JP2006085974A - バッテリ投光機 - Google Patents

Abstract

【課題】 バッテリ投光機では、バッテリの劣化あるいは充電残量の減少に伴う突然のランプの消灯を防止し、照明時間を延長することで利便性が向上する。
【解決手段】 本発明は、バッテリ１０、交流変換用のインバータ１２、安定器１３、ランプ１４、充電器１５、充電時のバッテリの電圧、電流を計測し制御する充電制御部２０、放電時のバッテリ１０の電圧、インバータ１２の出力電圧、電流を計測し、インバータ１２の出力電圧、周波数を制御するインバータ制御部２１から構成される。また、バッテリ１０の劣化、充電残量をバッテリの電圧、電流の変化、充電容量の変化から判定し、インバータ１２の出力電圧、周波数を時間的に変化させ、投光器のランプ１４の明かりをちらつかせ警告する。さらに、インバータ１２の出力電圧と周波数を変えて、消費電力を低減し照明時間を延長させることを特徴とするバッテリ投光機。
【選択図】図１

Description

本発明は、バッテリを電力源にして投光機を点灯するバッテリ投光機に関するものである。

照明用投光機は、従来から夜間や暗い室内における工事現場などの照明用として用いられている。図１３は一般のバッテリ投光機の外観を示す図である。バッテリ投光機１は電源部２、支柱３、投光部４、およびこれらの設備を載せる台車５から構成されている。また、電源部２には操作板６が設置されている。

電源部２からの電力は、支柱３の先端に取り付けられている投光部４に送られ、投光部４内のランプを点灯させている。装置全体は台車５の上に乗っており、自由に移動できる構成になっている。

電源としては、電力会社より供給される交流電力を利用する方法、あるいは、屋外の工事現場では、内燃機関で発電機を駆動させ発電する方法が取られている。電力会社の交流電力を利用する場合は、交流変換用のインバータが不要になるなど、投光機の構成は簡単になるが、電力ケーブルを引く必要があり、投光機を利用する上で制約される。一方、内燃機関で発電機を駆動する方法は、騒音が発生するため利用場所が制限される。そこで、バッテリを用いた投光機が注目され利用されている。

図１４はバッテリ投光機の基本構成を示す図である。バッテリ投光機１の電源部２はバッテリ１０、昇圧回路１１、インバータ１２、安定器１３およびランプ１４から構成されている。バッテリ１０からの直流電力は、昇圧回路１１でランプ１４の使用電圧以上に昇圧され、インバータ１２に送られ、交流電力に変換される。この交流電力は安定器１３に供給されランプ１４に送られ、ランプ１４を点灯させる。なお、昇圧回路１１のかわりにインバータ１２の後続に昇圧用トランスを用いる場合がある。

バッテリ１０は、通常、複数の鉛蓄電池を直列に接続したもので、１００Ｗのランプを用いた場合、バッテリ１０の出力電圧は１２Ｖ、２４Ｖあるいは４８Ｖ程度であり、昇圧回路１１で１５０Ｖ以上に昇圧しインバータ１２に接続している。
特開平１１−２２４５０６号公報

バッテリ投光機は、バッテリを電源にしているため、どこでも利用できる特徴を持っているが、取り扱う上で装置の信頼性を高めることが重要である。バッテリ投光機を、使い勝手の良いものにするためには、特にバッテリの劣化、あるいはバッテリにおける充電残量の減少に伴う、突然のランプの消灯を防止する必要がある。さらに、バッテリの充電残量が少なくなった場合、作業の状況により照明時間の延長が要求される。

バッテリ投光機に適用されるバッテリは、安価で蓄電容量が大きい鉛蓄電池が主流である。ところが、鉛蓄電池は性能面に個体差があり、それぞれのバッテリ１０で容量の低下、あるいは電極板の破損などが起こる時期が異なる。バッテリ投光機を用いて作業現場で照明している時に、これらの事故が発生すると、バッテリの出力電圧が低下し突然ランプが消える。作業中にランプが消えると、作業が中断され現場は混乱する。作業内容により安全性の面も問題になる。

バッテリは現場での修理が難しいため、照明を復旧させるには予備の新しいバッテリに取り替える必要がある。ランプが消えた状況で、問題のバッテリを特定し取り替えるにはかなりの時間を要する。ランプの照明が短時間で復旧すると作業にそれほど支障をきたさないが、復旧に時間を要すると工事の大幅な遅延につながることがある。

