JP7340839B2

JP7340839B2 - パワーエレメントの製造装置およびパワーエレメントの製造方法

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Publication number: JP7340839B2
Application number: JP2019090540A
Authority: JP
Inventors: 直樹鎌田; 大介渡利
Original assignee: Fujikoki Corp
Current assignee: Fujikoki Corp
Priority date: 2019-05-13
Filing date: 2019-05-13
Publication date: 2023-09-08
Anticipated expiration: 2039-05-13
Also published as: JP2020186756A

Description

本発明は、パワーエレメントの製造装置およびパワーエレメントの製造方法に関する。

従来、自動車に搭載される空調装置等に用いる冷凍サイクルについては、設置スペースや配管作業を省略するために、冷媒の通過量を温度に応じて調整する感温機構内蔵型の温度膨張弁が使用されている。このような膨張弁の弁本体は、高圧の冷媒が導入される入口ポートと入口ポートに連通する弁室とを有するとともに、弁本体の頂部には、パワーエレメントと称する弁部材の駆動機構が装備される。

特許文献１に示すパワーエレメントは、圧力作動室を形成する上蓋部材と、圧力を受けて弾性変形する薄板のダイアフラムと、円盤状の受け部材で構成され、３つの部材を重ね合わせて円周部をＴＩＧ溶接などにより接合して形成される。このようなパワーエレメントは、膨張弁に限らず定圧弁などにも使用される。

特開２０１７－５８０９０号公報

ところで、パワーエレメントの上蓋部材とダイアフラムで形成される圧力作動室には、不活性ガスなどの作動ガスが所定圧で封入される。このとき、圧力作動室に作動ガスを封入するために、上蓋部材の頂部に穴を設け、この穴から作動ガスを封入した後に鋼球等で穴を塞ぎプロジェクション溶接などによって圧力作動室を封止している。

しかしながら、上記手法により圧力作動室を封入するために、プロジェクション溶接機を含む製造設備が必要になり、パワーエレメント及び膨張弁のコストの増大を招来する。

また、上蓋部材に形成した穴にキャピラリと呼ばれる金属管をロウ付けした後、キャピラリを介して作動ガスを注入した後、キャピラリの端部を閉じることが行われることもあるが、作動ガスの封入前にロウ付けを行わなくてはならず、製造工数がかかる。

そこで本発明は、簡素な設備を用いつつ、製造工数を抑えてパワーエレメントを製造できる、パワーエレメントの製造装置およびパワーエレメントの製造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、本発明によるパワーエレメントの製造装置は、蓋部材と受け部材でダイアフラムを挟持してなるパワーエレメントの製造装置であって、
所定圧のガスを内部に密封可能であり、開口部を備えた筐体と、
前記開口部を覆う光透過部材と、
前記筐体内に配置され、前記蓋部材と、前記ダイアフラムと、前記受け部材とを重ねた状態で保持する保持軸と、
前記保持軸を回転させる駆動源と、
前記筐体の外部から前記開口部を介して、前記蓋部材と前記受け部材との重ね合わせ部にレーザ光を照射して溶接を行うレーザ光源と、を有し、
前記保持軸は、上部軸と下部軸とを同軸に配置してなり、
前記上部軸は、前記蓋部材の周縁が当接する上部軸周囲部、前記上部軸周囲部の中央に形成された上部軸凹部、および前記上部軸の外周と上部軸凹部の内周とを連通する上部軸連通孔を有し、
前記下部軸は、前記受け部材の周縁が当接する下部軸周囲部、前記下部軸周囲部の中央に形成された下部軸凹部、および前記下部軸の外周と下部軸凹部の内周とを連通する下部軸連通孔を有する、ことを特徴とする。

また、本発明によるパワーエレメントの製造方法は、蓋部材と受け部材でダイアフラムを挟持してなるパワーエレメントの製造方法であって、
前記蓋部材の周縁が当接する上部軸周囲部、前記上部軸周囲部の中央に形成された上部軸凹部、および上部軸の外周と上部軸凹部の内周とを連通する上部軸連通孔を有する上部軸と、前記受け部材の周縁が当接する下部軸周囲部、前記下部軸周囲部の中央に形成された下部軸凹部、および下部軸の外周と下部軸凹部の内周とを連通する下部軸連通孔を有する下部軸とを用いて、前記蓋部材と、前記ダイアフラムと、前記受け部材とを重ねた状態で筐体内に保持し、
前記筐体内に、所定圧のガスを注入し、
前記蓋部材と前記ダイアフラムと前記受け部材とを回転させながら、前記筐体の外部から、前記蓋部材と前記受け部材との重ね合わせ部にレーザ光を照射して溶接を行って、被溶接物を形成し、
前記筐体内の前記ガスを排出して、前記被溶接物を前記筐体から取り出す、ことを特徴とする。

