JPH0631256Y2

JPH0631256Y2 - 電磁弁駆動回路

Info

Publication number: JPH0631256Y2
Application number: JP19599987U
Authority: JP
Inventors: 博高崎
Original assignee: Nachi Fujikoshi Corp
Current assignee: Nachi Fujikoshi Corp
Priority date: 1987-12-25
Filing date: 1987-12-25
Publication date: 1994-08-22
Anticipated expiration: 2002-12-25
Also published as: JPH01100977U

Description

【考案の詳細な説明】（産業上の利用分野）本考案は産業用油空圧電磁弁駆動回路に関し、特に省エ
ネルギ形電磁弁駆動回路に関する。

（従来の技術）従来直流電磁弁を省電力化させて駆動する制御回路とし
ては、例えば第３図に示すようなドロッパ方式が知られ
ている。作動においては第４図に示すようにスイッチ(S
W)をtoでONすると、電磁弁コイル(25)に対してコイル起
動に必要な、起動電圧(21)及び起動電流(22)が印加され
タイマ回路 (20)が設定する所定時間経過後起動電圧・電流より低い
保持電圧(23)及び保持電流(24)でコイル (25)を保持する。又交流電磁弁においては、第５図に示
すようなドロッパ方式が知られている。

上記に示した方式の場合制御回路、第３図のトランジス
タＱ_ａ及び第５図の抵抗Ｒ_ｃは、ドロッパとして動作
し、各コイル電流を制限する。しかしこれらの方式で
は、コイル電流と、トランジスタＱ_ａ及び抵抗Ｒ_ｃを流
れる電流が同一であるため、トランジスタＱ_ａ及び抵抗
Ｒ_ｃの発熱が大でエネルギー損失が大きい。又放熱のた
めにトランジスタＱ_ａ及び抵抗Ｒ_ｃには大きな表面積が
必要となるなどの問題があった。又、交流コイルにおい
て、電磁弁切換不良でコイル焼けが発生するため、これ
が安全上非常に大きな問題でもある。第５図の回路はコ
イル焼けを防止できる回路であるが、コイル電流が抵抗
を通るのでコイル吸引力のために使われず、エネルギー
ロスと発熱の大きい等の問題があった。又例えば実開昭
62-192806号公報では、交流を全波整流し直列に２個の
電磁コイルを接続し、作動時１個のコイルのみ作動さ
せ、コイル保持時に２個のコイルに通電して、より少な
い電流でコイルを保持するものが開示されている。しか
しながらこのものは、直流ソレノイドであるために、コ
イルインダクタンスが大きく、ソレノイド起動時のコイ
ル電流の立ち上がりが遅く、切換時の応答性が遅かっ
た。又ソレノイドのオフ時にはフライホイール電流をカ
ットしなければ、リターン時間が遅くなり、そのための
回路が必要となった。

（考案が解決しようとする課題）従来直流方式においては、発熱をおさえかつ省エネルギ
効果を高めるために例えば実開昭59-131671号公報に記
載するようなPWM制御方式が利用されるが、交流電源に
おいて上述した従来方式以外には整流回路を使用し直流
に変えPWM制御をする以外に有効な方法がなかった。又
従来の交流コイルにおいて、電磁弁切換不良時に発生す
るコイル焼けに対する有効な防止方法がなかった。

本考案の目的は、交流（ＡＣ）電磁弁において上述した
従来製品の課題を解決し、かつ切換時の応答性が速く、
省エネルギ形でなおコイル焼けを防止できるような電磁
弁駆動回路を提供することにある。

（課題を解決するための手段）このため本考案は、交流（ＡＣ）電磁弁において中間タ
ップを介して直列に接続された第１のコイル及び第２の
コイルと、第１及び第２のコイルをON/OFFする主ＡＣ電
源用第１のスイッチと、前記中間タップに一端を接続さ
れて前記第２のコイルと並列に接続されかつトリガ用ホ
トトライアックにより開閉されるトライアックと、前記
第１のＡＣ電源とは別の制御電源にそれぞれ接続され
た、前記トリガ用ホトトライアックを照射可能な発光素
子、発光素子と直列に接続されたスイッチングトランジ
スタ、及びスイッチングトランジスタのベース電流をア
ースにバイパスするタイマ回路と、前記第１のスイッチ
と同期して前記制御電源をON/OFFする第２のスイッチ
と、を含むことを特徴とする電磁弁駆動回路を提供する
ことによって上述した従来技術の課題を解決した。

