JP7021256B2 - バタフライバルブ及びこれを製造する方法 - Google Patents

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Description

本発明は、バタフライバルブ及びこれを製造する方法に係り、より詳しくは、強度を維持しながらも耐腐食性又は耐酸性が向上され、重量が減少され、大量生産が可能なバタフライバルブ及びこれを製造する方法に関する。
従来のバタフライバルブは、スチールのみで形成されているため、強度は強いが腐食されやすく、重く、製造単価が高かった。特に、バタフライバルブは精度の高い加工が要求されるが、バタフライバルブがスチールで形成されているため、高精度の加工が難しく、その結果大量生産が不可能であった。
本発明は、強度を維持しながら、耐腐食性又は耐酸性を向上させ、重量が減少され、大量生産が可能なバタフライバルブ及びこれを製造する方法を提供するものである。
前記した目的を達成するために、本発明の一実施形態によるバタフライバルブは、挿入空間が形成されるボディ部及びボディ部の挿入空間に挿入されるディスクを含み、ディスクの回転によって流体の流れが開閉される。
前記ディスクは、金属であるディスクボディ、ディスクボディ上に形成され、第１のプラスチックが材質である第１のプラスチック層、及び前記第１のプラスチック層上に形成され、第２のプラスチックが材質である第２のプラスチック層を含む。ここで、前記第１のプラスチックの融点が前記第２のプラスチックの融点より高い。
本発明の一実施形態によるバタフライバルブに使用されるディスクは、金属が材質であるディスクボディと、前記ディスクボディ上に形成され、第１のプラスチックが材質である第１のプラスチック層と、前記第１のプラスチック層上に形成され、第２のプラスチックが材質である第２のプラスチック層と、を含む。ここで、前記第１のプラスチックと前記第２のプラスチックの融点が異なる。
本発明の一実施形態によるバタフライバルブにおいて、ディスクを囲むボディ部は、上部ボディ及び下部ボディを含み、前記上部ボディと前記下部ボディとを結合させると、前記挿入空間が形成される。ここで、前記ディスクは前記挿入空間に挿入され、前記上部ボディと前記下部ボディとのうち少なくとも一つは、金属が材質であるフレーム及び前記フレーム上に形成されるプラスチック層を含む。
本発明の一実施形態によるバルブにおいて、流体と接触する流体接触部は、金属を材質とし、機械加工が必要なボディと、前記ボディ上に形成され、第１のプラスチックが材質である第１のプラスチック層と、前記第１のプラスチック層上に形成され、第２のプラスチックが材質である第２のプラスチック層と、を含む。ここで、前記プラスチック層は、射出成形を通じて形成され、前記第１のプラスチックと前記第２のプラスチックの融点が異なる。
本発明の一実施形態によるバタフライバルブに使用されるディスクを製造する方法は、金属を材質とするディスクボディ上に射出成形を通じて第１のプラスチック層を形成する段階と、前記第１のプラスチック層上に射出成形を通じて第２のプラスチック層を形成する段階と、を含む。ここで、前記第１のプラスチック層の材質である第１のプラスチックと前記第２のプラスチック層の材質である第２のプラスチックの融点が異なる。
本発明に係るバタフライバルブ及びこれを製造する方法は、金属からなるディスクボディと、前記ディスクボディ上に射出成形されて形成されたプラスチック層を有するディスクと、を使用するため、スチールのみで構成されたバタフライバルブと同様の強度を維持しながらも、耐腐食性又は耐酸性を向上させることができる。
また、前記バタフライバルブの重さが減少し、成形が容易であるため、大量生産が可能である。もちろん、前記バタフライバルブの高精度の製作も可能である。
本発明の一実施形態に係るバタフライバルブの構造を示した斜視図である。 本発明の一実施形態に係るバタフライバルブの分解構造を示した図である。 本発明の一実施形態に係るディスクを示した図である。 本発明の一実施形態に係るディスクの一部断面を示した図である。 本発明の一実施形態に係る上部ボディ及び下部ボディを示した図である。 本発明の他の実施形態に係るディスクボディを示した図である。
本明細書において使用される単数の表現は、文脈上明白に異なる意味でない限り、複数の表現を含む。本明細書において、「構成される」又は「含む」などの用語は、明細書上に記載された様々な構成要素、又は様々な段階を必ず全て含むものと解釈されてはならず、その一部の構成要素又は一部の段階を含まないこともあり、あるいは追加の構成要素又は段階を更に含むこともあると解釈されるべきである。また、明細書に記載された「～部」、「モジュール」などの用語は、少なくとも一つの機能や動作を処理する単位を意味し、これは、ハードウェア又はソフトウェアで具現され、あるいはハードウェアとソフトウェアとの結合で具現され得る。
本発明は、バルブ、特にバタフライバルブに関するものであり、金属、例えば、スチールのみで構成されるバタフライバルブに比べると、強度と精度を維持しながら、寿命及び耐腐食性などを向上させることができ、製造コストを大幅に下げ、生産性を大幅に向上させながら大量生産が可能である。
既存のバタフライバルブは、スチールのみで構成され、その結果強度は高いが高精度の加工が難しいため生産性が大幅に低く、製造コストが高かった。また、バタフライバルブが船舶、水処理装置（淡水化装置、廃水処理装置）などに使用されると、容易に腐食されて寿命が１年もないという問題があった。
