特許 7185768 リレーモジュール

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-11-29

(45)【発行日】2022-12-07

(54)【発明の名称】リレーモジュール

(51)【国際特許分類】

   H01H 47/04 20060101AFI20221130BHJP

   H01H 47/00 20060101ALI20221130BHJP

【ＦＩ】

H01H47/04

H01H47/00 K

【請求項の数】 13

(21)【出願番号】P 2021514049

(86)(22)【出願日】2019-08-26

(65)【公表番号】

(43)【公表日】2022-01-04

(86)【国際出願番号】 EP2019072694

(87)【国際公開番号】W WO2020052947

(87)【国際公開日】2020-03-19

【審査請求日】2021-03-12

(31)【優先権主張番号】BE2018/5624

(32)【優先日】2018-09-12

(33)【優先権主張国・地域又は機関】BE

(73)【特許権者】

【識別番号】504019733

【氏名又は名称】フェニックス コンタクト ゲーエムベーハー ウント コムパニー カーゲー

(74)【代理人】

【識別番号】110001210

【氏名又は名称】弁理士法人ＹＫＩ国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】ベンク ステファン

(72)【発明者】

【氏名】ホフマン ラルフ

(72)【発明者】

【氏名】アダム クリスチャン

【審査官】松永 謙一

(56)【参考文献】

【文献】英国特許出願公開第０２４８０２３９（ＧＢ，Ａ）

【文献】特開２００９－２３２６５３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１６－１５７５２４（ＪＰ，Ａ）

【文献】欧州特許出願公開第００８０７９４８（ＥＰ，Ａ２）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｈ ９／５４－９／５６

Ｈ０１Ｈ ４７／００－４７／３６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

第１コンデンサ（１１５）及びその第１コンデンサ（１１５）に直列接続された第１リレー（１０３）を備える第１回路枝（１１９）と、
第２コンデンサ（１１７）及びその第２コンデンサ（１１７）に直列接続された第２リレー（１０５）を備える第２回路枝（１２１）と、
第１回路枝（１１９）・第２回路枝（１２１）間に配置されており第１スイッチング状態及び第２スイッチング状態を呈するスイッチング素子（１２５）と、
を備え、
前記スイッチング素子（１２５）は、トランジスタ（３０１）を含み、
上記スイッチング素子（１２５）が第１スイッチング状態であるときに第１回路枝（１１９）及び第２回路枝（１２１）が並列接続配置となり、当該スイッチング素子（１２５）が第２スイッチング状態であるときに第１リレー（１０３）及び第２リレー（１０５）が直列接続配置となり、上記スイッチング素子（１２５）がトランジスタ（３０１）であり、
本リレーモジュール（１００，２００，３００，４００，５００，６００）のスイッチオンプロセスにて第１スイッチング状態から第２スイッチング状態へと変化し本リレーモジュール（１００，２００，３００，４００，５００，６００）の合計抵抗値を増加させるよう、上記スイッチング素子（１２５）が構成されている電磁リレーモジュール（１００，２００，３００，４００，５００，６００）。

【請求項2】

請求項１に係る電磁リレーモジュール（１００，２００，３００，４００，５００，６００）であって、第１リレー（１０３）により第１接極子が吸引され且つ第２リレー（１０５）により第２接極子が吸引される保持ポジションを有するリレーモジュール（１００，２００，３００，４００，５００，６００）であり、本リレーモジュール（１００，２００，３００，４００，５００，６００）が停止ポジションをとると直ちに第１スイッチング状態から第２スイッチング状態へと変化するよう上記スイッチング素子（１２５）が構成されている電磁リレーモジュール。

【請求項3】

請求項２に係る電磁リレーモジュール（１００，２００，３００，４００，５００，６００）であって、上記スイッチング素子（１２５）が第１スイッチング状態であるときに第１充電電流が第１リレー（１０３）に供給されるよう第１コンデンサ（１１５）が構成されており、当該スイッチング素子（１２５）が第１スイッチング状態であるときに第２充電電流が第２リレー（１０５）に供給されるよう第２コンデンサ（１１７）が構成されており、その第１充電電流が第１接極子を吸引及び保持させるのに適するもの、第２充電電流が第２接極子を吸引及び保持させるのに適するものである電磁リレーモジュール。

【請求項4】

請求項１～３のうち一項に係る電磁リレーモジュール（１００，２００，３００，４００，５００，６００）であって、一定電圧を供給するよう構成された電圧源（１２３）に接続しうるリレーモジュール（１００，２００，３００，４００，５００，６００）であり、第１回路枝（１１９）及び第２回路枝（１２１）がその電圧源（１２３）に接続されうる電磁リレーモジュール。

【請求項5】

請求項３に係る電磁リレーモジュール（１００，２００，３００，４００，５００，６００）であって、一定電圧を供給するよう構成された電圧源（１２３）に接続しうるリレーモジュール（１００，２００，３００，４００，５００，６００）であり、第１回路枝（１１９）及び第２回路枝（１２１）がその電圧源（１２３）に接続可能であり、上記一定電圧が第１回路枝（１１９）及び第２回路枝（１２１）に印加されているときに第１コンデンサ（１１５）から第１充電電流、第２コンデンサ（１１７）から第２充電電流が供給される電磁リレーモジュール。

