(57)【要約】電源アダプタなどの電力変換モジュールは、能動的熱除去システムや、受動的熱除去システムや、あるいはハイブリッド熱除去システムなどの熱除去システムを含む。本開示は、熱除去システムを有する小型電力変換モジュールに関する。
2016516387.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電源アダプタであって、
外側エンクロージャと内側エンクロージャとを備える筐体であって、プレナム部により前記外側エンクロージャと前記内側エンクロージャとが分離されており、前記外側エンクロージャが前記プレナム部と前記電源アダプタの外部との間の空気の流れを可能にする少なくとも１つの開口を有する、筐体と、
前記内側エンクロージャ内のＡＣ／ＤＣ変換器であって、ＡＣ入力信号をＤＣ出力信号に変換するように構成されたＡＣ／ＤＣ変換器と、
を備える電源アダプタ。
【請求項２】
前記外側エンクロージャがプラスチック材料からなる、請求項１に記載の電源アダプタ。
【請求項３】
前記内側エンクロージャが、前記外側エンクロージャよりも高い熱伝導率を有する材料からなる、請求項１に記載の電源アダプタ。
【請求項４】
前記内側エンクロージャが金属からなる、請求項１に記載の電源アダプタ。
【請求項５】
前記内側エンクロージャが、前記プレナム部内に延びる突起を有する、請求項１に記載の電源アダプタ。
【請求項６】
前記内側エンクロージャが、密封されたエンクロージャである、請求項１に記載の電源アダプタ。
【請求項７】
前記電源アダプタの容積が３立方インチ以下であり、前記電源アダプタが少なくとも３０ワットの出力電力を送出するように構成されている、請求項１に記載の電源アダプタ。
【請求項８】
前記電源アダプタが少なくとも６０ワットの出力電力を送出するように構成されている、請求項７に記載の電源アダプタ。
【請求項９】
前記外側エンクロージャが前記外側エンクロージャの複数の側面上に複数の開口を有しており、前記複数の開口のうちの１つまたは複数が遮断した場合に空気流の供給を可能とした、請求項１に記載の電源アダプタ。
【請求項１０】
前記少なくとも１つの開口を通して空気の移動を引き起こすように構成された作動式熱除去装置をさらに備える請求項１に記載の電源アダプタ。
【請求項１１】
ＡＣ／ＤＣ変換器をＶＨＦ周波数でスイッチングするように構成された制御装置をさらに備える請求項１に記載の電源アダプタ。
【請求項１２】
前記電源アダプタが複数のＤＣ出力接続ポートを備える、請求項１に記載の電源アダプタ。
【請求項１３】
請求項１に記載の電源アダプタを備えるキットであって、
ＤＣ電圧を供給するように構成された少なくとも１つの出力コネクタをさらに備える前記電源アダプタと、
前記少なくとも１つの出力コネクタに取り付け可能としたコネクタを有する複数のコードと、を備えるキット。
【請求項１４】
前記複数のコードが、第１の民生用電子装置の第１のタイプの電源コネクタに取り付け可能とした第１のコネクタを有する第１のコードと、第２の民生用電子装置の第２のタイプの電源コネクタに取り付け可能とした第２のコネクタを有する第２のコードとを備える、請求項１３に記載のキット。
【請求項１５】
前記ＡＣ／ＤＣ変換器を制御するように構成された制御装置であって、前記電源アダプタの温度に基づき、前記ＡＣ／ＤＣ変換器により生成される出力電力の量を変化させるように構成された制御装置をさらに備える請求項１に記載の電源アダプタ。
【請求項１６】
電力モジュールであって、
外側エンクロージャと内側エンクロージャとを備える筐体であって、プレナム部により前記外側エンクロージャと前記内側エンクロージャとが分離されており、前記外側エンクロージャが前記プレナム部と電源アダプタの外部との間の空気の流れを可能にする少なくとも１つの開口を有する、筐体と、
前記内側エンクロージャ内のＡＣ／ＤＣ変換器であって、ＡＣ入力信号をＤＣ出力信号に変換するように構成されたＡＣ／ＤＣ変換器と、
を備える電力モジュール。
【請求項１７】
筐体と、
前記筐体内のＡＣ／ＤＣ変換器であって、ＡＣ入力信号をＤＣ出力信号に変換するように構成されたＡＣ／ＤＣ変換器と、
前記筐体内の少なくとも１つのコンパートメントであって、２５℃〜８５℃の遷移温度を有する相変化材料からなる少なくとも１つのコンパートメントと、
を備える電源アダプタ。
【請求項１８】
前記相変化材料が３０℃〜５０℃の遷移温度を有する、請求項１７に記載の電源アダプタ。
【請求項１９】
前記相変化材料よりも高い熱伝導率を有し、前記相変化材料の第１の領域と第２の領域との間に存在する第２の材料をさらに備える請求項１７に記載の電源アダプタ。
【請求項２０】
前記第２の材料が金属からなる、請求項１９に記載の電源アダプタ。
【請求項２１】
前記電源アダプタが３立方インチ以下の容積を有する、請求項１７に記載の電源アダプタ。
【請求項２２】
前記相変化材料は、前記電源アダプタが３０分間にわたり少なくとも４５Ｗの平均電力を送出したときに前記筐体の外面の温度が４０℃未満のままとなるような容積および構成からなる、請求項２１に記載の電源アダプタ。
【請求項２３】
前記相変化材料は、前記電源アダプタが２時間にわたり少なくとも４５Ｗの平均電力を送出したときに前記筐体の外面の温度が４０℃未満のままとなるような容積および構成からなる、請求項２２に記載の電源アダプタ。
【請求項２４】
電源アダプタであって、
筐体と、
前記筐体内のＡＣ／ＤＣ変換器であって、ＡＣ入力信号をＤＣ出力信号に変換するように構成されたＡＣ／ＤＣ変換器と、
前記筐体内の開口および／または熱吸収物質からなる熱除去システムと、
を備え、
前記電源アダプタが４立方インチ以下の容積を有し、
前記電源アダプタが少なくとも４０ワットの出力電力を送出するように構成されている、電源アダプタ。
【請求項２５】
前記熱除去システムが熱吸収物質を備えており、
前記熱吸収物質が、前記電源アダプタの動作中に相を変化させるような遷移温度を有する相変化材料からなる、請求項２４に記載の電源アダプタ。
【請求項２６】
前記遷移温度が２５℃〜８５℃である、請求項２５に記載の電源アダプタ。
【請求項２７】
前記筐体が外側エンクロージャと内側エンクロージャとを備えており、
前記外側エンクロージャと前記内側エンクロージャとがプレナム部により分離され、
前記外側エンクロージャが前記プレナム部と前記電源アダプタの外部との間の空気の流れを可能にする前記開口を有する、請求項２４に記載の電源アダプタ。
【請求項２８】
前記筐体内に作動式熱除去装置をさらに備える請求項２４に記載の電源アダプタ。
【請求項２９】
電源アダプタであって、
筐体と、
前記筐体内のＡＣ／ＤＣ変換器であって、ＡＣ入力信号をＤＣ出力信号に変換するように構成されたＡＣ／ＤＣ変換器と、
前記ＡＣ／ＤＣ変換器により生成された熱を前記筐体から除去するように構成された作動式熱除去装置と、
を備え、
前記電源アダプタの容積が３立方インチ以下であり、
前記電源アダプタが少なくとも３０ワットの出力電力を送出するように構成されている、電源アダプタ。
【請求項３０】
前記筐体が、前記作動式熱除去装置によって熱を伝達させる少なくとも１つの開口を備える、請求項２９に記載の電源アダプタ。
【請求項３１】
前記少なくとも１つの開口が少なくとも１つの入口と少なくとも１つの出口とを含む、請求項３０に記載の電源アダプタ。
【請求項３２】
前記筐体が前記筐体の複数の側面上に複数の開口を有しており、前記複数の開口のうちの１つまたは複数が遮断した場合に空気流の供給を可能とした、請求項３０に記載の電源アダプタ。
【請求項３３】
前記作動式熱除去装置が前記筐体内の開口を通して空気の移動を引き起こすように構成されている、請求項２９に記載の電源アダプタ。
【請求項３４】
前記作動式熱除去装置がファンを備える、請求項３３に記載の電源アダプタ。
【請求項３５】
前記ファンがモータを有しており、前記ファンは前記モータ上に冷気を直接引き出すように構成されている、請求項３４に記載の電源アダプタ。
【請求項３６】
前記作動式熱除去装置が、前記筐体内における空気の移動を生じさせるベローズを備える、請求項２９に記載の電源アダプタ。
