JP2015219503A

JP2015219503A - Power generator, image forming apparatus, power generation method, and program

Info

Publication number: JP2015219503A
Application number: JP2014105460A
Authority: JP
Inventors: 竜太久保川; Ryota Kubokawa; 白井　孝明; Takaaki Shirai; 孝明白井; 岡田　憲和; Norikazu Okada; 憲和岡田; 卓磨笠井; Takuma Kasai; 江原　誉; Homare Ebara; 誉江原; 慶太前嶋; Keita Maejima; 友主山下; Tomoyuki Yamashita; 悟田尾; Satoru Tao
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 2014-05-21
Filing date: 2014-05-21
Publication date: 2015-12-07
Anticipated expiration: 2034-05-21
Also published as: JP6459218B2

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To improve power generation efficiency of a thermoelement that converts heat generated inside a device into an electric energy.SOLUTION: A power generator includes: thermoelectric conversion parts 107a and 107b that convert heat generated in a plurality of heat generating parts 105a and 105b respectively into electric power; a switching part 109 that switches the connection of the outputs of the thermoelectric conversion parts 107a and 107b between serial connection and parallel connection; and a control part 100 that controls the switching of the switching part 109 on the basis of the generation temperature of the plurality of thermoelectric conversion parts 107a and 107b.

Description

本発明は、発電装置、画像形成装置、発電方法、およびプログラムに関するものである。 The present invention relates to a power generation apparatus, an image forming apparatus, a power generation method, and a program.

従来、電子写真プロセスを利用した複写機、プリンタ、ファクシミリ及びこれらを組み合わせた複合機では、省エネ要求に対応するため、画像形成装置で発生する熱を回収し、電気エネルギーとして再利用できる省エネ技術が知られている。 Conventionally, copiers, printers, facsimiles and their combined machines that use electrophotographic processes have energy-saving technologies that can recover heat generated by image forming devices and reuse them as electrical energy to meet energy-saving requirements. Are known.

例えば、発生した熱を効率よく電気エネルギーに変換し、変換した電気エネルギーを利用するために、複数の発電素子と複数の蓄電素子とから構成される直流電源装置が開示されている（特許文献１参照）。 For example, in order to efficiently convert generated heat into electric energy and use the converted electric energy, a DC power supply device including a plurality of power generation elements and a plurality of power storage elements is disclosed (Patent Document 1). reference).

特許文献１では、蓄電素子の蓄電量に応じて複数の発電素子の接続方法を直列または並列に切り替えている。 In patent document 1, the connection method of several electric power generation elements is switched in series or parallel according to the electrical storage amount of an electrical storage element.

しかし、熱電素子は発生した熱の温度によって発電量が変化するという特性がある。特許文献１では温度条件による発電特性の変化を考慮していないため、温度条件によっては発電効率が低下するという問題点があった。 However, the thermoelectric element has a characteristic that the amount of power generation changes depending on the temperature of the generated heat. Since Patent Document 1 does not consider changes in power generation characteristics due to temperature conditions, there is a problem in that power generation efficiency decreases depending on temperature conditions.

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、熱を電気エネルギーに変換する熱電素子の発電効率の向上を図ることを目的とする。 This invention is made | formed in view of the above, Comprising: It aims at improving the electric power generation efficiency of the thermoelectric element which converts heat into electrical energy.

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、複数の発熱部で発生する熱をそれぞれ電力に変換する複数の熱電変換部と、前記複数の熱電変換部の出力の接続を直列または並列に切り替える切替部と、前記複数の熱電変換部の温度に基づいて前記切替部の切り替えを制御する制御部と、を備えることを特徴とする。 In order to solve the above-described problems and achieve the object, the present invention includes a plurality of thermoelectric conversion units that respectively convert heat generated in a plurality of heat generation units into electric power, and connection of outputs of the plurality of thermoelectric conversion units. A switching unit that switches in series or in parallel and a control unit that controls switching of the switching unit based on temperatures of the plurality of thermoelectric conversion units are provided.

本発明は、熱を電気エネルギーに変換する熱電素子の発電効率の向上を図ることができるという効果を奏する。 The present invention has an effect of improving the power generation efficiency of a thermoelectric element that converts heat into electrical energy.

図１は、本実施の形態にかかる画像形成装置の概略構成例を示す説明図である。FIG. 1 is an explanatory diagram illustrating a schematic configuration example of an image forming apparatus according to the present embodiment. 図２は、本実施の形態にかかる発熱装置の機能構成を示すブロック図である。FIG. 2 is a block diagram showing a functional configuration of the heat generating device according to the present embodiment. 図３は、図１のデジタル複合機の電源系の構成例（１）を示すブロック図である。FIG. 3 is a block diagram showing a configuration example (1) of the power supply system of the digital multi-function peripheral shown in FIG. 図４は、画像形成装置がコピージョブ⇒スキャナジョブの動作を実施したときの、定着装置の定着ローラとスキャナの時間-温度（上部）、時間−発電電力特性（下部）を示すグラフである。FIG. 4 is a graph showing time-temperature (upper part) and time-generated power characteristics (lower part) of the fixing roller and the scanner of the fixing device when the image forming apparatus performs an operation of copy job → scanner job. 図５−１は、図４中[１]の瞬間の、定着装置の定着ローラに接する熱電素子Ａとスキャナに接する熱電素子Ｂが直列接続されている場合の各素子の電流−電圧特性(上部)と、電流−電力特性(下部)を示すグラフである。5A shows the current-voltage characteristics (upper part) of each element when the thermoelectric element A in contact with the fixing roller of the fixing device and the thermoelectric element B in contact with the scanner are connected in series at the instant [1] in FIG. ) And current-power characteristics (lower part). 図５−２は、並列接続されている場合の接続の図５−１と同じ特性を示すグラフである。FIG. 5-2 is a graph showing the same characteristics as FIG. 5-1 of the connection when connected in parallel. 図６−１は、図４中[２]の瞬間の、定着装置の定着ローラに接する熱電素子Ａとスキャナに接する熱電素子Ｂが直列接続されている場合の各素子の電流−電圧特性(上部)と、電流−電力特性(下部)を示すグラフである。6A shows current-voltage characteristics (upper part) in the case where the thermoelectric element A in contact with the fixing roller of the fixing device and the thermoelectric element B in contact with the scanner are connected in series at the moment [2] in FIG. ) And current-power characteristics (lower part). 図６−２は、並列接続されている場合の接続の図６−１と同じ特性を示すグラフである。FIG. 6B is a graph showing the same characteristics as those in FIG. 6A when the connections are made in parallel. 図７−１は、図４中[３]の瞬間の、定着装置の定着ローラに接する熱電素子Ａとスキャナに接する熱電素子Ｂが直列接続されている場合の各素子の電流−電圧特性(上部)と、電流−電力特性(下部)を示すグラフである。FIG. 7-1 shows the current-voltage characteristics of each element when the thermoelectric element A in contact with the fixing roller of the fixing device and the thermoelectric element B in contact with the scanner are connected in series at the moment [3] in FIG. ) And current-power characteristics (lower part). 図７−２は、並列接続されている場合の接続の図７−１と同じ特性を示すグラフである。FIG. 7-2 is a graph showing the same characteristics as FIG. 7-1 of the connection when connected in parallel. 図８は、記憶部に記憶される情報の詳細例を示す図表である。FIG. 8 is a chart showing a detailed example of information stored in the storage unit. 図９は、蓄電開始から、熱電素子の接続の切り替え動作を示すフローチャートである。FIG. 9 is a flowchart showing the operation of switching the connection of thermoelectric elements from the start of power storage. 図１０は、熱電素子に用いられる材料のＺＴ特性を示すグラフである。FIG. 10 is a graph showing the ZT characteristics of materials used for thermoelectric elements. 図１１は、熱電素子の電圧−電流特性を示すグラフである。FIG. 11 is a graph showing the voltage-current characteristics of the thermoelectric element. 図１２は、ＭＰＰＴの動作を示すブロック図である。FIG. 12 is a block diagram showing the operation of MPPT. 図１３は、熱電素子から最大電力を取り出すための手段の一つで、逐一比較(山登り法)を示すグラフである。FIG. 13 is a graph showing one-by-one comparison (hill-climbing method) as one of means for extracting the maximum power from the thermoelectric element. 図１４は、図１のデジタル複合機の電源系の構成例（２）を示すブロック図である。FIG. 14 is a block diagram showing a configuration example (2) of the power supply system of the digital multi-function peripheral shown in FIG. 図１５は、図１４のＭＰＰＴによる充電制御例を示すフローチャートである。FIG. 15 is a flowchart showing an example of charge control by the MPPT of FIG. 図１６は、図１のデジタル複合機の電源系の構成例（３）を示すブロック図である。FIG. 16 is a block diagram showing a configuration example (3) of the power supply system of the digital multi-function peripheral shown in FIG. 図１７は、図１６中の各熱電素子の温度によりＰＷＭ信号のＤｕｔｙを決定する場合の記憶部の詳細を示す図表である。FIG. 17 is a table showing details of the storage unit when determining the duty of the PWM signal based on the temperature of each thermoelectric element in FIG. 図１８は、図１６と図１７の記憶部でＭＰＰＴ制御されたＤＤＣのＰＷＭ信号Ｄｕｔｙを決定する動作を示すフローチャートである。FIG. 18 is a flowchart showing an operation for determining the PWM signal Duty of the DDC subjected to MPPT control in the storage unit of FIGS. 16 and 17. 図１９は、熱電素子モジュールの温度を１００℃〜８００℃まで変化させ、変化サイクルを一定試行回数取得した後の熱電素子の抵抗値の上昇率を示すグラフである。FIG. 19 is a graph showing the rate of increase in the resistance value of the thermoelectric element after the temperature of the thermoelectric element module is changed from 100 ° C. to 800 ° C. and the change cycle is acquired a certain number of trials. 図２０は、図１９に示される熱電素子モジュールの劣化を考慮し、熱電素子の使用時間に応じて記憶部のテーブルを変更する例を示すフローチャートである。FIG. 20 is a flowchart illustrating an example in which the table of the storage unit is changed according to the usage time of the thermoelectric element in consideration of deterioration of the thermoelectric element module shown in FIG.

