JP2655967B2 - 電磁弁 - Google Patents

電磁弁

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JP2655967B2
JP2655967B2 JP4101590A JP10159092A JP2655967B2 JP 2655967 B2 JP2655967 B2 JP 2655967B2 JP 4101590 A JP4101590 A JP 4101590A JP 10159092 A JP10159092 A JP 10159092A JP 2655967 B2 JP2655967 B2 JP 2655967B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、例えば、半導体製造プ
ロセス等に用いられる電磁弁に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来の斯種制御弁としては、実開昭59−
77676 号公報に示された電磁弁が知られている。この電
磁弁によればプランジャーの変位置が比較的自由に設計
でき、20SLM程度以上の大流量まで制御可能であり、
また、他の種の制御弁に比べ安価であるという利点があ
る。しかしながら、この構成の制御弁によると、流体と
して特にガスを用いた場合、当該流体がプランジャーと
プランジャーパイプ内周面との間の僅かな空隙を介して
プランジャーの収容部分に入り込み、残留する。このた
め、流体(ガス)を切り換えた場合には、残留する流体
と新らたな流体とが混ざり合ってしまう問題点がある。
かかる問題点は、特に、いくつかのガスを同一の半導体
に対し切換えて与える半導体製造プロセスでは重大であ
る。従って、流体が入り込む部分の内表面積を小さく
し、かつ、滞留の生じにくい構造が望まれており、流体
がガスの場合、ガスパージ等で簡単に除去できることが
望ましい。
【0003】上記に対し、実開平2−76859 号公報に示
されるようにダイヤフラムを用いてガスの残留部を無く
した構成の圧電素子による制御弁も知られている。この
構造の制御弁においては、ダイヤフラムが流体(ガス)
による内圧を受けるが、この内圧による力Fは、ダイヤ
フラムの有効面積をScm2 、内圧をVkg/cm2 としたと
き、 F=S・V で表わされ、例えば、V=2kg/cm2 ,S=4cm2 であ
るとき、F=8kgであり、圧電素子の力が通常で10kg以
上であることから、制御が十分可能なものである。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来例の圧電素子による制御弁は、圧電素子が有する問題
点を引き継いでいる。即ち、圧電素子のストロークは一
般的に、DC 150Vで数ミクロンと小さく、大流量制御
には向かない。また、制御電圧が高く、特別のDC昇圧
回路が必要であり、また、安全性の観点からも優れてい
るとは言い難い。更に、圧電素子は薄い(0.2mm程度)セ
ラミックス板を多数枚積層して作成するもので構造的に
脆く、また、高価でもある。
【0005】上記の圧電素子による制御弁の問題点のう
ち、変位ストローク量が小さい点を補った制御弁として
特開昭63−199978号公報に示された制御弁が知られてい
る。この制御弁はストローク拡大構造を有する駆動力伝
達部材により、ストロークの拡大を図っている。しか
し、この構造の制御弁では、圧電素子の強い力によって
駆動伝達部材の舌片が比較的簡単に変形するものと考え
られ実用に向きにくい。また、圧電素子の変位量が数ミ
クロンと小さいことから、上記拡大構造によるストロー
ク拡大分が、機械的なガタやねじ部等の遊びによって吸
収されることがあり十分な効果を奏しにくいものであ
る。
【0006】そこで本発明では、ストロークは大きいが
力が十分得られないソレノイドタイプの弁駆動手段を有
する電磁弁でありながら、的確な弁制御の可能な電磁弁
を提供することを目的とする。
【0007】また、流体(特にガス)が滞留しにくい構
造の電磁弁を提供することを目的とし、更に、溶接部や