【請求項３７】
前記筐体の一部が前記ベローズの可動部を形成している、請求項３６に記載の電源アダプタ。
【請求項３８】
ＡＣ／ＤＣ変換器をＶＨＦ周波数でスイッチングするように構成された制御装置をさらに備える請求項２９に記載の電源アダプタ。
【請求項３９】
前記ＡＣ入力信号がユーティリティライン電圧を有し、前記ＤＣ出力信号が民生用電子装置を充電および／または給電するのに適したＤＣ電圧を有している、請求項２９に記載の電源アダプタ。
【請求項４０】
前記筐体が略直方体状を有する、請求項２９に記載の電源アダプタ。
【請求項４１】
前記筐体の容積が２立方インチ以下である、請求項２９に記載の電源アダプタ。
【請求項４２】
前記電源アダプタが、ラップトップコンピュータ、タブレットコンピュータ、スマートフォンのうちのいずれかを充電するように構成されている、請求項２９に記載の電源アダプタ。
【請求項４３】
前記電源アダプタが、一度に複数の民生用電子装置を充電するように構成されている、請求項２９に記載の電源アダプタ。
【請求項４４】
前記電源アダプタが複数のＤＣ出力接続ポートを備える、請求項２９に記載の電源アダプタ。
【請求項４５】
請求項２９に記載の電源アダプタを備えるキットであって、
ＤＣ電圧を供給するように構成された少なくとも１つの出力コネクタをさらに備える前記電源アダプタと、
前記少なくとも１つの出力コネクタに取り付け可能としたコネクタを有する複数のコードと、を備えるキット。
【請求項４６】
前記複数のコードが、第１の民生用電子装置の第１のタイプの電源コネクタに取り付け可能とした第１のコネクタを有する第１のコードと、第２の民生用電子装置の第２のタイプの電源コネクタに取り付け可能とした第２のコネクタを有する第２のコードとを備える、請求項４５に記載のキット。
【請求項４７】
前記ＡＣ／ＤＣ変換器を制御するように構成された制御装置であって、前記ＡＣ／ＤＣ変換器の温度に基づき、前記ＡＣ／ＤＣ変換器により生成される出力電力の量を変化させるように構成された制御装置をさらに備える請求項２９に記載の電源アダプタ。
【請求項４８】
人の近接または接触を検知するように構成されたセンサをさらに備える請求項２９に記載の電源アダプタ。
【請求項４９】
前記センサが人の近接または接触を検知したときに前記作動式熱除去装置の作動を変化させるように構成された制御装置をさらに備える請求項４８に記載の電源アダプタ。
【請求項５０】
可聴または可視出力を生成するように構成されたインジケータ装置と、
前記センサが人の近接または接触を検知したときに前記可聴または可視出力を生成させるべく前記インジケータ装置を制御するように構成された制御装置と、
をさらに備える請求項４９に記載の電源アダプタ。
【請求項５１】
電源アダプタであって、
筐体と、
筐体内のＡＣ／ＤＣ変換器であって、ＡＣ入力信号をＤＣ出力信号に変換するように構成されたＡＣ／ＤＣ変換器と、
人の近接または接触を検知するように構成されたセンサと、
可聴または可視出力を生成するように構成されたインジケータ装置と、
前記センサが人の近接または接触を検知したときに前記可聴または可視出力を生成させるべく前記インジケータ装置を制御するように構成された制御装置と、
を備える電源アダプタ。
【請求項５２】
前記インジケータ装置が発光装置を備えており、
前記制御装置は、前記センサが人の近接または接触を検知したときに前記発光装置をオンするように構成されている、請求項５１に記載の電源アダプタ。
【請求項５３】
電力モジュールであって、
筐体と、
前記筐体内のＡＣ／ＤＣ変換器であって、ＡＣ入力信号をＤＣ出力信号に変換するように構成されたＡＣ／ＤＣ変換器と、
を備え、
前記電力モジュールの容積が３立方インチ以下であり、
前記電力モジュールが少なくとも３０ワットの出力電力を送出するように構成されている、電力モジュール。
【請求項５４】
前記ＡＣ／ＤＣ変換器により生成された熱を前記筐体から除去するように構成された作動式熱除去装置をさらに備える請求項５３に記載の電力モジュール。
【請求項５５】
ＡＣ／ＤＣ変換器を使用してＡＣ入力信号をＤＣ出力信号に変換すること、
前記ＡＣ／ＤＣ変換器を備え且つ３立方インチ以下の容積を有する電力変換モジュールのエンクロージャを通じて空気を駆動することにより前記ＡＣ／ＤＣ変換器を冷却すること、
前記電力変換モジュールによって少なくとも３０ワットの出力電力を送出すること、
を備える方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、電源アダプタに関する。
【背景技術】
【０００２】
電源アダプタは、一例としてセルラ電話やラップトップコンピュータなどの民生用電子装置を含む電子機器を給電および充電するために広く使用されている。標準的ＡＣ／ＤＣ電源アダプタは、標準電気コンセントにより供給されたＡＣライン電圧を電子装置により受け取り可能なＤＣ電圧へ変換する。ラップトップコンピュータ用の典型的なＡＣ／ＤＣ電源アダプタは、ＡＣ／ＤＣ電力変換を行うために必要な電子部品を有するれんが状（brick-shaped）の電力変換モジュールを有する。電力変換モジュールは、標準電気コンセントに差し込まれ得るプラグを有する一方のコードと、ラップトップコンピュータに電力を供給するおよび／またはそのバッテリを充電するためにラップトップコンピュータに差し込まれ得るコネクタを有する他方のコードとに取り付けられる。電源アダプタは、電圧調整と、電気的絶縁と、ラインサージからの保護とを行い得る。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
民生用電子装置の電源アダプタは大きくかつ重くなる傾向にある。特に、例えばラップトップコンピュータなどのように大電力量（例えば、４０Ｗを越える）を取り出す携帯電子装置の電源アダプタは比較的大きくかつ重い。ラップトップコンピュータ用のいくつかの電源アダプタはラップトップコンピュータ自体の重量の２０％より重くなり得る。かなりの期間にわたりユーザが電力コンセントから離れると予測する場合、ユーザはこのようなアダプタを持ち運ぶ必要があり得るので、大きくかつ重い電源アダプタを有するラップトップコンピュータなどのモバイル装置は特に扱いにくいものとなり得る。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
いくつかの実施形態は電源アダプタに関する。電源アダプタは、外側エンクロージャと内側エンクロージャとを含む筐体を含む。外側エンクロージャと内側エンクロージャとがプレナム部により分離される。外側エンクロージャは、プレナム部と電源アダプタの外部との間の空気の流れを可能にする少なくとも１つの開口を有する。電源アダプタはまた、内側エンクロージャ内にＡＣ／ＤＣ変換器を含む。ＡＣ／ＤＣ変換器は、ＡＣ入力信号をＤＣ出力信号に変換するように構成されている。
【０００５】
いくつかの実施形態は電力モジュールに関する。電力モジュールは、外側エンクロージャと内側エンクロージャとを含む筐体を含む。外側エンクロージャと内側エンクロージャとがプレナム部により分離される。外側エンクロージャは、プレナム部と電源アダプタの外部との間の空気の流れを可能にする少なくとも１つの開口を有する。電力モジュールはまた、内側エンクロージャ内にＡＣ／ＤＣ変換器を含む。ＡＣ／ＤＣ変換器は、ＡＣ入力信号をＤＣ出力信号に変換するように構成されている。
【０００６】
いくつかの実施形態は電源アダプタに関する。電源アダプタは、筐体と、筐体内のＡＣ／ＤＣ変換器とを含む。ＡＣ／ＤＣ変換器は、ＡＣ入力信号をＤＣ出力信号に変換するように構成されている。電源アダプタはまた、筐体内に少なくとも１つのコンパートメントを含む。少なくとも１つのコンパートメントは２５℃〜８５℃の遷移温度を有する相変化材料からなる。
【０００７】
いくつかの実施形態は電源アダプタに関する。電源アダプタは、筐体と、筐体内のＡＣ／ＤＣ変換器とを含む。ＡＣ／ＤＣ変換器は、ＡＣ入力信号をＤＣ出力信号に変換するように構成されている。電源アダプタはまた、筐体内の開口および／または熱吸収物質からなる熱除去システムを含む。電源アダプタは４立方インチ以下の容積を有する。電源アダプタは少なくとも４０ワットの出力電力を送出するように構成されている。