以下に添付図面を参照して、この発明にかかる発電装置、画像形成装置、発電方法、およびプログラムの一実施の形態を詳細に説明する。 Exemplary embodiments of a power generation apparatus, an image forming apparatus, a power generation method, and a program according to the present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings.

（実施の形態）
本実施の形態にかかる発電装置は、複数の熱源からの廃熱を複数の熱電素子で電気に変換し、電池に蓄電することが可能であり、また、各熱電素子間にはスイッチが設けられており、直並列を切り替えるものである。以下の図面を用いて具体的に説明する。 (Embodiment)
The power generation device according to the present embodiment can convert waste heat from a plurality of heat sources into electricity by a plurality of thermoelectric elements and store it in a battery, and a switch is provided between each thermoelectric element. And switches between series and parallel. This will be specifically described with reference to the following drawings.

図１は、本実施の形態にかかる画像形成装置の概略構成例を示す説明図である。図１に示す画像形成装置１は、デジタル複合機であり、複写機能と、プリンタ機能、およびファクシミリ機能等を有している。操作部のアプリケーション切り替えキーにより、複写機能、プリンタ機能、およびファクシミリ機能を順次に切り替えて選択することが可能となっている。複写機能の選択時には複写モードとなり、プリンタ機能の選択時にはプリンタモードとなり、ファクシミリモードの選択時にはファクシミリモードとなる。画像形成装置１での画像形成の流れについて以下に複写モードを例にあげ、図１を用いて簡単に説明する。 FIG. 1 is an explanatory diagram illustrating a schematic configuration example of an image forming apparatus according to the present embodiment. An image forming apparatus 1 shown in FIG. 1 is a digital multi-function peripheral, and has a copying function, a printer function, a facsimile function, and the like. A copy function, a printer function, and a facsimile function can be sequentially switched and selected by an application switching key of the operation unit. The copy mode is selected when the copy function is selected, the printer mode is selected when the printer function is selected, and the facsimile mode is selected when the facsimile mode is selected. The flow of image formation in the image forming apparatus 1 will be briefly described below with reference to FIG.

複写モードでは、原稿束がＡＤＦ１０により、順にスキャナ２０に給送され、スキャナ２０により、画像情報が読み取られる。そしてその読み取られた画像情報は、画像処理手段を介して書き込み手段としての書き込みユニット３０により光情報に変換される。感光体ドラム４１は、帯電器（不図示）により一様に帯電された後に書き込みユニット３０からの光情報で露光されて静電潜像が形成される。この感光体ドラム４１上の静電潜像は現像装置４２により現像されてトナー像となる。このトナー像の形成と並行して給紙ユニットあるいはキャパシタユニット５０から記録紙が搬送路４０を経て、所定のタイミングで感光体ドラム４１直近に搬送される。上記トナー像は、搬送ベルト４３により記録紙に転写され、記録紙は、定着装置４４によりトナー像が定着され、排出される。 In the copy mode, a bundle of documents is sequentially fed to the scanner 20 by the ADF 10, and image information is read by the scanner 20. The read image information is converted into optical information by the writing unit 30 as writing means through the image processing means. The photosensitive drum 41 is uniformly charged by a charger (not shown) and then exposed to light information from the writing unit 30 to form an electrostatic latent image. The electrostatic latent image on the photosensitive drum 41 is developed by the developing device 42 to become a toner image. In parallel with the formation of the toner image, the recording paper is conveyed from the paper supply unit or capacitor unit 50 through the conveyance path 40 to the immediate vicinity of the photosensitive drum 41 at a predetermined timing. The toner image is transferred onto the recording paper by the conveyance belt 43, and the toner image is fixed on the recording paper by the fixing device 44 and discharged.

なお、スキャナ２０は、一般に知られているように、蛍光灯あるいはハロゲンランプといった光源を用いて原稿を照射し、その原稿画像に応じた反射光をＣＣＤなどの光電変換素子によりデジタル画像データを得るものであり、連続使用時において温度上昇する。また、定着装置４４は、定着効率に優れた加熱ヒータを内蔵した定着ローラ及び定着ローラに対向して設けられる加圧ローラの機構を用いた装置が用いられており、やはり連続使用時において温度上昇する。なお、定着装置４４は、定着ローラ方式に限らず定着ベルト方式などであってもよい。本実施の形態では、上述したスキャナ２０、定着装置４４での熱を電気エネルギーの変換に用いている。 As is generally known, the scanner 20 irradiates a document using a light source such as a fluorescent lamp or a halogen lamp, and obtains digital image data using reflected light corresponding to the document image by a photoelectric conversion element such as a CCD. The temperature rises during continuous use. The fixing device 44 uses a fixing roller having a built-in heater with excellent fixing efficiency and a pressure roller mechanism provided opposite to the fixing roller. The temperature rises even during continuous use. To do. The fixing device 44 is not limited to the fixing roller type, and may be a fixing belt type. In the present embodiment, heat from the scanner 20 and the fixing device 44 described above is used for conversion of electric energy.

図２は、本実施の形態にかかる発熱装置の機能構成を示すブロック図である。図２において、制御部１００は、マイクロコンピュータシステムでなる。すなわち、制御部１００は、ＣＰＵ（central processing unit）でなる。ＲＯＭ（read only memory）１０１、ＲＡＭ（random access memory）１０２などを有する。 FIG. 2 is a block diagram showing a functional configuration of the heat generating device according to the present embodiment. In FIG. 2, the control unit 100 is a microcomputer system. That is, the control unit 100 is a CPU (central processing unit). A ROM (read only memory) 101, a RAM (random access memory) 102, and the like are included.

熱電変換部１０７ａ，ｂは、複数の発熱部１０５ａ，ｂで発生する熱をそれぞれ電力に変換する。切替部１０９は、熱電変換部１０７ａ，ｂの出力の接続を直列または並列に切り替える。制御部１００は、複数の熱電変換部１０７ａ，ｂの温度に基づいて切替部１０９の切り替えを制御する。なお、複数の発熱部１０５ａ，ｂにもそれぞれの温度を検知する温度センサ１０６ａ，ｂが設けられている。 The thermoelectric conversion units 107a and 107b convert the heat generated by the plurality of heat generation units 105a and 105b into electric power, respectively. The switching unit 109 switches the output connection of the thermoelectric conversion units 107a and 107b in series or in parallel. The control unit 100 controls switching of the switching unit 109 based on the temperatures of the plurality of thermoelectric conversion units 107a and 107b. Note that temperature sensors 106a, 106b that detect the respective temperatures are also provided in the plurality of heat generating units 105a, 105b.

