JP2003172473A - 電磁弁装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ソレノイドコイルが必要以上に発熱すること
を抑止して動作の信頼性を高め、ソレノイドコイルを小
型化することが可能な電磁弁装置を提供する。 【解決手段】 弁体の開放状態または閉塞状態を保持す
るときには直流電源装置12からの定格電流を電磁弁のソ
レノイドコイル11に直接供給する。弁体の開放または閉
塞駆動を行うときには直流電流装置12からの直流電流を
昇圧回路23によって昇圧して電磁弁のソレノイドコイル
11に供給する。時間制御装置15によって昇圧回路23が駆
動する時間を制御する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ソレノイドコイル
に通電することによって弁体の開放または閉塞駆動を行
うとともに、弁体の開放状態または閉塞状態を保持する
電磁弁装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、ソレノイドコイルの励磁によっ
て鉄心を吸引してこの鉄心と連結されている弁体を開閉
する電磁弁装置においては、弁体の開放または閉塞駆動
を行うとき、および弁体の開放状態または閉塞状態を保
持するときのいずれにおいてもソレノイドコイルを励磁
している。そして、弁体の開放または閉塞駆動を行うと
きと、弁体の開放状態または閉塞状態を保持するときで
は必要な起磁力が異なっている。すなわち、弁体の開放
または閉塞駆動を行うときには、ソレノイドコイルに
は、弁体の開放状態または閉塞状態を保持するときより
も大きな起磁力が必要となる。従来、この種の電磁弁装
置においては、弁体の開放または閉塞状態を保持すると
きにも、弁体の開放または閉塞駆動に必要とされる大き
な電流を常時ソレノイドコイルに供給する方法が採られ
ていた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の電磁弁
装置では、弁体の開放または閉塞駆動を行うときには、
開放または閉塞状態を保持するときよりも大きな電流を
ソレノイドコイルに流し、また、弁体の開放状態または
閉塞状態を保持するときには、弁体の開放状態または閉
塞状態の保持に必要な電流よりも大きな電流をソレノイ
ドコイルに供給するため、ソレノイドコイルには過剰な
電流を供給していることになり、ソレノイドコイルにお
いて必要以上のエネルギ消費が生じてソレノイドコイル
が発熱し、電磁弁装置の動作の信頼性が損なわれるとい
う問題が生ずるとともに、ソレノイドコイルは大型化せ
ざるを得なくなる。

【０００４】本発明はこのような問題に鑑みなされたも
ので、弁体の開放状態または閉塞状態を保持するときに
は直流電源装置からの定格電流を電磁弁のソレノイドコ
イルに直接供給し、弁体の開放または閉塞駆動を行うと
きには昇圧回路によって昇圧した電流を電磁弁のソレノ
イドコイルに供給し、弁体の開放状態または閉塞状態を
保持するときには、弁体の駆動時よりも小さい電流でソ
レノイドコイルを励磁させ、弁体の開放または閉塞駆動
を行うときには駆動動作に必要とされる大きい電流をソ
レノイドコイルに流すことにより、ソレノイドコイルが
発熱することを抑止して動作の信頼性を高め、また、ソ
レノイドコイルを小型化することが可能な電磁弁装置を
提供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明の電
磁弁装置は、ソレノイドコイルの励磁によって、弁体を
開放または閉塞駆動するとともに、この弁体の開放状態
または閉塞状態を保持する電磁弁装置において、前記弁
体の開放状態または閉塞状態を保持するときには直流電
源装置からの定格出力の直流電流で前記ソレノイドコイ
ルを直接励磁し、前記弁体を開閉駆動動作するときには
前記直流電源装置からの定格出力の直流電流を昇圧回路
によって昇圧した直流電流で前記ソレノイドコイルを励
磁するものである。

【０００６】そして、弁体の開放状態または閉塞状態を
保持するときには、直流電源装置からの保持動作に必要
とされる定格電流でソレノイドコイルを励磁して、弁体
の開放状態または閉塞状態を保持し、弁体の開放または
閉塞駆動を行うときには、直流電源装置からの電流を、
弁体の開放駆動動作または閉塞駆動動作に必要とされる
大きな電流に昇圧回路で昇圧し、この昇圧された大きい
電流でソレノイドコイルを励磁して弁体を開放駆動また
は閉塞駆動し、弁体の開放状態または閉塞状態の保持時
にはソレノイドコイルが発熱することを抑止して動作の
信頼性を高めることが可能となり、エネルギの省力化を
図ることができるとともに、ソレノイドコイルを小型化
することが可能となる。

