(57)【要約】【課題】スイッチを投入する際の突発的な電流により発生する過剰な振動が起こらないように、電磁石を駆動する駆動回路からの出力を動作開始時に弱くした電磁振動型ダイヤフラムポンプおよびその駆動方法を提供する。【解決手段】電磁振動型ダイヤフラムポンプの駆動回路１が、交流電源の交流電圧が０の位相を検出してトリガー信号を出すセロクロス検出回路１１と、そのゼロクロス検出回路１１からのトリガー信号に基づき、交流電圧の電磁石コイルへの印加を制御する制御信号発生回路１３と、制御信号発生回路１３からの信号に基づいて動作する、交流電圧の印加をスイッチングするスイッチ回路１４とを含んでいる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁石が固定された振動子と、該振動子の少なくとも一端部に設けられるダイヤフラムと、前記振動子の磁石と対向して設けられる電磁石と、該電磁石を駆動する交流電源の入力部とを有する電磁振動型ダイヤフラムポンプの駆動方法であって、
前記電磁石を駆動する交流電圧を該電磁石のコイルに印加する際に、前記交流電圧の印加し始めは小さい電力で、時間と共に印加電力を徐々に大きくした後に所定の電力で前記電磁石を駆動することを特徴とする電磁振動型ダイヤフラムポンプの駆動方法。
【請求項２】
前記電磁石のコイルに印加し始める前記交流電力の電圧が０の位相で印加し始める請求項１記載の電磁振動型ダイヤフラムポンプの駆動方法。
【請求項３】
前記電磁石のコイルに印加し始める前記交流電圧の最初の半波の波形のうち、該半波の時間をｔとして、交流電圧が０の時点から時間ｔ１（０＜ｔ１＜ｔ）だけ印加し、２個目以降のいずれかからの半波では、交流電圧が０の時点から時間ｔ２（ｔ１≦ｔ２≦ｔ）だけ印加することにより、スタート時から徐々に印加電力を大きくする請求項２記載の電磁振動型ダイヤフラムポンプの駆動方法。
【請求項４】
前記電磁石のコイルに印加し始める前記交流電圧の３個目以降のいずれかからの半波では、交流電圧が０の時点から時間ｔ３（ｔ２≦ｔ３≦ｔ）だけ印加することにより、スタート時から徐々に印加電力を大きくする請求項３記載の電磁振動型ダイヤフラムポンプの駆動方法。
【請求項５】
前記交流電圧が０の位相で印加し始めることを、前記交流電源の交流波形からゼロクロス検出回路により前記交流電圧の０点を検出し、該０点の検出をトリガー信号として制御信号発生回路に送り、該制御信号発生回路からの信号により前記交流電圧を前記電磁石のコイルに通電させるように制御することにより行う請求項２〜４のいずれか１項に記載の電磁振動型ダイヤフラムポンプの駆動方法。
【請求項６】
前記交流電圧が０の時点から所定の時間だけ印加する方法を、前記ゼロクロス検出回路の０点の検出からタイマー回路により所定の時間を計測し、該所定の時間を経過したらオフ信号を前記制御信号発生回路に送り、該制御信号発生回路が前記交流電圧の印加を停止させることにより行う請求項３〜５のいずれか１項に記載の電磁振動型ダイヤフラムポンプの駆動方法。
【請求項７】
磁石が固定された振動子と、該振動子の少なくとも一端部に設けられるダイヤフラムと、前記振動子の磁石と対向して設けられる電磁石と、該電磁石を駆動する交流電源の入力部と、該交流電源から前記電磁石に印加する電力を制御する駆動回路とを有し、
前記駆動回路が、前記交流電源の交流電圧が０の位相を検出してトリガー信号を出すゼロクロス検出回路と、該ゼロクロス検出回路からのトリガー信号に基づき時間を計測するタイマー回路と、該タイマー回路からの時間に基づき、前記交流電圧の電磁石のコイルへの印加を制御する制御信号発生回路と、該制御信号発生回路からの信号に基づき、前記交流電圧の印加をオンオフするスイッチ回路とを含む電磁振動型ダイヤフラムポンプ。
【請求項８】
前記スイッチ回路がトライアックからなり、前記制御信号発生回路からのオンオフの制御信号により前記トライアックを制御し、前記電磁石のコイルに印加する電力を電源投入時から徐々に増加させる請求項７記載の電磁振動型ダイヤフラムポンプ。
【請求項９】
