KR20090006013A - 솔레노이드 밸브 구동회로 및 솔레노이드 밸브 - Google Patents

솔레노이드 밸브 구동회로 및 솔레노이드 밸브 Download PDF

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요시타다 도이
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에스엠씨 가부시키 가이샤
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Abstract

전류검출회로(72)는, 솔레노이드 코일(12)에 흐르는 전류(I)에 따른 전압(Vd)에 근거하여 펄스신호(Sd)를 생성하여 스위치 제어부(40)의 PWM회로(60)에 상기 펄스신호(Sd)를 피드백시킨다. PWM회로(60)는, 상기 피드백된 펄스신호(Sd)와, 제1 전류값 또는 제2 전류값에 따른 전압값과의 비교에 근거하여, 소정의 듀티비를 갖는 펄스신호(Sr)를 생성하여 펄스공급부(64)에 공급한다. 펄스공급부(64)는, 펄스신호(Sr)를 제1 펄스신호(S1) 및/또는 제2 펄스신호(S2)로서 MOSFET(38)의 게이트단자(G)에 공급한다.
솔레노이드 밸브 구동회로, 솔레노이드 밸브, 솔레노이드 코일

Description

솔레노이드 밸브 구동회로 및 솔레노이드 밸브{SOLENOID VALVE DRIVING CIRCUIT AND SOLENOID VALVE}
본 발명은, 솔레노이드 밸브의 솔레노이드 코일에 제1의 전압을 인가하여 상기 솔레노이드 밸브를 구동시킨 후에, 상기 솔레노이드 코일에 제2의 전압을 인가하여 상기 솔레노이드 밸브의 구동상태를 유지시키는 솔레노이드 밸브 구동회로 및 상기 솔레노이드 밸브 구동회로를 갖는 솔레노이드 밸브에 관한 것이다.
종래, 유로 내 솔레노이드 밸브를 배치하고, 솔레노이드 밸브 구동회로로부터 상기 솔레노이드 밸브의 솔레노이드 코일에 전압을 인가하는 것에 의하여, 상기 솔레노이드 밸브가 상기 유로를 개폐하도록 통전(energize)되는 것이 널리 실행되어 왔었다. 이 경우, 상기 솔레노이드 밸브 구동회로로부터 상기 솔레노이드 코일에 제1의 전압을 인가하는 것에 의하여 상기 솔레노이드 밸브가 구동된 후에, 상기 솔레노이드 밸브 구동회로로부터 상기 솔레노이드 코일에 제2의 전압을 인가하는 것에 의하여 상기 솔레노이드 밸브의 구동상태가 유지된다.
최근, 적은 전력 소비로 상기 구동상태를 유지시키는 것이 요구되고 있다. 일본특허번호. 3777265 및 일본공개특허공보번호. 2006-308082에는, 상기 구동상태 가 유지되는 시간동안, 스위치부에 의해 전원과 상기 솔레노이드 코일 간 도통(conduction)을 제어한 결과로써, 상기 솔레노이드 코일의 통전 및 차단을 반복하여 실시하고, 이로 인해 보다 적은 전력소비로 상기 솔레노이드 밸브의 구동상태를 유지시키는 것이 제안되어 왔다.
그런데, 솔레노이드 코일에 흐르는 전류는, 상기 솔레노이드 코일의 온도변화에 기인한 상기 솔레노이드 코일내의 전기저항의 변화나, 솔레노이드 밸브 구동회로를 통하여 직류전원으로부터 상기 솔레노이드 코일에 인가되는 전원전압(제1의 전압 및 제2의 전압)의 시간적 변화나, 외부로부터 솔레노이드 밸브에 부여되는 진동 또는 충격 등의 여러가지 요인에 의하여 시간적으로 변동하기 쉽다. 그 때문에, 상기 솔레노이드 밸브의 구동상태를 유지시키는 시간대 내에서, 상기의 다양한 요인들에 기인하여 상기 솔레노이드 밸브가 정지하는 것을 방지하도록, 상기 구동상태를 유지시키기 위한 최소 필요 전류에 상기 전술한 다양한 요인들을 고려한 전류를 중첩한다. 이에 따라, 상기의 다양한 요인들이 발생하지 않아도, 상기 요인들을 고려한 전류가 상기 솔레노이드에 여전히 흐르기 때문에, 상기 솔레노이드 밸브 구동회로 및 상기 솔레노이드 밸브의 전력 축적이 증진될 수 없다.
또, 상기 솔레노이드 코일에 흐르는 전류가 커지기 때문에, 상기 구동상태를 유지시킨 후에 상기 솔레노이드 밸브의 구동을 정지시킬 때에, 해당 솔레노이드 밸브를 단시간에 정지시킬 수는 없다.
또한, 다른 전원전압을 가진 복수의 직류전원이 상기 솔레노이드 밸브의 사용자 측에 준비되어 사용되는 경우에, 제조자 측에서는, 동일한 유로의 개폐에 대 하여 대략 동일한 성능을 갖는 솔레노이드 밸브 구동회로 및 솔레노이드 밸브가 있다 하더라도, 다양한 전원전압의 차이에 상응하는 솔레노이드 밸브 구동회로 및 상기 솔레노이드 밸브를 개별적으로 만들 필요가 있기 때문에, 제조 비용이 증가하기 쉽다.
또, 상대적으로 높은 전원전압(예를 들면, 24V)의 경우에 대응하는 솔레노이드 밸브 구동회로 및 솔레노이드 밸브의 소비전력은, 상대적으로 낮은 전원전압(예를 들면, 12V)에 대응하는 솔레노이드 밸브 구동회로 및 솔레노이드 밸브의 소비전력보다도 크기 때문에, 상대적으로 높은 전원전압의 직류전원을 구비한 사용자 측에서는, 솔레노이드 밸브 구동회로 및 솔레노이드 밸브의 전력 절약이 이루어질 수 없다.
본 발명은, 일거에, 전력 소비 감소, 솔레노이드 밸브의 신속한 구동제어 및 비용 저감을 동시에 실현할 수 있는 솔레노이드 밸브 구동회로 및 솔레노이드 밸브를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명에 의하면, 솔레노이드 밸브의 솔레노이드 코일에 제1의 전압을 인가하여 상기 솔레노이드 밸브를 구동시킨 후에, 상기 솔레노이드 코일에 제2의 전압을 인가하여 상기 솔레노이드 밸브의 구동상태를 유지시키는 솔레노이드 밸브 구동회로에 있어서, 상기 솔레노이드 밸브 구동 회로는,
직류전원과 상기 솔레노이드 코일에 전기적으로 각각 접속되고, 또한 스위치 제어부, 스위치부 및 전류검출부를 구비하며, 상기 전류검출부는, 상기 솔레노이드 코일에 흐르는 전류를 검출하고, 검출결과를 전류 검출값으로 상기 스위치 제어부에 출력하고,
상기 스위치 제어부는, 소정의 기동전류값 및 상기 전류검출값의 비교에 근거하는 제1 펄스신호와, 소정의 보유전류값 및 상기 전류검출값의 비교에 근거하는 제2 펄스신호를 생성하여 상기 스위치부에 공급하고,
상기 스위치부는, 상기 제1 펄스신호가 공급되는 시간동안, 상기 직류전원의 전원전압을 상기 제1의 전압으로서 상기 솔레노이드 코일에 인가하고, 상기 제2 펄스신호가 공급되는 시간동안, 상기 전원전압을 상기 제2의 전압으로서 상기 솔레노 이드 코일에 인가한다.
여기서, 상기 솔레노이드 밸브를 구동시키는 시간동안, 상기 솔레노이드 밸브를 구성하는 가동코어(플랜저)및 상기 플랜저의 선단에 장착된 밸브 플러그를 구동시키기 위하여 필요한 기전력(시동력)과 상기 솔레노이드 밸브의 구동상태를 유지시키는 시간동안, 상기 플랜저 및 상기 밸브 플러그를 소정위치에 유지(보유)시키기 위하여 필요한 기전력(보유력)은, 상기 솔레노이드 코일의 권 (turns)수와 상기 솔레노이드 코일에 흐르는 전류를 곱한 값(각각의 기전력 = 상기 권수 × 상기 전류)이다. 따라서, 상기 솔레노이드 밸브를 구동시키기 위하여 필요한 기동력과, 상기 구동상태를 유지시키기 위하여 최소한으로 필요한 보유력과, 상기 권수를 추측하는 것은 이미 알려졌으며, 상기 기동력에 따른 최적 전류(기동전류값)와, 상기 보유력에 따른 최적 전류값(보유전류값)은 쉽게 산출될 수가 있다.
또, 상기 스위치 제어부로부터 상기 스위치부에, 제1 펄스신호 또는 제2 펄스신호가 공급되는 시간에는, 상기 전원전압이 상기 제1의 전압 또는 상기 제2의 전압으로서 상기 솔레노이드 코일에 인가되고, 이로 인해, 상기 직류전원으로부터 상기 솔레노이드 코일에 전력공급이 이루어지기 때문에, 상기 솔레노이드 코일에 흐르는 전류는 증가한다. 한편, 상기 스위치 제어부로부터 상기 스위치부로의 상기 제1 펄스신호 또는 상기 제2 펄스신호의 공급이 정지되는 시간에는, 상기 전력공급이 정지하기 때문에, 상기 솔레노이드 코일에 흐르는 전류는 감소한다. 따라서, 상기 스위치부에 대한 상기 제1 펄스신호 및 상기 제2 펄스신호의 공급을 시간적으로 제어하는 것에 의해, 상기 솔레노이드 코일에 흐르는 전류를 소망하는 전류값(상기 기동력에 최적의 기동전류값 및 상기 보유력에 최적의 보유전류값)으로 유지할 수 있다.
본 발명에서는, 상기 솔레노이드 코일에 흐르는 전류를 상기 전류검출부가 검출하며, 그 전류검출값을 상기 스위치 제어부에 피드백시킨다. 상기 스위치 제어부에서는, 상기 기동력에 따른 최적의 전류값으로서 상기 기동전류값과, 상기 피드백 전류검출값의 비교에 근거하여, 상기 제1 펄스신호를 생성하고, 상기 보유력에 따른 최적의 전류값으로서 상기 보유전류값과, 상기 피드백 전류검출값의 비교에 근거하여, 상기 제2 펄스신호를 생성한다. 상기 스위치부는, 상기 제1 펄스신호의 펄스폭에 따른 시간만큼 상기 솔레노이드 코일에 상기 제1의 전압을 인가시키거나 상기 제2 펄스신호의 펄스폭에 따른 시간만큼 상기 솔레노이드 코일에 상기 제2의 전압을 인가한다.
즉, 상기 솔레노이드 밸브를 구동시키는 시간동안, 상기 스위치 제어부는, 상기 전류검출값이 상기 기동력에 따른 상기 기동전류값으로 되도록 상기 제1 펄스신호를 생성하고, 이 제1 펄스신호를 상기 스위치부에 공급하며, 그로써 상기 스위치부는, 상기 제1 펄스신호의 펄스폭에 근거하여 상기 솔레노이드 코일로의 상기 제1의 전압의 인가시간을 제어한다. 이로 인해, 상기 솔레노이드 코일에 흐르는 전류가 상기 기동력에 따른 상기 기동전류값으로 유지되며, 상기 전류에 기인한 상기 기동력이 상기 플랜저 및 상기 밸브 플러그에 부세된다.
구체적으로, 상기 솔레노이드 밸브의 사용자 측에 있어서, 상대적으로 높은 전원전압(예를 들면, 24V)의 직류전원이 미리 준비되고, 상기 직류전원에 대하여 상대적으로 낮은 전원전압(예를 들면, 12V)을 사용하는 솔레노이드 밸브를 상기 직류전원에 적용하는 경우에는, 상기 기동전류값이 상기 솔레노이드 코일에 흐르는 전류의 정격값(정격전류) 이하로 설정된다. 그 다음으로 상기 전류검출값이 상기 설정된 기동전류값이 되도록 상기 제1 펄스신호의 펄스폭을 조정하면, 상기 솔레노이드 밸브를 구동시키는 시간대 동안에 상기 솔레노이드 코일에 흐르는 전류는, 상기 기동전류값으로 유지되기 때문에, 상기 상대적으로 높은 전원전압의 직류전원을 준비하고 있는 사용자 측에서도, 상기 솔레노이드 밸브 구동회로 및 상기 솔레노이드 밸브의 전력 절약을 이룰 수 있다. 이 경우, 상기 솔레노이드 코일에는, 상기 상대적으로 높은 전원전압이 상기 제1의 전압으로서 인가되기 때문에, 상기 솔레노이드 밸브를 보다 단시간에 구동시키는 것이 가능하다.
상술한 바와 같이, 상기 스위치 제어부에 있어서 상기 제1 펄스신호의 펄스폭을 조정하는 것에 의해, 상기 솔레노이드 코일에 흐르는 전류를 상기 정격전류 이하의 기동전류값으로 유지할 수가 있다. 따라서, 제조자 측에서는, 사용자 측에서 제공된 직류전원으로부터 상기 솔레노이드 코일에 공급되는 전원전압의 차이에 대한 우려없이, 상기 상대적으로 낮은 전원전압에 맞춰서 솔레노이드 밸브 구동회로 및 솔레노이드 밸브를 공용화하고, 상기 공용화한 솔레노이드 밸브 구동회로 및 솔레노이드 밸브를 제공하는 것에 의해 비용이 저감될 수 있다.
따라서, 본 발명으로, 상기 솔레노이드 밸브를 구동시키는 시간동안, 상기 전류검출부로부터 상기 스위치 제어부에 피드백된 전류검출값 및 상기 기동전류값의 비교에 근거하여, 상기 제1 펄스신호를 생성하는 것에 의해, 상기 솔레노이드 밸브 구동회로 및 상기 솔레노이드 밸브의 전력 절약, 공용화 및 비용의 저감과, 상기 솔레노이드 밸브의 신속한 구동제어를 실현하는 것이 가능해진다.
한편, 상기 솔레노이드 밸브의 구동상태를 유지시키는 시간동안, 상기 스위치 제어부는, 상기 전류검출값이 상기 보유력에 따른 상기 보유전류값으로 되도록 상기 제2 펄스신호를 생성하여, 이 제2 펄스신호를 상기 스위치부에 공급하고, 상기 스위치부는, 상기 제2 펄스신호의 펄스폭에 근거하여, 상기 솔레노이드 코일로의 상기 제2의 전압의 인가시간을 제어한다. 이에 의하여, 상기 솔레노이드 코일에 흐르는 전류가 상기 보유력에 따른 상기 보유전류값으로 유지되며, 상기 플랜저 및 상기 밸브 플러그에는, 상기 전류에 기인한 상기 보유력이 부세된다.
따라서, 본 발명으로, 상기 솔레노이드 밸브의 구동상태를 유지시키는 시간동안, 상기 전류검출부로부터 상기 스위치 제어부에 피드백된 상기 전류검출값과, 상기 보유전류값의 비교에 근거하여, 상기 제2 펄스신호를 생성하는 것에 의하여, 상기 솔레노이드 밸브의 구동상태를 보다 적은 전력 소비로 유지시킬 수 있으며 더 나아가, 상기 솔레노이드 밸브를 단시간으로 정지시킬 수 있다.
또, 상기 전류검출값을 상기 스위치 제어부에 피드백시키는 것으로, 상기 솔레노이드 코일의 온도변화에 의한 상기 솔레노이드 코일내의 전기 저항의 변화나 상기 전원전압의 변화에 기인하여 상기 전류가 시간적으로 변동하여도, 이 변동에 따라서 상기 제2 펄스신호가 생성되고, 상기 전기저항 및 상기 전원전압의 변화 등의 사용환경의 변화에 대응 가능한 솔레노이드 밸브 구동회로 및 솔레노이드 밸브를 실현할 수가 있다.
이와 같이, 본 발명으로, 상기 솔레노이드 밸브 구동회로 및 상기 솔레노이드 밸브의 전력 소비의 저감과, 상기 솔레노이드 밸브의 신속한 구동제어와, 상기 솔레노이드 밸브 구동회로 및 상기 솔레노이드 밸브의 비용 저감을 모두 일거에 실현할 수 있다.
여기서, 상기 스위치 제어부는,
단일펄스를 생성하는 단일펄스 발생회로와,
상기 솔레노이드 밸브를 구동시키는 시간동안, 상기 기동전류값 및 상기 전류검출값의 비교에 근거한 상기 단일펄스의 펄스폭보다 짧은 펄스폭을 가지는 제1 단(short)펄스를 생성하고, 상기 솔레노이드 밸브의 구동상태를 유지시키는 시간동안, 상기 보유전류값 및 상기 전류검출값의 비교에 근거한 상기 제1 단펄스의 펄스폭보다 짧은 펄스폭을 가지는 제2 단펄스를 생성하는 단펄스 발생회로와,
상기 솔레노이드 밸브를 구동시키는 시간동안, 상기 단일펄스를 상기 제1 펄스신호로서 상기 스위치부에 공급한 후에 상기 제1 단펄스를 상기 제1 펄스신호로서 상기 스위치부에 공급하고, 상기 솔레노이드 밸브의 구동상태를 유지시키는 시간동안, 상기 제2 단펄스를 상기 제2 펄스신호로서 상기 스위치부에 공급하는 펄스공급부를 포함하는 것이 바람직하다.