また、バッテリの充電残量が減少した場合も同様な問題が発生する。バッテリ投光機は所定の電力量を充電し使用することになるが、ランプの照明条件は、作業の状況にあわせ適時変化させる必要があるため正確な消灯時間を事前に予測することは難しい。バッテリの電力残量が減少すると、電圧が低下し突然ランプが消灯し夜間の作業が中断される。

さらに、現場での工事では、予想外の問題の発生により、工事時間を延長せざるを得ないことがある。作業の状況によっては、照明時間を少し延長させることで作業効率を高められる場合がある。通常は、ある程度バッテリの充電容量に余裕を持っているが、さらに工事が延びると、バッテリの充電残量が減少し照明ができなくなり工事は中断される。

また、バッテリに問題が発生した場合、作業者に速やかに警告し、バッテリの交換あるいは充電を計画的に実施できることが望ましい。作業者に警告する方法として、バッテリ投光機の操作板に表示する方法や、ブザー等で警告音を出す方法がある。操作板に表示する方法は、表示の未確認、あるいは確認した表示を作業の忙しさで作業者が忘れるなどの問題が発生する。また、警告音を出す方法は、警告音が作業者に聞こえない場合や、近所の住人に迷惑をかけることがある。

本発明は、電源であるバッテリと、直流電流を交流に変換するインバータと、ランプを安定に点灯させる安定器と、ランプと、バッテリを予め充電するための充電器と、充電時のバッテリの電圧、電流の経時変化を計測して記憶し、バッテリの電圧、電流を制御する充電制御部と、放電時のバッテリ電圧の経時変化、およびインバータの出力電圧、出力電流の経時変化を計測して記憶し、インバータの出力電圧、周波数を制御するインバータ制御部と、インバータの出力電圧、周波数を変化させる可変抵抗ボリュームと、から構成されることを特徴とするバッテリ投光機である。

本発明は、放電時にバッテリ電圧の経時変化を計測する計測手段と、バッテリ電圧の経時変化を記憶する記憶手段と、バッテリ電圧の経時変化から電圧の降下速度を算出する演算手段と、前記バッテリ電圧および初期あるいは前回のバッテリ電圧の降下速度差を設定値と比較し大小を判定する判定手段と、降下速度差が設定値以上の場合、ランプの明かりをちらつかせ、バッテリの容量低下を警告する警告手段と、を備えることを特徴とするバッテリ投光機である。

本発明は、充電時にバッテリ電圧および充電電流の経時変化を計測する計測手段と、バッテリ電圧および充電電流を記憶する記憶手段と、バッテリ電圧および充電電流から充電容量を算出する演算手段と、充電容量を設定値と比較し大小を判定する判定手段と、充電容量が設定値以下の場合、ランプの明かりをちらつかせ、バッテリの容量低下を警告する警告手段と、を備えることを特徴とするバッテリ投光機である。

本発明は、充電時にバッテリ電圧の経時変化を計測する計測手段と、バッテリ電圧の経時変化を記憶する記憶手段と、バッテリ電圧の経時変化から電圧の上昇速度を算出する演算手段と、前記バッテリ電圧の上昇速度および初期あるいは前回のバッテリ電圧の上昇速度を比較し、電圧の上昇速度差を設定値と比較し大小を判定する判定手段と、上昇速度差が設定値以上の場合、ランプの明かりをちらつかせ、バッテリの容量低下を警告する警告手段と、を備えることを特徴とするバッテリ投光機である。

本発明は、放電時にバッテリ電圧の経時変化を計測する計測手段と、バッテリ電圧の経時変化を記憶する記憶手段と、バッテリ電圧の経時変化から電圧の降下速度を算出する演算手段と、前記バッテリ電圧の降下速度および前回のバッテリ電圧の降下速度を比較し、電圧の急激な降下を判定する判定手段と、ランプの明かりをちらつかせ、バッテリの電極破損を警告する警告手段と、を備えることを特徴とするバッテリ投光機である。

本発明は、充電時にバッテリ電圧の経時変化を計測する計測手段と、バッテリ電圧の経時変化を記憶する記憶手段と、バッテリ電圧の経時変化から電圧の上昇速度を算出する演算手段と、前記バッテリ電圧の上昇速度および前回の電圧の上昇速度を比較し、電圧の急激な上昇を判定する判定手段と、ランプの明かりをちらつかせ、バッテリの電極破損を警告する警告手段と、を備えることを特徴とするバッテリ投光機である。

