JPH0545048B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、電磁弁、ソレノイド、リレーあるい
は電磁開閉器等に用いられる電磁コイル励磁用制
御回路に関する。

〔従来の技術〕

最近、電磁弁において、消費電力に低減しかつ
電磁コイルの電磁雑音を低減するために、永久磁
石およびスプリングを用いて直線移動可能な強磁
性体のアーマチユアを弁のオープン位置あるいは
クローズ位置に保持することが行なわれているよ
うになつた。すなわち、開弁状態は、スプリング
力によつて押圧されている状態（閉弁状態）のア
ーマチユアと、弁のオープン位置となるように固
定して配置された永久磁石によつて磁化される強
磁性体とがアーマチユアの移動により接合し、こ
れを保持することによつて形成される。このため
に、アーマチユアの周囲に設けられた電磁コイル
に予め定められた時間、直流電流を永久磁石の磁
界と同一方向となるように流すことによつて、ア
ーマチユアを磁化する。そして、磁化されたアー
マチユアと永久磁石によつて磁化された強磁性体
との吸引力がスプリング力をふりきつて、アーマ
チユアが強磁性体に向けて移動し、アーマチユア
と強磁性体とが永久磁石を介して接合し、この接
合状態を保持する。これにより、開弁状態が形成
される。

他方、閉弁状態は、永久磁石を介してアーマチ
ユアと磁性体との接合状態（開弁状態）におい
て、アーマチユアと強磁性体とを切り離し、スプ
リング力の押圧によつてアーマチユアを弁のクロ
ーズ位置に保持することによつて形成される。こ
のため、電磁コイルに予め定められた時間、永久
磁石の磁界を打ち消す方向となるように直流電流
を流すことによつて、アーマチユアと強磁性体と
が磁気反発を起こし、これにスプリング力が相乗
して、アーマチユアと強磁性体とが切り離され
る。そして、スプリング力によつてアーマチユア
が弁のクローズ位置に移動せしめられ、この位置
にアーマチユアが保持される。これにより、閉弁
状態が形成される。

一般には、この電磁弁を作動させるための電磁
コイル励磁用制御回路は、既に本出願人によつて
提案されている。（実願昭61−038260号参照）。こ
の電磁コイル励磁用制御回路は、交流電源と、極
性を互いに逆にして並列に接続され、この交流電
源から供給される電流を極性に応じて整流する一
対の整流素子と、これらの整流素子にそれぞれ接
続される一対のスイツチング素子と、電磁コイル
とを直列に接続してなる第１閉ループを有し、ま
た、この電磁コイルに流す電流の方向を選択する
選択スイツチと、この選択スイツチにより選択さ
れた電流の方向に対応して前記整流素子のいずれ
かを選択して作動せしめるために、前記スイツチ
ング素子をオン・オフ制御するスイツチング素子
制御手段と、前記電磁コイルへの通電時間を規定
するコンデンサと、前記交流電源とを接続してな
る第２閉ループとを有してなる。ここで、整流素
子はダイオードであり、スイツチング素子はリレ
ー接点であり、スイツチング素子制御手段は一対
のリレーコイルである。上記の構成において、選
択スイツチにより電磁コイルに供給する電流の流
れる方向が選定される。すなわち、選択スイツチ
によつて選定された電流の方向に則した１対のリ
レーコイルのいずれか一方が作動される。このリ
レーコイルの作動によつて、連動して動作するリ
レー接点が閉じ、この閉となつたリレー接点に接
続されるダイオードによつて交流電源の電流が整
流される。この整流された電流が電磁コイルに供
給され、励磁される。この励磁された磁界の方向
にアーマチユアが移動せしめられ、電磁弁の開ま
たは閉が形成される。この場合、電磁コイルに供
給される電流はダイオードによる半波整流波形の
電流となるため、電磁コイルを介してアーマチユ
アを駆動させる力には限界が生じる。すなわち、
電磁コイルによる強力な駆動力の要求に対応がで
きないという不利な点があつた。

