JP2015175514A - ソフトシール仕切弁 - Google Patents

Abstract

【課題】ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）でもって弁体１０の耐食性を確保しつつ、ゴム添加剤の溶け出しを抑制する。
【解決手段】弁箱２内の流体通路１と直交方向に直線移動して開閉する鋳物製弁体１０を備え、その弁体の芯材１１表面に弁箱の内面との間をシールするゴムライニングＧを施したソフトシール仕切弁Ｖである。そのゴムライニングＧの全表面にＰＴＦＥ粉末を分散させた樹脂のコーティング層Ｒを形成する。このコーティング層Ｒは、ゴムライニングＧのゴムに含まれる老化防止剤、加硫促進剤、加硫促進助剤等のゴム添加剤が水道水中に溶け出すことを有効に防止するとともに、その分散されたＰＴＦＥの耐熱性、耐薬品性及び耐腐食性並びに耐摩耗性によって、弁体の円滑な移動性を担保するとともに、同耐久性を向上させる。
【選択図】図２

Description

この発明は、弁箱内の流体通路と直交する方向に直線移動して流体通路を開閉する弁体にゴムシール材を装着したソフトシール仕切弁に関する。

仕切弁は、弁箱内の流体通路と直交方向に弁体を直線移動して流体通路を開閉するものであり、その弁体外周面に、弁箱内面との間をシールする弁体弁座をなすゴムシール材を装着して、止水性能を高めた、ソフトシール仕切弁と呼ばれるものがある。
このソフトシール仕切弁の弁体１０は、図６に示すように、鋳鉄や鋳鋼等の金属製の芯材１１の全表面に、弁箱内面との間をシールするゴムシール材としてのゴムライニングＧを施すことにより、止水性能を確保するとともに、芯材１１の流体通路を流れる流体との接触による腐食を防止できるようにしたものが多く用いられている（特許文献１段落００２４、図１、特許文献３段落０００７、図６参照）。

しかしながら、このように芯材１１の全表面にゴムライニングＧを施した弁体１０を有するソフトシール仕切弁を上水道に用いると、そのゴムライニングＧのゴムに含まれる老化防止剤、加硫促進剤、加硫促進助剤等のゴム添加剤が水道水中に溶け出し、それによって生じる水道水の臭気や水質への影響が問題となることがある。なお、飲料水に供する機器の場合、水質に悪影響を及ぼす物質が規定以上浸出しないことを確認するための浸出性能試験に合格する必要があり、前記老化防止剤等が溶け出すと、その試験に合格しない。
また、そのゴムライニングＧのゴムにエチレンプロピレンゴム（ＥＰＤＭ）を使用すると、そのＥＰＤＭは耐水性能に優れているものの、水道水の残留塩素により劣化する問題がある。このため、ＥＰＤＭにあっては、耐塩素性の開発、浸出性能（浸出しない性能）に対しては、部分ゴムライニングや止水部を除いてのライニングによってゴムの接水面積を減らす工夫等がなされている。

一方、弁体１０にゴムシール材を装着していない（ゴムライニングＧを施していない）仕切弁では、上記のゴム添加剤の溶け出しによる問題は生じないが、弁体全体をステンレス鋼で形成したり、弁体全体に防錆処理を施したりして弁体１０に耐食性を付与する必要がある。

このような状況下、弁体全表面にゴムライニングＧを施し、閉弁時、そのゴムライニングＧの水道水に晒される部分にポリエチレンフィルムを被覆して、その被覆したゴムライニングＧのゴムからゴム添加剤が水道水中に溶け出すことを防止した技術がある（特許文献２要約、図１、図２参照）。
また、そのゴムライニングＧをフッ素樹脂で覆って、同様に、ゴムライニングＧのゴムからゴム添加剤が水道水中に溶け出すことを防止した技術がある（特許文献３要約、図１参照）。フッ素樹脂は、耐熱性、耐薬品性に優れ、また、強い耐腐食性を発揮するとともに、摩擦係数も極めて低いため、弁体の移動性向上に貢献する。