이 경우, 상기 솔레노이드 밸브를 구동시키는 시간동안, 상기 스위치부는, 상기 단일펄스의 펄스폭에 따른 시간만큼 상기 전원전압을 상기 제1의 전압으로서 상기 솔레노이드 코일에 인가시킨 후에, 상기 제1 단펄스의 펄스폭에 따른 시간만큼 상기 제1의 전압을 상기 솔레노이드 코일에 인가한다. 이 결과, 상기 솔레노이 드 밸브를 구동시키는 시간동안, 상기 솔레노이드 코일에 흐르는 전류는, 상기 단일펄스의 펄스폭에 따른 시간내에서 상기 기동전류값까지 상승시킨 후에, 상기 제1 단펄스에 근거하는 상기 스위치부의 스위칭 동작에 의하여 상기 기동전류값으로 유지된다. 이로 인해, 상기 솔레노이드 밸브 구동회로 및 상기 솔레노이드 밸브는 공용으로 만들어질 수 있으며, 비용이 용이하게 저감될 수 있다. 특히, 상기 전원전압이 상대적으로 높은 직류전원을 상기 솔레노이드 밸브 구동회로를 통하여 상기 솔레노이드 코일에 전기적으로 접속하여 상기 솔레노이드 밸브를 구동시키는 경우에는, 상기 솔레노이드 밸브를 보다 단시간에 구동시킬 수 있다. 또, 상기 솔레노이드 코일에 흐르는 전류를 상기 기동전류값으로 유지하는 것에 의하여, 과전압(서지에너지)의 입력에 기인한 상기 솔레노이드 밸브 구동회로 및 상기 솔레노이드 밸브의 의도되지 않은 오작동을 확실히 방지할 수 있다.
한편, 상기 솔레노이드 밸브의 구동상태를 유지시키는 시간동안, 상기 제2 단펄스를 상기 제2 펄스신호로서 상기 스위치부에 공급하는 것에 의하여, 보다 적은 소비전력으로 상기 솔레노이드 밸브의 구동상태를 유지시킬 수 있으며, 더 나아가, 상기 솔레노이드 밸브를 단시간에 정지시킬 수 있다.
그러므로, 상기 스위치 제어부는, 상기의 구성에 대신하여,
단일펄스를 생성하는 단일펄스 발생회로와,
상기 솔레노이드 밸브를 구동시키는 시간동안, 상기 기동전류값 및 상기 전류검출값의 비교에 근거한 상기 단일펄스의 펄스폭보다 짧은 펄스폭을 가지는 제1 반복펄스를 생성하고, 상기 솔레노이드 밸브의 구동상태를 유지시키는 시간동안, 상기 보유전류값 및 상기 전류검출값의 비교에 근거한 상기 제1 반복펄스의 펄스폭보다 짧은 펄스폭을 가지는 제2 반복펄스를 생성하는 반복펄스 생성회로와,
상기 솔레노이드 밸브를 구동시키는 시간동안, 상기 단일펄스를 상기 제1 펄스신호로서 상기 스위치부에 공급한 이후에 상기 제1 반복펄스를 상기 제1 펄스신호로서 상기 스위치부에 공급하고, 상기 솔레노이드 밸브의 구동상태를 유지시키는 시간동안, 상기 제2 반복펄스를 상기 제2 펄스신호로서 상기 스위치부에 공급하는 펄스공급부를 포함하는 것이 바람직할 것이다.
이 경우, 상기 솔레노이드 밸브를 구동시키는 시간동안, 상기 스위치부는, 상기 단일펄스를 펄스폭에 따른 시간만큼 상기 전원전압을 상기 제1의 전압으로서 상기 솔레노이드 코일에 인가시킨 후에, 상기 제1 반복펄스의 펄스폭에 따른 시간만큼 상기 제1의 전압을 상기 솔레노이드 코일에 인가한다. 이 결과, 상기 솔레노이드 밸브를 구동시키는 시간동안, 상기 솔레노이드 코일에 흐르는 전류는, 상기 단일펄스의 펄스폭에 따른 시간내에서 상기 기동전류값까지 상승시킨 후에, 상기 제1 반복펄스에 근거하는 상기 스위치부의 스위칭 동작에 의하여, 상기 기동전류값으로 유지된다. 이 경우에도, 공용으로 만들어질 수 있고 비용이 용이하게 저감될 수 있으며, 또한 상기 전원전압이 상대적으로 높은 직류전원을 상기 솔레노이드 밸브 구동회로를 통하여 상기 솔레노이드 코일에 전기적으로 접속하여 상기 솔레노이드 밸브를 구동시키는 경우에는, 상기 솔레노이드 밸브를 보다 단시간에 구동시킬 수가 있다. 또, 상기 솔레노이드 코일에 흐르는 전류를 상기 기동전류값으로 유지시키는 것에 의하여, 과전압(서지에너지)의 입력에 기인한 상기 솔레노이드 밸브 구동회로 및 상기 솔레노이드 밸브의 의도하지 않은 오작동을 확실하게 방지할 수 있다.
한편, 상기 솔레노이드 밸브의 구동상태를 유지시키는 시간동안, 상기 제2 반복펄스를 상기 제2 펄스신호로서 상기 스위치부에 공급하는 것에 의하여, 보다 적은 전력 소비로 상기 솔레노이드 밸브의 구동상태를 유지시킬 수 있으며, 더 나아가 상기 솔레노이드 밸브를 단시간에 정지시킬 수 있다.
따라서, 상기 스위치 제어부를 상기한 각 구성으로 형성하는 것에 의해, 상기 솔레노이드 밸브 구동회로 및 상기 솔레노이드 밸브의 공용화 및 비용 저감과, 상기 솔레노이드 밸브의 단시간에서의 구동과, 상기 솔레노이드 밸브 구동회로 및 상기 솔레노이드 밸브의 전력 절약과, 상기 솔레노이드 밸브의 단시간 내 정지를 용이하게 실현할 수가 있다.
상술한 발명으로, 솔레노이드 밸브를 구동시키는 시간동안, 기동전류값 및 전류검출값의 비교에 근거하여 제1 펄스신호의 공급을 시간적으로 제어하고, 한편, 상기 솔레노이드 밸브의 구동상태를 유지시키는 시간동안, 보유전류값 및 상기 전류검출값의 비교에 근거하여 제2 펄스신호의 공급을 시간적으로 제어하고 있다.
상기와 같은 전류검출값에 근거한 시간적 제어는 상기 솔레노이드 밸브를 구동시키는 시간대에만, 또는 대안적으로, 상기 솔레노이드 밸브의 구동상태를 유지시키는 시간대에서만 실시할 수도 있다.
좀 더 구체적으로, 상기 솔레노이드 밸브를 구동시키는 시간대에만, 전류검출값에 근거한 시간적 제어를 실시시키기 위한 솔레노이드 밸브 구동회로의 구성은 다음과 같다.
즉, 솔레노이드 밸브의 솔레노이드 코일에 제1의 전압을 인가하여 상기 솔레노이드 밸브를 구동시킨 후에, 상기 솔레노이드 코일에 제2의 전압을 인가하여 상기 솔레노이드 밸브의 구동상태를 유지시키는 솔레노이드 밸브 구동회로에 있어서, 상기 솔레노이드 밸브 구동회로는,
직류전원과 상기 솔레노이드 코일에 전기적으로 각각 접속되고, 또한 스위치 제어부, 스위치부 및 전류검출부를 구비하며,
상기 전류검출부는, 상기 솔레노이드 코일에 흐르는 전류를 검출하고, 검출결과를 전류검출값으로 하여 상기 스위치 제어부에 출력하고,
상기 스위치 제어부는, 소정의 기동전류값 및 상기 전류검출값의 비교에 근거하는 제1 펄스신호와, 소정의 제2 펄스신호를 생성하여 상기 스위치부에 공급하고,
상기 스위치부는, 상기 제1 펄스신호가 공급되는 시간동안, 상기 직류전원의 전원전압을 상기 제1의 전압으로서 상기 솔레노이드 코일에 인가하고, 한편, 상기 제2 펄스신호가 공급되는 시간동안, 상기 전원전압을 상기 제2의 전압으로서 상기 솔레노이드 코일에 인가한다.
이 경우, 바람직하게, 상기 스위치 제어부는,
단일펄스를 생성하는 단일펄스 발생회로와,
상기 솔레노이드 밸브를 구동시키는 시간동안, 상기 기동전류값 및 상기 전류검출값의 비교에 근거한 상기 단일펄스의 펄스폭보다 짧은 펄스폭을 가지는 제1 단펄스를 생성하고, 상기 솔레노이드 밸브의 구동상태를 유지시키는 시간동안, 상기 제1 단펄스의 펄스폭보다 짧은 펄스폭을 가지는 소정의 제2 단펄스를 생성하는 단펄스 생성회로와,
상기 솔레노이드 밸브를 구동시키는 시간동안, 상기 단일펄스를 상기 제1 펄스신호로서 상기 스위치부에 공급시킨 후에 상기 제1 단펄스를 상기 제1 펄스신호로서 상기 스위치부에 공급하고, 상기 솔레노이드 밸브의 구동상태를 유지시키는 시간대에서는 상기 제2 단펄스를 상기 제2 펄스신호로서 상기 스위치부에 공급하는 펄스공급부를 포함한다.
또, 상기 스위치 제어부는, 상기 구성을 대신하여,
단일펄스를 생성하는 단일펄스 발생회로와,
상기 솔레노이드 밸브를 구동시키는 시간동안, 상기 기동전류값 및 상기 전류검출값의 비교에 근거한 상기 단일펄스의 펄스폭보다 짧은 펄스폭을 가지는 제1 반복펄스를 생성하고, 상기 솔레노이드 밸브의 구동상태를 유지시키는 시간동안, 상기 제1 반복펄스의 펄스폭보다 짧은 펄스폭을 가지는 소정의 제2 반복펄스를 생성하는 반복펄스 발생회로와,
상기 솔레노이드 밸브를 구동시키는 시간동안, 상기 단일펄스를 상기 제1 펄스신호로서 상기 스위치부에 공급한 후에 상기 제1 반복펄스를 상기 제1 펄스신호로서 상기 스위치부에 공급하고, 상기 솔레노이드 밸브의 구동상태를 유지시키는 시간동안, 상기 제2 반복펄스를 상기 제2 펄스신호로서 상기 스위치부에 공급하는 펄스공급부를 바람직하게 포함할 수도 있다.
이와 같이, 솔레노이드 밸브를 구동시키는 시간대에만, 전류검출값에 근거하는 시간적 제어를 실시한 경우에서도, 상기 시간적 제어에 대한 상술한 효과가 용이하게 얻어질 수 있다.
한편, 솔레노이드 밸브의 구동상태를 유지시키는 시간대에만, 전류검출값에 근거하는 시간적 제어를 실시시키기 위한 솔레노이드 밸브 구동회로의 구성은 다음과 같다.
즉, 솔레노이드 밸브의 솔레노이드 코일에 제1의 전압을 인가하여 상기 솔레노이드 밸브를 구동시킨 후에, 상기 솔레노이드 코일에 제2의 전압을 인가하여 상기 솔레노이드 밸브의 구동상태를 유지시키는 솔레노이드 밸브 구동회로에 있어서, 상기 솔레노이드 밸브 구동회로는,
직류전원과 상기 솔레노이드 코일에 전기적으로 각각 접속되고, 또한 스위치 제어부, 스위치부 및 전류검출부를 구비하며,
상기 전류검출부는, 상기 솔레노이드 코일에 흐르는 전류를 검출하고, 검출결과를 전류검출값으로 하여 상기 스위치 제어부에 출력하고,
상기 스위치 제어부는, 소정의 제1 펄스신호와, 소정의 보유전류값 및 상기 전류검출값의 비교에 근거하는 제2 펄스신호를 생성하여 상기 스위치부에 공급하고, 그리고
상기 스위치부는, 상기 제1 펄스신호가 공급되는 시간동안, 상기 직류전원의 전원전압을 상기 제1의 전압으로서 상기 솔레노이드 코일에 인가하고, 상기 제2 펄스신호가 공급되는 시간동안, 상기 전원전압을 상기 제2의 전압으로서 상기 솔레노 이드 코일에 인가한다.
이 경우, 바람직하게, 상기 스위치 제어부는,
단일펄스를 생성하는 단일펄스 발생회로와,
상기 보유전류값 및 상기 전류검출값의 비교에 근거한 상기 단일펄스의 펄스폭보다 짧은 펄스폭을 가지는 단펄스를 생성하는 단펄스 발생회로와, 그리고
상기 솔레노이드 밸브를 구동시키는 시간동안, 상기 단일펄스를 상기 제1 펄스신호로서 상기 스위치부에 공급하고, 상기 솔레노이드 밸브의 구동상태를 유지시키는 시간동안, 상기 단펄스를 상기 제2 펄스신호로서 상기 스위치부에 공급하는 펄스공급부를 포함한다.
또, 상기 구성을 대신하여, 상기 스위치 제어부는,
단일펄스를 생성하는 단일펄스 발생회로와,
상기 보유전류값 및 상기 전류검출값의 비교에 근거한 상기 단일펄스의 펄스폭보다 짧은 펄스폭을 가지는 반복펄스를 생성하는 반복펄스 발생회로와,
상기 솔레노이드 밸브를 구동시키는 시간동안, 상기 단일펄스를 상기 제1 펄스신호로서 상기 스위치부에 공급하고, 상기 솔레노이드 밸브의 구동상태를 유지시키는 시간동안, 상기 반복펄스를 상기 제2 펄스신호로서 상기 스위치부에 공급하는 펄스공급부를 바람직하게 포함한다.
이와 같이, 솔레노이드 밸브의 구동상태를 유지시키는 시간대에만, 전류검출값에 근거하는 시간적 제어를 실시한 경우에서도, 상기 시간적 제어에 대한 상술한 효과가 용이하게 얻어진다.
또, 앞선 발명들 각각에 있어서, 바람직하게, 상기 스위치 제어부는, 상기 솔레노이드 밸브의 진동을 검출하는 진동검출부로부터의 진동검출값에 근거하여 상기 제2 펄스신호의 펄스폭을 조정한다.
전력 절약화를 꾀하기 위하여 상기 보유력을 저감하면, 상기 솔레노이드 밸브의 진동에 기인하여 해당 솔레노이드 밸브가 정지하는 것이 상정된다. 그러나, 상기 스위치 제어부를 상기 언급한 구성으로 제공함에 의해, 상기 진동에 의하여 상기 솔레노이드 코일에 흐르는 상기 전류가 시간적으로 변동하여도, 상기 변동에 따라서 상기 펄스폭을 조정하는 것에 의하여, 상기 진동이 개입된 변화에 대응 가능한 솔레노이드 밸브 구동회로 및 솔레노이드 밸브를 실현할 수 있다.
구체적으로, 상기 구동상태가 유지되는 시간동안, 외부에서부터 상기 솔레노이드 밸브에 부여되는 진동이나 충격 등에 기인한 상기 솔레노이드 밸브 내의 진동에 의하여 상기 솔레노이드 밸브가 정지상태에 이를 우려가 있는 경우에는, 상기 펄스폭을 길게 하여, 상기 솔레노이드 코일에 흐르는 전류(상기 보유전류값)를 증가시키는 것에 의하여, 상기 솔레노이드 밸브 내의 상기 플랜저 및 상기 밸브 플러그의 보유력을 증대시키고, 상기 솔레노이드 밸브가 정지상태에 이르는 것을 확실히 방지할 수가 있다.
이와 같이, 본 발명으로, 높은 보유력이 필요한 경우에만 상기 전류(상기 보유전류값)가 커지도록 상기 펄스폭을 길게 설정할 수가 있기 때문에, 상기 솔레노이드 밸브 구동회로 및 상기 솔레노이드 밸브의 전력 절약이 효율적으로 실시될 수 있다.
또, 바람직하게, 상기 솔레노이드 밸브 구동회로는,
상기 전류검출값에 근거하여 상기 솔레노이드 밸브의 1회의 동작주기내에서 상기 솔레노이드 코일의 통전 시간을 산출하는 통전시간 산출부와,
상기 통전시간을 저장하는 통전시간 기억부와,
상기 통전시간 기억부에 저장된 각각의 별개 통전시간으로부터 상기 솔레노이드 코일의 총 통전시간을 산출하고, 상기 총 통전시간이 소정의 제1 통전시간을 상회하는지에 대한 여부를 판정하는 통전시간 판정부를 더 포함하며,
상기 통전시간 판정부는, 상기 총 통전시간이 상기 제1 통전시간을 상회한 것으로 판정했을 경우에, 상기 제1 펄스신호의 펄스폭의 변경을 지시하는 펄스폭 변경신호를 상기 스위치 제어부에 출력하고,
상기 스위치 제어부는, 상기 펄스폭 변경신호에 근거하여 상기 제1 펄스신호의 펄스폭을 연장한다.
이로 인해, 상기 솔레노이드 밸브를 장기간 사용하는 것으로 해당 솔레노이드 밸브의 구동성능이 저하한 경우에도, 상기 솔레노이드 밸브의 상기 총 통전시간이 상기 제1 통전시간을 초과하였을 때, 상기 제1 펄스신호의 펄스폭을 길게 설정하는 것에 의하여, 상기 솔레노이드 코일에 흐르는 전류(기동전류값)가 커져서 상기 기동력을 증대시킬 수 있으므로, 상기 솔레노이드 밸브의 구동제어를 효율적으로 실시할 수가 있다.
이 경우, 바람직하게, 상기 통전시간 판정부는, 상기 총 통전시간이 상기 제1 통전시간보다도 길게 설정된 제2 통전시간을 상회한 것으로 판정했을 경우에, 상 기 솔레노이드 밸브가 사용기한에 이른 것을 통지하는 사용기한 통지신호를 외부에 출력한다.
이로 인해, 상기 사용기한에 이른 상기 솔레노이드 밸브를 신속하게 교환하는 것이 가능해지며, 때문에, 상기 솔레노이드 밸브의 사용기한(수명)에 대한 신뢰성이 향상한다.
