JPS5891979A - 外力復帰型電磁装置の復帰検出回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は磁石、電磁コイル等により構成した外力復帰型
電磁装置の外力復帰の有無を検出する復帰検出回路に関
する。すなわち、外力復帰時に電磁コイルに発生する誘
起電圧を検出し、外力復帰の有無を検出する回路に関す
るものである。

この種電磁装置の一例としては、例えば第４図に示す構
成の手動復帰型電磁弁がある。第６図で１０は制御部で
、電線−１２を介してコイル６が接続されている。電磁
弁本体１１はハウジング１３内に収納されていて、ハウ
ジング１３の一部によシ構成した弁座１３Ａを、電磁弁
１１を構成する弁シート１４により開閉することにより
ハウジング１３内の流体の流れを制御する。電磁弁本体
１１は、上述した弁シート１４、弁シート受けであり非
磁性体材料のシート受け１５、シート受け１５に結合し
た磁性体材料のプランジャ１６、プランジャ１６に結合
した磁石１７ム、１７１ｊ、その外側に磁石１７ム、１
７Ｂと結合した磁性体材料の補助ヨーク１８人、１８Ｂ
、弁が開状態で補助ヨーク１８ム、１８Ｂと磁気的に結
合した状態となるヨーク１９、プランジャ１６とヨーク
１９との間に反発力を発生させるバネ２０よシ成る。弁
が開状態では、磁石１７ム、１７Ｂ、補助ヨーク１８Ａ
、１８Ｂ、　　ヨーク１１、プランジャ１６によシ低磁
気抵抗磁路が形成され、プランジャ１６とヨーク１１と
の間に作用する磁力が、バネ２゜の反発力よりも大なる
ため、開状態を維持する。

制御部１０よりコイル６に上述の磁力に反発する向きに
電磁力が発生するよう電流を流せば、プラ３　ページ ンジャ１６とヨーク１１との間に作用する磁力よシも、
上述の電磁力とバネ２０の反発力の和が大となム　プラ
ンジャ１６とヨーク１１とが離反する。そうすると、プ
ランジャ１６とヨーク１１との間に空げきが発生し、磁
気抵抗大となりそれら相互に作用する磁力は急激に低下
し、ますますプランジャ１６はヨーク１１よシ離れてい
さ、その距離がある距離、すなわちその距離に於ける磁
力とバネ２ｏの反発力とがつシ合うそういう距離を越え
ると、電磁力をとシ去っても、プランジャ１６とヨーク
１１とはバネ２ｏのみの力にょシ離れていく。すなわち
弁シート１４は弁座１３に近づき、ついには、弁シート
１４と弁座１３は密着し、弁は閉状態となる。一度閉状
態となった弁を開状態とするには、手動で弁シート１４
を押して、プランジャ１６とヨーク１９を密着させる。

第４図に示す構成では直接弁シート１４を押すことがで
きないので、シャフト２１にカム２２を取付け、ハウジ
ング１３外に突出したシャフト２１部分のノブ２３を回
動させることにより弁を開状態にする。

２４はノブ２３を回動させ弁を開状態にした後ノブを自
動的に元の位置に戻すバネである。

このような手動復帰型の電磁弁は、制御部１゜から信号
によシ、弁を閉じ、手動によシ弁を開けるものであるか
ら、このままでは制御部は弁が手動によシ開状態にある
か否かを知り得ない。ゆえに、制御部１０は一度弁閉信
号を出力した後は、弁は閉まっているものとして、たと
え手動により弁を開にしても動作を継続することになる
。

このような事態は制御上好ましからざる事態を招くこと
になるので、従来よシ第６図に示すような復帰検出機構
が用いられて、制御部１ｏに復帰信号を入力していた。

すなわち、プランジャ２０から軸２０人をヨーク１９の
底部に設けた穴を貫通して突出させ、その先端に磁石２
５を設ける。

弁が開状態で、磁石２６の磁力によジオンするような位
置にリードスイッチ２６を設ける。２７はリードスイッ
チ２７を支持する板で、例えばプリント板である。２８
は抵抗で、リードスイッチ２６がオンしていると、その
両端には制御部１６の電５　ベー／ 源１０ムの電圧が表れる。もしも弁が閉状態となると、
磁石２６とリードスイッチ２６の距離が大となり、磁石
２６の磁力ではリードスイッチ２６のオン状態を維持で
きなくなシ、リードスイッチ２６はオフとなる。リード
スイッチ２６がオフすると、抵抗２８両端電圧はゼロと
なる。ゆえに、抵抗２８両端の電圧の有無によシ、弁の
開閉を知ることができる。

