JP6167873B2 - 電子機器および電子機器の制御方法 - Google Patents
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Description
1.第1の実施の形態
2.第2の実施の形態
3.適用例
[構成例]
(全体構成例)
図1は、第1の実施の形態に係る電源装置の一構成例を表すものである。この電源装置1は、給電装置から無線により電力の供給を受け、その電力に基づいてバッテリの充電を行う電源装置である。なお、本開示の実施の形態に係る電子機器および電子機器の制御方法は、本実施の形態により具現化されるので、併せて説明する。電源装置1は、電源部10と、蓄熱部20と、検出部30と、制御部40と、送受信部42と、表示部43とを備えている。
Qth1=(Q2−Q1)×Ks+Q1 ・・・(1)
Qth2=Q2 ・・・(2)
ここで、パラメータKsは安全係数であり、例えば“0.8”程度に設定される。すなわち、この例では、図3に示したように、しきい値Qth1は、蓄熱量Q1と蓄熱量Q2との間の値に設定され、しきい値Qth2は、蓄熱量Q2に設定される。制御部40は、蓄熱部20が熱を蓄えることにより、その蓄熱量Qがしきい値Qth1を超えると、動作モードをセーフモードに設定し、しきい値Qth2を超えると、動作モードをスタンバイモードに設定するようになっている。
次に、電源装置1における様々な部品間の熱的な接続について説明する。
続いて、本実施の形態の電源装置1の動作および作用について説明する。
まず、図1などを参照して、電源装置1の全体動作概要を説明する。受電部11は、給電装置9の送電部8から電力を受電する。整流回路12は、受電部11で受電した交流信号を整流する。マッチング回路13は、例えば、整流回路12から供給された電力を調整する。レギュレータ14は、マッチング回路13から供給された電圧を降圧し、バッテリ16の充電に適した電圧を生成する。バッテリ16は、レギュレータ14から供給された電力を蓄える。蓄熱部20は、電源装置1内の様々な部品において発生した熱を蓄える。検出部30は、蓄熱部20の状態(例えば、温度T、圧力P、および電気抵抗値R)を検出する。制御部40は、検出部30において検出された蓄熱部20についての検出値に基づいて、レギュレータ14の動作、および給電装置9における給電動作を制御する。送受信部42は、制御部40からの指示に基づき、給電装置9と通信する。表示部43は、制御部40からの指示に基づき、ユーザに動作状態を知らせる。
電源装置1では、バッテリ16を充電する際に各部品に生じた熱を蓄熱部20に伝え、蓄熱部20はこの熱を蓄える。その際、制御部40は、検出部30が検出した蓄熱部20の温度T、圧力P、および電気抵抗値Rにより、蓄熱部20を監視し、その検出値に基づいて、電源部10を制御する。
次に、蓄熱部20について説明する。蓄熱部20は、上述したように、電子相転移蓄熱材料などの固体相転移蓄熱材料や、潜熱蓄熱材料を用いて構成することができる。固体相転移蓄熱材料は、固体のまま相転移を行うため、固体と液体との間で相変化する潜熱蓄熱材料のように容器を設ける必要がないため、取り扱いが容易である。また、固体相転移蓄熱材料を用いて蓄熱部を構成した場合には、蓄熱部の体積の変化を少なくすることができる。具体的には、潜熱蓄熱材料を用いた場合の体積変化は、例えば5〜15%程度であるのに対して、電子相転移蓄熱材を用いた場合の体積変化は、例えば0.1%以下である。よって、固体相転移蓄熱材料を用いて構成した蓄熱部は、電子機器に搭載しやすいというメリットがある。以下に、電子相転移蓄熱材料の1つであるVO2を例に、その蓄熱特性を説明する。
以上のように本実施の形態では、蓄熱部を設けるようにしたので、単位時間あたりの流入熱量に対する許容量(最大流入熱量)を高めることができ、バッテリへの単位時間当たりの電力供給量を増加させることができるので、より短い時間でバッテリを充電することができる。
