JP3599374B2 - 弁頭変位量の精度を向上させた電磁弁 - Google Patents

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、電磁弁に関する。本発明は、より詳細には、負圧で使用するのに好適な電磁弁に関する。
【０００２】
【従来の技術】
特開平５−２７２６５８号に示される従来の電磁弁６０は、図４の如く、流入口６２及び流出口６４が形成されたベース６６と、流出口６４を閉鎖可能な弁頭６８とを有してなる。半導体製造分野で使用される流体は特殊なものであり、常に外気と遮断されていなければならない。そのため、流入口６２及び流出口６４は、ダイヤフラム７０で覆われている。弁頭６８はこのダイヤフラム７０によって形成された内部空間内に配置される。
【０００３】
ケース７２内には、弁頭６８と同心上でコア７４が保持されている。ソレノイド７６はケース内でコア７４を囲繞するように設けられている。弁頭６８はばね７８によって下方に付勢され、流出口６４は常時閉鎖されている。ソレノイド７６が通電されると、弁頭６８はコア７４に吸引される。弁頭６８のストロークは、ダイヤフラム７０との間隙に支配される。弁頭６８のストロークは、コア７４の上下位置を調節することにより設定変更される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
流体流量は、弁頭６８のストロークに対して敏感に応答する。特に、半導体製造分野では、流体流量を正確に制御する必要がある。ところが、この分野では、系内を負圧にすることが多く、そのため、電磁弁も負圧で使用される。
【０００５】
ダイヤフラム７０によって覆われる内部空間が負圧になると、ダイヤフラム７０は内外圧力差により内部空間側に歪む。そのため、ダイヤフラム７０と弁頭６８との間の間隙が小さくなり、弁頭６８のストロークが変化する。その結果、流体流量を正確に制御することができなくなる。ダイヤフラム７０を厚くすると、その変形は小さくなるが、弁頭６８の吸引力が弱くなって制御できる流体流量が少なくなる。
【０００６】
なお、従来の電磁弁では、ダイヤフラム７０が磁性体からなっているので、ダイヤフラム７０が磁路の一部となる。そのため、磁束密度の上昇が妨げられ、ソレノイドの起磁力を効率的に利用できないという問題もある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
そこで、本発明は、流入口及び流出口が形成されたベースと、前記流入口又は前記流出口の一方を閉鎖可能な弁頭と、該弁頭により前記流入口又は流出口の一方を閉鎖するように前記弁頭を収納して前記ベース上面に固着されたバルブベースと、前記弁頭を覆うように該バルブベースに固着されたダイヤフラムと、前記バルブベースに立設されたケースと、該ケースに保持されたコアと、前記コアを囲繞するソレノイドとを有する電磁弁において、前記コアが前記弁頭と別体で、該コアが前記ダイヤフラムを貫通し、その先端が前記弁頭に対向し、該弁頭に対して前記コアの上下位置が調節可能であることを特徴とする電磁弁により前記課題を解決した。
【０００８】
【作用】
ソレノイドが通電されると、コアと弁頭との間に磁束が発生する。弁頭はコアに向って吸引される。弁頭のストロークは、コアの先端と弁頭との間の間隙によってのみ支配される。従来の電磁弁では、コアの先端と弁頭との間にダイヤフラムが介在しており、内外圧力差によるダイヤフラムの変形が弁頭のストロークを変化させていた。本発明の電磁弁では、コアがダイヤフラムを貫通して、弁頭と対向しているので、仮にダイヤフラムが変形したときでも、弁頭のストロークが一定になり、流体流量に変化が生じることはない。
【０００９】
なお、ダイヤフラムを非磁性体にすることにより、磁束がダイヤフラムに漏洩することを防止できる。
【００１０】
【実施例】
以下、図面を参照して本発明の実施例を説明する。図１は、電磁弁１０の断面図である。電磁弁１０の上流側には、例えば、質量流量計１２が接続されている。図２は、電磁弁１０における弁頭近辺の拡大図である。
【００１１】
電磁弁１０は、上面に流入口１４及び流出口１６が形成されたベース１８を有する。ベース１８の上面には、環状板２０及びＯリング２２を介して、円形ボア２４を有するバルブベース２６が固着されている。Ｏリング２２の直径より薄い厚みの環状板２２を使用することにより、Ｏリング２２は適切量変形する。これによって、外部へのガスの漏洩が防止されている。バルブベース２６には、円形ボア２４の周囲において、軸方向に貫通する流路２８が９０°間隔で形成されている。
【００１２】
