CN1153229C - 电磁线圈及电磁阀 - Google Patents

Abstract

一种电磁线圈，由在由非磁性体构成的骨架(11)的中央部形成纵孔(11c)并在其周壁(11d)上缠绕线圈绕组(12)的电磁线圈(1)、具备将该电磁线圈(1)的外周面和两端面覆盖的周侧板(21)和上侧板(22)以及下侧板(23)的磁轭(2)、配设在上述纵孔(11c)的一端的磁极铁芯(16)和插入在上述纵孔(11c)的另一端能自由移动的柱塞(15)构成。该电磁线圈包括与磁轭(2)的中央连成一体而设置的不规则磁场用的凸部件(24)和在周壁(11d)形成的凹部(11f)，该凹部(11f)用于从骨架(11)的周壁端面嵌入凸部件(24)。电磁阀的隔膜(3)通过柱塞(15)的移动动作来开闭从而进行主阀孔(63)的开闭，该柱塞(15)在大于规定的供水压力的情况下以恒定的冲程动作，在低于规定的供水压力下以与取水压力成比例的冲程动作。

Description

电磁线圈及电磁阀

技术领域

本发明涉及电磁线圈和电磁阀。

背景技术

驱动柱塞移动的电磁阀在磁轭中装有电磁线圈。在该电磁线圈的中心形成纵孔，在该纵孔内装有筒状柱塞导轨。而且，在柱塞导轨的上部嵌入固定着磁极铁芯，在该柱塞导轨内插入相对其上部的磁极铁芯移动的柱塞，并能使之滑动。此外，在具有隔膜阀的隔膜上设有与水源连通的放水孔和与2次供水端连通的引水孔。

在结构方面，由磁轭和将其下端板及磁极铁芯固定在一起的磁极铁芯固定板形成电磁线圈的外壳。而且，柱塞受电磁线圈通电所产生的电磁力的吸引，在磁轭下端板的贯穿孔中自由移动。因此，因隔膜的引水孔伴随柱塞的移动而开合，故隔膜阀也进行开合动作。

此外，近年来供水控制用电磁阀的应用领域日益宽广，例如，使用于自动水龙头和局部洗净装置等的一般生活用水循环装置中。因此，期望成本低且更小型化的产品进入市场。

但是，在上述结构中对小型化是有限度的，要想实现更小型化还有种种障碍。

即，在使电磁阀小型化方面，若单单是小型化，只要缩短柱塞冲程和隔膜面积即可。但是，我们知道，供水控制用电磁阀通常在0.5～10Kg/cm²的水压下使用，即使在最低使用水压下，若不能确保每分钟20立升的流量，那么用起来就不灵了。

因此，柱塞冲程和隔膜面积的减小是有限度的。另一方面，若增加其他结构，恐怕会招致能力的降低和防水性能的变坏。所以，又要保持性能又要做到比现在的更小型化，这是很困难的。

本发明的目的在于提供能够解决上述问题的电磁线圈及电磁阀。

发明的公开

为解决本课题，本发明的电磁线圈和电磁阀具有以下的结构。

即，发明1的电磁线圈是驱动柱塞移动的电磁线圈，其特征在于包括：由非磁性体构成的分区部件，将上述柱塞的移动区域分隔成几个区；

电磁线圈，具有包围上述分区部件而缠绕的绕线部以便产生沿上述柱塞移动方向贯通该移动区域的第1磁路的磁场，并将上述第1磁路的磁力作用于上述柱塞；

不规则磁场形成部件，它是由磁性体形成的、在分隔上述移动区域的分区面的外侧与上述柱塞面对面地配置在上述分区部件的一端的部件，在上述分区面的外侧、从上述分区部件的一端开始形成上述电磁线圈形成的磁场的第2磁路，并从部件的前端隔着上述分区面将该第2磁路的磁力作用于上述柱塞；

空腔部件，具有空腔，以便在上述分区面的外侧与上述柱塞面对面地将长度与从上述分区部件的一端开始的长度不同的上述不规则磁场形成部件配置在上述分区部件的一端。

在该发明1的电磁线圈中，除了贯通该移动区域的第1磁路的磁场、还将移动区域的分区面外侧的第2磁路的磁场的磁力从不规则磁场形成部件的前端作用到柱塞上。因此，可以由该两个磁场的磁力进行柱塞的吸附动作，所以，只要电磁线圈通过微小的电流，也就是说只通过圈数很少的绕线部就能对柱塞作用很大的磁力，就能进行柱塞的移动、进而进行电磁线圈的开合动作。

而且，用于产生第2磁路的磁力的不规则磁场形成部件能够调整其长度，以便当其长度与从分区部件的一端开始的长度不同时也可以纳入空腔部件内。从不规则磁场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规则磁场形成部件和柱塞的相对位置、即不规则磁场形成部件的长度决定。因而，通过调整不规则磁场形成部件的长度可以调整作用于柱塞的磁力的大小，通过调整该磁力的大小，可以使第2磁路磁场的磁力最有效地作用于柱塞上。因而，若按照该发明1的电磁线圈，绕线部的圈数可以比配置了没有经过这样的调整的不规则磁场形成部件的要少一些。从而，可以谋求绕线部本身的小型化，通过它可以谋求电磁线圈本身的更加小型化。

发明2的电磁线圈是驱动柱塞移动的电磁线圈，其特征在于包括：由非磁性体构成的分区部件，将上述柱塞的移动区域分隔成几个区；

电磁线圈，具有包围上述分区部件而缠绕的绕线部，产生沿上述柱塞移动方向贯通该移动区域的第1磁路的磁场，并将上述第1磁路的磁力作用于上述柱塞；

不规则磁场形成部件，它是由磁性体形成的、在分隔上述移动区域的分区面的外侧与上述柱塞面对面地配置在上述分区部件的一端的部件，在上述分区面的外侧、从上述分区部件的一端开始形成上述电磁线圈形成的磁场的第2磁路，并从部件的前端隔着上述分区面将该第2磁路的磁力作用于上述柱塞；

空腔部件，具有空腔，以便在上述分区面的外侧与上述柱塞面对面地将该不规则磁场形成部件配置在上述分区部件的一端，

上述不规则磁场形成部件经过调整作用于上述柱塞的磁力的大小之后，配设在上述空腔内。

该发明2的电磁线圈也将第1、第2磁路磁场的磁力作用于柱塞，因而，与发明1一样，只要电磁线圈通过微小的电流，也就是说只通过圈数很少的绕线部就能对柱塞作用很大的磁力，就能进行柱塞的移动、进而进行电磁线圈的开合动作。

而且，在该发明2的电磁线圈中，用于产生第2磁路的磁力的不规则磁场形成部件是在已经调整从其前端作用于柱塞的第2磁路的磁力的大小之后才配设上去的。因而，第2发明的电磁线圈也可以使第2磁路磁场的磁力最有效地作用于柱塞上，绕线部的圈数可以比配置了没有经过这样的调整的不规则磁场形成部件的要少一些。从而，可以谋求绕线部本身的小型化，通过它进而可以谋求电磁线圈本身的更加小型化。

此外，上述发明1、发明2可以采用以下形式。在第1形式的电磁线圈中，

上述分区部件在分区形成上述柱塞移动的纵孔(11c)的同时，还有具有周壁(11d)的骨架(11)，该周壁具有沿上述纵孔(11c)凹陷地形成的凹部(11f)，以便能够与上述柱塞面对面地配置上述不规则磁场形成部件，

上述电磁线圈具有在上述骨架(11)的周壁(11d)上直接缠绕的线圈绕组(12)，

上述不规则磁场形成部件配置成嵌入上述凹部(11f)。

该第1形式的电磁线圈在骨架(11)的周壁(11d)上凹陷地形成的凹部(11f)上配置不规则磁场形成部件，将该周壁(11d)作为线圈绕组(12)的芯子。因而，可以通过使部件通用化来谋求径向的小型化。

