KR100757752B1

KR100757752B1 - 밸브 및 밸브의 제조 방법

Info

Publication number: KR100757752B1
Application number: KR1020050060018A
Authority: KR
Inventors: 사토루 오카다; 기요타카 가스가이; 히로유키 구제
Original assignee: 다이헤이요고교 가부시키가이샤
Priority date: 2005-03-17
Filing date: 2005-07-05
Publication date: 2007-09-11
Also published as: JP2006258191A; KR20060101143A; DE102005027429A1; US20060208214A1

Abstract

밸브 폐쇄 상태에 있어서의 실링 성능이 종래보다 높은 밸브를 제공하는 동시에, 밸브를 종래보다 효율적으로 제조하는 것이 가능한 밸브의 제조 방법을 제공한다.

본 발명에 의하면, 볼(17)을 세라믹스로 구성함으로써, 종래의 스틸제의 볼보다 진구도를 높게 할 수 있다. 이에 따라, 볼(17)과 밸브시트(15)가 안정되게 밀착하고, 밸브 폐쇄 상태에 있어서의 실링 성능이 향상된다. 또, 본 발명의 밸브의 제조 방법에 의하면, 밸브시트(15)에 볼 접촉면(15B)을 형성하기 위해서 이용한 볼(17)을, 밸브구(13)를 개폐하기 위한 밸브체로서의 볼(17)로 겸용하므로, 그들 볼을 용도마다 구별하고 있던 종래의 제조 방법과 비교하여, 효율적으로 밸브(10)를 제조하는 것이 가능하게 된다.

밸브, 밸브구, 밸브시트, 볼, 볼 접촉면, 밸브체

Description

밸브 및 밸브의 제조 방법{VALVE AND METHOD OF MANUFACTURING THE SAME}

도 1은 본 발명의 제1 실시형태에 관한 밸브의 단면도이다.

도 2는 도 1의 밸브가 밸브 개방된 상태의 단면도이다.

도 3은 밸브시트의 부분 확대 단면도이다.

도 4는 제2 실시형태에 관한 밸브의 단면도이다.

도 5는 도 4의 밸브가 밸브 개방된 상태의 단면도이다.

도 6은 변형예의 밸브의 단면도이다.

[부호의 설명]

10, 60 밸브

11 밸브본체

12 유로

13 밸브구

15 밸브시트

15A 테이퍼면

15B 볼 접촉면

17 볼

본 발명은, 볼을 밸브시트에 접촉·이탈시켜 밸브구를 개폐하는 밸브 및 그 밸브의 제조 방법에 관한 것이다.

종래, 이 종류의 밸브에 구비한 볼은 스틸제의 것이 일반적이다(예를 들면, 특허문헌1 참조). 그리고, 예를 들면 CO₂에어컨의 냉매(CO₂)를 차지 또는 개방하기 위해서 사용되는 밸브(릴리프 밸브 또는 차지 밸브)에서는, 고압의 냉매를 밀봉할 필요성에서 볼 및 밸브시트를 모두 금속제로 한 소위 메탈 실링 구조가 채용되고 있었다.

[특허문헌1] 일본국 특개2002-81562호 공보(단락 [0027], 도 1)

그런데, 상기한 밸브에서는, 볼이 밸브시트로부터 접촉·이탈할 때마다 볼 중 밸브시트에 맞닿는 부분이 변할 수 있으므로 볼의 진구도(眞球度)도가 요구되었다. 그러나, 스틸제의 볼에서는 충분한 진구도를 얻을 수 없고, CO₂에어컨의 냉매누출이 문제가 될 수 있었다. 또, 볼과 밸브시트와의 밀착도를 높이기 위해서는, 볼을 밸브시트에 꽉 눌러서 둥근 고리 띠 형상의 타격 흔적을 형성할 필요가 있다. 그런데, 그 둥근 고리 띠 형상의 타격 흔적을 형성할 때에 볼이 변형해서 진구도가 저하할 수 있다. 이 때문에, 종래는 비교적 경도가 높은 강철제의 밸브 제조용 볼로 타격 흔적을 형성하고나서, 그 밸브 제조용 볼을 밸브체용의 볼로 바꾸고 있었 다. 이 때문에, 밸브의 제조를 효율적으로 행할 수 없었다.

