(57)【要約】【課題】通常の充放電動作時においても、熱エネルギーを回収して、電力の使用効率を高めることのできる電源システムを提供する。【解決手段】外部電源と電力負荷との間に配置された電源システム１００を提供する。電源システム１００は、所定間隔だけ離れて配置される蓄電部１２１および１２２と、蓄電部１２１および１２２のいずれとも同時に接触可能に構成された、熱電変換素子からなる発電部１４０とを含む蓄電モジュール１２０と、蓄電部１２１および１２２に対する充放電を制御するための制御モジュール１１０とを含む。蓄電部１２１および１２２は、充電時と放電時との間で、吸熱反応および発熱反応のうち互いに異なる熱反応を生じ、制御モジュール１１０は、蓄電部１２１および１２２の一方を放電可能にするとともに、他方の蓄電部を充電可能にする。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
外部電源と電力負荷との間に配置された電源システムであって、
所定間隔だけ離れて配置される第１および第２の蓄電部と、前記第１および第２の蓄電部のいずれとも同時に接触可能に構成された、熱電変換素子からなる発電部とを含む蓄電モジュールと、
前記第１および第２の蓄電部に対する充放電を制御するための制御部とを備え、
前記第１および第２の蓄電部は、充電時と放電時との間で、吸熱反応および発熱反応のうち互いに異なる熱反応を生じ、
前記制御部は、前記第１および第２の蓄電部の一方を放電可能にするとともに、他方の蓄電部を充電可能にする、電源システム。
【請求項２】
前記電源システムは、前記蓄電モジュールにおいて、前記発電部の第１の部分を前記第１の蓄電部と接触させるとともに、前記発電部の第２の部分を前記第２の蓄電部と接触させる第１の接触状態と、前記発電部の前記第２の部分を前記第１の蓄電部と接触させるとともに、前記発電部の前記第１の部分を前記第２の蓄電部と接触させる第２の接触状態とを切替るための切替機構をさらに備える、請求項１に記載の電源システム。
【請求項３】
前記制御部は、所定条件に応じて、前記第１の蓄電部を放電可能にするとともに、前記第２の蓄電部を充電可能にする第１の充放電状態と、前記第１の蓄電部を充電可能にするとともに、前記第２の蓄電部を放電可能にする第２の充放電状態とを切替るように構成されており、
前記切替機構は、前記制御部による前記第１および第２の充放電状態の切替えに応じて、前記第１および第２の接触状態を切替る、請求項２に記載の電源システム。
【請求項４】
前記電源システムは、
第１および第２の蓄電モジュールからなる一対の前記蓄電モジュールと、
前記第１の蓄電モジュールに含まれる前記発電部である第１の発電部、および、前記第２の蓄電モジュールに含まれる前記発電部である第２の発電部について、第１の接触状態と第２の接触状態とを切替るための切替機構とをさらに備え、
前記第１の接触状態において、
前記第１の発電部は、前記第１の蓄電モジュールにおいて、その第１の部分が前記第１の蓄電部と接触しているとともに、その第２の部分が前記第２の蓄電部と接触しており、かつ、
前記第２の発電部は、前記第２の蓄電モジュールにおいて、その第１の部分が前記第１の蓄電部と接触しているとともに、その第２の部分が前記第２の蓄電部と接触しており、
前記第２の接触状態において、
前記第１の発電部は、前記第２の蓄電モジュールにおいて、その第１の部分が前記第２の蓄電部と接触しているとともに、その第２の部分が前記第１の蓄電部と接触しており、かつ、
前記第２の発電部は、前記第１の蓄電モジュールにおいて、その第１の部分が前記第２の蓄電部と接触しているとともに、その第２の部分が前記第１の蓄電部と接触している、請求項１に記載の電源システム。
【請求項５】
前記第１の蓄電モジュールと前記第２の蓄電モジュールとは、第１の方向に所定距離だけ離れて配置されており、
前記第１の蓄電モジュールでは、前記第１の方向に直交する第２の方向に沿って、前記第１および第２の蓄電部が配列されており、
前記第２の蓄電モジュールでは、前記第２の方向に沿って、前記第１の蓄電モジュールにおける配列順とは反対の配列順で、前記第１および第２の蓄電部が配列されており、
前記切替機構は、前記第１の発電部を前記第１の方向に沿って移動させるとともに、前記第２の発電部を前記第１の方向に沿って前記第１の発電部とは反対の向きに移動させる、請求項４に記載の電源システム。
【請求項６】
前記蓄電モジュールは、前記第１の蓄電部と前記発電部との間の密着性および前記第２の蓄電部と前記発電部との間の密着性を高めるための押圧機構をさらに含む、請求項１〜５のいずれか１項に記載の電源システム。
【請求項７】
前記押圧機構は、前記切替機構が前記第１の接触状態と前記第２の接触状態とを切替るときに、前記第１および第２の蓄電部ならびに前記発電部に印加する圧力を解除する、請求項６に記載の電源システム。
【請求項８】
前記発電部の前記第１および第２の部分は、当該発電部の対向する一対の表面であり、
前記第１および第２の蓄電部は、両蓄電部の間に前記発電部が位置するように、前記一対の表面に対して垂直な方向に沿って配置されており、
前記押圧機構は、前記一対の表面の少なくとも一方側から圧力を印加する、請求項６または７に記載の電源システム。
【請求項９】
前記発電部の前記第１および第２の部分としての、前記一対の表面の各々は、その面積が接触先の前記第１または第２の蓄電部の面が有する面積以下となるように構成される、請求項８に記載の電源システム。
【請求項１０】
前記蓄電モジュールは、前記第１の蓄電部、前記第２の蓄電部、および前記発電部をそれぞれ複数含み、
前記第１の蓄電部および前記第２の蓄電部は、所定方向に沿って交互に配置され、
前記発電部は、隣接する前記第１の蓄電部と前記第２の蓄電部との間にそれぞれ配置される、請求項８または９に記載の電源システム。
【請求項１１】
前記制御部は、前記発電部が発生する電力を用いて、前記第１および第２の蓄電部の一方を充電する、請求項１に記載の電源システム。
【請求項１２】
前記制御部は、当該制御部を駆動するための補助蓄電部を含み、
前記制御部は、前記発電部が発生する電力を用いて、前記補助蓄電部を充電する、請求項１に記載の電源システム。
【請求項１３】
前記補助蓄電部は、電気二重層キャパシタ、リチウムイオン電池、リチウムイオンキャパシタのいずれか１つからなるセルを含む、請求項１２に記載の電源システム。
【請求項１４】
前記第１および第２の蓄電部は、リチウムイオンキャパシタおよびリチウムイオンポリマの一方からなるセルを含む、請求項１に記載の電源システム。
【請求項１５】
前記熱電変換素子は、ビスマス・テルル系の素子である、請求項１に記載の電源システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、外部電源と電力負荷との間に配置された蓄電可能な電源システムに関し、特に、充放電時に発生する熱を電気エネルギーとして回収可能な電源システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、各種の蓄電デバイスについての技術革新が進んでいる。このような蓄電デバイスは、主として、消費電力の低減やエネルギー効率の向上を目的として、各種の装置へ適用されている。
【０００３】
このような蓄電デバイスは、電気化学的な反応を利用して、電気エネルギーを蓄積し、あるいは、放出する。その充電時および放電時には、熱反応（発熱あるいは吸熱）を生じる。このような熱反応によって生じる熱エネルギーを電気エネルギーとして回収することで、さらに、電力の使用効率を高めるような技術が提案されている。
【０００４】
たとえば、特開２００４−６３３８４号公報（引用文献１）に開示される電池の電源装置は、充放電する電池から発生する熱を電力に変換して利用することにより、熱として無駄に廃棄する電力エネルギーを少なくして、電力を有効に使用するように構成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−６３３８４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述した特開２００４−６３３８４号公報（引用文献１）に開示される電池の電源装置は、主として、ニッケル−水素電池やニッケル−カドミウム電池といった、浅い充放電を繰返すとメモリ効果により実質的に使用できる容量が小さくなる電池に向けられたものである。すなわち、この電源装置では、容量の減少を解消するために、リフレッシュ放電をする際に発生する熱エネルギーを有効に利用することが想定されているに過ぎない。
【０００７】
しかしながら、通常の使用形態（充放電サイクル）においても、熱反応が生じるので、このように生じる熱エネルギーを回収することで、より電力の使用効率を高めることができる。
【０００８】
本発明は、上記のような問題を解決するためになされたものであって、その目的は、通常の充放電動作時においても、熱エネルギーを回収して、電力の使用効率を高めることのできる電源システムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明のある局面に従えば、外部電源と電力負荷との間に配置された電源システムを提供する。電源システムは、所定間隔だけ離れて配置される第１および第２の蓄電部と、第１および第２の蓄電部のいずれとも同時に接触可能に構成された、熱電変換素子からなる発電部とを含む蓄電モジュールと、第１および第２の蓄電部に対する充放電を制御するための制御部とを含む。第１および第２の蓄電部は、充電時と放電時との間で、吸熱反応および発熱反応のうち互いに異なる熱反応を生じ、制御部は、第１および第２の蓄電部の一方を放電可能にするとともに、他方の蓄電部を充電可能にする。
【００１０】
好ましくは、電源システムは、蓄電モジュールにおいて、発電部の第１の部分を第１の蓄電部と接触させるとともに、発電部の第２の部分を第２の蓄電部と接触させる第１の接触状態と、発電部の第２の部分を第１の蓄電部と接触させるとともに、発電部の第１の部分を第２の蓄電部と接触させる第２の接触状態とを切替るための切替機構をさらに含む。
【００１１】
さらに好ましくは、制御部は、所定条件に応じて、第１の蓄電部を放電可能にするとともに、第２の蓄電部を充電可能にする第１の充放電状態と、第１の蓄電部を充電可能にするとともに、第２の蓄電部を放電可能にする第２の充放電状態とを切替るように構成されており、切替機構は、制御部による第１および第２の充放電状態の切替に応じて、第１および第２の接触状態を切替る。
【００１２】
