(57)【要約】【課題】材料コスト並びに製造コストを抑えたものでありながら、バルブ性能の信頼性を向上させることができる調節弁を提供する。【解決手段】流体搬送用の流路３が弁本体２に形成され、流路２の上流側入口から下流側出口に至る中途部に弁室４が形成され、弁室４を開閉する弁プラグ６の表面並びに流路２の内壁面に合成ダイヤモンド粒子をニッケル基材と共に電気的に接着した耐摩耗被膜処理が施されている。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体搬送用の流路が形成された弁本体と、前記流路の上流側入口から下流側出口に至る中途部に形成された弁室と、該弁室を開閉する弁プラグとを備えた調節弁において、
前記弁プラグの表面並びに前記流路の内壁面に合成ダイヤモンド粒子をニッケル基材と共に電気的に接着した耐摩耗被膜処理が施されていることを特徴とする調節弁。
【請求項２】
前記耐摩耗被膜処理は、前記流路の内壁面のうち被膜処理が不要な部分をマスキングにより覆っていることを特徴とする請求項１に記載の調節弁。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、耐摩耗性が要求される調節弁に関する。
【背景技術】
【０００２】
【特許文献１】特許第３１２１６５号公報
【特許文献２】特許第２６９８７４５号公報
【特許文献３】特開平１１−５１２０３号公報
【０００３】
従来から、固体粒子を含む液体やキャビテーション、フラッシングが発生するような液体プロセスの調節弁は、耐摩耗性が要求されることが殆どであり、その耐摩耗性を維持するための部位の各種部品にはセラミックや高硬度材料が用いられている。
例えば、偏心回転弁方式の調節弁にはセラミックが用いられており（例えば、特許文献１参照）、アングル弁には超微粒子タングステンカーバイトや焼結ダイヤモンドが用いられている（例えば、特許文献２，３参照）。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、上述した調節弁にあっては、各構成部品において何れの材質を用いたとしても、比較的短期間で摩耗が発生してしまうばかりでなく、例えば、一つの部材における摩耗に伴って圧力流体の流れに変化が発生し、他の部材にも摩耗が発生してしまうといった問題が発生していた。
具体的には、従来の耐摩耗材料には、アルミナ・炭化珪素・窒化珪素・窒化チタン等のセラミックや、超硬合金（ＷＣ）＋焼結ダイヤモンド・ＷＣ＋Ｔｉ−Ｎ（窒化チタンイオンプレーディング）等が用いられてきたが、これらどの材料の場合も金属部品との接合方法が難しく、製造工程の複雑化やそれに伴う材料コスト及び製造コストの高騰の要因となっているばかりでなく、その接合のためのバルブ性能（例えば、Ｃｖ値／最大流量、流量制御範囲、弁座漏洩量等）を犠牲にしている場合が殆どで、バルブ性能の信頼性が低いという問題が生じていた。
【０００５】
また、焼結ダイヤモンド以外のセラミック材料を用いた場合、厳しい流体条件（例えば、高流速、スラリー高硬度、高温高圧等）では耐摩耗性が不十分であり、結果的にバルブ性能の信頼性が低いという問題が生じていた。
【０００６】
さらに、従来の各種耐摩耗性材料にあっては、何れも物理的な衝撃力には弱く、常に割れ等の発生を充分に抑制することができないうえ、急激な温度変化の発生などの熱衝撃に対しても耐久性が低く、結果的にバルブ性能の信頼性が低いという問題が生じていた。
【０００７】
しかも、接合に銀ロー付けを採用している場合、その耐熱温度は３００℃程度であり、高温高圧環境下で使用される調節弁には不向きで、結果的にバルブ性能の信頼性が低いという問題が生じていた。尚、超硬合金（ＷＣ）の場合であっても４５０℃付近からＣｏが析出して強度低下してしまう。
【０００８】
従って、硬度が高く耐摩耗性が高い材料を用いるほど部品コストが高騰し、特に焼結ダイヤモンドを用いた被膜は直接金属部品に被覆することができないため、サブストレート材に高価な超硬合金（ＷＣ）を採用しなくてはならず、その部品コストは最も高価なものとなってしまう。
【０００９】
尚、ダイヤモンド膜の施行技術としては、ＤＬＣ（Ｄｉａｍｏｎｄ−Ｌｉｋｅ  Ｃａｒｂｏｎ）膜が耐摩耗膜の技術として期待されている（特開２００６−１０７６７３号公報、特開２００５−２８１７２７号公報他）が、これらは膜厚１μ前後の厚みのアモルファス膜で、硬度もＨｖ３０００前後であり、例えば、固体粒子を大量に含む液体を、１００℃〜４７０℃、５０〜２５０ｂａｒの高温高圧の状態から数ｂａｒまで減圧するような高耐久性を要求される構造には適合できない。
