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JP7716201B2 - diaphragm valve - Google Patents
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JP7716201B2 - diaphragm valve - Google Patents

diaphragm valve

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JP7716201B2 JP2021027003A JP2021027003A JP7716201B2 JP 7716201 B2 JP7716201 B2 JP 7716201B2 JP 2021027003 A JP2021027003 A JP 2021027003A JP 2021027003 A JP2021027003 A JP 2021027003A JP 7716201 B2 JP7716201 B2 JP 7716201B2
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Description

本発明は、応力分散板を有するダイヤフラムバルブに関する。 The present invention relates to a diaphragm valve having a stress distribution plate.

従来より、半導体装置又は液晶表示装置等の精密デバイスの製造において、洗浄等の湿式工程で極めて高純度に精製された超純水が用いられている。金属イオン等が所定濃度以上水中に存在していると、ウエハ表面等に金属が吸着することで精密デバイスの品質に悪影響を及ぼすため、超純水中における不純物の制限が徹底して行われている。 In the manufacture of precision devices such as semiconductor devices and liquid crystal display devices, ultrapure water refined to an extremely high level has traditionally been used in wet processes such as cleaning. If metal ions or other impurities are present in the water at a concentration above a certain level, they can be adsorbed onto wafer surfaces and have a negative impact on the quality of the precision devices, so the amount of impurities in the ultrapure water is strictly controlled.

超純水への不純物の混入は、超純水の輸送ラインを構成する配管においても生じる。配管の材質としては、ガスバリア性に優れたステンレス鋼等の金属が用いられたこともあるが、配管からの金属溶出の影響を考慮すると、樹脂を用いることが好ましいとされている。 Impurities can also get mixed into ultrapure water in the piping that makes up the ultrapure water transport line. Metals such as stainless steel, which have excellent gas barrier properties, have been used as piping materials, but considering the impact of metal leaching from the piping, it is considered preferable to use resin.

超純水用配管材の材料に用いられる樹脂の中でも、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)は、半導体分野において、超純水製造装置内の配管や、超純水製造装置からユースポイントへの超純水の輸送用配管として実用化されているものの全てに用いられており、超純水用配管材における技術的標準となっている。 Among the resins used for ultrapure water piping, polyvinylidene fluoride (PVDF) is used in all practical applications in the semiconductor industry, including piping within ultrapure water production equipment and piping for transporting ultrapure water from the equipment to use points, and has become the technical standard for ultrapure water piping.

特許文献1ではPVDFが超純水用ダイヤフラムバルブに使用されていることが開示されている。 Patent Document 1 discloses that PVDF is used in diaphragm valves for ultrapure water.

最近では、半導体チップの集積度向上に伴い回路パターンがますます微細化されてきており、低レベルの不純物に対してもより影響を受けやすくなっている。従って、超純水に対する要求水質は厳格化の一途をたどっている。 Recently, as the integration density of semiconductor chips has increased, circuit patterns have become increasingly finer, making them more susceptible to even low-level impurities. As a result, the quality requirements for ultrapure water are becoming increasingly strict.

また、PVDFは耐薬品性や対汚染性に優れているフッ素樹脂材料として、耐薬用途の配管材にも用いられている。 PVDF is also used as a fluororesin material with excellent chemical resistance and contamination resistance, making it suitable for use as a chemical-resistant piping material.

特許文献2ではPVDFが耐薬用途のダイヤフラムバルブに使用されていることが開示されている。 Patent Document 2 discloses that PVDF is used in diaphragm valves for chemical-resistant applications.

特開平1-231984JP 1-231984 特開2019-184063Patent Publication No. 2019-184063

PVDF等のフッ素樹脂製配管は、他の一般的な配管に比べ、施工性及びコスト性において不利な点もある。しかしながら、超純水に対する要求水質の厳格化の背景において、フッ素樹脂製配管は要求水質を満たす配管として事実上唯一の選択肢となっている。
本発明者は、敢えて、超純水用バルブの材料を代替することに着目した。例えば、一般的な配管材料として、施工性及びコスト性に優れるポリエチレン系樹脂が用いられている。しかしながら、ポリエチレン系樹脂は長期的な圧縮強度が低く、ボルト締結部をボルトおよびナットで締め付けると時間経過と共にポリエチレンのクリープ変形が起こり、ボルトの締結軸力が低下し、止水性の問題に繋がる。このため、長期的な強度が求められるバルブには現時点ではポリエチレンが使用されていない。
Piping made of fluororesin such as PVDF has disadvantages in terms of workability and cost compared to other common piping. However, as the required quality of ultrapure water becomes stricter, fluororesin piping is effectively the only option for piping that meets the required water quality.
The present inventors have deliberately focused on alternative materials for ultrapure water valves. For example, polyethylene-based resins, which are easy to install and cost-effective, are commonly used as piping materials. However, polyethylene-based resins have low long-term compressive strength, and when a bolted joint is tightened with a bolt and nut, creep deformation of the polyethylene occurs over time, reducing the bolt axial tension and leading to watertightness problems. For this reason, polyethylene is not currently used in valves that require long-term strength.

本開示は、止水性を向上することが可能なダイヤフラムバルブを提供することを目的とする。 The purpose of this disclosure is to provide a diaphragm valve that can improve watertightness.

上記目的を達成するため第1の態様に係るダイヤフラムバルブは、第1フランジ部と、第2フランジ部と、ダイヤフラムと、駆動機構と、第1応力分散板と、第2応力分散板と、を備える。第1フランジ部は、流路の入口が形成され、他部材との接続を目的とする。第2フランジ部は、流路の出口が形成され、他部材との接続を目的とする。ダイヤフラムは、流路を開閉する。駆動機構は、ダイヤフラムを駆動することにより流路を閉塞または開放する。第1応力分散板は、第1フランジ部の他部材と接続される側と反対側の第1面に配置されている。第2応力分散板は、第2フランジ部の他部材と接続される側と反対側の第2面に配置される。第1フランジ部は、第1応力分散板とともに貫通する第1ボルトと、第1ボルトに螺合する第1ナットによって他部材と接続される。第1フランジ部は、第2応力分散板とともに貫通する第2ボルトと、第2ボルトに螺合する第2ナットによって他部材と接続される。第1フランジ部および第2フランジ部は、ポリエチレン系樹脂によって形成されている。第1応力分散板および第2応力分散板の各々の厚さが1.5mm以上4mm以下である。 To achieve the above object, a diaphragm valve according to a first aspect comprises a first flange portion, a second flange portion, a diaphragm, a drive mechanism, a first stress distribution plate, and a second stress distribution plate. The first flange portion has a flow path inlet formed therein and is intended for connection to another member. The second flange portion has a flow path outlet formed therein and is intended for connection to another member. The diaphragm opens and closes the flow path. The drive mechanism closes or opens the flow path by driving the diaphragm. The first stress distribution plate is disposed on a first surface of the first flange portion opposite the side connected to the other member. The second stress distribution plate is disposed on a second surface of the second flange portion opposite the side connected to the other member. The first flange portion is connected to the other member by a first bolt passing through it together with the first stress distribution plate and a first nut threaded onto the first bolt. The first flange portion is connected to the other member by a second bolt passing through it together with the second stress distribution plate and a second nut threaded onto the second bolt. The first flange and second flange are made of polyethylene resin. The thickness of each of the first stress distribution plate and second stress distribution plate is 1.5 mm or more and 4 mm or less.

このように、他部材とのボルトとナットによる締結部分に応力分散板を配置することによって、締付による圧縮クリープ変形を抑制することができ、止水性を向上することが可能となる。 In this way, by placing a stress dispersion plate at the part where the bolt and nut are fastened to another component, compressive creep deformation due to tightening can be suppressed, making it possible to improve watertightness.

また、第1フランジ部および第2フランジ部にポリエチレン系樹脂を用いた場合でも、止水性を向上することができる。 Furthermore, even when polyethylene-based resin is used for the first flange portion and second flange portion, water-stopping properties can be improved.

また、応力分散板の厚さを規定することによって、止水性をより向上することが可能となる。 In addition, by specifying the thickness of the stress dispersion plate, it is possible to further improve water-stopping properties.

第2の態様に係るダイヤフラムバルブは、第1の態様に係るダイヤフラムバルブであって、第1応力分散板は、第1フランジ部の2つ以上のボルト締結孔に亘るように形成されている。第2応力分散板は、第2フランジ部の2つ以上のボルト締結孔に亘るように形成されている。 The diaphragm valve of the second aspect is the diaphragm valve of the first aspect, except that the first stress distribution plate is formed to span two or more bolt fastening holes in the first flange portion. The second stress distribution plate is formed to span two or more bolt fastening holes in the second flange portion.

このように2つ以上のボルト締結孔に亘るように応力分散板を形成することによって、止水性をより向上することが可能となる。 By forming a stress dispersion plate in this way so that it spans two or more bolt fastening holes, it is possible to further improve watertightness.

第3の態様に係るダイヤフラムバルブは、第1または第2の態様に係るダイヤフラムバルブであって、第1応力分散板が第1面と接する面積は、第1面の面積の50%以上である。第2応力分散板が第2面と接する面積は、第2面の面積の50%以上である。 The diaphragm valve of the third aspect is the diaphragm valve of the first or second aspect, wherein the area of the first stress distribution plate in contact with the first surface is 50% or more of the area of the first surface. The area of the second stress distribution plate in contact with the second surface is 50% or more of the area of the second surface.

このように応力分散板の設置面積が、設置面の50%以上に設定することによって、止水性をより向上することが可能となる。 By setting the installation area of the stress distribution plate to 50% or more of the installation surface in this way, it is possible to further improve water-stopping properties.

第4の態様に係るダイヤフラムバルブは、第1~第3のいずれかの態様に係るダイヤフラムバルブであって、第1応力分散板および第2応力分散板の各々の材質がステンレス鋼である。 The diaphragm valve of the fourth aspect is the diaphragm valve of any one of the first to third aspects, in which the first stress distribution plate and the second stress distribution plate are each made of stainless steel.

このようにステンレス鋼で形成することによって、止水性をより向上することが可能となる。 By forming it from stainless steel in this way, it is possible to further improve its water-stopping properties.

第5の態様に係るダイヤフラムバルブは、第1~第4のいずれかの態様に係るダイヤフラムバルブであって、第1ボルトおよび第2ボルトの各々の材質のヤング率が200GPa以下である。 The diaphragm valve according to the fifth aspect is a diaphragm valve according to any one of the first to fourth aspects, in which the Young's modulus of the material of each of the first bolt and the second bolt is 200 GPa or less.

このように、第1ボルトおよび第2ボルトの材質のヤング率を200GPa以下に設定することによって、止水性を向上することができる。 In this way, by setting the Young's modulus of the material of the first bolt and second bolt to 200 GPa or less, water-stopping properties can be improved.

第6の態様に係るダイヤフラムバルブは、第1~第5のいずれかの態様に係るダイヤフラムバルブであって、第1ボルトおよび第2ボルトの各々の材質がステンレス鋼である。 The diaphragm valve of the sixth aspect is the diaphragm valve of any one of the first to fifth aspects, in which the first bolt and the second bolt are each made of stainless steel.

