(57)【要約】【課題】  ＰｏＥシステムを利用して供給される電力によって安定した動作を得ることのできるガス検知器を提供すること。【解決手段】  被検ガスを導入するポンプを具備するガス検知器であって、パワー・オーバ・イーサネット（登録商標）電源より供給される入力電圧を変圧して出力する絶縁型の電源回路を具えてなる。電源回路は、供給される入力電圧を、スイッチング素子をオン・オフ制御して絶縁トランスの一次巻線に印加し、二次巻線に発生する電圧を整流素子によって整流して出力すると共に絶縁トランスの二次巻線よりの出力をフォトカプラにより検出するよう構成されており、スイッチング素子のオン時間とオフ時間との比がフォトカプラよりの信号に基づいて制御される構成とすることができる。【選択図】  図１
2010172055.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検ガスを導入するポンプを具備するガス検知器であって、
パワー・オーバ・イーサネット（登録商標）電源より供給される入力電圧を変圧して出力する絶縁型の電源回路を具えてなることを特徴とするガス検知器。
【請求項２】
電源回路は、供給される入力電圧を、スイッチング素子をオン・オフ制御して絶縁トランスの一次巻線に印加し、二次巻線に発生する電圧を整流素子によって整流して出力すると共に絶縁トランスの二次巻線よりの出力をフォトカプラにより検出するよう構成されており、スイッチング素子のオン時間とオフ時間との比がフォトカプラよりの信号に基づいて制御されることを特徴とする請求項１に記載のガス検知器。
【請求項３】
絶縁トランスの二次巻線に必要な大きさの電圧および電力が得られるよう絶縁トランスの巻数が設定されると共に、当該絶縁トランスの巻数の設定に伴って、スイッチング素子、整流素子、および、絶縁トランスの二次巻線に接続される帰還抵抗値の仕様が選定されることを特徴とする請求項２に記載のガス検知器。
【請求項４】
スイッチング素子が定格２５０Ｖ・７Ａ以上のＭＯＳＦＥＴにより構成されており、
絶縁トランスの一次巻線の一端と、絶縁トランスの一次巻線の他端とＭＯＳＦＥＴのドレインとの間の中間接続点との間に接続された、コンデンサと抵抗とにより構成されたスイッチングノイズ低減回路を有することを特徴とする請求項３に記載のガス検知器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、パワー・オーバ・イーサネット（登録商標）システムを介して供給される電力によって駆動されるガス検知器に関する。
【背景技術】
【０００２】
ネットワークに接続された、例えばＩＰ電話、無線ＬＡＮアクセスポイント、パーソナルコンピュータおよびウェブカメラなどの端末においては、通常、通信線と電源線の２種類の配線が必要であったが、現在、例えば、データ伝送に用いられるイーサネット（登録商標）ケーブルを用いて端末に電力を供給することが行われるようになってきた。
イーサネット（登録商標）ケーブルを介した電力供給を規定する規格、ＩＥＥＥ８０２．３ａｆ規格においては、給電側機器（Ｐｏｗｅｒ  Ｓｏｕｒｃｉｎｇ  Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ）から受電側機器（Ｐｏｗｅｒｅｄ  Ｄｅｖｉｃｅ）へ電力を送ることを含む、パワー・オーバ・イーサネット（登録商標）システムが規定されており、これまでに、このようなシステムを利用した種々の機器が提案されている（例えば特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−２９４９５１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
このようなシステムにおいては、給電側機器から受電側機器に供給される電力は最大１２．９５Ｗ、入力電圧は３６〜５７Ｖに制限されるため、受電側機器においては、より高効率な電源回路を構成することが必要とされる。
