(57)【要約】【課題】初期使用期間におけるバルブの増し締めの回数を少なくすることができるバルブの組立方法を提供する。【解決手段】第一流路１１及び第二流路１２を有する流路と、第一流路１１と第二流路１２との間に位置付けられる弁座１４と、を有するバルブ本体１と、バルブ本体１の開口部１５を覆うボンネット２と、バルブ本体１とボンネット２との間に挟持され、且つ、少なくとも基部がエラストマを含むシール部材３と、バルブ本体１とボンネット２とを締結する締結部材４と、を備えるバルブの組立方法において、シール部材３に圧縮力を加える工程と、シール部材３に圧縮永久歪が生じた後に、締結部材４を予め定めた締結力で締め付けることによって、バルブ本体１とボンネット２とを締結する工程と、を含む。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第一流路及び第二流路を有する流路と、前記第一流路と前記第二流路との間に位置付けられる弁座と、を有するバルブ本体と、前記バルブ本体の開口部を覆うボンネットと、前記バルブ本体と前記ボンネットとの間に挟持され、且つ、少なくとも基部がエラストマを含むシール部材と、前記バルブ本体と前記ボンネットとを締結する締結部材と、を備えるバルブの組立方法において、
前記シール部材に圧縮力を加える工程と、
前記シール部材に圧縮永久歪が生じた後に、前記締結部材を予め定めた締結力で締め付けることによって、前記バルブ本体と前記ボンネットとを締結する工程と、
を含むことを特徴とするバルブの組立方法。
【請求項２】
更に、前記シール部材に圧縮力を加えた状態で、前記バルブに加熱処理を行うことにより、前記シール部材に圧縮永久歪を生じさせる工程を含む、ことを特徴とする請求項１に記載のバルブの組立方法。
【請求項３】
更に、前記シール部材に圧縮力を加えた状態で、前記バルブに冷却処理を行うことにより、前記シール部材に圧縮永久歪を生じさせる工程を含む、ことを特徴とする請求項１に記載のバルブの組立方法。
【請求項４】
前記シール部材が、前記流体に接触する接触層と、前記流体に接触せず前記接触層を付勢するクッション層と、を有し、前記接触層がフッ素樹脂からなり、前記クッション層がエラストマからなり、前記締結部材がボルト及びナットからなる、ことを特徴とする請求項３に記載のバルブの組立方法。
【請求項５】
前記バルブがダイヤフラムを備えるダイヤフラムバルブであり、少なくとも前記ダイヤフラムの外周縁部が前記シール部材に相当する、ことを特徴とする請求項３又は４に記載のバルブの組立方法。
【請求項６】
前記バルブ本体と前記ボンネットとが、ポリ塩化ビニル、ポリプロピレン、ポリビニリデンフルオライド、ポリテトラフルオロエチレン、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、のいずれかの樹脂からなり、前記シール部材の少なくとも基部が、エチレンプロピレンゴム、フッ素ゴム、ニトリルゴム、のいずれかのエラストマからなり、前記冷却処理における処理温度が−１５度以上０度以下である、ことを特徴とする請求項３〜５のいずれか１項に記載のバルブの組立方法。
【請求項７】
前記シール部材に圧縮力を加える工程が、前記締結部材を予め定めた締結力で締め付けることによって、前記シール部材に圧縮力を加える工程を含む、ことを特徴とする請求項１に記載のバルブの組立方法。
【請求項８】
前記シール部材に圧縮力を加える工程が、エアシリンダー又は万力を用いることによって、前記シール部材に圧縮力を加える工程を含む、ことを特徴とする請求項１に記載のバルブの組立方法。
【請求項９】
前記シール部材に圧縮力を加える工程が、前記バルブの組み立て前に、又は、前記バルブの組み立て後に、前記シール部材に圧縮力を加える工程を含む、ことを特徴とする請求項１に記載のバルブの組立方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、化学工場、上下水道、農業・水産、半導体製造分野、食品分野などの各種産業の流体輸送配管ラインに使用されるバルブの組立方法に関し、使用して間もない期間のバルブの増し締めの回数を少なくすることができるバルブの組立方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
流体輸送配管ラインでは、流路を開閉するためにダイヤフラムバルブなどのバルブが用いられている。一般的に、バルブはバルブ本体とボンネットとの間にエラストマ製のシール部材を配置することによって、バルブ内の流体がバルブ外に漏れるのを防いでいる。例えば、ダイヤフラムバルブでは、ダイヤフラムの外周縁部がシール部材としてバルブ本体とボンネットとで挟持され、その反発弾性によって、バルブ本体とボンネットとの間が水密状態に保持される。
【０００３】
これらバルブは、設置環境の温度や内部を流れる流体の温度の影響を受けたり、長期間に亘って使用されたりすると、シール部材に圧縮永久歪が生じ、シール部材の反発弾性が低下する。従って、バルブ本体とボンネットとの間の水密状態を保持するために、バルブを配管ラインに設置した後、バルブ本体とボンネットとを締結しているボルト・ナット等の締結部材を定期的に増し締めし、シール部材の反発弾性を保持することが一般的である。
【０００４】
しかしながら、工場や設備などでは数多くのバルブが設置されることが多く、定期的に増し締めすることは多大な労力を必要とする。特に、バルブの数が多くなったり口径が大きくなったりすると、ボルト・ナットの数が多くなるので、より多くの労力が必要となる。また、バルブが狭隘な空間や高所などの作業困難な場所に設置されていることも多く、それらバルブを増し締めすることは困難である。従って、増し締めの回数を少なくすることができるメンテナンス性に優れたバルブが求められている。
