JPS63214585A - 電磁弁制御装置 - 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） 本発明は、例えば油圧装置に設けられる電磁弁を制御す
る電磁弁制御挿置に係わり、特に、従来の電磁弁駆動回
路に付加することにより、電磁弁の省電力化および応答
速度を高める電磁弁制御装置に関する。

（従来の技術） 従来、電磁弁の駆動装置として下記のものが知られてい
る。

（イ）電磁コイルに直接定格電圧を印加する直接駆動方
式。

（ロ）例えば第３図に示すような回路構成を持ち、省電
力化のため、第４図（イ）および（ロ）に示すように、
通電初期時は電磁弁の起動に必要な印加電圧を与え、所
定時間経過後に低い印加電圧で電磁弁の保持を行う２１
！源切換方式（いわゆるドロッパ方式）。

（発明が解決しようとする問題点） Ｍ接駆動方式は、電磁弁の駆動後も定格電圧がそのまま
印加された状態にあり、供給される電力の多くが熱とし
て消費される。また電磁弁の応答性は電磁コイルの起動
電流の立ち上がりにより決まるため、応答性を高めるた
めに供給電圧を高くし起動電流を上げると、電磁弁駆動
後のジュール熱が大きくなり、コイルの焼損につながる
。

また２′Ｓ源切換方式は、所定時間経過後保持電流へと
電流制限されたときの電磁コイルの電圧低下分を電流制
限用トランジスタで電圧分担するため、素子に加えられ
る電流、電圧がそれぞれ定格限度内にあっても、その消
費電力は両者の積によって与えられ、これが許容コレク
タ損失の限度内になければならない、さらに使用温度が
高い場合には、許容コレクタ損失値が小さくなるため、
トランジスタ素子の安全動作領域がさらに狭まってしま
う。

また２電源切換力式においては、電磁弁の応答性を向上
しようとした場合には、給電電圧を高くし、起動電流を
上げることにより、起磁力を大きくすることが考えられ
るが、保持電流供給時のトランジスタ素子への電圧分担
が大きくなり、コレクタ損失がより増大してしまう、し
たがって、電源変動を考え、コレクタ耐圧、コレクタ電
流も最大値以上のトランジスタを選定する必要が生じる
。

以上のように、２電源切換力式により電磁弁の省電力化
を図ろうとした場合には、電流制限用トランジスタにお
けるコレクタ損失が大きく、トランジスタ素子の放熱の
考慮が必要である。しかしながら、電磁弁に制御回路を
搭載する場合、回路自体をモールドし、周囲は電磁弁が
熱を発生しており、回路にとっては非常に環境の悪い状
態にあり、トランジスタの故障に大きく影響する。

またトランジスタの安全動作の目的から、給電電圧の高
い電磁弁に対しては、保持時のトランジスタにおける電
圧分担を大きくとることができず、最低保持電圧よりか
なり高い保持電圧にて保持しなければならないこともあ
り、大きく省電力化が図れない。

さらに電磁弁の応答性を向上させようとした場合には、
ますますトランジスタ素子に大きな負荷がかかり、電磁
コイルを焼損させるおそれが強くなる。

したがって本発明の目的は、電磁弁の省電力化が図れる
と共に、トランジスタ素子に大きな負荷をかけずかつ電
磁コイルの焼損を起こすおそれなしに電磁弁の応答性を
高めることのできる電磁弁制御装置を提供することであ
る。

（問題点を解決するための手段） 本発明の電磁弁制御装置は、上記目的を達成するため、
電磁弁の電磁コイルに電流を供給する励磁回路と、励磁
回路を制御するスイッチ回路と、スイッチ回路に指令を
送る発振回路と、所定時間後にスイッチ回路を駆動させ
るタイマー回路とを備え、スイッチ回路の駆動により励
磁回路をスイッチング動作させ、電磁コイルへの電流の
供給をオン・オフ制御してその電流レベルを保持電流ま
で低下させるするように構成したことを特徴としている
。

（作用） タイマー回路により電磁コイルの通電初期時から所定時
間経過後（所定時間≧電磁弁切換時間）まではスイッチ
回路を無効とし、励磁回路により電磁コイルに連続的に
電流を供給し、所定時間経過後は、発振回路の指令に従
いスイッチ回路を有効とし、励磁回路に周期的にオン、
オフ指令を与え、電磁コイルへの電流の供給をオン・オ
フ制御し、電磁コイルの電流レベルを保持電流まで低下
させる。励磁回路のスイッチング素子はオンがオフかの
飽和領域での使用となり、コレクタ損失も大巾に低減し
、また起動電流を上げることもできるので応答性も大巾
に向上する。

（実施例） 次に本発明の好適実施例を図面を参照して説明すると、
第１図は本発明の電磁弁制御装置の回路構成を示し、こ
の電磁弁制御装置は、電磁弁の電磁コイルＭＣに電流を
供給する励磁回路１と、励磁回路１を制御するスイッチ
回路２と、スイッチ回路２に指令を送る発振回路３と、
所定時間経過後にスイッチ回路２を駆動させるタイマー
回路４とを備えている。

