JPS6334376A - ニ−ドルバルブ - 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】 〔発明の技術分野〕 本発明はニードルバルブ、特に自動車の流体制御に使用
されるニードルバルブに関する。

〔発明の技術的背景〕

ニードルバルブ１は、第１図に示すようにニードルバル
ブ１の本体を構成するソケット２と円錐形の弁体３より
基本的に構成されるものであり、流体の通路である流路
４の開口部に形成される弁座４１に前記弁体３を圧接−
解除することによって流体の制御を行うものである。

このように弁体３は前記金属製の弁座４１に圧接〜解除
を繰り返し行うものであるために、耐摩耗性が優れてお
り、耐久性が良好なこと、熱によって形状が変化しない
ように耐熱性があること、また圧接−解除による機械的
ストレスに対し、形状が安定しているように弾性および
硬さが適当な値であることなどが要求される。さらに、
前記ニードルバルブ１を自動車用部品として使用する場
合においては、ガソリンおよび各種オイルに対して耐性
があることなど種々の条件を充足している必要がある。

このため、従来、ニードルバルブ１は、金属製のソケッ
ト２に、耐摩耗性、弾性、硬さおよび耐薬品性が良好で
あるフッ素ゴム製の弁体３を取りつけたものが使用され
ている。

しかしながら、前記フッ素ゴムは周知のように接着剤に
よる接着強度が劣悪であるために、金属製ソケット２と
フッ素ゴム製弁体３は接着剤によって充分な接着強度を
保持することは困難であった。このためたとえば、第２
図に一部断面図を示すような構造のニードルバルブ１が
実用化されている。

すなわちソケット２の弁体３取付部分に、首部分５を形
成するとともに、前記首部分５に截頭円錐体６を接続し
て、前記截頭円錐体６の底面が顎状に張り出すようにし
、次いでこの截頭円錐体６にフッ素ゴムを高圧高温下で
成形して弁体３を形成せしめるものであった。このよう
な構成にすることによって前記截頭円錐体６の前記顎部
分６１が弁体３と干渉しあい、弁体３の騰落が防止でき
るのである。

近年になって、特に外国においては自動車燃料としてガ
ソリンに代わってアルコール燃料を使用したり、ガソリ
ンに対しアルコールを混合した燃料が使用されている。

このため、前述のソケット２に耐アルコール性があるこ
と、さらにアルコールは吸水性が高（、水分を多量に吸
着しているため燃料中に水分が入りこむため、耐腐食性
のあることが要求される。金属製ソケットを有するニー
ドルバルブは、腐食を受けやすく、耐久性に問題があっ
た。このため、耐腐食性の高い合成樹脂製のソケットが
希求されている。

しかしながら、上述のようにフッ素ゴムには適当な接着
剤がないために、ソケット２が樹脂製になったとしても
、前記樹脂を第２図に断面を示すように成形して、首部
分５と截頭円錐体６を形成する必要がある。しかも、前
記フッ素ゴム製の弁体３を取りつけるときには、高温高
圧下に成形しなければならないために、前記合成樹脂と
しては圧縮強度が良好で、かつ成形温度（１５０℃以上
）において耐熱性を有する合成樹脂を使用する必要があ
る。このような特性を充足する合成樹脂としては、たと
えばポリフェニルサルファイドなどの超耐熱性エンジニ
アリングプラスチックがあるが、前記ニードルバルブ１
が１　ｃｔａ内外の極めて小寸法のものであること、ま
たソケット２にかなりの精度が要求されること、しかも
前記超耐熱性エンジニアリングプラスチックは成形性が
悪いことなどの条件があいまって、前述のような首部分
５ないし截頭円錐体６を精密成形するのは困難であると
いう欠点がある。このため、特殊な成形方法を要求され
、樹脂製のソケット２を有するニードルバルブｌは極め
て高価であり、かつ信頼性に欠けるという欠点があった
。

