JP2010019320A

JP2010019320A - Sliding member and valve device

Info

Publication number: JP2010019320A
Application number: JP2008179513A
Authority: JP
Inventors: Katsuhiko Fukui; 克彦福井; Hiroyuki Onari; 広幸大成
Original assignee: Mikuni Corp
Current assignee: Mikuni Corp
Priority date: 2008-07-09
Filing date: 2008-07-09
Publication date: 2010-01-28
Anticipated expiration: 2028-07-09
Also published as: JP5188295B2

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To improve durability by preventing the abrasion of a sealant by reducing sliding resistance with the sealant when a sliding member slides to the sealant in a valve device for treating water. <P>SOLUTION: A hydrophilic film 44 is formed on a surface of a shaft 40 for operating a valve element connected by the valve device. The hydrophilic film 44 is the ceramic of a silicon dioxide SiO<SB>2</SB>. The shaft 40 slides to an O-ring 70 as the sealant. The shaft 40 is put in a wet state of expanding the water on an outer peripheral surface by the hydrophilic film 44 formed on its outer peripheral surface. This water acts as a lubricant, and reduces the sliding resistance with the sealant, and can thereby restrain the abrasion of the O-ring. Thus, the durability of the valve device can be improved. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、弁装置やポンプ等で用いられる摺動部材や当該摺動部材を用いた弁装置に関する。 The present invention relates to a sliding member used in a valve device, a pump, or the like and a valve device using the sliding member.

水流を制御する弁装置においては、たとえば、弁体に連結するシャフトをその軸方向に移動することにより、当該弁体を弁座に対して接離して、開閉することにより、水を流したり止めたりする止水弁が知られている。さらに、弁座に対する弁体の開度を調整することで水流量を制御する水流制御弁も知られている。
ここで、シャフトの弁体の反対となる駆動側に水が浸入しないように、たとえば、シャフトの周囲にＯリング等のシール材を固定的に配置し、シール材にシャフトを摺動自在に接触させてシール（止水）し、シャフトの弁体の反対側となる駆動側に水が浸入しないようにしている（たとえば、特許文献１参照）。
ここで、Ｏリングは、特にシャフトが軸線方向に摺動する状態で、その接触界面を確実にシールする必要があるため、大きな摺動抵抗が生じる。そこで、Ｏリングの表面にグリース等の潤滑剤を塗布して、摺動抵抗を低減していた。
また、摺動抵抗を低減する方法としては、Ｏリングであるゴムの表面に低摩擦層を形成して摺動抵抗を低減する技術も提案されている（たとえば、特許文献２参照）。 In a valve device for controlling the water flow, for example, by moving a shaft connected to the valve body in the axial direction thereof, the valve body is brought into contact with and separated from the valve seat, and is opened and closed, thereby allowing water to flow or stop. A known stop valve is known. Furthermore, a water flow control valve that controls the water flow rate by adjusting the opening of the valve body with respect to the valve seat is also known.
Here, in order to prevent water from entering the drive side opposite to the valve body of the shaft, for example, a sealing material such as an O-ring is fixedly arranged around the shaft, and the shaft is slidably contacted with the sealing material. Thus, sealing (water stopping) is performed so that water does not enter the drive side opposite to the valve body of the shaft (see, for example, Patent Document 1).
Here, the O-ring needs to surely seal the contact interface particularly in a state where the shaft slides in the axial direction, so that a large sliding resistance is generated. Therefore, a lubricant such as grease is applied to the surface of the O-ring to reduce the sliding resistance.
As a method for reducing the sliding resistance, a technique for reducing the sliding resistance by forming a low friction layer on the surface of rubber which is an O-ring has been proposed (for example, see Patent Document 2).

特開２００７−２４２７４号公報JP 2007-24274 A 特開２００７−２４１２６号公報JP 2007-24126 A

ところで、摺動抵抗を低減する潤滑剤等として、各種グリースが使用されているが、上水（水道水等）に使用する場合に人への安全性の観点から、食品衛生法の基準を満たした高価なフッ素系グリース、シリコーン系グリースが使用されており、コスト増加の要因となっていた。
また、グリースの場合、温水の流量を制御する場合のように高温で長時間使用すると特性の変化が起こる。たとえば、粘性変化として、グリースが高粘度側に変化する場合があり、また、固化するような場合もある。この場合に、グリースを使用しても摺動抵抗が高くなってしまい、Ｏリングの摩耗を誘発してしまう。 By the way, various types of grease are used as lubricants to reduce sliding resistance. However, when used for tap water (tap water, etc.), it meets the standards of the Food Sanitation Law from the viewpoint of safety to humans. In addition, expensive fluorine-based grease and silicone-based grease are used, which causes an increase in cost.
In the case of grease, the characteristics change when used for a long time at a high temperature as in the case of controlling the flow rate of hot water. For example, as a change in viscosity, the grease may change to a higher viscosity side and may solidify. In this case, even if grease is used, the sliding resistance becomes high, and wear of the O-ring is induced.

また、上述の特許文献２では、低摩擦層が摩耗しても摩擦抵抗を軽減できる構成が提案されているが、必ずしも十分なものではなかった。すなわち、Ｏリングの表面に低摩擦層を形成しても、比較的短い期間で摩耗したり削り取られた状態となって、長期的に摺動抵抗を低くすることができなかった。基本的にＯリングは、たとえば、各種ゴム等の柔軟な部材で形成されており、摺動部材に摺動される際に弾性変形するので、その表面に形成される摩擦層として、硬質な部材を用いることができず、Ｏリングと同様に柔軟な部材を摩擦層として使用する必要があるので、摩擦層の摩耗の防止は困難であり、摩擦層が早期に摩耗し、その後Ｏリングも摩耗することになる。 Further, in the above-mentioned Patent Document 2, a configuration that can reduce the frictional resistance even when the low friction layer is worn is proposed, but it is not always sufficient. That is, even if a low friction layer is formed on the surface of the O-ring, it has been worn or scraped in a relatively short period of time, and the sliding resistance could not be lowered over the long term. Basically, the O-ring is formed of, for example, a flexible member such as various rubbers, and is elastically deformed when slid on the sliding member. Therefore, a hard member is used as a friction layer formed on the surface of the O-ring. Since it is necessary to use a flexible member as the friction layer in the same manner as the O-ring, it is difficult to prevent the friction layer from being worn. Will do.

いずれにしろ、Ｏリングが摩耗することによりシール性能が低下することが水漏れを起こす原因になっていた。
そして、上述のような弁装置では、Ｏリングの摩耗による水漏れが起きた際が製品寿命となってしまうので、前述以外の方法で製品寿命の長期化を図れる方法が求められていた。 In any case, deterioration of the sealing performance due to wear of the O-ring has caused water leakage.
In the valve device as described above, the product life is reached when water leakage due to wear of the O-ring occurs. Therefore, there has been a demand for a method capable of extending the product life by methods other than those described above.

本発明は、前記事情に鑑みて為されたもので、Ｏリングに対して摺動した際にＯリングの摩耗を低減することが可能な摺動部材および当該摺動部材を用いた弁装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and provides a sliding member capable of reducing wear of the O-ring when sliding with respect to the O-ring and a valve device using the sliding member. The purpose is to provide.

前記目的を達成するために、請求項１に記載の摺動部材は、少なくとも一部が水に接触する環境下で、シール材に対して摺動する摺動部材であって、
前記摺動部材のシール材に対して摺動する面に、親水性の皮膜が形成されていることを特徴とする。 In order to achieve the object, the sliding member according to claim 1 is a sliding member that slides with respect to the sealing material in an environment where at least a part thereof is in contact with water,
A hydrophilic film is formed on a surface of the sliding member that slides with respect to the sealing material.

