JP7229578B2 - 開閉弁 - Google Patents

Description

本発明は、開閉弁およびその組立方法に関する。

従来の開閉弁の一例としての電磁弁が特許文献１に開示されている。特許文献１の電磁弁は、上端部が閉塞された筒状の弁本体を有している。弁本体の外周には電磁コイルが配置されている。弁本体の内部には、吸引子と、プランジャと、プランジャに連結された棒状の弁体と、吸引子とプランジャとの間に配置された開弁ばねとが設けられている。また、電磁弁は、弁座が設けられたシート部材を有している。シート部材は、弁本体の下端部に溶接により固着されている。

特開２００３－９７７５７号公報

上述した電磁弁の組立では、弁本体に第１導管（入口側銅パイプ）をろう付けにより固着し、シート部材に第２導管（出口側銅パイプ）をろう付けにより固着する。それから、弁本体の内部に吸引子、プランジャ、弁体および開弁ばねを配置したあと、弁本体にシート部材を溶接により固着する。そのため、溶接時にシート部材が弁本体に対して位置ずれして固着されると、弁座も位置ずれしてしまい、弁漏れが生じてしまうことがあった。そして、シート部材を弁本体に溶接した後は弁座を調整することができなかった。そこで、本発明者らは、弁本体における弁体等が配置される部分をキャップとして分割した構成を創出した。この構成では、筒状の弁本体の一方の端部にシート部材を固着したあと、弁体等を配置したキャップを弁本体の他方の端部に固着する。しかしながら、キャップを弁本体に固着するときに弁本体に対してキャップが傾いてしまい、弁体が傾いて弁座に接してしまうおそれがあった。また、上述した電磁弁は、弁本体とシート部材とに別々に銅パイプをろう付けするため、２回のろう付け工程が必要であった。

そこで、本発明は、弁漏れを効果的に抑制できる開閉弁およびその組立方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の一態様に係る開閉弁の組立方法は、筒状の弁本体と、前記弁本体の一方の端部に固着されたシート部材と、前記弁本体の他方の端部側に配置されたキャップと、前記シート部材の弁座に対して進退可能に配置された弁体と、を有する開閉弁の組立方法であって、前記キャップの一方の端部から突出するように連結部が配置され、前記弁本体の他方の端部には、前記連結部の外周面が接することにより前記弁本体に対する前記キャップの傾きを規制するガイド部が設けられており、前記連結部を前記ガイド部に摺動させながら挿入することを特徴とする。

本発明によれば、キャップの一方の端部から突出するように連結部が配置され、弁本体の他方の端部には、連結部の外周面が接することにより弁本体に対するキャップの傾きを規制するガイド部が設けられている。そして、連結部をガイド部に摺動させながら挿入する。このようにしたことから、弁本体に対してキャップが傾いてしまうことを抑制することができる。これにより、キャップにおいて弁座に対して進退可能に弁体を支持する構成の場合に、弁体を弁座に適切に着座させることができる。そのため、弁漏れを効果的に抑制できる。

本発明において、前記弁本体に前記シート部材を固着したあと、前記ガイド部から前記弁本体内に調整治具を挿入して前記弁座を調整し、前記連結部を前記ガイド部に挿入して、前記弁本体と、前記キャップまたは前記連結部とを溶接により固着する。このようにすることで、弁本体の一方の端部にシート部材を固着したあとに、弁本体のガイド部から調整治具を挿入して弁座を調整するので、弁体を弁座に適切に着座させることができる。そのため、弁漏れをより効果的に抑制できる。

本発明において、前記ガイド部は、前記弁本体に対して前記調整治具の位置決めをしかつ前記弁本体への前記調整治具の挿入を案内するように設けられており、前記弁本体に前記シート部材を固着したあと、前記ガイド部に前記調整治具を挿入して前記弁本体に対して前記調整治具の位置決めをするとともに前記ガイド部によって前記調整治具の挿入を案内して、前記調整治具を押し当てることにより前記弁座を調整することが好ましい。このようにすることで、調整治具を適切に弁本体に挿入することができ、弁体を弁座により適切に着座させることができる。そのため、弁漏れをより効果的に抑制できる。

本発明において、前記弁本体に前記シート部材をろう付けにより固着し、それと同時に、前記弁本体に第１導管をろう付けにより固着するとともに前記シート部材に第２導管をろう付けにより固着することが好ましい。このようにすることで、弁本体、シート部材、第１導管および第２導管を１回のろう付け工程により固着することができる。そのため、ろう付け工程の回数を削減することができる。また、ろう付け時の高温の影響で弁座に位置ずれや変形が生じても、そのあとに弁座を調整するので、弁体を弁座に適切に着座させることができる。