本発明は、充電時にバッテリ電圧および電流の経時変化を計測し、充電容量を算出し記憶する記憶手段と、放電時に、バッテリ電圧および電流の経時変化を計測する計測手段と、計測したバッテリ電圧および電流を記憶する記憶手段と、バッテリ電圧および電流から消費電力量を算出する演算手段と、充電容量および消費電力量の差から、充電容量の残量を求め、残りの照明時間を予測する予測手段と、残りの照明時間を設定値と比較し大小を判定する判定手段と、残りの照明時間が設定値以下の場合、残りの照明時間にあわせ、ランプの明かりのちらつき頻度を変えて、残りの照明時間を警告する警告手段と、を備えることを特徴とするバッテリ投光機である。

本発明の警告手段は、交流変換用のインバータの電圧を低減し、インバータの電圧および周波数を変化させ、ランプの明かりをちらつかせ警告することを特徴とするバッテリ投光機である。

本発明のインバータ制御部に、バッテリを電源とした可変抵抗ボリュームを取り付け、ボリュームで抵抗値を連続的に変化させることで、異なる電圧信号を連続的に取り出し、インバータの出力電圧および周波数を連続的に変化させ、ランプの明かりを調整することを特徴とするバッテリ投光機である。

バッテリ投光機は、バッテリを電源にしているため、騒音が無く、自由に移動できることから注目されている。さらに、利便性を高めるためにはバッテリの劣化の検知、電力残量の検知あるいは照明時間の延長が重要な課題である。

バッテリの劣化には、バッテリの容量低下と電極板の破損の問題がある。本発明では、バッテリの容量低下に関し、放電時のバッテリ電圧の経時的な低下、充電時の充電容量の減少、充電電圧の急上昇を検知する。また、電極板の破損に関し、放電時における短時間での電圧急降下、充電時における短時間での電圧急上昇を検知する。さらに、これらの検知によりランプが立ち消える危険性の程度を利用者に警告する。そのため、バッテリ交換などの対応をランプが立ち消え前に計画的に実施でき、ランプの立ち消えによる作業の混乱、遅延を解消することができる。

バッテリ投光機のバッテリ電圧は、通常２４Ｖあるいは４８Ｖであり、単一出力６Ｖのバッテリを４個あるいは８個を直列に接続している。バッテリの設置個数をさらに増加し、バッテリの出力電圧を、ランプの使用電圧以上に高めると、昇圧回路が省略でき、これに伴い、昇圧による電力損失も無くなる。すなわち、バッテリ電源システムの高効率化を図ることができる。

このシステムの問題点は、バッテリ個数の増加に伴って、当然であるがバッテリの劣化の頻度が増加する。１個のバッテリの劣化ではランプは消灯しないが、劣化したバッテリの個数が増えるとランプが消灯する。本発明によるバッテリ劣化の検出手段を適用することにより、劣化の状況が把握でき、バッテリの交換などの対処を計画的にできる。そのため、昇圧回路を省略し高効化したバッテリ投光機を、実用性のあるシステムとして実現できる。

また、本発明では、充電容量と経時的な消費電力量を記憶して電力の残量を予測し、残りの照明時間を求め、残りの照明時間にあわせた警告をすることができる。その結果、ランプが突然消灯することも無く、適切な時期でのバッテリの交換、あるいは照明の延命策を計画的に実施できる。

作業の状況によっては、照明時間を少し延長させることで、作業効率を高めることができる。照明時間を延長するには、ランプの照度を落とし、必要な照明時間に合わせ、消費電力量を低減する必要がある。

本発明では、充電容量と消費電力量から予測した電力の残量を用いて、使用できる電力量を決める。また、ランプの照度を落とすには、インバータ出口の電圧を低減し周波数を高める。電圧低減と共にインバータの周波数を変化させる方法を採用することにより、電圧の低減巾を抑えることができ、大幅な電圧低減によるランプの消灯の危険が回避される。

また、バッテリの劣化、バッテリの電力残量の減少に関しては、確実な手段で状況を作業者に伝える必要がある。本発明では、交流変換用のインバータの出力電圧を低減し、インバータの出力電圧と周波数を変化させることで、ランプの照明をちらつかせ作業者に警告する。ランプのちらつきは、問題となる現象が発生した後、継続して行うことにより、作業者に確実に認識させることができる。また、ランプのちらつきによる警告は、作業者あるいは作業現場の近辺の住民に迷惑をかけることは無い。

