專利名稱：電磁線圈及電磁閥的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電磁線圈和電磁閥。
背景技術(shù)：
驅(qū)動柱塞移動的電磁閥在磁軛中裝有電磁線圈。在該電磁線圈的中心形成縱孔，在該縱孔內(nèi)裝有筒狀柱塞導(dǎo)軌。而且，在柱塞導(dǎo)軌的上部嵌入固定著磁極鐵芯，在該柱塞導(dǎo)軌內(nèi)插入相對其上部的磁極鐵芯移動的柱塞，并能使之滑動。此外，在具有隔膜閥的隔膜上設(shè)有與水源連通的放水孔和與2次供水端連通的引水孔。
在結(jié)構(gòu)方面，由磁軛和將其下端板及磁極鐵芯固定在一起的磁極鐵芯固定板形成電磁線圈的外殼。而且，柱塞受電磁線圈通電所產(chǎn)生的電磁力的吸引，在磁軛下端板的貫穿孔中自由移動。因此，因隔膜的引水孔伴隨柱塞的移動而開合，故隔膜閥也進行開合動作。
此外，近年來供水控制用電磁閥的應(yīng)用領(lǐng)域日益寬廣，例如，使用于自動水龍頭和局部洗凈裝置等的一般生活用水循環(huán)裝置中。因此，期望成本低且更小型化的產(chǎn)品進入市場。
但是，在上述結(jié)構(gòu)中對小型化是有限度的，要想實現(xiàn)更小型化還有種種障礙。
即，在使電磁閥小型化方面，若單單是小型化，只要縮短柱塞沖程和隔膜面積即可。但是，我們知道，供水控制用電磁閥通常在0.5～10Kg/cm2的水壓下使用，即使在最低使用水壓下，若不能確保每分鐘20立升的流量，那么用起來就不靈了。
因此，柱塞沖程和隔膜面積的減小是有限度的。另一方面，若增加其他結(jié)構(gòu)，恐怕會招致能力的降低和防水性能的變壞。所以，又要保持性能又要做到比現(xiàn)在的更小型化，這是很困難的。
本發(fā)明的目的在于提供能夠解決上述問題的電磁線圈及電磁閥。
發(fā)明的公開為解決本課題，本發(fā)明的電磁線圈和電磁閥具有以下的結(jié)構(gòu)。
即，發(fā)明1的電磁線圈是驅(qū)動柱塞移動的電磁線圈，其特征在于包括由非磁性體構(gòu)成的分區(qū)部件，將上述柱塞的移動區(qū)域分隔成幾個區(qū)；電磁線圈，具有包圍上述分區(qū)部件而纏繞的繞線部以便產(chǎn)生沿上述柱塞移動方向貫通該移動區(qū)域的第1磁路的磁場，并將上述第1磁路的磁力作用于上述柱塞；不規(guī)則磁場形成部件，它是由磁性體形成的、在分隔上述移動區(qū)域的分區(qū)面的外側(cè)與上述柱塞面對面地配置在上述分區(qū)部件的一端的部件，在上述分區(qū)面的外側(cè)、從上述分區(qū)部件的一端開始形成上述電磁線圈形成的磁場的第2磁路，并從部件的前端隔著上述分區(qū)面將該第2磁路的磁力作用于上述柱塞；空腔部件，具有空腔，以便在上述分區(qū)面的外側(cè)與上述柱塞面對面地將長度與從上述分區(qū)部件的一端開始的長度不同的上述不規(guī)則磁場形成部件配置在上述分區(qū)部件的一端。
在該發(fā)明1的電磁線圈中，除了貫通該移動區(qū)域的第1磁路的磁場、還將移動區(qū)域的分區(qū)面外側(cè)的第2磁路的磁場的磁力從不規(guī)則磁場形成部件的前端作用到柱塞上。因此，可以由該兩個磁場的磁力進行柱塞的吸附動作，所以，只要電磁線圈通過微小的電流，也就是說只通過圈數(shù)很少的繞線部就能對柱塞作用很大的磁力，就能進行柱塞的移動、進而進行電磁線圈的開合動作。
而且，用于產(chǎn)生第2磁路的磁力的不規(guī)則磁場形成部件能夠調(diào)整其長度，以便當其長度與從分區(qū)部件的一端開始的長度不同時也可以納入空腔部件內(nèi)。從不規(guī)則磁場形成部件的前端作用于柱塞的第2磁路的磁力的大小由不規(guī)則磁場形成部件和柱塞的相對位置、即不規(guī)則磁場形成部件的長度決定。因而，通過調(diào)整不規(guī)則磁場形成部件的長度可以調(diào)整作用于柱塞的磁力的大小，通過調(diào)整該磁力的大小，可以使第2磁路磁場的磁力最有效地作用于柱塞上。因而，若按照該發(fā)明1的電磁線圈，繞線部的圈數(shù)可以比配置了沒有經(jīng)過這樣的調(diào)整的不規(guī)則磁場形成部件的要少一些。從而，可以謀求繞線部本身的小型化，通過它可以謀求電磁線圈本身的更加小型化。
發(fā)明2的電磁線圈是驅(qū)動柱塞移動的電磁線圈，其特征在于包括由非磁性體構(gòu)成的分區(qū)部件，將上述柱塞的移動區(qū)域分隔成幾個區(qū)；
電磁線圈，具有包圍上述分區(qū)部件而纏繞的繞線部，產(chǎn)生沿上述柱塞移動方向貫通該移動區(qū)域的第1磁路的磁場，并將上述第1磁路的磁力作用于上述柱塞；不規(guī)則磁場形成部件，它是由磁性體形成的、在分隔上述移動區(qū)域的分區(qū)面的外側(cè)與上述柱塞面對面地配置在上述分區(qū)部件的一端的部件，在上述分區(qū)面的外側(cè)、從上述分區(qū)部件的一端開始形成上述電磁線圈形成的磁場的第2磁路，并從部件的前端隔著上述分區(qū)面將該第2磁路的磁力作用于上述柱塞；空腔部件，具有空腔，以便在上述分區(qū)面的外側(cè)與上述柱塞面對面地將該不規(guī)則磁場形成部件配置在上述分區(qū)部件的一端，上述不規(guī)則磁場形成部件經(jīng)過調(diào)整作用于上述柱塞的磁力的大小之后，配設(shè)在上述空腔內(nèi)。
該發(fā)明2的電磁線圈也將第1、第2磁路磁場的磁力作用于柱塞，因而，與發(fā)明1一樣，只要電磁線圈通過微小的電流，也就是說只通過圈數(shù)很少的繞線部就能對柱塞作用很大的磁力，就能進行柱塞的移動、進而進行電磁線圈的開合動作。
而且，在該發(fā)明2的電磁線圈中，用于產(chǎn)生第2磁路的磁力的不規(guī)則磁場形成部件是在已經(jīng)調(diào)整從其前端作用于柱塞的第2磁路的磁力的大小之后才配設(shè)上去的。因而，第2發(fā)明的電磁線圈也可以使第2磁路磁場的磁力最有效地作用于柱塞上，繞線部的圈數(shù)可以比配置了沒有經(jīng)過這樣的調(diào)整的不規(guī)則磁場形成部件的要少一些。從而，可以謀求繞線部本身的小型化，通過它進而可以謀求電磁線圈本身的更加小型化。
此外，上述發(fā)明1、發(fā)明2可以采用以下形式。在第1形式的電磁線圈中，上述分區(qū)部件在分區(qū)形成上述柱塞移動的縱孔(11c)的同時，還有具有周壁(11d)的骨架(11)，該周壁具有沿上述縱孔(11c)凹陷地形成的凹部(11f)，以便能夠與上述柱塞面對面地配置上述不規(guī)則磁場形成部件，上述電磁線圈具有在上述骨架(11)的周壁(11d)上直接纏繞的線圈繞組(12)，上述不規(guī)則磁場形成部件配置成嵌入上述凹部(11f)。
該第1形式的電磁線圈在骨架(11)的周壁(11d)上凹陷地形成的凹部(11f)上配置不規(guī)則磁場形成部件，將該周壁(11d)作為線圈繞組(12)的芯子。因而，可以通過使部件通用化來謀求徑向的小型化。
發(fā)明1、發(fā)明2的第2形式的電磁線圈具有位于上述電磁線圈上下端的上側(cè)端部板(22)、下側(cè)端部板(23)和位于其中間的周側(cè)板(21)，還具有包圍上述電磁線圈的磁軛(2)、和配設(shè)在縱孔(11c)的上述上側(cè)端部板(22)一端的磁極鐵芯(16)，上述不規(guī)則磁場形成部件連接設(shè)置在上述周壁(11d)的下側(cè)端部板(23)端部。
