JPH0739249U

JPH0739249U - サージアブソーバ回路およびそれを用いた電磁弁

Info

Publication number: JPH0739249U
Application number: JP6853893U
Authority: JP
Inventors: 俊基川村
Original assignee: Koganei Corp
Current assignee: Koganei Corp
Priority date: 1993-12-22
Filing date: 1993-12-22
Publication date: 1995-07-14

Abstract

(57)【要約】【目的】駆動電流の遮断時に誘導性負荷に発生するサ
ージエネルギーを素早く吸収し、負荷に対するサージ電
圧を許容してオフ作動の遅れを短縮し、かつ駆動回路に
印加されるサージ電圧を抑制して作動する回路および機
械の誤動作、および電源側への悪影響を防止できるサー
ジアブソーバ回路を提供する。【構成】電磁弁の駆動用ソレノイドに発生されるサー
ジエネルギーを吸収するサージアブソーバ回路であっ
て、直流駆動回路に接続される電磁弁駆動用のソレノイ
ド１と、このソレノイド１に直列接続され、エミッタ・
コレクタ間に抵抗２を接続したトランジスタ３からなる
スイッチング回路４と、ソレノイド１およびスイッチン
グ回路４に対して並列接続されるダイオード５とからな
り、直流電圧の遮断時に、ソレノイド１に発生するサー
ジエネルギーがスイッチング回路４の抵抗２およびダイ
オード５によって吸収されるように構成されている。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、誘導性負荷のサージ対策技術に関し、特に電磁弁駆動用ソレノイドなどの誘導性のソレノイド負荷に対する駆動電流の遮断時に発生するサージエネルギーの迅速な吸収が可能とされるサージアブソーバ回路およびそれを用いた電磁弁に適用して有効な技術に関する。

【０００２】

【従来の技術】

たとえば、各種機械の作動を制御するためのアクチュエータとして、近年では電磁弁、電磁リレー、電磁ブレーキなどのソレノイド回路が広く用いられている。このようなソレノイド回路においては、たとえば駆動電流の供給によってソレノイドに電磁力を発生させて、この電磁力を上記機械の作動に関与させるとともに、その駆動電流を遮断することによってソレノイドの電磁力を消勢させ、上記機械の作動を復帰させるように制御することができる。

【０００３】しかしながら、このようなソレノイド回路においては、ソレノイドが誘導性負荷であるために、直流負荷電流の遮断時に逆起電力による大きなサージ電圧が発生し、これが絶縁破壊を誘起したり、サージ電流の過渡振動波が外部回路にノイズとして侵入し、誘導障害を引き起こすなどの問題が生じている。

【０００４】そこで、このためのサージ抑制対策として、従来からソレノイド回路のソレノイドに対してダイオードを並列に接続し、直流駆動電流の遮断時にソレノイドに流れるサージ電流を、このダイオードに順方向に流すようにした回路技術が用いられている。

【０００５】

【考案が解決しようとする課題】

ところが、前記のようなソレノイド回路においては、サージ電流のほとんどをソレノイドで消費することになり、誘導性負荷特有の過渡特性によって、その消費に時間がかかる。すなわち、このようなダイオードによるサージ対策のみでは、駆動電源の遮断時からソレノイドによるバルブ切り換えの時までに時間がかかり過ぎるという問題がある。

【０００６】そこで、本考案の目的は、駆動電流の遮断時に誘導性負荷に発生するサージエネルギーをスイッチング回路および整流素子によって素早く吸収し、負荷に対するサージ電圧を許容してオフ作動の遅れを短縮し、かつ駆動回路に印加されるサージ電圧を抑制して作動する回路および機械の誤動作および電源側への悪影響を防止することができるサージアブソーバ回路を提供することにある。

【０００７】本考案の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。

【０００８】

【課題を解決するための手段】

本願において開示される考案のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、下記のとおりである。

【０００９】すなわち、本考案のサージアブソーバ回路は、直流駆動回路に接続される誘導性のソレノイド負荷と、このソレノイド負荷に直列接続され、エミッタ・コレクタ間に抵抗を接続したトランジスタからなり、ソレノイド負荷に発生されるサージエネルギーを吸収するスイッチング回路と、ソレノイド負荷およびスイッチング回路に対して並列接続され、サージエネルギーをスイッチング回路とともに吸収する整流素子とを備えるものである。

