JPWO2009017132A1 - 電力変換装置およびその製造方法 - Google Patents

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Abstract

本発明の電力変換装置110は、商用電源112から受電した電力を他の異なる電力に変換する電力変換モジュール150と、電力変換モジュール150を収容する充填材容器152と、絶縁性を有し、電力変換モジュール150を直接包容しつつ充填材容器152に充填される充填材154と、を備え、充填材154の融点は、電力変換モジュール150が電力変換によって達する温度以下であることを特徴としている(図2)。

Description

本発明は、商用電源から受電した電力を他の異なる電力に変換する電力変換装置およびその製造方法に関する。
近年、商用電源から受電した電力を他の電力に変換して、携帯電話やPHS(Personal Handy phone System)、PDA(Personal Digital Assistant)に代表される電子機器等に電力を送電するACアダプタ等の電力変換装置が知られている。
しかし、商用電源から受電した電力を他の異なる電力に変換する際には一般に発熱を伴う。このような電力変換装置等の発熱を放熱する技術として、外部への放熱面積を高める放熱板が設けられた技術が知られている(例えば、特許文献1)。
特開平8−182324号公報
しかし、このような放熱板を設ける技術においては、電力変換に伴う発熱量の増大に応じて放熱板を大型化させる必要があるため、電力変換装置が大型化してしまうという課題があった。
本発明は、従来の技術が有する上記問題点に鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、融解熱による吸熱を利用する簡易な構成により、大型化を抑制しつつ、電力変換に伴う発熱量の増大に基づく温度上昇を抑制可能な、電力変換装置およびその製造方法を提供することである。
上記課題を解決するために、本発明のある観点によれば、商用電源から受電した電力を他の異なる電力に変換する電力変換モジュールと、電力変換モジュールを収容する充填材容器と、絶縁性を有し、電力変換モジュールを直接包容しつつ充填材容器に充填される充填材と、を備え、充填材の融点は、電力変換モジュールが電力変換によって達する温度以下であることを特徴とする、電力変換装置が提供される。
電力変換装置は、充填材の温度を検出する温度検出器と、温度検出器で検出された温度が充填材の融点以上かつ沸点以下の第1所定温度を超えたとき電力変換モジュールからの電力の出力を抑制する制御部と、をさらに備えてもよい。
制御部は、電力の出力が抑制された状態で、温度検出器で検出された温度が充填材の融点以下の第2所定温度以下になると電力の出力を再開してもよい。
制御部は、温度検出器で検出された温度が第1所定温度を超えたときにおける、他の異なる電力の供給先である二次電池の電圧値に応じて第2所定温度を異ならせてもよい。
電力変換モジュールは、電力変換モジュール主要面において各回路と当接する充填材の容積を確保するためのフレームが固設されていてもよい。
電力変換モジュールが変換する他の異なる電力は、二次電池の充電電力であってもよい。
上記課題を解決するために、本発明の他の観点によれば、充填材容器を生成する工程と、商用電源から受電した電力を他の異なる電力に変換する電力変換モジュールを充填材容器に収容する工程と、電力変換モジュールが収容された充填材容器に絶縁性を有する充填材を充填する工程と、充填材容器を封止する工程と、を含むことを特徴とする、電力変換装置の製造方法が提供される。
以上説明したように本発明では、融解熱による吸熱を利用する簡易な構成により、大型化を抑制しつつ、電力変換に伴う発熱量の増大に基づく温度上昇を抑制することができる。
電力供給システムの概略的な構成を説明するための外観斜視図である。 電力変換装置の概略的な構成を示した機能構成図である。 電力変換モジュールにおける各回路の接続状態の一例を示したブロック図である。 充電時における充填材の温度変化を説明するためのタイミングチャートである。 異なる充電時における充填材の温度変化を説明するためのタイミングチャートである。 電力変換装置の製造方法の流れを示したフローチャート図である。 充填材容器の成型を説明するための説明図である。 フレームを電力変換モジュールに形成した場合の外観を示す斜視図である。 フレームを電力変換モジュールに形成した場合の外観を示す斜視図である。
