JP2742792B2 - 電磁制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、主として水道の給水制御用等に利用される
ものであり、小型化と省電力を図ったパイロット型電磁
制御装置に関する。

〔従来の技術〕

近年、大都市の給水施設に於いては、マイコン内蔵の
水道メータを利用した所謂自動検針システムの開発が進
められている。第３図は前記自動検針システムの代表的
な構成例を示すものであり、供給者側の検針センターＡ
と使用者側の集中検針制御装置Ｂ間を電話回線Ｃ等で連
結し、検針センターＡに於いて、集中検針制御装置Ｂを
介して各戸用の水道メータＤの読み取り及び給水制御装
置Ｅの開・閉等を遠隔集中制御するようにしている。

ところで、前記自動検針システムに於ける給水制御装
置Ｅには、通常第４図に示す如きパイロット付電磁制御
装置が利用されている。即ち、遠隔制御によりソレノイ
ドのコイル１が励磁され、プランジャー２が引上げられ
て弁体３が弁座４から離れると、ボンネット室５内の水
圧が通路６→弁室７→通路８を通して２次側通路９へ開
放される。その結果、一次流体圧P₁によってダイヤフラ
ム11aが上方へ押圧され、スプリング10の弾性力に抗し
て主弁体11が上方へ押上げられる。これにより、一次側
通路12と二次側通路９が連通して主弁Ｆが開放される。

又、コイル１の励磁が遮断されると、弁体３が下方へ
降下して通路８が開鎖される。これにより、一次圧力導
入口13→弁室７→通路６を通して一次側流体がボンネッ
ト室５へ導入され、一次流体圧によってボンネット室５
が加圧されて主弁体11が下方へ押し下げられ、主弁Ｆが
閉鎖される。

しかし乍ら、前述の如き構造の電磁制御装置にあつて
は、弁の開又は閉操作中継続して大きな励磁電流をソレ
ノイドコイルへ供給しなければならず、所要電力や消費
電力量が大となって駆動用電源に大容量のものを必要と
すると共に、発熱等の問題を生ずることになる。

また、駆動用電源を内蔵する場合には、前述の如く大
形の電源を必要とするため弁の小形化が困難で、給水制
御装置が著しく大形になるという問題がある。

〔発明が解決しようとする課題〕

本発明は、従前の給水制御用の電磁制御装置における
上述の如き問題、即ち、装置の開又は閉操作に要す所
要電力電力量が大となり、大容量の駆動用電源を必要と
すること、装置の小型化が構造的に困難で、装置の小
型化が図れないこと等の問題を解決せんとするものであ
り、小型化と低電力・省エネルギーを可能とした給水制
御用の電磁制御装置を提供するものである。

〔課題を解決するための手段〕

一般に、この種の給水制御用の電磁制御装置は頻繁に
開・閉操作が行われるものではなく、長時間に亘って開
放若しくは閉鎖の状態に保持されるものであり、その結
果、装置の開閉制御に於いても、速応性が問題になるこ
とは殆んどない。

本件発明は、前述の如き使用上の特徴に着目して開発
されたものであり、ソレノイドに自己保持型のソレノイ
ドを使用すると共に、一定の時間をかけてコンデンサー
の充電を行い、このコンデンサーの放電電流を利用して
弁の開・閉駆動を行なうことにより、装置の小型化、電
源容量の小型化及び省エネルギーを可能にしたものであ
る。

即ち、本件発明は、弁座16を設けた弁箱14、ダイヤフ
ラム弁体11及びボンネット15を備えた主弁Ｆと；主弁Ｆ
に固設した弁本体15a、弁体３、弁室７と主弁Ｆのボン
ネット室５間を連通する通路６、弁室７と主弁Ｆの一次
側通路２間を連通する一次圧力導入通路13、弁室７と主
弁Ｆの二次側通路12間を連通すると共に前記弁体３によ
り開・閉される通路８等を備えたパイロット弁Ｇと；前
記弁体３をその先端に固着したプランジャー２を備え、
永久磁石20によりプランジャー２を吸着状態に保持する
と共に、スプリング17によりプランジャー２を突出状態
に保持するようにした自己保持型ソレノイドＨと；電池
電源24を備え、外部からの弁開・閉信号によりコンデン
サーＣの放電電流を前記ソレノイドＨの励磁コイル１へ
供給するソレノイド駆動制御装置Ｉとを発明の基本構成
とするものである。

