WO2020116152A1

WO2020116152A1 - 電磁弁、バルブ、流体制御装置、および電磁弁交換方法

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Publication number: WO2020116152A1
Application number: PCT/JP2019/045336
Authority: WO
Inventors: 竜太郎丹野; 裕也鈴木; 篠原　努; 中田　知宏; 陽渡邉; 貴宏川野
Original assignee: Fujikin Inc; Koganei Corp
Current assignee: Fujikin Inc; Koganei Corp
Priority date: 2018-12-07
Filing date: 2019-11-19
Publication date: 2020-06-11
Anticipated expiration: 2021-06-07
Also published as: TW202028645A; US20210293345A1; KR20210088626A; US11732818B2; JP7349669B2; JPWO2020116152A1; TWI712756B; KR102513868B1; CN113167406A

Abstract

バルブが集積して設けられる装置に使用しても、当該装置の大型化を抑制可能な電磁弁、バルブ、流体制御装置、および電磁弁交換方法を提供する。　電磁弁３０は、ハウジング３１と、ハウジング３１に収容され、コイル３４が巻き付けられるボビン３３Ａを備えたソレノイドと、ボビン３３Ａの軸上に設けられ、軸方向に沿って移動可能に配置された可動体３６Ａと、ボビン３３Ａの軸上に設けられ、ハウジング３１内に固定された固定部３５と、可動体３６Ａと共に移動可能に設けられ、駆動流体通路を開閉する上弁体３６Ｄとを備える。流入ポートは、ボビン３３Ａの軸方向におけるハウジング３１の上面３１Ｋ側に開口し、流出ポートは、ボビン３３Ａの軸方向におけるハウジング３１の下面３１Ｅ側に開口する。

Description

電磁弁、バルブ、流体制御装置、および電磁弁交換方法

　本発明は、電磁弁、バルブ、流体制御装置、および電磁弁交換方法に関する。

　流体駆動のバルブに、駆動流体のオンオフを行うための電磁弁が設けられたバルブが提案されている。

特許第３４５２６９５号

　しかし、上記バルブでは、駆動流体の流入ポートが電磁弁の側面に設けられているため、バルブが集積して設けられる装置に使用した場合、当該装置が大型化してしまう。

　そこで本発明は、バルブが集積して設けられる装置に使用しても、当該装置の大型化を抑制可能な電磁弁、バルブ、流体制御装置、および電磁弁交換方法を提供することを目的の一つとする。

　上記目的を解決するために、本発明の一態様である電磁弁は、駆動流体が流入する流入ポートと、駆動流体が流出する流出ポートとを有し、前記流入ポートと前記流出ポートとを連通する駆動流体通路を開閉する電磁弁であって、ハウジングと、前記ハウジングに収容され、コイルが巻き付けられるボビンを備えたソレノイドと、前記ボビンの軸上に設けられ、軸方向に沿って移動可能に配置された可動鉄心と、前記ボビンの軸上に設けられ、前記ハウジング内に固定された固定鉄心と、前記可動鉄心と共に移動可能に設けられ、前記駆動流体通路を開閉する弁体と、を備え、前記流入ポートは、前記ボビンの軸方向における前記ハウジングの一方の面側に開口し、前記流出ポートは、前記ボビンの軸方向における前記ハウジングの他方の面側に開口する。

　本発明の一態様である電磁弁は、駆動流体が流入する流入ポートと、駆動流体が流出する流出ポートと、駆動流体を排出する排出ポートを有し、前記流入ポートと前記流出ポートを連通する流出状態と、前記流出ポートと前記排出ポートを連通する排出状態となる電磁弁であって、ハウジングと、前記ハウジングに収容され、コイルが巻き付けられるボビンを備えたソレノイドと、前記ボビンの軸上に設けられ、前記ハウジング内に固定された固定鉄心と、前記固定鉄心と、前記ボビンの内周面と、前記ハウジングの内周面によって形成され、前記流入ポートに連通する可動鉄心収容室と、前記可動鉄心収容室に設けられ、軸方向に沿って移動可能に配置された可動鉄心と、前記流入ポートと前記流出ポートの間を連通する駆動流体通路と、前記可動鉄心収容室と前記排出ポートの間を連通する排出通路と、前記可動鉄心と共に移動可能に設けられ、前記駆動流体通路を開くとともに前記排出通路を閉じる流出状態と、前記駆動流体通路を閉じるとともに前記排出通路を開く排出状態とに切り換える弁体と、を備え、前記流入ポートは、前記ボビンの軸方向における前記ハウジングの一方の面側に開口し、前記流出ポートおよび前記排出ポートは、前記ボビンの軸方向における前記ハウジングの他方の面側に開口する。

　本発明の一態様であるバルブは、上記の電磁弁と、バルブ本体と、を備え、前記バルブ本体は、流体通路が形成されたボディと、前記流体通路を開閉するバルブ弁体と、前記ボディに接続されるケーシングおよび前記電磁弁からの駆動流体により前記バルブ弁体を作動させる駆動部を有するアクチュエータと、を備え、前記電磁弁は、前記ケーシングに対して前記ボディとは反対側に位置し、前記ケーシングに設けられた雌ねじ部に、前記ハウジングに設けられた雄ねじ部が螺合されている。

