JP2004251462A - ソレノイドバルブ - Google Patents

Abstract

【課題】 デジタルスチルカメラ等の撮像機器における画素の欠陥の検出を図る。
【解決手段】 ダイヤフラム（３）にパイロット弁孔（３１）とブリード孔（３２）とを設け、前記パイロット弁孔（３１）を、ソレノイド（Ｂ）のプランジャ（１５）の移動動作により開閉して主弁孔（６３）の開閉を行うようにしたソレノイドバルブにおいて、ダイヤフラム（３）は、所定の給水圧力以上では所定のストロークで、所定の給水圧力以下では拾水圧力に比例したストロ一クで作動するように構成した。
【選択図】 図４

Description

この発明は、ソレノイドバルブに関する。

プランジャを移動駆動させるソレノイドバルブは、ヨーク中に電磁コイルを収納して備える。この電磁コイルの中心には、縦孔が形成されており、この縦孔の中に、筒状のプランジャガイドが装着されている。そして、プランジャガイドの上部にはポールコアが嵌入固設されており、このプランジャガイドには、その上部のポールコアに対して移動するプランジャが摺動可能に挿入されている。また、ダイヤフラムバルブの有するダイヤフラムには、給水源と連通するブリード孔及び給水２次側と連通するパイロット孔が設けられている。

かかる構造において、ヨーク及びその下端板並びにポールコアを固定すべきポールコア固定板とによってソレノイドの外殻が形成されている。そして、プランジャは、電磁コイルへの通電によって発生する電磁力による吸磁作用を受けて、ヨーク下端板の挿貫孔より移動自在に作動する。これにより、ダイヤフラムバルブは、プランジャの移動に伴いダイヤフラムのパイロット孔を開閉することで、ダイヤフラムバルブの開閉を行っている。

また、近年では給水制御用のソレノイドバルブの利用分野が広がり、例えば、自動水栓や局部洗浄装置等の一般生活における水回り装置に採用されている。そこで、コストの低減、及び、さらなる小型化が市場から望まれている。

ところが、上記した構造では小型化への対応に限界があり、さらなる小型化を図るためには種々の障害がある。

すなわち、ソレノイドバルブを小型化するにあたり、単に小型化するだけであれば、プランジャストロークやダイヤフラム面積を小さくすればよい。しかし、給水制御用ソレノイドバルブは、通常、０．５〜１０ｋｇ／ｃｍ^２の水圧下で使用され、最低使用水圧下においても毎分２０リットル程度の流量が確保されなければ使い勝手が悪くなることが分かっている。

したがって、プランジャストロークやダイヤフラム面積を小さくすることには限界がある。その一方、その他の構成に手を加えるとなると、能力の低下や防水性能の低下等を招くおそれがある。このため、性能を維持しながら現状以上の小型化を図ることはきわめて困難であった。

本発明は、上記課題を解決することのできるソレノイドバルブを提供することを目的としている。

かかる課題を解決するため、本発明のソレノイドバルブは、
ダイヤフラム（３）にパイロット弁孔（３１）とブリード孔（３２）とを設け、前記パイロット弁孔（３１）を、ソレノイド（Ｂ）のプランジャ（１５）の移動動作により開閉して主弁孔（６３）の開閉を行うようにしたソレノイドバルブにおいて、
前記ダイヤフラム（３）は、前記主弁孔（６３）の閉止位置から開弁側に移動する際、低ストローク時にはストロークに応じてその反力が増加し、高ストローク時にはストロークによらず反力が一定となる反力特性をもつことを特徴とする。

この本発明のソレノイドバルブでは、ダイヤフラムに作用する圧力が低圧でありそのストロークが少ない場合には、ストロークに応じて反力を増加させる。よって、低圧時においても止水能力、開弁能力が低下することがなく、小型でありながら安定した作動特性を有し、かつ、十分な吐水量を確保することができる。このため、例えば、感知式フラッシュバルブや自動水栓等で大きな体積を占めていたバルブ部の小型化が図れ、製品全体の小型化が可能となると共に、コストダウンを図ることができる。

本発明のソレノイドバルブは、以下の態様を採ることもできる。第１の態様のソレノイドバルブでは、前記低ストロークにおいてストロークに応じて反力が増加するストローク範囲の上限ストロークは、使用圧力の下限におけるストロークとした。また、第２の態様のソレノイドバルブでは、前記ダイヤフラム（３）の膜厚を約０．４mm以下、膜ゴム硬度を約８０度以下とした。

第１の態様のソレノイドバルブでは、極めて実用的な使い方ができ、第２の態様のソレノイドバルブでは、膜厚，硬度の調整で上記した特異な特性を容易に得ることができる。

更に、第３の態様のソレノイドバルブは、
前記ダイヤフラム（３）の中央にパイロット弁孔（３１）を設け、前記パイロット弁孔（３１）の周辺位置にブリード孔（３２）を設けるとともに、前記パイロット弁孔（３１）の周りに、周面が流体の流れ方向に向けて漸次なだらかに絞られた形状の整流コーン（７）を形成した。

この第３の態様のソレノイドバルブでは、整流コーンに沿って流体が通過する際の管路抵抗を小さくすることができ、特に、低圧時における流量減少を可及的に防止することができる。

また、第４の態様のソレノイドバルブは、
前記整流コーン（７）の長さは、ダイヤフラムの最大ストロークとほぼ同一、即ち実質的に同一の長さとされている。

この第４の態様のソレノイドバルブは、整流コーンの長さの最適化を通して、整流コーンの通過時における流体の乱流を抑制すると共に、整流コーン自体が不用意に流体の抵抗となることを抑制できる。このため、適正流量を確保できる。

この発明の実施例を図面に基づき以下に説明する。
図１は、本発明に係るソレノイドＢを具備したソレノイドバルブＡの内部構造を示す説明図であり、ここでは、後述するプランジャ１５が突出した閉弁状態を示している。

ソレノイドバルブＡは、ソレノイドＢとダイヤフラムバルブＣとを有する。まず、ソレノイドＢについて説明する。
図１に示すように、ソレノイドＢは、電磁コイル１と、これを取り囲むヨーク２とを有する。この電磁コイル１は、コイル巻線の形成領域を外側にプランジャの移動領域を内側に形成するための筒状のボビン１１を有し、このボビン１１の上下端は、上フランジ１１ａ，下フランジ１１ｂとされている。また、ボビン１１の中央部には、プランジャ１５の移動領域となる縦孔１１ｃが形成されており、その周壁１１ｄの周り（コイル巻線の形成領域）には銅線からなるコイル巻線１２が直接巻かれている。このため、電磁コイル１に通電されると、生じた磁界の磁束はボビン１１の縦孔１１ｃを軸方向に貫通し、その磁力は縦孔１１ｃ内部に及び、プランジャ１５はこの磁力を受けて磁化することとなる。