发明1、发明2的第2形式的电磁线圈具有位于上述电磁线圈上下端的上侧端部板(22)、下侧端部板(23)和位于其中间的周侧板(21)，还具有包围上述电磁线圈的磁轭(2)、和配设在纵孔(11c)的上述上侧端部板(22)一端的磁极铁芯(16)，上述不规则磁场形成部件连接设置在上述周壁(11d)的下侧端部板(23)端部。

该第2形式的电磁线圈，因为在磁轭(2)的下侧端部板(23)上连接设置有不规则磁场形成部件，容易操作。此外，当在装入凹部(11f)之后有必要进行不规则磁场形成部件的长度调整时，最好能与磁轭(2)的下侧端部板(23)一起取下来。由于在纵孔(11c)内柱塞和磁极铁芯是面对面配置的，所以其磁力能达到柱塞的磁场的第1、第2磁路也能达到磁极铁芯，因此，能够使磁力效率进一步提高，由此可进一步减少线圈的圈数从而谋求小型化。

在发明1、发明2的第3形式的电磁线圈中，上述骨架(11)具有在上述周壁(11d)上延伸的、也从上述下侧端部板(23)向外延伸的伸出部(11h)。

该第3形式的电磁线圈可以把从骨架(11)的周壁(11d)的延伸的伸出部(11h)使用来安装装在下侧端部板(23)的下面的其他部件，例如对隔膜阀起密封作用的密封材料等。因此，可以对隔膜阀等采取简单的防水措施。

发明3的电磁线圈具有在由非磁性体构成的骨架(11)的中央部形成纵孔(11c)并在其周壁(11d)上缠绕线圈绕组(12)的电磁线圈(1)、具备将该电磁线圈(1)的外周面和两端面覆盖的周侧板(21)和上侧板(22)以及下侧板(23)的磁轭(2)、配设在上述纵孔(11c)的一端的磁极铁芯(16)、插入上述纵孔(11c)能自由移动的柱塞(15)。

其特征在于，在上述磁极铁芯(16)的外周面形成没有缠绕上述线圈绕组(12)的线圈绕组端部处理空间(Q)，进而，在上述磁轭(2)上设有开口(26)，用于把上述线圈绕组端部(20)的线圈绕线向外部引出，利用水封装置将该开口(26)封闭。

在该发明3的电磁线圈中，线圈绕线端部(20)经磁极铁芯(16)的外周面的线圈绕组端部处理空间(Q)中的开口(26)向外引出，该引出部位成为脱离线圈绕组(12)的部位。而且，该开口(26)由水封封闭。因此，没有必要对每一个线圈绕线端部(20)将线圈绕组的引出部与线圈绕组一起进行树脂模塑，可以使线圈绕组的绕线部体积、即电磁线圈1本身的体积做得很小。因此，可以谋求电磁线圈的小型化。

这时，若将上述开口(26)用橡皮衬套(25)封闭，可以确保该开口的水密性。

发明4的电磁线圈具有在由非磁性体构成的骨架(11)的中央部形成纵孔(11c)并在其周壁(11d)上缠绕线圈绕组(12)的电磁线圈(1)、配设在该电磁线圈(1)的外周的磁轭(2)、配设在上述纵孔(11c)的一端的磁极铁芯(16)、插入上述纵孔(11c)能自由移动的柱塞(15)，

其特征在于，在上述磁极铁芯(16)的外侧配置永久磁铁(17)，同时，在与上述永久磁铁(17)对应的上述骨架(11)的外周面形成没有缠绕线圈绕组(12)的线圈绕组端部处理空间(Q)。

在该发明4的电磁线圈中，可以使永久磁铁(17)的配设区域和线圈绕组端部处理空间(Q)在骨架(11)的外周面一侧邻接，可以通过节省空间来谋求电磁线圈的小型化。

发明5的电磁线圈具有在由非磁性体构成的骨架(11)的中央部形成纵孔(11c)并在其周壁(11d)上缠绕线圈绕组(12)的电磁线圈(1)、配设在该电磁线圈(1)的外周的磁轭(2)、配设在上述纵孔(11c)的一端的磁极铁芯(16)、插入上述纵孔(11c)能自由移动的柱塞(15)，

其特征在于，在上述磁极铁芯(16)的外侧配置永久磁铁(17)，同时，上述永久磁铁是由以钕铁硼、钐钴等稀土类金属为主要成分构成的。

在该发明5的电磁线圈中，配设在上述磁极铁芯(16)的外侧的永久磁铁(17)是以形成强磁场的稀土类金属为主要成分的磁铁，因此，该磁铁的体积即使很小也能得到足够强的磁场，与先有的电磁线圈相比可以配设体积较小的磁铁，从而可以谋求电磁线圈的小型化。

上述发明4、发明5的电磁线圈可以采用以下形式。这种形式的电磁线圈具有磁调整用磁性体部件，把上述永久磁铁(17)的整个侧面包围起来，调整上述永久磁铁(17)形成的磁场作用于上述柱塞(15)的磁力。

这种形式的电磁线圈通过磁调整用磁性体部件可以在该磁性体部件和永久磁铁(17)之间发生退磁场从而使闭阀电磁力减弱。因此，能够容易地将柱塞从永久磁铁一侧拉开。因而，没有必要将拉开柱塞所必需的恢复弹簧等做得很大，从而可以谋求电磁线圈的小型化。

发明6的电磁阀具备电磁线圈(B)，该电磁线圈(B)具有在由非磁性体构成的骨架(11)的中央部形成纵孔(11c)并在其周壁(11d)上缠绕线圈绕组(12)的电磁线圈(1)、配设在该电磁线圈(1)的外周的磁轭(2)、在该磁轭(2)上形成磁场的永久磁铁(17)、配设在上述纵孔(11c)的一端的磁极铁芯(16)、插入上述纵孔(11c)能自由移动的柱塞(15)、和将柱塞(15)从上述磁极铁芯拉开的恢复弹簧(19)，其特征在于，

在使上述柱塞从吸附在磁极铁芯上的位置自由落下后再从阀座弹回来的上限位置上，把恢复弹簧的反弹力设定得比上述永久磁铁磁场的吸引力还要大。

在该发明6的电磁阀中，当把吸附在磁极铁芯上的柱塞从阀座一侧拉开时，该柱塞从恢复弹簧接受一个比永久磁铁磁场的吸引力还要大的反弹力从而位于阀座一侧。因此，通过恢复弹簧可以容易而可靠地使柱塞向闭阀方向移动。

发明7的电磁阀在隔膜(3)上设有引水阀孔(31)和放水孔(32)，通过电磁线圈(B)的柱塞(15)的移动动作来开闭上述引水阀孔(31)，从而进行主阀孔的开闭，其特征在于，上述隔膜(3)在第1冲程以上具有恒定的反力，在上述第1冲程以下具有与供水压力成正比的反力特性。

在该发明7的电磁阀中，当作用于隔膜的压力为低压且其冲程小时，发挥与供水压力成正比的反力。因而，即使在低压时止水能力和开阀能力不会降低，既实现小型化同时具有稳定的工作特性，而且，可以确保充分的放水量。为此，可以谋求例如在感应式快速阀或自动水龙头等中占有很大体积的阀部的小型化，可使产品整体小型化，同时还可以谋求低成本。

这时，发明7的电磁阀可以采用以下形式。

在第1形式的电磁阀中，上述第1冲程是使用压力下限时的冲程。在第2形式的电磁阀中，上述隔膜(3)的膜厚约0.4mm以下，膜的橡胶硬度约80度以下。

在第1形式的电磁阀中，使用方法可以很实用，在第2形式的电磁阀中，通过调整膜厚和硬度容易得到上述特异的特性。

第3形式的电磁阀在上述隔膜(3)的中央设有引水阀孔(31)，在上述引水阀孔(31)的周边位置设有放水孔(32)，同时，在上述引水阀孔(31)的周围形成其周面沿流体流动的方向呈逐渐平缓收缩形状的整流锥筒(7)。