請求項１に記載の本発明においては、摺動部材の表面に親水性の皮膜が形成されているとともに、摺動部材の少なくとも一部に水が接触する状態となっているので、摺動部材の一部に接触した水は、摺動部材の表面に形成された親水性の皮膜により、摺動部材の表面に広がり、シール材に達する。また、シール材の部分、特に、シール材の表面と摺動部材の表面とが近接した部分に水が浸入して保持された状態となりやすい。
したがって、摺動部材の表面およびシール材が使用時は常時濡れた状態となり、この摺動部材およびシール材の表面に、濡れた状態となるように付着した水が潤滑剤として機能し、摺動抵抗を低減してシール材の摩耗を抑制することができる。これにより、主にシール材の耐久性の向上と長寿命化を図ることができる。また、摺動部材の表面に形成された親水性の皮膜は、シール材と摺動しても摩耗しにくい硬質なものを使用することが可能である。すなわち、摺動部材は、Ｏリングのように柔軟性を有し、弾性変形し易い材質のものを親水性皮膜とする必要はなく、摩耗しにくい材質の親水性皮膜を用いることができる。また、親水性皮膜の摩耗も水の潤滑作用により低減される。 In the present invention described in claim 1, since the hydrophilic film is formed on the surface of the sliding member and at least a part of the sliding member is in contact with water, the sliding member The water that has contacted a part of the water spreads on the surface of the sliding member by the hydrophilic film formed on the surface of the sliding member, and reaches the sealing material. Further, water tends to enter and be held in a portion of the sealing material, in particular, a portion where the surface of the sealing material and the surface of the sliding member are close to each other.
Therefore, the surface of the sliding member and the sealing material are always wet when in use, and the water attached to the surface of the sliding member and the sealing material so as to become wet functions as a lubricant and slides. Resistance can be reduced and wear of the sealing material can be suppressed. As a result, it is possible to mainly improve the durability of the sealing material and extend its life. In addition, the hydrophilic film formed on the surface of the sliding member can be a hard film that does not easily wear even when sliding with the sealing material. That is, the sliding member does not need to be made of a material that has flexibility and is easily elastically deformed, such as an O-ring, and can use a hydrophilic film made of a material that hardly wears. In addition, the abrasion of the hydrophilic film is reduced by the lubricating action of water.

したがって、親水性皮膜が比較的短期間で摩耗するようなことはなく、長期的に水の潤滑作用が維持され、シール材の摩耗を大幅に遅らせることが可能となる。また、使用時に摺動部材が接触する水が潤滑剤として機能するので、特に外部から潤滑剤を供給しなくても、使用していれば常に潤滑剤としての水が供給されることになる。以上のことから、本発明によれば、長期にわたって摺動抵抗の変化が小さく、特性が安定する。たとえば、グリースを用いた場合にグリースの劣化、グリース成分の固着等により摺動抵抗が大きく増加してしまう場合があるが、本発明では比較的長期に渡って摺動抵抗の値が安定して低い状態となる。
さらに水が潤滑剤として機能するので、高価なグリースを用いる必要がない。また、表面に低摩擦層を形成した高価なシール材を用いる必要がない。したがって、コストの低減を図ることができる。 Therefore, the hydrophilic film is not worn in a relatively short period of time, the water lubrication action is maintained for a long time, and the wear of the sealing material can be significantly delayed. In addition, since the water that contacts the sliding member during use functions as a lubricant, water as a lubricant is always supplied as long as it is used, even if no lubricant is supplied from the outside. From the above, according to the present invention, the change in sliding resistance is small over a long period of time, and the characteristics are stabilized. For example, when grease is used, sliding resistance may increase greatly due to deterioration of grease, adhesion of grease components, etc., but in the present invention, the value of sliding resistance is stable over a relatively long period of time. It becomes a low state.
Furthermore, since water functions as a lubricant, it is not necessary to use expensive grease. Further, it is not necessary to use an expensive sealing material having a low friction layer formed on the surface. Therefore, cost can be reduced.

以上のように、本発明によれば、使用環境に存在する水を利用することで、摺動抵抗を低減することができるため、グリース切れやグリースの物性変化による機能低下が理論上発生せず摺動部材の耐久性の向上を図ることができる。特にシール材の摩耗を防止して耐久性を向上するのに、シール材の表面に加工を施したり、シール材に潤滑剤を塗布したりするのではなく、シール材に対して摺動する摺動部材の表面に加工を施すとともに、当該加工が低摩擦の層を形成するのではなく、親水性の層を形成することが極めて特異なものである。
なお、本発明の摺動部材は、たとえば、水の流れを制御する弁や、水の排水や吐出のためのポンプ等で使用されるものであるが、たとえば、摺動部材が常時濡れた状態となる可能性、すなわち、水に接触した状態となる可能性がある蒸気や高湿度の気体等を取り扱う弁やポンプであってもよい。 As described above, according to the present invention, sliding resistance can be reduced by using water present in the environment of use, and therefore, functional degradation due to grease exhaustion or changes in the physical properties of grease does not occur theoretically. The durability of the sliding member can be improved. In particular, in order to prevent wear of the sealing material and improve durability, the surface of the sealing material is not subjected to processing or a lubricant is applied to the sealing material, but a sliding slide with respect to the sealing material. In addition to processing the surface of the moving member, it is very specific that the processing does not form a low friction layer but forms a hydrophilic layer.
The sliding member of the present invention is used, for example, in a valve for controlling the flow of water, a pump for draining or discharging water, etc., for example, the sliding member is always wet. In other words, it may be a valve or a pump that handles steam or high-humidity gas that may be in contact with water.

請求項２に記載の摺動部材は、請求項１に記載の発明において、
前記皮膜が親水性の酸化物系セラミックスであることを特徴とする。 The sliding member according to claim 2 is the invention according to claim 1,
The film is a hydrophilic oxide ceramic.

請求項２に記載の発明においては、皮膜が親水性の酸化物系セラミックスからなり、水滴接触角を小さなものとして濡れ性を向上させ、安定的に親水性を維持することができる。また、シール材との摺動に対して摩耗や剥離等に対する十分な耐久性を持たせることができる。
なお、酸化物系セラミックスの成分としては、半導体や金属の酸化物などであり、たとえば、ケイ素、アルミニウム、チタニウムなどの酸化物であるが、親水性には、成分だけではなく酸化物系セラミックスのミクロ的な表面構造も影響し、周知の親水性を示す酸化物系セラミックスを用いることができる。 In the invention described in claim 2, the film is made of a hydrophilic oxide ceramic, and the wettability can be improved with a small water droplet contact angle, and the hydrophilicity can be stably maintained. Moreover, sufficient durability with respect to abrasion, peeling, etc. can be given with respect to sliding with a sealing material.
The oxide ceramic component is an oxide of a semiconductor or metal, for example, an oxide of silicon, aluminum, titanium, etc. The hydrophilicity of not only the component but also oxide ceramics. A microscopic surface structure is also affected, and known oxide-based ceramics exhibiting hydrophilicity can be used.

請求項３に記載の摺動部材は、請求項２に記載の発明において、前記酸化物系セラミックスの成分が二酸化ケイ素（ＳｉＯ₂）であることを特徴とする。 The sliding member according to claim 3 is characterized in that, in the invention according to claim 2, the component of the oxide ceramic is silicon dioxide (SiO ₂ ).

請求項３に記載の発明においては、高い親水性を示すことが知られている二酸化ケイ素を成分とする酸化物系セラミックスを用いることで、摺動部材表面の水滴接触角を小さなものとして濡れ性を向上し、摺動抵抗の低下によるシール材の摩耗の低減を確実に図ることができる。 In the invention described in claim 3, by using an oxide-based ceramic containing silicon dioxide, which is known to exhibit high hydrophilicity, the water droplet contact angle on the surface of the sliding member is reduced and the wettability is reduced. It is possible to reliably reduce the wear of the sealing material due to a decrease in sliding resistance.

請求項４に記載の摺動部材は、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の発明において、前記皮膜の厚さが１０〜５００ｎｍであることを特徴とする。 A sliding member according to a fourth aspect is characterized in that, in the invention according to any one of the first to third aspects, the thickness of the coating is 10 to 500 nm.