また、ボビン１１の上フランジ１１ａの下方には、一定の距離をあけて仕切フランジ１１ｅが形成されている。そして、ヨーク２で囲まれた仕切フランジ１１ｅと上フランジ１１ａとの間の空間は、コイル巻線端部処理空間Ｑとされている。

コイル巻線端部処理空間Ｑは、コイル巻線１２の巻線端部２０を外部に引き出すための空間であり、図示するように、この空間には、コイル巻線１２は巻かれてはいない。そして、ヨーク２の上端面に空けられた開口２６を経て、巻線端部２０は、外部に引き出されている。また、この開口２６は、巻線端部２０にきつく嵌め込まれたゴムブッシュ２５にて塞さがれている。したがって、従来のように、コイル巻線１２の引出し部や電磁コイル１の全周を樹脂モールドする必要がなくなり、コイル巻線１２の巻回部体積、すなわち、電磁コイル１自体の体積が小さくなっている。

なお、密封手段としては、上記ゴムブッシュ２５ではなく開口２６から樹脂を流し込み、コイル巻線端部処理空間Ｑのみを上記樹脂モールドするようにしてもよい。

また、ヨーク２は、電磁コイル１の外周を覆う周側板２１と、その上下に設けた鉄製で略円形の上側端部プレート２２，下側端部プレート２３とを有する。この場合、下側端部プレート２３を有するヨーク２は、その材料が磁性体であればよく鉄製のものに限らない。なお、この下側端部プレート２３は、後述するダイヤフラムバルブＣの圧力室形成板６０の上面に載置されている。

さらに、ヨーク２は、上記の上側端部プレート２２，下側端部プレート２３の間に位置するように変則磁場形成用の筒状の凸部２４を有する。この凸部２４は、下側端部プレート２３の中央部に設けた開口周りから上方へ立ち上げてこの下側端部プレート２３と一体に形成されており、下側端部プレート２３が鉄製であることから磁性を帯びる性質を有する。つまり、凸部２４は磁性体からなる。そして、凸部２４は、縦孔１１ｃ内のプランジャ１５を取り囲み、電磁コイル１に通電されたときには変則磁場を形成してその先端から磁束をこのプランジャ１５に至らしめる。この場合、凸部２４は、形成すべき変則磁場の大きさに合わせて、その立ち上げ高さが切断等の手法により調整される。なお、この変則磁場形成用の筒状の凸部２４の機能の詳細については後述する。また、凸部２４は筒状とせずとも、一部が上方に突出していればよい。また、ボビン１１にインサート成形等で一体に形成してもよい。

かかる変則磁場形成用の筒状の凸部２４は、やや厚肉状に形成した前記ボビン１１の周壁１１ｄ下部に、縦孔１１ｃの周囲を取り囲むように設けた凹部１１ｆ内に嵌め込まれている。図示するように、この凹部１１ｆは、凸部２４を嵌め込むためのものであるが、上記したようにその立ち上げ高さが調整される凸部２４の嵌め込みに支障がないよう、予め深く形成されている。また、周壁１１ｄの内径側端部は、ヨーク２の下側端部プレート２３の下方にまで延びた突出部１１ｈとされている。

電磁コイル１は、縦孔１１ｃの内部に、その下端側から順に、プランジャ１５とポールコア１６と永久磁石１７とを配設して備える。プランジャ１５は、その下端に弁体１４を有し、縦孔１１ｃ内を摺動できるようにされている。また、永久磁石１７とポールコア１６は、ポールコア１６の上部に永久磁石１７が位置するよう、縦孔１１ｃの内部にそれぞれ固定されている。

本実施例における永久磁石１７は、保磁力の大きなネオジ鉄ボロン、サマリウムコバルト等の希土類からなる磁石を用いて形成されている。よって、体積を小さくしても十分強い磁界を形成することができるので、この永久磁石１７は、従来のものに比べ小型の磁石とされている。なお、永久磁石１７を、希土類金属を用いた磁石としてもよく、具体的には、ネオジ鉄ボロン、サマリウムコバルト等を主成分としたプラスチック磁石としてもよい。

このように、永久磁石１７を頂部に配置した場合、電磁コイル１による電磁界は永久磁石１７を通過し、プランジャ１５はこの電磁界により磁化されることになる。また、この永久磁石１７がプランジャ１５に及ぼす力は、両者の距離に反比例する。よって、永久磁石１７から離間した位置のプランジャ１５をポールコア１６の側、即ち開側方向に吸引するために電磁コイル１に通電（開通電）したときに形成される電磁界は、永久磁石１７の極性と同方向になる。その一方、永久磁石１７に吸着されたラッチ位置にあるプランジャ１５をこの永久磁石１７から引き離す側、即ち閉側方向に駆動するために電磁コイル１に通電（閉通電）したときに形成される電磁界は、永久磁石１７の極性とは逆方向となる。そして、永久磁石１７に吸着されてラッチ位置にあるプランジャ１５を閉側方向に駆動するには、プランジャ１５を永久磁石１７と逆の極性に磁化する必要がある。このため、電磁コイル１を閉通電する場合には、開通電するときに比べ、かなり強力な電磁力が必要となってしまう。

そこで、永久磁石１７の上部には、永久磁石の磁気を調整するための筒状の調整部材１８を配設し、この調整部材１８と永久磁石１７とで磁気回路を構成することとした。そして、この磁気回路で永久磁石の磁界を分散させ、永久磁石１７からプランジャ１５、ヨーク２を通過する磁束を減らし、閉側方向にプランジャ１５を移動させるときに必要な電磁力を弱めている。なお、電磁コイル１を閉通電してプランジャ１５を永久磁石１７から離脱させる場合には上記したように強力な電磁力を必要とする。しかし、プランジャ１５が永久磁石１７から離れるとその距離が大きくなるにつれて永久磁石１７がプランジャ１５に及ぼす力は小さくなるため、電磁コイル１を閉通電する場合に、常時強力な電磁力を必要とするわけではない。

本実施例における調整部材１８は、筒状に形成され、ボビン１１の周壁１１ｄの上部に環状に設けた上側凹部１１ｇ内に嵌め込まれている。しかし、その形状は筒状に限らず、一部が永久磁石１７の周側方へ突出した形状であればよい。なお、前記上側凹部１１ｇは上記した凹部１１ｆと略同様に、縦孔１１ｃの周囲を取り囲むように形成されている。

また、本実施例におけるプランジャ１５は必要起磁力に応じた小径のものとしてソレノイドＢの小型化を図っている。したがって、プランジャ１５の自重が軽くなるとともに、摩擦力も軽減し、磁力による吸引効率が向上する。

しかも、ポールコア１６の凹部１６ａに吸着されるテーパ部１５ａの裾部は、垂直に形成された垂直部１５ｂとされている。かかる垂直部１５ｂを形成することにより、プランジャ１５の吸引効率が高まることは実験的に確かめられている。よって、上記のようにプランジャ１５を小径としたこととあいまって、プランジャ１５の初期吸引力が高まり磁気効率が大きく向上する。