あるいは好ましくは、電源システムは、第１および第２の蓄電モジュールからなる一対の蓄電モジュールと、第１の蓄電モジュールに含まれる発電部である第１の発電部、および、第２の蓄電モジュールに含まれる発電部である第２の発電部について、第１の接触状態と第２の接触状態とを切替るための切替機構とをさらに含む。第１の接触状態において、第１の発電部は、第１の蓄電モジュールにおいて、その第１の部分が第１の蓄電部と接触しているとともに、その第２の部分が第２の蓄電部と接触しており、かつ、第２の発電部は、第２の蓄電モジュールにおいて、その第１の部分が第１の蓄電部と接触しているとともに、その第２の部分が第２の蓄電部と接触している。第２の接触状態において、第１の発電部は、第２の蓄電モジュールにおいて、その第１の部分が第２の蓄電部と接触しているとともに、その第２の部分が第１の蓄電部と接触しており、かつ、第２の発電部は、第１の蓄電モジュールにおいて、その第１の部分が第２の蓄電部と接触しているとともに、その第２の部分が第１の蓄電部と接触している。
【００１３】
さらに好ましくは、第１の蓄電モジュールと第２の蓄電モジュールとは、第１の方向に所定距離だけ離れて配置されており、第１の蓄電モジュールでは、第１の方向に直交する第２の方向に沿って、第１および第２の蓄電部が配列されている。第２の蓄電モジュールでは、第２の方向に沿って、第１の蓄電モジュールにおける配列順とは反対の配列順で、第１および第２の蓄電部が配列されており、切替機構は、第１の発電部を第１の方向に沿って移動させるとともに、第２の発電部を第１の方向に沿って第１の発電部とは反対の向きに移動させる。
【００１４】
好ましくは、蓄電モジュールは、第１の蓄電部と発電部との間の密着性および第２の蓄電部と発電部との間の密着性を高めるための押圧機構をさらに含む。
【００１５】
さらに好ましくは、押圧機構は、切替機構が第１の接触状態と第２の接触状態とを切替るときに、第１および第２の蓄電部ならびに発電部に印加する圧力を解除する。
【００１６】
あるいはさらに好ましくは、発電部の第１および第２の部分は、当該発電部の対向する一対の表面であり、第１および第２の蓄電部は、両蓄電部の間に発電部が位置するように、一対の表面に対して垂直な方向に沿って配置されており、押圧機構は、一対の表面の少なくとも一方側から圧力を印加する。
【００１７】
さらに好ましくは、発電部の第１および第２の部分としての、一対の表面の各々は、その面積が接触先の第１または第２の蓄電部の面が有する面積以下となるように構成される。
【００１８】
あるいは好ましくは、蓄電モジュールは、第１の蓄電部、第２の蓄電部、および発電部をそれぞれ複数含み、第１の蓄電部および第２の蓄電部は、所定方向に沿って交互に配置され、発電部は、隣接する第１の蓄電部と第２の蓄電部との間にそれぞれ配置される。
【００１９】
好ましくは、制御部は、発電部が発生する電力を用いて、第１および第２の蓄電部の一方を充電する。
【００２０】
好ましくは、制御部は、当該制御部を駆動するための補助蓄電部を含み、制御部は、発電部が発生する電力を用いて、補助蓄電部を充電する。
【００２１】
さらに好ましくは、補助蓄電部は、電気二重層キャパシタ、リチウムイオン電池、リチウムイオンキャパシタのいずれか１つからなるセルを含む。
【００２２】
好ましくは、第１および第２の蓄電部は、リチウムイオンキャパシタおよびリチウムイオンポリマの一方からなるセルを含む。
【００２３】
好ましくは、熱電変換素子は、ビスマス・テルル系の素子である。
【発明の効果】
【００２４】
本発明によれば、通常の充放電動作時においても、熱エネルギーを回収して、電力の使用効率を高めることのできる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の実施の形態に従う画像形成装置の概略構成図である。
【図２】本発明の実施の形態に従う電源システムおよび主制御部の機能ブロック図である。
【図３】本実施の形態に従う発電部を構成する熱電変換デバイスの動作原理を説明するための図である。
【図４】本実施の形態に従う発電部の構造を模式的に示した断面図である。
【図５】本発明の実施の形態に従う蓄電モジュールの構造および動作を説明するための模式図（その１）である。
【図６】本発明の実施の形態に従う蓄電モジュールの構造および動作を説明するための模式図（その２）である。
【図７】本発明の実施の形態に従う蓄電モジュールの構造および動作を説明するための模式図（その３）である。
【図８】本発明の実施の形態に従う蓄電モジュールの構造および動作を説明するための模式図（その４）である。
【図９】本発明の実施の形態に従う蓄電モジュールの構造および動作を説明するための模式図（その５）である。
【図１０】本発明の実施の形態に従う蓄電モジュールの構造および動作を説明するための模式図（その６）である。
【図１１】本発明の実施の形態に従う蓄電モジュールの構造および動作を説明するための模式図（その７）である。
【図１２】本発明の実施の形態に従う電源システムにおける切替機構の一例を示す図である。
【図１３】本発明の実施の形態に従う充放電に係る回路構成を示す図である。
【図１４】本発明の実施の形態の適用例１に従う動作の一例を示すタイムチャートである。
【図１５】本発明の実施の形態の適用例１に従う処理手順を示すフローチャートである。
【図１６】本発明の実施の形態の適用例２に従う動作の一例を示すタイムチャートである。
【図１７】本発明の実施の形態の適用例２に従う処理手順を示すフローチャートである。
【図１８】本発明の実施の形態の変形例に従う電源システムおよび主制御部の機能ブロック図である。
【図１９】本発明の実施の形態に従う蓄電モジュールの構造および動作を説明するための模式図（その１）である。
【図２０】本発明の実施の形態に従う蓄電モジュールの構造および動作を説明するための模式図（その２）である。
【図２１】本発明の実施の形態に従う蓄電モジュールの構造および動作を説明するための模式図（その３）である。
【図２２】本発明の実施の形態に従う蓄電モジュールの構造および動作を説明するための模式図（その４）である。
【図２３】本発明の実施の形態に従う蓄電モジュールの構造および動作を説明するための模式図（その５）である。
【図２４】本発明の実施の形態の変形例に従う電源システムにおける切替機構の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
本発明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。なお、図中の同一または相当部分については、同一符号を付してその説明は繰返さない。
【００２７】
本実施の形態に従う電源システムは、外部電源と電力負荷との間に配置され、外部電源から供給される電力の一部または全部を蓄電部に蓄えることが可能であるとともに、必要に応じて、その蓄えた電力を電力負荷へ供給することが可能である。
【００２８】
特に、本実施の形態に従う電源システムでは、充電時と放電時との間で、吸熱反応および発熱反応のうち互いに異なる熱反応を生じる蓄電部を複数含む。そして、各蓄電部で生じる熱反応（吸熱反応または発熱反応）を利用して、熱エネルギーを電気エネルギーとして回収する。
【００２９】
以下の説明においては、この電源システムを画像形成装置へ適用した実施例について説明する。
【００３０】
＜Ａ．全体構成＞
図１は、本発明の実施の形態に従う画像形成装置ＭＦＰの概略構成図である。図１には、タンデム型のカラープリントエンジンを搭載した画像形成装置ＭＦＰを例示する。
【００３１】
図１を参照して、画像形成装置ＭＦＰは、電源システム１００および主制御部２００を含むプリントエンジンを有している。典型的には、プリントエンジンは、イメージスキャナ８００がプリント対象の原稿の内容を光学的に読取って得られる画像情報に基づいて、給紙部１に装填されている用紙Ｐに対して、カラーもしくはモノクロの画像を形成する。なお、イメージスキャナ８００には、原稿自動搬送装置（ＡＤＦ：Auto Document Feeder）９００が連結されており、この原稿自動搬送装置９００からプリント対象の原稿が順次搬送されるようになっている。
【００３２】
より具体的には、プリントエンジンは、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、黒（Ｋ）の４色の別に、プロセスユニット３０Ｙ，３０Ｍ，３０Ｃ，３０Ｋ（以下、「プロセスユニット３０」とも総称する。）を含む。各色のプロセスユニット３０は、転写ベルト８の移動方向に沿って配列されており、対応する色のトナー像を転写ベルト８上に順次形成する。
【００３３】
プロセスユニット３０Ｙ，３０Ｍ，３０Ｃ，３０Ｋは、それぞれ、１次転写ローラ１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃ，１０Ｋ（以下、「１次転写ローラ１０」とも総称する。）と、感光体１１Ｙ，１１Ｍ，１１Ｃ，１１Ｋ（以下、「感光体１１」とも総称する。）と、現像ローラ１２Ｙ，１２Ｍ，１２Ｃ，１２Ｋ（以下、「現像ローラ１２」とも総称する。）と、プリントヘッド１３Ｙ，１３Ｍ，１３Ｃ，１３Ｋ（以下、「プリントヘッド１３」とも総称する。）と、帯電チャージャ１４Ｙ，１４Ｍ，１４Ｃ，１４Ｋ（以下、「帯電チャージャ１４」とも総称する。）と、トナーユニット１５Ｙ，１５Ｍ，１５Ｃ，１５Ｋ（以下、「トナーユニット１５」とも総称する。）とを含む。
【００３４】
各プロセスユニット３０は、ユーザの操作パネル７００などに対する操作に応じたプリント要求を受けると、プリントすべき画像を構成する各色のトナー像を感光体１１上に形成するとともに、他のプロセスユニット３０とタイミングを合わせて、当該形成した各色のトナー像を転写ベルト８上に転写する。このとき、１次転写ローラ１０が対応する感光体１１上のトナー像を転写ベルト８へ移動させる。
【００３５】
各プロセスユニットにおいては、まず、帯電チャージャ１４が回転する感光体１１の表面を帯電させるとともに、プリントヘッド１３がプリントすべき画像情報に従って、感光体１１の表面を露光する。これにより、感光体１１の表面には、形成すべきトナー像を表わす静電潜像が形成される。その後、現像ローラ１２が、感光体１１の表面に対して、トナーユニット１５からのトナーを供給することで、静電潜像がトナー像として現像される。そして、１次転写ローラ１０が、駆動モータ９によって回転する転写ベルト８上に、各感光体１１の表面に現像されたトナー像を順次転写する。これにより、各色のトナー像が重ね合わされて、用紙Ｐに転写すべきトナー像が形成される。
【００３６】
なお、プリントエンジンは、プリントされるトナー像の濃度を安定化させるために、転写ベルト８上のトナー濃度を検出するための濃度センサ３１を含む。
【００３７】
一方、給紙ローラ２が給紙部１に装填されている用紙Ｐを取り出す。この取り出された用紙Ｐは、搬送ローラ４などによって搬送経路３に沿って搬送される。その後、搬送ローラ４は、用紙Ｐをタイミングセンサ３２に到達した位置で待機させる。そして、転写ベルト８上に形成されたトナー像が２次転写ローラ５に到達するタイミングに合わせて、搬送ローラ４が用紙Ｐを２次転写ローラ５へ搬送する。すなわち、用紙Ｐの先端位置と転写ベルト８上に形成されたトナー像の先頭とが一致するように、用紙Ｐが供給される。
【００３８】
すると、２次転写ローラ５および対向ローラ６により、転写ベルト８上のトナー像が用紙Ｐへ転写される。典型的には、２次転写ローラ５にトナー像の有する電荷に応じた所定の電位（たとえば、約＋２０００Ｖ）を印加しておくことで、転写ベルト８上のトナー像が２次転写ローラ５側へ電気的に引き寄せる力が生じ、これにより、用紙Ｐへの転写が行われる。
