JP2000266219A - 電磁弁の制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 電磁弁のプランジャ動作による衝撃音を抑制
すると共に、電磁弁の耐久性を向上させ、流体の脈動、
液ハンマー、擦過音を防止する。 【解決手段】 吸引子の筒状の凹部又は柱状の凸部と、
プランジャの柱状の凸部又は筒状の凹部とをエアギャッ
プを介して遊嵌する構造の電磁弁において、プランジャ
が所望の緩速度で往復動作するように励磁コイルに流れ
るコイル励磁電流を制御する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は電磁弁の制御装置
に関し、例えばプランジャ先端に球形弁体を備えた電磁
弁において静音性と動作耐久性を向上すると共に、弁開
閉に伴う擦過音の発生や圧力変動等を少なくするように
した装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、各種形式の電磁弁がそれぞれ
の用途に応じ、又要求性に応じて使用されている。その
１例として、励磁コイルへの通電により吸引子を励磁
し、プランジャを吸着してプランジャ先端に設けた弁体
を弁座から離脱させる一方、通電を遮断してばね部材の
ばね力によって弁体を着座させることにより、弁作用を
行わせるようにした方式が知られている。かかる方式に
おいて、プランジャ先端に球形の弁体を固定し、弁座を
球形弁体に対応した形状となし、球形弁体を弁座に対し
て接離させるようにした電磁弁も存在する。

【０００３】上述の方式の電磁弁では、図２に示される
ように、黄銅製の弁座基部２１に第１通路２２及び第２
通路２３が接続され、第１通路２２と第２通路２３との
間には本体通路２４が形成され、本体通路２４の上端部
を弁座２８となす一方、弁座基部２１の一部を構成する
筒状支持部２５はスリーブ２７に嵌合され、該スリーブ
２７内の上方部位には吸引子２６が嵌入され、スリーブ
２７内の吸引子２６下方にはコイルばね３０を介してプ
ランジャ３１が摺動自在に収納されている。

【０００４】プランジャ３１の下端には収納凹所が形成
されてステンレス製の球形弁体３２が収納され、球形弁
体３２は凹所の周縁突状部を内方に折り曲げることによ
り凹所内に保持され、又スリーブ２７の外周部には励磁
コイル（図示せず）が固定されており、励磁コイルへの
通電により吸引子２６が励磁され、プランジャ３１が吸
引されて球形弁体３２が弁座２８から離脱し、流通路を
解放する一方、励磁コイルへの通電を停止すると、コイ
ルばね３０のばね力によって球形弁体３２が復動して弁
座２８に着座し、流通路を閉鎖するようになっている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来の電
磁弁において、吸引子２６によってプランジャ３１を吸
引する場合、プランジャ３１の上端面３８が吸引子２６
によってその移動を規制されるが、プランジャ３１の上
端面３８は吸引子２６と衝突し、これが電磁弁の使用中
の騒音発生原因になると共に、電磁弁を長期間使用して
いると、停止時の衝撃の繰り返しによってプランジャ３
１及び吸引子２６の両衝突面が摩耗して両者から金属粉
を生じる。この金属粉は磁性体であるため、プランジャ
３１及び吸引子２６の表面に付着し、本来の磁気回路を
形成することができなくなる。

【０００６】また、弁座２８は弁座基部２１と一体的に
形成されているので、比較的柔らかい黄銅製である一
方、球形弁体３２は比較的硬いステンレス鋼製であるの
で、弁座２８が球形弁体３２の衝撃的な当たりの繰り返
しによって摩耗すると共に、衝撃音を発生する。更に、
球形弁体３２の急激な開閉動作は流体の脈動、液ハンマ
ー、擦過音等を生じるという問題もあった。

【０００７】この発明の目的は上記欠点を解消すること
にあり、電磁弁の開閉時におけるプランジャの加速度を
制御し、プランジャと吸引子、及びプランジャ先端の球
形弁体と弁座との間の衝撃を小さくし、もって衝撃騒音
を抑制すると共に、摩耗粉の発生を低減することにあ
る。また、弁体の開閉時における騒音や流体の脈動、液
ハンマー、擦過音等の発生を防止することをも目的とす
る。

