JPS63107107A - 電磁作動装置の制御装置 - Google Patents

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】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、電磁作動装置、例えば、重水素ペレット射
出装置における発射用ヘリウムガスの供給・遮断制御に
使用される電磁弁等の電磁作動装置の制御装置に関する
。

〔従来の技術〕

核融合炉においては、高温の重水素、三重水素（以下、
水素という）のプラズマを磁界によって閉じ込め、核融
合を行うことにより熱エネルギーを発生しているが、プ
ラズマ中の重水素は核融合反応によりヘリウムに変化す
るので、燃料となる重水素をプラズマ中に順次補給して
核融合反応に必要な重水素のプラズマ密度を保持するこ
とが必要である。この場合の重水素の補給方法の一つと
して、重水素の氷結体をペレットとして高速（ＩＫ　ｍ
　／　ｓ程度）に加速してプラズマ中に射出することが
行われる。

この重水素ペレット射出装置の一つに、重水素の氷を発
射管に詰め、その背後から瞬時（数ｍｓ程度）の間、高
圧ヘリウムガスを加えて行うものがある。重水素の氷が
発射管で加速される時間は、１ｍｓ以下の極めて短時間
であるので、核融合反応には無用なヘリウムガスが無用
に流入しないように、発射用の高圧ヘリウムガスの供給
は短時間に加圧するとともに、加圧した後は素早くその
供給をとめることが要求される。

この重水素の発射用の高圧ヘリウムガスの供給・遮断制
御の一つに、第２図に示すような電磁弁を開閉して行う
方法がある。

第２図において、１００は耐圧円筒（非磁性体カバー（
ヨーク）、１０６は弁本体、１０７は弁棒、１０８は弁
座、１０９は入口ポート、１１０は出口ポート、１１１
は取付ナツト、１１２はガスケット、１１３は耐圧円筒
の取付金具、１１４はリード線であって、プランジャ１
０２を収納する耐圧円筒１００は中心コア１０４と取付
金具１１３で密封された状態にある。弁棒１０Ｂはプラ
ンジャ１０２に連動し、その先端が入口ボート１０９と
出口ボート１１０を連通する通路１１５に形成された弁
座１０８に離着座する。

ところで、電磁弁を高速で開弁（投入）および閉弁（復
帰）させる方法には、高速開弁については、（１）励磁
コイルの連続定格電圧より高い印加電圧を加えることに
より、大きい起磁力を投入するか、或いは、（２）励磁
コイルのインダクタンスＬと回路の抵抗Ｒとの比（Ｌ／
Ｒ）により定まる時定数を小さくして励磁電流の立上り
を早めるなどの方法が知られており、高速閉弁について
は、（３）サージ吸収回路を設けて、そのサージ吸収抵
抗の値を大きくすることにより、励磁電流遮断時、励磁
回路に蓄えられた磁気エネルギーを早く減衰させるよう
にするか、或いは、（４）励磁コイルに並列に容量（コ
ンデンサ）を置き、電流遮断時の逆起電力を早く減衰さ
せるなどの方法が知られている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上記高圧ヘリウムガスの供給・遮断に使用される電磁弁
の場合は、高速開弁については、上記＋１）と（２）の
方法を併用することにより、即ち、励磁コイルのインダ
クタンスＬと回路の抵抗Ｒとの比Ｌ／Ｒを小さくして時
定数を下げるとともに、印加する電圧を高くして励磁電
流の立上り時間を早めることにより、充分な高速開弁動
作を確保することは可能であるが、上記（３）あるいは
（４）の方法では充分な高速閉弁動作を得ることが難し
いという問題があった。これは、取り扱うガスの密封の
ために、第２図に示すように、電磁弁のプランジャをス
テンレス製の耐圧円筒に収納し、この外側の部分（通常
、大気圧の部分）に励磁コイルを配置する構造とするた
め、この耐圧円筒がショートリングの役目をなし、プラ
ンジャを含む鉄心（磁気回路）の磁束の減衰を遅らせる
ためであり、本発明者等の実験によれば、励磁電流が速
やかに減衰してもプランジャは復帰せず、励磁電流消滅
後、例えば２５ｍｓを経過してから、やっと復帰すると
いった状態であった。

