(57)【要約】【課題】少ない配線によって複数の電磁バルブを正確に制御することができる電磁バルブシステム、ソケット及び電磁バルブを提供すること【解決手段】本発明の電磁バルブシステムは、入力される動作指示に応じて電磁的にバルブを開閉する複数の電磁開閉部と、複数の電磁開閉部の開閉を指示するコマンドを出力する制御装置と、を備え、制御装置と複数の電磁開閉部とを通信ノードとし、複数の通信ノードを制御信号線により直列接続した通信システムを構成し、通信システムの各通信ノードは、隣接する２つの通信ノードの一方からコマンドを受け取り、他方にコマンドを送出することを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力される動作指示に応じて電磁的にバルブを開閉する複数の電磁開閉部と、
前記複数の電磁開閉部の開閉を指示するコマンドを出力する制御装置と、
を備え、
前記制御装置と前記複数の電磁開閉部とを通信ノードとし、複数の前記通信ノードを制御信号線により直列接続した通信システムを構成し、
前記通信システムの各通信ノードは、隣接する２つの通信ノードの一方から前記コマンドを受け取り、他方に前記コマンドを送出することを特徴とする電磁バルブシステム。
【請求項２】
前記コマンドは、宛先の通信ノードを指定するアドレス情報と、動作指示情報とを含み、
前記複数の電磁開閉部のそれぞれにはアドレスが割り当てられ、前記コマンドに自己のアドレスが含まれていた場合に、当該コマンドに含まれる動作指示情報に応じて動作することを特徴とする請求項１に記載の電磁バルブシステム。
【請求項３】
前記複数の電磁開閉部のそれぞれは、動作指示情報に応じた動作を完了した後、前記制御信号線を介して動作完了を示す命令返答を前記制御装置に宛てて送出することを特徴とする請求項１または２に記載の電磁バルブシステム。
【請求項４】
前記制御装置は前記複数の電磁開閉部に直流電圧を供給する電源装置として機能し、
前記通信システムにおいて隣接する２つの通信ノードの間に前記直流電圧を供給する電源線が接続されることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の電磁バルブシステム。
【請求項５】
前記通信ノードの間は、前記制御信号線及び前記電源線をシールド導体で覆ったシールドケーブルにより接続されることを特徴とする請求項４に記載の電磁バルブシステム。
【請求項６】
前記通信システムは、前記複数の通信ノードを直列接続する返答信号線をさらに備え、
前記複数の電磁開閉部のそれぞれは、動作指示情報に応じた動作を完了した後、前記返答信号線を介して動作完了を示す命令返答を前記制御装置に宛てて送出することを特徴とする請求項１または２に記載の電磁バルブシステム。
【請求項７】
前記制御装置は前記複数の電磁開閉部に直流電圧を供給する電源装置として機能し、
前記通信システムにおいて隣接する２つの通信ノードの間に前記直流電圧を供給する電源線が接続されることを特徴とする請求項６記載の電磁バルブシステム。
【請求項８】
前記通信ノードの間は、前記制御信号線、前記電源線及び前記返答信号線をシールド導体で覆ったシールドケーブルにより接続されることを特徴とする請求項７に記載の電磁バルブシステム。
【請求項９】
前記電磁開閉部は、電磁バルブと、前記電磁バルブを嵌めるソケットと、を有し、
前記ソケットは、前記通信システムにおいて隣接する２つの通信ノードの一方に接続された前記制御信号線と接続される第１ポートと、他方に接続された前記制御信号線と接続される第２ポートとを有することを特徴とする請求項１〜８のいずれか１つに記載の電磁バルブシステム。
【請求項１０】
前記電磁開閉部は、前記バルブを開状態及び閉状態のいずれかの状態に保持する際、前記電源線から供給される前記直流電圧を時分割してパルス電圧に変換することを特徴とする請求項１〜９のいずれか１つに記載の電磁バルブシステム。
【請求項１１】
電磁バルブが嵌め込まれるソケットであって、
前記電磁バルブを駆動するための直流電圧を入力する電源入力部と、
制御装置から送られる前記電磁バルブの開閉を指示するコマンドを受けるコマンド受信部と、