【００１０】また、本考案の電磁弁は、前記サージアブソーバ回路を用い、誘導性のソレノイド負荷を電磁弁駆動用ソレノイドとし、この電磁弁駆動用ソレノイドに発生されるサージエネルギーをサージアブソーバ回路により吸収するものである。

【００１１】

【作用】前記したサージアブソーバ回路およびそれを用いた電磁弁によれば、誘導性のソレノイド負荷に対して、エミッタ・コレクタ間に抵抗を接続したトランジスタからなるスイッチング回路と整流素子とが接続されることにより、駆動電流の流通時は、抵抗に電流がほとんど流れないので、抵抗の影響を無視してソレノイド負荷を駆動させることができる。

【００１２】一方、駆動電流の遮断時には、誘導性のソレノイド負荷に発生するサージエネルギーを、抵抗およびトランジスタによるスイッチング回路と整流素子によって素早く吸収し、ソレノイド負荷に対しては、スイッチング回路によってサージ電圧を許容してオフ作動の遅れを短縮することができる。

【００１３】その上、ソレノイド負荷に連動する駆動回路に対しては、印加されるサージ電圧を抑制して、ソレノイド負荷に対する電流の流通および遮断に基づいて作動する回路および機械の誤動作を防止し、かつサージアブソーバ回路に接続される電源側への悪影響を抑制することができる。

【００１４】これにより、ソレノイド負荷に対するサージ対策が可能となり、特に電磁弁などの駆動用ソレノイドのサージアブソーバ回路として用いた場合には、電磁弁の応答性を向上させ、信頼性の高い制御を可能とすることができる。

【００１５】

【実施例】

図１は本考案の一実施例であるサージアブソーバ回路を示す回路図、図２は本実施例のサージアブソーバ回路の動作を説明する信号波形図、図３は本実施例におけるサージアブソーバ回路の変形例を示す回路図である。

【００１６】まず、図１により本実施例のサージアブソーバ回路の構成を説明する。

【００１７】本実施例のサージアブソーバ回路は、たとえば駆動用ソレノイドを内蔵する電磁弁に用い、この電磁弁駆動用ソレノイドに発生されるサージエネルギーを吸収するサージアブソーバ回路とされ、直流駆動回路に接続される電磁弁駆動用のソレノイド（ソレノイド負荷；Ｌ）１と、このソレノイド１に直列接続され、エミッタ・コレクタ間に抵抗（Ｒ）２を接続したトランジスタ（Ｑ）３からなるスイッチング回路４と、ソレノイド１およびスイッチング回路４に対して並列接続されるダイオード（整流素子；Ｄ）５とから構成されている。

【００１８】このサージアブソーバ回路は、入力端子６，７を通じて、外部に接続される直流駆動電源８にソレノイド制御用のスイッチ（または接点；ＳＷ）９を介して接続され、このスイッチ９の閉時における直流駆動電源８による電圧の印加によってソレノイド１に駆動用電流が供給され、一方この電圧の遮断時には、ソレノイド１に発生されるサージエネルギーがスイッチング回路４およびダイオード５により迅速に吸収されるようになっている。

【００１９】また、スイッチング回路４には、たとえばＰＮＰ型のトランジスタ３が用いられ、このトランジスタ３のエミッタが正電位側の入力端子６に接続され、コレクタはソレノイド１を通じて負電位側の入力端子７に接続され、ベースも抵抗１０を介して負電位側の入力端子７に接続されている。

【００２０】さらに、トランジスタ３のエミッタとコレクタの間には、ソレノイド１に対する駆動用電流の遮断時に誘起されるサージ電流を流すための抵抗２が接続され、この抵抗２の値としてはサージ電流が流れたときの抵抗２の両端電圧がトランジスタ３の耐電圧を越えないような抵抗値に選択される。

【００２１】また、トランジスタ３の選定においても、ソレノイド１を駆動するための電圧、電流の仕様を満足するとともに、サージ電流の発生時における安全動作領域、すなわち実際上素子破壊に至ることのない動作領域と、発熱量の検討が必要となるが、本実施例のようにエミッタ・コレクタ間に抵抗２が接続される場合には、サージ電流の発生時にトランジスタ３に電流を流す必要がないので、安全動作領域と発熱量がほとんど無視できるようになっている。

