特開 2024-35755 ソレノイド駆動装置およびスイッチ駆動制御回路

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024035755

(43)【公開日】2024-03-14

(54)【発明の名称】ソレノイド駆動装置およびスイッチ駆動制御回路

(51)【国際特許分類】

   H01F 7/18 20060101AFI20240307BHJP

   F16K 31/06 20060101ALI20240307BHJP

【ＦＩ】

H01F7/18 B

F16K31/06 320Z

【審査請求】未請求

【請求項の数】4

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022140420

(22)【出願日】2022-09-04

(71)【出願人】

【識別番号】302038741

【氏名又は名称】新電元メカトロニクス株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100145861

【弁理士】

【氏名又は名称】木村 薫

(72)【発明者】

【氏名】岡田 信秀

【テーマコード（参考）】

3H106

【Ｆターム（参考）】

3H106EE04

3H106FA04

3H106FB47

(57)【要約】      （修正有）

【課題】オフ時間中に生じる還流電流を遮断することにより、ソレノイドの復帰遅れ時間を短縮し、復帰動作の遅延を少なくすることができるとともに、ソレノイド通電時の通電率制御を可能にすることができるソレノイド駆動装置およびスイッチ駆動制御回路を提供する。
【解決手段】ソレノイド１００に電流ｉ１および還流電流ｉ２を流すことによりソレノイド１００を駆動するソレノイド駆動装置１であって、ソレノイド１００の電流ｉ１遮断時に生じる還流電流ｉ２が流れる還流ラインＬＲに第１スイッチ２１を設けている。第１スイッチ２１は、駆動信号２７ａがＨｉの状態である第１スイッチ２１のオン時間中は、還流電流ｉ２をソレノイド１００に流し、駆動信号２７ａがＬｏｗの状態である第１スイッチ２１のオフ時間中は、還流電流ｉ２を遮断する。
【選択図】図１０

【特許請求の範囲】

【請求項1】

ソレノイドに電流および還流電流を流すことによりソレノイドを駆動するソレノイド駆動装置であって、
前記ソレノイドの電流遮断時に生じる還流電流が流れる還流ラインに第１スイッチを設け、
前記第１スイッチは、前記第１スイッチのオン時間中は、前記還流電流を前記ソレノイドに流し、前記第１スイッチのオフ時間中は、前記還流電流を遮断することを特徴とする請求項１に記載のソレノイド駆動装置。

【請求項2】

前記還流ラインの外側に前記第２スイッチを設け、前記第２スイッチは、前記第１スイッチのオン時間中はオンオフを交互に繰り返し行い、
前記第１スイッチのオン時間中において、前記第２スイッチのオン時間中は、前記ソレノイドおよび前記第１スイッチに前記電流が流れ、
前記第１スイッチのオン時間中において、前記第２スイッチのオフ時間中は、前記ソレノイドおよび前記第１スイッチに前記還流電流が流れることを特徴とする請求項１に記載のソレノイド駆動装置。

【請求項3】

前記第２スイッチに対し並列接続されるサージ電圧吸収部を備え、前記サージ電圧吸収部は、前記第１スイッチおよび前記第２スイッチのオフ時間中に前記電流および前記還流電流が遮断された際に生じるサージ電圧を吸収することを特徴とする請求項１に記載のソレノイド駆動装置。

【請求項4】

請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載のスイッチを駆動するスイッチ駆動部を有することを特徴とするスイッチ駆動制御回路。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ソレノイド駆動装置およびスイッチ駆動制御回路に関する。

【背景技術】

【0002】

ソレノイドは、駆動電流を流してコイルを励磁することにより、電気エネルギーをプランジャの機械的運動に変換する機能部品であり、バルブの開閉に用いられる等広く一般に利用されている。このようなソレノイドの駆動電流の制御は、例えば特許文献１に開示されるようにＰＷＭ制御信号を用いたスイッチング制御により行われることがある。同制御装置においては、ソレノイドに生じるフライホイル電流が流れる循環回路を形成しながらＰＷＭ制御動作が行われる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０００－１７９６６７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ところで、ソレノイドを用いたバルブ（ソレノイドバルブ）においては、バルブを閉塞する速度を上げたい場合がある。

【0005】

上記のような制御回路においては、ＰＷＭ制御信号がオフとなった後にもフライホイル電流がソレノイドに流れて制御遅れを生じてしまいバルブが閉塞に至るまで一定の時間を要することがあった。