【００３９】
さらに、用紙Ｐへ転写されたトナー像は、定着器７により、加熱および加圧されることで、用紙Ｐに定着する。このトナー像が定着した用紙Ｐは、排紙トレイに出力される。これにより、一連のプリントプロセスは完了する。
【００４０】
主制御部２００は、上述するようなプリントエンジンにおけるプリントプロセスの全体処理を司る。主制御部２００の詳細については、後述する。
【００４１】
電源システム１００は、外部電源（典型的には、商用のＡＣ電源）に接続され、上述のプリントエンジンに含まれる各電力負荷に対して、必要な電力を供給する。特に、電源システム１００は、蓄電機能を有しており、蓄えた電力を用いて、低消費電力モードにおける電力供給や、消費電力の大きな負荷への電力供給を行なう。
【００４２】
＜Ｂ．電源システムおよび主制御部＞
次に、図１に示す電源システム１００および主制御部２００について説明する。図２は、本発明の実施の形態に従う電源システム１００および主制御部２００の機能ブロック図である。
（ｂ１．電源システム）
図２を参照して、電源システム１００は、ＡＣ電源と主制御部２００を含むプリントエンジンの各電力負荷との間に配置され、各電力負荷に応じた種類の電力を供給する。より具体的には、電源システム１００は、制御モジュール１１０と、蓄電モジュール１２０と、切替機構１６０とを含む。
【００４３】
制御モジュール１１０は、接続されている電力負荷へ電力を供給するとともに、蓄電モジュール１２０（正確には、その中に含まれる蓄電部１２１および１２２）に対する充放電を制御する。より具体的には、制御モジュール１１０は、電源部１１２と、制御部１１４と、補助蓄電部１１６とを含む。
【００４４】
電源部１１２は、ＡＣ電源から供給される交流電力を用いて、プリントエンジンの各負荷を駆動するための各種電力（たとえば、直流４８Ｖ電源、直流１２Ｖ電源、直流３Ｖ電源）を生成し、および、蓄電モジュール１２０を充電するための電力を生成する。典型的には、電源部１１２は、変圧器、ＡＣ／ＤＣコンバータ（整流器）、ＤＣ／ＤＣコンバータ（スイッチングレギュレータ）などから構成される。
【００４５】
制御部１１４は、プリントエンジンに含まれる各負荷への電力供給および蓄電モジュール１２０における充放電を制御する。一例として、本実施の形態に従う画像形成装置ＭＦＰは、通常の画像形成処理が可能なモード（通常モード）に加えて、電力消費を抑制するための低消費電力モード（スリープモードやスタンバイモード）を有する。制御部１１４は、これらの画像形成装置ＭＦＰにおける動作モードに応じて、各電力負荷への電力供給の停止や、蓄電モジュール１２０の蓄電部に対する充放電を制御する。また、制御部１１４は、蓄電部の蓄電量に応じて、その蓄電部を充電するか、あるいは、その蓄電部から放電させるかを切替る。このような具体的な適用例については後述する。
【００４６】
補助蓄電部１１６は、低消費電力モードにおいて、電源部１１２が停止している場合などにおいて、後述するような蓄電モジュール１２０における蓄電部における充放電状態の切替時に、必要な電力を供給する。また、補助蓄電部１１６は、切替機構１６０を駆動するための電力を供給してもよい。補助蓄電部１１６は、一例として、電気二重層キャパシタ、リチウムイオン電池、リチウムイオンキャパシタなどの蓄電セルで構成される。
【００４７】
蓄電モジュール１２０は、蓄電部１２１および１２２と、発電部１４０と、押圧機構１３０とを含む。
【００４８】
蓄電部１２１および１２２は、充電時と放電時との間で、吸熱反応および発熱反応のうち互いに異なる熱反応を生じる蓄電セルで構成される。典型的には、蓄電部１２１および１２２は、充電時には吸熱反応を生じ、放電時には発熱反応を生じる。具体的には、蓄電部１２１および１２２は、リチウムイオンキャパシタまたはリチウムイオンポリマからなる蓄電セルを含む。なお、現在、電池材料の開発が急速に進んでいるため、上述のようなリチウム系の電池に限定されず、充電時に吸熱反応を生じ、かつ、放電時に発熱反応を生じる蓄電セル、または、充電時に発熱反応を生じ、かつ、放電時に吸熱反応を生じる蓄電セルであれば、どのような種類の二次電池であっても、本実施の形態に従う電源システムに適用可能である。
【００４９】
典型的には、蓄電部１２１および１２２は、所定数の単位セルを直列（必要に応じて、並列にも）接続して、必要な端子電圧を得られるように構成される。
【００５０】
発電部１４０は、熱電変換素子を含み、蓄電部１２１および１２２で生じる熱反応を利用して、電力を発生する。蓄電部１２１と蓄電部１２２とは、両者の間で温度差を生じるように、所定間隔だけ離れて配置される。発電部１４０は、蓄電部１２１および１２２のいずれとも同時に接触可能になっており、蓄電部１２１と蓄電部１２２との間の温度差を利用して起電力を発生する。
【００５１】
本実施の形態に従う電源システム１００においては、制御部１１４が蓄電部１２１および１２２の一方を放電可能にするとともに、蓄電部１２１および１２２の他方を充電可能にする。このような制御によって、発電部１４０の紙面上側に位置する蓄電部１２１と、発電部１４０の紙面下側に位置する蓄電部１２２との間では、異なる熱反応が生じる。すなわち、一方の蓄電部は吸熱反応により温度が低下し、他方の蓄電部は発熱反応により温度が上昇することになる。このように、発電部１４０は、温度の異なる２つの蓄電部１２１および１２２に接触することになるので、この２つの部分の間に生じる温度差を利用して発電を行なう。
【００５２】
なお、発電部１４０内の熱伝変換デバイスの構造に応じて、発電部１４０が２つの蓄電部とそれぞれ接触する部分の大きさや位置などは適宜設計すればよい。
【００５３】
本明細書において、「放電可能」とは、対象の蓄電部に蓄えられている電力を放電している状態、または、条件が満たされた場合に電力を放電する状態を意味する。たとえば、「放電可能」には、蓄電部が電力負荷へ電力を供給するための経路と電気的に接続されているが、電力負荷での電力需要がない状態などを含み得る。同様に、「充電可能」とは、対象の蓄電部が電力を蓄えつつある（充電されている）状態、または、条件が満たされた場合に充電される状態を意味する。
【００５４】
なお、本実施の形態に従う電源システム１００においては、一方の蓄電部からの放電と、他方の蓄電部に対する充電とが常に同時に生じている必要はない。これは、少なくとも一方の蓄電部において熱反応が生じていれば、発電部１４０は、温度差を利用できるからである。すなわち、本実施の形態に従う電源システムにおいては、発電部１４０が接触する２つの蓄電部１２１および１２２のうち、一方のみが、放電または充電を行ない、他方は放電および充電のいずれも行なわない場合であっても、発電部１４０での発電は可能である。
【００５５】
切替機構１６０は、蓄電部１２１および１２２の充放電状態に応じて、発電部１４０の一方面を蓄電部１２１と接触させるとともに、発電部１４０の他方面を蓄電部１２２と接触させる第１の接触状態と、発電部１４０の他方面を蓄電部１２１と接触させるとともに、発電部１４０の一方面を蓄電部１２２と接触させる第２の接触状態とを切替る。すなわち、発電部１４０では、温度差を利用する形態（いずれの部分を高温にし、いずれの部分を低温にするか）が予め定められている。そのため、蓄電部１２１および１２２における充電動作および放電動作の切替に伴って、発電部１４０の蓄電部１２１および１２２に対する接触部分を反転させる必要がある。
【００５６】
制御部１１４は、所定条件に応じて、蓄電部１２１を放電可能にするとともに、蓄電部１２２を充電可能にする第１の充放電状態と、蓄電部１２１を充電可能にするとともに、蓄電部１２２を放電可能にする第２の充放電状態とを切替る。切替機構１６０は、この制御部１１４による充放電状態に切替に応じて、上述の第１の接触状態と第２の接触状態とを切替る。
【００５７】
押圧機構１３０は、蓄電部１２１と発電部１４０との間の密着性、および、蓄電部１２２と発電部１４０との間の密着性を高める。より具体的には、押圧機構１３０は、蓄電部１２１、発電部１４０、および蓄電部１２２の一方側または両側から圧力を印加する。なお、押圧機構１３０は、切替機構１６０が第１の接触状態と第２の接触状態とを切替るときに、蓄電部１２１および１２２ならびに発電部１４０に印加する圧力を解除する。
（ｂ２．主制御部）
図２を参照して、主制御部２００は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）２１０と、読取制御部２２０と、画像制御部２３０と、プロセス制御部２４０と、給紙制御部２５０と、給送制御部２６０と、定着システム２７０と外部インターフェイス（Ｉ／Ｆ）２８０とを含む。
【００５８】
ＣＰＵ２１０は、主制御部２００の全体的な制御を司る。典型的には、ＣＰＵ２１０は、図示しないメモリに格納されたプログラム命令を実行することで、各種機能を提供する。
【００５９】
読取制御部２２０は、ＣＰＵ２１０からの指令に応じて、イメージスキャナ８００による原稿からの画像読取動作や、原稿自動搬送装置９００による原稿搬送などを制御する。画像制御部２３０は、ＣＰＵ２１０から指令に応じて、イメージスキャナ８００によって読取られた画像などに対して、必要な画像処理を行なって、画像形成に適した画像データを生成する。
【００６０】
プロセス制御部２４０は、ＣＰＵ２１０からの指令に応じて、給紙制御部２５０、給送制御部２６０、および定着システム２７０と連係して、画像形成プロセスを提供する。給紙制御部２５０は、給紙部１に装填されている用紙Ｐの給紙を制御する。給送制御部２６０は、搬送経路３に沿った用紙Ｐの搬送を制御する。定着システム２７０は、定着器７などでの定着処理を制御する。なお、後述の適用例２においては、定着システム２７０が蓄電モジュール１２０から急速に放電される電力を用いて、定着器７の昇温を行なう場合の処理について説明する。
【００６１】
外部Ｉ／Ｆ２８０は、周辺機器やネットワークと接続され、ＣＰＵ２１０と接続先の装置との間で必要な情報を交換する。
【００６２】
ＣＰＵ２１０は、操作パネル７００にも接続されており、操作パネル７００の表示部７１０にプロセスに応じた情報を表示したり、操作パネル７００の操作部７２０をユーザが操作することで発行される指令を受付けたりする。
【００６３】
＜Ｃ．発電部＞
次に、図３および図４を参照して、本実施の形態に従う発電部１４０について説明する。図３は、本実施の形態に従う発電部１４０を構成する熱電変換デバイスの動作原理を説明するための図である。図４は、本実施の形態に従う発電部１４０の構造を模式的に示した断面図である。
【００６４】
熱電変換とは、電気と熱との間の相互作用を利用したエネルギー変換現象である。本実施の形態に従う発電部１４０では、このような熱電変換（熱エネルギーから電気エネルギーへの変換）として、ゼーベック効果を利用する。
【００６５】