符号の説明
110 …電力変換装置
112 …商用電源
120 …携帯端末
124 …二次電池
150 …電力変換モジュール
152 …充填材容器
154 …充填材
156 …温度検出器
158 …電圧測定部
160 …制御部
162 …筐体
254、260 …ラミネート薄膜
270 …フレーム
以下に図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
(電力供給システム100)
携帯端末等の電子機器に利用されている、リチウムイオン電池等の二次電池では、高容量、高出力化が進められている。しかし、このような二次電池をより急速に充電するために、例えば、10C以上の充電電流を流すことが可能な充電器(電力変換装置)が必要となる。
本実施形態では、このような大電流を電子機器に供給する場合に生じる発熱を、空気中へ放熱して逃がすだけでなく、並行して融点の低い蓄熱材料に吸熱させている。これにより、電力変換装置の大型化を抑制しつつ、二次電池に大電流を供給したり、電力変換装置の占有体積を縮小したりすることが可能となる。ここでは、本実施形態の理解を容易にするため、まず電力変換装置を含む電力供給システムの全体的な構成について説明し、その後で電力変換装置の特徴を詳述する。
図1は、電力供給システム100の概略的な構成を説明するための外観斜視図である。電力給電システム100は、電力変換装置110と、携帯端末120とを含んで構成される。
上記電力変換装置110は、商用電源112からAC100V(使用される国に応じて例えば100〜240Vとしてもよい)の電力を受電し、携帯端末120での有効電力、例えば、DC5Vの電力に変換して携帯端末120に供給する。本実施形態では、電力変換装置110を、二次電池の急速充電を実施する充電器として利用しているが、かかる用途に限られず、ACアダプタとしても用いることができ、連続給電中の突発的な過負荷に対応可能である。
また、ここでは、電力変換装置110として商用電源112に本体が直接接続されるアダプタを用いているが、かかる場合に限られず、商用電源112への接続プラグ、所謂コンセントを備えるものや、ラッチ機構により携帯端末120を嵌合し、固定した状態で電力の供給を行う、所謂クレードルを用いることもできる。また、ここでは、電力変換装置110が携帯端末120と別体に設けられているが、携帯端末120に埋設して一体形成することも可能である。さらに、電力変換装置110は、携帯端末120のみならず、電力の供給を要するもの(例えば急速充電が求められる電気自動車等)であれば、それに対して電力の供給を行うことができる。
上記携帯端末120は、上述した携帯電話、PHS、PDAの他に、ノート型パーソナルコンピュータ等の携帯可能な様々な電子機器で構成することができる。本実施形態では理解を容易にするため、特に携帯端末120として携帯電話を用いる。携帯端末120は操作部122の裏面において着脱可能に二次電池(図示せず)を備えている。そして、携帯端末120は、電力変換装置110から延長されるプラグ114に対応するコネクタ124を有し、電力変換装置110で変換された電力をコネクタ124から受電して二次電池を充電する。
かかる二次電池は、電力変換装置110からの電力の一部を蓄積し、携帯端末120が電力変換装置110から離脱された後に携帯端末120の各回路への配電を行う。二次電池としては、主としてリチウムイオン電池やニッケル水素電池等が用いられる。
(電力変換装置110)
本実施形態は、上述した電力変換装置110内に相転移物質を封入し、その相転移物質が相転移する時に必要な熱を利用して、熱を一時的に蓄熱することを特徴としている。従って、相転移物質は、急速な放熱が必要な短時間だけ吸熱し、急速な放熱を要さない時間に放熱を行う所謂熱のバッファとして機能する。
図2は、電力変換装置110の概略的な構成を示した機能構成図である。電力変換装置110は、電力変換モジュール150と、充填材容器152と、充填材154と、温度検出器156と、電圧測定部158と、制御部160と、筐体162とを含んで構成される。