〔作用〕

開放信号（又は閉鎖信号）が電磁制御装置のソレノイ
ド駆動制御装置Ｉへ入力されることにより、一定時間コ
ンデンサーC₁（又はC₂）が充電される。コンデンサーC₁
（又はC₂）の充電が完了すると、自動的にスイッチング
回路が作動し、コンデンサーC₁（又はC₂）の放電電流が
励磁コイル１へ流通すると共に、電源電池24がコンデン
サーC₁（又はC₂）から切り離される。

励磁コイル１へパルス状の放電電流が流通すると、こ
とによってプランジャー２が作動し、吸着位置８（又は
突出位置）に保持される。これによりパイロット弁Ｇが
開放（又は閉鎖）され、主弁Ｆのボンネット室５内の水
圧が低下（又は上昇）することにより、主弁Ｆが開放
（又は閉鎖）される。

〔実施例〕

以下、第１図及び第２図に基づいて本発明の実施例を
説明する。尚、第１図及び第２図に於いて前記第４図と
同じ部位には、同一参照番号を使用する。

第１図は本発明に係る電磁制御装置の縦断面図であ
る。当該電磁制御装置は、主弁Ｆ、パイロット弁Ｇ、単
安定自己保持型ソレノイドＨ及びソレノイド駆動制御装
置Ｉから構成されている。

前記主弁Ｆは弁箱14と、パイロット弁Ｇを一体的に付
設したボンネット15と、ダイヤフラム弁体11とから形成
されており、弁箱14には一次側通路12、ダイヤフラム弁
座16、二次側通路９が夫々形成されている。また、前記
ダイヤフラム弁体11はダイヤフラム11aとダイヤフラム
デイスク11bとから形成されており、スプリング10を介
設したうえボンネット15と弁箱14の間に配設され、ダイ
ヤフラム弁座167へ当・離座自在に挟着されている。

前記パイロット弁Ｇはボンネット15に一体的に形成さ
れており、弁室７と弁座４とを備えた弁本体15a及び弁
体３等より構成されている。当該パイロット弁Ｇの弁室
７は、通路６を介してボンネット室５へ、通路13を介し
て一次側通路12へ、通路８を介して二次側通路９へ夫々
連通されており、弁体３の上・下動によって通路８を開
・閉することにより、主弁Ｆのダイヤフラム弁体11が上
・下動し、主弁Ｆが開・閉される。

即ち、後述するソレノイドＨのプランジャー２が下方
へ突出し、スプリング17の弾性力により弁体３が弁座４
へ当接して通路８が閉鎖されることにより、通路13→弁
室７→通路６を通して一次側水圧がボンネット室５内へ
かかり、スプリング10の押圧力によってダイヤフラム弁
体11が当座し、閉弁状態となる。又、逆に、プランジャ
ー２がスプリング17の弾力に抗して上昇し、通路８が開
放されるとボンネット室５の水圧が下降する。その結
果、一次側水圧P₁によってダイヤフラム弁体11が押し上
げられ、主弁Ｆは開弁状態となる。

前記、単安定自己保持型ソレノイドＨは励磁コイル
１、プランジャー２、スプリング17、継鉄18、鉄心19、
永久磁石20等から構成されており、プランジャー２の先
端には前記パイロット弁Ｇの弁体３が固着されている。

当該単安定自己保持型ソレノイドＨは、作動時の極く
短時間を除いてその励磁コイル１の電流は零であり、永
久磁石20→プランジャー２→鉄心19→継鉄18→永久磁石
20を通る磁束によって、プランジャー２はスプリング17
の弾力に抗して吸着状態に保持されている。その結果、
弁体３は弁座４から離れ、パイロット弁Ｇが開放される
と共に主弁Ｆが開放される。