このようにステンレス鋼で形成することによって、止水性をより向上することが可能となる。 By forming it from stainless steel in this way, it is possible to further improve its water-stopping properties.

第7の態様に係るダイヤフラムバルブは、第1~第6のいずれかの態様に係るダイヤフラムバルブであって、第1ボルトおよび第2ボルトの各々の材質がSUS304である。 The diaphragm valve of the seventh aspect is a diaphragm valve of any one of the first to sixth aspects, in which the first bolt and the second bolt are each made of SUS304.

このようにヤング率が比較的小さいSUS304を用いることによって、ヤング率がSUS304より大きい材料製のボルトを用いた場合と比較して、同じ締付トルクでボルトを締め付けたときに、締め付けによって生じるボルトの伸びはSUS304製のボルトの方が大きくなる。この影響により、ダイヤフラムのフランジ部のボルト締結穴の付近に存在するポリエチレン系樹脂の圧縮による陥没が小さくなる。その結果、ボルトの軸力が長期にわたってより維持され、一定時間経過後もトルクの保持率が高くなると考察される。 By using SUS304, which has a relatively low Young's modulus, bolts made of SUS304 elongate more when tightened with the same tightening torque than bolts made of a material with a higher Young's modulus than SUS304. This reduces the collapse of the polyethylene resin present near the bolt fastening holes in the flange of the diaphragm due to compression. As a result, the axial force of the bolt is maintained for a longer period of time, and it is believed that torque retention is higher even after a certain period of time has passed.

第8の態様に係るダイヤフラムバルブは、第1~第7のいずれかの態様に係るダイヤフラムバルブであって、ダイヤフラムバルブの用途が、超純水用途または耐薬用途である。 The diaphragm valve of the eighth aspect is a diaphragm valve of any one of the first to seventh aspects, wherein the diaphragm valve is used for ultrapure water or chemical-resistant purposes.

本態様に係るダイヤフラムバルブは、長期的な止水性を向上することができるため、超純水用途または耐薬用途に用いることが可能である。 The diaphragm valve of this embodiment can improve long-term watertightness, making it suitable for use in ultrapure water or chemical-resistant applications.

本開示によれば、止水性を向上することが可能なダイヤフラムバルブを提供することができる。 This disclosure provides a diaphragm valve that can improve watertightness.

本開示にかかる実施の形態のダイヤフラムバルブの外観斜視図FIG. 1 is an external perspective view of a diaphragm valve according to an embodiment of the present disclosure; 本開示にかかる実施の形態のダイヤフラムバルブの部分断面構成図FIG. 1 is a partial cross-sectional view of a diaphragm valve according to an embodiment of the present disclosure. 本開示にかかる実施の形態のダイヤフラムバルブの弁本体11を示す斜視図。1 is a perspective view showing a valve body 11 of a diaphragm valve according to an embodiment of the present disclosure. FIG. 本開示にかかる実施の形態のダイヤフラムバルブの断面図。FIG. 1 is a cross-sectional view of a diaphragm valve according to an embodiment of the present disclosure. 本開示にかかる実施の形態のダイヤフラムバルブが他部材と接続された状態を示す正面図。FIG. 1 is a front view showing a state in which a diaphragm valve according to an embodiment of the present disclosure is connected to another member. (a)本開示にかかる実施の形態の応力分散板を示す正面図、(b)本開示にかかる実施の形態の応力分散板を示す正面図。1A is a front view showing a stress distribution plate according to an embodiment of the present disclosure; FIG. 1B is a front view showing a stress distribution plate according to an embodiment of the present disclosure; (a)2つの応力分散板が配置された面を示す正面図、(b)2つの応力分散板が配置された面を示す正面図。FIG. 1A is a front view showing a surface on which two stress distribution plates are arranged; FIG. 1B is a front view showing a surface on which two stress distribution plates are arranged. 本開示に係る実施の形態のダイヤフラムバルブが他部材と接続された状態を示す正面図。FIG. 1 is a front view showing a state in which a diaphragm valve according to an embodiment of the present disclosure is connected to another member. 図8Aにおいて他部材と第1フランジ部の接続を分解した図。FIG. 8B is an exploded view of the connection between the other member and the first flange portion in FIG. 8A. (a)流路が閉鎖された状態を示す模式断面図、(b)流路が開放された状態を示す模式断面図。FIG. 2A is a schematic cross-sectional view showing a state in which a flow channel is closed, and FIG. 2B is a schematic cross-sectional view showing a state in which the flow channel is open.

以下、本開示に係る実施の形態のダイヤフラムバルブについて説明する。 The following describes a diaphragm valve according to an embodiment of the present disclosure.

<1.構造>
図1は、本開示にかかる実施の形態のダイヤフラムバルブ10の外観斜視図である。図2は、本実施の形態のダイヤフラムバルブ10の部分断面構成図である。
<1. Structure>
Fig. 1 is a perspective view of the appearance of a diaphragm valve 10 according to an embodiment of the present disclosure. Fig. 2 is a partial cross-sectional view of the diaphragm valve 10 according to the embodiment.

本実施の形態のダイヤフラムバルブ10は、図1および図2に示すように、弁本体11と、ダイヤフラム12(隔膜ともいう)と、ボンネット13と、駆動機構14と、応力分散板15(図4参照)を備えている。 As shown in Figures 1 and 2, the diaphragm valve 10 of this embodiment comprises a valve body 11, a diaphragm 12 (also called a diaphragm), a bonnet 13, a drive mechanism 14, and a stress dispersion plate 15 (see Figure 4).

弁本体11の第1フランジ部21と第2フランジ部22に他部材のフランジと配管が接続され、弁本体11には流体が流れる流路24が形成されている。ダイヤフラム12は、流路24を開放または遮断する。ボンネット13は、ダイヤフラム12を覆うように弁本体11に取付けられている。駆動機構14は、その一部がボンネット13内に配置されており、ダイヤフラム12を駆動する。応力分散板15は第1フランジ部21または第2フランジ部22の他部材と接続される側と反対側に設置されている(後述する図4参照)。 The first flange portion 21 and second flange portion 22 of the valve body 11 are connected to flanges and piping of other components, and a flow path 24 through which fluid flows is formed in the valve body 11. The diaphragm 12 opens and closes the flow path 24. The bonnet 13 is attached to the valve body 11 so as to cover the diaphragm 12. A portion of the drive mechanism 14 is located within the bonnet 13 and drives the diaphragm 12. The stress distribution plate 15 is installed on the side of the first flange portion 21 or second flange portion 22 opposite the side connected to the other component (see Figure 4, described below).

(弁本体)
図3は、弁本体11を示す斜視図である。図4は、ダイヤフラムバルブの10の断面図である。図4は、図1のAA´間の矢視断面図である。図5は、ダイヤフラムバルブが他部材と接続された状態の配管構造を示す正面図である。なお、図4では、応力分散板15の位置を示すために、ボルト等で固定されていないが応力分散板15を配置した状態を示す。
(Valve body)
Fig. 3 is a perspective view showing the valve body 11. Fig. 4 is a cross-sectional view of the diaphragm valve 10. Fig. 4 is a cross-sectional view taken along the line A-A' in Fig. 1. Fig. 5 is a front view showing the piping structure in which the diaphragm valve is connected to other components. In Fig. 4, the stress dispersion plate 15 is shown in place but not fixed with bolts or the like in order to show the position of the stress dispersion plate 15.

弁本体11には、施工性と低溶出性の観点からPE(ポリエチレン)が使用される。PEは重合される際に使用される触媒種を変更することで所望の特性に変更することができる。使用される触媒の例としてチーグラー・ナッタ触媒、メタロセン触媒、酸化クロム触媒等の重合触媒が挙げられる。 PE (polyethylene) is used for the valve body 11 due to its ease of installation and low leaching properties. PE's properties can be modified to the desired level by changing the catalyst used during polymerization. Examples of catalysts that can be used include polymerization catalysts such as Ziegler-Natta catalysts, metallocene catalysts, and chromium oxide catalysts.

ポリエチレン系樹脂は、必要に応じてα-オレフィンと共重合させても良い。ポリエチレン系樹脂に対して共重合させるα-オレフィンとしては、プロピレン、1-ブテン、1-ペンテン、1-ヘキセン、4-メチル-1-ペンテン、1-オクテン、1-ブテン-1-ヘキセン、1-ブテン-4-メチル-1-ペンテン、1-ブテン-1-オクテン等が挙げられる。 Polyethylene resins may be copolymerized with α-olefins as needed. Examples of α-olefins that can be copolymerized with polyethylene resins include propylene, 1-butene, 1-pentene, 1-hexene, 4-methyl-1-pentene, 1-octene, 1-butene-1-hexene, 1-butene-4-methyl-1-pentene, and 1-butene-1-octene.

弁本体11には上記のPEを主成分とした材料を使用した。主成分とは、質量基準で最も含有量の多い成分をいう。主成分とは、少なくとも含有量が50%である成分である。 The valve body 11 is made of a material whose main component is the aforementioned PE. The main component refers to the component with the highest content by mass. The main component is a component whose content is at least 50%.

弁本体は、図3および図4に示すように、第1フランジ部21と、第2フランジ部22と、中央部23と、流路24と、を有する。 As shown in Figures 3 and 4, the valve body has a first flange portion 21, a second flange portion 22, a central portion 23, and a flow path 24.

第1フランジ部21と第2フランジ部22と中央部23は、一体的に形成されており、流路24は、図4に示すように、第1フランジ部21、中央部23および第2フランジ部22にわたって形成されている。 The first flange portion 21, the second flange portion 22, and the central portion 23 are integrally formed, and the flow path 24 is formed across the first flange portion 21, the central portion 23, and the second flange portion 22, as shown in Figure 4.

第1フランジ部21には、他部材71のフランジ72および配管73が接続される。第1フランジ部21は、図4に示すように、流体が弁本体11に流入する入口24aが形成された第1フランジ面21aと、第1フランジ面21aの反対側である弁本体11側の面21b(第1面の一例)と、第1フランジ面21aから面21bまで貫通したボルト締結穴21c(図5参照)と、を有する。ボルト締結穴21cは、図1に示すように、入口24aの周囲に複数個形成されており、本実施の形態では例えば4つ形成されている。 The first flange portion 21 is connected to the flange 72 and piping 73 of the other member 71. As shown in FIG. 4, the first flange portion 21 has a first flange surface 21a on which an inlet 24a through which fluid flows into the valve body 11 is formed, a surface 21b (an example of a first surface) on the valve body 11 side opposite the first flange surface 21a, and a bolt fastening hole 21c (see FIG. 5) that penetrates from the first flange surface 21a to surface 21b. As shown in FIG. 1, multiple bolt fastening holes 21c are formed around the inlet 24a; in this embodiment, for example, four bolt fastening holes are formed.