特開２０１０−１２１６７５号公報 特開２００７−１５４９７０号公報 特開２００９−２７５７５４号公報

特許文献２記載の技術は、閉弁時、ゴムライニングＧの水道水に晒される部分にポリエチレンフィルムを被覆する。しかし、ゴムライニングＧにフィルムを被覆することは容易ではなく、同文献２の段落００１７第１〜４行、同図１に示されるように、そのゴムライニング全体をフィルムで熱圧接（熱した金型等でフィルムを圧して貼付する）によって被覆している。このため、熱圧接のための専用フィルムや金型並びに装置等が必要になり、手間やコストがかかってしまう。また、ゴムライニングＧの広範囲を被覆することは困難である。

特許文献３記載の技術は、ゴムライニングＧ表面に、フッ素樹脂を粉体静電コーティングしたり、フッ素樹脂製フィルム状カバーを被せたりしてフッ素樹脂層を形成するとしている（同文献３段落００１７、図１〜図２参照）。しかし、フッ素樹脂、特に、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）は、溶解成型を行うことができないため、所要形状のフィルム状カバーを形成することは困難であること、鋳型の製作コストがかかること、カバーを被せ得る部位も限定されてゴムライニング全面を覆うことは不可能に近いこと等から、実用化されていないのが実情である。カバーで覆えなければ、その部分のゴムライニングは水道水に接することとなって、塩素の浸出が生じ、寿命の向上が図れない。
また、フッ素樹脂の粉体静電コーティングも、フッ素樹脂のゴムライニングとの接着性が低いことによってこの被覆も実用化されていない。

この発明は、ＰＴＦＥのコーティングでもって、ソフトシール仕切弁の弁体の耐食性（防錆性）を確保しつつ、耐塩素性及び浸出性能を確保し、さらに弁体の移動性を向上させることを課題とする。

上記の課題を解決するために、この発明は、ＰＴＦＥを粉末状とし、その粉末を樹脂に分散し、その粉末状ＰＴＦＥが分散した樹脂でもってゴムライニングを被覆することとしたのである。
樹脂には、ゴムライニングに接着し得るもので、耐塩素性及び浸出性能が高いものであればよく、その樹脂がバインダの役目を果たして、粉末状ＰＴＦＥの分散したコーティング層を形成し得る。一方、ゴムライニングがシール性を担保する弾力性を有するので、樹脂は被覆したときにゴムライニングの弾性変形に追随できるものであれば、ゴムライニングに比べ弾力性の無いものであっても良い。その形成手段は、スプレーガンによる塗布等を採用する。なお、上記各性能を有するものであれば、前記樹脂はゴムでも良い。
このコーティング層は、ゴムライニングのゴムに含まれる老化防止剤、加硫促進剤、加硫促進助剤等のゴム添加剤が水道水中に溶け出すことを有効に防止するとともに、その分散されたＰＴＦＥの耐熱性、耐薬品性及び耐腐食性並びに耐摩耗性によって、弁体の円滑な移動性を担保するとともに、同耐久性を向上させる。

この発明の具体的構成としては、弁箱内の流体通路と直交方向に直線移動して流体通路を開閉する弁体を備え、その弁体の表面に弁箱の弁座と当接してその間をシールする弁体弁座をなすゴムライニングを施したソフトシール仕切弁において、前記弁体が芯材の表面にゴムライニングを施したものであり、そのゴムライニングは、弁箱の弁座とのシール性を担保できる範囲に施されて、そのゴムライニング表面に、ＰＴＦＥ粉末を分散させた樹脂のコーティングを施した構成を採用することができる。

この構成において、上記樹脂のコーティングは芯材の全表面に施すことができ、また、上記ゴムライニングも芯材の全表面に施すことができ、この場合、前記樹脂のコーティングはそのゴムライニングの全表面に施すことができる。

