JPH1137309A - 回転弁 - Google Patents
回転弁Info
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- JPH1137309A JPH1137309A JP20546697A JP20546697A JPH1137309A JP H1137309 A JPH1137309 A JP H1137309A JP 20546697 A JP20546697 A JP 20546697A JP 20546697 A JP20546697 A JP 20546697A JP H1137309 A JPH1137309 A JP H1137309A
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- valve
- rotary valve
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 寿命延長や滑り性能を向上できるうえに、か
じりの防止やシール性の向上が可能で、しかも、コスト
を抑えられる新規な回転弁を提供する。 【解決手段】 ボデー２内に設けた回転式の弁体３をシ
ート５に摺動回転させながら開閉する回転弁１におい
て、弁体３の少なくともシール表面に、ＴｉＮ、ＣｒＮ
等の窒化物から成る膜Ａを被覆した。
じりの防止やシール性の向上が可能で、しかも、コスト
を抑えられる新規な回転弁を提供する。 【解決手段】 ボデー２内に設けた回転式の弁体３をシ
ート５に摺動回転させながら開閉する回転弁１におい
て、弁体３の少なくともシール表面に、ＴｉＮ、ＣｒＮ
等の窒化物から成る膜Ａを被覆した。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、バタフライバルブ
やボールバルブなどのように、略９０度回転させること
によって開閉する回転弁に関し、特に、高温、高圧流体
の制御に用いられる回転弁に関する。
やボールバルブなどのように、略９０度回転させること
によって開閉する回転弁に関し、特に、高温、高圧流体
の制御に用いられる回転弁に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、高温、高圧流体の制御に用いられ
るバタフライバルブやボールバルブは、高温、高圧に耐
えられるように、メタルシートを採用しているが、金属
同志が接触するため、どちらか一方の硬度を上げて、か
じりを防止する必要がある。そこで、シートリングは交
換が容易で消耗品的に扱われることから、弁体に硬質ク
ロームなどをメッキして弁体の表面硬度を上げているの
が一般的である。
るバタフライバルブやボールバルブは、高温、高圧に耐
えられるように、メタルシートを採用しているが、金属
同志が接触するため、どちらか一方の硬度を上げて、か
じりを防止する必要がある。そこで、シートリングは交
換が容易で消耗品的に扱われることから、弁体に硬質ク
ロームなどをメッキして弁体の表面硬度を上げているの
が一般的である。
【０００３】また、弁体とシートリング双方の接触面若
しくは弁体の接触面に、ステライトを盛金して表面を硬
化する方法も提案されている。
しくは弁体の接触面に、ステライトを盛金して表面を硬
化する方法も提案されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかし、前者は、耐摩
耗性、耐腐食性は向上するものの、４００℃付近より硬
度が急激に低下するので、使用条件が３５０℃程度以下
に制限され、かつ、シート許容漏れ量や駆動トルクなど
が問題となることが多かった。また、後者は、上記問題
を改善できるものの、加工工程が増え、材料が硬く加工
が面倒であることからコスト高となるうえに、寸法精度
も出し難く実用性に欠ける欠点があった。
耗性、耐腐食性は向上するものの、４００℃付近より硬
度が急激に低下するので、使用条件が３５０℃程度以下
に制限され、かつ、シート許容漏れ量や駆動トルクなど
