JP5608802B2 - 流路切換弁の製造方法及び流路切換弁 - Google Patents

Description

本発明は、冷凍・冷蔵・空調・給湯サイクル等において冷媒の流路を切り換える流路切換弁を製造する流路切換弁の製造方法、及びその製造方法で製造した流路切換弁に関する。

従来、冷凍サイクルに用いられる流路切換弁として、例えば特開昭６３−２１９９６９号公報（特許文献１）、に開示されたものがある。この特許文献１と同様な流路切換弁として、図５に示すものがある。この流路切換弁は、円筒シリンダ状の弁ハウジング１内に弁座部材２が取り付けられ、この弁座部材２に形成された切り換えポート２ａ，２ｂ，２ｃにそれぞれ導通する３本の継手管３ａ，３ｂ，３ｃが、弁ハウジング１の側面に取り付けられている。また、弁ハウジング１には弁座部材２に対向するように１本の継手管３ｄが取り付けられている。この弁ハウジング１と継手管３ａ〜３ｄ及び弁座部材２はそれぞれろう付けにより接合され、本体アッセンブリ１０が形成される。なお、弁ハウジング１と弁座部材２は黄銅製（真鍮製）であり、継手管３ａ〜３ｄは銅製である。そして、この本体アッセンブリ１０を形成したあと、弁ハウジング１内に図示しないスライド弁及びピストンを収納し、弁ハウジング１の両端にキャップ４ａ，４ｂが固着される。

図４は流路切換弁の本体アッセンブリ１０の各部を仮組みしてろう付けするのに用いる治具を示す図であり、図４(A) は平面図、図４(B) は側面図、図４(C) は正面図である。なお、図４(B) はろう付け前の本体アッセンブリ１０の各部を仮組みした状態を一点鎖線で図示してある。

この治具２０は、架台ａ上に支柱ｂが立設され、支柱ｂの中程に弁座受けｃが水平に延設されるとともに、支柱ｂの上部に上椀ｄが水平に延設されている。上腕ｄには３つの押さえ棒ｅが垂直に取り付けられ、この押さえ棒ｅは上下に移動可能で下方（架台ａ側）に付勢されている。弁座受けｃは弁ハウジング１内に挿入できるような円柱部材で形成されその上面をＤカットしたものである。また、架台ａの中央には継手管受けｆが設けられている。

この治具２０に対して、図４(B) に示すように本体アッセンブリ１０を構成する各部を組み付ける。まず、弁ハウジング１内に弁座部材２を挿入した状態で弁座部材２側を上にし、この弁ハウジング１を弁座受けｃに被せ、弁座受けｃのＤカット面で弁座部材２を受けるようにする。継手管３ｄの一端を継手管受けｆの上端に嵌合するとともに、継手管３ｄの他端を弁ハウジング１に形成された図示しない挿通孔に嵌め込み、継手管３ｄを組み付ける。さらに、継手管３ａ〜３ｃの一端を弁ハウジング１の上側に形成された図示しない挿通孔を介して弁座部材２まで嵌合するように組み付け、この継手管３ａ〜３ｃの他端に押さえ棒ｅ１〜ｅ３を挿入する。これにより、弁ハウジング１、弁座部材２、継手管３ａ〜３ｄからなる本体アッセンブリ１０が治具２０に仮組みされる。

次に、ろう付けをするためには各部を加熱する必要があるので、上記のように仮組みした本体アッセンブリ１０を治具２０ごと例えば炉内に収容し、全体を加熱する。そして、必要な温度まで加熱し、弁ハウジング１と継手管３ａ〜３ｄの組み付け部分をろう付けする。なお、弁座部材２は、継手管３ａ〜３ｃのろう付けにより、弁ハウジング１の挿通孔を介して弁ハウジング１の内面にろう付けされる。