【００１０】
そこで、本発明は、上記事情を考慮し、材料コスト並びに製造コストを抑えたものでありながら、バルブ性能の信頼性を向上させることができる調節弁を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
請求項１に記載の調節弁は、流体搬送用の流路が形成された弁本体と、前記流路の上流側入口から下流側出口に至る中途部に形成された弁室と、該弁室を開閉する弁プラグとを備えた調節弁において、前記弁プラグの表面並びに前記流路の内壁面に合成ダイヤモンド粒子をニッケル基材と共に電気的に接着した耐摩耗被膜処理が施されていることを特徴とする。
【００１２】
請求項１に記載の調節弁によれば、弁プラグの表面並びに前記圧力調整流路の内壁面に耐摩耗性被膜処理が施されていることにより、材料コスト並びに製造コストを抑えたものでありながら、バルブ性能の信頼性を向上させることができる。
【００１３】
この際、耐摩耗被膜処理は、流路の内壁面のうち被膜処理が不要な部分をマスキングにより覆うことも可能である。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の一実施形態に係る調節弁によれば、材料コスト並びに製造コストを抑えたものでありながら、バルブ性能の信頼性を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
次に、本発明の一実施形態に係る調節弁について、図面を参照して説明する。
【００１６】
（実施の形態１）
図１は本発明の一実施形態に係る調節弁としての偏心形回転弁の要部の断面図である。
図１において、偏心形回転弁１は、鋳型等からなる弁本体２と、弁本体２内で直管状に伸びる流路３と、流路３の中途部に形成された弁室４と、流路３の流体の流れ方向と直交する軸線を回転中心とする図示上下一対の弁軸５と、弁軸５に保持された弁プラグ６とを備えている。
【００１７】
弁本体２の流体流入側（図１の弁室４よりも図示左側）にはリテナー７とシートリング８とが設けられている。また、弁本体２の流体流入側と流体排出側（図１の弁室４よりも図示右側）にはフランジ部２ａ，２ｂが形成されており、このフランジ部２ａ，２ｂに配管等（図示せず）が接続される。流路３は実質的にリテナー７とシートリング８によって形成されている。さらに、これら弁室４、リテナー７、シートリング８の内壁面には、ＣＤＣ（合成ダイヤモンドコーティング／Ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ  Ｄｉａｍｏｎｄ  Ｃｏａｔｉｎｇ）処理が施されている。
ここでのＣＤＣ処理とは、合成ダイヤモンド粒子をニッケル（Ｎｉ）基材と共に電気的に接着した耐摩耗被膜処理を意味する。
【００１８】
弁軸５は、ここでは流路３を挟むように２本に分割されており、各一端が弁本体２を貫通して弁本体２又は図示を略する駆動部に保持されている。
弁プラグ６は、流路３の流入口を開閉する弁プラグ本体６ａと、この弁プラグ本体６ａを弁軸５に固定するための平面視略扇形状のフランジ６ｂとによって断面略コ字形状に形成されている。弁プラグ６の表面においてもＣＤＣ処理が施されている。
【００１９】
上記の構成において、偏心形回転弁１では、弁プラグ６が流路３を開いているとき、弁本体２の流路３の内部を硬質の固体粒子を含んだ流体が流れる。
この際、流路３中の構成部品（弁室４、弁プラグ６、シートリング７、スリーブ８）の表面にＣＤＣ処理が施されていることにより、その表面平滑化並びに表面高硬度化を実現することができ、流体の通過に伴う構成部品の摩耗を防止することができる。
【００２０】
（実施の形態２）
図２は本発明の一実施形態に係る調節弁としてのアングル弁の要部の断面図である。
図２において、アングル弁１１は、上流側配管（図示せず）が接続されると共に断面略Ｌ字状に連続する経路１２を形成した弁本体１３と、経路１２の中途部に形成された弁室１４に一部が臨むガイド１５と、ガイド１５と対向するように弁室１４に一部が臨むケージ１６と、ケージ１６に保持されたシート１７とを備えている。
【００２１】
