特開 2019-202329 溶接構造および弁装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】特開2019-202329(P2019-202329A)

(43)【公開日】2019年11月28日

(54)【発明の名称】溶接構造および弁装置

(51)【国際特許分類】

   B23K 9/00 20060101AFI20191101BHJP

   F16K 41/10 20060101ALI20191101BHJP

   B23K 9/02 20060101ALI20191101BHJP

【ＦＩ】

   B23K9/00 501F

   F16K41/10

   B23K9/02 S

【審査請求】未請求

【請求項の数】11

【出願形態】ＯＬ

【全頁数】20

(21)【出願番号】特願2018-98684(P2018-98684)

(22)【出願日】2018年5月23日

(71)【出願人】

【識別番号】000143949

【氏名又は名称】株式会社鷺宮製作所

(74)【代理人】

【識別番号】100134832

【弁理士】

【氏名又は名称】瀧野 文雄

(74)【代理人】

【識別番号】100165308

【弁理士】

【氏名又は名称】津田 俊明

(74)【代理人】

【識別番号】100115048

【弁理士】

【氏名又は名称】福田 康弘

(72)【発明者】

【氏名】南波佐間 一徳

(72)【発明者】

【氏名】室屋 祐成

(72)【発明者】

【氏名】金崎 文雄

(72)【発明者】

【氏名】村田 佳祐

【テーマコード（参考）】

3H066

4E081

【Ｆターム（参考）】

3H066AA01

3H066BA16

3H066DA11

4E081AA08

4E081BA08

4E081BA16

4E081CA11

4E081CA19

4E081CA20

4E081DA07

4E081YD10

4E081YX04

4E081YX08

(57)【要約】

【課題】異種金属素材同士の溶接部における溶接割れを防止しつつ、溶接耐久性を向上させることができる溶接構造および弁装置を提供する。
【解決手段】フランジ部材１２，１３および成形ベローズ１１は、互いの溶融固化部１４が主としてオーステナイト相となる異種金属素材からなる。フランジ部材１２，１３は、第一面１５ａと、その反対側の第二面１５ｂと、を有した突起状の接続部１５を備え、成形ベローズ１１は、接続部１５の第一面１５ａに沿う板状の被溶接部１１ａを有する。溶融固化部１４は、接続部１５および被溶接部１１ａの先端部に設けられるとともに、接続部１５の先端側および被溶接部１１ａを合せた厚み寸法以上の直径を有する断面円形に形成されている。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

対象部位に対して薄板材からなる可撓部材を溶接接合するための溶接構造であって、
前記対象部位および前記可撓部材は、互いの溶融固化部が主としてオーステナイト相となる異種金属素材からなり、
前記対象部位は、第一面と、その反対側の第二面と、を有した突起状の接続部を備え、
前記可撓部材は、前記接続部の前記第一面に沿う板状の被溶接部を有し、
前記溶融固化部は、前記接続部および前記被溶接部の先端部に設けられるとともに、前記接続部および前記被溶接部を合せた厚み寸法以上の直径を有する断面円形に形成されていることを特徴とする溶接構造。

【請求項2】

前記接続部の先端側および前記被溶接部の先端側の厚み寸法が互いに同程度であることを特徴とする請求項１に記載の溶接構造。

【請求項3】

前記対象部位は、主としてオーステナイト系ステンレス鋼から構成され、前記可撓部材は、主としてニッケル基合金から構成されることを特徴とする請求項１または２に記載の溶接構造。

【請求項4】

前記可撓部材は、円筒状かつ蛇腹状に形成された金属ベローズであり、前記対象部位は、前記金属ベローズの軸方向末端に固定されるフランジ部材であって、
前記接続部は、径方向の外側方向に突出するとともに周方向に連続した環状に形成され、
前記被溶接部は、前記金属ベローズの軸方向末端にて径方向の外側方向に延びるとともに、周方向に連続した環状に形成され、
前記溶融固化部は、前記接続部および前記被溶接部の先端部に沿って周方向に連続して設けられていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の溶接構造。

【請求項5】

前記可撓部材は、円筒状かつ蛇腹状に形成された金属ベローズであり、前記対象部位は、前記金属ベローズの軸方向末端に固定されるフランジ部材であって、
前記接続部は、径方向の内側方向に突出するとともに周方向に連続した環状に形成され、
前記被溶接部は、前記金属ベローズの軸方向末端にて径方向の内側方向に延びるとともに、周方向に連続した環状に形成され、
前記溶融固化部は、前記接続部および前記被溶接部の先端部に沿って周方向に連続して設けられていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の溶接構造。

【請求項6】

前記可撓部材は、円筒状かつ蛇腹状に形成された金属ベローズであり、前記対象部位は、前記金属ベローズの軸方向末端に固定されるフランジ部材であって、
前記接続部は、軸方向の外側方向に突出するとともに周方向に連続した環状に形成され、
前記被溶接部は、前記金属ベローズの軸方向末端にて軸方向の外側方向に延びるとともに、周方向に連続した環状に形成され、
前記溶融固化部は、前記接続部および前記被溶接部の先端部に沿って周方向に連続して設けられていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の溶接構造。

【請求項7】

弁本体の弁室内に設けられる弁体と、前記弁室をシールする前記可撓部材としてのダイヤフラムと、を備えた弁装置に用いられ、
前記弁本体は、周方向に連続した環状の前記接続部を有し、
前記ダイヤフラムは、円板状の外周縁に沿って周方向に連続した環状の前記被溶接部を有して構成され、
前記溶融固化部は、前記接続部および前記被溶接部の先端部に沿って周方向に連続して設けられていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の溶接構造。

【請求項8】

前記溶融固化部の直径は、前記接続部の先端側および前記被溶接部を合せた厚み寸法に対し、１．１倍以上かつ１．６倍以下であることを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載の溶接構造。

【請求項9】

前記接続部における前記第一面と前記第二面とは、当該接続部の先端に向かって狭まる交差角度を有して設けられ、前記交差角度が４０°以下であることを特徴とする請求項１〜８のいずれか一項に記載の溶接構造。

【請求項10】

前記被溶接部は、前記可撓部材を構成する薄板材の端部を折り返して重ねた折返部によって構成され、前記薄板材の端縁側が前記接続部の前記第一面に沿って設けられていることを特徴とする請求項１〜９のいずれか一項に記載の溶接構造。

【請求項11】

請求項１〜１０のいずれか一項に記載の溶接構造によって可撓部材が装置内部の対象部位に固定されていることを特徴とする弁装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、対象部位に対して薄板材からなる可撓部材を溶接接合するための溶接構造、および該溶接構造によって可撓部材が装置内部の対象部位に固定された弁装置に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、例えば、冷凍空調装置やバルブ（弁装置）、配管継手、カプラ等において、伸縮可能なシール部材（可撓部材）として、金属ベローズが利用されている。金属ベローズとしては、複数の金属製環状プレートの外周縁および内周縁を交互に溶接接合して構成される溶接金属ベローズや、円筒状の金属薄板材をプレス加工（例えば、バルジ加工）によって蛇腹状に成形した成形金属ベローズなどが用いられ、そのような金属ベローズの軸方向両端部にフランジ部材等が溶接固定された構造が一般的である（例えば、特許文献１、２参照）。このような金属ベローズが用いられる機器の一例として、感圧制御弁やベローズ式圧力応動弁、流量制御弁などの弁装置があり（例えば、特許文献３〜５参照）、各弁装置は、装置内部に取り付けられた金属ベローズによって内部空間をシールするとともに、弁体等の変位に応じて金属ベローズが伸縮するように構成されている。

