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JP3404265B2 - solenoid valve - Google Patents
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JP3404265B2 - solenoid valve - Google Patents

solenoid valve

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JP3404265B2
JP3404265B2 JP29076397A JP29076397A JP3404265B2 JP 3404265 B2 JP3404265 B2 JP 3404265B2 JP 29076397 A JP29076397 A JP 29076397A JP 29076397 A JP29076397 A JP 29076397A JP 3404265 B2 JP3404265 B2 JP 3404265B2
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diaphragm
solenoid
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solenoid valve
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Description

【発明の詳細な説明】 【0001】 【発明の属する技術分野】本発明は、電磁弁に関し、特
に分析装置のガス流路制御や、半導体製造装置のガス供
給制御に使用する電磁弁に関する。 【0002】 【従来の技術】ガス分析装置やガスサンプリング装置等
のガス流路制御においては、流路中のガスの流れの切り
換えを流路換部に設けた電磁弁を用いて行っている。ま
た、半導体製造装置においても、高温ガスのガス供給の
制御を電磁弁を用いて行っている。 【0003】一般に、電磁弁は流路の開閉を行う弁と該
弁を電磁駆動するソレノイドを備え、ソレノイドによっ
て弁を開閉して流路中を流れるガスの制御を行ってい
る。従来より、ソレノイドを構成するコイル巻線は、マ
グネットワイヤを整列させて巻回することによって形成
している。図8〜図10は、従来のコイル巻線を説明す
るためのソレノイドの断面図である。 【0004】図8に示すコイル巻線は、マグネットワイ
ヤ40をコイル巻芯17に整列させて巻回した後、固定
ワニス52を含浸させ、外周に外装テープ53を巻き、
巻始めと巻終わりのマグネットワイヤ端部に外部導線3
1をハンダ付けして形成している。このとき、ハンダ5
1と外装テープ53との間の絶縁は、絶縁紙50によっ
て行われる。 【0005】図9に示すコイル巻線は、図8に示すコイ
ル巻線において、マグネットワイヤを一層整列巻きする
毎に、マグネットワイヤ間に層間絶縁紙50を挟み込ん
で形成するものである。この構成のコイル巻線では、良
好な層間絶縁を得ることができるが、同一コイル巻芯の
寸法内では巻数が少なくなり、コイルの温度上昇や起磁
力に限界が生じて、スペースの点でも不利となる。ま
た、図10に示すコイル巻線は、マグネットワイヤ40
を整列巻線し、所定の金型を用いて樹脂55を充填し、
硬化させるものである。樹脂としては、主にエポキシ樹
脂を用いることができる。 【0006】 【発明が解決しようとする課題】ガス捕集装置では、捕
集したガス成分に他のガス成分が混入すると、この混入
したガス成分は成分濃度分析時に妨害成分となり、分析
結果に誤差が生じる原因となり、また、半導体製造装置
においても、供給ガス中に他のガス成分が混入すると、
このガス成分は妨害成分となって半導体製造の設定条件
が満足されず、製造された半導体製品に不純物が混入す
る要因となる。 【0007】従来、電磁弁等に用いる高温用のマグネッ
トワイヤの外周に設けるワイヤ外被膜材料として、ポリ
エステルやポリアミド系,ポリイミド系の材料を絶縁材
として使用しているが、これの材料は、高温において有
機ガス成分を発生し、有機ガス分析に悪影響を与えるこ
とになる。 【0008】また、従来より使用している電磁弁は、ソ
レノイドのコイル巻線を固定するバインダー材として、
有機溶媒を含んだ接着テープや、シリコン樹脂系あるい
はエポキシ樹脂系の接着剤を使用している。例えば、ワ
ニスはシリコン系接着剤を有機溶剤で溶かしたものを用
いており、樹脂はエポキシ、フェノール等有機溶剤を必
要とする物質である。そのため、これら接着部材に含ま
れるヘプタン,アセトン、ヘキサン、ブタノール、キシ
レン等の種々の有機溶剤成分が電磁弁の流路系に混入す
ると、分析結果や半導体に悪影響を与えることになる。
特に、100°C以上の高温で電磁弁を使用する場合に
は、有機溶剤成分が多く発生して、分析結果や半導体に
与える影響も大きくなる。さらに、有機系の素材を使用
する場合いには、P.P.SやPEEK等の特殊な新素
材を除いては、使用温度にも限界があり、JISで定め
られているC種絶縁(230゜C以上)を完全に安定さ
せることは、有機系素材のみでは困難である。 【0009】さらに、バインダー材として、セラミック
材やガラス系バインダー材やシリコン系バインダー材が
知られている。しかし、Na系のセラミック材は高温で
Naイオンが発生するおそれがあって、半導体製造装置
に適用することができず、ガラス系バインダー材は、化
学物質と反応を起こしやすくて安定な不動態ではないの
で、イオン系のガスを発生するおそれがあり、また、シ
リコン系バインダー材も不動態ではないため、高温状態
で無機ガスを発生するおそれがある。 【0010】また、従来の電磁弁で使用するダイヤフラ
ム弁の膜質は細孔を備えているため、膜を通してコイル
巻線側から流路側に妨害成分が侵入し、分析結果や半導
体に悪影響を与えることになる。 【0011】さらに、従来の電磁弁が備える流路内部に
は、流路形成時の加工によって凹凸が形成されているた
