JP2004265835A - 電子機器用の燃料電池ユニット - Google Patents
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Abstract
【解決手段】電子機器へ電力を供給する燃料電池ユニット40は筐体42を備え、この筐体は、設置面を有しているとともに燃料収容容器を搭載可能に形成されている。筐体42の壁部の内、燃料収容容器64に対向した側壁42d、および起電部68に対向した側壁42dは、それぞれ外側に凸の曲面形状に形成されている。
【選択図】 図7
Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子機器の電源として使用可能な燃料電池ユニットに関する。
【0002】
【従来の技術】
現在、携帯可能なノート型のパーソナルコンピュータ(以下、ノートPCと称する)、モバイル機器等の電子機器の電源としては、主に、リチウムイオンバッテリなどの二次電池が用いられている。近年、これら電子機器の高機能化に伴う消費電力の増加や更なる長時間使用の要請から、高出力で充電の必要のない小型燃料電池が新たな電源として期待されている。燃料電池には種々の形態があるが、特に、燃料としてメタノール溶液を使用するダイレクトメタノール方式の燃料電池(以下、DMFCと称する)は、水素を燃料とする燃料電池に比べて燃料の取扱いが容易で、システムが簡易であることから、電子機器の電源として注目されている。
【0003】
通常、DMFCは、高濃度のメタノールが収容された燃料タンク、この燃料タンクのメタノールを水によって希釈する混合タンク、この混合タンクで希釈されたメタノールを起電部に圧送する送液ポンプ、および起電部に空気を供給する送気ポンプ等を備えている。
【0004】
このような構造の燃料電池は、リチウムイオンバッテリなどの二次電池に比較して大型化することが避けられない。そのため、燃料電池を例えばノートPCの本体に内蔵する構成とした場合、ノートPC全体の大型化および重量増加を招き、ノートPC本来の利便性を損なう恐れがある。また、燃料電池は、その動作原理から、本質的に水分を発生する。そのため、燃料電池をコンピュータ本体内に内蔵した場合、コンピュータ本体内に設けられた電子部品等が燃料電池から発生した水分によって悪影響を受ける懸念がある。
【0005】
そこで、例えば、特許公報1には、燃料電池をコンピュータ本体の外側に配置し、ケーブルを介してコンピュータ本体に接続可能としたコンピュータシステムが開示されている。
【0006】
【特許文献1】
特開2002−32154号公報
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記コンピュータシステムにおいて、燃料電池はコンピュータ本体から離間して設置され、ケーブルを介してコンピュータ本体に接続されている。そのため、コンピュータシステムを卓上等で使用する場合、広い占有面積を必要とするとともに、ケーブルも邪魔となり易い。
また、DMFCのような燃料電池では、燃料として液体のメタノールを使用している。このメタノールは劇物であるため、外部へ漏洩しないように充分な対策を施す必要がある。例えば、燃料電池をコンピュータ本体から取り外して持ち運ぶ際、あるいは、燃料電池を誤った向きに置いた場合、燃料が漏洩する恐れがある。また、燃料電池の搬送中、あるいは、使用中において、衝撃などにより燃料タンクが損傷し、燃料が漏洩する恐れもある。従って、種々の状況を想定して燃料の漏洩防止を図る必要がある。
【0008】
一方、燃料電池は、起電部のアノード側にメタノール水溶液を、カソード側に空気を送り込むと発電し、反応生成物としてアノード側では炭酸ガスが、カソード側では水が発生する。アノード側で発生する炭酸ガスおよびカソード側の排気は、ある程度湿分を含んだ状態で大気に放出される。電子機器用の燃料電池においては、オフィスなどの室内で使用されるケースが多く、また、水分を嫌う電子機器と接続して用いるため、排気中の湿分が電子機器に悪影響を及ぼす可能性がある。
【0009】
また、燃料電池は、発電に伴い熱を発生するため、冷却の為にファンなどで外気を取り入れ、内部を冷却した後、電池外部に放熱している。これらの電池反応に伴う排ガスや、放熱に伴う排気は、燃料電池の筐体に開けられた開口から外部に放出される。しかしながら、使用場所が特定できない燃料電池においては、使用時の置き方によっては吸気や排気の為の開口が壁や物と密着したり、あるいは、燃料電池の上に書類など物を置かれたりして、充分な空気の取り込みや排気が出来なく恐れがある。この場合、出力が低下し、あるいは、熱が内部にこもり充分な電力が得られなくなる可能性がある。
【0010】
本発明は上述した問題のいずれかを解決するためになされたものであり、本発明の一態様の課題は、電子機器に電力を供給可能であり、安定した設置状態または移動状態を提供することが可能な電子機器用の燃料電池ユニットを提供することにある。
また、本出願における他の態様の課題は、電子機器に容易に接続でき、設置占有面積の低減を図ることが可能な電子機器用の燃料電池ユニット、およびこれを備えた電子機器システムを提供することにある。
