JP2013161176A - 電気機器 - Google Patents

Abstract

【課題】使用環境を考慮したタイミングで発熱を抑制する制御を実行することのできる電気機器を提供する。
【解決手段】温度を計測する温度センサ１２を備え、所定のタイミングで温度センサ１２によって計測された温度を基準温度Ｔｒとして設定し、当該電気機器１の動作中、温度センサ１２によって計測される温度が基準温度Ｔｒと比較して所定の閾値以上高くなった場合に、当該電気機器１の発熱を抑える制御を実行する電気機器１である。
【選択図】図１

Description

本発明は、電気機器に関する。

携帯電話やパーソナルコンピュータなどの電気機器は、一般に、内蔵された回路が動作中に発熱したり、内蔵された二次電池が充電中に発熱したりすることによって、内部の温度が上昇する。しかしながら、過度な温度の上昇は、内蔵された部品の劣化を早めるなどの悪影響を及ぼすため、好ましくない。そこで、温度が一定値以上になると、二次電池の充電を停止したり、一部の機能を停止させたりすることによって、発熱を抑えるしくみを持った電気機器が存在する（例えば特許文献１参照）。

特開２００１−１４７７３０号公報

上記従来例の電気機器は、温度の絶対値が一定値以上になった場合に発熱を抑える制御を実行する。しかしながら、絶対値で判断するだけでは、例えば電気機器が使用される場所の環境温度が比較的高い場合に、使用開始後すぐに温度が一定値以上になってしまい、まだ温度上昇による悪影響がそれほど問題とならない時点で当該電気機器の機能が制限されてしまうことがありえる。

本発明は上記実情を考慮してなされたものであって、その目的の一つは、使用環境を考慮したタイミングで発熱を抑える制御を実行することのできる電気機器を提供することにある。

本発明に係る電気機器は、温度を計測する温度センサと、所定のタイミングで前記温度センサによって計測された温度を基準温度として設定する基準温度設定手段と、当該電気機器の動作中、前記温度センサによって計測される温度が前記基準温度と比較して所定の閾値以上高くなった場合に、当該電気機器の発熱を抑える制御を実行する制御手段と、を含むことを特徴とする。

本発明の実施の形態に係る電気機器の構成図である。 本発明の実施の形態に係る電気機器が実現する機能を示す機能ブロック図である。 本発明の実施の形態に係る電気機器が実行する温度変化に応じた制御の一例を示す説明図である。

以下、本発明の実施の形態について、図面に基づき詳細に説明する。

本発明の一実施形態に係る電気機器１は、図１に示すように、制御回路１１と、温度センサ１２と、負荷１３と、通信回路１４と、充電回路１５と、二次電池１６と、電源端子１７と、を含んで構成される。電気機器１は、例えば携帯電話やゲーム機、パーソナルコンピュータなど、通信機能を備え、二次電池１６から供給される電力で動作する各種の機器であってよい。

本実施形態において、電気機器１は通常動作モード及び省電力モードの少なくとも２つを含む複数の動作モードのいずれかで動作する。省電力モードは、通常動作モードよりも電気機器１全体の消費電力が少なくなる動作モードである。

制御回路１１は、マイクロコンピュータ等であって、後述する温度に応じた機能制御を行う。制御回路１１は、通常動作モード及び省電力モードのいずれのモードでも同様に動作する。

温度センサ１２は、サーミスタ等であって、電気機器１に内蔵されており、電気機器１の筐体内部の温度を計測する。温度センサ１２の計測結果は、制御回路１１に入力される。

負荷１３は、電気機器１本来の機能を実現するためのデバイスであって、例えばＣＰＵやメモリ、表示装置を含んで構成される。負荷１３は、通常動作モード中に、二次電池１６から供給される電力によって動作するが、省電力モード中においては、通常動作モードよりも消費電力の少ない状態で動作する。具体的に、負荷１３がマイクロプロセッサ等の場合、省電力モード中は、低消費電力の動作モードで動作するか、あるいは、リセット状態（リセット解除前の状態）になる。なお、省電力モード中は二次電池１６から負荷１３への電力供給が停止され、負荷１３は動作を停止することとしてもよい。

通信回路１４は、他の通信機器との間で情報の送受信を行う回路素子である。通信回路１４も、負荷１３と同様に、通常動作モード中に動作し、省電力モード中は通常動作モードよりも低消費電力で動作するか、あるいは動作を停止する。

充電回路１５は、電源端子１７を介して外部から供給される電力を変圧して二次電池１６に供給し、二次電池１６の充電を行う。電気機器１の各部は、二次電池１６が供給する電力によって動作する。電源端子１７は、商用電源やＵＳＢホスト機器などの外部の電力供給源と接続され、当該電力供給源から電力の供給を受け付ける。なお、充電回路１５は、通常動作モード、及び省電力モードのいずれの動作モードにおいても、二次電池１６の充電を実行してよい。

