(57)【要約】  電磁誘導によって蛍光ランプから電力を取得して駆動する電気機器において、取得可能な最大電力を推定し、推定された最大電力に応じて動作を制御することが可能な電気機器を提供しなければならない。  線通信部Ａ７は定期的に無線通信を行っており、取得電力推定部は、整流部Ａ３の出力電圧を一定時間測定する。その後、測定した出力電圧の最大値と平均値を用いて、電力取得部Ａ２が取得可能な電力を推定する。
2009063923.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
蛍光ランプから電力を取得する電源部によって供給される電力で駆動する無線電気機器において、
該電源部が、
磁性体とコイルとから構成され、該蛍光ランプの内部を流れる交流電流が発生する磁界から電磁誘導によって電力を取得する電力取得部と、
該電力取得部が出力する交流電圧を整流する整流部と、
消費電力が可変である可変負荷部と、
該可変負荷部の消費電力の制御を行う負荷制御部と、
該整流部が出力する直流電圧を測定する電圧測定部と、
該蛍光ランプから取得可能な最大電力を推定する最大電力推定部と、
を有し、
該負荷制御部が、該可変負荷部に対して異なる複数の消費電力を設定し、
該電圧測定部が、該直流電圧を測定し、
該取得最大電力推定部が該電圧測定部によって、測定された該直流電圧を基に、該電力取得部から取得可能な最大電力を推定し、
推定された該最大電力に基づいて該電気機器の動作制御を行う動作制御機能を有していること、
を特徴とする電気機器。 
【請求項２】
前記負荷制御部は、消費電力の変更を少なくとも２回以上行い、
前記電圧測定部は、前記直流電圧を一定時間監視して、消費電力の変化に伴う前記直流電圧の変動を測定すること、
を特徴とする請求項１に記載の電気機器。
【請求項３】
前記最大電力推定部が、
前記電圧測定部の測定結果を元に、前記電力取得部を構成する前記磁性体の比透磁率と損失係数を既知として、前記電力取得部が取得可能な前記最大電力を推定すること、
を特徴とする請求項１に記載の電気機器。
【請求項４】
前記最大電力推定部は、前記電圧測定部によって測定された前記直流電圧の最大値と平均値とから、前記電力取得部が取得可能な最大電力を推定すること、
を特徴とする請求項３に記載の電気機器。
【請求項５】
前記最大電力推定部は、
前記電圧測定部によって測定された前記直流電圧の最大値と最小値とから、前記電力取得部が取得可能な前記最大電力を推定すること、
を特徴とする請求項３に記載の無線電気機器。
【請求項６】
前記最大電力推定部は、
前記電圧測定部によって測定された前記直流電圧の最大値と最小値、平均値とから、前記電力取得部が取得可能な前記最大電力を推定すること、
を特徴とする請求項２に記載の電気機器。
【請求項７】
前記負荷制御部は、消費電力の変更を少なくとも２回以上行い、
前記電圧測定部が、消費電力が異なる各々の場合に、前記直流電圧を測定し、
前記最大電力推定部が、
前記電圧測定部の測定結果を元に、前記電力取得部を構成する前記磁性体の比透磁率と損失係数を既知として、前記電力取得部が取得可能な前記最大電力を推定すること、
を特徴とする請求項１に記載の電気機器。
【請求項８】
前記負荷制御部は、消費電力の変更を少なくとも３回以上行い、
前記電圧測定部が、消費電力が異なる各々の場合に、前記直流電圧を測定し、
前記最大電力推定部が、
前記電圧測定部の測定結果を元に、前記電力取得部が取得可能な前記最大電力を推定すること、
を特徴とする請求項１に記載の電気機器。
【請求項９】
前記最大電力推定部は、
前記電圧測定部での測定結果が規定の値以上である場合には、前記負荷制御に対して消費電力を増加するように通知し、
通知を受けた前記負荷制御部は、
前記最大電力推定部からの通知をいけた場合に前記可変負荷部の消費電力を増加させ、
該測定結果が規定の値未満である場合には、
前記最大電力推定部は、前記負荷制御が設定した消費電力から、前記電力取得部が取得可能な前記最大電力を推定すること、
を特徴とする請求項１に記載の電気機器。
【請求項１０】
前記電源部が、
前記整流部から供給される電力を蓄電する蓄電部を有すること、
を特徴とする請求項１から請求項９に記載のいずれかの電気機器。
【請求項１１】
前記動作制御機能が、
前記電圧測定部によって測定された前記直流電圧が既定の値以上である場合には、前記電気機器は通信を行い、
該既定の値未満である場合には通信を行わないように前記電気機器の動作を制御すること、
を特徴とする請求項１から請求項１０に記載のいずれかの電気機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気機器に関し、特に蛍光灯から電磁誘導によって電力を取得し駆動する電気機器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
照明装置から電力を取得する方法として、非特許文献１のように蛍光ランプから発生する磁界を利用して電力を取得する方法がある。【０００３】