記憶部１０３には、複数の熱電変換部１０７ａ，ｂの温度の組み合わせごとの切替部１０９の切替方法を定める設定情報を予め記憶しておく。制御部１００は、実行対象のジョブの実行時の温度変化を予測し、予測した温度を記憶部１０３に記憶された設定情報と比較し、温度の組み合わせに対応する切替方法を決定する。 The storage unit 103 stores in advance setting information that determines a switching method of the switching unit 109 for each combination of temperatures of the plurality of thermoelectric conversion units 107a and 107b. The control unit 100 predicts a temperature change during execution of the job to be executed, compares the predicted temperature with setting information stored in the storage unit 103, and determines a switching method corresponding to the combination of temperatures.

また、制御部１００は、実行対象のジョブの実行時の温度変化を、周囲の環境温度も考慮して予測し、予測した温度に応じて記憶部１０３に記憶されている情報と比較する。 Further, the control unit 100 predicts a temperature change at the time of execution of the job to be executed in consideration of the ambient environmental temperature, and compares it with information stored in the storage unit 103 according to the predicted temperature.

また、制御部１００は、実行対象のジョブの実行時の温度変化を、前回実施されたジョブからの経過時間も考慮して予測し、予測した温度に応じて記憶部１０３に記憶されている情報と比較する。 In addition, the control unit 100 predicts a temperature change at the time of execution of the job to be executed in consideration of an elapsed time from the job executed last time, and information stored in the storage unit 103 according to the predicted temperature. Compare with

また、制御部１００は、実行対象のジョブの実行時の温度変化を、ジョブの内容がカラー印刷またはモノクロ印刷に応じた温度変化の差異も考慮して予測し、予測した温度に応じて記憶部１０３に記憶されている情報と比較する。 Further, the control unit 100 predicts the temperature change at the time of execution of the job to be executed in consideration of the difference in temperature change according to whether the job content is color printing or monochrome printing, and stores the storage unit according to the predicted temperature. Compare with the information stored in 103.

また、制御部１００は、熱電変換部１０７ａ，ｂの劣化による発電特性の変化を含めて、発電量が最大となるように切替部１０９の切り替えを直列または並列にする。 In addition, the control unit 100 switches the switching unit 109 in series or in parallel so that the amount of power generation is maximized, including changes in power generation characteristics due to deterioration of the thermoelectric conversion units 107a and 107b.

また、制御部１００は、熱電変換部１０７ａ，ｂで発電した電力をＭＰＰＴ制御により充電制御する。なお、ＭＰＰＴ制御は、Maximum Power Point Tracking（最大電力点追従）制御の略称である。 Moreover, the control part 100 carries out charge control of the electric power generated by the thermoelectric conversion parts 107a and 107b by MPPT control. MPPT control is an abbreviation for Maximum Power Point Tracking control.

また、制御部１００は、熱電変換部１０７ａ，ｂで発電した電力を熱電変換部１０７ａ，ｂの温度に応じて充電制御する。 Moreover, the control part 100 carries out charge control of the electric power generated with the thermoelectric conversion parts 107a and 107b according to the temperature of the thermoelectric conversion parts 107a and 107b.

なお、上述した各機能を、制御部（ＣＰＵ）１００を用いてソフトウェア（プログラム）により実現する代わりに、これら各部の全部または一部をハードウェア回路により実現してもよい。 Instead of realizing the functions described above by software (program) using the control unit (CPU) 100, all or part of these units may be realized by a hardware circuit.

図３は、図１のデジタル複合機の電源系の構成例（１）を示すブロック図である。熱電変換部１０７ａ，ｂとしての熱電素子５３，５４は、発熱部１０５ａとしての定着装置４４と、発熱部１０５ｂとしてのスキャナ２０にそれぞれ隣接して設置され、それぞれから排出される熱エネルギーを電気エネルギーに変換する。そして、熱電素子５３，５４から発電されて発生した電気エネルギーは、ＭＰＰＴ制御された充電器６０を介して蓄電池６１に蓄えられる。そして蓄えられた電気エネルギーは放電器６２、及び切替回路６３を介して負荷６４に供給される。ここで充電器６０、放電器６２、及び切替回路６３は動作するために電源が必要となるため、ＡＣ電源６５から電力供給を受けているＰＳＵ（パワーサプライユニット）６６からの電源ラインは、当該回路にも接続される。なお、熱電素子５３，５４については、発電装置の規模にみあった一般的に市販されている熱電素子を用いる。 FIG. 3 is a block diagram showing a configuration example (1) of the power supply system of the digital multi-function peripheral shown in FIG. The thermoelectric elements 53 and 54 as the thermoelectric conversion units 107a and 107b are installed adjacent to the fixing device 44 as the heat generating unit 105a and the scanner 20 as the heat generating unit 105b, respectively, and the heat energy discharged from each is converted into electric energy. Convert to Then, the electric energy generated by generating electricity from the thermoelectric elements 53 and 54 is stored in the storage battery 61 via the MPPT-controlled charger 60. The stored electrical energy is supplied to the load 64 via the discharger 62 and the switching circuit 63. Here, since the charger 60, the discharger 62, and the switching circuit 63 require a power source to operate, the power supply line from the PSU (power supply unit) 66 receiving power supply from the AC power source 65 is Also connected to the circuit. As thermoelectric elements 53 and 54, commercially available thermoelectric elements suitable for the scale of the power generation device are used.

また、熱電素子５３，５４と充電器６０間には、切替部１０９としてのＳＷ５７，５８，５９が配置されており、充電器６０に対する熱電素子５３と熱電素子５４の接続方法を直列または並列接続に切り替えることができる。 Moreover, SW57,58,59 as the switching part 109 is arrange | positioned between the thermoelectric elements 53 and 54 and the charger 60, and the connection method of the thermoelectric element 53 and the thermoelectric element 54 with respect to the charger 60 is connected in series or in parallel. You can switch to

制御部１００はデジタル複写機の全体の制御を行っており、各動作モードに応じてシーケンシャルに各負荷６４を動作させる。また、制御部１００は、蓄電池６１への充放電の制御も行っている。制御部１００は、温度センサ５１，５２で検出した定着装置４４、スキャナ２０の温度、及び温度センサ５５，５６で検出した熱電素子５３，５４の温度から決定されるタイミングで充電を行うように充電器６０の出力電圧を制御する。温度センサ５１，５２は、サーミスタなど一般的に知られている検知素子を用いる。 The control unit 100 performs overall control of the digital copying machine, and sequentially operates each load 64 according to each operation mode. The control unit 100 also controls charging / discharging of the storage battery 61. The control unit 100 performs charging so that charging is performed at a timing determined from the temperature of the fixing device 44 detected by the temperature sensors 51 and 52, the temperature of the scanner 20, and the temperature of the thermoelectric elements 53 and 54 detected by the temperature sensors 55 and 56. The output voltage of the device 60 is controlled. The temperature sensors 51 and 52 use generally known detection elements such as a thermistor.

また、制御部１００は、ＳＷ５７，５８，５９を下記のように制御する。制御部１００は、定着装置４４とスキャナ２０に隣接している温度センサ５１，５２からの温度データを受け温度データの組み合わせに応じて予めＳＷ５７，５８，５９の状態が記憶された記憶部１０３のデータを読出してＳＷ５７，５８，５９を制御する。 Moreover, the control part 100 controls SW57,58,59 as follows. The control unit 100 receives temperature data from the temperature sensors 51 and 52 adjacent to the fixing device 44 and the scanner 20, and stores the states of the SWs 57, 58, and 59 in advance according to the combination of the temperature data. Data is read and SWs 57, 58 and 59 are controlled.

