JP4355160B2 - ガス検知装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ソーラーパネルを基礎的電源として駆動されるガス検知装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
特定の個所において継続的に検知対象ガスの濃度を監視するために定置式のガス検知装置が使用されており、この種のガス検知装置は、通常、検知されたガスの濃度が予め定められた一定の濃度以上であるときに、ガス検知信号を中央監視装置に伝送する機能を有するものとされている。
【０００３】
このようなガス検知装置の駆動用電力を供給するための方法としては、電力供給用ケーブルによって商用電源の電力を利用する方法や、電池を電源として利用する方法が用いられている。
しかしながら、商用電源を利用する場合には、電力供給用ケーブルの敷設工事において、ガス検知装置が設置される個所の地理的条件によって大きな困難が伴い、多大な時間と費用を要することがある。また、電池を電源として利用する場合には、電池の交換を行う必要があるために、長時間に亘る継続的な監視には適当ではない。
【０００４】
そこで、ケーブルの敷設が不要なものとして、自立的に発電を行うことが可能なソーラー発電手段を電源として利用することが考えられる。
しかしながら、ソーラー発電手段に用いられるソーラーパネルは、大型のものでなければ大きな発電量を得ることができず、一方、小型のものでは発電能力に限界があり、結局、従来のソーラー電源システムによってはガス検知ユニットを継続して安定的に作動させることが困難である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、以上のような事情に基づいてなされたものであって、その目的は、ガス検知ユニットの直接的な電源となる二次電池にソーラーパネルにより発電される電力を充電するための充電回路における無駄な電力の消費を回避することができ、これにより、ガス検知ユニットを継続して安定的に作動させることができるガス検知装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明のガス検知装置は、ソーラーパネルと、このソーラーパネルに充電回路を介して接続された二次電池と、この二次電池よりの電力により駆動されるガス検知ユニットと、ソーラーパネルの出力電圧の大きさを検出し、その大きさが設定値よりも小さいときに前記充電回路の駆動を停止させる充電制御回路とを有してなる独立駆動型ガス検知装置であって、
前記二次電池における放電電圧の大きさを検出する電圧検出回路を有し、前記ソーラーパネルの出力電圧の大きさが設定値よりも小さく充電回路への駆動が停止されている期間において当該二次電池における放電電圧が小さくなったときに、ガス検知ユニットのガス検知動作を制御して当該ガス検知ユニットを省電力動作状態とする駆動制御回路を具えてなることを特徴とする。
【０００７】
このガス検知装置における充電回路は、パルス幅変調方式によるコンバータを具えてなるものであることが好ましい。
【０００８】
【作用】
上記の構成のガス検知装置によれば、ソーラーパネルの発電による電力における出力電圧の大きさが設定値よりも小さくて二次電池を有効に充電することができないときには、充電制御回路により充電回路の駆動が停止されるので、充電回路の動作による無駄な駆動電力の消費が回避され、結局、ガス検知ユニットを継続して安定的に作動させることができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
図１は、ソーラーパネルを電源装置とする独立駆動型ガス検知装置の具体的な構成の一例を示す説明用正面図、図２は、図１のガス検知装置の説明用側面図、図３は、本発明のガス検知装置の電気的接続関係を示すブロック図である。
【００１０】
このガス検知装置１０は、平板状のアンカープレート１１１が下端に設けられたポスト状の支柱１１２よりなる支持構体１１を有しており、この支持構体１１に、上方から、コントロールユニット１３と、支点１４１を中心に仰俯角が調節可能な態様で支持されたソーラーパネル１４と、電源ユニット１５と、ガス検知ユニット２０がこの順に支持されて構成されている。図において、１２は装着用リング部材である。
【００１１】
支柱１１２の最上位置に配設されたコントロールユニット１３は無線式通信機（図示せず）を具え、この無線式通信機は、上方に伸びる通信用アンテナ１３１を有すると共に、防滴性または防水性を有する収容ケース１３２に収容された無線式モデム（図示せず）を備えてなり、これにより、通信アンテナ１３１を介して、ガス検知信号を含む送信データを無線通信により発信する機能を有する。この無線式モデムは、更に、電波を受信する受信機能をも有するものであることが好ましい。
【００１２】
