JPH09112736A - 極低温用ガス流量制御弁 - Google Patents
極低温用ガス流量制御弁Info
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- JPH09112736A JPH09112736A JP27262195A JP27262195A JPH09112736A JP H09112736 A JPH09112736 A JP H09112736A JP 27262195 A JP27262195 A JP 27262195A JP 27262195 A JP27262195 A JP 27262195A JP H09112736 A JPH09112736 A JP H09112736A
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- gas flow
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 ポペットとスリーブの摺動面が常に良好な摺
動可能な状態に保たれ、極低温環境においても使用可能
なガス流量制御弁を実現する。 【解決手段】 ポペット１とスリーブ２をニッケル基合
金製とし、スリーブ２と摺動するポペット１の表面にイ
オンプレーティング法により窒化チタンの硬質薄膜６を
形成したことによって、ポペット１とスリーブ２の摺動
面の焼き付き（凝着）防止と摩擦係数の低減が可能とな
り、また、ポペット表面にスパッタリング法により二硫
化モリブデンの薄膜を形成したことによって、摩擦係数
の一層の低減が可能となり、更に、ポペット表面に窒化
チタンの硬質薄膜を形成し、その上に二硫化モリブデン
の薄膜を形成したことによって、摺動面の摩耗寿命の一
層の向上が可能となる。
動可能な状態に保たれ、極低温環境においても使用可能
なガス流量制御弁を実現する。 【解決手段】 ポペット１とスリーブ２をニッケル基合
金製とし、スリーブ２と摺動するポペット１の表面にイ
オンプレーティング法により窒化チタンの硬質薄膜６を
形成したことによって、ポペット１とスリーブ２の摺動
面の焼き付き（凝着）防止と摩擦係数の低減が可能とな
り、また、ポペット表面にスパッタリング法により二硫
化モリブデンの薄膜を形成したことによって、摩擦係数
の一層の低減が可能となり、更に、ポペット表面に窒化
チタンの硬質薄膜を形成し、その上に二硫化モリブデン
の薄膜を形成したことによって、摺動面の摩耗寿命の一
層の向上が可能となる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ガスの流量制御
弁、特に、エンジン燃料用水素などの低温ガスの流量制
御に適用される極低温用ガス流量制御弁に関する。
弁、特に、エンジン燃料用水素などの低温ガスの流量制
御に適用される極低温用ガス流量制御弁に関する。
【０００２】
【従来の技術】直動式のガス流量制御弁は、図７に示す
様にポペット１がスリーブ２内を往復動してフランジ５
との間に形成されるオリフィス部３を調整することによ
りガス流量を調整するものであり、ソレノイド一体型の
ためにコンパクトで高性能なものである。
様にポペット１がスリーブ２内を往復動してフランジ５
との間に形成されるオリフィス部３を調整することによ
りガス流量を調整するものであり、ソレノイド一体型の
ためにコンパクトで高性能なものである。
【０００３】従来のガス流量制御弁においては、ソレノ
イド駆動であり油圧ピストンなどに比べて駆動力が小さ
く、この型の流量制御弁を低温、高圧用として使用する
場合、ポペット１の駆動力の増加や温度変化によるクリ
アランス変化の要因となるため、樹脂材のシールや摺動
材は使えず、ポペット１とスリーブ２は金属材料同士の
摺動となっていた。
イド駆動であり油圧ピストンなどに比べて駆動力が小さ
く、この型の流量制御弁を低温、高圧用として使用する
場合、ポペット１の駆動力の増加や温度変化によるクリ
アランス変化の要因となるため、樹脂材のシールや摺動
材は使えず、ポペット１とスリーブ２は金属材料同士の
摺動となっていた。
【０００４】特に、エンジン燃料用水素などの低温ガス
に使用する場合は、部材の低温強度確保のためにニッケ
ル基合金（例えばインコネル７１８）を使用する必要が
あり、鋼に比べて焼き付き対策となる表面処理が限定さ
れていた。