熱電素子５３，５４の温度検出において上記では個別に設けた温度センサ５５，５６で検出する構成としたが、動作開始時の定着装置の温度から予測検出してもよい。この場合には温度センサ５５，５６が不要となり、装置構成において複雑化を抑えることが可能となる。 In the above description, the temperature of the thermoelectric elements 53 and 54 is detected by the individually provided temperature sensors 55 and 56. However, the temperature may be predicted and detected from the temperature of the fixing device at the start of the operation. In this case, the temperature sensors 55 and 56 are unnecessary, and it is possible to suppress complication in the apparatus configuration.

また、上記予測開始時の環境温度も考慮することで、動作直後からの予測による温度変化の精度を向上させることができる。また、前回の画像形成動作完了からの経過時間を考慮して熱電素子５３，５４の温度を予測検知する構成とすると、動作直後であって、定着装置４４、及び熱電素子５３，５４が前回動作による保温状態にあったときの検知精度を向上させることができる。その他、画像形成装置は、モノクロ／カラーで、動作時の温度状態が異なるため、モノクロ／カラーの設定も考慮し、温度を予測することで、さらに予測による温度検知精度を向上させることができる。 In addition, by taking into consideration the environmental temperature at the start of the prediction, it is possible to improve the accuracy of temperature change due to prediction immediately after the operation. Further, when the temperature of the thermoelectric elements 53 and 54 is predicted and detected in consideration of the elapsed time from the completion of the previous image forming operation, the fixing device 44 and the thermoelectric elements 53 and 54 are operated immediately before the operation. It is possible to improve the detection accuracy when it is in the heat insulation state. In addition, since the temperature state during operation is different between monochrome / color in the image forming apparatus, the temperature detection accuracy can be further improved by predicting the temperature in consideration of the monochrome / color setting.

図４は、画像形成装置がコピージョブ⇒スキャナジョブの動作を実施したときの、定着装置４４の定着ローラとスキャナ２０の時間-温度（上部）、時間−発電電力特性（下部）を示すグラフである。また、上下グラフ間に記載されている「発電量の大きい接続方法」は、より大きな発電電力を得ることの出来る複数個の熱電素子の接続方法が時間軸に沿って記載されている。 FIG. 4 is a graph showing time-temperature (upper part) and time-generated power characteristics (lower part) of the fixing roller of the fixing device 44 and the scanner 20 when the image forming apparatus performs the operation of copy job → scanner job. is there. In addition, the “connection method with a large amount of power generation” described between the upper and lower graphs describes a connection method of a plurality of thermoelectric elements capable of obtaining larger generated power along the time axis.

表１は、図４中に記載されている[１]、[２]、[３]時点の瞬時発電電力を、複数個の熱電素子５３，５４が直列、並列接続ごとにそれぞれ示している。 Table 1 shows the instantaneous generated power at the time [1], [2], and [3] shown in FIG. 4 for each of a plurality of thermoelectric elements 53 and 54 connected in series and in parallel, respectively.

ジョブ開始から[２]のタイミングで並列接続時と直列接続時の発電量が等しくなり、[２]以降、直列接続がより大きな発電量であることを示している。以下、[１]〜[３]それぞれの時点において、熱電素子５３，５４の出力を直列、並列接続した場合に得られる電力について詳述する。 At the timing [2] from the start of the job, the power generation amount at the time of parallel connection and that at the time of series connection are equal. Hereinafter, the electric power obtained when the outputs of the thermoelectric elements 53 and 54 are connected in series and in parallel at each time point [1] to [3] will be described in detail.

図５−１は、図４中[１]の瞬間の、定着装置４４の定着ローラに接する熱電素子Aとスキャナ２０に接する熱電素子Bが直列接続されている場合の、各素子の電流-電圧特性(上部)と、電流-電力特性(下部)を示している。また、図５−２は、並列接続されている場合の接続の図５−１と同じ特性を示している。なお、ここでは熱電素子５３，５４について熱電素子A、Ｂと記述している。 5A shows the current-voltage of each element when the thermoelectric element A in contact with the fixing roller of the fixing device 44 and the thermoelectric element B in contact with the scanner 20 are connected in series at the instant [1] in FIG. Characteristics (upper part) and current-power characteristics (lower part) are shown. Further, FIG. 5-2 shows the same characteristics as FIG. 5-1 of the connection when connected in parallel. Here, the thermoelectric elements 53 and 54 are described as thermoelectric elements A and B.

なお、直列接続時は各熱電素子の電流が、並列接続時は各素子の電圧が等しくなるため、図５−１は横軸に電流を、図５−２は横軸に電圧を載せているだけであり、各素子の特性は、図５−１と図５−２とで同じである。 Since the current of each thermoelectric element is equal when connected in series, and the voltage of each element is equal when connected in parallel, FIG. 5-1 shows the current on the horizontal axis and FIG. 5-2 shows the voltage on the horizontal axis. However, the characteristics of each element are the same in FIGS. 5-1 and 5-2.

充電制御により、複数の発電素子から得られる発電量が最大になっていると考えると、直列接続では各素子の電流が、並列接続では各素子の電圧が等しくなる。このため、図５−１、図５−２それぞれ下図の（Ａ＋Ｂ）の線で示す最大値が、各接続で得られる最大電力となる。 Assuming that the amount of power generated from a plurality of power generation elements is maximized by charge control, the current of each element is equal in series connection, and the voltage of each element is equal in parallel connection. Therefore, the maximum value indicated by the line (A + B) in each of FIGS. 5A and 5B is the maximum power obtained in each connection.

各接続での最大電力を比較すると、
直列接続：０．４４Ｗ
並列接続：０．４８Ｗ
となり、並列接続の方が得られる電力が大きいことがわかる。 When comparing the maximum power in each connection,
Series connection: 0.44W
Parallel connection: 0.48W
Thus, it can be seen that the power obtained by the parallel connection is larger.

図６−１は、図４中[２]の瞬間の、定着装置４４の定着ローラに接する熱電素子Aとスキャナ２０に接する熱電素子Bが直列接続されている場合の、各素子の電流-電圧特性(上)部と、電流-電力特性(下部)を示している。また、図６−２は、並列接続されている場合の接続の図６−１と同じ特性を示している。 FIG. 6A shows the current-voltage of each element when the thermoelectric element A in contact with the fixing roller of the fixing device 44 and the thermoelectric element B in contact with the scanner 20 are connected in series at the instant [2] in FIG. A characteristic (upper) part and a current-power characteristic (lower part) are shown. FIG. 6B shows the same characteristics as those in FIG. 6A when the connections are made in parallel.

直列接続時は各素子の電流が、並列接続時は各素子の電圧が等しくなるため、図６−１は横軸に電流を、図６−２は横軸に電圧を載せているだけであり、各素子の特性は、図６−１と図６−２とで同じである。 The current of each element is equal when connected in series, and the voltage of each element is equal when connected in parallel. Therefore, Fig. 6-1 shows the current on the horizontal axis and Fig. 6-2 only shows the voltage on the horizontal axis. The characteristics of each element are the same in FIGS. 6-1 and 6-2.

充電制御により、複数の発電素子から得られる発電量が最大になっていると考えると、直列接続では各素子の電流が、並列接続では各素子の電圧が等しくなる。このため、図６−１、図６−２それぞれ下図の（Ａ＋Ｂ）の線で示す最大値が、各接続で得られる最大電力となる。 Assuming that the amount of power generated from a plurality of power generation elements is maximized by charge control, the current of each element is equal in series connection, and the voltage of each element is equal in parallel connection. For this reason, the maximum value shown by the line (A + B) in each of FIGS. 6A and 6B is the maximum power obtained in each connection.

各接続での最大電力を比較すると、
直列接続：０．１５W
並列接続：０．１５W
となり、直列接続と並列接続とで、得られる電力が等しいことがわかる。 When comparing the maximum power in each connection,
Series connection: 0.15W
Parallel connection: 0.15W
Thus, it can be seen that the obtained power is equal between the series connection and the parallel connection.

図７−１は、図４中[３]の瞬間の、定着装置４４の定着ローラに接する熱電素子Aとスキャナ２０に接する熱電素子Bが直列接続されている場合の、各熱電素子の電流-電圧特性(上部)と、電流-電力特性(下部)を示している。また、図７−２は、並列接続されている場合の接続の図７−１と同じ特性を示している。 FIG. 7A shows the current of each thermoelectric element when the thermoelectric element A in contact with the fixing roller of the fixing device 44 and the thermoelectric element B in contact with the scanner 20 are connected in series at the moment [3] in FIG. Voltage characteristics (upper part) and current-power characteristics (lower part) are shown. FIG. 7-2 shows the same characteristics as FIG. 7-1 of the connection when connected in parallel.