該第2形式的電磁線圈，因為在磁軛(2)的下側(cè)端部板(23)上連接設(shè)置有不規(guī)則磁場形成部件，容易操作。此外，當在裝入凹部(11f)之后有必要進行不規(guī)則磁場形成部件的長度調(diào)整時，最好能與磁軛(2)的下側(cè)端部板(23)一起取下來。由于在縱孔(11c)內(nèi)柱塞和磁極鐵芯是面對面配置的，所以其磁力能達到柱塞的磁場的第1、第2磁路也能達到磁極鐵芯，因此，能夠使磁力效率進一步提高，由此可進一步減少線圈的圈數(shù)從而謀求小型化。
在發(fā)明1、發(fā)明2的第3形式的電磁線圈中，上述骨架(11)具有在上述周壁(11d)上延伸的、也從上述下側(cè)端部板(23)向外延伸的伸出部(11h)。
該第3形式的電磁線圈可以把從骨架(11)的周壁(11d)的延伸的伸出部(11h)使用來安裝裝在下側(cè)端部板(23)的下面的其他部件，例如對隔膜閥起密封作用的密封材料等。因此，可以對隔膜閥等采取簡單的防水措施。
發(fā)明3的電磁線圈具有在由非磁性體構(gòu)成的骨架(11)的中央部形成縱孔(11c)并在其周壁(11d)上纏繞線圈繞組(12)的電磁線圈(1)、具備將該電磁線圈(1)的外周面和兩端面覆蓋的周側(cè)板(21)和上側(cè)板(22)以及下側(cè)板(23)的磁軛(2)、配設(shè)在上述縱孔(11c)的一端的磁極鐵芯(16)、插入上述縱孔(11c)能自由移動的柱塞(15)。
其特征在于，在上述磁極鐵芯(16)的外周面形成沒有纏繞上述線圈繞組(12)的線圈繞組端部處理空間(Q)，進而，在上述磁軛(2)上設(shè)有開口(26)，用于把上述線圈繞組端部(20)的線圈繞線向外部引出，利用水封裝置將該開口(26)封閉。
在該發(fā)明3的電磁線圈中，線圈繞線端部(20)經(jīng)磁極鐵芯(16)的外周面的線圈繞組端部處理空間(Q)中的開口(26)向外引出，該引出部位成為脫離線圈繞組(12)的部位。而且，該開口(26)由水封封閉。因此，沒有必要對每一個線圈繞線端部(20)將線圈繞組的引出部與線圈繞組一起進行樹脂模塑，可以使線圈繞組的繞線部體積、即電磁線圈1本身的體積做得很小。因此，可以謀求電磁線圈的小型化。
這時，若將上述開口(26)用橡皮襯套(25)封閉，可以確保該開口的水密性。
發(fā)明4的電磁線圈具有在由非磁性體構(gòu)成的骨架(11)的中央部形成縱孔(11c)并在其周壁(11d)上纏繞線圈繞組(12)的電磁線圈(1)、配設(shè)在該電磁線圈(1)的外周的磁軛(2)、配設(shè)在上述縱孔(11c)的一端的磁極鐵芯(16)、插入上述縱孔(11c)能自由移動的柱塞(15)，其特征在于，在上述磁極鐵芯(16)的外側(cè)配置永久磁鐵(17)，同時，在與上述永久磁鐵(17)對應(yīng)的上述骨架(11)的外周面形成沒有纏繞線圈繞組(12)的線圈繞組端部處理空間(Q)。
在該發(fā)明4的電磁線圈中，可以使永久磁鐵(17)的配設(shè)區(qū)域和線圈繞組端部處理空間(Q)在骨架(11)的外周面一側(cè)鄰接，可以通過節(jié)省空間來謀求電磁線圈的小型化。
發(fā)明5的電磁線圈具有在由非磁性體構(gòu)成的骨架(11)的中央部形成縱孔(11c)并在其周壁(11d)上纏繞線圈繞組(12)的電磁線圈(1)、配設(shè)在該電磁線圈(1)的外周的磁軛(2)、配設(shè)在上述縱孔(11c)的一端的磁極鐵芯(16)、插入上述縱孔(11c)能自由移動的柱塞(15)，其特征在于，在上述磁極鐵芯(16)的外側(cè)配置永久磁鐵(17)，同時，上述永久磁鐵是由以釹鐵硼、釤鈷等稀土類金屬為主要成分構(gòu)成的。
在該發(fā)明5的電磁線圈中，配設(shè)在上述磁極鐵芯(16)的外側(cè)的永久磁鐵(17)是以形成強磁場的稀土類金屬為主要成分的磁鐵，因此，該磁鐵的體積即使很小也能得到足夠強的磁場，與先有的電磁線圈相比可以配設(shè)體積較小的磁鐵，從而可以謀求電磁線圈的小型化。
上述發(fā)明4、發(fā)明5的電磁線圈可以采用以下形式。這種形式的電磁線圈具有磁調(diào)整用磁性體部件，把上述永久磁鐵(17)的整個側(cè)面包圍起來，調(diào)整上述永久磁鐵(17)形成的磁場作用于上述柱塞(15)的磁力。
這種形式的電磁線圈通過磁調(diào)整用磁性體部件可以在該磁性體部件和永久磁鐵(17)之間發(fā)生退磁場從而使閉閥電磁力減弱。因此，能夠容易地將柱塞從永久磁鐵一側(cè)拉開。因而，沒有必要將拉開柱塞所必需的恢復(fù)彈簧等做得很大，從而可以謀求電磁線圈的小型化。
發(fā)明6的電磁閥具備電磁線圈(B)，該電磁線圈(B)具有在由非磁性體構(gòu)成的骨架(11)的中央部形成縱孔(11c)并在其周壁(11d)上纏繞線圈繞組(12)的電磁線圈(1)、配設(shè)在該電磁線圈(1)的外周的磁軛(2)、在該磁軛(2)上形成磁場的永久磁鐵(17)、配設(shè)在上述縱孔(11c)的一端的磁極鐵芯(16)、插入上述縱孔(11c)能自由移動的柱塞(15)、和將柱塞(15)從上述磁極鐵芯拉開的恢復(fù)彈簧(19)，其特征在于，在使上述柱塞從吸附在磁極鐵芯上的位置自由落下后再從閥座彈回來的上限位置上，把恢復(fù)彈簧的反彈力設(shè)定得比上述永久磁鐵磁場的吸引力還要大。
在該發(fā)明6的電磁閥中，當把吸附在磁極鐵芯上的柱塞從閥座一側(cè)拉開時，該柱塞從恢復(fù)彈簧接受一個比永久磁鐵磁場的吸引力還要大的反彈力從而位于閥座一側(cè)。因此，通過恢復(fù)彈簧可以容易而可靠地使柱塞向閉閥方向移動。
發(fā)明7的電磁閥在隔膜(3)上設(shè)有引水閥孔(31)和放水孔(32)，通過電磁線圈(B)的柱塞(15)的移動動作來開閉上述引水閥孔(31)，從而進行主閥孔的開閉，其特征在于，上述隔膜(3)在第1沖程以上具有恒定的反力，在上述第1沖程以下具有與供水壓力成正比的反力特性。
在該發(fā)明7的電磁閥中，當作用于隔膜的壓力為低壓且其沖程小時，發(fā)揮與供水壓力成正比的反力。因而，即使在低壓時止水能力和開閥能力不會降低，既實現(xiàn)小型化同時具有穩(wěn)定的工作特性，而且，可以確保充分的放水量。為此，可以謀求例如在感應(yīng)式快速閥或自動水龍頭等中占有很大體積的閥部的小型化，可使產(chǎn)品整體小型化，同時還可以謀求低成本。
這時，發(fā)明7的電磁閥可以采用以下形式。
在第1形式的電磁閥中，上述第1沖程是使用壓力下限時的沖程。在第2形式的電磁閥中，上述隔膜(3)的膜厚約0.4mm以下，膜的橡膠硬度約80度以下。
在第1形式的電磁閥中，使用方法可以很實用，在第2形式的電磁閥中，通過調(diào)整膜厚和硬度容易得到上述特異的特性。
第3形式的電磁閥在上述隔膜(3)的中央設(shè)有引水閥孔(31)，在上述引水閥孔(31)的周邊位置設(shè)有放水孔(32)，同時，在上述引水閥孔(31)的周圍形成其周面沿流體流動的方向呈逐漸平緩收縮形狀的整流錐筒(7)。
在該第3形式的電磁閥中，沿整流錐筒流過的流體的管路阻抗可以很小，特別是，可以防止低壓時流量的減少。
第4形式的電磁閥，上述整流錐筒(7)的長度與隔膜的最大沖程大致一樣，即實質(zhì)上是同一長度。
該第4形式的電磁閥，通過使整流錐筒的長度最佳化來抑制流體通過整流錐筒時的紊流，同時，可以抑制整流錐筒本身不自覺地變成流體的阻抗。因此，可以保證適當?shù)牧髁俊?br> 發(fā)明8的電磁閥具有備有引水閥孔(31)和放水孔(32)的隔膜(3)及貫通上述放水孔(32)的拴(33)，通過電磁線圈(B)的柱塞(15)的移動動作來開閉上述引水閥孔(31)，從而進行主閥孔(63)的開閉，其特征在于，在電磁閥的1次供水側(cè)設(shè)有過濾器，同時，上述放水孔(32)和上述拴(33)的間隙截面積做成與上述過濾器的網(wǎng)眼實質(zhì)上一樣或者比其大。
