JP2005197123A

JP2005197123A - 燃料電池搭載型携帯機器

Info

Publication number: JP2005197123A
Application number: JP2004003261A
Authority: JP
Inventors: Kazuhide Tsubouchi; 和英坪内
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 2004-01-08
Filing date: 2004-01-08
Publication date: 2005-07-21

Abstract

【課題】携帯機器を燃料電池で駆動させる場合において、使用者にとって使い勝手の良い技術を提供する。
【解決手段】パソコン本体部１には電圧検知回路５と、電源回路７、温度センサ８ａ、ＰＣ用蓋部３３の本体部３１に対する開閉状態を検知する蓋部開閉状態検知センサ８ｂ、ＰＣ用蓋部３３の表面などに設けられるタッチセンサ８ｃのうちの少なくともいずれかを有しており、これらの各センサ８ａ、８ｂ、８ｃは、燃料電池２の起動開始タイミングにおいて、燃料電池水素供給開始スイッチ４をオンする機能を有する。また、電圧検知回路５により、燃料電池２が定常電圧を供給可能になったことが検知されると、その旨を報知する報知ランプ１０が設けられている。
【選択図】図２

Description

本発明は、燃料電池を利用した電子機器に関し、特に電子機器の起動時間を短縮するための技術に関する。

燃料電池は、水素と酸素との反応に基づいてエネルギーを得るため、クリーンな電源として期待されている。

燃料電池搭載型機器の動作に関しては、補助回路を流れる電流を検知してそれが所定の電流値又は電圧値に達したときに、外部の負荷回路を接続する技術が開示されている（例えば、特許文献１参照）。

特開平１０-２８４１０４号公報

ところで、燃料電池は水素と酸素の反応により発電を行うために、反応が開始しても定常電圧になるまでには、一定の時間を要する。例えば、直接メタノール方式の燃料電池では、燃料のメタノールを供給しても、触媒等によりまず水素を取り出し、次に、水素が高分子電解質膜において酸素と反応した時点で初めて発電が開始されるために、電気が発生するまで例えば１分程度の時間を要することになる。

燃料電池により駆動する携帯機器を構成する場合に、携帯機器の電源を入れたとしても、その時点から燃料電池の動作が開始され、携帯機器に必要な電圧を供給するまでには分単位の時間を要し直ぐに使えないという問題がある。上記の特許文献１に記載の技術を用いた場合であっても、機器の電源スイッチを入れて燃料電池を起動させた後、燃料電池が所定の電流値又は電圧値に到達するまでに時間を要する点に関しては解決されておらず、機器の動作の準備が終了し機器が使用できるようになるまでの時間が長く、不便である点に変りはない。

本発明は、電子機器、特に携帯機器を燃料電池で駆動させる場合において、使用者にとって使い勝手の良い技術を提供することを目的とする。

本発明の一観点によれば、電力供給源として燃料電池を搭載した燃料電池搭載型電子機器であって、該燃料電池搭載型電子機器の該燃料電池と発電原理の異なる電源部を起動させるための起動手段と、該起動手段とは異なる燃料電池起動用手段とを有する燃料電池搭載型電子機器が提供される。

また、電力供給源として燃料電池を搭載した燃料電池搭載型携帯機器であって、該燃料電池搭載型携帯機器の本体部を起動させるための本体部起動スイッチと、該本体部起動スイッチとは異なる燃料電池起動用スイッチとを有する燃料電池搭載型携帯機器が提供される。

また、電力供給源として燃料電池を搭載した燃料電池搭載型携帯機器であって、携帯機器を使用するための動作を検知する検知部と、該検知部による検知に応じて前記燃料電池を起動させる制御を行う制御部とを有する燃料電池搭載型携帯機器が提供される。上記機器によれば、燃料電池の起動に必要な時間をカバ−し、携帯機器の電源投入時には、燃料電池が正規の電圧に立ち上がり、動作を速やかに行える。

例えば、携帯用ＰＣのように、液晶画面の扉を広げて使うような機器の場合に、扉に手をかけた動作をセンサにより検出し、その時点で燃料電池の起動させて燃料電池が発電を開始させる。携帯機器を動作させるための電源スイッチを入れた時点においては、燃料電池は既に立ち上がっているようにする。

燃料電池を搭載した携帯機器で、携帯機器、例えば携帯用ＰＣにおいて、使用時には液晶パネルを開き、その後に電源スイッチを入れて動作させる。この液晶パネルを開くときに、機械的なスイッチ、人間の体温を検知する温度センサ、その他のセンサにより携帯機器を使うことを、機器の電源スイッチを入れる前に検知し、燃料電池を起動させることも可能である。

