(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
弁ポートを有する弁ハウジングと、前記弁ポートを開閉する弁体と、前記弁ハウジングに固定されたロータケースと、前記ロータケース内に回転可能に配置された電動モータのロータと、前記ロータケースの外周部に取り付けられた前記電動モータのステータコイルユニットとを有し、前記ロータの回転により前記弁体が開閉駆動される電動弁において、
前記ロータケースは、キャン状を成し、端縁部を前記弁ハウジングに突合せ溶接されて前記弁ハウジングに固定されており、前記ステータコイルユニットを装着され、前記ロータケースの前記弁ハウジングに対する溶接端縁部より薄肉で形成される前記ロータケースのコイル装着部が、少なくとも、該コイル装着部の肉厚に比して厚い肉厚の素材を深絞り加工した深絞り加工品であり、且つ、前記ロータケースの天井部の肉厚が前記溶接端部の肉厚と略同じとされた電動弁。
【請求項２】
前記溶接端縁部と前記コイル装着部とは、肉厚が徐々に変化するテーパ部によって滑らかに接続されており、前記ロータケースの溶接の熱影響により素材の硬度が低下する溶接端縁部の突合わせ溶接端から素材本来の硬度に回復する位置までの距離を硬度回復量と言い、前記溶接端縁部と前記テーパ部との全長は、前記突合せ溶接による前記ロータケースの硬度回復量に、所定の安全代を加えた長さに設定されている請求項１記載の電動弁。
【請求項３】
前記ロータケースの前記弁ハウジングに対する溶接は、非消耗電極式の溶接法であるＴＩＧ溶接、レーザ溶接によるものである請求項１または２記載の電動弁。
【請求項４】
弁ポートを有する弁ハウジングと、前記弁ポートを開閉する弁体と、前記弁ハウジングに固定されたプランジャチューブと、前記プランジャチューブ内に配置された電磁ソレノイド装置のプランジャと、前記プランジャチューブの外周部に取り付けられた電磁ソレノイド装置の電磁コイルユニットとを有し、前記プランジャの軸線方向移動により前記弁体が開閉駆動される電磁弁において、
前記プランジャチューブは、端縁部を前記弁ハウジングに突合せ溶接されて前記弁ハウジングに固定されており、前記電磁コイルユニットを装着され、前記プランジャチューブの前記弁ハウジングに対する溶接端縁部より薄肉で形成される前記プランジャチューブのコイル装着部が、少なくとも、該コイル装着部の肉厚に比して厚い肉厚の素材を深絞り加工した深絞り加工品である電磁弁。
【請求項５】
前記溶接端縁部と前記コイル装着部とは、肉厚が徐々に変化するテーパ部によって滑らかに接続されており、前記ロータケースの溶接の熱影響により素材の硬度が低下する溶接端縁部の突合わせ溶接端から素材本来の硬度に回復する位置までの距離を硬度回復量と言い、前記溶接端縁部と前記テーパ部との全長は、前記突合せ溶接による前記プランジャチューブの硬度回復量に、所定の安全代を加えた長さに設定されている請求項４記載の電磁弁。
【請求項６】
前記プランジャチューブの前記弁ハウジングに対する溶接は、非消耗電極式の溶接法であるＴＩＧ溶接、レーザ溶接によるものである請求項４記載の電磁弁。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、電動弁および電磁弁に関し、特に、ロータケース、プランジャチューブが弁ハウジングに溶接によって接合され、ＣＯ2 冷媒を使用した冷凍サイクル装置等で使用される高耐圧型の電動弁および電磁弁に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
冷凍サイクル装置等において可変絞り弁や流量制御弁として使用される電動弁として、弁ハウジングの内部に弁ポートを開閉する弁体を有し、前記弁ハウジングに、ステンレス鋼等の非磁性体製のキャン状のロータケースが固定され、ロータケース内にステッピングモータのロータが回転可能に配置され、ロータケースの外周部（外側）にステッピングモータのステータコイルユニットが取り付けられ、ロータの回転により弁体が開閉駆動されるキャンド型の電動弁が知られている（例えば、特許文献１〜４）。
【０００３】
キャンド型の電動弁では、キャン状のロータケースの端縁部が弁ハウジングにＴＩＧ溶接等の溶接によって接合されたものがある（例えば、特許文献５〜８）。
【０００４】
