JP2010122575A - 電池駆動型装置 - Google Patents

Abstract

【課題】リチウムイオンキャパシタから送られた電力の電圧を一定にする電圧安定化回路による電力消費を、スリープモード時には、ほぼゼロとする電池駆動型装置を提供すること。
【解決手段】ＣＰＵを含む制御部、及び前記制御部と信号の授受をする複数の入出力部の両方に電力を供給する通常モードと、前記制御部にのみ電力を供給するスリープモードとを有する電池駆動型装置において、前記制御部に電力を送る第１の電池と、電圧安定化回路を介して前記入出力部に電力を送る第２の電池とを有し、前記制御部は、前記スリープモード時には、前記電圧安定化回路による電力消費を低減するように、前記電圧安定化回路又は前記第２の電池と前記電圧安定化回路の間に設けられた電力遮断手段を制御することを特徴とする電池駆動型装置。
【選択図】図２

Description

本発明は、通常モードとスリープモードを有する電池駆動型装置に関する。

ＣＰＵを有する制御部を備え、入出力回路と機能部からなる各種の入出力部と情報交換を行う電池駆動型の装置が一般に知られている。

このような装置に使用される電池に対しては、軽量小型であると共に、充電又は交換が迅速容易である、電気容量が大きい、寿命が長い、安価というような要求がある。

近年、従来の電池に代わり、電気二重層キャパシタやリチウムイオンキャパシタと電圧安定化回路とを組み合わせた充電可能な電源を用いて上述の要求に対応する技術が一般的になってきた。

なお、本明細書の説明において、電気二重層キャパシタやリチウムイオンキャパシタはキャパシタの一種であるが、二次電池と同様に充電や放電が可能な機能を持つことから、二次電池の一種であるとして取り扱っている。

リチウムイオンキャパシタは、リチウムイオン二次電池等に比較し充電時間が短く、また充放電サイクル寿命も長いという特徴を有する。さらには、構造上、発火発煙等の事故が発生する恐れが低く、装置の安全性を確保できるという強みもある。

しかしながら、キャパシタとしての特性から、一定電圧の電力を負荷に供給することはできないので、電圧安定化回路を介して負荷に電力を供給するように構成される。

一般に、上述したような電池を有する電池駆動型装置は、充電装置により電池の充電を行った後に使用に供されるが、直ちに、装置が使用状態に入ることは少なく、時間的には待機状態にあることが多い。

特に、被写体を透過した放射線を検出して、検出した放射線から放射線画像データを生成するカセッテ型の放射線画像検出装置（例えば、特許文献１、２参照。）においては、使用状態である撮影やデータの転送にかかわる時間は短く待機状態は長いことから、この待機状態における電池の消耗が問題になる。

このような状況に対応するために、装置が使用状態にある通常モードと、待機状態にあるスリープモードとが設けられる。

即ち、装置がスリープモードに入っている時にはＣＰＵを含む制御部のみに電力を供給し、入出力回路を含む入出力部へ電力供給を遮断して、待機状態中の電力消費を低減する方法がとられる。

しかしながら、入出力部への電力供給が遮断されても、リチウムイオンキャパシタから供給される電力の電圧を安定化するために設けられた電圧安定化回路により電力が消費され続けるという問題が残る。
特開２００１−２２４５７９号公報 特許第３３０２１６３号公報

本発明は、上述したような状況に鑑みてなされたもので、ＣＰＵを含む制御部、及び前記制御部と信号の授受をする複数の入出力部の両方に電力を供給する通常モードと、前記制御部にのみ電力を供給するスリープモードとを有する電池駆動型装置において、前記スリープモード時には、リチウムイオンキャパシタから送られた電力の電圧を一定にする電圧安定化回路による電力消費をほぼゼロとする電池駆動型装置を提供することにある。

