JP6125465B2

JP6125465B2 - 電磁弁用省エネ回路

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Publication number: JP6125465B2
Application number: JP2014115905A
Authority: JP
Inventors: 原田　良一; 良一原田
Original assignee: CKD Corp
Current assignee: CKD Corp
Priority date: 2014-06-04
Filing date: 2014-06-04
Publication date: 2017-05-10
Anticipated expiration: 2034-06-04
Also published as: JP2015230031A

Description

本発明は、電磁弁のソレノイドコイルに印加する電源電圧を制御する電磁弁用省エネ回路に関する。

電磁弁は、一般的に、ソレノイドコイルが通電されると磁界を発生し、プランジャを吸引することで、駆動する。このような電磁弁を、例えば、医療分析装置の流体制御に用いる場合、コイル温度の上昇も分析結果に影響するような精度が要求される場合がある。その一方で、医療分析装置の小型化に伴い、電磁弁の小型化も要求されるが、ソレノイドコイルに供給する電力を性能上増加させることが必要になってきている。

この対策として、電磁弁は、一般的に、ソレノイドコイルに印加する電源電圧を、プランジャ吸引時にはプランジャの吸引に必要な駆動電圧に制御する一方、プランジャを吸着保持する吸着保持時には、プランジャの吸着保持に最低限必要であって駆動電圧より低圧の保持電圧に制御する電磁弁用省エネ回路を用いている。この電磁弁用省エネ回路によれば、電磁弁を小型にしつつ、コイルに供給する電力を増加させる一方で、プランジャを吸着保持した後にソレノイドコイルに印加する電圧を抑え、コイルの温度上昇を抑制することができる（例えば特許文献１参照）。

特開２０１１−１８７５２０号公報

しかしながら、従来の電磁弁は、ソレノイドコイルに印加する電圧が駆動電圧から保持電圧に切り替えられたことを確認する手段がなかった。電磁弁は、駆動電圧をソレノイドコイルに印加し続けると、コイルが発熱する。ソレノイドコイルの発熱は、コイル抵抗値を変動させ、電磁弁の流量制御精度を低下させる恐れがある。更にコイルの発熱を放置すると、コイル断線が生じる可能性がある。よって、現場からは、ソレノイドコイルに印加する電圧を駆動電圧から保持電圧に正常に切り替えられたことを確認できる何らかの手段を設けることが要求されていた。

本発明は、上記問題点を解決するためになされたものであり、ソレノイドコイルに印加する電源電圧が駆動電圧から保持電圧に正常に切り替えられたことを目視できる電磁弁用省エネ回路を提供することを目的とする。

本発明の一態様は、次のような構成を有している。

（１）プランジャを吸引するソレノイドコイルと、前記ソレノイドコイルに電源電圧を印加する電源と、前記ソレノイドコイルに対して直列に接続する第１スイッチング素子とを有し、前記第１スイッチング素子が前記電源から前記ソレノイドコイルに前記電源電圧を印加し始めてから電圧切替時間が経過するまでオン状態となる場合には、前記プランジャの吸引に必要な駆動電圧に前記電源電圧を制御する駆動状態となり、前記電圧切替時間が経過して前記第１スイッチング素子がオフ状態になった場合には、前記プランジャを吸着保持するのに必要であって前記駆動電圧より低圧の保持電圧に前記電源電圧を制御する保持状態となる電磁弁用省エネ回路において、前記ソレノイドコイルと前記第１スイッチング素子との間で前記第１スイッチング素子に対して並列に接続するものであって、前記駆動状態の場合には、電流が流れず、前記保持状態の場合には、電流が流れて、前記保持状態であることを表示する第１表示回路と、前記ソレノイドコイルに対して並列に接続するものであって、前記駆動状態が前記電圧切替時間を超えて継続する場合に、電流が流れて、前記第１表示回路と異なる表示を行う第２表示回路と、を有することを特徴とする。

（２）（１）に記載の構成において、好ましくは、前記第２表示回路は、前記ソレノイドコイルに対して並列に接続する第２スイッチング素子と、前記第２スイッチング素子に対して直接に接続し、前記第２スイッチング素子を流れる電流により表示を行う表示部材と、前記電圧切替時間を超えて前記駆動電圧を印加される場合に、前記第２スイッチング素子をオフ状態からオン状態にする遅延回路を有する。