本出願における更に他の態様の課題は、持ち運びや使用に際して、液体燃料の漏洩を未然に防止することが可能な電子機器用の燃料電池ユニットを提供することにある。
本出願における態様の課題は、排気中の湿分による不具合の発生を防止する電子機器用の燃料電池ユニット、あるいは、設置状態に拘わらず良好な排気および吸気を実現し、安定して動作可能な電子機器用の電子機器用の燃料電池ユニットを提供することにある。
【0011】
【課題を解決するための手段】
上記課題を達成するため、この発明の態様に係る電子機器用の燃料電池ユニットは、筐体と、上記筐体に設けられ化学反応により発電を行う起電部と、上記筐体に着脱可能に接続され、上記発電する際の燃料を収容する燃料収容部と、を備え、上記筐体は、底面と、曲面状の壁面とを有していることを特徴としている。
また、この発明の他の態様に係る燃料電池ユニットは、筐体と、上記筐体に設けられ化学反応により発電を行う起電部と、上記筐体に着脱可能に接続され、上記発電する際の燃料を収容する燃料収容部とを具備し、上記筐体は、底面と、凸状部材が設けられた壁面とを有していることを特徴としている。
【0012】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながら、この発明の実施の形態に係る燃料電池ユニットを備えた電子機器システムについて詳細に説明する。
図電子機器システムは、電子機器としてのノートPC10およびこのノートPCに着脱自在に接続可能な燃料電池ユニット40を備えている。まず、ノートPCについて説明すると、このノートPCは、図1ないし図5に示すように、偏平な矩形箱状の本体12を備えている。本体12の上面前部には、パームレスト部14が形成され、このパームレスト部の後方には、入力手段としてのキーボード16が設けられている。本体12の底面12aはほぼ平坦な矩形状に形成されている。
【0013】
本体12の上面後端部には一対のヒンジ部18が設けられ、これらのヒンジ部により表示ユニット20が回動自在に支持されている。表示ユニット20は、偏平な矩形箱状の筐体21と、筐体に設けられた液晶表示パネル22とを有している。また、表示ユニット20は、筐体21の下端部から延出した一対の脚部23を有し、これら脚部がヒンジ部18によって支持されている。そして、表示ユニット20は、キーボード16の後方で本体12に対して任意の角度で起立した図1に示す開放位置と、キーボードを上方から覆うように倒された図2に示す閉じ位置とに亘って回動可能となっている。
【0014】
図3に示すように、本体12の背面部には、凹所からなるバッテリ装着部24が形成され、本体の幅方向に沿って延びているとともに背面側に開口している。バッテリ装着部24のほぼ中央部には、バッテリを電気的に接続するためのコネクタ26が設けられている。コネクタ26の各端子は、本体12の底面12aとほぼ平行な方向に延出している。また、バッテリ装着部24の両端部には、それぞれ細長いガイド突起28が形成されている。そして、バッテリ装着部24には、図示しないリチウムイオンバッテリなどの細長い二次電池、および後述する燃料電池ユニット40の接続部が選択的に装着される。
【0015】
図6に示すように、本体12の内部には電源部30が設けられている。この電源部30には、本体12の側面に設けられたACコネクタ31に接続されたACアダプタ32を介して商用電源を給電可能となっている。また、電源部30へは、本体12のバッテリ装着部24に装着された二次電池パック34あるいはバッテリ装着部に接続された燃料電池ユニット40から給電可能に構成されている。本体12内には、CPU36が実装されたメインボード37、このメインボードに接続されたハードディスクドライブ(HDD)38、モデム39等が設けられ、電源部30からメインボードへ給電される。
【0016】
一方、燃料電池ユニット40はメタノールを液体燃料としたDMFCとして構成されている。図4、図7および図8に示すように、燃料電池ユニット40は、ほぼ角柱形状の筐体42を備えている。この筐体42は、設置面として機能する平坦な底壁42a、この底壁とほぼ平行に対向した上面壁42b、底壁と上面壁との間に位置した背面壁42c、および底壁の長手方向両端側で底壁と上面壁との間に位置した一対の側壁42dを有している。
【0017】
底壁42a外面の角部には、それぞれ突起からなる複数、例えば4つの脚部43が突設されている。上面壁42bおよび背面壁42cには、それぞれ通気孔として機能する多数のスリット44が形成されている。なお、底壁42aにも通気用のスリットを形成してもよい。筐体42において、一対の側壁42dは、それぞれ外側に向かって凸となる曲面状に形成されている。
【0018】
