JP2005027450A

JP2005027450A - 電源アダプタ及び電力供給システム

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Publication number: JP2005027450A
Application number: JP2003191358A
Authority: JP
Inventors: Koji Sekai; 孝二世界
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 2003-07-03
Filing date: 2003-07-03
Publication date: 2005-01-27
Anticipated expiration: 2023-07-03
Also published as: JP4066901B2; TW200509434A; TWI253773B; KR20050004085A; US20050007063A1; CN1578048A; KR101106437B1; US7608943B2; CN100365908C

Abstract

【課題】電子機器の小型化、軽量化を図る。
【解決手段】燃料電池５４が電源アダプタ３に備わっており、燃料電池５４によって発電された電力を電子機器３に供給できることから、従来のように電子機器に電力供給源として燃料電池を搭載させた場合に比べて電子機器２を小型化、軽量化できる。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子機器及び／又は電子機器に搭載された二次電池に電力を供給する電源アダプタ及び電力供給システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年においては、例えばノート型パーソナルコンピュータ、携帯型電話機、カメラ一体型ＶＴＲ（ｖｉｄｅｏｔａｐｅｒｅｃｏｒｄｅｒ）、ＰＤＡ（ＰｅｒｓｏｎａｌＤｉｇｉｔａｌＡｓｓｉｓｔａｎｔｓ）等の携帯型電子機器が普及している。これら携帯型電子機器は、例えばリチウムイオン二次電池やニッケル水素二次電池等といった軽量、高エネルギー密度、且つ充放電可能な二次電池を搭載し、これら二次電池を駆動電源として駆動する。
【０００３】
このため、これら携帯型電子機器では、二次電池の電力が全て消費されたときに、再び駆動させるための電力が例えば電源アダプタ、いわゆるＡＣアダプタ等を介して外部電源より供給される。電源アダプタ等を介して外部電源より供給された電力は、携帯型電子機器を直接駆動、若しくは機器内に搭載された二次電池を充電する。したがって、携帯型電子機器は、二次電池の電力が全て消費されたときに、外部電源、いわゆる電力の供給可能な電源コンセントがない場所では使用できなくなる。
【０００４】
このような問題を解決する手段としては、例えば電源コンセントのない場所で電気化学反応により発電できる燃料電池等がある。具体的には、燃料電池を搭載したパーソナルコンピュータ等がある（特許文献１を参照。）。
【０００５】
燃料電池としては、例えばＰＥＦＣ（ＰｏｌｙｍｅｒＥｌｅｃｔｒｏｌｙｔｅＦｕｅｌＣｅｌｌ）、ＤＭＦＣ（ＤｉｒｅｃｔＭｅｔｈａｎｏｌＦｕｅｌＣｅｌｌ）等を挙げることができる。これらの燃料電池は、例えば水素やアルコール類等を燃料としてこれらを陰極で酸化し、空気中等の酸素等を陽極で還元することで発電する。
【０００６】
【特許文献１】
特開２００２−４９４４０号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、携帯型電子機器においては、駆動電源として燃料電池を搭載した場合、発電させるための燃料を電池内に導入させるための導入口や、電池内で燃料を循環させるための配管や、電気化学反応により発電したときに反応生成物として生じる炭酸ガス、水、水蒸気等を外部に排出する排出口等を設ける必要がある。また、炭化水素等の化合物を燃料とする場合、例えば化合物から水素を生成させる等、化合物を改質する改質器等が必要となる。
【０００８】
したがって、携帯型電子機器では、駆動電源として燃料電池を搭載した場合、小型化、軽量化を図ることは困難である。
【０００９】
また、携帯型電子機器においては、駆動電源として燃料電池を搭載した場合、電気化学反応により発電するときの発熱が大きいことから、燃料電池が発した熱で誤作動する虞がある。
【００１０】
