JP3581547B2

JP3581547B2 - 電子機器

Info

Publication number: JP3581547B2
Application number: JP34540097A
Authority: JP
Inventors: 進藤田
Original assignee: セイコーインスツルメンツ株式会社
Priority date: 1997-12-15
Filing date: 1997-12-15
Publication date: 2004-10-27
Anticipated expiration: 2017-12-15
Also published as: JPH11178227A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子機器に係り、さらに詳しくは、時間により電圧が変動する電力からパルス信号を生成して昇圧回路を駆動し、昇圧させた電力を蓄電手段に蓄電する電子機器であって、例えば、熱電変換素子等から電力供給を行う携帯電子機器などに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の電子機器には、時間により電圧が変動する電力を供給する発電機や電源などの給電装置を有するものがあった。このような電子機器では、電子機器の駆動回路の動作を継続的に行うようにするため、給電装置から供給される電力の電圧が時間的に変化しても電子機器の駆動回路の最低駆動電圧を下回らないように、給電装置の電力供給能力が予め設定されていた。
【０００３】
例えば、図１３に示されるように、従来の電子機器１４０は、時間により電圧が変動する電力を供給する給電装置１４２と、パルス信号を出力する発振回路１４４と、そのパルス信号により駆動され給電装置１４２から供給される電力を昇圧する昇圧回路１４６と、昇圧された電力を蓄電する蓄電器１４８と、蓄電器１４８に蓄電された電力により駆動される負荷回路（例えば、電子機器駆動回路）１５０とを有していた。
【０００４】
すなわち、従来の電子機器１４０では、給電装置１４２から発振回路１４４および昇圧回路１４６に対して時間により電圧が変動する電力が供給される。発振回路１４４では、給電装置１４２から供給される電力の電圧が発振回路１４４の最低駆動電圧以上であれば駆動が開始され、所定のデューティー比を有するパルス信号が昇圧回路１４６に出力される。
【０００５】
昇圧回路１４６は、発振回路１４４から出力されるパルス信号によって駆動され、給電装置１４２から供給される電力を昇圧して出力する。その昇圧された電力は、蓄電器１４８に充電されて蓄えられる。蓄電器１４８に蓄電された電力は、負荷回路１５０に供給され、その供給電圧が負荷回路の最低駆動電圧以上あれば駆動することができた。
【０００６】
このように、電子機器を確実に起動させるためには、少なくとも起動時において給電装置１４２から発振回路１４４に供給される電力が発振回路１４４の最低駆動電圧を下回らないようにする必要があった。
【０００７】
なお、時間によって電圧が変動する電力を供給する給電装置としては、消費電力の比較的小さい携帯電子機器などに用いられる熱電変換素子やソーラーパネルなどがある。例えば、熱電変換素子は、Ｐ型とＮ型の半導体を用いてＰＮ接合を行い、温度差により起電力を生じさせて発電を行うため、温度差が時間とともに変化すると、それに応じて起電力（電圧）も変化していた。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような従来の電子機器にあっては、少なくとも起動時において発振回路１４４に供給される電圧が発振回路の最低駆動電圧を上回っている必要があるが、上記給電装置１４２から供給される電力が微弱な上、供給される電圧が時間的に変化するため、確実に起動できるとは限らなかった。
【０００９】
すなわち、熱電変換素子を給電装置として腕時計に適用した場合を例にとると、起動時における時計の温度を室温（ここでは、２５℃とする）と同じであるとし、これを腕（腕の温度を３０〜３５℃とする）に装着すると、時計と腕との温度差が５〜１０℃となり、５００対程度のＰＮ接合を有する熱電変換素子を用いた場合、約０．６Ｖ以上の起電力を得ることができる。