筐体42の前面部には、ノートPC10に接続可能な接続部46が一体的に設けられ筐体前面部から前方へ突出している。接続部46は、ノートPC10の本体12に設けられたバッテリ装着部24に着脱自在に装着可能な嵌合部48およびノートPCの底面12aを支持する支持部54を備えている。嵌合部48は、バッテリ装着部24の形状に対応した細長い棒状に形成され、筐体42の長手方向に沿って延びている。嵌合部48は、その長手方向両端にそれぞれ位置した一対の端面50を有し、これらの端面は筐体42の底壁42aに対しほぼ垂直に延びている。各端面50には、ノートPC10側のガイド突起28と係合可能な一対のガイドリブ52が形成されている。一対のガイドリブ52は、所定の隙間を置いてほぼ平行に設けられているとともに、筐体42の底壁に対し傾斜して延びている。ここでは、ガイドリブ52は、筐体42側から前方へ向かって、かつ、筐体の底壁42aと平行な平面に向い下方に傾斜して延びている。
【0019】
上記のように、接続部46の一部を構成している嵌合部48は、ガイドリブ52も含めて、筐体42の底壁42aに対し垂直方向に離間して位置している。接続部46の支持部54は嵌合部の下方に位置している。支持部54の両端部は、筐体42の長手方向に沿って嵌合部48の両端から突出して、その上面は支持面55を形成している。各支持面55は嵌合部48の端面50に連続しているとともに、ガイドリブ52と平行に傾斜して延びている。
【0020】
接続部46の前端面には、ノートPC10のコネクタ26に接続可能なコネクタ56、およびノートPCの本体12と係合可能な一対の係合爪57が設けられている。接続部46の長手方向において、コネクタ26はほぼ中央に位置し、係合爪57はコネクタ26の両側に離間して設けられている。また、接続部46の上面には、燃料電池ユニット40の動作状態を示す複数のインジケータ51が設けられている。
【0021】
図7ないし図9に示すように、接続部46内の下部には起動用補助電源60が収納されている。この起動用補助電源60は細長い2次電池、キャパシタ等により構成されている。また、接続部46内には燃料電池ユニット40の動作を制御する制御回路基板62が配置され、起動用補助電源60の上方に位置している。すなわち、起動用補助電源60は、筐体42の底壁42aに垂直な方向において、底壁42aと制御回路基板62との間に位置している。また、コネクタ56は、制御回路基板62に電気的に接続されている。
【0022】
筐体42の内部には、液体燃料として高濃度のメタノールが収容された燃料収容容器64、燃料収容容器に接続された混合容器66、燃料収容容器から混合容器へ燃料を供給する第1送液ポンプ67、および起電部68が配設されている。起電部68は、アノード(燃料極)68aとカソード(空気極)68bとの間に電解質膜70を挟持して構成されている。なお、燃料収容容器64、混合容器66、起電部68は、液体保持部を構成している。また、筐体42の内部には、混合容器66から起電部68へ燃料を供給する第2送液ポンプ72、起電部へ空気を供給する送気ポンプ74、および冷却ファン75が配設されている。
【0023】
第1送液ポンプ67により燃料収容容器64から混合容器66に供給されたメタノールは、起電部68から還流する溶媒としての水によって所定の濃度に希釈される。混合容器66内で希釈されたメタノールは、第2送液ポンプ72により起電部68のアノード68aに供給される。一方、起電部68のカソード68bには送気ポンプ74により空気が供給される。供給されたメタノールおよび空気は、アノード68aとカソード68bとの間に設けられた電解質膜70で反応し、これにより、アノード68aとカソード68bとの間に電力が発生する。起電部68で発生した電力はコネクタ56へ送られる。
【0024】
また、起電部68には、反応生成物として、アノード68a側に二酸化炭素、カソード68b側に水が生成される。アノード68a側に生じた二酸化炭素は起電部68から混合容器66へ導入され、カソード68b側に生じた水は水蒸気として混合容器66へ導入される。混合容器66に戻された水蒸気の内、気体の部分である湿気を含んだ空気は、二酸化炭素とともに混合容器から筐体42内へ排出される。
【0025】
燃料電池ユニット40の動作中、冷却ファン75が駆動され、筐体42に形成されたスリット44を通して外気が筐体内に導入される。導入された外気は、筐体42内を冷却した後、スリット44を通して外部に排気される。この際、起電部68から筐体42内に排出された二酸化炭素および湿気を含んだ空気もスリット44を通して外部に排気される。
【0026】
図5に示すように、排気孔として機能するスリット44の内、筐体42の上面壁42bに形成された各スリットは、筐体内部から外部に向かって筐体の底壁42aと垂直な方向A、あるいはこの垂直な方向Aによりも接続部46から離間する方向に傾斜した方向に沿って延びている。また、筐体42の背面壁42cに形成された各スリット44は、筐体内部から外部に向かって筐体の底壁42aと平行な方向B、あるいはこの方向Bよりも底壁42aから離間する方向に傾斜した方向に沿って延びている。
【0027】
図7および図9に示すように、筐体42内において、燃料収容容器64は筐体の長手方向一端部に配置され、筐体の側壁42dと隣接対向している。また、起電部68は筐体42の長手方向他端部に配置され、筐体の他方の側壁42dと隣接対向している。そして、前述したように、両側壁42dは、外側に向かって凸の曲面状に形成されている。また、本実施の形態において、燃料収容容器64は燃料カートリッジとして構成され、図7に矢印で示すように、筐体42の長手方向一端部に対し脱着自在に装着されている。そして、燃料収容容器64に一部により筐体42の側壁42dが構成されている。
