JP2004242485A

JP2004242485A - 電磁弁用電源装置

Info

Publication number: JP2004242485A
Application number: JP2003067326A
Authority: JP
Inventors: Tsukasa Ohata; 司大畑
Original assignee: ODEO KK
Current assignee: ODEO KK
Priority date: 2003-02-05
Filing date: 2003-02-05
Publication date: 2004-08-26

Abstract

【課題】小型軽量で、有害な電磁波ノイズを発生しない安価な電磁弁用電源装置を提供する。
【解決手段】本発明に係る電磁弁用電源装置は、交流電源（１）と電源スイッチ（２）と突入電流防止抵抗（３）と無極性コンデンサー（４）を直列接続したものを整流素子（５）の交流入力端子に接続し、整流素子（５）の整流出力端子に平滑用コンデンサー（６）と直流電磁弁（７）を並列に接続し、電流制限抵抗（８）と定電圧ダイオード（９）を直列接続したものを整流素子（５）の整流出力端子に並列に接続したものである。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば医療用酸素濃縮器などに使用される電磁弁に電力を供給する電磁弁用電源装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、医療用酸素濃縮器には、酸素凝縮室に導入される空気の供給路や酸素濃縮後の生成酸素を吐出する供給路等に、流量調節のための電磁弁が複数配設されている。従来、これら電磁弁の電力供給装置は、次のように構成されていた。すなわち、各電磁弁への電流供給量を制御する制御信号を出力する制御回路と、電磁弁に電力を供給する電磁弁用電源とが共に制御基盤に配設されていた。そして、この制御基盤と各電磁弁とが、各電磁弁毎に個別のケーブルによって接続されていた。このような構成により、制御基盤の電磁弁用電源から各ケーブルを通じて各電磁弁へと電流が供給されていた。
【０００３】これら電磁弁への電力供給電源としてスイッチング電源や電源トランスを用いた整流型電源が使用されていた。
【０００４】
【発明が解決する課題】
しかしながら、従来技術では以下に示すような問題があった。
（イ）電源トランスを用いた整流型電源は電源トランスが大きな容積を占めることから、この電源を使用した場合、電子機器の小型化が困難である。
（ロ）スイッチング電源は回路が複雑なため高価であり、また高周波発振回路を有し、且つインダクタンスを持つコイル部品を使用しているので有害な電磁波ノイズを発生する。
【０００５】本発明は上記の問題を解決し、小型軽量で、有害な電磁波ノイズを発生しない安価な電磁弁用電源装置を提供する事を目的とする。
【０００６】
【課題を解決する為の手段】
上記課題を解決する手段として、本発明における請求項１は交流電源（１）の一端に電源スイッチ（２）の一端を接続し、前記電源スイッチ（２）の他方の一端に突入電流防止抵抗（３）の一端を接続し、前記突入電流防止抵抗（３）の他方の一端に無極性コンデンサー（４）の一端を接続し、前記無極性コンデンサー（４）の他方の一端に整流素子（５）の交流入力の一端を接続し、前記整流素子（５）の交流入力の他方の一端に前記交流電源（１）の他方の一端を接続し、前記整流素子（５）の正出力端子に電流制限抵抗（８）の一端および平滑用コンデンサー（６）の正端子および直流電磁弁（７）の正端子を接続し、前記整流素子（５）の負出力端子に定電圧ダイオード（９）のアノードおよび前記平滑用コンデンサー（６）の負端子および前記直流電磁弁（７）の負端子を接続し、前記電流制限抵抗（８）の他の一端を前記定電圧ダイオード（９）のカソードに接続してなることを特徴とする電磁弁用電源装置を提供する。
【０００７】また請求項２は前記整突入電流防止抵抗（３）をパワーサーミスタとしたことを特徴とする請求項１記載の電磁弁用電源装置を提供する。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について説明する。
図１に本発明による電磁弁用電源装置の第１の例を示す回路図、図２に本発明による電磁弁用電源装置の第２の例を示す回路図、図３に本発明による電磁弁用電源装置の第３の例を示す回路図、図４に本発明による電磁弁用電源装置の第４の例を示す回路図を示す。なお、これら図１および図２および図３および図４は、本発明の説明に必要な主要部品のみを回路記号で示し、電気配線基板、支持部材、配線材、収納筐体などの付帯構造は省略してある。