励磁回路１は、電磁コイルＭＣへの電流の供給をオン・
オフ制御する駆動トランジスタＴｒ４と、この駆動トラ
ンジスタＴｒ４のベースを制御するツェナーダイオード
Ｄ　および抵抗Ｒ１ｏ、Ｒ１２とからなり、入力端子Ａ
、Ｂ間にに電源が供給されるとトランジスタＴｒ４のベ
ースに電流が流れ、トランジスタＴｒ４がオンし、電磁
コイルＭＣに電流が供給される。

スイッチ回路２は、発振回路３により制御されるトラン
ジスタＴｒ２と、タイマー回路４により制御されるトラ
ンジスタＴ　と、ダイオードＤ４と「３ からなり、２つのトランジスタＴｒ２．Ｔ、３の少なく
とも一方がオフのときは、励磁回路１のトランジスタＴ
ｒ４をオンにして励磁コイルＭＣへの電流の供給を可能
にし、同時にオンした時には、励磁回路１のトランジス
タＴｒ４をオフにし、励磁コイルＭＣへの電流を遮断す
る。

発振回路３は、定電圧回路５の一定電圧を分圧する抵抗
Ｒ３，Ｒ４と、その仕分圧した電圧をプラス側に入力す
るオペアンプＯＰと、オペアンプＯＰのマイナス側に接
続されたコンデンサＣ１と、オペアンプＯＰの正帰環回
路に接続された抵抗Ｒ５と、負帰環回路に接続されたダ
イオードＤ２゜Ｄ　および抵抗Ｒｅ　、　Ｒ７と、オペ
アーンプＯＰの出力側に接続され、スイッチ回路２のト
ランジスタＴｒ２のベースを制御するツェナーダイオー
ドＤ　および抵抗Ｒ８，Ｒ９とからなっている。

タイマー回路４は、定電圧回路５の一定電圧を与えられ
る抵抗Ｒ１１、ツェナーダイオードＤ１ｏおよびコンデ
ンサＣ３からなる直列回路と、スイッチ回路２のトラン
ジスタＴｒ３を制御するツェナー・ダイオードＤ　と、
コンデンサＣ３の充ａｔ圧を放電する回路に接続された
ダイオードＤ５および抵抗Ｒ２とからなっている。

定電圧回路５は、供給電源の変化に対してもタイマー回
路４で設定されるタイマ一時間を安定化させるためのも
のであり、これは、トランジスタＴ　と、トランジスタ
Ｔｒ１のベースを制御する抵「１ 抗ＲおよびツェナーダイオードＤ６と、平滑用のコンデ
ンサＣ２とからなり、ツェナー電圧ｖ２−トランジスタ
電圧降下分ｖｄｒｏｐの一定電圧を与えるようになって
いる。

電磁コイルＭＣには、また励磁回路１のスイッチングオ
フ時に電磁コイルに発生する逆起電力を回生ずるための
フライホイールダイオードＤ１□が、並列に接続されて
いる。

このような構成において、入力端子Ａ、Ｈに電源が供給
された通電初期時においては、タイマー回路４により設
定されたタイマ一時間が経過しておらず、コンデンサｃ
３の充電電圧がツェナーダイオードＤ９のツェナー電圧
よりも低いので、スイッチ回路２のトランジスタＴｒ３
のベースに電流が流れず、第２図（イ）に示すようにト
ランジスタＴｒ３はオフしている。したがって励磁回路
１の駆動トランジスタＴｒ４はオンし、励磁コイルＭＣ
に電流が連続的に供給される。なをタイマー回路４によ
り設定されるタイマ一時間はＣ３Ｒ１１の時定数で決ま
り、タイマ一時間≧電磁弁切換時間とされている。

次いでタイマー回路４により設定されたタイマ一時間を
経過すると、コンデンサＣ３の充電電圧がツェナーダイ
オードＤ９のツェナー電圧より高くなり、トランジスタ
Ｔｒ３のベースに電流を与えて、第２図（イ）に示すよ
うにトランジスタＴｒ３をオンする。

一方発振回路３においては、入力端子Ａ、Ｂに電源が供
給されると同時に、定電圧口ｌ？３５より抵抗Ｒと抵抗
Ｒ４の比に分圧された電圧がオペアンプＯＰのプラス側
に入力され、オペアンプＯＰに出力が生じる。この出力
により抵抗Ｒ６およびダイオードＤ２を通り、コンデン
サＣ１に充電され、オペアンプＯＰのマイナス側の入力
電圧が上昇し、それがプラス側の入力電圧を越えるとオ
ペアンプＯＰの出力が零となり、コンデンサＣ１はダイ
オードＤ　および抵抗Ｒ７を通り放電を行う。