一方、本発明のバタフライバルブは、金属、例えば、スチール又はアルミニウムなどの軽金属の上にプラスチックを成形して耐腐食性と寿命（１０年以上使用可能）を向上させ、製造コストを下げながら重量を大幅に減少させた。
もちろん、後述するように、これらの技術は、バタフライバルブに限定されず、全般的なバルブすべてに適用することができる。
以下、本発明の様々な実施形態を、添付図面を参照しながら詳細に説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係るバタフライバルブの構造を示した斜視図であり、図２は、本発明の一実施形態に係るバタフライバルブの分解構造を示した図であり、図３は、本発明の一実施形態に係るディスクを示した図である。図４は、本発明の一実施形態に係るディスクの一部断面を示した図であり、図５は、本発明の一実施形態に係る上部ボディ及び下部ボディを示した図である。図６は、本発明の他の実施形態に係るディスクボディを示した図である。
図１に示すように、本実施形態のバタフライバルブは、ディスク１００、ディスク支持部１０２及びボディ１０４を含む。実施形態によっては、バタフライバルブは、ディスク支持部１０２なしにディスク１００及びボディ１０４だけを含むこともできる。
ディスク１００は、後述するように、金属、例えば、スチール又はアルミニウムなどの軽金属上にプラスチックを連続的に２回射出することによって製造することができ、流体の流れの開閉動作を行う。流体を通過させるときには、ディスク１００が、例えば、９０度回転して開放され、流体を遮断するときには、ディスク１００が、図１に示したように閉鎖される。
ディスク支持部１０２は、ディスク１００を安定して支持する役割を果たし、例えばフッ素樹脂で構成することができる。フッ素樹脂としては、例えばポリテトラフルオロエチレン（Ｐｏｌｙｔｅｔｒａｆｌｕｏｒｏｅｔｈｙｌｅｎｅ、（ＰＴＦＥ）、ＰＦＡ（Ｐｅｒｆｌｕｏｒｏａｌｋｏｘｙ Ａｌｋａｎｅ）又はＰＶＤＦ（Ｐｏｌｙｖｉｎｙｌｉｄｅｎｅ ｆｌｕｏｒｉｄｅ）などを例示することができる。フッ素樹脂は、分子内にフッ素を含有した樹脂を総称するものであって、耐熱性、耐薬品性、電気絶縁性に優れ、摩擦係数が小さく、接着と粘着性がない。
ボディ１０４は、ディスク支持部１０２を囲み、例えば、ポリ塩化ビニル（Ｐｏｌｙｖｉｎｙｌ Ｃｈｌｏｒｉｄｅ、ＰＶＣ）、ポリプロピレン（Ｐｏｌｙｐｒｏｐｙｌｅｎｅ、ＰＰ）、ポリフェニレンサルファイド（Ｐｏｌｙｐｈｅｎｙｌｅｎｅ ｓｕｌｆｉｄｅ、ＰＰＳ）、ポリフタルアミド（Ｐｏｌｙｐｈｔｈａｌａｍｉｄｅ、ＰＰＡ）、ポリアミド（Ｐｏｌｙａｍｉｄｅ、ＰＡ６）、ポリアミド（Ｐｏｌｙａｍｉｄｅ、ＰＡ６６）、ポリケトン（Ｐｏｌｙｋｅｔｏｎｅ、ＰＯＫ）、又はポリエチレン（Ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ、ＰＥ）にガラス繊維（Ｇｌａｓｓ ｆｉｂｅｒ）を混合することによって形成することができる。このようにボディ１０４を製造すると、ボディ１０４の強度、耐衝撃性、機械的特性などを向上させることができる。これによる効果に関する詳細な説明は後述する。
他の実施形態によれば、ボディ１０４は、例えば、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、ポリフタルアミド（ＰＰＡ）、ポリアミド（ＰＡ６）、ポリアミド（ＰＡ６６）、ポリケトン（ＰＯＫ）又はポリエチレン（ＰＥ）に、ガラス繊維及び炭素繊維を混合することによって形成することができる。このようにボディ１０４を製造すると、ボディ１０４の強度、耐衝撃性、機械的特性などが向上されることができる。
更に他の実施形態によれば、ボディ１０４は、例えば、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、ポリフタルアミド（ＰＰＡ）、ポリアミド（ＰＡ６）、ポリアミド（ＰＡ６６）、ポリケトン（ＰＯＫ）又はポリエチレン（ＰＥ）に、ガラス繊維、炭素繊維及びグラファイトを混合することによって形成されることができる。このようにボディ１０４を製造すると、ボディ１０４の強度、耐衝撃性、機械的特性などが向上されることができる。
以下、本発明のバタフライバルブの構成要素の詳細な構造及び結合関係を詳細に説明する。
図２～図５に示すように、ディスク１００は、開閉部１００ａ、操作部１００ｂ、及び固定部１００ｃを含むことができる。
開閉部１００ａは、流体の流れを開閉する部材であって、例えば、円形を有することができる。開閉部１００ａの構造は、後述する。
操作部１００ｂは、開閉部１００ａの上端に結合され、上方に突出される。このような操作部１００ｂは、上部ボディ１０４ａの中央部に形成されたホール５１０を貫通して、図１に示したように上部ボディ１０４ａの上側に突出される。このような操作部１００ｂは、制御部（図示せず）と結合され、前記制御部の制御によって回転する。結果的に、開閉部１００ａが回転することによって開閉動作を行う。
固定部１００ｃは、下部ボディ１０４ｂの中央部に形成されたホール５４０に挿入され、その結果、ボディ１０４にディスク１００を安定して固定されせることができる。固定部１００ｃは、挿入時に外部に突出しないよう、操作部１００ｂより短い寸法を有することができる。
ディスク支持部１０２は、第１の支持部１０２ａ及び第２の支持部１０２ｂを含むことができる。