【0003】

一方、例えば、冷凍空調装置等に利用される弁装置において、弁室をシールするためのシール部材（可撓部材）として、金属ダイヤフラムが利用されている。この弁装置（ダイヤフラム弁）は、弁室および弁口を有する弁本体と、弁室内に進退自在に設けられる弁体と、弁本体と弁体とに亘って設けられて弁室をシールする金属ダイヤフラムと、を備えている。金属ダイヤフラムは、全体円盤状の薄板材で形成され、その外周縁が弁本体に溶接固定されている。

【0004】

ところで、例えば、冷媒等の高温、高圧流体の流量等を制御する弁装置において、金属ベローズや金属ダイヤフラムの金属素材としては耐熱性や耐蝕性に優れたステンレス合金やニッケル基合金が用いられ、その溶接対象物であるフランジ部材や弁体の金属素材としてはステンレス合金が用いられることがある。特に、ステンレス合金としては、オーステナイト系ステンレス鋼（例えば、ＳＵＳ３１６Ｌなど）が用いられ、ニッケル基合金としては、耐熱性、耐蝕性、耐酸化性などに優れたインコネル（登録商標。例えば、インコネル６２５など）が用いられることがあり、加工性や材料コスト等の要因から部位ごとに異なる金属素材が適宜に選択され、その異種金属素材同士が溶接されることがある。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２００４−１６２７２８号公報

【特許文献2】特開２００３−１４８６１６号公報

【特許文献3】特開２０００−３３７７３６号公報

【特許文献4】特開２０００−８８１３２号公報

【特許文献5】特開２００３−１９４２５０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

しかしながら、オーステナイト系ステンレス鋼は、一般的に溶接割れを起こしやすい金属素材であることが知られており、オーステナイト系ステンレス鋼とニッケル基合金等との異種金属素材同士の溶接においても、溶接欠陥が生じやすいことが予想される。特に、薄板材からなる金属ベローズや金属ダイヤフラム等の可撓部材を肉厚な対象部位に溶接する際に、可撓部材を板厚方向に貫通して対象部位の内部に至るような溶接部が形成されると、溶融金属が固化するときの収縮が拘束されることから、溶接固化部に引張応力が作用して割れが発生しやすくなる。このため、可撓部材と対象部位との異種金属素材同士の溶接部における溶接割れを防止しつつ、溶接耐久性を向上させることができる溶接構造が求められていた。

【0007】

本発明の目的は、異種金属素材同士の溶接部における溶接割れを防止しつつ、溶接耐久性を向上させることができる溶接構造および弁装置を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本発明の溶接構造は、対象部位に対して薄板材からなる可撓部材を溶接接合するための溶接構造であって、前記対象部位および前記可撓部材は、互いの溶融固化部が主としてオーステナイト相となる異種金属素材からなり、前記対象部位は、第一面と、その反対側の第二面と、を有した突起状の接続部を備え、前記可撓部材は、前記接続部の前記第一面に沿う板状の被溶接部を有し、前記溶融固化部は、前記接続部および前記被溶接部の先端部に設けられるとともに、前記接続部および前記被溶接部を合せた厚み寸法以上の直径を有する断面円形に形成されていることを特徴とする。

【0009】

このような本発明によれば、対象部位の接続部および可撓部材の被溶接部の先端部に溶融固化部が設けられ、接続部および被溶接部を合せた厚み寸法以上の直径を有する断面円形に溶融固化部が形成されていることで、溶接割れを防止することができる。すなわち、接続部と被溶接部の先端部同士を溶接する際に、溶融した金属が表面張力で断面円形（溶接部が点であれば球状）となることで、凝固する過程で収縮したとしても、その収縮力が母材に作用しにくくなり、収縮による引張応力の発生を抑制することができる。従って、溶融固化部が主としてオーステナイト相となる異種金属素材同士であり、溶融固化部や周辺の母材に溶接割れが生じやすい条件であっても、溶接割れを防止することができ、残留応力を抑制することによって溶接耐久性を向上させることができる。

【0010】

この際、前記接続部の先端側および前記被溶接部の先端側の厚み寸法が互いに同程度であることが好ましい。

【0011】

この構成によれば、接続部の先端側および被溶接部の先端側の厚み寸法が互いに同程度であることで、これらの先端部同士を溶接する際に溶融する金属量が互いに同程度になり、凝固する際の収縮方向が偏らないことから引張応力の発生をさらに抑制でき、溶接割れを防止することができる。

【0012】

さらに、前記対象部位は、主としてオーステナイト系ステンレス鋼から構成され、前記可撓部材は、主としてニッケル基合金から構成されることが好ましい。

【0013】

この構成によれば、対象部位が主としてオーステナイト系ステンレス鋼から構成され、可撓部材が主としてニッケル基合金から構成されることで、各部ごとに適切な特性を有した金属素材を選択しつつ、溶接耐久性を向上させることができる。

【0014】

さらに、前記可撓部材は、円筒状かつ蛇腹状に形成された金属ベローズであり、前記対象部位は、前記金属ベローズの軸方向末端に固定されるフランジ部材であって、前記接続部は、径方向の外側方向に突出するとともに周方向に連続した環状に形成され、前記被溶接部は、前記金属ベローズの軸方向末端にて径方向の外側方向に延びるとともに、周方向に連続した環状に形成され、前記溶融固化部は、前記接続部および前記被溶接部の先端部に沿って周方向に連続して設けられていることが好ましい。

【0015】

また、前記可撓部材は、円筒状かつ蛇腹状に形成された金属ベローズであり、前記対象部位は、前記金属ベローズの軸方向末端に固定されるフランジ部材であって、前記接続部は、径方向の内側方向に突出するとともに周方向に連続した環状に形成され、前記被溶接部は、前記金属ベローズの軸方向末端にて径方向の内側方向に延びるとともに、周方向に連続した環状に形成され、前記溶融固化部は、前記接続部および前記被溶接部の先端部に沿って周方向に連続して設けられていてもよい。

【0016】

さらに、前記可撓部材は、円筒状かつ蛇腹状に形成された金属ベローズであり、前記対象部位は、前記金属ベローズの軸方向末端に固定されるフランジ部材であって、前記接続部は、軸方向の外側方向に突出するとともに周方向に連続した環状に形成され、前記被溶接部は、前記金属ベローズの軸方向末端にて軸方向の外側方向に延びるとともに、周方向に連続した環状に形成され、前記溶融固化部は、前記接続部および前記被溶接部の先端部に沿って周方向に連続して設けられていてもよい。

【0017】

これらの構成によれば、金属ベローズとフランジ部材との溶接部における溶接割れを防止するとともに、周方向に連続した溶融固化部の溶接耐久性を向上させることで、良好なシール性が維持されることから製品寿命を延ばすことができる。

【0018】

また、弁本体の弁室内に設けられる弁体と、前記弁室をシールする前記可撓部材としてのダイヤフラムと、を備えた弁装置に用いられ、前記弁本体は、周方向に連続した環状の前記接続部を有し、前記ダイヤフラムは、円板状の外周縁に沿って周方向に連続した環状の前記被溶接部を有して構成され、前記溶融固化部は、前記接続部および前記被溶接部の先端部に沿って周方向に連続して設けられていることが好ましい。

