JPS6334372A - ニ−ドルバルブ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明はニードルバルブ、特に自動車の流体制御に使用
されるニードルバルブに関する。

〔発明の技術的背景〕

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

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

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

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

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

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

このため、前述のソケット２に耐アルコール性があるこ
とが要求される。さらにアルコールは吸水性が高く、水
分を多量に吸着しているため、燃料中に水分が入り込み
金属製のソケ−／　）は腐食を受けやすく、耐久性に問
題を生じることがある。したがって、金属製にかわって
耐腐食性の高い合成樹脂製のソケットが希求されている
。

しかしながら、上述のようにフッ素ゴムには適当な接着
剤がないために、ソケット２が合成樹脂製になったとし
ても、前記合成樹脂を第２図に断面を示すように成形し
て、首部分５と截頭円錐体６を形成する必要がある。し
かも、前記フッ素ゴム製の弁体３を取りつけるときには
、高温高圧下に成形しなければならないために、前記合
成樹脂としては圧縮強度が良好で、かつ成形温度（１５
０℃以上）において耐熱性を有する合成樹脂を使用する
必要がある。このような特性を充足する合成樹脂として
は、たとえばポリフェニレンサルファイドなどの超耐熱
性エンジニアリングプラスチソクがあるが、前記ニード
ルバルブ１がｌ　ｃｍ内外の極めて小寸法のものである
こと、またソケット２にかなりの精度が要求されること
、しかも前記超耐熱性エンジニアリングプラスチックは
成形性が悪いことなどの条件があいまって、前述のよう
な首部分５ないし截頭円錐体６を精密成形するのは困難
であるという欠点がある。このため、特殊な成形方法を
要求され、合成樹脂製のソケット２を有するニードルバ
ルブ１は極めて高価であり、かつ信頼性に欠けるという
欠点があった。

〔発明の概要〕

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

したがって、本発明によるニードルバルブは、弁体部分
とソケット部分を有する合成樹脂製のニードルバルブで
あって、硬さがロックウェル硬度でＨＲＲ７０〜ＨＲＲ
１３０、圧縮弾性率が１００〜３００　Ｋｇｆ　／ａｓ
２の条件を充足する合成樹脂に、前記樹脂１００重量部
に対し１〜４０重量部の耐摩耗性無機粉末を混入したこ
とを特徴とするものである。

本発明によるニードルバルブは所定の合成樹脂に対し耐
摩耗性無機粉末を混入することにより潤滑性を改良せし
め、その結果、耐摩耗性を向上させたものである。この
ため、ニードルバルブとして必要な条件を充足すること
が可能になり、前述のフッ素ゴム弁体とソケットの接着
より生じる種々の問題点を除去できるという利点がある
。

〔発明の詳細な説明〕

本発明によれば、弁体部分とソケット部分を合成樹脂に
よって全て形成することを特徴としている。

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

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

１、耐熱性 ニードルバルブの作動時は、通常１００℃以下である。

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

２、形状安定性 形状安定性、特に弁体部分における形状安定性は、弁体
部分の弾性および硬さに大きく鼻音されることが明らか
になった。すなわち、弁体部分の形状安定性を保持する
ためには、後述の実施例より明らかなように圧縮弾性率
が１００〜３００　Ｋｇｆ／ａ＋ｓ＋”、一方、硬さが
ロックウェル硬度でＩＩＲＲ−７０〜ＩＩ！？Ｒ−１３
０であることが要求される。

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

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

上述の点に鑑み、本発明において使用されうる合成樹脂
としては、０１００℃以上のの耐熱性があること、■圧
縮弾性率が１００〜３００　Ｋｇｆ　／ｍｅ２、硬さが
ロックウェル硬度でＩＩＲＲ−Ｔｏ〜ＩＩＲＲ−１３０
であること、■摩擦係数が０．３以下であることを充足
する合成樹脂を選択する必要がある。

本発明者は、これらのことを検討し、かつ種々の合成樹
脂について実験を重ねた結果、種々の合成樹脂が０１０
０℃以上の耐熱性があり、■圧縮弾性率が１００〜３０
０　Ｋｇｆ　／驕−２、硬さがロックウェル硬度でＨＲ
Ｒ−７０−１１ＲＲ−１３０であるという条件を充足す
るのであるが、摩擦係数が０．３以下という条件を充足
しないことが明らかになった。

したがって、本発明においては、前記０１００℃以上の
耐熱性があり、■圧縮弾性率が１００〜３００Ｋｇｆ／
ｍ鵬２、硬さがロックウェル硬度でＩＩＲＲ−７０〜！
１ＲＲ−１３０であるという条件を充足する合成樹脂を
使用し、これを改良することによって全て合成樹脂製の
ニードルバルブを製造せんとしているのである。

このような条件を充足する樹脂としては、たとえばナイ
ロン樹脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂、ポリブチ
レンテレフタレート樹脂、ポリプロピレン樹脂等の合成
樹脂の一種以上を挙げることができる。