（３）（１）又は（２）に記載の構成において、好ましくは、前記第１表示回路と前記第１スイッチング素子との間に接続し、前記第１スイッチング素子がオン状態の場合には電流が流れず、前記第１スイッチング素子がオフ状態の場合には電流が流れ、前記電源電圧を前記駆動電圧から前記保持電圧に低下させる抵抗回路を有すること、前記第２表示回路は、前記第１表示回路と前記第１スイッチング素子との間に接続すること、前記第１スイッチング素子がオフ状態になった後、前記第２表示回路が前記電圧切替時間を超えて前記駆動電圧を印加された場合に、前記第１表示回路と前記第２表示回路に電流が流れ、前記第１表示回路と第２表示回路が表示を行う。

（４）（３）に記載の構成において、好ましくは、前記第１表示回路と前記第２表示回路
による表示を、２色で点灯する発光ダイオードにより行う。

上記構成の電磁弁用省エネ回路は、電源からソレノイドコイルに電源電圧を印加し始めてから電圧切替時間が経過するまでは、第１スイッチング素子がオン状態となる。この場合、電磁弁用省エネ回路は、ソレノイドコイルがプランジャを吸引するのに必要な駆動電圧に、電源電圧を制御する駆動状態となる。その後、電磁弁用省エネ回路は、駆動電圧を印加し始めてから電圧切替時間が経過すると、第１スイッチング素子をオン状態からオフ状態に切り替える。この場合、電磁弁用省エネ回路は、ソレノイドコイルがプランジャを吸着保持するのに必要であって駆動電圧より低圧の保持電圧に、電源電圧を制御する保持状態となる。

第１表示回路は、ソレノイドコイルと第１スイッチング素子との間で第１スイッチング素子に対して並列に設けられている。この第１表示回路は、電磁弁用省エネ回路が駆動状態の場合には、電流が供給されず、表示を行わない。しかし、第１表示回路は、電磁弁用省エネ回路が保持状態の場合には、電流が流れ、保持状態であることを表示する。すなわち、電磁弁用省エネ回路は、電源電圧が駆動電圧から保持電圧に切り替えられると、第１表示回路が表示を行う。そのため、ユーザは、第１表示回路の表示を見て、電源電圧が駆動電圧から保持電圧に正常に切り替えられ、コイルの発熱が抑制されており、流量制御精度が安定していることや、コイルが断線する可能性が低いことを確認することが可能である。

従って、上記構成の電磁弁用省エネ回路によれば、ソレノイドコイルに印加する電源電圧が駆動電圧から保持電圧に正常に切り替えられたことを目視できる。

上記構成の電磁弁用省エネ回路は、例えば、第１スイッチング素子が故障した場合、電圧切替時間が経過しても、第１スイッチング素子がオン状態を継続するため、駆動状態を維持する。この場合、第１表示回路は、電流が流れず、表示を行わない。一方、ソレノイドコイルに対して並列に接続する第２表示回路は、駆動状態が電圧切替時間を超えて継続すると、電流が流れて、第１表示回路と異なる表示を行う。そのため、ユーザは、第２表示回路の表示より、電源電圧が電圧切替時間内に駆動電圧から保持電圧に切り替えられていないことを知り、電磁弁用省エネ回路を点検して故障した部品を交換するなど、適切な対応するすることが可能である。これによって、電磁弁は、流量制御性能を低下させる時間が短くなり、しかも、コイル断線が未然に防止されるようになる。

よって、上記構成の電磁弁用省エネ回路によれば、第１スイッチング素子の故障等により、電圧切替時間を超えて駆動状態を維持する場合には、第２表示回路のみが表示を行うので、電源電圧が駆動電圧から保持電圧に正常に切り替えられていないことを第２表示回路の表示により目視できる。

上記構成の電磁弁用省エネ回路は、遅延回路が電圧切替時間を超えて駆動電圧を印加される場合に、ソレノイドコイルに対して並列に接続する第２スイッチング素子をオフ状態からオン状態にする。すると、第２スイッチング素子に電流が流れ、表示部材が表示を行う。よって、上記構成の電磁弁用省エネ回路によれば、簡単な回路構成で、第２スイッチング素子のオン／オフ状態を切り替えるタイミングを、第１スイッチング素子より遅らせ、電源電圧が駆動電圧から保持電圧に正常に切り替えられていないことを表示できる。

上記構成の電磁弁用省エネ回路は、コイル断線が発生した場合、第１スイッチング素子がオン状態からオフ状態に切り替えられても、ソレノイドコイルから抵抗回路へ電流が流れない。そのため、第２表示回路は、電圧切替時間を超えて駆動電圧を印加される。この場合、第１スイッチング素子がオフ状態であり、第２表示回路がオン状態になるため、電流が、第２表示回路から抵抗回路と第１表示回路に供給され、第１表示回路と第２表示回路が表示を行う。そのため、ユーザは、第１及び第２表示回路の表示からコイル断線を知り、電磁弁の交換等の適切な対応をすることが可能である。よって、上記構成の電磁弁用省エネ回路によれば、第１及び第２表示回路が表示する状態から、コイル断線が発生したことをユーザに確認させることができる。