請求項４に記載の発明においては、皮膜の厚さを１０ｎｍ以上とすることで、親水性を発揮し、摺動抵抗の低減を図り、シール材の摩耗を低減することができる。但し、親水性の皮膜の耐久性を考慮した場合には、当該親水性の皮膜の膜厚を１０ｎｍよりもさらに厚くすることが好ましい。
また、親水性の皮膜の膜厚を５００ｎｍ以上としても、製造コストが高くなるだけで、さらなる耐久性の向上を見込むことが困難である。 In the invention described in claim 4, by setting the thickness of the film to 10 nm or more, hydrophilicity can be exhibited, sliding resistance can be reduced, and wear of the sealing material can be reduced. However, when the durability of the hydrophilic film is taken into consideration, it is preferable to make the film thickness of the hydrophilic film further thicker than 10 nm.
Moreover, even if the film thickness of the hydrophilic film is 500 nm or more, it is difficult to expect further improvement in durability only by increasing the manufacturing cost.

請求項５に記載の弁装置は、請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の少なくとも一部が水に接触する環境下で、シール材に対して摺動する摺動部材が弁体を作動させることにより水流を制御することを特徴とする。 According to a fifth aspect of the present invention, there is provided the valve device according to any one of the first to fourth aspects, wherein the sliding member that slides with respect to the sealing material in an environment where at least a part of the valve device contacts water. It is characterized by controlling the water flow by operating the body.

請求項５に記載の発明においては、上述のように摺動部材のシール材に対する摺動抵抗を低減して、シール材の摩耗を抑制し、シール材の摩耗による液漏れを防止することができる。これによって、弁装置の耐久性を向上し、弁装置の製品寿命を長期化することができる。
また、シール材との間の摺動抵抗の低減によるシール材の摩耗防止のためにグリース等の潤滑剤を使用したり、表面に低摩擦層を形成したシール材を使用したりする必要がなく、コストの低減を図ることができる。また、上水用の弁装置とした場合に安全性を考慮した高価なグリースを用いる必要がなく、さらなるコストの低減を図ることができるとともに、グリースを用いないことで、上水に僅かでもグリースが混入することがなく、上水をより清浄な状態に保つことができる。 In the invention described in claim 5, as described above, the sliding resistance of the sliding member with respect to the seal material can be reduced, the wear of the seal material can be suppressed, and the liquid leakage due to the wear of the seal material can be prevented. . Thereby, the durability of the valve device can be improved and the product life of the valve device can be extended.
In addition, there is no need to use a lubricant such as grease to prevent wear of the seal material by reducing sliding resistance with the seal material, or to use a seal material with a low friction layer formed on the surface. Cost can be reduced. In addition, when using a valve device for clean water, it is not necessary to use expensive grease in consideration of safety, and further cost reduction can be achieved. Is not mixed, and the clean water can be kept in a cleaner state.

本発明によれば、弁やポンプ、特に水を扱う弁やポンプで用いられる摺動部材において、シール材に対する摺動抵抗を低減し、シール材の摩耗を防止して、耐久性の向上を図ることができる。また、シール材に対する摺動抵抗の低減において、グリース等の潤滑剤や、低摩擦層を有するシール材を必要とせず、コストの低減を図ることができる。また、これら潤滑剤を用いた場合や、低摩擦層を有するシール材よりも、耐久性の向上による製品寿命の延長を図ることができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, in a sliding member used with a valve and a pump, especially a valve and a pump that handle water, the sliding resistance against the sealing material is reduced, the wear of the sealing material is prevented, and the durability is improved. be able to. Further, in reducing the sliding resistance with respect to the sealing material, a lubricant such as grease and a sealing material having a low friction layer are not required, and the cost can be reduced. In addition, when these lubricants are used, or compared with a sealing material having a low friction layer, the product life can be extended by improving the durability.

以下、本発明の実施の形態を添付図面を参照しつつ説明する。
図１は本発明の実施の形態に係る弁装置の断面図、図２は当該弁装置の本発明に係る摺動部材となるシャフトと、シャフトが摺動するシール材であるOリングとを示す斜視図、図３は摺動部材としてのシャフトの親水性の皮膜（親水膜）とシール材であるOリングとの関係を説明する図、図４は親水膜の形成工程を示すフロー図であり、図５は親水膜によるシャフトとOリングとの間の摺動抵抗の低減を説明するための図である。
図１に示す弁装置は、水流の制御として、止水とその解除を行うとともに水流量の制御を行う水流制御弁となっている。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
FIG. 1 is a cross-sectional view of a valve device according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 shows a shaft that is a sliding member according to the present invention of the valve device and an O-ring that is a seal material on which the shaft slides. FIG. 3 is a perspective view, FIG. 3 is a diagram for explaining the relationship between a hydrophilic film (hydrophilic film) of a shaft as a sliding member and an O-ring that is a sealing material, and FIG. 4 is a flowchart showing a hydrophilic film forming process. FIG. 5 is a diagram for explaining a reduction in sliding resistance between the shaft and the O-ring by the hydrophilic film.
The valve device shown in FIG. 1 is a water flow control valve that controls water flow as well as water stop and release as water flow control.

そして、弁装置は、図１ないし３に示すように、ハウジング１０、ハウジング１０内に収容されて回動自在に支持されたロータ２０、ロータ２０の周りにおいて軸線方向Ｘに積層された２つのステータ３０、ロータ２０に連結されると共に直線的に移動自在に支持されたシャフト４０、シャフト４０の先端側に設けられた弁体５０、シャフト４０を摺動自在に支持するシャフトホルダ６０、シャフトホルダ６０に装着されたＯリング７０，８０、ロータ２０を回動自在に支持する軸受９０及び支持プレート１００、ロータ２０を軸線方向Ｘの一方に向けて付勢するとともに回転自在に受けるスラスト軸受１１０等を備えている。
すなわち、この弁装置では、ロータ２０及びステータ３０等によりステップ的に回転し得るステッピングモータが形成され、このステッピングモータにより弁体５０が開閉駆動されるようになっている。 1 to 3, the valve device includes a housing 10, a rotor 20 accommodated in the housing 10 and rotatably supported, and two stators stacked in the axial direction X around the rotor 20. 30, a shaft 40 connected to the rotor 20 and supported linearly and movably, a valve body 50 provided on the distal end side of the shaft 40, a shaft holder 60 that slidably supports the shaft 40, and a shaft holder 60 O-rings 70 and 80 mounted on the bearing, a bearing 90 and a support plate 100 that rotatably support the rotor 20, a thrust bearing 110 that urges the rotor 20 in one of the axial directions X and receives the rotor 20 rotatably. I have.
That is, in this valve device, a stepping motor that can be rotated stepwise is formed by the rotor 20, the stator 30, and the like, and the valve body 50 is driven to open and close by this stepping motor.

ハウジング１０は、図１に示すように、樹脂材料により形成されて、ロータ２０及びステータ３０を収容するモータハウジング１１、流体の通路及び弁座を形成する弁ハウジング１２等により形成されている。 As shown in FIG. 1, the housing 10 is formed of a resin material, and includes a motor housing 11 that houses the rotor 20 and the stator 30, a valve housing 12 that forms a fluid passage and a valve seat, and the like.

モータハウジング１１は、支持プレート１００及びスラスト軸受１１０を保持すると共に、ステータ３０を内部に保持しかつステータ３０の内側においてロータ２０を回動自在に収容し、電気接続用のコネクタ１１ａ、弁ハウジング１２と接続される円筒状の嵌合部１１ｂ等を備えている。
弁ハウジング１２は、流体が流入する流入通路１２ａ、流体が流出する流出通路１２ｂ、弁体５０が着座して閉弁し得る弁座１２ｃ、モータハウジング１１の嵌合部１１ｂと嵌合される円筒状の嵌合部１２ｄ等を備えている。
すなわち、ハウジング１０は、ステッピングモータを収容するモータハウジング１１と弁体５０を収容すると共に弁座１２ｃを画定する弁ハウジング１２とにより形成される。 The motor housing 11 holds the support plate 100 and the thrust bearing 110, holds the stator 30 inside, and rotatably accommodates the rotor 20 inside the stator 30, and electrically connects the connector 11 a and the valve housing 12. And a cylindrical fitting portion 11b and the like to be connected.
The valve housing 12 includes an inflow passage 12a through which fluid flows in, an outflow passage 12b through which fluid flows out, a valve seat 12c on which the valve body 50 can be seated and closed, and a cylinder that is fitted into the fitting portion 11b of the motor housing 11. 12d and the like.
That is, the housing 10 is formed by the motor housing 11 that houses the stepping motor and the valve housing 12 that houses the valve body 50 and defines the valve seat 12c.