본 발명은, 상기 사정을 감안하여 이루어진 것으로, 밸브 폐쇄 상태에 있어서의 실링 성능이 종래보다 높은 밸브의 제공과, 밸브를 종래보다 효율적으로 제조하는 것이 가능한 밸브의 제조 방법의 제공을 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위해서 이루어진 청구항 1의 발명에 관한 밸브(10, 60)는, 밸브구(13)의 주위의 밸브시트(15)에 볼(17)을 접촉·이탈시켜 상기 밸브구(13)를 개폐하는 밸브(10, 60)에 있어서, 상기 볼(17)을 세라믹스로 구성하고, 상기 볼(17)의 진구도를 0.13㎛보다 작은 값으로 하고, 상기 볼(17)의 면조도(面粗度)를 Ra 0.02㎛보다 작은 값으로 한 것에 특징을 가진다.

청구항 2의 발명은, 청구항 1에 기재된 밸브(10, 60)에 있어서, 세라믹스를 질화규소로 조성한 것에 특징을 가진다.

삭제

청구항 5의 발명은, 청구항 1 또는 청구항 2에 기재된 밸브(10, 60)에 있어서, 밸브시트(15)에는, 볼(17)과 면접촉 가능한 둥근 고리 띠 형상의 볼 접촉면(15B)이 구비된 것에 특징을 가진다.

청구항 6의 발명에 관한 밸브(10, 60)의 제조 방법은, 밸브구(13)의 주위의 밸브시트(15)에 밸브체를 접촉·이탈시켜 상기 밸브구(13)를 개폐하는 밸브(10, 60)의 제조 방법에 있어서, 상기 볼(17)을 세라믹스로 구성하고, 상기 볼(17)의 진구도를 0.13㎛보다 작은 값으로 하고, 상기 볼(17)의 면조도를 Ra 0.02㎛보다 작은 값으로 하고, 세라믹스제의 볼(17)을 상기 밸브시트(15)에 가압해서 둥근 고리 띠 형상의 타격 흔적인 볼 접촉면(15B)을 형성하고, 그 볼 접촉면(15B)의 형성에 이용한 상기 볼(17)을 상기 밸브구(13)을 개폐하는 상기 밸브체로서의 볼(17)로 겸용하는 것에 특징을 가진다.

(발명을 실시하기 위한 최선의 형태)

[제1 실시형태]

이하, 본 발명의 일 실시형태를 도 1∼도 3에 기초하여 설명한다. 본 실시형태의 밸브(10)에 있어서의 밸브본체(11)는, 도 1의 상하방향으로 뻗은 축체(軸體) 구조를 이루고 있다. 그리고, 밸브본체(11)의 외면에 있어서의 하단근처 위치에는, 공구걸음부(11A)가 뻗어 나와 형성되고, 공구걸음부(11A)보다 하측에 실링 장착부(11B), 수나사부(11C)가 순서대로 형성되어 있다. 그리고, 수나사부(11C)가 예를 들면 CO₂에어컨(50)(이하, 단순히 「에어컨(50)」이라고 한다)의 냉매유로(51)에 나사삽입되고, 실링 장착부(11B)와 냉매유로(51)의 개구 가장자리와의 사이에서 O링(52)이 눌려 찌부러뜨려져 있다. 또한, 공구걸음부(11A)는, 밸브본체(11)의 축방향에서 보면 예를 들면 육각형으로 되어 있다.

밸브본체(11)의 축심 부분에는, 유로(12)가 관통 형성되어 있다. 유로(12)의 도중 부분에는, 유로(12)의 내경을 좁혀서 밸브구(13)가 형성되어 있다. 밸브구(13)를 둘러싸는 둘레벽(14) 중 도 1에 있어서의 하측 부분이 밸브시트(15)로 되어 있다. 또, 유로(12) 중 밸브구(13)보다 상측 부분은 외측 개방부실(12A)로 되 어 있고, 둘레벽(14)은 외측 개방부실(12A)의 내면으로부터 직각으로 일어서 있다.