このゼーベック効果は、ある物質に温度差を与えると、その両端から熱起電力が発生する現象である。一般的には、両端の温度差が１Ｋである場合に、金属では数μＶ程度の熱起電力が発生し、半導体では数１０〜数１００μＶ程度の熱起電力が発生する。
【００６６】
図３を参照して、本実施の形態に従う発電部１４０を構成する熱電変換デバイスとしては、一例として、Ｐ型半導体とＮ型半導体とを直列に組み合わせた構造（いわゆる、π型構造）を有するデバイスを用いる。図３に示す構造では、複数のＰ型半導体とＮ型半導体とを交互の直列配置することで、両端に生じる熱起電力（端子電圧）を任意に設計することができる。
【００６７】
なお、Ｐ型半導体とＮ型半導体との間では、熱起電力を生じるために必要な温度差の方向が異なる。そのため、図３に示すように、高温側熱源に接する部分（図３に示す例では、紙面上側の面）と、低温側熱源に接する部分（図３に示す例では、紙面下側の面）とが予め定まる。
【００６８】
図４を参照して、発電部１４０は、ゼーベック効果を生じる熱電変換素子としての、Ｎ型半導体１４５ＮおよびＰ型半導体１４５Ｐを、電気的に交互に接続した構造を有する。すなわち、発電部１４０は、互いに対向するように、所定の間隔を空けて配置された高温側伝熱板１４１と低温側伝熱板１４２とを含む。高温側伝熱板１４１と接触するように、高温側電極１４３＿１，１４３＿２，１４３＿３が配置されており、これらの高温側電極と蓄電部との間では、高温側伝熱板１４１を介して、熱エネルギーが遣り取りされる。
【００６９】
また、低温側伝熱板１４２と接触するように、低温側電極１４４＿１，１４４＿２，１４４＿３，１４４＿４が配置されており、これらの低温側電極と蓄電部との間では、低温側伝熱板１４２を介して、熱エネルギーが遣り取りされる。
【００７０】
すなわち、高温側電極１４３＿１，１４３＿２，１４３＿３、ならびに、低温側電極１４４＿１，１４４＿２，１４４＿３，１４４＿４の温度は、それぞれ接触する蓄電部の表面温度とほぼ同一の温度となるように設計される。
【００７１】
隣接する高温側電極と低温側電力との間には、Ｎ型半導体またはＰ型半導体が電気的に接続され、これらの半導体の各々が、温度差に応じた熱起電力を発生する。したがって、発電部１４０の両端に表れる端子電圧は、Ｎ型半導体１４５ＮおよびＰ型半導体１４５Ｐの各々が発生する熱起電力の合計となる。
【００７２】
なお、図４には、説明を簡素化するために、合計７つの電極および合計６つの半導体を有する構造を例示するが、これらの数は、要求される設計値や状況に応じて任意に設計できる。
【００７３】
このようなゼーベック効果を生じる半導体としては、ビスマス・テルル（Ｂｉ−Ｔｅ）系の半導体を用いることができる。その他にも、蓄電部１２１，１２２の表面温度に応じて、鉛・テルル（Ｐｂ−Ｔｅ）系またはシリコン・ゲルマニウム（Ｓｉ−Ｇｅ）系の半導体を用いてもよい。
【００７４】
なお、それぞれの蓄電部と接触する発電部１４０の部分である、高温側伝熱板１４１および低温側伝熱板１４２は、その面積が接触先の蓄電部１２１または１２２の面が有する面積以下となるように構成されることが好ましい。すなわち、蓄電部１２１および１２２の接触面は、高温側伝熱板１４１および低温側伝熱板１４２と同一あるいはより大きくなることが好ましい。これは、Ｎ型半導体１４５ＮおよびＰ型半導体１４５Ｐの各々が発生する熱起電力の大きさが温度差に依存して変化するため、安定した端子電圧を維持するためには、高温側伝熱板１４１および低温側伝熱板１４２の各々において、部分的な温度ムラなどが生じないように温度分布を均一化することが好ましいからである。
【００７５】
＜Ｄ．蓄電モジュールの構造および動作＞
次に、本実施の形態に従う蓄電モジュール１２０の構造および動作について説明する。図５〜図１１は、本発明の実施の形態に従う蓄電モジュール１２０の構造および動作を説明するための模式図である。
（ｄ１．蓄電部および発電部の配列）
本実施の形態に従う蓄電モジュール１２０は、少なくとも一対の蓄電部と、１つの発電部１４０とがあれば、目的の機能を奏するが、発電部１４０単体の端子電圧が十分高く得られないような場合には、複数の発電部１４０を配置することが好ましい。そこで、図５〜図１１に示すように、蓄電部についても複数配置し、隣接する蓄電部の間に発電部１４０をサンドイッチ状に配置する形態が現実的である。
【００７６】
一例として、本実施の形態に従う蓄電モジュール１２０は、Ｎ個の第１群の蓄電部１２１＿１，１２１＿２，…，１２１＿Ｎ（以下、「第１群の蓄電部１２１」とも総称する。）と、Ｎ個の第２群の蓄電部１２２＿１，１２２＿２，…，１２２＿Ｎ（以下、「第２群の蓄電部１２２」とも総称する。）と、Ｍ個の発電部１４０＿１，１４０＿２，…，１４０＿Ｍ（以下、「発電部１４０」とも総称する。）とを含む。
【００７７】
ここで、第１群の蓄電部１２１と、第２群の蓄電部１２２とは、充電動作および放電動作を相補に行なうものとする。すなわち、第１群の蓄電部１２１＿１，１２１＿２，…，１２１＿Ｎが充電可能とされる場合には、第２群の蓄電部１２２＿１，１２２＿２，…，１２２＿Ｎは放電可能とされる。また、第１群の蓄電部１２１＿１，１２１＿２，…，１２１＿Ｎが放電可能とされる場合には、第２群の蓄電部１２２＿１，１２２＿２，…，１２２＿Ｎは充電可能とされる。
【００７８】
蓄電モジュール１２０においては、第１群の蓄電部１２１と第２群の蓄電部１２２とは、紙面縦方向に沿って交互に配置され、発電部１４０の各々は、隣接する第１群の蓄電部１２１と第２群の蓄電部１２２との間にそれぞれ配置される。そのため、第１群の蓄電部１２１および第２群の蓄電部１２２がいずれもＮ個である場合には、（２Ｎ−１）個の発電部１４０が配置される。
【００７９】
さらに、第１群の蓄電部１２１および第２群の蓄電部１２２、ならびに複数の発電部１４０の外側には、紙面縦方向に圧力を印加可能な押圧機構１３０が設けられる。
【００８０】
すなわち、発電部１４０が蓄電部１２１または１２２と接触する部分は、発電部１４０の対向する一対の表面（高温側伝熱板１４１および低温側伝熱板１４２）であり、第１群の蓄電部１２１および第２群の蓄電部１２２の各々は、隣接する２つの蓄電部の間に発電部１４０が位置するように、発電部１４０の接触面に対して垂直な方向に沿って配置される。そして、押圧機構１３０が、発電部１４０の接触面の少なくとも一方側から圧力を印加する。
【００８１】
図５〜図１１には、押圧機構１３０が両側に配置されている構成を図示するが、一方側の端面を固定して、他方側のみに設置した押圧機構１３０を用いて圧力を印加するようにしてもよい。
（ｄ２．充放電動作および発電動作）
次に、図５には、本実施の形態に従う蓄電モジュール１２０の定常状態の一例を示す。すなわち、図５には、第１群の蓄電部１２１＿１，１２１＿２，…，１２１＿Ｎが放電可能であり、第２群の蓄電部１２２＿１，１２２＿２，…，１２２＿Ｎが充電可能である場合を示す。
【００８２】
この定常状態においては、第１群の蓄電部１２１＿１，１２１＿２，…，１２１＿Ｎで放電が生じると、発熱反応により第１群の蓄電部１２１＿１，１２１＿２，…，１２１＿Ｎの温度が上昇する。また、第２群の蓄電部１２２＿１，１２２＿２，…，１２２＿Ｎに対して充電がなされると、吸熱反応により第２群の蓄電部１２２＿１，１２２＿２，…，１２２＿Ｎの温度が降下する。
【００８３】
そのため、発電部１４０＿１，１４０＿２，…，１４０＿Ｍの各々は、高温側伝熱板１４１の側に対応する第１群の蓄電部１２１が位置し、低温側伝熱板１４２の側に対応する第２群の蓄電部１２２が位置するように、配置される。
【００８４】
言い換えれば、制御モジュール１１０の制御部１１４は、発電部１４０の高温側伝熱板１４１と接触する蓄電部を放電可能に制御するとともに、発電部１４０の低温側伝熱板１４２と接触する蓄電部を充電可能に制御する。
【００８５】
なお、図５〜図１１には、理解を容易にするために、発電部１４０の高温側伝熱板１４１が位置する側にハッチングを付している。
【００８６】
図５に示すような発電部１４０の位置関係、および、蓄電部１２１および１２２の充放電状態を設定することで、発電部１４０の紙面上表面と紙面下表面との間には、温度差が生じる。この温度差に応じて、発電部１４０からは所定の熱起電力が発生する。この熱起電力によって生じる電流が、熱エネルギーから回収された電気エネルギーとなる。
【００８７】
図５に示す状態において、第１群の蓄電部１２１および／または第２群の蓄電部１２２の残量、あるいは、その他の条件が満たされると、充放電状態の切替が行なわれる。なお、蓄電部の残量の判定は、典型的には、端子電圧と所定のしきい値との比較によって行なわれる。代替的に、各蓄電部に供給される電流と、各蓄電部から放出される電流とを逐次測定し、その差分を計算することで、電池残量を推定してもよい。
【００８８】
この切替動作においては、まず、図６に示すように、押圧機構１３０が蓄電部１２１および１２２ならびに発電部１４０に印加していた圧力を解除する。すると、発電部１４０と隣接する第１群の蓄電部１２１および第２群の蓄電部１２２との間が解放される。
【００８９】
続いて、図７に示すように、図示しない切替機構１６０がそれぞれの発電部１４０を紙面横方向にスライドする。さらに、図８に示すように、切替機構１６０がそれぞれの発電部１４０を反転する。すなわち、切替機構１６０は、高温側伝熱板１４１が紙面下側となるように、それぞれの発電部１４０の向きを入れ替える。
【００９０】
その後、図９に示すように、切替機構１６０は、向きを反転したそれぞれの発電部１４０を、再度、蓄電部１２１および１２２と接触可能な位置に移動させる。最終的に、図１０に示すように、押圧機構１３０が蓄電部１２１および１２２ならびに発電部１４０に対して圧力を再度印加する。
【００９１】
図１１に示すように、第１群の蓄電部１２１と第２群の蓄電部１２２との間で、充放電状態が入れ替わり、第１群の蓄電部１２１＿１，１２１＿２，…，１２１＿Ｎが充電可能となり、第２群の蓄電部１２２＿１，１２２＿２，…，１２２＿Ｎが放電可能となる。これにより、それぞれの発電部１４０では、より温度の高い第２群の蓄電部１２２がその高温側伝熱板１４１に接触し、かつ、より温度の低い第１群の蓄電部１２１がその低温側伝熱板１４２に接触することになる。そのため、それぞれの発電部１４０は、熱起電力の発生を継続できる。
【００９２】
なお、発電部１４０の入替動作中は、第１群の蓄電部１２１および第２群の蓄電部１２２を電気的に切り離した状態を継続してもよい。この場合には、制御モジュール１１０の補助蓄電部１１６が必要な電力を供給する。
（ｄ３．切替機構）
上述したような、発電部１４０の向きを反転（表裏の入れ替え）を行なう機構としては、どのような形態の機構を採用してもよいが、典型的には、図１２に示すようなベルト駆動の機構を採用することができる。
【００９３】
図１２は、本発明の実施の形態に従う電源システム１００における切替機構１６０の一例を示す図である。図１２を参照して、切替機構１６０は、回転ローラ１６１および１６２の間に架設された循環ベルト１６３を含む。この循環ベルト１６３上に、シート状の発電部１４０が形成されている。循環ベルト１６３および発電部１４０は、いずれも可撓性を有する材質で構成される。そのため、回転ローラ１６１および１６２を制御して循環ベルト１６３を回転させることで、発電部１４０を反転することができる。