そこで、本発明は、このような従来の実情に鑑みて提案されたものであり、燃料電池より電力が供給される電子機器の大型化と、燃料電池が発電したときの発熱による電子機器の誤作動とを防ぐ電源アダプタ及び電力供給システムを提供することを目的としている。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上述した目的を達成する本発明に係る電源アダプタは、電子機器及び／又は電子機器に搭載された二次電池に外部電源より電力を供給する電源アダプタであって、電気化学反応により発電する燃料電池と、外部電源による電力及び燃料電池が発電した電力のうち何れかが電子機器及び／又は二次電池に供給されるように切換制御する制御手段と、燃料電池及び制御手段が設けられるアダプタ本体とを備え、制御手段が、外部電源からの電力の供給が不足又は停止したときに、燃料電池を駆動させ、燃料電池が発電した電力を電子機器及び／又は二次電池に供給するように制御する。
【００１２】
また、本発明に係る電力供給システムは、電子機器及び／又は電子機器に搭載された二次電池と、電子機器及び／又は二次電池に外部電源より電力を供給する電源アダプタとを有し、電源アダプタが、電気化学反応により発電する燃料電池と、外部電源による電力及び燃料電池が発電した電力のうち何れかが電子機器及び／又は二次電池に供給されるように切換制御する制御手段とを備え、制御手段が、外部電源からの電力の供給が不足又は停止したときに、燃料電池を駆動させ、燃料電池によって発電された電力を電子機器及び／又は二次電池に供給するように制御する。
【００１３】
本発明によれば、燃料電池が電源アダプタに備わっており、燃料電池によって発電された電力が外部より電子機器に供給されることから、燃料電池が搭載される場合に比べて電子機器を小型化でき、燃料電池が発電するときの発熱の影響を電子機器が受けることを防止できる。
【００１４】
また、本発明によれば、電源アダプタが燃料電池を備えることで、外部電源からの電力の供給が途絶えたとき、すなわち電源コンセントがないときでも、燃料電池が発電した電力で電子機器を駆動及び／又は二次電池を充電できる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を適用した電源アダプタ、電源供給システムについて、図１に示す電子機器の電源システム１を参照にして説明する。この電子機器の電源システム１は、軽量化及び小型化を図られて使用者が携帯可能な電子機器２と、この電子機器２に外部電源、いわゆる電力の供給可能な電源コンセントより電力を供給する電源アダプタ３とを備える。
【００１６】
電子機器２は、例えばノート型パーソナルコンピュータ、携帯型電話機、カメラ一体型ＶＴＲ、ＰＤＡ等の情報処理装置である。
【００１７】
電子機器２は、例えば電子機器２を用途に合わせて駆動させるための各種アプリケーションプログラム等が記憶された記憶部となるハードディスク（ＨａｒｄＤｉｓｋ：以下、単にＨＤという。）１１と、全体の動作を制御する制御プログラムが記憶されたリード・オンリ・メモリ（ＲｅａｄＯｎｌｙＭｅｍｏｒｙ：以下、単にＲＯＭという。）１２と、ＨＤ１１やＲＯＭ１２に記憶されたプログラムがロードされるランダム・アクセス・メモリ（ＲａｎｄｏｍＡｃｃｅｓｓＭｅｍｏｒｙ：以下、単にＲＡＭという。）１３と、ＲＡＭ１３にロードされたプログラムに基づいて機器全体の動作を制御する中央演算処理装置（ＣｅｎｔｒａｌＰｒｏｃｅｓｓｉｎｇＵｎｉｔ：以下、ＣＰＵという。）１４と、入力操作を行うためのキーボード、マウス、タッチパネル等からなる入力操作部１５と、ＨＤ１１に記憶されたアプリケーションプログラム等に基づいた情報等を表示する表示部１６と、光ディスク、光磁気ディスク、磁気ディスク、ＩＣカード、テープカセット、ディスクカートリッジ等の外部記憶装置が装着されるドライブ１７とを備えている。また、電子機器２は、その他に、機器の駆動電源となる二次電池１８と、機器に対して外部からの電力の供給口となるコネクタ１９とを備えている。
【００１８】
このように構成される電子機器２は、機器を使用するユーザ等がＲＯＭ１２に保存された制御プログラムを起動するように入力操作部１５より起動コマンドを入力すると、ＣＰＵ１４がＨＤ１１やＲＯＭ１２より必要なプログラムをＲＡＭ１３に読み出し実行する。具体的に、電子機器２においては、二次電池１８を充電するときには、ユーザが入力操作部１５を用いて充電を実行する命令を入力すると、ＨＤ１１やＲＯＭ１２に保存された制御プログラムに基づいてコネクタ１９を介して供給された電力で二次電池１８を充電する制御をＣＰＵ１４が行う。
【００１９】
電子機器２に搭載される二次電池１８は、図２に示すように、例えばリチウムイオン二次電池等の充放電可能な電池であり、電子機器２の各部に対して駆動させるための電力を供給する。二次電池１８は、発電要素となる巻回構造の電池素子３１と、電池内部でリチウムイオンを移動させる際の媒体となる非水電解液３２とが、収納容器となる外装缶３３内に収納され、外装缶３３の開口部が封口蓋体３４で閉蓋されたものである。
【００２０】