在该第3形式的电磁阀中，沿整流锥筒流过的流体的管路阻抗可以很小，特别是，可以防止低压时流量的减少。

第4形式的电磁阀，上述整流锥筒(7)的长度与隔膜的最大冲程大致一样，即实质上是同一长度。

该第4形式的电磁阀，通过使整流锥筒的长度最佳化来抑制流体通过整流锥筒时的紊流，同时，可以抑制整流锥筒本身不自觉地变成流体的阻抗。因此，可以保证适当的流量。

发明8的电磁阀具有备有引水阀孔(31)和放水孔(32)的隔膜(3)及贯通上述放水孔(32)的拴(33)，通过电磁线圈(B)的柱塞(15)的移动动作来开闭上述引水阀孔(31)，从而进行主阀孔(63)的开闭，其特征在于，

在电磁阀的1次供水侧设有过滤器，同时，上述放水孔(32)和上述拴(33)的间隙截面积做成与上述过滤器的网眼实质上一样或者比其大。

在该发明8的电磁阀中，已通过设在1次供水侧的过滤器的网眼的赃物因放水孔和清洗拴的间隙截面积与过滤器的网眼面积的关系能够通过放水孔和清洗拴的间隙。因此，可以避免赃物等淤塞该间隙，使水顺畅地流入放水孔内，所以，可以确保隔膜的动作压力从而能够提高可靠性。

附图的简单说明

图1是表示本发明的电磁阀的内部结构的说明图。

图2是该电磁阀的工作状态说明图。

图3是该电磁阀的工作状态说明图。

图4是隔膜的特性图。

图5是整流锥筒的说明图。

图6是表示整流锥筒周面的流路面积变化的图。

图7是表示从不规则磁场形成用的凸部24的前端作用于柱塞15的不规则磁场M2的磁力的大小与凸部24隆起的高度的关系的图。

图8是表示电池电压和向电磁线圈通电时间的变化的图。

图9是表示本发明的电磁阀的柱塞的说明图。

图10是表示本发明的电磁线圈的吸引力特性的图。

图11是表示磁性体的磁特性的图。

图12是表示磁通通过面积和磁通密度的饱和点的关系的图。

图13是柱塞和磁极铁芯的截面图。

图14是表示电磁阀的一种形式的说明图。

图15是表示电磁阀的另一种形式的说明图。

图16是表示电磁阀的再一种形式的说明图。

图17是表示电磁阀的又一种形式的说明图。

图18是其他实施例的电磁阀的说明图。

图19是表示该其他实施例的电磁阀的安装状态的说明图。

图20是电磁线圈的电路说明图。

图21是表示电磁线圈通电时时间对电流特性的图。

图22是用于说明实施例的组装了隔膜阀C的水龙头90的概略截面图。

实施发明的最佳形态

下面，根据附图说明该发明的实施例。

图1是表示本发明的具备了电磁线圈B的电磁阀A的内部结构的说明图，在这里伸出地示出了后面所述的柱塞15的闭阀状态。

电磁阀A具有电磁线圈B和隔膜阀C。首先，就电磁线圈B进行说明。

如图1所示，电磁线圈B具有电磁线圈1和包围它的磁轭2。该电磁线圈1具有筒状的骨架11，用于在在其外侧生成线圈绕组的形成区域、在其内侧生成柱塞的移动区域，该骨架11的上下端是上凸缘11a和下凸缘11b。在骨架11的中央部形成纵孔11c，作为柱塞15的移动区域，在其周壁11d的周围(线圈绕组的形成区域)直接缠绕由铜线构成的线圈绕组12。因此，电磁线圈1一通电，产生的磁场的磁通便沿轴线方向贯通骨架11的纵孔11c，其磁力达到纵孔11c的内部，柱塞15接受该磁力而被磁化。

在骨架11的上凸缘11a的下方，离开一定的距离形成隔断凸缘11e。而且，被磁轭2包围的隔断凸缘11e和上凸缘11a之间的空间是线圈绕组端部处理空间Q。

线圈绕组端部处理空间Q是用于将线圈绕组12的绕线端部20向外引出的空间，如图所示，该空间内没用线圈绕组12。而且，绕线端部20经由磁轭2的上端面的开口26向外部引出。该开口26用嵌入并穿过了绕线端部20的橡胶封套25塞住。不必要象以往那样将线圈绕组12的引出部和电磁线圈1的整个周围进行树脂模塑，线圈绕组12的缠绕部的体积、即电磁线圈1本身的体积就小了。

作为密封措施，也可以不用上述橡胶封套25，而从开口26灌树脂，只对线圈绕组端部处理空间Q进行上述树脂模塑。

磁轭2具有覆盖电磁线圈1的外周的周侧板21和在其上下设置的铁制的略呈圆形的上侧端部板22、下侧端部板23。这时，具有下侧端部板23的磁轭2的材料只要是磁性体即可，不一定是铁制的。该下侧端部板23安装在后述的隔膜阀C的压力室形成板60的上面。

磁轭2进而具有不规则磁场形成用的筒状的凸部24，位于上述上侧端部板22和下侧端部板23之间。该凸部24从设在下侧端部板23的中央部的开口周围向上方突起，与该下侧端部板23成为一体，因下侧端部板23是铁制的故带有磁性。即，凸部24由磁性体构成。而且，凸部24包围纵孔11c内的柱塞15，当电磁线圈1通电时产生不规则磁场并使磁力线从其前端到达柱塞15。这时，用切断等方法根据应产生的不规则磁场的大小调整凸部24的高度。关于该不规则磁场形成用的筒状凸部24的功能将在后面叙述。此外，凸部24即使不是筒状，只要一部分向上方突起即可。另外，也可以用夹入成形等与骨架11形成一体。

不规则磁场形成用的筒状凸部24嵌入设在壁部较厚的上述骨架11的周壁11d的下部并将纵孔11c包围的凹部11f内。如图所示，该凹部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样其高度需要调整的凸部24时不会有妨碍。此外，周壁11d的内径一侧的端部是延伸至磁轭2的下侧端部板23的下方的伸出部11h。

电磁线圈1在纵孔11c的内部从其下端一侧开始顺序配设有柱塞15、磁极铁芯16和永久磁铁17。柱塞15在其下端具有阀体14，可以在纵孔11c内滑动。永久磁铁17和磁极铁芯16分别固定在纵孔11c的内部，永久磁铁17位于磁极铁芯16的上部。

本实施例中的永久磁铁17由矫顽力大的钕铁硼、钐钴等稀土类磁铁形成。因此，即使体积小也能形成十分强的磁场，所以，该永久磁铁17与以往的相比是小型磁铁。再有，永久磁铁17也可以是采用了稀土类金属的磁铁，具体地说，也可以是以钕铁硼、钐钴等为主要成分的塑料磁铁。

这样，在顶部配置了永久磁铁17后，电磁线圈1产生的电磁场经过永久磁铁17，柱塞15被该电磁场磁化。此外，该永久磁铁17作用在柱塞15上的力与两者的距离成反比。因而，为了将位于离开永久磁铁17的位置上的柱塞15吸到磁极铁芯16一侧、即打开方向一侧，电磁线圈1通电(通电打开)时形成的电磁场与永久磁铁17的极性同方向。另一方面，为了将被永久磁铁17吸附的位于锁定位置上的柱塞15驱动到离开永久磁铁17的一侧、即关闭方向一侧，电磁线圈1通电(通电关闭)时形成的电磁场与永久磁铁17的极性反方向。而且，为了向关闭方向一侧驱动被永久磁铁17吸附的位于锁定位置上的柱塞15，必须使柱塞15磁化成与永久磁铁17的极性相反。为此，在电磁线圈1通电关闭时，与通电打开时相比需要更强的电磁力。

因此，在永久磁铁17的上部配设用于调整永久磁铁磁场的筒状调整部件18，该调整部件和18和永久磁铁17构成磁路。而且，该磁路将永久磁铁的磁场分散，减小从永久磁铁17通过柱塞15和磁轭2的磁通，减小使柱塞15向关闭方向一侧移动所必需的电磁力。再有，当电磁线圈1通电使柱塞15脱离永久磁铁17时，如上所述，必需有很强的电磁力。但是，由于当柱塞15离开永久磁铁17时，随着距离的增大永久磁铁17作用于柱塞15的力减小，所以，在电磁线圈1通电关闭时，不总是需要很强的电磁力。