本発明により、簡素な設備を用いながら、低コストでパワーエレメントを製造できる、パワーエレメントの製造装置およびパワーエレメントの製造方法を提供することができる。

図１は、第１の実施形態における膨張弁を、冷媒循環システムに適用した例を模式的に示す概略断面図である。図２は、パワーエレメントの製造装置の分解状態での断面図である。図３は、パワーエレメントの製造装置の組付状態での断面図である。図４は、第２の実施形態にかかるパワーエレメントを含む定圧弁の断面図である。図５は、パワーエレメントの製造装置の組付状態での断面図である。

以下、図面を参照して、本発明にかかる実施形態について説明する。

（方向の定義）
本明細書において、弁体から作動棒に向かう方向を「上方向」と定義し、作動棒から弁体に向かう方向を「下方向」と定義する。よって、本明細書では、膨張弁又は定圧弁の姿勢に関わらず、弁体から作動棒に向かう方向を「上方向」と呼ぶ。

（第１の実施形態）
図１を参照して、パワーエレメントを用いた膨張弁１の概要について説明する。図１は、本実施形態における膨張弁１を、冷媒循環システム１００に適用した例を模式的に示す概略断面図である。本実施例では、膨張弁１は、コンプレッサ１０１と、コンデンサ１０２と、エバポレータ１０４とに流体接続されている。

膨張弁１は、弁室ＶＳを備える弁本体２と、弁体３と、付勢装置４と、作動棒（作動部材）５と、リングばね６と、パワーエレメント８とを具備する。膨張弁１の軸線をＬとする。

弁本体２は、弁室ＶＳに加え、第１流路２１および第２流路２２を備える。第１流路２１は供給側流路であり、弁室ＶＳには、供給側流路を介して冷媒(流体ともいう）が供給される。第２流路２２は排出側流路であり、弁室ＶＳ内の流体は、作動棒挿通孔２７及び排出側流路を介して膨張弁外に排出される。第１流路２１と弁室ＶＳとの間は、第１流路２１より小径の接続路２１ａにより連通している。

弁体３は、弁室ＶＳ内に配置される。弁体３が弁本体２の環状の弁座２０に着座しているとき、第１流路２１と第２流路２２とは非連通状態となる。一方、弁体３が弁座２０から離間しているとき、第１流路２１と第２流路２２とは連通状態となる。

作動棒挿通孔２７に隙間を持って挿通された作動棒５の下端は、弁体３の上面に接触している。また、作動棒５は、付勢装置４による付勢力に抗して弁体３を開弁方向に押圧することができる。作動棒５が下方向に移動するとき、弁体３は、弁座２０から離間し、膨張弁１が開状態となる。

次にパワーエレメント８について説明する。パワーエレメント８は、弁本体２の頂部に設けられた凹部２ａに取り付けられている。凹部２ａは連通路２ｂを介して、エバポレータ１０４からの冷媒が通過する、弁本体２内の戻り流路２３と連通している。連通路２ｂ内を作動棒５が通過している。

パワーエレメント８は、上蓋部材（蓋部材ともいう）８２と、ダイアフラム８３と、受け部材８６とを有し、これにストッパ部材８４を組み合わせて使用される。

上蓋部材８２は、例えばＳＵＳ製の板材をプレス成形することによって形成され、中央のドーム部８２ａと、ドーム部８２ａの下端から放射状に広がる放射状のフランジ部８２ｂとを有する。上蓋部材８２は、上下面を連通する穴を有していない。

ダイアフラム８３は、同心円の凹凸形状を複数個形成した薄い金属製の板材からなる。

受け部材８６は、例えばＳＵＳ製の板材をプレス成形することによって形成され、上蓋部材８２のフランジ部８２ｂの外径とほぼ同じ外径を持つフランジ部８６ａと、フランジ部８６ａの下面中央に連設された中空円筒部８６ｂとを有している。パワーエレメント８の製造工程については、後述する。

リングばね６は、図１において弁本体２の凹状にくぼんだ環状部２６内に設置されている。リングばね６は、複数の弾性片を切り起こしてなる板状の部材を、該弾性片が内側となるように円筒形状に湾曲させている。