第１の支持部１０２ａは、開閉部１００ａと同じ形状、例えば、円形を有し、開閉部１００ａのサイズよりも大きい寸法を有することができる。
一実施形態によると、第１の支持部１０２ａには、前面及び後面を貫通する空間（ホール２０８）が形成され、第１の支持部１０２ａの上端には、周囲全体にわたって溝２０９が形成されることができる。
一実施形態によると、第１の支持部１０２ａの上端中央部には、操作部１００ｂが挿入されるホール２００が形成され、下端中央部には、固定部１００ｃが挿入されるホール２０２が形成されることができる。
第２の支持部１０２ｂもまた、開閉部１００ａと同じ形状、例えば、円形を有することができ、上端中央部に開口部２０４が形成され、下端中央部に開口部が形成されることができ、開口部２０４及び前記開口部にそれぞれホールが形成されることができる。ここで、開口部２０４のホールは、第１の支持部１０２ａの上端に形成されたホール２００に対応し、下端中央部に形成された開口部のホールは、第１の支持部１０２ａの下端に形成されたホール２０２に対応して位置することができる。
一実施形態によると、第２の支持部１０２ｂは、エチレンプロピレンジエンゴム（Ｅｔｈｙｌｅｎｅ Ｐｒｏｐｙｌｅｎｅ Ｄｉｅｎｅ Ｍｏｎｏｍｅｒ、ＥＰＤＭ）、フッ素ゴム（Ｆｌｕｏｒｏ Ｅｌａｓｔｏｍｅｒｓ、ＦＫＭ）又はシリコーンなどで構成することができる。
このような構造において、ディスク１００の開閉部１００ａが第１の支持部１０２ａの空間２０８に挿入され、第２の支持部１０２ｂが第１の支持部１０２ａの上端に形成された溝２０９に締結されることができる。すなわち、第２の支持部１０２ｂは、第１の支持部１０２ａの空間２０８に挿入されたディスク１００の開閉部１００ａに圧力を加えて開閉部１００ａが安定して固定されるようにする。
一実施形態によると、ディスク１００の開閉部１００ａのサイズは、第１の支持部１０２ａの空間２０８より少し大きいサイズを有し、開閉部１００ａの最外殻がプラスチックで構成されて弾性を有するため、開閉部１００ａが第１の支持部１０２ａの空間２０８に挿入されることができる。
このような構造において、操作部１００ｂは、上部ボディ１０４ａの上端中央部に形成されたホール５１０を貫通して外部に露出され、固定部１００ｃは、下部ボディ１０４ｂの下端中央部に形成されたホール５４０に挿入されることができる。
このとき、操作部１００ｂは、締結部材２４２及び２４６により支持部１０２ａ及び１０２ｂ及び上部ボディ１０４ａによって強固に固定され、固定部１００ｃは、締結部材２４０によって下部ボディ１０４ｂに強固に固定されることができる。
ただし、このようなディスク１００を固定させて開閉のために回転させる構造は、上述した構造に限定されず、多様に変形されることができる。
図５に示すように、上部ボディ１０４ａを考察すると、金属、例えば、スチール又はアルミニウムなどの軽金属からなる上部ベース、及びポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、ポリフタルアミド（ＰＰＡ）、ポリアミド（ＰＡ６）、ポリアミド（ＰＡ６６）、ポリケトン（ＰＯＫ）、又はポリエチレン（ＰＥ）に、ガラス繊維などを混合することによって形成された上部プラスチック層（５６０）を含むことができる。
前記上部ベースは、上部フレーム５００、収容部５０２、ヘッド５０４、複数の配管結合部５０６、並びに両側面の底部５０８ａ及び５０８ｂを含むことができる。
上部フレーム５００は、枠として、例えば上端及び下端の両方が半円状を有することができ、金属、特に軽金属からなることができる。ここで、上部フレーム５００と下部フレーム５３０とは、ディスク１００を支持するディスク支持部１０２が挿入され得る空間を形成することができる。ディスク支持部１０２を安定して固定するために、上部フレーム５００の下部外側面に溝５２０が形成され、下部フレーム５３０の内側面に溝５５０が形成され得る。
上部フレーム５００の中央部は、収容部５０２が上部フレーム５００と交差する方向、好ましくは垂直な長さ方向に延長されることができ、金属からなることができる。
収容部５０２には、ホール５１０が形成され、ディスク１００の操作部１００ｂがホール５１０を貫通して外部に露出されることができる。
ヘッド５０４は、収容部５０２の終端に連結され、金属からなり、収容部５０２より大きい寸法を有することができる。ここで、操作部１００ｂは、ヘッド５０４上に突出されることができる。
配管結合部５０６は、配管を連結するために使用され、例えば、上部フレーム５００から突出されたリブであることができ、金属からなることができる。
一実施形態によると、配管結合部５０６にはホール５１２が形成されることができ、バタフライバルブの両側に配管を位置させた後、配管とバタフライバルブとをボルトなどの固定部材を貫通させて締結することによって、バタフライバルブが前記配管に結合されることができる。このとき、前記ボルトは、前記バタフライバルブのうちの配管結合部（５０６を貫通することができる。つまり、配管結合部５０６は、前記バタフライバルブと配管を結合させるために使用される。
底部５０８ａ及び５０８ｂは、上部フレーム５００の両端にそれぞれ形成され、下部ボディ１０４ｂとの結合のために使用されることができ、金属からなることができる。例えば、各底部５０８ａ及び５０８ｂに、ねじ挿入部２３０ａ及び２３２ａが形成されることができる。
