特開 2023-80723 電源制御回路

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023080723

(43)【公開日】2023-06-09

(54)【発明の名称】電源制御回路

(51)【国際特許分類】

   H02M 3/00 20060101AFI20230602BHJP

   F16T 1/48 20060101ALI20230602BHJP

【ＦＩ】

H02M3/00 B

F16T1/48 Z

【審査請求】有

【請求項の数】5

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021194218

(22)【出願日】2021-11-30

(71)【出願人】

【識別番号】000137889

【氏名又は名称】株式会社ミヤワキ

(74)【代理人】

【識別番号】100115381

【弁理士】

【氏名又は名称】小谷 昌崇

(74)【代理人】

【識別番号】100136353

【弁理士】

【氏名又は名称】高尾 建吾

(72)【発明者】

【氏名】吉川 成雄

【テーマコード（参考）】

5H730

【Ｆターム（参考）】

5H730AA14

5H730AS04

5H730AS05

5H730FG01

5H730XC19

(57)【要約】

【課題】電力消費量を削減することが可能な電源制御回路を得る。
【解決手段】操作スイッチ１１がオン操作されることにより、スイッチング素子１３がオン状態となってイネーブル端子２０にオン信号が入力され、それによってＤＣ／ＤＣコンバータ１２はマイコン３への所定電圧Ｖ２の供給を開始し、操作スイッチ１１がオフ操作されることにより、スイッチング素子１３がオフ状態となってイネーブル端子２０にオフ信号が入力され、それによってＤＣ／ＤＣコンバータ１２はマイコン３への所定電圧Ｖ２の供給を停止する。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

電池から負荷回路への駆動電源の供給を制御する電源制御回路であって、
ユーザによってオン操作又はオフ操作される操作スイッチと、
イネーブル端子を有し、前記電池からの出力電圧を昇圧又は降圧した所定電圧を、前記駆動電源として前記負荷回路に供給する電圧変換回路と、
前記イネーブル端子に接続されたスイッチング素子と、
を備え、
前記操作スイッチがオン操作されることにより、前記スイッチング素子がオン状態となって前記イネーブル端子にオン信号が入力され、それによって前記電圧変換回路は前記負荷回路への前記所定電圧の供給を開始し、
前記操作スイッチがオフ操作されることにより、前記スイッチング素子がオフ状態となって前記イネーブル端子にオフ信号が入力され、それによって前記電圧変換回路は前記負荷回路への前記所定電圧の供給を停止する、電源制御回路。

【請求項2】

保持回路をさらに備え、
前記負荷回路は第１入力ポートを有し、
前記保持回路は、前記電圧変換回路から出力された前記所定電圧に基づいて、前記スイッチング素子のオン状態を保持するための保持電圧を生成し、当該保持電圧を前記第１入力ポートに入力し、
前記操作スイッチのオン操作によって前記電圧変換回路が前記負荷回路への前記所定電圧の供給を開始した後は、前記電池からの出力電流の一部が前記第１入力ポートに入力されることにより、前記スイッチング素子のオン状態が継続される、請求項１に記載の電源制御回路。

【請求項3】

前記負荷回路は第２入力ポートを有し、
前記操作スイッチのオフ操作によって前記電圧変換回路が前記負荷回路への前記所定電圧の供給を停止した後は、前記電池からの出力電流が前記第２入力ポートに入力される、請求項１又は２に記載の電源制御回路。

【請求項4】

前記負荷回路は、前記スイッチング素子がオン状態であるかオフ状態であるかに拘わらず、前記電池からの前記出力電圧の電圧値に応じたモニタ電圧が入力される第３入力ポートを有する、請求項１～３のいずれか一つに記載の電源制御回路。

【請求項5】

前記負荷回路は、スチームトラップを診断するための可搬型の計測装置が備える制御回路を含む、請求項１～４のいずれか一つに記載の電源制御回路。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、電池から負荷回路への駆動電源の供給を制御する電源制御回路に関する。

【背景技術】

【0002】

蒸気配管系を備えたプラント等においては、熱交換又は放熱等によって配管系内に復水（ドレン）が生じることがある。この復水を配管系内に滞留させると運転効率が低下する原因となるため、一般には、配管系の適所にスチームトラップを設置し、このスチームトラップによって復水を配管系の外部に排出するようにしている。

【0003】

経年劣化又は作動不良等によってスチームトラップのシール性能が損なわれると、蒸気配管系内の蒸気がスチームトラップを介して外部に漏出し、無駄な蒸気損失を招くこととなる。そのため、１年に１回等の定期的に、スチームトラップの状態を点検する作業が行われる。