が問題となることが多かった。また、後者は、上記問題
を改善できるものの、加工工程が増え、材料が硬く加工
が面倒であることからコスト高となるうえに、寸法精度
も出し難く実用性に欠ける欠点があった。
【０００５】本発明は、上記問題点をすべて解消すべく
成されたものであり、寿命延長や滑り性能を向上できる
うえに、かじりの防止やシール性の向上が可能で、しか
も、コストを抑えられる新規な回転弁を提供することを
目的とする。
成されたものであり、寿命延長や滑り性能を向上できる
うえに、かじりの防止やシール性の向上が可能で、しか
も、コストを抑えられる新規な回転弁を提供することを
目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明は、ボデー内に設けた回転式の弁体をシート
に摺動回転させながら開閉する回転弁において、前記弁
体の少なくともシール表面に、ＴｉＮ、ＣｒＮ等の窒化
物から成る膜を被覆したので、耐摩耗性、耐かじり性お
よびシール性の向上が可能である。
め、本発明は、ボデー内に設けた回転式の弁体をシート
に摺動回転させながら開閉する回転弁において、前記弁
体の少なくともシール表面に、ＴｉＮ、ＣｒＮ等の窒化
物から成る膜を被覆したので、耐摩耗性、耐かじり性お
よびシール性の向上が可能である。
【０００７】さらに、前記膜の厚みを数μｍとしたり、
前記膜をＰＶＤ法により形成することにより、耐摩耗
性、耐かじり性およびシール性を更に向上でき、しか
も、ＰＶＤ法によれば、低温での成膜が可能で弁体の母
材に与える影響が少ない。
前記膜をＰＶＤ法により形成することにより、耐摩耗
性、耐かじり性およびシール性を更に向上でき、しか
も、ＰＶＤ法によれば、低温での成膜が可能で弁体の母
材に与える影響が少ない。
【０００８】
【発明の実施の形態】以下、図面を用いて、本発明の実
施の形態を詳細に説明する。図１は、本発明におけるバ
タフライバルブの好ましい一実施形態を示す断面図、図
２は、本発明におけるボールバルブの好ましい一実施形
態を示す断面図、図３は、薄膜を被覆した弁体の表面を
模式的に示した部分拡大断面図である。
施の形態を詳細に説明する。図１は、本発明におけるバ
タフライバルブの好ましい一実施形態を示す断面図、図
２は、本発明におけるボールバルブの好ましい一実施形
態を示す断面図、図３は、薄膜を被覆した弁体の表面を
模式的に示した部分拡大断面図である。
【０００９】図１において、１はボデー２内にメタルシ
ートを装着したバタフライバルブ、２は短筒形状のボデ
ー、３は円板状の弁体（ジスク）、４はシートリテー
ナ、５は弁体３の外周面に弾性的に当接するリング部５
ａを内周縁に沿って有する金属製（例えば、ニッケル
製）のメタルシート、６は弁体３の上下部に設けたステ
ムで、このバタフライバルブ１は、メタルシート５をボ
デー２の円筒状の内周面に形成した段部内に、ボデー２
の端面に固定したシートリテーナ４を介して装着し、弁
体３をボデー２の直径位置に回転自在に設けたステム
６，６に固定して、弁体３をメタルシート５内に配設
し、ステム６を回転させることによって弁体３を回転さ
せ、バタフライバルブ１を開閉したり、又、中間開度で
流量を調整する。
ートを装着したバタフライバルブ、２は短筒形状のボデ
ー、３は円板状の弁体（ジスク）、４はシートリテー
ナ、５は弁体３の外周面に弾性的に当接するリング部５
ａを内周縁に沿って有する金属製（例えば、ニッケル
製）のメタルシート、６は弁体３の上下部に設けたステ
ムで、このバタフライバルブ１は、メタルシート５をボ
デー２の円筒状の内周面に形成した段部内に、ボデー２
の端面に固定したシートリテーナ４を介して装着し、弁
体３をボデー２の直径位置に回転自在に設けたステム
６，６に固定して、弁体３をメタルシート５内に配設
し、ステム６を回転させることによって弁体３を回転さ
せ、バタフライバルブ１を開閉したり、又、中間開度で
流量を調整する。
【００１０】このメタルシート５は、図に示すように、
内周縁に可撓性の断面円筒状のシール部５ａが形成され