に使用する場合は、部材の低温強度確保のためにニッケ
ル基合金（例えばインコネル７１８）を使用する必要が
あり、鋼に比べて焼き付き対策となる表面処理が限定さ
れていた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】ガス流量制御弁は、ポ
ペットがスリーブ内を摺動するとき、焼き付き（凝着
し）摩擦係数が増加するとポペットを駆動できなくな
り、流量制御弁として機能しなくなる。燃料制御弁の場
合、動作不良はエンジンそのもののトラブルに繋がる重
大な問題であるため、ポペットとスリーブが焼付く（凝
着する）ことなくポペットがスムーズに駆動されること
が要求される。
ペットがスリーブ内を摺動するとき、焼き付き（凝着
し）摩擦係数が増加するとポペットを駆動できなくな
り、流量制御弁として機能しなくなる。燃料制御弁の場
合、動作不良はエンジンそのもののトラブルに繋がる重
大な問題であるため、ポペットとスリーブが焼付く（凝
着する）ことなくポペットがスムーズに駆動されること
が要求される。
【０００６】従来の極低温用ガス流量制御弁において、
ポペットなどの部品は低温強度上の要求からニッケル基
合金とする必要があり、摺動面の焼き付き対策となる表
面処理が望まれていた。この表面処理には、特殊な作動
環境中（低温水素ガス中）で要求される回数以上往復動
させても低摩擦で焼き付かずに摺動すること、部品の強
度低下や変形を起こさないことが要求され、また、処理
後の加工が不要なことが望ましい。
ポペットなどの部品は低温強度上の要求からニッケル基
合金とする必要があり、摺動面の焼き付き対策となる表
面処理が望まれていた。この表面処理には、特殊な作動
環境中（低温水素ガス中）で要求される回数以上往復動
させても低摩擦で焼き付かずに摺動すること、部品の強
度低下や変形を起こさないことが要求され、また、処理
後の加工が不要なことが望ましい。
【０００７】しかしながら、従来は適切な表面処理を見
出すことができず、ポペットとスリーブは金属材料同士
の摺動となっており、上記課題は未解決であった。本発
明は上記課題を解決しようとするものである。
出すことができず、ポペットとスリーブは金属材料同士
の摺動となっており、上記課題は未解決であった。本発
明は上記課題を解決しようとするものである。
【０００８】
（１）請求項１に記載の発明に係る極低温用ガス流量制
御弁は、ポペットがソレノイド駆動でスリーブ内を往復
動することによりガス流量を制御する極低温用ガス流量
制御弁において、ポペットとスリーブがニッケル基合金
製であり、かつ、スリーブと摺動するポペットの表面に
イオンプレーティング法による窒化チタンの硬質薄膜が
コーティングされて形成されたことを特徴としている。
御弁は、ポペットがソレノイド駆動でスリーブ内を往復
動することによりガス流量を制御する極低温用ガス流量
制御弁において、ポペットとスリーブがニッケル基合金
製であり、かつ、スリーブと摺動するポペットの表面に
イオンプレーティング法による窒化チタンの硬質薄膜が
コーティングされて形成されたことを特徴としている。
【０００９】上記において、イオンプレーティング法に
よりニッケル基合金の表面に窒化チタンをコーティング
した場合、低温でも剥離しない硬質の薄膜を形成するこ
とができる。
よりニッケル基合金の表面に窒化チタンをコーティング
した場合、低温でも剥離しない硬質の薄膜を形成するこ
とができる。
【００１０】そのため、ニッケル基合金製のスリーブと
摺動するニッケル基合金製のポペットの表面に上記によ
り窒化チタンの硬質薄膜を形成させた場合、摺動面の焼
き付き（凝着）の防止と摩擦係数の低減が可能となる。
摺動するニッケル基合金製のポペットの表面に上記によ
り窒化チタンの硬質薄膜を形成させた場合、摺動面の焼
き付き（凝着）の防止と摩擦係数の低減が可能となる。
【００１１】（２）請求項２に記載の発明は、上記発明
（１）に記載の極低温用ガス流量制御弁において、窒化
チタンの硬質薄膜に代えて、ポペットの表面にスパッタ
リング法による二硫化モリブデンの薄膜がコーティング
されて形成されたことを特徴としている。
（１）に記載の極低温用ガス流量制御弁において、窒化
チタンの硬質薄膜に代えて、ポペットの表面にスパッタ
リング法による二硫化モリブデンの薄膜がコーティング
されて形成されたことを特徴としている。
【００１２】上記において、スパッタリング法によりニ