또, 상기 구성을 대신하여, 상기 솔레노이드 밸브 구동회로는 바람직하게,
상기 전류검출값에 근거하여 상기 솔레노이드 밸브가 작동중인 것을 검출하는 솔레노이드 밸브 동작검출부와,
상기 솔레노이드 밸브 동작검출부에서의 검출결과를 저장하는 검출결과 기억부와,
상기 검출결과 기억부에 저장된 각 검출결과로부터 상기 솔레노이드 밸브의 누적동작횟수를 산출하고, 상기 누적동작횟수가 소정의 제1 동작횟수를 초과하는지에 대한 여부를 판정하는 누적동작횟수 판정부를 더 포함하며,
상기 누적동작횟수 판정부는, 상기 누적동작횟수가 상기 제1 동작횟수를 초과한 것으로 판정했을 경우에, 상기 제1 펄스신호의 펄스폭의 변경을 지시하는 펄스폭 변경신호를 상기 스위치 제어부에 출력하고,
상기 스위치 제어부는, 상기 펄스폭 변경신호에 근거하여 상기 제1 펄스신호의 펄스폭을 연장한다.
상기 솔레노이드 밸브의 누적동작횟수가 상기 제1 동작횟수를 초과했을 때에 상기 제1 펄스신호의 펄스폭을 연장하면, 상기 솔레노이드 코일에 흐르는 전류(기 동전류값)가 커지게 되어 상기 기동력을 증대시키는 것이 가능하게 되기 때문에, 상기 솔레노이드 밸브의 구동제어를 효율적으로 실시할 수가 있다.
이 경우, 상기 누적동작횟수 판정부는, 상기 누적동작횟수가 상기 제1 동작횟수보다도 많게 설정된 제2 동작횟수를 상회한 것으로 판정했을 경우에, 상기 솔레노이드 밸브가 사용기한에 이른 것을 통지하는 사용기한 통지신호를 외부에 출력하는 것이 바람직하다.
이로 인해, 상기 사용기한에 이른 상기 솔레노이드 밸브를 신속하게 교환하는 것이 가능해지며, 때문에, 상기 솔레노이드 밸브의 사용기한(수명)에 대한 신뢰성이 향상한다.
또, 상기 솔레노이드 밸브 구동회로는,
상기 솔레노이드 밸브를 구동시키는 시간동안 상기 전류검출값의 감소를 감시하는 전류검출값 감시부를 더 포함하며,
상기 전류검출값 감시부는, 상기 솔레노이드 밸브의 구동개시시부터 상기 전류검출값이 감소하기까지의 시간이 소정의 설정시간보다도 길어진 것을 판정했을 때에, 상기 전류검출값이 감소하기까지의 시간에 시간지연이 발생한 것을 통지하는 시간지연 통지신호를 외부에 출력한다.
이로 인해, 상기 전류검출값이 감소하기까지의 시간이 길어져서 구동성능이 저하한 솔레노이드 밸브를 신속하게 교환하는 것이 가능해진다. 즉, 상기 구성을 가진 상기 솔레노이드 밸브 구동회로를 제공함에 의해, 상기 솔레노이드 밸브를 구동시키는 시간동안 솔레노이드 밸브의 응답에 근거하여, 솔레노이드 밸브의 사용기 한(수명)의 검출을 효율적으로 실시할 수가 있다.
또, 바람직하게, 상기 솔레노이드 밸브 구동회로는, 상기 솔레노이드 코일들 통해 상기 전류가 흘렀을 때에 발광가능한 발광다이오드를 더 포함하며, 상기 직류전원에 대하여, 상기 발광다이오드 및 상기 스위치 제어부의 직렬회로와, 상기 솔레노이드 코일이 전기적으로 병렬접속된다.
종래는, 상기 발광다이오드와 상기 발광다이오드를 발광시키기 위한 전류제어저항으로 구성된 일련의 직렬회로를 상기 직류전원 및 상기 솔레노이드 코일에 대하여 전기적으로 병렬접속시켰다. 본 발명에서는, 상기 전류제한 저항을 대신하여, 상기 스위치 제어부와 상기 발광다이오드와의 상기 직렬회로를 상기 직류전원 및 상기 솔레노이드 코일에 대하여 전기적으로 병렬 접속시킴으로써 본래, 상기 전류제한 저항이 소비하는 전기에너지를 이용하여 상기 스위치 제어부를 동작시키기 때문에, 에너지 이용 효율이 높은 솔레노이드 밸브 구동회로를 실현할 수가 있다.
또, 상기 솔레노이드 밸브 구동회로는, 상기 솔레노이드 밸브의 구동개시시에 상기 스위치 제어부에 흐르는 돌입전류가 상기 솔레노이드 코일에 흐르는 전류의 최대값을 하회하도록 조정가능한 저항기를 더 포함하며, 상기 직류전원에 대하여, 상기 저항기 및 상기 스위치 제어부의 직렬회로와, 상기 솔레노이드 코일이 전기적으로 병렬 접속되어 있다.
이에 의하여, 상기 스위치 제어부를 상기 돌입전류로부터 확실하게 보호하는 것이 가능해지고, 상기 상대적으로 높은 전원전압의 직류전원에 대해서도 상기 솔 레노이드 밸브를 용이하게 적용할 수 있다. 또, 상기 돌입전류로의 대책을 실시하는 것으로, 상기 솔레노이드 밸브의 개시시 또는 정지시에 상기 솔레노이드 밸브 구동회로 내에서 순간적으로 발생하는 서지전압에 기인한 상기 솔레노이드 밸브 구동회로 및 상기 솔레노이드 밸브의 의도되지 않은 오작동을 확실하게 방지할 수 있다.
또한, 상기한 각 솔레노이드 밸브 구동회로를 적용한 솔레노이드 밸브에 있어서도, 상술한 솔레노이드 밸브 구동회로에 대한 각 효과와 동일한 효과가 용이하게 얻어질 수 있다.
본 발명에 의하면, 솔레노이드 코일에 흐르는 전류를 전류검출부로 검출하고, 그 전류검출값을 스위치 제어부에 피드백시킨다. 상기 스위치 제어부에서는, 솔레노이드 밸브를 구성하는 플랜저 및 상기 플랜저의 선단에 장착된 밸브체를 구동시키기 위하여 필요한 기동력에 따른 최적인 전류값으로서의 기동전류값과, 상기 피드백된 전류검출값과의 비교에 근거하여, 제1 펄스신호를 생성하고, 상기 플랜저 및 상기 밸브체를 소정 위치로 보유시키기 위한 최소한 필요한 보유력에 따른 최적인 전류값으로서의 보유전류값과, 상기 피드백된 전류검출값과의 비교에 근거하여, 제2 펄스신호를 생성한다. 상기 스위치부는, 상기 제1 펄스신호의 펄스폭에 따른 시간만큼 상기 솔레노이드 코일에 제1의 전압을 인가하고, 또는, 상기 제2 펄스신호의 펄스폭에 따른 시간만큼 상기 솔레노이드 코일에 제2의 전압을 인가한다.
즉, 상기 솔레노이드 밸브를 구동시키는 시간동안, 상기 스위치 제어부는, 상기 전류검출값이 상기 기동력에 따른 상기 기동전류값으로 되도록 상기 제1 펄스신호를 생성하여, 이 제1 펄스신호를 상기 스위치부에 공급하고, 상기 스위치부는, 상기 제1 펄스신호의 펄스폭에 근거하여, 상기 솔레노이드 코일로의 상기 제1의 전압의 인가시간을 제어한다. 이에 의하여, 상기 솔레노이드 코일에 흐르는 전류가 상기 기동력에 따른 상기 기동전류값으로 유지되며, 상기 플랜저 및 상기 밸브체에는, 상기 전류에 기인한 상기 기동력이 부세된다.
구체적으로, 상기 솔레노이드 밸브의 사용자 측에 있어서, 상대적으로 높은 전원전압(예를 들면, 24V)의 직류전원이 미리 준비되며, 상기 직류전원에 대하여 상대적으로 낮은 전원전압(예를 들면, 12V)용의 솔레노이드 밸브를 적용하는 경우에는, 상기 스위치 제어부에 있어서, 상기 기동전류값을 상기 솔레노이드 코일에 흘리는 전류의 정격값(정격전류) 이하로 설정하며, 상기 전류검출값이 상기 설정된 기동전류값으로 되도록 상기 제1 펄스신호의 펄스폭을 조정하면, 상기 솔레노이드 밸브를 구동시키는 시간동안 상기 솔레노이드 코일에 흐르는 전류는, 상기 기동전류값으로 유지되기 때문에, 상기 상대적으로 높은 전원전압의 직류전원을 준비하고 있는 사용자 측에서도, 상기 솔레노이드 밸브 구동회로 및 상기 솔레노이드 밸브의 전력 절약화를 꾀할 수가 있다. 이 경우, 상기 솔레노이드 코일에는, 상기 상대적으로 높은 전원전압이 상기 제1의 전압으로서 인가되기 때문에, 상기 솔레노이드 밸브를 보다 단시간에서 구동시키는 것이 가능하다.
상술한 바와 같이, 상기 스위치 제어부에 있어서 상기 제1 펄스신호의 펄스폭을 조정하는 것에 의하여, 상기 솔레노이드 코일에 흐르는 전류를 상기 정격전류 이하의 상기 기동전류값으로 유지할 수가 있기 때문에, 제조자 측에서는, 사용자 측에서 준비된 직류전원으로부터 상기 솔레노이드 코일에 공급되는 전원전압의 차이에 관계없이, 상기 상대적으로 낮은 전원전압에 맞춰서 솔레노이드 밸브 구동회로 및 솔레노이드 밸브를 공용화하고, 상기 공용화한 솔레노이드 밸브 구동회로 및 솔레노이드 밸브를 사용자 측에 제공하는 것으로, 비용의 저감을 꾀할 수가 있다.
따라서, 본 발명에서는, 상기 솔레노이드 밸브를 구동시키는 시간동안, 상기 전류검출부로부터 상기 스위치 제어부에 피드백된 상기 전류검출값 및 상기 기동전류값의 비교에 근거하여, 상기 제1 펄스신호를 생성하는 것에 의하여, 상기 솔레노이드 밸브 구동회로 및 상기 솔레노이드 밸브의 전력 절약화, 공용화 및 비용 저감과, 상기 솔레노이드 밸브의 신속한 구동제어를 동시에 실현시키는 것이 가능해진다.
한편, 상기 솔레노이드 밸브의 구동상태를 유지시키는 시간동안, 상기 스위치 제어부는, 상기 전류검출값이 상기 보유력에 따른 상기 보유전류값으로 되도록 상기 제2 펄스신호를 생성하여, 이 제2 펄스신호를 상기 스위치부에 공급하고, 상기 스위치부는, 상기 제2 펄스신호의 펄스폭에 근거하여, 상기 솔레노이드 코일로의 상기 제2의 전압의 인가시간을 제어한다. 이에 의하여, 상기 솔레노이드 코일에 흐르는 전류가 상기 보유력에 따른 상기 보유전류값으로 유지되며, 상기 플랜저 및 상기 밸브체에는, 상기 전류에 기인한 상기 보유력이 부세된다.
따라서, 본 발명에서는, 상기 솔레노이드 밸브의 구동상태를 유지시키는 시간동안, 상기 전류검출부로부터 상기 스위치 제어부에 피드백된 상기 전류검출값 과, 상기 보유전류값과의 비교에 근거하여, 상기 제2 펄스신호를 생성하는 것에 의하여, 상기 솔레노이드 밸브의 구동상태를 보다 적은 소비전력으로 유지시킬 수 있음과 동시에, 상기 솔레노이드 밸브를 단시간에서 정지시키는 것이 가능해진다.
또, 상기 전류검출값을 상기 스위치 제어부에 피드백시키는 것으로, 상기 솔레노이드 코일의 온도변화에 의한 상기 솔레노이드 코일 내의 전기저항의 변화나 상기 전원전압의 변화에 기인하여 상기 전류가 시간적으로 변동하여도, 이 변동에 따라서 상기 제2 펄스신호를 생성하는 것으로, 상기 전기저항 및 상기 전원전압의 변화 등의 사용환경의 변화에 대응가능한 솔레노이드 밸브 구동회로 및 솔레노이드 밸브를 실현할 수가 있다.
이와 같이, 본 발명에서는, 상기 솔레노이드 밸브 구동회로 및 상기 솔레노이드 밸브의 소비전력의 저감과, 상기 솔레노이드 밸브의 신속한 구동제어와, 상기 솔레노이드 밸브 구동회로 및 상기 솔레노이드 밸브의 비용 저감을 일거에 실현하는 것이 가능해진다.
본 발명의 상기 목적 및 기타 목적, 특징 및 이점들은 도시예의 방법에 의해 나타내어진 바람직한 실시예를 첨부 도면들과 함께, 하기의 기재를 통해 더욱 명백해질 것이다.
도1의 회로도에 나타낸 바와 같이, 솔레노이드 밸브(10A)는, 직류전원(16)에 대하여 전기적으로 접속된 솔레노이드 밸브 구동회로(14)와, 상기 솔레노이드 밸브 구동회로(14)에 대하여 전기적으로 접속된 솔레노이드 코일(12)을 구비한다. 이 경 우, 직류전원(16)의 정극측은, 스위치(18) 및 솔레노이드 밸브 구동회로(14)내의 다이오드(32)를 통하여 솔레노이드 코일(12)에 전기적으로 접속되며, 반면 상기 직류전원(16)의 부극측은, 그라운드(어스)에 접속되어 있다.
솔레노이드 밸브 구동회로(14)는, 서지옵서버(surge absorber) (30)와, 다이오드(32, 34, 36,39)와, 스위치부로서의 MOSFET(금속산화막반도체 전계효과 트랜지스터)(38)와, 콘덴서(44, 48, 56)와, 발광다이오드(LED)(54)와, 전류검출회로(전류검출부)(72)를 포함한다.
이 경우, 솔레노이드 밸브 구동회로(14)는, 솔레노이드 코일(12)과 함께 솔레노이드 밸브(10A)에 내장되어 있거나, 또는, 상기 솔레노이드 코일(12)을 수용하는 도시하지 않는 솔레노이드 밸브 본체의 외부에 배치될 수 있다. 따라서, 솔레노이드 밸브(10A)는, 시판된 솔레노이드 밸브 내의 솔레노이드 코일(12)에 도시하지 않는 케이블을 통하여 솔레노이드 밸브 구동회로(14)를 전기적으로 접속한 구성, 솔레노이드 밸브 구동회로(14)를 유니트화하여 상기 시판된 솔레노이드 밸브에 외장한 구성, 또는, 시판된 솔레노이드 밸브 매니폴드에 상기 유니트화한 솔레노이드 밸브 구동회로(14)를 외장한 구성도 채용될 수 있다.
또, 스위치 제어부(40)는, 정전압회로(58)와, 저전압 검출회로(59)와, PWM회로(단펄스 발생회로 및 반복펄스 발생회로)(60)와, 발진기(61)와, 단일펄스 발생회로(62)와, 펄스공급부(64)를 포함한다. 상기 언급된 스위치 제어부(40), MOSFET(38), 다이오드(39) 및 전류검출회로(72)는, 예를 들면, 주문형 IC(집적회로)로서 구성될 수 있다.
서지옵서버(30)는, 직류전원(16) 및 스위치(18)로 구성된 직열회로에 대하여 전기적으로 병렬식으로 접속되어 있다. 또, 다이오드(34), LED(54), 저항기(42), 스위치 제어부(40) 및 저항기(50, 52, 76)로 구성된 직렬회로는, 서지옵서버(30)에 대하여 전기적으로 병렬로 접속되어 있다. 또한, 다이오드(32), 솔레노이드 코일(12), MOSFET(38) 및 저항기(70)의 직렬회로는, 다이오드(34), LED(54), 저항기(42), 스위치 제어부(40) 및 저항기(50, 52, 76)의 직렬회로에 대하여 전기적으로 병렬로 접속되어 있다. 또한, 콘덴서(56)는, LED(54)에 대하여 전기적으로 병렬로 접속되며, 콘덴서(44)는, 스위치 제어부(40) 및 저항기(50, 52, 76)의 직렬회로에 대하여 전기적으로 병렬로 접속되어 있다. 또한, 콘덴서(48)는, 저항기(50, 52, 76)의 직렬회로에 대하여 전기적으로 병렬로 접속되며, 다이오드(36)는, 솔레노이드 코일(12)에 대하여 전기적으로 병렬로 접속되며, 다이오드(39)는, MOSFET(38)의 드레인단자(D)와 소스단자(S)와의 사이에 전기적으로 접속되어 있다.
상술한 서지옵서버(30)는, 스위치(18)의 개폐시인 솔레노이드 밸브(10A)의 기동시 또는 정지시(도2F 및 도3F에 나타내는 시각(T0, T1))에, 솔레노이드 밸브 구동회로(14)내에서 순간적으로 발생하는 서지전압에 대응하여 상기 서지옵서버(30)의 저항값을 순식간에 저하시키는 것으로, 상기 서지전압에 기인하여 솔레노이드 밸브 구동회로(14)내를 흐르는 서지전류를 어스로 신속하게 흐르게 하기 위한 회로보호용 전압의존성 저항기이다. 상기 서지전압은, 직류전원(16)의 전원전압(V0, V0'(V0＜V0'))보다도 큰 전압으로 정의된다.
