JP2004296163A - 電子機器システム及び燃料供給方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】燃料電池を内蔵する電子機器への燃料補給が可能な電子機器システム及び燃料補給方法を提供する。
【解決手段】クレードル10の底面部13にはPDA1が有するコネクタ6と電気的に接続するコネクタ13及び、燃料補給用のコネクタ7と接続される補給用コネクタ15とが設けられており、PDA1がクレードル10に接続された場合に、それぞれ接続される。またクレードル10には燃料電池ユニットへ燃料を供給する外部燃料タンクが収容される際に、外部燃料タンクの残量を表示するインジケータ16が設けられている。PDA1とクレードル10とが接続されている状態の場合にPDA1はパソコンとのデータ通信が可能であり、かつ燃料電池ユニットへの燃料をクレードル2が有する外部燃料タンクから補給することが可能である。
【選択図】 図2
【解決手段】クレードル10の底面部13にはPDA1が有するコネクタ6と電気的に接続するコネクタ13及び、燃料補給用のコネクタ7と接続される補給用コネクタ15とが設けられており、PDA1がクレードル10に接続された場合に、それぞれ接続される。またクレードル10には燃料電池ユニットへ燃料を供給する外部燃料タンクが収容される際に、外部燃料タンクの残量を表示するインジケータ16が設けられている。PDA1とクレードル10とが接続されている状態の場合にPDA1はパソコンとのデータ通信が可能であり、かつ燃料電池ユニットへの燃料をクレードル2が有する外部燃料タンクから補給することが可能である。
【選択図】 図2
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は、燃料電池により駆動可能な電子機器システムおよび燃料電池への燃料供給方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
近年、例えばPDAなどと称される、携帯型の電子機器が広く普及している。この種の電子機器では、その携行性を損なわないために、機器本体には基本的な機能のみを搭載し、必要に応じて、機能拡張用の拡張ユニットを接続できるようになっているのが一般的である。
【0003】
また、上記携帯型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。
【0004】
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。
【0005】
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PDAやノート型パソコンの本体に内蔵する構成とした場合、これらの機器全体の大型化および重量増加を招き、携帯型機器本来の利便性を損なう恐れがある。
【0006】
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。
【0007】
【特許文献1】
特開2002−32154号公報
【0008】
【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。
【0009】
また、この種の電子機器では、燃料電池ユニットの発電の燃料となるメタノール燃料を供給するタンクを着脱可能にするものがあるが、長時間駆動を行わせるためには、燃料タンクは巨大化するため、小型の電子機器の可搬性を損なうことになるといった問題があった。
【0010】
この発明は、このような事情を考慮してなされたものであり、燃料電池を内蔵する電子機器システム及び燃料補給方法を提供することを目的とする。
【0011】
【課題を解決するための手段】
前述した目的を達成するために、請求項1に係る発明では、電子機器と、この電子機器に着脱可能に接続される拡張装置とを有する電子機器システムにおいて、前記電子機器は、化学反応により発電を行う起電部と、前記起電部での前記化学反応に用いられる燃料を収容する第1の燃料収容部とを具備し、前記拡張装置は、前記化学反応に用いられる燃料を収容する第2の燃料収容部と、前記電子機器が接続された場合に前記第1の燃料収容部と前記第2の燃料収容部とを接続する接続部と、前記接続部を介して前記第2の燃料収容部から前記第1の燃料収容部へ前記燃料を送出する送出部とを具備することを特徴とする。
【0012】
このような構成により、燃料電池を内蔵する電子機器の燃料補給が可能な電子機器システム。
【0013】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照してこの発明の実施形態を説明する。
【0014】
図1は、この発明の第1の実施形態に係る電子機器の外観を示す図である。
【0015】
図1に示すように、この電子機器は、例えばPDA1などと称される本体2と、この本体2の正面に設けられ、ユーザインタフェースとしてデータ表示を行うLCD3と、データ入力用の操作ボタン4とが配置される。また、PDA1内には燃料電池ユニットが設けられている。PDA内部のハードウェア構成については後述する。なお、本体2の底面5には、パーソナルコンピュータ(以後、パソコンと称す)とのデータ同期用の信号線および機能拡張用の信号線を接続するためのコネクタ6と燃料電池ユニットへの燃料補給用のコネクタ7とが配置されている。
【0016】
図2には、第1の実施形態に係る電子機器システムの構成図を示す
【0017】
これはPDA1とPDA1とパソコンとの間に設けられ、PDA1とパソコンとのデータ通信のため介在するクレードル10とから構成される。
【0018】
図2の(a)はPDA1とクレードル10とが接続される前の図を示し、図2の(b)はPDA1とクレードルとが接続された場合の図を示す。
【0019】
クレードル10は、PDA1が接続された場合PDA1の背面を支える背面部11と、PDA1の側面を支える側面部12とPDAの底面5を支える底面部13とを有する。
【0020】
底面部13にはPDA1が有するコネクタ6と電気的に接続するコネクタ13及び、燃料補給用のコネクタ7と接続される補給用コネクタ15とが設けられており、PDA1がクレードル10に接続された場合に、それぞれ接続される。
【0021】
またクレードル10には燃料電池ユニットへ燃料を供給する外部燃料タンクが収容される際に、外部燃料タンクの残量を表示するインジケータ16が設けられている。
【0022】
クレードル10はパソコンと接続されるUSBコネクタ17を有しており、コネクタ14を介してPDA1とパソコンとのデータの送受信を中継する。
【0023】
図2(b)に示すようにPDA1とクレードル10とが接続されている状態の場合にPDA1はパソコンとのデータ通信が可能であり、かつ燃料電池ユニットへの燃料をクレードル2が有する外部燃料タンクから補給することが可能である。
【0024】
通常はパソコンと接続されるUSBコネクタ17を介してクレードル10内のデバイスへの電源供給が行われる。
【0025】
続いて、図3に第1の実施形態に係る電子機器システムのハードウェア構成図を示す。
【0026】
PDA1はPDA1全体の制御を司るCPU21、CPUと21接続され、LCD3の表示制御及び操作ボタン4から入力される入力信号をCPU11へ通知するブリッジ回路22、PDA1全体の電源供給の制御を司る電源マイコン(以後、PSCと称す)23、及びPDA1の電源供給元となる燃料電池ユニット30を有している。
【0027】
燃料電池ユニット30は、燃料電池ユニット30の状態などを監視したり、PSC23とのデータ送受信を行うコントローラ301、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部302、燃料収容部302に接続され、水とメタノールとを混合する混合容器303、燃料収容部302から混合容器303へ燃料を供給する第1送液路304、および混合容器303から送られる燃料と空気ポンプ305から送られる空気とにより化学反応が行われるセルスタック306、混合容器303からセルスタック306へ混合溶液が供給される第2送液路307、およびセルスタック306により発生する水を混合容器303へ循環させる第3送液路308が配設されている。
【0028】
セルスタック306は、アノード(燃料極)とカソード(空気極)とを有し、その間に電解質膜を挟持して構成されている。
【0029】
第1送液路304を介して燃料収容部302から混合容器303に供給されたメタノールは、セルスタック306から第3送液路308を介して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303内で希釈されたメタノールは、第2送液路307を介してセルスタック306のアノードに供給される。一方、セルスタック306のカソードには空気ポンプ305により送風路309を介して空気が供給される。供給されたメタノールおよび空気は、アノードとカソードとの間に設けられた電解質膜で反応し、これにより、アノードとカソードとの間に電力が発生する。このようにセルスタック306で発生した電力はPSC23へへ送られる。
【0030】
本実施形態の燃料電池ユニット30では、5W程度の発電量で、燃料収容部302にメタノールが満量収容されている場合で10時間程度動作可能な容量(例えば30cc程度)を収容可能である。
【0031】