ガス検知ユニット２０は、検知対象ガスの種類に応じたガスセンサ（図示せず）を備えており、例えば炭化水素ガス、水素ガス、酸素ガス、一酸化炭素ガス、二酸化炭素ガス、硫化水素ガス、二酸化硫黄ガス、一酸化窒素ガス、二酸化窒素ガス、アンモニアガスなどから選ばれた、目的とする種類の検知対象ガスに感度を有するものが用いられる。
このガスセンサの種類としては、半導体式センサ、定電位電解式センサ、隔膜ガルバニ電池式センサ、熱粒子化式センサ、焦電型赤外線センサなどを挙げることができ、検知対象ガスの種類に応じて適宜のものが用いられるが、消費電力が小さなものが用いられることが好ましい。
【００１３】
ソーラーパネル１４は、その受光面が、コントロールユニット１３の陰にならない位置となるよう、適宜の架台部材１４２上に装着されており、このソーラーパネル１４の受光面は、例えば板状に形成された半導体が重ね合わされたものから構成されており、具体的には、例えば多重接合型セル、単結晶シリコンセル、多結晶シリコンセル、アモルファスシリコンセルなどを利用したものが好適に用いられる。
【００１４】
ガス検知ユニット２０に駆動電力を供給するために、このソーラーパネル１４は、太陽からの光エネルギーを電力に変換し、この電力が電源ユニット１５を介してガス検知ユニット２０に供給される。
【００１５】
この電源ユニット１５には、ソーラーパネル１４により発電された電力を蓄えるための二次電池２１が配設されている。
二次電池２１は、電力の受容および放出を行う機能を有し、この二次電池２１としては、例えば鉛蓄電池、ニッケル−カドミウム電池、ニッケル−水素電池、リチウムイオン電池、ポリマー電池などを挙げることができる。
【００１６】
コントロールユニット１３には、前記無線式通信機と共に、充電を行うためのコンバータを有する充電回路２３が設けられると共に、二次電池２１とガス検知ユニット２０との間に電気的に介挿された駆動制御回路２４が設けられ、また、無線式通信機に電力を供給するための定電圧電源２５が、収容ケース１３２内に収容されて設けられている。
【００１７】
充電回路２３におけるコンバータとしては、パルス幅変調方式によるものが好ましく用いられ、これにより、大きな充電効率が得られる。
この充電回路２３は、ソーラーパネル１４の出力電圧が十分であればその電力により駆動され、また、その出力電圧が不十分であれば、二次電池２１からの電力が補助的に供給されて駆動される。
この充電回路２３における消費電力量は、例えば７０ｍＷである。
【００１８】
駆動制御回路２４は、二次電池２１における放電電圧の大きさを検出する電圧検出回路（図示せず）を有し、この検出された放電電圧の大きさに基づく駆動制御信号をガス検知ユニット２０に発信し、これにより、当該ガス検知ユニット２０のガス検知動作を制御する機能を有する。
【００１９】
そして、コントロールユニット１３には、ソーラーパネル１４の出力電圧の大きさを検出し、その大きさが設定値よりも小さいときに、二次電池２１からの充電回路２３の駆動電力の供給を停止させる機能を有する充電制御回路２２が、駆動制御回路２４、定電圧電源２５とともに収容ケース１３２内における基板上に設けられている。
この充電制御回路２２における設定値は、例えば１１．３Ｖとされる。
【００２０】
以上の構成によるガス検知装置１０においては、ソーラーパネル１４の受光面に例えば太陽光が入射することにより電力が生じ、充電制御回路２２によってこのソーラーパネル１４の出力電圧の大きさが検出される。
この出力電圧の大きさが設定値以上のときには、二次電池２１から充電回路２３に駆動電力が供給され、ソーラーパネル１４により発電された電力が二次電池２１に有効に充電される。
そして、ガス検知ユニット２０には、二次電池２１から駆動電力が供給され、このガス検知ユニット２０が例えば周期的にガス検知動作を実行することによりガス検知信号が得られる。
このガス検知信号は、無線式通信機へ送信され、無線式モデムにより通信用アンテナ１３１を介して発信されて中央監視装置へ伝送される。
【００２１】
一方、例えば夜間や天候の不順のときなどにおいて、ソーラーパネル１４の出力電圧の大きさが設定値より小さいときには、充電制御回路２２によりこれが検出されて、二次電池２１から充電回路２３への駆動電力の供給が停止され、これにより、充電回路２３の動作に要する電力の消費が回避され、よって、二次電池２１の無駄な電力の消費を防止することができる。
【００２２】
また、上記の装置においては、ソーラーパネル１４の出力電圧の大きさが設定値よりも小さい状態が続き、駆動制御回路２４によって検出される二次電池２１における放電電圧が小さくなったときには、この情報がガス検知ユニット２０に伝達されることにより、ガス検知ユニット２０は、例えばガス検知動作の頻度が減少するなどの適宜の省電力動作状態とされる。
これにより、ソーラーパネル１４の出力電圧の大きさが設定値よりも小さく充電回路２３への駆動電力の供給が停止されている期間において、ガス検知ユニット２０における電力の消費を抑制することができ、これにより、ガス検知ユニット２０は長時間にわたって継続してガス検知動作を行うことができる。
