(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
筐体と、
前記筐体の内側に配置された基板と、
前記基板上に配置された複数の温度センサと、
前記基板上の複数の熱源から前記複数の温度センサへの過渡応答を示す第１のパラメータを含まない第１の熱伝達モデルを用いて、前記複数の温度センサによって測定された測定温度から前記複数の熱源の熱源温度を算出し、前記第１のパラメータと前記複数の熱源から前記筐体の表面への過渡応答を示す第２のパラメータとを含む第２の熱伝達モデルを用いて、前記熱源温度から前記表面の表面温度を算出する演算部と、
を有する電子機器。
【請求項２】
前記第１のパラメータは、前記熱源温度の変化が前記測定温度に反映されるまでの応答速度を示す時定数であり、前記第２のパラメータは、前記熱源温度の変化が前記表面温度に反映されるまでの応答速度を示す時定数である、
請求項１記載の電子機器。
【請求項３】
前記第１の熱伝達モデルは、前記測定温度から前記熱源温度を算出する第１の多項式を含み、前記第２の熱伝達モデルは、前記熱源温度と過去の熱源温度の算出結果と過去の表面温度の算出結果とから前記表面温度を算出する第２の多項式を含む、
請求項１記載の電子機器。
【請求項４】
前記演算部は、熱源と同数の温度センサの測定温度を用いて前記熱源温度を算出する、
請求項１記載の電子機器。
【請求項５】
前記演算部は、前記表面上の複数の位置について異なる第２の熱伝達モデルを用いて複数の表面温度を算出し、前記複数の表面温度のうち最大の表面温度に基づいて前記複数の熱源の少なくとも一部を制御する、
請求項１記載の電子機器。
【請求項６】
電子機器が実行する表面温度計算方法であって、
前記電子機器の筐体の内側にある基板上に配置された複数の温度センサによって測定された測定温度を取得し、
前記基板上の複数の熱源から前記複数の温度センサへの過渡応答を示す第１のパラメータを含まない第１の熱伝達モデルを用いて、前記測定温度から前記複数の熱源の熱源温度を算出し、
前記第１のパラメータと前記複数の熱源から前記筐体の表面への過渡応答を示す第２のパラメータとを含む第２の熱伝達モデルを用いて、前記熱源温度から前記表面の表面温度を算出する、
表面温度計算方法。
【請求項７】
電子機器が有するコンピュータに、
前記電子機器の筐体の内側にある基板上に配置された複数の温度センサによって測定された測定温度を取得し、
前記基板上の複数の熱源から前記複数の温度センサへの過渡応答を示す第１のパラメータを含まない第１の熱伝達モデルを用いて、前記測定温度から前記複数の熱源の熱源温度を算出し、
前記第１のパラメータと前記複数の熱源から前記筐体の表面への過渡応答を示す第２のパラメータとを含む第２の熱伝達モデルを用いて、前記熱源温度から前記表面の表面温度を算出する、
処理を実行させる表面温度計算プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は電子機器、表面温度計算方法および表面温度計算プログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、スマートフォンやタブレット端末など携帯型の電子機器が普及しており、電子機器の多機能化や高性能化が進んでいる。多機能化や高性能化に伴い、電子機器に搭載されるプロセッサや無線インタフェースなどの構成部品の発熱量が増大している。一方、形状の制約から、電子機器の冷却能力を向上させることは容易でない。そのため、構成部品を長時間高負荷にして使用すると、冷却が不十分となり、構成部品から電子機器の筐体表面に熱が伝達して表面温度が高くなることがある。
【０００３】
表面温度が閾値を超えた場合、プロセッサの演算速度や無線インタフェースの通信速度を下げるなど構成部品の動作レベルを制限することで、表面温度を下げることが好ましい。ただし、形状の制約から、表面温度を直接測定するための温度センサを筐体表面付近に配置することが難しいことがある。そこで、電子機器の内部温度などの他の測定データから、間接的に表面温度を推定することが行われている。
【０００４】
例えば、表面温度の推定値が閾値を超えた場合に、一部の構成要素を非活性化させて表面温度を下げる携帯医療機器が提案されている。提案の携帯医療機器は、複数の温度センサを用いて複数の内部点における内部温度を測定し、測定した内部温度と所定の熱モデルとに基づいて表面温度を推定する。また、提案の携帯医療機器は、当該携帯医療機器の構成部品の消費電力を測定し、測定した消費電力に基づいて構成部品から発せられる熱量を推定し、推定した熱量に基づいて表面温度を推定する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】国際公開第２０１２／０４９２３８号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
電子機器の内部には、発熱量の大きい複数の構成部品、すなわち、複数の熱源が存在し得る。複数の熱源が存在する電子機器の表面温度を推定するにあたっては、推定精度を上げるため、複数の温度センサを用いて複数の内部点の温度を測定することが好ましい。ここで、測定した複数の内部点の温度から、どの様に表面温度を推定するかが問題となる。
【０００７】
熱源の熱が温度センサや筐体表面に伝達するまでには、熱が伝達する経路（熱パス）に応じた遅延がある。よって、熱源の温度が急激に変化しても、温度センサの測定温度や筐体の表面温度は急激に変化するわけではなく、非定常状態としての過渡応答が発生する。例えば、熱源の温度が急激に上昇しても、表面温度は緩やかに上昇することがある。
【０００８】
推定精度を上げるために、複数の熱源から複数の温度センサへの熱パス毎の過渡応答や複数の熱源から筐体表面への熱パス毎の過渡応答を考慮して、表面温度を推定する方法が考えられる。例えば、熱パス毎の過渡応答を表すパラメータ（例えば、熱時定数）の値を予め算出しておき、パラメータの値と温度センサの測定温度とを用いて表面温度を推定する方法が考えられる。しかし、このような多数のパラメータの値を用いて過渡応答を厳密に表現しようとすると、表面温度を推定するための計算量が膨大になってしまう。特に、各温度センサの測定温度は複数の熱源からの影響を受けているため、複数の温度センサの測定温度を用いて過渡応答の逆計算を行おうとすると計算量が膨大になる。
【０００９】
１つの側面では、本発明は、表面温度の推定の計算量を削減できる電子機器、表面温度計算方法および表面温度計算プログラムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
１つの態様では、筐体と、筐体の内側に配置された基板と、基板上に配置された複数の温度センサと、演算部とを有する電子機器が提供される。演算部は、基板上の複数の熱源から複数の温度センサへの過渡応答を示す第１のパラメータを含まない第１の熱伝達モデルを用いて、複数の温度センサによって測定された測定温度から複数の熱源の熱源温度を算出する。演算部は、第１のパラメータと複数の熱源から筐体の表面への過渡応答を示す第２のパラメータとを含む第２の熱伝達モデルを用いて、熱源温度から表面の表面温度を算出する。
【００１１】
また、１つの態様では、電子機器が実行する表面温度計算方法が提供される。また、１つの態様では、コンピュータに実行させる表面温度計算プログラムが提供される。
【発明の効果】
【００１２】
１つの側面では、表面温度の推定の計算量を削減できる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】第１の実施の形態の電子機器の例を示す図である。
【図２】携帯端末装置のハードウェア例を示すブロック図である。
【図３】設計装置のハードウェア例を示すブロック図である。
【図４】熱源と温度センサの配置例を示す図である。
【図５】熱伝導の過渡応答を示す熱回路モデルの例を示す図である。
【図６】複数の熱源からの熱伝導の例を示す図である。
【図７】複数の温度センサの相対温度の第１の変化例を示すグラフである。
【図８】複数の温度センサの相対温度の第２の変化例を示すグラフである。
【図９】中間パラメータテーブルの例を示す図である。
【図１０】パラメータテーブルの例を示す図である。
【図１１】複数の熱源の相対温度の推定例を示すグラフである。
【図１２】過去データテーブルの例を示す図である。
【図１３】熱源から筐体表面への寄与の推定例を示すグラフである。
【図１４】表面温度の推定例を示すグラフである。
【図１５】ＣＰＵ制御テーブルの例を示す図である。
【図１６】携帯端末装置と設計装置の機能例を示すブロック図である。
【図１７】パラメータ決定の手順例を示すフローチャートである。
【図１８】熱源制御の手順例を示すフローチャートである。
【図１９】携帯端末装置の基板の実装例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本実施の形態を図面を参照して説明する。
［第１の実施の形態］
第１の実施の形態を説明する。
【００１５】
図１は、第１の実施の形態の電子機器の例を示す図である。
第１の実施の形態の電子機器１０は、人間がその表面に触れることのある装置である。電子機器１０は、例えば、スマートフォン、携帯電話機、ＰＤＡ（Personal Digital Assistant）、タブレット端末、ノート型コンピュータなどの携帯型の端末装置である。電子機器１０は、現在の表面温度を推定し、表面温度が高い場合には表面温度が下がるように構成部品を制御する（例えば、構成部品の処理速度を下げる）。
【００１６】
電子機器１０は、筐体１１、基板１２、熱源１３，１４を含む複数の熱源、温度センサ１５，１６を含む複数の温度センサおよび演算部１７を有する。基板１２は、筐体１１の内側に配置されている。熱源１３，１４および温度センサ１５，１６は、基板１２上に配置されている。演算部１７は、筐体１１の内側に配置されている。演算部１７は、基板１２上に配置されていてもよい。図１では熱源１３，１４と別に演算部１７が記載されているが、演算部１７は基板１２上の熱源の１つであってもよい。
【００１７】
熱源１３，１４は、電子機器１０が有する構成部品のうち比較的発熱量の大きい構成部品である。熱源１３，１４の例として、ＣＰＵ（Central Processing Unit）やＤＳＰ（Digital Signal Processor）やＧＰＵ（Graphics Processing Unit）などのプロセッサ、充電回路、無線インタフェースの電力増幅器などが挙げられる。図１には２個の熱源が記載されているが、電子機器１０は３個以上の熱源を有していてもよい。
【００１８】