プランジャ１５とポールコア１６との間には、復帰スプリング１９が配置されてる。かかる構成によって、プランジャ１５は、復帰スプリング１９の弾性力を受け、電磁コイル１が非通電とされている初期状態（若しくは止水時）においては、図１に示す閉側位置にある。そして、プランジャ１５の下端に設けた弁体１４は、ダイヤフラムバルブＣのダイヤフラム３の中央部に設けたパイロット弁孔３１を閉塞することになる。

また、復帰スプリング１９のスプリング力と永久磁石１７の吸引力との関係は、次のように定められている。即ち、プランジャ１５をポールコア１６に吸着させた位置（開側位置）から自然落下させた場合、プランジャ１５は、パイロット弁孔３１の周縁に形成された弁座３５でバウンドする。そして、このバウンドした際の上限位置（最高到達位置）にプランジャ１５が達したときに、復帰スプリング１９が永久磁石１７の吸引力よりも大きな離反力をプランジャ１５に及ぼすよう設定されている。

上記ソレノイドＢを後述するダイヤフラムバルブＣに装着するに際しては、ヨーク２の下側端部プレート２３をダイヤフラムバルブＣの圧力室形成板６０の上面に載置する。なお、突出部１１ｈと圧力室形成板６０との間に介装されるパッキン４と、ボビン１１の下フランジ１１ｂとヨーク２の周側板２１との間に介装されるＯリング５とにより、ヨーク２の内部の電磁コイル１の防水が図られてている。つまり、本発明に係るソレノイドＢは、簡単な構造で防水されている。

更に、上述のようにヨーク２の周側板２１を電磁コイル１を囲む全周域に亘って設けたことにより、磁気効率の面においても、優れている。具体的には、周側板２１を上側端部プレート２２，下側端部プレート２３の一部のみと接合した断面コノ字状形状のヨークを有するものに比べ、本実施例のヨーク２を有する電磁コイル１は、磁気効率が１５％程度向上することが実験上確認されている。

次に、ダイヤフラムバルブＣについて説明する。
図１に示すように、ダイヤフラムバルブＣは、弁箱６を有し、この弁箱６は、一次配管と二次配管にそれぞれ連通連結される流入路６１と流出路６２とを有する。

流入路６１の中途にはメッシュ状のフィルター部を有するストレーナＳが配設されている。よって、メッシュよりも大きな給水中の異物はここで除去されてダイヤフラムバルブＣへは流入しない。

また、弁箱６内において、流入路６１と流出路６２との間には、主弁孔６３が形成されており、主弁孔６３の上端開口周縁は主弁座６４とされている。そして、主弁座６４には、主弁孔６３を開閉する主弁体を兼ねたダイヤフラム３が離接自在に配設されている。なお、主弁座６４には、ダイヤフラム３のシート部３ｂが離接する。

ダイヤフラム３は、膜部３ａの湾曲部半径ｒが３mm以下と小さくされているともに、作動有効径を大きくしており、かつ、膜厚ｔを０．４mm以下の薄いものとされている。また、膜を形成するゴムの硬度は８０度以下とされており、これらにより、ダイヤフラム３は、圧力に対する高い感度を備え、ヒステリシスの影響を可及的に小さくしている。

すなわち、図４に示すように、このダイヤフラム３は、低ストローク時にはストロークに応じて反力が大きくなり、一方、高ストローク時には、反力が一定となる特性を発揮する。これにより、低圧時（０．３ｋｇ／ｃｍ^２）においても止水能力、開弁能力が低下することがなく、低圧時（０．３ｋｇ／ｃｍ^２）でも即座に図５に示す開位置に移動し、必要流量を確保することができる。

ところで、止水状態を維持するためには、閉止時においてもダイヤフラム３には若干の反力が必要である。従来のダイヤフラムでは、最大ストロークまでストロークに応じた反力特性を持っているため、最大ストローク時の反力が強くなる。従って、低差圧でダイヤフラムを作動させるためには、大きな径が必要であった。しかし、上記のような特性をもつダイヤフラムによれば、止水状態を維持するに必要な反力を与えつつ、最大ストロークにおいても、当該ストロークより小さいストロークの場合と同様の小さな一定の反力しか必要としない。よって、ダイヤフラム径を小さくすることができる。

ダイヤフラム３の上方には、このダイヤフラムと圧力室形成板６０とで実質的に取り囲まれたダイヤフラム圧力室３０が形成されている。そして、このダイヤフラム圧力室３０は、ダイヤフラム３の中央に設けたパイロット弁孔３１、及び、ダイヤフラム３の周縁に設けたブリード孔３２を介して流出路６２と連通している。

上記パイロット弁孔３１の上方には、前述したように、ソレノイドＢのプランジャ１５の先端に設けた弁体１４が対向配置されており、プランジャ１５の進退移動によってパイロット弁孔３１は開閉される。この際、閉弁に際してプランジャ１５が、前述したように、パイロット弁孔３１の弁座３５でバウンドして上限位置にきても、永久磁石１７の吸引力に勝る復帰スプリング１９の離反力を受けて、プランジャ１５は確実に閉弁側に駆動する。よって、パイロット弁孔３１を確実に閉鎖して、ダイヤフラムバルブＣを閉弁することができる。

また、ダイヤフラム３に対向する圧力室形成板６０の下端部には、ブリード孔３２を貫通するクリーニングピン３３が着脱自在に取付けられている。したがって、クリーニングピン３３が曲がったりした場合などでは、ダイヤフラム３を取り外せば、このクリーニングピン３３を容易に交換することができる。なお、クリーニングピン３３はダイヤフラムの上下動によりブリード孔まわりに付着したスケールを除去する。

また、このクリーニングピン３３をブリード孔３２に貫通させて配置したので、ブリード孔３２を、実質的にはドーナツ状のブリード孔とした。よって、このブリード孔３２を水が通過する際の流路抵抗を増大でき、これを通して、円形の同一の断面積を開けたブリード孔である場合に比べ、通過流量を抑制できる。従って、ダイヤフラム３の閉弁時の水勢力が低減される。

しかも、ブリード孔３２とクリーニングピン３３との間隙断面積を、流入路６１の中途に設けた前記ストレーナＳのメッシュ面積と実質的に同一若しくはそれ以上としている。よって、ストレーナＳを通過した微小なごみ等がブリード孔３２に詰まることがなく、水はブリード孔３２に円滑に流入する。

また、上記パイロット弁孔３１の下端外周は、周面が流体の流れ方向に向けて漸次なだらかに絞られた形状の整流コーン７とされている。この整流コーン７は、管路抵抗が可及的に小さくなるように形成されており、以下に記すように低圧時の流量を確保する。