一方、主弁Ｆを閉鎖する場合には、後述するソレノイ
ド駆動制御装置Ｉから励磁コイル１へパルス状の励磁電
流が入力され、永久磁石20の磁束を打消す方向の磁束が
発生される。これにより、プランジャー２内の磁束が一
瞬減少し、保持力が喪失されると共にスプリング17の弾
性力によりプランジャー２が下方へ押し出され、パイロ
ット弁Ｇが閉鎖される。又、プランジャー２はスプリン
グ17の弾性力により下方へ突出した位置に保持される。
前記パイロット弁Ｇの閉鎖により、主弁Ｆは前述の如く
閉鎖されることになる。

第２図は前記ソレノイド駆動制御装置Ｉの回路構成の
一例を示すものであり、図に於いて１は励磁コイル、2
2,23はSCR,22a,23aはSCRのゲート、24は電源用電池、25
は切換スイッチ、26は信号入力端子である。

集中検針制御装置Ｂ等から“制御弁開”の信号が入力
端子26へ入力されると、常時は開放位置にあるスイッチ
25の接点25aが端子25b側へ接続される。また、“制御弁
閉”の信号が入力端子26へ入力されると、接点25aが端
子25c側へ接続される。

入力端子26へ“制御弁開”信号が入力されて電池24が
端子S₁−Sc間へ接続されると、先ずコンデンサーC₁の充
電が開始される。コンデンサーC₁の端子電圧が充電によ
り所定値にまで上し、ゲート22aへの入力電圧が作動値
に達するとSCR22が導通され、励磁コイル１の一部にコ
ンデンサーC₁の放電電流が矢印（イ）方に流れる。その
結果、プランジャー２が吸着されてパイロット弁Ｇが開
放され、主弁Ｆが開放状態となる。

また、逆に、入力端子26へ“制御弁閉”信号が入力さ
れると、電池24が端子S₂−Sc間へ接続され、コンデンサ
ーC₂の充電が開始される。コンデンサーC₂の充電が進行
してゲート22bへの入力電圧が作動値に達すると、SCR23
が導通され、励磁コイル１の一部にコンデンサーC₂の放
電電流が矢印（ロ）方向に流れ、パイロット弁Ｇが閉と
なって主弁Ｆが閉鎖される。

前記コンデンサーC₁・C₂の充電時間は約30〜120秒間
程度に、またSCR22,23の導電時間は0.1〜0.2秒間程度に
夫々設定されている。又、前記切換スイッチ25の接点25
aは、コンデンサーC₁・C₂の放電が完了した時点で入力
端子26への入力を切ることにより、開放位置へ戻され
る。即ち、弁の開放時には、前記入力端子26に“制御弁
開”が少なくとも「コンデンC₁の設定充電時間（約30〜
120秒）」の間だ印加され、その間切換スイッチ25の接
点25aは接点25b側へ接続される。また、プランジャー２
の開弁側への移動の検出（図示省略）やタイマー（図示
省略）の作動により、前記コンデンサーC₁の放電の完了
が検出されると、入力端子26へ印加した“制御弁開”信
号は遮断され、これによって前記接点25aは接点25bから
離れた中立位置へ復帰する。同様に弁の閉鎖時には、前
記入力端子26に“制御弁閉”信号が少なくとも「コンデ
ンサーC₂の設定充電時間」の間だ印加され、その間切換
スイッチ25の接点25aは接点25c側へ接続される。また、
プランジャー２の閉弁側への移動の検出（図示省略）や
タイマー（図示省略）の作動によりコンデンサーC₂の放
電の完了が検出されると、入力端子26へ印加した“制御
弁閉”信号は遮断され、これによって接点25aは接点25c
から離れた中立位置へ復帰する。

更に、前記電源用電池24にはリチューム電池（1300mA
H6V）が使用されており、１日10回の作動で４年以上確
実に弁Ｆの開・閉作動を出来ることが確認されている。

〔発明の効果〕

本発明に於いては、主弁Ｆとパイロット弁Ｇを組み合
わせ、且つ、パイロット弁Ｇの作動用ソレノイドＨを自
己保持型ソレノイドとすると共にその励磁コイル１へ、
ソレノイド駆動制御装置ＩからコンデンサーＣのパルス
状の放電電流を励磁電流として供給することにより、パ
イロット弁Ｇを作動させる構成としている。その結果、
パイロット弁Ｇはパルス状の放電電流を励磁コイル１へ
極く短時間流すだけで所定の開閉作動を行うことが出
来、従前のパイロット電磁弁に比較して大幅な省エネル
ギーがは図れると共に、励磁コイル１の過熱事故などが
皆無になる。

