JPS6337603A - 電磁コイル励磁用制御回路 - 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】 〔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の励磁のための制御回路
に関する。

〔従来の技術〕

最近、電磁弁において、消費電力を低減し且つ電磁コイ
ルの電磁雑音を低減するために、永久も１石を用いて強
磁性体のアーマチャ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われるようになった。すなわ
ち、電磁弁は、第５Ａ図および第５Ｂ図に示すように、
磁性体の枠２１の上端および下端に強磁性体よりなるキ
ャンプ２２および環状のプレート２３が設けられており
、枠２１の中央部にスプリング２６によって押圧された
強磁性体よりなるアーマチャ２４が上下移動可能に設け
られている。また、枠２１とプレート２３との間に環状
の永久磁石２５が設けられ、枠２１内の該アーマチャの
周囲には電磁コイル２７が設けられている。

アーマチャ２４は次の２つの位置のいずれかに安定的に
保持される。すなわち、閉弁状態は、第５Ａ図に示すよ
うに、スプリング２６により押圧されて保持される位置
であり、この場合、弁座２８は閉じられている。他方、
開弁状態は、第５Ｂ図に示すように、永久磁石２５によ
る磁界によって保持される位置であり、この場合、弁座
２８は開放され、矢印に示すごとく流体たとえば空気が
流れることができる。

アーマチャ２４を上述の２つの状態間を移動させろ力は
電磁コイル２７を励磁することにより行われる。たとえ
ば、第５Ａ図の閉弁状態において、電磁コイル２７に一
方向の直流電流を流して電磁コイル２７による磁界方向
を永久磁石２５の磁界方向と同一にすると、電磁コイル
２７の（電力と永久磁石２５の吸引力との和がスプリン
グ２６の押圧力より大きくなり、この結果、アーマチャ
２４は上昇して第５Ｂ図の状態となる。ここで、電磁コ
イル２７の電流は停止しても永久磁石２５の（ｎ力によ
りこの状態は保持される。すなわち、第５Ｂ図において
、磁性体要素２１−２５−２３−２４−２２によって形
成されたループに永久磁石２５による磁気回路が形成さ
れ、電磁コイル２７に電流がなくなっても、該磁気回路
は保持される。

また、第５Ｂ図の開弁状態において、電磁コイル２７に
前述と逆方向の電流を流すと、磁界が永久磁石２５の磁
界と反対方向に発生し、この結果、アーマチャ２４には
永久磁石２５の磁界に対して反＋８磁力が発生してスプ
リング２６の押圧と相まって、アーマチャ２４をキャッ
プ２２から引離す。

従って、アーマチャ２４は下降して再び第５Ａ図の状態
となる。この場合、キャンプ２２とアーマチャ２４との
間に空隙が存在するので、電磁コイル２７に電流がなく
なると前述の永久磁石２５による磁気回路は形成されな
い。

第６図、および第８図に示す回路は、この電磁弁を作動
させるための従来の電磁コイル励磁用制御回路の最も改
良されたものとして、以前に本発明者によって考案され
たものである。

以下、第６図および第８図に従って、これらの回路の詳
細を説明する。

第６図の１０５は電磁コイル励磁用制御回路によって制
御された電流が供給される電磁コイル、１２０は交流電
源、１０３はリレー接点１０３　’を作動させるリレー
コイル、１０３’は電磁コイルに正の電流を供給する回
路を閉とするリレー接点、１０４はリレー接点１０４′
を作動させるリレーコイル、１０４　’は電磁コイルに
負の電流を供給する回路を閉とするリレー接点、１０６
，１０７，１０８　、および１０９はそれぞれ整流用の
ダイオード、１０１は電磁コイルへ供給する電流の方向
を選択する選択スイッチ、１０２は上記リレー接点１０
３′および１０４′の各々が閉となる時間を規定するコ
ンデンサである。