【０００７】請求項２記載の発明の電磁弁装置は、ソレ
ノイドコイルの励磁によって、弁体を開放または閉塞駆
動するとともに、この弁体の開放状態または閉塞状態を
保持する電磁弁装置において、前記弁体の開放状態また
は閉塞状態を保持するときには前記ソレノイドコイルに
定格出力の直流電流を供給する直流電源装置と、前記弁
体の開放または閉塞駆動するときには前記直流電源装置
からの定格電流を昇圧し、この昇圧された電流を前記ソ
レノイドコイルに供給する昇圧回路と、この昇圧回路の
動作時間を制御する時間制御装置とを備えたものであ
る。

【０００８】そして、弁体の開放状態または閉塞状態を
保持するときには、弁体の保持動作に必要とされる直流
電流を直流電源装置から直接ソレノイドコイルに流すこ
とができるとともに、弁体の開放または閉塞駆動を行う
ときには、前記直流電源装置からの電流を昇圧回路にて
昇圧し、この昇圧された大きい電流を時間制御装置によ
り設定された時間だけソレノイドコイルに流すことがで
き、ソレノイドコイルの発熱を抑止して動作の信頼性を
高めることが可能となり、エネルギの省力化を図ること
ができ、また、ソレノイドコイルを小型化することが可
能となる。

【０００９】請求項３記載の電磁弁装置は、請求項２記
載の電磁弁装置において、直流電源装置から供給された
直流電流によって高周波信号を発生するとともに、時間
制御装置によって高周波信号の発生時間が制御され、か
つこの高周波信号を昇圧回路に印加してこの昇圧回路を
駆動させる高周波信号発生回路と、前記昇圧回路から供
給される昇圧電流を直流電流に整流してソレノイドコイ
ルに直流電流を供給する整流回路とを備えたものであ
る。

【００１０】そして、高周波信号を昇圧回路に入力して
この昇圧回路を駆動するので、直流電源と昇圧回路との
間に設けるべき自己インダクタンスの値や、昇圧回路と
ソレノイドコイルとの間に設けるべき容量インダクタン
スの値を小さくでき、回路の小型化と消費電力の省力化
を図ることが可能になる。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の電磁弁装置におけ
る一実施の形態の構成を、図１に基づいて説明する。

【００１２】電磁弁の弁体は、ソレノイドコイル１の励
磁動作によって吸引される鉄心と連結し、この鉄心が吸
引されることにより弁体は開放または閉塞駆動が行われ
るとともに、弁体の開放状態または閉塞状態が保持され
る。このソレノイドコイル１は、直流電源装置２から直
流電流が直接供給されて励磁動作し、弁体の開放状態ま
たは閉塞状態を保持する。また、この直流電源装置２に
は高周波信号発生回路３、昇圧回路４、時間制御装置５
が接続されている。

【００１３】この高周波信号発生回路３は、前記直流電
源装置２からの直流電流によって高周波信号を発生して
出力し、この高周波信号が前記昇圧回路４に印加される
と、この昇圧回路４は駆動して前記直流電源装置２から
の直流電流を昇圧する。

【００１４】また、前記昇圧回路４は整流回路６を構成
するダイオード７のアノード側端子に接続され、このダ
イオード７はカソード側端子がコンデンサ８の一端側端
子に接続され、このコンデンサ８の他端側端子は接地し
ており、前記ダイオード８のアノード側から昇圧電流が
供給されたとき、この昇圧電流を直流に整流して、前記
ソレノイドコイル１に供給する。

【００１５】また、前記時間制御装置５は前記直流電源
装置２から直流電流により作動し、この時間制御装置５
は前記高周波信号発生回路３から出力された高周波信号
が前記昇圧回路４に入力される時間を設定し、前記ソレ
ノイドコイル１が昇圧電流により大きな起磁力を発生す
る時間を制御する。