【請求項6】

請求項１～５のうち一項に係る電磁リレーモジュール（１００，２００，３００，４００，５００，６００）であって、上記スイッチング素子（１２５）の第１スイッチング状態が、同スイッチング素子（１２５）が第２スイッチング状態であるときの抵抗値と比べ高い抵抗値を当該スイッチング素子（１２５）が呈するものであり、当該スイッチング素子（１２５）の第２スイッチング状態が、同スイッチング素子（１２５）が第１スイッチング状態であるときの抵抗値と比べ低い抵抗値を当該スイッチング素子（１２５）が呈するものである電磁リレーモジュール。

【請求項7】

請求項１～６のうち一項に係る電磁リレーモジュール（１００，２００，３００，４００，５００，６００）であって、前記トランジスタ（３０１）は、バイポーラトランジスタ、或いはＭＯＳＦＥＴを備える電磁リレーモジュール。

【請求項8】

請求項７に係る電磁リレーモジュール（１００，２００，３００，４００，５００，６００）であって、上記トランジスタ（３０１）に、時定数を定めるＲＣ素子（３０９）及び分圧器（３０３）が前置されている電磁リレーモジュール。

【請求項9】

請求項７に係る電磁リレーモジュール（１００，２００，３００，４００，５００，６００）であって、上記トランジスタ（３０１）にコントローラ（４０１）、とりわけマイクロコントローラが前置されており、第１回路枝（１１９）又は第２回路枝（１２１）での計測電流の関数としてそのトランジスタ（３０１）のスイッチング時点を決定するようそのコントローラが構成されている電磁リレーモジュール。

【請求項10】

請求項９に係る電磁リレーモジュール（１００，２００，３００，４００，５００，６００）であって、上記コントローラ（４０１）が、上記計測電流が所定限界値未満に下降したときにスイッチング電圧を供給して上記スイッチング素子（１２５）をスイッチングさせるよう構成されている電磁リレーモジュール。

【請求項11】

請求項７～１０のうち一項に係る電磁リレーモジュール（１００，２００，３００，４００，５００，６００）であって、上記スイッチング素子（１２５）から第１リレー（１０３）に向かう電流を阻止すべく第１リレー（１０３）・当該スイッチング素子（１２５）間に第１阻止ダイオード（３１５）が配置されており、第２リレー（１０５）から当該スイッチング素子（１２５）に向かう電流を阻止すべく第２リレー（１０５）・当該スイッチング素子（１２５）間に第２阻止ダイオード（３１７）が配置されている電磁リレーモジュール。

【請求項12】

請求項１～１１のうち一項に係る電磁リレーモジュール（１００，２００，３００，４００，５００，６００）であって、安全性関連機能を充足させるためリレーモジュール（１００，２００，３００，４００，５００，６００）が安全性リレーモジュールとされており、第１リレー（１０３）及び第２リレー（１０５）が冗長化リレーである電磁リレーモジュール。

【請求項13】

請求項１～１２のうち一項に係る電磁リレーモジュール（１００，２００，３００，４００，５００，６００）を、非常停止スイッチ（７０１）又は防護扉スイッチ又は磁気スイッチ内に、或いはライトカーテンと共に有する配置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明はリレーモジュール、とりわけ電磁リレーモジュール及び電磁リレーモジュール付配置に関する。

【背景技術】

【0002】

電磁リレーの場合には、接極子を開放ポジションから接触ポジションへと吸引して自リレーを閉じるのに必要なコイル電流が大きいことによる、発熱問題がある。最低限の応答サージで以て接極子を密接させることが求められる。そのアンカを閉止状態に保持するのに必要な保持電流量は、これと比べ少なめとなる。接極子を保持ポジションに保持するのに必要なそれに比べ、吸引に必要な磁界ひいては励磁コイル内磁気流が強大であるので、接極子が密接して保持ポジションになった後、その接極子が保持ポジションに保持されている期間における励磁コイル内磁気流を減らすこと、即ちリレーが閉止保持される期間に亘りそのリレーの電力ひいては発熱を減らすことができる策が、切望されている。既知策の一つは、電源電圧に対しパルス幅変調（ＰＷＭ）を適用し、所望期間に亘りコイル電流を上々な値まで減らす策である。しかしながら、ＰＷＭ制御には複雑な微細電子部品及びそれに相応する複雑なスイッチングアーキテクチャが必要となる。ＰＷＭでは環境に対する電磁的な影響も生じかねず、これは望ましくないこととされうる。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0003】

本発明の目的は、リレーモジュールに係る概念を改善、提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0004】

この目的は独立形式請求項の主題により達成される。本発明の上首尾実施形態が従属形式請求項、明細書及び添付図面の主題である。

【0005】

本件開示の基礎をなす知見によれば、上掲の目的は、不変な電源電圧、とりわけ一定且つ安定な印加電圧で以て、リレー完全密接後におけるそのリレーモジュールの合計抵抗値、とりわけそのリレーモジュールに備わるリレー双方のリレーコイルの合計抵抗値を増大させることでコイル電流を減少させることができ、それによりリレーパワー又は電力を低減して熱発生や熱放散を減少させることができるリレーモジュールによって、達成される。