上記構成の電磁弁用省エネ回路によれば、第１表示回路と第２表示回路による表示を、２色で発光する発光ダイオードにより行うので、例えば、正常時には発光ダイオードを緑色に点灯させ、故障等の異常発生時には発光ダイオードを赤色に点灯させ、コイル断線が発生した場合には発光ダイオードを青色と赤色の混合色で点灯させることにより、正常時と異常時とコイル断線時の表示を少ない部品点数で簡単に変えることができる。

本発明の実施形態に係る電磁弁用省エネ回路の概略構成図である。電磁弁の作動波形の一例を示す図である。図１に示す電磁弁用省エネ回路において、図２に示すプランジャ吸引動作中における電気の流れを説明する図である。図１に示す電磁弁用省エネ回路において、図２に示すプランジャ吸着保持動作中における電気の流れを説明する図である。図１に示す電磁弁用省エネ回路において、図２に示す異常時における電気の流れを説明する図である。図１に示す電磁弁用省エネ回路において、断線時における電気の流れを説明する図である。

以下に、本発明に係る電磁弁用省エネ回路の実施形態について図面に基づいて説明する。

図１は、本発明の実施形態に係る電磁弁用省エネ回路２０の電気回路図である。電磁弁用省エネ回路２０は、電源２１から電磁弁のソレノイドコイル１０に印加する電源電圧を制御するものである。電磁弁用省エネ回路２０は、正常時と異常時とコイル断線時とで第１発光ダイオード４２と第２発光ダイオード５７の点灯状態を変え、動作状態を目視できるように構成されている。

電磁弁用省エネ回路２０は、電力を供給する電源２１と、基準電圧を設定するグラウンド２２を備える。グラウンド２２の上流側には、ダイオード２５が配置され、逆電流を防止している。電磁弁用省エネ回路２０は、第１及び第２接続端子２３，２４を介してソレノイドコイル１０が接続されている。ソレノイドコイル１０は、第１接続端子２３を介して電源２１に接続され、第２接続端子２４を介してグラウンド２２に接続されている。

電磁弁用省エネ回路２０は、主として、電圧切替回路３０と、抵抗回路４６と、第１表示回路４０と、第２表示回路５０を備える。

電圧切替回路３０は、電源２１からソレノイドコイル１０に印加する電源電圧を、プランジャの吸引に必要な駆動電圧Ｖ１から、プランジャの吸着保持に必要であって駆動電圧Ｖ１より低圧の保持電圧Ｖ２に切り替えるタイミングを制御するものである。電圧切替回路３０は、第１ＭＯＳＦＥＴ３１（第１スイッチング素子の一例）と、遅延回路３２を備える。

第１ＭＯＳＦＥＴ３１は、ソレノイドコイル１０に対して直列に接続している。第１ＭＯＳＦＥＴ３１は、電源２１からソレノイドコイル１０に電源電圧を印加し始めてから電圧切替時間ｔ１（本実施形態では０．１秒間とする。）が経過するまではオン状態となり、電圧切替時間ｔ１が経過した後にオフ状態になる。遅延回路３２は、電圧切替時間ｔ１を計測し、第１ＭＯＳＦＥＴ３１のオン状態を維持する時間を制御する。

第１ＭＯＳＦＥＴ３１は、ゲート３１Ｇが遅延回路３２に接続され、ドレイン３１Ｄがソレノイドコイル１０に接続され、ソース３１Ｓがグラウンド２２に接続されている。第１ＭＯＳＦＥＴ３１は、ゲート３１Ｇにゲート電圧が印加されない場合には、ドレイン３１Ｄとソース３１Ｓが接続して電流を流すオン状態になり、ソレノイドコイル１０からグラウンド２２へ電流を流す。一方、第１ＭＯＳＦＥＴ３１は、ゲート３１Ｇにゲート電圧が印加される場合には、ドレイン３１Ｄとソース３１Ｓが遮断されて電流を流さないオフ状態にになり、グラウンド２２へ電流を流さない。遅延回路３２は、抵抗器３３と、コンデンサ３４により構成されている。コンデンサ３４は、駆動電圧Ｖ１を電圧切替時間ｔ１（本実施形態では０．１秒間とする。）印加される分だけ蓄電できる静電容量を有する。