ロータ２０は、モータハウジング１１の内部において、スラスト軸受１１０によりスラスト方向の移動が規制されつつ、軸受９０及び支持プレート１００により軸線Ｘを中心に回動自在に支持されている。
ロータ２０は、樹脂材料により形成された円筒部２１、円筒部２１の外周に固着されたマグネット２２、円筒部２１の両端から突出して軸受９０及び支持プレート１００に摺動自在に嵌合される軸部２３、円筒部２１の内周面に形成された雌ネジ２４等により形成されている。マグネット２２は、円筒部２１の外周に一体的に成型されており、回転方向においてＮ極とＳ極とが交互に配列されて複数着磁されている。 The rotor 20 is supported by the bearing 90 and the support plate 100 so as to be rotatable about the axis X while the movement in the thrust direction is restricted by the thrust bearing 110 inside the motor housing 11.
The rotor 20 includes a cylindrical portion 21 made of a resin material, a magnet 22 fixed to the outer periphery of the cylindrical portion 21, and a shaft that protrudes from both ends of the cylindrical portion 21 and is slidably fitted to the bearing 90 and the support plate 100. It is formed by the female screw 24 etc. which were formed in the inner peripheral surface of the part 23 and the cylindrical part 21. FIG. The magnets 22 are integrally molded on the outer periphery of the cylindrical portion 21, and a plurality of N poles and S poles are alternately arranged in the rotation direction and are magnetized.

２つのステータ３０は、図１に示すように、それぞれ、励磁用のコイル３１、コイル３１を巻回するボビン３２、及びボビン３２を挟持して接合されると共にロータ２０の外周面（マグネット２２）と対向する複数の爪状磁極片をもつ一対のヨーク３３により形成されている。 As shown in FIG. 1, the two stators 30 are joined by sandwiching the exciting coil 31, the bobbin 32 around which the coil 31 is wound, and the bobbin 32, and the outer peripheral surface (magnet 22) of the rotor 20. Are formed by a pair of yokes 33 having a plurality of claw-shaped magnetic pole pieces facing each other.

この例の摺動部材としてのシャフト４０は、断面が略円形をなすように金属材料により形成されると共に、図１および図２に示すように、その一端側（先端側）に弁体５０の結合部４１、その他端側の外周面に所定領域に亘って雌ネジ２４と螺合する雄ネジ４２が形成されている。
結合部４１は、図１および図２に示すように、一体的に成型される弁体５０（の後述する弁ホルダ５１）を確実に結合させるために形成された回り止め用のローレット４１ａ、弁ホルダ５１の端面から突出すると共に先端が拡径するように形成された嵌合突起４１ｂ等により形成されている。 The shaft 40 as a sliding member in this example is formed of a metal material so that the cross section is substantially circular, and as shown in FIGS. 1 and 2, the valve body 50 is provided on one end side (tip side) thereof. A male screw 42 that is screwed into the female screw 24 over a predetermined area is formed on the outer peripheral surface on the other end side of the coupling portion 41.
As shown in FIGS. 1 and 2, the coupling portion 41 is a non-rotating knurl 41 a formed in order to securely couple a valve body 50 (a valve holder 51 described later) that is integrally molded, It is formed by a fitting protrusion 41b or the like formed so as to protrude from the end surface of the holder 51 and to expand the diameter of the tip.

弁体５０は、図１および図２に示すように、シャフト４０のローレット４１ａを包囲するように樹脂材料によりインサート成型された弁ホルダ５１、弁ホルダ５１に結合されて弁座１２ｃに着座し得る弁部５２により形成されている。
弁ホルダ５１は、凹部５１ａ、後述するシャフトホルダ６０の規制片６２ｃに係合して軸線方向Ｘにガイドされるべく軸線Ｘ周りに放射状に配列された複数の被規制片５１ｂ等により形成されている。また、弁ホルダ５１は、その端面（凹部５１ａの底面）からシャフト４０の嵌合突起４１ｂが突出するように成型されている。ここで、弁ホルダ５１は、表面に凹凸をもつローレット４１ａを包囲するように成型される。 As shown in FIGS. 1 and 2, the valve body 50 can be seated on the valve seat 12c by being joined to the valve holder 51, which is insert-molded with a resin material so as to surround the knurl 41a of the shaft 40, and the valve holder 51. It is formed by the valve part 52.
The valve holder 51 is formed by a plurality of regulated pieces 51b that are radially arranged around the axis X so as to be engaged in a concave portion 51a and a regulating piece 62c of the shaft holder 60 described later to be guided in the axial direction X. Yes. The valve holder 51 is molded so that the fitting protrusion 41b of the shaft 40 protrudes from the end face (the bottom face of the recess 51a). Here, the valve holder 51 is molded so as to surround a knurl 41a having a rugged surface.

弁部５２は、弁座１２ｃと密着し得るように弾性変形可能なゴム材料等により形成され、弁ホルダ５１の凹部５１ａに嵌合されると共にシャフト４０の嵌合突起４１ｂに嵌合されて結合されている。 The valve portion 52 is formed of a rubber material or the like that can be elastically deformed so as to be in close contact with the valve seat 12c. The valve portion 52 is fitted into the recess 51a of the valve holder 51 and is fitted into the fitting protrusion 41b of the shaft 40 to be coupled. Has been.

シャフトホルダ６０は、図１および図２に示すように、軸線方向Ｘにおいてお互いに嵌合して結合されるべく軸線Ｘ上に中心をもつ雄型ホルダ６１及び雌型ホルダ６２を備えている。
雄型ホルダ６１は、シャフト４０を摺動自在に支持する貫通孔６１ａ、弁ハウジング１２に嵌合される拡径円筒部６１ｂ、貫通孔６１ａよりも大きい内径をなす縮径円筒部６１ｃ、軸受９０を嵌合させて保持する円筒状の軸受保持部６１ｄ等により形成されている。
雌型ホルダ６２は、シャフト４０を摺動自在に支持する貫通孔６２ａ、雄型ホルダ６１の縮径円筒部６１ｃを嵌入させる環状溝６２ｂ、弁ホルダ５１の被規制片５１ｂと係合してシャフト４０の回転を規制しつつ軸線方向Ｘにガイドするガイド部としての軸線Ｘ周りに放射状に配列された複数の規制片６２ｃ、弁ホルダ５１の端部が当接することにより弁体５０（及びシャフト４０）の軸線方向Ｘの移動端位置を規定するストッパ部としての端面６２ｄ等により形成されている。 As shown in FIGS. 1 and 2, the shaft holder 60 includes a male holder 61 and a female holder 62 having a center on the axis X so as to be fitted and coupled with each other in the axis direction X.
The male holder 61 includes a through-hole 61a that slidably supports the shaft 40, an enlarged-diameter cylindrical portion 61b that is fitted into the valve housing 12, a reduced-diameter cylindrical portion 61c that has a larger inner diameter than the through-hole 61a, and a bearing 90. Is formed by a cylindrical bearing holding portion 61d and the like.
The female holder 62 engages with a through hole 62 a that slidably supports the shaft 40, an annular groove 62 b into which the reduced diameter cylindrical portion 61 c of the male holder 61 is fitted, and a regulated piece 51 b of the valve holder 51. The valve body 50 (and the shaft 40) are brought into contact with the end portions of the plurality of restricting pieces 62 c and the valve holder 51 arranged radially around the axis X as guide portions for guiding in the axial direction X while restricting the rotation of the valve 40. ) Is formed by an end face 62d or the like as a stopper portion for defining the moving end position in the axial direction X.

