WO2020138073A1 - 流量制御バルブ用シールおよび流量制御バルブ装置 - Google Patents

流量制御バルブ用シールおよび流量制御バルブ装置 Download PDF

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seal
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control valve
flow control
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安田　健
石井　卓哉
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    • F01P2007/146—Controlling of coolant flow the coolant being liquid using valves

Definitions

  • the present invention provides a seal for a flow rate control valve used in a flow rate control valve device that adjusts the flow rate and flow path of cooling water from an internal combustion engine, and its seal, in order to improve fuel efficiency by increasing thermal efficiency of an automobile.
  • a flow control valve device provided.
  • a vehicle has been provided with a circulation passage for circulating cooling water to cool the engine.
  • the circulation flow path has a plurality of flow paths such as a flow path for circulating the cooling water in the radiator and a flow path for circulating the cooling water in the heater core of the air conditioner.
  • a flow rate control valve device for controlling the flow rate of the cooling water is arranged in the circulation flow path, and the flow rate of the cooling water in each flow path is adjusted by the valve device.
  • a flow rate control valve device for example, in Patent Document 1, there is provided an inlet for receiving cooling water from an internal combustion engine, a housing provided with a discharge portion protruding so as to send out the cooling water, and a wall portion having a spherical outer surface. Then, a flow rate control valve device including a rotor that rotates around a rotation axis that extends perpendicularly to the introduction port inside the housing, and an annular seal that is provided in the discharge portion and is in sliding contact with the outer surface of the rotor.
  • a thermoplastic resin such as polytetrafluoroethylene (PTFE) resin can be used as a material for the annular seal.
  • PTFE polytetrafluoroethylene
  • the present invention has been made in view of such circumstances, and can be manufactured at low cost, wear damage to the rotor in sliding contact is small, low leakage, low friction, seal for flow control valve excellent in low wear, And a flow control valve device provided with the seal thereof.
  • a seal for a flow control valve of the present invention (hereinafter, also simply referred to as “seal”) includes a housing having an introduction part for receiving cooling water from an internal combustion engine and a discharge part for sending out cooling water, and an inside of the housing. Used for a flow control valve device having a spherical or cylindrical outer peripheral surface and a resin rotor that rotates with respect to the housing, the rotor and the introduction portion or the discharge in the housing. An annular flow control valve seal that is provided between the outer peripheral surface of the rotor and the outer peripheral surface of the rotor, wherein the flow control valve seal is injection-moldable of a resin composition using a fluororesin as a base resin.
  • a molded article, wherein the fluororesin is a tetrafluoroethylene-perfluoroalkyl vinyl ether copolymer (PFA) resin, a tetrafluoroethylene-hexafluoropropylene copolymer (FEP) resin, and a tetrafluoroethylene-ethylene copolymer ( At least one resin selected from ETFE) resins.
  • PFA tetrafluoroethylene-perfluoroalkyl vinyl ether copolymer
  • FEP tetrafluoroethylene-hexafluoropropylene copolymer
  • ETFE tetrafluoroethylene-ethylene copolymer
  • the above resin composition is characterized by containing a non-fibrous filler and not containing a fibrous filler.
  • the non-fibrous filler is graphite or a PTFE resin, the non-fibrous filler is contained in the resin composition in an amount of 3 to 30% by volume with respect to the entire resin composition, and the balance is the fluororesin. It is characterized by
  • the above-mentioned flow control valve seal is characterized in that it has an annular seal surface that is in sliding contact with the rotor and that has a circumferential projection that is continuous over the entire circumference of the seal.
  • a flow control valve device (hereinafter, also simply referred to as “valve device”) of the present invention includes a housing having an introduction part for receiving cooling water from an internal combustion engine and a discharge part for sending out cooling water, and an inside of the housing.
  • a rotor made of resin having a spherical or cylindrical outer peripheral surface and rotating with respect to the housing, and provided between the rotor and the introduction section or the discharge section in the housing,
  • a flow control valve device comprising an annular flow control valve seal that is in sliding contact with the outer peripheral surface of a rotor, wherein the flow control valve seal is injection-moldable of a resin composition whose base resin is a fluororesin capable of being injection molded.
  • the fluororesin is at least one resin selected from PFA resin, FEP resin, and ETFE resin
  • the rotor is an injection-molded product of a resin composition containing a polyphenylene sulfide (PPS) resin as a base resin. Is characterized by.
  • the seal for a flow control valve of the present invention is an injection-molded product of a resin composition containing PFA resin, FEP resin, or ETFE resin as a base resin, it can be formed only by injection molding even in a complicated shape and is inexpensive. Becomes Further, since the PFA resin, FEP resin, and ETFE resin have low elasticity and low hardness, they are easily deformed along the curved (spherical or cylindrical) outer peripheral surface of the resin rotor and easily sealed. Furthermore, PFA resin, FEP resin, and ETFE resin are excellent in alkali resistance and low water absorption, and can suppress the deterioration of the resin even in the environment where they come into contact with cooling water. As a result, the rotor can be manufactured at low cost, and the rotor that is in sliding contact is less likely to be damaged by wear, and is excellent in low leak property, low friction property, and low wear property.
  • the resin composition contains the non-fibrous filler and not the fibrous filler, the resin rotor, which is the mating material, is less likely to be worn and damaged, and low friction and low wear characteristics can be obtained.
  • the seal for the flow control valve has a circumferential projection that is continuous over the entire circumference of the ring-shaped seal surface that is in sliding contact with the rotor, so that a stable contact surface is secured and the contact area between the rotor and the seal is small. Therefore, the frictional force can be reduced.
  • the flow control valve seal is an injection-molded product of a resin composition containing PFA resin, ETFE resin, or FEP resin as a base resin
  • the rotor is a resin containing PPS resin as a base resin. Since the composition is an injection-molded product, the seal and the rotor are slidable between resin materials different from each other. Therefore, it is possible to prevent an increase in wear due to a high friction coefficient, which may occur when sliding the same resin materials, and to obtain low friction and low wear characteristics.
  • a valve device 1 includes a housing 2, a rotating shaft 3 rotatably supported by the housing 2, and a rotor 4 housed in the housing 2 and rotating integrally with the rotating shaft 3. , And a seal 6 that is in sliding contact with the outer peripheral surface 4a of the rotor 4.
  • the housing 2 is provided with an introduction part 5 for receiving cooling water from the engine and a discharge part (not shown) for sending cooling water to each device such as a radiator.
  • a fixed seal such as an O-ring is provided between the introduction part 5 or the discharge part and the seal 6.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view of the main part of the valve device 1 on the introduction part side.
  • the rotating shaft 3 is connected to a motor (not shown).
  • the rotor 4 is a spherical rotating rotor having a hollow portion inside, and the outer peripheral surface 4a that is in sliding contact with the seal 6 is formed in a convex spherical shape.
  • the rotor 4 has a rotor opening 4b penetrating the inside and the outside, and the seal 6 has a seal opening penetrating the center thereof.