上記電力変換モジュール150は、商用電源112から受電した電力を他の異なる電力、ここでは、携帯端末120の二次電池を充電可能な電力に変換する。かかる電力変換モジュール150は、図2に示すような電力変換に関する回路が設けられた基板として形成されてもよいが、各回路同士を接続するあらゆる連結手段を用いることができる。
図3は、電力変換モジュール150における各回路の接続状態の一例を示したブロック図である。電力変換モジュール150では、接続プラグ180から入力された交流電力が整流器182で整流され、スイッチング回路184で所望のパルス幅の波形に変換される。そして、トランス186を介して変圧された電力は整流器188により直流化される。定電流定電圧制御回路190は、かかる電力を検出して、出力される電圧および電流が定電圧定電流となるようにスイッチング回路184へのフィードバックを行う。このとき、フォトカプラ192は、トランス186同様、商用電源112との絶縁に利用される。このようにして生成された電力は、制御部160を通じて二次電池194に供給される。制御部160および温度検出器156の機能に関しては後に説明する。
図3において、破線で示された各回路は、電力の変換時において発熱する。この発熱量は、変換される電流の増加に従って漸増する。従って、充電時間を短くするため大きな電力を変換する場合、それに応じて発熱量も大きくなる。
上記充填材容器152は、電力変換モジュール150を収容し、後述する充填材154を充填した後に電力変換モジュール150および充填材154を封止する。
かかる充填材容器152は、合成樹脂で構成される。合成樹脂は、加工も容易であり、充填材154を封止しつつ変形可能なので、融解による充填材154の形状変化に応じて柔軟に変形する。また、合成樹脂の代わりに天然素材を用いてもよい。なお、筐体162の機密性が十分に高い場合には、筐体162を本実施形態の充填材容器152として把握することも可能である。
上記充填材154は、絶縁性を有し、電力変換モジュール150を直接包容する。そして、充填材容器152内に所望する容量が充填されると、熱圧着等によって封止される。
充填材154は、相転移時に電力変換モジュール150の発熱を急速に吸収することが可能である。特に、体積変化の少ない融解時を利用することで、電力変換装置110は、形状変化を伴うことなく従来同様の占有体積を維持したまま携帯端末120に対して大電流を供給することが可能である。
充填材154の融点は、電力変換装置110の利用環境温度以上であり、かつ、電力変換によって電力変換モジュール150が達する温度以下であるのが好ましい。
本実施形態では、融解熱を利用しているので、大電流を供給する際の発熱によって充填材154の融点に達するのが望ましい。従って、利用環境温度において既に液化されないよう、融点を利用環境温度以上とし、電力変換による温度上昇によって達する温度以下、即ち温度変化の範囲内とするとよい。ここで、利用環境温度としたのは、国や地域による気温差や屋内外といった個別の利用環境に応じて、融点のとりうる範囲を変えることができるからである。
また、電力変換装置110の利用環境温度以上、かつ、電力変換によって電力変換モジュール150が達する温度以下の具体的な温度として、融点を、約40〜60℃、望ましくは50〜60℃とすることができる。尚、当該温度は60℃以上であってもよい。
電力変換装置110に汎用性をもたせるため、融点を地域や季節に影響しない40℃以上、望ましくは50℃以上に設定する。また、電力変換モジュール150の各回路は全体的に100℃以上の耐熱性能を有しているが、発熱が大きいと筐体162に熱が伝わり、筐体162に触れたユーザに違和感をもたらすことになる。融点の上限は60℃以上とすることもできるが、ここではその融点を60℃とすることで、電力変換装置110の外表面温度を低く保つことが可能となる。
また、本実施形態では、充填材154として、側鎖が結晶性を有するアルファ−オレフィン重合体を用いている。かかるアルファ−オレフィン重合体は、例えば、53℃といった具合に、40〜60℃に融点があり、100J/gを超える融解熱量で融解温度幅が小さい。即ち、融点において急速な吸熱が可能である。
