JPS6337604A - 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、永久磁石を用いて強磁
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
ップ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る力は
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の磁力と永久磁石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２
４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の磁力によりこ
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（９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ｉｌｌ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、キャップ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図に示す回路は、この電磁弁を作動させるための従
来の電４５ｉコイル励磁用制御７１１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（実願昭６１−０３８２６０号参照）。

第６図においては、２つの出力端子ＯＵＴ、　、　ｏｕ
ｒｚを有する直流電源手段が設けられている。この直流
電源手段は、交流電源１１１、ダイオード１１２、およ
びコンデンサ１１３を具備し、電源スィッチ１１４によ
ってオン、オフされる。１１５は直流電源手段の出力端
子ＯＵＴ＋　、　０ＵＴ２を切替えるスイッチ、１１６
は電磁コイル２７に直列接続された電磁コイル起動用コ
ンデンサである。また、リレーコイル１１７およびリレ
ー接点１１７′からなるリレー回路、コンデンサ１１９
、電流逆流防止用のダイオード１２０、およびコンデン
サ１１９の放電用抵抗１２１、が設けられている。

リレー回路においては、リレーコイル１１７に電流が流
れていないときもしくは所定値（リレー作動開放電流値
）未満の電流が流れているときには、リレー接点１１７
は常閉接点ＮＣに傾倒され、他方、リレーコイル１１７
に前記所定値以上の電流が流れているときには、リレー
接点１１７は常閉接点Ｎ。

に（引例される。

コンデンサ１１９、ダイオード１２０、および抵抗１２
１０回路は常閉接点Ｎｏと常閉接点ＮＣとの間に接続さ
れており、また、時間延長用抵抗１２２が、スイッチ１
１５の接点すと直流電源手段の出力端子ＯＵＴ、との間
に接続されている。

第６図の回路動作を説明する。電源スィッチ１１４をオ
ンにしたままスイッチ１１５を接点ａに切替えると、コ
ンデンサ１１６の充電電流１１が第７Ａ図に示すごとく
流れ、この結果、コンデンサ１１６の充電電流１１によ
り電磁コイル２７の励磁が行われる。

次に、スイッチ１１５を接点すに切替えると、コンデン
サ１１６の放電電流Ｔ２が第７Ｂ図に示すごとく流れ、
この結果、コンデンサ１１６の放電電流Ｉ２により電磁
コイル２７の励磁が行われる。この場合、時間延長用抵
抗１２２の存在により放電電流Ｉ２の作動時間は長（な
り、従って、第７Ａ図の充電電流１１と同程度の作動時
間が得られる。

第６図の回路は、また、スイッチ１１５を接点すに保持
したまま、コンデンサ１１６が完全に放電された後にあ
っても、電源スィッチ１１４をオンにしたときは、コン
デンサｉ１６の放電電流■２によるＢ（５１コイル２７
の励磁を可能にしている。すなわち、スイッチ１１５を
接点すに保持したまま電源スィッチ１１４をオンにする
と、コンデンサ１１３が充電されると同時に、コンデン
サ１１９の充電電流がリレーコイル１１７に流れる。こ
の結果、リレー接点ｌ１８は接点ＮＯに傾倒され、従っ
て、コンデンサ１１６にも充電電流が流れる。コンデン
サ１１６の充電が進むにつれてリレーコイル１１７に流
れる電流は減少し、該電流がリレー作動開放電流に達す
ると、リレー接点１１７’は常閉接点ＮＣに切替わる。

この結果、コンデンサ１１６からの放電電流がスイッチ
１１５を介して電磁コイル２７に供給されることになる
。このように、電源オン時にスイッチ１１５が接点すに
傾倒しているときには、リレー回路によってコンデンサ
１１２を充電した後に、所望する放電動作による電磁コ
イル２７の励磁が行われるようにしである。

さらに、第６図においては、スイッチ１１５を接点ａに
保持したまま、コンデンサ１１６が完全に放電された後
に、電源スィッチ１１４をオンにした場合には、接点ａ
からスイッチ１１５および常閉接点ＮＣを介してコンデ
ンサ１６に充電電流■１が流れるが、リレー回路起動用
コンデンサ１１９には充電電流が流れず、従って、リレ
ー接点１１８がオン、オフ動作しない。この結果、コン
デンサ１１６の充電電流１１はやはり、第７Ａ図に示す
ごとく流れる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、第６図に示すように、上記の電磁コイル
励磁用制御回路は、その構成が複雑であり、また、上述
のようにその動作もまた複雑である。

