JP2004060832A - 弁装置 - Google Patents

Abstract

【課題】閉弁状態に維持されることのある弁体と弁座であっても、確実に固着の発生を防止して確実に開弁させ得る弁装置を提供する。
【解決手段】環状弁座部３１を有する弁座３をＰＰＳ樹脂により形成し、この弁座３に対して進退することにより開閉動作する弁体２側の弁ゴム２１をフッ素ゴムにより形成する。弁座部を含む弁座の表面にシリコーン樹脂をコーティング材とするシリコーンコーティングを施して保護被膜４を形成し、フッ素ゴムから脱離することのあるフッ化水素がＰＰＳ樹脂を侵して分子結合による固着が引き起こされることを阻害する。
【選択図】　　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、弁座に対し弁体が当接することにより閉弁される弁装置に関し、たとえ閉弁状態が長期に亘り維持される場合においても弁座と弁体との固着発生による開弁不良を確実に回避し得るようにした弁装置に係る。
【０００２】
【従来の技術】
従来、弁装置として例えば図４に示すような構造のものが知られている。このものでは、弁座３００に対し弁体２００が進退可能に配設され、後進することにより図４（ａ）の如く開弁し、前進することにより図４（ｂ）の如く閉弁するようになっている。上記弁座３００には弁体２００側に突出した環状弁座部３０１が一体に形成され、上記弁体２００には上記弁座部３０１に相対向してその弁座部３０１を覆う大きさの弁ゴム２１０が取り付けられている。上記閉弁状態では弁ゴム２１０が弁座部３０１に押し付けられることにより弾性変形して僅かに食い込んだ状態で閉弁シールが行われる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、弁装置はその使用目的や使用環境により開閉を繰り返したり、開弁状態がノーマル状態とされたり、閉弁状態がノーマル状態とされたりと様々な状況におかれる。中でも、常時は閉弁状態に維持され、異常が生じたときにのみ微小時間だけ開弁させるような一種の安全弁としての使用目的に弁装置が用いられる場合には、閉弁状態が極めて長期（例えば数年間）に亘り継続して維持されることになる。
【０００４】
しかしながら、このようにあまりに長期に亘り閉弁状態に維持されると、上記弁ゴム２１０が弁座部３０１や弁座３００に固着してしまい、開弁すべき異常が生じたときに開弁不良を引き起こしてその使用目的を果たせなくなるおそれが考えられる。
【０００５】
すなわち、上記弁ゴム２１０としては、その耐熱性、耐圧縮永久歪み性や耐摩耗性に優れる点で一般にフッ素ゴム系の素材が用いられているが、高熱や触媒との接触により脱フッ化水素を引き起こし強酸であるフッ化水素（ＨＦ；フッ酸）を発生させる場合があるといわれている。
【０００６】
一方、上記弁座３００の形成材料としては種々の合成樹脂材料が用いられているが、中でもスーパーエンジニアリングプラスチックに属するＰＰＳ（ポリフェニレンスルフィド）樹脂が強度特性、寸法安定性や特に耐熱性に優れているため、上記形成材料として採用される傾向にある。
【０００７】
しかしながら、上記ＰＰＳ樹脂はフッ素樹脂に次ぐ高い耐薬品性を有しているといわれているものの、特に強酸に侵される場合のあることが知見されている。このため、長期に亘り閉弁状態に維持される弁体と弁座との形成材料として上記のフッ素ゴムとＰＰＳ樹脂との組み合わせを採用した場合、高熱を受けてフッ素ゴムが脱フッ化水素を引き起こすと、脱離したフッ化水素によってＰＰＳ樹脂による形成部材と、フッ素ゴムによる形成部材とが互いに固着してしまうおそれが考えられる。すなわち、フッ素ゴム製の弁体又は弁座と互いに密接状態に維持されているＰＰＳ樹脂製の弁座又は弁体が上記の脱離したフッ化水素により侵されて活性化され、分子結合によって両者を固着させてしまうものと考えられる。
【０００８】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、閉弁状態に維持されることのある弁体と弁座であっても、確実に固着の発生を防止して確実に開弁させ得る弁装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は、たとえフッ素ゴムが脱フッ化水素を引き起こしたとしても、その脱離したフッ化水素がＰＰＳ樹脂素材を侵して分子結合を生じさせないように阻害する阻害層を設けるようにした点を要旨とするものであり、併せて、その阻害層としてフッ素ゴム系及びＰＰＳ樹脂系との組み合わせにおいて不都合を生じさせない材質により形成することとしたものである。
