(57)【要約】      （修正有）【課題】吸引子またはプランジャーに隈取りコイル（隈取りリング）が不要で、ソレノイドの電磁コイルの巻線を余分に巻く必要がなく、部材および加工工数が減少して、コストを低減することが可能な電磁弁駆動制御装置を提供する。【解決手段】弁体を開弁するための開弁駆動期間（Ａ）において、直流高電圧（Ｖａ）をソレノイドに印加した後、開弁状態を保持するための保持期間（Ｂ）において、直流低電圧（Ｖｂ）を印加するように構成するとともに、ソレノイドへの供給電圧を、開弁駆動期間（Ａ）から保持期間（Ｂ）に切り替える際に、直流高電圧（Ｖａ）から直流低電圧（Ｖｂ）に向かって電圧を一定勾配で低下させる電圧低下手段を設けた。【選択図】図５
2014105722.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
直流電流をソレノイドに通電することによってプランジャーを移動させて、プランジャーに設けた弁体が弁座に対して離接移動して、弁体を開閉するように構成した電磁弁の電磁弁駆動制御装置であって、
前記電磁弁には、吸引子またはプランジャーのいずれにも隈取りコイルが設けられておらず、
前記弁体を開弁するための開弁駆動期間（Ａ）において、直流高電圧（Ｖａ）をソレノイドに印加した後、開弁状態を保持するための保持期間（Ｂ）において、直流低電圧（Ｖｂ）を印加するように構成するとともに、
前記ソレノイドへの供給電圧を、開弁駆動期間（Ａ）から保持期間（Ｂ）に切り替える際に、直流高電圧（Ｖａ）から直流低電圧（Ｖｂ）に向かって電圧を一定勾配で低下させる電圧低下手段を設けたことを特徴とする電磁弁の電磁弁駆動制御装置。
【請求項２】
前記電圧低下手段が、ＰＷＭ（Pulse Width Modulation）式定電流制御回路を使用して、Ｒｅｆ端子入力電圧に２種類の電圧を印加し、直流高電圧（Ｖａ）から直流低電圧（Ｖｂ）に変化させる際に、一定勾配で電圧を低下させるように構成したことを特徴とする請求項１に記載の電磁弁駆動制御装置。
【請求項３】
前記電圧低下手段が、２モードを発生させる基準電位発生抵抗に、コンデンサを並列接続することによって構成したことを特徴とする請求項２に記載の電磁弁駆動制御装置。
【請求項４】
交流電源からの交流電流を全波整流して、直流電流に変換して、変換された直流電流をソレノイドに通電する全波整流平滑回路と、
ソレノイドへの通電・通電遮断を制御する比較演算部と、
ソレノイドへの通電・通電遮断を行う駆動素子部と
前記駆動素子部の駆動電流を検出して、前記比較演算部にフィードバックする駆動電流検出部と、
を備えることを特徴とする請求項２から３のいずれかに記載の電磁弁駆動制御装置。
【請求項５】
前記ソレノイドに、通電遮断時にソレノイドに還流する電流還流部材が接続されていることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の電磁弁駆動制御装置。
【請求項６】
前記電圧低下手段が、吸引タイミング波形発生装置によって構成したことを特徴とする請求項１に記載の電磁弁駆動制御装置。
【請求項７】
前記電圧低下手段が、マイコンまたはデジタル信号処理装置（DSP：Digital Signal Processor）とＤ／Ａ変換器を組み合わせて、波形を発生させることによって構成したことを特徴とする請求項１に記載の電磁弁駆動制御装置。
【請求項８】
前記電圧低下手段が、オペアンプ（OPAmp：operational amplifier）を用いた三角波発生装置から構成されていることを特徴とする請求項１に記載の電磁弁駆動制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電磁弁駆動制御装置に関し、より詳細には、例えば、交流電源からの交流電流を全波整流して、直流電流に変換し、この直流電流をソレノイド（電磁コイル）に通電することによってプランジャーを移動させて、プランジャーに設けた弁体が弁座に対して離接移動して、弁体を開閉するように構成した電磁弁の電磁弁駆動制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば、一般的な電磁弁は、図９に示したように構成されている。
【０００３】
すなわち、図９に示したように、電磁弁１００は、弁体１０２を備えた制御部１０４を備えている。
【０００４】
また、この電磁弁１００の制御部１０４は、図９に示したように、駆動部１０６が挿通された電磁コイル１０８を備えている。
【０００５】
そして、電磁コイル１０８は、巻線が巻かれたボビン１２０とボビン１２０の周囲を囲むようにモールド樹脂１１２でモールドされている。さらに、図９に示したように、電磁コイル１０８は、磁気フレーム１１４の内部に装着され、磁気フレーム１１４を介して駆動部１０６に固定されている。
【０００６】
すなわち、磁気フレーム１１４の底板部１１６の中央部に形成された駆動部挿通孔１１８、ボビン１２０の駆動部挿通孔１２２に、駆動部１０６が挿通されている。そして、駆動部１０６の吸引子１２４の上部に形成されたボルト挿通孔１２６に、磁気フレーム１１４の上板部１２８の中央部に形成されたボルト挿通孔１３０を介して、締結ボルト１３２が螺合されている。
【０００７】
これにより、電磁コイル１０８が駆動部１０６に挿通して固定され、電磁弁１００の制御部１０４が構成されている。
【０００８】
なお、駆動部１０６は、プランジャーケース１３４を備え、このプランジャーケース１３４内に上下に移動可能な弁体１０２を固定したプランジャー１３６を備えている。そして、吸引子１２４とプランジャー１３６との間に、プランジャー１３６を下方に、すなわち、弁座１３８の方向に弁体１０２を付勢する付勢バネ１４０が介装されている。
【０００９】
