JPH0953734A - Valve device - Google Patents
Valve deviceInfo
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- JPH0953734A JPH0953734A JP20445095A JP20445095A JPH0953734A JP H0953734 A JPH0953734 A JP H0953734A JP 20445095 A JP20445095 A JP 20445095A JP 20445095 A JP20445095 A JP 20445095A JP H0953734 A JPH0953734 A JP H0953734A
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】この発明は、弁座に弁体を摺
接させて流量調整または開・閉栓操作する混合水栓など
の弁装置およびその弁体または弁座の摺動面処理方法に
関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a valve device such as a mixed faucet for adjusting a flow rate or performing opening / closing operation by slidingly contacting a valve body with a valve seat, and a sliding surface treatment method for the valve body or the valve seat. .
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来、湯と水とを混合するスライド型の
弁装置として、図１に示すものが知られている。2. Description of the Related Art Conventionally, as a slide type valve device for mixing hot water and water, one shown in FIG. 1 is known.
【０００３】この弁装置は、弁箱１の下部に取付けた底
板２の二箇所に貫通孔を形成すると共にこれに環状パッ
キン３（図では一方を省略している）を取付けて各環状
パッキン３の内側を流入口４とし、底板２上に設けた弁
座５に２つの流入口４のそれぞれと連通する２つの弁孔
６（図では一方を省略している）を設け、弁座５の上面
に接触させた弁体７上にレバーホルダ８を回転自在に取
付け、レバーホルダ８にピン９を介して摺動自在に支持
されたレバー軸１０の下端部を弁体７に連結し、レバー
軸１０を上下左右に揺動する操作によって弁体７を弁座
５の上面に沿って摺動させて２つの弁孔６を開閉させる
ようにしている。In this valve device, through holes are formed at two positions in a bottom plate 2 attached to the lower portion of a valve box 1, and annular packings 3 (one of which is omitted in the drawing) are attached to the through holes, so that each annular packing 3 is attached. Of the valve seat 5 provided on the bottom plate 2 is provided with two valve holes 6 (one of which is omitted in the figure) communicating with each of the two inlets 4. A lever holder 8 is rotatably mounted on the valve body 7 that is brought into contact with the upper surface, and a lower end portion of a lever shaft 10 slidably supported by the lever holder 8 through a pin 9 is connected to the valve body 7, The valve body 7 is slid along the upper surface of the valve seat 5 to open and close the two valve holes 6 by the operation of swinging the shaft 10 vertically and horizontally.
【０００４】ここで、２つの弁孔６を開放すると、一方
の流入口４に供給される湯と他方の流入口４に供給され
る水は弁孔６から弁体７を切り欠いて形成された流路１
１に流れて混合室１２に流入し、その混合室１２で混合
されて弁箱１に形成した出口１３から吐出される。Here, when the two valve holes 6 are opened, the hot water supplied to one inflow port 4 and the water supplied to the other inflow port 4 are formed by notching the valve body 7 from the valve hole 6. Channel 1
1 and flows into the mixing chamber 12, is mixed in the mixing chamber 12, and is discharged from the outlet 13 formed in the valve box 1.
【０００５】上記弁装置においては、レバーホルダ８の
下面にリング状のシール部材１４を取付け、そのシール
部材１４を弁体７の上面に接触させて、弁体７とレバー
ホルダ８の対向面間から軸挿入孔１５を通して外部に漏
水するのを防止しており、かつレバーホルダ８と弁箱１
との間にリング状のシール部材１６を取付けて、両部材
からの漏水を防止している。In the above valve device, a ring-shaped seal member 14 is attached to the lower surface of the lever holder 8, and the seal member 14 is brought into contact with the upper surface of the valve body 7 so that the valve body 7 and the lever holder 8 face each other. Water is prevented from leaking to the outside through the shaft insertion hole 15, and the lever holder 8 and the valve box 1
A ring-shaped seal member 16 is attached between the two members to prevent water leakage from both members.
【０００６】弁体７と弁座５をセラミックスで形成した
弁装置では、それらの摺接面にシリコーングリースを塗
布して、シール性および潤滑性を向上させることが一般
的に行なわれていた。In the valve device in which the valve body 7 and the valve seat 5 are made of ceramics, it has been generally practiced to apply silicone grease to the sliding contact surfaces thereof to improve the sealing property and the lubricating property.
【０００７】また、弁装置の弁体と弁座の一方をセラミ
ックスで形成し、他方をフッ素樹脂、超高分子ポリエチ
レンなどの自己潤滑性を有する樹脂又は二硫化モリブデ
ン、カーボンなどの潤滑性を高めるフィラーを充填した
樹脂で形成して弁体の摺動性を安定させる技術が特開昭
６３−３６７６５号公報に開示されている。Further, one of the valve body and the valve seat of the valve device is made of ceramics, and the other is made of a resin having self-lubricity such as fluororesin or ultra-high molecular weight polyethylene, or molybdenum disulfide, carbon or the like to improve lubricity. Japanese Patent Laid-Open No. 63-36765 discloses a technique for stabilizing the slidability of a valve body by forming a resin filled with a filler.
【０００８】また、弁体および弁座をセラミックスで形
成し、それらの摺動面には非晶質カーボンの膜をプラズ
マＣＶＤ法によって形成する技術が特開平６−２２７８
８２号に開示されている。Japanese Patent Laid-Open No. 6-2278 discloses a technique in which a valve body and a valve seat are formed of ceramics, and an amorphous carbon film is formed on a sliding surface thereof by a plasma CVD method.
No. 82.
【０００９】また、開放気孔を有する焼結体などの多孔
質体で弁体または弁座を形成し、固体潤滑剤として知ら
れた二硫化モリブデンまたは二硫化タングステンなどを
前記開放気孔中に充填して潤滑性と共に耐摩耗性を改善
した弁装置（バルブ）が特公平６−６８３３２号公報に
記載されている。Further, a valve body or valve seat is formed of a porous body such as a sintered body having open pores, and molybdenum disulfide or tungsten disulfide known as a solid lubricant is filled in the open pores. A valve device (valve) having improved lubricity and wear resistance is disclosed in Japanese Patent Publication No. 6-68332.