【0006】

本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、オフ時間中に生じる還流電流を遮断することにより、ソレノイドの復帰遅れ時間を短縮し、復帰動作の遅延を少なくすることができるとともに、ソレノイド通電時の通電率制御を可能にすることができるソレノイド駆動装置およびスイッチ駆動制御回路を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

上記目的を達成するため、本発明に係るソレノイド駆動装置は、ソレノイドに電流および還流電流を流すことによりソレノイドを駆動するソレノイド駆動装置であって、ソレノイドの電流遮断時に生じる還流電流が流れる還流ラインに第１スイッチを設け、第１スイッチは、第１スイッチのオン時間中は、還流電流をソレノイドに流し、第１スイッチのオフ時間中は、還流電流を遮断することを特徴とする。

【0008】

本発明によれば、上記の構成により、オフ時間中に生じる還流電流を遮断することにより、ソレノイドの復帰遅れ時間を短縮し、復帰動作の遅延を少なくすることができる。

【0009】

還流ラインの外側に第２スイッチを設け、第２スイッチは、第１スイッチのオン時間中はオンオフを交互に繰り返し行い、第１スイッチのオン時間中において、第２スイッチのオン時間中は、ソレノイドおよび第１スイッチに電流が流れ、第１スイッチのオン時間中において、第２スイッチのオフ時間中は、ソレノイドおよび第１スイッチに還流電流が流れることにより、第２スイッチのオンオフによるソレノイド通電時の通電率制御を可能とする。

【0010】

第２スイッチに対し並列接続されるサージ電圧吸収部を備え、サージ電圧吸収部は、第１スイッチおよび第２スイッチのオフ時間中に電流および還流電流が遮断された際に生じるサージ電圧を吸収することにより、サージ電圧から第２スイッチを保護することができる。

【0011】

上記目的を達成するため、本発明に係るスイッチ駆動制御回路は、上記の還流ラインに設けられたスイッチを駆動するスイッチ駆動部を少なくとも有することを特徴とする。

【発明の効果】

【0012】

本発明によれば、オフ時間中に生じる還流電流を遮断することにより、ソレノイドの復帰遅れ時間を短縮し、復帰動作の遅延を少なくすることができるとともに、ソレノイド通電時の通電率制御を可能にすることができる。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】本発明のソレノイド駆動装置の構成を示す回路図である。

【図2】ソレノイド駆動装置により駆動されるソレノイドの構成を示す図である。

【図3】ソレノイド駆動装置の利用例を示す図である。

【図4】ソレノイド駆動装置の各部の電圧・電流・オンオフタイミングを示す図であり、（ａ）はトランジスタのベース電圧（駆動信号源の電圧）を示す図、（ｂ）は第１スイッチのオンオフタイミングを示す図である。

【図5】ソレノイド駆動装置の各部の電圧・電流・オンオフタイミングを示す図で、(ａ)は第１スイッチのオンオフタイミングを示す図、（ｂ）はＡＮＤ回路の出力電圧（第２スイッチの入力電圧）を示す図である。

【図6】ソレノイド駆動装置の各部の電圧・電流・オンオフタイミングを示す図で、(ａ)はソレノイドの入力電圧を示す図、（ｂ）はソレノイドの電流値を示す図、（ｃ）はダイオード（フライホイルダイオード）の電流を示す図である。

【図7】ソレノイド駆動装置の各部の電圧・電流・オンオフタイミングを示す図で、(ａ)は第２スイッチのドレイン電圧を示す図、（ｂ）はサージ電圧吸収部の電圧を示す図である。

【図8】ソレノイド駆動装置の時間Ｔ３における電流の流れを示す回路図である。

【図9】ソレノイド駆動装置の時間Ｔ４における電流の流れを示す回路図である。

【図10】ソレノイド駆動装置の時間Ｔ２における電流の流れを示す回路図である。

【発明を実施するための形態】

【0014】

本発明の実施形態を図面を参照して詳細に説明する。図１は、本発明のソレノイド駆動装置の構成を示す回路図、図２は、ソレノイド駆動装置により駆動されるソレノイドの構成を示す図、図３は、ソレノイド駆動装置の利用例を示す図、図４乃至図７は、ソレノイド駆動装置の各部の電圧・電流・オンオフタイミングを示す図、図８は、ソレノイド駆動装置の時間Ｔ３における電流の流れを示す回路図、図９は、ソレノイド駆動装置の時間Ｔ４における電流の流れを示す回路図、図１０は、ソレノイド駆動装置の時間Ｔ２における電流の流れを示す回路図である。