図５は、低圧時（０．３ｋｇ／ｃｍ^２）のバルブ開位置を示しており、このような低圧時の流量確保は、弁座付近での流れ方向の転換をスムーズにすることにより達成できる。そのためには、図５に示すように、バルブの二次側（流出路側）に整流コーン７を設け、この整流コーン７の形状によって、主弁孔６３の開口の有効流路面積を、図６に示すように変化させればよい。この場合、図６の縦軸は有効流路面積を表す。また、横軸は、主弁座６４がダイヤフラム３のシート部３ｂに対して図５に実線で示す位置にある時における整流コーン７と主弁座６４との間の離間距離を表している。この図６に示すように、主弁座６４がシート部３ｂに当接する流路起点ａ（図５参照、以下同じ）から整流コーン７の形状形成起点ｂとの間は、整流コーン７と主弁座６４との間の離間距離（ａ'ｂ'）、即ち有効流路面積が漸次拡大するよう、この起点ｂから整流コーン７の形状形成中途部ｃとの間は、有効流路面積たる離間距離（ｃ'）が同一となるよう、さらに、形状形成中途部ｃから形状形成頂点部分ｄとの間では、有効流路面積たる離間距離（ｄ'）が再び漸次拡大するように、整流コーン７の外周形状を形成する。

かかる形状としたことにより、水流のガイド機能を果たし、縮流や渦などによる圧損を少なくしている。

また、本実施例における整流コーン７の長さは、ダイヤフラム３の最大ストロークと実質的に同一長さとされており、流量に対して実験的に判明した最適長さである。つまり、整流コーン７の長さが短すぎると、主弁孔６３へ水が流入する際に水同士がすぐにぶつかり合って乱流を生じ、流量が絞られて所望する流量を得ることができなくなるからである。また、逆に長すぎても整流コーン７自体が抵抗になって流量を減じてしまうことが実験的にわかったからである。

上記した構造により、ダイヤフラムバルブＣの反応性が向上する。また、低圧時における不安定動作を解消して閉止力、開弁力を良好に保つことができる。さらに、整流コーン７によって吐水能力を向上させ、バルブ性能を維持しながらダイヤフラムバルブＣを小型化することができる。

なお、図５における主弁座６４の先端形状は、以下のように決定した。ダイヤフラムバルブＣを小型化したことにより、受圧径は従来よりも縮小される。そして、小さな受圧径としたままででダイヤフラム３を閉止する力の低下を補うには、主弁座先端の曲率半径を、従来の曲率半径（約０．５ｍｍ）より小さな曲率半径（本実施例の曲率半径は０．３ｍｍ）とすればよい。しかし、このように小さな曲率半径の主弁座先端とすることは、当該先端のダイヤフラム３のシート部３ｂへの食い込みをもたらし、でダイヤフラム３に局所的な応力が加わる。このため、単に曲率半径を小さくした場合には耐久性が落ちる。従って本実施例においては、単に曲率半径を小さくするだけでなく、ダイヤフラムバルブＣの閉止時においてシート部３ｂに主弁座先が食い込んでも、その食い込みによるシート部３ｂの陥没部の表面積を大きくして応力の分散を図るべく、主弁座６４の先端部の裾部分を、給水２次側にあってもテーパ面とした。このように裾部分をテーパ面とすることで、応力の分散を通してダイヤフラム３の耐久性を確保している。また、前記テーパ面は前述の整流コーン７とで層流機能を向上し、吐水量が落ちるのを防止している。

さらに、前述した小型化を図ったソレノイドＢとの組合せによって、きわめて小型のソレノイドバルブＡを得ることができる。

次に、本実施例におけるソレノイドバルブＡの作動について図１〜図３及び図８を参照しながら以下に説明する。

先ず、図１に示した閉状態にあるソレノイドバルブＡを開状態にする作動について説明する。
プランジャ１５を開側位置に駆動するために電磁コイル１に通電すると、図１に示すように、この電磁コイル１により、ボビン１１の縦孔１１ｃ内部にまで磁力が及ぶ主磁界Ｍ１が発生する。また、この主磁界Ｍ１に加え、変則磁界Ｍ２も発生する。この変則磁界Ｍ２は、磁性体である凸部２４を磁束経路の一部として発生し、その磁束は、凸部２４の基部の側、即ちヨーク２の下側端部プレート２３の側から凸部２４の先端側に沿って形成され、凸部２４の先端からは縦孔１１ｃ内部のプランジャ１５に到る。このため、変則磁界Ｍ２は、その磁力を凸部２４の先端からプランジャ１５に及ぼす。よって、この主磁界Ｍ１と変則磁界Ｍ２の磁力を受けるプランジャ１５は、図２に示すように、ポールコア１６に吸着される。このようにプランジャ１５を吸着側に駆動する場合の磁気効率は、変則磁界Ｍ２によって向上するので、電磁コイル１におけるコイル巻線１２の巻数を減らしても、プランジャ１５の吸着に支障はない。このため、コイル巻線１２の巻数低減を通して、ソレノイドＢの小型化を図ることができ、小型のソレノイドＢであっても、プランジャ１５の進退動作に何ら悪影響を与えることがない。

しかも、凸部２４は、周壁１１ｄの凹部１１ｆ内に嵌め込むに当たり、その立ち上げ高さが予め調整されている。よって、以下のような利点がある。即ち、図７に示すように、変則磁場形成用の凸部２４の先端からプランジャ１５に及ぼされる変則磁界Ｍ２の磁力の大きさは、凸部２４とプランジャ１５との位置関係、即ちこの凸部２４の立ち上げ高さによって変化し、立ち上げ高さがある値Ｌであるときに磁力は最大になる。このため、凸部２４をその立ち上げ高さがＬとなるように予め調整しておいて凹部１１ｆに嵌め込めば、プランジャ１５には最大磁力で変則磁界Ｍ２の磁力を最も効率よく及ぼすことができる。よって、単に凸部２４を凹部１１ｆに嵌め込んだだけのソレノイドに比べて、コイル巻線１２の巻き数をより少なくすることができるので、コイル巻線１２自体の小型化を通してソレノイドＢをより一層小型化することができる。

ところで、本実施例におけるソレノイドバルブＡは、電池駆動としており、しかも、図８に示すように、ソレノイドＢへの通電時間を電池電圧により変化させるようにしている。より詳細に説明すると、復帰スプリング１９に抗してプランジャ１５を駆動させる開通電時には、閉通電時より常時通電時間を長くし、それぞれの通電時にあっては、電池電圧が低いほど通電時間を長くした。したがって、電池からは必要以上の放電を要しないので、電池を長寿命とすることができ、電池交換の頻度が減少する。