ッケル基合金の表面に二硫化モリブデンをコーティング
した場合、コーティングにより形成された薄膜は固体潤
滑剤としての作用をなし、上記発明（１）よりも更に摩
擦係数を低下させることができるとともに、極低温の使
用環境にも耐えるものとすることができる。
ッケル基合金の表面に二硫化モリブデンをコーティング
した場合、コーティングにより形成された薄膜は固体潤
滑剤としての作用をなし、上記発明（１）よりも更に摩
擦係数を低下させることができるとともに、極低温の使
用環境にも耐えるものとすることができる。
【００１３】そのため、ニッケル基合金製のスリーブと
摺動するニッケル基合金製のポペットの表面に上記によ
り二硫化モリブデンの薄膜を形成させた場合、上記発明
（１）に比べて更に摺動面の摩擦係数の低減が可能とな
る。
摺動するニッケル基合金製のポペットの表面に上記によ
り二硫化モリブデンの薄膜を形成させた場合、上記発明
（１）に比べて更に摺動面の摩擦係数の低減が可能とな
る。
【００１４】（３）請求項３に記載の発明は、上記発明
（２）に記載の極低温用ガス流量制御弁において、二硫
化モリブデンの薄膜に代えて、ポペットの表面にイオン
プレーティング法による窒化チタンの硬質薄膜がコーテ
ィングされ、その上にスパッタリング法による二硫化モ
リブデンの薄膜がコーティングされて形成されたことを
特徴としている。
（２）に記載の極低温用ガス流量制御弁において、二硫
化モリブデンの薄膜に代えて、ポペットの表面にイオン
プレーティング法による窒化チタンの硬質薄膜がコーテ
ィングされ、その上にスパッタリング法による二硫化モ
リブデンの薄膜がコーティングされて形成されたことを
特徴としている。
【００１５】上記において、ニッケル基合金の表面にイ
オンプレーティング法により窒化チタンをコーティング
し、更にその上に二硫化モリブデンをコーティングした
場合、窒化チタンの硬質薄膜により二硫化モリブデン薄
膜の荷重方向の変形が小さくなり、摩耗寿命が向上する
とともに、二硫化モリブデン薄膜が磨滅したときに窒化
チタンの硬質薄膜が焼き付きを防止する。
オンプレーティング法により窒化チタンをコーティング
し、更にその上に二硫化モリブデンをコーティングした
場合、窒化チタンの硬質薄膜により二硫化モリブデン薄
膜の荷重方向の変形が小さくなり、摩耗寿命が向上する
とともに、二硫化モリブデン薄膜が磨滅したときに窒化
チタンの硬質薄膜が焼き付きを防止する。
【００１６】そのため、ニッケル基合金製のポペットの
表面に上記により窒化チタンの硬質薄膜を形成させ、更
にその上に二硫化モリブデンの薄膜を形成させた場合、
上記発明（２）に比べて摺動面の摩耗寿命を延長させる
ことが可能となる。
表面に上記により窒化チタンの硬質薄膜を形成させ、更
にその上に二硫化モリブデンの薄膜を形成させた場合、
上記発明（２）に比べて摺動面の摩耗寿命を延長させる
ことが可能となる。
【００１７】
【発明の実施の形態】本発明の実施の第１形態に係る極
低温用ガス流量制御弁について、図１により説明する。
低温用ガス流量制御弁について、図１により説明する。
【００１８】図１に示す本実施形態は、ポペット１がソ
レノイド４により駆動されてスリーブ２内を往復動し、
その往復動でオリフィス部３のすきまを調整することに
よりガス流量を高精度に制御する極低温用ガス流量制御
弁において、ニッケル基合金であるインコネル７１８製
のポペット１表面に、気相めっき法の一つである反応性
イオンプレーティング法によりコーティングされて形成
された窒化チタンの硬質薄膜を備えている。
レノイド４により駆動されてスリーブ２内を往復動し、
その往復動でオリフィス部３のすきまを調整することに
よりガス流量を高精度に制御する極低温用ガス流量制御
弁において、ニッケル基合金であるインコネル７１８製
のポペット１表面に、気相めっき法の一つである反応性
イオンプレーティング法によりコーティングされて形成
された窒化チタンの硬質薄膜を備えている。
【００１９】なお、この硬質薄膜は、イオンプレーティ
ング装置内でポペット１を回転させながらコーティング
することにより得られたものであり、外周面に約２μｍ
の厚さで均一に形成されている。
ング装置内でポペット１を回転させながらコーティング
することにより得られたものであり、外周面に約２μｍ
の厚さで均一に形成されている。
【００２０】本実施形態は、本発明者らが表面処理につ
