(57)【要約】  ＡＣ制御電圧によって負荷（１３０）への入力電圧を切り換える電気回路（１００）及び方法を提供する。電圧振幅減少回路は、ＡＣ制御電圧によって駆動されるように構成されている。整流回路は、電圧振幅減少回路と動作可能に結合されている。また、電圧制限回路が整流回路と動作可能に結合されており、エネルギ蓄積回路が電圧制限回路と動作可能に結合されている。電圧振幅制限回路、整流回路、エネルギ蓄積回路、及び電圧制限回路は、共同して、切換制御電圧を発生する。更に、切換制御電圧がアクティブのときに、負荷（１３０）への入力電圧を切り換えるように、電子的切換ユニットが構成されている。一実施形態では、入力電圧は、ＡＣ電源電圧をＤＣ電圧に変換するように構成されているＡＣ／ＤＣ電圧変換回路が発生するＤＣ電圧である。
2009503684.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＡＣ電源電圧及びＡＣ制御電圧により、ＤＣ電圧を負荷（１３０）に切り換え供給する電気回路（１００）であって、
前記ＡＣ電源電圧を前記ＤＣ電圧に変換するＡＣ／ＤＣ変換回路（１１０）と、
前記ＡＣ制御電圧がアクティブのとき、前記ＤＣ電圧を前記負荷（１３０）に接続する電気切換回路（１２０）と、
を備えていることを特徴とする電気回路。
【請求項２】
請求項１記載の電気回路（１００）において、前記電気切換回路（１２０）は、
前記ＡＣ制御電圧によって駆動される電圧振幅減少回路と、
前記電圧振幅減少回路に接続されている整流回路と、
前記整流回路に接続されている電圧制限回路と、
前記電圧制限回路に接続されているエネルギ蓄積回路であって、前記電圧振幅減少回路、前記整流回路、及び前記電圧制限回路と協働して、前記ＡＣ制御電圧がアクティブのときにアクティブであって実質的に一定である切換制御信号を発生するように構成されている、エネルギ蓄積回路と、
前記切換制御電圧がアクティブのとき、前記負荷（１３０）へのＤＣ電圧を切り換える電子切換ユニットと、
を備えていることを特徴とする電気回路。
【請求項３】
請求項２記載の電気回路（１００）において、前記電圧振幅減少回路は、分圧回路を備えており、
該分圧回路は、直列に結合され、前記ＡＣ制御電圧を跨って配置された第１抵抗器及び第２抵抗器を備えている
ことを特徴とする電気回路。
【請求項４】
請求項２記載の電気回路（１００）において、前記整流回路はダイオードを備えていることを特徴とする電気回路。
【請求項５】
請求項２記載の電気回路（１００）において、前記電圧制限回路は、ツエナー・ダイオードを備えており、該ツエナー・ダイオードの逆ブレークダウン電圧によって、前記切換制御電圧を制限するように構成されていることを特徴とする電気回路。
【請求項６】
請求項２記載の電気回路（１００）において、前記エネルギ蓄積回路はキャパシタを備えていることを特徴とする電気回路。
【請求項７】
請求項２記載の電気回路（１００）において、前記電子切換ユニットは電界効果トランジスタを備えていることを特徴とする電気回路。
【請求項８】
請求項１記載の電気回路（１００）において、該回路は更に、第２ＡＣ制御電圧がアクティブのとき、第２負荷（１３０）へのＤＣ電圧を切り換える第２電気切換回路（１２０）を備えていることを特徴とする電気回路。
【請求項９】
請求項８記載の電気回路（１００）において、前記ＡＣ電源電圧は、前記第１ＡＣ制御電圧及び第２ＡＣ制御電圧の内少なくとも１つから成ることを特徴とする電気回路。
【請求項１０】
請求項９記載の電気回路（１００）において、前記ＡＣ／ＤＣ変換回路（１１０）は、
前記第１ＡＣ制御電圧を整流する第２整流回路と、
前記第２ＡＣ制御回路を整流する第３整流回路と、