〔発明の概要〕

本発明は上述の点に鑑みなされたものであり、成形性の
悪い超耐熱性エンジニアリングプラスチックを使用する
ことなく、前記ソケット部分と弁体部分を全て通常の樹
脂によって製造し、フッ素ゴム製弁体とソケット部分の
接着に起因する種々の困難を除去したニードルバルブを
提供することを目的とするものである。

したがって、本発明によるニードルバルブは、弁体部分
とソケット部分を有する合成樹脂製ニードルバルブであ
って、前記合成樹脂はポリオキシメチレン１００重量部
に対しフッ素樹脂粉末と耐摩耗性無機粉末との混合物を
１〜４０重量部混入したものであることを特徴とするも
のである。

また、本発明による第二の発明は、弁体部分とソケット
部分を有する合成樹脂製ニードルバルブであって、前記
樹脂はポリオキシメチレンに、前記ポリオキシメチレン
と熔融温度が近似し、かつ硬さがロックウェル硬度で１
ＲＲ−７０〜ＨＲＲ−１３０、圧縮弾性率が１００〜３
００　Ｋｇｆ　／ｍｓｅ”の条件を充足する合成樹脂を
９５容量％以下添加するとともに、前記合成樹脂分１０
０重量部に対しフッ素樹脂粉末と耐摩耗性無機粉末との
混合物を１〜４０重量部添加したことを特徴とするもの
である。

本発明によれば、マトリックスとなる樹脂にポリオキシ
メチレンを使用し、さらに潤滑性を良好にするためにフ
ッ素樹脂粉末と耐摩耗性無機粉末との混合物を混入する
ことによって、弁体部分とソケット部分の総てを合成樹
脂によって製造可能にしたため、前述のフッ素ゴムとソ
ケットとの接着に起因する種々の欠点を除去することが
可能になる。

また、本発明による第二の発明によれば、ポリオキシメ
チレンと混合良好な所定の合成樹脂を混合した樹脂を使
用し、これに所定量のフッ素樹脂粉末と耐摩耗性無機粉
末を混合することによっても、総てが合成樹脂製のニー
ドルバルブを製造可能であり、安価にニードルバルブを
製造可能になる。

〔発明の詳細な説明〕

本発明による第一の発明によれば、弁体部分とソケット
部分をポリオキシメチレンをによって製造することを要
旨としている。

すなわち合成樹脂によってニードルバルブを製造するた
めには、ニードルバルブに要求される諸条件を充足する
ような合成樹脂を選択する必要がある。したがって、ま
ずニードルバルブにはいかなる条件が要求されるのか検
討することが必要となるのは明らかである。

本発明者らは上記条件を種々検討した。すなわちニード
ルバルブの作動条件における熱雰囲気によって形状が変
化し、亀裂を生じないような耐熱性があること、また圧
接−解除による機械的ストレスに対し、形状が安定して
いるように弾性および硬さが適当な値であること、ガソ
リンおよびアルコールに対して耐性があることなどの条
件を充足している必要がある。以下、それらの条件につ
いて検討する。

１、耐熱性 ニードルバルブの作動時は、通常１００℃以下である。

したがって、１００℃で熱変形しないような樹脂であれ
ばよい。したがって、従来のようにフッ素ゴム製の弁体
を高温高圧下において成形接着する必要がないため、超
耐熱性エンジニアリングプラスチックを使用する必要が
なく、通常の合成樹脂が使用可能であろう。

２、形状安定性 形状安定性、特に弁体部分における形状安定性は、弁体
部分の弾性および硬さに大きく影響されることが明らか
になった。すなわち、弁体部分の形状安定性を保持する
ためには、後述の実施例より明らかなように圧縮弾性率
が１００〜３００　Ｋｇｆ／ＩＩＩＩ＋２、一方、硬さ
がロンフラニル硬度でＨＲＲ−７０〜ＨＲＲ−１３０で
あることが要求される。

