JPH066993B2 - 比例弁駆動制御回路 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、供給電流の大きさに比例して弁開度を調節す
ることのできる比例弁を駆動するための比例弁駆動制御
回路に係り、特に消費電力が他の回路等と比較して大き
い比例弁への直流供給をトランスレス電源回路から供給
することで、各種制御回路等へ電源を供給するためのト
ランス付電源回路から取り出す電力量を低減させ、電源
トランスの小形化を可能にした比例弁駆動制御回路に関
する。

（従来の技術） 第４図は従来の比例弁駆動制御回路を示す。この比例弁
駆動制御回路は商用電源（ＡＣ１００ボルト）を例えば
直流３２Ｖに変換すべく電源トランス１０３及び整流回
路１０５を備えたトランス付電源回路１００を有し、こ
のトランス付電源回路１００から比例弁１０６及びこの
比例弁１０６の開度を制御するための制御回路１０４へ
電力を供給している。

制御回路１０４はマイクロコンピュータ等を備え、種々
の入力データから比例弁１０６の弁開度を決定し、この
決定値に応じた電圧を演算増幅回路１１２、トランジス
タ１１３及び抵抗Ｒ’５から構成される電流制御回路１
０７に入力し、この電流制御回路１０７が当該入力電圧
値に応じた電流をトランス付電源回路１００から比例弁
１０６、トランジスタ１１３のコレクタ−エミッタ間、
及び抵抗Ｒ’５を介して流すことで比例弁１０６を駆動
制御するようにしている。

（発明が解決しようとする課題） このように従来の比例弁駆動制御回路は、電源トランス
１０３で降圧した交流電圧を整流回路１０５で整流して
得た直流電圧で制御回路１０４と比例弁１０６を駆動す
るようにしているため、その直流電圧は制御回路１０４
が備えたマイクロコンピュータ等の各素子による電圧の
制限から、商用電源電圧（ＡＣ１００ボルト）に比べ相
当低下させなければならず（例えばＤＣ３２ボルト）、
このため、かかるトランス付電源回路１００にて比例弁
１０６を駆動させるためには、その消費電流が大なるこ
とから電源トランス１０３の容量を大きくしなければな
らず、トランス付電源回路１００を小型にすることが困
難であった。

そこで本発明は、電源トランスの容量を小さくし得、も
ってトランス付電源回路の小型化を図ることができる比
例弁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） 前記課題を解決するため本発明に係る比例弁駆動制御回
路は、供給電流量に応じて弁開度を制御できる比例弁
と、比例弁の操作すべき開閉量に応じたパルス幅を有す
るパルス信号を一定の周期で発生する比例弁制御回路
と、パルス信号のパルス幅に基づいて比例弁へ供給する
電流量を変化させる比例弁駆動回路と、比例弁制御回路
と比例弁駆動回路とを電気的に絶縁した状態でパルス信
号の伝達を行なう制御信号伝達手段を備えるとともに、
比例弁および比例弁駆動回路へ商用電源を直接整流して
得た直流電圧を供給するトランスレス電源回路と、比例
弁制御回路へ電源トランスで変圧した後に整流して得た
直流電圧を供給するトランス付電源回路とを備えたこと
を特徴とする。

なお、制御信号伝達手段は、比例弁制御回路のパルス信
号出力側に設けられた発光ダイオードと、比例弁駆動回
路に設けられたフォトトランジスタからなるフォトカプ
ラにより構成することができる。

（作用） 比例弁制御回路は比例弁の操作すべき開閉量（比例弁の
開度）に応じたパルス幅を有するパルス信号を一定の周
期で発生する。

制御信号伝達手段は、比例弁制御回路で発生したパルス
信号をフォトカプラ等を介して電気的に絶縁した状態で
比例弁駆動回路へ伝達する。

比例弁駆動回路は、伝達されたパルス信号のパルス幅に
基づいて比例弁に供給する電流を調整し、比例弁の弁開
度を制御する。

比例弁制御回路から比例弁駆動回路へのパルス信号の伝
達を電気的に絶縁した状態で行なう構成にしたので、消
費電力が大きい比例弁とこの比例弁を駆動する比例弁駆
動回路へトランスレス電源回路を介して商用電源を直接
整流して得た直流電圧を供給し、比例弁制御回路へはト
ランス付電源回路を介して商用電源を電源トランスで変
圧した後に整流して得た直流電圧を供給する２電源構成
をとることができる。

消費電力の大きい比例弁に対してはトランスレス電源回
路から電力を供給する構成としたので、トランス付電源
回路から取り出す電力量を低減することができる。よっ
て、電源トランスの小型化を図ることができる。