【0019】

この構成によれば、弁装置における弁本体と可撓部材としてのダイヤフラムとの溶接部における溶接割れを防止するとともに、周方向に連続した溶融固化部の溶接耐久性を向上させることで、良好なシール性が維持されることから弁装置の製品寿命を延ばすことができる。

【0020】

また、前記溶融固化部の直径は、前記接続部および前記被溶接部を合せた厚み寸法に対し、１．１倍以上かつ１．６倍以下であることが好ましい。

【0021】

この構成によれば、溶融固化部の直径が接続部および被溶接部を合せた厚み寸法に対して１．１倍以上かつ１．６倍以下に設定されることで、溶融固化部と被溶接部および接続部を滑らかに連続させ、被溶接部や接続部の先端にエッジが残らないようにすることができ、溶接部の溶接耐久性や力学特性を向上させることができる。

【0022】

また、前記接続部における前記第一面と前記第二面とは、当該接続部の先端に向かって狭まる交差角度を有して設けられ、前記交差角度が４０°以下であることが好ましい。

【0023】

この構成によれば、接続部における第一面と第二面とが先端に向かって狭まる４０°以下の交差角度で設けられていることで、溶融金属が凝固する際の収縮力が母材に与える影響を抑制し、接続部の溶接割れを防止することができる。

【0024】

また、前記被溶接部は、前記可撓部材を構成する薄板材の端部を折り返して重ねた折返部によって構成され、前記薄板材の端縁側が前記接続部の前記第一面に沿って設けられていることが好ましい。

【0025】

この構成によれば、薄板材の端部を折り返して重ねた折返部によって可撓部材の被溶接部を構成することで、被溶接部の厚み寸法が大きくなり、溶接時の熱の影響や凝固する際の収縮力の影響を抑制し、被溶接部の溶接割れを防止することができる。

【0026】

本発明の弁装置は、前記いずれかの溶接構造によって可撓部材が装置内部の対象部位に固定されていることを特徴とする。

【0027】

このような弁装置によれば、前述の溶接構造による効果と同様に、可撓部材と対象部位との溶接割れを防止して溶接耐久性を向上させることができるので、弁装置の製品寿命を延ばすことができる。

【発明の効果】

【0028】

本発明の溶接構造および弁装置によれば、異種金属素材同士の溶接部における溶接割れを防止しつつ、溶接耐久性を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【0029】

【図1】本発明の第１実施形態の溶接構造を用いたベローズを示す断面図である。

【図2】（Ａ），（Ｂ）は、前記ベローズの要部を示す拡大断面図である。

【図3】第１実施形態の溶接構造を用いた他のベローズを示す断面図である。

【図4】（Ａ），（Ｂ）は、前記他のベローズの要部を示す拡大断面図である。

【図5】本発明の第２実施形態の溶接構造を用いたベローズを示す断面図である。

【図6】（Ａ），（Ｂ）は、前記ベローズの要部を示す拡大断面図である。

【図7】本発明の第３実施形態の溶接構造を用いたベローズを示す断面図である。

【図8】（Ａ），（Ｂ）は、前記ベローズの要部を示す拡大断面図である。

【図9】本発明の溶接構造を用いた弁装置を示す断面図である。

【図10】本発明の溶接構造を用いた他の弁装置を示す断面図である。

【図11】（Ａ），（Ｂ）は、前記弁装置の要部を示す拡大断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0030】

本発明の第１実施形態の溶接構造は、冷凍空調装置やバルブ（弁装置）、ポンプ、圧力スイッチ、配管継手、カプラ等の各種機器において、伸縮可能なシール部材として用いられる金属ベローズに適用される。このような機器のうち冷凍空調装置等に利用される弁装置としては、例えば、各種の制御弁や圧力応動弁等があり、可撓部材である金属ベローズは、装置内部（例えば、弁室）の対象部位（例えば、弁本体や弁体）に固定され、対象部位間の相対変位に伴って伸縮自在に設けられている。

【0031】

以下、第１実施形態の溶接構造を用いたベローズについて、図１、図２に基づいて説明する。図１は、第１実施形態の溶接構造を用いたベローズ１０を示す断面図である。図２は、ベローズ１０の要部を示す拡大断面図であり、図１に丸囲み部Ａで示す部分の拡大図である。また、図２（Ａ）は溶接接合されたベローズ１０の要部を示し、図２（Ｂ）はベローズ１０の溶接接合前の状態を示している。

【0032】

図１、２に示すように、ベローズ１０は、金属ベローズである成形ベローズ（可撓部材）１１と、成形ベローズ１１の軸方向（図１に示す中心軸Ｘに沿った方向）両端に固定される一対のフランジ部材（対象部位）１２，１３と、を備えている。成形ベローズ１１と一対のフランジ部材１２，１３とは、溶融固化部１４によって互いに溶接接合されている。

【0033】

成形ベローズ１１は、全体円筒状でありプレス加工（例えば、バルジ加工）等によって蛇腹状に成形された薄板材からなり、薄板材の厚み寸法ｔ₁は、０．１ｍｍ〜０．２ｍｍ程度である。成形ベローズ１１の軸方向両端部には、図２に示すように、薄板材の端部を折り返して重ねた折返部によって構成された被溶接部１１ａが設けられ、この被溶接部１１ａは、成形ベローズ１１の軸方向両端部にて径方向の外側方向に延びるとともに、周方向に連続した環状に形成されている。被溶接部１１ａの厚み寸法Ｔ_Bは、成形ベローズ１１の薄板材を２枚重ねた寸法（Ｔ_B＝２ｔ₁）であり、０．２ｍｍ〜０．４ｍｍ程度となっている。

【0034】

フランジ部材１２，１３は、全体円盤状に形成された板材からなり、その厚み寸法は成形ベローズ１１の厚み寸法ｔ₁と比較して十分に大きなものであり、可撓性を有した成形ベローズ１１に対して実質的に剛体となっている。フランジ部材１２，１３における互いに対向する面１２ａ，１３ａの外周縁には、それぞれ成形ベローズ１１が溶接される接続部１５が形成されている。接続部１５は、フランジ部材１２，１３の外周面から径方向の外側方向に突出するとともに、周方向に連続した環状に形成されている。また、接続部１５は、図２（Ｂ）に示すように、フランジ部材１２，１３の面１２ａ，１３ａと面一に連続する第一面１５ａと、その反対側の第二面１５ｂと、を有して突起状に形成されている。成形ベローズ１１の被溶接部１１ａは、その折返部における薄板材の端縁側が第一面１５ａに沿って設けられている。

【0035】

成形ベローズ１１と溶接接合される前のフランジ部材１２，１３において、接続部１５は、図２（Ｂ）に示すように、第一面１５ａおよび第二面１５ｂに連続し、かつ、接続部１５の先端側を構成する第三面１５ｃを有している。接続部１５の先端側の厚み寸法Ｔ_F、つまり第三面１５ｃの高さ寸法は、被溶接部１１ａの厚み寸法Ｔ_Bと同程度（Ｔ_F＝Ｔ_B、０．２ｍｍ〜０．４ｍｍ程度）となっている。なお、被溶接部１１ａの厚み寸法Ｔ_Bと接続部１５の先端側の厚み寸法Ｔ_Fとは、０．８≦（Ｔ_B／Ｔ_F）≦１．２となるように設定されていることが好ましい。また、第一面１５ａと第二面１５ｂとは、接続部１５の先端に向かって狭まる交差角度θを有して設けられ、この交差角度θが３０°程度になっている。なお、第一面１５ａと第二面１５ｂとの交差角度θは、４０°以下であることが好ましい。