直列接続時は各熱電素子の電流が、並列接続時は各熱電素子の電圧が等しくなるため、図７−１は横軸に電流を、図７−２は横軸に電圧を載せているだけであり、各熱電素子の特性は、図７−１と図７−２とで同じである。 When connected in series, the current of each thermoelectric element is equal, and when connected in parallel, the voltage of each thermoelectric element is equal. Therefore, Fig. 7-1 shows the current on the horizontal axis and Fig. 7-2 shows the voltage on the horizontal axis. The characteristics of each thermoelectric element are the same in FIGS. 7-1 and 7-2.

充電制御により、複数の熱電素子から得られる発電量が最大になっていると考えると、直列接続では各熱電素子の電流が、並列接続では各素子の電圧が等しくなる。このため、図７−１、図７−２それぞれ下図の（Ａ＋Ｂ）の線で示す最大値が、各熱電接続で得られる最大電力となる。 Assuming that the amount of power generated from a plurality of thermoelectric elements is maximized by charge control, the current of each thermoelectric element is equal in series connection, and the voltage of each element is equal in parallel connection. Therefore, the maximum value indicated by the line (A + B) in each of FIGS. 7-1 and 7-2 is the maximum power obtained by each thermoelectric connection.

各接続での最大電力を比較すると、
直列接続：０．３０W
並列接続：０．２８W
となり、直列接続の方が得られる電力が大きいことがわかる。 When comparing the maximum power in each connection,
Series connection: 0.30W
Parallel connection: 0.28W
Thus, it can be seen that the power obtained by the series connection is larger.

図８は、記憶部１０３に記憶される情報の詳細例を示す図表である。なお、図８では、定着装置４４−熱電素子５３部分の温度センサ５５の温度値を（定着装置−熱電素子）温度、スキャナ２０−熱電素子５４部分の温度センサ５６の温度値を（スキャナ−熱電素子）温度と表記している。また、これら２つの温度について以下、支障のない限り、単に熱電素子５３，５４の各温度と記述する。 FIG. 8 is a chart showing a detailed example of information stored in the storage unit 103. In FIG. 8, the temperature value of the temperature sensor 55 in the fixing device 44 -thermoelectric element 53 portion is the (fixing device-thermoelectric element) temperature, and the temperature value of the temperature sensor 56 in the scanner 20 -thermoelectric element 54 portion is (scanner-thermoelectricity). Element) Temperature. Hereinafter, these two temperatures are simply referred to as the temperatures of the thermoelectric elements 53 and 54 unless there is a problem.

図８に示すように、記憶部１０３の中には、熱電素子５３，５４の各温度を組み合わせた場合に、熱電素子５３，５４の接続方法をどのように設定するかが記憶されている。制御部１００は、熱電素子５３，５４の各温度を取得し、上図の記憶部１０３のデータ（直列接続（テーブル値１）、並列接続（テーブル値０））と比較することで、直列接続、並列接続のどちらかを決定する。 As shown in FIG. 8, the storage unit 103 stores how to set the connection method of the thermoelectric elements 53 and 54 when the temperatures of the thermoelectric elements 53 and 54 are combined. The control unit 100 acquires each temperature of the thermoelectric elements 53 and 54, and compares it with the data (series connection (table value 1), parallel connection (table value 0)) of the storage unit 103 in the above figure, thereby connecting in series. Determine which of the parallel connection.

図９は、蓄電開始から、熱電素子５３，５４の接続の切り替え動作を示すフローチャートである。本動作は制御部１００によって実行される。蓄電開始後、まず、熱電素子５３，５４の温度を検知する（ステップＳ１）。次に取得した熱電素子５３，５４の温度と、記憶部１０３のテーブルから、熱電素子５３，５４の接続状態を決定する(ステップＳ２)。記憶部１０３のテーブル値の読み値＝１であるか否かを判断する（ステップＳ３）。ここで読み値＝１である場合、ＳＷ５７〜５９の接続を直列となるように切り替える（ステップＳ４）。一方、ステップＳ３において読み値＝１ではない、すなわち読み値＝０である場合、ＳＷ５７〜５９の接続を並列となるように切り替える（ステップＳ５）。このように記憶部１０３のテーブル値に応じて、熱電素子５３，５４の接続を直列または並列に切り替え、以後ステップＳ１〜Ｓ５を繰り返し実行する。 FIG. 9 is a flowchart showing a connection switching operation of the thermoelectric elements 53 and 54 from the start of power storage. This operation is executed by the control unit 100. After the start of power storage, first, the temperature of the thermoelectric elements 53 and 54 is detected (step S1). Next, the connection state of the thermoelectric elements 53 and 54 is determined from the acquired temperatures of the thermoelectric elements 53 and 54 and the table in the storage unit 103 (step S2). It is determined whether or not the reading value of the table value in the storage unit 103 is 1 (step S3). Here, when the reading value = 1, the connections of the SWs 57 to 59 are switched so as to be in series (step S4). On the other hand, if the reading value is not 1 in step S3, that is, if the reading value = 0, the connections of the SWs 57 to 59 are switched so as to be parallel (step S5). In this way, the connection of the thermoelectric elements 53 and 54 is switched in series or in parallel according to the table value in the storage unit 103, and thereafter, Steps S1 to S5 are repeatedly executed.

図１０は、熱電素子に用いられる材料のＺＴ特性を示すグラフである。なお、本図は、埼玉大学大学院理工学研究科「熱電変換の紹介とその応用について」（http://www.ccr.gunma-u.ac.jp/4u/Events/2012/Documents/NewTechnologyNo16/NewTechnologyNo16_D04.pdf）より出典したものである。 FIG. 10 is a graph showing the ZT characteristics of materials used for thermoelectric elements. This figure is the “Introduction of thermoelectric conversion and its application” at the Graduate School of Science and Engineering, Saitama University (http://www.ccr.gunma-u.ac.jp/4u/Events/2012/Documents/NewTechnologyNo16/ New Technology No16_D04.pdf).

ＺＴ(無次元性能指数)は、以下の式で定義される。
ＺＴ＝Ｓ²σ／κ
ただし、Ｓ：ゼーベック係数
σ：電気伝導率
κ：熱伝導率 ZT (Dimensionless figure of merit) is defined by the following equation.
ZT = S ² σ / κ
Where S: Seebeck coefficient
σ: Electrical conductivity
κ: Thermal conductivity

図１０に示すように、熱電素子は使用される温度帯に応じた適切な材料を選定する必要があり、材料により熱電素子の電流-電圧特性も異なる。 As shown in FIG. 10, it is necessary to select an appropriate material for the thermoelectric element according to the temperature zone to be used, and the current-voltage characteristics of the thermoelectric element differ depending on the material.

図１１は、熱電素子の電圧-電流特性を示すグラフである。図１１において、Ｔは熱電素子の温度（ただし、Ｔａ＜Ｔｂ＜Ｔｃ）、黒丸：各温度での最適動作点を示している。図示するように、熱電素子は、電流が増加(減少)すると、電圧が減少(増加)するという特性を持っている。また、熱電素子は、温度によって最適動作電圧点が異なり、発電量が変化するため、発電量を最大とするためには最適動作電圧点で動作させる必要がある。 FIG. 11 is a graph showing voltage-current characteristics of the thermoelectric element. In FIG. 11, T represents the temperature of the thermoelectric element (where Ta <Tb <Tc), black circle: the optimum operating point at each temperature. As shown in the figure, the thermoelectric element has a characteristic that the voltage decreases (increases) when the current increases (decreases). Further, since the optimum operating voltage point varies depending on the temperature and the power generation amount changes, the thermoelectric element needs to be operated at the optimum operating voltage point in order to maximize the power generation amount.