【００１０】
しかし、その後、熱伝導等により温度差が２℃程度となって起電力が低下し、発振回路の最低駆動電圧を僅かでも下回ると発振回路１４４が停止し、それに伴って昇圧回路１４６も停止するため、起動およびその後の負荷回路（ここでは、腕時計のムーブメント）を継続的に駆動するのは非常に難しいという不都合があった。
【００１１】
特に、熱電変換素子は、周囲の温度環境等に影響され易いことから、状況によってはなかなか起動しなかったり、また、起動したとしても途中で時計が止まるなどの不都合が予想される。
【００１２】
そこで、給電装置１４２から供給される電力が常に発振回路の最低駆動電圧を下回らない大きな電力供給能力を給電装置１４２に持たせることも考えられるが、熱電変換素子の電力供給能力を大きくするには、熱電素子数を増やさなければならず、熱電素子同士が直列に接続されている熱電変換素子の場合、数を増やすことでコストアップとなり、更に、各熱電素子の不良品率を少なくしないと製品の信頼性が低下することから、これもコストアップにつながり、給電装置が大型化するという不都合があった。
【００１３】
本発明は、かかる従来技術の有する不都合に鑑みてなされたもので、確実に起動を開始することが可能であって、小型で信頼性のある給電装置を備えた電子機器を提供することを目的としている。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、時間により電圧が変動する電力を供給する給電手段と、前記給電手段からの供給電力に基づいてパルス信号を生成する発振回路と、前記発振回路のパルス信号により駆動され、前記給電手段から供給される電力を昇圧する昇圧回路と、前記昇圧回路で昇圧された電力を蓄電する蓄電手段とを有する電子機器であって、少なくとも前記給電手段から前記発振回路および前記昇圧回路に対して電力を供給する起動時において、前記蓄電手段と前記給電手段とを直列に接続して電力を供給するものである。
【００１５】
これによれば、給電手段から発振回路および昇圧回路に対して電力を供給する少なくとも起動時においては、蓄電手段と給電手段とを直列に接続した状態で電力が供給されるようにしたため、電力供給能力の低い給電手段であっても蓄電手段の電力供給能力が加わることから、発振回路の最低駆動電圧を容易に上回ることが可能となり、発振回路および昇圧回路を駆動して確実に起動することができる。また、その結果、給電手段の電力供給能力を大きく設定する必要がないため、小型で信頼性の高い給電手段とすることができる。
【００１６】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の電子機器において、前記給電手段は、温度差を利用して発生した電力を供給する熱電変換素子としたため、周囲の温度環境の変化に影響されやすい熱電変換素子であっても、起動時における供給電力不足の心配が無くなり、確実に発振回路を始めとする各部を起動させることができる。
【００１７】
請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の電子機器において、前記蓄電手段と前記給電手段とを直列に接続するか否かを切り換える切替手段と、該切替手段を制御する切替制御手段と、をさらに備えている。
【００１８】
これによれば、蓄電手段と給電手段とを直列に接続するか否かを切り換える切替手段を切替制御手段で切り換え制御するようにしたため、必要に応じて給電手段からの供給電力不足を補うことができるとともに、補助の必要が無くなった場合は、切替制御手段を切り換えて元の接続関係に戻すこともできる。
【００１９】
請求項４に記載の発明は、請求項１に記載の電子機器において、前記蓄電手段と前記給電手段とを直列に接続するか否かを切り換える機械的なスイッチによる切替手段とを備えている。このため、ユーザー側で適宜切り換え操作を行うことができる。
請求項５に記載の発明は、請求項３に記載の電子機器において、前記切替手段は、並列に接続された少なくとも２つのＭＯＳトランジスタをオン／オフさせて切り換えを行うものであるため、電気的な自動切り換え制御等を行うことができる。