燃料電池を搭載した携帯機器において、燃料電池の起動時間と携帯機器が実際に使用可能になるまでの時間との間の実質的な待ち時間を短縮することができる。

以下、本発明の第１の実施の形態による燃料電池搭載携帯機器について図面を参照しつつ説明を行う。図１は、本発明の第１の実施の形態による燃料電池を一般的な電子機器、ここでは、例としてパーソナルコンピュータ（以下、「ＰＣ」と称する。）に適用した場合の構成例を示す機能ブロック図である。図３は、燃料電池の構成例を示す図である。

まず、図３を参照しつつ、燃料電池の構成例について説明を行う。図３に示すように、燃料電池２は、電池本体部２４とする、電池本体部２４に対して供給する水素を発生させる水素発生器２２と、水素発生器２２から電池本体部２４への水素の供給をオンオフする水素供給開始スイッチ２３と、を有している。電池本体部２４は、一対の電極２４ａ・２４ｅと、その間に配置された水素拡散層２４ｂと電解質層２４ｃと酸素拡散層２４ｄとを有している。水素拡散層２４ｂ側の電極２４ａには水素が、酸素拡散層２４ｄ側の電極２４ｅには酸素（大気）が供給される。一対の電極２４ａ・２４ｅ間に電位差が発生するため、これを負荷２５、例えば電子機器に接続することで、電力を供給することができる。

図１に示すように、燃料電池搭載型ＰＣ１００は、機器本体部１０１と、燃料電池１０２と、機器の電源操作スイッチ１０３とを含んで構成されている。さらに、機器の電源操作スイッチ１０３とは別に、燃料電池水素供給開始スイッチ１０４を有している。燃料電池水素供給開始スイッチ１０４は、燃料電池１０２のみを起動させるためのスイッチである。

上記ＰＣにおいて、燃料電池水素供給開始スイッチ１０４を押すことにより燃料電池１０２を起動させることができ、その後に、例えば燃料電池１０２が定常状態になった時間を見計らって機器の電源操作スイッチ１０３をオンにすると、燃料電池１０２からの電力が電圧検知回路１０５及び電源回路１０７を介して、ＰＣの各種回路１０６（ＰＣ各回路１０６ａと液晶回路１０６ｂとその他の回路１０６ｃとを含む）に供給される。燃料電子水素供給開始スイッチ１０４を、機器の電源操作スイッチ１０３とは別に設けることにより、燃料電池の立ちあがり時間を見計らってＰＣ本体を起動させる操作を行うことができ、効率的な利用が可能になる。すなわち、燃料電池を搭載した携帯機器において、燃料電池の起動時間と携帯機器が実際に使用可能になるまでの時間との間の実質的な待ち時間を短縮することができるという利点がある。

次に、本発明の第２の実施の形態による携帯用ＰＣについて図面を参照しつつ説明を行う。図２は本実施の形態による携帯型ＰＣであって、燃料電池を搭載した携帯型ＰＣの構成例を示す機能ブロック図である。図４は、燃料電池搭載型ＰＣの外観構成を示す図である。

図２及び図４に示すように、本実施の形態による燃料電池搭載型携帯用ＰＣは、ＰＣ本体部１と、本体部１に設けられた収容部２５に収容される燃料電池２と、本体部１に設けられるセンサ部８及びＰＣ用電源スイッチ３とを有している。ＰＣ本体部１には、さらに、燃料電池水素供給開始スイッチ４と、電圧検知回路５と、電源回路７と、その他の各種回路部６と、を有している。

各種回路部６は、ＰＣを駆動し、制御するＰＣ駆動・制御回路６ａと、液晶表示パネル３５を制御する液晶用回路６ｂと、その他の回路６ｃが含まれる。これらの回路６ａから６ｃまでに対しては、インターフェイス２７と、電圧検知回路５と、電源回路７と、を介して燃料電池２から電力が供給される。センサ部８は、温度センサ８ａ、ＰＣ用蓋部３３の本体部３１に対する開閉状態を検知する蓋部開閉状態検知スイッチ８ｂ、ＰＣ用蓋部３３の表面などに設けられるタッチセンサ８ｃのうちの少なくともいずれかを有しているのが好ましい。これらの各センサ８ａ、８ｂ、８ｃは、燃料電池２の起動開始タイミングにおいて、燃料電池水素供給開始スイッチ４をオンする機能を有する。電圧検知回路５により、燃料電池２が定常電圧を供給可能になったことが検知すると、その旨を報知する報知部、例えば報知ランプ１０が設けられていても良い。さらに、電源回路に対して電力を供給する予備のバッテリ（電池）２ａが設けられていても良い。

