(57)【要約】【課題】筐体内の部品から発生する漏洩磁束のエネルギーを回収し再利用することができる電気機器の提供。【解決手段】筐体内に１又は複数の交番磁気を発生させる部品８，１６を備えた電気機器。部品８，１６からの漏洩磁束により起電力を発生させる電磁誘導手段３０，２３と、電磁誘導手段３０，２３が発生させた起電力を整流する手段３１，２４と、整流する手段３１，２４が整流した電力を所定電圧に変圧する手段３４，２７と、変圧する手段３４，２７が変圧した電力を蓄電する手段２２と、蓄電する手段２２が蓄電した電力を消費する負荷１０とを備える構成である。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
筐体内に１又は複数の交番磁気を発生させる部品を備えた電気機器において、
前記部品からの漏洩磁束により起電力を発生させる電磁誘導手段と、該電磁誘導手段が発生させた起電力を整流する手段と、該手段が整流した電力を所定電圧に変圧する手段と、該手段が変圧した電力を蓄電する手段と、該手段が蓄電した電力を消費する負荷とを備えることを特徴とする電気機器。
【請求項２】
前記部品は、インバータトランス及び電源トランスである請求項１記載の電気機器。
【請求項３】
前記電磁誘導手段は、誘導コイルである請求項１又は２記載の電気機器。
【請求項４】
前記誘導コイルは、フェライトコアを内蔵している請求項３記載の電気機器。
【請求項５】
前記漏洩磁束を前記電磁誘導手段へ収束させる為の銅箔又は鉄板を備える請求項１乃至４の何れか１項に記載の電気機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、筐体内に交番磁気を発生させる部品を備え、部品からの漏洩磁束を再利用する電気機器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
最近、液晶及びＰＤＰ（Plasma Display Panel）など表示装置の開発競争が盛んであり、大型化高画質化の流れにあって、蛍光灯及びＬＥＤ（Light Emitting Diode）など光発生装置も大型化が進み、電気機器の消費電力も大きくなっている。これと相まって、磁気回路、デジタル回路においては、不要輻射など不要磁気エネルギーも増加の一途であり、遮蔽シールド等対策が必要とされている。
【０００３】
図７は、トランスに使用されるＥＩコア（Ｅ形状コア＋Ｉ形状コア）７０の磁束の流れを示しており、トランスの１次側コイル７１に電圧が印加されると、２次側コイル７２に電圧が誘起される。この場合、磁束７６は、基本的にコアの磁性体の中及びギャップ７５（エアギャップ）を通流し、２次電圧は、１次側コイル７１から２次側コイル７２に電磁誘導され誘起される。
このとき、コアの性質上、磁束７６の他、ギャップ７５からの漏洩磁束７７、ＥＩコア７０を通り抜けて漏れる漏洩磁束７８、１次側コイル７１及び２次側コイル７２からの漏洩磁束７９というふうに磁束が漏れてしまう。
トランス等、一般に磁気発生部品では，いたる所から磁束が漏れており、その為、磁束の色々なシールド方法が試みられて来ており、トランスのシールド方法には、静電シールド、電磁シールド及び磁気シールドがある。
【０００４】
図８は、トランスの静電シールドの例を示す説明図である。
このトランスでは、１次側コイル８０及び２次側コイル８１間に分布容量Ｃ１１が発生しており（ａ）、そこから漏れる容量を減らす為に、１次側コイル８０及び２次側コイル８１間に遮蔽シールド８７を設けている（ｂ）。これにより、分布容量Ｃ１１を容量Ｃ２１に半減させることができる。
【０００５】
図９は、トランスの電磁シールドの例を示す説明図である。
このトランスでは、ＥＩコア９０のトランス巻き線９１から漏れる漏洩磁束７９（図７）を遮蔽する為に、トランス巻き線９１（１，２次側コイル）の周面にＥＩコア９０のＥ形状コアの上から銅板９２が巻き付けられている。この方法では、同時に外部からの電磁波を遮蔽し、トランスに及ぼす影響を軽減する効果も有る。
【０００６】
図１０は、トランスの磁気シールドの例を示す説明図である。
このトランスでは、ギャップ（接合面）７５（図７）及びＥＩコア９０を通り抜けた漏洩磁束を遮蔽する為に、トランス巻き線９１（１，２次側コイル）の端面にＥＩコア９０の外側面上から磁気シールド９３が巻き付けられている。この方法は、コアリングとも一般に言われており、漏洩磁束７７（図７）及び漏洩磁束７８（図７）を磁気シールドする。