　前記ハウジングの他方の面側に、前記ハウジングと同軸に配置されるシール部材と、前記駆動部に駆動流体を給排する給排ポートとを備え、前記流出ポートは前記シール部材の内側に開口し、前記排出ポートは前記シール部材の外側に開口し、前記給排ポートは、前記シール部材の内側に開口する。

　本発明の一態様であるバルブは、上記の電磁弁と、バルブ本体と、を備え、前記バルブ本体は、流体通路が形成されたボディと、前記流体通路を開閉するバルブ弁体と、前記ボディに接続されるケーシングおよび前記電磁弁からの駆動流体により前記バルブ弁体を作動させる駆動部を有するアクチュエータと、を備え、前記電磁弁は、前記ケーシングに対して前記ボディとは反対側に位置して、前記ハウジングは前記ケーシングに接続され、前記ハウジングの外径と、前記ケーシングの外径が略等しく構成されている。

　また、本発明の一態様である流体制御装置は、複数の流体制御機器により構成される流体制御装置であって、前記複数の流体制御機器の少なくとも一つは、上記のバルブである。

　また、本発明の一態様である電磁弁交換方法は、上記のバルブにおいて、前記電磁弁を回転させて、前記電磁弁を前記アクチュエータの前記ケーシングから外し、別の電磁弁のハウジングの雄ねじ部を、前記ケーシングの雌ねじ部に螺合させる。

　本発明によれば、バルブが集積して設けられる装置に使用しても、当該装置の大型化を抑制可能な電磁弁、バルブ、流体制御装置、および電磁弁交換方法を提供することができる。

本発明の実施形態に係るバルブの断面図である。バルブを閉状態から開状態にするときの駆動流体の導入の説明図である。バルブを開状態から閉状態にするときの駆動流体の排出の説明図である。半導体製造装置の概略図である。

　本発明の一実施形態に係る電磁弁、バルブ、流体制御装置、および電磁弁交換方法について、図面を参照して説明する。

　図１は、実施形態に係る閉状態のバルブ１の断面図を示している。なお、本実施形態に係るバルブ１はダイヤフラムバルブである。

　図１に示すように、バルブ１は、ボディ１０と、アクチュエータ２０と、電磁弁３０とを備える。ボディ１０およびアクチュエータ２０がバルブ本体に相当する。なお、以下の説明において、バルブ１の、電磁弁３０側を上側、ボディ１０側を下側として説明する。

　［ボディ１０］
　ボディ１０は、ボディ本体１１と、シート１２と、ボンネット１３と、ダイヤフラム１４と、押えアダプタ１５と、ダイヤフラム押え１６と、ホルダ１７と、第１圧縮コイルばね１８とを備える。

　ボディ本体１１には、弁室１１ａと、弁室１１ａに連通する流入路１１ｂおよび流出路１１ｃとが形成されている。シート１２は、環状をなし、弁室１１ａと流入路１１ｂとが連通する箇所の周縁に設けられている。

　ボンネット１３は、略円筒状をなし、その上端部および下端部の外周に雄ねじ部１３Ａ、１３Ｂが設けられている。ボンネット１３は、その下端部の雄ねじ部１３Ｂをボディ本体１１に設けられた雌ネジ部に螺合させることにより、弁室１１ａを覆うようにボディ本体１１に固定されている。ボンネット１３の雄ねじ部１３Ａの下側部には、内方に突出し、第１貫通孔１３ｃを有する第１突出部１３Ｄが設けられている。第１突出部１３Ｄは略円環状をなしている。

　第１突出部１３Ｄの第１貫通孔１３ｃの周囲には凹部１３ｅが形成され、凹部１３ｅに断面円形の第１Ｏリング１３Ｆが設けられている。第１Ｏリング１３Ｆは、後述のステム２３Ｂの上下方向の移動（ダイヤフラム１４に対する近接および離間移動）をガイドし、後述の第１圧力室Ｓ１から駆動流体が外部に漏れるのを防止する。ボンネット１３の第１突出部１３Ｄの下側には、第１貫通孔１３ｃよりも内径が大きい第１収容孔１３ｇが形成されている。

　バルブ弁体であるダイヤフラム１４は、ボンネット１３の下端に配置された押えアダプタ１５とボディ本体１１の弁室１１ａの周縁部とにより、その外周縁部が挟圧され保持されている。ダイヤフラム１４は、球殻状をなし、上に凸の円弧状が自然状態となっている。ダイヤフラム１４がシート１２に対し離間および当接することによって、流体通路の開閉が行われる。ダイヤフラム１４は、例えば、複数枚の金属の薄板により構成され、円形に切り抜き、中央部を上方へ膨出させた球殻状に形成される。

　ダイヤフラム押え１６は、ダイヤフラム１４の上側に設けられ、ダイヤフラム１４の中央部を押圧可能に構成されている。ダイヤフラム押さえ１６はホルダ１７に嵌合されている。ホルダ１７は、第１収容孔１３ｇ内に設けられ、ボンネット１３により上下方向に移動可能に支持されている。後述のステム２３Ｂは、ホルダ１７の上部に対し螺合されて連結されている。圧縮コイルばね１８は、第１収容孔１３ｇ内に設けられ、ホルダ１７を常に下側に付勢している。

