JP2022057185A - Seal for flow rate control valve and flow rate control valve device - Google Patents

Seal for flow rate control valve and flow rate control valve device Download PDF

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Abstract

To provide a seal or the like for a flow rate control valve which can be inexpensively manufactured, is suppressed in the wear damage of a slide-contacting rotor, and excellent in low leak performance, low friction performance, and low wear performance.SOLUTION: A seal 6 for an annular flow rate control valve which is used in a flow rate control valve device 1 having a housing 2 having an introduction part 5 for receiving cooling water, and a resin-made rotor 4 arranged in the housing 2, having a spherical or cylindrical external peripheral face, and rotating with respect to the housing 2. The seal 6 for the annular flow rate control valve which is arranged between the rotor 4 and the introduction part 5 in the housing 2, and slide-contacts with the external peripheral face 4a of the rotor 4. The seal 6 is a molding composed of a fluorine resin composition, a cross section shape of a seal face 6a of the seal 6 which slide-contacts with the rotor 4 is formed into a substantially-semi circular shape, and a part of the seal face 6a line-contacts with the rotor 4.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、自動車の熱効率を高めることで低燃費化を図るために、内燃機関からの冷却水の流量および流路を調整する流量制御バルブ装置に用いられる流量制御バルブ用シール、およびそのシールを備える流量制御バルブ装置に関する。 The present invention provides a flow control valve seal used in a flow control valve device that adjusts the flow rate and flow path of cooling water from an internal combustion engine, and a seal thereof, in order to improve fuel efficiency by increasing the thermal efficiency of the automobile. The present invention relates to a flow control valve device.

従来、自動車には、冷却水を循環させてエンジンを冷却するための循環流路が設けられている。循環流路は、例えば、ラジエータに冷却水を循環させる流路や、エアコンのヒータコアに冷却水を循環させる流路など複数の流路を有する。この循環流路内には、冷却水の流量を制御する流量制御バルブ装置が配置され、このバルブ装置によって、各流路の冷却水の流量などが調整される。 Conventionally, an automobile is provided with a circulation flow path for circulating cooling water to cool an engine. The circulation flow path has a plurality of flow paths such as a flow path for circulating the cooling water to the radiator and a flow path for circulating the cooling water to the heater core of the air conditioner. A flow rate control valve device for controlling the flow rate of the cooling water is arranged in the circulation flow path, and the flow rate of the cooling water in each flow path is adjusted by this valve device.

流量制御バルブ装置として、例えば特許文献1には、内燃機関からの冷却水を受け入れる導入口、及び、冷却水を送り出すよう突出した吐出部を備えたハウジングと、球状の外面を持つ壁部を有し、ハウジングの内部において、導入口に対して垂直に延出する回転軸芯の周りに回転するロータと、吐出部に設けられ、ロータの外面に摺接する環状シールとを備えた流量制御バルブ装置が開示されている。この特許文献1には、環状シールの材質として、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)樹脂などの熱可塑性樹脂が使用できることが記載されている。 As a flow control valve device, for example, Patent Document 1 has an introduction port for receiving cooling water from an internal combustion engine, a housing having a discharge portion protruding to send out cooling water, and a wall portion having a spherical outer surface. A flow control valve device that includes a rotor that rotates around a rotating shaft core that extends perpendicular to the introduction port inside the housing, and an annular seal that is provided at the discharge section and is in sliding contact with the outer surface of the rotor. Is disclosed. This Patent Document 1 describes that a thermoplastic resin such as polytetrafluoroethylene (PTFE) resin can be used as the material of the annular seal.

特許文献2には、内側に位置する円周状の主リップと、該主リップと同心円で且つ外側に位置する円周状の副リップとを有するシール部材が用いられる電動ウォータバルブが提案されている。このシール部材はゴム材、弾性を有する合成樹脂材によって形成されており、摩擦面には、低摩擦化の目的でPTFEのようなフッ素樹脂シートの被覆層を形成することが記載されている。 Patent Document 2 proposes an electric water valve using a sealing member having a circumferential main lip located inside and a circumferential auxiliary lip concentric with the main lip and located outside. There is. It is described that this sealing member is made of a rubber material and an elastic synthetic resin material, and that a coating layer of a fluororesin sheet such as PTFE is formed on the friction surface for the purpose of reducing friction.

特開2016-188693号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2016-188693 特開2015-218775号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2015-218775

近年、自動車の低燃費規制が厳しくなる中で、熱効率を高めることで低燃費化を図るために、内燃機関からの冷却水の流量および流路を調整する流量制御バルブ装置の搭載が進められている。この装置に使用される環状シールには、特許文献1のようにPTFE樹脂が用いられているが、シールの耐久性や、コスト面では改善の余地がある。また、PTFE樹脂は溶融粘度が高く、射出成形が困難なため、複雑な形状を有する環状シールとする場合、機械加工が必要となり、コスト高となる。また、冷却水のシール性向上や、相手材となるロータとの摩擦抵抗の低減の要求も高まっている。 In recent years, as fuel efficiency regulations for automobiles have become stricter, the installation of flow control valve devices that adjust the flow rate and flow path of cooling water from internal combustion engines has been promoted in order to improve fuel efficiency by increasing thermal efficiency. There is. As in Patent Document 1, PTFE resin is used for the annular seal used in this device, but there is room for improvement in terms of seal durability and cost. Further, since the PTFE resin has a high melt viscosity and is difficult to be injection molded, machining is required to form an annular seal having a complicated shape, resulting in high cost. In addition, there is an increasing demand for improving the sealing performance of the cooling water and reducing the frictional resistance with the rotor as the mating material.

特許文献2では、ゴム材などの弾性を有する合成樹脂材からなるシール部材に、例えば、PTFEのようなフッ素樹脂シートを被覆できるとしているが、フッ素樹脂シートをシール部材に固定する具体的方法は言及されていない。 Patent Document 2 states that a seal member made of an elastic synthetic resin material such as a rubber material can be coated with a fluororesin sheet such as PTFE, but a specific method for fixing the fluororesin sheet to the seal member is Not mentioned.

本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、安価に作製できるとともに、摺接するロータの摩耗損傷が少なく、低リーク性、低摩擦性、低摩耗性に優れる流量制御バルブ用シール、およびそのシールを備える流量制御バルブ装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such circumstances, and is a seal for a flow control valve which can be manufactured at low cost, has less wear damage to the rotor in sliding contact, and is excellent in low leak property, low friction property, and low wear property. And to provide a flow control valve device with its seal.

本発明の流量制御バルブ用シール(以下、単に「シール」ともいう。)は、冷却水を受け入れる導入部、及び、冷却水を送り出す吐出部を有するハウジングと、上記ハウジングの内部に設けられ、球状または円筒状の外周面を有し、上記ハウジングに対して回転する樹脂製のロータとを備える流量制御バルブ装置に用いられ、上記ハウジング内にて上記ロータと上記導入部または上記吐出部との間に設けられ、上記ロータの外周面に摺接する環状の流量制御バルブ用シールであって、上記流量制御バルブ用シールが、フッ素樹脂組成物からなる成形体であり、上記ロータと摺接する上記流量制御バルブ用シールのシール面の軸方向の断面形状が略半円状であり、上記シール面の一部が上記ロータと線接触することを特徴とする。 The seal for a flow control valve of the present invention (hereinafter, also simply referred to as “seal”) is provided inside a housing having an introduction portion for receiving cooling water and a discharge portion for delivering cooling water, and is spherical. Alternatively, it is used in a flow control valve device having a cylindrical outer peripheral surface and having a rotor made of resin that rotates with respect to the housing, and is used in the housing between the rotor and the introduction portion or the discharge portion. An annular flow rate control valve seal that is provided in the rotor and is in sliding contact with the outer peripheral surface of the rotor. The flow rate control valve seal is a molded body made of a fluororesin composition and is in sliding contact with the rotor. The axial cross-sectional shape of the sealing surface of the valve seal is substantially semicircular, and a part of the sealing surface is in line contact with the rotor.