他部材71は、図5に示すように、配管73と、配管73の端に配置されたフランジ72と、を有する。フランジ72は、弁本体11の第1フランジ面21aに接触するフランジ面72aと、フランジ面72aの反対側の面72bと、フランジ面72aから面72bまで貫通したボルト締結穴72cと、を有する。ボルト締結穴72cは、フランジ面72aに形成された配管73への入口の周囲に複数個形成されており、本実施の形態では例えば4つ形成されている。 As shown in Figure 5, the other member 71 has a pipe 73 and a flange 72 located at the end of the pipe 73. The flange 72 has a flange surface 72a that contacts the first flange surface 21a of the valve body 11, a surface 72b opposite the flange surface 72a, and a bolt fastening hole 72c that penetrates from the flange surface 72a to the surface 72b. Multiple bolt fastening holes 72c are formed around the inlet to the pipe 73 formed in the flange surface 72a; in this embodiment, for example, four bolt fastening holes are formed.

フランジ面72aが第1フランジ面21aと対向し、ボルト締結穴21cとボルト締結穴72cが対向するように他部材71が第1フランジ部21に対して配置された状態で、他部材71のフランジ72は第1フランジ部21に接続される。なお、第1フランジ部21とフランジ72の間にパッキン等が配置される方が好ましい。 The flange 72 of the other member 71 is connected to the first flange portion 21 with the other member 71 positioned relative to the first flange portion 21 so that the flange surface 72a faces the first flange surface 21a and the bolt fastening holes 21c and 72c face each other. It is preferable to place a gasket or similar between the first flange portion 21 and the flange 72.

第1フランジ部21と他部材71のフランジ72は、第1ボルト81と第1ナット82を用いて接続される。第1ボルト81は、第1フランジ部21のボルト締結穴21cとフランジ72のボルト締結穴72cに挿入される。ボルト締結穴21cとボルト締結穴72cを貫通した第1ボルト81の先端に第1ナット82が螺合される。これによって、第1フランジ部21とフランジ72が第1ボルト81と第1ナット82によって締結される。 The first flange portion 21 and the flange 72 of the other member 71 are connected using a first bolt 81 and a first nut 82. The first bolt 81 is inserted into the bolt fastening hole 21c of the first flange portion 21 and the bolt fastening hole 72c of the flange 72. The first nut 82 is screwed onto the tip of the first bolt 81 that passes through the bolt fastening hole 21c and the bolt fastening hole 72c. This fastens the first flange portion 21 and the flange 72 together with the first bolt 81 and the first nut 82.

フランジ72の面72bには第1ボルト81のヘッドが配置され、第1フランジ部21の面21b側には第1ナット82が配置されている。また、第1ナット82と弁本体11(詳しくは、面21b)の間には後述の応力分散板15が配置される。第1フランジ部21の面21bに配置される応力分散板15が、第1応力分散板の一例に対応する。 The head of the first bolt 81 is positioned on the surface 72b of the flange 72, and the first nut 82 is positioned on the surface 21b side of the first flange portion 21. Furthermore, a stress distribution plate 15 (described below) is positioned between the first nut 82 and the valve body 11 (specifically, surface 21b). The stress distribution plate 15 positioned on the surface 21b of the first flange portion 21 corresponds to an example of a first stress distribution plate.

第2フランジ部22には、他部材75のフランジ76および配管77が接続される。第2フランジ部22は、図4に示すように、弁本体11から流体が排出される出口24bが形成された第2フランジ面22aと、第2フランジ面22aの反対側である弁本体11側の面22b(第2面の一例)と、第2フランジ面22aから面22bまで貫通したボルト締結穴22c(図5参照)と、を有する。ボルト締結穴22cは、出口24bの周囲に複数個形成されており、本実施の形態では例えば4つ形成されている。 The second flange portion 22 is connected to a flange 76 and a pipe 77 of another member 75. As shown in FIG. 4, the second flange portion 22 has a second flange surface 22a on which an outlet 24b through which fluid is discharged from the valve body 11 is formed, a surface 22b (an example of a second surface) on the valve body 11 side opposite the second flange surface 22a, and a bolt fastening hole 22c (see FIG. 5) that penetrates from the second flange surface 22a to the surface 22b. Multiple bolt fastening holes 22c are formed around the outlet 24b; in this embodiment, for example, four bolt fastening holes are formed.

他部材75は、図5に示すように、配管77と、配管77の端に配置されたフランジ76と、を有する。フランジ76は、弁本体11の第2フランジ面22aに接触するフランジ面76aと、フランジ面76aの反対側の面76bと、フランジ面76aから面76bまで貫通したボルト締結穴76cと、を有する。ボルト締結穴76cは、フランジ面76aに形成された配管77への入口の周囲に複数個形成されており、本実施の形態では例えば4つ形成されている。 As shown in FIG. 5, the other member 75 includes a pipe 77 and a flange 76 located at the end of the pipe 77. The flange 76 has a flange surface 76a that contacts the second flange surface 22a of the valve body 11, a surface 76b opposite the flange surface 76a, and a bolt fastening hole 76c that penetrates from the flange surface 76a to the surface 76b. Multiple bolt fastening holes 76c are formed around the inlet to the pipe 77 formed in the flange surface 76a; in this embodiment, for example, four bolt fastening holes are formed.

フランジ面76aが第2フランジ面22aと対向し、ボルト締結穴22cとボルト締結穴76cが対向するように他部材75が第2フランジ部22に対して配置された状態で、他部材75のフランジ76は第2フランジ部22に接続される。なお、第2フランジ部22とフランジ76の間にパッキン等が配置される方が好ましい。 The flange 76 of the other member 75 is connected to the second flange portion 22 with the other member 75 positioned relative to the second flange portion 22 so that the flange surface 76a faces the second flange surface 22a and the bolt fastening holes 22c and 76c face each other. It is preferable to place a gasket or the like between the second flange portion 22 and the flange 76.

第2フランジ部22と他部材75のフランジ76は、第2ボルト85と第2ナット86を用いて接続される。第2ボルト85は、第2フランジ部22のボルト締結穴22cとフランジ76のボルト締結穴76cに挿入される。ボルト締結穴22cとボルト締結穴76cを貫通した第2ボルト85の先端に第2ナット86が螺合される。これによって、第2フランジ部22とフランジ76が第2ボルト85と第2ナット86によって締結される。 The second flange portion 22 and the flange 76 of the other member 75 are connected using a second bolt 85 and a second nut 86. The second bolt 85 is inserted into the bolt fastening hole 22c of the second flange portion 22 and the bolt fastening hole 76c of the flange 76. The second nut 86 is screwed onto the tip of the second bolt 85 that passes through the bolt fastening hole 22c and the bolt fastening hole 76c. This fastens the second flange portion 22 and the flange 76 together with the second bolt 85 and the second nut 86.

フランジ76の面76bには第2ボルト85のヘッドが配置され、第2フランジ部22の面22b側には第2ナット86が配置されている。また、第2ナット86と弁本体11(詳しくは、面22b)の間には後述の応力分散板15が配置される。第2フランジ部22の面22bに配置される応力分散板15が、第2応力分散板の一例に対応する。 The head of the second bolt 85 is positioned on the surface 76b of the flange 76, and a second nut 86 is positioned on the surface 22b side of the second flange portion 22. A stress distribution plate 15, described below, is also positioned between the second nut 86 and the valve body 11 (specifically, surface 22b). The stress distribution plate 15 positioned on the surface 22b of the second flange portion 22 corresponds to an example of a second stress distribution plate.

第1ボルト81と、第2ボルト85の材質は鉄、銅、銅合金、真鍮、アルミニウム、ステンレス鋼等の金属によって形成することができるが、止水性を長期間維持する観点からステンレス鋼によって形成することが望ましい。 The first bolt 81 and the second bolt 85 can be made from metals such as iron, copper, copper alloy, brass, aluminum, and stainless steel, but it is preferable to make them from stainless steel in order to maintain watertightness for a long period of time.

ステンレス鋼としては、SUS303、SUS304、SUS316、SUS310S、SUS410、SUS430等が挙げられる。なお、SUS303、SUS304、およびSUS316のヤング率は193GPaであり、SUS310S、SUS410、およびSUS430のヤング率は、200GPaである。これより、第1ボルト81と第2ボルト85の材質のヤング率は、200GPa以下である方が好ましい。 Examples of stainless steel include SUS303, SUS304, SUS316, SUS310S, SUS410, and SUS430. The Young's modulus of SUS303, SUS304, and SUS316 is 193 GPa, while the Young's modulus of SUS310S, SUS410, and SUS430 is 200 GPa. Therefore, it is preferable that the Young's modulus of the material of the first bolt 81 and the second bolt 85 be 200 GPa or less.

第1ナット82と第2ナット86の材質は鉄、銅、銅合金、真鍮、アルミニウム、ステンレス鋼等の金属によって形成することができる。 The first nut 82 and the second nut 86 can be made from metals such as iron, copper, copper alloy, brass, aluminum, and stainless steel.

第1フランジ部21と第2フランジ部22は、図3および図4に示すように対向して配置されており、第1フランジ面21aと第2フランジ面22aは、図4に示すように、互いに対向して平行になるように形成されている。また、入口24aの位置と出口24bの位置も対向している。 The first flange portion 21 and the second flange portion 22 are arranged opposite each other as shown in Figures 3 and 4, and the first flange surface 21a and the second flange surface 22a are formed to face each other and be parallel, as shown in Figure 4. The positions of the inlet 24a and the outlet 24b are also opposite each other.

中央部23は、図4に示すように、第1フランジ部21と第2フランジ部22の間に設けられている。中央部23は、第1フランジ部21への接続部分23aと、第2フランジ部22への接続部分23bと、を有している。上述した面21bは、第1フランジ部21の中央部23側であって接続部分23aの周囲の面のことである。面21bは、第1フランジ面21aと平行な部分のことである。また、上述した面22bは、第2フランジ部22の中央部23側であって接続部分23bの周囲の面のことである。面22bは、第2フランジ面22aと平行である。 As shown in FIG. 4, the central portion 23 is located between the first flange portion 21 and the second flange portion 22. The central portion 23 has a connecting portion 23a to the first flange portion 21 and a connecting portion 23b to the second flange portion 22. The above-mentioned surface 21b refers to the surface on the central portion 23 side of the first flange portion 21 and surrounding the connecting portion 23a. Surface 21b refers to the portion parallel to the first flange surface 21a. Furthermore, the above-mentioned surface 22b refers to the surface on the central portion 23 side of the second flange portion 22 and surrounding the connecting portion 23b. Surface 22b is parallel to the second flange surface 22a.

中央部23は、開口部31aが中央に形成された第1面31を有している。第1面31は、図3および図4に示すように、略平面状であり、第1フランジ面21aと第2フランジ面22aに対して垂直に形成されている。開口部31aは、図3に示すように、その周縁が湾曲して形成されている。開口部31aの周縁に沿うように、凸部34が形成されている。この凸部34の内側にダイヤフラム12が配置される。また、第1面31には、開口部31aの周囲に、複数のボルト孔32が形成されている。 The central portion 23 has a first surface 31 with an opening 31a formed in the center. As shown in Figures 3 and 4, the first surface 31 is generally planar and is formed perpendicular to the first flange surface 21a and the second flange surface 22a. As shown in Figure 3, the opening 31a has a curved periphery. A protrusion 34 is formed along the periphery of the opening 31a. The diaphragm 12 is positioned inside this protrusion 34. In addition, a plurality of bolt holes 32 are formed in the first surface 31 around the opening 31a.