【０００７】
実際は、上述したような静電シールド、電磁シールド及び磁気シールドを実施しても漏洩磁束は無くならず、他にも以下のような対策が行われることがある。
図１１は、内鉄型Ｒコア/カットコア採用による漏洩磁束改善策の例を示す説明図である。
このトランスでは、角を取ったＲコア／カットコア１００を採用して、Ｒコア／カットコア１００内の磁束の流れ１０１から出ようとする漏洩磁束１０３，１０４，１０５を、Ｒ（曲面）で巻き込むようにしている。
【０００８】
図１２は、トロイダルコア採用による漏洩磁束改善策の例を示す説明図であり、この例では、ドーナッツ形状のトロイダルコア１１０に巻き線１１２を巻き付けることにより、磁束の流れ１１１をトロイダル形状にして漏洩磁束を減らしている。
尚、その他は省略するが、磁気回路の漏洩磁束の削減改善に終わりはない。
【０００９】
また、不要エネルギーの再利用については、コジェネレーションとして多くの方法が知られ実施されており、磁気エネルギー等の再利用技術として、以下の技術が開示されている。
【特許文献１】特開昭６４−２５４０１号公報
【特許文献２】特開平２−２４６７８２号公報
【特許文献３】特開平５−２８８０１０号公報
【特許文献４】特開平９−１６３７７１号公報
【特許文献５】特開２０００−５８０９７号公報
【特許文献６】特開２０００−３３１７１８号公報
【特許文献７】特開２００４−１５９４０７号公報
【特許文献８】実用新案登録第３０６８１８０号公報
【特許文献９】実用新案登録第３１０３２３７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
現在、使用されている電気機器では、熱、光、磁気による自然放射エネルギーは相当な量である。電気機器の筐体内には、インバータトランス、電源トランス等の部品があり、それらの部品から発生する漏洩磁束が、他の部品に影響を与えることを防止する為、磁気シールド等が多用されている。しかし、磁気シールド等は、漏洩磁束をシールド内で熱等に変換することにより、漏洩磁束の部品外への放出を防ぐものであり、エネルギーを無駄に廃棄しているだけであるという問題がある。
本発明は、上述したような問題に鑑みてなされたものであり、筐体内の部品から発生する漏洩磁束のエネルギーを回収し利用することができる電気機器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】
【００１１】
本発明にかかる電気機器は、筐体内に１又は複数の交番磁気を発生させる部品を備えた電気機器において、前記部品からの漏洩磁束により起電力を発生させる電磁誘導手段と、該電磁誘導手段が発生させた起電力を整流する手段と、該手段が整流した電力を所定電圧に変圧する手段と、該手段が変圧した電力を蓄電する手段と、該手段が蓄電した電力を消費する負荷とを備えることを特徴とする。
【００１２】
この電気機器では、筐体内に１又は複数の交番磁気を発生させる部品を備えている。電磁誘導手段が、交番磁気を発生させる部品からの漏洩磁束により起電力を発生させ、整流する手段が、電磁誘導手段が発生させた起電力を整流する。変圧する手段が、整流する手段が整流した電力を所定電圧に変圧し、蓄電する手段がその変圧した電力を蓄電し、負荷がその蓄電した電力を消費する。
【００１３】
本発明にかかる電気機器は、前記部品は、インバータトランス及び電源トランスであることを特徴とする。
【００１４】
本発明にかかる電気機器は、前記電磁誘導手段は、誘導コイルであることを特徴とする。
【００１５】
本発明にかかる電気機器は、前記誘導コイルは、フェライトコアを内蔵していることを特徴とする。
【００１６】
本発明にかかる電気機器は、前記漏洩磁束を前記電磁誘導手段へ収束させる為の銅箔又は鉄板を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
本発明にかかる電気機器によれば、筐体内の部品から発生する漏洩磁束のエネルギーを回収し利用することができる電気機器を実現することができる。
【００１８】