なお、制御信号伝達手段に発光ダイオードとフォトトラ
ンジスタとを組み合わせたフォトトランジスタを用い、
比例弁の開閉量（比例弁の弁開度）に応じたパルス幅を
有するパルス信号を伝達する構成としたので、比例弁の
開閉量（比例弁の弁開度）に係る信号を確実に伝達する
ことができるとともに、制御信号伝達手段を小型にする
ことができ、比例弁駆動制御回路全体を小型化すること
ができる。

（実施例） 以下に本発明の好適一実施例を添付図面の基づいて説明
する。

第１図は本発明に係る比例弁駆動制御回路を示す図であ
る。図において１は商用電源（ＡＣ１００ボルト）を示
し、この商用電源１を直接整流する全波整流回路５から
なるトランスレス電源回路を介して比例弁駆動回路２へ
電力を供給するとともに、電源トランス３と全波整流回
路１４と平滑用コンデンサＣ３とからなるトランス付電
源回路を介して比例弁制御回路４へ電力を供給する構成
としている。

トランス付電源回路は、商用電源１を電源トランス３で
降圧して得た２次側電圧を全波整流回路１４で整流し、
平滑用コンデンサＣ３で平滑した直流電圧を比例弁制御
回路４へ供給する。

比例弁駆動回路２は、トランスレス電源回路を構成する
全波整流回路５から電力の供給を受ける比例弁６と、信
号伝達手段２０を介して比例弁駆動回路２に入力される
パルス信号に基づいて、全波整流回路５から比例弁６に
供給する駆動電流量を制御する電流制御回路７と、電源
安定化回路８とからなる。

電源安定化回路８は、トランスレス電源回路を構成する
全波整流回路５で全波整流された電圧を、逆流防止用の
ダイオード９と電流制限用の抵抗Ｒ１とからなる直列回
路を介して平滑用のコンデンサＣ２へ供給することで、
全波整流された電圧の脈動成分を平滑するとともに、こ
の平滑された電圧を直流制限用の抵抗Ｒ２を介して定電
圧ダイオード１１へ供給することで電圧の安定化を図
り、安定化した電圧を負荷抵抗Ｒ３を介してフォトトラ
ンジスタ１０のコレクタへ供給する構成としている。

電流制御回路７は、演算増幅器１２と、この演算増幅器
１２の出力端子１２ｃにベース１３ａが接続され演算増
幅器１２の出力電圧に基づいて比例弁６の駆動電流を制
御する電流制御用トランジスタ１３と、その周辺回路か
らなる。

電流制御用トランジスタ１３のコレクタ１３ａと全波整
流回路５の正電源との間に比例弁６が接続され、エミッ
タ１３ｂと全波整流回路５の負電源（グランド）間に
は、比例弁６の駆動電流値を設定するためのエミッタ抵
抗Ｒ５を設け、このエミッタ抵抗Ｒ５端に発生した電圧
を演算増幅器１２の反転入力端子１２ｂへ帰還させてい
る。そして、フォトトランジスタ１０の出力信号を、抵
抗Ｒ４とコンデンサＣ１とからなる時定数回路を介し
て、演算増幅器１２の非反転入力端子１２ａへ供給する
構成としている。

以上の構成からなる比例弁駆動回路２は、フォトトラン
ジスタ１０が後述する発光ダイオード１８の発光がなさ
れずにオフ状態にある場合には、抵抗Ｒ３，Ｒ４を介し
て電荷がコンデンサＣ１に蓄積される結果、抵抗Ｒ３，
Ｒ４の抵抗値およびコンデンサＣ１の容量値によって決
定される時定数によって演算増幅器１２の非反転入力端
子１２ａの電位Ｖ１が上昇し、この電位Ｖ１と反転入力
端子１２ｂの電圧が等しくなるまで比例弁６の駆動電流
は増加することとなり、比例弁６の弁開度は大きくな
る。これに対してフォトトランジスタ１０がオン状態に
ある場合には、コンデンサＣ１に蓄積された電荷が抵抗
Ｒ４を介して放電される結果、このコンデンサＣ１と抵
抗Ｒ４とで決定される時定数で演算増幅器１２の非反転
入力端子１２ａの電位Ｖ１が下り、従って比例弁６の駆
動電流もこれに伴って減少することとなって比例弁６の
弁開度は小さくなる。

一方、比例弁制御回路４は、電源トランス３と全波整流
回路１４および平滑コンデンサＣ３とからなるトランス
付電源回路から電源供給を受けて動作するよう構成して
いる。トランス付電源回路は、商用電源１を電源トラン
ス３で降圧した電圧を整流・平滑して、例えば直流２４
ボルトの電源を比例弁制御回路４へ供給する。