【００２０】
請求項６に記載の発明は、請求項３に記載の電子機器において、前記切替手段は、抵抗とＭＯＳトランジスタとを並列に接続し、該ＭＯＳトランジスタをオン／オフさせて切り換えを行うものであるため、電気的な自動切り換え制御等を行うことができる。
【００２１】
請求項７に記載の発明は、請求項３〜６のいずれか一つに記載の電子機器において、前記切替制御手段は、前記起動時から一定時間経過後に直列の接続状態から元の接続状態に戻すように制御するものであるため、簡易な制御によって確実に起動することができる。
【００２２】
請求項８に記載の発明は、請求項５に記載の電子機器において、前記切替制御手段は、少なくとも前記昇圧回路の起動後の出力電圧に基づいてＭＯＳトランジスタを切り換えるように制御するようにしたため、状況に応じて切り換え制御を行うことが可能となり、確実に起動することができる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、この発明に係る電子機器の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。本実施の形態の電子機器は、携帯電子機器である腕時計のムーブメント等の電子機器駆動回路を駆動するための電力を、熱電変換素子を用いた給電装置から供給して駆動するようにしたものである。
【００２４】
（基本構成）
図１には、本実施の形態に係る電子機器１０の回路構成例を示した図が示されている。図１において、電子機器１０は、給電手段としての熱電変換素子１２、発振回路１４、昇圧回路１６、整流素子１７、蓄電手段としての蓄電器１８および切替手段としてのスイッチ２０などにより構成されている。
【００２５】
熱電変換素子１２は、例えば、Ｐ型熱電材料エレメントとＮ型熱電材料エレメントとが２枚の基板に挟まれ、基板上でＰ型熱電材料エレメントとＮ型熱電材料エレメントが金属等の導電性物質を介してＰＮ接合されていて、複数個直列に、Ｐ、Ｎ、Ｐ、Ｎ、というように接続されている。
【００２６】
この熱電変換素子は、ＰＮ接合部とＰＮ接合部の間に温度差を与えると、温度差に応じた電位差（起電力）を生じるとともに、ＰＮ接合を増やすことにより高い発生電圧を得ることができる。これを腕時計に適用した場合の起電圧の時間変化は、冷えた時計を装着した直後は、急激に電圧が上昇するが、あるピークを過ぎると電圧が下がっていって、ある値で飽和する。
【００２７】
これは、装着した直後は時計の熱容量により暫く冷えた状態が維持され、熱電変換素子の基板間に大きな温度差が与えられ、大きな電圧を発生させることができるが、時間が経過するにつれて時計の温度が上昇し、２つの基板間の温度差が主にＰ、Ｎ型熱電材料エレメントを通しての熱伝導により温度差が小さくなって、発生する電圧が小さくなるからである。
【００２８】
そのため、熱変換素子の出力電圧が飽和した状態でも常に必要な電圧値よりも大きな電圧が得られるように、熱電材料エレメントを直列に接続する必要があり、さらに、熱変換素子は周囲の温度に影響され易いため、より多くの熱電材料エレメントを直列に接続する必要があった。給電装置１２から出力される電力は、発振回路１４や昇圧回路１８に供給される。
【００２９】
なお、給電手段としては、上記熱伝変換素子以外にソーラーパネル（太陽電池板）やそれ以外のものであっても良い。本実施の形態の熱電変換素子は、Ｐ型とＮ型の熱電素子を５００本づつ配置したものであり、温度差２℃で無負荷状態における起電力は、０．４Ｖである。
【００３０】
発振回路１４は、熱電変換素子１２や後述する直列接続された蓄電器１８から供給される電力などに基づいて昇圧回路１８を駆動するためのパルス信号を生成する。この発振回路１４には、これを駆動するのに必要な最低駆動電圧があって、これ以上の電圧が供給されないと発振回路１４は駆動を開始せず、駆動中に供給電圧が最低駆動電圧を下回ると駆動を停止する。
【００３１】