【０００８】

【課題を解決するための手段】そこで、本発明に係る電
磁弁の制御装置は、吸引子に筒状の凹部又は柱状の凸部
を、プランジャに柱状の凸部又は筒状の凹部を形成し、
上記凸部を円周方向のエアギャップを介して上記凹部に
遊嵌させ、励磁コイルへの直流通電時に吸引子の磁着力
によってプランジャを吸引してプランジャを吸引子の方
向に移動させる一方、励磁コイルへの非通電時にばね部
材の付勢力によってプランジャを逆方向に復動させるよ
うにした電磁弁において、その弁体の開閉動作を制御す
る制御装置であって、上記電磁弁の励磁コイルに電圧を
印加する電圧印加手段と、上記プランジャの所望の緩速
度での往復動作に対応する指令信号を発生する弁開閉指
令手段と、上記励磁コイルに流れるコイル励磁電流の値
が上記弁開閉指令手段の指令信号に対応した値となるよ
うに上記励磁コイルに印加される電圧を制御する電磁弁
制御手段と、を備えたことを特徴とする。

【０００９】本発明の特徴の１つは吸引子の筒状の凹部
又は柱状の凸部と、プランジャに柱状の凸部又は筒状の
凹部とを円周方向のエアギャップを介して遊嵌させてな
る構造の電磁弁における電磁気的特性を利用し、励磁コ
イルに流れるコイル励磁電流を制御し、プランジャを所
望の緩速度で往復動作させるようにした点にある。これ
により、電磁弁動作時における衝撃音及び金属粉の発生
を防止でき、又弁体の開閉により生じる脈動、液ハンマ
ー、擦過音等を抑制できることとなる。

【００１０】通常、電磁弁の励磁コイルには直流電圧を
印加して電磁弁を開閉する場合とパルス電圧を印加して
電磁弁を開閉する場合とがある。直流電圧を印加する場
合、プランジャが所望の緩速度で往復動作するようなコ
イル励磁電流となるように印加電圧値を制御するが、そ
の制御はフィードバック制御でもよく、オープンループ
制御であってもよい。オープンループ制御は電磁弁開閉
時の騒音がある程度抑制できればよい等、簡単な制御で
済む場合に適用される。

【００１１】即ち、上記電圧印加手段が上記電磁弁の励
磁コイルに直流電圧を印加する一方、上記電磁弁制御手
段は、上記指令信号に応じて上記励磁コイルに流すべき
目標電流値を発生する目標電流値発生手段と、上記励磁
コイルに流れるコイル励磁電流の値を検出するコイル励
磁電流値検出手段と、該コイル励磁電流検出手段の出力
値と上記目標電流発生手段の出力値との差を求める比較
手段と、上記励磁コイルに流れるコイル励磁電流の値が
上記目標電流値となるように上記比較手段の出力に基づ
いて上記励磁コイルに印加する直流電圧の大きさを制御
する印加電圧制御手段とを含んで構成されることができ
る。

【００１２】また、上記電圧印加手段が上記電磁弁の励
磁コイルに直流電圧を印加する一方、上記電磁弁制御手
段は、上記指令信号に応じて上記励磁コイルに流すべき
目標電流値に対応する目標電圧値を発生する目標電圧値
発生手段と、上記励磁コイルに印加する直流電圧の大き
さを上記目標電圧値に制御する印加電圧制御手段とを含
んで構成されることができる。

【００１３】他方、パルス電圧を印加する場合、プラン
ジャが所望の緩速度で往復動作するようなコイル励磁電
流となるようにパルス幅に制御するが、その制御はフィ
ードバック制御でもよく、オープンループ制御であって
もよい。

【００１４】即ち、上記電圧印加手段が上記電磁弁の励
磁コイルにパルス電圧を印加する一方、上記電磁弁制御
手段は、上記指令信号に応じて上記励磁コイルに流すべ
き目標電流値を発生する目標電流値発生手段と、上記励
磁コイルに流れるコイル励磁電流の値を検出するコイル
励磁電流値検出手段と、該コイル励磁電流検出手段の出
力値と上記目標電流出力手段の出力値との差を求める比
較手段と、上記励磁コイルに流れるコイル励磁電流の値
が上記目標電流値となるように上記比較手段の出力に基
づいて上記励磁コイルに印加するパルス電圧のパルス幅
を制御する印加電圧制御手段とを含んで構成されること
ができる。

