(57)【要約】【課題】スピーカに発生する起電力を有効に蓄電する。【解決手段】電気変換装置１０は、スピーカ１１から情報端末１３に電力を供給可能な第１接続状態と情報端末１３からスピーカ１１に音信号を送信可能な第２接続状態とを切り換え可能な切換スイッチ３１と、第１接続状態においてスピーカ１１に接続されてスピーカ１１から出力された交流起電力をインピーダンス変換して交流起電力よりも高電圧の交流電力を出力するインピーダンス変換回路３３と、第１接続状態において少なくとも情報端末１３に接続されてインピーダンス変換回路３３から出力された交流電力を直流電力に整流する整流回路３４および第１平滑コンデンサ３６とを備え、インピーダンス変換回路３３は、スピーカ１１から出力された交流起電力を整流回路３４の立ち上がり電圧よりも高電圧の交流電力に変換する。【選択図】図１
2012105204.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
振動部材と、該振動部材と共に振動可能なコイルと、該コイルの近傍に配置された磁石とを具備し、前記振動部材の振動に伴い前記コイルが前記磁石の磁界中で振動することによって交流起電力を発生するスピーカと、蓄電装置と、前記スピーカおよび前記蓄電装置に接続されて前記スピーカおよび前記蓄電装置から供給される電力により作動可能かつ前記スピーカに音信号を送信して前記スピーカにより音出力可能な端末装置と、
前記スピーカから前記端末装置に前記電力を供給可能な第１接続状態と前記端末装置から前記スピーカに前記音信号を送信可能な第２接続状態とを切り換え可能な切換手段と、
前記第１接続状態において前記スピーカに接続されて前記スピーカから出力された前記交流起電力をインピーダンス変換して前記交流起電力よりも高電圧の交流電力を出力する電圧変換手段と、
前記第１接続状態において少なくとも前記端末装置に接続されて前記電圧変換手段から出力された前記交流電力を直流電力に整流する整流手段とを備え、
前記電圧変換手段は、前記スピーカから出力された前記交流起電力を前記整流手段の立ち上がり電圧よりも高電圧の前記交流電力に変換することを特徴とする電気変換装置。
【請求項２】
複数の前記スピーカと、前記直流電力を充電する充電手段と、該充電手段の充電速度を検出する検出手段と、前記複数の前記スピーカを並列に接続する並列接続状態と前記複数の前記スピーカを直列に接続する直列接続状態とを切り換え可能な第２切換手段とを備え、
前記第２切換手段は、各前記直列接続状態および前記並列接続状態で前記検出手段により検出された前記充電速度の大小を比較して、何れか大きい方の前記充電速度に対応する前記直列接続状態または前記並列接続状態を選択して切り換えることを特徴とする請求項１に記載の電気変換装置。
【請求項３】
車両に搭載された複数の前記スピーカと、
前記複数の前記スピーカを並列に接続する並列接続状態と前記複数の前記スピーカを直列に接続する直列接続状態とを切り換え可能な第２切換手段とを備え、
前記第２切換手段は、前記車両の走行時には前記並列接続状態を選択するように切り換え、前記車両の停止時には前記直列接続状態を選択するように切り換えることを特徴とする請求項１に記載の電気変換装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、電気変換装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば、移動中の振動などによりスピーカの振動系部品（コーン紙など）が振動したときにボイスコイルに発生した電力を整流して蓄電器に充電する装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第３９４８４０７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、上記従来技術に係る装置によれば、移動中の外部振動や音などによる振動でスピーカに発生する起電力が低い場合（例えば、数ミリボルト程度であって、整流用のダイオードの立ち上がり電圧よりも低い場合など）には、効率の良い整流が困難であって、スピーカに発生する起電力を有効に蓄電することができないという問題が生じる。