【０００５】
一般的に、シール部材に生じる圧縮永久歪は、圧縮力が加えられて間もない期間の方が短期間で大きくなり易い。すなわち、配管ラインに設置して使用を開始した直後や使用して間もない期間（以後、初期使用期間と記す）におけるバルブの方がシール部材に圧縮永久歪が生じ易い傾向にある。従って、初期使用期間におけるバルブの方が長期間使用しているバルブよりも、増し締めの間隔が短い傾向にある。初期使用期間におけるバルブのように、増し締めの間隔が短かったり、回数が多かったりすると、増し締めに要する労力が増えるだけでなく、増し締めを忘れる可能性が大きくなり、流体が漏れる可能性が大きくなる。特に、初期使用期間における流体の漏れは、工場などの立ち上げや安定的な運用の妨げになり易く、特に問題となることが多い。
【０００６】
ここで、ダイヤフラムの過剰な変形による圧縮永久歪を低減することによって反発弾性の低減を防止し、増し締めすることなくバルブ本体とボンネットとの間を長期間に亘り水密状態に保持することができるバルブとして、ダイヤフラムの外周縁部に、ダイヤフラムの直径方向外方への変形を防止する織布による埋設補強を行なったバルブがあった（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に係るバルブでは、ダイヤフラムの直径方向の変形を防止することによって、初期耐水圧性が向上すると共に長期的な止水性が向上するとしていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００５−１３３７６７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、特許文献１に係るバルブでは、バルブ本体とボンネットとの間を止水するために、シール部材であるダイヤフラムの外周縁を挟持するバルブ本体とボンネットとをボルト・ナットで締め付けている。すなわち、ダイヤフラムに織布による埋設補強を行うことによって、ダイヤフラムの過剰な変形に起因する圧縮永久歪は低減することはできるが、バルブ本体とボンネットとの間を止水するために必要な圧縮力に起因する圧縮永久歪は低減することができない。従って、反発弾性を保持し、バルブ本体とボンネットとの間を長期間に亘り水密状態に保持するためには、増し締めをする必要がある。
【０００９】
よって、本発明の目的は、以上のような従来技術の問題を解消して、簡単な方法で、特に初期使用期間におけるバルブの増し締めの回数を少なくすることができるバルブの組立方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の第一の態様によれば、第一流路及び第二流路を有する流路と、第一流路と第二流路との間に位置付けられる弁座と、を有するバルブ本体と、バルブ本体の開口部を覆うボンネットと、バルブ本体とボンネットとの間に挟持され、且つ、少なくとも基部がエラストマを含むシール部材と、バルブ本体とボンネットとを締結する締結部材と、を備えるバルブの組立方法において、シール部材に圧縮力を加える工程と、シール部材に圧縮永久歪が生じた後に、締結部材を予め定めた締結力で締め付けることによって、バルブ本体とボンネットとを締結する工程と、を含む、バルブの組立方法が提供される。
【００１１】
すなわち、本発明の第一の態様では、シール部材に圧縮永久歪が生じた後に、締結部材を予め定めた締結力で締め付けることによって、バルブ本体とボンネットとを締結する。この態様により、簡単な方法で、初期使用期間に生じる増し締めの間隔を長くすることができるので、増し締めの回数を減らすことができ、メンテナンス性を向上させることができる。初期使用期間におけるバルブは長期間使用しているバルブよりも増し締め間隔が短く、比較的短期間で増し締めを必要とする傾向にある。ここで、作業者の経験が浅かったり、長期間使用しているバルブを基準として増し締め間隔が設定されていたりすると、増し締めを忘れる可能性が大きくなり、その場合、バルブから流体が漏れる可能性が大きくなる。従って、増し締めの間隔を長くすることは、メンテナンス性を向上させるだけでなく、初期使用期間におけるバルブからの流体の漏れを低減することができ、円滑な工場などの立ち上げや安定的な運用に効果的である。なお、シール部材の基部とはシール部材の反発弾性を担保する部分を指し、例えば、シール部材がＯリングである場合はＯリング全体を指し、Ｏリングに樹脂被覆を施したものであればＯリングの部分を指す。
【００１２】
本発明の第二の態様によれば、第一の態様において、更に、シール部材に圧縮力を加えた状態で、バルブに加熱処理を行うことにより、シール部材に圧縮永久歪を生じさせる工程を含む、バルブの組立方法が提供される。
【００１３】
すなわち、本発明の第二の態様では、加熱処理を行うことによって、シール部材に圧縮永久歪を効果的に生じさせることができる。また、シール部材に圧縮力を加えたバルブの加熱処理は、温度調節された空間にバルブを保持することによって行うことができるので、簡単かつ安全な設備で一度に多数のバルブを処理することができ、効果的である。
【００１４】
本発明の第三の態様によれば、第一の態様において、更に、シール部材に圧縮力を加えた状態で、バルブに冷却処理を行うことにより、シール部材に圧縮永久歪を生じさせる工程を含む、バルブの組立方法が提供される。