かかる構成を有するリングばね６は、内側を通過する作動棒５の外周に対して、弾性片から押圧力を付与するように機能する。

次に、付勢装置４について説明する。図１において、付勢装置４は、円形の線材を螺旋状に巻いたコイルばね４１と、コイルばね４１の上端に取り付けられて弁体３を支持する弁体サポート４２と、コイルばね４１の下端を支持しつつ弁本体２に取り付けるばね受け部材４３とを有する。ばね受け部材４３は、弁本体２の弁室ＶＳを密閉するとともに、弁体３を弁座２０に向かって付勢するコイルばね４１の端部を支持する機能を有する。

弁体サポート４２の上面には球状の弁体３が溶接され、両者は一体となっている。

（膨張弁の動作）
図１を参照して、膨張弁１の動作例について説明する。コンプレッサ１０１で加圧された冷媒は、コンデンサ１０２で液化され、膨張弁１に送られる。また、膨張弁１で断熱膨張された冷媒はエバポレータ１０４に送り出され、エバポレータ１０４で、エバポレータの周囲を流れる空気と熱交換される。エバポレータ１０４から戻る冷媒は、膨張弁１（より具体的には、戻り流路２３）を通ってコンプレッサ１０１側へ戻される。

膨張弁１には、コンデンサ１０２から高圧冷媒が供給される。より具体的には、コンデンサ１０２からの高圧冷媒は、第１流路２１を介して弁室ＶＳに供給される。

弁体３が、弁座２０に着座しているとき（換言すれば、膨張弁１が閉状態のとき）には、弁室ＶＳの上流側の第１流路２１と弁室ＶＳの下流側の第２流路２２とは、非連通状態である。他方、弁体３が、弁座２０から離間しているとき（換言すれば、膨張弁１が開状態のとき）には、弁室ＶＳに供給された冷媒は、作動棒挿通孔２７及び第２流路２２を通って、エバポレータ１０４へ送り出される。なお、膨張弁１の閉状態と開状態との間の切り換えは、パワーエレメント８に接続された作動棒５によって行われる。

図１において、パワーエレメント８の内部には、ダイアフラム８３により仕切られた圧力作動室ＰＡと下部空間ＬＳとが設けられている。このため、圧力作動室ＰＡ内の作動ガス圧が低下すると、作動棒５は上方向に移動し、また作動ガス圧が上昇すると、作動棒５は下方向に移動する。こうして、膨張弁１の開状態と閉状態との間の切り換えが行われる。

更に、パワーエレメント８の下部空間ＬＳは、戻り流路２３と連通している。このため、戻り流路２３を流れる冷媒の温度、圧力に応じて、圧力作動室ＰＡ内の作動ガスの圧力が変化し、その圧力差で作動棒５が駆動される。換言すれば、図１に記載の膨張弁１では、エバポレータ１０４から膨張弁１に戻る冷媒の温度、圧力に応じて、膨張弁１からエバポレータ１０４に向けて供給される冷媒の量が自動的に調整される。

（パワーエレメントの製造装置）
次に、パワーエレメント８の製造装置について説明する。図２は、パワーエレメント８の製造装置２００の分解状態での断面図であり、図３は、パワーエレメント８の製造装置２００の組付状態での断面図である。

図２，３において、製造装置２００は、筐体本体部２１０と、カバー部２２０と、保持軸２３０と、アクチュエータ（駆動源）２４０とを有する。保持軸２３０の軸線をXとする。

筐体本体部２１０は、底壁２１１と、底壁２１１に植設された角筒または円筒状の本体側壁２１２とを有する。底壁２１１には、円形開口２１３が形成され、本体側壁２１２には、開口部２１４が形成されている。

開口部２１４の外方には、ホルダ２１５を介してガラス板ＧＬが取り付けられ、開口部２１４を覆っている。開口部２１４とガラス板ＧＬとの間にはパッキンＰＫ１が全周で設けられ、両者間を密封している。光透過部材であれば、ガラス板ＧＬ以外にも用いることができる。なお、図示していないが、筐体本体部２１０には、ガスの流入孔と排出孔とが形成され、それぞれ不図示のガス源とポンプとに接続されている。

カバー部２２０は、頂壁２２１と、頂壁２２１に植設された角筒または円筒状のカバー側壁２２２とを有する。カバー側壁２２２の断面は、本体側壁２１２の断面にほぼ等しい。頂壁２２１には、円形開口２２３が形成されている。筐体本体部２１０とカバー部２２０とで筐体を構成する。