いて種々検討を重ねた結果得られたものであり、以下に
その内容を説明する。表面硬化が焼き付き防止となるの
は一般に知られている。しかしながら、高温処理である
窒化処理やほう化処理は母材の変形を招くため、適さな
い。溶射は低温処理であるが、被膜がポーラスであり表
面も荒れるために後加工が必要となる。めっきも低温処
理であるが、密着性が十分でないために剥離を生じる。
いて種々検討を重ねた結果得られたものであり、以下に
その内容を説明する。表面硬化が焼き付き防止となるの
は一般に知られている。しかしながら、高温処理である
窒化処理やほう化処理は母材の変形を招くため、適さな
い。溶射は低温処理であるが、被膜がポーラスであり表
面も荒れるために後加工が必要となる。めっきも低温処
理であるが、密着性が十分でないために剥離を生じる。
【００２１】膜厚制御性が高くて処理後の加工が不要な
気相めっき法の中で、化学蒸着法と呼ばれる方法を用い
た場合、アルミナなどのセラミックスをコーティングす
ることができるが、約１０００℃の高温処理であるため
に母材の変形を招き、約５００℃程度の時効処理で強度
を向上させているニッケル基合金の強度低下を招く。
気相めっき法の中で、化学蒸着法と呼ばれる方法を用い
た場合、アルミナなどのセラミックスをコーティングす
ることができるが、約１０００℃の高温処理であるため
に母材の変形を招き、約５００℃程度の時効処理で強度
を向上させているニッケル基合金の強度低下を招く。
【００２２】そこで、発明者らは鋭意検討の結果、処理
中の熱変形がなく、膜厚制御性が高くて処理後の加工が
不要な気相めっき法であって、ニッケル基合金上にコー
ティングすることができ、低温でも剥離することがな
く、焼き付き対策となるものとして、イオンプレーティ
ング法による窒化チタンの硬質薄膜の形成が適切である
ことを見い出した。
中の熱変形がなく、膜厚制御性が高くて処理後の加工が
不要な気相めっき法であって、ニッケル基合金上にコー
ティングすることができ、低温でも剥離することがな
く、焼き付き対策となるものとして、イオンプレーティ
ング法による窒化チタンの硬質薄膜の形成が適切である
ことを見い出した。
【００２３】このイオンプレーティング法によるもの
は、処理中の基板温度は高いほど膜の密着性が高いが、
時効処理温度以下の４００℃でも十分な密着性を確保で
きるものであった。
は、処理中の基板温度は高いほど膜の密着性が高いが、
時効処理温度以下の４００℃でも十分な密着性を確保で
きるものであった。
【００２４】上記において、ニッケル基合金のビッカー
ス硬さは約４００であるのに対し、約２μｍ膜厚の窒化
チタンをコーティングすると、約８５０まで表面が硬化
する。そのため、ポペット１とスリーブ２を形成するニ
ッケル基合金同士の摺動では凝着して摩擦係数が高い
が、密着性の高い窒化チタンの硬質薄膜をポペット１に
コーティングした場合、凝着を防止することができ、摩
擦係数を低減させることが可能となった。
ス硬さは約４００であるのに対し、約２μｍ膜厚の窒化
チタンをコーティングすると、約８５０まで表面が硬化
する。そのため、ポペット１とスリーブ２を形成するニ
ッケル基合金同士の摺動では凝着して摩擦係数が高い
が、密着性の高い窒化チタンの硬質薄膜をポペット１に
コーティングした場合、凝着を防止することができ、摩
擦係数を低減させることが可能となった。
【００２５】本発明の実施の第２形態に係る極低温用ガ
ス流量制御弁について、以下に説明する。本実施形態に
おいては、上記第１実施形態における窒化チタンの硬質
薄膜のコーティングに代えて、気相めっき法の一つであ
るスパッタリング法により二硫化モリブデンの薄膜がニ
ッケル基合金であるインコネル７１８製のポペット表面
にコーティングされている。
ス流量制御弁について、以下に説明する。本実施形態に
おいては、上記第１実施形態における窒化チタンの硬質
薄膜のコーティングに代えて、気相めっき法の一つであ
るスパッタリング法により二硫化モリブデンの薄膜がニ
ッケル基合金であるインコネル７１８製のポペット表面
にコーティングされている。
【００２６】なお、この薄膜は、スパッタリング装置内
でポペットを回転させながらコーティングすることによ
り得られたものであり、外周面に約１μｍの厚さで均一
に形成されている。
でポペットを回転させながらコーティングすることによ