ており、シール部５ａ内には、シール性を安定させ、か
つ、自動調心機能を果たすコイルスプリング５ｂが内蔵
され、弁体３配設時に、シール部５ａの内周面が弁体３
の外周面に弾発付勢される。なお、メタルシートの構造
は多種あるが、このメタルシート５はその一例を示した
もので、これに限定されるものではない。
内周縁に可撓性の断面円筒状のシール部５ａが形成され
ており、シール部５ａ内には、シール性を安定させ、か
つ、自動調心機能を果たすコイルスプリング５ｂが内蔵
され、弁体３配設時に、シール部５ａの内周面が弁体３
の外周面に弾発付勢される。なお、メタルシートの構造
は多種あるが、このメタルシート５はその一例を示した
もので、これに限定されるものではない。
【００１１】また、図２において、１１は流入口１１ａ
と、流出口１１ｂとを有するボールバルブ、１２はボデ
ーで、このボデー１２はボデー本体１２ａとボデーキャ
ップ１２ｂとで構成され、１３は貫通孔を有する球形状
の弁体（ボール）、１４は皿ばね、板ばねなどの弾性部
材、１５は特殊合金を盛金した金属製のシートリング、
１６はステムであり、このボールバルブ１１は、ステム
１６を手動又は自動で回動させることにより、一対のシ
ートリング１５，１５と、弁体１３の外周面を摺動回転
させながら開閉する。また、弾性部材１４をボデー１２
と一次側のシートリング１５との間に介在させて、一次
側のシートリング１５を弁体１３へ弾発付勢している。
本例は、フローティングボールバルブの一例を示した
が、トラニオンボールバルブ又はその他の構造のボール
バルブにも適用できる。
と、流出口１１ｂとを有するボールバルブ、１２はボデ
ーで、このボデー１２はボデー本体１２ａとボデーキャ
ップ１２ｂとで構成され、１３は貫通孔を有する球形状
の弁体（ボール）、１４は皿ばね、板ばねなどの弾性部
材、１５は特殊合金を盛金した金属製のシートリング、
１６はステムであり、このボールバルブ１１は、ステム
１６を手動又は自動で回動させることにより、一対のシ
ートリング１５，１５と、弁体１３の外周面を摺動回転
させながら開閉する。また、弾性部材１４をボデー１２
と一次側のシートリング１５との間に介在させて、一次
側のシートリング１５を弁体１３へ弾発付勢している。
本例は、フローティングボールバルブの一例を示した
が、トラニオンボールバルブ又はその他の構造のボール
バルブにも適用できる。
【００１２】この場合、弁体１３とシートリング１５の
シール部が、弾性に乏しい金属同志のメタルタッチであ
っても、一次側のシートリング１５を弾性部材１４によ
り弁体１３に弾発付勢して、弁体１３とシートリング１
５とのシール性を維持している。
シール部が、弾性に乏しい金属同志のメタルタッチであ
っても、一次側のシートリング１５を弾性部材１４によ
り弁体１３に弾発付勢して、弁体１３とシートリング１
５とのシール性を維持している。
【００１３】ところで、上記のバタフライバルブ１とボ
ールバルブ１１は、ボデー２，１２と弁体３，１３が、
それぞれ適宜金属（例えば、ステンレス鋼、鋳鋼、ダク
タイル鋳鉄など）で形成されている。
ールバルブ１１は、ボデー２，１２と弁体３，１３が、
それぞれ適宜金属（例えば、ステンレス鋼、鋳鋼、ダク
タイル鋳鉄など）で形成されている。
【００１４】そして、図３に示すように、上記弁体３，
１３の表面には、ＰＶＤ法の一種であるイオンプレーテ
ィングによりＴｉＮから成る数μｍの薄膜Ａが形成され
ている。
１３の表面には、ＰＶＤ法の一種であるイオンプレーテ
ィングによりＴｉＮから成る数μｍの薄膜Ａが形成され
ている。
【００１５】上記イオンプレーティング法は、金属の蒸
発のさせ方で、抵抗加熱式、電子ビーム式、ＨＣＤ式な
どに分類され、また、プラズマの励起維持並びに粒子の
イオン化の方法で、直流放電式、高周波励起式、アーク
放電式、熱電子励起式などに分類される。
発のさせ方で、抵抗加熱式、電子ビーム式、ＨＣＤ式な
どに分類され、また、プラズマの励起維持並びに粒子の