本発明にかかる電気機器によれば、筐体内のインバータトランス及び電源トランスから発生する漏洩磁束のエネルギーを回収し利用することができる電気機器を実現することができる。
【００１９】
本発明にかかる電気機器によれば、筐体内の部品から発生する漏洩磁束のエネルギーを、誘導コイルにより回収して、再利用することができる電気機器を実現することができる。
【００２０】
本発明にかかる電気機器によれば、筐体内の部品から発生する漏洩磁束のエネルギーを、フェライトコアを内蔵する誘導コイルにより回収するので、漏洩磁束の分散を抑えてより収束させることができ、漏洩磁束のエネルギーを効率良く利用することができる電気機器を実現することができる。
【００２１】
本発明にかかる電気機器によれば、筐体内の部品から発生する漏洩磁束を電磁誘導手段へ収束させる為の銅箔又は鉄板を備えているので、漏洩磁束の分散を抑えてより収束させることができ、漏洩磁束のエネルギーを効率良く利用することができる電気機器を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下に、本発明をその実施の形態を示す図面に基づいて説明する。
（実施の形態）
図１は、本発明に係る電気機器の実施の形態の要部構成を示すブロック図であり、図２は、図１から本発明の特徴部分を除いた電源・インバータ回路の構成を示すブロック図である。
図２の電源・インバータ回路は、液晶テレビジョン受像機に使用される電源回路であり、コンセントから商用交流電源が与えられる整流回路２により整流され、平滑コンデンサＣ１により平滑された直流Ｅａが、誘導結合された２個のコイルからなるチョークコイル６の一方のコイルの一方の端子に与えられ、他方の端子は、１３Ｖ降圧トランス８の一次側コイルの一方の端子に接続されている。チョークコイル６の他方のコイルの一方の端子は、力率改善ＩＣ４に接続され、他方の端子は接地されている。
【００２３】
１３Ｖ降圧トランス８は、スイッチングレギュレータ方式の１つであるチョッパ方式降圧型ＤＣ−ＤＣコンバータで、スイッチングコントロール回路４３及びスイッチングトランジスタ４２により二次側へ電力が伝送される。
１３Ｖ降圧トランス８の二次側コイル（整流回路は図示を省略）からは、約１３Ｖの直流電圧が出力され、インバータのドライブ回路、インバータコントロールＩＣ１１及びセット本体の負荷１０の各電源となる。
【００２４】
インバータのドライブ回路は、プッシュプル方式となっており、信号の正方向は、トランジスタＱ１，Ｑ２及びドライブトランス１３で駆動され、信号の負方向は、トランジスタＱ２，Ｑ４及びドライブトランス１２で駆動され、降圧トランス１４の一次側の入力信号となる。
【００２５】
降圧トランス１４の二次側では、コンデンサＣ２，Ｃ３を設け、その分圧電圧をインバータコントロールＩＣ１１に返して、高電圧制御回路を構成している。与えられる。降圧トランス１４の二次側電圧は、昇圧トランス１６の一次側電圧となる。
【００２６】
昇圧トランス１６の二次側コイルに生じる電圧は、蛍光管１９を点灯させる。蛍光管１９は、偏光拡散シート１８を介して液晶パネル１７を背後から照射するバックライトであり、照射しない側には反射シート２０が張設された状態で、バックライトシャーシに組み込まれている。
【００２７】
このような構成の電源・インバータ回路では、商用交流電力から整流回路２により整流され、平滑コンデンサＣ１により平滑された電圧Ｅａの直流電力が、チョークコイル６及び力率改善ＩＣ４により力率改善され、１３Ｖ降圧トランス８に与えられる。１３Ｖ降圧トランス８では、与えられた直流電力を１３Ｖ直流電力に降圧し、インバータのドライブトランジスタＱ１，Ｑ２の電源及びレギュレータ９にそれぞれ供給する。
レギュレータ９では、与えられた１３Ｖ直流電力を３．３Ｖ又は５Ｖの直流電力に変換し平滑して、負荷１０及びインバータコントロールＩＣ１１に与える。
【００２８】
インバータコントロールＩＣ１１は、内部で電流電圧制御され、ドライブトランジスタＱ１，Ｑ３，Ｑ２，Ｑ４、ドライブトランス１３，１２でドライブされた交流電圧は、降圧トランス１４で一旦降圧された後、昇圧トランス１６で約２５００ＶＡＣに昇圧され、蛍光管１９を点灯させる。
降圧トランス１４で一旦降圧された交流電力は、分圧回路Ｃ２，Ｃ３にも与えられ、分圧された電圧は、インバータコントロールＩＣ１１に与えられ、インバータの出力電圧の制御に使用される。
