JP2011188613A - 電源システム - Google Patents
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Abstract
【解決手段】外部電源と電力負荷との間に配置された電源システム100を提供する。電源システム100は、所定間隔だけ離れて配置される蓄電部121および122と、蓄電部121および122のいずれとも同時に接触可能に構成された、熱電変換素子からなる発電部140とを含む蓄電モジュール120と、蓄電部121および122に対する充放電を制御するための制御モジュール110とを含む。蓄電部121および122は、充電時と放電時との間で、吸熱反応および発熱反応のうち互いに異なる熱反応を生じ、制御モジュール110は、蓄電部121および122の一方を放電可能にするとともに、他方の蓄電部を充電可能にする。
【選択図】図2
Description
図1は、本発明の実施の形態に従う画像形成装置MFPの概略構成図である。図1には、タンデム型のカラープリントエンジンを搭載した画像形成装置MFPを例示する。
次に、図1に示す電源システム100および主制御部200について説明する。図2は、本発明の実施の形態に従う電源システム100および主制御部200の機能ブロック図である。
(b1.電源システム)
図2を参照して、電源システム100は、AC電源と主制御部200を含むプリントエンジンの各電力負荷との間に配置され、各電力負荷に応じた種類の電力を供給する。より具体的には、電源システム100は、制御モジュール110と、蓄電モジュール120と、切替機構160とを含む。
(b2.主制御部)
図2を参照して、主制御部200は、CPU(Central Processing Unit)210と、読取制御部220と、画像制御部230と、プロセス制御部240と、給紙制御部250と、給送制御部260と、定着システム270と外部インターフェイス(I/F)280とを含む。
次に、図3および図4を参照して、本実施の形態に従う発電部140について説明する。図3は、本実施の形態に従う発電部140を構成する熱電変換デバイスの動作原理を説明するための図である。図4は、本実施の形態に従う発電部140の構造を模式的に示した断面図である。
次に、本実施の形態に従う蓄電モジュール120の構造および動作について説明する。図5〜図11は、本発明の実施の形態に従う蓄電モジュール120の構造および動作を説明するための模式図である。
(d1.蓄電部および発電部の配列)
本実施の形態に従う蓄電モジュール120は、少なくとも一対の蓄電部と、1つの発電部140とがあれば、目的の機能を奏するが、発電部140単体の端子電圧が十分高く得られないような場合には、複数の発電部140を配置することが好ましい。そこで、図5〜図11に示すように、蓄電部についても複数配置し、隣接する蓄電部の間に発電部140をサンドイッチ状に配置する形態が現実的である。
(d2.充放電動作および発電動作)
次に、図5には、本実施の形態に従う蓄電モジュール120の定常状態の一例を示す。すなわち、図5には、第1群の蓄電部121_1,121_2,…,121_Nが放電可能であり、第2群の蓄電部122_1,122_2,…,122_Nが充電可能である場合を示す。
(d3.切替機構)
上述したような、発電部140の向きを反転(表裏の入れ替え)を行なう機構としては、どのような形態の機構を採用してもよいが、典型的には、図12に示すようなベルト駆動の機構を採用することができる。
(d4.充放電回路)
次に、上述のような第1群および第2群の蓄電部に対する充電/放電の切替を行なうための回路構成について説明する。
次に、本実施の形態に従う電源システム100の適用例として、画像形成装置MFPが低消費電力モードとなった場合の代替電源として機能する場合の制御例について説明する。
図15は、本発明の実施の形態の適用例1に従う処理手順を示すフローチャートである。なお、図15に示す各ステップは、基本的には、制御モジュール110の制御部114が実行する。