【００２３】
以上、本発明の実施の形態の例について説明したが、本発明は上記の態様に限定されるものではなく、種々の変更を加えることができる。
【００２４】
【発明の効果】
本発明のガス検知装置によれば、ソーラーパネルの発電による電力における出力電圧の大きさが設定値よりも小さくて二次電池を有効に充電することができないときには、充電制御回路により充電回路の駆動が停止されるので、充電回路の動作による無駄な駆動電力の消費が回避され、結局、ガス検知ユニットを継続して安定的に作動させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】ソーラーパネルを電源装置とする独立駆動型ガス検知装置の構成の一例を示す説明用正面図である。
【図２】図１のガス検知装置の説明用側面図である。
【図３】本発明のガス検知装置の電気的接続関係を示すブロック図である。
【符号の説明】
１０ ガス検知装置
１１ 支持構体
１１１ アンカープレート
１１２ 支柱
１２ 装着用リング部材
１３ コントロールユニット
１３１ 通信用アンテナ
１３２ 収容ケース
１４ ソーラーパネル
１４１ 支点
１４２ 架台部材
１５ 電源ユニット
２０ ガス検知ユニット
２１ 二次電池
２２ 充電制御回路
２３ 充電回路
２４ 駆動制御回路
２５ 定電圧電源
【発明の属する技術分野】
本発明は、ソーラーパネルを基礎的電源として駆動されるガス検知装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
特定の個所において継続的に検知対象ガスの濃度を監視するために定置式のガス検知装置が使用されており、この種のガス検知装置は、通常、検知されたガスの濃度が予め定められた一定の濃度以上であるときに、ガス検知信号を中央監視装置に伝送する機能を有するものとされている。
【０００３】
このようなガス検知装置の駆動用電力を供給するための方法としては、電力供給用ケーブルによって商用電源の電力を利用する方法や、電池を電源として利用する方法が用いられている。
しかしながら、商用電源を利用する場合には、電力供給用ケーブルの敷設工事において、ガス検知装置が設置される個所の地理的条件によって大きな困難が伴い、多大な時間と費用を要することがある。また、電池を電源として利用する場合には、電池の交換を行う必要があるために、長時間に亘る継続的な監視には適当ではない。
【０００４】
そこで、ケーブルの敷設が不要なものとして、自立的に発電を行うことが可能なソーラー発電手段を電源として利用することが考えられる。
しかしながら、ソーラー発電手段に用いられるソーラーパネルは、大型のものでなければ大きな発電量を得ることができず、一方、小型のものでは発電能力に限界があり、結局、従来のソーラー電源システムによってはガス検知ユニットを継続して安定的に作動させることが困難である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、以上のような事情に基づいてなされたものであって、その目的は、ガス検知ユニットの直接的な電源となる二次電池にソーラーパネルにより発電される電力を充電するための充電回路における無駄な電力の消費を回避することができ、これにより、ガス検知ユニットを継続して安定的に作動させることができるガス検知装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明のガス検知装置は、ソーラーパネルと、このソーラーパネルに充電回路を介して接続された二次電池と、この二次電池よりの電力により駆動されるガス検知ユニットと、ソーラーパネルの出力電圧の大きさを検出し、その大きさが設定値よりも小さいときに前記充電回路の駆動を停止させる充電制御回路とを有してなる独立駆動型ガス検知装置であって、
前記二次電池における放電電圧の大きさを検出する電圧検出回路を有し、前記ソーラーパネルの出力電圧の大きさが設定値よりも小さく充電回路への駆動が停止されている期間において当該二次電池における放電電圧が小さくなったときに、ガス検知ユニットのガス検知動作を制御して当該ガス検知ユニットを省電力動作状態とする駆動制御回路を具えてなることを特徴とする。
【０００７】
このガス検知装置における充電回路は、パルス幅変調方式によるコンバータを具えてなるものであることが好ましい。
【０００８】
【作用】
上記の構成のガス検知装置によれば、ソーラーパネルの発電による電力における出力電圧の大きさが設定値よりも小さくて二次電池を有効に充電することができないときには、充電制御回路により充電回路の駆動が停止されるので、充電回路の動作による無駄な駆動電力の消費が回避され、結局、ガス検知ユニットを継続して安定的に作動させることができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
図１は、ソーラーパネルを電源装置とする独立駆動型ガス検知装置の具体的な構成の一例を示す説明用正面図、図２は、図１のガス検知装置の説明用側面図、図３は、本発明のガス検知装置の電気的接続関係を示すブロック図である。