유로(12) 중 밸브구(13)보다 하측 부분은 내측 개방부실(12B)을 이루고, 밸브시트(15)에는, 내측 개방부실(12B)로부터 밸브구(13)를 향해 서서히 지름이 줄어든 테이퍼면(15A)이 구비되어 있다. 내측 개방부실(12B)에는, 밸브구(13)를 개폐하는 밸브체로서의 볼(17)과, 볼(17)을 하방으로부터 밀어 올려서 밸브시트(15)에 꽉 누르기 위한 볼 압상기구(20)가 구비되어 있다. 볼 압상기구(20)는, 유로(12)의 내면에 고정된 베이스부(22)와, 그 베이스부(22)에 직선운동 가능하게 지지된 가동부(21)와, 가동부(21)와 베이스부(22)의 사이에서 떠받치는 상태로 된 압축 코일 스프링(23)을 구비해서 이루어진다. 베이스부(22)는, 원통체(22A)의 하단부에서 측방으로 복수의 스포크(22B)가 뻗어 나와 있고, 그들 스포크(22B)의 선단을 원통체(22A)와 동심의 베이스 링(22C)에 접속한 구조로 되어 있다. 또, 유로(12) 중 하단 개구부는 계단 형상으로 직경이 확장되게 되어 있고, 그 단차 부분보다 아래에 C링 홈(12C)이 형성되어 있다. 그리고, 그 C링 홈(12C)에 걸음한 C링(18)과 단차 부분과의 사이에 베이스 링(22C)이 끼워져 고정되어 있다.

가동부(21)는, 샤프트(21A)의 상단에 볼 받이대(21B)를 구비하여 이루어지고, 볼 받이대(21B)의 상면에는, 절구 형상으로 함몰한 테이퍼면(21C)이 형성되어 있다. 그리고, 샤프트(21A)가 베이스(22)의 원통체(22A)에 있어서의 내측에 직선운동 가능하게 끼워맞춤되고, 압축 코일 스프링(23)이, 볼 받이대(21B)와 스포크(22B)와의 사이에서 떠받치는 상태로 되어 있다. 이에 따라, 볼 압상기구(20)는, 볼 받이대(21B)의 테이퍼면(21C)으로 볼(17)을 받고, 그 볼(17)을 하방으로부터 밀 어 올려서 밸브시트(15)에 꽉 누르고 있다.

유로(12) 중 외측 개방부실(12A)에는, 강제 밸브 개방 기구(25)가 구비되어 있다. 강제 밸브 개방 기구(25)는, 외측 개방부실(12A)내를 직선운동하는 푸시 핀(26)과, 그 푸시 핀(26)을 볼(17)을 향해서 가압하기 위한 압축 코일 스프링(27)과, 압축 코일 스프링(27)의 일단부를 위치 결정하기 위한 C링(19)를 구비하여 이루어진다. 푸시 핀(26)은, 원주체(26A)의 양단면에 있어서의 중심으로부터 샤프트부(26B, 26C)를 돌출시킨 구조로 되어 있고, 원주체(26A)에 있어서의 중심의 둘레에는, 복수의 유체 통기 구멍(26D)이 축방향으로 관통 형성되어 있다. 또, 외측 개방부실(12A)내 중 상단 개구 근처 위치에는 C링 홈(12D)이 형성되고, 거기에 C링(19)이 걸음되어 있다. 그리고, 푸시 핀(26)의 상면과 C링(19)의 하면과의 사이에서 압축 코일 스프링(27)이 떠받치는 상태로 되어 푸시 핀(26)이 하방으로 가압되고, 하측의 샤프트부(26B)의 선단이 볼(17)에 꽉 눌러져 있다. 이 압축 코일 스프링(27)의 탄발력은, 상기한 볼 압상기구(20)의 압축 코일 스프링(23)의 탄발력과 비교해서 작게 설정되어 있다. 이에 따라, 자연 상태에서는, 볼(17)이 밸브시트(15)에 꽉 눌러지고, 또한, 그 볼(17)에 푸시 핀(26)이 꽉 눌러져 있다. 또한, 상측의 샤프트부(26C)에는, 그 상단부의 직경을 크게 해서 헤드부(26E)가 형성되어 있다.

그리고, 볼(17)은, 세라믹스로 구성되어 있다. 그 세라믹스는, 질화규소(Si₃N₄)로 조성되어 있다. 구체적으로는, 볼(17)을 구성하는 세라믹스는, 소정의 입경의 질화규소를 소결함으로써 비공질(非孔質) 구조로 되고, 그 진구도는 0.13[㎛], 면조도는 Ra 0.02[㎛], 경도는 Hv. 1600으로 되어 있다. 한편, 밸브본체(11)는, 금속(예를 들면, 황동, 알루미늄)으로 구성되어 있다. 또, 밸브시트(15)의 테이퍼면(15A)에는, 도 3에 도시한 바와 같이 볼(17)과 면접촉 가능한 둥근 고리 띠 형상의 타격 흔적인 볼 접촉면(15B)이 형성되어 있다.