保持軸２３０は、軸線X方向に互いに分離した上部軸２３１と下部軸２３５とを有する。下部軸２３５は、筐体本体部２１０の円形開口２１３に対して相対回転可能に挿通された小円筒軸２３５ａと、小円筒軸２３５ａより大径の大円筒軸２３５ｂと、中空円筒軸２３５ｃとを同軸に連設してなる。

小円筒軸２３５ａの下端は、筐体本体部２１０の外部でアクチュエータ２４０に対して回転駆動可能に連結されている。小円筒軸２３５ａは、外周に溝２３５ｄを形成しており、溝２３５ｄ内にはＯ－リングＯＲ１が配置されている。Ｏ―リングＯＲ１は、小円筒軸２３５ａが円形開口２１３に挿通されたとき、両者間を密封する機能を有する。

中空円筒軸２３５ｃは、テーパ状に拡径した上端内周を有し、また径方向の内外周を連通する連通孔２３５ｆが形成されている。

上部軸２３１は、カバー部２２０の円形開口２２３に対して相対回転可能に挿通された小円筒軸２３１ａと、小円筒軸２３１ａより大径の大円筒軸２３１ｂと、中空円筒軸２３１ｃとを同軸に連設してなる。

小円筒軸２３１ａは、外周に溝２３１ｄを形成しており、溝２３１ｄ内にはＯ－リングＯＲ２が配置されている。Ｏ―リングＯＲ２は、小円筒軸２３１ａが円形開口２２３に挿通されたとき、両者間を密封する機能を有する。

中空円筒軸２３１ｃは、テーパ状に拡径した下端内周を有し、また径方向の内外周を連通する連通孔２３１ｆが形成されている。

（パワーエレメントの組み立て工程）
次に、パワーエレメント８の組み立て工程を説明する。まず、図２に示すように製造装置２００の筐体本体部２１０とカバー部２２０とを分離させ、また保持軸２３０を上部軸２３１と下部軸２３５とに分離させる。このとき、筐体本体部２１０内は大気で満たされた状態のままである。

かかる状態で、下部軸２３５の中空円筒軸２３５ｃの上端に、受け部材８６と、ダイアフラム８３と、上蓋部材８２とを、この順序で載置して重ね合わせる。これにより、受け部材８６のフランジ部８６ａと、上蓋部材８２のフランジ部８２ｂとでダイアフラム８３の外周を挟持することとなる。

その後、筐体本体部２１０の本体側壁２１２の端部と、カバー部２２０のカバー側壁２２２の端部との間に、パッキンＰＫ２を介在させつつ、筐体本体部２１０にカバー部２２０を固定する。これにより、筐体本体部２１０及びカバー部２２０内は、外部に対して密封された状態となる（図３）。

そこで、不図示の排出孔を介してポンプで、筐体本体部２１０及びカバー部２２０内の空気を掃引しつつ、ガス源より流入孔を介して不活性ガス（Ｎ_２又はＨｅ）を筐体本体部２１０及びカバー部２２０内へと注入する。

筐体本体部２１０及びカバー部２２０内に注入された不活性ガスは、連通孔２３１ｆ、２３５ｆを介して中空円筒軸２３１ｃ、２３５ｃ内へも進入し、更には、受け部材８６とダイアフラム８３の隙間を介して、ドーム部８２ａ内へも進入する。

筐体本体部２１０及びカバー部２２０内の不活性ガスが所定圧となったとき、上部軸２３１を下部軸２３５に接近させて押圧することで、受け部材８６と、ダイアフラム８３と、上蓋部材８２の外周を隙間なく密着させる。

かかる状態を維持しつつ、外部のレーザ光源（不図示）からレーザ光ＬＢを出射して、ガラス板ＧＬを透過させ、受け部材８６のフランジ部８６ａ、ダイアフラム８３の外縁部、及び上蓋部材８２のフランジ部８２ｂとの重ね合わせ部に集光させる。これにより集光された部位の温度が急激に上昇し、素材が溶融し一体化する。同時に、アクチュエータ２４０により、受け部材８６と上蓋部材８２とを保持した保持軸２３０を回転させることで、フランジ部８６ａ、８２ｂの合わせ部に対し全周にわたって周溶接を行うことができる。レーザ光ＬＢを照射しながらの保持軸２３０の回転は、１周でもよいが、複数周回転させることで安定した溶接を行うことができる。