また、セルスタック306には、反応生成物として、アノード側に二酸化炭素、カソード側に水が生成される。アノード側に生じた二酸化炭素はセルスタック306から混合容器303へ導入され、カソード側に生じた水は水蒸気として混合容器303へ導入される。混合容器303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303から本体2の外へ排出される。
【0032】
またコントローラ301はPSC23と通信を行い、PDA1の動作状態に応じて、燃料収容部302から混合容器303へ送るメタノールの量を調節したり、空気ポンプ305からセルスタック306へ送られる空気の量などを調節し、セルスタック306での発電量を制御する。
【0033】
また、コントローラ301は燃料収容部302に収容されているメタノールの残量も監視し、PSC23及びCPU21へ通知する。
【0034】
燃料収容部302及び外部燃料タンク102の残量検出については、例えば燃料収容部302を例にすると満容量の場合の容量データをコントローラ301が予めデータを取得し、燃料収容部302から混合容器303へ供給される1回の燃料供給の燃料噴出を何回行ったかに応じて噴出回数と1回の噴出量との積を満容量から減算していった値を残量として算出することができる。外部燃料タンク102の残量検出についても同様の手法を適用することができる。
【0035】
CPU21はLCD3へ燃料収容部304の燃料残量を表示したり、燃料収容部304の残量が少なくなった場合に、LCD3を介してユーザへ警告を表示することも可能である。
【0036】
PSC23は燃料電池ユニット30から供給される電力をPDA1内の各デバイスへ供給する。
【0037】
クレードル10は、クレードル10の制御を行う制御ユニット101、PDA1の燃料電池ユニット30の燃料収容部302へ供給するメタノールを収容する外部燃料タンク102及び外部燃料タンク102から燃料収容部302へメタノールを供給する燃料ポンプ103とを有する。
【0038】
制御ユニット101は、外部燃料タンク102の残量を監視し、残量をインジケータ16に表示する。インジケータ16は、棒状のバーを積み上げるように残量を表示しても良いし、残量を数値で表示しても良い。
【0039】
制御ユニット101はCPU21から燃料収容部302の残量の情報を受け取り、燃料ポンプ103を制御し、PDA1が接続された場合に外部燃料タンク102からメタノールを燃料収容部302へ送る。
【0040】
また、制御ユニット101は、パソコン51とのデータ通信も行っており、外部燃料タンク102の残量情報などをパソコ51へ送信し、パソコン51が有するディスプレイへ残量情報を表示することも可能である。
【0041】
図4にクレードルの平面斜視図を示す。
【0042】
クレードル10は背面に外部燃料タンク102を収容するタンクスロット110を具備し、このタンクスロットへ直方形状の外部燃料タンク102を挿入することが可能である。
【0043】
また、本実施形態では背面から挿入可能なものとするが、側面から挿入するように設計することも可能である。
【0044】
図5に燃料電池ユニットへ燃料の補給を設定するユーティリティソフトの画面の図を示す。
【0045】
ウインドウ61は、PDA1をクレードル10に接続した際に、燃料電池ユニット30へ燃料の補給を行うか否かを設定することが可能なユーティリティソフトの画面である。
【0046】
ウインドウ61には、オート補給62、マニュアル補給63、セミオート補給64という3つの項目が表示される。
【0047】
オート補給62は、PDA1とクレードル10とが接続された際は常にクレードル10から燃料電池ユニット30へ燃料の補給を行うモードである。
【0048】
マニュアル補給63は、PDA1とクレードル10とが接続された場合でも燃料の補給を行わず、PDA1もしくはパソコン51から燃料補給の指示が入力された場合に燃料補給を行うモードである。
【0049】
セミオート補給64は、PDA1とクレードル10とが接続された場合で、燃料収容部302の残量が所定残量以下だった場合にクレードル10から燃料電池ユニット30へ燃料の補給を行うモードである。この場合の所定残量の値は設定ウインドウ65で値をユーザが決めることが可能である。
【0050】
本実施形態では、このような3つの補給モードが設定可能であり、各モードのマークをチェックする(黒塗り丸が現在のモードを示す)ことで設定可能である。
【0051】
続いて、図6にPDAへ燃料補給のフローチャートを示す。
【0052】
本フローチャートは上述のオート補給の場合について説明する。
【0053】
まず、クレードル10はPDA1との接続を検出した場合(ステップ101のYES)、接続を検出した場合、制御ユニット101は、CPU21へ燃料収容部304の残量を問い合わせる。CPU21は、PSC23を介して燃料収容部302の残量情報を取得し、制御ユニット101へ通知することで、制御ユニット101は燃料収容部302の残量を取得する(ステップ102)。
【0054】
燃料収容部302の残量が100%の場合(ステップS103のYES)、満量であるので補給する必要はなく、本処理を終了する。
【0055】
燃料収容部302の残量が100%ではない場合(ステップS103のNO)、制御ユニット101は外部燃料タンク102に収容されているメタノールの残量を検出する(ステップS104)。
【0056】
制御ユニット101は外部燃料タンク102のメタノール残量と、燃料収容部302へ補給すべきメタノールの量とを比較し、燃料補給が可能かを判断する(ステップS105)。ここで燃料収容部へ補給すべきメタノールの量とは、満量時の容量が30ccで燃料収容部302の残量が30%である場合は、補給すべきメタノールの量は21ccとなる。この場合、外部燃料タンク102に21ccのメタノールが収容されているか否かを判断することになる。
【0057】
外部燃料タンク102に補給すべきメタノールの量が収容されている場合(ステップS105のYES)、制御ユニット101は燃料ポンプ103を駆動させ、外部燃料タンク102からコネクタ15及び7を介して、燃料収容部302へメタノールを送出する(ステップS106)。
【0058】
一定時間毎に燃料収容部302の残量を検出し、残量が100%になった場合(ステップS107のYES)、燃料の補給を停止し本処理を終了する。
【0059】
また、燃料収容部302へのメタノールの補給は、外部燃料タンク102から送出すべきメタノールの量を制御ユニット101が算出し、外部燃料タンク102からの送出されたメタノールの量を検出して補給を停止しても良い。この場合、例えば燃料ポンプ103の単位時間あたりのメタノール送出能力を制御ユニット101に設定しておけば、時間経過により送出量が把握可能となる。このことにより、補給すべきメタノール量を送出完了する時間も算出することができるため、その時間が経過した後に燃料収容部302への送出を停止するようにしても良い。
【0060】
なお、外部燃料タンク102の残量が燃料収容部302へ供給するだけのメタノール量を収容していない場合(ステップS105のNO)、制御ユニット101はCPU21へ補給が出来ない旨通知する。
【0061】
通知を受けたCPU21はLCD3へ補給が出来ないという警告画面を表示し、外部燃料タンク102の交換を促す指示も表示する。この場合の警告画面の例を示す図を図7に示す。
【0062】
上述のようにPDA1をクレードル10に接続した際にPDA1内の燃料電池ユニットへメタノール燃料を補給することが可能となる。
【0063】
また、図8に上述とは異なる例のPDAへ燃料補給のフローチャートを示す。
【0064】
まず、クレードル10はPDA1との接続を検出した場合(ステップ201のYES)、接続を検出した場合、CPU21は、制御ユニット101へ燃料補給の指示を出す(ステップS202)。本例では、PDA1とクレードル10とが接続された場合にPDA1から燃料補給の指示を出力する。
【0065】
これは、PDA1内で常時燃料収容部302の残量を検出しておき、燃料補給を行うか否かをPDA1で判断する。クレードル10はPDA1からの燃料補給指示があった場合に燃料を補給するものとし、クレードル10側で燃料補給を行うか否かの判断は行わない。
【0066】
続いて、クレードル10の制御ユニット101は外部燃料タンク102の残量を取得し(ステップS203)、PDA1へ燃料の供給を行うだけの容量があるか否かを判断する。ここでは、外部燃料タンク102の容量が0ではない限り、PDA1への燃料補給を行うものとする。
【0067】
外部燃料タンク102の残量が0ではなく、PDA1へ燃料補給が可能である場合(ステップS204のYES)、制御ユニット101は燃料ポンプ103を駆動させ、外部燃料タンク102からコネクタ15及び7を介して、燃料収容部302へメタノールを送出する(ステップS205)。
【0068】
CPU21は、一定時間毎に燃料収容部302の残量を検出し、残量が100%になった場合(ステップS206のYES)、制御ユニット101へ燃料補給の停止指示信号を出力する(ステップS207)。実際は、100%になってから、燃料補給を停止するのでは遅いので、100%になる直前(例えば98%や99%)になった場合に、停止信号を制御ユニット101へ出力する。
【0069】
燃料補給の停止信号を受けた制御ユニット101は燃料ポンプ103の駆動を停止し(ステップS208)、燃料補給処理を終了する。
【0070】
なお、外部燃料タンク102の残量が燃料収容部302へ供給するだけのメタノール量を収容していない場合(ステップS204のNO)、制御ユニット101はCPU21へ補給が出来ない旨通知する。通知を受けたCPU21はLCD3へ図7に示したような警告画面を表示し、外部燃料タンク102の交換を促す指示も表示する。