前記第２整流回路及び前記第３整流回路によって駆動され、前記第１又は第２ＡＣ制御電圧がアクティブのときに前記ＤＣ電圧を発生するＤＣ／ＤＣ変換回路と、
を備えていることを特徴とする電気回路。
【請求項１１】
請求項１記載の電気回路（１００）において、前記ＡＣ電源電圧及び前記ＡＣ制御電圧は、同じ振幅を有することを特徴とする電気回路。
【請求項１２】
請求項１記載の電気回路（１００）において、前記ＡＣ電源電圧及び前記ＡＣ制御電圧は同じ信号であることを特徴とする電気回路。
【請求項１３】
請求項１記載の電気回路（１００）を備えていることを特徴とするソレノイド作動弁システム。
【請求項１４】
ＡＣ制御電圧によって負荷（１３０）への入力電圧を切り換える電気回路（１００）であって、
前記ＡＣ制御電圧によって駆動される電圧振幅減少回路と、
前記電圧振幅減少回路と接続されている整流回路と、
前記整流回路と接続されている電圧制限回路と、
前記電圧制限回路と接続されているエネルギ蓄積回路であって、前記電圧振幅減少回路、前記整流回路、及び前記電圧制限回路と協同して、前記ＡＣ電圧がアクティブのときにアクティブであり実質的に一定の切換制御信号を発生するように構成されている、エネルギ蓄積回路と、
前記切換制御電圧がアクティブのとき、前記負荷（１３０）へのＤＣ電圧を切り換える電子切換ユニットと、
を備えていることを特徴とする電気回路。
【請求項１５】
請求項１４記載の電気回路（１００）において、前記電圧振幅減少回路は、分圧回路を備えており、
該分圧回路は、直列に結合され、前記ＡＣ制御電圧を跨って配置された第１抵抗器及び第２抵抗器を備えている
ことを特徴とする電気回路。
【請求項１６】
請求項１４記載の電気回路（１００）において、前記整流回路はダイオードを備えていることを特徴とする電気回路。
【請求項１７】
請求項１４記載の電気回路（１００）において、前記電圧制限回路は、ツエナー・ダイオードを備えており、該ツエナー・ダイオードの逆ブレークダウン電圧によって、前記切換制御電圧を制限するように構成されていることを特徴とする電気回路。
【請求項１８】
請求項１４記載の電気回路（１００）において、前記エネルギ蓄積回路はキャパシタを備えていることを特徴とする電気回路。
【請求項１９】
請求項１４記載の電気回路（１００）において、前記電子切換ユニットは電界効果トランジスタを備えていることを特徴とする電気回路。
【請求項２０】
請求項１４記載の電気回路（１００）を備えていることを特徴とするソレノイド作動弁システム。
【請求項２１】
ＡＣ電源電圧及びＡＣ制御電圧によって、負荷へのＤＣ電圧を切り換える方法であって、
ＡＣ電源電圧を前記ＤＣ電圧に変換するステップと、
前記ＡＣ制御電圧がアクティブのとき、前記負荷へのＤＣ電圧を切り換えるステップと、
を備えていることを特徴とする方法。
【請求項２２】
請求項２１記載の方法において、該方法は更に、第２ＡＣ制御電圧がアクティブのとき第２負荷へのＤＣ電圧を切り換えるステップを備えていることを特徴とする方法。
【請求項２３】
請求項２２記載の方法において、前記ＡＣ電源電圧は、前記第１ＡＣ制御電圧及び前記第２ＡＣ制御電圧の内少なくとも１つから成ることを特徴とする方法。
【請求項２４】
請求項２３記載の方法において、前記ＡＣ電源電圧を前記ＤＣ電圧に変換するステップは、
前記第１ＡＣ制御電圧を整流するステップと、
前記第２ＡＣ制御回路を整流するステップと、
前記整流した第１ＡＣ電圧及び前記整流した第２ＡＣ電圧を前記ＤＣ電圧に変換するステップと、
を備えていることを特徴とする方法。
【請求項２５】
請求項２１記載の方法において、前記ＡＣ電源電圧及び前記ＡＣ制御電圧は、同じ振幅を有することを特徴とする方法。
【請求項２６】
請求項２１記載の方法において、前記ＡＣ電源電圧及び前記ＡＣ制御電圧は同じ信号から成ることを特徴とする方法。
【請求項２７】