【0015】

図１を参照して本発明のソレノイド駆動装置１の構成の概要を説明すると、ソレノイド駆動装置１は電流ｉ１および還流電流ｉ２（フライホイル電流に基づく還流電流ｉ２）をソレノイド１００に流すことによりソレノイドを駆動することができる（後述するように、第１スイッチ２１のオン時間Ｔ１中であって、第２スイッチ２２のオン時間Ｔ３中に、ソレノイド１００に電流ｉ１が流れ、第１スイッチ２１のオン時間Ｔ１中であって、第２スイッチ２２のオフ時間Ｔ４中に、還流電流ｉ２が流れる）。

【0016】

ソレノイド１００は、図２に示すように、ハウジング１１０と、励磁するコイル１２０と、固定的磁極である中心コア１３０と、中心コア１３０に吸引されて直動するプランジャ１４０と、プランジャ１４０に固定されたワイヤ１５０と、プランジャ１４０を中心コア１３０から離隔する方向に付勢するスプリング１６０と、を有している。

【0017】

ソレノイド１００は、電流ｉ１および還流電流ｉ２が流れることによりコイル１２０が励磁し、プランジャ１４０が中心コア１３０に吸引されて直動して、スプリング１６０の付勢力に抗してワイヤ１５０がハウジング１１０の外側に突出するようにプランジャ１４０が動作する構成となっている。

【0018】

ソレノイド１００は、電流ｉ１および還流電流ｉ２を遮断することによりコイル１２０の励磁が解除されて、プランジャ１４０がスプリング１６０の付勢力により初期位置に復帰する構成となっている。

【0019】

このようなソレノイド１００は、図３に示すように、例えば、バルブ２１０の開閉に利用される。

【0020】

ここで、ソレノイド１００に電流ｉ１および還流電流ｉ２を流すソレノイド駆動装置１は、第１スイッチ２１、第２スイッチ２２、トランジスタ２３、ダイオード２４（還流ダイオード２４）、サージ電圧吸収部２６、駆動信号源２７、ＡＮＤ回路２８、駆動回路２９、第１抵抗Ｒ１乃至第６抵抗Ｒ６、第１スイッチ駆動部３１、第２スイッチ駆動部３２を有している。

【0021】

第１スイッチ駆動部３１および第２スイッチ駆動部３２によりスイッチ駆動制御回路３０が構成される。ソレノイド駆動装置１は、これら機器２１乃至２９，３０，３１，３２，Ｒ１乃至Ｒ６を接続ラインＬ１乃至Ｌ１０および還流ラインＬＲにより電気的に接続している。

【0022】

第１接続ラインＬ１は、電源１０（ソレノイド電源）とソレノイド１００の入力側１００Ａとを接続し、電流ｉ１および還流電流ｉ２をソレノイド１００に流すための接続ラインである。第１接続ラインＬ１には、第１スイッチ２１が設けられている。第１スイッチ２１は、Ｐチャネル型ＭＯＳＦＥＴトランジスタとなっている。第１スイッチ２１は、ソース電極２１ｓが電源１０と接続されている。第１スイッチ２１は、ドレイン電極２１ｄがソレノイド１００の入力側１００Ａと接続されている。

【0023】

第２接続ラインＬ２は、ソレノイド１００の出力側１００Ｂと接続し、電流をソレノイド１００から出力するための接続ラインである。第２接続ラインＬ２には、第２スイッチ２２が設けられている。

【0024】

第２スイッチ２２は、Ｎチャネル型ＭＯＳＦＥＴトランジスタとなっている。第２スイッチ２２は、ドレイン電極２２ｄがソレノイド１００の出力側１００Ｂと接続されている。第２スイッチ２２は、ソース電極２２ｓが接続ラインＬ２´を介してグランドに接続されている。第２スイッチ２２は、接続ラインＬ２における還流ラインＬＲの外側の接続ラインに設けられている。

【0025】

第３接続ラインＬ３は、ソレノイド１００と並行するように、第１接続ラインＬ１と第２接続ラインＬ２とを接続する接続ラインである。第３接続ラインＬ３は、第１接続ラインＬ１と接続点Ｌ１Ａを介して接続し、第２接続ラインＬ２と接続点Ｌ２Ａを介して接続している。第３接続ラインＬ３は、第１接続ラインＬ１および第２接続ラインＬ２とともにソレノイド１００の電流ｉ１遮断時に生じる還流電流ｉ２が流れる還流ラインＬＲを形成している（ソレノイド１００の電流ｉ１遮断時とは、第１スイッチ２１のオン時間Ｔ１中において第２スイッチ２２がオフとなりソレノイド１００への通電が遮断される時間Ｔ４を言う）。