在該發(fā)明8的電磁閥中，已通過設(shè)在1次供水側(cè)的過濾器的網(wǎng)眼的贓物因放水孔和清洗拴的間隙截面積與過濾器的網(wǎng)眼面積的關(guān)系能夠通過放水孔和清洗拴的間隙。因此，可以避免贓物等淤塞該間隙，使水順暢地流入放水孔內(nèi)，所以，可以確保隔膜的動作壓力從而能夠提高可靠性。
附圖的簡單說明圖1是表示本發(fā)明的電磁閥的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的說明圖。
圖2是該電磁閥的工作狀態(tài)說明圖。
圖3是該電磁閥的工作狀態(tài)說明圖。
圖4是隔膜的特性圖。
圖5是整流錐筒的說明圖。
圖6是表示整流錐筒周面的流路面積變化的圖。
圖7是表示從不規(guī)則磁場形成用的凸部24的前端作用于柱塞15的不規(guī)則磁場M2的磁力的大小與凸部24隆起的高度的關(guān)系的圖。
圖8是表示電池電壓和向電磁線圈通電時間的變化的圖。
圖9是表示本發(fā)明的電磁閥的柱塞的說明圖。
圖10是表示本發(fā)明的電磁線圈的吸引力特性的圖。
圖11是表示磁性體的磁特性的圖。
圖12是表示磁通通過面積和磁通密度的飽和點的關(guān)系的圖。
圖13是柱塞和磁極鐵芯的截面圖。
圖14是表示電磁閥的一種形式的說明圖。
圖15是表示電磁閥的另一種形式的說明圖。
圖16是表示電磁閥的再一種形式的說明圖。
圖17是表示電磁閥的又一種形式的說明圖。
圖18是其他實施例的電磁閥的說明圖。
圖19是表示該其他實施例的電磁閥的安裝狀態(tài)的說明圖。
圖20是電磁線圈的電路說明圖。
圖21是表示電磁線圈通電時時間對電流特性的圖。
圖22是用于說明實施例的組裝了隔膜閥C的水龍頭90的概略截面圖。
實施發(fā)明的最佳形態(tài)下面，根據(jù)


該發(fā)明的實施例。
圖1是表示本發(fā)明的具備了電磁線圈B的電磁閥A的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的說明圖，在這里伸出地示出了后面所述的柱塞15的閉閥狀態(tài)。
電磁閥A具有電磁線圈B和隔膜閥C。首先，就電磁線圈B進行說明。
如圖1所示，電磁線圈B具有電磁線圈1和包圍它的磁軛2。該電磁線圈1具有筒狀的骨架11，用于在在其外側(cè)生成線圈繞組的形成區(qū)域、在其內(nèi)側(cè)生成柱塞的移動區(qū)域，該骨架11的上下端是上凸緣11a和下凸緣11b。在骨架11的中央部形成縱孔11c，作為柱塞15的移動區(qū)域，在其周壁11d的周圍(線圈繞組的形成區(qū)域)直接纏繞由銅線構(gòu)成的線圈繞組12。因此，電磁線圈1一通電，產(chǎn)生的磁場的磁通便沿軸線方向貫通骨架11的縱孔11c，其磁力達到縱孔11c的內(nèi)部，柱塞15接受該磁力而被磁化。
在骨架11的上凸緣11a的下方，離開一定的距離形成隔斷凸緣11e。而且，被磁軛2包圍的隔斷凸緣11e和上凸緣11a之間的空間是線圈繞組端部處理空間Q。
線圈繞組端部處理空間Q是用于將線圈繞組12的繞線端部20向外引出的空間，如圖所示，該空間內(nèi)沒用線圈繞組12。而且，繞線端部20經(jīng)由磁軛2的上端面的開口26向外部引出。該開口26用嵌入并穿過了繞線端部20的橡膠封套25塞住。不必要象以往那樣將線圈繞組12的引出部和電磁線圈1的整個周圍進行樹脂模塑，線圈繞組12的纏繞部的體積、即電磁線圈1本身的體積就小了。
作為密封措施，也可以不用上述橡膠封套25，而從開口26灌樹脂，只對線圈繞組端部處理空間Q進行上述樹脂模塑。
磁軛2具有覆蓋電磁線圈1的外周的周側(cè)板21和在其上下設(shè)置的鐵制的略呈圓形的上側(cè)端部板22、下側(cè)端部板23。這時，具有下側(cè)端部板23的磁軛2的材料只要是磁性體即可，不一定是鐵制的。該下側(cè)端部板23安裝在后述的隔膜閥C的壓力室形成板60的上面。
磁軛2進而具有不規(guī)則磁場形成用的筒狀的凸部24，位于上述上側(cè)端部板22和下側(cè)端部板23之間。該凸部24從設(shè)在下側(cè)端部板23的中央部的開口周圍向上方突起，與該下側(cè)端部板23成為一體，因下側(cè)端部板23是鐵制的故帶有磁性。即，凸部24由磁性體構(gòu)成。而且，凸部24包圍縱孔11c內(nèi)的柱塞15，當電磁線圈1通電時產(chǎn)生不規(guī)則磁場并使磁力線從其前端到達柱塞15。這時，用切斷等方法根據(jù)應(yīng)產(chǎn)生的不規(guī)則磁場的大小調(diào)整凸部24的高度。關(guān)于該不規(guī)則磁場形成用的筒狀凸部24的功能將在后面敘述。此外，凸部24即使不是筒狀，只要一部分向上方突起即可。另外，也可以用夾入成形等與骨架11形成一體。
不規(guī)則磁場形成用的筒狀凸部24嵌入設(shè)在壁部較厚的上述骨架11的周壁11d的下部并將縱孔11c包圍的凹部11f內(nèi)。如圖所示，該凹部11f是用于嵌入凸部24的，但要事先做得深一些，以便在嵌入象上述那樣其高度需要調(diào)整的凸部24時不會有妨礙。此外，周壁11d的內(nèi)徑一側(cè)的端部是延伸至磁軛2的下側(cè)端部板23的下方的伸出部11h。
電磁線圈1在縱孔11c的內(nèi)部從其下端一側(cè)開始順序配設(shè)有柱塞15、磁極鐵芯16和永久磁鐵17。柱塞15在其下端具有閥體14，可以在縱孔11c內(nèi)滑動。永久磁鐵17和磁極鐵芯16分別固定在縱孔11c的內(nèi)部，永久磁鐵17位于磁極鐵芯16的上部。
本實施例中的永久磁鐵17由矯頑力大的釹鐵硼、釤鈷等稀土類磁鐵形成。因此，即使體積小也能形成十分強的磁場，所以，該永久磁鐵17與以往的相比是小型磁鐵。再有，永久磁鐵17也可以是采用了稀土類金屬的磁鐵，具體地說，也可以是以釹鐵硼、釤鈷等為主要成分的塑料磁鐵。
這樣，在頂部配置了永久磁鐵17后，電磁線圈1產(chǎn)生的電磁場經(jīng)過永久磁鐵17，柱塞15被該電磁場磁化。此外，該永久磁鐵17作用在柱塞15上的力與兩者的距離成反比。因而，為了將位于離開永久磁鐵17的位置上的柱塞15吸到磁極鐵芯16一側(cè)、即打開方向一側(cè)，電磁線圈1通電(通電打開)時形成的電磁場與永久磁鐵17的極性同方向。另一方面，為了將被永久磁鐵17吸附的位于鎖定位置上的柱塞15驅(qū)動到離開永久磁鐵17的一側(cè)、即關(guān)閉方向一側(cè)，電磁線圈1通電(通電關(guān)閉)時形成的電磁場與永久磁鐵17的極性反方向。而且，為了向關(guān)閉方向一側(cè)驅(qū)動被永久磁鐵17吸附的位于鎖定位置上的柱塞15，必須使柱塞15磁化成與永久磁鐵17的極性相反。為此，在電磁線圈1通電關(guān)閉時，與通電打開時相比需要更強的電磁力。
因此，在永久磁鐵17的上部配設(shè)用于調(diào)整永久磁鐵磁場的筒狀調(diào)整部件18，該調(diào)整部件和18和永久磁鐵17構(gòu)成磁路。而且，該磁路將永久磁鐵的磁場分散，減小從永久磁鐵17通過柱塞15和磁軛2的磁通，減小使柱塞15向關(guān)閉方向一側(cè)移動所必需的電磁力。再有，當電磁線圈1通電使柱塞15脫離永久磁鐵17時，如上所述，必需有很強的電磁力。但是，由于當柱塞15離開永久磁鐵17時，隨著距離的增大永久磁鐵17作用于柱塞15的力減小，所以，在電磁線圈1通電關(guān)閉時，不總是需要很強的電磁力。
