(57)【要約】【課題】電磁弁の開閉状態検出を電気的に行うこと。【解決手段】ソレノイド１５と可動鉄芯１６の位置関係により、駆動用素子３で電磁弁１１へ駆動電流を流す時、その値が違うことに鑑み、電磁弁１１の開閉状態を検出する。これによってガス器具の信頼性が向上する。【選択図】　図１
2004117170.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
通路を遮断する電磁弁と、該流路を遮断する電磁弁のソレノイドと、該ソレノイドの電流により位置を変える可動鉄芯と、前記ソレノイドに電流を供給する駆動素子と、該駆動素子を介して電流が流れることにより前記可動鉄心の位置を検出する検出回路を備えた電磁弁制御回路。
【請求項２】
駆動素子の電流により可動鉄芯が移動する時、検出回路により前記可動鉄心の位置を検出する請求項１記載の電磁弁弁制御回路。
【請求項３】
電磁弁は自己保持型とし、前記電磁弁の駆動長後に、検出回路により可動鉄心の位置を検出する請求項１または２記載の電磁弁制御回路。
【請求項４】
電磁弁の駆動直後、ソレノイド印加電圧とソレノイド直流抵抗とで算出される電流値以上の電流がソレノイドに流れることで可動鉄心の位置を検出する請求項１〜３のいずれか１項記載の電磁弁制御回路。
【請求項５】
ソレノイドへの電流が停止された直後、前記ソレノイドの電流を検出する請求項１〜４のいずれか１項記載の電磁弁制御回路。
【請求項６】
ソレノイドへの電流が供給された直後の電流を微分することにより可動鉄心の位置を検出する請求項１〜５のいずれか１項記載の電磁弁制御回路。
【請求項７】
ソレノイドへの電流が停止された直後の電流を微分することにより可動鉄心の位置を検出する請求項１〜６のいずれか１項記載の電磁弁制御回路。
【請求項８】
ソレノイドへの電流が停止された直後の電圧を検出することによりソレノイドの位置を検出する請求項１〜７のいずれか１項記載の電磁弁制御回路。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電磁弁制御回路に関し、特にガスメータやガス器具の電磁弁の開閉状態検出回路に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ガスメータやガス器具の電磁弁は開状態でガスを流し、閉状態でガスを遮断するものである。ところが、固着などの故障により開状態から閉状態に移行出来なかった場合、ガスの流出によりガス事故の危険が高まる。このため、ガスメータでは定期的に手動によりテスト遮断を行なってその安全性を確保している。また、ガス器具では電磁弁を２個直列に設けて冗長し、その安全性が保たれている。
【０００３】
また、ガスメータは１０年間電池交換不要の仕様であり、省電流化のため自己保持型の電磁弁やモータ弁が用いられている。この電磁弁は通常永久磁石によりガス通路の開成を保持し、ガス漏れ等異常時にはこの永久磁石による開成の向きと逆方向の向きに電流を一瞬（数十ミリセカント）流して磁力を消滅させバネ圧によりガスを閉じる。従って、ガス器具の電磁弁と異なり、開成中はソレノイドへの電流が不要である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、ガスメータではテスト遮断をガス点検時等に磁石により検針員が作動させて正常か否か点検を行うものであるが、手動で行う必要があるため、実施されることが少ない。また、近年は自動検針が行われるようになり、更にその回数はほとんど皆無である。
【０００５】
ガス器具においては冗長設計はされてはいるもののその一つが故障しても判明されず、さらにもう一つも故障する確率が０とは言い切れない。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記課題を解決するためソレノイドが可動鉄芯の位置でその電気的測定値を変化することを利用し、電磁弁が開から閉または閉から開に移行したかを確認するためソレノイドの電気的特性の時間変化の測定手段を有する。