受電側機器における電源回路としては、例えば３．３Ｖまたは５Ｖ程度の電圧が出力される推奨回路が各デバイスメーカーから紹介されている。
【０００５】
而して、パワー・オーバ・イーサネット（登録商標）システムを、例えば被検ガスを導入するポンプや熱分解器などの消費電力の比較的大きい機器を具備するガス検知器に適用する場合には、これらの機器を含むガス検知器の駆動のためには、例えばＤＣ２４Ｖレベルの電圧が必要である。
【０００６】
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、パワー・オーバ・イーサネット（登録商標）システムを利用して供給される電力によって安定した動作を得ることのできるガス検知器を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明のガス検知器は、被検ガスを導入するポンプを具備するものであって、
パワー・オーバ・イーサネット（登録商標）電源より供給される入力電圧を変圧して出力する絶縁型の電源回路を具えてなることを特徴とする。
【０００８】
本発明のガス検知器においては、電源回路は、供給される入力電圧を、スイッチング素子をオン・オフ制御して絶縁トランスの一次巻線に印加し、二次巻線に発生する電圧を整流素子によって整流して出力すると共に絶縁トランスの二次巻線よりの出力をフォトカプラにより検出するよう構成されており、スイッチング素子のオン時間とオフ時間との比がフォトカプラよりの信号に基づいて制御される構成とすることができる。
【０００９】
さらにまた、本発明のガス検知器においては、絶縁トランスの二次巻線に必要な大きさの電圧および電力が得られるよう絶縁トランスの巻数が設定されると共に、当該絶縁トランスの巻数の設定に伴って、スイッチング素子、整流素子、および、絶縁トランスの二次巻線に接続される帰還抵抗値の仕様が選定された構成とされていることが好ましい。
【００１０】
さらにまた、本発明のガス検知器においては、スイッチング素子が定格２５０Ｖ・７Ａ以上のＭＯＳＦＥＴにより構成されており、
絶縁トランスの一次巻線の一端と、絶縁トランスの一次巻線の他端とＭＯＳＦＥＴのドレインとの間の中間接続点との間に接続された、コンデンサと抵抗とにより構成されたスイッチングノイズ低減回路を有する構成とされていることが好ましい。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、消費電力の比較的大きいポンプの駆動用電力を確保することができ、しかも、受電側のガス検知器および給電側機器（電源）との間で相互に故障等による悪影響を及ぼすことのない、パワー・オーバ・イーサネット（登録商標）の規格に対応するガス検知器が提供される。
【００１２】
絶縁トランスの二次巻線に必要な電圧および電力が得られるよう絶縁トランスの巻数を設定するにあたって、スイッチング素子、整流素子、および、絶縁トランスの二次巻線に接続される帰還抵抗値の仕様が絶縁トランスの巻数に応じて選定されることにより、電源回路の高効率化を図ることができると共に、絶縁トランスの二次側の出力変動等の不具合が生ずることを確実に防止することができて安定した出力を得ることができる。
【００１３】
さらにまた、絶縁トランスの二次巻線に必要な電圧および電力を得るための回路構成素子の選定の一つとして、定格電圧、定格電流の大きさが比較的大きいＭＯＳＦＥＴをスイッチング素子として用いた場合であっても、スイッチングノイズを低減させることができて、安定した動作を確実に得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明のガス検知器における電源回路の構成を示す回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本発明のガス検知器は、パワー・オーバ・イーサネット（登録商標）（以下、「ＰｏＥ」という。）を介して供給される電力により駆動されるものであって、被検ガスを導入するポンプ、あるいは、熱分解器などの消費電力の大きい機器を具備するものである。ここに、ポンプは、例えば電磁駆動機構を具えたダイヤフラム式のものなどを例示することができる。