本實施例中的調(diào)整部件18形成筒狀，嵌入設(shè)在骨架11的周壁11d上部的呈環(huán)狀的上側(cè)凹部11g內(nèi)。但是，該形狀并不限于筒狀，只要其一部分向永久磁鐵17的周側(cè)一方伸出就行。再有，上述上側(cè)凹部11g與上述凹部11f大致相同，形成為將縱孔11c的周圍包圍的形狀。
此外，本實施例中的柱塞15是與必要的磁動勢對應(yīng)的直徑小的部件，使電磁線圈B小型化。因此，柱塞15的自重輕，同時也減輕摩擦力，提高磁力的吸引效率。
吸附在磁極鐵芯16的凹部16a的錐部15a的下部垂直地形成垂直部15b。經(jīng)實驗確認通過形成該垂直部15b可以提高柱塞的吸引效率。因而，與上述那樣采用直徑小的柱塞15相結(jié)合，提高了柱塞15的初始吸引力，從而大大提高了磁效率。
在柱塞15和磁極鐵芯16之間，配置恢復(fù)彈簧19。按照該結(jié)構(gòu)，柱塞15受恢復(fù)彈簧的彈性力的作用，當電磁線圈1處于不通電的初始狀態(tài)時(即不放水時)，處于圖1所示的關(guān)閉側(cè)位置。而且，設(shè)在柱塞15下端的閥體14將設(shè)在隔膜閥C的隔膜3的中央部的引水閥孔31閉塞。
此外，恢復(fù)彈簧19的彈力和永久磁鐵17的吸引力的關(guān)系象下面那樣來決定。即，當使柱塞15從吸附在磁極鐵芯16上的位置(打開側(cè)位置)自由落下時，柱塞15被在引水閥孔31的邊緣形成的閥座35彈起來。而且，設(shè)定成當柱塞到達彈起時的上限位置(最高到達位置)時、恢復(fù)彈簧作用在柱塞15上的反彈力比永久磁鐵17的吸引力還要大。
當上述電磁線圈B在后述的隔膜閥C上安裝時，將磁軛2的下側(cè)端部板23放在隔膜閥C的壓力室形成板60上。再有，通過填充在伸出部11h和壓力室形成板60之間的密封材料4與插在骨架11的下凸緣11b和磁軛2的周側(cè)板21之間的環(huán)圈5來實現(xiàn)磁軛2內(nèi)部的電磁線圈1的防水。即，本發(fā)明的電磁線圈B用簡單的結(jié)構(gòu)便能防水。
進而，通過象上述那樣在包圍電磁線圈1的整個周圍都設(shè)置磁軛2的周側(cè)板21，在磁效率方面也很好。具體地說，通過實驗可以確認，具有本實施例的磁軛2的電磁線圈1與具有周側(cè)板21只與上側(cè)端部板22和下側(cè)端部板23的一部分結(jié)合的、截面呈コ字形狀的磁軛的電磁線圈相比，其磁效率提高15％左右。
下面，就隔膜閥C進行說明。
如圖1所示，隔膜閥C具有閥箱6，該閥箱6具有分別與1次管路和2次管路連通連結(jié)的流入路61和流出路62。在流入路61的中途配設(shè)具有網(wǎng)狀的過濾部的過濾器S。因而，供給的水中比網(wǎng)眼大的異物在此被除去，不會流入隔膜閥C。
此外，在閥箱6內(nèi)，在流入路61和流出路62之間形成主閥孔63，主閥孔63的上端開口的周緣是主閥座64。而且，主閥座64上配設(shè)有兼做開關(guān)主閥孔63的主閥體的隔膜3，可自由連接或分離。主閥座64上還連接或分離隔膜3的板狀部3b。
隔膜3的膜部3a的彎曲部的半徑r做得很小，在3mm以下，同時，動作有效半徑大，而且，膜厚t很薄，在0.4mm以下。此外，形成膜的橡膠的硬度在80度以下，由此，隔膜3對壓力有很高的靈敏度，由此盡可能地減小磁滯的影響。
即，如圖4所示，該隔膜3在低沖程時與沖程對應(yīng)其反力增大，另一方面，在高沖程時，具有反力恒定的特性。因此，低壓時(0.3kg/cm2)也不會降低堵水能力和開閥能力，低壓時(0.3kg/cm2)也能如圖5所示立即移到打開位置，能確保必要的流量。
但是，為了維持堵水狀態(tài)，即使在關(guān)閉時隔膜3也必需有一定的反力。先有的隔膜直到最大沖程都具有與沖程對應(yīng)的反力特性，所以，最大沖程時的反力很強。因而，為了在低壓差下能使隔膜動作，大的直徑是必要的。但是，若按照具有上述那樣的特性的隔膜，為維持堵水狀態(tài)持續(xù)地加必要的反力，即使在最大沖程時，也與沖程比該最大沖程小的情況一樣，只需要一定的小的反力。因此，可以將隔膜的直徑做得小一些。
在隔膜3的上方，由該隔膜和壓力室形成板60形成實質(zhì)上是被包圍起來的隔膜壓力室30。而且，該隔膜壓力室30經(jīng)過設(shè)在隔膜3中央的引水閥孔31和設(shè)在隔膜3周緣的放水孔32與流出路62連通。
如前面所述，在上述引水閥孔31的上方，面對面地配置著設(shè)在電磁線圈B的柱塞15的前端的閥體14，根據(jù)柱塞15的進退移動使引水閥孔31開閉。此時，如前所述，即使閉閥時柱塞15由引水閥孔31的閥座35彈起而達到上限位置，柱塞15也會因受到比永久磁鐵17的吸引力大的恢復(fù)彈簧19的離反力的作用而被可靠地驅(qū)動到閉閥一側(cè)。因此，可以可靠地關(guān)閉引水閥孔31、將隔膜閥C關(guān)閉。
此外，貫通放水孔32的清洗桿33可自由裝卸地安裝在隔膜3對面的壓力室形成板60的下端部。因而，在清洗桿33彎曲等情況下，只要取下隔膜3就能容易地換下清洗桿33。再有，清洗桿33通過隔膜的上下運動來除去附著在放水孔周圍的水垢。
此外，由于該清洗桿33是貫通放水孔32而配置的，所以放水孔32實質(zhì)上呈環(huán)狀。因此，當水流過放水孔32時，可以增大流路阻抗，由此，與打開相同截面積的圓形放水孔的情況相比，能夠抑制通過流量。因此，可以降低隔膜3閉閥時的水壓力。
而且，放水孔32和清洗桿33之間的間隙截面積與設(shè)在流入路中途的上述過濾器S網(wǎng)眼的面積實質(zhì)上一樣或者更大。因此，通過過濾器S的微小的塵垢等不會淤塞放水孔32，水順暢地流入放水孔32。
此外，上述引水閥孔31的下端外周是整流錐7，其表面具有沿流體流動的方向逐漸平滑地縮小的形狀。該整流錐7形成為使管路阻抗盡可能地小，如下所述那樣確保低壓時的流量。
圖5示出低壓時(0.3kg/cm2)的開閥位置，該低壓時流量是靠平緩地進行閥座附近水流方向的轉(zhuǎn)換來確保的。為此，如圖5所示，在閥的2次側(cè)(流出路一側(cè))設(shè)有整流錐7，只要使主閥孔63的開口的有效流路面積如圖6所示根據(jù)該整流錐7的形狀變化即可。此時，圖6的縱軸表示有效流路面積。橫軸表示當主閥座64相對于隔膜3的板狀部3b處在圖5的實線所示的位置時整流錐7和主閥座64之間的間隔距離。如該圖6所示，從主閥座64與板狀部3b連接的流路起點a(參照圖5，下同)到整流錐7的形狀形成的起點b之間，整流錐7和主閥座64之間的間隔距離(a′b′)、即有效流路面積逐漸擴大，從該起點b到整流錐7的形狀形成中途部c之間，有效流路面積的間隔距離(c′)是一樣的，進而，從形狀形成中途部c到形狀形成頂點部分d之間，成為有效流路面積的間隔距離(d′)再次逐漸擴大，就這樣形成整流錐7的外周形狀。
通過取這樣的形狀，起到引導(dǎo)水流的作用，減少了因縮流和旋渦等引起的壓力損失。
此外，本實施例中的整流錐7的長度與隔膜3的最大沖程實質(zhì)上是一樣的，這是經(jīng)實驗驗證的對于流量的最佳長度。其原因是，若整流錐7的長度太短，當水向主閥孔63流入時水流立即互相沖擊而產(chǎn)生紊流，從而流量減小、不能得到所要的流量。反之，若整流錐7的長度太長，因其本身會變成水流的阻抗，流量也會減小。
根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，隔膜閥C的反應(yīng)性提高了。低壓時動作不穩(wěn)定的情況沒有了，可以保持良好的閉閥和開閥能力。進行通過整流錐7提高了放水能力，在保持閥性能的同時還可以使隔膜閥C小型化。