【００１５】また、上記電圧印加手段が上記電磁弁の励
磁コイルにパルス電圧を印加する一方、上記電磁弁制御
手段は、上記指令信号に応じて上記励磁コイルに流すべ
き目標電流値に対応する目標電圧値を発生する目標電圧
値発生手段と、上記励磁コイルに印加するパルス電圧の
パルス幅を上記目標電圧値に対応するパルス幅に制御す
る印加電圧制御手段とを含んで構成されることができ
る。

【００１６】

【作用及び発明の効果】本発明によれば、コイル励磁電
流の値を被制御体の制御に必要な最適電流パターン又は
電圧パターンになるようにフィードバックするか、又は
予め定められた最適パターンで励磁コイルに電圧を印加
するようにしたので、電磁弁のプランジャは励磁コイル
の電流値に応じた動きをし、これにより被制御体を所望
の状態に制御できる。

【００１７】また、プランジャに緩速度での往復動作を
させるようにしたので、開弁時及び閉弁時における打撃
音を小さくでき、同時に弁体、弁座、吸引子、プランジ
ャ、スリーブの接触部分の摩耗が少なくなり、弁体の開
閉時における騒音や圧力変動等が生じにくく、電磁弁を
長期間使用しても確実な動作を維持できる。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、本発明を図面に示す具体例
に基づいて説明する。図１は本発明が適用される電磁弁
の好ましい実施形態の構造例を示す図、図２は従来の電
磁弁の要部の構造例を示す図、図３は本発明が適用され
る電磁弁におけるコイル励磁電流の変化に対するプラン
ジャ吸引力の変化及びばね力の変化の関係を示す図、図
４は一定のコイル励磁電流における従来の電磁弁の弁リ
フト量とプランジャ吸引力及びばね力との関係、開弁開
始時及び閉弁開始時のコイル励磁電流値Ａ、Ｂを示す
図、図５は本発明に係る電磁弁の制御装置の第１の実施
形態を示す機能ブロック図、図６は電磁弁の制御装置の
第２の実施形態を示す機能ブロック図、図７は電磁弁の
制御装置の第３の実施形態を示す機能ブロック図、図８
は電磁弁の制御装置の第４の実施形態を示す機能ブロッ
ク図、図９は上記各実施形態における任意波形発生手段
の変形例を示す機能ブロック図、図１０は上記変形例に
おける弁を開く際の電圧波形を示す図、図１１は上記変
形例における弁を閉じる際の電圧波形を示す図である。

【００１９】まず、本発明の理解を容易にすべく、従来
の電磁弁の挙動を簡単に説明する。図２に示される従来
構造の電磁弁において、吸引子２６とプランジャ３１と
が対向する面は平面状、特にプランジャ３１の上端３８
は平面状をなしている（以下、これを平面型という）。
かかる平面型構造の場合、弁リフト量が増加する、即ち
プランジャ３１の上端面３８と吸引子２６との間のエア
ギャップが小さくなると、それに伴って磁束密度が増加
するので、吸引力が次第に増大し、プランジャ３１の上
端面３８と吸引子２６の下端の両端面が当接した位置で
リフトが規制される。

【００２０】この平面型構造は最大リフトを確実に達成
できる吸引力を確保する場合に採用される構造である
が、他方で、プランジャ３１の上端面３８と吸引子２６
の下端面とが当接した状態で磁束密度が最大になってい
るので、吸引子２６及びプランジャ３１には大きな残留
磁気が残り、電流を遮断して励磁コイルに流れる電流値
が相当小さくならないと、プランジャ３１が吸引子２６
から離間しない。

【００２１】次に、本発明が適用される電磁弁の構造を
図１に沿って説明する。電磁弁全体の構造は従来の平面
型構造とほぼ同様である。即ち、弁座基部１には第１通
路２及び第２通路３が形成され、両通路２、３の間には
本体通路４が形成され、該本体通路４の上端部が弁座８
となっている。また、弁座基部１の筒状支持部５はスリ
ーブ７に嵌合され、該スリーブ７の上端部には吸引子６
が嵌入され、又スリーブ７内には吸引子６の下方にコイ
ルばね１０を介してプランジャ１１が摺動自在に収納さ
れている。

【００２２】また、プランジャ１１の下方部位には小径
部分１６が形成され、その下端には収納凹所が形成さ
れ、収納凹所内にはステンレス鋼製の球形弁体１２が収
納され、収納凹所周縁の突状部を内方に折り曲げること
によって保持されている。スリーブ７の外側には励磁コ
イル１５が配置され、磁気回路の一部を構成するハウジ
ング１３によってカバーされ、該ハウジング１３はねじ
１７によって吸引子６に固定され、ハウジング１３の底
壁部分１４にはスリーブ７が挿通され、該底壁部分１４
及びスリーブ７を介して吸引子６、ハウジング１３及び
プランジャ１１にわたる磁気回路が形成されるようにな
っている。

