JPS5872784A - 自己保持型電磁弁の制御装置 - Google Patents

自己保持型電磁弁の制御装置

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JPS5872784A
JPS5872784A JP17092781A JP17092781A JPS5872784A JP S5872784 A JPS5872784 A JP S5872784A JP 17092781 A JP17092781 A JP 17092781A JP 17092781 A JP17092781 A JP 17092781A JP S5872784 A JPS5872784 A JP S5872784A
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valve
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Yoshio Yamamoto
山本 芳雄
Shigeru Shirai
滋 白井
Shuji Yamanochi
山ノ内 周二
Hiroyuki Kono
博之 河野
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Shiseido Co Ltd
Tokyo Gas Co Ltd
Panasonic Holdings Corp
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Shiseido Co Ltd
Tokyo Gas Co Ltd
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16KVALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
    • F16K31/00Actuating devices; Operating means; Releasing devices
    • F16K31/02Actuating devices; Operating means; Releasing devices electric; magnetic
    • F16K31/06Actuating devices; Operating means; Releasing devices electric; magnetic using a magnet, e.g. diaphragm valves, cutting off by means of a liquid
    • F16K31/08Actuating devices; Operating means; Releasing devices electric; magnetic using a magnet, e.g. diaphragm valves, cutting off by means of a liquid using a permanent magnet
    • F16K31/082Actuating devices; Operating means; Releasing devices electric; magnetic using a magnet, e.g. diaphragm valves, cutting off by means of a liquid using a permanent magnet using a electromagnet and a permanent magnet

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は永久磁石を磁気回路中に有し作動させる必要が
ある時のみ外部電源から通電する自己保持型電磁弁に関
するものであり、弁の開閉動作に何の支障を与えること
もなく弁の開閉状態を示す信号を機械的な動作部なしに
得ることを目的としている。
自己保持型電磁弁は電磁弁駆動回路の低電力化や電磁弁
の発熱を嫌う場合に用いられるが、開又は閉の状態を維
持するための成力が不必要なので駆動回路側からのみで
は弁の開又は閉のどちらの状態になっているかは判断で
きない。
従って開又は閉の状態を検出するため弁動作と連動して
スイッチを開閉させる手段が一般的に行われる。第1図
は従来例であるが、ここではマイクロスイッチを使用し
ている。弁ポディイは入口ロから出ロバに至る途中に弁
座二を形成しており、上面にはソレノイド部が設けられ