【0028】
上記構成の燃料電池ユニット40は、図1ないし図6に示すように、接続部46の嵌合部48をノートPC10の本体後端部に設けられたバッテリ装着部24に嵌合することにより、ノートPC10に接続される。この場合、バッテリ装着部24に設けられた一対のガイド突起28を嵌合部48のガイドリブ52にそれぞれ係合させ、これらをガイドとして嵌合部48をバッテリ装着部24内に押し込む。すると、接続部46に設けられたコネクタ56がノートPC10側のコネクタ26に接続されるとともに、一対の係合爪57がノートPC側に設けられた係合部に係合する。これにより、燃料電池ユニット40はノートPC10の後部に対し電気的かつ機械的に接続され、コネクタ56を介してノートPC10へ電力を供給可能となる。
【0029】
また、ノートPC10の底面12a後部において、バッテリ装着部24の両側に位置した部分は、燃料電池ユニット40の接続部46に設けられた支持面55上に支持される。この際、バッテリ装着部24に嵌合した嵌合部48は、筐体42の底壁42aに対し垂直方向上方に離間して位置しているため、図5に示すように、ノートPC10は、燃料電池ユニット40に接続された後端部が持ち上がり、前方へチルトした状態で支持される。すなわち、燃料電池ユニット40は、筐体42の底壁42aと、ノートPC10の本体底面12aとのなす角度がθが0°よりも大きな角度を有してノートPC10に接続される。
【0030】
以上のように構成された燃料電池ユニット40によれば、ノートPC10の本体後部に容易に接続でき、同時に、電子機器システム全体の設置占有面積を低減を図ることができる。また、ノートPCの後端部を持ち上げチルトさせた状態で燃料電池ユニット40を接続することにより、燃料電池ユニットの筐体42を奥行きが短く比較的高さの高い形状とした場合でも、ノートPCの表示ユニット20を筐体42と干渉することなく任意の位置まで開いて使用することが可能となる。
【0031】
燃料電池ユニット40の制御回路基板62は起動用補助電源60の垂直方向上方に位置するように配置されている。そのため、ノートPC10と燃料電池ユニット40とを接続する際、ノートPCと燃料電池ユニットとの接続部に無理な応力が作用することなく接続することができ、ノートPCを容易にチルトさせることが可能になる。同時に、制御回路基板62を起動用補助電源60の上方へ配置することにより、万が一、ノートPC10の動作中に燃料電池ユニット40から燃料漏れが発生した場合、燃料は筐体42の底壁42a上に溜まる事になる。しかし制御回路基板62は、起動用補助電源60の上方に位置しているため、制御回路基板62が燃料に触れることを防止でき、制御回路基板62に燃料が触れて生じるショートの防止、あるいは、燃料による配線の腐食を防止することができる。従って、信頼性および安全性の向上した燃料電池ユニットが得られる。
【0032】
本実施の形態において、燃料電池ユニット40の接続部46を構成している嵌合部48は、二次電池バックに対応した形状を有し、ノートPC10に設けられた既存のバッテリ装着部24に接続可能に形成されている。そのため、ノートPC10側の構成を変更することなく燃料電池ユニット40をノートPCに直接的に接続することができる。
【0033】
上記構成の燃料電池ユニット40によれば、筐体42の壁部の内、燃料収容容器64に対向した側壁42d、および起電部68に対向した側壁42dは、それぞれ外側に凸の曲面形状に形成されている。そのため、筐体42の強度が増し、持ち運びや使用に際して外部から衝撃を受けた場合でも、筐体や燃料収容容器64、起電部68等の破損を防止することが可能となる。これにより、燃料がユニット内部、もしくはユニット外に漏洩することを防ぐことができる。本実施の形態のように、筐体42の底面以外の部分に凸状の曲面、例えば側壁42dを設けることにより、燃料電池ユニット40は底壁以外を下にしては置き難い構造となる。そのため、燃料電池ユニット40を保管の際、長時間逆様に放置されて燃料タンクの通気孔等から液体燃料がこぼれるような事態を避けることが可能となる。
【0034】
図5に示したように、筐体42には、発電に伴いアノード側から発生する炭酸ガスやカソード側の水蒸気を含んだ空気を外部に排気するためのスリット44が開けられている。筐体42の上面壁42bに形成されたスリット44は、筐体内部から外部に向かって垂直上方、あるいは垂直よりノートPC10から見て後方に傾斜して延びている。そのため、スリット44から排気され湿分を含んだ排気がノートPC10の方へ吹き付けるられることが無く、ノートPCに悪影響を及ぼすことが無い。また、筐体42の背面壁あるいは側壁に設けられたスリット44は、筐体内部から外部に向かって水平方向、もしくは水平より上方に傾斜して延びている。そのため、湿分を含んだ排気が机などの載置面に吹き付けられることが無く、結露して机やその上の書類などを濡らすことを防止できる。
【0035】
