JP2004317279A - Gas sensing apparatus - Google Patents

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  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Electric Means (AREA)
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a gas sensing apparatus for avoiding wasteful power consumption in a charge circuit for charging power generated by a solar panel to a secondary battery as a direct power supply of a gas sensing unit and continuously and stably operating the gas sensing unit. <P>SOLUTION: The gas sensing apparatus has the solar panel, the secondary battery connected to the solar panel through the charge circuit, the gas sensing unit driven by power from the secondary battery and a charge control circuit for detecting the magnitude of an output voltage from the solar panel and stopping a drive of the charge circuit when the magnitude is smaller than a setting value. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

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。
また、このガス検知装置は、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、この放電電圧の大きさに基づいてガス検知ユニットのガス検知動作を制御する駆動制御回路を具えてなることが好ましい。
【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。例えば、本発明におけるガス検知装置の具体的構成は、図１および図２に示す独立駆動型の構成に限定されるものではない。
【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[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a gas detection device driven by using a solar panel as a basic power supply.
[0002]
[Prior art]
Stationary gas detectors are used to continuously monitor the concentration of the gas to be detected at a specific location, and such gas detectors usually have a predetermined concentration of the detected gas. It has a function of transmitting a gas detection signal to a central monitoring device when the concentration is equal to or higher than a certain concentration.
[0003]
As a method for supplying the driving power of such a gas detection device, a method of using the power of a commercial power supply with a power supply cable or a method of using a battery as a power supply is used.
However, when a commercial power supply is used, great difficulty is involved in laying a power supply cable depending on the geographical condition of a place where the gas detection device is installed, and a great deal of time and cost may be required. Further, when a battery is used as a power source, it is not suitable for continuous monitoring over a long time because the battery needs to be replaced.
[0004]
Therefore, it is conceivable to use a solar power generation means capable of autonomously generating power as a power source, without laying cables.
However, a solar panel used for a solar power generation means cannot generate a large amount of power unless it is large, while a small panel has a limited power generation capacity. It is difficult to continuously and stably operate the gas detection unit.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to charge a secondary battery serving as a direct power supply of a gas detection unit to charge electric power generated by a solar panel. An object of the present invention is to provide a gas detection device that can avoid wasteful power consumption in a circuit, and thereby can continuously and stably operate a gas detection unit.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
The gas detection device of the present invention includes a solar panel, a secondary battery connected to the solar panel via a charging circuit, a gas detection unit driven by electric power from the secondary battery, and an output voltage of the solar panel. And a charge control circuit that stops driving of the charging circuit when the size is smaller than a set value.
[0007]
It is preferable that the charging circuit in the gas detection device includes a converter based on a pulse width modulation method.
Further, the gas detection device has a voltage detection circuit that detects the magnitude of a discharge voltage in the secondary battery, and includes a drive control circuit that controls a gas detection operation of the gas detection unit based on the magnitude of the discharge voltage. Preferably, it is provided.
[0008]
[Action]
According to the gas detection device having the above configuration, when the magnitude of the output voltage in the electric power generated by the solar panel is smaller than the set value and the secondary battery cannot be charged effectively, the charging control circuit controls the charging circuit. Since the driving is stopped, useless driving power consumption due to the operation of the charging circuit is avoided, and eventually, the gas detection unit can be continuously and stably operated.
[0009]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail.
FIG. 1 is an explanatory front view showing an example of a specific configuration of an independently driven gas detection device using a solar panel as a power supply device, FIG. 2 is an explanatory side view of the gas detection device of FIG. 1, and FIG. FIG. 2 is a block diagram showing an electrical connection relationship of the gas detection device of the present invention.
[0010]
The gas detection device 10 has a support structure 11 composed of a post-like support 112 having a flat anchor plate 111 provided at a lower end thereof. The support structure 11 includes, from above, a control unit 13 and a fulcrum. A solar panel 14, which is supported in such a manner that the elevation angle can be adjusted around the center 141, a power supply unit 15, and a gas detection unit 20 are supported in this order. In the drawing, reference numeral 12 denotes a mounting ring member.
[0011]
The control unit 13 disposed at the uppermost position of the column 112 includes a wireless communication device (not shown). The wireless communication device has a communication antenna 131 extending upward and is drip-proof or waterproof. And a wireless modem (not shown) accommodated in an accommodation case 132 having a function of transmitting transmission data including a gas detection signal via a communication antenna 131 by wireless communication. It is preferable that the wireless modem further has a receiving function of receiving radio waves.
[0012]
The gas detection unit 20 includes a gas sensor (not shown) according to the type of the gas to be detected, and includes, for example, a hydrocarbon gas, a hydrogen gas, an oxygen gas, a carbon monoxide gas, a carbon dioxide gas, a hydrogen sulfide gas, and a carbon dioxide gas. A gas that is sensitive to a target type of detection target gas selected from sulfur gas, nitric oxide gas, nitrogen dioxide gas, ammonia gas, and the like is used.
Examples of the type of the gas sensor include a semiconductor type sensor, a constant potential electrolytic type sensor, a diaphragm galvanic cell type sensor, a thermal particle type sensor, a pyroelectric infrared sensor, and the like. However, it is preferable to use one with low power consumption.
[0013]
The solar panel 14 is mounted on an appropriate pedestal member 142 such that its light receiving surface does not fall behind the control unit 13, and the light receiving surface of the solar panel 14 is formed, for example, in a plate shape. It is composed of stacked semiconductors. Specifically, for example, a cell utilizing a multi-junction cell, a single crystal silicon cell, a polycrystalline silicon cell, an amorphous silicon cell, or the like is suitably used.
