JP2005259655A - 燃料電池及び電子機器 - Google Patents

Abstract

【課題】 複数のセルを積層したセルユニットを、カメラ内の空間に対して無駄なく最適に配置することにより、小型で、且つ燃料電池セルの積層数を増やして高電圧を得ることが可能な燃料電池を提供する。
【解決手段】 複数のセル（３１ａ）が積層配置されたセルユニットとセルユニットを収容するセルボックス（３１）とを有し、複数のセルのうち少なくとも一つのセルのサイズが他のセルのサイズと異なることを特徴とする燃料電池。
【選択図】 図３

Description

本発明は、燃料電池の構造、特に電子機器に装着されて駆動電力を付与する燃料電池の構造に関するものである。

撮影レンズから入射された被写体像をＣＣＤ等の固体撮像素子により光電変換し、この光電変換された画像信号をＡ／Ｄ変換して記録媒体に記録し、更に内蔵の液晶モニタで画像の表示が可能なデジタルカメラが一般的に知られている。

特にレンズ鏡筒が交換可能なデジタル一眼レフカメラでは、銀塩フィルムカメラと同様に良好な操作性および高速連写性能を有しつつ、撮影できる画像が高画質であること、撮影できる被写体輝度範囲が広いことなどが要求される。このため、画素数が多く且つ感度の高い撮像素子の採用が必要となっており、更には銀塩フィルムカメラと比較すると、撮像回路、画像処理回路および画像表示回路など多くの電気部品を使用した大規模な電気回路が付加されている。

従って、消費電力が大きくなり、十分なエネルギーを供給できる電池が要求されている。一方、カメラの小型、軽量化が進む中では、従来の一次電池、二次電池ではカメラの駆動に十分なエネルギーを供給することは困難となってきている。

このような問題の解決策として、小型の燃料電池が注目されている。燃料電池は、従来の発電システムに比べて発電効率が高く、しかも廃棄物がクリーンであるだけでなく、体積当たり、重量当たりの供給エネルギー量が従来の電池に比べて数倍から十倍近くであることから、小型電子機器の駆動源として有用であると言われている。
特開２００３−３４４９１９号公報（段落番号００５５、００６９） 特開２００３−２９５２８４号公報（段落番号００４７、第１図）

従来の燃料電池は、複数の燃料電池セルからなるセル部と、該セル部に供給する燃料を貯蔵する燃料タンク部と、該燃料タンク部の燃料をセル部に供給する燃料供給部、セル部へ水素吸蔵材料を供給するための燃料供給路、発電した電力をとりまとめ、一時的に蓄え常に安定した電力を供給する配線部等の各部から構成されている。

特に、所定の電圧を発生させるため、複数の燃料電池セルが同一面積の燃料電池セルが積層されたセル部は、図８に示したセル部８１のように概略、直方体形状となっている。
一方、カメラには使用者が把持しやすいように、カメラの厚み方向に略円弧状に突出したグリップが設けられており、従来の円筒形状の電池の場合は、グリップ内に電池が収納される空間として適した形状となっている。又、重量のある電池をカメラのグリップ部に配置することは、使用者がカメラを把持した時の重量バランスも良い。

しかしながら、上記した従来の燃料電池の各部構成であって、セル部が直方体形状である場合は、カメラのグリップ内にセル部を配置した場合、無駄な空間８２が生じ、カメラを小型に構成し、且つ燃料電池セルの積層数を増やして高電圧を得るには不向きな構造となっていた。

本発明はかかる実情に鑑み、カメラ内に複数の燃料電池セルを積層したセル部を、カメラ内の空間に対して無駄なく最適に配置することにより、小型で、且つ燃料電池セルの積層数を増やして高電圧を得られる燃料電池対応カメラの提供を目的とする。

上記課題を解決するために、本願発明の燃料電池の第１の構成は、複数のセルが積層配置されたセルユニットと、該セルユニットを収容するセルボックスとを有し、前記複数のセルのうち少なくとも一つのセルのサイズが他のセルのサイズと異なることを特徴とする。

本発明によれば、複数のセルのうち少なくとも一つのセルのサイズが他のセルのサイズと異なっているため、燃料電池の設計の自由度を高めることができる。これにより、例えば、燃料電池を電子機器に駆動源として搭載するときに、電子機器内のスペースにあわせて燃料電池の形状を設定できるため、無駄なスペースが電子機器内に生じるのを防止できる。また、電子機器内のスペースの形状に応じて、セルのサイズを変更したり、積層枚数を増やしたりすることができるため、電子機器を大型化せずに、電圧を高めることができる。