以下に、第６図の回路の動作を説明する。

まず、スイッチ１０１がＣ１が閉となる位置からＣ３が
閉となる位置に切り替える場合について説明する。スイ
ッチｌｏｔでＣ１が閉のときは、交流型６ｇ１２０およ
びダイオード１０９によって、コンデンサ１０２は（第
６図で）下側が正、スイッチ１０１側が負に充電されて
いる。このときスイッチ１０１をＣ１１が閉となるよう
に切り替えると、ダイオード１０９とダイオード１０８
の向きが逆なので、コンデンサ１０２を正負逆の電圧に
充電すべ（、ダイオード１０８およびリレーコイル１０
３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の働きにより常開接
点Ｃ９が閉となる。このときダイオード１０６の働きに
より電磁コイル１０５には、第７Ａ図に示されるような
電流が流れる。これにより第５Ａ図に示される電磁弁の
アーマチャ２４が、この電磁コイルの磁力と永久磁石の
力とにより引き上げられ、第５Ｂ図の位置に吸引保持さ
れる。前記のコンデンサ１０２は逆向きに充電されると
、前記リレーコイル１０３に流れる電流は減少して、や
がて前記常開接点Ｃ９を閉とするに必要なリレー作動開
放電流値を下まわり、再び該常開接点Ｃ１を開とする。

次にスイッチ１０１を０８が閉となる位置からＣ？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１０４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Ｃ３゜が閉となり、電磁コイル１０
５には、今度は、第７Ｂ図に示すような前記と逆の向き
の電流が流れる。これによる電磁力は、アーマチャ２４
を下方へ押し下げる方向に働き、アーマチャ２４は下降
して第５Ａ図の位置に保持される。

上記の２つの場合各々において、電磁コイル１０５にお
ける通電時間、すなわち前記常開接点Ｃ１或いは常開接
点Ｃ１゜が閉となっている時間は、コンデンサ１０２が
充電されるに要する時間、すなわち、コンデンサ１０２
の容量を調整することによって電磁コイルの動作を確実
に行うに必要な最小の値に設定することができる。

この回路では、第７Ａ図、および第７Ｂ図に示すように
、前記交流の２周期に相当する時間に設定されている。

第８図は、上記の第６図に示された回路において、電磁
コイルの動作をより確実なものにすべく、前記第７Ａ図
および第７Ｂ図で示された、電流の波形をより効果的な
形にするための、幾つかの改良を加えたものである。

まず、リレーコイル１０３と並列にコンデンサ１１１を
、そして、第８図に示される常閉接点Ｃ７が閉のときに
、電磁コイル１０５と並列に接続されるようにしたコン
デンサ１１０が取付けられた。これによって、スイッチ
１０１を０７がらＣ８へ切り替えたときに該電磁コイル
１０５を流れる電流は、第９Ａ図に示すような形となる
。

次にダイオード１０７と直列に抵抗１１２を接続する。

これは、電磁弁のアーマチャを下降閉止させるには、上
昇保持させるに要する程の電流を必要としないためであ
る。これにより、スイッチ１０１をＣ８からＣ７へ切り
替えたときにＴ、磁コイル１０５を流れる電流は、例え
ば、第９Ｂ図に示すような形となる。

第８１において、符号Ｘで示されているように、第１の
リレーコイル３の常閉接点Ｃ０が閉のとき、電磁コイル
１０５と並列に接続されるように以下の（イ）または（
ロ）に示すいずれかの素子を取り付ける。

（イ）上記の符号Ｘの部分に、電圧の増加に従って非直
線的に抵抗値が減少する２端子素子、例えば、ツェナー
ダイオード、バリスタ、或いはダイオード等を接続する
。これによって電磁コイル１０５の端子間電圧がある程
度上昇すると符号Ｘの２端子素子の抵抗値が減少し、ス
イッチ１０１をＣ！からＣ１へ切り替えたときに該電磁
コイルを流れる電流は、増加が抑えられて、例えば、第
９Ｃ図に示されるような波形となる。