【００２２】次に、本実施例の作用について、図２の信号波形図に基づいてサージアブソーバ回路の動作を説明する。

【００２３】まず、外部に接続されるスイッチ９をオンにすると（図２(a) ）、直流駆動電源８からサージアブソーバ回路の入力端子６，７に直流電圧Ｖ_Iが供給され、スイッチング回路４のトランジスタ３のベース・エミッタ間に電流Ｉ_Bが流れる。

【００２４】これによって、トランジスタ３のエミッタ・コレクタを通じてソレノイド１にソレノイド駆動用の電流Ｉ_Lが流れる。この電流Ｉ_Lは、たとえば電磁弁の切り換えなどにより一時的に変動するものの、図２(b) に示すように直流電圧Ｖ_Iの供給直後に急速に上昇して、その後は定常値を保つ。

【００２５】このとき、トランジスタ３は飽和動作状態となり、Ｖ_L≒Ｖ_Ｉとなる。つまり、ソレノイドの両端電圧Ｖ_Ｌは、図２(c) に示すように、直流
電圧Ｖ_Iのほとんどが印加された状態となっている。

【００２６】このような直流電圧Ｖ_Iの印加状態では、トランジスタ３のエミッタ・コレクタ間に接続された抵抗２には、ほとんど電流Ｉ_Rが流れることなく、従ってソレノイド１に流れる電流Ｉ_Lは、Ｉ_L≒Ｉ_Q−Ｉ_B となる。

【００２７】すなわち、トランジスタ３に接続した抵抗２の影響はほとんど無視してソレノイド１を励磁状態とすることができ、このソレノイド１の励磁により、ソレノイド１に接続される回路を作動させ、さらに機械を動作させることができる。

【００２８】続いて、ソレノイド１の励磁状態から、外部に接続されるスイッチ９をオフにすると（図２(a) ）、直流駆動電源８からサージアブソーバ回路の入力端子６，７に供給されていた直流電圧Ｖ_Iが遮断され、この遮断に伴ってサージ電圧がソレノイド１に誘起される。

【００２９】そして、この直流電圧Ｖ_Iの遮断時以後も、サージ電流Ｉ_Lがソレノイド１を含むサージアブソーバ回路に流れ、意に反してソレノイド１が励磁され続ける状態となるが、本実施例においては、トランジスタ３のエミッタ・コレクタ間に接続された抵抗２によりこのサージエネルギーによる影響を抑制することができる。

【００３０】すなわち、直流電圧Ｖ_Iの遮断時には、トランジスタ３のエミッタ・コレクタ間の電流Ｉ_Qが流れず、ソレノイド１に流れる電流Ｉ_Lは、Ｉ_L＝Ｉ_R となるため、抵抗２の両端に電圧Ｖ_Rが発生する。

【００３１】このとき、抵抗２の両端の電圧Ｖ_Rは、Ｖ_R＝Ｉ_L／Ｒとなり、サージエネルギーによるサージ電流Ｉ_Lはダイオード５を通じて抵抗２に吸収される。

【００３２】これにより、直流電圧Ｖ_Iの遮断時に発生するサージ電流Ｉ_Lを、図２(b) に示すように、破線で示すダイオード５のみの従来例に比べて急速に、たとえば従来はおよそ３０msec以上で徐々に低下したのに対し、本実施例ではおよそ４msec で低下させることができる。

【００３３】同時に、ソレノイド１の電圧Ｖ_Lは、図２(c) に示すようにサージ電圧（Ｖ_R ＋Ｖ_I）が発生した後に瞬時に非励磁状態となり、このソレノイド１の非励磁によってソレノイド１に接続される回路の作動を停止させ、さらに機械を停止させることができる。

【００３４】従って、本実施例のサージアブソーバ回路によれば、ソレノイド１に対して、ダイオード５の他にエミッタ・コレクタ間に抵抗２を接続したトランジスタ３からなるスイッチング回路４が接続されることにより、直流電圧Ｖ_Iの遮断時には、ソレノイド１に発生するサージエネルギーをスイッチング回路４およびダイオード５によって素早く吸収することができるので、オフ作動の遅れを短縮することができる。

【００３５】その上、ソレノイド１に連動される駆動回路に対しても、サージエネルギーを抑制することができるので、駆動回路による作動回路および機械の誤動作を確実に防止し、かつサージアブソーバ回路に接続される直流駆動電源８に対する悪影響も抑制することができる。