なお、入口24aから出口24bを結ぶ線に沿った方向を第1方向Xとし、第1方向Xに対して垂直且つ第1面31と平行な方向を第2方向Yとし、第1面31に対して垂直な方向を第3方向Zとする。第1方向Xは、第1フランジ面21aと第2フランジ面22aに対して垂直な直線に沿った方向ともいえる。 The direction along the line connecting the inlet 24a and the outlet 24b is defined as the first direction X, the direction perpendicular to the first direction X and parallel to the first surface 31 is defined as the second direction Y, and the direction perpendicular to the first surface 31 is defined as the third direction Z. The first direction X can also be said to be a direction along a straight line perpendicular to the first flange surface 21a and the second flange surface 22a.

流路24は、図4に示すように、入口24aから出口24bまで形成されている、壁部33は、流路24の中央に第1面31に向かって突出して形成されている。壁部33は、流路24に傾斜を形成するように、流路24の内面が第1面31に向かって緩やかに盛り上がって形成されている。上述の開口部31aは、壁部33に対応する位置に形成されている。壁部33の第1面31側の先端面33aには、後述するダイヤフラム12が圧接する。 As shown in Figure 4, the flow path 24 extends from the inlet 24a to the outlet 24b. The wall 33 is formed in the center of the flow path 24, protruding toward the first surface 31. The wall 33 is formed so that the inner surface of the flow path 24 rises gently toward the first surface 31, creating a slope in the flow path 24. The opening 31a described above is formed in a position corresponding to the wall 33. The diaphragm 12, described below, is pressed against the tip surface 33a of the wall 33 on the first surface 31 side.

流路24は、第1フランジ部21の入口24aから壁部33まで形成されている入口側流路241と、第2フランジ部22の出口24bから壁部33まで形成されている出口側流路242と、入口側流路241と出口側流路242を連通する連通部243とを有する。 The flow path 24 has an inlet-side flow path 241 formed from the inlet 24a of the first flange portion 21 to the wall portion 33, an outlet-side flow path 242 formed from the outlet 24b of the second flange portion 22 to the wall portion 33, and a communication portion 243 connecting the inlet-side flow path 241 and the outlet-side flow path 242.

入口側流路241は、図4に示すように、第1面31と垂直な方向の幅(第3方向Zにおける幅)が壁部33に向かうに従って狭くなっている。一方、入口側流路241は、第1面31と平行な方向の幅(第2方向Yにおける幅)は壁部33に向かうに従って広くなっている(図2参照)。 As shown in Figure 4, the width of the inlet-side flow path 241 in a direction perpendicular to the first surface 31 (width in the third direction Z) narrows toward the wall portion 33. On the other hand, the width of the inlet-side flow path 241 in a direction parallel to the first surface 31 (width in the second direction Y) widens toward the wall portion 33 (see Figure 2).

出口側流路242は、第2フランジ部22の出口24bから壁部33まで形成されている。出口側流路242は、図4に示すように、第1面31と垂直な方向の幅(第3方向Zにおける幅)が壁部33に向かうに従って狭くなっている。一方、出口側流路242は、第1面31と平行な方向の幅(第2方向Yにおける幅)は壁部33に向かうに従って広くなっている。 The outlet-side flow path 242 is formed from the outlet 24b of the second flange portion 22 to the wall portion 33. As shown in FIG. 4, the width of the outlet-side flow path 242 in a direction perpendicular to the first surface 31 (width in the third direction Z) narrows toward the wall portion 33. On the other hand, the width of the outlet-side flow path 242 in a direction parallel to the first surface 31 (width in the second direction Y) widens toward the wall portion 33.

連通部243は、流路24のうち壁部33の第1面31側の部分であり、入口側流路241と出口側流路242とを連通する。 The communication section 243 is the portion of the flow path 24 on the first surface 31 side of the wall section 33, and connects the inlet side flow path 241 and the outlet side flow path 242.

(ダイヤフラム12)
ダイヤフラム12は、図2および図4に示すように開口部31aを塞ぐように第1面31に配置されており、ダイヤフラム本体41と、係合部材42とを有している。
(Diaphragm 12)
As shown in FIGS. 2 and 4, the diaphragm 12 is disposed on the first surface 31 so as to close the opening 31 a, and includes a diaphragm body 41 and an engaging member 42 .

ダイヤフラム本体41の材質は、ゴム状の弾性体であれば良く、エチレンプロピレンゴム、イソプレンゴム、クロロプレンゴム、クロロスルフォン化ゴム、ニトリルゴム、スチレンブタジエンゴム、塩素化ポリエチレン、フッ素ゴム、EPDM(エチレン・プロピレン・ジエンゴム)、PTFE(ポリテトラフルオロエチレン)等が好適な材料として挙げられ、クリーン性が高いPTFEを用いている。 The material of the diaphragm body 41 may be any rubber-like elastic material, such as ethylene propylene rubber, isoprene rubber, chloroprene rubber, chlorosulfonated rubber, nitrile rubber, styrene butadiene rubber, chlorinated polyethylene, fluororubber, EPDM (ethylene propylene diene rubber), and PTFE (polytetrafluoroethylene), among others. PTFE is used due to its high cleanability.

また、ダイヤフラム本体41には強度の高い補強布がインサートされていても良く、補強布はナイロン製であることが望ましい。これは、ダイヤフラムバルブ10の閉時にダイヤフラム本体41に流体圧がかかったときにダイヤフラム本体41の変形や破損を防止することが可能となるため好ましい。 In addition, a high-strength reinforcing cloth may be inserted into the diaphragm body 41, and it is preferable that the reinforcing cloth be made of nylon. This is preferable because it makes it possible to prevent deformation or damage to the diaphragm body 41 when fluid pressure is applied to the diaphragm body 41 when the diaphragm valve 10 is closed.

図2および図4に示すように、ダイヤフラム本体41の外周縁部43は、後述するボンネット13と弁本体11によって挟まれている。 As shown in Figures 2 and 4, the outer peripheral edge 43 of the diaphragm body 41 is sandwiched between the bonnet 13 and the valve body 11, which will be described later.

ダイヤフラム12が後述する駆動機構14によって下方に移動し、壁部33の先端面33aに当接することによって連通部243を閉鎖して流路24が閉じられる、また、ダイヤフラム12が駆動機構14によって上方に移動し、先端面33aからが離間することによって流路24が開放される。 The diaphragm 12 is moved downward by the drive mechanism 14 (described later) and comes into contact with the tip surface 33a of the wall portion 33, thereby closing the communication portion 243 and closing the flow path 24. The diaphragm 12 is also moved upward by the drive mechanism 14 and moves away from the tip surface 33a, thereby opening the flow path 24.

(ボンネット13)
ボンネット13は、弁本体11と同様に、PE(ポリエチレン)、PVC(ポリ塩化ビニル)、HT(耐熱塩化ビニル管)、PP(ポリプロピレン)、またはPVCF(ポリフッ化ブニリデン)、ポリスチレン、ABS樹脂、ポリ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、ポリクロロトリフロオロエチレン等の樹脂、または、鉄、銅、銅合金、真鍮、アルミニウム、ステンレス等の金属、または磁器等によって形成することができ、施工性とコストの観点からPE(ポリエチレン)を用いる方が好ましい。
(Hood 13)
Like the valve body 11, the bonnet 13 can be formed from resins such as PE (polyethylene), PVC (polyvinyl chloride), HT (heat-resistant polyvinyl chloride pipe), PP (polypropylene), PVCF (polyvinylidene fluoride), polystyrene, ABS resin, polytetrafluoroethylene, perfluoroalkyl vinyl ether copolymer, polychlorotrifluoroethylene, etc., or metals such as iron, copper, copper alloy, brass, aluminum, stainless steel, etc., or porcelain, etc., and it is preferable to use PE (polyethylene) from the viewpoint of workability and cost.

ボンネット13は、図1および図2に示すように、弁本体11の第1面31に、第3ボルト88および第3ナット(図示せず)によって固定されている。ボンネット13は、ダイヤフラム12を介して開口部31aを覆うように設けられている。 As shown in Figures 1 and 2, the bonnet 13 is fixed to the first surface 31 of the valve body 11 by a third bolt 88 and a third nut (not shown). The bonnet 13 is arranged to cover the opening 31a via the diaphragm 12.

ボンネット13は、図2および図4に示すように、第1面31に対応する開口13aを有しており、開口13aに対向する位置に後述するスリーブ62およびステム63が配置される貫通孔13bを有している。 As shown in Figures 2 and 4, the bonnet 13 has an opening 13a corresponding to the first surface 31, and a through-hole 13b opposite the opening 13a in which a sleeve 62 and stem 63 (described below) are disposed.

(駆動機構14)
駆動機構14は、コンプレッサ61と、スリーブ62と、ステム63と、ハンドル64とを有する。
(Drive mechanism 14)
The drive mechanism 14 includes a compressor 61 , a sleeve 62 , a stem 63 , and a handle 64 .

コンプレッサ61はPVDF(ポリフッ化ビニリデン)等によって形成されており、ダイヤフラム12と連結されている。ダイヤフラム本体41には係合部材42が埋め込まれており、係合部材42は弁本体11の反対側(非接液面側)に突出している。係合部材42の突出した部分がコンプレッサ61に係合されて、コンプレッサ61とダイヤフラム12は連結されている。 The compressor 61 is made of PVDF (polyvinylidene fluoride) or similar material and is connected to the diaphragm 12. An engagement member 42 is embedded in the diaphragm body 41, and the engagement member 42 protrudes from the opposite side (non-liquid-contacting side) of the valve body 11. The protruding portion of the engagement member 42 engages with the compressor 61, connecting the compressor 61 and the diaphragm 12.

スリーブ62は、ボンネット13の貫通孔13bに支持されている。スリーブ62の内側にはネジ形状が形成されている。 The sleeve 62 is supported in the through-hole 13b of the bonnet 13. A threaded shape is formed on the inside of the sleeve 62.

ステム63は、スリーブ62の内側に配置されており、外周に形成されたネジ形状がスリーブ62の内側に形成されたネジ形状と螺合している。ステム63のボンネット13の内側に配置される端には、コンプレッサ61が固定されている。 The stem 63 is positioned inside the sleeve 62, and the threaded portion formed on its outer periphery is threadedly engaged with the threaded portion formed inside the sleeve 62. The compressor 61 is fixed to the end of the stem 63 that is positioned inside the bonnet 13.

コンプレッサ61は、弁本体11側においてダイヤフラム12と係合され、弁本体11と反対側においてステム63と固定されている。 The compressor 61 engages with the diaphragm 12 on the valve body 11 side and is fixed to the stem 63 on the opposite side from the valve body 11.

ハンドル64は、ステム63のボンネット13の外側に位置する部分の外周部に係合されている。 The handle 64 is engaged with the outer periphery of the stem 63 at the portion located outside the bonnet 13.