また、電子機器に設けられたグリップ部にセルユニットを配置することによって、グリップ部内側の電子機器内のスペースを有効に活用することができる。これにより、電子機器を大型化せずに、電圧を高めることができる。

以下、本発明の実施例について説明する。
（実施例１）
図１〜図３を参照して、本発明の実施例について説明する。ここで、図１は、本発明の実施例であるカメラ（電子機器）の正面斜視図であり、図２は、カメラの背面斜視図であり、図３は、カメラ上方からカメラを観察した図であり、燃料電池の配置をわかりやすくするために、カメラ外装の一部を省略し、燃料電池を視認できるようにしている。なお、図１及び図２では、レンズ装置を取り外した状態を示し、図３では、レンズ装置をカメラ前面のマウント２に装着した状態を示している。

まず、図１と図２を参照してカメラの概略構成を説明する。１はカメラの外装を構成する外装部材であり、この外装部材１のうちカメラ前面に向かって左側の部分には、カメラ前方に突出したグリップ部１ａが設けられている。撮影者は、撮影時にこのグリップ部１ａを握ることによって、カメラを安定して保持することができる。
２はカメラ前面に形成されたマウント部であり、レンズ装置３（図３参照）が着脱可能に装着される。

４は、レンズロック解除ボタンであり、このレンズロック解除ボタン４を押し込むことにより、レンズ装置３をカメラから取り外すことができる。
５は、被写体観察時に撮影光路内に配置され、撮影時に撮影光路外に退避するクイックリターンミラー６を収容するミラーボックスである。撮影光路内に位置するクイックリターンミラー６は、撮影レンズを通った光を不図示のファインダー光学系に導くために光軸に対して約４５°の角度に斜設されている。

カメラ上部の左側には、カメラに撮影動作の開始を指示するシャッタボタン７と、撮影時の動作モードに応じてシャッタスピードやレンズ絞り値を設定するメイン操作ダイヤル８と、カメラの各動作モードを示すＬＣＤ表示パネル９と、撮影系の上面動作モード設定ボタン１０が配置されている。上面動作モード設定ボタン１０は、シャッタボタン７の１回の押込操作によって連写になるか１コマのみの撮影となるかの設定やセルフ撮影モードの設定などを行うために操作され、ＬＣＤ表示パネル９にその設定状況が表示されるようになっている。

カメラ上部中央には、カメラ本体に対してポップアップするストロボユニット１１とフラッシュ取付け用のシュー溝１２とフラッシュ接点１３があり、カメラ上部右よりには撮影モード設定ダイヤル１４が配置されている。

カメラ右側面には、外部インターフェイスとしてのビデオ信号出力用ジャック１６とＵＳＢ出力用コネクタ１７が収容される収容部を、開閉可能に覆う外部端子蓋１５が設けられている。

カメラ背面には、光軸の上方にファインダー接眼窓１８が設けられ、更にカメラ背面中央には、撮影画像などを表示するためのカラー液晶表示部１９が設けられている。カラー液晶表示部１９の横に配置されたサブ操作ダイヤル２０は、メイン操作ダイヤル８の機能を補助しており、例えばカメラのＡＥモードでは自動露出装置により算出された適正露出値に対する露出補正量を設定するために使用される。あるいはまた、シャッタスピードとレンズ絞り値の各々を使用者の意志によって設定するマニュアルモードにおいて、メイン操作ダイヤル８でシャッタスピードを設定し、サブ操作ダイヤル２０でレンズ絞り値を設定する。また、このサブ操作ダイヤル２０は、カラー液晶表示部１９に表示される撮影済み画像の表示選択をするために操作される。

次に、本実施例のカメラの駆動源である燃料電池について説明する。まず、図７を参照して、燃料電池の一般的な構成について説明する。ここで、図７（Ａ）は一般的な燃料電池の平面図であり、図７（Ｂ）はその正面図である。

燃料電池は、酸化剤として反応に用いる酸素を外気から取り入れるために、筐体７０の上面，下面及び長手方向の側面に通気孔７３を設けている。また、この通気孔７３からは、燃料電池において発生した熱や、生成された水が水蒸気となって、筐体７０の外側に排出される。また、筐体７０の長手直交方向の側面のうち一方の面には、電気を取り出すための電極取り出し用電極７２が形成されている。

