JPH01172684A - バルブ用弁体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は流体の通路の連通または遮断を行なうバルブ用
弁体に関する。

（従来の技術） バルブ本体内に収納した固定弁体に対し、移動弁体を操
作レバーの操作によって摺接した状態で相対移動させる
ことにより、流体の通路の連通またはｊｇ断、換言すれ
ば開閉、切換、３Ｊ節、混合等のｖ制御を行なうように
したバルブは、既に数多くのものか提案されている。

ところで、この種のバルブに対しては、次のような種々
な要９がある。

（０固定弁体と移動弁体とが常に摺接した状態であって
も、操作レバーによる操作は軽く行なえること。

■操作レバーによる操作の軽いことが長期間維持できる
こと。

■多弁体のメンテナンスか簡単で、出来れば全く不要で
あること。

［株］当然のことながら、各弁体間の密着性か変化せず
、長期の使用によっても流体の漏れがないこと。

（５）各弁体の製造が簡単であること。

従来既に提案されてきている流体用の各種のバルブ１例
えば湯水混合栓用のバルブにあっては。

各弁体間の耐Ｐｊ耗性を考慮して、各弁体を金属酸いは
酸化アルミニウム焼結体等の比較的硬い材料によって稠
密状態に形成したものが多かった。このようにすると、
各弁体の耐摩耗性は向上するが各弁体間の摺動は円滑に
ならず、第１図に示すように湯水混合栓の操作レバーに
掛る摺動トルクが初期において相当大きくなる。従って
、この摺動を円滑に行なうため、各弁体の表面に潤滑剤
を塗布する。しかしながら１表面に塗布しただけの潤滑
剤は流出し易く、長期間使用した場合に、初期の操作特
性を維持することが困難である。

そこで１以上のような問題点を解決するため、出願人は
、［少なくとも摺接部分が、三次元網目構造の開放気孔
を有するセラミックス多孔質体の開放気孔中にフッ素系
オイル或いはシリコーン系オイルから選択されるいずれ
か少なくとも１種の潤滑剤が含浸されてなることを特徴
とするバルブ用弁体」（特願昭６０−１４３４２７号公
報）を既に提案している。

（発す１が解決しようとする問題点） しかしながら、上記三次元網目構造の開放気孔を有する
セラミックス多孔質体の開放気孔中に潤滑剤が含浸され
てなるバルブ用弁体にあっては、表面油膜が薄いため、
使用開始当初は弁体面粗度、及び湯・木切換え時の弁体
の熱膨張・収縮によるキシミを防１卜することが困難で
あり、初期摺動トルクを充分低減することができなかっ
た。表面油膜を厚くするため、含浸する潤滑剤の粘度を
高くすることか考えられるが、高粘Ｊバの潤滑剤は開放
気孔中に含浸することができない。

未発ＩＪＪは以上のような実状に鑑みてなされたもので
あり、その目的は、使用開始当初の操作レバーによる流
体の連通・遮断操作を常に軽く、かつ安定した状態で行
なうことのできるバルブ用弁体を提供することにある。

（問題点を解決するための手段） 以上のような問題点を解決するために本発明の採った手
段は。

ｒ少なくとも摺接面部分が三次元網目構造の開放気孔を
有するセラミックス多孔質体の開放気孔中にフッ素系オ
イル或いはシリコーン系オイルから選択されるいずれか
１種のオイルが含浸されるとともに、その表面に前記開
放気孔中に含浸されるオイルと同系のグリースが塗布さ
れてなることを特徴とするバルブ用弁体」 である。

本発明のバルブ用弁体は、バルブ本体内に固定的に収納
されて流体の流路を形成した固定弁体、またはバルブ本
体の操作レバーによって固定弁体に接触した状態で相対
移動させることにより固定弁体の通路の連通またはｉ！
！断を行なうようにした移動弁体の少なくともいずれか
一方に使用されろものであり、少なくとも摺接面部分か
三次元＃１【１構造の開放気孔を有するセラミックス多
孔質体の開放気孔中にフッ素系オイル或いはシリコーン
系オイルから選択されるいずれか１種のオイルか含浸さ
れるとともに、その表面に前記開放気孔中に含浸される
オイルと同系のグリースが塗布されてなることを特徴と
するバルブ用弁体である。