  • the rotating shaft 3 rotates in the direction of the arrow, and the rotor 4 rotates accordingly. Due to the rotation, the rotor opening 4b and the seal opening communicate with each other to open the valve, and the rotor opening 4b does not communicate with the seal opening to close the valve.
  • the cooling water flowing in the direction of the black arrow is supplied into the rotor 4. In this way, by rotating the rotor 4, the valve opening and closing of the valve device 1 can be controlled, whereby the flow rate adjustment and distribution adjustment of the cooling water are performed.
  • the rotor 4 is made of resin, and is an injection-molded body of a resin composition having a thermoplastic resin as a base resin.
  • the thermoplastic resin is not particularly limited, but it is preferable to use a thermoplastic resin other than a fluororesin, for example, PPS resin, polyamide (PA) 66 resin, modified PA resin, polyether ether ketone (PEEK) resin, etc. Can be used.
  • PPS resin polyamide
  • PA polyamide
  • PEEK polyether ether ketone
  • a PPS resin having low water absorption, excellent heat resistance and alkali resistance, and inexpensive is more preferable.
  • the resin composition used for the rotor 4 preferably contains glass fiber.
  • a PPS resin containing glass fibers is more preferable because it is excellent in high strength and high elasticity.
  • the amount thereof is 10 to 50% by weight, preferably 20 to 40% by weight, based on the total resin composition. If the amount of glass fiber is more than a predetermined amount, the seal will be worn and damaged, and if it is less, sufficient strength cannot be obtained.
  • an additive such as an inorganic substance can be added to the resin composition in order to eliminate anisotropy and improve dimensional accuracy.
  • a seal 6 is provided in the housing 2 between the rotor 4 and the cylindrical introduction portion 5. Specifically, the cylindrical portion 6a of the seal 6 is fitted in and fixed to the cylindrical end portion of the introduction portion 5 on the rotor 4 side. The seal 6 is pressed against the rotor 4 and is deformed along the shape of the outer peripheral surface 4a of the rotor. Due to this close contact state, the leakage of cooling water can be prevented.
  • FIG. 1 shows the configuration on the introduction side
  • the discharge side also has the same basic configuration. Specifically, a seal is provided in the housing 2 between the rotor 4 and a cylindrical discharge portion (not shown), and the seal is pressed toward the rotor 4 so that the outer peripheral surface 4 a is attached. It is in close contact.
  • This seal has the same shape and material as the seal 6 of FIG.
  • the discharge part is provided in the housing 2 at a position separated from the introduction part 5 by a predetermined distance in the circumferential direction of rotation of the rotor 4 (for example, a position opposite to the introduction part 5 in FIG. 1).
  • the seal 6 which is the seal for the flow control valve of the present invention will be described based on FIG.
  • the seal 6 is an annular member having an opening penetrating the central shaft portion.
  • the seal 6 has a cylindrical portion 6a fixed to the introduction portion on one side in the axial direction and a lip portion 6b on the other side in the axial direction.
  • the lip portion 6b has a structure in which a cylindrical body is expanded to the outer diameter side so that the inner diameter dimension becomes large.
  • the inner peripheral surface of the lip portion 6b serves as a seal surface 6c that is in sliding contact with the outer peripheral surface 4a of the rotor 4.
  • the sealing surface 6c is formed in a concave spherical shape, and has a structure in which the sealing surface 6c easily comes into close contact with the spherical rotor 4.
  • the sealing surface 6c may have a planar shape.
  • the sealing surface 6c is a smooth surface having no convex portions (protrusions) or concave portions.
  • a groove for attaching an O-ring is provided on the outer circumference of the cylindrical portion 6a of the seal 6, and seals between the introduction portion 5 or the discharge portion and the seal 6.
  • the rotor 4 rotates while the seal 6 is pressed. Since the seal 6 is fixed and the seal surface 6c is always in sliding contact with the outer peripheral surface 4a of the rotor 4, the wear is more likely to progress than the outer peripheral surface 4a of the rotor. Further, since the seal 6 needs to be in close contact with the curved surface shape of the rotor, appropriate deformability is required. Further, since an aqueous solution of PH 7 to 11 (antifreeze) containing ethylene glycol as a main component is generally used as the cooling water, alkali resistance and low water absorption are also required for the seal 6 that comes into contact with the cooling water. To be
  • the seal for a flow control valve of the present invention is an injection-molded article of a resin composition containing a fluororesin as a base resin, the fluororesin being at least one resin selected from PFA resin, FEP resin, and ETFE resin. It is characterized by being.
  • As the base resin PFA resin, FEP resin, and ETFE resin may be used alone or in combination of two or more. Since the PFA resin, FEP resin, and ETFE resin have low elasticity and low hardness, they are easily deformed along the outer peripheral surface of the curved surface (spherical or cylindrical) of the resin rotor, and the sealing property can be improved. Furthermore, the PFA resin, FEP resin, and ETFE resin are excellent in alkali resistance and low water absorption, and the deterioration of the resin can be suppressed even in the environment where they come into contact with cooling water.
  • the coefficient of friction will increase and both the rotor and the seal may wear more, but the rotor is made of non-fluorine resin and the seal is Since it is made of a fluororesin selected from PFA resin, FEP resin and ETFE resin, such a problem does not occur.
  • PTFE resin which is generally used as a resin material for flow control valve seals, has a large amount of wear in the rough wear mode.
  • a rotor made of PPS resin mixed with glass fiber it is conceivable that the outer peripheral surface of the rotor is gradually worn due to sliding contact with a seal, and the glass fiber is exposed on the surface.
  • the PTFE resin is used as the base resin of the seal, the abrasion may be increased because the sliding contact with the rotor having the glass fiber exposed on the surface is rough.
  • the seal using the PFA resin, the FEP resin, and the ETFE resin is superior to the PTFE resin in wear resistance against rough wear. Furthermore, since injection molding is possible, even complicated shapes can be manufactured at low cost.
  • the melt flow rate (MFR) of PFA resin and FEP resin is 10 to 50 g/10 minutes at a temperature of 372° C. and a load of 5 kg.
  • the MFR of the ETFE resin is preferably 10 to 50 g/10 minutes when the temperature is 297° C. and the load is 5 kg. If the MFR is less than 10 g/10 min, the melt fluidity is poor and the sealing surface accuracy cannot be obtained due to insufficient filling during injection molding. If the MFR exceeds 50 g/10 minutes, the molecular weight becomes low, resulting in insufficient wear resistance.
  • the resin composition contains a filler, if the MFR is less than 10 g/10 minutes, the melt flowability is poor and the sealing surface accuracy cannot be obtained due to insufficient filling during injection molding.
  • the upper limit of MFR of the resin composition containing the filler is not particularly specified, but is preferably 50 g/10 minutes or less from the viewpoint of abrasion resistance.
  • any fluororesin such as PFA resin, FEP resin, and ETFE resin can be used as the base resin.
  • an elastomer may be added to the PFA resin, the FEP resin and the ETFE resin for the purpose of lowering the elastic modulus of the resin composition.
  • Fluorine rubber is suitable as the elastomer.