請求項２１記載の方法において、前記ＡＣ制御電圧がアクティブのとき、前記負荷へのＤＣ電圧を切り換えるステップは、
前記ＡＣ制御電圧の振幅を減少させるステップと、
前記ＡＣ制御電圧を整流するステップと、
切換制御信号を維持するために、前記ＡＣ制御電圧によって発生したエネルギを蓄積するステップと、
前記切換制御電圧の電圧レベルを制限するステップと、
前記切換制御電圧がアクティブのとき、前記負荷に前記ＤＣ電圧を印加するステップと、
を備えていることを特徴とする方法。
【請求項２８】
請求項２７記載の方法において、前記ＡＣ制御電圧を整流するステップは、前記ＡＣ制御電圧を半波整流するステップを備えていることを特徴とする方法。
【請求項２９】
ＡＣ制御電圧によって負荷への入力電圧を切り換える方法であって、
前記ＡＣ制御電圧の振幅を減少させるステップと、
前記ＡＣ制御電圧を整流するステップと、
切換制御信号を維持するために、前記ＡＣ制御電圧によって発生したエネルギを蓄積するステップと、
前記切換制御電圧の電圧レベルを制限するステップと、
前記切換制御電圧がアクティブのとき、前記負荷に前記入力電圧を印加するステップと、
を備えていることを特徴とする方法。
【請求項３０】
請求項２９記載の方法において、前記ＡＣ制御電圧を整流するステップは、前記ＡＣ制御電圧を半波整流するステップを備えていることを特徴とする方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般的には、電圧変換器及び切換回路に関し、更に特定すれば、負荷への入力電圧を切り換えるためにＡＣ制御電圧を用いた電圧変換器及び切換回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
産業用油圧及び空気式機器の分野では、機械式弁を用いて機器内部にある油圧又は空気通路を選択的に開放又は閉鎖することが多い。通例では、弁はソレノイドによって動作される。一般に、ソレノイドは、円筒を形成するコイル状胴体と、円筒内に配置された金属コアとを含む。電圧によってコイルを付勢すると、コイル状胴体に電流が流れ、円筒内に磁界が発生して、コアに、円筒の長軸に沿った移動力を誘発する。付勢電圧を除去すると、磁界は消滅し、コアにかかる力は解除される。
【０００３】
弁と合わせて用いる場合、コアを弁の一部に取り付けつつ、ばねによって、第１の機械的「停止部」即ち制限部に対して機械的に偏倚させることにより、ソレノイドが付勢されていないときには、弁の閉鎖又は開放状態と対応付けた第１の位置に留まるようにすることができる。電圧をソレノイドに印加すると、コアがばねの力に対抗するように移動することにより、弁の位置を、第２の機械的停止部によって定義された第２の位置に変更し、これによって弁を開放又は閉鎖する。用途によっては、連動する弁を開放又は閉鎖するために、２つ以上のソレノイドを共動するように用いる場合もある。
【０００４】
油圧又は空気式機器の一部では、ソレノイドによって直接作動させられるようにした弁は、「直接作動弁」と呼ばれ、主要なバルブの関心事となっている。しかしながら、ソレノイドによって作動させる弁は、「パイロット弁」である方が通例である。これは、気体又は液体によって第２の主弁を加圧し、主弁を開放又は閉鎖状態に移行させるように動作する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ソレノイドには、ＤＣ電圧によって付勢されるように設計されたものがあり、一方、ＡＣ電圧によって動作するようにした他のソレノイドもあり、弁を利用する個々の用途によって異なる。例えば、一部の弁の用途では、−２４ボルトＤＣ（ＶＤＣ）の電圧を受けるソレノイドが必要となる場合があり、他の用途では、１１５ＡＣ（ＶＡＣ）平方二乗平均（ＲＭＳ）の線電圧で適正に付勢されるソレノイドを用いる場合もある。このため、油圧及び空気式機器の製造業者は、個々の弁製品を多様なバージョンで提供し、各バージョンが特定のＡＣ又はＤＣ電圧に反応する異なるソレノイドを用いるようにする場合もある。このようにすると、異なるソレノイドを用いる弁製品の多数のバージョンを設計し、製造し、在庫することによって、製造業者のコストが上昇することが多い。