다음에, 상기 구성으로 이루어지는 밸브(10)의 제조 방법에 관하여 설명한다. 우선, 밸브본체(11)(도 1 참조)를 도시하지 않은 지그에 고정해서, 그 밸브본체(11)의 유로(12)에 있어서의 내측 개방부실(12B)에 볼(17)을 수용한다. 이 상태에서, 도시하지 않은 가압 장치로 볼(17)을 밸브시트(15)의 테이퍼면(15A)에 꽉 누른다. 이에 따라, 테이퍼면(15A)의 일부에 볼(17)의 외면의 일부가 파고 들어가고, 그 타격 흔적으로서 둥근 고리 띠 형상의 볼 접촉면(15B)(도 3 참조)이 형성된다. 따라서, 그 볼 접촉면(15B)은, 볼(17)과 같은 곡률로 폭방향으로 둥그스름한 형상이 된다. 여기에서, 볼(17)은 세라믹스제이기 때문에, 볼 접촉면(15B)으로서의 타격 흔적의 형성에 이용되어도 변형되기 어렵다. 그래서, 타격 흔적의 형성에 이용한 볼(17)을, 내측 개방부실(12B)에 수용한 채, 밸브체로서의 볼(17)로 겸용한다.

이어서, 도 1에 도시한 바와 같이 베이스부(22)에 있어서의 원통체(22A)의 외측에 압축 코일 스프링(23)을 삽입하고 또한, 가동부(21)의 샤프트(21A)를 원통체(22A)의 내측에 삽입해서 볼 압상기구(20)를 조립한다. 그리고, 볼 압상기구(20) 전체를 내측 개방부실(12B)내에 끼워맞춤하고, 베이스 링(22C)을 내측 개방부 실(12B)의 내면에 있어서의 단차 부분에 맞닿음시킨다. 이 상태에서 C링(18)을 C링 홈(12C)에 걸음한다. 이에 따라, 볼 압상기구(20)와 함께 볼(17)이 내측 개방부실(12B)내에 유지된다.

이어서, 유로(12)의 외측 개방부실(12A)측에, 푸시 핀(26) 및 압축 코일 스프링(27)을 삽입하고 나서, C링(19)을 C링 홈(12D)에 걸음한다. 이상에 의해, 밸브(10)가 완성된다. 이렇게, 본 실시형태의 밸브(10)의 제조 방법에 의하면, 밸브시트(15)에 볼 접촉면(15B)을 형성하기 위해서 이용한 볼(17)을, 밸브구(13)를 개폐하는 밸브체로서의 볼(17)로 겸용하므로, 그들 볼을 용도마다 구별하고 있던 종래의 제조 방법과 비교하여, 효율적으로 밸브(10)를 제조하는 것이 가능하게 된다.

상기 구성으로 이루어지는 본 실시형태의 동작을 설명한다.

도 1에 도시한 바와 같이, 밸브(10)를, 예를 들면 에어컨(50)의 냉매유로(51)에 나사삽입하여 고정하면, 그 냉매유로(51)의 개구가 밸브(10)에 의해 폐쇄된 상태가 된다. 그리고, 에어컨(50)에 냉매(예를 들면, CO₂)를 차지하기 위해서는, 밸브(10)의 상단 개구에 도시하지 않은 냉매공급 노즐을 접합하고, 그 노즐로부터 밸브(10)의 유로(12)내에 압축 유체로서의 냉매를 공급한다. 상세하게는, 냉매공급 노즐에 부속된 푸시 로드(P)(도 2 참조)에 의해, 푸시 핀(26)을 밀어 내려서 밸브구(13)를 강제 개방하고, 냉매유로(51)를 진공화하고 나서, 그 후, 냉매를 냉매유로(51)에 차지한다.

