JP2729657B2 - セラミックディスクバルブ - Google Patents
セラミックディスクバルブInfo
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- JP2729657B2 JP2729657B2 JP7775989A JP7775989A JP2729657B2 JP 2729657 B2 JP2729657 B2 JP 2729657B2 JP 7775989 A JP7775989 A JP 7775989A JP 7775989 A JP7775989 A JP 7775989A JP 2729657 B2 JP2729657 B2 JP 2729657B2
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はシングルレバーに代表されるフォーセットバ
ルブや医療用サンプリングバルブなどに用いられるセラ
ミックディスクバルブに関するものである。
ルブや医療用サンプリングバルブなどに用いられるセラ
ミックディスクバルブに関するものである。
２枚のディスク状弁体を互いに摺接させた状態で相対
移動させることによって各弁体に形成した流体通路の連
通、遮断を行うようにしたバルブが一般的に用いられて
いる。例えば第１図に示すように、固定弁体２と可動弁
体１を互いの摺接面1a,2aで接した状態としておいて、
レバー３の操作で可動弁体１を移動させることによっ
て、供給流体の開閉、切換、調節、混合等の制御を行う
ことができるようになっていた。
移動させることによって各弁体に形成した流体通路の連
通、遮断を行うようにしたバルブが一般的に用いられて
いる。例えば第１図に示すように、固定弁体２と可動弁
体１を互いの摺接面1a,2aで接した状態としておいて、
レバー３の操作で可動弁体１を移動させることによっ
て、供給流体の開閉、切換、調節、混合等の制御を行う
ことができるようになっていた。
ところで、この種のバルブに対しては以下のような要
求特性がある。
求特性がある。
各弁体間のシール性が変化せず、長期間の使用に際し
ても液体のもれがないこと、 操作トルクが小さいこと（10kgf・cm以下） 操作トルクが長期間にわたり変化のないこと、 このような要求特性を満たすために、近年では、各弁
体の材質としてアルミナ、炭化珪素などのセラミックス
を用いるようになっており、可動弁体１、固定弁体２の
摺接面1a,2aは中心線平均粗さ（Ra）0.1〜0.3μｍ、平
坦度１μｍ以下とし、さらに潤滑剤として、摺接面1a,2
aにシリコングリス等を塗布したものを用いていた。
ても液体のもれがないこと、 操作トルクが小さいこと（10kgf・cm以下） 操作トルクが長期間にわたり変化のないこと、 このような要求特性を満たすために、近年では、各弁
体の材質としてアルミナ、炭化珪素などのセラミックス
を用いるようになっており、可動弁体１、固定弁体２の
摺接面1a,2aは中心線平均粗さ（Ra）0.1〜0.3μｍ、平
坦度１μｍ以下とし、さらに潤滑剤として、摺接面1a,2
aにシリコングリス等を塗布したものを用いていた。
ところが、上記の如き従来のセラミックスディスクバ
ルブでは、セラミックス自体は耐摩耗性、耐蝕性に優れ
ているため長期間安定なものであるが、各弁体間の摺動
特性が悪く、操作トルクが大きかった。
ルブでは、セラミックス自体は耐摩耗性、耐蝕性に優れ
ているため長期間安定なものであるが、各弁体間の摺動
特性が悪く、操作トルクが大きかった。
そのため、前記したように摺接面1a,2aに潤滑剤を塗
布しなければならないが、長期間使用中には、この潤滑
剤が流失し、操作トルクが大きくなってしまうという問
題があった。また。潤滑剤の種類によっては、長期使用
中に潤滑剤自体が劣化したり、固化したり、あるいはゴ
ミが付着したりして摺動特性を悪くしてしまうという問
題もあった。
布しなければならないが、長期間使用中には、この潤滑
剤が流失し、操作トルクが大きくなってしまうという問
題があった。また。潤滑剤の種類によっては、長期使用
中に潤滑剤自体が劣化したり、固化したり、あるいはゴ
ミが付着したりして摺動特性を悪くしてしまうという問
題もあった。
更に、潤滑剤の流出を防止するために、各弁体を、３
次元網目構造の開放気孔を有する多孔質セラミックス焼
結体の開放気孔中に樹脂又はグリス等を含浸させ摺動特
性の向上を計ったものもあったが、（特開昭61−206875
号、61−244980号、62−4949号、62−37517号公報参