前記駆動回路が、前記交流電圧を直流にする整流回路をさらに有し、前記スイッチ回路が４個のトランジスタでＨブリッジ回路に構成されるインバータ回路からなり、該４個のトランジスタのそれぞれのゲートへの制御信号の入力により、前記交流電圧が０の時点で通電し、前記タイマー回路からのオフ信号に基づき、前記交流電圧の通電をオフにするように駆動する請求項７記載の電磁振動型ダイヤフラムポンプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁石を有する振動子を電磁石の交流駆動により振動させて、振動子の両端に固定されたダイヤフラムを振動させることにより、エアーなどの流体を吸入し、吐出する電磁振動型ダイヤフラムポンプおよびその駆動方法に関する。さらに詳しくは、電磁振動型ダイヤフラムポンプを駆動する場合に、電源の投入当初に負荷が解放状態にあることと突入電流により振動子の振れが大きくなって保護装置が働き、電源が遮断されて動作しないということが起こらないように、電源の投入時に振動子の過大な振れが生じないソフトスタートを行い得る電磁振動型ダイヤフラムポンプおよびその駆動方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
電磁振動型ダイヤフラムポンプは、たとえば両側にダイヤフラムを有するダイヤフラムポンプの概略図が図７に示されるように、永久磁石などからなる２個の磁石５１ａが固定された振動子５１の両端にゴムなどからなるダイヤフラム５２が固定され、磁石５１ａと対向するように２個の電磁石５３が振動子５１を挟んで両側に設けられている。そして、ダイヤフラム５２の外側に、圧縮室５４と、吸入室５５と、吐出室５６とが振動子５１の両端側に設けられた構造になっている。圧縮室５４と吸入室５５との間には、吸入弁５５ａが設けられ、圧縮室５４の圧力が低くなったら、吸入室５５からエアーなどの流体が注入され、また、圧縮室５４と吐出室５６との間には、吐出弁５６ａが設けられ、圧縮室５４の圧力が高くなったら、吐出弁５６ａが開いてエアーなどの流体が吐出室５６に吐出されるような構造になっている。（たとえば特許文献１参照）。
【０００３】
この構造の電磁振動型ダイヤフラムポンプで、電磁石５３のコイルに交流電圧が印加されると、電磁石５３のコアに磁力線が発生し、コアの端部に電流の向きに応じて、ＮまたはＳの磁極が現れる。一方、振動子５１に固定された磁石５１ａは一定の磁極であるため、交流による電流の向きの変化に伴う電磁石５３のコアの端部に現れる極性の変化に応じて、振動子５１の磁石５１ａに吸引、反発の力が働き、振動子５１が振動する。その結果、ダイヤフラム５２が図の左右に振られることになり、圧縮室５４の膨張、収縮が起こり、流体の吸引、吐出を連続的に行うことができる。
【０００４】
前述のように、電磁振動型ダイヤフラムポンプでは、交流電源の位相の変化により、振動子５１を振動させ、その振動により、ポンプ作用を得ている。この場合、たとえばダイヤフラム５２が破損すると、振動子５１が過大振幅を生じたり、偏って振動したりすることにより、ポンプが破壊することになる。そのような異常振動によるポンプの破壊を防ぐため、振動子が振れ過ぎないように保護装置（安全スイッチ）が設けられることが一般的に行われてきている。このような保護装置は、たとえば図８に振動子５１の部分の一例が斜視図で示されるように、たとえば振動子５１の上部に一対の爪５１ｂが所定の間隔で設けられており、その間隔の中間部に、電磁石などの周囲を被覆するケースに固定して接触検出部６１が設けられ、爪５１ｂが接触検出部６１に接触すると、図示しないスイッチにより電源を遮断する構造に形成されている（たとえば特許文献２参照）。これにより、ダイヤフラム５２の交換のみという、必要最小限の修理で済ませることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−１５０９５９号公報
【特許文献２】実用新案登録第３１３５７１３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