【００１５】
すなわち、本発明の第三の態様では、冷却処理を行うことによって、シール部材に圧縮永久歪を効果的に生じさせることができる。また、シール部材に圧縮力を加えたバルブの冷却処理は、温度調節された空間にバルブを保持することによって行うことができるので、簡単かつ安全な設備で一度に多数のバルブを処理することができ、効果的である。また、例えば、バルブ本体やボンネットが樹脂製のときは、バルブ本体とボンネットの変形を抑えることができたり、幅広い樹脂を選択することができたりするので、効果的である。
【００１６】
本発明の第四の態様によれば、第三の態様において、シール部材が、流体に接触する接触層と、流体に接触せず接触層を付勢するクッション層と、を有し、接触層がフッ素樹脂からなり、前記クッション層がエラストマからなり、締結部材がボルト及びナットからなる、バルブの組立方法が提供される。
【００１７】
すなわち、本発明の第四の態様では、フッ素樹脂からなる接触層とエラストマからなるクッション層とを有するシール部材を備えるバルブに対しても、バルブの初期使用期間における増し締めの間隔を長くすることができ、増し締めの回数を減らすことができる。フッ素樹脂からなる接触層とエラストマからなるクッション層とを有するシール部材では、反発弾性に富むクッション層が反発弾性に乏しい接触層をバルブ本体及びボンネットに押圧することによって、止水性能を保持している。斯かるシール部材を備えるバルブは、エラストマのみからなるシール部材を備えるバルブよりも、反発弾性の低下の影響、すなわち、圧縮永久歪の影響を受け易く、反発弾性を保持するために増し締めが必要となる。従って、バルブの初期使用期間における増し締めの間隔を長くし、増し締めの回数を減らすことは、メンテナンス性を向上させ、特に効果的である。また、フッ素樹脂からなる接触層とエラストマからなるクッション層とを有するシール部材を有するバルブは、腐食性流体などの危険性の高い流体に使用されることが多いので、そのような配管ラインのメンテナンス性が向上し、流体の漏れが低減することは工場の安定的運用に効果的である。
【００１８】
本発明の第五の態様によれば、第三又は第四の態様において、バルブがダイヤフラムを備えるダイヤフラムバルブであり、少なくともダイヤフラムの外周縁部がシール部材に相当する、バルブの組立方法が提供される。
【００１９】
すなわち、本発明の第五の態様では、ダイヤフラムを備えるダイヤフラムバルブに対しても、バルブの初期使用期間における増し締めの間隔を長くすることができ、増し締めの回数を減らすことができる。ここで、シール部材はバルブ本体とボンネットとの間を止水する機能を有する部分なので、ダイヤフラムバルブにおいては、ダイヤフラムの外周縁がシール部材に相当する。従って、ダイヤフラムバルブの止水構造はガスケットと同様なシール構造となる。ガスケットによる止水構造はＯリングによる止水構造よりも反発弾性の低下の影響を受け易いので、ダイヤフラムバルブはシール部材がＯリングであるバルブよりも圧縮永久歪の影響を受け易く、増し締めが必要となる。従って、ダイヤフラムバルブにおいて、バルブの初期使用期間における増し締めの間隔を長くし、増し締めの回数を減らすことは、特に効果的である。
【００２０】
本発明の第六の態様によれば、第三〜第五の態様のいずれか１つの態様において、バルブ本体とボンネットとが、ポリ塩化ビニル、ポリプロピレン、ポリビニリデンフルオライド、ポリテトラフルオロエチレン、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、のいずれかの樹脂からなり、シール部材の少なくとも基部が、エチレンプロピレンゴム、フッ素ゴム、ニトリルゴム、のいずれかのエラストマからなり、冷却処理における処理温度が−１５度以上０度以下である、バルブの組立方法が提供される。
【００２１】
すなわち、本発明の第六の態様では、−１５度以上０度以下の温度条件で冷却処理を行っているので、バルブ本体とボンネットとが樹脂からなり、少なくともシール部材の基部、すなわちシール部材の反発弾性を担保する部分がエラストマからなるバルブに対して、初期使用期間における増し締めの間隔を効果的に長くすることができる。樹脂製のバルブは、０度より高い温度で使用されることが多いので、冷却処理を施したバルブを使用する場合、バルブの環境温度は低温側から高温側に変化することが多い。このとき、環境温度の変化により、シール部材の圧縮永久歪が小さくなり、反発弾性が大きくなる傾向にある。また、バルブ本体と、ボンネットと、シール部材とは、膨張する方向に変形する傾向にある。従って、バルブ本体とボンネットとが樹脂からなり、少なくともシール部材の基部がエラストマからなるバルブにおいて、シール部材にかかる圧縮力が適度に増加し、止水性が向上するとともに、増し締めの間隔が長くなる。また、冷却温度が−１５度以上０度以下なので、一般的に入手可能な簡単な設備で冷却することができ、過剰な設備投資をすることなく組み立てることができる。
【００２２】
本発明の第七の態様によれば、第一の態様において、シール部材に圧縮力を加える工程が、締結部材を予め定めた締結力で締め付けることによって、シール部材に圧縮力を加える工程を含む、バルブの組立方法が提供される。
【００２３】
本発明の第八の態様によれば、第一の態様において、シール部材に圧縮力を加える工程が、エアシリンダー又は万力を用いることによって、シール部材に圧縮力を加える工程を含む、バルブの組立方法が提供される。
【００２４】