樹脂等のような、流体の化学的作用により変質する部分
をなくすることの可能な電磁弁を提供することを目的と
する。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明に係る電磁弁は、
中央部にネジ穴が形成された天井部を有し、下端部が開
口端とされた磁性体のケースと、このケース内に設けら
れたボビンに巻回されたコイルと、前記ボビンの中央部
を通り、前記ケースの天井部のネジ穴に結合するネジ部
を有する磁性体のコアと、流体が流されるための弁口が
設けられたベースと、前記コイルおよび前記コアが内包
された前記ケースの開口端に設けられ、中空部を有する
有蓋円筒状をなし、開口部が前記ベースの弁口側に設け
られ前記弁口を覆うように配置され、前記蓋部がダイア
フラムである磁性体からなる単一物体のダイアフラム体
と、このダイアフラム体の前記中空部にばねにより付勢
された状態で内蔵され、磁性体からなり、前記コイルに
より発生される磁束を受けて前記ばねの付勢力に抗して
移動することにより前記弁口を開閉する弁体とを備え、
前記コイルにより発生される磁束が、前記コアから前記
ケースの天井部に到り、この天井部で折れ曲がって前記
ケースの周縁部を通り前記ダイアフラム体の円筒部へ到
り、更に、前記弁体側へ折れ曲がり、ここから前記コア
へと戻る磁路を形成するように各部材が配置されている
と共に、前記コアを回動して前記コアの下端面と前記ダ
イアフラム体のダイアフラム部との間の間隙を調整可能
とされていることを特徴とする。
【0009】
【作用】本発明に係る電磁弁は以上の通りに構成される
ので、コイルにより発生される磁束が、コアからケース
の天井部に到り、この天井部で折れ曲がって前記ケース
の周縁部を通りダイアフラム体の円筒部へ到り、更に、
弁体または移動体側へ折れ曲がり、ここから前記コアへ
と戻る磁路を形成することから、磁力により弁体が直接
または移動体により間接に移動する。このため、ダイア
フラムを変位させるために必要な大きな力を要せずに、
弁体を直接または間接に駆動し、弁口の開閉を適切に行
うことができる。
【0010】また、ダイアフラム体は、溶接部や樹脂等
のような、流体の化学的作用により変質する部分を用い
ることなく、流体の流れる側とプランジャー側との間を
シールできるように働く。
【0011】
【実施例】以下、添付図面を参照して本発明に係る電磁
弁を説明する。図1に本発明の一実施例に係る電磁弁を
示す。
【0012】電磁弁のベース1は、直方体状であって両
端部にフィティング部2、3を備えており、フィティン
グ部2、3の外周部には、ネジ2A、3Aが形成されて
いる。ベース1の上面には、図2に斜視図が示されてい
るダイアフラム体4が載置され、ネジにより固定されて
いる。つまり、ダイアフラム体4の基部41は平面形状
が正方形であって、四隅にネジが挿入される穴42が穿
設されており、ベース1の上面の対応する位置に形成さ
れたネジ穴に上記穴42が位置合わせされ、ネジ止めさ
れる。
【0013】ダイアフラム体4の基部41の中央部分か
らは、円筒状に筒部43が立設されている。この円筒部
43の上部にはネジ44が形成されている。筒部43の
内部は、図1から明らかなように中空に形成され、上面
の蓋はダイアフラム45となる。このダイアフラム45
の部分は薄肉に形成される。ダイアフラム体4は、磁性
体により構成される。
【0014】ダイアフラム体4が設けられたベース1の
上面中央部からは、下方に流体の流出口5が形成されて
おり、この流出口5はベース1の中央部で折れ曲げられ
てフィティング部3へ向かう。また、ダイアフラム体4
が設けられたベース1の上面の上記ダイアフラム体4の
近傍部からは、下方に流体の流入口6が形成されてお
り、この流入口6はベース1の略中央部で折れ曲げられ
てフィティング部2へ向かう。ダイアフラム体4とベー
ス1との間にはシール7及びOリング8が介装されダイ
アフラム体4とベース1とにより形成される中空部が外
部と遮断される。ダイアフラム体4により形成される中
空部(弁室)には、弁体9が入っている。
【0015】弁体9は、図3に斜視図が示されるように