また、発振回路１４で生成されるパルス信号の振幅の大きさは、発振回路１４に供給される電力の電圧を高くするのに伴って大きくなり、パルス信号の振幅を大きくした場合、後述する昇圧回路１８における昇圧効率を向上させる効果がある。本実施の形態の発振回路の最低駆動電圧は、０．６Ｖの場合である。
【００３２】
昇圧回路１６は、上記発振回路１４から供給されるパルス信号により駆動され、熱電変換素子１２から供給される電力の電圧を昇圧するものである。発振回路１４から供給されるパルス信号の振幅が大きくなると、昇圧効率が向上するため、熱電変換素子１２から供給される電力をより高く昇圧することができる。本実施の形態の昇圧回路は、熱電変換素子から供給される０．２〜０．４Ｖの電圧を４〜８倍昇圧して、蓄電器１８に１．５Ｖを充電することができる。
【００３３】
蓄電器１８は、昇圧回路１６で昇圧された電力が入力されると、充電されて蓄電される。この蓄電器１８に蓄電された電力は、不図示の電子機器駆動回路（ここでは、腕時計のムーブメント等）に供給され、電子機器を駆動する。
【００３４】
スイッチ２０は、これを切り換えることによって、蓄電器１８と熱電変換素子１２との直列接続を行い、発振回路１４や昇圧回路１６に対して両方の加算電力をそれぞれ供給することができる。また、逆に切り換えれば、直列接続でなくなり、通常の接続関係に戻すことができる。
【００３５】
つぎに、動作について説明する。図１の各部間の電圧変化を時間との関係で示した線図が図２である。図２（ａ）に示されるように、熱電変換素子１２の起電力は、腕時計を室温下で装着したような場合であれば、上記したように０．６Ｖ以上のピーク起電力を得ることができるが、その後は温度差が徐々に小さくなって０．４Ｖ位で飽和状態となる。
【００３６】
このように、０．６Ｖ以上のピーク起電力が起動時に得られれば、発振回路１４を駆動してパルス信号を昇圧回路１６に供給できる。しかし、０．６Ｖ以下しか得られない場合は、発振回路１４が駆動できないため、起動できなくなる。
【００３７】
図１の場合において、起動時にオペレータがスイッチ２０を切り換えて熱電変換素子１２と蓄電器１８を直列に接続すると、一般的には蓄電器１８には、０．５Ｖ程度の電圧が残っている。これは、蓄電器１８の負荷回路としての時計ＩＣにＯ．７Ｖ程度のスレッショルド電圧をもつＦＥＴが使われている場合を想定すると、０．６Ｖ程度まで電源電圧が低下すると完全にオフして電流が流れなくなることから、０．５Ｖ程度の電圧が蓄電器１８に残っていると考えられる。
【００３８】
そこで、この蓄電器１８に残った電力を利用するため、スイッチ２０を切り換えて熱電変換素子１２と蓄電器１８とを直列に接続することにより、合計電圧の０．９Ｖ程度の電圧を発振回路１４等に供給することが可能となるため、確実に発振回路１４を駆動して発振を開始することができる。
【００３９】
この電圧で発振回路１４の発振が開始されると、その後も直列接続のままとする場合と、スイッチ２０を切り換えて元の接続状態に復帰させる場合とが考えられる。ここでは、図２（ｂ）および（ｃ）に示されるように、起動開始後にスイッチ２０を切り換えて直列接続を解消させた場合、蓄電器１８からの電圧が無くなったために一時的に電圧は低下するが、その後は昇圧回路１６の出力から安定した高い電圧が供給されていることがわかる。
【００４０】
このように、図１の実施の形態では、給電装置が熱電変換素子１２であっても正常な起動がなされた後は、昇圧回路１６で昇圧された電圧が発振回路１４に供給されるので、時計ＩＣ側に安定した電力が供給されて継続して駆動させることができる。
【００４１】
本発明に係る電子機器の基本的な構成および原理については、以上述べたものであり、以下ではこれを応用した回路構成例のバリエーションについて、特徴的な部分を中心に説明し、同一又は相当な構成および原理説明については省略するものとする。
【００４２】
（入力・出力とともに熱電変換素子と蓄電器とを直列接続した場合）
図３（ａ）では、固定的に熱電変換素子１２と蓄電器１８とを直列に接続した電子機器３０の場合である。この場合は、常に蓄電器１８の電圧が熱電変換素子１２の電圧に加算されるため、常に高い電圧の電力を発振回路１４や昇圧回路１６に供給し続けることが可能となり、起動時はもちろん、その後についても安定した電力を供給して継続した駆動を行うことができる。