電磁弁用省エネ回路２０は、抵抗器３５、抵抗器３６、ゲート保護ダイオード３７により、第１ＭＯＳＦＥＴ３１を作動させるゲート電圧を制御し、第１ＭＯＳＦＥＴ３１の故障を防いでいる。また、電磁弁用省エネ回路２０は、双方向性降伏ダイオード３８とダイオード３９が第１ＭＯＳＦＥＴ３１をサージ電圧から保護している。更に、電磁弁用省エネ回路２０は、定電圧ダイオード４３が第１ＭＯＳＦＥＴ３１及びソレノイドコイル１０と並列に設けられ、プランジャ吸引時に第１ＭＯＳＦＥＴ３１及びソレノイドコイル１０に一定の電圧が印加されるようにしている。

抵抗回路４６は、ソレノイドコイル１０と第１ＭＯＳＦＥＴ３１を接続する系統７１に、ソレノイドコイル１０に対して並列に接続している。抵抗回路４６は、電源２１からソレノイドコイル１０に印加される電源電圧を変化させるものである。

具体的に説明すると、抵抗回路４６は、第１ＭＯＳＦＥＴ３１がオン状態である場合には、ソレノイドコイル１０と第１ＭＯＳＦＥＴ３１を接続する系統７１と、第１ＭＯＳＦＥＴ３１とグラウンド２２を接続する系統７２との間に電圧差がないため、電流が流れない。この場合、電源２１からソレノイドコイル１０に印加される電源電圧は、駆動電圧Ｖ１（本実施形態では２４Ｖ）に制御される。換言すると、電磁弁用省エネ回路２０が駆動状態になる。

一方、抵抗回路４６は、系統７１，７２の間に電圧差が生じるため、電流が流れる。この場合、電源電圧は、駆動電圧Ｖ１から保持電圧Ｖ２（本実施形態では１２Ｖ）に低下する。換言すると、電磁弁用省エネ回路２０が保持状態になる。

第１表示回路４０は、ソレノイドコイル１０と第１ＭＯＳＦＥＴ３１との間で第１ＭＯＳＦＥＴ３１に対して並列に接続している。第１表示回路４０は、第１ＭＯＳＦＥＴ３１がオン状態の場合には、ソレノイドコイル１０からの電流を供給されず、第１ＭＯＳＦＥＴ３１がオフ状態の場合には、ソレノイドコイル１０からの電流を供給されて、保持状態であることを表示する。

第１表示回路４０は、抵抗器４１と第１発光ダイオード４２を備える。抵抗器４１は、第１ＭＯＳＦＥＴ３１がオン状態の場合に、第１発光ダイオード４２を表示させる電流が第１表示回路４０へ流れ込まないようにしている。第１発光ダイオード４２は、抵抗器４１に対して直列に接続され、抵抗器４１から供給される電流によって緑色に発光する。

第２表示回路５０は、ソレノイドコイル１０に対して並列に接続されている。第２表示回路５０は、電圧切替時間ｔ１を超える故障検出時間ｔ１０（本実施形態では１秒間とする。）が経過するまで、駆動電圧Ｖ１を印加されると、駆動状態から保持状態に切り替わっていないことを表示するものである。第２表示回路５０は、主に、第２ＭＯＳＦＥＴ５１（第２スイッチング素子の一例）と、遅延回路５２と、第２発光ダイオード５７を備える。

第２ＭＯＳＦＥＴ５１は、ソレノイドコイル１０に対して並列に接続している。第２ＭＯＳＦＥＴ５１は、ゲート５１Ｇが遅延回路５２に接続され、ドレイン５１Ｄが電源２１と電圧切替回路３０を接続する系統７３に接続し、ソース５１Ｓが第２発光ダイオード５７に接続されている。第２ＭＯＳＦＥＴ５１は、ゲート電圧が印加されない場合には、ドレイン５１Ｄとソース５１Ｓが遮断されて電流を流さないオフ状態になる一方、ゲート電圧が印加される場合には、ドレイン５１Ｄとソース５１Ｓが接続して電流を流すオン状態になる。第２発光ダイオード５７は、第２ＭＯＳＦＥＴ５１がオン状態になった場合に、赤色に点灯する。第２ＭＯＳＦＥＴ５１と第２発光ダイオード５７の間には、抵抗器５６が配置され、第２発光ダイオード５７に供給する電流を安定させている。