上部プラスチック層５６０は、前記上部ベース上に形成され、例えば、インサート射出成形によって前記上部ベース上に形成されることができる。
一実施形態によると、上部プラスチック層５６０は、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、ポリフタルアミド（ＰＰＡ）、ポリアミド（ＰＡ６）、ポリアミド（ＰＡ６６）、ポリケトン（ＰＯＫ）、又はポリエチレン（ＰＥ）に、ガラス繊維を混合することによって形成されることができる。
他の実施形態によると、上部プラスチック層５６０は、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、ポリフタルアミド（ＰＰＡ）、ポリアミド（ＰＡ６）、ポリアミド（ＰＡ６６）、ポリケトン（ＰＯＫ）、又はポリエチレン（ＰＥ）に、ガラス繊維及び炭素繊維、若しくはガラス繊維、炭素繊維、及びグラファイトを混合することによって形成されることができる。
更に他の実施形態によると、上部プラスチック層５６０は、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、ポリフタルアミド（ＰＰＡ）、ポリアミド（ＰＡ６）、ポリアミド（ＰＡ６６）、ポリケトン（ＰＯＫ）、若しくはポリエチレン（ＰＥ）に、炭素繊維、又は炭素繊維及びグラファイトを混合することによって形成されることができる。その結果、前記上部ベースの強度、耐衝撃性、機械的特性を向上させることができる。
つまり、前記上部ベースは、スチールからなる上部フレーム５００の厚さを薄く形成しながらも、上部プラスチック層５６０にガラス繊維などを混合して全体的な強度をスチールのみで構成された上部ベースと同様に維持することができる。その結果、前記上部ベースは、重量が軽くなったにもかかわらず、強度を維持することができる。
図５を参照して下部ボディ１０４ｂを詳細に説明すると、下部ボディ１０４ｂは、下部ベース及び下部プラスチック層５６２を含むことができる。ここで、前記下部ベースは、下部フレーム５３０、収容部５３２、配管結合部５３４及び底部５３６ａ及び５３６ｂを含むことができる。
下部フレーム５３０は、上部フレーム５００に対応する形状、例えば、半円状を有することができ、金属、例えば、スチール又はアルミニウムなどの軽金属で構成されることができる。
収容部５３２は、ディスク１００の固定部１００ｃを収容する部分であって、固定部１００ｃが挿入されることができるようにホール５４０が形成され、金属からなることができる。
配管結合部５３４は、配管結合部５０６と同じ機能を遂行し、例えば、下部フレーム５３０から突出されることができ、金属からなることができる。配管結合部５３４には、ホール５４２が形成されることができる。
底部５３６ａ及び５３６ｂは、下部フレーム５３０の両端にそれぞれ形成され、上部ボディ１０４ａとの結合のために使用されることができ、金属からなることができる。例えば、各底部５３６ａ及び５３６ｂにねじ挿入部２３４ａ及び２３６ａが形成されることができる。ねじ（ボルト、２２０）が、図２に示したようにねじ挿入部２３０ａ、２３２ａ、２３４ａ及び２３６ａに挿入されることによって、上部ボディ１０４ａと下部ボディ１０４ｂとが結合されることができる。
下部プラスチック層５６２は、前記下部ベース上に形成され、例えば、インサート射出成形を通じて前記下部ベース上に形成されることができる。
一実施形態によると、下部プラスチック層５６２は、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、ポリフタルアミド（ＰＰＡ）、ポリアミド（ＰＡ６）、ポリアミド（ＰＡ６６）、ポリケトン（ＰＯＫ）又はポリエチレン（ＰＥ）にガラス繊維を混合することによって形成されることができる。
他の実施形態によると、下部プラスチック層５６２は、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、ポリフタルアミド（ＰＰＡ）、ポリアミド（ＰＡ６）、ポリアミド（ＰＡ６６）、ポリケトン（ＰＯＫ）、若しくはポリエチレン（ＰＥ）に、ガラス繊維及び炭素繊維、又はガラス繊維、炭素繊維及びグラファイトを混合することによって形成されることができる。
更に他の実施形態によると、下部プラスチック層５６２は、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、ポリフタルアミド（ＰＰＡ）、ポリアミド（ＰＡ６）、ポリアミド（ＰＡ６６）、ポリケトン（ＰＯＫ）、若しくははポリエチレン（ＰＥ）に、炭素繊維、又は炭素繊維とグラファイトを混合することによって形成されることができる。
その結果、前記上部ベースの強度、耐衝撃性、機械的特性を向上させることができる。
つまり、前記下部ベースは、スチールからなる薄い下部フレーム５３０を使用しながらも、下部プラスチック層５６２にガラス繊維などを混合して全体的な強度をスチールのみで構成された下部ベースと同様に維持させることができる。その結果、前記下部ベースは、重量は軽くなるにもかかわらず強度を維持することができる。
以下では、ディスク１００の構造を詳細に説明する。
図３及び図４に示すように、ディスク１００の開閉部１００ａは、ディスクボディ３００、第１のプラスチック層３０２及び第２のプラスチック層３０４を含むことができる。図面では２つのプラスチック層３０２と３０４のみ形成されるものとして示したが、開閉部１００ａは、３つ以上のプラスチック層を含むこともできる。