【0004】

下記特許文献１には、スチームトラップの状態を診断するための計測装置及び診断装置が開示されている。計測装置は可搬型の計測装置であり、診断装置はタブレット端末又はノートパソコン等であり、計測装置と診断装置とは相互に無線通信が可能である。計測装置は、各スチームトラップの表面温度を計測する温度センサと、各スチームトラップの振動強度を計測する振動センサと、温度センサ及び振動センサから出力された計測データを記憶する記憶部と、当該計測データを診断装置に送信する通信部と、表示部とを備えている。診断装置は、計測装置から受信した計測データに基づいて各スチームトラップの状態（正常又は異常）を診断し、その診断の結果を示す診断データを計測装置に送信する。計測装置は、診断装置から受信した診断データに基づいて、各スチームトラップに関する診断の結果を表示部に表示する。

【0005】

図５は、背景技術に係る計測装置が備える回路構成の一部を簡略化して示す回路図である。計測装置は、アルカリ乾電池等の電池１０２と、マイクロコントローラ（以下「マイコン」と略す）１０３と、電池１０２からマイコン１０３への駆動電源の供給を制御する電源制御回路１０１とを備えている。電源制御回路１０１は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１１と、抵抗素子１１２と、操作スイッチ１１３とを有している。マイコン１０３は、電源ポート１２１と入力ポート１２２とを有している。電源ポート１２１は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１１と抵抗素子１１２との間のノードＮ５１に接続されている。入力ポート１２２は、抵抗素子１１２と操作スイッチ１１３との間のノードＮ５２に接続されている。ＤＣ／ＤＣコンバータ１１１は、電池１０２からの出力電圧を昇圧又は降圧した所定電圧を、駆動電源としてマイコン１０３の電源ポート１２１に供給する。

【0006】

マイコン１０３は、その動作モードとして、スリープモード及びアクティブモードを有している。スリープモードは、マイコン１０３の全ての機能のうち有効な機能を制限することによって消費電力量を削減するモードである。アクティブモードは、マイコン１０３の全ての機能を有効化するモードである。

【0007】

マイコン１０３がスリープモードの状態でユーザが操作スイッチ１１３をオン操作すると、マイコン１０３は、入力ポート１２２への入力電圧値の変化によってオン操作の実行を検出し、自身をスリープモードからアクティブモードへ復帰する。アクティブモードにおけるマイコン１０３の駆動電源は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１１から電源ポート１２１に供給される。

【0008】

マイコン１０３がアクティブモードの状態でユーザが操作スイッチ１１３をオフ操作すると、マイコン１０３は、入力ポート１２２への入力電圧値の変化によってオフ操作の実行を検出し、自身をアクティブモードからスリープモードへ移行する。スリープモードにおけるマイコン１０３の駆動電源は、アクティブモードと同様に、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１１から電源ポート１２１に供給される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0009】

【特許文献1】特開２０１８－８４４１８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0010】

背景技術に係る計測装置では、スリープモードにおけるマイコン１０３の駆動電源は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１１から電源ポート１２１に供給される。つまり、スリープモードであってもＤＣ／ＤＣコンバータ１１１は駆動している。ＤＣ／ＤＣコンバータ１１１は、変換損失等に起因して電流消費量が比較的大きい（数ｍＡレベルである）。従って、背景技術に係る計測装置では、スリープモードであっても電池１０２の残容量の消費が大きいため、実際に計測装置を用いてスチームトラップの点検作業を行う際に、電池切れの頻度が高くなる可能性があった。

【0011】

本発明はかかる事情に鑑みて成されたものであり、電力消費量を削減することが可能な電源制御回路を得ることを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0012】

本発明の一態様に係る電源制御回路は、電池から負荷回路への駆動電源の供給を制御する電源制御回路であって、ユーザによってオン操作又はオフ操作される操作スイッチと、イネーブル端子を有し、前記電池からの出力電圧を昇圧又は降圧した所定電圧を、前記駆動電源として前記負荷回路に供給する電圧変換回路と、前記イネーブル端子に接続されたスイッチング素子と、を備え、前記操作スイッチがオン操作されることにより、前記スイッチング素子がオン状態となって前記イネーブル端子にオン信号が入力され、それによって前記電圧変換回路は前記負荷回路への前記所定電圧の供給を開始し、前記操作スイッチがオフ操作されることにより、前記スイッチング素子がオフ状態となって前記イネーブル端子にオフ信号が入力され、それによって前記電圧変換回路は前記負荷回路への前記所定電圧の供給を停止する。