遅延回路５２は、故障検出時間ｔ１０を計測し、第２ＭＯＳＦＥＴ５１をオフ状態からオン状態に切り替えるタイミングを制御するものである。より詳しくは、遅延回路５２は、コンデンサ５３と、抵抗器５４，５５で構成されている。コンデンサ５３は、ソレノイドコイル１０に対して並列に接続しており、駆動電圧Ｖ１を故障検出時間ｔ１０印加する分だけ蓄電可能な静電容量を有する。かかる遅延回路５２は、ソレノイドコイル１０が故障検出時間ｔ１０が経過するまで駆動電圧Ｖ１を印加される場合に、換言すると、ソレノイドコイル１０が電圧切替時間ｔ１を超えて駆動電圧Ｖ１を印加される場合に、ゲート電圧を第２ＭＯＳＦＥＴ５１に印加する。つまり、遅延回路５２は、コンデンサ５３の静電容量がコンデンサ３４の静電容量より大きく、第２ＭＯＳＦＥＴ５１をオフ状態からオン状態に切り替える時間を、第１ＭＯＳＦＥＴ３１をオン状態からオフ状態に切り替える時間より、遅らせることにより、電磁弁用省エネ回路２０が電圧切替時間ｔ１内に駆動状態から保持状態に切り替えられないという異常を目視できるようにしている。

電磁弁用省エネ回路２０は、遅延回路５２と並列にダイオード５８が接続し、コンデンサ５３から放電された電流が電源２１へ逆流することを防いでいる。また、電磁弁用省エネ回路２０は、コンデンサ５３と並列にゲート保護用ダイオード５９が接続し、ゲート電圧を安定させている。また、電磁弁用省エネ回路２０は、第２ＭＯＳＦＥＴ５１と並列に双方向性降伏ダイオード６０とダイオード６１が設けられ、第２ＭＯＳＦＥＴ５１をサージ電圧から保護している。更に、電磁弁用省エネ回路２０は、第２表示回路５０と並列に定電圧ダイオード６２が設けられ、コンデンサ３４、５３に印加される電圧を安定させている。

次に、上記電磁弁用省エネ回路２０の動作を説明する。電磁弁用省エネ回路２０は、電圧切替時間ｔ１内に、電源２１からソレノイドコイル１０に駆動電圧Ｖ１を印加する駆動状態を、電源２１からソレノイドコイル１０に保持電圧Ｖ２を印加する保持状態に切り替える正常時と、電圧切替時間ｔ１を超えても第１ＭＯＳＦＥＴ３１がオフ状態にならない異常時と、ソレノイドコイル１０に断線が生じたコイル断線時によって、異なる表示を行う。以下、各表示動作について説明する。

＜正常時＞
図２は、電磁弁の作動波形の一例を示す図であって、縦軸は、ソレノイドコイル１０に印加する電圧を示し、横軸は、時間を示す。図３は、図１に示す電磁弁用省エネ回路２０において、図２のＢに示すプランジャ吸引動作中における電気の流れを説明する図である。図４は、図１に示す電磁弁用省エネ回路２０において、図２のＣに示すプランジャ吸着保持動作中における電気の流れを説明する図である

図２に示すように、電磁弁は、電源２１からソレノイドコイル１０に電圧を印加しない場合には（図中Ａ参照）、ソレノイドコイル１０がプランジャを吸引せず、駆動しない。（この状態を「初期状態」ともいう。）電磁弁を駆動する場合、プランジャの動き出しに力を要する。そのため、電磁弁用省エネ回路２０は、プランジャ吸引時Ｂには、ソレノイドコイル１０に駆動電圧Ｖ１を印加することが望ましい。

この場合、図３に示すように、電磁弁用省エネ回路２０は、電流が電源２１からソレノイドコイル１０を介して第１ＭＯＳＦＥＴ３１のドレイン３１Ｄに供給される。このとき、電流は、ソレノイドコイル１０に対して並列に設けられたコンデンサ２６へも流れる。コンデンサ２６は、駆動電圧Ｖ１を電圧切替時間ｔ１印加された分だけ蓄電する静電容量を有する。そのため、第１ＭＯＳＦＥＴ３１は、電圧切替時間ｔ１が経過するまでは、ゲート３１Ｇにゲート電圧が印加されない。よって、第１ＭＯＳＦＥＴ３１は、オン状態となり、ソレノイドコイル１０から供給された電流がグラウンド２２へ流れる。

この場合、電磁弁用省エネ回路２０は、抵抗回路４６に電流が流れず、電源電圧が駆動電圧Ｖ１に制御される。また、第１表示回路４０にも、電流が流れず、第１発光ダイオード４２が消灯している。

一方、第２表示回路５０は、ソレノイドコイル１０に対して並列に接続するコンデンサ５３に、駆動電圧Ｖ１が印加される。コンデンサ５３は、駆動電圧Ｖ１を電圧切替時間ｔ１を超えて印加される分だけ蓄電可能な静電容量を有する。そのため、第２ＭＯＳＦＥＴ５１は、遅延回路５２からゲート電圧を印加されず、オフ状態になっている。よって、第２発光ダイオード５７が消灯している。