この不利を解決するため、本出願人は電磁コイ
ル励磁用制御回路（特願昭61−180201号）を提案
した。第５図は、この提案による電磁コイル励磁
用制御回路を示す図である。第５図において、１
３は電磁コイル、１４は交流電源、５５および５
６はリレーコイル、５５′および５６′はリレース
イツチ、C₃およびC₄とC₆およびC₅はそれぞれリ
レースイツチ５５′および５６′の接点、５，６，
７，８，５３および５４はそれぞれ整流用ダイオ
ード、１は電流コイルへ供給する電流の方向を選
択する選択スイツチ、C₁およびC₂はその接点、
２はコンデンサであり、リレー接点５５′および
５６′の各々の常開接点が閉となる時間を規定す
る。

以下に、第５図の回路の動作を説明する。ま
ず、選択スイツチ１のC₁が閉となるときは、交
流電源１４およびダイオード５３によつて、コン
デンサ２は第５図中の下側端子が正、選択スイツ
チ１側端子が負に充電される。このとき選択スイ
ツチ１のC₂が閉となるように切り替えると、ダ
イオード５３とダイオード５４の向きが逆なの
で、コンデンサ２を正負逆の電圧にすべく、ダイ
オード５４およびリレーコイル５５を通して電流
が流れる。この電流が所定値（リレー作動開放電
流値）以上になるとリレー働きにより常開接点
C₃が閉となる。このとき電磁コイル１３には、
この常開接点C₃および常閉接点C₅を経由して、
第５図に示す全波整流ブリツジ回路の出力端Out
１およびOut２間において図中の右から左方向へ
電流が流れる。この電流は、第６Ａ図に示すよう
に全波整流された波形を有する。これにより既述
したように電磁弁アーマチユアが、この電磁コイ
ルの磁力および永久磁力の磁力により吸引され、
開弁位置に吸引保持される。前記のコンデンサ２
は逆向きに充電されると、前記リレーコイル５５
に流れる電流は減少し、やがて前記接点C₃を閉
とするに必要なリレー作動開放電流値を下まわ
り、再びこの接点C₃を開とし、一方常閉接点C₄
を閉とする。

次に、選択スイツチ１をC₂が閉となる位置か
らC₁が閉となる位置に切り替えると、上記とは
逆に、リレーコイル５６にリレー作動開放電流値
以上の電流が流れることにより、常開接点C₆が
閉となり、この常開接点C₆と常閉接点C₄を経由
して、電磁コイル１３には、前記とは逆向きの電
流が流れる。この波形を第６Ｂ図に示す。これに
よる電磁コイルによる磁力は、既述したようにア
ーマチユアを下方へ押し下げる方向に働き、アー
マチユアは下降して開弁となる位置に保持され
る。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、第５図に示すように、前記電磁
コイル励磁用制御回路は、電磁コイルに電流の供
給をリレー接点を介して行つている。そのため
に、長い間使用しているうちにリレー接点の摩耗
が起こり、接触不良が生じて、電磁弁の開閉が不
能となるという問題がある。

本発明は、上記の問題点に鑑みなされたもの
で、電磁弁の開閉における信頼性の高い電磁コイ
ル励磁用制御回路を提供することを目的とするも
のである。

〔問題を解決するための手段〕

第１図は本発明に基づく電磁コイル励磁用制御
回路の原理構成を示す図である。第１図におい
て、１４は交流電源、１３は電磁コイル、１は電
磁コイル１３に流す電流の方向を選択する選択ス
イツチ、C₁およびC₂はその接点、２は電磁コイ
ル１３に流す通電時間を規定するコンデンサ、３
ａ，３ｂおよび４ａ，４ｂはこの電磁コイル１３
に通電すべき電流の方向を制御するスイツチング
素子、３および４はスイツチング素子３ａ，３ｂ
および４ａ，４ｂをそれぞれオン・オフ制御する
スイツチング素子制御手段、５，６，７および８
は交流電源１４より供給される電流を全波整流す
るためにブリツジ回路を形成するダイオードであ
り、既述の場合と同様である。