【００２９】
以下に、図２で説明した電源・インバータ回路に本発明の特徴部分を付加した電気機器の構成を、それを示す図１のブロック図に基づき説明する。
この電気機器では、１３Ｖ降圧トランス８の輻射磁界及び漏洩磁界内に、磁気誘起素子３０が配置され、磁気誘起素子３０が誘起した電力は、整流回路３１で整流され、平滑コンデンサＣ４で平滑され、電圧Ｅｄの直流電圧に変換される。
また、昇圧トランス１６の輻射磁界及び漏洩磁界内に、磁気誘起素子２３が配置され、磁気誘起素子２３が誘起した電力は、整流回路２４で整流され、平滑コンデンサＣ５で平滑され、電圧Ｅｆの直流電圧に変換される。
【００３０】
直流電圧Ｅｄ，Ｅｆは、非常に不安定であると共、電力自体も不安定であるので、アップ／ダウンコンバータ３４，２７により、それぞれ蓄電池装置２２の電圧Ｅ０に変圧され、逆流防止ダイオード３５，２８を各通じて、蓄電池装置２２に充電される。この際、直流電圧Ｅｄ，Ｅｆの各値がマイクロコンピュータ２９に与えられており、マイクロコンピュータ２９は、直流電圧Ｅｄ，Ｅｆの各値に基づき、各アップ／ダウンコンバータ３４，２７を駆動制御して、直流電圧Ｅｄ，Ｅｆを電圧Ｅ０に変圧させる。
【００３１】
尚、昇圧トランス１６は、実際には１台ではなく機種サイズにより異なるが、約１０個前後備えられており、そのそれぞれに磁気誘起素子２３、整流回路２４、平滑コンデンサＣ５及びアップ／ダウンコンバータ２７が配置されており、直流電圧Ｅｆ１〜Ｅｆｎが、電圧Ｅ０に各変圧され、蓄電池装置２２に各充電される。
このように、誘起電力を総合すれば、大きな発電容量を得ることができる。同じような構成を入力側のチョークコイル６等にも採用すれば、更に大きな発電容量を得ることができる。
また、図６に示すように、ＡＣコンセント５７に繋がるＡＣコード５８の入力線の各周囲に、磁気誘起素子５９，６０を設けて、誘起起電圧ＶＡ，ＶＢを得ることもできるが、これらも含めるとより大きな発電容量を得ることができる。
【００３２】
蓄電池装置２２に充電された電力を電源回路に戻す場合、電源回路の整流電圧Ｅａは約２８０ＶＤＣであり、蓄電池装置２２の電圧Ｅ０より高い（仮定）。そこで、直流ドライブ回路＆電圧変換回路３６が、蓄電池装置２２の電圧Ｅ０を電圧Ｅａに近い電圧Ｅｃに昇圧する。昇圧された電圧Ｅｃの電力は、逆流防止ダイオード３８を通じて、自動制御ＤＣ混合回路７に与えられる。自動制御ＤＣ混合回路７は、チョークコイル６の一方のコイルの他方の端子と１３Ｖ降圧トランス８の一次側コイルの一方の端子との間に接続されている。
【００３３】
更に、自動制御ＤＣ混合回路７の出力電圧Ｅｂが、電圧Ｅａ又は電圧Ｅｃをリニアに切替えるべく、直流電圧制御回路３７を設けている。直流電圧制御回路３７は、自動制御ＤＣ混合回路７に、蓄電池装置２２の充電量が大きくて電圧Ｅ０が高く、電圧Ｅａが比較的に低いときは、直流ドライブ回路＆電圧変換回路３６からの電圧Ｅｃの電力を多く供給させる。また、蓄電池装置２２の充電量が小さくて電圧Ｅ０が低く、電圧Ｅａが比較的に高いとき、ＡＣ入力からの電圧Ｅａの電力を多く供給させる。
【００３４】
自動制御ＤＣ混合回路７の出力電圧をＥｂとすると、電源がオンにされた当初は発電容量はなく、出力電圧Ｅｂは電圧Ｅａに等しいが、液晶テレビを長く使用すれば、発電電力が増加し、出力電圧Ｅｂは、直流ドライブ回路＆電圧変換回路３６からの電圧Ｅｃから多く供給されるようになる。この出力電圧Ｅｂは、負荷１０及び蛍光管１９に供給され消費される。
このように、無駄に発散される磁界を吸収し発電電力に変え、エネルギーのリサイクル、循環を構成すれば、消費エネルギーを削減でき、地球環境を守る大きな手段になる。
その他、例えばトランスなどのコアに熱発電素子を取り付け、熱発電装置回路ブロックを構成してやれば、更に多くの発電電力を得ることができる。
【００３５】
図３は、上述した磁気誘起素子２３，３０により誘起起電圧を得る方法の例を示す説明図である。
この誘起起電圧を得る方法では、トランス５０からの漏洩磁束５１が最も多いと想定できる位置、つまり、ＥＩコアのトランス巻き線（１，２次側コイル）の端面を覆う部分から側面にかけての外面に、磁気誘起素子５２を付設して誘起起電圧ＶＡ，ＶＢを得る。
実際には、漏洩磁束は小さい故、より多く誘起起電圧を得るには、図示した構造より精巧な構造と多くの磁気誘起素子５２を必要とする。