この比例弁制御回路４は、パルス信号発生回路１６、ス
イッチングトランジスタ１７及び後述する発光ダイオー
ド１８を備えてなる。

パルス信号発生回路１６はマイクロコンピュータを内蔵
し、種々の入力信号から比例弁６の操作すべき開閉量
（弁開度）を決定し、この決定値に基づいて比例弁６を
制御すべきパルス信号Ｐ（第２図および第３図参照）を
発生する。このパルス信号発生回路１６は、比例弁６の
開閉量（弁開度）の制御をパルス信号のデューティ比に
て行なうべく比例弁６の操作すべき開閉量（弁開度）に
応じたパルス信号、即ち、比例弁６の弁開度を大きくす
るときには高（Ｈｉ）レベルの時間幅の短いパルスを、
逆に比例弁６の弁開度を小さくするときには高（Ｈｉ）
レベルの時間幅の長いパルスを一定の周期で発生する。
そして、このパルス信号Ｐをスイッチングトランジスタ
１７のベース１７ｃへ供給することで、このスイッチン
グトランジスタ１７のコレクタ１７ａ−エミッタ１７ｂ
間をパルス信号Ｐのパルス幅に亘って導通させ、発光ダ
イオード１８に電流を流して発光ダイオード１８を点灯
させる。

この発光ダイオード１８と前述したフォトトランジスタ
１０とを組み合わせたフォトカプラにより制御信号伝達
手段２０を構成しており、発光ダイオード１８が点灯し
ている間に亘ってフォトトランジスタ１０はオン状態と
なる。かくして、このフォトトランジスタ１０はパルス
信号発生回路１６の出力するパルス信号Ｐのパルス幅に
亘ってオン状態となり、フォトカプラを用いて構成した
制御信号伝達手段２０によって、比例弁制御回路４と比
例弁駆動回路２との間を電気的に絶縁した状態でパルス
信号Ｐの伝達がなされる。

以上述べた本実施例の動作を以下に簡単に説明する。

先ず、マイクロコンピュータを用いて構成したパルス信
号発生回路１６が、種々の入力条件により比例弁６の弁
開度を大きくすべく判断した場合には、パルス信号発生
回路１６は第２図（ａ）に示すように出力するパルス信
号Ｐのデューティ比を小さくすべくそのパルス幅Ｔ１を
小さくする。これに伴いスイッチングトランジスタ１７
がオンする時間は短くなり、発光ダイオード１８の点灯
時間も短くなる。従って、比例弁駆動回路２側のフォト
トランジスタ１０がオンとなる時間も短くなり、コンデ
ンサＣ１による電荷の蓄積量は大きくなり、演算増幅器
１２の非反転入力端子１２ａに供給される電位Ｖ１は第
２図（ｂ）に示すように高くなる。従って、比例弁６の
弁開度は前述した如く電流制御回路７の作用により大き
くなる。

一方、これに対し逆にマイクロコンピュータが比例弁６
の開度を小さくすべく判断した場合には、パルス信号発
生回路１６は第３図（ａ）に示すように、前述したのと
は逆にパルス信号Ｐのデューティ比を大きくすべくその
パルス幅Ｔ１を大きくする。従って、この場合は前述し
たのと同様の過程を経てフォトトランジスタ１０がオン
状態となる時間は長くなり、演算増幅器１２の非反転入
力端子１２ａの電位Ｖ１は第３図（ｂ）に示すように低
くなる。しかして、比例弁６の駆動電流は小さくなり、
比例弁６の弁開度は小さくなる。

なお、本実施例では比例弁６の操作すべき開閉量（弁開
度）に応じたパルス幅を有するパルス信号Ｐを一定の周
期で発生させ、このパルス信号Ｐを発光ダイオード１８
とフォトトランジスタ１０からなるフォトトランジスタ
で構成した制御信号伝達手段２０を介して比例弁駆動回
路２側へオンとオフの２値からなるパルス情報として伝
達し、伝達したパルス信号Ｐを抵抗Ｒ４とコンデンサＣ
１とからなる時定数回路で略直流電圧に変換した後、こ
の略直流電圧に基づいて比例弁６の駆動電流を制御する
構成としたので、フォトトランジスタを用いて開閉量
（弁開度）に応じた電圧もしくは電流量を直接伝達する
構成と比較して、フォトトランジスタの伝達特性のばら
つきや温度による伝達特性の変化によって比例弁６の駆
動電流が変動することがなく、弁開度を安定に制御する
ことができる。