上記の構成において、スイツチング素子制御手
段３および４は互いに極性が逆となるように接続
され、前記スイツチング素子３ａ，３ｂ，４ａ，
４ｂにそれぞれ対応させた発光ダイオードからな
り、前記スイツチング素子３ａ，３ｂ，４ａ，４
ｂはこの発光ダイオードにより光点弧されるサイ
リスタからなる。

〔作用〕

上記の構成において、選択スイツチ１より選択
された電流の方向に対応した２つの発光ダイオー
ドが発光し、この発光ダイオードにそれぞれ対応
した２つのサイリスタが、この発光を受けて相補
的にオンせしめられる。これによつて前記ブリツ
ジ回路の出力Out１およびOut２間に配置された
電磁コイル１３には、選択スイツチ１の選択され
た方向に全波整流された電流が供給され励磁され
る。

〔実施例〕

第２図は本発明による電磁コイル励磁用制御回
路の第１実施例を示す図である。第２図におい
て、１３は電磁コイル、１４は交流電源、２０，
２１，２２および２３は発光ダイオード、２４お
よび２８は発光ダイオード２０，２１および２
２，２３に逆電圧が加わるのをそれぞれ防止する
ダイオード、１は電磁コイル１３に供給する電流
の方向を選択するスイツチ、C₁およびC₂はその
接点、２は電磁コイル１３に流す電流の通電時間
を規定するコンデンサ、２５および３０はコンデ
ンサであり発光ダイオード２０，２１および２
２，２３に充電された電流を供給させてコンデン
サ２によつて規定された時間常に発光させる。２
６および２９は発光ダイオード２０，２１および
２２，２３に流れる電流を制御する抵抗、２７お
よび３１は整流用のダイオード、５，６，７，８
は交流電源１４より供給される電流を全波整流す
るためにブリツジ回路を形成するダイオード、２
０ａ，２１ａおよび２２ａ，２３ａは発光ダイオ
ード２０，２１および２２，２３の発光によつて
それぞれオンするサイリスタ、２２ｂおよび２３
ｂは電磁コイル１３に流れる電流を制御する抵
抗、３２および３３は電磁コイル１３における電
流と電圧との位相差を補正する抵抗およびコンデ
ンサ、３４はコンデンサ３３に逆電圧が加わるの
を防止するダイオードである。

以下、第２図の回路の動作を説明する。まず、
選択スイツチ１のC₁を閉とすると、発光ダイオ
ード２０および２１を通して、コンデンサ２に電
流が流れ、コンデンサ２は、第２図における下側
端子が正、選択スイツチ１側端子が負に充電され
る。このため、コンデンサ２が充電完了するま
で、発光ダイオード２０および２１は、ダイオー
ド２７によつて整流される電流と、充電されたコ
ンデンサ２５の放電とによつて発光させられる。
発光ダイオード２０および２１にそれぞれ対応し
たサイリスタ２０ａおよび２１ａがこの発光を受
けてオンせしめる。これにより、Out−サイリス
タ２１ａ−ａ−電磁コイル−ｂ−サイリスタ２０
ａ−Out２なる導通パスが形成される。そして交
流電源１４から供給された電流がダイオード５，
６，７および８によつて形成されたブリツジ回路
により全波整流された電流がOut１およびOut２
間に流れ、この全波整流された電流がこの導通パ
スを第２図の右から左方向に流れる。この波形を
第３Ａ図に示す。これにより電磁コイル１３が励
磁され、既述したように電磁弁のアーマチユアが
この電磁コイルの磁力と永久磁石の磁力とにより
吸引される。これによりアーマチユアが開弁位置
に吸引保持されて開弁状態となる。