【０００６】
更に、ソレノイドへの電圧の配電は、電気接続器又は端子帯状体及びプリント回路基板（ＰＣＢ）によって行われることが多い。その結果、Underwriter Laboratories（登録商標）及びその他の安全検査組織によって指定されるような安全要件では、−２４ＶＤＣのような低いＤＣ電圧に対する要件と比較すると、１１５ＶＡＣのような高いＡＣ電圧には、配線及び回路トレースを広くし、更にトレース及び接続点間の間隔も広く取らなければならない。このように導体や間隔を広げると、ＰＣＢや接続器のサイズが大きくなり、用いる端子帯状体も大きくすることが必要となるのが通例であり、このため弁製品が全体的に大型化し、顧客にとって望ましくなく、しかも高価となることが多い。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の実施形態は、ＡＣ制御電圧によって入力電圧を負荷に切り換える電気回路を提供する。一実施形態では、入力電圧は、ＡＣ／ＤＣ電圧変換回路によってＡＣ電源電圧から発生するＤＣ電圧とすることができる。電気切換回路は、ＡＣ制御電圧によって駆動する電圧振幅減少回路と、電圧振幅減少回路と動作可能に結合されている整流回路と、整流回路と動作可能に結合されている電圧制限回路と、電圧制限回路と動作可能に結合されているエネルギ蓄積回路とを含む。電圧振幅減少回路、整流回路、電圧制限回路、及びエネルギ蓄積回路は、共動して、切換制御電圧を発生する。電気切換回路は、切換制御電圧がアクティブのとき、入力電圧を負荷に切り換えるように構成されている電子切換ユニットも含む。
【０００８】
本発明の代替実施形態は、ＡＣ制御電圧があるときに入力電圧を負荷に切り換える方法を提供する。概略的に、この方法は、ＡＣ制御電圧の振幅を減少させるステップと、ＡＣ制御電圧を整流するステップと、切換制御電圧を支援するために、ＡＣ制御電圧が発生するエネルギを蓄積するステップと、切換制御電圧の電圧レベルを制限するステップと、切換制御電圧がアクティブのとき、負荷間に入力電圧を印加するステップとを含む。また、一実施形態では、この方法は、ＡＣ電源電圧を、入力電圧として用いられるＤＣ電圧に変換する。
本発明の更に別の実施形態及び利点は、以下の詳細な説明を添付図面と関連付けて熟読することにより、当業者には理解されるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
図１は、本発明の実施形態のブロック図であり、電気回路１００は、ＡＣ電源電圧をＤＣ電圧に変換し、ＡＣ制御電圧信号にしたがって、このＤＣ電圧を負荷に切り換え供給する。このような回路は、先に論じたような、空気式及び油圧機器における弁を開放及び閉鎖するためにソレノイドを選択的に付勢するための電圧変換及び切換回路として用いることができる。しかしながら、本発明の実施形態は、このような環境には限定されず、以下に記載する本発明の種々の実施形態から便益が得られる用途は、他のも数多く存在すると考えられる。
【００１０】