（ロ）或いは、上記の符号Ｘの部分に、コンデンサを接
続すると、スイッチ１０１をＣ！からＣ１へ切り替えた
ときに電磁コイル１０５を流れる電流は第９Ｄ図に示さ
れるような波形となる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、最近、益々電磁コイルの駆動力に対する
要求が高くなり、更に強力な駆動力を有する電磁コイル
が必要となってきた。ところが、前記の第６図の回路で
供給される第７Ａ図或いは第７Ｂ図に示されるような半
波整流波形の供給電流によって得られる電磁コイルの駆
動力には、限界があって、上述のような最近の強力な駆
動力に対する要求を満足させることが難しいことが明ら
かとなってきた。

また、第６図の回路を改良した第８図で示される回路に
おいても、電磁コイルに更に大きな駆動力を与えるべく
電流値を大きくするために、例えば、第９Ａ図に示され
るような波形を実現するには、非常な大容量のコンデン
サが必要となって、コスト的な面からも第８図のような
回路を、このような大きな駆動力が要求される条件に用
いることは現実的でなくなって来た。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明においては、前記の問題を解決するために、従来
の第６図の回路における電流供給ラインを、全波整流回
路に接続し、上記第６図の回路におけると同様の、選択
スイッチによって一方が選択される２つのスイッチライ
ンを設け、各々のスイッチラインのリレーコイルのリレ
ー接点を、電磁コイルと該全波整流回路出力端との間に
設け、上記選択スイッチの切替によって該電磁コイルを
流れる電流の向きを逆転させるようにしている。

〔作　用〕

選択スイッチを一方へ切替えると、該一方のスイッチラ
インが形成され、該スイッチラインに接続されたコンデ
ンサが充電されるまでの間、該スイッチラインのリレー
コイルのリレー接点は、全波整流回路の出力電流が電磁
コイルを一方向に流れるように接続される。

一部記選択スイッチを該一方から他方へ切替えると該他
方のスイッチラインが形成され、該スイッチラインに接
続されたコンデンサが逆極性に充電されるまでの間、８
亥スイツチラインのリレーコイルのリレー接点は、全波
整流回路の出力電流が電磁コイルを上記の場合と逆方向
に流れるように接続される。

こうして、選択スイッチｌの切替えによって、電磁コイ
ルに正、真冬々の方向の全波整流された電流が一定時間
流れる。

〔実施例〕

第１図は、本発明による電磁コイル励磁用制御回路の第
１の実施例を示す図である。

５は本発明による電磁コイル励磁用制御回路によって制
御された電流が供給される電磁コイル、２００は交流電
源、３．４はリレーコイル、３′。

４′はリレーコイル３．４のリレー接点、６，７゜８．
９．１０および１１はそれぞれ整流用のダイオード、ｌ
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
ッチ、２は上記リレー接点３′および４′の各々の常閉
接点が閉となる時間を規定するコンデンサである。

以下に、第１図の回路の動作を説明する。

まず、スイッチ１がＣ８が閉となる位置から０２が閉と
なる位置に切り替える場合について説明する。スイッチ
ｌで０１が閉のときは、交流電源２００およびダイオー
ド９によって、コンデンサ２は（第１図で）下側が正、
スイッチ１側が負に充電されている。このときスイッチ
１を０２が閉となるように切り替えると、ダイオード７
とダイオード６の向きが逆なので、コンデンサ２を正負
逆の電圧に充電すべく、ダイオード８およびリレーコイ
ル３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の働きにより常閉
接点Ｃ３が閉となる。このとき電磁コイル５には、この
常閉接点Ｃ３および常閉接点ＣＳを経由して、第１図に
示す全波整流ブリッジ回路の出力端０ｕｔｌ、および０
ｕｔ２から同第１図における右から左方向へ電流が流れ
る。この方向を正方向とすると、この電流は、第２Ａ図
に示されるような全波整流された波形を有する。