このような電磁弁１００は、電磁コイル１０８に通電することにより、プランジャー１３６が、付勢バネ１４０に抗して吸引子１２４方向に移動し、プランジャー１３６に連結された弁体１０２が、弁座１３８から離反して、弁口１４２が開放されるようになっている。
【００１０】
また、電磁コイル１０８への通電を遮断することにより、プランジャー１３６が、付勢バネ１４０の付勢力により、吸引子１２４から離反する方向に移動し、プランジャー１３６に連結された弁体１０２が、弁座１３８に当接して、弁口１４２が閉止されるようになっている。
【００１１】
また、電磁コイル１０８に交流電流を通電した際には、渦電流を発生させることで、プランジャー１３６が、付勢バネ１４０に抗して吸引子１２４方向に移動して、プランジャー１３６と吸引子１２４とが当接した状態、すなわち、弁体１０２が、弁座１３８から離反して、弁口１４２が開放された状態を保持している。
【００１２】
渦電流を発生させるためには、従来より、吸引子１２４のプランジャーと１３６と対峙する下端面１４４に形成した環状のコイル装着用溝１４６に、環状の隈取りコイル（隈取りリング）１４８を装着することが行われている。
【００１３】
ここで、電磁弁１００の駆動に使用する電磁コイル１０８は、電源電圧毎に消費電力が異なるので、電磁コイル１０８の温度上昇許容限度を超えない様な巻き線仕様で用意する必要がある。
【００１４】
つまり、交流磁界を電磁コイル１０８に発生させただけでは、プランジャー１３６を吸引できないので、吸引子１２４（またはプランジャー１３６側）に隈取りコイル１４８を埋め込んで、渦電流を発生させて吸引子１２４の方向に引き上げる構造を採用している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１５】
【特許文献１】特許第３７７７２６５号公報
【特許文献２】特許第４９１１８４７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
ところで、このように構成される従来の電磁弁１００では、隈取りコイル１４８を挿入することによって、力率が悪化するため、また、通電による電磁コイル１０８の温度上昇によって、所定の吸引力を得られなくなるため、電磁コイル１０８の巻線を余分に巻く必要があり、部材および加工工数が増加して、コストが増加する要因になっている。
【００１７】
また、従来の電磁弁１００では、プランジャー１３６を吸引子１２４の方向に吸引した後は、電磁コイル１０８に通電し続ける必要があるため、無駄な電力を消費しているのが実情である。
【００１８】
ところで、特許文献１（特許第３７７７２６５号公報）では、弁体と一体のプランジャーをコアに吸着および吸着保持させるために、コイルへ流す電流を制御する電磁弁であって、プランジャー吸着時に吸引力を高めるとともに、吸着保持するために流す電流を低電流にして不要な電力消費を削減した電磁弁が提案されている。
【００１９】
そのために、この特許文献１の電磁弁駆動制御装置２００では、図１０のブロック図に示したように、交流電源を直流電源に変換する全波整流回路部２０２と、全波整流回路部２０２によって直流化された電源電圧から一定値以上の電圧を取り出して平滑化する電源平滑部２０４と、ソレノイド（電磁コイル）２０６への通電・通電遮断を制御する比較演算部２０８と、比較演算部２０８の出力により、電磁コイル２０６への通電・通電遮断を行う駆動素子部２１０とを備えている。
【００２０】
さらに、プランジャーをコア（吸引子）に吸着させるために必要な最低保持電流の２倍程度の電流を電磁コイル２０６に流すように、通電時間を比較演算部２０８に指示する吸着電流指示部２１２と、プランジャーとコアとの吸着保持に必要な電流を電磁コイル２０６へ流すように、電磁コイル２０６への通電・通電遮断の時間を、比較演算部２０８に指示する吸着保持電流指示部２１４とを備えている。
【００２１】
すなわち、全波整流回路部２０２による直流電源によって、電磁コイル２０６に対してプランジャーをコアに吸着させるために必要な電流が流れて、励磁されたコアにプランジャーが吸着する。
【００２２】
そして、比較演算部２０８からの出力に基づいて、駆動素子部２１０による電磁コイル２０６への通電・通電遮断が制御されて、吸着保持の際に必要な最低保持電流の２倍程度の電流が流されることによって吸着保持が行われる。
【００２３】
その際、最初の吸着に必要な電流を、電磁コイル２０６へ流す通電時間が、吸着電流指示部２１２によって決定される。また、吸着後の吸着保持に必要な電流を、電磁コイル２０６へ、通電・遮断する時間が、吸着保持電流指示部２１４によって決定されるように構成されている。
【００２４】
これによって、電磁コイル２０６への通電電流を最大限まで増大でき、プランジャーがコアに吸着保持された際に、電磁コイル２０６に流れる電流が低電流になって不要な電力消費を削減することができるものである。
【００２５】
しかしながら、特許文献１の電磁弁駆動制御装置２００では、その図面にも示されているように、コア（吸引子）に隈取りコイル（隈取りリング）を設けた構成である。このため、隈取りコイルを挿入することによって、力率が悪化するため、また、通電による電磁コイルの温度上昇によって、所定の吸引力を得られなくなるため、電磁コイルの巻線を余分に巻く必要があり、コストが増加する要因になる。
【００２６】
また、特許文献１の電磁弁駆動制御装置２００では、プランジャーを吸引子の方向に吸引した後は、電磁コイルに最低保持電流を通電し続ける必要があるため、無駄な電力を消費している。
【００２７】
一方、特許文献２（特許第４９１１８４７号公報）では、電磁弁制御装置を備えた空気調和機が開示されている。
【００２８】