この例によシ弁が手動復帰されたか否かを知ることがで
きるが、次のような欠点がある。第１にヨーク１９の穴
に対しプランジャ軸２０ムは摺動することになるから、
長期間の使用に対しては摺動部のゴミづまシ等によシ、
スムーズにプランジャ２０が移動しなくなる。第２に密
閉性を要求するハウジング内に弁本体を収納する場合、
コイル用信号線１２の他に、リードスィッチ２６用信号
線もシール端子を使って／・ウジフグ外に導出する必要
がある。また第３に磁石２５とリードスイッチ２ｅとが
弁本体の他に必要であシ、その組立作業は煩雑とならざ
るを得ない。

本発明は上記従来例の欠点に鑑み、第５図の弁本体に何
も付加することなく、復帰等にコイル６に発生する誘起
電圧を検、出することにより復帰信号を得んとするもの
である。第４図の弁構造では、弁閉状態から弁開状態に
手動復帰させる場合、ヨーク１９とプランジャ１６との
間の磁系密度は、空間ギャグが存在すみ状態からほぼゼ
ロとなる状態へと変化するので、大巾に変化する。従が
ってこの変化によシ、コイル６には、プランジャ１６を
引離すときに制御部１ｏよシ印加した電圧の向きと逆向
きの電圧が発生する。本発明はこの逆起電力を検出して
復帰を検出せんとするものである。

第１図は本発明一実施例の回路図であり、第２図は同動
作説明用タイミングチャートである。第１図の回路で、
１は制御部電源、２は制御部主回路、３は主回路２出力
と４なるトランジスタを接ｉする抵抗でトランジスタ４
のベース電流を限定する。４は主回路２出力に応じてオ
ンオフするＰＮＰ　）ランジスタ、６は電磁弁の電磁コ
イル６　。

と並列に設けたダイオードで、トランジスタ４が７　ベ
ージ オフ時に電磁コイル６に発生する電圧よ、ｌ）ランジス
タ４を保護するものである。７は復帰検出回路で、７ム
なるＮチャネル接合型電界効果トランジスタ（以下Ｎｃ
ｈＦＥＴと略称）と抵抗７Ｂ　、　７Ｃよ多構成する。