め、この凹凸部分にガス成分が吸着、付着して残留する
傾向があり、残留したガス成分が妨害成分として混入
し、分析結果や半導体に悪影響を与える場合がある。 【0012】上記したように、従来の電磁弁では、電磁
弁を形成している材質や構造によって、流路内に妨害ガ
スが侵入するおそれがあり、分析結果や半導体に悪影響
を与えるという問題点がある。 【0013】そこで、本発明は前記した問題点を解決
し、流路内への妨害ガスの侵入を減少させることができ
る電磁弁を提供することを目的とする。 【0014】 【課題を解決するための手段】本発明は、電磁弁を構成
する部材に有機成分を含まない金属や無機材料を使用
し、ダイヤフラムに有機成分ガスの発生の少ない弾力性
合成樹脂を使用することによって、流路内への有機成分
の侵入を減少させ、これによって、電磁弁を使用する分
析装置や、半導体製造装置に与える悪影響を防止するも
のである。 【0015】そこで、本発明の電磁弁は、流路中に可動
に設けられたダイヤフラムと、該ダイヤフラムに可動力
を与えるソレノイドとを備えた電磁弁において、ソレノ
イドは、そのソレノイドを構成する巻線の被膜と、巻線
間の絶縁及び固定を、化学的不動態性を有する無機質か
らなる固定部材によって行い、ダイヤフラムは、多孔性
が低く、有機成分ガスの発生率の低いポリテトラフルオ
ロエチレン等の弾性合成樹脂により厚膜に形成し、流路
は、流路と接続される管部材と同等の熱膨張率を持つ金
属材により基部を形成する構成とする。 【0016】上記構成によれば、ソレノイドは、被膜材
と固定部材として、化学的不動態性を有する無機質を用
いてコイル巻線を形成し、絶縁及び固定を行うことによ
って、ソレノイド部分での有機成分ガス成分の発生を無
くすことができる。 【0017】本発明の実施の態様では、化学的不動態性
の無機材質の素材として、ガス発生を伴わない安定なフ
ァインセラミック材を用いることができる。本発明の実
施の態様において、マグネットワイヤにファインセラミ
ック材を塗布しながら一層ずつコイルを巻固める巻線処
理を行うことによって、巻線の外周に被膜を生成すると
ともに、巻線間にファインセラミック材による絶縁層を
形成することができる。 【0018】さらに、本発明の実施の態様では、巻回し
たコイルの外側をファインセラミック材で被い、外部導
線とともに固定することができる。また、本発明の実施
の態様では、無機材料による固定部材としてガラス繊維
性テープおよびセラミック製接着剤を併用することがで
き、コイル巻線の外周をガラス繊維性のテープで卷回し
てコイル巻線の仮固定し、セラミック材の接着剤によっ
てコイル巻線の固定及び電磁弁のボディーへの固定を行
うことができる。 【0019】また、本発明の別の実施形態は、コイル巻
線および該コイル巻線と接続する外部導線にTFE(テ
トラフルオロエチレン)の絶縁用被膜を形成するもので
あり、これによって、有機成分ガスの発生を減少させる
ことができる。 【0020】また、ダイヤフラムは、低多孔性で低透過
性の素材とし、膜厚を厚く形成するすることによって膜
部分を通してソレノイド側から流路側に侵入する有機成
分ガスを減少させることができ、また、有機成分ガスの
発生率の低い素材とすることによって流路内への有機成
分ガスの侵入を減少させることができる。 【0021】本発明の他の実施形態は、ダイヤフラムを
形成する合成樹脂としてPTFE(ポリテトラフルオロ
エチレン)を用いるものであり、これによって、有機成
分ガスの発生を減少させることができる。 【0022】さらに、流路は、金属製の基部とすること
によって有機成分ガスの発生を無くすことができ、ま
た、熱膨張率を流路と接続する管部材と同等のものを用
いることによって温度差による接合部でのすき間の発生
を減少させ、該すき間を通しての有機成分ガスの侵入を
減少させることができる。 【0023】 【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図を
参照しながら詳細に説明する。図1は本発明の電磁弁の
構成を説明するための一部を切り欠いた斜視図であり、
図2は本発明の電磁弁のソレノイドの断面図であり、図
3はソレノイドのコイル巻線の形成を説明するための図
である。また、図4,5は本発明の電磁弁の流路および
ダイヤフラムの構成を説明するための斜視図、及び断面
図である。 【0024】図1において、電磁弁1は、流路3,4中
に可動に設けられたダイヤフラム10と、このダイヤフ
ラム10に可動力を与えるように接続されたソレノイド
11とを備え、ボディー2内に収納して形成する。 【0025】はじめに、図1,図2,図3を用いて、ソ
レノイド11の構成および形成行程について説明する。
ソレノイド11は、ダイヤフラム10に可動力を与える
プランジャー12と該プランジャー12を駆動するため
のコイル巻線15およびバネ部材14を備える。プラン
ジャー12は磁性体あるいは永久磁石により形成し、一
端にダイヤフラム10と接続するためのロッド23を備
え、他端にバネ部材14を取り付けるためのロッド13
を備える。 【0026】プランジャー12の外側に間隔を開けてコ
イル巻芯17を設け、該コイル巻芯17にコイル巻線1
5を卷回して電磁石を形成する。このコイル巻線15に
よる電磁石は電磁力を発生し、これによって、内側に配
したプランジャー12を吸引あるいは排斥する。また、
ロッド13には、プランジャー12を一方向に付勢する
バネ部材14を設ける。コイル巻線15およびバネ部材
14がプランジャー12に作用する力の方向は互いに逆
方向である。一動作例では、コイル巻線15に電流を供
給してプランジャー12を吸引し、これによってダイヤ
フラム10の開放動作を行い、電流停止時にはバネ部材
14によってプランジャー12を反対方向に押してダイ
ヤフラム10の閉鎖動作を行う。 【0027】また、他の動作例では、前記動作例とは逆
に、コイル巻線15に電流を供給してプランジャー12
を排斥し、これによってダイヤフラム10の閉鎖動作を
行い、電流停止時にはバネ部材14によってプランジャ
ー12を反対方向に戻してダイヤフラム10の開放動作