これにより第５Ａ図に示される電磁弁のアーマチャ２４
が、この電磁コイルの磁力と永久磁石の力とにより引き
上げられ、第５Ｂ図の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
３に流れる電流は減少して、やがて前記常閉接点Ｃ１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
び該常閉接点Ｃ３を開とし、常閉接点Ｃ４を閉とする。

次にスイッチ１を０２が閉となる位置から０１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４
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
、常閉接点Ｃ５が閉となり、この常閉接点Ｃ６と常閉接
点Ｃ４を経由して、電磁コイル５には、今度は、前記と
逆の向きの電流が流れる。この波形を第２Ｂ図に示す。

これによる電磁力は、アーマチャ２４を下方へ押し下げ
る方向に働き、アーマチャ２４は下降して第５Ａ図の位
置に保持される。

上記の２つの場合各々において、電磁コイル５における
通電時間、すなわち前記常閉接点Ｃ３、或いは常閉接点
Ｃ６が閉となっている時間は、コンデンサ２が充電され
るに要する時間、すなわち、コンデンサ２の容量を調整
することによって電磁コイルの動作を確実に行うに必要
な最小の値に設定することができる。これによって無駄
な電力消費をなくすことができる。本実施例では、第２
Ａ図および第２Ｂ図に示すように、前記交流の１．５周
期に相当する時間に設定されている。

第３図は、本発明の第２の実施例の回路を示す図であり
、上記第１の実施例における電磁コイルによる駆動を更
に確実で強力なものにすべく、前記第２Ａ図および第２
Ｂ図で示された電流の波形をより効果的な形にするため
の、幾つかの改良を加えたものである。

まず、第３図に示されるように、全波整流ブリッジ回路
の出力０ｕｔｌ、および０ｕｔ２の間にコンデンサ１３
を接続する。これによって、スイッチ１を０１からＣｔ
へ切り替えたときに該電磁コイル５を流れる電流は、第
４Ａ図に示すような波形となり、電磁コイルによる駆動
は極めて確実で強力なものとなる。

次に前記０ｕｔ２と常閉接点Ｃ６の間に直列に抵抗１２
を接続する。この抵抗１２を接続する理由の１つは、本
実施例の電磁弁のアーマチャ２４を下降閉止させるには
、上昇保持させるに要する程の電流を必要としないため
である。また、この逆方向の電流が大きくなり過ぎると
、電磁コイル５は、第５Ｂ図における前述の磁性体要素
２１−２５−２３−２４−２２のループに、永久磁石２
５によって作られていた順方向磁界を打消す以上の逆方
向磁界を生じさせ、これによってアーマチャ２４は下降
せず、上昇した位置に保持される。

したがって、抵抗１２を接続する第２の理由は、Ｔ４磁
コイルを逆方向に流れる電流値を調整するためである。

更に、第３図に示すように、常閉接点Ｃ５が閉となると
きに電磁コイル５に並列に接続されるように２端子素子
Ｘを接続する。

この２端子素子Ｘとして適当な容量のコンデンサを接続
すると、スイッチ１を０２から０１へ切り替えたときに
電磁コイル５を流れる電流は、第４Ｂ図に示されるよう
な波形を有する。すなわち、電磁コイルにおける通電時
間を延長することができる。

或いはまた、前記２端子素子Ｘとして端子電圧の増加と
共に抵抗値が減少して非直線的な電流増加特性を有する
２端子素子Ｘ、例えば、ツェナーダイオード、バリスタ
、ダイオード等を接続する。

このとき、スイッチ１をＣｔからＣＩへ切り替えたとき
に電磁コイルを流れる電流は、第４Ｃ図に示されるよう
な波形となる。ここで上記非直線的な電流増加特性を有
する２端子素子を接続する理由は、やはり、電磁コイル
が第５Ｂ図の永久磁石２５による磁界を打ち消す程度の
逆方向磁界を発生するように、該電磁コイル５を流れる
電流値を調整するためである。抵抗１２のみでは、第２
Ｂ図で示すような全波整流回路の出力波形全体の波高が
小さくなって電流波形の立上りが非常になだらかになっ
てしまう。電磁コイルを流れる電流の調整を、前記抵抗
１２を直列接続するｑとのみによらず、前記の特性を有
する２端子素子Ｘを該電磁コイル５に並列接続すること
により、第４Ｃ図に示すような立上り特性のよい波形を
有し、しかも波高の小さい波形が得られ、電磁コイルに
よる駆動を非常に確実なものとすることができる。