本実施形態に係る電気機器１は、主として負荷１３及び通信回路１４の動作や、充電回路１５による充電に伴う電力消費によって発熱し、その温度が上昇する。そこで本実施形態では、制御回路１１が、温度の上昇を検出した場合にそれ以上の発熱を抑えるための機能制御を実行する。この制御の具体例について、以下に説明する。

制御回路１１は、機能的に、図２に示すように、基準温度設定部２１と、発熱制御部２２と、を含んで構成される。これらの機能は、制御回路１１が内蔵するメモリに格納されているプログラムを実行することによって実現される。

基準温度設定部２１は、所定のタイミングで温度センサ１２が計測する温度の情報を取得し、この温度を基準温度Ｔｒとして設定する。この基準温度Ｔｒは、電気機器１の周囲の環境温度に対応する温度である。そのため基準温度設定部２１は、電気機器１自体がほとんど発熱しておらず、電気機器１の動作に起因する温度上昇が無視できる程度に小さいと想定されるタイミングで基準温度Ｔｒを取得することが望ましい。そこで本実施形態では、電気機器１が発熱の原因となる動作を行っていないタイミング、又は発熱の原因となる動作を開始した直後のタイミングを、基準温度Ｔｒの設定タイミングとする。基準温度設定部２１は、設定された基準温度Ｔｒの情報を、制御回路１１内部のメモリに格納しておく。

具体的に、例えば基準温度設定部２１は、温度上昇に寄与する割合が大きいと想定される負荷１３が通常動作していないタイミングを基準温度Ｔｒの設定タイミングとする。さらに、基準温度Ｔｒの設定タイミングは、二次電池１６の充電を行っていないタイミング（すなわち、二次電池１６が満充電になっているか、又は電源端子１７に電力供給源が接続されていないタイミング）であることが望ましい。そこで基準温度設定部２１は、電気機器１が省電力モードで動作中であって、かつ、充電が行われていない状態で、基準温度Ｔｒを設定する。なお、電気機器１内部の温度が安定している状態で基準温度Ｔｒを設定するために、省電力モードでかつ充電が実行されていない状態になった直後に基準温度Ｔｒを設定するのではなく、当該状態のまま所定時間が経過したタイミングで基準温度Ｔｒを設定することとしてもよい。

また、基準温度設定部２１は、電気機器１の周囲の温度の変化に応じて基準温度Ｔｒを更新する必要がある。そこで、基準温度設定部２１は、上述した基準温度Ｔｒ設定タイミングの条件が満たされている間、定期的に温度センサ１２が計測する温度の情報を取得し、取得した温度で基準温度Ｔｒを更新してもよい。

あるいは、基準温度設定部２１は、それまで電気機器１の電源がオフになっており、制御回路１１の動作も停止していた状態から、電源がオンになって電気機器１の動作が開始されたタイミングや、電気機器１の動作モードが省電力モードから通常動作モードに変更されたタイミングで、基準温度Ｔｒを設定してもよい。

なお、電気機器１の周囲の温度が高い場合、基準温度Ｔｒとして比較的高い値が設定される。そうすると、後述する発熱を抑える制御の実行条件がなかなか満たされなくなってしまうおそれがある。そこで基準温度設定部２１は、基準温度Ｔｒを設定しようとするタイミングで温度センサ１２が計測した温度が所定の上限値を超える場合、実際に計測された温度の代わりに、当該上限値を基準温度Ｔｒとして設定してもよい。

発熱制御部２２は、電気機器１の動作中、定期的に温度センサ１２が計測する現在の温度（以下、現在温度Ｔｃという）の情報を取得し、取得した現在温度Ｔｃが高温となった場合に、電気機器１のさらなる発熱を抑える制御（以下、発熱防止制御）を実行する。特に、本実施形態において発熱制御部２２は、発熱防止制御を実行するか否かを、現在温度Ｔｃの絶対値だけでなく、基準温度設定部２１によって設定された基準温度Ｔｒに対する現在温度Ｔｃの相対値を用いて判定する。

具体的に、発熱制御部２２は、現在温度Ｔｃが基準温度Ｔｒと比較して所定の閾値ΔＴｔｈ以上高くなった場合に、電気機器１の発熱防止制御を実行する。すなわち、以下の判定条件Ｃ１を用いて発熱防止制御を実行するか否か判定する。
判定条件Ｃ１：ΔＴ＝Ｔｃ−Ｔｒ≧ΔＴｔｈ
ここでΔＴは、電気機器１が発熱していない（周囲の温度とほぼ等しい温度にある）状態と比較して、どの程度電気機器１の温度が上昇したかを示す値となっている。このような判定条件Ｃ１を用いることにより、発熱制御部２２は、電気機器１が周囲の温度と比較してΔＴｔｈ以上高い温度まで上昇した場合に、発熱防止制御を実行することとなる。