を行う。 【0028】図2のソレノイドの断面図において、ソレ
ノイド11のコイル巻線15は、高温でも化学反応を起
こさない不動態の素材で被覆され、コイル巻芯17に巻
回される。巻回されるコイル巻線15の各層間は絶縁材
が設けられる。図2中に示す絶縁固定バインダー材18
は、コイル巻線15間の絶縁を行うとともに、コイル巻
線15間を埋めて固定し、いわゆるバインダー材の役を
なす。コイル巻線15の外周部分は、固定材19によっ
て固定される。 【0029】コイル巻線15の外周面を被覆する被膜、
絶縁固定バインダー材18、及び固定材19は、化学反
応に対して影響を受けない安定な表面状態を示す不動態
性を有したファインセラミック等の素材であり、例え
ば、アルミニウム―ジルコニア系セラミック材料である
セラミックセメントあるいはジルコニウウムセメントを
用いることができる。なお、図1において、絶縁固定バ
インダー材18、及び固定材19は、設置位置のみを示
し、各材については図示していない。 【0030】コイル巻線の形成は、図3において、マグ
ネットワイヤドラム41に巻かれているマグネットワイ
ヤ40を引き出し、セラミックセメント43等の液体状
のファインセラミック材を通過させて、マグネットワイ
ヤ40の表面にファインセラミック材を塗布してコイル
巻線皮膜44を生成したコイル巻線15を形成する。フ
ァインセラミック材を塗布したコイル巻線15は、コイ
ル巻芯17等のコイル巻線ドラム42に一層ずつ巻き固
め、硬化処理を施す。このとき、塗布されたファインセ
ラミック材は、皮膜を生成し、さらにコイル巻線の各層
間の隙間を埋めて絶縁層を形成するとともに、コイル巻
線を固定する固定バインダーの役目を果たす。 【0031】巻回したコイル巻線15の外周面は、固定
材19で固定する。この固定材19は、前記と同様のフ
ァインセラミック材を用いることができる。また、さら
に、卷回したコイル巻線15の固定は、コイル巻線15
の外周をガラス繊維製のテープ16で卷回し、絶縁固定
バインダー材を含浸させて固定することもできる。 【0032】また、コイル巻線15の両終端は金属製の
かしめ金具32によって外部導線31と接続し、外部導
線31はボディー2に開けた開口部34を通して外側に
取り出す。コイル巻線15および外部導線31のボディ
ー2への固定は、セラミック接着剤33によって行うこ
とができる。なお、外部導線31は、PTFEを被覆し
た電線を用いることができる。 【0033】上記したように、コイル巻線および外部導
線の固定を、セラミック接着剤やガラス繊維製のテープ
等の無機材料を用いて行うことによって、有機成分ガス
の発生を防止することができる。 【0034】また、コイル巻線15および外部導線31
の外周部をTFE(テトラフルオロエチレン)やPTF
E(ポリテトラフルオロエチレン)等の有機成分ガスの
発生率の低い合成樹脂で絶縁被覆することによって、有
機成分ガスの発生を低減することができる。 【0035】次に、図1,図4,及び図5を用いて、ダ
イヤフラムおよび流路の構成について説明する。 【0036】ダイヤフラム10は、凹部20の内側に収
納可能な外径を持つ縁部21と、該縁部21から内側に
向かって傾斜する円錐形状の膜部22を備えた構成であ
り、低多孔性で低透過性で有機成分ガスの発生率の低い
PTFE(ポリテトラフルオロエチレン)等の弾力性の
合成樹脂により形成する。ダイヤフラム10の膜部22
の膜厚は、例えば、0.35mm程度に厚く形成し、こ
れによって、膜部22を通してソレノイド側から流路側
に侵入する有機成分ガスを低減することができる。 【0037】ダイヤフラム10の膜部22の中心の一方
の面にはロッド23が垂直方向に形成され、ロッド23
にはソレノイド11側のプランジャー12が接続され
る。また、膜部22の中心の他方の面は第1オリフィス
7と対向する。プランジャー12によって膜部22は上
下動し、プランジャー12が上方位置にある場合には膜
22と第1オリフィス7との間にすき間を形成してガス
流を通過させ、プランジャー12が下方位置にある場合
には膜22は第1オリフィス7を塞ぎ、ガスの流れを停
止する。なお、第2オリフィス8と膜22との間は、常
にすき間を形成した状態とすることができる。 【0038】次に、流路について説明する。第1流路
3,第2流路4は、ボディー2の一部を構成する基部2
a内の貫通孔によって形成され、両流路3,4の間に形
成する凹部20にダイヤフラム10を可動に設ける。第
1流路3の端部の内、外部と接続する端部には第1接手
口5を形成し、ダイヤフラム10側の他端には第1オリ
フィス7を形成して凹部20と貫通させる。また、第2
流路4の端部の内、外部と接続する端部には第2接手口
6を形成し、ダイヤフラム10側の他端には第2オリフ
ィス8を形成して凹部20と貫通させる。 【0039】上記構成によって、第1流路3と第2流路
4は凹部20を介して通じることになる。ガス流は上記
流路3,4を通って流れ、該ガス流の通過,停止のオン
オフ制御は、ダイヤフラム10による流路のオリフィス
の開閉よってを行うことができる。 【0040】この流路3,4は金属製の基部2a内に貫
通孔を設けることにより形成することができる。この基
部2aを金属製とすることによって、有機成分ガスの発
生を防止することができる。また、金属製とすることに
よって流路内の研磨が可能となり、これによって、流路
内面の凹凸を減少させ、ガス成分の付着を低減させるこ
とができる。さらに、金属製とすることによって、電磁
弁1と接続する金属製の管部材と同等の熱膨張率とする
ことができ、温度差によって生じる基部と管部材との間
のすき間を減少させて有機成分ガスの侵入を低減するこ
とができる。 【0041】なお、ボディー2に形成されるロッド13
側の開口部は、上蓋9によって閉鎖する。 【0042】次に、図5を用いて電磁弁のダイヤフラム
の動作を説明する。図5(a)はダイヤフラムによって
流路を閉鎖した状態を示し、図5(b)は流路を開けた
状態を示している。 【0043】ダイヤフラム10の縁部21は基部2aお