【0026】

すなわち、ソレノイド１００の電流ｉ１遮断時に生じる還流電流ｉ２が流れる還流ラインＬＲには、第１スイッチ２１が設けられている。第３接続ラインＬ３すなわち還流ラインＬＲには、ダイオード２４（還流ダイオード２４）が設けられている。ダイオード２４は、還流電流ｉ２が流れる方向を順方向としている。

【0027】

つまり、第３接続ラインＬ３は、ソレノイド１００の電流ｉ１を遮断した際に生じる還流電流ｉ２を流すための経路を形成するダイオード２４を接続するラインである。還流ラインＬＲは、ソレノイド１００の出力側１００Ｂ、接続ラインＬ２（ソレノイド１００の出力側１００Ｂから接続点Ｌ２Ａに至る接続ラインＬ２）、ダイオード２４を含む接続ラインＬ３、第１スイッチ２１を含む接続ラインＬ１（接続点Ｌ１Ａからソレノイド１００の入力側１００Ａに至る接続ラインＬ１）を含む接続ラインである。

【0028】

第４接続ラインＬ４は、第２スイッチ２２の入力側つまり第２スイッチ２２のドレイン電極２２ｄ側において第２接続ラインＬ２から接続点Ｌ２Ｂを介して分岐しグランドに接続される接続ラインである。第４接続ラインＬ４には、サージ電圧吸収部２６が設けられている。

【0029】

つまり、第１スイッチ２１と第２スイッチ２２がともにオフとなった際にはソレノイド１００は還流電流ｉ２の経路が絶たれるためにサージ電圧を生じる。このサージ電圧は第２スイッチ２２のドレイン電極２２ｄに加わるために第２スイッチ２２が破壊されることがある。これを防止するために第４接続ラインＬ４により、第２スイッチ２２に対し並列接続されるサージ電圧吸収部２６を備えている。つまり、サージ電圧吸収部２６は、第１スイッチ２１のオフ時（タイミングＹ時）に還流ラインＬＲが遮断された際に生じるサージ電圧を吸収することができる。

【0030】

このサージ電圧吸収部２６は、バリスタ、ツェナーダイオード、ダイオードと抵抗の組み合わせ等で構成することができる。第４接続ラインＬ４は、第２接続ラインＬ２における還流ラインＬＲ内で分岐し、サージ電圧吸収部２６は、還流ラインＬＲ内に設けられている。

【0031】

第５接続ラインＬ５は、第１接続ラインＬ１から接続点Ｌ１Ｂを介して分岐し、電源１０側と第１スイッチ２１のゲート電極２１ｇとを接続する接続ラインである。第５接続ラインＬ５には、第１抵抗Ｒ１および第２抵抗Ｒ２が設けられている。第１抵抗Ｒ１の入力側Ｒ１Ａは、電源１０側と接続し、第１抵抗Ｒ１の出力側Ｒ１Ｂは、第２抵抗Ｒ２の入力側Ｒ２Ａと接続している。第２抵抗Ｒ２の出力側Ｒ２Ｂは、第１スイッチ２１のゲート電極２１ｇと接続している。第１抵抗Ｒ１は、第６接続ラインＬ６の分岐前に設けられ、第２抵抗Ｒ２は、第６接続ラインＬ６の分岐後に設けられている。

【0032】

第６接続ラインＬ６は、第５接続ラインＬ５から接続点Ｌ５Ａを介して分岐してグランドに接続する接続ラインである。第６接続ラインＬ６には、トランジスタ２３および第３抵抗Ｒ３が設けられている。トランジスタ２３は、ＮＰＮ型バイポーラトランジスタとなっている。トランジスタ２３は、コレクタ電極２３ｃが第１抵抗Ｒ１と第２抵抗Ｒ２との間の第５接続ラインＬ５（接続点Ｌ５Ａ）に接続されている。トランジスタ２３は、エミッタ電極２３ｅが第３抵抗Ｒ３の入力側Ｒ３Ａと接続されている。第３抵抗Ｒ３は、出力側Ｒ３Ｂがグラウンドと接続されている。駆動信号源２７における駆動信号２７ａがＨｉの状態でトランジスタ２３のコレクタ電極２３ｃ、エミッタ電極２３ｅにともに電流が流れ、電源１０、第１抵抗Ｒ１、トランジスタ２３、第３抵抗Ｒ３、グランドに至る電路が形成される。これにより、第１スイッチ２１のゲート電圧がＬｏｗとなり、第1スイッチ２１がオンとなる。

【0033】

トランジスタ２３には、接続ラインＬ８によって駆動信号源２７からの駆動信号２７ａが加えられている。トランジスタ２３のエミッタ電極２３ｅには、接続ラインＬ６により第３抵抗Ｒ３が接続されている。