本实施例中的调整部件18形成筒状，嵌入设在骨架11的周壁11d上部的呈环状的上侧凹部11g内。但是，该形状并不限于筒状，只要其一部分向永久磁铁17的周侧一方伸出就行。再有，上述上侧凹部11g与上述凹部11f大致相同，形成为将纵孔11c的周围包围的形状。

此外，本实施例中的柱塞15是与必要的磁动势对应的直径小的部件，使电磁线圈B小型化。因此，柱塞15的自重轻，同时也减轻摩擦力，提高磁力的吸引效率。

吸附在磁极铁芯16的凹部16a的锥部15a的下部垂直地形成垂直部15b。经实验确认通过形成该垂直部15b可以提高柱塞的吸引效率。因而，与上述那样采用直径小的柱塞15相结合，提高了柱塞15的初始吸引力，从而大大提高了磁效率。

在柱塞15和磁极铁芯16之间，配置恢复弹簧19。按照该结构，柱塞15受恢复弹簧的弹性力的作用，当电磁线圈1处于不通电的初始状态时(即不放水时)，处于图1所示的关闭侧位置。而且，设在柱塞15下端的阀体14将设在隔膜阀C的隔膜3的中央部的引水阀孔31闭塞。

此外，恢复弹簧19的弹力和永久磁铁17的吸引力的关系象下面那样来决定。即，当使柱塞15从吸附在磁极铁芯16上的位置(打开侧位置)自由落下时，柱塞15被在引水阀孔31的边缘形成的阀座35弹起来。而且，设定成当柱塞到达弹起时的上限位置(最高到达位置)时、恢复弹簧作用在柱塞15上的反弹力比永久磁铁17的吸引力还要大。

当上述电磁线圈B在后述的隔膜阀C上安装时，将磁轭2的下侧端部板23放在隔膜阀C的压力室形成板60上。再有，通过填充在伸出部11h和压力室形成板60之间的密封材料4与插在骨架11的下凸缘11b和磁轭2的周侧板21之间的环圈5来实现磁轭2内部的电磁线圈1的防水。即，本发明的电磁线圈B用简单的结构便能防水。

进而，通过象上述那样在包围电磁线圈1的整个周围都设置磁轭2的周侧板21，在磁效率方面也很好。具体地说，通过实验可以确认，具有本实施例的磁轭2的电磁线圈1与具有周侧板21只与上侧端部板22和下侧端部板23的一部分结合的、截面呈コ字形状的磁轭的电磁线圈相比，其磁效率提高15％左右。

下面，就隔膜阀C进行说明。

如图1所示，隔膜阀C具有阀箱6，该阀箱6具有分别与1次管路和2次管路连通连结的流入路61和流出路62。在流入路61的中途配设具有网状的过滤部的过滤器S。因而，供给的水中比网眼大的异物在此被除去，不会流入隔膜阀C。

此外，在阀箱6内，在流入路61和流出路62之间形成主阀孔63，主阀孔63的上端开口的周缘是主阀座64。而且，主阀座64上配设有兼做开关主阀孔63的主阀体的隔膜3，可自由连接或分离。主阀座64上还连接或分离隔膜3的板状部3b。

隔膜3的膜部3a的弯曲部的半径r做得很小，在3mm以下，同时，动作有效半径大，而且，膜厚t很薄，在0.4mm以下。此外，形成膜的橡胶的硬度在80度以下，由此，隔膜3对压力有很高的灵敏度，由此尽可能地减小磁滞的影响。

即，如图4所示，该隔膜3在低冲程时与冲程对应其反力增大，另一方面，在高冲程时，具有反力恒定的特性。因此，低压时(0.3kg/cm2)也不会降低堵水能力和开阀能力，低压时(0.3kg/cm2)也能如图5所示立即移到打开位置，能确保必要的流量。

但是，为了维持堵水状态，即使在关闭时隔膜3也必需有一定的反力。先有的隔膜直到最大冲程都具有与冲程对应的反力特性，所以，最大冲程时的反力很强。因而，为了在低压差下能使隔膜动作，大的直径是必要的。但是，若按照具有上述那样的特性的隔膜，为维持堵水状态持续地加必要的反力，即使在最大冲程时，也与冲程比该最大冲程小的情况一样，只需要一定的小的反力。因此，可以将隔膜的直径做得小一些。

在隔膜3的上方，由该隔膜和压力室形成板60形成实质上是被包围起来的隔膜压力室30。而且，该隔膜压力室30经过设在隔膜3中央的引水阀孔31和设在隔膜3周缘的放水孔32与流出路62连通。

如前面所述，在上述引水阀孔31的上方，面对面地配置着设在电磁线圈B的柱塞15的前端的阀体14，根据柱塞15的进退移动使引水阀孔31开闭。此时，如前所述，即使闭阀时柱塞15由引水阀孔31的阀座35弹起而达到上限位置，柱塞15也会因受到比永久磁铁17的吸引力大的恢复弹簧19的离反力的作用而被可靠地驱动到闭阀一侧。因此，可以可靠地关闭引水阀孔31、将隔膜阀C关闭。

此外，贯通放水孔32的清洗杆33可自由装卸地安装在隔膜3对面的压力室形成板60的下端部。因而，在清洗杆33弯曲等情况下，只要取下隔膜3就能容易地换下清洗杆33。再有，清洗杆33通过隔膜的上下运动来除去附着在放水孔周围的水垢。

此外，由于该清洗杆33是贯通放水孔32而配置的，所以放水孔32实质上呈环状。因此，当水流过放水孔32时，可以增大流路阻抗，由此，与打开相同截面积的圆形放水孔的情况相比，能够抑制通过流量。因此，可以降低隔膜3闭阀时的水压力。

而且，放水孔32和清洗杆33之间的间隙截面积与设在流入路中途的上述过滤器S网眼的面积实质上一样或者更大。因此，通过过滤器S的微小的尘垢等不会淤塞放水孔32，水顺畅地流入放水孔32。

此外，上述引水阀孔31的下端外周是整流锥7，其表面具有沿流体流动的方向逐渐平滑地缩小的形状。该整流锥7形成为使管路阻抗尽可能地小，如下所述那样确保低压时的流量。

图5示出低压时(0.3kg/cm2)的开阀位置，该低压时流量是靠平缓地进行阀座附近水流方向的转换来确保的。为此，如图5所示，在阀的2次侧(流出路一侧)设有整流锥7，只要使主阀孔63的开口的有效流路面积如图6所示根据该整流锥7的形状变化即可。此时，图6的纵轴表示有效流路面积。横轴表示当主阀座64相对于隔膜3的板状部3b处在图5的实线所示的位置时整流锥7和主阀座64之间的间隔距离。如该图6所示，从主阀座64与板状部3b连接的流路起点a(参照图5，下同)到整流锥7的形状形成的起点b之间，整流锥7和主阀座64之间的间隔距离(a′b′)、即有效流路面积逐渐扩大，从该起点b到整流锥7的形状形成中途部c之间，有效流路面积的间隔距离(c′)是一样的，进而，从形状形成中途部c到形状形成顶点部分d之间，成为有效流路面积的间隔距离(d′)再次逐渐扩大，就这样形成整流锥7的外周形状。

通过取这样的形状，起到引导水流的作用，减少了因缩流和旋涡等引起的压力损失。

此外，本实施例中的整流锥7的长度与隔膜3的最大冲程实质上是一样的，这是经实验验证的对于流量的最佳长度。其原因是，若整流锥7的长度太短，当水向主阀孔63流入时水流立即互相冲击而产生紊流，从而流量减小、不能得到所要的流量。反之，若整流锥7的长度太长，因其本身会变成水流的阻抗，流量也会减小。

根据上述结构，隔膜阀C的反应性提高了。低压时动作不稳定的情况没有了，可以保持良好的闭阀和开阀能力。进行通过整流锥7提高了放水能力，在保持阀性能的同时还可以使隔膜阀C小型化。