以上、本発明の一実施例について説明したが、本発明は
本実施例に限定されることはなく、例えば制御信号伝達
手段２０はフォトカプラ以外に電気的に絶縁した状態で
信号を伝達することのできるリレースイッチ、トランス
等を使用しるようにしてもよく、その他の各構成も本実
施例に限定されるものではない。

（発明の効果） 以上説明したように本発明に係る比例弁駆動制御回路
は、比例弁制御回路で比例弁の操作すべき開閉量（比例
弁の開度）に応じたパルス幅を有するパルス信号を一定
の周期で発生させ、このパルス信号を電気的に絶縁した
状態で比例弁駆動回路側へ伝達して、比例弁の供給電流
を制御して比例弁の弁開度制御する構成としたので、消
費電力が大きい比例弁とこの比例弁を駆動する比例弁駆
動回路へトランスレス電源回路を介して商用電源を直接
整流して得た直流電圧を供給し、比例弁制御回路へはト
ランス付電源回路を介して商用電源を電源トランスで変
圧した後に整流して得た直流電圧を供給する２電源構成
をとることができる。

消費電力の大きい比例弁に対してはトランスレス電源回
路から電力を供給する構成としたので、トランス付電源
回路から取り出す電力量を低減することができる。よっ
て、電源トランスの小型化を図ることができる。

なお、制御信号伝達手段に発光ダイオードとフォトトラ
ンジスタとを組み合わせたフォトトランジスタを用い、
比例弁の開閉量（比例弁の弁開度）に応じたパルス幅を
有するパルス信号を伝達する構成としたので、発光ダイ
オードの点灯・非点灯に伴うフォトトランジスタのオフ
・オンの２値の状態で比例弁の開閉量（比例弁の弁開
度）係る情報を伝達することができる。したがって、フ
ォトカプラの電流伝達特性のばらつきや周囲温度によっ
て電流伝達特性が変動した場合でも、比例弁の開閉量
（比例弁の弁開度）係る情報を安定に伝達することがで
き、比例弁の弁開度を正確に制御することができる。

また、ホトカプラはその形状が小型であるので、比例弁
駆動制御回路全体を小型化することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る比例弁駆動制御回路の回路構成
図、第２図，第３図は比例弁の操作すべき開閉量に応じ
たパルス幅を有するパルス信号と制御信号伝達手段を介
して伝達されたパルス信号を時定数回路で処理して得た
電位を示す波形図、第４図は従来の比例弁駆動制御回路
の回路構成図である。 なお、図面中、１は商用電源、２は比例弁駆動回路、
３，１４，Ｃ３はトランス付電源回路を構成する電源ト
ランス，全波整流回路，平滑用コンデンサ、４は比例弁
制御回路、５はトランスレス電源回路を構成する全波整
流回路、６は比例弁、１０はフォトトランジスタ、１８
は発光ダイオード、２０は制御信号伝達手段（フォトカ
プラ）、Ｐはパルス信号である。

フロントページの続き (72)発明者 茅野 雅弘 福岡県北九州市小倉北区中島２丁目１番１ 号 東陶機器株式会社内 (72)発明者 関 裕之 福岡県北九州市小倉北区中島２丁目１番１ 号 東陶機器株式会社内 (72)発明者 山本 雄二 愛知県丹羽郡大口町外坪５丁目98番地 タ イム技研株式会社内 (56)参考文献 特開 昭58−180881（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−119706（ＪＰ，Ａ) 実開 昭59−182715（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭61−141877（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭57−143456（ＪＰ，Ｕ)

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】供給電流量に応じて弁開度を制御できる比
   例弁と、比例弁の操作すべき開閉量に応じたパルス幅を
   有するパルス信号を一定の周期で発生する比例弁制御回
   路と、前記パルス信号のパルス幅に基づいて前記比例弁
   へ供給する電流量を変化させる比例弁駆動回路と、前記
   比例弁制御回路と比例弁駆動回路とを電気的に絶縁した
   状態で前記パルス信号の伝達を行なう制御信号伝達手段
   を備えるとともに、前記比例弁および前記比例弁駆動回
   路へ商用電源を直接整流して得た直流電圧を供給するト
   ランスレス電源回路と、前記比例弁制御回路へ電源トラ
   ンスで変圧した後に整流して得た直流電圧を供給するト
   ランス付電源回路とを備えたことを特徴とする比例弁駆
   動制御回路。
2. 【請求項２】前記制御信号伝達手段は、前記比例弁制御
   回路のパルス信号出力側に設けられた発光ダイオード
   と、前記比例弁駆動回路に設けられたフォトトランジス
   タからなるフォトカプラにより構成されることを特徴と
   する特許請求の範囲第１項記載の比例弁駆動制御回路。