電池素子３１は、正極活物質としてリチウム遷移金属複合酸化物等を用いる帯状の正極３５と、負極活物質として炭素質材料等を用いる帯状の負極３６とが接触しないようにこれらを互いに遮蔽する帯状のセパレータ３７を介して積層され、電極３５，３６の長手方向に多数回巻回された巻回体である。そして、この電池素子３１で正極３５と負極３６との間で後述する非水電解液３２を媒体としてリチウムイオンを行き来させることで電池反応が行われる。電池素子３１は、巻回軸方向の一端面より正極３５より導出された正極リード端子３８が突出し、他端面より負極３６より導出された負極リード端子３９が突出している。
【００２１】
非水電解液３２は、例えば環状の炭酸エステル化合物、水素をハロゲン基やハロゲン化アクリル基で置換した環状炭酸エステル化合物や鎖状炭酸エステル化合物等からなる非水溶媒に、ＬｉＰＦ_６、ＬｉＣｌＯ_４、ＬｉＡｓＦ_６、ＬｉＢＦ_４、ＬｉＢ（Ｃ_６Ｈ_５）_４、ＬｉＣＨ_３ＳＯ_３、ＬｉＣＦ_３ＳＯ_３、ＬｉＣｌ、ＬｉＢｒ等のリチウム塩等からなる電解質塩を溶解させた溶液である。
【００２２】
外装缶３３は、例えば導電性金属等からなり、底面３３ａが略円状にされた略円筒状の有底容器である。この外装缶３３は、負極リード端子３９が底面３３ａに溶接されて負極３６と導通して負極外部端子となることから、例えば鉄、ステンレス、ニッケル等といった導電性金属等で形成される。外装缶３３は、例えば鉄等で形成された場合、その表面には防錆や溶接信頼性を高めるためにニッケルめっき等が施される。
【００２３】
封口蓋体３４は、電池素子３１の電池内圧が所定の圧力以上になると電池素子３１に流れる電流を遮断する電流遮断機構部４０や、電池素子３１に所定の温度以上又は所定の電流値以上の電流が流れると電気抵抗を上昇させて電池素子３１に流れる電流を小さくさせるＰＴＣ（ＰｏｓｉｔｉｖｅＴｅｍｐｅｒｔｕｒｅＣｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ）素子４１や、電池１２の外部正極端子となる端子板４２等を備えている。そして、封口蓋体３４は、これら電流遮断機構部４０、ＰＴＣ素子４１、端子板４２等が電気的に接触されるように順次積層されてガスケット４３に収納された状態で、外装缶３３の開口部に固定される。このとき、封口蓋体３４は、正極リード端子３８が接続されて正極３５と導通して正極外部端子となる。ガスケット４３は、封口蓋体３４が外装缶３３の開口部に固定されるときに、電池内部を密閉封止すると共に負極外部端子となる外装缶３３と正極外部端子となる封口蓋体６とが接触しないように両者を絶縁する。
【００２４】
以上のような構成の二次電池１８は、例えば電子機器２に設けられた装着部等に着脱可能に装着され、電子機器２に対して所定電圧の電力を安定して供給するものである。また、二次電池１８は、少なくとも１つ以上が、例えば電子機器２に供給する電圧や電流等を制御する制御回路等と一緒にプラスチックケース等からなる外筐に収納された状態、いわゆる電池パック化された状態で電子機器２の装着部等に着脱可能に装着されても良い。なお、以上では、二次電池として円筒型のリチウムイオン二次電池を例に挙げて説明したが、この電池に限定されることはなく、充放電可能な電池であれば例えばリチウムポリマー二次電池、ニッケル水素二次電池、鉛蓄電池等、様々な二次電池、又コイン型、薄型、角形等、様々な形状の電池に適用可能である。
【００２５】
コネクタ１９は、例えば電源アダプタ３側のコネクタ５３が接続される外部端子であり、電源アダプタ３のコネクタ５３が接続されたときは電子機器２や二次電池１８に対して外部電源等から電力を供給する供給口として機能する。また、コネクタ１９は、外部に設置された電子機器、サーバ等とデータの送受信を行うための送受信部としても機能する。この場合、電子機器２では、コネクタ１９を介して外部より制御信号等が入力されたり、コネクタ１９を介して外部に制御信号等を出力したりする。
【００２６】
以上のような構成の電子機器２は、二次電池１８からの電力やコネクタ１９を介した外部電源からの電力が各部に供給され、ＨＤ１１やＲＯＭ１２等に格納されたアプリケーションプログラムや制御プログラム等に基づいた駆動制御がＣＰＵ１４により行われることで駆動する。
【００２７】
電源アダプタ３は、図１に示すように、例えば電子機器２及び／又は二次電池１８に電力を供給するＡＣアダプタ等であって、家庭用交流電源等、外部電源となる電源コンセントに接続される電源プラグ５１と、家庭用交流電流を所定の電圧の直流電流に変換するＡＣ／ＤＣ変換部５２と、電子機器２側のコネクタ１９に接続されるコネクタ５３と、電気化学反応により発電して着脱可能にされた燃料電池５４と、電源プラグ５１が外部電源に接続されているかどうかを検出する第１の電圧検出部５５と、コネクタ５３が電子機器２に接続されているかどうかを検出する第２の電圧検出部５６と、燃料電池５４が装着されているかどうかを検出する第３の電圧検出部５７と、外部電源による電力及び燃料電池５４の発電による電力の何れかが電子機器２及び／又は二次電池１８に供給されるように切換制御する切換スイッチ５８と、各部の制御を行うアダプタ制御部５９とを備えている。
