JP2013106081A - 熱発電型携帯機器 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】水晶振動子109を有する水晶発振回路108と、熱源と温度差とに基づき発電する熱発電素子102と、熱発電素子から出力される発電電圧から制御電圧を生成し、制御電圧の値に基づいて水晶発振回路108の負荷容量値を電圧制御し、水晶発振回路108の発振周波数の温度特性を制御する制御部とを有する。
【選択図】図1
Description
かかる特徴によれば、前記温度センサおよび前記メモリを駆動させる事なく、前記水晶発振回路の発振周波数の温度特性を制御することが可能となり、消費電力の低減ができる。
かかる特徴によれば、音叉型水晶振動子の有する頂点温度を対称点とした温度特性に起因する周波数変動を小さくすることができる。
かかる特徴によれば、音叉型水晶振動子の有する頂点温度を対称点とした温度特性の二次曲線成分をも制御可能となり、周波数変動をきわめて小さくすることができる。
かかる特徴によれば、水晶発振回路の駆動に必要な電力をも、熱発電素子より出力された電圧で駆動できるので、さらに消費電力を低減できる。
図1、図11〜12に基づいて、本発明の実施の形態1における熱発電型携帯機器の実施例を説明する。
図3は、図11記載の水晶振動子1101の等価回路図であって、水晶振動子1101は、等価インダクタンス301、等価容量302、等価抵抗303及び並列容量304で等価構成されている。ここで、等価インダクタンス301、等価容量302、等価抵抗303及び並列容量304をそれぞれ、図3記載の如くLm、Cm、Rm及びC0とすると、水晶振動子1101の直列共振周波数Frは、
図4は、図11と図12を基にして、水晶発振回路1105の発振周波数F0の負荷容量依存性を示す特性曲線図であって、横軸が負荷容量CL、縦軸が発振周波数F0の変化率ΔF0/Frである。この発振周波数F0の変化率ΔF0/Frは、[数3]を基にして
ここで、温度差ΔTを
図1記載のV字型電圧発生部101で生成されたV字型電圧は、水晶発振回路108の負荷容量構成部114のゲート容量110とドレイン容量111の双方に印加される。その結果、水晶発振回路108にて励振される発振周波数は温度補償され、温度変化に対して安定な周波数温度特性を持つ。この温度補償された発振周波数が、本図記載の分周回路115に入力され、この分周回路115にて周期一秒のパルス信号に変換される。
本発明の実施の形態2における熱発電型計時機能付生体携帯機器の実施例を説明する。 図2は本発明に係る熱発電型携帯機器の温度補償方法の第2の実施例を説明するブロック図である。本図は実施の形態1の図1と同様にV字型電圧発生部201と水晶発振回路208より構成されており、V字型電圧発生部201は、図1の説明と同じく、熱発電素子202、スィッチング回路203、昇圧回路204、蓄電回路205、V字型電圧制御回路206及び増幅回路207で構成されている。このV字型電圧発生部201におけるV字型電圧発生及び制御に関しては、図10の説明で述べたのでここでは省略する。水晶発振回路208は、水晶振動子209、ゲート容量210、ドレイン容量211、反転増幅器212及びバッファ213で構成されている。水晶振動子209は音叉が型水晶振動子に代表される放物線状の周波数温度特性を持つ水晶振動子であり、その放物線の頂点温度は前述したように図10記載の発熱部1002の温度と略同一温度に設定されている。特に腕時計等に代表される生体装着型の計時装置においては、この頂点温度はほぼ生体の体温と等しく設定される。この水晶発振回路208の負荷容量を構成している部分が図記載の負荷容量構成部214である。図2における負荷容量構成部214は、単純にゲート容量210とドレイン容量211をそれぞれ、一個の可変容量ダイオードに置き換えた構成をとっている。この時、ゲート容量110の容量値をCvg、ドレイン容量の容量値をCvdとすれば、この負荷容量構成部114で決定される本発明に係る電圧可変型負荷容量CvLは、図1と同じく[数7]で与えられる。
102 熱発電素子
103 スィッチング回路
104 昇圧回路
105 蓄電回路
106 V字型電圧制御回路
107 増幅回路
108 水晶発振回路
109 水晶振動子
111 ゲート容量
112 ドレイン容量
113 バッファ
114 負荷容量構成部
115 分周回路
Claims (4)
- 水晶振動子を有する水晶発振回路と、
熱源と温度差とに基づき発電する熱発電素子と、
前記熱発電素子から出力される発電電圧から制御電圧を生成し、前記制御電圧の値に基づいて前記水晶発振回路の負荷容量値を電圧制御し、前記水晶発振回路の発振周波数の温度特性を制御する制御部とを有する事を特徴とする熱発電型携帯機器。 - 前記水晶振動子は、音叉型水晶振動子であり、
前記音叉型水晶振動子の前記発振周波数の前記温度特性における頂点温度は、前記熱源の温度と略同一であり、
前記制御電圧の温度依存性が、前記頂点温度を対称点とした上に凸のV字型であるV字型特性に設定されている事を特徴とした請求項1に記載の熱発電型携帯機器。 - 前記V字型特性に対して、正係数をもつ二次曲線成分を含ませた事を特徴とする請求項2に記載の熱発電型携帯機器。
- 前記制御部は、前記熱発電素子より出力された発電電圧を昇圧及び蓄電する機能を有すると共に、前記昇圧または前記蓄電された前記発電電圧を用いて、前記水晶発振回路を駆動させる事を特徴とした請求項2または請求項3に記載の熱発電型携帯機器。
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