【0036】

溶融固化部１４は、被溶接部１１ａおよび接続部１５の先端側からの電子ビーム溶接によって被溶接部１１ａおよび接続部１５の先端部を溶融、固化させることで形成され、周方向に連続した環状に形成されている。溶融固化部１４は、溶接時に溶融した金属が固化する際に、その表面張力によって球状に収縮することで断面円形に形成されている。溶融固化部１４の中心Ｏは、被溶接部１１ａと接続部１５の接触面（第一面１５ａ）の延長線上に位置し、溶融固化部１４の半径Ｒは、被溶接部１１ａの厚み寸法Ｔ_Bおよび接続部１５の先端部の厚み寸法Ｔ_F以上であり、すなわち、溶融固化部１４の直径が被溶接部１１ａおよび接続部１５の先端側を合せた厚み寸法以上に形成されている。なお、溶融固化部１４は、被溶接部１１ａや接続部１５の先端にエッジが残らず、かつ滑らかに連続することが好ましく、そのために溶融固化部１４の直径は、被溶接部１１ａおよび接続部１５の先端側を合せた厚み寸法の１．１倍以上かつ１．６倍以下であることが好ましい。

【0037】

次に、第１実施形態の溶接構造を用いた他のベローズについて、図３、図４に基づいて説明する。図３は、第１実施形態の溶接構造を用いたベローズ２０を示す断面図である。図４は、ベローズ２０の要部を示す拡大断面図であり、図３に丸囲み部Ａで示す位置の拡大図である。また、図４（Ａ）は溶接接合されたベローズ２０の要部を示し、図４（Ｂ）はベローズ２０の溶接接合前の状態を示している。

【0038】

図３、４に示すように、ベローズ２０は、金属ベローズである溶接ベローズ（可撓部材）２１と、溶接ベローズ２１の軸方向（図３に示す中心軸Ｘに沿った方向）両端に固定される一対のフランジ部材（対象部位）２２，２３と、を備えている。溶接ベローズ２１と一対のフランジ部材２２，２３とは、溶融固化部２４によって互いに溶接接合されている。

【0039】

溶接ベローズ２１は、環状かつ断面波形の薄板材を２枚重ねにしたものを軸方向に複数並べて配置し、互いの内周縁と外周縁とを交互に溶接して溶接部２１ｂで接合することで、全体円筒状かつ蛇腹状に形成されている。薄板材の１枚あたりの厚み寸法は、０．１ｍｍ〜０．２ｍｍ程度であり、２枚重ねた薄板材の厚み寸法ｔ₂は、０．２ｍｍ〜０．４ｍｍ程度になっている。溶接ベローズ２１の軸方向両端部には、図４に示すように、フランジ部材２２，２３の接続部２５に沿う被溶接部２１ａが設けられている。この被溶接部２１ａは、溶接ベローズ２１の軸方向両端部にて径方向の外側方向に延びるとともに、周方向に連続した環状に形成されている。被溶接部２１ａの厚み寸法Ｔ_Bは、２枚重ねた薄板材の厚み寸法ｔ₂であり、０．２ｍｍ〜０．４ｍｍ程度となっている。

【0040】

フランジ部材２２，２３は、全体円盤状に形成された板材からなり、その厚み寸法は溶接ベローズ２１の厚み寸法ｔ₂と比較して十分に大きなものであり、可撓性を有した溶接ベローズ２１に対して実質的に剛体となっている。フランジ部材２２，２３における互いに対向する面２２ａ，２３ａの外周縁には、それぞれ溶接ベローズ２１が溶接される接続部２５が形成されている。接続部２５は、フランジ部材２２，２３の外周面から径方向の外側方向に突出するとともに、周方向に連続した環状に形成されている。また、接続部２５は、フランジ部材２２，２３の面２２ａ，２３ａと面一に連続する第一面２５ａと、その反対側の第二面２５ｂと、を有して突起状に形成されている。溶接ベローズ２１の被溶接部２１ａは、接続部２５の第一面２５ａに沿って設けられている。

【0041】

溶接ベローズ２１と溶接接合される前のフランジ部材２２，２３において、接続部２５は、図４（Ｂ）に示すように、第一面２５ａおよび第二面２５ｂに連続し、かつ、接続部２５の先端側を構成する第三面２５ｃを有している。接続部２５の先端側の厚み寸法Ｔ_F、つまり第三面２５ｃの高さ寸法は、被溶接部２１ａの厚み寸法Ｔ_Bと同程度（Ｔ_F＝Ｔ_B、０．２ｍｍ〜０．４ｍｍ程度）となっている。なお、被溶接部２１ａの厚み寸法Ｔ_Bと接続部２５の先端側の厚み寸法Ｔ_Fとは、０．８≦（Ｔ_B／Ｔ_F）≦１．２となるように設定されていることが好ましい。また、第一面２５ａと第二面２５ｂとは、接続部２５の先端に向かって狭まる交差角度θを有して設けられ、この交差角度θが３０°程度になっている。なお、第一面２５ａと第二面２５ｂとの交差角度θは、４０°以下であることが好ましい。

【0042】

溶融固化部２４は、被溶接部２１ａおよび接続部２５の先端側からの電子ビーム溶接によって被溶接部２１ａおよび接続部２５の先端部を溶融、固化させることで形成され、周方向に連続した環状に形成されている。溶融固化部２４は、溶接時に溶融した金属が固化する際に、その表面張力によって球状に収縮することで断面円形に形成されている。溶融固化部２４の中心Ｏは、被溶接部２１ａと接続部２５の接触面（第一面２５ａ）の延長線上に位置し、溶融固化部２４の半径Ｒは、被溶接部２１ａの厚み寸法Ｔ_Bおよび接続部２５の先端側の厚み寸法Ｔ_F以上であり、すなわち、溶融固化部２４の直径が被溶接部２１ａおよび接続部２５の先端側を合せた厚み寸法以上に形成されている。なお、溶融固化部２４は、被溶接部２１ａや接続部２５の先端にエッジが残らず、かつ滑らかに連続することが好ましく、そのために溶融固化部２４の直径は、被溶接部２１ａおよび接続部２５の先端側を合せた厚み寸法の１．１倍以上かつ１．６倍以下であることが好ましい。

【0043】

次に、ベローズ１０，２０を構成する各部材の金属素材について説明する。成形ベローズ１１および溶接ベローズ２１は、主としてニッケル基合金から構成される。ニッケル基合金としては、耐熱性、耐蝕性、耐酸化性などに優れたインコネル（登録商標）が好適である。ニッケル基合金は、含有ニッケル量が５０％以上のものであって、ＮＣＦ６００、ＮＣＦ６０１、ＮＣＦ６２５、ＮＣＦ６９０、ＮＣＦ７１８、ＮＣＦ７５０、ＮＣＦ７５１、ＮＣＦ８０Ａ（以上の記号は、JIS G 4902:1992耐食耐熱超合金板に基づく）が例示できる。