前述のように、この種の電磁振動型ダイヤフラムポンプには、一般的に保護装置が設けられ、ダイヤフラムが破損することによる振動子が異常な振幅で振れる場合や、振動子が傾いて振動する場合などに、その異常を検知して入力電源を遮断し、ポンプの大々的な破損などを防止する構成になっている。しかし、電磁振動型ダイヤフラムポンプを動作させるために、電源を投入する際に、負荷が開放状態にあることや過大な突入電流によって振動子が大きく振れ、稀に保護装置の安全スイッチを叩いてポンプが停止してしまうという問題が発生している。この問題は、常に発生するという訳ではないが、電源を投入する際にたまに発生する。
【０００７】
本発明は、このような問題を解決するためになされたもので、電源を投入する際の振動子の過剰な振動が起こらないように、電磁石を駆動する駆動回路からの出力を動作開始時に弱くして、突発的な振動子の振れが生じないようにした電磁振動型ダイヤフラムポンプおよびその駆動方法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】
【０００８】
本発明の電磁振動型ダイヤフラムポンプの駆動方法は、磁石が固定された振動子と、該振動子の少なくとも一端部に設けられるダイヤフラムと、前記振動子の磁石と対向して設けられる電磁石と、該電磁石を駆動する交流電源の入力部とを有する電磁振動型ダイヤフラムポンプの駆動方法であって、前記電磁石を駆動する交流電圧を該電磁石のコイルに印加する際に、前記交流電圧の印加し始めは小さい電力で、時間と共に印加電力を徐々に大きくした後に所定の電力で前記電磁石を駆動することを特徴とする。
【０００９】
前記電磁石のコイルに印加し始める前記交流電源の電圧が０の位相で印加し始めることによっても、電磁石のコイルへの電圧投入時に印加する電圧は０の位相で始まるので、投入時の印加電力を低く抑えることができる。
【００１０】
前記電磁石のコイルに印加し始める前記交流電圧の最初の半波の波形のうち、該半波の時間をｔとして、交流電圧が０の時点から時間ｔ１（０＜ｔ１＜ｔ）だけ印加し、２個目以降のいずれかからの半波では、交流電圧が０の時点から時間ｔ２（ｔ１≦ｔ２≦ｔ）だけ印加することにより、スタート時から徐々に印加電力を大きくすることにより、スイッチの投入時に突発的に過電流が流れて振動子の過剰な振れを防止することができる。なお、交流は形の半波ごとに印加電力を大きくする必要はなく、たとえば０.５秒とか１秒ごとに電力を増加させ、数秒（１〜５秒）程度で所定の電力にすることができる。
【００１１】
前記電磁石のコイルに印加し始める前記交流電圧の３個目以降のいずれかからの半波では、交流電圧が０の時点から時間ｔ３（ｔ２≦ｔ３≦ｔ）だけ印加することにより、スタート時から徐々に印加電力を大きくすることにより、さらにソフトスタートに寄与することができる。
【００１２】
前記交流電圧が０の位相で印加し始めるのを、前記交流電源の交流波形からゼロクロス検出回路により前記交流電圧の０点を検出し、該０点の検出をトリガー信号として制御信号発生回路に送り、該制御信号発生回路からの信号により前記交流電圧を前記電磁石のコイルに通電させるように制御することにより行えば、動作の開始時点で確実に印加電圧を低く抑えることができる。
【００１３】
前記交流電圧が０の時点から所定の時間だけ印加する方法を、前記ゼロクロス検出回路の０点の検出からタイマー回路により所定の時間を計測し、該所定の時間を経過したらオフ信号を前記制御信号発生回路に送り、該制御信号発生回路が前記交流電圧の印加を停止させることにより行うようにすることができる。
【００１４】
本発明の電磁振動型ダイヤフラムポンプは、磁石が固定された振動子と、該振動子の少なくとも一端部に設けられるダイヤフラムと、前記振動子の磁石と対向して設けられる電磁石と、該電磁石を駆動する交流電源の入力部と、該交流電源から前記電磁石に印加する電力を制御する駆動回路とを有し、前記駆動回路が、前記交流電源の交流電圧が０の位相を検出してトリガー信号を出すゼロクロス検出回路と、該ゼロクロス検出回路からのトリガー信号に基づき時間を計測するタイマー回路と、該タイマー回路からの時間に基づき、前記交流電圧の電磁石のコイルへの印加を制御する制御信号発生回路と、該制御信号発生回路からの信号に基づき、前記交流電圧の印加をオンオフするスイッチ回路とを含んでいる。
