JP2013194827A - 電磁弁 - Google Patents

Abstract

【課題】固定鉄心に対して可動鉄心が傾くことを抑制することのできる電磁弁を提供する。
【解決手段】電磁弁１０は、内部に流体の流路及び弁座部の設けられた流路ブロック１１と、コイル６４Ａ，６４Ｂと、コイル６４Ａの内部に挿入され、弁座部の方向に延びる固定鉄心６５Ａとを備える。電磁弁１０は、弁座部に対向して設けられた弁体２４と、弁体２４を弁座部の方向へ付勢する板ばね２１と、固定鉄心６５Ａに対向するように弁体２４に取り付けられ、弁体２４から固定鉄心６５Ａの方向へ延びる可動鉄心２６と、可動鉄心２６を囲んで可動鉄心２６の延びる方向に延び且つ可動鉄心２６の外周面に対向する対向部を有する外周コア３１と、を備える。可動鉄心２６の延びる方向において、固定鉄心６５Ａ側での可動鉄心２６の外周面と対向部の内周面との距離が、弁体２４側での可動鉄心２６の外周面と対向部の内周面との距離よりも長くされている。
【選択図】 図４

Description

本発明は、流体の流路を連通状態と遮断状態とに切り替える電磁弁に関する。

従来、この種の電磁弁として、弁体の取り付けられた可動鉄心と固定鉄心とが、弁座部と同軸上に配設されたものがある（例えば、特許文献１参照）。そして、コイルへの通電により、板ばねの付勢力に抗して可動鉄心が固定鉄心側へ引き付けられ、弁座部から弁体が離間させられる。

特開２０１１−１２７００号公報

ところで、特許文献１に記載の電磁弁では、可動鉄心は、固定鉄心に対向するように弁体に取り付けられ、弁体から固定鉄心の方向へ延びている。また、固定鉄心に非磁性体部を介して接続され、可動鉄心を囲んで可動鉄心の延びる方向に延び且つ可動鉄心の外周面に対向する対向部を有する可動鉄心ガイド部を備えている。

上記構成では、コイルに通電されると、可動鉄心と対向部との間を通る磁束により、可動鉄心が対向部側へ引き付けられる。ここで、可動鉄心において弁体から離れた固定鉄心側の部分が、対向部側へ引き付けられると、固定鉄心に対して可動鉄心が傾き易くなる。その結果、固定鉄心に可動鉄心が繰り返し当接させられることに伴って、固定鉄心及び可動鉄心に偏摩耗が生じるおそれがある。

本発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであり、その主たる目的は、固定鉄心に対して可動鉄心が傾くことを抑制することのできる電磁弁を提供することにある。

本発明は、上記課題を解決するために、以下の手段を採用した。

第１の手段は、電磁弁であって、内部に流体の流路及び弁座部の設けられた本体と、コイルと、前記コイルの内部に挿入され、前記弁座部の方向に延びる固定鉄心と、前記弁座部に対向して設けられた弁体と、前記弁体を前記弁座部の方向へ付勢する第１付勢部と、前記固定鉄心に対向するように前記弁体に取り付けられ、前記弁体から前記固定鉄心の方向へ延びる可動鉄心と、前記固定鉄心に非磁性体部を介して接続され、前記可動鉄心を囲んで前記可動鉄心の延びる方向に延び且つ前記可動鉄心の外周面に対向する対向部を有する磁性体部と、を備え、前記可動鉄心の延びる方向において、前記固定鉄心側での前記可動鉄心の前記外周面と前記対向部の内周面との距離が、前記弁体側での前記可動鉄心の前記外周面と前記対向部の前記内周面との距離よりも長くされていることを特徴とする。

上記構成によれば、コイルに通電されていない状態では、第１付勢部により弁体が弁座部の方向へ付勢され、弁体が弁座部に近付けられた状態となる。そして、コイルに通電されると、コイルの内部に挿入された固定鉄心に磁束が通される。これにより、固定鉄心に対向する可動鉄心、及び可動鉄心を囲んで可動鉄心の延びる方向に延び且つ可動鉄心の外周面に対向する対向部を有する磁性体部を、磁束が通ることとなる。なお、磁性体部は固定鉄心に非磁性体部を介して接続されているため、固定鉄心から直接磁性体部へ磁束が進むことはない。このため、可動鉄心が固定鉄心側へ引き付けられて、弁座部から弁体が離間させられるとともに、可動鉄心が対向部側へ引き付けられる。

ここで、可動鉄心は、弁体に取り付けられ、弁体から固定鉄心の方向へ延びている。そして、可動鉄心の延びる方向において、固定鉄心側での可動鉄心の外周面と対向部の内周面との距離が、弁体側での可動鉄心の外周面と対向部の内周面との距離よりも長くされている。このため、可動鉄心において固定鉄心側の部分が対向部に引き付けられる力を、可動鉄心において弁体側の部分が対向部に引き付けられる力よりも小さくすることができる。したがって、固定鉄心に対して可動鉄心が傾くことを抑制することができ、固定鉄心に可動鉄心が繰り返し当接させられることに伴って、固定鉄心及び可動鉄心に偏摩耗が生じることを抑制することができる。しかも、可動鉄心において弁体側の部分と対向部との間を通る磁束を、可動鉄心において固定鉄心側の部分と対向部との間を通る磁束よりも多くすることができる。その結果、可動鉄心と対向部との間を通る磁束が減少することを抑制することができ、可動鉄心が固定鉄心側に引き付けられる力が低下することを、抑制することができる。

具体的には、第２の手段のように、前記可動鉄心及び前記対向部の少なくとも一方には、前記可動鉄心の延びる方向において前記固定鉄心側ほど、前記可動鉄心の前記外周面と前記対向部の前記内周面との距離が長くなるように傾斜する傾斜部が形成されているといった構成を、採用することができる。