この蛍光ランプから電力を取得する電源装置の機能ブロックは図１に示すように、電力取得部z００１と整流部z００２と電圧変換部z００３とからなる。なお、電圧変換部z００３はなくてもよい。電力取得部z００１は磁性体z００４とコイルz００５とからなり、蛍光ランプに取り付けることで蛍光ランプに流れる管電流から発生する磁界を電磁誘導により電力を取得する。そして整流部z００２は電力取得部z００１から出力された交流電圧を直流電圧に変換する。その後電圧変換部z００３は整流部z００２から出力された直流電圧を所望の電圧へと変換する。そして電圧変換部z００３で変換された直流電流、直流電圧は電圧変換部z００３に接続された外部機器に供給される。【０００４】
接続される外部機器の一例としては、各種センサー等で取得した情報を無線ＬＡＮやＢｌｕｅｔｏｏｔｈやＲＦＩＤ等の無線通信によって伝達する無線機器が考えられる。【０００５】
蛍光ランプから取得可能な電力は、蛍光ランプ内部を流れる管電流の電流振幅と周波数に依存し、電流振幅と周波数とは照明装置のモデルや製造メーカによって異なる。そこで、蛍光ランプから取得可能な電力が最低となる電流振幅と周波数を想定して無線機器の消費電力設計を行う。【０００６】
ここで、受信コイル、整流回路を通してレギュレータから出力電圧ＶＣＣの電源が内部のＣＰＵ等の制御手段等に供給されるが、レギュレータの出力に、ＣＰＵの動作時と同等又はそれ以上の電力を消費する負荷回路を接続し、電圧検出器は電源電圧ＶＣＣを監視して行うＣＰＵのリセット状態の解除を、負荷回路が動作状態で電力消費している時の電源電圧ＶＣＣが基準電圧ＶＡ以上になってＣＰＵ動作時の電力消費に対して安定的に電力供給できる様になった時点で行い、負荷回路の動作も停止させることで、動作の安定性、記憶されるデータの信頼性を向上させた非接触ＩＣカードを提供する技術が提案されている（例えば、特許文献１参照）。【０００７】
また一方で、バッテリ等の蓄電素子に蓄積された電力量を推定し、推定された電力量に応じて機器の動作を制御する方式は一般的に知られている。このような方式では、蓄電素子の両端の電圧を測定し、その測定結果から蓄電素子から利用可能な電力量を推定している。
【特許文献１】特開平８−３０７５２号公報
【非特許文献１】松田、石井、" 蛍光灯から電力を取得する"照明タグ"と屋内位置管理システムＳｍａｒｔＬｏｃａｔｏｒの紹介"、Ｏｈｍ、２００６年６月号、オーム社、２００６／６／５
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明が解決しようとする第一の課題は、電力取得部が取得可能な電力が照明装置ごとに異なり、取得可能な最大電力を事前に推定することができないことである。
また、本発明が解決しようとする第二の課題は、整流部の後段にバッテリ等の蓄電素子を設け、関連技術で開示されているように、蓄電素子の両端の電圧を測定していたとしても、蓄電素子に蓄積された電力量を推定することはできるが、電力取得部から取得可能な最大電力を推定することができないことである。【０００９】
その理由は、電力取得部が取り付けられる蛍光ランプの内部を流れる管電流の電流振幅、周波数が不明であるためである。【００１０】
本発明の目的は、電磁誘導によって蛍光ランプから電力を取得して駆動する電気機器において、取得可能な最大電力を推定し、推定された最大電力に応じて動作を制御することが可能な電気機器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
かかる目的を達成するために、本発明は、以下の特徴を有することとする。【００１２】
本発明の電気機器は、蛍光ランプから電力を取得する電源部によって供給される電力で駆動する電気機器において、
該電源部が、
磁性体とコイルとから構成され、該蛍光ランプの内部を流れる交流電流が発生する磁界から電磁誘導によって電力を取得する電力取得部と、
該電力取得部が出力する交流電圧を整流する整流部と、
消費電力が可変である可変負荷部と、
該可変負荷部の消費電力の制御を行う負荷制御部と、
該整流部が出力する直流電圧を測定する電圧測定部と、
該蛍光ランプから取得可能な最大電力を推定する取得電力推定部と、
を有し、 
該負荷制御部が、該可変負荷部に対して異なる複数の消費電力を設定し、
該電圧測定部が、該直流電圧を複数回測定し、
該最大電力測定部が該電圧測定部によって、測定された該直流電圧を基に、該電力取得部から取得可能な最大電力を推定し、
推定された該最大電力に基づいて該電気機器の動作制御を行う動作制御機能を有していること、
を特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、照明装置ごとに異なる取得可能な最大電力に合わせて無線機器の動作を最適化できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
次に、本発明の第一の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