次に、選択スイツチ１を接点C₁から接点C₂に
切り替えると、コンデンサ２に充電された電流が
発光ダイオード２２および２３に流れ、発光ダイ
オード２２および２３は、コンデンサ２が放電完
了するまで、発光せしめられる。発光ダイオード
２２および２３にそれぞれ対応したサイリスタ２
２ａおよび２３ａがこの発光を受けてオンせしめ
られる。これによりOut１−サイリスタ２３ａ−
抵抗２３ｂ−ｂ−電磁コイル１３−ａ−抵抗２２
ｂ−サイリスタ２２ｂ−Out２なる導通パスが形
成される。前述した全波整流された電流がこの導
通パスを第２図の右から左方向に流れ、電磁コイ
ル１３が励磁される。この波形を第３Ｂ図に示
す。この場合、電磁コイル１３に流れる電流の方
向は、選択スイツチ１のC₁が閉となる場合に電
磁コイルに流れる電流の方向と逆になる。このた
め、既述したように電磁コイルの磁力と永久磁石
の磁力とが打ち消し合うことになり、電磁弁のア
ーマチユアがスプリンズ力の押圧で引き下げられ
る。これにより、アーマチユアが閉弁位置に保持
され、閉弁状態となる。

なお、抵抗２２ｂおよび２３ｂは以下の不具合
を解決する手段として与えられる。閉弁する際
に、電磁コイル１３による磁界が永久磁石の磁界
より大きくなると、永久磁石によつて磁化された
強磁性体が逆に電磁コイル１３によつて磁化さ
れ、アーマチユアと離れずに再び接合して、開弁
状態を保持してしまうという不具合が生じる。こ
のために、抵抗３５および３６により電磁コイル
１３に流す電流を小さくし、閉弁を確実に行わせ
ることにより上記不具合を解消する。

また、抵抗３２およびコンデンサ３３は、電磁
コイルにおける電流の位相が電圧の位相よりも遅
れるために電流零になつたとき電圧が逆極性の大
きな値となりサイリスタ２２ａがオン状態となつ
てしまうことを防ぐために設けられる。なお、コ
ンデンサ３３に並列に接続されたダイオード３４
は、このコンデンサ３３に逆電圧が加わるのを防
止するものである。なお、アーマチユアが閉弁状
態となるときは、ダイオード３４の存在によりコ
ンデンサ３３によつて電流の位相遅れを防ぐ効果
はなくなる。しかし、電磁コイル１３に加わる電
圧が小さく、したがつて電流も小さいので、電圧
と電流の位相差はサイリスタ２２ａをオフできな
い程の値ではなく、ダイオード３４による影響は
ない。

第４図は本発明の電磁コイル励磁用制御回路の
第２実施例を示し、第１実施例での発光ダイオー
ドの発光を直接サイリスタで受ける場合を示した
がトライアツクを介してこの発光を受けて、間接
的にサイリスタをオンさせることもできる。第４
図において、４０，４１および４２，４３は発光
ダイオード２０，２１および２２，２３の発光に
よつてオンするトライアツク、４０ａ，４１ａ，
４２ａおよび４３ａはそれぞれのトライアツク４
０，４１，４２および４３に流れる電流を制御す
る抵抗、２０′ａ，２１′ａおよび２２′ａ，２
３′ａはトライアツク４０，４１および４２，４
３のオンによつて動作せしめられるサイリスタで
ある。第４図における回路の動作については、第
１実施例（第２図参照）の場合と同様である。