本発明の第九の態様によれば、第一の態様において、シール部材に圧縮力を加える工程が、バルブの組み立て前に、又は、バルブの組み立て後に、シール部材に圧縮力を加える工程を含む、バルブの組立方法が提供される。
【発明の効果】
【００２５】
本発明によれば、シール部材に圧縮永久歪を生じさせた後に、バルブ本体とボンネットとを締結することによって、簡単な方法で、初期使用期間に生じる増し締めの間隔を長くすることができ、増し締めの回数を減らすことができるバルブの組立方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の実施形態に係るバルブの斜視図である。
【図２】本発明の実施形態に係るバルブの縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下、本発明の一実施形態について図面を参照して説明するが、本発明は本実施形態に限定されないことは言うまでもない。
【００２８】
図１及び図２に基づいて、本発明の一実施形態であるバルブの組立方法について説明する。始めに、バルブとしてダイヤフラムバルブを例示し、その構成について説明する。ダイヤフラムバルブは、バルブ本体１と、ボンネット２と、ダイヤフラム５と、コンプレッサ６と、ステム７と、ハンドル８と、を備える。
【００２９】
バルブ本体１は、ポリ塩化ビニル（以下、ＰＶＣと記す）から作製されている。バルブ本体１の内部には、第一流路１１と第二流路１２とを有し、第一流路１１及び第二流路１２の中間には仕切壁１３とが設けられている。仕切壁１３の頂部には、ダイヤフラム５が圧接及び離間する弁座１４が設けられている。バルブ本体１の頂面には、第一流路１１及び第二流路１２に連通する開口部１５が設けられ、開口部１５の周縁部にダイヤフラム５の外周縁が当接する。また、バルブ本体１には締結部材であるステンレススチール（以下、ＳＵＳと記す）製のボルト及びナット４が挿入される貫通孔が形成されている（図１を参照）。
【００３０】
ダイヤフラム５は、ダイヤフラムバルブを流れる流体に接触する接触層５ａと、流体に接触せず接触層５ａを付勢するクッション層５ｂと、を有している。ダイヤフラム５の外周縁はシール部材３に相当し、バルブ本体１とボンネット２との間に挟持され、バルブ本体１とボンネット２との間を水密状態に保持している。
【００３１】
接触層５ａはポリテトラフルオロエチレン（以下、ＰＴＦＥと記す）製のシートである。接触層５ａの流体接触面側には、バルブ本体１の仕切壁１３の弁座１４に圧接及び離間される線状突条部２１と、バルブ本体１の開口部１５周縁部に圧接される環状突条部２２とが形成されている。接触層５ａの環状突条部２２の外周縁には、ボルト及びナット４が挿入される貫通孔が形成されている（図１を参照）。接触層５ａの流体非接触面側の中央には、ダイヤフラム５をコンプレッサ６に係合するための埋め込み金具が埋設されている。クッション層５ｂはエチレンプロピレンゴム（以下、ＥＰＤＭと記す）製のシートであり、接触層５ａよりも厚く形成されている。クッション層５ｂの外周縁には、ボルト及びナット４が挿入される貫通孔が形成されている（図１を参照）。
【００３２】
本実施形態では、ダイヤフラム５は別体からなる接触層５ａとクッション層５ｂとが積層されているが、シール部材３に相当するダイヤフラム５の外周縁の基部がエラストマ製であればよく、特に限定されない。例えば、ダイヤフラム５がエラストマからなる単層のものでもよく、補強繊維で補強されたものでもよく、接触層５ａとクッション層５ｂとが一体化されたものなどでもよい。また、本実施形態では、クッション層５ｂの外周縁は平坦に形成されているが、接触層５ａの環状突条部２２に対応する位置に環状突条部を設けてもよい。このようにすることによって、環状突条部２２をバルブ本体１の開口部１５周縁部に効果的に圧接することができ、バルブ本体１とボンネット２との間を効果的に止水することができる。
【００３３】
コンプレッサ６はポリビニリデンフルオライド（以下、ＰＶＤＦと記す）から作製されており、コンプレッサ６の上部はステム７の下端部に当接している。ボンネット２はＰＶＣから作製されており、上部中央には貫通孔が設けられ、貫通孔には、銅合金製であり、且つ、内部に雌ネジ部が設けられたスリーブ９が支承されている。ボンネット２にはボルト及びナット４が挿入される貫通孔が形成され（図１を参照）、ボンネット２はバルブ本体１の上部に固定されている。ステム７は銅合金から作製されており、外部に雄ネジ部が設けられ、スリーブ９の雌ネジ部と螺合している。ハンドル８はポリプロピレン（以下、ＰＰと記す）から作製されており、スリーブ９の上部外周部に嵌合され、ボンネット２の上端部に配置されている。
【００３４】
次に、バルブの組立方法について説明する。まず、ダイヤフラム５をコンプレッサ６に係合させ、次いで、コンプレッサ６をステム７に当接させる。そして、ステム７の外周部に設けられた雄ネジ部を、ボンネット２の内部に支承されたスリーブ９の雌ネジ部に螺合させる。さらに、スリーブ９の上部外周部にハンドル８を嵌合する。その後、バルブ本体１の開口部１５を覆うように、ダイヤフラム５をバルブ本体１の上に配置し、ダイヤフラム５をバルブ本体１とボンネット２との間に挟持させる。
【００３５】