図２は、本発明の第一の実施の形態における無線機器Ａ１を示す図である。【００１５】
無線機器Ａ１は、電力取得部Ａ２、整流部Ａ３、電圧変換部Ａ４、取得電力推定部Ａ５、通信間隔制御部Ａ６、無線通信部Ａ７によって構成されている。電力取得部Ａ２は、蛍光ランプに取り付けられ、電磁誘導の原理で電力を取得し交流電圧を出力する。整流部Ａ３は電力取得部Ａ２が出力する交流電圧を直流電圧に整流し、電圧変換部Ａ５は整流部Ａ３が出力する直流電圧を所望の電圧に変換して、取得電力推定部Ａ５、通信間隔制御部Ａ６、無線通信部Ａ７に供給する。【００１６】
取得電力推定部Ａ５は、整流部Ａ３の出力電圧を測定することで電力取得部Ａ２が取得可能な電力を推測し、取得可能な電力に応じて、無線通信部Ａ７が行う無線通信の通信間隔を決定し、通信間隔制御部Ａ６に決定した通信間隔を通知する。通信間隔制御部Ａ６は取得電力推定部Ａ５から通知された通信間隔で無線通信部Ａ７が無線通信を行うように無線通信部Ａ７を制御する。無線通信部Ａ７は通信間隔制御部Ａ６から指示される通信間隔に従って、無線通信を実施する。【００１７】
図３は、本実施の形態における取得電力推定部Ａ５の機能ブロックを示す図である。
取得電力推定部Ａ５は、制御部ＢＢ１、電圧測定部ＢＢ４から構成される。【００１８】
電圧測定部ＢＢ４は、整流部Ａ３が出力する直流電圧を測定し、制御部ＢＢ１が電力取得部Ａ２から取得可能な電力を推定するための処理を行っている際、整流部Ａ３から出力される電圧の測定結果を制御部ＢＢ１に通知する。【００１９】
図４は、本実施の形態における制御部ＢＢ１の処理フローを示す図面である。
まず、制御部ＢＢ１は電圧測定部ＢＢ４からの測定結果を既定された時間だけ蓄積する（ステップＣＣ１）。その後、測定された電圧の最大値と平均値を算出する（ステップＣＣ２）。続いて、通信間隔制御部Ａ６から無線通信部Ａ７のデータを送信時の消費電流と送信時間、待機時の消費電流と送信時間を読み出す（ステップＣＣ３）。ステップＣＣ４では、ステップＣＣ２で算出した電圧の最大値と平均値、ステップＣＣ３で取得した送信時の消費電流、待機時の消費電流の情報を利用して電力取得部Ａ２で取得可能な電力を算出し、処理を終了する。【００２０】
以下、ステップＣＣ３で実行される取得可能な電力の算出方法について説明する。式１は、電力取得部Ａ２から取得可能な電力Ｗの理論式である。【００２１】
【数１】
2009063923.tif 000003
【００２２】
Ｗは取得電力を示し、Ｖ2は電圧測定部Ｅ４によって測定される電圧である。Ｚは負荷を示し、本実施の形態ではステップＣＣ２で取得した送信時の消費電流と送信時間、待機時の消費電流と送信時間から算出される。【００２３】
図５は、無線通信部Ａ７が消費する電流の時間変化を示す図である。
電圧測定部Ｅ４によって測定された電圧の最大値は、無線通信部Ａ７が待機時で待機時電流Ｉ１を消費している場合に測定される。従って、待機時電流Ｉ１を無線通信部Ａ７の駆動電圧で除算することにより、無線通信部Ａ７が待機時の場合の負荷Ｚを算出することができ、電圧測定部Ｅ４によって測定された電圧の最大値がＶ2となる。【００２４】
また、無線通信部Ａ７の平均消費電流は、【００２５】
【数２】
2009063923.tif 000004
となる。【００２６】
従って、この平均消費電流を無線通信部Ａ７の駆動電圧で除算することにより、無線通信部Ａ７の平均負荷Ｚを算出することができ、このときのＶ2が電圧測定部Ｅ４によって測定された電圧の平均値となる。【００２７】
Ｎ2は電力取得部Ａ２を構成するコイルの巻き数である。【００２８】
【数３】
2009063923.tif 000005
は磁性体の損失係数を示し、Ｉ1は蛍光ランプを流れる管電流の電流振幅、Ｆは周波数を示す。Ａは、磁性体の比透磁利率μr、真空の透磁率μ0、磁性体のサイズＷ、Ａ、Ｂによって決定されるパラメータである。【００２９】
図６は磁性体のサイズを示すパラメータであるＷ、Ａ、Ｂの関係を示す図である。
Ｗは磁性体Ｈ１の幅、Ａは内径、Ｂは外径を表す【００３０】
本実施の形態では、磁性体の比透磁率μr、真空の透磁率μ0、【００３１】
損失係数【００３２】
【数４】
2009063923.tif 000006
、
コイルの巻き数Ｎ2、磁性体のサイズＷ、Ａ、Ｂを既知であり、未知数は蛍光ランプを流れる管電流の電流振幅Ｉ1、周波数Ｆの二つである。【００３３】
従って、ステップＣＣ２で算出した測定結果の電圧の最大値およびその際の負荷、電圧の平均値と平均負荷を用いれば未知数である電流振幅Ｉ1、周波数Ｆを算出することができるため、取得電力Ｗを負荷Zの関数として表すことができる。その後、Ｗの最大値を算出することで、電力取得部Ａ２が取得可能な電力を推定することができる。【００３４】
（第一の変形例）
本実施の形態では、電力取得部Ａ２が取得可能な電力を推定するために電圧測定部ＢＢ４が測定した電圧の測定結果の最大値と平均値を利用したが、最大値と最小値とを利用する方法も考えられる。【００３５】
図７は、本変形例における制御部ＢＢ１での処理フローを示す図である。