また、冷凍サイクル装置等において使用される弁装置として、電磁ソレノイド装置のプランジャを内蔵するプランジャチューブの端縁部が弁ハウジングに溶接あるいはろう付けによって接合され、プランジャチューブの外周部に電磁ソレノイド装置の電磁コイルユニットが取り付けられた構造の電磁弁がある。
【０００５】
上述のような電動弁、電磁弁では、ロータケース、プランジャチューブは、弁ハウジングに気密に接合され、内部に弁ハウジング内圧力と同等の流体圧を及ぼされる密閉容器（気密容器）構造をなす。それ故、ロータケース、プランジャチューブは、耐圧強度を確保する必要がある。これら弁装置の設計圧力強度は、ロータケース、プランジャチューブを構成する材料の許容引張り応力（安全率）とケース肉厚により決まることになる。
【０００６】
電動弁ではステータコイルユニットの励磁力で発生した磁束がロータケースを透過して効率よくロータに作用するよう、また、電磁弁では電磁コイルユニットの励磁力で発生した磁束がプランジャチューブを透過して効率よくプランジャに作用するよう、ロータケース、プランジャチューブは、ともに、設計圧力強度を確保した上で、極力、ケース肉厚、チューブ肉厚を薄く設計される。しかし、従来品では、ロータケースやプランジャチューブの肉厚は、全体に亘って一様（均一）である。
【０００７】
ところで、ロータケース、プランジャチューブは、ＴＩＧ溶接やレーザ溶接等の溶接法によって若干の差異はあるものの、溶接による熱影響により溶接部の強度（許容引張り応力σａ’）が素材の許容引張り強度（σａ）より劣化しているのが一般的である。この溶接部の劣化傾向は、硬度を計測することで、ｎ乗硬化則から、概略状態の許容引張り強度（σａ’）を求めることができる。
【０００８】
図１１は、部材（弁ハウジング）Ａと部材（ロータケース）Ｂの溶接による部材Ｂにおける強度劣化（硬度低下）の状況を例示している。一般的に、溶接部分（溶融部分）の硬度Ｈａ’は、素材硬度Ｈａに対して０．５〜０．７程度まで低下し、図１１でも、溶接部分の硬度Ｈａ’は、素材硬度Ｈａに対して０．５程度まで低下していることが分かる。
【０００９】
このことを、ｎ乗硬化則を単純化し、σａ’＝σａ・√（Ｈａ’／Ｈａ）として求めると、最劣化部（Ｈａ’＝０．５Ｈａ）の溶接部の許容応力は、素材の許容応力の７０％程度になっていることが分かる。なお、図１１において、ωは部材Ｂにおける溶接幅方向の溶込み量を、ω’は同じくそれの硬度回復量を各々示している。
【００１０】
このことは、従来品（ケース肉厚ｔｓが全体に亘って均一）の破壊耐圧試験において、破壊する部位が溶接部Ｗである事実と一致する。
【００１１】
このことに対し、溶接熱影響による許容応力の低下分を見込んで、ロータケース、プランジャチューブの耐圧強度を設計すると、ロータケースのケース肉厚、プランジャチューブのチューブ肉厚が、許容応力低下分相当、厚くなり、コイルの励磁力で発生した磁束がロータケースを透過する効率が低下する。このため、ステータコイルユニット、電磁コイルユニットの励磁力を増大する必要が生じる。
【００１２】
このことは、ＣＯ2 冷媒を使用した超臨界蒸気圧縮冷凍サイクル装置のように、高圧状態で使用される冷媒制御用の電動弁、電磁弁において、大きい問題になる。
【特許文献１】特開平９−２１７８５３号公報
【特許文献２】特開平１１−３７３１１号公報
【特許文献３】特開平１１−６５７７号公報
【特許文献４】特開２０００−２９７８７３号公報
【特許文献５】特開平１１−２２８４９号公報
【特許文献６】特開２０００−１６１５２０号公報
【特許文献７】特開２００３−２５４４６１号公報
【特許文献８】特開２００４−２６３８４１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
この発明が解決しようとする課題は、ロータケース、プランジャチューブを弁ハウジングに溶接によって接合する電動弁、電磁弁において、ケース肉厚、コイルの励磁力で発生した磁束のチューブ肉厚の増大による透過効率の低下を招来することなく、溶接熱影響による許容応力の低下を補償して所要の耐圧破壊強度を得ることであり、しかも、このことを達成したうえで、ロータケース、プランジャチューブの材料費の削減、高い生産性によって低廉化を図ることである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