次に、本実施の形態に従う電源システム100の別の適用例として、画像形成装置MFPの定着器7を昇温するための電源として用いる場合の構成について説明する。
上述のような定着器温度の制御に対応する、電源システム100の各蓄電部の状態について説明する。
次に、図16に示す動作を実現するための処理手順について説明する。
上述の実施の形態に従う電源システム100においては、1つの蓄電モジュール120を含む構成について例示した。発電部140の接触状態を切替るための切替機構をより簡素化する観点からは、少なくとも一対の蓄電モジュール120を対称的に配置する構成を採用することもできる。以下、このような一対の蓄電モジュール120を含む電源システム100#について説明する。
(g1.蓄電部および発電部の配列)
本実施の形態に従う蓄電モジュール120Aおよび120Bの各々は、少なくとも一対の蓄電部と、1つの発電部140とがあれば、目的の機能を奏するが、発電部140単体の端子電圧が十分高く得られないような場合には、複数の発電部140を配置することが好ましい。そこで、図19〜図23に示すように、蓄電部についても複数配置し、隣接する蓄電部の間に発電部140をサンドイッチ状に配置する形態が現実的である。
(g2.充放電動作および発電動作)
次に、図19には、本実施の形態に従う蓄電モジュール120の定常状態の一例を示す。すなわち、図19には、第1群の蓄電部121Aおよび121Bが放電可能であり、第2群の蓄電部122Aおよび122Bが充電可能である場合を示す。
(g3.切替機構)
上述したような、発電部140Aと発電部140Bとを入れ替える機構としては、どのような形態の機構を採用してもよいが、典型的には、図12と同様のベルト駆動の機構を採用することができる。
本実施の形態に従う電源システムは、少なくとも一対の蓄電部を含む蓄電モジュールを有する。この蓄電モジュール内においては、一方の蓄電部が放電可能とされ、他方の蓄電部が充電可能とされる。これら一対の蓄電部の間に熱電変換素子からなる発電部が接触して配置される。そのため、少なくとも一方の蓄電部において電気的な遣り取り(充電または放電)が生じれば、このような電気的な遣り取りによって生じる熱反応を利用して、発電部が電力を発生する。
Claims (15)
- 外部電源と電力負荷との間に配置された電源システムであって、
所定間隔だけ離れて配置される第1および第2の蓄電部と、前記第1および第2の蓄電部のいずれとも同時に接触可能に構成された、熱電変換素子からなる発電部とを含む蓄電モジュールと、
前記第1および第2の蓄電部に対する充放電を制御するための制御部とを備え、
前記第1および第2の蓄電部は、充電時と放電時との間で、吸熱反応および発熱反応のうち互いに異なる熱反応を生じ、
前記制御部は、前記第1および第2の蓄電部の一方を放電可能にするとともに、他方の蓄電部を充電可能にする、電源システム。 - 前記電源システムは、前記蓄電モジュールにおいて、前記発電部の第1の部分を前記第1の蓄電部と接触させるとともに、前記発電部の第2の部分を前記第2の蓄電部と接触させる第1の接触状態と、前記発電部の前記第2の部分を前記第1の蓄電部と接触させるとともに、前記発電部の前記第1の部分を前記第2の蓄電部と接触させる第2の接触状態とを切替るための切替機構をさらに備える、請求項1に記載の電源システム。
- 前記制御部は、所定条件に応じて、前記第1の蓄電部を放電可能にするとともに、前記第2の蓄電部を充電可能にする第1の充放電状態と、前記第1の蓄電部を充電可能にするとともに、前記第2の蓄電部を放電可能にする第2の充放電状態とを切替るように構成されており、
前記切替機構は、前記制御部による前記第1および第2の充放電状態の切替えに応じて、前記第1および第2の接触状態を切替る、請求項2に記載の電源システム。 - 前記電源システムは、
第1および第2の蓄電モジュールからなる一対の前記蓄電モジュールと、