また、具体的には、第３の手段のように、前記可動鉄心及び前記対向部の少なくとも一方には、前記可動鉄心の延びる方向において、前記固定鉄心側での前記可動鉄心の前記外周面と前記対向部の前記内周面との距離が、前記弁体側での前記可動鉄心の前記外周面と前記対向部の前記内周面との距離よりも長くなるように凹む凹部が形成されているといった構成を、採用することができる。

第４の手段では、前記固定鉄心と前記可動鉄心との間に緩衝部材が設けられ、前記緩衝部材の外縁部が前記対向部に当接している。

上記構成によれば、固定鉄心と可動鉄心との間に緩衝部材が設けられている。このため、固定鉄心に可動鉄心が繰り返し当接させられることに伴って、固定鉄心及び可動鉄心が摩耗することや、パーティクルが発生することを抑制することができる。さらに、緩衝部材の外縁部を対向部に当接させることにより、磁性体部に緩衝部材を容易に組み付けることができるとともに、磁性体部から緩衝部材が外れることを抑制することができる。

第５の手段では、前記固定鉄心は、前記非磁性体部に接続された第１部分と、前記第１部分に対向するとともに前記流体に非接触の第２部分とに分割され、前記第１部分は、前記流体に対して耐腐食性を有する材質で形成され、前記第２部分は、前記第１部分よりも透磁率の高い材質で形成されており、前記第２部分を前記第１部分の方向に付勢する第２付勢部を備える。

上記構成によれば、非磁性体部に接続された第１部分は、流体に対して耐腐食性を有する材質で形成されているため、流体による腐食を抑制することができる。一方、流体に非接触の第２部分は、第１部分よりも透磁率の高い材質で形成されているため、第２部分を通る磁束を、第１部分を通る磁束よりも多くすることができる。このため、可動鉄心が固定鉄心に引き付けられる力が低下することを、抑制することができる。

さらに、第２付勢部により第２部分が第１部分の方向に付勢されることで、第１部分と第２部分とが密着させられる。このため、第１部分及び第２部分の構成を簡素にすることができ、第１部分及び第２部分の加工を容易に行うことができる。しかも、第１部分と第２部分との相対位置が第２付勢部により調整されるため、第１部分及び第２部分の寸法公差を大きくすることができるとともに、第１部分と第２部分との間で過大な力が作用することを抑制することができる。

第６の手段では、前記コイルは第１コイルであり、通電されることにより前記固定鉄心に磁束を通す第２コイルを備え、前記第１コイルと前記第２コイルとが並列に配置されている。

上記構成によれば、第２コイルに通電されることにより、固定鉄心に磁束が通される。このため、第１コイルのみの場合と比較して、固定鉄心を通る磁束を増加させることができ、可動鉄心が固定鉄心側に引き付けられる力を増大させることができる。しかも、第１コイルと第２コイルとが並列に配置されているため、第１コイルの巻き数を増加させる場合と比較して、コイルの径を小さくすることができる。その結果、電磁弁を薄型にすることができる。

第１コイルと第２コイルとが並列に配置された構成では、第１コイルと第２コイルとの並び方向において、対向部の第２コイル側の部分を通る磁束が、対向部の第２コイル側と反対側の部分を通る磁束よりも多くなる。このため、第２コイル側において可動鉄心が対向部に引き付けられる力が、第２コイル側と反対側において可動鉄心が対向部に引き付けられる力よりも大きくなる。その結果、第１コイルと第２コイルとの並び方向において、可動鉄心が第２コイル側へ傾き易くなる。

この点、第７の手段では、前記第１コイルと前記第２コイルとの並び方向において、前記第２コイル側での前記可動鉄心の前記外周面と前記対向部の内周面との距離が、前記第２コイル側と反対側での前記可動鉄心の前記外周面と前記対向部の内周面との距離よりも長くされている。このため、第２コイル側において可動鉄心が対向部に引き付けられる力を低下させることができ、可動鉄心が第２コイル側へ傾くことを抑制することができる。

第８の手段では、前記第１コイル及び前記第２コイルを収容するとともに、切り欠き部の形成されたケースと、前記本体と前記ケースとの間に配置された基台と、前記本体側から前記基台と前記ケースとを締結する第１締結部材と、前記切り欠き部において、前記ケース側から前記基台と前記本体とを締結する第２締結部材と、を備える。

上記構成によれば、本体、基台、及びケースの組み付けにおいて、第１締結部材により本体側から基台とケースとが締結されており、第２締結部材により切り欠き部においてケース側から基台と本体とが締結されている。このため、第１締結部材及び第２締結部材を締結するための部分を、第１コイル及び第２コイルを収容するケースよりも外側へ張り出させて形成する必要がない。したがって、電磁弁を小型化することができる。

第９の手段では、前記第１コイルに通電されるとともに、前記第２コイルに第１方向の電流を流すように通電されることで、前記可動鉄心を前記固定鉄心側へ引き付ける磁力を発生させ、前記第１コイルに通電されるとともに、前記第２コイルに前記第１方向と反対の第２方向の電流を流すように通電されることで、前記可動鉄心を前記固定鉄心側へ引き付ける磁力を消滅させる。