上記目的を達成するために、本発明の他の一態様に係る開閉弁は、筒状の弁本体と、前記弁本体の一方の端部に固着されたシート部材と、前記弁本体の他方の端部側に配置されたキャップと、前記シート部材の弁座に対して進退可能に配置された弁体と、を有する開閉弁であって、前記キャップの一方の端部から突出するように配置された連結部である吸引子を有し、前記弁本体の他方の端部には、前記吸引子が内側に挿入され、当該吸引子の外周面が接することにより前記弁本体に対する前記キャップの傾きを規制するガイド部が設けられ、前記弁本体が、前記キャップに溶接により固着されていることを特徴とする。

本発明によれば、弁本体の他方の端部には、キャップに配置された連結部である吸引子が内側に挿入され、当該吸引子の外周面が接することにより弁本体に対するキャップの傾きを規制するガイド部が設けられている。このようにしたことから、弁本体に対してキャップが傾いてしまうことを抑制することができる。そのため、キャップにおいて弁体を進退可能に支持する構成の場合に、弁体を弁座に適切に着座させることができ、弁漏れを効果的に抑制できる。

本発明において、前記吸引子の外径が、前記ガイド部の内径と同一であり、前記吸引子の外周面が全周にわたって前記ガイド部の内周面に接している。このようにすることで、吸引子とガイド部とが同軸に配置され、弁本体に対してキャップが傾いてしまうことをより効果的に抑制することができる。

本発明によれば、弁漏れを効果的に抑制できる。

本発明の第１実施例に係る開閉弁の縦断面図である。 図１の開閉弁の組立方法を説明する図である（ろう付け工程）。 図１の開閉弁の組立方法を説明する図である（弁座調整工程）。 図１の開閉弁の組立方法を説明する図である（連結工程）。 図１の開閉弁の組立方法を説明する図である（溶接工程）。 本発明の第２実施例に係る開閉弁の縦断面図である。 本発明の第３実施例に係る開閉弁の縦断面図である。 本発明の第４実施例に係る開閉弁の縦断面図である。

（第１実施例）
以下、本発明の第１実施例に係る開閉弁について、図１～図５を参照して説明する。なお、本明細書において、開閉弁とは、閉弁状態において少量の冷媒が流動する弁装置を含む。

図１は、本発明の第１実施例に係る開閉弁の縦断面図である。

第１実施例の開閉弁１は、例えば、空気調和機の除湿運転時の冷媒を絞る除湿弁（ドライ弁）として使用される。開閉弁１は、磁気力により弁体を駆動する電磁弁である。開閉弁１は、これ以外にも、モーターの回転力により弁体を駆動する電動弁などであってもよい。

図１に示すように、開閉弁１は、弁本体１０と、シート部材２０と、キャップ３０と、連結部としての吸引子４０と、プランジャ５０と、弁体６０と、電磁コイル７０と、を有している。

弁本体１０は、本体部１１と、シート部材取付部１２と、ガイド部１３とを一体に有している。本体部１１は、円筒状に形成されている。シート部材取付部１２は、本体部１１より大径の円筒状に形成され、本体部１１の下端部に連設されている。ガイド部１３は、本体部１１より小径の円筒状に形成され、本体部１１の上端部に連接されている。弁本体１０の両端部は開口している。弁本体１０の内側には弁室１４が設けられる。

シート部材２０は、シート本体２１と、フランジ２２と、を一体に有している。シート本体２１は、円筒状に形成されている。フランジ２２は、円環状に形成され、シート本体２１の下端部に連設されている。シート本体２１の内側には、弁室１４に開口する弁ポート２３が設けられている。シート本体２１の上端部の内縁には、弁ポート２３を囲む弁座２４が設けられている。弁座２４は、上方から下方に向かうにしたがって徐々に径が小さくなる環状テーパ面である。弁座２４には、複数のブリード溝２５が設けられている。シート部材２０は、弁本体１０のシート部材取付部１２（弁本体１０の一方の端部）にはめ込まれており、フランジ２２がシート部材取付部１２にろう付けにより固着されている。

弁本体１０の本体部１１には、側方に延びる第１導管１６がろう付けにより固着されている。シート部材２０の下部には、下方に延びる第２導管１７がろう付けにより固着されている。第１導管１６は弁室１４に接続されている。第２導管１７は弁ポート２３に接続されている。

