JP3599374B2

JP3599374B2 - Solenoid valve with improved valve head displacement accuracy

Info

Publication number: JP3599374B2
Application number: JP18904894A
Authority: JP
Inventors: 中村　　剛
Original assignee: アドバンスドエナジージャパン株式会社
Priority date: 1994-07-20
Filing date: 1994-07-20
Publication date: 2004-12-08
Anticipated expiration: 2019-12-08
Also published as: JPH0828737A

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[0001]
[Industrial applications]
The present invention relates to a solenoid valve. The invention relates more particularly to a solenoid valve suitable for use at negative pressure.
[0002]
[Prior art]
As shown in FIG. 4, a conventional solenoid valve 60 disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 5-272658 has a base 66 having an inlet 62 and an outlet 64 formed therein, and a valve head 68 capable of closing the outlet 64. It becomes. Fluids used in the semiconductor manufacturing field are special and must always be isolated from the outside air. Therefore, the inflow port 62 and the outflow port 64 are covered with the diaphragm 70. The valve head 68 is disposed in the internal space formed by the diaphragm 70.
[0003]
In the case 72, a core 74 is held concentrically with the valve head 68. The solenoid 76 is provided so as to surround the core 74 in the case. The valve head 68 is urged downward by a spring 78, and the outlet 64 is always closed. When the solenoid 76 is energized, the valve head 68 is attracted to the core 74. The stroke of the valve head 68 is governed by the gap with the diaphragm 70. The stroke of the valve head 68 is changed by adjusting the vertical position of the core 74.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
The fluid flow is sensitive to the stroke of the valve head 68. In particular, in the field of semiconductor manufacturing, it is necessary to precisely control the fluid flow rate. However, in this field, the inside of the system is often set to a negative pressure, and therefore, the solenoid valve is also used at a negative pressure.
[0005]
When the internal space covered by the diaphragm 70 has a negative pressure, the diaphragm 70 is distorted toward the internal space due to a pressure difference between the inside and the outside. Therefore, the gap between the diaphragm 70 and the valve head 68 is reduced, and the stroke of the valve head 68 changes. As a result, the fluid flow cannot be controlled accurately. When the diaphragm 70 is thickened, its deformation is reduced, but the suction force of the valve head 68 is weakened, and the controllable fluid flow rate is reduced.
[0006]
In the conventional solenoid valve, since the diaphragm 70 is made of a magnetic material, the diaphragm 70 becomes a part of a magnetic path. Therefore, there is a problem that the increase in the magnetic flux density is hindered and the magnetomotive force of the solenoid cannot be used efficiently.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
Therefore, the present invention provides a base having an inlet and an outlet formed therein, a valve head capable of closing one of the inlet or the outlet, and closing one of the inlet or the outlet with the valve head. A valve base that houses the valve head and is fixed to the upper surface of the base, a diaphragm that is fixed to the valve base so as to cover the valve head, a case that is erected on the valve base, A core held in a solenoid valve having a solenoid surrounding the core, wherein the core is separate from the valve head, the core penetrates the diaphragm, and the tip faces the valve head, This problem has been solved by an electromagnetic valve characterized in that the vertical position of the core with respect to the valve head is adjustable.
[0008]
[Action]
When the solenoid is energized, a magnetic flux is generated between the core and the valve head. The valve head is aspirated toward the core. The valve head stroke is governed only by the gap between the core tip and the valve head. In a conventional solenoid valve, a diaphragm is interposed between a tip of a core and a valve head, and the deformation of the diaphragm due to a pressure difference between inside and outside changes the stroke of the valve head. In the solenoid valve of the present invention, since the core penetrates the diaphragm and faces the valve head, even if the diaphragm is deformed, the stroke of the valve head becomes constant and the fluid flow does not change. .
[0009]
By making the diaphragm a non-magnetic material, it is possible to prevent the magnetic flux from leaking to the diaphragm.
[0010]
【Example】
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a sectional view of the solenoid valve 10. On the upstream side of the solenoid valve 10, for example, a mass flow meter 12 is connected. FIG. 2 is an enlarged view of the vicinity of the valve head of the solenoid valve 10.
[0011]
The solenoid valve 10 has a base 18 having an inlet 14 and an outlet 16 formed on the upper surface. A valve base 26 having a circular bore 24 is fixed to the upper surface of the base 18 via an annular plate 20 and an O-ring 22. By using the annular plate 22 having a thickness smaller than the diameter of the O-ring 22, the O-ring 22 is deformed by an appropriate amount. As a result, leakage of gas to the outside is prevented. In the valve base 26, flow paths 28 penetrating in the axial direction are formed at 90 ° intervals around the circular bore 24.
[0012]