略円柱状の上部91の下に上部91より小型の円柱状の
弁頭部92が設けられている。上部91の上面の中央点
から120度ごとの3カ所の位置には穴93が穿設さ
れ、コイルバネ94が入れられている。コイルバネ94
は弁体9を流出口5の入口部である弁口51側へ付勢す
る。上部91の上面の中央点から120度ごとの位置で
あって、上記3カ所の穴93と重ならない位置の周縁部
には、流体の滞留防止のための切欠溝95が設けられて
いる。弁頭92の先端部は弁口51を囲むように壁部が
形成され、壁面がベース1の上面に当接するか離間する
かでオリフィスの調整がなされる。
【0016】10はケースであって、コップを逆さにし
た形状を有し、下端部の内側にはネジ21が形成され、
ダイアフラム体4のネジ44に螺合する。ケース10の
天井部中央にはネジ穴22が形成され、棒状のコア23
(鉄心)の頭部の周縁に形成されたネジ24と螺合す
る。ケース10内には、コイル25が巻回されたコイル
ボビン11が内蔵されている。コイルボビン11の中空
部にはコア23が挿入されている。
【0017】ケース10から上方へ突出したコア23の
ネジ24には固定ナット12が螺合され、いわゆるダブ
ルナットによりコア23を固定する。固定ナット12の
斜視図が図4に示されている。コア23の頭部の端面か
らは六角穴26が穿設されこの六角穴26に治具を入れ
て旋回することにより、コア23の下端面とダイアフラ
ム45の上面とのギャップg1を調整可能となってい
る。
【0018】上記の構成において、ケース10、コア2
3も磁性体から成り、コイル25によるソレノイドによ
り生じる磁束はコア23からケース10の天井部で折れ
曲り、ケース10の周縁部を通りダイアフラム体4の円
筒部43へ至り、更に、弁体9側へ折れ曲り、ここから
コア23へと戻る。かかるループ状の磁路にダイアフラ
ム体4及び弁体9が配される。
【0019】以上の通りに構成された電磁弁において
は、ギャップg1がコア23のネジ込み量により適宜に
調整され、更に、必要に応じてコア23のねじ込み量を
増加させてダイアフラム体4のダイアフラム45を下方
に変位させて、ギャップg2を調整することも可能であ
る。また、バネ94の強さも適宜に選択される。かくし
て、ギャップg1、g2の調整と、バネ94の強さの選
択とにより、弁体9の駆動力が設定され得る。
【0020】この電磁弁は、バネ94により弁体9が弁
口51側に押し付けられているので、ノーマリークロー
ズの制御弁として機能する。電流がコイル25に流され
ると、弁体9がコア23側に引き付けられ、バネ94に
抗して電流に応じた電界の力で弁の開度がコントロール
される。流体は、流入口6から弁体9が設けられている
弁室に至り、弁口51を介して流出口5へと流れる。
【0021】以上の構成により、流体がプランジャー側
へ侵入しここで滞留することがなく、特に半導体の製造
工程では好適である。そして、流体が流れる流路の部分
に溶接部がなく、耐食性にも優れる。また、弁体9の周
縁部に切欠溝95が形成されているため、ここにおいて
も流体の滞留を防止することができる。また、ダイアフ
ラム45自体が弁体9を押圧する構成ではないから、ダ
イアフラム45の変位がオリフィスの調整に影響するこ
とがない。従って、流体の内圧が高くダイアフラム45
に圧力がかかる場合でも適切な流量制御を保証する。更
に、ダイアフラム45が変位しにくい場合(例えば、ダ
イアフラム45の径が小さい場合等)であっても、弁体
9が磁界により移動することにより広範囲な流量の制御
が可能である。
【0022】また、コア23の頭部に形成されているネ
ジ24により図1のギャップg1を調整して、磁界の強
度を同じ電流に対して変えることができ弁体9のストロ
ークの調整を行うことができる。更に、コア23を下方
に移動さるとダイアフラム45が押圧されてギャップg
2も小さくなり、さらに、磁界を強めることが可能であ
る。また、バネ94が3カ所に設けられ弁体9を平らに
押すので弁頭92の下端面が適切にベース1の上面に接
し、シール効果が高い。このため、弁体の一部(上記シ