上記流量制御バルブ用シールの径方向の厚さをL、上記シール面の軸方向の断面形状を半径Rの略半円状としたとき、R=0.5L~Lなる数式を満足することを特徴とする。 When the radial thickness of the flow control valve seal is L and the axial cross-sectional shape of the seal surface is a substantially semicircular radius R, the mathematical formula R = 0.5L to L is satisfied. It is a feature.

上記導入部または上記吐出部が円筒状であり、上記導入部または上記吐出部の内径側または外径側に上記流量制御バルブ用シールが装着されていることを特徴とする。 The introduction portion or the discharge portion is cylindrical, and the flow control valve seal is mounted on the inner diameter side or the outer diameter side of the introduction portion or the discharge portion.

上記導入部または上記吐出部の外径側に突起部が設けられており、上記流量制御バルブ用シールを装着する際、該シールの内径面が変形することにより、上記導入部または上記吐出部と上記流量制御バルブ用シールが結合されることを特徴とする。 A protrusion is provided on the outer diameter side of the introduction portion or the discharge portion, and when the seal for the flow rate control valve is attached, the inner diameter surface of the seal is deformed, so that the introduction portion or the discharge portion is formed. It is characterized in that the seal for the flow rate control valve is coupled.

上記導入部または上記吐出部がポリフェニレンサルファイド樹脂組成物または半芳香族ポリアミド樹脂組成物の射出成形体であることを特徴とする。 The introduction portion or the discharge portion is an injection molded product of a polyphenylene sulfide resin composition or a semi-aromatic polyamide resin composition.

上記フッ素樹脂組成物は、該組成物全体に対して非繊維状充填材を3~30体積%含み、残部がフッ素樹脂であり、繊維状充填材を含まないことを特徴とする。 The fluororesin composition is characterized by containing 3 to 30% by volume of a non-fibrous filler with respect to the entire composition, the balance being a fluororesin, and no fibrous filler.

本発明の流量制御バルブ装置は、冷却水を受け入れる導入部、及び、冷却水を送り出す吐出部を有するハウジングと、上記ハウジングの内部に設けられ、球状または円筒状の外周面を有し、上記ハウジングに対して回転する樹脂製のロータと、上記ハウジング内にて上記ロータと上記導入部または上記吐出部との間に設けられ、上記ロータの外周面に摺接する環状の流量制御バルブ用シールとを備える流量制御バルブ装置であって、上記ロータがポリフェニレンサルファイド樹脂組成物の射出成形体であり、上記流量制御バルブ用シールが、フッ素樹脂組成物からなる成形体であり、上記ロータと摺接する上記流量制御バルブ用シールのシール面の軸方向の断面形状が略半円状であり、上記シール面の一部が上記ロータと線接触することを特徴とする。 The flow control valve device of the present invention has a housing having an introduction portion for receiving cooling water and a discharge portion for delivering cooling water, and a spherical or cylindrical outer peripheral surface provided inside the housing. A resin rotor that rotates with respect to the rotor and an annular flow control valve seal that is provided between the rotor and the introduction portion or the discharge portion in the housing and is in sliding contact with the outer peripheral surface of the rotor. The flow control valve device provided, wherein the rotor is an injection molded body of a polyphenylene sulfide resin composition, and the seal for the flow control valve is a molded body made of a fluororesin composition, and the flow rate is in sliding contact with the rotor. The cross-sectional shape of the sealing surface of the control valve seal in the axial direction is substantially semicircular, and a part of the sealing surface is in line contact with the rotor.

本発明の流量制御バルブ用シールは、フッ素樹脂組成物からなる成形体であるので、耐アルカリ性や、低吸水性に優れており、冷却水と接触する環境下でも樹脂の劣化を抑制できる。これにより、安価に作製できるとともに、摺接するロータの摩耗損傷が少なく、低リーク性、低摩擦性に優れる。また、本発明のシールは、ロータと摺接する流量制御バルブ用シールのシール面の軸方向の断面形状が略半円状であり、シール面の一部がロータと線接触するので、ロータとの接触面積が小さく、低摩擦性に優れ、低トルクとなる。 Since the seal for the flow rate control valve of the present invention is a molded body made of a fluororesin composition, it is excellent in alkali resistance and low water absorption, and deterioration of the resin can be suppressed even in an environment in contact with cooling water. As a result, it can be manufactured at low cost, and there is little wear damage to the rotor that is in sliding contact, and it is excellent in low leakage and low friction. Further, the seal of the present invention has a substantially semicircular cross-sectional shape in the axial direction of the seal surface of the flow control valve seal that is in sliding contact with the rotor, and a part of the seal surface is in line contact with the rotor. It has a small contact area, excellent low friction, and low torque.

また、シールの形状を極力単純にでき、導入部または吐出部を射出成形体として形状自由度を持たせることで、所望の設計のシールユニットにすることができる。これにより、シール単体を必ずしも複雑形状にする必要がなくなる。さらに、シール形状を単純化することで、フッ素樹脂組成物のうち、射出成形できないPTFE樹脂であっても自動成形によってシールを製造することができ、安価となる。 Further, the shape of the seal can be made as simple as possible, and the seal unit of a desired design can be obtained by giving the introduction portion or the discharge portion a degree of freedom in shape as an injection molded body. As a result, it is not always necessary to make the seal itself into a complicated shape. Further, by simplifying the seal shape, even if the fluororesin composition is a PTFE resin that cannot be injection molded, the seal can be manufactured by automatic molding, and the cost is reduced.

流量制御バルブ用シールの径方向の厚さをL、シール面の軸方向の断面形状を半径Rの略半円状としたとき、R=0.5L~Lなる数式を満足するので、シール面の一部とロータとの線接触を維持しつつ、ロータとシールとの密着状態も維持される。これにより、低摩擦性に優れ、低トルクとなる。 When the radial thickness of the flow control valve seal is L and the axial cross-sectional shape of the seal surface is a substantially semicircular radius R, the formula R = 0.5L to L is satisfied. While maintaining the line contact between a part of the rotor and the rotor, the close contact between the rotor and the seal is also maintained. This results in excellent low friction and low torque.

導入部または吐出部が円筒状であり、導入部または吐出部の内径側または外径側に流量制御バルブ用シールが装着されるので、導入部または吐出部と、シールとの接触面積が増え、低リーク性により優れる。 Since the introduction part or the discharge part is cylindrical and the flow control valve seal is attached to the inner diameter side or the outer diameter side of the introduction part or the discharge part, the contact area between the introduction part or the discharge part and the seal increases. Excellent for low leakage.