（作用）主ＡＣ電源及び制御電源スイッチを同期してONすると、
通電初期に第１のコイルのみを励磁して電磁弁のスプー
ルを切換えさせ、次にタイマ回路が設定する所定時間経
過後発光ダイオードが発光してトリガ用ホトトライアッ
クを照射して作動させてトライアックをOFFし、第１の
コイルと第２のコイルの両方を作動させ、両コイルのイ
ンピーダンスに対応した減少した電流でかつ２個のコイ
ルで電磁弁のスプールを保持する。

（実施例）次に本考案の実施例電磁弁制御回路につき図面を参照し
て説明する。第１図は本考案の実施例である電磁弁駆動
回路を示し、主ＡＣ電源励磁回路Ａと制御電源回路Ｂと
で構成される。電磁回路Ａは、中間タップ３を介して直
列に接続された第１のコイル１（巻数Ｎ_１）と第２のコ
イル２（巻数Ｎ_２）と、第１及び第２のコイル１，２を
ON/OFFする主ＡＣ電源用第１のスイッチ４と、中間タッ
プ３に一端を接続されて第２のコイル２と並列に接続さ
れたトライアックTRIACと、トライアックTRIACにトリガ
を供給する受光側トリガ用ホトトライアック５と、ホト
トライアック５に流れるトリガ電流を制限するための抵
抗R₃とからなり、トライアックTRIACが、ホトトライア
ック５によりトリガされることで、導通状態となり、コ
イル電流i₁は第１のコイル１からトライアックTRIACへ
流れ、主ＡＣ電源８′へもどるようにされている。又ホ
トトライアック５がOFFすることにより、トライアックT
RIACのトリガ電流が遮断され、トライアックTRIACがOFF
するので、コイル電流i₂はコイル１からコイル２へ流
れ、主ＡＣ電源８′へもどるようにされている。主ＡＣ
電源８，８′とは別の直流制御電源９，９′に接続され
た制御電源回路Ｂに、電流制限抵抗R₄、受光側ホトトラ
イアック５に対して発光側となる発光ダイオードLED即
ち発光素子、及びスイッチングトランジスタTr₁、が順
次直列に接続されており、さらにスイッチングトランジ
スタTr₁のベース７には制御電源９から電流制限抵抗R₂
を介して電流が供給されるとともに、この抵抗R₂の後か
らベース電流をアース９′にバイパスするタイマ回路10
が設けられている。タイマ回路10は抵抗R₂と直列に接続
されたスイッチングトランジスタTr₂と、トランジスタT
r₂のベース11への電源９からの電流を制限する抵抗R
₁と、ベース11とアース９′との間に介されたコンデン
サC₁とを含む。制御電源回路Ｂの電源スイッチ４′は、
主ＡＣ電源スイッチ４と同期してON/OFFするようにされ
ている。

作動においてはスイッチ４，４′がONされることにより
制御電源９（＋）よりベース電流制限抵抗R₁を通り、コ
ンデンサC₁に電荷が充電される。この時ｄ点の電位はR₁
×C₁の時定数をもって上昇する。又、ｄ点の電位がトラ
ンジスタTr₂のONできる電圧になっていない状態におい
て、トランジスタTr₁のベース７の電流は、ベース電流
制限抵抗R₂を通して供給され、ON状態となっている。す
なわちホトトライアック５に対し発光する発光ダイオー
ドLEDに、電流制限抵抗R₄を通して電流が流れ発光し、
トリガ用ホトトライアック５を照射しON状態にさせる。
そこでトライアックTRIACはホトトライアック５により
トリガされONの状態となり電源より第１のコイル１（巻
線数ｎ_１）から、トライアックTRIACを通り電源側に電
流ｉ_１が流れる。

ここで電磁コイル１のリアクタンスをL₁、コイル１の抵
抗をR₀，ω＝２πｆとすると、コイル１のインピーダン
スZ₁は、 Z₁＝R₀＋ｊωL₁……(1) で表わすことができ、又起動電流である回路電流ｉ
_１は、主ＡＣ電源電圧をｖとすると、で表わすことができる。

