JPH0424842B2 - - Google Patents

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ヤを弁のオープン
位置あるいはクローズ位置に保持することが行わ
れるようになつた。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ヤツプ２
２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によつて押圧さ
れた強磁性体よりなるアーマチヤ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内の該アーマチヤの周囲には電磁コイル２７
が設けられている。

アーマチヤ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２
８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による磁界によつ
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。

アーマチヤ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、アーマチヤ
２４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によつ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２
７に電流がなくなつても、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
久磁石２５の磁界と反対方向に発生し、この結
果、アーマチヤ２４には永久磁石２５の磁界に対
して反撥磁力が発生してスプリング２６の押圧と
相まつて、アーマチヤ２４をキヤツプ２２から引
離す。従つて、アーマチヤ２４は下降して再び第
５Ａ図の状態となる。この場合、キヤツプ２２と
アーマチヤ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
ための従来の電磁コイル励磁用制御回路の最も改
良されたものとして、以前に本発明者によつて考
案されたものである（実願昭61−038260号（実開
昭62−151707号）参照）。

第６図においては、２つの出力端子OUT₁、
OUT₂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
源スイツチ１１４によつてオン、オフされる。１
１５は直流電源手段の出力端子OUT₁、OUT₂を
切替えるスイツチ、１１６は、電磁コイル２７に
直列接続された電磁コイル機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NOに傾倒される。

コンデンサ１１９、ダイオード１２０、および
抵抗１２１の回路は常開接点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、スイツチ１１５の接点ｂと直流電源手
段の出力端子OUT₂との間に接続されている。

第６図の回路動作を説明する。電源スイツチ１
１４をオンにしたままスイツチ１１５を接点ａに
切替えると、コンデンサ１１６の充電電流I₁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I₁により電磁コイル２７の励磁
が行われる。

次に、スイツチ１１５を接点ｂに切替えると、
コンデンサ１１６の放電電流I₂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の作動時間は長くなり、従つて、第７Ａ
図の充電電流I₁と同程度の作動時間が得らえる。

第６図の回路は、また、スイツチ１１５を接点
ｂに保持したまま、コンデンサ１１６が完全に放
電された後であつても、電源スイツチ１１４をオ
ンにしたときは、コンデンサ１１６の放電電流I₂
による電磁コイル２７の励磁を可能にしている。
すなわち、スイツチ１１５を接点ｂに保持したま
ま電源スイツチ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１１
９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１１８は接点NOに傾倒さ
れ、従つて、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１
１７′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ツチ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、電源オン時にスイツチ１１５が
接点ｂに傾倒しているときには、リレー回路によ
つてコンデンサ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
ようにしてある。

さらに、第６図においては、スイツチ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、電源スイツチ１１４をオンに
した場合には、接点ａからスイツチ１１５および
常閉接点NCを介してコンデンサ１６に充電電流
I₁が流れるが、リレー回路起動用コンデンサ１１
９には充電電流が流れず、従つて、リレー接点１
１８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I₁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ヤを動作させるた
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ツ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
ツチラインは、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
するスイツチラインのダイオードの極性は同一と
なつている。

前記２つのスイツチラインのリレーは、選択ス
イツ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。

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

〔作用〕

選択スイツチによつて選択された側のスイツチ
ラインが閉じると、交流電源から供給され該スイ
ツチラインのダイオード順方向に整流された電流
は、リレーコイルを通つ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、該閉じられた
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、上記対応するスイツチライン
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
つ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
よつ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、１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ツチ、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、スイツチ１がC₁が閉となる位置からC₂
が閉となる位置に切り替える場合について説明す
る。スイツチ１でC₁が閉のときは、、交流電源１
１１およびダイオード９によつて、コンデンサ２
は（第１図で）下側が正、スイツチ１側が負に充
電されている。このときスイツチ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ヤ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C₃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。

次にスイツチ１をC₂が閉となる位置からC₁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、アーマチヤ２４を下方へ押し下げる方向
に働き、アーマチヤ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、電磁コイル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C₄が閉となつている時間は、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つて
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。これによつて無駄な電
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
つて、スイツチ１をC₁からC₂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ヤを下
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
イツチ１をC₂からC₁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C₅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、電圧の増加に従つて
非直線的に抵抗値が減少する２端子素子、例え
ば、ツエナーダイオード、バリスタ、或いはダ
イオード等を接続する。これによつて電磁コイ
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、スイツチ１を
C₂からC₁へ切り替えたときに該電磁コイルを
流れる電流は、増加が抑えられて、例えば、第
４Ｃ図に示されるような電流変化の少い、より
改善された波形となり、電磁コイルの作用をよ
り確実なものとすることができる。

(ロ) 或いは、上記の符号Ｘの部分に、コンデンサ
を接続すると、スイツチ１をC₂から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、一般に前記の常開接点、特に常開接
点C₃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２
０を上記常開接点C₃と並列に接続する。これに
よつ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、電磁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
磁用制御回路が提供され、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ツチラインのリレーコ
イルによつて作動する常開接点によつて開閉され
るので、スイツ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つて接続されたダ
イオードを有し、別々の常開接点によつて選択さ
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、正負各々の電流値を任意
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ツチ１の接点C₁を閉と
したとき、第２Ｂ図はスイツチ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の実施例における電磁コ
イル励磁用制御回路を示す図、第４Ａ図は、第３
図の回路において、スイツチ１の接点C₂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、スイツチ１をC₁とした
ときに電磁コイルを流れる電流を示す図であつ
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、ツエナーダイオード、バリスタ、また
は、ダイオードを接続した場合に、スイツチ１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、
スイツチ１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５Ａ図および第５
Ｂ図は、本発明が適用される電磁弁の断面図であ
つて、第５Ａ図は、該電磁弁の閉止状態を、第５
Ｂ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ツチ１５の接点ａを閉と
たときに電磁コイルを流れる電流を示す図、第７
Ｂ図は、スイツチ１５の接点ｂ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……スイツチ、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、１２，１
９……抵抗、２１……枠、２２……キヤツプ、２
３……プレート、２４……アーマチヤ、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、１１
２，１２０……ダイオード、１１３，１１６，１
１９……コンデンサ、１１４，１１５……スイツ
チ、１１７……リレー、１１７′……リレー接点、
１２１，１２２……抵抗。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 一端が選択スイツチ１に接続されたコンデン
   サ２、 前記選択スイツチ１の一方の選択によつて、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のスイツチ
   ライン、 前記選択スイツチ１の他方の選択によつて、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のスイツ
   チラインであつて、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
   逆の極性をもつて接続される第２のスイツチライ
   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つて、前記第１の
   リレーコイル３の常開接点C₃、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
   の極性をもつて接続される第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つて、前記第
   ２のリレーコイル４の常開接点C₄、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と同一の極性をもつて接続される第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C₃が
   閉のとき前記電磁コイル５に並列にコンデンサ１
   ０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C₅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
   項のいずれか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、ツエナダイオードで
   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C₅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C₃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。