上記構成によれば、第１コイルに通電されるとともに、第２コイルに第１方向の電流を流すように通電されることで、固定鉄心に通される磁束が互いに強められ、可動鉄心を固定鉄心側へ引き付ける磁力が発生する。一方、第１コイルに通電されるとともに、第２コイルに第２方向の電流を流すように通電されることで、固定鉄心に通される磁束が互いに弱められ、可動鉄心を固定鉄心側へ引き付ける磁力が消滅する。このため、可動鉄心を固定鉄心側へ引き付ける磁力を発生させる場合及び消滅させる場合の双方で、第１コイル及び第２コイルの双方に通電される。したがって、第１コイル及び第２コイルへの通電が停止する場合と比較して、第１コイル及び第２コイルへの通電量の合計が変化することを抑制することができる。その結果、コイルへの通電による発熱量の変化に起因して、電磁弁の温度が変化することを抑制することができる。

電磁弁を示す正面図。 図１の電磁弁の側面図。 図１の電磁弁の上面図。 図２の４−４線断面図。 可動鉄心周辺を示す拡大断面図。 電磁弁の変形例を示す上面図。 可動鉄心周辺の変形例を示す拡大断面図。 可動鉄心周辺の他の変形例を示す拡大断面図。 可動鉄心周辺の他の変形例を示す拡大断面図。 可動鉄心周辺の他の変形例を示す拡大断面図。 可動鉄心周辺の他の変形例を示す拡大断面図。 可動鉄心周辺の他の変形例を示す拡大断面図。

以下、一実施形態について図面を参照しつつ説明する。本実施形態では、半導体製造装置等において、プロセスガスの流路を連通状態と遮断状態とに切り替える電磁弁として具体化している。この電磁弁は、ダブルソレノイドを備える常閉式の電磁弁として具体化されている。

図１，２に示すように、電磁弁１０は、流路ブロック１１、ベース４１、フレーム５１、コイル６４Ａ，６４Ｂ、基板７１、コネクタ７５等を備えている。

流路ブロック１１（本体）は、耐薬品性を有するステンレス等により、薄型の直方体状に形成されている。流路ブロック１１では、縦方向（図２の左右方向）の長さが、横方向（図１の左右方向）の長さに対して短く設定され、高さ方向（図１，２の上下方向）の長さに対して略等しく設定されている。なお、高さ方向の一方（図１，２の下方）を下方と称し、高さ方向の他方（図１，２の上方）を上方と称する。

ベース４１（基台）は、透磁率の高い磁性軟鉄等により、薄型の直方体状に形成されている。ベース４１では、縦方向（図２の左右方向）の長さが、横方向（図１の左右方向）の長さに対して短く設定されている。さらに、ベース４１では、高さ方向（図１，２の上下方向）の長さが、縦方向の長さ及び横方向の長さに対して短く設定されている。流路ブロック１１とベース４１とは、縦方向の長さが略一致している。

フレーム５１（ケース）は、熱伝導率の高い金属等により、直角の「Ｕ」字状に形成されている。フレーム５１は、「Ｕ」字状の底部を上側にして配置されている。フレーム５１では、縦方向（図２の左右方向）の長さが、横方向（図１の左右方向）の長さ、及び高さ方向（図１，２の上下方向）の長さに対して短く設定されている。ベース４１とフレーム５１とは、それぞれの縦方向の長さが略一致するとともに、それぞれの横方向の長さが略一致している。

フレーム５１の内部には、コイル６４Ａ，６４Ｂが収容されている。コイル６４Ａ（第１コイル），６４Ｂ（第２コイル）は、円筒状に形成されており、フレーム５１の高さ方向に延びるように配置されている。コイル６４Ａ，６４Ｂは、並列に配置されており、フレーム５１の横方向に並んでいる。

フレーム５１には、２つの切り欠き部５２が形成されている。切り欠き部５２は、フレーム５１の縦方向の端部に形成されており、フレーム５１の高さ方向において、フレーム５１の中間から下端まで延びている。２つの切り欠き部５２は、フレーム５１の対角位置に形成されている。

ベース４１の上面とフレーム５１の下面とが位置合わせされており、ねじ５７（第１締結部材）によってベース４１とフレーム５１とが締結されている。ねじ５７は、フレーム５１の縦方向において、切り欠き部５２と反対側の端部でベース４１とフレーム５１とを締結している。ねじ５７は、ベース４１及びフレーム５１の高さ方向に延びるように配置されている。

流路ブロック１１及びベース４１の縦方向の端部が位置合わせされており、流路ブロック１１の横方向の中央にベース４１が配置されている。ベース４１は、流路ブロック１１とフレーム５１との間に配置されている。このため、ねじ５７は、流路ブロック１１側（下方）からベース４１とフレーム５１とを締結している。そして、フレーム５１の切り欠き部５２において、ねじ５８（第２締結部材）がフレーム５１側（上方）からベース４１と流路ブロック１１とを締結している。

ねじ５７とねじ５８との間において、ベース４１の上面には下方へ延びるピン穴４４が形成されており、フレーム５１の下面には上方へ延びるピン穴５４が形成されている。ピン穴４４とピン穴５４とは連通しており、ピン穴４４，５４にピン５６が挿入されている。これにより、ベース４１の上面に沿ってフレーム５１が回転することを抑制することができる。

基板７１は、矩形板状に形成されている。基板７１では、縦方向（図２の左右方向）の長さが、横方向（図１の左右方向）の長さに対して短く設定されている。フレーム５１の上面と基板７１の下面とは略同寸法に形成されており、フレーム５１の上面にねじ７７により基板７１が取り付けられている。基板７１には、コネクタ７５が取り付けられている。コネクタ７５は、端子７２Ａ，７２Ｂを有している。