(応力分散板15)
応力分散板15は、鉄、銅、銅合金、真鍮、アルミニウム、ステンレス鋼等の強度のある金属、または磁器等によって形成することができ、強度と施工性を両立する観点からステンレス鋼が好ましい。ステンレス鋼はSUS304、SUS316、SUS303、SUS317、SUS403等を用いることができる。
(Stress dispersion plate 15)
The stress dispersion plate 15 can be made of strong metals such as iron, copper, copper alloy, brass, aluminum, and stainless steel, or porcelain, among which stainless steel is preferred from the viewpoint of achieving both strength and ease of installation. Examples of stainless steel that can be used include SUS304, SUS316, SUS303, SUS317, and SUS403.

応力分散板15は図5に示すように弁本体11と第1ナット82の間および弁本体11と第2ナット86の間に第1ボルト81および第2ボルト85を用いて固定されている。 As shown in Figure 5, the stress dispersion plate 15 is fixed between the valve body 11 and the first nut 82 and between the valve body 11 and the second nut 86 using a first bolt 81 and a second bolt 85.

図6(a)および図6(b)は、応力分散板15を示す平面図である。 Figures 6(a) and 6(b) are plan views showing the stress dispersion plate 15.

図6(a)および図6(b)に示すように、1つ当たりの応力分散板15は、第1フランジ部21または第2フランジ部22の2つ以上のボルト締結穴21cまたはボルト締結穴22cにまたがった形状である。 As shown in Figures 6(a) and 6(b), each stress distribution plate 15 is shaped to span two or more bolt fastening holes 21c or bolt fastening holes 22c of the first flange portion 21 or the second flange portion 22.

図6(a)に示す応力分散板15は、略半円形状である。応力分散板15の半径形状の中心部は円形状に切り欠き15bが形成されている。 The stress dispersion plate 15 shown in Figure 6(a) has a substantially semicircular shape. A circular notch 15b is formed in the center of the radial shape of the stress dispersion plate 15.

図7(a)は、2つの応力分散板15が配置された面21bを示す正面図である。図7(a)は、図1に示す矢印Bに沿って視た図であり、矢印Bは、第1方向Xと平行な方向である。なお、図7(a)では、説明のために応力分散板15にドットを付して示している。 Figure 7(a) is a front view showing the surface 21b on which two stress distribution plates 15 are arranged. Figure 7(a) is a view taken along arrow B shown in Figure 1, which is parallel to the first direction X. Note that for the sake of explanation, the stress distribution plates 15 are indicated by dots in Figure 7(a).

図7(a)に示すように、2つの応力分散板15が円形状を形成するように隣り合った状態で、面21bに配置される。隣り合う2つの応力分散板15の切り欠き15bには、中央部23の第1フランジ部21への接続部分23a(図4参照)が通っている。 As shown in Figure 7(a), two stress distribution plates 15 are arranged adjacent to each other to form a circular shape on the surface 21b. The connection portion 23a (see Figure 4) of the center portion 23 to the first flange portion 21 passes through the cutouts 15b of the two adjacent stress distribution plates 15.

1つの応力分散板15には、2つのボルト穴15aが形成されており、ボルト穴15aは面21bのボルト締結穴21cに対向する。図5に示すように、フランジ72のボルト締結穴72c、第1フランジ部21のボルト締結穴21c、および応力分散板15のボルト穴15aを通して第1ボルト81が挿入され、ボルト穴15aから突出した第1ボルト81の先端に第1ナット82が螺合されている。応力分散板15は、第1ナット82と面21bによって挟まれている。 Two bolt holes 15a are formed in each stress distribution plate 15, and the bolt holes 15a face the bolt fastening holes 21c on the surface 21b. As shown in FIG. 5, a first bolt 81 is inserted through the bolt fastening holes 72c in the flange 72, the bolt fastening holes 21c in the first flange portion 21, and the bolt hole 15a in the stress distribution plate 15, and a first nut 82 is threaded onto the tip of the first bolt 81 protruding from the bolt hole 15a. The stress distribution plate 15 is sandwiched between the first nut 82 and the surface 21b.

図7(b)は、2つの応力分散板15が配置された面22bを示す正面図である。図7(b)は、図1に示す矢印Cに沿って視た図であり、矢印Cは、第1方向Xと平行な方向である。なお、図7(b)では、説明のために応力分散板15にドットを付して示している。 Figure 7(b) is a front view showing the surface 22b on which two stress distribution plates 15 are arranged. Figure 7(b) is a view taken along arrow C shown in Figure 1, which is parallel to the first direction X. Note that in Figure 7(b), the stress distribution plates 15 are indicated by dots for illustrative purposes.

図7(b)に示すように、2つの応力分散板15が円形状を形成するように隣り合った状態で、面22bに配置される。隣り合う2つの応力分散板15の切り欠き15bには、中央部23の第2フランジ部22への接続部分23b(図4参照)が通っている。 As shown in Figure 7(b), two stress distribution plates 15 are arranged adjacent to each other to form a circular shape on surface 22b. The connection portion 23b (see Figure 4) of the center portion 23 to the second flange portion 22 passes through the cutouts 15b of the two adjacent stress distribution plates 15.

1つの応力分散板15には、2つのボルト穴15aが形成されており、面22bのボルト締結穴22cに対向する。フランジ76のボルト締結穴76c、第2フランジ部22のボルト締結穴22c、および応力分散板15のボルト穴15aを通して第2ボルト85が挿入され、ボルト穴15aから突出した第2ボルト85の先端に第2ナット86が螺合されている。応力分散板15は、第2ナット86と面22bによって挟まれている。 Two bolt holes 15a are formed in each stress distribution plate 15, facing the bolt fastening holes 22c on the surface 22b. A second bolt 85 is inserted through the bolt fastening holes 76c in the flange 76, the bolt fastening holes 22c in the second flange portion 22, and the bolt holes 15a in the stress distribution plate 15, and a second nut 86 is threaded onto the tip of the second bolt 85 protruding from the bolt hole 15a. The stress distribution plate 15 is sandwiched between the second nut 86 and the surface 22b.

このように、本実施の形態では、他部材のフランジをダイヤフラムバルブのフランジ部に接続する際のボルトとナットの締結による応力を分散するために応力分散部が設けられている。この応力分散部は、例えば、図6(a)に示した半円状の2つの部材(応力分散板15)で構成されているが、図6(b)のように2つの半円状の応力分散板15を連結部15cにおいてネジ等で連結させた1つの部材であっても良い。 In this way, in this embodiment, a stress distribution section is provided to distribute the stress caused by fastening bolts and nuts when connecting the flange of another component to the flange portion of the diaphragm valve. This stress distribution section is composed of, for example, two semicircular members (stress distribution plates 15) as shown in Figure 6(a), but it may also be a single member in which two semicircular stress distribution plates 15 are connected at connecting portion 15c with screws or the like, as shown in Figure 6(b).

応力分散板15の面積は、ボルトの締結による応力を分散させるため、第1フランジ部21の中央部23側の面21bの面積、または第2フランジ部22の中央部23側の面22bの面積の50%以上、更に好ましくは70%以上、更に好ましくは80%以上である。 In order to distribute the stress caused by fastening the bolts, the area of the stress distribution plate 15 is at least 50%, more preferably at least 70%, and even more preferably at least 80% of the area of the surface 21b on the central portion 23 side of the first flange portion 21 or the area of the surface 22b on the central portion 23 side of the second flange portion 22.

応力分散板15の厚さはボルトの締結軸力に耐えることができ、かつ施工性に問題が無いように、1.5mm以上4mm以下に設定される。 The thickness of the stress distribution plate 15 is set to 1.5 mm or more and 4 mm or less so that it can withstand the axial tightening force of the bolts and does not cause any problems with installation.

なお、図5を用いて他部材との接続について説明したが、これに限らなくてもよい。例えば、図8Aに示すように他部材71´、75´と接続されてもよい。図8Aに示す他部材71´は、図5に示す配管構造の他部材71と比較してフランジ72´の径が第1フランジ部21の径よりも小さく形成されている(小面座といえる)。また、図8Aに示す他部材75´は、図5の他部材75と比較してフランジ76´の径が第2フランジ部22の径よりも小さく形成されている。なお、図8Aに示す構成では、弁本体11の中央部23´の接続部23a´、23b´も、図5よりも細く形成されている。 Note that although connection to other components has been described using Figure 5, this is not limiting. For example, connection to other components 71' and 75' may be possible as shown in Figure 8A. Compared to the other component 71 of the piping structure shown in Figure 5, the other component 71' shown in Figure 8A has a flange 72' with a smaller diameter than the first flange portion 21 (this can be considered a small face seat). Also, compared to the other component 75 of Figure 5, the other component 75' shown in Figure 8A has a flange 76' with a smaller diameter than the second flange portion 22. Note that in the configuration shown in Figure 8A, the connection portions 23a' and 23b' of the center portion 23' of the valve body 11 are also thinner than those shown in Figure 5.

図8Aに示す構成では、他部材71´は、押圧部材91、第1ボルト81および第1ナット82によって第1フランジ部21に接続されている。また、他部材75´は、押圧部材92、第2ボルト85および第2ナット86によって第2フランジ部22に接続されている。 In the configuration shown in FIG. 8A, the other member 71' is connected to the first flange portion 21 by a pressing member 91, a first bolt 81, and a first nut 82. The other member 75' is connected to the second flange portion 22 by a pressing member 92, a second bolt 85, and a second nut 86.

他部材71´と第1フランジ部21の接続を例に挙げて説明する。図8Bは、他部材71´と、第1フランジ部21の接続を分解した図である。図8Bに示すように、他部材71´は、フランジ72´と配管73´を有している。フランジ72´は、第1フランジ面21aと対向するフランジ面72a´と、フランジ面72a´と反対側の面72b´を有している。フランジ72´には、フランジ72と異なりボルト締結穴72cが設けられていない。 The connection between another member 71' and the first flange portion 21 will be described as an example. Figure 8B is an exploded view of the connection between another member 71' and the first flange portion 21. As shown in Figure 8B, the other member 71' has a flange 72' and a pipe 73'. The flange 72' has a flange surface 72a' facing the first flange surface 21a, and a surface 72b' opposite the flange surface 72a'. Unlike the flange 72, the flange 72' does not have bolt fastening holes 72c.

押圧部材91は、フランジ72´を第1フランジ面21aに押圧する。押圧部材91は、配管73´が挿通する貫通孔91dを有する板状の部材である。押圧部材91は、フランジ72´の面72b´を押圧する押圧面91aと、押圧面91aと反対側の面91bと、押圧面91aから面91bまで形成されたボルト締結穴91cとを有する。押圧部材91のボルト締結穴91c、第1フランジ部21のボルト締結穴21cおよび応力分散板15のボルト穴15aに第1ボルト81が挿入され、第1ボルト81のボルト穴15aから突出した先端に第1ナット82が螺合される。第1ナット82を締めることによって、押圧部材91がフランジ72´を第1フランジ部21に押し付ける。第1ボルト81のヘッドが、押圧部材91の面91bに配置され、第1ナット82が第1フランジ部21の面21b側に配置され、第1ナット82と第1フランジ部21の間には、応力分散板15が配置されている。 The pressing member 91 presses the flange 72' against the first flange surface 21a. The pressing member 91 is a plate-shaped member with a through hole 91d through which the piping 73' passes. The pressing member 91 has a pressing surface 91a that presses against the surface 72b' of the flange 72', a surface 91b opposite the pressing surface 91a, and a bolt fastening hole 91c formed from the pressing surface 91a to the surface 91b. A first bolt 81 is inserted into the bolt fastening hole 91c of the pressing member 91, the bolt fastening hole 21c of the first flange portion 21, and the bolt hole 15a of the stress distribution plate 15, and a first nut 82 is threaded onto the tip of the first bolt 81 protruding from the bolt hole 15a. By tightening the first nut 82, the pressing member 91 presses the flange 72' against the first flange portion 21. The head of the first bolt 81 is positioned on the surface 91b of the pressing member 91, the first nut 82 is positioned on the surface 21b side of the first flange portion 21, and a stress dispersion plate 15 is positioned between the first nut 82 and the first flange portion 21.