特許文献１には、ソレノイドチューブ管（１３）をバルブ本体（１２）に対して抵抗溶接またはレーザー溶接により取り付けたものが開示されているが、バルブ本体や弁本体に対して複数の継手管をレーザー溶接しているものは見あたらず、前記のようにろう付けにより接合するのが一般的である。

特開昭６３−２１９９６９号公報

前記のような従来のろう付け作業では、本体アッセンブリ１０の各部を治具２０に仮組みした状態で、全体を加熱しなければならない。すなわち、加熱時には本体アッセンブリ１０の各部品以外に治具２０をも加熱する必要がある。しかし、弁ハウジング１や継手管３ａ〜３ｄは比較的肉薄の部材であるが、治具は質量、体積とも大きくその熱容量が大きい。このため、本体アッセンブリ１０を加熱するのに必要な熱量に比べて、治具２０を加熱するのに必要な熱量は大きなものとなっている。したがって、加熱や冷却に時間がかかり作業効率も悪いという問題がある。また、加熱不足などによりろう付け工程の不良率へも影響する。さらに、加熱に大きな熱量を必要とし、省エネという点でも改良の余地がある。

本発明は、弁ハウジングに複数の継手管をろう付けして流路切換弁を製造する製造方法において、ろう付け前の加熱工程を時間短縮して作業効率を高めて歩留まりを良くするとともに、省エネを図ることを課題とする。

請求項１の流路切換弁の製造方法は、筒状の弁ハウジング内に、弁ポートが形成された弁座部材が配設され、前記弁座部材の前記弁ポートに導通する第１種継手管を、前記弁ハウジングの側面に形成された挿通孔に挿通するとともに、この挿通孔の接合部分でろう付けして取り付けることにより、前記弁ハウジングに前記第１種継手管を取り付けるようにした流路切換弁の製造方法において、前記第１種継手管の端部を、前記弁ハウジングの挿通孔を介して前記弁座部材の前記弁ポートに導通するように形成された挿通孔に挿通し、溶接により前記弁ハウジングから前記弁座部材を貫通して前記第１種継手管の端部に達する溶融固化層を形成し、前記溶融固化層を形成する溶接により、前記第１種継手管と前記弁座部材とを前記弁ハウジングに仮組みして本体アッセンブリを構成し、当該仮組みした本体アッセンブリを加熱し、前記挿通孔の接合部分をろう付けするようにしたことを特徴とする。

請求項２の流路切換弁は、請求項１に記載の流路切換弁の製造方法によって製造された流路切換弁であって、前記弁ハウジング外面の前記第１種継手管の付け根の位置に、前記溶融固化層が露出して形成されていることを特徴とする。

請求項１の流路切換弁の製造方法によれば、流路切換弁の本体アッセンブリを構成する弁ハウジングと第１種継手管とを溶接で仮組みし、この仮組みした本体アッセンブリを加熱してろう付けするので、熱容量の大きな治具等を加熱する必要がなく、ろう付け前の加熱工程を時間短縮して作業効率を高めて歩留まりを良くすることができ、さらに、省エネを図ることができる。

請求項２の流路切換弁によれば、請求項１の効果により、歩留まりのよい製品が得られる。

本発明の実施形態の流路切換弁の製造方法における仮組み状態の本体アッセンブリを示す図である。 本発明の実施形態の製造方法により製造した流路切換弁の側面図である。 本発明の実施形態の製造方法において本体アッセンブリのろう付けに用いる治具の一例を示す図である。 従来の製造方法において流路切換弁の本体アッセンブリの各部を仮組みしてろう付けするのに用いる治具を示す図である。 従来の流路切換弁の一例を示す図である。

次に、本発明の流路切換弁及びその製造方法の実施の形態を図面を参照して説明する。図１は実施形態の流路切換弁の製造方法における仮組み状態の本体アッセンブリ１０を示す図であり、図１(B) は図１(A) のＡ−Ａ拡大断面図である。なお、図５と同様な要素には同符号を付記してある。図１に示す本体アッセンブリ１０は、図４と同様に治具２０に組み付け、その後、弁ハウジング１に対してレーザービームを照射し、弁ハウジング１に第１種継手管３ａ〜３ｃと第２種継手管３ｄを溶接して仮組みしたものである。

