CN101741934A - 便携式设备 - Google Patents

Abstract

一种便携式设备包括：盒子，配置便携式设备的机体；以及燃料电池系统，包含在盒子中，并且具有在盒子的表面中形成的进气口；并且还具有太阳能电池，放置在盒子的表面上提供进气口的部分上。太阳能电池具有相应于进气口的孔。

Description

便携式设备

技术领域

本发明涉及便携式设备，优选地应用于例如移动电话设备，特别是涉及提供有作为电力供应的燃料电池(fuel cell)系统的便携式设备。

背景技术

近年来，提出了在诸如移动电话设备之类的便携式设备中将燃料电池系统用作电功率供应，并且已经研发了这种类型的燃料电池。在移动电话设备中，因为增加了诸如电视广播观看功能和音频回放功能之类的功能，所以在设备中使用的电功率量可能增大，导致对于安装(mounting)燃料电池系统以延长电源持续期的研究。

燃料电池系统通过燃料与空气中氧气的反应来生成电功率，这两者都馈送到燃料电池。取决于在将燃料馈送到燃料电池的过程中的不同，将燃料电池分为被动类型或主动类型。

被动燃料电池系统具有简单的配置和在功率生成效率方面的高效率，因为通过利用浓度梯度、扩散和毛细传输(capillary transport)来静态地馈送燃料和空气，而无需用于运输燃料和空气的功率，导致低成本。然而，被动燃料电池系统具有如下缺点：生成的电功率和输出密度低；花费长的启动时间来生成足够的电功率量；以及可能不能立即停止电功率生成。

因为借助于诸如泵和风扇之类的辅助单元将燃料从燃料箱馈送，主动燃料电池系统具有如下优点：花费短的启动时间；以及它具有高输出密度。然而，由于诸如辅助单元之类的许多部件，主动燃料电磁系统具有高成本，并且由于驱动辅助单元的功率，降低了功率生成效率。

另外，主动燃料电池系统将二次电池(secondary cell)用作电力供应，以驱动辅助单元直到燃料电池开始生成电功率。另一方面，因为当二次电池用尽时辅助单元可能未被驱动，所以燃料可能未被馈送，使得电功率可能不能生成。

从而，尽管当二次电池用尽时通过外部电力供应对二次电池充电，但是麻烦并且不方便的是，仅仅为了这种充电而在任何时候携带诸如AC适配器之类的电力供应。为了避免该问题，建议例如额外提供太阳能电池作为辅助电力供应，并且当二次电池的功率降低时，通过太阳能电池来驱动辅助单元，使得馈送燃料来生成电功率。

图6示出了在这种情况下移动电话设备的配置例子。在具有方形形状的盒子(case)11中配置移动电话设备10。起移动电话设备作用的显示器、操作部分、麦克风和扬声器被放置在后表面(图6中的下侧，未示出)上。在图6中的上侧的表面上，在前侧大约三分之二的空间中提供了燃料电池-进气口12，并且在后侧大约三分之一的空间中提供了太阳能电池13。如图6所示，顺序地垂直和水平放置燃料电池-进气口12。

在与放置燃料电池-进气口12的位置相应的位置处，在盒子11内放置燃料电池20。燃料电池20包括：空气电极21、电解质膜22和燃料电极23。燃料电池-进气口12与空气电极21相连。另外，图6中省略了燃料箱。

图6中的配置允许移动电话设备包括作为电功率供应的燃料电池系统和太阳能电池。在例如包含的二次电池的剩余功率用尽的情况下，通过利用从太阳能电池的输出，可以将燃料馈送到燃料电池。日本待审专利申请公开No.2007-207661披露了包括燃料电池系统和太阳能电池的电力供应的配置的例子。

发明内容

遗憾的是，为了将燃料电池合并在便携式设备中以使相对有效地生成电功率，需要在盒子的表面上的大部分区域中提供燃料电池-进气口12，如图6所示。

因此，提供有燃料电池-进气口12的这种配置限制了放置太阳能电池13的空间，从而难以放置大的太阳能电池。所以，为了放置可以生成电功率以驱动泵和燃料电池系统的其他部分的太阳能电池，可以配置大的盒子，但是这造成了将燃料电池和太阳能电池两者合并在诸如移动电话设备之类的便携式设备中的困难。