概略的に言えば、電気回路１００は、ＡＣ／ＤＣ変換回路１１０と、電気切換回路１２０とで構成されている。ＡＣ電源電圧ＶＡＣＳがＡＣ／ＤＣ変換回路１１０を駆動し、一方、間欠的にアクティブなＡＣ制御電圧ＶＡＣＣが電気切換回路１２０を駆動する。一実施形態では、ＡＣ電源電圧ＶＡＣＳ及びＡＣ制御電圧ＶＡＣＣは同じ信号である。あるいは、ＡＣ電源電圧ＶＡＣＳは、ＡＣ制御電圧ＶＡＣＣとは別個の一定ＡＣ電圧でもよい。これに応じて、ＡＣ／ＤＣ変換回路１１０は、ＤＣ電圧ＶＤＣを発生し、これを電気切換回路１２０に供給する。ＡＣ制御電圧ＶＡＣＣがアクティブのときは、負荷１３０に、発生したＤＣ電圧ＶＤＣを印加するように作用する。逆に、ＡＣ制御電圧ＶＡＣＣがアクティブでない（即ち、実質的に０ボルト、又は開放回路を表す）とき、電気切換回路１２０は、電気切換回路１２０の出力を負荷１３０から切断する。その結果得られる電圧切換回路１２０の出力を、切換ＤＣ電圧ＶＳＤＣと呼ぶ。
【００１１】
ＡＣ／ＤＣ変換回路１１０は、ＡＣ電源電圧ＶＡＣＳを、特定の用途に適したＤＣ電圧ＶＤＣに変換するように設計されている。一実施形態では、ＡＣ／ＤＣ変換回路１１０は、１１５ＶＡＣのＡＣ電源電圧ＶＡＣＳを、−２４ＶＤＣのＤＣ電圧ＶＤＣに変換するように設計されている。代替実施形態では、ＡＣ／ＤＣ変換回路１１０は、１１５ＶＡＣのＡＣ電源電圧ＶＡＣＳを＋２４ＶＤＣのＤＣ電圧ＶＤＣに変換するように構成されている。
【００１２】
一実施形態では、ＡＣ／ＤＣ変換回路１１０は、ＡＣ／ＤＣ変換集積回路（ＩＣ）のような市販の商用デバイスを含むことができ、所望の電圧変換を行うように、ＩＣ製造業者によって指定された、抵抗器やキャパシタのような、限定数の個別構成素子に電気的に接続されている。ＡＣ／ＤＣ変換回路１１０は、変圧器及び整流ブリッジ回路を利用した、線形電源設計を採用することができる。あるいは、ＡＣ／ＤＣ変換回路１１０は、スイッチング電源設計(switching power supply design)を用いることもできる。このような実施形態は、占有する回路空間が小さくて済み、低コストの解決策を提供するのに有望である。
【００１３】
電気回路１００の別の実施形態では、ＡＣ／ＤＣ変換回路１１０は、標準的な「ブリック」電源(brick power supply)を含み、１１５ＶＡＣ線電圧のような標準的な電源電圧ＶＡＣＳを所望のＤＣ電圧ＶＤＣに変換することもできる。更に別の実施形態では、ＡＣ電源電圧ＶＡＣＳを整流し、濾波して、中間ＤＣ電圧を生成し、次いでＤＣ／ＤＣ変換回路又は線形レギュレータによって、所望のＤＣ電圧ＶＤＣに変換することもできる。ＡＣ電源電圧ＶＡＣＳをＤＣ電圧ＶＤＣに変換するための種々の電子回路設計を採用したその他の実施形態も、代わりに利用することもできる。
【００１４】
前述のように、ＡＣ／ＤＣ変換回路１１０から得られるＤＣ電圧ＶＤＣは、電気切換回路１２０によって負荷１３０に印加される。電気切換回路１２０は、ＡＣ制御電圧ＶＡＣＣを切換制御信号として利用し、ソレノイドのような負荷１３０に選択的にＤＣ電圧ＶＤＣを印加する。一実施形態では、ＡＣ制御電圧ＶＡＣＣの振幅は、ＡＣ電源電圧ＶＡＣＳと実質的に等しく、これによって電気回路１００が動作する環境を簡素化する。更に、前述のように、ＡＣ制御電圧ＶＡＣＣ及びＡＣ電源電圧ＶＡＣＳは、同じ信号でもよい。別の実施形態では、電気切換回路１２０は、ＡＣ電源電圧ＶＡＣＳから派生したＤＣ電圧ＶＤＣ以外の入力電圧を切り換えることもできる。
【００１５】
図２は、本発明の実施形態による電気切換回路１２０の更に詳細な模式図を示す。ＡＣ／ＤＣ変換回路１１０からのＡＣ制御電圧ＶＡＣＣは、電圧振幅減少回路間に印加される。電圧振幅減少回路は、図２の特定的な例では、第１抵抗器Ｒ１及び第２抵抗器Ｒ２を備えた分圧器である。通例、図２に示すような分圧器は、Ｒ１／（Ｒ１＋Ｒ２）にＡＣ制御電圧ＶＡＣＣの振幅を減少させる。ＡＣ制御電圧ＶＡＣＣの振幅は、電気切換回路１２０に実際に近づく人に対する安全性の懸念を和らげつつ電気切換回路１２０の残りの部分がＡＣ制御電圧ＶＡＣＣを利用できるように、減少させる。一実施形態では、第１抵抗器Ｒ１の値は４７キロオーム（ｋΩ）であり、第２抵抗器Ｒ２の値は１００ｋΩである。