図４に示すように、電磁弁用省エネ回路２０は、電源２１からソレノイドコイル１０に駆動電圧Ｖ１を印加し始めてから電圧切替時間ｔ１が経過すると、コンデンサ３４が放電を開始する。これにより、第１ＭＯＳＦＥＴ３１は、ゲート３１Ｇにゲート電圧が印加され、オフ状態になる。すると、電磁弁用省エネ回路２０は、抵抗回路４６に電流が流れ、電源電圧が駆動電圧Ｖ１から保持電圧Ｖ２に低下する（図２のＣ参照）。

第１表示回路４０も、抵抗回路４６と同様、ソレノイドコイル１０と第１ＭＯＳＦＥＴ３１の間でソレノイドコイル１０に対して並列に接続するため、第１ＭＯＳＦＥＴ３１がオフ状態になると、電流が流れる。そのため、第１表示回路４０では、第１発光ダイオード４２が抵抗器４１を介して電流を供給され、緑色に点灯する。

一方、第２表示回路５０では、電圧切替時間ｔ１内に電源電圧が駆動電圧Ｖ１から保持電圧Ｖ２に切り替えられると、コンデンサ５３が蓄電しない。そのため、第２ＭＯＳＦＥＴ５１は、遅延回路５２からゲート電圧を印加されず、オフ状態を維持する。よって、第２発光ダイオード５７が点灯しない。

電磁弁用省エネ回路２０は、通電設定時間ｔ２が経過すると、ソレノイドコイル１０への通電を停止し、保持状態を解除する。これにより、電磁弁が、初期状態に復帰する。

以上のように、電磁弁用省エネ回路２０は、電圧切替時間ｔ１内に、電源２１からソレノイドコイル１０に駆動電圧Ｖ１を印加する駆動状態から、電源２１からソレノイドコイル１０に保持電圧Ｖ２を印加する保持状態に正常に切り替えた場合には、第１発光ダイオード４２のみが緑色に点灯する。そのため、ユーザは、緑色に発光する第１発光ダイオード４２を見て、電源電圧が駆動電圧Ｖ１から保持電圧Ｖ２に正常に切り替えられ、ソレノイドコイル１０の発熱が抑制されており、流量制御精度が安定していることや、ソレノイドコイル１０が断線する可能性が低いことを確認することが可能である。

よって、本実施形態の電磁弁用省エネ回路２０によれば、ソレノイドコイル１０に印加する電源電圧が駆動電圧Ｖ１から保持電圧Ｖ２に正常に切り替えられたことを目視できる。

＜異常時＞
図２に示すように、例えば、第１ＭＯＳＦＥＴ３１が故障し、第１ＭＯＳＦＥＴ３１が電圧切替時間ｔ１を経過してもオン状態からオフ状態に切り替えられない異常時Ｄには、電磁弁用省エネ回路２０は、電圧切替時間ｔ１を過ぎても駆動状態を維持する。この場合、電磁弁は、コイル温度が上昇して、流量制御精度を低下させ、最悪の場合には、コイル断線を生じる可能性がある。そこで、電磁弁用省エネ回路２０は、第２発光ダイオード５７のみに表示を行わせる。

図５は、図１に示す電磁弁用省エネ回路２０において、図２のＤに示す異常時における電気の流れを説明する図である。上記異常時Ｄでは、第１ＭＯＳＦＥＴ３１が電圧切替時間ｔ１を経過してもオン状態であり続けるため、第１表示回路４０には電流が流れない。そのため、第１発光ダイオード４２は消灯している。

一方、第２表示回路５０は、ソレノイドコイル１０に対して並列に接続しているため、ソレノイドコイル１０と同様に、駆動電圧Ｖ１がコンデンサ５３に印加され続ける。電源２１からソレノイドコイル１０に駆動電圧Ｖ１を印加し始めてから電圧切替時間ｔ１を超える故障検出時間ｔ１０が経過すると、コンデンサ５３が放電を開始し、第２ＭＯＳＦＥＴ５１のゲート５１Ｇにゲート電圧を印加する。すると、第２ＭＯＳＦＥＴ５１は、ドレイン５１Ｄとソース５１Ｓが接続して電流を流し、オフ状態からオン状態に切り替えられる。これにより、第２発光ダイオード５７が赤色に点灯する。

第２表示回路５０を流れた電流は、オン状態の第１ＭＯＳＦＥＴ３１を介してグラウンド２２へ流れる。そのため、第１表示回路４０には、電流が流れず、第１発光ダイオード４２は消灯し続ける。