３、耐薬品性 耐薬品性においては、条件を充足可能である合成樹脂を
選択する。

４、耐摩耗性 耐摩耗性は液体シール性、耐久性の点よりニードルバル
ブにおいて重要な特性である。この耐摩耗性は上述のよ
うな硬さ範囲における、合成樹脂の潤滑性の問題、すな
わち摩擦係数の問題として捉えることができることが、
本発明者の検討により明らかになった。すなわち、後述
の実施例より明らかなように、弁体部分の摩擦係数は０
．３以下であることが必要であることがわかった。

上述の点に鑑み、本発明において使用されうる合成樹脂
としては、０１００℃以上のの耐熱性があること、■圧
縮弾性率が１００〜３００Ｋｇｆ／ｌ１ｌｌＩ＋２、硬
さがロンフラニル硬度で）ＩＲＲ−７０〜ＨＲＲ−１３
０であること、■摩擦係数が０．３以下であることを充
足する合成樹脂を選択する必要がある。

本発明者は、これらのことを検討し、かつ種々の合成樹
脂について実験を重ねた結果、ポリオキジメチレンが上
記条件を充足することを見出し、本発明にいたったもの
である。

上述のように、ポリオキシメチレンは上記条件を満足し
、単独においてもニードルバルブを製造可能であるが、
さらに摩擦係数を小さくし、耐摩耗性を良好にすること
が好ましいのは明らかである。本発明においては、この
ような見地より、フン素樹脂粉末と耐摩耗性無機粉末と
の混合物を所定量添加している。

前記フッ素樹脂粉末と耐摩耗性無機粉末との混合物は前
記樹脂分（ポリオキシメチレン）　１００　重量部に対
し、１〜４０重量部添加する。すなわち前記樹脂に対し
フッ素樹脂粉末と耐摩耗性無機粉末を添加すると、合成
樹脂の耐摩耗性および硬さは向上するが、弾性は低下す
る傾向を示す。したがつて、前記耐摩耗性、硬さおよび
弾性を考慮し、フッ素樹脂粉末と耐摩耗性無機粉末の添
加量を制御する必要がある。すなわち、前記フッ素樹脂
粉末と耐摩耗性無機粉末との混合物の添加量が１重量部
未満であると、耐摩耗性の向上があまり望めず、優れた
性脂のニードルバルブを製造しに（いという欠点を生じ
、一方、フッ素樹脂粉末と耐摩耗性無機粉末との混合物
が４０重量部を超えると、潤滑性は充分になり、また硬
さも向上するが弾性が低下し、形状安定性に問題を生じ
る虞があるからである。

前述のようなフッ素樹脂粉末としては、４フツ化エチレ
ン樹脂粉末、４フッ化エチレン−６フン化プロピレン共
重合体樹脂粉末、４フッ化エチレン−パーフロロアルキ
ルビニルエーテル共重合体樹脂粉末、４フッ化エチレン
−エチレン共重合体樹脂粉末、ポリ３フツ化塩化エチレ
ン樹脂粉末、ポリフッ化ビニリデン樹脂粉末などのフン
素樹脂粉末の一種以上を使用できる。

また、耐摩耗性無機粉末としては、たとえば二硫化モリ
ブデン粉末、マイカ粉末、ガラス粉末、カーボンブラッ
ク粉末、炭酸塩系粉末、水酸化物粉末、酸化物系粉末、
ケイ酸塩系粉末、および硫酸塩系粉末などの粉末の一種
以上を使用することができる。

上述のようなフッ素樹脂粉末と耐摩耗性無機粉末との混
合物は、好ましくは粒径が１００μｍ以下であるのがよ
い。粒径が１００μ曙より大きいと、合成樹脂中にフッ
素樹脂粉末および耐摩耗性無機粉末が均一に分散しにり
＜、かつ相対的に添加量が制限されるために、潤滑性の
改良が充分でなくなる虞があるからである。