【００１６】
分圧器の抵抗器Ｒ１及びＲ２には、整流器が接続されており、該整流器は、図２の特定的な例では、ダイオードＤ１であり、ＡＣ制御電圧ＶＡＣＣを半波整流ＡＣ電圧信号に変換することにより、ＡＣ制御電圧ＶＡＣＣの各サイクルの半分を、電気切換回路１２０の残り部分に通過させるように構成している。図２の特定的な例では、ダイオードＤ１は、1N4006  ８００ボルト、１アンペアの整流器である。代替実施形態では、全波整流回路のような、ＡＣ電圧を整流する他の方法を採用してもよい。
【００１７】
整流し振幅を低下させることに加えて、ＡＣ制御電圧ＶＡＣＳを、図２に示すように、ツエナー・ダイオードＤ２のような電圧リミッタにも供給する。ツエナー・ダイオードＤ２は、逆ブレークダウン電圧を有し、ツエナー・ダイオードＤ２間に現れる高電圧を効果的に制限する。通例、図１の負荷１３０にＤＣ電源電圧ＶＤＣＳを切り換えるために必要な電圧を予測して、ツエナー・ダイオードＤ２を選択する。これについては、以下で更に詳しく説明する。一実施形態では、ツエナー・ダイオードＤ２は、ON Semiconductor（登録商標）が製造するMMBZ5245BLT1であり、１５Ｖの逆ブレークダウン電圧を有する。
【００１８】
ツエナー・ダイオードＤ２の両端でほぼ一定の電圧を維持するのを補助するために、図２の実施形態に示すキャパシタＣ１のようなエネルギ蓄積回路を採用し、ＡＣ電源電圧ＶＡＣＳがアクティブの間ツエナー・ダイオードＤ２における電圧が低い比較的短い時間期間に、十分な電荷、即ち、電流をツエナー・ダイオードＤ２及び電気切換回路１２０の残り部分に供給する。例えば、図２の実施形態では、キャパシタＣ１は、整流ダイオードＤ１によって遮断されるＡＣ制御電圧ＶＡＣＣの各半サイクルの間、高い電圧レベルを維持するために電流を供給する。この特定的な例では、キャパシタＣ１の値は０．１マイクロファラッド（μＦ）である。代替実施形態では、インダクタのような別のエネルギ蓄積エレメントを構成に加えて、同様の目的に用いることもできる。
【００１９】
振幅減少回路、整流回路、エネルギ蓄積回路、及び電圧制限回路の組み合わせにより、ＡＣ制御電圧ＶＡＣＣがアクティブの間、実質的に一定の非ゼロ電圧である切換制御電圧ＶＳＷＣが共動によって生成され、したがってアクティブとなる。逆に、ＡＣ制御電圧ＶＡＣＣがアクティブでない場合、切換制御電圧ＶＳＷＣは本質的にゼロ電圧となる。切換制御電圧ＶＳＷＣは、電気切換回路１２０内において、電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）のような、電子的切換ユニットに印加される。図２の特定的な実施形態では、電子的切換回路は、ｐチャネル・エンハンスメント・モード金属酸化物ＦＥＴ（ＭＯＳＦＥＴ）Ｑ１（Infineon Technologies AGの部品番号BSS84P）であり、そのゲート−ソース間電圧が、ＭＯＳＦＥＴ  Ｑ１の構造によって決定される基準レベルを超えて負側になるときに、飽和モードにおいてそのドレイン−ソース接合部を通じて電流を導通させるように構成されている。この状況が発生するのは、ＡＣ制御電圧ＶＡＣＣが電気切換回路１２０においてアクティブなときである。言い換えると、ＭＯＳＦＥＴ  Ｑ１は、ＡＣ制御電圧ＶＡＣＣがアクティブ（即ち、通例実質的に正弦波状に発振している）なときに導通し、それ以外の場合遮断する。ｎチャネルＭＯＳＦＥＴ、接合型ＦＥＴ（ＪＦＥＴ）、バイポーラ接合型トランジスタ（ＢＪＴ）、ソリッド・ステート・リレー、又は機械式リレーのようなその他の形式の電子的切換ユニットも、同様の目的に採用することもできる。
【００２０】