コイル６の正極端６＋とＮｃｈＦＩＣＴ７ムのゲートを
抵抗７Ｂを介して接続し、コイル６−の負極端６−とＨ
ｃｈ　Ｆ　’Ｅ　Ｔ　７ムのソースとを接続している。

抵抗７Ｂはソースドレイン間に流れる電流を限定する。

抵抗７Ｃを介してＮｃｈ　Ｆ　Ｅ　Ｔ７ムのドレインは
電源１の■極に接続されている。

このような構成で、合弁が閉状態から手動によシ開状態
になったとする。このときコイル６には第２図（ハ）に
示す電圧Ｖｃが発生する。すなわち正極端６１が負極端
６−よりも低くなるような電圧で、そのピーク値は、ダ
イオード５の順電圧降下ＶＦにより制限される。このよ
うな電圧が発生する以前（１＋以前）では、コイル６電
圧Ｖｃはゼロであるから、ＮｃｈＦＩＣＴＴムのゲート
ソース間電圧ｖＧＳはゼロであシ、そのドレインソース
間電圧ＶＧＳはほぼ第２図（ｒ：Ｉ）に示すようにゼロ
である。コ特開昭５８−９１９７９（３） イル６に第２図（イ）のような電圧が発生すると、この
電圧がＮｃｈＦＥＴＴ人のゲートソース間電圧ＶＨ８と
なシ、そのカットオフ電圧ＶＧＳＯ以下となる時点ｔ、
でＮｃｈＦ１！：Ｔ７ムはオフ状態となシ、そのドレイ
ンソース間電圧ＶＤＳはほぼ電源電圧Ｖｃｃとなる。そ
のコイル６電圧Ｖｃの絶対値は、時間の経過とともに増
大しある時点から減少する。時刻ｔ２テＶｃ　）　ＶＧ
８？５　　と７１、Ｎｃｈ　Ｆ　Ｅ　Ｔ　７ムは再びオ
ンし、そのドレインソース間電圧”ＤＳは再びゼロとな
る。制御部主回路２には、従ってＮｃｈ　Ｆ　ＨＴＴム
のドレインソース間電圧ＶＤＳを入力することによシ、
主回路２は弁の復帰を認識できる。

第１図の復帰検出回路によれば極めて簡単な構成で復帰
の有無を検出でき、従来例の如く弁本体に磁石やリード
スイッチをさらに付加する必要が゛全くない。

第３図は本発明の他の実施例の回路図で、第１図の回路
のＰＮＰ　）ランジスタ４をＮＰＮ　）ランジスタ８に
置換した場合の例である。第１図の制御部主回路２のト
ランジスタ４に対する弁閉信号９　ベージ はＬｏレヴエルとなるが、第３図のそれはＨｉレヴエル
となる。コイル６の負極端６−とトランジスタ８のコレ
クタを接続する。復帰時にコイル６に発生する電圧Ｖｃ
は、第１図の場合と同じで、負極端６−の方が正極端６
＋よシも高くなる。、このため復帰検出回路９の電界効
果トランジスタをＰチャネル接合型電界効果トランジス
タ（以下ＰｃｈＦＩＣＴ）とする。コイル６に電圧が発
生していない状態ではＰｃｈ　Ｆ　ＩＣＴ　ｇのゲート
ソース間電圧ＶＧＳはゼロで、ＰｃｈＦＩＣＴ９はオン
していて、そのドレインソース間電圧はゼロである。も
しも復帰操作によシコイル６に電圧が発生すると、Ｐｃ
ｈＦＥＴ９のゲートソースカットオフ電圧ｖＧＳＯより
も高い電圧が発生している間は、ＰｃｈＦＥＴ９ムはオ
フし、そのドレインソース間電圧は電源電圧Ｖｃｃとな
る。

ゆえに主回路２にＰｃｈ　Ｆ　ＨＴ　９ムのドレインソ
ース間電圧を入力することにより、主回路２は復帰の有
無を認識できる。

第３図の検出回路の効果は第１図の回路と同じである。

第１図の場合と異なる方法でコイル６を１゜ 駆動する場合でも第３図の検出回路により第１図の検出
回路同様の効果が得られるのである。

第４図は本発明の他の実施例の回路図である。

第１図の回路では、復帰時コイル６に電圧が発生してい
る時間だけ主回路２に復帰信号が与えられた。しかしこ
の発生時間が短かい場合、主回路２がこれを認識できな
い場合もある。そこで第４図の回路は、ラッチ回路了Ｅ
を検出回路に付加し、その出力を保持させんとするもの
である。７°はこのように改良された検出回路で、７Ｄ
はＮｃｈＦＥＴ７ムのドレインソース間電圧ＶＤＳを反
転するインバータ、７にはインバータ７Ｄ出力をセット
入力、主回路２の弁閉信号をリセット入力とするＲＳフ
リ２．プフロップで２個のＮＡＮＤゲート７１Ｃ１、了
Ｅ２により構゛成する。寸ず弁閉信号（Ｌ。

レヴエル）が主回路２より出力されると、ＮＡＮＤゲー
ト７′Ｅ１出力は”Ｈｉとなる。他方ＮｃｈＦＫＴ７ム
はオ／でそのドレインソース間電圧はゼロ（Ｌｏレヴエ
ル）であシ、インバータ７Ｄ出力はＨｉ　である。ゆえ
にＷＡＮＤゲート７Ｈ２出力はＬＯとなる。