次に、この発明の他の実施の形態について説明する。なお、以下に説明する各実施の形態において、上述した第1の実施の形態と同一の部分には同一の参照符号を付してその詳細な説明を省略する。
上述した第1の実施の形態において、ノートPC10に設けられたコネクタ26の端子およびバッテリ装着部24のガイド突起28は、ほぼ水平に、つまり、本体12の底面12aとほぼ平行に延びた構成としたが、図11に示すように、第2の実施の形態によれば、コネクタ26の端子、およびガイド突起28は、本体12内部から本体背面側に向かって、且つ、底面12a側に傾斜して延びている。コネクタ26の端子およびガイド突起28の延出方向と本体底面12aとのなす角度θは、0°よりも大きく設定されている。これに対して、燃料電池ユニット40の接続部46に設けられたガイドリブ52は、筐体42の底壁42aとほぼ平行に、すなわち、ほぼ水平に延びている。
【0036】
上記のように構成された第2の実施の形態によれば、ノートPC側のコネクタ26およびガイド突起28を角度θ傾けて設けることにより、一層容易にノートPC10をチルトさせた状態で燃料電池ユニット40に接続することが可能となる。その他、第1の実施の形態と同様の作用効果を得ることができる。
【0037】
図12に示す第3の実施の形態によれば、筐体42の壁部の内、燃料収容容器および起電部と対向した側壁42dは外側に凸の曲面状に形成され、更に、燃料収容容器と対向した上面壁42bの端部76も外側へ凸の曲面状に形成されている。この構成によれば、筐体42の強度を一層増加する。そのため、持ち運びや使用に際して外部から衝撃を受けた場合でも、筐体42や燃料収容容器64、起電部68等の破損を防止し、燃料の漏洩を防ぐことができる。
なお、第3の実施の形態において、筐体42の上面壁端部76に加えて、起電部と対向した筐体上面壁42bの部分、および背面壁の所望箇所を、外側に凸の曲面状に形成してもよい。
【0038】
図13に示すように、第4の実施の形態によれば、燃料電池ユニット40は、筐体42に設けられたユニット搬送用のハンドル80を備えている。把持部として機能するハンドル80は、筐体42の上面壁42bに設けられている。ハンドル80は細長い棒状に形成され筐体42の長手方向に沿って延びているとともに、その両端部は直角に折り曲げられ、ヒンジ部82を介して上面壁42bに回動自在に支持されている。これにより、ハンドル80は、上面壁42bに対して垂直に起立した把持位置と、上面壁とほぼ平行に倒れた伏せ位置との間を回動可能となっている。
【0039】
上記第4の実施の形態によれば、燃料電池ユニット40をノートPC10から外して搬送する際、ハンドル80を持って搬送することが可能であり、筐体42の底壁を下にしてユニット全体を水平を維持することができる。これにより、搬送中、筐体42内部の燃料が漏洩することを防止可能となる。また、使用者が机の上などに燃料電池ユニット40を静置する際も、ハンドル80の位置でユニットの上下位置関係を一義的に判断でき、誤ってユニットを横倒しや上下さかさまに置くことを防止できる。従って、燃料の漏洩を未然に防止することが可能となる。
【0040】
図14に示す第5の実施の形態によれば、筐体42の上面壁42bの中央部には、把持部として機能する円柱状の突起84が突設されている。また、把持部としての突起84を中央部に設けることで、この突起を持って燃料電池ユニット40を持ち運ぶ際は左右のバランスがよく、上下逆さまに置くと不安定になるため、持ち運びやすく、上下さかさまに燃料電池ユニット40を置くようなことを防止可能である。この構成においても、突起84を保持して燃料電池ユニット40を搬送することができ、第4の実施の形態と同様の作用効果を得ることができる。
【0041】
図15ないし図17に示すように、第6の実施の形態に係る燃料電池ユニット40によれば、起電部は偶数個、例えば、2つの起電部68a、68bに分割されている。これらの起電部68a、68bは、筐体42内において、筐体の長手方向両端部にそれぞれ配置され、起電部68a、68b全体の重心が筐体42の重心部近傍に位置するように振分けて配置されている。
【0042】
筐体42において、起電部68a、68bの間で筐体の重心部近傍には容器収納部86が規制されている。燃料収容容器64は燃料カートリッジとして構成され、筐体42の背面側から容器収納部86に着脱自在に装着されている。燃料収納容器64の外面は、それぞれ平坦な底面64a、前面64c、および一対の側面と、外側に向かって突出した凸面からなる上面64bおよび背面64dを有している。燃料収納容器64の前面64cには、燃料の供給を行う接続口が設けられている。そして、燃料収納容器64は、背面64dが筐体42から突出した状態で、容器収納部86に装着されている。また、筐体42の上面壁42bの内、容器収納部86と対向する壁部86aは、外側に向かって突出した曲面状の凸面部を構成している。
【0043】