【0034】

ここで、駆動信号源２７からの駆動信号２７ａは、所定のロジック回路の出力であり、例えば、Ｌｏｗ（オフ）の状態で０Ｖ、Ｈｉ（オン）の状態で５Ｖの値をとる。駆動信号２７ａがＬｏｗ（オフ）の状態で０Ｖであればトランジスタ２３のベース電極２３ｂの入力はなしの状態でコレクタ電流、エミッタ電流はともに流れない。駆動信号２７ａがＨｉ（オン）の状態で５Ｖが加えられると、トランジスタ２３は導通をはじめ、ベース電極２３ｂの電圧が約５Ｖの状態となる。このとき、エミッタ電極２３ｅの電圧は５Ｖからベースエミッタ飽和電圧だけ低い値となる。

【0035】

ベースエミッタ飽和電圧を例えば０．６Ｖとすれば、エミッタ電極２３ｅの電圧は５Ｖ－０．６Ｖ＝４．４Ｖとなる。また、エミッタ電極２３ｅに流れる電流はＩｅ＝４．４Ｖ／ｒ３（ｒ３は、第３抵抗Ｒ３の抵抗値）となる。このとき、コレクタ電極２３ｃを流れる電流はエミッタ電極２３ｅを流れる電流とほぼ同じ値となる。第１抵抗Ｒ１を流れる電流はトランジスタ２３のコレクタ電極２３ｃを流れる電流Ｉｃが支配的となるので、第１抵抗Ｒ１の両端に生じる電圧Ｖｒ１はＶｒ１＝Ｉｃ×ｒ１（ｒ１は、第１抵抗Ｒ１の抵抗値）となる。トランジスタ２３のコレクタ電極２３ｃの電圧はＶｃ＝電源１０の電圧－Ｖｒ１となる。

【0036】

つまり、電源１０の電圧が変動したとき、Ｖｃがこれを吸収することになる。このようにＶｒ１は電源１０の電圧に依存しないので、第１抵抗Ｒ１の両端に生じる電圧Ｖｒ１を駆動源とするトランジスタ２１は電源１０の電圧に関係なく、常に一定条件で駆動されることになる。トランジスタ２３のベース電極２３ｂには、Ｈｉの駆動信号２７ａが時間Ｔ１中出力される。

【0037】

一方、駆動信号２７ａがＬｏｗのときはトランジスタ２３のコレクタ電極２３ｃ、エミッタ電極２３ｅにはともに電流が流れず、接続ラインＬ６が遮断され、電源１０、第１抵抗Ｒ１、第２抵抗Ｒ２、第１スイッチ２１に至る電路が形成される。これにより、第１スイッチ２１のゲート電圧がＨｉとなり、第1スイッチ２１がオフとなる。すなわち、駆動信号２７ａのＨｉ、Ｌｏｗにより第１スイッチ２１のオンオフを制御することができる。

【0038】

第８接続ラインＬ８は、駆動信号源２７とトランジスタ２３のベース電極２３ｂとを接続する接続ラインである。トランジスタ２３のベース電極２３ｂは、駆動信号源２７からの駆動信号２７ａを第８接続ラインＬ８を介して入力することができる。

【0039】

すなわち、トランジスタ２３は、駆動信号源２７の駆動信号２７ａのＨｉ、Ｌｏｗに基づいて導通、非導通が制御される（第１スイッチ２１のオンオフが駆動信号源２７の駆動信号２７ａに基づいて制御される）。第８接続ラインＬ８には、第４抵抗Ｒ４が設けられている。

【0040】

なお、トランジスタ２３、駆動信号源２７，第１抵抗Ｒ１、第２抵抗Ｒ２、第３抵抗Ｒ３、第４抵抗Ｒ４により第１スイッチ駆動部３１が構成されている。第１スイッチ駆動部３１は、スイッチ２１（第１スイッチ）を駆動するスイッチ駆動部である。

【0041】

第９接続ラインＬ９は、ＡＮＤ回路２８の出力側２８Ｂと駆動回路２９の入力側２９Ａとを接続する接続ラインである。ＡＮＤ回路２８には、駆動信号源２７からの駆動信号２７ａとＰＷＭ制御信号とが入力される。すなわち、ＡＮＤ回路２８は、ＰＷＭ制御信号のＤｕｔｙ比に基づく通電率制御信号の生成と、第２スイッチ２２が第１スイッチ２１のオン期間（Ｔ１）と同期をとるための動作をし、第２スイッチ２２の駆動信号を生成する。駆動回路２９の入力側２９Ａには、ＡＮＤ回路２８の出力側２８Ｂから時間Ｔ１中オンオフを繰り返すＰＷＭ制御信号が出力される。