前記コマンド受信部で前記コマンドを受けて前記電磁バルブを開状態及び閉状態のいずれかの状態に保持する際、前記電源入力部で受けた前記直流電圧を時分割してパルス電圧に変換し前記電磁バルブに供給する制御を行う電圧制御部と、
を備えたことを特徴とするソケット。
【請求項１２】
前記電源入力部及び前記コマンド受信部を含む第１ポートと、
前記直流電圧を出力する電源出力部及び前記コマンドを出力するコマンド出力部を含む第２ポートと、をさらに備えたことを特徴とする請求項１１記載のソケット。
【請求項１３】
前記コマンド受信部で前記コマンドを受けて前記バルブの開閉を行った後、前記電磁バルブの開閉状態を前記制御装置へ返答する命令返答部をさらに備えたことを特徴とする請求項１１または１２に記載のソケット。
【請求項１４】
入力される動作指示に応じて電磁的にバルブを開閉する電磁バルブであって、
前記バルブを駆動するための直流電圧を入力する電源入力部と、
制御装置から送られる前記バルブの開閉を指示するコマンドを受けるコマンド受信部と、
前記コマンド受信部で前記コマンドを受けて前記バルブを開状態及び閉状態のいずれかの状態に保持する際、前記電源入力部で受けた前記直流電圧を時分割してパルス電圧に変換してコイルに供給する制御を行う電圧制御部と、
を備えたことを特徴とする電磁バルブ。
【請求項１５】
前記電源入力部及び前記コマンド受信部を含む第１ポートと、
前記直流電圧を出力する電源出力部及び前記コマンドを出力するコマンド出力部を含む第２ポートと、をさらに備えたことを特徴とする請求項１４記載の電磁バルブ。
【請求項１６】
前記バルブの開閉状態を検知する検知部と、
前記コマンド受信部で前記コマンドを受けて前記バルブの開閉を行った後、前記検知部で検知した前記バルブの開閉状態を前記制御装置へ返答する命令返答部と、をさらに備えたことを特徴とする請求項１４または１５に記載の電磁バルブ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電磁的にバルブを開閉する複数の電磁開閉部を制御する電磁バルブシステム、電磁バルブを嵌め込むソケット及び電磁バルブに関する。
【背景技術】
【０００２】
液体や気体の流れを制御するバルブとして電磁的に開閉を行う電磁バルブが多く用いられている。例えば、人工透析装置においては、血液の循環や透析液の循環を制御するための多数の電磁バルブが設けられており、制御装置は各電磁バルブに正確なタイミングで開閉のための電源供給を行っている。
【０００３】
特許文献１には、複数の電磁バルブを並列で制御する構成が開示されている。また、特許文献２には、人工透析装置用のバルブユニットが開示されている。特許文献２では、複数のバルブユニット及び複数のチャンバを備えた人工透析装置において、１種類のバルブユニットで対応することで装置の小型化を図るようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平８−０２０４９８号公報
【特許文献２】特開２０１４−０８７４７４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、従来の電磁バルブシステムにおいては、制御装置から各電磁バルブのそれぞれに電源線（制御線）を接続しておき、各電源線に供給する電圧によって各電磁バルブの開閉制御を行うため、非常に複雑な配線が必要になる。
【０００６】
また、一つの電磁バルブについて例えば数ワットの電力が必要な場合、多数の電磁バルブの開閉を制御するためには数十ワットから数百ワットの電力が必要になる。このように多くの電力を消費すると発熱量も多くなり、システムに与える影響が問題となる。
【０００７】
本発明の目的は、少ない配線によって複数の電磁バルブを正確に制御することができる電磁バルブシステム、ソケット及び電磁バルブを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するため、本発明の電磁バルブシステムは、入力される動作指示に応じて電磁的にバルブを開閉する複数の電磁開閉部と、複数の電磁開閉部の開閉を指示するコマンドを出力する制御装置と、を備え、制御装置と複数の電磁開閉部とを通信ノードとし、複数の通信ノードを制御信号線により直列接続した通信システムを構成し、通信システムの各通信ノードは、隣接する２つの通信ノードの一方からコマンドを受け取り、他方にコマンドを送出することを特徴とする。