また、本発明に於いては、電池電源24によって一定時
間をかけてコンデンサーＣを充電すると共に、充電完了
後に自動的にコンデンサーＣを放電させ、パルス状の放
電電流を励磁コイル１へ供給する構成としているため、
容量の比較的小さな電池電源24であつてもソレノイドの
作動に必要な値のパルス状励磁電流を得ることが出来、
電池電源から直接励磁コイル１へ作動に必要な大きさの
励磁電流を供給する場合に比較して、電池容量の引下げ
を図り得る。その結果、電池電源の小形化が可能とな
り、電磁制御装置の大幅な小形化を図り得る。

本発明は上述の通り、優れた実用的効用を奏するもの
である。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明に係る電磁制御装置の一実施例を示す
縦断面図である。 第２図は、ソレノイド駆動制御装置の回路構成図であ
る。 第３図は、本発明に係る電磁制御装置の使用の一例を示
す水道自動検針システムの説明図である。 第４図は、従前のパイロット付電磁弁の縦断面図であ
る。 Ｆ……主弁 Ｇ……パイロット弁 Ｈ……自己保持型ソレノイド Ｉ……ソレノイド駆動制御装置 １……励磁コイル ２……プランジャー ３……弁体 ４……弁座 ５……ボンネット室 ６・８……通路 ７……弁室 ９……二次側通路 11……ダイヤフラム弁体 12……一次側通路 13……一次圧力導入通路 14……弁箱 15……ボンネット 15a……パイロット弁本体 17……スプリング 20……永久磁石

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 坪本 浩一 大阪府大阪市平野区背戸口２丁目５番８ 号 (56)参考文献 特開 平１−250685（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−23077（ＪＰ，Ａ) 実開 昭61−32876（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭61−193270（ＪＰ，Ｕ)

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】弁座（16）を設けた弁箱（14）、ダイヤフ
   ラム弁体（11）及びボンネット（15）を備えた主弁
   （Ｆ）と；主弁（Ｆ）に固設した弁本体（15a）、弁体
   （３）、弁室（７）と主弁（Ｆ）のボンネット室（５）
   間を連通する通路（６）、弁室（７）と主弁（Ｆ）の一
   次側通路（12）間を連通する一次圧力導入通路（13）、
   弁室（７）と主弁（Ｆ）の二次側通路（９）間を連通す
   ると共に前記弁体（３）により開・閉される通路（８）
   等を備えたパイロット弁（Ｇ）と；前記弁体（３）をそ
   の先端に固着したプランジャー（２）を備え、永久磁石
   （20）によりプランジャー（２）を吸着状態に保持する
   と共に、スプリング（17）によりプランジャー（２）を
   突出状態に保持するようにした自己保持型ソレノイド
   （Ｈ）と；電池電源（24）と、外部からの弁開・閉信号
   の入力により各入力信号の印加時間の間だのみ接続状態
   を持続する切換スイッチ（25）と、弁開信号の入力によ
   り切換スイッチ（25）の接点を介して電池電源（24）に
   より充電されるコンデンサー（C₁）と、コンデンサー
   （C₁）の充電電圧により導通され、ソレノイド（Ｈ）の
   コイル（１）に前記コンデンサー（C₁）からの放電電流
   を弁開放方向に流通させるサイリスタ（22）と、弁開信
   号の入力により切換スイッチ（25）を介して電池電源
   （24）により充電されるコンデンサー（C₂）と、コンデ
   ンサー（C₂）の充電電圧により導通され、ソレノイド
   （Ｈ）のコイル（１）に前記コンデンサー（C₂）からの
   放電電流を弁閉鎖方向に流通させるサイリスタ（23）と
   を備え、且つ前記弁開信号及び弁閉信号の印加時間を少
   なくとも前記コンデンサー（C₁）の設定充電時間及びコ
   ンデンサー（C₂）の設定充電時間としたソレノイド駆動
   制御装置（Ｉ）と；より構成した電磁制御装置。