上記実施の形態では、発熱部品19と蓄熱部20とを熱伝導シートなどにより熱的に接続したが、これに限定されるものではなく、以下に説明する様々な方法を用いることができる。
上記実施の形態では、図5に示したように、発熱部品19と蓄熱部20とを熱的に直接接続したが、これに限定されるものではなく、これに代えて、例えば、図11〜13に示すように、発熱部品19と蓄熱部20とを、熱バッファ67,68を介して熱的に間接接続してもよい。ここで、熱バッファ67,68は、熱的な緩衝材として機能するものである。具体的には、熱バッファ67,68は、蓄熱部20と同様に熱を蓄えることができるものであり、その熱容量が蓄熱部20よりも小さいものである。図11の例では、各発熱部品19は、それぞれ対応する熱バッファ67に熱的に接続され、これらの熱バッファ67が蓄熱部20と熱的に接続されている。図12の例では、各発熱部品19は1つの熱バッファ68と熱的に接続され、その熱バッファ68が蓄熱部20に熱的に接続されている。図13の例では、各発熱部品19は、それぞれ対応する熱バッファ67に熱的に接続され、これらの熱バッファ67が1つの熱バッファ68に熱的に接続され、その熱バッファ68が蓄熱部20に熱的に接続されている。なお、これに限定されるものではなく、これに代えて、例えば、図11,13において、複数の熱バッファ67のうちの1つ以上を省いてもよい。
上記実施の形態では、図4に示したように、蓄熱部20を筐体60の内側に配置したが、これに限定されるものではなく、これに代えて、例えば、図14に示すように、筐体60Bの一部に蓄熱部20を含むように構成してもよいし、また、筐体自体を蓄熱部20として構成してもよい。これにより、筐体内部で生じた熱を筺体に蓄熱するとともに、筺体からその熱を放熱することができる。また、例えば、図15,16に示すように、蓄熱部20を筐体60の外側に配置してもよい。図15の例では、熱バッファ68は、筐体60を介して蓄熱部20と熱的に接続されている。図16の例では、熱バッファ68は、筐体60を介さずに蓄熱部20の熱的に接続されている。なお、これに限定されるものではなく、これに代えて、例えば、図14〜16の構成において、複数の熱バッファ67および熱バッファ68のうちの1つ以上を省いてもよい。具体的には、例えば、熱バッファ67,68の全てを省いてもよい。
上記実施の形態では、検出部30を3つのセンサ(温度センサ31、圧力センサ32、抵抗センサ33)により構成したが、これに限定されるものではなく、検出部30の状態を監視できるものであればどのようなものであってもよい。具体的には、温度センサ31、圧力センサ32、抵抗センサ33のほか、例えば、赤外線センサ、ドップラーセンサ、磁気/静電容量センサ、変位計/歪みゲージ、透磁率センサ、誘電率センサ、ガスセンサなどを用いることができる。また、センサの数は、3つに限定されるものではなく、例えば、図17に示す電源装置1Cのように、1つのセンサ(この例では温度センサ31)のみを用いて検出部30Cを構成してもよいし、2つあるいは4つ以上のセンサを用いて検出部を構成してもよい。また、例えば、図18に示す電源装置1Dのように、1または複数のセンサ(この例では、温度センサ31、圧力センサ32、抵抗センサ33)を蓄熱部20Dと一体として構成してもよい。具体的には、例えば、蓄熱状態により電気伝導率が変化する電子相転移蓄熱材料を用いて蓄熱部20Dを構成した場合には、その電子相転移蓄熱材料の両端に電極を形成し、その間の電気抵抗値Rを測定できるようにしてもよい。