【０００８】
いくつかの実施形態は電源アダプタに関する。電源アダプタは、筐体と、筐体内のＡＣ／ＤＣ変換器とを含む。ＡＣ／ＤＣ変換器は、ＡＣ入力信号をＤＣ出力信号に変換するように構成されている。電源アダプタはまた、作動式熱除去装置を含む。作動式熱除去装置は、ＡＣ／ＤＣ変換器により生成された熱を筐体から除去するように構成されている。電源アダプタの容積は３立方インチ以下である。電源アダプタは少なくとも３０ワットの出力電力を送出するように構成されている。
【０００９】
いくつかの実施形態は電源アダプタに関する。電源アダプタは、筐体と、筐体内のＡＣ／ＤＣ変換器とを含む。ＡＣ／ＤＣ変換器は、ＡＣ入力信号をＤＣ出力信号に変換するように構成されている。電源アダプタはまた、人の近接または接触を検知するように構成されたセンサと、可聴または可視出力を生成するように構成されたインジケータ装置とを含む。電源アダプタはまた、センサが人の近接または接触を検知したときに可聴または可視出力を生成させるべく少なくとも１つのインジケータ装置を制御するように構成された制御装置を含む。
【００１０】
いくつかの実施形態は電力モジュールに関する。電力モジュールは、筐体と、筐体内のＡＣ／ＤＣ変換器とを含む。ＡＣ／ＤＣ変換器は、ＡＣ入力信号をＤＣ出力信号に変換するように構成されている。電力モジュールの容積は３立方インチ以下である。電力モジュールは少なくとも３０ワットの出力電力を送出するように構成されている。
【００１１】
いくつかの実施形態は方法に関する。本方法は、ＡＣ／ＤＣ変換器を使用することによりＡＣ入力信号をＤＣ出力信号に変換することを含む。本方法はまた、ＡＣ／ＤＣ変換器を含む電力変換モジュールのエンクロージャを通して空気を駆動することによりＡＣ／ＤＣ変換器を冷却することを含む。電力変換モジュールの容積は３立方インチ以下である。本方法はまた、少なくとも３０ワットの出力電力を電力変換モジュールにより送出することを含む。
【００１２】
上記概要は一例として提供されており、制限することは意図されていない。
添付図面において、各図に示される同様またはほぼ同様な各部品は同じ参照符号により表されている。明暸性の目的のため、すべての部品がすべての図面にラベル表示されないことがある。添付図面は必ずしも原寸に比例していなく、むしろ本明細書に記載の技術の様々な態様を例示するために強調されている。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】いくつかの実施形態による、能動的熱除去システムを有する電源アダプタを示す。
【図２】図１の電源アダプタの断面図を示す。
【図３】図１の電源アダプタの切り取り側面図を示す。
【図４Ａ】複数のエンクロージャを有する受動的熱除去システムを有する図４Ｂの電源アダプタの断面図を示す。
【図４Ｂ】複数のエンクロージャを有する受動的熱除去システムを有する電源アダプタの斜視図を示す。
【図５Ａ】熱絶縁キャップを有する受動的熱除去システムを有する図５Ｂの電源アダプタの断面図を示す。
【図５Ｂ】熱絶縁キャップを有する受動的熱除去システムを有する電源アダプタの側面図を示す。
【図６Ａ】高熱質量の領域を有する受動的熱除去システムを有する電源アダプタの切り取り側面図を示す。
【図６Ｂ】線Ｂ−Ｂ’に沿った図６Ａの電源アダプタの断面図を示す。
【図６Ｃ】線Ｃ−Ｃ’に沿った図６Ａの電源アダプタの断面図を示す。
【図７Ａ】高熱伝導率の領域と高熱質量の領域とを有する受動的熱除去システムを有する電源アダプタの切り取り側面図を示す。
【図７Ｂ】図７Ａの電源アダプタの断面図を示す。
【図８】電源および制御回路２０６と任意選択のセンサとインジケータ装置とを示すブロック図を示す。
【図９】複数のＤＣ出力接続ポートを有する電源アダプタを示す。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
いくつかの実施形態は、電子装置へ電力を供給するために標準的ＡＣコンセント電圧をＤＣ電圧へ変換するように設計されたＡＣ／ＤＣ変換器を有する電源アダプタなどの電力変換モジュールに関する。
【００１５】
上述のように、例えばラップトップコンピュータなどのようにかなりの電力量（例えば、４０Ｗを越える）を消費する携帯電子装置の電源アダプタは大きくかつ嵩張る傾向がある。本発明者らは、いずれもこのような電源アダプタの大きさを低減することを妨げ得る２つの重要な制限があると考えている。
【００１６】
１つの制限は、電力変換に使用される受動素子（例えば、インダクタとキャパシタ）の最小サイズである。電力変換電子機器が、典型的電力変換器スイッチング周波数でスイッチングするスイッチングモード型電力変換器を利用する場合、このような電力変換器に必要な受動素子は、スイッチング期間中に十分な量のエネルギー蓄積量を供給するためには禁止的に大きくなる必要が有り得る。このような制限が適用される場合、電源アダプタの大きさは、電源アダプタの大きさを低減する能力が受動素子の大きさにより制限されるので低減され得ない。
【００１７】
高周波スイッチング電力変換器を使用すれば、受動素子の大きさを低減し得るものとなるため、電源アダプタの大きさを低減し得る。しかし、高周波スイッチング電力変換器が使用される場合、電源アダプタの大きさを低減する能力は受動素子の大きさには制限されなくなるものの、電源アダプタから熱を除去する能力により制限される。電力変換回路は、効率を最大化するためにいかにうまく設計されようと、効率は１００％未満であり、失われた電力は熱に変換される。電源アダプタが小さく作られれば作られるほど、その電力変換電子機器により発生される熱を除去することがより難しくなる。熱を適切に除去できないと、部品寿命を低減し得る温度の上昇を招き得る、および／または電源アダプタの温度が民生用電子装置の許容規格を越え得る。例えば、民生用電子機器用途用に設計されたプラスチック筐体を有する電源アダプタは、ＩＥＣおよびＵＬ規格を満足するために８５℃未満の外面温度を維持することを要求され得る。標準的電源アダプタは小さな容積内に生成されるかなりの量の熱を除去するように設計されていない。
【００１８】
いくつかの実施形態に従って、１つまたは複数の電子装置へかなりの電力量を供給することができる比較的小サイズの電源アダプタを形成することを可能にする技術が以下では説明される。以下で説明する技術は、小サイズの電力変換器から熱を高信頼度で除去することを可能にする。以下では、能動的熱除去システム、受動的熱除去システム、またはハイブリッド熱除去システムを含む熱除去システムについて説明する。
【００１９】
いくつかの実施形態では、電源アダプタは、電源アダプタの温度を許容動作範囲に維持することを可能にするために、電源アダプタにより発生される熱を除去する例えばファンなどの作動式熱除去装置を含む。いくつかの実施形態では、筐体の外からの冷気の流入と加熱空気の流出とを可能にするために１つまたは複数の開口が電源アダプタの筐体内に設けられる。このような開口は、万一電源アダプタの１つまたは複数の側面上の開口が遮断される場合に冗長性を与えるために筐体の２つ以上の側面上に設けられ得る。
【００２０】
図１は、いくつかの実施形態による電源アダプタ１の一例の斜視図を示す。電源アダプタ１は、プラスチックまたは任意の他の好適な材料で形成され得る筐体１００を含む。図１に示すように、筐体１００は、矩形（例えば、四角）断面を有する略直方体状を有し得る。いくつかの実施形態では、筐体の端は、丸くまたは面取りされ得る。しかし、以下に説明する技術では、筐体１００が円形などの任意の好適な形状を有することもできるため直方体状に限定されない。または、いくつかの実施形態では、筐体はほぼ平坦（例えば、図１の垂直方向に沿った高さが１／２インチまたは１／４インチ未満）であり得る。
【００２１】