上記課題は以下の発明を実現することにより達成される。
１．ＣＰＵを含む制御部、及び前記制御部と信号の授受をする複数の入出力部の両方に電力を供給する通常モードと、
前記制御部にのみ電力を供給するスリープモードと
を有する電池駆動型装置において、
前記制御部に電力を送る第１の電池と、
電圧安定化回路を介して前記入出力部に電力を送る第２の電池と
を有し、
前記制御部は、
前記スリープモード時には、前記電圧安定化回路による電力消費を低減するように、前記電圧安定化回路又は前記第２の電池と前記電圧安定化回路の間に設けられた電力遮断手段を制御することを特徴とする電池駆動型装置。
２．前記第１の電池は一次電池であり、前記第２の電池は二次電池であることを特徴とする１項に記載の電池駆動型装置。
３．前記二次電池はリチウムイオンキャパシタであることを特徴とする１又は２項に記載の電池駆動型装置。
４．前記制御部への電力供給元を切り換える電力切換部を設け、
前記制御部は、前記スリープモードの時には前記第１の電池から電力を受けるように、また、前記通常モードの時には前記第２の電池から前記電圧安定化回路を介して電力を受けるように前記電力切換部を制御することを特徴とする１から３項の何れか１項に記載の電池駆動型装置。
５．前記複数の入出力部は、被写体を透過した放射線を検出する平面状に配置された複数の素子から出力された信号を処理する信号処理部を含むものであり、
前記制御部、前記複数の入出力部、前記第１の電池、前記第２の電池、前記制御部は可搬型の一つの筐体に収納されていることを特徴とする１から４項の何れか１項に記載の電池駆動型装置。

ＣＰＵを含む制御部、及び前記制御部と信号の授受をする複数の入出力部の両方に電力を供給する通常モードと、前記制御部にのみ電力を供給するスリープモードとを有する電池駆動型装置において、前記スリープモード時には、前記電圧安定化回路による電力消費がほぼゼロとなることから、スリープモード時の電池のエネルギー消耗が低減される。

以下、本発明の実施の形態例を図を基に説明する。なお、本発明は以下に述べる実施の形態例に限定されるものではない。

図１は、電池駆動型装置の例である放射線画像検出装置１０の概念図である。

放射線画像検出装置１０は、カセッテ型の放射線画像検出装置であって、所定の撮影台に装填され、被写体を透過した放射線から放射線画像を得て、画像データを生成するものである。

前記放射線画像検出装置１０は、シンチレータ部１１、光電変換部１２、走査駆動回路１３、読み出し回路１４、第１の電池１５、第２の電池１６、電圧安定化回路１７、制御部Ｃ、画像データ記憶部３０、操作表示部１８、コネクタ１９等と、これらを収容する外装部２０を有する。

被写体を透過した放射線は矢印ａの方向から外装部２０を透過してシンチレータ部１１に到達し、シンチレータ部１１は到達した放射線の強さに応じた発光をする。

発光した光は、その下方にフォトダイオード等の光電変換素子を二次元に配置した光電変換部１２によって受光され、光電変換される。変換された値は、走査駆動回路１３、読み出し回路１４、制御部Ｃにより読み出される。

読み出して得られた画像データは画像データ記憶部３０に記憶され、記憶された前記画像データは、無線又は有線で放射線画像処理装置に送られる。

なお、上述した放射線画像検出装置１０は、シンチレータ部１１で受けた放射線を光電変換して画像データを得る間接型と称されるものであるが、放射線画像検出装置１０は、光電変換をせずにシンチレータ部１１で受けた放射線を電荷の変化として読み出す直接型でもよい。

図２は、放射線画像検出装置１０の電源構成を説明する図である。また、図３は、リチウムイオンキャパシタの放電特性の例を示す図である。

本発明の放射線画像検出装置１０は、二つの電源、即ち第１の電池１５と第２の電池１６とを備えている。

第１の電池１５は、例えばリチウム電池やアルカリ電池のような電圧の安定性が高く経時変化の少ない一次電池で、電圧安定化回路を介さずにＣＰＵを有する制御部Ｃに実線で示すような経路で電力を供給する。

