JP2006020407A - 温度推定装置、熱保護装置、温度推定方法、熱保護方法及びプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】電子機器の温度を推定する。また、電子機器を熱から保護する。
【解決手段】制御部６は、電力Ｐと電力閾値Ｐthとの比較結果に基づいて、カウント値をデクリメント、インクリメントする。そして、カウント値が０になったとき、電子機器１の温度が保護温度に達したと判定して、シャットダウン部７を制御し、電子機器１をシャットダウンする。
【選択図】図１

Description

本発明は、温度推定装置、熱保護装置、温度推定方法、熱保護方法及びプログラムに関する。

ホームシアターシステムのような電子機器は、電力が供給されて熱を発する。発した熱により電子機器の温度が上昇すると、熱が電子機器に影響を及ぼすことになる。

そこで、従来から、温度センサ等により電子機器の温度を検出して、電子機器の温度が一定値以上の高温になった場合には電子機器の動作を制限することにより、電子機器を熱から保護する熱保護装置がある（例えば、特許文献１，２参照）。

特許文献１のものでは、サーミスタ回路を用いて温度を検出し、特許文献２のものでは、電流検出回路、トルクセンサ、角速度センサ等を用いて温度を推定している。
特開２００３−８７９６５号公報（第３頁、図１） 特開２００２−３４２８３号公報（第３，４頁、図２）

しかし、ホームシアターシステムのような電子機器においては、小型軽量化、薄型化が図られている。従来の温度推定装置、熱保護装置では、温度の検出にサーミスタ回路、電流検出回路等が必要になってくるため、このようなものを用いた場合には、小型軽量化、薄型化を図ることが難しくなる。

また、電子機器は、小型軽量化、薄型化されるに従って、発した熱の放出がより制限される。このため、電子機器の小型軽量化、薄型化に伴って電子機器を熱から保護する必要性がより高まってくる。

本発明は、このような従来の問題点に鑑みてなされたもので、温度を容易に推定することが可能な温度推定装置、温度推定方法及びプログラムを提供することを目的とする。

また、本発明は、機器を熱から適切に保護することが可能な熱保護装置、熱保護方法及びプログラムを提供することを目的とする。

この目的を達成するため、本発明の第１の観点に係る温度推定装置は、
熱を発する機器の温度を推定する温度推定装置であって、
前記機器に供給される電力値を取得する電力値取得手段と、
前記電力値取得手段が取得した電力値と前記機器の目標温度に基づいて予め設定された閾値とを比較して、前記電力値が前記閾値を超えたか否かを判定する判定手段と、
予め設定された計時値を記憶する計時値記憶手段と、
前記電力値取得手段が取得した電力値が前記閾値を超えたと前記判定手段が判定した場合には、前記計時値記憶手段が記憶する計時値を減少させ、前記閾値以下になったと前記判定手段が判定した場合には、前記計時値を増加させる計時値増減手段と、
前記計時値が零になったとき、前記機器の温度が前記目標温度に達したと推定する温度推定手段と、を備えたことを特徴とする。

前記計時値増減手段は、前記計時値を減少させるときは、前記計時値を増加させるときと異なる時間間隔で、前記計時値を減少させるようにしてもよい。

前記電力値取得手段は、前記機器に印加される電圧を計測し、計測した電圧に基づいて前記機器に供給される電力値を取得するようにしてもよい。

本発明の第２の観点に係る熱保護装置は、
熱を発する機器を熱から保護する熱保護装置において、
前記機器への電力の供給又は電力の供給を停止するスイッチ手段と、
請求項１乃至３のいずれか１項に記載の温度推定装置と、
前記温度推定装置が前記機器の温度が前記目標温度に達したと推定したときに、前記機器への電力の供給を停止するように前記スイッチ手段を制御する制御手段と、を備えたことを特徴とする。

本発明の第３の観点に係る温度推定方法は、
熱を発する機器の温度を推定する温度推定方法であって、
前記機器に供給される電力値を取得するステップと、
前記取得した電力値と前記機器の目標温度に基づいて予め設定された閾値とを比較して、前記電力値が前記閾値を超えたか否かを判定するステップと、
前記電力値が前記閾値を超えたと判定したときに、計時値を設定するステップと、
前記取得した電力値が前記閾値を超えたと判定した場合には、前記計時値を減少させ、前記閾値以下になったと判定した場合には、前記計時値を増加させるステップと、
前記計時値が零になったとき、前記機器の温度が前記目標温度に達したと推定するステップと、を備えたことを特徴とする。