【０００９】
このような構成によれば、制御装置と複数の電磁開閉部とを通信ノードとして、複数の通信ノードが直列接続されているため、制御装置から複数の電磁開閉部のそれぞれに配線を接続する必要がなくなる。これにより、数多くの電磁開閉部があっても配線数の削減を図ることができる。
【００１０】
本発明の電磁バルブシステムにおいて、コマンドは、宛先の通信ノードを指定するアドレス情報と、動作指示情報とを含み、複数の電磁開閉部のそれぞれにはアドレスが割り当てられ、コマンドに自己のアドレスが含まれていた場合に、当該コマンドに含まれる動作指示情報に応じて動作するようにしてもよい。このような構成によれば、制御装置から複数の電磁開閉部にシリアル通信方式によってコマンドを送信し、複数の電磁開閉部は、自己のアドレスが含まれたコマンドを受けて動作を実行することができる。
【００１１】
本発明の電磁バルブシステムにおいて、複数の電磁開閉部のそれぞれは、動作指示情報に応じた動作を完了した後、制御信号線を介して動作完了を示す命令返答を制御装置に宛てて送出するようにしてもよい。このような構成によれば、制御装置において、電磁開閉部の動作完了を示す命令返答を制御信号線を介して受信し、コマンドに対する電磁開閉部の動作状況を把握することができる。
【００１２】
本発明の電磁バルブシステムにおいて、制御装置は複数の電磁開閉部に直流電圧を供給する電源装置として機能し、通信システムにおいて隣接する２つの通信ノードの間に直流電圧を供給する電源線が接続されていてもよい。このような構成によれば、電源装置としての機能を有する制御装置から各電磁開閉部に対してそれぞれ電源線を接続する必要がなくなる。
【００１３】
本発明の電磁バルブシステムにおいて、通信ノードの間は、制御信号線及び電源線をシールド導体で覆ったシールドケーブルにより接続されていてもよい。このような構成によれば、制御信号線及び電源線をシールド導体で覆った１本のシールドケーブルにまとめることができる。
【００１４】
本発明の電磁バルブシステムにおいて、通信システムは、複数の通信ノードを直列接続する返答信号線をさらに備え、複数の電磁開閉部のそれぞれは、動作指示情報に応じた動作を完了した後、返答信号線を介して動作完了を示す命令返答を制御装置に宛てて送出するようにしてもよい。このような構成によれば、制御装置において、電磁開閉部の動作完了を示す命令返答を返答信号線を介して受信し、コマンドに対する電磁開閉部の動作状況を把握することができる。命令返答は制御信号線とは別の返答信号線を介して送られるため、コマンドの送信と命令返答とを並列に送ることができる。
【００１５】
本発明の電磁バルブシステムにおいて、通信ノードの間は、制御信号線、電源線及び返答信号線をシールド導体で覆ったシールドケーブルにより接続されていてもよい。このような構成によれば、制御信号線、電源線及び返答信号線をシールド導体で覆った１本のシールドケーブルにまとめることができる。
【００１６】
本発明の電磁バルブシステムにおいて、電磁開閉部は、電磁バルブと、電磁バルブを嵌めるソケットと、を有し、ソケットは、通信システムにおいて隣接する２つの通信ノードの一方に接続された制御信号線と接続される第１ポートと、他方に接続された制御信号線と接続される第２ポートとを有していてもよい。このような構成によれば、ソケットを介してコマンドの送受信を行うことができるようになる。
【００１７】
本発明の電磁バルブシステムにおいて、電磁開閉部は、バルブを開状態及び閉状態のいずれかの状態に保持する際、電源線から供給される直流電圧を時分割してパルス電圧に変換してもよい。このような構成によれば、バルブを開状態及び閉状態のいずれかの状態に保持する際、保持に必要なパルス電圧の印加で済むことから、実効的な電力を低減することができる。
【００１８】
本発明のソケットは、電磁バルブが嵌め込まれるソケットであって、電磁バルブを駆動するための直流電圧を入力する電源入力部と、制御装置から送られる電磁バルブの開閉を指示するコマンドを受けるコマンド受信部と、コマンド受信部でコマンドを受けて電磁バルブを開状態及び閉状態のいずれかの状態に保持する際、電源入力部で受けた直流電圧を時分割してパルス電圧に変換し電磁バルブに供給する制御を行う電圧制御部と、を備えたことを特徴とする。