温度センサ１５，１６は、それが配置された位置の温度を測定する電子部品である。温度センサ１５，１６の例として、サーミスタが挙げられる。図１には２個の温度センサが記載されているが、電子機器１０は３個以上の温度センサを有していてもよい。電子機器１０は、好ましくは、熱源の数以上の温度センサを有する。基板１２上において複数の熱源と複数の温度センサとが対応付けられていてもよい。例えば、温度センサ１５が熱源１３と対応付けられる。その場合、温度センサ１５は、他の熱源よりも熱源１３に近い位置に配置される。また、例えば、温度センサ１６が熱源１４と対応付けられる。その場合、温度センサ１６は、他の熱源よりも熱源１４に近い位置に配置される。
【００１９】
演算部１７は、温度センサ１５，１６によって測定された測定温度１５ａ，１６ａに基づいて、筐体１１の表面の所定位置における表面温度１１ａを推定する。演算部１７は、例えば、ＣＰＵやＤＳＰなどのプロセッサである。ただし、演算部１７は、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）やＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）などの特定用途の電子回路を含んでもよい。プロセッサは、ＲＡＭ（Random Access Memory）などのメモリに記憶されたプログラムを実行する。プログラムには、以下に説明する処理を記載した表面温度計算プログラムが含まれる。複数のプロセッサの集合（マルチプロセッサ）を「プロセッサ」と呼ぶこともある。
【００２０】
演算部１７は、温度センサ１５によって測定された測定温度１５ａと、温度センサ１６によって測定された測定温度１６ａとを取得する。すると、演算部１７は、予め定義された熱伝達モデル１８（第１の熱伝達モデル）を用いて、測定温度１５ａ，１６ａから、熱源１３の熱源温度１３ａと熱源１４の熱源温度１４ａとを算出する。熱源温度１３ａ，１４ａは、直接測定されたものではなく間接的に推定したものである。そして、演算部１７は、予め定義された熱伝達モデル１９（第２の熱伝達モデル）を用いて、算出した熱源温度１３ａ，１４ａから表面温度１１ａを算出する。表面温度１１ａは、直接測定されたものではなく間接的に推定したものである。筐体１１の表面の異なる位置について表面温度１１ａを算出したい場合、異なる熱伝達モデル１９を使用すればよい。
【００２１】
ここで、熱源１３，１４の発熱量が急激に変化しても、表面温度１１ａは急激に変化するわけではない。発熱量の変化が表面温度１１ａに反映し終わるまでには時間を要し、表面温度１１ａは過渡的に徐々に変化する。すなわち、表面温度１１ａには、定常状態に至るまでの非定常状態としての過渡応答が発生する。熱源１３，１４から筐体１１の表面への過渡応答は、例えば、熱伝達の応答速度を示す時定数を用いて表現できる。同様に、熱源１３，１４の発熱量が急激に変化しても、温度センサ１５，１６の測定温度１５ａ，１６ａは急激に変化するわけではない。測定温度１５ａ，１６ａには、非定常状態としての過渡応答が発生する。基板１２上における熱源１３，１４から温度センサ１５，１６への過渡応答は、例えば、熱伝達の応答速度を示す時定数を用いて表現できる。
【００２２】
ただし、基板１２には銅線など熱伝達性の高い配線が含まれている。このため、基板１２上では、基板１２と筐体１１の間の空間と比べて熱伝達の遅延が比較的小さく、時定数が比較的小さい。また、複数の温度センサの間で、ある熱源の発熱量の変化が反映されるまでの遅延のばらつきは小さくなる。例えば、熱源１３の発熱量が上昇した場合に、測定温度１５ａが上昇し終えるまでの遅延と測定温度１６ａが上昇し終えるまでの遅延との差は小さい。熱源１４の発熱量が上昇した場合も、測定温度１５ａが上昇し終えるまでの遅延と測定温度１６ａが上昇し終えるまでの遅延との差は小さい。
【００２３】
そこで、演算部１７は近似的に、熱源温度１３ａ，１４ａから表面温度１１ａを算出するときに非定常状態としての過渡応答を考慮し、測定温度１５ａ，１６ａから熱源温度１３ａ，１４ａを算出するときは定常状態を仮定して過渡応答を考慮しないこととする。
【００２４】
具体的には、熱伝達モデル１８は、基板１２上の熱源１３，１４から温度センサ１５，１６への過渡応答を示すパラメータ１９ａ（第１のパラメータ）を含まない。熱伝達モデル１９は、パラメータ１９ａを含む。更に、熱伝達モデル１９は、熱源１３，１４から筐体１１の表面への過渡応答を示すパラメータ１９ｂ（第２のパラメータ）を含む。パラメータ１９ａは、例えば、熱源温度１３ａ，１４ａの変化が測定温度１５ａ，１６ａに反映されるまでの応答速度を示す時定数である。パラメータ１９ｂは、例えば、熱源温度１３ａ，１４ａの変化が表面温度１１ａに反映されるまでの応答速度を示す時定数である。パラメータ１９ａ，１９ｂの値は、例えば、電子機器１０のメモリに記憶されている。
【００２５】
測定温度１５ａ，１６ａの間で応答速度のばらつきが小さいことから、過渡応答を考慮しない熱伝達モデル１８を使用することは、測定温度１５ａ，１６ａの測定時より所定時間前における熱源温度１３ａ，１４ａを推定することを意味する。そして、基板１２上の過渡応答をも考慮した熱伝達モデル１９を使用することは、熱源温度１３ａ，１４ａの推定遅延を考慮して現在の表面温度１１ａを推定することを意味する。
【００２６】
そして、演算部１７は、表面温度１１ａに基づいて熱源１３，１４を制御する。例えば、演算部１７は、表面温度１１ａが所定の閾値を超える場合、表面温度１１ａが下がるように熱源１３，１４の少なくとも一部の動作を制御する。ある熱源がプロセッサである場合、演算部１７は、当該プロセッサの演算速度の上限を引き下げるなど演算速度を制限してもよい。また、ある熱源が充電回路である場合、演算部１７は、間欠的に充電を停止してもよい。また、ある熱源が無線インタフェースである場合、演算部１７は、当該無線インタフェースの通信速度の上限を引き下げるなど通信速度を制限してもよい。演算部１７は、複数の第２の熱伝達モデルを使用することで、筐体１１の表面の複数の位置について表面温度を算出することもできる。その場合、例えば、演算部１７は、複数の表面温度のうち最大の表面温度と所定の閾値とを比較して熱源１３，１４を制御する。
【００２７】
第２の実施の形態の電子機器１０によれば、熱源１３，１４から温度センサ１５，１６への過渡応答を示すパラメータ１９ａを含まない熱伝達モデル１８を用いて、測定温度１５ａ，１６ａから熱源温度１３ａ，１４ａが算出される。そして、熱源１３，１４から筐体１１の表面への過渡応答を示すパラメータ１９ｂに加えてパラメータ１９ａを含む熱伝達モデル１９を用いて、熱源温度１３ａ，１４ａから表面温度１１ａが算出される。
【００２８】
測定温度１５ａ，１６ａから熱源温度１３ａ，１４ａを算出するときに過渡応答を考慮すると、各測定温度は複数の熱源からの影響を受けているため、過渡応答の逆計算のための計算量が膨大になってしまう。これに対し、電子機器１０によれば、測定温度１５ａ，１６ａから熱源温度１３ａ，１４ａを算出するときに近似的に過渡応答を考慮しないため、計算量を削減することができる。よって、表面温度１１ａの推定の計算量を削減できる。また、計算量を削減できるため、表面温度１１ａの算出に要する時間を短縮でき、表面温度１１ａを算出する周期を短縮することもできる。よって、筐体１１の最新の表面温度１１ａを適時に把握することができ、熱源１３，１４の制御の精度を向上できる。
【００２９】
［第２の実施の形態］
次に、第２の実施の形態を説明する。
図２は、携帯端末装置のハードウェア例を示すブロック図である。
【００３０】
第２の実施の形態の携帯端末装置１００は、ユーザがその表面に触れることのある携帯型の端末装置である。携帯端末装置１００は、例えば、スマートフォン、携帯電話機、ＰＤＡ、タブレット端末、ノート型コンピュータなどである。なお、携帯端末装置１００は、第１の実施の形態の電子機器１０に対応する。
【００３１】
携帯端末装置１００は、制御部１１１、ＲＡＭ１１２、不揮発性メモリ１１３、無線インタフェース１１４、ディスプレイ１１５、タッチパネル１１６、撮像装置１１７、スピーカ１１８、マイクロホン１１９および媒体リーダ１２０を有する。また、携帯端末装置１００は、電力制御部１２１、温度センサ１２２ａ，１２２ｂ，１２２ｃ，１２２ｄ、バッテリ１２３および充電回路１２４を有する。
【００３２】
制御部１１１は、携帯端末装置１００を制御する。制御部１１１は、ＣＰＵ１１１ａ，１１１ｂ、ＤＳＰ１１１ｃおよびＧＰＵ１１１ｄを有する。
ＣＰＵ１１１ａ，１１１ｂは、プログラムの命令を実行する演算回路を含むプロセッサである。ＣＰＵ１１１ａ，１１１ｂは、不揮発性メモリ１１３に記憶されたプログラムやデータの少なくとも一部をＲＡＭ１１２にロードし、プログラムを実行する。ＣＰＵ１１１ａ，１１１ｂは複数のＣＰＵコアを有していてもよい。複数のＣＰＵまたは複数のＣＰＵコアを用いて、第２の実施の形態の処理を並列に実行することも可能である。
【００３３】
ＤＳＰ１１１ｃは、デジタル信号を処理する。例えば、ＤＳＰ１１１ｃは、無線インタフェース１１４から送信される送信信号や無線インタフェース１１４が受信する受信信号を処理する。また、例えば、ＤＳＰ１１１ｃは、スピーカ１１８に出力する音声信号やマイクロホン１１９から入力される音声信号を処理する。ＧＰＵ１１１ｄは、画像信号を処理する。例えば、ＧＰＵ１１１ｄは、ディスプレイ１１５に表示する画像を生成する。
【００３４】
ＲＡＭ１１２は、ＣＰＵ１１１ａ，１１１ｂが実行するプログラムや演算に用いられるデータを一時的に記憶する揮発性の半導体メモリである。なお、携帯端末装置１００は、ＲＡＭ以外の種類のメモリを有してもよく、複数個のメモリを有してもよい。
【００３５】
不揮発性メモリ１１３は、ＯＳ（Operating System）やミドルウェアやアプリケーションソフトウェアなどのソフトウェアのプログラム、および、データを記憶する不揮発性の記憶装置である。プログラムには、携帯端末装置１００の表面温度を推定する表面温度計算プログラムが含まれる。不揮発性メモリ１１３として、例えば、フラッシュメモリやＳＳＤ（Solid State Drive）などが用いられる。ただし、携帯端末装置１００は、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）など他の種類の不揮発性の記憶装置を有してもよい。
【００３６】
無線インタフェース１１４は、無線リンクを介して基地局やアクセスポイントなどの他の通信装置と通信する通信インタフェースである。ただし、携帯端末装置１００は、有線ケーブルを介してスイッチやルータなどの他の通信装置と通信する有線インタフェースを有していてもよい。無線インタフェース１１４は、送信信号を増幅する電力増幅器１１４ａを有する。電力増幅器１１４ａは、単に増幅器と言うこともあり、高出力増幅器（ＨＰＡ：High Power Amplifier）と言うこともある。
【００３７】
ディスプレイ１１５は、制御部１１１からの命令に従って画像を表示する。ディスプレイ１１５として、例えば、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ：Liquid Crystal Display）や有機ＥＬ（ＯＥＬ：Organic Electro-Luminescence）ディスプレイなどが用いられる。