筐体７０の内部には、燃料極１１３と高分子電解質膜１１２と酸化剤極１１１と不図示の触媒からなるセル７１と、燃料を貯蔵する燃料タンク７６と、燃料タンク７６と各セル７１の燃料極とをつなぐ燃料供給路７５、燃料の圧力を測定する圧力センサ７７が収容されている。
図７においては、面積が同じセルを２枚積層することによって燃料電池を構成しているが、積層枚数を増加することによって、高電圧化を図ることができる。

次に、燃料タンク７６について説明する。燃料タンクの内部には水素を吸蔵することが可能な水素吸蔵合金が充填されている。燃料電池に用いる高分子電解質膜１１２の耐圧が０．３〜０．５ＭＰａであることから、外気との差圧が０．１ＭＰａ以内の範囲で用いる必要がある。

水素の解放圧が常温で０．２ＭＰａの特性を持つ水素吸蔵合金として、例えばＬａＮｉ５ などが用いられる。ＬａＮｉ５ は１重量当たり１．１ｗｔ％の水素を吸脱着可能なので、燃料タンクに蓄えられている水素量は０．４ｇであり、発電可能なエネルギーは、約１１．３［Ｗ・ｈｒ］であり、リチウムイオン電池の約４倍である。

一方、水素の解放圧が常温で０．２ＭＰａを超えるような水素吸蔵材料を用いる場合には、燃料タンク７６と燃料極７２との間に減圧バルブ７８を設ける必要がある。

タンク７６に蓄えられた水素は燃料流路７５を通って、燃料極１１３に供給される。また酸化剤極１１１には通気孔７３から外気が供給される。燃料電池セルで発電された電気は電極７２から駆動対象となるカメラに供給される。また、充電の際に、電気分解用の水を介して、燃料電池の電極が導通しないように、各電極のうち水と接触する部分は絶縁されている。絶縁は、電極の高分子電解質膜と接していない部分を絶縁体で被覆することによって行なうとよい。

上述のように一般的な燃料電池では、面積が同じセル７１を複数枚積層して燃料電池を構成しているが、本発明の燃料電池では、積層される複数のセルのうち少なくとも一つのセルのサイズを他のセルのサイズと異ならせている。

本実施例の燃料電池について図３を用いて説明する。ここで、図３は、燃料電池の構成をカメラ上方から観察したもので、カメラ外装１であるグリップ部１ａの周辺部を断面図として表している。

図３において、３はカメラに対して着脱可能なレンズ鏡筒であり、撮影レンズ３０を保持している。カメラの図中右側には、撮影者がカメラを保持するためのグリップ部１ａがカメラ前方に突出して設けられている。グリップ部１ａの内側には、グリップ部１ａに沿った形状部を有するセルボックス３１が配置されており、このセルボックス３１には、複数のセル３１ａがカメラの左右方向に積層されている。

さらに、各セル３１ａは、セルボックス３１の形状に沿うように配置されているため、セルボックスの３１の形状に応じて、積層方向に直交する方向の長さが異なっている。すなわち、グリップ部１ａのうち最もカメラ前方に突出した部分では、セル３１ａの面積が最大となり、そこからカメラの左右方向に離れるしたがって、セルの３１ａの面積は小さくなっていく。
このように、本実施例では、セルボックス３１の形状をグリップ部１ａの形状に沿うように設定しているため、グリップ１ａとセルボックス３１の間に生じる隙間を小さくして、カメラ１内に無駄な空間が発生するのを防止することができる。

また、各セル３１ａの積層方向に直交する方向の長さを、グリップ部１ａの形状に応じて設定しているため、従来例の直方体形状の燃料電池よりもセルの積層枚数を増やすことができる。これにより、カメラを大型化することなく、カメラ駆動に必要な電圧を十分に確保することができる。
なお、図３では、セルに接続される燃料タンクやバルブを不図示としている。
（実施例２）
次に、図４を参照して、本発明の実施例２である燃料電池の構成を説明する。ここで、図４は、カメラを上面より観察したカメラの外観図であり、カメラの一部であるグリップ周辺部を断面図として表している。