圖5中的主閥座64前端的形狀如下那樣來決定。通過使隔膜閥C小型化而使其受壓直徑比過去的縮小了。而且，為了彌補因小的受壓直徑而使隔膜3的關(guān)閉能力降低，只要將主閥座前端的曲率半徑做得比過去的曲率半徑(約0.5mm)小(本實施例的曲率半徑是0.3mm)即可。但是，這樣的小曲率半徑的主閥座前端會陷入該前端的隔膜3的板狀部3b，從而給隔膜3加上了局部應(yīng)力。因此，單單減小曲率半徑會使耐久性下降。因而，在本實施例中，不單是減小曲率半徑，還將主閥座64的前端部的下面部分在供水2次側(cè)也做成圓錐面，以便即使當隔膜閥C在關(guān)閉時主閥座前端陷入板狀部3b時，也能使板狀部3b的陷入部的表面積因該陷入而增大，從而將應(yīng)力分散。由于這樣將下面部分做成圓錐面，所以通過將應(yīng)力分散確保了隔膜3的耐久性。此外，上述圓錐面與上述整流錐7提高了層流功能，從而防止了放水量的下降。
進而，通過與前面所述的小型化了的電磁線圈B組合，可以得到極小型的電磁閥A。
下面，參照圖1～圖3及圖8就本實施例的電磁閥A的動作進行如下說明。
首先，說明將處于圖1所示的閉狀態(tài)的電磁閥A變成開狀態(tài)的動作。
當為了把柱塞15驅(qū)動到打開位置而給電磁線圈1通電時，如圖1所示，由該電磁線圈1產(chǎn)生主磁場M1，其磁力直達骨架11的縱孔11c內(nèi)。在該主磁場M1之外還產(chǎn)生不規(guī)則磁場M2。該不規(guī)則磁場M2把磁性體的凸部24作為其磁通路徑的一部分，該磁通從凸部24的基部、即磁軛2的下側(cè)端部板23開始沿凸部24的前端形成，從凸部24的前端到達縱孔11c的內(nèi)部的柱塞15。因此，不規(guī)則磁場M2的磁力從該凸部24的前端作用到柱塞15。因而，接受該主磁場M1和不規(guī)則磁場M2的磁力的柱塞15如圖2所示被吸附到磁極鐵芯16上。這樣向吸附柱塞15一側(cè)驅(qū)動時的磁效率因不規(guī)則磁場M2而得以提高，所以，即使減少電磁線圈1的繞組12的圈數(shù)也不會妨礙它對柱塞15的吸附。因此，通過降低繞組12的圈數(shù)可以使電磁線圈B小型化，即便是小型的電磁線圈B，也不會給柱塞15的進退動作帶來任何壞的影響。
凸部24嵌入周壁11d的凹部11f內(nèi)時，預(yù)先調(diào)整其豎起的高度。因而，具有以下優(yōu)點。即，如圖7所示，從不規(guī)則磁場形成用的凸部24的前端向柱塞15作用的不規(guī)則磁場M2的磁力的大小因凸部24和柱塞15的位置關(guān)系、即該凸部24豎起的高度而變化，當豎起的高度是某一值L時，磁力最大。因此，若預(yù)先調(diào)整凸部24使其豎起的高度為L后再嵌入凹部11f，則不規(guī)則磁場M2的磁力可以最有效地以最大的磁力作用于柱塞15上。所以，與簡單地將凸部24嵌入凹部11f的電磁線圈相比，可以通過使繞組12本身小型化而使電磁線圈B更加小型化。
但是，本實施例中的電磁閥A是由電池驅(qū)動的，而且，如圖8所示，向電磁線圈B通電的時間因電池電壓而變化。更詳細地說，在為驅(qū)動柱塞15反抗恢復(fù)彈簧19而進行打開的通電時，平時通電時間比關(guān)閉的通電時間長，在各次通電時，電池電壓越低通電時間越長。因此，不需要從電池進行大于所需量的放電，所以，可以延長電池壽命，減少電池更換的頻度。
此外，如圖9所示在柱塞15上設(shè)有垂直部15b，再將柱塞的圓錐部15a的圓錐角θp和磁極鐵芯的凹部凹部16a的圓錐角θc設(shè)定成θp＞θc。因此，與沒有該垂直部的情況相比，增大了柱塞15的吸引力。具體地說，設(shè)必要沖程為2.5mm、θp＝15°、θc＝13.5°、柱塞15和磁極鐵芯16的最短距離L2為0.432mm、垂直部15b的長度L0為在0～1.4mm的范圍內(nèi)可變，就其對吸引力的影響進行了實驗。結(jié)果是，L0＝1.4mm時的吸引力比不設(shè)垂直部時增加約8％。
再有，在偏離該最短距離較小的情況下，通過以上述方式來設(shè)定垂直部15b的L0，可得到圖10所示那樣的直線的“沖程-吸引力”特性。若按照該特性，柱塞15接近磁極鐵芯16時的吸引力減小，但在該位置柱塞15因通常慣性而被磁極鐵芯吸引，所以，不必需要很大的電磁線圈來產(chǎn)生吸引力。因此，即便是上述的直線的特性也不會特別有問題。
相反，在先有的柱塞中，當柱塞15吸附在磁極鐵芯16上時，吸引力和彈力的差(實質(zhì)的吸引力)隨著接近鎖定位置而變大，因金屬之間的撞擊而發(fā)生撞擊聲，但通過給出圖10那樣的(沖程-吸引力)特性可以盡可能地抑制鎖定時發(fā)生撞擊聲。
因此，無須另外設(shè)置緩沖材料就可以進行無噪聲的動作。再有，也可以使用圓錐彈簧或多重彈簧作為恢復(fù)彈簧19，無級或多級地調(diào)整彈力，來得到上述效果。
在本實施例中，如前所述，在柱塞15的圓錐部15a的下部形成垂直部15b，與沒有設(shè)垂直部15b的情況相比，通過該垂直部15b可以使柱塞15與磁極鐵芯16之間的間隙變短。從而可以增加初始吸引力。
如上所述，當驅(qū)動柱塞15吸附時，引水閥孔31離開閥體而開口，隔膜壓力室30和流出路62連通。因此，隔膜壓力室30因接受向流出路62流出的水而水壓減小，所以，在隔膜壓力室30內(nèi)的水壓和流入路61內(nèi)的水壓之間產(chǎn)生壓力差，如圖3所示，隔膜3上升。因此，隔膜3從主閥座64離開，流入路61和流出路62通過主閥孔63直接連通，進行從1次側(cè)到2次側(cè)的通水。
這時，只要作用相當于柱塞15的沖程的電磁力即可，在柱塞15移動后，柱塞15因永久磁鐵17的磁力而被吸附在磁極鐵芯16上并鎖定。由此，隔膜閥可以維持開狀態(tài)。從而，在柱塞15鎖定之后沒有必要給電磁線圈1通電。
下面，說明將處于圖3所示的開狀態(tài)的電磁閥A變成圖1所示的閉狀態(tài)的動作。
當向解除柱塞15鎖定的方向給電磁線圈1通電時，柱塞15被磁化成與永久磁鐵17的極性相反的極性，柱塞15從永久磁鐵17接受的磁力因電磁線圈1的磁力而抵消。因此，柱塞15因恢復(fù)彈簧19的作用而平滑下降，關(guān)閉隔膜3的引水閥孔31。由此，隔膜3開始下降。
這時，若將清洗桿做成圓錐狀，因該桿帶來的收縮效果，流入隔膜壓力室30的水的流量逐漸減小。因此，隔膜3的下降速度隨著下降而變慢，主閥孔63的閉塞與不做成圓錐形狀的情況相比更加平緩。
這樣，在本實施例中，不僅電磁閥A可以小型化，而且，動作平滑，還可以得到所要的流量。
在本實施例中，為了謀求電磁線圈B的小型化，該柱塞15作為已與必要的磁動勢對應(yīng)的小型部件，其自重輕，減輕了摩擦力因而提高了磁力吸引效率。這里補充說明有關(guān)柱塞15的設(shè)計。
從示出磁性體的磁特性的圖11可知，當在線性區(qū)工作時，磁能的使用效率高。但是，超過某一磁通密度Bt線性就不存在了，若再增強磁場，最后磁場飽和，能量效率變壞。
另外，從示出磁通面積和磁通密度的飽和點的關(guān)系的圖12可知，在磁場保持一定的狀態(tài)下使磁通面積S減小時，磁通密度必然增加，同樣在Bt處開始飽和。若再使磁通面積S減小，磁通總量(Bt·S)隨著變小，同時吸引力也變小。
因此，可知為了提高效率而且小型化，只要設(shè)計得使磁通密度在不超過上述Bt的范圍既可。
本發(fā)明著眼于上述各點，對于在柱塞內(nèi)部具有插入恢復(fù)彈簧的縱孔的柱塞，求出能夠小型化而且效率高的界限。而且，求出該界限內(nèi)的柱塞最小截面積SpMIN和相對于彈簧用縱孔半徑r2的柱塞最小半徑r1MIN的關(guān)系，將它們定在兩最小值以上的大小上。
以下，進一步詳述。圖13是柱塞和磁極鐵芯的模式截面圖，該圖中的符號如下。