다이오드(32)는, 솔레노이드 코일(12)로부터 상기 다이오드(32)를 통하여 직류전원(16)의 정극의 방향으로 흐르는 전류를 저지하기 위한 회로보호용 다이오드이며, 다이오드(34)는, LED(54)로부터 상기 다이오드(34)를 통하여 직류전원(16)의 정극 방향으로 흐르는 전류를 저지하기 위한 회로보호용 다이오드이다. 또, 다이오드(36)는, 솔레노이드 밸브(10A)의 정지시(시각(T1))에서 솔레노이드 코일(12)에 발생하는 역(back)기전력에 의한 전류를 솔레노이드 코일(12) 및 다이오드(36)의 폐회로내에서 환류(channels back)시키고, 상기 전류를 신속하게 감쇠시키기 위한 다이오드이다. 다이오드(32)에 대해서, 이러한 다이오드는 소망한다면, 도시하지 않는 무극성의 다이오드 브릿지로 대체될 수도 있다.
MOSFET(38)는, 스위치 제어부(40)로부터 게이트단자(G)에 제어신호(Sc)(제1 펄스신호(S1) 또는 제2 펄스신호(S2))가 공급되는 시간에는, 드레인단자(D)와 소스단자(S)와의 사이를 온 상태로 하고, 드레인단자(D)측의 솔레노이드 코일(12)과 소스단자(S)측의 저항기(70)를 전기적으로 접속시킨다. 한편, MOSFET(38)는, 게이트단자(G)에 대한 제어신호(Sc)의 공급이 정지하고 있는 시간에는, 드레인단자(D)와 소스단자(S)와의 사이를 오프 상태로 하여, 솔레노이드 코일(12)과 저항기(70)와의 사이의 전기적 접속을 차단시키기 위한 반도체 스위칭 소자이다.
도1의 회로도에서는, 상기 반도체 스위칭 소자의 예시로서, N채널·디프레션(depression)·모드의 MOSFET(38)를 채용한 경우를 도시하고 있다. 그러나, 제1 실시형태에 있어서의 솔레노이드 밸브(10A)에서는, 이러한 배치에 한정되는 것은 아니며, 제어신호(Sc)의 공급의 유무에 따른 솔레노이드 코일(12)과 저항기(70)간 전기적 접속을 신속하게 전환하는 것이 가능한 반도체 스위칭 소자라면 어떤 것이라도 사용될 수 있다. 즉, 상술한 MOSFET(38)를 대신하여, 예를 들면, N채널·인핸스(enhance)·모드, P채널·디프레션·모드 또는 P채널·인핸스·모드의 MOSFET, 바이폴러(bipolar)·트랜지스터, 또는, 전계효과 트랜지스터도 채용 가능하다는 것은 물론이다.
또, 다이오드(39)는, 저항기(70)로부터 솔레노이드 코일(12)의 방향으로 흐르는 전류를 통과시키기 위한 MOSFET(38)의 보호용 다이오드이다.
또, 상술한 제1 펄스신호(S1)란, 솔레노이드 밸브(10A)를 구동시킨 시간대(이를 테면, 도2F 및 도3F에 있어서의 시각(T0)으로부터 시각(T2, T2')까지의 시간대(T3, T3'))에 있어서 MOSFET(38)의 게이트단자(G)에 공급되는 제어신호(Sc)이다. 한편, 제2 펄스신호(S2)란, 솔레노이드 밸브(10A)의 구동상태를 보유시키는 시간대(이를 테면, 도2F 및 도3F에 있어서의 시각(T2, T2')으로부터 시각(T1)까지의 시간대(T4, T4'))에 있어서 MOSFET(38)의 게이트단자(G)에 공급되는 제어신호(Sc)이다.
LED(54)는, 스위치(18)가 온 상태로 되어 있는 시간대(도2F 및 도3F에 나타내는 시간대(TO부터 T1까지의 시간))에 있어서, 다이오드(34)로부터 저항기(42)의 방향으로 흐르는 전류에 따라서 발광하는 것으로, 상기 솔레노이드 밸브(10A)가 동 작중인 것을 외부에 통지한다.
콘덴서(56)는, 다이오드(34)로부터 저항기(42)의 방향으로 흐르는 상기 전류에 포함되는 고주파 성분을 통과시키기 위한 바이패스 콘덴서이며, 반면 콘덴서(48)는, 정전압회로(58)로부터 저항기(50, 52, 76)의 방향으로 흐르는 전류에 포함되는 고주파 성분을 통과시키기 위한 바이패스 콘덴서이다. 또, 콘덴서(44)는, 그 정전용량을 변화시키는 것으로 스위치 제어부(40)를 포함하는 솔레노이드 밸브 구동회로(14)의 순단시간을 조정할 수 있는 콘덴서이며, 또한 저항기(42)로부터 정전압회로(58) 및 저전압 검출회로(59)의 방향으로 흐르는 전류에 포함되는 고주파 성분을 그라운드(ground)로 배출하기 위한 바이패스 콘덴서이기도 하다.
저항기(42)는, 스위치(18)가 온 상태로 되었을 때에, 스위치 제어부(40)에 흐르는 돌입전류를, 솔레노이드 코일(12)에 흐르는 전류(I)의 정격값(정격전류)를 하회하는 정도로 억제하기 위한 돌입전류제어용의 저항기이다. 따라서, 저항기(42)는, 상기 돌입전류에 대한 대책을 실시하는 것에 의해, 솔레노이드 밸브(10A)의 기동시 또는 정지시에 솔레노이드 밸브 구동회로(14)내에서 발생하는 상기 서지전압에 기인한 솔레노이드 밸브 구동회로(14) 및 솔레노이드 밸브(10A)의 오작동을 방지하기 위한 저항기로서 기능한다.
저항기(70)에는, 솔레노이드 코일(12)로부터 MOSFET(38)를 통하여 상기 저항기(70)에 전류(I)가 흘렀을 때에, 이 전류(I)에 따른 전압(Vd)이 발생한다.
여기서, 스위치(18)가 온 상태로 되는 시각(T0)에서부터 오프 상태로 되는 시각(T1)까지의 시간(도2F 및 도3F 참조)에 있어서, 스위치 제어부(40)의 정전압 회로(58)에는, 직류전원(16)에서 스위치(18), 다이오드(34), LED(54) 및 저항기(42)를 통하여 직류전원(V)이 인가된다. 정전압회로(58)는, 직류전원(V)을 소정 레벨의 직류전원(V')으로 변환하고, 이어 상기 직류전원(V')을 저항기(50, 52, 76)에 공급한다. 상기 직류전원(V)은, 전원전압(V0, V0')으로부터 다이오드(34), LED(54) 및 저항기(42) 각각의 각 전압하강분(voltage drops)만큼 감소한 직류전압이다.
발진기(61)는, 스위치 제어부(40)에 직류전압(V)이 공급되어 있는 시간, 즉, 상술한 스위치(18)가 온 상태로 되어 있는 시간대에, 소정의 반복 주파수(도2C 및 도3C의 시간(T5)의 주기에 따른 반복 주파수)를 갖는 펄스신호(Sp)를 PWM회로(60), 단일펄스 발생회로(62) 및 전류검출회로(72)에 출력한다.
저전압 검출회로(59)는, 정전압회로(58)에 인가되는 직류전압(V)이 소정의 전압레벨 이하인지에 대한 여부를 감시한다. 직류전압(V)이 상기 전압레벨 이하인 것을 검출한 경우에, 스위치 제어부(40)를 동작시키기 위한 구동전압인 상기 직류전압(V)이 상대적으로 저전압인 것을 나타내는 저전압 검출신호(Sv)를 단일펄스 발생회로(62) 및 펄스공급부(64)에 출력한다.
단일펄스 발생회로(62)는, 발진기(61)로부터의 펄스신호(Sp)에 근거하여, 소정의 펄스폭을 갖는 단일펄스신호(Ss)를 생성하여 펄스공급부(64)에 공급한다. 이 경우, 단일펄스 발생회로(62)는, 기본적으로는, 발진기(61)로부터 입력되는 펄스신호(Sp)의 펄스개수를 카운트하여, 소정의 카운트수에 따른 펄스폭(도2F에 나타내는 시간(T3)의 펄스폭)을 갖는 단일펄스신호(Ss)(도2B 참조)를 생성하도록 미리 설정되어 있다. 그러나, 저항기(66)의 저항값에 따른 소정의 펄스폭(도3F에 나타내는 시간(T9)의 펄스폭)을 갖는 단일펄스신호(Ss)(도3B 참조)를 생성하는 것도 가능하다.
즉, 단일펄스 발생회로(62)는, 저항기(66)의 저항값에 따라서 단일펄스신호(Ss)의 펄스폭을 조정할 수 있는 펄스발생회로이다. 또, 단일펄스 발생회로(62)는, 시간(T3, T3')의 경과를 통지하기 위한 통지신호(St)를 PWM회로(60)에 출력한다.
또, 통지신호(St)와는, 솔레노이드 밸브(10A)를 구동시키는 시간대(도2F 및 도3F에 나타내는 시간(T3, T3'))으로부터 구동상태를 유지시키는 시간대(도2F 및 도3F에 나타내는 시간(T4, T4'))으로 이행하는 것을 PWM회로(60)로 통지하기 위한 신호이며, 시각(T2, T2')의 타이밍으로, 단일펄스 발생회로(62)로부터 PWM회로(60)에 출력된다. 이 경우, 시각(T2, T2')은, 후술하는 솔레노이드 밸브(10A)의 동작(제1의 동작 또는 제2의 동작)에 따라서 단일펄스 발생회로(62)에 설정한다. 또, 저전압 검출회로(59)로부터 저전압 검출신호(Sv)가 입력되어 있는 경우에, 단일펄스 발생회로(62)는, 단일펄스신호(Ss)의 생성 및 통지신호(St)의 출력을 정지한다.
전류검출회로(72)는, 발진기(61)로부터 입력되는 펄스신호(Sp)의 타이밍으로, 저항기(70)의 전압(Vd)을 샘플링하고, 상기 샘플링한 전압(Vd)을 펄스신호(Sd)로서 PWM회로(60)에 출력한다. 상술한 바와 같이, 전압(Vd)은, 솔레노이드 코 일(12)에 흐르는 전류(I)에 따른 전압이기 때문에, 펄스신호(Sd)의 진폭(전압(Vd))은, 솔레노이드 코일(12)에 흐르는 전류(I)를 나타내는 전압값(전류검출값)이 된다.
PWM회로(60)는, 솔레노이드 코일(12)에 흐르는 전류(I)에 대한 소망하는 전류값(도2F 및 도3F에 나타내는 제1 전류값(기동전류값)(I1) 및 제2 전류값(보유전류값)(I2))에 따른 전압값과, 전류검출회로(72)로부터의 펄스신호(Sd)의 진폭(전압(Vd))와의 비교에 근거하여, 진폭기(61)로부터의 펄스신호(Sp)의 진폭(전압(Vd))과의 비교에 근거하여, 발진기(61)로부터의 펄스신호(Sp)의 반복 주파수에 따른 반복주기(도2C 및 도3C에 나타내는 시간(T5)의 주기)와, 상기 전압값에 따른 소정의 듀티비(duty ratio)(시간(T5)과 시간(T6, T7)과의 비(T6/T5, T7/T5)를 갖는 펄스신호(Sr)(제1 단펄스, 제1 반복 펄스, 제2 단펄스 또는 제2 반복펄스)를 생성하여 펄스공급부(64)에 공급한다.
여기서, 솔레노이드 밸브(10A)에서는, 시간(T3, T3')(도2F 및 도3F 참조)내에 솔레노이드 코일(12)에 흐르는 전류(I)에 기인하며, 상기 솔레노이드 밸브(10A)를 구성하는 도시하지 않는 가동코어(플랜저) 및 상기 플랜저의 선단에 장착된 밸브 플러그에 기자력(기동력)이 부세되어 솔레노이드 밸브(10A)가 구동되며, 한편, 시간(T4, T4')내에 솔레노이드 코일(12)에 흐르는 전류(I)에 기인하여, 상기 플랜저 및 상기 밸브 플러그에 기자력(보유력)이 부세되며, 상기 플랜저 및 상기 밸브 플 러그가 소정 위치에 보유되고, 상기 솔레노이드 밸브(10A)의 구동상태가 유지된다.
이 경우, 솔레노이드 밸브(10A)를 구동시키는 시간대로서의 시간(T3, T3')에 있어서, 상기 플랜저 및 상기 밸브 플러그를 구동시키기 위하여 필요한 기자력(기동력)이나, 솔레노이드 밸브(10A)의 구동상태를 유지시키는 시간대로서의 시간(T4, T4')에 있어서, 상기 플랜저 및 상기 밸브 플러그를 소정 위치로 유지시키기 위하여 최소한 필요한 기자력(보유력)은, 솔레노이드 코일(12)의 권수와 상기 솔레노이드 코일(12)에 흐르는 전류(I)를 곱한 값(상기 각 기자력 = 상기 권수 × 전류(I))로 되기 때문에, 솔레노이드 밸브(10A)를 구동시키기 위하여 필요한 기동력과, 상기 구동상태를 유지시키기 위하여 최소한 필요한 보유력과, 상기 권수가 각각 이미 알려진 것이라면, 상기 기동력에 따른 최적 전류값(기동전류값으로서의 제1 전류값(I1)과, 상기 보유력에 따른 최적 전류값(보유전류값으로서의 제2 전류값(I2))을 용이하게 산출할 수가 있다.
또, 스위치 제어부(40)로부터 MOSFET(38)의 게이트단자(G)에 제1 펄스신호(S1) 또는 제2 펄스신호(S2)가 공급되는 시간동안는, 전원전압(V0, V0')이 제1의 전압 또는 제2의 전압으로서 솔레노이드 코일(12)에 인가되며, 직류전원(16)으로부터 스위치(18) 및 다이오드(32)를 통하여 솔레노이드 코일(12)에 전력공급이 이뤄지기 때문에, 솔레노이드 코일(12)에 흐르는 전류(I)는 증가한다. 한편, 스위치 제어부(40)로부터 MOSFET(38)의 게이트단자(G)로의 제1 펄스신호(S1) 또는 제2 펄스 신호(S2)의 공급이 정지되는 시간에 있어서는, 상기 전력공급이 정지하기 때문에, 솔레노이드 코일(12)에 흐르는 전류(I)는 감소한다.
따라서, 게이트단자(G)에 대한 제1 펄스신호(S1) 및 제2 펄스신호(S2)의 공급을 시간적으로 제어하면, 솔레노이드 코일(12)에 흐르는 전류(I)를 상기 소망하는 전류값(제1 전류값(I1) 및 제2 전류값(I2))으로 유지하는 것이 가능해진다.
그의 결과로서, 솔레노이드 밸브 구동회로(14)에서는, 솔레노이드 코일(12)에 흐르는 전류(I)에 따른 전압(Vd)을 저항기(70)로부터 전류검출회로(72)에 출력하고, 전류검출값을 나타내는 전압(Vd)을 진폭으로 하는 펄스신호(Sd)를, 전류검출회로(72)로부터 스위치 제어부(40)의 PWM회로(60)에 피드백시킨다.
PWM회로(60)에서는, 상기 기동력에 따른 최적인 전류값(제1 전류값(I1))에 따른 전압값과, 상기 피드백된 펄스신호(Sd)의 진폭(전압(Vd))과의 비교에 근거하여, 시간(T5)의 반복주기와 듀티비(T6/T5)를 갖는 펄스신호(Sr)(제1 반복펄스 또는 제1 단펄스)를 생성하고, 상기 보유력에 따른 최적인 전류값(제2 전류값(I2))에 따른 전압값과, 상기 피드백된 펄스신호(Sd)의 진폭과의 비교에 근거하여, 시간(T5)의 반복주기와 듀티비(T7/T5)를 갖는 펄스신호(Sr)(제2 반복펄스 또는 제2 단펄스)를 생성한다.
상술한 바와 같이, 듀티비(T6/T5, T7/T5)는, 상기 최적인 전류값(제1 전류값(I1) 및 도2 전류값(I2))에 따른 듀티비이며, 이들의 듀티비는, 저항기(50, 52, 76)의 저항값에 근거하여 설정된다. 즉, 듀티비(T6/T5)는, 정전압회로(58)로부터 공급되는 직류전압(V')을 저항기(52, 76)의 각 저항값으로 분압하는 것에 의하여 생성된 소정의 전압에 따른 듀티비이며, 한편, 듀티비(T7/T5)는, 직류전압(V')을 저항기(50, 52, 76)의 각 저항값으로 분압하는 것에 의하여 생성된 소정의 전압에 따른 듀티비이다. 따라서, PWM회로(60)에서는, 제1 전류값(I1) 및 제2 전류값(I2)의 크기에 따라서 저항기(50, 52, 76)의 저항값을 적절히 변경하는 것으로, 펄스신호(Sr)의 듀티비(T6/T5, T7/T5)를 조정할 수가 있다.
이 경우, PWM회로(60)에서는, 듀티비(T7/T5)를 갖는 제2 반복펄스 또는 제2 단펄스가 펄스신호(Sr)로서 생성된다(도2C 참조). 대안적으로, 단일펄스 발생회로(62)로부터 통지신호(St)를 받기까지, 듀티비(T6/T5)를 갖는 제1 반복펄스 또는 제1 단펄스는 펄스신호(Sr)로서 생성되고, 한편, 통지신호(St)를 받은 후에는, 상기 제2 반복펄스 또는 상기 제2 단펄스가 펄스신호(Sr)로서 생성된다(도3C 참조).
상기 제1 반복펄스 및 상기 제1 단펄스는, 단일펄스신호(Ss)보다도 짧은 펄스폭(시간(T6))을 갖는 펄스이다(도3C 참조). 즉, 상기 제1 반복펄스는, 시간(T6)의 펄스폭을 가지며, 또한 시간(T5)의 주기로 반복생성되는 펄스이며, 한편, 상기 제1 단펄스는, 시간(T6)의 펄스폭을 갖는 펄스이다.