本発明の第４の観点に係る熱保護方法は、
熱を発する機器を熱から保護する熱保護方法であって、
前記機器に供給される電力値を取得するステップと、
前記取得した電力値と前記機器の目標温度に基づいて予め設定された閾値とを比較して、前記電力値が前記閾値を超えたか否かを判定するステップと、
前記電力値が前記閾値を超えたと判定したときに、計時値を設定するステップと、
前記取得した電力値が前記閾値を超えたと判定した場合には、前記計時値を減少させ、前記閾値以下になったと判定した場合には、前記計時値を増加させるステップと、
前記計時値が零になったとき、前記機器の温度が前記目標温度に達したと推定するステップと、
前記機器の温度が前記目標温度に達したと推定したときに、前記機器への電力の供給を停止するステップと、を備えたことを特徴とする。

本発明の第５の観点に係るプログラムは、
コンピュータに、
熱を発する機器に供給される電力値を取得する手順、
前記取得した電力値と前記機器の目標温度に基づいて予め設定された閾値とを比較して、前記電力値が前記閾値を超えたか否かを判定する手順、
前記電力値が前記閾値を超えたと判定したときに、計時値を設定する手順、
前記取得した電力値が前記閾値を超えたと判定した場合には、前記計時値を減少させ、前記閾値以下になったと判定した場合には、前記計時値を増加させる手順、
前記計時値が零になったとき、前記機器の温度が前記目標温度に達したと推定する手順、
を実行させるためのものである。

本発明の第６の観点に係るプログラムは、
コンピュータに、
熱を発する機器に供給される電力値を取得する手順、
前記取得した電力値と前記機器の目標温度に基づいて予め設定された閾値とを比較して、前記電力値が前記閾値を超えたか否かを判定する手順、
前記電力値が前記閾値を超えたと判定したときに、計時値を設定する手順、
前記取得した電力値が前記閾値を超えたと判定した場合には、前記計時値を減少させ、前記閾値以下になったと判定した場合には、前記計時値を増加させる手順、
前記計時値が零になったとき、前記機器の温度が前記目標温度に達したと推定する手順、
前記機器の温度が前記目標温度に達したと推定したときに、前記機器への電力の供給を停止する手順、
を実行させるためのものである。

本発明によれば、温度を容易に推定することができる。また、機器を熱から適切に保護することができる。

以下、本発明の実施の形態に係る温度推定装置、熱保護装置を図面を参照して説明する。
（実施形態１）

実施形態１に係る熱保護装置の構成を図１に示す。
電子機器１は、例えば、映像や音声を制御するホームシアターシステム、ＤＶＤプレーヤ等の電子機器である。電子機器１は、図示するように、内部回路２と、電源部３と、熱保護装置４と、を備える。

内部回路２は、電子機器１のメイン機能を実現するための回路であり、例えば映像回路や音声回路等を備える。

電源部３は、電子機器１の外部の電源電圧を変換し、内部回路２に対してその動作に必要な電力を供給するためのものである。

熱保護装置４は、電子機器１を熱から保護するものである。電子機器１の温度は、図２に示すように、時刻ｔ＝０において電源部３に電力を供給すると、電子機器１の温度θは上昇し、時刻ｔ０において、θ１となる。

そして、時刻ｔ０において、ボリューム（図示せず）によって音量の調節が行われたり、再生が停止されたりすると、内部回路２への供給電力は低下して、温度は下がり始める。

従って、内部回路２への供給電力を取得することにより、電子機器１の温度を推定することができる。そして、熱保護装置４は、電子機器１の温度を推定し、推定した温度が、電子機器１をシャットダウンすべき温度に達したと判定したときに、電源部３への電力の供給を停止して、電子機器１を熱から保護する。

この熱保護装置４は、図１に示すように、電圧検出部５と、制御部６と、シャットダウン部７と、を備えている。

電圧検出部５は、電力値を取得するための電圧値として、電源部３から内部回路２に印加される電圧値を検出するものであり、電圧検出部５の両端は内部回路２の入力端と出力端とに接続されている。