このような合成樹脂に対し、本発明においては耐摩耗性
無機粉末を混入している。この耐摩耗性無機粉末は前記
合成樹脂の潤滑性を向上せしめることにより、耐摩耗性
を改良するために添加されるものである。すなわち、ニ
ードルバルブとして良好な性能を有するためには、弁体
部分の動摩擦係数が０．３以下である必要があるが、上
述のような合成樹脂においては前記ｆｌ滑性を充足でき
ない虞があるからである。

本発明においては、この耐摩耗性無機粉末は前記合成樹
脂分１００重量部に対し１〜４０重量部添加する。すな
わち前記合成樹脂に対し耐摩耗性無機粉末を添加すると
、合成樹脂の潤滑性および硬さは向上するが、弾性は低
下する傾向を示す。したがって、前記潤滑性、硬さおよ
び弾性を考慮し、耐摩耗性無機粉末の添加量を制御する
必要がある。

すなわち、前記耐摩耗性無機粉末の添加量が１正量部未
満であると、潤滑性の向上があまり望めず、優れた性能
のニードルバルブを製造しにくいという欠点を生じ、一
方耐摩耗性無機粉末が４０重量部を超えると、潤滑性は
充分になり、また硬さも向上するが、圧縮弾性率が大き
くなり、圧接時の液体シール性に問題を生じる虞がある
からである。

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

上述のような耐摩耗性無機粉末は、好ましくは粒径が１
００μｍ以下であるのがよい。粒径が１００μｍより大
きいと、合成樹脂中に耐摩耗性無機粉末が均一に分散し
にくく、かつ相対的に添加量が制限されるために、耐摩
耗性が充分でなくなる虞があるからである。

以下本発明の実施例について説明する。

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

（以下余白） 第１表 上記の結果、ＨＲＲ−７０未満では圧接永久歪が大きく
、ニードルパルプの圧接試験により弁座と接する部分の
変形が生じ流体のシール性が不足し、液体の漏れが生じ
る。また、ＩＩＲＲ−１３０を超えると、硬さが硬くな
りすぎ、脆（なるため圧接試験中に接触力により表面の
割れが生じて液体の漏れが生じる。したがって、硬さは
ＨＲＲ−７０−ＨＲＲ〜１３０である必要がある。

（２）圧縮弾性率（Ｘｄ　／−一り 同様に種々の圧縮弾性率のニードルパルプを製造し、繰
り返し圧接試験を行った。結果を第２表に示す。

第２表 圧縮弾性率が１００　Ｋｇｆ　／ａｓ”未満であれば、
弾性回復力に乏しく、圧接試験中に弁体部分の変形を生
じ、弁座と弁体の接触実施例に流体のシール性が不足し
、流体の漏れを生じる。

一方、３００　Ｋｇｆ　／端、２を超えると、硬くなり
すぎ、表面が跪くなり、弁体と弁座が接触するときの力
により表面の割れが生じて流体の漏れが生じる。

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

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

第３表 実施例２ 種々の合成樹脂に二硫化モリブデン粉末、シリカ粉末を
第４表に示す比率で混合し、２軸混線押出機で混練し、
ホットカットによりペレタイジングした。

製造した各ペレットを用いて、合成樹脂製のニードルバ
ルブを射出成形により製造した。

第４表中、圧縮弾性率の単位はＫｇｆ　７ｍｍ”　、組
成は合成樹脂の組成が容量部、シリカ粉末および二硫化
モリブデン（粒径３μｓ＋）は重量部、圧接試験は１０
０万回の繰り返し圧接試験、アルコール−ガソリン性は
６０℃で２０００時間浸漬したときの状態を示す。

（以下余白） 第４表 〔発明の効果〕 以上説明したように、本発明によるニードルバルブにお
いては、所定の合成樹脂に対し耐摩耗性無機粉末を混入
することにより潤滑性を改良せしめ、その結果、耐摩耗
性を向上させである。このため、ニードルバルブとして
必要な条件を充足することが可能になり、前述のフッ素
ゴム弁体とソケットの接着より生じる種々の問題点を除
去できるという利点がある。すなわち、耐熱性、圧縮応
力などのフッ素ゴム接着時に要求される特性が必要なく
なるとともに、截頭円錐体、首部分などを成形する必要
もなくなる。このため、製造が極めて容易になり、した
がってコストも著しく低減できるという利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はニードルバルブの構成を示す一部断面図、第２
図はニードルバルブの弁体取付部分の一部断面図である
。 １　・・・ニードルバルブ、２　・・・ソケット、３・
・・弁体、５　・・・首部分、６　・・・截頭円錐体、
６１・・・顎部分。 出願人代理人　　雨　宮　　正　半 溝２図 手続補正書（暗 昭和６１年９月四日

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）弁体部分とソケット部分を有する合成樹脂製のニ
   ードルバルブであって、硬さがロックウェル硬度でＨＲ
   Ｒ７０〜ＨＲＲ１３０、圧縮弾性率が１００〜３００Ｋ
   ｇｆ／ｍｍ＾２の条件を充足する合成樹脂に、前記樹脂
   １００重量部に対し１〜４０重量部の耐摩耗性無機粉末
   を混入したことを特徴とするニードルバルブ。