すなわち、特許文献２の電磁弁制御装置３００は、図１１のブロック図に示したように、四方切換電磁弁の弁コイル３０２に接続された正特性温度係数素子３０４と、正特性温度係数素子３０４に接続された第１スイッチ手段としてのリレー３０６を備えている。
【００２９】
また、弁コイル３０２にカソードが接続されたダイオードＤ１と、ダイオードＤ１のアノードにコレクタが接続された第２スイッチ手段としてのトランジスタＱ１を備えている。
【００３０】
さらに、リレー３０６に制御信号を出力するとともに、トランジスタＱ１のベースに抵抗Ｒ１を介して制御信号を出力する制御部３０８を備えている。
【００３１】
また、リレー３０６の他端には、空気調和機の圧縮機を駆動するインバータ回路のためのインバータ用電源部３１０からの直流高電圧(ＤＣ２８０Ｖ)が印加され、トランジスタＱ１のエミッタに、空気調和機のインバータ回路の制御用電源部３１２からの直流低電圧(ＤＣ１６Ｖ)が印加されている。
【００３２】
これにより、第１スイッチ手段としてのリレー３０６、第２スイッチ手段としてのトランジスタＱ１を切り替えることによって、空気調和機の圧縮機を駆動するためのインバータ用電源部３１０から直流高電圧(ＤＣ２８０Ｖ)が供給され、空気調和機の制御用電源部３１２から直流低電圧(ＤＣ１６Ｖ)が供給されるので、別に電磁弁駆動用電源を用意する必要がなく、コストを低減することができるように構成されている。
【００３３】
しかしながら、この構成は、空気調和機の圧縮機を駆動するためのインバータ用電源部３１０、空気調和機の制御用電源部３１２が必要であって、あくまで空気調和機に限って使用できるものであって、その他の用途に汎用的に用いることはできない。
【００３４】
また、この場合にも、プランジャーを吸引子の方向に吸引した後は、電磁コイルに最低保持電流を通電し続ける必要があるため、無駄な電力を消費している。
【００３５】
従って、本発明の目的は、吸引子またはプランジャーに隈取りコイル（隈取りリング）が不要で、ソレノイドの電磁コイルの巻線を余分に巻く必要がなく、部材および加工工数が減少して、コストを低減することが可能な電磁弁駆動制御装置を提供することを目的とする。
【００３６】
また、本発明は、プランジャーを吸引子の方向に吸引した後において、電磁コイルに最低保持電流を通電し続ける必要があるが、その電流が極めて低く、無駄な電力を消費することがなく、しかも、プランジャーが離脱する現象が発生することがない電磁弁駆動制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００３７】
本発明は、前述したような従来技術における課題及び目的を達成するために発明されたものであって、本発明の電磁弁駆動制御装置は、
直流電流をソレノイドに通電することによってプランジャーを移動させて、プランジャーに設けた弁体が弁座に対して離接移動して、弁体を開閉するように構成した電磁弁の電磁弁駆動制御装置であって、
前記電磁弁には、吸引子またはプランジャーのいずれにも隈取りコイルが設けられておらず、
前記弁体を開弁するための開弁駆動期間（Ａ）において、直流高電圧（Ｖａ）をソレノイドに印加した後、開弁状態を保持するための保持期間（Ｂ）において、直流低電圧（Ｖｂ）を印加するように構成するとともに、
前記ソレノイドへの供給電圧を、開弁駆動期間（Ａ）から保持期間（Ｂ）に切り替える際に、直流高電圧（Ｖａ）から直流低電圧（Ｖｂ）に向かって電圧を一定勾配で低下させる電圧低下手段を設けたことを特徴とする。
【００３８】
このように構成することによって、電磁弁には、吸引子またはプランジャーのいずれにも隈取りコイルが設けられていないので、プランジャーを吸引するために必要な磁束は同じでも、隈取りコイルをなくすことにより、プランジャーの磁気抵抗が低下し、直流駆動に近づくため、見掛けのインダクタンスが小さくなるので、コイルサイズを下げることができる。
【００３９】
従って、吸引子またはプランジャーに隈取りコイル（隈取りリング）が不要で、ソレノイドの電磁コイルの巻線を余分に巻く必要がなく、部材および加工工数が減少して、コストを低減することが可能である。
【００４０】
また、電圧低下手段によって、ソレノイドへの供給電圧を、開弁駆動期間（Ａ）から保持期間（Ｂ）に切り替える際に、直流高電圧（Ｖａ）から直流低電圧（Ｖｂ）に向かって電圧が一定勾配で低下するので、プランジャーを吸引子の方向に吸引した後において、電磁コイルに最低保持電流を通電し続ける必要があるが、その電流が極めて低く、無駄な電力を消費することがなく、しかも、プランジャーが離脱する現象が発生することがない
【００４１】
また、本発明の電磁弁駆動制御装置は、前記電圧低下手段が、ＰＷＭ（Pulse Width Modulation）式定電流制御回路を使用して、Ｒｅｆ端子入力電圧に２種類の電圧を印加し、直流高電圧（Ｖａ）から直流低電圧（Ｖｂ）に変化させる際に、一定勾配で電圧を低下させるように構成したことを特徴とする。
【００４２】
このようにＲｅｆ端子入力電圧に２種類の電圧を印加し、直流高電圧（Ｖａ）から直流低電圧（Ｖｂ）に変化させる際に、一定勾配で電圧を低下させるので、直流高電圧（Ｖａ）から直流低電圧（Ｖｂ）に切り替える際に保持電流が安定化する。また、ソレノイドのインダクタンスが大きくなると、プランジャーを保持する電流が不安定となりプランジャーが離脱しやすくなるが、本発明は、この現象を効果的に防止することができる。
【００４３】
また、本発明の電磁弁駆動制御装置は、前記電圧低下手段が、２モードを発生させる基準電位発生抵抗に、コンデンサを並列接続することによって構成したことを特徴とする。
【００４４】
このように、２モードを発生させる基準電位発生抵抗に、コンデンサを並列接続することによって、直流高電圧（Ｖａ）から直流低電圧（Ｖｂ）に変化させる際に、指数関数的に一定勾配で電圧を低下させるので、インダクタンスが大きくなると、プランジャーを保持する電流が不安定となりプランジャーが離脱しやすくなる現象をより効果的に防止することができる。