図１は本発明に基づくバッテリ投光機の電源回路図である。本発明は、電源であるバッテリ１０、直流電流を交流に変換するインバータ１２、ランプ１４を安定に点灯させる安定器１３、ランプ１４、およびバッテリ１０を予め充電するための充電器１５から構成される。バッテリ１０から直流電流が交流変換用のインバータ１２に送られ交流に変換される。交流電流は安定器１３を通りランプ１４に送られ、ランプ１４を点灯させる構成になっている。

さらに、制御装置として充電制御部２０とインバータ制御部２１がある。充電制御部２０は充電時のバッテリ１０の電圧を充電時バッテリ電圧検知回路２２で計測し、電流を充電電流検知回路２４で計測し、充電制御部マイコン２５に送る。充電制御部マイコン２５では充電時のバッテリ１０の充電電流を充電制御回路２３で制御すると同時に、充電時の電圧、電流の経時変化はインバータ制御部マイコン３０を介してメモリ３１に送られ記憶される。

インバータ制御部２１は放電時のバッテリ１０の電圧を放電時バッテリ電圧検知回路２６で計測し、インバータの出力電流を出力電流検知回路２８で計測し、インバータの出力電圧を出力電圧検知回路２９で計測し、インバータ制御部マイコン３０に送り、メモリ３１に記憶する。

インバータ制御部マイコン３０ではインバータの出力電圧、周波数をインバータ制御回路２７を通じて制御する。さらに、インバータ制御部２１には、可変抵抗ボリューム３２が設置されており、任意にインバータ１２の出力電圧、周波数を変化させることができる構成になっている。

通常のバッテリ投光機は、バッテリ１０の電圧を昇圧回器１１で昇圧し、インバータ１２で交流に変換している。本発明は、昇圧回路１１を省略している。すなわち、バッテリ１０の劣化を検知することで、バッテリ１０の設置個数を増加することを可能にしている。その結果、バッテリ１０の電圧をランプ１４の使用電圧以上に昇圧でき、昇圧回器１１が不要になる。

バッテリ１０の劣化について具体的に述べる。バッテリ１０は長時間使用していると、容量の低下や電極板の破損が起きる。また、これらの現象は、それぞれのバッテリ１０で個体差がある。バッテリ投光機１を、夜間作業に用いている時に、容量の低下や電極板の破損を起こしたバッテリ１０が増加すると、ランプ１４が突然消灯する。

そのため、バッテリ１０の設置個数を増加すると、これに伴って電極板の破損や容量の低下が起こる頻度が増加する。１個あるいは２個のバッテリ１０が、電極板の破損や、容量の低下を起こした時点で、これらの現象を把握することができれば、計画的に時期を決め、バッテリ１０を交換することができ、ランプ１４の消灯も無く、作業に支障をきたすことも無い。

図２はバッテリを放電している過程で、バッテリの容量が低下した場合の電圧の経時的な変化の1例を示す図である。バッテリ１０が新しい時の電圧の経時的な変化を破線で示し、充電および放電を繰り返し、容量低下が進行した時の電圧の経時的な変化を実線で示している。バッテリ１０は充電および放電を繰り返すと、放電時の経時的な電圧降下が初期の状態に比べ早くなる。この電圧降下速度の変化よりバッテリ１０の容量を把握することができる。

図３はバッテリを放電している過程で、電圧変化からバッテリの容量低下を認識し警告を出すための操作図である。バッテリ１０の電源が入れられ動作が開始する（ステップＳ０）。ステップＳ１ではランプが点灯され放電が開始される。ステップＳ２は、バッテリ１０の電圧の経時変化を放電時バッテリ電圧検知回路２６で計測する計測手段である。

ステップＳ３は、電圧の経時変化を、インバータ制御部マイコン３０を介してメモリ３１に送り記憶する記憶手段である。ステップＳ４は、インバータ制御部マイコン３０で電圧降下速度を算出する演算手段である。ステップＳ５で初期および前回の電圧の降下速度と比較する。

ステップＳ６は、放電時に電圧の降下速度と初期あるいは前回の電圧降下速度を比較して求めた電圧の降下速度差が、設定値以上の場合は、バッテリ１０の容量低下と判定する判定手段である。ステップＳ７は、この判断に基づきインバータの出力電圧、周波数を変化させ、ランプ１４をちらつかせることにより周囲の作業者に警告する警告手段である。

図４はバッテリを充電している過程で、充電容量の減少からバッテリの容量低下を認識し警告を出すための操作図である。充電器１５の電源が入れられ動作が開始する（ステップＳ０）。ステップＳ１では、バッテリ１０に充電器１５から電流が流され充電が開始される。