【００１６】
図１は、本発明のガス検知器における電源回路の構成を示す回路図である。
図１において、１０，１１は４つのダイオードがブリッジ状に接続されたダイオードブリッジであり、ダイオードブリッジ１０の電源側は、各々信号伝送に用いられる信号対１５，１６に接続されたトランス１２、１３の１次側の中点タップに接続されており、ダイオードブリッジ１１の電源側は、信号伝送には用いられない予備対（電源）１８に接続されており、さらに、これらダイオードブリッジ１０、１１の出力側は共通接続され、ＰｏＥを介して電力供給を受けるために必要な回路（例えばクラス分け回路など）を含む出力電圧制御回路２０が接続されている。このような構成により、信号対１５，１６および予備対１８のいずれで電力が供給されても、また供給される電力の極性が変わっても、常に、同じ極性の電力を出力電圧制御回路２０に供給することができる。
【００１７】
出力電圧制御回路２０は、ＰｏＥ電源よりダイオードブリッジ１０，１１を介して供給される入力電圧をスイッチング素子をオン・オフ制御して絶縁トランス２１の一次巻線Ｔ１に印加し、二次巻線Ｔ２に発生する電圧を整流用ダイオード２３によって整流して出力すると共に絶縁トランス２１の二次巻線Ｔ２よりの出力をフォトカプラ３０により検出するよう構成されており、絶縁トランス２１およびフォトカプラ３０によって、供給側機器と受電側機器であるガス検知器とを絶縁する絶縁部が構成されている。
【００１８】
スイッチング素子は例えばＭＯＳＦＥＴ２２よりなり、制御ＩＣ２５によって制御された大きさの電圧がゲートＧ−ソースＳ間に印加されることによりＯＮ状態とされる。
ＭＯＳＦＥＴ２２は、オン時間とオフ時間との比（デューティ比）がフォトカプラ３０よりの信号に基づいて制御される。
ＭＯＳＦＥＴ２２の制御条件を示すと、例えば、スイッチング周波数が３００ｋＨｚである。
【００１９】
絶縁トランス２１は、電源回路に供給される入力電圧例えば３６〜５７Ｖを変圧して、ポンプを含むガス検知器の駆動に必要な電圧、例えば２４Ｖ程度が得られるよう、ＭＯＳＦＥＴ２２のオン時間とオフ時間との比との関係において、絶縁トランス２１の巻線が設定されている。
絶縁トランス２１の一次巻線Ｔ１および二次巻線Ｔ２の巻数は例えば互いに同一（巻数比が１：１）である。
【００２０】
この出力電圧制御回路２０においては、絶縁トランス２１の一次巻線Ｔ１の一端と、ＭＯＳＦＥＴ２２のドレインＤと絶縁トランス２１の一次巻線Ｔ１の他端との間の中間接続点との間に、コンデンサＣ１と抵抗Ｒ１とにより構成されたスイッチングノイズ低減回路３５が接続されている。
【００２１】
而して、上記電源回路においては、絶縁トランス２１の二次側に必要な大きさの電圧および電力を得るために、単に、絶縁トランス２１の巻数を調整するだけでなく、電源回路の高効率化および熱対策の観点から、ＭＯＳＦＥＴ２２、整流用ダイオード２３、および、絶縁トランス２１の二次巻線Ｔ２に接続される帰還抵抗値Ｒ２，Ｒ３として適正な仕様を有するものが選定される。
【００２２】
ＭＯＳＦＥＴ２２、整流用ダイオード２３、および、帰還抵抗値Ｒ２，Ｒ３の仕様の選定について、例えば３．３Ｖまたは５Ｖ程度の電圧が出力される従来における受電側機器の絶縁型電源回路において用いられるものと比較して説明すると、上記電源回路においては、トランス２１の巻数が従来の電源回路に比して大きく設定されるが、絶縁トランス２１の巻数の調整に伴って、ＭＯＳＦＥＴ２２は、従来の電源回路において用いられている定格電圧が１５０Ｖあるいは１２０Ｖであるものに対して定格電圧の大きいものが選定され、整流用ダイオード２３は、従来の電源回路において用いられているものに比して定格電圧の大きいものが選定され、帰還抵抗値Ｒ２，Ｒ３は、従来の電源回路において用いられているものに比して低抵抗のものが選定される。