  • the type of fluororubber is not limited, but vinylidene fluoride type (FKM), tetrafluoroethylene-propylene type (FEPM), and tetrafluoroethylene-purple orovinyl ether type (FFKM) can be used.
  • FKM vinylidene fluoride type
  • FEPM tetrafluoroethylene-propylene type
  • FFKM tetrafluoroethylene-purple orovinyl ether type
  • the FKM may be a binary system or a ternary system.
  • a filler having resistance to an alkaline aqueous solution of PH 7 to 11 to the resin composition.
  • the filler include carbon fiber, graphite, PTFE resin, inorganic substances (mica, talc, calcium carbonate, etc.), whiskers (calcium carbonate, potassium titanate, etc.) and the like.
  • these fillers it is preferable to use a non-fibrous filler, and in this case, it is more preferable not to include the fibrous filler.
  • the non-fibrous filler is less effective than the fibrous filler in increasing the elastic modulus of each resin (PFA resin, FEP resin, ETFE resin).
  • the seal 6 can be deformed along the outer peripheral surface 4a of the rotor 4 while improving the friction and wear characteristics, and a good sealing property can be obtained. Further, there is an advantage that the rotor 4, which is a mating member, is less likely to be damaged.
  • the non-fibrous filler may be any filler other than fibrous fillers having an aspect ratio such as carbon fiber, glass fiber and whiskers, and examples thereof include irregularly shaped granular, spherical, scale-like and plate-like fillers. Of these, granular and spherical fillers having no anisotropy are preferable.
  • graphite or PTFE resin is preferable to use as the non-fibrous filler.
  • Graphite has the effect of imparting low friction and low wear characteristics in cooling water.
  • Flake-shaped, granular, or spherical graphite can be used, but it is more preferable to use granular graphite or spherical graphite that does not increase the elastic modulus of PFA resin, FEP resin, and ETFE resin.
  • the PTFE resin imparts a low coefficient of friction under the boundary lubrication condition when cooling water is not present on the sealing surface.
  • the average particle size of the PTFE resin is not particularly limited, but it is preferably 10 to 50 ⁇ m.
  • the average particle diameter can be measured using, for example, a particle diameter distribution measuring device utilizing a laser light scattering method.
  • the seal made of the resin composition in which graphite or PTFE resin is mixed with the above-mentioned base resin is less likely to wear and damage the rotor made of resin, and stable sealability can be obtained for a long period of time. Further, since it has excellent alkali resistance, it can be used for a long period of time without deterioration.
  • resin additives may be added to the resin composition to the extent that the effects of the present invention are not impaired.
  • the additive include a friction property improving agent such as boron nitride, molybdenum disulfide, and tungsten disulfide, and a coloring agent such as carbon powder, iron oxide, and titanium oxide.
  • the resin composition used for the seal of the present invention contains 70 to 100% by volume of the above-mentioned base resin with respect to the entire resin composition.
  • a filler in which the filler is 3 to 30% by volume and the balance is the base resin is preferable, and a composition in which the filler is 5 to 20% by volume and the balance is the base resin is more preferable.
  • the filler it is preferable to use graphite or PTFE resin, which is a non-fibrous filler, and it is more preferable to use these in combination.
  • the flow control valve seal of the present invention can be manufactured at low cost by injection molding using the above resin composition.
  • the gate method for injection molding can be either a one-point gate method in which one gate is provided on the inner or outer diameter side of the seal, or a multi-point gate method in which a plurality of gates are provided, but in order to improve the sealing surface accuracy.
  • a multi-point gate system in which three or more gates are provided is preferable.
  • the sealing surface accuracy can be further improved. Gate traces associated with the disc gate method can be removed by cutting the gate inside the mold or processing after molding.
  • the outer diameter side of the seal can be chucked by a lathe to easily remove the traces of the gate, which is most preferable.
  • only the sealing surface may be machined after the injection molding.
  • FIG. 3 Another example of the flow control valve seal of the present invention is shown in FIG.
  • the seal 7 is an annular member having an opening penetrating the central shaft portion.
  • the seal 7 has a cylindrical portion 7a fixed to the introduction portion on one axial side and a lip portion 7b on the other axial side.
  • the seal 6 in FIG. 2 is a seal that is in sliding contact with a spherical rotor
  • the seal 7 in FIG. 3 is a seal that is in sliding contact with a cylindrical rotor.
  • the sealing surface 7c is formed into a concave cylindrical curved surface that is complementary to the cylindrical cylindrical curved surface of the rotor so that the sealing surface 7c can be easily attached to the convex cylindrical curved surface of the rotor.
  • the seal surface 7c is formed in a wave shape along the axial direction.
  • FIG. 4A is a plan view of the seal as viewed from the lip portion side
  • FIG. 4B is a partial cross-sectional view taken along the line AA.
  • the seal 8 of FIG. 4 is characterized in that a circular protrusion 8d is provided on an annular seal surface 8c.
  • the circumferential projection 8d is continuously formed at the center position in the width direction of the seal surface 8c over the entire circumference of the seal.
  • the circumferential protrusion 8d is formed in a convex shape from the sealing surface 8c, and the convex portion has an R shape.
  • the cross-section of the circumferential projection 8d itself has an arc shape.
  • the circular arc of the circumferential projection 8d is 180° or less, preferably the angle of the circular arc that can be ejected from the mold without being forced out during injection molding. It is preferable that the circumferential protrusion 8d does not protrude from the tip end surface of the lip portion orthogonal to the axial direction of the seal 8.
  • the seal of the present invention is an injection molded body, and the seal surface formed by injection molding has minute (micro level) unevenness.
  • minute (micro level) unevenness When the entire sealing surface is sealed, the unevenness of the sealing surface is reduced by sliding with the rotor, and the contact surface is made uniform to reduce the amount of leak, but it is considered that it takes time to make it uniform. Therefore, by forming a continuous circumferential protrusion on the seal surface and limiting the seal portion to the protrusion, it is easy to improve the seal surface accuracy during injection molding, and the tip of the protrusion is deformed by the load and the seal surface can be secured. , The contact surface is made uniform at the early stage of sliding, and low leak characteristics are obtained.
  • the contact area with the rotor is reduced, the frictional force due to sliding can be reduced. Further, by forming the convex portion into the R shape, the contact area with the rotor can be further reduced, the frictional force can be further reduced, and the sealability is stable over the entire circumference of the seal.
  • one circumferential protrusion is provided on the seal surface, but the invention is not limited to this, and a plurality of circumferential protrusions may be provided on the seal surface.
  • the configuration in which two are provided is more preferable.
  • the first circumferential projection is provided continuously on the inner diameter side of the seal surface over the entire circumference
  • the second circumferential circle concentric with the first circumferential projection is provided on the outer diameter side of the seal surface.
  • Protrusions can be provided.
  • the protrusion height of the first circumferential protrusion and the protrusion height of the second circumferential protrusion may be the same or different.
  • a circumferential protrusion may be provided on the sealing surface of the seal for the cylindrical rotor shown in FIG.
  • Tables 2 and 4 show the configurations of the resin compositions of Examples and Comparative Examples and the results of the abrasion test.