導入部または吐出部の外径側に突起部が設けられており、流量制御バルブ用シールを装着する際、該シールの内径面が変形することにより、導入部または吐出部と流量制御バルブ用シールが結合されるので、強固に結合したユニット(以下、シールユニットという)となる。そのため、シールの内径面が突起部によって拘束され、シール面とロータの外周面との間で摺動が生じたときに、がたつきが発生しにくい。また、シール面がロータの回転方向に連れ回りしにくい。また、シールとロータの間だけでなく、シールと導入部または吐出部との間のシール性を高めることができる。これらにより、低リーク性にさらに優れる。 A protrusion is provided on the outer diameter side of the introduction part or the discharge part, and when the flow control valve seal is attached, the inner diameter surface of the seal is deformed, so that the introduction part or the discharge part and the flow control valve seal are provided. Is bonded, so it becomes a unit that is firmly bonded (hereinafter referred to as a seal unit). Therefore, when the inner diameter surface of the seal is restrained by the protrusion and sliding occurs between the seal surface and the outer peripheral surface of the rotor, rattling is less likely to occur. In addition, the sealing surface is difficult to rotate in the rotation direction of the rotor. Further, it is possible to improve the sealing property not only between the seal and the rotor but also between the seal and the introduction portion or the discharge portion. As a result, the low leakage property is further excellent.

導入部または吐出部がポリフェニレンサルファイド樹脂組成物または半芳香族ポリアミド樹脂組成物の射出成形体であるので、耐熱性、耐アルカリ性、吸水性などに優れ、低リーク性がより長期間維持される。 Since the introduction part or the discharge part is an injection molded product of a polyphenylene sulfide resin composition or a semi-aromatic polyamide resin composition, it is excellent in heat resistance, alkali resistance, water absorption and the like, and low leakage property is maintained for a longer period of time.

フッ素樹脂組成物は、該組成物全体に対して非繊維状充填材を3~30体積%含み、残部がフッ素樹脂であり、繊維状充填材を含まないので、シール材が接触する相手材が樹脂製のロータであっても、ロータを摩耗損傷させにくく、低摩擦性や、低摩耗性により優れる。 Since the fluororesin composition contains 3 to 30% by volume of the non-fibrous filler with respect to the entire composition, the balance is the fluororesin, and the fibrous filler is not contained, the mating material with which the sealing material comes into contact is Even if the rotor is made of resin, it is less likely to wear and damage the rotor, and is excellent in low friction and low wear.

本発明の流量制御バルブ装置は、ロータがポリフェニレンサルファイド樹脂組成物の射出成形体であり、流量制御バルブ用シールが、フッ素樹脂組成物からなる成形体であるので、シールとロータとは異なる樹脂材同士の摺動となる。そのため、同じ樹脂材同士の摺動において懸念される高摩擦係数による摩耗増大を防止でき、低摩擦性や、低摩耗性が得られる。また、流量制御バルブ装置は、ロータと摺接する流量制御バルブ用シールのシール面の軸方向の断面形状が略半円状であり、シール面の一部がロータと線接触するので、ロータとの接触面積が小さく、低摩擦性に優れ、低トルクとなる。 In the flow control valve device of the present invention, the rotor is an injection molded body of a polyphenylene sulfide resin composition, and the seal for the flow control valve is a molded body made of a fluororesin composition, so that the seal and the rotor are different resin materials. It will slide between each other. Therefore, it is possible to prevent an increase in wear due to a high friction coefficient, which is a concern in sliding between the same resin materials, and low friction and low wear can be obtained. Further, in the flow control valve device, the cross-sectional shape of the seal surface of the flow control valve seal that is in sliding contact with the rotor in the axial direction is substantially semicircular, and a part of the seal surface is in line contact with the rotor. It has a small contact area, excellent low friction, and low torque.

本発明の流量制御バルブ装置の開弁時における要部断面図である。It is sectional drawing of the main part at the time of opening a valve of the flow rate control valve device of this invention. 本発明の流量制御バルブ用シールの一例の断面図である。It is sectional drawing of an example of the seal for a flow rate control valve of this invention. 本発明の流量制御バルブ装置における導入部の一例の断面図である。It is sectional drawing of an example of the introduction part in the flow rate control valve device of this invention. 本発明の流量制御バルブ用シールと導入部とを結合したシールユニットの一例の断面図である。It is sectional drawing of an example of the seal unit which combined the seal for the flow rate control valve of this invention, and the introduction part. 比較例1の流量制御バルブ用シールの断面図である。It is sectional drawing of the seal for the flow rate control valve of the comparative example 1. FIG.

本発明の流量制御バルブ用シールを適用したバルブ装置の一例を図1に基づいて説明する。図1に示すように、バルブ装置1は、ハウジング2と、ハウジング2に対して回転可能に支持される回転軸3と、ハウジング2内に収納され、回転軸3と一体に回転するロータ4と、ロータ4の外周面4aに摺接するシール6とを備える。ハウジング2には、エンジンからの冷却水を受け入れる導入部5と、ラジエータなどの各装置へ冷却水を送り出す吐出部(図示省略)が設けられている。導入部5とハウジング2の間にはOリングなどの固定シールが設けられている。図1は、バルブ装置1の導入部側の要部断面図である。回転軸3はモータ(図示省略)に接続されている。 An example of a valve device to which the seal for a flow rate control valve of the present invention is applied will be described with reference to FIG. As shown in FIG. 1, the valve device 1 includes a housing 2, a rotating shaft 3 rotatably supported with respect to the housing 2, and a rotor 4 housed in the housing 2 and rotated integrally with the rotating shaft 3. , A seal 6 that is in sliding contact with the outer peripheral surface 4a of the rotor 4 is provided. The housing 2 is provided with an introduction unit 5 that receives the cooling water from the engine and a discharge unit (not shown) that sends the cooling water to each device such as a radiator. A fixing seal such as an O-ring is provided between the introduction portion 5 and the housing 2. FIG. 1 is a cross-sectional view of a main part of the valve device 1 on the introduction portion side. The rotating shaft 3 is connected to a motor (not shown).

導入部5のロータ側端部の外径側には突起部が設けられている。シール6は、導入部5のロータ側端部に圧入などの手段によって装着され、導入部の外径側に内接している。これにより、導入部または吐出部と、シールとの接触面積が増え、低リーク性に優れる。シール6のシール面6aの一部は、ロータ4の外周面4aに向けて押し付けられており、ロータ4の外周面4aと線接触している。この密着状態によって、冷却水の漏洩を防ぐことができる。 A protrusion is provided on the outer diameter side of the rotor side end of the introduction portion 5. The seal 6 is attached to the rotor side end of the introduction portion 5 by means such as press fitting, and is inscribed in the outer diameter side of the introduction portion. As a result, the contact area between the introduction portion or the discharge portion and the seal is increased, and the low leakage property is excellent. A part of the sealing surface 6a of the seal 6 is pressed toward the outer peripheral surface 4a of the rotor 4 and is in line contact with the outer peripheral surface 4a of the rotor 4. This close contact state can prevent leakage of cooling water.

ロータ4は、内部に中空部を有する球状の回転ロータであり、シール6と摺接する外周面4aは、凸形球面状に形成されている。ロータ4は内外を貫通するロータ開口部4bを有し、シール6は中央部に貫通したシール開口部を有する。回転軸3が矢印の向きに回転し、それに伴ってロータ4も回転する。その回転によって、ロータ開口部4bとシール開口部が連通することで開弁状態となり、ロータ開口部4bとシール開口部が非連通になることで閉弁状態となる。図1の開弁状態では、黒矢印の向きに流れる冷却水が、ロータ4内へ供給される。このように、ロータ4を回動操作することで、バルブ装置1の開弁および閉弁が制御でき、それによって冷却水の流量調整や分配調整が行われる。 The rotor 4 is a spherical rotating rotor having a hollow portion inside, and the outer peripheral surface 4a in sliding contact with the seal 6 is formed in a convex spherical shape. The rotor 4 has a rotor opening 4b penetrating inside and outside, and the seal 6 has a seal opening penetrating the center. The rotation shaft 3 rotates in the direction of the arrow, and the rotor 4 also rotates accordingly. Due to the rotation, the rotor opening 4b and the seal opening communicate with each other to open the valve, and the rotor opening 4b and the seal opening do not communicate with each other to close the valve. In the valve open state of FIG. 1, the cooling water flowing in the direction of the black arrow is supplied into the rotor 4. In this way, by rotating the rotor 4, the valve opening and closing of the valve device 1 can be controlled, whereby the flow rate adjustment and the distribution adjustment of the cooling water are performed.