【００１６】次に、上記実施の形態の作用について説明
する。

【００１７】弁体の開放または閉塞駆動時においては、
直流電源装置２からの直流電流により、高周波信号発生
回路３が発振して高周波信号を出力し、この高周波信号
が昇圧回路４に入力され、この昇圧回路４は前記直流電
源装置２の定格出力の直流電流を昇圧し、この交流の昇
圧電流は整流回路６を構成するダイオード７のアノード
側端子に入力され、このダイオード７とコンデンサ８の
相互作用により、前記昇圧電流は交流から直流に整流さ
れて、前記ソレノイドコイル１に流れ、このソレノイド
コイル１は定格電流による励磁作用よりも大きな励磁作
用を生じ、電磁弁装置の弁体の開放または閉塞駆動が行
われる。

【００１８】また、時間制御装置５が前記直流電源装置
２から供給された電流によって作動して、前記高周波信
号発生回路３からの高周波信号が前記昇圧回路４に入力
される時間を設定された時間に制御することにより、こ
の昇圧回路４において昇圧された大きい電流は前記時間
制御装置５によって設定された時間のみに前記ソレノイ
ドコイル１に流れる。

【００１９】そして、前記時間制御装置５によって設定
された時間が経過すると、前記高周波信号発生回路３か
ら出力された高周波信号は前記時間制御装置５によって
遮断されて前記昇圧回路４に入力されなくなり、前記直
流電源装置２から出力された定格出力の直流電流が直接
前記ソレノイドコイル１に供給されてこのソレノイドコ
イル１を励磁し、前記弁体の開放状態または閉塞状態を
保持する。

【００２０】また、ソレノイドコイル１に通電すること
によって開放された弁体を閉塞する場合、あるいはソレ
ノイドコイル１に通電することによって閉塞された弁体
を開放する場合には、直流電源装置２からの電流を遮断
することにより、ソレノイドコイル１は非励磁状態とな
り、弁体は、通電する以前が開放状態であれば開放状態
に、通電する以前が閉塞状態であれば閉塞状態に復帰す
る。また、高周波信号発生回路３、昇圧回路４、時間制
御装置５は直流電源装置２からの電流が流れる以前の状
態に復帰するため、直流電源装置２の直流電流を再度流
すと、前記高周波信号発生回路３、前記昇圧回路４、前
記時間制御装置５に前記直流電源装置２から出力された
直流電流が流れて、この昇圧回路４から出力された昇圧
電流がソレノイドコイル１に流れ、再び電磁弁装置の開
放または閉塞駆動が行われる。

【００２１】次に、図１において説明した本発明の電磁
弁装置における一実施の形態の具体的な構成を図２に基
づいて説明する。

【００２２】図２において、電磁弁装置のソレノイドコ
イル11は、電流が供給されると励磁し、この励磁作用に
よって鉄心が吸引され、電磁弁の弁体は開放または閉塞
駆動し、また、弁体の開放状態または閉塞状態が保持さ
れる。また、前記直流電源装置12には、電磁弁駆動スイ
ッチ13を介してソレノイドコイル11、高周波信号発生回
路14、および時間制御装置15が並列に接続されている。

【００２３】前記高周波信号発生回路14は、演算増幅器
16、抵抗17、およびコンデンサ18により構成される。そ
して、この演算増幅器16の非反転入力端子は前記電磁弁
駆動スイッチ13を介して直流電源装置12に接続され、こ
の演算増幅器16の出力端子には前記抵抗17とコンデンサ
18を直列に接続し、このコンデンサ18は接地し、この抵
抗17とこのコンデンサ18の接続部は前記演算増幅器16の
反転入力端子に接続して負帰還回路を形成する。前記演
算増幅器16の前記出力端子と前記抵抗17との接続部は、
前記時間制御装置15を構成する演算増幅器19の非反転入
力端子に接続され、前記高周波信号発生回路14の演算増
幅器16の出力端子から出力された矩形波は前記演算増幅
器19の非反転入力端子に入力される。