【００１０】
すなわち、本発明では、弁座に対し弁体が当接することにより閉弁され、少なくとも上記弁体及び弁座の互いに当接することになる弁体側当接部位と弁座側当接部位とのいずれか一方がポリフェニレンスルフィド（Ｐｏｌｙｐｈｅｎｙｌｅｎｅ　ｓｕｌｆｉｄｅ；ＰＰＳ）を含む樹脂素材により形成され、他方がフッ素ゴムを含む素材により形成されてなる弁装置を対象として、上記弁体側当接部位と、弁座側当接部位が互いに当接した状態で両者の境界位置に上記フッ素ゴムからの脱離（ｄｅｓｏｒｐｔｉｏｎ）物質の上記ＰＰＳに対する接触を阻害するように阻害層を形成するようにした（請求項１）。
【００１１】
この本発明の場合、弁体側当接部位と弁座側当接部位とのいずれか一方の形成素材中のフッ素ゴムからフッ化水素がたとえ脱離したとしても、脱離したフッ化水素が他方の形成素材中のＰＰＳに接触することが上記阻害層により阻害されるため、ＰＰＳがフッ化水素に侵されることもない。このため、弁体と弁座とがたとえ長期に亘り閉弁状態に維持されたとしても、固着するおそれはなく、必要なときには確実に開弁作動させて弁装置の機能を発揮させることが可能になる。
【００１２】
上記の如き阻害層としては、上記弁体側当接部位と、弁座側当接部位との少なくとも一方の表面を、シリコーン（ｓｉｌｉｃｏｎｅ）系素材を含む材質の保護被膜により覆うことによって形成することができる（請求項２）。このような保護被膜の形成により、上記脱離物質であるフッ化水素がＰＰＳを侵すことを阻害する阻害層を容易にかつ確実に形成することが可能となる。しかも、シリコーン系素材は耐熱性に優れ撥水性に優れることから弁装置の内部通路内に湯水等が充満して接触する環境下においても確実に阻害層として機能し得る。
【００１３】
さらに、上記の如き保護被膜としては、閉弁状態での弁座及び弁体の状況に応じて、シリコーングリスの塗布及びシリコーンコーティングのいずれかにより形成すればよい（請求項３）。弁装置が開閉を繰り返し内部通路内に湯水等の流体が流れる環境下や、弁装置が常時は閉弁状態に維持されて内部通路内の湯水等の流体が滞留する環境下のいずれにおいても、シリコーン樹脂をコーティング材とするシリコーンコーティングを採用することにより、保護被膜を確実に形成し得る。一方、上記の常時は閉弁状態に維持されて内部通路内に流体が滞留する環境下では、シリコーングリス（あるいはシリコーンオイル）を塗布することで保護被膜を容易に形成することが可能となる一方、この保護被膜に接触することになる上記流体が常時は滞留状態であるため、流体側への不都合も生じない。
【００１４】
【発明の効果】
以上、説明したように、請求項１〜請求項３のいずれかの弁装置によれば、
弁体側当接部位と弁座側当接部位とのいずれか一方の形成素材中のフッ素ゴムからフッ化水素がたとえ脱離したとしても、脱離したフッ化水素を上記阻害層により遮断することができ、そのフッ化水素が他方の形成素材中のＰＰＳに接触することはないため、ＰＰＳがフッ化水素に侵されることを阻止することができる。このため、弁体と弁座とがたとえ長期に亘り閉弁状態に維持されたとしても、固着するおそれを確実に防止して、必要なときには確実に開弁作動させて弁装置の機能を発揮させることができるようになる。
【００１５】
特に請求項２によれば、上記の如き効果を生じさせる阻害層を、シリコーン系素材を含む材質の保護被膜によって容易かつ確実に形成することができ、しかも、弁装置の内部通路内に湯水等の流体が充満して接触する環境下においても確実に阻害層として機能させることができる。
【００１６】
また、請求項３によれば、上記の如き保護被膜を、弁装置が開閉を繰り返す環境下で使用されるのか、常時は閉弁状態に維持される環境下で使用されるのか等の使用目的に応じて、不都合を生じさせることなく適切な手段により形成することができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００１８】
＜第１実施形態＞