또, 상기 제2 반복펄스 및 상기 제2 단펄스는, 상기 제1 반복펄스 및 상기 제1 단펄스보다도 짧은 펄스폭(시간(T7))을 갖는 펄스이다(도2C 및 도3C 참조). 즉, 상기 제2 반복펄스는, 시간(T7)의 펄스폭을 가지며, 또한 시간(T5)의 주기로 반복 생성되는 펄스이며, 한편, 상기 제2 단펄스는, 시간(T7)의 펄스폭을 갖는 펄스이다.
펄스공급부(64)는, 예를 들면, OR회로를 포함하여 구성되며, 단일펄스 발생회로(62)로부터의 단일펄스신호(Ss) 또는 PWM회로(60)로부터의 펄스신호(Sr)를 제어신호(Sc)로서, MOSFET(38)의 게이트단자(G)에 공급한다. 즉, 펄스공급부(64)는, 상술한 시간(T3, T3')에 있어서, 단일펄스신호(Ss) 또는 펄스신호(Sr)(제1 반복펄스 또는 제1 단펄스)를 제1 펄스신호(S1)로서 게이트단자(G)에 공급하며, 한편 시간(T4, T4')에 있어서, 제2 반복펄스 또는 제2 단펄스의 펄스신호(Sr)를 제2 펄스신호(S2)로서 게이트단자(G)에 공급한다. 또, 저전압 검출회로(59)로부터 저전압 검출신호(Sv)가 입력되어 있는 경우에, 펄스공급부(64)는, 게이트단자(G)로의 제1 펄스신호(S1) 또는 제2 펄스신호(S2)의 공급을 정지한다.
제1 실시형태에 있어서의 솔레노이드 밸브(10A)는, 기본적으로는 이상과 같이 구성된다. 지금, 상기 솔레노이드 밸브(10A)의 동작에 대하여, 도1~도3F를 참조하면서 설명한다.
(1) 시간 (T3)의 펄스폭을 갖는 제1 펄스신호(S1)와, 듀티비(T7/T5)를 갖는 제2 펄스신호(S2)(제2 반복펄스)를, 스위치 제어부(40)로부터 MOSFET(38)의 게이트단자(G)에 공급하는 경우의 솔레노이드 밸브(10A)의 동작(이하, 제1의 동작), (2) 시간(T9)의 펄스폭을 갖는 단일펄스신호(Ss) 및 듀티비(T6/T5)를 갖는 펄스신호(Sr)(제1 반복펄스)를 제1 펄스신호(S1)로서 스위치 제어부(40)로부터 게이트단자(G)에 공급하고, 그 후, 듀티비(T7/T5)를 갖는 펄스신호(Sr)(제2 반복펄스)를 제2 펄스신호(S2)로서 스위치 제어부(40)로부터 게이트단자(G)에 공급하는 경우의 솔레노이드 밸브(10A)의 동작(이하, 제2의 동작)을 도1의 회로도와 도2A~도3F의 타임차트를 참조하면서 설명한다.
상기 제1의 동작에서는, 직류전원(16)의 전원전압을 V0로 설정하고, 한편, 상기 제2의 동작에서는, 직류전원(16)의 전원전압을 V0'로서 설정하여 설명한다. 즉, 상기 제1의 동작은, 솔레노이드 밸브(10A)의 사용자 측에 있어서, 상대적으로 낮은 전원전압(예를 들면, V0 = 12V)의 직류전원(16)을 준비하고 있는 경우의 솔레노이드 밸브(10A)의 동작이며, 한편, 상기 제2의 동작은, 상기 사용자 측에 있어서, 상대적으로 높은 전원전압(예를 들면, V0' = 24V)의 직류전원(16)을 준비하고 있는 경우의 솔레노이드 밸브(10A)의 동작이다. 또, 상기 제1의 동작 및 상기 제2의 동작에 있어서, 단일펄스 발생회로(62)로부터 펄스공급부(64)에 공급되는 단일펄스신호(Ss)의 진폭과, PWM회로(60)로부터 펄스공급부(64)에 공급되는 펄스신호(Sr)의 진폭과는, 대략 동일한 수준으로 하여 설명한다.
먼저, 상기 제1의 동작에 대하여, 도1의 회로도와, 도2A~도2F의 타임차트를 참조하면서 설명한다.
시각(T0)에서 스위치(18)를 닫고 온 상태로 하면(도2A 참조), 정전압회로(58)에는, 직류전원(16)의 전원전압(V0)으로부터 다이오드(34), LED(54) 및 저항기(42)의 각 전압강하분만큼 감소한 직류전원(V)이 인가된다. 이때에, LED(54)는, 다이오드(34)로부터 저항기(42)의 방향으로 흐르는 전류에 따라서 발광하며, 솔레노이드 밸브(10A)의 외부에 상기 솔레노이드 밸브(10A)가 동작중인 것을 통지한다.
정전압회로(58)는, 직류전압(V)을 소정의 직류전압(V')으로 교환하여 저항기(50, 52, 76)의 직류회로에 공급한다. 또, 저전압 검출회로(59)는, 직류전압(V)이 소정의 전압레벨 이하인지에 대한 여부를 감시한다. 발진기(61)는, 시간(T5)의 주기에 따른 반복 주파수를 갖는 펄스신호(Sp)를 생성하여 PWM회로(60), 단일펄스 발생회로(62) 및 전류검출회로(72)에 공급한다.
펄스신호(Sp)의 공급에 근거하여, 단일펄스 발생회로(62)는 시간(T3)의 펄스폭(도2B 참조)을 갖는 단일펄스신호(Ss)를 생성하여 펄스공급부(64)에 출력한다.
전류검출회로(72)는, 저항기(70)에 있어서의 전류(I)에 따른 전압(Vd)에 대하여, 펄스신호(Sp)의 타이밍으로 샘플링을 실시하며, 상기 샘플링한 저압(Vd)을 펄스신호(Sd)로서 PWM회로(60)에 출력한다.
PWM회로(60)는, 제2 전류값(I2)에 따른 전압값과, 펄스신호(Sd)의 진폭(전압(Vd))과의 비교에 근거하여, 저항기(50, 52)의 각 저항값에 따른 듀티비(T7/T5)를 갖으며 또한 시간(T5)의 반복주기를 갖는 제2 반복펄스의 펄스신호(Sr)를 생성하여 펄스공급부(64)에 공급한다(도2C 참조).
시각(T0)으로부터 시각(T2)까지의 시간(T3)내에 있어서, 단일펄스 발생회로(62)로부터 단일펄스신호(Ss)가 펄스공급부(64)에 입력괴고, 이와 함께, PWM회로(60)로부터 펄스신호(Sr)가 입력된다. 그러나, 상술한 바와 같이, 펄스공급부(64)가 OR회로로 구성되고, 단일펄스신호(Ss)의 진폭 및 펄스신호(Sr)의 진폭이 대략 동일 진폭이기 때문에, 펄스공급부(64)는, 단일펄스신호(Ss)를 제1 펄스신호(S1)로서 MOSFET(38)의 게이트단자(G)에 공급한다(도2D 참조).
이로 인해, MOSFET(38)는, 게이트단자(G)에 공급된 제1 펄스신호(S1)에 근거하여, 드레인단자(D)와 소스단자(S)와의 사이를 온 상태로 하여 솔레노이드 코일(12)과 저항기(70)를 전기적으로 접속한다. 따라서, 솔레노이드 코일(12)에는, 직류전원(16)으로부터 스위치(18) 및 다이오드(32)를 통하여 전원전압(V0)이 제1의 전압으로서 인가된다(도2E 참조). 한편, 솔레노이드 코일(12)로부터 MOSFET(38)을 통하여 저항기(70)의 방향으로 흐르는 전류(I)는, 시간의 경과에 따라 급격히 증가한다(도2F 참조). 이 결과, 전류(I)에 기인하는 기전력(기동력)에 의하여 상기 플랜저 및 상기 밸브 플러그는 신속하게 부세되며, 솔레노이드 밸브(10A)는, 밸브 닫힘 상태로부터 밸브 열림 상태로 교대된다.
또한, 시각(T10)에 있어서, 시간 경과로 급격히 증가하는 전류(I)가 약간 감소한다(도2F 참조). 이것은, 상기 플랜저가, 상기 기동력에 의하여 도시하지 않는 고정 코어에 흡착되는 것에 기인한 것이다.
이어서, 시각(T2)에 있어서, 솔레노이드 코일(12)에 흐르는 전류(I)가 소정의 제1 전류값(I1)에 도달하면, 단일펄스 발생회로(62)는, 단일펄스신호(Ss)의 생성을 정지하여 펄스공급부(64)로의 공급을 정지한다(도2B 참조). 또한, PWM회로(60)에, 시간(T3)의 경과(단일펄스신호(Ss)의 정지)를 통지하기 위한 통지신호(St)가 출력된다.
한편, PWM회로(60)는, 시각(T2)으로부터 시각(T1)까지의 시간(T4)에 있어서도, 상술한 시간(T3)에 있어서의 회로동작과 동일한 동작에 의하여, 상기 제2 반복 펄스를 펄스신호(Sr)로서 생성하여 펄스공급부(64)에 공급한다(도2C 참조). 이 경우, 펄스공급부(64)에는, PWM회로(60)로부터의 펄스신호(Sr)만이 입력되기 때문에, 상기 펄스공급부(64)는, 펄스신호(Sr)를 제2 펄스신호(S2)로서 MOSFET(38)의 게이트단자(G)에 공급한다(도2D 참조).
이에 의해, MOSFET(38)는, 게이트단자(G)에 공급된 제2 펄스신호(S2)에 근거하여, 드레인단자(D)와 소스단자(S)와의 사이를 온 상태로 하여 솔레노이드 코일(12)과 저항기(70)를 전기적으로 접속한다. 따라서, 솔레노이드 코일(12)에는, 전류전원(16)으로부터 스위치(18) 및 다이오드(32)를 통하여 전원전압(V0)이 제2의 전압으로서 인가된다(도2E 참조). 한편, 솔레노이드 코일(12)로부터 MOSFET(38)를 통하여 저항기(70)의 방향으로 흐르는 전류(I)는, 시각(T2)으로부터의 단시간에 있어서 제1 전류값(I1)으로부터 소정의 제2 전류값(I2)까지 급격히 감소한 후에, 시 각(T1)까지의 시간동안 제2 전류값(I2)으로 유지된다(도2F 참조). 이 결과, 제2 전류값(I2)에 기인하는 기자력(보유력)에 의하여 상기 플랜저 및 상기 밸브 플러그는 소정 위치로 보유되며, 솔레노이드 밸브(10A)는, 그 구동상태(밸브 열림 상태)가 유지된다.
그리고, 시각(T1)에서 스위치(18)를 열어서 온 상태로 하면(도2A 참조), 스위치 제어부(40)에 대한 직류전압(V)의 공급이 정지하기 때문에, 저전압 검출회로(59)는, 저전압 검출신호(Sv)를 단일펄스 발생회로(62) 및 펄스공급부(64)에 출력하고, 상기 펄스공급부(64)는, 저전압 검출신호(Sv)의 입력에 근거하여, MOSFET(38)의 게이트단자(G)로의 제2 펄스신호(S2)의 공급을 정지한다. 이에 의하여, MOSFET(38)는, 드레인단자(D)와 소스단자(S)와의 사이를 온 상태로부터 오프 상태로 신속하게 전환하기 때문에, 직류전원(16)으로부터 솔레노이드 코일(12)로의 전원전압(V0)의 인가가 정지된다. 이 경우, 솔레노이드 코일(12)에는 역기전력이 발생하나, 상기 역기전력에 기인한 전류(이를 테면, 후방 전류)는, 솔레노이드 코일(12) 및 다이오드(36)로 이루어진 폐회로(closed circuit) 내부를 환류하는 것에 의해 신속하게 감쇠한다.
이어서, 상기 제2의 동작을 도1의 회로도와 도3A~도3F의 타임차트를 참조하면서 설명한다.
시각(T0)에서 스위치(18)를 닫고 온 상태로 하면(도3A 참조), 정전압회 로(58)에는, 직류전원(16)의 전원전압(V0')으로부터 다이오드(34), LED(54) 및 저항기(42)의 각 전압강하분만큼 감소한 직류전압(V)이 인가된다. 이때, LED(54)는, 다이오드(34)로부터 저항기(42)의 방향으로 흐르는 전류에 따라서 발광하며, 솔레노이드 밸브(10A)의 외부에 상기 솔레노이드 밸브(10A)가 동작중인 것을 통지한다.
정전압회로(58)는, 직류전압(V)을 소정의 직류전압(V')으로 변환하여 저항기(50, 52, 76)의 직렬회로에 공급한다. 또, 저전압 검출회로(59)는, 직류전압(V)이 소정의 전압레벨 이하인지에 대한 여부를 감시한다. 발진기(61)는, 시간(T5)의 주기에 따른 반복 주파수를 갖는 펄스신호(Sp)를 생성하여 PWM회로(60), 단일펄스 발생회로(62) 및 전류검출회로(72)에 공급한다.
단일펄스 발생회로(62)는, 펄스신호(Sp)의 공급 및 저항기(66)의 저항값에 근거하며, 시간(T9)의 펄스폭을 갖는 단일펄스신호(Ss)를 생성하여 펄스공급부(64)에 출력한다(도3B 참조).
전류검출회로(72)는, 저항기(70)에 있어서의 전류(I)에 따른 전압(Vd)에 대하여, 펄스신호(Sp)의 타이밍으로 샘플링을 실시하며, 상기 샘플링한 전압(Vd)을 펄스신호(Sd)로서 PWM회로(60)에 출력한다.
PWM회로(60)는, 단일펄스 발생회로(62)로부터 통지신호(St)가 입력되는 시각(T2')까지의 시간(T3')에 있어서, 제1 전류값(I1)에 따른 전압값과 펄스신호(Sd)의 진폭(전압(Vd))과의 비교에 근거하여, 저항기(50, 52, 76)의 각 저항값에 근거하는 듀티비(T6/T5)를 갖으며 또한 시간(T5)의 반복주기를 갖는 제1 반복펄스의 펄 스신호(Sr)를 생성하여 펄스공급부(64)에 공급한다(도3C 참조).
시각(T0)으로부터 시각(T8)까지의 시간(T9)내에 있어서, 펄스공급부(64)에는, 단일펄스 발생회로(62)로부터 단일펄스신호(Ss)가 입력되고, WM회로(60)로부터 펄스신호(Sr)가 입력된다. 그러나, 상술한 바와 같이, 펄스공급부(64)가 OR회로로 구성되며, 단일펄스신호(Ss)의 진폭 및 펄스신호(Sr)의 진폭이 대략 동일 진폭이기 때문에, 펄스공급부(64)는, 단일펄스신호(Ss)를 제1 펄스신호(S1)로서 MOSFET(38)의 게이트단자(G)에 공급한다(도3D 참조).
이에 의하여, MOSFET(38)는, 게이트단자(G)에 공급된 제1 펄스신호(S1)에 근거하여, 드레인단자(D)와 소스단자(S)와의 사이를 온 상태로 하여 솔레노이드 코일(12)과 저항기(70)를 전기적으로 접속한다.이에 따라, 솔레노이드 코일(12)에는, 직류전원(16)으로부터 스위치(18) 및 다이오드(32)를 통하여 전원전압(V0')이 제1의 전압으로서 인가된다(도3E 참조). 한편, 솔레노이드 코일(12)로부터 MOSFET(38)를 통하여 저항기(70)의 방향으로 흐르는 전류(I)는, 시간(T9)내에서 단시간에 급격히 제1 전류값(I1)까지 증가하며(도3F 참조), 전류(I)에 기인하는 기자력(기동력)에 의하여 상기 플랜저 및 상기 밸브 플러그는 신속하게 부세되며, 솔레노이드 밸브(10A)는, 밸브 닫힘 상태에서 밸브 열림 상태로 교대한다.
이어서, 시간(T9)만큼 경과한 시각(T8)에 있어서, 단일펄스 발생회로(62)는, 단일펄스신호(Ss)의 생성을 정지하고 펄스공급부(64)로의 공급을 정지한다(도3B 참 조).
한편, PWM회로(60)는, 시각(T8)으로부터 시각(T2')까지의 시간에 있어서도, 상술한 시간(T9)에 있어서의 회로동작과 동일한 동작에 의하여 상기 제1 반복펄스를 펄스신호(Sr)로서 생성하여 펄스공급부(64)에 공급한다(도3C 참조). 이 경우, 펄스공급부(64)에는, PWM회로(60)로부터의 펄스신호(Sr)만이 입력되기 때문에, 상기 펄스공급부(64)는, 펄스신호(Sr)를 제1 펄스신호(S1)로서 MOSFET(38)의 게이트단자(G)에 공급한다(도3D 참조).
이에 의하여, MOSFET(38)는, 게이트단자(G)에 공급된 제1 펄스신호(S1)에 근거하여, 드레인단자(D)와 소스단자(S)와의 사이를 온 상태로 하여 솔레노이드 코일(12)과 저항기(70)를 전기적으로 접속한다. 이에 따라, 솔레노이드 코일(12)에는, 직류전원(16)으로부터 스위치(18) 및 다이오드(32)를 통하여 전원전압(V0')이 제1의 전압으로서 인가된다(도3E 참조). 한편, 솔레노이드 코일(12)로부터 MOSFET(38)를 통하여 저항기(70)의 방향으로 흐르는 전류(I)는, 시각(T8)으로부터 시각(T2')까지의 시간에서는, 제1 전류값(I1)으로 유지된다(도3F 참조).