ロータ4は樹脂製であり、例えば、熱可塑性樹脂をベース樹脂とした樹脂組成物の射出成形体である。熱可塑性樹脂としては、特に限定されないが、フッ素樹脂以外の熱可塑性樹脂を用いることが好ましく、例えば、PPS樹脂、ポリアミド66(PA66)樹脂、半芳香族PA樹脂、ポリエーテルエーテルケトン(PEEK)樹脂などを用いることができる。半芳香族PA樹脂としては、吸水率の小さいポリアミド9T樹脂、ポリアミド10T樹脂が好ましい。これら樹脂の中でも、低吸水性で、耐熱性、耐アルカリ性に優れ、安価であるPPS樹脂がより好ましい。 The rotor 4 is made of resin, and is, for example, an injection molded product of a resin composition using a thermoplastic resin as a base resin. The thermoplastic resin is not particularly limited, but it is preferable to use a thermoplastic resin other than the fluororesin, for example, PPS resin, polyamide 66 (PA66) resin, semi-aromatic PA resin, polyetheretherketone (PEEK) resin. Etc. can be used. As the semi-aromatic PA resin, a polyamide 9T resin and a polyamide 10T resin having a small water absorption rate are preferable. Among these resins, PPS resin, which has low water absorption, is excellent in heat resistance and alkali resistance, and is inexpensive, is more preferable.

また、ロータ4に用いる樹脂組成物には、高強度、高弾性、高寸法精度を得るために、ガラス繊維を配合することが好ましい。ガラス繊維を配合したPPS樹脂は、高強度、高弾性に優れるため、より好ましい。ガラス繊維を配合する場合、その配合量は、樹脂組成物全体に対して10~50質量%であり、好ましくは20~40質量%である。ガラス繊維が所定量より多いとシールを摩耗損傷させ、少ないと充分な強度が得られない。また、この樹脂組成物には、異方性をなくし、寸法精度を向上するために、無機物などの添加剤を配合することができる。 Further, it is preferable to add glass fiber to the resin composition used for the rotor 4 in order to obtain high strength, high elasticity and high dimensional accuracy. The PPS resin containing glass fiber is more preferable because it has excellent high strength and high elasticity. When the glass fiber is blended, the blending amount thereof is 10 to 50% by mass, preferably 20 to 40% by mass, based on the entire resin composition. If the amount of glass fiber is more than the predetermined amount, the seal will be worn and damaged, and if it is less than the predetermined amount, sufficient strength cannot be obtained. In addition, additives such as inorganic substances can be added to this resin composition in order to eliminate anisotropy and improve dimensional accuracy.

導入部5は樹脂製であり、例えば、熱可塑性樹脂をベース樹脂とした樹脂組成物の円筒状などの射出成形体である。射出成形体とすることで、複雑形状に対応できる。熱可塑性樹脂としては、特に限定されないが、例えば、PPS樹脂、ポリアミド66(PA66)樹脂、半芳香族PA樹脂、ポリエーテルエーテルケトン(PEEK)樹脂などを用いることができる。半芳香族PA樹脂としては、吸水率の小さいポリアミド9T樹脂、ポリアミド10T樹脂が好ましい。これら樹脂の中でも、低吸水性で、耐熱性、耐アルカリ性に優れ、安価であるPPS樹脂がより好ましい。 The introduction portion 5 is made of resin, and is, for example, an injection-molded article having a cylindrical shape of a resin composition using a thermoplastic resin as a base resin. By using an injection molded body, it is possible to handle complicated shapes. The thermoplastic resin is not particularly limited, and for example, a PPS resin, a polyamide 66 (PA66) resin, a semi-aromatic PA resin, a polyetheretherketone (PEEK) resin, and the like can be used. As the semi-aromatic PA resin, a polyamide 9T resin and a polyamide 10T resin having a small water absorption rate are preferable. Among these resins, PPS resin, which has low water absorption, is excellent in heat resistance and alkali resistance, and is inexpensive, is more preferable.

なお、図1は、導入部側の構成を示しているが、吐出部側も、基本的な構成は同様である。具体的には、ハウジング2内にてロータ4と円筒状の吐出部(図示省略)との間にはシールが設けられており、該シールがロータ4に向かって押し付けられることで外周面4aに密着している。このシールは、図1のシール6と同様の形状、材質からなる。吐出部は、ハウジング2において、導入部5から、ロータ4の回転する周方向に所定間隔離れた位置(例えば図1の導入部5と反対側の位置)に設けられる。 Although FIG. 1 shows the configuration on the introduction portion side, the basic configuration on the discharge portion side is the same. Specifically, a seal is provided between the rotor 4 and the cylindrical discharge portion (not shown) in the housing 2, and the seal is pressed toward the rotor 4 to the outer peripheral surface 4a. It is in close contact. This seal has the same shape and material as the seal 6 of FIG. The discharge unit is provided in the housing 2 at a position (for example, a position opposite to the introduction unit 5 in FIG. 1) at a predetermined distance from the introduction unit 5 in the circumferential direction in which the rotor 4 rotates.

本発明の流量制御バルブ用シールの一例について、図2に基づいて説明する。図2は、シールの軸方向断面図である。図2に示すように、シール6は、略円筒形状であり、導入部5(図1参照)と結合する円筒部6bと、ロータに線接触するシール面6aを有するシール部6cとから構成される。シール面6aは、軸方向の断面形状が略半円状で、所定の曲率半径を有している。以下、曲率半径を半径ともいう。シール6の円筒部6bの径方向の厚さをLとすると、シール面6aの半円の半径Rは0.5L以上であれば任意に設定することができる。Rとしては、例えば、R=0.5L~Lなる数式を満足することが好ましい。R>Lとなると、シール面とロータの外周面との接触面積が大きくなり、トルクが増加するおそれがある。 An example of the seal for the flow rate control valve of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 2 is an axial sectional view of the seal. As shown in FIG. 2, the seal 6 has a substantially cylindrical shape, and is composed of a cylindrical portion 6b that is coupled to the introduction portion 5 (see FIG. 1) and a seal portion 6c having a sealing surface 6a that makes line contact with the rotor. To. The sealing surface 6a has a substantially semicircular cross-sectional shape in the axial direction and has a predetermined radius of curvature. Hereinafter, the radius of curvature is also referred to as a radius. Assuming that the radial thickness of the cylindrical portion 6b of the seal 6 is L, the radius R of the semicircle of the seal surface 6a can be arbitrarily set as long as it is 0.5 L or more. As R, for example, it is preferable to satisfy the mathematical formula R = 0.5L to L. When R> L, the contact area between the sealing surface and the outer peripheral surface of the rotor becomes large, and the torque may increase.