【0013】

本態様によれば、操作スイッチがオフ操作されることにより、スイッチング素子がオフ状態となってイネーブル端子にオフ信号が入力され、それによって電圧変換回路は負荷回路への所定電圧の供給を停止する。これにより、電力消費量が比較的大きい電圧変換回路の駆動を停止できるため、電源制御回路における電力消費量を削減することが可能となる。

【0014】

上記態様において、保持回路をさらに備え、前記負荷回路は第１入力ポートを有し、前記保持回路は、前記電圧変換回路から出力された前記所定電圧に基づいて、前記スイッチング素子のオン状態を保持するための保持電圧を生成し、当該保持電圧を前記第１入力ポートに入力し、前記操作スイッチのオン操作によって前記電圧変換回路が前記負荷回路への前記所定電圧の供給を開始した後は、前記電池からの出力電流の一部が前記第１入力ポートに入力されることにより、前記スイッチング素子のオン状態が継続される。

【0015】

本態様によれば、保持回路の動作によってスイッチング素子のオン状態が継続されることにより、電圧変換回路から負荷回路への所定電圧の供給を適切に継続することができる。

【0016】

上記態様において、前記負荷回路は第２入力ポートを有し、前記操作スイッチのオフ操作によって前記電圧変換回路が前記負荷回路への前記所定電圧の供給を停止した後は、前記電池からの出力電流が前記第２入力ポートに入力される。

【0017】

本態様によれば、電圧変換回路から負荷回路への所定電圧の供給が停止された後も、電池から負荷回路の第２入力ポートへ必要最小限の駆動電源を供給することができる。

【0018】

上記態様において、前記負荷回路は、前記スイッチング素子がオン状態であるかオフ状態であるかに拘わらず、前記電池からの前記出力電圧の電圧値に応じたモニタ電圧が入力される第３入力ポートを有する。

【0019】

本態様によれば、スイッチング素子がオン状態及びオフ状態のいずれであっても、第３入力ポートに入力されるモニタ電圧によって、電池の残容量を簡易に管理することができる。

【0020】

上記態様において、前記負荷回路は、スチームトラップを診断するための可搬型の計測装置が備える制御回路を含む。

【0021】

本態様によれば、スチームトラップを診断するための可搬型の計測装置の電力消費量を削減することができる。

【発明の効果】

【0022】

本発明によれば、電力消費量を削減することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0023】

【図1】本発明の実施の形態に係る計測装置が備える回路構成の一部を簡略化して示す回路図である。

【図2】電源制御回路の動作を示す回路図である。

【図3】電源制御回路の動作を示す回路図である。

【図4】電源制御回路の動作を示す回路図である。

【図5】背景技術に係る計測装置が備える回路構成の一部を簡略化して示す回路図である。

【発明を実施するための形態】

【0024】

以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて詳細に説明する。なお、異なる図面において同一の符号を付した要素は、同一又は相応する要素を示すものとする。

【0025】

図１は、本発明の実施の形態に係る計測装置が備える回路構成の一部を簡略化して示す回路図である。計測装置は、スチームトラップを診断するための可搬型の計測装置である。診断対象のスチームトラップに対して作業者が計測装置のプローブを押し当てることにより、計測装置は当該スチームトラップの温度及び振動を計測する。計測装置は、計測した温度及び振動に基づいて当該スチームトラップの状態（正常又は異常）を診断する診断機能を備えていても良い。あるいは、当該診断機能は、計測装置と通信可能な診断装置が備えていても良い。

【0026】

図１を参照して、計測装置は、アルカリ乾電池等の電池２と、マイクロコントローラ（以下「マイコン」と略す）３を含む負荷回路と、電池２からマイコン３への駆動電源の供給を制御する電源制御回路１とを備えている。計測装置の動作を制御する制御回路としてのマイコン３は、ＣＰＵ等の演算装置と、ＲＯＭ又はＲＡＭ等の記憶装置とを含んで構成されている。負荷回路は、マイコン３のほかに、周辺回路及びアナログ回路を含んでいても良い。

【0027】

電源制御回路１は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１２と、抵抗素子１４，１５，１７，２１，２２と、ダイオード１６，１８と、スイッチング素子１３と、操作スイッチ１１とを有している。ＤＣ／ＤＣコンバータ１２は、イネーブル端子２０を有している。マイコン３は、電源ポート３０と、第１入力ポート３１と、第２入力ポート３２と、第３入力ポート３３とを有している。