【００３８】
タッチパネル１１６は、ディスプレイ１１５に重ねて配置されている。タッチパネル１１６は、ディスプレイ１１５に対するユーザのタッチ操作を検出する。タッチパネル１１６は、指またはタッチペンによってタッチされた位置を検出し、検出した位置を制御部１１１に通知する。位置検出方法として、例えば、マトリクススイッチ方式、抵抗膜方式、表面弾性波方式、赤外線方式、電磁誘導方式、静電容量方式などが用いられる。ただし、携帯端末装置１００は、キーパッドなど他の入力装置を有していてもよい。例えば、キーパッドは、１または２以上の入力キーを有する。キーパッドは、ユーザによる入力キーの押下を検出し、押下された入力キーを制御部１１１に通知する。
【００３９】
撮像装置１１７は、静止画像または動画像を撮像する。イメージセンサとして、例えば、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）センサやＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）センサなどが用いられる。撮像装置１１７は、撮像した画像を示す画像データをＲＡＭ１１２または不揮発性メモリ１１３に保存する。
【００４０】
スピーカ１１８は、制御部１１１から音声信号としての電気信号を取得し、電気信号を物理信号に変換して音を再生する。例えば、ユーザが通話を行っているとき、通話相手の声や背景雑音が再生される。マイクロホン１１９は、音の物理信号を電気信号に変換し、音声信号としての電気信号を制御部１１１に出力する。例えば、ユーザが通話を行っているとき、当該ユーザの声や背景雑音がマイクロホン１１９から入力される。
【００４１】
媒体リーダ１２０は、記録媒体１２０ａに記録されたプログラムやデータを読み取る読み取り装置である。記録媒体１２０ａとして、例えば、フラッシュメモリ、フレキシブルディスク（ＦＤ：Flexible Disk）やＨＤＤなどの磁気ディスク、ＣＤ（Compact Disc）やＤＶＤ（Digital Versatile Disc）などの光ディスク、光磁気ディスク（ＭＯ：Magneto-Optical disk）などが用いられる。媒体リーダ１２０は、記録媒体１２０ａから読み取ったプログラムやデータをＲＡＭ１１２または不揮発性メモリ１１３に保存する。
【００４２】
電力制御部１２１は、制御部１１１および無線インタフェース１１４の動作レベルを変更して、制御部１１１および無線インタフェース１１４の消費電力を制御する。動作レベルが高いほど、消費電力が大きく発熱量も大きくなる。例えば、電力制御部１２１は、ＣＰＵ１１１ａ，１１１ｂのクロック周波数を変更する。クロック周波数が高いほど、ＣＰＵ１１１ａ，１１１ｂの演算能力が高くなり、消費電力や発熱量も大きくなる。また、例えば、電力制御部１２１は、無線インタフェース１１４の通信速度を変更する。通信速度が大きいほど、電力増幅器１１４ａの消費電力や発熱量が大きくなる。
【００４３】
温度センサ１２２ａ，１２２ｂ，１２２ｃ，１２２ｄは、その温度センサが配置された位置における温度を測定する。温度センサ１２２ａ，１２２ｂ，１２２ｃ，１２２ｄとして、例えば、サーミスタが用いられる。温度センサ１２２ａは、ＣＰＵ１１１ａの近くに配置されている。温度センサ１２２ｂは、充電回路１２４の近くに配置されている。温度センサ１２２ｃは、電力増幅器１１４ａの近くに配置されている。温度センサ１２２ｄは、バッテリ１２３の近くに配置されている。温度センサ１２２ａ，１２２ｂ，１２２ｃ，１２２ｄは、測定した温度を制御部１１１に通知する。
【００４４】
バッテリ１２３は、蓄電と放電を繰り返すことが可能な二次電池である。バッテリ１２３には、充電回路１２４によって電気エネルギーが蓄積される。バッテリ１２３は、蓄積した電気エネルギーを携帯端末装置１００の構成部品に供給する。例えば、バッテリ１２３は、ＣＰＵ１１１ａ，１１１ｂや無線インタフェース１１４に電気エネルギーを供給する。充電回路１２４は、携帯端末装置１００の外部にある外部電源から電気エネルギーを取得し、電気エネルギーをバッテリ１２３に充電する。充電回路１２４による充電は、携帯端末装置１００が外部電源に接続されたときに行われる。
【００４５】
ここで、ユーザが携帯端末装置１００の表面に触れる可能性があるため、携帯端末装置１００の表面温度が高くなり過ぎないことが好ましい。そこで、携帯端末装置１００は、温度センサ１２２ａ，１２２ｂ，１２２ｃ，１２２ｄを用いて表面温度を推定する。推定した表面温度が閾値を超えている場合、携帯端末装置１００は、構成部品の動作レベルを下げて表面温度が下がるようにする。表面温度を推定するための推定式は、予め設計装置によって生成されて携帯端末装置１００に保存される。
【００４６】
図３は、設計装置のハードウェア例を示すブロック図である。
第２の実施の形態の設計装置２００は、携帯端末装置１００の表面温度の推定に用いる推定式を生成する。設計装置２００によって生成された推定式は、予め携帯端末装置１００の不揮発性メモリ１１３に保存される。ただし、設計装置２００または他の装置からネットワーク経由で携帯端末装置１００に推定式が送信されてもよい。設計装置２００は、ユーザによって操作されるクライアントコンピュータなどのクライアント装置でもよいし、サーバコンピュータなどのサーバ装置でもよい。設計装置２００は、ＣＰＵ２１１、ＲＡＭ２１２、ＨＤＤ２１３、画像信号処理部２１４、入力信号処理部２１５、媒体リーダ２１６および通信インタフェース２１７を有する。
【００４７】
ＣＰＵ２１１は、プログラムの命令を実行する演算回路を含むプロセッサである。ＣＰＵ２１１は、ＨＤＤ２１３に記憶されたプログラムやデータの少なくとも一部をＲＡＭ２１２にロードし、プログラムを実行する。ＲＡＭ２１２は、ＣＰＵ２１１が実行するプログラムやＣＰＵ２１１が演算に用いるデータを一時的に記憶する揮発性の半導体メモリである。ＨＤＤ２１３は、ＯＳやミドルウェアやアプリケーションソフトウェアなどのソフトウェアのプログラム、および、データを記憶する不揮発性の記憶装置である。なお、設計装置２００は、フラッシュメモリやＳＳＤなどの他の種類の記憶装置を備えてもよい。
【００４８】
画像信号処理部２１４は、ＣＰＵ２１１からの命令に従って、設計装置２００に接続されたディスプレイ２２１に画像を出力する。入力信号処理部２１５は、設計装置２００に接続された入力デバイス２２２から入力信号を取得し、ＣＰＵ２１１に出力する。入力デバイス２２２としては、マウスやタッチパネルやタッチパッドなどのポインティングデバイス、キーボード、リモートコントローラ、ボタンスイッチなどを用いることができる。また、設計装置２００に、複数の種類の入力デバイスが接続されていてもよい。
【００４９】
媒体リーダ２１６は、記録媒体２２３に記録されたプログラムやデータを読み取る読み取り装置である。記録媒体２２３として、例えば、フレキシブルディスクやＨＤＤなどの磁気ディスク、ＣＤやＤＶＤなどの光ディスク、光磁気ディスク、半導体メモリなどが用いられる。媒体リーダ２１６は、例えば、記録媒体２２３から読み取ったプログラムやデータをＲＡＭ２１２またはＨＤＤ２１３に格納する。
【００５０】
通信インタフェース２１７は、ネットワーク２２４に接続され、ネットワーク２２４を介して他の装置と通信を行う。通信インタフェース２１７は、スイッチなどの通信装置とケーブルで接続される有線通信インタフェースでもよいし、基地局と無線リンクで接続される無線通信インタフェースでもよい。
【００５１】
次に、携帯端末装置１００における熱の伝達について説明する。
図４は、熱源と温度センサの配置例を示す図である。
携帯端末装置１００は、筐体１０１および基板１０２を有する。筐体１０１は、携帯端末装置１００の構成部品を囲んでいる。筐体１０１の外側はユーザによって触れられる可能性がある。基板１０２は、筐体１０１の内側に配置されている。基板１０２上には、携帯端末装置１００の構成部品の少なくとも一部が配置されている。基板１０２には、２以上の構成部品を電気的に接続する配線（例えば、銅線）が形成されている。
【００５２】
基板１０２上には、ＣＰＵ１１１ａ、充電回路１２４および電力増幅器１１４ａが配置されている。ＣＰＵ１１１ａ、充電回路１２４および電力増幅器１１４ａは、比較的発熱量の大きい構成部品であり、熱源と言うことができる。基板１０２上には、これら複数の熱源に対応付けて温度センサ１２２ａ，１２２ｂ，１２２ｃが配置されている。温度センサ１２２ａは、複数の熱源の中でＣＰＵ１１１ａに最も近い位置にある。温度センサ１２２ｂは、複数の熱源の中で充電回路１２４に最も近い位置にある。温度センサ１２２ｃは、複数の熱源の中で電力増幅器１１４ａに最も近い位置にある。
【００５３】
また、携帯端末装置１００は、基準点温度を測定する温度センサ１２２ｄを有する。温度センサ１２２ｄは、温度センサ１２２ａ，１２２ｂ，１２２ｃと比べて、熱源であるＣＰＵ１１１ａ、充電回路１２４および電力増幅器１１４ａから十分に離れている。熱源の温度変化が温度センサ１２２ｄの測定温度に影響するまでの遅延時間は、温度センサ１２２ａ，１２２ｂ，１２２ｃと比べて十分に長いものとする。すなわち、後述する熱時定数は、温度センサ１２２ｄの方が温度センサ１２２ａ，１２２ｂ，１２２ｃよりも十分に大きい。温度センサ１２２ｄは、基板１０２上に配置されていてもよいし、基板１０２以外の場所に配置されていてもよい。第２の実施の形態では、一例として、温度センサ１２２ｄがバッテリ１２３の近くに配置されているものとする。
【００５４】
ＣＰＵ１１１ａの熱は、基板１０２を介して温度センサ１２２ａ，１２２ｂ，１２２ｃに伝達する。ただし、温度センサ１２２ａがＣＰＵ１１１ａに最も近いため、ＣＰＵ１１１ａの熱は温度センサ１２２ａの測定温度に最も大きく影響を与える。同様に、充電回路１２４の熱は、基板１０２を介して温度センサ１２２ａ，１２２ｂ，１２２ｃに伝達する。ただし、温度センサ１２２ｂが充電回路１２４に最も近いため、充電回路１２４の熱は温度センサ１２２ｂの測定温度に最も大きく影響を与える。電力増幅器１１４ａの熱は、基板１０２を介して温度センサ１２２ａ，１２２ｂ，１２２ｃに伝達する。ただし、温度センサ１２２ｃが電力増幅器１１４ａに最も近いため、電力増幅器１１４ａの熱は温度センサ１２２ｃの測定温度に最も大きく影響を与える。
【００５５】
また、ＣＰＵ１１１ａ、充電回路１２４および電力増幅器１１４ａの熱は、基板１０２と筐体１０１の間に存在する有形物質または空間を介して、筐体１０１の表面に伝達する。筐体１０１の表面のうち表面温度が最大になる位置は、ＣＰＵ１１１ａ、充電回路１２４および電力増幅器１１４ａの発熱量の組み合わせに依存する。よって、表面温度が最大になる位置は固定ではなく、構成部品の使用状況に応じて変化する。
【００５６】
