JPH0547654U - 電磁弁駆動回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本考案は、電磁弁を作動するための電磁弁駆
動回路に関し、電磁弁の作動に必要な電力消費量を、簡
易な回路構成により従来より大幅に低減することができ
るとともに、回路を充分に小型化することを目的とす
る。 【構成】 直流電源の一対の端子間に、切換スイッチ，
電磁弁のソレノイドコイル，ＮＰＮ型またはＰＮＰ型の
トランジスタのコレクタおよびエミッタを直列に配置す
るとともに、切換スイッチまたは直流電源の負極とトラ
ンジスタのベースとの間にコンデンサとバイアス抵抗を
直列に接続し、さらに、コンデンサに並列に電流制限用
抵抗を接続して構成する。また、コンデンサに換えて導
通タイマーを配置して構成する。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、電磁弁を作動させるための電磁弁駆動回路に関する。

【０００２】

【従来の技術】

一般に、工作機械，産業機械等の各種装置では、空気圧、油圧等の流体管路の 開閉を行うために、電磁弁が多用されている。

【０００３】 図８はこの種の電磁弁を示すもので、この電磁弁では、鉄心１１とソレノイド コイル１３とからなるソレノイド１５のソレノイドコイル１３に、直流電源１７ から電流を流すと、ソレノイド１５が励磁され、弁体１９が、引張スプリング２ １の付勢力に抗して、ソレノイド１５に吸引され、流体通路２３の開閉が行われ る。

【０００４】 従来、この種の電磁弁を作動させるための電磁弁駆動回路としては、例えば、 実開昭５７−３０４６７号公報に開示されるものが知られており、この電磁弁駆 動回路によれば、電磁弁の作動に必要な電力消費量を、有効に低減させることが できる。

【０００５】 しかしながら、この電磁弁駆動回路では、トランジスタ，符号変換器，抵抗素 子、コンデンサ，ダイオードなどの多種多数の素子を使用して回路を形成してい るため、回路構成が複雑になりコストが増大するという問題があった。

【０００６】 また回路が比較的大きくなるため、駆動回路を内蔵する電磁弁も大型化すると いう問題があった。 一方、従来の電磁弁は、初期作動時には多くの電流を必要とし、一度開或いは 閉状態となれば、初期電流の数分の一の電流でも、安定に弁体のその状態を保持 し続けることが知られている。（例えば実開昭６２−８４７６号公報参照）。

【０００７】 ここで、このような公知事実を利用して、本考案の出願人は、実願平３−３５ ９４２号において上述した欠点を解決することができる電磁弁駆動回路について 出願した。

【０００８】 この電磁弁駆動回路は、図９に示すように直流電源１７に、電磁弁のソレノイ ドコイル１５とコンデンサ２５とを直列に接続すると共に、コンデンサ２５に並 列に、抵抗２７を接続し、コンデンサ２５と抵抗２７の値を、コンデンサ２５が 充電されるまでの間において、所定の駆動電圧がソレノイドコイル１５に印加さ れるような値に設定し、且つ抵抗２７の値をコンデンサ２５が充電された後にお いて、駆動電圧より小さい所定の保持電圧がソレノイドコイル１５に印加される ような値に設定してなるものである。

【０００９】 このような電磁弁駆動回路では、直流電源１７のスイッチＳＷがオンされると 、コンデンサ２５が充電されるまでの間においては、ソレノイドコイル１５に弁 体を駆動可能な所定の駆動電圧が印加される。コンデンサ２５が充電された後に おいては、駆動電圧より小さい所定の保持電圧がソレノイドコイル１５に印加さ れるため、電磁弁の作動に必要な電力消費量を、非常に簡易な回路構成により従 来より大幅に低減することができる。

【００１０】

【考案が解決しようとする課題】

しかしながら、この電磁弁駆動回路では、回路が非常に簡易である反面、所定 の電流を得ようとするとコンデンサ２５の容量が大きくなり、コンデンサ２５の ために、回路の外形寸法が大きくなり、回路を小型の電磁弁に内蔵することが困 難となるという問題があった。

【００１１】 本考案は、かかる従来の問題を解決するためになされたもので、電磁弁の作動 に必要な電力消費量を、小型化した回路素子で構成することができる電磁弁駆動 回路を提供することを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】

請求項１記載の電磁弁駆動回路は、直流電源に電磁弁のソレノイドコイルと、 その作動用トランジスタと、切換スイッチとを直列接続し、トランジスタのベー スの電位を制御して開閉させて、ソレノイドコイルを作動させる電磁弁駆動回路 において、前記ソレノイドコイルの一方端は直流電源の負極と、また前記切換ス イッチの一方端は直流電源の正極と接続され、トランジスタのエミッタを前記ソ レノイドコイルの他方端と接続し、トランジスタのコレクタを切換スイッチの他 方端と接続し、コンデンサ・抵抗素子の並列接続回路とトランジスタの動作用バ イアス抵抗素子との直列接続回路を、前記トランジスタのベース・コレクタ間に 接続して構成する。

