JP2009156314A

JP2009156314A - 自己保持型電磁弁における電源ユニット

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Publication number: JP2009156314A
Application number: JP2007333459A
Authority: JP
Inventors: Minoru Sasaki; 佐々木　　実; Hiroyuki Kobayashi; 弘幸小林; Daiyu Higashi; 大裕東
Original assignee: BEN KK; Venn Co Ltd
Current assignee: BEN KK; Venn Co Ltd
Priority date: 2007-12-26
Filing date: 2007-12-26
Publication date: 2009-07-16
Anticipated expiration: 2027-12-26
Also published as: JP5185609B2

Abstract

【課題】商用電源を用いることができ、少ない電力で作動し、電源のＯＮ、ＯＦＦ操作で開閉が可能な簡単な直動形自己保持型電磁弁の電源ユニット。
【解決手段】周囲に電磁コイル１１が配置された中空筒状体１２と、中空筒状体１２に軸方向に移動可能に挿入配置され、電磁コイル１１の磁界により移動する端部に開閉弁１３を有するプランジャ１４と、付勢手段１５と、プランジャ１４を所定位置に保持する永久磁石１６とを有する自己保持型の電磁弁１における電源ユニットであって、商用交流電源を直流に整流して所定の電圧に変圧する直流電源装置と、直流電源回路に並列に接続された電圧検出回路と、電圧検出回路と直流電源回路に接続されたパルス発信回路と、パルス発信回路と電磁弁１の電磁コイル１１との間に接続された極性切換回路と、直流電源回路に並列接続されたキャパシタ充電回路とからなる電源ユニット。
【選択図】図１

Description

本発明は、自己保持型電磁弁に関し、特に、省エネルギー型の自己保持型電磁弁における電源ユニットに関するものである。

従来、水やガスなどのような流体を管路により搬送する際に、流体の流れを制御する目的で電磁弁が用いられており、特に開または閉状態を長く維持させる必要がある場合には連続して電流を供給するために消費する電気量を省く目的で永久磁石を用いて所定の弁位置に保持させておく自己保持型の電磁弁が知られている。

また、前記自己保持型電磁弁において、更に省エネルギー化を図るために、弁を開閉させるための電磁コイルに供給する電源としてパルスを用いた自己保持型電磁弁における電源ユニットが、特開平９−３０３６３２号公報、特開平１１−１３２４５４号公報、特開２００４−１７３６８３号公報、特開２００５−２７５０７号公報、特開２００５−２４８９８８号公報等に提示されている。

しかしながら、前記従来の公報に提示されているパルスを用いた自己保持型電磁弁における電源ユニットは、電源が蓄電池で交流の商用電源を使用できなかったり、パーソナルコンピュータを用いるもので複雑な制御手段が必要であり、或いはパイロットプランジャを用いるもので構成ならびに制御が複雑である等の問題があった。
特開平９−３０３６３２号公報特開平１１−１３２４５４号公報特開２００４−１７３６８３号公報特開２００５−２７５０７号公報特開２００５−２４８９８８号公報

本発明の課題は、上記のような問題点を解決しようとするものであり、商用電源を用いることができるとともに、少ない電力で作動するとともに電源をＯＮ、ＯＦＦ操作するだけで開閉が可能で、しかもパイロットプランジャを必要としない直動形であって製造が容易で安価であるばかりかゼロ圧から使用が可能で簡単な自己保持型電磁弁の電源ユニットを提供するものである。

前記課題を解決するためになされた本発明は、周囲に電磁コイルが配置された中空筒状体と、前記中空筒状体に軸方向に移動可能に挿入配置されるとともに、前記電磁コイルにより生じる磁界により所定方向へ移動するとともに所定方向の端部に開閉弁を有するプランジャと、前記プランジャを前記反対方向へ付勢する付勢手段と、前記付勢手段に抗して前記所定方向へ移動したプランジャを所定位置に保持する永久磁石とを有する自己保持型の電磁弁における電源ユニットであって、電源スイッチを有する商用の交流電源を直流に整流するとともに所定の電圧に変圧する電源装置と、前記電源装置から出力される直流電源回路に並列に接続された電圧検出回路と、前記電圧検出回路と前記電源回路とに接続されたパルス発信回路と、前記パルス発信回路と前記電磁弁の電磁コイルとの間に接続された極性切換回路と、前記直流電源回路に並列接続されたキャパシタ充電回路とからなることを特徴とする。