上記構成の燃料電池ユニット40によれば、起電部を分割して筐体42内へ均等に配置することでユニット全体の重量バランスを良くし、ユニット単独での搬送した際、ユニットの傾きを防止することができる。また、起電部が一カ所に集中した場合に起こりやすい燃料の配流の困難さをなくすとともに、発熱によりユニット内部で局所的に急激な温度上昇が起こることを防止可能となる。更に、燃料収容容器64を凸面を有した構成とすることにより、温度上昇、排出ガス回収などにより燃料収容容器の内圧が上がった場合でも、高い耐久性を維持することができる。
【0044】
燃料収容容器64の上面および背面は凸面に形成され、また、筐体42の壁部86aも凸面部として構成されている。そのため、図17に示すように、燃料電池ユニット40を机などの壁面D付近で使用した場合や使用中に筐体42上部に物体Cを誤ってのせてしまった場合でも、筐体42の外面と壁面Dや物体Cが密に接することを阻害することができる。その結果、筐体42に形成された通起用のスリット44が塞がれることを防止し、燃料電池ユニットを安定して動作させることができる。更に、容器収納部86に対向し壁部86aを外側へ突出した凸面部とすることにより、筐体42の強度が増し、外部から衝撃を受けたときに筐体や燃料収容容器等の破損を防止し、燃料の漏洩を防ぐことができる。また、燃料電池ユニット40は底壁以外を下にしては置き難い構造となる。そのため、燃料電池ユニット40を保管の際、長時間逆様に放置されて燃料タンクの通気孔等から液体燃料がこぼれるような事態を避けることが可能となる。
【0045】
内部に10M(10mol/L)のメタノール水溶液100ccを収容した燃料収容容器64を容器収納部86に差し込んで燃料を供給して発電を行ったところ、ノートPCを連続して1時間駆動することができた。また、燃料電池ユニット40をノートPCから取り外して持ち運んだ際、傾くことなく搬送することができ、燃料が漏洩することはなかった。更に、燃料電池ユニット40を机などの壁面D付近で使用した場合や使用中に筐体42上部に物体Cを誤ってのせてしまった場合でも、外部からの空気の取り入れを容易にし、1時間の連続駆動が可能であった。
【0046】
図18および図19に示すように、第7の実施の形態に係る燃料電池ユニット40によれば、筐体42の上面壁42bおよび背面壁42cには、通気孔としての複数のスリット44が形成されている。スリット44の近傍で上面壁42bには、複数、例えば2つの突出部88aが突設されている。2つの突出部88aは互いに異なる高さを有している、また、突出部88aは、筐体42を支持不能な位置、例えば、3点支持が不能な位置に分散して配置されている。
【0047】
スリット44の近傍で背面壁42cには、複数、例えば2つの突出部88bが突設されている。2つの突出部88bは互いに異なる高さを有している、また、突出部88bは、筐体42を支持不能な位置、例えば、3点支持が不能な位置に分散して配置されている。なお、筐体42の底壁42aには4つの突出部が突設され脚部を構成しているとともに、通気孔として複数のスリットが形成されている。
【0048】
上記構成の燃料電池ユニット40によれば、筐体42の外面に突出部88a、88bを設けることにより、ユニット背面が壁Dに接触した場合や、ユニット上部に物Cを置いてしまった場合でも、スリット44が塞がれることを防止でき、スリット44を通して円滑な吸気および排気を維持することができる。従って、燃料電池ユニットの出力低下やオーバーヒートを防止し、種々の使用状況において、安定した電力供給を実現することができる。同時に、突出部88a、88bを設けることにより、燃料電池ユニット40単体を立てたり、逆様の状態で配置することを防止し、燃料の漏洩を未然に防止することが可能となる。更に、筐体42の底壁42aに脚部としての突起を設けることにより、底壁からの吸気や排気も可能になり好ましい。
なお、突出部の形状、高さ、配設位置は必要に応じて種々変更可能である。
【0049】
図20ないし図21に示すように、第8の実施の形態に係る燃料電池ユニット40によれば、筐体42は偏平な矩形箱状に形成されノートPC10の底面側に接続可能に構成されている。筐体42の上面壁42bは、ノートPC10の本体12が載置される載置面を構成し、この載置面は、本体12の平面形状および寸法とほぼ同一の形状および寸法に形成されている。筐体42は、上面壁42bと隙間を置いて対向した底壁42a、上面壁と底壁との間に位置した一対の側壁42d、背面壁42cおよび前面壁42cを有している。そして、筐体42の上面壁42b、側壁42d、背面壁42cおよび前面壁42cには、それぞれ通気孔として機能する複数のスリット44が形成されている。
【0050】
筐体42内には、燃料収容容器64、混合容器66、起電部68が配置されているとともに、第1の実施の形態と同様に、図示しない第1および第2送液ポンプ、送気ポンプ、冷却ファン等が配置され、DMFCを構成している。
【0051】
筐体42の上面壁42bの周縁4隅には、それぞれ上面壁上にノートPC10の本体12を位置決めするための位置決め突起90が突設されている。また、上面壁42bの4隅部には、上面壁とノートPC本体12の底面12aとの間に隙間を維持するための支持体として、それぞれ支持突起92が突設されている。各支持突起92は位置決め突起90よりも低い高さに形成されている。更に、上面壁42bにはコネクタ56が設けられ、上方に突出している。このコネクタ56には、起電部68で作られた電力が供給される。コネクタ56の突出高さは、支持突起92よりも高く形成されている。そして、このコネクタ56は、ノートPC本体12の底面12a側に設けられたコネクタ26と接続可能に形成されている。