図１は、本発明の第１実施形態に係る弁装置を示す。同図において符号１は装置本体（ハウジング）であり、この装置本体１により区画された弁室１１内に弁体２が進退（同図において上下動）可能に配設されている。また、上記弁体２と相対向する位置に他の通路と連通する連通路１２が開口され、この開口の近傍周囲の面に弁座３が設定されている。この弁座３には上記連通路１２の弁室１１側開口縁に沿って環状弁座部３１が弁体２側に突出して形成されている。そして、上記弁体２が図１（ａ）の如く後進位置に作動されたときに上記弁座３から離れて弁室１１と連通路１２とを互いに連通させた開弁状態となり、図１（ｂ）の如く前進位置に作動されたときに上記弁座３と当接して弁室１１と連通路１２との間を遮断して閉弁状態となるようになっている。なお、上記弁座部３１を含む弁座３の所定範囲が弁座側当接部位を構成することになる。
【００１９】
上記弁体２の先端面側には弁体側当接部位としての弁ゴム２１が内嵌状態で取り付けられ、この弁ゴム２１は上記弁座３を覆い得る大きさに設定されている。一方、上記弁座部３１を含む弁座３の表面と、連通路１２側の内周面とにかけて阻害層としての保護被膜４（図２も併せて参照）が形成されている。この保護被膜４は上記弁ゴム２１の投影範囲よりも少なくとも同じか大きい領域に形成されている。そして、上記閉弁状態においては、上記弁ゴム２１が間に保護被膜４を介在させた状態で弁座部３１に対し押し付けられることにより弾性変形して若干食い込んで密着し、弁室１１と連通路１２との間を閉弁シールするようになっている。
【００２０】
以上において、上記弁ゴム２１はフッ素ゴムを素材として形成され、上記弁座部３１を少なくとも含む弁座３がＰＰＳ樹脂を素材として形成され、上記保護被膜がシリコーン樹脂をコーティング材とするシリコーンコーティングにより形成されている。
【００２１】
従って、上記弁室１１や連通路１２に充満又は流される流体が高温のものであり、この高温流体に接触して上記弁ゴム２１の形成素材であるフッ素ゴムが脱フッ化水素を引き起こしたとしても、脱離したフッ化水素が弁座３の形成素材であるＰＰＳ樹脂と接触することを上記保護被膜４により阻害することができる。このため、弁装置が長期（例えば数年間）に亘り閉弁状態に維持される場合であっても、上記のフッ素ゴムから脱離したフッ化水素がＰＰＳ樹脂に接触することに起因して引き起こされることのある固着現象を確実に防止することができる。これにより、弁装置の開閉機能を長期に亘り確実に維持して必要時には即座にその開閉機能を発揮させることができる。
【００２２】
なお、この第１実施形態においては、上記保護被膜４に代えて、又は、上記保護被膜４に加えて、弁ゴム２１の表面に上記と同様のシリコーンコーティングによる保護被膜４ａを阻害層として形成するようにしてもよい。
【００２３】
＜第２実施形態＞
図３は、本発明の第２実施形態に係る弁装置を示す。同図において、２２は弁体２の先端部に固定された弁体側当接部位としての弁ゴム、５は弁座側当接部位としての弁座、６は阻害層としての保護被膜である。
【００２４】
上記弁ゴム２２はフッ素ゴムを素材として筒状に形成されたものであり、この弁ゴム２２の前進側に相対向し連通路１２の開口縁から拡がる平滑面が弁座５とされている。この弁座５はＰＰＳ樹脂を素材として形成されたものであり、この弁座５の表面及び連通路１２の一部の内周面に対し、第１実施形態と同様にシリコーンコーティングにより阻害層としての保護被膜６が形成されている。
【００２５】
この第２実施形態の場合、弁体２が前進作動（図３において下動）して弁ゴム２２が保護被膜６の上から弁座５に対し押し付けられることにより図３（ｂ）の如く閉弁状態になる。このため、上記弁ゴム２２の形成素材であるフッ素ゴムからフッ化水素が脱離したとしても、上記保護被膜６により弁座５が覆われているため、その脱離したフッ化水素が弁座５の形成素材であるＰＰＳ樹脂と接触することが阻害される。これにより、第１実施形態と同様に、弁装置が長期に亘り閉弁状態に維持される場合であっても、上記のフッ素ゴムから脱離したフッ化水素がＰＰＳ樹脂に接触することに起因して引き起こされることのある固着現象を確実に防止することができる。従って、弁装置の開閉機能を長期に亘り確実に維持して必要時には即座にその開閉機能を発揮させることができる。
【００２６】
なお、この第２実施形態の場合においても、弁座５側の保護被膜６に代えて、又は、上記保護被膜６に加えて、弁ゴム２２の表面に上記と同様のシリコーンコーティングによる保護被膜を阻害層として形成するようにしてもよい。