この発明による電動弁は、弁ポートを有する弁ハウジングと、前記弁ポートを開閉する弁体と、前記弁ハウジングに固定されたロータケースと、前記ロータケース内に回転可能に配置された電動モータのロータと、前記ロータケースの外周部に取り付けられた前記電動モータのステータコイルユニットとを有し、前記ロータの回転により前記弁体が開閉駆動される電動弁において、前記ロータケースは、キャン状を成し、端縁部を前記弁ハウジングに突合せ溶接されて前記弁ハウジングに固定されており、前記ステータコイルユニットを装着され、前記ロータケースの前記弁ハウジングに対する溶接端縁部より薄肉で形成される前記ロータケースのコイル装着部が、少なくとも、該コイル装着部の肉厚に比して厚い肉厚の素材を深絞り加工した深絞り加工品であり、且つ、前記ロータケースの天井部の肉厚が前記溶接端部の肉厚と略同じとされている。
【００１５】
この発明による電動弁は、好ましくは、前記溶接端縁部と前記コイル装着部とは、肉厚が徐々に変化するテーパ部によって滑らかに接続されており、前記ロータケースの溶接の熱影響により素材の硬度が低下する溶接端縁部の突合わせ溶接端から素材本来の硬度に回復する位置までの距離を硬度回復量と言い、前記溶接端縁部と前記テーパ部との全長は、前記突合せ溶接による前記ロータケースの硬度回復量に、所定の安全代を加えた長さに設定されている。
【００１６】
この発明による電磁弁は、弁ポートを有する弁ハウジングと、前記弁ポートを開閉する弁体と、前記弁ハウジングに固定されたプランジャチューブと、前記プランジャチューブ内に配置された電磁ソレノイド装置のプランジャと、前記プランジャチューブの外周部に取り付けられた電磁ソレノイド装置の電磁コイルユニットとを有し、前記プランジャの軸線方向移動により前記弁体が開閉駆動される電磁弁において、前記プランジャチューブは、端縁部を前記弁ハウジングに突合せ溶接されて前記弁ハウジングに固定されており、前記電磁コイルユニットを装着され、前記プランジャチューブの前記弁ハウジングに対する溶接端縁部より薄肉で形成される前記プランジャチューブのコイル装着部が、少なくとも、該コイル装着部の肉厚に比して厚い肉厚の素材を深絞り加工した深絞り加工品である。
【００１７】
この発明による電磁弁は、好ましくは、前記溶接端縁部と前記コイル装着部とは、肉厚が徐々に変化するテーパ部によって滑らかに接続されており、前記ロータケースの溶接の熱影響により素材の硬度が低下する溶接端縁部の突合わせ溶接端から素材本来の硬度に回復する位置までの距離を硬度回復量と言い、前記溶接端縁部と前記テーパ部との全長は、前記突合せ溶接による前記プランジャチューブの硬度回復量に、所定の安全代を加えた長さに設定されている。
【００１８】
この発明による電動弁、電磁弁における前記ロータケースあるいは前記プランジャチューブの前記弁ハウジングに対する溶接は、非消耗電極式の溶接法であるＴＩＧ溶接、レーザ溶接によって行うことができる。
【発明の効果】
【００１９】
この発明による電動弁、電磁弁では、ロータケース、プランジャチューブの弁ハウジングに対する溶接端縁部、換言すると、溶接熱影響部の肉厚がコイル装着部の肉厚に比して厚いから、溶接熱影響部の肉厚だけを溶接熱影響による許容応力の低下分を見込んだ肉厚に設定でき、コイル装着部の肉厚は溶接による許容応力低下分を含まない肉厚にできるから、コイルの励磁力で発生した磁束のケース肉厚の増大による透過効率の低下を招来することなく、溶接による許容応力の低下を補償して所要の耐圧破壊強度を得ることできる。
【００２０】
ロータケース、プランジャチューブは、少なくともそのコイル装着部が、コイル装着部の肉厚に比して厚い肉厚の素材を深絞り加工した深絞り加工品であり、さらにロータケースは、前記ロータケースの天井部の肉厚が前記溶接端部の肉厚と略同じとされているから、切削による材料損失がなく、省資源で、切削加工品に比して材料費を削減できる。また、深絞り加工の金型を製作する必要はあるが、量産品では、切削加工に比して加工費の削減、高い生産性により、低廉化を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
この発明による電動弁の一つの実施形態を、図１を参照して説明する。
【００２２】
電動弁は弁ハウジング１１を有する。弁ハウジング１１は、ステンレス鋼等によりプレス成形品としてカップ状をなしている。弁ハウジング１１の上部開口縁部１１Ａには樹脂製の弁支持ガイド部材１２にインサート成形された取付金具１３が溶接によって固定装着されている。
【００２３】
