特開 2024-297 弁装置の製造方法

(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】P2024000297

(43)【公開日】2024-01-05

(54)【発明の名称】弁装置の製造方法

(51)【国際特許分類】

   F16K 1/32 20060101AFI20231225BHJP

   F16K 1/48 20060101ALI20231225BHJP

   F02M 26/11 20160101ALI20231225BHJP

   F02M 26/68 20160101ALI20231225BHJP

【ＦＩ】

F16K1/32 C

F16K1/48 Z

F02M26/11 301

F02M26/68

【審査請求】未請求

【請求項の数】4

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022099014

(22)【出願日】2022-06-20

(71)【出願人】

【識別番号】000116574

【氏名又は名称】愛三工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000291

【氏名又は名称】弁理士法人コスモス国際特許商標事務所

(72)【発明者】

【氏名】松田 啓佑

(72)【発明者】

【氏名】吉岡 衛

(72)【発明者】

【氏名】中島 一真

【テーマコード（参考）】

3G062

3H052

【Ｆターム（参考）】

3G062EA11

3G062EC01

3H052AA01

3H052BA02

3H052BA26

3H052CA19

3H052CB18

3H052CD02

3H052EA01

(57)【要約】

【課題】全閉時における弁座と弁体との間のシール性を向上させることができる弁装置の製造方法を提供する。
【解決手段】本開示の一態様は、樹脂製のシート４と、シート４に対して当接および離間する金属製のバルブ５と、を有するＥＧＲバルブ装置１の製造方法において、バルブ５を加熱する弁体加熱工程と、弁体加熱工程にて加熱されたバルブ５をシート４に押圧する加熱弁体押圧工程と、を有する。
【選択図】図５

【特許請求の範囲】

【請求項1】

樹脂製の弁座と、前記弁座に対して当接および離間する金属製の弁体と、を有する弁装置の製造方法において、
前記弁体を加熱する弁体加熱工程と、
前記弁体加熱工程にて加熱された前記弁体を前記弁座に押圧する加熱弁体押圧工程と、を有すること、
を特徴とする弁装置の製造方法。

【請求項2】

樹脂製の弁座と、前記弁座に対して当接および離間する弁体と、を有する弁装置の製造方法において、
前記弁座を加熱する弁座加熱工程と、
前記弁座加熱工程にて加熱された前記弁座に前記弁体を押圧する弁体押圧工程と、を有すること、
を特徴とする弁装置の製造方法。

【請求項3】

請求項１または２の弁装置の製造方法において、
前記加熱弁体押圧工程または前記弁体押圧工程によって、前記弁座と前記弁体とが当接する全閉時に環状の前記弁座に対してその周方向の全周に亘って前記弁体を当接させること、
を特徴とする弁装置の製造方法。

【請求項4】

請求項１の弁装置の製造方法において、
前記弁装置は、前記弁体が溶接される弁軸を有し、
前記弁体加熱工程は、前記弁体と前記弁軸とを溶接する溶接工程であること、
を特徴とする弁装置の製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、弁装置の製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１には、環状のシート（弁座）に対してバルブ（弁体）が当接および離間することにより流路の開閉を行う弁装置が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０２１－７１１０２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

特許文献１に開示されるような弁装置において、シートが樹脂で形成されている場合には、シートの成形後に樹脂の収縮などが生じやすいので、シートの寸法精度（例えば、真円度や傾きなどの精度）が低下するおそれがある。そうすると、シートにバルブが当接して流路を閉じる全閉時において、シートとバルブとの間に隙間が生じてシール性が低下するおそれがある。

【0005】

そこで、本開示は上記した課題を解決するためになされたものであり、全閉時における弁座と弁体との間のシール性を向上させることができる弁装置の製造方法を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上記課題を解決するためになされた本開示の一形態は、樹脂製の弁座と、前記弁座に対して当接および離間する金属製の弁体と、を有する弁装置の製造方法において、前記弁体を加熱する弁体加熱工程と、前記弁体加熱工程にて加熱された前記弁体を前記弁座に押圧する加熱弁体押圧工程と、を有すること、を特徴とする。

【0007】

この態様によれば、加熱された弁体を弁座に押圧することにより、樹脂製の弁座の形状を弁体の形状に馴染ませることができる。これにより、弁座に対して弁体が当接する全閉時にて、弁体と弁座との間の隙間を小さくすることができるので、弁座と弁体との間のシール性を向上させることができる。