【００３６】特に、本実施例のように電磁弁に用いた場合には、ソレノイド１のサージ対策が可能となるので、作動遅延時間の短縮によって応答性を向上させ、かつサージエネルギーの影響を抑制して信頼性の高い制御を行うことができる。

【００３７】この場合に、抵抗２が接続されるトランジスタ３の選定においても、サージ電流の発生時にトランジスタ３に電流を流す必要がないので、安全動作領域と発熱量をほとんど無視してトランジスタ３を容易に選択することができる。

【００３８】以上、本考案者によってなされた考案を実施例に基づき具体的に説明したが、本考案は前記実施例に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。

【００３９】たとえば、本実施例のサージアブソーバ回路については、スイッチング回路４としてＰＮＰ型のトランジスタ３を用いた場合について説明したが、本考案は前記実施例に限定されるものではなく、図３に示すように、ＮＰＮ型のトランジスタ３ａを用いたサージアブソーバ回路とすることも可能であり、この場合の動作は図１の回路と同様である。

【００４０】また、本実施例では、電磁弁のソレノイド１に発生するサージエネルギーを吸収する場合について説明したが、電磁弁のソレノイドの他に、電磁リレー、電磁ブレーキなどの他のソレノイド回路に用いられるサージアブソーバ回路としても広く適用可能である。

【００４１】

【考案の効果】

本願において開示される考案のうち、代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、下記のとおりである。

【００４２】 (1).ソレノイド負荷に直列接続され、エミッタ・コレクタ間に抵抗を接続したトランジスタからなるスイッチング回路と、ソレノイド負荷およびスイッチング回路に対して並列接続される整流素子とを備えることにより、駆動電流の遮断時にソレノイド負荷に発生するサージエネルギーをスイッチング回路と整流素子によって素早く吸収し、ソレノイド負荷に対するサージ電圧を許容してオフ作動における遅延時間の短縮化が可能となる。

【００４３】 (2).前記(1) により、駆動電流の遮断時に発生するサージエネルギーを素早く吸収することができるので、ソレノイド負荷に連動する駆動回路に印加されるサージ電圧を抑制し、ソレノイド負荷の励磁／非励磁に基づいた作動回路および機械の誤動作の防止が可能となる。

【００４４】 (3).前記(1) により、駆動電流の遮断時に発生するサージエネルギーを素早く吸収することができるので、サージアブソーバ回路に接続される電源側に対する悪影響の抑制が可能となる。

【００４５】 (4).前記(1) において、ソレノイド負荷を電磁弁駆動用ソレノイドとし、この駆動用ソレノイドを内蔵した電磁弁に用いた場合には、駆動用ソレノイドに発生するサージエネルギー対策が可能となるので、電磁弁の応答性を向上させ、かつ信頼性の高い制御が可能とされる電磁弁のサージアブソーバ回路を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の一実施例であるサージアブソーバ回路
を示す回路図である。

【図２】本実施例のサージアブソーバ回路の動作を説明
する信号波形図である。

【図３】本実施例におけるサージアブソーバ回路の変形
例を示す回路図である。

【符号の説明】

１ソレノイド（ソレノイド負荷）２抵抗３，３ａトランジスタ４スイッチング回路５ダイオード（整流素子）６，７入力端子８直流駆動電源９スイッチ１０抵抗

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

【請求項１】直流駆動回路に接続される誘導性のソレ
ノイド負荷と、該ソレノイド負荷に直列接続され、エミ
ッタ・コレクタ間に抵抗を接続したトランジスタからな
り、前記ソレノイド負荷に発生されるサージエネルギー
を吸収するスイッチング回路と、前記ソレノイド負荷お
よびスイッチング回路に対して並列接続され、前記サー
ジエネルギーを前記スイッチング回路とともに吸収する
整流素子とを備えることを特徴とするサージアブソーバ
回路。
【請求項２】請求項１記載のサージアブソーバ回路を
用いた電磁弁であって、前記誘導性のソレノイド負荷を
電磁弁駆動用ソレノイドとし、該電磁弁駆動用ソレノイ
ドに発生されるサージエネルギーを前記サージアブソー
バ回路により吸収することを特徴とする電磁弁。