【００４３】
なお、図３（ｂ）は、同図（ａ）の昇圧回路１６の一構成例を示したもので、２倍昇圧２段の構成である。同図（ｃ）に示されるタイミングで昇圧回路１６内の４個の切替スイッチＳ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４を切り換えることにより入力電圧を昇圧することができる。
【００４４】
（ボタン操作により機械的に熱電変換素子と蓄電器との接続状態を切り換えて直列接続する場合）
図４では、ボタン操作により機械的に熱電変換素子１２と蓄電器１８との接続状態を切り換える電子機器４０の場合である。新規な構成としては、起動機構としての操作ボタン４２を備えており、熱電変換素子１２から発振回路１４に至る途中に逆流防止用の整流素子４４が配置されている。
【００４５】
この図４の場合は、メカニカル接点による操作ボタン４２を切り換えることにより、上記と同様に熱電変換素子１２と蓄電器１８とを直列接続したり、元の接続状態に戻すことがユーザー側で容易に行うことができる。通常は整流素子４４により発振回路１４に起動電圧が供給されるが、起動できない場合、操作ボタン４２により畜電器１８の電圧を加算して起動する事ができる。
【００４６】
（２種類のＦＥＴにより熱電変換素子と蓄電器とを直列接続するか単独とするかを切り換え可能とした場合）
図５（ａ）では、２個のＦＥＴを用いて熱電変換素子と蓄電器とを直列接続するか否かを切り換える電子機器５０が示されている。２個のＦＥＴの内、Ｔｒ１はディプレッションタイプのトランジスタであり、Ｔｒ２はエンハンスメントタイプのトランジスタである。
【００４７】
このため、不図示の切替制御回路から各トランジスタのゲートに対して同時に電圧を印加するか否かを制御するだけでスイッチングを行うことができる。すなわち、図５（ｂ）に示されるように、一方がオンのときに他方がオフとなるように動作する。このため、Ｔｒ１がオンすると、直列接続となり、Ｔｒ２がオンすると単独の接続になる。なお、電源電圧が低くゲート電圧が不足した場合、Ｔｒ１はディプレッションタイプであるためオンするよう構成している。本実施例は、ゲート電圧を制御するだけで接続状態が切り換えられるため、自動制御を行うような場合に適している。
【００４８】
（昇圧回路の出力電圧に応じてトランジスタをスイッチングさせて接続状態を変更する場合−切替制御回路）
図６（ａ）では、昇圧回路１６の出力電圧に応じて２個のＰＭＯＳトランジスタＴｒ３、Ｔｒ４をスイッチングさせて接続状態を変更する電子機器６０が示されている。さらに、ここでは、２個のＰＭＯＳトランジスタをスイッチングさせる切替制御回路６２が設けられており、その内部構成は、基準電圧（ここでは、１．０Ｖ）を供給する基準電圧源６４、その基準電圧と昇圧回路１６の出力電圧とを比較するコンパレータ６６、およびコンパレータ６６のマイナス出力を入力するとプラスの電位を出力させるプラス昇圧回路（＋昇圧回路）６８で構成されている。
【００４９】
このため、図６（ｂ）に示されるように、昇圧出力が昇圧回路１６から出力されると、コンパレータ６６の出力がマイナスとなり、これがＰＭＯＳトランジスタＴｒ３のゲートに印加されてオンする。他方、コンパレータ６６のマイナス出力によりプラス昇圧回路６８が動作し、この出力がＰＭＯＳトランジスタＴｒ４のゲートに印加されるとＴｒ４はカットオフされる。
【００５０】
このように、初期はＴｒ４がオンして、直列接続となり、昇圧回路１６の出力が１Ｖに達するとＴｒ３がオンして単独の接続となり、接続状態が自動的に切り換えられる。
【００５１】
（昇圧回路の出力電圧に応じてトランジスタをスイッチングさせて接続状態を変更する場合−整流回路）
図７では、昇圧回路１６の出力電圧に応じて２個のＰＭＯＳトランジスタＴｒ５、Ｔｒ６をスイッチングさせて接続状態を変更する電子機器７０が示されている。さらに、ここでは、ＰＭＯＳトランジスタＴｒ５をスイッチングさせるための整流回路７２が設けられており、その内部は、ダイオードやコンデンサなどを組み合わせて構成されている。
【００５２】