X沖程lg 柱塞—磁極鐵芯的最短距離d沿斜面坡道部的斜面的長度r1 柱塞及磁極鐵芯的半徑r2 彈簧用縱孔的半徑θ 柱塞斜面的圓錐角Sga 坡道部平均面積Sp 柱塞的截面積F吸引力這里，柱塞—磁極鐵芯的最短距離lg、沿斜面坡道部的斜面的長度d分別成為以下式1、式2。
lg＝xsinθ ……式1

此外，若設(shè)柱塞一側(cè)的坡道面積為Sg1、磁極鐵芯一側(cè)的坡道截面積為Sg2，兩坡道面積Sg1、Sg2分別變成以下式3、式4。
Sg1＝πd{r1+(r1-dsinθ)}＝πd(2r1-dsinθ) ……式3Sg2＝πd{r2+(r2+dsinθ)}＝πd(2r2+dsinθ) ……式4因此，坡道部平均面積Sga根據(jù)式3、式4，由式5表示。Sga=12(Sg1+Sg2)]]>＝πd(r1+r2) ……式5此外，柱塞截面積Sp由式6表示。
Sp＝π(r12-r22)……式6此外，若設(shè)坡道部的導(dǎo)磁系數(shù)(磁阻的倒數(shù))為Pg，則根據(jù)式1、式2、式5、式6，成為式7。Pg=μOSga1g=μOπd(r1+r2)xsinθ[r1-r2sinθ-xsin]]]>=μOπ(r12-r22)xsinθ-μOπ(r1+r2)tanθ]]>

這里，可求出吸引力F，但F可以從間隙間的磁動勢Ug和磁阻的變化率dPg/dx的函數(shù)求出。
這時，若設(shè)間隙間的磁阻為Rg、磁通密度為Bg，磁動勢Ug由式8表示。

另一方面，根據(jù)式7，磁阻的變化率dPg/dx由式9表示。

因而，吸引力F根據(jù)式8、式9，由式10表示。F=12Ug2dPgdx=121g2Bg2μO2[-μOSp1g2]]]>

再有，在式10中，負號表示吸引力。下面，求出當將目標吸引力設(shè)定為F0時的磁通開始飽和時的柱塞的最小截面積SpMIN。這里，為了以在坡道部之前先使柱塞部飽和為前提，以由式11所表示的條件為前提。

根據(jù)式5、式6，將式11變形成為式12。

這時，磁通在柱塞部開始飽和，因此，那里的磁通密度是Bt，坡道部的磁通密度與磁通總量相同，故磁通密度Bg由式13表示。

若將式12代入式10，則目標吸引力F0可由式14表示。

整理式14，可以求出在目標吸引力F0下實施了小型化和高效率時的柱塞最小截面積SpMIN。

此外，在SpMIN下，r1成為最小值r1MIN，所以，根據(jù)式6，可以決定柱塞最小半徑r1MIN相對于彈簧用縱孔半徑R2的關(guān)系。π(r1MIN2-r22)=-2μOFOBt2Sga23]]>

這樣一來，通過求出柱塞最小截面積SpMIN和柱塞最小半徑r1MIN相對于彈簧用縱孔半徑R2的關(guān)系，可以決定本實施例的柱塞15的大小。
在上述實施例中，電磁線圈B是就電池驅(qū)動的情況進行了說明，但也可以使用AC電源。而且，這時，沒有必要考慮電池的壽命，所以，可以不要永久磁鐵17、做成圖14所示那樣的結(jié)構(gòu)。在圖14中，11j是設(shè)在骨架11的間隔凸緣11e上的缺口部，把繞組12的繞線開始和繞線結(jié)束的繞線端部從該缺口部導(dǎo)入繞線端部處理空間Q，在前面的電池驅(qū)動的電磁線圈B(圖1～3)也是同樣的結(jié)構(gòu)(未圖示)。
此外，在圖14中，柱塞15在設(shè)在骨架的縱孔11c內(nèi)滑動，但也可以是圖15所示的結(jié)構(gòu)。在圖15中，將與樹脂制的隔膜閥C成一體設(shè)置的筒狀延伸部60a貫穿插入骨架11的縱孔11c內(nèi)，使柱塞15在該筒狀延伸部60a內(nèi)滑動。再有，該變更例也可以適用于圖1～3所示的配設(shè)了永久磁鐵的電磁線圈。
進而，如圖16所示，也可以將圖14、圖15所示的電磁線圈做成省去磁極鐵芯16、在縱孔11c的頂上只設(shè)有上述調(diào)整部件18的電磁線圈。這時，調(diào)整部件18不起磁場調(diào)整的作用，而是為了形成繞組12產(chǎn)生的電磁場的磁路而配設(shè)的。
在圖14到圖16的任何一個電磁線圈中，柱塞15都是在樹脂內(nèi)滑動，所以，動磨擦阻抗可以小，可減少使柱塞15移動所必需的力。
再有，圖15對于橡膠套筒250也采取別的實施形態(tài)。該橡膠套筒250的下端與骨架11的間隔凸緣11e連接，中間部分與設(shè)在上凸緣11a上的缺口(該缺口設(shè)計得比設(shè)在磁軛上部的開口26還大一點)的形狀相同，設(shè)計成只從上述上凸緣11a伸出來一點，在其上方設(shè)有與上述開口26實質(zhì)上形狀相同的伸出部。按照該結(jié)構(gòu)，在纏繞在骨架11的線圈繞組12的繞線端部20上安裝橡膠套筒250，由于可以在將該橡膠套筒固定在骨架11的上凸緣11a和間隔凸緣11e之間的狀態(tài)下、通過插入磁軛2來組裝，所以，比圖14所示的結(jié)構(gòu)容易安裝。
此外，也可以是圖17所示那樣的電磁閥A。該電磁閥A在其骨架11中形成周壁11d下部的凹部11f的情況與圖1所示的不同。即，如該圖17所示，凹部11f以與凸部24豎起高度相同的深度而形成，使不規(guī)則磁場形成用的凸部24的前端不留間隙。但是，對于該凸部24，如圖7所示那樣，事先調(diào)整成其豎起高度使不規(guī)則磁場M2的磁力在最大的磁力下作用于柱塞15。即，這樣預(yù)先將凸部24的豎起高度定好之后，以與該定好的豎起高度大致相同尺寸的深度來形成凹部11f。即使是該圖17的電磁閥A，在最大磁力下不規(guī)則磁場M2的磁力可以最有效地作用于柱塞15，所以，通過線圈繞組12本身的小型化可以使電磁線圈B、進而使電磁閥A更加小型化。
如上所述，該圖17所示的電磁閥A中，通過進行了凸部24的豎起高度的調(diào)整的不規(guī)則磁場M2的磁力調(diào)整實現(xiàn)了凸部24的小型化。但是，若比起電磁線圈B和電磁閥A的小型化來更要追求凸部24的處理簡單化的話，也可以采用圖17所示的結(jié)構(gòu)，即只將凸部24做成從其下側(cè)端部板23的的端部開始向上豎起。即，不調(diào)整凸部24的豎起高度，若使凹部11f的深度和凸部24的豎起高度實質(zhì)上相同，則通過與下側(cè)端部板23做成一體就可以謀求凸部24的處理簡單化。而且，即使在這樣的情況下，通過提高不規(guī)則磁場M2的磁效率，也可以謀求某種程度的小型化。
下面，作為另一個實施例，參照圖18及圖19說明筒式電磁閥A。圖18示出電磁閥A的定位結(jié)構(gòu)，圖19示出電磁閥A的固定結(jié)構(gòu)。
圖18所示的定位結(jié)構(gòu)采用樹脂性的主座部81，用于將電磁閥A安裝在閥本體80上。主座部81在其上緣的4個角具有定位爪82，由該定位爪82使電磁線圈B定位。而且，若按照該定位結(jié)構(gòu)，電磁線圈B由主座部81定位并作為一個單元，使該單元的處理成為可能。
因此，出廠等時不用將和主座部81分離，可以提高作為筒式電磁閥的可靠性。此外，由于不用捆扎或裝袋等，所以成本降低。
在筒式電磁閥A中，如圖19所示，在安裝在閥本體80的狀態(tài)下，1次側(cè)壓力的受壓面積是截面I-I和截面II-II，它們是相等的。因此，截面I-I和截面II-II的壓力互相抵消，不需要用于安裝的反抗1次壓的力。因此，不必用螺絲固定或輪圈固定等進行牢固的固定，例如，可以用鑲嵌或樹脂銷固定等來安裝，裝配作業(yè)容易，同時可以降低成本。
下面，就圖20所示的本實施例的電磁閥A的電路進行說明。
在作為電磁線圈的驅(qū)動電源使用電池時，因電池具有的內(nèi)部阻抗和容量消耗引起的內(nèi)部阻抗增大，所以，通向電磁線圈的電流從初始值開始慢慢減小，最后導(dǎo)致不能充分供電，因此，盡可能不要消耗不必要的電力，從而延長電池的壽命。