実施形態のレーザーによる溶接は、Ｙｂ（イッテリビウム）ファイバーレーザー溶接により行う。ファイバーレーザーはファイバー自身が発振しレーザーを出力するために、ビーム品質が良好であり、ビーム径の小さなレーザービームを得ることができ、細い溶接をすることが可能である。例えばビーム径を０．２ミリ程度にすることができる。これにより、弁ハウジング１の必要な箇所で溶接幅を厚くすることなく深く鋭く溶接することができる。

弁座部材２には、第１種継手管３ａ，３ｂ，３ｃに対応して切り換えポート２ａ，２ｂ，２ｃにそれぞれ導通する挿通孔２１ａ，２１ｂ，２１ｃが形成されている。また、弁ハウジング１には、弁座部材２の挿通孔２１ａ，２１ｂ，２１ｃにそれぞれ導通する挿通孔１１ａ，１１ｂ，１１ｃが形成されるとともに、弁座部材２と対向する側に第２種継手管３ｄに対応して挿通孔１１ｄが形成されている。そして、組み付けた状態では、第１種継手管３ａ，３ｂ，３ｃの端部が、それぞれ挿通孔１１ａ，１１ｂ，１１ｃを介して挿通孔２１ａ，２１ｂ，２１ｃに挿通されている。また、第２種継手管３ｄの端部が挿通孔１１ｄに挿通されている。

図１(B) に示すように、弁ハウジング１の外側から、第１種継手管３ｂ（３ａ，３ｃ）と弁ハウジング１の取り付け箇所で第１種継手管３ｂ（３ａ，３ｃ）に対して斜めにレーザービームＢ１を照射する。このレーザービームによる溶接時には、レーザー光の照射によって弁ハウジング１の外側から弁座部材２及び継手管３ｂに向けて溶融ホールが形成される。そして、溶融ホールに融液が流れてレーザービームの停止後に冷却固化し、溶融固化層Ａ１が形成される。この溶融固化層Ａ１は、弁ハウジング１から弁座部材２を貫通して第１種継手管３ｂの端部に達するように形成されている。なお、図１(B) では第１種継手管３ｂの部分が図示されているが、第１種継手管３ａ，３ｃの部分も同様である。

また、弁ハウジング１の外側から、第２種継手管３ｄと弁ハウジング１の取り付け箇所で第２種継手管３ｄに対して直角にレーザービームＢ２を照射する。同様に、レーザー光の照射によって弁ハウジング１の外側から第２種継手管３ｄに向けて溶融ホールが形成され、その後、レーザーの停止後に冷却固化し、溶融固化層Ａ２が形成される。この溶融固化層Ａ２は弁ハウジング１から第２種継手管３ｄの端部に達するように形成されている。

このようにして、溶融固化層Ａ１により、弁ハウジング１、弁座部材２及び第１種継手管３ａ〜３ｃが部分的に溶接される。また、溶融固化層Ａ２により、弁ハウジング１と第２種継手管３ｄが部分的に溶接される。これにより、弁ハウジング１に対して第１種、第２種継手管３ａ〜３ｄ及び弁座部材２が仮止めされ、本体アッセンブリ１０の仮組みが完了する。

その後は、仮組みが完了した本体アッセンブリ１０を治具２０から外し、その本体アッセンブリ１０を図３に示す治具３０に取り付け、全体を加熱してろう付けを行う。この治具３０は図４に示す治具２０から弁座受けｃ、押さえ棒ｅ１、押さえ棒ｅ３を取除いた形態と同じである。すなわち、ろう付けの際には、取除いた部材の熱容量の影響を受けないので、従来のろう付け工法に比べて、加熱に要する熱量が軽減される。また、直ぐに加熱することができ、加熱に要する時間も短くて済む。また、図３の治具３０において、架台ａ、支柱ｂ、上腕ｄ、さらには、継手管受けｆ、押え棒ｅ２を、熱容量が小さな形状に置換えることにより、更に加熱に要する熱量が軽減され、有効である。