よびボディー2bとの間で固定され、膜部22は可動状
態にある。この状態で、プランジャーあるいはバネ部材
によってダイヤフラム10に外力を加えると、膜部22
はその弾力性によって変形し、膜部22の当接部24と
第1オリフィス7との距離が変化する。第2オリフィス
8と膜部22との間は、プランジャーの移動に係わらず
間隔を開けた状態に保たれる。 【0044】図5(a)において、プランジャーを矢印
Aの方向に移動させると、ダイヤフラムの膜部22は第
1オリフィス7に接近し、当接部24は第1オリフィス
7を閉鎖する。これによって、第1流路3と第2流路4
との間はダイヤフラム10によって遮断され、電磁弁に
よるガスの流れの停止が行われる。 【0045】また、図5(b)において、プランジャー
を矢印Bの方向に移動させると、ダイヤフラムの膜部2
2は第1オリフィス7から離れ、当接部24と第1オリ
フィス7との間にすき間が形成される。これによって、
第1流路3と第2流路4との間は貫通した状態となり、
電磁弁によるガスの流通が行われる。 【0046】以下、本発明の電磁弁による実施例と従来
の電磁弁との効果の比較を、図6,7を用いて説明す
る。図6,7は、流路外で発生した有機成分ガスに対し
て、ダイヤフラムを通して流路内で検出される有機成分
ガス量をガスクロマトグラフで示しており、図6は本発
明の電磁弁のダイヤフラムの場合を示し、図7は従来の
電磁弁のダイヤフラムの場合を示している。 【0047】図7に示す従来の電磁弁による検出結果で
は、エチレンベンゼン、1,2ジメチルベンゼン、ジメ
チルベンゼン等の有機成分ガスが多量に検出されるのに
対して、図6に示す本発明の電磁弁による検出結果で
は、対応する有機成分ガスはほとんど検出されない。な
お、図6と図7のピークの縮尺はほぼ1:150で示し
ている。 【0048】従って、上記図6,7の比較は、本発明の
電磁弁のダイヤフラムの構成によって、流路内への有機
成分ガスの侵入を大幅に低減することを示している。 【0049】本発明の電磁弁の実施形態によれば、電磁
弁を構成する部材の材質を無機材料あるいは有機成分ガ
スの発生が少ない合成樹脂とすることによって、妨害成
分の発生を少なくし、分析装置や半導体製造装置に対す
る悪影響を低減することができる。 【0050】本発明の電磁弁の実施形態によれば、ダイ
ヤフラムの膜厚を厚く形状することによって、流路内へ
のガスの侵入を減少させることができる。 【0051】本発明の電磁弁の実施形態によれば、基部
を金属製として接続する管材との熱膨張率の差を小さく
することによって、接合部に形成されるすき間を減少さ
せ、流路内へのガスの侵入を減少させることができる。 【0052】また、本発明の電磁弁の実施形態によれ
ば、流路内面の凹凸を研磨によって減少させることによ
って、残留ガス量を低減させることができる。これによ
って、濃ガスと薄ガスの繰り返し使用における濃度変化
に対する妨害が減少し、常に混合成分の少ない状態で微
量ガスの送ガス開閉制御を行うことができる。 【0053】 【発明の効果】以上説明したように、本発明の電磁弁に
よれば、流路内への妨害ガスの侵入を減少させることが
できる。
Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an electromagnetic valve, and more particularly to an electromagnetic valve used for controlling a gas flow path of an analyzer and a gas supply control of a semiconductor manufacturing apparatus. 2. Description of the Related Art In controlling a gas flow path of a gas analyzer, a gas sampling apparatus, or the like, the flow of gas in a flow path is switched by using an electromagnetic valve provided in a flow path switching section. Also, in a semiconductor manufacturing apparatus, the control of gas supply of a high-temperature gas is performed using an electromagnetic valve. In general, an electromagnetic valve includes a valve that opens and closes a flow path and a solenoid that electromagnetically drives the valve, and controls the gas flowing through the flow path by opening and closing the valve with the solenoid. Conventionally, a coil winding constituting a solenoid is formed by aligning and winding a magnet wire. 8 to 10 are sectional views of a solenoid for explaining a conventional coil winding. In the coil winding shown in FIG. 8, a magnet wire 40 is arranged and wound around the coil core 17, then impregnated with a fixed varnish 52, and an outer tape 53 is wound around the outer periphery.