图5中的主阀座64前端的形状如下那样来决定。通过使隔膜阀C小型化而使其受压直径比过去的缩小了。而且，为了弥补因小的受压直径而使隔膜3的关闭能力降低，只要将主阀座前端的曲率半径做得比过去的曲率半径(约0.5mm)小(本实施例的曲率半径是0.3mm)即可。但是，这样的小曲率半径的主阀座前端会陷入该前端的隔膜3的板状部3b，从而给隔膜3加上了局部应力。因此，单单减小曲率半径会使耐久性下降。因而，在本实施例中，不单是减小曲率半径，还将主阀座64的前端部的下面部分在供水2次侧也做成圆锥面，以便即使当隔膜阀C在关闭时主阀座前端陷入板状部3b时，也能使板状部3b的陷入部的表面积因该陷入而增大，从而将应力分散。由于这样将下面部分做成圆锥面，所以通过将应力分散确保了隔膜3的耐久性。此外，上述圆锥面与上述整流锥7提高了层流功能，从而防止了放水量的下降。

进而，通过与前面所述的小型化了的电磁线圈B组合，可以得到极小型的电磁阀A。

下面，参照图1～图3及图8就本实施例的电磁阀A的动作进行如下说明。

首先，说明将处于图1所示的闭状态的电磁阀A变成开状态的动作。

当为了把柱塞15驱动到打开位置而给电磁线圈1通电时，如图1所示，由该电磁线圈1产生主磁场M1，其磁力直达骨架11的纵孔11c内。在该主磁场M1之外还产生不规则磁场M2。该不规则磁场M2把磁性体的凸部24作为其磁通路径的一部分，该磁通从凸部24的基部、即磁轭2的下侧端部板23开始沿凸部24的前端形成，从凸部24的前端到达纵孔11c的内部的柱塞15。因此，不规则磁场M2的磁力从该凸部24的前端作用到柱塞15。因而，接受该主磁场M1和不规则磁场M2的磁力的柱塞15如图2所示被吸附到磁极铁芯16上。这样向吸附柱塞15一侧驱动时的磁效率因不规则磁场M2而得以提高，所以，即使减少电磁线圈1的绕组12的圈数也不会妨碍它对柱塞15的吸附。因此，通过降低绕组12的圈数可以使电磁线圈B小型化，即便是小型的电磁线圈B，也不会给柱塞15的进退动作带来任何坏的影响。

凸部24嵌入周壁11d的凹部11f内时，预先调整其竖起的高度。因而，具有以下优点。即，如图7所示，从不规则磁场形成用的凸部24的前端向柱塞15作用的不规则磁场M2的磁力的大小因凸部24和柱塞15的位置关系、即该凸部24竖起的高度而变化，当竖起的高度是某一值L时，磁力最大。因此，若预先调整凸部24使其竖起的高度为L后再嵌入凹部11f，则不规则磁场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，与简单地将凸部24嵌入凹部11f的电磁线圈相比，可以通过使绕组12本身小型化而使电磁线圈B更加小型化。

但是，本实施例中的电磁阀A是由电池驱动的，而且，如图8所示，向电磁线圈B通电的时间因电池电压而变化。更详细地说，在为驱动柱塞15反抗恢复弹簧19而进行打开的通电时，平时通电时间比关闭的通电时间长，在各次通电时，电池电压越低通电时间越长。因此，不需要从电池进行大于所需量的放电，所以，可以延长电池寿命，减少电池更换的频度。

此外，如图9所示在柱塞15上设有垂直部15b，再将柱塞的圆锥部15a的圆锥角θp和磁极铁芯的凹部凹部16a的圆锥角θc设定成θp＞θc。因此，与没有该垂直部的情况相比，增大了柱塞15的吸引力。具体地说，设必要冲程为2.5mm、θp＝15°、θc＝13.5°、柱塞15和磁极铁芯16的最短距离L2为0.432mm、垂直部15b的长度L0为在0～1.4mm的范围内可变，就其对吸引力的影响进行了实验。结果是，L0＝1.4mm时的吸引力比不设垂直部时增加约8％。

再有，在偏离该最短距离较小的情况下，通过以上述方式来设定垂直部15b的L0，可得到图10所示那样的直线的“冲程-吸引力”特性。若按照该特性，柱塞15接近磁极铁芯16时的吸引力减小，但在该位置柱塞15因通常惯性而被磁极铁芯吸引，所以，不必需要很大的电磁线圈来产生吸引力。因此，即便是上述的直线的特性也不会特别有问题。

相反，在先有的柱塞中，当柱塞15吸附在磁极铁芯16上时，吸引力和弹力的差(实质的吸引力)随着接近锁定位置而变大，因金属之间的撞击而发生撞击声，但通过给出图10那样的(冲程-吸引力)特性可以尽可能地抑制锁定时发生撞击声。

因此，无须另外设置缓冲材料就可以进行无噪声的动作。再有，也可以使用圆锥弹簧或多重弹簧作为恢复弹簧19，无级或多级地调整弹力，来得到上述效果。

在本实施例中，如前所述，在柱塞15的圆锥部15a的下部形成垂直部15b，与没有设垂直部15b的情况相比，通过该垂直部15b可以使柱塞15与磁极铁芯16之间的间隙变短。从而可以增加初始吸引力。

如上所述，当驱动柱塞15吸附时，引水阀孔31离开阀体而开口，隔膜压力室30和流出路62连通。因此，隔膜压力室30因接受向流出路62流出的水而水压减小，所以，在隔膜压力室30内的水压和流入路61内的水压之间产生压力差，如图3所示，隔膜3上升。因此，隔膜3从主阀座64离开，流入路61和流出路62通过主阀孔63直接连通，进行从1次侧到2次侧的通水。

这时，只要作用相当于柱塞15的冲程的电磁力即可，在柱塞15移动后，柱塞15因永久磁铁17的磁力而被吸附在磁极铁芯16上并锁定。由此，隔膜阀可以维持开状态。从而，在柱塞15锁定之后没有必要给电磁线圈1通电。

下面，说明将处于图3所示的开状态的电磁阀A变成图1所示的闭状态的动作。

当向解除柱塞15锁定的方向给电磁线圈1通电时，柱塞15被磁化成与永久磁铁17的极性相反的极性，柱塞15从永久磁铁17接受的磁力因电磁线圈1的磁力而抵消。因此，柱塞15因恢复弹簧19的作用而平滑下降，关闭隔膜3的引水阀孔31。由此，隔膜3开始下降。

这时，若将清洗杆做成圆锥状，因该杆带来的收缩效果，流入隔膜压力室30的水的流量逐渐减小。因此，隔膜3的下降速度随着下降而变慢，主阀孔63的闭塞与不做成圆锥形状的情况相比更加平缓。

这样，在本实施例中，不仅电磁阀A可以小型化，而且，动作平滑，还可以得到所要的流量。

在本实施例中，为了谋求电磁线圈B的小型化，该柱塞15作为已与必要的磁动势对应的小型部件，其自重轻，减轻了摩擦力因而提高了磁力吸引效率。这里补充说明有关柱塞15的设计。

从示出磁性体的磁特性的图11可知，当在线性区工作时，磁能的使用效率高。但是，超过某一磁通密度Bt线性就不存在了，若再增强磁场，最后磁场饱和，能量效率变坏。

另外，从示出磁通面积和磁通密度的饱和点的关系的图12可知，在磁场保持一定的状态下使磁通面积S减小时，磁通密度必然增加，同样在Bt处开始饱和。若再使磁通面积S减小，磁通总量(Bt·S)随着变小，同时吸引力也变小。

因此，可知为了提高效率而且小型化，只要设计得使磁通密度在不超过上述Bt的范围既可。

本发明着眼于上述各点，对于在柱塞内部具有插入恢复弹簧的纵孔的柱塞，求出能够小型化而且效率高的界限。而且，求出该界限内的柱塞最小截面积SpMIN和相对于弹簧用纵孔半径r2的柱塞最小半径r1MIN的关系，将它们定在两最小值以上的大小上。

