(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
シール材料の候補毎に少なくともその静摩擦係数、動摩擦係数、及びせん断強さの各物理データをメモリに保存するシール材料候補物理データ記憶手段と、
前記メモリに保存されている前記シール材料の候補の静摩擦係数、動摩擦係数、及びせん断強さを読み出し、これらの物理データを予め定められているシール性能評価関数に代入して、そのシール材料の候補の物理的なシール性能の評価基準を示すシール性能評価値を求めるシール性能評価値演算手段と、
このシール性能評価値演算手段によって求められたシール材料の候補のシール性能評価値をそのシール材料の候補名と対応させてディスプレイに表示するシール性能評価値表示手段と
を備えることを特徴とするシール材料選定支援装置。
【請求項２】
請求項１に記載されたシール材料選定支援装置において、
前記シール性能評価値演算手段は、Ｆ＝（（μ１−μ２）／μ１）・（τ／Ｐ）として表されるシール性能評価関数（ただし、Ｐはシール材料が受ける流体圧力）に、前記シール材料の候補の静摩擦係数をμ１、動摩擦係数をμ２、及びせん断強さをτとして代入し、そのシール材料の候補のシール性能評価値を求める
ことを特徴とするシール材料選定支援装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載されたシール材料選定支援装置において、
前記シール材料候補物理データ記憶手段は、前記シール材料の候補毎にその静摩擦係数、動摩擦係数、及びせん断強さの各物理データと併せて、その他の関連するデータを関連情報として前記メモリに保存し、
前記シール性能評価値表示手段は、前記シール材料の候補のシール性能評価値とともに前記メモリに保存されているそのシール材料の候補の関連情報を、そのシール材料の候補名と対応させてディスプレイに表示する
ことを特徴とするシール材料選定支援装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、調節弁で用いるグランドパッキンなどのシール部材の材料（シール材料）の選定を支援するシール材料選定支援装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、空調制御システムなどでは、冷温水などの流体の流量を制御するために、調節弁が用いられている。調節弁は、流体の流量を規制する弁体と、この弁体に連結された弁軸とを備え、弁軸の外周面とこの弁軸が挿通される挿通孔（軸挿通孔）の内周面との間には、その隙間から流体が外部に漏洩することを防止するために、グランドパッキンと呼ばれるシール部材が設けられている。
【０００３】
この調節弁において、クランドパッキンには、軸挿通孔の開口端側からパッキン締付具を用いて、弁軸の軸方向への締付力が付与される。これにより、軸挿通孔内でグランドパッキンに弁軸の径方向の面圧（側面圧）が付与され、グランドパッキンによるシール性が確保される（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−１００７４０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述した調節弁において、グランドパッキンの材料（以下、パッキン材料という）の選定にあたっては、調節弁を流れる流体に対するパッキン材料の化学的性質や物理的なシール性能を考慮して、仕様条件に適合するパッキン材料の選択が望まれる。この選択に際し、流体に対するパッキン材料の化学的性質は、各材料の対照表によって適合するか否かを判断することができる。しかしながら、物理的なシール性能を評価する基準は存在せず、化学的性質が適合する材料の中から使用実績がある材料を選んだり、いくつかの材料を比較テストしてその結果から相応しいものを選んでいる。このため、パッキン材料として相応しい材料であっても使用実績がなければ採用されなかったり、材料同士を比較テストするための時間がかかったり、結局選定されないものまでも購入しなくてはならないことになり、費用が嵩んでいた。
【０００６】