An annular valve seat 30 is disposed on the upper surface of the base 18 and is concentric with the outlet 16. 32 is a valve seat holder and 34 is a disc spring. The disc spring 34 is press-fitted into a step 36 in the circular bore 24, and is held between the step 36 and the valve seat holder 32. The valve seat holder 32 is further engaged with a step 38 of the valve seat 30. Legs provided at equal intervals in the circumferential direction abut on the upper surface of the base 18, and the valve seat 30 is positioned with respect to the base 18 and the valve base 26.
[0013]
In the circular bore 24, a valve head 40 is disposed concentrically with the valve seat 30. The valve head 40 is pressed into the disk spring 34. The disc spring 34 has a function of positioning the valve head 40 with respect to the valve base 26 and a function of returning the valve head 40 to the original position. The disc spring 34 has a long hole 35 extending radially as shown in FIG. The elongated holes 35 impart flexibility to the disc spring 34 and function as gas passages as described later.
[0014]
A gap is provided between the circular bore 24 and the valve head 40. Fluid flows from the inlet 14 through the passage 28 in the valve base 26, the gap between the circular bore 24 and the valve head 40, the slot 35 in the disc spring 34, and the valve seat (when the solenoid valve is "open"). It flows to the outlet 16 through a gap between the valve 30 and the valve head 40.
[0015]
A case 42 is provided upright on the valve base 26. The core 44 is held in the case 42, and the vertical position is adjusted by an adjusting screw 46. In the case 42, a solenoid 48 surrounding the core 44 is provided.
[0016]
An annular diaphragm 50 made of a nonmagnetic material is fixed to the valve base 26 substantially horizontally by welding or the like. The core 44 extends through the diaphragm 50 and faces the valve head 40. The diaphragm 50 is also welded to the periphery of the core 44, and a sealed space is formed by the base 18, the valve base 26, the core 44, and the diaphragm 50.
[0017]
The flow passage area between the valve seat 30 and the valve head 40 is governed by the stroke of the valve head 40. When the adjusting screw 46 is adjusted, the diaphragm 50 is deformed and the core 44 moves up and down. The stroke of the valve head 40 is determined only by the vertical position of the core 44.
[0018]
When the solenoid 48 is energized, the magnetic flux concentrates exclusively between the core 44 and the valve head 40, and the valve head 40 is attracted to the core 44. The valve head 40 separates from the valve seat 30, and the fluid flows into the outlet 16 through a predetermined flow area.
[0019]
As described above, the present invention makes it possible to adjust the vertical position of the core 44 and cut off the fluid flow path from the outside air by using the annular diaphragm 50, and furthermore, to make the core 44 penetrate the diaphragm 50. Therefore, the stroke of the valve head 40 can be adjusted accurately and easily, which is suitable for the semiconductor manufacturing field which requires fine adjustment of the flow rate and is often used under negative pressure.
[0020]
If the diaphragm 50 is made of a non-magnetic material, the magnetic flux passes exclusively through the core 44, the valve head 40 and the valve base 26, so that the diaphragm 50 does not become a part of the magnetic path, so that the magnetomotive force can be used efficiently. it can.
[0021]
【The invention's effect】
In the solenoid valve of the present invention, the stroke of the valve head is determined only by the gap between the tip of the core and the valve head, since the core faces the valve head through the diaphragm. Therefore, even when the solenoid valve is used in an application where a pressure difference is generated inside and outside the diaphragm, such as in a semiconductor manufacturing process, the stroke of the valve head does not change and the fluid flow rate can be accurately controlled. it can.
[0022]
According to the second aspect of the present invention, since the diaphragm is made of a non-magnetic material, leakage of magnetic flux between the core and the valve head is prevented, and the magnetomotive force of the solenoid can be used efficiently.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view of a solenoid valve according to the present invention.
FIG. 2 is an enlarged sectional view of the vicinity of a valve head in FIG. 2;
FIG. 3 is a plan view of a disk spring.
FIG. 4 is a sectional view of a conventional solenoid valve.
[Explanation of symbols]
14 Inlet 16 Outlet 18 base
26 Valve base 40 Valve head 42 Case 44 Core 48 Solenoid 50 Diaphragm

Claims

A base having an inlet and an outlet formed therein, a valve head capable of closing one of the inlet and the outlet, and the valve head closing one of the inlet or the outlet with the valve head. A valve base housed and fixed to the upper surface of the base, a diaphragm fixed to the valve base so as to cover the valve head, a case erected on the valve base, and a core held by the case. , A solenoid surrounding the core,
The core is separate from the valve head, the core penetrates the diaphragm, the tip of the core faces the valve head, and the vertical position of the core can be adjusted with respect to the valve head. Do
solenoid valve.

2. The solenoid valve according to claim 1, wherein the diaphragm is made of a non-magnetic material.