制御部６は、ＣＰＵ１０、ＲＡＭ１１、ＲＯＭ１２等を備え、ＣＰＵ１０、ＲＡＭ１１、ＲＯＭ１２等は、バス１３等を介して接続される。

制御部６は、電圧検出部５から電圧情報を取得してその情報に基づいて電子機器１の温度を推定する処理を行う。制御部６は、この温度推定処理をソフトウェアにより実現している。

温度を推定するため、制御部６は、電圧検出部５から、電圧検出部５が検出した電圧値を取得する。そして、制御部６は、取得した電圧値に基づいて内部回路２が消費する電力の値Ｐを求める。

制御部６は、求めた電力値Ｐと予め設定された電力閾値Ｐthとを比較して、電力値Ｐが電力閾値Ｐthを超えたか否かを判定する。ＲＯＭ１２はこの電力閾値Ｐthを予め記憶する。

この電力値Ｐと電力閾値Ｐthとの関係について説明する。
図２に示す時刻ｔ０における電子機器の温度θ１は、この電力値Ｐに従って上下する。従って、電子機器１を熱から保護すべき保護温度に対応させて電力閾値Ｐthを設定し、電力値Ｐと電力閾値Ｐthとを比較すれば、電子機器１の温度が保護温度よりも高くなっているか低くなっているかを判別することができる。ゆえに、この電力閾値Ｐthは、電子機器１の保護温度を目標温度として、保護温度に基づいて設定される。

尚、この電力閾値Ｐthは、電子機器１の種類によって異なってくる。

また、図２に示すように、時間に対する温度上昇率と温度下降率とは同じではない。そして、この温度上昇率／下降率は、電子機器１の種類ごとに異なる。但し、本実施形態では、演算を容易にするため、この温度上昇率と下降率を一次近似した温度上昇係数と温度下降係数を用いて、温度推定を行うものとする。一次式で近似することにより、簡単な演算処理で温度推定をすることができる。ＲＯＭ１２は、この近似した温度上昇率及び下降率を予め記憶する。

また、ＲＯＭ１２はカウント値の初期値を予め記憶する。そして、制御部６は、電子機器１の電源が投入されると、このカウント値をＲＯＭ１２から読み出してＲＡＭ１１に記憶させる。制御部６は、図３に示すように、求めた電力値Ｐが閾値Ｐthを超えたか否かによってこのカウント値をインクリメント（増）、デクリメント（減）する。そして、カウント値が０になったとき、制御部６は、電子機器１の温度が保護温度に達したと推定する。制御部６は、このようにして保護温度を推定する。

また、制御部６は、その温度推定の結果に基づいてシャットダウン部７の制御を行う。制御部６による熱保護処理の詳細は後述する。

シャットダウン部７は、電子機器１への電力の供給又は電力の供給を停止するものであり、電源部３の入力端に接続されている。制御部６は、電子機器１の温度が電子機器１を保護すべき保護温度に達したと推定した場合に、電子機器１への電力の供給を停止して、シャットダウンする。

次に実施形態１に係る熱保護装置４の動作を説明する。
熱保護装置４の制御部６は、図４に示すフローチャートに従って、電子機器１の熱保護処理を実行する。

制御部６は、ＲＡＭ１１からカウント値の初期値を読み出す（ステップＳ１１）。
制御部６は、電圧検出部５から電圧情報を取得する（ステップＳ１２）。
制御部６は、取得した電圧情報に基づいて電子機器１に供給されている電力（供給電力）Ｐを算出する（ステップＳ１３）。

制御部６は、供給電力Ｐが電力閾値Ｐthを超えているか否かを判定する（ステップＳ１４）。

供給電力Ｐが電力閾値Ｐthを超えていると判定した場合（ステップＳ１４においてＹｅｓ）、制御部６は、ＲＡＭ１１が記憶するカウント値をデクリメントする（ステップＳ１５）。

制御部６は、カウント値が０になったか否かを判定する（ステップＳ１６）。
現在のカウント値が０でないと判定した場合（ステップＳ１６においてＮｏ）、再び、電圧検出部５から電圧を取得し、取得した電圧に基づいて電力Ｐを算出する（ステップＳ１２，Ｓ１３）。