上記判定条件Ｃ１は、他の判定条件と組み合わせて用いられてもよい。例えば、上記判定条件Ｃ１が満たされ、かつ、以下の判定条件Ｃ２が満たされた場合に、発熱防止制御を実行することとしてもよい。
判定条件Ｃ２：Ｔｃ≧Ｔ１
ここでＴ１は、所定の境界値である。この判定条件Ｃ２を判定条件Ｃ１と組み合わせて用いることにより、周囲の温度が比較的低い場合に、現在温度Ｔｃがまだ問題を生じさせない程度の温度であるにも関わらずΔＴ≧ΔＴｔｈの条件が満たされて発熱防止制御が実行されてしまうことを防止できる。

また、発熱制御部２２は、上記のΔＴに関する判定条件とは関係なく、以下の判定条件Ｃ３が満たされた場合にも発熱防止制御を実行することとしてもよい。
判定条件Ｃ３：Ｔｃ≧Ｔ２
ここでＴ２は、所定の境界値であって、Ｔ１よりも大きな値である。この判定条件Ｃ３によれば、現在温度Ｔｃが問題を生じさせる温度になった場合には、ΔＴ≧ΔＴｔｈの条件が満たされているか否かに関係なく、直ちに発熱を抑える制御を実行させることができる。

図３は、前述した３つの判定条件を組み合わせて利用する場合の発熱防止制御の実行タイミングを説明するための図である。図３は（ａ）から（ｃ）の３つの場合について発熱防止制御の実行タイミングを白抜きの△印で示している。

図３（ａ）はＴ１＜（Ｔｒ＋ΔＴｔｈ）＜Ｔ２の場合である。この場合、現在温度Ｔｃが境界値Ｔ１に到達した時点ではΔＴについての判定条件Ｃ１が満たされていないため、発熱防止制御は実行されない。その後さらに現在温度Ｔｃが上昇して（Ｔｒ＋ΔＴｔｈ）に到達すると、判定条件Ｃ１及びＣ２の双方が満たされるため、発熱防止制御が開始される。

図３（ｂ）は（Ｔｒ＋ΔＴｔｈ）＜Ｔ１の場合である。この場合、現在温度Ｔｃが（Ｔｒ＋ΔＴｔｈ）に到達した時点で判定条件Ｃ１が満たされるが、その時点ではまだ判定条件Ｃ２が満たされない。その後さらに現在温度Ｔｃが上昇して境界値Ｔ１に到達すると、発熱防止制御が開始される。

図３（ｃ）は（Ｔｒ＋ΔＴｔｈ）＞Ｔ２の場合である。この場合、現在温度Ｔｃが境界値Ｔ２に到達した時点ではまだ判定条件Ｃ１が満たされない。しかしながら、境界値Ｔ２に到達した時点で判定条件Ｃ３が満たされるため、判定条件Ｃ１に関わりなくその時点で発熱防止制御が開始される。

ここで、発熱制御部２２が実行する発熱防止制御の具体例について説明する。発熱防止制御は、電気機器１が有する機能のうち、発熱の原因となる一部の機能を制限する（すなわち、当該機能を停止したり、当該機能を制限的に実行したりする）制御である。例えば発熱制御部２２は、通信回路１４を低消費電力の状態（リセット状態など）に移行させたり、あるいは通信回路１４に対する電力供給を停止して、その動作を停止させたりする。このような制御により、電気機器１が有する通信機能は一時的に使用できなくなってしまうが、通信回路１４の動作に起因する発熱を抑えることができる。また、発熱防止制御は、充電回路１５による二次電池１６の充電を停止する制御であってもよい。あるいは発熱制御部２２は、充電回路１５に指示することによって、充電回路１５が二次電池１６を充電する際の充電電流を所定値以下に制限してもよい。これにより、満充電までに要する時間はより長くなるが、充電によって生じる発熱は通常の場合よりも小さくなる。また、発熱制御部２２は、その他にも、負荷１３に含まれる発熱の原因となる一部の回路を低消費電力の状態に移行させたり、その動作を停止させたりすることによって、発熱を抑えてもよい。

なお、発熱制御部２２は、複数種類の発熱防止制御を実行する場合、発熱防止制御の種類毎に、当該発熱防止制御を実行するための判定条件を異ならせてもよい。具体的に、発熱制御部２２は、現在温度Ｔｃが基準温度Ｔｒと比較して第１の閾値ΔＴｔｈ１以上高くなった場合には、電気機器１が有する第１の機能（例えば通信回路１４による通信機能）を停止し、現在温度Ｔｃが基準温度Ｔｒと比較して第２の閾値ΔＴｔｈ２以上高くなった場合には、第１の機能とは異なる第２の機能（例えば二次電池１６の充電機能）を停止することとしてもよい。

