(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
しかし、特許文献1のバッテリーは、バックアップ専用なので、通常の電源装置に加えてバッテリーを配置する必要がある。この場合、装置サイズが大きくなったり、部品コストが高くなったりする。また、特許文献2のコンデンサもバックアップ専用なので、同種の課題を有している。
【0007】
本発明は以上の事情に鑑みてされたものであり、その主要な目的は、専用のバックアップ電源を備えることなく、瞬時電圧低下の発生時において電子部品に電圧を印加することが可能な電圧低下保護装置を提供することにある。
【0008】
本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段とその効果を説明する。
【0009】
本発明の第1の観点によれば、以下の構成の電圧低下保護装置が提供される。即ち、この電圧低下保護装置は、電源と、制御部と、電圧検出部と、送信用キャパシタと、を備える。前記制御部は、前記電源と電気的に接続され、前記電源から供給される電力を用いて舶用機器の制御を行う。前記送信用キャパシタは、前記電源と電気的に接続され、電磁波又は音波の送信時に使用する送信電力を蓄積する。前記電圧検出部は、前記電源から前記舶用機器に印加される電圧を検出する。前記電圧検出部が検出した電圧値が所定の閾値を下回った場合に、前記送信用キャパシタから少なくとも前記制御部に電圧が印加される。
【0010】
これにより、一般的に送信用キャパシタに蓄えられるエネルギー量は大きいため、当該送信用キャパシタをバックアップ電源として用いることで、瞬時電圧低下の発生時においても制御部に十分な電圧を印加することができる。また、専用のバックアップ電源を備える構成と比較して、装置サイズ及び部品コストを低減できる。更に、重要部品である制御部の電圧を維持することができるので、瞬時電圧低下から回復した後も継続して魚群探知機等の送信装置が使用可能となる。
【0011】
前記の電圧低下保護装置においては、前記電圧検出部が検出した電圧値が所定の閾値を下回った場合に、前記送信用キャパシタから少なくともオペレーティングシステムがインストールされた前記制御部に電圧が印加されることが好ましい。
【0012】
これにより、起動に時間が掛かる制御部の電圧を維持することができるので、瞬時電圧低下から回復した後も継続して魚群探知機等の送信装置が使用可能となる。
【0013】
前記の電圧低下保護装置においては、前記電源は、映像を表示する表示部にも電力を供給しており、前記電圧検出部が検出した電圧値が所定の閾値を下回った場合に、前記送信用キャパシタから前記表示部に電圧が印加されないことが好ましい。
【0014】
一般的に表示部は、瞬時電圧低下により電源がオフになっても、再び電圧が印加されることで即座に使用可能となる。従って、表示部に電圧を印加する代わりに制御部に印加することで、瞬時電圧低下から回復した後も継続して魚群探知機等の送信装置が使用可能となる。
【0015】
前記の電圧低下保護装置においては、前記電圧検出部が検出した電圧値が、所定の閾値を下回った後に所定の閾値以上に戻った場合、前記送信用キャパシタから前記制御部への電圧の印加を停止することが好ましい。
【0016】
これにより、瞬時電圧低下から回復した後に自動的に復旧を行うことができる。
【0017】
本発明の第2の観点によれば、以下の構成の送信装置が提供される。即ち、この送信装置は、送信部と、制御部と、電圧検出部と、を備える。前記送信部は、電磁波又は音波を外部へ送信可能であり、送信用キャパシタを含む。前記制御部は、電源から供給される電力を用いて少なくとも前記送信部の制御を行う。前記電圧検出部は、電源から印加される電圧の電圧値を検出する。前記電圧検出部が検出する前記電圧値が所定の閾値を下回った場合に、前記送信用キャパシタから前記制御部へ電圧が印加される。
【0018】