なお、ＣＰＵ１１１ａは、第１の実施の形態の熱源１３に対応する。充電回路１２４は、第１の実施の形態の熱源１４に対応する。温度センサ１２２ａ，１２２ｂは、第１の実施の形態の温度センサ１５，１６に対応する。
【００５７】
ここで、最初に、基板１０２上の熱源が１つのみである場合の熱伝達モデルについて説明する。一例として、充電回路１２４と電力増幅器１１４ａの発熱量が無視できるほど小さく、ＣＰＵ１１１ａのみが熱源である場合を考える。
【００５８】
熱源であるＣＰＵ１１１ａの熱が温度センサ１２２ａに伝達する。ＣＰＵ１１１ａから温度センサ１２２ａには徐々に熱が伝達するため、温度センサ１２２ａの測定温度には非定常状態としての過渡応答が発生する。また、熱源であるＣＰＵ１１１ａの熱が筐体１０１の表面に伝達する。ＣＰＵ１１１ａから筐体１０１の表面には徐々に熱が伝達するため、筐体１０１の表面温度には非定常状態としての過渡応答が発生する。ここでは、ＣＰＵ１１１ａから温度センサ１２２ａへの過渡応答と、ＣＰＵ１１１ａから筐体１０１への過渡応答の両方を考慮した熱伝達モデルを考える。
【００５９】
温度センサ１２２ａの測定温度は、数式（１）のように定義することができる。Ｔsensor1（ｓ）は、温度センサ１２２ｄの基準点温度に対する温度センサ１２２ａの相対温度を、ラプラス変換を用いて周波数領域に変換したものである。相対温度は、温度センサ１２２ａの測定温度から温度センサ１２２ｄの測定温度（基準点温度）を差し引くことで算出できる。以下では、時間領域の変数を「ｔ」、周波数領域の変数を「ｓ」と表記することがある。Ｔcpu（ｓ）は、ＣＰＵ１１１ａの相対温度をラプラス変換したものである。Ｈ（ｓ）は、ＣＰＵ１１１ａの相対温度を温度センサ１２２ｄの相対温度に変換する周波数領域上の伝達関数である。Ｈ（ｓ）は、過渡応答を考慮した伝達関数であり、パラメータとしてｈとτhを含む。ｈは熱伝達係数であり、τhは熱時定数である。ｈ，τhの値は設計装置２００を用いて予め算出する。例えば、ｈ＝０．５００，τh＝４０である。
【００６０】
【数１】
0006565632.tif 000002
【００６１】
図５は、熱伝導の過渡応答を示す熱回路モデルの例を示す図である。
伝達関数Ｈ（ｓ）は、図５に示した熱回路モデルから導出される。この熱回路モデルは、ＣＰＵ１１１ａと温度センサ１２２ａの間に存在するものとみなされる。熱回路モデルは、熱抵抗２１、熱容量２２および熱増幅器２３を有する。熱抵抗２１の大きさはＲhである。熱容量２２の大きさはＣhである。ＲhとＣhの積が熱時定数τhである。熱増幅器２３の増幅率はｈである。熱抵抗２１の入力は、熱回路モデルの入力である。熱抵抗２１の出力は、熱容量２２の入力と熱増幅器２３の入力に接続されている。熱容量２２の出力はアースに接続されている。熱増幅器２３の出力は、熱回路モデルの出力である。
【００６２】
熱抵抗２１の入力が「０」から「１」に急激に変化したとする。すると、熱増幅器２３の出力は「０」から「ｈ」に変化する。ただし、熱増幅器２３の出力は急激には変化せず、「０」から「ｈ」に向かって徐々に変化する。熱増幅器２３の出力が変化し始めてから「ｈ」に十分近づくまでの遅延時間が熱時定数τhである。よって、温度センサ１２２ａの測定温度は、熱伝達係数ｈが大きいほど大きくなり、熱伝達係数ｈが小さいほど小さくなる。また、ＣＰＵ１１１ａの発熱量が変化したときの温度センサ１２２ａの測定温度の変化は、熱時定数τhが小さいほど速くなり、熱時定数τhが大きいほど遅くなる。
【００６３】
ＣＰＵ１１１ａから筐体１０１への熱伝達についても、ＣＰＵ１１１ａから温度センサ１２２ａへの熱伝達と同様の熱回路モデルを用いてモデル化することができる。ただし、熱伝達係数や熱時定数などのパラメータの値は、前者と後者とで異なる。
【００６４】
筐体１０１の表面温度は、数式（２）のように定義することができる。Ｔsurface（ｓ）は、基準点温度に対する筐体１０１の相対温度を、ラプラス変換により周波数領域に変換したものである。Ｔcpu（ｓ）は、ＣＰＵ１１１ａの相対温度をラプラス変換したものである。Ｇ（ｓ）は、ＣＰＵ１１１ａの相対温度を筐体１０１の相対温度に変換する周波数領域上の伝達関数である。Ｇ（ｓ）は、過渡応答を考慮した伝達関数であり、パラメータとしてｇとτgを含む。ｇは熱伝達係数であり、τgは熱時定数である。ｇ，τgの値は設計装置２００を用いて予め算出する。例えば、ｇ＝０．４２５，τg＝８５である。
【００６５】
【数２】
0006565632.tif 000003
【００６６】
筐体１０１の表面温度は、数式（１）と数式（２）から数式（３）のように定義することができる。数式（３）に示すＴsurface（ｓ）は、周波数領域の筐体１０１の相対温度である。そこで、ある時点の筐体１０１の表面温度は、逆ラプラス変換を用いて数式（４）のように定義することができる。Ｔsurface（ｔ）は、時刻ｔにおける筐体１０１の表面温度である。Ｔsensor2（ｔ）は、温度センサ１２２ｄによって測定された時刻ｔの基準点温度である。Ｔsensor2（ｔ）は、Ｔsurface（ｓ）を逆ラプラス変換した値にＴsensor2（ｔ）を加算することで算出できる。
【００６７】
【数３】
0006565632.tif 000004
【００６８】
【数４】
0006565632.tif 000005
【００６９】
逆ラプラス変換を差分方程式に展開すると、数式（４）は数式（５）のように変換することができる。数式（５）の右辺の第１項は、温度センサ１２２ａの測定温度から基準点温度を引いたものであり、温度センサ１２２ａの相対温度である。右辺の第２項は、温度センサ１２２ａのΔｔ時間前の測定温度からΔｔ時間前の基準点温度を引いたものであり、温度センサ１２２ａのΔｔ時間前の相対温度である。Δｔは測定周期であり、例えば、１０秒程度とする。ｔ−Δｔは、前回の測定タイミングを意味する。
【００７０】
【数５】
0006565632.tif 000006
【００７１】
右辺の第３項は、筐体１０１のΔｔ時間前の表面温度からΔｔ時間前の基準点温度を引いたものであり、筐体１０１のΔｔ時間前の相対温度である。右辺の第４項は、温度センサ１２２ｄによって測定された基準点温度である。右辺の第１項には係数ａ0、右辺の第２項には係数ａ1、右辺の第３項には係数ｂ1が掛けられる。ａ0，ａ1，ｂ1は、ｈ，ｇ，τh，τgを用いて数式（５）のように定義される。これにより、温度センサ１２２ａ，１２２ｄの測定温度、温度センサ１２２ａ，１２２ｄの前回の測定温度、および、筐体１０１の前回の表面温度の推定値を用いて、筐体１０１の表面温度を推定できる。
【００７２】
次に、上記の熱伝達モデルを熱源が複数存在する場合に拡張することを試みる。
図６は、複数の熱源からの熱伝導の例を示す図である。
ＣＰＵ１１１ａの相対温度をラプラス変換したものをＴh1（ｓ）とする。ＣＰＵ１１１ａの熱は、伝達関数Ｈ11（ｓ）を介して温度センサ１２２ａに伝達し、伝達関数Ｈ12（ｓ）を介して温度センサ１２２ｂに伝達し、伝達関数Ｈ13（ｓ）を介して温度センサ１２２ｃに伝達する。同様に、充電回路１２４の相対温度をラプラス変換したものをＴh2（ｓ）とする。充電回路１２４の熱は、伝達関数Ｈ21（ｓ）を介して温度センサ１２２ａに伝達し、伝達関数Ｈ22（ｓ）を介して温度センサ１２２ｂに伝達し、伝達関数Ｈ23（ｓ）を介して温度センサ１２２ｃに伝達する。電力増幅器１１４ａの相対温度をラプラス変換したものをＴh3（ｓ）とする。電力増幅器１１４ａの熱は、伝達関数Ｈ31（ｓ）を介して温度センサ１２２ａに伝達し、伝達関数Ｈ32（ｓ）を介して温度センサ１２２ｂに伝達し、伝達関数Ｈ33（ｓ）を介して温度センサ１２２ｃに伝達する。
【００７３】
温度センサ１２２ａの相対温度をラプラス変換したものをＴs1（ｓ）とする。Ｔs1（ｓ）は、ＣＰＵ１１１ａからの寄与と充電回路１２４からの寄与と電力増幅器１１４ａからの寄与とを合成したものとなる。よって、Ｔs1（ｓ）は、数式（６）のように定義することができる。Ｈij（ｓ）はｉ番目の熱源からｊ番目の温度センサへの熱伝達を表す伝達関数である。ｈijはｉ番目の熱源からｊ番目の温度センサへの熱伝達係数であり、τhijはｉ番目の熱源からｊ番目の温度センサへの熱時定数である。ｈij，τhijの値は設計装置２００を用いて予め算出する。
【００７４】
【数６】
0006565632.tif 000007
【００７５】
同様に、温度センサ１２２ｂの相対温度をラプラス変換したものをＴs2（ｓ）とする。Ｔs2（ｓ）は、ＣＰＵ１１１ａからの寄与と充電回路１２４からの寄与と電力増幅器１１４ａからの寄与とを合成したものとなる。温度センサ１２２ｃの相対温度をラプラス変換したものをＴs3（ｓ）とする。Ｔs3（ｓ）は、ＣＰＵ１１１ａからの寄与と充電回路１２４からの寄与と電力増幅器１１４ａからの寄与とを合成したものとなる。よって、Ｔs1（ｓ），Ｔs2（ｓ），Ｔs3（ｓ）は、数式（７）のように行列形式で表現できる。行列Ｈは伝達関数の行列である。行列Ｈのｉ行ｊ列の要素はＨij（ｓ）であり、ｉ番目の熱源からｊ番目の温度センサへの熱伝達を表す。
【００７６】
【数７】
0006565632.tif 000008
【００７７】
また、ＣＰＵ１１１ａの熱は、伝達関数Ｇ1（ｓ）を介して筐体１０１の表面に伝達する。充電回路１２４の熱は、伝達関数Ｇ2（ｓ）を介して筐体１０１の表面に伝達する。電力増幅器１１４ａの熱は、伝達関数Ｇ3（ｓ）を介して筐体１０１の表面に伝達する。
【００７８】
筐体１０１の表面の相対温度をプラス変換したものをＴsurf（ｓ）とする。Ｔsurf（ｓ）は、ＣＰＵ１１１ａからの寄与と充電回路１２４からの寄与と電力増幅器１１４ａからの寄与とを合成したものとなる。よって、Ｔsurf（ｓ）は、数式（８）のように定義することができる。Ｇi（ｓ）はｉ番目の熱源から筐体１０１への熱伝達を表す伝達関数である。ｇiはｉ番目の熱源から筐体１０１への熱伝達係数であり、τg1i，τg2iはｉ番目の熱源から筐体１０１への熱時定数である。数式（８）では、伝達関数が２つの熱時定数を含んでいる。これにより、基板１０２と筐体１０１の間に異なる材質の複数の物質が存在している場合に、Ｔsurf（ｓ）の推定精度を上げることができる。ｇi，τg1i，τg2iの値は設計装置２００を用いて予め算出する。
【００７９】
【数８】
0006565632.tif 000009
【００８０】
数式（８）は行列形式で表現できる。数式（７）を用いてＴh1（ｓ），Ｔh2（ｓ），Ｔh3（ｓ）を展開すると、数式（９）のように、Ｔsurf（ｓ）はＧi（ｓ）とＨの逆行列とＴsj（ｓ）の積として表現することができる。すなわち、温度センサ１２２ａ，１２２ｂ，１２２ｃの相対温度とＨの逆行列から、ＣＰＵ１１１ａと充電回路１２４と電力増幅器１１４ａの相対温度を推定することができる。そして、ＣＰＵ１１１ａと充電回路１２４と電力増幅器１１４ａの相対温度と、Ｇ1（ｓ），Ｇ2（ｓ），Ｇ3（ｓ）から、筐体１０１の表面温度を推定することができる。
【００８１】
【数９】