External conductor 3 at the end of the magnet wire at the beginning and end of winding
1 is formed by soldering. At this time, solder 5
The insulation between 1 and the exterior tape 53 is performed by the insulating paper 50. The coil winding shown in FIG. 9 is formed by sandwiching an interlayer insulating paper 50 between the magnet wires each time the magnet wires are further aligned and wound in the coil winding shown in FIG. With the coil winding having this configuration, good interlayer insulation can be obtained, but the number of turns is reduced within the same coil core dimensions, and the temperature rise and magnetomotive force of the coil are limited, which is disadvantageous in terms of space. Becomes The coil winding shown in FIG.
Are aligned and filled with resin 55 using a predetermined mold,
It is to be cured. As the resin, an epoxy resin can be mainly used. [0006] In the gas collecting apparatus, if another gas component is mixed with the collected gas component, the mixed gas component becomes an interfering component at the time of component concentration analysis, resulting in an error in the analysis result. Causes, and also in the semiconductor manufacturing equipment, if other gas components are mixed in the supply gas,
This gas component becomes an interfering component, which does not satisfy the set conditions for semiconductor manufacturing, and causes impurities to be mixed into the manufactured semiconductor product. Hitherto, as a wire outer coating material provided on the outer periphery of a high-temperature magnet wire used for an electromagnetic valve or the like, a polyester, polyamide-based, or polyimide-based material has been used as an insulating material. , An organic gas component is generated, which has an adverse effect on organic gas analysis. [0008] Further, a solenoid valve conventionally used is a binder material for fixing a coil winding of a solenoid.
An adhesive tape containing an organic solvent or a silicone resin-based or epoxy resin-based adhesive is used. For example, the varnish uses a material obtained by dissolving a silicon-based adhesive with an organic solvent, and the resin is a substance requiring an organic solvent such as epoxy and phenol. Therefore, if various organic solvent components such as heptane, acetone, hexane, butanol, and xylene contained in these adhesive members are mixed into the flow path system of the solenoid valve, the analysis results and the semiconductor will be adversely affected.
In particular, when the solenoid valve is used at a high temperature of 100 ° C. or more, a large amount of organic solvent components are generated, and the influence on the analysis result and the semiconductor is increased. Further, when an organic material is used, P.I. P. Except for special new materials such as S and PEEK, there is also a limit on the operating temperature, and complete stabilization of Class C insulation (230 ° C or more) specified by JIS requires only organic materials. Have difficulty. Further, ceramic materials, glass-based binder materials, and silicon-based binder materials are known as binder materials. However, Na-based ceramic materials may not be applicable to semiconductor manufacturing equipment because Na ions may be generated at high temperatures, and glass-based binder materials are likely to react with chemical substances and have a stable passive state. Therefore, there is a possibility that an ion-based gas may be generated, and since the silicon-based binder is not passive, an inorganic gas may be generated at a high temperature. In addition, since the membrane quality of a diaphragm valve used in a conventional solenoid valve has pores, an interfering component penetrates from the coil winding side to the flow path side through the membrane, and adversely affects the analysis result and the semiconductor. become. Furthermore, since the inside of the flow passage provided in the conventional solenoid valve has irregularities formed by processing at the time of forming the passage, the gas component tends to be adsorbed and adhered to the irregularities and remain. The remaining gas component may be mixed as an interfering component and adversely affect the analysis result or the semiconductor. As described above, in the conventional solenoid valve, there is a possibility that an interfering gas may enter the flow passage depending on the material and structure forming the solenoid valve, which has a problem of adversely affecting the analysis result and the semiconductor. There is. Accordingly, an object of the present invention is to solve the above-mentioned problems and to provide an electromagnetic valve capable of reducing the intrusion of an interfering gas into a flow path. According to the present invention, there is provided an electromagnetic valve in which a metal or an inorganic material containing no organic component is used for a member constituting an electromagnetic valve, and an elastic synthetic resin which generates little organic component gas is used for a diaphragm. The use reduces the intrusion of organic components into the flow channel, thereby preventing an adverse effect on an analyzer using a solenoid valve and a semiconductor manufacturing apparatus. Therefore, the solenoid valve of the present invention is a solenoid valve comprising a diaphragm movably provided in a flow path and a solenoid for applying a movable force to the diaphragm, wherein the solenoid is a coil forming the solenoid. Coating and insulation and fixing between the windings is performed by a fixing member made of an inorganic material having chemical passivation, and the diaphragm has a low porosity and a low generation rate of an organic component gas such as polytetrafluoroethylene. A thick film is formed of an elastic synthetic resin, and the flow path has a configuration in which a base is formed of a metal material having a thermal expansion coefficient equivalent to that of a pipe member connected to the flow path. According to the above configuration, the solenoid is formed by using a chemically passive inorganic material as a coating material and a fixing member to form a coil winding, and by performing insulation and fixing, an organic material at the solenoid portion is formed. The generation of component gas components can be eliminated. In the embodiment of the present invention, a stable fine ceramic material that does not generate gas can be used as the material of the chemically passivated inorganic material. In the embodiment of the present invention, a winding process is performed in which a coil is wound one by one while applying a fine ceramic material to a magnet wire, so that a film is formed on the outer periphery of the winding and a fine ceramic material is formed between the windings. To form an insulating layer. Further, in the embodiment of the present invention, the outside of the wound coil can be covered with a fine ceramic material and fixed together with the external conductor. Further, in the embodiment of the present invention, a glass fiber tape and a ceramic adhesive can be used in combination as a fixing member made of an inorganic material. Can be temporarily fixed, and the coil winding can be fixed and the solenoid valve can be fixed to the body by the adhesive of the ceramic material. Another embodiment of the present invention is to form an insulating film of TFE (tetrafluoroethylene) on a coil winding and an external conductor connected to the coil winding, thereby forming an organic component. Gas generation can be reduced. Further, the diaphragm is made of a material having low porosity and low permeability and is formed to have a large film thickness so that organic component gas entering from the solenoid side to the flow path side through the membrane portion can be reduced. By using a material having a low generation rate of the organic component gas, it is possible to reduce the intrusion of the organic component gas into the flow path. In another embodiment of the present invention, PTFE (polytetrafluoroethylene) is used as a synthetic resin for forming a diaphragm, whereby the generation of an organic component gas can be reduced. Further, the flow path is formed of a metal base so that generation of organic component gas can be eliminated. Further, by using a pipe having a coefficient of thermal expansion equivalent to that of a pipe member connected to the flow path, temperature can be reduced. The occurrence of a gap at the joint due to the difference can be reduced, and the intrusion of the organic component gas through the gap can be reduced. Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a partially cutaway perspective view for explaining the configuration of the solenoid valve of the present invention.