上記実施の形態では、図3に示したように、しきい値Qth1を蓄熱量Q1と蓄熱量Q2との間の値に設定するとともに、しきい値Qth2を蓄熱量Q2に設定したが、これに限定されるものではない。例えば、蓄熱部20の温度が転移温度Tpcよりも高い温度になっても、電源装置1に大きな影響がないような場合には、例えば図19に示すように、しきい値Qth1を蓄熱量Q2よりも高い値に設定するとともに、しきい値Qth2をそのしきい値Qth1よりもさらに高い値に設定してもよい。この場合でも、制御部40は、例えば、蓄熱量Qがしきい値Qth1を超えると、動作モードをセーフモードに設定し、蓄熱量Qがしきい値Qth2を超えると、動作モードをスタンバイモードに設定する。すなわち、図19に示したように、電源装置1に大きな影響が生ずるような温度を温度T1とした場合、その温度T1に対応する蓄熱量Qをしきい値Qth2にすることができる。
上記実施の形態では、図6に示したように、蓄熱部20に関する検出値が正常でない場合に、蓄熱部20の蓄熱量Qを算出したが、これに限定されるものではなく、これに代えて、例えば、図20に示すように、先に蓄熱量Qを算出し、その後必要に応じて検出値が正常であるか否かを判断してもよい。以下に、本変形例に係る電源装置1Eについて詳細に説明する。
上記実施の形態では、電源装置1は、給電装置9から電磁誘導により電力を受け取るようにしたが、これに限定されるものではなく、磁界共鳴や電界共鳴により電力を受け取るようにしてもよい。また、電界結合などの静電誘導により電力を受け取るようにしてもよい。この場合には、送電部8および受電部11は、コイル62,72の代わりに電極を含んで構成される。また、電磁波により電力を受け取るようにしてもよい。この場合には、送電部8および受電部11は、コイル62,72の代わりにアンテナやレクテナを含んで構成される。また、赤外線輻射により電力を受け取るようにしてもよい。これらの場合でも、上記実施の形態の場合と同様に、電源装置1に蓄熱部20を設けることにより、バッテリ16への単位時間当たりの電力供給量を増加させることができ、より短い時間でバッテリ16を充電することができる。
上記実施の形態では、例えば図6に示したように、蓄熱量Qがしきい値Qth2より大きい場合(Q>Qth2)等においてスタンバイモードに移行して、給電装置9の電源装置1への給電を停止させるようにしたが、これに限定されるものではなく、これに代えて、例えば、ステップS2において検出値が正常でないと判断された場合において、一旦給電装置9の電源装置1への給電を停止させ、その後、蓄熱量Qがしきい値Qth2以下である場合(Q<Qth1)等において、給電装置9の電源装置1への給電を再開するようにしてもよい。
上記実施の形態では、制御部40は、例えば蓄熱部20の温度Tに基づいて電源部10の動作を制御したが、その際、温度Tの時間経過を取得してもよい。具体的には、例えば、図8に示した特性W3,W4のような一連の温度Tの検出結果を取得し、その温度変化のカーブに基づいて、蓄熱部20における相転移の開始時点と終了時点を取得し、その取得結果をも考慮して電源部10の動作を制御してもよい。これにより、例えば、温度センサ31を蓄熱部20からやや離れたところに配置した場合や、検出温度が発熱部品19の影響を受ける場合(例えば図8の特性W4)などにおいても、より正確に蓄熱部20の状態を把握することができる。
次に、第2の実施の形態に係る電源装置2について説明する。本実施の形態は、蓄熱部20を複数備えたものである。その他の構成は、上記第1の実施の形態(図1など)と同様である。なお、上記第1の実施の形態に係る電源装置1と実質的に同一の構成部分には同一の符号を付し、適宜説明を省略する。
上記実施の形態では、図22に示したように、各発熱部品19と各蓄熱部20とを熱的に直接接続したが、これに限定されるものではなく、これに代えて、例えば、図23に示すように、各発熱部品19と各蓄熱部20とを、対応する熱バッファ81を介して熱的に間接接続してもよい。なお、これに限定されるものではなく、これに代えて、例えば、複数の熱バッファ81および複数の蓄熱部20のうちの1つ以上を省いてもよい。