イオン化の方法で、直流放電式、高周波励起式、アーク
放電式、熱電子励起式などに分類される。
【００１６】例えば、アークプラズマ式イオンプレーテ
ィング法は、蒸発させようとする金属（例えば、チタ
ン）を冷却し、その裏面に磁石を装着し、減圧した真空
容器を正に、チタンからなるターゲット材を負に電圧印
加して、円筒状のターゲット材の表面でアーク放電を発
生させる。このとき、アークスポットの電流密度は１０
5から１０7Ａ／ｃｍ2にも達する。そして、このエネル
ギーの集中によって、アークスポットからチタンを蒸発
させ、更にアーク放電による電子などの衝突でイオン化
してプラズマ状態にする。さらに、この真空容器内に窒
素ガスを導入して、プラズマ内を通過させイオン化し、
イオン化したチタンと窒素を電圧によって加速して、マ
イナスに帯電させて真空容器内に配置した弁体３，１３
の表面に堆積付着させ、ＴｉＮから成る薄膜Ａを成膜す
る。
ィング法は、蒸発させようとする金属（例えば、チタ
ン）を冷却し、その裏面に磁石を装着し、減圧した真空
容器を正に、チタンからなるターゲット材を負に電圧印
加して、円筒状のターゲット材の表面でアーク放電を発
生させる。このとき、アークスポットの電流密度は１０
5から１０7Ａ／ｃｍ2にも達する。そして、このエネル
ギーの集中によって、アークスポットからチタンを蒸発
させ、更にアーク放電による電子などの衝突でイオン化
してプラズマ状態にする。さらに、この真空容器内に窒
素ガスを導入して、プラズマ内を通過させイオン化し、
イオン化したチタンと窒素を電圧によって加速して、マ
イナスに帯電させて真空容器内に配置した弁体３，１３
の表面に堆積付着させ、ＴｉＮから成る薄膜Ａを成膜す
る。
【００１７】このアークプラズマ方式は、プラズマ密度
が８０％と極めて高く、コーティングの成膜速度が大
で、厚膜コーティングが可能である。また、イオンの衝
突エネルギーが高く、優れた密着性が得られ、かつ、低
温度で処理できる。さらに、装置の大型化が可能であ
る。
が８０％と極めて高く、コーティングの成膜速度が大
で、厚膜コーティングが可能である。また、イオンの衝
突エネルギーが高く、優れた密着性が得られ、かつ、低
温度で処理できる。さらに、装置の大型化が可能であ
る。
【００１８】薄膜Ａを形成する方法は、上記イオンプレ
ーティング法に限定されることはなく、使用条件、薄膜
の材質や厚さなどによって適宜の方法を選択すれば良
く、例えば、アークプラズマ方式以外のイオンプレーテ
ィング法、ＰＶＤ法の一種である真空蒸着やスパッタリ
ング、或いは、ＣＶＤ法などでも良い。また、薄膜Ａの
材質はＴｉＮに限定されず、ＣｒＮやＴｉＣＮなどの窒
化物でも良い。
ーティング法に限定されることはなく、使用条件、薄膜
の材質や厚さなどによって適宜の方法を選択すれば良
く、例えば、アークプラズマ方式以外のイオンプレーテ
ィング法、ＰＶＤ法の一種である真空蒸着やスパッタリ
ング、或いは、ＣＶＤ法などでも良い。また、薄膜Ａの
材質はＴｉＮに限定されず、ＣｒＮやＴｉＣＮなどの窒
化物でも良い。
【００１９】上述した方法により厚さ２〜３μｍのＴｉ
Ｎ薄膜Ａを形成した弁体３を用いた本発明のバタフライ
バルブ１１と、従来の方法により厚さ１５μｍのＨＣｒ
膜を鍍金した弁体を用いた従来のバタフライバルブの性
能比較実験を行った。
Ｎ薄膜Ａを形成した弁体３を用いた本発明のバタフライ
バルブ１１と、従来の方法により厚さ１５μｍのＨＣｒ
膜を鍍金した弁体を用いた従来のバタフライバルブの性
能比較実験を行った。
【００２０】まず、各膜の性能を測定した結果、ＴｉＮ
薄膜Ａの硬度は２０００〜３０００Ｈｖ、ＨＣｒ膜の硬
度は７００〜８００Ｈｖであった。また、ＴｉＮ薄膜Ａ
は高温でも硬度は低下しないが、ＨＣｒ膜は高温で硬度
が低下した。さらに、ＴｉＮ薄膜Ａは、密着力がＨＣｒ
膜の密着力に比べて高かった。
薄膜Ａの硬度は２０００〜３０００Ｈｖ、ＨＣｒ膜の硬
度は７００〜８００Ｈｖであった。また、ＴｉＮ薄膜Ａ
は高温でも硬度は低下しないが、ＨＣｒ膜は高温で硬度