照）、複合材料であるが由に製造上の問題でコスト高と
なり、又性能面でも耐摩耗性及び材料強度の低下による
問題等で実用的ではなかった。
次元網目構造の開放気孔を有する多孔質セラミックス焼
結体の開放気孔中に樹脂又はグリス等を含浸させ摺動特
性の向上を計ったものもあったが、（特開昭61−206875
号、61−244980号、62−4949号、62−37517号公報参
照）、複合材料であるが由に製造上の問題でコスト高と
なり、又性能面でも耐摩耗性及び材料強度の低下による
問題等で実用的ではなかった。
上記に鑑みて本発明は、セラミックディスクバルブに
おいて、２枚の弁体のうち少なくとも一方の摺接面を中
央部が凸状となった中高形状としたことによって、シー
ル性を保ったまま各弁体間の摺動特性を良くすることが
でき、潤滑剤を用いることなく充分操作トルクを小さく
できるようにしたものである。また、製造上も、最終表
面仕上げにおいて、特別な工程を付加する必要なく中高
加工が可能なため、製造コストを従来品と同等もしくは
それ以下と低くできる。
おいて、２枚の弁体のうち少なくとも一方の摺接面を中
央部が凸状となった中高形状としたことによって、シー
ル性を保ったまま各弁体間の摺動特性を良くすることが
でき、潤滑剤を用いることなく充分操作トルクを小さく
できるようにしたものである。また、製造上も、最終表
面仕上げにおいて、特別な工程を付加する必要なく中高
加工が可能なため、製造コストを従来品と同等もしくは
それ以下と低くできる。
以下、本発明実施例を説明する。
第１図に示す湯水混合栓のバルブは、セラミックスか
らなる固定弁体２と可動弁体１が摺接した状態で配置さ
れ、レバー３によって可動弁体１を移動させることによ
って流通路の連通、遮断を行うようになっている。
らなる固定弁体２と可動弁体１が摺接した状態で配置さ
れ、レバー３によって可動弁体１を移動させることによ
って流通路の連通、遮断を行うようになっている。
前記可動弁体１は第２図（ａ）に概略断面図を示すよ
うに、摺接面1aの中央部の突出高さｄが１〜３μｍで凸
曲面状の中高形状となっており、一方の固定弁体２の摺
接面2aは平坦度１μｍ以下の平坦面となっている。ま
た、各摺接面1a,2aとも中心線平均粗さ（Ra）0.1μｍ以
下の滑らかな面となっている。
うに、摺接面1aの中央部の突出高さｄが１〜３μｍで凸
曲面状の中高形状となっており、一方の固定弁体２の摺
接面2aは平坦度１μｍ以下の平坦面となっている。ま
た、各摺接面1a,2aとも中心線平均粗さ（Ra）0.1μｍ以
下の滑らかな面となっている。
さらに、前記摺接面1aの中高部分の形状は第２図
（ａ）のように凸曲面状としたものに限らず、第２図
（ｂ）に示すように円錐状あるいは２つの平面を合わせ
た屋根状などとすることができる。
（ａ）のように凸曲面状としたものに限らず、第２図
（ｂ）に示すように円錐状あるいは２つの平面を合わせ
た屋根状などとすることができる。
また、上記実施例では可動弁体１側の摺接面1aを中高
形状として、固定弁体２側の摺接面2aを平坦面としたも
のを示したが、逆に固定弁体２側の摺接面2aを中高形状
として、可動弁体１側の摺接面1aを平坦面としたもので
も良い。さらに第２図（ｃ）に示すように、可動弁体
１、固定弁体２の双方の摺接面1a,2aを中高形状として
も良く、この場合各摺接面1a,2aの突出高さd1,d2はそれ
ぞれ前記した片側のみの突出高さｄの半分位にしておけ
ばよい。
形状として、固定弁体２側の摺接面2aを平坦面としたも
のを示したが、逆に固定弁体２側の摺接面2aを中高形状
として、可動弁体１側の摺接面1aを平坦面としたもので
も良い。さらに第２図（ｃ）に示すように、可動弁体
１、固定弁体２の双方の摺接面1a,2aを中高形状として
も良く、この場合各摺接面1a,2aの突出高さd1,d2はそれ
ぞれ前記した片側のみの突出高さｄの半分位にしておけ
ばよい。
このように、各弁体の少なくとも一方の摺接面を中高
形状としたことによって、互いの摺接面1a,2aが密着せ
ず摺動抵抗を小さくできる。また、摺接面の突出部が中
央部分であり、突出高さが１〜３μｍと微小なものであ
るためシール性も良好となる。
形状としたことによって、互いの摺接面1a,2aが密着せ
ず摺動抵抗を小さくできる。また、摺接面の突出部が中
央部分であり、突出高さが１〜３μｍと微小なものであ
るためシール性も良好となる。
さらに、本発明において用いられるセラミックとして
は、アルミナ、炭化珪素、窒化珪素、ジルコニア等を主
体としてなる焼結体であって、所望により周知の焼結助
剤を配合することができる。