【０００５】
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、スピーカに発生する起電力を有効に蓄電することが可能な電気変換装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決して係る目的を達成するために、本発明の第１態様に係る電気変換装置は、振動部材（例えば、実施の形態での振動部材２１）と、該振動部材と共に振動可能なコイル（例えば、実施の形態でのコイル２２）と、該コイルの近傍に配置された磁石（例えば、実施の形態での磁石２３）とを具備し、前記振動部材の振動に伴い前記コイルが前記磁石の磁界中で振動することによって交流起電力を発生するスピーカ（例えば、実施の形態でのスピーカ１１）と、蓄電装置（例えば、実施の形態でのバッテリ１２）と、前記スピーカおよび前記蓄電装置に接続されて前記スピーカおよび前記蓄電装置から供給される電力により作動可能かつ前記スピーカに音信号を送信して前記スピーカにより音出力可能な端末装置（例えば、実施の形態での情報端末１３）と、前記スピーカから前記端末装置に前記電力を供給可能な第１接続状態と前記端末装置から前記スピーカに前記音信号を送信可能な第２接続状態とを切り換え可能な切換手段（例えば、実施の形態での切換スイッチ３１）と、前記第１接続状態において前記スピーカに接続されて前記スピーカから出力された前記交流起電力をインピーダンス変換して前記交流起電力よりも高電圧の交流電力を出力する電圧変換手段（例えば、実施の形態でのインピーダンス変換回路３３）と、前記第１接続状態において少なくとも前記端末装置に接続されて前記電圧変換手段から出力された前記交流電力を直流電力に整流する整流手段（例えば、実施の形態での整流回路３４および第１平滑コンデンサ３６）とを備え、前記電圧変換手段は、前記スピーカから出力された前記交流起電力を前記整流手段の立ち上がり電圧よりも高電圧の前記交流電力に変換する。
【０００７】
さらに、本発明の第２態様に係る電気変換装置は、複数の前記スピーカと、前記直流電力を充電する充電手段（例えば、実施の形態でのキャパシタ５１）と、該充電手段の充電速度を検出する検出手段（例えば、実施の形態での充電速度検出部５２）と、前記複数の前記スピーカを並列に接続する並列接続状態と前記複数の前記スピーカを直列に接続する直列接続状態とを切り換え可能な第２切換手段（例えば、実施の形態でのスイッチ５０）とを備え、前記第２切換手段は、各前記直列接続状態および前記並列接続状態で前記検出手段により検出された前記充電速度の大小を比較して、何れか大きい方の前記充電速度に対応する前記直列接続状態または前記並列接続状態を選択して切り換える。
【０００８】
さらに、本発明の第３態様に係る電気変換装置は、車両に搭載された複数の前記スピーカと、前記複数の前記スピーカを並列に接続する並列接続状態と前記複数の前記スピーカを直列に接続する直列接続状態とを切り換え可能な第２切換手段（例えば、実施の形態でのスイッチ５０）とを備え、前記第２切換手段は、前記車両の走行時には前記並列接続状態を選択するように切り換え、前記車両の停止時には前記直列接続状態を選択するように切り換える。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の第１態様に係る電気変換装置によれば、スピーカから発生する交流起電力を有効利用して端末装置に電力を供給することができ、例えば端末装置の暗電流（待機電流）による消費電力が増大する場合であっても、この消費電力の少なくとも一部を賄うことができる。
しかも、スピーカから出力された交流起電力を整流手段の立ち上がり電圧よりも高電圧の交流電力に変換する電圧変換手段を備えることにより、交流起電力が整流手段の立ち上がり電圧よりも低電圧であっても整流可能にすることができ、エネルギー効率を向上させることができる。
【００１０】
本発明の第２態様に係る電気変換装置によれば、何れか大きい方の充電速度に対応する直列接続状態または並列接続状態を選択して切り換えることから、例えば電力変換手段での磁気飽和や例えば複数のスピーカ同士での出力の相殺などに起因して直列接続状態での電力取得効率が低下する場合には並列接続状態を選択することができ、例えば並列接続状態での出力の増大が認められない場合には直列接続状態を選択することができ、整流効率および電力取得効率を適正に増大させることができる。