【0042】

駆動回路２９は、ＮＰＮ型バイポーラトランジスタ２９ａとＰＮＰ型バイポーラトランジスタ２９ｂを接続して構成されている。すなわち、駆動回路２９は、入力側２９ＡがＨｉのときに、ＮＰＮ型バイポーラトランジスタ２９ａがオン、ＰＮＰ型バイポーラトランジスタ２９ｂがオフとなる。ＮＰＮ型バイポーラトランジスタ２９ａがオンのときには、電源２９´からの電圧がＮＰＮ型バイポーラトランジスタ２９ａのコレクタ電極２９ｃに入力され、駆動回路２９の出力側２９ＢがＨｉとなる。

【0043】

一方、駆動回路２９は、入力側２９ＡがＬｏｗのときに、ＮＰＮ型バイポーラトランジスタ２９ａがオフ、ＰＮＰ型バイポーラトランジスタ２９ｂがオンとなり、駆動回路２９の出力側２９ＢがＬｏｗとなる。なお、第９接続ラインＬ９には、第５抵抗Ｒ５が設けられている。

【0044】

第１０接続ラインＬ１０は、駆動回路２９の出力側２９Ｂと第２スイッチ２２のゲート電極２２ｇとを接続する接続ラインである。接続ラインＬ１０を介して第２スイッチ２２のゲート電極２２ｇに時間Ｔ１においてＰＷＭ制御信号が出力される。

【0045】

すなわち、駆動回路２９の出力側２９ＢがＨｉのときは、第１０接続ラインＬ１０を介して第２スイッチ２２のゲート電極２２ｇに電源２９´（より詳しくは駆動電源）からの電圧が印加される。これにより、第２スイッチ２２がオンとなる。一方、駆動回路２９の出力側２９ＢがＬｏｗのときは、第２スイッチ２２はオフとなる。第１０接続ラインＬ１０には、第６抵抗Ｒ６が設けられている。

【0046】

なお、電源２９´、ＡＮＤ回路２８、駆動回路２９、第５抵抗Ｒ５、第６抵抗Ｒ６により第２スイッチ駆動部３２が構成されている。すなわち、第２スイッチ駆動部３２は、パルス状のＰＷＭ制御信号を出力する回路である。第１スイッチ駆動部３１および第２スイッチ駆動部３２は、ともに駆動信号源２７の駆動信号２７ａを介して第１スイッチ２１および第２スイッチ２２の駆動を行っており、第１スイッチ２１をオフからオンにするタイミングＸに同期させて第２スイッチ２２をオンにする（正確には、第１スイッチ２１をオフからオンにするタイミングＸに同期させて第２スイッチ２２をオフからオンにする）とともに、第１スイッチ２１をオンからオフにするタイミングＹに同期させて第２スイッチ２２をオフすることができる（正確には、第１スイッチ２１をオンからオフにするタイミングＹに同期させて第２スイッチ２２をオンからオフにすることができる）。

【0047】

このように構成されたソレノイド駆動装置１は、図４乃至図１０に示すように動作させることができる。図８乃至図１０においては、電流の流れを点線の矢印で示しており、図８は、図４乃至図７の時間Ｔ３に対応する回路図、図９は、図４乃至図７の時間Ｔ４に対応する回路図、図１０は、図４乃至図７の時間Ｔ２に対応する回路図である。なお、時間Ｔ１は、時刻ｔ１～ｔ１６に至る時間、時間Ｔ２は、時刻ｔ０～ｔ１、時刻ｔ１６～ｔ１７に至る時間、時間Ｔ３は、時刻ｔ１～ｔ２、ｔ３～ｔ４、ｔ５～ｔ６、ｔ７～ｔ８、ｔ９～ｔ１０、ｔ１１～ｔ１２、ｔ１３～ｔ１４、ｔ１５～ｔ１６に至る時間、Ｔ４は、ｔ２～ｔ３、ｔ４～ｔ５、ｔ６～ｔ７、ｔ８～ｔ９、ｔ１０～ｔ１１、ｔ１２～ｔ１３、ｔ１４～ｔ１５に至る時間である。