虽然将太阳能电池分布在例如盒子的边上以节省区域，但是入射太阳光的角度和存在或不存在随着表面而改变。所以，功率生成效率低，并且很难生成足够的电功率。

期望的是，获得在便携式设备中安装燃料电池系统的区域，以在其上安装燃料电池系统和太阳能电池。

根据本发明的实施例，将燃料电池系统和太阳能电池附于一盒子，该盒子配置便携式设备的机体。

将燃料电池系统包含在盒子中，并且在盒子的表面上形成进气口。将太阳能电池放置在盒子的表面形成进气口的部分上，并且具有相应于进气口的孔。

这种类型的配置允许将进气口和太阳能电池放置在盒子的表面上的相同部分中。

根据本发明的实施例，允许将用于燃料电池系统的进气口和太阳能电池放置在盒子的表面上的相同部分中，并且可置于盒子的太阳能电池的区域不限于形成燃料电池系统的进气口的位置，从而可以放置大的太阳能电池。因此，可以放置具有大尺寸的太阳能电池，大尺寸的太阳能电池足以生成用于当设备中的二次电池的剩余功率用尽时、驱动燃料电池系统的燃料馈送部分而导致合适地启动包含在便携式设备中的燃料电池设备的电功率。

附图说明

图1是根据本发明第一实施例的外形的例子的透视图；

图2是根据本发明第一实施例的内部配置的例子的框图；

图3是根据本发明第一实施例的燃料电池系统的配置例子的框图；

图4是本发明第一实施例的主要部分的改进的横断面视图(太阳能的三维配置的例子)；

图5是根据本发明第二实施例的外形的例子的透视图；以及

图6是在相关技术中便携式设备的例子的透视图。

具体实施方式

下面以如下顺序描述本发明的实施例。

1.根据第一实施例的便携式设备的外形：图1

2.根据第一实施例的便携式设备的内部配置：图2和图3

3.根据第一实施例的改进的例子：图4

4.根据第二实施例的便携式设备的外形：图5

[1.根据第一实施例的便携式设备的外形]

参考图1至图3描述根据本发明的第一实施例的例子。

图1是示出在该实施例中的一示例的便携式设备的外形的透视图。在具有方形形状的盒子101中配置移动电话设备100。起移动电话设备作用的显示器、操作部分、麦克风和扬声器被放置在后表面(图1中的下侧，未示出)上。在作为图1的上侧的表面101a上，在前侧大约三分之二的空间中提供燃料电池-进气口104。如图1所示，在预定空间顺序地垂直和水平提供多个燃料电池-进气口104。燃料电池-进气口104是将空气吸入到燃料电池210的空气电极211中的孔。如图1中虚线表示的，燃料电池210放置在从盒子101内到与表面101a接触的位置上。

在该实施例中，太阳能电池103被放置在盒子的表面101a的形成燃料电池-进气口104的一部分中。太阳能电池103提供有相应于燃料电池-进气口104的通孔。因此，在太阳能电池103被放置在盒子的表面101a上的情况下，太阳能电池103被配置为不阻挡燃料电池-进气口104。

为了燃料电池系统有效地生成电功率，优选的是，在其上提供有燃料电池-进气口104的部分具有近似40％的孔径比，并且在该实施例中孔径比被设置为40％。从而，太阳能电池103确保(secure)除了提供燃料电池-进气口104的区域之外的剩余区域，换言之，在没有形成进气口的情况下它确保区域的60％。

在该实施例中，将照相机102和无触点(contactless)集成电路(IC)卡130合并于移动电话设备100中。照相机102和无触点IC卡130被放置在盒子101的上侧的位置上，在该位置上没有提供太阳能电池103和燃料电池-进气口104。将照相机102的透镜暴露在盒子的表面101a上。将无触点IC卡130包含在盒子101中，并且不能从外界看见。无触点IC卡130不需要具有IC卡的形状，在此使用无触点IC卡的术语是为了简化描述。

[2.根据第一实施例的便携式设备的内部配置]