FIG. 2 is a sectional view of a solenoid of the solenoid valve according to the present invention, and FIG. 3 is a view for explaining formation of a coil winding of the solenoid. FIGS. 4 and 5 are a perspective view and a cross-sectional view for explaining the configuration of the flow path and the diaphragm of the solenoid valve according to the present invention. In FIG. 1, a solenoid valve 1 includes a diaphragm 10 movably provided in flow paths 3 and 4, and a solenoid 11 connected to apply a movable force to the diaphragm 10. Formed by storing in First, the configuration and forming process of the solenoid 11 will be described with reference to FIGS.
The solenoid 11 includes a plunger 12 for applying a movable force to the diaphragm 10, a coil winding 15 for driving the plunger 12, and a spring member 14. The plunger 12 is formed of a magnetic material or a permanent magnet, and has a rod 23 at one end for connecting to the diaphragm 10 and a rod 13 for attaching the spring member 14 at the other end.
Is provided. A coil core 17 is provided at an interval outside the plunger 12, and the coil winding 1 is attached to the coil core 17.
5 is wound to form an electromagnet. The electromagnet generated by the coil winding 15 generates an electromagnetic force, and thereby attracts or rejects the plunger 12 disposed inside. Also,
The rod 13 is provided with a spring member 14 for urging the plunger 12 in one direction. The directions of the forces acting on the plunger 12 by the coil winding 15 and the spring member 14 are opposite to each other. In one operation example, a current is supplied to the coil winding 15 to suck the plunger 12, thereby opening the diaphragm 10. When the current stops, the plunger 12 is pushed in the opposite direction by the spring member 14 to move the diaphragm 10. Perform closing operation. In another operation example, the current is supplied to the coil winding 15 and the plunger 12
By this, the closing operation of the diaphragm 10 is performed, and when the current is stopped, the plunger 12 is returned to the opposite direction by the spring member 14 to perform the opening operation of the diaphragm 10. In the sectional view of the solenoid shown in FIG. 2, the coil winding 15 of the solenoid 11 is covered with a passive material which does not cause a chemical reaction even at a high temperature, and is wound around a coil core 17. An insulating material is provided between each layer of the wound coil winding 15. Insulating fixing binder material 18 shown in FIG.
Performs insulation between the coil windings 15 and fills and fixes the space between the coil windings 15 to serve as a so-called binder material. An outer peripheral portion of the coil winding 15 is fixed by a fixing member 19. A coating covering the outer peripheral surface of the coil winding 15;
The insulating fixing binder material 18 and the fixing material 19 are materials such as fine ceramics having a passivation property and exhibiting a stable surface state that is not affected by a chemical reaction. For example, aluminum-zirconia ceramic materials are used. Certain ceramic cements or zirconium cements can be used. In FIG. 1, the insulating fixing binder material 18 and the fixing material 19 show only the installation positions, and the respective materials are not shown. In FIG. 3, the coil winding is formed by pulling out the magnet wire 40 wound on the magnet wire drum 41 and passing the liquid fine ceramic material such as ceramic cement 43 through the surface of the magnet wire 40. Then, a fine ceramic material is applied to form a coil winding 15 having a coil winding film 44 formed thereon. The coil winding 15 coated with the fine ceramic material is wound and hardened one by one on a coil winding drum 42 such as the coil core 17 and subjected to a hardening treatment. At this time, the applied fine ceramic material forms a film, furthermore, fills a gap between the layers of the coil winding to form an insulating layer and also serves as a fixing binder for fixing the coil winding. The outer peripheral surface of the wound coil winding 15 is fixed with a fixing member 19. For the fixing member 19, the same fine ceramic material as described above can be used. Further, the fixed coil winding 15 is fixed to the coil winding 15.