この発明は、上述したように、ＰＴＦＥが分散した樹脂によってゴムライニングを被覆するようにしたので、スプレーガンによるスプレー塗布等によってその被覆作業が簡単になるとともに、狭く複雑な場所も塗布できる。
また、ＰＴＦＥが分散した樹脂をコーティングすることにより、水等の流体とゴムライニングとの接触を断つことから、水道用ソフトシール仕切弁であっても、そのゴムライニングは残留塩素により劣化しないため、例えば、ＥＰＤＭを使用することができる。
さらに、従来に比べて、樹脂コーティング工程が増すだけなので、大幅なコストアップを招くことなく、上記各作用効果を得ることができる。
また、ＰＴＦＥの存在によって表面摩擦係数が減少するため、弁体の昇降作用が円滑となり、弁の開閉操作が軽くなる（円滑になる）とともに、寿命も長くなる。

この発明に係るソフトシール仕切弁の一実施形態の一部切り欠き斜視図 同実施形態の縦断面図 同実施形態の弁体の斜視図 図３のＩ−Ｉ線断面図 他の実施形態の切断平面図 従来の弁体の斜視図

この発明に係るソフトシール仕切弁の一実施形態を図１〜図４に示し、このソフトシール仕切弁Ｖは、上水道の水道管の途中に設けられるもので、図１、図２に示すように、内部に流体通路１が形成された弁箱２と、流体通路１と直交するように弁箱２に挿入される（流体通路１と直交方向の）弁棒３と、弁棒３に取り付けられる弁体１０を備えている。その弁箱２には、流体通路１が延びる方向（図２左右方向）の中央部に、上方に開口する弁体収容部２ａが形成されており、この弁体収容部２ａの開口縁部に弁棒３を挿通させる蓋４が取り付けられている。

弁体１０の上部には銅合金製のナット部材（雌ねじコマ）５が弁棒３のねじ部３ａにねじ結合されており、弁棒３を回転させることにより、ナット部材５と一体の弁体１０が弁箱２の内面に設けられた上記直交方向に長いガイド（突条）７に案内されて、弁体収容部２ａ内で上下方向（流体通路１と直交方向）に直線移動し、流体通路１を開閉する。以上の構成は従来と同様である。

上記弁体１０は、図３、図４に示すように、鋳造による鋳鉄製芯材１１が主体を成し、その芯材１１の円筒状胴部１３上部にナット取付部１２が設けられて、このナット取付部１２に前面側から嵌め込まれたナット部材５が、その外周面から張り出す矩形状の張出部５ａで軸方向に抜け止めされている。また、芯材１１の中央部を前記胴部１３が構成し、ナット部材５を通り抜けた弁棒３がその胴部１３内の円筒状空間１３ａに入り込んでいる（図２参照）。その胴部１３の左右両側部に弁箱２の上記ガイド７が挿入（嵌合摺動）されるガイド溝１４が設けられている。このガイド溝１４は、上記直交方向の対向する対の突条１４ａ、１４ａの間でもって形成されている。

この構成の芯材１１の全表面に射出成形によってゴムライニングＧが施されている。このゴムライニングＧの素材としては、例えば、ＥＰＤＭを使用する。このゴムライニングＧをした芯材１１の構成は従来と同様であり、この発明の特徴であるコーティング層Ｒを形成する。すなわち、このゴムライニングＧの全表面にさらにＰＴＦＥが分散した樹脂を被覆したコーティング層Ｒを形成する。
このコーティング層Ｒは、ＰＴＦＥを分散させた樹脂槽の中にゴムライニングＧが施された芯材１１をどぶ漬けして形成しても良いが、スプレーガンによる塗布が好ましい。このスプレーガンによる塗布は、層厚を任意に得ることができるとともに、狭い複雑な部分にもその塗布を行うことができる。狭い場所にはスポイトによる塗布を行うことができる。このとき、必要に応じて、このコーティング層Ｒの塗布後に、加熱処理を行ってコーティング層Ｒの硬化処理を行う。また、コーティングの前処理として、必要があれば、ＩＰＡ浸漬処理による脱脂した後、火炎処理を行う。この火炎処理は省略し得る。