【００２３】励磁コイル１５に通電すると、ハウジング
１３の底壁部分１４及びスリーブ７を介して吸引子６、
ハウジング１３及びプランジャ１１に磁気回路が形成さ
れ、吸引子６がコイルばね１０のばね力に抗してプラン
ジャ１１を吸引し、プランジャ１１は上昇してプランジ
ャ１１の小径部分１６がハウジング１３の底壁部分１４
に接近する。コイルばね１０のばね力と電磁吸引力とを
バランスさせることによってプランジャ１１の上昇を停
止させることもできるが（理由は後述する）、本例では
プランジャ１１が吸引子６と接触する前に確実に停止す
るためにプランジャ１１の小径部分１６が設けられてい
る。

【００２４】即ち、プランジャ１１の小径部分１６がハ
ウジング１３の底壁部分１４に接近すると、プランジャ
１１の小径部分１６とハウジング１３の底壁部分１４と
の間に隙間ができ、両者の間の磁気抵抗が増大し、プラ
ンジャ１１はそれ以上吸引子６に接近することができな
くなる。これにより、プランジャ１１は吸引子６と接触
することなく、コイルばね１０のばね力とバランスする
位置で停止し、プランジャ１１下端の球形弁体１２は弁
座８から離脱し、本体通路４を解放する。また、励磁コ
イル１５への通電を停止すると、プランジャ１１はコイ
ルばね１０のばね力によって付勢されて図１に示す状態
に復帰し、球形弁体１２が弁座８に着座して本体通路４
を閉鎖する。

【００２５】電磁弁の構造上、本発明が従来と異なる点
は吸引子６のプランジャ１１に対向する部分に円柱状の
凸部が、プランジャ１１の吸引子６に対向する部分に円
筒状の凹部が形成され、プランジャ１１の円筒状凹部が
吸引子６側の円柱状の凸部に円周上のエアギャップを介
して遊嵌されている点である（以下、これを円筒型とい
う）。図１に示される構造例と図２に示される構造例は
いずれも励磁コイル１５への通電・遮断に応じて吸引・
離間の往復動をすることについては同じであるが、プラ
ンジャ１１、３１の移動距離、即ちリフト量に対する吸
引力（エアギャップにおける磁束密度）の特性が相違す
る。

【００２６】即ち、円筒型構造では、励磁による吸引力
と弁リフト量の関係は図３に示す特性になっている。図
３は相互に異なる３つのコイル励磁電流値（図３にはコ
イル電流大、中、小と表示している）における、プラン
ジャ１１の小径部分１６がない（即ち、プランジャ１１
の外径が移動方向において変化しない）電磁弁のプラン
ジャ１１のストローク（弁リフト量）と励磁による吸引
力及びばね力との関係を示す。

【００２７】図３によれば、弁リフト量が増加すると、
吸引子６の凸部とプランジャ１１の凹部のエアギャップ
は一定であるが、両者の対向する面積が増加するので、
吸引子６の凸部とプランジャ１１の凹部との間における
磁束密度は減少する。磁束密度が減少すると、プランジ
ャ１１の吸引力が減少するので、プランジャ１１の吸引
力とコイルばね１０のばね力とが釣り合うようにコイル
ばね１０のばね定数を設定することにより、プランジャ
１１と吸引子６との衝合を回避することができる。他
方、励磁コイル１５への通電の開始時には磁束密度が十
分に大きくなるように励磁コイル１５に流す電流の波形
を設定することにより、プランジャ１１先端の球形弁体
１２を弁座８への着座状態から確実に離間させることが
できる。

【００２８】また、図３から分かるように、励磁コイル
１５に流れるコイル励磁電流が大きいと、弁リフト量の
大きい位置でプランジャ１１の吸引力とコイルばね１０
のばね力とがバランスしてプランジャ１１が停止し、コ
イル励磁電流が小さいと、弁リフト量の小さい位置で吸
引力とばね力とがバランスする（図３における弁開１、
弁開２、弁開３参照）。即ち、コイル励磁電流と弁リフ
ト量は比例する関係にある。