前記第1の蓄電モジュールに含まれる前記発電部である第1の発電部、および、前記第2の蓄電モジュールに含まれる前記発電部である第2の発電部について、第1の接触状態と第2の接触状態とを切替るための切替機構とをさらに備え、
前記第1の接触状態において、
前記第1の発電部は、前記第1の蓄電モジュールにおいて、その第1の部分が前記第1の蓄電部と接触しているとともに、その第2の部分が前記第2の蓄電部と接触しており、かつ、
前記第2の発電部は、前記第2の蓄電モジュールにおいて、その第1の部分が前記第1の蓄電部と接触しているとともに、その第2の部分が前記第2の蓄電部と接触しており、
前記第2の接触状態において、
前記第1の発電部は、前記第2の蓄電モジュールにおいて、その第1の部分が前記第2の蓄電部と接触しているとともに、その第2の部分が前記第1の蓄電部と接触しており、かつ、
前記第2の発電部は、前記第1の蓄電モジュールにおいて、その第1の部分が前記第2の蓄電部と接触しているとともに、その第2の部分が前記第1の蓄電部と接触している、請求項1に記載の電源システム。 - 前記第1の蓄電モジュールと前記第2の蓄電モジュールとは、第1の方向に所定距離だけ離れて配置されており、
前記第1の蓄電モジュールでは、前記第1の方向に直交する第2の方向に沿って、前記第1および第2の蓄電部が配列されており、
前記第2の蓄電モジュールでは、前記第2の方向に沿って、前記第1の蓄電モジュールにおける配列順とは反対の配列順で、前記第1および第2の蓄電部が配列されており、
前記切替機構は、前記第1の発電部を前記第1の方向に沿って移動させるとともに、前記第2の発電部を前記第1の方向に沿って前記第1の発電部とは反対の向きに移動させる、請求項4に記載の電源システム。 - 前記蓄電モジュールは、前記第1の蓄電部と前記発電部との間の密着性および前記第2の蓄電部と前記発電部との間の密着性を高めるための押圧機構をさらに含む、請求項1〜5のいずれか1項に記載の電源システム。
- 前記押圧機構は、前記切替機構が前記第1の接触状態と前記第2の接触状態とを切替るときに、前記第1および第2の蓄電部ならびに前記発電部に印加する圧力を解除する、請求項6に記載の電源システム。
- 前記発電部の前記第1および第2の部分は、当該発電部の対向する一対の表面であり、
前記第1および第2の蓄電部は、両蓄電部の間に前記発電部が位置するように、前記一対の表面に対して垂直な方向に沿って配置されており、
前記押圧機構は、前記一対の表面の少なくとも一方側から圧力を印加する、請求項6または7に記載の電源システム。 - 前記発電部の前記第1および第2の部分としての、前記一対の表面の各々は、その面積が接触先の前記第1または第2の蓄電部の面が有する面積以下となるように構成される、請求項8に記載の電源システム。
- 前記蓄電モジュールは、前記第1の蓄電部、前記第2の蓄電部、および前記発電部をそれぞれ複数含み、
前記第1の蓄電部および前記第2の蓄電部は、所定方向に沿って交互に配置され、
前記発電部は、隣接する前記第1の蓄電部と前記第2の蓄電部との間にそれぞれ配置される、請求項8または9に記載の電源システム。 - 前記制御部は、前記発電部が発生する電力を用いて、前記第1および第2の蓄電部の一方を充電する、請求項1に記載の電源システム。
- 前記制御部は、当該制御部を駆動するための補助蓄電部を含み、
前記制御部は、前記発電部が発生する電力を用いて、前記補助蓄電部を充電する、請求項1に記載の電源システム。 - 前記補助蓄電部は、電気二重層キャパシタ、リチウムイオン電池、リチウムイオンキャパシタのいずれか1つからなるセルを含む、請求項12に記載の電源システム。
- 前記第1および第2の蓄電部は、リチウムイオンキャパシタおよびリチウムイオンポリマの一方からなるセルを含む、請求項1に記載の電源システム。
- 前記熱電変換素子は、ビスマス・テルル系の素子である、請求項1に記載の電源システム。
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