【００１３】 請求項２記載の電磁弁駆動回路は、請求項１記載のとおりソレノイドコイルと 切換スイッチの各一方端を直流電源と接続した電磁弁駆動回路において、トラン ジスタのコレクタをソレノイドコイルの他方端と接続し、トランジスタのエミッ タを切換スイッチの他方端と接続し、コンデンサ・抵抗素子の並列接続回路とト ランジスタの動作用バイアス抵抗素子との直列接続回路を、トランジスタのベー ス及び直流電源の一方端に接続して構成する。

【００１４】 請求項３記載の電磁弁駆動回路は、前記コンデンサと並列接続された抵抗素子 を、前記切換スイッチのオンにより導通状態とされ所定時間後に非導通状態とさ れるタイマ装置と置換して構成する。

【００１５】

【作用】

請求項１及び請求項２記載の電磁弁駆動回路では、トランジスタのベースの電 位を制御して電磁弁を駆動する回路において、直流電源の切換スイッチがオンさ れると、コンデンサが充電されるまでの間においては、トランジスタのベースに 比較的大きいベース電流が流れ、このベース電流がトランジスタにより増幅され 、ソレノイドコイルに、弁体を駆動可能な所定の駆動電流が印加される。 そし てコンデンサが充電された後においては、電流制限用抵抗の働きにより、前記ベ ース電流が非常に小さくなり、当初の駆動電流より小さい所定の保持電流がソレ ノイドコイルに印加される。

【００１６】 請求項３記載の電磁弁駆動回路では、直流電源と接続された切換スイッチがオ ンされると、タイマ装置が導通状態とされ、予め定められた所定時間だけ、トラ ンジスタのベースに比較的大きいベース電流が流れ、このベース電流がトランジ スタにより増幅され、ソレノイドコイルに、弁体を駆動可能な所定の駆動電流が 印加される。

【００１７】 そして、所定時間経過後には、タイマ装置がオフされて非導通状態とされ、電 流制限用抵抗の働きにより、前記ベース電流が非常に小さくなり、当初の駆動電 流より小さい所定の保持電流がソレノイドコイルに印加される。

【００１８】

【実施例】

以下本考案について図面に示す実施例により詳細に説明する。 図１は本考案の電磁弁駆動回路においてＮＰＮ型のトランジスタを使用する実 施例を示している。図１において、３１は例えば２４Ｖの直流電源、３３は切換 スイッチ、３７はＮＰＮ型トランジスタ、４３はソレノイドコイル、４７はコン デンサ、４９は動作用バイアス抵抗素子、５１は電流制限用の抵抗素子でコンデ ンサ４７と並列接続されたものを示す。

【００１９】 そしてソレノイドコイル４３の一方端は直流電源３１の負極と、また切換スイ ッチ３３の一方端は直流電源３１の正極と、ＮＰＮ型トランジスタ３７のエミッ タであるエミッタ４１はソレノイドコイル４３の他方端と、同トランジスタ３７ のコレクタであるコレクタ３９は切換スイッチ３３の他方端と接続している。ま たコンデンサ４７・抵抗素子５１の並列接続回路と動作用バイアス抵抗素子４９ との直列接続回路を、トランジスタのベース（ベース）４５・コレクタ（コレク タ）３９間、即ちトランジスタのベースと切換スイッチの一方端との間に接続す る。

【００２０】 更に図２に示すように、コンデンサ４７、電流制限用抵抗５１、バイアス抵抗 ４９の値と、トランジスタ３７の特性値が、コンデンサ４７が充電されるまでの 時間Ｔ₁ の間において、ピークを示すソレノイドコイル４３の所定の駆動電流Ｉ ₁ が印加できるような値に設定する。また電流制限用抵抗５１の値は、コンデン サ４７が充電された後において、駆動電流Ｉ₁ より小さい所定の保持電流Ｉ₂ が ソレノイドコイル４３に印加できるような値に設定する。

【００２１】 即ち、図２において駆動電流Ｉ₁ は電磁弁の弁体を駆動するために、ソレノイ ドコイル４３に必要とされる電流である。本考案の実施例では直流電源３１の両 端電圧を２４Ｖとして、スイッチをオンしたときソレノイドコイル４３に流れる 電流で良い。また保持電流Ｉ₂ は電磁弁の弁体を保持するためにソレノイドコイ ル４３に必要とされる電流であり、一般に駆動電流Ｉ₁ より充分に小さく、この 実施例ではコイル両端の電圧が２．４６Ｖ程度となって流れる電流である。