このように、小面座のフランジ72´が設けられた他部材71´であっても第1フランジ部21に接続することができる。 In this way, even another member 71' equipped with a small face seat flange 72' can be connected to the first flange portion 21.

また、他部材75と第2フランジ部22の接続も同様である。 The same applies to the connection between the other member 75 and the second flange portion 22.

他部材75´は、フランジ76´と配管77´を有している。フランジ76´は、第2フランジ面22aと対向するフランジ面76a´と、フランジ面76a´と反対側の面76b´を有している。フランジ76´には、フランジ76と異なりボルト締結穴76cが設けられていない。 The other component 75' has a flange 76' and a pipe 77'. The flange 76' has a flange surface 76a' facing the second flange surface 22a and a surface 76b' opposite the flange surface 76a'. Unlike the flange 76, the flange 76' does not have bolt fastening holes 76c.

押圧部材92は、フランジ76´を第2フランジ面22aに押圧する。押圧部材92は、配管77´が挿通する貫通孔92dを有する板状の部材である。押圧部材92は、フランジ76´の面76b´を押圧する押圧面92aと、押圧面92aと反対側の面92bと、押圧面92aから面92bまで形成されたボルト締結穴92cとを有する。押圧部材92のボルト締結穴92c、第2フランジ部22のボルト締結穴22cおよび応力分散板15のボルト穴15aに第2ボルト85が挿入され、第2ボルト85のボルト穴15aから突出した先端に第2ナット86が螺合される。第2ナット86を締めることによって、押圧部材92がフランジ76´を第2フランジ部22に押し付ける。第2ボルト85のヘッドが、押圧部材92の面92bに配置され、第2ナット86が第2フランジ部22の面22b側に配置され、第2ナット86と第2フランジ部22の間には、応力分散板15が配置されている。 The pressing member 92 presses the flange 76' against the second flange surface 22a. The pressing member 92 is a plate-shaped member with a through hole 92d through which the piping 77' passes. The pressing member 92 has a pressing surface 92a that presses against the surface 76b' of the flange 76', a surface 92b opposite the pressing surface 92a, and a bolt fastening hole 92c formed from the pressing surface 92a to the surface 92b. A second bolt 85 is inserted into the bolt fastening hole 92c of the pressing member 92, the bolt fastening hole 22c of the second flange portion 22, and the bolt hole 15a of the stress distribution plate 15, and a second nut 86 is threaded onto the tip of the second bolt 85 protruding from the bolt hole 15a. By tightening the second nut 86, the pressing member 92 presses the flange 76' against the second flange portion 22. The head of the second bolt 85 is positioned on the surface 92b of the pressing member 92, the second nut 86 is positioned on the surface 22b side of the second flange portion 22, and a stress dispersion plate 15 is positioned between the second nut 86 and the second flange portion 22.

このように、小面座のフランジ76´が設けられた他部材75´であっても第2フランジ部22に接続することができる。 In this way, even another member 75' provided with a faceplate flange 76' can be connected to the second flange portion 22.

<2.動作>
次に、本実施の形態のダイヤフラムバルブ10の動作について説明する。図9(a)および図9(b)は、ダイヤフラム12の動作を模式的に示す図である。
<2. Operation>
Next, the operation of the diaphragm valve 10 of this embodiment will be described. Figures 9(a) and 9(b) are diagrams that schematically show the operation of the diaphragm 12.

図9(a)に示すような流路24が開放されている状態から、流路24を閉じる方向にハンドル64を回転させると、ハンドル64の回転に従って、ステム63が流路24側に移動する。ステム63の移動とともに、ステム63の端に固定されたコンプレッサ61も流路側に移動する。 When the handle 64 is rotated in the direction to close the flow path 24 from an open state as shown in Figure 9(a), the stem 63 moves toward the flow path 24 as the handle 64 rotates. As the stem 63 moves, the compressor 61 fixed to the end of the stem 63 also moves toward the flow path.

コンプレッサ61の流路24側への移動により、ダイヤフラム12は、図9(b)に示すように、壁部33側に凸に湾曲し、壁部33の先端面33aに圧接される。 As the compressor 61 moves toward the flow path 24, the diaphragm 12 curves convexly toward the wall portion 33, as shown in Figure 9(b), and is pressed against the tip surface 33a of the wall portion 33.

これによって、ダイヤフラムバルブ10の流路24が遮断された状態となる。 This blocks the flow path 24 of the diaphragm valve 10.

一方、ハンドル64を開方向に回転させると、ハンドル64の回転に従ってステム63が流路24とは反対側に移動する。ステム63の移動とともにコンプレッサ61も移動し、コンプレッサ61と係合されたダイヤフラム12の中央部分が図9(a)に示すように移動する。 On the other hand, when the handle 64 is rotated in the opening direction, the stem 63 moves to the side opposite the flow path 24 as the handle 64 rotates. As the stem 63 moves, the compressor 61 also moves, and the central portion of the diaphragm 12 engaged with the compressor 61 moves as shown in Figure 9(a).

これによって、ダイヤフラムバルブ10の流路24が開放された状態となる。 This opens the flow path 24 of the diaphragm valve 10.

<3.用途>
(超純水用途)
本開示にかかる実施の形態のダイヤフラムバルブ10は、超純水の輸送配管に用いることができる。具体的には、本開示にかかる実施の形態のダイヤフラムバルブ10は、超純水製造装置内の配管、超純水製造装置からユースポイントに超純水を輸送する配管、及びユースポイントからの超純水返送用配管等に用いることができる。
<3. Application>
(Ultra pure water applications)
The diaphragm valve 10 according to the embodiment of the present disclosure can be used in ultrapure water transport piping. Specifically, the diaphragm valve 10 according to the embodiment of the present disclosure can be used in piping within an ultrapure water production apparatus, piping for transporting ultrapure water from an ultrapure water production apparatus to a use point, piping for returning ultrapure water from a use point, etc.

本開示にかかる実施の形態のダイヤフラムバルブ10は、超純水に対する要求水質が特に厳格な、原子力発電用水配管、若しくは、医薬品の製造工程、半導体素子又は液晶、より好ましくは半導体素子の製造工程における洗浄などの湿式処理工程で用いられる超純水の輸送配管に用いられることが好ましい。当該半導体素子としても、より高い集積度を有するものが好ましく、具体的には、最小線幅65nm以下の半導体素子の製造工程で用いられることがより好ましい。半導体製造に使用される超純水の品質等に関する規格としては、例えばSEMIF75が挙げられる。 The diaphragm valve 10 of the embodiment disclosed herein is preferably used in water piping for nuclear power generation, where the required quality of ultrapure water is particularly strict, or in ultrapure water transport piping used in pharmaceutical manufacturing processes, or in wet processing processes such as cleaning in the manufacturing of semiconductor devices or liquid crystals, more preferably semiconductor devices. The semiconductor devices in question are preferably those with a higher degree of integration, and more specifically, are more preferably used in manufacturing processes for semiconductor devices with a minimum line width of 65 nm or less. Examples of standards related to the quality of ultrapure water used in semiconductor manufacturing include SEMIF75.

(耐薬用途)
本開示にかかる実施の形態のダイヤフラムバルブ10は、薬液の輸送配管に用いることができる。化学工場、半導体製造分野、液晶製造分野、食品分野など、腐食性の強い流体や汚染防止が要求される流体の輸送配管に用いられることができる。
(chemical resistant applications)
The diaphragm valve 10 according to the embodiment of the present disclosure can be used for transporting chemical liquids, and can also be used for transporting highly corrosive fluids or fluids that require contamination prevention in industries such as chemical plants, semiconductor manufacturing, liquid crystal manufacturing, and food manufacturing.

半導体の製造工程では、シリコンウエハ(基板)表面を希釈した薬液で洗浄する処理等が行われる。これは、パーティクルや金属汚染物、酸化膜等を除去することを目的としており、複数種の薬液や純水を適当な比率で混合した処理液が使用される。処理液には、APM(アンモニアと過酸化水素水と純水)、HPM(塩酸と過酸化水素水と純水)、DHF(フッ酸と純水)、SPM(硫酸と過酸化水素水)等が挙げられる。 Semiconductor manufacturing processes involve cleaning the surface of silicon wafers (substrates) with diluted chemical solutions. This is done to remove particles, metal contaminants, oxide films, etc., and a processing solution made by mixing multiple chemical solutions and pure water in appropriate ratios is used. Examples of processing solutions include APM (ammonia, hydrogen peroxide, and pure water), HPM (hydrochloric acid, hydrogen peroxide, and pure water), DHF (hydrofluoric acid and pure water), and SPM (sulfuric acid and hydrogen peroxide).

本開示にかかる実施の形態のダイヤフラムバルブ10はAPM(アンモニアと過酸化水素水と純水)、HPM(塩酸と過酸化水素水と純水)、DHF(フッ酸と純水)、SPM(硫酸と過酸化水素水)等の輸送配管として用いられることが好ましい。 The diaphragm valve 10 of the embodiment disclosed herein is preferably used as a transport pipe for APM (ammonia, hydrogen peroxide, and pure water), HPM (hydrochloric acid, hydrogen peroxide, and pure water), DHF (hydrofluoric acid and pure water), SPM (sulfuric acid and hydrogen peroxide), etc.

<4.他の実施形態>
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。
4. Other Embodiments
Although one embodiment of the present invention has been described above, the present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications are possible without departing from the gist of the invention.

(A)
上記実施の形態では、第1ナット82と面21bの間に応力分散板15が配置されているが、これに限らず第1ナット82と第1ボルト81のヘッドの位置が逆であってもよい。すなわち、図5の配管構造の例で述べると、第1ナット82がフランジ72の面72bに配置され、第1ボルト81のヘッドと面21bの間に応力分散板15が配置されていてもよい。同様に、第2ナット86と面22bの間に応力分散板15が配置されていなくてもよく、第2ナット86と第2ボルト85のヘッドの位置が逆であってもよい。すなわち、第2ナット86がフランジ76の面76bに配置され、第2ボルト85のヘッドと面22bの間に応力分散板15が配置されていてもよい。なお、図8Aの配管構造の場合も同様である。
(A)
In the above embodiment, the stress distribution plate 15 is disposed between the first nut 82 and the surface 21b. However, this is not limiting, and the positions of the first nut 82 and the head of the first bolt 81 may be reversed. That is, in the example of the piping structure of FIG. 5 , the first nut 82 may be disposed on the surface 72b of the flange 72, and the stress distribution plate 15 may be disposed between the head of the first bolt 81 and the surface 21b. Similarly, the stress distribution plate 15 may not be disposed between the second nut 86 and the surface 22b, and the positions of the second nut 86 and the head of the second bolt 85 may be reversed. That is, the second nut 86 may be disposed on the surface 76b of the flange 76, and the stress distribution plate 15 may be disposed between the head of the second bolt 85 and the surface 22b. The same applies to the piping structure of FIG. 8A .