　［アクチュエータ２０］
　アクチュエータ２０は、全体で略円柱形状をなし、ケーシング２１と、仕切ディスク２２と、第１ピストン部２３と、第２ピストン部２４と、第２～６Ｏリング２５Ａ～２５Ｅとを備える。

　ケーシング２１は、略円筒状をなし、その上端部および下端部の内周に雌ねじ部２１Ａ、２１Ｂが設けられている。ケーシング２１は、その下端部の雌ねじ部２１Ｂをボンネット１３の上端部の雄ねじ部１３Ａに螺合させることにより、ボンネット１３に固定されている。ケーシング２１の雌ねじ部２１Ａの下側部には、内方に突出し、第２貫通孔２１ｃを有する第２突出部２１Ｄが設けられている。第２突出部２１Ｄは略円環状をなしている。第２突出部２１Ｄの内周縁には、第２Ｏリング２５Ａが設けられている。

　第２突出部２１Ｄの上面２１Ｅの中央部には、円形状の凹部２１ｆが形成されている。また、第２突出部２１Ｄの上面２１Ｅにおける凹部２１ｆの外周側には、環状溝２１ｇが形成されている。ケーシング２１には、その外側と環状溝２１ｇと連通する第１連通孔２１ｈが形成されている。ケーシング２１の第２突出部２１Ｄの下側には、第２貫通孔２１ｃよりも内径が大きい第２収容孔２１ｉが形成されている。

　仕切ディスク２２は、第３貫通孔２２ａが形成された略円盤状をなし、ケーシング２１の第２収容孔２１ｉ内に設けられている。仕切ディスク２２は、その外周縁の一部が、ボンネット１３およびケーシング２１に挟持され、ケーシング２１に対し移動不能に設けられている。仕切ディスク２２の内周縁および外周縁には、第３、４Ｏリング２５Ｂ、２５Ｃが設けられている。

　第１ピストン部２３は、第１ピストン２３Ａと、ステム２３Ｂと、第１上延出部２３Ｃとを有する。第１ピストン２３Ａは、仕切ディスク２２と第１突出部１３Ｄとの間に設けられ、略円盤状をなし、その外周縁には第５Ｏリング２５Ｄが設けられている。第１突出部１３Ｄと第１ピストン２３Ａとにより、第１圧力室Ｓ１が形成され、当該第１圧力室Ｓ１は、第１Ｏリング１３Ｆおよび第５Ｏリング２５Ｄにより密閉されている。

　ステム２３Ｂは、第１ピストン２３Ａの中央部から下側に向かって延びている。ステム２３Ｂは、第１貫通孔１３ｃを貫通しており、その下端部はホルダ１７の上部に対し螺合されて連結されている。ステム２３Ｂは、第１Ｏリング１３Ｆにより、その上下方向の移動が支持される。

　第１上延出部２３Ｃは、第１ピストン２３Ａの中央部から上側に向かって延び、第３貫通孔２２ａを貫通している。第１上延出部２３Ｃは、第３Ｏリング２５Ｂにより、その上下方向の移動が支持される。

　第１ピストン２３Ａ、ステム２３Ｂ、および第１上延出部２３Ｃには、上下方向に延びる第１流体流入路２３ｄが形成されている。第１流体流入路２３ｄは、第１上延出部２３Ｃの上端で開口し、第１上延出部２３Ｃからステム２３Ｂの上側部まで延びている。ステム２３Ｂおよび第１上延出部２３Ｃには、第１流体流入路２３ｄと、第１圧力室Ｓ１および第２圧力室Ｓ２とを連通する第１、第２流体流出孔２３ｅ、２３ｆが形成されている。

　第２ピストン部２４は、第２ピストン２４Ａと、第２上延出部２４Ｂとを有する。第２ピストン２４Ａは、仕切ディスク２２と第２突出部２１Ｄとの間に設けられ、略円盤状をなし、その外周縁には第６Ｏリング２５Ｅが設けられている。仕切ディスク２２と第２ピストン２４Ａとにより、第２圧力室Ｓ２が形成され、当該第２圧力室Ｓ２は、第３、４Ｏリング２５Ｂ、２５Ｃおよび第６Ｏリング２５Ｅにより密閉されている。第２ピストン２４Ａには、下方に開口する凹部２４ｃが形成されている。第１上延出部２３Ｃの上端部の外周に設けられた雄ねじ部が、当該凹部２４ｃの内周に設けられた雌ねじ部に螺合されることにより、第１ピストン部２３と第２ピストン部２４とが連結され、それらは一体的に動作可能である。

　第２上延出部２４Ｂは、第２ピストン２４Ａの中央部から上側に向かって延び、第２貫通孔２１ｃに挿入されている。第２上延出部２４Ｂは、第２Ｏリング２５Ａにより、その上下方向の移動が支持される。第２上延出部２４Ｂには、上下方向に延び、それを貫通する第２流体流入路２４ｄが形成されている。第２流体流入路２４ｄは、第１流体流入路２３ｄに連通している。第２流体流入路２４ｄの上端は、後述の固定部３５に向かって、後述の第１１Ｏリング３８Ｅの内側に開口している。第２流体流入流路２４ｄは、駆動部に駆動流体を給排する給排ポートに相当する。