0006565632.tif 000010
【００８２】
Ｈの逆行列は数式（１０）のように定義される。ただし、数式（１０）では各伝達関数の引数ｓは省略している。Δは固有値であり、Δ＝（Ｈ11Ｈ22−Ｈ12Ｈ21）Ｈ33＋（Ｈ13Ｈ21−Ｈ11Ｈ23）Ｈ32＋（Ｈ12Ｈ23−Ｈ13Ｈ22）Ｈ31である。
【００８３】
【数１０】
0006565632.tif 000011
【００８４】
ここで、数式（１０）に表れる伝達関数Ｈij（ｓ）は熱時定数τhijを含んでいる。そのため、Ｈの逆行列と温度センサ１２２ａ，１２２ｂ，１２２ｃの相対温度との積の計算量が膨大になってしまい、携帯端末装置１００の負荷が過大になるという問題がある。数式（９）によって、Ｔsurf（ｓ）を算出する場合、６次のフィルタ計算を９回行うことになる。一般に、熱源と温度センサの組がｎ個（ｎは２以上の整数）存在する場合、２ｎ次のフィルタ計算をｎ2回行うことになる。
【００８５】
そこで、第２の実施の形態では、携帯端末装置１００は近似的に計算量の少ない方法でＴsurf（ｓ）を算出することとする。具体的には、携帯端末装置１００は、温度センサ１２２ａ，１２２ｂ，１２２ｃの測定温度からＣＰＵ１１１ａと充電回路１２４と電力増幅器１１４ａの熱源温度を推定するときには、基板１０２上の過渡応答を考慮しない伝達関数を使用する。そして、携帯端末装置１００は、ＣＰＵ１１１ａと充電回路１２４と電力増幅器１１４ａの熱源温度から筐体１０１の表面温度を推定するときに、基板１０２から筐体１０１への過渡応答を考慮すると共に、基板１０２上の伝達遅延も考慮した伝達関数を使用する。このような近似計算は、以下の熱伝達の性質を利用している。
【００８６】
図７は、複数の温度センサの相対温度の第１の変化例を示すグラフである。
グラフ３１は、基準点温度からの温度センサ１２２ａ，１２２ｂ，１２２ｃの相対温度（ｄＴ）の変化を表している。曲線３１ａは、ＣＰＵ１１１ａの近くにある温度センサ１２２ａの相対温度の変化を表す。曲線３１ｂは、充電回路１２４の近くにある温度センサ１２２ｂの相対温度の変化を表す。曲線３１ｃは、電力増幅器１１４ａの近くにある温度センサ１２２ｃの相対温度の変化を表す。
【００８７】
グラフ３１に示すように、充電回路１２４が動作を開始すると、すぐに温度センサ１２２ａ，１２２ｂ，１２２ｃの相対温度が上昇し始める。また、充電回路１２４が動作を停止すると、すぐに温度センサ１２２ａ，１２２ｂ，１２２ｃの相対温度が下降し始める。同様に、ＣＰＵ１１１ａが動作を開始すると、すぐに温度センサ１２２ａ，１２２ｂ，１２２ｃの相対温度が上昇し始める。また、ＣＰＵ１１１ａが動作を停止すると、すぐに温度センサ１２２ａ，１２２ｂ，１２２ｃの相対温度が下降し始める。
【００８８】
このように、熱源温度の変化に対して、温度センサ１２２ａ，１２２ｂ，１２２ｃの相対温度の変化の遅延は比較的小さく、応答速度が速い。すなわち、温度センサ１２２ａ，１２２ｂ，１２２ｃの測定温度の熱時定数は、筐体１０１の表面温度と比べて小さい。また、温度センサ１２２ａ，１２２ｂ，１２２ｃの間で応答速度のばらつきも小さい。これは、基板１０２には銅線など熱抵抗の小さい物質が使用されており、各熱源から温度センサ１２２ａ，１２２ｂ，１２２ｃへの熱伝達が速くなるためである。
【００８９】
そこで、Ｈの逆行列を近似的に数式（１１）のように分解する。これは、伝達関数Ｈij（ｓ）の分子であるｈijと分母である１＋ｓτhijを分解することを意味する。数式（１１）の右辺の演算子はアダマール積であり、通常の行列積と異なり、対応する行列要素毎に積を求める演算子である。右辺の第２項は、熱伝達係数ｈijを含み熱時定数を含まない行列の逆行列であり、熱源温度の推定に用いられる。右辺の第１項は、熱源毎に１つの熱時定数を含む行列であり、熱源温度から表面温度を推定するときに用いられる。
【００９０】
【数１１】
0006565632.tif 000012
【００９１】
第２項を用いて熱源温度を推定することは、非定常状態としての過渡応答を考慮せず、定常状態を仮定することを意味する。これにより、熱源温度の推定の計算量を大きく削減することができる。第２項を用いて推定される熱源温度は、熱源から温度センサ１２２ａ，１２２ｂ，１２２ｃへの熱伝達の遅延を無視しているため、温度センサ１２２ａ，１２２ｂ，１２２ｃによる温度測定時よりも所定時間前の熱源温度に相当する。そこで、熱源温度から表面温度を推定する伝達関数に、第１項が組み込まれる。これは、表面温度を推定するときに、熱源温度の推定遅延を考慮することを意味する。
【００９２】
数式（１１）では、ＣＰＵ１１１ａに対応する熱時定数τh1と、充電回路１２４に対応する熱時定数τh2と、電力増幅器１１４ａに対応する熱時定数τh3とが使用されている。ただし、基板１０２上の熱時定数は小さいため、τh1，τh2，τh3として同じ値を用いてもよい。τhiの値は設計装置２００を用いて予め算出する。
【００９３】
上記の近似計算によれば、熱源の相対温度Ｔh1（ｓ），Ｔh2（ｓ），Ｔh3（ｓ）は、数式（１２）のように算出することができる。行列Ｈ*は、基板１０２上の近似的な伝達関数の行列である。行列Ｈ*のｉ行ｊ列の要素はｈijであり、ｉ番目の熱源からｊ番目の温度センサへの熱時定数を無視した熱伝達を表す。Ｈ*の逆行列は、数式（１１）の右辺の第２項に相当する。Ｈ*の逆行列は、数式（１３）のように定義される。Δは固有値であり、Δ＝（ｈ11ｈ22−ｈ12ｈ21）ｈ33＋（ｈ13ｈ21−ｈ11ｈ23）ｈ32＋（ｈ12ｈ23−ｈ13ｈ22）ｈ31である。過渡応答を考慮しないため、Ｈ*の逆行列とＴs1（ｓ），Ｔs2（ｓ），Ｔs3（ｓ）との積の計算量は、Ｈの逆行列とＴs1（ｓ），Ｔs2（ｓ），Ｔs3（ｓ）との積の計算量と比べて大きく減少する。
【００９４】
【数１２】
0006565632.tif 000013
【００９５】
【数１３】
0006565632.tif 000014
【００９６】
そして、上記の近似計算によれば、筐体１０１の相対温度Ｔsurf（ｓ）は、推定したＴh1（ｓ），Ｔh2（ｓ），Ｔh3（ｓ）から数式（１４）のように算出することができる。Ｔsurf（ｓ）は、Ｇ*i（ｓ）とＴhi（ｓ）の積和として表現することができる。Ｇ*i（ｓ）はｉ番目の熱源から筐体１０１への熱伝達を表す伝達関数である。ｇiはｉ番目の熱源から筐体１０１への熱伝達係数であり、τhiはｉ番目の熱源の基板１０２上の熱時定数であり、τg1i，τg2iはｉ番目の熱源から筐体１０１への熱時定数である。このように、熱源温度の推定遅延を反映させるために、熱源温度から表面温度を推定する伝達関数に、基板１０２上の熱時定数τhiを組み込んでおく。
【００９７】
【数１４】
0006565632.tif 000015
【００９８】
次に、設計装置２００によるパラメータの決定方法について説明する。
設計装置２００は、基板１０２上の熱伝達係数ｈ11，ｈ12，ｈ13，ｈ21，ｈ22，ｈ23，ｈ31，ｈ32，ｈ33を決定する。そのために、携帯端末装置１００の実機またはサンプル実装を用いて、各熱源を単独で動作させたときの測定温度を取得する。
【００９９】
具体的には、充電回路１２４と電力増幅器１１４ａを停止させＣＰＵ１１１ａのみを動作させて、温度センサ１２２ａ，１２２ｂ，１２２ｃ，１２２ｄの測定温度を取得する。設計装置２００は、温度センサ１２２ａ，１２２ｂ，１２２ｃの測定温度から温度センサ１２２ｄの基準点温度を差し引いて、温度センサ１２２ａ，１２２ｂ，１２２ｃの相対温度を算出する。そして、設計装置２００は、時間領域上のフィッティングにより、温度センサ１２２ａの相対温度と温度センサ１２２ｂ，１２２ｃの相対温度の関係を最も適切に表すようなｈ21，ｈ31を算出する。ｈ11は「１．０」となる。ただし、温度センサ１２２ａの相対温度を基準にしてｈ21，ｈ31を算出する代わりに、ＣＰＵ１１１ａの熱源温度を直接測定し、測定した熱源温度を基準にしてｈ11，ｈ12，ｈ13を算出してもよい。
【０１００】
同様に、ＣＰＵ１１１ａと電力増幅器１１４ａを停止させ充電回路１２４のみを動作させて、温度センサ１２２ａ，１２２ｂ，１２２ｃ，１２２ｄの測定温度を取得する。設計装置２００は、時間領域上のフィッティングにより、温度センサ１２２ｂの相対温度と温度センサ１２２ａ，１２２ｃの相対温度の関係を最も適切に表すようなｈ12，ｈ32を算出する。ｈ22は「１．０」となる。また、ＣＰＵ１１１ａと充電回路１２４を停止させ電力増幅器１１４ａのみを動作させて、温度センサ１２２ａ，１２２ｂ，１２２ｃ，１２２ｄの測定温度を取得する。設計装置２００は、時間領域上のフィッティングにより、温度センサ１２２ｃの相対温度と温度センサ１２２ａ，１２２ｂの相対温度の関係を最も適切に表すようなｈ13，ｈ23を算出する。ｈ33は「１．０」となる。
【０１０１】
すなわち、熱伝達係数ｈ11，ｈ12，ｈ13，ｈ21，ｈ22，ｈ23，ｈ31，ｈ32，ｈ33は、数式（１５）のように決定することができる。Ｔs1（ｔ），Ｔs2（ｔ），Ｔs3（ｔ）は時刻ｔにおける温度センサ１２２ａ，１２２ｂ，１２２ｃの測定温度である。Ｔrt（ｔ）は時刻ｔにおける温度センサ１２２ｄの測定温度であり、時刻ｔにおける基準点温度である。Ｔh1（ｔ），Ｔh2（ｔ），Ｔh3（ｔ）は時刻ｔにおける熱源温度である。一例として、ｈ11＝１．０，ｈ12＝０．６，ｈ13＝０．６，ｈ21＝０．７，ｈ22＝１．０，ｈ23＝０．４，ｈ31＝１．０，ｈ32＝０．３，ｈ33＝１．０である。
【０１０２】
【数１５】
0006565632.tif 000016
【０１０３】
図８は、複数の温度センサの相対温度の第２の変化例を示すグラフである。
グラフ３２は、ＣＰＵ１１１ａと電力増幅器１１４ａを停止させ充電回路１２４のみを動作させた場合における、温度センサ１２２ａ，１２２ｂ，１２２ｃの相対温度を表す。曲線３２ａは、温度センサ１２２ａの相対温度を表す。曲線３２ｂは、温度センサ１２２ｂの相対温度を表す。曲線３２ｃは、温度センサ１２２ｃの相対温度を表す。温度センサ１２２ｂが充電回路１２４に最も近いため、温度センサ１２２ｂの相対温度が温度センサ１２２ａ，１２２ｃよりも高くなっている。
【０１０４】
時間領域上でフィッティングを行うと、ｈ12＝０．６とした場合に、温度センサ１２２ｂの相対温度をｈ12倍したものと温度センサ１２２ａの相対温度との誤差が最小になる。よって、ｈ12＝０．６と決定される。同様に、ｈ32＝０．３とした場合に、温度センサ１２２ｂの相対温度をｈ32倍したものと温度センサ１２２ｃの相対温度との誤差が最小になる。よって、ｈ32＝０．３と決定される。
【０１０５】
次に、設計装置２００は、熱伝達係数ｇ1，ｇ2，ｇ3、熱時定数τh1，τh2，τh3および熱時定数τg11，τg21，τg12，τg22，τg13，τg23を決定する。そのために、携帯端末装置１００の実機またはサンプル実装を用いて、各熱源を単独で動作させたときの様々な位置の温度を測定する。具体的には、ＣＰＵ１１１ａと充電回路１２４と電力増幅器１１４ａの熱源温度を測定する。また、筐体１０１の表面のうち表面温度を推定したい位置を選択し、選択した位置の表面温度を測定する。表面温度を推定したい位置を２つ以上選択してもよい。また、温度センサ１２２ｄで測定された基準点温度を取得する。