【００１９】
このような構成によれば、ソケットによって制御装置から送られるコマンドを受信することができるため、汎用の電磁バルブを用いてバルブ開閉のコマンド制御を行うことができる。また、バルブを開状態及び閉状態のいずれかの状態に保持する際、保持に必要なパルス電圧の印加で済むことから、実効的な電力を低減することができる。
【００２０】
本発明のソケットにおいて、電源入力部及びコマンド受信部を含む第１ポートと、直流電圧を出力する電源出力部及びコマンドを出力するコマンド出力部を含む第２ポートと、さらに備えていてもよい。このような構成によれば、ソケットを介してコマンドの送受信を行うことができるようになる。
【００２１】
本発明のソケットにおいて、コマンド受信部でコマンドを受けてバルブの開閉を行った後、電磁バルブの開閉状態を制御装置へ返答する命令返答部をさらに備えていてもよい。このような構成によれば、ソケットから制御装置へバルブの開閉状態を示す命令返答を送信することができる。
【００２２】
本発明の電磁バルブは、入力される動作指示に応じて電磁的にバルブを開閉する電磁バルブであって、バルブを駆動するための直流電圧を入力する電源入力部と、制御装置から送られるバルブの開閉を指示するコマンドを受けるコマンド受信部と、コマンド受信部でコマンドを受けてバルブを開状態及び閉状態のいずれかの状態に保持する際、電源入力部で受けた直流電圧を時分割してパルス電圧に変換してコイルに供給する制御を行う電圧制御部と、を備えたことを特徴とする。
【００２３】
このような構成によれば、電磁バルブによって制御装置から送られるコマンドを受信することができるため、汎用の電磁バルブを用いてバルブ開閉のコマンド制御を行うことができる。また、バルブを開状態及び閉状態のいずれかの状態に保持する際、保持に必要なパルス電圧の印加で済むことから、実効的な電力を低減することができる。
【００２４】
本発明の電磁バルブにおいて、電源入力部及びコマンド受信部を含む第１ポートと、直流電圧を出力する電源出力部及びコマンドを出力するコマンド出力部を含む第２ポートと、をさらに備えていてもよい。このような構成によれば、電磁バルブを介してコマンドの送受信を行うことができるようになる。
【００２５】
本発明の電磁バルブにおいて、バルブの開閉状態を検知する検知部と、コマンド受信部でコマンドを受けてバルブの開閉を行った後、検知部で検知したバルブの開閉状態を制御装置へ返答する命令返答部と、をさらに備えていてもよい。このような構成によれば、電磁バルブから制御装置へバルブの開閉状態を示す命令返答を送信することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】（ａ）及び（ｂ）は、本実施形態に係る電磁バルブシステムを例示する模式図である。
【図２】（ａ）及び（ｂ）は、電磁開閉部を例示する図である。
【図３】（ａ）及び（ｂ）は、電圧制御及びバルブ開閉について例示する図である。
【図４】（ａ）及び（ｂ）は、他の電磁開閉部を例示する図である。
【図５】人工透析装置への適用例を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。なお、以下の説明では、同一の部材には同一の符号を付し、一度説明した部材については適宜その説明を省略する。
【００２８】
〔電磁バルブシステム〕
図１（ａ）及び（ｂ）は、本実施形態に係る電磁バルブシステムを例示する模式図である。図１（ａ）には電磁バルブシステム１の全体構成が表され、図１（ｂ）には電磁開閉部２０の構成例が表される。
【００２９】
本実施形態に係る電磁バルブシステム１は、複数の電磁開閉部２０を制御するシステムである。図１（ａ）には、ｎ個の電磁開閉部２０を制御するシステムの構成例が示される。ｎ個の電磁開閉部２０のうち１つ目を第１電磁開閉部２０−１、２つ目を第２電磁開閉部２０−２、３つ目を第３電磁開閉部２０−３、ｎ個目を第ｎ電磁開閉部２０−ｎと言うことにする。また、これらを区別せず表現する場合には電磁開閉部２０と言うことにする。