すなわち、シャフトホルダ６０は、ハウジング１０の内側に嵌合して固定されると共にシャフト４０を摺動自在に支持し、その複数の規制片６２ｃ（ガイド部）が回転を規制しつつ軸線方向Ｘに移動自在に弁ホルダ５１すなわちシャフト４０をガイドし、又、その端面６２ｄ（ストッパ部）が弁ホルダ５１の端部を当接させて受け止めることにより弁体５０の軸線方向Ｘの移動端位置を規定する。 That is, the shaft holder 60 is fitted and fixed to the inside of the housing 10 and supports the shaft 40 in a slidable manner, and the plurality of regulating pieces 62c (guide portions) regulate the rotation in the axial direction X. The valve holder 51, that is, the shaft 40 is movably guided, and the end face 62 d (stopper portion) abuts the end of the valve holder 51 to receive it, thereby defining the moving end position of the valve body 50 in the axial direction X. To do.

また、シャフトホルダ６０においては、雄型ホルダ６１及び雌型ホルダ６２がお互いに嵌合された状態で、雄型ホルダ６１の縮径円筒部６１ｃの内側にはＯリング７０が装着されて、シャフト４０を摺動自在に接触させてシールするようになっている。また、雄型ホルダ６１の縮径円筒部６１ｃの外側にはＯリング８０が装着されて、弁ハウジング１２の内壁とシャフトホルダ６０との間をシールするようになっている。
Ｏリング７０，８０は、ゴム材料により形成されている。 Further, in the shaft holder 60, an O-ring 70 is attached to the inside of the reduced diameter cylindrical portion 61c of the male holder 61 in a state where the male holder 61 and the female holder 62 are fitted to each other, and the shaft 40 is slidably contacted and sealed. Further, an O-ring 80 is mounted on the outer side of the reduced diameter cylindrical portion 61 c of the male holder 61 so as to seal between the inner wall of the valve housing 12 and the shaft holder 60.
The O-rings 70 and 80 are made of a rubber material.

軸受９０は、図１に示すように、ロータ２０の一方の軸部２３を回動自在にラジアル方向において支持するものであり、シャフトホルダ６０を構成する雄型ホルダ６１の軸受保持部６１ｄに嵌合して保持されている。このように、ロータ２０とシャフト４０が、同一の部材であるシャフトホルダ６０（雄型ホルダ６１）により支持されるため、軸心のずれ等を防止でき、ロータ２０の円滑な回転運動及びシャフト４０の円滑な直線運動を得ることができる。 As shown in FIG. 1, the bearing 90 supports one shaft portion 23 of the rotor 20 in a radial direction so as to be rotatable, and is fitted to a bearing holding portion 61 d of a male holder 61 constituting the shaft holder 60. Are held together. Thus, since the rotor 20 and the shaft 40 are supported by the shaft holder 60 (male holder 61), which is the same member, misalignment of the axial center can be prevented, smooth rotation of the rotor 20 and the shaft 40 can be prevented. Smooth linear motion can be obtained.

支持プレート１００は、図１に示すように、ロータ２０の他方の軸部２３を回動自在にラジアル方向において支持するものであり、耐摩耗性に優れた金属材料等により、モータハウジング１１と一緒にインサート成型されている。
スラスト軸受１１０は、図１に示すように、モータハウジング１１に収容されるコイルスプリング１１１、コイルスプリング１１１の付勢力により軸線方向Ｘに付勢される球体１１２により形成され、ロータ２０に対して軸線方向Ｘの一方向に（弁体５０側に向けて）付勢力を及ぼすものである。 As shown in FIG. 1, the support plate 100 supports the other shaft portion 23 of the rotor 20 in the radial direction so as to be rotatable. The support plate 100 and the motor housing 11 are made of a metal material having excellent wear resistance. It is insert molded.
As shown in FIG. 1, the thrust bearing 110 is formed by a coil spring 111 housed in the motor housing 11, and a sphere 112 urged in the axial direction X by the urging force of the coil spring 111. An urging force is exerted in one direction X (toward the valve body 50).

次に、上記弁装置の動作について説明すると、コイル３１が一方向に通電されてロータ２０が一方向に回転すると、ロータ２０の雌ネジ２４とシャフト４０の雄ネジ４２との螺合関係を介して、図１に示すように、弁体５０（及びシャフト４０）が軸線方向Ｘの一方向（図中の下向き）に直線的に移動する。そして、弁部５２が弁ハウジング１２の弁座１２ｃに当接して着座すると同時に通路１２ａ，１２ｂ間を閉鎖して停止する。
この状態において、弁部５２は通路１２ａ，１２ｂ間を完全に遮断しており、水道水あるいは温水等の流体の流れを完全に止める止水作用が得られる。 Next, the operation of the valve device will be described. When the coil 31 is energized in one direction and the rotor 20 rotates in one direction, the threaded relationship between the female screw 24 of the rotor 20 and the male screw 42 of the shaft 40 is established. As shown in FIG. 1, the valve body 50 (and the shaft 40) moves linearly in one direction of the axial direction X (downward in the drawing). And the valve part 52 contacts and seats on the valve seat 12c of the valve housing 12, and at the same time, the passages 12a and 12b are closed and stopped.
In this state, the valve portion 52 completely shuts off the passages 12a and 12b, so that a water stopping action for completely stopping the flow of fluid such as tap water or hot water can be obtained.

一方、コイル３１が他方向に通電されてロータ２０が他方向に回転すると、ロータ２０の雌ネジ２４とシャフト４０の雄ネジ４２との螺合関係を介して、図２に示すように、シャフト４０の一部がさらにロータ２０の内側に入り込むように、弁体５０（及びシャフト４０）が軸線方向Ｘの他方向（図中の上向き）に直線的に移動する。
そして、弁ホルダ５１の端部（被規制片５１ｂの端部）がシャフトホルダ６０の端面６２ｄに当接すると、弁部５２が弁ハウジング１２の弁座１２ｃから最も離れた往復動方向Ｘの移動端位置に位置付けられると同時に通路１２ａ，１２ｂ間を全開して停止する。 On the other hand, when the coil 31 is energized in the other direction and the rotor 20 rotates in the other direction, as shown in FIG. 2, the shaft is connected via the screwed relationship between the female screw 24 of the rotor 20 and the male screw 42 of the shaft 40. The valve body 50 (and the shaft 40) linearly moves in the other direction of the axial direction X (upward in the drawing) so that a part of 40 further enters the inside of the rotor 20.
When the end of the valve holder 51 (the end of the regulated piece 51b) comes into contact with the end surface 62d of the shaft holder 60, the valve 52 moves in the reciprocating direction X farthest from the valve seat 12c of the valve housing 12. At the same time as being positioned at the end position, the passages 12a and 12b are fully opened and stopped.

また、コイル３１への通電を適宜調整して、ステッピングモータ（ロータ２０）の回転量を適宜制御することにより、弁体５０を全開〜全閉の中間の開度に調整できるため、流体の流量を制御することができる。さらに、ステッピングモータの回転により弁体５０（シャフト４０）が直線移動させられるため、弁体５０（シャフト４０）の移動ピッチすなわち弁体５０の開度を高精度に調整することができ、それ故に、流量を高精度に制御することができる。 Further, since the valve element 50 can be adjusted to an intermediate opening degree between fully open and fully closed by appropriately adjusting the energization to the coil 31 and appropriately controlling the rotation amount of the stepping motor (rotor 20), the flow rate of fluid Can be controlled. Furthermore, since the valve body 50 (shaft 40) is linearly moved by the rotation of the stepping motor, the movement pitch of the valve body 50 (shaft 40), that is, the opening degree of the valve body 50 can be adjusted with high accuracy. The flow rate can be controlled with high accuracy.