１１１−−７′ 弁が閉状態となった後、主回路２からの弁閉信号はなく
なり、レヴエル的にはＨｌに戻る。しかし、ＮＡＮＤゲ
ート７に２出力がＬＯなので、ＮＡＮＤゲ−）７１Ｃ１
出力はＨｉのままで、ＨＡＮＤゲート７に２出力もＬＯ
を維持する。すなわち弁閉状態で、ＲＳフリップフロッ
プ出力、すなわち復帰検出回路７°出力はＬｏとなる。

弁を手動復帰することによｐ、ＮｃｈＦＫＴ７人がオフ
すると、そのドレインソース間電圧は電源電圧Ｖｃｃ　
（Ｈｉレヴエル）となる。インバータ７Ｄ出力はＬｏと
なるので、ＮＡＮＤゲート７Ｅ２出力はＨｉとなる。他
ＮＡＮＤゲート７１Ｃ１出力はこれにより　Ｌｏとなる
。コイル６の復帰電圧が消滅すると、ＮｃｈＦＥＴ７ム
は再びオン状態となシ、そのドレイ／ソー７間電圧はゼ
ロ（Ｌｏレヴエル）とカリ、インバータ７Ｄ出力はＨｉ
となる。しかるにＮＡＲＤゲート７Ｅ１　　出力はＬｏ
なので、ＮＡＮＤゲート７に２出力はＨｉを維持する。

すなわち弁開状態では、復帰検出回路は１（ｉを出力す
ることになる。従って、これを制御部主回路２に入力す
れば、主回路２は時間的な問題特開昭５８−９１９７９
（４） なく復帰の有無を検出できる。

第４図の回路によれば、復帰時にコイルに発生する電圧
の発生時間が短かい場合でも、復帰して開状態になった
ことを、ＲＳクリップフロップなるラッチ回路によシラ
ッチするから、確実に認識できることとなる。

以上の説明では５手動復帰型の弁により説明したが、本
発明はコイル両端に復帰時発生する電圧を検出するもの
であるから、弁構造ではないものにあっても、復帰時に
電圧が発生するような装置であれば何でもよいことは明
らかである。また手動によって復帰する弁について説明
しだが、これも機械力その他側であれ、外力によって復
帰する機構のものであれば何でもよいことは明らかであ
る０ 以上詳述したように、本発明は、復帰時にコイルに発生
する駆動時とは逆向きの電圧を接合型電界効果トランジ
スタのゲートソース間のカットオフ特性を利用して検出
することにより、復帰の有無を検出するものであシ、従
来の如く、例えば磁１３　ｌ・−７ 石とり−ドスイソチとを電磁装置本体にさらに付加する
ことによって生ずる諸欠点を排除し、さらに、制御部同
一プリント板上に本発明の回路を付するだけで、検出回
路を構成できるのでその製造も極めて容易である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の復帰検出回路図、第２図は
第１図の回路の動作説明用タイミングチャート、第３図
は本発明の他の実施例の復帰検出回路図、第４図は本発
明のさらに他の実施例の復帰検出回路図、第５図は外力
復帰型電磁装置の手動復帰型電磁弁の断面図、第６図は
従来の復帰検出機構を示す構成図である。 ６・・・・・・電磁コイル、７，９．７’・・・・・・
復帰検出回路、７Ａ、、、９Ａ・・・・・・接合型電界
効果トランジスタ、１１・・・・・・外力復帰型電磁装
置の一例としての手動復帰型電磁弁本体、１７Ａ、１７
Ｂ・・・・・・磁石。 代理人の氏名　弁理士・中　尾　敏　男　ほか１名第１
図 第２図 第３図 第４ｉ！ｉｉｌ 第　６５４

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 磁石、電磁コイル等により構成する外力復帰型電磁装置
   の外力復帰時前記電磁コイルに発生する電圧が、そのゲ
   ートソース間に印加されるよう前記電磁コイルに接続さ
   れた接合型電界効果トランジスタのドレインソース間電
   圧を出力電圧とする外力復帰型電磁装置の復帰検出回路
   。