この発明は、上記した従来の問題を解消するためになさ
れたもので、従来に比して閉弁時間を短縮して開弁およ
び閉弁動作を共に高速に行わせることができる電磁作動
装置の制御装置を得ることを目的とする。

〔問題を解決するための手段〕

この発明は上記目的を達成するため、作動指令を受けて
所定時間の間出力を送出する駆動用直流電源装置、上記
出力の消滅を検出して検出信号を送出する検出器、該検
出器の上記検出信号を受けて所定時間の間出力を送出す
る復帰用直流電源装置および電磁作動装置の励磁コイル
に並列接続されたサージ吸収回路を設け、上記駆動用直
流電源装置が上記励磁コイルに励磁電流を供給し、上記
復帰用直流電源装置が上記励磁電流とは逆極性の電流を
上記励磁コイルに供給する構成としたものである。

〔作用〕

この発明では、復帰動作時、駆動時に励磁コイルに誘起
した磁束を相殺する向きの磁束を発弧するため励磁電流
の遮断後になお保有される磁束を速やかに減衰すること
により、復帰用ばねに抗する力をはやく消滅させること
ができる。

〔実施例〕

以下、この発明の一実施例を図面を参照して説明する。

第１図において、電磁弁の励磁コイル１０１は直列抵抗
２を介して駆動（励磁）用直流電源装置り、の出力端子
Ｐ、−Ｎ、間に挿入されるとともに、直列抵抗３を介し
て復帰用直流電源装置Ｄ２の出力端子間に挿入されてお
り、この励磁コイル１０１に並列に、サージ吸収抵抗４
とコンデンサ５からなるサージ吸収回路７が接続されて
いる。

駆動用直流電源装置Ｄ１は、直流電源８、この直流電源
８の出力を開閉するスイッチング素子（本実施例では、
スイッチングトランジスタ）９、該スイッチング素子９
をオン・オフ制御するための制御装置１０を有しており
、スイッチング素子９の出力が耐逆電圧用のダイオード
１１を通して出力端子Ｐ、−Ｎ、に供給される。直流電
源８の電源電圧Ｅｌ　は励磁コイル１０１の連続定格電
圧のほぼ１０倍以上の電圧値を有している。

復帰用直流電源装置Ｄ２は、直流電源１２、該直流電源
１２の出力をオン、オフするスイッチング素子（本実施
例では、スイッチングトランジスタ）１３、該スイッチ
ング素子１３をオン・オフ制御するための制御装置１４
を有しており、スイッチング素子１３の出力が耐逆電圧
用のダイオード１５を通して出力端子Ｐ２−ＮＺに供給
される。この復帰用直流電源装置Ｄ２は駆動用直流電源
装置り、の出力に対して逆極性の出力を所定時間Ｔｚ（
例えば、１ｍｓ〜６ｍ５）の間送出する。

１６は電圧検出装置であって、スイッチング素子９の出
力電圧を検出して制’＋ＩＯ装置１４に送出する。

制御装置１０は、外部からの駆動指令（信号）Ｓが導か
れ、該駆動Ｉ日令を受けると、所定時間幅Ｔ、のベース
駆動信号Ｉｌｌをスイッチング素子９に供給する。制御
装置１４は上記電圧検出装置１６の出力が導かれ、検出
電圧がＯになった時の出力、例えば、その立下りに同期
してベース駆動信号ＩＢ２をスイッチング素子１３に供
給する。

この構成においては、電磁弁を開（ために、駆動指令Ｓ
を与えると、制御装置１０からスイッチング素子９にベ
ース駆動信号１１１１が供給されて該スイッチング素子
９がＯＮＬ、直流電源８の電源電圧Ｅ＋がダイオード１
１、直列抵抗２を介して励磁コイル１０１に印加されて
該励磁コイル１０１に励磁電流ＩＰ＋が流れ、電磁弁の
弁棒１０７に係合したプランジャ１０２が駆動され該弁
棒１０７が開弁する。上記電源電圧Ｅ、は励磁コイル１
０１の連続定格に対して高電圧であり、当然のこととし
て前記Ｌ／Ｒは小さくしであるので、上記プランジャ１
０２は駆動指令Ｓの到来後速やかに駆動される。所定時
間Ｔ１が経過すると、ベース駆動信号Ｉ□が消滅するの
で、スイッチング素子９はＯＦＦされ１、励磁コイル１
０１への励磁電流の供給は遮断される。電流の遮断後、
鉄心（プランジャ１０２−中心コア１０４−カバー１０
５−弁本体１０６−耐圧円筒取付金具１１３からなる磁
気回路）に蓄積されていた磁気エネルギーは励磁コイル
１０１およびプランジャ１０２を囲む耐圧円筒１００に
誘導電流を生じ、その磁気エネルギーはサージ吸収回路
７および耐圧円筒１００での熱の発生により放出する。