【００９４】
なお、発電部１４０の両面が安定して接触できるよう、循環ベルト１６３の一部には開口が設けられている。
【００９５】
なお、図１２（ａ）は、上述の図６〜図８に示すプロセスのある時点の状態を示し、図１２（ｂ）は、上述の図８および図９に示すプロセスのある時点の状態を示す。また、図１２（ｃ）は、図１２（ａ）を紙面上側から見た平面図である。
【００９６】
また、循環ベルト１６３上には、発電部１４０の＋側出力端子と接続された端子電極１６９．１および１６９．３と、発電部１４０の−側出力端子と接続された端子電極１６９．２および１６９．４とが形成されている。
【００９７】
さらに、端子電極１６９．１および１６９．３の移動軸上に、コネクタ端子１６４．１および１６５．１が設けられ、端子電極１６９．２および１６９．４の移動軸上に、コネクタ端子１６４．２および１６５．２が設けられる。コネクタ端子１６４．１および１６４．２は、循環ベルト１６３に対して紙面上側に設けられ、コネクタ端子１６５．１および１６５．２は、循環ベルト１６３に対して紙面下側に設けられる。
【００９８】
これらのコネクタ端子１６４．１，１６４．２，１６５．１，１６５．２は、通常時には、循環ベルト１６３から所定距離だけ離れた位置で保持される。押圧機構１３０により蓄電部１２１および１２２に圧力が印加されると、発電部１４０が紙面上側に位置する場合には、コネクタ端子１６４．１が端子電極１６９．１と電気的に接触し、コネクタ端子１６４．２が端子電極１６９．２と電気的に接触する。また、発電部１４０が紙面下側に位置する場合には、コネクタ端子１６５．１が端子電極１６９．３と電気的に接触し、コネクタ端子１６５．２が端子電極１６９．４と電気的に接触する。
【００９９】
すなわち、発電部１４０が紙面上側に位置する場合には、端子電極１６９．１および１６９．２を介して、発電部１４０から電力が取り出され、発電部１４０が紙面下側に位置する場合には、端子電極１６９．３および１６９．４を介して、発電部１４０から電力が取り出される。
（ｄ４．充放電回路）
次に、上述のような第１群および第２群の蓄電部に対する充電／放電の切替を行なうための回路構成について説明する。
【０１００】
図１３は、本発明の実施の形態に従う充放電に係る回路構成を示す図である。図１３を参照して、電源部１１２は、外部のＡＣ電源から、蓄電部１２１または１２２を充電するための直流電力（充電電圧Ｖｃｈ）を生成するためのＡＣ／ＤＣ変換部１１２１と、ＡＣ／ＤＣ変換部１１２１の出力側に接続される充電バス１１２２と、蓄電部１２１または１２２から放電された電力を電力負荷へ提供するための放電バス１１２３とを含む。
【０１０１】
第１群の蓄電部１２１＿１，１２１＿２，…，１２１＿Ｎは、充電バス１１２２とグランドライン１１２６との間、または、放電バス１１２３とグランドライン１１２６との間に電気的に接続可能となっている。すなわち、第１群の蓄電部１２１＿１，１２１＿２，…，１２１＿Ｎは、それぞれ第１群のスイッチ１１２４＿１，１１２４＿２，…，１１２４＿Ｎを介して、充電バス１１２２または放電バス１１２３と電気的に接続される。
【０１０２】
同様に、第２群の蓄電部１２２＿１，１２２＿２，…，１２２＿Ｎは、充電バス１１２２とグランドライン１１２６との間、または、放電バス１１２３とグランドライン１１２６との間に電気的に接続可能となっている。すなわち、第２群の蓄電部１２２＿１，１２２＿２，…，１２２＿Ｎは、それぞれ第２群のスイッチ１１２５＿１，１１２５＿２，…，１１２５＿Ｎを介して、充電バス１１２２または放電バス１１２３と電気的に接続される。
【０１０３】
制御モジュール１１０の制御部１１４からの切替指令に応答して、第１群のスイッチ１１２４＿１，１１２４＿２，…，１１２４＿Ｎと、第２群のスイッチ１１２５＿１，１１２５＿２，…，１１２５＿Ｎとは、互いに相補の切替動作を行なう。すなわち、第１群の蓄電部１２１が放電可能に設定される場合には、第１群のスイッチ１１２４＿１，１１２４＿２，…，１１２４＿Ｎが対応する第１群の蓄電部１２１を充電バス１１２２と電気的に接続し、一方で、第２群のスイッチ１１２５＿１，１１２５＿２，…，１１２５＿Ｎが対応する第２群の蓄電部１２２を放電バス１１２３と電気的に接続する。第２群の蓄電部１２２が放電可能に設定される場合には、その逆の動作が行なわれる。
【０１０４】
このような回路構成により、第１群の蓄電部１２１を放電可能にするとともに、第２群の蓄電部１２１を充電可能にする第１の充放電状態と、第１群の蓄電部１２１を充電可能にするとともに、第２群の蓄電部１２２を放電可能にする第２の充放電状態とを切替ることができる。
【０１０５】
また、第１群の蓄電部１２１と第２群の蓄電部１２２との間の温度差に応じた電力を発生する発電部１４０は、充電バス１１２２と電気的に接続される。さらに、発電部１４０は、制御モジュール１１０の補助蓄電部１１６と電気的に接続されてもよい。
【０１０６】
すなわち、制御モジュール１１０の制御部１１４は、発電部１４０が発生する電力を用いて、第１群の蓄電部１２１または第２群の蓄電部１２２を充電する。あるいは、制御部１１４は、発電部１４０が発生する電力を用いて、制御モジュール１１０の補助蓄電部１１６を充電する。
【０１０７】
なお、補助蓄電部１１６の出力側は、放電バス１１２３と電気的に接続されてもよい。あるいは、補助蓄電部１１６の出力側は、切替機構１６０と電気的に接続される。すなわち、切替機構１６０は、補助蓄電部１１６から供給される電力を受けて駆動する。
【０１０８】
＜Ｅ．適用例１＞
次に、本実施の形態に従う電源システム１００の適用例として、画像形成装置ＭＦＰが低消費電力モードとなった場合の代替電源として機能する場合の制御例について説明する。
【０１０９】
まず、本実施の形態の適用例１に従う画像形成装置ＭＦＰにおいては、プリント処理などの通常動作が可能な通常モードと、電力消費を抑制するための低消費電力モードとを切替可能となっているものとする。この低消費電力モードにおいては、電力負荷での消費電力を低減するとともに、これらの電力負荷へ電力を供給するための電源装置（たとえば、スイッチングレギュレータ）などの動作を停止する。これにより、電源装置での電力損失（スイッチング損失）をゼロにできる。このとき、蓄電モジュール１２０から代替の電力を供給する。
【０１１０】
図１４は、本発明の実施の形態の適用例１に従う動作の一例を示すタイムチャートである。図１４（ａ）は、画像形成装置ＭＦＰにおける動作モードを示し、図１４（ｂ）は、蓄電モジュール１２０における充放電状態を示し、図１４（ｃ）は、第１群の蓄電部１２１の充放電状態を示し、図１４（ｄ）は、第２群の蓄電部１２２の充放電状態を示す。
【０１１１】
図１４（ａ）に示すように、時刻ｔ１２において、画像形成装置ＭＦＰの動作モードが「通常モード」から「低消費電力モード」へ切替り、時刻ｔ１４において、画像形成装置ＭＦＰの動作モードが「低消費電力モード」から「通常モード」へ切替ったものとする。
【０１１２】
図１４（ｂ）に示すように、蓄電モジュール１２０全体としては、画像形成装置ＭＦＰが「通常モード」である期間は充電動作を行ない、画像形成装置ＭＦＰが「低消費電力モード」である期間は放電動作を行なう。但し、蓄電モジュール１２０を構成する第１群の蓄電部１２１および第２群の蓄電部１２２との間では、蓄電量に応じて、充電可能な状態と放電可能な状態とが適宜切替られる。
【０１１３】
たとえば、時刻ｔ１１以前において、第１群の蓄電部１２１が充電可能であり、第２群の蓄電部１２２が放電可能であるとする。このとき、画像形成装置ＭＦＰの動作モードが「通常モード」であるので、第１群の蓄電部１２１は商用電源からの電力で充電されるとともに、第２群の蓄電部１２２は待機状態となる。このとき、第１群の蓄電部１２１に対する充電動作によって吸熱反応が生じ、この吸熱反応による温度差によって、発電部１４０は電力を発生する。この発電部１４０で生じた電力の全部または一部が、第１群の蓄電部１２１の充電に用いられる。
【０１１４】
そして、時刻ｔ１１において、第１群の蓄電部１２１の蓄電量が上限値に到達したと判断されたとする。典型的には、第１群の蓄電部１２１の端子電圧が所定のしきい値以上となったか否かに基づいて判断される。
【０１１５】
すると、時刻ｔ１１において、切替動作が実行される。すなわち、制御部１１４は、第１群の蓄電部１２１を充電可能から放電可能に切替るとともに、第２群の蓄電部１２２を放電可能から充電可能に切替る。これに合わせて、制御部１１４は、切替機構１６０に指令を与えて、発電部１４０の接触状態を切替る。すると、第２群の蓄電部１２２は商用電源からの電力で充電される。このとき、上述したのと同様に、第２群の蓄電部１２２に対する充電動作によって吸熱反応が生じ、この吸熱反応による温度差によって、発電部１４０は電力を発生する。この発電部１４０で生じた電力の全部または一部が、第２群の蓄電部１２２の充電に用いられる。
【０１１６】
続いて、時刻ｔ１２において、画像形成装置ＭＦＰの動作モードが「通常モード」から「低消費電力モード」へ切替ると、放電可能な第１群の蓄電部１２１から電力負荷への電力供給（放電）が開始される。このとき、第１群の蓄電部１２１での放電動作によって発熱反応が生じ、この発熱反応による温度差によって、発電部１４０は電力を発生する。この発電部１４０で生じた電力の全部または一部が、第２群の蓄電部１２２の充電に用いられる。
【０１１７】
その後、時刻ｔ１３において、第１群の蓄電部１２１の蓄電量が下限値に到達したと判断されたとする。典型的には、第１群の蓄電部１２１の端子電圧が所定のしきい値以下となったか否かに基づいて判断される。
【０１１８】
すると、時刻ｔ１３において、切替動作が実行される。すなわち、制御部１１４は、第１群の蓄電部１２１を放電可能から充電可能に切替るとともに、第２群の蓄電部１２２を充電可能から放電可能に切替る。これに合わせて、制御部１１４は、切替機構１６０に指令を与えて、発電部１４０の接触状態を切替る。すると、第２群の蓄電部１２２から電力負荷への電力供給（放電）が開始される。このとき、第２群の蓄電部１２２での放電動作によって発熱反応が生じ、この発熱反応による温度差によって、発電部１４０は電力を発生する。この発電部１４０で生じた電力の全部または一部が、第１群の蓄電部１２１の充電に用いられる。
【０１１９】
さらに、時刻ｔ１４において、画像形成装置ＭＦＰの動作モードが「低消費電力モード」から「通常モード」へ切替ると、上述した時刻ｔ１１以前の動作と同様の動作が実行される。
【０１２０】
次に、図１４に示す動作を実現するための処理手順について説明する。
図１５は、本発明の実施の形態の適用例１に従う処理手順を示すフローチャートである。なお、図１５に示す各ステップは、基本的には、制御モジュール１１０の制御部１１４が実行する。
【０１２１】