ここで、シャフト４０は、Oリング７０の穴内を貫通した状態で配置され、上述の弁装置の開閉の際にシャフト４０が軸線方向Ｘに沿って移動した場合に、摺動部材としてのシャフト４０がシール材としてのＯリング７０に対して摺動することになる。
そして、この例においては、図３に示すようにシャフト４０の外周面に親水性の皮膜である親水膜４４が形成されている。
親水膜４４は、この例において、酸化物系セラミックスとして形成されており、その主成分は二酸化ケイ素（ＳｉＯ₂）となっている。 Here, the shaft 40 is disposed in a state of penetrating through the hole of the O-ring 70, and when the shaft 40 moves along the axial direction X when the valve device described above is opened and closed, the shaft 40 as a sliding member. Slides on the O-ring 70 as a sealing material.
In this example, as shown in FIG. 3, a hydrophilic film 44 that is a hydrophilic film is formed on the outer peripheral surface of the shaft 40.
In this example, the hydrophilic film 44 is formed as an oxide ceramic, and its main component is silicon dioxide (SiO ₂ ).

なお、親水膜４４は、二酸化ケイ素からなるセラミックスが好ましいが、他の半導体酸化物や、金属酸化物の酸化物系セラミックスを用いてもよい。また、非酸化物系セラミックスの親水膜を用いるものとしてもよい。さらに、有機系の親水膜を用いるものとしてもよい。さらに、複数種の成分が混合されたセラミックスを用いたり、異なる成分からなる複数の層を積層して形成してもよい。但し、親水膜４４は、Ｏリング等のシール材（止水材）に対して繰り返し摺動することになり、容易に摩耗したり剥離したりしない十分な耐久性を有することが好ましい。さらに、弁装置を上水に使用する場合には、親水膜が摩耗等により上水に混入しても問題がない物質を用いることが好ましい。 The hydrophilic film 44 is preferably a ceramic made of silicon dioxide, but other semiconductor oxides or metal oxide oxide ceramics may be used. Moreover, it is good also as what uses the hydrophilic film | membrane of non-oxide type ceramics. Furthermore, an organic hydrophilic film may be used. Furthermore, ceramics in which a plurality of types of components are mixed may be used, or a plurality of layers made of different components may be stacked. However, the hydrophilic film 44 is slid repeatedly with respect to a sealing material (water blocking material) such as an O-ring, and preferably has sufficient durability so that it does not easily wear or peel off. Further, when the valve device is used for clean water, it is preferable to use a substance that does not cause a problem even if the hydrophilic film is mixed with clean water due to wear or the like.

また、親水膜４４の厚みは、たとえば、１０ｎｍ〜５００ｎｍとすることが好ましいが、弁装置の耐久性を向上して製品寿命の長期化を図る上では、たとえば、１００ｎｍ以上で、さらに１５０ｎｍ以上となっていることが好ましい。
なお、必要以上に膜厚を大きくしても、さらなる耐久性を望めるとは限らず、コストが増大することから、膜厚は５００ｎｍ以下となっていることが好ましい。 The thickness of the hydrophilic film 44 is preferably 10 nm to 500 nm, for example. However, in order to improve the durability of the valve device and prolong the product life, for example, the thickness is 100 nm or more, and further 150 nm or more. It is preferable that
It should be noted that even if the film thickness is increased more than necessary, further durability is not always expected, and the cost increases. Therefore, the film thickness is preferably 500 nm or less.

次に、前記親水膜４４の形成方法を図５のフローを参照して説明する。
まず、弁装置に組み込まれる前のシャフト４０をたとえば洗浄液としてアセトンを用い、超音波洗浄し、主に油分を除去する脱脂洗浄処理Ｓ１を行う。次に、シャフト４０のアセトンを常温で乾燥する常温乾燥処理Ｓ２を行う。次に二酸化ケイ素の皮膜を形成するためのコート剤をシャフト４０の表面に塗布する。なお、コート剤は、たとえば、二酸化ケイ素の微粒子とバインダーとなる物質とを溶剤中に分散・溶解させたものであり、高温で焼成すると二酸化ケイ素を主成分とするセラミックスコートが形成される。 Next, a method for forming the hydrophilic film 44 will be described with reference to the flow of FIG.
First, the shaft 40 before being incorporated into the valve device is ultrasonically cleaned using, for example, acetone as a cleaning liquid, and a degreasing cleaning process S1 for mainly removing oil is performed. Next, room temperature drying treatment S2 is performed to dry the acetone of the shaft 40 at room temperature. Next, a coating agent for forming a silicon dioxide film is applied to the surface of the shaft 40. The coating agent is, for example, a dispersion of silicon dioxide fine particles and a substance serving as a binder dispersed in a solvent. When fired at a high temperature, a ceramic coat mainly composed of silicon dioxide is formed.

ここでは、シャフト４０の表面にコート剤を塗布するのに、浸漬法を用い、シャフト５０をコート剤中に浸漬するコート剤浸漬処理Ｓ３を行う。
次いで、シャフト４０をコート剤から取り出して乾燥する常温乾燥処理Ｓ４を行う。
なお、形成される親水膜４４の厚みを厚くする場合には、コート剤浸漬処理Ｓ３と常温乾燥処理Ｓ４を複数回繰り返し行う。 Here, in order to apply the coating agent to the surface of the shaft 40, a coating agent immersion treatment S <b> 3 is performed in which the shaft 50 is immersed in the coating agent using an immersion method.
Next, a room temperature drying process S4 is performed in which the shaft 40 is removed from the coating agent and dried.
In order to increase the thickness of the hydrophilic film 44 to be formed, the coating agent immersion treatment S3 and the room temperature drying treatment S4 are repeated a plurality of times.

次に、焼成用の炉内にシャフト４０を入れてコート剤を焼成してセラミックスとしてシャフト４０表面をコートする焼付処理Ｓ５を行う。
焼成後、炉冷し処理を行い、シャフト４０を冷却して親水膜形成処理完了Ｓ６となる。
なお、親水膜４４の形成方法は、上述の方法に限られるものではなく、親水膜４４の組成等に対応して従来周知の方法で形成することができる。また、この例の方法においても、コート剤の塗布において、シャフト４０をコート剤に浸漬するのではなく、その他の方法でコート剤を塗布するものとしてもよい。 Next, a baking process S5 is performed in which the shaft 40 is placed in a firing furnace and the coating agent is fired to coat the surface of the shaft 40 as ceramics.
After firing, furnace cooling is performed, the shaft 40 is cooled, and the hydrophilic film forming process is completed S6.
In addition, the formation method of the hydrophilic film | membrane 44 is not restricted to the above-mentioned method, According to the composition etc. of the hydrophilic film | membrane 44, it can form by a conventionally well-known method. Also in the method of this example, the coating agent may be applied by other methods instead of immersing the shaft 40 in the coating agent.

そして、親水膜４４を設けたシャフト４０においては、シャフト４０全体が常時水に漬かった状態でなくても、一部に水が接触した状態となっていれば、シャフト４０表面の水滴接触角が小さく、濡れ性に優れたものとなっていることにより水がシャフト４０の外周面（表面）に拡がり、シャフト４０の表面に薄く膜状に水が付着した状態となる。 In the shaft 40 provided with the hydrophilic film 44, even if the entire shaft 40 is not always immersed in water, if the water is in contact with a part of the shaft 40, the water droplet contact angle on the surface of the shaft 40 is increased. By being small and having excellent wettability, water spreads on the outer peripheral surface (surface) of the shaft 40, and a thin film of water is attached to the surface of the shaft 40.

次に、図５を参照して親水膜４４の作用について説明する。
図５に示すように、Ｏリング７０に対してシャフト４０が摺動した際に、Ｏリング７０によりシャフト４０の表面に付着した水が止水されることになるので、Ｏリングよりステッピングモータ側、すなわち、弁内部側では、水が切られた状態（必ずしも乾燥した状態ではなく、ミクロ的には濡れている状態）となるが、流入通路１２ａから流出通路１２ｂまでの水の流路側、すなわち、弁外部側では、上述のようにシャフト外周面に広がった水と接触した状態となる。 Next, the operation of the hydrophilic film 44 will be described with reference to FIG.
As shown in FIG. 5, when the shaft 40 slides with respect to the O-ring 70, water attached to the surface of the shaft 40 is stopped by the O-ring 70. That is, on the valve inner side, water is cut off (it is not necessarily dry, but is microscopically wet), but on the water flow path side from the inflow passage 12a to the outflow passage 12b, that is, The valve exterior side is in contact with the water spread on the outer peripheral surface of the shaft as described above.