【００１５】
具体的には、前記スイッチ回路がトライアックからなり、前記制御信号発生回路からのオンオフの制御信号により前記トライアックを制御し、前記電磁石のコイルに印加する電力を電源投入時から徐々に増加させることができる。
【００１６】
さらに、前記駆動回路が、前記交流電圧を直流にする整流回路をさらに有し、前記スイッチ回路が４個のトランジスタでＨブリッジ回路に構成されるインバータ回路からなり、該４個のトランジスタのそれぞれのゲートへの制御信号の入力により、前記交流電圧が０の時点で通電し、前記タイマー回路からのオフ信号に基づき、前記交流電圧の通電をオフにするように駆動することができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、電磁石のコイルに印加する電磁石駆動用の交流電圧を、電源の投入後、徐々に印加する電力を強くするようにしているので、電源投入時に振動子が過剰に振れて安全スイッチが作動してしまうということが生じない。具体的には、ゼロクロス検出回路により検出した交流電圧が０のタイミングに合せてタイマー回路により時間を計測して、電磁石のコイルへの印加電力をオンオフ制御する構成になっているため、どのタイミングで（交流電源の交流波形のどの位相で）ポンプの電源が投入されても、電源投入時には、電磁石のコイルへの印加時間を短くすることにより、印加電力を小さく抑えることができる。そのため、印加時間を徐々に大きくすることにより印加電力も徐々に大きくすることができる。その結果、急に高い電圧の位相で電源が投入されても、その電圧が直接電磁石のコイルには印加されないで、弱い交流電力で動作を始め、その後徐々に電力を増やして、数秒後には所定の電力が印加されるので、ソフトスタートをすることができながら、所望の特性のポンプ作用を得ることができる。
【００１８】
また、交流波形が０の位相になってから電磁石のコイルに電圧が印加されるようにすることにより、従来のポンプで電源が投入されて高い電圧が印加されても、直ちには電磁石のコイルには印加されず、振動子の過剰な振動を抑制することができる。その結果、電源投入時に、印加電圧よりも高い電圧に相当する過大な突入電流が流れることがなく、過大な振動子の振れも生じなくなる。その結果、電源が投入された瞬間に、保護装置が働いて電源が遮断されるというような問題を完全に防止することができる。なお、この印加時間の制御は、たとえば交流波形の半波の時間のうちの一部だけをオンにし、半波内での残りの時間をオフにすることにより行うことができるが、半波のうちどの部分（位相）をオンにするかにより、オンの時間が同じでも印加する電力が異なる。従って、どの位相でオンにし、所定時間後にオフにしても、印加する時間で制御することができるが、電圧が０の位相から時間で制御した方が制御しやすい。
【００１９】
さらに、本発明の駆動回路によれば、ゼロクロス検出回路とタイマー回路と、制御信号発生回路により制御される、たとえばトライアックなどのスイッチ回路を用いるだけで、またはさらに具体的な回路によれば、さらに整流回路、およびスイッチ回路としてのＨブリッジ型インバータを用いることにより、非常に簡単な構成で確実にスタート時点での入力電力を低くしてソフトスタートをすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の電磁振動型ダイヤフラムポンプに用いる駆動回路の一実施形態の構成を示すブロック図およびそのスイッチ回路の一例の回路図である。
【図２】図１に示す回路構成の各回路における電圧波形およびゲート信号の例を示す図である。
【図３】図１に示される駆動回路により、電磁石のコイルに印加される最初の段階での電圧の波形および振動子の振幅の変化を、従来の交流波形がＰ点の状態でポンプの電源が投入された際に電磁石のコイルに印加される電圧波形および振動子の振幅の変化と対比して、それぞれ絶対値で数秒単位で平均化して概念的に示された図である。
【図４】本発明の電磁振動型ダイヤフラムポンプに用いる駆動回路の他の実施形態の構成を示すブロック図である。