次に、バルブ本体１、ボンネット２、ダイヤフラム５をボルト及びナット４で締結する。このとき、予め定めた締付力でボルト及びナット４を締め付けることによって、シール部材３に相当するダイヤフラム５の外周縁に予め定めた圧縮力が加えられ、その状態を保持することによって、シール部材３に圧縮永久歪を生じさせることができる。そして、シール部材３に予め定めた圧縮力を加えた状態のまま、ダイヤフラムバルブを恒温室で保持し、ダイヤフラムバルブに冷却処理又は加熱処理を加える。このようにすることによって、シール部材３に効果的に圧縮永久歪を生じさせることができる。予め定めた時間が経過した後、恒温室からダイヤフラムバルブを取り出し、シール部材３に圧縮永久歪が生じている状態で、予め定めた締付力でボルト及びナット４を再度締め付ける。
【００３６】
本発明において、圧縮永久歪を生じさせるためにシール部材３にかける圧縮力の大きさは、特に限定されない。シール部材３の形状や物性、所望する圧縮永久歪の大きさ、バルブの強度などを考慮して適宜設計することができる。また、初期使用期間に生じる増し締めの間隔を長くするために必要な圧縮永久歪の大きさは、特に限定されない。シール部材の形状や、物性、止水構造、所蔵する止水性能、などを考慮して適宜設計することができる。また、圧縮永久歪を生じさせるために要する時間は、特に限定されていない。シール部材３の形状や物性、所望する圧縮永久歪の大きさ、圧縮力の大きさ、冷却処理や加熱処理の有無などを考慮して適宜設計することができる。また、本実施形態では、シール部材３に圧縮永久歪を生じさせるときに、冷却処理又は加熱処理をしているが、冷却処理又は加熱処理をしなくても圧縮永久歪の発現を早めることができる。例えば、シール部材３への過剰な圧縮力の付与及び開放を頻繁に繰り返すことによって、圧縮永久歪の発現を早めることができる。また、バルブ本体１とボンネット２とを締結する締結力は、特に限定されていない。シール部材３の形状や物性、止水構造、所望する止水性能、バルブの強度などを考慮して適宜設計することができる。
【００３７】
本実施形態では、シール部材３に圧縮力を加える手段としてボルト及びナット４を用いているが、特に限定されない。例えば、エアシリンダーなどによってボンネット２に荷重を加えてもよく、万力などによってバルブ本体１とボンネット２とを挟み込んでもよい。また、締結部材としてボルト及びナット４が使用されているが、シール部材３を挟持するためにバルブ本体１とボンネット２とを締結することができればよく、特に限定されない。例えば、フェルールによる締結でもよい。また、バルブ本体１の上部外周部に雄ネジ部を設け、ボンネット２の外周に着脱自在に配置したユニオンナットによって、バルブ本体１とボンネット２とを螺着してもよい。また、本実施形態では、予めシール部材３をバルブ本体１とボンネット２との間に組み込んだ状態で、シール部材３に圧縮永久歪を生じさせているが、圧縮永久歪が残存した状態でバルブを組み立てることができれば、特に限定されない。例えば、組み立て前のシール部材３に圧縮永久歪を生じさせ、その後、バルブとして組み立ててもよい。
【００３８】
次に、本発明に係るバルブの組立方法の作用について図１及び図２を参照して説明する。
【００３９】
始めに、圧縮永久歪について説明する。エラストマを圧縮変形させ、その後すぐに開放すると、エラストマは反発弾性によって元の形状に戻る。しかし、エラストマを圧縮変形させ、長期間放置した後で開放すると、変形した部分が一部元に戻らなくなる。このように、エラストマを圧縮から開放したときに、エラストマが変形したまま元の形状に戻らなくなることを圧縮永久歪という。シール部材３の止水性は、シール部材３の形状や物性、シール部材３を圧縮変形させる圧縮力の大きさ、などによって異なる。一般的には、シール部材３がＯリングの場合、エラストマの圧縮永久歪の量と潰し代の大きさから求められる圧縮永久歪率が４０％程度であれば良好な止水性能を有するといわれ、８０％程度では止水性能が大きく低下するといわれている。
【００４０】
バルブのバルブ本体１とボンネット２とに挟持されたシール部材３に圧縮永久歪が生じると、シール部材３の反発弾性が低下し、バルブ本体１とボンネット２との間の止水性が低下する。本発明では、シール部材３に圧縮力を加えた状態で予め定めた時間保持することによって、意図的に圧縮永久歪を生じさせ、その後、バルブ本体１とボンネット２とを予め定めた締結力で締結している。そして、意図的に圧縮永久歪を生じさせてから組み立てたバルブの方が、圧縮永久歪を生じさせず一般的な組立方法で組み立てたバルブよりも、初期使用期間に生じる増し締めの間隔を長くすることができることを見出した。これは、シール部材３に圧縮永久歪の生じにくい特別な配合の材料を用いたり、シール部材３の反発弾性の低下を吸収する付勢体を備えたりすることなく、初期使用期間に生じる増し締めの間隔を長くすることができるので、効果的である。
【００４１】
意図的に圧縮永久歪を生じさせてからバルブを組み立てると、初期使用期間に生じる増し締めの間隔を長くすることができる仕組みは明確になっていない。ただし、バルブ本体１とボンネット２との間の止水性が低下し、増し締めが必要になるのはシール部材３の反発弾性が低下したときであり、シール部材３の反発弾性の低下は圧縮永久歪の発現と関連性がある。そして、シール部材３に予め圧縮永久歪を生じさせた状態でバルブを組み立てることによって、将来的に生じる圧縮永久歪を先取りしたような状態のバルブを組み立てることができていると思われる。従って、本発明のバルブでは、組立時に予め付与された圧縮永久歪をさらに上回って圧縮永久歪が生じたときに、シール部材３の反発弾性が低下しはじめ、その後、増し締めが必要な状態になると思われる。このような仕組みによって、シール部材３に予め圧縮永久歪を生じさせた状態で組み立てたバルブは、初期使用期間に生じる増し締めの間隔を長くすることができると思われる。