ステップＣＣ１、ステップＣＣ３からＣＣ４の処理は本実施の形態と同一であるため詳細な処理の説明は省略する。ステップＫ２では、測定された電圧の最大値と最小値を算出する。【００３６】
電圧の最小値は無線通信部Ａ７が送信時で送信時時電流Ｉ２を消費している場合である。従って、待機時電流Ｉ２を無線通信部Ａ７の駆動電圧で除算することにより、無線通信部Ａ７が待機時の場合の負荷Ｚを算出することができ、このときのＶ2が電圧測定部Ｅ４によって測定された電圧の最小値となる。【００３７】
本変形例では、ステップＣＣ２で算出した測定結果の電圧の最大値およびその際の負荷、電圧の最小値とその際の負荷を用いれば未知数である電流振幅Ｉ1、周波数Ｆを算出することができるため、取得電力Ｗを負荷Ｚの関数として表すことができる。その後、Ｗの最大値を算出することで、電力取得部Ａ２が取得可能な電力を推定することができる。【００３８】
（第二の変形例）
本実施の形態および第一の変形例では、磁性体の比透磁率μr、真空の透磁率μ0、【００３９】
損失係数【００４０】
【数５】
2009063923.tif 000007
、コイルの巻き数N2、磁性体のサイズＷ、Ａ、Ｂを既知であり、未知数は蛍光ランプを流れる管電流の電流振幅Ｉ1、周波数Ｆの二つであるとし、二つの測定結果を用いて、電力取得部Ａ２が取得可能な電力を推定したが、【００４１】
磁性体の損失係数【００４２】
【数６】
2009063923.tif 000008
と、【００４３】
パラメータ【００４４】
【数７】
2009063923.tif 000009
、管電流の電流振幅Ｉ1の３つを未知数として通信間隔を決定することも可能である。図８は本変形例における制御部ＢＢ１の処理フローを示す図である。【００４５】
ステップＣＣ１、ステップＣＣ３からＣＣ４の処理は本実施の形態と同一であるため詳細な処理の説明は省略する。ステップＬ２では、測定された電圧の最大値と最小値、平均値を算出する。【００４６】
また、本変形例はステップＣＣ４において、ステップＬ２において算出された電圧の最大値と最小値、平均値とその際の負荷を式１に代入することで、【００４７】
未知数である磁性体の損失係数【００４８】
【数８】
2009063923.tif 000010
と、【００４９】
パラメータ【００５０】
【数９】
2009063923.tif 000011
、管電流の電流振幅Ｉ1を算出し、電力取得部Ａ２の取得可能な電力を推測する。【００５１】
次に、本発明の第二の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
図９は、取得電力推定部Ａ５の機能ブロックを示す図である。取得電力推定部Ａ５は、制御部Ｂ１、通信間隔テーブルＢ２、通知部Ｂ３、電圧測定部Ｂ４から構成される。制御部Ｂ１は取得電力推定部Ａ５の動作全体の制御を行う。通信間隔テーブルＢ２には、通信間隔のリストが格納されている。【００５２】
図１０は、通信間隔テーブルＢ２に格納されている通信間隔の概要を示す図である。
通信間隔は間隔が長い順に格納されていて、格納アドレスＣ１を指定することで制御部Ｂ１は通信間隔を通信間隔テーブルＢ２から取得する。【００５３】
電圧測定部Ｂ４は、整流部Ａ３が出力する直流電圧を測定する。制御部Ｂ１が電力取得部Ａ２から取得可能な電力を推定するための処理を行っている際、整流部Ａ３から出力される電圧があらかじめ定められた電圧以下になった場合には制御部Ｂ１に信号を送信する。通知部Ｂ３は制御部Ｂ１から通知された通信間隔を通信間隔制御部Ａ６に通知する。【００５４】
図１１は、制御部Ｂ１が取得可能な電力を推定する際の処理フローを示す図である。
まず、通信間隔テーブルＢ２から通信間隔を最初に読み出すため格納アドレスを決定する（ステップＤ１）。本実施の形態ではアドレスは"００００"とする。その後、通信間隔テーブルＢ２から通信間隔を読み出す（ステップＤ２９。続いて、読み出した通信間隔を通知部Ｂ３に渡し、通信間隔制御部Ａ６への通知を指示する（ステップＤ３）。その後、電圧測定部Ｂ４からの通知を一定時間待つ（ステップＤ４）。電圧測定部Ｂ４からの通知が無い場合、通信間隔を読み出すための格納アドレスを一つ進める（ステップＤ５）。本実施の形態ではアドレスを１だけインクリメントする。その後、ステップＤ２からの処理を繰り返す。【００５５】
電圧測定部Ｂ４からの通知があった場合、通知間隔を読み出すための格納アドレスを一つ戻す（ステップＤ６）。本実施の形態では、アドレスを１だけデクリメントする。通信間隔テーブルＢ２から通信間隔を読み出す（ステップＤ７）。最後に、読み出した通信間隔から平均消費電力を算出し、算出した平均消費電力を電力取得部Ａ２が取得可能な最大電力として処理を終了する（ステップＤ８）。【００５６】
以下、ステップＤ８における平均消費電力の算出方法について図５を用いて説明する。第一の実施の形態において説明したように、無線通信部Ａ７の平均消費電流は、【００５７】
【数１０】
2009063923.tif 000012
となる。【００５８】