この時、レーザ光ＬＢの集光部の側方から、アシストガスを吹き付けることで、加熱された部位から飛散する金属蒸気が偏向するため、その凝集物がガラス板ＧＬに付着して透過率を低下させるという不具合を解消できる。また、アシストガスの吹き付けにより金属蒸気の飛散方向を偏向させることで、レーザ光ＬＢの一部が金属蒸気により遮蔽されて集光部に到達しないといった不具合も解消できる。

フランジ部８６ａ、８２ｂの合わせ部が周溶接されることで、上蓋部材８２とダイアフラム８３とが全周で接合され、所定圧の不活性ガスを密封した圧力作動室ＰＡを持つパワーエレメント（被溶接物）８が製造される。

その後、排出孔を介して筐体本体部２１０及びカバー部２２０内の不活性ガスを排出しつつ、筐体本体部２１０及びカバー部２２０内を空気で満たす。筐体本体部２１０とカバー部２２０とを分離させ、また保持軸２３０を上部軸２３１と下部軸２３５とに分離させ（図２参照）、製造したパワーエレメント８を取り出すことができる。排出されたガスは、所定の処理を施した上で再利用できる。

図１において、製造されたパワーエレメント８を弁本体２に組み付ける際、ストッパ部材８４の嵌合孔８４ｃに作動棒５の上端を嵌合させた状態で、受け部材８６の中空円筒部８６ｂを弁本体２の凹部２ａ内に挿入する。このとき、受け部材８６のフランジ部８６ａの下面と弁本体２の上面との間がパッキンＰＫ３で封止される。更に、不図示の締結部材やカシメを用いて、パワーエレメント８を弁本体２に固定する。パワーエレメント８の中空円筒部８６ｂに雄ねじを形成し、凹部２ａに形成した雌ねじと螺合させてもよい。かかる状態で、パワーエレメント８の下部空間ＬＳは戻り流路２３と連通し、すなわち同じ内圧となる。

本実施形態によれば、圧力作動室ＰＡに不活性ガスを注入するための孔を上蓋部材８２に設ける必要がない。したがって、上蓋部材にガス注入孔を設けてここから圧力作動室ＰＡ内にガスを注入する従来の工程に比べると、ガス注入孔を塞ぐ工程を省くことができ、製造コスト削減を図ることができる。

（第２の実施形態）
図４は、第２の実施形態にかかるパワーエレメント３８０を含む定圧弁３００の断面図である。

定圧弁３００は、弁本体３２０と、弁体３３０と、付勢装置３４０と、作動棒３５０と、ストッパ部材３６０と、パワーエレメント３８０とを具備する。定圧弁３００の軸線をＬとする。

円柱状の弁本体３２０は、上端に形成された環状部３２１と、下端に形成された凹状の弁室３２２と、上端から弁室３２２まで軸線Ｌに沿って貫通する作動棒挿通路３２３と、作動棒挿通路３２３に交差する横穴３２４と、横穴３２４と弁本体３２０の側面とをつなぐ側壁開口３２５と、作動棒挿通路３２３と並行し弁本体３２０の上端と横穴３２４とを連通する連通穴３２６とを有する。作動棒挿通路３２３の下端外周には、弁座３２７が形成されている。

側壁開口３２５には、流出管３０４の一端がロウ付けにより固定されている。流出管３０４の他端は、不図示のエバポレータに連結されている。流出管３０４の軸線をＯとする。

弁本体３２０の弁室３２２には流入管３０５の上端が内挿され、ロウ付けにより固定されている。流入管３０５の下端は、コンデンサ（不図示）に連結されている。流入管３０５の軸線は、定圧弁３００の軸線Ｌに一致する。

パワーエレメント３８０は、上蓋部材（蓋部材ともいう）３８２と、ダイアフラム３８３と、受け部材３８６とを有し、これにストッパ部材３６０を組み合わせて使用される。

上蓋部材３８２は、例えばＳＵＳ製の板材をプレス成形することによって形成され、中央のドーム部３８２ａと、ドーム部３８２ａの下端から放射状に広がる放射状のフランジ部３８２ｂとを有する。上蓋部材３８２は、上下面を連通する穴を有していない。