【０１０６】
設計装置２００は、各熱源温度から基準点温度を差し引いて、各熱源の相対温度を算出する。設計装置２００は、各熱源の相対温度の時系列データを、ラプラス変換によって周波数領域のデータに変換する。また、設計装置２００は、表面温度から基準点温度を差し引いて、筐体１０１の相対温度を算出する。設計装置２００は、筐体１０１の相対温度の時系列データを、ラプラス変換によって周波数領域のデータに変換する。そして、設計装置２００は、周波数領域上のフィッティングにより、熱伝達係数ｇ1，ｇ2，ｇ3、熱時定数τh1，τh2，τh3および熱時定数τg11，τg21，τg12，τg22，τg13，τg23を決定する。周波数領域上のフィッティングには、例えば、最小二乗法を用いる。
【０１０７】
すなわち、熱伝達係数ｇ1，ｇ2，ｇ3、熱時定数τh1，τh2，τh3および熱時定数τg11，τg21，τg12，τg22，τg13，τg23は、数式（１６）のように決定することができる。Ｔsurf（ｔ）は時刻ｔにおける表面温度である。Ｔrt（ｔ）は時刻ｔにおける温度センサ１２２ｄの測定温度であり、時刻ｔにおける基準点温度である。Ｔh1（ｔ），Ｔh2（ｔ），Ｔh3（ｔ）は時刻ｔにおける熱源温度である。
【０１０８】
【数１６】
0006565632.tif 000017
【０１０９】
このようにして、熱伝達係数ｈ11，ｈ12，ｈ13，ｈ21，ｈ22，ｈ23，ｈ31，ｈ32，ｈ33、熱伝達係数ｇ1，ｇ2，ｇ3、熱時定数τh1，τh2，τh3および熱時定数τg11，τg21，τg12，τg22，τg13，τg23が決定される。
【０１１０】
図９は、中間パラメータテーブルの例を示す図である。
設計装置２００は、中間パラメータテーブル４１を生成する。中間パラメータテーブル４１は、パラメータ名とその値とを対応付ける。パラメータ名が示すパラメータには、熱伝達係数ｈ11，ｈ12，ｈ13，ｈ21，ｈ22，ｈ23，ｈ31，ｈ32，ｈ33、熱伝達係数ｇ1，ｇ2，ｇ3、熱時定数τh1，τh2，τh3および熱時定数τg11，τg21，τg12，τg22，τg13，τg23が含まれる。これらのパラメータは、伝達関数に表れる第一次的なパラメータであり、中間パラメータと言うことができる。表面温度を推定する推定式に表れるパラメータは、これらの中間パラメータから導出される第二次的なパラメータである。パラメータ名と対応付けて、上記の方法によって決定した値が対応付けられる。
【０１１１】
図１０は、パラメータテーブルの例を示す図である。
設計装置２００は、中間パラメータテーブル４１に基づいてパラメータテーブル４２を生成する。パラメータテーブル４２は、パラメータ名とその値とを対応付ける。パラメータ名が示すパラメータには、ｈ*11，ｈ*12，ｈ*13，ｈ*21，ｈ*22，ｈ*23，ｈ*31，ｈ*32，ｈ*33，ａ01，ａ11，ａ21，ｂ11，ｂ21，ａ02，ａ12，ａ22，ｂ12，ｂ22，ａ03，ａ13，ａ23，ｂ13，ｂ23が含まれる。これらのパラメータは、中間パラメータテーブル４１の中間パラメータから導出されるパラメータである。パラメータテーブル４２のパラメータが、携帯端末装置１００に格納されることになる。
【０１１２】
ｈ*11，ｈ*12，ｈ*13，ｈ*21，ｈ*22，ｈ*23，ｈ*31，ｈ*32，ｈ*33は、前述の数式（１３）の行列要素である。ｈ*ijがＨ*の逆行列のｉ行ｊ列に表れる。ｈ*11，ｈ*12，ｈ*13，ｈ*21，ｈ*22，ｈ*23，ｈ*31，ｈ*32，ｈ*33は、熱伝達係数ｈ11，ｈ12，ｈ13，ｈ21，ｈ22，ｈ23，ｈ31，ｈ32，ｈ33から導出される。ａ01，ａ11，ａ21，ｂ11，ｂ21，ａ02，ａ12，ａ22，ｂ12，ｂ22，ａ03，ａ13，ａ23，ｂ13，ｂ23は、後述するように、伝達関数Ｇ*1（ｓ），Ｇ*2（ｓ），Ｇ*3（ｓ）の差分方程式に表れるパラメータである。ａ01，ａ11，ａ21，ｂ11，ｂ21，ａ02，ａ12，ａ22，ｂ12，ｂ22，ａ03，ａ13，ａ23，ｂ13，ｂ23は、熱伝達係数ｇ1，ｇ2，ｇ3、熱時定数τh1，τh2，τh3および熱時定数τg11，τg21，τg12，τg22，τg13，τg23から導出される。
【０１１３】
次に、携帯端末装置１００による表面温度の推定方法について説明する。
携帯端末装置１００は、温度センサ１２２ａ，１２２ｂ，１２２ｃ，１２２ｄの測定温度を取得する。すると、携帯端末装置１００は、温度センサ１２２ａ，１２２ｂ，１２２ｃの測定温度から温度センサ１２２ｄの基準点温度を差し引いて、温度センサ１２２ａ，１２２ｂ，１２２ｃの相対温度を算出する。携帯端末装置１００は、数式（１７）に従って、温度センサ１２２ａ，１２２ｂ，１２２ｃの相対温度から、ＣＰＵ１１１ａと充電回路１２４と電力増幅器１１４ａの相対温度を推定する。このとき、パラメータとしてｈ*11，ｈ*12，ｈ*13，ｈ*21，ｈ*22，ｈ*23，ｈ*31，ｈ*32，ｈ*33が使用される。熱源の相対温度の推定は、時間領域上で行われる。よって、温度センサ１２２ａ，１２２ｂ，１２２ｃ，１２２ｄの測定温度を取得する毎に、一時点におけるＣＰＵ１１１ａと充電回路１２４と電力増幅器１１４ａの相対温度が推定されることになる。
【０１１４】
【数１７】
0006565632.tif 000018
【０１１５】
図１１は、複数の熱源の相対温度の推定例を示すグラフである。
グラフ３３は、図７のグラフ３１から推定されたＣＰＵ１１１ａと充電回路１２４と電力増幅器１１４ａの相対温度を表している。曲線３３ａは、ＣＰＵ１１１ａの相対温度の推定値を表す。曲線３３ｂは、充電回路１２４の相対温度の推定値を表す。曲線３３ｃは、電力増幅器１１４ａの相対温度の推定値を表す。
【０１１６】
携帯端末装置１００は、推定したＣＰＵ１１１ａと充電回路１２４と電力増幅器１１４ａの相対温度に基づいて、筐体１０１の表面の所定位置における表面温度を推定する。筐体１０１の表面の２以上の位置が選択されている場合、携帯端末装置１００は、選択された各位置の表面温度を推定する。その場合、表面温度を推定する位置に応じて異なる伝達関数Ｇ*1（ｓ），Ｇ*2（ｓ），Ｇ*3（ｓ）が使用される。すなわち、表面温度を推定する位置毎に、パラメータａ01，ａ11，ａ21，ｂ11，ｂ21，ａ02，ａ12，ａ22，ｂ12，ｂ22，ａ03，ａ13，ａ23，ｂ13，ｂ23の値が用意される。
【０１１７】
表面温度は、数式（１８）のように定義することができる。Ｔsurf（ｔ）は、時刻ｔにおける表面温度である。Ｔsurf-1（ｔ）は、時刻ｔにおけるＣＰＵ１１１ａからの寄与、すなわち、ＣＰＵ１１１ａの発熱による表面温度の上昇量である。Ｔsurf-2（ｔ）は、時刻ｔにおける充電回路１２４からの寄与、すなわち、充電回路１２４の発熱による表面温度の上昇量である。Ｔsurf-3（ｔ）は、時刻ｔにおける電力増幅器１１４ａからの寄与、すなわち、電力増幅器１１４ａの発熱による表面温度の上昇量である。時刻ｔにおける表面温度は、時刻ｔにおける基準点温度に、ＣＰＵ１１１ａからの寄与と充電回路１２４からの寄与と電力増幅器１１４ａからの寄与を加えたものとなる。
【０１１８】
【数１８】
0006565632.tif 000019
【０１１９】
時刻ｔにおけるＣＰＵ１１１ａからの寄与は、Ｇ*1（ｓ）とＴh1（ｓ）の積を逆ラプラス変換したものに相当する。時刻ｔにおける充電回路１２４からの寄与は、Ｇ*2（ｓ）とＴh2（ｓ）の積を逆ラプラス変換したものに相当する。時刻ｔにおける電力増幅器１１４ａからの寄与は、Ｇ*3（ｓ）とＴh3（ｓ）の積を逆ラプラス変換したものに相当する。Ｇ*i（ｓ）とＴhi（ｓ）の積の逆ラプラス変換は、差分方程式を用いて、数式（１９）のように時間領域上の計算に展開することができる。
【０１２０】
【数１９】
0006565632.tif 000020
【０１２１】
Ｔsurf-i（ｔ）は、時刻ｔにおけるｉ番目の熱源からの寄与である。数式（１９）の右辺の第１項は、ｉ番目の熱源の時刻ｔにおける相対温度である。右辺の第２項は、ｉ番目の熱源のΔｔ時間前における相対温度である。Δｔは測定周期であり、例えば、１０秒程度とする。ｔ−Δｔは、前回の測定タイミングを意味する。右辺の第３項は、ｉ番目の熱源の２Δｔ時間前における相対温度である。ｔ−２Δｔは、２回前の測定タイミングを意味する。右辺の第４項は、Δｔ時間前におけるｉ番目の熱源からの寄与の推定値である。右辺の第５項は、２Δｔ時間前におけるｉ番目の熱源からの寄与の推定値である。
【０１２２】
第１項には係数ａ0i、第２項には係数ａ1i、第３項には係数ａ2i、第４項には係数ｂ1i、第５項には係数ｂ2iが掛けられる。ａ0i，ａ1i，ａ2i，ｂ1i，ｂ2iは、ｇi，τhi，τg1i，τg2iを用いて数式（２０）のように定義される。これにより、数式（１８）のＴsurf-1（ｔ），Ｔsurf-2（ｔ），Ｔsurf-3（ｔ）を算出できる。
【０１２３】
【数２０】
0006565632.tif 000021
【０１２４】
数式（１９）の差分方程式を使用するには、熱源毎に、前回算出した相対温度、前々回算出した相対温度、前回推定した寄与、前々回推定した寄与を記録することになる。
図１２は、過去データテーブルの例を示す図である。
【０１２５】
携帯端末装置１００は、過去データテーブル４３を有する。過去データテーブル４３は、熱源とデータ名と値とを対応付ける。熱源には、ＣＰＵ１１１ａと充電回路１２４と電力増幅器１１４ａが含まれる。データ名が示すデータには、前回の熱源の相対温度、前々回の熱源の相対温度、前回の熱源からの推定寄与、および、前々回の熱源からの推定寄与が含まれる。すなわち、過去データテーブル４３には１２個の値が記録される。携帯端末装置１００は、温度センサ１２２ａ，１２２ｂ，１２２ｃ，１２２ｄから測定温度を取得して表面温度を推定する毎に、過去データテーブル４３を更新する。
【０１２６】
図１３は、熱源から筐体表面への寄与の推定例を示すグラフである。
グラフ３４は、図１１のグラフ３３から推定された、ＣＰＵ１１１ａと充電回路１２４と電力増幅器１１４ａによる表面温度の上昇への寄与を表している。曲線３４ａは、ＣＰＵ１１１ａから筐体１０１への寄与を表す。曲線３４ｂは、充電回路１２４から筐体１０１への寄与を表す。曲線３４ｃは、電力増幅器１１４ａから筐体１０１への寄与を表す。
【０１２７】
図１４は、表面温度の推定例を示すグラフである。
グラフ３５は、表面温度の推定値と、実際の表面温度と、両者の誤差を表している。曲線３５ａは、表面温度の推定値を表す。表面温度の推定値は、基準点温度に、グラフ３４に示したＣＰＵ１１１ａと充電回路１２４と電力増幅器１１４ａの寄与を加えたものである。曲線３５ｂは、携帯端末装置１００の実機またはサンプル実装を用いて測定した表面温度を表す。曲線３５ｃは、曲線３５ａと曲線３５ｂの誤差を表す。曲線３５ｃが示すように、この実験例によれば、誤差の絶対値が概ね１℃以内に収まっている。