図１２では、ＭＰＰＴ（Maximum Power Point Tracking（最大電力点追従））の動作を示すブロック図である。図１１に示した特性を見てもわかるように、熱電素子は「出力電流を大きくすると電圧が下がり、小さくすると電圧が大きくなる」という特徴がある。ここで、ＤＤＣ（電圧コンバータ）の出力電圧を意図的に大きくすると、蓄電池との電圧差が大きくなることから、蓄電池への充電電流が増加する。それによりＤＤＣへの入力電流(熱電素子から取り出す電流)も増加するため、熱電素子の特性から、熱電素子の電圧が下がる。また、この逆も成り立つ。ＤＤＣの出力電圧は、制御基板からＤＤＣに入力されるＰＷＭ信号のＤｕｔｙによって制御することが可能なため、熱電素子から取り出せる電力を制御し、最適動作させることができる。 FIG. 12 is a block diagram showing the operation of MPPT (Maximum Power Point Tracking). As can be seen from the characteristics shown in FIG. 11, the thermoelectric element has the characteristic that “the voltage decreases when the output current is increased, and the voltage increases when the output current is decreased”. Here, if the output voltage of the DDC (voltage converter) is intentionally increased, the voltage difference from the storage battery increases, and thus the charging current to the storage battery increases. As a result, the input current to the DDC (current extracted from the thermoelectric element) also increases, and the voltage of the thermoelectric element decreases due to the characteristics of the thermoelectric element. The reverse is also true. Since the output voltage of the DDC can be controlled by the duty of the PWM signal input from the control board to the DDC, the electric power that can be extracted from the thermoelectric element can be controlled for optimal operation.

図１３は、熱電素子から最大電力を取り出すための手段の一つで、逐一比較(山登り法)を示すグラフである。図１３に示す方法は、固定周期で熱電素子の電圧、電流を測定して電力を算出し、次周期の電力算出結果と比較して制御を行う方法である。まず、図中ａの場合、熱電素子の出力電圧を増加させるため、ＤＤＣの出力電圧(Ｖｃとする)をΔＶｃだけ減少させる。次に再度電力を算出し、一周期前と比較して、電力が増加(減少)していた場合にはΔＶｃの極性を変更しない(する)。これを繰り返すことで、最大電力出力を得ることができる。図中では、ｄ⇒ｅにかけて電力が減少しているため、ΔＶｃの極性を反転することで、ｆ点に移動している。 FIG. 13 is a graph showing one-by-one comparison (hill-climbing method) as one of means for extracting the maximum power from the thermoelectric element. The method shown in FIG. 13 is a method in which power is calculated by measuring the voltage and current of a thermoelectric element at a fixed period, and control is performed by comparing with the power calculation result of the next period. First, in the case of a in the figure, in order to increase the output voltage of the thermoelectric element, the output voltage (referred to as Vc) of the DDC is decreased by ΔVc. Next, the power is calculated again, and the polarity of ΔVc is not changed if the power has increased (decreased) compared to the previous cycle. By repeating this, the maximum power output can be obtained. In the figure, since the power decreases from d to e, the polarity is shifted to point f by inverting the polarity of ΔVc.

図１４は、図１のデジタル複合機の電源系の構成例（２）を示すブロック図である。図１のデジタル複合機の電源系のブロック図の中で、充電器６０をＭＰＰＴ制御されたＤＤＣ７０としたブロック図である。したがって、図３と同一機能については同じ符号を付し、ここでの説明は省略する。図１４において、制御部１００はＭＰＰＴ制御により、熱電素子５３，５４からの出力電力が最大となるように、ＤＤＣ７０の出力電圧をＰＷＭ信号により制御する。 FIG. 14 is a block diagram showing a configuration example (2) of the power supply system of the digital multi-function peripheral shown in FIG. 2 is a block diagram in which a charger 60 is a DDC 70 under MPPT control in the block diagram of the power supply system of the digital multifunction peripheral of FIG. Therefore, the same functions as those in FIG. 3 are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted here. In FIG. 14, the control unit 100 controls the output voltage of the DDC 70 by the PWM signal so that the output power from the thermoelectric elements 53 and 54 becomes the maximum by MPPT control.

図１５は、図１４のＭＰＰＴによる充電制御例を示すフローチャートである。本動作は制御部１００により実行される。図において、まず、ＭＰＰＴ制御するＤＤＣ７０の出力信号の変化量ΔV、及びＰＷＭ信号Ｄｕｔｙの初期値を設定する（ステップＳ１１）。次にＰＷＭ信号を出力する（ステップＳ１２）。次に熱電素子５３，５４の出力電力を検知し（ステップＳ１３）、検知した電力と１周期前に検知した電力との大小を比較する（ステップＳ１４）。ＰＷＭは、Pulse Width Modulationの略称であり、パルス幅変調を意味する。 FIG. 15 is a flowchart showing an example of charge control by the MPPT of FIG. This operation is executed by the control unit 100. In the figure, first, the change amount ΔV of the output signal of the DDC 70 that performs MPPT control and the initial value of the PWM signal Duty are set (step S11). Next, a PWM signal is output (step S12). Next, the output power of the thermoelectric elements 53 and 54 is detected (step S13), and the detected power is compared with the power detected one cycle before (step S14). PWM is an abbreviation for Pulse Width Modulation and means pulse width modulation.

ステップＳ１４において検知時の電力≧１周期前の電力だった場合、電力が増加している。このため、ΔＶの極性変化をせず（ステップＳ１５）、ＤＤＣ７０の出力電圧がΔＶ増加するようにＰＷＭ信号のＤｕｔｙを決定し（ステップＳ１７）、ＰＷＭ信号を出力する（ステップＳ１８）。 In step S14, when the power at the time of detection is equal to or higher than the power before one cycle, the power is increased. Therefore, the polarity of ΔV is not changed (step S15), the duty of the PWM signal is determined so that the output voltage of the DDC 70 increases by ΔV (step S17), and the PWM signal is output (step S18).

ステップＳ１４において検知時の電力≦１周期前の電力だった場合、電力が減少している。このため、ΔＶの極性を変化し（ステップＳ１６）、ＤＤＣ７０の出力電圧がΔＶ減少するようにＰＷＭ信号のＤｕｔｙを決定し（ステップＳ１７）、ＰＷＭ信号を出力する（ステップＳ１８）。以後、ステップＳ１３〜Ｓ１８を繰り返し実行する。 In step S14, if the power at the time of detection ≦ the power before one cycle, the power is decreasing. Therefore, the polarity of ΔV is changed (step S16), the duty of the PWM signal is determined so that the output voltage of the DDC 70 decreases by ΔV (step S17), and the PWM signal is output (step S18). Thereafter, steps S13 to S18 are repeatedly executed.

図１６は、図１のデジタル複合機の電源系の構成例（３）を示すブロック図である。図１６は、図１のデジタル複合機の電源系のブロック図の中で、記憶部１０３にＰＷＭ信号のＤｕｔｙテーブルも記憶させたブロック図である。したがって、図３と同一機能については同じ符号を付し、ここでの説明は省略する。 FIG. 16 is a block diagram showing a configuration example (3) of the power supply system of the digital multi-function peripheral shown in FIG. FIG. 16 is a block diagram in which the duty table of the PWM signal is also stored in the storage unit 103 in the block diagram of the power supply system of the digital multifunction peripheral of FIG. Therefore, the same functions as those in FIG. 3 are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted here.

図１６では、図１１の熱電素子の電流-電圧特性から、温度に応じて最適動作点が想定できるため、制御部１００からＤＤＣ７０に入力されるＰＷＭ信号のＤｕｔｙが、熱電素子５３，５４の温度に応じて記憶されている。 In FIG. 16, since the optimal operating point can be assumed according to the temperature from the current-voltage characteristics of the thermoelectric element of FIG. 11, the duty of the PWM signal input from the control unit 100 to the DDC 70 is the temperature of the thermoelectric elements 53 and 54. Is stored according to

図１７は、図１６中の各熱電素子５３，５４の温度によりＰＷＭ信号のＤｕｔｙを決定する場合の記憶部１０３の詳細を示す図表である。記憶部１０３の中には、各熱電素子５３，５４の温度を組み合わせに応じたＰＷＭ信号のＤｕｔｙが記憶されている。このため、各熱電素子５３，５４の温度を取得し、上図の記憶部１０３のデータと比較することで、ＰＷＭ信号のＤｕｔｙを決定し、各熱電素子５３，５４から得られる発電量を常時最大とすることができる。 FIG. 17 is a chart showing details of the storage unit 103 when determining the duty of the PWM signal based on the temperatures of the thermoelectric elements 53 and 54 in FIG. The storage unit 103 stores the duty of the PWM signal corresponding to the combination of the temperatures of the thermoelectric elements 53 and 54. For this reason, the temperature of each thermoelectric element 53, 54 is acquired and compared with the data in the storage unit 103 in the above figure, the duty of the PWM signal is determined, and the amount of power generated from each thermoelectric element 53, 54 is always determined. Can be maximum.