キャップ３０は、上端部が閉塞された円筒状に形成されている。キャップ３０は、円筒部３１と、円筒部３１の上端部に連設された円板状の天井部３２とを有している。キャップ３０は、弁本体１０のガイド部１３と同一の内径および同一の外径を有している。キャップ３０は、弁本体１０のガイド部１３（弁本体１０の他方の端部）側に当該弁本体１０と同軸となるように配置されている。円筒部３１の下端部３１ａは、弁本体１０のガイド部１３に溶接により固着されている。

吸引子４０は、電磁コイル７０により磁化される固定鉄心である。吸引子４０は、円筒状に形成されている。吸引子４０は、キャップ３０の円筒部３１に固定されている。吸引子４０は、その下端部４０ａが円筒部３１から下方に突出するように配置されている。吸引子４０の下端部４０ａはガイド部１３に挿入されている。吸引子４０の下端部４０ａがガイド部１３に挿入されることにより、吸引子４０は、キャップ３０と弁本体１０とを連結する連結部として機能する。

吸引子４０の外径は、弁本体１０のガイド部１３の内径およびキャップ３０の円筒部３１の内径と同一である。そのため、吸引子４０の外周面が全周にわたってガイド部１３の内周面および円筒部３１の内周面に接しており、弁本体１０とキャップ３０と吸引子４０とが同軸に配置されている。これにより、吸引子４０は、キャップ３０が弁本体１０に対して傾くことを規制している。なお、吸引子４０の外周面は、概ね全周にわたってガイド部１３の内周面および円筒部３１の内周面に接していればよい。吸引子４０の外周面が概ね全周にわたってこれらの内周面に接していれば、吸引子４０はキャップ３０が傾くことを規制できるからである。

プランジャ５０は、円筒状に形成されており、キャップ３０の内部において吸引子４０の上方に配置されている。プランジャ５０は、キャップ３０に上下方向に移動可能に収容されている。プランジャ５０は、吸引子４０との間に圧縮コイルばねであるプランジャばね５１を挟んでいる。プランジャ５０は、吸引子４０が磁化されると吸引子４０に引き寄せられて下方に移動する。プランジャ５０は、吸引子４０の磁化が解除されるとプランジャばね５１に押されて上方に移動する。キャップ３０の天井部３２は、プランジャ５０の上方移動限界（上端位置）を定めるストッパとなる。

弁体６０は、棒状の胴部６１と、胴部６１の下端部に連設された弁体部６２と、を有している。胴部６１は吸引子４０に挿通されている。胴部６１の上端部はプランジャ５０に固定されている。弁体６０はプランジャ５０とともに上下方向に移動する。弁体部６２は、弁室１４内において弁座２４と上下方向に対向して配置されている。すなわち、弁体６０は、弁座２４に対して進退可能に配置されている。弁体部６２は、弁座２４に接する（着座する）ことで弁ポート２３を閉じる（閉弁状態）。弁体部６２は、弁座２４から離れることで弁ポート２３を開く（開弁状態）。

弁本体１０、シート部材２０、キャップ３０および弁体６０は、ステンレスなどの金属製である。第１導管１６および第２導管１７は、例えば、銅などの金属製である。また、弁本体１０、シート部材２０、キャップ３０、吸引子４０、プランジャ５０および弁体６０は、それぞれの軸が軸線Ｌに一致するように（すなわち同軸となるように）配置されている。

電磁コイル７０は、略円筒状に形成されている。電磁コイル７０は、内側にキャップ３０がはめられている。電磁コイル７０の上部には、半球状凸部を有する板ばね状のストッパ７１が設けられている。ストッパ７１の半球状凸部をキャップ３０に設けられた半球状の凹部にはめ合わせることで、キャップ３０に対して電磁コイル７０が固定される。

電磁コイル７０に通電することにより吸引子４０とプランジャ５０とが磁化される。電磁コイル７０に通電しないことにより吸引子４０とプランジャ５０との磁化が解除される。電磁コイル７０は、吸引子４０、プランジャ５０およびプランジャばね５１と協働して駆動部として機能する。

次に、上述した開閉弁１の組立方法の一例について、図２～図５を参照して説明する。図２～図５は、図１の開閉弁の組立方法を説明する断面図であり、順にろう付け工程、弁座調整工程、連結工程、溶接工程を示す。

図２に示すように、弁本体１０に第１導管１６とシート部材２０とを仮留めし、シート部材２０に第２導管１７を仮留めする。そして、各ろう付け箇所にろう材８０を配置したのち、炉に投入する。炉内においてろう材を溶融させたのち、溶融したろう材が固まると各部材が固着される。