上記実施の形態では、各発熱部品19に対応する複数の蓄熱部20を設けたが、これに限定されるものではなく、例えば、図24に示したように、この複数の蓄熱部20と熱的に接続された1つの蓄熱部80をさらに設けてもよい。ここで、蓄熱部80は、本開示における「他の蓄熱部」の一具体例に対応する。なお、これに限定されるものではなく、これに代えて、例えば、複数の熱バッファ81および複数の蓄熱部20のうちの1つ以上を省いてもよい。
上記実施の形態では、複数の蓄熱部20を筐体60の内側に配置したが、これに限定されるものではなく、これに代えて、例えば、図25に示すように、筐体60Eの一部に複数の蓄熱部20を含むように構成してもよい。この例では、各発熱部品19と複数の熱バッファ81が筐体60Eの内側に配置されており、複数の熱バッファ82と複数の蓄熱部20と1つの蓄熱部80が筐体60Eの一部として構成されている。各発熱部品19は、対応する熱バッファ81に熱的に接続され、各熱バッファ81は対応する熱バッファ82に熱的に接続され、各熱バッファ82は対応する蓄熱部20に熱的に接続され、各蓄熱部20は1つの蓄熱部80に熱的に接続されている。なお、これに限定されるものではなく、例えば、複数の熱バッファ81,82、複数の蓄熱部20、および蓄熱部80のうちの1つ以上を省いてもよい。具体的には、例えば、熱バッファ81,82をすべて省いてもよい。
その他、上記第1の実施の形態に係る各変形例を適宜適用してもよい。
次に、上記実施の形態および変形例で説明した電源装置の適用例について説明する。
蓄熱部と、
前記蓄熱部の蓄熱量を検出する検出部と、
前記検出部により検出された前記蓄熱量に基づいて前記発熱部の動作を制御する制御部と
を備えた電子機器。
前記(1)に記載の電子機器。
前記(1)または(2)に記載の電子機器。
前記(3)に記載の電子機器。
前記(4)に記載の電子機器。
前記放熱部品は、その放熱部品に接続された発熱部品に対応する個別蓄熱部と一体として構成されている
前記(4)または(5)に記載の電子機器。
前記(4)から(6)のいずれかに記載の電子機器。
前記(7)に記載の電子機器。
前記(4)から(6)のいずれかに記載の電子機器。
前記(9)に記載の電子機器。
前記(4)から(6)のいずれかに記載の電子機器。
前記金属膜を有する個別蓄熱部は、その金属膜を介して、対応する発熱部品にはんだにより接続されている
前記(4)から(11)のいずれかに記載の電子機器。
前記(4)から(12)のいずれかに記載の電子機器。
前記(4)から(13)のいずれかに記載の電子機器。
前記(1)から(14)のいずれかに記載の電子機器。
前記(15)に記載の電子機器。
前記(15)または(16)に記載の電子機器。
前記(15)から(17)のいずれかに記載の電子機器。
前記(18)に記載の電子機器。
前記(15)から(17)のいずれかに記載の電子機器。
前記(1)から(14)のいずれかに記載の電子機器。
前記(1)から(14)のいずれかに記載の電子機器。
前記(1)から(22)のいずれかに記載の電子機器。
前記(1)から(22)のいずれかに記載の電子機器。
前記蓄熱部は、前記筐体の外側に配置されるとともに、前記筐体を介して前記発熱部と熱的に接続されている
前記(1)から(22)のいずれかに記載の電子機器。
前記蓄熱部は、前記筐体の外側に配置されるとともに、前記筐体を介さずに前記発熱部と熱的に接続されている
前記(1)から(22)のいずれかに記載の電子機器。
前記(1)から(22)のいずれかに記載の電子機器。
電子機器の制御方法。
Claims (23)
- 発熱部と、
蓄熱部と、
前記蓄熱部の蓄熱量を検出する検出部と、
前記検出部により検出された前記蓄熱量に基づいて前記発熱部の動作を制御する制御部と
を備え、
前記発熱部は、バッテリを充電する充電部であり、
前記充電部は、給電装置から無線により受け取った電力に基づいて前記バッテリを充電する
電子機器。 - 前記検出部は、前記蓄熱部の温度、電気抵抗値、体積、応力、および歪みのうちの少なくとも1つ以上に基づいて前記蓄熱量を検出する
請求項1に記載の電子機器。 - 前記発熱部は、前記蓄熱部と熱的に接続された1または複数の発熱部品を有する