【0008】

上記課題を解決するためになされた本開示の他の形態は、樹脂製の弁座と、前記弁座に対して当接および離間する弁体と、を有する弁装置の製造方法において、前記弁座を加熱する弁座加熱工程と、前記弁座加熱工程にて加熱された前記弁座に前記弁体を押圧する弁体押圧工程と、を有すること、を特徴とする。

【0009】

この態様によれば、加熱された弁座に弁体を押圧することにより、樹脂製の弁座の形状を弁体の形状に馴染ませることができる。これにより、弁座に対して弁体が当接する全閉時にて、弁体と弁座との間の隙間を小さくすることができるので、弁座と弁体との間のシール性を向上させることができる。

【0010】

また、弁体を加熱する必要がないので、弁体の材質を金属以外にすることができる。

【0011】

上記の態様においては、前記加熱弁体押圧工程または前記弁体押圧工程によって、前記弁座と前記弁体とが当接する全閉時に環状の前記弁座に対してその周方向の全周に亘って前記弁体を当接させること、が好ましい。

【0012】

この態様によれば、全閉時にて環状の弁座の周方向の全周に亘って弁体と弁座との間の隙間をなくすことができる。そのため、より効果的に、全閉時における弁座と弁体との間のシール性を向上させることができる。

【0013】

上記の態様においては、前記弁装置は、前記弁体が溶接される弁軸を有し、前記弁体加熱工程は、前記弁体と前記弁軸とを溶接する溶接工程であること、が好ましい。

【0014】

この態様によれば、溶接工程を弁体加熱工程として兼用するので、溶接工程以外に別途弁体加熱工程を行う必要がなくなる。そのため、弁装置の製造方法において、効率よく全閉時における弁座と弁体との間のシール性を向上させることができる。

【発明の効果】

【0015】

本開示の弁装置の製造方法によれば、全閉時における弁座と弁体との間のシール性を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【0016】

【図1】本実施形態のＥＧＲバルブ装置の全体図である。

【図2】ＥＧＲバルブ装置の製造方法において、シャフトをセットする様子を示す図である。

【図3】ＥＧＲバルブ装置の製造方法において、バルブをセットする様子を示す図である。

【図4】ＥＧＲバルブ装置の製造方法において、アース治具をセットする様子を示す図である。

【図5】ＥＧＲバルブ装置の製造方法において、バルブとシャフトとを溶接し、かつ、バルブを押圧する様子を示す図である。

【図6】シートの形状がバルブの形状に馴染む前の状態を示す図であって、シートとバルブとシャフトの断面を示すイメージ図である。

【図7】シートの形状がバルブの形状に馴染む前の状態を示す図であって、シート単体をその下面から見たイメージ図である。

【図8】シートの形状がバルブの形状に馴染んだ後の状態を示す図であって、シートとバルブとシャフトの断面を示すイメージ図である。

【図9】シートの形状がバルブの形状に馴染んだ後の状態を示す図であって、シート単体をその下面から見たイメージ図である。

【発明を実施するための形態】

【0017】

以下、本開示の弁装置および弁装置の製造方法の実施形態について説明する。以下の説明では、弁装置の一例としてＥＧＲバルブ装置１について説明する。

【0018】

＜ＥＧＲバルブの概要説明＞
まず、ＥＧＲバルブ装置１の概要について説明する。ＥＧＲバルブ装置１は、エンジン（不図示）から排気通路（不図示）へ排出される排気の一部をＥＧＲガスとしてエンジンへ還元するために吸気通路（不図示）へ流すＥＧＲ通路（不図示）に設けられる。そして、ＥＧＲバルブ装置１は、ＥＧＲ通路におけるＥＧＲガスの流量を調節するために使用される。

【0019】

図１に示すように、ＥＧＲバルブ装置１は、ポペット式のバルブ構造を有し、ＥＧＲガスの流路２を備えるハウジング３と、シート４と、バルブ５と、シャフト６と、駆動部７と、シール部材８を有する。なお、図１では、駆動部７以外を断面図により示す。

【0020】

シート４は、環状に形成され、ハウジング３の流路２の内部に設けられている。シート４は、図１に示す例ではハウジング３と別体であってハウジング３に取り付けられているが、これに限定されず、ハウジング３と一体に設けられていてもよい。なお、シート４は、本開示の「弁座」の一例である。

【0021】

バルブ５は、環状（外形が略傘形状）に形成され、流路２の内部にてシャフト６の一端部に溶接されるようにして設けられている。バルブ５は、シート４の下側にて、シート４に対して当接および離間する。なお、バルブ５は、本開示の「弁体」の一例である。