【００２７】
＜他の実施形態＞
なお、本発明は上記第１及び第２実施形態に限定されるものではなく、その他種々の実施形態を包含するものである。すなわち、上記第１及び第２実施形態では、シリコーン樹脂を用いたシリコーンコーティングにより形成した保護被膜４，４ａ，６を阻害層として示したが、これに限らず、他のシリコーン系素材を用いてもよい。例えばシリコーングリースあるいは場合によってはシリコーンオイルを弁座３，５及び弁ゴム２１，２２の一方又は双方の表面に塗布することにより阻害層あるいは遮断層を形成するようにしてもよい。弁装置を、正常時は閉弁状態に維持され異常時のみ開弁する安全弁として使用する場合には、弁室１１内の流体は正常時には滞留状態（溜まり状態）となるため、上記のシリコーングリス等の塗布による阻害層の形成であっても、その阻害層を長期に亘り維持させることができ、脱離したフッ化水素がＰＰＳ樹脂を侵して分子結合することを確実に阻害にして固着発生を防止することができる。
【００２８】
また、上記第１及び第２実施形態では、阻害層を形成する素材としてシリコーン系素材を示したが、これに限らず、フッ素ゴムからの脱離物質がＰＰＳに対し悪影響を及ぼすことを防止、直接的には上記脱離物質がＰＰＳと接触することを防止して固着発生のおそれを回避し得る素材であれば、上記シリコーン系素材以外の他の素材を用いて上記阻害層を形成するようにしてもよい。
【００２９】
上記第１及び第２実施形態では、弁体２側にフッ素ゴム製の弁ゴム２１，２２を設け、弁座３，５側をＰＰＳ樹脂により形成しているが、逆に弁体側をＰＰＳ樹脂により形成し、弁座側にフッ素ゴム製の座ゴムを設けるようにしてもよく、この場合であっても、上記の各実施形態と同様に本発明の阻害層を形成するようにすればよい。例えば、弁座をフッ素ゴム製の例えばＯリングにより構成し、このＯリングに対し先端面が平滑にされたＰＰＳ樹脂製の弁体を押し当てて閉弁させる等の構造の弁装置に対しても、本発明を適用することができる。これらの場合には、上記座ゴムやＯリングが弁座側当接部位を構成する。
【００３０】
上記第１及び第２実施形態では弁体が前後動することにより弁座に押し付けられる形式の弁装置を示したが、開閉作動において弁体が弁座に対し当接することになる弁装置であれば、その形式の如何を問わず本発明を適用することができ、例えば、弁体が回転することにより弁座に当接する弁形式、あるいは、弁体がダイヤフラム弁により構成された弁形式等の種々の形式のものに上記実施形態と同様に本発明を適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態を示す断面説明図であり、図１（ａ）は開弁状態を、図１（ｂ）は閉弁状態をそれぞれ示す。
【図２】図１（ｂ）の閉弁状態の弁装置の部分拡大図である。
【図３】第２実施形態を示す断面説明図であり、図３（ａ）は開弁状態を、図３（ｂ）は閉弁状態をそれぞれ示す。
【図４】従来の弁装置の例を示す断面説明図であり、図４（ａ）は開弁状態を、図４（ｂ）は閉弁状態をそれぞれ示す。
【符号の説明】
２　　　　　　弁体
３，５　　　　弁座（弁座側当接部位）
４，４ａ，６　保護被膜（阻害層）
２１，２２　　弁ゴム（弁体側当接部位）

Claims (3)

1. 弁座に対し弁体が当接することにより閉弁され、少なくとも上記弁体及び弁座の互いに当接することになる弁体側当接部位と弁座側当接部位とのいずれか一方がポリフェニレンスルフィド（ＰＰＳ）を含む樹脂素材により形成され、他方がフッ素ゴムを含む素材により形成されてなる弁装置であって、上記弁体側当接部位と、弁座側当接部位とが互いに当接した状態で両者の境界位置に上記フッ素ゴムからの脱離物質の上記ＰＰＳに対する接触を阻害するように阻害層を形成してなる
   ことを特徴とする弁装置。
2. 請求項１に記載の弁装置であって、
   上記阻害層が、上記弁体側当接部位と、弁座側当接部位との少なくとも一方の表面を、シリコーン系素材を含む材質の保護被膜により覆うことによって形成されている、弁装置。
3. 請求項２に記載の弁装置であって、
   上記保護被膜が、閉弁状態での弁座及び弁体の状況に応じて、シリコーングリスの塗布及びシリコーンコーティングのいずれかにより形成されている、弁装置。

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