本発明は、このような課題を解決するためになされたもので、その目的とするところは、調節弁で用いるグランドパッキンなどのシール部材の材料（シール材料）の物理的なシール性能の評価基準を明らかとし、使用するシール材料の選択の意思決定を容易とするシール材料選定支援装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
このような目的を達成するために本発明は、シール材料の候補毎に少なくともその静摩擦係数（μ１）、動摩擦係数（μ２）、及びせん断強さ（τ）の各物理データをメモリに保存するシール材料候補物理データ記憶手段と、メモリに保存されているシール材料の候補の静摩擦係数（μ１）、動摩擦係数（μ２）、及びせん断強さ（τ）を読み出し、これらの物理データを予め定められているシール性能評価関数（Ｆ（μ１，μ２，τ））に代入して、そのシール材料の候補の物理的なシール性能の評価基準を示すシール性能評価値（ｑ）を求めるシール性能評価値演算手段と、このシール性能評価値演算手段によって求められたシール材料の候補のシール性能評価値（ｑ）をそのシール材料の候補名と対応させてディスプレイに表示するシール性能評価値表示手段とを設けたものである。
【０００８】
この発明において、例えば、調節弁で用いるグランドパッキンの材料（パッキン材料）をシール材料とした場合、パッキン材料の候補毎に、その静摩擦係数μ１、動摩擦係数μ２、及びせん断強さτの各物理データをメモリに保存しておく。
シール性能評価値演算手段は、このメモリに保存されているパッキン材料の候補の静摩擦係数μ１、動摩擦係数μ２、及びせん断強さτを読み出し、これらの物理データを予め定められているシール性能評価関数Ｆ（μ１，μ２，τ）に代入して、そのパッキン材料の候補のシール性能評価値ｑを求める。
この場合、メモリに保存されているパッキン材料の候補を指定して、そのシール性能評価値ｑを求めるようにしてもよいし、メモリに保存されているパッキン材料の候補の全てについて、そのシール性能評価値ｑを求めるようにしてもよい。
シール性能評価値表示手段は、シール性能評価値演算手段が求めたパッキン材料の候補のシール性能評価値ｑを、そのパッキン材料の候補名（例えば、ポリアセタール、ポリアミド、超高分子ポリエチレン、ポリテトラフルオロエチエン）と対応させて、ディスプレイに表示する。
【０００９】
調節弁において、パッキン材料のシール性能には、材料のせん断強さτと静摩擦係数μ１と動摩擦係数μ２の関係、及びパッキン材料が受ける流体圧力Ｐが影響する。この場合、τは大きいほど摩耗し難く、流体から受ける圧力に耐えうる強度を示す指標である。調節弁の弁軸がパッキン材料と摺動する場合、その摺動初期では静摩擦係数μ１と動摩擦係数μ２の関係はμ１＜μ２であるが、弁軸とパッキン材料がある程度なじんでくるとμ１＞μ２となる。この現象はパッキン材料が弁軸の金属面に移着することにより、発生すると考えられる。なお、μ１＞μ２の場合、シール性能が大となり、μ１＜μ２の場合、シール性能は小となる。このμ１，μ２，τをパラメータとするシール性能評価関数Ｆ（μ１，μ２，τ）を用いることで、簡単にパッキン材料の候補毎の物理的なシール性能の評価基準を示すシール性能評価値ｑを明示することができる。
【００１０】
本発明において、シール材料は調節弁で用いるグランドパッキンのパッキン材料に限られるものではなく、グランドパッキンと同様に摺動部に用いられるシール部材の材料（シール材料）についても、そのシール材料の候補毎のシール性能評価値ｑを明示することができる。
【００１１】
また、本発明において、シール性能評価関数Ｆ（μ１，μ２，τ）は、Ｆ＝（（μ１−μ２）／μ１）・（τ／Ｐ）として表される関数を用いるとよい。例えば、調節弁で用いるグランドパッキンのパッキン材料において、その弁軸の金属面への移着しやすさの程度は簡易的に（μ１−μ２）／μ１と表すことができ、これにせん断強さτを掛け合わせるとともに、パッキン材料が受ける流体圧力Ｐで割ることにより、適切なシール性能評価関数Ｆが得られる。
【００１２】