従って、この平均消費電流を無線通信部Ａ７の駆動電圧を乗算することによって、無線通信部Ａ７の平均消費電力を算出することができる。【００５９】
ステップＤ８では、この関係を用いて算出された平均消費電力を電力取得部Ａ２が取得可能な最大電力と推定する。【００６０】
（変形例）
本実施の形態では、電圧測定部Ｂ４は整流部Ａ３から出力される電圧があらかじめ定められた電圧以下になった場合に制御部Ｂ１に信号を送信するとしたが、測定された電圧を制御部Ｂ１に通知してもよい。【００６１】
図１２は、本変形例における制御部Ｂ１が通信間隔を決定する際の処理フローを示す図である。
ステップＤ１からＤ３、ステップＤ５からＤ８までの処理の詳細は第一の実施の形態と同一であるため、詳細な説明は省略する。【００６２】
本処理フローではステップＤＤ１において、電圧測定部Ｂ４から通知された電圧が既定の値以下であるかの判断を行い、既定の値以下で無い場合はステップＤ５に処理を移行し、既定の値以下である場合にはステップＤ６に移行する。【００６３】
次に本発明の第三の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
本発明の第二の実施の形態では、既定の通信間隔を変更しながら取得可能な電力推測する方法について説明したが、整流部Ａ３が出力する電圧の測定を複数回行うことで、理論計算により電力取得部Ａ２が取得可能な電力を算出する方法も考えられる。【００６４】
図１３は、本発明の実施の形態における取得電力推定部Ａ５の機能ブロックを示す図である。取得電力推定部Ａ５は、制御部Ｅ１、通信間隔テーブルＥ２、通知部Ｂ３、電圧測定部Ｅ４から構成される。制御部Ｅ１は取得電力推定部Ａ５の動作全体の制御を行う。通信間隔テーブルＥ２には、通信間隔のリストが格納されている。【００６５】
図１４は、本発明の実施の形態における通信間隔テーブルＥ２を示す図である。
通信間隔テーブルＥ２には一つの格納アドレスＦ１に対して、送信間隔Ｆ２が格納されている。また、各々の送信間隔が設定された際に電圧測定部Ｅ４が測定した直流電圧の値が送信間隔に関連付けられて格納される。【００６６】
電圧測定部Ｅ４は、電力取得部Ａ２が出力する電圧を測定する。また、制御部Ｅ１が取得可能な電力を推測するための処理を行っている際、整流部Ａ３から出力される電圧を制御部Ｅ１に通知する。【００６７】
図１５は、本発明の第三の実施の形態における制御部Ｅ１の処理フローを示す図である。
まず、通信間隔テーブルＥ２から通信間隔を最初に読み出すため格納アドレスを決定し（ステップＧ１）、通信間隔テーブルＥ２から通信間隔を読み出す（ステップＧ２）。続いて、読み出した通信間隔を通知部Ｂ３に渡し、通信間隔制御部Ａ６への通知を指示する（ステップＧ３）。その後、電圧測定部Ｅ４から通知される測定された電圧の値を通信間隔テーブルＥ２の対応する領域に記録する（ステップＧ４）。その後、測定回数カウンターを１だけインクリメントし（ステップＧ５）、測定回数カウンターの値が２であるかどうか判断し、２でない場合には通信間隔を読み出すための格納アドレスを一つ進める（ステップＧ６）。【００６８】
測定回数カウンターの値が２である場合、通信間隔テーブルＥ２に記録されている通信間隔と測定結果から電力取得部Ａ２が取得可能な電力を算出して処理を終了する（ステップＧ７）。【００６９】
ステップＧ３およびＧ４では、ある通信間隔を設定したときすなわち負荷Zをある特定の値に設定したときに整流部Ａ３が出力する電圧Ｖ2を測定しており、測定は２回実行されている。この二つの測定結果を用いることで、取得可能な電力を推定することが可能である。なお、取得可能な電力の推定方法は第一の実施の形態で説明した方法と同一であり、詳細な説明は省略する。【００７０】
（変形例）
本実施の形態では、磁性体の比透磁率μrと【００７１】
損失係数【００７２】
【数１１】
2009063923.tif 000013
、
真空の透磁率μ0、コイルの巻き数Ｎ2、磁性体のサイズＷ、Ａ、Ｂを既知であり、未知数は蛍光ランプを流れる管電流の電流振幅Ｉ1、周波数Ｆの二つであるとして、２回の測定結果を用いて取得可能な電力を算出し、通信間隔を決定するとしたが、【００７３】
磁性体の損失係数【００７４】
【数１２】
2009063923.tif 000014
と、パラメータ【００７５】
【数１３】
2009063923.tif 000015
、管電流の電流振幅Ｉ1の３つを未知数として通信間隔を決定することも可能である。【００７６】
図１６は、本発明の第三の実施の形態の変形例における制御部Ｅ１の処理フローを示す図である。
ステップＧ１からＧ５での処理の詳細に関しては、本実施の形態の場合の処理と同一であるため、説明は省略する。【００７７】
本変形例では、ステップＪ１において、測定回数カウンターの値が３であるかどうか判断し、３でない場合には通信間隔を読み出すための格納アドレスを一つ進める。３であった場合、ステップＧ７に移行する。【００７８】
また、本変形例はステップＧ７において、３回の測定結果と式１を用いて、未知数である  【００７９】
磁性体の損失係数【００８０】
【数１４】