【００４５】
また、本発明の電磁弁駆動制御装置は、
交流電源からの交流電流を全波整流して、直流電流に変換して、変換された直流電流をソレノイドに通電する全波整流平滑回路と、
ソレノイドへの通電・通電遮断を制御する比較演算部と、
ソレノイドへの通電・通電遮断を行う駆動素子部と
前記駆動素子部の駆動電流を検出して、前記比較演算部にフィードバックする駆動電流検出部と、
を備えることを特徴とする。
【００４６】
このように構成することによって、交流電源をダイオードブリッジからなる全波整流平滑回路により全波整流を行い、直流電流を発生させ隈取りコイルをなくすことができ、ソレノイドの電磁コイルの巻線を余分に巻く必要がなく、部材および加工工数が減少して、コストを低減することが可能である。
【００４７】
また、プランジャーを吸引するために必要な磁束は同じでも、隈取りコイルをなくすことにより、プランジャーの磁気抵抗が低下し、直流駆動に近づくため、見掛けのインダクタンスが小さくなるので、コイルサイズを下げることができる。
【００４８】
従って、吸引子またはプランジャーに隈取りコイル（隈取りリング）が不要で、ソレノイドの電磁コイルの巻線を余分に巻く必要がなく、部材および加工工数が減少して、コストを低減することが可能である。
【００４９】
また、例えば、３０ｍＳ以上の時間で１００％通電をするとプランジャーを吸引することができ、その後は、コイル内に流れる電流の最低値を、１００％通電の値の１／１０程度とすることが可能な電流制限回路を構成しているので、プランジャーの吸引状態を保つことができ、その電流が極めて低く、無駄な電力を消費することがない。
【００５０】
さらに、電流制限回路があるので、１００Ｖ用のコイルに、２４０Ｖを通電しても、温度上昇によるコイル焼損は発生しないので、電源電圧毎にコイルを用意する必要がなくなり、コイル品揃えを減らせ、また、絶縁階級を下げることが可能で、材料費を削減することが可能である。
【００５１】
また、本発明の電磁弁駆動制御装置は、前記ソレノイドに、通電遮断時にソレノイドに還流する電流還流部材が接続されていることを特徴とする。
【００５２】
このように構成することによって、例えば、フライホイールダイオードを電流還流部材として用いることによって、エネルギーを通電遮断する期間において、ソレノイド（電磁コイル）に流すことができるので、プランジャーが振動することがない。
【００５３】
また、本発明の電磁弁駆動制御装置は、前記電圧低下手段が、吸引タイミング波形発生装置によって構成したことを特徴とする。
【００５４】
このように、電圧低下手段として、吸引タイミング波形発生装置によって構成することができ、このような吸引タイミング波形発生装置として、デューティ比を調整可能な矩形発信器を用いることができる。発信器の例としては、「図３に記載したワンショットマルチバイブレータ」や「タイマー用IC：555によるフリーラン発信器」などが使用可能である。
【００５５】
また、本発明の電磁弁駆動制御装置は、前記電圧低下手段が、マイコンまたはデジタル信号処理装置（DSP：Digital Signal Processor）とＤ／Ａ変換器を組み合わせて、波形を発生させることによって構成することもできる。
【００５６】
また、本発明の電磁弁駆動制御装置は、前記電圧低下手段が、オペアンプ（OPAmp：operational amplifier）を用いた三角波発生装置から構成されていることを特徴とする。
【００５７】
このように、電圧低下手段として、オペアンプ（OPAmp：operational amplifier）を用いた三角波発生装置から構成することもできる。
【発明の効果】
【００５８】
本発明によれば、電磁弁には、吸引子またはプランジャーのいずれにも隈取りコイルが設けられていないので、プランジャーを吸引するために必要な磁束は同じでも、隈取りコイルをなくすことにより、プランジャーの磁気抵抗が低下し、直流駆動に近づくため、見掛けのインダクタンスが小さくなるので、コイルサイズを下げることができる。
【００５９】
従って、吸引子またはプランジャーに隈取りコイル（隈取りリング）が不要で、ソレノイドの電磁コイルの巻線を余分に巻く必要がなく、部材および加工工数が減少して、コストを低減することが可能である。
【００６０】
また、電圧低下手段によって、ソレノイドへの供給電圧を、開弁駆動期間（Ａ）から保持期間（Ｂ）に切り替える際に、直流高電圧（Ｖａ）から直流低電圧（Ｖｂ）に向かって電圧が一定勾配で低下するので、プランジャーを吸引子の方向に吸引した後において、電磁コイルに最低保持電流を通電し続ける必要があるが、その電流が極めて低く、無駄な電力を消費することがなく、しかも、プランジャーが離脱する現象が発生することがない。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】図１は、本発明の電磁弁駆動制御装置を適用する電磁弁の縦断面図である。
【図２】図２は、本発明の電磁弁駆動制御装置を示すブロック図である。
【図３】図３は、本発明の電磁弁駆動制御装置の回路図である。
【図４】図４は、図３の回路の一部を模式的に示す回路図である。
【図５】図５は、本発明の電磁弁駆動制御装置の電流の電圧変化を示すグラフである。
【図６】図６は、本発明の電磁弁駆動制御装置の電流、電圧変化を示すグラフである。
【図７】図７は、図６の部分Ｃの拡大したグラフである。
【図８】図８は、本発明の電磁弁駆動制御装置の電流、電圧変化を示すグラフである。
【図９】図９は、従来の電磁弁の縦断面図である。
【図１０】図１０は、従来の電磁弁駆動制御装置２００のブロック図である。