【００１１】
本発明の第３態様に係る電気変換装置によれば、車両の停止時には振動が少ないことから、直列接続状態を選択することによって、整流効率および電力取得効率を増大させることができる。一方、車両の走行時には振動が多いことから、並列接続状態を選択することによって、磁気飽和や出力の相殺などによる電力取得効率の低下を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施の形態に係る電気変換装置の構成図である。
【図２】本発明の実施の形態の第１変形例に係る電気変換装置の構成図である。
【図３】本発明の実施の形態の第２変形例に係る電気変換装置の構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の一実施形態に係る電気変換装置について添付図面を参照しながら説明する。
本実施の形態による電気変換装置１０は、例えば図１に示すように、スピーカ１１と、バッテリ１２と、例えばナビゲーション装置などからなる情報端末１３とを備えて構成されている。
【００１４】
スピーカ１１は、例えばコーン紙などの振動部材２１と、該振動部材２１と共に振動可能なコイル２２と、該コイル２２の近傍に配置された磁石２３とを具備し、振動部材２１の振動に伴いコイル２２が磁石２３の磁界中で振動することによって交流起電力を発生する。
【００１５】
情報端末１３は、スピーカ１１およびバッテリ１２に接続されてスピーカ１１およびバッテリ１２から供給される電力により作動可能かつスピーカ１１に音信号を送信してスピーカ１１により音出力可能である。
そして、情報端末１３は、例えば、切換スイッチ３１と、情報端末制御部３２と、インピーダンス変換回路３３と、整流回路３４と、昇圧回路３５と、第１および第２平滑コンデンサ３６，３７と、ダイオード３８とを備えて構成されている。
【００１６】
切換スイッチ３１は、スピーカ１１と情報端末制御部３２およびインピーダンス変換回路３３との間に設けられ、情報端末制御部３２の制御により、スピーカ１１から情報端末制御部３２に電力を供給可能な第１接続状態と、情報端末制御部３２からスピーカ１１に音信号を送信可能な第２接続状態とを切り換え可能である。
すなわち、切換スイッチ３１は、スピーカ１１をインピーダンス変換回路３３に接続する第１接続状態と、スピーカ１１を情報端末制御部３２に接続する第２接続状態とを切り換え可能である。
【００１７】
インピーダンス変換回路３３は、例えばトランスなどであって、１次側は切換スイッチ３１に接続され、２次側は整流回路３４（つまり、整流回路３４の交流入力端子）に接続されている。
そして、スピーカ１１から出力された交流起電力をインピーダンス変換して交流起電力よりも高電圧（例えば、１００〜５００倍の電圧など）の交流電力であって、整流回路３４の立ち上がり電圧（例えば、整流回路３４のダイオードの順方向電圧降下など）よりも高電圧の交流電力に変換する。
【００１８】
整流回路３４は、例えば４つのダイオードがブリッジ接続されてなる単相ブリッジ形全波整流回路などであって、インピーダンス変換回路３３から出力された交流電力を全波整流して、この全波整流後の電力信号を出力する。
第１平滑コンデンサ３６は、整流回路３４から出力された全波整流後の電力信号を平滑化して、直流電力を出力する。
【００１９】
昇圧回路３５は、例えばＤＣ−ＤＣコンバータなどであって、第１平滑コンデンサ３６から出力された直流電力を所定の電圧に昇圧して、この昇圧後の直流電力の信号を出力する。
なお、昇圧回路３５には、ダイオード３８とバッテリ１２との間に設けられた電圧センサ３９から出力される検出結果の信号と、第１平滑コンデンサ３６の出力とが入力されている。
また、第１平滑コンデンサ３６の電圧がバッテリ１２の電圧より高くなると、第１平滑コンデンサ３６の電圧を昇圧回路３５が昇圧すること無しに、自動的に各種のＥＣＵやバッテリ１２の消費電力を賄う。
【００２０】