【0044】

フランジ部材１２，１３，２２，２３は、主としてオーステナイト系ステンレス鋼から構成される。オーステナイト系ステンレス鋼としては、ＳＵＳ３０４系のものが好適であるが、その中でも耐蝕性に優れたＳＵＳ３１６Ｌ、ＳＵＳ３１６ＬＮ、ＳＵＳ３２１、ＳＵＳ３４７が例示できる。なお、フランジ部材１２，１３，２２，２３の金属素材としてニッケル基合金や他の合金を用いてもよいし、成形ベローズ１１および溶接ベローズ２１の金属素材としてオーステナイト系ステンレス鋼や他の合金を用いてもよい。すなわち、成形ベローズ１１および溶接ベローズ２１の金属素材と、フランジ部材１２，１３，２２，２３の金属素材と、の溶接によって形成される溶融固化部１４，２４が主としてオーステナイト相となる組合せであればよく、このような異種金属素材の溶接に対して、本実施形態の溶接構造が好適に利用することができる。

【0045】

以上の本実施形態によれば、フランジ部材１２，１３，２２，２３の接続部１５，２５の先端側および成形ベローズ１１および溶接ベローズ２１の被溶接部１１ａ，２１ａの先端側の厚み寸法Ｔ_F，Ｔ_Bが互いに同程度であり、このような接続部１５，２５および被溶接部１１ａ，２１ａの先端部に溶融固化部１４，２４が設けられ、接続部１５，２５の先端側および被溶接部１１ａ，２１ａを合せた厚み寸法以上の直径を有する断面円形に溶融固化部１４，２４が形成されている。このように互いに同程度の厚み寸法を有した接続部１５，２５および被溶接部１１ａ，２１ａの先端部同士を溶接することで、溶融した金属が表面張力で断面円形となり、凝固する過程で収縮したとしても、その収縮力が母材に作用しにくくなり、収縮による引張応力の発生を抑制することができる。従って、溶融固化部１４，２４が主としてオーステナイト相となる異種金属素材同士であり、溶融固化部１４，２４や周辺の母材に溶接割れが生じやすい条件であっても、溶接割れを防止することができ、残留応力を抑制することによって溶接耐久性を向上させることができる。

【0046】

また、溶融固化部１４，２４の直径が被溶接部１１ａ，２１ａおよび接続部１５，２５を合せた厚み寸法以上に形成されていることで、溶融固化部１４，２４と被溶接部１１ａ，２１ａおよび接続部１５，２５とを滑らかに連続させ、被溶接部１１ａ，２１ａや接続部１５，２５の先端にエッジが残らないようにでき、溶接部の溶接耐久性や力学特性を向上させることができる。

【0047】

また、接続部１５，２５における第一面１５ａ，２５ａと第二面１５ｂ，２５ｂとが先端に向かって狭まる約３０°の交差角度θで設けられていることで、溶融金属が凝固する際の収縮力が母材に与える影響を抑制し、接続部１５，２５周辺の溶接割れを防止することができる。

【0048】

また、成形ベローズ１１において、薄板材の端部を折り返して重ねた折返部によって被溶接部１１ａを構成することで、被溶接部１１ａの厚み寸法が大きくなり、溶接時の熱の影響や凝固する際の収縮力の影響を抑制し、被溶接部１１ａの溶接割れを防止することができる。

【0049】

また、ベローズ１０，２０が弁装置に用いられる場合には、周方向に連続した溶融固化部１４，２４が形成され、この溶融固化部１４，２４周辺の溶接割れが防止されて溶接耐久性が向上することで、ベローズ１０，２０の良好なシール性が維持されることから弁装置の製品寿命を延ばすことができる。

【0050】

次に、本発明の第２実施形態のベローズについて、図５、図６に基づいて説明する。図５は、第２実施形態の溶接構造を用いたベローズ３０を示す断面図である。図６は、ベローズ３０の要部を示す拡大断面図であり、図５に丸囲み部Ａで示す部分の拡大図である。また、図６（Ａ）は溶接接合されたベローズ３０の要部を示し、図６（Ｂ）はベローズ３０の溶接接合前の状態を示している。

【0051】

図５、６に示すように、ベローズ３０は、金属ベローズである成形ベローズ（可撓部材）３１と、成形ベローズ３１の軸方向（図５に示す中心軸Ｘに沿った方向）両端に固定される一対のフランジ部材（対象部位）３２，３３と、を備えている。成形ベローズ３１と一対のフランジ部材３２，３３とは、溶融固化部３４によって互いに溶接接合されている。

【0052】

成形ベローズ３１は、前記第１実施形態の成形ベローズ１１と同様に、その軸方向両端部に被溶接部３１ａが設けられ、この被溶接部３１ａは、成形ベローズ３１の軸方向両端部にて径方向の内側方向に延びるとともに、周方向に連続した環状に形成されている。フランジ部材３２，３３は、それぞれ成形ベローズ３１が溶接される接続部３５を有している。接続部３５は、フランジ部材３２，３３の互いに対向する面３２ａ，３３ａの外周縁から径方向の内側方向に突出するとともに、周方向に連続した環状に形成されている。また、接続部３５は、面３２ａ，３３ａと面一に連続する第一面３５ａと、その反対側の第二面３５ｂと、接続部３５の先端側を構成する第三面３５ｃと、を有して突起状に形成されている。

【0053】

溶融固化部３４は、被溶接部３１ａおよび接続部３５の先端側からの電子ビーム溶接によって被溶接部３１ａおよび接続部３５の先端部を溶融、固化させることで形成され、周方向に連続した環状に形成されている。溶融固化部３４は、溶接時に溶融した金属が固化する際に、その表面張力によって球状に収縮することで断面円形に形成されている。この溶融固化部３４の直径は、被溶接部３１ａおよび接続部３５の先端側の厚み寸法Ｔ_B，Ｔ_Fを合せた厚み寸法以上に形成されている。

【0054】

以上の成形ベローズ３１、フランジ部材３２，３３および溶融固化部３４の形状および寸法は、前記第１実施形態と同様である。また、成形ベローズ３１およびフランジ部材３２，３３を構成する金属素材は、前記第１実施形態と同様であり、その溶接によって形成される溶融固化部３４が主としてオーステナイト相となる組合せである。このような第２実施形態のベローズ３０によれば、前記第１実施形態と同様の作用、効果を奏することができる。

【0055】

次に、本発明の第３実施形態のベローズについて、図７、図８に基づいて説明する。図７は、第３実施形態の溶接構造を用いたベローズ４０を示す断面図である。図８は、ベローズ４０の要部を示す拡大断面図であり、図７に丸囲み部Ａで示す部分の拡大図である。また、図８（Ａ）は溶接接合されたベローズ４０の要部を示し、図８（Ｂ）はベローズ４０の溶接接合前の状態を示している。

【0056】

図７、８に示すように、ベローズ４０は、金属ベローズである成形ベローズ（可撓部材）４１と、成形ベローズ４１の軸方向（図７に示す中心軸Ｘに沿った方向）両端に固定される一対のフランジ部材（対象部位）４２，４３と、を備えている。成形ベローズ４１と一対のフランジ部材４２，４３とは、溶融固化部４４によって互いに溶接接合されている。