【００２９】従って、励磁コイル１５に流れるコイル励
磁電流を徐々に変化させることによってプランジャ１１
の停止位置をそれに対応した位置に徐々に移動させるこ
とができる。この特性を利用し、開弁時又は閉弁時にお
ける励磁コイル１５に流すコイル励磁電流を変化させ、
その変化の速度を制御することによってプランジャ１１
を穏やかに移動させ、開弁時又は閉弁時において衝撃音
が発生しないようにすることができる。

【００３０】平面型構造の電磁弁では、励磁による吸引
力と弁リフト量の関係は図４に示す特性になっている。
図４によれば、励磁コイルに流れるコイル励磁電流を徐
々に増加させた場合、励磁によるプランジャ３１の吸引
力がコイルばね３０のばね力を越えたコイル励磁電流値
Ａから、弁リフト量が増加し始めるが、弁リフト量が増
加すると、プランジャ３１と吸引子２６との間のエアギ
ャップが次第に小さくなるので、励磁コイルに流れるコ
イル励磁電流を一定の電流値Ａに保持しても、プランジ
ャ３１と吸引子２６との間の磁束密度が急速に増加し、
プランジャ３１の吸引力も急速に増加し、プランジャ３
１の上端面３８と吸引子２６とが当たる位置で停止し、
磁束密度はプランジャ３１と吸引子２６とが当たった位
置で最大になる。

【００３１】他方、励磁コイルに流れるコイル励磁電流
を徐々に減少させ、コイルばね３０のばね力がコイル励
磁電流による吸引力と残留磁束の影響を含む吸引力を越
えたコイル励磁電流値Ｂになった時に、プランジャ３１
がばね３０のばね力によって付勢されて弁座２８に向け
て復動を開始するが、今度はプランジャ３１と吸引子２
６との間のエアギャップが増加するので、コイル励磁電
流を一定の電流値Ｂに保持しても、プランジャ３１の吸
引力は急速に減少し、球形弁体３２が弁座２８に激しく
衝突して大きな衝撃騒音を発生する。

【００３２】従って、平面型構造の電磁弁は円筒型構造
の電磁弁と異なり、コイル励磁電流を制御することによ
るプランジャ位置の制御は困難である。以上の説明から
分かるように、本発明の特徴は円筒型構造の電磁弁を使
用し、そのコイル励磁電流を制御することにより電磁弁
の動作を制御するようにした点にある。

【００３３】次に、本発明に係る電磁弁の制御装置の好
ましい実施形態を説明する。図５はコイル励磁電流を制
御する制御装置の第１の実施形態を示す。図において、
１００は図１に示される円筒型構造の電磁弁、４１は電
磁弁１００及び制御装置に電力を供給する電源装置（電
圧印加手段）、４２はＤ／Ａ変換手段４４、演算処理手
段（ＣＰＵ）４５及びＲＯＭ４６から構成され、弁開閉
指令部（弁開閉指令手段）４３からの指示に応じた任意
の波形の電圧値を発生する任意波形発生手段（目標電流
値発生手段）である。５１は電磁弁１００の励磁コイル
１５に流れるコイル励磁電流を検出してコイル励磁電流
値に対応する電圧値を出力する電流電圧変換手段（コイ
ル励磁電流値検出手段）、５４は電流電圧変換手段５１
からの電圧値と任意波形発生手段４２からの目標電圧値
とを比較して差電圧を出力する電圧比較・差電圧出力手
段（比較手段）、５５は電圧比較・差電圧出力手段５４
からの差電圧に応じた電圧降下量を求めて励磁コイル１
５に印加される電圧を制御することによりフィードバッ
ク制御を行う電圧降下量制御手段（印加電圧制御手段）
で、これらの手段５１〜５５によって電磁弁制御回路
（電磁弁制御手段）５０が構成されている。

【００３４】電磁弁１００の動作を制御する場合、まず
電源装置４１によって電磁弁１００の励磁コイルに電圧
が印加され、電磁弁１００に流れるコイル励磁電流が電
流電圧変換手段５１で検出される一方、任意波形発生手
段４２の演算処理手段４５が弁開閉司令部４３の中央コ
ントロールから指示を受け、電磁弁１００で制御される
べき被制御体に対応した最適なコイル励磁電流値になる
ようにＲＯＭ４６のテーブルから目標電圧値を読み出
し、これがＤ／Ａ変換手段４４でアナログ値に変換され
て目標電圧値として電圧比較差電圧出力手段５４に出力
される。