May be wound around with a glass fiber tape 16 and impregnated with an insulating fixing binder material to be fixed. Both ends of the coil winding 15 are connected to the external conductor 31 by metal caulking fittings 32, and the external conductor 31 is taken out through an opening 34 opened in the body 2. The fixing of the coil winding 15 and the external conductor 31 to the body 2 can be performed by a ceramic adhesive 33. In addition, as the external conductor 31, an electric wire coated with PTFE can be used. As described above, by fixing the coil winding and the external conductor using an inorganic material such as a ceramic adhesive or a glass fiber tape, it is possible to prevent the generation of organic component gas. The coil winding 15 and the external conductor 31
Of TFE (tetrafluoroethylene) or PTF
Insulation coating with a synthetic resin having a low generation rate of an organic component gas such as E (polytetrafluoroethylene) can reduce the generation of an organic component gas. Next, the construction of the diaphragm and the flow path will be described with reference to FIGS. The diaphragm 10 has an edge portion 21 having an outer diameter that can be accommodated inside the concave portion 20 and a conical film portion 22 inclined inward from the edge portion 21 and has a low porosity. It is formed of a resilient synthetic resin such as PTFE (polytetrafluoroethylene), which has a low permeability and a low generation rate of an organic component gas. Membrane part 22 of diaphragm 10
Is formed to be as thick as, for example, about 0.35 mm, whereby the amount of organic component gas entering the flow path from the solenoid side through the film portion 22 can be reduced. A rod 23 is formed vertically on one surface of the center of the membrane portion 22 of the diaphragm 10.
Is connected to the plunger 12 on the solenoid 11 side. The other surface at the center of the film portion 22 faces the first orifice 7. The plunger 12 moves the membrane unit 22 up and down. When the plunger 12 is at the upper position, a gap is formed between the membrane 22 and the first orifice 7 to allow the gas flow to pass, and the plunger 12 moves downward. When in position, the membrane 22 blocks the first orifice 7 and stops gas flow. Note that a gap can always be formed between the second orifice 8 and the film 22. Next, the flow path will be described. The first flow path 3 and the second flow path 4 are formed by a base 2 that forms a part of the body 2.
A diaphragm 10 is movably provided in a concave portion 20 formed by a through hole in a and formed between both flow paths 3 and 4. A first connection port 5 is formed at an end of the first flow path 3 connected to the outside, and a first orifice 7 is formed at the other end on the diaphragm 10 side to penetrate the recess 20. Also, the second
A second joint opening 6 is formed at an end of the flow path 4 which is connected to the outside, and a second orifice 8 is formed at the other end on the diaphragm 10 side to penetrate the recess 20. With the above configuration, the first flow path 3 and the second flow path 4 communicate with each other through the recess 20. The gas flow flows through the flow paths 3 and 4, and the on / off control of the passage and stop of the gas flow can be performed by opening and closing the orifice of the flow path by the diaphragm 10. The channels 3 and 4 can be formed by providing through holes in the metal base 2a. By forming the base 2a of a metal, generation of an organic component gas can be prevented. In addition, the use of metal allows polishing of the inside of the flow path, thereby reducing unevenness on the inner surface of the flow path and reducing adhesion of gas components. Further, by using metal, the coefficient of thermal expansion can be made equal to that of the metal pipe member connected to the solenoid valve 1, and the gap between the base and the pipe member caused by the temperature difference can be reduced to reduce the organic pressure. Component gas intrusion can be reduced. The rod 13 formed on the body 2
The side opening is closed by a top lid 9. Next, the operation of the diaphragm of the solenoid valve will be described with reference to FIG. FIG. 5A shows a state where the flow path is closed by the diaphragm, and FIG. 5B shows a state where the flow path is opened. The edge 21 of the diaphragm 10 is fixed between the base 2a and the body 2b, and the membrane 22 is in a movable state. In this state, when an external force is applied to the diaphragm 10 by a plunger or a spring member, the membrane 22
Is deformed by its elasticity, and the distance between the contact portion 24 of the film portion 22 and the first orifice 7 changes. The space between the second orifice 8 and the membrane portion 22 is maintained at an interval regardless of the movement of the plunger. In FIG. 5A, when the plunger is moved in the direction of arrow A, the diaphragm membrane portion 22 approaches the first orifice 7, and the contact portion 24 closes the first orifice 7. Thereby, the first flow path 3 and the second flow path 4
Is shut off by the diaphragm 10, and the flow of gas is stopped by the solenoid valve. In FIG. 5B, when the plunger is moved in the direction of arrow B, the diaphragm 2 of the diaphragm is moved.
2 is separated from the first orifice 7, and a gap is formed between the contact portion 24 and the first orifice 7. by this,
Between the first flow path 3 and the second flow path 4 is in a penetrating state,
Gas flow is performed by the solenoid valve. Hereinafter, a comparison of the effect between the embodiment using the solenoid valve of the present invention and a conventional solenoid valve will be described with reference to FIGS. 6 and 7 show, by gas chromatography, the amount of organic component gas detected in the flow path through the diaphragm with respect to the organic gas generated outside the flow path, and FIG. 6 shows the diaphragm of the solenoid valve of the present invention. FIG. 7 shows the case of a diaphragm of a conventional solenoid valve. In the result of detection by the conventional solenoid valve shown in FIG. 7, a large amount of organic component gases such as ethylenebenzene, 1,2-dimethylbenzene, and dimethylbenzene are detected. In the detection result by the solenoid valve, the corresponding organic component gas is hardly detected. The scale of the peaks in FIGS. 6 and 7 is approximately 1: 150. Accordingly, the comparison between FIGS. 6 and 7 shows that the configuration of the diaphragm of the solenoid valve of the present invention significantly reduces the intrusion of the organic component gas into the flow path. According to the embodiment of the solenoid valve of the present invention, the material of the member constituting the solenoid valve is made of an inorganic material or a synthetic resin that generates little organic component gas, so that the generation of interference components is reduced, An adverse effect on the apparatus and the semiconductor manufacturing apparatus can be reduced. According to the embodiment of the solenoid valve of the present invention, the infiltration of gas into the flow passage can be reduced by making the diaphragm thicker. According to the embodiment of the solenoid valve of the present invention, the difference in the coefficient of thermal expansion between the base and the connecting pipe is made small, so that the gap formed at the joint is reduced, and Gas can be reduced. Further, according to the embodiment of the solenoid valve of the present invention, the amount of residual gas can be reduced by reducing the unevenness on the inner surface of the flow passage by polishing. Thereby, the disturbance to the concentration change in the repeated use of the rich gas and the thin gas is reduced, and the gas gas opening / closing control of the trace gas can be always performed in a state where the mixed components are small. As described above, according to the solenoid valve of the present invention, the intrusion of interfering gas into the flow path can be reduced.