에어컨(50)내의 냉매의 압력이 소정압에 달하면, 노즐을 밸브(10)로부터 이 탈시킨다. 그러면, 주로 에어컨(50)내의 냉매에 의한 내압에 의해 볼(17)이 밸브시트(15)에 꽉 눌러진다. 그리고, 볼(17)의 일부와 밸브시트(15)에 있어서의 볼 접촉면(15B)이 면접촉하여 볼(17)과 밸브시트(15)의 사이가 실링되고, 밸브구(13)가 폐쇄된다. 그런데, 밸브(10)가 개폐될 때마다, 볼(17)이 밸브시트(15)로부터 떨어지고, 볼(17) 중 밸브시트(15)에 맞닿는 부분은 바뀔 수 있다. 그러나, 본 실시형태의 밸브(10)에서는, 볼(17)을 세라믹스제로 함으로써, 종래의 스틸제의 볼과 비교해서 진구도를 높게 할 수 있고, 볼(17)과 밸브시트(15)가 안정되게 밀착한다. 이에 따라, 밸브 폐쇄 상태에 있어서의 실링 성능이 향상하고, 종래보다 냉매의 누출을 저감시킬 수 있다. 더군다나, 볼(17)의 경도도 높아지게 되었으므로 내마모성도 향상되어 밸브(10)의 신뢰성도 향상된다.

〔제2 실시형태]

본 실시형태의 밸브(60)는, 도 4 및 도 5에 도시되어 있다. 본 실시형태의 밸브(60)에 구비한 밸브본체(11)는, 공구걸음부(11A)의 하면에 패킹(53)을 구비하고, 공구걸음부(11A)의 하면 중심으로부터 돌출한 수나사부(11C)를, 예를 들면 에어컨의 냉매유로(도 1 참조)에 나사삽입하고 넣고 또한 패킹(53)을 눌러 찌부러뜨려진 상태로 해서 고정된다.

또, 본 실시형태의 밸브(60)에서는, 유로(12)의 하단부에 밸브구(13)를 구비하고, 그 밸브구(13)의 둘레를 둘러싸는 둘레벽(14)의 상측 부분이 밸브시트(15)로 되어 있다. 그리고, 밸브시트(15)의 상방에 볼(17)이 배치되고, 더 상방에 볼 압하기구(61)가 구비되어 있다. 그 볼 압하기구(61)는, 외측 개방부실(12A)내를 직 선운동하는 직선운동부재(64)와, 그 직선운동부재(64)를 볼(17)을 향해 가압하는 압축 코일 스프링(63)과, 직선운동부재(64)와의 사이에서 압축 코일 스프링(63)을 끼워지지하기 위한 통부재(62)를 구비하여 이루어진다.

직선운동부재(64)는, 대략 원주 형상을 이루고, 양단부에 소직경부(64C, 64D)를 구비하고 있다. 그 하단측의 소직경부(64C)의 직경방향으로 제1 통기구멍(64B)이 관통 형성되어 있다. 또, 직선운동부재(64)의 중심부에는 제2 통기구멍(64A)이 형성되고, 그 제2 통기구멍(64A)의 상단부는 직선운동부재(64)의 상단면에 개방하는 한편, 제2 통기구멍(64A)의 하단부는 제1 통기구멍(64B)에 연통하고 있다. 통부재(62)는, 대략 원주 형상을 이루고, 하단부에 소직경부(62B)를 구비하고 있다. 또, 통부재(62)의 중심에는 관통구멍(62A)이 형성되어 있다. 또한, 통부재(62)의 외주면에는, 수나사부(62C)가 형성되어 있다. 그리고, 유로(12)의 개구 가장자리에 형성된 암나사부(12E)에, 통부재(62)의 수나사부(62C)가 나사 결합해서 통부재(62)가 밸브본체(11)에 고정되어 있다.

압축 코일 스프링(63)은, 통부재(62)와 직선운동부재(64)의 사이에 끼워져 압축 변형되어 있다. 이에 따라, 직선운동부재(64)가 하방으로 가압되고, 볼(17)이 밸브시트(15)에 꽉 눌러져 있다. 또한, 압축 코일 스프링(63)의 양단부는, 통부재(62)의 소직경부(62B) 및 직선운동부재(64)의 소직경부(64D)의 외측에 끼워맞춤되어 있다.

상기한 구성 이외는, 제1 실시형태와 동일하므로, 그들 동일 부위에는 제1 실시형태와 동일 부호를 부여해서 중복 설명은 생략한다.