【００２８】
電源プラグ５１は、電源アダプタ３と外部電源とを電気的に接続させるものであり、外部電源となる電源コンセントに設けられた孔部に差し込むための差込端子を備えている。電源プラグ５１は、電源コンセントの孔部に差込端子を差し込むことで電源コンセントより電力を電源アダプタに供給する。また、電源プラグ５１は、電源アダプタ３の外筐より導出されている金属線等が絶縁樹脂等で被覆された接続コード５１ａによって電源アダプタ３と接続されている。
【００２９】
ＡＣ／ＤＣ変換部５２は、電源プラグ５１を介して外部電源より供給された交流電流を所定の直流電流に変換する。これにより、電源アダプタ３は、安定した電圧の直流電流を電子機器２に供給することが可能となる。
【００３０】
コネクタ５３は、例えば電子機器２側のコネクタ１９が接続される接続端子であり、電子機器２のコネクタ１９に接続されたときは電子機器２や二次電池１８に対して電力を供給する供給口として機能する。また、コネクタ５３は、外部から電源アダプタ３に電気信号等が入力されたり、電源アダプタ３が外部に電気信号を出力したりするための入出力端子としても機能する。また、コネクタ５３は、電源プラグ５１と同様に、電源アダプタ３の外筐より導出された接続コード５３ａによって電源アダプタ３と接続されている。
【００３１】
燃料電池５４は、図３及び図４に示すように、電気を発電する発電素子６１と、外筐となる外装体６２とを備えている。
【００３２】
発電素子６１は、燃料電極である水素電極６３及び酸素電極６４と、水素電極６３及び酸素電極６４に挟持された電解質膜であるプロトン伝導体６５とを備えている。
【００３３】
水素電極６３は、繊維状カーボン集合体からなる電極基体６３ａと、その表面に形成された触媒層６３ｂとによって構成されている。酸素電極６４は、繊維状カーボン集合体からなる電極基体６４ａと、その表面に形成された触媒層６４ｂとによって構成されている。水素電極６３及び酸素電極６４における触媒層６３ｂ，６４ｂを形成するものとしては、例えば白金、白金合金、パラジウム、マグネシウム、チタン、マンガン、ランタン、バナジウム、ジルコニウム、ニッケル−ランタン合金、チタン−鉄合金、イリジウム、ロジウム、金等が挙げられ、好ましくは燃料電池５４が発電するときの電気化学反応を速やかに行える白金又は白金合金を用いる。また、発電素子６１においては、水素電極６３の電極基体６３ａからは負極リード６３ｃが導出され、酸素電極６４の電極基体６４ａからは正極リード６４ｃが導出されており、これら負極リード６３ｃ及び正極リード６４ｃが電源アダプタ３の切換スイッチ５８を介して電子機器２に接続される。
【００３４】
プロトン伝導体６５は、水素ガスの透過を防止すると共ににプロトンを透過させる膜であり、例えば炭素を主成分とする炭素質材料を母体とし、これにプロトン解離性の基が導入されたものである。なお、プロトン解離性の基とは、プロトンが電離により離脱し得る官能基であることを意味する。プロトン伝導体６５の母体となる炭素質材料には、炭素を主成分とするものであれば任意の材料を使用することができるが、プロトン解離性の基を導入した後に、イオン導電性が電子伝導性よりも大であることが必要である。具体的に、母体となる炭素質材料としては、炭素原子の集合体である炭素クラスターや、カーボンチューブを含む炭素質材料を挙げることができる。炭素クラスターとしては、例えばフラーレンや、フラーレン構造の少なくとも一部に開放端を持つもの、ダイヤモンド構造を持つもの等を挙げることができる。特に、プロトン伝導体６５の母体となる炭素質材料としては、フラーレンを選択することが好ましく、これにプロトン解離性の基、例えばＯＨ基、ＯＳＯ_３Ｈ基、ＣＯＯＨ基、ＳＯ_３Ｈ基、ＯＰＯ（ＯＨ）_２基等が導入された材料を用いる。
【００３５】
外装体６２は、発電素子６１に供給させる燃料が封入されている燃料カートリッジが着脱可能に装着される装着口６６と、発電素子６１に空気を導入させる導入口６７と、発電したときに生じる反応生成物を排出する排出口６８ａ，６８ｂと、水素電極６３に水素ガスを供給するための第１の流路６９ａ及び酸素電極６４に酸素を供給するための第２の流路６９ｂとを備えている。外装体６２においては、燃料カートリッジ６６ａに充填された燃料より得られる水素ガスが装着口６６より導入されて第１の流路６９ａを流れて水素電極６３に達し、導入口６７より導入された空気が第２の流路６９ｂを流れて酸素に含まれる酸素ガスが酸素電極６４に達する。また、流路６９ａ，６９ｂを流れるガスは、装着口６６及び導入口６７にそれぞれつながる排出口６８ａ，６８ｂより発電したときに生じる例えば水等の反応生成物等と共に排出される。
【００３６】