【００１０】[0010]
【発明が解決しようとする課題】しかし、前記したよう
に、弁体と弁座の両方をセラミックスで形成したスライ
ド型の弁装置では、弁体と弁座の摺接面をグリースで潤
滑すると、グリースが弁装置内を通過する温・冷水に溶
けて流出し、弁装置を長時間使用したときのシール性お
よび操作性が低下して、閉栓状態にも拘わらず漏水した
り、弁体をスライドさせるレバーの動きが軽快でない等
の不都合が生じる。However, as described above, in the slide type valve device in which both the valve body and the valve seat are made of ceramics, if the sliding contact surface between the valve body and the valve seat is lubricated with grease, Grease dissolves in hot / cold water passing through the valve device and flows out, which deteriorates the sealing performance and operability when the valve device is used for a long period of time, and water leaks or the valve body slides even when the valve device is closed. There are inconveniences such as the movement of the lever to be moved is not light.
【００１１】また、弁体と弁座の一方をセラミックスで
形成し、他方を自己潤滑性を有する樹脂又は潤滑性を高
めるフィラーを充填した樹脂で形成した弁装置では、摺
接面をグリースで潤滑した弁装置に比べて長時間の摺動
安定性はあるが、砂などの硬い異物が混入した水を使用
し、異物が摺動面に噛み込まれた際には、止水性（シー
ル性）が極端に低下するという欠点がある。Further, in the valve device in which one of the valve body and the valve seat is made of ceramics and the other is made of a resin having a self-lubricating property or a resin filled with a filler for enhancing lubricity, the sliding contact surface is lubricated with grease. Compared to the valve device, it has longer sliding stability, but it uses water mixed with hard foreign matter such as sand, and when foreign matter is caught in the sliding surface, it has a waterproof property (sealability). Has the drawback of being extremely reduced.
【００１２】さらに、摺動面が傷つき難いセラミックス
製の弁体または弁座であって、その表面に非水溶性で硬
質の固体潤滑剤である非晶質カーボンを被覆したものを
採用した弁装置では、非晶質カーボンと基材（セラミッ
クス）との密着性が悪く剥がれ易いので、長期間安定し
た性能はなかった。Further, a valve device employing a ceramic valve body or valve seat whose sliding surface is not easily scratched, and whose surface is coated with amorphous carbon which is a water-insoluble and hard solid lubricant. However, since the adhesion between the amorphous carbon and the base material (ceramics) is poor and the amorphous carbon easily peels off, stable performance was not obtained for a long time.
【００１３】固体潤滑剤を基材の表面に被覆する一般的
な方法としては、スパッタリング、蒸着、イオンプレー
ティング、コーティング膜の焼結などの方法があるが、
これらの方法ではいずれもスライド型の弁装置の摺動面
に充分な密着性が発揮できなかった。As a general method for coating the surface of the base material with the solid lubricant, there are methods such as sputtering, vapor deposition, ion plating, and sintering of the coating film.
None of these methods could exhibit sufficient adhesion to the sliding surface of the slide type valve device.
【００１４】特に二硫化タングステンは、金属やセラミ
ックスなどの硬質で緻密な弁体基材の表面に密着しない
ので、前記したように多孔質素材の表面に充填するとい
う手法以外では、二硫化タングステンの潤滑性をスライ
ド型の弁装置に付与できなかった。In particular, since tungsten disulfide does not adhere to the surface of a hard and dense valve body base material such as metal or ceramics, tungsten disulfide is not used except for the method of filling the surface of the porous material as described above. Lubricity could not be imparted to the slide type valve device.
【００１５】そこで、この発明の課題は、上記した問題
点を解決して、硬質の異物が混入し易い湯水等の流量を
操作するスライド型の弁装置を、長時間使用した場合で
あっても、弁座に対して弁体が軽快に摺動し、しかも止
水性が低下しない弁装置を提供することである。Therefore, an object of the present invention is to solve the above-described problems and to use a slide type valve device for controlling the flow rate of hot water or the like, in which hard foreign matter is easily mixed, for a long time. It is an object of the present invention to provide a valve device in which the valve body slides lightly on the valve seat and the water shutoff does not decrease.
【００１６】また、弁体または弁座の摺動部表面に、固
体潤滑剤として二硫化タングステンを使用する摺動面処
理方法において、緻密性の基材に対しても剥がれないよ
うに密着させて被覆する摺動面処理方法を提供すること
である。In a sliding surface treatment method using tungsten disulfide as a solid lubricant, the sliding surface of the valve body or the valve seat should be adhered to a dense base material so as not to come off. It is to provide a sliding surface treatment method for coating.
【００１７】[0017]
【課題を解決するための手段】上記した弁装置における
弁座に対する弁体の摺動性および止水性の課題を解決す
るため、この発明においては、弁孔を有する弁座に弁体
を重ね合せ、弁体を弁座に対して摺動させて前記弁孔を
開閉する弁装置において、前記弁座または弁体の摺動面
のうち少なくとも一方に、二硫化タングステンの粉末を
被着した固体粒子を衝突させて二硫化タングステンの転
写被膜を形成したのである。In order to solve the problems of the slidability of the valve body with respect to the valve seat and the water stoppage in the above valve device, in the present invention, the valve body is superposed on the valve seat having the valve hole. In the valve device that opens and closes the valve hole by sliding the valve body with respect to the valve seat, at least one of the sliding surfaces of the valve seat and the valve body has solid particles coated with tungsten disulfide powder. To collide with each other to form a tungsten disulfide transfer coating.
【００１８】また、緻密性の基材に対して固体潤滑剤を
確実に剥がれないように密着させて被覆するという課題
を解決するために、弁孔を有する弁座に弁体を摺接させ
て前記弁孔を開閉するスライド型弁装置の前記弁体また
は弁座の摺動面の処理方法において、二硫化タングステ
ンを主成分とする粉末を固体粒子に被着し、この固体粒
子を気体と共に表面に吹き付けて、前記スライド型弁装
置の弁体または弁座の摺動面に二硫化タングステンの被
膜を転写する手段を採用したのである。Further, in order to solve the problem that the solid lubricant is closely adhered to the dense base material so as not to be peeled off without fail, the valve body is slidably contacted with the valve seat having the valve hole. In the method of treating the sliding surface of the valve body or the valve seat of the slide type valve device for opening and closing the valve hole, a powder containing tungsten disulfide as a main component is applied to solid particles, and the solid particles are surface-coated with gas. And a means for transferring a tungsten disulfide coating to the sliding surface of the valve body or valve seat of the slide type valve device.