[0014]
In order to supply driving power to the gas detection unit 20, the solar panel 14 converts light energy from the sun into electric power, and the electric power is supplied to the gas detection unit 20 via the power supply unit 15.
[0015]
The power supply unit 15 is provided with a secondary battery 21 for storing electric power generated by the solar panel 14.
The secondary battery 21 has a function of receiving and releasing electric power. Examples of the secondary battery 21 include a lead storage battery, a nickel-cadmium battery, a nickel-hydrogen battery, a lithium-ion battery, a polymer battery, and the like. Can be.
[0016]
The control unit 13 is provided with a charging circuit 23 having a converter for charging, together with the wireless communication device, and a drive circuit electrically inserted between the secondary battery 21 and the gas detection unit 20. A control circuit 24 is provided, and a constant voltage power supply 25 for supplying power to the wireless communication device is provided in a housing 132.
[0017]
As a converter in the charging circuit 23, a converter based on a pulse width modulation method is preferably used, and thereby a large charging efficiency is obtained.
If the output voltage of the solar panel 14 is sufficient, the charging circuit 23 is driven by the power. If the output voltage is insufficient, the power from the secondary battery 21 is supplementarily supplied to drive the power. Is done.
The power consumption of the charging circuit 23 is, for example, 70 mW.
[0018]
The drive control circuit 24 has a voltage detection circuit (not shown) for detecting the magnitude of the discharge voltage in the secondary battery 21, and outputs a drive control signal based on the detected magnitude of the discharge voltage to the gas detection unit 20. To thereby control the gas detection operation of the gas detection unit 20.
[0019]
Then, the control unit 13 detects the magnitude of the output voltage of the solar panel 14, and when the magnitude is smaller than the set value, stops the supply of the driving power of the charging circuit 23 from the secondary battery 21. A charge control circuit 22 having a function is provided on a substrate in a storage case 132 together with a drive control circuit 24 and a constant voltage power supply 25.
The set value in the charge control circuit 22 is, for example, 11.3V.
[0020]
In the gas detection device 10 having the above configuration, for example, sunlight is incident on the light receiving surface of the solar panel 14 to generate electric power, and the charge control circuit 22 detects the magnitude of the output voltage of the solar panel 14.
When the magnitude of the output voltage is equal to or greater than the set value, the driving power is supplied from the secondary battery 21 to the charging circuit 23, and the power generated by the solar panel 14 is charged to the secondary battery 21 effectively.
Drive power is supplied from the secondary battery 21 to the gas detection unit 20, and the gas detection unit 20 performs a gas detection operation periodically, for example, to obtain a gas detection signal.
The gas detection signal is transmitted to the wireless communication device, transmitted by the wireless modem via the communication antenna 131, and transmitted to the central monitoring device.
[0021]
On the other hand, when the magnitude of the output voltage of the solar panel 14 is smaller than the set value, for example, at night or when the weather is irregular, the charge control circuit 22 detects this and drives the secondary battery 21 to the charging circuit 23. The supply of power is stopped, so that the power consumption required for the operation of the charging circuit 23 is avoided, and thus the wasteful power consumption of the secondary battery 21 can be prevented.
[0022]
Further, in the above-described apparatus, when the magnitude of the output voltage of the solar panel 14 continues to be smaller than the set value and the discharge voltage of the secondary battery 21 detected by the drive control circuit 24 decreases, this information Is transmitted to the gas detection unit 20, the gas detection unit 20 is set to an appropriate power saving operation state, for example, the frequency of the gas detection operation is reduced.
Thereby, during a period in which the magnitude of the output voltage of the solar panel 14 is smaller than the set value and the supply of the driving power to the charging circuit 23 is stopped, power consumption in the gas detection unit 20 can be suppressed, Thereby, the gas detection unit 20 can continuously perform the gas detection operation for a long time.
[0023]
Although the embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various changes can be made. For example, the specific configuration of the gas detection device according to the present invention is not limited to the independent drive type configuration shown in FIGS.
[0024]
【The invention's effect】
According to the gas detection device of the present invention, when the magnitude of the output voltage in the power generated by the solar panel is smaller than the set value and the secondary battery cannot be effectively charged, the charging control circuit drives the charging circuit. Is stopped, wasteful driving power consumption due to the operation of the charging circuit is avoided, and eventually, the gas detection unit can be continuously and stably operated.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an explanatory front view showing an example of a configuration of an independently driven gas detection device using a solar panel as a power supply device.
FIG. 2 is an explanatory side view of the gas detection device of FIG. 1;
FIG. 3 is a block diagram showing an electrical connection relationship of the gas detection device of the present invention.
[Explanation of symbols]
Reference Signs List 10 gas detection device 11 support structure 111 anchor plate 112 support column 12 mounting ring member 13 control unit 131 communication antenna 132 housing case 14 solar panel 141 fulcrum 142 mount member 15 power supply unit 20 gas detection unit 21 secondary battery 22 charge control circuit 23 charging circuit 24 drive control circuit 25 constant voltage power supply

Claims (3)

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ことを特徴とするガス検知装置。A solar panel, a secondary battery connected to the solar panel via a charging circuit, a gas detection unit driven by power from the secondary battery, and a magnitude of an output voltage of the solar panel are detected. A charging control circuit for stopping driving of the charging circuit when the size is smaller than a set value. 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。The gas detecting device according to claim 1, wherein the charging circuit includes a converter using a pulse width modulation method. 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、この放電電圧の大きさに基づいてガス検知ユニットのガス検知動作を制御する駆動制御回路を具えてなることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のガス検知装置。A voltage detection circuit for detecting a magnitude of a discharge voltage in the secondary battery; and a drive control circuit for controlling a gas detection operation of the gas detection unit based on the magnitude of the discharge voltage. The gas detection device according to claim 1 or 2.
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