は、アルミナ、炭化珪素、窒化珪素、ジルコニア等を主
体としてなる焼結体であって、所望により周知の焼結助
剤を配合することができる。
例えばアルミナに対してはCaO,SiO2,MgO等、炭化珪素
に対してはC,B,B4C,Al2O3,Y2O3等、窒化珪素に対しては
周期律表II a、III a族元素の酸化物、窒化物等、ジル
コニアに対してはY2O3,CaO,MgO等が用いられる。
に対してはC,B,B4C,Al2O3,Y2O3等、窒化珪素に対しては
周期律表II a、III a族元素の酸化物、窒化物等、ジル
コニアに対してはY2O3,CaO,MgO等が用いられる。
また、本発明のセラミックスディスクバルブの製造に
あたっては、公知の焼成方法によって得られたセラミッ
ク焼結体をダイヤモンド、GC等の砥粒もしくは砥石を使
用して前記可動弁体１の摺接面1aを中高形状に研削加工
すれば良い。
あたっては、公知の焼成方法によって得られたセラミッ
ク焼結体をダイヤモンド、GC等の砥粒もしくは砥石を使
用して前記可動弁体１の摺接面1aを中高形状に研削加工
すれば良い。
実験例１ Al2O3粉末（平均粒径３μｍ）にTiを３重量％、MgOを
0.4重量％、SiO2を４重量％、CaOを0.5重量％添加し、
アルミナボールを用いてボールミル粉砕混合を50時間行
った。成形用バインダーとしてPVAを２重量％、PEGを４
重量％添加し、加圧成形後、酸化雰囲気中で1600度で焼
成を行った。
0.4重量％、SiO2を４重量％、CaOを0.5重量％添加し、
アルミナボールを用いてボールミル粉砕混合を50時間行
った。成形用バインダーとしてPVAを２重量％、PEGを４
重量％添加し、加圧成形後、酸化雰囲気中で1600度で焼
成を行った。
得られた焼結体は結晶の平均粒径が約５μｍで、Al2O
3純度が約92％の緻密質で、嵩比重3.6、ビッカース硬度
1350kg/mm2（荷重500g）、曲げ強度32kg/mm2であった。
3純度が約92％の緻密質で、嵩比重3.6、ビッカース硬度
1350kg/mm2（荷重500g）、曲げ強度32kg/mm2であった。
この焼結体を前記第２図（ａ）に示した直径32mmの可
動弁体１、固定弁体２の形状に加工し固定弁体２の摺接
面2aをダイヤモンド砥粒により、中心線平均粗さ（Ra）
0.1μｍ以下、平坦度１μｍ以下に研磨した。また可動
弁体１の摺接面1aはダイヤモンド砥石により中心線平均
粗さ（Ra）0.1μｍ以下に加工すると共に、中高の凸曲
面状に加工し、突出高さｄは２μｍとした。
動弁体１、固定弁体２の形状に加工し固定弁体２の摺接
面2aをダイヤモンド砥粒により、中心線平均粗さ（Ra）
0.1μｍ以下、平坦度１μｍ以下に研磨した。また可動
弁体１の摺接面1aはダイヤモンド砥石により中心線平均
粗さ（Ra）0.1μｍ以下に加工すると共に、中高の凸曲
面状に加工し、突出高さｄは２μｍとした。
上記可動弁体１、固定弁体２を組合わせて潤滑剤は用
いずに本発明実施例のセラミックスディスクバルブを構
成した。これに対し、全く同じ材質で固定弁体２、可動
弁体１の双方の摺接面1a,2aを平坦度１μｍ以下とし、
摺接面に潤滑剤としてシリコングリスを塗布したものを
比較例として用意した。
いずに本発明実施例のセラミックスディスクバルブを構
成した。これに対し、全く同じ材質で固定弁体２、可動
弁体１の双方の摺接面1a,2aを平坦度１μｍ以下とし、
摺接面に潤滑剤としてシリコングリスを塗布したものを
比較例として用意した。
これら本発明実施例および比較例のセラミックディス
クバルブに対し、同一条件で使用試験を行い、操作回数
と操作トルクの関係を調べた。結果は第３図に示す通り
である。
クバルブに対し、同一条件で使用試験を行い、操作回数
と操作トルクの関係を調べた。結果は第３図に示す通り
である。
第３図より、比較例のものは潤滑剤を塗布してあるこ
とにより、初期の操作トルクは4kgf・cm程度と小さい
が、次第に潤滑剤が流失するため操作トルクが大きくな
り、７万回程度の操作で操作トルクが10kgf・cmを超
え、使用不能となった。これに対し、本発明実施例では
潤滑剤を用いていないため初期の操作トルクは6kgf・cm
程度と比較例よりも大きいが操作回数が増しても操作ト
ルクの変化が小さく、10万回操作後も操作トルクは10kg
f・cm以下で十分使用可能な状態であった。
とにより、初期の操作トルクは4kgf・cm程度と小さい
が、次第に潤滑剤が流失するため操作トルクが大きくな
り、７万回程度の操作で操作トルクが10kgf・cmを超