【００３０】
電磁バルブシステム１は、複数の電磁開閉部２０と、複数の電磁開閉部２０の開閉を支持するコマンドを出力する制御装置１０と、を備える。制御装置１０及び複数の電磁開閉部２０のそれぞれは、通信システムにおける通信ノードでもある。
【００３１】
本実施形態に係る電磁バルブシステム１では、制御装置１０及び複数の電磁開閉部２０である通信ノードを制御信号線ＣＭＬにより直列接続した通信システムを構成している。制御信号線ＣＭＬはケーブル３０に含まれる。
【００３２】
各通信ノードの間はケーブル３０によって接続される。すなわち、制御装置１０は第１電磁開閉部２０−１とケーブル３０によって接続され、第１電磁開閉部２０−１は第２電磁開閉部２０−２とケーブル３０によって接続され、第２電磁開閉部２０−２は第３電磁開閉部２０−３とケーブル３０によって接続される。同様に、制御装置１０から第ｎ電磁開閉部２０−ｎまでケーブル３０によってデイジーチェーン接続される。なお、第ｎ電磁開閉部２０−ｎは、通信上手側の通信ノードのみと接続される。ただし、リング状に接続を行う場合には、第ｎ電磁開閉部２０−ｎから最初の通信ノードである制御装置１０へケーブル３０を接続してもよい。
【００３３】
図１（ｂ）に表したように、電磁開閉部２０は、ソケット２１と電磁バルブ２２とを備える。電磁バルブ２２は電磁的にバルブＳＶの開閉を行う。バルブＳＶは液体や気体などの流路４０の途中に設けられ、流路４０を媒体の流れを制御する。電磁バルブ２２はソケット２１に嵌め込まれる。
【００３４】
ソケット２１には第１ポート２０１と第２ポート２０２とが設けられる。第１ポート２０１は隣接する２つの通信ノードの一方の通信ノードと接続され、第２ポート２０２は他方の通信ノードと接続される。第１ポート２０１及び第２ポート２０２のそれぞれは、例えばメス型コネクタを備える。ケーブル３０の先端にはオス型のコネクタ３１が取り付けられており、このコネクタ３１をポートのメス型コネクタに嵌めることで簡単にケーブル接続が行われる。
【００３５】
本実施形態に係る電磁バルブシステム１では、各通信ノードによって構成された通信システムによってシリアル通信が行われる。シリアル通信では、各通信ノードは隣接する２つの通信ノードの一方から制御信号線ＣＭＬを介してコマンドを受け取り、他方に制御信号線ＣＭＬを介してコマンドを送出することになる。
【００３６】
コマンドには、宛先の通信ノードを指定するアドレス情報と、動作指示情報とが含まれる。通信システムにおいて、制御装置１０や各電磁開閉部２０の各通信ノードにはアドレスが割り当てられている。コマンドは、制御信号線ＣＭＬを介して各通信ノードを順番に経由して送られる。
【００３７】
例えば、制御装置１０は開閉動作を指示する電磁開閉部２０のアドレスを指定してコマンドを制御信号線ＣＭＬに出力する。各通信ノードは制御信号線ＣＭＬを介して送られるコマンドに自己のアドレスが含まれていた場合に、そのコマンドに含まれる動作指示情報に応じて動作を行う。一方、コマンドに自己のアドレスが含まれていなかった通信ノードは動作を行わない。
【００３８】
このようなシリアル通信では、所定のクロックに合わせてコマンドが制御信号線ＣＭＬを介して伝達される。ｎ個の電磁開閉部２０を制御する場合、ｎチャンネルの制御が行われる。例えば、ｎクロックで１周期を構成し、１周期内の１クロックごとに１つの電磁開閉部２０に対するコマンドを伝達する。１周期が短いほどｎチャンネルに対する制御タイミングが短くなる。
【００３９】
このように、本実施形態に係る電磁バルブシステム１では、数多くの電磁開閉部２０があっても制御装置１０から各電磁開閉部２０のそれぞれにケーブル３０を接続する必要がなく、配線数の削減を図ることができる。また、制御装置１０は、制御対象の電磁開閉部２０のアドレスを指定してコマンドを通信下流の第１電磁開閉部２０−１に送るだけで、所望の電磁開閉部２０を制御できることになる。
【００４０】