도3F에 있어서, 파선에 의해 나타내어진 파형은, 솔레노이드 밸브 구동회로(14)에 의한 전류(I)의 피드백제어가 실시되지 않는 모습을 나타내며, 시간(T2)까지 전원전압(V0')을 솔레노이드 코일(12)에 계속 인가한 경우에 있어서의 전류(I)의 시간변화를 나타낸다, 한편, 2점쇄선(two-dot-dashed line)의 파형은, 도2F의 시 간(T3)(이를 테면, 시각(T0)으로부터 시각(T2)까지의 시간)내에 있어서의 전류(I)의 시간변화(이를 테면,상대적으로 낮은 전원전압(V0)에 있어서의 전류(I)의 시간변화)를 나타낸 것이다.
여기서, 솔레노이드 코일(12)에 흐르는 전류(I)의 시간적분, 즉, 도2F 및 도3F에 있어서, 전류(I)의 시간파형과 2개의 시각의 전류값과 0레벨(이를 테면, 도2F 및 도3F에서 가로방향으로 연재하는 파선)에 의하여 둘러싸여지는 부분의 면적(전류(I) × 시간)은, 직류전원(16)으로부터 솔레노이드 코일(12)에 공급되는 에너지량을 가르킨다. 따라서, 시각(T0)으로부터 시각(T2, T2')까지의 시간(T3, T3')에 직류전원(16)으로부터 솔레노이드 코일(12)에 공급되는 에너지량(전류(I) × 시간(T3, T3'))은, 솔레노이드 밸브(10A)를 구동시키기 위하여 필요한 에너지량을 나타낸다.
상기한 제1의 동작 및 제2의 동작에서는, 동일한 솔레노이드 밸브(10A)를 사용하고 있기 때문에, 해당 솔레노이드 밸브(10A)를 구동시키기 위하여 필요한 에너지량은, 동작의 차이에 관계없이 동일하다. 이 결과, 상기 제1의 동작에서의 전류(I)의 시간적분(전류(I) × 시간(T3)의 면적)과, 상기 제2의 동작에서의 전류(I)의 시간적분(전류(I) × 시간(T3')의 면적)은 동일하다.
따라서, 상기 제1의 동작 및 상기 제2의 동작에 있어서의 전류(I)의 시간적분(전류(I) × 시간(T3, T3')의 면적)을 동일하게 조정하면, 상기 제2의 동작(도3F의 실선)에 있어서, 솔레노이드 코일(12)에 흐르는 전류(I)를 상기 제1의 동작(도 3F의 2점쇄선) 보다도 단시간에서 전류값(I1)까지 상승시킨다. 더하여, 시간(T3)(도2F 참조)보다도 단시간의 시간(T3')내에서 직류전원(16)으로부터 솔레노이드 코일(12)에 상기 에너지량을 공급하는 것에 의해, 솔레노이드 밸브(10A)를 보다 단시간에서 구동시킬 수가 있다.
이어서, 시각(T2')에 있어서, 단일펄스 발생회로(62)(도1 참조)는, 시간(T3')의 경과를 통지하기 위한 통지신호(St)를 PWM회로(60)에 출력한다. 이에 의하여, PWM회로(60)는, 통지신호(St)에 근거하여, 시각(T2')으로부터 시각(T1)까지의 시간(T4')내에 있어서, 상술한 듀티비(T6/T5)를 갖는 펄스신호(Sr)를 대신하여, 저항기(50, 52)의 각 저항값에 근거하는 듀티비(T7/T5)를 가지며 또한 시간(T5)의 반복 주기를 갖는 제2 반복 펄스의 펄스신호(Sr)를 생성하여 펄스공급부(64)에 공급한다(도3C 참조). 이 경우, 펄스공급부(64)에는, PWM회로(60)로부터의 펄스신호(Sr)만이 입력되기 때문에, 상기 펄스공급부(64)는, 펄스신호(Sr)를 제2 펄스신호(S2)로서 MOSFET(38)의 게이트단자(G)에 공급한다(도3D 참조).
이것에 의하여, MOSFET(38)는, 게이트단자(G)에 공급된 제2 펄스신호(S2)에 근거하여, 드레인단자(D)와 소스단자(S)와의 사이를 온 상태로 하여 솔레노이드 코일(12)과 저항기(70)를 전기적으로 접속한다. 이에 따라, 솔레노이드 코일(12)에는, 직류전원(16)으로부터 스위치(18) 및 다이오드(32)를 통하여 전원전압(V0')이 제2의 전압으로서 인가된다(도3E 참조). 한편, 솔레노이드 코일(12)로부터 MOSFET(38)를 통하여 저항기(70)의 방향으로 흐르는 전류(I)는, 시각(T2')으로부터 단시간에서 제1 전류값(I1)으로부터 제2 전류값(I2)까지 급격히 감소한 후에, 시각(T1)까지의 시간동안 제2 전류값(I2)으로 유지된다(도3F 참조). 이 결과, 제2 전류값(I2)에 기인하는 기자력(보유력)에 의하여 상기 플랜저 및 상기 밸브 플러그는 소정 위치로 보유되며, 솔레노이드 밸브(10A)는, 그 구동상태(밸브 열림 상태)가 유지된다.
그리고, 시각(T1)에 있어서 스위치(18)를 열어서 오프 상태로 하면(도3A 참조), 스위치 제어부(40)에 대한 직렬전압(V)의 공급이 정지하기 때문에, 저전압 검출회로(59)는, 저전압 검출신호(Sv)를 단일펄스 발생회로(62) 및 펄스공급부(64)에 출력하고, 상기 펄스공급부(64)는, 저전압 검출신호(Sv)의 입력에 근거하여, MOSFET(38)의 게이트단자(G)로의 제2 펄스신호(S2)의 공급을 정지한다. 이에 의하여, MOSFET(38)는, 드레인단자(D)와 소스단자(S)와의 사이를 온 상태로부터 오프 상태로 신속하게 전환하기 때문에, 직류전원(16)으로부터 솔레노이드 코일(12)로의 전원전압(V0')의 인가가 정지된다. 이 경우, 솔레노이드 코일(12)에는 역기전력이 발생하나, 상기 역기전력에 기인하는 전류는, 솔레노이드 코일(12) 및 다이오드(36)의 폐회로 내를 환류(후방 전류)하는 것에 의하여 신속하게 감쇠한다.
이와 같이, 제1 실시형태에 있어서의 솔레노이드 밸브(10A)에 의하면, 솔레노이드 코일(12)에 흐르는 전류(I)에 따른 전압(Vd)을 저항기(70)로부터 전류검출 회로(72)에 출력하고, 상기 전류검출회로(72)에 있어서, 전류검출값으로서의 전압(Vd)의 진폭을 갖는 펄스신호(Sd)를 스위치 제어부(40)의 PWM회로(60)에 피드백시킨다.
PWM회로(60)에서는, 제1 전류값(기동전류값)(I1) 또는 제2 전류값(보유전류값(I2))에 따른 전압값과, 상기 피드백된 펄스신호(Sd)의 진폭(전압(Vd))과의 비교에 근거하여, 시간(T5)의 펄스폭 및 소정의 듀티비(T6/T5, T7/T5)를 갖는 펄스신호(Sr)(제1 반복펄스, 제1 단펄스, 제2 반복펄스 또는 제2 단펄스)를 생성하며, 이 펄스신호(Sr)를 펄스공급부(64)에 공급한다.
펄스공급부(64)는, 단일펄스 발생회로(62)로부터의 단일펄스신호(Ss)를 제1 펄스신호(S1)로서 MOSFET(38)의 게이트단자(G)에 공급하고, 그 후, PWM회로(60)로부터의 펄스신호(Sr)를 제2 펄스신호(S2)로서 MOSFET(38)의 게이트단자(G)에 공급한다. 대안적으로, 펄스공급부(64)는, 단일펄스신호(Ss) 및 펄스신호(Sr)를 제1 펄스신호(S1)로서 MOSFET(38)의 게이트단자(G)에 공급하며, 그 후, 펄스신호(Sr)를 제2 펄스신호(S2)로서 MOSFET(38)의 게이트단자(G)에 공급한다.
즉, 솔레노이드 밸브(10A)를 구동시키는 시간대(시간(T3, T3'))에 있어서, 스위치 제어부(40)의 PWM회로(60)는, 펄스신호(Sd)의 진폭(전압(Vd))에 따른 전류검출값이 솔레노이드 밸브(10A)의 기동력에 따른 제1 전류값(I1)이 되도록, 제1 반복펄스 또는 제1 단펄스의 펄스신호(Sr)를 생성하여 펄스공급부(64)에 공급하고, 펄스공급부(64)는, 펄스신호(Sr)를 제1 펄스신호(S2)로서 MOSFET(38)의 게이트단 자(G)에 공급한다. 이에 의하여, MOSFET(38)는, 제1 펄스신호(S1)의 펄스폭에 근거하여, 솔레노이드 코일(12)로의 제1의 전압(전원전압(V0, V0'))의 인가시간을 제어한다. 이 결과, 솔레노이드 코일(12)에 흐르는 전류(I)가 상기 기동력에 따른 제1 전류값(I1)으로 유지되며, 상기 플랜저 및 상기 밸브 플러그에는, 전류(I)(제1 전류값(I1))에 기인한 상기 기동력이 부세된다.
구체적으로, 솔레노이드 밸브(10A)의 사용자 측에 있어서, 상대적으로 높은 전원전압(V0')(예를 들면, V0' = 24V)의 직류전원(16)이 미리 준비되어, 상기 직류전원(16)에 대하여 상대적으로 낮은 전원전압(V0)(예를 들면, V0 = 12V)용의 솔레노이드 밸브(10A)를 적용하는 경우에는, 스위치 제어부(40)의 PWM회로(60)에 있어서, 제1 전류값(I1)을 솔레노이드 코일(12)에 흐르는 전류(I)의 정격값(정격 전류)이하로 설정된다. 상기 전류검출값이 상기 설정된 제1 전류값(I1)이 되도록 펄스신호(Sr)의 펄스폭(시간(T6))을 조정하면, 솔레노이드 밸브(10A)를 구동시키는 시간대(시간(T3, T3'))에 있어서 솔레노이드 코일(12)에 흐르는 전류(I)는, 제1 전류값(I1)으로 유지되는 것이 가정되며, 상대적으로 높은 전원전압(V0')의 직류전원(16)을 준비하고 이는 사용자 측에서도, 솔레노이드 밸브(10A) 및 솔레노이드 밸브 구동회로(14)의 전력 절약을 얻을 수 있다. 이 경우, 솔레노이드 코일(12)에는, 상대적으로 높은 전원전압(V0')이 제1의 전압으로서 인가되기 때문에, 솔레노이드 밸브(10A)를 보다 단시간에서 구동시킬 수 있다.
상술한 바와 같이, 스위치 제어부(40)의 PWM회로(60)에 있어서 펄스신호(Sr)의 펄스폭(시간(T6))을 조정하는 것에 의하여, 솔레노이드 코일(12)에 흐르는 전류(I)를 상기 정격 전류이하의 제1 전류값(I1)으로 유지할 수가 있기 때문에, 제조자측에서는, 사용자 측에서 준비된 직류전원(16)으로부터 솔레노이드 코일(12)에 공급되는 전원전압(V0, V0')의 차이에 관계없이, 상대적으로 낮은 전원전압(V0)에 맞춰서 솔레노이드 밸브(10A) 및 솔레노이드 밸브 구동회로(14)를 공용화하고, 상기 공용화한 솔레노이드 밸브(10A) 및 솔레노이드 밸브 구동회로(14)를 사용자 측에 제공하는 것으로, 비용이 저감될 수 있다.
따라서, 제1 실시형태에 있어서의 솔레노이드 밸브(10A)에서는, 상기 솔레노이드 밸브(10A)를 구동시키는 시간대(시간(T3, T3'))에 있어서, 전류검출회로(72)로부터 스위치 제어부(40)에 피드백된 전류검출값에 따른 전압(Vd)을 갖는 펄스신호(Sd)와, 제1 전류값(I1)에 따른 전압값과의 비교에 근거하여, 제1 반복 펄스 또는 제1 단펄스의 펄스신호(Sr)를 생성하는 것에 의하여, 솔레노이드 밸브(10A) 및 솔레노이드 밸브 구동회로(14)의 전력 절약, 공용화 및 비용의 저감과, 솔레노이드 밸브(10A)의 신속한 구동제어가 모두 실현될 수 있다.
한편, 솔레노이드 밸브(10A)의 구동상태를 유지시키는 시간대(시간(T4, T4'))에 있어서 스위치 제어부(40)의 PWM회로(60)는, 펄스신호(Sd)의 진폭(전 압(Vd))에 따른 전류검출값이 솔레노이드 밸브(10A)의 보유력에 따른 제2 전류값(I2)가 되도록, 제2 반복펄스 또는 제2 단펄스의 펄스신호(Sr)를 생성하여 펄스공급부(64)에 공급하고, 펄스공급부(64)는, 펄스신호(Sr)를 제2 펄스신호(S2)로서 MOSFET(38)의 게이트단자(G)에 공급한다. 이에 의하여, MOSFET(38)는, 제2 펄스신호(S2)의 펄스폭에 근거하여, 솔레노이드 코일(12)로의 제2의 전압(전원전압(V0, V0'))의 인가시간을 제어한다. 이 결과, 솔레노이드 코일(12)에 흐르는 전류(I)가 상기 보유력에 따른 제2 전류값(I2)로 유지되며, 상기 플랜저 및 상기 밸브 플러그에는, 전류(I)(제2 전류값(I2))에 기인한 상기 보유력이 부세된다.
따라서, 제1 실시형태에 있어서의 솔레노이드 밸브(10A)에서는, 상기 솔레노이드 밸브(10A)의 구동상태를 유지시키는 시간대(시간(T4, T4'))에 있어서, 전류검출회로(72)로부터 스위치 제어부(40)에 피드백된 전류검출값에 따른 전압(Vd)을 갖는 펄스신호(Sd)와, 제2 전류값(I2)에 따른 전압값과의 비교에 근거하여, 제2 반복펄스 또는 제2 단펄스의 펄스신호(Sr)를 생성하는 것에 의하여, 솔레노이드 밸브(10A)의 구동상태를 보다 적은 소비전력으로 유지시킬 수 있고, 더 나아가 솔레노이드 밸브(10A)를 단시간에서 정지시킬 수 있다.
또, 전류검출값에 따른 전압(Vd)을 갖는 펄스신호(Sd)를 스위치 제어부(40)의 PWM회로(60)에 피드백시키는 것에 의하여, 솔레노이드 코일(12)의 온도변화에 의한 상기 솔레노이드 코일(12)내의 전기저항의 변화나 전원전압(V0, V0')의 변화에 기인하여 전류(I)가 시간적으로 변동하여도, 이 변동에 따라서 펄스신호(Sr)를 생성하는 것으로, 상기 전기저항 및 전원전압(V0, V0')의 변화 등의 사용환경의 변화에 대응가능한 솔레노이드 밸브(10A) 및 솔레노이드 밸브 구동회로(14)를 실현할 수가 있다.
이와 같이, 제1 실시형태에 있어서의 솔레노이드 밸브(10A)에 의하면, 솔레노이드 밸브(10A) 및 솔레노이드 밸브 구동회로(14)의 소비전력의 저감과, 솔레노이드 밸브(10A)의 신속한 구동제어와, 솔레노이드 밸브(10A) 및 솔레노이드 밸브 구동회로(14)의 비용 저감을 함께 일거로 실현하는 것이 가능해진다.
또, 솔레노이드 밸브(10A)를 구동시키는 시간대(시간(T3, T3'))에서는, MOSFET(38)는, 단일펄스신호(Ss)의 펄스폭에 따른 시간(T9)만큼 전원전압(V0')을 상기 제1의 전압으로서 솔레노이드 코일(12)에 인가시킨 후에, 제1 반복펄스 또는 제1 단펄스의 펄스신호(Sr)의 펄스폭(시간(T6))에 따른 시간만큼 상기 제1의 전압을 솔레노이드 코일(12)에 인가한다. 이 결과, 솔레노이드 밸브(10A)를 구동시키는 시간동안, 솔레노이드 코일(12)에 흐르는 전류(I)는, 단일펄스신호(Ss)의 펄스폭에 따른 시간(T9)내에서 제1 전류값(I1)까지 상승시킨 후에, 상기 제1 반복펄스 또는 상기 제1 단펄스에 근거하는 MOSFET(38)의 스위칭 동작에 의하여 제1 전류값(I1)으로 유지된다. 이에 의하여, 솔레노이드 밸브(10A) 및 솔레노이드 밸브 구동회로(14)의 공용화 및 비용의 저감을 용이하게 할 수가 있다. 특히, 전원전압(V0')이 상대적으로 높은 직류전원(16)을 솔레노이드 밸브 구동회로(14)를 통하여 솔레노이드 코일(12)에 전기적으로 접속하여 전기밸브(10A)를 구동시키는 경우에는, 상기 솔레노이드 밸브(10A)를 보다 단시간에서 구동시키는 것이 가능하게 된다. 또한, 솔레노이드 코일(12)에 흐르는 전류(I)를 제1 전류값(I1)으로 유지하는 것에 의하여, 과전압(서지에너지)의 입력에 기인한 솔레노이드 밸브(10A) 및 솔레노이드 밸브 구동회로(14)의 의도되지 않은 오작동을 확실하게 방지하는 것도 가능하게 된다.
한편, 솔레노이드 밸브(10A)의 구동상태를 유지시키는 시간대(시간(T4, T4'))에서는, 제2 반복펄스 또는 제2 단펄스의 펄스신호(Sr)를 제2 펄스신호(S2)로서 MOSFET(38)로 공급하는 것에 의하여, 보다 적은 소비전력으로 솔레노이드 밸브(10A)의 구동상태를 유지시킬 수 있으며, 더 나아가 솔레노이드 밸브(10A)를 단시간에서 정지시킬 수 있다.