　［電磁弁３０］
　電磁弁３０は、全体で略円柱形状をなし、アクチュエータ２０の外径と略同じ外径を有する。電磁弁３０は、ハウジング３１と、複数本のボルト３２と、ボビン部３３と、コイル３４と、固定部３５と、可動部３６と、電源ケーブル３７と、第７～１１Ｏリング３８Ａ～３８Ｅとを備える。ボビン部３３とコイル３４とによりソレノイドが構成される。

　ハウジング３１は、略円筒状をなし、その外径は、アクチュエータ２０のケーシング２１の外径とほぼ等しく構成されている。ハウジング３１は、下ハウジング３１Ａと、中ハウジング３１Ｂと、上ハウジング３１Ｃとを有する。下ハウジング３１Ａの中心軸と、中ハウジング３１Ｂの中心軸と、上ハウジング３１Ｃの中心軸とは一致する。

　下ハウジング３１Ａは、略円筒状をなし、その下側部の外周には、雄ねじ部３１Ｄが設けられている。当該雄ねじ部３１Ｄが、ケーシング２１の雌ねじ部２１Ａに螺合されることにより、ハウジング３１がケーシング２１に固定される。下ハウジング３１Ａは、その下面３１Ｅが、第２突出部２１Ｄの上面２１Ｅに当接し、環状溝２１ｇを覆っている。下ハウジング３１Ａには、第２連通孔３１ｆが形成されている。第２連通孔３１ｆは、下ハウジング３１Ａの内周と後述の固定突出部３５Ａの外周との間の環状空間３１ｍと、環状溝２１ｇとを連通している。第２連通孔３１ｆは、排出ポートに相当し、当該排出ポートは、下ハウジング３１Ａの下面３１Ｅ側であって第１１Ｏリング３８Ｅよりも外側に開口している。

　中ハウジング３１Ｂは、略円筒状をなし、下ハウジング３１Ａの上側に設けられている。

　上ハウジング３１Ｃは、略円柱状をなし、中央部の上側に上凹部３１ｇが形成され、中央部の下側に下凹部３１ｈが形成されている。上ハウジング３１Ｃには、上凹部３１ｇと下凹部３１ｈとを連通する第３連通孔３１ｉが形成されている。上ハウジング３１Ｃの第３連通孔３１ｉを形成する周囲部には、下方に向かって突出する環状の上弁座３１Ｊが設けられている（図２も参照）。上凹部３１ｇおよび第３連通孔３１ｉが流入ポートに相当し、当該流入ポートは上ハウジング３１Ｃの上面３１Ｋ側に上ハウジング３１Ｃの中心軸と同軸となって開口している。上凹部３１ｇには、駆動圧供給源から延びるチューブの先端に設けられた管継手が接続される。

　各ボルト３２は、上ハウジング３１Ｃおよび中ハウジング３１Ｂのボルト挿入孔に挿入され、下ハウジング３１Ａのボルト螺合孔に螺合されている。これにより、下ハウジング３１Ａ、中ハウジング３１Ｂ、および下ハウジング３１Ａが一体化されている。

　ボビン部３３は、ボビン３３Ａと、下スペーサ３３Ｂと、上スペーサ３３Ｃとを有する。

　ボビン３３Ａは、例えば樹脂材料により構成され、筒状部３３Ｄと、筒状部３３Ｄの両端に設けられた一対のフランジ部３３Ｅとを有する。筒状部３３Ｄの内周面３３ｆの下側部分には、円周方向における複数の箇所に、上下方向に沿って延び外方に窪む凹部３３ｇが形成されている。

　下スペーサ３３Ｂは、鉄等の磁性材料により構成され略円環状をなし、ボビン３３Ａの下側のフランジ部３３Ｅと後述の固定突出部３５Ａとの間に設けられている。下スペーサ３３Ｂと後述の固定突出部３５Ａとの間、下スペーサ３３Ｂとボビン３３Ａの下側のフランジ部３３Ｅとの間には、それぞれ第７、８Ｏリング３８Ａ、３８Ｂが設けられている。

　上スペーサ３３Ｃは、鉄等の磁性材料により構成され略円環状をなし、ボビン３３Ａの上側のフランジ部３３Ｅと、上ハウジング３１Ｃとの間に設けられている。ボビン３３Ａの上側のフランジ部３３Ｅと上スペーサ３３Ｃとの間、上スペーサ３３Ｃと上ハウジング３１Ｃとの間には、それぞれ第９、１０Ｏリング３８Ｃ、３８Ｄが設けられている。

　コイル３４は、マグネットワイヤをボビン３３Ａの筒状部３３Ｄに巻き付けることにより構成されている。コイル３４の外周と、中ハウジング３１Ｂの内周との間に、コイル３４の放熱性を向上させるために、例えばエポキシ系の樹脂を充填させてもよい。