  • the resin compositions of Examples 1 to 3 containing PFA resin, FEP resin, and ETFE resin as base resins were injection-moldable, and the resin compositions of Comparative Examples 2 to 4 were used.
  • the flexural modulus was smaller than that.
  • Examples 1 and 2 using the PFA resin and the FEP resin have a bending elastic modulus of 1 GPa or less and are easily deformed along the curved surface of the rotor.
  • the PTFE resin (Comparative Example 1) has a low flexural modulus and low elasticity, but cannot be injection-molded.
  • Example 1 PFA resin
  • Example 3 EFE resin
  • Comparative Example 1 PTFE resin
  • Comparative Example 2 PPS resin
  • Examples 4-9, Comparative Example 5 The fillers used in Examples 4 to 9 and Comparative Example 5 are collectively shown below.
  • the average particle size of GRP-1 to 3 and PTFE-1 is 50% particle size obtained by a particle size distribution measuring device using a laser light scattering method.
  • a wear test piece (ring test piece) was produced by injection molding using the resin composition mixed in the mixing ratio (volume %) of Table 4.
  • a test piece was prepared by compression molding.
  • the wear test piece thus obtained was subjected to a wear test under the test conditions shown in Table 3 by a ring-on-disk type tester. The amount of wear of the ring test piece was measured, and the presence or absence of damage to the mating material after the test was visually confirmed.
  • LLC in Table 3 is engine cooling water, and its main component is ethylene glycol.
  • Ring test piece ⁇ 17 (inner diameter) ⁇ ⁇ 21 (outer diameter) ⁇ 10 (width) mm
  • Counterpart material ⁇ 33 (outer diameter) x 6 (width) mm Turning, surface roughness Ra3 ⁇ m
  • Examples 4 to 8 using the PFA resin as the base resin and Example 9 using the ETFE resin as the base resin can be injection-molded, and the abrasion loss of the test piece is 11 to It was 30 ⁇ m.
  • the results of Examples 4 to 7 containing graphite were smaller than those of Example 8 containing carbon fiber. Further, in Example 8, damage to the mating material was observed.
  • the resin composition of Comparative Example 5 is a composition in which graphite is mixed with PTFE resin as a base resin.
  • the wear amount of the test piece of Comparative Example 5 was 40 ⁇ m, which was inferior to the wear resistance of Examples 4 to 9.
  • the seal for a flow control valve of the present invention can be manufactured at low cost, has little wear damage to the rotor in sliding contact, and is excellent in low leak property, low friction property, and low wear property. Therefore, the flow control valve for controlling the flow amount of cooling water. Can be widely used in equipment.
  • Valve device 2 Housing 3 Rotating shaft 4 Rotor 5 Introduction part 6 Seal 7 Seal 8 Seal

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Abstract

安価に作製できるとともに、摺接するロータの摩耗損傷が少なく、低リーク性、低摩擦性、低摩耗性に優れる流量制御バルブ用シール等を提供する。　シール（６）は、内燃機関からの冷却水を受け入れる導入部（５）を有するハウジング（２）と、ハウジング（２）内に設けられ、球状の外周面（４ａ）を有し、ハウジング（２）に対して回転する樹脂製のロータ（４）とを備えるバルブ装置（１）に用いられ、ハウジング（２）内にてロータ（４）と導入部（５）との間に設けられ、ロータ（４）の外周面（４ａ）に摺接する。シール（６）は、射出成形可能なフッ素樹脂をベース樹脂とする樹脂組成物の射出成形体であり、フッ素樹脂がテトラフルオロエチレン－パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体樹脂、テトラフルオロエチレン－ヘキサフルオロプロピレン共重合体樹脂、およびテトラフルオロエチレン－エチレン共重合体樹脂から選ばれる少なくとも１つの樹脂である。