ディスクボディ３００は、ディスク１００の基本フレームであって、金属、例えば、スチール又はアルミニウムなどの軽金属で構成されることができる。
一実施形態によると、ディスクボディ３００は、図３に示すように円形の形状を有することができ、少なくとも一つのホール３１０が形成されることができる。一方、ディスクボディ３００は、図３の構造に制限されず、図６に示すように円形の形状でありながら内部に多くのスペースを有するフレーム構造３００ａを有することもできる。
第１のプラスチック層３０２は、射出成形を通じてディスクボディ３００上に形成されることができる。このとき、第１のプラスチック層３０２は、ディスクボディ３００全体を覆うことができる。
一実施形態によると、第１のプラスチック層３０２は、高強度プラスチック、例えば、エンジニアリングプラスチック又はスーパーエンジニアリングプラスチックで構成されることができる。例えば、第１のプラスチック層３０２は、ポリフェニレンエーテル系樹脂とポリスチレン系樹脂とを成分としたポリフェニレンエーテル系樹脂組成物で構成されたり、ＰＯＬＹＩＭＤＥ、ＰＯＬＹＳＵＬＦＯＮＥ、ＰＯＬＹ ＰＨＥＮＹＬＥＮＥ ＳＵＬＦＩＤＥ、ＰＯＬＹＡＭＩＤＥ ＩＭＩＤＥ、ＰＯＬＹＡＣＲＹＬＡＴＥ、ＰＯＬＹＥＴＨＥＲ ＳＵＬＦＯＮＥ、ＰＯＬＹＥＴＨＥＲ ＥＴＨＥＲ ＫＥＴＯＮＥ、ＰＯＬＹＥＴＨＥＲ ＩＭＩＤＥ、ＬＩＱＵＩＤ ＣＲＹＳＴＡＬ ＰＯＬＹＥＳＴＥＲ、ＰＯＬＹＥＴＨＥＲ ＫＥＴＯＮＥなど、及びこれらの組合せから構成されたりすることもできる。
第２のプラスチック層３０４は、射出成形を通じて第１のプラスチック層３０２上に形成されることができる。このとき、第２のプラスチック層３０４は、第１のプラスチック層３０２全体を覆うことができ、ディスクボディ３００及び第１のプラスチック層３０２上に形成されたホールを埋めることができる。
一実施形態によると、第２のプラスチック層３０４は、フッ素樹脂、例えば、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ＰＦＡ（Ｐｅｒｆｌｕｏｒｏａｌｋｏｘｙ Ａｌｋａｎｅ）、又はＰＶＤＦ（Ｐｏｌｙｖｉｎｙｌｉｄｅｎｅ Ｆｌｕｏｒｉｄｅ）などで構成されることができる。
他の実施形態によると、第２のプラスチック層３０４は、第１のプラスチック層３０２より低い融点を有するプラスチックからなることができる。例えば、第２のプラスチック層３０４は、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）で構成されることができる。
第１のプラスチック層３０２と第２のプラスチック層３０４とは、異なる融点を有するプラスチックからなることができる。
一実施形態によると、第２のプラスチック層３０４を構成する第２のプラスチックの耐腐食性又は耐酸性の特性が、第１のプラスチック層３０２を構成する第１のプラスチックの耐腐食性又は耐酸性特性より優れ、前記第１のプラスチックの強度特性が、前記第２のプラスチックの強度特性より優れていることができる。すなわち、前記第１のプラスチックは、ディスク１００の強度を強化し、前記第２のプラスチックは、流体による腐食又は酸化を防止する機能を遂行することができる。
整理すると、ディスク１００の開閉部１００ａは、順次形成されたディスクボディ３００、第１のプラスチック層３０２及び第２のプラスチック層３０４で構成されることができる。
従来のディスクはすべてスチールで構成され、その結果、機械加工で製作された。しかし、このような機械製作時にスチールを所望の形状に高精度に加工するのが難しく、ディスクの生産性が大幅に低下した。その結果、大量生産が不可能であった。もちろん、前記ディスクはスチールで構成されるため強度は高かったが、重量が大きく製造コストが高く、腐食されやすかった。
一方、本発明のディスク１００は、基本フレームであるディスク本体３００のみ金属で形成し、２回の射出成形を通じてディスクボディ３００上にプラスチック層の３０２及び３０４を形成する。
ディスクボディ３００は、従来のディスクに比べて薄いので、機械加工をしても所望の形状に高精度に容易に加工することができる。特に、ディスク１００の精密な形状を第１のプラスチック層３０２で実現することができるため、ディスクボディ３００を高精度に加工しなくてもよい。したがって、大量生産が可能である。
また、プラスチック層３０２及び３０４によってディスク１００の耐腐食性及び耐酸性が大幅に向上し、強度特性を強化することができる。具体的には、第１のプラスチック層３０２が、エンジニアリングプラスチック又はスーパーエンジニアリングプラスチックで構成されるので、ディスク１００は従来のディスクと同様の強度を維持しながら軽量化されることができる。例えば、従来のスチールのみで構成されたバタフライバルブが１ｋｇだとすると、本発明のバタフライバルブは、強度は同様に維持しながら重さは３５０ｇ程度にすることができる。つまり、大幅な軽量化が可能である。
一方、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）からなる第２のプラスチック層３０４を、第１のプラスチック層３０２なしに、スチールからなるディスクボディ３００上に直接形成することもできるが、この場合、前記金属上に形成されるポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）の厚さが一定にならないという問題点がある。つまり、高精度のディスク形状を製作することができない。