次に、燃料電池搭載型携帯ＰＣの動作について説明を行う。まず、ＰＣのユーザが、ＰＣ蓋３３に設けられている温度センサ８ａに触れると、温度センサ８ａがユーザ自身の体温を検出し燃料電池水素供給開始スイッチ４がオンになる。燃料電池２が起動し、実際にＰＣが使用可能状態（オペレーションシステムＯＳが立ちあがり、ユーザがアプリケーションを使用可能な状態になるまでに行う動作、例えば、ＰＣ蓋３３を開き、各種周辺機器を取り付け、資料などを取り出すまでに必要な時間が経過した状態）においては、燃料電池も使用可能な状態（定常電力が供給可能な状態）になる。或いは、ＰＣにタッチした後、別の用事を行っている間にＰＣが使用可能な状態になっている。

ＰＣの蓋３３が液晶画面３５を保持する機能をも有しており、ＰＣの使用時には、ユーザはまずこの蓋３３を開く。この蓋３３を開く場合には、不用意に蓋３３が開かないようにロックされている。このロックを外して蓋３３を開く動作は、ユーザがＰＣを使う意思表示と捉えられる。そこで、蓋の開閉検知センサ８ｂを利用し、開閉検知センサ８ｂによりＰＣ蓋３３が開けられたことを検知すると燃料電池が起動し、ＯＳの起動又は他の作業を行っている間にＰＣが使用可能な状態になるようにしても良い。

或いは、ＰＣの蓋３３に人間の温度を感知する温度センサをとり付け、ＰＣの蓋３３を開く時に人間の手が触れて温度センサが体温を感知すると燃料電池が起動し始めるようにしても良い。或いは、蓋３３の内側に光を検知する受光素子を設け、これにより蓋３３の開閉を検知して蓋３３が開けられると燃料電池が起動するようにしても良い。さらに、ＰＣに設けられたタッチセンサ８ｃにタッチする動作又は図示しないボタンを押す動作に応じて、燃料電池が起動するようにしても良い。

或いは、図示しない光センサをＰＣ本体上面などに備えておき、燃料電池搭載型携帯ＰＣを収容するハードケース又はソフトケースからＰＣが取り出される動作を光センサが検出し、これに応じて燃料電池が起動するようにしても良いし、図示しないリモコンスイッチにより起動させるようにしても良い。

要するに、実際にユーザが使用する前であって燃料電池が使用可能になる時点で、ユーザがＰＣを使用できるようにしておけば良く、例えば、音声認識機能を設け、特定の音声を検知すると燃料電池の起動が開始するようにしても良い。タイマにより希望する時間に燃料電池が起動するようにしても良い。

燃料電池２から安定した電力が供給されるようになったことを電圧検知回路５により検知した場合には、図４に示すように、ＰＣの外表面に報知ランプ１０を設けておくことも可能である。これにより、ユーザは燃料電池の立ち上がりを知ることができ、使用可能状態になったかどうかが一見して認識することができる。

以上、本実施の形態による燃料電池搭載型ＰＣによれば、ユーザの使用意志に基づく何らかの動作が複数行われた場合にのみ燃料電池の起動が開始されるようにしても良い。このようにすれば、ユーザの使用意志の有無を誤認識する可能性が少なくなる。

次に、本発明の第３の実施の形態による燃料電池搭載型ＰＣについて図２を参照しつつ説明を行う。本実施の形態による燃料電池搭載型ＰＣは、携帯型ＰＣに設けられているレジューム機能に関連する技術である。図２に示すように、本実施の形態による燃料電池搭載型ＰＣは、電圧検出回路５内にレジューム機能起動スイッチ５ａが設けられるとともに、燃料電池水素供給開始スイッチ４内に水素の供給量を制限するレギュレータ４ａが設けられている。ユーザがレジューム機能起動スイッチ５ａを押すことによりレジューム機能をオンさせると、燃料電池２への水素供給量がレギュレータ４ａにより制限される。従って、図示しないハードディスクドライブ（ＨＤＤ）などの機械的動作を行う部品への電力供給や液晶パネル３５（図４）への電力供給を停止しても、その他の回路への電力供給は継続されるため、レジューム状態からのＰＣの再起動の際に短時間で燃料電池を定常状態に戻すことができる。