図２の実施形態では、ＦＥＴ  Ｑ１が導通すると、ＡＣ／ＤＣ変換回路１１０が発生したＤＣ電圧ＶＤＣを、図１に示す負荷１３０に電気的に供給するように動作する。この特定的な場合では、−１５Ｖの負方向の切換制御信号ＶＳＷＣがｐチャネルＦＥＴ  Ｑ１に印加され、−２４ＶＤＣの負ＤＣ電圧を負荷１３０に印加する。逆に、ｎチャネルＦＥＴ  Ｑ１を通じて負荷１３０へのＤＣ電圧ＶＤＣを正に切り換えるためには、正の切換制御信号ＶＳＷＣを用いることができる。負荷１３０は、図２では、抵抗器Ｒ３で表されている。一実施形態では、抵抗器は、先に論じたように、ソレノイドの入力インピーダンスを表す。特定的な一実施態様では、抵抗器Ｒ３の値は、４８０Ωのソレノイド入力インピーダンスを表す。
【００２１】
１つのソレノイド又は同様の負荷１３０の使用により、前述のように、本発明の種々の実施形態の適用により便益が得られるが、多数の電気切換回路１２０を、一定ＡＣ電源電圧ＶＡＣＳによって駆動されるＡＣ／ＤＣ変換回路１１０と合わせて用いて、ＤＣ電圧ＶＤＣを発生することもできる。マルチ弁システムに見られるように、多数の別個のソレノイドの場合、このような回路によって独立して付勢することができる。例えば、図３は、ＡＣ電源電圧ＶＡＣＳによって駆動する１つのＡＣ／ＤＣ変換回路１１０を用いる電気回路１５０を示す。ＡＣ／ＤＣ変換回路１１０は、４つの別個の切換回路１２０ａ〜１２０ｄを駆動し、その各々は、負荷１３０ａ〜１３０ｄによって表される各ソレノイドを制御することを意図した別個のＡＣ制御電圧ＶＡＣＣａ〜ＶＡＣＣｄによっても駆動される。つまり、切換回路１２０ａ〜１２０ｄの各々は、関連するＡＣ制御電圧ＶＡＣＣａ〜ＶＡＣＣｄがアクティブのときは、負荷へのＤＣ電圧ＶＤＣを切換、対応するＡＣ制御電圧ＶＡＣＣａ〜ＶＡＣＣｄがアクティブでないときには、関連する負荷１３０ａ〜１３０ｄからＤＣ電圧ＶＤＣを解放する。各負荷１３０ａ〜１３０ｄにおいて得られる電圧は、切換ＤＣ電圧ＶＳＤＣａ〜ＶＳＤＣｄである。図３の特定的な例では４つの負荷１３０ａ〜１３０ｄを示すが、それよりも多い又は少ない電気切換回路１２０を必要とする用途も可能である。
【００２２】
図３の電気回路１５０に関する代替実施形態では、最初にＡＣ制御電圧ＶＡＣＣａ〜ＶＡＣＣｄの各々を、図４の電気回路１６０に示すような整流器１６２ａ〜１６２ｄによって整流することによって、ＤＣ電圧ＶＤＣを生成することもできる。整流は、図２に示すようなダイオード及びキャパシタによる、半波整流とすればよい。次いで、得られた整流信号同士を結合してＤＣ／ＤＣ変換回路１６４を駆動し、ＤＣ電圧ＶＤＣを生成することができる。この実施形態の利点の１つは、別個のＡＣ電源電圧ＶＡＣＳが不要なことである。代わりに、ＡＣ制御電圧ＶＡＣＣａ〜ＶＡＣＣｄが電気回路１６０において集合的に、ＡＣ電源電圧ＶＡＣＳの機能性を果たすように作用する。更に、数個のＡＣ制御電圧ＶＡＣＣａ〜ＶＡＣＣｄを用いて最終的にＤＣ電圧ＶＤＣを生成するにも拘わらず、１つのＤＣ／ＤＣ変換器１６４で、必要な電圧変換が行われる。また、ＡＣ制御電圧ＶＡＣＣａ〜ＶＡＣＣｄの１つ以上がアクティブであればいつでも、ＤＣ電圧ＶＤＣは入手可能であり、したがって、負荷１３０ａ〜１３０ｄによって表されるソレノイドのいずれを付勢するために必要な時間も短縮することができる。
【００２３】