【0071】
上述のようにPDA1をクレードル10に接続した際にPDA1内の燃料電池ユニットへメタノール燃料を補給することが可能となる。
【0072】
次に、図9にマニュアル補給を行う際の指示画面の図を示す。マニュアル補給63の場合は図9に示すように燃料電池ユーティリティのアイコン71をLCD3に表示させておき、このアイコン71をスタイラスペンなどの入力デバイスでタップすると燃料補給を行うかの指示72を表示する。この指示72をさらにスタイラスペンなどでタップすることにより燃料補給を行うようにすることも可能である。なお、アイコン71は、常時表示させておかなくてもよく、例えばPDA1とクレードル10とが接続されている場合のみ表示するようにしても良い。
【0073】
図10にマニュアル補給の際の補給処理のフローチャートを示す。この図は図8で示したフローチャートと同じ処理には同じステップ番号を記している。ここでは、PDA1とクレードル10との接続を検出した後、上述のアイコン72をLCD3へ表示し(ステップA1)、その後指示72がタップされたか否かを検出する(ステップA2)。タップされたことをCPU21が検出した場合、制御ユニット101へ補給の指示を出力し、図8で説明した処理にしたがってPDA1への燃料補給が行われる。
【0074】
またセミオート補給64の場合の燃料補給のフローチャートを図11に示す。この図も図8で示したフローチャートと同じ処理には同じステップ番号を記している。ここでは、PDA1とクレードル10との接続を検出した後、燃料収容部302の残量がウインドウ61上で設定された設定ウインドウ65の値以下か否かを判断する(ステップB1)。
【0075】
燃料収容部302の残量が設定ウインドウ65で設定された値以下だった場合(ステップB1のYES)、図8で説明した処理にしたがってPDA1への燃料補給が行われる。
【0076】
上述のように本実施形態では、PDA1がクレードル10に接続された場合にPDA1の燃料電池ユニット30へ燃料補給が行われる。
【0077】
また、図12にPDA1動作中で燃料収容部302の燃料残量が少なくなった場合のLCD表示画面の図を示す。
【0078】
CPU21はPSC23を介して燃料収容部302の残量を検出して、所定値(例えば10%)以下になった場合に、警告表示73を表示し、使用者にクレードル10との接続を促す。このようにLCD3へ残量が少なくなったことを表示することで、使用者は燃料電池ユニット30の燃料が少なくなったことを認識することが可能となる。クレードル10と接続された場合、図8で説明した処理に従いPDA1への燃料補給が行なわれる。
【0079】
なお、上述の実施形態では、燃料残量の警告や外部燃料タンク102の残量が少ないといった警告画面をPDA1のLCD3へ表示させているが、クレードルはパソコン51と常時接続されているので、USBコネクタ17を介して制御ユニット101からパソコン51へ情報を送信し、パソコン51が有する表示画面上に表示させても構わない。
【0080】
また、PDA1に固有のID情報を記憶させておき、燃料収容部302へ燃料を供給する際に、クレードル10の制御ユニット101がID情報を確認し、特定のID情報を有するPDA1の場合のみ燃料を供給するような制御を行っても良い。この際、PDA1はID情報をPSC23内の図示しないレジスタやコントローラ301の図示しないレジスタに記憶させておく。
【0081】
PDA1とクレードル10とが接続された場合に制御ユニット101がPDA1からID情報の問合せを行い、予め記憶しておいたID情報と一致するかを照合する。ID情報が一致した場合のみ、燃料供給を実行し、ID情報が一致しない場合は燃料の供給を実行しない。
【0082】
このような制御を行うことで、不正に燃料を取得されることを防ぐことも可能である。
【0083】
以上、第1の実施形態によれば、燃料電池を内蔵する電子機器、電子機器システム及び燃料補給方法を提供することが可能である。
【0084】
続いて本発明の第2の実施形態について説明する。
【0085】
第2の実施形態では、電子機器としてノート型のパソコン501と、このパソコンの機能拡張を行うドッキングユニット(以後、ドッカーと称す)601で構成される電子機器システムの例である。
【0086】
図13に第2の実施形態に係る電子機器システムの構成図を示す。
【0087】
図13に示すようなパソコン501は、本体ケース502と表示部ケース503とLCDパネル504とキーボード506とを有する。本体ケース502はその上面部にキーボード506が配設されている。本体ケース502と表示部ケース503とは、ヒンジ部506により回動可能に接続している。表示部ケース503は、LCDパネル504の表示領域が可視状態となるようLCDパネル504の周辺部を保持している。表示部ケース503はキーボード506を露出する開放位置とキーボード506を覆閉塞位置との間でヒンジ部506を介して回動可能である。本体502内には図示しない燃料電池ユニットを有している。
【0088】
また、ドッカー601は、パソコン501と接続された時に、パソコン501の機能を拡張し、ユーザに追加機能を提供するものであり、光ディスクドライブ602や、外部燃料タンク603を有する。
【0089】
パソコン501とドッカー601とは着脱可能に接続される。
【0090】
続いて図14に第2の実施形態に係る電子機器システムのハードウェア構成図を示す。
【0091】
パソコン501本体内は、通常のパソコン1が動作するのに必要なデバイスにより構成している。このパソコン501の制御を司るCPU511と第1のブリッジ回路512とは64ビット幅のデータバスを有するCPUローカルバスによって接続されており、第1のブリッジ回路512とメインメモリ513との接続はメモリバスを介して接続されている。第1のブリッジ回路512と第2のブリッジ回路514とは、32ビット幅のデータバスを有する高速バス515によって接続されている。高速バス515には、ドッカー601と接続され複数の信号ピンによって構成されるドッキングコネクタ516とが接続されている。第2のブリッジ回路514にはHDD517が接続されており、第2のブリッジ回路514に接続しているシリアル信号を伝送する低速バス518を介して、エンベデットコントローラ(以後、ECと称す)519が接続されている。
【0092】
CPU511は、パソコン501全体の動作制御およびデータ処理等を実行するものである。
【0093】
メインメモリ514は、オペレーティングシステム、デバイスドライバ、実行対象のアプリケーションプログラム、および処理データなどを格納するメモリデバイスであり、複数のDRAMなどによって構成している。
【0094】
第1のブリッジ回路512は、CPU511と高速バス515との間を繋ぐブリッジLSIであり、高速バス515のバスマスタデバイスの1つとして機能する。この第1のブリッジ回路512は、CPU5113と高速バス515との間で、データ及びアドレスを含むバス幅を変換する機能、及びメモリバスを介してメインメモリ514のアクセス制御をする機能などを有している。
【0095】
高速バス515はクロック同期型の入出力バスであり、高速バス515上の全てのサイクルは、高速バスクロックに同期して行う。この高速バス515は、時分割的に使用されるアドレス/データバスを有している。
【0096】
第2のブリッジ回路514は、高速バス515と低速バス518との間を繋ぐブリッジLSIであり、高速バス515と低速バス518との間のバス変換等を行う。また、データの記憶再生装置として用いられるHDD517の制御を行うIDEコントローラおよびUSB(Universal Serial Bus)コントローラとを組みこんでいる。USBコントローラはシリアルデータ転送を制御するためのものである。第2のブリッジ回路514にはHDD517が接続されている。低速バス518には、EC519が接続されている。
【0097】
EC519は、低速バス518とEC519に接続されるデバイスとを繋ぐブリッジLSIであり、CPU511によってリード/ライト可能な複数のレジスタ群を内蔵している。これらレジスタ群を使用することにより、CPU511とEC519に接続されるデバイスとの通信が可能となる。また、キーボードコントローラ(以下、KBCと称す)としての機能も有している。また、ドッカ601との接続検出もEC519により行われる。
【0098】
電源コントローラ(以後、PSCと称す)520には、パソコン501本体に商用電源を接続するためのACアダプタ521が接続される。これにより、パソコン501本体はACアダプタ521を介して商用電源により駆動可能である。また、PSC520は、このパソコン501の電源のオン/オフなどの動作電源の制御を行うコントローラであり、バッテリパック522の2次電池の充電制御などを行う。
【0099】
バッテリパック522は、ACアダプタ521から電力が供給されなくなった場合の動作用電源に用いられるものである。
【0100】
またPSC520には燃料電池ユニット530が接続される。
【0101】
燃料電池ユニット530は、燃料電池ユニット530の状態などを監視や、PSC520とのデータ送受信を行うコントローラ531、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部532、燃料収容部532に接続され、水とメタノールとを混合する混合容器533、燃料収容部532から混合容器533へ燃料を供給する第1送液路534、および混合容器533から送られる燃料と空気ポンプ535から送られる空気とにより化学反応が行われるセルスタック536、混合容器533からセルスタック536へ混合溶液が供給される第2送液路537、およびセルスタック536により発生する水を混合容器533へ循環させる第3送液路538が配設されている。