本実施の形態による燃料電池搭載型ＰＣによれば、燃料電池への水素供給量を制限するレギュレータを設けることにより、レジュームモードへの移行及びレジュームモードからの復帰動作がスムーズになるという利点がある。

尚、図２に示すように、燃料電池２の他に小型の予備バッテリ２ａを設けておいても良い。これにより、素早く起動できる上に、レジューム動作時において予備バッテリを燃料電池２の電力により充電することで、より素早くＰＣを起動させることができる。また通常の動作オン及びオフ時にも、予備バッテリを用いることにより、起動時間を早めるとともに、終了時に燃料電池からの供給電力により予備バッテリを充電できるため、電力消費に関する無駄が少なくなるという利点がある。

以上、本実施の形態について説明したが、本発明は上記実施の形態により制限されるものではないことは言うまでもない。上記各実施の形態では、携帯型電子機器について説明したが、据え置き型の一般的な電子機器にも適用可能であることは言うまでもない。この場合に、タイマなどを利用してタイムラグを克服することも可能である。

ＰＣ以外の、他の電子機器にも適用可能であることはいうまでもない。例えば、本発明は、携帯端末（携帯電話を含む）や、ポータブルＣＤ／ＭＤプレーヤ、モバイル液晶テレビなどにも応用可能である。

本発明の第１の実施の形態による燃料電池搭載型ＰＣの構成例を示すブロック図である。本発明の第２の実施の形態による燃料電池搭載型ＰＣの構成例を示すブロック図である。本発明の第１及び２の実施の形態による燃料電池の概略構成を示す図である。本発明の第２の実施の形態による燃料電池搭載型ＰＣの外観例を示す図である。

符号の説明

１携帯型パソコン本体
２燃料電池
３機器の電源操作スイッチ
４燃料電池に燃料の水素を送り込むのを開始するスイッチ
５燃料電池の電圧が機器に適した電圧になったことを検知して機器の電源回路に
電気の供給を開始するスイッチ
６機器内の各種回路
７機器の電源回路
８センサ：人が機器の操作を開始するときに扉に触れたことを検知する温度センサ、又は、人が機器の操作を開始するときに扉を開けたことを検知する扉スイッチなど。

Claims

電力供給源として燃料電池を搭載した燃料電池搭載型電子機器であって、
該燃料電池搭載型電子機器の該燃料電池と発電原理の異なる電源部を起動させるための起動手段と、
該起動手段とは異なる燃料電池起動用手段と
を有する燃料電池搭載型電子機器。
電力供給源として燃料電池を搭載した燃料電池搭載型携帯機器であって、
該燃料電池搭載型携帯機器の本体部を起動させるための本体部起動スイッチと、
該本体部起動スイッチとは異なる燃料電池起動用スイッチと
を有する燃料電池搭載型携帯機器。
電力供給源として燃料電池を搭載した燃料電池搭載型携帯機器であって、
携帯機器を使用するための動作を検知する検知部と、
該検知部による検知に応じて前記燃料電池を起動させる制御を行う制御部と
を有する燃料電池搭載型携帯機器。
前記検知部は、温度センサと、衝撃センサと、タッチセンサと、のうち少なくとも１つのセンサを含んで構成されていることを特徴とする請求項３に記載の燃料電池搭載型携帯機器。
さらに、前記燃料電池からの供給電圧を検知する電圧検知回路を有することを特徴とする請求項３又は４に記載の燃料電池搭載型携帯機器。
さらに、前記燃料電池が定常状態になった旨を報知する報知部を有することを特徴とする請求項２から５までのいずれか１項に記載の燃料電池搭載型携帯機器。
さらに、前記燃料電池への燃料供給量を制御するレギュレータを有することを特徴とする請求項２から６までのいずれか１項に記載の燃料電池搭載型携帯機器。
さらに、レジューム状態になった場合に、前記レギュレータにより前記燃料電池への燃料供給量が少なくなる方向に制御する燃料供給量制御部を有することを特徴とする請求項７に記載の燃料電池搭載型携帯機器。
さらに、レジューム状態から動作状態に移行させる場合に、前記レギュレータにより前記燃料電池への燃料供給量を定常状態になる方向に制御する燃料供給量制御部を有することを特徴とする請求項７に記載の燃料電池搭載型携帯機器。