【００４２】
また、バルブを冷却処理又は加熱処理することによって、効果的にシール部材３に圧縮永久歪を生じさせることができる。ここで、冷却処理又は加熱処理とは、シール部材３に圧縮永久歪が生じ易い温度範囲で予め定めた時間保持することをいう。シール部材３は少なくとも基部がエラストマからなっており、エラストマには圧縮永久歪が生じ易い温度範囲がある。一般的に、圧縮永久歪が生じ易い温度範囲は低温側と高温側にあり、ある温度を境として圧縮永久歪が生じ易くなる。圧縮永久歪が生じ易い温度条件下でバルブを予め定めた時間保持することによって、大きな圧縮永久歪を生じさせ易くなるだけでなく、圧縮永久歪を生じさせるための時間を短くすることができ、効果的である。
【００４３】
また、バルブが好適に使用される温度範囲と圧縮永久歪が生じ易い温度範囲とは異なる場合が多く、バルブを使用する温度条件の方がバルブに冷却処理又は加熱処理をして組み立てた温度条件よりも圧縮永久歪が生じにくい環境となる場合が多い。すなわち、冷却処理又は加熱処理を行ってシール部材３に圧縮永久歪を生じさせたバルブは、使用温度条件で生じる圧縮永久歪よりも、大きな圧縮永久歪を将来的に生じる圧縮永久歪として先取りしたような状態となる。従って、加熱処理又は冷却処理を行ったバルブは、予め付与された圧縮永久歪をさらに上回って圧縮永久歪が生じるためには、より時間がかかるため、初期使用期間に生じる増し締めの間隔を長くすることができると思われる。
【００４４】
本発明において、冷却処理又は加熱処理の温度は、特に限定されない。バルブ本体１やボンネット２、シール部材３の形状や物性、止水構造、所望する圧縮永久歪の大きさ、許容できるバルブの組立時間などを考慮して適宜設計することができる。特に、圧縮永久歪が生じ易い温度条件はエラストマごとに異なるので、エラストマの材質については考慮が必要である。エラストマに圧縮永久歪が急激に生じ易くなる温度は、低温側では、比較的狭い温度範囲に集まっている。例えば、ＥＰＤＭ、フッ素ゴムの一種である六フッ化プロピレン−フッ化ビニリデン共重合体（以下、ＦＫＭと記す）、ニトリルゴム（以下、ＮＢＲと記す）は急激に圧縮永久歪が生じ易くなり始める温度が０度付近である。それに対し、高温側では、急激に圧縮永久歪が生じ易くなる温度が比較的広い温度範囲に散らばっている。また、温度が低くなるにつれて、又は、高くなるにつれて、どのくらい圧縮永久歪が生じ易くなるかについてもエラストマごとに異なっている。例えば、低温側でＥＰＤＭのように低温側でより圧縮永久歪が生じ易くなるものもあれば、シリコーンゴムのように高温側でより圧縮永久歪が生じ易くなるものもある。また、本実施形態では、バルブを組み立てるときの温度条件と冷却処理するときの温度条件とが異なっているが、バルブを組み立てるときの温度条件は特に限定されていない。例えば、圧縮永久歪が生じ易い温度条件でバルブを組み立てて、そのままの温度条件で保持してもよい。
【００４５】
本発明の実施形態に係る組立方法で組み立てられたダイヤフラムバルブの初期使用期間に生じる増し締めの間隔について、以下に示す試験方法で評価した。
【００４６】
‐ヒートサイクル試験‐
ダイヤフラムバルブに、温度変化による過剰な熱ストレスを加えることによって、シール部材３の反発弾性の低下を促進して生じさせ、増し締めが必要になるまでの間隔の長短を推測した。ダイヤフラムバルブを低温の恒温室内と高温の恒温室内に交互に繰り返し保持し、恒温室からダイヤフラムバルブを取り出すたびに、室温環境下で耐圧試験を行った。低温側では−１５度の環境温度で２時間保持し、高温側では５０度の環境温度で２時間保持した。耐圧試験は、水圧１ＭＰａで５分間保持して行った。低温側と高温側での処理を１回ずつ行うことを１サイクルとする。ダイヤフラムバルブから漏れが生じたときを増し締めが必要になるまでの間隔とし、以下の基準で評価した。
◎：９サイクルで漏れなし
○：６〜８サイクルで漏れあり
△：３〜５サイクルで漏れあり
×：０〜２サイクルで漏れあり
【００４７】
ヒートサイクル試験において、低温側又は高温側の少なくとも一方の温度を、シール部材３に圧縮永久歪が生じ易い温度範囲内で設定することによって、圧縮永久歪がシール部材３の反発弾性の低下に及ぼす影響を効果的に評価することができる。例えば、ＥＰＤＭであれば、−２０度以上０度以下の温度範囲で急激に圧縮永久歪が生じ易くなるので、低温側の温度をこの温度範囲内で設定すると効果的である。また、低温側の温度を、バルブを組み立てるときや冷却処理をするときの温度よりも、シール部材３に圧縮永久歪が生じ易い温度にすると効果的である。例えば、長期間在庫されたバルブを使用するときの環境温度が、バルブを組み立てたときや冷却処理をしたときの温度よりも低い場合における、在庫期間中に生じた圧縮永久歪が反発弾性の低下に及ぼす影響を効果的に評価することができる。また、樹脂製バルブは低温側よりも高温側で変形し易くなるので、高温側の温度は、バルブの最高使用温度以下とすることが望ましい。
【００４８】
‐試験例１‐
試験例１のダイヤフラムバルブは、口径が２５ｍｍであり、バルブ本体１がＰＶＤＦで作製され、ボンネット２がＰＶＣで作製され、ダイヤフラム５のクッション層はＥＰＤＭで作製され、接触層５ａはＰＴＦＥで作製される。シール部材３に圧縮永久歪を生じさせるために、シール部材３に圧縮力を加えた状態で保持し、冷却処理するときの条件は、ボルト及びナット４の締付力は８Ｎｍで、環境温度が０度であり、保持時間が４８時間である。シール部材３に圧縮永久歪を生じさせた後、圧縮永久歪が生じている状態で、ボルト及びナット４を締付力８Ｎｍで締め付けた。このダイヤフラムバルブを用いて、ヒートサイクル試験を行った。試験結果を表１に示す。