【００３５】電圧比較・差電圧出力手段５４では電流電
圧変換手段５１からの出力電圧値と任意波形発生手段４
２からの目標電圧値とを比較し、電圧差を求めて電圧降
下量制御手段５５に出力し、電圧降下量制御手段５５は
入力された電圧差に応じた電圧降下量を求め、これによ
り励磁コイル１５に印加される電圧がフィードバック制
御され、コイル励磁電流値が電磁弁１００で制御される
べき被制御体に対応した最適な電流値に制御される。

【００３６】なお、電流電圧変換手段５１は通常、シャ
ント抵抗が使用され、その出力電圧は数十ｍＶである場
合が多い。一方、Ｄ／Ａ変換手段４４の出力はＤＣ０〜
５Ｖ又はＤＣ±１０Ｖ等が出力される。２種類の信号を
比較するには、レベルを合わす必要がある。そのため、
電流電圧変換手段５１の中で、シャント抵抗両端電圧を
増幅し、電流０％〜１００％の出力電圧をＤＣ０〜５Ｖ
に増幅する。また、電流波形の脈動を除去すると共に、
フィードバックループの制御系を安定させるため、１次
遅れのフィルターが入れられている。

【００３７】図６は本発明に係る電磁弁の制御装置の第
２の実施形態を示す。図において図５と同一符号は同一
又は相当部分を示し、６１は三角波形の電圧を発生する
三角波発生手段、６２は電圧比較・差電圧出力手段５４
の出力電圧を三角波形電圧と比較してパルス幅に変換す
るパルス幅変換手段、６３はパルス幅変換手段６２の出
力に応じて電磁弁１００に印加される電圧のパルス幅
（Ｄｕｔｙ）を制御するパルス電圧出力手段（電圧制御
手段）であり，これらの手段６１〜６３によって電磁弁
制御回路（電磁弁制御手段）６０が構成されている。

【００３８】本例は第１の実施形態とほぼ同様の制御を
行うので、その相違点のみを説明する。本例では電圧比
較差電圧出力手段５４からの出力電圧がパルス幅変換手
段６２で三角波発生手段６１からの三角波形の電圧と比
較されてパルス幅に変換され、パルス電圧出力手段６３
が上記変換されたパルス幅に応じて電磁弁１００に印加
される電圧のパルス幅（Ｄｕｔｙ）を制御し、これによ
り電磁弁１００の励磁コイル１５に流れるコイル励磁電
流値がフィードバック制御される。ただし、励磁コイル
１５に印加されるパルス電圧の周期は励磁コイル１５の
時定数の１／１０以下である、充分に短い時間であるこ
とが望ましい。

【００３９】図７は本発明に係る電磁弁の制御装置の第
３の実施形態を示す。図において図６と同一符号は同一
又は相当部分を示し、６１は三角波形の電圧を発生する
三角波発生手段、６２は任意波形発生手段（目標電圧値
発生手段）４２の出力電圧を三角波形の電圧と比較して
パルス幅に変換するパルス幅変換手段、６３はパルス幅
変換手段６２の出力に応じて電磁弁１００に印加される
電圧のパルス幅（Ｄｕｔｙ）を制御するパルス電圧出力
手段（印加電圧制御手段）であり、これらの手段６１〜
６３によって電磁弁制御回路（電磁弁制御手段）７０が
構成される。

【００４０】本例が図６と異なる点は電流フィードバッ
ク制御ではなく、オープンループ制御を採用した点であ
る。即ち、任意波形発生手段４２が弁開閉指令部４３か
らの指示を受けると、目標値を出力し、これがパルス幅
変換手段６２で三角波発生手段６１の出力と比較されて
パルス幅に変換され、該パルス幅の電圧がパルス電圧出
力手段６３で発生されて電磁弁１００に印加され、これ
により電磁弁１００の励磁コイル１５に印加される電圧
のパルス幅（Ｄｕｔｙ）が弁開閉司令部４３で指示され
たパターンに応じて制御され、電磁弁１００が所定の動
作を行うこととなる。