【０００９】図１において、交流電源（１）は例えばＡＣ１００Ｖ商用電源などが使用され、本発明による電磁弁用電源装置の電力供給源となる。前記交流電源（１）の一端にメカニカルリレーやフォトリレーなどで構成された電源スイッチ（２）が接続されている。電源スイッチ（２）は制御回路（１２）からの制御信号により適宜に開閉される。
【００１０】前記電源スイッチ（２）の他方の一端には抵抗またはパワーサーミスタで構成された突入電流防止抵抗（３）が接続されており、電源投入時に流れる突入電流によって整流素子（５）が破壊されることを防止する働きをする。前記突入電流防止抵抗（３）の他方の一端には例えばメタライズドフィルムなどを電極材料とした無極性コンデンサー（４）が接続されており、交流電圧を降下させる働きをする。
【００１１】前記無極性コンデンサー（４）の他方の一端には整流素子（５）の交流入力の一端が接続されており、前記整流素子（５）の交流入力の他方の一端が前記交流電源（１）の他方の一端に接続されている。
【００１２】ここで整流素子（５）は交流を直流に変換する働きをしており、図１に示すように４本の整流ダイオード（１０）で構成されたダイオードブリッジを用いてもよく、また図２に示すように１本の整流ダイオード（１０）で構成されていても本発明の目的を達成することができる。
【００１３】図１において、前記整流素子（５）の正出力端子には電流制限抵抗（８）の一端および平滑用コンデンサー（６）の正端子および直流電磁弁（７）の正端子が接続されており、前記整流素子（５）の負出力端子には定電圧ダイオード（９）のアノードおよび前記平滑用コンデンサー（６）の負端子および前記直流電磁弁（７）の負端子が接続されている。さらに前記電流制限抵抗（８）の他の一端が前記定電圧ダイオード（９）のカソードに接続されている。
【００１４】ここで平滑コンデンサー（６）は整流素子（５）によって整流された直流電流に残存する脈流成分を低減する働きを持ち、例えばアルミ電解コンデンサーなどを使用すればよく、その容量値は大きいほどよいが、実用的には数百μＦから数千μＦの間に選ぶとよい。図１の実施例では、部品数を少なくするために平滑コンデンサー（６）を１個使用しているが、好ましくは、図３に示すように平滑コンデンサー（６）と平滑抵抗（１３）を１個ずつ追加し、いわゆるπ型フィルターを付加すれば、前記脈流成分を低減する効果をさらに高めることができる。さらに好ましくは、図４に示すように従来技術によるシリーズレギュレーターなどの、いわゆる定電圧回路（１４）を付加することにより、前記脈流成分を低減する効果を一層高めることができる。
【００１５】また図１において、直流電磁弁（６）はその正端子と負端子の間に所定の直流電圧を印加すると内部のソレノイドバルブが駆動し、その結果、直流電磁弁（６）に接続されている流路の内部を流れる気体や液体などの流量を制御するものである。
【００１６】また図１において、電流制限抵抗（８）と定電圧ダイオード（９）が設けられている理由は、交流電源（１）には例えばＡＣ１００Ｖ商用電源などが使用されるが、その電圧値は必ずしも一定ではなくプラスマイナス１０％程度の変動誤差を有しており、例えばプラス１０％の最大電圧が交流電源（１）として印加された場合には直流電磁弁（６）に加わる直流電圧も通常よりも高くなり、場合によっては直流電磁弁（６）の最大許容印加電圧を超え、直流電磁弁（６）が焼損する危険が生ずるが、前記の如く電流制限抵抗（８）と定電圧ダイオード（９）を併設することによりこれを防止することができる。
【００１７】即ち、定電圧ダイオード（９）のツェナー電圧値を直流電磁弁（６）の最大許容印加電圧値よりも小さい適切な値に設定しておくことにより、直流電磁弁（６）に加わる直流電圧値が前記ツェナー電圧値を超えた場合に電流制限抵抗（８）の両端に電圧差が生じ、その結果、電流制限抵抗（８）と定電圧ダイオードに電流が流れ、直流電磁弁（６）に流れる電流の増加を防止することができる。
【００１８】本発明は、以上の構成によりなる電磁弁用電源装置であり、次にその動作原理について説明する。
【００１９】まず、図１において制御回路（１２）からの制御信号により電源スイッチ（２）が閉じられると交流電源（１）が印加され、交流電源（１）を起点として突入電流防止抵抗（３）、無極性コンデンサー（４）、整流素子（５）の交流入力端子、前記整流素子（５）の正出力端子、平滑コンデンサー（６）、整流素子（３）の負出力端子、整流素子（５）の他方の交流入力端子、交流電源（１）に渡る閉回路（１１）が形成される。
【００２０】電源スイッチ（２）を入れた瞬間は平滑コンデンサー（６）の内部に蓄積された電荷量はほぼ０であり電気的に短絡とみなされるので、もし突入電流防止抵抗（３）を設置しない場合には前記閉回路（１１）に大きな突入電流が流れ、整流素子（５）が破壊されることがあるが、突入電流防止抵抗（３）を設置することによりこれを未然に防ぐことができる。