　固定部３５は、略円筒状をなし、上下方向に沿って延び、鉄等の磁性材料により構成されている。下スペーサ３３Ｂ、上スペーサ３３Ｃおよび固定部３５は、固定鉄心を構成し、ボビン３３Ａの軸上に位置している。固定部３５の下端には、外方に突出する円環状の固定突出部３５Ａが設けられている。固定突出部３５Ａは、下ハウジング３１Ａの内方に位置し、凹部２１ｆ内に下スペーサ３３Ｂの中心軸の同軸上に設けられた第１１Ｏリング３８Ｅを上側から押圧している。固定突出部３５Ａ上には、下スペーサ３３Ｂ、ボビン３３Ａ、および上スペーサ３３Ｃが設けられており、これらが下ハウジング３１Ａと上ハウジング３１Ｃとに挟持されることにより、固定部３５は、ハウジング３１に対し移動不能に固定されている。

　固定部３５の第４貫通孔３５ｂは、上端側が最も狭く構成されている。すなわち、第４貫通孔３５ｂは、軸方向に直交する面の断面積が、軸方向おいて一部が他の部分よりも小さくなるように構成されている。第４貫通孔３５ｂの下端はボールにより閉塞されている。固定部３５は、下スペーサ３３Ｂを貫通し、ボビン３３Ａの筒状部３３Ｄ内に挿入されている。固定部３５の外周と筒状部３３Ｄの内周面３３ｆの複数の凹部３３ｇとにより、駆動流体通路３５ｃが形成されている。

　固定部３５の固定突出部３５Ａには、円周方向に沿って第１１Ｏリング３８Ｅよりも内側に複数の第５貫通孔３５ｄが形成されている。第１１Ｏリング３８Ｅは、シール部材に相当し排出ポートと流出ポートの間の連通を遮断する。各第５貫通孔３５ｄは、駆動流体通路３５ｃと凹部２１ｆとを連通している。複数の第５貫通孔３５ｄは、流出ポートに相当し、当該流出ポートは下ハウジング３１Ａの下面３１Ｅ側に開口している。固定部３５の下端付近には、第４連通孔３５ｅが形成されている。第４連通孔３５ｅは、第４貫通孔３５ｂと、環状空間３１ｍとを連通する。固定部３５の上端の第４貫通孔３５ｂが開口する周囲部は、上方に向かって突出する環状の下弁座３５Ｆを構成している（図２も参照）。

　可動部３６は、可動体３６Ａと、下弁体３６Ｂと、ばね受け３６Ｃと、上弁体３６Ｄと、圧入部材３６Ｅと、第２～４圧縮コイルばね３６Ｆ～Ｈとを有する。

　可動体３６Ａは、略円筒状をなし、上下方向に沿って延び、鉄等の磁性材料により構成されている。可動体３６Ａは、可動鉄心に相当する。可動体３６Ａは、ボビン３３Ａの軸上に設けられ、一部が筒状部３３Ｄ内に位置し、上下方向に移動可能に配置されている。可動体３６Ａは、固定部３５と、ボビン３３Ａの内周面と、ハウジング３１の内周面によって形成され、流入ポート（上凹部３１ｇおよび第３連通孔３１ｉ）に連通する可動鉄心収容室に収容されている。

　可動体３６Ａの外径は、ボビン３３Ａの筒状部３３Ｄの内径よりも小さく構成され、可動体３６Ａの外周と、ボビン３３Ａの内周とにより、駆動流体通路３６ｉが形成されてる。また、可動体３６Ａの外周の一部には、軸方向に沿って延びる切欠き３６ｊが形成されている。当該切欠き３６ｊは、駆動流体通路３６ｉの一部を構成し、多くの駆動流体が流れる。可動体３６Ａの上端には、フランジ部３６Ｋが設けられている。円錐状の第２圧縮コイルばね３６Ｆは、フランジ部３６Ｋと上スペーサ３３Ｃとの間に設けられ、可動体３６Ａは、第２圧縮コイルばね３６Ｆにより常に上側に付勢されている。

　下弁体３６Ｂは、ゴム等の樹脂材料により構成され、略円柱状をなし、可動体３６Ａの下部に下方に抜けないように挿入されている。下弁体３６Ｂの下端面は、下弁座３５Ｆに当接、離間可能である。駆動流体が導入されない状態では、第２圧縮コイルばね３６Ｆの付勢力により、下弁体３６Ｂの下端面は、下弁座３５Ｆから離間している。ばね受け３６Ｃは、略円筒状をなし、第３圧縮コイルばね３６Ｇを介して、下弁体３６Ｂの上側に設けられている。

　上弁体３６Ｄは、ゴム等の樹脂材料により構成され、略円柱状をなし、第４圧縮コイルばね３６Ｈを介して、ばね受け３６Ｃの上側に設けられている。可動体３６Ａの上端において、可動体３６Ａと上弁体３６Ｄとの間に、圧入部材３６Ｅが圧入されることにより、上弁体３６Ｄは、可動体３６Ａの上端から上方へ抜けないように構成されている。上弁体３６Ｄの上端面は、上弁座３１Ｊに当接、離間可能である。コイル３４に通電されない状態では、第２圧縮コイルばね３６Ｆの付勢力により、上弁体３６Ｄの上端面は、上弁座３１Ｊに当接している。本実施形態では、下凹部３１ｈ、駆動流体通路３６ｉ、３５ｃにより、流入ポートと流出ポートとを連通する駆動流体通路が構成される。第７～１１Ｏリング３８Ａ～３８Ｅにより、当該駆動流体通路とハウジング３１の外側との連通が遮断されている。また、上弁体３６Ｄと下弁体３６Ｂとは、同軸上に位置している。