ダイアフラム３８３は、同心円の凹凸形状を複数個形成した薄い金属製の板材からなる。

受け部材３８６は、例えばＳＵＳ製の板材をプレス成形することによって形成され、上蓋部材３８２のフランジ部３８２ｂの外径とほぼ同じ外径を持ち、中央開口３８６ｂを備えたフランジ部３８６ａを有している。受け部材３８６の中央開口３８６ｂの内周が、環状部３２１の外周にロウ付けされることで、パワーエレメント３８０が弁本体３２０に取り付けられる。

上蓋部材３８２とダイアフラム３８３とで囲われた空間が圧力作動室ＰＡを形成し、ダイアフラム３８３と受け部材３８６とで囲われた空間が下部空間ＬＳを形成する。

ダイアフラム３８３の下方に、ストッパ部材３６０が配置されている。ストッパ部材３６０は、ダイアフラム３８３に対向する円板３６１と、円板３６１に連設された円筒部３６２とを有する。円筒部３６２の下面中央には嵌合凹部３６３が形成され、作動棒３５０の上端が嵌合している。

作動棒３５０は、弁本体３２０の作動棒挿通路３２３に挿通され、その下端が、弁室３２２内で、球状の弁体３３０に当接している。

弁体３３０が弁座３２７に当接（着座）しているとき、開口制限がなされて流入管３０５と流出管３０４とは非連通状態となる。これに対し、作動棒３５０が下方向に移動して弁体３３０を弁座３２７から離間させると、流入管３０５と流出管３０４とは連通状態となる。ただし、弁体３３０が弁座３２７に当接した場合でも、制限された量の冷媒を流入管３０５から流出管３０４へと流すこともある。

次に、付勢装置３４０について説明する。図４において、付勢装置３４０は、円形の線材を螺旋状に巻いたコイルばね３４１と、コイルばね３４１の上端に取り付けられて弁体３３０を支持する弁体サポート３４２と、コイルばね３４１の下端を支持しつつ弁本体３２０に取り付けられるばね受け部材３４３とを備え、流入管３０５内に配置されている。付勢部材であるコイルばね３４１は、弁体３３０を弁座３２７に向かって付勢する。

弁体サポート３４２は、上面で弁体３３０を支持するとともに、コイルばね３４１の上端を支持する機能を有する。

ばね受け部材３４３は、流入管３０５に固定されてコイルばね３４１の下端を支持するとともに、冷媒の通過を阻害しない機能を有する。このためばね受け部材３４３は、短円管形状であって流入管３０５の内径より小さな外径を有する。ばね受け部材３４３の外周中央に、周溝３４３ａが形成されている。

（定圧弁の組み立て工程）
定圧弁３００の組み立て工程について説明する。本実施形態の定圧弁３００は、図５に示す製造装置２００Ａにより製造できる。製造装置２００Ａは、上述した実施の形態の製造装置２００に対して、保持軸２３０Ａの下部軸２３５Ａの構成のみが異なる。より具体的には、下部軸２３５Ａは、小円筒軸２３５ａに対して中空円筒軸２３５Ａｃを直接連結しており、さらに中空円筒軸２３５Ａｃは、上端から延在する切欠２３５Ａｅを有している。それ以外の構成は、上述した製造装置２００と同様であるため、同じ符号を付して重複説明を省略する。

定圧弁３００の組み立て時に、まず機械加工により図４に示す形状に加工された弁本体３２０に対し、受け部材３８６、流出管３０４、及び流入管３０５をロウ付けして、アッセンブリＡＳＹ(図５参照）を形成する。

その後、図２を参照して、製造装置２００Ａの筐体本体部２１０とカバー部２２０とを分離させ、また保持軸２３０Ａを上部軸２３１と下部軸２３５Ａとに分離させた状態で、アッセンブリＡＳＹ、ダイアフラム３８３、上蓋部材３８２を、この順序で下部軸２３５Ａ上にセットする。

このとき、流入管３０５が中空円筒軸２３５Ａｃ内に収容され、また流出管３０４は切欠２３５Ａｅ内に収容される。以上により、アッセンブリＡＳＹの受け部材３８６のフランジ部と、上蓋部材３８２のフランジ部とでダイアフラム３８３の外周を挟持することとなる。

その後、筐体本体部２１０にカバー部２２０を固定し、不図示の排出孔を介してポンプで、筐体本体部２１０及びカバー部２２０内の空気を掃引しつつ、ガス源より流入孔を介して不活性ガス（Ｎ_２又はＨｅ）を筐体本体部２１０及びカバー部２２０内へと注入する。