ている。コ字状の第1継鉄ホと平板状の第2継鉄へ及び
磁極トで固定鉄心を形成し、第2継鉄へと磁極トの間に
永久磁石チが位置している。りは可動鉄心で案内筒ヌの
中を上下動自在に支持され、一端は前述の弁座二と対応
する弁ゴムを有し他端は磁極トと対応している。磁極ト
と可動鉄心りの間には離反する方向にスプリングルが設
けられていて、図のように磁極トと可動鉄心りが吸着位
置にある時の吸引力よりは弱く、コイルポビンオに巻回
したコイルワに通電して永久磁石チの吸引力が減少した
時の力よりは強いスプリング強度に設定されている。
可動鉄心りの動きは接触棒力によって外部へ伝えられ、
マイクロスイッチョは弁の開閉と連動して電気接点の開
閉を行う。
永久磁石チの吸引力で開状態を維持している時に、この
吸引力を一瞬でも低下させる方向に通電すればスプリン
グルの力で弁は閉じられ、通電が断たれた後も閉状態が
維持ちれる。同時にマイクロスイソチョも切換えられる
。そして、再び開弁する時は接触棒力を引き上げ吸着さ
せると同時にマイクロスイソチョの接点も元の状態に戻
る。
ところで、自己保持型電磁弁は永久磁石の吸引力を利用
しているので可動鉄心を移動させるスプリングの力には
制限がある。従って、接触棒力のように外部へ貫通する
部分のシール摩擦やマイクロスイノチョの力による摩擦
の影響は無視できなくなる。長期間の使用で摩擦力の増
大があれば、コイルに通電しても弁の閉止が確実に行わ
れなくなる恐れがある0又、マイクロスイッチョの接触
不良や取付位置の緩みがあると弁開閉状態の正確な信号
が得られないばかりでなく、この結果、閉止しなければ
ならない時に閉止動作を行わないという危険を発生する
可能性さえある。
本発明では機械的動作を伴うスイッチ類を使用すること
なく長期に亘って信頼性の高い弁開閉信号を得ることに
よって自己保持型電磁弁に伴う前述のような問題点の解
決を図るものである。すなわち、固定鉄心、可動鉄心、
永久磁石から成る磁気回路中に遮断動作を行う駆動コイ
ルの他に検出コトルも巻回した自己保持型電磁弁と、駆
動コイルへ通電する励磁回路と、検出コイルの起電力で
働く検知回路とによって構成され、起電力の極性やレベ
ルによって開弁動作が行われたのか閉弁動作が行われた
のかを判定し、又、その動作が確実に行われたかどうか
も判定しようとするものである。
以下、図面に示す実施例に基いて本発明の詳細な説明す
る。
第2図は本発明の一実施例であって、弁ボディ1には入
口2.弁座3.出口4の通路が形成されており、弁ボデ
ィ1の上部には、略コ字状の第1継鉄5と平板状の第2
継鉄eで外周を囲み、中央には磁極7があって、これら
によって固定鉄芯8を形づくっている。磁極7と対面す
る位置に可動鉄芯9が設けられており、中央を上下動可
能な状態に案内支持されている。磁極7と第1継鉄6と
の間には永久磁石1oが設けられており、この永久磁石
10.可動鉄芯9.固定鉄芯8によって磁気回路11を
構成している。12は磁極7と可動鉄芯9を離反する方
向に付勢されたスプリングである。この磁気回路11に
はコイルポビン13に巻かれた駆動コイル14と検出コ
イル15が作用する。コイルボビン13は永久磁石10
と磁極7と可動鉄芯9の中心線を一致させ、可動鉄芯9
の上下動を案内支持すると共に流体シールをも行ってい
る。可動鉄芯9の下端には弁受け16及び弁ゴム17が
揺動自在に取付けられていて弁座3と対応している。又
、弁ボディ1の中央下面には操作軸18と一体の操作ボ
タン19が設けられ、これを押し上げると可動鉄芯9を
吸着方向に移動させることになり開弁される。2oは復
帰スプリングで、操作後は弁動作に支障がないように操
作軸18を押し戻す役割を果す。又、カバー21は外部
からの衝撃で操作軸18が曲げられることを防止する。
これらの操作軸18.操作ボタン19゜復帰スプリング
20.カバー21によって開弁動作を手動で行う操作装
置22が構成されている。
このように自己保持型電磁弁23は弁ボディ1゜磁気回
路11.スプリング12.駆動コイル14゜検出コイル
15.弁ゴム17.操作装置22などによって構成され
ている。
次に、検出コイル15は極性判定回路24.レベル判定
回路25.オア回路26.自己保持型表示素子27から
構成された検知回路28と接続する。一方、駆動コイル
14は、ワンショット電源29、センサ30.オア回路
31を有する励磁回路32と接続されている。
さて、自己保持型電磁弁23は、操作装置22によって
可動鉄芯9を押上げ、永久磁石10の磁束による吸引力