以下，进一步详述。图13是柱塞和磁极铁芯的模式截面图，该图中的符号如下。

X      ：冲程

lg     ：柱塞—磁极铁芯的最短距离

d      ：沿斜面坡道部的斜面的长度

r1     ：柱塞及磁极铁芯的半径

r2     ：弹簧用纵孔的半径

θ     ：柱塞斜面的圆锥角

Sga    ：坡道部平均面积

Sp     ：柱塞的截面积

F      ：吸引力

这里，柱塞一磁极铁芯的最短距离lg、沿斜面坡道部的斜面的长度d分别成为以下式1、式2。

        lg＝xsinθ                    ……式1

$d=\frac{r1-r2}{\sin \mathrm{\θ}}-x\cos \mathrm{\θ}$ ……式2

此外，若设柱塞一侧的坡道面积为Sg1、磁极铁芯一侧的坡道截面积为Sg2，两坡道面积Sg1、Sg2分别变成以下式3、式4。

Sg1＝πd{r1+(r1-dsinθ)}

   ＝πd(2r1-dsinθ)             ……式3

Sg2＝πd{r2+(r2+dsinθ))

   ＝πd(2r2+dsinθ)             ……式4

因此，坡道部平均面积Sga根据式3、式4，由式5表示。

$\mathrm{Sga}=\frac{1}{2}(\mathrm{Sg}1+\mathrm{Sg}2)$

$=\mathrm{\πd}(r1+r2)$ ……式5

此外，柱塞截面积Sp由式6表示。

Sp＝π(r1²-r2²)             ……式6

此外，若设坡道部的导磁系数(磁阻的倒数)为Pg，则根据式1、式2、式5、式6，成为式7。

$\mathrm{Pg}=\frac{\mathrm{\μOSga}}{1g}=\frac{\mathrm{\μO\πd}(r1+r2)}{x\sin \mathrm{\θ}}[\frac{r1-r2}{\sin \mathrm{\θ}}-x\sin ]$

$=\frac{\mathrm{\μO\π}({r1}^2-{r2}^2)}{x\sin \mathrm{\θ}}-\frac{\mathrm{\μO\π}(r1+r2)}{\tan \mathrm{\θ}}$

$=\frac{\mathrm{\μOSp}}{x\sin 2\mathrm{\θ}}-\frac{\mathrm{\μO\π}(r1+r2)}{\tan \mathrm{\θ}}$ ……式7

这里，可求出吸引力F，但F可以从间隙间的磁动势Ug和磁阻的变化率dPg/dx的函数求出。

这时，若设间隙间的磁阻为Rg、磁通密度为Bg，磁动势Ug由式8表示。

$\mathrm{Ug}=\mathrm{RgBgSga}=\frac{1g}{\mathrm{\μOSga}}\mathrm{BgSga}=\frac{1\mathrm{gBg}}{\mathrm{\μO}}$ …式8

另一方面，根据式7，磁阻的变化率dPg/dx由式9表示。

$\frac{\mathrm{dPg}}{\mathrm{ds}}=-\frac{\mathrm{\μOSp}}{x\sin 2\mathrm{\θ}}=-\frac{\mathrm{\μOSp}}{1g2}$ ……式9

因而，吸引力F根据式8、式9，由式10表示。

$F=\frac{1}{2}U{g}^2\frac{\mathrm{dPg}}{\mathrm{dx}}=\frac{1}{2}\frac{1g^{2}B{g}^2}{\mathrm{\μ}{O}^2}[-\frac{\mathrm{\μOSp}}{1g^2}]$

$=-\frac{{\mathrm{Bg}}^2\mathrm{Sp}}{2\mathrm{\μO}}$ ……式10

再有，在式10中，负号表示吸引力。下面，求出当将目标吸引力设定为F0时的磁通开始饱和时的柱塞的最小截面积SpMIN。这里，为了以在坡道部之前先使柱塞部饱和为前提，以由式11所表示的条件为前提。

$\frac{\mathrm{Sp}}{\mathrm{Sga}}\≤1$ ……式11根据式5、式6，将式11变形成为式12。

$\frac{\mathrm{Sp}}{\mathrm{Sga}}=\frac{\mathrm{\π}({r1}^2-{r2}^2)}{\mathrm{\πd}(r1+r2)}=\frac{(r1-r2)}{d}\≤1$ ……式12

这时，磁通在柱塞部开始饱和，因此，那里的磁通密度是Bt，坡道部的磁通密度与磁通总量相同，故磁通密度Bg由式13表示。

$\mathrm{Bg}=\mathrm{Bt}\frac{\mathrm{SpMIN}}{\mathrm{Sga}}$ ……式13

若将式12代入式10，则目标吸引力F0可由式14表示。

$\mathrm{FO}=-\frac{{\mathrm{Bt}}^2\mathrm{SpMIN}}{2\mathrm{\μO}}{\left[\frac{\mathrm{SpMIN}}{\mathrm{Sga}}\right]}^2$ ……式14

整理式14，可以求出在目标吸引力F0下实施了小型化和高效率时的柱塞最小截面积SpMIN。

$\mathrm{SpMIN}=\sqrt[3]{-\frac{2\mathrm{\μ}0F0}{B{t}^2}\mathrm{Sg}{a}^2}$ ……式15

此外，在SpMIN下，r1成为最小值r1MIN，所以，根据式6，可以决定柱塞最小半径r1MIN相对于弹簧用纵孔半径R2的关系。

$\mathrm{\π}({r1\mathrm{MIN}}^2-{r2}^2)=\sqrt[3]{-\frac{2\mathrm{\μ}0F0}{B{t}^2}S{\mathrm{ga}}^2}$

$r1\mathrm{MIN}=\sqrt[2]{\frac{\sqrt[3]{-\frac{2\mathrm{\μ}0F0}{B{t}^2}S{\mathrm{ga}}^2}}{\mathrm{\π}}+{r2}^2}$ ……式16

这样一来，通过求出柱塞最小截面积SpMIN和柱塞最小半径r1MIN相对于弹簧用纵孔半径R2的关系，可以决定本实施例的柱塞15的大小。

在上述实施例中，电磁线圈B是就电池驱动的情况进行了说明，但也可以使用AC电源。而且，这时，没有必要考虑电池的寿命，所以，可以不要永久磁铁17、做成图14所示那样的结构。在图14中，11j是设在骨架11的间隔凸缘11e上的缺口部，把绕组12的绕线开始和绕线结束的绕线端部从该缺口部导入绕线端部处理空间Q，在前面的电池驱动的电磁线圈B(图1～3)也是同样的结构(未图示)。

此外，在图14中，柱塞15在设在骨架的纵孔11c内滑动，但也可以是图15所示的结构。在图15中，将与树脂制的隔膜阀C成一体设置的筒状延伸部60a贯穿插入骨架11的纵孔11c内，使柱塞15在该筒状延伸部60a内滑动。再有，该变更例也可以适用于图1～3所示的配设了永久磁铁的电磁线圈。

进而，如图16所示，也可以将图14、图15所示的电磁线圈做成省去磁极铁芯16、在纵孔11c的顶上只设有上述调整部件18的电磁线圈。这时，调整部件18不起磁场调整的作用，而是为了形成绕组12产生的电磁场的磁路而配设的。

在图14到图16的任何一个电磁线圈中，柱塞15都是在树脂内滑动，所以，动磨擦阻抗可以小，可减少使柱塞15移动所必需的力。

再有，图15对于橡胶套筒250也采取别的实施形态。该橡胶套筒250的下端与骨架11的间隔凸缘11e连接，中间部分与设在上凸缘11a上的缺口(该缺口设计得比设在磁轭上部的开口26还大一点)的形状相同，设计成只从上述上凸缘11a伸出来一点，在其上方设有与上述开口26实质上形状相同的伸出部。按照该结构，在缠绕在骨架11的线圈绕组12的绕线端部20上安装橡胶套筒250，由于可以在将该橡胶套筒固定在骨架11的上凸缘11a和间隔凸缘11e之间的状态下、通过插入磁轭2来组装，所以，比图14所示的结构容易安装。