(B)
上記実施の形態では、1つの応力分散板15には、2つのボルト穴15aが形成されているが、これに限られるものではない。例えば、3つ以上であってもよい。なお、第1フランジ部21のボルト締結穴21cおよび第2フランジ部22のボルト締結穴22cの数も4つに限られるものではない。
(B)
In the above embodiment, two bolt holes 15a are formed in one stress distribution plate 15, but this is not limited to this. For example, three or more bolt holes may be formed. The number of bolt fastening holes 21c in the first flange portion 21 and the number of bolt fastening holes 22c in the second flange portion 22 are not limited to four.

(C)
上記実施の形態では、面21bおよび面22bに2枚の応力分散板15または2枚の応力分散板15が連結された1つの応力分散部材が配置されているが、ボルト締結穴21cおよびボルト締結穴22cの数が5つ以上の場合は、3枚以上の応力分散板15が面21bおよび面22bに配置されていてもよい。
(C)
In the above embodiment, two stress distribution plates 15 or one stress distribution member consisting of two stress distribution plates 15 connected to each other are arranged on surfaces 21b and 22b, but if the number of bolt fastening holes 21c and bolt fastening holes 22c is five or more, three or more stress distribution plates 15 may be arranged on surfaces 21b and 22b.

(D)
上記実施の形態では、応力分散板15は、面21bおよび面22bの外形に沿うように円形状に形成されているが、円形状に限らなくてもよい。
(D)
In the above embodiment, the stress dispersion plate 15 is formed in a circular shape so as to follow the outer shapes of the surfaces 21b and 22b, but the shape is not limited to a circular shape.

(E)
上記実施の形態のダイヤフラムバルブ10では、駆動部の一例として手動式のハンドル64が設けられているが、空気駆動式または電気駆動式の駆動部によってステム63が駆動されてもよい。
(E)
In the diaphragm valve 10 of the above embodiment, a manual handle 64 is provided as an example of a drive unit, but the stem 63 may be driven by an air-driven or electrically driven drive unit.

次に、本開示にかかる実施の形態について実施例を用いて説明する。 Next, we will explain the embodiments of this disclosure using examples.

[弁本体構成]
ダイヤフラムバルブ10の弁本体11は以下材料を用いて、常用の成形方法によって射出成形される。
[Valve body configuration]
The valve body 11 of the diaphragm valve 10 is injection molded using the following materials by a conventional molding method.

HB534N(日本ポリエチレン社製)
[応力分散板構成]
実施例1~2および比較例1~3では、材質がSUS304の応力分散板15の厚さtを5.0mm、3.0mm、2.0mm、1.0mm、0mm(応力分散板無し)に変更したダイヤフラムバルブを用いた。
HB534N (Japan Polyethylene Corporation)
[Stress distribution plate configuration]
In Examples 1 and 2 and Comparative Examples 1 to 3, diaphragm valves were used in which the thickness t of the stress dispersion plate 15 made of SUS304 was changed to 5.0 mm, 3.0 mm, 2.0 mm, 1.0 mm, or 0 mm (no stress dispersion plate).

用意した応力分散板の面積占有率を測定した。面積占有率とは応力分散板15の面積を第1フランジ部21の中央部23側の面21bの面積で除した値である。 The area occupancy of the prepared stress distribution plate was measured. The area occupancy is the value obtained by dividing the area of the stress distribution plate 15 by the area of the surface 21b on the central portion 23 side of the first flange portion 21.

[応力緩和試験]
以下の要領に従い、ダイヤフラムバルブのフランジ部(例えば、第1フランジ部21)の応力緩和試験を実施した。
1)バンドソーを用いてダイヤフラムバルブのフランジ部のみを切削し、フランジ切削片を用意した。
2)M16ボルト(材質:SCM435)4本を用いて、ボルトの頭部側から順に応力分散板、フランジ切削片、パッキン(積水化学工業社製・エスロンPTFEパッキン 50A JIS10K(PP50))、およびステンレス鋼製管フランジ(MIEテクノ社製・SUSF304-TRFF-10K-50A)を連結させたサンプルを用意した。以下、本サンプルを“応力緩和試験用サンプル”と呼ぶ。
3)応力緩和試験用サンプルを一軸試験機(株式会社オリエンテック社製・RTF-2430-W-XL-S)にセットした後、応力緩和試験用サンプルのボルトに一軸試験機の昇降板を接触させ、43.75kNの初期荷重を応力緩和試験用サンプルのボルトに負荷した。
4)初期荷重の負荷後、一軸試験機の昇降板の高さを3時間固定させ、一軸試験機に負荷される荷重を計測した。
[Stress relaxation test]
A stress relaxation test was carried out on a flange portion (for example, the first flange portion 21) of a diaphragm valve according to the following procedure.
1) Only the flange portion of the diaphragm valve was cut using a band saw to prepare a flange cutting piece.
2) A sample was prepared by connecting four M16 bolts (material: SCM435) to, in order from the head side of the bolts, a stress dispersion plate, flange cuttings, packing (Eslon PTFE packing 50A JIS10K (PP50) manufactured by Sekisui Chemical Co., Ltd.), and a stainless steel pipe flange (SUSF304-TRFF-10K-50A manufactured by MIE Techno Co., Ltd.). Hereinafter, this sample will be referred to as the "stress relaxation test sample."
3) The sample for the stress relaxation test was set in a uniaxial testing machine (RTF-2430-W-XL-S, manufactured by Orientec Co., Ltd.), and then the lifting plate of the uniaxial testing machine was brought into contact with the bolt of the sample for the stress relaxation test, and an initial load of 43.75 kN was applied to the bolt of the sample for the stress relaxation test.
4) After the initial load was applied, the height of the lifting plate of the uniaxial testing machine was fixed for 3 hours, and the load applied to the uniaxial testing machine was measured.

[評価]
表1は、実施例1、2および比較例1~3のダイヤフラムバルブについて、3時間経過後の負荷荷重と、負荷荷重保持割合と、施工性の判定結果を示す。
[evaluation]
Table 1 shows the load after 3 hours, the load retention rate, and the evaluation results of workability for the diaphragm valves of Examples 1 and 2 and Comparative Examples 1 to 3.

負荷荷重保持割合とは、3時間経過後の負荷荷重を、初期の負荷荷重で除した値である。応力分散板が設置可能な場合は施工性を〇、設置不可の場合は施工性を×とした。 The load retention rate is the load after three hours divided by the initial load. If the stress distribution plate could be installed, the workability was rated as "OK", and if it could not be installed, the workability was rated as "X".

負荷荷重保持割合が85%以上かつ施工性が〇の場合を良好(〇)とし、負荷荷重保持割合が85%未満または施工性が×の場合を不良(×)とした。 If the load retention rate was 85% or more and the workability was good, it was rated as good (〇), and if the load retention rate was less than 85% or the workability was poor, it was rated as poor (×).


実施例1では応力分散板厚さtが2.0mmのダイヤフラムバルブを用いて負荷荷重の評価および施工性の評価を行った。実施例1のダイヤフラムバルブでは負荷荷重保持割合は89.5%となり、施工性は〇となり、判定は良好となった。

In Example 1, the load and workability were evaluated using a diaphragm valve with a stress dispersion plate thickness t of 2.0 mm. The diaphragm valve of Example 1 had a load retention rate of 89.5%, and the workability was rated as good.

実施例2では応力分散板厚さtが3.0mmのダイヤフラムバルブを用いて負荷荷重の評価および施工性の評価を行った。実施例2のダイヤフラムバルブでは負荷荷重保持割合は94.3%となり、施工性は〇となり、判定は良好となった。 In Example 2, a diaphragm valve with a stress distribution plate thickness t of 3.0 mm was used to evaluate the load and ease of installation. The diaphragm valve of Example 2 had a load retention rate of 94.3%, and its ease of installation was rated as good.

比較例1では応力分散板を除いたダイヤフラムバルブを用いて負荷荷重の評価および施工性の評価を行った。比較例1のダイヤフラムバルブでは負荷荷重保持割合は52.6%となり、施工性は〇となり、判定は不良となった。 In Comparative Example 1, a diaphragm valve without a stress distribution plate was used to evaluate the load and ease of installation. For the diaphragm valve of Comparative Example 1, the load retention rate was 52.6%, and the ease of installation was rated as good, resulting in a poor evaluation.

比較例2では応力分散板厚さtが1.0mmのダイヤフラムバルブを用いて負荷荷重の評価および施工性の評価を行った。比較例2のダイヤフラムバルブでは負荷荷重保持割合は57.4%となり、施工性は〇となり判定は不良となった。 In Comparative Example 2, a diaphragm valve with a stress distribution plate thickness t of 1.0 mm was used to evaluate the load and ease of installation. For the diaphragm valve of Comparative Example 2, the load retention rate was 57.4%, and the ease of installation was rated as good, resulting in a poor evaluation.

比較例3では応力分散板厚さtが5.0mmのダイヤフラムバルブを用いて施工性の評価を行った。比較例3のダイヤフラムバルブでは施工性は×となり、判定は不良となった。 In Comparative Example 3, workability was evaluated using a diaphragm valve with a stress dispersion plate thickness t of 5.0 mm. The workability of the diaphragm valve in Comparative Example 3 was rated x and was judged to be poor.

[長期締付トルク測定]
以下の要領に従い、ダイヤフラムバルブのフランジ部(例えば、第1フランジ部21)の長期締付トルク評価を実施した。
1)M16ボルト4本を用いて、ボルトの頭部側から順にステンレス鋼製管フランジ(MIEテクノ社製・SUSF304-TRFF-10K-50A)、パッキン(積水化学工業社製・エスロンPTFEパッキン 50A JIS10K(PP50))、ダイヤフラムバルブのフランジ部、応力分散板およびM16ナットを連結させたサンプルを用意した。
2)M16スパナおよびデジタルトルクレンチを用いて、M16ボルト4本をそれぞれ35N・mで締め付けた。
3)23℃の恒温環境下にてサンプルを1,500時間静置させた。
4)M16スパナおよびデジタルトルクレンチを用い、増し締め法によって1,500時間経過後の4本のボルトの締付トルクを測定した。
[Long-term tightening torque measurement]
A long-term tightening torque evaluation of a flange portion (for example, the first flange portion 21) of a diaphragm valve was carried out according to the following procedure.
1) A sample was prepared by connecting four M16 bolts, in this order from the head side of the bolts, a stainless steel pipe flange (MIE Techno Corporation, SUSF304-TRFF-10K-50A), a packing (Sekisui Chemical Co., Ltd., Eslon PTFE packing 50A JIS10K (PP50)), a flange portion of a diaphragm valve, a stress dispersion plate, and an M16 nut.
2) Using an M16 wrench and a digital torque wrench, four M16 bolts were tightened to 35 N·m each.
3) The sample was left to stand in a constant temperature environment of 23°C for 1,500 hours.
4) Using an M16 wrench and a digital torque wrench, the tightening torque of the four bolts was measured after 1,500 hours had elapsed using the retightening method.