【００１９】[0019]
【発明の実施の形態】この発明における弁装置は、弁孔
を有する弁座に弁体を重ね合せ、弁体を弁座に対して摺
動させて前記弁孔を開閉するものであれば、部品形状を
特に限定したものではないが、その実施例の形態を以下
に添付図面に基づいて説明する。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION In the valve device according to the present invention, as long as a valve body is superposed on a valve seat having a valve hole and the valve body is slid with respect to the valve seat to open and close the valve hole, Although the shape of the parts is not particularly limited, embodiments of the embodiments will be described below with reference to the accompanying drawings.
【００２０】すなわち、実施例の弁装置の形態は、図１
に示すように、弁箱１の下部に取付けた底板２の二箇所
に貫通孔を形成すると共にこれに環状パッキン３（図で
は一方を省略している）を取付けて各環状パッキン３の
内側を流入口４とし、底板２上に設けた弁座５に２つの
流入口４のそれぞれと連通する２つの弁孔６（図では一
方を省略している）を設け、弁座５の上面に接触させた
弁体７上にレバーホルダ８を回転自在に取付け、レバー
ホルダ８にピン９を介して摺動自在に支持されたレバー
軸１０の下端部を弁体７に連結し、レバー軸１０を上下
左右に揺動する操作によって弁体７を弁座５の上面に沿
って摺動させて２つの弁孔６を開閉させるようにしてい
る。That is, the form of the valve device of the embodiment is shown in FIG.
As shown in FIG. 2, through holes are formed at two locations on the bottom plate 2 attached to the lower portion of the valve box 1, and annular packings 3 (one of which is omitted in the figure) are attached to the through holes to fix the inner sides of the annular packings 3 to each other. An inlet 4 is provided, and a valve seat 5 provided on the bottom plate 2 is provided with two valve holes 6 (one of which is omitted in the drawing) communicating with each of the two inlets 4 and is in contact with the upper surface of the valve seat 5. The lever holder 8 is rotatably mounted on the valve body 7 so that the lower end portion of the lever shaft 10 slidably supported by the lever holder 8 via the pin 9 is connected to the valve body 7 to connect the lever shaft 10 to the valve body 7. The valve body 7 is slid along the upper surface of the valve seat 5 by the operation of swinging vertically and horizontally to open and close the two valve holes 6.
【００２１】ここで、２つの弁孔６を開放すると、一方
の流入口４に供給される湯と他方の流入口４に供給され
る水は弁孔６から弁体７を切り欠いて形成された流路１
１に流れて混合室１２に流入し、その混合室１２で混合
されて弁箱１に形成した出口１３から吐出される。Here, when the two valve holes 6 are opened, the hot water supplied to one inflow port 4 and the water supplied to the other inflow port 4 are formed by notching the valve body 7 from the valve hole 6. Channel 1
1 and flows into the mixing chamber 12, is mixed in the mixing chamber 12, and is discharged from the outlet 13 formed in the valve box 1.
【００２２】そして、この発明に用いる弁体または弁座
の基材としては、耐摩耗性が良い点で、金属、ガラス、
セラミックスなどの硬質で緻密な素材が好ましい。この
うち、セラミックスは、耐食性も優れており長期間の使
用に耐えるので、特に好ましい材料である。The base material of the valve body or valve seat used in the present invention is metal, glass,
Hard and dense materials such as ceramics are preferred. Among them, ceramics are particularly preferable materials because they have excellent corrosion resistance and can withstand long-term use.
【００２３】そして、弁体または弁座をセラミックス系
材料で形成する場合には、下記の表１に示したニューセ
ラミックス等のセラミックス系材料を用いて成形するこ
とがより好ましく、適度な強度や硬度を有し、これらの
数値の範囲内のセラミックス系材料からなる弁体として
もよい。When the valve body or valve seat is made of a ceramic material, it is more preferable to use a ceramic material such as the new ceramics shown in Table 1 below to obtain a proper strength and hardness. And a valve body made of a ceramic material within the range of these numerical values.
【００２４】また、これらの材料の強度、熱特性等を改
質するために、約１〜１０重量％程度のＳｉＯ2 、Ｙ2
Ｏ3 、Ａｌ2 Ｏ7 、ＡｌＮ、ＴａＮ、ＴｉＣ、Ｃｏ等、
その他希土類などの無害なものを１種類以上添加しても
よい。Further, in order to modify the strength, thermal characteristics, etc. of these materials, about 1 to 10% by weight of SiO 2 , Y 2 is used.
O 3 , Al 2 O 7 , AlN, TaN, TiC, Co, etc.,
In addition, one or more kinds of harmless substances such as rare earths may be added.
【００２５】[0025]
【表１】 [Table 1]
【００２６】上記したセラミックス系材料は、超耐熱性
であり、断熱性は樹脂材のほうが比較的優れるものの、
線膨張係数は、樹脂材よりも約１／１０程度小さいた
め、弁体と弁体の隙間を比較的小さくし易く、すきま精
度の高い弁装置を提供できることにもつながる。The above-mentioned ceramic materials are super heat resistant, and the resin material is relatively excellent in heat insulating property.
Since the coefficient of linear expansion is about 1/10 smaller than that of the resin material, it is easy to make the gap between the valve elements relatively small, and it is possible to provide a valve device with high clearance accuracy.
【００２７】このように線膨張係数が比較的小さく、断
熱性を有し、また例えば耐熱衝撃抵抗が少なくとも約１
００℃以上、安全性を考慮した場合には約２００℃以上
の材質を弁体に適用することで、弁体と弁体間の隙間の
精度を高くすることができ、水と湯を混合するという使
用温度差の大きい弁装置に適用してもガタが少なく、ま
た、低トルクで長寿命の弁装置を提供することができ
る。As described above, the coefficient of linear expansion is relatively small, the material has a heat insulating property, and, for example, the thermal shock resistance is at least about 1.
When safety is considered, the accuracy of the gap between the valve element and the valve element can be increased by applying the material of about 200 ° C. or more to the valve element in consideration of safety. Even if the present invention is applied to a valve device having a large difference in operating temperature, it is possible to provide a valve device with little backlash, low torque and long life.