此外，也可以是图17所示那样的电磁阀A。该电磁阀A在其骨架11中形成周壁11d下部的凹部11f的情况与图1所示的不同。即，如该图17所示，凹部11f以与凸部24竖起高度相同的深度而形成，使不规则磁场形成用的凸部24的前端不留间隙。但是，对于该凸部24，如图7所示那样，事先调整成其竖起高度使不规则磁场M2的磁力在最大的磁力下作用于柱塞15。即，这样预先将凸部24的竖起高度定好之后，以与该定好的竖起高度大致相同尺寸的深度来形成凹部11f。即使是该图17的电磁阀A，在最大磁力下不规则磁场M2的磁力可以最有效地作用于柱塞15，所以，通过线圈绕组12本身的小型化可以使电磁线圈B、进而使电磁阀A更加小型化。

如上所述，该图17所示的电磁阀A中，通过进行了凸部24的竖起高度的调整的不规则磁场M2的磁力调整实现了凸部24的小型化。但是，若比起电磁线圈B和电磁阀A的小型化来更要追求凸部24的处理简单化的话，也可以采用图17所示的结构，即只将凸部24做成从其下侧端部板23的的端部开始向上竖起。即，不调整凸部24的竖起高度，若使凹部11f的深度和凸部24的竖起高度实质上相同，则通过与下侧端部板23做成一体就可以谋求凸部24的处理简单化。而且，即使在这样的情况下，通过提高不规则磁场M2的磁效率，也可以谋求某种程度的小型化。

下面，作为另一个实施例，参照图18及图19说明筒式电磁阀A。图18示出电磁阀A的定位结构，图19示出电磁阀A的固定结构。

图18所示的定位结构采用树脂性的主座部81，用于将电磁阀A安装在阀本体80上。主座部81在其上缘的4个角具有定位爪82，由该定位爪82使电磁线圈B定位。而且，若按照该定位结构，电磁线圈B由主座部81定位并作为一个单元，使该单元的处理成为可能。

因此，出厂等时不用将和主座部81分离，可以提高作为筒式电磁阀的可靠性。此外，由于不用捆扎或装袋等，所以成本降低。

在筒式电磁阀A中，如图19所示，在安装在阀本体80的状态下，1次侧压力的受压面积是截面I-I和截面II-II，它们是相等的。因此，截面I-I和截面II-II的压力互相抵消，不需要用于安装的反抗1次压的力。因此，不必用螺丝固定或轮圈固定等进行牢固的固定，例如，可以用镶嵌或树脂销固定等来安装，装配作业容易，同时可以降低成本。

下面，就图20所示的本实施例的电磁阀A的电路进行说明。

在作为电磁线圈的驱动电源使用电池时，因电池具有的内部阻抗和容量消耗引起的内部阻抗增大，所以，通向电磁线圈的电流从初始值开始慢慢减小，最后导致不能充分供电，因此，尽可能不要消耗不必要的电力，从而延长电池的寿命。

即，如图20所示，电路中装有具有预定的内阻和电势的电池40，该电池作为电磁阀的电源。电池40的+端经固定电阻R1与电磁线圈B连接，一端经固定电阻R2与开闭开关SW连接。通过开闭开关SW来开闭电路。

此外，在电磁线圈B和开闭开关SW的上侧，与电池40、电磁线圈B和开闭开关SW并联连接电容41。该电容41的电容量定为在开关SW闭合时可以蓄积仅能向电磁线圈B供给驱动电流的电荷。

开闭开关SW是由与电池40并设置的驱动电路42进行开闭的，开关驱动电路42具有计数器等，可以检测驱动时间。此外，开关驱动电路42根据从电磁阀的驱动操作部来的驱动信号输出持续一定时间的脉冲，构成为在该脉冲信号的输出时间内闭合开闭开关。

因此，当开闭开关SW由驱动电路闭合42闭合后，电磁线圈B主要流过从电容41来的电流。因此，不依赖电池40内阻的大小，能够确保驱动电磁线圈B时的电流值，同时，可以使通电量大致恒定。因而，于电力消耗方面是有利的。

此外，在开闭开关SW和固定电阻R2之间连接比较器44一侧的输入端子，把加在固定电阻R2上的与流过电磁线圈B的电流成比例的电压VR与加在比较器44的另一个输入端子上的设定电压V0进行比较。

该比较器44在固定电阻R2上的电压值VR达到或超过设定电压值V0时，向开关驱动电路42输出信号。

此外，开关驱动电路42根据电磁阀驱动操作部43来的驱动信号闭合开闭开关SW并通电，同时，根据比较器44来的信号打开开闭开关SW并切断电流。

设定电压值V0定为电磁线圈B的柱塞15的动作停止时流过电磁线圈B的电流值在固定电阻R2上所产生的电压值。因此，不依赖加在柱塞15上的负荷的大小，总是能够得到驱动电磁阀A所必需的最小通电时间，可以防止不必要的电力消耗。

进而，在开闭开关电路SW和比较器44之间，分别经余量加法电路45和峰值检测电路46连接峰值检测ON用的比较器47的两输入端子。而且，谷值检测ON用的比较器50的两输入端子也分别经谷值检测电路48和余量减法电路49连接在SW和比较器44之间。

通电时的时间与电流的特性如图21所示。即，当开始给电磁线圈B的电磁线圈1通电时，因向电磁线圈1加电压而使电流上升，经规定时间后，因伴随柱塞15的移动所产生的反电动势使电流暂时减小。而且，因隔膜阀C的开阀或闭阀而该反电动势变为0，所以，在此以后电流继续上升。

峰值检测电路46构成为随时检测电流的极大值，检测由加在电磁线圈1上的电压所决定的电流极大值。然后将检测的电流极大值输出到峰值检测ON用的比较器47。

峰值检测ON用的比较器47将上述电流极大值与从把电磁线圈B通电时的电流波形与规定的余量相加的余量加法电路45得到的输出进行比较，当余量加法电路45的输出超过电流极大值而变小时，在该时刻停止峰值检测电路46工作，同时，谷值检测电路48开始工作。

谷值检测电路48构成为检测电流的极小值，检测隔膜阀C开阀时、即反电动势为0时的电流极小值。而且，将该电流极小值输出到谷值检测ON用的比较器50。

谷值检测ON用的比较器50将上述电流极小值与从把电磁线圈B通电时的电流波形与规定的余量相减的余量减法电路49得到的输出进行比较，当该余量减法电路49的输出超过电流极小值而变大时，在该时刻停止从电池40向电磁线圈1通电。

这样，在本实施例的电磁阀A的电路中，在检测出时间或设定电压值V0或电磁线圈电流极小值的时刻停止向电磁线圈B通电。因此，可以防止电池40的无谓的电力消耗并延长其寿命。

以上，对在本实施例中将本发明的电磁线圈B和电磁阀A作为供水控制使用进行了说明，但本发明不限于此，可以用于燃气用开闭阀等各种各样的用途。例如，在具有电磁阀A的隔膜阀C中，可以小型化到其外径约22mm、高度约21mm左右，所以，可如图22所示那样装入水龙头本体之内。

即，图中所示的水龙头90固定在洗手盆91里侧的平台92的上面，直径约45mm，略呈圆筒形状。而且，用隔膜阀C连通与供水管93连通的1次侧的流入路61和2次侧的流出路62，从放水口94向洗手盆91放水。这时，因水龙头90的直径约45mm，故可以在其顶部形成内径约30mm的凹部95，在该凹部组装外径约22mm的隔膜阀C。这样，虽然在水龙头90的顶部可以形成凹部95，但现有的隔膜阀并没有能装入该凹部的尺寸，故安装在平台92的下面。因此，每当检修阀时必须在平台的下面操作，但是，如果使用可以装入水龙头90的隔膜阀C，则可以使检修简化。再有，图示的水龙头90的结构中具有检测手已伸进洗手盆91的传感器96，该传感器的信号使电磁阀的柱塞15向开阀一侧移动。

产业上利用的可能性

如以上说明的那样，本发明的电磁阀A和电磁线圈在维持其性能的状态下可以小型化，使其体积缩小到原来的几分之一，所以，在水龙头的直径约45mm故在其顶部可形成直径约30mm的凹部的情况下很适用，此外，适合利用来作为供水控用电磁阀或燃气用开闭阀等的各种阀及其驱动源的电磁线圈。

Claims (19)