り得られたものであり、外周面に約１μｍの厚さで均一
に形成されている。
【００２７】本実施形態についても、本発明者らが表面
処理について種々検討を重ねた結果得られたものであ
り、以下その内容を説明する。固体潤滑剤のコーティン
グが焼き付き対策となるのは一般に知られているが、そ
の特性は雰囲気によって大きく異なる。
処理について種々検討を重ねた結果得られたものであ
り、以下その内容を説明する。固体潤滑剤のコーティン
グが焼き付き対策となるのは一般に知られているが、そ
の特性は雰囲気によって大きく異なる。
【００２８】例えば、固体潤滑剤の代表である黒鉛は水
分のないガス中では潤滑性がない。雰囲気依存性の小さ
いポリテトラフルオロエチレン（以下ＰＴＦＥとする）
は有望であるが、プライマー層と呼ばれる密着層を介さ
ないとＰＴＦＥコーティングを母材へ密着させることは
できない。このプライマー層は樹脂材であるが、−１０
０℃程度の低温に耐えられないために適用できない。
分のないガス中では潤滑性がない。雰囲気依存性の小さ
いポリテトラフルオロエチレン（以下ＰＴＦＥとする）
は有望であるが、プライマー層と呼ばれる密着層を介さ
ないとＰＴＦＥコーティングを母材へ密着させることは
できない。このプライマー層は樹脂材であるが、−１０
０℃程度の低温に耐えられないために適用できない。
【００２９】そこで、本発明者らが鋭意検討した結果、
固体潤滑膜のなかでスパッタリング法による二硫化モリ
ブデンの薄膜が、問題解決の手段となることを見い出
し、本実施形態を実現した。
固体潤滑膜のなかでスパッタリング法による二硫化モリ
ブデンの薄膜が、問題解決の手段となることを見い出
し、本実施形態を実現した。
【００３０】上記において、ポペットとスリーブは、ポ
ペットを形成するニッケル基合金の表面にコーティング
された二硫化モリブデン薄膜の固体潤滑作用により低摩
擦となり、面の損傷もなく摺動するものとなった。ま
た、この薄膜は、上記第１実施形態の硬質薄膜に比べて
大幅に低摩擦であり、摺動する相手材も摩耗しないとい
う効果がある。
ペットを形成するニッケル基合金の表面にコーティング
された二硫化モリブデン薄膜の固体潤滑作用により低摩
擦となり、面の損傷もなく摺動するものとなった。ま
た、この薄膜は、上記第１実施形態の硬質薄膜に比べて
大幅に低摩擦であり、摺動する相手材も摩耗しないとい
う効果がある。
【００３１】本発明の実施の第３形態に係る極低温用ガ
ス流量制御弁について、以下に説明する。本実施形態に
おいては、上記第１実施形態において形成された窒化チ
タンの硬質薄膜の上に、更に第２実施形態におけるスパ
ッタリング法により二硫化モリブデンの薄膜がコーティ
ングされている。なお、それぞれの薄膜は、それぞれ第
１、第２実施形態と同様に形成され、窒化チタンは約２
μｍ、二硫化モリブデンは約１μｍの厚さで均一に形成
されている。
ス流量制御弁について、以下に説明する。本実施形態に
おいては、上記第１実施形態において形成された窒化チ
タンの硬質薄膜の上に、更に第２実施形態におけるスパ
ッタリング法により二硫化モリブデンの薄膜がコーティ
ングされている。なお、それぞれの薄膜は、それぞれ第
１、第２実施形態と同様に形成され、窒化チタンは約２
μｍ、二硫化モリブデンは約１μｍの厚さで均一に形成
されている。
【００３２】上記において、ポペットとスリーブは、ポ
ペットを形成するニッケル基合金の表面にコーティング
された二硫化モリブデン薄膜の固体潤滑作用により低摩
擦となり、面の損傷もなく摺動するものとなった。ま
た、二硫化モリブデン薄膜形成の前にコーティングした
窒化チタンの硬質薄膜により二硫化モリブデン薄膜の荷
重方向の変形が小さくなり、摩耗寿命が向上した。更
に、二硫化モリブデン薄膜が摩滅したときに生じる凝着
を窒化チタンの硬質薄膜が防ぐという効果もある。
ペットを形成するニッケル基合金の表面にコーティング
された二硫化モリブデン薄膜の固体潤滑作用により低摩
擦となり、面の損傷もなく摺動するものとなった。ま
た、二硫化モリブデン薄膜形成の前にコーティングした
窒化チタンの硬質薄膜により二硫化モリブデン薄膜の荷
重方向の変形が小さくなり、摩耗寿命が向上した。更
に、二硫化モリブデン薄膜が摩滅したときに生じる凝着
を窒化チタンの硬質薄膜が防ぐという効果もある。
【００３３】
【実施例】前記第１乃至第３実施形態については、それ
ぞれの効果確認のためピン／ディスク型摩擦試験を実施