【００２８】セラミックス系材料のなかでも代表的なフ
ァインセラミックであるアルミナ（酸化アルミニウム、
Ａｌ2 Ｏ3 ）については、結晶形、添加剤の使用などに
よって、前記の特性と共に下記の表２に示す特性を備え
たものがあり、このものは機械的強度、耐熱性、寸法安
定性など、弁装置の弁として過剰のスペックでなく充分
に使用可能であり、価格の点でも比較的平均しており、
総合的に優れている。Alumina (aluminum oxide, which is a typical fine ceramic among ceramic materials,
Al 2 O 3 ), depending on the crystal form, the use of additives, etc., may have the above-mentioned properties and the properties shown in Table 2 below, such as mechanical strength, heat resistance, dimensional stability, etc. , It can be used as a valve device without excessive specifications and is relatively average in terms of price.
Excellent overall.
【００２９】[0029]
【表２】 [Table 2]
【００３０】前記の圧縮強さ、曲げ強度、硬度、線膨張
係数、熱伝導率、耐熱衝撃抵抗等の範囲のセラミックス
系材料からなる弁体であれば、例えば約１７．５ｋｇｆ
／ｃｍ2 程度の水圧が弁体にかかっても、弁体の曲げ強
度や硬度が充分であるので、弁体は変形することがな
く、また断熱性や耐熱衝撃抵抗等に優れることから、熱
が逃げ難く、安定した湯温を保つことができ、約１００
℃程度の沸騰水と低温の水とに同時にさらされても、弁
体として充分な熱衝撃性を有し、耐食性も有する弁装置
を提供できる。If the valve body is made of a ceramic material having a compression strength, a bending strength, a hardness, a linear expansion coefficient, a thermal conductivity, a thermal shock resistance and the like, for example, about 17.5 kgf.
Even when a water pressure of about / cm 2 is applied to the valve body, the valve body has sufficient bending strength and hardness, so that the valve body does not deform, and since it has excellent heat insulating properties and thermal shock resistance, heat Is difficult to escape, can maintain a stable hot water temperature, about 100
A valve device having sufficient thermal shock resistance as a valve body and corrosion resistance even when simultaneously exposed to boiling water at about ° C and low-temperature water can be provided.
【００３１】この発明に用いる二硫化タングステン（Ｗ
Ｓ2 ）は、固体潤滑剤などとして周知の工業材料であ
り、その結晶はやわらかいが水に不溶であり、塩酸、硝
酸、硫酸にも侵されない。Tungsten disulfide (W
S 2 ) is an industrial material known as a solid lubricant and the like, and its crystals are soft but insoluble in water, and are not attacked by hydrochloric acid, nitric acid or sulfuric acid.
【００３２】このような二硫化タングステンの粉末は、
二硫化タングステンを主成分とした微粉末であればよ
く、そのような粉末は、チオタングステン酸アンモニ
ウムの熱分解、三硫化タングステンの熱分解、または
純タングステンとイオウの直接反応などによって工業
的に製造できる。Such tungsten disulfide powder is
Any fine powder containing tungsten disulfide as a main component may be used, and such powder is industrially produced by thermal decomposition of ammonium thiotungstate, thermal decomposition of tungsten trisulfide, or direct reaction between pure tungsten and sulfur. it can.
【００３３】ところで、タングステンの酸化物ＷＯ
3 は、イオウ、硫化水素と直接反応し難いため、天然に
ＷＳ2 という形で存在することは少ない。合成に際して
は、粒径は反応時間や原料の調節、再結晶化処理等によ
って粉砕することなく、大幅に変えることができる。市
販品としては、共立窯業原料社製：ＷＳ2 、ハーマン・
シー・スターク・ベルリン（Herman C.Starck Berlin)
社製：ＷＳ2 （グレードＢ）等が挙げられる。By the way, tungsten oxide WO
Since 3 is difficult to react directly with sulfur and hydrogen sulfide, it rarely exists in the form of WS 2 . In the synthesis, the particle size can be changed significantly by adjusting the reaction time and raw materials, recrystallization treatment and the like without crushing. As a commercially available product, Kyoritsu Kiln Raw Materials Co., Ltd .: WS 2 , Herman
Herman C. Starck Berlin
Company: WS 2 (grade B) and the like.
【００３４】二硫化タングステンの粉末の粒径は、０．
１〜０．５μｍ、好ましくは０．２〜０．４μｍのもの
を採用できる。粒径０．１μｍ未満では、基材の摺動中
に発生するせん断力により、すぐ細粉化して摩耗粉とな
り、系外に排出され、潤滑作用がなくなってしまう。ま
た、粒径が０．５μｍよりも大きくなると、粒子の最密
充填化を妨げたり、薄膜厚さが大きくなり、異物混入に
よるキズの発生、密着力不足によるＷＳ2 の欠落が起こ
る可能性がある。The particle size of the tungsten disulfide powder is 0.
One having a thickness of 1 to 0.5 μm, preferably 0.2 to 0.4 μm can be used. If the particle size is less than 0.1 μm, the shearing force generated during the sliding of the base material immediately causes the powder to become fine powder into wear powder, which is discharged to the outside of the system and loses its lubricating effect. If the particle size is larger than 0.5 μm, the closest packing of the particles may be hindered, the thin film thickness may be increased, and scratches may occur due to the inclusion of foreign matter, and WS 2 may be lost due to insufficient adhesion. is there.
【００３５】このような二硫化タングステンを被着する
固体粒子としては、基材との衝突時に破壊されない程度
の強度及び剛性のある球状体であれば良いが、ＷＳ2 と
の密着性も必要であることは勿論である。そのような固
体粒子の具体例として、ガラスビーズを用いて好ましい
結果を得ている。The solid particles to be coated with such tungsten disulfide may be spherical particles having strength and rigidity such that they are not destroyed when they collide with the base material, but adhesion with WS 2 is also required. Of course there is. As a specific example of such solid particles, glass beads have been used with favorable results.