このため、図７に示されるように、昇圧回路１６の動作が開始されて、マイナスの電圧が出力されると、これがＰＭＯＳトランジスタＴｒ６のゲートに印加されてオンする。また、発振回路１４において発振が開始されると、整流回路７２によりプラスの電圧が発生されてＰＭＯＳトランジスタＴｒ５のゲートに印加されるとＴｒ５がカットオフされる。
【００５３】
このため、Ｔｒ５がオンすると、直列接続となり、Ｔｒ６がオンすると単独の接続となる。この場合は発振回路１４が動作を始めるとＴｒ５が自動的のオフ制御される。
【００５４】
（２個のトランジスタの切り換えタイミングを遅らせて接続状態を変更する場合−カウンタ）
図８（ａ）では、２個のＰＭＯＳトランジスタＴｒ７、Ｔｒ８の切り換えタイミングをカウンタ８２により遅らせて、起動開始後の一定期間だけ直列接続を行うようにした電子機器８０が示されている。さらに、ここでは、発振回路１４から生成される発振信号をカウントするカウンタ８２と、カウンタ８２からのマイナス出力をプラスの出力とするプラス昇圧回路８４とを備えている。
【００５５】
このため、図８（ｂ）に示されるように、発振回路１４が駆動されて発振信号が出力されると、カウンタ８２がこれをカウントし、所定パルス数分のカウントが終了すると、カウンタ８２からマイナスの電圧が出力され、これがＰＭＯＳトランジスタＴｒ８のゲートに印加されてオンする。
【００５６】
また、カウンタ８２からマイナスの電圧が出力されるまでは、ＰＭＯＳトランジスタＴｒ７のゲートにマイナスのゲート電圧が印加されていてＰＭＯＳトランジスタＴｒ７がオンしているが、カウンタ８２からマイナスの電圧が出力されると、プラス昇圧回路８４によりプラスの電圧が出力されてＰＭＯＳトランジスタＴｒ７のゲートに印加されるためカットオフされる。
【００５７】
このため、起動開始時から一定期間（カウント時間）だけＴｒ７がオンして熱電変換素子１２と蓄電器１８とが直列接続されることになり、起動開始時から一定期間が過ぎるとＴｒ８がオンし、Ｔｒ７がオフするため単独の接続となる。この場合の切り換え制御は、カウンタ８２を用いて起動時における発振パルスを実際に所定数カウントする時間分だけ直列接続するようにしたため、発振回路１４を確実に駆動することができる。そして、これらの制御は比較的簡単な構成で実施することができる。
【００５８】
（２個のトランジスタの切り換えタイミングを遅らせて接続状態を変更する場合−クロック遅延回路）
図９では、２個のＰＭＯＳトランジスタＴｒ９、Ｔｒ１０の切り換えタイミングをクロック遅延回路９８により遅らせて、起動開始後の一定期間だけ直列接続を行うようにした電子機器９０が示されている。
【００５９】
さらに、ここでは、２個のＰＭＯＳトランジスタをスイッチングさせる切替制御回路９２が設けられており、その内部構成は、基準電圧（ここでは、１．０Ｖ）を供給する基準電圧源９４、その基準電圧と昇圧回路１６の出力電圧とを比較するコンパレータ９６、コンパレータ９６から出力されるクロックパルスの出力を一定時間遅延させるＣＲ遅延回路９８、およびＣＲ遅延回路９８からのマイナス出力を入力するとプラスの電位を出力するプラス昇圧回路（＋昇圧回路）１００で構成されている。
【００６０】
そして、図９に示されるように、昇圧出力が昇圧回路１６から出力されると、コンパレータ９６の出力がマイナスとなり、この出力がＣＲ遅延回路９８で一定時間遅延され、ＣＲ遅延回路９８から出力されるマイナス電圧がＰＭＯＳトランジスタＴｒ１０のゲートに印加されるとオンする。また、ＣＲ遅延回路９８から出力されるマイナス電圧は、プラス昇圧回路１００でプラスの電位となり、これがＰＭＯＳトランジスタＴｒ９のゲートに印加されるとカットオフされる。
【００６１】
このため、起動開始時から一定期間遅延した分だけＴｒ９がオンして熱電変換素子１２と蓄電器１８とが直列接続されることになり、起動開始時から一定期間を過ぎるとＴｒ１０がオンしてＴｒ９がオフするため、単独の接続となる。この場合の切り換え制御は、ＣＲ遅延回路９８を用いてコンパレータ９６の出力を遅延させた時間だけ直列接続するようにしたため、発振回路１４を確実に駆動させることにより起動することができる。そして、これらの制御は比較的簡単な構成で実施することができる。