そして、この回路では、電磁コイルの電流供給ラインに
直列にコンデンサを接続しているので、電磁コイルを励
磁してアーマチャを動作させるため等の、大きな電磁力
を必要とする場合には、大容量のコンデンサを必要とす
るという問題点を有している。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明における電磁コイル励磁用制御回路は、交流電源
から整流のためのダイオードのみを介して直接電磁コイ
ルに電流を供給する構成である。

上記の電磁コイルへの電流供給を制御するためにリレー
接点を上記電流供給ラインに設け、該電流供給ラインと
並列に、リレーコイルとダイオードを直列に接続したス
イッチラインを設けている。

上記の電流供給ライン、および、対応するスイッチライ
ンは、電磁コイルを流れる電流の正負の向きそれぞれに
設けられる。この電流の向きの各゛々において、該電流
供給ライン、および、対応するスイッチラインのダイオ
ードの極性は同一となっている。

前記２つのスイッチラインのリレーは、選択スイッチを
介して共通のコンデンサに接続され、該コンデンサの容
量は、前記各リレー接点が閉となる時間を規定する。

前記選択スイッチは、前記電流の正負に対するスイッチ
ラインのいずれかを選択する。

〔作　用〕

選択スイッチによって選択された側のスイッチラインが
閉じると、交流電源から供給され該スイッチラインのダ
イオード順方向に整流された電流は、リレーコイルを通
ってコンデンサを充電するまで流れ、この間該リレーコ
イルに対応するリレー接点を閉とし、電磁コイルには、
該閉しられたリレー接点を有する電流供給ラインのダイ
オードの順方向（つまり、上記対応するスイッチライン
における電流の向きと同じ方向）の電流が流れる。

該リレー接点は、上記コンデンサの充電が終って上記リ
レーコイルに電流が流れなくなると開となる。

〔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、１１１は交流電
源、３はリレー接点３′を作動させるリレーコイル、３
′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、４はリレー接点４′を作動させるリレーコイ
ル、４′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、６．７．８および９はそれぞれ整流用
のダイオード、■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、２は上記リレー接点３′および
４′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、第１図の回路の動作を説明する。

まず、スイッチ１がＣ５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
ｌｒｃ＋が閉のときは、交流電源１１１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ｌ側が負に充電されている。このときスイッチ
１をＣ２が閉となるように切り替えると、ダイオード９
とダイオード８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開
接点Ｃ３が閉となる。このときダイオード６の働きによ
り電磁コイル５には、第２Ａ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
開接点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、再び該常開接点Ｃ３を開とする。

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
、常開接点Ｃ４が閉となり、電磁コイル５には、今度は
、第２Ｂ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、ｔｍコイル５における
通電時間、すなわち前記常開接点Ｃ３、或いは常開接点
Ｃ１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
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の動作を更に確
実なものにすべく、前記第２Ａ図および第２Ｂ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３と並列にコンデンサ１１を、そし
て、第３図に示される常閉接点Ｃ３が閉のときに、電磁
コイル５と並列に接続されるようにしたコンデンサ１０
が取付けられた。これによって、スイッチ１を０１から
０２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図に示すような形となり、電磁コイルの動作は
、極めて確実なものとなる。

次にダイオード７と直列に抵抗１２を接続する。

これは、本実施例の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ｌをＣｔ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、例え
ば、第４Ｂ図に示すような形となり、無駄な電力消費を
防ぐことができる。

第３図において、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Ｃｓが閉のとき、電磁コイル
５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５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１をＣ２から０１へ切り替えたときに該電磁コイルを
流れる電７Ａ；よ、増加が抑えられて、例えば、第４Ｃ
図に示さ４るような電流変化の少い、より改善された波
形となり、ＴａＴｔｎコイルの作用をより確実なものと
することができる。

（ＩＩＩ）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１をｃｚＡ−らＣ１へ切り替え
たときに、電磁コイル５を流れる電流は第４Ｄ図に示さ
れるような波形となり、やはり電磁コイルの作用をより
確実なものとするように、改善された波形を有する。

ところで、−ｔＣに前記の常開接点、特に常開接点Ｃ１
の開閉時においては逆起電力によるスパークが発生し、
負荷電圧の急減を生ずる。第３図の実施例においては、
抵抗１９およびコンデンサ２０を上記常開接点Ｃ１と並
列に接続する。これによって上記のスパークの発生や、
負荷電圧の急減が防止される。

〔発明の効果〕

本発明によれば、非常に単純な構成を有し、その動作も
複雑でなく、電モｎコイルの働きをより確実なものとす
ることを可能にする、電磁コイル励磁用側御回路が提供
され、特に、直接に交流電源より電力を入力するため、
大きな電磁力を必要とする場合にも、大容量のコンデン
サ等を必要としない。