弁ハウジング１１は弁支持ガイド部材１２と共働して円筒空間状の弁室１４を画定している。弁ハウジング１１には、入口ポートをなす横継手１５と、出口ポートをなす下継手１６が溶接、ろう付け等によって固定装着されている。
【００２４】
弁ハウジング１１の底部中央には、下継手１６に直接連通する弁ポート１７を形成された弁座部材１８が溶接、ろう付け等によって固定装着されている。
【００２５】
弁支持ガイド部材１２には弁室１４へ向けて開口したガイド孔１９が形成されている。ガイド孔１９には、弁体２０と連結組立体を構成する円筒状の弁ホルダ２１が軸線方向（図１にて上下方向）に摺動可能に嵌合している。
【００２６】
これにより、弁体２０は、弁室１４内にあって弁支持ガイド部材１２より弁リフト方向に移動可能に支持され、弁ポート１７の開閉、開度調節を行う。
【００２７】
弁支持ガイド部材１２は上部に雌ねじ孔２２をガイド孔１９と同心に有する。雌ねじ孔２２には後述するステッピングモータ３０のロータ軸３１に形成された雄ねじ部３２がねじ係合している。
【００２８】
ロータ軸３１は、下端にて、弁ホルダ２１内に設けられたばねリテーナ２３、圧縮コイルばね２４等によって弁ホルダ２１に対して相対回転可能な状態で、軸力伝達関係で連結されている。ロータ軸３１は、雄ねじ部３２と雌ねじ孔２２とのねじ係合により、回転することにより、軸線方向移動し、この軸線方向移動が、弁ホルダ２１および弁体２０に伝達される。
【００２９】
弁ハウジング１１の上部にはステッピングモータ３０が取り付けられている。ステッピングモータ３０は、弁ハウジング１１に固定装着されたロータケース３３と、ロータケース３３内に自身の中心軸線周りに回転可能に配置されたロータ３４と、取付金具４５によってロータケース３３の外周部に固定装着されたステータコイルユニット３５とを有する。
【００３０】
ロータ３４は、外周部を多極着磁され、ボス部３４Ａにてロータ軸３１と固定連結されている。ステータコイルユニット３５は、樹脂封止型のものであり、上下２段の電磁コイル部３６、磁極歯３７、リード線３８等を有する。
【００３１】
また、ロータケース３３内には、ロータ３４の回転を制限するストッパ機構３９が構成されている。
【００３２】
つぎに、ロータケース３３の形状、ロータケース３３の弁ハウジング１１に対する取付構造について、図２、図３を参照して説明する。
【００３３】
図２に示されているように、ロータケース３３は、ステンレス鋼等により構成されてキャン状をなしており、外周部にステータコイルユニット３５を装着されるコイル装着円筒部３３Ａ（コイル装着部）と、コイル装着円筒部３３Ａの一方の側（上側）にあってコイル装着円筒部３３Ａの一方の側を閉じる天井部３３Ｂと、コイル装着円筒部３３Ａの他方の側（下側）にあって溶接によって弁ハウジング１１に固着される端縁部、つまり溶接端縁部３３Ｃとを有する。
【００３４】
ロータケース３３は、図３に示されているように、溶接端縁部３３Ｃの先端を、ＴＩＧ溶接、レーザ溶接等の非消耗電極式の溶接法によって弁ハウジング１１の上部開口縁部１１Ａに突合せ溶接されている。この突合せ溶接の溶接凝固部は、図３に符号４０によって示されている。溶接凝固部４０は、非消耗電極式の溶接法による溶接凝固部であることにより、肉盛りされた溶接ビードを生じず、肉厚変化を生じない。この突合せ溶接によるロータケース３３側の溶接幅方向の溶込み量は、図３に符号ωによって示されている。
【００３５】
本発明による電動弁において重要なことは、ロータケース３３の溶接端縁部３３Ｃの肉厚ｔｓ’がコイル装着円筒部３３Ａの肉厚ｔｓに比して厚いこと、つまり、ｔｓ’＞ｔｓであることである。溶接端縁部３３Ｃとコイル装着円筒部３３Ａとは、応力集中を避けるべく、肉厚がｔｓ’よりｔｓに徐々に変化するテーパ部３３Ｄによって滑らかに接続されている。テーパ部３３Ｄにおいて、肉厚がｔｓ’よりｔｓに徐々に変化する度合い（テーパ度）は、ロータケース３３の硬度回復の度合い（硬度変化の傾き）に適合するものであってよい。
【００３６】
溶接端縁部３３Ｃの肉厚ｔｓ’は、溶接熱影響部の肉厚として、溶接熱影響による許容応力の低下分を見込んだ肉厚に設定されている。たとえば、溶接端縁部３３Ｃの許容応力が溶接熱影響によって素材の許容応力の７０％程度に低下していれば、その低下（劣化）分を補償すべく、溶接端縁部３３Ｃの肉厚ｔｓ’はコイル装着円筒部３３Ａの肉厚ｔｓの１．４倍程度に設定されればよい。
【００３７】