【００６２】
（抵抗とトランジスタとを並列に接続してトランジスタをスイッチングさせて接続状態を変更する場合）
図１０（ａ）では、抵抗ＲとトランジスタＴｒ１１とを並列に接続してＴｒ１１をスイッチングさせて熱電変換素子１２と蓄電器１８とを直列接続するか単独接続するかの切り換えを行う電子機器１１０が示されている。ここで、図１０（ａ）に示される発振回路１４に供給される電流値が約２μＡであって、抵抗Ｒの抵抗値がＲ＝１０ＫΩとすると、抵抗Ｒによる電圧ロスは、２０ｍＶ程度であって、ほとんど問題にならない。
【００６３】
また、熱電変換素子１２の電気抵抗は、１ＫΩ程度に設定しており、トランジスタＴｒ１１がオンしたときに熱電変換素子１２と抵抗Ｒとが接続されている場合の抵抗Ｒによるロスは、約１０％となり、これは許容できる範囲である。
【００６４】
このため、図１０（ｂ）の起動時には、Ｔｒ１１を不図示の切替制御回路によりオフさせて、熱電変換素子１２と蓄電器１８とが直列接続して、発振回路１４などに供給される電圧を持ち上げることができるため、確実に起動させることができる。また、起動後は、昇圧回路１６からの昇圧電力が発振回路１４にも供給されるため、直列接続を単独接続に切り換えても、支障なく電子機器１１０を駆動し続けることができる。
【００６５】
（蓄電器の電圧を溜めるコンデンサと熱電変換素子との合成出力電圧を用いて起動させる場合）
図１１では、蓄電器１８の電圧を溜めるコンデンサ１２２と熱電変換素子１２との合成出力電圧を用いて起動させる電子機器１２０が示されている。ここでは、蓄電器１８の電圧を溜めるコンデンサ１２２、コンデンサ１２２に溜まった電圧を熱電変換素子１２の出力に合成するか否かを切り換える切替スイッチ１２４、蓄電器１８やコンデンサ１２などから供給される電力の逆流を防止する整流素子１２６を具備している。
【００６６】
このため、起動時には、切替スイッチ１２４を紙面下方に下げることにより、蓄電器１８からの電圧を溜まっているコンデンサ１２２が熱電変換素子１２と接続され、それらの出力電圧が合成されて、発振回路１４や昇圧回路１６に供給されることから、確実に起動することができる。
【００６７】
（蓄電器の電圧をコンデンサに溜めて熱電変換素子との合成出力電圧で起動させる場合）
図１２では、蓄電器１８の電圧をコンデンサ１３２、１３６に溜めて熱電変換素子との合成出力電圧で起動させる電子機器１３０が示されている。ここでは、蓄電器１８の電圧を溜めるコンデンサ１３２、１３６、熱電変換素子１２とコンデンサ１３２、１３６とを接続して出力電圧を合成する切替スイッチ１３４、蓄電器１８と直列に接続された抵抗ＲとトランジスタＴｒ１２との並列接続回路が設けられている。
【００６８】
このため、図１２（ｂ）に示されるように、起動時にはトランジスタＴｒ１２をオフさせておいて、コンデンサ１３２および１３６に電圧を溜めておき、起動時には、切替スイッチ１３４を紙面下方に下げることにより、電圧の溜まっているコンデンサ１３２および１３６が熱電変換素子１２と接続されて、それらの出力電圧が合成され、発振回路１４や昇圧回路１６に供給されることから、高い電圧で確実に起動することができるとともに、その立ち上がりを早くすることができる。畜電器１８の電圧が低い場合、始め抵抗Ｒを通して充電が行われ、畜電器１８の電圧が適切な値にまで上昇してからトランジスタＴｒ１２をオンして、充電効率を高める。
【００６９】
【発明の効果】
以上説明したとおり、請求項１に記載の発明によれば、発振回路の最低駆動電圧を上回る電力供給行うことが可能となり、確実に起動することができるとともに、小型で信頼性の高い給電手段を得ることができる。
【００７０】
また、請求項２に記載の発明によれば、給電手段を熱電変換素子としても、起動時における供給電力不足の心配が無くなり、確実に起動させることができる。
【００７１】
また、請求項３に記載の発明によれば、必要に応じて給電手段からの供給電力の不足分を効果的に補うことができる。
【００７２】
また、請求項４に記載の発明によれば、ユーザー側で適宜切り換え操作を行うことができる。