プラグ１０２が電源アダプタ１の一端に設けられる。図１の実施形態では、プラグ１０２は、筐体１００に固定され得るエンドキャップ１１０に取り付けられる。プラグ１０２は標準電気コンセントに差し込まれるように成形され得る。例えば、プラグ１０２は約１２０ＶＲＭＳのＡＣ電圧を供給する標準的米国電気コンセントに差し込まれるように成形され得る。しかし、ここで説明する技術はこの点に限定されない。これは電源アダプタ１が任意の好適な電気コンセントに差し込まれるように成形されたプラグを備え得るためである。さらに、ここで説明する技術は電源アダプタ１の端上に配置されるプラグ１０２に限定されない。これは、いくつかの実施形態では、電源アダプタ１の端へ取り付けられるコードが提供され、コードは好適なプラグを含み得るからである。
【００２２】
電源アダプタ１は、コネクタ１０６を使用して電源アダプタを電子装置へ接続できるようにするためにコード１０４に接続され得る。コネクタ１０６は、民生用電子装置のＤＣ電源入力へ接続するのに好適な多種多様な形状のうちの任意の形状を有し得る。
【００２３】
図１は、筐体１００内へのおよび／または筐体１００内からの空気の流れを可能にするための１つまたは複数の開口１０８、１１２を筐体１００が含み得ることを示す。いくつかの実施形態では、電源アダプタは作動式熱除去装置２０２（例えば、図３参照）を含み得る。作動式熱除去装置２０２は、例えばファンまたは筐体１００を通る空気流を引き起こすことができる別の装置であり得る。作動式熱除去装置２０２がファンを含む場合、例えば圧電ファンまたは静電気ファンなどの任意の好適なタイプのファンが使用され得る。いくつかの実施形態では、ファンは、ファンモータ上に直接冷気を引出してこれによりファンの寿命を延長するように構成されている。いくつかの実施形態で使用される別の好適なタイプの作動式熱除去装置は電気機械式空気ポンプ（例えば、ベローズ）である。電気機械式空気ポンプは一陣の空気を筐体内へおよび筐体から駆動し得る。いくつかの実施形態では、電気機械式空気ポンプが使用される場合、筐体の一部は、筐体内の空気の移動を引き起こすための作動可能部材として動作可能であり得る。作動可能部材はいくつかの実施形態では柔軟性のある膜であり得る。作動可能部材は、プレナム部（plenum）を有する連続空間を形成する任意の位置に配置され得る。
【００２４】
いくつかの実施形態では、作動式熱除去装置は電源アダプタ１の電力変換回路方向へまたはそれから離れる方向へ空気の流れを引き起こし得る。上述のように、図１は、筐体内へのまたは筐体からの空気の流れを可能にするための１つまたは複数の開口１１２、１０８が筐体１００上に設けられ得ることを示す。いくつかの実施形態では、開口１１２は筐体１００内への空気の流れを可能にする入口として働き得、開口１０８は筐体１００からの空気の流れを可能にする出口として働き得る。いくつかの実施形態では、１つまたは複数の開口が、電源アダプタ１の長手軸に沿って配置された筐体１００のそれぞれの側に設けられ得る。図１の実施形態では、筐体は、電源アダプタの長手軸に沿って配置された４つの側面を有し、各側面は開口１１２（例えば、入口）と開口１０８（例えば、出口）とを含む。図２は、破線Ａ−Ａ’に沿った図１の電源アダプタの断面を示す。図２に示すように、電源アダプタは破線Ａ−Ａ’により規定された断面に沿って４つの側面を有し得る。
【００２５】
本発明者らは、電源アダプタの１つまたは複数の側面が、開口１０８および／または１１２を通る空気の流れを妨害し得る１つまたは複数の物体（床、壁、家具、毛布など）に立て掛けられる場合があると理解している。したがって、万一空気の流れが電源アダプタの１つまたは複数の側面上の物体により妨害される場合に電源アダプタの２つ以上の側面上の筐体を通る空気の流れを可能にする開口を設けることが望ましい。電源アダプタの２つ以上の側面上に開口を設けることにより、電源アダプタの第１の側面が空気遮断物体に立て掛けられる場合に筐体１００を通る空気流が電源アダプタの別の側面上の開口を通って供給され得る。図１〜図３の実施形態では、開口は、電源アダプタの３つの側面上の空気流が遮断されても電源アダプタの第４の側面上の１つまたは複数の開口を通る空気流により冷却が行われ得るように電源アダプタの４つの側面上に設けられる。しかし、ここで説明する技術はこの点に限定されない。これは、いくつかの実施形態は開口が配置される電源アダプタの側面の数に制限されないからである。
【００２６】
いくつかの実施形態では、筐体１００内の開口のすべてを通る空気流が遮断されれば、電源アダプタの制御装置は電源アダプタにより送出される電力量を低減するように制御し得る。電源アダプタは、電力変換電子機器におけるまたは別の位置における電源アダプタの内部温度を感知する温度センサを含み得る。温度センサにより感知された温度が閾値を越えると、制御装置は、出力において送出される電力量が低減されるまたは電力の送出が止められるように電力変換電子機器を制御し得る。電源アダプタが冷却し、電源アダプタの温度が好適な動作点に達すると、制御装置は、電力送出が再開されるおよび／または送出電力が増加されるように電力変換電子機器を制御し得る。
【００２７】
図３は、電源アダプタ１の内部を示す切り取り側面図を示す。図３に示すように、電源アダプタ１は、ＡＣ入力信号（例えば、プラグ１０２において受信された）をＤＣ出力信号（例えば、コード１０４を介し外部電子装置へ供給される）に変換するためのパワーエレクトロニクスと制御回路とを含む電源および制御回路２０６を含む。
【００２８】
いくつかの実施形態では、電源および制御回路２０６はヒートシンク２０４上に配置され得る。ヒートシンク２０４は、電源および制御回路２０６により生成された熱が筐体内のプレナム部内に放散されることを可能にする広い表面積を提供する突起２０５を有し得る。突起２０５はまた、空洞内に乱気流を生成しこれによりヒートシンク２０４の表面からの熱の放散を容易にする。ヒートシンク２０４の突起２０５は図２にも示される。
【００２９】
上述のように、作動式熱除去装置２０２は、ヒートシンク２０４方向へまたはそれから離れる方向へ空気を吹き付けるファンであり得る。図３に示す一実施形態では、作動式熱除去装置２０２は、空気を１つまたは複数の入口孔１１２（破線で示す）からヒートシンク２０４方向へ押しやり、１つまたは複数の出口孔１０８（また破線で示す）通して押し出すように構成されている。しかし、ここで説明する技術はこの点に限定されない。これは、いくつかの実施形態では、作動式熱除去装置２０２は空気流を反対方向に引き起こすように構成され得るからである。
【００３０】
いくつかの実施形態では、電源および制御回路２０６は気密エンクロージャで囲まれ得る（および任意選択的にポッティングされ得る）。電源および制御回路２０６を気密エンクロージャ内に密閉することで、空気が通るプレナム部から電源および制御回路２０６を絶縁し得るとともに、電源および制御回路２０６を液漏れ、汚れ、ダストなどの異物から保護し得る。電源および制御回路２０６内の部品の故障が発生した場合、電源および制御回路２０６を密閉する気密エンクロージャの使用により、悪臭ガスの放出を防止し得るものとなり、例えばＦＡＡ規則への準拠を容易にし得る。
【００３１】
作動式熱除去装置は筐体１００内の好適な制御接続（図示せず）を介し電源および制御回路２０６により制御され得る。同様に、プラグ１０２と電源および制御回路２０６との間の接続を提供するために、導体（図示せず）が筐体１００内に設けられ得る。
【００３２】
上記は、筐体１００内の１つまたは複数の開口が電源アダプタのそれぞれの側面上に設けられる実施形態である。しかし、ここで説明する技術は、電源アダプタ１のそれぞれの側面上の筐体１００内に開口を設けることに限定されない。これは、いくつかの実施形態では、１つまたは複数の開口がアダプタの端に設けられ得るからである。例えば、プラグ１０２が含まれる場合、空気が電源アダプタ１へ流入および／またはそれから流出するようにするために開口がプラグのピン間に設けられ得る。いくつかの実施形態では、エンドキャップ１１０と電気ソケットとの分離を保証しこれによりプレナム部を生成するために１つまたは複数のスペーサがエンドキャップ１１０上に含まれ得る。
【００３３】