〔効果〕 本発明によれば、発光ダイオードの発光によつ
てサイリスタを動作させ、電磁コイルに全波整流
された電流を供給して励磁するために、発光ダイ
オードとサイリスタとの接続が不要となり、従来
のリレー接点を用いる場合におけるような摩耗の
問題はなくなる。したがつて、電磁弁の開閉につ
いて信頼性の高い電磁コイル励磁用制御回路が実
現できる。また同時に発光ダイオードおよびサイ
リスタあるいはトライアツクの対を使用している
ため回路の簡素化が可能となり、安価な電磁コイ
ル励磁用制御回路が実現できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に基づく電磁コイル励磁用制御
回路の原理構成を示す図、第２図は本発明の電磁
コイル励磁用制御回路の第１実施例を示す図、第
３Ａ図は第２図の回路において選択スイツチ１の
接点C₁を閉としたときに電磁コイル１３に流れ
る電流の波形図、第３Ｂ図は第２図の回路におい
て選択スイツチ１の接点C₂を閉としたときに電
磁コイル１３に流れる電流の波形図、第４図は本
発明の電磁コイル励磁用制御回路の第２実施例を
示す図、第５図は従来の電磁コイル励磁用制御回
路を示す図、第６Ａ図は第５図の回路において選
択スイツチ１の接点C₁を閉としたときに電磁コ
イル１３に流れる電流の波形図、第６Ｂ図は第５
図の回路において選択スイツチ１の接点C₂を閉
としたときに電磁コイル１３に流れる電流の波形
図である。 １……選択スイツチ、C₁，C₂……選択スイツ
チ１の接点、２……コンデンサ、３，４……スイ
ツチング素子制御手段、３ａ，３ｂ，４ａ，４ｂ
……スイツチング素子、５，６，７，８……ダイ
オード、１３……電磁コイル、１４……交流電
源、２０，２１，２２，２３……発光ダイオー
ド、２０ａ，２１ａ，２２ａ，２３ａ……サイリ
スタ、２２ｂ，２３ｂ，２６，２９，３２……抵
抗、２４，２７，２８，３１，３４……ダイオー
ド、２５，３０，３３……コンデンサ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 交流電源１４と、該交流電源１４より供給さ
   れる電流を全波整流するダイオード５，６，７，
   ８よりなるブリツジ回路と、該ブリツジ回路の出
   力端子Out１，Out２間に設けられる電磁コイル
   １３と、該出力端子Out１，Out２間に接続され、
   該電磁コイル１３に通電すべき全波整流された電
   流の方向を制御するスイツチング素子３ａ，３
   ｂ，４ａ，４ｂとからなる第１ループと、 該電磁コイル１３に通電すべき電流の方向を選
   択する選択スイツチ１と、該選択スイツチ１によ
   り選択された電流の方向に応じて前記スイツチン
   グ素子３ａ，３ｂおよびスイツチング素子４ａ，
   ４ｂを相補的にオン・オフ制御するスイツチング
   素子制御手段３，４と、前記電磁コイル１３の通
   電時間を規定するコンデンサ２と、前記交流電源
   １４とからなる第２ループとを有してなる電磁コ
   イル励磁用制御回路において、 前記スイツチング素子３ａ，３ｂおよびスイツ
   チング素子４ａ，４ｂはそれぞれサイリスタ２０
   ａ，２１ａおよびサイリスタ２２ａ，２３ａより
   なり、 前記スイツチング素子３ａ，３ｂおよびスイツ
   チング素子４ａ，４ｂをそれぞれ光点弧するため
   に接続された発光ダイオード２０，２１および発
   光ダイオード２２，２３からなることを特徴とし
   た電磁コイル励磁用制御回路。 ２ コンデンサ３３およびダイオード３４の並列
   接続回路と、該並列接続回路に直列に接続する抵
   抗３２とを全体に前記電磁コイル１３に対して並
   列に付加し、該電磁コイル１３における電流と電
   圧との位相差を補正する特許請求の範囲第１項に
   記載の電磁コイル励磁用制御回路。 ３ 前記サイリスタ２２ａ，２３ａにそれぞれ直
   列に接続される抵抗２２ｂ，２３ｂを設けた特許
   請求の範囲第１項に記載の電磁コイル励磁用制御
   回路。