図１５を参照して、制御部１１４は、画像形成装置ＭＦＰの動作モードを判断する（ステップＳ１００）。動作モードが「通常モード」であれば（ステップＳ１００において「通常モード」）、処理はステップＳ１０２へ進む。これに対して、動作モードが「低消費電力モード」であれば（ステップＳ１００において「低消費電力モード」）、処理はステップＳ１２２へ進む。
【０１２２】
ステップＳ１０２において、制御部１１４は、前回の演算周期から今回の演算周期の間に、画像形成装置ＭＦＰの動作モードの切替があったか否かを判断する。すなわち、制御部１１４は、前回の演算周期における動作モードが「低消費電力モード」であり、今回の演算周期における動作モードが「通常モード」である場合には、動作モードの切替があったと判断する。画像形成装置ＭＦＰの動作モードの切替があった場合（ステップＳ１０２においてＹＥＳの場合）には、処理はステップＳ１０４へ進む。これに対して、画像形成装置ＭＦＰの動作モードの切替がなかった場合（ステップＳ１０２においてＮＯの場合）には、処理はステップＳ１１０へ進む。
【０１２３】
ステップＳ１０４において、制御部１１４は、電源部１１２から電力負荷への電力供給を再開させる。続くステップＳ１０６において、制御部１１４は、充電可能な蓄電部に対して、商用電源からの電力を用いた充電を開始するとともに、放電可能な蓄電部からの放電を停止する。また、ステップＳ１０８において、制御部１１４は、発電部１４０で発生する電力で充電可能な蓄電部が充電されるように、回路を形成する。その後、処理はステップＳ１１０へ進む。
【０１２４】
ステップＳ１１０において、制御部１１４は、充電可能な蓄電部における蓄電量が上限値に到達しているか否かを判断する。充電可能な蓄電部における蓄電量が上限値に到達していない場合（ステップＳ１１０においてＮＯの場合）には、処理はステップＳ１００へリターンする。
【０１２５】
これに対して、充電可能な蓄電部における蓄電量が上限値に到達している場合（ステップＳ１１０においてＹＥＳの場合）には、制御部１１４は、放電可能な他方の蓄電部における蓄電量が上限値に到達しているか否かを判断する（ステップＳ１１２）。放電可能な他方の蓄電部における蓄電量が上限値に到達している場合（ステップＳ１１２においてＹＥＳの場合）には、いずれの蓄電部もフル充電を意味するので、制御部１１４は切替動作を行なわない。そして、処理はステップＳ１００へリターンする。
【０１２６】
これに対して、放電可能な他方の蓄電部における蓄電量が上限値に到達していない場合（ステップＳ１１２においてＮＯの場合）には、制御部１１４は、以下に示すステップＳ１１４〜Ｓ１１８の処理を実行する。
【０１２７】
すなわち、ステップＳ１１４において、制御部１１４は、押圧機構１３０に指令を与えて、押圧機構１３０からの押し付け圧力を解除する。続くステップＳ１１６において、切替機構１６０に指令を与えて、切替機構１６０に発電部１４０の接触状態を切替させる。続くステップＳ１１８において、電源部１１２に指令を与えて、電源部１１２に蓄電部の充放電状態を切替させる。続くステップＳ１２０において、制御部１１４は、押圧機構１３０に指令を与えて、押圧機構１３０からの押し付け圧力で再度加圧する。そして、処理はステップＳ１００へリターンする。
【０１２８】
ステップＳ１２２において、制御部１１４は、前回の演算周期から今回の演算周期の間に、画像形成装置ＭＦＰの動作モードの切替があったか否かを判断する。すなわち、制御部１１４は、前回の演算周期における動作モードが「通常モード」であり、今回の演算周期における動作モードが「低消費電力モード」である場合には、動作モードの切替があったと判断する。画像形成装置ＭＦＰの動作モードの切替があった場合（ステップＳ１２２においてＹＥＳの場合）には、処理はステップＳ１２４へ進む。これに対して、画像形成装置ＭＦＰの動作モードの切替がなかった場合（ステップＳ１２２においてＮＯの場合）には、処理はステップＳ１３０へ進む。
【０１２９】
ステップＳ１２４において、制御部１１４は、電源部１１２から電力負荷への電力供給を停止させる。続くステップＳ１２６において、制御部１１４は、放電可能な蓄電部から電力負荷への電力供給（放電）を開始するともに、充電可能な蓄電部への充電を停止する。また、ステップＳ１２８において、制御部１１４は、発電部１４０で発生する電力で充電可能な蓄電部が充電されるように、回路を形成する。その後、処理はステップＳ１３０へ進む。
【０１３０】
ステップＳ１３０において、制御部１１４は、放電可能な蓄電部における蓄電量が下限値に到達しているか否かを判断する。放電可能な蓄電部における蓄電量が下限値に到達していない場合（ステップＳ１３０においてＮＯの場合）には、処理はステップＳ１００へリターンする。
【０１３１】
これに対して、放電可能な蓄電部における蓄電量が下限値に到達している場合（ステップＳ１３０においてＹＥＳの場合）には、制御部１１４は、充電可能な他方の蓄電部における蓄電量が下限値に到達しているか否かを判断する（ステップＳ１３２）。充電可能な他方の蓄電部における蓄電量が下限値に到達している場合（ステップＳ１３２においてＹＥＳの場合）には、いずれの蓄電部も充電量が十分ではないことを意味するので、制御部１１４は切替動作を行なわない。それに代えて、制御部１１４は、電源部１１２から電力負荷への電力供給を再開させる（ステップＳ１３４）。そして、処理はステップＳ１００へリターンする。
【０１３２】
これに対して、充電可能な他方の蓄電部における蓄電量が下限値に到達していない場合（ステップＳ１３２においてＮＯの場合）、制御部１１４は、以下に示すステップＳ１３６〜Ｓ１４２の処理を実行する。
【０１３３】
すなわち、ステップＳ１３６において、制御部１１４は、押圧機構１３０に指令を与えて、押圧機構１３０からの押し付け圧力を解除する。続くステップＳ１３８において、切替機構１６０に指令を与えて、切替機構１６０に発電部１４０の接触状態を切替させる。続くステップＳ１４０において、電源部１１２に指令を与えて、電源部１１２に蓄電部の充放電状態を切替させる。続くステップＳ１４２において、制御部１１４は、押圧機構１３０に指令を与えて、押圧機構１３０からの押し付け圧力で再度加圧する。そして、処理はステップＳ１００へリターンする。
【０１３４】
＜Ｆ．適用例２＞
次に、本実施の形態に従う電源システム１００の別の適用例として、画像形成装置ＭＦＰの定着器７を昇温するための電源として用いる場合の構成について説明する。
【０１３５】
本実施の形態の適用例２に従う画像形成装置ＭＦＰにおいても、プリント処理などの通常動作が可能な通常モードと、電力消費を抑制するための低消費電力モードとを切替可能となっているものとする。画像形成装置ＭＦＰの定着器７は、安定した画像形成を行なうために、所定の温度となるように温度管理されている。低消費電力モードにおいては、この定着器７は、消費電力を低減するために、より低い温度に維持される。そのため、低消費電力モードから通常モードへのモード切替に伴って、定着器７の温度を上昇させるために比較的大きな電力を短時間で供給する必要がある。一方で、電力ピークを低減することも要求されるが、本実施の形態においてはそれのいずれについても対応可能である。
【０１３６】
また、画像形成装置ＭＦＰの電源が投入されてから、プリント動作が可能となるまでのウォームアップ期間においても、定着器７の温度を比較的短時間で上昇させる必要がある。一方、このとき、必要となる電力ピークを低減させ、装置の省エネルギーに寄与することができるものである。
【０１３７】
本適用例に従う画像形成装置ＭＦＰにおいては、この定着器７の昇温に要する電力を電源システム１００から供給する。このような構成を採用することで、定着器７を昇温するために必要な電力を供給するための電源装置の容量を相対的に小さくすることができる。また、蓄電部に予め電力を蓄えているので、急速放電を容易に実現できる。
【０１３８】
図１６は、本発明の実施の形態の適用例２に従う動作の一例を示すタイムチャートである。図１６（ａ）は、定着器７における定着器温度を示し、図１６（ｂ）は、第１群の蓄電部１２１の充放電状態を示し、図１６（ｃ）は、第２群の蓄電部１２２の充放電状態を示す。
【０１３９】
図１６に示すように、時刻ｔ２１において画像形成装置ＭＦＰの電源が投入され、時刻ｔ２３において、画像形成装置ＭＦＰの動作モードが「通常モード」から「低消費電力モード」へ切替り、時刻ｔ２４において、画像形成装置ＭＦＰの動作モードが「低消費電力モード」から「通常モード」へ切替ったものとする。
【０１４０】
図１６（ａ）に示すように、画像形成装置ＭＦＰの電源が投入される前は、ほぼ室温と同じであった定着器７の定着器温度は、時刻ｔ２１において電源が投入されると、動作温度まで急激に昇温される。なお、定着器温度が室温から動作温度まで上昇するのに要する時間は、時刻ｔ２１から時刻ｔ２２までの期間であるとする。
【０１４１】
その後、定着器温度は、時刻ｔ２３において動作モードが「低消費電力モード」へ切替られるまで、動作温度に維持される。時刻ｔ２３において、動作モードが「通常モード」から「低消費電力モード」へ切替られると、定着器温度はスタンバイ温度に維持される。なお、上述のような定着器温度の動作温度への維持には、商用電源が用いられる。
【０１４２】
その後、時刻ｔ２４において、動作モードが「低消費電力モード」から「通常モード」へ切替られると、定着器温度は、スタンバイ温度から動作温度まで昇温される。この定着器温度の昇温にも、電源システム１００から供給される電力が使用される。
【０１４３】
以後、上述と同様な温度制御が行なわれる。
上述のような定着器温度の制御に対応する、電源システム１００の各蓄電部の状態について説明する。
【０１４４】
たとえば、時刻ｔ２１以前（電源投入前）において、第１群の蓄電部１２１が放電可能であり、第２群の蓄電部１２２が充電可能であるとする。但し、電源が投入されていないので、状態を不定するように実装してもよい。
【０１４５】
時刻ｔ２１において、画像形成装置ＭＦＰの電源が投入されると、第１群の蓄電部１２１から定着器７への電力供給（急速放電）が行なわれる。このとき、第１群の蓄電部１２１での放電動作によって発熱反応が生じ、この発熱反応による温度差によって、発電部１４０は電力を発生する。この発電部１４０で生じた電力の全部または一部が、第２群の蓄電部１２２の充電に用いられる。
【０１４６】
時刻ｔ２２において、定着器温度が動作温度まで到達すると、切替動作が実行される。すなわち、制御部１１４は、第１群の蓄電部１２１を放電可能から充電可能に切替るとともに、第２群の蓄電部１２２を充電可能から放電可能に切替る。これに合わせて、制御部１１４は、切替機構１６０に指令を与えて、発電部１４０の接触状態を切替る。
【０１４７】
このとき、第１群の蓄電部１２２は商用電源からの電力で充電される。また、上述したのと同様に、第１群の蓄電部１２２に対する充電動作によって吸熱反応が生じ、この吸熱反応による温度差によって、発電部１４０は電力を発生する。この発電部１４０で生じた電力の全部または一部が、第１群の蓄電部１２１の充電電力に用いられる。一方、第２群の蓄電部１２２は待機状態となる。