【図面の簡単な説明】 【図1】本発明の電磁弁の構成を説明するための一部を
切り欠いた斜視図である。 【図2】本発明の電磁弁のソレノイドの断面図である。 【図3】本発明のソレノイドのコイル巻線の形成を説明
するための図である。 【図4】本発明の電磁弁の流路およびダイヤフラムの構
成を説明するための斜視図である。 【図5】本発明の電磁弁のダイヤフラムの動作を説明す
るための図である。 【図6】本発明の電磁弁を用いた検出ガスのクロマトグ
ラフである。 【図7】従来の電磁弁を用いた検出ガスのクロマトグラ
フである。 【図8】従来のコイル巻線を説明するためのソレノイド
の断面図である。 【図9】従来のコイル巻線を説明するためのソレノイド
の断面図である。 【図10】従来のコイル巻線を説明するためのソレノイ
ドの断面図である。 【符号の説明】 1…電磁弁、2…ボディー、3,4…流路、5,6…接
手口、7,8…オリフィス、9…上蓋、10…ダイヤフ
ラム、11…ソレノイド、12…プランジャー、13,
23…ロッド、14…バネ部材、15…巻線コイル、1
6…ガラス繊維テープ、17…コイル巻芯、18…絶縁
固定バインダー材、19…固定材、20…凹部、21…
縁部、22…膜部、24…当接部、31…外部導線、3
2…かしめ金具、33…セラミック接着剤、34…開口
部、40…マグネットワイヤ、41…マグネットワイヤ
ドラム、42…コイル巻線ドラム、43…セラミックセ
メント、44…コイル巻線被膜。
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a partially cutaway perspective view for explaining a configuration of an electromagnetic valve of the present invention. FIG. 2 is a sectional view of a solenoid of the solenoid valve according to the present invention. FIG. 3 is a view for explaining formation of a coil winding of the solenoid of the present invention. FIG. 4 is a perspective view for explaining a configuration of a flow path and a diaphragm of the solenoid valve of the present invention. FIG. 5 is a view for explaining the operation of the diaphragm of the solenoid valve of the present invention. FIG. 6 is a chromatogram of a detection gas using the solenoid valve of the present invention. FIG. 7 is a chromatogram of a detection gas using a conventional solenoid valve. FIG. 8 is a sectional view of a solenoid for explaining a conventional coil winding. FIG. 9 is a sectional view of a solenoid for explaining a conventional coil winding. FIG. 10 is a sectional view of a solenoid for explaining a conventional coil winding. [Description of Signs] 1 ... solenoid valve, 2 ... body, 3, 4 ... flow path, 5, 6 ... joint opening, 7, 8 ... orifice, 9 ... top lid, 10 ... diaphragm, 11 ... solenoid, 12 ... plunger , 13,
23 ... Rod, 14 ... Spring member, 15 ... Wound coil, 1
6: glass fiber tape, 17: coil core, 18: insulating binder material, 19: fixing material, 20: recess, 21 ...
Edge part, 22 ... film part, 24 ... contact part, 31 ... external conductor, 3
Reference numeral 2: caulking fitting, 33: ceramic adhesive, 34: opening, 40: magnet wire, 41: magnet wire drum, 42: coil winding drum, 43: ceramic cement, 44: coil winding coating.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭51−147759(JP,A) 特開 平7−174259(JP,A) 特開 昭47−32422(JP,A) 実開 昭63−53974(JP,U) 実開 平6−71979(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) F16K 31/06 - 31/11 F16K 27/00 H01F 7/16 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued from the front page (56) References JP-A-51-147759 (JP, A) JP-A-7-174259 (JP, A) JP-A-47-32422 (JP, A) 53974 (JP, U) Hira 6-71979 (JP, U) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) F16K 31/06-31/11 F16K 27/00 H01F 7/16

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】 【請求項1】 流路中に可動に設けられたダイヤフラム
と、該ダイヤフラムに可動力を与えるソレノイドとを備
えた電磁弁において、 前記ソレノイドは、該ソレノイドを構成する巻線の被膜
と、巻線間の絶縁及び固定を、化学的不動態性を有する
無機質からなる固定部材によって行い、前記ダイヤフラ
ムは、多孔性が低く、有機成分ガスの発生率の低いポリ
テトラフルオロエチレンにより厚膜に形成し、前記流路
は、流路と接続される管部材と同等の熱膨張率を持つ金
属材により基部を形成することを特徴とする電磁弁。
(57) [Claim 1] A solenoid valve comprising a diaphragm movably provided in a flow path and a solenoid for applying a movable force to the diaphragm, wherein the solenoid constitutes the solenoid The coating of the winding to be formed and the insulation and fixing between the windings are performed by a fixing member made of an inorganic material having chemical passivation, and the diaphragm has a low porosity and a low polytetrafluorocarbon generation rate of an organic component gas. An electromagnetic valve, wherein the base is formed of a metal material having a thermal expansion coefficient equivalent to that of a pipe member connected to the flow channel, the base being formed in a thick film with fluoroethylene.
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