筐体本体部２１０及びカバー部２２０内に注入された不活性ガスは、連通孔２３１ｆ、２３５ｆを介して中空円筒軸２３１ｃ、２３５Ａｃ内へも進入し、更には、受け部材３８６とダイアフラム３８３の隙間を介して、ドーム部３８２ａ内へも進入する。

筐体本体部２１０及びカバー部２２０内の不活性ガスが所定圧となったとき、上部軸２３１を下部軸２３５Ａに接近させて押圧することで、受け部材３８６と、ダイアフラム３８３と、上蓋部材３８２の外周を隙間なく密着させる。

かかる状態を維持しつつ、外部のレーザ光源（不図示）からレーザ光ＬＢを出射して、ガラス板ＧＬを透過させ、受け部材３８６のフランジ部と、上蓋部材３８２のフランジ部との重ね合わせ部に集光させる。これにより集光された部位の温度が急激に上昇し、素材が溶融し一体化する。同時に、アクチュエータ２４０により、アッセンブリＡＳＹを保持した保持軸２３０を回転させることで、一対のフランジ部の合わせ部に対し全周にわたって周溶接を行うことができる。

一対のフランジ部の合わせ部が周溶接されることで、上蓋部材３８２とダイアフラム３８３とが全周で接合され、所定圧の不活性ガスを密封した圧力作動室ＰＡを持つアッセンブリ（被溶接物）ＡＳＹが製造される。

その後、排出孔を介して筐体本体部２１０及びカバー部２２０内の不活性ガスを掃引しつつ、筐体本体部２１０及びカバー部２２０内を空気で満たす。筐体本体部２１０とカバー部２２０とを分離させ、また保持軸２３０を上部軸２３１と下部軸２３５Ａとに分離させ（図２参照）、製造したパワーエレメント３８０を含むアッセンブリＡＳＹを取り出すことができる。

次に、弁体３を下端に溶接した作動棒３５０を、アッセンブリＡＳＹの下端から作動棒挿通路３２３（図４）内へと挿入して、ストッパ部材３６０の嵌合凹部３６３に嵌合させる。更に、付勢装置３４０を流入管３０５に組み入れ、ばね受け部材３４３を所定位置に配置する。かかる状態で、流入管３０５の外周をポンチ等で叩くことによって、周溝３４３ａ内に流入管３０５の内壁が塑性変形により嵌入し、流入管３０５に対してばね受け部材３４３を固定することができる。

本実施形態の定圧弁３００は、複数のロウ付け箇所を有するため、ロウ付け用の炉内で加熱される必要がある。しかるに、ロウ付け前に圧力作動室ＰＡに不活性ガスを封入すると、ロウ付け時の加熱により圧力作動室ＰＡ内の圧力が増大し、ダイアフラム３８３が変形し破損する虞れがある。

これに対し本実施の形態によれば、アッセンブリＡＳＹを収容保持可能な製造装置２００Ａを用いて、定圧弁３００を製造している。具体的には、圧力作動室ＰＡへの不活性ガスの封入の前に、ロウ付けを行ったアッセンブリＡＳＹを製作し、このアッセンブリＡＳＹごと製造装置２００Ａ内にセットして、圧力作動室ＰＡに不活性ガスを封入しつつパワーエレメント３８０の溶接を行っている。これにより、ダイアフラムの変形や破損を回避して、定圧弁３００を製造することが可能となる。

（定圧弁の動作）
図１を参照して、定圧弁３００の動作例について説明する。不図示のコンプレッサで加圧された冷媒（流体）は、コンデンサで液化され、流入管３０５を介して定圧弁３００に送られる。定圧弁３００から排出された冷媒はエバポレータに送り出され、エバポレータで、エバポレータの周囲を流れる空気と熱交換される。更にエバポレータを通過した冷媒は、コンプレッサ側へ戻される。このように、冷媒循環システム内を冷媒が循環する。

定圧弁３００には、コンデンサから高圧冷媒が供給される。より具体的には、コンデンサからの高圧冷媒は、流入管３０５に進入し、ばね受け部材３４３を通過して弁体３３０の周囲に達する。

本実施形態において、下部空間ＬＳは、流出管３０４を介してエバポレータの冷媒入口と連通している。このため、流出管３０４へと流れる冷媒の圧力に応じて、ダイアフラム３８３により隔てられた圧力作動室ＰＡ内の作動ガスの体積が変化する。圧力作動室ＰＡ内の作動ガスの内圧が減少すると、コイルばね３４１の付勢力に抗しきれずにダイアフラム３８３と共に作動棒３５０は上方向に変位し、弁体３３０が弁座３２７に着座する。