耐圧円筒１００はステンレス製とはいえ、その回路とし
ての断面積が大であるので、回路抵抗としては小さく、
磁気エネルギーの放出には時間を要することとなり、こ
の間、なお、上記鉄心内の磁束が保たれ電磁弁の開弁が
遅れることになる。

スイッチング素子９のＯＦＦにより電圧検出装置１６が
電圧降下を検出する。この電圧検出装置１６の検出信号
により制御装置１４がベース駆動信号ＩＢ□をスイッチ
ング素子１３に供給するので、直流電源１２の電源電圧
Ｅ２は励磁コイル１０１に対して電源電圧Ｅ１とは逆極
性に印加されるので、励磁コイル１０１には上記励磁電
流ＩＰ＋とは逆向きの消磁用の電流エア□が流れ、上記
鉄心は消磁される。スイッチング素子１３のＯＮ時間は
上記消磁に要する時間に設定されており、上記鉄心の磁
束がＯまたは０になる寸前に電流ｒｒｔは遮断される。

このように、本実施例では、電磁弁の閉弁動作時、励磁
コイル１０１に逆極性の消磁用電流が供給され、該電流
は励磁電流ｔｒ＋の消滅後、直ちに供給されるので、プ
ランジャ１０２は速やかにその磁力を消失し、復帰用ば
ね１０３に抗する力が瞬時に失われるので、プランジャ
１０２が速やかに復帰し、電磁弁の迅速な閉弁動作が実
現される。

上記実施例では、駆動用直流電源装置り、の出力の消滅
を電圧検出装置１６で検出しているが、電流検出装置を
使用してもよい。

〔発明の効果〕

この発明は以上説明した通り、作動した電磁作動装置の
復帰に際しては逆方向電流を供給する構成としたことに
より、磁束を瞬時に消滅させることができるので、復帰
動作を迅速に行わせることができる。

また、前記磁気回路の残留磁気をＯまたは極小にできる
から、復帰用ばねのばね力を弱めても復帰動作を確実な
らしめることができるので、復帰用ばねのばね力を低減
することにより、その分、駆動力が増加するので、小型
化することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例を示す回路図、第２図は上
記実施例の対象となる電磁作動装置の縦断面図である。 ２．３・−・・直列抵抗、７・−サージ吸収回路、９．
１３−・スイッチング素子、１０．１４−・・制御装置
、１６−・・電圧検出装置、１００・−・−耐圧円筒、
１０２−・プランジャ、Ｄ＋−駆動用直流電源装置、Ｄ
ｔ−・復帰用直流電源装置。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）作動指令を受けて所定時間の間出力を送出する駆
   動用直流電源装置、上記出力の消滅を検出して検出信号
   を送出する検出器、該検出器の上記検出信号を受けて所
   定時間の間出力を送出する復帰用直流電源装置および電
   磁作動装置の励磁コイルに並列接続されたサージ吸収回
   路を有し、上記駆動用直流電源装置が上記励磁コイルに
   励磁電流を供給し、上記復帰用直流電源装置が上記励磁
   電流とは逆極性の電流を上記励磁コイルに供給すること
   を特徴とする電磁作動装置の制御装置。
2. （２）駆動用直流電源装置の出力電圧が、励磁コイルの
   連続定格に対して高電圧であることを特徴とする特許請
   求の範囲第１項記載の電磁作動装置の制御装置。
3. （３）励磁コイルが、電磁作動装置の作動子側を外気に
   対して密封するための非磁性体製の容器上に装着されて
   いることを特徴とする特許請求の範囲第１項または第２
   項記載の電磁作動装置の制御装置。