図２は上記の製造方法により製造した実施形態の流路切換弁の側面図であり、図２(A) は第１形態、図２(B) は第２形態を示す。図１(A) の第１形態は、本体アッセンブリ１０の組み付け時に、弁ハウジング１の長手方向にレーザービームＢ１を直線状に移動させて溶接を行ったものであり、第１種継手管３ａの付け根の位置から第１種継手管３ｃの付け根の位置まで直線状の溶融固化層Ａ１が露出して形成されている。また、第２種継手管３ｄの位置でも弁ハウジング１の長手方向にレーザービームＢ２を直線状に移動させて溶接を行ったものであり、第２種継手管３ｄの付け根の位置に直線状の溶融固化層Ａ２が露出して形成されている。

図１(B) の第２形態は、本体アッセンブリ１０の組み付け時に、弁ハウジング１に対して、レーザービームＢ１を各第１種継手管３ａ〜３ｃに対応する位置でスポット状に照射して溶接し、レーザービームＢ２を第２種継手管３ｄに対応する位置でスポット状に照射して溶接したものである。第１種継手管３ａ〜３ｃの付け根の位置に点状の溶融固化層Ａ１がそれぞれ露出して形成されている。また、第２種継手管３ｄの付け根の位置に点状の溶融固化層Ａ２が露出して形成されている。なお、第１形態、第２形態とも、弁ハウジング１の挿通孔１１ａ〜１１ｄと第１種、第２種継手管３ａ〜３ｄとの接合部分はろう付けされている。また、弁ハウジング１内に図示しないスライド弁及びピストンを収納し、弁ハウジング１の両端にキャップ４ａ，４ｂが固着されている。

以上の実施形態の流路切換弁は継手管が４本の四方切換弁の例であるが、弁ハウジングに複数の継手管をろう付けするものであれば、本発明は他の形態の流路切換弁にも適用できる。

１０ 本体アッセンブリ
３０ 治具
１ 弁ハウジング
２ 弁座部材
３ａ〜３ｃ 第１種継手管
３ｄ 第２種継手管
１１ａ〜１１ｄ 挿通孔
２１ａ〜２１ｃ 挿通孔
Ｂ１，Ｂ２ レーザービーム
Ａ１，Ａ２ 溶融固化層

Claims (2)

1. 筒状の弁ハウジング内に、弁ポートが形成された弁座部材が配設され、前記弁座部材の前記弁ポートに導通する第１種継手管を、前記弁ハウジングの側面に形成された挿通孔に挿通するとともに、この挿通孔の接合部分でろう付けして取り付けることにより、前記弁ハウジングに前記第１種継手管を取り付けるようにした流路切換弁の製造方法において、
   前記第１種継手管の端部を、前記弁ハウジングの挿通孔を介して前記弁座部材の前記弁ポートに導通するように形成された挿通孔に挿通し、溶接により前記弁ハウジングから前記弁座部材を貫通して前記第１種継手管の端部に達する溶融固化層を形成し、
   前記溶融固化層を形成する溶接により、前記第１種継手管と前記弁座部材とを前記弁ハウジングに仮組みして本体アッセンブリを構成し、当該仮組みした本体アッセンブリを加熱し、前記挿通孔の接合部分をろう付けするようにしたこと
   を特徴とする流路切換弁の製造方法。
2. 請求項１に記載の流路切換弁の製造方法によって製造された流路切換弁であって、
   前記弁ハウジング外面の前記第１種継手管の付け根の位置に、前記溶融固化層が露出して形成されていることを特徴とする流路切換弁。

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