ステップＳ２は、バッテリ１０の電圧測定を充電時バッテリ電圧検知回路２２で行い、電流測定を充電電流検知回路２４で行う計測手段である。ステップＳ３は、計測したバッテリ電圧と充電電流の経時変化を、充電制御部マイコン２５とインバータ制御部マイコン３０を介して、メモリ３１に送り記憶する記憶手段である。

ステップＳ４は、バッテリ電圧と充電電流から充電容量を求める演算手段である。ステップＳ５は、充電容量が設定値以下の場合、バッテリ１０の容量低下と判定する判定手段である。なお、設定値は通常バッテリが健全な場合の充電容量の約７０％程度に設定する。ステップＳ６は、この判定に基づきインバータの出力電圧、周波数を変化させ、ランプ１４をちらつかせることにより周囲の作業者に警告する警告手段である。

図５はバッテリを充電している過程で、バッテリが容量低下した場合の電圧の経時的な変化の１例を示す図である。バッテリ１０が新しい場合の電圧の経時的な変化を破線で示し、充電および放電を繰り返して、バッテリ１０の容量低下が進行した時の電圧の経時的な変化を実線で示している。

バッテリ１０は充電および放電を繰り返すと、充電時に電圧の上昇速度が早くなり、所定の電圧に達するまでの時間が短くなる。そのため、バッテリ１０の容量低下は、飽和充電時までの電圧上昇速度を求めることで認識することができる。

図６はバッテリを充電している過程で、バッテリの電圧変化からバッテリの容量低下を認識し警告を出すための操作図である。充電器１５の電源が入れられ動作が開始する（ステップＳ０）。ステップＳ１ではバッテリ１０に充電器１５から電流が流され充電が開始される。ステップＳ２は、バッテリ１０の電圧測定を充電時バッテリ電圧検知回路２２で行う計測手段である。

ステップＳ３は、電圧の経時変化を充電制御部マイコン２５とインバータ制御部マイコン３０を介して、メモリ３１に送り記憶する記憶手段である。ステップＳ４は、電圧上昇速度を算出する演算手段である。ステップＳ５で電圧上昇速度を初期および前回の電圧上昇速度と比較する。

ステップＳ６は、電圧上昇速度が初期および前回の電圧上昇速度と比較してその差を求めた電圧上昇速度差が、設定値以上の場合は、バッテリ１０の容量低下と判定する判定手段である。ステップＳ７は、この判定に基づきインバータの出力電圧、周波数を変化させ、ランプ１４をちらつかせることにより周囲の作業者に警告する警告手段である。

図７はバッテリを放電している過程で、電極板が破損した場合の電圧変化の１例を示す図である。電極板が破損した時の電圧の経時的な変化を実線で示し、電極板が破損する前の正常な電圧の経時変化を破線で示している。電極板が破損するとＡ部で示すように、短時間に電圧が降下する現象が起こる。この急激な電圧の変化は電極板の破損によるものである。

図８はバッテリを充電している過程で、電極板が破損した場合の電圧変化の１例を示す図である。電極板が破損した時の電圧の経時的な変化を実線で示し、電極板が破損する前の正常な電圧の経時変化を破線で示している。電極板が破損するとＡ部で示すように、短時間に電圧上昇する現象が起こる。この急激な電圧の変化は電極板の破損によるものである。

図９はバッテリ１０の充電時および放電時において、バッテリ１０の電極板の破損を認識し警告を出すための操作図である。放電時は、バッテリ１０の電源が入れられ動作が開始する（ステップＳ０）。ステップＳ１ではランプが点灯され放電が開始される。また、充電時は、充電器１５の電源が入れられ動作が開始する（ステップＳ０）。ステップＳ１ではバッテリ１０に充電器１５から電流が流され充電が開始される。

ステップＳ２は、バッテリ１０の電圧測定を、放電時は放電時バッテリ電圧検知回路２６で行い、充電時は充電時バッテリ電圧検知回路２２で行う計測手段である。ステップＳ３は、これらの電圧の経時変化をインバータ制御部マイコン３０を介してメモリ３１に記憶させる記憶手段である。ステップＳ４は、放電時に電圧降下速度を、充電時に電圧上昇速度を算出する演算手段である。

