JP4105046B2

JP4105046B2 - 携帯端末

Info

Publication number: JP4105046B2
Application number: JP2003179059A
Authority: JP
Inventors: 隆国道関
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date: 2003-06-24
Filing date: 2003-06-24
Publication date: 2008-06-18
Anticipated expiration: 2023-06-24
Also published as: JP2005020128A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は携帯端末に関し、特に、バッテリレス携帯端末に関する。
【０００２】
【従来の技術】
【非特許文献１】
「論文“ＳＯＩＣｉｒｃｕｉｔＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙｆｏｒＢａｔｔｅｒｙｌｅｓｓＭｏｂｉｌｅＳｙｓｔｅｍｗｉｔｈＧｒｅｅｎＥｎｅｒｇｙＳｏｕｒｃｅｓ，”ＮｏｒｉｏＨａｍａ，ＡｒｉｔｓｕｇｕＹａｊｉｍａ，ＹｏｓｈｉｆｕｍｉＹｏｓｈｉｄａ，ＦｕｍｉｙａｓｕＵｔｓｕｎｏｍｉｙａ，ＪｕｎｉｃｈｉＫｏｄａｔｅ，ＴｓｕｎｅｏＴｓｕｋａｈａｒａ，ａｎｄＴａｋａｋｕｎｉＤｏｕｓｅｋｉ，２００２ＳｙｍｐｏｓｉｕｍＯｎＶＬＳＩＣｉｒｃｕｉｔｓＤｉｇｅｓｔｏｆＴｅｃｈｎｉｃａｌＰａｐｅｒｓ，ｐｐ．２８０−２８３」
バッテリレス携帯端末、すなわち、太陽電池以外の電池を持たない携帯端末であって、太陽電池を電源とする携帯端末が開発されている。例えば、上記非特許文献１には、環境光をエネルギー源とするバッテリレス携帯端末の一例が報告されている。
【０００３】
そのような携帯端末における、従来の電源変換構成を図５に示す。携帯端末に装備されているＬＣＤドライバ、ＣＰＵ等の端末用ＬＳＩに電力を給電するためには、各種ＬＳＩの電源電圧が異なるので、そのなかで最高の電圧の電力を供給できるようにするため、図に示したように、太陽電池としては直列接続型太陽電池１を用い、直列接続型太陽電池１が出力する電力を、降圧型電源変換器２によって、それぞれのＬＳＩに適する電圧の電力に変換して、各種ＬＳＩに供給している。
【０００４】
直列接続型太陽電池１として、図６に示すように、複数の単セル型太陽電池３（１セル当たり約０.５Ｖの電圧を発生する）を縦と横に配列し、配線４によって直列接続したものを用い、ＬＳＩの最高電圧以上の電圧の電力を発生させて、その電力を、降圧型電源変換回路２により、各種ＬＳＩに、それぞれに適する電圧の電力に変換して供給していた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、直列接続型太陽電池１と端末の筐体（ケース）を一体化させようとすると、図６に示すように、直列接続によるセル毎の電極４が見えてしまうため、ケースと直列接続型太陽電池１を一体化させようとする場合に、デザイン上の制限があった。特に、太陽電池を光透過型の太陽電池とする場合、電極が光透過性を妨げてしまう問題があった。
【０００６】
本発明は上記の問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、太陽電池を電源とする携帯端末であって、前記太陽電池の電極が光透過性を妨げない構成を有する携帯端末を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明は、請求項１に記載したように、
筐体の全部あるいは一部に一体化した単独の単セルからなる電極が光透過性を妨げない構成の光透過型太陽電池を有し、前記光透過型太陽電池が出力する電力を昇圧された電力に変換する昇圧型電源変換回路を有することを特徴とする携帯端末を構成する。