【０００７】
【発明の実施の形態】
本発明の請求項１にかかる電磁弁制御回路はソレノイド駆動素子が駆動電流を流すことにより、電磁弁の開閉状態を検出する検出回路を有する。
【０００８】
本発明の請求項２にかかる電子弁制御回路は可動鉄芯が移動する時に電磁弁の開閉状態を検出する検出回路を有する。本発明の請求項３にかかる電磁弁制御回路は遮断弁が遮断する前に電磁弁の開閉状態を検出する検出回路を有する。本発明の請求項４にかかる電磁弁制御回路はソレノイドの直流抵抗で算出される電流以上の電流を検出することによる電磁弁の開閉状態を検出する検出回路を有する。本発明の請求項５にかかる電磁弁制御回路はソレノイドの電流が停止された直後の電流を検出する検出回路を有する。本発明の請求項６にかかる電磁弁制御回路はソレノイドへの電流が開始された直後の電流を微分して電磁弁の開閉状態を検出する検出回路を有する。本発明の請求項７にかかる電磁弁制御回路はソレノイドへの電流が停止された直後の電流を微分して電磁弁の開閉状態を検出する検出回路をを有する。本発明の請求項８にかかる電磁弁制御回路はソレノイドへの電流が停止された直後の電圧を測定する検出回路をを有する。そして、これらの電磁弁の開閉状態を検出する検出回路により、ガスメータやガス器具の故障を自動的に検出できるので安全性を高めることが出来る。
【０００９】
【実施例】
以下、本発明の実施例について図面を用いて説明する。
【００１０】
（実施例１）
図１及び図４に本発明１の実施例である回路図を示す。図２は電磁弁の構造図、図３及び図５に電磁弁の動作時の波形図を示す。
【００１１】
図１においては、１はガスメータの電磁弁制御回路であり、２は電池、３は駆動素子である遮断用トランジスタ、４は電磁弁の開閉状態を検出する検出回路を内臓するマイコン、５はテスト遮断スイッチ、６はガスメータ本体、７は流量センサ、８はガス器具、９はガスボンベ（容器）、１１は電磁弁、１０は電流検知用抵抗である。また、図２の電磁弁の構造図は開位置を示し、１２は永久磁石、１３は固定鉄心、１４は継鉄（ヨーク）、１５はソレノイド（巻線）、１６は可動鉄心、１７はバネを示す。
【００１２】
図３に電磁弁の遮断作動時の電流波形図を示す。Ａは電磁弁が開で固着していた時に電磁弁に電流を流した時の波形、Ｂは閉の時に電磁弁に電流を流した時の波形、Ｃは開から閉になる時の波形を示す。
【００１３】
図４にソレノイドの電圧により開閉状態を検出する検出回路を示す。図５に電磁弁に駆動電流を流した時と流し終わった時のソレノイドの電圧変化を示す。そしてＤは正常に閉となった場合の電圧波形であり、Ｅは開状態で固着している時の電圧波形である。
【００１４】
図１及び図２により動作を説明する。通常はガスボンベ９からのガスはガスメータ６を通りガス器具８に供給される。マイコンメータは流量センサ９でガス流量を検出し、流量パターンの異常時に電磁弁１１を閉じてガス事故を防止する。電磁弁１１は遮断用トランジスタ３で約４０ｍｓの間電流を流し、ガスを遮断する。この電磁弁１１は自己保持型で通常（開）時は永久磁石１２の磁力で可動鉄片１６を固定鉄心１３に吸着しており、トランジスタ３はオフの状態にある。遮断時はトランジスタ３によりソレノイド１５に電流を流し、永久磁石１２の磁力を一瞬無くし、１７のバネのバネ圧により閉じてガスを遮断する。
【００１５】
次に、ソレノイドと可動鉄芯の位置関係による電流を図３により説明する。Ａは電磁弁が開で固着していた時に遮断弁に電流を流した時の波形で、このときはソレノイドと可動鉄芯の距離が遠いためソレノイドのインダクタンスが低く早く電流が立ち上がり、この波形となる。Ｂは閉で固着している時に電磁弁に電流を流した時の波形で、ソレノイドと可動鉄芯の距離が近いためこの波形となる。Ｃは正常に開から閉になる時の波形で可動鉄芯はソレノイドとの距離は最初近いがやがて遠くなり更に閉になった瞬間はその動きが弁座により停止されるため波打った過度特性となる。本発明ではこれらの波形特性に鑑み、遮断用トランジスタ３により電流を開始した直後約８ｍｓ後マイコンの検知ポートａでこれらの電流値を観測することで正常動作かどうかを判定することができる。すなわち、この時の値が１５０ｍＡ以上であれば電磁弁が固着していることが判定できる。