【0022】

シャフト６は、軸状に形成され、シート４の中心軸と平行に配置されるようにして、ハウジング３の内部に挿入されている。シャフト６は、その軸方向について、一端部にバルブ５が溶接され、他端部（不図示）に駆動部７が接続されている。また、シャフト６は、不図示の軸受により、軸方向に移動可能に支持されている。なお、シャフト６は、本開示の「弁軸」の一例である。

【0023】

駆動部７は、例えばモータにより構成されており、シャフト６の他端部に接続し、シャフト６を当該シャフト６の軸方向（図１の上下方向）にバルブ５と共に移動させる。シール部材８は、ハウジング３とシャフト６との間を封止（シール）している。

【0024】

このような構成のＥＧＲバルブ装置１は、駆動部７によりシャフト６をバルブ５と共にシャフト６の軸方向に移動させて、バルブ５をシート４に対し当接および離間させることにより、流路２を開閉する。また、ＥＧＲバルブ装置１は、駆動部７によりシャフト６とバルブ５を移動させる量を調整することにより、シート４とバルブ５との間の開口面積（開度）を変化させて、流路２におけるＥＧＲガスの流量を調節する。

【0025】

＜全閉時におけるシートとバルブとの間のシール性を向上させるための手法について＞
本実施形態では、シート４は樹脂により形成されている。そして、このようにシート４が樹脂で形成されている場合には、シート４の成形後に樹脂の収縮などが生じ易い。そのため、シート４の寸法精度、特に、シート４におけるバルブ５と当接するシール部の寸法精度（例えば、真円度や傾きなどの精度）が低下するおそれがある。そうすると、シート４にバルブ５が当接して流路２を閉じる全閉時において、シート４とバルブ５との間に隙間が生じて、シート４とバルブ５との間のシール性が低下するおそれがある。

【0026】

そこで、シート４を樹脂により成形した後に加工を行って寸法精度を向上させることが考えられるが、シート４を形成する樹脂にガラス繊維が織り込まれている場合には、加工によりガラス繊維がシート４の表面に露出するため耐摩耗性が低下してしまうおそれがある。

【0027】

これに対し、本実施形態では、ＥＧＲバルブ装置１の製造方法において、以下のような手法を用いて、全閉時におけるシート４とバルブ５との間のシール性を向上させる。

【0028】

（第1実施例）
まず、第１実施例について説明する。本実施例では、シート４は樹脂（例えば、ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド））により形成され、バルブ５は金属（例えば、ステンレス）により形成されている。なお、ハウジング３は、金属（例えば、アルミニウム（ＡＤＣ１２など））、または、樹脂（例えば、ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド））により形成されている。また、ハウジング３が樹脂により形成される場合には、シート４はハウジング３と一体に形成されていてもよい。

【0029】

そこで、本実施例では、ＥＧＲバルブ装置１の製造方法において、以下のようにしてバルブ５とシャフト６との溶接、および、バルブ５の押圧を行うことにより、全閉時におけるシート４とバルブ５との間のシール性を向上させる。

【0030】

まず、シート４をハウジング３の所定の位置に配置し、かつ、シャフト６を駆動部７に接続した状態で、シャフト６をセットする。このとき、図２に示すように、シャフト６をシート４の内側にあるシート穴４ａの内部に挿入するようにして、シャフト６をセットする。

【0031】

次に、バルブ５をセットする。このとき、図３に示すように、シャフト６をバルブ５の内側にある穴５ａの内部に挿入し、かつ、バルブ５をシート４に当接させるようにして、バルブ５をセットする。

【0032】

次に、溶接用の治具であるアース治具１１をセットする。このとき、図４に示すように、アース治具１１をバルブ５におけるシート４とは反対側の面５ｂに配置するようにして、アース治具１１をセットする。これにより、バルブ５は、シート４とアース治具１１との間で挟まれるようにして、固定される（クランプされる）。

【0033】

次に、バルブ５とシャフト６との溶接、および、バルブ５の押圧を行う。このとき、図５に示すように、溶接用の電極１２を用いて、バルブ５とシャフト６とを溶接するとともに、アース治具１１によりバルブ５をシート４に向かって押圧する。このようにして、溶接によりバルブ５を加熱しながら、この加熱されたバルブ５をシート４に向かって押圧する。そして、これにより、全閉時に環状のシート４に対してその周方向の全周に亘ってバルブ５を当接させるようにする。

【0034】

このように、本実施例では、ＥＧＲバルブ装置１の製造方法において、バルブ５を加熱する工程（本開示の「弁体加熱工程」の一例）と、加熱されたバルブ５をシート４に押圧する工程（本開示の「加熱弁体押圧工程」の一例）と、を有する。そして、バルブ５を加熱する工程を、バルブ５とシャフト６とを溶接する工程（本開示の「溶接工程」の一例）で兼用している。