なお、溶接熱影響部の許容応力の低下の程度によるが、ＴＩＧ溶接の場合、実例として、コイル装着円筒部３３Ａの肉厚ｔｓが０．６〜０．８ｍｍ程度であれば、溶接端縁部３３Ｃの肉厚ｔｓ’は０．８４〜１．１２ｍｍ程度であればよい。
【００３８】
肉厚ｔｓ’による溶接端縁部３３Ｃの長さｈは、ロータケース３３側の溶接幅方向の溶込み量ωより大きく、溶接端縁部３３Ｃとテーパ部３３Ｄとの全長ｈ’は、ロータケース３３の硬度回復量ω’に、安全代Δｈを加えた長さｈ’に設定されればよい。安全代Δｈは溶接のばらつきを考慮した値に設定されればよい。
【００３９】
このように、溶接端縁部３３Ｃとテーパ部３３Ｄだけが、溶接熱影響による許容応力の低下分を見込んだ厚い肉厚になり、コイル装着円筒部３３Ａの肉厚ｔｓは溶接による許容応力低下分を含まない薄い肉厚にできるから、コイルの励磁力で発生した磁束のケース肉厚の増大による透過効率の低下を招来することなく、溶接による許容応力の低下を補償した所要の耐圧破壊強度が得られる。
【００４０】
ロータケース３３の天井部３３Ｂ（図２参照）は、電動弁の小型化と耐圧性を確保した形状、肉厚に設定される。天井部３３Ｂが、図２に示されている本実施形態のような半球状の場合、天井部３３Ｂの肉厚ｔｕは、耐圧強度を確保するために、コイル装着円筒部３３Ａの肉厚ｔｓより厚く設定されている。天井部３３Ｂの肉厚ｔｕは溶接端縁部３３Ｃの肉厚ｔｓ’にほぼ等しくてよい。
【００４１】
コイル装着円筒部３３Ａの肉厚ｔｓより天井部３３Ｂの肉厚ｔｕへの移行は、適当なアール寸法Ｒと、アール部の中心変更（Ｒ＋ｔｒ）によって滑らかに行われている。
【００４２】
ｔｓ＜ｔｓ’、ｔｓ＜ｔｕ、ｔｕ≒ｔｓ’のロータケース３３は、溶接端縁部３３Ｃの肉厚ｔｓ’と同等の肉厚を有する素材を、図４（ａ）、（ｂ）に示されているようなダイス１００、ポンチ１０１、しわ押さえ型１０２によるプレス型を用いて深絞り加工することによって製造することができる。
【００４３】
ダイス１００は、溶接端縁部３３Ｃの肉厚ｔｓ’（素材の肉厚とほぼ等しい肉厚）を得るために、図４（ａ）に示されているように、溶接端縁部３３Ｃの絞り成形部１００Ｃが、コイル装着円筒部３３Ａの絞り成形部１００Ａに比して拡径され、絞り成形部１００Ｃでは、深絞り加工において、素材の肉厚減少が実質的に生じない型形状になっている。
【００４４】
天井部３３Ｂの肉厚ｔｕは、概ねポンチ１０１の最大進入量により決まるから、天井部３３Ｂの肉厚ｔｕが素材の肉厚とほぼ等しい肉厚になるように、ポンチ１０１の最大進入量が、図４（ｂ）に示されているように、最適量に設定されている。
【００４５】
これにより、図５（ａ）に示されているようなフランジ部（非製品部）３３Ｅを含む、コイル装着円筒部３３Ａの肉厚ｔｓ、天井部３３Ｂの肉厚ｔｕ、溶接端縁部３３Ｃの肉厚ｔｓ’の深絞り加工品ができ、図５（ｂ）に示されているように、所要寸法Ｌａでフランジ部３３Ｅを切り落とすことにより。ｔｓ＜ｔｓ’、ｔｓ＜ｔｕ、ｔｕ≒ｔｓ’を満たしたロータケース３３が完成する。
【００４６】
上述の如く、ロータケース３３は、溶接端縁部３３Ｃの肉厚ｔｓ’に相当する肉厚の素材を深絞り加工した深絞り加工品であるから、切削による材料損失がなく、省資源で、切削加工品に比して材料費を削減できる。また、深絞り加工の金型を製作する必要はあるが、量産品では、切削加工に比して加工費の削減、高い生産性により、低廉化を図ることができる。
【００４７】
つぎに、この発明による電磁弁の一つの実施形態を、図６を参照して説明する。
【００４８】
電磁弁は弁ハウジング５１を有する。弁ハウジング５１は、ステンレス鋼等によるプレス成形品により構成されて弁座部材をなし、弁ポート５２を形成されている。弁ハウジング５１には、弁ポート５２と直接連通して出口ポートをなす下継手５４が、溶接、ろう付け等によって固定装着されている。
【００４９】
弁ハウジング５１のフランジ部５１Ａには電磁ソレノイド装置６０のプランジャチューブ６１の下端が溶接によって固定装着されている。プランジャチューブ６１の上端には吸引子６２が溶接によって固定装着されている。これにより、プランジャチューブ６１は、弁ハウジング５１および吸引子６２と共働して弁ハウジング５１と吸引子６２との間に円筒空間状の弁室を兼ねたプランジャ室６３を画定している。プランジャチューブ６１には、入口ポートをなす横継手５３が、溶接、ろう付け等によって固定装着されている。
【００５０】
プランジャチューブ６１内、つまり、プランジャ室６３にはプランジャ６４が軸線方向（図６にて上下方向）に移動可能に設けられている。プランジャ６４には弁ポート５２を開閉するボール弁体５５が取り付けられている。