前記電源スイッチをＯＮ操作することにより前記電源装置から直流電源回路に所定の直流電源が出力され、この直流電源を電圧検出回路により検出して、前記パルス発信回路から前記電磁コイルに弁開パルスを出力して開閉弁を開けるとともに開けた状態で前記永久磁石により開弁状態に保持する。同時にキャパシタ充電回路に電流が流れ、キャパシタ充電回路が所定の電流を保持した状態にある。そして、前記電源スイッチをＯＦＦ操作したとき、直流電源回路に流れている電流が遮断されたことを電圧検出回路により検出して、前記キャパシタ充電回路が放電してその際に生じる電流を用いて前記パルス発信回路から前記電磁コイルに弁閉パルスを出力して開閉弁を閉じる。

本発明の課題は、商用電源を用いることができることから蓄電池を用いる場合のように交換時期の確認や交換作業を要することがなく、停電の際にも自動閉弁が可能でありきわめて安全で、少ない電力で作動するとともに電源をＯＮ、ＯＦＦ操作するだけで開閉が可能で、しかもパイロットプランジャを必要としない直動形であって製造が容易で安価であるばかりかゼロ圧から使用も可能である。

以下に、図面を参照して本発明を実施するための最良の形態を説明する。

図１は本発明の電源ユニットを使用するための自己保持型電磁弁１の一例を示すものであり、従来の自己保持型電磁弁と同様に、周囲に電磁コイル１１が配置された中空筒状体１２と、前記中空筒状体１２に軸方向に移動可能に挿入配置されるとともに前記電磁コイル１１により生じる磁界により所定方向へ移動するとともに所定方向の端部に開閉弁１３を有するプランジャ１４と、前記プランジャ１４を前記反対方向へ付勢するコイルばねを利用した付勢手段１５と、前記付勢手段１５に抗して前記所定方向へ移動したプランジャを所定位置に保持する永久磁石１６とを有する。

図２は前記図１に示した自己保持型電磁弁１を操作するために用いられる本発明である電源ユニットの好ましい実施の形態におけるブロック回路図であり、例えば１００又は２００ＶのＡＣ（交流電源）である電源スイッチＳＷを有する商用電源の入力部２に例えば４．５Ｖ程度に変圧するとともに直流に整流するための直流電源装置３が接続されており、この電源装置３から出力される直流電源回路４には電圧検出回路５が並列に接続されている。この電圧検出回路５は例えば所定のＩＣチップにより構成され、前記直流電源回路４の＋電圧を検出するとパルス電流を出力する。

また、前記直流電源回路４における前記電圧検出回路５の下流には、＋側に逆流防止用のダイオードＤが直列接続されているともに、その下流において、例えば５Ｆ（５Ｖ）程度で前記図１に示した自己保持型電磁弁１の電磁コイル１１に適用させた所定容量の電気二重層キャパシタＣが並列に接続されてなるキャパシタ充電回路６が設けられており、更に前記直流電源回路４の下流には前記電圧検出回路５の出力側が接続されたパルス発生回路７が並列に接続されている。このパルス発生回路７は前記電圧検出回路５から出力されるパルスを受けて、弁開パルス及び弁閉流パルスを発生し、これらの弁開パルス及び弁閉流パルスが前記図１に示した電磁弁１の電磁コイル１１との間に接続された極性切換回路８に接続されている。

そして、前記極性切換回路８は例えば所定のＩＣチップにより構成され、図２に示すように、前記弁開スイッチＳＷ１およびＳＷ２は前記直流電源回路４における前記キャパシタ充電回路６の接続箇所よりも上流側において前記電磁弁１の電磁コイル１１と接続されており前記パルス発生回路７からの弁開パルスの出力期間中はＯＮ状態になり、前記弁閉スイッチＳＷ３およびＳＷ４は前記直流電源回路４における前記キャパシタ充電回路６の接続箇所よりも下流側において前記電磁弁１の電磁コイル１１と接続されており前記パルス発生回路７からの弁閉パルスの出力期間中はＯＮ状態になる。

このように構成される本実施の形態を使用するには、先ず、ＡＣ電源の入力部２を所定の商用電源に接続し、電源スイッチＳＷをＯＮ操作すると、直流電源装置３により所定電圧、所定電流の直流電気が直流電源回路４に流れる（図３に示す（１）ＡＣ入力の経時チャート参照）。