【0057】

成形ベローズ４１は、前記第１実施形態の成形ベローズ１１と同様に、その軸方向両端部に被溶接部４１ａが設けられ、この被溶接部４１ａは、成形ベローズ４１の軸方向両端部にて軸方向の外側方向に延びるとともに、周方向に連続した環状に形成されている。フランジ部材４２，４３は、それぞれ成形ベローズ４１が溶接される接続部４５を有している。接続部４５は、フランジ部材４２，４３の内周側にて径方向に対向する面４２ａ，４３ａから軸方向の外側方向に突出するとともに、周方向に連続した環状に形成されている。また、接続部４５は、面４２ａ，４３ａと面一に連続する第一面４５ａと、その反対側の第二面４５ｂと、接続部４５の先端側を構成する第三面４５ｃと、を有して突起状に形成されている。

【0058】

溶融固化部４４は、被溶接部４１ａおよび接続部４５の先端側からの電子ビーム溶接によって被溶接部４１ａおよび接続部４５の先端部を溶融、固化させることで形成され、周方向に連続した環状に形成されている。溶融固化部４４は、溶接時に溶融した金属が固化する際に、その表面張力によって球状に収縮することで断面円形に形成されている。この溶融固化部４４の直径は、被溶接部４１ａおよび接続部４５の先端側の厚み寸法Ｔ_B，Ｔ_Fを合せた厚み寸法以上に形成されている。

【0059】

以上の成形ベローズ４１、フランジ部材４２，４３および溶融固化部４４の形状および寸法は、前記第１実施形態と同様である。また、成形ベローズ４１およびフランジ部材４２，４３を構成する金属素材は、前記第１実施形態と同様であり、その溶接によって形成される溶融固化部４４が主としてオーステナイト相となる組合せである。このような第３実施形態のベローズ４０によれば、前記第１実施形態と略同様の作用、効果を奏することができる。

【0060】

次に、本発明の溶接構造を用いた弁装置について、図９を参照して説明する。図９は、本発明の溶接構造を用いた弁装置であるベローズ弁５０を示す断面図である。ベローズ弁５０は、図９に示すように、内部に弁室５１を有する弁本体５２と、弁本体５２に進退自在に設けられた弁体５３と、弁体５３を進退移動させるために回転操作される操作部５４と、弁室５１をシールする可撓部材としてのベローズ５５と、を備えた手動開閉タイプのバルブである。

【0061】

弁本体５２は、互いに螺合される第１部材５２ａおよび第２部材５２ｂと、第１部材５２ａの内部に固定されて弁体５３を進退案内するガイド部材５２ｃと、を備えている。第１部材５２ａは、その一端側に開口して弁室５１に連通する流入ポート５２ｄと、他端側に開口して弁室５１に連通する流出ポート５２ｅと、流出ポート５２ｅが弁室５１に開口した開口である弁ポート５２ｆと、を備える。第２部材５２ｂは、全体円筒状に形成され、操作部５４の軸部５４ａを回転支持する軸受部５２ｇと、軸受部５２ｇと軸部５４ａとの間をシールするパッキン５２ｈと、を備えて構成されている。

【0062】

弁体５３は、軸方向（図９に示す中心軸Ｘに沿った方向）に延びる全体円柱状に形成され、ガイド部材５２ｃによって軸方向に進退案内されるようになっている。弁体５３の上部は円筒状とされ、その内周面に雌ねじ部５３ａが形成されている。弁体５３の下端部には連結部材５３ｂが固定され、この連結部材５３ｂの下面には、弁ポート５２ｆに着座可能な弁部材５３ｃが取り付けられている。

【0063】

操作部５４は、ハンドル５４ａと、ハンドル５４ａに上端部が固定されて軸方向に延びる軸部５４ｂと、を備え、弁本体５２の軸受部５２ｇに回転支持されている。軸部５４ｂの外周面には雄ねじ部５４ｃが形成され、この雄ねじ部５４ｃと弁体５３の雌ねじ部５３ａとが螺合されている。従って、ハンドル５４ａの回転操作により、回転する雄ねじ部５４ｃと螺合した雌ねじ部５３ａに上下方向の駆動力が作用し、弁体５３が上下に進退駆動される送りねじ機構が構成されている。

【0064】

ベローズ５５は、成形ベローズ５５ａを有し、この成形ベローズ５５ａがフランジ部材としてのガイド部材５２ｃと弁体５３との間に固定されている。具体的には、弁体５３の上端部に一方の接続部５６が形成され、ガイド部材５２ｃの上端部に他方の接続部５６が形成され、これら上下の接続部５６と成形ベローズ５５ａの上下端縁とがそれぞれ溶融固化部５７によって溶接接合されている。このようなベローズ５５の溶接構造は、前記第１実施形態のベローズ１０と同様であり、溶融固化部５７が周方向に連続して設けられることでシール性を有している。従って、ガイド部材５２ｃの内部を通して弁室５１と連通する内部空間と、ベローズ５５の外側である弁本体５２の第２部材５２ｂの内部空間と、がベローズ５５によってシールされている。

【0065】

以上のベローズ弁５０では、操作部５４のハンドル５４ａが回転操作されることで、雄ねじ部５４ｃおよび雌ねじ部５３ａの送りねじ機構によって、下方に移動して弁部材５３ｃが弁ポート５２ｅに着座する弁閉位置と、上方に移動して弁部材５３ｃが弁ポート５２ｅから離座する弁閉位置と、の間を上下方向に弁体５３が進退移動するようになっている。このような弁体５３の移動に伴い、ベローズ５５の成形ベローズ５５ａは、上下に伸縮して弁体３３の移動に追従し、シール性が維持されるようになっている。

【0066】

以上のベローズ弁５０において、成形ベローズ５５ａ、弁体５３およびガイド部材５２ｃの接続部５６、および溶融固化部５７の形状および寸法は、前記第１実施形態の溶接構造と同様である。また、成形ベローズ５５ａ、弁体５３およびガイド部材５２ｃを構成する金属素材は、前記第１実施形態と同様であり、その溶接によって形成される溶融固化部５７が主としてオーステナイト相となる組合せである。このようなベローズ弁５０によれば、成形ベローズ５５ａと弁体５３およびガイド部材５２ｃの接続部５６とが溶融固化部５７によって溶接された溶接構造は、前記第１実施形態と略同様の作用、効果を奏することができる。すなわち、溶融固化部５７が主としてオーステナイト相となる異種金属素材同士であっても、溶接割れを防止することができ、残留応力を抑制することによって溶接耐久性を向上させることができる。従って、ベローズ５５の良好なシール性が維持されることからベローズ弁５０の製品寿命を延ばすことができる。

【0067】

次に、本発明の溶接構造を用いた他の弁装置について、図１０、１１を参照して説明する。図１０は、本発明の溶接構造を用いた他の弁装置であるダイヤフラム弁６０を示す断面図である。図１１（Ａ），（Ｂ）は、ダイヤフラム弁６０の要部を示す拡大断面図である。ダイヤフラム弁６０は、図１０に示すように、内部に弁室６１を有する弁本体６２と、弁室６１内に設けられた弁体６３と、弁体６３を進退移動させるために回転操作される操作部６４と、弁室６１をシールする可撓部材としての金属ダイヤフラム６５と、を備えた手動開閉タイプのバルブである。弁本体６２は、互いに螺合される第１部材６２ａおよび第２部材６２ｂを備えている。