【００２４】この時間制御装置15は、前記演算増幅器1
9、および時定数回路を形成する抵抗20とコンデンサ21
とにより構成される。この抵抗20の一方の端子は前記直
流電源装置12に接続され、他方の端子は前記コンデンサ
21の一方の端子とに接続されている。そして、このコン
デンサ21との他方の端子は接地する。そして、この抵抗
20とこのコンデンサ21の接続部は前記時間制御装置15の
演算増幅器19の反転入力端子に接続されている。

【００２５】また、この演算増幅器19の出力端子は、コ
ンデンサ22に接続されており、非反転入力端子から入力
された矩形波は、前記時定数回路の抵抗20の抵抗値とコ
ンデンサ21の容量を乗した数値によって定まる時定数の
時間だけ、前記演算増幅器19の出力端子から出力されて
前記コンデンサ22の一方の端子に入力され、このコンデ
ンサ22において直流成分が遮断されたのちにこのコンデ
ンサ22の他方の端子から出力されて昇圧回路23に入力さ
れる。

【００２６】この昇圧回路23は、絶縁ゲート型電界効果
トランジスタ24、インダクタ25から構成される。この絶
縁ゲート型電界効果トランジスタ24は、ゲート端子以外
にドレイン端子、ソース端子を有し、このドレイン端子
は前記インダクタ25の一方の端子に接続され、また、ソ
ース端子は接地している。また、このインダクタ25の他
方の端子は前記直流電源装置12に接続されている。

【００２７】そして、前記絶縁ゲート型電界効果トラン
ジスタ24のドレイン端子と前記インダクタ25の接続部は
整流回路26を構成するダイオード27のアノード側端子に
接続される。そして、前記絶縁ゲート型電界効果トラン
ジスタ24のゲート端子に矩形波が入力されていない場
合、前記直流電源装置12から供給された直流電流はその
まま前記インダクタ25を通過して前記ダイオード27に流
れ、また、前記絶縁ゲート型電界効果トランジスタ24の
ゲート端子に矩形波が入力されている場合、前記直流電
源装置12からドレイン端子に供給されるドレイン電流は
前記インダクタ25の作用により前記矩形波の電圧変化と
して増幅され、前記整流回路26を構成する前記ダイオー
ド27に流れる。

【００２８】この整流回路26はこのダイオード27とコン
デンサ28とから構成される。このダイオード27のカソー
ド側端子は前記コンデンサ28の一方端子に接続され、他
方端子は接地している。そして、このダイオード27のア
ノード側端子に直流電源装置12からの直流電流が直接供
給された場合、このダイオード27はこの直流電流をその
まま通すが、このダイオード27のアノード側端子に交流
信号としての矩形波が入力された場合、この交流信号は
このダイオード27と前記コンデンサ28相互間の整流作用
によって直流信号に変換される。

【００２９】また、前記ダイオード27と前記コンデンサ
28との接続部分は途中で分岐して前記電磁弁のソレノイ
ドコイル11に接続され、前記ダイオード27にそのまま流
れた直流電流および前記ダイオード27と前記コンデンサ
28の相互作用によって直流に変換された電流は、前記電
磁弁のソレノイドコイル11に流れる。

【００３０】次に、上記実施の形態の作用について説明
する。

【００３１】前記弁体を開放または閉塞駆動するときに
は、まず、電磁弁装置の電磁弁駆動スイッチ13を閉成す
ると、直流電源装置12からの定格電流は高周波信号発生
回路14、時間制御装置15、および昇圧回路23にそれぞれ
流れる。前記直流電源装置12からの直流電流は、前記高
周波信号発生回路14を構成する演算増幅器16の非反転入
力端子に入力される。この演算増幅器16には抵抗17とコ
ンデンサ18とが負帰還回路を形成する形で接続されてお
り、この演算増幅器16の出力端子からは前記負帰還回路
の作用により、例えば周波数２０ｋＨｚ程度の高周波の
矩形波が発生する。