【0102】
これらの各構成要素は第1の実施形態で説明したものと同じであるため、説明を省略する。
【0103】
本実施形態の燃料電池ユニット30では、12W程度の発電量で、燃料収容部532にメタノールが満量収容されている場合で8時間程度動作可能な容量(例えば50cc程度)を収容可能である。また、燃料収容部532には燃料補給用の補給コネクタ541が接続されている。
【0104】
続いて、ドッカー601のハードウェア構成を説明する。
【0105】
ドッカー601は、パソコン501のドッキングコネクタ516と接続されるドッキングコネクタ604と、ドッキングコネクタ604には第1のバス605が接続されており、この第1のバス605には、光ディスクドライブ602の制御を行うIDEコントローラ606が接続される。
【0106】
またドッキングコネクタ604には、ドッカー601の制御を行うマイコン607が接続されており、マイコン607は、外部燃料タンク603及び燃料ポンプ608と接続されている。
【0107】
IDEコントローラ606には、光ディスクドライブ602及びHDD609が接続する。このIDEコントローラ606は、光ディスクドライブ602や、HDD609のデータを読み出し書き込み等の制御を行うものであり、ドッキングコネクタ604を介してパソコン501へデータを送信したり、ドッキングコネクタ604を介してパソコン501から送信されてくるデータをHDD609へ記憶する際の制御を行う。
【0108】
光ディスクドライブ602は、記憶媒体であるCD−ROM、DVD−ROMからのデータを読み取り、IDEコントローラ47へデータを転送したり、CD−RやCD−R/W、DVD−RAM等の光記憶メディアへのデータ書き込みの制御を行う。
【0109】
また、燃料ポンプ608には、パソコン501の補給コネクタ541と接続される送出コネクタ610が接続されている。
【0110】
マイコン607は、外部燃料タンク603の残量を監視を行ったり、パソコン501のCPU501またはEC21から燃料収容部532の残量の情報を受け取り、燃料ポンプ608を制御する。パソコン501が接続された場合に外部燃料タンク603からメタノールを燃料収容部532へ送出する。
【0111】
第2の実施形態では、このような構成の電子機器システムにおいて、第1の実施形態と同様の燃料補給処理を行なうことが可能である。
【0112】
また、ドッカー601は電源コントローラ(以後、PSCと称す)611を具備し、ACアダプタ612を接続することが可能である。ドッカー601にACアダプタ612が接続されている状態でパソコン501が接続された場合、ドッカー601からパソコン501へ電源の供給を行うことが可能となる。但し、ACアダプタ612が接続されていない場合は、パソコン501からの電源供給を受けて動作することになる。
【0113】
パソコン601は、ACアダプタ522やバッテリパック521により電源供給も可能であるため、これらの電源供給元から供給可能な場合に応じて燃料の補給などを制御することも可能である。
【0114】
図15に第2の実施形態に係る燃料補給のフローチャートを示す。
【0115】
例えば、図15で示すフローチャートではパソコン501またはドッカー601のACアダプタから電源供給を受けている場合または燃料電池ユニット530から電源供給を受けている場合は燃料の補給を行い、バッテリで動作されていた場合は電源供給を燃料電池ユニット30からの供給に切り換えて燃料補給を行う例を示す。
【0116】
これはバッテリパック522で動作される場合にドッカー601内のデバイスまで電源供給を行うことになるため、バッテリパック522の消費量が多くなり動作時間が短くなってしまう。このため、外部燃料タンク603から燃料の供給を受けることが可能な燃料電池ユニット530に電源供給元を切り替えて動作させることにより、動作時間を延ばすことを可能にする。
【0117】
この図も図8で示したフローチャートと同じ処理には同じステップ番号を記している。ここでは、パソコン501とドッカー601との接続を検出した後(ステップS201)、EC519はPSC520を介して現在の電源供給元を判断する。ここでACアダプタ522または燃料電池ユニット530からの電源供給を受けていると判断した場合(ステップC1のYES)、燃料電池ユニット530への燃料補給を行う。ACアダプタ522または燃料電池ユニット530からの電源供給を受けていないと判断された場合(ステップC1のNO)、バッテリパック522から電源供給を受けているものと判断し、電源供給元を燃料電池ユニット530に切り替える(ステップC2)。電源供給元を燃料電池ユニット530へ切り替えた後、ドッカー601から燃料電池ユニット530への燃料補給を行う。
【0118】
また、外部燃料タンク603の残存容量が少なくパソコン501へ燃料の補給が行えない場合(ステップS204のNO)、パソコン501のLCD504へ警告画面を表示する(ステップC2)。
【0119】
また燃料電池ユニット530によって動作されていた場合は、さえらにACアダプタの接続を促すように表示しても良い。
【0120】
上述のように第2の実施形態では、パソコン1がクレードル10に接続された場合にPDA1の燃料電池ユニット30へ燃料補給が行うことが可能である。
【0121】
以上、本発明では燃料電池を内蔵する電子機器、電子機器システム及び燃料補給方法を提供することが可能である。
【0122】
なお、本願発明は、前記実施形態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種々に変形することが可能である。更に、前記実施形態には種々の段階の発明が含まれており、開示される複数の構成要件における適宜な組み合わせにより種々の発明が抽出され得る。たとえば、実施形態に示される全構成要件から幾つかの構成要件が削除されても、発明が解決しようとする課題の欄で述べた課題が解決でき、発明の効果の欄で述べられている効果が得られる場合には、この構成要件が削除された構成が発明として抽出され得る。
【0123】
【発明の効果】
以上、本発明では燃料電池を内蔵する電子機器への燃料補給が可能な電子機器システム及び燃料補給方法を提供することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図1】第1の実施形態に係る電子機器の外観を示す図。
【図2】第1の実施形態に係る電子機器システムの構成図。
【図3】第1の実施形態に係る電子機器システムのハードウェア構成図。
【図4】クレードルの平面斜視図。
【図5】燃料電池ユニットへ燃料の補給を設定するユーティリティソフトの画面の図。
【図6】PDAへ燃料補給のフローチャート。
【図7】警告画面の例を示す図。
【図8】PDAへ燃料補給のフローチャート。
【図9】マニュアル補給を行う際の指示画面の図。
【図10】マニュアル補給の際の補給処理のフローチャート。
【図11】セミオート補給の場合の燃料補給のフローチャート。
【図12】LCD画面の図。
【図13】第2の実施形態に係る電子機器システムの構成図。
【図14】第2の実施形態に係る電子機器システムのハードウェア構成図。
【図15】第2の実施形態に係る燃料補給のフローチャート。
【符号の説明】
1…PDA
7…燃料補給用コネクタ
10・・・クレードル
15…補給用コネクタ
30…燃料電池ユニット
101…制御ユニット
102、603…外部燃料タンク
103、608…燃料ポンプ
301、531…コントローラ
302、532…燃料収容部
303、533…混合容器
304、534…第1送液路
305、535…空気ポンプ
306、536…セルスタック
307、537…第2送液路
308、538…第3送液路
309、539…送風路
607…マイコン
【発明の属する技術分野】
この発明は、燃料電池により駆動可能な電子機器システムおよび燃料電池への燃料供給方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
近年、例えばPDAなどと称される、携帯型の電子機器が広く普及している。この種の電子機器では、その携行性を損なわないために、機器本体には基本的な機能のみを搭載し、必要に応じて、機能拡張用の拡張ユニットを接続できるようになっているのが一般的である。
【0003】
また、上記携帯型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。
【0004】
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。
【0005】
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PDAやノート型パソコンの本体に内蔵する構成とした場合、これらの機器全体の大型化および重量増加を招き、携帯型機器本来の利便性を損なう恐れがある。
【0006】
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。
【0007】
【特許文献1】
特開2002−32154号公報
【0008】
【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。
【0009】
