电磁阀驱动控制装置以及具备电磁阀驱动控制装置的电磁阀 |
|||||||
| 申请号 | CN201580052830.1 | 申请日 | 2015-10-01 | 公开(公告)号 | CN107148526A | 公开(公告)日 | 2017-09-08 |
| 申请人 | 株式会社鹭宫制作所; | 发明人 | 金井佑二; | ||||
| 摘要 | 本 发明 提供通过消除向线圈的寄生电容流动的冲击 电流 、并在线圈积蓄 电能 从而能抑制起因于冲击电流的噪声的产生且实现节能的电磁 阀 驱动控制装置。具备：在通过过零时机产生机构(72)的控制而利用 开关 机构(68)在过零时机开始朝螺线管(66)的通电后，在由电流检测机构(78)检测到的流动于螺线管(66)的电流值达到预定的设定电流值(Ia)时，利用开关机构(68)切断朝螺线管(66)的通电的切断模式；以及在利用开关机构(68)切断朝螺线管(66)的通电后且在下一个过零时机前的期间，通过缓冲 电路 (70)向螺线管(66)流动保持电流，从而流动于螺线管(66)的电流值被设定为预定的保持电流值(Ib)以上的保持模式。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种电磁阀驱动控制装置，通过对螺线管通电来使柱塞移动，从而使设于柱塞的阀芯相对于阀座接近离开地移动， |
||||||
| 说明书全文 | 电磁阀驱动控制装置以及具备电磁阀驱动控制装置的电磁阀技术领域[0001] 本发明涉及电磁阀驱动控制装置。更详细而言涉及如下构成的电磁阀驱动控制装置以及具备电磁阀驱动控制装置的电磁阀：对来自交流电源的交流电流进行全波整流而将其变换为直流电流，通过使该直流电流在螺线管(电磁线圈)流通来使柱塞移动，从而使设于柱塞的阀芯相对于阀座接近离开地移动，进而对设于阀座的阀口进行开闭。 背景技术[0002] 以往，例如，一般的电磁阀如图9所示那样构成。 [0003] 即，如图9所示，电磁阀100具备具有阀芯102的控制部104。 [0004] 并且，如图9所示，该电磁阀100的控制部104具备插通有驱动部106的电磁线圈108。 [0005] 而且，电磁线圈108以对卷绕有绕组的线轴120和线轴120的周围进行包围的方式由模制树脂112模制而成。另外，如图9所示，电磁线圈108装配在磁性框架114的内部，并经由磁性框架114固定于驱动部106。 [0006] 即，在形成于磁性框架114的底板部116的中央部的驱动部插通孔118、线轴120的驱动部插通孔122插通有驱动部106。而且，经由形成于磁性框架114的上板部128的中央部的螺栓插通孔130，在形成于驱动部106的吸引件124的上部的螺栓插通孔126螺纹结合有紧固螺栓132。 [0007] 由此，电磁线圈108插通并固定于驱动部106，从而构成电磁阀100的控制部104。 [0008] 此外，驱动部106具备柱塞壳体134，并在该柱塞壳体134内具备固定有能够上下移动的阀芯102的柱塞136。而且，在吸引件124与柱塞136之间，夹装有向下方对柱塞136进行施力、即向阀座138的方向对阀芯102进行施力的施力弹簧140。 [0009] 对于这样的电磁阀100而言，通过对电磁线圈108通电，而柱塞136克服施力弹簧140向吸引件124方向移动，与柱塞136连结的阀芯102从阀座138离开，从而将阀口142敞开。 [0010] 并且，通过切断对电磁线圈108的通电，而柱塞136因施力弹簧140的作用力向远离吸引件124的方向移动，与柱塞136连结的阀芯102抵接于阀座138，从而将阀口142关闭。 [0011] 并且，当使交流电流在电磁线圈108流通时，产生磁通，从而对柱塞136克服施力弹簧140向吸引件124方向移动而柱塞136与吸引件124抵接的状态、即阀芯102从阀座138离开而阀口142敞开的状态进行保持。 [0012] 为了产生涡电流，目前进行在形成于吸引件124的与柱塞136对置的下端面144的环状的线圈装配用槽146，装配环状的屏蔽线圈(屏蔽环)148。 [0014] 也就是说，由于仅使电磁线圈108产生交流磁场，而无法吸引柱塞136，所以采用在吸引件124(或者柱塞136侧)埋入有屏蔽线圈148，产生涡电流而向吸引件124的方向将柱塞136向上提的构造。 [0015] 现有技术文献 [0017] 专利文献1：日本专利第3777265号公报 [0018] 专利文献2：日本专利第4911847号公报 [0019] 专利文献3：日本特开2014-105722号公报 发明内容[0020] 发明所要解决的课题 [0021] 然而，在像这样构成的现有的电磁阀100中，由于插入屏蔽线圈148，所以功率因数恶化，并且由于因通电而产生电磁线圈108的温度上升，所以得不到预定的吸引力，从而需要多余地卷绕电磁线圈108的绕组，部件以及加工工时增加，进而成为成本增加的重要因素。 [0022] 并且，在现有的电磁阀100中，由于在向吸引件124的方向吸引柱塞136后，需要持续对电磁线圈108通电，从而实际情况是浪费了电力。 [0023] 然而，在日本专利文献1(专利第3777265号公报)中提出一种电磁阀，为了使与阀芯一体的柱塞吸附以及吸附保持于铁芯而对流向线圈的电流进行控制，该电磁阀中，在柱塞吸附时提高吸引力，并且，为了进行吸附保持而使流动的电流为低电流，从而减少浪费的电力消耗。 [0024] 为此，在该专利文献1的电磁阀驱动控制装置200中，如图10的框图所示地具备：全波整流电路部202，其将交流电源变换为直流电源；电源平滑部204，其从由全波整流电路部202直流化后的电源电压提取一定值以上的电压并使之平滑化；比较运算部208，其对螺线管(电磁线圈)206的通电、通电切断进行控制；以及驱动元件部210，其根据比较运算部208的输出来进行电磁线圈206的通电、通电切断。 [0025] 并且，具备：吸附电流指示部212，其以向电磁线圈206流动使柱塞吸附于铁芯(吸引件)所需要的最低保持电流的2倍左右的电流的方式对比较运算部208指示通电时间；以及吸附保持电流指示部214，其以向电磁线圈206流动柱塞与铁芯的吸附保持所需要的电流的方式对比较运算部208指示电磁线圈206的通电、通电切断的时间。 [0026] 即，利用全波整流电路部202所产生的直流电源，向电磁线圈206流动使柱塞吸附于铁芯所需要的电流，从而柱塞吸附于被励磁后的铁芯。 [0027] 而且，基于来自比较运算部208的输出，对驱动元件部210所产生的电磁线圈206的通电、通电切断进行控制，流动吸附保持时所需要的最低保持电流的2倍左右的电流，由此进行吸附保持。 [0028] 此时，向电磁线圈206流动最初的吸附所需要的电流的通电时间由吸附电流指示部212来决定。并且，相对于电磁线圈206进行吸附后的吸附保持所需要的电流的通电、切断的时间由吸附保持电流指示部214来决定。 [0029] 由此，能够将流向电磁线圈206的通电电流增大至最大限度，当柱塞吸附保持于铁芯时，流动于电磁线圈206的电流变成低电流而能够减少不需要的电力消耗。 [0030] 然而，在专利文献1的电磁阀驱动控制装置200中，亦如其附图所示地是在铁芯(吸引件)设有屏蔽线圈(屏蔽环)的结构。因此，由于插入屏蔽线圈，所以功率因数恶化，并且由于因通电而产生电磁线圈的温度上升，所以得不到预定的吸引力，从而需要多余地卷绕电磁线圈的绕组，进而成为成本增加的重要因素。 [0031] 并且，在专利文献1的电磁阀驱动控制装置200中，在向吸引件的方向吸引柱塞后，需要持续在电磁线圈流动最低保持电流，从而消耗不需要的电力。 [0032] 另一方面，在专利文献2(日本专利第4911847号公报)中公开了一种具备电磁阀控制装置的空调机。 [0033] 即，如图11的框图所示，专利文献2的电磁阀控制装置300具备与四通切换电磁阀的阀线圈302连接的正特性温度系数元件304、以及与正特性温度系数元件304连接的作为第一开关机构的继电器306。 [0036] 并且，对继电器306的另一端施加有来自驱动空调机的压缩机的用于逆变器电路的逆变器用电源部310的直流高电压(DC280V)，并对晶体管Q1的发射极施加有来自空调机的逆变器电路的控制用电源部312的直流低电压(DC16V)。 [0037] 由此，通过对作为第一开关机构的继电器306、作为第二开关机构的晶体管Q1进行切换，来从用于驱动空调机的压缩机的逆变器用电源部310供给直流高电压(DC280V)，并从空调机的控制用电源部312供给直流低电压(DC16V)，从而不需要另外准备电磁阀驱动用电源，进而能够减少成本。 [0038] 然而，该结构需要用于驱动空调机的压缩机的逆变器用电源部310、空调机的控制用电源部312，并且无论如何仅限于能够在空调机中使用，无法通用地用于其它用途。 [0039] 并且，在这种情况下，在向吸引件的方向吸引柱塞后，也需要持续向电磁线圈流动最低保持电流，从而消耗不需要的电力。 [0040] 因此，本申请人在专利文献3(日本特开2014-105722号公报)中提出了一种电磁阀驱动控制装置，即：构成为在用于使设于阀座的阀口打开的开阀驱动期间(A)对螺线管施加直流高电压(Va)，之后在用于保持开阀状态的保持期间(B)对螺线管施加直流低电压(Vb)，并且设有电压降低机构，该电压降低机构对于朝螺线管66的供给电压，在从开阀驱动期间(A)切换至保持期间(B)时，使电压以一定梯度从直流高电压(Va)朝向直流低电压(Vb)降低。 [0041] 由此，吸引件或者柱塞不需要屏蔽线圈(屏蔽环)，且不需要多余地卷绕螺线管(电磁线圈)的绕组，从而能够减少部件以及加工工时，进而能够减少成本。 [0042] 而且，在向吸引件的方向吸引柱塞后，需要持续向电磁线圈流动最低保持电流，但该电流极低，不会消耗不需要的电力，而且不会产生柱塞脱离的现象。 [0043] 这样的电磁阀的线圈外形变大，因此，柱塞的吸引所需要的电力也变大。另外，这样，若线圈外形较大，则线圈的寄生电容变大，从而在对线圈施加电压时在寄生电容流动较大的冲击电流。 [0044] 并且，这样，若产生冲击电流，则产生起因于冲击电流的噪声，从而有无法满足EMC规格((Electromagnetic Compatibility)相关规格内与一般规格的EMI测定相关的规格)的担忧。 [0045] 因此，本发明的目的在于提供如下电磁阀驱动控制装置以及具备电磁阀驱动控制装置的电磁阀：能够在工业的交流电源电压(有效电压:100Vac～240Vac)下使用，而且减少向线圈的寄生电容流动的冲击电流，在线圈积蓄电能，由此能够抑制产生起因于冲击电流的噪声，并且实现节能。 [0046] 用于解决课题的方案 [0047] 本发明是为了实现上述那样的现有技术中的课题以及目的而发明的，本发明的电磁阀驱动控制装置通过对螺线管通电来使柱塞移动，从而使设于柱塞的阀芯相对于阀座接近离开地移动， [0048] 上述电磁阀驱动控制装置构成为，在通电时，阀芯从阀座离开而吸附于吸引件从而成为开阀状态，并在非通电时，阀芯抵接于阀座而成为闭阀状态， [0049] 上述电磁阀驱动控制装置的特征在于，具备： [0050] 开关机构，其进行朝上述螺线管的通电、切断； [0051] 过零时机产生机构，其对基于上述开关机构的朝螺线管的通电进行控制，以便在电源周期的过零时机开始通电；以及 [0052] 电流检测机构，其对流动于上述螺线管的电流值进行检测， [0053] 并且具备切断模式和保持模式， [0054] 在上述切断模式中，在通过上述过零时机产生机构的控制而利用上述开关机构来在过零时机开始朝螺线管的通电后，在由上述电流检测机构检测到的流动于螺线管的电流值达到预定的设定电流值Ia时，利用上述开关机构来切断朝螺线管的通电，[0055] 在上述保持模式中，在利用上述开关机构来切断朝螺线管的通电后，且在下一个过零时机前的期间，通过缓冲电路使积蓄于螺线管的电能释放，由此产生保持力，从而流动于螺线管的电流值被设定为预定的保持电流值Ib以上。 [0056] 通过这样构成，利用过零时机产生机构对基于开关机构的朝螺线管的通电进行控制，以便在电源周期的过零时机开始通电。 [0057] 由此，能够抑制向线圈的寄生电容流动的冲击电流，通过将向线圈的寄生电容流动的冲击电流设为零，并在螺线管(电磁线圈)积蓄电能，能够利用所谓的“断开相位控制”来抑制噪声的产生。 [0058] 并且，在电源电压为20V以下时，向线圈的寄生电容流动的冲击电流不会成为超过EMC规格的限度值那样的值，从而实现节能。 [0059] 另外，在切断模式中，在通过过零时机产生机构的控制而利用开关机构在过零时机开始朝螺线管的通电后，在由电流检测机构检测到的流动于螺线管的电流值达到预定的设定电流值Ia时，利用开关机构来切断朝螺线管的通电。 [0060] 并且，在保持模式中，在利用开关机构来切断朝螺线管的通电后，且在下一个过零时机前的期间，通过缓冲电路使积蓄于螺线管的电能释放，由此产生保持力，从而流动于螺线管的电流值被设定为预定的保持电流值Ib以上。 [0061] 由此，在下一个过零时机前的期间，通过缓冲电路使积蓄于螺线管的电能释放，由此产生保持力，从而流动于螺线管的电流值被设定为预定的保持电流值Ib以上。 [0062] 因此，在切断朝螺线管的通电后，通过将电路切换为例如使用了二极管的缓冲电路，来使比电源周期长的保持电流缓慢地释放，从而能够保持电能，将柱塞保持为吸附于吸引件的吸引状态(开阀状态)，因此实现节能。 [0063] 这样，能够在工业的交流电源电压(有效电压:100Vac～240Vac)下使用，而且，通过减少向线圈的寄生电容流动的冲击电流，并在线圈积蓄电能，能够提供可抑制起因于冲击电流的噪声的产生、而且实现节能的电磁阀驱动控制装置。 [0064] 并且，本发明的电磁阀驱动控制装置的特征在于，上述设定电流值是当在上述过零时机开始朝螺线管的通电后柱塞吸附于吸引件的电流值。 [0065] 这样，由于设定电流值是当在过零时机开始朝螺线管的通电后柱塞吸附于吸引件的电流值，所以不会对螺线管施加多余的电流，从而实现节能。 [0066] 并且，本发明的电磁阀驱动控制装置的特征在于，上述保持电流值是能够对柱塞吸附于吸引件的状态进行保持的电流值。 [0067] 这样，由于保持电流值是能够对柱塞吸附于吸引件的状态进行保持的电流值，所以能够将柱塞保持为吸附于吸引件的吸引状态(开阀状态)，从而柱塞不会成为从吸附于吸引件的吸附状态离开的脱落状态。 [0068] 并且，本发明的电磁阀驱动控制装置的特征在于，具备脱落检测机构，在上述保持模式中，上述脱落检测机构对柱塞从吸附于吸引件的吸附状态离开的脱落状态进行检测。 [0069] 即，在本发明的电磁阀驱动控制装置中，如上所述，不会向螺线管(电磁线圈)流动多余的电流，从而例如有因任何振动、压力的变动等原因(外因)而柱塞从吸附于吸引件的状态脱落的担忧。 [0070] 在这样成为脱落状态的情况下，由于有无法再吸引的担忧，所以在保持模式中，即使在万一柱塞脱落了的情况下，通过利用脱落检测机构对柱塞从吸附于吸引件的吸附状态离开的脱落状态进行检测，并再次开始朝螺线管的通电，由此能够避免柱塞从吸附于吸引件的吸附状态离开的脱落状态，从而提高工作性、可靠性。 [0071] 并且，本发明的电磁阀驱动控制装置的特征在于，上述脱落检测机构构成为，利用电流检测机构对在上述过零时机开始朝螺线管的通电时的电流值进行测定，判断是否是预定的脱落检测电流值以下来检测脱落。 [0072] 这样，构成为，利用电流检测机构对在过零时机开始朝螺线管的通电时的电流值进行测定，判断是否是预定的脱落检测电流值以下来检测脱落。 [0073] 即，在柱塞吸附于吸引件的状态下，线圈电感例如为2.5H以上，另一方面，在柱塞脱落的状态下，线圈电感例如为1.5H(亨利)以下。 [0074] 因此，对于在过零时机开始朝螺线管的通电时的电流值而言，在柱塞吸附于吸引件的状态(高电感)下，例如超过21mA。与此相对，在柱塞脱落的状态下的低电感下，从21mA以下开始导通。 [0075] 因此，以此为指标(预定的脱落检测电流值)，利用电流检测机构对在过零时机开始朝螺线管的通电时的电流值进行测定，判断是否是预定的脱落检测电流值以下来检测脱落即可。 [0076] 由此，通过利用脱落检测机构对柱塞从吸附于吸引件的吸附状态离开的脱落状态进行检测，并再次开始朝螺线管的通电，由此能够避免柱塞从吸附于吸引件的吸附状态离开的脱落状态，从而提高工作性、可靠性。 [0077] 并且，本发明的电磁阀驱动控制装置也可以构成为，上述脱落检测机构对从在上述过零时机开始朝螺线管的通电时起至由上述电流检测机构检测到的流动于螺线管的电流值达到上述预定的设定电流值Ia时为止的时间进行测定，判断是否是预定的脱落检测时间来检测脱落。 [0078] 即，脱落检测机构也可以构成为，对从在过零时机开始朝螺线管66的通电时起至电流检测机构78所检测到的流动于螺线管66的电流值达到预定的设定电流值Ia时为止的时间进行测定，判断是否是预定的脱落检测时间来检测脱落(例如图7中，测定1.3H的情况的t3来判断)。 [0079] 并且，如图7所示，在柱塞46吸附于吸引件34的状态下，线圈电感例如为2.5H以上，另一方面，在柱塞46脱落的状态下，线圈电感例如为1.5H以下。 [0080] 因此，对于在过零时机开始朝螺线管66的通电时的电流值而言，在柱塞吸附于吸引件的状态(高电感，例如图7中2.5H的情况)下，例如超过21mA。与此相对，在柱塞46脱落的状态(低电感，例如图7中1.3H的情况)下，从21mA以下开始导通。 [0081] 并且，如上所述，在切断模式中，当由电流检测机构78检测到的流动于螺线管66的电流值达到预定的设定电流值Ia(例如，55mA)时，利用开关机构68来切断朝螺线管66的通电。 [0082] 因此，如图7所示，对于从柱塞46吸附于吸引件34的状态(高电感，例如图7中2.5H的情况)起切断通电而直至设定电流值Ia为止所需要的时间t2、以及从柱塞脱落的状态(低电感，例如图7中1.3H的情况)起切断通电而直至设定电流值Ia为止所需要的时间t1而言，因电磁线圈的充电时间的影响，与柱塞46吸附于吸引件34的状态(高电感)相比，在柱塞46脱落的状态(低电感)下，该充电所需要的通电时间更短。 [0083] 如图7所示，通过对该时间差(t2－t1)进行测定，能够判定柱塞46能否脱落。即，对从在过零时机开始朝螺线管66的通电时起至由电流检测机构78检测到的流动于螺线管66的电流值达到预定的设定电流值Ia时为止的时间进行测定，判定是否是预定的脱落检测时间以下来检测脱落即可。 [0084] 由此，利用脱落检测机构来对柱塞从吸附于吸引件的吸附状态离开的脱落状态进行检测，并再次开始朝螺线管的通电，由此能够避免柱塞从吸附于吸引件的吸附状态离开的脱落状态，从而提高工作性、可靠性。 [0085] 并且，本发明的电磁阀驱动控制装置的特征在于，具备电路保护机构，从在上述过零时机最初开始朝螺线管的通电的初始通电时起，当由上述电流检测机构检测到的流动于螺线管的电流值成为预定的电路保护电流值Ic时，上述电路保护机构利用上述开关机构来切断朝螺线管的通电。 [0086] 即，在最初柱塞从吸引件离开的状态(未吸引的状态)下，不产生磁路，从而示出较小的电感(例如，0.2H)。另一方面，在柱塞吸附于吸引件的状态下，螺线管产生磁路，从而电感变大(例如，2.5H)。 [0087] 因此，最初，线圈绕组有(线圈直流电阻230Ω)左右的电阻，从而与电阻值相应地流动电流。即，例如，若是200V则流动1A的电流。然而，例如，在MOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor)等开关机构例如使用仅能流动0.5A左右电流的机构的情况下，有电路损坏的可能性，从而若成为预定的电路保护电流值(例如，0.5A)以上的状态，则切断通电来保护电路。 [0088] 这样，在初始的通电时，由于螺线管(电磁线圈)的电感较小，所以流动大电流，从而为了进行电路保护而赋予电流切断保护功能即可。 [0089] 这样，具备电路保护机构，该电路保护机构从在过零时机最初开始朝螺线管的通电的初始通电时起，当由电流检测机构检测到的流动于螺线管的电流值成为预定的电路保护电流值Ic时，利用开关机构来切断朝螺线管的通电，从而能够有效果地保护电路。 [0090] 并且，本发明的电磁阀的特征在于，具备上述任一项中所记载的电磁阀驱动控制装置。 [0091] 发明的效果如下。 [0092] 根据本发明，利用过零时机产生机构对基于开关机构的朝螺线管的通电进行控制，以便在电源周期的过零时机开始通电。 [0093] 由此，能够抑制向线圈的寄生电容流动的冲击电流，通过将向线圈的寄生电容流动的冲击电流设为零，并在螺线管(电磁线圈)积蓄电能，能够利用所谓的“断开相位控制”来抑制噪声的产生。 [0094] 并且，在电源电压为20V以下时，向线圈的寄生电容流动的冲击电流不会成为超过EMC规格的限度值那样的值，从而实现节能。 [0095] 另外，在切断模式中，通过过零时机产生机构的控制，在利用开关机构在过零时机开始朝螺线管的通电后，在由电流检测机构检测到的流动于螺线管的电流值达到预定的设定电流值Ia时，利用开关机构来切断朝螺线管的通电。 [0096] 并且，在保持模式中，在利用开关机构来切断朝螺线管的通电后，且在下一个过零时机前的期间，通过缓冲电路使积蓄于螺线管的电能释放，由此产生保持力，从而流动于螺线管的电流值被设定为预定的保持电流值Ib以上。 [0097] 由此，在下一个过零时机前的期间，通过缓冲电路使积蓄于螺线管的电能释放，由此产生保持力，从而流动于螺线管的电流值被设定为预定的保持电流值Ib以上。 [0098] 因此，在切断朝螺线管的通电后，通过将电路切换为例如使用了二极管的缓冲电路，来使比电源周期长的保持电流缓慢地释放，从而能够保持电能，将柱塞保持为吸附于吸引件的吸引状态(开阀状态)，因此实现节能。 [0099] 这样，能够在工业的交流电源电压(有效电压:100Vac～240Vac)下使用，而且，通过减少向线圈的寄生电容流动的冲击电流，并在线圈积蓄电能，能够提供可抑制起因于冲击电流的噪声的产生、而且实现节能的电磁阀驱动控制装置。 附图说明[0100] 图1是应用本发明的电磁阀驱动控制装置的电磁阀的纵剖视图。 [0101] 图2是本发明的电磁阀驱动控制装置的电路图。 [0102] 图3是示出本发明的电磁阀驱动控制装置的控制的流程图。 [0103] 图4是示出本发明的电磁阀驱动控制装置的控制的简图。 [0104] 图5是示出本发明的电磁阀驱动控制装置的保持模式的状态下的时间与电流的关系的曲线图。 [0105] 图6是示出本发明的其它实施例的电磁阀驱动控制装置的控制的流程图。 [0106] 图7是示出表示图6的电磁阀驱动控制装置的控制中的时间与电流的关系的曲线图。 [0107] 图8是示出图6的电磁阀驱动控制装置的控制的流程图。 [0108] 图9是现有的电磁阀的纵剖视图。 [0109] 图10是现有的电磁阀驱动控制装置200的框图。 [0110] 图11是现有的电磁阀控制装置300的框图。 具体实施方式[0111] 以下，基于附图，更加详细地对本发明的实施方式(实施例)进行说明。 [0112] (实施例1) [0113] 图1是应用本发明的电磁阀驱动控制装置的电磁阀的纵剖视图，图2是本发明的电磁阀驱动控制装置的电路图，图3是示出本发明的电磁阀驱动控制装置的控制的流程图，图4是示出本发明的电磁阀驱动控制装置的控制的简图，图5是示出本发明的电磁阀驱动控制装置的保持模式的状态下的时间与电流的关系的曲线图。 [0114] 图1中，符号10示出整体应用本发明的电磁阀驱动控制装置的电磁阀。 [0115] 如图1所示，电磁阀10具备控制部14，该控制部14具有阀芯12。 [0116] 并且，如图1所示，该电磁阀10的控制部14具备插通有驱动部16的电磁线圈18。 [0117] 而且，电磁线圈18以对卷绕有绕组的线轴30和线轴30的周围进行包围的方式由模制树脂22模制而成。另外，如图1所示，电磁线圈18装配在磁性框架24的内部，并经由磁性框架24固定于驱动部16。 [0118] 即，在形成于磁性框架24的底板部26的中央部的驱动部插通孔28、线轴30的驱动部插通孔32插通有驱动部16。而且，经由形成于磁性框架24的上板部38的中央部的螺栓插通孔40，在形成于驱动部16的吸引件34的上部的螺栓插通孔36螺纹结合有紧固螺栓42。 [0119] 由此，电磁线圈18插通并固定于驱动部16，从而构成电磁阀10的控制部14。 [0120] 此外，驱动部16具备柱塞壳体44，并在该柱塞壳体44内具备固定有能够上下移动的阀芯12的柱塞46。而且，在吸引件34与柱塞46之间，夹装有向下方对柱塞46进行施力、即向阀座48的方向对阀芯12进行施力的施力弹簧50。 [0121] 对于这样的电磁阀10而言，通过对电磁线圈18通电，而柱塞46克服施力弹簧50向吸引件34方向移动，与柱塞46连结的阀芯12从阀座48离开，从而将阀口52敞开。 [0122] 并且，通过切断对电磁线圈18的通电，而柱塞46因施力弹簧50的作用力向远离吸引件34的方向移动，与柱塞46连结的阀芯12抵接于阀座48，从而将阀口52关闭。 [0123] 另外，在图9所示的现有的电磁阀100中，在吸引件124设有环状的屏蔽线圈(屏蔽环)148，但如图1所示，在应用本发明的电磁阀驱动控制装置的电磁阀10中，是在吸引件34或者柱塞46均未设置这样的屏蔽线圈(屏蔽环)的构造。 [0124] 图2是示出本发明的电磁阀驱动控制装置60的电路图，该实施例中，作为一个例子，示出使用交流电源来对这样的结构的电磁阀10的驱动进行控制的实施例。 [0125] 此外，本发明的电磁阀驱动控制装置60在交流电源、直流电源(脉动电流)的任一情况下都能够使用。在直流电源的情况下，省略后述的全波整流电路64即可。本发明的特征在于，线圈的寄生电容不会产生充电电流，从而即使是例如在0V～20V以下的预定电压中具有交叉的时机的直流电源(例如，矩形波、三角波)，也能够使用。 [0126] 该实施例的电磁阀驱动控制装置60具备由例如工业的有效电压：100V～240V的单相交流电源构成的交流电源62，通过由二极管电桥构成的全波整流电路64对来自交流电源62的交流电流进行全波整流，从而产生直流电流。 [0127] 而且，如图2所示，构成为使来自该全波整流电路64的交流电流向电磁阀10的螺线管66(电磁线圈18)流动，从而驱动螺线管66。由此，柱塞46克服施力弹簧50向吸引件34方向移动，与柱塞46连结的阀芯12从阀座48离开，从而将阀口52敞开。 [0128] 该情况下，像这样由全波整流电路64进行全波整流而变换为直流电流，由此在电磁阀10中，在吸引件34或者柱塞46均不需要设置屏蔽线圈，从而即使吸引柱塞46所需要的磁通相同，通过去掉屏蔽线圈，不需要多余地卷绕螺线管66的电磁线圈18的绕组，因此能够减少部件以及加工工时，进而能够减少成本。 [0129] 并且，即使吸引柱塞46所需要的磁通相同，通过去掉屏蔽线圈，柱塞46的磁阻降低，接近直流驱动，从而显现的电感变小，因此能够减小电磁线圈18的线圈尺寸。 [0130] 并且，在该实施例的电磁阀驱动控制装置60中，如图2所示，由全波整流电路64全波整流后的电流作为正侧电源而连接于电磁阀10的螺线管66的一端。 [0131] 并且，在电磁阀10的螺线管66的另一端，连接有进行朝螺线管66的通电、切断的例如MOSFET等开关机构68。 [0132] 并且，对于电磁阀10的螺线管66而言，连接有例如使用了二极管的缓冲电路70，作为在通电切断时使电流在螺线管66环流的电流环流部件。 [0134] 并且，如图2所示，电磁阀驱动控制装置60具备过零时机产生机构72，该过零时机产生机构72对基于开关机构68的朝螺线管66的通电进行控制，以便如将在下文中说明那样在单相交流电源的电源周期的过零时机开始通电。 [0135] 即，具体而言，如图2所示，该过零时机产生机构72具备：用于对单相交流电源的电源周期的过零进行检测的过零检测电路74；以及对基于开关机构68的朝螺线管66的通电、切断进行控制的时机产生电路76。 [0136] 此外，该过零检测电路74除图2所示的电路以外，还能够使用公知的过零检测电路74。 [0137] 并且，如图2所示，电磁阀驱动控制装置60具备对流动于螺线管66的电流值进行检测的电流检测机构78。 [0138] 即，具体而言，如图2所示，该电流检测机构78由对流动于螺线管66的电流值进行检测的电流检测电阻80(R7)以及电流限制比较电路82构成，该电流限制比较电路82如将在下文中说明那样为了对预定的设定电流值Ia和预定的保持电流值Ib进行检测而由比较器构成。 [0139] 在像这样构成的电磁阀驱动控制装置60中，如图3所示的流程图所示那样进行控制。 [0140] 首先，如图3、图4所示，开始初始模式。即，如图3所示，在步骤S1中，开始线圈通电序列，并在步骤S2中，开始通电时间的计时器计测。 [0141] 而且，如图3所示，在步骤S3中，开始线圈通电。即，如图3、图4所示，在过零时机产生机构72的过零检测电路74中，对单相交流电源的电源周期的过零进行检测，并利用时机产生电路76在单相交流电源的电源周期的过零时机(参照图4的A1～A3)开始基于开关机构68的朝螺线管66的通电。 [0142] 接下来，如图3所示，在步骤S4中，判断是否经过了预定的初始通电时间。具体而言，最初判断是否最大经过了1秒以内(预定时间)，但根据噪声规格(1秒以内)例如判断是否经过了40msec的时间。 [0143] 而且，在步骤S4中，在判断出经过了预定的初始通电时间的情况下，进入步骤S5，并判断由电流检测机构78检测到的流动于螺线管66的电流值是否达到预定的设定电流值Ia(参照图4)。 [0144] 即，该设定电流值Ia是当在过零时机开始朝螺线管66的通电后柱塞46吸附于吸引件34的电流值，如图5所示，例如设定为55mA。 [0145] 这样，由于设定电流值Ia是当在过零时机开始朝螺线管66的通电后柱塞46吸附于吸引件34的电流值，所以不会向螺线管66施加多余的电流，从而实现节能。 [0146] 而且，图2中，在步骤S5中，在判断出流动于螺线管66的电流值达到了预定的设定电流值Ia的情况(时)下，在步骤S6中，移至利用开关机构68来切断朝螺线管66的通电的切断模式(参照图4、图5的实线)。 [0147] 另一方面，在步骤S5中，在判断出流动于螺线管66的电流值未达到预定的设定电流值Ia的情况下，再次返回步骤S5，判断由电流检测机构78检测到的流动于螺线管66的电流是否达到预定的设定电流值Ia。 [0148] 而且，在步骤S6中，移至利用开关机构68来切断朝螺线管66的通电的切断模式，之后在步骤S7中，判断是否是单相交流电源的电源周期的过零。 [0149] 即，如图4所示，在步骤S7中，在过零时机产生机构72的过零检测电路74中，对单相交流电源的电源周期的过零进行检测，在判断出是单相交流电源的电源周期的过零的情况下，返回步骤S3，利用时机产生电路76对基于开关机构68的朝螺线管66的通电进行控制，以便在单相交流电源的电源周期的过零时机开始通电(参照图4、图5的实线)。 [0150] 另一方面，在步骤S7中，在判断出不是单相交流电源的电源周期的过零的情况下，再次在步骤S7中，判断是否是单相交流电源的电源周期的过零。 [0151] 以下，重复步骤S3～步骤S7，如图4所示，移至保持模式(稳定模式)。 [0152] 该情况下，如图4所示，维持保持模式，即：在利用开关机构68来切断朝螺线管66的通电后，且在下一个过零时机前的期间，通过缓冲电路70使积蓄于螺线管66的电能释放，由此产生保持力，从而流动于螺线管66的电流值被设定为预定的保持电流值Ib以上。 [0153] 即，该保持电流值Ib是能够对柱塞46吸附于吸引件34的状态进行保持的电流值，例如，如图5所示地设定为21mA。 [0154] 这样，由于保持电流值Ib是能够对柱塞46吸附于吸引件34的状态进行保持的电流值，所以能够对柱塞46吸附于吸引件34的吸引状态(开阀状态)进行保持，从而柱塞46不会成为从吸附于吸引件34的吸附状态离开的脱落状态。 [0155] 并且，在本发明的电磁阀驱动控制装置60中具备电路保护机构，该电路保护机构从在过零时机最初开始朝螺线管66的通电的初始通电时起，当由电流检测机构78检测到的流动于螺线管66的电流值成为预定的电路保护电流值Ic时，利用开关机构68来切断朝螺线管66的通电。 [0156] 即，在图3中，在步骤S4中，在判断出未经过预定的初始通电时间的情况下，在步骤S8中，判断由电流检测机构78检测到的流动于螺线管66的电流值是否成为预定的电路保护电流值Ic。 [0157] 而且，在步骤S8中，在判断出由电流检测机构78检测到的流动于螺线管66的电流值成为预定的电路保护电流值Ic的情况下，在步骤S6中，移至利用开关机构68来切断朝螺线管66的通电的切断模式。 [0158] 另一方面，在步骤S8中，在判断出由电流检测机构78检测到的流动于螺线管66的电流值不是预定的电路保护电流值Ic的情况下，返回步骤S4，判断是否经过了预定的初始通电时间。 [0159] 即，在最初柱塞46从吸引件34离开的状态(未吸引的状态)下，不产生磁路，从而示出较小的电感(例如，0.2H)。另一方面，在柱塞46吸附于吸引件34的状态下，螺线管66产生磁路，从而电感变大(例如，2.5H)。 [0160] 因此，最初，线圈绕组的直流电阻是200Ω左右，从而相应地流动电流。即，例如，若是200V则流动1A的电流。然而，例如，在MOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor)等开关机构68例如使用仅能流动0.5A左右电流的机构的情况下，有电路损坏的可能性，从而若成为流动预定的电路保护电流值(例如，0.5A)以上的状态，则切断通电来保护电路。 [0161] 这样，在初始的通电时，由于螺线管66的电磁线圈18的电感较小，所以流动大电流，从而为了进行电路保护而赋予电流切断保护功能即可。 [0162] 这样，具备电路保护机构，该电路保护机构从在过零时机最初开始朝螺线管66的通电的初始通电时起，当由电流检测机构78检测到的流动于螺线管66的电流值成为预定的电路保护电流值Ic时，利用开关机构68来切断朝螺线管66的通电，从而能够有效果地保护电路。 [0163] 在这样构成的本发明的本发明的电磁阀驱动控制装置60中，利用过零时机产生机构72对基于开关机构68的朝螺线管66的通电进行控制，以便在单相交流电源的电源周期的过零时机开始通电。 [0164] 由此，能够抑制向线圈的寄生电容流动的冲击电流，通过将向线圈的寄生电容流动的冲击电流设为零，并在螺线管66的电磁线圈18积蓄电能，能够利用所谓的“断开相位控制”来抑制噪声的产生。 [0165] 并且，在电源电压例如为20V以下时，向线圈的寄生电容流动的冲击电流不会成为超过EMC规格的限度值那样的值，从而实现节能。 [0166] 另外，在切断模式中，通过过零时机产生机构72的控制，在利用开关机构68在过零时机开始朝螺线管66的通电后，在电流检测机构78所检测到的流动于螺线管66的电流值成为预定的设定电流值Ia时，利用开关机构68来切断朝螺线管66的通电。 [0167] 并且，在保持模式中，在利用开关机构68来切断朝螺线管66的通电后，且在下一个过零时机前的期间，通过缓冲电路70使积蓄于螺线管66的电能释放，由此产生保持力，从而流动于螺线管66的电流值被设定为预定的保持电流值Ib以上。 [0168] 由此，在下一个过零时机前的期间，通过缓冲电路70使积蓄于螺线管66的电能释放，由此产生保持力，从而流动于螺线管66的电流值被设定为预定的保持电流值Ib以上。 [0169] 因此，在切断朝螺线管66的通电后，通过将电路切换为例如使用了二极管的缓冲电路，来使比电源周期长的保持电流缓慢地释放，从而能够保持电能，将柱塞46保持为吸附于吸引件34的吸引状态(开阀状态)，因此实现节能。 [0170] 这样，能够在工业的交流电源电压(有效电压:100Vac～240Vac)下使用，而且，通过减少向线圈的寄生电容流动的冲击电流，并在线圈积蓄电能，能够提供可抑制起因于冲击电流的噪声的产生、而且实现节能的电磁阀驱动控制装置60。 [0171] (实施例2) [0172] 图6是示出本发明的其它的实施例的电磁阀驱动控制装置的控制的流程图，图7是示出表示图6的电磁阀驱动控制装置的控制中的时间与电流的关系的曲线图，图8是示出图6的电磁阀驱动控制装置的控制的流程图。 [0173] 在该实施例的电磁阀驱动控制装置60中，在与上述实施例的电磁阀驱动控制装置60的图3所示的流程图相同的步骤S1～步骤S8中相同，从而省略其详细的说明。 [0174] 该实施例的电磁阀驱动控制装置60具备脱落检测机构，该脱落检测机构在保持模式中对柱塞46从吸附于吸引件34的吸附状态离开的脱落状态进行检测。 [0175] 即，在本发明的电磁阀驱动控制装置60中，如上所述，不会向螺线管66的电磁线圈18流动多余的电流，从而例如有因任何振动、压力的变动等原因(外因)而柱塞46从吸附于吸引件34的状态脱落的担忧。 [0176] 在这样成为脱落状态的情况下，由于有无法再吸引的担忧，所以在保持模式中，即使在万一柱塞46脱落了的情况下，通过利用脱落检测机构对柱塞46从吸附于吸引件34的吸附状态离开的脱落状态进行检测，并再次开始朝螺线管66的通电，由此能够避免柱塞46从吸附于吸引件34的吸附状态离开的脱落状态，从而提高工作性、可靠性。 [0177] 具体而言，如图6所示，在步骤S6与步骤S7之间、步骤S9中，判断柱塞46是否从吸引件34脱落、即是否检测到柱塞46的脱落。 [0178] 而且，在步骤S9中，在判断出柱塞46从吸引件34脱落的情况下，返回步骤S2，在步骤S2中开始通电时间的计时器计测，并在步骤S3中开始线圈通电。 [0179] 另一方面，在步骤S9中，在判断出柱塞46未从吸引件34脱落的情况下，在步骤S7中，判断是否是单相交流电源的电源周期的过零。 [0180] 该情况下，如图7所示，脱落检测机构构成为，利用电流检测机构78对在过零时机开始朝螺线管66的通电时的电流值进行测定，判断是否是预定的脱落检测电流值Id以下来检测脱落。 [0181] 这样，利用电流检测机构78对在过零时机开始朝螺线管66的通电时的电流值进行测定，判断是否是预定的脱落检测电流值Id以下来检测脱落即可(参照图7的B部)。 [0182] 即，在柱塞46吸附于吸引件34的状态下，线圈电感如图7所示地例如是2.5H以上，另一方面，在柱塞46脱落的状态下，线圈电感例如是1.5H以下。 [0183] 因此，对于在过零时机开始朝螺线管66的通电时(瞬间)的电流值而言，在柱塞46吸附于吸引件34的状态(高电感)下，例如超过21mA。与此相对，在柱塞46脱落的状态的低电感(图7中，实线的2.5H以外)下，从21mA以下起开始导通。 [0184] 因此，以此为指标(预定的脱落检测电流值Id)，利用电流检测机构78对在过零时机开始朝螺线管66的通电时的电流值进行测定，判断是否是预定的脱落检测电流值Id以下来检测脱落即可(参照图7的B部)。 [0185] 由此，通过利用脱落检测机构对柱塞46从吸附于吸引件34的吸附状态离开的脱落状态进行检测，并再次开始朝螺线管66的通电，由此能够避免柱塞46从吸附于吸引件34的吸附状态离开的脱落状态，从而提高工作性、可靠性。 [0186] 并且，脱落检测机构也可以构成为，对从在过零时机开始朝螺线管66的通电时起至由电流检测机构78检测到的流动于螺线管66的电流值达到预定的设定电流值Ia时为止的时间进行测定，判断是否是预定的脱落检测时间来检测脱落(例如图7中，对1.3H的情况下的t3进行测定来判断)。 [0187] 并且，如图7所示，在柱塞46吸附于吸引件34的状态下，线圈电感例如是2.5H以上，另一方面，在柱塞46脱落的状态下，线圈电感例如是1.5H以下。 [0188] 因此，对于在过零时机开始朝螺线管66的通电时的电流值而言，在柱塞吸附于吸引件的状态(高电感，例如图7中2.5H的情况)下，例如超过21mA。与此相对，在柱塞46脱落的状态(低电感，例如图7中1.3H的情况)下，从21mA以下起开始导通。 [0189] 并且，如上所述，在切断模式中，在由电流检测机构78检测到的流动于螺线管66的电流值达到预定的设定电流值Ia(例如，55mA)时，利用开关机构68来切断朝螺线管66的通电。 [0190] 因此，如图7所示，对于从柱塞46吸附于吸引件34的状态(高电感，例如图7中2.5H的情况)起切断通电而直至设定电流值Ia为止所需要的时间t2、以及从柱塞脱落的状态(低电感，例如图7中1.3H的情况)起切断通电而直至设定电流值Ia为止所需要的时间t1而言，因电磁线圈的充电时间的影响，与柱塞46吸附于吸引件34的状态(高电感)相比，在柱塞46脱落的状态(低电感)下，该充电所需要的通电时间更短。 [0191] 如图7所示，通过对该时间差(t2－t1)进行测定，能够判定柱塞46能否脱落。即，对从在过零时机开始朝螺线管66的通电时起至由电流检测机构78检测到的流动于螺线管66的电流值达到预定的设定电流值Ia时为止的时间进行测定，判断是否是预定的脱落检测时间以下来检测脱落即可。 [0192] 由此，利用脱落检测机构来对柱塞46从吸附于吸引件34的吸附状态离开的脱落状态进行检测，并再次开始朝螺线管66的通电，由此能够避免柱塞46从吸附于吸引件34的吸附状态离开的脱落状态，从而提高工作性、可靠性。 [0193] 该情况下，由于充电时间存在电源电压依存性，所以需要在电源电压下变更导通时间的判定值。 [0194] 即，充电时间因线圈和电源电压而变化，若电源电压较大则时间较短。为此，必需例如根据是比110V更高电压还是更低的电压，来检测朝螺线管66通电的时间是短还是长。即，为了对它们进行比较，必需在较高的电源电压中缩短判定时间。 [0195] 因此，例如，如图8所示的流程图那样进行控制即可。 [0196] 即，在步骤S11中开始判定。而且，在步骤S12中，判断电源电压是否比预定的电源电压V(例如，110V)小。 [0197] 而且，在步骤S12中，在判断出电源电压比预定的电源电压V(例如，110V)小的情况下，在步骤S13中，判断通电时间是否比预定的通电时间T1(例如，1.3msec)大。 [0198] 而且，在步骤S13中，在判断出通电时间比预定的通电时间T1(例如，1.3msec)大的情况下，在步骤S14中，柱塞46是吸附于吸引件34的吸附状态，从而进行吸引判定。 [0199] 另一方面，在步骤S13中，在判断出通电时间比预定的通电时间T1(例如，1.3msec)小的情况下，在步骤S15中，柱塞46是从吸引件34脱落的状态，从而进行脱落判定[0200] 并且，在步骤S12中，在判断出电源电压比预定的电源电压V(例如，110V)大的情况下，在步骤S16中，判断通电时间是否比预定的通电时间T2(例如，0.8msec)大。 [0201] 而且，在步骤S16中，在判断出通电时间比预定的通电时间T2(例如，0.8msec)大的情况下，在步骤S14中，柱塞46是吸附于吸引件34的吸附状态，从而进行吸引判定。 [0202] 另一方面，在步骤S16中，在判断出通电时间比预定的通电时间T2(例如，0.8msec)小的情况下，在步骤S15中，柱塞46是从吸引件34脱落的状态，从而进行脱落判定。 [0203] 此外，这些预定的电源电压V、预定的通电时间T1、预定的通电时间T2等通过预先测定、决定而数据库化，并存储于存储部来使用即可。 [0204] 以上，对本发明的优选的实施方式进行了说明，但本发明并不限定于此，在上述的实施例中，作为电磁阀驱动控制装置60，对使用了交流电源的实施例进行了说明，但本发明的电磁阀驱动控制装置60能够使用交流电源、直流电源(脉动电流)中任一种，在直流电源的情况下省略全波整流电路64即可。 [0205] 并且，本发明的特征在于，线圈的寄生电容不产生充电电流，从而例如即使是在0V～20V以下的预定电压中具有过零的时机的直流电源(例如，矩形波、三角波)，也能够使用。 [0206] 另外，在上述实施例中，对于螺线管66而言，作为在通电切断时在螺线管66环流的电流环流部件，使用了续流二极管，但例如能够使用RC缓冲电路等作为电流环流部件等，在不脱离本发明的目的的范围内能够进行各种变更。 [0207] 对于本发明而言，若允许功率因数的恶化，则在具有屏蔽线圈(屏蔽环)的电磁阀中也能够使用。 [0208] 工业上的可利用性 [0209] 本发明涉及电磁阀驱动控制装置。更详细而言能够在如下构成的电磁阀驱动控制装置以及具备电磁阀驱动控制装置的电磁阀中应用：对来自交流电源的交流电流进行全波整流而将其变换为直流电流，通过使该直流电流在螺线管(电磁线圈)流通来使柱塞移动，从而使设于柱塞的阀芯相对于阀座接近离开地移动，进而对设于阀座的阀口进行开闭。 [0210] 符号的说明 [0211] 10—电磁阀，12—阀芯，14—控制部，16—驱动部，18—电磁线圈，22—模制树脂，24—磁性框架，26—底板部，28—驱动部插通孔，30—线轴，32—驱动部插通孔，34—吸引件，36—螺栓插通孔，38—上板部，40—螺栓插通孔，42—紧固螺栓，44—柱塞壳体，46—柱塞，48—阀座，50—施力弹簧，52—阀口，60—电磁阀驱动控制装置，62—交流电源，64—全波整流电路，66—螺线管，68—开关机构，72—过零时机产生机构，74—过零检测电路，76—时机产生电路，78—电流检测机构，80—电流检测电阻，82—电流限制比较电路，100—电磁阀，102—阀芯，104—控制部，106—驱动部，108—电磁线圈，112—模制树脂，114—磁性框架，116—底板部，118—驱动部插通孔，120—线轴，122—驱动部插通孔，124—吸引件， 126—螺栓插通孔，128—上板部，130—螺栓插通孔，132—紧固螺栓，134—柱塞壳体，136—柱塞，138—阀座，140—施力弹簧，142—阀口，144—下端面，146—线圈装配用槽，148—线圈，200—电磁阀驱动控制装置，202—全波整流电路部，204—电源平滑部，206—电磁线圈， 208—比较运算部，210—驱动元件部，212—吸附电流指示部，214—吸附保持电流指示部， 300—电磁阀控制装置，302—阀线圈，304—正特性温度系数元件，306—继电器，308—控制部，310—逆变器用电源部，312—控制用电源部，D1—二极管，Ia—设定电流值，Ib—保持电流值，Ic—电路保护电流值，Id—脱落检测电流值，Q1—晶体管，R1—电阻，t—脱落检测时间，t1—时间，T1—通电时间，t2—时间，T2—通电时间，V—电源电压。 |
||||||
QQ群二维码
意见反馈
意见反馈