ステップＳ５で前回の電圧の経時変化と比較する。ステップＳ６は、短時間での急激な電圧変化が起こった場合、電極板の破損と判定する判定手段である。ステップＳ７は、この判断に基づきインバータの出力電圧、周波数を変化させ、ランプ１４をちらつかせることにより周囲の作業者に警告する警告手段である。作業者は作業の状況を判断して、適切な時期に電極板が破損したバッテリ１０を交換し作業を再開する。

従来、バッテリ投光機では複数のバッテリ１０を直列に接続し、バッテリ１０の出力電圧を２４Ｖあるいは４８Ｖにしている。この時、単一で出力電圧が６Ｖのバッテリ１０を適用した場合、それぞれ４個、８個のバッテリ１０を直列に接続して使用することになる。
このバッテリ１０の出力電圧は、後続の交流変換用インバータ１２の前に取り付けられている昇圧回路１１で昇圧し、ランプ１４の使用電圧にあわせている。

例えば、１００Ｖのランプ１４を点灯させるには、昇圧回路１１で電圧を約１５０Ｖ程度まで昇圧している。本発明では、バッテリ１０の設置個数を増加し、バッテリ１０からの出力電圧を１５０Ｖまで高めると、昇圧回路１１は省略することができ、さらに、昇圧回路１１の昇圧に伴う電力損失も避けることがでる。すなわち、高効率なバッテリ投光機を構成することができる。

バッテリ１０の設置個数を増加した場合、バッテリ１０の容量低下あるいは電極板の破損による電圧降下の発生する確率が増加することから、この方法は避けられていた。本発明はこれらの問題を解決する手段であり、本発明により、バッテリ１０の設置個数を増加させ、昇圧回路１１を省略することができる。

本発明では警告手段として、ランプ１４をちらつかせる方法を取っており、確実に作業者に状況を知らせることができる。ランプ１４をちらつかせるためには、電圧を変化させる方法があるが、充電容量の残量が少なくなると電圧も低下する。この状態で電圧を変化させると、低電圧時にランプ１４が立ち消える問題がある。

そこで、本発明は、電圧をある程度変化させると同時に、周波数を変化させる方法である。すなわち、電圧を下げ周波数を高くすると暗くなり、逆に、電圧を上げ周波数を低くすると明るくなるため、ランプ１４をちらつかせることができる。

例えば、通常１００Ｖの電圧で運転していた場合に、バッテリ１０の容量が減少すると電圧が９０Ｖ程度まで低下する。電圧変化だけで、ランプ１４をちらつかせるためには、インバータ１２で出力電圧を９０Ｖと８０Ｖ間を変化させる必要がある。８０Ｖはランプ１４が立ち消える限界であり、時としてランプ１４が消える。

そのため、電圧を９０Ｖから８５Ｖに下げ、同時にインバータ１２の周波数を高くすると、ランプ１４が暗くなる。逆に電圧を９０Ｖにもどし、周波数を下げるとランプ１４は明るくなる。この操作を繰り返すことにより、電圧の低減を抑え、ランプ１４をちらつかせることができ、作業者に警告することができる。

図１０はバッテリの充電容量の残量を算出し、残照明時間に見合った警告を出すための操作図である。バッテリ１０を長時間使用していると、バッテリ１０の残容量が減少し、ランプ１４に必要な電力が供給できなくなり、ランプ１４が突然消えることになる。

最初に、バッテリ１０の電源が入れられ動作が開始する（ステップＳ０）。ステップＳ１ではランプ１４が点灯され放電が開始される。ステップＳ２はバッテリ１０の電圧測定を出力電圧検知回路２９で行い、電流測定を出力電流検知回路２８で行う計測手段である。ステップＳ３は、測定した出力電圧と出力電流の経時変化を、インバータ制御部マイコン３０を介して、メモリ３１に送り記憶する記憶手段である。

ステップＳ４は、出力電圧と電流から消費電力を求める演算手段である。ステップＳ５は、充電容量と消費電力からバッテリの残りの充電容量を求め、残りの照明時間を予測する予測手段である。ステップＳ６は、残照明時間が設定値以下の場合は、バッテリ１０の残りの充電容量が少ないと判定する判定手段である。

ステップＳ７で残照明時間に見合ったランプ１４のちらつき頻度を設定する。ステップＳ８は、この設定に基づきインバータの出力電圧、周波数を変化させ、ランプ１４をちらつかせることにより周囲の作業者に、バッテリ１０の立ち消え時間を知らせる警告をする警告手段である。