【００５１】
プランジャ６４と吸引子６２との間には圧縮コイルばね６５が取り付けられている。圧縮コイルばね６５はプランジャ６４を吸引子６２より離れる方向に付勢している。これにより、ボール弁体５５が弁閉方向に付勢される。
【００５２】
プランジャチューブ６１の外周部にはボルト６６によって電磁ソレノイド装置６０の電磁コイルユニット６７が取り付けられている。電磁コイルユニット６７は、電磁コイル部６８、外凾６９、リード線７０等を有する。
【００５３】
電磁ソレノイド装置６０は、電磁コイル部６８に対する通電によって電磁コイル部６８が励磁することにより、プランジャ６４を圧縮コイルばね６５のばね力に抗して吸引子６２に吸引する。これにより、電磁コイル部６８に対する通電、非通電によってボール弁体５５が開閉駆動される。
【００５４】
プランジャチューブ６１と弁ハウジング５１との溶接構造およびプランジャチューブ６１と吸引子６２との溶接構造を、図７、図８を参照して説明する。
【００５５】
プランジャチューブ６１は、ステンレス鋼等により構成されて円筒状をなしており、外周部に電磁コイルユニット６７を装着されるコイル装着円筒部６１Ａ（コイル装着部）と、コイル装着円筒部６１Ａの一方の側（下側）にあって溶接によって弁ハウジング５１に固着される端縁部、つまり下側溶接端縁部６１Ｂ（溶接端縁部）と、コイル装着円筒部６１Ａの他方の側（上側）にあって溶接によって吸引子６２に固着される端縁部、つまり上側溶接端縁部６１Ｃとを有する。
【００５６】
プランジャチューブ６１は、図７に示されているように、下側溶接端縁部６１Ｂの先端を、ＴＩＧ溶接、レーザ溶接等の非消耗電極式の溶接法によって弁ハウジング５１のフランジ部５１Ａに突合せ溶接されている。この突合せ溶接の溶接凝固部は、図７に符号７１によって示されている。溶接凝固部７１は、非消耗電極式の溶接法による溶接凝固部であることにより、肉盛りされた溶接ビードを生じず、肉厚変化を生じない。この突合せ溶接によるプランジャチューブ６１側の溶接幅方向の溶込み量は、図７に符号ωによって示されている。
【００５７】
プランジャチューブ６１は、図８に示されているように、上側溶接端縁部６１Ｃの先端を、ＴＩＧ溶接、レーザ溶接等の非消耗電極式の溶接法によって吸引子６２に突合せ溶接されている。この突合せ溶接の溶接凝固部は、図８に符号７２によって示されている。溶接凝固部７２も、非消耗電極式の溶接法による溶接凝固部であることにより、肉盛りされた溶接ビードを生じず、肉厚変化を生じない。この突合せ溶接によるプランジャチューブ６１側の溶接幅方向の溶込み量も、図８に符号ωによって示されている。
【００５８】
本発明による電磁弁において重要なことは、プランジャチューブ６１の下側溶接端縁部６１Ｂ、上側溶接端縁部６１Ｃの肉厚ｔｐ’が、各々、コイル装着円筒部６１Ａの肉厚ｔｐに比して厚いこと、つまり、ｔｐ’＞ｔｐであることである。下側溶接端縁部６１Ｂとコイル装着円筒部６１Ａ、上側溶接端縁部６１Ｃとコイル装着円筒部６１Ａとは、各々応力集中を避けるべく、肉厚がｔｐ’よりｔｐに徐々に変化するテーパ部６１Ｄ、６１Ｅによって滑らかに接続されている。テーパ部６１Ｄ、６１Ｅにおいて、肉厚がｔｐ’よりｔｐに徐々に変化する度合い（テーパ度）は、プランジャチューブ６１の硬度回復の度合い（硬度変化の傾き）に適合するものであってよい。
【００５９】
下側溶接端縁部６１Ｂ、上側溶接端縁部６１Ｃの肉厚ｔｐ’は、溶接熱影響部の肉厚として、溶接熱影響による許容応力の低下分を見込んだ肉厚に設定されている。つまり、溶接熱影響による許容応力の低下を補償する肉厚に設定されている。
【００６０】
肉厚ｔｐ’による下側溶接端縁部６１Ｂ、上側溶接端縁部６１Ｃの長さｈは、プランジャチューブ６１側の溶込み量ωより大きく、下側溶接端縁部６１Ｂとテーパ部６１Ｄとの全長ｈ’は、プランジャチューブ６１の硬度回復量ω’（図１１参照）に、安全代を加えた長さｈ’に設定されればよい。安全代は溶接のばらつきを考慮した値に設定されればよい。また上側溶接端縁部６１Ｃとテーパ部６１Ｅとの全長ｈ’も、プランジャチューブ６１の硬度回復量ω’（図１１参照）に、安全代を加えた長さｈ’に設定されればよい。安全代は溶接のばらつきを考慮した値に設定されればよい。
【００６１】