いくつかの実施形態では、信頼性、費用、雑音を考慮して受動的熱除去システムが提供され得る。受動的熱除去システムは作動式熱除去装置を使用することなく熱を除去し得る。
【００３４】
既存の電源アダプタは、ピーク負荷下のアダプタ内で消費される電力により設定される最小外側表面積を有する。消費電力Ｐｄｉｓｓは、アダプタ効率ηにより決定されるアダプタ入力電力と出力電力との差に対応し、Ｐｄｉｓｓ＝（（１−η）／η）×Ｐｏｕｔに等しい。Ｐｄｉｓｓの大きさは、内部部品が過熱しないことを保証するためのアダプタの表面へ運ばれるべき全熱流束を決定する。熱流束が広がる表面積（アダプタシステムの表面積）が筐体の外面の温度に影響を及ぼす。筐体の表面が直接アクセス可能である（例えば、人または他の物体により接触され得る）場合、筐体の表面は安全温度未満に維持されるとよい。安全温度はプラスチックケースに関しては８５℃、金属ケースに関しては７５℃であり得る。表面積に加えて、その放射率、形状係数、配向、周囲環境を含む他の要因が表面温度に影響を及ぼし、様々な環境において使用され得るアダプタの場合、別の表面（絨毯、テーブル面、または長椅子クッションなど）に接触しているかどうかが表面温度に影響を及ぼす。外面の動作温度は安全温度未満に維持され、ユーザが装置に触れる際に不快を感じないように、または誤動作を感知しないように、筐体の外面の温度をさらに低く（５０℃未満または６０℃未満などに）保つことが望ましい場合もある。
【００３５】
消費電力と、表面積と、表面温度と、電源アダプタ（主電力変換器など）内に存在する従来のパワー電子部品に関するいくつかの寸法制限との間の関係の結果、所与の電源アダプタ効率の電源アダプタの最小容積（例えば、境界ボックス）を設定する。電源アダプタは、所望の外面温度を越えることなく境界ボックスの容積より小さくされない。一般的な業界の理解は、現在の受動的冷却アダプタがより小さくなるためにはアダプタをより効率的にする必要があるということである。
【００３６】
標準的電源アダプタのパワーエレクトロニクスに対するパワーエレクトロニクスの大きさを劇的に低減することにより、追加の自由度を設計空間へ導入する。いくつかの実施形態では、１ＭＨｚ以上の比較的高いスイッチング周波数を有するパワーエレクトロニクスは、パワーエレクトロニクスの大きさを１０倍またはそれ以上低減することを可能にし得る。いくつかの実施形態では、パワーエレクトロニクスは、ＶＨＦ範囲（３００ＭＨｚ〜３０ＭＨｚ）内のスイッチング周波数を有し得るとともに、効率を最大化するために共振スイッチング技術および／またはソフトスイッチング技術を利用し得る。好適な電力変換回路の例は、参照によりその全体を本明細書に援用するＰＣＴ出願のＷＯ２０１２／０２４５４２（ＰＣＴ／ＵＳ２０１１／０４８３２６）に記載されている。パワーエレクトロニクスの大きさが劇的に低減され得るので、現在のレベルと同等の効率でも受動的熱除去の別の選択がなされる。
【００３７】
上述のように、パワーエレクトロニクスにより発生される熱は、電源アダプタ筐体の境界面を通して放散される必要があり得る。効率が増加されないならば、同じ熱流束は、内部アダプタ部品をそれらの動作限界内温度に維持するとともに外面を許容温度範囲内に維持するために放出される必要があり得る。電源アダプタ筐体内の空間のほとんどすべてがパワーエレクトロニクスにより占められ得る従来の電源アダプタとは対照的に、高スイッチング周波数でスイッチングするパワーエレクトロニクスは、はるかに小型にされ、電源アダプタ筐体の容積のうちのさらに小さな部分を占め得る。
【００３８】
いくつかの実施形態では、電源アダプタの筐体は、内側エンクロージャと、外側エンクロージャとを有し得る。パワーエレクトロニクスを囲む内側エンクロージャは、外側エンクロージャより高い温度を有し得る。外側エンクロージャは温度範囲を越えない（例えば、安全温度未満および／または触れても大丈夫な範囲内の）外面を有し得る。より高い温度の内部エンクロージャがアダプタエレクトロニクスからの熱の除去を対流により容易にする。対流は、内側エンクロージャと外側エンクロージャとの間のプレナム部により可能になる。より高い温度の内部エンクロージャは、より強い対流を引き起こして、より小さな全表面積により効果的な熱除去を可能にすることを助ける。外部のより低い温度のエンクロージャはいくらかの熱を運び去り、温度範囲を越え得ない（例えば、安全温度未満および／または触れても大丈夫な範囲内の）温度を維持する。
【００３９】
図４Ａは、いくつかの実施形態による、内側エンクロージャ６０４と、プレナム部６０３により分離された外側エンクロージャ６０２とを有する電源アダプタ６０１の断面を示す。図４Ｂは、破線で示す内側エンクロージャ６０４を有する電源アダプタ６０１の斜視図を示す。図４Ａに示すように、電源および制御回路２０６は内側エンクロージャ６０４で囲まれ得る（例えば、その中に密閉され得る）。
【００４０】
内側エンクロージャ６０４は、プレナム部６０３内の内側エンクロージャ６０４の表面積を増加するとともに対流を改善するために自身から延びる突起６０６を有し得る。突起６０６は、フィン、熱パイプ、またはフィンと熱パイプとの組み合わせ、または他の構造を含み得る。内側エンクロージャ６０４と外側エンクロージャ６０２との間の空気容積がプレナム部６０３を形成し、プレナム部６０３では、熱は外側エンクロージャ６０２内の開口６０５を貫流し得る対流駆動気流に変換される。開口６０５は任意の好適な形状を有し得る。電源アダプタの全容積は、少なくとも部分的には内側エンクロージャ６０４の温度上昇とより小さなパワーエレクトロニクスとの理由で、同じ効率および電力レベルの既存アダプタより小さくされ得る。内側エンクロージャ６０４のピーク温度は、プレナム部６０３に割り振られた全容積、突起６０６の形状と表面積、内側エンクロージャ６０４の外面の放射率、および他の要因により制限され得る。
【００４１】
いくつかの実施形態では、内側エンクロージャ６０４は外側エンクロージャ６０２より高い熱伝導率を有し得る。内側エンクロージャ６０４および／または突起６０６は、例えば金属、または任意の他の好適な材料など高い熱伝導率を有する材料で形成され得る。外側エンクロージャ６０２は、例えばプラスチックなどのユーザが触れるのに好適な低い熱伝導率を有する材料で形成され得る。外側エンクロージャ６０２は、外部接触温度を許容可能な低レベルに維持するために熱絶縁材料で形成され得る。これにより、内側エンクロージャ６０４の加熱によりプレナム部６０３を介して駆動される対流が内側エンクロージャ６０４からの熱流束の大部分を電源アダプタの外部へ運び得る。
【００４２】
内側エンクロージャ６０４は密閉され、アダプタエレクトロニクスを液体や汚れなどの汚染物質から保護し得る。内側エンクロージャ６０４が例えば金属などの導電性材料で形成される場合、内側エンクロージャ６０４は、ユーザが外皮内の孔の中に導電性物体を挿入したとしても感電を防止する電気障壁を形成し得る。内側エンクロージャ６０４が導電性材料で形成される場合、内側エンクロージャ６０４は効果的な電磁障害（ＥＭＩ）障壁を提供し得る。
【００４３】
内側エンクロージャ６０４は、地球表面に対するアダプタ配向にもかかわらず対流が支援され得るように設計され得る。例えば、球座標系のθとφ軸を中心とする対称性を有する構造がこのような振る舞いを有し得る。
【００４４】
外側エンクロージャ６０２は図４Ａ、４Ｂに示すようにユニタリ構造を有し得る。しかし、ここで説明する技術はこの点に限定されない。これは、ユーザと高温の内側エンクロージャ６０４とが接触するのを防止し得るやり方で、外側エンクロージャ６０２は外側エンクロージャ６０２を形成する複数の部品を有する非ユニタリ構造を有し得るからである。
【００４５】