外装体６２において、装着口６６は、燃料カートリッジ６６ａが装着されたことを検出する検出部７０を備えている。具体的に、検出部７０は、装着口６６の内側面に相対向して設けられた発光部７０ａ及び受光部７０ｂからなり、発光部７０ａによって発光された光を受光部７０ｂが検出したとき、燃料カートリッジ６６ａが装着口６６に装着されていないと判断し、受光部７０ｂが発光部７０ａによって発光された光を検出しなかったとき、すなわち燃料カートリッジ６６ａにより光が遮断されているとき、燃料カートリッジ６６ａが装着口６６に装着されていると判断する。そして、検出部７０は、その結果をアダプタ制御部５９に検出信号として発信する。なお、装着口６６に着脱可能に装着される燃料カートリッジ６６ａは、水素電極６３に供給される燃料を収納する容器、いわゆるガスボンベ等であり、例えば水素が気体若しくは液体の状態で内部に充填され、装着口６６に装着されると装着口６６から第１の流路６９ａに向かって水素ガスを所定の圧力で噴出する。
【００３７】
また、外装体６２において、導入口６７には、例えば第２の流路６９ｂに適切に空気を導入させるための例えばファンやブロアー等からなる図示しない送風手段等が設けられている。これにより、外装体６２では、導入口６７より第２の流路６９ｂに所定の流量の空気を導入することが可能となる。
【００３８】
外装体６２は、第１の流路６９ａに設けられた第１の可動弁７１ａ及び第２の流路６９ｂに設けられた第２の可動弁７１ｂを備えている。外装体６２においては、可動弁７１ａ，７１ｂにより装着口６６及び導入口６７が開閉され、装着口６６及び導入口６７を閉塞するときに可動弁７１ａ，７１ｂを外方に付勢する例えばコイルバネ等からなる付勢部材７２ａ，７２ｂを備えている。また、燃料電池５４は、装着口６６及び導入口６７を開口するときに可動弁７１ａ，７１ｂを付勢部材７２ａ，７２ｂの付勢方向とは逆方向に押圧する例えば圧電素子等からなる押圧部材７３ａ，７３ｂを備えている。
【００３９】
以上のような構成の燃料電池５４は、可動弁７１ａ，７１ｂが開口されたときは装着口６６及び導入口６７より燃料となるガスが水素電極６３及び酸素電極６４に供給され、水素電極６３及び酸素電極６４の間で電気化学反応が起こって発電を開始する。一方、可動弁７１ａ，７１ｂが閉塞されたときは、装着口６６及び導入口６７より燃料となるガスの供給が停止されることから発電を停止する。
【００４０】
燃料電池５４においては、可動弁７１ａ，７１ｂの開閉制御がアダプタ制御部５９によって行われる。具体的に、燃料電池５４では、アダプタ制御部５９が例えば圧電素子等からなる押圧部材７３ａ，７３ｂに制御信号や電力等を供給することで押圧部材７３ａ，７３ｂが可動弁７１ａ，７１ｂを付勢部材７２ａ，７２ｂの付勢方向とは逆方向に押圧して装着口６６及び導入口６７が開口され、押圧部材７３ａ，７３ｂ対してアダプタ制御部５９からの制御信号や電力等の供給が途切れると押圧部材７３ａ，７３ｂが可動弁７１ａ，７１ｂを押圧することを停止して装着口６６及び導入口６７が閉塞される。
【００４１】
以上では、一対の電極６３，６４からなる発電素子６１を有する燃料電池５４について説明したが、このような構造の燃料電池に限定されることはなく、例えば特開２００２−５０３９０号公報等に示されているような複数の発電素子６１を積層させて直列及び／又は並列に接続させた、いわゆるスタック構造にすることも可能である。燃料電池５４では、発電素子６１を複数組み合わせてスタック構造にすることで、電圧及び電流が所定値にされた電力を電子機器２及び／又は二次電池１８に供給することが可能となる。
【００４２】
また、以上では、燃料カートリッジ６６ａに水素が充填された場合を例に挙げて説明したが、このことに限定されることはなく、例えば水素ガスを取り出すことが可能なエタノール、メタノール等のアルコール類、水素吸蔵材等を燃料カートリッジ６６ａに充填させることも可能である。
【００４３】
燃料カートリッジ６６ａにアルコール類を充填した場合は、図５に示すように、燃料電池８１には燃料カートリッジ６６ａと第１の流路６９ａとの間に、アルコール類を水等と反応させて水素ガスに改質させるための燃料改質部８２が必要となる。燃料改質部８２は、例えば燃料カートリッジ６６ａ側に配置させてよく、この場合、燃料カートリッジ６６ａ側でアルコール類を改質する。なお、燃料電池８１においては、以下の説明において上述した燃料電池５４と同等な構成及び部位については、説明を省略するとともに、図面において同じ符号を付するものとする。
【００４４】
