JPH1137309A - 回転弁 - Google Patents

回転弁

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JPH1137309A
JPH1137309A JP20546697A JP20546697A JPH1137309A JP H1137309 A JPH1137309 A JP H1137309A JP 20546697 A JP20546697 A JP 20546697A JP 20546697 A JP20546697 A JP 20546697A JP H1137309 A JPH1137309 A JP H1137309A
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JP
Japan
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valve
rotary valve
valve element
film
present
Prior art date
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Pending
Application number
JP20546697A
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English (en)
Inventor
Koji Sato
好治 佐藤
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Kitz Corp
Original Assignee
Kitz Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 寿命延長や滑り性能を向上できるうえに、か
じりの防止やシール性の向上が可能で、しかも、コスト
を抑えられる新規な回転弁を提供する。 【解決手段】 ボデー2内に設けた回転式の弁体3をシ
ート5に摺動回転させながら開閉する回転弁1におい
て、弁体3の少なくともシール表面に、TiN、CrN
等の窒化物から成る膜Aを被覆した。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、バタフライバルブ
やボールバルブなどのように、略90度回転させること
によって開閉する回転弁に関し、特に、高温、高圧流体
の制御に用いられる回転弁に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、高温、高圧流体の制御に用いられ
るバタフライバルブやボールバルブは、高温、高圧に耐
えられるように、メタルシートを採用しているが、金属
同志が接触するため、どちらか一方の硬度を上げて、か
じりを防止する必要がある。そこで、シートリングは交
換が容易で消耗品的に扱われることから、弁体に硬質ク
ロームなどをメッキして弁体の表面硬度を上げているの
が一般的である。
【0003】また、弁体とシートリング双方の接触面若
しくは弁体の接触面に、ステライトを盛金して表面を硬
化する方法も提案されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかし、前者は、耐摩
耗性、耐腐食性は向上するものの、400℃付近より硬
度が急激に低下するので、使用条件が350℃程度以下
に制限され、かつ、シート許容漏れ量や駆動トルクなど
が問題となることが多かった。また、後者は、上記問題
を改善できるものの、加工工程が増え、材料が硬く加工
が面倒であることからコスト高となるうえに、寸法精度
も出し難く実用性に欠ける欠点があった。
【0005】本発明は、上記問題点をすべて解消すべく
成されたものであり、寿命延長や滑り性能を向上できる
うえに、かじりの防止やシール性の向上が可能で、しか
も、コストを抑えられる新規な回転弁を提供することを
目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明は、ボデー内に設けた回転式の弁体をシート
に摺動回転させながら開閉する回転弁において、前記弁
体の少なくともシール表面に、TiN、CrN等の窒化
物から成る膜を被覆したので、耐摩耗性、耐かじり性お
よびシール性の向上が可能である。
【0007】さらに、前記膜の厚みを数μmとしたり、
前記膜をPVD法により形成することにより、耐摩耗
性、耐かじり性およびシール性を更に向上でき、しか
も、PVD法によれば、低温での成膜が可能で弁体の母
材に与える影響が少ない。
【0008】
【発明の実施の形態】以下、図面を用いて、本発明の実
施の形態を詳細に説明する。図1は、本発明におけるバ
タフライバルブの好ましい一実施形態を示す断面図、図
2は、本発明におけるボールバルブの好ましい一実施形
態を示す断面図、図3は、薄膜を被覆した弁体の表面を
模式的に示した部分拡大断面図である。
【0009】図1において、1はボデー2内にメタルシ
ートを装着したバタフライバルブ、2は短筒形状のボデ
ー、3は円板状の弁体(ジスク)、4はシートリテー
ナ、5は弁体3の外周面に弾性的に当接するリング部5
aを内周縁に沿って有する金属製(例えば、ニッケル
製)のメタルシート、6は弁体3の上下部に設けたステ
ムで、このバタフライバルブ1は、メタルシート5をボ
デー2の円筒状の内周面に形成した段部内に、ボデー2
の端面に固定したシートリテーナ4を介して装着し、弁
体3をボデー2の直径位置に回転自在に設けたステム
6,6に固定して、弁体3をメタルシート5内に配設
し、ステム6を回転させることによって弁体3を回転さ
せ、バタフライバルブ1を開閉したり、又、中間開度で
流量を調整する。
【0010】このメタルシート5は、図に示すように、
内周縁に可撓性の断面円筒状のシール部5aが形成され
ており、シール部5a内には、シール性を安定させ、か
つ、自動調心機能を果たすコイルスプリング5bが内蔵
され、弁体3配設時に、シール部5aの内周面が弁体3
の外周面に弾発付勢される。なお、メタルシートの構造
は多種あるが、このメタルシート5はその一例を示した
もので、これに限定されるものではない。
【0011】また、図2において、11は流入口11a
と、流出口11bとを有するボールバルブ、12はボデ
ーで、このボデー12はボデー本体12aとボデーキャ