また、本実施形態に係る電磁バルブシステム１では、各電磁開閉部２０のそれぞれにおいて、動作指示情報に応じた動作を完了した後、制御信号線ＣＭＬを介して動作完了を示す命令返答を制御装置１０に宛てて送出するようにしてもよい。例えば、電磁開閉部２０にバルブＳＶを開くコマンドを送信した場合、電磁開閉部２０はバルブＳＶを開いた後で動作完了を示す命令返答を制御装置１０に送出する。このような命令返答によって、制御装置１０では、送信したコマンドに対する電磁開閉部２０の動作状況を把握することができる。
【００４１】
この命令返答を制御信号線ＣＭＬで送信する場合には、コマンドと干渉しないように時分割でシリアル通信を行う。例えば、ｎチャンネルの制御を行う場合、ｎクロックの１周期の２周期分を１組として、一方の１周期でｎチャンネルのコマンドを伝達し、他方の１周期でｎチャンネルの命令返答を伝達する。
【００４２】
本実施形態に係る電磁バルブシステム１において、命令返答を伝達する返答信号線ＲＭＬを別途備えていてもよい。制御信号線ＣＭＬと並列に返答信号線ＲＭＬを設けることで、ｎクロックの１周期でｎチャンネルのコマンドと、ｎチャンネルの命令返答を伝達できることになる。
【００４３】
制御装置１０には、各電磁開閉部２０に直流電圧を供給する電源装置としての機能を持たせてもよい。制御装置１０に電源装置の機能を持たせる場合、隣接する２つの通信ノードの間に直流電圧を供給する電源線Ｖｄが接続される。直流電圧は電磁開閉部２０のバルブＳＶを開閉するために必要な電圧であり、例えば２４Ｖである。
【００４４】
電源線Ｖｄはケーブル３０に含まれる。ケーブル３０としては、制御信号線ＣＭＬ及び電源線Ｖｄをシールド導体で覆ったシールドケーブルが用いられる。また、返答信号線ＲＭＬを備える場合、ケーブル３０としては、制御信号線ＣＭＬ、電源線Ｖｄ及び返答信号線ＲＭＬをシールド導体で覆ったシールドケーブルが用いられる。シールド導体は接地線ＧＮＤであってもよい。このように複数の配線を１本のケーブル３０にまとめることで、配線の引き回しが容易になるとともに、配線本数の削減を図ることができる。
【００４５】
〔ソケット〕
次に、電磁開閉部２０のソケット２１について説明する。
図２（ａ）及び（ｂ）は、電磁開閉部を例示する図である。図２（ａ）には電磁開閉部２０の斜視図が表され、図２（ｂ）にはソケット２１のブロック構成図が表される。
図２（ａ）に示すように、電磁バルブ２２はソケット２１に着脱自在に嵌め込まれる。電磁バルブ２２を交換する際には、ソケット２１を残して電磁バルブ２２のみを交換することができる。
【００４６】
ソケット２１と電磁バルブ２２との電気的な接続は、電磁バルブ２２及びソケット２１のそれぞれの嵌合位置に電極端子を設けておき、電磁バルブ２２をソケット２１に嵌め込むことで電気的接続を行ってもよい。また、ソケット２１と電磁バルブ２２とを配線ケーブル（コネクタ）で接続するようにしてもよい。
【００４７】
図２（ｂ）に示すように、ソケット２１には制御演算部２１０が組み込まれる。制御演算部２１０には第１ポート２０１から制御信号線ＣＭＬ、電源線Ｖｄ、返答信号線ＲＭＬ及び接地線ＧＮＤが入力される。第２ポート２０２の各線は、第１ポート２０１の各線と並列に接続される。これにより、第１ポート２０１に入力された各線の信号は、そのまま第２ポート２０２から次段の通信ノードへ送られる。
【００４８】
制御演算部２１０には、電源入力部２１１、コマンド受信部２１２、コマンド出力部２１３、命令返答部２１４及び電圧制御部２１５が設けられる。電源入力部２１１は、電源線Ｖｄを流れ、通信上手側から第１ポート２０１を介して送られる直流電圧を入力する部分である。コマンド受信部２１２は、制御信号線ＣＭＬを流れ、通信上手側から第１ポート２０１を介して送られるコマンドを受信する部分である。
【００４９】
コマンド出力部２１３は、コマンド受信部２１２で受信したコマンドを通信下流側の通信ノードへ出力する部分である。命令返答部２１４は、コマンド受信部２１２でコマンドを受けて電磁バルブ２２の開閉を行った後、電磁バルブ２２の開閉状態を制御装置１０へ返答する部分である。予め、電磁バルブ２２にバルブＳＶの開閉状態を検知するセンサＳＥＮを設けておき、コマンド出力部２１３はセンサＳＥＮから出力される信号に応じて開閉状態を示す命令返答を出力する。命令返答は返答信号線ＲＭＬを介して制御装置１０へ送られる。また、返答信号線ＲＭＬが設けられていない場合、命令返答は制御信号線ＣＭＬを介して制御装置１０へ送られる。