即，如圖20所示，電路中裝有具有預(yù)定的內(nèi)阻和電勢的電池40，該電池作為電磁閥的電源。電池40的+端經(jīng)固定電阻R1與電磁線圈B連接，-端經(jīng)固定電阻R2與開閉開關(guān)SW連接。通過開閉開關(guān)SW來開閉電路。
此外，在電磁線圈B和開閉開關(guān)SW的上側(cè)，與電池40、電磁線圈B和開閉開關(guān)SW并聯(lián)連接電容41。該電容41的電容量定為在開關(guān)SW閉合時可以蓄積僅能向電磁線圈B供給驅(qū)動電流的電荷。
開閉開關(guān)SW是由與電池40并設(shè)置的驅(qū)動電路42進行開閉的，開關(guān)驅(qū)動電路42具有計數(shù)器等，可以檢測驅(qū)動時間。此外，開關(guān)驅(qū)動電路42根據(jù)從電磁閥的驅(qū)動操作部來的驅(qū)動信號輸出持續(xù)一定時間的脈沖，構(gòu)成為在該脈沖信號的輸出時間內(nèi)閉合開閉開關(guān)。
因此，當開閉開關(guān)SW由驅(qū)動電路閉合42閉合后，電磁線圈B主要流過從電容41來的電流。因此，不依賴電池40內(nèi)阻的大小，能夠確保驅(qū)動電磁線圈B時的電流值，同時，可以使通電量大致恒定。因而，于電力消耗方面是有利的。
此外，在開閉開關(guān)SW和固定電阻R2之間連接比較器44一側(cè)的輸入端子，把加在固定電阻R2上的與流過電磁線圈B的電流成比例的電壓VR與加在比較器44的另一個輸入端子上的設(shè)定電壓V0進行比較。
該比較器44在固定電阻R2上的電壓值VR達到或超過設(shè)定電壓值V0時，向開關(guān)驅(qū)動電路42輸出信號。
此外，開關(guān)驅(qū)動電路42根據(jù)電磁閥驅(qū)動操作部43來的驅(qū)動信號閉合開閉開關(guān)SW并通電，同時，根據(jù)比較器44來的信號打開開閉開關(guān)SW并切斷電流。
設(shè)定電壓值V0定為電磁線圈B的柱塞15的動作停止時流過電磁線圈B的電流值在固定電阻R2上所產(chǎn)生的電壓值。因此，不依賴加在柱塞15上的負荷的大小，總是能夠得到驅(qū)動電磁閥A所必需的最小通電時間，可以防止不必要的電力消耗。
進而，在開閉開關(guān)電路SW和比較器44之間，分別經(jīng)余量加法電路45和峰值檢測電路46連接峰值檢測ON用的比較器47的兩輸入端子。而且，谷值檢測ON用的比較器50的兩輸入端子也分別經(jīng)谷值檢測電路48和余量減法電路49連接在SW和比較器44之間。
通電時的時間與電流的特性如圖21所示。即，當開始給電磁線圈B的電磁線圈1通電時，因向電磁線圈1加電壓而使電流上升，經(jīng)規(guī)定時間后，因伴隨柱塞15的移動所產(chǎn)生的反電動勢使電流暫時減小。而且，因隔膜閥C的開閥或閉閥而該反電動勢變?yōu)?，所以，在此以后電流繼續(xù)上升。
峰值檢測電路46構(gòu)成為隨時檢測電流的極大值，檢測由加在電磁線圈1上的電壓所決定的電流極大值。然后將檢測的電流極大值輸出到峰值檢測ON用的比較器47。
峰值檢測ON用的比較器47將上述電流極大值與從把電磁線圈B通電時的電流波形與規(guī)定的余量相加的余量加法電路45得到的輸出進行比較，當余量加法電路45的輸出超過電流極大值而變小時，在該時刻停止峰值檢測電路46工作，同時，谷值檢測電路48開始工作。
谷值檢測電路48構(gòu)成為檢測電流的極小值，檢測隔膜閥C開閥時、即反電動勢為0時的電流極小值。而且，將該電流極小值輸出到谷值檢測ON用的比較器50。
谷值檢測ON用的比較器50將上述電流極小值與從把電磁線圈B通電時的電流波形與規(guī)定的余量相減的余量減法電路49得到的輸出進行比較，當該余量減法電路49的輸出超過電流極小值而變大時，在該時刻停止從電池40向電磁線圈1通電。
這樣，在本實施例的電磁閥A的電路中，在檢測出時間或設(shè)定電壓值V0或電磁線圈電流極小值的時刻停止向電磁線圈B通電。因此，可以防止電池40的無謂的電力消耗并延長其壽命。
以上，對在本實施例中將本發(fā)明的電磁線圈B和電磁閥A作為供水控制使用進行了說明，但本發(fā)明不限于此，可以用于燃氣用開閉閥等各種各樣的用途。例如，在具有電磁閥A的隔膜閥C中，可以小型化到其外徑約22mm、高度約21mm左右，所以，可如圖22所示那樣裝入水龍頭本體之內(nèi)。
即，圖中所示的水龍頭90固定在洗手盆91里側(cè)的平臺92的上面，直徑約45mm，略呈圓筒形狀。而且，用隔膜閥C連通與供水管93連通的1次側(cè)的流入路61和2次側(cè)的流出路62，從放水口94向洗手盆91放水。這時，因水龍頭90的直徑約45mm，故可以在其頂部形成內(nèi)徑約30mm的凹部95，在該凹部組裝外徑約22mm的隔膜閥C。這樣，雖然在水龍頭90的頂部可以形成凹部95，但現(xiàn)有的隔膜閥并沒有能裝入該凹部的尺寸，故安裝在平臺92的下面。因此，每當檢修閥時必須在平臺的下面操作，但是，如果使用可以裝入水龍頭90的隔膜閥C，則可以使檢修簡化。再有，圖示的水龍頭90的結(jié)構(gòu)中具有檢測手已伸進洗手盆91的傳感器96，該傳感器的信號使電磁閥的柱塞15向開閥一側(cè)移動。
產(chǎn)業(yè)上利用的可能性如以上說明的那樣，本發(fā)明的電磁閥A和電磁線圈在維持其性能的狀態(tài)下可以小型化，使其體積縮小到原來的幾分之一，所以，在水龍頭的直徑約45mm故在其頂部可形成直徑約30mm的凹部的情況下很適用，此外，適合利用來作為供水控制用電磁閥或燃氣用開閉閥等的各種閥及其驅(qū)動源的電磁線圈。
權(quán)利要求
1.一種驅(qū)動柱塞移動的電磁線圈，其特征在于，包括由非磁性體構(gòu)成的分區(qū)部件，將上述柱塞的移動區(qū)域分隔成幾個區(qū)；電磁線圈，具有包圍上述分區(qū)部件而纏繞的繞線部，產(chǎn)生沿上述柱塞移動方向貫通該移動區(qū)域的第1磁路的磁場，并將上述第1磁路的磁力作用于上述柱塞；不規(guī)則磁場形成部件，它是由磁性體形成的、在分隔上述移動區(qū)域的分區(qū)面的外側(cè)與上述柱塞面對面地配置在上述分區(qū)部件的一端的部件，在上述分區(qū)面的外側(cè)、從上述分區(qū)部件的一端開始形成上述電磁線圈形成的磁場的第2磁路，并從部件的前端隔著上述分區(qū)面將該第2磁路的磁力作用于上述柱塞；空腔部件，具有空腔，以便在上述分區(qū)面的外側(cè)與上述柱塞面對面地將長度與從上述分區(qū)部件的一端開始的長度不同的上述不規(guī)則磁場形成部件配置在上述分區(qū)部件的一端。
2.一種驅(qū)動柱塞移動的電磁線圈，其特征在于，包括由非磁性體構(gòu)成的分區(qū)部件，將上述柱塞的移動區(qū)域分隔成幾個區(qū)；電磁線圈，具有包圍上述分區(qū)部件而纏繞的繞線部，產(chǎn)生沿上述柱塞移動方向貫通該移動區(qū)域的第1磁路的磁場，并將上述第1磁路的磁力作用于上述柱塞；不規(guī)則磁場形成部件，它是由磁性體形成的、在分隔上述移動區(qū)域的分區(qū)面的外側(cè)與上述柱塞面對面地配置在上述分區(qū)部件的一端的部件，在上述分區(qū)面的外側(cè)、從上述分區(qū)部件的一端開始形成上述電磁線圈形成的磁場的第2磁路，并從部件的前端隔著上述分區(qū)面將該第2磁路的磁力作用于上述柱塞；空腔部件，具有空腔，以便在上述分區(qū)面的外側(cè)與上述柱塞面對面地將該不規(guī)則磁場形成部件配置在上述分區(qū)部件的一端，上述不規(guī)則磁場形成部件經(jīng)過調(diào)整作用于上述柱塞的磁力的大小之后，配設(shè)在上述空腔內(nèi)。