また、アルファ−オレフィン重合体は、重量減少温度が例えば300℃以上なので、充填材が融点を超えて上昇したとしても分解することがない。さらに、固体と液体の体積差も少ないので、充填材容器152が小さくともその変化分を吸収することができる。また、かかるアルファ−オレフィン重合体は、トルエン、メチルシクロヘキサン、ヘプタンといった低分子の安価な溶媒に溶解するので、製造工程における洗浄作業が容易となり製造コストの削減が可能となる。充填材154としては、このようなアルファ−オレフィン重合体に限らず、パラフィンや樹脂等の高分子材料からなる相転移物質を用いてもよい。
また、充填材154の容積は、少なくとも1つの二次電池194に1回の充電が可能となるように決定される。例えば、近年提案されている600mAhのチタン系リチウムイオンでは、1時間の充電に必要なエネルギー量は、5V×6A(10Cで充電)×6min×60sec=10800Jであり、変換効率80%と過程すると、損失エネルギー量は、10800/0.8×0.2=2700Jとなる。従って、単位時間当たりの発熱量は2700J/(6min×60sec)=7.5Wとなる。ここで、1つの二次電池への1回の充電を可能にするためには、充填材の蓄熱容量Q≧2700Jとなるのが好ましい。
充填材154として上述したアルファ−オレフィン重合体を用いた場合、例えば融解熱量は、100J/g以上となる。従って、2700Jの損失エネルギー量を吸熱するのに必要な質量は、2700/100=27gとなり、アルファ−オレフィン重合体の比重0.9g/cmを踏まえると、必要な容積は、27/0.9=30cmとなる。これは、従来と同様の大きさである縦4cm×横4cm×幅2cmの平行六面体に収まることとなる。かかる容積の充填材154で二次電池194を満充電することができる。続いて、充電時における充填材154の温度変化を説明する。
図4は、充電時における充填材154の温度変化を説明するためのタイミングチャートである。ここでは、定電流定電圧制御回路190を用いた定電流定電圧の充電が行われ、図4では、通常の1回の充電における二次電池194の電圧、電流および充填材154の温度が示されている。
例えば、二次電池194の電圧が3Vまで降下している場合を想定すると、充電開始時の電圧は3Vであり、満充電電圧4.2Vとなって充電電流が所定の電流値に低下するまで充電を継続する。充電開始時には、10Cの電流、ここでは、6Aの定電流を流しているが、かかる充電電流で発生したジュール熱は充填材154によって吸熱される。本実施形態では、融点が53℃の充填材154を適用しているので、充填材154の温度が53℃に達すると、一定の温度を保つ。この間、充填材容器152内の充填材154は、融解状態(固体と液体とが混合している状態)になっている。そして、定電流状態が完了すると充電電流が6A以下に減少し充填材154の融解も止まり、所定時間が経過した後、温度も下降する。
上記温度検出器156は、電力変換モジュール150上に併設され、その周囲に充填されている充填材154の温度(雰囲気温度)を検出する。また、上記電圧測定部158は、二次電池194の電圧値を測定する。
上記制御部160は、電力変換モジュール150上に併設され、温度検出器156で検出された温度が充填材154の融点以上かつ沸点以下の第1所定温度を超えたとき電力変換モジュールからの電力の出力を抑制し、さらに融点以下の第2所定温度以下になると電力の出力を再開する。また、本実施形態においては、重量減少温度が300℃と高いので問題にならないが、重量減少温度が低い材料を利用する場合、充填材154が分解しないように第1所定温度を重量減少温度以下に設定する必要もある。
図5は、図4と異なる充電時における充填材154の温度変化を説明するためのタイミングチャートである。ここでも、定電流定電圧制御回路190を用いた定電流定電圧の充電が行われ、図4同様、通常の1回の充電における二次電池194の電圧、電流および充填材154の温度が示されている。
例えば、1回目の充電が完了した後、他の二次電池を再度(2回目)充電する場合を想定する。1回目の充電によって、充電完了時には充填材154は融解状態(固体と液体とが混合している状態)となっている。2回目の充電が開始されると充填材154はさらなる吸熱を行い、全ての固体が液化した時点、即ち、充填材154の吸熱(蓄熱)能力を超えた時点で53℃の一定温度から上昇を再開する。ここで、第1所定温度である例えば100℃に達すると制御部160は充電を停止(抑制)する。充電電流の減少により充填材154の温度は下降し始め、やがて第2所定温度である例えば50℃まで戻ると、制御部160は充電を再開する。