【００１０】
このガス検知装置１０は、平板状のアンカープレート１１１が下端に設けられたポスト状の支柱１１２よりなる支持構体１１を有しており、この支持構体１１に、上方から、コントロールユニット１３と、支点１４１を中心に仰俯角が調節可能な態様で支持されたソーラーパネル１４と、電源ユニット１５と、ガス検知ユニット２０がこの順に支持されて構成されている。図において、１２は装着用リング部材である。
【００１１】
支柱１１２の最上位置に配設されたコントロールユニット１３は無線式通信機（図示せず）を具え、この無線式通信機は、上方に伸びる通信用アンテナ１３１を有すると共に、防滴性または防水性を有する収容ケース１３２に収容された無線式モデム（図示せず）を備えてなり、これにより、通信アンテナ１３１を介して、ガス検知信号を含む送信データを無線通信により発信する機能を有する。この無線式モデムは、更に、電波を受信する受信機能をも有するものであることが好ましい。
【００１２】
ガス検知ユニット２０は、検知対象ガスの種類に応じたガスセンサ（図示せず）を備えており、例えば炭化水素ガス、水素ガス、酸素ガス、一酸化炭素ガス、二酸化炭素ガス、硫化水素ガス、二酸化硫黄ガス、一酸化窒素ガス、二酸化窒素ガス、アンモニアガスなどから選ばれた、目的とする種類の検知対象ガスに感度を有するものが用いられる。
このガスセンサの種類としては、半導体式センサ、定電位電解式センサ、隔膜ガルバニ電池式センサ、熱粒子化式センサ、焦電型赤外線センサなどを挙げることができ、検知対象ガスの種類に応じて適宜のものが用いられるが、消費電力が小さなものが用いられることが好ましい。
【００１３】
ソーラーパネル１４は、その受光面が、コントロールユニット１３の陰にならない位置となるよう、適宜の架台部材１４２上に装着されており、このソーラーパネル１４の受光面は、例えば板状に形成された半導体が重ね合わされたものから構成されており、具体的には、例えば多重接合型セル、単結晶シリコンセル、多結晶シリコンセル、アモルファスシリコンセルなどを利用したものが好適に用いられる。
【００１４】
ガス検知ユニット２０に駆動電力を供給するために、このソーラーパネル１４は、太陽からの光エネルギーを電力に変換し、この電力が電源ユニット１５を介してガス検知ユニット２０に供給される。
【００１５】
この電源ユニット１５には、ソーラーパネル１４により発電された電力を蓄えるための二次電池２１が配設されている。
二次電池２１は、電力の受容および放出を行う機能を有し、この二次電池２１としては、例えば鉛蓄電池、ニッケル−カドミウム電池、ニッケル−水素電池、リチウムイオン電池、ポリマー電池などを挙げることができる。
【００１６】
コントロールユニット１３には、前記無線式通信機と共に、充電を行うためのコンバータを有する充電回路２３が設けられると共に、二次電池２１とガス検知ユニット２０との間に電気的に介挿された駆動制御回路２４が設けられ、また、無線式通信機に電力を供給するための定電圧電源２５が、収容ケース１３２内に収容されて設けられている。
【００１７】
充電回路２３におけるコンバータとしては、パルス幅変調方式によるものが好ましく用いられ、これにより、大きな充電効率が得られる。
この充電回路２３は、ソーラーパネル１４の出力電圧が十分であればその電力により駆動され、また、その出力電圧が不十分であれば、二次電池２１からの電力が補助的に供給されて駆動される。
この充電回路２３における消費電力量は、例えば７０ｍＷである。
【００１８】
駆動制御回路２４は、二次電池２１における放電電圧の大きさを検出する電圧検出回路（図示せず）を有し、この検出された放電電圧の大きさに基づく駆動制御信号をガス検知ユニット２０に発信し、これにより、当該ガス検知ユニット２０のガス検知動作を制御する機能を有する。
【００１９】
そして、コントロールユニット１３には、ソーラーパネル１４の出力電圧の大きさを検出し、その大きさが設定値よりも小さいときに、二次電池２１からの充電回路２３の駆動電力の供給を停止させる機能を有する充電制御回路２２が、駆動制御回路２４、定電圧電源２５とともに収容ケース１３２内における基板上に設けられている。
この充電制御回路２２における設定値は、例えば１１．３Ｖとされる。
【００２０】
以上の構成によるガス検知装置１０においては、ソーラーパネル１４の受光面に例えば太陽光が入射することにより電力が生じ、充電制御回路２２によってこのソーラーパネル１４の出力電圧の大きさが検出される。
この出力電圧の大きさが設定値以上のときには、二次電池２１から充電回路２３に駆動電力が供給され、ソーラーパネル１４により発電された電力が二次電池２１に有効に充電される。
そして、ガス検知ユニット２０には、二次電池２１から駆動電力が供給され、このガス検知ユニット２０が例えば周期的にガス検知動作を実行することによりガス検知信号が得られる。