しており、それぞれに対応する第１乃至第３実施例によ
り、それぞれの内容を説明する。
ぞれの効果確認のためピン／ディスク型摩擦試験を実施
しており、それぞれに対応する第１乃至第３実施例によ
り、それぞれの内容を説明する。
【００３４】上記第１実施形態に対応する第１実施例に
おいては、スリーブ２端部に見立てた曲率半径３mmのイ
ンコネル７１８製ピンと表面に窒化チタンの硬質薄膜を
コーティングしたインコネル７１８製ディスクを摺動さ
せるピン／ディスク型摩擦試験を実施した。
おいては、スリーブ２端部に見立てた曲率半径３mmのイ
ンコネル７１８製ピンと表面に窒化チタンの硬質薄膜を
コーティングしたインコネル７１８製ディスクを摺動さ
せるピン／ディスク型摩擦試験を実施した。
【００３５】摩擦試験中の摩擦係数の経時変化を図２に
示す。比較のために同様の試験を実施した表面処理して
いないディスクの場合、摩擦係数は１．２程度と大きい
のに対し、窒化チタンをコーティングしたディスクの摩
擦係数は、約０．７まで低減している。比較のために同
様の試験を実施した表面硬化の代表であるクロムめっき
の場合、すぐに剥離して摩擦係数低減や焼き付き防止に
効果がなかった。
示す。比較のために同様の試験を実施した表面処理して
いないディスクの場合、摩擦係数は１．２程度と大きい
のに対し、窒化チタンをコーティングしたディスクの摩
擦係数は、約０．７まで低減している。比較のために同
様の試験を実施した表面硬化の代表であるクロムめっき
の場合、すぐに剥離して摩擦係数低減や焼き付き防止に
効果がなかった。
【００３６】また、１０3 回摩擦した後のピンとディス
クの表面プロフィールを図３（ａ），（ｂ），（ｃ），
（ｄ）に示す。図３（ｂ）に示す表面処理してないディ
スクには凝着部が認められるが、図３（ｄ）に示す窒化
チタンをコーティングしたディスクでは凝着しておら
ず、また摩耗もない。なお、窒化チタンの硬質薄膜の膜
厚は、薄すぎると効果が少なく、厚すぎると密着性が低
下するため、１〜３μｍ程度が望ましい。
クの表面プロフィールを図３（ａ），（ｂ），（ｃ），
（ｄ）に示す。図３（ｂ）に示す表面処理してないディ
スクには凝着部が認められるが、図３（ｄ）に示す窒化
チタンをコーティングしたディスクでは凝着しておら
ず、また摩耗もない。なお、窒化チタンの硬質薄膜の膜
厚は、薄すぎると効果が少なく、厚すぎると密着性が低
下するため、１〜３μｍ程度が望ましい。
【００３７】上記第２実施形態に対応する第２実施例に
おいては、ディスクとして表面に二硫化モリブデンをコ
ーティングしたインコネル７１８製のものを用い、上記
第１実施例と同様にピン／ディスク型摩擦試験を実施し
ており、摩擦試験中の摩擦係数の経時変化は図４に示す
ものであった。
おいては、ディスクとして表面に二硫化モリブデンをコ
ーティングしたインコネル７１８製のものを用い、上記
第１実施例と同様にピン／ディスク型摩擦試験を実施し
ており、摩擦試験中の摩擦係数の経時変化は図４に示す
ものであった。
【００３８】比較のために同様の試験を実施した表面処
理していないディスクの場合、摩擦係数は１．２程度と
大きいのに対し、二硫化モリブデンをコーティングした
ディスクの摩擦係数は、約０．０４と非常に小さく安定
して摺動していることがわかる。
理していないディスクの場合、摩擦係数は１．２程度と
大きいのに対し、二硫化モリブデンをコーティングした
ディスクの摩擦係数は、約０．０４と非常に小さく安定
して摺動していることがわかる。
【００３９】また、１０4 回摩擦した後のピンとディス
クの表面プロフィールを図５（ａ），（ｂ）に示す。図
３（ｂ）が示すように表面処理してないディスクには凝
着部が認められるが、二硫化モリブデンをコーティング
してディスクでは、図５（ｂ）に示すように凝着してお
らず、また摩耗もない。更に、図５（ａ）に示すように
ピンの摩耗も全くない。なお、二硫化モリブデン薄膜の
膜厚は、厚すぎると密着性が低下し、摩耗粉が摩擦抵抗
となる場合があるため、膜厚は０．１〜２μｍ程度が望
ましい。
クの表面プロフィールを図５（ａ），（ｂ）に示す。図
３（ｂ）が示すように表面処理してないディスクには凝
着部が認められるが、二硫化モリブデンをコーティング
してディスクでは、図５（ｂ）に示すように凝着してお
らず、また摩耗もない。更に、図５（ａ）に示すように