ールの部分)に合成樹脂を用いることなく、より耐食性
の優れた金属のみで弁体を構成できる。もちろん、弁頭
92の下端面と、これに対向するベースの上面とは鏡面
仕上げされる。
【0023】図5に、小流量の流体制御を行うための要
部構成を示す。ここでは、弁体9Aを円盤状として、下
端面の中央部に小さな穴54を形成する。円盤状の本体
部とその下部に形成された筒状の根部から構成される弁
座体52が穴54の直下に配される。ベース1Aの流出
口5に至る部分は、弁座体52の根部が圧入される穴5
6が形成されている。弁座体52の上面中央部はテーパ
状の穴となっている。剛球53は弁体9Aの穴54に圧
入される。その他の構成は図1の電磁弁に等しい。この
構成によれば、剛球53が弁体9Aと共に上下し弁座体
52の上面中央部のテーパ状の穴との間でオリフィスが
調整される。テーパ状の穴は、その径が流出口5の径よ
り小さく、小流量の制御がなされることになる。
【0024】図6には、他の構成例が示されている。同
図において、図1と同一の構成要素には、同一の符号を
付し重複する説明を省略する。この実施例では、弁体9
Bのバネ94が介装される穴93から下方に細孔61が
連通し、流体の滞留を防止する構造となっている。ま
た、ダイアフラム体4Aの中空部の天井付近の側壁から
は横方向に穴62が形成され、この穴62はダイアフラ
ム体4Aの筒部43の中央で折れ曲って下端面へ抜けて
いる。63は、シール用のOリングである。ダイアフラ
ム体4Aの下端面の穴62の開口部には、流体の流入口
の開口部が対向している。このため、流体は流入口6か
ら穴62を通って弁室の天井部付近から弁口51へ向か
って流れ、弁室内における流体の滞留が少なくなる。
【0025】なお、上記実施例は、弁体自体が弁口を開
閉する。しかし、他の実施例では、移動体が、磁力によ
り移動し、弁室の別部材である弁体に移動を生じさせ弁
口の開閉が行われる。即ち、間接的に弁口の開閉を行
う。この場合の実施例では、磁力により第一に移動する
移動体の移動方向と、弁体の移動方向は必ずしも一致し
ない。即ち、弁室内には、移動体、弁体が少なくとも入
れられ、必要に応じて弁体に移動体の力を伝達する部材
(機構)も入れられる。従って、かかる実施例により、
ノーマリーオープンタイプの電磁弁が提供される。
【0026】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、
イルにより発生された磁束がダイアフラム体を通ってダ
イアフラム体の中空部内の弁体に直接または間接に作用
するので、これによりオリフィスの調整がなされる。そ
して、ダイアフラム体により流体のプランジャー側への
侵入が阻止され滞留することがなく、特に半導体の製造
工程では好適である。また、ダイアフラムが弁体を押圧
する構成ではなく、磁力により弁体を直接または間接に
移動させる構成となるためダイアフラムの変位がオリフ
ィスの調整に影響することがなく、流体の圧力を考慮せ
ずに流量調整を適切になし得る効果がある。また、本発
明はダイアフラム体をベースの弁口に被せるようにする
だけで構成でき、作成が容易であり、しかも、流体がプ
ランジャー側への侵入することを阻止し得る効果があ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例の断面図。
【図2】本発明の一実施例の要部斜視図。
【図3】本発明の一実施例の要部斜視図。
【図4】本発明の一実施例の要部斜視図。
【図5】本発明の他の実施例の要部断面図。
【図6】本発明の他の実施例の断面図。
【符号の説明】
1 ベース 2,3 フィ
ティング部 4 ダイアフラム体 5 流出口 6 流入口 7 シール 8 Oリング 9 弁体 10 ケース 11 コイルボ
ビン 23 コア 25 コイル 51 弁口 94 コイルバ
ネ 95 切欠溝

Claims (5)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 中央部にネジ穴が形成された天井部を有
    し、下端部が開口端とされた磁性体のケースと、 このケース内に設けられたボビンに巻回されたコイル