本発明による第二の発明によれば、このポリオキシメチ
レンに対し、所定の合成樹脂を混合している。

上記検討および実施例より明らかなように、０１００℃
以上のの耐熱性がある、■圧縮弾性率が１００〜３００
　Ｋｇｆ　／ｍａｅ２、硬さがロックウェル硬度で１）
ＲＲ〜７０〜ＨＲＲ−１３０であるような合成樹脂をポ
リオキシメチレンに混合することにより、上記ポリオキ
シメチレン単独の場合と同様な効果を有するニードルバ
ルブを製造可能になるのである。すなわち、このような
０１００℃以上のの耐熱性がある、■圧縮弾性率が１０
０〜３００　Ｋｇｆ　／ｍ＊２、硬さがロックウェル硬
度でＨＲＲ−７０−）ＩＲＲ−１３０であるような合成
樹脂は、ポリオキシメチレンのほかにいくつか考えられ
るが、潤滑性が不足するという欠点があることが明らか
になった。しかしながら、このような合成樹脂をポリオ
キシメチレンに配合することによってニードルバルブと
しての特性を備えることが可能になるのである。したが
って、前記ポリオキシメチレンと配合される合成樹脂は
、上記特性を備え、かつ前記ポリオキシメチレンと良好
に混合する必要がある。ポリオキシメチレンと良好に混
合するためには、溶融温度が近似していることが要求さ
れる。したがって、前記合成樹脂の熔融温度は１５０〜
３００℃の範囲にあることが必要である。

上述の条件を充足する合成樹脂としては、たとえば、ナ
イロン樹脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂、ポリブ
チレンテレフタレート樹脂、ポリプロピレン樹脂などの
一種以上を具体例として挙げることができる。

このポリオキシメチレンに対する上述の合成樹脂の配合
量は、９５容量％以下である。９５容量％をこえると、
前記合成樹脂単体と同様な潤滑性になって、ニードルバ
ルブとして必要な潤滑性を得ることができないからであ
る。

本発明においては、この合成樹脂とポリオキシメチレン
との混合樹脂に対し、前記樹脂分（合成樹脂＋ポリオキ
ジメチレン）　１００　［を部に対して１〜４０重量部
のフッ素樹脂粉末と耐摩耗性無機粉末との混合物を添加
している。このフッ素樹脂粉末と耐摩耗性無機粉末との
混合物は、前述と同様に潤滑性を向上せしめることによ
り、耐摩耗性のさらに良好なニードルパルプブとするた
めに添加される。

使用されるフッ素樹脂粉末と耐摩耗性無機粉末との混合
物および添加量の制限の理由は、本発明による第一の発
明と同様であるため、詳細な説明は省略する。

以下本発明の実施例について説明する。

実施例１ ｉｌｌロックウェル硬度 種々のロックウェル硬度のニードルバルブを製造し、種
々のロックウェル硬度における繰り返し圧接試験を行っ
た。結果を第１表に示す。

第１表 ×　漏れあり 上記の結果、ＨＲＲ−７０未満では圧接永久歪が大きく
、ニードルバルブの圧接試験により弁座と接する部分の
変形が生じ流体のシール性が不足し、液体の漏れが生じ
る。また、ＨＲＲ−１３０を超えると、硬さが硬くなり
すぎ、脆くなるため圧接試験中に接触力により表面の割
れが生じて液体の漏れが生じる。したがって、硬さはＨ
ＲＲ−７０〜ｌＩＩ？Ｒ−１３０である必要がある。

（２）圧縮弾性率（Ｋｇｆ　／ｖｗ２）同様に種々の圧
縮弾性率のニードルバルブを製造し、繰り返し圧接試験
を行った。結果を第２表に示す。

第２表 単位　：　　（にｇｆ　　／ｍｙｓ２）圧縮弾性率が１
００　Ｋｇｆ　／ｍｍ２未満であれば、弾性回復力に乏
しく、圧接試験中に弁体部分の変形を生じ、弁座と弁体
の接触時に流体のシール性が不足し、流体の漏れを生じ
る。