弁本体１３には、ガイド１５と密着する駆動部ユニット１８（一部のみ図示）が連結されている。また、ガイド１５には、一端がこの駆動部ユニット１８に支持され且つ弁室１４内に臨む弁プラグ１９が先端に設けられたバルブステム２０が貫通している。また、弁本体１３には、弁本体１３の流体流入側（図２の弁室１４よりも図示左側）と流体排出側（図２の弁室１４よりも図示下側）には配管（図示せず）接続用のフランジ部１３ａ，１３ｂが形成されている。
一方、弁プラグ１９とシート１７の表面にはＣＤＣ処理が施されている。
【００２２】
上記の構成において、アングル弁１１では、弁プラグ１９が流路１２を開いているとき、弁本体１３の流路１２の内部を流体が流れる。
この際、流路１２中の構成部品（弁プラグ１９、シート１７）の表面にＣＤＣ処理が施されていることにより、その表面平滑化並びに表面高硬度化を実現することができ、流体の通過に伴う構成部品の摩耗を防止することができる。
【００２３】
（実施の形態３）
図３は本発明の一実施形態に係る調節弁としての微小流量調節弁の要部の断面図である。
図３において、微小流量調節弁２１は、図示左右に延び且つその中途部で図示上下にオーバーラップした状態で連通された流路２２を備えた弁本体２３と、流路２２の上下にオーバーラップした部分を弁室２４としてその弁室２４を開閉する弁プラグ２５と、弁室２４を構成する流路２２の上下に跨ると共に実質的に弁プラグ２５により開閉されるオリフィス２６とを備えている。
【００２４】
また、弁本体２３には、弁プラグ２５を先端に設けたバルブステム２７を駆動させる駆動部２８が設けられている。
さらに、弁プラグ２５とシート２６の表面には、ＣＤＣ処理が施されている。
【００２５】
上記の構成において、微小流用調節弁２１では、弁プラグ２５が流路２２を開いているとき、流路２２の内部を流体が流れる。
この際、流路２２中の構成部品（弁プラグ２５、シート２６）の表面にＣＤＣ処理が施されていることにより、その表面平滑化並びに表面高硬度化を実現することができ、流体の通過に伴う構成部品の摩耗を防止することができる。
【００２６】
また、本発明の調節弁としたことにより、このような微小流量調整用の小型な弁プラグ２５にはセラミック等の高硬度材料のものを用いることができなかったが、本発明のようにＣＤＣ処理を施したことにより、小型なものでありながら、耐摩耗性の高い弁プラグ構造とすることができる。
【００２７】
ところで、上記各実施の形態では、調節弁として偏心型回転弁１、アングル弁１１、微小流量調節弁２１として開示したが、これら以外の調節弁への適用も可能であることは勿論である。また、これら各種調節弁において、流路中の構成部品全般の表面にＣＤＣ処理を施すことが可能であり、そのコーティング処理が不能な場合には、さらにそのＣＤＣコーティングが不要な表面部分を覆うようにマスキング処理を施すことも可能である。
【００２８】
また、本発明の調節弁とすることにより、キャビテーションやフラッシング、例えば、弁内の縮流部で最大流速、最低圧力となり、ここでキャビティが発生し、その後流で圧壊して弁内表面部が物理的損傷を受けるような圧力受けても、ＣＤＣコーティングを施したことにより、摩耗することを防止することができる。
【００２９】
さらに、金属部分へのＣＤＣコーティングは、金属メッキと同様の取り扱いで金属部品表面に直接コーティング処理することが可能であり、その材料コスト並びに作業コストも従来の弁構造に用いられていた公知のセラミック部品と略同等のコストで済み、接合（例えば、銀ロー等）を不要としていることから、逆にコストダウンに貢献することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の一実施形態に係る調節弁としての偏心型回転弁の断面図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る調節弁としてのアングル弁の断面図である。
【図３】本発明の一実施形態に係る調節弁としての微小流量調節弁の断面図である。
【符号の説明】
【００３１】
１…調節弁
２…流路
３…弁本体
４…弁室
６…弁プラグ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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