燃料カートリッジ６６ａに水素吸蔵材を充填した場合は、水素吸蔵材が所定の圧力（水素放出平衡圧）以下の状態に晒されると水素ガスを放出することから、上述した燃料改質部８２等の水素ガスを取り出すための手段を必要としない。一般に、水素放出平衡圧は１気圧以上であることが多く、典型的には５〜１０気圧である。水素吸蔵材としは、例えば水素吸蔵合金や炭素質水素吸蔵材料等を用いる。具体的に、水素吸蔵合金としては、特に限定されないがＬａＮｉ_５等を用い、炭素質水素吸蔵材料としては、特に限定されないがフラーレン、カーボンナノファイバー、カーボンナノチューブ、炭素スス、ナノカプセル、バッキーオニオン、カーボンファイバー等を用いる。
【００４５】
第１の電圧検出部５５は、図１に示すように、例えばＡ／Ｄ（アナログ／デジタル）変換器等を備え、ＡＣ／ＤＣ変換部５２で変換された直流電流の電圧を検出し、その結果をＡ／Ｄ変換器でデジタル変換し、電気信号にしてアダプタ制御部５９に出力する。
【００４６】
第２の電圧検出部５６も、第１の電圧検出部５５と同様にＡ／Ｄ変換器等を備え、コネクタ５３に流れる直流電流の電圧を検出し、その結果をＡ／Ｄ変換器でデジタル変換し、電気信号にしてアダプタ制御部５９に出力する。
【００４７】
第３の電圧検出部５７も、第１の電圧検出部５５と同様にＡ／Ｄ変換器等を備え、燃料電池５４が発電したときの電圧を検出し、その結果をＡ／Ｄ変換器でデジタル変換し、電気信号にしてアダプタ制御部５９に出力する。
【００４８】
切換スイッチ５８は、図１に示すように、例えばトランジスタ素子等であり、アダプタ制御部５９から出力された制御信号に基づいて、外部電源による電力及び燃料電池５４の発電による電力の何れかが電子機器２及び／又は二次電池１８に供給されるように、電力供給源と電子機器２及び／又は二次電池１８との間の接続を切り換える。
【００４９】
アダプタ制御部５９は、例えば制御プログラム等が格納されているＲＯＭ、ＲＯＭから制御プログラム等がロードされて記録されるＲＡＭ、ＩＣ（ＩｎｔｅｇｒａｔｅｄＣｉｒｃｕｉｔ）チップ、ＬＳＩ（Ｌａｒｇｅ−ｓｃａｌｅＩｎｔｅｇｒａｔｅｄＣｉｒｃｕｉｔ）チップ等の集積回路等からなるＣＰＵ等を備えている。アダプタ制御部５９は、各部より出力された制御信号や検出信号等をＲＡＭに記録し、これら信号に対応した制御をＲＯＭに格納されている制御プログラムに基づいてＣＰＵが演算処理し、その結果を各部に制御信号として出力する。すなわち、アダプタ制御部５９は、各部より送信された検出信号等やＲＯＭに格納された制御プログラム等に従って電源アダプタ３を制御する。
【００５０】
このような構成の電源アダプタ３は、燃料電池５４が着脱可能になっていることから、例えば燃料電池５４が劣化して発電できなくなったときに、燃料電池５４を消耗品として交換可能になっている。電源アダプタ３においては、燃料電池５４に着脱可能に装着される燃料カートリッジ６６ａも、例えば充填されている燃料が全て無くなったときに、燃料カートリッジ６６ａを消耗品として交換可能になっている。電源アダプタ３においては、上述した構成の他に、例えば燃料電池５４が発電していないとき等、電力が供給されていないときに、押圧部材７３ａ，７３ｂ等を駆動させるためのコイン型電池やボタン型電池等といった図示しない予備電源等を備えている。
【００５１】
電源アダプタ３においては、燃料カートリッジ６６ａが燃料改質部８２を必要とするときに燃料電池５４に燃料改質部８２を備える場合を例に挙げて説明したが、このような構成に限定されることはなく、例えば電圧検出部５５，５６，５７、切換スイッチ５８やアダプタ制御部５９等が設置される図示しないアダプタ本体等に燃料改質部８２を備えるようにしても良い。この場合、電源アダプタ３においては、燃料カートリッジ６６ａがアダプタ本体に装着され、改質されて得られた水素ガス等がアダプタ本体より燃料電池５４に供給されることになる。
【００５２】
次に、以上のように構成される電源システム１の電子機器２及び／又は二次電池１８に対する電力供給動作について図６に示すフローチャートを参照にして説明する。なお、本動作はアダプタ制御部５９のＲＯＭ等の記憶手段に格納された制御プログラム等に基づいてＣＰＵ等の演算処理することで実行されるものである。
【００５３】
先ず、ユーザが電源アダプタ３のコネクタ５３を電子機器２のコネクタ１９に接続すると、アダプタ制御部５９は、ステップＳ１において、第２の電圧検出部５６よりコネクタ５３に流れる直流電流の電圧値の検出信号が入力され、コネクタ５３が電子機器２側のコネクタ１９に接続されているかどうかを判定する。具体的に、アダプタ制御部５９は、第２の電圧検出部５６により検出されたコネクタ５３に流れる直流電流の電圧値が所定の閾値以上であればコネクタ５３が電子機器２側のコネクタ１９に接続されていると判定してステップ２に進み、第２の電圧検出部５６により検出されたコネクタ５３に流れる直流電流の電圧値が所定の閾値以下であればコネクタ５３が電子機器２側のコネクタ１９に適切に接続されていないと判定してステップＳ８に進み電子機器２及び／又は二次電池１８への電力供給動作を停止する。
【００５４】