したがって、本発明のバルブの製造方法は、金属上に高精度の形状の製作が容易な高強度プラスチック（例えば、エンジニアリングプラスチック又はスーパーエンジニアリングプラスチック）を使用する。すなわち、前記バルブの製造方法は、金属からなるディスクボディ３００上に高強度プラスチックからなる第１のプラスチック層３０２を形成することによって、高精度の形状を実現することができる。
次に、前記バルブの製造方法は、高強度プラスチックからなる第１のプラスチック層３０２上にポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）からなる第２のプラスチック層３０４を形成することができる。ここで、前記ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）は、前記高強度プラスチック上に一定の厚さで形成されることができる。
要するに、ディスク１００の開閉部１００ａは、既存のディスクと同様に高精度の形状及び加工を維持しながら、生産性を大幅に向上させ、重さを大幅に減少させ、製造コストを大幅に下げることができる。また、前記バタフライバルブの大量生産が可能である。
一方、上記においてはディスク１００のみについて説明したが、バタフライバルブ以外の他のバルブにおいても、優れた耐腐食性が要求される流体と接触する流体接触部には、ディスク１００の構造がすべて適用されることができる。すなわち、前記流体接触部は、金属からなるボディ、前記ボディ上に形成され、高強度プラスチックからなる第１のプラスチック層及び前記第１のプラスチック層上に形成され、フッ素樹脂からなる第２のプラスチック層を含むことができる。
以下では、ボディ１０４のプラスチック層５６０及び５６２について詳細に説明する。ただし、プラスチック層５６０及び５６２の成分が同一であるため、プラスチック層５６０のみについて説明する。
一実施形態によると、プラスチック層５６０は、ＰＰとｇｌａｓｓ ｆｉｂｅｒとを混合して構成されることができる。好ましくは、ｇｌａｓｓ ｆｉｂｅｒは、全体比で０％を超過し４０％以下で含有されることができ、ＰＰは、全体比で６０％より大きい含有量比を有する。実験結果は、下記表１の通りである。
Figure 0007021256000001
表１に示すように、ＰＰとｇｌａｓｓ ｆｉｂｅｒとを混合してプラスチック層５６０を形成する場合は、プラスチック層５６０の引張強度がｇｌａｓｓ ｆｉｂｅｒなしにＰＰのみで構成されたプラスチック層に比べて高いことを確認することができる。つまり、機械的及び化学的物性が向上されることができる。ただし、ｇｌａｓｓ ｆｉｂｅｒの含有量比が４０％を超える場合には、プラスチック層５６０を製造するための射出工程の特性が低下して、プラスチック層５６０を所望の形状に製造するのが困難であった。
他の実施形態によると、プラスチック層５６０は、ＰＰＳとｇｌａｓｓ ｆｉｂｅｒとを混合して構成されることができる。好ましくは、ｇｌａｓｓ ｆｉｂｅｒは、全体比で０％を超過し４０％以下で含有されることができ、ＰＰＳは、全体比で６０％より大きい含有量比を有する。実験結果は、下記表２の通りである。
Figure 0007021256000002
表２に示すように、ＰＰＳとｇｌａｓｓ ｆｉｂｅｒとを混合してプラスチック層５６０を形成する場合は、プラスチック層５６０の引張強度がｇｌａｓｓ ｆｉｂｅｒなしにＰＰＳのみで構成されたプラスチック層に比べて高いことを確認することができる。つまり、機械的及び化学的物性が向上されることができるため、機械的物性を向上させながら軽量及び頑丈にプラスチック層５６０を形成することができる。ただし、ｇｌａｓｓ ｆｉｂｅｒの含有量比が４０％を超える場合には、プラスチック層５６０を製造するための射出工程の特性が低下して、プラスチック層５６０を所望の形状に製造するのが困難であった。
他の実施形態によると、プラスチック層５６０は、ＰＰＡとｇｌａｓｓ ｆｉｂｅｒとを混合して構成されることができる。好ましくは、ｇｌａｓｓ ｆｉｂｅｒは、全体比で０％を超過し５５％以下で含有されることができ、ＰＰＡは、全体比で４５％より大きい含有量比を有する。実験結果は、下記表３の通りである。
Figure 0007021256000003
表３に示すように、ＰＰＡとｇｌａｓｓ ｆｉｂｅｒとを混合してプラスチック層５６０を形成する場合は、プラスチック層５６０の引張強度がｇｌａｓｓ ｆｉｂｅｒなしにＰＰＡのみで構成されたプラスチック層に比べて高いことを確認することができる。つまり、機械的及び化学的物性が向上されることができるため、機械的物性を向上させながら軽量及び頑丈にプラスチック層５６０を形成することができる。ただし、ｇｌａｓｓ ｆｉｂｅｒの含有量比が５５％を超える場合には、プラスチック層５６０を製造するための射出工程の特性が低下して、プラスチック層５６０を所望の形状に製造するのが困難であった。
他の実施形態によると、プラスチック層５６０は、ＰＡ（Ｐｏｌｙａｍｉｄｅ、ＰＡ６）とｇｌａｓｓ ｆｉｂｅｒとを混合して構成されることができる。好ましくは、ｇｌａｓｓ ｆｉｂｅｒは、全体比で０％を超過し５０％以下で含有されることができ、ＰＡは、全体比で５０％より大きい含有量比を有する。実験結果は、下記表４の通りである。
Figure 0007021256000004