前記セラミックス多孔質体は、開放気孔率か５〜４０容
積％であることが有利である。その理由は、前記開放気
孔率が５古語％より低いと、実質的なオイルの含侵量が
少なくなり、潤滑特性を充分に発揮させることが困難で
あるからであり、−方４０＊積％よりも高いと、多孔質
体の強度か低く、粒子が脱離し易いばかりでなく、オイ
ルか流出し易いからである。

前記セラミックス多孔質体は、結晶の平均粒径が１０ｇ
ｍ以下であることが右利である。その理由は、前記結晶
の平均粒径がｌｏｏｍよりも大きいと、多孔質体表面の
面粗度が大きくなり易く、摺動特性か劣化するからであ
る。

前記出発原料であるセラミックス粉末は、平均粒径が１
１０７Ｌ以下であることが有利である。その理由は、平
均粒径か１０ｐｍより大きいセラミックス粉末を使用す
ると１粒と粒との結合箇所が少なくなるため、高強度の
多孔質体を製造することが困難になるばかりでなく、表
面の面粗度か劣化するからである。

本発明に係るバルブ用弁体にあっては、前述の如くして
製造されたセラミックス多孔質体の開放気孔中にまずフ
ッ素系オイル或いはシリコーン系オイルから選択される
いずれか少なくとも１種のオイルが含浸される必要かあ
る。その理由は、耐摩耗性に優れたセラミックス基材に
潤滑特性に優れたフッ素系オイル或いはシリコーン系オ
イルから選択されるいずれか１種を含浸することによっ
て、Ｗ！動特性を著しく向上させることができるかうで
ある。

前記フッ素オイルとしては、フルオロエチレン、フルオ
ロエステル、フルオロトリアジン、ペルフルオロポリエ
ーテル、フルオロシリコーン、これらの誘導体或いはこ
れらの重合体から選択される１種または２種以との混合
物を使用することが右利であり、また前記シリコーン系
オイルとしては、メチルシリコーン、メチルフェニルシ
リコーン、これらの誘導体或いはこれらの重合体から選
択される１種または２種以−トの混合物を使用すること
が有利である。

なお、前記フッ素系オイル及びシリコーン系オイルは、
耐溶剤性、化学的安定性、及び耐熱性に優れているため
、長期間にわたって極めて良好な潤滑特性を付与するこ
とができるものである。

前記セラミックス多孔質体の開放気孔中にオイルを含浸
する方法としては、加熱により低粘度化したオイル中に
セラミックス多孔質体を侵清し。

真空または加圧下で含浸する方法など一般的な方法か適
用できる。

この場合、前記オーイルを前記多孔質体の開放気孔１０
０容積部に対し、少なくともｌＯ容ｌＩｉ部含浸するこ
とが有利である。その理由は、オイルの含浸量が１０容
ａ部より少ないと、潤滑性を向上させることか困難だか
らである。

また、本発明に係るバルブ用弁体にあっては、開放気孔
中にフッ素系オイル或いはシリコーン系オイルから選択
されるいずれか少なくとも１種のオイルか含浸されたセ
ラミックス多孔質体の表面に、前記含浸されたオイルと
同系のグリースを塗布する必要かある。その理由は、表
面にグリースを塗布することによって１表面油膜を厚く
することができ、弁体面粗度、及び湯・水切換え時の弁
体の８膨張・収縮によるキシミを防止することかできる
からである。なお、表面に塗布するグリースを開放気孔
中に含浸されたオイルと同系のものに限定する、すなわ
ちフッ素系オイルが含浸された場合はフッ素系グリース
、或いはシリコーン系オイルが含浸された場合はシリコ
ーン系グリースをｐＩｉ布する、理由は、例えばフッ素
系オイルが含浸された場合にシリコーン系グリースを塗
布すると、表ｒｍに”ｋ　ｔｒｉ　シたシリコーン系グ
リースがフッ素系オイルによりグリースの基油と増ちょ
う剤が分離して、その潤滑性が劣化するからである。

なお、前記フッ素グリース及びシリコーングリースはオ
イルを基油とし、各種の増もよう剤や添加剤（油性向上
剤、酸化防１Ｆ剤など）を配合したものである。

前記セラミックス多孔質体の表面にグリースを４４１す
る方法としては、ｆ−めローラーにグリースを付着させ
、それをセラミックス表面に転写する方法、スクリーン
印刷の如き方法、或いはグリースを引き伸ばした面にセ
ラミフクスな摺接する方法など−・般的な方法が適用で
きる。