【0006】

第１態様によれば、第１コンデンサ及びその第１コンデンサに直列接続された第１リレーを有する第１回路枝と、第２コンデンサ及びその第２コンデンサに直列接続された第２リレーを有する第２回路枝と、第１回路枝・第２回路枝間に配置されており第１スイッチング状態及び第２スイッチング状態を呈するスイッチング素子とを備える電磁リレーモジュールであり、そのスイッチング素子が第１スイッチング状態であるときに第１回路枝及び第２回路枝が並列接続、当該スイッチング素子が第２スイッチング状態であるときに第１リレー及び第２リレーが直列接続配置となり、且つ本リレーモジュールのスイッチオンプロセスにて第１スイッチング状態から第２スイッチング状態へと変化し同リレーモジュールの合計抵抗値を増加させるよう同スイッチング素子が構成されている電磁リレーモジュールにより、上記目的が達成される。

【0007】

これには、第１接極子及び第２接極子が保持ポジションにて全面密接した後極力早く、接極子を開放ポジションから保持ポジションへと個別吸引するために供給しなければならない吸引電力から、接極子を保持ポジションにて保持するため印加しなければならない低めな保持電力へと、その第１リレー又は第２リレーのコイル電力が自動低減されるリレーモジュールを提供できる、という技術的長所がある。リレーモジュールの保持ポジションは、第１リレーの第１接極子と第２リレーの第２接極子とが閉止される要領、即ち両リレーが完全吸引される要領で定めることができる。

【0008】

本リレーモジュールは２個のリレーを相互接続した設計であるので、それら２個のリレーの回路配置をそれらリレーの並列回路から直列回路へと転換させることで、本リレーモジュールの合計抵抗値を変化させること、とりわけ増加させることができる。

【0009】

第１回路枝及び第２回路枝の並列接続を第１リレー及び第２リレーの直列接続へと切り換えることで、本リレーモジュール、とりわけその第１リレー及び第２リレーの組合せの合計抵抗値が増加する。

【0010】

電源電圧を変化させずに、直列接続により第１リレー及び第２リレーの合計抵抗値を増加させることは、第１リレー及び第２リレーに流れるコイル電流の減少につながることとなる。コイル電流の減少は更に各リレー内の磁気流の減少につながり、ひいては各リレー内の磁界の減少につながることとなる。

【0011】

上記スイッチング素子が第１スイッチング状態であり、第１及び第２回路枝が並列配置されていて、第１コンデンサ及び第２コンデンサが充電される期間においては、第１コンデンサ及び第２コンデンサが低抵抗値であるため、第１コンデンサ及び第２コンデンサの抵抗値を、その期間に係る合計抵抗値の決定に関しては無視することができる。

【0012】

また、第１コンデンサ及び第２コンデンサの大きさは、第１コンデンサ及び第２コンデンサの満充電が保持ポジションでの接極子の完全密接に相当することとなるよう、設定する。この大きさ設定は、動作電圧、コイル抵抗値即ち内部抵抗値、並びにインダクタンスにより左右されうる。この要領で、本リレーモジュールを稼働状態に到達させるために必要な電流を確保することができる。それらコンデンサや上記スイッチング素子の構成諸部材は、付加的なスイッチングパルスなしでスイッチングが起こるよう設計することができる。保持値は、典型的には定格電圧の５０％、控えめには６０％とする。コイル電圧が再び０になると、同スイッチング素子は再び第２スイッチング状態から第１スイッチング状態へと切り換わる。

【0013】

各リレーの電流を減少させること、ひいてはそれぞれのコイル電力を低減することによって、そのリレーにて生じる熱の低減が達成される。とりわけ、全体サイズが小さな部材の場合、そうした部材の熱容量が小さいことから熱発生低減が有益である。

【0014】

ある実施形態に係るリレーモジュールでは、保持ポジションにて第１リレーにより第１接極子が吸引、第２リレーにより第２接極子が吸引され、上記スイッチング素子が、本リレーモジュールが停止ポジションをとると直ちに第１スイッチング状態から第２スイッチング状態へと変化するよう構成される。

【0015】

接極子を密接させるには、個別リレーにより接極子を保持するのに比べ、大きな電流とりわけ初期電流が必要となる。即ち、接極子を密接させるには、接極子を保持するのに比べ、大きな電力が必要となる。接極子を密接させた後は、故に、リレーのコイル電流を減少させることができる。従って、上記スイッチング素子のスイッチング時点を適宜選定し、両接極子が吸引されると直ちにリレーの直列接続へのスイッチングが行われるようにすればよい。合計抵抗値が増加しているため、電圧が同じなら電流が低減されることとなり、従って使用電力も低減されることとなる。

【0016】

ある実施形態では、上記スイッチング素子が第１スイッチング状態であるときに第１充電電流が第１リレーに供給されるよう第１コンデンサが構成され、当該スイッチング素子が第１スイッチング状態であるときに第２充電電流が第２リレーに供給されるよう第２コンデンサが構成され、またその第１充電電流が第１接極子を吸引及び保持させるのに適するもの、第２充電電流が第２接極子を吸引及び保持させるのに適するものとされる。