次に、アダプタ制御部５９は、ステップＳ２において、第１の電圧検出部５５よりＡＣ／ＤＣ変換部５２で変換された直流電流の電圧値の検出信号が入力され、電源プラグ５１が電源コンセントに接続されているがどうかを判定する。具体的に、アダプタ制御部５９は、第１の電圧検出部５５より検出されたＡＣ／ＤＣ変換部５２で変換した直流電流の電圧値が所定の閾値以上であれば電源プラグ５１が電源コンセントに接続されていると判定してステップＳ３に進み、第１の電圧検出部５５より検出されたＡＣ／ＤＣ変換部５２で変換した直流電流の電圧値が所定の閾値以下であれば電源プラグ５１が電源コンセントに接続されていないと判定してステップＳ４に進む。
【００５５】
次に、アダプタ制御部５９は、電源プラグ５１が電源コンセントに接続していると判定すると、ステップＳ３において、外部電源と電子機器２とが電気的に接続される制御信号を切換スイッチ５８に出力し、外部電力からの電力が電子機器２側に供給されるように切換スイッチ５８を切り換える。このように、電源アダプタ３は、外部電源に電源プラグ５１が接続されて外部電源より電力の供給が可能な場合、アダプタ制御部５９が外部電源と電池機器２とが電気的に接続されるように切換スイッチ５８を切り換えて外部電源からの電力を電子機器２及び／又は二次電池１８に供給する。
【００５６】
次に、アダプタ制御部５９は、電源プラグ５１が電源コンセントに接続されていないと判定すると、ステップＳ４において、第３の電圧検出部５７により燃料電池５４の電圧値の検出信号が入力され、燃料電池５４が電源アダプタ３に接続されているかどうかを判定する。具体的に、アダプタ制御部５９は、第３の電圧検出部５７より検出された燃料電池５４の電圧値が所定の閾値以上であれば燃料電池５４が電源アダプタ３に接続されていると判定してステップＳ５に進み、第３の電圧検出部５７より検出された燃料電池５４の電圧値が所定の閾値以下であれば燃料電池５４が電源アダプタ３に適切に接続されていないと判定してステップＳ８に進み電力供給動作を停止する。
【００５７】
次に、アダプタ制御部５９は、燃料電池５４が電源アダプタ３に適切に接続されていると判定すると、ステップＳ５において、燃料電池５４の押圧部材７３ａ，７３ｂに制御信号を出力して燃料電池５４を発電させる。具体的には、燃料電池５４の押圧部材７３ａ，７３ｂにアダプタ制御部５９より制御信号が出力されると、押圧部材７３ａ，７３ｂが可動弁７１ａ，７１ｂを付勢部材７２ａ，７２ｂの付勢方向とは逆方向に押圧して装着口６６及び導入口６７が開口され、装着口６６及び導入口６７より燃料となるガスが水素電極６３及び酸素電極６４に供給され、水素電極６３及び酸素電極６４の間で電気化学反応が起こって発電を開始する。
【００５８】
次に、アダプタ制御部５９は、ステップＳ６において、第３の電圧検出部５７より燃料電池５４の電圧値の検出信号が入力され、燃料電池５４が発電を開始しているかどうかを判定する。具体的に、アダプタ制御部５９は、第３の電圧検出部５７より検出された燃料電池５４の電圧値が所定の閾値以上であれば燃料電池５４が発電を開始したと判定してステップＳ７に進み、第３の電圧検出部５７より検出された燃料電池５４の電圧値が所定の閾値以下であれば燃料電池５４が発電を開始していないと判定してステップＳ６の動作を繰り返す。
【００５９】
次に、アダプタ制御部５９は、燃料電池５４が発電を開始したと判定すると、ステップＳ７において、燃料電池５４と電子機器２とが電気的に接続される制御信号を切換スイッチ５８に出力し、燃料電池５４が発電した電力が電子機器２側に供給されるように切換スイッチ５８を切り換える。このように、電源アダプタ３は、外部電源に電源プラグ５１が接続されてなく、外部電源より電力の供給が不可能な場合、アダプタ制御部５９が燃料電池５４と電池機器２とが電気的に接続されるように切換スイッチ５８を切り換えて燃料電池５４が発電した電力を電子機器２及び／又は二次電池１８に供給する。
【００６０】
以上で説明したように、この電源システム１では、燃料電池５４が電源アダプタ３に備わっており、燃料電池５４によって発電された電力を電子機器２及び／又は二次電子１２に供給できることから、従来のように燃料電池が搭載された電子機器に比べて電子機器２を小型化、軽量化でき、燃料電池５４が発電するときの発熱の影響を電子機器２が受けて電子機器２が誤作動することを防止できる。
【００６１】
また、この電源システム１では、電源アダプタ３が燃料電池５４を備えることで、例えば外部電源からの電力の供給が途絶えたとき、すなわち野外で電子機器を使用する等して電力を供給できる電源コンセントがないときでも、燃料電池５４が発電した電力で電子機器２を駆動及び／又は二次電池を充電できる。
【００６２】
なお、以上では、例えばノート型パーソナルコンピュータ、携帯型電話機、カメラ一体型ＶＴＲ、ＰＤＡ等の電子機器に電力を供給する場合を例に挙げて説明したが、このことに限定されることはなく、例えば二次電池を充電するだけの充電装置に電力を供給するときも適用可能である。