Description

流量制御バルブ用シールおよび流量制御バルブ装置
　本発明は、自動車の熱効率を高めることで低燃費化を図るために、内燃機関からの冷却水の流量および流路を調整する流量制御バルブ装置に用いられる流量制御バルブ用シール、およびそのシールを備える流量制御バルブ装置に関する。
　従来、自動車には、冷却水を循環させてエンジンを冷却するための循環流路が設けられている。循環流路は、例えば、ラジエータに冷却水を循環させる流路や、エアコンのヒータコアに冷却水を循環させる流路など複数の流路を有する。この循環流路内には、冷却水の流量を制御する流量制御バルブ装置が配置され、このバルブ装置によって、各流路の冷却水の流量などが調整される。
　流量制御バルブ装置として、例えば特許文献１には、内燃機関からの冷却水を受け入れる導入口、及び、冷却水を送り出すよう突出した吐出部を備えたハウジングと、球状の外面を持つ壁部を有し、ハウジングの内部において、導入口に対して垂直に延出する回転軸芯の周りに回転するロータと、吐出部に設けられ、ロータの外面に摺接する環状シールとを備えた流量制御バルブ装置が開示されている。この特許文献１には、環状シールの材質として、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）樹脂などの熱可塑性樹脂が使用できることが記載されている。
特開２０１６－１８８６９３号公報
　近年、自動車の低燃費規制が厳しくなる中で、熱効率を高めることで低燃費化を図るために、内燃機関からの冷却水の流量および流路を調整する流量制御バルブ装置の搭載が進められている。この装置に使用される環状シールには、上記特許文献１のようにＰＴＦＥ樹脂が用いられているが、シールの耐久性や、コスト面では改善の余地がある。また、ＰＴＦＥ樹脂は溶融粘度が高く、射出成形できないため、圧縮成形または押出し成形された成形体を機械加工する必要があるため、複雑な形状を有する環状シールではコスト高となる。また、冷却水のシール性向上や、相手材となるロータとの摩擦抵抗の低減の要求も高まっている。
　本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、安価に作製できるとともに、摺接するロータの摩耗損傷が少なく、低リーク性、低摩擦性、低摩耗性に優れる流量制御バルブ用シール、およびそのシールを備える流量制御バルブ装置を提供することを目的とする。
　本発明の流量制御バルブ用シール（以下、単に「シール」ともいう。）は、内燃機関からの冷却水を受け入れる導入部、及び、冷却水を送り出す吐出部を有するハウジングと、上記ハウジングの内部に設けられ、球状または円筒状の外周面を有し、上記ハウジングに対して回転する樹脂製のロータとを備える流量制御バルブ装置に用いられ、上記ハウジング内にて上記ロータと上記導入部または上記吐出部との間に設けられ、上記ロータの外周面に摺接する環状の流量制御バルブ用シールであって、上記流量制御バルブ用シールが射出成形可能なフッ素樹脂をベース樹脂とする樹脂組成物の射出成形体であり、上記フッ素樹脂がテトラフルオロエチレン－パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体（ＰＦＡ）樹脂、テトラフルオロエチレン－ヘキサフルオロプロピレン共重合体（ＦＥＰ）樹脂、およびテトラフルオロエチレン－エチレン共重合体（ＥＴＦＥ）樹脂から選ばれる少なくとも１つの樹脂であることを特徴とする。
　上記樹脂組成物は、非繊維状充填材を含み、繊維状充填材を含まないことを特徴とする。
　上記非繊維状充填材が、黒鉛またはＰＴＦＥ樹脂であり、上記樹脂組成物において、上記非繊維状充填材が該樹脂組成物全体に対して３～３０体積％含まれ、残部が上記フッ素樹脂であることを特徴とする。
　上記流量制御バルブ用シールは、上記ロータと摺接する環状のシール面に、シール全周にわたり連続した円周状突起を有することを特徴とする。
　本発明の流量制御バルブ装置（以下、単に「バルブ装置」ともいう。）は、内燃機関からの冷却水を受け入れる導入部、及び、冷却水を送り出す吐出部を有するハウジングと、上記ハウジングの内部に設けられ、球状または円筒状の外周面を有し、上記ハウジングに対して回転する樹脂製のロータと、上記ハウジング内にて上記ロータと上記導入部または上記吐出部との間に設けられ、上記ロータの外周面に摺接する環状の流量制御バルブ用シールとを備える流量制御バルブ装置であって、上記流量制御バルブ用シールが射出成形可能なフッ素樹脂をベース樹脂とする樹脂組成物の射出成形体であり、上記フッ素樹脂がＰＦＡ樹脂、ＦＥＰ樹脂、およびＥＴＦＥ樹脂から選ばれる少なくとも１つの樹脂であり、上記ロータがポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）樹脂をベース樹脂とする樹脂組成物の射出成形体であることを特徴とする。
　本発明の流量制御バルブ用シールは、ＰＦＡ樹脂、ＦＥＰ樹脂、またはＥＴＦＥ樹脂をベース樹脂とする樹脂組成物の射出成形体であるので、複雑な形状でも射出成形のみで形成することができ、安価となる。また、ＰＦＡ樹脂、ＦＥＰ樹脂、ＥＴＦＥ樹脂は低弾性、低硬度であるため、樹脂製のロータの曲面状（球状または円筒状）の外周面に沿って変形しやすく、シールしやすい。さらに、ＰＦＡ樹脂、ＦＥＰ樹脂、ＥＴＦＥ樹脂は耐アルカリ性や低吸水性に優れており、冷却水と接触する環境下でも樹脂の劣化を抑制できる。これにより、安価に作製できるとともに、摺接するロータの摩耗損傷が少なく、低リーク性、低摩擦性、低摩耗性に優れる。
　樹脂組成物は、非繊維状充填材を含み、繊維状充填材を含まないので、相手材である樹脂製のロータを摩耗損傷させにくく、低摩擦低摩耗特性が得られる。
　流量制御バルブ用シールは、上記ロータと摺接する環状のシール面に、シール全周にわたり連続した円周状突起を有するので、安定した接触面を確保するとともに、ロータとシールとの接触面積を小さくでき、摩擦力を低減することができる。
　本発明の流量制御バルブ装置において、流量制御バルブ用シールは、ＰＦＡ樹脂、ＥＴＦＥ樹脂、ＦＥＰ樹脂をベース樹脂とする樹脂組成物の射出成形体であり、ロータは、ＰＰＳ樹脂をベース樹脂とする樹脂組成物の射出成形体であるので、シールとロータとは異なる樹脂材同士の摺動となる。そのため、同じ樹脂材同士の摺動において懸念される高摩擦係数による摩耗増大を防止でき、低摩擦低摩耗特性が得られる。
本発明の流量制御バルブ装置の開弁時における要部断面図である。 本発明の流量制御バルブ用シールの一例を示す図である。 本発明の流量制御バルブ用シールの別の例を示す図である。 本発明の流量制御バルブ用シールの突起形状を示す図である。