【図５】図４の整流回路およびスイッチ回路の具体的回路を示す実施形態である。
【図６】図５に示す回路構成の各回路における電圧波形およびゲート信号の例を示す図である。
【図７】電磁振動型ダイヤフラムポンプの概略構成を示す説明図である。
【図８】従来の電磁振動型ダイヤフラムポンプに用いられる、保護装置が設けられた振動子の一例の斜視説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
次に、本発明の電磁振動型ダイヤフラムポンプおよびその駆動方法について、図１〜７を参照しながら説明する。なお、電磁振動型ダイヤフラムポンプの構造は、前述の図６に基づく説明と同じであるため、その説明については省略する。本発明の電磁振動型ダイヤフラムポンプは、図１および図７に示されるように、磁石５１ａが固定された振動子５１と、振動子５１の少なくとも一端部に設けられるダイヤフラム５２と、振動子５１の磁石５１ａと対向して設けられる電磁石５３と、電磁石５３を駆動する交流電源の入力部と、その交流電源から電磁石５３に印加する電力を制御する駆動回路１とを有しており、その駆動回路１が、交流電源の交流電圧が０の位相を検出してトリガー信号を出すゼロクロス検出回路１１と、そのゼロクロス検出回路１１からのトリガー信号に基づき、時間を計測するタイマー回路１２と、交流電圧の電磁石５３のコイルへの印加を制御する制御信号発生回路１３と、制御信号発生回路１３からの信号に基づいて動作する、交流電圧の印加をスイッチングするスイッチ回路１４とを含んでいる。
【００２２】
ゼロクロス検出回路１１は、たとえば基準信号の０と比較するコンパレータにより形成され、後述する図５（ｃ）に示されるように、交流電圧波形が０点を通るときにトリガー信号を発生させ、制御信号発生回路１３に送る。なお、このゼロクロス検出回路１１では、たとえば基準信号０との比較が＋か−か、を検出することにより、正の位相から負の位相に変化する際の０と、負の位相から正の位相に変化する際の０とを区別して認識する。
【００２３】
このタイマー回路１２は、たとえばタイマーＩＣなどを用いて形成され、トリガー信号の発生から時間を計測する。制御信号発生回路１３は、たとえばロジック回路などにより形成され、＋か−の信号で、スイッチ回路１４をオンオフさせるように、ゲート信号（制御信号）を発生して、スイッチ回路１４を駆動する。
【００２４】
スイッチ回路１４は、たとえばトライアックを用いて、図１（ｂ）に示されるように、交流電源２と電磁石５３のコイルとの間に接続され、そのゲート端子に接続された制御信号発生回路１３からの制御信号により、交流電圧波形の正側の位相でも、負側の位相でもゲート信号によりオンオフすることができる。その結果、たとえば図２に各回路での波形が示されるように、ゼロクロス検出回路１１により検出された交流電圧が０の時点のトリガー信号（図２（ｂ）参照）により、通電をオンにし、その後所定の時間ｔ１経過後にオフの信号（図２（ｃ）参照）をタイマー回路１２から出力する（ゲート信号発生回路１３の信号である図２（ｄ）参照）ことにより、交流電源２が投入されたときに、正の位相であろうと、負の位相であろうと、交流電圧が０になったときに始めて電磁石５３のコイルに交流電圧が印加され、所定時間ｔ１、ｔ２、・・・の経過後にオフにする構成になっている。その結果、駆動回路１の出力は図２（ｅ）に示されるような波形の出力になり、交流電源２の半サイクルの全時間が印加されるのではなく、半波のうち、所定の時間だけが電磁石５３のコイルに印加される。なお、図２では、半波ごとに印加する時間がｔ１、ｔ２と徐々に大きくなるように図示されているが、実際には、たとえば時間ｔ１を数サイクル繰り返して行い、たとえば０.５秒程度ずつで時間を変更することができる。そうして、数秒、たとえば１〜５秒で正規の電圧印加にすることにより、ソフトスタートをすることができる。スイッチ回路１４は、図１に示されるトライアックの他にも、たとえば後述する実施形態で示されるようなＨブリッジ型のインバータ回路とすることもできる。
【００２５】