ピンの摩耗も全くない。なお、二硫化モリブデン薄膜の
膜厚は、厚すぎると密着性が低下し、摩耗粉が摩擦抵抗
となる場合があるため、膜厚は０．１〜２μｍ程度が望
ましい。
【００４０】上記第３実施形態に対応する第３実施例に
おいては、ディスクとして表面に窒化チタンをコーティ
ングし、その上に更に二硫化モリブデンをコーティング
したインコネル７１８製のものを用い、上記第１及び第
２実施例と同様にピン／ディスク型摩擦試験を実施して
おり、摩擦試験中の摩擦係数の経時変化は図６に示すも
のであった。
おいては、ディスクとして表面に窒化チタンをコーティ
ングし、その上に更に二硫化モリブデンをコーティング
したインコネル７１８製のものを用い、上記第１及び第
２実施例と同様にピン／ディスク型摩擦試験を実施して
おり、摩擦試験中の摩擦係数の経時変化は図６に示すも
のであった。
【００４１】上記第２実施例の場合、二硫化モリブデン
のコーティングにより摩擦係数は約０．０４と非常に小
さく安定して摺動しているが、その効果は有限寿命であ
り、１０5 回程度で摩擦係数は増加するのに対し、二硫
化モリブデンをコーティングする前に窒化チタンをコー
ティングしたものは、その寿命が３倍以上向上してい
る。
のコーティングにより摩擦係数は約０．０４と非常に小
さく安定して摺動しているが、その効果は有限寿命であ
り、１０5 回程度で摩擦係数は増加するのに対し、二硫
化モリブデンをコーティングする前に窒化チタンをコー
ティングしたものは、その寿命が３倍以上向上してい
る。
【００４２】
【発明の効果】本発明の極低温用ガス流量制御弁は、ポ
ペットとスリーブをニッケル基合金製とし、スリーブと
摺動するポペットの表面にイオンプレーティング法によ
り窒化チタンの硬質薄膜を形成したことによってポペッ
トとスリーブの摺動面の焼き付き（凝着）防止と摩擦係
数の低減が可能となり、また、ポペット表面にスパッタ
リング法により二硫化モリブデンの薄膜を形成したこと
によって、摩擦係数の一層の低減が可能となり、更に、
ポペット表面に窒化チタンの硬質薄膜を形成し、その上
に二硫化モリブデンの薄膜を形成したことによって、摺
動面の摩耗寿命の一層の向上が可能となる。
ペットとスリーブをニッケル基合金製とし、スリーブと
摺動するポペットの表面にイオンプレーティング法によ
り窒化チタンの硬質薄膜を形成したことによってポペッ
トとスリーブの摺動面の焼き付き（凝着）防止と摩擦係
数の低減が可能となり、また、ポペット表面にスパッタ
リング法により二硫化モリブデンの薄膜を形成したこと
によって、摩擦係数の一層の低減が可能となり、更に、
ポペット表面に窒化チタンの硬質薄膜を形成し、その上
に二硫化モリブデンの薄膜を形成したことによって、摺
動面の摩耗寿命の一層の向上が可能となる。
【図１】本発明の実施の第１形態に係る極低温用ガス流
量制御弁の説明図である。
量制御弁の説明図である。
【図２】本発明の第１実施例に係る摩擦係数の説明図で
ある。
ある。
【図３】上記第１実施例に係る摩擦試験後の表面粗さの
説明図で、（ａ）はディスクを表面処理しなかったピン
の場合、（ｂ）はディスクを表面処理しなかったディス
クの場合、（ｃ）はディスクを窒化チタンコーティング
したピンの場合、（ｄ）はディスクを窒化チタンコーテ
ィングしたディスクの場合である。
説明図で、（ａ）はディスクを表面処理しなかったピン
の場合、（ｂ）はディスクを表面処理しなかったディス
クの場合、（ｃ）はディスクを窒化チタンコーティング
したピンの場合、（ｄ）はディスクを窒化チタンコーテ
ィングしたディスクの場合である。
【図４】本発明の第２実施例に係る摩擦係数の説明図で
ある。
ある。
【図５】上記第２実施例に係る摩擦試験後の表面粗さの
説明図で、（ａ）はディスクを二硫化モリブデンコーテ
ィングしたピンの場合、（ｂ）はディスクを二硫化モリ
ブデンコーティングしたディスクの場合である。
説明図で、（ａ）はディスクを二硫化モリブデンコーテ
ィングしたピンの場合、（ｂ）はディスクを二硫化モリ
ブデンコーティングしたディスクの場合である。
【図６】本発明の第３実施例に係る摩擦係数の説明図で
ある。
ある。
【図７】従来の装置の説明図である。
１ ポペット ２ スリーブ ３ オリフィス部 ４ ソレノイド ５ フランジ ６ 窒化チタンの硬質薄膜
Claims (3)
- 【請求項１】 ポペットがソレノイド駆動でスリーブ内