【０１４８】
そして、時刻ｔ２３において、動作モードが「通常モード」から「低消費電力モード」へ切替られると、第１群の蓄電部１２２に対する充電動作は停止され、待機状態となる。なお、低消費電力モードへの切替後においても、第１群の蓄電部１２２の蓄電量が上限値に到達するまで、充電動作を継続してもよい。
【０１４９】
その後、時刻ｔ２４において、画像形成装置ＭＦＰの動作モードが「低消費電力モード」から「通常モード」へ切替ると、第２群の蓄電部１２２から定着器７への電力供給（急速放電）が行なわれる。このとき、第２群の蓄電部１２２での放電動作によって発熱反応が生じ、この発熱反応による温度差によって、発電部１４０は電力を発生する。この発電部１４０で生じた電力の全部または一部が、第１群の蓄電部１２１の充電に用いられる。
【０１５０】
時刻ｔ２５において、定着器温度がスタンバイ温度から動作温度まで上昇すると、切替動作が実行される。すなわち、制御部１１４は、第１群の蓄電部１２１を充電可能から放電可能に切替るとともに、第２群の蓄電部１２２を放電可能から充電可能に切替る。これに合わせて、制御部１１４は、切替機構１６０に指令を与えて、発電部１４０の接触状態を切替る。
【０１５１】
以下、上述した時刻ｔ２２以降の動作と同様の動作が実行される。
次に、図１６に示す動作を実現するための処理手順について説明する。
【０１５２】
図１７は、本発明の実施の形態の適用例２に従う処理手順を示すフローチャートである。なお、図１７に示す各ステップは、基本的には、画像形成装置ＭＦＰの電源が投入された後、制御モジュール１１０の制御部１１４が実行する。
【０１５３】
図１７を参照して、制御部１１４は、直前の電源遮断時における蓄電部の充放電状態を取得する（ステップＳ２００）。続くステップＳ２０２において、制御部１１４は、放電可能な蓄電部から定着器７への電力供給（急速放電）を開始する。並行して、ステップＳ２０４において、制御部１１４は、発電部１４０で発生する電力で充電可能な蓄電部が充電されるように、回路を形成する。その後、処理はステップＳ２０６へ進む。
【０１５４】
ステップＳ２０６において、制御部１１４は、定着器温度が動作温度まで昇温されたか否かを判断する。定着器温度が動作温度まで昇温されていない場合（ステップＳ２０６においてＮＯの場合）には、ステップＳ２０６の処理を繰返す。これに対して、定着器温度が動作温度まで昇温された場合（ステップＳ２０６においてＹＥＳの場合）には、制御部１１４は、以下に示すステップＳ２０８〜Ｓ２１２に示す切替動作を実行する。
【０１５５】
ステップＳ２０８において、制御部１１４は、押圧機構１３０に指令を与えて、押圧機構１３０からの押し付け圧力を解除する。続くステップＳ２１０において、切替機構１６０に指令を与えて、切替機構１６０に発電部１４０の接触状態を切替させる。続くステップＳ２１２において、電源部１１２に指令を与えて、電源部１１２に蓄電部の充放電状態を切替させる。続くステップＳ２１３において、制御部１１４は、押圧機構１３０に指令を与えて、押圧機構１３０からの押し付け圧力で再度加圧する。そして、処理はステップＳ２１４へ進む。
【０１５６】
ステップＳ２１４において、制御部１１４は、充電可能な蓄電部における蓄電量が上限値に到達しているか否かを判断する。充電可能な蓄電部における蓄電量が上限値に到達していない場合（ステップＳ２１４においてＮＯの場合）には、処理はステップＳ２１６へ進む。これに対して、充電可能な蓄電部における蓄電量が上限値に到達している場合（ステップＳ２１４においてＹＥＳの場合）には、処理はステップＳ２１８へ進む。
【０１５７】
ステップＳ２１６において、制御部１１４は、動作モードが「通常モード」から「低消費電力モード」へ切替られたか否かを判断する。動作モードが「通常モード」から「低消費電力モード」へ切替られた場合（ステップＳ２１６においてＹＥＳの場合）には、処理はステップＳ２１８へ進む。これに対して、動作モードが「通常モード」から「低消費電力モード」へ切替られていない場合（ステップＳ２１６においてＮＯの場合）には、ステップＳ２１４以下の処理が繰返される。
【０１５８】
ステップＳ２１８において、制御部１１４は、充電可能な蓄電部への充電を停止する。その後、処理はステップＳ２２０へ進む。
【０１５９】
ステップＳ２２０において、制御部１１４は、動作モードが「低消費電力モード」から「通常モード」へ切替られたか否かを判断する。動作モードが「低消費電力モード」から「通常モード」へ切替られた場合（ステップＳ２２０においてＹＥＳの場合）には、処理はステップＳ２２２へ進む。これに対して、動作モードが「低消費電力モード」から「通常モード」へ切替られていない場合（ステップＳ２２０においてＮＯの場合）には、ステップＳ２２０の処理が繰返される。
【０１６０】
ステップＳ２２２において、制御部１１４は、放電可能な蓄電部から定着器７への電力供給（急速放電）を開始する。並行して、ステップＳ２２４において、制御部１１４は、発電部１４０で発生する電力で充電可能な蓄電部が充電されるように、回路を形成する。その後、ステップＳ２０６以下の処理が繰返される。
【０１６１】
＜Ｇ．変形例＞
上述の実施の形態に従う電源システム１００においては、１つの蓄電モジュール１２０を含む構成について例示した。発電部１４０の接触状態を切替るための切替機構をより簡素化する観点からは、少なくとも一対の蓄電モジュール１２０を対称的に配置する構成を採用することもできる。以下、このような一対の蓄電モジュール１２０を含む電源システム１００＃について説明する。
【０１６２】
図１８は、本発明の実施の形態の変形例に従う電源システム１００＃および主制御部２００の機能ブロック図である。図１８に示す、電源システム１００＃は、基本的には、対称的に配置された２つの蓄電モジュール１２０Ａおよび１２０Ｂを含む点を除いて、図２に示す電源システム１００と同様の構成を有する。図１８に示す主制御部２００は、図２に示す主制御部２００と同様であるので、詳細な説明は繰返さない。
【０１６３】
以下では、主として、上述の実施の形態に従う電源システム１００とは異なる点について説明する。
【０１６４】
図１９〜図２３は、本発明の実施の形態に従う蓄電モジュール１２０Ａおよび１２０Ｂの構造および動作を説明するための模式図である。
（ｇ１．蓄電部および発電部の配列）
本実施の形態に従う蓄電モジュール１２０Ａおよび１２０Ｂの各々は、少なくとも一対の蓄電部と、１つの発電部１４０とがあれば、目的の機能を奏するが、発電部１４０単体の端子電圧が十分高く得られないような場合には、複数の発電部１４０を配置することが好ましい。そこで、図１９〜図２３に示すように、蓄電部についても複数配置し、隣接する蓄電部の間に発電部１４０をサンドイッチ状に配置する形態が現実的である。
【０１６５】
一例として、本実施の形態に従う蓄電モジュール１２０Ａは、３個の第１群の蓄電部１２１＿１Ａ，１２１＿２Ａ，１２１＿３Ａ（以下、「第１群の蓄電部１２１Ａ」とも総称する。）と、３個の第２群の蓄電部１２２＿１Ａ，１２２＿２Ａ，１２２＿３Ａ（以下、「第２群の蓄電部１２２Ａ」とも総称する。）と、５個の発電部１４０＿１Ａ，１４０＿２Ａ，…，１４０＿５Ａ（以下、「発電部１４０Ａ」とも総称する。）とを含む。
【０１６６】
また、本実施の形態に従う蓄電モジュール１２０Ｂは、３個の第１群の蓄電部１２１＿１Ｂ，１２１＿２Ｂ，１２１＿３Ｂ（以下、「第１群の蓄電部１２１Ｂ」とも総称する。）と、３個の第２群の蓄電部１２２＿１Ｂ，１２２＿２Ｂ，１２２＿３Ｂ（以下、「第２群の蓄電部１２２Ｂ」とも総称する。）と、５個の発電部１４０＿１Ｂ，１４０＿２Ｂ，…，１４０＿５Ｂ（以下、「発電部１４０Ｂ」とも総称する。）とを含む。
【０１６７】
なお、図１９には、説明を簡素化するために一例を例示するが、各蓄電モジュールに含まれる蓄電部の数などは、要求される設計値や状況に応じて任意に設計できる。
【０１６８】
ここで、第１群の蓄電部１２１Ａおよび１２１Ｂと、第２群の蓄電部１２２Ａおよび蓄電部１２２Ｂとは、充電動作および放電動作を相補に行なうものとする。すなわち、第１群の蓄電部１２１Ａおよび１２１Ｂがいずれも充電可能とされる場合には、第２群の蓄電部１２２Ａおよび１２２Ｂはいずれも放電可能とされる。また、第１群の蓄電部１２１Ａおよび１２１Ｂがいずれも放電可能とされる場合には、第２群の蓄電部１２２Ａおよび１２２Ｂはいずれも充電可能とされる。
【０１６９】
蓄電モジュール１２０Ａにおいては、第１群の蓄電部１２１Ａと第２群の蓄電部１２２Ａとは、紙面縦方向に沿って交互に配置され、発電部１４０Ａの各々は、隣接する第１群の蓄電部１２１Ａと第２群の蓄電部１２２Ａとの間にそれぞれ配置される。さらに、第１群の蓄電部１２１Ａおよび第２群の蓄電部１２２Ａ、ならびに複数の発電部１４０Ａの外側には、紙面縦方向に圧力を印加可能な押圧機構１３０Ａが設けられる。
【０１７０】
一方、蓄電モジュール１２０Ｂにおいては、第１群の蓄電部１２１Ｂと第２群の蓄電部１２２Ｂとは、蓄電モジュール１２０Ａにおける蓄電部の配置順とは逆に、紙面縦方向に沿って交互に配置され、発電部１４０Ｂの各々は、隣接する第１群の蓄電部１２１Ｂと第２群の蓄電部１２２Ｂとの間にそれぞれ配置される。さらに、第１群の蓄電部１２１Ｂおよび第２群の蓄電部１２２Ｂ、ならびに複数の発電部１４０Ｂの外側には、紙面縦方向に圧力を印加可能な押圧機構１３０Ｂが設けられる。
【０１７１】
図１９〜図２３には、押圧機構１３０が両側に配置されている構成を図示するが、一方側の端面を固定して、他方側のみに設置した押圧機構１３０Ａおよび１３０Ｂを用いて圧力を印加するようにしてもよい。
（ｇ２．充放電動作および発電動作）
次に、図１９には、本実施の形態に従う蓄電モジュール１２０の定常状態の一例を示す。すなわち、図１９には、第１群の蓄電部１２１Ａおよび１２１Ｂが放電可能であり、第２群の蓄電部１２２Ａおよび１２２Ｂが充電可能である場合を示す。
【０１７２】
この定常状態においては、第１群の蓄電部１２１Ａおよび１２１Ｂで放電が生じると、発熱反応により第１群の蓄電部１２１Ａおよび１２１Ｂの温度が上昇する。また、第２群の蓄電部１２２Ａおよび１２２Ｂに対して充電がなされると、吸熱反応により第２群の蓄電部１２２Ａおよび１２２Ｂの温度が降下する。
【０１７３】
そのため、発電部１４０Ａおよび１４０Ｂの各々は、高温側伝熱板１４１の側に対応する第１群の蓄電部１２１Ａまたは１２１Ｂが位置し、低温側伝熱板１４２の側に対応する第２群の蓄電部１２２Ａまたは１２２Ｂが位置するように、配置される。その結果、蓄電部および発電部の配置は、蓄電モジュール１２０Ａと蓄電モジュール１２０Ｂとの間で対称的となる。
【０１７４】
なお、図１９〜図２３には、理解を容易にするために、発電部１４０Ａおよび１４０Ｂの高温側伝熱板１４１が位置する側にハッチングを付している。
【０１７５】