また、プランジャ１５には図９に示すように、垂直部１５ｂが設けられており、更にプランジャのテーパ部１５ａのテーパ角θｐとポールコアの凹部１６ａのテーパ角θｃとを、θｐ＞θｃとしている。よって、プランジャ１５の吸引力を、この垂直部を有しないものに比べて増大することができた。具体的には、必要ストロークを２．５ｍｍとし、θｐ＝１５°、θｃ＝１３．５°、プランジャ１５とポールコア１６との最短距離Ｌ２を０．４３２ｍｍとして、垂直部１５ｂの長さＬ０を０〜１．４ｍｍの範囲で可変として吸引力に与える影響について実験を行った。その結果、Ｌ０＝１．４ｍｍの時で吸引力は垂直部を設けない時に比べ約８％増加した。

なお、この最短距離Ｌ２を比較的離した場合には、このように垂直部１５ｂの長さＬ０を設けることで、図１０に示すような直線的な「ストローク−吸引力」特性となった。この特性によれば、プランジャ１５がポールコア１６に近づいたときの吸引力が低減するが、その位置ではプランジャ１５は通常慣性によって、ポールコアに吸引されるため、必ずしも大きな電磁コイルによる吸引力を必要としない。このため、直線的な上記特性であっても、特に問題となることはない。

逆に、従来のものでは、プランジャ１５がポールコア１６に吸着する際に、ラッチ位置に近づくにつれて吸引力とばね力の差〈実質の吸引力）が大きくなり、金属同士の衝突による衝撃音が発生するものであるが、図１０に示すような「ストローク−吸引力」特性を与えることでラッチ時における衝撃音の発生を可及的に抑制している。

したがって、別途緩衝材等を設けることなく静かな作動が行える。なお、復帰スプリング１９に円錐スプリングや多重スプリングを用いて、ぱね力を無段階、あるいは、多段階に調整して上記効果を得るようにしてもよい。

本実施例では、前述したように、プランジャ１５のテーパ部１５ａの裾部に垂直部１５ｂを形成しているが、この垂直部１５ｂにより垂直部１５ｂを設けない場合に比べポールコア１６とのクリアランスを短くできるため、初期吸引力を増すことができる。

上記したように、プランジャ１５が吸着駆動すると、パイロット弁孔３１は弁体１４が離れて開口し、ダイヤフラム圧力室３０と流出路６２とは連通する。このため、流出路６２への水の流出を受けてダイヤフラム圧力室３０の水圧が減少するので、ダイヤフラム圧力室３０内の水圧と流入路６１内の水圧との間に圧力差が生じて、図３に示すように、ダイヤフラム３が上昇する。これにより、主弁座６４からダイヤフラム３が離れて、流入路６１と流出路６２とが主弁孔６３を通して直接連通し、１次側から２次側への通水が行われる。

この場合、電磁力はプランジャ１５のストローク分だけ作用すれぱよく、プランジャ１５の移動後は、プランジャ１５は永久磁石１７の磁力でポールコア１６に吸着されてラッチされる。これによってダイヤフラムバルブＣは開状態を維持することができる。したがって、プランジャ１５のラッチ後には、電磁コイル１ヘの通電は必要なくなる。

次に、図３に示した開状態にあるソレノイドバルブＡを、図１に示す閉状態にする作動について説明する。

プランジャ１５のラッチを解除する方向に電磁コイル１へ通電すると、プランジャ１５は永久磁石１７の極性と逆の極性に磁化され、プランジャ１５が永久磁石１７から受ける磁力は電磁コイル１の磁力により打ち消される。従って、プランジャ１５は復帰スプリング１９の作用によって円滑に下降し、ダイヤフラム３のパイロット弁孔３１を閉じる。これにより、ダイヤフラム３は下降し始める。
このときに、クリーニングピン３３をテーパ形状にすると、このピンがもたらす絞り効果により、ダイヤフラム圧力室３０ヘの水の流入量が徐々に減少する。このため、ダイヤフラム３の下降速度は、下降するにつれて遅くなり、主弁孔６３は、テーパ形状にしない場合に比べて、より一層緩やかに閉塞される。

このように、本実施例においては、ソレノイドバルブＡを小型化しているにもかかわらず、円滑な動作で、かつ、所望する流量を得ることができる。

ところで、本実施例においては、ソレノイドＢの小型化を図るために、プランジャ１５を必要起磁力に応じた小型のものとしてこのプランジャ１５の自重を軽くし、摩擦力を軽減して磁力による吸引効率を向上させている。ここで、かかるプランジャ１５の設計について説明を加える。

磁性体の磁気特性を示す図１１から明らかなように、線形性を有する領域で動作している場合は、磁気エネルギの使用効率は高い。しかし、ある磁束密度Ｂｔを越えて線形性を失い、更に磁界が強くなると、ついには磁気が飽和してエネルギ効率が悪くなる。

また磁束通過面積と磁束密度の飽和点との関係を示す図１２から明らかなように、磁界を一定のまま磁束の通過面積Ｓを小さくしていくと、必然的に磁束密度は高くなっていき、同様にＢｔで飽和を始める。更に、それ以上磁束の通過面積Ｓを小さくしていくと、磁束総量（Ｂｔ・Ｓ）はそれについて小さくなっていき、同時に吸引力も小さくなっていく。

従って、効率よく小型化を図るためには、磁束密度が前記Ｂｔを越えない範囲で設計すればよいことがわかる。

本発明では、上記の点に着目して、プランジャ内部に復帰スプリングを挿入する縦孔を有するプランジャにおいて、効率良く小型化できる限界を求めた。そして、この限界におけるプランジャ最小断面積ＳｐＭＩＮと、スプリング用縦孔半径ｒ２に対するプランジャ最小半径ｒ１ＭＩＮの関係を求めて、これらを両最小値以上の大きさに定めた。

以下、さらに詳述する。図１３はプランジャ及びポールコアの模式断面図であり、この図における符号は、以下の通りである。
Ｘ ：ストローク
ｌｇ ：プランジャ−ポールコア最短距離
ｄ ：斜面ラップ部の斜面に沿った長さ
ｒ１ ：プランジャ及びポールコアの半径
ｒ２ ：スプリング用縦孔半径
θ ：プランジャ斜面のテーパ角
Ｓｇａ：ラップ部の平均面積
Ｓｐ ：プランジャ断面積
Ｆ ：吸引力
ここで、プランジャ−ポールコア最短距離ｌｇ、斜面ラップ部の斜面に沿った長さｄは、それぞれ以下の式１、式２となる。