また、この種の電子機器では、燃料電池ユニットの発電の燃料となるメタノール燃料を供給するタンクを着脱可能にするものがあるが、長時間駆動を行わせるためには、燃料タンクは巨大化するため、小型の電子機器の可搬性を損なうことになるといった問題があった。
【0010】
この発明は、このような事情を考慮してなされたものであり、燃料電池を内蔵する電子機器システム及び燃料補給方法を提供することを目的とする。
【0011】
【課題を解決するための手段】
前述した目的を達成するために、請求項1に係る発明では、電子機器と、この電子機器に着脱可能に接続される拡張装置とを有する電子機器システムにおいて、前記電子機器は、化学反応により発電を行う起電部と、前記起電部での前記化学反応に用いられる燃料を収容する第1の燃料収容部とを具備し、前記拡張装置は、前記化学反応に用いられる燃料を収容する第2の燃料収容部と、前記電子機器が接続された場合に前記第1の燃料収容部と前記第2の燃料収容部とを接続する接続部と、前記接続部を介して前記第2の燃料収容部から前記第1の燃料収容部へ前記燃料を送出する送出部とを具備することを特徴とする。
【0012】
このような構成により、燃料電池を内蔵する電子機器の燃料補給が可能な電子機器システム。
【0013】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照してこの発明の実施形態を説明する。
【0014】
図1は、この発明の第1の実施形態に係る電子機器の外観を示す図である。
【0015】
図1に示すように、この電子機器は、例えばPDA1などと称される本体2と、この本体2の正面に設けられ、ユーザインタフェースとしてデータ表示を行うLCD3と、データ入力用の操作ボタン4とが配置される。また、PDA1内には燃料電池ユニットが設けられている。PDA内部のハードウェア構成については後述する。なお、本体2の底面5には、パーソナルコンピュータ(以後、パソコンと称す)とのデータ同期用の信号線および機能拡張用の信号線を接続するためのコネクタ6と燃料電池ユニットへの燃料補給用のコネクタ7とが配置されている。
【0016】
図2には、第1の実施形態に係る電子機器システムの構成図を示す
【0017】
これはPDA1とPDA1とパソコンとの間に設けられ、PDA1とパソコンとのデータ通信のため介在するクレードル10とから構成される。
【0018】
図2の(a)はPDA1とクレードル10とが接続される前の図を示し、図2の(b)はPDA1とクレードルとが接続された場合の図を示す。
【0019】
クレードル10は、PDA1が接続された場合PDA1の背面を支える背面部11と、PDA1の側面を支える側面部12とPDAの底面5を支える底面部13とを有する。
【0020】
底面部13にはPDA1が有するコネクタ6と電気的に接続するコネクタ13及び、燃料補給用のコネクタ7と接続される補給用コネクタ15とが設けられており、PDA1がクレードル10に接続された場合に、それぞれ接続される。
【0021】
またクレードル10には燃料電池ユニットへ燃料を供給する外部燃料タンクが収容される際に、外部燃料タンクの残量を表示するインジケータ16が設けられている。
【0022】
クレードル10はパソコンと接続されるUSBコネクタ17を有しており、コネクタ14を介してPDA1とパソコンとのデータの送受信を中継する。
【0023】
図2(b)に示すようにPDA1とクレードル10とが接続されている状態の場合にPDA1はパソコンとのデータ通信が可能であり、かつ燃料電池ユニットへの燃料をクレードル2が有する外部燃料タンクから補給することが可能である。
【0024】
通常はパソコンと接続されるUSBコネクタ17を介してクレードル10内のデバイスへの電源供給が行われる。
【0025】
続いて、図3に第1の実施形態に係る電子機器システムのハードウェア構成図を示す。
【0026】
PDA1はPDA1全体の制御を司るCPU21、CPUと21接続され、LCD3の表示制御及び操作ボタン4から入力される入力信号をCPU11へ通知するブリッジ回路22、PDA1全体の電源供給の制御を司る電源マイコン(以後、PSCと称す)23、及びPDA1の電源供給元となる燃料電池ユニット30を有している。
【0027】
燃料電池ユニット30は、燃料電池ユニット30の状態などを監視したり、PSC23とのデータ送受信を行うコントローラ301、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部302、燃料収容部302に接続され、水とメタノールとを混合する混合容器303、燃料収容部302から混合容器303へ燃料を供給する第1送液路304、および混合容器303から送られる燃料と空気ポンプ305から送られる空気とにより化学反応が行われるセルスタック306、混合容器303からセルスタック306へ混合溶液が供給される第2送液路307、およびセルスタック306により発生する水を混合容器303へ循環させる第3送液路308が配設されている。
【0028】
セルスタック306は、アノード(燃料極)とカソード(空気極)とを有し、その間に電解質膜を挟持して構成されている。
【0029】
第1送液路304を介して燃料収容部302から混合容器303に供給されたメタノールは、セルスタック306から第3送液路308を介して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303内で希釈されたメタノールは、第2送液路307を介してセルスタック306のアノードに供給される。一方、セルスタック306のカソードには空気ポンプ305により送風路309を介して空気が供給される。供給されたメタノールおよび空気は、アノードとカソードとの間に設けられた電解質膜で反応し、これにより、アノードとカソードとの間に電力が発生する。このようにセルスタック306で発生した電力はPSC23へへ送られる。
【0030】
本実施形態の燃料電池ユニット30では、5W程度の発電量で、燃料収容部302にメタノールが満量収容されている場合で10時間程度動作可能な容量(例えば30cc程度)を収容可能である。
【0031】
また、セルスタック306には、反応生成物として、アノード側に二酸化炭素、カソード側に水が生成される。アノード側に生じた二酸化炭素はセルスタック306から混合容器303へ導入され、カソード側に生じた水は水蒸気として混合容器303へ導入される。混合容器303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303から本体2の外へ排出される。
【0032】
またコントローラ301はPSC23と通信を行い、PDA1の動作状態に応じて、燃料収容部302から混合容器303へ送るメタノールの量を調節したり、空気ポンプ305からセルスタック306へ送られる空気の量などを調節し、セルスタック306での発電量を制御する。
【0033】
また、コントローラ301は燃料収容部302に収容されているメタノールの残量も監視し、PSC23及びCPU21へ通知する。
【0034】
燃料収容部302及び外部燃料タンク102の残量検出については、例えば燃料収容部302を例にすると満容量の場合の容量データをコントローラ301が予めデータを取得し、燃料収容部302から混合容器303へ供給される1回の燃料供給の燃料噴出を何回行ったかに応じて噴出回数と1回の噴出量との積を満容量から減算していった値を残量として算出することができる。外部燃料タンク102の残量検出についても同様の手法を適用することができる。
【0035】
CPU21はLCD3へ燃料収容部304の燃料残量を表示したり、燃料収容部304の残量が少なくなった場合に、LCD3を介してユーザへ警告を表示することも可能である。
【0036】
PSC23は燃料電池ユニット30から供給される電力をPDA1内の各デバイスへ供給する。
【0037】
クレードル10は、クレードル10の制御を行う制御ユニット101、PDA1の燃料電池ユニット30の燃料収容部302へ供給するメタノールを収容する外部燃料タンク102及び外部燃料タンク102から燃料収容部302へメタノールを供給する燃料ポンプ103とを有する。
【0038】
制御ユニット101は、外部燃料タンク102の残量を監視し、残量をインジケータ16に表示する。インジケータ16は、棒状のバーを積み上げるように残量を表示しても良いし、残量を数値で表示しても良い。
【0039】
制御ユニット101はCPU21から燃料収容部302の残量の情報を受け取り、燃料ポンプ103を制御し、PDA1が接続された場合に外部燃料タンク102からメタノールを燃料収容部302へ送る。
【0040】
また、制御ユニット101は、パソコン51とのデータ通信も行っており、外部燃料タンク102の残量情報などをパソコ51へ送信し、パソコン51が有するディスプレイへ残量情報を表示することも可能である。
【0041】
図4にクレードルの平面斜視図を示す。
【0042】
クレードル10は背面に外部燃料タンク102を収容するタンクスロット110を具備し、このタンクスロットへ直方形状の外部燃料タンク102を挿入することが可能である。
【0043】
また、本実施形態では背面から挿入可能なものとするが、側面から挿入するように設計することも可能である。
【0044】
図5に燃料電池ユニットへ燃料の補給を設定するユーティリティソフトの画面の図を示す。
【0045】
ウインドウ61は、PDA1をクレードル10に接続した際に、燃料電池ユニット30へ燃料の補給を行うか否かを設定することが可能なユーティリティソフトの画面である。
【0046】
ウインドウ61には、オート補給62、マニュアル補給63、セミオート補給64という3つの項目が表示される。
【0047】