このように、下側溶接端縁部６１Ｂ、上側溶接端縁部６１Ｃ、つまり溶接熱影響部の肉厚ｔｐ’だけが溶接熱影響による許容応力の低下分を見込んだ厚い肉厚になり、コイル装着円筒部６１Ａの肉厚ｔｐは溶接による許容応力低下分を含まない薄い肉厚にできるから、コイルの励磁力で発生した磁束のケース肉厚の増大による透過効率の低下を招来することなく、溶接による許容応力の低下を補償した所要の耐圧破壊強度が得られる。
【００６２】
なお、この実施形態では、弁ハウジング５１も板金加工品であることにより、溶接熱影響による許容応力の低下を考慮して、プランジャチューブ６１との溶接部であるフランジ部５１Ａの肉厚ｔｈ’が弁ハウジング５１の他の部分（非溶接部）の肉厚ｔｈより厚くなっている。
【００６３】
ｔｐ＜ｔｐ’のプランジャチューブ６１は、下側溶接端縁部６１Ｂ、上側溶接端縁部６１Ｃの肉厚ｔｐ’と同等の肉厚を有する素材を、ダイス、ポンチ、しわ押さえ型による深絞り用のプレス型を用いて深絞り加工することによって製造することができる。
【００６４】
ダイスは、下側溶接端縁部６１Ｂの肉厚ｔｐ’（素材の肉厚とほぼ等しい肉厚）を得るために、その部分の絞り成形部が、コイル装着円筒部６１Ａの絞り成形部に比して拡径され、また、ポンチは、上側溶接端縁部６１Ｃの肉厚ｔｐ’（素材の肉厚とほぼ等しい肉厚）を得るために、その部分の絞り成形部が、コイル装着円筒部６１Ａの絞り成形部に比して縮径され、下側溶接端縁部６１Ｂ、上側溶接端縁部６１Ｃの絞り成形部では、深絞り加工において、素材の肉厚減少が実質的に生じない型形状になっている。
【００６５】
これにより、図９（ａ）に示されているようなフランジ部（非製品部）６１Ｆと底部（非製品部）６１Ｊを含む、コイル装着円筒部６１Ａの肉厚ｔｐ、下側溶接端縁部６１Ｂ、上側溶接端縁部６１Ｃの肉厚ｔｐ’の深絞り加工品ができ、図９（ｂ）に示されているように、所要寸法Ｌｂで、フランジ部６１Ｆと底部６１Ｊを切り落とすことにより。ｔｐ＜ｔｐ’を満たしたプランジャチューブ６１が完成する。
【００６６】
上述の如く、プランジャチューブ６１は、下側溶接端縁部６１Ｂ、上側溶接端縁部６１Ｃのの肉厚ｔｐ’に相当する肉厚の素材を深絞り加工した深絞り加工品であるから、切削による材料損失がなく、省資源で、切削加工品に比して材料費を削減できる。また、深絞り加工の金型を製作する必要はあるが、量産品では、切削加工に比して加工費の削減、高い生産性により、低廉化を図ることができる。
【００６７】
上述の実施形態による電動弁、電磁弁は、何れも、弁ハウジング１１、５１をプレス成形品により構成されているが、弁ハウジングは、鋳造品、切削加工品による弁ハウジング本体と、弁ハウジング本体に溶接等によって固定装着されたプレス成形品による皿状の下蓋部材との組立品であってもよく、この場合には、ロータケース、プランジャチューブは、上述の実施形態と同様の構成で、下蓋部材に突合せ溶接される。
【００６８】
弁ハウジングが弁ハウジング本体と下蓋部材との組立品により構成されている型式の電動弁に本発明を適用した実施形態を、図１０を参照して説明する。なお、図９において、図１〜図３に対応する部分は、図１〜図３に付した符号と同一の符号を付けて、その説明を省略する。
【００６９】
この実施形態では、弁ハウジング８１が、鋳造品、切削加工品による弁ハウジング本体８２と、弁ハウジング本体８２の上部に溶接等によって固定装着されたプレス成形品による皿状の下蓋部材８３との組立品により構成されている。
【００７０】
ロータケース３３は、溶接端縁部３３Ｃを、下蓋部材８３の起立した上縁部８３Ａに、ＴＩＧ溶接、レーザ溶接等の非消耗電極式の溶接法によって突合せ溶接されている。この突合せ溶接の溶接凝固部は、符号４０によって示されている。
【００７１】
この実施形態でも、ロータケース３３の溶接端縁部３３Ｃの肉厚はロータケース３３のコイル装着円筒部３３Ａの肉厚に比して厚く、溶接端縁部３３Ｃとコイル装着円筒部３３Ａとは、応力集中を避けるべく、肉厚が徐々に変化するテーパ部３３Ｄによって滑らかに接続されている。
【００７２】
これにより、溶接端縁部３３Ｃの肉厚だけが溶接熱影響による許容応力の低下分を見込んだ厚い肉厚で、コイル装着円筒部３３Ａの肉厚は溶接による許容応力低下分を含まない薄い肉厚にでき、この実施形態でも、コイルの励磁力で発生した磁束のケース肉厚の増大による透過効率の低下を招来することなく、溶接による許容応力の低下を補償した所要の耐圧破壊強度が得られる。
【００７３】