このガス検知信号は、無線式通信機へ送信され、無線式モデムにより通信用アンテナ１３１を介して発信されて中央監視装置へ伝送される。
【００２１】
一方、例えば夜間や天候の不順のときなどにおいて、ソーラーパネル１４の出力電圧の大きさが設定値より小さいときには、充電制御回路２２によりこれが検出されて、二次電池２１から充電回路２３への駆動電力の供給が停止され、これにより、充電回路２３の動作に要する電力の消費が回避され、よって、二次電池２１の無駄な電力の消費を防止することができる。
【００２２】
また、上記の装置においては、ソーラーパネル１４の出力電圧の大きさが設定値よりも小さい状態が続き、駆動制御回路２４によって検出される二次電池２１における放電電圧が小さくなったときには、この情報がガス検知ユニット２０に伝達されることにより、ガス検知ユニット２０は、例えばガス検知動作の頻度が減少するなどの適宜の省電力動作状態とされる。
これにより、ソーラーパネル１４の出力電圧の大きさが設定値よりも小さく充電回路２３への駆動電力の供給が停止されている期間において、ガス検知ユニット２０における電力の消費を抑制することができ、これにより、ガス検知ユニット２０は長時間にわたって継続してガス検知動作を行うことができる。
【００２３】
以上、本発明の実施の形態の例について説明したが、本発明は上記の態様に限定されるものではなく、種々の変更を加えることができる。
【００２４】
【発明の効果】
本発明のガス検知装置によれば、ソーラーパネルの発電による電力における出力電圧の大きさが設定値よりも小さくて二次電池を有効に充電することができないときには、充電制御回路により充電回路の駆動が停止されるので、充電回路の動作による無駄な駆動電力の消費が回避され、結局、ガス検知ユニットを継続して安定的に作動させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】ソーラーパネルを電源装置とする独立駆動型ガス検知装置の構成の一例を示す説明用正面図である。
【図２】図１のガス検知装置の説明用側面図である。
【図３】本発明のガス検知装置の電気的接続関係を示すブロック図である。
【符号の説明】
１０ ガス検知装置
１１ 支持構体
１１１ アンカープレート
１１２ 支柱
１２ 装着用リング部材
１３ コントロールユニット
１３１ 通信用アンテナ
１３２ 収容ケース
１４ ソーラーパネル
１４１ 支点
１４２ 架台部材
１５ 電源ユニット
２０ ガス検知ユニット
２１ 二次電池
２２ 充電制御回路
２３ 充電回路
２４ 駆動制御回路
２５ 定電圧電源
Claims (2)
- ソーラーパネルと、このソーラーパネルに充電回路を介して接続された二次電池と、この二次電池よりの電力により駆動されるガス検知ユニットと、ソーラーパネルの出力電圧の大きさを検出し、その大きさが設定値よりも小さいときに前記充電回路の駆動を停止させる充電制御回路とを有してなる独立駆動型ガス検知装置であって、
前記二次電池における放電電圧の大きさを検出する電圧検出回路を有し、前記ソーラーパネルの出力電圧の大きさが設定値よりも小さく充電回路への駆動が停止されている期間において当該二次電池における放電電圧が小さくなったときに、ガス検知ユニットのガス検知動作を制御して当該ガス検知ユニットを省電力動作状態とする駆動制御回路を具えてなることを特徴とするガス検知装置。 - 充電回路は、パルス幅変調方式によるコンバータを具えてなるものであることを特徴とする請求項１に記載のガス検知装置。
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|---|---|---|---|
| JP2003111116A JP4355160B2 (ja) | 2003-04-16 | 2003-04-16 | ガス検知装置 |
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| JP2003111116A JP4355160B2 (ja) | 2003-04-16 | 2003-04-16 | ガス検知装置 |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2004317279A JP2004317279A (ja) | 2004-11-11 |
| JP4355160B2 true JP4355160B2 (ja) | 2009-10-28 |
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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2003
- 2003-04-16 JP JP2003111116A patent/JP4355160B2/ja not_active Expired - Fee Related
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