2009063923.tif 000016
と、パラメータ【００８１】
【数１５】
2009063923.tif 000017
、管電流の電流振幅Ｉ1を算出すし、電力取得部Ａ２の取得可能な電力を推測する。推測の方法は第二の実施の形態と同一であり、説明を省略する。【００８２】
次に本発明の第四の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
第一から第三の実施の形態においては、取得可能な電力を推定して、通信間隔を決定する方法について説明したが、無線での通信が可能な電力が蓄積されていることを確認して、無線での通信を行う方法も考えられる。【００８３】
図１７は、本発明の第四の実施の形態における無線機器Ａ１を示す図である。
無線機器Ａ１は、電力取得部Ａ２、整流部Ａ３、蓄電部ＡＡＡ１、電圧変換部Ａ４、動作判定部ＡＡＡ２、通信開始制御部ＡＡＡ３、無線通信部Ａ７によって構成されている。電力取得部Ａ２は、蛍光ランプに取り付けられ、電磁誘導の原理で電力を取得し交流電圧を出力する。整流部Ａ３は電力取得部Ａ２が出力する交流電圧を直流電圧に整流し、蓄電部ＡＡＡ１は整流部Ａ３から供給される電力を蓄電する。電圧変換部Ａ５は整流部Ａ３が出力する直流電圧を所望の電圧に変換して、蓄電量推定部ＡＡＡ２、通信開始制御部ＡＡＡ３、無線通信部Ａ７に供給する。【００８４】
動作判定部ＡＡＡ２は、蓄電部ＡＡＡ１両端の電圧を測定することで無線通信が可能かどうかを判定し、無線通信が可能であると判定した場合には、通信開始制御部ＡＡＡ３に対して無線通信の開始を指示する。通信開始制御部ＡＡＡ３は動作判定部ＡＡＡ２からの指示を受けると無線通信部Ａ７が無線通信を行うように無線通信部Ａ７を制御する。【００８５】
図１８は、本発明の実施の形態における動作判定部ＡＡ２の機能ブロックを示す図である。動作判定部ＡＡ２は、制御部ＡＢ１、通知部ＡＢ２、電圧測定部ＡＢ３から構成される。制御部ＡＢ１は動作判定部ＡＡＡ２の動作全体の制御を行う。【００８６】
電圧測定部ＡＢ３は、制御部ＡＢ１が無線通信が可能かどうかを判定するための処理を行っている際、蓄電部ＡＡＡ１両端の電圧を測定する。【００８７】
図１９は、本発明の第四の実施の形態における制御部ＡＢ１の処理フローを示す図である。
まず、制御部ＡＢ１は電圧測定部ＡＢ３からの測定結果を取得する（ステップＡＣ１）。その後、測定された電圧が閾値を超えたかどうかを判断する（ステップＡＣ２）。ステップＡＣ２で測定された電圧が閾値を超えていないと判断した場合はステップＡＣ１に戻る。ステップＡＣ２で測定された電圧が閾値を超えたと判断した場合は、通知部ＡＢ２に対して無線通信開始通知の発行を指示し（ステップＡＣ３）、処理を終了する。【００８８】
図２０は、蓄電部ＡＡＡ１両端の電圧の時間変化を示す図である。
無線通信部Ａ７は、図５において、送信時電流Ｉ２を消費する送信状態と大気時電流Ｉ１を消費する待機状態とを有し、通知部ＡＢ２から無線通信開始通知が発行された際に送信状態に遷移し、送信時間Ｔ２の後に待機状態に遷移する。このとき、待機状態には蓄電部ＡＡＡ１に電力が蓄電され、通信状態では蓄電部ＡＡＡ１の電力を消費して動作する。【００８９】
蓄電部ＡＡＡ１両端の電圧は、蓄電量が増えるに従い上昇し、蓄電量が減るに従い下降する。このため、蓄電部ＡＡＡ１両端の電圧は、待機状態では上昇し、送信状態では下降する。送信状態において送信時間Ｔ２後の電圧下降量ＶDoWnは送信状態に必要な電力で決まる。従って、無線通信部Ａ７の動作最低電圧をＶmInとすると、蓄電部ＡＡＡ１両端の電圧が閾値電圧ＶtH（=ＶmIn＋ＶDoWn）を上回った際に通知部ＡＢ２から無線通信開始通知を発行し、無線通信部Ａ７を送信状態に遷移させる。【００９０】
本発明によれば、照明装置ごとに異なる取得可能な電力に合わせて無線機器の無線通信間隔を最適化できる。その第一の理由は、無線通信の通信間隔を変更可能にし、異なる通信間隔での整流部の出力電圧を測定することで、その通信間隔が適用可能かどうかを判断する処理フローを本発明の無線機器が有しているからである。【００９１】
その第二の理由は、無線通信の通信間隔を変更可能にし、異なる通信間隔での整流部の出力電圧を測定し、測定結果から取得可能な電力を算出して、算出された取得可能な電力で動作可能な通信間隔を算出する処理フローを本発明の無線機器が有しているからである。【００９２】
なお、上述する各実施の形態は、本発明の好適な実施の形態であり、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更実施が可能である。【００９３】
なお、この出願は、２００７年１１月１３日に出願した、日本特許出願番号２００７−２９４８４０号を基礎とする優先権を主張し、その開示の全てをここに取り込む。
【産業上の利用可能性】
【００９４】
本発明は、例えば、無線機器に関し、特に蛍光灯から電磁誘導によって電力を取得し駆動する無線通信を行う無線機器に適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００９５】