따라서, 스위치 제어부(40)를 PWM회로(60), 단일펄스 발생회로(62) 및 펄스공급부(64)를 포함한 구성으로 하는 것으로, 솔레노이드 밸브(10A) 및 솔레노이드 밸브 구동회로(14)의 공용화 및 비용의 저감과, 솔레노이드 밸브(10A)의 단시간에서의 구동과, 솔레노이드 밸브(10A) 및 솔레노이드 밸브 구동회로(14)의 전력 절약화와, 솔레노이드 밸브(10A)의 단시간에서의 정지를 용이하게 실현할 수가 있다.
또, 솔레노이드 밸브 구동회로(14)에서는, 직류전원(16) 및 스위치(18)의 직렬회로에 대하여, 다이오드(34), LED(54), 저항기(42), 스위치 제어부(40) 및 저항 기(50, 52, 76)의 직렬회로와, 다이오드(32), 솔레노이드 코일(12), MOSFET(38) 및 저항기(70)의 직렬회로가 전기적으로 병렬 접속되어 있다. 종래, LED(54)와 상기 LED(54)를 발행시키기 위한 전류제한 저항과의 직렬회로를 직류전원(16) 및 솔레노이드 코일(12)에 대하여 전기적으로 병렬접속해 왔으나, 본 발명에서는, 상기 전류제한 저항을 대신하여, 스위치 제어부(40) 및 LED(54)를 포함하는 직렬회로를 직류전원(16) 및 솔레노이드 코일(12)에 대하여 전기적으로 병렬접속시키는 것에 의하여, 본래, 상기 전류제한 저항이 소비하는 전기에너지를 이용하여 스위치 제어부(40)를 작동시키기 때문에, 에너지 이용효율이 높은 솔레노이드 밸브 구동회로(14)를 실현할 수가 있다.
또, 저항기(42)를 배치하는 것에 의하여 스위치 제어부(40)를 돌입 전류로부터 확실하게 보호하는 것이 가능하게 되고 또한, 상대적으로 높은 전원전압(V0')의 직류전원(16)에 대해서도 솔레노이드 밸브(10A)를 용이하게 적용할 수가 있다. 또, 상기 돌입전류로의 대책을 실시하는 것으로, 솔레노이드 밸브(10A)의 기동시 또는 정지시에 솔레노이드 밸브 구동회로(14)내에서 순간적으로 발생하는 서지전압에 기인한 솔레노이드 밸브(10A) 및 솔레노이드 밸브 구동회로(14)의 의도되지 않은 오작동을 확실하게 방지하는 것이 가능해진다.
또한, PWM회로(60)에서는, 저항기(50, 52, 76)의 저항값을 변경하는 것으로, 펄스신호(Sr)의 듀티비(T6/T5, T7/T5)를 조정가능하게 하고, 한편, 단일펄스 발생회로(62)에서는, 저항기(66)의 저항값을 변경하는 것으로, 단일펄스신호(Ss)의 펄스 폭을 조정가능하게 하고 있다. 이에 의하여, 전원전압(V0, V0')의 변화에 관계없이, 스위치 제어부(40) 및 MOSFET(38)를 안정적으로 작동시킬 수가 있으며, 솔레노이드 밸브 구동회로(14)의 사용 전압의 범위(이를 테면, 전원전압(V0, V0')의 범위)를 광범위하게 설정할 수 있다.
듀티비(T6/T5, T7/T5) 및 단일펄스신호(Ss)의 펄스폭의 조정에 관해서는, 상기의 저항기(50, 52, 66, 76)을 대신하여, 도시하지 않는 메모리에 듀티비(T6/T5, T7/T5)나 단일펄스신호(Ss)의 펄스폭을 저장시키고, 필요에 따라서 상기 메모리로부터 PWM회로(60) 및 단일펄스 발생회로(62)에 듀티비(T6/T5, T7/T5) 및 상기 펄스폭을 판독하는 것도 가능하다. 이에 따라, 솔레노이드 밸브(10A)의 방법에 의해, 상기 메모리 내에 기억된 데이터를 변경하는 것으로, 듀티비(T6/T5, T7/T5) 및 상기 펄스폭을 소망하는 값으로 적절하게 설정하는 것이 가능해진다.
제1 실시형태에 따른 솔레노이드 밸브(10A)에 있어서의 상술하는 발명에서, 솔레노이드 밸브(10A)를 구동시키는 시간동안는, 제1 전류값(I1)에 따른 전압값 및 펄스신호(Sd)의 진폭(전류검출값에 따른 전압(Vd))의 비교에 근거하여, 제1 펄스신호(S1)의 공급을 시간적으로 제어한다. 한편, 솔레노이드 밸브(10A)의 구동상태를 유지시키는 시간동안는, 제2 전류값(I2)에 따른 전류값 및 펄스신호(Sd)의 진폭의 비교에 근거하여, 제2 펄스신호(S2)의 공급을 시간적으로 제어한다.
제1 실시형태에 있어서의 솔레노이드 밸브(10A)에서는, 이와 같은 전류검출값에 근거하는 시간적제어를, 솔레노이드 밸브(10A)를 구동시키는 시간대에만, 또는 대안적으로, 솔레노이드 밸브(10A)의 구동상태를 유지시키는 시간대에만 실시하는 것도 물론 가능하다.
즉, 솔레노이드 밸브(10A)를 구동시키는 시간대에만, 전류검출값에 근거하는 시간적 제어를 실시시키기 위해서는, 솔레노이드 밸브(10A)를 구동시키는 시간대(시간(T3'))에 있어서, 상기 제2의 동작에 근거하여 솔레노이드 밸브(10A)를 구동시키며, 한편, 솔레노이드 밸브(10A)의 구동상태를 유지시키는 시간대(시간(T4'))에 있어서, PWM회로(60)는, T7/T5의 듀티비 및 시간(T5)의 반복주기를 갖는 소정의 제2 반복펄스, 또는, 시간(T7)의 펄스폭을 갖는 소정의 제2 단펄스를 생성하여 펄스공급부(64)에 출력한다.
이 경우에서도, 솔레노이드 밸브(10A)를 구동시키는 시간동안, 전류검출값에 근거하는 시간적 제어에 의한 상술한 효과가 용이하게 얻어진다.
한편, 솔레노이드 밸브(10A)의 구동상태를 유지시키는 시간대에만, 전류검출값에 근거하는 시간적 제어를 실시시키기 위해서는, 상술한 제1의 작동을 실행한다. 이 경우에서도, 솔레노이드 밸브(10A)의 구동상태를 유지시키는 시간동안, 전류검출값에 근거하는 시간적 제어에 의한 상술한 효과가 용이하게 얻어진다.
또, 제1 실시형태에 있어서의 솔레노이드 밸브(10A)에서는, 솔레노이드 밸브 구동회로(14)가 LED(54)를 포함하여 구성되어 있으나, 이 LED(54)를 생략해도 상기 한 각 효과가 얻어지는 것은 물론이다.
이어서, 제2 실시형태에 있어서의 솔레노이드 밸브(10B)를, 도4를 참조하면서 설명한다. 또, 제1 실시형태에 있어서의 솔레노이드 밸브(10A)(도1~도3F 참조)와 동일한 구성요소에 대해서는, 동일한 참조번호를 부가하고, 상기 특징의 상세한 설명을 생략한다.
제2 실시형태에 있어서의 솔레노이드 밸브(10B)는, 진동센서(98)를 갖는 점에서, 제1 실시형태에 관련되는 솔레노이드 밸브(10A)와는 다르다.
진동센서(98)는, 외부로부터 솔레노이드 밸브(10B)에 부여되는 진동이나 충격 등에 의한 솔레노이드 밸브(10B)내에 발생하는 진동을 검출한다. 검출결과는 진동검출신호(So)(진동검출값)로서 스위치 제어부(40)의 PWM회로(60)에 출력된다. PWM회로(60)는, 진동센서(98)로부터의 진동검출신호(So)에 근거하여, 시간(T4, T4')(도2F 및 도3F 참조)에 있어서 펄스공급부(64)에 공급되는 펄스신호(Sr)의 듀티비(T7/T5)(시간(T7)의 펄스폭)를 증가시킨다. 이에 의하여, 솔레노이드 밸브(10B)내의 진동에 기인하여 솔레노이드 코일(12)에 흐르는 전류(I)(제2 전류값(I2))가 시간적으로 변동하며, 상기 솔레노이드 밸브(10B)의 구동상태를 유지하는 시간대(시간(T4, T4')에 있어서, 해당 솔레노이드 밸브(10B)가 정지할 우려가 있어도, 듀티비(T7/T5)가 증가하는 것으로, 전류(I)를 상승시킬 수가 있다.
전력 절약을 위하여 보유력을 저감하면, 솔레노이드 밸브(10B)내의 진동에 기인하여 상기 솔레노이드 밸브(10B)가 정지하는 것이 상정될 수도 있다. 그러나, 제2 실시형태에 있어서의 솔레노이드 밸브(10B)에 의하면, 스위치 제어부(40)내를 상기 구성으로 제공하는 것에 의해, 솔레노이드 밸브(10B)의 진동에 의하여 솔레노이드 코일(12)에 흐르는 전류(I)(제2 전류값(I2))가 시간적으로 변동하여도, 이 변동에 따라서 펄스신호(Sr)(제2 펄스신호(S2))의 펄스폭을 조정하는 것에 의하여, 상기 진동의 변화에 대응가능한 솔레노이드 밸브(10B) 및 솔레노이드 밸브 구동회로(14)를 실현하는 것이 가능해진다.
즉, 상기 구동상태가 유지되는 시간대(시간(T4, T4'))에 있어서, 상기 진동에 의하여 솔레노이드 밸브(10B)가 정지상태에 이를 우려가 있는 경우에는, 펄스신호(Sr)(제2 펄스신호(S2))의 펄스폭(시간(T7))을 길게 하여, 솔레노이드 코일(12)에 흐르는 전류(I)(제2 전류값(I2))를 크게 하는 것에 의하여, 솔레노이드 밸브(10B) 내의 상기 플랜저 및 상기 밸브 플러그의 보유력을 증대시키고, 솔레노이드 밸브(10B)가 정지상태에 이르는 것을 방지할 수가 있다.
따라서, 제2 실시형태에 있어서의 솔레노이드 밸브(10B)에서는, 높은 보유력이 필요한 경우에만 전류(I)의 레벨이 커지도록 제2 펄스신호(S2)의 펄스폭을 길게 설정할 수가 있기 때문에, 솔레노이드 밸브(10B) 및 솔레노이드 밸브 구동회로(14)의 전력 절약화를 효율적으로 실시할 수 있다.
기존의 솔레노이드 밸브에서는, 내장압력센서를 사용하여 상기 솔레노이드 밸브 내의 압력을 검출하는 것으로, 상기 솔레노이드 밸브의 밸브 열림 상태 및 밸 브 닫힘 상태를 검출하고, 이 검출결과에 근거하여 해당 솔레노이드 밸브의 재기동을 실시하는 것이 알려졌으나, 상기 기존의 솔레노이드 밸브에 상기의 솔레노이드 밸브(10B)를 적용하는 것으로, 상기 기존의 솔레노이드 밸브의 구동상태가 유지되는 시간대(시간(T4))에 있어서의 해당 솔레노이드 밸브의 정지상태를 확실하게 방지할 수 있다.
이어서, 본 발명의 제3 실시형태에 있어서의 솔레노이드 밸브(10C)에 대해서, 도5를 참조하면서 설명한다.
제3 실시형태에 있어서의 솔레노이드 밸브(10C)는, 솔레노이드 밸브 구동회로(14)가 동작검출부(통전시간 산출부 및 솔레노이드 밸브 동작검출부)(100)와 플래시메모리(통전시간 기억부 및 검출결과 기억부)(102)와 판정부(통전시간 판정부 및 누적동작횟수 판정부)(106)를 더 갖는 점에서, 제2 실시형태에 있어서의 솔레노이드 밸브(10B)(도4 참조)와는 다르다.
동작검출부(100)는, 카운터를 포함하여 구성되며, 펄스신호(Sd)에 근거하여 솔레노이드 밸브(10A)의 1회의 동작기간(도2F 및 도3F에 있어서의 시각(T0)으로부터 시각(T1)까지의 시간)내에 있어서의 솔레노이드 코일(12)의 통전시간(솔레노이드 코일(12)에 전원전압(V0, V0')이 인가된 총 시간)을 산출하고, 산출결과를 플래시메모리(102)에 저장한다. 대안적으로, 동작검출부(100)는, 펄스신호(Sd)에 근거하여 솔레노이드 밸브(10C)가 동작하고 있는 것을 검출하고, 그 검출결과를 플래시메모리(102)에 저장한다.
판정부(106)는, 솔레노이드 밸브(10C)의 동작 종료마다 플래시메모리(102)에 기억된 모든 통전시간으로부터 솔레노이드 코일(12)의 총 통전시간을 산출하고, 상기 총 통전시간이 소정의 제1 통전시간을 상회하는지에 대한 여부를 판정한다. 대안적으로, 플래시메모리(102)에 저장되어 있는 각 검출결과로부터 솔레노이드 밸브(10C)의 누적동작횟수를 산출하고, 이 누적동작횟수가 소정의 제1 동작횟수를 상회하는지에 대한 여부를 판정한다.
이 경우, 판정부(106)가, 상기 총 통전시간이 상기 제1 통전시간을 상회하였는지를 판정하던때, 또는 대안적으로, 상기 누적동작횟수가 상기 제1 동작횟수를 상회했는지를 판정했을 때에, 단일펄스신호(Ss)의 펄스폭(시간(T3, T9))과, 펄스신호(Sr)의 펄스폭(시간(T6))의 변경을 지시하는 펄스폭 변경신호(Sm)를 스위치 제어부(40)의 단일펄스 발생회로(62) 및 PWM회로(60)에 출력한다. 펄스폭 변경신호(Sm)에 근거하여, 단일펄스 발생회로(62)는 단일펄스신호(Ss)의 펄스폭을 설정하고 있는 상기 펄스폭 보다도 길게 설정하고, 한편, PWM회로(60)는, 펄스폭 변경신호(Sm)에 근거하여, 펄스신호(Sr)의 펄스폭을 설정하고 있는 상기 펄스폭 보다도 길게 설정한다.
또, 판정부(106)가, 상기 총 통전시간이 상기 제1 통전시간보다도 길게 설정된 소정의 제2 통전시간을 상회한 것을 판정하던 때, 또는 대안적으로, 상기 누적동작횟수가 상기 제1 동작횟수보다도 많이 설정된 소정의 제2 동작횟수를 상회한 것으로 판정했을 경우에, 솔레노이드 밸브(10C)가 사용기한에 이른 것을 통지하는 사용기한 통지신호(Sf)를 외부에 출력한다.
이와 같이, 제3 실시형태에 있어서의 솔레노이드 밸브(10C)에 의하면, 솔레노이드 밸브(10C)를 장기간 사용하는 것으로 해당 솔레노이드 밸브(10C)의 구동성능이 저하하도록 하는 경우에서도, 상기 솔레노이드 밸브(10C)의 총 통전시간이 제1 통전시간을 초과했을 때, 또는, 누적동작횟수가 제1 동작횟수를 초과했을 때에, 단일펄스신호(Ss) 및 펄스신호(Sr)의 각 펄스폭을 길게 설정하는 것에 의하여, 솔레노이드 코일(12)에 흐르는 전류(I)(제1 전류값(I1))를 크게 하여 상기 기동력을 증대시킬 수 있다. 따라서, 솔레노이드 밸브(10C)의 구동제어가 효율적으로 실시될 수가 있다.
또, 판정부(106)는, 솔레노이드 밸브(10C)의 총 통전시간이 제2 통전시간을 초과했을 때, 또는, 누적동작횟수가 제2 동작횟수를 초과했을 때에, 사용기한 통지신호(Sf)를 외부에 출력하기 때문에, 사용기한에 이른 솔레노이드 밸브(10C)를 신속하게 교환하는 것이 가능하게 되고, 이로 인해 솔레노이드 밸브(10C)의 사용기한(수명)에 대한 신뢰성이 향상한다.
이어서, 도6을 참조하면서, 본 발명의 제4 실시형태에 있어서의 솔레노이드 밸브(10D)에 대해 설명한다.
제4 실시형태에 있어서의 솔레노이드 밸브(10D)는, 솔레노이드 밸브 구동회로(14)가 기동전류 감시부(전류검출값 감시부)(104)를 더 포함한다는 점에서, 제3 실시형태에 있어서의 솔레노이드 밸브(10C)(도5 참조)와는 다르다.
기동전류 감시부(104)는, 솔레노이드 밸브(10D)를 구동시키는 시간대(시 간(T3, T3'))에 있어서, 시각(T0)으로부터 전류(I)(에 따른 전압(Vd))가 약간 감소하는 시각(T10)까지의 시간(T11)을 감시한다. 이 시간(T11)이 소정의 설정시간보다도 길게 된 것을 판정했을 때에, 시간(T11)에 시간지연이 발생한 것을 통지하는 시간지연 통지신호(Se)가 외부에 출력된다.
이와 같이, 제4 실시형태에 있어서의 솔레노이드 밸브(10D)에 의하면, 시간(T11)이 길어져서 구동성능이 저하한 솔레노이드 밸브(10D)를 신속하게 교환하는 것이 가능해진다. 즉, 상기한 구성을 가진 솔레노이드 밸브 구동회로(14)를 제공하는 것에 의해, 솔레노이드 밸브(10D)를 구동시키는 시간동안 솔레노이드 밸브(10D)의 응답에 근거하여, 상기 솔레노이드 밸브(10D)의 사용기한(수명)의 검출을 효율적으로 실시할 수가 있다.
도1은, 제1 실시형태에 있어서의 솔레노이드 밸브의 회로도.