また、プランジャ側のラップ面積をＳｇ１、ポールコア側のラップ面積をＳｇ２とおくと、両ラップ面積Ｓｇ１、Ｓｇ２は、それぞれ以下の式３、式４となる。

したがって、ラップ部の平均面積Ｓｇａは、式３及び式４より、次の式５で表される。

また、プランジャ断面積Ｓｐは、次の式６で表される。

また、ラップ部のパーミアンス（磁気抵抗の逆数）をＰｇとすると、式１、式２、式５、式６より、以下の式７となる。

ここで、吸引力Ｆを求めるが、Ｆはギャップ間の起磁力Ｕｇと磁気抵抗の変化率ｄｐｇ／ｄｘの関数として求められる。

この場合、ギャップ間の磁気抵抗をＲｇ、磁束密度をＢｇとすると、起磁力Ｕｇは、次の式８で表される。

その一方、式７より、磁気抵抗の変化率ｄｐｇ／ｄｘは、次の式９で表される。

従って、吸引力Ｆは、式８、式９より、式１０で表される。

なお、式１０において、負の符号は吸引力であることを示している。次に、目標吸引力をＦ０としたときの、磁束が飽和し始めるプランジャ最小断面積ＳｐＭＩＮを求める。ただし、ラップ部より先にプランジャ部で飽和させることを前提としているために次の式１１で示された条件を前提とする。

式５、式６より、式１１を変形すると式１２となる。

このとき、磁束はプランジャ部で飽和し始めているため、そこでの磁束密度はＢｔであり、ラップ部の磁束密度は磁束総量が同じなので、磁束密度Ｂｇは式１３で示される。

式１２を式１０に代入すると、目標吸引力Ｆ０は式１４で示される。

式１４を整理すると、目標吸引力Ｆ０時において効率良く小型化を行ったときのプランジャ最小断面積ＳｐＭＩＮが求められる。

また、ＳｐＭＩＮのとき、ｒ１は最小値ｒ１ＭＩＮとなるから、式６より、スプリング用縦孔半径Ｒ２に対するプランジャ最小半径ｒ１ＭＩＮの関係が決定される。

このようにしてプランジャ最小断面積ＳｐＭＩＮと、スプリング用縦孔半径Ｒ２に対するプランジャ最小半径ｒ１ＭＩＮの関係を求めることにより、本実施例にかかるプランジャ１５の大きさが決定される。

ところで、上述してきた実施例では、ソレノイドＢは電池駆動のものとして説明したが、ＡＣ電源を使用することもできる。そして、この場合は、電池寿命などを考慮する必要がないので、永久磁石１７は不要となり、図１４に示すような構成とすることができる。図１４中、１１ｊはボビン１１の仕切フランジ１１ｅに設けた切欠部であり、この切欠部１１ｊからコイル巻線１２の巻始め及び巻終りとなる巻線端部２０をコイル巻線端部処理空間Ｑへ導入している。なお、先の電池駆動のソレノイドＢ（図１〜３）においても、図示していないが同様な構成としている。

また、図１４ではプランジャ１５は、ボビン１１に設けた縦孔１１ｃ内を摺動するようにしたが、図１５に示すような構成とすることもできる。図１５では、樹脂製のダイヤフラムバルブＣに一体に設けた筒状延出部６０ａをボビン１１の縦孔１１ｃ内に挿貫しており、該筒状延出部６０ａ内をプランジャ１５が摺動するようにしている。なお、この変更例は図１〜３に示される永久磁石を配設したソレノイドにおいても適用可能である。

更に、図１４，図１５に示したソレノイドを、図１６に示すように、ポールコア１６を省略して前述の調整部材１８のみを縦孔１１ｃの頂上に設けたソレノイドとしても良い。この場合、調整部材１８は磁界調整という機能ではなく、コイル巻線１２による電磁界の磁路を形成するという機能を果たすために設けられている。

図１４ないし図１６のいずれのソレノイドの場合においてもプランジャ１５は樹脂内を摺動することになるので、動摩擦抵抗を小さくすることができ、プランジャ１５を移動させるのに必要な力を小さくすることができる。

なお、図１５はゴムブッシュ２５０についても別の実施形態をとっている。このゴムブッシュ２５０は、下端がボビン１１の仕切フランジ１１ｅに接しており、中間部分を上フランジ１１ａに設けられた切欠き（該切欠きはヨーク上部に設けられた開口２６よりも若干大きく設けられている）と同一形状として、若干量だけ前記上フランジ１１ａより突出するように設けられており、それより上方には、前記開口２６と実質的に同一形状の突出部を設けている。この構成により、ボビン１１に巻回されたコイル巻線１２の巻線端部２０にゴムブッシュ２５０に取付け、該ゴムブッシュをボビン１１の上フランジ１１ａ及び仕切フランジ１１ｅの間に固定した状態で、ヨーク２に挿入することで組み立てることができるので図１４に示すものよりもより組立が容易になる。

また、図１７に示すようなソレノイドバルブＡとすることもできる。このソレノイドバルブＡは、図１に示したものと、ボビン１１における周壁１１ｄ下部の凹部１１ｆの形成の様子が異なる。即ち、この図１７に示すように、凹部１１ｆは、変則磁場形成用の凸部２４をその先端に隙間を残さないよう、凸部２４の立ち上げ高さに適合した深さで形成されている。しかし、この凸部２４は、その立ち上げ高さが図７に示したように最大の磁力で変則磁場Ｍ２の磁力がプランジャ１５に及ぶよう予め調整されている。つまり、凸部２４の立ち上げ高さをこのように予め定めた後に、この定めた立ち上げ高さと略同寸法の深さで凹部１１ｆは形成されている。この図１７のソレノイドバルブＡであっても、プランジャ１５には最大磁力で変則磁界Ｍ２の磁力を最も効率よく及ぼすことができるので、コイル巻線１２自体の小型化を通してソレノイドＢ、延いてはソレノイドバルブＡをより一層小型化することができる。

上記したように、この図１７に示すソレノイドバルブＡでは、凸部２４をその立ち上げ高さの調整を通した変則磁場Ｍ２の磁力調整により小型化を実現した。しかし、ソレノイドＢやソレノイドバルブＡの小型化よりも凸部２４の取り扱いの簡便化を求めるのであれば、図１７に示す構造を採って、凸部２４を下側端部プレート２３の端部から立ち上げ形成しただけのものとすることもできる。つまり、凸部２４の立ち上げ高さの調整は行わず、凹部１１ｆの深さと凸部２４の立ち上げ高さとを実質的に同一にすれば、下側端部プレート２３との一体化により凸部２４の取り扱いの簡便化を図ることができる。そして、この場合であっても、変則磁場Ｍ２による磁気効率の向上により、ある程度の小型化を図ることもできる。

次に、他の実施例として、図１８及び図１９を参照しながら、カートリッジ式としたソレノイドバルブＡについて説明する。図１８においてはソレノイドバルブＡの仮止め構造を、図１９においてはソレノイドバルブＡの固定構造について示している。

図１８に示す仮止め構造では、ソレノイドバルブＡをバルブ本体８０に取付けるための樹脂性のメインシート部８１を用いる。メインシート部８１は、その上縁の４隅に係止爪８２を備え、この係止爪８２によりソレノイドＢを仮止めしている。そして、この仮止め構造によれば、ソレノイドＢをメインシート部８１で仮止めして１つのユニットとし、このユニットでの取り扱いを可能とする。