上記のように、第１ＭＯＳＦＥＴ３１が故障した場合には、第２発光ダイオード５７のみが赤色に点灯する。つまり、第２発光ダイオード５７が、第１発光ダイオード４２と異なる色で点灯する。この場合、ユーザは、赤色の発光状態を見て、電磁弁用省エネ回路２０に故障が発生したために、電源電圧が駆動電圧Ｖ１から保持電圧Ｖ２に切り替えられていないことを知り、電磁弁用省エネ回路２０を点検して故障した部品を交換する等、適切な対応をすることが可能である。これによって、電磁弁は、流量制御性能を低下させる時間が短くなり、しかも、コイル断線が未然に防止されるようになる。

従って、上記電磁弁用省エネ回路２０によれば、第１ＭＯＳＦＥＴ３１の故障等により、電圧切替時間ｔ１を超えて駆動状態を維持する場合には、第２表示回路５０の第２発光ダイオード５７のみが赤色に発光するので、電源電圧が駆動電圧Ｖ１から保持電圧Ｖ２に正常に切り替えられていないことを第２表示回路５０の表示（第２発光ダイオード５７の点灯状態）により目視できる。

特に、電磁弁用省エネ回路２０は、遅延回路５２が電圧切替時間ｔ１を超えて駆動電圧Ｖ１を印加される場合に、ソレノイドコイル１０に対して並列に接続する第２ＭＯＳＦＥＴ５１をオフ状態からオン状態にする。すると、第２ＭＯＳＦＥＴ５１に電流が流れ、第２発光ダイオード５７が点灯する。よって、電磁弁用省エネ回路２０によれば、簡単な回路構成で第２ＭＯＳＦＥＴ５１のオン／オフ状態を切り替えるタイミングを、第１ＭＯＳＦＥＴ３１より遅らせ、電源電圧が駆動電圧Ｖ１から保持電圧Ｖ２に正常に切り替えられていないことを表示できる。

＜コイル断線時＞
図６は、図１に示す電磁弁用省エネ回路２０において、コイル断線時における電気の流れを説明する図である。電磁弁は、コイル断線が生じると、交換を要する。つまり、コイル断線の対応策は、電磁弁用省エネ回路２０の故障と相違する。そこで、電磁弁用省エネ回路２０は、第１及び第２表示回路４０，５０に同時に表示を行わせることで、コイル断線を表示する。

図６に示すように、電磁弁用省エネ回路２０は、電源２１からソレノイドコイル１０に駆動電圧Ｖ１を印加し始めた場合、第１ＭＯＳＦＥＴ３１がオン状態になっている。この場合に、例えばソレノイドコイル１０が断線により電流を流さないと、ソレノイドコイル１０から第１ＭＯＳＦＥＴ３１へ電流が流れない。また、第２表示回路５０は、コンデンサ５３が蓄電するため、第２ＭＯＳＦＥＴ５１がオフ状態であり、第１ＭＯＳＦＥＴ３１へ電流を流さない。よって、この時点では、第１及び第２発光ダイオード４２，５７が何れも点灯していない。

電圧切替回路３０のコンデンサ３４は、駆動電圧Ｖ１を印加されてから電圧切替時間ｔ１が経過すると、放電を開始する。すると、第１ＭＯＳＦＥＴ３１がオン状態からオフ状態に切り替えられる。

しかし、ソレノイドコイル１０に電流が流れないため、ソレノイドコイル１０から第１表示回路４０へ電流が流れない。よって、第１発光ダイオード４２は消灯している。また、抵抗回路４６も、電流を供給されない。そのため、第２表示回路５０は、電圧切替時間ｔ１を超えてコンデンサ５３に駆動電圧Ｖ１を印加され続ける。

コンデンサ５３は、駆動電圧Ｖ１を印加され始めてから故障検出時間ｔ１０が経過すると(駆動状態が電圧切替時間ｔ１を超えて維持されると)、放電を開始し、第２ＭＯＳＦＥＴ５１をオフ状態からオン状態に切り替える。すると、第２発光ダイオード５７は、第２ＭＯＳＦＥＴ５１から電流を供給され、赤色に点灯する。第２発光ダイオード５７に流れた電流は、系統７１へ流れる。

第１ＭＯＳＦＥＴ３１は、電圧切替時間ｔ１が経過したときにオフ状態にされている。また、第１表示回路４０は、抵抗回路４６より電流が流れやすいので、第２発光ダイオード５７に流れた電流が流れ、第１発光ダイオード４２が緑色に点灯する。

上記のように、ソレノイドコイル１０に電流が流れない場合には、第１及び第２発光ダイオード４２，５７が点灯する。ユーザは、第１及び第２発光ダイオード４２，５７の混合色（橙色）を見て、ソレノイドコイル１０が断線や接触不良等により電流を流していないことを確認し、電磁弁の交換等の適切な対応をとることが可能である。