【図１１】図１１は、従来の電磁弁制御装置３００のブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００６２】
以下、本発明の実施の形態（実施例）を図面に基づいてより詳細に説明する。
【００６３】
図１は、本発明の電磁弁駆動制御装置を適用する電磁弁の縦断面図、図２は、本発明の電磁弁駆動制御装置を示すブロック図、図３は、本発明の電磁弁駆動制御装置の回路図、図４は、図３の回路の一部を模式的に示す回路図、図５は、本発明の電磁弁駆動制御装置の電流の電圧変化を示すグラフである。
【００６４】
図１において、符号１０は、全体で本発明の電磁弁駆動制御装置を適用する電磁弁を示している。
【００６５】
図１に示したように、電磁弁１０は、弁体１２を備えた制御部１４を備えている。
【００６６】
また、この電磁弁１０の制御部１４は、図９に示したように、駆動部１６が挿通された電磁コイル１８を備えている。
【００６７】
そして、電磁コイル１８は、巻線が巻かれたボビン３０とボビン３０の周囲を囲むようにモールド樹脂２２でモールドされている。さらに、図９に示したように、電磁コイル１８は、磁気フレーム２４の内部に装着され、磁気フレーム２４を介して駆動部１６に固定されている。
【００６８】
すなわち、磁気フレーム２４の底板部２６の中央部に形成された駆動部挿通孔２８、ボビン３０の駆動部挿通孔３２に、駆動部１６が挿通されている。そして、駆動部１６の吸引子３４の上部に形成されたボルト挿通孔３６に、磁気フレーム２４の上板部３８の中央部に形成されたボルト挿通孔４０を介して、締結ボルト４２が螺合されている。
【００６９】
これにより、電磁コイル１８が駆動部１６に挿通して固定され、電磁弁１０の制御部１４が構成されている。
【００７０】
なお、駆動部１６は、プランジャーケース４４を備え、このプランジャーケース４４内に上下に移動可能な弁体１２を固定したプランジャー４６を備えている。そして、吸引子３４とプランジャー４６との間に、プランジャー４６を下方に、すなわち、弁座４８の方向に弁体１２を付勢する付勢バネ５０が介装されている。
【００７１】
このような電磁弁１０は、電磁コイル１８に通電することにより、プランジャー４６が、付勢バネ５０に抗して吸引子３４方向に移動し、プランジャー４６に連結された弁体１２が、弁座４８から離反して、弁口５２が開放されるようになっている。
【００７２】
また、電磁コイル１８への通電を遮断することにより、プランジャー４６が、付勢バネ５０の付勢力により、吸引子３４から離反する方向に移動し、プランジャー４６に連結された弁体１２が、弁座４８に当接して、弁口５２が閉止されるようになっている。
【００７３】
さらに、図９に示した従来の電磁弁１００では、吸引子１２４に環状の隈取りコイル（隈取りリング）１４８が設けられていたが、図１に示したように、本発明の電磁弁駆動制御装置を適用する電磁弁１０では、吸引子３４またはプランジャー４６のいずれにも、このような隈取りコイル（隈取りリング）が設けられていない構造である。
【００７４】
図２は、本発明の電磁弁駆動制御装置６０を示すブロック図であり、この実施例では、一例として、交流電源を用いて、このような構成の電磁弁１０の駆動を制御する実施例を示している。
【００７５】
なお、本発明の電磁弁駆動制御装置６０は、交流電源、直流電源のいずれにおいても使用できるものであって、直流電源の場合には、後述する全波整流平滑回路６４を省略すれば良い。
【００７６】
この実施例の電磁弁駆動制御装置６０は、例えば、商用の１００Ｖ単相交流電源からなる交流電源６２を備えており、交流電源６２からの交流電流は、ダイオードブリッジから構成される全波整流平滑回路６４によって、全波整流が行われ、直流電流が発生されるようになっている。
【００７７】
そして、図２に示したように、この全波整流平滑回路６４からの交流電流は、電磁弁１０のソレノイド６６（電磁コイル１８）に通電され、ソレノイド６６を駆動させるように構成されている。これにより、プランジャー４６が、付勢バネ５０に抗して吸引子３４方向に移動し、プランジャー４６に連結された弁体１２が、弁座４８から離反して、弁口５２が開放されるようになっている。
【００７８】
この場合、このように全波整流平滑回路６４によって全波整流して、直流電流に変換することによって、電磁弁１０には、吸引子３４またはプランジャー４６のいずれにも隈取りコイルが設ける必要がないので、プランジャー４６を吸引するために必要な磁束は同じでも、隈取りコイルをなくすことにより、ソレノイド６６の電磁コイル１８の巻線を余分に巻く必要がなく、部材および加工工数が減少して、コストを低減することが可能である。
【００７９】
また、プランジャー４６を吸引するために必要な磁束は同じでも、隈取りコイルをなくすことにより、プランジャー４６の磁気抵抗が低下し、直流駆動に近づくため、見掛けのインダクタンスが小さくなるので、電磁コイル１８のコイルサイズを下げることができる。
【００８０】
また、この実施例の電磁弁駆動制御装置６０では、図２に示したように、ソレノイド６６に、通電遮断時にソレノイド６６に還流する電流還流部材であるフライホイールダイオード６８が接続されている。
【００８１】
このように構成することによって、例えば、フライホイールダイオード６８を電流還流部材として用いることによって、エネルギーを通電遮断する期間において、ソレノイド６６（電磁コイル１８）に流すことができるので、プランジャーが振動することがない。
【００８２】
また、電磁弁駆動制御装置６０は、図２に示したように、電磁弁駆動制御装置６０は、ソレノイド６６への通電・通電遮断を制御する比較演算部７０を備えるとともに、ソレノイド６６への通電・通電遮断を行う駆動素子部７２を備えている。
【００８３】
さらに、電磁弁駆動制御装置６０は、駆動素子部７２の駆動電流を検出して、比較演算部７０にフィードバックする駆動電流検出部７４を備えている。