図３を併せて参照して、コイル６４Ａ，６４Ｂと端子７２Ａ，７２Ｂとの接続について説明する。コイル６４Ａの両端は端子７３Ａ，７４Ａにそれぞれ接続されており、コイル６４Ｂの両端は端子７３Ｂ，７４Ｂにそれぞれ接続されている。基板７１上において、コネクタ７５の端子７２Ａとコイル６４Ａの端子７３Ａとが接続されている。基板７１上において、コイル６４Ａの端子７４Ａとコイル６４Ｂの端子７４Ｂとが接続されている。そして、基板７１上において、コイル６４Ｂの端子７３Ｂとコネクタ７５の端子７２Ｂとが接続されている。すなわち、コイル６４Ａとコイル６４Ｂとは、電気的に直列に接続されている。そして、コイル６４Ａとコイル６４Ｂとは、通電により発生させる磁束が互いに強め合うように配線されている。

こうした構成において、コネクタ７５の端子７２Ａと端子７２Ｂとの間に電圧が印加されると、コネクタ７５の端子７２Ａからコイル６４Ａの端子７３Ａへ電流が流れる。そして、コイル６４Ａを電流が流れた後、コイル６４Ａの端子７４Ａからコイル６４Ｂの端子７４Ｂへ電流が流れる。さらに、コイル６４Ｂを電流が流れた後、コイル６４Ｂの端子７３Ｂからコネクタ７５の端子７２Ｂへ電流が流れる。このように、コイル６４Ａ，６４Ｂに通電されることにより、電磁弁１０が開かれた状態となる。なお、コイル６４Ａ，６４Ｂに通電されていない状態では、電磁弁１０は閉じられた状態となる。

次に、電磁弁１０の詳細な構成について説明する。図４は、図２の４−４線断面図である。図５は、可動鉄心周辺を示す拡大断面図である。

同図に示すように、流路ブロック１１には、プロセスガスが流入する流入通路１２、弁体２４を収容する弁室１３、及びプロセスガスが流出する流出通路１５が形成されている。流入通路１２（流路）及び流出通路１５(流路)は、流路ブロック１１の下面（取付面）に開口している。流入通路１２と流出通路１５とは、弁室１３を介して連通している。弁室１３（流路）は、円柱状に形成されており、流路ブロック１１の高さ方向に直線状に延びている。弁室１３は、流路ブロック１１の上面に開口している。弁室１３は、流路ブロック１１の縦方向において略全長にわたって形成されている。流入通路１２と弁室１３との接続部には、円環状の弁座部１４が形成されている。

流路ブロック１１において横方向の両端部には、図示しないボルト等を挿入する挿入孔１７が形成されている。挿入孔１７は、流路ブロック１１を高さ方向に貫通している。電磁弁１０は、挿入孔１７にボルト等を挿入して締め付けることにより、他の流路ブロック等に取り付けられる。そして、流入通路１２にプロセスガスの上流側の流路が接続され、流出通路１５にプロセスガスの下流側の流路が接続される。なお、流路ブロック１１を他の流路ブロックに取り付けることに代えて、流路ブロック１１と他の流路ブロック１１とを一体で形成してもよい。

図５に示すように、弁室１３内には、弁体２４が収容されている。弁体２４は、耐薬品性を有するフッ素樹脂等により、円板状に形成されている。弁体２４は弁座部１４に対向している。弁体２４は、上記弁座部１４に対応した寸法で形成されており、弁座部１４に当接することで流入通路１２と弁室１３との連通を遮断する。

弁体２４には、板ばね２１が取り付けられている。板ばね２１（第１付勢部）は、耐薬品性を有するばね鋼等により、円板状に形成されている。板ばね２１には、複数の貫通孔が形成されており、それらの貫通孔を通じて流体の流通を可能としている。板ばね２１の内縁部は弁体２４の外縁部に接続されており、板ばね２１の外縁部は流路ブロック１１に固定されている。板ばね２１は、弁体２４を下方（弁座部１４の方向）へ付勢している。

弁体２４及び板ばね２１には、可動鉄心２６が取り付けられている。可動鉄心２６は、耐薬品性を有するフェライト系のステンレス等により、円柱状に形成されている。可動鉄心２６は、弁体２４及び板ばね２１に対して弁座部１４と反対側に取り付けられており、弁体２４及び板ばね２１から上方（弁座部１４と反対側）へ延びている。

可動鉄心２６の外周には、外周コア３１が設けられている。外周コア３１（磁性体部）は、耐薬品性を有するフェライト系のステンレス等により、円筒状に形成されている。外周コア３１は、流路ブロック１１の高さ方向に延びるように配置されている。流路ブロック１１と外周コア３１とで板ばね２１の外縁部を挟持した状態で、外周コア３１が流路ブロック１１に溶接されている。これにより、流路ブロック１１と外周コア３１とに溶接部３９が形成されており、流路ブロック１１と外周コア３１との間が溶接部３９によりシールされている。

外周コア３１には、非磁性体部３３を介して固定鉄心６５Ａ（図４参照）の第１部分３５が接続されている。非磁性体部３３は、耐薬品性を有する非磁性体材料により、円環状に形成されている。第１部分３５（固定鉄心）は、耐薬品性を有するフェライト系のステンレス等により、円柱状に形成されている。そして、非磁性体部３３の外縁部が外周コア３１の内縁部に溶接されており、非磁性体部３３の内縁部が第１部分３５の外縁部に溶接されている。これらの溶接により、外周コア３１と非磁性体部３３との間、及び非磁性体部３３と第１部分３５との間がシールされている。

非磁性体部３３の下面と第１部分３５の下面とは、同一平面上に配置されている。可動鉄心２６の上面と、非磁性体部３３及び第１部分３５の下面とが対向している。可動鉄心２６の上面と、非磁性体部３３及び第１部分３５の下面とは、所定の間隔をおいて平行に配置されている。可動鉄心２６は、弁体２４及び板ばね２１から第１部分３５の方向（上方）へ延びている。