【０１２８】
携帯端末装置１００は、推定した表面温度に基づいて熱源を制御する。表面温度の推定値が閾値を超えた場合、携帯端末装置１００は、表面温度が下がるように１または２以上の熱源の動作レベルを制限する。２以上の位置の表面温度を推定した場合、携帯端末装置１００は、推定した表面温度の最大値と閾値とを比較する。例えば、携帯端末装置１００は、表面温度の推定値が閾値を超えた場合、ＣＰＵ１１１ａのクロック周波数を下げる。
【０１２９】
図１５は、ＣＰＵ制御テーブルの例を示す図である。
ＣＰＵ制御テーブル４４は、ＣＰＵ１１１ａの動作レベルの仕様を示す。携帯端末装置１００は、ＣＰＵ１１１ａの動作レベルを制御するために、ＣＰＵ制御テーブル４４を保持していてもよい。ＣＰＵ制御テーブル４４は、制限ステップとクロック周波数とを対応付ける。制限ステップは、ＣＰＵ１１１ａの演算能力の制限の強さを表す整数である。制限ステップ＝０は制限なしを意味し、制限ステップ＝５は最大の制限を意味する。
【０１３０】
例えば、制限ステップ＝０では、ＣＰＵ１１１ａがクロック周波数２．０ＧＨｚで動作する。制限ステップ＝１では、ＣＰＵ１１１ａがクロック周波数１．８ＧＨｚで動作する。制限ステップ＝２では、ＣＰＵ１１１ａがクロック周波数１．６ＧＨｚで動作する。制限ステップ＝３では、ＣＰＵ１１１ａがクロック周波数１．４ＧＨｚで動作する。制限ステップ＝４では、ＣＰＵ１１１ａがクロック周波数１．２ＧＨｚで動作する。制限ステップ＝５では、ＣＰＵ１１１ａがクロック周波数１．０ＧＨｚで動作する。制限ステップが小さいほどクロック周波数が高いため、演算能力が高く発熱量が大きくなる。制限ステップが大きいほどクロック周波数が低いため、演算能力が低く発熱量が小さくなる。
【０１３１】
同様に、携帯端末装置１００は、推定した表面温度に基づいて充電回路１２４のＯＮとＯＦＦを切り替えるようにしてもよい。例えば、携帯端末装置１００は、表面温度の推定値が閾値を超えた場合、充電回路１２４をＯＦＦにして充電を中断する。また、携帯端末装置１００は、推定した表面温度に基づいて無線インタフェース１１４の通信速度を制限してもよい。例えば、携帯端末装置１００は、表面温度の推定値が閾値を超えた場合、無線インタフェース１１４の通信速度を下げる。
【０１３２】
次に、携帯端末装置１００と設計装置２００の機能について説明する。
図１６は、携帯端末装置と設計装置の機能例を示すブロック図である。
携帯端末装置１００は、パラメータ記憶部１３１、過去データ記憶部１３２、温度測定部１３３、表面温度推定部１３４および熱源制御部１３５を有する。パラメータ記憶部１３１および過去データ記憶部１３２は、例えば、ＲＡＭ１１２または不揮発性メモリ１１３に確保した記憶領域を用いて実装される。温度測定部１３３、表面温度推定部１３４および熱源制御部１３５は、例えば、ＣＰＵ１１１ａまたはＣＰＵ１１１ｂが実行するプログラムモジュールを用いて実装される。
【０１３３】
パラメータ記憶部１３１は、図１０に示したパラメータテーブル４２を記憶する。パラメータテーブル４２は、携帯端末装置１００の製造時または出荷時にパラメータ記憶部１３１に格納されてもよい。また、パラメータテーブル４２は、記録媒体１２０ａに格納されて携帯端末装置１００に配布されてもよい。また、パラメータテーブル４２は、無線ネットワークを介してサーバ装置から携帯端末装置１００に配布されてもよい。過去データ記憶部１３２は、図１２に示した過去データテーブル４３を記憶する。
【０１３４】
温度測定部１３３は、周期Δｔ（例えば、Δｔ＝１０秒）で定期的に、温度センサ１２２ａ，１２２ｂ，１２２ｃ，１２２ｄから測定温度を取得する。表面温度推定部１３４は、周期Δｔで定期的に筐体１０１の表面温度を推定する。具体的には、表面温度推定部１３４は、温度測定部１３３から温度センサ１２２ａ，１２２ｂ，１２２ｃ，１２２ｄの測定温度を取得する。表面温度推定部１３４は、取得した温度センサ１２２ａ，１２２ｂ，１２２ｃ，１２２ｄの測定温度とパラメータ記憶部１３１に記憶されたパラメータ値とに基づいて、複数の熱源それぞれの相対温度を算出する。
【０１３５】
また、表面温度推定部１３４は、過去データ記憶部１３２から過去データを読み出す。そして、表面温度推定部１３４は、複数の熱源それぞれの相対温度と過去データとパラメータ記憶部１３１に記憶されたパラメータ値とに基づいて、筐体１０１の表面の所定位置における表面温度を推定する。表面温度推定部１３４は、異なるパラメータ値を用いて複数位置の表面温度を算出することもできる。表面温度推定部１３４は、表面温度推定の結果を用いて、過去データ記憶部１３２に記憶された過去データを更新する。
【０１３６】
熱源制御部１３５は、表面温度推定部１３４によって推定された表面温度に基づいて、熱源である携帯端末装置１００の構成部品を制御する。表面温度推定部１３４が定期的に複数の表面温度を算出している場合、熱源制御部１３５は、算出された表面温度の中から最大の表面温度を選択する。熱源制御部１３５は、表面温度推定部１３４から取得した１つの表面温度または選択した１つの表面温度と、所定の閾値とを比較する。表面温度が閾値を超えている場合、熱源制御部１３５は、熱源の動作レベルを制限する。
【０１３７】
例えば、熱源制御部１３５は、図１５に示したＣＰＵ制御テーブル４４に従って、ＣＰＵ１１１ａの制限ステップを増加させる。これにより、ＣＰＵ１１１ａのクロック周波数が下がる。また、例えば、熱源制御部１３５は、無線インタフェース１１４の通信速度を下げる。また、例えば、熱源制御部１３５は、充電回路１２４による充電を中断させる。ＣＰＵ１１１ａおよび無線インタフェース１１４の動作レベルは、例えば、ＣＰＵ１１１ａが電力制御部１２１に指示することで電力制御部１２１を介して制御される。
【０１３８】
設計装置２００は、中間パラメータ記憶部２３１、パラメータ記憶部２３２、温度データ取得部２３３および伝達関数生成部２３４を有する。中間パラメータ記憶部２３１およびパラメータ記憶部２３２は、例えば、ＲＡＭ２１２またはＨＤＤ２１３に確保した記憶領域を用いて実装される。温度データ取得部２３３および伝達関数生成部２３４は、例えば、ＣＰＵ２１１が実行するプログラムモジュールを用いて実装される。
【０１３９】
中間パラメータ記憶部２３１は、図９に示した中間パラメータテーブル４１を記憶する。中間パラメータテーブル４１は、設計装置２００によって生成される。パラメータ記憶部２３２は、パラメータテーブル４２を記憶する。パラメータテーブル４２は、中間パラメータテーブル４１に基づいて設計装置２００によって生成される。生成されたパラメータテーブル４２は、携帯端末装置１００の製造時または出荷時に携帯端末装置１００の不揮発性メモリ１１３に格納されてもよい。また、生成されたパラメータテーブル４２は、記録媒体１２０ａに格納されてもよく、ネットワーク経由で配信されてもよい。
【０１４０】
温度データ取得部２３３は、携帯端末装置１００の実機またはサンプル実装を用いて測定した各種の測定温度を取得する。測定温度は、設計装置２００のユーザによって設計装置２００に入力されてもよい。また、測定温度は、設計装置２００に接続された携帯端末装置１００の実機またはサンプル実装から直接取得してもよい。
【０１４１】
伝達関数生成部２３４は、温度データ取得部２３３から取得した各種の測定温度を用いて、最小二乗法などのフィッティング方法により、伝達関数に表れる中間パラメータの値を決定する。伝達関数生成部２３４は、算出した中間パラメータの値を中間パラメータ記憶部２３１に格納する。そして、伝達関数生成部２３４は、中間パラメータの値から、表面温度を推定する推定式に表れるパラメータの値を導出する。伝達関数生成部２３４は、算出したパラメータ値をパラメータ記憶部２３２に格納する。なお、表面温度を推定する１または２以上の位置は、設計装置２００のユーザによって指定される。
【０１４２】
図１７は、パラメータ決定の手順例を示すフローチャートである。
（Ｓ１０）伝達関数生成部２３４は、表面温度を推定する筐体表面上の１または２以上の位置（推定点）の指定を、設計装置２００のユーザから受け付ける。
【０１４３】
（Ｓ１１）温度データ取得部２３３は、熱源温度Ｔhi（ｔ）、熱源近くの温度センサによって測定された測定温度Ｔsj（ｔ）、基準点温度Ｔrt（ｔ）、および、指定された推定点の表面温度Ｔsurf（ｔ）を取得する。このとき、複数の熱源それぞれを単独で動作させるようにし、上記の各種温度を時系列に測定する。
【０１４４】
（Ｓ１２）伝達関数生成部２３４は、測定温度Ｔsj（ｔ）および基準点温度Ｔrt（ｔ）を用いて、複数の熱源から複数の温度センサへの伝達関数Ｈ*ij＝ｈijを算出する。伝達関数Ｈ*ij＝ｈijは、前述の数式（１５）に従って時間領域上で算出できる。すなわち、伝達関数生成部２３４は、温度センサ毎に測定温度Ｔsj（ｔ）と基準点温度Ｔrt（ｔ）の差を算出し、複数の温度センサの間で誤差が最小になる熱伝達係数ｈijを求める。
【０１４５】
（Ｓ１３）伝達関数生成部２３４は、伝達関数Ｈ*ij＝ｈijの逆関数Ｈ*ij-1＝ｈ*ijを算出する。逆関数は、前述の数式（１３）に従ってｈijから算出できる。
（Ｓ１４）伝達関数生成部２３４は、熱源温度Ｔhi（ｔ）、基準点温度Ｔrt（ｔ）および表面温度Ｔsurf（ｔ）を用いて、複数の熱源から筐体表面の推定点への伝達関数Ｇ*i（ｓ）を算出する。すなわち、伝達関数生成部２３４は、伝達関数Ｇ*i（ｓ）に含まれる熱伝達係数ｇiと熱時定数τhi，τg1i，τg2iを決定する。伝達関数Ｇ*i（ｓ）は、前述の数式（１６）に従って周波数領域上で最小二乗法などのフィッティング方法により算出できる。すなわち、伝達関数生成部２３４は、熱源毎に熱源温度Ｔhi（ｔ）と基準点温度Ｔrt（ｔ）の差を算出してラプラス変換し、表面温度Ｔsurf（ｔ）と基準点温度Ｔrt（ｔ）の差を算出してラプラス変換する。伝達関数生成部２３４は、数式（１６）の誤差が最小になる熱伝達係数ｇiと熱時定数τhi，τg1i，τg2iを求める。
【０１４６】
（Ｓ１５）伝達関数生成部２３４は、伝達関数Ｇ*i（ｓ）を差分方程式に展開する。すなわち、伝達関数生成部２３４は、熱伝達係数ｇiと熱時定数τhi，τg1i，τg2iに基づいて、前述の数式（２０）のａ0i，ａ1i，ａ2i，ｂ1i，ｂ2iを求める。
【０１４７】
（Ｓ１６）伝達関数生成部２３４は、ステップＳ１３で算出したｈ*ijの値をパラメータテーブル４２に登録する。また、伝達関数生成部２３４は、ステップＳ１５で算出したａ0i，ａ1i，ａ2i，ｂ1i，ｂ2iの値をパラメータテーブル４２に登録する。
【０１４８】
図１８は、熱源制御の手順例を示すフローチャートである。
（Ｓ２０）温度測定部１３３は、熱源近くの温度センサ１２２ａ，１２２ｂ，１２２ｃによって測定された測定温度Ｔsj（ｔ）を取得する。また、温度測定部１３３は、温度センサ１２２ｄによって測定された基準点温度Ｔrt（ｔ）を取得する。