【００４１】図８は本発明に係る電磁弁の制御装置の第
４の実施形態を示す。図において図５と同一符号は同一
又は相当部分を示し、８１は任意波形発生手段（目標電
圧値発生手段）４２の出力に基づいて電圧降下量を発生
して励磁コイル１５に印加される電圧を制御する電圧降
下量制御手段（印加電圧制御手段）であり、該手段８１
によって電磁弁制御回路（電磁弁制御手段）８０が構成
されている。

【００４２】本例が図５と異なる点はコイル励磁電流の
フィードバック制御ではなく、オープンループ制御を採
用した点である。即ち、任意波形発生手段４２が弁開閉
指令部４３からの指示を受けると、目標値を出力し、こ
れに対応した電圧が電圧降下量制御手段８１から出力さ
れ、電磁弁１００の励磁コイル１５に印加され、これに
より励磁コイル１５の印加電圧が弁開閉司令部４３で指
示されたパターンに応じて制御され、電磁弁１００が所
定の動作を行うこととなる。

【００４３】図９は上記各実施形態における任意波形発
生手段の変形例を示す。本例の任意波形発生手段４２ａ
では演算処理手段（ＣＰＵ）を使用せず、電源Ｅ、リレ
ー接点ＲＬ１、抵抗Ｒ１、Ｒ２及びコンデンサＣで波形
発生機能部分が構成されている。

【００４４】波形発生手段４２ａではリレー接点ＲＬ１
が弁開閉司令部４３の指示でＯＮ・ＯＦＦされる。する
と、波形発生手段４２ａの出力電圧がＯＮ時に図１０に
示される波形で、ＯＦＦ時に図１１に示される波形で出
力される。図１０及び図１１の波形は電源Ｅの電圧を抵
抗Ｒ２を介してコンデンサＣに印加してコンデンサＣを
充電し、抵抗Ｒ１を介して放電させるときのコンデンサ
ー電圧波形であり、波形発生手段４２ａの出力はバッフ
ァを通して任意波形発生手段４２と同様の出力として電
磁弁制御回路５０、６０、７０、８０に接続する。電磁
弁１００が図１０及び図１１に示される電圧で全開し全
閉すると設定されていると、図１０に示されるコンデン
サＣの充電波形に沿って弁体１２が開き、図１１に示さ
れるコンデンサＣの放電波形に沿って球形弁体１２は徐
々に閉じることになる。その結果、弁体１２が弁座８に
着座する際の衝撃を小さくすることでき、衝撃音の発生
を防止し、流体の脈動、液ハンマーを防止できる。弁体
１２の開閉速度はコンデンサＣと抵抗Ｒ１、Ｒ２の時定
数によって任意に設定できる。また、演算処理手段（Ｃ
ＰＵ）４５を使用すると、任意の波形で電磁弁１００の
開閉を制御でき、被制御体に応じた最適制御が可能にな
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明が適用される電磁弁の構造例を示す断
面図である。

【図２】 従来の電磁弁の要部構造例を示す断面図であ
る。

【図３】 本発明が適用される電磁弁におけるコイル励
磁電流の変化に対するプランジャ吸引力の変化及びばね
力の変化の関係を示す図である。

【図４】 一定のコイル励磁電流における従来の電磁弁
の弁リフト量とプランジャ吸引力及びばね力との関係、
開弁開始時及び閉弁開始時のコイル励磁電流値Ａ、Ｂを
示す図である。