請求項1または請求項2に記載の電子機器。 - 前記蓄熱部は、各発熱部品と熱的にそれぞれ接続された個別蓄熱部を有する
請求項3に記載の電子機器。 - 1または複数の前記個別蓄熱部のうちの少なくとも1つは、対応する発熱部品と一体として構成されている
請求項4に記載の電子機器。 - 前記1または複数の発熱部品のうちの少なくとも1つに接続された放熱部品を備え、
前記放熱部品は、その放熱部品に接続された発熱部品に対応する個別蓄熱部と一体として構成されている
請求項4または請求項5に記載の電子機器。 - 1または複数の前記個別蓄熱部のうちの少なくとも1つは、固体相転移材料により構成されている
請求項4から請求項6のいずれか一項に記載の電子機器。 - 前記固体相転移材料は、電子相転移材料である
請求項7に記載の電子機器。 - 1または複数の前記個別蓄熱部のうちの少なくとも1つは、固体相転移材料と1以上の金属とを複合化して構成されている
請求項4から請求項6のいずれか一項に記載の電子機器。 - 前記金属は、アルミニウム(Al)、銅(Cu)、マグネシウム(Mg)、チタン(Ti)、鉄(Fe)、ニッケル(Ni)、亜鉛(Zn)、銀(Ag)、スズ(Sn)、インジウム(In)、アンチモン(Sb)、ビスマス(Bi)、または鉛(Pb)である
請求項9に記載の電子機器。 - 1または複数の前記個別蓄熱部のうちの少なくとも1つは、固体相転移材料と、ゴムまたはゲルとを、複合化して構成されている
請求項4から請求項6のいずれか一項に記載の電子機器。 - 1または複数の前記個別蓄熱部のうちの少なくとも1つは、その表面の一部に金属膜を有し、
前記金属膜を有する個別蓄熱部は、その金属膜を介して、対応する発熱部品にはんだにより接続されている
請求項4から請求項11のいずれか一項に記載の電子機器。 - 1または複数の前記個別蓄熱部のうちの少なくとも1つは、潜熱蓄熱材料により構成されている
請求項4から請求項12のいずれか一項に記載の電子機器。 - 1または複数の前記個別蓄熱部と接続された他の蓄熱部をさらに備えた
請求項4から請求項13のいずれか一項に記載の電子機器。 - 前記発熱部は、前記バッテリをさらに有する
請求項1から請求項14のいずれか一項に記載の電子機器。 - 前記制御部は、前記蓄熱量が第1のしきい値より大きい場合には、前記バッテリへの電力供給量を減らすように制御し、前記蓄熱量が第2のしきい値より大きい場合には、前記バッテリへの電力供給を停止するように制御する
請求項1から請求項15のいずれか一項に記載の電子機器。 - 前記充電部は、電磁誘導、静電誘導、赤外線輻射、電磁波のうちの少なくとも1つにより、前記給電装置から電力を受け取る
請求項1から請求項16のいずれか一項に記載の電子機器。 - 前記発熱部は、前記蓄熱部を含む筐体に納められている
請求項1から請求項17のいずれか一項に記載の電子機器。 - 前記発熱部は、前記蓄熱部として構成された筐体に納められている
請求項1から請求項17のいずれか一項に記載の電子機器。 - 前記発熱部は筐体に納められ、
前記蓄熱部は、前記筐体の外側に配置されるとともに、前記筐体を介して前記発熱部と熱的に接続されている
請求項1から請求項17のいずれか一項に記載の電子機器。 - 前記発熱部は筐体に納められ、
前記蓄熱部は、前記筐体の外側に配置されるとともに、前記筐体を介さずに前記発熱部と熱的に接続されている
請求項1から請求項17のいずれか一項に記載の電子機器。 - 前記発熱部および前記蓄熱部は、筐体に納められている
請求項1から請求項17のいずれか一項に記載の電子機器。 - 電子機器に備えられ、給電装置から無線により受け取った電力に基づいてバッテリを充電する充電部から発せられた熱のうち少なくとも一部を蓄熱する蓄熱部の蓄熱量を検出し、検出された前記蓄熱量に基づいて、前記充電部の動作を制御する
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