　本発明の流量制御バルブ用シールを適用したバルブ装置の一例を図１に基づいて説明する。図１に示すように、バルブ装置１は、ハウジング２と、ハウジング２に対して回転可能に支持される回転軸３と、ハウジング２内に収納され、回転軸３と一体に回転するロータ４と、ロータ４の外周面４ａに摺接するシール６とを備える。ハウジング２には、エンジンからの冷却水を受け入れる導入部５と、ラジエータなどの各装置へ冷却水を送り出す吐出部（図示省略）が設けられている。導入部５あるいは吐出部とシール６の間にはＯリングなどの固定シールが設けられている。図１は、バルブ装置１の導入部側の要部断面図である。回転軸３はモータ（図示省略）に接続されている。
　ロータ４は、内部に中空部を有する球状の回転ロータであり、シール６と摺接する外周面４ａは、凸形球面状に形成されている。ロータ４は内外を貫通するロータ開口部４ｂを有し、シール６は中央部に貫通したシール開口部を有する。回転軸３が矢印の向きに回転し、それに伴ってロータ４も回転する。その回転によって、ロータ開口部４ｂとシール開口部が連通することで開弁状態となり、ロータ開口部４ｂとシール開口部が非連通になることで閉弁状態となる。図１の開弁状態では、黒矢印の向きに流れる冷却水が、ロータ４内へ供給される。このように、ロータ４を回動操作することで、バルブ装置１の開弁および閉弁が制御でき、それによって冷却水の流量調整や分配調整が行われる。
　ロータ４は樹脂製であり、熱可塑性樹脂をベース樹脂とした樹脂組成物の射出成形体である。熱可塑性樹脂としては、特に限定されないが、フッ素樹脂以外の熱可塑性樹脂を用いることが好ましく、例えば、ＰＰＳ樹脂、ポリアミド（ＰＡ）６６樹脂、変性ＰＡ樹脂、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）樹脂などを用いることができる。これら樹脂の中でも、低吸水性で、耐熱性、耐アルカリ性に優れ、安価であるＰＰＳ樹脂がより好ましい。
　また、ロータ４に用いる樹脂組成物には、高強度、高弾性、高寸法精度を得るために、ガラス繊維を配合することが好ましい。ガラス繊維を配合したＰＰＳ樹脂は、高強度、高弾性に優れるため、より好ましい。ガラス繊維を配合する場合、その配合量は、樹脂組成物全体に対して１０～５０重量％であり、好ましくは２０～４０重量％である。ガラス繊維が所定量より多いとシールを摩耗損傷させ、少ないと充分な強度が得られない。また、この樹脂組成物には、異方性をなくし、寸法精度を向上するために、無機物などの添加剤を配合することができる。
　ハウジング２内にてロータ４と円筒状の導入部５との間にはシール６が設けられている。具体的には、導入部５のロータ４側の円筒端部に、シール６の円筒部６ａが内嵌されて固定されている。シール６は、ロータ４に向けて押し付けられており、ロータの外周面４ａの形状に沿って変形している。この密着状態によって、冷却水の漏洩を防ぐことができる。
　なお、図１は、導入部側の構成を示しているが、吐出部側も、基本的な構成は同様である。具体的には、ハウジング２内にてロータ４と円筒状の吐出部（図示省略）との間にはシールが設けられており、該シールがロータ４に向かって押し付けられることで外周面４ａに密着している。このシールは、図１のシール６と同様の形状、材質からなる。吐出部は、ハウジング２において、導入部５から、ロータ４の回転する周方向に所定間隔離れた位置（例えば図１の導入部５と反対側の位置）に設けられる。
　本発明の流量制御バルブ用シールであるシール６について、図２に基づいて説明する。図２に示すように、シール６は、中心軸部分に貫通した開口部を有する環状部材である。シール６は、軸方向一方側に導入部に固定される円筒部６ａを有し、軸方向他方側にリップ部６ｂを有する。リップ部６ｂは、内径寸法が大きくなるように円筒体を外径側に拡げたような構造である。リップ部６ｂの内周面がロータ４の外周面４ａと摺接するシール面６ｃとなる。シール面６ｃは、凹形球面形状に形成され、球状のロータ４と密着しやすい構造となっている。なお、シール面６ｃは平面形状であってもよい。図２において、シール面６ｃは凸部（突起）や凹部のない平滑な面となっている。シール６の円筒部６ａの外周にはＯリングを取り付けるための溝があり、導入部５あるいは吐出部とシール６との間をシールしている。
　ここで、バルブ装置１の開閉操作の際には、シール６が押し付けられた状態で、ロータ４が回転する。シール６は固定されており、シール面６ｃはロータ４の外周面４ａと常に摺接することになるので、ロータの外周面４ａに比べて摩耗が進行しやすい。また、シール６は、ロータの曲面形状に密着させる必要があるため、適度な変形性が求められる。さらに、冷却水には一般的にエチレングリコールなどを主成分としたＰＨ７～１１の水溶液（不凍液）が用いられていることから、冷却水と接触するシール６には耐アルカリ性や低吸水性も求められる。
　本発明の流量制御バルブ用シールは、射出成形可能なフッ素樹脂をベース樹脂とする樹脂組成物の射出成形体であり、フッ素樹脂がＰＦＡ樹脂、ＦＥＰ樹脂、およびＥＴＦＥ樹脂から選ばれる少なくとも１つの樹脂であることを特徴としている。ベース樹脂としては、ＰＦＡ樹脂、ＦＥＰ樹脂、およびＥＴＦＥ樹脂をそれぞれ単独で使用してもよく、また、複数を併用してもよい。ＰＦＡ樹脂、ＦＥＰ樹脂、ＥＴＦＥ樹脂は低弾性、低硬度であるため、樹脂製のロータの曲面形状（球状または円筒状）の外周面に沿って変形しやすく、シール性が向上できる。さらに、ＰＦＡ樹脂、ＦＥＰ樹脂、ＥＴＦＥ樹脂は耐アルカリ性や低吸水性に優れており、冷却水と接触する環境下でも樹脂の劣化を抑制できる。
　また、樹脂製のロータと摺動するシールとが同じ樹脂材の場合、摩擦係数が高くなり、ロータおよびシールともに摩耗が大きくなることが懸念されるが、ロータが非フッ素樹脂からなり、シールがＰＦＡ樹脂、ＦＥＰ樹脂、ＥＴＦＥ樹脂から選ばれるフッ素樹脂からなるので、そのような問題は発生しない。
　一方、流量制御バルブ用シールの樹脂材として一般に用いられているＰＴＦＥ樹脂は、ざらつき摩耗形態での摩耗量が大きい。例えば、ガラス繊維を配合したＰＰＳ樹脂からなるロータの場合、シールとの摺接によりロータの外周面が徐々に摩耗し、表面にガラス繊維が露出することが考えられる。表面にガラス繊維が露出したロータとの摺接はざらつき摩耗の形態となるため、シールのベース樹脂にＰＴＦＥ樹脂を用いると、摩耗が大きくなるおそれがある。これに対して、ＰＦＡ樹脂、ＦＥＰ樹脂、ＥＴＦＥ樹脂を用いたシールは、ＰＴＦＥ樹脂よりもざらつき摩耗に対する耐摩耗性に優れる。さらに、射出成形が可能となるため、複雑な形状にも安価で製造できる。
　また、射出成形性を容易にするため、ＰＦＡ樹脂、ＦＥＰ樹脂の各メルトフローレート（ＭＦＲ）は、温度３７２℃、荷重５ｋｇのとき１０～５０ｇ／１０分であることが好ましい。また、ＥＴＦＥ樹脂のＭＦＲは、温度２９７℃、荷重５ｋｇのとき１０～５０ｇ／１０分であることが好ましい。ＭＦＲが１０ｇ／１０分未満では溶融流動性が悪く、射出成形時の充填不足によりシール面の精度が得られない。また、ＭＦＲが５０ｇ／１０分を超えると、分子量が低くなるので、耐摩耗性が不足する。
　樹脂組成物が充填材を含む場合も、ＭＦＲが１０ｇ／１０分未満では溶融流動性が悪く、射出成形時の充填不足によりシール面の精度が得られない。充填材が配合された樹脂組成物のＭＦＲの上限は特に規定されないが、耐摩耗性の観点から５０ｇ／１０分以下が好ましい。