がスプリング12の離反力よりも優る位置まで接近する
と急速に吸着し、以後は開弁状態となる。次に、駆動コ
イル14に永久磁石1oの磁束を減少させる起磁力の方
向へ通電すると吸引力がスプリング12の離反力よりも
低下して、スプリング12の力によって一気に可動鉄芯
9は引離され、以後は閉弁状態を維持する。この場合の
磁気回路11の特性を永久磁石のB−H特性図を示す第
3図を用いて説明する。開弁状態すなわち吸着位置では
磁気抵抗が低く寸法比線はAのようになって、この時の
磁束密度はB1  である。
又、閉弁状態すなわち離反位置では大きな空隙があるの
で磁気抵抗が高く寸法比線はBのようになり、この時の
磁束密度はB3 となる。さて、駆動コイル14に永久
磁石10の磁束を減少させる方向に通電し、その磁化の
強さがH8であればその時の磁束密度は寸法比線AをH
8だけ移動して描いたC線によってB2になる。磁束密
度と吸着面の面積によって磁気吸引力は決定されるので
、前述の磁束密度は各々の状態に於ける吸引力を示すこ
とになる。但し、B3は離反位置なので永久磁石10の
磁束密度を示すものの、可動鉄芯9との間で吸引力を発
生する磁束密度を示すものではない。
このように弁位置によって磁束密度が異るので閉弁から
開弁又は開弁から閉弁という動作を行う瞬間に検出コイ
ル15に起電力を生じ、その極性は動作方向によって異
る。今、閉弁位置から開弁位置へ操作装置22によって
操作すると磁束密度はB3からB1  へ急増する。こ
の急変による誘起起電力の極性を正とすると、極性判定
回路24ではオア回路26を通じて自己保持型表示素子
27へ開弁表示をするように信号を送る。次に、開弁状
態から駆動コイル14に通電がなされて閉弁する時は磁
束密度はB1 から一時的に82に減少し更にB3まで
急減する。この時の起電力は負と判定されレベル判定回
路26でその大きさを予め設定されていた値と比較し、
設定値よりも大きければオア回路26を通じて自己保持
型表示素子27へ閉弁表示をするように信号を送る。そ
して、設定値よりも起電力値が小さい場合、例えば駆動
コイル14には通電したものの何らかの理由で閉弁しな
かった場合は磁束密度はB1  からB2へ一瞬減少す
るのみで変化量が小さい。従って起電力の値は小さくな
る。この時は、励磁回路32のオア回路31を通じて再
びワンショット電源29を作動させて閉弁動作をもう一
度行うのである。センサー3oは自己保持型電磁弁23
を用いる制御対象の状態が異常に々った時に働くもので
、例えば温度スイッチ、圧カスイノチオ近接スイッチな
どである。このセンサー3oの信号がオア回路31を通
じてワンショット電源29を作動させて閉弁方向に通電
を行う。そして、前述の方法で明らかに閉弁したという
値の大きな起電力が得られなければ再度閉弁動作を行う
のである。
センサー3oはタイマーや手動のスイッチでも良いし、
いろいろな現象値を予め定めた手順で判断する論理回路
であっても良い。又、回路中にはノイズ防止回路や波形
整形回路なども含むが本発明の基本要件ではないので省
略している。
さて、第4図には自己保持型表示素子27の一例を示し
だ。コイルボビン33には開弁表示コイル34と閉弁表
示コイル35が上下に分割巻きされており、コイルボビ
ン33の中央には鉄芯36が貫通し、片側の外側にはヨ
ーク37がある。そして、コイルボビンの上端面には円
盤状のマグネット38があって、これを包むようにした
ドーム型の透明体で形成された反転ケース39がある。
今、閉弁位置から開弁位置へ手動操作すると、開弁表示
信号が送られ、その電流は開弁表示コイル34に流れる
。この時の磁束の方向はそれまでのマグネット38の極
性と逆であるのでマグネット38はコイルボビン33の
上端から踊り上って反転ケースに衝突して反転して再び
鉄芯36に吸い寄せられて静止する。すなわち、マグネ
ット38の表と裏が入れかわったのである。逆に、閉弁
表示信号が送られて来るとその電流は閉弁表示コイル3
5に流れ、その極性は開弁表示コイル34の場合とは逆
になるよう巻回方向に工夫がなされている。従って、そ
れまで安定していたマグネット38は再び反発力を受け
て反転ケース39でひつくり返えされて第4図の状態で
静止する。すなわちマグネット38の表か裏かを見れば
、現在の弁が開いているのか閉じているのかが判別する
ことができる。自己保持型表示素子27はマグネノ)3
8を反転させる瞬間しか電力を必要とせず、その後はマ
グネット38が鉄芯36に吸い寄せられたままになって