【００３２】この高周波信号発生回路14から出力された
高周波は、前記時間制御装置15を構成する演算増幅器19
の非反転入力端子に入力される。この演算増幅器19の反
転入力端子に接続された抵抗20の抵抗値とコンデンサ21
の容量を乗して得た時定数で決まる間は、前記直流電源
装置12から入力された直流電流により前記コンデンサ21
に電荷が蓄積され続けるため、前記時定数回路の抵抗20
とコンデンサ21には電流が流れ、この抵抗20とこのコン
デンサ21とが反転入力端子に接続されている前記時間制
御装置15の演算増幅器19の非反転入力端子と出力端子と
の間にも電流が流れるため、この演算増幅器19の非反転
入力端子から入力された高周波信号はこの演算増幅器19
の出力端子から出力される。

【００３３】そして、この演算増幅器19の出力端子から
出力された高周波信号は、コンデンサ22を通過すること
により直流成分が遮断されたのち、昇圧回路23を構成す
る絶縁ゲート型電界効果トランジスタ24のゲート端子に
入力される。この絶縁ゲート型電界効果トランジスタ24
のドレイン端子はインダクタ25を介して前記直流電源装
置12に接続されるとともに、ソース端子は接地されてい
るため、前記高周波信号が前記ゲート端子に印加される
と、直流電源装置12からの電流がドレイン電流となって
ドレイン端子からソース端子方向へと流れるが、前記ド
レイン端子と前記直流電源装置12との間にインダクタ25
が介在することにより、前記絶縁ゲート型電界効果トラ
ンジスタ24のゲート端子に印加された高周波信号は、電
圧の変化として増幅され、前記直流電源装置12からの直
流電流を交流電流として昇圧した状態で、整流回路26に
流れる。

【００３４】次いで、この整流回路26を構成するダイオ
ード27とコンデンサ28は相互に作用して、交流電流であ
る前記昇圧電流を直流電流に整流し、この昇圧された昇
圧電流は前記電磁弁のソレノイドコイル11に供給され
る。そして、この電磁弁のソレノイドコイル11は直流電
源装置12から定格出力の電流が直接流入したときよりも
強い起磁力を生じ、これにより弁体の開放または閉塞駆
動が行われる。

【００３５】そして、前記電磁弁駆動スイッチ13が閉成
して所定の設定時間が経過すると、前記時間制御装置15
のコンデンサ21には容量一杯に電荷が蓄積されて、前記
時定数回路の抵抗20とこのコンデンサ21には電流が流れ
なくなり、この抵抗20とコンデンサ21との間に反転入力
端子が接続されている前記時間制御装置15の演算増幅器
19の非反転入力端子と出力端子との間にも電流が流れな
くなるため、この演算増幅器19の出力端子からは高周波
信号が出力されず、昇圧回路23は駆動を停止し、前記ソ
レノイドコイル11には昇圧電流が流れなくなり、弁体の
開放または閉塞駆動を行うために必要な電流よりも小さ
い電流である前記直流電源装置12の定格出力の直流電流
が前記ソレノイドコイル11に直接供給されて、弁体の解
放状態または閉塞状態が保持される。

【００３６】なお、前記絶縁ゲート型電界効果トランジ
スタ24のゲート端子に印加される高周波信号の大きさが
不十分で、弁体の開放または閉塞駆動に必要な昇圧電流
が前記ソレノイドコイル11に供給されない場合には、前
記コンデンサ22と前記絶縁ゲート型電界効果トランジス
タ24のゲート端子との間を分岐してダイオード29のカソ
ード側端子に接続し、このダイオード29のアノード側端
子が接地されているので、前記昇圧回路23において弁体
の開放または閉塞駆動に必要な昇圧電流を生じさせるこ
とができる大きさの高周波信号が前記絶縁ゲート型電界
効果トランジスタ24のゲート端子に供給されるようにす
る。

【００３７】そして、ソレノイドコイル11に通電するこ
とによって開放された弁体を閉塞する場合、あるいはソ
レノイドコイル11に通電することによって閉塞された弁
体を開放する場合には、前記電磁弁駆動スイッチ13を開
放し、直流電源装置12からの電流を遮断することにより
ソレノイドコイル11は非励磁状態となり、弁体は、通電
する以前が開放状態であれば開放状態に、通電する以前
が閉塞状態であれば閉塞状態に復帰する。また、前記電
磁弁駆動スイッチ13を開放することで、高周波信号発生
回路14は高周波信号を出力しなくなり、時間制御装置15
のコンデンサ18は電荷が蓄えられていない状態に復帰す
る。そのため、再び前記電磁弁駆動スイッチ13を閉成す
ると高周波信号発生回路14から出力された高周波信号は
昇圧回路23の絶縁ゲート型電界効果トランジスタ24のゲ
ート端子に印加され、昇圧電流がソレノイドコイル１に
流れ、弁体は再び開放または閉塞駆動する。