ベース１８の上面には、さらに、流出口１６と同心で環状の弁座３０が配置されている。３２は弁座ホルダー、３４はディスクスプリングである。ディスクスプリング３４は円形ボア２４内の段部３６に圧入され、段部３６と弁座ホルダー３２との間で挟持されている。弁座ホルダー３２は、さらに、弁座３０の段部３８に係合している。周方向等間隔で設けられた脚部がベース１８の上面に当接し、弁座３０がベース１８及びバルブベース２６に対して位置決めされる。
【００１３】
円形ボア２４内には、弁座３０と同心上に弁頭４０が配設されている。弁頭４０は、ディスクスプリング３４内に圧入されている。ディスクスプリング３４は、弁頭４０をバルブベース２６に対して位置決めする機能と弁頭４０を元の位置に復帰させる機能を有する。なお、ディスクスプリング３４は、図３に示されるように、放射状に延びる長孔３５を有する。この長孔３５は、ディスクスプリング３４に可撓性を付与するとともに、後述のようにガスの通路として機能する。
【００１４】
円形ボア２４と弁頭４０との間には隙間が設けられている。流体は、流入口１４から、バルブベース２６の流路２８、円形ボア２４と弁頭４０との間の隙間、ディスクスプリング３４の長孔３５、及び（電磁弁が「開」のとき）弁座３０と弁頭４０の間の隙間を介して、流出口１６に流れる。
【００１５】
バルブベース２６には、ケース４２が立設されている。コア４４はケース４２内に保持され、調節ねじ４６によって上下位置を調整される。ケース４２内には、コア４４を囲繞するソレノイド４８が設けられている。
【００１６】
バルブベース２６には、環状で非磁性体からなるダイヤフラム５０が略々水平に溶接等によって固着されている。コア４４はダイヤフラム５０を貫通して延び、弁頭４０に対向している。ダイヤフラム５０はコア４４の周囲にも溶接されており、ベース１８、バルブベース２６、コア４４及びダイヤフラム５０によって、密封空間が形成される。
【００１７】
弁座３０と弁頭４０との間の流路面積は、弁頭４０のストロークによって支配される。調節ねじ４６を調節すると、ダイヤフラム５０が変形してコア４４が上下動する。弁頭４０のストロークは、コア４４の上下位置によってのみ定まる。
【００１８】
ソレノイド４８が通電されると、磁束は専らコア４４と弁頭４０との間に集中し、弁頭４０はコア４４に吸引される。弁頭４０は弁座３０から離反して、所定流路面積を通じて流体が流出口１６に流れ込む。
【００１９】
以上のように、本発明は、環状のダイヤフラム５０を利用することにより、コア４４の上下位置の調節を可能にするとともに流体流路を外気から遮断し、さらに、ダイヤフラム５０にコア４４を貫通させたので、弁頭４０のストロークの調節を正確且つ容易に行うことができ、流量の微調節が必要で負圧で使用されることが多い半導体製造分野に好適である。
【００２０】
また、ダイヤフラム５０を非磁性体とすれば、磁束は、専らコア４４、弁頭４０及びバルブベース２６を通じ、ダイヤフラム５０が磁路の一部とならないので、起磁力を効率的に利用することができる。
【００２１】
【発明の効果】
本発明の電磁弁は、コアがダイヤフラムを貫通して弁頭に対向しているので、弁頭のストロークは、コアの先端と弁頭の間隙によってのみ定まる。従って、半導体製造工程のように、ダイヤフラムの内外で圧力差が生じるような用途に電磁弁を使用しても、弁頭のストロークがそれによって変わることはなく、流体流量を正確に制御することができる。
【００２２】
請求項２の発明では、さらに、ダイヤフラムを非磁性体にしたことから、コアと弁頭との間の磁束の漏洩が防止されて、ソレノイドの起磁力を効率的に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による電磁弁の断面図。
【図２】図２の弁頭付近の拡大断面図。
【図３】ディスクスプリングの平面図。
【図４】従来の電磁弁の断面図。
【符号の説明】
１４ 流入口
１６ 流出口
１８ベース
２６ バルブベース
４０ 弁頭
４２ ケース
４４ コア
４８ ソレノイド
５０ ダイヤフラム

Claims (2)

1. 流入口及び流出口が形成されたベースと、前記流入口又は前記流出口の一方を閉鎖可能な弁頭と、該弁頭により前記流入口又は流出口の一方を閉鎖するように前記弁頭を収納して前記ベース上面に固着されたバルブベースと、前記弁頭を覆うように該バルブベースに固着されたダイヤフラムと、前記バルブベースに立設されたケースと、該ケースに保持されたコアと、前記コアを囲繞するソレノイドとを有する電磁弁において、
   前記コアが前記弁頭と別体で、該コアが前記ダイヤフラムを貫通し、その先端が前記弁頭に対向し、該弁頭に対して前記コアの上下位置が調節可能であることを特徴とする、
   電磁弁。
2. 前記ダイヤフラムが非磁性体からなる、請求項１の電磁弁。

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