【００１６】
また、ＡやＢの波形を微分することによりより顕著にその違いが明確化できる。微分回路は図示していないが、コンデンサを直列に入れることで簡単に構成される。また、遮断時の飽和電流は直流抵抗の計算では１９５ｍＡであるが、正常な動作の過度特性で２００ｍＡ以上の電流が観測される。従って、ポートａにより最大２００ｍＡ以上の電流が観測されなければ固着しているか断線していることが判明される。
【００１７】
次に、図４、５により説明する。図４はソレノイドの電圧を直接測定する回路である。ソレノイドの電圧は正常の場合はＤとなるが、固着の場合はＥとなる。これは、固着の場合、ソレノイドと可動鉄芯の距離は近いままで電荷を蓄積する量が多い為、ソレノイドの電流が無くなった時逆に吐き出す時間が長くなることによる。従って、電磁弁電流オフ後１０ｍｓ時のマイナス電圧の有無を確認することにより正常かどうかを判定できる。マイナス電圧がポートａにマイナス電圧が観測されれば、電磁弁は閉じていないことになる。
【００１８】
尚、本実施例では検出回路は直接マイコンで行っているが当然、トランジスタやコンパレータ、ＦＥＴで構成可能である。電磁弁はモータ弁も考えられる。
【００１９】
【発明の効果】
以上説明したように本発明の請求項１に係る電磁弁制御回路はソレノイドの駆動素子が本来の駆動電流を流すことにより、併せて電磁弁が正常に作動したかどうかも確認できるので安全性を高め、かつ、シンプルで安価に実施できる。
【００２０】
本発明の請求項２及び３に係る電磁弁制御回路は可動鉄芯が開から閉に移動する前に異常を発見出来るので、電磁弁を作動させることなく異常が判明できる。従って、ガスメータ等では従来手動によりテスト遮断で安全性を確認していたが、使用者がガスを使っているか否かに関係無く自動的にテスト遮断が可能となり、定期的にかつ無人で安全性を確保できる。自動検針化も可能となる。
【００２１】
本発明の請求項４に係る電磁弁制御回路は最大電流のみ観測するので、電磁弁駆動時、例えば４０ｍｓの間すべて観測することで電磁弁の動作時間に関係無く異常判定ができる。
【００２２】
本発明の請求項５に係る電磁弁制御回路は電流停止後の判定を行うもので、マイコンの処理が遮断動作後に実施でき余裕ができるとともに、ガス器具等の電磁弁ではガスを停止した後、確実に閉弁したかを判定できる。
【００２３】
本発明の請求項６及び７に係る電磁弁制御回路は印加電流の電流勾配を微分して波形を見ることで、信号としてより大きな信号として得られると共に、可動鉄芯の移動時間ばらつきに関係無く異常を判定することができる。また、立ち下がり電流を微分することで、前述のようにガス器具への利用が可能となる。
【００２４】
本発明の請求項８に係る電磁弁制御回路は直接電圧を検知することで、電流検知と異なり電流変換用の抵抗が不要となる。一般に電池電圧で駆動する電磁弁は電流を必要とするため低抵抗となっているが、抵抗を入れることでそのロスは大きい。これによると部品点数を増やすことなく、また、駆動ロスを損なうことなく異常を検出できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例１の電磁弁制御回路の構成図
【図２】同回路によって駆動される電磁弁の構造図
【図３】同電磁弁の動作時の電流波形図
【図４】同回路の一部を構成する回路図
【図５】同電磁弁の他の動作時の電圧波形図
【符号の説明】
１　電磁弁制御回路
３　トランジスタ（駆動素子）
４　マイコン（検出回路）
１１　電磁弁
１５　ソレノイド
１６　可動鉄心
【図１】
2004117170.tif 000003
【図２】
2004117170.tif 000004
【図３】
2004117170.tif 000005
【図４】
2004117170.tif 000006
【図５】
2004117170.tif 000007