接下来，描述根据该实施例的移动电话设备100的内部配置例子。

移动电话设备100包括控制器111，用于通过控制线121将指令发送到移动电话设备100中的每个部分。除了控制线121，移动电话设备100还包括用于发送每个数据的数据线122。

另外，将为了无线电话与基站无线通信的天线112连接到通信电路113，以发送和接收无线信号。将由通信电路113中的接收而获得的语音信号发送到语音信号转换电路117，并且作为模拟语音信号从扬声器118输出。将由麦克风119拾取的语音信号通过语音信号转换电路117而作为数字语音数据发送到通信电路113。电源控制部分120将来自于燃料电池系统200的电功率提供给移动电话设备100中的每个部分。

移动电话设备100具有包括液晶显示面板等的显示器114，在控制器111的控制下，将各种各样的文字和图像显示在显示器上。操作部分115包括诸如数字键和各种各样的功能键之类的拨号键，并且将每个键的操作信息提供给控制器111。存储器116存储在控制器111中使用的程序和各种各样的存储数据。

控制器111控制照相机102中的摄影和无触点IC卡130中的通信。

移动电话设备100的每个部分通过从燃料电池系统200提供的电功率来操作。燃料电池系统200提供有作为辅助电源的太阳能电池103。

图3是示出该实施例的燃料电池系统200的配置例子的框图。

燃料电池系统200包括燃料电池210。燃料电池210包括：空气电极211、电解质膜212和燃料电极213。通过图1中示出的燃料电池-进气口104，空气电极211外部地提供给空气。通过辅助单元222和阀门223，将燃料从燃料箱221馈送到燃料电极213。辅助单元222包括诸如泵和风扇之类的燃料馈送机制。

控制电路224控制燃料馈送。换言之，控制电路224控制辅助单元222的操作以及阀门223的打开和关闭，以调节燃料的馈送速率。因此，燃料馈送部分包括：控制电路224、辅助单元222和阀门223。

使用由燃料电池210生成的电功率的输出对二次电池225充电，并且该输出从输出端226输出，再作为电功率通过电源控制部分120提供给移动电话设备100中的每个部分。可应用来作为二次电池225的各种类型的二次电池包括锂离子电池和镍氢电池，以及诸如高容量电容之类的电存储元件。

辅助电力供应141与二次电池225并联。回流阻止电路142与辅助电力供应141串联。在该实施例中，图1中示出的太阳能电池103用作辅助电力供应141。

在该配置中，辅助单元222允许将存储在燃料箱221中的燃料提供给燃料电池210的燃料电极213，并且在燃料电极中的催化剂加快燃料的离子化。由此产生的电子通过外部电路向空气电极移动，以生成电功率。电子与提供给空气电极211的氧气结合。因为辅助单元222通常通过从二次电池225和燃料电池210生成的电功率来操作，所以在二次电池的剩余功率用尽并且燃料电池210中的电功率生成中止的情况下，辅助单元222不启动，使得由于燃料供应的不足很难启动电功率生成。另一方面，该实施例的配置包括具有太阳能电池103的辅助电力供应141以驱动辅助单元222，导致操作燃料电池210。

而且，在该实施例中，如图1所示，因为在提供燃料电池-进气口104的部分上放置太阳能电池103，所以它可以被配置为相对大的规模。因此，即使盒子101小，仍然可以放置具有可以生成足以作为辅助电力供应141的启动电功率的尺寸的太阳能电池。

因为该实施例允许将太阳能电池103放置在提供有燃料电池-进气口104的位置上，所以在盒子的表面上提供了空的空间，使得可以放置照相机102和无触点IC卡130，如图1所示。因此，在小的盒子上有效地放置了每个功能部分。

[3.根据第一实施例的改进的例子]

参考图4描述根据第一实施例的便携式设备的改进的例子。

在该改进中，放置太阳能电池和燃料电池-进气口的位置被配置为三维配置。

图4示出了在改进中移动电话设备100’的盒子101’的横断面形状的例子。

如图4所示，在盒子101’的表面上顺序地提供了多个燃料电池-进气口104，并且在盒子的表面上在每两个相邻进气口104之间提供了盒子突起(protrusion)101b。在该例子中，盒子突起101b逐渐变尖，使得进气口104的尺寸在进气口104更靠外(更上方)的位置处增大。虽然在图4中以横断面形式示出了盒子突起101b，但是它被配置为类似圆锥的扩展形状。