【００３６】固体粒子の粒径は、５〜１０μｍ（平均粒
径６〜８μｍ）のものを採用できる。粒径５μｍ未満で
は、基材との衝突時に発生するエネルギーが小さいた
め、基材としてＷＳ2 との密着力が弱くなる。また、粒
径が１０μｍを越えると、基材と固体粒子との接触が均
一に起こらず、膜厚が不均一になって好ましくなく、ま
た固体粒子としてガラスビーズを採用した場合には、こ
れが破損する可能性もある。The particle size of the solid particles may be 5 to 10 μm (average particle size of 6 to 8 μm). If the particle size is less than 5 μm, the energy generated at the time of collision with the base material is small, so that the adhesion strength with WS 2 as the base material becomes weak. Further, if the particle size exceeds 10 μm, the contact between the base material and the solid particles does not occur uniformly and the film thickness becomes uneven, which is not preferable, and when glass beads are adopted as the solid particles, this is damaged. There is also a possibility.
【００３７】また、前記した弁体または弁座の表面に、
二硫化タングステンを被着した固体粒子は、気体と共に
吹き付けて二硫化タングステンの被膜を転写するのであ
るが、その際の気体としては、空気（圧縮空気）、窒
素、二酸化炭素などの入手が容易で引火の危険性のない
ものであればよく、特に限定されるものではない。ま
た、気流の速度は、固体粒子の粒径にもよるが、５〜１
０μｍのガラスビーズの場合には１０〜１００ｍ／秒の
速度を採用して好ましい結果を得ている。すなわち、こ
のような条件で１０ｍ／秒未満の速度では衝突時に発生
するエネルギーが充分でないため、二硫化タングステン
の密着性が充分でなく、１００ｍ／秒を越える速度で
は、発生するエネルギーが大きすぎるため、ガラスビー
ズなどの固体粒子が破損する可能性があるからである。Further, on the surface of the above-mentioned valve body or valve seat,
Solid particles coated with tungsten disulfide are blown together with gas to transfer the film of tungsten disulfide, but as the gas at that time, air (compressed air), nitrogen, carbon dioxide, etc. are easily available. There is no particular limitation as long as there is no risk of ignition. Further, the velocity of the air flow is 5 to 1 depending on the particle size of the solid particles.
In the case of 0 μm glass beads, a speed of 10 to 100 m / sec is adopted to obtain a preferable result. That is, under these conditions, the energy generated at the time of collision is not sufficient at a velocity of less than 10 m / sec, so that the adhesion of tungsten disulfide is not sufficient, and the energy generated at a velocity of more than 100 m / sec is too large. This is because solid particles such as glass beads may be damaged.
【００３８】このようにして、弁体または弁座の表面
に、二硫化タングステンを被着した固体粒子を気体と共
に吹き付けると、図３に示すように、二硫化タングステ
ンの結晶面において、底面［００１］の表面エネルギー
はエッジ面［１００］よりもかなり小さいので、真空中
で汚染されていない二硫化タングステンであるならば、
理論的には図３（ｂ）に示すようにエッジ面［１００］
と基材が結着するはずである。しかし、実際には二硫化
タングステンには、Ｈ2 ＯやＯ2 が付着しており、図３
（ｃ）に示すように底面［００１］が付着する傾向があ
る。Thus, when the solid particles coated with tungsten disulfide are blown together with the gas onto the surface of the valve body or the valve seat, as shown in FIG. 3, the bottom surface [001 ] Is much smaller than the edge surface [100], so if tungsten disulfide, which is not contaminated in vacuum,
Theoretically, as shown in FIG. 3B, the edge surface [100]
The base material should bind. However, in reality, H 2 O and O 2 are attached to the tungsten disulfide, as shown in FIG.
As shown in (c), the bottom surface [001] tends to adhere.
【００３９】そこで、固体粒子が基材と衝突するエネル
ギーを利用することにより、二硫化タングステンのエッ
ジ面の吸着膜を破断し、活性化させてエッジ面と基材を
直接接触させて、強固に密着した被膜が得られると考え
られる。そして、摩擦面に関しては、図３（ａ）に示す
ように二硫化タングステンの底面が基材と平行に配列す
るので、低摩擦係数である。Therefore, by utilizing the energy with which the solid particles collide with the base material, the adsorption film on the edge surface of tungsten disulfide is broken and activated to bring the edge surface into direct contact with the base material to firmly It is believed that a tight coating is obtained. Regarding the friction surface, the bottom surface of tungsten disulfide is arranged in parallel with the base material as shown in FIG.
【００４０】また、基材表面に形成される二硫化タング
ステン層の厚さは、０．１〜０．７μｍであれば適当で
ある。なぜなら、二硫化タングステン層の厚さは、潤滑
性が得られる最低の厚さであればよく、必要以上に厚け
れば砂などの異物を噛み込んだ際に深い傷が付いて止水
性が低下するからである。The thickness of the tungsten disulfide layer formed on the surface of the base material is suitably 0.1 to 0.7 μm. This is because the thickness of the tungsten disulfide layer should be the minimum thickness at which lubricity can be obtained, and if it is thicker than necessary, it will cause deep scratches when foreign matter such as sand is caught and water resistance will decrease. Because it does.
【００４１】なお、固体粒子を気体と共に表面に吹き付
けて、前記スライド型弁装置の弁体または弁座の摺動面
に二硫化タングステンの被膜を転写する方法では、被膜
の厚さが大きくなると、衝突のエネルギーが基材に伝達
しなくなって、それ以上被膜の厚さは大きくならない。
二硫化タングステンを主成分とする粒径０．１〜０．５
μｍの微粒子を被着した粒径５〜１０μｍのガラスビー
スに被覆したものをセラミックス基材に衝突させた場合
には、約０．５μｍ程度で一定の膜厚になる。In the method of spraying the solid particles together with the gas onto the surface and transferring the tungsten disulfide coating to the sliding surface of the valve body or valve seat of the slide type valve device, if the thickness of the coating becomes large, The collision energy will not be transferred to the substrate and the thickness of the coating will not increase further.
Grain size mainly consisting of tungsten disulfide 0.1-0.5
When a glass bead having a particle size of 5 to 10 μm coated with fine particles of μm is made to collide with a ceramic substrate, the film thickness becomes about 0.5 μm.