【００５０】
電圧制御部２１５は、電磁バルブ２２のバルブＳＶの開閉を行うための直流電圧を出力する制御を行う部分である。電圧制御部２１５によって制御された直流電圧は、電磁バルブ２２へ送られる。このように、ソケット２１には電磁バルブ２２の制御に必要な信号及び電圧の入出力、並びに電圧の制御を行う機能が設けられる。
【００５１】
〔電圧制御〕
次に、ソケット２１から電磁バルブ２２に与える電圧の制御について説明する。
図３（ａ）及び（ｂ）は、電圧制御及びバルブ開閉について例示する図である。図３（ａ）には時間に対する電圧の例が表され、図３（ｂ）には時間に対するバルブＳＶの開閉状態が表される。図３（ａ）及び（ｂ）の時間軸は互いに対応している。図３（ａ）に示す電圧Ｖ１は、ソケット２１の電圧制御部２１５から電磁バルブ２２に向けて出力される直流電圧の例である。なお、本実施形態では、電磁バルブ２２に電圧Ｖ１が印加されるとバルブＳＶが閉じ、電圧Ｖ１が印加されないとバルブＳＶが開く電磁バルブ２２を例とするが、この逆でも同様である。
【００５２】
図３（ａ）及び（ｂ）に表したように、電磁バルブ２２に電圧Ｖ１が印加されていない状態では、バルブＳＶは開いた状態となる。電圧制御部２１５は、コマンド受信部２１２で自己のアドレスが含まれたコマンドを受信して、バルブＳＶを閉じる動作指示を受けた場合、電圧制御部２１５に指示を与える。この指示に応じて電圧制御部２１５は電圧Ｖ１を電磁バルブ２２へ出力する。
【００５３】
電磁バルブ２２に電圧Ｖ１が印加されるとバルブＳＶが閉じる。電圧制御部２１５は、予め設定された時間ｔ１だけ電圧Ｖ１を一定に出力する。時間ｔ１は、電圧Ｖ１を印加してバルブＳＶを開状態から閉状態へ移行させるのに必要な時間である。
【００５４】
時間ｔ１経過後、電圧制御部２１５は電圧Ｖ１を時分割してパルス電圧に変換する。そして、電磁バルブ２２にこのパルス電圧を与える。一定の直流電圧からパルス電圧に切り替えることで、実効的な消費電力が低減される。このパルス電圧の幅やピッチは、電磁バルブ２２の閉状態を保持するのに必要な電圧でよい。電磁的なバルブＳＶの開閉には応答特性がある。一旦バルブＳＶが閉状態になれば、一定の直流電圧を印加し続けなくても、応答特性の範囲内においてバルブＳＶの状態を維持することができる。
【００５５】
電圧制御部２１５は、コマンド受信部２１２で自己のアドレスが含まれたコマンドを受信して、バルブＳＶを開ける動作指示を受けた場合、電圧制御部２１５に指示を与える。この指示に応じて電圧制御部２１５は電圧Ｖ１の印加を停止する。パルス電圧に変換された電圧Ｖ１は、時間ｔ１経過後、コマンド受信部２１２から指示を受ける時間ｔ２まで印可される。電圧Ｖ１の印加が停止されると、バルブＳＶは閉状態から開状態へ移行する。
【００５６】
本実施形態では、このパルス電圧のＯＮのピッチを例えば５０ミリ秒として、全体に対するＯＮの割合を１／５〜１／１５程度にする。これにより、実効的な電力を１／５〜１／１５程度にすることができる。
【００５７】
〔他の電磁開閉部〕
次に、他の電磁開閉部について説明する。
図４（ａ）及び（ｂ）は、他の電磁開閉部を例示する図である。図４（ａ）には他の電磁開閉部２０Ｂの模式図が表され、図４（ｂ）には他の電磁開閉部２０Ｂで適用される電磁バルブ２２Ｂのブロック構成図が表される。
【００５８】
図４（ａ）に表したように、電磁開閉部２０Ｂは電磁バルブ２２Ｂによって構成される。電磁バルブ２２Ｂには、第１ポート２０１及び第２ポート２０２が設けられる。また、図４（ｂ）に表したように、電磁バルブ２２Ｂには、電源入力部２１１、コマンド受信部２１２、コマンド出力部２１３、命令返答部２１４及び電圧制御部２１５を備えた制御演算部２１０が組み込まれる。つまり、電磁バルブ２２Ｂは、図１（ｂ）に示すソケット２１の構成を含んでいる。
【００５９】
このような電磁開閉部２０Ｂを図１（ａ）に示す電磁開閉部２０の代わりに用いることで、電磁バルブ２２Ｂだけでソケット２１の機能を実現することができる。これにより、部品点数の削減を図ることができる。
【００６０】
〔適用例〕
次に、本実施形態に係る電磁バルブシステム１の適用例について説明する。