【0048】

まず始めに、駆動信号源２７からの駆動信号２７ａを、図４（ａ）の時間Ｔ１においてトランジスタ２３のベース電極２３ｂに入力しトランジスタ２３のコレクタ電極２３ｃ、エミッタ電極２３ｅに電流を流す。これにより、図４（ｂ）の時間Ｔ１において第１スイッチ２１のゲート電極２１ｇがＬｏｗとなり第１スイッチ２１がオンとなる。第１スイッチ２１がオンのときは、電流ｉ１および還流電流ｉ２をソレノイド１００に流すことができる。すなわち、第１スイッチ２１は、第１スイッチ２１のオン時間Ｔ１中は、電流ｉ１および還流電流ｉ２をソレノイドに流し、第1スイッチ２１のオフ時間Ｔ２中は、電流ｉ１および還流電流ｉ２を遮断することができる。

【0049】

また、図５（ｂ）の時間Ｔ１においてＡＮＤ回路２８がＰＷＭ制御信号を含む制御信号を出力し駆動回路２９を介して第２スイッチ２２のゲート電極２２ｇに入力する（時間Ｔ２においては制御信号を出力しない）。ＡＮＤ回路２８が出力する制御信号は、相対的に長いパルス幅の第１制御信号Ａ１と相対的に短いパルス幅の第２制御信号Ａ２を含んでいる。

【0050】

ＡＮＤ回路２８は、時間Ｔ１の初期において第１制御信号Ａ1を出力し、次いで第２制御信号Ａ２をオフを挟みながら繰り返し出力する。第１制御信号Ａ１は、パルス幅（初期通電時間）を５．２ｍｓ～１６．２ｍｓとしている。第２制御信号Ａ２は、ＰＷＭ制御信号であり、周期を１１．６ｋＨｚ、Ｄｕｔｙ（１周期のうちＨｉになっている時間の割合）を２．５％～９９．８％としている。

【0051】

すなわち、第２スイッチ２２は、第１スイッチ２１のオン時間Ｔ１中はオンオフを交互に繰り返し行い、第１スイッチ２１のオン時間Ｔ１中において、第２スイッチのオン時間Ｔ３中は、ソレノイド１００および第１スイッチ２１に電流ｉ１が流れ、第１スイッチ２１のオン時間Ｔ１中において、第２スイッチ２２のオフ時間Ｔ４中は、ソレノイド１００および第１スイッチ２１に還流電流ｉ２が流れる構成となっている。

【0052】

第１スイッチ駆動部３１および第２スイッチ駆動部３２は、図５（ａ）に示すように、第１スイッチ２１をオフからオンにするタイミングＸに同期させて第２スイッチ２２をオンにする（正確には、第１スイッチ２１をオフからオンにするタイミングＸに同期させて第２スイッチ２２をオフからオンにする）とともに、第１スイッチ２１をオンからオフにするタイミングＹに同期させて第２スイッチ２２をオフすることとしている（正確には、第１スイッチ２１をオンからオフにするタイミングＹに同期させて第２スイッチ２２をオンからオフにすることとしている）。

【0053】

このような第１スイッチ２１および第２スイッチ２２の駆動制御により、ソレノイド１００には、図６（ａ）に示す電圧が印加され、図６（ｂ）に示す電流ｉ１および還流電流ｉ２が流れる。ソレノイド１００は、初期通電時間において、相対的に長いパルス幅でオンが継続する第１制御信号Ａ１に基づく電圧が連続的に印加されることにより、コイル１２０に流れる電流の立ち上がりが早くなり、プランジャ１４０に生じる推力も急速に立ち上がる。これにより駆動されるバルブは開位置まで高速で動作する。コイル１２０が励磁しスプリング１６０の付勢力に抗してプランジャ１４０が初期位置からバルブ２１０の全開位置まで高速で動作し、バルブ２１０の全開位置において電流値が最大となる。
ソレノイド１００は、バルブ２１０が全開となった後は、相対的に短いパルス幅の第２制御信号Ａ２に基づく電圧がオフを挟んで繰り返し印加される。これにより、電流値は、全開となったバルブ２１０の開度を維持するために必要な電流値まで低下しその後略一定に維持される。

【0054】

このように第１スイッチ２１のオン時間Ｔ１中は、還流ラインＬＲを介して、第２スイッチ２２のオフ時間Ｔ４中に生じる還流電流ｉ２をソレノイド１００に流すことができる。一方、第１スイッチ２１のオフ時間Ｔ２中は、ソレノイド１００が発生する還流電流ｉ２の還流ラインＬＲを介してのソレノイド１００への還流を遮断することができる。すなわち、ソレノイドは、還流電流のカットによるプランジャ１４０の初期位置への高速復帰が可能となる。