【0017】

コンデンサの充電電流は、リレーをスイッチングさせるのに十分なものとすることができる。これは、コンデンサの充電電流により各リレー向けの初期電流を賄えることを意味している。それらコンデンサを用いることで、両接極子が吸引されたときにそのスイッチング素子がスイッチングするようスイッチング時点を設定することができる。

【0018】

ある実施形態によれば、本リレーモジュールを、一定電圧を供給するよう構成された電圧源に電気的に接続することができ、第１回路枝及び第２回路枝をその電圧源に接続することができる。

【0019】

上記電圧源は、一定電圧を供給するＤＣ電圧源とすることができる。その電圧を例えば１２Ｖ又は２４Ｖとすること、即ち相応な電圧値で以て両リレーを動作させることができる。その電圧を他の値とすることもできる。この電圧のレベルは本リレーモジュールの用途により左右される。直列回路への切換時には合計抵抗値が増大するため電圧源からの電流が減ることとなりうる。

【0020】

ある実施形態では、上記一定電圧が第１回路枝及び第２回路枝に印加されているときに第１コンデンサから第１充電電流、第２コンデンサから第２充電電流を供給する。

【0021】

第１コンデンサ及び第２コンデンサは、上記一定電圧が印加されているときに充電される。コンデンサ上の電圧が高まっていく。充電電流が経時減少していく。しかしながら、その充電電流により十分に、それらリレーをスイッチングさせることができる。

【0022】

ある実施形態では、上記スイッチング素子が第１スイッチング状態であるときに、同スイッチング素子の抵抗値が同スイッチング素子の第２スイッチング状態での抵抗値と比べ高くなり、当該スイッチング素子が第２スイッチング状態であるときに、同スイッチング素子の抵抗値が同スイッチング素子の第１スイッチング状態での抵抗値と比べ低くなる。

【0023】

抵抗値が高いときには、上記スイッチング素子に流れる電流を、無視しうる程度まで制限することができる。抵抗値が低下すると、同スイッチング素子に電流が流れうるようになる。これを以てスイッチングプロセスと見なすことができる。

【0024】

ある実施形態では、上記スイッチング素子がダイオードを備えるものとされ、そのダイオードが、同ダイオードの順方向電圧への到達を受け第１スイッチング状態から第２スイッチング状態へと遷移するよう構成される。

【0025】

ここでは、ダイオードとして設計されている上記スイッチング素子が、２個のコイルが直列接続されているときにその電流方向即ち順方向に沿い動作する。並列接続から直列接続への切換は第１回路枝・第２回路枝間電圧差により引き起こすことができる。この電圧差は少なくとも同ダイオードの順方向電圧とする。これは、順方向電圧未満の電圧が第１スイッチング状態に相応し、その順方向電圧以上の電圧が第２スイッチング状態に相応することを意味している。順方向電圧は閾値電圧に相当するものである。とりわけ、順方向電圧なる語は、ダイオード特性図内で見掛け上直線的な部分がｘ軸まで達したところから読み取れる電圧を意味している。

【0026】

これには、上記スイッチング素子を容易に製造できまたそのスイッチングプロセスが自動的に行われる、という技術的長所がある。同スイッチング素子のスイッチングプロセスのうち、第１回路枝及び第２回路枝の並列接続を第１リレー及び第２リレーの直列接続へと転換するそれは、第１回路枝・第２回路枝間電圧差がダイオードの順方向電圧以上相当になると直ちに始まる。加えて、第１回路枝・第２回路枝間回路枝内のスイッチング素子に備わるダイオード及び直列抵抗器での付加的な電圧降下により、第１リレー及び第２リレーの直列接続体における電流を更に減少させることができ、ひいては第１及び第２励磁コイルにおける熱損失も低減することができる。

【0027】

ダイオードをスイッチング素子として用いる際、リレーの内部抵抗値及びコイル大きさ設定が固定されていれば、そのスイッチング時点は諸コンデンサ、即ち第１コンデンサ及び第２コンデンサの静電容量により決定される。このスイッチング時点は中葉回路枝での電圧差に由来している。最初は、コンデンサのリアクタンスが０であるので、この電圧差は印加合計電圧と等しい。それらコンデンサを充電していくと、当初は負であった第１回路枝・第２回路枝間電圧が低下、即ち０に接近していく。その電圧が正になり同ダイオードの順方向電圧を上回るとそのダイオードがスイッチングする。

【0028】

ある実施形態では、第１スイッチング状態から第２スイッチング状態への遷移時点に影響を及ぼすべく、上記スイッチング素子が、少なくとも１個の更なるダイオード、及び／又は、直列抵抗器を備えるものとされる。

【0029】

第１回路枝・第２回路枝間ダイオードに幾つかのダイオードを直列接続し及び／又は直列抵抗器を組み合わせることで、そのスイッチング時点を変化させることができる。即ち、諸リレーのスイッチング状態を基準とし、所望時点にて上記スイッチング素子がスイッチングされるよう、本リレーモジュールを適合させることができる。ダイオード及び抵抗器における付加的な電圧降下により、それらコイルの直列接続体における電流を更に減少させることができる。熱損失を低減することができる。その直列抵抗器によって、リレーがスイッチオフされているときのダイオード電流と、保持電流即ち保持状態における本リレーモジュールの動作電流とを、制限することができる。