第２平滑コンデンサ３７は、情報端末制御部３２（つまり、情報端末制御部３２のスリープ時入力端子）に接続されており、昇圧回路３５から出力された直流電力の信号を平滑化して、この平滑化後の直流電力の信号を情報端末制御部３２に出力する。
また、第２平滑コンデンサ３７は、ダイオード３８を介して各種のＥＣＵ（Electronic Control Unit：電子制御ユニット）およびバッテリ１２に接続されており、平滑化後の直流電力の信号を各種のＥＣＵあるいはバッテリ１２に出力する。
【００２１】
上述したように、本実施の形態による電気変換装置１０によれば、スピーカ１１から発生する交流起電力を有効利用して情報端末１３や各種のＥＣＵに電力を供給することができ、例えば情報端末１３や各種のＥＣＵの暗電流（待機電流）による消費電力が増大する場合であっても、この消費電力の少なくとも一部を賄うことができる。さらに、例えば交流起電力の余剰分はバッテリ１２に充電することができ、エネルギー効率を向上させることができる。
しかも、スピーカ１１から出力された交流起電力を整流回路３４の立ち上がり電圧よりも高電圧の交流電力に変換するインピーダンス変換回路３３を、スピーカ１１と整流回路３４との間に備えることにより、交流起電力が整流回路３４の立ち上がり電圧よりも低電圧であっても整流可能にすることができ、エネルギー効率を向上させることができる。
【００２２】
例えば、スピーカ１１が低インピーダンスであることでスピーカ１１で発生する交流起電力の電圧が数ｍＶ程度である場合には、この交流起電力を直接に整流回路３４に入力すると、たとえ低電圧での整流特性が高いゲルマニウムダイオードなどであっても効率良く整流ができないという問題が生じる。
これに対して、上述した実施の形態では、予めインピーダンス変換回路３３によってスピーカ１１で発生した交流起電力を整流回路３４の立ち上がり電圧よりも高電圧の交流電力に変換することで整流回路３４の整流効率を向上させることができる。
【００２３】
なお、上述した実施の形態においては、スピーカ１１から出力された交流起電力を情報端末１３において直流電力に変換するとしたが、これに限定されず、例えば図２に示す第１変形例のように、音響装置４２などの各種の端末装置に対して独立した電気変換器４１において交流起電力を直流電力に変換してもよい。
【００２４】
この第１変形例の電気変換器４１は、例えば、切換スイッチ３１と、インピーダンス変換回路３３と、整流回路３４と、昇圧回路３５と、第１および第２平滑コンデンサ３６，３７と、ダイオード３８とを備えて構成されている。
そして、切換スイッチ３１は、スピーカ１１と音響装置４２などの各種の端末装置およびインピーダンス変換回路３３との間に設けられ、スピーカ１１から音響装置４２などの各種の端末装置に電力を供給可能な第１接続状態と、音響装置４２などの各種の端末装置からスピーカ１１に音信号を送信可能な第２接続状態とを切り換え可能である。
すなわち、切換スイッチ３１は、スピーカ１１をインピーダンス変換回路３３に接続する第１接続状態と、スピーカ１１を音響装置４２などの各種の端末装置に接続する第２接続状態とを切り換え可能である。
【００２５】
なお、上述した実施の形態においては、例えば図３に示す第２変形例のように、複数（例えば、４つなど）のスピーカ１１Ａ，…，１１Ｄと、直流電力を充電するキャパシタ５１と、キャパシタ５１の充電速度を検出する充電速度検出部５２と、複数のスピーカ１１Ａ，…，１１Ｄを並列に接続する並列接続状態と複数のスピーカ１１Ａ，…，１１Ｄを直列に接続する直列接続状態とを切り換え可能な切換制御部５３およびラッチングリレーなどからなるスイッチ５０とを備えて構成してもよい。
【００２６】
この第２変形例では、各複数のスピーカ１１Ａ，…，１１Ｄ毎にインピーダンス変換回路３３（３３Ａ，…，３３Ｄ）および整流回路３４（３４Ａ，…，３４Ｄ）が設けられている。
充電速度検出部５２は、例えば、キャパシタ５１の電圧を検出する電圧センサ５４の検出結果とキャパシタ５１の電流を検出する電流センサ５５の検出結果とに基づき、キャパシタ５１の充電速度を検出する。
そして、切換制御部５３は、複数のスピーカ１１Ａ，…，１１Ｄの各直列接続状態および並列接続状態で充電速度検出部５２により検出された充電速度の大小を比較して、何れか大きい方の充電速度に対応する直列接続状態または並列接続状態を選択して切り換えるようにスイッチ５０を制御する。