本発明の別の実施形態では、ＡＣ電源電圧を用いてＤＣ電圧を生成し、ＡＣ制御電圧によってこれを負荷に切り換える方法２００が、図５に示されている。概略的に、ＡＣ電源電圧を、ＡＣ／ＤＣ変換器等により、ＤＣ電圧に変換する（ステップ２１０）。ＤＣ電圧は、ＡＣ制御電圧があるときに、負荷に供給される（ステップ２２０）。この切換動作を行うには、恐らくは分圧回路によってＡＣ制御電圧の振幅を減少させ（ステップ２２２）、半波整流器などによって制流し（ステップ２２４）、別個の切換制御電圧を発生し易くする。ＡＣ制御電圧によって発生する電荷のような電気エネルギを蓄積して、減少又は整流したＡＣ制御電圧が低である短期間の間等に、得られる切換制御電圧レベルを維持してもよい（ステップ２２６）。加えて、切換制御電圧は、ツエナー・ダイオードなどによって制限し（ステップ２２７）、切換制御電圧に対して安定した所定の最大限度を設けるようにしてもよい。次いで、切換制御電圧を用いて負荷間にＤＣ電圧を印加する（ステップ２２８）。
【００２４】
ソレノイド作動弁の環境において本発明の種々の実施形態による電気回路１００、１５０、１６０又は方法２００を採用すると、様々な潜在的な利点が得られる。例えば、ＡＣ電圧をＤＣ電圧に変換することにより、いずれの電圧を用いても、ＤＣ電圧を受け入れる設計のソレノイドを付勢することができるので、いずれの環境でも１つのソレノイド設計を採用することができる。この１つの設計を採用できることにより、双方の環境を満足するために備蓄しておかなければならないソレノイド、弁、及び関連構成機器毎に設計する回路の数が減少する。また、ＤＣ電圧で付勢可能なソレノイドは、それよりも高いＡＣ電圧で付勢可能なソレノイドよりも安価となるという結果につながる。加えて、種々の安全上の要件を満たすために、一般に、高いＡＣ電圧と比較して、低いＤＣ電圧で利用するトレース又は配線は一層細く、しかも近接させることができるので、高いＡＣ電圧又は低いＤＣ電圧を付勢源として利用する場合、用いるＰＣＢや関連する接続器を小型化することができる。また、安全性の観点から、本発明の実施例の使用により、電圧を低い方のＤＣ電圧に下げて連動するソレノイドを付勢するので、高いＡＣ電圧が来ており顧客が接近可能な地点の数が減少する可能性が高い。これらの利点又はその他の利点の１つ以上は、本発明の１つ以上の実施形態を採用するその他の用途においても実現することができる。
【００２５】
以上、本発明の実施形態をいくつか論じたが、本発明の範囲内で他の実施形態も包含することが可能である。例えば、代替実施形態では、異なるＡＣ及びＤＣ電圧レベルが必要となり、ここに開示した以外の様々な成分値の使用を示すことも恐らくは可能である。更に、開示した実施形態は、ソレノイド作動弁の付勢に関して論じたが、入力ＡＣ又はＤＣ電圧を必要とするその他の数多くの用途も、本発明の種々の態様から便益を得ることができる。また、一実施形態の態様を、代替実施形態の態様と組み合わせて、本発明の更に別の実施態様を創作することもできる。このように、特定的な実施形態に関して本発明を説明したが、このような説明は限定ではなく例示のために提示したのである。したがって、本発明の適正な範囲は、特許請求の範囲によってのみ規定されるものである。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】ＡＣ電源電圧をＤＣ電圧に変換し、ＡＣ制御電圧によって負荷上へのＤＣ電圧を切り換える、本発明の実施形態による電気回路のブロック図である。
【図２】図１の電気切換回路の模式図である。
【図３】１つのＡＣ／ＤＣ変換回路及び多数の電気切換回路を用いた、本発明の実施形態による電気回路の模式図である。
【図４】多数の整流回路、１つのＤＣ／ＤＣ変換回路、及び多数の電気切換回路を用いた、本発明の実施形態による電気回路の模式図である。
【図５】ＡＣ電源電圧をＤＣ電圧に変換し、ＡＣ制御電圧によって負荷上へのＤＣ電圧を切り換える、本発明の一実施形態による方法のフロー・チャートである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【国際調査報告】
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