この場合＋ｉｉｊ記グリースは少なくともｏ、３ｇｍ以
ｔ”３布することか右利である。その理由は、グリース
の塗布驕が０．３ｇｍより少ないと、弁体面粗度、及び
湯・木切換え時の弁体の熱膨張・収縮によるキシミを防
１卜することが困難だからである。

なお、シリコーン系オイル及びシリコーン系グリースは
、フッ素系オイル及びフッ素系グリースに比し安価に入
手することができるため、より好適であるといえる。

（発明の作用） 本発明に係るバルブ用弁体は、上記のように構成される
ことによって、次のような作用がある。

まず、固定弁体または移動弁体の少なくともいずれか一
方の摺接面部分をセラミックス多孔質体によって形成す
ることにより、このセラミックス多孔賀体自体か高い硬
度を有し、かつ耐ＩＩ耗性に優れていることから、これ
らの固定弁体及び移動弁体の耐摩耗性が向トしている。

また、固定弁体または移動弁体の少なくともいずれか一
方の摺接面部分を三次元網目４Ｉ造の開放気孔を有する
セラミックス多孔質体によって形成するとともに、その
開放気孔中にオイルを含浸し、かつその表面にグリース
を塗布することに″よって、これら潤滑剤が有する潤滑
性により、固定弁体と移動弁体との摺接が長期間円滑に
行なわれるのである。

この実際の潤滑特性を上記の固定弁体及び移動弁体のう
ち、固定弁体なアルミナ質焼結体、移動弁体をメチルシ
リコーンオイルか含浸され、シリコーングリースか塗布
された）に化珪素賀体によって構成するとともに、これ
らを内部に組付た湯水混合栓の場合の実験結果から考察
してみると、図に示すようになった。この実験において
は、固定弁体と移動弁体との摺接面における潤滑性を見
るために、当該湯水混合栓の操作レバーにおける摺動ト
ルク変動を計測することによって行なった。

この実験によると、操作レバーを１０万回動かしても、
操作レバーに掛る摺動トルク（図中のイ）は、常に３ｋ
ｇｆｃｍ以下にあった。そして、摺動トルクの変動幅は
、はぼ１．５ｋｇｆｃｍ以ドであった。すなわち従来の
温水混合栓における操作レバーの摺動トルク変０（図中
の口）と比較すれば、本発明に係るバルブ用弁体を使用
した場合は、その操作レバーに係る摺動トルクか小さい
だけでなく、長期間にわたって使用してもＷ！！動トル
ク変動はほとんどないのである。また、潤滑剤が含浸さ
れた弁体を備えた温水混合栓における操作レバーのＦＭ
動トルク変！［１中のハ）と比較しても、潤滑特性が優
れている。

勿論、以上のことは流体として油、各種洗浄液、各種溶
液等の液体、Ｊ＆いは各種の気体についても同様である
。

また、上記の炭化珪素質多孔質体に代えて他のセラミ・
ンクス多孔質体、すなわちＡ９．２０．、Ｓ　　ｉｏ２
　、　ＺｒＯ２、Ｓ　　ｉＣ，Ｔ　　ｉＣ，ＴａＣ。

Ｂ、　　Ｃ，ＷＣ，Ｃｒ＊　　Ｃ２、Ｓ　　ｉｚ　　Ｎ
４　　、　　ＢＮ、ＴｉＮ、ＡＩＮ、ＴｉＢ、、ＣｒＢ
２或いはこれらの化合物から選択されるいずれか１種ま
たは２種以上を主として含有するセラミックス多孔質体
を使用した場合においても、Ｆ記の作用とほぼ同様の作
用かあるものである。

そして、当該バルブにおいては、従来のようなメンテナ
ンスは全く不要である。

そして１以上説１１　Ｌ、たような各固定弁体または移
動弁体の少なくともいずれか一方の摺接面部分か、三次
元網目構造の開放気孔を有するセラミックスとして炭化
珪素を主体としたものを実際に製造する場合の実施例及
び比較例について説明する。