【００２７】
例えば、通常においては、出力電圧を増大させるために複数のスピーカ１１Ａ，…，１１Ｄの直列接続状態が選択されることになる。この直列接続状態では、例えば複数のスピーカ１１Ａ，…，１１Ｄが直列に接続されると共に、この直列接続の両端が何れか１つのインピーダンス変換回路３３（例えば、インピーダンス変換回路３３Ａなど）のみに接続され、他のインピーダンス変換回路３３（例えば、インピーダンス変換回路３３Ｂ，３３Ｃ，３３Ｄなど）と各スピーカ１１（例えば、スピーカ１１Ｂ，１１Ｃ，１１Ｄなど）との接続は遮断される。
【００２８】
また、例えば、直列接続状態において出力が高すぎる場合や、直列接続状態において出力が低すぎる場合や、例えば直列接続状態において出力が増えていないと推定される場合には、複数のスピーカ１１Ａ，…，１１Ｄの並列接続状態が選択されることになる。
この並列接続状態では、各複数のスピーカ１１Ａ，…，１１Ｄ毎にインピーダンス変換回路３３（３３Ａ，…，３３Ｄ）が接続され、さらに、各インピーダンス変換回路３３（３３Ａ，…，３３Ｄ）毎に整流回路３４（３４Ａ，…，３４Ｄ）が接続され、各整流回路３４（３４Ａ，…，３４Ｄ）が１つのキャパシタ５１に接続される。
【００２９】
なお、直列接続状態において出力が高すぎる場合は、例えばインピーダンス変換回路３３において磁気飽和（つまり、トランスの磁気飽和）が生じている可能性が高い場合などである。
また、直列接続状態において出力が低すぎる場合は、例えば各スピーカ１１Ａ，…，１１Ｄにおいて振動が発生していない場合や、例えば周波数成分が高く、複数のスピーカ１１Ａ，…，１１Ｄ同士での出力の相殺が生じている場合などである。
【００３０】
この第２変形例によれば、何れか大きい方の充電速度に対応する直列接続状態または並列接続状態を選択して切り換えることにより、整流効率および電力取得効率を適正に増大させることができる。
【００３１】
なお、上述した第２変形例においては、充電速度検出部５２と各センサ５４，５５とを省略して、電気変換装置１０を搭載した車両（図示略）の状態に応じて直列接続状態または並列接続状態を選択して切り換えてもよい。
この場合、切換制御部５３は、例えば車両の速度を検出する車速センサ（図示略）から出力される検出結果の信号に基づき、車両が走行中であるか、あるいは停止中であるかを判定し、車両の走行時には並列接続状態を選択するように切り換え、車両の停止時には直列接続状態を選択するように切り換える。
【００３２】
これにより、車両の停止時には、走行時に比べて風や音の影響が小さく、振動が少ないことから、基本的な状態として、直列接続状態を選択することによって、整流効率および電力取得効率を増大させることができる。
一方、車両の走行時かつ音響装置４２が作動していない状態では、振動が多いことから、並列接続状態を選択することによって、インピーダンス変換回路３３での磁気飽和（つまり、トランスの磁気飽和）や複数のスピーカ１１Ａ，…，１１Ｄ同士での出力の相殺などによる電力取得効率の低下を防止することができる。
【００３３】
なお、上述した第２変形例において、各複数のスピーカ１１Ａ，…，１１Ｄ毎にインピーダンス変換回路３３（３３Ａ，…，３３Ｄ）および整流回路３４（３４Ａ，…，３４Ｄ）が接続されるとしたが、これに限定されず、例えば１つのインピーダンス変換回路３３および１つの整流回路３４に対して、複数のスピーカ１１Ａ，…，１１Ｄの直列接続状態と並列接続状態とを切換制御部５３により切り換える構成としてもよい。
【符号の説明】
【００３４】
１０  電気変換装置
１１  スピーカ
１２  バッテリ（蓄電装置）
２１  振動部材
２２  コイル
２３  磁石
３１  切換スイッチ（切換手段）
３３  インピーダンス変換回路（電圧変換手段）
３４  整流回路（整流手段）
３６  第１平滑コンデンサ（整流手段）
５０  スイッチ（第２切換手段）
５１  キャパシタ（充電手段）
５２  充電速度検出部（検出手段）
【図１】
2012105204.tif 000003
【図２】
2012105204.tif 000004
【図３】
2012105204.tif 000005