본 실시형태의 밸브(60)에서는, 볼(17)보다 밸브구(13)의 공간의 유체압력이, 소정의 값보다 커졌을 경우에, 도 5에 도시한 바와 같이 압축 코일 스프링(63)의 탄발력에 저항해서 볼(17)이 유체압력에 의해 밸브시트(15)로부터 떨어진다. 이에 따라, 밸브구(13)가 개방되고, 유체가 배출된다. 또, 본 실시형태의 밸브(60)에 구비한 볼(17)은, 상기 제1 실시형태와 마찬가지로 세라믹스제이므로, 제1 실시형태와 동일한 작용 효과를 가진다.

[실시예]

상기한 제2 실시형태의 밸브(60)를 본 발명의 실시품으로서 제작하는 동시에, 볼(17)을 스테인레스제(예를 들면, SUS440C)로 변경한 점 이외는 실시품과 대략 동일 구성의 종래품도 같이 제작하고, 그들의 성능평가시험을 행하였다. 그 평가 방법으로서는, 환경보호의 기준을 충족시키는지 아닌지로 판별하였다. 구체적으로는, 환경보호의 기준으로서, 에어컨 등의 냉매(예를 들면, CO₂)에 관해서는, 밸브가 11[MPa]의 유체 압력을 받은 상태에서, 1년간에 있어서의 유체의 총 누출량을 0.5[g]이하로 하지 않으면 안된다는 기준이 마련되어 있다. 그래서, 실시품 및 종래품에 있어서의 볼(17)로부터 밸브구(13)측으로 11[MPa]의 유체 압력을 가해서 소정 시간당의 누출량을 구하고, 이것을 1년당의 유체의 총 누출량으로 환산하고, 상기 기준치와 비교하였다.

		본 발명의 실시품	종래품
볼의 재질		세라믹스 (Si₃N₄)	스테인레스 (SUS440C)
정밀도 (카달로그 값)	진구도 면조도 경도	0.13㎛ Ra 0.02㎛ Hv. 1600	0.7㎛ Ra 0.05㎛ Hv. 800
밸브의 평가시험결과 기밀압력 11MPa (사용가스:CO₂)		0.032cc/hr 이하 → 0.5g/년 이하	2~4MPa에서 큰 누출 (11MPa까지 압력유지 불가능)

표 1에 나타낸 바와 같이, 종래품에서는, 볼(17)로부터 밸브구(13)측의 유체압력이 2∼4[MPa]이 되었을 때에 냉매의 누출이 커져, 11[MPa]로 시행하는 것이 불가능하였다. 이에 비해, 본 발명의 실시품에서는, 유체압력을 11[MPa]로 시행할 수 있고, 이 상태에서 1시간당의 유체의 누출량은, 0.032[cc]가 되었다. 이것을, 1년간에 있어서의 유체의 총 누출량으로 환산하면 0.5[g]이하가 되어, 상기한 환경보호 상의 기준을 충족시키는 결과가 되었다. 또, 본 발명의 실시품에 구비한 세라믹스제의 볼(17)은, 표 1에 나타낸 바와 같이 종래품에 구비한 스테인레스제의 볼에 비하여, 진구도, 면조도, 경도가 모두 개선되었다. 이것으로써, 본 발명의 실시품에서는, 볼(17)을 세라믹스제로 해서 진구도 등을 높게 함으로써, 실링 성능이 향상됐다고 추측된다.

[다른 실시형태]

본 발명은, 상기 실시형태로 한정되는 것이 아니라, 예를 들면, 이하에 설명하는 것 같은 실시형태도 본 발명의 기술적 범위에 포함되고, 또한, 하기 이외에도 요지를 일탈하지 않는 범위내에서 여러가지로 변경해서 실시할 수 있다.

(1) 상기 제1 실시형태에서는, 볼 압상기구(20)에 의해 볼(17)을 밸브시트(15)에 꽉 누르고 있었지만, 볼 압상기구(20)를 구비하지 않고, 냉매의 내압만에 의해 볼(17)이 밸브시트(15)에 꽉 눌러지는 구성의 밸브로 본 발명을 적용해도 좋다.

(2) 상기 각 실시형태의 볼(17)은, 질화규소로 조성된 세라믹스였지만, 예를 들면, 탄화규소, 알루미나, 탄화티탄 또는 질화알루미늄으로 조성된 세라믹스로 볼(17)을 구성해도 좋다. 다만, 상기 각 실시형태와 같이 질화규소로 조성된 세라믹스로 볼(17)을 구성하는 것이 좋다. 왜냐하면, 질화규소는 공유 결합성이 비교적 높고, 열팽창계수가 비교적 작기 때문이다.