この実施形態では、弁ハウジング本体８２の上部に円筒状の雄ねじ部材８４が固定装着され、ロータ３４と一体の雌ねじ部材８５が雄ねじ部材８４にねじ係合している。弁体２０は、軸線方向に長い弁軸８６によって雌ねじ部材８５と連結され、雌ねじ部材８５がロータ３４によって回転駆動されることにより、軸線方向に移動する。
【００７４】
なお、上述した各実施形態では、溶接端縁部３３Ｃの肉厚ｔｓ’と同等の肉厚を有する素材や、下側溶接端縁部６１Ｂ、上側溶接端縁部６１Ｃの肉厚ｔｐ’と同等の肉厚を有する素材を絞って、肉厚ｔｓのコイル装着円筒部３３Ａや肉厚ｔｐのコイル装着円筒部６１Ａを深絞り加工により形成したロータケース３３やプランジャチューブ６１を用いる場合について説明した。
【００７５】
しかし、本発明は、溶接端縁部３３Ｃの肉厚ｔｓ’よりも厚い肉厚を有する素材や、下側溶接端縁部６１Ｂ、上側溶接端縁部６１Ｃの肉厚ｔｐ’よりも厚い肉厚を有する素材を絞って、肉厚ｔｓのコイル装着円筒部３３Ａや肉厚ｔｐのコイル装着円筒部６１Ａだけでなく、肉厚ｔｓ’の溶接端縁部３３Ｃや肉厚ｔｐ’の下側溶接端縁部６１Ｂ、上側溶接端縁部６１Ｃも、深絞り加工により形成したロータケース３３やプランジャチューブ６１を用いる場合についても、適用可能である。
【００７６】
また、本発明は、ＴＩＧ溶接、レーザ溶接等の非消耗電極式の溶接法による熱影響による許容応力の低下を補償するに限られることはなく、その他の溶接法によるもの、ろう付けによるものにも、同様に適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００７７】
【図１】本発明による一つの実施形態を示す縦断面図である。
【図２】一つの実施形態による電動弁のロータケースを示す縦断面図である。
【図３】一つの実施形態による電動弁の弁ハウジングとロータケースとの溶接部の拡大断面図である。
【図４】（ａ）、（ｂ）は一つの実施形態による電動弁のロータケースの製造に用いられるプレス型およびロータケースの深絞り加工を示す断面図である。
【図５】（ａ）、（ｂ）は深絞り加工によるロータケースを示す断面図である。
【図６】本発明による一つの実施形態を示す縦断面図である。
【図７】一つの実施形態による電磁弁の弁ハウジングとプランジャチューブとの溶接部の拡大断面図である。
【図８】一つの実施形態による電磁弁の吸引子とプランジャチューブとの溶接部の拡大断面図である。
【図９】（ａ）、（ｂ）は深絞り加工によるプランジャチューブを示す断面図である。
【図１０】本発明による電動弁の他の実施形態を示す縦断面図である。
【図１１】溶接部分の硬度特性を示す説明図である。
【符号の説明】
【００７８】
１１  弁ハウジング
１１Ａ  上部開口縁部
１２  弁支持ガイド部材
１３  取付金具
１４  弁室
１５  横継手
１６  下継手
１７  弁ポート
１８  弁座部材
１９  ガイド孔
２０  弁体
２１  弁ホルダ
２２  雌ねじ孔
２３  ばねリテーナ
２４  圧縮コイルばね
３０  ステッピングモータ
３１  ロータ軸
３２  雄ねじ部
３３  ロータケース
３３Ａ  コイル装着円筒部
３３Ｂ  天井部
３３Ｃ  溶接端縁部
３３Ｄ  テーパ部
３３Ｅ  フランジ部
３４  ロータ
３４Ａ  ボス部
３５  ステータコイルユニット
３６  電磁コイル部
３７  磁極歯
３８  リード線
３９  ストッパ機構
４０  溶接凝固部
４５  取付金具
５１  弁ハウジング
５１Ａ  フランジ部
５２  弁ポート
５３  横継手
５４  下継手
５５  ボール弁体
６０  電磁ソレノイド装置
６１  プランジャチューブ
６１Ａ  コイル装着円筒部
６１Ｂ  下側溶接端縁部
６１Ｃ  上側溶接端縁部
６１Ｄ、６１Ｅ  テーパ部
６１Ｆ  フランジ部
６１Ｊ  底部
６２  吸引子
６３  プランジャ室
６４  プランジャ
６５  圧縮コイルばね
６６  ボルト
６７  電磁コイルユニット
６８  電磁コイル部
６９  外凾
７０  リード線
７１、７２  溶接凝固部
８１  弁ハウジング
８２  弁ハウジング本体
８３  下蓋部材
８３Ａ  上縁部
８４  雄ねじ部材
８５  雌ねじ部材
８６  弁軸
１００  ダイス
１００Ａ、１００Ｃ  絞り成形部
１０１  ポンチ
１０２  しわ押さえ型
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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