【０００８】
また、本発明においては、請求項２に記載のように、
請求項１記載の携帯端末において、上記昇圧型電源変換回路がスイッチトキャパシタ型の昇圧型電源変換回路であることを特徴とする携帯端末を構成する。
【０００９】
また、本発明においては、請求項３に記載のように、
請求項１または２記載の携帯端末において、前記携帯端末は補聴器を備えた眼鏡であり、上記光透過型太陽電池がレンズ部位において一体化され、上記昇圧型電源変換回路が前記補聴器の電力源であることを特徴とする携帯端末を構成する。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明に係る携帯端末は、筐体の全部あるいは一部に一体化した単セル構成の光透過型太陽電池と、前記光透過型太陽電池が出力する電力を昇圧された電力に変換する昇圧型電源変換回路とを有していて、その電源変換構成は、従来の携帯端末の、直列接続構成の太陽電池の出力電圧を電源変換回路で降圧してＬＳＩに電力を給電する電源変換構成とは大いに異なる。ここで、「光透過型太陽電池」は、入射光の一部を透過させる型の太陽電池であり、透明あるいは半透明の太陽電池を含む。
【００１１】
（実施の形態例）
図１は、本発明の実施の形態例におけるを電源構成を示す図である。図に示した電源構成は、単セル構成の光透過型太陽電池５と昇圧型電源変換回路６とからからなる。光透過型太陽電池５は、単セル構成であるため、直列接続によるセル毎の電極をなくすことができ、太陽電池の電極が太陽電池の受光面の光透過性を妨げず、携帯端末をデザインする上での制限にもならない。
【００１２】
光透過型太陽電池５は、その出力が約０.５Ｖ程度であるため、ＬＳＩにそれ以上の電圧が必要な場合には、昇圧型電源変換回路６で昇圧して、電圧を高めた電力として、ＬＳＩへ電力供給する。また、ディジタルＬＳＩ等は、単セル構成の光透過型太陽電池５で直接駆動することが、低電力化の点からも有用である。ＬＳＩの低電圧化はＳＯＩデバイス、多しきい値回路を用いて実現できる。図１の（ａ）は、すべてのＬＳＩが昇圧型電源変換回路６から電力供給を受ける場合を示し、（ｂ）は、一部のＬＳＩが光透過型太陽電池５から直接電力供給を受ける場合を示している。
【００１３】
図２は、本発明を構成する昇圧型電源変換回路の実施の形態例を示す図であって、太陽電池駆動用ＬＳＩであるため、電源変換回路の出力負荷となるＬＳＩの消費電力は小さいことが望ましい。このため、昇圧型電源変換回路としては、この図に示すようなスイッチトキャパシタ型の電源変換回路が有用である。
【００１４】
図２において、２個のキャパシタＣ１、Ｃ２と４個のＭＯＳトランジスタＴ１、Ｔ２、Ｔ３、Ｔ４が電源変換回路を構成している。この回路は、Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３、Ｔ４をスイッチトランジスタとして使用し、入力電圧Ｖ_ｉｎの２倍の電圧でＣ２を充電し、その２倍の電圧を出力電圧Ｖ_ｏｕｔとして出力することができる。Ｃ２を入力電圧Ｖ_ｉｎの２倍の電圧で充電するには、充電と昇圧とからなるサイクルを繰り返し行う。充電においては、Ｔ２、Ｔ３をＯＦＦとし、Ｔ１、Ｔ４をＯＮとして、Ｃ１を電圧Ｖ_ｉｎで充電し、次の昇圧においては、Ｔ１、Ｔ４をＯＦＦとし、Ｔ２、Ｔ３をＯＮとして接合点Ｊの電位をＶ_ｉｎよりも高くし、Ｔ２を経てＣ２を充電する。このサイクルの繰り返しによって、接合点Ｊの電位はＶ_ｉｎの２倍に到達し、Ｃ２はこの電位で充電された状態となる。
【００１５】
特に、スイッチトキャパシタ回路を構成するキャパシタにｍＦ以上の容量の電気２重層キャパシタを用いることによって、スイッチトランジスタのスイッチング周波数（上記サイクルの繰り返し周波数）を低滅できるので、電源変換回路の効率を９０％以上にできる。さらに、大容量キャパシタにより、出力負荷変動時に出力電圧の変動を抑えることができる。