    と、 前記ボビンの中央部を通り、前記ケースの天井部のネジ
    穴に結合するネジ部を有する磁性体のコアと、 流体が流されるための弁口が設けられたベースと、 前記コイルおよび前記コアが内包された前記ケースの開
    口端に設けられ、中空部を有する有蓋円筒状をなし、開
    口部が前記ベースの弁口側に設けられ前記弁口を覆うよ
    うに配置され、前記蓋部がダイアフラムである磁性体か
    らなる単一物体のダイアフラム体と、 このダイアフラム体の前記中空部にばねにより付勢され
    た状態で内蔵され、磁性体からなり、前記コイルにより
    発生される磁束を受けて前記ばねの付勢力に抗して移動
    することにより前記弁口を開閉する弁体とを備え、 前記コイルにより発生される磁束が、前記コアから前記
    ケースの天井部に到り、この天井部で折れ曲がって前記
    ケースの周縁部を通り前記ダイアフラム体の円筒部へ到
    り、更に、前記弁体側へ折れ曲がり、ここから前記コア
    へと戻る磁路を形成するように各部材が配置されている
    と共に、 前記コアを回動して前記コアの下端面と前記ダイアフラ
    ム体のダイアフラム部との間の間隙を調整可能とされて
    いることを特徴とする 電磁弁。
  2. 【請求項2】 中央部にネジ穴が形成された天井部を有
    し、下端部が開口端とされた磁性体のケースと、 このケース内に設けられたボビンに巻回されたコイル
    と、 前記ボビンの中央部を通り、前記ケースの天井部のネジ
    穴に結合するネジ部を有する磁性体のコアと、 流体が流されるための弁口が設けられたベースと、 前記コイルおよび前記コアが内包された前記ケースの開
    口端に設けられ、中空部を有する有蓋円筒状をなし、開
    口部が前記ベースの弁口側に設けられ前記弁口を覆うよ
    うに配置され、前記蓋部がダイアフラムである磁性体か
    らなる単一物体 のダイアフラム体と、 このダイアフラム体の前記中空部にばねにより付勢され
    た状態で内蔵され、磁性体からなり、前記コイルにより
    発生される磁束を受けて前記ばねの付勢力に抗して移動
    する移動体と、 この移動体と共に前記ダイアフラム体の前記中空部に設
    けられ、前記移動体の移動に伴って前記弁口を開閉する
    弁体とを備え、 前記コイルにより発生される磁束が、前記コアから前記
    ケースの天井部に到り、この天井部で折れ曲がって前記
    ケースの周縁部を通り前記ダイアフラム体の円筒部へ到
    り、更に、前記移動体側へ折れ曲がり、ここから前記コ
    アへと戻る磁路を形成するように各部材が配置されてい
    ると共に、 前記コアを回動して前記コアの下端面と前記ダイアフラ
    ム体のダイアフラム部との間の間隙を調整可能とされて
    いることを特徴とする 電磁弁。
  3. 【請求項3】 弁体または移動体がばねにより弁口側に
    付勢されていることを特徴とする請求項1または2記載
    電磁弁。
  4. 【請求項4】 弁体の側壁には、流体の滞留防止用の複
    数の切欠溝が形成されていることを特徴とする請求項1
    乃至請求項3のいずれか1項に記載の電磁弁。
  5. 【請求項5】 ダイアフラム体の側壁には、流体を流入
    させるための流入口が形成されていることを特徴とする
    請求項1乃至請求項4のいずれか1項に記載の電磁弁。
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DE3545369A1 (de) * 1985-01-25 1986-07-31 Dresser Industries, Inc., Dallas, Tex. Nass-scheibenbremsenanordnung fuer ein achsaussenende mit einem achsengehaeuse

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