【０１４９】
（Ｓ２１）表面温度推定部１３４は、測定温度Ｔsj（ｔ）、基準点温度Ｔrt（ｔ）および伝達関数Ｈ*ijの逆関数Ｈ*ij-1＝ｈ*ijを用いて、複数の熱源それぞれの相対温度Ｔhi（ｔ）−Ｔrt（ｔ）を算出する。熱源の相対温度は、パラメータテーブル４２に登録されたｈ*ijの値を用いて、前述の数式（１７）に従って時間領域上で算出できる。すなわち、表面温度推定部１３４は、温度センサ毎に測定温度Ｔsj（ｔ）と基準点温度Ｔrt（ｔ）の差を算出し、ｈ*ijとの積和演算によってＴhi（ｔ）−Ｔrt（ｔ）を求める。
【０１５０】
（Ｓ２２）表面温度推定部１３４は、過去データテーブル４３から過去データを読み出す。すなわち、表面温度推定部１３４は、熱源毎に、Δｔ時間前に算出した相対温度（熱源温度と基準点温度の差）と、２Δｔ時間前に算出した相対温度とを読み出す。また、表面温度推定部１３４は、熱源毎に、Δｔ時間前に算出した筐体表面への推定寄与と、２Δｔ時間前に算出した筐体表面への推定寄与とを読み出す。
【０１５１】
（Ｓ２３）表面温度推定部１３４は、差分方程式を用いて、ステップＳ２１で算出した熱源の相対温度Ｔhi（ｔ）−Ｔrt（ｔ）から表面温度Ｔsurf（ｔ）を推定する。表面温度Ｔsurf（ｔ）は、前述の数式（１８）に従って算出できる。すなわち、表面温度推定部１３４は、熱源毎に前述の数式（１９）に従って、ステップＳ２１で算出した時刻ｔにおける相対温度とステップＳ２２で読み出した過去データから、時刻ｔにおける推定寄与Ｔsurf-i（ｔ）を算出する。このとき、表面温度推定部１３４は、パラメータテーブル４２に登録されたａ0i，ａ1i，ａ2i，ｂ1i，ｂ2iの値を使用する。そして、表面温度推定部１３４は、時刻ｔにおける基準点温度Ｔrt（ｔ）に、複数の熱源の推定寄与Ｔsurf-i（ｔ）を加えることで、表面温度Ｔsurf（ｔ）を算出する。
【０１５２】
（Ｓ２４）表面温度推定部１３４は、ステップＳ２１で算出した熱源毎の相対温度を、Δｔ時間前の相対温度として過去データテーブル４３に記録する。また、表面温度推定部１３４は、ステップＳ２３で算出した熱源毎の推定寄与を、Δｔ時間前の推定寄与として過去データテーブル４３に記録する。また、表面温度推定部１３４は、ステップＳ２２で読み出したΔｔ時間前の相対温度および推定寄与を、２Δｔ時間前の相対温度および推定寄与として過去データテーブル４３に記録する。以上のステップＳ２２〜Ｓ２４は、表面温度を推定する推定点が２以上指定されている場合には、推定点毎に実行される。
【０１５３】
（Ｓ２５）熱源制御部１３５は、ステップＳ２３で２以上の推定点の表面温度が推定された場合、最大の表面温度を選択する。熱源制御部１３５は、推定された１つの表面温度または選択した１つの表面温度であるＴsurf（ｔ）と所定の閾値とを比較し、Ｔsurf（ｔ）が閾値を超えているか判断する。Ｔsurf（ｔ）が閾値を超える場合はステップＳ２６に処理が進み、それ以外の場合はステップＳ２７に処理が進む。以下では、一例として、熱源の１つであるＣＰＵ１１１ａを制御する場合を説明する。熱源制御部１３５は、充電回路１２４や電力増幅器１１４ａなどの他の熱源を制御してもよい。
【０１５４】
（Ｓ２６）熱源制御部１３５は、ＣＰＵ１１１ａの制限ステップを１つ増加させて、ＣＰＵ１１１ａの演算速度の制限を強化する。これにより、ＣＰＵ１１１ａのクロック周波数が下がり発熱量が低下する。ただし、制限ステップが既に最大である場合、熱源制御部１３５は制限ステップを変更しない。この場合、熱源制御部１３５は、代わりに他の熱源の動作レベルを引き下げてもよい。そして、ステップＳ２８に処理が進む。
【０１５５】
（Ｓ２７）熱源制御部１３５は、ＣＰＵ１１１ａの制限ステップを１つ現象させて、ＣＰＵ１１１ａの演算速度の制限を緩和する。これにより、ＣＰＵ１１１ａのクロック周波数が上がり発熱量が増加する可能性がある。ただし、制限ステップが既に最小である場合、熱源制御部１３５は制限ステップを変更しない。
【０１５６】
（Ｓ２８）温度測定部１３３および表面温度推定部１３４は、Δｔ時間（例えば、１０秒）待機する。Δｔ時間経過後、ステップＳ２０から処理が再実行される。
次に、第２の実施の形態の変形例について説明する。
【０１５７】
前述の数式（１５）では、基板１０２上における３個の熱源から３個の温度センサへの熱伝達を表すために、ｈ11，ｈ12，ｈ13，ｈ21，ｈ22，ｈ23，ｈ31，ｈ32，ｈ33の９個の熱伝達係数が使用された。これに対し、３個の温度センサの位置が所定条件を満たす場合には、数式（２１）に示すように、近似的に熱伝達係数をｈ11，ｈ12，ｈ13，ｈ23の４個に減らすことが可能である。これにより、パラメータ決定の負担を軽減できる。
【０１５８】
【数２１】
0006565632.tif 000022
【０１５９】
数式（２１）が成立する条件は、複数の温度センサそれぞれが対応する熱源に十分近いことである。すなわち、成立条件は、温度センサ１２２ａがＣＰＵ１１１ａに十分近く、温度センサ１２２ｂが充電回路１２４に十分近く、温度センサ１２２ｃが電力増幅器１１４ａに十分近いことである。この場合、温度センサ１２２ｂと充電回路１２４の距離が十分に小さく、温度センサ１２２ｃと電力増幅器１１４ａの距離が十分に小さいため、ｈ22，ｈ33はｈ11に近似する。よって、ｈ22，ｈ33として代替的にｈ11を使用できる。
【０１６０】
また、ＣＰＵ１１１ａと温度センサ１２２ｂの間の熱パスと、充電回路１２４と温度センサ１２２ａとの間の熱パスとは、方向を除いて概ね一致する。よって、熱伝達係数であるｈ21はｈ12に近似し、ｈ21として代替的にｈ12を使用できる。同様に、ｈ31はｈ13に近似し、ｈ31として代替的にｈ13を使用できる。また、ｈ32はｈ23に近似し、ｈ32として代替的にｈ23を使用できる。その結果、４個の熱伝達係数を算出すればよい。
【０１６１】
更に、別の変形例として基板１０２の実装例を説明する。
図１９は、携帯端末装置の基板の実装例を示す図である。
第２の実施の形態では、基板１０２には銅線など熱抵抗の小さい配線が形成されているため、基板１０２上の熱時定数が小さくなるという性質を利用した。これについて、基板１０２上の熱時定数が更に小さくなるように基板１０２を作成することが可能である。
【０１６２】
一例として、基板１０２は、絶縁層１０２ａ，１０２ｂ、熱伝導層１０２ｃおよび配線１０２ｄを有する。絶縁層１０２ａの表面および絶縁層１０２ｂの表面の少なくとも一方に、各種の構成部品が配置される。熱伝導層１０２ｃは、絶縁層１０２ａと絶縁層１０２ｂの間に形成されている。熱伝導層１０２ｃには、銅など熱伝導性が高く熱抵抗の小さい物質が使用される。絶縁層１０２ａの内部には、配線１０２ｄが形成されている。
【０１６３】
このように、配線１０２ｄとは別に基板１０２に熱伝導層１０２ｃを形成することで、基板１０２上の熱時定数が更に小さくなる。その結果、温度センサ１２２ａ，１２２ｂ，１２２ｃの測定温度から熱源温度を推定する精度が高くなり、表面温度の推定精度が高くなる。また、基板１０２の放熱性が高くなり、表面温度が上昇しづらくなる。なお、図１９の例では基板１０２に１層の熱伝導層が形成されているが、基板１０２に２層以上の熱伝導層を形成してもよい。また、図１９の例では基板１０２の内部に熱伝導層１０２ｃを形成したが、基板１０２の表面に熱伝導層１０２ｃを形成してもよい。
【０１６４】
第２の実施の形態の携帯端末装置１００および設計装置２００によれば、基板１０２上の過渡応答を示す熱時定数を含まない伝達関数を用いて、温度センサ１２２ａ，１２２ｂ，１２２ｃの測定温度から複数の熱源の熱源温度が推定される。そして、複数の熱源から筐体表面への過渡応答を示す熱時定数に加えて基板１０２上の過渡応答を示す熱時定数を含む伝達関数を用いて、推定した熱源温度から筐体１０１の表面温度が推定される。
【０１６５】
これにより、複数の熱源の熱源温度を推定する際の計算量を削減することができる。また、計算量を削減できるため、表面温度の推定に要する時間を短縮でき、表面温度を推定する周期を短縮することも容易となる。よって、最新の表面温度を適時に把握することができ、熱源の制御の精度を向上させることができる。また、温度センサ１２２ａ，１２２ｂ，１２２ｃそれぞれを対応する熱源に十分近付けて配置することで、パラメータの数を削減することができる。また、基板１０２に熱伝導層１０２ｃを形成することで、基板１０２の放熱性が高くなると共に、表面温度の推定精度が向上する。
【０１６６】
なお、前述のように、第１の実施の形態の情報処理は、電子機器１０にプログラムを実行させることで実現できる。第２の実施の形態の情報処理は、携帯端末装置１００や設計装置２００にプログラムを実行させることで実現できる。
【０１６７】
プログラムは、コンピュータ読み取り可能な記録媒体（例えば、記録媒体１２０ａ，２２３）に記録しておくことができる。記録媒体として、例えば、磁気ディスク、光ディスク、光磁気ディスク、半導体メモリなどを使用できる。磁気ディスクには、ＦＤおよびＨＤＤが含まれる。光ディスクには、ＣＤ、ＣＤ−Ｒ（Recordable）／ＲＷ（Rewritable）、ＤＶＤおよびＤＶＤ−Ｒ／ＲＷが含まれる。プログラムは、可搬型の記録媒体に記録されて配布されることがある。その場合、可搬型の記録媒体から他の記録媒体（例えば、不揮発性メモリ１１３やＨＤＤ２１３）にプログラムをコピーして実行してもよい。
【符号の説明】
【０１６８】
１０  電子機器
１１  筐体
１１ａ  表面温度
１２  基板
１３，１４  熱源
１３ａ，１４ａ  熱源温度
１５，１６  温度センサ
１５ａ，１６ａ  測定温度
１７  演算部
１８，１９  熱伝達モデル
１９ａ，１９ｂ  パラメータ
【図１】
0006565632.tif 000023
【図２】
0006565632.tif 000024
【図３】
0006565632.tif 000025
【図４】
0006565632.tif 000026
【図５】
0006565632.tif 000027
【図６】
0006565632.tif 000028
【図７】
0006565632.tif 000029
【図８】
0006565632.tif 000030
【図９】
0006565632.tif 000031
【図１０】
0006565632.tif 000032
【図１１】
0006565632.tif 000033
【図１２】
0006565632.tif 000034
【図１３】
0006565632.tif 000035
【図１４】
0006565632.tif 000036
【図１５】
0006565632.tif 000037
【図１６】
0006565632.tif 000038
【図１７】
0006565632.tif 000039
【図１８】
0006565632.tif 000040
【図１９】
0006565632.tif 000041