ランプ１４が立ち消えるまでの時間が、例えば、１時間、３０分、１５分の場合、ランプ１４のちらつきを、それぞれ、５秒間隔での明暗を５回繰り返し、３秒間隔での明暗を１０回繰り返し、１秒間隔での明暗を２０回繰り返しというように間隔を変えることで、残りの照明時間を具体的に知らせることができる。

また、作業の状況によっては、照明時間を延長させることで作業効率を高めることができる。図１１は本発明に基づく、照明時間を延長させる方式の説明図である。本発明は、バッテリ投光機の照度を低下させることで、消費電力を低減し、照明時間を延長させる手段に関するものである。

バッテリ１０から導かれる基板電源に、可変抵抗ボリューム３２を取り付け、可変抵抗ボリューム３２から電圧信号を連続的に取り出し、インバータ制御部２１のインバータ制御部マイコン３０に伝達する。電圧信号に対応して、インバータ制御部マイコン３０からインバータ１２に信号が出され、インバータ１２の出力電圧および周波数を変えることで、照明の明るさを変える。

なお、可変抵抗ボリューム３２はバッテリ投光機１の電源部２の操作板６に取り付けられており、状況に応じて作業者が操作できる構成になっている。

図１２は本発明に基づく、可変抵抗ボリューム３２での各電圧信号に対するインバータの設定値の１例を示す図である。この例では可変抵抗ボリューム３２で電圧信号を５Ｖから２．５Ｖに変化させると、インバータ１２の出力電圧が、連続的に１００Ｖから９０Ｖに変化し、ランプの照明が抑えられる。

さらにインバータ１２の出力電圧を低下すると、ランプ１４の立ち消えの危険があるため、その後は周波数を変化させる。電圧信号を２．５Ｖから０Ｖに変化させると、インバータ１２の周波数が、連続的に６０Ｈｚから７０Ｈｚへ変化し、さらに照明が抑えられる。この結果、消費電力も低減し、照明時間を延長させることができる。なお、電圧信号はボリュームにより任意に変化させることができ、これに対応して、インバータ１２の出力電圧、周波数も任意に変化する。

本発明に依るバッテリ投光機の電源回路図である。 バッテリを放電している過程で、バッテリが容量低下した場合の電圧の経時的な変化の１例を示す図である。 本発明に依るバッテリを放電している過程で、電圧変化からバッテリの容量低下を認識し警告を出すための操作図である。 本発明に依るバッテリを充電している過程で、充電容量の減少からバッテリの容量低下を認識し警告を出すための操作図である。 バッテリを充電している過程で、バッテリが容量低下した場合の電圧の経時的な変化の１例を示す図である。 本発明に依るバッテリを充電している過程で、バッテリの電圧変化からバッテリの容量低下を認識し警告を出すための操作図である。 バッテリを放電している過程で、電極板が破損した場合の電圧変化の１例を示す図である。 バッテリを充電している過程で、電極板が破損した場合の電圧変化の１例を示す図である。 本発明に依るバッテリ１０の充電時および放電時にいて、バッテリ１０の電極板の破損を認識し警告を出すための操作図である。 本発明に依るバッテリの充電容量の残量を算出し、残照明時間に見合った警告を出すための操作図である。 本発明に依る照明時間を延長させる方式の説明図である。 本発明に依る可変抵抗ボリュームでの各電圧信号に対するインバータ設定値の１例を示す図である。 一般のバッテリ投光機の外観を示す図である。 従来のバッテリ投光機の基本構成を示す図である。

符号の説明

１ バッテリ投光機
２ 電源部
３ 支柱
４ 投光部
５ 台車
６ 操作板
１０ バッテリ
１１ 昇圧回路
１２ インバータ
１３ 安定器
１４ ランプ
１５ 充電器
２０ 充電制御部
２１ インバータ制御部
２２ 充電時バッテリ電圧検知回路
２３ 充電制御回路
２４ 充電電流検知回路
２５ 充電制御部マイコン
２６ 放電時バッテリ電圧検知回路
２７ インバータ制御回路
２８ 出力電流検知回路
２９ 出力電圧検知回路
３０ インバータ制御部マイコン
３１ メモリ
３２ 可変抵抗ボリューム

Claims (9)