これによりオペアンプＯＰのマイナス側の入力電圧は再
びプラス側の入力電圧より小さくなる。このようにコン
デンサＣ１の充放電により、オペアンプＯＰの出力は矩
形波の発振出力を行い、第２図（ロ）に示すようにスイ
ッチ回路２のトランジスタＴｒ２のベースを制御する。

なをこのときの矩形波のデユーティ比は、抵抗Ｒと抵抗
Ｒ７、の値によって決まり、発振周波数はＣ１Ｒ６の時
定数によって決まる。またこの発振周波数の周期は、励
磁コイルＭＣのもつ時定数より小さい値とされる。

このようにスイッチ回路２のトランジスタＴｒ２とトラ
ンジスタＴｒ３とが駆動されることにより、励磁回路１
の駆動トランジスタＴｒ４は、トランジスタＴｒ２．Ｔ
ｒ３が同時にオンしているときにのみオフとなり、励磁
コイルＭＣへの電流の供給を遮断する。これによりトラ
ンジスタＴｒ４は第２図（ハ）に示すようにスイッチン
グ動作をし、励磁コイルＭＣへの電流の供給が第２図（
ニ）の印加電圧Ｖ、で示すようにオン・オフ制御され、
実行電流および実行電圧が制御される。

このように電磁コイルＭＣへ供給される電流を制御する
ことにより、電磁コイルには第２図（ホ）に示すように
電流Ｉ　が流れる。

しかして励磁コイルＭＣには、通電初期時には電磁弁を
切換えるに十分な電流が電源電圧から連続的に供給され
、電磁弁が切換わっな所定時間経過後は、励磁コイルＭ
Ｃの持つ時定数よりも小さい周期を持つ５１！Ｑ周波数
で励磁コイルＭＣをオン・オフ制御することにより、電
磁弁を切換位置に保持するだけの小さな保持電流が流れ
る。したがって電磁弁の省電力化が図られる。

また電磁弁の応答性においても、トランジスタ素子を飽
和領域で使用することによりコレクタ損失が大巾に少な
くなり、励磁コイルへの通電電圧を高くし、励磁コイル
の初期励磁電流を上げて応答性を向上させても、保持電
流は小さくてよいので、トランジスタ素子にかかる負荷
が小さくてすみ、また電磁コイルを焼損させるおそれも
ない。

なをこの電磁弁の保持電流は、発振器Ｆ！＠３において
発振周波数のパルスのデユーティ比を変えることにより
設定してもよいし、発振周波数を変えることにより設定
してもよい。

以上の電磁弁制御装置は、電磁弁内の端子台に組み込む
ことができるし、既存の電磁弁に対してもそれを付加す
ることにより、電磁弁の切換えに同等支障なく使用でき
るものである。

（発明の効果） 以上明らかな通り、本発明の電磁弁制御装置においては
、タイマー回路により設定される所定時間経過後、スイ
ッチ回路の駆動により励磁回路をスイッチング動作させ
、電磁コイルへの電流の供給をオン・オフ制御してその
電流レベルを保持電流まで低下させるするように構成し
たので、電磁弁の大幅な省電力化が図れ、また通電初期
時の起動電流を上げても保持電流は小さいので、応答性
を向上させてもトランジスタ素子にかかる負荷が小さく
てずみ、それらの故障および焼損を最少限にすることが
でき、また電磁コイルを焼損するおそれもない。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の好適実施例による電磁弁制御装置の回
路図であり、第２図（イ）、第２図（ロ）および第２図
（ハ）は、それぞれ、本発明の電磁弁制御装置に通電し
たときの、時間に対するスイッチ回路の２つのトランジ
スタおよび励磁回路の駆動トランジスタの動作を示す状
態図であり、第２図（イ）および第２図（ロ）は、それ
ぞれ、同じく時間に対する電磁コイルの電圧および電流
の状態を示す波形図、第３図は従来の２電源切換力式に
よる電磁弁制御装置の回路図であり、第４図（イ）およ
び第４図（ロ）は、それぞれ、第３図に示す従来の電磁
弁制御装置による電磁コイルの電圧および電流の状態を
示す波形図である。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）電磁弁の電磁コイルに電流を供給する励磁回路と
   、励磁回路を制御するスイッチ回路と、スイッチ回路に
   指令を送る発振回路と、所定時間後にスイッチ回路を駆
   動させるタイマー回路とを備え、スイッチ回路の駆動に
   より励磁回路をスイッチング動作させ、電磁コイルへの
   電流の供給をオン・オフ制御してその電流レベルを保持
   電流まで低下させるするように構成したことを特徴とす
   る電磁弁制御装置。
2. （２）発振回路は、発振周波数のパルスのデューティサ
   イクル比を変えることにより電磁弁の保持電流を設定す
   るように構成されている特許請求の範囲第１項記載の電
   磁弁制御装置。
3. （３）発振回路は、発振周波数を変えることにより電磁
   弁の保持電流を設定するように構成されている特許請求
   の範囲第１項記載の電磁弁制御装置。