シール面とロータの外周面とは、シールが弾性変形することにより、線接触している部分において、径方向に所定の幅を有している。線接触部分は狭幅の円環状で、径方向の幅は、例えば、0.01~1.00mmであることが好ましい。線接触部分の幅が0.01~1.00mmの範囲であることにより接触面積がシール面全体に対して小さいので、低トルクを維持しつつ、低リーク性にも優れる。線接触部分の幅は0.05~0.5mmであることがより好ましく、0.1~0.5mmであることがさらに好ましい。 The seal surface and the outer peripheral surface of the rotor have a predetermined width in the radial direction at a portion where the seal is elastically deformed and is in line contact with each other. The line contact portion is a narrow annular shape, and the radial width is preferably 0.01 to 1.00 mm, for example. Since the width of the line contact portion is in the range of 0.01 to 1.00 mm, the contact area is small with respect to the entire sealing surface, so that low torque is maintained and low leakage is also excellent. The width of the line contact portion is more preferably 0.05 to 0.5 mm, further preferably 0.1 to 0.5 mm.

図3に示す導入部5には、上述したように、その外径側に突起部5aが設けられている。突起部5aは、具体的には、導入部5のロータ側端部に設けられている。シールを、導入部5のロータ側端部の外径側を内接するように圧入などの手段によって装着すると、突起部5aからシールの内径面に対して圧力が働くことにより変形が生じ、導入部5とシールを強固に結合させることができる。突起部5aは、導入部5のロータ側端部の外径側の全周にわたって設けられていてもよく、軸方向に所定の間隔を空けてロータ側端部の外径面の円周上に数箇所設けてもよい。シールと導入部5との間のシール性を向上させるためには、全周にわたって突起部5aが付与されていることが好ましい。突起部の径方向の高さhは必ずしも限定されないが、0.2~1mmが好ましく、0.3~0.7mmがより好ましい。1mmを超えるとシールの変形が過大になり、破損のおそれが生じる。 As described above, the introduction portion 5 shown in FIG. 3 is provided with a protrusion 5a on the outer diameter side thereof. Specifically, the protrusion 5a is provided at the rotor side end of the introduction portion 5. When the seal is attached by means such as press-fitting so as to inscribe the outer diameter side of the rotor side end of the introduction portion 5, pressure is applied from the protrusion 5a to the inner diameter surface of the seal to cause deformation, and the introduction portion is deformed. 5 and the seal can be firmly bonded. The protrusion 5a may be provided over the entire circumference of the outer diameter side of the rotor side end portion of the introduction portion 5, and may be provided on the circumference of the outer diameter surface of the rotor side end portion at predetermined intervals in the axial direction. It may be provided in several places. In order to improve the sealing property between the seal and the introduction portion 5, it is preferable that the protrusion 5a is provided over the entire circumference. The radial height h of the protrusion is not necessarily limited, but is preferably 0.2 to 1 mm, more preferably 0.3 to 0.7 mm. If it exceeds 1 mm, the deformation of the seal becomes excessive and there is a risk of breakage.

突起部5aは、射出成形時に導入部の外径側に容易に設けることができる。この導入部にシールを装着することで、上記のとおり、導入部5とシールとが強固に結合したシールユニットとなる。そのため、シールの形状を極力単純にし、導入部の形状は自由に設計できる形状自由度を生かすことで、所望の設計のシールユニットにすることができる。 The protrusion 5a can be easily provided on the outer diameter side of the introduction portion at the time of injection molding. By attaching a seal to this introduction portion, as described above, the introduction portion 5 and the seal are firmly bonded to each other to form a seal unit. Therefore, by simplifying the shape of the seal as much as possible and taking advantage of the degree of freedom in the shape of the introduction portion, the seal unit can be made into a desired design.

シールと導入部を結合することで、図4に示すシールユニット7が得られる。シールユニット7では、シール6の内径面が突起部5aによって拘束されているため、シール面6aとロータの外周面との間で摺動が生じたときにがたつきが発生しにくい。また、シール面6aがロータの回転方向に連れ回りしにくい。 By connecting the seal and the introduction portion, the seal unit 7 shown in FIG. 4 can be obtained. In the seal unit 7, since the inner diameter surface of the seal 6 is restrained by the protrusion 5a, rattling is less likely to occur when sliding occurs between the seal surface 6a and the outer peripheral surface of the rotor. Further, the sealing surface 6a is difficult to rotate in the rotation direction of the rotor.

バルブ装置の開閉操作の際には、シールが押し付けられた状態で、ロータが回転する。シールは固定されており、シール面はロータの外周面と常に摺接することになるので、ロータの外周面に比べて摩耗が進行しやすい。また、シールは、ロータの曲面形状に密着させる必要があるため、適度な変形性が求められる。さらに、冷却水には一般的にエチレングリコールなどを主成分としたPH7~11の水溶液(不凍液)が用いられていることから、冷却水と接触するシール6には耐アルカリ性や、低吸水性も求められる。 When opening and closing the valve device, the rotor rotates with the seal pressed. Since the seal is fixed and the seal surface is always in sliding contact with the outer peripheral surface of the rotor, wear is more likely to proceed than the outer peripheral surface of the rotor. Further, since the seal needs to be in close contact with the curved surface shape of the rotor, appropriate deformability is required. Further, since an aqueous solution (antifreeze) of PH7 to 11 containing ethylene glycol or the like as a main component is generally used for the cooling water, the seal 6 in contact with the cooling water has alkali resistance and low water absorption. Desired.

本発明の流量制御バルブ用シールに用いるフッ素樹脂組成物は、低弾性、低硬度であるため、樹脂製のロータの曲面状(球状または円筒状)の外周面に沿って変形しやすく、シールしやすい。さらに、フッ素樹脂は耐アルカリ性や、低吸水性に優れており、冷却水と接触する環境下でも樹脂の劣化を抑制できる。これにより、安価に作製できるとともに、摺接するロータの摩耗損傷が少なく、低リーク性、低摩擦性に優れる。 Since the fluororesin composition used for the seal for the flow control valve of the present invention has low elasticity and low hardness, it is easily deformed along the curved (spherical or cylindrical) outer peripheral surface of the resin rotor and is sealed. Cheap. Further, the fluororesin is excellent in alkali resistance and low water absorption, and deterioration of the resin can be suppressed even in an environment where it comes into contact with cooling water. As a result, it can be manufactured at low cost, and there is little wear damage to the rotor that is in sliding contact, and it is excellent in low leakage and low friction.

フッ素樹脂は単体では摩耗しやすいが、適切な充填材を配合することで耐摩耗性を向上させることができる。本発明のフッ素樹脂組成物は、非繊維状充填材を含み、繊維状充填材を含まないので、相手材である樹脂製のロータを摩耗損傷させにくく、低摩擦低摩耗特性が得られる。 Fluororesin is easily worn by itself, but wear resistance can be improved by blending an appropriate filler. Since the fluororesin composition of the present invention contains a non-fibrous filler and does not contain a fibrous filler, the resin rotor as a mating material is less likely to be abraded and damaged, and low friction and low wear characteristics can be obtained.