1. 電源であるバッテリと、直流電流を交流に変換するインバータと、ランプを安定に点灯させる安定器と、前記ランプと、前記バッテリを予め充電するための充電器と、充電時の前記バッテリの電圧、電流の経時変化を計測して記憶し、前記バッテリの電圧、電流を制御する充電制御部と、放電時の前記バッテリ電圧の経時変化、および前記インバータの出力電圧、出力電流の経時変化を計測して記憶し、前記インバータの出力電圧、周波数を制御するインバータ制御部と、前記インバータの出力電圧、周波数を変化させる可変抵抗ボリュームと、から構成されることを特徴とするバッテリ投光機。
2. 放電時に、前記バッテリ電圧の経時変化を計測する計測手段と、前記バッテリ電圧の経時変化を記憶する記憶手段と、前記バッテリ電圧の経時変化から電圧の降下速度を算出する演算手段と、前記バッテリ電圧および初期あるいは前回のバッテリ電圧の降下速度差を設定値と比較し大小を判定する判定手段と、前記降下速度差が前記設定値以上の場合、前記ランプの明かりをちらつかせ、バッテリの容量低下を警告する警告手段と、を備えることを特徴とする請求項１に記載のバッテリ投光機。
3. 充電時に、前記バッテリ電圧および充電電流の経時変化を計測する計測手段と、前記バッテリ電圧および充電電流を記憶する記憶手段と、前記バッテリ電圧および充電電流から充電容量を算出する演算手段と、前記充電容量を設定値と比較し大小を判定する判定手段と、前記充電容量が前記設定値以下の場合、前記ランプの明かりをちらつかせ、前記バッテリの容量低下を警告する警告手段と、を備えることを特徴とする請求項１に記載のバッテリ投光機。
4. 充電時に、前記バッテリ電圧の経時変化を計測する計測手段と、前記バッテリ電圧の経時変化を記憶する記憶手段と、前記バッテリ電圧の経時変化から電圧の上昇速度を算出する演算手段と、前記バッテリ電圧の上昇速度および初期あるいは前回のバッテリ電圧の上昇速度を比較し、電圧の上昇速度差を設定値と比較し大小を判定する判定手段と、前記上昇速度差が前記設定値以上の場合、前記ランプの明かりをちらつかせ、前記バッテリの容量低下を警告する警告手段と、を備えることを特徴とする請求項１に記載のバッテリ投光機。
5. 放電時に、前記バッテリ電圧の経時変化を計測する計測手段と、前記バッテリ電圧の経時変化を記憶する記憶手段と、前記バッテリ電圧の経時変化から電圧の降下速度を算出する演算手段と、前記バッテリ電圧の降下速度および前回のバッテリ電圧の降下速度を比較し、電圧の急激な降下を判定する判定手段と、前記ランプの明かりをちらつかせ、前記バッテリの電極破損を警告する警告手段と、を備えることを特徴とする請求項１に記載のバッテリ投光機。
6. 充電時に、前記バッテリ電圧の経時変化を計測する計測手段と、前記バッテリ電圧の経時変化を記憶する記憶手段と、前記バッテリ電圧の経時変化から電圧の上昇速度を算出する演算手段と、前記バッテリ電圧の上昇速度および前回の電圧の上昇速度を比較し、電圧の急激な上昇を判定する判定手段と、前記ランプの明かりをちらつかせ、前記バッテリの電極破損を警告する警告手段と、を備えることを特徴とする請求項１に記載のバッテリ投光機。
7. 充電時に、前記バッテリ電圧および電流の経時変化を計測し、充電容量を算出し記憶する記憶手段と、放電時に、前記バッテリ電圧および電流の経時変化を計測する計測手段と、計測した前記バッテリ電圧および電流を記憶する記憶手段と、前記バッテリ電圧および電流から消費電力量を算出する演算手段と、前記充電容量および前記消費電力量の差から、前記充電容量の残量を求め、残りの照明時間を予測する予測手段と、残りの照明時間を設定値と比較し大小を判定する判定手段と、残りの照明時間が設定値以下の場合、残りの照明時間にあわせ、前記ランプの明かりのちらつき頻度を変えて、残りの照明時間を警告する警告手段と、を備えることを特徴とする請求項１に記載のバッテリ投光機。
8. 前記警告手段は、交流変換用の前記インバータの電圧を低減し、前記インバータの電圧および周波数を変化させ、前記ランプの明かりをちらつかせ警告することを特徴とする請求項２から請求項７のいずれかに記載のバッテリ投光機。
9. 前記インバータ制御部に、前記バッテリを電源とした前記可変抵抗ボリュームを取り付け、ボリュームで抵抗値を連続的に変化させることで、異なる電圧信号を連続的に取り出し、前記インバータの出力電圧および周波数を連続的に変化させ、前記ランプの明かりを調整することを特徴とする請求項１に記載のバッテリ投光機。
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   

Images