そこでスイッチ４．４′が第２図に示すようにtoでONさ
れ、ｔ_１の時点（Ｄ区間）まで、即ちタイマ回路10のR₁
×C₁の時定数で設定された時間経過前においては、第２
図Ｄ区間に示すような電磁弁スプール切換時に必要な電
流ｉ_１をあたえることができる。ただし、式(1)であた
えられるL₁は電磁コイルの可動鉄心の移動による電磁ス
プール切換後のインダクタンスの値であり、スイッチ４
ON後可動鉄心移動前（第２図Ｃ区間）においてはインダ
クタンスが小さいため、ラッシュ電流として発生する。
次にコンデンサC₁に電荷が蓄積されて、ｄ点の電位がト
ランジスタTr₂がONできる電圧まで上昇すると、トラン
ジスタTr₁は、ベース電流制限抵抗R₁よりベース電流の
供給を受けON状態となる。この状態において電流制限抵
抗R₂よりトランジスタTr₁のベースへ流れていたベース
電流は、トランジスタTr₂へ流れ込み、これによってト
ランジスタTr₁のベース電流はアース９′に戻されるこ
とにより０となって遮断され、トランジスタTr₁はOFF状
態となる。そこで発光ダイオードLEDの発光はなくな
り、ホトトランジスタ５がOFF、ホトトライアック６
は、OFFとなりトライアックTRIACのトリガー回路は遮断
され、トライアックTRIACはOFFとなる。この状態では両
コイル１，２に電流ｉ_２が流れ、第２図のＥ区間の状態
となる。

ここで両コイル１，２全体にインビーダンスはZ₂は、コ
イル２の抵抗をＲ_ｓ、インダクタンスをL₂とすると、 Z₂＝R₀＋ＪωL₁＋Ｒ_ｓ＋ＪωL₂……(3) で表わすことができ、又保持電流である負荷電流ｉ
_２は、で表わすことができる。

式(3)と式(4)を比較して明らかなようにタイマ設定時間
経過前（第２図Ｄ区間）における電流値ｉ_１と、タイマ
設定時間経過後（第２図Ｅ区間）における電流値ｉ_２と
では、タイマー設定時間経過後の方が、負荷電流が小さ
くなる。つまり消費電力が小さくなる。ただし負荷電流
ｉ_２はバルブの最低保持電流＜負荷電流ｉ_２＜負荷電流ｉ_１となるよう巻線数ｎ_１ｎ_２及び線径が設定されている。
以上において、タイマ回路10のR₁，C₁を変えて時定数を
換えることにより、トライアックTRIACの所望のON時間
を設定でき、また第１及び第２のコイル１，２の巻数ｎ
_１ｎ_２の巻線比を変えることによって、上記起動電流ｉ
_１及び保持電流ｉ_２を調整できる。

（考案の効果）以上説明したように本考案の電磁弁駆動回路では、電磁
コイルを巻数ｎ_１と巻数ｎ_２の第１及び第２のコイルに
分けるように中間タップを設け、第２のコイルに並列に
タイマ回路で作動されるスイッチ素子を接続することに
より、通電初期においてスイッチ素子をONし、第１のコ
イルのみに起動電流を流し、低インピーダンスによる高
速起動を可能にし、タイマ回路で設定した時間経過後、
スイッチ素子をOFFし、第１及び第２のコイルに保持電
流を流すことにより電流レベルを保持電流レベルまで低
下させるように構成したので、電磁弁の大幅な省電力化
が図れ、また通電初期からタイマ時間設定までのみスイ
ッチ素子に通電されるためスイッチ素子にかかる負担が
小さくてすみ、かつ２個のコイルで保持するので、電磁
弁切換保持等で発生するコイル焼損をなくし、交番磁界
による消磁効果により、高速リターンを可能にする電磁
弁駆動回路を提供するものとなった。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の実施例電磁弁駆動回路の電気回路図、
第２図は第１図の回路のコイルへの入力電圧電流波形を
示すタイムチャートである。第３図及び第５図は従来の
電磁弁駆動回路のそれぞれ異る電気回路図を示し、第４
図は第４図のコイルに流れる(イ)電圧(ロ)電流をそれぞれ
示すタイムチャートである。１，２……コイル、３……中間タップ、４，４′……ス
イッチ、５……トリガ用ホトトライアック、８，８′…
…主ＡＣ電源、９，９′……制御電源、10……タイマ回
路、TRIAC……トライアック、LED……発光ダイオード
（発光素子）

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

【請求項１】交流（ＡＣ）電磁弁において中間タップを
介して直列に接続された第１のコイル及び第２のコイル
と、第１及び第２のコイルをON/OFFする主ＡＣ電源用第
１のスイッチと、前記中間タップに一端を接続されて前
記第２のコイルと並列に接続されかつトリガ用ホトトラ
イアックにより開閉されるトライアックと、前記第１の
ＡＣ電源とは別の制御電源にそれぞれ接続された、前記
トリガ用ホトトライアックを照射可能な発光素子、発光
素子と直列に接続されたスイッチングトランジスタ、及
びスイッチングトランジスタのベース電流をアースにバ
イパスするタイマ回路と、前記第１のスイッチと同期し
て前記制御電源をON/OFFする第２のスイッチと、を含む
ことを特徴とする電磁弁駆動回路。