【００３６】
図４は、上述した磁気誘起素子２３，３０により誘起起電圧を得る方法の他の例を示す説明図である。
この誘起起電圧を得る方法は、図３で示す方法に加えて、磁気誘起素子５２にフェライトコア５５等の磁性体を内蔵させることで、漏洩磁束の分散を抑制し、磁性体に収束させ、より多くの誘起起電圧を得ることができる一例である。
【００３７】
図５は、上述した磁気誘起素子２３，３０により誘起起電圧を得る方法の他の例を示す説明図である。
この誘起起電圧を得る方法は、図３で示す方法に加えて、磁気誘起素子５２に銅箔又は鉄板５６を内蔵させると共に、磁気誘起素子５２を銅箔又は鉄板５６によりカバーして、図４に示す方法と同じく、漏洩磁束の分散を抑制し、磁気誘起素子に収束させて、より多くの誘起起電圧を得ることができる一例である。この場合は、磁気シールドとの兼ね合いでやり方を間違えると、逆に誘起起電圧が減ってしまうので注意が必要である。
【００３８】
図６は、磁気誘起素子により誘起起電圧を得る方法の他の例を示す説明図である。
この誘起起電圧を得る方法は、ＡＣコンセント５７に繋がるＡＣコード５８の入力線の各周囲に、磁気誘起素子５９，６０を巻き付け、誘起起電圧ＶＡ，ＶＢを得る方法である。この場合、ＡＣコード５８には多くの電流が流れて、自然に磁界が生じており、この放射磁界から誘起起電圧を得ようとする方法である。
この場合は、安全上の絶縁性、絶縁距離、沿面距離等の問題をクリアすることが重要である。
【００３９】
以上のように、電気機器には、不要な磁界が多く飛び交って浪費されているが、高周波成分は、不要輻射として安全上の問題で種々対策が施されている。本提案は、基本波及び低周波成分の各部品に生ずる輻射磁界、漏洩磁界を吸い上げてリサイクルエネルギーとするものである。これらは、個々には小さいエネルギーであるが、各部品、各部分に誘起素子を設ければ、大きな電気エネルギーとなり、これを再利用できれば、使用エネルギーの削減を補助することとなる。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明に係る電気機器の実施の形態の要部構成を示すブロック図である。
【図２】図１から本発明の特徴部分を除いた電源・インバータ回路の構成を示すブロック図である。
【図３】上述した磁気誘起素子により誘起起電圧を得る方法の例を示す説明図である。
【図４】上述した磁気誘起素子により誘起起電圧を得る方法の他の例を示す説明図である。
【図５】上述した磁気誘起素子により誘起起電圧を得る方法の他の例を示す説明図である。
【図６】磁気誘起素子により誘起起電圧を得る方法の他の例を示す説明図である。
【図７】トランスに使用されるＥＩコアの磁束の流れを示す説明図である。
【図８】トランスの静電シールドの例を示す説明図である。
【図９】トランスの電磁シールドの例を示す説明図である。
【図１０】トランスの磁気シールドの例を示す説明図である。
【図１１】内鉄型Ｒコア/カットコア採用による漏洩磁束改善策の例を示す説明図である。
【図１２】トロイダルコア採用による漏洩磁束改善策の例を示す説明図である。
【符号の説明】
【００４１】
６  チョークコイル
７  自動制御ＤＣ混合回路
８  １３Ｖ降圧トランス（部品）
１０  負荷
１１  インバータコントロールＩＣ
１２，１３  ドライブトランス
１４  降圧トランス
１６  昇圧トランス（部品）
１７  液晶パネル
１９  蛍光管
２２  蓄電池装置（蓄電する手段）
２３，３０，５２，５９，６０  磁気誘起素子（電磁誘導手段）
２４，３１  整流回路（整流する手段）
２７，３４  アップ／ダウンコンバータ（変圧する手段）
２８，３５，３８  逆流防止ダイオード
２９  マイクロコンピュータ
３６  直流ドライブ回路＆電圧変換回路
３７  直流電圧制御回路
５０  トランス
５５  フェライトコア
５６  銅箔又は鉄板
５８  ＡＣコード
Ｃ２，Ｃ３  コンデンサ
Ｃ４，Ｃ５  平滑コンデンサ
Ｑ１，Ｑ２，Ｑ３，Ｑ４  ドライブトランジスタ
【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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