シールは、PTFE樹脂、テトラフルオロエチレン-パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体(PFA)樹脂、テトラフルオロエチレン-ヘキサフルオロプロピレン共重合体(FEP)樹脂、テトラフルオロエチレン-エチレン共重合体(ETFE)樹脂などに代表されるフッ素樹脂をベースとしたフッ素樹脂組成物の成形体である。フッ素樹脂組成物としては、特にPTFE樹脂をベースとした場合、シールが低弾性、低硬度となるため、樹脂製のロータの曲面状(球状または円筒状)の外周面に沿って変形しやすく、シールしやすいため好ましい。 Seals include PTFE resin, tetrafluoroethylene-perfluoroalkyl vinyl ether copolymer (PFA) resin, tetrafluoroethylene-hexafluoropropylene copolymer (FEP) resin, tetrafluoroethylene-ethylene copolymer (ETFE) resin, etc. It is a molded body of a fluororesin composition based on a fluororesin typified by. As the fluororesin composition, especially when it is based on PTFE resin, the seal has low elasticity and low hardness, so that it is easily deformed along the curved (spherical or cylindrical) outer peripheral surface of the resin rotor. It is preferable because it is easy to seal.

成形方法は、特に限定されるものではなく、射出成形、押出し成形、自動成形などを採用できる。シール形状を単純化することで、上記のフッ素樹脂のうち、射出成形が困難なPTFE樹脂であっても、自動成形によってシールを製造することができ、安価となる。ここでいう自動成形は、造粒によって粉体としての流動性を高めたPTFE樹脂組成物の粉末をプレス金型に投入し、常温にて、ハイサイクルで予備成形体を多数作製した後、PTFE樹脂の融点以上で熱処理することにより焼成体とする製法を指す。PTFE樹脂組成物の造粒方法は、乾式造粒、湿式造粒のどちらを用いてもよい。なお、自動成形を行う場合、未造粒の粉末をそのまま用いると、粉末の流動性が悪く、金型への均一充填が困難になる。 The molding method is not particularly limited, and injection molding, extrusion molding, automatic molding and the like can be adopted. By simplifying the shape of the seal, even if the above-mentioned fluororesin is a PTFE resin that is difficult to be injection-molded, the seal can be manufactured by automatic molding, and the cost is reduced. In the automatic molding referred to here, the powder of the PTFE resin composition whose fluidity as a powder is enhanced by granulation is put into a press die, a large number of premolded bodies are produced at room temperature in a high cycle, and then PTFE is formed. It refers to a manufacturing method in which a calcined product is obtained by heat-treating it at a temperature equal to or higher than the melting point of the resin. As the granulation method of the PTFE resin composition, either dry granulation or wet granulation may be used. In the case of automatic molding, if ungranulated powder is used as it is, the fluidity of the powder is poor and it becomes difficult to uniformly fill the mold.

PFA樹脂や、FEP樹脂、ETFE樹脂などを成形する場合は、例えば、原材料をヘンシェルミキサー、ボールミキサー、リボンブレンダー、レディゲミキサー、ウルトラヘンシェルミキサーなどにて乾式混合し、さらに二軸押出し機などの溶融押出し機にて溶融混練し、成形用ペレットを得た後、射出成形により成形することができる。 When molding PFA resin, FEP resin, ETFE resin, etc., for example, the raw materials are dry-mixed with a Henshell mixer, ball mixer, ribbon blender, Ladyge mixer, Ultra Henshell mixer, etc., and then a twin-screw extruder, etc. After melt-kneading with a melt extruder to obtain molding pellets, molding can be performed by injection molding.

PTFE樹脂の分子構造は-(CF2-CF2)n-(nは整数)で表され、懸濁重合により製造されたモールディングパウダー、乳化重合により製造されたファインパウダーなどを用いることができる。懸濁重合により製造したモールディングパウダーは、乳化重合により製造したファインパウダーより分子量が高く、耐摩耗性の点からより好ましい。 The molecular structure of the PTFE resin is represented by-(CF 2 -CF 2 ) n- (n is an integer), and molding powder produced by suspension polymerization, fine powder produced by emulsion polymerization, and the like can be used. The molding powder produced by suspension polymerization has a higher molecular weight than the fine powder produced by emulsion polymerization, and is more preferable from the viewpoint of wear resistance.

また、本発明のフッ素樹脂組成物のベース樹脂には、一般のPTFE樹脂にパーフルオロアルキルエーテル基(-CpF2p-O-)(pは1-4の整数)あるいはポリフルオロアルキル基(H(CF2)q-)(qは1-20の整数)などを導入した変性PTFE樹脂も使用できる。 Further, the base resin of the fluororesin composition of the present invention includes a general PTFE resin and a perfluoroalkyl ether group (-CpF 2 p-O-) (p is an integer of 1-4) or a polyfluoroalkyl group (H). A modified PTFE resin into which (CF 2 ) q-) (q is an integer of 1-20) or the like can also be used.

フッ素樹脂組成物には、冷却水中での摩擦摩耗特性を向上するために、PH7~11のアルカリ性水溶液に耐性のある充填材を配合することが好ましい。充填材としては、炭素繊維、黒鉛、PTFE樹脂、無機物(マイカ、タルク、炭酸カルシウムなど)、ウィスカ(炭酸カルシウム、チタン酸カリウムなど)などが挙げられる。これら充填材の中では非繊維状充填材を用いることが好ましく、この場合、相手材となるロータへの攻撃性の点から繊維状充填材を含まないことがより好ましい。 In order to improve the frictional wear characteristics in the cooling water, it is preferable to add a filler resistant to the alkaline aqueous solution of PH7 to 11 to the fluororesin composition. Examples of the filler include carbon fiber, graphite, PTFE resin, inorganic substances (mica, talc, calcium carbonate, etc.), whiskers (calcium carbonate, potassium titanate, etc.) and the like. Among these fillers, it is preferable to use a non-fibrous filler, and in this case, it is more preferable not to contain the fibrous filler from the viewpoint of aggression to the rotor as the mating material.

非繊維状充填材は、炭素繊維、ガラス繊維、ウィスカなどのアスペクト比を有する繊維状充填材以外であればよく、不定形の粒状、球状、鱗片状、板状の充填材などが挙げられる。これらの中でも異方性がない、粒状、球状の充填材が好ましい。 The non-fibrous filler may be any other than the fibrous filler having an aspect ratio such as carbon fiber, glass fiber, and whisker, and examples thereof include amorphous granular, spherical, scaly, and plate-shaped fillers. Among these, granular and spherical fillers having no anisotropy are preferable.

非繊維状充填材としては、黒鉛を用いることが好ましい。黒鉛は冷却水中での低摩擦低摩耗特性を付与する効果がある。鱗片状、粒状、球状の黒鉛を用いることができるが、フッ素樹脂組成物の弾性率を高めない、粒状黒鉛または球状黒鉛を用いることがより好ましい。黒鉛の平均粒子径は限定されないが、3~50μmが好ましく、10~30μmがより好ましい。50μmを超えると、フッ素樹脂組成物の引張伸び特性が低下する。平均粒子径は、例えば、レーザー光散乱法を利用した粒子径分布測定装置などを用いて測定することができる。上述したベース樹脂に黒鉛を配合したフッ素樹脂組成物からなるシールは、樹脂製のロータを摩耗損傷しにくく、長期で安定したシール性が得られる。また、耐アルカリ性に優れるので、劣化することなく、長期使用が可能である。 Graphite is preferably used as the non-fibrous filler. Graphite has the effect of imparting low friction and low wear characteristics in cooling water. Although scaly, granular or spherical graphite can be used, it is more preferable to use granular graphite or spheroidal graphite which does not increase the elastic modulus of the fluororesin composition. The average particle size of graphite is not limited, but is preferably 3 to 50 μm, more preferably 10 to 30 μm. If it exceeds 50 μm, the tensile elongation property of the fluororesin composition deteriorates. The average particle size can be measured by using, for example, a particle size distribution measuring device using a laser light scattering method or the like. The seal made of a fluororesin composition in which graphite is blended with the above-mentioned base resin is less likely to wear and damage the resin rotor, and stable sealing properties can be obtained for a long period of time. In addition, since it has excellent alkali resistance, it can be used for a long time without deterioration.