従って、上記電磁弁用省エネ回路２０によれば、第１及び第２発光ダイオード４２，５７が発光する色（橙色）から、コイル断線が発生したことをユーザに確認させることができる。

上記実施形態では、第１表示回路４０と第２表示回路５０による表示を、２色で発光する発光ダイオード４２，５７により行うので、正常時には第１発光ダイオード４２を緑色に発光させ、異常時には第２ダイオード５７を赤色に発光させ、コイル断線時には第１及び第２発光ダイオード４２，５７を同時に点灯して混合色で発光させることにより、正常時と異常時とコイル断線時の表示を少ない部品点数で簡単に変えることができる。

尚、本発明は、上記実施形態に限定されることなく、色々な応用が可能である。
例えば、上記実施形態では、第１ＭＯＳＦＥＴ３１を第１スイッチング素子の一例に挙げたが、トランジスタやリミットスイッチ等のスイッチング機能を有するものを第１ＭＯＳＦＥＴ３１に置き換えて使用しても良い。
例えば、第２ＭＯＳＦＥＴ５１は、トランジスタやリミットスイッチ等のスイッチング機能を有するものに置き換えても良い。
例えば、２色で発光する第１及び第２発光ダイオード４２，５７により表示を行ったが、表示方法はこれに限定されず、ＬＥＤ以外のランプや、液晶画面等により、表示を行っても良い。

１０ソレノイドコイル
２０電磁弁用省エネ回路
２１電源
３１第１ＭＯＳＦＥＴ（第１スイッチング素子の一例）
４０第１表示回路
４２第１発光ダイオード（発光ダイオードの一例）
５０第２表示回路
５７第２発光ダイオード（発光ダイオードの一例）

Claims

プランジャを吸引するソレノイドコイルと、前記ソレノイドコイルに電源電圧を印加する電源と、前記ソレノイドコイルに対して直列に接続する第１スイッチング素子とを有し、前記第１スイッチング素子が前記電源から前記ソレノイドコイルに前記電源電圧を印加し始めてから電圧切替時間が経過するまでオン状態となる場合には、前記プランジャの吸引に必要な駆動電圧に前記電源電圧を制御する駆動状態となり、前記電圧切替時間が経過して前記第１スイッチング素子がオフ状態になった場合には、前記プランジャを吸着保持するのに必要であって前記駆動電圧より低圧の保持電圧に前記電源電圧を制御する保持状態となる電磁弁用省エネ回路において、
前記ソレノイドコイルと前記第１スイッチング素子との間で前記第１スイッチング素子に対して並列に接続するものであって、前記駆動状態の場合には、電流が流れず、前記保持状態の場合には、電流が流れて、前記保持状態であることを表示する第１表示回路と、
前記ソレノイドコイルに対して並列に接続するものであって、前記駆動状態が前記電圧切替時間を超えて継続する場合に、電流が流れて、前記第１表示回路と異なる表示を行う第２表示回路と、を有する
ことを特徴とする電磁弁用省エネ回路。
請求項１に記載する電磁弁用省エネ回路において、
前記第２表示回路は、
前記ソレノイドコイルに対して並列に接続する第２スイッチング素子と、
前記第２スイッチング素子に対して直接に接続し、前記第２スイッチング素子を流れる電流により表示を行う表示部材と、
前記電圧切替時間を超えて前記駆動電圧を印加される場合に、前記第２スイッチング素子をオフ状態からオン状態にする遅延回路を有する
ことを特徴とする電磁弁用省エネ回路。
請求項１又は請求項２に記載する電磁弁用省エネ回路において、
前記第１表示回路と前記第１スイッチング素子との間に接続し、前記第１スイッチング素子がオン状態の場合には電流が流れず、前記第１スイッチング素子がオフ状態の場合には電流が流れ、前記電源電圧を前記駆動電圧から前記保持電圧に低下させる抵抗回路を有すること、
前記第２表示回路は、前記第１表示回路と前記第１スイッチング素子との間に接続すること、
前記第１スイッチング素子がオフ状態になった後、前記第２表示回路が前記電圧切替時間を超えて前記駆動電圧を印加された場合に、前記第１表示回路と前記第２表示回路に電流が流れ、前記第１表示回路と第２表示回路が表示を行う
ことを特徴とする電磁弁用省エネ回路。
請求項３に記載する電磁弁用省エネ回路において、
前記第１表示回路と前記第２表示回路による表示を、２色で点灯する発光ダイオードにより行う
ことを特徴とする電磁弁用省エネ回路。