一方、３００　Ｋｇｆ　／ｍｔｍ２を超えると、硬くな
りすぎ、表面が脆くなり、弁体と弁座が接触するときの
力により表面の割れが生じて流体の漏れが生じる。

（３）摩擦係数 弁座と弁体が圧接を繰り返している間に摩擦抵抗の大き
なものは早急に、抵抗の小さいものは徐々に摩耗し、弁
体部分の変形を生じる。

したがって、摩擦係数の種々異なるニードルバルブを製
造し、摩擦係数を基準として種々検討した結果、下記の
第３表より明らかなように、摩擦係数が０．３を超える
ものは、摩耗量が多く、’１００万回の圧接試験に合格
しなかった。したがって、摩擦係数は０．３以下である
必要があることが見いだされた。

第３表 実施例２ 下記の第４表に示す組成の二−ドルバルブヲＩＪ造し物
性を測定した。結果を第４表に示す。

第４表中、圧縮弾性率の単位はＫｇｆ　／＋ｗｎ２、組
成は合成樹脂の組成が容量部、フッ素樹脂粉末および二
硫化モリブデンは重量部、圧接試験は１００万回の繰り
返し圧接試験、アルコール−ガソリン性は６０℃で２０
００時間浸漬したときの状態を示す。

第４表 第４表（続き） 、発明の効果〕 以上説明したように、本発明によるニードルバブにおい
ては、ポリオキシメチレンを使用し、れに潤滑性を向上
させるためにフッ素樹脂粉末耐摩耗性無機粉末を添加し
たため、全体が合成脂であり、耐摩耗性の良好なニード
ルバルブを造できるという利点がある。このため、樹脂
とフ素ゴムの接着に起因する種々の問題を回避でるとい
う利点がある。

また本発明によれば、ポリオキシメチレンに所の合成樹
脂を混合することにより、前記合成樹の欠点であった潤
滑性を改良することが可能にる。そして、フッ素樹脂粉
末と耐摩耗性無機粉を添加することによって、さらに潤
滑性を改良きるので、全体が合成樹脂であり、かつ耐摩
耗の良好なニードルパルプを製造できる。

したがって、耐熱性、圧縮応力などのフッ素ゴ接着時に
要求される特性が必要なくなるととも、截頭円錐体、首
部分などを成形する必要もななる。このため、製造が極
めて容易になり、したがってコストも著しく低減できる
という利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はニードルバルブの構成を示す一部断面図、第２
図はニードルバルブの弁体取付部分の一部断面図である
。 １　・・・ニードルバルブ、２　・・・ソケット、３・
・・弁体、５　・・・首部分、６　・・・截頭円錐体、
６１・・・顎部分。 出願人代理人　　雨　宮　　正　１ 第１　図 第２図 手続補正書（帥 Ｍ１年９月器日

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）弁体部分とソケット部分を有する合成樹脂製ニー
   ドルバルブであって、前記合成樹脂はポリオキシメチレ
   ン１００重量部に対しフッ素樹脂粉末と耐摩耗性無機粉
   末との混合物を１〜４０重量部混入したものであること
   を特徴とするニードルバルブ。
2. （２）弁体部分とソケット部分を有する合成樹脂製ニー
   ドルバルブであって、前記樹脂はポリオキシメチレンに
   、前記ポリオキシメチレンと溶融温度が近似し、かつ硬
   さがロックウェル硬度でＨＲＲ−７０−ＨＲＲ−１３０
   、圧縮弾性率が１００〜３００Ｋｇｆ／ｍｍ＾２の条件
   を充足する合成樹脂を９５容量％以下添加するとともに
   、前記合成樹脂分１００重量部に対しフッ素樹脂粉末と
   耐摩耗性無機粉末との混合物を１〜４０重量部添加した
   ことを特徴とするニードルバルブ。