1、一种驱动柱塞移动的圆筒形螺线管，其特征在于，包括：

由非磁性体构成的分区部件，将上述柱塞的移动区域分隔成几个区；

电磁线圈，具有包围上述分区部件而缠绕的绕线部，产生沿上述柱塞移动方向贯通该移动区域的第1磁路的磁场，并将上述第1磁路的磁力作用于上述柱塞；

不规则磁场形成部件，它是由磁性体形成的、在分隔上述移动区域的分区面的外侧与上述柱塞面对面地配置在上述分区部件的一端的部件，在上述分区面的外侧、从上述分区部件的一端开始形成上述电磁线圈形成的磁场的第2磁路，并从部件的前端隔着上述分区面将该第2磁路的磁力作用于上述柱塞；

空腔部件，具有空腔，以便在上述分区面的外侧与上述柱塞面对面地将长度与从上述分区部件的一端开始的长度不同的上述不规则磁场形成部件配置在上述分区部件的一端。

2、权利要求1中记载的圆筒形螺线管，其特征在于，具有装入到上述移动区域的一端的永久磁铁(17)、配设在该永久磁铁(17)和上述柱塞(15)之间、将上述柱塞吸住的磁极铁芯(16)、和将上述柱塞(15)从上述磁极铁芯拉开的恢复弹簧(19)，

在使上述柱塞从吸附在磁极铁芯上的位置自由落下后再从阀座弹回来的上限位置上，把上述恢复弹簧的反弹力设定得比上述永久磁铁磁场的吸引力还要大。

3、一种驱动柱塞移动的圆筒形螺线管，其特征在于，包括：

由非磁性体构成的分区部件，将上述柱塞的移动区域分隔成几个区；

电磁线圈，具有包围上述分区部件而缠绕的绕线部，产生沿上述柱塞移动方向贯通该移动区域的第1磁路的磁场，并将上述第1磁路的磁力作用于上述柱塞；

不规则磁场形成部件，它是由磁性体形成的、在分隔上述移动区域的分区面的外侧与上述柱塞面对面地配置在上述分区部件的一端的部件，在上述分区面的外侧、从上述分区部件的一端开始形成上述电磁线圈形成的磁场的第2磁路，并从部件的前端隔着上述分区面将该第2磁路的磁力作用于上述柱塞；

空腔部件，具有空腔，以便在上述分区面的外侧与上述柱塞面对面地将该不规则磁场形成部件配置在上述分区部件的一端，

上述不规则磁场形成部件经过调整作用于上述柱塞的磁力的大小之后，配设在上述空腔内。

4、权利要求1或权利要求3中记载的圆筒形螺线管，其特征在于，

上述分区部件在分区形成上述柱塞移动的纵孔(11c)的同时，还有具有周壁(11d)的骨架(11)，该周壁具有沿上述纵孔(11c)凹陷地形成的凹部(11f)，以便能够与上述柱塞面对面地配置上述不规则磁场形成部件，

上述电磁线圈具有在上述骨架(11)的周壁(11d)上直接缠绕的线圈绕组(12)，

上述不规则磁场形成部件配置成嵌入上述凹部(11f)。

5、权利要求4中记载的圆筒形螺线管，其特征在于，还具有：

包括位于上述电磁线圈上下端的上侧端部板(22)、下侧端部板(23)和位于其中间的周侧板(21)的包围上述电磁线圈的磁轭(2)；和

配设在纵孔(11c)的上述上侧端部板(22)一端的磁极铁芯(16)，

上述不规则磁场形成部件连接设置在上述周壁(11d)的下侧端部板(23)端部。

6、权利要求4中记载的圆筒形螺线管，其特征在于，

上述骨架(11)具有在上述周壁(11d)上延伸的、也从位于上述电磁线圈下端侧的上述下侧端部板(23)向外延伸的伸出部(11h)。

7、权利要求5中记载的圆筒形螺线管，其特征在于，

将在不规则磁场形成用的凸部件(24)和磁极铁芯(16)之间形成的磁路间隙配置在电磁线圈(1)中央附近。

8、一种圆筒形螺线管，具有在由非磁性体构成的骨架(11)的中央部形成纵孔(11c)并在其周壁(11d)上缠绕线圈绕组(12)的电磁线圈(1)、具备将该电磁线圈(1)的外周面和两端面覆盖的周侧板(21)和上侧板(22)以及下侧板(23)的磁轭(2)、配设在上述纵孔(11c)的一端的磁极铁芯(16)、插入上述纵孔(11c)能自由移动的柱塞(15)，

其特征在于，在上述磁极铁芯(16)的外周面形成没有缠绕上述线圈绕组(12)的线圈绕组端部处理空间(Q)，进而，在上述磁轭(2)上设有开口(26)，用于把上述线圈绕组端部(20)的线圈绕线向外部引出，利用水封装置将该开口(26)封闭。

9、权利要求8中记载的圆筒形螺线管，其特征在于，

将上述开口(26)用橡皮衬套(25)封闭。

10、权利要求5中记载的圆筒形螺线管，其特征在于，在上述磁极铁芯(16)的外侧配置永久磁铁(17)。

11、一种圆筒形螺线管，具有在由非磁性体构成的骨架(11)的中央部形成纵孔(11c)并在其周壁(11d)上缠绕线圈绕组(12)的电磁线圈(1)、配设在该电磁线圈(1)的外周的磁轭(2)、配设在上述纵孔(11c)的一端的磁极铁芯(16)、插入上述纵孔(11c)能自由移动的柱塞(15)，

其特征在于，在上述磁极铁芯(16)的外侧配置永久磁铁(17)，同时，在与上述永久磁铁(17)对应的上述骨架(11)的外周面形成没有绕制线圈绕组(12)的线圈绕组端部处理空间(Q)。

12、一种圆筒形螺线管，具有在由非磁性体构成的骨架(11)的中央部形成纵孔(11c)并在其周壁(11d)上缠绕线圈绕组(12)的电磁线圈(1)、配设在该电磁线圈(1)的外周的磁轭(2)、配设在上述纵孔(11c)的一端的磁极铁芯(16)、插入上述纵孔(11c)能自由移动的柱塞(15)，

其特征在于，在上述磁极铁芯(16)的外侧配置永久磁铁(17)，同时，上述永久磁铁是由以钕铁硼、钐钴等稀土类金属为主要成分构成的。

13、权利要求11中记载的圆筒形螺线管，其特征在于，

具有磁调整用磁性体部件，把上述永久磁铁(17)的整个侧面包围起来，调整上述永久磁铁(17)形成的磁场作用于上述柱塞(15)的磁力。

14、一种电磁阀，在隔膜(3)上设有引水阀孔(31)和放水孔(32)，通过电磁线圈(B)的柱塞(15)的移动动作来开闭上述引水阀孔(31)，从而进行主阀孔(63)的开闭，

其特征在于，上述隔膜(3)在第1冲程以上具有恒定的反力，在上述第1冲程以下具有与供水压力成正比的反力特性。

15、权利要求14中记载的电磁阀，其特征在于，

上述第1冲程是使用压力下限时的冲程。

16、权利要求14或权利要求15中记载的电磁阀，其特征在于，

上述隔膜(3)的膜厚约0.4mm以下，膜的橡胶硬度约80度以下。

17、权利要求14中记载的电磁阀，其特征在于，

上述隔膜(3)的中央设有引水阀孔(31)，在上述引水阀孔(31)的周边位置设有放水孔(32)，同时，在上述引水阀孔(31)的周围形成其周面沿流体流动的方向呈逐渐平缓收缩形状的整流锥筒(7)。

18、权利要求17中记载的电磁阀，其特征在于，

上述整流锥筒(7)的长度与隔膜的最大冲程大致一样。

19、一种电磁阀，具有备有引水阀孔(31)和放水孔(32)的隔膜(3)及贯通上述放水孔(32)的拴(33)，通过电磁线圈(B)的柱塞(15)的移动动作来开闭上述引水阀孔(31)，从而进行主阀孔(63)的开闭，

其特征在于，在电磁阀的供水侧设有过滤器，同时，上述放水孔(32)和上述拴(33)的间隙截面积做成与上述过滤器的网眼实质上一样或者比其大。

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