図１９に示す状態において、第１群の蓄電部１２１Ａ，１２１Ｂおよび／または第２群の蓄電部１２２Ａ，１２２Ｂの残量、あるいは、その他の条件が満たされると、充放電状態の切替が行なわれる。この切替動作においては、まず、図２０に示すように、押圧機構１３０Ａならびに１３０Ｂが、蓄電部１２１Ａおよび１２２Ａ、蓄電部１２１Ｂおよび１２２Ｂ、ならびに、発電部１４０Ａおよび１４０Ｂにそれぞれ印加していた圧力を解除する。すると、発電部１４０Ａ，１４０Ｂと隣接する第１群の蓄電部１２１Ａ，１２１Ｂおよび第２群の蓄電部１２２Ａ，１２２Ｂとの間が解放される。
【０１７６】
続いて、図２１に示すように、図示しない切替機構１６０＃が、発電部１４０Ａを紙面右方向にスライドするとともに、発電部１４０Ｂを紙面左方向にスライドする。すなわち、蓄電モジュール１２０Ａに含まれる発電部１４０Ａと、蓄電モジュール１２０Ｂに含まれる発電部１４０Ｂとを入れ替える。この際、発電部１４０Ａおよび１４０Ｂの向きを反転する必要はない。
【０１７７】
その後、図２２に示すように、押圧機構１３０Ａが、第１群の蓄電部１２１Ａおよび第２群の蓄電部１２２Ａ、ならびに複数の発電部１４０Ｂに対して圧力を再度印加する。同時に、押圧機構１３０Ｂが、第１群の蓄電部１２１Ｂおよび第２群の蓄電部１２２Ｂ、ならびに、複数の発電部１４０Ａに対して圧力を再度印加する。
【０１７８】
図２３に示すように、蓄電モジュール１２０Ａと蓄電モジュール１２０Ｂとの間で、発電部１４０Ａおよび１４０Ｂが交換された上で、第１群の蓄電部１２１と第２群の蓄電部１２２との間で、充放電状態が入れ替えられる。すなわち、第１群の蓄電部１２１Ａおよび１２１Ｂが充電可能となり、第２群の蓄電部１２２Ａおよび１２２Ｂが放電可能となる。これにより、発電部１４０Ａおよび１４０Ｂの各々では、より温度の高い第２群の蓄電部１２２Ａまたは１２２Ｂがその高温側伝熱板１４１に接触し、かつ、より温度の低い第１群の蓄電部１２１Ａまたは１２１Ｂがその低温側伝熱板１４２に接触することになる。そのため、それぞれの発電部１４０は、熱起電力の発生を継続できる。
【０１７９】
なお、発電部１４０の入替動作中は、第１群の蓄電部１２１Ａおよび１２１Ｂならびに第２群の蓄電部１２２Ａおよび１２２Ｂを電気的に切り離した状態を継続してもよい。この場合には、制御モジュール１１０の補助蓄電部１１６が必要な電力を供給する。
【０１８０】
上述のように、本変形例に従う電源システム１００＃においては、蓄電モジュール１２０Ａと蓄電モジュール１２０Ｂとは、紙面横方向に所定距離だけ離れて配置されている。蓄電モジュール１２０Ａでは、紙面横方向に直交する紙面縦方向に沿って、第１群の蓄電部１２１Ａおよび第２群の蓄電部１２２Ａが配列されており、蓄電モジュール１２０Ｂでは、紙面縦方向に沿って、蓄電モジュール１２０Ａにおける配列順とは反対の配列順で、第１群の蓄電部１２１Ｂおよび第２群の蓄電部１２２Ｂが配列されている。切替機構１６０＃は、発電部１４０Ａを紙面横方向に沿って移動させるとともに、発電部１４０Ｂを紙面横方向に沿って発電部１４０Ａとは反対の向きに移動させる。
【０１８１】
すなわち、本変形例に従う電源システム１００＃における切替機構１６０＃は、蓄電モジュール１２０Ａに含まれる発電部１４０Ａ、および、蓄電モジュール１２０Ｂに含まれる発電部１４０Ｂについて、上述のように２つの接触状態（第１の接触状態および第２の接触状態）の間で切替る。
【０１８２】
より具体的には、第１の接触状態（図１９および図２０参照）においては、発電部１４０Ａは、蓄電モジュール１２０Ａにおいて、その高温側伝熱板１４１が第１群の蓄電部１２１Ａと接触しているとともに、その低温側伝熱板１４２が第２群の蓄電部１２２Ａと接触している。一方、発電部１４０Ｂは、蓄電モジュール１２０Ｂにおいて、その高温側伝熱板１４１が第１群の蓄電部１２１Ｂと接触しているとともに、その低温側伝熱板１４２が第２群の蓄電部１２２Ｂと接触している。
【０１８３】
これに対して、第２の接触状態（図２１〜図２３参照）においては、発電部１４０Ａは、蓄電モジュール１２０Ｂにおいて、その高温側伝熱板１４１が第２群の蓄電部１２２Ｂと接触しているとともに、その低温側伝熱板１４２が第１群の蓄電部１２１Ｂと接触している。一方、発電部１４０Ｂは、蓄電モジュール１２０Ａにおいて、その高温側伝熱板１４１が第２群の蓄電部１２２Ａと接触しているとともに、その低温側伝熱板１４２が第１群の蓄電部１２１Ａと接触している。
（ｇ３．切替機構）
上述したような、発電部１４０Ａと発電部１４０Ｂとを入れ替える機構としては、どのような形態の機構を採用してもよいが、典型的には、図１２と同様のベルト駆動の機構を採用することができる。
【０１８４】
図２４は、本発明の実施の形態の変形例に従う電源システム１００＃における切替機構１６０＃の一例を示す図である。図２４を参照して、切替機構１６０＃は、回転ローラ１６１および１６２の間に架設された循環ベルト１６３を含む。この循環ベルト１６３上に、シート状の発電部１４０Ａおよび１４０Ｂが形成されている。回転ローラ１６１および１６２を制御して循環ベルト１６３を回転させることで、発電部１４０Ａおよび１４０Ｂを入れ替えることができる。
【０１８５】
切替機構１６０＃においては、発電部１４０Ａおよび１４０Ｂがそれぞれの接触状態に配置された状態で、隣接する蓄電部と直接的に接触できるように、循環ベルト１６３の一部に切欠部１６８が設けられている。これにより、発電部１４０Ａ，１４０Ｂと蓄電部とを直接的に接触させることができ、その結果、両者の間の伝熱性を高めることができる。
【０１８６】
また、循環ベルト１６３上には、発電部１４０Ａの＋側出力端子と接続された端子電極（図示しない）と、発電部１４０Ａの−側出力端子と接続された端子電極（図示しない）と、発電部１４０Ｂの＋側出力端子と接続された端子電極１６９．１，１６９．３と、発電部１４０Ｂの−側出力端子と接続された端子電極１６９．２，１６９．４とが形成されている。
【０１８７】
さらに、それぞれの端子電極の移動軸上に、コネクタ端子１６４．１，１６４．２，１６４．３，１６４．４，１６５．１，１６５．２，１６５．３，１６５．４が設けられる。これらのコネクタ端子は、通常時には、循環ベルト１６３から所定距離だけ離れた位置で保持される。押圧機構１３０Ａまたは１３０Ｂにより蓄電部１２１Ａ，１２１Ｂ，１２２Ａ，１２２Ｂに圧力が印加されると、対応するコネクタ端子が端子電極と電気的に接触して、発電部１４０Ａおよび１４０Ｂで発生する電力を取り出すための回路が形成される。
【０１８８】
＜Ｈ．作用効果＞
本実施の形態に従う電源システムは、少なくとも一対の蓄電部を含む蓄電モジュールを有する。この蓄電モジュール内においては、一方の蓄電部が放電可能とされ、他方の蓄電部が充電可能とされる。これら一対の蓄電部の間に熱電変換素子からなる発電部が接触して配置される。そのため、少なくとも一方の蓄電部において電気的な遣り取り（充電または放電）が生じれば、このような電気的な遣り取りによって生じる熱反応を利用して、発電部が電力を発生する。
【０１８９】
そのため、電力負荷の状況や要求に応じて、蓄電モジュール全体として、放電動作を行なう場合、および、充電動作を行なう場合のいずれのモードにおいても、発生する熱エネルギーを電力エネルギーとして回収できる。これによって、電力の使用効率をより高めることのできる。
【０１９０】
また、本実施の形態の変形例に従う電源システムにおいては、少なくとも一対の蓄電モジュールを対称的に配置する。このような構成を採用することで、それぞれの蓄電モジュールの状態に応じて、両蓄電モジュールの間でそれぞれの発電部を交換することができる。そのため、蓄電モジュール（それを構成する各蓄電部）が充電または放電する際に生じる熱エネルギーを効率的に回収できるとともに、蓄電部の充放電状態の切替に伴って発電部を交換するための機構をより簡素化した構成で実現できる。
【０１９１】
また、本実施の形態の電源システムについての適用例１においては、蓄電部に蓄えた電気エネルギーを急速に放電することで、定着システムを短時間に昇温できるので、低消費電力モードからの復帰に要する時間を短縮できる。同時に、商用電源から定着システムの温度制御を行なうための電力を生成する電源部が、低消費電力モードからの復帰時に必要な電力をカバーしなくともよいので、その電源容量を通常の温度制御に必要な範囲に最適化することができる。
【０１９２】
さらに、本実施の形態の電源システムについての適用例２においては、低消費電力モードにおいて、電源システムから必要な電力を供給するので、通常の商用電源から動作に必要な電力を供給するための電源部を停止することができる。この電源部の停止によって、より消費電力の低減および低音化を実現できる。
【０１９３】
今回開示された実施の形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施の形態の説明ではなくて請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【０１９４】
１  給紙部、２  給紙ローラ、３  搬送経路、４  搬送ローラ、５  ２次転写ローラ、６  対向ローラ、７  定着器、８  転写ベルト、９  駆動モータ、１０，１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃ，１０Ｋ  転写ローラ、１１，１１Ｙ，１１Ｍ，１１Ｃ，１１Ｋ  感光体、１２，１２Ｙ，１２Ｍ，１２Ｃ，１２Ｋ  現像ローラ、１３，１３Ｙ，１３Ｍ，１３Ｃ，１３Ｋ  プリントヘッド、１４，１４Ｙ，１４Ｍ，１４Ｃ，１４Ｋ  帯電チャージャ、１５，１５Ｙ，１５Ｍ，１５Ｃ，１５Ｋ  トナーユニット、３０，３０Ｙ，３０Ｍ，３０Ｃ，３０Ｋ  プロセスユニット、３１  濃度センサ、３２  タイミングセンサ、１００，１００＃  電源システム、１１０  制御モジュール、１１２  電源部、１１４  制御部、１１６  補助蓄電部、１２０，１２０Ａ，１２０Ｂ  蓄電モジュール、１２１，１２２，１２１Ａ，１２１Ｂ  蓄電部、１３０，１３０Ａ，１３０Ｂ  押圧機構、１４０，１４０Ａ，１４０Ｂ  発電部、１４１  高温側伝熱板、１４２  低温側伝熱板、１４３  高温側電極、１４４  低温側電極、１４５Ｎ  Ｎ型半導体、１４５Ｐ  Ｐ型半導体、１６０  切替機構、１６１  回転ローラ、１６３  循環ベルト、１６４，１６５  コネクタ端子、１６８  切欠部、１６９  端子電極、２００  主制御部、２１０  ＣＰＵ、２２０  読取制御部、２３０  画像制御部、２４０  プロセス制御部、２５０  給紙制御部、２６０  給送制御部、２７０  定着システム、２８０  外部Ｉ／Ｆ、７００  操作パネル、７１０  表示部、７２０  操作部、８００  イメージスキャナ、９００  原稿自動搬送装置、１１２１  変換部、１１２２  充電バス、１１２３  放電バス、１１２４，１１２５  スイッチ、１１２６  グランドライン、ＭＦＰ  画像形成装置、Ｐ  用紙。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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