これにより、送信用キャパシタをバックアップ電源として用いることで、専用のバックアップ電源を備える構成と比較して、装置サイズ及び部品コストを低減できる。
【0019】
前記の送信装置においては、以下の構成とすることが好ましい。即ち、この送信装置は、絶縁型のDC−DCコンバータと、非絶縁型のDC−DCコンバータと、を備える。前記絶縁型のDC−DCコンバータは、前記電源と電気的に接続される。前記非絶縁型のDC−DCコンバータは、前記制御部と電気的に接続される。
【0020】
これにより、高コストな絶縁型のDC−DCコンバータを1台だけに抑えることができるので、部品コストを低減することができる。
【0021】
本発明の第3の観点によれば、以下の構成の電圧低下保護システムが提供される。即ち、この電圧低下保護システムは、電源と、魚群探知機と、を備える。前記魚群探知機は、送信部と、制御部と、電圧検出部と、を備える。前記送信部は、音波を水中へ送信可能であり、送信用キャパシタを含む。前記制御部は、電源から供給される電力を用いて少なくとも前記送信部の制御を行う。前記電圧検出部は、電源から前記魚群探知機に印加される電圧の電圧値を検出する。前記電圧検出部が検出する前記電圧値が所定の閾値を下回った場合に、前記送信用キャパシタから前記制御部へ電圧が印加される。
【0022】
本発明の第4の観点によれば、電源からの電圧の印加が停止した場合に、電磁波又は音波を送信可能な送信部が有する送信用キャパシタから当該送信部を制御する制御部へ電圧が印加される送信装置が提供される。
【0023】
これにより、送信用キャパシタをバックアップ電源として用いることで、専用のバックアップ電源を備える構成と比較して、装置サイズ及び部品コストを低減できる。
【発明を実施するための形態】
【0025】
次に、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。船内の電源構成(通常時)を示すブロック図である。
【0026】
船内電源(電源)3又は陸上電源(電源)4は、魚群探知機5(舶用機器、送信装置)又は図略の他の舶用機器へ電力を供給する。船内電源3は一般的には蓄電池であり、エンジン1が発生させた動力により発電機2が発生させた電力を蓄えることができる。船内電源3は、魚群探知機5等の舶用機器に電力を供給する。また、陸上電源4は、陸上に設けられた電源であり、船舶の停泊中に当該船舶に搭載された舶用機器等に電力を供給する。船内電源3と陸上電源4の切替えは、スイッチ
(電源切替部)6によって行われる。
【0027】
以下、魚群探知機5の構成について説明するとともに、船内電源3又は陸上電源4から当該魚群探知機5の各部に電圧が印加される処理について説明する。
【0028】
魚群探知機5は、超音波を水中へ送信し、その反射波を受信して分析することで、魚群の位置等を表すデータを作成する。魚群探知機5は、一般的には、LCD(液晶ディスプレイ、表示部)12と、送信部14と、補助制御部16と、制御部18と、を備えている。
【0029】
また、魚群探知機5は、4つのDC−DCコンバータ11,13,15,17を備えている。DC−DCコンバータ11は、絶縁型であり、DC−DCコンバータ13,15,17は、非絶縁型である。これらの出力電圧は、高い順に、DC−DCコンバータ13、DC−DCコンバータ11、DC−DCコンバータ15、DC−DCコンバータ17である。
【0030】
LCD12は、DC−DCコンバータ11を介して船内電源3と電気的に接続されている。また、LCD12は、制御部18に接続されており、上記反射波に基づいて図略の受信部が作成した魚群データを表示する。LCD12は、起動時に複雑なプログラムが起動する構成ではない。従って、LCD12は、瞬時電圧低下から回復した後に、即座に映像を表示することができる。なお、表示部は、LCDに限られず、有機ELディスプレイ又はプラズマディスプレイ等の表示原理が異なる他のディスプレイを用いることもできる。