供給電力Ｐが電力閾値Ｐth以下であると判定した場合（ステップＳ１４においてＮｏ）、制御部６は、現在のカウント値が初期値になったか否かを判定する（ステップＳ１７）。

現在のカウント値が初期値でないと判定した場合（ステップＳ１７においてＮｏ）、制御部６は、カウント値をインクリメントする（ステップＳ１８）。

現在のカウント値が初期値であると判断された場合（ステップＳ１７においてＹｅｓ）、制御部６は、カウント値をインクリメントせずに、そのままにする。

そして、制御部６は、再び、電圧検出部５から電圧を取得し、取得した電圧に基づいて電力Ｐを算出する（ステップＳ１２，Ｓ１３）。

このように、制御部６は、電力Ｐと電力閾値Ｐthとの比較結果に基づいてカウント値のインクリメント、デクリメントを繰り返し実行する。

そして、カウント値が０になったと判定した場合（ステップＳ１６においてＹｅｓ）、制御部６は、シャットダウン部７を制御して、電子機器１をシャットダウンさせ（ステップＳ１９）、熱保護処理を終了させる。

次に、図５に基づいて、制御部６が実行する熱保護処理を具体的に説明する。
ＲＯＭ１２は、例えば、カウント値の初期値として、８分のカウント値を予め記憶するものとする。制御部６は、ＲＯＭ１２から８分のカウント値を読み出して、ＲＡＭ１１に記憶させる。

ｔ＝０からｔ＝２［分］までは電力値Ｐが電力閾値Ｐth以下であるため、本来であれば制御部６はカウント値をインクリメントする。しかし、カウント値が初期値であるため、制御部６は、このカウント値のインクリメントをしない（ステップＳ１７の処理）。
ｔ＝２［分］になると、電力値が電力閾値Ｐthを超えているため、制御部６は、カウント値をデクリメントする（ステップＳ１５の処理）。

尚、このときのデクリメントの計数タイミングは図２から求められる温度上昇係数に基づいて決定される。温度上昇係数が例えば１の場合には、１秒ごとにカウンタをデクリメントする。

そして、制御部６は、電力値Ｐが電力閾値Ｐth以下になるまで、繰り返しカウント値をデクリメントする。このようにして、図５に示すように、カウント値は減少する。その結果、カウント値は８分から４分デクリメントされ、ｔ＝６［分］の時点のカウント値は４分となる。

ｔ＝６［分］になると、電力値Ｐは電力閾値Ｐth以下になる。このため、制御部６は、カウント値をインクリメントする（ステップＳ１８の処理）。

尚、このときのインクリメントの計数タイミングは図２から求められる温度下降係数に基づいて決定される。温度下降係数が例えば１／２の場合には、２秒ごとにカウント値をインクリメントする。従って、ｔ＝６［分］からｔ＝８［分］までの２［分］分を２秒ごとにインクリメントすることになるため、ｔ＝８［分］の時点ではカウント値は、ｔ＝６［分］時点から１分インクリメントされて５分となる。

ｔ＝８［分］からｔ＝１０［分］までは、電力値Ｐが電力閾値Ｐthを超えるため、制御部６は、カウント値をデクリメントする。結果的にカウント値は２分デクリメントされて、ｔ＝１０［分］時点のカウント値は３分となる。

ｔ＝１０［分］からｔ＝１２［分］までは、電力値Ｐが電力閾値Ｐth以下となるため、制御部６は、カウント値をインクリメントする。結果的にカウント値は１分インクリメントされて、ｔ＝１２［分］時点のカウント値は４分となる。

ｔ＝１２［分］以降は、電力値Ｐが電力閾値Ｐthを超えるため、制御部６は、カウント値をデクリメントする。デクリメントの計数タイミングは１秒ごとであるため、ｔ＝１６［分］の時点で４分デクリメントされてカウント値が０になる。この時点で、制御部６は、シャットダウン部７を制御して、電子機器１をシャットダウンする。これにより、電子機器１が保護温度以上になることを防ぐことができ、電子機器１を熱から守ることができる。