また、フッ素樹脂組成物のベース樹脂として、溶融フッ素樹脂であるPFA樹脂や、FEP樹脂、ETFE樹脂を用いる場合、充填材としてPTFE樹脂を配合してもよい。PTFE樹脂の平均粒子径は、特に限定されるものではないが10~50μmとすることが好ましい。 When a PFA resin, which is a molten fluororesin, a FEP resin, or an ETFE resin is used as the base resin of the fluororesin composition, a PTFE resin may be blended as a filler. The average particle size of the PTFE resin is not particularly limited, but is preferably 10 to 50 μm.

なお、本発明の効果を阻害しない程度に、フッ素樹脂組成物に対して周知の樹脂用添加剤を配合してもよい。この添加剤としては、例えば、窒化ホウ素、二硫化モリブデン、二硫化タングステンなどの摩擦特性向上剤、炭素粉末、酸化鉄、酸化チタンなどの着色剤が挙げられる。 A well-known resin additive may be added to the fluororesin composition to the extent that the effect of the present invention is not impaired. Examples of this additive include friction property improving agents such as boron nitride, molybdenum disulfide, and tungsten disulfide, and colorants such as carbon powder, iron oxide, and titanium oxide.

本発明のシールに用いる樹脂組成物は、樹脂組成物全体に対して、上述したベース樹脂を70~100体積%含む。樹脂組成物に充填材を配合する場合、充填材が3~30体積%で残部がベース樹脂である組成物が好ましく、充填材が5~20体積%で残部がフッ素樹脂である組成物がより好ましい。充填材としては、非繊維状充填材を用いることが好ましい。充填材が30体積%を超えると、フッ素樹脂組成物の引張伸び特性が低下するおそれがある。 The resin composition used for the seal of the present invention contains 70 to 100% by volume of the above-mentioned base resin with respect to the entire resin composition. When the filler is blended in the resin composition, a composition in which the filler is 3 to 30% by volume and the balance is the base resin is preferable, and a composition in which the filler is 5 to 20% by volume and the balance is the fluororesin is more preferable. preferable. As the filler, it is preferable to use a non-fibrous filler. If the filler exceeds 30% by volume, the tensile elongation characteristics of the fluororesin composition may deteriorate.

本発明の流量制御バルブ装置において、流量制御バルブ用シールは、フッ素樹脂組成物の成形体であり、ロータは、PPS樹脂組成物の射出成形体であるので、シールとロータとは異なる樹脂材同士の摺動となる。そのため、同じ樹脂材同士の摺動において想定される高摩擦係数による摩耗増大を防止でき、良好な低摩擦性や、低摩耗性が得られる。 In the flow control valve device of the present invention, the seal for the flow control valve is a molded body of a fluororesin composition, and the rotor is an injection molded body of a PPS resin composition. Therefore, the seal and the rotor are made of different resin materials. It becomes sliding. Therefore, it is possible to prevent an increase in wear due to a high friction coefficient that is expected in sliding between the same resin materials, and good low friction and low wear can be obtained.

以下、実施例を挙げて本発明をさらに具体的に説明する。ただし、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。実施例および比較例の樹脂組成物の構成、および摩耗試験の結果は表2に示す。 Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to examples. However, the present invention is not limited to the following examples. The configurations of the resin compositions of Examples and Comparative Examples and the results of the wear test are shown in Table 2.

実施例1~4、および比較例1
表2の配合割合(体積%)で配合したPTFE樹脂組成物を用い、自動成形によって環状の予備成形体を作製した。この予備成形体を熱処理することで得た焼成体を流量制御バルブ用シールとして実験に用いた。なお、シールの形状は図2に示す本発明のシール6の形状(実施例1~4)と、図5に示すシール8の形状(比較例1)の2種類とした。図2の場合、RとLとの関係は、R=0.5Lの場合と、R=Lの場合の2種類とした。
Examples 1 to 4 and Comparative Example 1
An annular preformed body was prepared by automatic molding using the PTFE resin composition blended in the blending ratio (% by volume) shown in Table 2. The fired body obtained by heat-treating this preformed body was used in an experiment as a seal for a flow control valve. There are two types of seal shapes: the shape of the seal 6 of the present invention shown in FIG. 2 (Examples 1 to 4) and the shape of the seal 8 shown in FIG. 5 (Comparative Example 1). In the case of FIG. 2, there are two types of relationships between R and L, one is when R = 0.5L and the other is when R = L.

PTFE樹脂組成物に用いた原料を以下に示す。
(1)PTFE
三井・ケマーズ・フロロプロダクツ株式会社:テフロン(登録商標)7-J
(2)黒鉛
日本黒鉛工業株式会社:CGB-20(平均粒子径:20μm)
(3)ガラス繊維
旭ファイバーグラス株式会社:MF06MB120
The raw materials used for the PTFE resin composition are shown below.
(1) PTFE
Mitsui Chemours Fluoro Products Co., Ltd .: Teflon (registered trademark) 7-J
(2) Graphite Nippon Graphite Industry Co., Ltd .: CGB-20 (average particle size: 20 μm)
(3) Glass fiber Asahi Fiber Glass Co., Ltd .: MF06MB120

作製した各種シールを用いて、球状のロータ(ガラス繊維40質量%入りPPS樹脂組成物)との摩擦摩耗試験を行った。シールを、本発明の流量制御バルブ装置の導入部に模した円筒状部品(ガラス繊維40質量%入りPPS樹脂組成物)の外径側に装着することでシールユニットとし、ロータに押し付けた状態で設置した。その後、ロータを駆動し、表1の試験条件で摩擦摩耗試験を行い、回転トルクおよびシールの摩耗量を測定し、ロータの摩耗損傷の有無を目視で確認した。なお、表1のLLCは、自動車のエンジン冷却水であり、その主成分はエチレングリコールである。
ロータ :φ60(外径)
シール :φ25(外径)×φ19(内径)×4mm(高さ)
旋削加工、表面粗さRa1μm
Using the various seals produced, a frictional wear test with a spherical rotor (PPS resin composition containing 40% by mass of glass fiber) was performed. The seal is attached to the outer diameter side of a cylindrical component (PPS resin composition containing 40% by mass of glass fiber) imitating the introduction part of the flow control valve device of the present invention to form a seal unit, which is pressed against the rotor. installed. After that, the rotor was driven, a frictional wear test was performed under the test conditions shown in Table 1, the rotational torque and the amount of wear of the seal were measured, and the presence or absence of wear damage to the rotor was visually confirmed. The LLC in Table 1 is an automobile engine cooling water, and its main component is ethylene glycol.
Rotor: φ60 (outer diameter)
Seal: φ25 (outer diameter) x φ19 (inner diameter) x 4 mm (height)
Turning, surface roughness Ra 1 μm

Figure 2022057185000002
Figure 2022057185000002

Figure 2022057185000003
Figure 2022057185000003

図2に示す本発明のシール形状とした実施例1~4で比較すると、実施例1(PTFE:100体積%)は、実施例2、実施例3に比較して摩耗量が大きい結果であった。実施例2(PTFE:95体積%、黒鉛:5体積%)、および実施例3(PTFE:80%、黒鉛:20体積%)では、トルク、摩耗量共に低い値を示し、良好な結果を示した。実施例4(PTFE:90体積%、ガラス繊維:10体積%)は、ロータの摩耗損傷がみられた。 Comparing Examples 1 to 4 having the seal shape of the present invention shown in FIG. 2, Example 1 (PTFE: 100% by volume) has a larger amount of wear than Examples 2 and 3. rice field. In Example 2 (PTFE: 95% by volume, graphite: 5% by volume) and Example 3 (PTFE: 80%, graphite: 20% by volume), both torque and wear amount showed low values, showing good results. rice field. In Example 4 (PTFE: 90% by volume, glass fiber: 10% by volume), wear damage of the rotor was observed.