可動鉄心２６の上面と、非磁性体部３３及び第１部分３５の下面との間には、緩衝シート３７が設けられている。緩衝シート３７（緩衝部材）は、耐薬品性を有するフッ素樹脂等により、シート状に形成されている。緩衝シート３７は、可動鉄心２６及び第１部分３５にそれぞれ対向している。緩衝シート３７は、非磁性体部３３及び第１部分３５の下面に張り付いている。

ここで、外周コア３１は、可動鉄心２６を囲んで可動鉄心２６の延びる方向に延び且つ可動鉄心２６の外周面２６ａに対向する対向部３１ａを有している。対向部３１ａは、外周コア３１の内周部のうち、可動鉄心２６の外周面２６ａに対向する部分である。可動鉄心２６と対向部３１ａとの間を通る磁束を多くするために、対向部３１ａと可動鉄心２６との距離は、外周コア３１のうち対向部３１ａ以外の部分と可動鉄心２６との距離よりも短くなっている。

さらに、可動鉄心２６の延びる方向において、第１部分３５側での可動鉄心２６の外周面２６ａと対向部３１ａの内周面との距離が、弁体２４側での可動鉄心２６の外周面２６ａと対向部３１ａの内周面との距離よりも長くされている。具体的には、対向部３１ａには、可動鉄心２６の延びる方向において第１部分３５側ほど、可動鉄心２６の外周面２６ａからの距離が長くなるように傾斜する傾斜部３１ｂが形成されている。傾斜部３１ｂは、可動鉄心２６の上部（第１部分３５側の部分）の外周に、円環状に設けられている。

緩衝シート３７は、流路ブロック１１と外周コア３１とを溶接する前に、外周コア３１に組み付けられる。この際に、緩衝シート３７の外縁部３７ａを傾斜部３１ｂ（対向部３１ａ）に当接させることにより、外周コア３１に緩衝シート３７を容易に組み付けることができる。さらに、緩衝シート３７が非磁性体部３３及び第１部分３５の下面から剥がれた場合に、外周コア３１から緩衝シート３７が外れることを傾斜部３１ｂにより抑制することができる。

図４に示すように、フレーム５１内には、連絡コア６１、コイル６４Ａ，６４Ｂ、固定鉄心６５Ａ，６５Ｂ、及び圧縮ばね６７が収容されている。

コイル６４Ｂ内には、固定鉄心６５Ｂが挿入されている。固定鉄心６５Ｂは、円柱状に形成されており、フレーム５１の高さ方向に延びるように配置されている。固定鉄心６５Ｂの下端部は、ベース４１に形成された貫通孔４２に挿入されており、流路ブロック１１の上面に当接している。固定鉄心６５Ｂの上端部は、連絡コア６１に形成された貫通孔６１Ｂに挿入されている。連絡コア６１は、透磁率の高い磁性軟鉄等により形成されている。

コイル６４Ａ内には、固定鉄心６５Ａが挿入されている。固定鉄心６５Ａは、第１部分３５と第２部分３６とに分割されている。第２部分３６は、第１部分３５と同一の径で円柱状に形成されており、第１部分３５に対向して配置されている。すなわち、固定鉄心６５Ａは、フレーム５１の高さ方向（弁座部１４の方向）に延びるように配置されている。第２部分３６は、プロセスガス（流体）に非接触であるため、透磁率の高い磁性軟鉄等により形成されている。すなわち、第２部分３６は、第１部分３５よりも透磁率の高い材質で形成されている。外周コア３１は、ベース４１に形成された貫通孔４３に挿入されている。固定鉄心６５Ａ上端部は、連絡コア６１に形成された貫通孔６１Ａに挿入されている。固定鉄心６５Ａの第２部分３６は、コイル６４Ａ及び連絡コア６１に対して摺動可能となっている。

第２部分３６の上面には、係合部６６が形成されている。圧縮ばね６７の下端部は係合部６６と係合しており、圧縮ばね６７の上端部はフレーム５１に当接している。圧縮ばね６７（第２付勢部）は、第２部分３６を第１部分３５の方向に付勢している。これにより、第１部分３５と第２部分３６とが密着させられている。

次に、図４，５を参照して、電磁弁１０の動作態様を説明する。

コイル６４Ａ，６４Ｂに通電していない状態では、板ばね２１により弁体２４が弁座部１４の方向へ付勢されているため、弁体２４が弁座部１４に当接させられている。このため、流入通路１２から流出通路１５へのプロセスガスの流通は遮断されている。

そして、コイル６４Ａ，６４Ｂに通電されると、コイル６４Ａ，６４Ｂの内部に挿入された固定鉄心６５Ａ，６５Ｂに磁束が通される。このとき、コイル６４Ａが固定鉄心６５Ａ，６５Ｂ、連絡コア６１、及びベース４１に通す磁束と、コイル６４Ｂが固定鉄心６５Ａ，６５Ｂ、連絡コア６１、及びベース４１に通す磁束とが互いに強められる。これにより、固定鉄心６５Ａに対向する可動鉄心２６、及び対向部３１ａを有する外周コア３１を、磁束が通ることとなる。なお、外周コア３１は固定鉄心６５Ａの第１部分に非磁性体部３３を介して接続されているため、第１部分３５から直接外周コア３１へ磁束が進むことはない。このため、可動鉄心２６が第１部分３５側へ引き付けられて、弁座部１４から弁体２４が離間させられるとともに、可動鉄心２６は対向部３１ａ側へも引き付けられる。