なお、充填材154が第1所定温度に到達した時点において電圧測定部158により測定された当該他の二次電池の電圧値(充電状態)に応じて、制御部160は、第2所定温度の設定値を異ならせてもよい。例えば、制御部160は、充填材154が第1所定温度に到達した時点における当該他の二次電池の電圧値が、所定の電圧値(例えば、満充電に相当する電圧値に近いような電圧値)以上の場合には、第2所定温度を高め(例えば70℃)に設定し、所定の電圧値より低い場合には、第2所定温度を低め(例えば50℃)に設定してもよい。これにより、充填材154が第1所定温度に到達した時点において電圧測定部158により測定された当該他の二次電池の電圧値が所定の電圧値以上の場合には、充填材154の温度が低下するのを待たずに充電が再開されるため、充電のさらなる急速化が図られる一方、当該他の二次電池が満充電になれば自ずと充電が停止されるため、充填材154の温度上昇も好適に抑制される。また、充填材154が第1所定温度に到達した時点において電圧測定部158により測定された当該他の二次電池の電圧値が所定の電圧値より低い場合には、充填材154の温度が十分に低下してから充電が再開されるため、この場合にも充填材154の温度上昇も好適に抑制される。
このような2度に渡る充電等により充填材154の融解後も熱を加え続けると、融解時には一定温度を保っていた充填材154も完全に液化され、さらに沸点に達する場合がある。かかる沸点では例えば千倍といった体積変化が為される。充填材容器152および後述する筐体162をかかる体積変化に対応する構造にするとコストの増大を招く。従って、形状変化の少ない融解のみを利用することとし、沸点以下の第1所定温度において、電力の出力を減衰または停止させる。そして、充填材154が急速吸熱可能な固体に戻る第2所定温度において電力の出力を再開する。かかる構成により、安全かつ効率よく電力変換による熱を放出することが可能となる。
尚、本実施形態においては、第1の所定温度を充填材154の融点である53℃よりも高い100℃として設定したが、本実施形態においてはこれに限定されず、第1所定温度を充填材154の融点である53℃に余裕α(1〜2℃)を加えた、例えば54〜55℃に設定してもよい。これにより充填材154が融点以上の温度に上昇することも防止され、ユーザが筐体162に触れたことにより感じる違和感を抑制することができる。
上記筐体162は、プラスチック等の樹脂で形成され、充填材154が充填された充填材容器152をさらに外圧力から保護する。プラスチック等の樹脂は、金属等に比べて比熱が非常に小さいので、たとえ内部の電力変換モジュール150の温度が高くなったとしても、外表面に余り伝達しない。従って、充填材154が60℃となった場合において、ユーザが筐体162に触れたとしても、その熱に対する違和感が少ない。
(電力変換装置の製造方法)
続いて、電力変換装置110の製造方法を説明する。
図6は、電力変換装置110の製造方法の流れを示したフローチャート図である。ここでは、まず、電力変換モジュール150を封入する充填材容器152が生成される(S200)。
図7は、充填材容器の成型を説明するための説明図である。図7(a)では、アルミ薄膜250の両面にPET(Poly Ethylene Terephthalate)薄膜252を貼り合わせたラミネート薄膜254が生成され、それを金型256によって圧縮成型する。従って、圧縮成型後のラミネート薄膜254は、図7(b)のような箱形状に形成される。かかるラミネート薄膜254が充填材容器152の一部となる。ここでは、ラミネート薄膜254としてアルミ薄膜250を用いているが、かかる場合に限られず、既存の様々な部材をラミネート薄膜254に適用することができる。
そして、図7(c)に示すように、電力変換モジュール150の入出力線258のみを引出して上記生成された充填材容器152に収容し(S202)、その上から充填材154を充填する(S204)。続いて、他のラミネート薄膜260を充填材容器152に被せて真空で熱圧着し、充填材154を封止する(S206)。封止は、熱圧着の他、Oリング等の封止材や接着材を用いて様々に実行することができる。こうして図7(d)に示すような電力変換モジュール150および充填材154を封止した充填材容器152が完成する。このような封止により、充填材154が溶解により液化されたとしても充填材容器152外に漏洩するおそれが低減される。