【００７３】
また、請求項５および６に記載の発明によれば、電気的な自動切り換え制御等に用いることができる。
【００７４】
また、請求項７に記載の発明によれば、簡易な制御により確実に起動させることができる。
【００７５】
また、請求項８に記載の発明によれば、状況に応じた切り換え制御を行って、確実に起動させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施の形態に係る電子機器の回路構成を示す図である。
【図２】図１の各部間の電圧変化を時間との関係で示す線図である。
【図３】固定的に熱電変換素子と蓄電器とを直列に接続した電子機器の回路構成を示す図である。
【図４】ボタン操作で機械的に熱電変換素子と蓄電器との接続状態を切り換える電子機器の回路構成を示す図である。
【図５】２個のＦＥＴを用いて熱電変換素子と蓄電器とを直列接続するか否かを切り換える電子機器の回路構成を示す図である。
【図６】昇圧回路の出力電圧に応じて２個のＰＭＯＳトランジスタをスイッチングさせて接続状態を変更する電子機器の回路構成を示す図である。
【図７】昇圧回路の出力電圧に応じて２個のＰＭＯＳトランジスタをスイッチングさせて接続状態を変更する電子機器の回路構成を示す図である。
【図８】２個のＰＭＯＳトランジスタの切り換えタイミングをカウンタにより遅らせて起動開始後の一定期間だけ直列接続を行うようにした電子機器の回路構成を示す図である。
【図９】２個のＰＭＯＳトランジスタの切り換えタイミングをクロック遅延回路により遅らせて起動開始後の一定期間だけ直列接続するようにした電子機器の回路構成を示す図である。
【図１０】抵抗とトランジスタとを並列に接続してトランジスタをスイッチングさせて熱電変換素子と蓄電器とを直列接続するか否かを切り換える電子機器の回路構成を示す図である。
【図１１】蓄電器の電圧を溜めるコンデンサと熱電変換素子との合成出力電圧を用いて起動させる電子機器の回路構成を示す図である。
【図１２】蓄電器の電圧をコンデンサに溜めて熱電変換素子との合成出力電圧で起動させる電子機器の回路構成を示す図である。
【図１３】従来における電子機器の回路構成を示す図である。
【符号の説明】
１０電子機器
１２熱電変換素子
１４発振回路
１６昇圧回路
１７整流素子
１８蓄電器
２０スイッチ

Claims

時間により電圧が変動する電力を供給する給電手段と、前記給電手段からの供給電力に基づいてパルス信号を生成する発振回路と、前記発振回路のパルス信号により駆動され、前記給電手段から供給される電力を昇圧する昇圧回路と、前記昇圧回路で昇圧された電力を蓄電する蓄電手段とを有する電子機器であって、
少なくとも前記給電手段から前記発振回路および前記昇圧回路に対して電力を供給する起動時において、前記蓄電手段と前記給電手段とを直列に接続して電力を供給することを特徴とする電子機器。
前記給電手段は、温度差を利用して発生した電力を供給する熱電変換素子であることを特徴とする請求項１に記載の電子機器。
前記蓄電手段と前記給電手段とを直列に接続するか否かを切り換える切替手段と、該切替手段を制御する切替制御手段と、をさらに備えていることを特徴とする請求項１又は２に記載の電子機器。
前記蓄電手段と前記給電手段とを直列に接続するか否かを切り換える切替手段とを備え、前記切替手段は機械的なスイッチであることを特徴とする請求項１に記載の電子機器。
前記切替手段は、並列に接続された少なくとも２つのＭＯＳトランジスタをオン／オフさせて切り換えを行うものであることを特徴とする請求項３に記載の電子機器。
前記切替手段は、抵抗とＭＯＳトランジスタとを並列に接続し、該ＭＯＳトランジスタをオン／オフさせて切り換えを行うものであることを特徴とする請求項３に記載の電子機器。
前記切替制御手段は、前記起動時から一定時間経過後に直列の接続状態から元の接続状態に戻すように制御することを特徴とする請求項３〜６のいずれか一つに記載の電子機器。
前記切替制御手段は、少なくとも前記昇圧回路の起動後の出力電圧に基づいてＭＯＳトランジスタを切り換えるように制御することを特徴とする請求項５に記載の電子機器。