【0028】

この例において、スイッチング素子１３は、ＮチャネルＭＯＳＦＥＴであり、ノードＮ２に接続されたゲートと、ノードＮ４に接続されたドレインと、イネーブル端子２０に接続されたソースとを有している。ノードＮ２は、ノードＮ１及びノードＮ３に接続されている。

【0029】

電池２の負極はＧＮＤに接続されており、電池２の正極はノードＮ１に接続されている。ＤＣ／ＤＣコンバータ１２の入力はノードＮ１に接続されており、ＤＣ／ＤＣコンバータ１２の出力はノードＮ６に接続されている。抵抗素子１４の一端はノードＮ３に接続されており、抵抗素子１４の他端はノードＮ４に接続されている。抵抗素子１５の一端はノードＮ４に接続されており、抵抗素子１５の他端はダイオード１６のアノードに接続されている。ダイオード１６のカソードはノードＮ５に接続されている。ノードＮ５はノードＮ７に接続されている。

【0030】

抵抗素子１７の一端はノードＮ６に接続されており、抵抗素子１７の他端はダイオード１８のアノードに接続されている。ダイオード１８のカソードはノードＮ７に接続されている。抵抗素子１７及びダイオード１８は保持回路を構成する。

【0031】

抵抗素子２１の一端はノードＮ３に接続されており、抵抗素子２１の他端はノードＮ８に接続されている。抵抗素子２２の一端はノードＮ８に接続されており、抵抗素子２２の他端はＧＮＤに接続されている。

【0032】

操作スイッチ１１の一端はノードＮ５に接続されており、操作スイッチ１１の他端はＧＮＤに接続されている。

【0033】

電源ポート３０はノードＮ６に接続されており、第１入力ポート３１はノードＮ７に接続されており、第２入力ポート３２はノードＮ４に接続されており、第３入力ポート３３はノードＮ８に接続されている。

【0034】

第３入力ポート３３には、スイッチング素子１３がオン状態であるかオフ状態であるかに拘わらず、電池２からの出力電圧の電圧値に応じたモニタ電圧が入力される。モニタ電圧の電圧値は、電池２からの出力電圧の電圧値が、抵抗素子２１，２２の抵抗値の比によって分割された電圧値として得られる。マイコン３は、スイッチング素子１３がオン状態及びオフ状態のいずれであっても、第３入力ポート３３に入力されたモニタ電圧によって、電池２の残容量を簡易に管理することができる。マイコン３は、例えば、モニタ電圧の電圧値が、マイコン３を駆動可能な最低電圧値よりわずかに大きいしきい値未満となった場合に、ユーザに電池２の交換を促すアラートを出力する。

【0035】

マイコン３は、その動作モードとして、スリープモード及びアクティブモードを有している。スリープモードは、マイコン３の全ての機能のうち有効な機能を制限することによって消費電力量を削減するモードである。アクティブモードは、マイコン３の全ての機能を有効化するモードである。

【0036】

ＤＣ／ＤＣコンバータ１２は、マイコン３がアクティブモードの状態において、電池２からの出力電圧を昇圧又は降圧した所定電圧を、駆動電源としてマイコン３の電源ポート３０に供給する。なお、マイコン３がスリープモードの状態において、ＤＣ／ＤＣコンバータ１２は駆動を停止しており、ＤＣ／ＤＣコンバータ１２からマイコン３への上記所定電圧の供給は停止されている。

【0037】

図２～４は、電源制御回路１の動作を示す回路図である。図２は、マイコン３がスリープモードの状態でユーザが操作スイッチ１１をオン操作した際の動作を示している。図３は、マイコン３がアクティブモードを継続している状態での動作を示している。図４は、マイコン３がアクティブモードの状態でユーザが操作スイッチ１１をオフ操作した際の動作を示している。

【0038】

図２を参照して、マイコン３がスリープモードの状態でユーザが操作スイッチ１１をオン操作すると、矢印Ａ１ａで示すように、電池２から、抵抗素子１４、抵抗素子１５、ダイオード１６、及び操作スイッチ１１をこの順に介して、ＧＮＤに電流が流れる。これにより、スイッチング素子１３がオン状態となって、ノードＮ４からイネーブル端子２０にオン信号としての電流が入力される。イネーブル端子２０にオン信号が入力されることによって、ＤＣ／ＤＣコンバータ１２は駆動を開始する。ＤＣ／ＤＣコンバータ１２は、電池２からの出力電圧Ｖ１を昇圧又は降圧した所定電圧Ｖ２を、マイコン３の電源ポート３０へ供給する。