図１８は、図１６と図１７の記憶部１０３でＭＰＰＴ制御されたＤＤＣ７０のＰＷＭ信号Ｄｕｔｙを決定する動作を示すフローチャートである。本動作は、制御部１００により実行される。充電制御が開始された後、まず、熱電素子５３，５４の温度を検知し（ステップＳ２１）、検知した温度と記憶部１０３のテーブルを参照し（ステップＳ２２）、ＤＤＣ７０に入力するＰＷＭ信号のＤｕｔｙを決定する（ステップＳ２３）。その後、ＰＷＭ信号を出力する（ステップＳ２４）。以後、ステップＳ２１〜Ｓ２４を繰り返し実行する。 FIG. 18 is a flowchart showing an operation for determining the PWM signal Duty of the DDC 70 subjected to MPPT control in the storage unit 103 of FIGS. This operation is executed by the control unit 100. After the charging control is started, first, the temperature of the thermoelectric elements 53 and 54 is detected (step S21), the detected temperature and the table of the storage unit 103 are referred to (step S22), and the duty of the PWM signal input to the DDC 70 Is determined (step S23). Thereafter, a PWM signal is output (step S24). Thereafter, steps S21 to S24 are repeatedly executed.

図１９は、熱電素子モジュールの温度を１００℃〜８００℃まで変化させ、変化サイクルを一定試行回数取得した後の熱電素子の抵抗値の上昇率を示すグラフである。なお、本図は、「酸化物熱電変換モジュールの高出力化と耐久性評価」著：中村倫之岡田彩起子箕輪昌啓（http://www.swcc.co.jp/company/development/pdf/review59/A2_59.pdf）より出典したものである。図１９の特性からわかるように、熱電素子は温度変化をエネルギーに変化するため、温度変化により疲労し、特性が変化する。 FIG. 19 is a graph showing the rate of increase in the resistance value of the thermoelectric element after the temperature of the thermoelectric element module is changed from 100 ° C. to 800 ° C. and the change cycle is acquired a certain number of trials. This figure is “High output and durability evaluation of oxide thermoelectric conversion module” by Tomoyuki Nakamura, Ayako Okada, Masahiro Minowa (http://www.swcc.co.jp/company/development/pdf/ review59 / A2_59.pdf) As can be seen from the characteristics in FIG. 19, since the thermoelectric element changes from a temperature change to energy, the thermoelectric element fatigues due to the temperature change, and the characteristics change.

図２０は、図１９に示される熱電素子モジュールの劣化を考慮し、熱電素子５３，５４の使用時間に応じて記憶部１０３のテーブルを変更する例を示すフローチャートである。本動作は前述した図９において蓄電が開始された直後に行う。本動作は制御部１００により実行される。蓄電が開始された後、まず、熱電素子の使用時間の検知を開始する（ステップＳ３１）。続いて、その後、使用時間が予め定めた一定時間を超えたか否かを判断する（ステップＳ３２）。ステップＳ３２において一定時間を超えた場合、記憶部１０３の参照テーブルを変更し、補正する（ステップＳ３３）。続いて、再度、熱電素子５３，５４の使用時間検知を行い（ステップＳ３４）、使用時間が予め定めた一定時間を超えたか否かを判断する（ステップＳ３５）。ステップＳ３５において一定時間を超えた場合、再度、記憶部１０３の参照テーブルを変更し、補正する（ステップＳ３６）。 FIG. 20 is a flowchart illustrating an example in which the table of the storage unit 103 is changed according to the usage time of the thermoelectric elements 53 and 54 in consideration of deterioration of the thermoelectric element module shown in FIG. This operation is performed immediately after the start of power storage in FIG. This operation is executed by the control unit 100. After power storage is started, first, detection of the usage time of the thermoelectric element is started (step S31). Subsequently, it is then determined whether or not the usage time has exceeded a predetermined time (step S32). When the predetermined time is exceeded in step S32, the reference table of the storage unit 103 is changed and corrected (step S33). Subsequently, the usage time of the thermoelectric elements 53 and 54 is detected again (step S34), and it is determined whether or not the usage time has exceeded a predetermined time (step S35). When the predetermined time is exceeded in step S35, the reference table of the storage unit 103 is changed again and corrected (step S36).

このように一定時間が経過した後に再度、記憶部１０３の参照テーブルを更新することで、熱電素子５３，５４の劣化により、特性が変化した場合でも最大の電力を得ることができる。 In this way, by updating the reference table of the storage unit 103 again after a certain time has elapsed, the maximum power can be obtained even when the characteristics change due to deterioration of the thermoelectric elements 53 and 54.

したがって、上述した実施の形態によれば、複数個の熱電素子を用いた発電装置において、各熱電素子５３，５４の発電特性から直列、並列接続それぞれの発電量を算出し、発電量の大きい接続に切り替えることで創電効率を向上することができる。これにより、創電効率を高めることができる。 Therefore, according to the embodiment described above, in the power generation apparatus using a plurality of thermoelectric elements, the power generation amount of each of the series and parallel connections is calculated from the power generation characteristics of the thermoelectric elements 53 and 54, and the connection with a large power generation amount is performed. By switching to, power generation efficiency can be improved. Thereby, power generation efficiency can be improved.

ところで、本実施の形態で実行されるプログラムは、ＲＯＭ１０１に予め組み込まれて提供するものとしているが、これに限定されるものではない。本実施の形態で実行されるプログラムを、コンピュータで読み取り可能な記録媒体に記録してコンピュータプログラムプロダクトとして提供してもよい。たとえば、インストール可能な形式または実行可能な形式のファイルでＣＤ−ＲＯＭ、フレキシブルディスク（ＦＤ）、ＣＤ−Ｒ、ＤＶＤ（ＤｉｇｉｔａｌＶｅｒｓａｔｉｌｅＤｉｓｃ）等のコンピュータで読み取り可能な記録媒体に記録して提供してもよい。 By the way, the program executed in the present embodiment is provided by being incorporated in the ROM 101 in advance, but is not limited to this. The program executed in this embodiment may be recorded on a computer-readable recording medium and provided as a computer program product. For example, an installable or executable file is recorded on a computer-readable recording medium such as a CD-ROM, a flexible disk (FD), a CD-R, a DVD (Digital Versatile Disc), and provided. Also good.

また、本実施の形態で実行されるプログラムを、インターネット等のネットワークに接続されたコンピュータ上に格納し、ネットワーク経由でダウンロードさせることにより提供するように構成してもよい。また、本実施の形態で実行されるプログラムをインターネット等のネットワーク経由で提供または配布するように構成してもよい。 Further, the program executed in the present embodiment may be provided by being stored on a computer connected to a network such as the Internet and downloaded via the network. In addition, the program executed in the present embodiment may be configured to be provided or distributed via a network such as the Internet.

本実施の形態で実行されるＲＯＭ１０１のプログラムは、上述した制御部１００の機能を含むモジュール構成となっている。実際のハードウェアとしては制御部（ＣＰＵ）１００（プロセッサ）が上記記録媒体からプログラムを読み出して実行することにより上記各部がＲＡＭ１０２等の主記憶装置上にロードされる。そして、上記プログラムが主記憶装置上に生成されるようになっている。 The program of the ROM 101 executed in the present embodiment has a module configuration including the function of the control unit 100 described above. As actual hardware, a control unit (CPU) 100 (processor) reads a program from the recording medium and executes the program, so that the respective units are loaded onto a main storage device such as the RAM 102. The program is generated on the main storage device.