【0031】
送信部14は、所定の波形の超音波を生成して水中へ送信する。送信部14は、DC−DCコンバータ11及びDC−DCコンバータ13を介して、船内電源3と電気的に接続されている。DC−DCコンバータ13は、DC−DCコンバータ11から供給される電圧を昇圧する。また、送信部14は、送信用キャパシタ21と、送信回路22と、振動子23と、を備えている。
【0032】
送信用キャパシタ21は、電荷を蓄えることができる。送信回路22は、所定の波形の超音波を生成し、この超音波を所定のタイミングで振動子23から水中へ送信する。送信回路22は、制御部18によって、超音波の波形又は送信タイミング等が制御されている。なお、送信用キャパシタ21は、送信開始時から一定の強度で超音波を送信するために設けられている。そのため、一般的に、魚群探知機の送信部が有するキャパシタは大容量となっており、蓄えられるエネルギー量が大きい。なお、レーダ装置の送信部が有するキャパシタは、容量は小さいが、送信電圧が高いため、蓄えられるエネルギー量は大きい。
【0033】
補助制御部16及び制御部18は、CPU(中央演算装置)等によって構成されており、魚群探知機5の各部の制御を行う。補助制御部16には、DC−DCコンバータ15により降圧された電圧が印加される。制御部18には、DC−DCコンバータ17により降圧された電圧が印加される。制御部18は、魚群探知機5の制御を主として行い、補助制御部16は、制御部18の制御を補助する。補助制御部16及び制御部18には、OS(オペレーティングシステム)がインストールされている。従って、補助制御部16及び制御部18は、瞬時電圧低下から回復した後であっても、OSが起動するまでは機能を発揮することができない。
【0034】
また、
図1に示すように魚群探知機5は、電圧検出部31と、スイッチ32と、ダイオード33と、を備える。電圧検出部31からダイオード33は、
図2に示すように従来の魚群探知機5xには備えられておらず、本実施形態の特有の構成である。
【0035】
以下、電圧検出部31等を備えない従来の魚群探知機5xにおける課題を示し、この課題が電圧検出部31等によって解決されることを示す。
【0036】
図2に示す魚群探知機5xは、電圧検出部31等を備えない以外は、本実施形態の魚群探知機5と同様である。ここで、エンジン1を掛けたり、電源を陸上電源4から船内電源3へ切り替えたりして瞬時電圧低下が発生した場合について
図3を参照して説明する。
図3は、
図2に示すV
0からV
5の地点での電圧値を示すグラフである。
【0037】
瞬時電圧低下が発生した場合、
図3(a)に示すように、電源の電圧値(V
0)は大幅に低下する。なお、本実施形態で瞬時電圧低下とは、V
0がV
a以下となるt
1からt
2の間を指すものとする。瞬時電圧低下に伴い、
図3(b)から
図3(f)に示すように魚群探知機5の各部の電圧も徐々に低下する。なお、DC−DCコンバータ11の低電圧保護機能が動作して、しばらく(t
1からt
1´の間)は、送信部14、補助制御部16、及び制御部18に供給される電圧値(V
3,V
4及びV
5)は一定に保たれ、その後電圧値が低下する。
【0038】
ここで、
図3(d)に示すように、送信部14の電圧値は、キャパシタの容量が大きく負荷が軽いため、電圧が低下しても電圧値が0とならない。これに対し、
図3(e)及び(f)に示すように、補助制御部16及び制御部18の電圧値は、キャパシタの容量が小さく負荷が重いため、電圧が低下することで電圧値が0となる。
【0039】
これにより、補助制御部16及び制御部18への電圧の印加がなくなり、補助制御部16及び制御部18の電源がオフになって機能を発揮できなくなる。その後、時間がt
2を過ぎて瞬時電圧低下から回復した場合であっても、補助制御部16及び制御部18はOSが起動するまでは機能を発揮できないので、ユーザが魚群探知機5を使用可能となるまでタイムラグが発生する。
【0040】