〔発明の効果〕

電磁コイルへの供給電流を全波整流されたものとしたこ
とにより、大容量のコンデンサを用いることなく、電磁
コイルの確実で強力な駆動を可能にする波形の電流を供
給することができるようになった。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の第１の実施例の回路図、第２Ａ図お
よび第２Ｂ図は、それぞれ、第１図の回路において選択
スイッチｌを一方から他方へ、または他方から一方へ切
替えたときに、電磁コイルを流れる電流を示す図、 第３図は、本発明の第２の実施例の回路（電磁コイル周
辺部のみ）を示した図、 第４Ａ図は、第３図の回路において常開接点Ｃ３を閉と
したときに電磁コイルを流れる電流を示す図、第４Ｂ図
は、第３図の回路において２端子素子Ｘとしてコンデン
サを接続したときに電磁コイルを流れる電流を示す図、
第４Ｃ図は、該２端子素子Ｘとしてダイオード、バリス
タ、或いはツェナーダイオードを接続したときに電磁コ
イルを流れる電流を示す図、 第５Ａ図および第５Ｂ図は、本発明が適用される電磁弁
の断面図であって、第５Ａ図は、該電磁弁の閉止状態を
、第５Ｂ図は開放状態を示す図、第６図は、従来の電磁
コイル励磁用制御回路の１例を示す図、 第７Ａ図は、第６図の回路においてスイッチｌｏｔの接
点Ｃ３を閉としたときに電磁コイルを流れる電流を示す
図、第７Ｂ図は、スイッチ１０１の接点Ｃ１を閉とした
ときに電磁コイルを流れる電流を示す図、 第８図は、従来の電磁コイル励磁用制御回路の他の例を
示す図、 第９Ａ図は、第８図の回路においてスイッチ１０１の接
点Ｃ３を閉としたときに電磁コイルを流れる電流を示す
図、 第９Ｂ図は、第８図の回路において、２端子素子Ｘを接
続せず、スイッチ１０１の接点Ｃ１を閉としたときに！
磁コイルを流れる電流を示す図、第９Ｃ図は、第８図の
回路において、２端子素子Ｘとして、ツェナーダイオー
ド、バリスタ、または、ダイオードを接続した場合に、
スイッチ１０１の接点Ｃ１を閉としたときに電磁コイル
を流れる電流を示す図、 第９Ｄ図は、第８図の回路において、２端子素子Ｘとし
てコンデンサを接続した場合に、スイッチ１０１の接点
Ｃ７を閉としたときに、電磁コイルを流れる電流を示す
図である。 （符号の説明） ｌ・・・選択スイッチ、 ２．１３・・・コンデンサ、 ３．４・・・リレーコイル、 ３’　、４’・・・リレー接点、 ５・・・電磁コイル、 ６．７，８．９，１０．１１・・・ダイオード、１２・
・・抵抗、 Ｘ・・・２端子素子、 ２００・・・交流電源、 Ｉｎ　１　、　Ｉｎ　２・・・全波整流回路の入力端、
０ｕｔｌ　、０ｕｔ２・・・全波整流回路の出力端、２
１・・・枠、 ２２・・・キャップ、 ２３・・・プレート、 ２４・・・アーマチャ、 ２５・・・永久磁石、 ２６・・・スプリング、 ２７・・・電磁コイル、 ２８・・・弁座、 １０１　・・・スイッチ、 １０２・・・コンデンサ、 １０３、１０４　・・・リレー、 １０３　’　、　１０４　’・・・リレー接点、１０５
・・・電磁コイル、 １０６、１０７．１０８．１０９　・・・ダイオード、
１１０．１１１　・・・コンデンサ、 １１２．１１９　　・・・を氏抗、 １２０・・・交流電源。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、一端が選択スイッチ（１）に接続されたコンデンサ