【0030】

ある実施形態では、上記スイッチング素子がトランジスタ、とりわけバイポーラトランジスタ又は電界効果トランジスタ、例えばＭＯＳＦＥＴを備えるものとされる。

【0031】

これには、高いスイッチング正確性及びスイッチング信頼性を有する頑健（ロバスト）部品として上記スイッチング素子が設計される、という技術的長所がある。

【0032】

ある実施形態では、上記トランジスタがＰＮＰ型バイポーラトランジスタ又はＮＰＮ型バイポーラトランジスタとされる。

【0033】

これには、第１及び第２励磁コイルが直列接続されている状態でスイッチングプロセスが完遂された後に、励磁電流が少ししか流れない、という技術的長所がある。ＰＮＰ型トランジスタであれば、直列回路時の電流を並列回路時に比べ半減させることができる。ＮＰＮ型トランジスタであればこの効果を強めること、即ち電流を更に減少させることができる。

【0034】

ある実施形態では、上記トランジスタがＭＯＳＦＥＴトランジスタとされる。

【0035】

加えて、スイッチングプロセス中に上記トランジスタが消勢されるので、上記スイッチング素子を対象としたスイッチングプロセスの途上での電力損失発生を回避することができる。阻止ダイオードを用いることで、大きなスイッチオフ電流を回避すること及び電圧ピークをより精密に評価することができる。ＭＯＳＦＥＴを用いると、そのトランジスタの制御端子に電流が流れないことから、別のトランジスタを用いた場合より多くエネルギを節約することができる。そのトランジスタがスイッチオフされているときにそのコイル側で電圧ピークが生じることを、避けることもできる。

【0036】

ある実施形態では、上記トランジスタに、時定数を定めるＲＣ素子及び分圧器が前置される。

【0037】

これには、そのＲＣ素子の時定数により、上記スイッチング素子のスイッチング時点を、接極子が保持ポジションへと全面吸引される時点、即ち本リレーモジュールが保持状態であるとみなせる時点に対して、整合させることができる、という技術的長所がある。これを目的として、同ＲＣ素子は第３抵抗器及び第３コンデンサを有するものとされる。それら第３抵抗器及び第３コンデンサの大きさは第１コンデンサ及び第２コンデンサのそれに整合させる。これにより、保持ポジションに達する時点を、第１コンデンサ及び第２コンデンサの充電継続時間に亘り決定することができる。第１コンデンサ及び第２コンデンサの充電継続時間に対するＲＣ素子の時定数の比との関連で同ＲＣ素子の大きさを調整することで、上記スイッチング素子のスイッチング時点と接極子の完全密接時点との調和を達成することができる。これには、第２励磁コイルでの電圧ピークが回避されるという技術的長所がある。

【0038】

ある実施形態では、上記トランジスタにコントローラ、とりわけマイクロコントローラが前置され、第１回路枝及び／又は第２回路枝での計測電流の関数としてそのトランジスタのスイッチング時点を決定するようそのコントローラが構成される。

【0039】

コントローラ例えばマイクロコントローラにより、スイッチング時点をより後の時点にて適合させること、例えばその制御を再プログラミング又は設定することにより動作中に適合させることもできる。外部電圧パルスをそのコントローラから上記トランジスタへと送り、スイッチングにつなげることができる。個々のリレー電流、即ち諸リレーを通る電流が計測される。

【0040】

ある実施形態では、上記コントローラが、上記計測電流が所定限界値未満に下降したとき、とりわけその計測電流が第１回路枝又は第２回路枝それぞれにて所定限界値未満に下降したときに、スイッチング電圧を供給して上記スイッチング素子をスイッチングさせるよう構成される。

【0041】

ここでは諸コンデンサの充電電流が監視される。その充電電流が最大値を経て所定の限界値へと下降した場合、それらリレーにより対応する接極子が成功裏にピックアップされたものと見なすことができる。この充電電流は、同時に、第１回路枝又は第２回路枝内の個別コイルに流れる電流でもある。

【0042】

ある実施形態では、上記スイッチング素子から第１リレーに向かう電流を阻止すべく第１リレー・当該スイッチング素子間に第１阻止ダイオードが配置され、且つ第２リレーから当該スイッチング素子に向かう電流を阻止すべく第２リレー・当該スイッチング素子間に第２阻止ダイオードが配置され、それらによりシャットダウン電流が制限される。

【0043】

それら阻止ダイオードによって、不要なリレー内電流を妨げることができる。とりわけ、この場合、カットオフ電流を制限することができる。

【0044】

ある実施形態では、本リレーモジュールが、安全性関連機能を充足させるため安全性リレーモジュールとされ、第１リレー及び第２リレーが冗長化リレーとされる。

【0045】

安全性関連機能は、ユーザの安全性に影響を及ぼす機能たりうる。例えば、ユーザを電気ショックから守ることができる。

【0046】

第２態様によれば、上記目的が、上述した種類に係る電磁リレーモジュールを、非常停止スイッチ又は防護扉スイッチ又は磁気スイッチ内に、或いはライトカーテンと共に有する配置により、達成される。