次に、電圧検出部31等を備えることで、補助制御部16及び制御部18の電源がオフになることを防止した本実施形態の構成について説明する。初めに、電圧検出部31からダイオード33について説明する。
【0041】
電圧検出部31は、DC−DCコンバータ11の出力側の電圧値(V
1)を検出する。スイッチ32は、送信用キャパシタ21と、DC−DCコンバータ15及びDC−DCコンバータ17と、を接続する回路に設けられている。ダイオード33は、送信用キャパシタ21から補助制御部16と制御部18の間にのみ電流を通し、LCD12側に電流を通さない。なお、ダイオード33に代えて、同種の機能を持つスイッチ又はFET等を用いることができる。
【0042】
また、電圧検出部31は、
図4に示す処理を行う。即ち、電圧検出部31は、検出した電圧が所定の閾値を下回っているか否かを判断し(S101)、閾値を下回っていた場合は、スイッチ32を閉じる(S102)。これにより、魚群探知機5の回路は、
図5の状態へ変化する。
【0043】
ここで閾値は、瞬時電圧低下の発生を検出するために定められている。閾値は、制御部18の電源がオフになる前に当該制御部18に電圧が印加されるようにするため、小さくし過ぎないことが好ましい。ただし、閾値は、誤検出を防止する程度には小さくする必要がある。
【0044】
電圧検出部31は、S102によりスイッチ32を閉じた後も電圧の検出を継続し、検出した電圧が所定の閾値以上か否かを判断する(S103)。電圧検出部31は、検出した電圧が閾値以上になったことを検出した場合、スイッチ32を開放する(S104)。これにより、魚群探知機5の回路は、
図1の状態に戻る。
【0045】
次に、本実施形態において瞬時電圧低下が発生した場合の各部の電圧変化等について
図5及び
図6を参照して説明する。瞬時電圧低下が発生した場合、従来例と同様に、電源の電圧値(V
0)は大幅に低下する(
図6(a))。これに伴い、魚群探知機5の各部の電圧も徐々に低下する。これにより、
図6(b)に示すように、電圧検出部31が検出する電圧値(V
1)が閾値(V
b)を下回ったときに、スイッチ32が閉じられ、魚群探知機5の回路は、
図1の状態から
図5の状態へ変化する。
【0046】
これにより、電圧が高い送信用キャパシタ21側から、電圧が低い補助制御部16側及び制御部18側へ電圧が印加される。印加された電圧は、それぞれDC−DCコンバータ15又はDC−DCコンバータ17によって降圧される。なお、ダイオード33の影響によりLCD12へは電圧は印加されない。
【0047】
これにより、
図6(e)及び
図6(f)に示すように、補助制御部16及び制御部18へ印加される電圧は、基本的に常に一定となり、補助制御部16及び制御部18は電源がオフとならない。なお、送信用キャパシタ21は、LCD12には電圧を印加しないが、LCD12は起動に掛かる時間が短いので、特に影響はない。むしろ、LCD12に電圧を印加しない分、瞬時電圧低下の時間が少し長い場合にも対応できるため好適である。
【0048】
その後、時間がt
2となって瞬時電圧低下から回復し、電源からDC−DCコンバータ11へ再び通常の電圧が供給される。これにより、DC−DCコンバータ11が出力する電圧値、即ち電圧検出部31が検出する電圧値(V
1)が上昇し、時間t
2´になったときに閾値(V
b)以上となる。閾値以上となったタイミングで、スイッチ32が開放される。これにより、送信用キャパシタ21側から補助制御部16側及び制御部18側への電圧の印加が停止される。これにより、再び、電源に基づいて魚群探知機5を動作させることができる。
【0049】
このように、送信用キャパシタ21は、送信部14の一部を構成するとともに、バックアップ電源としても機能する。従って、本実施形態では、電源(船内電源3又は陸上電源4)、送信用キャパシタ21、電圧検出部31、及びスイッチ32が電圧低下保護装置に相当する。
【0050】