【００２２】 上述した電磁弁駆動回路では、直流電源３１の切換スイッチ３３がオンされる と、コンデンサ４７が充電されるまでの間においては、トランジスタ３７のベー ス４５に比較的大きいベース電流（Ｉ_BE）が流れ、このベース電流を増幅したコ レクタ電流（Ｉ_CE）がソレノイドコイル４３に流れ、弁体を駆動可能な所定の駆 動力を発生させる。

【００２３】 そしてコンデンサ４７が充電された後においては、電流制限用抵抗５１の働き により、ベース電流が非常に小さいベース電流（Ｉ_be）となり、このベース電流 を増幅したコレクタ電流（Ｉ_ce）は前記駆動電流Ｉ₁ より小さい値であって、ソ レノイドコイル４３に流れる。

【００２４】 しかして以上のように構成された電磁弁駆動回路では、当初にトランジスタの ベース電流を増幅してソレノイドコイルを動作させることで良く、電磁弁の初期 作動時にのみソレノイドコイル４３への印加電流Ｉを駆動電流Ｉ₁ として、弁体 の保持後には駆動電流Ｉ₁ より小さい保持電流Ｉ₂ により弁体を保持するように したので、電磁弁の作動に必要な電力消費量を従来より大幅に低減することがで きる。

【００２５】 本考案ではトランジスタを使用し、当初にコンデンサ４７が充電されるまでベ ース電流を流すことで良いから、コンデンサ４７の容量を比較的小さくすること が可能であり、回路の小型化を計ることができる。また、保持電流Ｉ₂ が駆動電 流Ｉ₁ よりも充分に小さな値となるため、ソレノイドコイル４３に保持電流Ｉ₂ を連続的に印加しても、電磁弁４３のソレノイドコイル４３の温度上昇が小さく 、ソレノイドに焼損や性能劣化の生じることが無くなる。

【００２６】 図３は本考案の電磁弁駆動回路の第２実施例としてＰＮＰ型トランジスタを使 用する場合を示している。図３において、５３はＰＮＰ型のトランジスタを示し 、その他図２と同一符号は同様のものを示している。この実施例において、ＰＮ Ｐ型トランジスタ５３のコレクタ３９をソレノイドコイル４３の他方端と、同ト ランジスタ５３のエミッタ４１を切換スイッチ３３の他方端と接続し、図２と同 様なコンデンサ４７、抵抗素子４９，５１の接続回路をトランジスタ５３のベー ス４５と直流電源３１の負極間に接続する。

【００２７】 図３に示すように構成された電磁弁駆動回路において、切換スイッチ３３をオ ンした直後にコンデンサ４７が充電を開始する動作は、図２の場合と同一で、電 流の向きが異なるのみである。そしてトランジスタのベース電流が増幅されて、 ソレノイドコイル４３に流れるときは、ソレノイドコイル４３において図２と同 一方向に駆動電流・保持電流が流れる。そのため図３に示す回路の作用効果は図 ２の場合とほぼ同様である。

【００２８】 図４は、本考案の第３の実施例を示すもので、この実施例では、上述した第１ の実施例における切換スイッチ３３と直流電源３１の負極との間に、発光ダイオ ード５５および抵抗５７が直列に接続され、表示回路５９が形成されている。

【００２９】 このように構成された電磁弁駆動回路においても、図１に示した実施例とほぼ 同様の効果を得ることができるが、この実施例では更に切換スイッチ３３がオン すると発光ダイオード５５が点灯するため、外部から電磁弁の切換状態を確認す ることが可能となる。

【００３０】 図５は、本考案の第４の実施例を示すもので、この実施例では上述した第２の 実施例において、切換スイッチ３３と直流電源３１の負極との間に、発光ダイオ ード５５および抵抗５７が直列に接続され、表示回路６１が形成されている。

【００３１】 このように構成された電磁弁駆動回路においても第３の実施例とほぼ同様の効 果を得ることができる。 図６は、本考案の第５の実施例を示すもので、この実施例では図１に示したコ ンデンサに代えてタイマ装置６３を接続している。このタイマ装置６３は切換ス イッチ３３のオンにより導通状態とされ、所定時間例えば図２に示すＴ₁ の時間 後に非導通状態とされる。このように構成された電磁弁駆動回路においても、図 １に示した実施例とほぼ同様の効果を得ることができる。

【００３２】 図７は・本考案の第６の実施例を示すもので、この実施例では図３に示したコ ンデンサに代えて、タイマ装置６７を接続している。このように構成された電磁 弁駆動回路においても、図１に示した実施例とほぼ同様の効果を得ることができ る。