本発明の電磁振動型ダイヤフラムポンプの駆動方法は、このような回路構成で、電磁石５３を駆動する交流電圧を、電磁石５３のコイルに印加する際に、交流電圧の波形全体の電力を印加するのではなく、その波形の一部だけの電力で印加し始めることを特徴とする。このスタート時に印加する交流電圧波形の一部だけで印加し始めるという制御に代えて、またはこのような制御と共に、印加し始める電圧の位相が０の位相から始めることにより、確実にスタート時の電力を下げることができる。さらに、交流波形の全体の電力を印加しないで、その一部だけを印加するようにする場合でも、その制御が非常に容易になる。すなわち、電圧の投入初期では、その半波の時間ｔよりも短い時間ｔ１で動作させ半波の群れと、次の半波の時間では、ｔ１よりも大きいｔ２の時間だけ印加する半波の群れというように、徐々に印加時間を増加させ、その後に半波の全体で印加するというように、印加する交流電源の電力を徐々に増やすことができる。
【００２６】
図３に、（ａ）のような交流波形のＰ点のタイミングで電源が投入されたときの、電磁石５３のコイルに印加される電圧の変化および振動子５１の振幅の変化が、従来の交流電圧が直接印加された状態の同図と比較して概念図として示されている（図３（ｂ）〜（ｅ）は（ａ）の交流波形に対応した図ではなく、絶対値で数秒間の平均的な値として示されている）。
【００２７】
まず、電磁振動型ダイヤフラムポンプの電磁石５３に印加される交流波形の波形は図３（ａ）に示される波形のＰ点のタイミングで電源が投入されたとする。すなわち、交流電源２が、サイン波と同様の交流波形で入力され、電源が投入されるタイミングが、交流波形の振幅が極大となる直前であるとする。本発明では、図３（ｂ）に示されるように、交流波形の振幅が大きい段階では電磁石５３のコイルには、電圧は印加されないで、交流電源の振幅が０の時点で、前述のように、ゼロクロス検出回路１１から発生したトリガー信号により、その時点で、またはその後所定の時間後に、電圧の印加が始まる。図３（ｂ）、（ｃ）では、（ａ）の波形とスタート時点は合せてあるが、時間軸（横軸）は異なり、（ａ）はたとえば６０Ｈｚの一部であるのに対して、（ｂ）〜（ｅ）は数秒間程度の時間で、しかも縦軸も絶対値の平均的値として概念的に示されている。本発明の駆動回路では、電源投入と同時には電磁石５３のコイルには印加されず、交流電圧波形の電圧が０の時点を、ゼロクロス検出回路１１により検出して印加され始めると共に、当初は印加電力および振動子５１の振幅が弱く、数秒（１〜５秒）後に所定の電圧が印加される構造になっている。
【００２８】
一方、従来の駆動方法によれば、電磁振動型ダイヤフラムポンプの電源が投入された時点（Ｐ点）から直ちに電磁石５３のコイルに交流電圧が印加されるため、図３（ｄ）に絶対値の平均電圧が示されるように、交流波形（ａ）の振幅に応じて当初から大きな振幅の電圧がいきなり投入される。しかも、ポンプの電源投入時に高い電圧がいきなり投入されるため、電磁石５３のコイルに流れる電流は、突発的に通常の電圧時の電流よりも大きな電流が流れる。そのため、振動子５１の振れも突発的に大きくなり、図３（ｅ）にＱで示されるように、電源が投入された際に瞬間的に大きな振れとなり、前述のように保護装置が働いて電源が遮断される原因になっている。これに対して、本発明では、図３（ｂ）〜（ｃ）に示されるように、交流電圧の印加も、振動子５１の振幅も徐々に大きくなり、突発的な振れは発生せず、保護装置が作動して電源が遮断されるという問題を防止することができる。
【００２９】
次に、図４〜６を参照しながら、本発明の電磁振動型ダイヤフラムポンプの第２の実施形態について説明をする。図４に示される構成は、図１に示される例に、さらに整流回路１５が付加され、電源投入後のスタート時点の制御だけではなく、スタート時は印加時間を短くして、徐々に印加時間を長くすることにより、電磁石５３のコイルに印加する電力を徐々に大きくすることにより、より一層電源の投入時の駆動力を小さくし、数秒後には平常の駆動をさせると共に、整流してからスイッチングをする構成にしたものである。
【００３０】