以上に説明したように、電圧低下保護装置は、電源(船内電源3又は陸上電源4)と、補助制御部16及び制御部18と、電圧検出部31と、送信用キャパシタ21と、を備える。補助制御部16及び制御部18は、電源と電気的に接続され、電源から供給される電力を用いて魚群探知機5の制御を行う。電圧検出部31は、電源から魚群探知機5に印加される電圧の電圧値を検出する。送信用キャパシタ21は、音波を外部へ送信可能な送信回路22に電気的に接続される。電圧検出部31が検出した電圧値が所定の閾値を下回った場合に、送信用キャパシタ21から補助制御部16及び制御部18に電圧が印加される。
【0051】
従って、瞬時電圧低下の発生時においても制御部18等に電圧を印加することができる。また、専用のバックアップ電源を備える構成と比較して、装置サイズ及び部品コストを低減できる。
【0052】
次に、上記実施形態の変形例を説明する。なお、本変形例の説明においては、前述の実施形態と同一又は類似の部材には図面に同一の符号を付し、説明を省略する場合がある。
図7は、変形例に係る船内の電源構成(通常時)を示すブロック図である。
【0053】
上記実施形態では、電源に絶縁型のDC−DCコンバータ11が接続され、その出力側に非絶縁型のDC−DCコンバータ13,15,17が配置されていた。これに対し、変形例では、電源の下流側に各部品毎に、非絶縁型のDC−DCコンバータ41,42,43,44がそれぞれ配置される。
【0054】
また、上記実施形態では、電圧検出部31が、電圧を検出する機能と、電圧値と閾値に基づいてスイッチ32を切り替える機能と、を有している。これに対し、変形例の電圧検出部31は、前者の電圧を検出する機能のみを有しており、検出した電圧値を制御部18へ出力する。そして、制御部18が、電圧値と閾値に基づいてスイッチ32を切り替える機能を有している。
【0055】
このように、魚群探知機5に配置されるDC−DCコンバータは絶縁型であっても非絶縁型であっても良い。
【0056】
以上に本発明の好適な実施の形態及び変形例を説明したが、上記の構成は例えば以下のように変更することができる。
【0057】
瞬時電圧低下には、供給される電圧が短時間だけ0になる瞬時停電と、供給される電圧が短時間だけ小さな値となる事態と、が含まれる。当然であるが、本実施形態又は変形例の魚群探知機5は、電圧が短時間だけ0になった場合も同様に制御部18等の電源がオフになることを防止できる。
【0058】
上記では、瞬時電圧低下の発生時に送信用キャパシタ21はLCD12に電圧を全く印加しないが、LCD12にも同様に電圧を印加しても良い。この場合、例えばLCD12の輝度を落とすことで、LCD12で消費される電力を抑えることができる。
【0059】
スイッチ32の代わりにDC−DCコンバータを使用しても良い。また、送信用キャパシタ21に接続されるDC−DCコンバータに電圧を昇降させる機能を有するものを用いても良い。この場合、スイッチ32を省略することができる。
【0060】
瞬時電圧低下時に電圧を印加する対象としては、例えばOS等がインストールされている(起動に時間が掛かる)部品が好ましい。また、瞬時電圧低下時に補助制御部16及び制御部18以外にも電圧を印加することは可能であるが、起動に時間が掛からない部品又は即座に機能させる必要性が少ない部品には電圧を印加しない方が好ましい。
【0061】
電圧検出部31が電圧を検出する箇所は、瞬時電圧低下が検出できれば任意である。従って、例えば電源とDC−DCコンバータ11の間であっても良い。なお、上記で説明したDC−DCコンバータに代えて、AC−DCコンバータの構成にも本発明を適用することができる。
【0062】
上記では、本発明を魚群探知機5に適用する例を説明したが、他の舶用機器にも適用することができる。例えば自船の周囲に超音波を送信して周囲を探知するソナー、電磁波を外部に送信して周囲を探知するレーダ装置、又は無線装置等に本発明を適用することができる。