図5に示す形状の比較例1(PTFE:95体積%、黒鉛:5体積%)は、摩耗量が少なかったものの、同じ配合割合の実施例2に比べて、高トルクを示した。 Comparative Example 1 (PTFE: 95% by volume, graphite: 5% by volume) having the shape shown in FIG. 5 showed a higher torque than Example 2 having the same mixing ratio, although the amount of wear was small.

本発明の流量制御バルブ用シールは、安価に作製できるとともに、摺接するロータの摩耗損傷が少なく、低リーク性、低摩擦性、低摩耗性に優れるので、冷却水の流量を制御する流量制御バルブ装置に広く使用できる。 The flow rate control valve seal of the present invention can be manufactured at low cost, and has excellent wear resistance, low leakage property, low friction property, and low wear property of the rotor that is in contact with the sliding contact. Therefore, the flow rate control valve that controls the flow rate of the cooling water. Can be widely used in equipment.

1 バルブ装置
2 ハウジング
3 回転軸
4 ロータ
5 導入部
5a 突起部
6、8 シール
7 シールユニット
1 Valve device 2 Housing 3 Rotating shaft 4 Rotor 5 Introductory part 5a Protrusion part 6, 8 Seal 7 Seal unit

Claims (7)

冷却水を受け入れる導入部、及び、冷却水を送り出す吐出部を有するハウジングと、前記ハウジングの内部に設けられ、球状または円筒状の外周面を有し、前記ハウジングに対して回転する樹脂製のロータとを備える流量制御バルブ装置に用いられ、
前記ハウジング内にて前記ロータと前記導入部または前記吐出部との間に設けられ、前記ロータの外周面に摺接する環状の流量制御バルブ用シールであって、
前記流量制御バルブ用シールが、フッ素樹脂組成物からなる成形体であり、
前記ロータと摺接する前記流量制御バルブ用シールのシール面の軸方向の断面形状が略半円状であり、
前記シール面の一部が前記ロータと線接触することを特徴とする流量制御バルブ用シール。
A housing having an introduction part for receiving cooling water and a discharge part for sending out cooling water, and a resin rotor provided inside the housing and having a spherical or cylindrical outer peripheral surface and rotating with respect to the housing. Used in flow control valve devices equipped with
An annular flow rate control valve seal provided between the rotor and the introduction portion or the discharge portion in the housing and in sliding contact with the outer peripheral surface of the rotor.
The seal for the flow rate control valve is a molded body made of a fluororesin composition.
The cross-sectional shape of the seal surface of the flow control valve seal that is in sliding contact with the rotor in the axial direction is substantially semicircular.
A seal for a flow control valve, characterized in that a part of the sealing surface is in line contact with the rotor.
前記流量制御バルブ用シールの径方向の厚さをL、前記シール面の軸方向の断面形状を半径Rの略半円状としたとき、R=0.5L~Lなる数式を満足することを特徴とする請求項1記載の流量制御バルブ用シール。 When the radial thickness of the flow control valve seal is L and the axial cross-sectional shape of the seal surface is a substantially semicircular radius R, the mathematical formula of R = 0.5L to L is satisfied. The seal for a flow control valve according to claim 1, wherein the seal is characterized. 前記導入部または前記吐出部が円筒状であり、
前記導入部または前記吐出部の内径側または外径側に前記流量制御バルブ用シールが装着されていることを特徴とする請求項1または請求項2記載の流量制御バルブ用シール。
The introduction portion or the discharge portion is cylindrical and has a cylindrical shape.
The seal for a flow rate control valve according to claim 1 or 2, wherein the seal for the flow rate control valve is mounted on the inner diameter side or the outer diameter side of the introduction portion or the discharge portion.
前記導入部または前記吐出部の外径側に突起部が設けられており、前記流量制御バルブ用シールを装着する際、該シールの内径面が変形することにより、前記導入部または前記吐出部と前記流量制御バルブ用シールが結合されることを特徴とする請求項3記載の流量制御バルブ用シール。 A protrusion is provided on the outer diameter side of the introduction portion or the discharge portion, and when the seal for the flow rate control valve is attached, the inner diameter surface of the seal is deformed to form the introduction portion or the discharge portion. The seal for a flow rate control valve according to claim 3, wherein the seal for the flow rate control valve is coupled. 前記導入部または前記吐出部がポリフェニレンサルファイド樹脂組成物または半芳香族ポリアミド樹脂組成物の射出成形体であることを特徴とする請求項1から請求項4までのいずれか1項記載の流量制御バルブ用シール。 The flow rate control valve according to any one of claims 1 to 4, wherein the introduction portion or the discharge portion is an injection molded product of a polyphenylene sulfide resin composition or a semi-aromatic polyamide resin composition. Seal for. 前記フッ素樹脂組成物は、該組成物全体に対して非繊維状充填材を3~30体積%含み、残部がフッ素樹脂であり、繊維状充填材を含まないことを特徴とする請求項1から請求項5までのいずれか1項記載の流量制御バルブ用シール。 The fluororesin composition is characterized by containing 3 to 30% by volume of a non-fibrous filler with respect to the entire composition, the balance being a fluororesin, and no fibrous filler. The seal for a flow control valve according to any one of claims 5 and 5. 冷却水を受け入れる導入部、及び、冷却水を送り出す吐出部を有するハウジングと、前記ハウジングの内部に設けられ、球状または円筒状の外周面を有し、前記ハウジングに対して回転する樹脂製のロータと、前記ハウジング内にて前記ロータと前記導入部または前記吐出部との間に設けられ、前記ロータの外周面に摺接する環状の流量制御バルブ用シールとを備える流量制御バルブ装置であって、
前記ロータがポリフェニレンサルファイド樹脂組成物の射出成形体であり、
前記流量制御バルブ用シールが、フッ素樹脂組成物からなる成形体であり、
前記ロータと摺接する前記流量制御バルブ用シールのシール面の軸方向の断面形状が略半円状であり、
前記シール面の一部が前記ロータと線接触することを特徴とする流量制御バルブ装置。
A housing having an introduction part for receiving cooling water and a discharge part for sending out cooling water, and a resin rotor provided inside the housing and having a spherical or cylindrical outer peripheral surface and rotating with respect to the housing. A flow rate control valve device provided between the rotor and the introduction portion or the discharge portion in the housing and provided with an annular flow rate control valve seal that is in sliding contact with the outer peripheral surface of the rotor.
The rotor is an injection molded product of a polyphenylene sulfide resin composition.
The seal for the flow rate control valve is a molded body made of a fluororesin composition.
The cross-sectional shape of the seal surface of the flow control valve seal that is in sliding contact with the rotor in the axial direction is substantially semicircular.
A flow control valve device characterized in that a part of the sealing surface is in line contact with the rotor.
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