【0035】

より詳しくは、本実施例では、まず、バルブ５とシャフト６とを溶接する工程として、シート４にバルブ５を低い圧力で押し当てて（このときの圧力値を例えば２０Ｎとする）、シート４にバルブ５を当接させてバルブ５の位置を安定させた状態で、バルブ５とシャフト６とを溶接する。そして、同時に、または、その後に、加熱されたバルブ５をシート４に押圧する工程として、シート４に向かってさらにバルブ５を高い圧力で押圧する（このときの圧力値を例えば１００Ｎ（溶接工程における加圧値の５倍）とする）。

【0036】

そして、このようにして、バルブ５をシャフト６に溶接する際の熱を利用しながら、加熱されたバルブ５をシート４に向かって押圧することにより、樹脂製のシート４の形状をバルブ５の形状に馴染ませることができる。なお、一例として、シート４がＰＰＳ（融点が約２８０℃）で形成されている場合には、加熱されたバルブ５の温度を例えば２００℃にする。

【0037】

さらに、図を用いて説明すると、シート４の形状がバルブ５の形状に馴染む前の状態においては、図６と図７に示すように、シート４の周方向について、領域Ａ１ではシート４とバルブ５とが当接しているが、領域Ａ２ではシート４とバルブ５とが当接しておらずシート４とバルブ５との間に隙間δが存在している。

【0038】

しかしながら、シート４の形状がバルブ５の形状に馴染んだ後の状態においては、図８と図９に示すように、シート４において、その周方向について、バルブ５に馴染んで変位する部分Ｄが生じて、全領域Ａにてシート４の形状がバルブ５の形状に馴染んでシート４とバルブ５とが当接する。これにより、全閉時にて、全周に亘ってバルブ５とシート４との間の隙間を小さくすることができるので、シート４とバルブ５との間のシール性を向上させることができる。

【0039】

また、バルブ５とシャフト６とを溶接する工程を、バルブ５を加熱する工程として兼用しているので、バルブ５とシャフト６とを溶接する工程以外に別途バルブ５を加熱する工程を行う必要がなくなる。そのため、ＥＧＲバルブ装置１の製造方法において、効率よく、シート４の形状をバルブ５の形状に馴染ませて、全閉時におけるシート４とバルブ５との間のシール性を向上させることができる。

【0040】

なお、必ずしもバルブ５とシャフト６とを溶接する工程をバルブ５を加熱する工程として兼用しなくてもよく、変形例として、バルブ５をヒータ（不図示）などの熱源で加熱しておき、このようにヒータで加熱されたバルブ５をシート４に押圧するとしてもよい。

【0041】

（第２実施例）
次に、第２実施例について説明するが、第１実施例と異なる点を説明し、第１実施例と共通する点の説明は省略する。

【0042】

本実施例では、ＥＧＲバルブ装置１の製造方法において、シート４を加熱する工程（本開示の「弁座加熱工程」の一例）と、加熱されたシート４にバルブ５を押圧する工程（本開示の「弁体押圧工程」の一例）と、を有する。そして、加熱されたシート４にバルブ５を押圧する工程を行うことにより、全閉時に環状のシート４に対してその周方向の全周に亘ってバルブ５を当接させるようにする。

【0043】

このようにして、バルブ５の代わりにシート４をヒータなどの熱源で加熱し、加熱されたシート４にバルブ５を押圧する。なお、一例として、シート４がＰＰＳ（融点が約２８０℃）で形成されている場合には、加熱されたシート４の温度を例えば２００℃にする。

【0044】

これにより、樹脂製のシート４の形状をバルブ５の形状に馴染ませることができる。そのため、全閉時にて、全周に亘ってシート４とバルブ５との間の隙間を小さくすることができるので、シート４とバルブ５との間のシール性を向上させることができる。

【0045】

また、バルブ５を加熱する必要がないので、バルブ５を金属以外の材質（例えば、樹脂）により形成することができる。

【0046】

なお、上記した実施の形態は単なる例示にすぎず、本開示を何ら限定するものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内で種々の改良、変形が可能であることはもちろんである。

【0047】

上記した実施の形態は、ＥＧＲバルブ装置１以外の弁装置にも適用できる。

【符号の説明】

【0048】

１ ＥＧＲバルブ装置
２ 流路
３ ハウジング
４ シート
５ バルブ
６ シャフト
７ 駆動部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】