実施例１ 出発原料として使用した炭化珪素粉友は、９４　、６　
＠ｒ、：、％かβ型結晶で残部か実質的に２Ｈ型結晶よ
りなり、０．２９重ｆ％の遊離１５素。

０．１７重Ｉよ％の酸素、０．０３重に％のアルミニウ
ムを主として含有し、０．２８μｍの平均粒径を有して
おり、ホウ素は検出されなかった。

炭化珪素粉末１００重Ｙ部に対し、ポリビニルアルコー
ル５重ψ部、木３００１量部を配合し、ボールミル中で
５時間混合した後乾燥した。

この乾燥混合物を適宜裸地して顆粒化した後、金属製押
し型を用いて３０００　ｋ　ｇ　／　ｃ　ｍ″の圧力て
成形した。この生成形体の寸法は５０　ｍ　ｍ　ｘ５０
　ｍ　ｍ　Ｘ　３０　ｍ　ｍて密度は２−０ｇ／ｃｔｒ
ｒ’（６２容積％）であった。

前記生成形体を黒鉛製ルツボに装入し、タンマン型焼成
炉を使用して１気圧の主としてアルゴンガス雰囲気中で
焼成した。４温過程は、まず４５０’Ｃ／時間で２００
０°Ｃまで昇温し、最高温度２００℃を１０分間維持し
た。焼結中のＣＯガス分圧は、常温〜１７００℃におい
ては８０Ｐａ以ド、１７００℃よりも高温域では３００
±５０Ｐａの範囲内となるようアルゴンガス原着を適宜
調整して制御した。

得られた多孔質体の密度は２．０５ｇ／ｃｍ″、開放気
孔率は３６容植％で、その結晶構造は走査型電Ｔ−顕微
鏡によってＷ１察したところ、平均アスペクト比か２．
５の変化珪素結晶が多方向に複雑に絡みあった三次元網
目構造を有しており、生成形体に対する線収縮率はいず
れの方向に対しても０．２５±０．０２％の範囲内で、
多孔質体の寸法精度±０．０５ｍｍ以内であった。また
、この多孔質体の平均曲げ強度は１８．５ｋｇ／ｍｒｎ
’と極めて高い値を示した。

この多孔質体を外径が３０　ｍ　ｍ、内径か１５ｍｍ、
厚さか５ｍｍのリング状に加工した後、メチルシリコー
ンに真空下で浸漬して含浸させた。この多孔質体中に含
浸されたメチルシリコーンの開放気孔中に占める割合は
約９０容積％であった。

次に、多孔質体の表面にシリコーングリースを塗布した
。

このメチルシリコーンを含浸し、シリコーングリースを
塗布した多孔質体のステンレス鋼（ＳＵＳ３０４）に対
する乾式摺動試験を５００ｍｍ／ｓｅｃの摺動速度でＷ
Ｉ動させるリングオンリング法てｌ　Ｏｋ　ｇ　ｆ　／
　ｃ　ｒｎ’の端面荷重を負荷して行なったところ、摩
擦係数は０．２〜０．３．また摩耗係数は１．８ｘ　１
０−’ｍｍ／ｋｍ　（ｋｇｆ／ｃ　ｒｎ’　）であり、
極めて優れた摺動特性を有してＵ−ることか認められた
。

■奥」」２ 多孔質体は実施例１と同様であるか、オイルを含浸、及
びグリースを塗布することなく摺動試験を行なったとこ
ろ、摩擦係数は０．６〜０．７、摩耗係数は２．２ＸＩ
Ｏ−’ｍｍ／ｋｍ　（ｋｇｆ／ｃ　ｒｒｒ′）てあった
。

几１１２ 多孔質体は実施例１と同様であり、オイルを同様に含浸
したが、グリースを塗布することなく摺動試験を行なっ
たところ、摩擦係数は０．１５〜０．３０．Ｐｌ耗係数
は４．８ｘ　ｌ　Ｏ−’ｍｍ／ｋｍ（ｋ　ｇ　ｆ　／　
ｃ　ｒｎ’　）てあった。

基癒負ス 実施例１と同様であるが、メチルシリコーンに代えてペ
ルフルオロポリエーテルを含浸し、フッ素グリースを塗
布した。この多孔質体中に含浸されたメチルフェニルシ
リコーンの開放気孔中に占める割合は約９０容植％であ
った。