【0068】

弁本体６２の第１部材６２ａは、その一端側に開口して弁室６１に連通する流入ポート６２ｃと、他端側に開口して弁室６１に連通する流出ポート６２ｄと、流入ポート６２ｃが弁室６１に開口した開口である弁ポート６２ｅと、を備える。弁本体６２の第２部材６２ｂは、全体円筒状に形成され、操作部６４の軸部６４ｂを回転支持する軸受部６２ｆと、軸部６４ｂの雄ねじ部６４ｃと螺合する雌ねじ部６２ｇと、を備えて構成されている。また、第１部材６２ａの弁室６１内には、全体円筒状に立ち上がり金属ダイヤフラム６５を固定するための対象部位としての固定部６２ｈが形成されている。

【0069】

弁体６３は、下方に開口した円筒箱状の弁体ケース６３ａと、弁体ケース６３ａの内部に保持された弁部材６３ｂと、弁本体６２に対して弁体ケース６３ａおよび弁部材６３ｂを弁開方向（図１０の上方）に付勢するばね部材６３ｃと、を有して構成されている。弁体ケース６３ａは、その上面に凸部を有し、この凸部が金属ダイヤフラム６５の下面に当接して設けられ、ばね部材６３ｃの付勢力によって金属ダイヤフラム６５を上方に変位させる。弁部材６３ｂは、樹脂製やゴム製のパッキンであって、弁ポート６２ｅに着座して密閉可能に構成されている。

【0070】

操作部６４は、ハンドル６４ａと、ハンドル６４ａに上端部が固定されて軸方向に延びる軸部６４ｂと、軸部６４ｂよりも下方に設けられた雄ねじ部６４ｃと、雄ねじ部６４ｃよりもさらに下方の先端部に設けられた当接部６４ｄと、を備える。軸部６４ｂは、弁本体５２の軸受部６２ｆに回転支持され、雄ねじ部６４ｃは、雌ねじ部６２ｇに螺合されている。当接部６４ｄは、弁体６３の反対側から金属ダイヤフラム６５に当接して設けられている。

【0071】

このようなダイヤフラム弁６０では、ハンドル６４ａの回転操作により、雌ねじ部６２ｇに雄ねじ部６４ｃが案内されて操作部６４が上下に進退移動し、当接部６４ｄと当接した金属ダイヤフラム６５が面外方向に撓んで上下に変位し、金属ダイヤフラム６５の変位に伴って弁体６３が上下に移動する。すなわち、弁体６３は、下方に移動して弁部材６３ｂが弁ポート６２ｅに着座する弁閉位置と、上方に移動して弁部材６３ｂが弁ポート６２ｅから離座する弁閉位置と、の間を上下方向に進退移動するようになっている。

【0072】

次に、図１１を参照して金属ダイヤフラム６５と弁本体６２の固定部６２ｈとの溶接構造について説明する。金属ダイヤフラム６５は、全体円形板状（皿状）の薄板材から構成され、その厚み寸法は、０．２ｍｍ〜０．４ｍｍ程度である。金属ダイヤフラム６５の外周縁には、径方向の外側方向に延びるとともに周方向に連続した環状の被溶接部６５ａが設けられている。被溶接部６５ａの厚み寸法Ｔ_Bは、金属ダイヤフラム６５の厚み寸法と略同一の０．２ｍｍ〜０．４ｍｍ程度となっている。被溶接部６５ａは、固定部６２ｈの上面に沿って設けられている。

【0073】

固定部６２ｈには、その上面が径方向の外側方向に突出した接続部６７が周方向に連続した環状に形成されている。接続部６７は、図１１（Ｂ）に示すように、固定部６２ｈの上面に連続する第一面６７ａと、その反対側（下側）の第二面６７ｂと、接続部６７の先端側を構成する第三面６７ｃと、を有して突起状に形成されている。接続部６７の先端側の厚み寸法Ｔ_F、つまり第三面６７ｃの高さ寸法は、被溶接部６５ａの厚み寸法Ｔ_Bと同程度（Ｔ_F＝Ｔ_B、０．２ｍｍ〜０．４ｍｍ程度）となっている。なお、被溶接部６５ａの厚み寸法Ｔ_Bと接続部６７の先端側の厚み寸法Ｔ_Fとは、０．８≦（Ｔ_B／Ｔ_F）≦１．２となるように設定されていることが好ましい。また、第一面６７ａと第二面６７ｂとは、接続部６７の先端に向かって狭まる交差角度θを有して設けられ、この交差角度θが３０°程度になっている。なお、第一面６７ａと第二面６７ｂとの交差角度θは、４０°以下であることが好ましい。

【0074】

金属ダイヤフラム６５の被溶接部６５ａと弁本体６２の接続部６７とが溶融固化部６８によって溶接接合されている。溶融固化部６８は、被溶接部６５ａおよび接続部６７の先端側からの電子ビーム溶接によって被溶接部６５ａおよび接続部６７の先端部を溶融、固化させることで形成され、周方向に連続した環状に形成されている。溶融固化部６８は、溶接時に溶融した金属が固化する際に、その表面張力によって球状に収縮することで断面円形に形成されている。溶融固化部６８の中心Ｏは、被溶接部６５ａと接続部６７の接触面（第一面６７ａ）の延長線上に位置し、溶融固化部６８の半径Ｒは、被溶接部６５ａの厚み寸法Ｔ_Bおよび接続部６７の先端側の厚み寸法Ｔ_F以上であり、すなわち、溶融固化部６８の直径が被溶接部６５ａおよび接続部６７の先端側を合せた厚み寸法以上に形成されている。なお、溶融固化部６８は、被溶接部６５ａや接続部６７の先端にエッジが残らず、かつ滑らかに連続することが好ましく、そのために溶融固化部６８の直径は、被溶接部６５ａおよび接続部６７の先端側を合せた厚み寸法の１．１倍以上かつ１．６倍以下であることが好ましい。

【0075】

以上のダイヤフラム弁６０を構成する各部材の金属素材として、金属ダイヤフラム６５は、前記第１実施形態の成形ベローズ１１および溶接ベローズ２１と同様に、主としてニッケル基合金から構成され、弁本体６２は、前記第１実施形態のフランジ部材１２，１３，２２，２３と同様に、主としてオーステナイト系ステンレス鋼から構成される。なお、金属素材の組合せとしては、金属ダイヤフラム６５の金属素材と、弁本体６２の金属素材と、の溶接によって形成される溶融固化部６８が主としてオーステナイト相となる組合せであればよく、このような異種金属素材の溶接に対して、本発明の溶接構造が好適に利用することができる。

【0076】

なお、ダイヤフラム弁６０は、金属ダイヤフラムの外周縁が弁本体の固定部６２ｈに固定されるものに限らず、金属ダイヤフラムの中央部に形成された挿通孔を弁体の軸部が貫通するとともに、挿通孔の内周縁と弁体の軸部とが溶接接合される構成のダイヤフラム弁であってもよい。この場合、金属ダイヤフラムの挿通孔の内周縁に被溶接部が設けられ、弁体の軸部に接続部が設けられ、これらの被溶接部および接続部の先端部同士が溶融固化部によって接合されていればよい。そのような溶接構造としては前記各実施形態と同様の構造が採用可能である。