このソフトシール仕切弁Ｖは、上述した構成であり、ゴムライニングＧの全表面をＰＴＦＥを分散させた樹脂で被覆（コーティング）したので、ゴムライニングＧのゴムに含まれる老化防止剤、加硫促進剤、加硫促進助剤等のゴム添加剤が水道水中に溶け出すことを有効に防止するとともに、その分散されたＰＴＦＥの耐熱性、耐薬品性及び耐腐食性並びに耐摩耗性によって、弁体の円滑な移動性を担保するとともに、同耐久性を向上させる。

上記実施形態は、芯材１１の全表面にゴムライニングＧを施したが、図５に示すように、弁箱弁座に接する弁体弁座となる部分のみにゴムライニングＧを施す等の芯材１１の所要部分にのみゴムライニングＧを施すようにすることができる。このとき、ＰＴＦＥを分散させた樹脂によるコーティング層Ｒは、そのゴムライニングＧの表面だけでも良いが、芯材１１の全表面のみならず、弁体１０の内面（弁軸の通る孔面）１３ａにも施すことが好ましい。

上記各実施形態のソフトシール仕切弁Ｖは、弁棒３にねじ結合されるナット部材５を弁体１０に取り付け、弁棒３を回転させることによりナット部材５と弁体１０を一体に直線移動させる内ねじ式のものとしたが、この発明は、ナット部材５を弁箱２の蓋４等に回転可能に装着し、ナット部材５にねじ結合した弁棒３の回転を拘束してナット部材５を回転させることにより、弁棒３とこれに取り付けた弁体１０を一体に直線移動させる外ねじ式のものにも採用することができる。

因みに、ゴムライニングＧは、上記射出成形による以外の周知の他の手段、例えば、２枚の板状ゴムの間に芯材の該当部分（弁座部分）を挟んで、加熱プレスして被着させてライニングする手段等を採用できることは勿論である。
また、この発明のソフトシール仕切弁Ｖは、水道管路に設けられるのみならず、ソフトシール仕切弁Ｖが使用されるあらゆる他の管路（場所）に採用し得ることは言うまでもない。

１ 流体通路
２ 弁箱
２ａ 弁体収容部
３ 弁棒
４ 蓋
５ ナット部材
７ ガイド
１０ 弁体
１１ 芯材
１３ 芯材円筒部
１４ ガイド溝
Ｇ ゴムライニング
Ｒ ＰＴＦＥを分散させた樹脂被覆（コーティング層）

Claims (3)

1. 弁箱（２）内の流体通路（１）と直交方向に直線移動して前記流体通路（１）を開閉する弁体（１０）を備え、その弁体（１０）の表面に前記弁箱（２）の弁座と当接してその間をシールする弁体弁座をなすゴムライニング（Ｇ）を施したソフトシール仕切弁（Ｖ）において、
   上記弁体（１０）が金属製芯材（１１）の表面に上記ゴムライニング（Ｇ）を施したものであり、そのゴムライニング（Ｇ）は、上記弁箱（２）の弁座とのシール性を担保できる範囲に施されて、そのゴムライニング（Ｇ）表面に、ポリテトラフルオロエチレン粉末を分散させた樹脂のコーティングを施したことを特徴とするソフトシール仕切弁。
2. 上記樹脂のコーティングを上記芯材（１１）の全表面に施したことを特徴とする請求項１に記載のソフトシール仕切弁。
3. 上記ゴムライニング（Ｇ）は上記芯材（１１）の全表面に施し、上記樹脂のコーティングはそのゴムライニング（Ｇ）の全表面に施したことを特徴とする請求項１に記載のソフトシール仕切弁。

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