オート補給62は、PDA1とクレードル10とが接続された際は常にクレードル10から燃料電池ユニット30へ燃料の補給を行うモードである。
【0048】
マニュアル補給63は、PDA1とクレードル10とが接続された場合でも燃料の補給を行わず、PDA1もしくはパソコン51から燃料補給の指示が入力された場合に燃料補給を行うモードである。
【0049】
セミオート補給64は、PDA1とクレードル10とが接続された場合で、燃料収容部302の残量が所定残量以下だった場合にクレードル10から燃料電池ユニット30へ燃料の補給を行うモードである。この場合の所定残量の値は設定ウインドウ65で値をユーザが決めることが可能である。
【0050】
本実施形態では、このような3つの補給モードが設定可能であり、各モードのマークをチェックする(黒塗り丸が現在のモードを示す)ことで設定可能である。
【0051】
続いて、図6にPDAへ燃料補給のフローチャートを示す。
【0052】
本フローチャートは上述のオート補給の場合について説明する。
【0053】
まず、クレードル10はPDA1との接続を検出した場合(ステップ101のYES)、接続を検出した場合、制御ユニット101は、CPU21へ燃料収容部304の残量を問い合わせる。CPU21は、PSC23を介して燃料収容部302の残量情報を取得し、制御ユニット101へ通知することで、制御ユニット101は燃料収容部302の残量を取得する(ステップ102)。
【0054】
燃料収容部302の残量が100%の場合(ステップS103のYES)、満量であるので補給する必要はなく、本処理を終了する。
【0055】
燃料収容部302の残量が100%ではない場合(ステップS103のNO)、制御ユニット101は外部燃料タンク102に収容されているメタノールの残量を検出する(ステップS104)。
【0056】
制御ユニット101は外部燃料タンク102のメタノール残量と、燃料収容部302へ補給すべきメタノールの量とを比較し、燃料補給が可能かを判断する(ステップS105)。ここで燃料収容部へ補給すべきメタノールの量とは、満量時の容量が30ccで燃料収容部302の残量が30%である場合は、補給すべきメタノールの量は21ccとなる。この場合、外部燃料タンク102に21ccのメタノールが収容されているか否かを判断することになる。
【0057】
外部燃料タンク102に補給すべきメタノールの量が収容されている場合(ステップS105のYES)、制御ユニット101は燃料ポンプ103を駆動させ、外部燃料タンク102からコネクタ15及び7を介して、燃料収容部302へメタノールを送出する(ステップS106)。
【0058】
一定時間毎に燃料収容部302の残量を検出し、残量が100%になった場合(ステップS107のYES)、燃料の補給を停止し本処理を終了する。
【0059】
また、燃料収容部302へのメタノールの補給は、外部燃料タンク102から送出すべきメタノールの量を制御ユニット101が算出し、外部燃料タンク102からの送出されたメタノールの量を検出して補給を停止しても良い。この場合、例えば燃料ポンプ103の単位時間あたりのメタノール送出能力を制御ユニット101に設定しておけば、時間経過により送出量が把握可能となる。このことにより、補給すべきメタノール量を送出完了する時間も算出することができるため、その時間が経過した後に燃料収容部302への送出を停止するようにしても良い。
【0060】
なお、外部燃料タンク102の残量が燃料収容部302へ供給するだけのメタノール量を収容していない場合(ステップS105のNO)、制御ユニット101はCPU21へ補給が出来ない旨通知する。
【0061】
通知を受けたCPU21はLCD3へ補給が出来ないという警告画面を表示し、外部燃料タンク102の交換を促す指示も表示する。この場合の警告画面の例を示す図を図7に示す。
【0062】
上述のようにPDA1をクレードル10に接続した際にPDA1内の燃料電池ユニットへメタノール燃料を補給することが可能となる。
【0063】
また、図8に上述とは異なる例のPDAへ燃料補給のフローチャートを示す。
【0064】
まず、クレードル10はPDA1との接続を検出した場合(ステップ201のYES)、接続を検出した場合、CPU21は、制御ユニット101へ燃料補給の指示を出す(ステップS202)。本例では、PDA1とクレードル10とが接続された場合にPDA1から燃料補給の指示を出力する。
【0065】
これは、PDA1内で常時燃料収容部302の残量を検出しておき、燃料補給を行うか否かをPDA1で判断する。クレードル10はPDA1からの燃料補給指示があった場合に燃料を補給するものとし、クレードル10側で燃料補給を行うか否かの判断は行わない。
【0066】
続いて、クレードル10の制御ユニット101は外部燃料タンク102の残量を取得し(ステップS203)、PDA1へ燃料の供給を行うだけの容量があるか否かを判断する。ここでは、外部燃料タンク102の容量が0ではない限り、PDA1への燃料補給を行うものとする。
【0067】
外部燃料タンク102の残量が0ではなく、PDA1へ燃料補給が可能である場合(ステップS204のYES)、制御ユニット101は燃料ポンプ103を駆動させ、外部燃料タンク102からコネクタ15及び7を介して、燃料収容部302へメタノールを送出する(ステップS205)。
【0068】
CPU21は、一定時間毎に燃料収容部302の残量を検出し、残量が100%になった場合(ステップS206のYES)、制御ユニット101へ燃料補給の停止指示信号を出力する(ステップS207)。実際は、100%になってから、燃料補給を停止するのでは遅いので、100%になる直前(例えば98%や99%)になった場合に、停止信号を制御ユニット101へ出力する。
【0069】
燃料補給の停止信号を受けた制御ユニット101は燃料ポンプ103の駆動を停止し(ステップS208)、燃料補給処理を終了する。
【0070】
なお、外部燃料タンク102の残量が燃料収容部302へ供給するだけのメタノール量を収容していない場合(ステップS204のNO)、制御ユニット101はCPU21へ補給が出来ない旨通知する。通知を受けたCPU21はLCD3へ図7に示したような警告画面を表示し、外部燃料タンク102の交換を促す指示も表示する。
【0071】
上述のようにPDA1をクレードル10に接続した際にPDA1内の燃料電池ユニットへメタノール燃料を補給することが可能となる。
【0072】
次に、図9にマニュアル補給を行う際の指示画面の図を示す。マニュアル補給63の場合は図9に示すように燃料電池ユーティリティのアイコン71をLCD3に表示させておき、このアイコン71をスタイラスペンなどの入力デバイスでタップすると燃料補給を行うかの指示72を表示する。この指示72をさらにスタイラスペンなどでタップすることにより燃料補給を行うようにすることも可能である。なお、アイコン71は、常時表示させておかなくてもよく、例えばPDA1とクレードル10とが接続されている場合のみ表示するようにしても良い。
【0073】
図10にマニュアル補給の際の補給処理のフローチャートを示す。この図は図8で示したフローチャートと同じ処理には同じステップ番号を記している。ここでは、PDA1とクレードル10との接続を検出した後、上述のアイコン72をLCD3へ表示し(ステップA1)、その後指示72がタップされたか否かを検出する(ステップA2)。タップされたことをCPU21が検出した場合、制御ユニット101へ補給の指示を出力し、図8で説明した処理にしたがってPDA1への燃料補給が行われる。
【0074】
またセミオート補給64の場合の燃料補給のフローチャートを図11に示す。この図も図8で示したフローチャートと同じ処理には同じステップ番号を記している。ここでは、PDA1とクレードル10との接続を検出した後、燃料収容部302の残量がウインドウ61上で設定された設定ウインドウ65の値以下か否かを判断する(ステップB1)。
【0075】
燃料収容部302の残量が設定ウインドウ65で設定された値以下だった場合(ステップB1のYES)、図8で説明した処理にしたがってPDA1への燃料補給が行われる。
【0076】
上述のように本実施形態では、PDA1がクレードル10に接続された場合にPDA1の燃料電池ユニット30へ燃料補給が行われる。
【0077】
また、図12にPDA1動作中で燃料収容部302の燃料残量が少なくなった場合のLCD表示画面の図を示す。
【0078】
CPU21はPSC23を介して燃料収容部302の残量を検出して、所定値(例えば10%)以下になった場合に、警告表示73を表示し、使用者にクレードル10との接続を促す。このようにLCD3へ残量が少なくなったことを表示することで、使用者は燃料電池ユニット30の燃料が少なくなったことを認識することが可能となる。クレードル10と接続された場合、図8で説明した処理に従いPDA1への燃料補給が行なわれる。
【0079】
なお、上述の実施形態では、燃料残量の警告や外部燃料タンク102の残量が少ないといった警告画面をPDA1のLCD3へ表示させているが、クレードルはパソコン51と常時接続されているので、USBコネクタ17を介して制御ユニット101からパソコン51へ情報を送信し、パソコン51が有する表示画面上に表示させても構わない。
【0080】
また、PDA1に固有のID情報を記憶させておき、燃料収容部302へ燃料を供給する際に、クレードル10の制御ユニット101がID情報を確認し、特定のID情報を有するPDA1の場合のみ燃料を供給するような制御を行っても良い。この際、PDA1はID情報をPSC23内の図示しないレジスタやコントローラ301の図示しないレジスタに記憶させておく。