以上説明したように、本実施形態１によれば、制御部６は、電力Ｐと電力閾値Ｐthとの比較結果に基づいて、カウント値をデクリメント、インクリメントする。そして、カウント値が０になったとき、電子機器１の温度が保護温度に達したと判定して、シャットダウン部７を制御し、電子機器１をシャットダウンするようにした。

従って、温度を容易に推定することができる。また、機器を熱から適切に保護することができる。

尚、本発明を実施するにあたっては、種々の形態が考えられ、上記実施の形態に限られるものではない。
例えば、上記実施の形態では、温度上昇率及び下降率を一次式で近似して温度を推定するようにした。しかし、上昇率、下降率のどちらか一方又は両方を多次近似式を用いて温度を推定するようにしてもよい。更に、多次近似式を用いる場合、計算で求める代わりに、上昇率／下降率をテーブルにまとめ、ＲＯＭ１２に記憶させておき、温度を推定するようにしてもよい。これらの場合には、一次式で近似する場合に比べ、実際の温度と推定温度との誤差が少なくなる。

さらに、求められた電力値を積分して、それに予め設定した周辺温度や冷却装置の性能から導き出せる温度変化率を表す係数を掛けあわせることにより、温度を推定するようにしてもよい。そうすることにより、正確な温度を推定することができる。

また、上記実施の形態では、電子機器１全体の温度を推定して電子機器１をシャットダウンするようにした。しかし、電子機器１内の回路ごとに温度を推定して回路ごとに電力の供給を停止することもできる。そうすることにより、保護すべき温度に達していない回路をそのまま動作させることができる。

また、上記実施の形態では、電子機器１がシャットダウンする温度に達した場合に電子機器１をシャットダウンするようにした。しかし、電子機器１の温度がシャットダウンする温度を超えたら、その温度未満まで供給電力を強制的に下げるようにしてもよい。その場合には、電子機器１の必要最小限の機能は働かせたまま、熱から電子機器１を保護することができる。

また、上記実施の形態では、制御部６がカウント値を初期値からカウントを始め、０になった時点で温度推定を完了している。しかし、逆に、制御部６が０からカウントを始め、予め設定されたカウント値になった時点で温度推定を完了するようにしてもよい。

また、上記実施の形態では、制御部６がカウント値のデクリメントとインクリメントとで計数タイミングを変えている。しかし、デクリメントとインクリメントで計数タイミングを変えずにカウント幅を変えるようにしてもよい。

また、上記実施の形態では、制御部６は、供給電力Ｐと電力閾値Ｐthとを比較して、超えたか否かを判別してカウントしている。しかし、制御部６が供給電力Ｐと電力閾値Ｐthとの差に基づいて、インクリメント、デクリメントするカウント値を設定するようにしてもよい。即ち、供給電力Ｐと電力閾値Ｐthとの差が２倍になれば、インクリメント、デクリメントを４カウントずつ行うようにしてもよい。このようにすることにより、より誤差の小さい温度推定をすることができる。

また、上述の処理を実行させるためのプログラムを、フレキシブルディスク、ＣＤ−ＲＯＭ（Compact Disk Read-Only Memory）、ＤＶＤ（Digital Versatile Disk）などのコンピュータ読み取り可能な記録媒体に格納して配布し、これをコンピュータにインストールし、上述の手段として動作させ、あるいは、上述の工程を実行させてもよい。さらに、インターネット上のサーバ装置が有するディスク装置等にプログラムを格納しておき、例えば、搬送波に重畳させて、コンピュータにダウンロード等するものとしてもよい。

本発明の実施の形態に係る熱保護装置を有する電子機器の構成を示すブロック図である。 電子機器の温度の時間変化特性を示す図である。 電子機器へ供給される電力値の時間変化の一例を示す図である。 電子機器の熱保護処理の一例を示すフローチャートである。 熱保護処理の具体的な動作を示す説明図である。

符号の説明

１ 電子機器
２ 内部回路
３ 電源部
４ 熱保護装置
５ 電圧検出部
６ 制御部
７ シャットダウン部

Claims (8)