が低下した。さらに、ＴｉＮ薄膜Ａは、密着力がＨＣｒ
膜の密着力に比べて高かった。
【００２１】次に、耐久試験を行った結果、表１に示す
ように、比較例は２０００回で使用不可能になるが、本
発明は５０００回以上使用可能である。また、トルクを
測定した結果、比較例のトルク：本発明のトルク＝２：
１であり、本発明の方が操作性が良い。さらに、２００
０回使用時の流体漏れを調べた結果、内径２００ｍｍの
比較例は、１分間に６８ｃｃの漏れがあるのに対し、内
径２００ｍｍの本発明は１分間で１．２ｃｃの漏れしか
なく、また、内径８０ｍｍの比較例は１分間に４ｃｃの
漏れがあるのに対し、内径８０ｍｍの本発明では漏れは
無く、本発明のシール性の高さが実証された。また更
に、２０００回使用時のかじり傷を調べたところ、比較
例には傷が有り、本発明には傷が無かった。以上の結果
より、本発明は、比較例に比べ、耐久性、操作性、シー
ル性が明らかに優れていることが確認できた。
ように、比較例は２０００回で使用不可能になるが、本
発明は５０００回以上使用可能である。また、トルクを
測定した結果、比較例のトルク：本発明のトルク＝２：
１であり、本発明の方が操作性が良い。さらに、２００
０回使用時の流体漏れを調べた結果、内径２００ｍｍの
比較例は、１分間に６８ｃｃの漏れがあるのに対し、内
径２００ｍｍの本発明は１分間で１．２ｃｃの漏れしか
なく、また、内径８０ｍｍの比較例は１分間に４ｃｃの
漏れがあるのに対し、内径８０ｍｍの本発明では漏れは
無く、本発明のシール性の高さが実証された。また更
に、２０００回使用時のかじり傷を調べたところ、比較
例には傷が有り、本発明には傷が無かった。以上の結果
より、本発明は、比較例に比べ、耐久性、操作性、シー
ル性が明らかに優れていることが確認できた。
【００２２】
【表１】
【００２３】また、ＴｉＮ薄膜Ａの表面は金色で、Ｃｒ
Ｎ薄膜の表面は銀色であるため、どちらを被覆しても外
観美に優れ、商品価値が高まる。さらに、低温成膜が可
能なＰＶＤ法により６００℃以下で成膜するので、弁体
３，１３の母材への影響が少なく、母材の性質を低下さ
せず、かつ、ＰＶＤ法は物理処理なので、表面が滑らか
になり弁体として有利である。
Ｎ薄膜の表面は銀色であるため、どちらを被覆しても外
観美に優れ、商品価値が高まる。さらに、低温成膜が可
能なＰＶＤ法により６００℃以下で成膜するので、弁体
３，１３の母材への影響が少なく、母材の性質を低下さ
せず、かつ、ＰＶＤ法は物理処理なので、表面が滑らか
になり弁体として有利である。
【００２４】なお、本発明の回転弁は、上記バルブ１，
１１に限定されず、上記以外のバタフライバルブやボー
ルバルブ、更には、コックなどの他の形式の回転弁であ
っても良い。
１１に限定されず、上記以外のバタフライバルブやボー
ルバルブ、更には、コックなどの他の形式の回転弁であ
っても良い。
【００２５】
【発明の効果】以上、詳細に説明したように、本発明に
おける回転弁は、耐食性、耐摩耗性、耐久性、操作性、
耐かじり性、シール性に優れ、しかも、外観が美しい商
品価値の高いうえに、低コストな回転弁を提供すること
ができる。
おける回転弁は、耐食性、耐摩耗性、耐久性、操作性、
耐かじり性、シール性に優れ、しかも、外観が美しい商
品価値の高いうえに、低コストな回転弁を提供すること
ができる。
【００２６】特に、高温流体用のバタフライバルブやボ
ールバルブのように、略９０度の回転によって開閉する
回転弁に適用すると、駆動トルクが小さく、かじりが生
じず、耐久性が良好であるばかりでなく、摺動特性が良
く、シール性に優れているため、閉止時の密封性が良好
であり、開閉バルブとしてその使用価値が極めて大き
い。
ールバルブのように、略９０度の回転によって開閉する
回転弁に適用すると、駆動トルクが小さく、かじりが生
じず、耐久性が良好であるばかりでなく、摺動特性が良
く、シール性に優れているため、閉止時の密封性が良好
であり、開閉バルブとしてその使用価値が極めて大き
い。
【図１】本発明における回転弁の一実施形態を示す断面