　電源ケーブル３７は、コイル３４に駆動電流を供給するために設けられている。

　［バルブ１の開閉動作］
　次に、本実施形態に係るバルブ１における開閉動作について図２、３を参照して説明する。

　図２は、バルブ１を閉状態から開状態にするときの駆動流体の導入の説明図である。図３は、バルブ１を開状態から閉状態にするときの駆動流体の排出の説明図である。

　バルブ１を閉状態から開状態にするときには、電源ケーブル３７を介してコイル３４に通電することにより、コイル３４の中心に磁界が発生し、固定部３５が磁化されて、可動体３６Ａを吸着する力が生じる。これにより、可動体３６Ａは、第２圧縮コイルばね３６Ｆの付勢力に抗して、固定部３５側へ移動し、上弁体３６Ｄが上弁座３１Ｊから離間し、下弁体３６Ｂが下弁座３５Ｆに当接する。これにより、図２の矢印で示すように流入ポート（第３連通孔３１ｉ）から駆動流体が導入される。このように、電磁弁３０は、弁体（上弁体３６Ｄおよび下弁体３６Ｂ）により、駆動流体通路を開くとともに排出通路（第４貫通孔３５ｂ、第３連通孔３５ｅおよび環状空間３１ｍ）を閉じて、駆動流体がバルブ１へ流出する流出状態となる。

　導入された駆動流体は、駆動流体通路（下凹部３１ｈ、駆動流体通路３６ｉ、３５ｃ）を通過して、流出ポート（複数の第５貫通孔３５ｄ）から流出し、第２流体流入路２４ｄおよび第１流体流入路２３ｄへ流入する。当該流入した駆動流体は、第１、第２流体流出孔２３ｅ、２３ｆを介して、第１、第２圧力室Ｓ１、Ｓ２へ導入される。

　図１に示すように、駆動流体が第１、第２圧力室Ｓ１、Ｓ２へ導入されていない状態では、ホルダ１７、ステム２３Ｂを備える第１ピストン部２３、および第２ピストン部２４は、第１圧縮コイルばね１８の付勢力により、下死点にあり、ダイヤフラム押え１６によりダイヤフラム１４が押圧されてバルブ１は閉状態となっている。それに対し駆動流体が第１、第２圧力室Ｓ１、Ｓ２に導入されると、ホルダ１７、ステム２３Ｂを備える第１ピストン部２３、および第２ピストン部２４は、第１圧縮コイルばね１８の付勢力に抗して上死点に移動し、ダイヤフラム１４の弾性力および流体の圧力によりダイヤフラム押え１６が上側に移動し、バルブ１は開状態となる。

　一方、バルブ１を開状態から閉状態にするときには、電源ケーブル３７への通電を停止する。これにより、固定部３５の吸着力が消滅し、図３に示すように、可動体３６Ａは、第２圧縮コイルばね３６Ｆの付勢力により、上弁座３１Ｊ側へ移動し、上弁体３６Ｄが上弁座３１Ｊに当接し、下弁体３６Ｂが下弁座３５Ｆから離間する。これにより、図３の矢印で示すように、第１、第２圧力室Ｓ１、Ｓ２内の駆動流体は、導入時とは逆方向に流れ、固定部３５と可動体３６Ａとの間を通って、第４貫通孔３５ｂへ流入する。当該流入した駆動流体は、第４連通孔３５ｅ、環状空間３１ｍ、第２連通孔３１ｆ、および環状溝２１ｇを介して、第１連通孔２１ｈから外部へ排出される。第４貫通孔３５ｂ、第３連通孔３５ｅおよび環状空間３１ｍは、排出通路を構成し、排出通路により可動鉄心収容室と排出ポート（第２連通孔３１ｆ）とが連通する。また、電磁弁３０は、弁体（上弁体３６Ｄおよび下弁体３６Ｂ）により、駆動流体通路を閉じるとともに排出通路を開いて、駆動流体を外部へ排出する排出状態となる。

　そして、第１圧縮コイルばね１８の付勢力により、ホルダ１７、ステム２３Ｂを備える第１ピストン部２３、および第２ピストン部２４は、上死点から下死点に移動し、ダイヤフラム押え１６によりダイヤフラム１４が押圧されてバルブ１は閉状態となる。なお、第１ピストン部２３、第２ピストン部２４、第１、第２圧力室Ｓ１、Ｓ２、および第１圧縮コイルばね１８は、アクチュエータの駆動部に相当する。

　以上のような本実施形態の電磁弁３０によれば、流入ポート（上凹部３１ｇおよび第３連通孔３１ｉ）は、上ハウジング３１Ｃの上面３１Ｋ側に開口し、流出ポート（複数の第５貫通孔３５ｄ）は、下ハウジング３１Ａの下面３１Ｅ側に開口している。これにより、電磁弁３０をバルブ本体の上部に直接設けることができ、電磁弁３０を備えるバルブ１が集積して設けられる装置（例えば流体制御装置４５（図４））に使用しても、当該装置の大型化を抑制可能である。電磁弁３０をバルブ本体の上部に直接設けることができるので、バルブ１の開閉速度を速めることができる。また、電磁弁３０をバルブ本体の上部に直接設けることで、駆動流体の供給に起因して変化してしまうバルブの開閉速度が安定し、集積化された装置に設けられた複数のバルブの開閉速度のバラツキを抑制することができる。