また、本発明において、シール材料の候補毎にその静摩擦係数μ１、動摩擦係数μ２、及びせん断強さτの各物理データと併せて、関連するその他のデータ（ガラス転移温度、融点、連続使用温度、耐強塩基性、耐弱塩基性、耐強酸性、耐弱酸性、耐水性吸収率、高温特性、低温特性、耐候性、難燃性など）を関連情報としてメモリに保存するようにし、シール材料の候補のシール性能評価値とともにメモリに保存されているそのシール材料の候補の関連情報を、そのシール材料の候補名と対応させてディスプレイに表示するようにしてもよい。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、シール材料の候補毎に少なくともその静摩擦係数μ１、動摩擦係数μ２、及びせん断強さτの各物理データをメモリに保存するようにし、このメモリに保存されているシール材料の候補の静摩擦係数μ１、動摩擦係数μ２、及びせん断強さτを読み出し、これらの物理データを予め定められているシール性能評価関数Ｆ（μ１，μ２，τ））に代入してそのシール材料の候補のシール性能評価値ｑを求め、この求めたシール材料の候補のシール性能評価値ｑをそのシール材料の候補名と対応させてディスプレイに表示するようにしたので、シール材料の候補の物理的なシール性能の評価基準が明示されるものとなり、使用するシール材料の選択の意思決定が容易となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明を図面に基づいて詳細に説明する。図１はこの発明の一実施の形態の概略を示すブロック図である。同図において、１は本発明に係るパッキン材料選定支援装置であり、ＣＰＵ１Ａ、ＲＡＭ１Ｂ、ＲＯＭ１Ｃ、ハードディスクなどの記憶装置１Ｄ、インターフェイス１Ｅ，１Ｆ、ディスプレイ１Ｈ、キーボード１Ｉ、マウス１Ｊを備えている。
【００１５】
ＣＰＵ１Ａは、インターフェイス１Ｆを介して与えられる各種入力情報を得て、ＲＡＭ１Ｂにアクセスしながら、ＲＯＭ１Ｃや記憶装置１Ｄに格納されたプログラムに従って動作する。記憶装置１Ｄには、本実施の形態特有のプログラムとして、パッキン材料選定支援プログラムが格納されている。このパッキン材料選定支援プログラムは、例えばＣＤ−ＲＯＭなどの記録媒体に記録された状態で提供され、この記録媒体から読み出されて記憶装置１Ｄにインストールされている。
【００１６】
以下、図２および図３に示すフローチャートを参照して、パッキン材料選定支援プログラムに従うＣＰＵ１Ａの処理動作について説明する。
【００１７】
〔パッキン材料の候補毎の各種データの入力〕
オペレータは、パッキン材料選定支援プログラムの使用を開始するにあたって、パッキン材料の候補毎に摩耗特性や耐薬品性などの各種のデータを入力する。
【００１８】
この例では、パッキン材料の候補をポリアセタール、ポリアミド、超高分子ポリエチレン、ポリテトラフルオロエチレンとし、このパッキン材料の候補毎に、摩耗特性として、「せん断強さτ」，「静摩擦係数μ１」，「動摩擦係数μ２」，「ガラス転移温度（℃）」，「融点（℃）」，「連続使用温度（℃）」の各データを入力し、耐薬品性として、「耐強塩基性」，「耐弱塩基性」，「耐強酸性」，「耐弱酸性」，「耐水性吸収率（％）」の各データを入力する。また、「高温特性」，「低温特性」，「耐候性」，「難燃性」，「備考」，「主な用途」の各データを入力する。
【００１９】
なお、この場合、「せん断強さτ」，「静摩擦係数μ１」，「動摩擦係数μ２」は、そのパッキン材料の候補の物理データとして入力され、「ガラス転移温度（℃）」，「融点（℃）」，「連続使用温度（℃）」，「耐強塩基性」，「耐弱塩基性」，「耐強酸性」，「耐弱酸性」，「耐水性吸収率（％）」，「高温特性」，「低温特性」，「耐候性」，「難燃性」は、そのパッキン材料の候補のその他の関連するデータ（関連情報）として入力される。
【００２０】
ＣＰＵ１Ａは、パッキン材料の候補の各種のデータが入力され毎に（ステップＳ２０１のＹＥＳ）、そのデータをパッキン材料の候補名と対応づけて記憶装置（メモリ）１Ｄに保存する（ステップＳ２０２）。ＣＰＵ１Ａは、全てのパッキン材料の候補の各種データの入力が完了するまで（ステップＳ２０３のＹＥＳ）、ステップＳ２０１，Ｓ２０２，Ｓ２０３の処理動作を繰り返す。
【００２１】
なお、この例では、パッキン材料の候補毎に各種のデータをオペレータが入力するものとしたが、メーカ側から電子データとして提供される摩擦特性や耐薬品性のデータを読み込み、記憶装置１Ｄに保存するようにしてもよい。
【００２２】
〔パッキン材料の選定〕