例えば、図５Ａの断面図と図５Ｂの側面図に示すように、電源アダプタ７０１の内側エンクロージャ６０４は熱伝導性の針であり得る多くの突起６０６を含み得る。突起６０６は直平行六面体などの平行六面的または他の幾何学的容積を作り込み得る。熱絶縁キャップが突起６０６のそれぞれの先端に付けられ得る。集合的に、熱絶縁キャップは、エンクロージャ６０４および／または突起６０６とユーザが直接接触するのを防止するとともに低い接触温度を提供する外側エンクロージャ６０２を形成し得る。熱絶縁キャップは、任意選択的に互いに接触し得るが必ずしもその必要はない。突起６０６の密度は、適切に寸法決めされたキャップがユーザによる接触アクセスを防止し得るので、ユーザによる接触アクセスを防止するように設計される必要は無い。突起６０６の間隔は対流熱伝導と安全性とを最大化するように調整され得る。突起６０６は、筒状、フィン状など任意の好適な形状を有してもよいし、任意に湾曲された面または直線状の面を有してもよい。
【００４６】
いくつかの実施形態では、電源アダプタは、ある時は受動的冷却を利用しまた別の時には能動的冷却を利用するハイブリッド熱除去システムを有し得る。例えば、ハイブリッド熱除去システムは、熱を能動的に除去するために、必要でないときにはオフされるが必要に応じてオンされる作動式熱除去装置を有し得る。例えば、電源アダプタの温度が感知される場合、電源アダプタの制御装置はその温度が閾値を越えると作動式熱除去装置をオンし得る。いくつかの実施形態では、ハイブリッド熱除去システムは、受動的熱除去システム内のワーストケース熱負荷を取り扱うためにアダプタサイズを増加する必要性を回避し得る。いくつかの実施形態では、ハイブリッド熱除去システムは、冷却アクチュエータが大部分の時間（例えば、連続的に）作動する能動的熱除去システムより信頼できるかもしれない。ハイブリッド熱除去システムは、純粋能動的熱除去システムよりも小さな作動式熱除去装置の使用を可能にし得る。能動モードで間欠的に動作するハイブリッド熱除去システムは、可動部品の摩耗を低減し、雑音を低減し、および／または汚れまたはダストの収集などの問題を低減し得る。いくつかの実施形態では、ハイブリッド熱除去システムは、作動式熱除去装置２０２（例えば、図３に示すような）だけでなく例えば図４または図５に示すような複数のエンクロージャを有する筐体を有し得る。いくつかの実施形態では、ハイブリッド熱除去システムは、作動式熱除去装置２０２と高い熱質量を有する材料とを有し得る。高熱質量を有する材料を使用する受動的熱除去システムについては、図６と図７に関連して説明する。
【００４７】
電源アダプタ内の熱を制御するためのここで説明する技術は、比較的小さな容積を有する電源アダプタにおいて特に有用であり得る。上述のように、このような技術は、電源アダプタ筐体から加熱空気を追い出すためにファンまたはベローズなどの作動式熱除去装置を使用することにより電源アダプタから熱を能動的に除去することを含み得る。このような技術は、内側エンクロージャと、１つまたは複数の開口を有する外側エンクロージャとを有する筐体を使用することにより、電源アダプタから受動的に熱を除去することを含み得る。しかし、本発明者らは、開口は欠点を有し得るので、電源アダプタ筐体内の開口を使用することなく電源アダプタ内の熱を制御することが望ましい場合があることも理解している。例えば、電源アダプタ筐体内の開口は、電源アダプタの寿命を低減し得る汚れ、ダストまたは湿気の進入を可能にし得る。電源アダプタ筐体内の開口は遮断されこれにより熱除去効率を低減し得る。一部の製造者と消費者は、製品外観および／または安全規則への準拠の理由で完全に閉じた電源アダプタを好むこともある。
【００４８】
いくつかの実施形態では、電源アダプタが使用されるやり方を考慮することで、熱を除去するための筐体内の開口を必要としない好適な動作温度で動作する電源アダプタを設計できるようにし得る。電源アダプタの例示的使用は、ラップトップコンピュータなどの電子装置を給電することである。ラップトップのバッテリが充電されている場合、最大電力量がラップトップにより取り出され得る。典型的なラップトップバッテリは未充電状態から完全充電するのに約１．５〜２．５時間かかり得る。この間、かなりの電力量（４０Ｗまたは６０Ｗを越える）が電源アダプタを介しラップトップバッテリへ連続的に供給され得る。バッテリが約８０％充電に達すると、取り出される電力量は低減され得る。バッテリの充電はラップトップ自体を単純に給電するより多くの電力を消費する。ラップトップコンピュータのプロセッサが完全利用状態で動作していても、プロセッサから取り出される最大電力は、ウルトラブックの１３Ｗ程度であり得る熱設計電力以下であり得、バッテリを充電するのに必要な電力量よりはるかに小さい。したがって、枯渇バッテリを有するラップトップが電源アダプタに差し込まれる典型的な使用ケースでは、電源アダプタは約１．５〜２．５時間の間かなりの電力量を供給し、バッテリが充電されると電力要求は低レベルへ下がる。
【００４９】
本発明者らは、電源アダプタ内の熱は、電源アダプタがラップトップバッテリを充電するために電力を供給する約１．５〜２．５時間の間、電源アダプタの外面上の温度が最大値（例えば、３０〜４０℃）を上回らないように電源アダプタの熱質量を増加することにより管理することができるということを認識および理解している。典型的ラップトップ電源アダプタの寿命サイクルでは、電力送出要件は通常この時点で低下し、電源アダプタに蓄積熱を放散する時間を与える。
【００５０】
ある状況では、ユーザは、電源アダプタの典型的使用パターンに従わないやり方で電源アダプタを使用することを判断する場合がある。例えば、ユーザが、バッテリを充電し、次にバッテリを除去し、その後二次バッテリを直ちに充電することを判断する場合がある。しかし、このような使用ケースは比較的まれであり、このような状況は、電源アダプタにより供給される電力量を低減することにより、またはこうしたケースを考慮して電源アダプタが増加熱質量を有するように設計することにより対処され得る。
【００５１】
上述のように、比較的小さな容積を有する電源アダプタを作製することが望ましい。しかし、電源アダプタの質量を低下することは、熱を吸収し得る材料を収容するための空間が小さくなるので電源アダプタの熱質量を増加することと相反する。
【００５２】
いくつかの実施形態では、電源アダプタは、比較的高い熱質量または熱吸収能力を有する材料を含み得る。高熱質量を有する材料を含むことにより、電源アダプタは、高い熱質量対容積比を有し得る。電源アダプタの熱質量は、電源アダプタ筐体の表面温度が所望レベルを越えて増加すること無しに電源アダプタが（例えば、４０Ｗまたは６０Ｗを越える電力で）１．５〜２．５時間の間ラップトップバッテリを充電することができる点まで増加され得る。いくつかの実施形態では、比較的高い熱質量を有する材料は、材料内に相変化を生じさせることにより熱を吸収する相変化材料であり得る。例えば、相変化材料は遷移温度において固体材料から液体材料へ変化し得る。様々な遷移温度を有する相変化材料が設計され得る。いくつかの実施形態では、電源アダプタ内の熱を吸収するのに好適な遷移温度を有するとともに電源アダプタの表面温度を所望の動作範囲（例えば、約３０〜４０℃未満）に制限する相変化材料が選択され得る。所望の動作範囲近傍の遷移温度を有する相変化材料が選択され得る。例えば、いくつかの実施形態では、約３０〜４０℃の遷移温度を有する相変化材料が選択され得る。しかし、これは単に一例であり、他の遷移温度が利用され得る。上述のように、ラップトップバッテリを充電するために必要な時間などの期間中に電源アダプタの表面が選択温度を上回るのを防止するために好適な量の相変化材料が含まれ得る。
【００５３】
いくつかの実施形態では、電源アダプタは、相変化材料を含むために１つまたは複数のコンパートメントを含み得る。このようなコンパートメントは、相変化材料が液体状態でコンパートメントから漏れるのを防止するように密閉され得る。いくつかの実施形態では、相変化材料は電源アダプタの外面周辺のコンパートメント内に設けられ得る。固体相変化材料は比較的低い熱伝導率を有し得るので、相変化材料のコンパートメントは、電源アダプタの表面への熱伝導を過度に遮断することなく電源アダプタ内に発生した熱を吸収し得るやり方で配置され得る。換言すれば、電源アダプタは、相変化材料が電源アダプタの内部から外部への熱束を過度に遮断しないように設計され得る。いくつかの実施形態では、電源アダプタは、熱が電源アダプタの内部から外部に流れるための高熱伝導率の経路を設けるために高熱伝導率を有する材料を含み得る。金属（例えば、アルミニウム）などの高熱伝導率を有する任意の好適な材料が使用され得る。電源アダプタの内部から外部への高熱伝導率の経路を設けることにより、熱は相変化材料からより容易に除去され得る。これにより、電源アダプタから熱を除去するために必要な時間を低減し得るものとなり、したがってリセット時間は過度に長くならない。