【００８４】
このように構成することによって、比較演算部７０からの出力に基づいて、駆動素子部７２による電磁コイル１８への通電・通電遮断が制御されて、通電遮断が行われて吸着保持に必要な最低保持電流が流されることによって吸着保持が行われるように構成されている。
【００８５】
一方、図２に示したように、電磁弁駆動制御装置６０は、吸引タイミング発生回路７６を備えており、吸引タイミング発生回路７６では、図５（１）のグラフに示したように、矩形波の電圧が発生されるようになっている。
【００８６】
具体的には、図５（１）のグラフ（図２において、（１）の位置における電圧）に示したように、弁体１２を開弁するための開弁駆動期間（Ａ）において、直流高電圧（Ｖａ）をソレノイド６６に印加した後、開弁状態を保持するための保持期間（Ｂ）において、直流低電圧（Ｖｂ）を印加するように構成するようにタイミングが発生されるようになっている。
【００８７】
例えば、図５（１）のグラフに示したように、弁体１２を開弁するための開弁駆動期間（Ａ）の３０ｍＳの時間において、直流高電圧（Ｖａ）をソレノイド６６に印加した後、開弁状態を保持するための保持期間（Ｂ）である１Ｓの時間において、直流低電圧（Ｖｂ）を印加するように構成するようにタイミングが発生されるようになっている。
【００８８】
さらに、電磁弁駆動制御装置６０は、図２に示したように、いわゆるデュ−ティ制御を行うためのＰＷＭ（Pulse Width Modulation）式定電流制御回路７８が、吸引タイミング発生回路７６と比較演算部７０との間に接続されている。
【００８９】
すなわち、ＰＷＭ式定電流制御回路７８を使用して、Ｒｅｆ端子入力電圧に２種類の電圧を印加し、直流高電圧（Ｖａ）から直流低電圧（Ｖｂ）に変化させるように構成されている。
【００９０】
ところで、図５（１）のグラフに示したように、開弁駆動期間（Ａ）から保持期間（Ｂ）に切り替える際に、すなわち、直流高電圧（Ｖａ）から直流低電圧（Ｖｂ）に切り替える際に、切り替えの直後の期間（Ｃ）、例えば、３０ｍＳの時間において、電磁コイル１８のインダクタンスが大きい場合、急激に保持電圧に移行する過程で、電磁コイル１８の残留磁束によって、駆動電流検出部７４である抵抗Ｒ５の電位が引き上げられ、電磁コイル１８に通電される以前に、遮断モードに移行してしまう期間が存在する。
【００９１】
すなわち、プランジャー４６の離脱電流以下になっても、この状態が継続する場合があり、プランジャー４６を保持する電流が不安定となり、プランジャー４６が離脱してしまう現象が発生することがある。
【００９２】
このため、本発明の電磁弁駆動制御装置６０では、図５（２）のグラフに示したように、ソレノイド６６への供給電圧を、開弁駆動期間（Ａ）から保持期間（Ｂ）に切り替える際に、直流高電圧（Ｖａ）から直流低電圧（Ｖｂ）に向かって電圧を一定勾配（この実施例では、指数関数的に）で低下させる電圧低下手段を設けている。
【００９３】
なお、図５（２）のグラフは、ＰＷＭ（Pulse Width Modulation）式定電流制御回路７８から比較演算部７０への経路の電圧を示すグラフである。
【００９４】
具体的には、電圧低下手段が、図２に示したように、２モードを発生させる基準電位発生抵抗Ｒ３に、コンデンサＣ４を並列接続することによって構成したことを特徴とする。
【００９５】
このように、２モードを発生させる基準電位発生抵抗Ｒ３に、コンデンサＣ４を並列接続することによって、直流高電圧（Ｖａ）から直流低電圧（Ｖｂ）に変化させる際に、指数関数的に一定勾配で電圧を低下させるので、インダクタンスが大きいために、プランジャー４６を保持する電流が不安定となり、離脱するのをより効果的に防止することができる。
【００９６】
また、電圧低下手段によって、ソレノイド６６への供給電圧を、開弁駆動期間（Ａ）から保持期間（Ｂ）に切り替える際に、直流高電圧（Ｖａ）から直流低電圧（Ｖｂ）に向かって電圧が一定勾配で低下するので、プランジャー４６を吸引子３４の方向に吸引した後において、電磁コイル１８に最低保持電流を通電し続ける必要があるが、その電流が極めて低く、無駄な電力を消費することがなく、しかも、プランジャーが離脱する現象が発生することがない。
【００９７】
すなわち、図５（２）のグラフに示したように、開弁駆動期間（Ａ）において、例えば、３０ｍＳ以上の時間で１００％通電をするとプランジャー４６を吸引することができ、その後は、コイル内に流れる電流の最低値を、１００％通電の値の１／１０程度（この実施例では、１０％）とすることが可能な電流制限回路を構成しているので、プランジャー４６の吸引状態を保つことができ、その電流が極めて低く、無駄な電力を消費することがない。
【００９８】
さらに、電流制限回路があるので、１００Ｖ用のコイルに、２４０Ｖを通電しても、温度上昇によるコイル焼損は発生しないので、電源電圧毎にコイルを用意する必要がなくなり、コイル品揃えを減らせ、また、絶縁階級を下げることが可能で、材料費を削減することが可能である。
【００９９】
以上のように構成される電磁弁駆動制御装置６０は、例えば、図３、図４に示すような回路図のように構成されている。
【０１００】
すなわち、図３において、点線で囲んだ部分Ａは、全波整流平滑回路６４を示しており、この全波整流平滑回路６４は、交流電源６２に接続されるとともに、４つのダイオードから構成されるダイオードブリッジ８０を備えている。
【０１０１】
そして、ダイオードブリッジ８０には、電源線８２とグランド線Ｇとの間に、平滑回路８４が接続されている。この平滑回路８４は、ダイオードＤ３と、ダイオードＤ３に直列接続された平滑コンデンサＣ１１とから構成されている。
【０１０２】