したがって、出荷時等にソレノイドＢとメインシート部８１とが分離することがなく、カートリッジとしての信頼性を高めることができる。また、テープ止めや袋詰め等を行わずにすむのでコスト低減となる。

かかるカートリッジ式のソレノイドバルブＡでは、図１９に示すように、バルブ本体８０に取付けた状態における一次側圧力の受圧面積が、断面Ｉ−Ｉ、及び、断面ＩＩ−ＩＩで同一としている。よって、断面Ｉ−Ｉ、及び、断面ＩＩ−ＩＩにかかる圧力が相殺され、取付けのために一次圧に抗する力を必要としない。したがって、ねじ止めや止め輪などによる強固な固定を必要とせず、例えぱ、嵌め合いや樹脂のピン止めでの取付けが可能となり、取付作業が容易となるとともにコストダウンを図ることができる。

次に、図２０に示した本実施例に係るソレノイドバルブＡの回路について説明する。
これは、ソレノイドの駆動電源として電池を使用する場合に、電池が有する内部抵抗や容量消費による内部抵抗の増大のために、ソレノイドへの電流が当初値よりも徐々に減り、ついには十分な給電が行われなくなるので、不要な給電を可及的に行わないようにして、電池の長寿命化を図ったものである。

即ち、図２０に示すように、回路には、所定の内部抵抗を有し起電力を呈する電池４０が組み込まれており、当該電池は、ソレノイドバルブＡの電源とされている。電池４０は、その＋端子の側で定抵抗Ｒ１を介してソレノイドＢと接続され、その−端子の側で定抵抗Ｒ２を介して開閉スイッチＳＷと接続されている。そして、開閉スイッチＳＷにより、回路が開閉される。

また、ソレノイドＢと開閉スイッチＳＷの上流側には、電池４０並びにソレノイドＢ、開閉スイッチＳＷと並列にコンデンサ４１が接続されている。このコンデンサ４１は、開閉スイッチＳＷが閉じられたときに、ソレノイドＢへ駆動電流を供給することができるだけの電荷を蓄積できるよう、その容量が定められている。

開閉スイッチＳＷは、電池４０に対して並列に設けたスイッチ駆動回路４２により開閉されるものであり、スイッチ駆動回路４２はカウンタ等を備えて駆動時間を計測することができる。また、スイッチ駆動回路４２は、ソレノイドバルブ駆動操作部４３からの駆動信号により一定時間持続するパルス信号を出力し、このパルス信号の出力時間にわたって開閉スイッチＳＷを閉成するように構成されている。

したがって、開閉スイッチＳＷがスイッチ駆動回路４２により閉成されると、ソレノイドＢには主にコンデンサ４１からの電流が流れる。このため、電池４０の内部抵抗の大きさによらず、ソレノイドＢを駆動する際の電流値を確保することができると共に、通電量も略一定とすることができる。よって、電力消費の面から有利となる。

また、開閉スイッチＳＷと定抵抗Ｒ２の間には、比較器４４の−側の入力端子が接続されており、ソレノイドＢに流れる電流に比例する定抵抗Ｒ２に加わる電圧値ＶＲが、比較器４４の他側の入力端子に印加される設定電圧値Ｖ０と比較される。

この比較器４４は、定抵抗Ｒ２の電圧値ＶＲが設定電圧値Ｖ０となったとき、あるいは、それ以上となったときにスイッチ駆動回路４２に信号を出力するよう、構成されている。

また、スイッチ駆動回路４２は、ソレノイドバルブ駆動操作部４３からの駆動信号により開閉スイッチＳＷを閉成して通電するとともに、比較器４４からの信号により開閉スイッチＳＷを開成して通電を切るよう、構成されている。

ところで、設定電圧値Ｖ０は、ソレノイドＢのプランジャ１５の動きが停止したときにソレノイドＢを流れる電流値に基づき、定抵抗Ｒ２に発生する電圧値とされている。このため、プランジャ１５に加わる負荷の大小によらず、常に、ソレノイドバルブＡの駆動に必要な最小の通電時間を得ることができることになり、無駄な電力消費を防ぐことができる。

さらに、開閉スイッチＳＷと比較器４４との間には、マージン加算回路４５とピーク検出回路４６を夫々介して、ピーク検出ＯＮ用の比較器４７の両入力端子が接続されている。また、ボトム検出ＯＮ用の比較器５０の両入力端子も、それぞれボトム検出回路４８とマージン減算回路４９を介して接続されている。

ところで、ソレノイドＢの通電時における時間対電流特性は、図２１に示すようになる。即ち、ソレノイドＢの電磁コイル１に通電を開始すると、電磁コイル１への電圧印加により電流が上昇し、それから所定時間後、プランジャ１５の移動に伴う逆起電力の発生により電流が一旦減少する。そして、ダイヤフラムバルブＣの開弁あるいは閉弁によりこの逆起電力がゼロとなるため、それ以降は電流が上昇し続けることになる。

ピーク検出回路４６は、流れる電流の極大値を随時検出するよう構成されており、電磁コイル１への電圧印加による電流極大値を検出する。そして、検出した電流極大値をピーク検出ＯＮ用の比較器４７に出力する。

ピーク検出ＯＮ用の比較器４７は、上記電流極大値と、ソレノイドＢ通電時の電流波形に所定マージンを加算したマージン加算回路４５から得られる出力とを比較し、マージン加算回路４５から得られる出力が電流極大値を越えて小さくなると、その時点でピーク検出回路４６の作動を停止すると共に、ボトム検出回路４８の作動を開始する。

ボトム検出回路４８は、流れる電流の極小値を検出するよう構成されており、ダイヤフラムバルブＣの開弁時、すなわち、逆起電力がゼロの時の電流極小値を検出することになる。そして、この電流極小値をボトム検出ＯＮ用の比較器５０へ出力する。

ボトム検出ＯＮ用の比較器５０は、上記電流極小値とソレノイドＢ通電時の電流波形から所定のマージンを減算したマージン減算回路４９から得られる出力とを比較し、このマージン減算回路４９から得られる出力が電流極小値を越えて大きくなると、その時点で電池４０から電磁コイル１への通電を停止する。

このように、本実施例におけるソレノイドバルブＡの回路では、時間若しくは設定電圧値Ｖ０若しくはソレノイド電流極小値のいずれかを検出した時点で、ソレノイドＢへの通電を停止する。このため、電池４０の無駄な電力消費を防止して長寿命化を図ることができる。

以上、本実施例では、本発明に係るソレノイドＢ及びソレノイドバルブＡを給水制御用として説明してきたが、本発明はこれに限定されるものではなく、ガス用開閉弁など、さまざまな用途に用いることができる。例えば、このソレノイドバルブＡを有するダイヤフラムバルブＣでは、その外径が約２２ｍｍ、高さが約２１ｍｍ程度までの小型化が可能であるため、図２２に示すように、水栓自体に組み込むことが可能である。