【0052】
筐体42の壁部の内、燃料収容容器64および混合容器66に対向した背面壁42cは、外側へ突出した曲面状に形成されている。同様に、側壁42dの内、混合容器66に壁部93は、外側へ突出した曲面状に形成されている。また、側壁42d、背面壁42cおよび前面壁42cにおいて、スリット44の近傍には、外側へ突出した突出部88が形成されている。
【0053】
ノートPC10と燃料電池ユニット40とを接続する際、本体12を位置決め突起90により位置決めした状態で筐体42の上面壁42b上に載置し、同時に、ノートPC側のコネクタ26を燃料電池ユニットのコネクタ56に接続する。これにより、図21および図22に示すように、ノートPC10は筐体42の上面壁42b上で所定位置に支持されるとともに、燃料電池ユニット40に電気的に接続され、給電が可能となる。この状態において、筐体42の上面壁42bと本体12の底面12aとの間には、支持突起92により、空気を流通可能な空間94が形成されている。
【0054】
上記構成の燃料電池ユニット40によれば、筐体42の壁部の内、燃料収容容器64、起電部68等の液体保持部に対向した壁部を外側に凸の曲面形状に形成されている。そのため、筐体42の強度が増し、持ち運びや使用に際して外部から衝撃を受けた場合でも、筐体や燃料収容容器64、起電部68等の破損を防止することが可能となる。これにより、燃料がユニット内部、もしくはユニット外に漏洩することを防ぐことができる。また、筐体42の壁部に凸状の曲面を設けるとともに、コネクタ26を他の部分よりも高く突出して設けることにより、燃料電池ユニット40は底壁以外を下にしては置き難い構造となる。そのため、燃料電池ユニット40を保管の際、長時間逆様に放置されて燃料タンクの通気孔等から液体燃料がこぼれるような事態を避けることが可能となる。
【0055】
また、筐体42の外面でスリット44の近傍に突出部88を設けることにより、ユニットが壁Dに接触した場合でも、スリット44が塞がれることを防止でき、円滑な吸気および排気を維持することができる。従って、燃料電池ユニットの出力低下やオーバーヒートを防止し、種々の使用状況において、安定した電力供給を実現することができる。同時に、突出部88を設けることにより、燃料電池ユニット40単体を側壁42dや背面壁42cを下にして立てたり、逆様の状態で配置することを防止し、燃料の漏洩を未然に防止することが可能となる。
【0056】
更に、筐体42の上面壁42bと本体12の底面12cとの間には空間94が確保されているため、スリット44が塞がれることがなく、この空間94を通して通気することができる。従って、燃料電池ユニットの出力低下やオーバーヒートを防止することができる、同時に、ノートPC10と燃料電池ユニット40との間に空気の層を設けて断熱することにより、燃料電池ユニットの熱がノートPCに伝わって電子回路に誤作動を生じる危険性が低減する。
【0057】
なお、この発明は上記実施の形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化可能である。また、上記実施の形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。
【0058】
この発明に係る燃料電池ユニットおよび電子機器システムは、上述したノートPCに限らず、モバイル機器、携帯端末等の他の電子機器にも適用可能である。燃料電池の形式としは、DMFCに限らず、PEFC(Polymer Electrolyte Fuel Cell)等の他の形式としてもよい。
【0059】
【発明の効果】
以上の詳述したように、本発明によれば、電子機器に電力を供給可能であり、設置状態または移動状態において安定した状態を保持することが可能な燃料電池ユニットを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の実施の形態に係る燃料電池ユニットおよびノートPCを示す斜視図。
【図2】上記燃料電池ユニットおよびノートPCの背面側を示す斜視図。
【図3】上記燃料電池ユニットおよびノートPCを示す側面図。
【図4】上記燃料電池ユニットおよびノートPCの前面側を示す斜視図。
【図5】上記ノートPCの背面部を示す斜視図。
【図6】上記ノートPCの内部構造を模式的に示す図。
【図7】上記燃料電池ユニットを示す斜視図。
【図8】上記燃料電池ユニットの側面図。
【図9】上記燃料電池ユニットの内部構造を模式的に示す図。
【図10】上記燃料電池ユニットの起電部の動作原理を模式的に示す図。およびノートPC
【図11】この発明の第2の実施の形態に係る燃料電池ユニットおよびノートPCを概略的に示す側面図。
【図12】この発明の第3の実施の形態に係る燃料電池ユニットに示す斜視図。
【図13】この発明の第4の実施の形態に係る燃料電池ユニットに示す斜視図。