ここで、可動鉄心２６は、弁体２４に取り付けられ、弁体２４から第１部分３５の方向へ延びている。そして、可動鉄心２６の延びる方向において、第１部分３５側での可動鉄心２６の外周面２６ａと対向部３１ａの内周面との距離が、弁体２４側での可動鉄心２６の外周面２６ａと対向部３１ａの内周面との距離よりも長くされている。このため、可動鉄心２６において第１部分３５側の部分が対向部３１ａに引き付けられる力を、可動鉄心２６において弁体２４側の部分が対向部３１ａに引き付けられる力よりも小さくすることができる。なお、可動鉄心２６は、弁体２４及び板ばね２１に取り付けられているため、弁体２４側の部分が対向部３１ａに引き付けられる力によっては傾きにくい。

したがって、第１部分３５に対して可動鉄心２６が傾くことを抑制することができ、第１部分３５に可動鉄心２６が繰り返し当接させられることに伴って、第１部分３５及び可動鉄心２６に偏摩耗が生じることを抑制することができる。しかも、可動鉄心２６において弁体２４側の部分と対向部３１ａとの間を通る磁束を、可動鉄心２６において第１部分３５側の部分と傾斜部３１ｂとの間を通る磁束よりも多くすることができる。その結果、可動鉄心２６と対向部３１ａとの間を通る磁束が減少することを抑制することができ、可動鉄心２６が第１部分３５側に引き付けられる力が低下することを、抑制することができる。

また、第１部分３５と可動鉄心２６との間に緩衝シート３７が設けられているため、第１部分３５に可動鉄心２６が繰り返し当接させられることに伴って、第１部分３５及び可動鉄心２６が摩耗することや、パーティクルが発生することを抑制することができる。

以上詳述した本実施形態は以下の利点を有する。

・対向部３１ａには、可動鉄心２６の延びる方向において固定鉄心６５Ａの第１部分３５側ほど、可動鉄心２６の外周面２６ａからの距離が長くなるように傾斜する傾斜部３１ｂが形成されている。このため、可動鉄心２６に傾斜部を形成する必要がなく、一般的な形状の可動鉄心２６を用いることができる。

・非磁性体部３３に接続された第１部分３５は、プロセスガスに対して耐腐食性を有するフェライト系のステンレス等で形成されている。このため、プロセスガスに接する第１部分３５の腐食を抑制することができる。一方、プロセスガスに非接触の第２部分３６は、第１部分３５よりも透磁率の高い磁性軟鉄等で形成されている。このため、第２部分３６を通る磁束を、第１部分３５を通る磁束よりも多くすることができる。したがって、可動鉄心２６が固定鉄心６５Ａに引き付けられる力が低下することを、抑制することができる。

・圧縮ばね６７により第２部分３６が第１部分３５の方向に付勢されることで、第１部分３５と第２部分３６とが密着させられている。このため、第１部分３５と第２部分３６とをねじで締結する構成等と比較して、第１部分３５及び第２部分３６の構成を簡素にすることができる。したがって、第１部分３５及び第２部分３６の加工を、容易に行うことができる。しかも、第１部分３５と第２部分３６とをねじで締結する構成等と比較して、第１部分３５と第２部分３６とが密着する面積を大きくすることができる。このため、第１部分３５と第２部分３６との間を通る磁束が減少することを抑制することができる。また、第１部分３５と第２部分３６との相対位置が圧縮ばね６７により調整されるため、第１部分３５及び第２部分３６の寸法公差を大きくすることができる。しかも、第１部分３５と第２部分３６との間で過大な力が作用することを抑制することができる。

・コイル６４Ｂに通電されることにより、固定鉄心６５Ａに磁束が通される。このため、コイル６４Ａのみの場合と比較して、固定鉄心６５Ａを通る磁束を増加させることができ、可動鉄心２６が固定鉄心６５Ａ側に引き付けられる力を増大させることができる。しかも、コイル６４Ａとコイル６４Ｂとが並列に配置されているため、コイル６４Ａの巻き数を増加させる場合と比較して、コイル６４Ａの径を小さくすることができる。その結果、電磁弁１０を薄型にすることができる。

・流路ブロック１１、ベース４１、及びフレーム５１の組み付けにおいて、ねじ５７により流路ブロック１１側からベース４１とフレーム５１とが締結されている。そして、フレーム５１の切り欠き部５２において、ねじ５８によりフレーム５１側からベース４１と流路ブロック１１とが締結されている。このため、ねじ５７及びねじ５８を締結するための部分を、フレーム５１よりも外側へ張り出させて形成する必要がない。したがって、電磁弁１０を小型化することができる。

なお、上記実施形態に限定されず、例えば次のように実施することもできる。上記実施形態と同一の部材については、同一の符号を付すことにより説明を省略する。

・図６に示すように、コネクタ７５に代えて、端子１７３Ａ，１７４Ａ，１７３Ｂ，１７４Ｂを有するコネクタ１７５を採用してもよい。上記実施形態と同様に、コイル６４Ａの両端は端子７３Ａ，７４Ａにそれぞれ接続されており、コイル６４Ｂの両端は端子７３Ｂ，７４Ｂにそれぞれ接続されている。そして、基板１７１上において、コネクタ１７５の端子１７３Ａとコイル６４Ａの端子７３Ａとを接続し、コネクタ１７５の端子１７４Ａとコイル６４Ａの端子７４Ａとを接続する。また、基板１７１上において、コネクタ１７５の端子１７３Ｂとコイル６４Ｂの端子７３Ｂとを接続し、コネクタ１７５の端子１７４Ｂとコイル６４Ｂの端子７４Ｂとを接続する。すなわち、コイル６４Ａとコイル６４Ｂとを、電気的に並列に接続する。