【0081】
PDA1とクレードル10とが接続された場合に制御ユニット101がPDA1からID情報の問合せを行い、予め記憶しておいたID情報と一致するかを照合する。ID情報が一致した場合のみ、燃料供給を実行し、ID情報が一致しない場合は燃料の供給を実行しない。
【0082】
このような制御を行うことで、不正に燃料を取得されることを防ぐことも可能である。
【0083】
以上、第1の実施形態によれば、燃料電池を内蔵する電子機器、電子機器システム及び燃料補給方法を提供することが可能である。
【0084】
続いて本発明の第2の実施形態について説明する。
【0085】
第2の実施形態では、電子機器としてノート型のパソコン501と、このパソコンの機能拡張を行うドッキングユニット(以後、ドッカーと称す)601で構成される電子機器システムの例である。
【0086】
図13に第2の実施形態に係る電子機器システムの構成図を示す。
【0087】
図13に示すようなパソコン501は、本体ケース502と表示部ケース503とLCDパネル504とキーボード506とを有する。本体ケース502はその上面部にキーボード506が配設されている。本体ケース502と表示部ケース503とは、ヒンジ部506により回動可能に接続している。表示部ケース503は、LCDパネル504の表示領域が可視状態となるようLCDパネル504の周辺部を保持している。表示部ケース503はキーボード506を露出する開放位置とキーボード506を覆閉塞位置との間でヒンジ部506を介して回動可能である。本体502内には図示しない燃料電池ユニットを有している。
【0088】
また、ドッカー601は、パソコン501と接続された時に、パソコン501の機能を拡張し、ユーザに追加機能を提供するものであり、光ディスクドライブ602や、外部燃料タンク603を有する。
【0089】
パソコン501とドッカー601とは着脱可能に接続される。
【0090】
続いて図14に第2の実施形態に係る電子機器システムのハードウェア構成図を示す。
【0091】
パソコン501本体内は、通常のパソコン1が動作するのに必要なデバイスにより構成している。このパソコン501の制御を司るCPU511と第1のブリッジ回路512とは64ビット幅のデータバスを有するCPUローカルバスによって接続されており、第1のブリッジ回路512とメインメモリ513との接続はメモリバスを介して接続されている。第1のブリッジ回路512と第2のブリッジ回路514とは、32ビット幅のデータバスを有する高速バス515によって接続されている。高速バス515には、ドッカー601と接続され複数の信号ピンによって構成されるドッキングコネクタ516とが接続されている。第2のブリッジ回路514にはHDD517が接続されており、第2のブリッジ回路514に接続しているシリアル信号を伝送する低速バス518を介して、エンベデットコントローラ(以後、ECと称す)519が接続されている。
【0092】
CPU511は、パソコン501全体の動作制御およびデータ処理等を実行するものである。
【0093】
メインメモリ514は、オペレーティングシステム、デバイスドライバ、実行対象のアプリケーションプログラム、および処理データなどを格納するメモリデバイスであり、複数のDRAMなどによって構成している。
【0094】
第1のブリッジ回路512は、CPU511と高速バス515との間を繋ぐブリッジLSIであり、高速バス515のバスマスタデバイスの1つとして機能する。この第1のブリッジ回路512は、CPU5113と高速バス515との間で、データ及びアドレスを含むバス幅を変換する機能、及びメモリバスを介してメインメモリ514のアクセス制御をする機能などを有している。
【0095】
高速バス515はクロック同期型の入出力バスであり、高速バス515上の全てのサイクルは、高速バスクロックに同期して行う。この高速バス515は、時分割的に使用されるアドレス/データバスを有している。
【0096】
第2のブリッジ回路514は、高速バス515と低速バス518との間を繋ぐブリッジLSIであり、高速バス515と低速バス518との間のバス変換等を行う。また、データの記憶再生装置として用いられるHDD517の制御を行うIDEコントローラおよびUSB(Universal Serial Bus)コントローラとを組みこんでいる。USBコントローラはシリアルデータ転送を制御するためのものである。第2のブリッジ回路514にはHDD517が接続されている。低速バス518には、EC519が接続されている。
【0097】
EC519は、低速バス518とEC519に接続されるデバイスとを繋ぐブリッジLSIであり、CPU511によってリード/ライト可能な複数のレジスタ群を内蔵している。これらレジスタ群を使用することにより、CPU511とEC519に接続されるデバイスとの通信が可能となる。また、キーボードコントローラ(以下、KBCと称す)としての機能も有している。また、ドッカ601との接続検出もEC519により行われる。
【0098】
電源コントローラ(以後、PSCと称す)520には、パソコン501本体に商用電源を接続するためのACアダプタ521が接続される。これにより、パソコン501本体はACアダプタ521を介して商用電源により駆動可能である。また、PSC520は、このパソコン501の電源のオン/オフなどの動作電源の制御を行うコントローラであり、バッテリパック522の2次電池の充電制御などを行う。
【0099】
バッテリパック522は、ACアダプタ521から電力が供給されなくなった場合の動作用電源に用いられるものである。
【0100】
またPSC520には燃料電池ユニット530が接続される。
【0101】
燃料電池ユニット530は、燃料電池ユニット530の状態などを監視や、PSC520とのデータ送受信を行うコントローラ531、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部532、燃料収容部532に接続され、水とメタノールとを混合する混合容器533、燃料収容部532から混合容器533へ燃料を供給する第1送液路534、および混合容器533から送られる燃料と空気ポンプ535から送られる空気とにより化学反応が行われるセルスタック536、混合容器533からセルスタック536へ混合溶液が供給される第2送液路537、およびセルスタック536により発生する水を混合容器533へ循環させる第3送液路538が配設されている。
【0102】
これらの各構成要素は第1の実施形態で説明したものと同じであるため、説明を省略する。
【0103】
本実施形態の燃料電池ユニット30では、12W程度の発電量で、燃料収容部532にメタノールが満量収容されている場合で8時間程度動作可能な容量(例えば50cc程度)を収容可能である。また、燃料収容部532には燃料補給用の補給コネクタ541が接続されている。
【0104】
続いて、ドッカー601のハードウェア構成を説明する。
【0105】
ドッカー601は、パソコン501のドッキングコネクタ516と接続されるドッキングコネクタ604と、ドッキングコネクタ604には第1のバス605が接続されており、この第1のバス605には、光ディスクドライブ602の制御を行うIDEコントローラ606が接続される。
【0106】
またドッキングコネクタ604には、ドッカー601の制御を行うマイコン607が接続されており、マイコン607は、外部燃料タンク603及び燃料ポンプ608と接続されている。
【0107】
IDEコントローラ606には、光ディスクドライブ602及びHDD609が接続する。このIDEコントローラ606は、光ディスクドライブ602や、HDD609のデータを読み出し書き込み等の制御を行うものであり、ドッキングコネクタ604を介してパソコン501へデータを送信したり、ドッキングコネクタ604を介してパソコン501から送信されてくるデータをHDD609へ記憶する際の制御を行う。
【0108】
光ディスクドライブ602は、記憶媒体であるCD−ROM、DVD−ROMからのデータを読み取り、IDEコントローラ47へデータを転送したり、CD−RやCD−R/W、DVD−RAM等の光記憶メディアへのデータ書き込みの制御を行う。
【0109】
また、燃料ポンプ608には、パソコン501の補給コネクタ541と接続される送出コネクタ610が接続されている。
【0110】
マイコン607は、外部燃料タンク603の残量を監視を行ったり、パソコン501のCPU501またはEC21から燃料収容部532の残量の情報を受け取り、燃料ポンプ608を制御する。パソコン501が接続された場合に外部燃料タンク603からメタノールを燃料収容部532へ送出する。
【0111】
第2の実施形態では、このような構成の電子機器システムにおいて、第1の実施形態と同様の燃料補給処理を行なうことが可能である。
【0112】
また、ドッカー601は電源コントローラ(以後、PSCと称す)611を具備し、ACアダプタ612を接続することが可能である。ドッカー601にACアダプタ612が接続されている状態でパソコン501が接続された場合、ドッカー601からパソコン501へ電源の供給を行うことが可能となる。但し、ACアダプタ612が接続されていない場合は、パソコン501からの電源供給を受けて動作することになる。
【0113】
パソコン601は、ACアダプタ522やバッテリパック521により電源供給も可能であるため、これらの電源供給元から供給可能な場合に応じて燃料の補給などを制御することも可能である。
【0114】
図15に第2の実施形態に係る燃料補給のフローチャートを示す。