【００４２】この発明の弁装置は、弁体または弁座の基
材の摺動面に、固体潤滑剤である二硫化タングステンか
らなり薄くて均一な被覆膜が強固に密着しているため、
それらの表面が傷つきにくく止水時に水漏れせず、長期
に亘って弁体を操作するレバーの動きを軽快に維持でき
る。In the valve device of the present invention, the thin and uniform coating film made of tungsten disulfide, which is a solid lubricant, is firmly adhered to the sliding surface of the base material of the valve body or the valve seat.
These surfaces are not easily scratched and do not leak when the water is stopped, and the movement of the lever for operating the valve body can be maintained lightly for a long period of time.
【００４３】[0043]
〔実施例１〕アルミナを基材とするディスク型の弁体お
よび弁座（図１に示されるものと同じ形状のもの）の摺
動面に、純度９７％の二硫化タングステン粉末（平均粒
径０．１μｍ）を被覆した平均粒径１０μｍのガラスビ
ーズを、圧縮空気（５ｋｇｆ／ｃｍ2 ）の噴出流によっ
て吹き付けて衝突速度５０ｍ／分で衝突させ、膜厚０．
５μｍの二硫化タングステンからなる転写被膜を形成し
た。[Example 1] A 97% pure tungsten disulfide powder (average particle size) was formed on the sliding surfaces of a disc-shaped valve body and valve seat (having the same shape as shown in Fig. 1) based on alumina. 0.1 μm) coated glass beads having an average particle diameter of 10 μm are blown by a jet stream of compressed air (5 kgf / cm 2 ) and collided at a collision speed of 50 m / min to obtain a film thickness of 0.
A transfer coating of 5 μm tungsten disulfide was formed.
【００４４】得られた弁体および弁座を図１の弁装置を
装着した図２に示す混合栓からなる機能耐久試験機（Ｎ
ＴＮ精密樹脂社製）に組み込んで、以下の試験方法に従
って止水性とレバーの操作性の経時変化を調べた。この
結果は、表３に示した。The obtained valve body and valve seat were equipped with the valve device of FIG. 1 and a functional endurance tester (N
(Manufactured by TN Precision Resin Co., Ltd.) and the time-dependent changes in water-stopping property and lever operability were examined according to the following test methods. The results are shown in Table 3.
【００４５】〔機能耐久性試験〕初期試験として以下の
試験、を行ない、次いで使用した弁体および弁座を
再使用して耐久試験を行ない、その後に試験、を
再び行なった。[Functional Durability Test] The following tests were carried out as an initial test, then the used valve element and valve seat were reused to carry out a durability test, and then the test was carried out again.
【００４６】止水性：レバーを中央下部（止水状態、
図２中の位置はＣｄ）にし、ポンプによって水圧を１
７．５ｋｇｆ／ｃｍ2 かけて３０秒間通水状態を続け
て、３０秒後の漏水による圧力降下量（ｋｇｆ／ｃ
ｍ2 ）を測定した。このときの圧力降下量が初期および
耐久試験後に０．３ｋｇｆ／ｃｍ2 以下であれば良好と
判定した。Water stop: The lever is in the lower center (water stop state,
The position in Fig. 2 is Cd) and the water pressure is set to 1 by the pump.
The water flow is continued for 30 seconds at 7.5 kgf / cm 2, and the pressure drop due to water leakage after 30 seconds (kgf / c
m 2 ) was measured. If the amount of pressure drop at this time was 0.3 kgf / cm 2 or less at the initial stage and after the durability test, it was determined to be good.
【００４７】操作性：レバーの上下（止水、吐水、流
量調節）、左右（湯温の調節）のトルクを、トルク測定
器（シンボ工業社製：ＤＦＧ−２Ｋ）を用いて測定し
た。このときのトルク測定値（操作力）が３００〜１０
００ｇｆであれば良好と判定した。トルクが３００ｇｆ
より小さい場合は使用中にハンドルが自重で下がる不具
合があり、トルクが１０００ｇｆを越えると円滑な操作
性が得られないからであり、より好適な範囲は４００〜
８００ｇｆであった。Operability: Up and down levers (stopping water, water discharge, flow rate adjustment) and left and right (adjusting hot water temperature) torques were measured using a torque measuring instrument (DFG-2K manufactured by Shinbo Kogyo KK). The measured torque value (operating force) at this time is 300 to 10
If it was 00 gf, it was determined to be good. Torque is 300gf
If the torque is more than 1,000 gf, smooth operability cannot be obtained if the torque is more than 1000 gf.
It was 800 gf.
【００４８】耐久試験：初期試験で使用した弁体およ
び弁座を使用して、耐久試験機（ＮＴＮ精密樹脂社製）
にレバーを連結し、図２に示すように、レバーを右端上
部Ｒｕ（止水）から右端下部Ｒｄ（冷水）→左端下部Ｌ
ｄ（熱湯９０℃）→左端上部Ｌｕ（止水）→左端下部Ｌ
ｄ（熱湯９０℃）→中央下部Ｃｄ（温水４５℃）→中央
上部Ｃｕ（止水）→中央下部Ｃｄ（温水４５℃）→右端
下部Ｒｄ（冷水）→右端上部Ｒｕ（止水）を１サイクル
（所要時間約２５秒）として行ない、２０万サイクル後
の耐久試験とした。その後、止水性と操作性を確認し
た。Durability test: Using the valve element and valve seat used in the initial test, a durability tester (manufactured by NTN Precision Resins Co., Ltd.)
As shown in FIG. 2, connect the lever to the right end upper part Ru (water stop) to the right end lower part Rd (cold water) → the left end lower part L.
d (hot water 90 ° C) → upper left end Lu (water stopping) → lower left lower L
d (hot water 90 ° C) → lower center Cd (hot water 45 ° C) → upper center Cu (water stop) → lower center Cd (warm water 45 ° C) → right lower lower Rd (cold water) → right upper upper Ru (water stop) 1 cycle (Required time: about 25 seconds), and a durability test was performed after 200,000 cycles. Thereafter, the water stoppage and operability were confirmed.
【００４９】[0049]
【表３】 [Table 3]
【００５０】〔実施例２〕アルミナを基材とするディス
ク型の弁体（図１に示されるものと同じ形状のもの）の
摺動面に、実施例１と全く同様にして膜厚０．５μｍの
二硫化タングステンからなる転写被膜を形成した。[Embodiment 2] On the sliding surface of a disk-shaped valve body (having the same shape as that shown in FIG. 1) using alumina as a base material, the film thickness of 0. A transfer coating of 5 μm tungsten disulfide was formed.