炉に投入したことによる高熱の影響で弁本体１０やシート部材２０に歪みが生じて、弁座２４の位置ずれや変形が生じることがある。本実施例では、図３に示すように、弁本体１０のガイド部１３から調整治具９０を挿入して、弁座２４の位置や形状を調整する。調整治具９０は、ガイド部１３の内径と同一の外径を有する円柱状に形成されており、先端部に環状のテーパ面９１を有している。これにより、調整治具９０をガイド部１３に挿入すると、ガイド部１３の内周面に調整治具９０の外周面が全周にわたって接して弁本体１０に対して調整治具９０が傾くことが規制され、弁本体１０に対して調整治具９０が同軸に配置されるように位置決めされる。さらに、ガイド部１３によって調整治具９０が軸線Ｌ方向に沿って移動するように案内される。そして、テーパ面９１を弁座２４に押し当てることにより、弁座２４がガイド部１３と軸線Ｌ上で同軸となるように位置が調整されるとともに、弁座２４が適切な形状となるように調整される。

次に、図４に示すように、キャップ３０に、吸引子４０、プランジャ５０、プランジャばね５１および弁体６０を収容する。このとき吸引子４０の下端部４０ａがキャップ３０の下端部３１ａから下方に突出するように配置する。キャップ３０の円筒部３１にポンチを打って、吸引子４０を円筒部３１に固定する。そして、吸引子４０の下端部４０ａの外周面をガイド部１３の内周面に摺動させながら当該下端部４０ａをガイド部１３に挿入して、キャップ３０の円筒部３１とガイド部１３とを当接させる。

そして、図５に示すようにキャップ３０の円筒部３１の下端部３１ａとガイド部１３とを溶接器具９５を用いて溶接して固着する。電磁コイル７０の内側にキャップ３０を挿通して、ストッパ７１により電磁コイル７０を固定する。このようにして開閉弁１が完成する。

以上より、本実施例の開閉弁１の組立方法によれば、弁本体１０のガイド部１３に調整治具９０を挿入して、弁本体１０に固着されたシート部材２０の弁座２４を調整する。そのあと、キャップ３０に固定された吸引子４０を弁本体１０のガイド部１３に挿入して、弁本体１０とキャップ３０とを溶接により固着する。このようにしたことから、弁本体１０のシート部材取付部１２にシート部材２０を固着したあとに、弁本体１０のガイド部１３の開口から調整治具９０を挿入して弁座を調整するので、弁体６０を弁座２４に適切に着座させることができる。そのため、弁漏れを効果的に抑制できる。

また、弁本体１０には、キャップ３０に固定された吸引子４０の外周面が接することにより弁本体１０に対するキャップ３０の傾きを規制するガイド部１３が設けられている。そして、吸引子４０をガイド部１３に摺動させながら挿入する。このようにすることで、弁本体１０に対してキャップ３０が傾いてしまうことを抑制することができる。これにより、キャップ３０において弁座２４に対して進退可能に弁体６０を支持する構成の場合に、弁体６０を弁座２４に適切に着座させることができる。そのため、弁漏れをより効果的に抑制できる。

また、弁本体１０にシート部材２０をろう付けにより固着する。それと同時に、弁本体１０に第１導管１６をろう付けにより固着するとともにシート部材２０に第２導管１７をろう付けにより固着することが好ましい。このようにすることで、弁本体１０、シート部材２０、第１導管１６および第２導管１７を１回のろう付け工程により固着することができる。そのため、ろう付け工程の回数を削減することができる。また、ろう付け時の高温の影響で弁座２４に位置ずれや変形が生じても、そのあとに弁座２４を調整するので、弁体６０を弁座２４に適切に着座させることができる。

（第２実施例～第４実施例）
以下、本発明の第２実施例～第４実施例に係る開閉弁について、図６～図８を参照して説明する。以下の説明する各実施例において、上述した第１実施例と同一の構成については同一の符号を付して詳細説明を省略する。

図６～図８は、順に本発明の第２実施例～第４実施例に係る開閉弁の縦断面図である。図６～図８において、電磁コイル７０の記載を省略している。

図６に示す第２実施例の開閉弁２は、第１実施例の開閉弁１が有する弁本体１０およびシート部材２０と構成の異なる弁本体１０Ａおよびシート部材２０Ａを有している。

弁本体１０Ａは、本体部１１およびガイド部１３のみを有しており、シート部材取付部１２は省略している。また、シート部材２０Ａは、シート本体２１と、シート本体２１より大径の円筒状に形成され、シート本体２１の下端部に連接された大径部２６とを一体に有している。大径部２６の外径は、本体部１１の内径と同一である。シート部材２０Ａは、弁本体１０Ａの本体部１１の下端部から挿入されると、大径部２６の外周面が本体部１１の内周面に当接して、弁本体１０Ａとシート部材２０Ａとが同軸に配置される。そのため、弁座２４の位置ずれを抑制して、弁体６０を弁座２４に適切に着座させることができる。