そして、電磁コイルを流れる電流は、電流供給ラインと
並列に設けたスイッチラインのリレーコイルによって作
動する常開接点によって開閉されるので、スイッチング
動作が極めて確実である。

その上、１つのコンデンサの容量を変えるのみで電磁コ
イルへの電流供給時間を電流供給量と無関係に任意の値
に設定できる。

更に、電磁コイルへの正方向の電流と負方向の電流が、
各々互いに逆極性をもって接続されたダイオードを有し
、別々の常開接点によって選択される別々の経路を通る
ため、その経路に適当な抵抗を入れることにより、正真
冬々の電流値を任意に設定できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の第１の実施例における電磁コイル励
磁用制御回路を示す図、 第２Ａ図は、第１図の回路においてスイッチ１の接点Ｃ
３を閉としたとき、第２Ｂ図はスイッチ１の接点Ｃ２を
閉としたときに電磁コイルに流れる電流を示す図、 第３図は、本発明の第２の実施例における′Ｒ電磁コイ
ル励磁用制御回路示す図、 第４Ａ図は、第３図の回路において、スイッチ１の接点
Ｃ！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、要素Ｘに何も接続
されていないとき、スイッチｌを０１としたときに電磁
コイルを流れる電流を示す図であって、特に抵抗１２を
接続したことによる効果を示す図、 第４Ｃ図は、第３図の回路において、要素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ｌ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４Ｄ図は、第３図の回路において、要素Ｘとしてコン
デンサを接続した場合に、スイッチ１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を示す図、 第７Ａ図は、第６図の回路においてスイッチ１５の接点
ａ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１５の接点す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） １・・・スイッチ、　　　　　２・・・コンデンサ、３
．４・・・リレー、 ３’、４’・・・リレー接点、 ５・・・電磁コイル、 ６．７，８．９　・・・ダイオード、 １０．１１・・・コンデンサ、　１２　、１９・・・抵
抗、２１・・・枠、　　　　　　　２２・・・キャンプ
、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、１１１
・・・交流電源、　　　１１２，１２０・・・ダイオー
ド、１１３、１１６．１１９・・・コンデンサ、１１４
．１１５・・・スイッチ、　１１７・・・リレー、１１
７′・・・リレー接点、　１２１，１２２・・・抵抗。

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（１１１）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（１１１）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
   （１１１）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、 電磁コイル（５）の両端に接続され、該電磁コイル（５
   ）に電流を供給するラインであって、前記第１のリレー
   コイル（３）の常開接点（Ｃ＿３）、第３のダイオード
   （６）および前記交流電源（１１１）の直列接続により
   形成され、かつ、該第３のダイオード（６）が、該交流
   電源（１１１）に対し前記第１のダイオードと同一の極
   性をもって接続される第１の電流供給ライン、および、 前記電磁コイル（５）の両端に接続され、該電磁コイル
   （５）に電流を供給するラインであって、前記第２のリ
   レーコイル（４）の常開接点（Ｃ＿４）、第４のダイオ
   ード（７）、および、前記交流電源（１１１）の直列接
   続により形成され、かつ、該第４のダイオード（６）が
   、該交流電源（１１１）に対し前記第２のダイオード（
   ９）と同一の極性をもって接続される第２の電流供給ラ
   イン、 を具備する電磁コイル励磁用制御回路。 ２、前記第１のリレーコイル（３）の常開接点（Ｃ＿３
   ）が閉のとき前記電磁コイル（５）に並列にコンデンサ
   （１０）が接続され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、前記第１のダイオード（８）に並列にコンデンサ（
   １１）を接続する特許請求の範囲第１項または２項記載
   に電磁コイル励磁用制御回路。 ４、前記第４のダイオード（７）に直列に抵抗（１２）
   を接続する特許請求の範囲第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、前記第１のリレーコイル（３）の常閉接点（Ｃ＿５
   ）が閉のとき、前記電磁コイル（５）に並列に、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、前記第１のリレーコイル（３）の常閉接点（Ｃ＿５
   ）が閉のとき、前記電磁コイル（５）に並列にコンデン
   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。 １０、前記第１リレーコイル（３）の常開接点（Ｃ＿３
   ）と並列に、抵抗（１９）とコンデンサ（２０）を直列
   に接続したことを特徴とする特許請求の範囲第１〜９項
   のいずれか１項記載の電磁コイル励磁用制御回路。