え、使用不能となった。これに対し、本発明実施例では
潤滑剤を用いていないため初期の操作トルクは6kgf・cm
程度と比較例よりも大きいが操作回数が増しても操作ト
ルクの変化が小さく、10万回操作後も操作トルクは10kg
f・cm以下で十分使用可能な状態であった。
このように本発明のセラミックディスクバルブは潤滑
剤を用いる必要がなく、長期にわたって操作トルクの変
化を小さくできることがわかる。
剤を用いる必要がなく、長期にわたって操作トルクの変
化を小さくできることがわかる。
なお、この実験では直径32mmの弁体を用いたが、突出
高さｄは弁体の大きさとは関係なく、さまざまな大きさ
の弁体を用いても上記と同様の結果であった。
高さｄは弁体の大きさとは関係なく、さまざまな大きさ
の弁体を用いても上記と同様の結果であった。
実験例２ 実験例１と同様であるが、本発明実施例として可動弁
体１の摺動面1aの突出高さｄをさまざまに変化させたも
のを用意して、比較例と共に、シングルレバー混合栓用
のカートリッジに組込み、締付力を150kgfとし、水圧17
5kgf/cm2の水圧を加えて使用試験を行った。
体１の摺動面1aの突出高さｄをさまざまに変化させたも
のを用意して、比較例と共に、シングルレバー混合栓用
のカートリッジに組込み、締付力を150kgfとし、水圧17
5kgf/cm2の水圧を加えて使用試験を行った。
それぞれ、水モレの有無、10万回操作後の操作トルク
の大きさについて評価を行った結果は第１図の通りであ
る。なお、第１表中、水モレ評価は、全く水モレがなか
ったものが○、しばらく使用するうちに水がボタ落ちし
たものが×、水モレしてもボタ落ちするほどでなかった
もの△とした。また、10万回操作後の操作トルクの評価
については操作トルクの大きさが10kgf・cm以下を○、1
0kgf/cmより大きいものを×とした。
の大きさについて評価を行った結果は第１図の通りであ
る。なお、第１表中、水モレ評価は、全く水モレがなか
ったものが○、しばらく使用するうちに水がボタ落ちし
たものが×、水モレしてもボタ落ちするほどでなかった
もの△とした。また、10万回操作後の操作トルクの評価
については操作トルクの大きさが10kgf・cm以下を○、1
0kgf/cmより大きいものを×とした。
第１表より、突出高さｄが３μｍより大きいと水モレ
が激しく、一方１μｍより小さいと10万回操作後のトル
クが10kgf・cm以上となり実用上問題のあるものであっ
た。したがって、突出高さｄは１〜３μｍのものが優れ
ていることがわかる。
が激しく、一方１μｍより小さいと10万回操作後のトル
クが10kgf・cm以上となり実用上問題のあるものであっ
た。したがって、突出高さｄは１〜３μｍのものが優れ
ていることがわかる。
また、この実験では各摺接面1a,2aの表面粗さを中心
線平均粗さ（Ra）0.1μｍ以下と非常に滑らかな面とし
たものを用いたが、表面粗さと水モレは密接な関係があ
り、種々実験の結果、上記のように突出高さｄを１〜３
μｍとしたものでも、表面の中心線平均粗さ（Ra）0.1
μｍより大きくすると水モレが発生しやすかった。した
がって、各摺接面1a,2aの中心線平均粗さ（Ra）0.1μｍ
以下としたものが優れていた。
線平均粗さ（Ra）0.1μｍ以下と非常に滑らかな面とし
たものを用いたが、表面粗さと水モレは密接な関係があ
り、種々実験の結果、上記のように突出高さｄを１〜３
μｍとしたものでも、表面の中心線平均粗さ（Ra）0.1
μｍより大きくすると水モレが発生しやすかった。した
がって、各摺接面1a,2aの中心線平均粗さ（Ra）0.1μｍ
以下としたものが優れていた。
さらに、上記実験例では弁体の材質としてアルミナセ
ラミックスを用いたもののみを示したが、前記した他の
セラミックスを用いても全く同様の結果であった。
ラミックスを用いたもののみを示したが、前記した他の
セラミックスを用いても全く同様の結果であった。
叙上のように本発明によれば、セラミックスディスク
バルブにおける２枚の弁体のうち少なくとも一方の摺接
面を中央部が凸状となった中高形状としたことによって
良好なるシール性を保ったまま各弁体間の摺接特性が良
くなるため、無潤滑剤状態で長期間使用しても操作トル
クに変化がなくまた比較的容易に製造できるためコスト
が低く、品質も安定しており、性能面でも優れているな
ど、種々の特徴をもったセワミックディスクバルブを提
供することができる。
バルブにおける２枚の弁体のうち少なくとも一方の摺接
面を中央部が凸状となった中高形状としたことによって
良好なるシール性を保ったまま各弁体間の摺接特性が良