オペレータは、調節弁で用いるグランドパッキンのパッキン材料の選定を行う場合、キーボード３Ｉやマウス３Ｊを用いてパッキン材料の選定支援の開始を指示する。このパッキン材料の選定支援の開始の指示を受けて（図３：ステップＳ３０１のＹＥＳ）、ＣＰＵ１Ａは、記憶装置１Ｄに保存されているパッキン材料の候補毎の各種データを読み出し（ステップＳ３０２）、この読み出したパッキン材料の候補毎の各種データをパッキン材料の候補名と対応させて、表形式でディスプレイ１Ｈに表示する（ステップＳ３０３）。
【００２３】
ここで、ＣＰＵ１Ａは、パッキン材料の候補毎に、そのパッキン材料の候補の静摩擦係数μ１、動摩擦係数μ２、せん断強さτを記憶装置１Ｄから読み出し、このμ１，μ２，τを予め定められているシール性能評価関数Ｆ（μ１，μ２，τ）に代入して、そのパッキン材料の候補のシール性能評価値ｑを求め、この求めたシール性能評価値ｑをそのパッキン材料の候補の各種データと併せて表示する。図４にその表示例を示す。
【００２４】
調節弁において、パッキン材料のシール性能には、材料のせん断強さτと静摩擦係数μ１と動摩擦係数μ２の関係、及びパッキン材料が受ける流体圧力Ｐが影響する。この場合、τは大きいほど摩耗し難く、流体から受ける圧力に耐えうる強度を示す指標である。調節弁の弁軸がパッキン材料と摺動する場合、その摺動初期では静摩擦係数μ１と動摩擦係数μ２の関係はμ１＜μ２であるが、弁軸とパッキン材料がある程度なじんでくるとμ１＞μ２となる。この現象はパッキン材料が弁軸の金属面に移着することにより、発生すると考えられる。なお、μ１＞μ２の場合、シール性能が大となり、μ１＜μ２の場合、シール性能は小となる。このμ１，μ２，τをパラメータとするシール性能評価関数Ｆ（μ１，μ２，τ）を用いることで、簡単にパッキン材料の候補毎のシール性能の評価基準を示すシール性能評価値ｑを明示することができる。
【００２５】
本実施の形態において、シール性能評価関数Ｆ（μ１，μ２，τ）としては、例えば、Ｆ＝（（μ１−μ２）／μ１）・（τ／Ｐ）として表される関数を用いる。調節弁で用いるグランドパッキンのパッキン材料において、その弁軸の金属面への移着しやすさの程度は、簡易的に（μ１−μ２）／μ１として表すことができ、これにせん断強さτを掛け合わせるとともに、パッキン材料が受ける流体圧力Ｐで割ることにより、適切なシール性能評価関数Ｆが得られる。このＦ＝（（μ１−μ２）／μ１）・（τ／Ｐ）で表されるシール性能評価関数Ｆは、発明者による実験と考察の繰り返しによって導かれたものであり、このシール性能評価関数Ｆにパッキン材料のμ１，μ２およびτを代入して得られるシール性能評価値ｑは、そのパッキン材料の物理的な評価基準を適確に示すものである。
【００２６】
なお、２種類のパッキン材料Ａ及びＢを組み合わせたパッキン材料の評価関数ＦはＦ＝（（μ１Ａ−μ２Ａ）／μ１Ａ＋（μ１Ｂ−μ２Ｂ）／μ１Ｂ）・（（τＡ＋τＢ）／Ｐ）で求めても良い。ただし、μ１Ａ：材料Ａの静摩擦係数、μ２Ａ：材料Ａの動摩擦係数、μ１Ｂ：材料Ｂの静摩擦係数、μ２Ｂ：材料Ｂの動摩擦係数、τＡ：材料Ａのせん断強さ、τＢ：材料Ｂのせん断強さ。
【００２７】
図４に示した表示例では、パッキン材料が受ける流体圧力Ｐ＝９０ＭＰａのとき、ポリアセタールに対してシール性能評価値ｑがｑ＝０．０８８７３として求められ、ポリアミドに対してシール性能評価値ｑがｑ＝０．１１〜０．１４として求められ、超高分子ポリエチレンに対してシール性能評価値ｑがｑ＝０．１２７として求められ、ポリテトラフルオロエチレンに対してシール性能評価値ｑがｑ＝０．０３６６として求められ、そのパッキン材料の候補名と対応して表示されている。ここで、発明者の基準によれば、シール性能評価値ｑが０．１以上のものがグランドパッキンのパッキン材料として適切であると判断される。
【００２８】
このように、本実施の形態では、パッキン材料の候補名と対応してその物理的なシール性能の評価基準を示すシール性能評価値ｑがディスプレイ１Ｈに表示されるので、このシール性能評価値ｑを参照することにより、使用するパッキン材料の選択の意思決定が容易となる。
【００２９】