　また、下ハウジング３１Ａの雄ねじ部３１Ｄが、ケーシング２１の雌ねじ部２１Ａに螺合されることにより、電磁弁３０のハウジング３１がバルブ本体のケーシング２１に固定される。このため、電磁弁３０のバルブ本体に対する取付を容易に行うことができる。なお、電磁弁３０に代えて、雄ねじ部を有するワンタッチ継手をバルブ本体のケーシング２１に接続することも可能である。

　また、第１１Ｏリング３８Ｅにより、下ハウジング３１Ａの雄ねじ部３１Ｄを、ケーシング２１の雌ねじ部２１Ａにねじ結合させたときに、下ハウジング３１Ａとケーシング２１との回転位置の関係によることなく流出ポートからアクチュエータ２０に駆動流体を供給することができる。

　電磁弁３０のハウジング３１の外径は、アクチュエータ２０のケーシング２１の外径とほぼ等しく構成されている。これにより、バルブ１の径方向のサイズが大きくなるのを防止することができ、電磁弁３０を備えるバルブ１が集積して設けられる装置（例えば流体制御装置４５（図４））に使用しても、当該装置の大型化を抑制可能である。

　［半導体製造装置５０］
　次に、上記で説明したバルブ１が使用される流体制御装置４５および流体制御装置４５を備える半導体製造装置５０について説明する。

　図４は、半導体製造装置５０の概略図である。半導体製造装置５０は、例えば、ＣＶＤ装置であり、流体制御装置４５を有するガス供給手段４０と、真空チャンバ６０と、排気手段７０とを有し、ウェハ上に不動態膜（酸化膜）を形成する装置である。

　ガス供給手段４０は、ガス供給源４１と、圧力計４２と、流体制御装置４５と、駆動圧供給源４６と、圧力計４７とを備える。流体制御装置４５は、複数の流体制御機器により構成される複数のガスラインを有し、流体制御機器として、開閉弁４３、４４と、ＭＦＣ１～４（マスフローコントローラ）とを備える。ガス供給手段４０と真空チャンバ６０との間には、開閉弁５１が設けられている。真空チャンバ６０は、ウェハ６２を載置するための載置台６１と、ウェハ６２上に薄膜を形成するための電極６３とを備える。真空チャンバ６０には、商用電源５２が接続されている。排気手段７０は、排気配管７１と、開閉弁７２と、集塵機７３とを備える。

　ウェハ６２上に薄膜を形成する時には、開閉弁４３、４４の開閉、ＭＦＣ１～４、および開閉弁５１の開閉により、真空チャンバ６０へのガスの供給が制御される。また、ウェハ６２上に薄膜を形成した際に発生する副生成物たる粉粒体を除去する時には、開閉弁７２が開状態とされ、排気配管７１を介して集塵機７３により粉粒体が除去される。

　そして、開閉弁４３、４４に対して、本実施形態におけるバルブ１を適用することができる。すなわち、各開閉弁４３、４４は、電磁弁４３Ａ、４４Ａを備えている。これより、電磁弁３０を備えるバルブ１が集積して設けられる流体制御装置４５の大型化を抑制可能であり、ひいては半導体製造装置５０の大型化を抑制可能である。

　［電磁弁交換方法］
　次に、電磁弁３０を所定の回数駆動した場合等における電磁弁３０の交換方法について説明する。
　まず、電磁弁３０を回転させて、電磁弁３０をアクチュエータ２０のケーシング２１から外し、別の電磁弁３０のハウジング３１の雄ねじ部３１Ｄを、ケーシング２１の雌ねじ部２１Ａに螺合させる。このようにして、電磁弁３０を容易に交換することができ、バルブ１および流体制御装置４５のメンテナンス性を向上させることができる。

　なお、本発明は、上述した実施例に限定されない。当業者であれば、本発明の範囲内で、種々の追加や変更等を行うことができる。

　例えば、上記の実施形態において、バルブ１は、通常状態（駆動流体が供給されていない状態）では閉状態に構成されていたが、通常状態で開状態に構成されていてもよい。

　また、半導体製造装置５０がＣＶＤ装置の場合について説明したが、スパッタリング装置またはエッチング装置であっても良い。エッチング装置（ドライエッチング装置）は、処理室、ガス供給手段（流体制御装置）、排気手段から構成され、反応性の気体による腐食作用によって、材料表面等を加工する装置である。スパッタリング装置は、ターゲット、真空チャンバ、ガス供給手段（流体制御装置）、排気手段から構成され、材料表面を成膜する装置である。このように、エッチング装置およびスパッタリング装置も、ガス供給手段（流体制御装置）を備えており、流体制御装置に電磁弁３０を備えるバルブ１を使用しても、流体制御装置は大型化することなく、半導体製造装置の大型化を抑制可能である。