図５は、人工透析装置への適用例を示す模式図である。
図５に示す人工透析装置５００には、本実施形態に係る電磁バルブシステム１が適用される。人工透析装置５００では、血液を循環させるための経路と、透析液を循環させるための経路とがある。それぞれの経路において複数の電磁開閉部２０が用いられる。例えば、第１電磁開閉部２０−１は透析液の流路４１に設けられ、第２電磁開閉部２０−２は血液の流路４２に設けられる。第ｎ電磁開閉部２０−ｎは透析液の流路４１に設けられる。
【００６１】
人工透析装置５００には各部へ電力を供給する電源装置１００が設けられる。制御装置１０は、この電源装置１００に内蔵される。電源装置１００は商用電源等を得るための電源プラグ１１０を備える。電源プラグ１１０から電源装置１００に供給された電力は電源装置１００からヒータ用電源２００や人工透析装置５００の制御部（図示せず）などへ供給される。電源装置１００には、ケーブル３０を接続する制御用端子１２０、外部の機器へ電力を供給するため出力端子１３０、人工透析装置５００から送られるコマンドを取り込むための通信ポート１４０などが設けられる。
【００６２】
このような人工透析装置５００において、電源装置１００は、複数の電磁開閉部２０へ電圧を供給するとともに、人工透析装置５００の制御盤から送られるコマンドを制御装置１０で受信する。そして、制御装置１０は、このコマンドに基づき所定の電磁開閉部２０へ開閉指示のコマンドを送信し、バルブＳＶの開閉を制御する。各電磁開閉部２０は、コマンドに応じてバルブＳＶの開閉動作を行う。また、各電磁開閉部２０では、電磁バルブ２２に供給する電力が制御（所定のタイミングで直流電圧からパルス電圧へ変換）される。
【００６３】
本実施形態に係る電磁バルブシステム１を人工透析装置５００に適用すると、人工透析装置５００の消費電力の低減が達成される。例えば、３０個の電磁開閉部２０が設けられ、１つの定格電力が５Ｗであるとすると、従来では全体で１５０Ｗの電力が必要になる。一方、本実施形態の電磁バルブシステム１を適用することで１つの電磁開閉部２０の消費電力が１Ｗになったとすると、全体で３０Ｗの電力で済むことになる。１００Ｗ以上の省電力化を達成できるとすると、人工透析装置５００内の発熱量を抑制することができる。
【００６４】
特に人工透析装置５００では、血液や透析液が流れることから熱に対する要求は厳しい。本実施形態の電磁バルブシステム１を適用することで、優れた性能を発揮する人工透析装置５００を提供することができる。また、制御装置１０から複数の電磁開閉部２０への配線数を大幅に抑制することができ、配線間違いの可能性を低下させて組み立て性を高めることが可能になる。
【００６５】
なお、図５では電磁開閉部２０を適用する例を示したが、電磁開閉部２０の代わりに電磁開閉部２０Ｂを適用してもよい。
【００６６】
以上説明したように、実施形態に係る電磁バルブシステム１、ソケット２１及び電磁バルブ２２、２２Ｂによれば、少ない配線によって複数の電磁バルブ２２を正確に制御することができる。
【００６７】
なお、上記に本実施形態およびその他の例を説明したが、本発明はこれらの例に限定されるものではない。例えば、前述の各実施形態またはその他の例に対して、当業者が適宜、構成要素の追加、削除、設計変更を行ったものや、各実施形態の特徴を適宜組み合わせたものも、本発明の要旨を備えている限り、本発明の範囲に含有される。
【符号の説明】
【００６８】
１…電磁バルブシステム
１０…制御装置
２０…電磁開閉部
２１…ソケット
２２…電磁バルブ
３０…ケーブル
３１…コネクタ
４０…流路
１００…電源装置
２０１…第１ポート
２０２…第２ポート
２１０…制御演算部
２１１…電源入力部
２１２…コマンド受信部
２１３…コマンド出力部
２１４…命令返答部
２１５…電圧制御部
５００…人工透析装置
ＣＭＬ…制御信号線
ＧＮＤ…接地線
ＲＭＬ…返答信号線
ＳＥＮ…センサ
ＳＶ…バルブ
Ｖｄ…電源線
【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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