つまり、図に示す水栓９０は、手洗いボール９１の奥側のカウンタ９２上面に固定され、約４５ｍｍの径の略円筒体形状をなしている。そして、給水管９３に連通した１次側の流入路６１と２次側の流出路６２とをダイヤフラムバルブＣで連通し、吐水口９４から手洗いボール９１に向けて吐水する。この場合、水栓９０は約４５ｍｍの径であることから、その頂上部には、約３０ｍｍ程度の内径の凹所９５を形成可能であり、当該凹所に外径が約２２ｍｍのダイヤフラムバルブＣが組み込まれている。このように、水栓９０の頂上部には凹所９５を形成可能であるが、従来のダイヤフラムバルブは、この凹所に組み込めるようなサイズには収まらなかったため、カウンタ９２の下面に取り付けられていた。このため、バルブの保守点検のたびにカウンタ下面での作業が必要であったが、水栓９０に組み込み可能なダイヤフラムバルブＣによれば、保守点検を簡便化することができる。なお、図示する水栓９０は、手洗いボール９１に差し入れられた手を検出するセンサ９６を有しており、このセンサからの信号でソレノイドバルブのプランジャ１５を開弁側に移動するよう構成されている。

以上説明したように、本発明に係るソソレノイドバルブＡレノイド及びソレノイドバルブは、その性能を水栓９０は約４５ｍｍの径であることから、その頂上部には、約３０ｍｍ程度の内径の凹所９５を形成可能であり維持したままで体積的に数分の１程度にまでの小型化に適しており、また、給水制御用ソレノイドバルブやガス用開閉バルブなどの種々のバルブやその駆動源となるソレノイドへの利用に適している。

本発明に係るソレノイドバルブの内部構造を示す説明図である。 同ソレノイドバルブの作動状態説明図である。 同ソレノイドバルブの作動状態説明図である。 ダイヤフラムの特性図である。 整流コーンの説明図である。 整流コーンの周面における流路面積の変化を示すグラフである。 変則磁場形成用の凸部２４の先端からプランジャ１５に及ぼされる変則磁界Ｍ２の磁力の大きさと凸部２４の立ち上げ高さとの関係を示すグラフである。 電池電圧とソレノイドへの通電時間の変化を示すグラフである。 本発明に係るソレノイドバルブのプランジャの説明図である。 本発明に係るソレノイドの吸引力特性を示すグラフである。 磁性体の磁気特性を示すグラフである。 磁束通過面積と磁束密度の飽和点との関係を示すグラフである。 プランジャ及びポールコアの断面図である。 ソレノイドバルブの一形態を示す説明図である。 ソレノイドバルブの他の一形態を示す説明図である。 ソレノイドバルブの更に他の一形態を示す説明図である。 ソレノイドバルブの更に他の一形態を示す説明図である。 他の実施例に係るソレノイドバルブの説明図である。 同他の実施例に係るソレノイドバルブの取付状態を示す説明図である。 ソレノイドの回路説明図である。 ソレノイドの通電時における時間対電流特性を示すグラフである。 実施例のダイヤフラムバルブＣを組み込んだ水栓９０を説明するための概略断面図。

符号の説明

１...電磁コイル
２...ヨーク
３...ダイヤフラム
３ａ...膜部
３ｂ...シート部
４...パッキン
６...弁箱
７...整流コーン
１１...ボビン
１１ａ...上フランジ
１１ｂ...下フランジ
１１ｃ...縦孔
１１ｄ...周壁
１１ｅ...仕切フランジ
１１ｆ...凹部
１１ｇ...上側凹部
１１ｈ...突出部
１１ｊ...切欠部
１２...コイル巻線
１４...弁体
１５...プランジャ
１５ａ...テーパ部
１５ｂ...垂直部
１６...ポールコア
１６ａ...凹部
１７...永久磁石
１８...調整部材
１９...復帰スプリング
２０...巻線端部
２１...周側板
２２...上側端部プレート
２３...下側端部プレート
２４...凸部
２５，２５０...ゴムブッシュ
２６...開口
３０...ダイヤフラム圧力室
３１...パイロット弁孔
３２...ブリード孔
３３...クリーニングピン
３５...弁座
４０...電池
４１...コンデンサ
４２...スイッチ駆動回路
４３...ソレノイドバルブ駆動操作部
４４...比較器
４５...マージン加算回路
４６...ピーク検出回路
４７...比較器
４８...ボトム検出回路
４９...マージン減算回路
５０...比較器
６０...圧力室形成板
６０ａ...筒状延出部
６１...流入路
６２...流出路
６３...主弁孔
６４...主弁座
８０...バルブ本体
８１...メインシート部
８２...係止爪
９０...水栓
９１...ボール
９２...カウンタ
９３...給水管
９４...吐水口
９５...凹所
９６...センサ
Ａ...ソレノイドバルブ
Ｂ...ソレノイド
Ｃ...ダイヤフラムバルブ
Ｍ１...主磁界
Ｍ２...変則磁界
ＳＷ...開閉スイッチ

Claims (5)

1. ダイヤフラム（３）にパイロット弁孔（３１）とブリード孔（３２）とを設け、前記パイロット弁孔（３１）を、ソレノイド（Ｂ）のプランジャ（１５）の移動動作により開閉して主弁孔（６３）の開閉を行うようにしたソレノイドバルブにおいて、
   前記ダイヤフラム（３）は、
   前記主弁孔（６３）の閉止位置から開弁側に移動する際、低ストローク時にはストロークに応じてその反力が増加し、高ストローク時にはストロークによらず反力が一定となる反力特性をもつ
   ことを特徴とするソレノイドバルブ。
2. 請求項１に記載のソレノイドバルブであって、
   前記低ストロークにおいてストロークに応じて反力が増加するストローク範囲の上限ストロークは、使用圧力の下限におけるストロークとしたソレノイドバルブ。
3. 請求項１又は請求項２に記載のソレノイドバルブであって、
   前記ダイヤフラム（３）の膜厚を約０．４mm以下、膜ゴム硬度を約８０度以下としたソレノイドバルブ。
4. 請求項１ないし請求項３いずれかに記載のソレノイドバルブであって、
   前記ダイヤフラム（３）の中央にパイロット弁孔（３１）を設け、前記パイロット弁孔（３１）の周辺位置にブリード孔（３２）を設けるとともに、前記パイロット弁孔（３１）の周りに、周面が流体の流れ方向に向けて漸次なだらかに絞られた形状の整流コーン（７）を形成したソレノイドバルブ。
5. 請求項４に記載のソレノイドバルブであって、
   前記整流コーン（７）の長さは、ダイヤフラムの最大ストロークとほぼ同一の長さとされているソレノイドバルブ。

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