【0039】

上記の通り、抵抗素子１７及びダイオード１８は保持回路を構成する。ＤＣ／ＤＣコンバータ１２から電源ポート３０への所定電圧Ｖ２の供給が開始されると、矢印Ａ１ｂで示すように、ＤＣ／ＤＣコンバータ１２からの出力電流の一部は、抵抗素子１７及びダイオード１８をこの順に介して、マイコン３の第１入力ポート３１に流れる。保持回路は、所定電圧Ｖ２の電圧値が抵抗素子１７及びダイオード１８で電圧降下した後の電圧値として、スイッチング素子１３のオン状態を保持するための保持電圧を生成する。当該保持電圧は第１入力ポート３１に入力される。保持回路は、第１入力ポート３１の保持電圧を、ユーザが操作スイッチ１１を離した後においても自己保持する。これにより、マイコン３の起動処理、つまりスリープモードからアクティブモードへの復帰が完了する。

【0040】

図３を参照して、マイコン３がアクティブモードを継続している状態では、矢印Ａ２で示すように、電池２からの出力電流の一部は、抵抗素子１４、抵抗素子１５、及びダイオード１６をこの順に介して、マイコン３の第１入力ポート３１に流れる。第１入力ポート３１はスイッチング素子１３のオン状態を保持するための保持電圧を保持しているため、矢印Ａ２で示す経路を電流が流れることによって、スイッチング素子１３のオン状態は継続され、イネーブル端子２０へのオン信号の入力も継続され、ＤＣ／ＤＣコンバータ１２から電源ポート３０への駆動電源の供給も継続される。

【0041】

図４を参照して、マイコン３がアクティブモードの状態でユーザが操作スイッチ１１をオフ操作すると、マイコン３は、第１入力ポート３１への入力電圧値の変化によってオフ操作の実行を検出し、自身をアクティブモードからスリープモードへ移行する。スリープモードにおいて、保持回路は、第１入力ポート３１における保持電圧の保持を停止する。その結果、図３の矢印Ａ２で示した経路の電流が停止されることによって、スイッチング素子１３はオフ状態となり、イネーブル端子２０へのオン信号の入力も停止され（つまりオフ信号が入力され）、ＤＣ／ＤＣコンバータ１２から電源ポート３０への駆動電源の供給も停止される。操作スイッチ１１のオフ操作によってＤＣ／ＤＣコンバータ１２から電源ポート３０への駆動電源の供給が停止された後は、矢印Ａ３で示すように、スリープモードを実行するための必要最小限の駆動電源が、電池２から抵抗素子１４を介して第２入力ポート３２に供給される。スリープモード時の駆動電源は、数μＡ～数十μＡレベルの電流消費量に相当し、アクティブモード時の数ｍＡレベルの電流消費量よりも十分に小さい。

【0042】

本実施の形態に係る電源制御回路１によれば、操作スイッチ１１がオフ操作されることにより、スイッチング素子１３がオフ状態となってイネーブル端子２０にオフ信号が入力され、それによってＤＣ／ＤＣコンバータ１２（電圧変換回路）はマイコン３への所定電圧Ｖ２の供給を停止する。これにより、電力消費量が比較的大きいＤＣ／ＤＣコンバータ１２の駆動を停止できるため、電源制御回路１における電力消費量を削減することが可能となる。

【0043】

また、本実施の形態に係る電源制御回路１によれば、保持回路の動作によってスイッチング素子１３のオン状態が継続されることにより、ＤＣ／ＤＣコンバータ１２からマイコン３への所定電圧Ｖ２の供給を適切に継続することができる。

【0044】

また、本実施の形態に係る電源制御回路１によれば、ＤＣ／ＤＣコンバータ１２からマイコン３への所定電圧Ｖ２の供給が停止された後も、電池２からマイコン３の第２入力ポート３２へ必要最小限の駆動電源を供給することができる。

【0045】

また、本実施の形態に係る電源制御回路１によれば、スイッチング素子１３がオン状態及びオフ状態のいずれであっても、第３入力ポート３３に入力されるモニタ電圧によって、電池２の残容量を簡易に管理することができる。

【0046】

また、本実施の形態に係る電源制御回路１によれば、スチームトラップを診断するための可搬型の計測装置の電力消費量を削減することができる。

【符号の説明】

【0047】

１ 電源制御回路
２ 電池
３ マイコン
１２ ＤＣ／ＤＣコンバータ
１３ スイッチング素子
１７ 抵抗素子
１８ ダイオード
２０ イネーブル端子
３１ 第１入力ポート
３２ 第２入力ポート
３３ 第３入力ポート

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】