また、発熱制御部２２は、電気機器１の状態に応じて閾値ΔＴｔｈの値を変化させることとしてもよい。例えば温度センサ１２が特定の回路（例えば通信回路１４）の近傍に配置されている場合、この通信回路１４が動作しているか停止しているかによって、温度センサ１２が計測する温度に変化が生じる。そこで発熱制御部２２は、特定の回路が動作中と停止中とで、異なる値のΔＴｔｈを用いて発熱防止制御を実行するか否かの判定を行ってもよい。

また、発熱制御部２２は、発熱防止制御を実行した結果、温度センサ１２が計測する現在温度Ｔｃが下がった場合、それまで実行していた発熱防止制御を解除する。例えば現在温度Ｔｃが所定の境界値Ｔ３（ここでＴ３＜Ｔ１）以下になった場合、発熱制御部２２はそれまで実行していた発熱防止制御を解除し、それまで制限していた機能を再実行する。なお、この場合の判定基準としても、基準温度Ｔｒに対する相対値であるΔＴを用いてもよい。

以上説明した本実施形態に係る電気機器１によれば、電気機器１周囲の温度に応じて変化する基準温度Ｔｒを考慮して発熱防止制御を実行するか否か判定するので、現在温度Ｔｃの絶対値のみを用いる場合と異なり、電気機器１周囲の温度が高い場合でも使用し始めてすぐに発熱防止制御が実行されてしまわないようにすることができる。

なお、本発明の実施の形態は、以上説明したものに限られない。例えば、以上の説明では、電気機器１は通信回路１４及び二次電池１６を含み、発熱防止制御として通信回路１４の停止や二次電池１６に対する充電の制限を実行することとした。しかしながら、発熱防止制御はそれ以外にも各種の回路の動作を停止したりユーザに使用させる電気機器の機能を制限したりすることによって実現でき、その場合通信回路はなくともよい。また、本発明は二次電池ではなく外部の電力供給源から供給される電力によって動作する電気機器や、二次電池が供給する電力によって動作するが二次電池の充電機能自体は備えていない電気機器にも適用可能である。

１ 電気機器、１１ 制御回路、１２ 温度センサ、１３ 負荷、１４ 通信回路、１５ 充電回路、１６ 二次電池、１７ 電源端子、２１ 基準温度設定部、２２ 発熱制御部。

Claims (7)

1. 温度を計測する温度センサと、
   所定のタイミングで前記温度センサによって計測された温度を基準温度として設定する基準温度設定手段と、
   当該電気機器の動作中、前記温度センサによって計測される温度が前記基準温度と比較して所定の閾値以上高くなった場合に、当該電気機器の発熱を抑える制御を実行する制御手段と、
   を含むことを特徴とする電気機器。
2. 請求項１に記載の電気機器において、
   前記基準温度設定手段は、当該電気機器の発熱を生じさせる一部の動作が停止している状態において、前記温度センサによって計測された温度を、前記基準温度として設定する
   ことを特徴とする電気機器。
3. 請求項２に記載の電気機器において、
   前記基準温度設定手段は、当該電気機器の発熱を生じさせる一部の動作が停止している間、定期的に前記温度センサによって計測された温度を取得し、前記基準温度を当該取得した温度で更新する
   ことを特徴とする電気機器。
4. 請求項１から３のいずれか一項に記載の電気機器において、
   前記制御手段は、当該電気機器が有する一部の機能を制限することによって、発熱を抑える
   ことを特徴とする電気機器。
5. 請求項１から４のいずれか一項に記載の電気機器において、
   前記制御手段は、当該電気機器が備える一部の回路に対する電力供給を停止することによって、発熱を抑える
   ことを特徴とする電気機器。
6. 請求項１から５のいずれか一項に記載の電気機器において、
   前記基準温度には上限値が設けられており、
   前記基準温度設定手段は、前記所定のタイミングで前記温度センサによって計測された温度が前記上限値を超える場合には、当該上限値を前記基準温度として設定する
   ことを特徴とする電気機器。
7. 請求項１から６のいずれか一項に記載の電気機器において、
   前記制御手段は、前記温度センサによって計測される温度が前記基準温度と比較して第１の閾値以上高くなった場合には、当該電気機器が有する第１の機能を停止し、前記温度センサによって計測される温度が前記基準温度と比較して第２の閾値以上高くなった場合には、前記第１の機能とは異なる第２の機能を停止する
   ことを特徴とする電気機器。

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