【0077】

以上のダイヤフラム弁６０によれば、金属ダイヤフラム６５の被溶接部６５ａの先端側および弁本体６２の接続部６７の先端側の厚み寸法Ｔ_F，Ｔ_Bが互いに同程度であり、このような被溶接部６５ａおよび接続部６７の先端部に溶融固化部６８が設けられ、被溶接部６５ａおよび接続部６７の先端側を合せた厚み寸法以上の直径を有する断面円形に溶融固化部６８が形成されている。このように互いに同程度の厚み寸法を有した被溶接部６５ａおよび接続部６７の先端部同士を溶接することで、溶融した金属が表面張力で断面円形となり、凝固する過程で収縮したとしても、その収縮力が母材に作用しにくくなり、収縮による引張応力の発生を抑制することができる。従って、溶融固化部６８が主としてオーステナイト相となる異種金属素材同士であり、溶融固化部６８や周辺の母材に溶接割れが生じやすい条件であっても、溶接割れを防止することができ、残留応力を抑制することによって溶接耐久性を向上させることができる。

【0078】

また、溶融固化部６８の直径が被溶接部６５ａおよび接続部６７の先端側を合せた厚み寸法以上に形成されていることで、溶融固化部６８と被溶接部６５ａおよび接続部６７とを滑らかに連続させ、被溶接部６５ａや接続部６７の先端にエッジが残らないようにでき、溶接部の溶接耐久性や力学特性を向上させることができる。

【0079】

また、接続部６７における第一面６７ａと第二面６７ｂとが先端に向かって狭まる４０°以下の交差角度θで設けられていることで、溶融金属が凝固する際の収縮力が母材に与える影響を抑制し、接続部６７周辺の溶接割れを防止することができる。

【0080】

また、ダイヤフラム弁６０の金属ダイヤフラム６５において、周方向に連続した溶融固化部６８が形成され、この溶融固化部６８周辺の溶接割れが防止されて溶接耐久性が向上することで、金属ダイヤフラム６５の良好なシール性が維持されることからダイヤフラム弁６０の製品寿命を延ばすことができる。

【0081】

なお、本発明は、前記実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的が達成できる他の構成等を含み、以下に示すような変形等も本発明に含まれる。例えば、前記実施形態では、本発明の溶接構造を適用する装置として、弁装置を例示したが、本発明の溶接構造は、弁装置に限らず、冷凍空調装置や配管継手、カプラ、ポンプ、圧力スイッチ等にも適用可能である。

【0082】

また、前記実施形態では、可撓部材として成形ベローズ１１，３１，４１，５５ａ、溶接ベローズ２１および金属ダイヤフラム６５を例示したが、本発明の溶接構造を適用する可撓部材としては任意のものが選択可能である。

【0083】

また、前記実施形態では、可撓部材と対象部位の金属素材として、ニッケル基合金とオーステナイト系ステンレス鋼との組合せを例示したが、本発明の溶接構造が適用できる金属素材の組合せとしては、溶融固化部が主としてオーステナイト相となる異種金属素材であればよく、前記実施形態のものに限定されない。また、可撓部材の被溶接部および対象部位の接続部の形状や寸法についても前記実施形態のものに限定されず、それらの先端部に形成される溶融固化部が断面円形となっていればよい。

【0084】

また、前記実施形態では、被溶接部および接続部の先端部を電子ビーム溶接によって溶接して溶融固化部が形成されるものとしたが、これに限らず、レーザー溶接やマイクロプラズマ溶接（ＴＩＧ溶接）など、適宜な溶接方法を採用することができる。

【0085】

以上、本発明の実施の形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこれらの実施の形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等があっても本発明に含まれる。

【符号の説明】

【0086】

１１，３１，４１ 成形ベローズ（可撓部材）
１１ａ，３１ａ，４１ａ 被溶接部
１２，１３，３２，３３，４２，４３ フランジ部材（対象部位）
１４，３４，４４ 溶融固化部
１５，３５，４５ 接続部
１５ａ，３５ａ，４５ａ 第一面
１５ｂ，３５ｂ，４５ｂ 第二面
２１ 溶接ベローズ（可撓部材）
２１ａ 被溶接部
２２，２３ フランジ部材（対象部位）
２４ 溶融固化部
２５ 接続部
２５ａ 第一面
２５ｂ 第二面
５０ ベローズ弁（弁装置）
５１ 弁室
５３ 弁体
５５ ベローズ
５５ａ 成形ベローズ（可撓部材）
５６ 接続部
５７ 溶融固化部
６０ ダイヤフラム弁（弁装置）
６１ 弁室
６２ｈ 固定部（対象部位）
６３ 弁体
６５ 金属ダイヤフラム
６５ａ 被溶接部
６７ 接続部
６７ａ 第一面
６７ｂ 第二面
６８ 溶融固化部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【手続補正書】

【提出日】2019年10月2日

【手続補正1】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００４３

【補正方法】変更

【補正の内容】

【0043】

次に、ベローズ１０，２０を構成する各部材の金属素材について説明する。成形ベローズ１１および溶接ベローズ２１は、主としてニッケル基合金から構成される。ニッケル基合金としては、耐熱性、耐蝕性、耐酸化性などに優れたインコネル（登録商標）が好適である。ニッケル基合金は、含有ニッケル量が５０％以上のものであって、ＮＣＦ６００、ＮＣＦ６０１、ＮＣＦ６２５、ＮＣＦ６９０（以上の記号は、JIS G 4902:1992耐食耐熱超合金板に基づく）が例示できる。

【手続補正2】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００６１

【補正方法】変更

【補正の内容】

【0061】

弁本体５２は、互いに螺合される第１部材５２ａおよび第２部材５２ｂと、第１部材５２ａの内部に固定されて弁体５３を進退案内するガイド部材５２ｃと、を備えている。第１部材５２ａは、その一端側に開口して弁室５１に連通する流入ポート５２ｄと、他端側に開口して弁室５１に連通する流出ポート５２ｅと、流出ポート５２ｅが弁室５１に開口した開口である弁ポート５２ｆと、を備える。第２部材５２ｂは、全体円筒状に形成され、操作部５４の軸部５４ｂを回転支持する軸受部５２ｇと、軸受部５２ｇと軸部５４ｂとの間をシールするパッキン５２ｈと、を備えて構成されている。

【手続補正3】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００７１

【補正方法】変更

【補正の内容】

【0071】

このようなダイヤフラム弁６０では、ハンドル６４ａの回転操作により、雌ねじ部６２ｇに雄ねじ部６４ｃが案内されて操作部６４が上下に進退移動し、当接部６４ｄと当接した金属ダイヤフラム６５が面外方向に撓んで上下に変位し、金属ダイヤフラム６５の変位に伴って弁体６３が上下に移動する。すなわち、弁体６３は、下方に移動して弁部材６３ｂが弁ポート６２ｅに着座する弁閉位置と、上方に移動して弁部材６３ｂが弁ポート６２ｅから離座する弁開位置と、の間を上下方向に進退移動するようになっている。

【手続補正4】

【補正対象書類名】特許請求の範囲

【補正対象項目名】請求項３

【補正方法】変更

【補正の内容】

【請求項3】

前記対象部位は、主としてオーステナイト系ステンレス鋼から構成され、前記可撓部材は、主としてＮＣＦ６００、ＮＣＦ６０１、ＮＣＦ６２５、ＮＣＦ６９０のうちのいずれかのニッケル基合金から構成されることを特徴とする請求項１または２に記載の溶接構造。