また、本実施の形態では、パッキン材料の候補のシール性能評価値ｑとともにそのパッキン材料の候補の関連情報（ガラス転移温度、融点、連続使用温度、耐強塩基性、耐弱塩基性、耐強酸性、耐弱酸性、耐水性吸収率、高温特性、低温特性、耐候性、難燃性）がそのシール材料の候補名と対応してディスプレイ１Ｈに表示されるので、パッキン材料の候補の関連情報が要求されるパッキン材料の仕様に適合するかどうか確認することができ、パッキン材料の選択の意思決定が一層容易となる。
【００３０】
なお、上述した実施の形態では、オペレータからのパッキン材料の選定支援の開始の指示を受けた場合、記憶装置１Ｄに保存されているパッキン材料の候補の全てについて、そのパッキン材料の候補の各種データおよびシール性能評価値ｑを表示するようにしたが、所望のパッキン材料の候補を指定するようにし、その指定されたパッキン材料の候補の各種データおよびシール性能評価値ｑのみを表示するようにしてもよい。
【００３１】
また、上述した実施の形態では、調節弁で用いるグランドパッキンのパッキン材料の選定を支援するものとして説明したが、調節弁で用いるグランドパッキンのパッキン材料に限られるものではなく、グランドパッキンと同様に摺動部に用いられるシール材料についても、そのシール材料の候補のシール性能評価値ｑを明示することができる。
【００３２】
また、上述した実施の形態では、空調制御システムで用いられる調節弁を想定しているが、高圧の水素ステーションで用いられる調節弁などであってもよい。本発明のシール材料選定支援装置は、メンテナンスフリーで過負荷条件（高圧・長寿命） の条件で使用されるシール材料の選定を行う場合に適している。
【００３３】
なお、図５に、上述した実施の形態におけるパッキン材料選定支援装置１の要部の機能ブロック図を示す。パッキン材料選定支援装置１は、パッキン材料候補物理データ記憶手段１−１と、シール性能評価値演算手段１−２と、シール性能評価値表示手段１−３とを備えている。
【００３４】
パッキン材料候補物理データ記憶手段１−１は、パッキン材料の候補毎にその静摩擦係数τ１、動摩擦係数τ２、及びせん断強さτの各物理データおよびその他の関連するデータ（関連情報）を記憶装置１Ｄに保存する。
【００３５】
シール性能評価値演算手段１−２は、記憶装置１Ｄに保存されているパッキン材料の候補の静摩擦係数τ１、動摩擦係数τ２、及びせん断強さτを読み出し、これらの物理データをＦ＝（（μ１−μ２）／μ１）・（τ／Ｐ）として表されるシール性能評価関数に代入し、そのパッキン材料の候補のシール性能評価値ｑを求める。
【００３６】
シール性能評価値表示手段１−３は、シール性能評価値演算手段１−２によって求められたパッキン材料の候補のシール性能評価値ｑとともに記憶装置１Ｄに保存されているそのパッキン材料の候補の関連情報を、そのシール材料の候補名と対応させてディスプレイ１Ｈに表示する。
【００３７】
このパッキン材料候補物理データ記憶手段１−１、シール性能評価値演算手段１−２、シール性能評価値表示手段１−３は、ＣＰＵ１Ａの処理機能として実現される。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明に係るパッキン材料選定支援装置の一実施の形態の概略を示すブロック図である。
【図２】このパッキン材料選定支援装置におけるＣＰＵのパッキン材料の候補毎の各種データの入力時の処理動作を示すフローチャートである。
【図３】このパッキン材料選定支援装置におけるＣＰＵのパッキン材料の選定支援時の処理動作を示すフローチャートである。
【図４】パッキン材料の選定支援時にパッキン材料の候補名と対応してディスプレイに表示される各種データおよびシール性能評価値の表示例を示す図である。
【図５】このパッキン材料選定支援装置の要部の機能ブロック図である。
【符号の説明】
【００３９】
１…パッキン材料選定支援装置、１Ａ…ＣＰＵ、１Ｂ…ＲＡＭ、１Ｃ…ＲＯＭ、１Ｄ…記憶装置、１Ｅ，１Ｆ…インターフェイス、１Ｈ…ディスプレイ、１Ｉ…キーボード、１Ｊ…マウス、１−１…パッキン材料候補物理データ記憶手段、１−２…シール性能評価値演算手段、１−３…シール性能評価値表示手段。
【図１】
0004885832.tif 000002
【図２】
0004885832.tif 000003
【図３】
0004885832.tif 000004
【図４】
0004885832.tif 000005
【図５】
0004885832.tif 000006