一方、圧力作動室ＰＡ内の作動ガスの内圧が増大すると、コイルばね３４１の付勢力に抗してダイアフラム３８３と共に作動棒３５０は下方向に変位し、弁体３３０が弁座３２７から離間する。こうして定圧弁３００の開状態と閉状態との間の切り換えが行われる。

定圧弁３００が開状態であると、弁体３３０と弁座３２７との間を通過した冷媒は、作動棒挿通路３２３と横穴３２４に進入し、一部は連通穴３２６を介して下部空間ＬＳに至り、残りは流出管３０４からエバポレータへと送られる。このように定圧弁３００では、エバポレータへと戻る冷媒の圧力に応じて、定圧弁３００からエバポレータに向けて供給される冷媒の量が自動的に調整される。

なお、本発明は、上述の実施形態に限定されない。本発明の範囲内において、上述の実施形態の任意の構成要素の変形が可能である。また、上述の実施形態において任意の構成要素の追加または省略が可能である。

１：膨張弁
８：パワーエレメント
１００：冷媒循環システム
１０１：コンプレッサ
１０２：コンデンサ
１０４：エバポレータ
２００，２００Ａ：製造装置
２１０：筐体本体部
２２０：カバー部
２３０，２３０Ａ：保持軸
３００：定圧弁
３８０：パワーエレメント

Claims

蓋部材と受け部材でダイアフラムを挟持してなるパワーエレメントの製造装置であって、
所定圧のガスを内部に密封可能であり、開口部を備えた筐体と、
前記開口部を覆う光透過部材と、
前記筐体内に配置され、前記蓋部材と、前記ダイアフラムと、前記受け部材とを重ねた状態で保持する保持軸と、
前記保持軸を回転させる駆動源と、
前記筐体の外部から前記開口部を介して、前記蓋部材と前記受け部材との重ね合わせ部にレーザ光を照射して溶接を行うレーザ光源と、を有し、
前記保持軸は、上部軸と下部軸とを同軸に配置してなり、
前記上部軸は、前記蓋部材の周縁が当接する上部軸周囲部、前記上部軸周囲部の中央に形成された上部軸凹部、および前記上部軸の外周と上部軸凹部の内周とを連通する上部軸連通孔を有し、
前記下部軸は、前記受け部材の周縁が当接する下部軸周囲部、前記下部軸周囲部の中央に形成された下部軸凹部、および前記下部軸の外周と下部軸凹部の内周とを連通する下部軸連通孔を有する、
ことを特徴とするパワーエレメントの製造装置。
前記ガスは不活性ガスである、
ことを特徴とする請求項１に記載のパワーエレメントの製造装置。
前記筐体は、前記保持軸の回転軸線方向に沿って分割可能となっている、
ことを特徴とする請求項１又は２に記載のパワーエレメントの製造装置。
前記下部軸は、他部品とロウ付けされている前記受け部材を保持する、
ことを特徴とする請求項１～３のいずれか一項に記載のパワーエレメントの製造装置。
蓋部材と受け部材でダイアフラムを挟持してなるパワーエレメントの製造方法であって、
前記蓋部材の周縁が当接する上部軸周囲部、前記上部軸周囲部の中央に形成された上部軸凹部、および上部軸の外周と上部軸凹部の内周とを連通する上部軸連通孔を有する上部軸と、前記受け部材の周縁が当接する下部軸周囲部、前記下部軸周囲部の中央に形成された下部軸凹部、および下部軸の外周と下部軸凹部の内周とを連通する下部軸連通孔を有する下部軸とを用いて、前記蓋部材と、前記ダイアフラムと、前記受け部材とを重ねた状態で筐体内に保持し、
前記筐体内に、所定圧のガスを注入し、
前記蓋部材と前記ダイアフラムと前記受け部材とを回転させながら、前記筐体の外部から、前記蓋部材と前記受け部材との重ね合わせ部にレーザ光を照射して溶接を行って、被溶接物を形成し、
前記筐体内の前記ガスを排出して、前記被溶接物を前記筐体から取り出す、
ことを特徴とするパワーエレメントの製造方法。
請求項５に記載されたパワーエレメントの製造方法であって、
前記蓋部材が、対向する面同士を連通する穴を有しない板材から形成されている、
ことを特徴とするパワーエレメントの製造方法。