図である。
図である。
【図２】本発明における回転弁の他の実施形態を示す断
面図である。
面図である。
【図３】上記回転弁の弁体の表面を模式的に示した部分
拡大断面図である。
拡大断面図である。
Ａ 薄膜 １ バタフライバルブ ２ ボデー ３ 弁体（ボール） ５ メタルシート １１ ボールバルブ １２ ボデー １３ 弁体（ジスク） １５ シートリング
Claims (3)
- 【請求項１】 ボデー内に設けた回転式の弁体をシート
に摺動回転させながら開閉する回転弁において、前記弁
体の少なくともシール表面に、ＴｉＮ、ＣｒＮ等の窒化
物から成る膜を被覆したことを特徴とする回転弁。 - 【請求項２】 前記膜の厚みを数μｍとした請求項１記
載の回転弁。 - 【請求項３】 前記膜をＰＶＤ法により形成した請求項
１又は２記載の回転弁。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20546697A JPH1137309A (ja) | 1997-07-16 | 1997-07-16 | 回転弁 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20546697A JPH1137309A (ja) | 1997-07-16 | 1997-07-16 | 回転弁 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1137309A true JPH1137309A (ja) | 1999-02-12 |
Family
ID=16507339
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP20546697A Pending JPH1137309A (ja) | 1997-07-16 | 1997-07-16 | 回転弁 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH1137309A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004076884A (ja) * | 2002-08-21 | 2004-03-11 | Konan Electric Co Ltd | 高硬度用ボール弁 |
| JP2012047239A (ja) * | 2010-08-25 | 2012-03-08 | Keihin Corp | 流路開閉弁 |
| US8353498B2 (en) | 2006-10-03 | 2013-01-15 | Smc Kabushiki Kaisha | Manual switching valve |
| KR20230089298A (ko) * | 2021-12-13 | 2023-06-20 | 주식회사 쓰리젯 | 상승 회전형 플러그 밸브 |
-
1997
- 1997-07-16 JP JP20546697A patent/JPH1137309A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004076884A (ja) * | 2002-08-21 | 2004-03-11 | Konan Electric Co Ltd | 高硬度用ボール弁 |
| US8353498B2 (en) | 2006-10-03 | 2013-01-15 | Smc Kabushiki Kaisha | Manual switching valve |
| JP2012047239A (ja) * | 2010-08-25 | 2012-03-08 | Keihin Corp | 流路開閉弁 |
| KR20230089298A (ko) * | 2021-12-13 | 2023-06-20 | 주식회사 쓰리젯 | 상승 회전형 플러그 밸브 |
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