ップ12bとで構成され、13は貫通孔を有する球形状
の弁体(ボール)、14は皿ばね、板ばねなどの弾性部
材、15は特殊合金を盛金した金属製のシートリング、
16はステムであり、このボールバルブ11は、ステム
16を手動又は自動で回動させることにより、一対のシ
ートリング15,15と、弁体13の外周面を摺動回転
させながら開閉する。また、弾性部材14をボデー12
と一次側のシートリング15との間に介在させて、一次
側のシートリング15を弁体13へ弾発付勢している。
本例は、フローティングボールバルブの一例を示した
が、トラニオンボールバルブ又はその他の構造のボール
バルブにも適用できる。
【0012】この場合、弁体13とシートリング15の
シール部が、弾性に乏しい金属同志のメタルタッチであ
っても、一次側のシートリング15を弾性部材14によ
り弁体13に弾発付勢して、弁体13とシートリング1
5とのシール性を維持している。
【0013】ところで、上記のバタフライバルブ1とボ
ールバルブ11は、ボデー2,12と弁体3,13が、
それぞれ適宜金属(例えば、ステンレス鋼、鋳鋼、ダク
タイル鋳鉄など)で形成されている。
【0014】そして、図3に示すように、上記弁体3,
13の表面には、PVD法の一種であるイオンプレーテ
ィングによりTiNから成る数μmの薄膜Aが形成され
ている。
【0015】上記イオンプレーティング法は、金属の蒸
発のさせ方で、抵抗加熱式、電子ビーム式、HCD式な
どに分類され、また、プラズマの励起維持並びに粒子の
イオン化の方法で、直流放電式、高周波励起式、アーク
放電式、熱電子励起式などに分類される。
【0016】例えば、アークプラズマ式イオンプレーテ
ィング法は、蒸発させようとする金属(例えば、チタ
ン)を冷却し、その裏面に磁石を装着し、減圧した真空
容器を正に、チタンからなるターゲット材を負に電圧印
加して、円筒状のターゲット材の表面でアーク放電を発
生させる。このとき、アークスポットの電流密度は10
5から107A/cm2にも達する。そして、このエネル
ギーの集中によって、アークスポットからチタンを蒸発
させ、更にアーク放電による電子などの衝突でイオン化
してプラズマ状態にする。さらに、この真空容器内に窒
素ガスを導入して、プラズマ内を通過させイオン化し、
イオン化したチタンと窒素を電圧によって加速して、マ
イナスに帯電させて真空容器内に配置した弁体3,13
の表面に堆積付着させ、TiNから成る薄膜Aを成膜す
る。
【0017】このアークプラズマ方式は、プラズマ密度
が80%と極めて高く、コーティングの成膜速度が大
で、厚膜コーティングが可能である。また、イオンの衝
突エネルギーが高く、優れた密着性が得られ、かつ、低
温度で処理できる。さらに、装置の大型化が可能であ
る。
【0018】薄膜Aを形成する方法は、上記イオンプレ
ーティング法に限定されることはなく、使用条件、薄膜
の材質や厚さなどによって適宜の方法を選択すれば良
く、例えば、アークプラズマ方式以外のイオンプレーテ
ィング法、PVD法の一種である真空蒸着やスパッタリ
ング、或いは、CVD法などでも良い。また、薄膜Aの
材質はTiNに限定されず、CrNやTiCNなどの窒
化物でも良い。
【0019】上述した方法により厚さ2〜3μmのTi
N薄膜Aを形成した弁体3を用いた本発明のバタフライ
バルブ11と、従来の方法により厚さ15μmのHCr
膜を鍍金した弁体を用いた従来のバタフライバルブの性
能比較実験を行った。
【0020】まず、各膜の性能を測定した結果、TiN
薄膜Aの硬度は2000〜3000Hv、HCr膜の硬
度は700〜800Hvであった。また、TiN薄膜A
は高温でも硬度は低下しないが、HCr膜は高温で硬度
が低下した。さらに、TiN薄膜Aは、密着力がHCr
膜の密着力に比べて高かった。
【0021】次に、耐久試験を行った結果、表1に示す
ように、比較例は2000回で使用不可能になるが、本
発明は5000回以上使用可能である。また、トルクを
測定した結果、比較例のトルク:本発明のトルク=2:
1であり、本発明の方が操作性が良い。さらに、200
0回使用時の流体漏れを調べた結果、内径200mmの
比較例は、1分間に68ccの漏れがあるのに対し、内
径200mmの本発明は1分間で1.2ccの漏れしか
なく、また、内径80mmの比較例は1分間に4ccの
漏れがあるのに対し、内径80mmの本発明では漏れは
無く、本発明のシール性の高さが実証された。また更
に、2000回使用時のかじり傷を調べたところ、比較
例には傷が有り、本発明には傷が無かった。以上の結果
より、本発明は、比較例に比べ、耐久性、操作性、シー
ル性が明らかに優れていることが確認できた。
【0022】
【表1】
【0023】また、TiN薄膜Aの表面は金色で、Cr
N薄膜の表面は銀色であるため、どちらを被覆しても外
観美に優れ、商品価値が高まる。さらに、低温成膜が可
能なPVD法により600℃以下で成膜するので、弁体
3,13の母材への影響が少なく、母材の性質を低下さ
せず、かつ、PVD法は物理処理なので、表面が滑らか
になり弁体として有利である。
【0024】なお、本発明の回転弁は、上記バルブ1,
11に限定されず、上記以外のバタフライバルブやボー
ルバルブ、更には、コックなどの他の形式の回転弁であ
っても良い。
【0025】
【発明の効果】以上、詳細に説明したように、本発明に
おける回転弁は、耐食性、耐摩耗性、耐久性、操作性、
耐かじり性、シール性に優れ、しかも、外観が美しい商
品価値の高いうえに、低コストな回転弁を提供すること
ができる。
【0026】特に、高温流体用のバタフライバルブやボ
ールバルブのように、略90度の回転によって開閉する
回転弁に適用すると、駆動トルクが小さく、かじりが生
じず、耐久性が良好であるばかりでなく、摺動特性が良
く、シール性に優れているため、閉止時の密封性が良好
であり、開閉バルブとしてその使用価値が極めて大き
い。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明における回転弁の一実施形態を示す断面
図である。
【図2】本発明における回転弁の他の実施形態を示す断
面図である。
【図3】上記回転弁の弁体の表面を模式的に示した部分
拡大断面図である。
【符号の説明】
A 薄膜 1 バタフライバルブ 2 ボデー 3 弁体(ボール) 5 メタルシート 11 ボールバルブ 12 ボデー 13 弁体(ジスク) 15 シートリング