【図１】関連する電源装置の機能ブロックを示す図面である。
【図２】無線機器Ａ１の機能ブロックを示す図面である。
【図３】本発明の第一の実施の形態における取得電力推定部Ａ５の機能ブロックを示す図面である。
【図４】本発明の第一の実施の形態における制御部ＢＢ１での処理フローを示す図である。
【図５】本発明の第一の実施の形態における通信間隔と平均消費電力との関係を説明するための図である。
【図６】本発明の第一の実施の形態における磁性体のパラメータを説明するための図面である。
【図７】本発明の第一の実施の形態の第一の変形例における制御部ＢＢ１での処理フローを示す図である。
【図８】本発明の第一の実施の形態の第二の変形例における制御部ＢＢ１での処理フローを示す図である。
【図９】本発明の第二の実施の形態における取得電力推定部Ａ５の機能ブロックを示す図面である。
【図１０】本発明の第二の実施の形態における通信間隔テーブルＢ２の概略を示す図面である。
【図１１】本発明の第二の実施の形態における制御部Ｂ１での処理フローを示す図面である。
【図１２】本発明の第二の実施の形態の変形例における制御部Ｂ１での処理フローを示す図面である。
【図１３】本発明の第三の実施の形態における取得電力推定部Ａ５の機能ブロックを示す図面である。
【図１４】本発明の第三の実施の形態における通信間隔テーブルＥ２の概略を示す図面である。
【図１５】本発明の第二の実施の形態における制御部Ｅ１での処理フローを示す図面である。
【図１６】本発明の第三の実施の形態の変形例における制御部Ｅ１での処理フローを示す図面である。
【図１７】本発明の第四の実施の形態における無線機器Ａ１の機能ブロックを示す図面である。
【図１８】本発明の第四の実施の形態における動作判定部ＡＡＡ２の機能ブロックを示す図面である。
【図１９】本発明の第四の実施の形態における制御部ＡＢ１での処理フローを示す図面である。
【図２０】本発明の第四の実施の形態における蓄電部ＡＡＡ１両端の電圧の時間変化を示す図面である。
【符号の説明】
【００９６】
Ａ１    無線機器
Ａ２    電力取得部
Ａ３    整流部
Ａ４    電圧変換部
Ａ５    取得電力推定部
Ａ６    通信間隔制御部
Ａ７    無線通信部
ＢＢ１、Ｂ１、Ｅ１    制御部
Ｂ２、Ｅ２    通信間隔テーブル
Ｂ３    通知部
ＢＢ４、Ｂ４、Ｅ４    電圧測定部
Ｃ１、Ｆ１    アドレス
Ｃ２、Ｆ２    通信間隔
ＣＣ１    電圧測定部ＢＢ４の測定結果を蓄積するステップ
ＣＣ２    蓄積された測定結果の最大値と平均値を算出するステップ
ＣＣ３    通信間隔制御部から情報を収集するステップ
Ｃ４、Ｄ８、Ｇ７    電力取得部Ａ２が取得可能な電力を算出するステップ
２    蓄積された測定結果の最大値と最小値を算出するステップ
Ｌ２    蓄積された測定結果の最大値と最小値、平均値を算出するステップ
Ｄ１、Ｇ１    最初に通信間隔を読み出すアドレスを決定するステップ
Ｄ２、Ｄ７、Ｇ２    通信間隔テーブルＢ２から通信間隔を読み出すステップ
Ｄ３、Ｇ３    通信間隔を通知部Ｂ３に渡すステップ
Ｄ４    電圧測定部Ｂ４からの通知を待つステップ
Ｄ５    通信間隔を読み出すアドレスを一つ進めるステップ
Ｄ６    通信間隔を読み出すアドレスを一つ戻すステップ
ＤＤ１    電圧測定部Ｂ４から通知された電圧が既定の値以下かどうかを判断するステップ
Ｆ３    測定電圧
Ｇ４    ：電圧測定部Ｅ４から通知された電圧を通信間隔テーブルＥ２に保存するステップ
Ｇ５    測定回数カウンターを１だけインクリメントするステップ
Ｇ６    ：測定回数カウンターが２であるかどうかを確認し、２である場合には通信間隔を読み出すアドレスを一つ進めるステップ
Ｇ７    ：取得可能な電力を算出するステップ
Ｇ８    通信間隔を決定するステップ
Ｈ１    磁性体
Ｉ１    通信間隔
Ｉ２    通信時
Ｊ１    測定カウンターが３であるかどうかを確認し、２である場合には通信間隔を読み出すアドレスを一つ進めるステップ
ＡＡＡ１    蓄電部
ＡＡＡ２    動作判定部
ＡＡＡ３    通信開始制御部
ＡＢ１    制御部
ＡＢ２    通知部
ＡＢ３    電圧測定部
ＡＣ１    電圧測定部ＡＢ３から測定結果を取得するステップ
ＡＣ２    取得した電圧値が閾値を超えたかを判断するステップ
ＡＣ３    通知部ＡＢ２に通信開始通知の発行を指示するステップ
【図１】
2009063923.tif 000018
【図２】
2009063923.tif 000019
【図３】
2009063923.tif 000020
【図４】
2009063923.tif 000021
【図５】
2009063923.tif 000022
【図６】
2009063923.tif 000023
【図７】
2009063923.tif 000024
【図８】
2009063923.tif 000025
【図９】
2009063923.tif 000026
【図１０】