【図５】 本発明に係る電磁弁の制御装置の第１の実施
形態を示す機能ブロック図である。

【図６】 第２の実施形態を示す機能ブロック図であ
る。

【図７】 第３の実施形態を示す機能ブロック図であ
る。

【図８】 第４の実施形態を示す機能ブロック図であ
る。

【図９】 上記各実施形態における任意波形発生手段の
変形例を示す機能ブロック図である。

【図１０】 上記変形例における弁を開く際の電圧波形
を示す図である。

【図１１】 上記変形例における弁を閉じる際の電圧波
形を示す図である。

【符号の説明】

１ 弁体 ２ 第１通路 ３ 第２通路 ４ 本体通路 ６ 吸引子 ７ スリーブ ８ 弁座 １０ コイルばね １１ プランジャ １２ 球形弁体 １５ 励磁コイル ４１ 電源装置（電圧印加手段） ４２、４２ａ 任意波形発生手段（目標電流値発生
手段、目標電圧値発生手段） ４３ 弁開閉司令部（弁開閉指令手段） ４４ Ｄ／Ａ変換手段 ４５ 演算処理手段（ＣＰＵ） ４６ ＲＯＭ ５０ 電磁弁制御回路（電磁弁制御手段） ５１ 電流電圧変換手段（コイル励磁電流検出手
段） ５４ 差電圧出力手段（比較手段） ５５ 電圧降下量制御手段（印加電圧制御手段） ６０ 電磁弁制御回路（電磁弁制御手段） ６１ 三角波発生手段 ６２ パルス幅変換手段 ６３ パルス電圧出力手段（印加電圧制御手段） ７０ 電磁弁制御回路（電磁弁制御手段） ８０ 電磁弁制御回路（電磁弁制御手段） ８１ 電圧降下量制御手段（印加電圧制御手段） １００ 電磁弁

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 吸引子に筒状の凹部又は柱状の凸部を、
   プランジャに柱状の凸部又は筒状の凹部を形成し、上記
   凸部を円周方向のエアギャップを介して上記凹部に遊嵌
   させ、励磁コイルへの直流通電時に吸引子の磁着力によ
   ってプランジャを吸引してプランジャを吸引子の方向に
   移動させる一方、励磁コイルへの非通電時にばね部材の
   付勢力によってプランジャを逆方向に復動させるように
   した電磁弁において、その弁体の開閉動作を制御する制
   御装置であって、 上記電磁弁の励磁コイルに電圧を印加する電圧印加手段
   と、 上記プランジャの所望の緩速度での往復動作に対応する
   指令信号を発生する弁開閉指令手段と、 上記励磁コイルに流れるコイル励磁電流の値が上記弁開
   閉指令手段の指令信号 に対応した値となるように上記励磁コイルに印加される
   電圧を制御する電磁弁制御手段と、を備えたことを特徴
   とする電磁弁の制御装置。
2. 【請求項２】 上記電圧印加手段が上記電磁弁の励磁コ
   イルに直流電圧を印加する一方、 上記電磁弁制御手段が、上記指令信号に応じて上記励磁
   コイルに流すべき目標電流値を発生する目標電流値発生
   手段と、上記励磁コイルに流れるコイル励磁電流の値を
   検出するコイル励磁電流値検出手段と、該コイル励磁電
   流検出手段の出力値と上記目標電流発生手段の出力値と
   の差を求める比較手段と、上記励磁コイルに流れるコイ
   ル励磁電流の値が上記目標電流値となるように上記比較
   手段の出力に基づいて上記励磁コイルに印加する直流電
   圧の大きさを制御する印加電圧制御手段とを含んでなる
   請求項１記載の電磁弁の制御装置。
3. 【請求項３】 上記電圧印加手段が上記電磁弁の励磁コ
   イルに直流電圧を印加する一方、 上記電磁弁制御手段が、上記指令信号に応じて上記励磁
   コイルに流すべき目標電流値に対応する目標電圧値を発
   生する目標電圧値発生手段と、上記励磁コイルに印加す
   る直流電圧の大きさを上記目標電圧値に制御する印加電
   圧制御手段とを含んでなる請求項１記載の電磁弁の制御
   装置。
4. 【請求項４】 上記電圧印加手段が上記電磁弁の励磁コ
   イルにパルス電圧を印加する一方、 上記電磁弁制御手段が、上記指令信号に応じて上記励磁
   コイルに流すべき目標電流値を発生する目標電流値発生
   手段と、上記励磁コイルに流れるコイル励磁電流の値を
   検出するコイル励磁電流値検出手段と、該コイル励磁電
   流検出手段の出力値と上記目標電流出力手段の出力値と
   の差を求める比較手段と、上記励磁コイルに流れるコイ
   ル励磁電流の値が上記目標電流値となるように上記比較
   手段の出力に基づいて上記励磁コイルに印加するパルス
   電圧のパルス幅を制御する印加電圧制御手段とを含んで
   なる請求項１記載の電磁弁の制御装置。
5. 【請求項５】 上記電圧印加手段が上記電磁弁の励磁コ
   イルにパルス電圧を印加する一方、 上記電磁弁制御手段が、上記指令信号に応じて上記励磁
   コイルに流すべき目標電流値に対応する目標電圧値を発
   生する目標電圧値発生手段と、上記励磁コイルに印加す
   るパルス電圧のパルス幅を上記目標電圧値に対応するパ
   ルス幅に制御する印加電圧制御手段とを含んでなる請求
   項１記載の電磁弁の制御装置。