なお、ボタン型の一時電池を用いると、当該一次電池によるカセッテ内の占有面積を小さくすることができ、好ましい。

制御部Ｃは、ＣＰＵ、メモリＭ、入出力インターフェイス、通信部を備えるコンピュータシステムで、メモリ内に格納されているプログラムを実行することにより制御を行う。

第２の電池１６は二次電池であるが、ここでは充電可能な電池だけでなく、充電可能な電気二重層キャパシタやリチウムイオンキャパシタも含むものとする。

リチウムイオンキャパシタは、リチウムイオン二次電池に比較して充電時間が短い、繰り返し充放電サイクルにおける寿命が長い、発火や発煙の危険性が低い等の長所を有することから、放射線画像検出装置１０のような電池駆動型装置への適用性は高い。

しかしながら、キャパシタであることから放電により出力される電圧は、常時一定ではなく、図３に示すように放電の進行と共に降下するものである。

従って、キャパシタから取り出した電力を一定の電圧にして負荷に供給する、電圧安定化回路が必要になる。

複数の電圧安定化回路１７を介して供給された電力は、実線で示す経路で負荷である複数の入出力部１００に供給される。

なお、ここでいう入出力部１００とは、前述した走査駆動回路１３、読み出し回路１４のような入出力回路のみを意味するものではなく、各種負荷の駆動回路も含むものであり、フラッシュメモリ等の画像データ記憶部３０とのインターフェイス回路等も含むものである。

電圧安定化回路１７及び入出力部１００の数は、放射線画像検出装置１０の仕様により異なるもので、設計時に決定されるものである。

なお、図２においては、本発明の説明に直接関係しないブロックの記載が省略されている。

このように電源回路が構成された電池駆動型装置において、ＣＰＵを含む制御部Ｃ、及び前記制御部Ｃと信号の授受をする複数の入出力部１００の両方に電力を供給する通常モードと、前記制御部Ｃにのみ電力を供給するスリープモードとを有する装置がある。

上述した通常モードとスリープモードとを有する装置においては、本実施の形態の放射線画像検出装置１０のように、通常モードで動作する時間は、スリープモードでの動作時間に比較して極めて短いものが多い。

放射線画像検出装置１０における通常モードの状態とは、放射線画像検出装置１０が撮影に使用されている時や、他の情報機器との情報の交換を行う時の極めて短い時間の状態であり、これに対しスリープモードの状態とは、撮影に供される時間以外の長い待機時間の状態である。

従って、電源容量の小さな電池駆動型装置においては、充電後、スリープモードにある放射線画像検出装置１０の電力消費はできる限り小さいことが望ましい。

しかしながら、例えば、二次電池のみでＣＰＵを含む制御部及び入出力部を駆動する従来の電池駆動型装置の場合は、通常モードから、スリープモードに入ると、前記複数の入出力部１００の全てが動作停止状態になるが、ＣＰＵを含む制御部のみには二次電池から電圧安定化回路を介して電力が供給され続ける。

このため従来装置のスリープモードにおいては、電圧安定化回路での電力消費が発生する。

本発明の電池駆動型装置の場合は、スリープモードに入ると、前記電圧安定化回路１７の作動を停止させ、ＣＰＵを含む制御部には、電圧安定化回路１７を介さない第１の電池１５から電力を供給する。

これにより、電圧安定化回路で消費される電力を抑制することができ、スリープモードにおける電力消費を低減することができる。

図４は、スリープモードにおける電源制御の流れを示すフローチャートである。また、図５は、使用モードにおける電源制御の流れを示すフローチャートである。

図４において、スリープモードに入ると（ステップＳ１１：Ｙ）、予めメモリＭに設定されている、スリープモード時に動作を停止させる電圧安定化回路１７を選択して（ステップＳ１２）、選択した電圧安定化回路１７に停止信号を図２に示した一点鎖線ａで示す信号線を介して送り（ステップＳ１３）、ルーチンを出る。