また、充填材154は、絶縁性を有しているため、液化されたとしても電力変換モジュール150や充填材容器152の内部に配設されているその他の電子部品に対して電気的に悪影響を及ぼすことはない。
また、充填材容器152は変形自在なので、ある程度の形状を維持するために、収容される電力変換モジュール150にフレーム270を形成してもよい。
図8、図9は、フレーム270を電力変換モジュール150に形成した場合の外観を示す斜視図である。図8では、フレーム270の突起物272が、フレーム270同士で対向するように設けられ、図9では、フレーム270の突起物272が、電力変換モジュール150に対して放射状に設けられ、その突起物272は支持対象となる充填材容器152に当接する。このように電力変換モジュール150の4角にフレーム270を設けることで、充填材容器152が外圧を受けたとしても六面体を維持することが可能となる。また、かかるフレーム270により電力変換モジュール150主要面に所定の空間を形成することができ、電力変換モジュール150上の電子部品全体に満遍なく充填材154を行き渡らせることが可能となる。
最後に、入出力線258を処理して筐体に充填材容器152を収容する(S208)。
以上説明したような実施形態では、融解熱による吸熱を利用する簡易な構成により、従来同様の占有体積を維持したままで大電流を供給可能となる。また、供給する電流値が小さい場合においては、電力変換装置の小型、軽量化が可能となり、携帯性(ポータビリティ)の向上を図ることができる。
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明はかかる例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
例えば、本実施形態においては制御部160の制御の基礎となる二次電池の電圧値は、電力変換装置110の電圧測定部158により測定されるものとしたが、携帯端末120により測定されるものとしてもよい。
なお、本明細書の電力変換装置の製造方法における各工程は、必ずしもフローチャートとして記載された順序に沿って時系列に処理する必要はなく、並列的あるいはサブルーチンによる処理を含んでもよい。
本発明は、商用電源から受電した電力を他の異なる電力に変換する電力変換装置およびその製造方法に利用することができる。

Claims (7)

  1. 商用電源から受電した電力を他の異なる電力に変換する電力変換モジュールと、
    前記電力変換モジュールを収容する充填材容器と、
    絶縁性を有し、前記電力変換モジュールを直接包容しつつ前記充填材容器に充填される充填材と、
    を備え、
    前記充填材の融点は、前記電力変換モジュールが電力変換によって達する温度以下であることを特徴とする、電力変換装置。
  2. 前記充填材の温度を検出する温度検出器と、
    前記温度検出器で検出された温度が前記充填材の融点以上かつ沸点以下の第1所定温度を超えたとき前記電力変換モジュールからの電力の出力を抑制する制御部と、
    をさらに備えることを特徴とする、請求項1に記載の電力変換装置。
  3. 前記制御部は、電力の出力が抑制された状態で、前記温度検出器で検出された温度が前記充填材の融点以下の第2所定温度以下になると電力の出力を再開することを特徴とする、請求項2に記載の電力変換装置。
  4. 前記制御部は、前記温度検出器で検出された温度が前記第1所定温度を超えたときにおける、前記他の異なる電力の供給先である二次電池の電圧値に応じて前記第2所定温度を異ならせることを特徴とする、請求項3に記載の電力変換装置。
  5. 前記電力変換モジュールは、該電力変換モジュール主要面において各回路と当接する前記充填材の容積を確保するためのフレームが固設されていることを特徴とする、請求項1に記載の電力変換装置。
  6. 前記他の異なる電力は、二次電池の充電電力であることを特徴とする、請求項1に記載の電力変換装置。
  7. 充填材容器を生成する工程と、