すなわち、図４において、交流電源２にダイオードブリッジ型の整流回路１５が直接接続され、その整流回路１５にスイッチ回路（本実施形態ではＨブリッジ型のインバータ回路）１４が接続されると共に、交流電源２に接続されたゼロクロス検出回路１１により電圧が０の時点に発生するトリガー信号の発生からの時間を計測するタイマー回路１２が接続されている。そのタイマー回路１２により計測された所定時間に基づく信号を制御信号発生回路１３に送り、たとえばゼロクロス検出回路１１により検出された時点でスイッチ回路１４をオンにする信号をだし、所定時間経過後にオフ信号をスイッチ回路１４に送るように構成されている。なお、スイッチ回路１４をオンにするタイミングをゼロクロス検出回路１１により検出された時点にしているが、必ずしも交流電圧が０の時点でオンにしなくても、一定時間ｔ０後にオンにし、それから所定時間ｔ１後にオフにするように制御してもよい。
【００３１】
整流回路１５は、図５に具体的回路例が示されるように、２つの入力端子Ａ、Ｂ間に、順方向と逆方向の向きで直列接続された２個のダイオードＤ１、Ｄ２の組と、逆方向と順方向に直列接続された２個のダイオードＤ３、Ｄ４の組とが並列に接続され、２個の直列接続されたダイオードのそれぞれの接続点に接続して出力端子としたダイオードブリッジ型の構造になっている。このような構成にすることにより、たとえば入力側の端子Ａが正の位相では、ダイオードＤ１を通って出力側端子Ｃに正の位相の電圧が現れ、入力側の端子Ａが負の位相では、ダイオードＤ３を通って出力側の端子Ｄに負の位相の電圧が現れ、入力側の端子Ｂには端子Ａと逆の位相が現れるため、端子Ａが負の位相のときは端子Ｂが正の位相となり、ダイオードＤ２を通って出力側端子Ｃに正の電圧が現れる。これにより、入力側の端子Ａに交流電源２の正の位相が現れても、負の位相が現れても、いずれの場合でも出力側の端子Ｃに正の電圧が現れ、出力側の端子Ｄは端子Ｃに対して常に負または同じ電圧となって、交流電圧を整流することができる。この整流は、完全な直流ではなく、負側の電圧波形を正側に反転させたもので、脈動するが、正の電圧にすることにより後の信号処理が容易になるため、整流しているもので、平滑回路は必要としていない。
【００３２】
スイッチ回路１４は、たとえば図５に示されるように、ｐｎｐトランジスタＱ１とｎｐｎトランジスタＱ３とが直列に接続されて整流回路１５の出力端子Ｃ、Ｄに接続され、２つのトランジスタＱ１、Ｑ３の接続点が電磁石５３のコイルの一方の端子に接続されている。そして、もう１組のｐｎｐトランジスタＱ２とｎｐｎトランジスタＱ４とが直列に接続され、その両端が前述の整流回路１５の出力端子Ｃ、Ｄに接続され、その接続点が電磁石５３のコイルの他の端子に接続されている。そして、各トランジスタＱ１〜Ｑ４のそれぞれのベース（ゲート）には、制御信号発生回路（ゲート信号発生回路）１３から制御信号が印加されるようになっており、その制御信号により各トランジスタのオンオフが制御されて、整流回路１５により整流された直流（脈流）が交流に再度変換される構成になっている。なお、バイポーラトランジスタの例で示したが、電界効果型トランジスタでも同様に動作する。
【００３３】
次に、図６を参照しながら図５に示される駆動回路１の動作について説明をする。まず、入力する交流電源２の波形は、図６（ａ）に示されるように、通常のサインカーブのような交流波形になっている。この交流波形が整流回路１５で整流されることにより、図６（ｂ）に示されるように、図６（ａ）の負側の波形が正側に折り返された波形になる。ゼロクロス検出回路１１により、図６（ａ）の波形で、波形が０の線と交わるとき、すなわち交流波形が正の位相から負の位相に変化するとき、および負の位相から正の位相に変換するときの信号を検出してトリガー信号を発生させる。その様子が図６（ｃ）に示されている。このトリガー信号はタイマー回路１２に送られると共に制御信号発生回路１３に送られる。タイマー回路１２では、図６（ｄ）に示されるように、このトリガー信号が出た時点からの時間を計測し、所定の時間ｔ１、ｔ２、ｔ３・・・が経過したときにオフ信号となる信号を制御信号発生回路１３に送る。そして、所定の時間になったときに、前述のように、制御信号発生回路１３にその信号を送る。
【００３４】