そして、コネクタ１７５の端子１７３Ａと端子１７４Ａとの間に電圧を印加して、コイル６４Ａに通電する。それと共に、コネクタ１７５の端子１７３Ｂと端子１７４Ｂとの間に電圧を印加して、コイル６４Ｂに第１方向の電流を流すように通電する。これにより、可動鉄心２６を固定鉄心６５Ａ側へ引き付ける磁力を発生させる。一方、コイル６４Ａに通電するとともに、コイル６４Ｂに第１方向と反対の第２方向の電流を流すように通電する。これにより、可動鉄心２６を固定鉄心６５Ａ側へ引き付ける磁力を消滅させる。

こうした構成によれば、可動鉄心２６を固定鉄心６５Ａ側へ引き付ける磁力を発生させる場合及び消滅させる場合の双方で、コイル６４Ａ及びコイル６４Ｂの双方に通電される。したがって、コイル６４Ａ及びコイル６４Ｂへの通電が停止する場合と比較して、コイル６４Ａ及びコイル６４Ｂへの通電量の合計が変化することを抑制することができる。その結果、コイル６４Ａ，６４Ｂへの通電による発熱量の変化に起因して、電磁弁１０の温度が変化することを抑制することができる。

・図７に示すように、外周コア３１の傾斜部３１ｂを省略するとともに、可動鉄心２２６に、可動鉄心２２６の延びる方向において第１部分３５側ほど、対向部３１ａからの距離が長くなるように傾斜する傾斜部２２６ａを形成することもできる。また、図８に示すように、図７の傾斜部２２６ａに代えて、可動鉄心２２６に、可動鉄心２２６の延びる方向において、第１部分３５側での可動鉄心２２６の外周面と対向部３１ａの内周面との距離が、弁体２４側での可動鉄心２２６の外周面と対向部３１ａの内周面との距離よりも長くなるように凹む凹部２２６ｂを形成することもできる。同様にして、図９に示すように、図５の傾斜部３１ｂに代えて、対向部３１ａに、可動鉄心２６の延びる方向において、第１部分３５側での可動鉄心２６の外周面２６ａと対向部３１ａの内周面との距離が、弁体２４側での可動鉄心２６の外周面２６ａと対向部３１ａの内周面との距離よりも長くなるように凹む凹部２２６ｃを形成することもできる。これらの構成によっても、可動鉄心２２６の延びる方向において、第１部分３５側での可動鉄心２２６の外周面と対向部３１ａの内周面との距離を、弁体２４側での可動鉄心２２６の外周面と対向部３１ａの内周面との距離よりも長くすることができる。なお、図７，８に示すように、緩衝シート３７を省略することもできる。

・図１０に示すように、外周コア３１に傾斜部３１ｂを形成するとともに、可動鉄心３２６に、可動鉄心３２６の延びる方向において第１部分３５側ほど、対向部３１ａからの距離が長くなるように傾斜する傾斜部３２６ａを形成することもできる。こうした構成によっても、可動鉄心３２６の延びる方向において、第１部分３５側での可動鉄心３２６の外周面と対向部３１ａの内周面との距離を、弁体２４側での可動鉄心３２６の外周面と対向部３１ａの内周面との距離よりも長くすることができる。

・コイル６４Ａとコイル６４Ｂとが並列に配置された構成（図４，５参照）では、コイル６４Ａとコイル６４Ｂとの並び方向（図４の左右方向）において、対向部３１ａのコイル６４Ｂ側（図５の右側）の部分を通る磁束が、対向部３１ａのコイル６４Ｂ側と反対側（図５の左側）の部分を通る磁束よりも多くなる。このため、コイル６４Ｂ側において可動鉄心２６が対向部３１ａに引き付けられる力が、コイル６４Ｂ側と反対側において可動鉄心２６が対向部３１ａに引き付けられる力よりも大きくなる。その結果、コイル６４Ａとコイル６４Ｂとの並び方向において、可動鉄心２６がコイル６４Ｂ側へ傾き易くなる。

これに対して、図１１に示すように、コイル６４Ａとコイル６４Ｂとの並び方向（図１１の左右方向）において、コイル６４Ｂ側（図１１の右側）での可動鉄心２６の外周面２６ａと対向部３１ａの内周面との距離を、コイル６４Ｂ側と反対側（図１１の左側）での可動鉄心２６の外周面２６ａと対向部３１ａの内周面との距離よりも長くしてもよい。具体的には、コイル６４Ｂ側の傾斜部４３１ｂを、コイル６４Ｂ側と反対側の傾斜部３１ｂよりも大きくしてもよい。あるいは、図１２に示すように、可動鉄心２６においてコイル６４Ｂ側のみに傾斜部４２６ａを形成してもよい。傾斜部４２６ａは、可動鉄心２６の延びる方向において第１部分３５側に形成されている。この場合、外周コア３１の傾斜部３１ｂ，４３１ｂを省略してもよい。これらの構成によれば、コイル６４Ｂ側において可動鉄心２６が対向部３１ａに引き付けられる力を低下させることができ、可動鉄心２６がコイル６４Ｂ側へ傾くことを抑制することができる。さらに、同様の作用効果を奏する範囲で、傾斜部４３１ｂ，４２６ａと上述した変形例の構成とを組み合わせてもよい。なお、図１１に示すように、傾斜部４３１ｂの断面が曲面となるようにしてもよい。また、緩衝シート４３７の外縁部が外周コア３１に当接しないようにするとともに、緩衝シート４３７を第１部分３５及び非磁性体部３３の下面に接着するようにしてもよい。

・固定鉄心６５Ａにおいて、第１部分３５と第２部分３６とを、接着又は締結部材により締結することもできる。また、固定鉄心６５Ａにおいて、第１部分３５と第２部分３６とを一体に形成することもできる。その場合には、固定鉄心６５Ａを、耐薬品性を有するフェライト系のステンレス等、又は透磁率の高い磁性軟鉄等により形成することができる。なお、これらの場合は圧縮ばね６７を省略することができる。

