JPS6334377A - 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、ガソリンおよび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１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、７１−２に耐アルコール性があ
ること、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こむため、耐腐
食性のあることが要求される。金属製ソケットを有する
ニードルバルブは、腐食を受けやすく、耐久性に問題が
あった。このため、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が樹脂製になったとしても
、前記樹脂を第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（１５０℃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
えばポリフェニルサルファイドなどの超耐熱性エンジニ
アリングプラスチックがあるが、前記ニードルバルブ１
が１　ｃｒａ内外の極めて小寸法のものであること、ま
たソケット２にかなりの本青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、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
悪い超耐熱性エンジニアリングプラスチソクを使用する
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
堤供することを目的とするものである。

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ニードルバルブであ
って、前記合成樹脂はポリオキシメチレン１００重量部
に対し耐摩耗性無機粉末を１〜４０重量部混入したもの
であることを特徴とするものである。

また、本発明による第二の発明は、弁体部分とソケット
部分を有する合成樹脂製ニードルバルブであって、前記
樹脂はポリオキシメチレンに、前記ポリオキシメチレン
と溶融温度が近似し、かつ硬さがロックウェル硬度でＨ
ＲＲ−７０〜ＨＲＲ−１３０、圧縮弾性率が１００〜３
００　Ｋｇｆ　／ａｒｍ２の条件を充足する合成樹脂を
９５容量％以下添加するとともに、前記合成樹脂分１０
０重量部に対し耐摩耗性無機粉末を１〜４０重量部添加
したことを特徴とする特許ある。

本発明によれば、マトリックスとなる樹脂にポリオキシ
メチレンを使用し、さらに潤滑性を良好にするために耐
摩耗性無機粉末を混入することによって、弁体部分とソ
ケット部分の総てを合成樹脂によって製造可能にしたた
め、前述のフッ素ゴムとソケットとの接着に起因する種
々の欠点を除去することが可能になる。

また、本発明による第二の発明によれば、ポリオキシメ
チレンと混合良好な所定の合成樹脂を混合した樹脂を使
用し、これに所定量の耐摩耗性無機粉末を混合すること
によっても、総てが合成樹脂製のニードルバルブを製造
可能であり、安価にニードルバルブを製造可能になる。

〔発明の詳細な説明〕

本発明による第一の発明によれば、弁体部分とソケット
部分をポリオキシメチレンをによって製造することを要
旨としている。

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影響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／ｌｌｌｌｌ１２、一方、硬
さがロックウェル硬度でＨＲＲ−７０〜ＨＲＲ−１３０
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１００〜３００Ｋｇｆ／ｍＩＩ＋２、硬さが
ロックウェル硬度でＨＲＲ−７０〜ＨＲＲ−１３０テす
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、ポリオキシメチレンが上
記条件を充足することを見出し、本発明にいたったもの
である。

上述のように、ポリオキシメチレンは上記条件を満足し
、単独においてもニードルバルブを製造可能であるが、
さらに摩擦係数を小さくし、酎摩耗性を良好にすること
が好ましいのは明らかである。本発明においては、この
ような見地より、耐摩耗性無機粉末を所定量添加してい
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。

本発明においては、この耐摩耗性無機粉末は前記ポリオ
キシメチレン樹脂分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重量部未満であると、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１００μ−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（、かつ相対的に添加量が制限されるために、潤滑
性が充分でなくなる虞があるからである。

本発明による第二の発明によれば、このポリオキシメチ
レンに対し、所定の合成樹脂を混合している。

上記検討および実施例より明らかなように、０１００℃
以上のの耐熱性がある、■圧縮弾性率が１００〜３００
　Ｋｇｆ　／ｌａｍ”　、硬さがロックウェル硬度でＨ
ＲＲ−７０〜ＨＲＲ−１３０であるような合成樹脂をポ
リオキシメチレンに混合することにより、上記ポリオキ
シメチレン単独の場合と同様な効果を有するニードルバ
ルブを製造可能になるのである。すなわち、このような
０１００℃以上のの耐熱性がある、■圧縮弾性率が１０
０〜３００　Ｋｇｆ　７ｍｍ２、硬さがロックウェル硬
度で１（ＲＲ−７０〜ＨＲＲ−１３０であるような合成
樹脂は、ポリオキシメチレンのほかにいくつか考えられ
るが、潤滑性が不足するという欠点があることが明らか
になった。しかしながら、このような合成樹脂をポリオ
キシメチレンに配合することによってニードルバルブと
しての特性を備えることが可能になるのである。したが
って、前記ポリオキシメチレンと配合される合成樹脂は
、上記特性を備え、かつ前記ポリオキシメチレンと良好
に混合する必要がある。ポリオキシメチレンと良好に混
合するためには、熔融温度が近催していることが要求さ
れる。したがって、前記合成樹脂の熔融温度は１５０〜
３００℃の範囲にあることが必要である。