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ボデー内に設けた回転式の弁体をシート
    に摺動回転させながら開閉する回転弁において、前記弁
    体の少なくともシール表面に、TiN、CrN等の窒化
    物から成る膜を被覆したことを特徴とする回転弁。
  2. 【請求項2】 前記膜の厚みを数μmとした請求項1記
    載の回転弁。
  3. 【請求項3】 前記膜をPVD法により形成した請求項
    1又は2記載の回転弁。
JP20546697A 1997-07-16 1997-07-16 回転弁 Pending JPH1137309A (ja)

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JP20546697A JPH1137309A (ja) 1997-07-16 1997-07-16 回転弁

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JP20546697A JPH1137309A (ja) 1997-07-16 1997-07-16 回転弁

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JPH1137309A true JPH1137309A (ja) 1999-02-12

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ID=16507339

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JP20546697A Pending JPH1137309A (ja) 1997-07-16 1997-07-16 回転弁

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JP (1) JPH1137309A (ja)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004076884A (ja) * 2002-08-21 2004-03-11 Konan Electric Co Ltd 高硬度用ボール弁
JP2012047239A (ja) * 2010-08-25 2012-03-08 Keihin Corp 流路開閉弁
US8353498B2 (en) 2006-10-03 2013-01-15 Smc Kabushiki Kaisha Manual switching valve
KR20230089298A (ko) * 2021-12-13 2023-06-20 주식회사 쓰리젯 상승 회전형 플러그 밸브

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