【0055】

第１スイッチ２１および第２スイッチ２２がともにオフするタイミングＹでは、図７（ａ）に示すように、サージ電圧が発生し、第２スイッチ２２が損傷する恐れがあるが、第４接続ラインＬ４に設けられたサージ電圧吸収部２６により、図７（ｂ）に示すように、サージ電圧が吸収される。

【0056】

以上説明したように、本実施形態においては、上記の構成により、オフ時間Ｔ２中に生じる還流電流ｉ２を遮断することにより、ソレノイド１００の復帰遅れ時間を短縮し、復帰動作の遅延を少なくすることができる。

【0057】

また、第２スイッチ２２は、第１スイッチ２１のオン時間Ｔ１中はオンオフを交互に繰り返し行い、第１スイッチ２１のオン時間Ｔ１中において、第２スイッチ２２のオン時間Ｔ３中は、ソレノイド１００および第１スイッチ２１に電流ｉ１が流れ、第１スイッチ２１のオン時間Ｔ１中において、第２スイッチのオフ時間Ｔ４中は、ソレノイド１００および第１スイッチ２１に還流電流ｉ２が流れることにより、第２スイッチ２２のオンオフによるソレノイド通電時の通電率制御を可能とする。

【0058】

更に、第１スイッチ２１をオンからオフにするタイミングＹに同期させて第２スイッチ２２をオフすることにより、電流ｉ１と還流電流ｉ２のいずれも遮断することができる。

【0059】

更にまた、第２スイッチ２２に対し並列接続されるサージ電圧吸収部２６を備え、サージ電圧吸収部２６は、第１スイッチ２１および第２スイッチ２２のオフ時間Ｔ２中に電流ｉ１および還流電流ｉ２が遮断された際に生じるサージ電圧を吸収することにより、サージ電圧から第２スイッチ２２を保護することができる。

【0060】

なお、本発明は上述した実施形態に限定されることなく発明の要旨を変更しない範囲において種々の変形実施、応用実施が可能であることは勿論である。

【0061】

また、第１スイッチ２１は、Ｐチャネル型ＭＯＳＦＥＴトランジスタとし、第２スイッチ２２は、Ｎチャネル型ＭＯＳＦＥＴトランジスタとし、トランジスタ２３は、ＮＰＮ型バイポーラトランジスタとし、駆動回路２９を構成するスイッチは、ＮＰＮ型バイポーラトランジスタとＮＰＮ型バイポーラトランジスタとすることとしているが、本発明の効果を達成するものであれば、他のスイッチとすることとしてもよい。

【符号の説明】

【0062】

Ａ１：第１制御信号
Ａ２：第２制御信号
Ｌ１乃至Ｌ１０：第１接続ライン乃至第１０接続ライン
Ｌ１Ａ，Ｌ１Ｂ，Ｌ２Ａ，Ｌ２Ｂ，Ｌ５Ａ：接続点
Ｌ２´：接続ライン
ＬＲ：還流ライン
Ｒ１Ａ，Ｒ２Ａ：入力側
Ｒ１Ｂ，Ｒ２Ｂ：出力側
Ｒ１乃至Ｒ６：第１抵抗乃至第６抵抗
Ｔ１乃至Ｔ４：時間
Ｘ，Ｙ：タイミング
ｉ１：電流
ｉ２：還流電流
ｔ１乃至ｔ１６：時刻
１：ソレノイド駆動装置
１０：電源
２１：第１スイッチ
２１ｇ：ゲート電極
２１ｓ：ソース電極
２１ｄ：ドレイン電極
２２：第２スイッチ
２２ｇ：ゲート電極
２２ｄ：ドレイン電極
２２ｓ：ソース電極
２３：トランジスタ
２３ｂ：ベース電極
２３ｃ：コレクタ電極
２３ｅ：エミッタ電極
２４：ダイオード（還流ダイオード）
２６：サージ電圧吸収部（サージアブソーバー）
２７：駆動信号源
２８：ＡＮＤ回路
２９：駆動回路
２９Ａ：入力側
２９Ｂ：出力側
２９ａ：ＮＰＮ型バイポーラトランジスタ
２９ｂ：ＰＮＰ型バイポーラトランジスタ
２９´：電源
３０：スイッチ駆動制御部
３１：第１スイッチ駆動部
３２：第２スイッチ駆動部
１００：ソレノイド
１００Ａ：入力側
１００Ｂ：出力側
１１０：ハウジング
１２０：コイル
１３０：中心コア
１４０：プランジャ
１５０：ワイヤ
１６０：スプリング
２００：供給装置
２１０：バルブ
２２０：供給源
２３０：供給先

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】