　ベース樹脂としては、ＰＦＡ樹脂、ＦＥＰ樹脂、ＥＴＦＥ樹脂のいずれのフッ素樹脂も使用可能であるが、樹脂の弾性率が低いほどロータの外周面に沿いやすく、良好なシール性が得られるため、曲げ弾性率（ＡＳＴＭ Ｄ７９０に準拠）が１ＧＰａ以下で、さらに長期耐熱性、摩擦特性、耐薬品性に優れるＰＦＡ樹脂を使用することが好ましい。また、樹脂組成物の弾性率を下げる目的で、ＰＦＡ樹脂、ＦＥＰ樹脂、ＥＴＦＥ樹脂にエラストマーを配合してもよい。エラストマーとしてはフッ素ゴムが好適である。フッ素ゴムの種類は限定されるものではないが、フッ化ビニリデン系（ＦＫＭ）、テトラフルオロエチレン－プロピレン系（ＦＥＰＭ）、テトラフルオロエチレン－パープルオロビニルエーテル系（ＦＦＫＭ）を使用することができる。ＦＫＭは２元系、３元系のどちらであってもよい。
　樹脂組成物には、冷却水中での摩擦摩耗特性を向上するために、ＰＨ７～１１のアルカリ性水溶液に耐性のある充填材を配合することが好ましい。充填材としては、炭素繊維、黒鉛、ＰＴＦＥ樹脂、無機物（マイカ、タルク、炭酸カルシウムなど）、ウィスカ（炭酸カルシウム、チタン酸カリウムなど）などが挙げられる。これら充填材の中では非繊維状充填材を用いることが好ましく、この場合、繊維状充填材を含まないことがより好ましい。非繊維状充填材は、繊維状充填材に比べて、各樹脂（ＰＦＡ樹脂、ＦＥＰ樹脂、ＥＴＦＥ樹脂）の弾性率を高める効果は低い。そのため、摩擦摩耗特性を向上させつつも、シール６をロータ４の外周面４ａに沿わせて変形させることができ、良好なシール性が得られる。また、相手材となるロータ４を損傷しにくいといった利点もある。
　非繊維状充填材は、炭素繊維、ガラス繊維、ウィスカなどのアスペクト比を有する繊維状充填材以外であればよく、不定形の粒状、球状、鱗片状、板状の充填材などが挙げられる。これらの中でも異方性がない、粒状、球状の充填材が好ましい。
　非繊維状充填材としては、黒鉛、ＰＴＦＥ樹脂を用いることが好ましい。黒鉛は冷却水中での低摩擦低摩耗特性を付与する効果がある。鱗片状、粒状、球状の黒鉛を用いることができるが、ＰＦＡ樹脂、ＦＥＰ樹脂、ＥＴＦＥ樹脂の弾性率を高めない、粒状黒鉛または球状黒鉛を用いることがより好ましい。ＰＴＦＥ樹脂は、シール面に冷却水が介在しない場合の境界潤滑条件下での低摩擦係数を付与する。ＰＴＦＥ樹脂の平均粒子径は、特に限定されるものではないが、１０～５０μｍとすることが好ましい。平均粒子径は、例えば、レーザー光散乱法を利用した粒子径分布測定装置などを用いて測定することができる。上述したベース樹脂に黒鉛やＰＴＦＥ樹脂を配合した樹脂組成物からなるシールは、樹脂製のロータを摩耗損傷しにくく、長期で安定したシール性が得られる。また、耐アルカリ性に優れるので、劣化することなく、長期使用が可能である。
　なお、本発明の効果を阻害しない程度に、樹脂組成物に対して周知の樹脂用添加剤を配合してもよい。この添加剤としては、例えば、窒化ホウ素、二硫化モリブデン、二硫化タングステンなどの摩擦特性向上剤、炭素粉末、酸化鉄、酸化チタンなどの着色剤が挙げられる。
　本発明のシールに用いる樹脂組成物は、樹脂組成物全体に対して、上述したベース樹脂を７０～１００体積％含む。樹脂組成物に充填材を配合する場合、充填材が３～３０体積％で残部がベース樹脂である組成物が好ましく、充填材が５～２０体積％で残部がベース樹脂である組成物がより好ましい。充填材としては、非繊維状充填材である黒鉛やＰＴＦＥ樹脂を用いることが好ましく、これらは併用することがより好ましい。
　本発明の流量制御バルブ用シールは、上述の樹脂組成物を用いて射出成形により安価に製造することができる。射出成形する際のゲート方式には、シールの内径側または外径側にゲートを１点設ける１点ゲート方式か、ゲートを複数設ける多点ゲート方式が採用できるが、シール面の精度を高めるために、３点以上のゲートを設ける多点ゲート方式が好ましい。また、ディスクゲート方式を採用することで、シール面精度を一層向上させることができる。ディスクゲート方式に伴うゲート跡は、型内ゲートカットまたは成形後に加工することで、除去可能である。シールの内径側にディスクゲートを設けることで、シールの外径側を旋盤でチャックして容易にゲート跡を除去加工できるので、最も好ましい。なお、シール面精度を向上させシール性をより高めるために、射出成形後にシール面のみ機械加工などで仕上げてもよい。
　本発明の流量制御バルブ用シールの別の例を図３に示す。図３に示すように、シール７は、中心軸部分に貫通した開口部を有する環状部材である。シール７は、軸方向一方側に導入部に固定される円筒部７ａを有し、軸方向他方側にリップ部７ｂを有する。ここで、図２のシール６は、球状のロータに摺接するシールであったのに対して、図３のシール７は、円筒状のロータに摺接するシールである。そのため、ロータの凸状の円筒曲面に密着しやすいように、シール面７ｃはロータの円筒曲面に対し相補的な形状となる凹状の円筒曲面に形成されている。言い換えると、シール面７ｃは軸方向に沿って波形状に形成されている。
　また、本発明の流量制御バルブ用シールの別の例を図４に示す。図４（ａ）は、シールをリップ部側から見た平面図であり、図４（ｂ）は、Ａ－Ａ線の一部断面図である。図４のシール８は、円環状のシール面８ｃ上に、円周状突起８ｄが設けられることを特徴としている。円周状突起８ｄは、シール面８ｃの幅方向中央位置に、シール全周にわたり連続して形成されている。図４（ｂ）に示すように、円周状突起８ｄは、シール面８ｃから凸状に形成されており、その凸状部はＲ形状となっている。円周状突起８ｄ自体の断面は、円弧形状となっている。円周状突起８ｄの円弧は１８０°以下、好ましくは射出成形時に金型から無理抜きせずに抜ける円弧の角度である。円周状突起８ｄは、シール８の軸方向に対して直交するリップ部の先端面から突出しないことが好ましい。
　本発明のシールは射出成形体であり、射出成形により形成したシール面には微小（ミクロレベル）な凹凸が存在する。シール面全体でシールする場合、ロータとの摺動によりシール面の凹凸が少なくなり、接触面が均一化されることでリーク量が小さくなるが、均一化までに時間を要することが考えられる。そのため、シール面上に連続した円周状突起を形成し、シール部分を突起に限定することで、射出成形時のシール面精度を向上させやすく、荷重により突起先端が変形しシール面が確保でき、摺動時に早期に接触面が均一化され、低リーク特性が得られる。また、ロータとの接触面積が小さくなることで、摺動による摩擦力が低減できる。さらに、凸状部をＲ形状とすることで、ロータとの接触面積がより小さくなり、摩擦力が一層低減できるとともに、シール全周で接触しやすくシール性が安定する。
　図４の形態では、シール面上に円周状突起を１つ設けたが、これに限定されず、シール面上に円周状突起を複数設けてもよい。射出成形時のシール面精度や、摩擦力、シール性などを考慮すると、２つ設ける構成がより好ましい。この構成では、シール面の内径側に全周にわたり連続した第１の円周状突起を設けるともに、シール面の外径側に、第１の円周状突起と同心円状の第２の円周状突起を設けることができる。さらに、第１の円周状突起の突起高さと第２の円周状突起の突起高さは同じでも異なるようにしてもよい。また、図３に示した円筒状ロータ用のシールのシール面に、円周状突起を設けてもよい。
　以下、実施例を挙げて本発明をさらに具体的に説明する。ただし、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。実施例および比較例の樹脂組成物の構成、および摩耗試験の結果は表２および表４に示す。