【００６３】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、燃料電池が電源アダプタに備わっており、燃料電池によって発電された電力を電子機器等に供給できることから、電力供給源として燃料電池が搭載された電子機器等に比べて電子機器を小型化、軽量化できる。
【００６４】
また、本発明によれば、燃料電池が電源アダプタに備わっていることから、燃料電池が発電するときの発熱の影響を電子機器が受けてしまうことを防止できる。
【００６５】
さらに、本発明によれば、電源アダプタが燃料電池を備えることで、例えば外部電源からの電力の供給が途絶えたときに、燃料電池が発電した電力を電子機器及び／又は二次電池に供給できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を適用した電源システムの構成を示す模式図である。
【図２】同電源システムに備わる二次電池の内部構造を示す斜視図である。
【図３】同電源システムに備わる燃料電池の斜視図である。
【図４】同燃料電池の断面図である。
【図５】同燃料電池の他の例を示す断面図である。
【図６】同電源システムの電力供給動作を説明するフローチャートである。
【符号の説明】
１電源システム、２電子機器、３電源アダプタ、１４ＣＰＵ、１８二次電池、１９，５３コネクタ、５１電源プラグ、５２ＡＣ／ＤＣ変換部、５４，８１燃料電池、５５第１の電圧検出部、５６第２の電圧検出部、５７第３の電圧検出部、５８切換スイッチ、５９アダプタ制御部、６１発電素子、６２外装体、６３水素電極、６４酸素電極、６５プロトン伝導体、６６装着口、６６ａ燃料カートリッジ、６７導入口、６８ａ，６８ｂ排出口、６９ａ第１の流路、６９ｂ第２の流路、７１ａ第１の可動弁、７１ｂ第２の可動弁、８２燃料改質部

Claims

電子機器及び／又は当該電子機器に搭載された二次電池に外部電源より電力を供給する電源アダプタであって、
電気化学反応により発電する燃料電池と、
上記外部電源による電力及び上記燃料電池が発電した電力のうち何れかが上記電子機器及び／又は上記二次電池に供給されるように切換制御する制御手段と、
上記燃料電池及び上記制御手段が設けられるアダプタ本体とを備え、
上記制御手段は、上記外部電源からの電力の供給が不足又は停止したときに、上記燃料電池を駆動させ、上記燃料電池が発電した電力を上記電子機器及び／又は上記二次電池に供給するように制御することを特徴とする電源アダプタ。
上記燃料電池は、上記アダプタ本体に対して着脱可能に設けられていることを特徴とする請求項１記載の電源アダプタ。
上記燃料電池は、水素電極と酸素電極とが伝導体膜を介して積層された発電素子が、上記水素電極と上記酸素電極との間で電気化学反応を起こし、上記電子機器及び／又は上記二次電池に供給される電力を発電することを特徴とする請求項１記載の電源アダプタ。
上記燃料電池は、発電するときの燃料が充填された燃料カートリッジを着脱可能に装着していることを特徴とする請求項１記載の電源アダプタ。
上記燃料電池は、電気化学反応により生じる反応生成物が排出される生成物排出口を有していることを特徴とする請求項１記載の電源アダプタ。
上記燃料電池は、発電するときの燃料を改質させる改質手段を備えていることを特徴とする請求項１記載の電源アダプタ。
電子機器及び／又は上記電子機器に搭載された二次電池と、
上記電子機器及び／又は上記二次電池に外部電源より電力を供給する電源アダプタとを有し、
上記電源アダプタは、電気化学反応により発電する燃料電池と、
上記外部電源による電力及び上記燃料電池が発電した電力のうち何れかが上記電子機器及び／又は上記二次電池に供給されるように切換制御する制御手段とを備え、
上記制御手段が、上記外部電源からの電力の供給が不足又は停止したときに、上記燃料電池を駆動させ、上記燃料電池によって発電された電力を上記電子機器及び／又は上記二次電池に供給するように制御する電力供給システム。
上記電源アダプタは、上記燃料電池が着脱可能にされている請求項７記載の電力供給システム。
上記燃料電池は、水素電極と酸素電極とが伝導体膜を介して積層された発電素子が、上記水素電極と上記酸素電極との間で電気化学反応を起こすことで上記電子機器及び／又は上記二次電池に供給される電力を発電する請求項７記載の電力供給システム。
上記電源アダプタは、上記燃料電池が発電するときの燃料を充填した燃料カートリッジを着脱可能に装着している請求項７記載の電力供給システム。
上記電源アダプタは、上記電気化学反応により生じる反応生成物が排出される生成物排出口を有している請求項７記載の電力供給システム。
上記電源アダプタは、上記燃料電池に供給される燃料を改質させる改質手段を備えている請求項７記載の電力供給システム。