【0047】

結果として、各部材の安全性を高度に維持することができるのに加え、リレーモジュールの電力を上述の通り低減することができる。

【0048】

添付図面を参照し更なる例示的諸実施形態を説明する。以下が図示されている。

【図面の簡単な説明】

【0049】

【図1】例示的実施形態に係るリレーモジュールの等価回路図である。

【図2】更なる例示的実施形態に係るリレーモジュールの等価回路図である。

【図3】更なる例示的実施形態に係るリレーモジュールの等価回路図である。

【図4】更なる例示的実施形態に係るリレーモジュールの等価回路図である。

【図5】更なる例示的実施形態に係るリレーモジュールの等価回路図である。

【図6】更なる例示的実施形態に係るリレーモジュールの等価回路図である。

【図7】例示的実施形態に係るリレーモジュールを伴う配置の模式図である。

【発明を実施するための形態】

【0050】

以下の詳細記述では、その詳細記述の一部分を形成する添付図面であり、本発明を実施しうる具体的諸実施形態を例証により示すものを、参照している。言及するまでもなく、本発明の概念から逸脱せずに他の諸実施形態を用いること及び構造的又は論理的改変をなすこともできる。従って、以下の詳細記述を限定的趣旨で捉えるべきではない。更に、ご理解頂けるように、別様の具体的宣明がない限りは、本願記載の様々な例示的実施形態の諸特徴を互いに組み合わせることもできる。

【0051】

諸態様及び諸実施形態を記述するに当たり参照する図面中、類似する参照符号は概ね類似部材を指し示している。

【0052】

図１に、例示的実施形態に係るリレーモジュール１００の等価回路を示す。本電磁リレーモジュール１００は第１リレー１０３及び第２リレー１０５を備えている。第１リレー１０３は第１内部抵抗１０７及び第１コイル１０９で構成されている。第１コイル１０９は、第１磁界を生成しその第１磁界で第１接極子（図示せず）を吸引するよう構成されている。第２リレー１０５は第２内部抵抗１１１及び第２コイル１１３で構成されている。第２コイル１１３は、第２磁界を生成しその第２磁界で第２接極子（やはり図示せず）を吸引するよう構成されている。

【0053】

第１接極子が吸引されていれば第１リレー１０３が保持状態である。第２接極子が吸引されていれば第２リレー１０５が保持状態である。第１接極子及び第２接極子双方が同時に吸引されていればリレーモジュール１００が保持状態である。

【0054】

リレーモジュール１００は第１コンデンサ１１５及び第２コンデンサ１１７を有している。第１コンデンサ１１５は第１リレー１０３と直列接続されている。第１コンデンサ１１５及び第１リレー１０３は第１回路枝１１９の態をなし配置されている。第２コンデンサ１１７は第２リレー１０５と直列接続されている。第２コンデンサ１１７及び第２リレー１０５は第２回路枝１２１の態をなし配置されている。第１回路枝１１９及び第２回路枝１２１は互いに並列に配置されている。

【0055】

リレーモジュール１００は電圧源１２３を備えている。電圧源１２３は定電圧源であり、一定電圧を出力するよう構成されている。これは、供給される電圧に揺らぎが起きても電圧が目標値へと規制（安定化）されることを意味している。例えば、電圧源１２３は１２Ｖなる一定電圧を供給する。更なる例示的実施形態では電圧源１１９が別の一定電圧、例えば２４Ｖを供給する。第１電圧枝１１９及び第２電圧枝１２１は電圧源１２３に電気的に接続されている。

【0056】

電圧源１２３により一定電圧を印加することで第１コンデンサ１１５及び第２コンデンサ１１７が充電される。第１コンデンサ１１５を充電することで第１リレー１０３に第１充電電流が流れる。第２コンデンサ１１５を充電することで第２リレー１０３に第２充電電流が流れる。

【0057】

第１コンデンサ１１５の大きさは、第１充電電流が、第１リレー１０３の第１接極子を全面吸引して第１リレー１０３を保持ポジションへと移行させるのに適した第１コイル内磁気流ひいてはそれに対応する磁界を引き起こすのに適したものとなるよう、設定されている。第２コンデンサ１１５の大きさは、第２充電電流が、第２リレー１０３の第２接極子を全面吸引して第２リレー１０３を保持ポジションへと移行させるのに適した第２コイル内磁気流ひいてはそれに対応する磁界を引き起こすのに適したものとなるよう、設定されている。両コンデンサ１１５，１１７の大きさは、その充電電流が、用いるコイル１０９，１１３内で初期流を実現して個々に磁界を発生させて接極子を吸引するのに十分なものとなるよう、設定されている。

【0058】

リレーモジュール１００はスイッチング素子１２５を備えている。スイッチング素子１２５は、自スイッチング素子１２５が第１リレー１０３・第１コンデンサ１１５間且つ第２コンデンサ１１９・第２リレー１０５間に位置することとなるよう、第１回路枝１１９・第２回路枝１２１間に配置されている。スイッチング素子１２５は第１スイッチング状態及び第２スイッチング状態を呈する。