【００３３】 なお、以上述べた実施例では、定格電流即ち、弁体の切換えに必要な電流を、 且つ弁体保持中の発熱により機器への影響のない２４Ｖの電源から得て、ソレノ イドコイルに印加し、その後にこの電流より充分に小さい保持電流をソレノイド コイルに印加した例について説明したが、本考案はかかる実施例に限定されるも のではない。例えば直流電源として予め中間２４Ｖ端子付きの４８Ｖの電源を準 備して置き、常時は２４Ｖの端子と一方の端子との電圧を利用し、若し４８Ｖの ように高い電圧を利用するときは、当初においてその電圧で回路の動作を開始さ せ、コンデンサの充電後に２４Ｖ電源と接続を切換えるように、切換スイッチを 構成しておく。

【００３４】 即ち、一般にソレノイド部は、長期間の使用により固定鉄心と可動鉄心との衝 突により、ストロークが長くなったり、或いは磨耗などにより必要とされる駆動 電流が多大となる傾向があり、長期間の使用により作動不良を起こす虞れがある が、上述したように、最初に大電圧を与えて定格電流よりも大電流を印加するこ とにより、作動不良をなくし、長寿命化を計ることができ、しかも、切換え後は 、定格電流よりも充分に小さい保持電流に落とすことで消費電力を減少すること ができる。

【００３５】 なお、この例では最初に印加される電流が、定格電流より高い値となるが、こ の印加時間は電磁弁の弁体を駆動する例えば５ミリ秒程度の時間であるため、発 熱などによる機器への影響は殆ど無視することができる。

【００３６】 本考案により構成した電磁弁駆動回路を電磁弁に搭載するとき、各構成素子を 単独のもの、或いは複合部品とし、また集積回路化することができる。

【００３７】

【考案の効果】

このようにして本考案によると、トランジスタがベース電流を増幅する動作を 行うため、電磁弁の当初の作動に必要な電流と、保持電流を低電流化することが でき、電力消費量の低下と回路部品特にコンデンサの外形寸法を小型化すること ができるという効果が大きい。また部品が小型化されるため基板などに組込んだ ときも小型になる。更に動作表示回路を使用すれば回路動作を視認することが容 易である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の電磁弁駆動回路の第１実施例を示す回
路図である。

【図２】図１の電磁弁駆動回路のソレノイドコイルへの
印加電流を示すタイムチャートである。

【図３】本考案の電磁弁駆動回路の第２の実施例を示す
回路図である。

【図４】本考案の電磁弁駆動回路の第３の実施例を示す
回路図である。

【図５】本考案の電磁弁駆動回路の第４の実施例を示す
回路図である。

【図６】本考案の電磁弁駆動回路の第５の実施例を示す
回路図である。

【図７】本考案の電磁弁駆動回路の第６の実施例を示す
回路図である。

【図８】従来の電磁弁を示す説明図である。

【図９】本出願人が先に出願した電磁弁駆動回路を示す
回路図である。

【符号の説明】

３１ 直流電源 ３３ 切換スイッチ ３７ ＮＰＮ型トランジスタ ３９ コレクタ ４１ エミッタ ４３ ソレノイドコイル ４７ コンデンサ ４９ バイアス抵抗 ５１ 電流制限用抵抗 ６３ タイマ装置

Claims (3)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 直流電源に電磁弁のソレノイドコイル
   と、その作動用トランジスタと、切換スイッチとを直列
   接続し、トランジスタのベースの電位を制御して開閉さ
   せて、ソレノイドコイルを作動させる電磁弁駆動回路に
   おいて、 前記ソレノイドコイルの一方端は直流電源の負極と、ま
   た前記切換スイッチの一方端は直流電源の正極と接続さ
   れ、 トランジスタのエミッタを前記ソレノイドコイルの他方
   端と接続し、トランジスタのコレクタを切換スイッチの
   他方端と接続し、 コンデンサ・抵抗素子の並列接続回路とトランジスタの
   動作用バイアス抵抗素子との直列接続回路を、前記トラ
   ンジスタのベース・コレクタ間に接続したことを特徴と
   する電磁弁駆動回路。
2. 【請求項２】 請求項１記載のとおりソレノイドコイル
   と切換スイッチの各一方端を直流電源と接続した電磁弁
   駆動回路において、トランジスタのコレクタをソレノイ
   ドコイルの他方端と接続し、トランジスタのエミッタを
   切換スイッチの他方端と接続し、コンデンサ・抵抗素子
   の並列接続回路とトランジスタの動作用バイアス抵抗素
   子との直列接続回路を、トランジスタのベース及び直流
   電源の一方端に接続したことを特徴とする電磁弁駆動回
   路。
3. 【請求項３】 前記コンデンサと並列接続された抵抗素
   子を、前記切換スイッチのオンにより導通状態とされ所
   定時間後に非導通状態とされるタイマ装置と置換したこ
   とを特徴とする請求項１，２のいずれか一項に記載した
   電磁弁駆動回路。