反転することが無いので、いつまでも表示を維持するこ
とが出来る。第4図ではコイルを逆巻した2ケ有する例
であるが、コイルは1ケとして表示信号による電流の極
性を反転させても良い。最も簡単には検出コイル16の
起電力をその!、ま表示素子のコイルへ与えると開弁時
と閉弁時の起電力極性が反転しているので開弁表示又は
閉弁表示を行わせしめることが出来る。但し、この場合
は、反転動作表示に必要な電力を発生する必要があるの
でコイル仕様やマグネット38の強度などの適合化設計
を必要とする。第4図で示しだ表示素子の他に電気化学
的現象を利用して通電が除去された後にも表示が残る表
示素子も本発明に利用することが可能である。
自己保持型電磁弁23は第2図の構成の他に、コイルを
内側と外側に二層巻きしたり、永久磁石1oを第1継鉄
6の一部に設けたり、可動鉄芯9側に永久磁石を設ける
々どの変更は可能である。
設計面では開閉動作に伴う鎖交磁束の変化幅が最も大き
な部分に検出コイル15を配置することが有利であるこ
とは言うまでもない。更に、第2図では、開弁させる時
は手動操作としたが、ワンショット電源29からの通電
極性を切りかえして、通電離脱、通電吸着することも可
能であり、その時の磁束変化を検出コイル15で検出し
て開閉状態を表示したり、既述のような方法で起電力値
が小さい時に再動作させることももちろん可能である。
以上、実施例に基いて詳述したように、本発明は、固定
鉄芯と可動鉄芯と永久磁石で構成される磁気回路へ駆動
コイルと検出コイルを巻回した自己保持型電磁弁と、駆
動コイルへ通電する励磁回路と、検出コイルの起電力で
働く検知回路とを有する自己保持型電磁弁の制御装置で
あるから、スイッチ等の機械的動作部なしで弁位置の検
出が可能であり、その信頼性を飛躍的に向上することが
出来る。又、検知回路の中に自己保持型表示素子やレベ
ル判定回路を有することによって、弁の開、又は閉の表
示を維持するための電力が不必要になったり、弁動作が
不完全な時には自動的に検出して再動作させることも可
能となる。このように自己保持型電磁弁を使用する上で
の信頼性を著しく向上させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来の自己保持型電磁弁の弁位置検出を示す断
面図、第2図は本発明の一実施例による自己保持型電磁
弁の断面図及び制御ブロック線図、第3図は磁気回路の
特性を示すB−H特性図、第4図は自己保持型素子の断
面図である。 8・・・・・・固定鉄芯、9・・・・・・可動鉄芯、1
o・・・・・・永久磁石、11・・・・・・磁気回路、
14・・・・・・駆動コイル、15・・・・・・検出コ
イル、23・・・・・自己保持型電磁弁、32・・・・
・・励磁回路、28・・・・・・検知回路、24・・・
・・極性判定回路、27・・・・・自己保持型表示素子
、25・・・・・・レベル判定回路。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか1名第3
図 第4図 451−

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)固定鉄芯と可動鉄芯及び永久磁石から成る磁気回
    路とこの磁気回路中に巻回した駆動コイルと検出コイル
    とを有する自己保持型電磁弁と、駆動コイルへ通電する
    励磁回破と、検出コイルの起電力で働く検知回路とを有
    し、弁の開閉状態を検知する自己保持型電磁弁の制御装
    置。
  2. (2)検知回路には起電力の極性判定回路を含み、起電
    力の極性によって弁の開閉状態を検知する特許請求の範
    囲第1項記載の自己保持型電磁弁の制御装置。
  3. (3)検知回路には起電力の極性判定回路と自己保持型
    表示素子を含み、起電力の極性によって自己保持型表示
    素子を駆動して弁の開閉状態を表示する特許請求の範囲
    第1項記載の自己保持型電磁弁の制御装置。
  4. (4)検知回路には起電力の極性判定回路とレベル判定
    回路を含み、弁を動作させた時の起電力が予め設定され
    だ値以下の場合に励磁回路を再び作動させる特許請求の
    範囲第1項記載の自己保持型電磁弁の制御装置。
JP17092781A 1981-10-26 1981-10-26 自己保持型電磁弁の制御装置 Granted JPS5872784A (ja)

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