【００１６】
図３は、本発明の実施の形態例である眼鏡型バッテリレス端末を示す図である。図において、単セル構成の光透過型太陽電池５は眼鏡のレンズ部位において携帯端末と一体化されている。光透過型太陽電池５としては、半透明型でプラスチック化が可能な色素増感太陽電池や、透明型のアモルファスシリコン太陽電池を単セル構成で用いる。
【００１７】
光透過型太陽電池５が出力する電力は、眼鏡型バッテリレス端末が備えた補聴器７に供給される。太陽電池５の出力電圧（約０.５Ｖ）を補聴器７内のスイッチトキャパシタ型の昇圧型電源変換回路（図示せず）で１Ｖに昇圧して補聴器７を駆動させる。すなわち、上記昇圧型電源変換回路が補聴器７の電力源となっている。本眼鏡型バッテリレス端末を用いれば、光のある場所である限り、電池なしで補聴器７を稼働させることができる。
【００１８】
図３には、本発明の実施の形態例として補聴器付き眼鏡の例を示したが、携帯ラジオ、携帯型受信器、送信器、送受信器、あるいは、赤外光受信型音声受信器等、無線機一般への本発明の適用も可能である。
【００１９】
図４は、本発明の実施の形態例として、半透明あるいは透明の単セル型太陽電池を携帯電話、ノート型パソコン、ペン、ペットボトルに適用した例を説明する図である。太陽電池は半透明あるいは透明であるので、携帯電話、ノート型パソコンそれぞれの表示面に装着することができ、それぞれの機能や美観を損なうことがない。また、特に、ペンの匡体やペットボトルのケースに半透明あるいは透明の太陽電池を適用し、ペン先やキャップ部に取り付けた無線機を電源変換回路を介して給電することによって、筆箱等や冷蔵庫等の暗部からとり出した場合の使用状態等をモニタできる（ＩＤ管理）。ここでは、匡体等の例を示したがシール状の太陽電池を匡体等に巻くことも可能である。
【００２０】
以上説明したように、本発明の実施によって、太陽電池の配線が外部からは見えない太陽電池利用バッテリーレス携帯端末を構築することができる。本発明に係る携帯端末においは、デザインに自由度を持たせながら携帯端末の設計が可能であり、携帯端末自体で発電が可能であり、携帯端末内部において、電源変換回路を通して一定の電力をＬＳＩに供給することが可能であり、各種機器からの近距離送信も可能となる。
【００２１】
【発明の効果】
本発明の実施によって、太陽電池を電源とする携帯端末であって、前記太陽電池の電極が光透過性を妨げない構成を有する携帯端末を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態例を示す図である。
【図２】本発明に係る携帯端末を構成する昇圧型電源変換回路の一例を示す図である。
【図３】本発明を適用した眼鏡型バッテリレス端末を示す図である。
【図４】本発明の実施の形態例として、半透明あるいは透明の太陽電池を携帯電話、ノート型パソコン、ペン、ペットボトルに適用した例を説明する図である。
【図５】従来のバッテリレス携帯端末における電源変換構成を示す図である。
【図６】従来のバッテリレス携帯端末における直列接続型太陽電池の一例を示す図である。
【符号の説明】
１…直列接続型太陽電池、２…降圧型電源変換回路、３…単セル型太陽電池、４…電極、５…単セル構成の光透過型太陽電池、６…昇圧型電源変換回路、７…補聴器。

Claims

筐体の全部あるいは一部に一体化した単独の単セルからなる電極が光透過性を妨げない構成の光透過型太陽電池を有し、前記光透過型太陽電池が出力する電力を昇圧された電力に変換する昇圧型電源変換回路を有することを特徴とする携帯端末。
請求項１記載の携帯端末において、上記昇圧型電源変換回路がスイッチトキャパシタ型の昇圧型電源変換回路であることを特徴とする携帯端末。
請求項１または２記載の携帯端末において、前記携帯端末は補聴器を備えた眼鏡であり、上記光透過型太陽電池がレンズ部位において一体化され、上記昇圧型電源変換回路が前記補聴器の電力源であることを特徴とする携帯端末。