3.權(quán)利要求1或權(quán)利要求2中記載的電磁線圈，其特征在于，上述分區(qū)部件在分區(qū)形成上述柱塞移動的縱孔(11c)的同時，還有具有周壁(11d)的骨架(11)，該周壁具有沿上述縱孔(11c)凹陷地形成的凹部(11f)，以便能夠與上述柱塞面對面地配置上述不規(guī)則磁場形成部件，上述電磁線圈具有在上述骨架(11)的周壁(11d)上直接纏繞的線圈繞組(12)，上述不規(guī)則磁場形成部件配置成嵌入上述凹部(11f)。
4.權(quán)利要求3中記載的電磁線圈，其特征在于，具有位于上述電磁線圈上下端的上側(cè)端部板(22)、下側(cè)端部板(23)和位于其中間的周側(cè)板(21)，還具有包圍上述電磁線圈的磁軛(2)、和配設(shè)在縱孔(11c)的上述上側(cè)端部板(22)一端的磁極鐵芯(16)，上述不規(guī)則磁場形成部件連接設(shè)置在上述周壁(11d)的下側(cè)端部板(23)端部。
5.權(quán)利要求3或權(quán)利要求4中記載的電磁線圈，其特征在于，上述骨架(11)具有在上述周壁(11d)上延伸的、也從上述下側(cè)端部板(23)向外延伸的伸出部(11h)。
6.權(quán)利要求4或權(quán)利要求5中記載的電磁線圈，其特征在于，將在不規(guī)則磁場形成用的凸部件(24)和磁極鐵芯(16)之間形成的磁路間隙配置在電磁線圈(1)中央附近。
7.一種電磁線圈，具有在由非磁性體構(gòu)成的骨架(11)的中央部形成縱孔(11c)并在其周壁(11d)上纏繞線圈繞組(12)的電磁線圈(1)、具備將該電磁線圈(1)的外周面和兩端面覆蓋的周側(cè)板(21)和上側(cè)板(22)以及下側(cè)板(23)的磁軛(2)、配設(shè)在上述縱孔(11c)的一端的磁極鐵芯(16)、插入上述縱孔(11c)能自由移動的柱塞(15)，其特征在于，在上述磁極鐵芯(16)的外周面形成沒有纏繞上述線圈繞組(12)的線圈繞組端部處理空間(Q)，進而，在上述磁軛(2)上設(shè)有開口(26)，用于把上述線圈繞組端部(20)的線圈繞線向外部引出，利用水封裝置將該開口(26)封閉。
8.權(quán)利要求7中記載的電磁線圈，其特征在于，將上述開口(26)用橡皮襯套(25)封閉。
9.權(quán)利要求4到或權(quán)利要求8中任何一項記載的電磁線圈，其特征在于，在上述磁極鐵芯(16)的外側(cè)配置永久磁鐵(17)。
10.一種電磁線圈，具有在由非磁性體構(gòu)成的骨架(11)的中央部形成縱孔(11c)并在其周壁(11d)上纏繞線圈繞組(12)的電磁線圈(1)、配設(shè)在該電磁線圈(1)的外周的磁軛(2)、配設(shè)在上述縱孔(11c)的一端的磁極鐵芯(16)、插入上述縱孔(11c)能自由移動的柱塞(15)，其特征在于，在上述磁極鐵芯(16)的外側(cè)配置永久磁鐵(17)，同時，在與上述永久磁鐵(17)對應(yīng)的上述骨架(11)的外周面形成沒有繞制線圈繞組(12)的線圈繞組端部處理空間(Q)。
11.一種電磁線圈，具有在由非磁性體構(gòu)成的骨架(11)的中央部形成縱孔(11c)并在其周壁(11d)上纏繞線圈繞組(12)的電磁線圈(1)、配設(shè)在該電磁線圈(1)的外周的磁軛(2)、配設(shè)在上述縱孔(11c)的一端的磁極鐵芯(16)、插入上述縱孔(11c)能自由移動的柱塞(15)，其特征在于，在上述磁極鐵芯(16)的外側(cè)配置永久磁鐵(17)，同時，上述永久磁鐵是由以釹鐵硼、釤鈷等稀土類金屬為主要成分構(gòu)成的。
12.權(quán)利要求4或權(quán)利要求5中記載的電磁線圈，其特征在于，具有磁調(diào)整用磁性體部件，把上述永久磁鐵(17)的整個側(cè)面包圍起來，調(diào)整上述永久磁鐵(17)形成的磁場作用于上述柱塞(15)的磁力。
13.一種電磁閥，具備電磁線圈(B)，該電磁線圈(B)具有在由非磁性體構(gòu)成的骨架(11)的中央部形成縱孔(11c)并在其周壁(11d)上纏繞線圈繞組(12)的電磁線圈(1)、配設(shè)在該電磁線圈(1)的外周的磁軛(2)、在該磁軛(2)上形成磁場的永久磁鐵(17)、配設(shè)在上述縱孔(11c)的一端的磁極鐵芯(16)、插入上述縱孔(11c)能自由移動的柱塞(15)、和將柱塞(15)從上述磁極鐵芯拉開的恢復(fù)彈簧(19)，其特征在于，在使上述柱塞從吸附在磁極鐵芯上的位置自由落下后再從閥座彈回來的上限位置上，把恢復(fù)彈簧的反彈力設(shè)定得比上述永久磁鐵磁場的吸引力還要大。
14.一種電磁閥，在隔膜(3)上設(shè)有引水閥孔(31)和放水孔(32)，通過電磁線圈(B)的柱塞(15)的移動動作來開閉上述引水閥孔(31)，從而進行主閥孔(63)的開閉，其特征在于，上述隔膜(3)在第1沖程以上具有恒定的反力，在上述第1沖程以下具有與供水壓力成正比的反力特性。
15.權(quán)利要求14中記載的電磁閥，其特征在于，上述第1沖程是使用壓力下限時的沖程。
16.權(quán)利要求14或權(quán)利要求15中記載的電磁閥，其特征在于，上述隔膜(3)的膜厚約0.4mm以下，膜的橡膠硬度約80度以下。
17.權(quán)利要求14至權(quán)利要求16中任何一項記載的電磁閥，其特征在于，上述隔膜(3)的中央設(shè)有引水閥孔(31)，在上述引水閥孔(31)的周邊位置設(shè)有放水孔(32)，同時，在上述引水閥孔(31)的周圍形成其周面沿流體流動的方向呈逐漸平緩收縮形狀的整流錐筒(7)。
18.權(quán)利要求17中記載的電磁閥，其特征在于，上述整流錐筒(7)的長度與隔膜的最大沖程大致一樣。
19.一種電磁閥，具有備有引水閥孔(31)和放水孔(32)的隔膜(3)及貫通上述放水孔(32)的拴(33)，通過電磁線圈(B)的柱塞(15)的移動動作來開閉上述引水閥孔(31)，從而進行主閥孔(63)的開閉，其特征在于，在電磁閥的供水側(cè)設(shè)有過濾器，同時，上述放水孔(32)和上述拴(33)的間隙截面積做成與上述過濾器的網(wǎng)眼實質(zhì)上一樣或者比其大。
全文摘要
一種電磁線圈，由在由非磁性體構(gòu)成的骨架(11)的中央部形成縱孔(11c)并在其周壁(11d)上纏繞線圈繞組(12)的電磁線圈(1)、具備將該電磁線圈(1)的外周面和兩端面覆蓋的周側(cè)板(21)和上側(cè)板(22)以及下側(cè)板(23)的磁軛(2)、配設(shè)在上述縱孔(11c)的一端的磁極鐵芯(16)和插入在上述縱孔(11c)的另一端能自由移動的柱塞(15)構(gòu)成。該電磁線圈包括與磁軛(2)的中央連成一體而設(shè)置的不規(guī)則磁場用的凸部件(24)和在周壁(11d)形成的凹部(11f)，該凹部(11f)用于從骨架(11)的周壁端面嵌入凸部件(24)。電磁閥的隔膜(3)通過柱塞(15)的移動動作來開閉從而進行主閥孔(63)的開閉，該柱塞(15)在大于規(guī)定的供水壓力的情況下以恒定的沖程動作，在低于規(guī)定的供水壓力下以與取水壓力成比例的沖程動作。
文檔編號H01F7/122GK1165580SQ96191040
公開日1997年11月19日 申請日期1996年9月9日 優(yōu)先權(quán)日1995年9月8日
發(fā)明者平石一男, 古賀逸尚, 關(guān)裕之, 豐榮泰輔, 松藤能長, 西本吉范, 河原克浩 申請人:東陶機器株式會社