【００５４】
相変化材料は、アダプタにより発生される熱のごく一部を吸収するだけでよい。熱の残りはアダプタ筐体の外面を通じて去り得る。対流除去対吸収比は、外皮が到達を許容される温度に依存する（相変化材料の遷移温度と、電力変換器から外面までの高熱伝導率経路と相変化材料を通る経路との比との関数である）。
【００５５】
図６Ａは、いくつかの実施形態による、比較的高い熱質量を有する電源アダプタの切り取り側面図を示す。図６Ｂは線Ｂ−Ｂ’に沿った図６Ａの電源アダプタの断面を示す。図６Ｂは線Ｃ−Ｃ’に沿った図６Ａの電源アダプタの断面を示す。図６Ａ〜６Ｃの電源アダプタは、高熱伝導率の領域（例えば、金属）７０２と交互に配置された相変化材料７０４のコンパートメントを含む。高熱伝導率材料７０２は、電源アダプタの内部から外部への熱の伝導を可能にし得る一方、相変化材料７０４は高熱質量を提供するとともにかなりの熱量の吸収を可能にし得る。外側エンクロージャ７０６は電源アダプタ周辺に形成され得、ユーザにより接触されるのに好適な低熱伝導率の材料（例えば、プラスチック）で形成され得る。
【００５６】
図７Ａは相変化材料のコンパートメントが電源アダプタの筐体周囲に分散された別の実施形態による電源アダプタの側面図を示し、図７Ｂは電源アダプタの線Ｄ−Ｄ’に沿った断面図を示す。高熱伝導率領域（例えば、金属）８０２は高熱質量領域８０４（例えば、相変化材料を含み得る）間に形成され得る。図７Ａは、高熱伝導率領域８０２が電源アダプタの内部から外部へ延びるポストであり得るということを示す。
【００５７】
電源アダプタの熱質量を増加することにより、加熱空気が放出されるように電源アダプタ筐体内に開口を形成する必要無く熱を制御できるようにし得る。しかし、いくつかの実施形態では、開口は対流熱伝導を容易にするために筐体内に含まれ得る。この点で、電源アダプタの熱質量を増加する技術は、内側および外側エンクロージャを有する筐体などの別の受動的熱除去概念と組み合わせられ得る。代案としてまたは追加的に、電源アダプタの熱質量を増加する技術は、作動式熱除去装置を使用するなどの能動的熱除去概念と組み合わせられ得る。
【００５８】
いくつかの実施形態では、電源アダプタは電子装置を「急速充電」するように構成され得る。従来の電源アダプタを使用して、携帯電話、タブレットコンピュータ、またはラップトップコンピュータなどの民生用電子装置のバッテリを充電するには１〜３時間以上かかり得る。例えば、１５Ｗを送出する従来の電源アダプタは、完全に枯渇された状態からタブレットコンピュータのバッテリを充電するのに約１時間かかり得る。特に、バッテリ充電のために有限の時間が利用可能な場合には、より急速にモバイル装置を充電することが望ましい場合がある。一例として、旅行者は飛行機に乗る前に携帯電話またはタブレットコンピュータのバッテリを充電したい場合がある。いくつかの実施形態では、電源アダプタは、バッテリをより急速に充電できるようにするためにより高い電力量を供給し得る。例えば、１５Ｗを送出する電源アダプタにより１時間かかるのと比較してモバイル装置またはタブレットコンピュータを１時間の何分の１内に（例えば、１５分未満で）充電できるようにし得る電源アダプタは６０Ｗを送出し得る。
【００５９】
本発明者らは、「急速充電」のために設計された電源アダプタは、「急速充電」電源アダプタが比較的短い時間（例えば、１５〜３０分以下など１時間未満）の間だけ電力を送出し得るので数時間ラップトップバッテリを充電するように設計された電源アダプタよりも低い熱吸収能力を必要とし得ると理解している。高熱質量を有する材料（例えば、相変化材料）を含む「急速充電」電源アダプタは、より長い時間の間電力を送出するように設計された電源アダプタよりもこのような材料を少なく含み得る。代案としてまたは追加的に、熱除去装置は間欠的に（例えば、より低いデューティ比で）動作し得る。いくつかの実施形態では、「急速充電」電源アダプタは、より長い時間の間電力を送出するように設計された電源アダプタより小さく設計され得る。
【００６０】
図８は、いくつかの実施形態による、任意選択的センサおよびインジケータ装置だけでなく電源および制御回路２０６も示すブロック図を示す。図８に示すように、電源および制御回路２０６はＡＣライン電圧などのＡＣ入力電圧を受け取るように接続される。ＡＣ／ＤＣ変換器４０２はＡＣ入力電圧をＤＣ出力電圧に変換するように構成されている。いくつかの実施形態では、ＡＣ／ＤＣ変換器４０２は、ＤＣ／ＤＣ変換器が後に続く整流器を含み得る。ＤＣ／ＤＣ変換器は、ＶＨＦ範囲（３００ＭＨｚ〜３０ＭＨｚ）内などの比較的高いスイッチング周波数で動作し得るとともに、効率を最大化するために共振スイッチング技術および／またはソフトスイッチング技術を利用し得る。好適な電力変換回路は、参照によりその全体を本明細書に援用する２０１１年８月１８日出願のＰＣＴ出願であるＷＯ２０１２／０２４５４２（ＰＣＴ／ＵＳ２０１１／０４８３２６）に記載されている。しかし、ここで説明する技術はこの点に制限されない。これは他の好適なタイプのＡＣ／ＤＣ変換器が使用され得るためである。
【００６１】
制御装置４０４は、提供される好適な制御信号を使用することによりＡＣ／ＤＣ変換器４０２および作動式熱除去装置２０２の動作を制御し得る。いくつかの実施形態では、上述のように、制御装置４０４は温度センサ４０６から信号を受信し得るとともに、温度が閾値を越えると、送出される電力量を低減するようにＡＣ／ＤＣ変換器４０２を制御し得る。いくつかの実施形態では、制御装置４０４は、温度センサ４０６からの温度信号に応答して作動式熱除去装置２０２の作動を増加または低下し得る（例えば、ファンが使用される場合、ファンの速度が変化され得る）。
【００６２】
いくつかの実施形態では、電源アダプタは、いつ人（例えば、手）が電源アダプタに近づくまたは触れたかを検知するために接触または近接センサ４０８を含み得る。接触または近接センサ４０８により検知された信号に応答して、人間感知可能効果が生成され得る。例えば、電源アダプタは、光を生成するための発光装置（例えば、ＬＥＤ）および／または可聴音を生成し得る装置などのインジケータ装置４１０を含み得る。接触または近接センサ４０８により検知された信号に応答して、インジケータ装置４１０はオンされ得る。例えば、発光装置は点灯してユーザが暗やみ内の電源アダプタを発見するのを支援し得る。別の例として、到達するのが困難な位置（例えば、家具の下またはその背後の位置）にあるアダプタをユーザが発見するのを支援し得る可聴音が再生され得る。いくつかの実施形態では、インジケータ装置４１０が含まれる場合、電源アダプタは、インジケータ装置へ電力を供給するためにバッテリまたはウルトラキャパシタなどのエネルギー蓄積装置を含み得る。
【００６３】
いくつかの実施形態では、制御装置４０４は人の接触または近接の検知に応答して作動式熱除去装置２０２の作動を変化させるように構成され得る。例えば、いくつかの実施形態では、作動式熱除去装置２０２の作動は、人間の手の接触または近接の検知に応答して低減または停止され得る。
【００６４】
いくつかの実施形態では、制御装置４０４は、電源アダプタの入力に供給されるおよび／または電源アダプタの出力における電力量を測定し得る。電源アダプタは、外部装置との通信を可能にする有線または無線インターフェース（例えば、Ｗｉ−Ｆｉ（登録商標）またはブルートゥース（登録商標）のインターフェース装置）などのインターフェースを有し得る。電源アダプタは、人（例えば、ユーザ）が電源アダプタの出力へ接続される装置によりどれくらいの電力が消費されるかを発見するために、情報を見ることができるように測定電力および／または全エネルギーに関する情報を外部装置（例えば、ラップトップコンピュータ、タブレットコンピュータ、スマートフォンまたはサーバ）へ送信し得る。