【００５１】弁座としては、アルミナを基材とするディ
スク型の弁体であって表面処理をしないものを採用し
た。As the valve seat, a disc type valve body having alumina as a base material, which is not surface-treated, is adopted.
【００５２】得られた弁体および弁座を図１に示した弁
装置に組み込み、すなわち図２に示す混合栓からなる機
能耐久試験機（ＮＴＮ精密樹脂社製）に組み込んで、実
施例１の試験条件と全く同様にして止水性とレバーの操
作性の経時変化を調べ、その結果を表３中に併記した。The obtained valve body and valve seat were incorporated into the valve device shown in FIG. 1, that is, incorporated into a functional durability tester (manufactured by NTN Precision Resins Co., Ltd.) having a mixing stopper shown in FIG. Except for the test conditions, changes with time in water stopping property and lever operability were examined, and the results are also shown in Table 3.
【００５３】〔比較例１〕ディスク型の弁体および弁座
（図１に示されるものと同じ形状のもの）としては、ア
ルミナを基材とするディスク型の弁体であって表面処理
をしないものを採用した。[Comparative Example 1] The disc type valve body and the valve seat (having the same shape as that shown in FIG. 1) are disc type valve bodies made of alumina as a base material and are not surface-treated. Adopted one.
【００５４】得られた弁体および弁座の摺動面にシリコ
ーングリース（ＮＯＫクリューバ社製：ユニシルコンＬ
６４１）を塗布し、図１の弁装置を装着した図２に示す
混合栓からなる機能耐久試験機（ＮＴＮ精密樹脂社製）
に組み込んだ。そして、実施例１の試験条件と全く同様
にして止水性とレバーの操作性の経時変化を調べ、その
結果を表３中に併記した。Silicone grease (manufactured by NOK CRYVA Corp .: Unisilcon L) was applied to the sliding surfaces of the obtained valve body and valve seat.
641) is applied and the functional endurance tester (manufactured by NTN Precision Resin Co., Ltd.) consisting of the mixing stopper shown in FIG. 2 equipped with the valve device of FIG.
Built in. Then, the same changes as in the test conditions of Example 1 were carried out to examine changes with time in water stopping properties and lever operability, and the results are also shown in Table 3.
【００５５】〔比較例２〕カーボン繊維を５０重量％混
合したＰＰＳ樹脂でディスク型の弁体（図１に示される
ものと同じ形状のもの）を形成し、弁座（図１に示され
るものと同じ形状のもの）は、アルミナを基材とし表面
処理をしないものを採用した。Comparative Example 2 A disc type valve body (having the same shape as that shown in FIG. 1) was formed from PPS resin mixed with 50% by weight of carbon fiber, and a valve seat (shown in FIG. 1) was formed. The same shape) was used as a base material of alumina without surface treatment.
【００５６】得られた弁体および弁座を図１の弁装置に
組み込み、すなわち図２に示す混合栓からなる機能耐久
試験機（ＮＴＮ精密樹脂社製）に組み込んだ。そして、
実施例１の試験条件と全く同様にして止水性とレバーの
操作性の経時変化を調べ、その結果を表３中に併記し
た。The obtained valve body and valve seat were incorporated into the valve device of FIG. 1, that is, incorporated into a functional endurance tester (manufactured by NTN Precision Resins Co., Ltd.) having a mixing stopper shown in FIG. And
Except for the test conditions of Example 1, the changes over time in water stopping properties and lever operability were investigated, and the results are also shown in Table 3.
【００５７】〔比較例３〕ディスク型の弁体および弁座
（図１に示されるものと同じ形状のもの）としては、ア
ルミナを基材とし、その摺動部表面に非晶質カーボンの
膜をプラズマＣＶＤ法によって形成した。Comparative Example 3 A disk type valve body and a valve seat (having the same shape as that shown in FIG. 1) were made of alumina as a base material, and an amorphous carbon film was formed on the sliding surface thereof. Was formed by the plasma CVD method.
【００５８】得られた弁体および弁座を図１の弁装置に
組み込み、すなわち図２に示す混合栓からなる機能耐久
試験機（ＮＴＮ精密樹脂社製）に組み込んだ。そして、
実施例１の試験条件と全く同様にして止水性とレバーの
操作性の経時変化を調べ、その結果を表３中に併記し
た。The obtained valve element and valve seat were incorporated into the valve device of FIG. 1, that is, incorporated into a functional durability tester (manufactured by NTN Precision Resins Co., Ltd.) consisting of a mixing stopper shown in FIG. And
Except for the test conditions of Example 1, the changes over time in water stopping properties and lever operability were investigated, and the results are also shown in Table 3.
【００５９】表３の結果からも明らかなように、比較例
１の弁装置は、耐久試験中に摺動面からシリコーングリ
ースが流出したため、耐久試験後の止水性および操作性
が初期に比べて著しく悪化した。As is clear from the results shown in Table 3, in the valve device of Comparative Example 1, the silicone grease flowed out from the sliding surface during the durability test, so that the waterproofness and operability after the durability test were higher than those in the initial stage. Markedly worse.
【００６０】また、比較例２では、耐久試験中に摺動面
に砂などの硬質の異物が噛み込まれており、樹脂製弁体
の摺動面に傷が付いていたため、耐久試験後の止水性が
初期に比べて著しく悪化した。In Comparative Example 2, hard foreign matter such as sand was caught in the sliding surface during the durability test, and the sliding surface of the resin valve body was scratched. The water-stopping property was remarkably deteriorated compared to the initial stage.
【００６１】また、比較例３では、アルミナと非晶質カ
ーボン被膜の密着性が不良であったので、耐久試験中に
非晶質カーボン被膜が基材から剥がれ、耐久試験後の止
水性および操作性が初期に比べて著しく悪化した。In Comparative Example 3, since the adhesion between the alumina and the amorphous carbon coating was poor, the amorphous carbon coating peeled off from the base material during the durability test, and the waterproofness and the operation after the durability test were performed. The sex was significantly worse than at the beginning.