実施例１～３、比較例１～４
　表２の配合割合（体積％）で配合した樹脂組成物を用い、射出成形によって曲げ試験片、および摩耗試験片（リング試験片）をそれぞれ作製した。比較例１のＰＴＦＥ樹脂を用いた場合は、圧縮成形によって各試験片を作製した。
　得られた曲げ試験片を用いて、ＡＳＴＭ Ｄ７９０に準拠した試験を実施し、２３℃における曲げ弾性率（単位：ＧＰａ）を測定した。
　また、得られた摩耗試験片を用いて、リングオンディスク型試験機により表１の試験条件で摩耗試験を実施し、リング試験片および相手材の摩耗量を測定した。なお、表１のＬＬＣは、エンジン冷却水であり、その主成分はエチレングリコールである。
リング試験片：φ１７（内径）×φ２１（外径）×１０（幅）ｍｍ
相手材　　　：φ３３（外径）×６（幅）ｍｍ
　　　　　　　旋削加工、表面粗さＲａ１μｍ
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
　表２に示すように、ＰＦＡ樹脂、ＦＥＰ樹脂、ＥＴＦＥ樹脂をそれぞれベース樹脂とする実施例１～３の樹脂組成物は、射出成形が可能であり、かつ、比較例２～４の樹脂組成物よりも曲げ弾性率が小さかった。特に、ＰＦＡ樹脂、ＦＥＰ樹脂を用いた実施例１、２は、曲げ弾性率１ＧＰａ以下であり、ロータの曲面に沿って変形しやすい。一方、ＰＴＦＥ樹脂（比較例１）は、曲げ弾性率が低く低弾性であるが、射出成形ができない。また、摩耗試験では、実施例１（ＰＦＡ樹脂）、実施例３（ＥＴＦＥ樹脂）は、比較例１（ＰＴＦＥ樹脂）、比較例２（ＰＰＳ樹脂）に比べて、自己の摩耗および相手材の摩耗ともに小さい結果となった。ＰＰＳ樹脂を用いた場合には相手材の摩耗も生じた。
実施例４～９、比較例５
　実施例４～９および比較例５に用いた充填材を以下に一括して示す。ＧＲＰ－１～３、ＰＴＦＥ－１の平均粒子径は、レーザー光散乱法を利用した粒子径分布測定装置により得られた５０％粒子径である。
（１）黒鉛〔ＧＲＰ－１〕
　日本黒鉛工業株式会社：ＣＧＢ－２０（平均粒子径：２０μｍ）
（２）黒鉛〔ＧＲＰ－２〕
　日本黒鉛工業株式会社：ＣＧＢ－５０（平均粒子径：５０μｍ）
（３）黒鉛〔ＧＲＰ－３〕
　イメリス・ジーシー・ジャパン株式会社：ＴＩＭＲＥＸ　ＫＳ－２５（平均粒子径：１０μｍ）
（４）ＰＴＦＥ樹脂粉末〔ＰＴＦＥ－１〕
　平均粒子径：２０μｍ
（５）炭素繊維〔ＣＦ－１〕
株式会社クレハ：Ｍ－１０７Ｔ（繊維径１８μｍ、平均繊維長０.４ｍｍ）
　表４の配合割合（体積％）で配合した樹脂組成物を用い、射出成形によって摩耗試験片（リング試験片）を作製した。比較例５のＰＴＦＥ樹脂を用いた場合は、圧縮成形によって試験片を作製した。
　また、得られた摩耗試験片を用いて、リングオンディスク型試験機により表３の試験条件で摩耗試験を実施した。リング試験片の摩耗量を測定し、さらに試験後の相手材の損傷の有無を目視で確認した。なお、表３のＬＬＣは、エンジン冷却水であり、その主成分はエチレングリコールである。
リング試験片：φ１７（内径）×φ２１（外径）×１０（幅）ｍｍ
相手材　　　：φ３３（外径）×６（幅）ｍｍ
　　　　　　　旋削加工、表面粗さＲａ３μｍ
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000003
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000004
　表４に示すように、ＰＦＡ樹脂をベース樹脂とした実施例４～８と、ＥＴＦＥ樹脂をベース樹脂とした実施例９は、いずれも射出成形が可能であり、試験片の摩耗量が１１～３０μｍであった。黒鉛を配合した実施例４～７は、炭素繊維を配合した実施例８より摩耗量が小さい結果であった。また、実施例８では相手材の損傷がみられた。
　比較例５の樹脂組成物は、ＰＴＦＥ樹脂をベース樹脂として黒鉛を配合した組成である。比較例５の試験片の摩耗量は４０μｍであり、実施例４～９に比べて耐摩耗性に劣る結果であった。
　本発明の流量制御バルブ用シールは、安価に作製できるとともに、摺接するロータの摩耗損傷が少なく、低リーク性、低摩擦性、低摩耗性に優れるので、冷却水の流量を制御する流量制御バルブ装置に広く使用できる。
　１　　バルブ装置
　２　　ハウジング
　３　　回転軸
　４　　ロータ
　５　　導入部
　６　　シール
　７　　シール
　８　　シール

Claims (5)

  1. 　内燃機関からの冷却水を受け入れる導入部、及び、冷却水を送り出す吐出部を有するハウジングと、前記ハウジングの内部に設けられ、球状または円筒状の外周面を有し、前記ハウジングに対して回転する樹脂製のロータとを備える流量制御バルブ装置に用いられ、
    　前記ハウジング内にて前記ロータと前記導入部または前記吐出部との間に設けられ、前記ロータの外周面に摺接する環状の流量制御バルブ用シールであって、
    　前記流量制御バルブ用シールが射出成形可能なフッ素樹脂をベース樹脂とする樹脂組成物の射出成形体であり、
    　前記フッ素樹脂がテトラフルオロエチレン－パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体樹脂、テトラフルオロエチレン－ヘキサフルオロプロピレン共重合体樹脂、およびテトラフルオロエチレン－エチレン共重合体樹脂から選ばれる少なくとも１つの樹脂であることを特徴とする流量制御バルブ用シール。
  2. 　前記樹脂組成物は、非繊維状充填材を含み、繊維状充填材を含まないことを特徴とする請求項１記載の流量制御バルブ用シール。
  3. 　前記非繊維状充填材が、黒鉛またはＰＴＦＥ樹脂であり、前記樹脂組成物において、前記非繊維状充填材が該樹脂組成物全体に対して３～３０体積％含まれ、残部が前記フッ素樹脂であることを特徴とする請求項２記載の流量制御バルブ用シール。
  4. 　前記流量制御バルブ用シールは、前記ロータと摺接する環状のシール面に、シール全周にわたり連続した円周状突起を有することを特徴とする請求項１記載の流量制御バルブ用シール。
  5. 　内燃機関からの冷却水を受け入れる導入部、及び、冷却水を送り出す吐出部を有するハウジングと、前記ハウジングの内部に設けられ、球状または円筒状の外周面を有し、前記ハウジングに対して回転する樹脂製のロータと、前記ハウジング内にて前記ロータと前記導入部または前記吐出部との間に設けられ、前記ロータの外周面に摺接する環状の流量制御バルブ用シールとを備える流量制御バルブ装置であって、
    　前記流量制御バルブ用シールが射出成形可能なフッ素樹脂をベース樹脂とする樹脂組成物の射出成形体であり、前記フッ素樹脂がテトラフルオロエチレン－パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体樹脂、テトラフルオロエチレン－ヘキサフルオロプロピレン共重合体樹脂、およびテトラフルオロエチレン－エチレン共重合体樹脂から選ばれる少なくとも１つの樹脂であり、
    　前記ロータがポリフェニレンサルファイド樹脂をベース樹脂とする樹脂組成物の射出成形体であることを特徴とする流量制御バルブ装置。
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