上述の条件を充足する合成樹脂としては、たとえば、ナ
イロン樹脂、ポリブ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などの
一種以上を具体例として挙げることができる。

このポリオキシメチレンに対する上述の合成樹脂の配合
量は、９５容量％以下である。９５容量％をこえると、
前記合成樹脂単体と同様な潤滑性になって、ニードルバ
ルブとして必要な潤滑性を得ることができないからであ
る。

本発明においては、この合成樹脂とポリオキシメチレン
との混合樹脂に対し、前記樹脂分（合成樹脂＋ポリオキ
シメチレン）１００重量部に対して１〜４０Ｍ量部の耐
摩耗性無機粉末を添加している。

この耐摩耗性無機粉末は前述と同様に潤滑性を向上せし
めることにより、耐摩耗性のさらに良好なニードルバル
ブとするために添加される。

使用される耐摩耗性無機粉末および添加量の制限の理由
は、本発明による第一の発明と同様であるため、詳細な
説明は省略する。

実施例１ ｉｌ１ロックウェル硬度 種々のロックウェル硬度のニードルパルプを製造し、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。

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
変形が生し流体のシール性が不足し、液体の漏れが生じ
る。また、ＨＲＲ−１３０を超えると、硬さが硬くなり
すぎ、脆く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しる。したがって、硬さはＨ
ＲＲ−７０〜ＨＲＲ−１３０である必要がある。

（２）圧縮弾性率（Ｋｇｆ　／１１１１１２）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 ８４立　；　　（にｇｆ　　／ｍｗｒ２　）×　漏れあ
り 圧縮弾性率が１００にｇｆ　／１ａｔｓ２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、弁座と弁体の接触時に流体のシール性が不足し、
流体の漏れを生じる。

一方、３００Ｋｇｆ／ｌｌｌ１１２を超えると、硬くな
りすぎ、表面が脆くなり、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、摩擦係数の種々異なるニードルパルプを製
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 ポリオキシメチレン（シェラコンＭ−２５）または種々
の合成樹脂と上記ポリオキシメチレンの混合樹脂に耐摩
耗性無機粉末を第４表に示す比率で混合し２軸混練押出
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パ
ルプを射出成形により製造した。

比較として、ポリブチレンテレフタレートに二硫化モリ
ブデンを配合した合成樹脂製ニードルバルブの試験を行
った。

第４表中、圧縮弾性率の単位はＫｇｆ／ｌｌｌｌ１１２
、組成は合成樹脂の組成が容量部、耐摩耗製無機粉末は
重量部、圧接試験は１００万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。

第４表 第４表（続き） 本　漏れ発生 〔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、ポリオキシメチレンを使用し、これに潤滑性を
向上させるために耐摩耗性無機粉末を添加したため、全
体が合成樹脂であり、耐摩耗性の良好なニードルバルブ
を製造できるという利点がある。このため、樹脂とフッ
素ゴムの接着に起因する種々の問題を回避できるという
利点がある。

また本発明によれば、ポリオキシメチレンに所定の合成
樹脂を混合することにより、前記合成樹脂の欠点であっ
た潤滑性を改良することが可能になる。そして、耐摩耗
性無機粉末を添加することによって、さらに潤滑性を改
良できるので、全体が合成樹脂であり、かつ耐摩耗性の
良好なニードルバルブを製造できる。

したがって、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
造が掘めて容易になり、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図はニードルパルプの構成を示す一部断面図、第２
図はニードルパルプの弁体取付部分の一部断面図である
。 ｌ　・・・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　季 節１図 第２図 手　続相せ　正　７壬（自発） 昭和６１年９月四日

Claims (2)

【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ニー
   ドルバルブであって、前記合成樹脂はポリオキシメチレ
   ン１００重量部に対し耐摩耗性無機粉末を１〜４０重量
   部混入したものであることを特徴とするニードルバルブ
   。
2. （２）弁体部分とソケット部分を有する合成樹脂製ニー
   ドルバルブであって、前記樹脂はポリオキシメチレンに
   、前記ポリオキシメチレンと溶融温度が近似し、かつ硬
   さがロックウェル硬度でＨＲＲ−７０〜ＨＲＲ−１３０
   、圧縮弾性率が１００〜３００Ｋｇｆ／ｍｍ＾２の条件
   を充足する合成樹脂を９５容量％以下添加するとともに
   、前記合成樹脂分１００重量部に対し耐摩耗性無機粉末
   を１〜４０重量部添加したことを特徴とするニードルバ
   ルブ。