くなるため、無潤滑剤状態で長期間使用しても操作トル
クに変化がなくまた比較的容易に製造できるためコスト
が低く、品質も安定しており、性能面でも優れているな
ど、種々の特徴をもったセワミックディスクバルブを提
供することができる。
第１図は本発明のセラミックディスクバルブの応用例で
あるシングルレバー型湯水混合栓を示す断面図である。 第２図（ａ）は本発明実施例に係るセラミックディスク
バルブを示す概略断面図、第２図（ｂ）（ｃ）はそれぞ
れ本発明の他の実施例を示す概略断面図である。 第３図はセラミックディスクバルブの操作回数と操作ト
ルクの関係を示すグラフである。 1:可動弁体、2:固定弁体 1a,2a:摺接面、3:レバー
あるシングルレバー型湯水混合栓を示す断面図である。 第２図（ａ）は本発明実施例に係るセラミックディスク
バルブを示す概略断面図、第２図（ｂ）（ｃ）はそれぞ
れ本発明の他の実施例を示す概略断面図である。 第３図はセラミックディスクバルブの操作回数と操作ト
ルクの関係を示すグラフである。 1:可動弁体、2:固定弁体 1a,2a:摺接面、3:レバー
Claims (1)
- 【請求項１】セラミック板からなる２枚の弁体を摺接さ
せた状態で相対移動させることによって各弁体に形成し
た通路の連通、遮断を行うようにしたセラミックディス
クバルブにおいて、前記２枚の弁体のうち少なくとも一
方の弁体の摺接面を中央部が凸状となった中高形状とし
たことを特徴とするセラミックディスクバルブ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7775989A JP2729657B2 (ja) | 1989-03-28 | 1989-03-28 | セラミックディスクバルブ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7775989A JP2729657B2 (ja) | 1989-03-28 | 1989-03-28 | セラミックディスクバルブ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02256973A JPH02256973A (ja) | 1990-10-17 |
| JP2729657B2 true JP2729657B2 (ja) | 1998-03-18 |
Family
ID=13642859
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7775989A Expired - Fee Related JP2729657B2 (ja) | 1989-03-28 | 1989-03-28 | セラミックディスクバルブ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2729657B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN100491782C (zh) * | 2006-02-20 | 2009-05-27 | 邹建仁 | 水龙头 |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2568856Y2 (ja) * | 1992-03-31 | 1998-04-15 | エヌティエヌ株式会社 | 弁装置 |
| CN102840349B (zh) * | 2011-06-20 | 2016-06-22 | Toto株式会社 | 圆盘阀 |
-
1989
- 1989-03-28 JP JP7775989A patent/JP2729657B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN100491782C (zh) * | 2006-02-20 | 2009-05-27 | 邹建仁 | 水龙头 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH02256973A (ja) | 1990-10-17 |
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Legal Events
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|---|---|---|---|
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