【００２３】
電源回路の一構成例を示すと、絶縁トランス２１の巻数比が１：１であり、ＭＯＳＦＥＴ２２は、最大定格が２５０Ｖ・７Ａであるものであり、整流用ダイオード２３は、最大定格６０Ｖ・３Ａであるものであり、帰還抵抗値Ｒ２が３３ｋΩ、Ｒ３が３．８３ｋΩであり、スイッチング周波数を３００ｋＨｚに設定して絶縁トランス２１の一次巻線Ｔ１に対して例えば電圧３３〜５７Ｖが印加されることにより、絶縁トランス２１の二次巻線Ｔ２の出力を例えば電力１３Ｗ、出力電圧２４Ｖとすることができる。
【００２４】
次に、この実施例における動作を説明する。
給電側機器によって、受電側機器であるガス検知器がネットワークに接続されていることが検出されると共に当該ガス検知器が要求する電力による分類がなされることにより、ガス検知器に対する電力の供給が例えば予備対１８を介して開始され、ダイオードブリッジ１０，１１を介して出力電圧制御回路２０に供給される。
出力電圧制御回路２０においては、ＭＯＳＦＥＴ２２がＯＮ状態とされることにより絶縁トランス２１の一次巻線Ｔ１に電圧が印加され、これにより蓄積されるエネルギーが、ＭＯＳＦＥＴ２２がＯＦＦ状態とされることにより整流用ダイオード２３によって整流されて出力されると共に、フォトカプラ３０における発光ダイオード３１に電流が流れることにより出力される電流信号がフォトダイオード３２によって検出されて制御ＩＣ２５に帰還され、制御ＩＣ２５によって、ＭＯＳＦＥＴ２２のオン時間とオフ時間との比がフォトカプラ３０からの電流信号に基づいてＰＷＭ制御される。
そして、この出力電圧制御回路２０からの出力がポンプに供給されてポンプが駆動されると共に、例えばＤＣ−ＤＣコンバータ等によって必要に応じて変圧されて、ガスセンサの増幅系回路や制御系回路に供給されて、所定のガス検知動作が行われ、その結果が、例えば信号対１５，１６が用いられて共通のネットワークに接続された監視装置等に送信される。
【００２５】
而して、上記構成のガス検知器によれば、ＰｏＥシステムから供給される入力電圧を絶縁トランス２１の巻数を調整することにより変圧するにあたって、ＭＯＳＦＥＴ２２の仕様、整流用ダイオード２３の仕様、および絶縁トランス２１の二次巻線Ｔ２に接続される帰還抵抗値Ｒ２，Ｒ３の仕様が適正化されると共にスイッチングノイズ低減回路が設けられていることにより、電源回路の高効率化が図られると共に所期の出力を得ることができるので、消費電力の比較的大きいポンプの駆動用電力を確保することができると共に安定した動作を得ることができる。
しかも、絶縁トランス２１およびフォトカプラ３０によって受電側のガス検知器と給電側機器（電源）との間を絶縁する絶縁部が構成されていることにより、相互に故障等による悪影響を及ぼすことがない。
【００２６】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記の実施形態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。
【符号の説明】
【００２７】
１０，１１  ダイオードブリッジ
１２、１３  トランス
１５，１６  信号対
１８  予備対（電源）
２０  出力電圧制御回路
２１  絶縁トランス
２２  ＭＯＳＦＥＴ
２３  整流用ダイオード
２５  制御ＩＣ
３０  フォトカプラ
３１  発光ダイオード
３２  フォトダイオード
３５  スイッチングノイズ低減回路
Ｔ１  一次巻線
Ｔ２  二次巻線
Ｇ  ゲート
Ｓ  ソース
Ｄ  ドレイン
Ｃ１  コンデンサ
Ｒ１  抵抗
Ｒ２，Ｒ３  帰還抵抗値
【図１】
2010172055.tif 000003