図５の向かって左側においては、Ｏリング７０に対してシャフト４０が弁外側から弁内側に向かって移動することになる。この場合に、弁装置においては、閉側から開側に移動する。この際には、シャフト４０の表面の上述の水の膜は、Ｏリング７０側に向かうことになり、Ｏリング７０とシャフト４０との接触面の弁外側に水が過剰に供給された状態となり、十分に水の潤滑作用によってシャフト４０とＯリング７０との間の摺動抵抗を低減し、Ｏリング７０の摩耗を防止することができる。 On the left side in FIG. 5, the shaft 40 moves from the outside of the valve toward the inside of the valve with respect to the O-ring 70. In this case, the valve device moves from the closed side to the open side. At this time, the above-mentioned water film on the surface of the shaft 40 is directed to the O-ring 70 side, and water is excessively supplied to the outside of the valve on the contact surface between the O-ring 70 and the shaft 40. The sliding resistance between the shaft 40 and the O-ring 70 can be sufficiently reduced by the lubricating action of water, and wear of the O-ring 70 can be prevented.

また、図５の向かって右側においては、Ｏリング７０に対してシャフト４０が弁内側から弁外側に向かって移動することになる。この場合に、弁装置においては、開側から閉側に移動する。この際には、シャフト４０がＯリング７０側から水の膜が離れる方向に移動してしまうことになるが、シャフト４０の表面の上述の水の膜は、親水膜４４により拡がる方向に移動することになり、離れるＯリング７０に向かって移動することになる。また、Ｏリング７０とシャフト４０の接触面の弁外側となり、かつ、Ｏリング７０とシャフト４０が近接した部分で、Ｏリング７０とシャフト４０との間には水が保持された状態となり、たとえ、水の供給が途絶えたような状態となっても、上述のように保持された部分の水が無くなってしまうまで時間がかかることになる。 Further, on the right side of FIG. 5, the shaft 40 moves from the inside of the valve toward the outside of the valve with respect to the O-ring 70. In this case, the valve device moves from the open side to the close side. At this time, the shaft 40 moves in a direction in which the water film separates from the O-ring 70 side, but the above-described water film on the surface of the shaft 40 moves in a direction in which the hydrophilic film 44 expands. As a result, it moves toward the O-ring 70 that leaves. In addition, water is held between the O-ring 70 and the shaft 40 at a portion outside the valve on the contact surface between the O-ring 70 and the shaft 40 and close to the O-ring 70 and the shaft 40. Even if the supply of water is interrupted, it takes time until the water in the retained portion disappears as described above.

したがって、シャフト４０が閉側から開側に移動した場合に比較すると、Ｏリング７０とシャフト４０との接触面の弁外側に供給される水の量が少なくなるが、前記接触面で水がなくなってしまうことがなく、十分に水の潤滑作用によってシャフト４０とＯリング７０との間の摺動抵抗を低減し、Ｏリング７０の摩耗を防止することができる。 Therefore, compared with the case where the shaft 40 moves from the closed side to the open side, the amount of water supplied to the outside of the contact surface between the O-ring 70 and the shaft 40 is reduced, but there is no water on the contact surface. The sliding resistance between the shaft 40 and the O-ring 70 can be sufficiently reduced by the water lubrication action, and wear of the O-ring 70 can be prevented.

以上のように、この例によれば、グリース等の潤滑剤や低摩擦層を有するＯリングを用いなくても、シャフト４０の表面に親水膜４４を形成することにより、Ｏリング７０との間の摺動抵抗を低減し、Ｏリング７０の摩耗を防止することができる。これにより、潤滑剤や低摩擦層を有するＯリングを用いないことでコストの低減を図ることができる。また、潤滑剤や低摩擦層を有するＯリングを用いた場合よりも、シャフト４０を用いた弁装置の耐久性の向上を図ることができ、弁装置のＯリング７０の摩耗に基づく製品寿命の延長を図ることができる。 As described above, according to this example, the hydrophilic film 44 is formed on the surface of the shaft 40 without using an O-ring having a lubricant such as grease or a low friction layer. The sliding resistance can be reduced, and wear of the O-ring 70 can be prevented. Thereby, cost can be reduced by not using an O-ring having a lubricant or a low friction layer. Further, the durability of the valve device using the shaft 40 can be improved as compared with the case where an O-ring having a lubricant or a low friction layer is used, and the product life due to wear of the O-ring 70 of the valve device can be improved. Can be extended.

前記シャフト４０に以下の方法で親水膜４４を形成し、当該シャフト４０を前記弁装置に組み込んで耐久試験を行った。
親水膜４４を形成するコート剤として、（有）エクスシア製の商品名：シリカコート、品番：ＥＰＬ−Ｓ０３０を用いた。このシリカコートの最終成分（焼成後の成分）は二酸化ケイ素（ＳｉＯ₂）である。 A hydrophilic film 44 was formed on the shaft 40 by the following method, and the shaft 40 was incorporated into the valve device to conduct a durability test.
As a coating agent for forming the hydrophilic film 44, trade name: silica coat, product number: EPL-S030 manufactured by Exsia was used. The final component (component after firing) of this silica coat is silicon dioxide (SiO ₂ ).

そして、材質がＳＵＳ３０３のシャフト４０をアセトンを用いて超音波洗浄機で脱脂洗浄を行った（Ｓ１）。その後、シャフト４０を常温乾燥してアセトンを取り除いた（Ｓ２）。
次に、シャフト４０のＯリング７０のとの摺動面となる外周面に前記コート剤を塗布するために、コート剤（原液）にシャフト４０を浸漬した（Ｓ３）。 Then, the shaft 40 made of SUS303 was degreased and cleaned with an ultrasonic cleaner using acetone (S1). Thereafter, the shaft 40 was dried at room temperature to remove acetone (S2).
Next, the shaft 40 was immersed in the coating agent (stock solution) in order to apply the coating agent to the outer peripheral surface that is a sliding surface with the O-ring 70 of the shaft 40 (S3).

次に、コート剤からシャフト４０を取出て常温乾燥した（Ｓ４）。
次に、シャフト４０を焼成用の炉に入れて、４℃／ｍｉｎで昇温し、２５０℃に達した後に１時間２５０℃で保持した（Ｓ５）。
次に、焼成後の炉冷やし処理を行い、シャフト４０が冷却されたところでコーティングのための処理が終了したことになる（Ｓ６）。
なお、今回は、浸漬処理および常温乾燥を１回行ったものと、２回行ったものとを作成した。 Next, the shaft 40 was taken out from the coating agent and dried at room temperature (S4).
Next, the shaft 40 was put into a firing furnace, heated at 4 ° C./min, and held at 250 ° C. for 1 hour after reaching 250 ° C. (S5).
Next, the furnace cooling process after baking is performed, and when the shaft 40 is cooled, the coating process is completed (S6).
In addition, this time, what performed immersion treatment and normal temperature drying once, and what performed twice were created.

なお、浸漬処理を繰り返すことにより、形成される親水膜４４の膜厚が厚くなる。
そこで、浸漬処理の回数と、親水膜４４の膜厚との関係を求めるために、厚さ０．１ｍｍのＳＵＳ３０４板に、上述のシャフト４０に対するコーティングの処理と同様の処理を行うとともに、この際に浸漬処理を１回行ったものと、２回行ったものと、３回行ったものとを上述のように焼成した。なお、膜厚の測定を容易とするために、円柱状のシャフト４０ではなくＳＵＳ板を用いた。また、各浸漬処理の回数毎に３枚ずつの親水膜４４を有するＳＵＳ板を作成して、膜厚を接触式膜厚計で測定し、結果をグラフとして図６に示した。 In addition, the film thickness of the formed hydrophilic film | membrane 44 becomes thick by repeating immersion treatment.
Therefore, in order to obtain the relationship between the number of immersion treatments and the film thickness of the hydrophilic film 44, a SUS304 plate having a thickness of 0.1 mm is subjected to the same treatment as the coating treatment for the shaft 40 described above. The one subjected to the immersion treatment, the one performed twice, and the three performed three times were fired as described above. In order to facilitate the measurement of the film thickness, an SUS plate was used instead of the cylindrical shaft 40. Moreover, the SUS board which has 3 sheets of hydrophilic films | membranes 44 for every number of each immersion treatment was created, the film thickness was measured with the contact-type film thickness meter, and the result was shown in FIG. 6 as a graph.