【0115】
例えば、図15で示すフローチャートではパソコン501またはドッカー601のACアダプタから電源供給を受けている場合または燃料電池ユニット530から電源供給を受けている場合は燃料の補給を行い、バッテリで動作されていた場合は電源供給を燃料電池ユニット30からの供給に切り換えて燃料補給を行う例を示す。
【0116】
これはバッテリパック522で動作される場合にドッカー601内のデバイスまで電源供給を行うことになるため、バッテリパック522の消費量が多くなり動作時間が短くなってしまう。このため、外部燃料タンク603から燃料の供給を受けることが可能な燃料電池ユニット530に電源供給元を切り替えて動作させることにより、動作時間を延ばすことを可能にする。
【0117】
この図も図8で示したフローチャートと同じ処理には同じステップ番号を記している。ここでは、パソコン501とドッカー601との接続を検出した後(ステップS201)、EC519はPSC520を介して現在の電源供給元を判断する。ここでACアダプタ522または燃料電池ユニット530からの電源供給を受けていると判断した場合(ステップC1のYES)、燃料電池ユニット530への燃料補給を行う。ACアダプタ522または燃料電池ユニット530からの電源供給を受けていないと判断された場合(ステップC1のNO)、バッテリパック522から電源供給を受けているものと判断し、電源供給元を燃料電池ユニット530に切り替える(ステップC2)。電源供給元を燃料電池ユニット530へ切り替えた後、ドッカー601から燃料電池ユニット530への燃料補給を行う。
【0118】
また、外部燃料タンク603の残存容量が少なくパソコン501へ燃料の補給が行えない場合(ステップS204のNO)、パソコン501のLCD504へ警告画面を表示する(ステップC2)。
【0119】
また燃料電池ユニット530によって動作されていた場合は、さえらにACアダプタの接続を促すように表示しても良い。
【0120】
上述のように第2の実施形態では、パソコン1がクレードル10に接続された場合にPDA1の燃料電池ユニット30へ燃料補給が行うことが可能である。
【0121】
以上、本発明では燃料電池を内蔵する電子機器、電子機器システム及び燃料補給方法を提供することが可能である。
【0122】
なお、本願発明は、前記実施形態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種々に変形することが可能である。更に、前記実施形態には種々の段階の発明が含まれており、開示される複数の構成要件における適宜な組み合わせにより種々の発明が抽出され得る。たとえば、実施形態に示される全構成要件から幾つかの構成要件が削除されても、発明が解決しようとする課題の欄で述べた課題が解決でき、発明の効果の欄で述べられている効果が得られる場合には、この構成要件が削除された構成が発明として抽出され得る。
【0123】
【発明の効果】
以上、本発明では燃料電池を内蔵する電子機器への燃料補給が可能な電子機器システム及び燃料補給方法を提供することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図1】第1の実施形態に係る電子機器の外観を示す図。
【図2】第1の実施形態に係る電子機器システムの構成図。
【図3】第1の実施形態に係る電子機器システムのハードウェア構成図。
【図4】クレードルの平面斜視図。
【図5】燃料電池ユニットへ燃料の補給を設定するユーティリティソフトの画面の図。
【図6】PDAへ燃料補給のフローチャート。
【図7】警告画面の例を示す図。
【図8】PDAへ燃料補給のフローチャート。
【図9】マニュアル補給を行う際の指示画面の図。
【図10】マニュアル補給の際の補給処理のフローチャート。
【図11】セミオート補給の場合の燃料補給のフローチャート。
【図12】LCD画面の図。
【図13】第2の実施形態に係る電子機器システムの構成図。
【図14】第2の実施形態に係る電子機器システムのハードウェア構成図。
【図15】第2の実施形態に係る燃料補給のフローチャート。
【符号の説明】
1…PDA
7…燃料補給用コネクタ
10・・・クレードル
15…補給用コネクタ
30…燃料電池ユニット
101…制御ユニット
102、603…外部燃料タンク
103、608…燃料ポンプ
301、531…コントローラ
302、532…燃料収容部
303、533…混合容器
304、534…第1送液路
305、535…空気ポンプ
306、536…セルスタック
307、537…第2送液路
308、538…第3送液路
309、539…送風路
607…マイコン
Claims (11)
- 電子機器と、この電子機器に着脱可能に接続される拡張装置とを有する電子機器システムにおいて、
前記電子機器は、
化学反応により発電を行う起電部と、
前記起電部での前記化学反応に用いられる燃料を収容する第1の燃料収容部とを具備し、
前記拡張装置は、
前記化学反応に用いられる燃料を収容する第2の燃料収容部と、
前記電子機器が接続された場合に前記第1の燃料収容部と前記第2の燃料収容部とを接続する接続部と、
前記接続部を介して前記第2の燃料収容部から前記第1の燃料収容部へ前記燃料を送出する送出部と
を具備することを特徴とする電子機器システム。 - 前記拡張装置は、前記電子機器との接続を検出する検出部と、
前記検出部により前記電子機器との接続が検出された場合に、前記送出部を駆動し前記燃料の送出を行わせる制御部と
を具備することを特徴とする請求項1に記載の電子機器システム。 - 前記電子機器は前記拡張装置と接続された場合に、前記第2の燃料収容部から前記第1の燃料収容部への燃料の送出を指示する信号を出力する出力部をさらに具備し、
前記拡張装置は、前記電子機器との接続を検出する検出部と、
前記出力部から前記燃料の送出を指示する信号を受信した場合に、前記送出部を駆動し燃料の送出を行わせる制御部と
をさらに具備することを特徴とする請求項1に記載の電子機器システム。 - 前記電子機器は、前記第1の燃料収容部の燃料残量を検出する検出部と、
前記燃料残量が所定の値以下になったか否かを判断する判断部と、
前記判断部により、前記燃料残量が所定の値以下になったと判断された場合、前記拡張装置へ、前記第2の燃料収容部から前記第1の燃料収容部への燃料の送出を指示する信号を出力する出力部と、
前記出力部から前記燃料の送出を指示する信号を受信した場合に、前記送出部を駆動し燃料の送出を行わせる制御部と
を具備することを特徴とする請求項1に記載の電子機器システム。 - 前記拡張装置はさらに第2の電子機器と電気的に接続される第2の接続部を具備し、
前記拡張装置は前記第2の接続部を介して前記第2の電子機器から電力が供給されることを特徴とする請求項2乃至4に記載の電子機器システム。 - 前記拡張装置は前記電子機器との間でデータの送受信を行うコネクタをさらに具備し、
前記電子機器から前記コネクタを介して受信したデータを前記第2の接続部を介して前記第2の電子機器へ送信すること
を特徴とする請求項5に記載の電子機器システム。 - 前記電子機器は、この機器固有の固有情報を記憶する記憶部をさらに具備し、
前記拡張装置は前記記憶部に記憶されている前記固有情報を取得する取得部と、
前記取得部により取得された前記固有情報と、予め前記拡張装置内に記憶している参照情報とを照合する照合部と、
前記照合部により、前記固有情報と前記参照情報とが一致した場合、前記制御部へ前記燃料の送出の指示を出す指示部と
を具備することを特徴とする請求項2乃至4に記載の電子機器システム。 - 前記電子機器は、この機器へ電源供給可能な二次電池をさらに具備し、
前記拡張装置と接続された時に、前記電子機器が前記二次電池により電源が供給されていた場合は、前記起電部からの電源供給へ切り替えることを特徴とする請求項1乃至4に記載の電子機器システム。 - 燃料電池を内蔵する電子機器と、この電子機器に着脱可能に接続される拡張装置とを有する電子機器システムの燃料供給方法において、
前記電子機器と拡張装置との接続を検出し、
前記電子機器と拡張装置との接続が検出された場合、前記拡張装置が有し前記燃料電池で用いられる燃料を収容する第2の燃料収容部から前記電子機器が有し前記燃料電池で用いられる燃料を収容する第1の燃料収容部へ燃料の供給を行うこと
を特徴とする燃料供給方法。 - 燃料電池を内蔵する電子機器と、この電子機器に着脱可能に接続される拡張装置とを有する電子機器システムの燃料供給方法において、
前記電子機器と拡張装置との接続を検出し、
前記電子機器と拡張装置との接続が検出された場合、前記電子機器が有し前記燃料電池で用いられる燃料を収容する第1の燃料収容部への燃料供給を指示する信号を前記拡張装置へ出力し、
前記信号の受信に基づいて、前記拡張装置が有する前記燃料電池で用いられる燃料を収容する第2の燃料収容部から前記第1の燃料収容部へ燃料を供給することを特徴とする燃料供給方法。 - 燃料電池を内蔵する電子機器と、この電子機器に着脱可能に接続される拡張装置とを有する電子機器システムの燃料供給方法において、
前記電子機器と拡張装置との接続を検出し、
前記電子機器が有する前記燃料電池で用いられる燃料を収容する第1の燃料収容部の燃料残量を検出し、
前記燃料残量が所定の値以下になったか否かを判断し、
前記燃料残量が所定の値以下になったと判断された場合、前記拡張装置が有する前記燃料電池で用いられる燃料を収容する第2の燃料収容部から前記第1の燃料収容部への燃料供給を行うこと
を特徴とする燃料供給方法。
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