【0059】

スイッチング素子１２５が第１スイッチング状態であるときには、スイッチング素子１２５が開放即ち高抵抗値となるため、第１リレー１０３からスイッチング素子１２５を経て第２リレー１０５に向かう電流が阻止される。阻止とは、電流が遮断されるか、或いはリレーモジュール１００の通常用途の脈絡上無視できる程度に制限される、という意味に、解することができる。スイッチング素子１２５が第２スイッチング状態であるときには、第１回路枝１１９がスイッチング素子１２５により第２回路枝１２１に電気的に接続されるため、スイッチング素子１２５内に電流を流すことができる。このときスイッチング素子１２５は閉止即ち低抵抗値となっている。

【0060】

スイッチング素子１２５が第２スイッチング状態へとスイッチングされると、第１及び第２回路枝１０１，１０２の並列接続が第１及び第２リレー１０３，１０５の直列接続へと切り換わる。即ち、スイッチング素子１２５が第２スイッチング状態になると、第１リレー１０３及び第２リレー１０５がスイッチング素子１２５により電気的に直列接続される。スイッチング素子１２５は、リレーモジュール１００が保持状態に達したとき、即ち第１接極子及び第２接極子が吸引されたら直ちに、第１スイッチング状態から第２スイッチング状態へとスイッチングされるよう、構成されている。

【0061】

第１コンデンサ１１５及び第２コンデンサ１１７は、スイッチング素子１２５のスイッチング時点にて高抵抗であり、第１リレー１０３及び第２リレー１０５の直列接続体の一部分を構成していない。従って、それらの働きで、主電流路が第１リレー１０３及び第２リレー１０５の直列接続体沿いを確と辿ることとなる。

【0062】

第１及び第２回路枝１０１，１０２の並列接続が第１リレー１０３及び第２リレー１０５の直列接続へと切り換わると、それら第１リレー１０３及び第２リレー１０５の合計抵抗値が増加する。一定電圧が電圧源により確保されている許では、これによりコイル電流の減少が生じ、ひいては第１リレー１０３及び第２リレー１０５の磁気流及び磁界に相応な減少が生じるので、リレーモジュール１００による電力損逸を低減することができる。

【0063】

図２に、更なる例示的実施形態に係るリレーモジュール２００の等価回路を示す。ここでは、スイッチング素子１２５が、ダイオード２０１と、そのダイオード２０１の上流側に直列接続された直列抵抗器２０３とを備えている。ダイオード２０１及び直列接続された直列抵抗器２０３により、スイッチング素子１２５のスイッチングプロセスにて、第１回路枝１１９及び第２回路枝１２１の並列接続が第１リレー１０３及び第２リレー１０５の直列接続へと移行する時点を、第１回路枝１１９・第２回路枝１２１間電圧差に結び付けることができる。スイッチング素子１２５は、第１回路枝１１９・第２回路枝１２１間電圧差がダイオード２０１の順方向電圧相当になると直ちに然るべくスイッチングする。

【0064】

更なる例示的実施形態（図示せず）では、スイッチング素子１２５が、直列接続された複数個のダイオードを備える。更なる例示的実施形態では、スイッチング素子１２５が更に、直列接続された複数個の直列抵抗器を備える。こうすることで、スイッチング素子１２５のスイッチングプロセスにおける上掲の時点を、ダイオード２０１が１個、直列抵抗器２０３が１個のみの回路でのそれとは異なるものにすることができる。

【0065】

図３に、更なる例示的実施形態に係るリレーモジュール３００の等価回路を示す。ここではスイッチング素子１２５がトランジスタ３０１を備えている。図示実施形態におけるトランジスタ３０１はＰＮＰ型バイポーラトランジスタである。更なる例示的実施形態では別のトランジスタ、具体的にはＮＰＮ型バイポーラトランジスタとされる。

【0066】

トランジスタ３０１は、そのベース接続部を介し、第１抵抗器３０５及び第２抵抗器３０７が備わる分圧器３０３に接続されている。トランジスタ３０１は、そのベース接続部を介し、第３抵抗器３１１及び第３コンデンサ３１３が備わるＲＣ素子３０９にも電気的に接続されている。ＲＣ素子３０９、並びに分圧器３０３の第１抵抗器３０５及び第２抵抗器３０７の大きさ設定を通じ、トランジスタ３０１のスイッチング時点を第１接極子及び第２接極子の完全密接時点と調和させることができるのであり、即ちスイッチング素子１２５のスイッチング時点をリレーモジュール１００の保持状態への到達に結び付けることで、前者を後者に結び付けることができる。

【0067】

図３に示す例示的実施形態では、第１回路枝１１９が更に第１阻止ダイオード３１５を備え、第２回路枝１２１が第２阻止ダイオード３１７を備えている。第１阻止ダイオード３１５が第１リレー１０３・第１コンデンサ１１５間、第２阻止ダイオード３１７が第２コンデンサ１１７・第２リレー１０５間にそれぞれ配置されているので、トランジスタが導通状態であるとき即ちスイッチング素子１０３が第２スイッチング状態であるときに、第１阻止ダイオード３１５及び第２阻止ダイオード３１７が、第１リレー１０４及び第２リレー１０５の直列接続体の構成部分となる。更なる例示的実施形態によれば、一方又は双方の阻止ダイオード１１５，１１７を省略することができる。