直流電源回路４に電流が流れると（図３に示す（２）直流電源回路（＋Ｖ１）の経時チャート参照）、前記キャパシタ充電回路６に所定容量の電気が充電される（図３に示す（３）充電回路（＋Ｖ２）の経時チャート参照）。そして、充電が完了すると電圧検出回路５からパルス波（パルス１）がパルス発生回路７に出力される（図３に示す（４）電圧検出回路の経時チャート参照）。尚、この充電状態は開状態に保持されている間中、持続されるが、通常、一旦充電状態になると電気の供給は維持電流だけであり、殆ど電気を必要としないのできわめて経済的である。

そして、前記電圧検出回路５から出力されたパルス波（パルス１）がパルス発生回路７に出力されると、弁開パルス（１パルス）が極性切換回路８に出力され（図３に示す（３）充電回路（＋Ｖ２）の経時チャート参照）、極性切換回路８の弁開スイッチＳＷ１および弁開スイッチＳＷ２を開状態として前記図１に示した電磁弁１の電磁コイル１１に前記直流電源回路４から電気が流れプランジャ１４を開方向へ移動させる。

次に、電磁弁１を閉じるには、前記電源スイッチＳＷをＯＦＦ操作する。電源スイッチＳＷがＯＦＦ操作されると、ＡＣ電源の入力部２からの商用電源が切断され（図３に示す（１）ＡＣ入力の経時チャート参照）、直流電源回路４の電圧が０になり（図３に示す（２）直流電源回路（＋Ｖ１）の経時チャート参照）、これを電圧検出回路５が検出して電圧検出回路５からパルス波（パルス２）が発生し、これがパルス発生回路７に出力されると、弁閉パルス（２パルス）が極性切換回路８に出力され（図３に示す（６）弁閉パルスの経時チャート参照）、極性切換回路８の弁閉スイッチＳＷ３および弁閉スイッチＳＷ４を開状態として前記図１に示した電磁弁１の電磁コイル１１に前記キャパシタ充電回路６に充電されている所定容量の電気が電磁コイル１１に放電されてプランジャ１４を前記永久磁石１６の吸着力に抗して閉じ方向へ移動させ、開閉弁１３が付勢手段１５により閉位置に保持される。

このように本実施の形態によれば、充電や管理が必要な蓄電池を用いることなく商用電源を用いることが可能であり、少ない電力で作動するとともに電源スイッチＳＷをＯＮ、ＯＦＦ操作するだけで開閉が可能で、しかもパイロットプランジャを必要としない直動形であって製造が容易で安価であるばかりかゼロ圧から使用も可能である。

尚、前記実施の形態では、電源スイッチＳＷをＯＮ、ＯＦＦ操作する場合を示したが、例えば自己保持中（開状態）で停電や自己などにより入力電源が遮断された場合には、前記電源スイッチＳＷをＯＦＦ操作した場合と同様の手順により開閉弁１３が閉じるのできわめて安全である。

本発明が用いられる自己保持型電磁弁の一例を示す縦断面図。本発明の好ましい実施の形態におけるブロック回路図。図２に示した実施の形態における各回路や装置における電圧の変化を示すタイムチャート。

符号の説明

１自己保持型電磁弁、２入力部、３直流電源装置、４直流電源回路、５電圧検出回路、６キャパシタ充電回路、７パルス発生回路、８極性切換回路、１１電磁コイル、１２中空筒状体、１３開閉弁、１４プランジャ、１５付勢手段、１６永久磁石

Claims

周囲に電磁コイルが配置された中空筒状体と、前記中空筒状体に軸方向に移動可能に挿入配置されるとともに、前記電磁コイルにより生じる磁界により所定方向へ移動するとともに所定方向の端部に開閉弁を有するプランジャと、前記プランジャを前記反対方向へ付勢する付勢手段と、前記付勢手段に抗して前記所定方向へ移動したプランジャを所定位置に保持する永久磁石とを有する自己保持型の電磁弁における電源ユニットであって、
電源スイッチを有する商用の交流電源を直流に整流するとともに所定の電圧に変圧する電源装置と、前記電源装置から出力される直流電源回路に並列に接続された電圧検出回路と、前記電圧検出回路と前記電源回路とに接続されたパルス発信回路と、前記パルス発信回路と前記電磁弁の電磁コイルとの間に接続された極性切換回路と、前記直流電源回路に並列接続されたキャパシタ充電回路とからなることを特徴とする自己保持型電磁弁における電源ユニット。