【００６２】これらに対して、実施例１および実施例２
の弁装置は、耐久試験後の止水性および操作性が初期と
同様に良好であり、すなわち、弁座に対して弁体が軽快
に摺動し、しかも止水性が低下しないものであった。On the other hand, the first and second embodiments
The water resistance and operability after the durability test of the valve device of No. 1 were as good as those at the initial stage, that is, the valve body slid smoothly on the valve seat, and the water resistance was not lowered.
【００６３】[0063]
【発明の効果】以上説明したように、この発明のうち、
弁体や弁座の摺動面に、二硫化タングステンの粉末を被
着した固体粒子を衝突させて二硫化タングステンの転写
被膜を形成した弁装置は、硬質の異物が混入し易い湯水
等を流通させて長時間使用した場合であっても、弁座に
対して弁体が軽快に摺動し、しかも止水性が低下しない
利点がある。As described above, of the present invention,
The valve device has a transfer film of tungsten disulfide formed by colliding solid particles coated with tungsten disulfide powder on the sliding surfaces of the valve body and valve seat. Even if it is used for a long time, there is an advantage that the valve body slides lightly on the valve seat and the water stop property does not decrease.
【００６４】また、スライド型弁装置の弁体または弁座
の摺動面処理方法に係る発明では、緻密性の弁体または
弁座基材に対しても、固体潤滑剤となる二硫化タングス
テンが剥がれないように密着して被覆される利点があ
る。Further, in the invention relating to the method for treating the sliding surface of the valve body or the valve seat of the slide type valve device, tungsten disulfide serving as a solid lubricant is applied to the dense valve body or the valve seat base material. There is an advantage that the film is closely adhered so as not to come off.
【図１】実施例の縦断面正面図FIG. 1 is a vertical sectional front view of an embodiment.
【図２】混合栓の外観およびレバーの動作状態を示す斜
視図FIG. 2 is a perspective view showing the appearance of the mixing stopper and the operating state of the lever.
【図３】（ａ）二硫化タングステンと基材の結着状態を
模式的に示す説明図 （ｂ）二硫化タングステンのエッジ面と基材の結着状態
を模式的に示す説明図 （ｃ）二硫化タングステンの底面と基材の結着状態を模
式的に示す説明図FIG. 3A is an explanatory view schematically showing a binding state of tungsten disulfide and a base material. FIG. 3B is an explanatory view schematically showing a binding state of an edge surface of tungsten disulfide and a base material. Explanatory drawing which shows typically the binding state of the bottom face of tungsten disulfide and a base material.
１ 弁箱 ２ 底板 ３ 環状パッキン ４ 流入口 ５ 弁座 ６ 弁孔 ７ 弁体 ８ レバーホルダ ９ ピン １０ レバー軸 １１ 流路 １２ 混合室 １３ 出口 １４、１６ シール部材 １５ 軸挿入口 1 Valve Box 2 Bottom Plate 3 Annular Packing 4 Inlet 5 Valve Seat 6 Valve Hole 7 Valve Disc 8 Lever Holder 9 Pin 10 Lever Shaft 11 Flow Channel 12 Mixing Chamber 13 Outlet 14, 16 Seal Member 15 Shaft Insertion Port
Claims (4)
体を弁座に対して摺動させて前記弁孔を開閉する弁装置
において、 前記弁座または弁体の摺動面のうち少なくとも一方に、
二硫化タングステンの粉末を被着した固体粒子を衝突さ
せて二硫化タングステンの転写被膜を形成したことを特
徴とする弁装置。1. A valve device in which a valve element is superposed on a valve seat having a valve hole, and the valve element is slid with respect to the valve seat to open and close the valve hole, the sliding surface of the valve seat or the valve element. At least one of the
A valve device comprising a transfer film of tungsten disulfide formed by colliding solid particles coated with a powder of tungsten disulfide.
体を弁座に対して摺動させて前記弁孔を開閉する弁装置
において、 前記弁座または弁体の摺動面のうち少なくとも一方に、
粒径０．１〜０．５μｍの二硫化タングステンの粉末を
被着した粒径５〜１０μｍのガラスビーズを衝突させて
厚さ０．１〜０．７μｍの二硫化タングステンの転写被
膜を形成したことを特徴とする弁装置。2. A valve device in which a valve element is superposed on a valve seat having a valve hole, and the valve element is slid relative to the valve seat to open and close the valve hole, wherein a sliding surface of the valve seat or the valve element. At least one of the
Tungsten disulfide powder having a particle size of 0.1 to 0.5 μm was adhered to collide with glass beads having a particle size of 5 to 10 μm to form a tungsten disulfide transfer coating having a thickness of 0.1 to 0.7 μm. A valve device characterized by the above.
れている請求項１または２に記載の弁装置。3. The valve device according to claim 1, wherein the valve seat and the valve body are formed of ceramics.
記弁孔を開閉するスライド型弁装置の前記弁体または弁
座の摺動面の処理方法において、 二硫化タングステンを主成分とする粉末を固体粒子に被
着し、この固体粒子を気体と共に表面に吹き付けて、前
記スライド型弁装置の弁体または弁座の摺動面に二硫化
タングステンの被膜を転写するスライド型弁装置の弁体
または弁座の摺動面処理方法。4. A method of treating a sliding surface of a valve body or a valve seat of a slide type valve device in which a valve body is slidably contacted with a valve seat having a valve hole to open and close the valve hole. A slide-type valve in which powder as a component is adhered to solid particles and the solid particles are sprayed on the surface together with a gas to transfer a tungsten disulfide coating to the sliding surface of the valve body or valve seat of the slide-type valve device. A method for treating a sliding surface of a valve body or a valve seat of a device.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20445095A JPH0953734A (en) | 1995-08-10 | 1995-08-10 | Valve device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20445095A JPH0953734A (en) | 1995-08-10 | 1995-08-10 | Valve device |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0953734A true JPH0953734A (en) | 1997-02-25 |
Family
ID=16490734
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP20445095A Pending JPH0953734A (en) | 1995-08-10 | 1995-08-10 | Valve device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0953734A (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2014047850A (en) * | 2012-08-31 | 2014-03-17 | Taisei Corp | Valve structure |
-
1995
- 1995-08-10 JP JP20445095A patent/JPH0953734A/en active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2014047850A (en) * | 2012-08-31 | 2014-03-17 | Taisei Corp | Valve structure |
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