【0068】

図４に、更なる例示的実施形態に係るリレーモジュール４００の等価回路を示す。ここでは、図３を参照して既述した如くスイッチング素子１２５がトランジスタ３０１とされている。第１回路枝１１９がやはり第１阻止ダイオード３１５を備え、第２回路枝１２１が第２阻止ダイオード３１７を備えている。

【0069】

しかしながら、分圧器３０３及びＲＣ素子３０９によりトランジスタ３０１のスイッチング時点を制御するのに代え、コントローラ４０１、具体的にはマイクロコントローラを設けてトランジスタ３０１のベース端子に接続し、そのコントローラを、同コントローラの出力端を介しトランジスタ３０１のベース端子にスイッチング信号を送るよう構成している。結果として、スイッチング素子１２５即ちトランジスタ３０１を第１スイッチング状態から第２スイッチング状態へと移行させることができる。

【0070】

スイッチング素子１２５の切換時点を決定するため、図４に示した例示的実施形態に係る回路は電流計測デバイス４０３を備えている。電流計測デバイス４０３は電流計測用の抵抗器（図示せず）を備えている。更なる例示的実施形態では、クランプメータにより非接触的要領にて電流が計測される。

【0071】

その計測電流が、コントローラ内に格納されている限界値に到達すると、コントローラ４０１は、制御信号を生成して自コントローラ４０１の出力端を介しトランジスタ３０１へとその制御信号を送り、そのトランジスタ３０１をスイッチングさせることで、スイッチング素子１２５を第１スイッチング状態から第２スイッチング状態へと移行させる。

【0072】

図５に、更なる例示的実施形態に係るリレーモジュール５００の等価回路を示す。図５の実施形態に係るリレーモジュール５００は図３の実施形態のリレーモジュール３００に相応している。しかしながら、トランジスタ３０１が電界効果トランジスタ、とりわけ金属酸化物半導体電界効果トランジスタ、略称ＭＯＳＦＥＴとされている。

【0073】

分圧器３０３及びＲＣ素子３０９をＭＯＳＦＥＴのゲート端子に接続することで、スイッチング素子１２５のスイッチング時点を、保持状態へのリレーモジュール１００の移行に適合させている。

【0074】

図６に、更なる例示的実施形態に係るリレーモジュール６００の等価回路を示す。図６の実施形態に係るリレーモジュール６００は図４の実施形態のリレーモジュール４００に相応している。しかしながら、トランジスタ３０１が電界効果トランジスタ、とりわけ金属酸化物半導体電界効果トランジスタ、略称ＭＯＳＦＥＴとされている。

【0075】

コントローラ４０１をＭＯＳＦＥＴのゲート端子に接続することで、スイッチング素子１２５のスイッチング時点を、保持状態へのリレーモジュール１００の移行に適合させている。

【0076】

図７に配置７００を示す。本配置７００はリレーモジュール１００及び非常停止スイッチ７０１を備えている。更なる例示的実施形態ではリレーモジュール２００、３００、４００、５００及び６００のうち一つが実装される。更なる例示的実施形態に係る配置７００は、リレーモジュール１００と、防護扉スイッチ又は磁気スイッチ又はライトグリッドとを備える。

【0077】

リレーモジュール１００は、そのリレーモジュール１００により配置７００の安全性関連機能が充足されうるよう配置されている。図示されている例示的実施形態では、リレーモジュール１００を非常停止スイッチ７０１により作動させることで、回路７０３を一時停止させることができる。図７にて回路７０３が部分的にしか示されていないのは明瞭化のためである。とりわけ、回路７０３を、部分的に不図示な更なる部材を備えるものにすることや、マシンに接続・連結することができる。この例では、第１リレー１０３及び第２リレー１０５が重複的・冗長的に回路７０３に割り込みをかける。これにより、２個のリレー１０３，１０５のうち一方に誤動作、例えば接極子のジャミングが起きた場合でも、回路７０３が確と一時停止されることとなる。

【符号の説明】

【0078】

１００，２００，３００ リレーモジュール、４００，５００，６００ リレーモジュール、
１０３、第１リレー、１０５ 第２リレー、１０７ 第１内部抵抗、１０９ 第１インダクタ／コイル、１１１ 第２内部抵抗、１１３ 第２インダクタ／コイル、１１５ 第１コンデンサ、１１７ 第２コンデンサ、１１９ 第１回路枝、１２１ 第２回路枝、１２３ 電圧源、１２５ スイッチング素子、
２０１ ダイオード、２０３ 直列抵抗、
３０１ トランジスタ、３０３ 分圧器、３０５ 第１抵抗、３０７ 第２抵抗、３０９ ＲＣ素子、３１１ 第３抵抗、３１３ 第３コンデンサ、３１５ 第１阻止ダイオード、３１７ 第２阻止ダイオード、
４０１ コントローラ、４０３ 電流計測デバイス、
７００ 配置、７０１ 非常停止スイッチ、７０３ 回路。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】