【００４９】
‐試験例２‐
試験例２のダイヤフラムバルブは、試験例１におけるシール部材３に圧縮永久歪を生じさせるための環境温度を−５度に変えたものであり、その他の組立条件は試験例１と同様である。このダイヤフラムバルブを用いて、ヒートサイクル試験を行った。試験結果を表１に示す。
【００５０】
‐試験例３‐
試験例３のダイヤフラムバルブは、試験例１におけるシール部材３に圧縮永久歪を生じさせるための環境温度を−１０度に変えたものであり、その他の組立条件は試験例１と同様である。このダイヤフラムバルブバルブを用いて、ヒートサイクル試験を行った。試験結果を表１に示す。
【００５１】
‐試験例４‐
試験例４のダイヤフラムバルブは、試験例１におけるシール部材３に圧縮永久歪を生じさせるための環境温度を−１５度に変えたものであり、その他の組立条件は試験例１と同様である。このダイヤフラムバルブを用いて、ヒートサイクル試験を行った。試験結果を表１に示す。
【００５２】
‐試験例５‐
試験例５のダイヤフラムバルブは、試験例１におけるダイヤフラム５を単層でＥＰＤＭから作製されるものに変えている。ダイヤフラムバルブは、口径が２５ｍｍであり、バルブ本体１、ボンネット２がともにＰＶＣで作製され、ダイヤフラム５は単層でＥＰＤＭから作製される。シール部材３に圧縮永久歪を生じさせるために、シール部材３に圧縮力を加えた状態で保持し、冷却処理するときの条件は、ボルト及びナット４の締付力は５Ｎｍで、環境温度が−１５度であり、保持時間が４８時間である。シール部材３に圧縮永久歪を生じさせた後、圧縮永久歪が生じている状態で、ボルト及びナット４を締付力５Ｎｍで締め付けた。このダイヤフラムバルブを用いて、ヒートサイクル試験を行った。試験結果を表２に示す。
【００５３】
‐試験例６‐
試験例６のダイヤフラムバルブは、試験例１における冷却処理を加熱処理に変えている。ダイヤフラムバルブは、口径が２５ｍｍであり、バルブ本体１、ボンネット２がともにＰＶＤＦで作製され、ダイヤフラム５のクッション層はＮＢＲで作製され、接触層５ａはＰＴＦＥで作製される。シール部材３に圧縮永久歪を生じさせるために、シール部材３に圧縮力を加えた状態で保持し、加熱処理するときの条件は、ボルト及びナット４の締付力は８Ｎｍで、環境温度が９５度であり、保持時間が４８時間である。シール部材３に圧縮永久歪を生じさせた後、圧縮永久歪が生じている状態で、ボルト及びナット４の締付力は８Ｎｍである。このダイヤフラムバルブを用いて、ヒートサイクル試験を行った。試験結果を表３に示す。
【００５４】
‐比較例１‐
比較例は、組立時に圧縮永久歪をシール部材３に加えていない点で実施例と相違する。比較例１のダイヤフラムバルブは、口径が２５ｍｍであり、バルブ本体１がＰＶＤＦで作製され、ボンネット２がＰＶＣで作製され、ダイヤフラム５のクッション層５ｂはＥＰＤＭで作製され、接触層５ａはＰＴＦＥで作製され、ボルト及びナット４の締付力は８Ｎｍである。このダイヤフラムバルブを用いて、ヒートサイクル試験を行った。試験結果を表１に示す。
【００５５】
‐比較例２‐
比較例２のダイヤフラムバルブは、比較例１におけるダイヤフラムバルブに、シール部材３の反発弾性の低下を防ぐための付勢体をさらに備えたものである。バルブ本体１の下面とボンネット２の上面にＳＵＳ製の補強板が配置され、ボンネット２の補強板の上面にはさらに複数の皿バネワッシャーが積層配置され、バルブ本体１とボンネット２とダイヤフラム５と補強板と皿バネとをボルト及びナット４で締結したものである。その他の組立条件は比較例１と同様である。このバルブを用いて、ヒートサイクル試験を行った。試験結果を表１に示す。
【００５６】
‐比較例３‐
比較例３のダイヤフラムバルブは、比較例１におけるダイヤフラム５を単層でＥＰＤＭから作製されるものに変えている。ダイヤフラムバルブは、口径が２５ｍｍであり、バルブ本体１、ボンネット２がともにＰＶＣで作製され、ダイヤフラム５は単層でＥＰＤＭから作製され、ボルト・ナット４の締付力は５Ｎｍである。このダイヤフラムバルブを用いて、ヒートサイクル試験を行った。試験結果を表２に示す。
【００５７】
‐試験例４‐
比較例４のダイヤフラムバルブは、比較例１におけるダイヤフラム５のクッション層５ｂをＮＢＲから作製されるものに変えている。ダイヤフラムバルブは口径が２５ｍｍであり、バルブ本体１、ボンネット２がともにＰＶＤＦで作製され、ダイヤフラム５のクッション層はＮＢＲで作製され、接触層５ａはＰＴＦＥで作製される。ボルト及びナット４の締付力は８Ｎｍである。このダイヤフラムバルブを用いて、ヒートサイクル試験を行った。試験結果を表３に示す。
【００５８】
【表１】
2018112283.tif 000003
【００５９】
【表２】
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【００６０】
【表３】
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【００６１】