図７に示す第３実施例の開閉弁３は、第１実施例の開閉弁１が有する吸引子４０と構成の異なる吸引子４０Ａを有している。

吸引子４０Ａの下端部４０ａの外径は、ガイド部１３の内径と同一である。吸引子４０Ａの上端部４０ｂの外径は、キャップ３０の円筒部３１の内径と同一である。吸引子４０Ａの中央部４０ｃの外径は、ガイド部１３およびキャップ３０の外径と同一である。吸引子４０Ａの下端部４０ａはガイド部１３に挿入され、上端部４０ｂはキャップ３０に挿入されている。キャップ３０およびガイド部１３は連結部としての吸引子４０Ａに溶接により固着されている。吸引子４０Ａの上端部４０ｂがキャップ３０に挿入されることで、上端部４０ｂは、キャップ３０に対するガイド部として機能する。これにより、キャップ３０が弁本体１０に対して傾いてしまうことをより抑制することができる。

図８に示す第４実施例の開閉弁４は、第１実施例の開閉弁１が有するガイド部１３より軸線Ｌ方向に長いガイド部１３Ａを有し、キャップ３０より軸線Ｌ方向に短いキャップ３０Ａを有している。

ガイド部１３Ａには、吸引子４０、プランジャ５０、プランジャばね５１および弁体６０が収容されている。ガイド部１３Ａにポンチを打つことにより、吸引子４０がガイド部１３Ａに固定されている。キャップ３０Ａは、円筒部３１の下端部から下方に延びる円筒状の連結部３３を有している。連結部３３はガイド部１３Ａに挿入されている。キャップ３０Ａは、ガイド部１３Ａに溶接により固着されている。これにより、キャップ３０Ａが、弁本体１０に対して傾いてしまうことをより抑制することができる。

第２実施例～第４実施例の開閉弁２～開閉弁４は、上述した第１実施例の開閉弁１と同様の作用効果を奏する。

上記に本発明の実施例を説明したが、本発明はこれらの例に限定されるものではない。前述の実施例に対して、当業者が適宜、構成要素の追加、削除、設計変更を行ったものや、実施例の特徴を適宜組み合わせたものも、本発明の趣旨に反しない限り、本発明の範囲に含まれる。

１、２、３、４…開閉弁、１０、１０Ａ…弁本体、１１…本体部、１２…シート部材取付部、１３、１３Ａ…ガイド部、１４…弁室、１６…第１導管、１７…第２導管、２０、２０Ａ…シート部材、２１…シート本体、２２…フランジ、２３…弁ポート、２４…弁座、２５…ブリード溝、３０、３０Ａ…キャップ、３１…円筒部、３１ａ…下端部、３２…天井部、３３…連結部、４０、４０Ａ…吸引子、４０ａ…下端部、５０…プランジャ、５１…プランジャばね、６０…弁体、６１…胴部、６２…弁体部、７０…電磁コイル、７１…ストッパ、８０…ろう材、９０…調整治具、９１…テーパ面、９５…溶接器具

Claims (1)

1. 筒状の弁本体と、前記弁本体の一方の端部に固着されたシート部材と、前記弁本体の他方の端部側に配置された円筒状のキャップと、前記シート部材の弁座に対して進退可能に配置された弁体と、円筒状の吸引子と、を有する開閉弁であって、
   前記吸引子の一端部が、前記キャップの一方の端部から突出するように配置され、
   前記吸引子における前記一端部以外の部分が、前記キャップの内側に配置されかつ前記キャップに固定され、
   前記弁本体の他方の端部には、前記吸引子の前記一端部が内側に挿入され、当該吸引子の前記一端部の外周面が接することにより前記弁本体に対する前記キャップの傾きを規制する円筒状のガイド部が設けられ、
   前記弁本体が、前記キャップに溶接により固着されており、
   前記吸引子の前記一端部が、前記ガイド部の内径と同一でかつ一定の外径を有し、
   前記吸引子の前記一端部の外周面が全周にわたって前記ガイド部の内周面に接していることを特徴とする開閉弁。

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