１：バルブ、　１０：ボディ、　１４：ダイヤフラム、　１８：第１圧縮コイルばね、　２０：アクチュエータ、　２１Ａ：雌ねじ部、　２３：第１ピストン部、　２４：第２ピストン部、　３０：電磁弁、　３１：ハウジング、　３１Ａ：下ハウジング、　３１Ｂ：中ハウジング、　３１Ｃ：上ハウジング、　３１Ｄ：雄ねじ部、　３１ｇ：上凹部、　３１ｉ：第３連通孔、　３３：ボビン部、　３３Ａ：ボビン、　３４：コイル、　３５：固定部、　３５ｄ：第５貫通孔、　３６Ａ：可動体、　３６Ｂ：下弁体、　３６Ｄ：上弁体、　３８Ｅ：第１１Ｏリング、　Ｓ１：第１圧力室、　Ｓ２：第２圧力室

Claims

　駆動流体が流入する流入ポートと、駆動流体が流出する流出ポートとを有し、前記流入ポートと前記流出ポートとを連通する駆動流体通路を開閉する電磁弁であって、
　ハウジングと、
　前記ハウジングに収容され、コイルが巻き付けられるボビンを備えたソレノイドと、
　前記ボビンの軸上に設けられ、軸方向に沿って移動可能に配置された可動鉄心と、
　前記ボビンの軸上に設けられ、前記ハウジング内に固定された固定鉄心と、
　前記可動鉄心と共に移動可能に設けられ、前記駆動流体通路を開閉する弁体と、を備え、
　前記流入ポートは、前記ボビンの軸方向における前記ハウジングの一方の面側に開口し、前記流出ポートは、前記ボビンの軸方向における前記ハウジングの他方の面側に開口する、電磁弁。
　駆動流体が流入する流入ポートと、駆動流体が流出する流出ポートと、駆動流体を排出する排出ポートを有し、前記流入ポートと前記流出ポートを連通する流出状態と、前記流出ポートと前記排出ポートを連通する排出状態となる電磁弁であって、
　ハウジングと、
　前記ハウジングに収容され、コイルが巻き付けられるボビンを備えたソレノイドと、
　前記ボビンの軸上に設けられ、前記ハウジング内に固定された固定鉄心と、
　前記固定鉄心と、前記ボビンの内周面と、前記ハウジングの内周面によって形成され、前記流入ポートに連通する可動鉄心収容室と、
　前記可動鉄心収容室に設けられ、軸方向に沿って移動可能に配置された可動鉄心と、
　前記流入ポートと前記流出ポートの間を連通する駆動流体通路と、
　前記可動鉄心収容室と前記排出ポートの間を連通する排出通路と、
　前記可動鉄心と共に移動可能に設けられ、前記駆動流体通路を開くとともに前記排出通路を閉じる流出状態と、前記駆動流体通路を閉じるとともに前記排出通路を開く排出状態とに切り換える弁体と、を備え
　前記流入ポートは、前記ボビンの軸方向における前記ハウジングの一方の面側に開口し、前記流出ポートおよび前記排出ポートは、前記ボビンの軸方向における前記ハウジングの他方の面側に開口する、電磁弁。
　請求項１または請求項２に記載の電磁弁と、
　バルブ本体と、を備え、
　前記バルブ本体は、流体通路が形成されたボディと、前記流体通路を開閉するバルブ弁体と、前記ボディに接続されるケーシングおよび前記電磁弁からの駆動流体により前記バルブ弁体を作動させる駆動部を有するアクチュエータと、を備え、
　前記電磁弁は、前記ケーシングに対して前記ボディとは反対側に位置し、
　前記ケーシングに設けられた雌ねじ部に、前記ハウジングに設けられた雄ねじ部が螺合されている、バルブ。
　前記ハウジングの他方の面側に、前記ハウジングと同軸に配置されるシール部材と、
　前記駆動部に駆動流体を給排する給排ポートとを備え、
　前記流出ポートは前記シール部材の内側に開口し、
　前記排出ポートは前記シール部材の外側に開口し、
　前記給排ポートは、前記シール部材の内側に開口する、請求項３に記載のバルブ。
　請求項１または請求項２に記載の電磁弁と、
　バルブ本体と、を備え、
　前記バルブ本体は、流体通路が形成されたボディと、前記流体通路を開閉するバルブ弁体と、前記ボディに接続されるケーシングおよび前記電磁弁からの駆動流体により前記バルブ弁体を作動させる駆動部を有するアクチュエータと、を備え、
　前記電磁弁は、前記ケーシングに対して前記ボディとは反対側に位置して、前記ハウジングは前記ケーシングに接続され、
　前記ハウジングの外径と、前記ケーシングの外径が略等しく構成されている、バルブ。
　複数の流体制御機器により構成される流体制御装置であって、
　前記複数の流体制御機器の少なくとも一つは、請求項３から請求項５のいずれか一項に記載のバルブである流体制御装置。
　請求項３または請求項４に記載のバルブにおいて、
　前記電磁弁を回転させて、前記電磁弁を前記アクチュエータの前記ケーシングから外し、
　別の電磁弁のハウジングの雄ねじ部を、前記ケーシングの雌ねじ部に螺合させる、電磁弁交換方法。