を往復動することによりガス流量を制御する極低温用ガ
ス流量制御弁において、ポペットとスリーブがニッケル
基合金製であり、かつ、スリーブと摺動するポペットの
表面にイオンプレーティング法による窒化チタンの硬質
薄膜がコーティングされて形成されたことを特徴とする
極低温用ガス流量制御弁。 - 【請求項２】 請求項１に記載の極低温用ガス流量制御
弁において、窒化チタンの硬質薄膜に代えて、ポペット
の表面にスパッタリング法による二硫化モリブデンの薄
膜がコーティングされて形成されたことを特徴とする極
低温用ガス流量制御弁。 - 【請求項３】 請求項２に記載の極低温用ガス流量制御
弁において、二硫化モリブデンの薄膜に代えて、ポペッ
トの表面にイオンプレーティング法による窒化チタンの
硬質薄膜がコーティングされ、その上にスパッタリング
法による二硫化モリブデンの薄膜がコーティングされて
形成されたことを特徴とする極低温用ガス流量制御弁。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27262195A JP3154652B2 (ja) | 1995-10-20 | 1995-10-20 | 極低温用ガス流量制御弁 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27262195A JP3154652B2 (ja) | 1995-10-20 | 1995-10-20 | 極低温用ガス流量制御弁 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09112736A true JPH09112736A (ja) | 1997-05-02 |
| JP3154652B2 JP3154652B2 (ja) | 2001-04-09 |
Family
ID=17516490
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP27262195A Expired - Lifetime JP3154652B2 (ja) | 1995-10-20 | 1995-10-20 | 極低温用ガス流量制御弁 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3154652B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008274435A (ja) * | 2007-05-04 | 2008-11-13 | General Electric Co <Ge> | 保護皮膜を有する物品及びその方法 |
| US10145481B2 (en) | 2014-10-02 | 2018-12-04 | Ihi Corporation | Pneumatic valve |
| US10767785B2 (en) | 2014-06-25 | 2020-09-08 | Ihi Corporation | Pneumatically-actuated valve |
-
1995
- 1995-10-20 JP JP27262195A patent/JP3154652B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008274435A (ja) * | 2007-05-04 | 2008-11-13 | General Electric Co <Ge> | 保護皮膜を有する物品及びその方法 |
| US10767785B2 (en) | 2014-06-25 | 2020-09-08 | Ihi Corporation | Pneumatically-actuated valve |
| US10145481B2 (en) | 2014-10-02 | 2018-12-04 | Ihi Corporation | Pneumatic valve |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3154652B2 (ja) | 2001-04-09 |
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Legal Events
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