【００２１】ここで、突入電流防止抵抗（３）として通常は単なる抵抗を用いるとよい。この抵抗の電気抵抗値を適切に選ぶと、電源スイッチ（２）を入れた瞬間はその電気抵抗により、前記閉回路（１１）に流れる突入電流値を整流素子（５）が破壊される限界電流値以下に制限することができる。ただし、前記抵抗は前記閉回路（１１）を流れる電流が定常値に達した後も電力の損失と発熱を伴うので、電力の損失と発熱があまり大きくならないよう考慮してその電気抵抗値の上限を決定するとよい。
【００２２】好ましくは、突入電流防止抵抗（３）として例えばパワーサーミスタを用いるとよい。パワーサーミスタは常温時の電気抵抗値が数百Ωから数十Ω程度と大きく、電流が流れ内部発熱するに従って電気抵抗値が数十Ωから数Ω程度に小さくなる性質を持つ。従って電源スイッチ（２）を入れた瞬間は突入電流防止抵抗（３）であるパワーサーミスタは電気抵抗値が大いので前記閉回路（１１）に流れる突入電流値を整流素子（５）が破壊される限界電流値以下に制限することができ、電流が流れ、時間がたつにつれパワーサーミスタの電気抵抗値が小さくなるので電力の損失と発熱を少なくすることができる。
【００２３】なお、前記突入電流防止抵抗（３）の設置位置は上記実施例に示された設置位置に限らず、前記閉回路（１１）のどの位置に設置されても同様の効果を有する。
【００２４】電源スイッチ（２）を入れた後、時間が経つにつれ平滑コンデンサー（６）に電荷が蓄えられ、その両端電圧は定常電圧Ｖに達する。定常電圧Ｖは直流電磁弁（６）の定格駆動電圧値とほぼ同じに設定される。定常電圧Ｖは無極性コンデンサー（４）の静電容量値を適切に選択することにより、自由に選択することができる。
【００２５】平滑コンデンサー（６）の両端電圧が定常電圧Ｖに達すると直流電磁弁（６）の両端電圧も同様に定常電圧Ｖに達するので、直流電磁弁（６）の内部のソレノイドバルブが駆動し、その結果、直流電磁弁（６）に接続されている流路の内部を流れる気体や液体などの流量を制御することができる。
なお、直流電磁弁（６）に使用される製品によっては定格駆動電圧値に達する前にソレノイドバルブが駆動するものもあるので、これを予め考慮して定常電圧Ｖを設定するとよい。
【００２６】以上の説明から明らかなように、本発明による電磁弁用電源装置は、大きな容積を占める電源トランスを使用せず、また部品数も少ないので小型で軽量な電磁弁用電源装置を安価に提供することができる。
【００２７】さらに本発明による電磁弁用電源装置は、高周波発振回路を持たず、またインダクタンスを持つコイル部品を使用していないので有害な電磁波ノイズを発生することがなく、安全な電磁弁用電源装置を提供することができる。
【０００２８】
【発明の効果】
本発明によれば、
（イ）大きな容積を占める電源トランスを使用せず、また部品数も少ないので小型で軽量な電磁弁用電源装置を安価に提供することができる。
（ロ）高周波発振回路を持たず、またインダクタンスを持つコイル部品を使用していないので有害な電磁波ノイズを発生することがなく、安全な電磁弁用電源装置を提供することができる。
などの効果を有する電磁弁用電源装置を提供する事ができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による電磁弁用電源装置の第１の例を示す回路図である。
【図２】本発明による電磁弁用電源装置の第２の例を示す回路図である。
【図３】本発明による電磁弁用電源装置の第３の例を示す回路図である。
【図４】本発明による電磁弁用電源装置の第４の例を示す回路図である。
【符号の説明】
１交流電源
２電源スイッチ
３突入電流防止抵抗
４無極性コンデンサー
５整流素子
６平滑用コンデンサー
７直流電磁弁
８電流制限抵抗
９定電圧ダイオード
１０整流ダイオード
１１閉回路
１２制御回路
１３平滑抵抗
１４定電圧回路

Claims

交流電源（１）の一端に電源スイッチ（２）の一端を接続し、前記電源スイッチ（２）の他方の一端に突入電流防止抵抗（３）の一端を接続し、前記突入電流防止抵抗（３）の他方の一端に無極性コンデンサー（４）の一端を接続し、前記無極性コンデンサー（４）の他方の一端に整流素子（５）の交流入力の一端を接続し、前記整流素子（５）の交流入力の他方の一端に前記交流電源（１）の他方の一端を接続し、前記整流素子（５）の正出力端子に電流制限抵抗（８）の一端および平滑用コンデンサー（６）の正端子および直流電磁弁（７）の正端子を接続し、前記整流素子（５）の負出力端子に定電圧ダイオード（９）のアノードおよび前記平滑用コンデンサー（６）の負端子および前記直流電磁弁（７）の負端子を接続し、前記電流制限抵抗（８）の他の一端を前記定電圧ダイオード（９）のカソードに接続してなることを特徴とする電磁弁用電源装置。
前記整突入電流防止抵抗（３）をパワーサーミスタとしたことを特徴とする請求項１記載の電磁弁用電源装置。