(3) 상기 제1 실시형태의 밸브(10)에서는, 베이스부(22)에 있어서의 원통체(22A)의 내측에 가동부(21)의 샤프트(21A)가 끼워맞춤되어 있었지만, 도 6에 도시한 바와 같이 베이스부(22)의 중심에 지주(22D)를 설치하고, 그 지주(22D)의 중심에 가스 빠짐 구멍(22E)을 형성하는 한편, 가동부(21)에 원통부(21D)를 설치하고, 그 원통부(21D)를 지주(22D)의 외측에 끼워맞춤한 구성으로 해도 좋다.

[청구항 1 및 2의 발명]

본 발명에 의하면, 볼(17)을 세라믹스로 구성함으로써, 종래의 스틸제의 볼보다 진구도를 높게 할 수 있다. 이에 따라, 볼(17)과 밸브시트(15)가 안정되게 밀착하고, 밸브 폐쇄 상태에 있어서의 실링 성능이 향상된다. 구체적으로는, 볼(17)의 진구도를, 0.13㎛보다 작은 값으로 하는 것이 바람직하다. 또한, 볼(17)을 세라믹스로 구성하면, 종래의 스틸제의 볼 보다 면조도도 향상한다. 그 면조도로서는 Ra 0.02㎛보다 작은 값으로 하는 것이 바람직하다. 또, 세라믹스의 조성으로서는, 예를 들면, 탄화규소, 알루미나, 탄화티탄, 질화알루미늄, 및 질화규소 등을 들 수 있다. 그 중에서도, 청구항 2의 구성과 같이 질화규소로 조성된 세라믹스로 볼(17)을 구성하는 것이 바람직하다.

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[청구항 5의 발명]

청구항 5의 구성에 의하면, 볼(17)이 밸브시트(15)에 구비한 볼 접촉면(15B)에 면접촉하므로, 볼 접촉면(15B)을 구비하지 않고 볼(17)이 밸브시트(15)에 선접촉하는 구성의 것과 비교해서 실링 성능이 향상된다.

[청구항 6의 발명]

세라믹스제의 볼(17)은 스틸제의 볼과 비교해서 변형되기 어렵다. 따라서, 청구항 6의 밸브(10, 60)의 제조 방법과 같이, 세라믹스제의 볼(17)로 둥근 고리 띠 형상의 타격 흔적인 볼 접촉면(15B)을 형성하고, 그 볼(17)을 밸브체로서의 볼(17)로 겸용할 수 있고, 효율적으로 밸브(10, 60)를 제조하는 것이 가능하게 된다.

Claims

밸브구(13)의 주위의 밸브시트(15)에 볼(17)을 접촉·이탈시켜 상기 밸브구(13)를 개폐하는 밸브(10, 60)에 있어서, 상기 볼(17)을 세라믹스로 구성하고,

상기 볼(17)의 진구도를 0.13㎛보다 작은 값으로 하고,

상기 볼(17)의 면조도를 Ra 0.02㎛보다 작은 값으로 한 것을 특징으로 하는 밸브(10, 60).
제 1 항에 있어서, 상기 세라믹스를 질화규소로 조성한 것을 특징으로 하는 밸브(10, 60).
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제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 밸브시트(15)에는, 상기 볼(17)과 면접촉 가능한 둥근 고리 띠 형상의 볼 접촉면(15B)이 구비된 것을 특징으로 하는 밸브(10, 60).
밸브구(13)의 주위의 밸브시트(15)에 밸브체를 접촉·이탈시켜 상기 밸브구(13)를 개폐하는 밸브(10, 60)의 제조 방법에 있어서,

상기 볼(17)을 세라믹스로 구성하고,

상기 볼(17)의 진구도를 0.13㎛보다 작은 값으로 하고,

상기 볼(17)의 면조도를 Ra 0.02㎛보다 작은 값으로 하고,

세라믹스제의 볼(17)을 상기 밸브시트(15)에 가압해서 둥근 고리 띠 형상의 타격 흔적인 볼 접촉면(15B)을 형성하고, 그 볼 접촉면(15B)의 형성에 이용한 상기 볼(17)을 상기 밸브구(13)을 개폐하는 상기 밸브체로서의 볼(17)로 겸용하는 것을 특징으로 하는 밸브(10, 60)의 제조 방법.