表４に示すように、ＰＡとｇｌａｓｓ ｆｉｂｅｒとを混合してプラスチック層５６０を形成する場合、プラスチック層５６０の引張強度がｇｌａｓｓ ｆｉｂｅｒなしにＰＡのみで構成されたプラスチック層に比べて高いことを確認することができる。つまり、機械的及び化学的物性が向上されることができるため、機械的物性を向上させながら、軽量及び頑丈にプラスチック層５６０を形成することができる。ただし、ｇｌａｓｓ ｆｉｂｅｒの含有量比が５０％を超える場合には、プラスチック層５６０を製造するための射出工程の特性が低下して、プラスチック層５６０を所望の形状に製造するのが困難であった。
他の実施形態によると、プラスチック層５６０は、ＰＡ（Ｐｏｌｙａｍｉｄｅ、ＰＡ６６）とｇｌａｓｓ ｆｉｂｅｒとを混合して構成されることができる。好ましくは、ｇｌａｓｓ ｆｉｂｅｒは、全体比で０％を超過し５０％以下で含有されることができ、ＰＡは、全体比で５０％より大きい含有量比を有する。実験結果は、下記表５のとおりである。
Figure 0007021256000005
表５に示すように、ＰＡとｇｌａｓｓ ｆｉｂｅｒとを混合してプラスチック層５６０を形成する場合、プラスチック層５６０の引張強度がｇｌａｓｓ ｆｉｂｅｒなしにＰＡのみで構成されたプラスチック層に比べて高いことを確認することができる。つまり、機械的及び化学的物性が向上されることができるため、機械的物性を向上させながら、軽量及び頑丈にプラスチック層５６０を形成することができる。ただし、ｇｌａｓｓ ｆｉｂｅｒの含有量比が５０％を超える場合には、プラスチック層５６０を製造するための射出工程の特性が低下して、プラスチック層５６０を所望の形状に製造するのが困難であった。
他の実施形態によると、プラスチック層５６０は、ＰＯＫ（Ｐｏｌｙｋｅｔｏｎｅ）とｇｌａｓｓ ｆｉｂｅｒとを混合して構成されることができる。好ましくは、ｇｌａｓｓ ｆｉｂｅｒは、全体比で０％を超過し４０％以下で含有されることができ、ＰＡは、全体比で６０％より大きい含有量比を有する。実験結果は、下記表６の通りである。
Figure 0007021256000006
表６で確認されるように、ＰＯＫとｇｌａｓｓ ｆｉｂｅｒとを混合してプラスチック層５６０を形成する場合、プラスチック層５６０の引張強度がｇｌａｓｓ ｆｉｂｅｒなしにＰＯＫのみで構成されたプラスチック層に比べて高いことを確認することができる。つまり、機械的及び化学的物性が向上されることができ、機械的物性を向上させながら、軽量及び頑丈にプラスチック層５６０を形成することができる。ただし、ｇｌａｓｓ ｆｉｂｅｒの含有量比が４０％を超える場合には、プラスチック層５６０を製造するための射出工程の特性が低下して、プラスチック層５６０を所望の形状に製造するのが困難であった。
本発明の範囲は、後述する特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲の意味及び範囲そしてその均等概念から導き出されるすべての変更又は変形された形態が本発明の範囲に含まれるものと解釈されるべきである。
１００ ディスク
１００ａ 開閉部
１００ｂ 操作部
１００ｃ 固定部
１０２ ディスク支持部
１０４ ボディ

Claims (13)

  1. 挿入空間が形成されるボディ部と、
    前記ボディ部の前記挿入空間に挿入されるディスクと、
    を含み、
    前記ディスクの回転によって流体の流れが開閉され、
    前記ディスクは、
    金属であるディスクボディと、
    前記ディスクボディ上に形成され、第１のプラスチックが材質である第１のプラスチック層と、
    前記第１のプラスチック層上に形成され、第２のプラスチックが材質である第２のプラスチック層と、
    を含み、
    前記第１のプラスチックの融点が前記第２のプラスチックの融点より高く、
    前記ディスクボディは、内部にスペースを有するフレーム構造を有することを特徴とするバタフライバルブ。
  2. 前記第１のプラスチック層は、エンジニアリングプラスチック又はスーパーエンジニアリングプラスチックで構成され、前記第２のプラスチック層は、フッ素樹脂で構成され、
    前記フッ素樹脂は、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ＰＦＡ（Ｐｅｒｆｌｕｏｒｏａｌｋｏｘｙ Ａｌｋａｎｅ）、又はＰＶＤＦ（Ｐｏｌｙｖｉｎｙｌｉｄｅｎｅ Ｆｌｕｏｒｉｄｅ）であることを特徴とする請求項１に記載のバタフライバルブ。
  3. 前記第２のプラスチックの耐腐食性又は耐酸性の特性が、前記第１のプラスチックの耐腐食性又は耐酸性の特性より優れており、前記第１のプラスチックの強度特性が、前記第２のプラスチックの強度特性より優れていることを特徴とする請求項１に記載のバタフライバルブ。
  4. 前記ボディ部は、
    上部ボディと、
    下部ボディと、
    を含み、
    前記上部ボディと前記下部ボディとを結合させると、前記挿入空間が形成され、
    前記上部ボディ又は前記下部ボディのうち少なくとも一つは、スチールで構成されたフレーム及び前記フレーム上に形成されたプラスチック層を含み、
    前記フレームには、前記バタフライバルブを配管に結合させるためのホールが形成された配管結合部が突出されることを特徴とする請求項１に記載のバタフライバルブ。