도2A는, 도1의 솔레노이드 밸브에 있어서 상대적으로 낮은 전원전압의 타임차트.
도2B는, 단일펄스 발생회로로부터 펄스공급부에 공급되는 단일펄스신호의 타임차트.
도2C는, PWM회로로부터 펄스공급부에 공급되는 펄스신호의 타임차트.
도2D는, 펄스공급부로부터 MOSFET의 게이트단자에 공급되는 제어신호의 타임차트.
도2E는, 솔레노이드 코일에 인가되는 전압의 타임차트.
도2F는, 솔레노이드 코일을 흐르는 전류의 타임차트.
도3A는, 도1의 솔레노이드 밸브에 있어서 상대적으로 높은 전원전압의 타임차트.
도3B는, 단일펄스 발생회로로부터 펄스공급부에 공급되는 단일펄스신호의 타임차트.
도3C는, PWM회로로부터 펄스공급부에 공급되는 펄스신호의 타임차트.
도3D는, 펄스공급부로부터 MOSFET의 게이트단자에 공급되는 제어신호의 타임차트.
도3E는, 솔레노이드 코일에 인가되는 전압의 타임차트.
도3F는, 솔레노이드 코일을 흐르는 전류의 타임차트.
도4는, 제2 실시형태에 있어서의 솔레노이드 밸브의 회로도.
도5는, 제3 실시형태에 있어서의 솔레노이드 밸브의 회로도.
도6은, 제4 실시형태에 있어서의 솔레노이드 밸브의 회로도.

Claims (18)

  1. 솔레노이드 밸브의 솔레노이드 코일(12)에 제1의 전압을 인가하여 상기 솔레노이드 밸브를 구동시킨 후에, 상기 솔레노이드 코일(12)에 제2의 전압을 인가하여 상기 솔레노이드 밸브의 구동상태를 유지시키는 솔레노이드 밸브 구동회로에 있어서,
    직류전원(16)과 상기 솔레노이드 코일(12)에 전기적으로 각각 접속되며, 또한 스위치 제어부(40), 스위치부(38) 및 전류검출부(72)를 더 포함하고,
    상기 전류검출부(72)는, 상기 솔레노이드 코일(12)에 흐르는 전류를 검출하고, 검출결과를 전류검출값으로서 상기 스위치 제어부(40)에 출력하고,
    상기 스위치 제어부(40)는, 소정의 기동전류값 및 상기 전류검출값의 비교에 근거하는 제1 펄스신호와, 소정의 보유전류값 및 상기 전류검출값의 비교에 근거하는 제2 펄스신호를 생성하여 상기 스위치부(38)에 공급하고,
    상기 스위치부(38)는, 상기 제1 펄스신호가 공급되는 시간동안, 상기 직류전원(16)의 전원전압을 상기 제1의 전압으로서 상기 솔레노이드 코일(12)에 인가하고, 상기 제2 펄스신호가 공급되는 시간동안, 상기 전원전압을 상기 제2의 전압으로서 상기 솔레노이드 코일(12)에 인가하는 것을 특징으로 하는 솔레노이드 밸브 구동회로.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 스위치 제어부(40)는,
    단일펄스를 생성하는 단일펄스 발생회로(62)와,
    상기 솔레노이드 밸브를 구동시키는 시간동안, 상기 기동전류값 및 상기 전류검출값의 비교에 근거한 상기 단일펄스의 펄스폭보다 짧은 펄스폭을 가지는 제1 단펄스를 생성하며, 상기 솔레노이드 밸브의 구동상태를 유지시키는 시간동안, 상기 보유전류값 및 상기 전류검출값의 비교에 근거한 상기 제1 단펄스의 펄스폭보다 짧은 펄스폭을 가지는 제2 단펄스를 생성하는 단펄스 발생회로(60)와, 및
    상기 솔레노이드 밸브를 구동시키는 시간동안, 상기 단일펄스를 상기 제1 펄스신호로서 상기 스위치부(38)에 공급한 후에 상기 제1 단펄스를 상기 제1 펄스신호로서 상기 스위치부(38)에 공급하고, 상기 솔레노이드 밸브의 구동상태를 유지시키는 시간동안, 상기 제2 단펄스를 상기 제2 펄스신호로서 상기 스위치부(38)에 공급하는 펄스공급부(64)를 포함하는 것을 특징으로 하는 솔레노이드 밸브 구동회로.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 스위치 제어부(40)는,
    단일펄스를 생성하는 단일펄스 발생회로(62)와,
    상기 솔레노이드 밸브를 구동시키는 시간동안, 상기 기동전류값 및 상기 전류검출값의 비교에 근거한 상기 단일펄스의 펄스폭보다 짧은 펄스폭을 가지는 제1 반복펄스를 생성하고, 상기 솔레노이드 밸브의 구동상태를 유지시키는 시간동안, 상기 보유전류값 및 상기 전류검출값의 비교에 근거한 상기 제1 반복펄스의 펄스폭 보다 짧은 펄스폭을 가지는 제2 반복펄스를 생성하는 반복펄스 발생회로(60)와, 및
    상기 솔레노이드 밸브를 구동시키는 시간동안, 상기 단일펄스를 상기 제1 펄스신호로서 상기 스위치부(38)에 공급한 후에 상기 제1 반복펄스를 상기 제1 펄스신호로서 상기 스위치부(38)에 공급하고, 상기 솔레노이드 밸브의 구동상태를 유지시키는 시간동안, 상기 제2 반복펄스를 상기 제2 펄스신호로서 상기 스위치부(38)에 공급하는 펄스공급부(64)를 포함하는 것을 특징으로 하는 솔레노이드 밸브 구동회로.
  4. 솔레노이드 밸브의 솔레노이드 코일(12)에 제1의 전압을 인가하여 상기 솔레노이드 밸브를 구동시킨 후에, 상기 솔레노이드 코일(12)에 제2의 전압을 인가하여 상기 솔레노이드 밸브의 구동상태를 유지시키는 솔레노이드 밸브 구동회로(14)에 있어서,
    직류전원(16)과 상기 솔레노이드 코일(12)에 전기적으로 각각 접속되고, 스위치 제어부(40), 스위치부(38) 및 전류검출부(72)를 더 포함하며,
    상기 전류검출부(72)는, 상기 솔레노이드 코일(12)에 흐르는 전류를 검출하고, 검출결과를 전류검출값으로 하여 상기 스위치 제어부(40)에 출력하고,
    상기 스위치 제어부(40)는, 소정의 기동전류값 및 상기 전류검출값의 비교에 근거하는 제1 펄스신호와, 소정의 제2 펄스신호를 생성하여, 상기 스위치부(38)에 공급하고,
    상기 스위치부(38)는, 상기 제1 펄스신호가 공급되는 시간동안, 상기 직류전 원(16)의 전원전압을 상기 제1의 전압으로서 상기 솔레노이드 코일(12)에 인가하고, 상기 제2 펄스신호가 공급되는 시간동안, 상기 전원전압을 상기 제2의 전압으로서 상기 솔레노이드 코일(12)에 인가하는 것을 특징으로 하는 솔레노이드 밸브 구동회로.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 스위치 제어부(40)는,
    단일펄스를 생성하는 단일펄스 발생회로(62)와,
    상기 솔레노이드 밸브를 구동시키는 시간동안, 상기 기동전류값 및 상기 전류검출값의 비교에 근거한 상기 단일펄스의 펄스폭보다 짧은 펄스폭을 가지는 제1 단펄스를 생성하며, 상기 솔레노이드 밸브의 구동상태를 유지시키는 시간동안, 상기 제1 단펄스의 펄스폭보다 짧은 펄스폭을 가지는 소정의 제2 단펄스를 생성하는 단펄스 발생회로(60)와, 및
    상기 솔레노이드 밸브를 구동시키는 시간동안, 상기 단일펄스를 상기 제1 펄스신호로서 상기 스위치부(38)에 공급한 후에 상기 제1 단펄스를 상기 제1 펄스신호로서 상기 스위치부(38)에 공급하며, 상기 솔레노이드 밸브의 구동상태를 유지시키는 시간동안, 상기 제2 단펄스를 상기 제2 펄스신호로서 상기 스위치부(38)에 공급하는 펄스공급부(64)를 포함하는 것을 특징으로 하는 솔레노이드 밸브 구동회로.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 스위치 제어부(40)는,
    단일펄스를 생성하는 단일펄스 발생회로(62)와,
    상기 솔레노이드 밸브를 구동시키는 시간동안, 상기 기동전류값 및 상기 전류검출값의 비교에 근거한 상기 단일펄스의 펄스폭보다 짧은 펄스폭을 가지는 제1 반복펄스를 생성하며, 상기 솔레노이드 밸브의 구동상태를 유지시키는 시간동안, 상기 제1 반복펄스의 펄스폭보다 짧은 펄스폭을 가지는 소정의 제2 반복펄스를 생성하는 반복펄스 발생회로(60)와, 및
    상기 솔레노이드 밸브를 구동시키는 시간동안, 상기 단일펄스를 상기 제1 펄스신호로서 상기 스위치부(38)에 공급한 후에 상기 제1 반복펄스를 상기 제1 펄스신호로서 상기 스위치부(38)에 공급하며, 상기 솔레노이드 밸브의 구동상태를 유지시키는 시간동안, 상기 제2 반복펄스를 상기 제2 펄스신호로서 상기 스위치부(38)에 공급하는 펄스공급부(64)를 포함하는 것을 특징으로 하는 솔레노이드 밸브 구동회로.
  7. 솔레노이드 밸브의 솔레노이드 코일(12)에 제1의 전압을 인가하여 상기 솔레노이드 밸브를 구동시킨 후에, 상기 솔레노이드 코일(12)에 제2의 전압을 인가하여 상기 솔레노이드 밸브의 구동상태를 유지시키는 솔레노이드 밸브 구동회로(14)에 있어서,
    직류전원(16)과 상기 솔레노이드 코일(12)에 전기적으로 각각 접속되며, 또한 스위치 제어부(40), 스위치부(38) 및 전류검출부(72)를 포함하며,
    상기 전류검출부(72)는, 상기 솔레노이드 코일(12)에 흐르는 전류를 검출하며, 검출결과를 전류검출값으로 하여 상기 스위치 제어부(40)에 출력하고,
    상기 스위치 제어부(40)는, 소정의 제1 펄스신호와, 소정의 보유전류값 및 상기 전류검출값의 비교에 근거하는 제2 펄스신호를 생성하여 상기 스위치부(38)에 공급하고,
    상기 스위치부(38)는, 상기 제1 펄스신호가 공급되는 시간동안, 상기 직류전원(16)의 전원전압을 상기 제1의 전압으로서 상기 솔레노이드 코일(12)에 인가하고, 상기 제2 펄스신호가 공급되는 시간동안, 상기 전원전압을 상기 제2의 전압으로서 상기 솔레노이드 코일(12)에 인가하는 것을 특징으로 하는 솔레노이드 밸브 구동회로.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 스위치 제어부(40)는,
    단일펄스를 생성하는 단일펄스 발생회로(62)와,
    상기 보유전류값 및 상기 전류검출값의 비교에 근거한 상기 단일펄스의 펄스폭보다 짧은 펄스폭을 가지는 단펄스를 생성하는 단펄스 발생회로(60)와,
    상기 솔레노이드 밸브를 구동시키는 시간동안, 상기 단일펄스를 상기 제1펄스신호로서 상기 스위치부(38)에 공급하며, 상기 솔레노이드 밸브의 구동상태를 유지시키는 시간동안, 상기 단펄스를 상기 제2 펄스신호로서 상기 스위치부(38)에 공급하는 펄스공급부(64)를 포함하는 것을 특징으로 하는 솔레노이드 밸브 구동회로.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 스위치 제어부(40)는,
    단일펄스를 생성하는 단일펄스 발생회로(62)와,
    상기 보유전류값 및 상기 전류검출값의 비교에 근거한 상기 단일펄스의 펄스폭보다 짧은 펄스폭을 가지는 반복펄스를 생성하는 반복펄스 발생회로(60)와,
    상기 솔레노이드 밸브를 구동시키는 시간동안, 상기 단일펄스를 상기 제1 펄스신호로서 상기 스위치부(38)에 공급하며, 상기 솔레노이드 밸브의 구동상태를 유지시키는 시간동안, 상기 반복펄스를 상기 제2 펄스신호로서 상기 스위치부(38)에 공급하는 펄스공급부(64)를 포함하는 것을 특징으로 하는 솔레노이드 밸브 구동회로.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 스위치 제어부(40)는, 상기 솔레노이드 밸브의 진동을 검출하는 진동검출부(98)로부터의 진동검출값에 근거하여 상기 제2 펄스신호의 펄스폭을 조정하는 것을 특징으로 하는 솔레노이드 밸브 구동회로.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 솔레노이드 밸브 구동회로는,
    상기 전류검출값에 근거하여 상기 솔레노이드 밸브의 1회의 동작기간내에서 의 상기 솔레노이드 코일(12)의 통전시간을 산출하는 통전시간 산출부(100)와,
    상기 통전시간을 저장하는 통전시간 기억부(102)와,
    상기 통전시간 기억부(102)에 저장된 각 통전시간으로부터 상기 솔레노이드 코일(12)의 총 통전시간을 산출하여, 상기 총 통전시간이 소정의 제1 통전시간을 상회하는지에 대한 여부를 판정하는 통전시간 판정부(106)를 더 포함하고,
    상기 통전시간 판정부(106)는, 상기 총 통전시간이 상기 제1 통전시간을 상회한 것으로 판정했을 경우에, 상기 제1 펄스신호의 펄스폭의 변경을 표시하는 펄스폭 변경신호를 상기 스위치 제어부(40)에 출력하고,
    상기 스위치 제어부(40)는, 상기 펄스폭 변경신호에 근거하여 상기 제1 펄스신호의 펄스폭을 연장하는 것을 특징으로 하는 솔레노이드 밸브 구동회로.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 통전시간 판정부(106)는, 상기 총 통전시간이 상기 제1 통전시간보다도 길게 설정된 제2 통전시간을 상회한 것으로 판정했을 경우에, 상기 솔레노이드 밸브가 사용기한에 이른 것을 통지하는 사용기한 통지신호를 외부에 출력하는 것을 특징으로 하는 솔레노이드 밸브 구동회로.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 솔레노이드 밸브 구동회로는,
    상기 전류검출값에 근거하여 상기 솔레노이드 밸브가 동작중인 것을 검출하 는 솔레노이드 밸브 동작검출부(100)와,
    상기 솔레노이드 밸브 동작검출부(100)에서의 검출결과를 저장하는 검출결과 기억부(102)와,
    상기 검출결과 기억부(102)에 저장된 각 검출결과로부터 상기 솔레노이드 밸브의 누적동작횟수를 산출하여, 상기 누적동작횟수가 소정의 제1 동작횟수를 초과하는지에 대한 여부를 판정하는 누적동작횟수 판정부(106)를 더 포함하고,
    상기 누적동작횟수 판정부(106)는, 상기 누적동작횟수가 상기 제1 동작횟수를 초과한 것으로 판정했을 경우에, 상기 제1 펄스신호의 펄스폭의 변경을 지시하는 펄스폭 변경신호를 상기 스위치 제어부(40)에 출력하고,
    상기 스위치 제어부(40)는, 상기 펄스폭 변경신호에 근거하여 상기 제1 펄스신호의 펄스폭을 연장하는 것을 특징으로 하는 솔레노이드 밸브 구동회로.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 누적동작횟수 판정부(106)는, 상기 누적동작횟수가 상기 제1 동작횟수보다 많이 설정된 제2 동작횟수를 초과한 것으로 판정했을 경우에, 상기 솔레노이드 밸브가 사용기한에 이른 것을 통지하는 사용기한 통지신호를 외부에 출력하는 것을 특징으로 하는 솔레노이드 밸브 구동회로.
  15. 제1항에 있어서,
    상기 솔레노이드 밸브 구동회로는,
    상기 솔레노이드 밸브를 구동시키는 시간동안, 상기 전류검출값의 감소를 감시하는 전류검출값 감시부(104)를 더 포함하고,
    상기 전류검출값 감시부(104)는, 상기 솔레노이드 밸브의 구동개시시로부터 상기 전류검출값이 감소하기까지의 시간이 소정의 설정시간보다도 길어진 것으로 판정했을 경우에, 시간지연이 발생한 것을 통지하는 시간지연 통지신호를 외부에 출력하는 것을 특징으로 하는 솔레노이드 밸브 구동회로.
  16. 제1항에 있어서,
    상기 솔레노이드 밸브 구동회로는,
    상기 솔레노이드 코일(12)에 전류가 흘렀을 때에 발광 가능한 발광다이오드(54)를 더 포함하고,
    상기 직류전원(16)에 대하여, 상기 발광다이오드(54) 및 상기 스위치 제어부(40)의 직렬회로와, 상기 솔레노이드 코일(12)이 전기적으로 병렬 접속되어 있는 것을 특징으로 하는 솔레노이드 밸브 구동회로.
  17. 제1항에 있어서,
    상기 솔레노이드 밸브 구동회로는,
    상기 솔레노이드 밸브의 구동개시시에 상기 스위치 제어부(40)에 흐르는 돌입전류가 상기 솔레노이드 코일(12)에 흐르는 전류의 최대값보다 낮도록 조정 가능한 저항기(42)를 더 포함하고,
    상기 직류전원(16)에 대하여, 상기 저항기(42) 및 상기 스위치 제어부(40)의 직렬회로와, 상기 솔레노이드 코일(12)이 전기적으로 병렬 접속되어 있는 것을 특징으로 하는 솔레노이드 밸브 구동회로.
  18. 제 1항의 솔레노이드 밸브 구동회로(14)를 갖는 솔레노이드 밸브.
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