以上、本発明者によってなされた発明を好適な実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は上記実施の形態で説明したものに限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。 As mentioned above, the invention made by the present inventor has been specifically described based on the preferred embodiments. However, the present invention is not limited to those described in the above embodiments, and the scope of the invention is not deviated. It goes without saying that various changes can be made.

２０スキャナ
４４定着装置
５１，５２，５５，５６温度センサ
５３，５４熱電素子
５７，５８，５９ＳＷ
６０充電器
６１蓄電池
７０ＤＤＣ
１００制御部
１０１ＲＯＭ
１０２ＲＡＭ
１０３記憶部
１０５ａ，ｂ発熱部
１０６ａ，ｂ温度センサ
１０７ａ，ｂ熱電変換部
１０８ａ，ｂ温度センサ
１０９切替部 20 Scanner 44 Fixing device 51, 52, 55, 56 Temperature sensor 53, 54 Thermoelectric element 57, 58, 59 SW
60 charger 61 storage battery 70 DDC
100 Control unit 101 ROM
102 RAM
103 storage unit 105a, b heating unit 106a, b temperature sensor 107a, b thermoelectric conversion unit 108a, b temperature sensor 109 switching unit

特開２００１−２１８３６５号公報JP 2001-218365 A

Claims

複数の発熱部で発生する熱をそれぞれ電力に変換する複数の熱電変換部と、
前記複数の熱電変換部の出力の接続を直列または並列に切り替える切替部と、
前記複数の熱電変換部の温度に基づいて前記切替部の切り替えを制御する制御部と、
を備えることを特徴とする発電装置。 A plurality of thermoelectric conversion units that convert heat generated in the plurality of heat generating units into electric power, and
A switching unit that switches the connection of outputs of the plurality of thermoelectric conversion units in series or in parallel;
A control unit that controls switching of the switching unit based on temperatures of the plurality of thermoelectric conversion units;
A power generation device comprising:

前記複数の熱電変換部の温度に基づいた前記切替部の設定情報が記憶されている記憶部を備え、
前記制御部は、
前記複数の熱電変換部と前記記憶部に記憶されている設定情報に基づいて、前記切替部の切り替えを制御することを特徴とする請求項１に記載の発電装置。 A storage unit storing setting information of the switching unit based on the temperatures of the plurality of thermoelectric conversion units;
The controller is
The power generator according to claim 1, wherein switching of the switching unit is controlled based on setting information stored in the plurality of thermoelectric conversion units and the storage unit.

前記複数の熱電変換部の温度を検出する複数の温度検出部と、
前記複数の熱電変換部の温度に基づいた前記切替部の設定情報が記憶されている記憶部と、
を備え、
前記制御部は、
前記複数の温度検出部が検出した温度と前記記憶部に記憶されている設定情報に基づいて、前記切替部の切り替えを制御することを特徴とする請求項１に記載の発電装置。 A plurality of temperature detection units for detecting temperatures of the plurality of thermoelectric conversion units;
A storage unit storing setting information of the switching unit based on the temperatures of the plurality of thermoelectric conversion units;
With
The controller is
The power generation device according to claim 1, wherein switching of the switching unit is controlled based on temperatures detected by the plurality of temperature detection units and setting information stored in the storage unit.

前記制御部は、入力されたジョブに基づいて、ジョブ実行時の温度変化を予測し、予測した温度と前記記憶部に記憶された設定情報とに基づいて、前記切替部の切り替えを制御することを特徴とする請求項２に記載の発電装置。 The control unit predicts a temperature change at the time of job execution based on the input job, and controls switching of the switching unit based on the predicted temperature and setting information stored in the storage unit. The power generation device according to claim 2.

前記制御部は、ジョブ実行時の温度変化を、周囲の環境温度も考慮して予測し、予測した温度と前記記憶部に記憶されている設定情報とに基づいて、前記切替部の切り替えを制御することを特徴とする請求項４に記載の発電装置。 The control unit predicts a temperature change at the time of job execution in consideration of an ambient environmental temperature, and controls switching of the switching unit based on the predicted temperature and setting information stored in the storage unit. The power generation device according to claim 4, wherein:

前記制御部は、実行対象のジョブの実行時の温度変化を、前回実施されたジョブからの経過時間も考慮して予測し、予測した温度と前記記憶部に記憶されている設定情報とに基づいて、前記切替部の切り替えを制御することを特徴とする請求項４に記載の発電装置。 The control unit predicts a temperature change at the time of execution of a job to be executed in consideration of an elapsed time from a previously executed job, and is based on the predicted temperature and setting information stored in the storage unit. The power generator according to claim 4, wherein switching of the switching unit is controlled.

前記制御部は、前記熱電変換部の温度に加えて前記熱電変換部の劣化による発電特性の変化に基づいて、発電量が最大となるように前記切替部の切り替えを制御することを特徴とする請求項１に記載の発電装置。 The control unit controls switching of the switching unit based on a change in power generation characteristics due to deterioration of the thermoelectric conversion unit in addition to the temperature of the thermoelectric conversion unit so that the amount of power generation is maximized. The power generation device according to claim 1.

前記複数の熱電変換部の温度と前記熱電変換部の劣化による発電特性の変化に基づいた前記切替部の設定情報を予め記憶する記憶部をさらに備え、
前記制御部は、前記記憶部に記憶されている設定情報に基づいて、発電量が最大となるように前記切替部の切り替えを制御することを特徴とする請求項１に記載の発電装置。 A storage unit that preliminarily stores setting information of the switching unit based on a change in power generation characteristics due to temperature of the plurality of thermoelectric conversion units and deterioration of the thermoelectric conversion unit;
The power generation apparatus according to claim 1, wherein the control unit controls switching of the switching unit based on setting information stored in the storage unit so as to maximize a power generation amount.

前記制御部は、前記熱電変換部で発電した電力をＭＰＰＴ制御により充電制御することを特徴とする請求項１に記載の発電装置。 The power generation apparatus according to claim 1, wherein the control unit performs charge control on power generated by the thermoelectric conversion unit by MPPT control.

前記制御部は、前記熱電変換部で発電した電力を前記熱電変換部の温度に応じて充電制御することを特徴とする請求項１に記載の発電装置。 The power generation apparatus according to claim 1, wherein the control unit controls charging of the electric power generated by the thermoelectric conversion unit according to a temperature of the thermoelectric conversion unit.

複数の発熱部で発生する熱をそれぞれ電力に変換する複数の熱電変換部と、
前記複数の熱電変換部の出力の接続を直列または並列に切り替える切替部と、
前記複数の熱電変換部の温度に基づいて前記切替部の切り替えを制御する制御部と、
を備えることを特徴とする画像形成装置。 A plurality of thermoelectric conversion units that convert heat generated in the plurality of heat generating units into electric power, and
A switching unit that switches the connection of outputs of the plurality of thermoelectric conversion units in series or in parallel;
A control unit that controls switching of the switching unit based on temperatures of the plurality of thermoelectric conversion units;
An image forming apparatus comprising:

複数の発熱部で発生する熱をそれぞれ電力に変換する複数の熱電変換部と、
前記複数の熱電変換部の出力の接続を直列または並列に切り替える切替部と、
を備える発電装置の発電方法であって、
前記複数の熱電変換部の温度に基づいて前記切替部の切り替えを制御する制御工程を含むことを特徴とする発電方法。 A plurality of thermoelectric conversion units that convert heat generated in the plurality of heat generating units into electric power, and
A switching unit that switches the connection of outputs of the plurality of thermoelectric conversion units in series or in parallel;
A power generation method for a power generation device comprising:
A power generation method comprising a control step of controlling switching of the switching unit based on temperatures of the plurality of thermoelectric conversion units.

複数の発熱部で発生する熱をそれぞれ電力に変換する複数の熱電変換部と、
前記複数の熱電変換部の出力の接続を直列または並列に切り替える切替部と、
を備えるコンピュータに、
前記複数の熱電変換部の温度に基づいて前記切替部の切り替えを制御する制御ステップを実行させるためのプログラム。 A plurality of thermoelectric conversion units that convert heat generated in the plurality of heat generating units into electric power, and
A switching unit that switches the connection of outputs of the plurality of thermoelectric conversion units in series or in parallel;
On a computer with
A program for executing a control step of controlling switching of the switching unit based on temperatures of the plurality of thermoelectric conversion units.