表2は、実施例3~4および比較例4~7のダイヤフラムバルブについて、1,500h時間経過後の締付トルク(4本のボルトの締付トルクの平均値)および締付トルク保持率を示す。 Table 2 shows the tightening torque (average tightening torque of the four bolts) and tightening torque retention rate after 1,500 hours for the diaphragm valves of Examples 3-4 and Comparative Examples 4-7.

締付トルクの保持率とは、1,500時間経過後の締付トルクを、初期の締付トルク(35N・m)で除した値である。 The tightening torque retention rate is the tightening torque after 1,500 hours divided by the initial tightening torque (35 N·m).

締付トルクの保持率が50%以上かつ施工性が○の場合を良好(○)とし、締付トルクの保持率が50%未満または施工性が×の場合を不良(×)とした。
A tightening torque retention rate of 50% or more and workability of ○ was rated as good (○), and a tightening torque retention rate of less than 50% or workability of × was rated as poor (×).

表2に示すように、厚みが1.5mm以上4mm以下である応力分散板を備えたダイヤフラムバルブ(実施例3-6)では締付トルクの保持率が良好な値となり、止水性を向上させることができた。 As shown in Table 2, the diaphragm valve (Examples 3-6) equipped with a stress dispersion plate having a thickness of 1.5 mm or more and 4 mm or less had a good tightening torque retention rate, and was able to improve watertightness.

一方、応力分散板を備えていないダイヤフラムバルブ(比較例4,5)または厚みが1.5mm以下である応力分散板を備えたダイヤフラムバルブ(比較例6)では十分な締付トルクの保持率を得ることができなかった。 On the other hand, a sufficient tightening torque retention rate could not be achieved with diaphragm valves without stress dispersion plates (Comparative Examples 4 and 5) or with diaphragm valves with stress dispersion plates having a thickness of 1.5 mm or less (Comparative Example 6).

また、厚みが5mmである応力分散板を備えたダイヤフラムバルブ(比較例7)では締付トルクの保持率は良好な値となったものの施工性は×となり、判定は不良となった。 Furthermore, the diaphragm valve equipped with a 5 mm thick stress dispersion plate (Comparative Example 7) had a good tightening torque retention rate, but its workability was rated as x, resulting in a poor evaluation.

さらに、実施例3と実施例4との比較、および実施例5と実施例6との比較から示されるように、材質としてSUS304のボルトを用いた方がSCM435のボルトを用いた時と比べて締付トルクの保持率がより良好な値となる。この要因として、以下の内容が推測される。 Furthermore, as shown by a comparison between Example 3 and Example 4, and a comparison between Example 5 and Example 6, the use of SUS304 bolts results in a better tightening torque retention rate than the use of SCM435 bolts. The following are presumed to be the reasons for this.

すなわち、SUS304の方がSCM435と比較してヤング率が小さく、同じ締付トルクでボルトを締め付けた場合に、締め付けによって生じるボルトの伸びはSUS304製のボルトの方が大きい。この影響により、ダイヤフラムのフランジ部のボルト締結穴(例えば、ボルト締結穴21c)付近に存在するポリエチレン系樹脂の圧縮による陥没が小さくなる。その結果、ボルトの軸力が長期にわたってより維持され、一定時間経過後もトルクの保持率が高くなると考察される。 In other words, SUS304 has a smaller Young's modulus than SCM435, and when the bolts are tightened with the same tightening torque, the bolt elongates more when tightened with a SUS304 bolt. This reduces the collapse caused by compression of the polyethylene resin present near the bolt fastening holes (e.g., bolt fastening hole 21c) in the flange portion of the diaphragm. As a result, the axial force of the bolt is maintained for a longer period of time, and it is believed that the torque retention rate is higher even after a certain period of time has passed.

以上のように、ポリエチレン系樹脂によって形成されたダイヤフラムバルブに関し、ボルト締結部に応力分散板を設置することで、超純水用バルブとしての機能を損なわず、ボルトの締め付けによる圧縮クリープ変形を抑制でき、止水性を維持可能なことを見出した。 As described above, we have discovered that by installing a stress distribution plate at the bolt fastening point of a diaphragm valve made of polyethylene resin, compressive creep deformation caused by bolt tightening can be suppressed and watertightness can be maintained without impairing the valve's functionality as a valve for ultrapure water.

本開示のダイヤフラムバルブは、止水性を向上することが可能な効果を有し、超純水用途および耐薬用途等に利用することができる。 The diaphragm valve disclosed herein has the effect of improving watertightness and can be used in ultrapure water applications, chemical-resistant applications, etc.

10 :ダイヤフラムバルブ
15 :応力分散板
21 :第1フランジ部
21b :面
22 :第2フランジ部
22b :面
24 :流路
24a :入口
24b :出口
71 :他部材
75 :他部材
10: Diaphragm valve 15: Stress dispersion plate 21: First flange portion 21b: Surface 22: Second flange portion 22b: Surface 24: Flow path 24a: Inlet 24b: Outlet 71: Other member 75: Other member

Claims (7)

流路の入口が形成され、第1他部材との接続を目的とする第1フランジ部と、
前記流路の出口が形成され、第2他部材との接続を目的とする第2フランジ部と、
前記流路を開閉するダイヤフラムと、
前記ダイヤフラムを駆動することにより前記流路を閉塞または開放する駆動機構と、
前記第1フランジ部の前記第1他部材と接続される側と反対側の第1面に配置された第1応力分散板と、
前記第2フランジ部の前記第2他部材と接続される側と反対側の第2面に、前記第1応力分散板と繋がらずに配置された第2応力分散板と、を備え、
前記第1フランジ部は、前記第1応力分散板とともに貫通する第1ボルトと、前記第1ボルトに螺合する第1ナットによって前記第1他部材の先端のフランジと接続され、前記第1ボルトが貫通する第1押圧部材と前記第1フランジ部とによって前記第1他部材のフランジが挟まれ、前記第1他部材のフランジは、前記第1押圧部材と前記第1フランジ部より径が小さく、前記第1ボルトは、前記第1他部材のフランジの外側に配置され、
前記第2フランジ部は、前記第2応力分散板とともに貫通する第2ボルトと、前記第2ボルトに螺合する第2ナットによって前記第2他部材の先端のフランジと接続され、前記第2ボルトが貫通する第2押圧部材と前記第2フランジ部とによって前記第2他部材のフランジが挟まれ、前記第2他部材のフランジは、前記第2押圧部材と前記第2フランジ部より径が小さく、前記第2ボルトは、前記第2他部材のフランジの外側に配置され、
前記第1フランジ部および前記第2フランジ部は、ポリエチレン系樹脂によって形成されており、
前記第1応力分散板および前記第2応力分散板の各々の厚さが1.5mm以上4mm以下であり、
前記第1ボルトおよび前記第2ボルトの各々の材質のヤング率が200GPa以下である、
ダイヤフラムバルブ。
a first flange portion in which an inlet of the flow path is formed and which is intended to be connected to a first other member;
a second flange portion in which an outlet of the flow path is formed and which is intended to be connected to a second other member;
a diaphragm that opens and closes the flow path;
a driving mechanism that drives the diaphragm to close or open the flow path;
a first stress dispersion plate disposed on a first surface of the first flange portion opposite to a side connected to the first other member;
a second stress dispersion plate disposed on a second surface of the second flange portion opposite to the side connected to the second other member , the second stress dispersion plate being not connected to the first stress dispersion plate;
the first flange portion is connected to a flange at the tip of the first other member by a first bolt that penetrates together with the first stress distribution plate and a first nut that screws onto the first bolt, the flange of the first other member is sandwiched between a first pressing member through which the first bolt penetrates and the first flange portion, the flange of the first other member has a smaller diameter than the first pressing member and the first flange portion, and the first bolt is disposed outside the flange of the first other member,
the second flange portion is connected to a flange at the tip of the second other member by a second bolt that penetrates together with the second stress distribution plate and a second nut that screws onto the second bolt, the flange of the second other member is sandwiched between a second pressing member through which the second bolt penetrates and the second flange portion, the flange of the second other member has a smaller diameter than the second pressing member and the second flange portion, and the second bolt is disposed outside the flange of the second other member,
the first flange portion and the second flange portion are formed of a polyethylene-based resin,
The thickness of each of the first stress dispersion plate and the second stress dispersion plate is 1.5 mm or more and 4 mm or less,
The Young's modulus of the material of each of the first bolt and the second bolt is 200 GPa or less.
Diaphragm valve.
前記第1応力分散板は、前記第1フランジ部の2つ以上のボルト締結孔に亘るように形成され、
前記第2応力分散板は、前記第2フランジ部の2つ以上のボルト締結孔に亘るように形成されている、請求項1に記載のダイヤフラムバルブ。
the first stress dispersion plate is formed to extend over two or more bolt fastening holes of the first flange portion,
2. The diaphragm valve according to claim 1, wherein the second stress dispersion plate is formed so as to span two or more bolt fastening holes of the second flange portion.
前記第1応力分散板が前記第1面と接する面積は、前記第1面の面積の50%以上であり、
前記第2応力分散板が前記第2面と接する面積は、前記第2面の面積の50%以上である、
請求項1または2に記載のダイヤフラムバルブ。
an area of the first stress dispersion plate in contact with the first surface is 50% or more of an area of the first surface;
an area where the second stress dispersion plate is in contact with the second surface is 50% or more of an area of the second surface;
3. The diaphragm valve according to claim 1 or 2.
前記第1応力分散板および前記第2応力分散板の各々の材質がステンレス鋼である、
請求項1~3のいずれか1項に記載のダイヤフラムバルブ。
The first stress dispersion plate and the second stress dispersion plate are each made of stainless steel.
The diaphragm valve according to any one of claims 1 to 3.
前記第1ボルトおよび前記第2ボルトの各々の材質がステンレス鋼である、請求項1~4のいずれか1項に記載のダイヤフラムバルブ。 A diaphragm valve as described in any one of claims 1 to 4, wherein the first bolt and the second bolt are each made of stainless steel. 前記第1ボルトおよび前記第2ボルトの各々の材質がSUS304である、請求項1~5のいずれか1項に記載のダイヤフラムバルブ。 The diaphragm valve described in any one of claims 1 to 5, wherein the first bolt and the second bolt are each made of SUS304. 前記ダイヤフラムバルブの用途が、超純水用途または耐薬用途である、
請求項1~6のいずれか1項に記載のダイヤフラムバルブ。
The diaphragm valve is used for ultrapure water or chemical resistance.
The diaphragm valve according to any one of claims 1 to 6.
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