  5. 前記プラスチック層は、ポリ塩化ビニル（Ｐｏｌｙｖｉｎｙｌ Ｃｈｌｏｒｉｄｅ、ＰＶＣ）、ポリプロピレン（Ｐｏｌｙｐｒｏｐｙｌｅｎｅ、ＰＰ）、ポリフェニレンサルファイド（Ｐｏｌｙ Ｐｈｅｎｙｌｅｎｅ Ｓｕｌｆｉｄｅ、ＰＰＳ）、ポリフタルアミド（Ｐｏｌｙｐｈｔｈａｌａｍｉｄｅ、ＰＰＡ）、ポリアミド（Ｐｏｌｙａｍｉｄｅ、ＰＡ６）、ポリアミド（Ｐｏｌｙａｍｉｄｅ、ＰＡ６６）、ポリケトン（Ｐｏｌｙｋｅｔｏｎｅ、ＰＯＫ）、又はポリエチレン（Ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ、ＰＥ）にガラス繊維（Ｇｌａｓｓ ｆｉｂｅｒ）を混合することによって形成されることを特徴とする請求項４に記載のバタフライバルブ。
  6. 前記プラスチック層は、ポリプロピレン（ＰＰ）とガラス繊維（Ｇｌａｓｓ ｆｉｂｅｒ）とを混合させることによって形成され、
    前記ポリプロピレンが、６０％を超過する重量パーセントを有する時、前記ガラス繊維は、０％を超過し４０％以下の重量パーセントを有することを特徴とする請求項４に記載のバタフライバルブ。
  7. 前記プラスチック層は、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、ポリフタルアミド（ＰＰＡ）、ポリアミド（ＰＡ６）、ポリアミド（ＰＡ６６）、ポリケトン（ＰＯＫ）、又はポリエチレン（ＰＥ）に、ガラス繊維（Ｇｌａｓｓ ｆｉｂｅｒ）及び炭素繊維を混合することによって形成されることを特徴とする請求項４に記載のバタフライバルブ。
  8. 前記プラスチック層は、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、ポリフタルアミド（ＰＰＡ）、ポリアミド（ＰＡ６）、ポリアミド（ＰＡ６６）、ポリケトン（ＰＯＫ）、若しくはポリエチレン（ＰＥ）に、ガラス繊維（Ｇｌａｓｓ ｆｉｂｅｒ）、炭素繊維、及びグラファイトを混合することによって形成されることを特徴とする請求項４に記載のバタフライバルブ。
  9. 前記挿入空間内で前記ディスクを支持し、フッ素樹脂からなるディスク支持部を更に含み、
    前記ディスク支持部は、
    第１の支持部と、
    第２の支持部と、
    を含み、
    前記第１の支持部の前面と後面とを貫通して空間が形成され、前記ディスクボディが前記空間に挿入され、前記第２の支持部は、前記第１の支持部の上端に形成された溝に結合されて前記ディスクボディに圧力を加え、前記ディスクボディを前記第１の支持部に安定して固定させ、
    前記ディスクのうち前記ディスクボディの上端に突出された操作部が、前記ディスク支持部の上端のホールを貫通して外部に露出され、前記ディスクのうち前記ディスクボディの下端に突出された固定部が、前記ディスク支持部のホールを貫通して前記ボディ部の溝に挿入され、前記操作部を回転させることによって前記ディスクが回転され、前記流体の流れを開閉させることを特徴とする請求項１に記載のバタフライバルブ。
  10. バタフライバルブに使用されるディスクであって、
    金属が材質であるディスクボディと、
    前記ディスクボディ上に形成され、第１のプラスチックが材質である第１のプラスチック層と、
    前記第１のプラスチック層上に形成され、第２のプラスチックが材質である第２のプラスチック層と、
    を含み、
    前記第１のプラスチックと前記第２のプラスチックとの融点が異なり、
    前記ディスクボディは、内部にスペースを有するフレーム構造を有することを特徴とするディスク。
  11. 前記第１のプラスチック層は、エンジニアリングプラスチック又はスーパーエンジニアリングプラスチックで構成され、前記第２のプラスチック層は、フッ素樹脂で構成され、
    前記フッ素樹脂は、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ＰＦＡ（Ｐｅｒｆｌｕｏｒｏａｌｋｏｘｙ Ａｌｋａｎｅ）、又はＰＶＤＦ（Ｐｏｌｙｖｉｎｙｌｉｄｅｎｅ Ｆｌｕｏｒｉｄｅ）であることを特徴とする請求項１０に記載のディスク。
  12. バルブにおいて流体と接触する流体接触部であって、
    金属を材質とし、機械加工が必要なボディと、
    前記ボディ上に形成され、第１のプラスチックが材質である第１のプラスチック層と、
    前記第１のプラスチック層上に形成され、第２のプラスチックが材質である第２のプラスチック層と、
    を含み、
    前記第１のプラスチック層、及び前記第２のプラスチック層は、射出成形を通じて形成され、前記第１のプラスチックと前記第２のプラスチックとの融点が異なり、
    ディスクボディは、内部にスペースを有するフレーム構造を有することを特徴とする流体接触部。
  13. バタフライバルブに使用されるディスクを製造する方法であって、
    金属を材質とするディスクボディ上に射出成形を通じて第１のプラスチック層を形成する段階と、
    前記第１のプラスチック層上に射出成形を通じて第２のプラスチック層を形成する段階と、
    を含み、
    前記第１のプラスチック層の材質である第１のプラスチックと前記第２のプラスチック層の材質である第２のプラスチックとの融点が異なり、
    前記ディスクボディは、内部にスペースを有するフレーム構造を有することを特徴とするディスクの製造方法。

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