・固定鉄心６５Ａ，６５Ｂ、及び可動鉄心２６は、円柱状に限らず、六角柱状等、その他の柱状を採用することもできる。

・コイル６４Ｂを省略して、コイル６４Ａのみを備える構成、すなわちシングルソレノイドを備える電磁弁として具体化することもできる。

・プロセスガスの流通方向を、上記実施形態と反対にすることもできる。すなわち、流出通路１５からプロセスガスを流入させ、流入通路１２からプロセスガスを流出させることもできる。

・電磁弁１０を、薬液等の液体の流路を連通状態と遮断状態とに切り替える電磁弁として具体化することもできる。

１０…電磁弁、１１…流路ブロック、１４…弁座部、２１…板ばね（第１付勢部）、２４…弁体、２６…可動鉄心、２６ａ…外周面、３１…外周コア（磁性体部）、３１ａ…対向部、３１ｂ…傾斜部、３３…非磁性体部、３５…第１部分（固定鉄心）、３６…第２部分（固定鉄心）、３７…緩衝シート（緩衝部材）、３７ａ…外縁部、４１…ベース（基台）、５１…フレーム（ケース）、５２…切り欠き部、６４Ａ…コイル（第１コイル）、６４Ｂ…コイル（第２コイル）、６５Ａ…固定鉄心、６５Ｂ…固定鉄心、６７…圧縮ばね（第２付勢部）、２２６…可動鉄心、２２６ａ…傾斜部、２２６ｂ…凹部、２２６ｃ…凹部、３２６…可動鉄心、３２６ａ…傾斜部、４２６ａ…傾斜部、４３１ｂ…傾斜部、４３７…緩衝シート（緩衝部材）。

Claims (9)

1. 内部に流体の流路及び弁座部の設けられた本体と、
   コイルと、
   前記コイルの内部に挿入され、前記弁座部の方向に延びる固定鉄心と、
   前記弁座部に対向して設けられた弁体と、
   前記弁体を前記弁座部の方向へ付勢する第１付勢部と、
   前記固定鉄心に対向するように前記弁体に取り付けられ、前記弁体から前記固定鉄心の方向へ延びる可動鉄心と、
   前記固定鉄心に非磁性体部を介して接続され、前記可動鉄心を囲んで前記可動鉄心の延びる方向に延び且つ前記可動鉄心の外周面に対向する対向部を有する磁性体部と、
   を備え、
   前記可動鉄心の延びる方向において、前記固定鉄心側での前記可動鉄心の前記外周面と前記対向部の内周面との距離が、前記弁体側での前記可動鉄心の前記外周面と前記対向部の前記内周面との距離よりも長くされていることを特徴とする電磁弁。
2. 前記可動鉄心及び前記対向部の少なくとも一方には、前記可動鉄心の延びる方向において前記固定鉄心側ほど、前記可動鉄心の前記外周面と前記対向部の前記内周面との距離が長くなるように傾斜する傾斜部が形成されている請求項１に記載の電磁弁。
3. 前記可動鉄心及び前記対向部の少なくとも一方には、前記可動鉄心の延びる方向において、前記固定鉄心側での前記可動鉄心の前記外周面と前記対向部の前記内周面との距離が、前記弁体側での前記可動鉄心の前記外周面と前記対向部の前記内周面との距離よりも長くなるように凹む凹部が形成されている請求項１に記載の電磁弁。
4. 前記固定鉄心と前記可動鉄心との間に緩衝部材が設けられ、前記緩衝部材の外縁部が前記対向部に当接している請求項１〜３のいずれか１項に記載の電磁弁。
5. 前記固定鉄心は、前記非磁性体部に接続された第１部分と、前記第１部分に対向するとともに前記流体に非接触の第２部分とに分割され、
   前記第１部分は、前記流体に対して耐腐食性を有する材質で形成され、
   前記第２部分は、前記第１部分よりも透磁率の高い材質で形成されており、
   前記第２部分を前記第１部分の方向に付勢する第２付勢部を備える請求項１〜４のいずれか１項に記載の電磁弁。
6. 前記コイルは第１コイルであり、
   通電されることにより前記固定鉄心に磁束を通す第２コイルを備え、
   前記第１コイルと前記第２コイルとが並列に配置されている請求項１〜５のいずれか１項に記載の電磁弁。
7. 前記第１コイルと前記第２コイルとの並び方向において、前記第２コイル側での前記可動鉄心の前記外周面と前記対向部の内周面との距離が、前記第２コイル側と反対側での前記可動鉄心の前記外周面と前記対向部の内周面との距離よりも長くされている請求項６に記載の電磁弁。
8. 前記第１コイル及び前記第２コイルを収容するとともに、切り欠き部の形成されたケースと、
   前記本体と前記ケースとの間に配置された基台と、
   前記本体側から前記基台と前記ケースとを締結する第１締結部材と、
   前記切り欠き部において、前記ケース側から前記基台と前記本体とを締結する第２締結部材と、
   を備える請求項６又は７に記載の電磁弁。
9. 前記第１コイルに通電されるとともに、前記第２コイルに第１方向の電流を流すように通電されることで、前記可動鉄心を前記固定鉄心側へ引き付ける磁力を発生させ、
   前記第１コイルに通電されるとともに、前記第２コイルに前記第１方向と反対の第２方向の電流を流すように通電されることで、前記可動鉄心を前記固定鉄心側へ引き付ける磁力を消滅させる請求項６〜８のいずれか１項に記載の電磁弁。

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