表１の結果を参照し、試験例１〜４と比較例１とを比較すると、試験例１〜４は比較例１よりも漏れが生じるまでの時間が長かった。すなわち、試験例１〜４は、シール部材３に意図的に圧縮永久歪を生じさせた状態で、バルブ本体１とボンネット２とをボルト及びナット４で締結することによって、初期使用期間における増し締めの間隔を長くすることができると思われる。バルブからの漏れはシール部材３の反発弾性の低下が主な原因であり、圧縮永久歪が大きく影響していると思われる。比較例１は組み立て直後からシール部材３に圧縮永久歪が生じ始め、それとともに反発弾性が低下し始める。そして、止水性を保持できなくなるまで反発弾性が低下すると、バルブから漏れが生じる。一方、試験例１〜４は、シール部材３に予め圧縮永久歪を生じさせた状態で、ボルト及びナット４を締め付け、反発弾性を保持している。すなわち、初期使用期間に生じる圧縮永久歪を組み立て時に取り込み、その状態でも止水性能を発現できるようにボルト及びナット４を締め付けている。従って、試験例１〜４のバルブは、組み立て時に付与された圧縮永久歪をさらに上回る圧縮永久歪が生じたときに、シール部材３の反発弾性が低下しはじめ、増し締めが必要な状態になると思われ、初期使用期間に生じる増し締めの間隔を長くすることができると思われる。
【００６２】
また、試験例１〜４は、シール部材３の基部であるクッション層５ｂがＥＰＤＭで作製されており、ＥＰＤＭはＦＫＭ、ＮＢＲと同様に０度以下で急激に圧縮永久歪が生じ易くなる傾向にある。従って、０度以下で冷却処理をすることによって、シール部材３に大きな圧縮永久歪を早い時期に与えることができる。また、−１５度以上で冷却処理をすることによって、汎用的な設備で冷却処理を行うことができる。また、試験例１〜４を比較すると、冷却処理の処理温度が低いほど、流体が漏れるまでに時間がかかる。このことは、保持時間が同じであれば処理温度が低い方が、圧縮永久歪が生じ易い傾向にあるためと思われる。すなわち、予めシール部材３に与える圧縮永久歪が大きいと、初期使用期間における反発弾性を保持し易く、初期使用期間における増し締めの間隔を長くすることができると思われる。また、試験例１〜４と比較例２とを比較すると、試験例３、４については比較例１よりも漏れが生じるまでの時間が長かった。従って、予めシール部材３に圧縮永久歪を与えることによって、シール部材３の反発弾性の低下を防ぐための付勢体を備えなくても、付勢体を備えた場合の同等以上に反発弾性の低下を防ぐことができ、初期使用期間に生じる増し締めの間隔を長くすることができる。
【００６３】
表２の結果を参照し、試験例５と比較例３とを比較すると、試験例５の方が比較例３よりも漏れが生じるまでの時間が長かった。バルブは、既設バルブの不具合に備え在庫されることがあり、半年から１年間、温度調節されていない倉庫で在庫される場合もある。斯かる場合、在庫される期間が長いほど圧縮永久歪が大きくなり易く、特に気温の低い時期をまたぐと大きくなり易い。従って、シール部材３の反発弾性をより長く保持できると、長期間在庫された後に配管に設置されたバルブにおいても、初期使用期間における増し締めの間隔を長くすることができ、好適である。また、冷却処理をすることによって、在庫期間中の温度が組立時の温度より低くなることを低減することができるので、組み立ててからの圧縮永久歪の蓄積を抑えることができる。
【００６４】
表３の結果を参照し、試験例６と比較例４とを比較すると、試験例６の方が比較例４よりも漏れが生じるまでの時間が長かった。試験例６のダイヤフラム５はＮＢＲから作製されており、高温側の方が低温側よりも圧縮永久歪が生じにくい傾向にあるが、冷却処理に変えて加熱処理を行っても、初期使用期間における増し締めの間隔を長くするのに有効であることが示された。
【００６５】
本発明の実施形態では、バルブとしてダイヤフラムバルブを例示しているが、特に限定されない。他のバルブとしては、スイングチェックバルブ、ゲートバルブ、ストップバルブなどが好適なバルブとして挙げられる。また、バルブの駆動方式は手動式に限定されず、空気圧による空気駆動式、モーターなどによる電気駆動式などでもよい。また、本発明の実施形態では、シール部材３としてダイヤフラム５の外周縁を例示しているが、シール部材３の基部がエラストマで作製されていればよく、特に限定されない。他のシール部材３としては、ガスケット、Ｏリング、ＰＴＦＥなどの樹脂で被覆されたもの、などが好適なシール部材３として挙げられる。
【００６６】
本発明において、シール部材３の基部の材質はエラストマであればよく、特に限定されない。ＥＰＤＭ、ＮＢＲの他には、スチレンブタジエンゴム、フッ素ゴム、ブチルゴム、クロロプレンゴム、クロロスルフォン化ポリエチレンゴム、などが好適な材質として挙げられる。本発明において、バルブ本体１、ボンネット２、コンプレッサ６、ステム７、ハンドル８の材質は、バルブとしての強度や流体に対する耐薬性などの機能を満たすことができれば、特に限定されない。例えば、ＰＶＣ、ＰＶＤＦ、ＰＴＦＥ、ＡＢＳ樹脂、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、ポリプロピレンなどの樹脂、ＳＵＳ、鉄、銅、銅合金、アルミニウム、などの金属、又は磁器などのセラミックが好適な材質として挙げられる。
【符号の説明】
【００６７】
１    バルブ本体
２    ボンネット
３    シール部材
４    ボルト及びナット
５    ダイヤフラム
５ａ    接触層
５ｂ    クッション層
６    コンプレッサ
７    ステム
８    ハンドル
９    スリーブ
１１    第一流路
１２    第二流路
１３    仕切壁
１４    弁座
１５    開口部
２１    線状突条部
２２    環状突条部
【図１】
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【図２】
2018112283.tif 000007