   （２）、前記選択スイッチ（１）の一方の選択によって
   、第１のリレーコイル（３）、第１のダイオード（８）
   、および前記コンデンサ（２）の直列接続により形成さ
   れ、交流電源（２００）に並列に接続される第１のスイ
   ッチライン、前記選択スイッチ（１）の他方の選択によ
   って、第２のリレーコイル（４）、第２のダイオード（
   ９）、および前記コンデンサ（２）の直列接続により形
   成され、交流電源（２００）に並列に接続される第２の
   スイッチラインであって、該第２のダイオード（９）が
   、該交流電源（２００）に対し前記第１のダイオード（
   ８）と逆の極性をもって接続される第２のスイッチライ
   ン、 を具備する電磁コイル励磁用制御回路であって、交流電
   源出力を入力し、出力を電磁コイル（５）へ供給する全
   波整流回路を設け、かつ、該全波整流回路の出力端と電
   磁コイル入力端の間に前記スイッチラインのリレーコイ
   ルのリレー接点を設け、前記選択スイッチ（１）の切替
   によって該電磁コイルを流れる電流が逆向きになるよう
   にした電磁コイル励磁用制御回路。 ２、前記全波整流回路の出力の一端（Ｏｕｔ１）を、前
   記電磁コイル（５）の一端に接続する、前記第１のリレ
   ーコイル（３）の常閉接点（Ｃ＿５）、および、 前記全波整流回路の出力の該一端（Ｏｕｔ１）を、前記
   電磁コイル（５）の他端に接続する、前記第２のリレー
   コイル（４）の常閉接点（Ｃ＿４）、前記全波整流回路
   の出力の他端（Ｏｕｔ２）を、前記電磁コイル（５）の
   前記一端に接続する、前記第１のリレーコイル（３）の
   常開接点（Ｃ＿６）、前記全波整流回路の出力の該他端
   （Ｏｕｔ２）を、前記電磁コイル（５）の前記他端に接
   続する、前記第２のリレーコイル（４）の常開接点（Ｃ
   ＿３）、を具備する特許請求の範囲第１項記載の電磁コ
   イル励磁用制御回路。 ３、前記全波整流回路の出力の両端（Ｏｕｔ１、Ｏｕｔ
   ２）にコンデンサ（１３）を接続した特許請求の範囲第
   １項または２項記載の電磁コイル励磁用制御回路。 ４、前記全波整流回路の出力の一端（Ｏｕｔ１）と前記
   常開接点（Ｃ＿６）との間に抵抗（１２）を接続した特
   許請求の範囲第１〜３項のいずれか１項記載の電磁コイ
   ル励磁用制御回路。 ５、前記電磁コイルの他端と、前記常閉接点（Ｃ＿４）
   との間に、端子電圧の上昇につれ非直線的な電流増加特
   性を有する２端子素子（Ｘ）を接続する特許請求の範囲
   第１〜４項のいずれか１項記載の電磁コイル励磁用制御
   回路。 ６、前記の２端子素子（Ｘ）が、ツェナーダイオードで
   ある特許請求の範囲第５項記載の電磁コイル励磁用制御
   回路。 ７、前記の２端子素子（Ｘ）が、バリスタである特許請
   求の範囲第５項記載の電磁コイル励磁用制御回路。 ８、前記の２端子素子（Ｘ）が、ダイオードである特許
   請求の範囲第５項記載の電磁コイル励磁用制御回路。 ９、前記電磁コイルの他端と、前記常閉接点（Ｃ＿４）
   との間に、コンデンサを接続する特許請求の範囲第１〜
   ４項のいずれか１項記載の電磁コイル励磁用制御回路。