    商用電源から受電した電力を他の異なる電力に変換する電力変換モジュールを前記充填材容器に収容する工程と、
    前記電力変換モジュールが収容された充填材容器に絶縁性を有する充填材を充填する工程と、
    前記充填材容器を封止する工程と、
    を含むことを特徴とする、電力変換装置の製造方法。
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Families Citing this family (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN202997003U (zh) * 2009-12-04 2013-06-12 三洋电机株式会社 蓄电单元、发电系统及充放电系统
JP4966387B2 (ja) * 2010-02-05 2012-07-04 株式会社エネゲート 電力提供システム
JP5995572B2 (ja) * 2011-08-31 2016-09-21 キヤノン株式会社 ラインフィルタ、ラインフィルタを搭載したスイッチング電源及び画像形成装置
WO2013132558A1 (ja) * 2012-03-09 2013-09-12 パナソニック株式会社 Acアダプタ
TWI497656B (zh) * 2012-06-08 2015-08-21 Foxconn Tech Co Ltd 電子裝置
CN103476222B (zh) * 2012-06-08 2017-03-15 富瑞精密组件(昆山)有限公司 电子装置
TWI492341B (zh) * 2012-06-08 2015-07-11 鴻準精密工業股份有限公司 相變化散熱裝置
CN103476224B (zh) * 2012-06-08 2017-07-28 富瑞精密组件(昆山)有限公司 相变化散热装置
TWI483099B (zh) * 2012-06-08 2015-05-01 Foxconn Tech Co Ltd 相變化散熱裝置
TWI513168B (zh) * 2012-12-20 2015-12-11 Compal Electronics Inc 電源轉換裝置
KR102058523B1 (ko) * 2013-10-10 2020-01-22 인텔 코포레이션 소형 폼팩터 디바이스에서의 구조적 강도 증가, 사이즈 감소, 안전성 개선, 열성능 향상 및 충전 가속화를 위한 재료의 사용

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS57192786A (en) 1981-05-22 1982-11-26 Asahi Glass Co Ltd Refractory for blowing in gas and its manufacture
JPS57192786U (ja) * 1981-05-29 1982-12-07
JPS62172286A (ja) 1986-01-27 1987-07-29 Matsushita Electric Works Ltd 超音波物体検知器
JPS62172286U (ja) * 1986-04-18 1987-10-31
JPH08182324A (ja) 1994-12-22 1996-07-12 Mitsumi Electric Co Ltd Acアダプタ
JP2000050617A (ja) 1998-07-28 2000-02-18 Matsushita Electric Ind Co Ltd 電源装置
JP2000078849A (ja) * 1998-09-01 2000-03-14 Mitsubishi Electric Corp Acアダプタ及び電源供給システム
US20050162133A1 (en) * 2001-02-15 2005-07-28 Integral Technologies, Inc. Low cost charger connections manufactured from conductive loaded resin-based material
JP3938681B2 (ja) * 2001-11-21 2007-06-27 信越化学工業株式会社 放熱構造体

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