【００３８】

【発明の効果】請求項１記載の発明によれば、一つの直
流電源装置を用いて弁体の開放状態または閉塞状態を保
持するときに保持動作に必要とされる小さい電流でソレ
ノイドコイルを励磁できるとともに、弁体の開放または
閉塞駆動を行うときには駆動動作に必要とされる大きい
電流でソレノイドコイルを励磁することとを、一つの直
流電源装置を用いて行うことができ、ソレノイドコイル
が発熱することを抑止して動作の信頼性を高めることが
可能となり、エネルギの省力化を図ることができるとと
もに、ソレノイドコイルを小型化することが可能とな
る。

【００３９】請求項２記載の発明によれば、弁体の開放
状態または閉塞状態を保持するときには、弁体の保持動
作に必要とされる直流電流を直流電源装置から直接ソレ
ノイドコイルに流すことができるとともに、弁体の開放
または閉塞駆動を行うときには、前記直流電源装置から
の電流を昇圧回路にて昇圧し、この昇圧された大きい電
流を時間制御装置により設定された時間だけソレノイド
コイルに流すことができ、ソレノイドコイルの発熱を抑
止して動作の信頼性を高めることが可能となり、エネル
ギの省力化を図ることができ、また、ソレノイドコイル
を小型化することが可能となる。

【００４０】請求項３記載の発明によれば、高周波信号
を昇圧回路に入力してこの昇圧回路を駆動するので、直
流電源と昇圧回路との間に設けるべき自己インダクタン
スの値や、昇圧回路とソレノイドコイルとの間に設ける
べき容量インダクタンスの値を小さくでき、回路の小型
化と消費電力の省力化を図ることが可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態を示す電磁弁装置の回路
説明図である。

【図２】同上電磁弁装置の回路図である。

【符号の説明】

１ ソレノイドコイル ２ 直流電源装置 ３ 高周波信号発生回路 ４ 昇圧回路 ５ 時間制御装置 ６ 整流回路 11 ソレノイドコイル 12 直流電源装置 14 高周波信号発生回路 15 時間制御装置 23 昇圧回路 26 整流回路

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ソレノイドコイルの励磁によって、弁体
   を開放または閉塞駆動するとともに、この弁体の開放状
   態または閉塞状態を保持する電磁弁装置において、 前記弁体の開放状態または閉塞状態を保持するときには
   直流電源装置からの定格出力の直流電流で前記ソレノイ
   ドコイルを直接励磁し、 前記弁体を開閉駆動動作するときには前記直流電源装置
   からの定格出力の直流電流を昇圧回路によって昇圧した
   直流電流で前記ソレノイドコイルを励磁することを特徴
   とした電磁弁装置。
2. 【請求項２】 ソレノイドコイルの励磁によって、弁体
   を開放または閉塞駆動するとともに、この弁体の開放状
   態または閉塞状態を保持する電磁弁装置において、 前記弁体の開放状態または閉塞状態を保持するときには
   前記ソレノイドコイルに定格出力の直流電流を供給する
   直流電源装置と、 前記弁体の開放または閉塞駆動するときには前記直流電
   源装置からの定格電流を昇圧し、この昇圧された電流を
   前記ソレノイドコイルに供給する昇圧回路と、 この昇圧回路の動作時間を制御する時間制御装置とを備
   えたことを特徴とする電磁弁装置。
3. 【請求項３】 直流電源装置から供給された直流電流に
   よって高周波信号を発生するとともに、時間制御装置に
   よって高周波信号の発生時間が制御され、かつこの高周
   波信号を昇圧回路に印加してこの昇圧回路を駆動させる
   高周波信号発生回路と、 前記昇圧回路から供給される昇圧電流を直流電流に整流
   してソレノイドコイルに直流電流を供給する整流回路と
   を備えたことを特徴とした請求項２記載の電磁弁装置。