また、全波整流平滑回路６４からの電源線８２は、ソレノイド６６（電磁コイル１８）に接続されている。これにより、交流電源６２からの交流電流は、全波整流平滑回路６４によって、直流電流に変換されるとともに平滑化されて、ソレノイド６６（電磁コイル１８）に通電されるようになっている。
【０１０３】
また、ソレノイド６６（電磁コイル１８）には、ソレノイド６６に、通電遮断時にソレノイド６６に還流する電流還流部材であるフライホイールダイオード６８（Ｄ１）が、並列に接続されている。
【０１０４】
一方、図３において、点線で囲んだ部分Ｂは、吸引タイミング発生回路７６を示している。吸引タイミング発生回路７６は、並列に接続された２つのＭＯＳ素子８６、８８を備えている。ＭＯＳ素子８６には、抵抗Ｒ８と抵抗Ｒ８に接続されたタイミング発生コンデンサＣ７とが並列に接続され、直流高電圧（Ｖａ）の期間を決定している。
【０１０５】
また、ＭＯＳ素子８８には、抵抗Ｒ９と抵抗Ｒ９に接続されたタイミング発生コンデンサＣ９とが並列に接続され、直流低電圧（Ｖｂ）の期間を決定している。そして、これらのＭＯＳ素子８６とＭＯＳ素子８８との間は、抵抗Ｒ１０が接続されており、このＭＯＳ素子８６から、接続線９０によって吸引タイミング発生回路７６のダイオードＤ２に接続されている。
【０１０６】
なお、タイミング発生回路７６のＭＯＳ素子構成では、始動時に直流高電圧（Ｖａ）と直流低電圧（Ｖｂ）のどちらのタイミングから、始動するか不定となるので、コンデンサＣ６およびコンデンサＣ８にそれぞれ接続している抵抗Ｒ７と抵抗Ｒ１０の定数を５倍程度ずらすことによって、タイミングを調整している。
【０１０７】
また、これらのＭＯＳ素子８６とＭＯＳ素子８８のＶＳＳは、グランド線Ｇに接続されている。また、始動タイミング調整コンデンサＣ６・Ｃ８、タイミング発生コンデンサＣ７・Ｃ９も、それぞれグランド線Ｇに接続されている。
【０１０８】
さらに、これらのＭＯＳ素子８６とＭＯＳ素子８８のＶＤＤ、抵抗Ｒ８、抵抗Ｒ９は、並列に接続されたコンデンサＣ３を介して、比較演算部（比較器）７０に接続されている。
なお、その他の構成は、図３に電気記号の符号のみで示してその詳細な説明は省略する。
【０１０９】
このように構成することによって、吸引タイミング発生回路７６では、図５（１）のグラフに示したように、矩形波を発振するタイミング発生回路を構成している。
吸引タイミング発生回路は、ワンショットマルチバイブレータを２個使い、出力信号の反転タイミングを相手側の入力トリガ回路に接続し、リング発振回路を構成している。
【０１１０】
一方、図３において、点線で囲んだ部分Ｃは、ＰＷＭ式定電流制御回路７８を示している。ＰＷＭ式定電流制御回路７８は、接続線９０によって吸引タイミング発生回路７６に接続されたダイオードＤ２と抵抗Ｒ４を介して接続されたＲｅｆ入力端子Ｒを備えている。また、Ｒｅｆ入力端子Ｒには、抵抗Ｒ３の一端、抵抗Ｒ６の一端、及びコンデンサＣ４の一端が接続され、比較演算部（比較器）７０に接続されている。
【０１１１】
ここで、２モードを発生させる基準電位発生抵抗Ｒ３とコンデンサＣ４とは並列接続されており、一端が比較演算部（比較器）７０に接続されているとともに他端がグランド線Ｇに接続されている。なお、その他の構成は、図３に電気記号の符号のみで示して、その詳細な説明は省略する。
【０１１２】
このように構成することによって、前述したように、ＰＷＭ式定電流制御回路７８において、図５（２）のグラフに示したように、ソレノイド６６への供給電圧を、開弁駆動期間（Ａ）から保持期間（Ｂ）に切り替える際に、直流高電圧（Ｖａ）から直流低電圧（Ｖｂ）に向かって電圧を一定勾配（この実施例では、指数関数的に）で低下させる電圧低下手段が形成されている。
【０１１３】
すなわち、電圧低下手段が、図３に示したように、２モードを発生させる基準電位発生抵抗Ｒ３に、コンデンサＣ４を並列接続することによって構成されていることになる。
【０１１４】
さらに、図３、図４に示したように、抵抗Ｒ５が、駆動電流検出部７４を構成している。
【０１１５】
なお、図３、図４の回路図は、あくまでも、電磁弁駆動制御装置６０の一例を示すものであって、その他の回路とすることももちろん可能である。
【０１１６】
そして、図６は、このように構成される電磁弁駆動制御装置６０において、Ｃｈ１：Ｓｅｎ抵抗、Ｃｈ２：Ｒｅｆ電圧、全波整流平滑回路６４の平滑コンデンサＣ１１が、２２μＦ、Ｒｅｆ電圧を高とした場合を示すグラフである。
【０１１７】
図６において、（Ｓ）は、全波整流平滑回路６４からの、図２において、（Ｓ）の位置におけるソレノイド６６への供給電流を示しており、Ａｏｎ点において、ＯＮ、すなわち、プランジャー４６が吸引子３４の方向に吸引されて、開弁した状態を示している。
【０１１８】
また、図６において、（２）は、ＰＷＭ式定電流制御回路７８からの、図２において、（２）の位置のＲｅｆ電圧を示している。
【０１１９】
さらに、図６において、（４）は、駆動素子部７２と駆動電流検出部７４の間の、図２において、（４）の位置の電圧を示している。
【０１２０】
また、図７のグラフは、図６の部分Ｃの拡大したグラフで、丸で囲った部分Ｄにおいて充電されており、丸で囲った部分Ｅにおいて、ゆっくりと放電している状態を示している。
【０１２１】
従って、図６のグラフの丸で囲った部分Ｂ、図７のグラフの丸で囲った部分Ｅから明らかなように、ソレノイド６６への供給電圧を、開弁駆動期間（Ａ）から保持期間（Ｂ）に切り替える際に、直流高電圧（Ｖａ）から直流低電圧（Ｖｂ）に向かって電圧を一定勾配（この実施例では、指数関数的に）で低下しており、プランジャーの離脱が発生していないためソレノイド（電磁コイル）６６への通電・通電遮断周期が安定している。
【０１２２】