制御信号発生回路（ゲート信号発生回路）１３では、まず、ゼロクロス検出回路１１からのトリガー信号を受け取り、スイッチ回路１４にオンになる信号を送る。すなわち、ｐｎｐトランジスタＱ１のベースに負の信号を、ｎｐｎトランジスタＱ４のベースに正の信号を、それぞれ印加する。その結果、トランジスタＱ１およびＱ４がオンになり、その間に接続された電磁石５３のコイルに図５の矢印Ｅで示されるような電流が流れる。また、ｐｎｐトランジスタＱ２のベースに負の信号を、ｎｐｎトランジスタＱ３のベースに正の信号をそれぞれ印加することにより、トランジスタＱ２およびＱ３がオンになり、その間に接続された電磁石５３のコイルに矢印Ｆで示されるような電流が流れる。このように、制御信号発生回路１３から、スイッチ回路１４のゲート（ベース）に、トランジスタＱ１とＱ４の組と、トランジスタＱ２とＱ３の組に、それぞれの組が交互にオンになるような制御信号（ゲート信号）を印加することにより、簡単に所望の交流信号を得ることができる。
【００３５】
図５に示される例では、交流電源の電圧を印加する位相を制御するのみならず、印加する時間も制御して、スタート時の突発電流の発生を未然に防ぐ工夫がなされている。すなわち、電源が投入される初期段階では、電磁石５３のコイルに印加する電力を減らし、スタートから時間と共に徐々に大きくなるように形成されている。そのため、タイマー回路１２が挿入され、ゼロクロス検出回路１１からのトリガー信号が発せられてからの時間を計測し、所定の時間ｔ１が計測されたら、制御信号発生回路１３に信号を送り、制御信号発生回路１３は、スイッチ回路１４のいずれのトランジスタもオフになるような信号を送る。すなわち、前述の例でトランジスタＱ１とＱ４がオンになる状態にあって、時間ｔ１によるオフ信号が発せられたら、トランジスタＱ１およびＱ４のベースへの印加信号を遮断するか、前述の正負と逆の信号に切り替える。この様子が、図６（ｄ）〜（ｆ）に示されるもので、図に示されるように、このオンにする時間は、ｔ１、ｔ２、ｔ３と、スタート時から徐々に大きくすることが好ましい。その結果、図６（ｆ）に示されるように、電磁石５３のコイルに印加される交流電圧は、交流の半波ごとに徐々に印加時間が長くなり、印加電力が増えることになる。なお、この例でも、交流波形の半波ごとに時間を長くする例として描かれているが、前述のように、たとえば０.５秒ぐらいは同じ時間ｔ１で駆動し、その後に時間ｔ２で０.５秒程度駆動するというように、あるグループごとに印加時間を長くすることができる。
【００３６】
このオフにする時間は、前述のスタート時の位相が０からスタートすることで、突発電流を抑制する効果は非常に大きく、特にｔ１を設定しなくても目的を達成することができるが、ｔ１、ｔ２などを設定してもスタートからの交流電圧の印加を徐々に大きくすることによるソフトスタートにすることが好ましい。なお、数秒のソフトスタートが終ったときは、オン信号とオフ信号は、それぞれ半波の全波形を使用するように制御される。この場合、図示されていないが、全波形を使用する通常の動作に移った場合に、この駆動回路１を経ないで交流電源２が直接電磁石５３のコイルに接続されるように切り替える切替スイッチを設けることもできる。
【００３７】
前述の時間ｔ１は、交流電源２の交流波形の半波の時間をｔとすると、０≦ｔ１≦ｔであり、好ましくは、０＜ｔ１＜ｔ、さらに好ましくは、ｔ１＜ｔ２＜ｔ、さらに好ましくは、ｔ２＜ｔ３＜ｔのｔ１、ｔ２、ｔ３を設定して、それぞれの半波への印加時間を徐々に長くすることが好ましい。
【符号の説明】
【００３８】
１    駆動回路
２    交流電源
１１    ゼロクロス検出回路
１２    タイマー回路
１３    制御信号発生回路（ゲート信号発生回路）
１４    スイッチ回路
１５    整流回路
５１    振動子
５１ａ  磁石
５２    ダイヤフラム
５３    電磁石
５４    圧縮室
５５    吸入室
５６    吐出室
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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