以覆盖盒子突起101b的形式来放置具有相应于盒子突起101b的三维形状的太阳能电池103a。在该例子中，太阳能电池103a没有阻挡提供有燃料电池-进气口104的位置。

如图4所示，在盒子101’的燃料电池-进气口104之下，放置有燃料电池210的空气电极211、电解质膜212和燃料电极213。

将移动电话设备100’的其他部分以与例如图1至3所示的移动电话设备100类似的方式来配置。

如图4所示，将燃料电池-进气口104的外围配置为三维形状，导致更大的区域来释放燃料电池中的热量，并且导致容易从燃料电池-进气口104吸入空气的形状。而且，三维放置相应于非均匀三维形状的太阳能电池103a导致到太阳能电池103a的有效入射光，并且获得放置太阳能电池103a的扩展区域，从而生成有效的电功率。

另外，该三维形状不限于图4中示出的例子。

[4.根据第二实施例的便携式设备的外形]

接下来，参考图5描述本发明的第二实施例的例子。

图5示出了该实施例中的配置例子的外形的透视图。在该例子中，本发明的实施例被应用于作为移动电话设备300的所谓的可折叠移动电话，其中，使用铰链(hinge)部分330，第一盒子310与第二盒子320可开启地相连。

第一盒子310包括操作部分，而第二盒子320包括显示器。

将燃料电池340放置在第一盒子310中。在第一盒子310的外表面上放置用于燃料电池340的燃料电池-进气口314。在预定空间处，顺序地垂直和水平提供多个燃料电池-进气口314。将太阳能电池313放置在提供有燃料电池-进气口314的位置上。通孔的形成使得在该实施例中的太阳能电池313也没有阻挡燃料电池-进气口314。

在第一盒子310上，将照相机311和无触点IC卡312放置在没有提供太阳能电池313和燃料电池-进气口314的位置上。

在第一实施例中描述的图2和3的配置可以被应用于移动电话设备300的内部配置。

类似于第一实施例，该配置具有能有效地允许太阳能电池313和燃料电池-进气口314也在该实施例的移动电话设备300上提供的优点。

本发明不限于根据如上所述的实施例的配置。本发明的实施例可被应用于各种各样的便携式电子设备，例如：便携式音频设备、笔记本电脑和便携式视频游戏机。图1和5中示出的外形是优选例子，但是其他形状也是可以应用的。

对于本领域技术人员，应该明白的是，取决于设计要求和其他因素，可以发生各种各样的修改、组合、子组合和替代，只要它们落入所附权利要求或其等价物的范围中即可。

本发明包含与2008年11月13日提交于日本专利局的日本优先权专利申请JP 2008-291443公开的主题相关的主题，其全部内容通过引用合并于此。

Claims (4)

1.一种便携式设备，包括：

盒子，其构成便携式设备的机体；

燃料电池系统，其包含在所述盒子中，并且具有在所述盒子的表面中提供的进气口；以及

太阳能电池，其放置在所述盒子的所述表面上形成所述进气口的部分上，所述太阳能电池具有相应于所述进气口的孔。

2.根据权利要求1所述的便携式设备，其中所述燃料电池系统包括：

燃料电池，其包括空气电极、燃料电极和放置在所述空气电极和所述燃料电极之间的电解质膜；

燃料箱，其存储用于所述燃料电池中的电功率生成的燃料；

燃料馈送部分，其将所述燃料馈送到所述燃料电池；以及

二次电池，其使用由所述燃料电池生成的电功率充电，所述二次电池与所述燃料电池并联。

3.根据权利要求2所述的便携式设备，其中所述燃料馈送部分是由来自于所述二次电池和所述太阳能电池的输出驱动。

4.根据权利要求1所述的便携式设备，其中将照相机和预定的功能部分放置在除了形成所述进气口和放置所述太阳能电池的部分以外的部分上。

Images