図５において、使用モードに入ると、（ステップＳ２１：Ｙ）、メモリＭに記憶されているスリープモード時に動作を停止させた電圧安定化回路１７を読み出して（ステップＳ２２）、読み出した電圧安定化回路１７に動作開始信号を一点鎖線ａで示す信号線を介して送り（ステップＳ２３）、ルーチンを出る。

なお、電圧安定化回路１７の動作停止は、電圧安定化回路の発振を停止させる等の適宜な技術手段を採用することができる。

以上の説明においては、制御部Ｃは複数の電圧安定化回路１７を選択してその動作を停止させるように構成したものであるが、選択の必要が無い場合には全ての電圧安定化回路１７への電力供給を停止するように構成してもよい。

図６は全ての電圧安定化回路１７への電力供給を停止する電源構成を説明する図である。

制御部Ｃは、スイッチ又はスイッチ回路である電力遮断手段４０を制御することにより、スリープモード時には、電圧安定化回路１７への通電を遮断する。

この様な構成は、回路の単純化と共に電圧安定化回路１７における消費電力をゼロにする効果をもたらす。

また、以上の説明においては、制御部Ｃは常時、第１の電池１５から電力の供給を受けるように構成されているが、以下に示すように使用モード時には電気容量の大きい第２の電池１６から電力を受け、第１の電池１５からの電力供給を遮断するように構成してもよい。

図７は、制御部Ｃの電源を切り換える電源構成を説明する図である。

制御部Ｃは、スリープモード時には第１の電池１５から、使用モード時には第２の電池１６から電力を受けるように、スイッチ又はスイッチ回路である電力切換部５０を制御する。

このような構成は、第１の電池１５の寿命を延ばす効果をもたらす。

電池駆動型装置の例である放射線画像検出装置の概念図である。 放射線画像検出装置の電源構成を説明する図である。 リチウムイオンキャパシタの放電特性の例を示す図である。 スリープモードにおける電源制御の流れを示すフローチャートである。 使用モードにおける電源制御の流れを示すフローチャートである。 全ての電圧安定化回路への電力供給を停止する電源構成の図である。 制御部の電源を切り換える電源構成を説明する図である。

符号の説明

１０ 放射線画像検出装置
１５ 第１の電池
１６ 第２の電池
１７ 電圧安定化回路
５０ 電力切換部
１００ 入出力部
Ｃ 制御部

Claims (5)

1. ＣＰＵを含む制御部、及び前記制御部と信号の授受をする複数の入出力部の両方に電力を供給する通常モードと、
   前記制御部にのみ電力を供給するスリープモードと
   を有する電池駆動型装置において、
   前記制御部に電力を送る第１の電池と、
   電圧安定化回路を介して前記入出力部に電力を送る第２の電池と
   を有し、
   前記制御部は、
   前記スリープモード時には、前記電圧安定化回路による電力消費を低減するように、前記電圧安定化回路又は前記第２の電池と前記電圧安定化回路の間に設けられた電力遮断手段を制御することを特徴とする電池駆動型装置。
2. 前記第１の電池は一次電池であり、前記第２の電池は二次電池であることを特徴とする請求項１に記載の電池駆動型装置。
3. 前記二次電池はリチウムイオンキャパシタであることを特徴とする請求項１又は２に記載の電池駆動型装置。
4. 前記制御部への電力供給元を切り換える電力切換部を設け、
   前記制御部は、前記スリープモードの時には前記第１の電池から電力を受けるように、また、前記通常モードの時には前記第２の電池から前記電圧安定化回路を介して電力を受けるように前記電力切換部を制御することを特徴とする請求項１から３の何れか１項に記載の電池駆動型装置。
5. 前記複数の入出力部は、被写体を透過した放射線を検出する平面状に配置された複数の素子から出力された信号を処理する信号処理部を含むものであり、
   前記制御部、前記複数の入出力部、前記第１の電池、前記第２の電池、前記制御部は可搬型の一つの筐体に収納されていることを特徴とする請求項１から４の何れか１項に記載の電池駆動型装置。

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