【００６５】
いくつかの実施形態では、電源アダプタは、１つまたは複数のコードが着脱可能に接続されるようにする１つまたは複数のＤＣ出力接続ポートを含み得る。いくつかの実施形態では、電源アダプタのＤＣ出力接続ポートへ接続するように設計された電気コネクタを有する１つまたは複数のコードが提供され得る。コードのコネクタは、機械的接続および／または磁力を介するなど任意の好適な技術を使用してＤＣ出力接続ポートにおける適所に保持され得る。
【００６６】
図９は、電源アダプタが複数のＤＣ出力接続ポート５０１、５０２、５０３を有し得ることを示す。図９に示す電源アダプタの側面は、コード１０４が接続される電源アダプタの端部（例えば、図１の左側）に対応し得る。図９に示すように、コード１０４は、ＤＣ出力接続ポート５０１へ着脱可能に接続するように構成されたコネクタ５０５を有し得る。コード１０４は、第１のタイプの電子装置（例えば、ラップトップ）へ接続するためのコネクタ１０６を有し得る。コネクタ５０５と同じタイプであるが他のタイプの電子装置（例えば、スマートフォン、タブレットコンピュータなど）へ接続するための異なるコネクタ１０６を有する他のコードが提供され得る。このようなコードは、いくつかの実施形態では電源アダプタと共にキット内に提供され得る。したがって、ユーザは、充電および／または給電することを望む装置へ接続する適切なコネクタ１０６を有する好適なコードを選択し得る。有利には、電源アダプタは複数の異なる装置（例えば、ラップトップ、セルラ電話、タブレットコンピュータなど）を充電することができる汎用電源アダプタであり得る。したがって、ユーザは、ユーザの装置のそれぞれに専用化された複数の電源アダプタを携行するのではなく、複数の異なる装置を充電することができる１つの小さな汎用電源アダプタを持って旅行し得る。
【００６７】
いくつかの実施形態では、ＤＣ出力接続ポート５０１へ接続され得る各コードは差し込まれると電源アダプタにより個々に識別可能であり得る。例えば、ユーザが特定タイプのコードをＤＣ出力接続ポートへ差し込むと、電源アダプタは差し込まれたコードのタイプを判定し得る。このような判定は、様々なやり方のうちの任意のやり方でなされ得る。例えば、コードは、測定されると一定のインピーダンスを有するように設計され得、電源アダプタはインピーダンスを識別するために接続されるとコード上でインピーダンス測定を行い得る。別の例として、コードは、コードを識別する集積回路を備え得る。このような集積回路は、一例としてコネクタ５０５および／またはコネクタ１０６内に設けられ得る。別の例として、コードは時間領域反射率測定に基づき特定され得る。コードを識別するための任意の好適な技術が利用され得る。
【００６８】
電源アダプタ（例えば、制御装置４０４）は、コードの識別に基づき、供給される好適なＤＣ出力電圧を判断し得る。例えば、第１のコードが差し込まれると、電源アダプタは５ＶＤＣ出力電圧を供給するように設計されたコードを識別し得る。したがって、制御装置４０４は、コードが接続される対応ＤＣ出力ポートへ５ＶＤＣ出力電圧を供給するようにＡＣ／ＤＣ変換器４０２を制御し得る。別のコードが同じＤＣ出力ポートに差し込まれれば、電源アダプタは９ＶＤＣ出力電圧を供給するように設計されたコードを識別し得る。したがって、制御装置４０４は、ＤＣ出力ポートへ９ＶＤＣ出力電圧を供給するようにＡＣ／ＤＣ変換器４０２を制御し得る。
【００６９】
いくつかの実施形態では、電源アダプタは複数の装置を同時に給電および／または充電することができる。例えば、第１のコードの第１のコネクタはラップトップを給電するためのＤＣ出力接続ポート５０１に差し込まれ得、第２のコードの第２のコネクタはセルラ電話を給電するためのＤＣ出力接続ポート５０２に差し込まれ得、および／または第３のコードは別の装置を給電するためのＤＣ出力接続ポート５０３に差し込まれ得る。一度に複数の装置を給電および／または充電するように構成された電源アダプタでは、ＡＣ／ＤＣ変換器は複数の好適な出力電圧のＤＣ出力をそれぞれのＤＣ出力接続ポートへ供給するように構成され得る。ＤＣ出力の出力電圧は異なるタイプの装置を充電できるようにするために異なってもよいし、同じであってもよい。
【００７０】
ＤＣ出力接続ポート５０１、５０２、５０３は、同じ形状およびタイプのポートまたはポートであってもよいし、異なるタイプのコネクタを受け入れるために異なる形状および／またはタイプのポートであってもよい。いくつかの非限定的実施形態では、ＤＣ出力接続ポートの１つまたは複数はＵＳＢポート（例えば、ＵＳＢ３．０ポート）であり得る。しかし、ここで説明する技術は採用される接続ポートの特定タイプに限定されない。
【００７１】
上述のように、ここで説明する電源アダプタは、小さな寸法の筐体内で大きな出力電力を供給することができる。いくつかの実施形態では、（コードを除いた）電源アダプタの容積は、５立方インチ以下、４立方インチ以下、３立方インチ以下、または２立方インチ以下など比較的小さくてもよい。例えば、いくつかの実施形態では、電源アダプタは、長さが約２インチ以下、幅が約１インチ以下、高さが約１インチ以下であり得る。いくつかの実施形態では、電源アダプタにより供給される出力電力は、少なくとも３０Ｗ、少なくとも４０Ｗ、少なくとも４５Ｗ、少なくとも６０Ｗ、少なくとも８０Ｗ、または少なくとも１００Ｗ以上である。いくつかの実施形態では、電力変換器は、１５Ｗ／ｉｎ３（≒１６．４ｃｍ３）以上、２０Ｗ／ｉｎ３以上、３０Ｗ／ｉｎ３以上、４０Ｗ／ｉｎ３以上、または５０Ｗ／ｉｎ３以上の電力変換密度を供給し得る。用語「電力変換密度」は、電力変換モジュール（例えば、電源アダプタ）が送出し得る最大電力量を電力変換モジュールの容積（すなわち、電源アダプタの筐体に囲まれた容積であって、コードを除く容積）で割った値を指す。
【００７２】
以上説明したものは、民生用電子装置を充電および／または給電するために使用され得る電源アダプタである。しかし、ここで説明する技術は民生用電子装置の電源アダプタに限定されない。いくつかの実施形態は、パワーエレクトロニクスの小型化から恩恵を受け得るデータセンタ内のサーバまたは他の装置などの他の電子装置の電力変換モジュールに関する。他のアプリケーションの非限定的な例としては、工業設備用のパワーエレクトロニクス、自動車、航空機、船用の電子機器が挙げられる。
【００７３】
ここで説明した装置および技術の様々な態様は、単独で、または組み合わせて、あるいは上述した実施形態において特に説明されない多種多様な構成において利用することができ、したがってその用途は上述したまたは添付図面に示した部品の詳細および配置に限定されない。例えば、一実施形態において記載された態様は他の実施形態に記載された態様と任意の方法で組み合わせられ得る。
【００７４】
特許請求の範囲における「第１」、「第２」、「第３」などの序数の使用はそれ自体、いかなる優先度（優先順位）も暗示せず、また、方法における各要素のいかなる順序や時間的順序も暗示せず、（序数の使用が無ければ）同じ名前を有するものとなる各要素を識別するために単に標示として利用されている。
【００７５】
また、本明細書で使用される用語は、説明する目的のためであり、限定するものと見なすべきでない。本明細書における「備える」、「からなる」、または「有する」、「含む」やその他の変形語の使用は、その等価物とや追加要素とを包含することを意味する。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図６Ｃ】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図９】
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【図８】
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【国際調査報告】
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