1. 熱を発する機器の温度を推定する温度推定装置であって、
   前記機器に供給される電力値を取得する電力値取得手段と、
   前記電力値取得手段が取得した電力値と前記機器の目標温度に基づいて予め設定された閾値とを比較して、前記電力値が前記閾値を超えたか否かを判定する判定手段と、
   予め設定された計時値を記憶する計時値記憶手段と、
   前記電力値取得手段が取得した電力値が前記閾値を超えたと前記判定手段が判定した場合には、前記計時値記憶手段が記憶する計時値を減少させ、前記閾値以下になったと前記判定手段が判定した場合には、前記計時値を増加させる計時値増減手段と、
   前記計時値が零になったとき、前記機器の温度が前記目標温度に達したと推定する温度推定手段と、を備えた、
   ことを特徴とする温度推定装置。
2. 前記計時値増減手段は、前記計時値を減少させるときは、前記計時値を増加させるときと異なる時間間隔で、前記計時値を減少させる、
   ことを特徴とする請求項１に記載の温度推定装置。
3. 前記電力値取得手段は、前記機器に印加される電圧を計測し、計測した電圧に基づいて前記機器に供給される電力値を取得する、
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載の温度推定装置。
4. 熱を発する機器を熱から保護する熱保護装置において、
   前記機器への電力の供給又は電力の供給を停止するスイッチ手段と、
   請求項１乃至３のいずれか１項に記載の温度推定装置と、
   前記温度推定装置が前記機器の温度が前記目標温度に達したと推定したときに、前記機器への電力の供給を停止するように前記スイッチ手段を制御する制御手段と、を備えた、
   ことを特徴とする熱保護装置。
5. 熱を発する機器の温度を推定する温度推定方法であって、
   前記機器に供給される電力値を取得するステップと、
   前記取得した電力値と前記機器の目標温度に基づいて予め設定された閾値とを比較して、前記電力値が前記閾値を超えたか否かを判定するステップと、
   前記電力値が前記閾値を超えたと判定したときに、計時値を設定するステップと、
   前記取得した電力値が前記閾値を超えたと判定した場合には、前記計時値を減少させ、前記閾値以下になったと判定した場合には、前記計時値を増加させるステップと、
   前記計時値が零になったとき、前記機器の温度が前記目標温度に達したと推定するステップと、を備えた、
   ことを特徴とする温度推定方法。
6. 熱を発する機器を熱から保護する熱保護方法であって、
   前記機器に供給される電力値を取得するステップと、
   前記取得した電力値と前記機器の目標温度に基づいて予め設定された閾値とを比較して、前記電力値が前記閾値を超えたか否かを判定するステップと、
   前記電力値が前記閾値を超えたと判定したときに、計時値を設定するステップと、
   前記取得した電力値が前記閾値を超えたと判定した場合には、前記計時値を減少させ、前記閾値以下になったと判定した場合には、前記計時値を増加させるステップと、
   前記計時値が零になったとき、前記機器の温度が前記目標温度に達したと推定するステップと、
   前記機器の温度が前記目標温度に達したと推定したときに、前記機器への電力の供給を停止するステップと、を備えた、
   ことを特徴とする熱保護方法。
7. コンピュータに、
   熱を発する機器に供給される電力値を取得する手順、
   前記取得した電力値と前記機器の目標温度に基づいて予め設定された閾値とを比較して、前記電力値が前記閾値を超えたか否かを判定する手順、
   前記電力値が前記閾値を超えたと判定したときに、計時値を設定する手順、
   前記取得した電力値が前記閾値を超えたと判定した場合には、前記計時値を減少させ、前記閾値以下になったと判定した場合には、前記計時値を増加させる手順、
   前記計時値が零になったとき、前記機器の温度が前記目標温度に達したと推定する手順、
   を実行させるためのプログラム。
8. コンピュータに、
   熱を発する機器に供給される電力値を取得する手順、
   前記取得した電力値と前記機器の目標温度に基づいて予め設定された閾値とを比較して、前記電力値が前記閾値を超えたか否かを判定する手順、
   前記電力値が前記閾値を超えたと判定したときに、計時値を設定する手順、
   前記取得した電力値が前記閾値を超えたと判定した場合には、前記計時値を減少させ、前記閾値以下になったと判定した場合には、前記計時値を増加させる手順、
   前記計時値が零になったとき、前記機器の温度が前記目標温度に達したと推定する手順、
   前記機器の温度が前記目標温度に達したと推定したときに、前記機器への電力の供給を停止する手順、
   を実行させるためのプログラム。
   

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