2009063923.tif 000027
【図１１】
2009063923.tif 000028
【図１２】
2009063923.tif 000029
【図１３】
2009063923.tif 000030
【図１４】
2009063923.tif 000031
【図１５】
2009063923.tif 000032
【図１６】
2009063923.tif 000033
【図１７】
2009063923.tif 000034
【図１８】
2009063923.tif 000035
【図１９】
2009063923.tif 000036
【図２０】
2009063923.tif 000037
【手続補正書】
【提出日】平成21年4月9日(2009.4.9)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
蛍光ランプから電力を取得する電源部によって供給される電力で駆動する電気機器において
該電源部が、
磁性体とコイルとから構成され、該蛍光ランプの内部を流れる交流電流が発生する磁界から電磁誘導によって電力を取得する電力取得部と、
該電力取得部が出力する交流電圧を整流する整流部と、
消費電力が可変である可変負荷部と、
該可変負荷部の消費電力の制御を行う負荷制御部と、
該整流部が出力する直流電圧を測定する電圧測定部と、
該蛍光ランプから取得可能な最大電力を推定する最大電力推定部と、
を有し、
該負荷制御部が、該可変負荷部に対して異なる複数の消費電力を設定し、
該電圧測定部が、該直流電圧を測定し、
該取得最大取得電力推定部が該電圧測定部によって、測定された該直流電圧を基に、該電力取得部から取得可能な最大電力を推定し、
推定された該最大電力に基づいて該電気機器の動作制御を行う動作制御機能を有していること、
を特徴とする電気機器。
【請求項２】
前記負荷制御部は、消費電力の変更を少なくとも２回以上行い、
前記電圧測定部は、前記直流電圧を一定時間監視して、消費電力の変化に伴う前記直流電圧の変動を測定すること、
を特徴とする請求項１に記載の電気機器。
【請求項３】
前記最大電力推定部が、
前記電圧測定部の測定結果を元に、前記電力取得部を構成する前記磁性体の比透磁率と損失係数を既知として、前記電力取得部が取得可能な前記最大電力を推定すること、
を特徴とする請求項１に記載の電気機器。
【請求項４】
前記最大電力推定部は、前記電圧測定部によって測定された前記直流電圧の最大値と平均値とから、前記電力取得部が取得可能な最大電力を推定すること、
を特徴とする請求項３に記載の電気機器。
【請求項５】
前記最大電力推定部は、
前記電圧測定部によって測定された前記直流電圧の最大値と最小値とから、前記電力取得部が取得可能な前記最大電力を推定すること、
を特徴とする請求項３に記載の電気機器。
【請求項６】
前記最大電力推定部は、
前記電圧測定部によって測定された前記直流電圧の最大値と最小値、平均値とから、前記電力取得部が取得可能な前記最大電力を推定すること、
を特徴とする請求項２に記載の電気機器。
【請求項７】
前記負荷制御部は、消費電力の変更を少なくとも２回以上行い、
前記電圧測定部が、消費電力が異なる各々の場合に、前記直流電圧を測定し、
前記最大電力推定部が、
前記電圧測定部の測定結果を元に、前記電力取得部を構成する前記磁性体の比透磁率と損失係数を既知として、前記電力取得部が取得可能な前記最大電力を推定すること、
を特徴とする請求項１に記載の電気機器。
【請求項８】
前記負荷制御部は、消費電力の変更を少なくとも３回以上行い、
前記電圧測定部が、消費電力が異なる各々の場合に、前記直流電圧を測定し、
前記最大電力推定部が、
前記電圧測定部の測定結果を元に、前記電力取得部が取得可能な前記最大電力を推定すること、
を特徴とする請求項１に記載の電気機器。
【請求項９】
前記最大電力推定部は、
前記電圧測定部での測定結果が規定の値以上である場合には、前記負荷制御に対して消費電力を増加するように通知し、
通知を受けた前記負荷制御部は、
前記最大電力推定部からの通知をいけた場合に前記可変負荷部の消費電力を増加させ、
該測定結果が規定の値未満である場合には、
前記最大電力推定部は、前記負荷制御が設定した消費電力から、前記電力取得部が取得可能な前記最大電力を推定すること、
を特徴とする請求項１に記載の電気機器。
【請求項１０】
前記電源部が、
前記整流部から供給される電力を蓄電する蓄電部を有すること、
を特徴とする請求項１から請求項９に記載のいずれかの電気機器。
【請求項１１】
前記動作制御機能が、
前記電圧測定部によって測定された前記直流電圧が既定の値以上である場合には、前記電気機器は通信を行い、
該既定の値未満である場合には通信を行わないように前記電気機器の動作を制御すること、
を特徴とする請求項１から請求項１０に記載のいずれかの電気機器。
【国際調査報告】
2009063923.tif 000038
2009063923.tif 000039
2009063923.tif 000040
2009063923.tif 000041