この多孔質体を実施例１と同様の方法で摺動特性を測定
したところ、摩擦係数は０．２〜０．３、摩耗係数は１
．５ｘ　ｌ　Ｏ−’ｍｍ／ｋｍ（ｋ　ｇ　ｆ　／　ｃ　
ｒｎ’　）てあり、上記の比較例１と比べて約１４７０
倍、比較例２と比べて約５倍の耐摩耗性を有しているこ
とか認められた。

実ｍ 実施例１と同様の方法であるが、炭化珪素粉末ｉｏｏｔ
ｗ諺部に対し、炭化ホウ素粉末をＩｆ＜ｕ部、カーボン
ブラック粉末を２倍量部配合した乾燥物を使用し、焼成
温度を１９００℃に低めて多孔質体を得た。

得られた多孔質体は結晶の平均粒径が約２．７μｍで、
三次元網■構造で結合しており、密度は２．ｓａｇ／ｃ
ｍ″、平均曲げ強度は５２　ｋ　ｇ　ｆ　／　ｃ　ｔｎ
’であった。

この多孔質体を移動弁体の形状に加工した後。

実施例１と同様にメチルシリコーンを多孔質体の開放気
孔中に約９０容植％含浸し、シリコーングリースを塗布
した。

次いで、このメチルシリコーンを含浸し、シリコーング
リースを塗布した多孔質体よりなる移動弁体を湯水混合
栓に組付けて耐久試験を行なった。

その結果を図に示す。

なお、固定１１体としては緻ｖ１．買のアルミナ焼結体
を使用した。

図に示した結果よりわかるように本実施例の弁体は極め
て長期間にわたり、て良好な摺ｆｈ特性を有するもので
あった。

（発明の効果） 以上詳述した通り１本発明によれば、固定弁体または移
動弁体の少なくともいずれか一方の摺接面部分を、三次
元網ｌ構造の開放気孔を有するセラミ・ンクス多孔質体
によって形成するとともに、重犯開放気孔中にオイルを
含侵し、かつその表面にグリースを塗布したことにその
特徴があり、これにより、固定弁体と移動弁体とが常に
摺接した状態であっても、操作レバーによる連通・遮断
操作を常に軽くかつ安定した状態で行うことのできるバ
ルブを提供することができる。

そして、このように形成した当該バルブに五つては、操
作レバーによる操作を長期間にわたって軽く行うことが
できるだけでなく、固定弁体と移動弁体との密着摺動を
長期間にわたって維持し。

流体の漏れを生ずるようなことがない。

勿論、以りのことは、水や湯以外の流体１例えば油等の
液体、あるいはプロパンガスのような気体等の流体の通
路の連通または遮断を行うようにしたあらゆる形態のバ
ルブについても同様である。また、本発明を適用するに
あたっては、その材料としてＡ１１２０−１．５ｉｆｔ
、ＺｒＯ，。

Ｓ　ｉＣ，Ｔ　ｉＣ，ＴａＣ，Ｂ４　Ｃ％ＷＣ，Ｃｒ：
＋Ｃ２、Ｓｌ：ｌ　Ｎ４．８Ｎ、ＴＩＮ、ＡＱＮ、Ｔｉ
Ｂ２．ＣｒＢ、あるいはこれらの化合物から選択される
いずれか１種または２種以上を主として含有するものか
ら自由に選択することができるものである。

また、各固定弁体または移動弁体の全体をＥ述したよう
にして形成して実施する他２少なくとも各固定弁体また
は移動弁体の〃いに摺接する面部分のみを１−記のよう
に形成して実施した場合にも同様な効果を得ることがで
きるものである。

【図面の簡単な説明】

図は本発明に係る固定弁体と移動弁体間及び従来の固定
弁体と移動弁体との摺動トルク変動をそれぞれ比較して
示したグラフである。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 少なくとも摺接面部分が三次元網目構造の開放気孔を有
   するセラミックス多孔質体の開放気孔中にフッ素系オイ
   ル或いはシリコーン系オイルから選択されるいずれか１
   種のオイルが含浸されるとともに、その表面に前記開放
   気孔中に含浸されるオイルと同系のグリースが塗布され
   てなることを特徴とするバルブ用弁体。