【図14】この発明の第5の実施の形態に係る燃料電池ユニットに示す斜視図。
【図15】この発明の第6の実施の形態に係る燃料電池ユニットおよびノートPCを示す平面図。
【図16】上記第6の実施の形態に係る燃料電池ユニットおよび燃料収容容器を示す斜視図。
【図17】上記第6の実施の形態に係る燃料電池ユニットおよびノートPCを示す側面図。
【図18】この発明の第7の実施の形態に係る燃料電池ユニットおよびノートPCに示す斜視図。
【図19】上記発明の第7の実施の形態に係る燃料電池ユニットおよびノートPCを示す側面。
【図20】この発明の第8の実施の形態に係る燃料電池ユニットおよびノートPCを示す分解斜視図。
【図21】上記第8の実施の形態に係る燃料電池ユニットおよびノートPCを示す斜視図。
【図22】上記第8の実施の形態に係る燃料電池ユニットおよびノートPCを示す側面図。
【符号の説明】
10…ノートPC、 12…本体、 12a…底面、
20…表示ユニット、26、56…コネクタ、40…燃料電池ユニット、
42…筐体、 42a…底壁、 42b…上面壁、 46…接続部、
48…嵌合部、 64…燃料収容容器、 66…混合容器、
68…起電部、 80…ハンドル
88、88a、88b…突起
Claims (19)
- 筐体と、
上記筐体に設けられ化学反応により発電を行う起電部と、
上記筐体に着脱可能に接続され、上記発電する際の燃料を収容する燃料収容部と、を備え、
上記筐体は、底面と、曲面状の壁面とを有していることを特徴とする燃料電池ユニット。 - 上記壁面は、上記筐体の側面または背面または上面の少なくとも一面であることを特徴とする請求項1に記載の燃料電池ユニット。
- 上記燃料収容容器は、上記燃料収容容器が装着された状態で上記曲面状の壁面の一部を形成する形状であることを特徴とする請求項1記載の燃料電池ユニット。
- 上記壁面は上記筐体の側面であり、上記側面の反対側面も曲面状に形成されていることを特徴とする請求項3に記載の燃料電池ユニット。
- 筐体と、
上記筐体に設けられ化学反応により発電を行う起電部と、
上記筐体に着脱可能に接続され、上記発電する際の燃料を収容する燃料収容部とを具備し、
上記筐体は、底面と、凸状部材が設けられた壁面とを有していることを特徴とする燃料電池ユニット。 - 上記凸上部材が設けられた壁面に通気孔が設けられていることを特徴とする請求項5に記載の燃料電池ユニット。
- 上記壁面は、上記筐体の側面または背面または上面の少なくとも一面であることを特徴とする請求項5に記載の燃料電池ユニット
- 前記起電部で発電された電力を電子機器へ供給する接続部を有することを特徴とする請求項1または5に記載の燃料電池ユニット。
- 電子機器に電力を供給する燃料電池ユニットにおいて、
液体燃料を搭載可能な筐体と、
上記筐体に設けられた把持部と、を備えたことを特徴とする燃料電池ユニット。 - 上記把持部は、棒状に形成され上記筐体の長手方向に沿って延びているとともに、その両端部は直角に折り曲げられ、上記筐体に接続されていることを特徴とする請求項9記載の燃料電池ユニット。
- 上記筐体は、底面と、この底面に対向した上面部とを有し、上記突起は柱形状に形成されており、上記把持部の両端部はヒンジ部を介して上記上面部に回動自在に支持されていることを特徴とする請求項10に記載の燃料電池ユニット。
- 上記把持部は、上記筐体の外面に把持可能に突設された突起を有していることを特徴とする請求項9に記載の燃料電池ユニット。
- 上記筐体は、底面と、この底面に対向した上面部とを有し、上記突起は柱形状に形成され上記上面部の略中央部に設けられていることを特徴とする請求項12に記載の燃料電池ユニット。
- 電子機器に電力を供給する燃料電池ユニットにおいて、
筐体と、
上記筐体内に設けられた第1起電部と、
上記筐体内に設けられた第2起電部と、
上記第1起電部と上記第2起電部との間に設けられ、上記第1および第2起電部へ供給する燃料を収容する燃料収容容器と、
を具備することを特徴とする燃料電池ユニット。 - 上記第1起電部は上記筐体の一端部に設けられ、上記第2起電部は上記一端部とは反対の他端部に設けられることを特徴とする請求項14に記載の燃料電池ユニット。
- 上記第1および第2起電部は、上記第1起電部と上記第2起電部との重心が上記筐体の重心部近傍に位置するように配置され、上記燃料収納容器は上記筐体の重心部付近に設けられていることを特徴とする請求項14に記載の燃料電池ユニット。
- 上記燃料収容容器は上記筐体に対して着脱自在に形成され、少なくとも1つの平坦面と、外側に向かって突出した少なくと1つの凸面とを含む外面を有していることを特徴とする請求項14ないし16のいずれか1項に記載の燃料電池ユニット。
- 上記筐体は、上記燃料収容容器を収納可能な収納部と、凸面部とを有していることを特徴とする請求項14に記載の燃料電池ユニット。
- 上記筐体は、外面に開口しているとともに筐体内部に連通した複数の通気孔を有し、上記筐体の凸面部は上記通気孔近傍に設けられていることを特徴とする請求項18に記載の燃料電池ユニット。
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