図６に示すように、焼成後の親水膜４４の浸漬処理の回数毎の膜厚は、浸漬処理回数が１回の場合におおよそ９０ｎｍ程度、浸漬処理回数が２回の場合におおよそ１８０ｎｍ程度、３回の場合におおよそ２７０ｎｍ程度となる。なお、図６のグラフに示すように浸漬処理回数と膜厚とはほぼ正比例の関係となっている。 As shown in FIG. 6, the film thickness for each number of immersion treatments of the hydrophilic film 44 after baking is about 90 nm when the number of immersion treatments is 1, and about 180 nm when the number of immersion treatments is two. In the case of three times, it is about 270 nm. In addition, as shown in the graph of FIG. 6, the number of immersion treatments and the film thickness have a substantially direct relationship.

次に、上述のように親水膜４４を形成したシャフト４０を、前記弁装置に組み込んで、実機耐久試験を行った。実機耐久試験は、ステッピングモータにパルス信号を入力して、前記シャフトの軸線方向に沿った移動（摺動）を繰り返すもので、３ｍｍの摺動を９回と、１５ｍｍの摺動を１回行うことを１サイクルとした。なお、弁体の位置は、サイクル終了時にサイクル開始の際の位置に戻るようになっている。また、この際に弁装置の水の流路における水流の流量を１０ｌ／ｍｉｎとした。また、水としては、８０℃の温水を用いた。 Next, the shaft 40 on which the hydrophilic film 44 was formed as described above was incorporated into the valve device, and an actual machine durability test was performed. In the actual machine durability test, a pulse signal is input to the stepping motor and the movement (sliding) along the axial direction of the shaft is repeated. The sliding of 3 mm is performed 9 times and the sliding of 15 mm is performed once. This was taken as one cycle. Note that the position of the valve element returns to the position at the start of the cycle at the end of the cycle. At this time, the flow rate of the water flow in the water flow path of the valve device was set to 10 l / min. Moreover, 80 degreeC warm water was used as water.

また、実機耐久試験は、前記浸漬処理を１回だけ行い親水皮膜４４を有するシャフト４０を組み込んだ弁装置を用いた試験（実施例１）と、前記浸漬処理を２回行い親水皮膜４４を有するシャフト４０を組み込んだ弁装置を用いた試験（実施例２）と、親水膜４４を形成していない従来のシャフト４０を有する弁装置において、潤滑剤としてグリースを用いた試験（比較例１）と、親水膜４４を形成していない従来のシャフト４０を有する弁装置において、シール材として低摩擦層を有するＯリングを用いた試験（比較例２）を行った。なお、各試験はそれぞれ複数回行った。 In addition, the actual machine durability test includes a test (Example 1) using a valve device incorporating the shaft 40 having the hydrophilic film 44 by performing the immersion process only once, and has the hydrophilic film 44 by performing the immersion process twice. A test using the valve device incorporating the shaft 40 (Example 2), a test using a grease as a lubricant in the valve device having the conventional shaft 40 in which the hydrophilic film 44 is not formed (Comparative Example 1), and In the valve device having the conventional shaft 40 in which the hydrophilic film 44 is not formed, a test (Comparative Example 2) using an O-ring having a low friction layer as a sealing material was performed. Each test was performed several times.

また、実機耐久試験では、水漏れが発生するまで弁装置の開閉を連続して行い、水漏れが発生するまでの開閉のサイクル数を求めた。
そして、比較例１の従来のグリースを用いた弁装置では、１０万〜１２万サイクルでＯリングの摩耗（劣化）による漏れが発生した。比較例２の従来の低摩擦層を有するＯリングを用いた弁装置では、５万サイクルでＯリングの摩耗による水漏れが発生した。 In the actual machine durability test, the valve device was continuously opened and closed until a water leak occurred, and the number of opening and closing cycles until the water leak occurred was obtained.
And in the valve apparatus using the conventional grease of Comparative Example 1, leakage due to wear (deterioration) of the O-ring occurred in 100,000 to 120,000 cycles. In the valve device using the O-ring having the conventional low friction layer of Comparative Example 2, water leakage due to wear of the O-ring occurred in 50,000 cycles.

それに対して、実施例１の浸漬処理を１回行って形成された親水膜４４（膜厚おおよそ９０ｎｍ）を有するシャフト４０を用いた弁装置では、８万サイクル〜１２万サイクルでＯリング摩耗による水漏れが発生し、グリースを用いなくてもグリースを用いた場合と同等の耐久性を得ることができ、グリースを用いずに低摩擦層を形成したＯリングより高い耐久性を得ることができた。 On the other hand, in the valve device using the shaft 40 having the hydrophilic film 44 (film thickness approximately 90 nm) formed by performing the immersion treatment of Example 1 once, it is caused by O-ring wear at 80,000 cycles to 120,000 cycles. Water leakage occurs and even if no grease is used, the same durability as when using grease can be obtained, and higher durability can be obtained than an O-ring formed with a low friction layer without using grease. It was.

また、実施例２の浸漬処理を２回行って形成された親水膜４４（膜厚おおよそ１８０ｎｍ）を有するシャフト４０を用いた弁装置では、２５万サイクル経過後も水漏れが発生せず、従来に比較して高い耐久性を示し、明らかに製品寿命が延長されることが確認された。 Further, in the valve device using the shaft 40 having the hydrophilic film 44 (film thickness approximately 180 nm) formed by performing the immersion treatment of Example 2 twice, water leakage does not occur even after 250,000 cycles, and the conventional It was confirmed that the product had a higher durability than the product, and the product life was obviously extended.

本発明の実施の形態の弁装置を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the valve apparatus of embodiment of this invention. 前記弁装置のシャフトおよびＯリングを備える主要部を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the principal part provided with the shaft and O-ring of the said valve apparatus. 前記弁装置の親水膜を有するシャフトおよびＯリングとの関係を説明するための図面である。It is drawing for demonstrating the relationship with the shaft and O-ring which have a hydrophilic film of the said valve apparatus. 前記親水膜の形成工程を示すフロー図である。It is a flowchart which shows the formation process of the said hydrophilic film. 親水膜によるシャフトとOリングとの間の摺動抵抗の低減機能を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the reduction function of the sliding resistance between the shaft and O-ring by a hydrophilic film. コート剤への浸漬処理回数と形成される親水膜の膜厚との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the frequency | count of the immersion process to a coating agent, and the film thickness of the hydrophilic film formed.

Explanation of symbols

４０シャフト（摺動部材）
４４親水膜（親水性の皮膜）
７０Ｏリング（シール材） 40 Shaft (sliding member)
44 Hydrophilic film (hydrophilic film)
70 O-ring (sealing material)

Claims

A sliding member that slides against the sealing material in an environment where at least a portion is in contact with water,
A sliding member, wherein a hydrophilic film is formed on a surface of the sliding member that slides with respect to the sealing material.

The sliding member according to claim 1, wherein the film is a hydrophilic oxide-based ceramic.

The sliding member according to claim 2, wherein a component of the oxide ceramic is silicon dioxide (SiO ₂ ).

The sliding member according to any one of claims 1 to 3, wherein the thickness of the coating is 10 to 500 nm.

5. The water flow is controlled by operating a valve body by a sliding member that slides on the sealing material in an environment in which at least a part of the liquid crystal display according to claim 1 is in contact with water. A valve device characterized by that.