また、図８は、ＰＷＭ式定電流制御回路７８のコンデンサＣ４が２．２μＦとして、Ｒｅｆ電圧を早く低下させた場合で、図８の丸で囲った部分Ｆから明らかなように、短時間でプランジャーが離脱しソレノイド（電磁コイル）６６への通電・通電遮断周期が不安定となっている。なお、図８において、丸で囲った部分Ｇにおいて、発振周波数が上がっている状態が示されている。
【０１２３】
従って、これらの図６〜図８から明らかなように、ＰＷＭ式定電流制御回路７８のコンデンサＣ４を有し、ソレノイド６６への供給電圧を、開弁駆動期間（Ａ）から保持期間（Ｂ）に切り替える際に、直流高電圧（Ｖａ）から直流低電圧（Ｖｂ）に向かって電圧を一定勾配（この実施例では、指数関数的に）で低下する場合である、図６の場合が最良であることが示されている。
【０１２４】
なお、上記の実施例では、電圧低下手段が、図２に示したように、２モードを発生させる基準電位発生抵抗Ｒ３に、コンデンサＣ４を並列接続することによって構成したが、これ以外でも、ソレノイド６６への供給電圧を、開弁駆動期間（Ａ）から保持期間（Ｂ）に切り替える際に、直流高電圧（Ｖａ）から直流低電圧（Ｖｂ）に向かって電圧を一定勾配で低下させる手段として、図示しないが、下記の手段を使用することができる。
（１）吸引タイミング波形発生装置によって構成する。
（２）マイコンまたはデジタル信号処理装置（DSP： Digital Signal Processor）とＤ／Ａ変換器を組み合わせて、波形を発生させることによって構成する。
（３）オペアンプ（OPAmp：operational amplifier）を用いた三角波発生装置から構成する。
【０１２５】
以上、本発明の好ましい実施の態様を説明してきたが、本発明はこれに限定されることはなく、上記の実施例では、電磁弁駆動制御装置６０として、交流電源を用いた実施例について説明したが、本発明の電磁弁駆動制御装置６０は、交流電源、直流電源のいずれにおいても使用できるものであって、直流電源の場合には、後述する全波整流平滑回路６４を省略すれば良い。
【０１２６】
さらに、上記実施例では、ソレノイド６６に、通電遮断時にソレノイド６６に還流する電流還流部材として、フライホイールダイオード６８を用いたが、例えば、ＲＣスナバ回路などを電流還流部材として用いることができるなど本発明の目的を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。
【０１２７】
本発明は、力率の悪化を許容すれば、隈取りコイル（隈取りリング）を有している電磁弁でも使用可能である。
【産業上の利用可能性】
【０１２８】
本発明は、電磁弁駆動制御装置に関し、より詳細には、例えば、交流電源からの交流電流を全波整流して、直流電流に変換し、この直流電源によりソレノイド（電磁コイル）に通電することによってプランジャーを移動させて、プランジャーに設けた弁体が弁座に対して離接移動して、弁体を開閉するように構成した電磁弁の電磁弁駆動制御装置に適用することができる。
【符号の説明】
【０１２９】
１０    電磁弁
１２    弁体
１４    制御部
１６    駆動部
１８    電磁コイル
２２    モールド樹脂
２４    磁気フレーム
２６    底板部
２８    駆動部挿通孔
３０    ボビン
３２    駆動部挿通孔
３４    吸引子
３６    ボルト挿通孔
３８    上板部
４０    ボルト挿通孔
４２    締結ボルト
４４    プランジャーケース
４６    プランジャー
４８    弁座
５０    付勢バネ
５２    弁口
６０    電磁弁駆動制御装置
６２    交流電源
６４    全波整流平滑回路
６６    ソレノイド
６８    フライホイールダイオード
７０    比較演算部
７２    駆動素子部
７４    駆動電流検出部
７６    吸引タイミング発生回路
７８    ＰＷＭ式定電流制御回路
８０    ダイオードブリッジ
８２    電源線
８６    ＭＯＳ素子
８８    ＭＯＳ素子
９０    接続線
１００    電磁弁
１０２    弁体
１０４    制御部
１０６    駆動部
１０８    電磁コイル
１１２    モールド樹脂
１１４    磁気フレーム
１１６    底板部
１１８    駆動部挿通孔
１２０    ボビン
１２２    駆動部挿通孔
１２４    吸引子
１２６    ボルト挿通孔
１２８    上板部
１３０    ボルト挿通孔
１３２    締結ボルト
１３４    プランジャーケース
１３６    プランジャー
１３８    弁座
１４０    付勢バネ
１４２    弁口
１４４    下端面
１４６    隈取りコイル装着用溝
１４８    隈取りコイル
２００    電磁弁駆動制御装置
２０２    全波整流回路部
２０４    電源平滑部
２０６    電磁コイル
２０８    比較演算部
２１０    駆動素子部
２１２    吸着電流指示部
２１４    吸着保持電流指示部
３００    電磁弁制御装置
３０２    弁コイル
３０４    正特性温度係数素子
３０６    リレー
３０８    制御部
３１０    インバータ用電源部
３１２    制御用電源部
【図１】
2014105722.tif 000003
【図２】
2014105722.tif 000004
【図３】
2014105722.tif 000005
【図４】
2014105722.tif 000006
【図５】
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【図６】
2014105722.tif 000008
【図７】
2014105722.tif 000009
【図８】
2014105722.tif 000010
【図９】
2014105722.tif 000011
【図１０】
2014105722.tif 000012
【図１１】
2014105722.tif 000013