カメラの前方に突出したグリップ部１ａの内部には、電源である燃料電池のセルボックス４１が配置され、図示しない燃料タンクとバルブを介して接続されている。セルボックス４１の構成は、実施例１と同様であり、グリップ部１ａに沿った形状部分を有している。

セルボックス４１内には、複数のセル４１ａがカメラの前後方向に積層されており、カメラ後方に配置された各セル４１ａは、その面積（積層方向に直交する方向の長さ）が同じに設定されており、カメラ前方に配置されたセル４１ａは、カメラ前方にいくにしたがって、その面積がグリップ部１ａの形状に応じて小さくなるように設定されている。なお、各セル４１ａの物理的な構成は、実施例１と同様であるため説明を省略する。

特にカメラ後方に配置されたセル４１ａは、グリップ部１ａ内を超えて、カメラ左右方向に延びており、より面積の大きなセル４１ａをセルボックス４１に収納できるようにしている。これにより、カメラを大型化することなく、カメラ駆動に必要な電圧を十分に確保することができる。
（実施例３）
次に、図５を参照して、本発明の実施例３である燃料電池の構成を説明する。ここで、図５は、カメラ上方から観察したカメラの外観図であり、燃料電池が配置された部分を断面図としている。なお、各セルの物理的な構成は、実施例１と同様であるため説明を省略する。
実施例１で説明したクイックリターンミラー６を収容するミラーボックス５は、カメラ１内の略中央に配置されている。

フォーカルプレーンシャッタユニット２１は、クイックリターンミラー６の後方に配置され、ミラーボックス５に保持される。

撮像素子２２（例えば、ＣＣＤ、ＣＭＯＳセンサ）は、光軸Ｌに対して垂直な撮像面を有しており、撮影レンズ３０から入射して撮像面に結像した被写体像は、電気信号に変換され、不図示の記録媒体に画像データとして記録される。

カラー液晶モニタ２５、照明用光源２４及びカメラの開口窓によりカラー液晶表示部１９が構成される。

５１は本実施例のセルボックスであり、グリップ部１ａに沿った形状部と、撮像素子２２及びカラー液晶表示部１９に挟まれた領域を通って、カメラ左右方向に延びる形状部とを有するように構成されている。セルボックス５１の中には、複数のセル５１ａがカメラ前後方向に積層されており、これらのセル５１ａは、セルボックス５１の形状に沿うように配置されている。このため、カメラの後方では、セルボックス５１の形状に応じてセルの面積（積層方向に直交する方向の長さ）が大きく、カメラの前方にいくに従ってセルの面積が小さくなっている。

このように、本実施例では、カメラ後方に配置されたセル５１ｂを、グリップ部１ａの内側の領域を超えて、撮像素子２２とカラー液晶表示部１９の間に挟まれた領域まで延びるように設定している。これにより、より面積の大きなセルをセルボックス５１に収納することができるため、カメラを大型化することなく、カメラ駆動に必要な電圧を十分に確保することができる。
（実施例４）
次に、図６を参照して、本発明の燃料電池の実施例４を説明する。ここで、図６は、カメラ上方から観察したカメラの外観図であり、燃料電池が配置された部分を断面図としている。なお、以下に説明するセルボックス内に配置される各セルの物理的な構成は、実施例１と同様であるため、説明を省略する。

カメラの前方に突出したグリップ部１ａと光軸Ｌを挟んで反対側の領域であって、ミラーボックス５と左側外装カバー１ｂの間には、セルボックス６１が配置されている。

セルボックス６１は、左側外装カバー１ｂに沿った形状部を有しており、そのカメラ後方部分は、グリップ部１ａ側に若干張り出した形状となっている。セルボックス６１内には、複数のセル６１ａがカメラ前後方向に積層されており、各セル６１ａは、セルボックス６１の形状に沿った長さに設定されている。したがって、カメラ後方に配置されたセルは、その面積がセルボックス６０の形状に応じてその面積（積層方向に直交する方向の長さ）が大きくなっており、カメラ前方に配置されたセルは、左側外装カバー１ｂの形状に応じてその面積が小さくなっている。

このように、カメラ後方に配置されたセルは、撮像素子２２とカラー液晶表示部１９に挟まれた領域まで延び、セルの面積が大きくなっているため、カメラを大型化することなく、カメラ駆動に必要な電圧を十分に確保することができる。

上述の各実施例の燃料電池は、プリンタ、携帯電話などの様々な電子機器に適用することができる。

実施例１から３のカメラの前方斜視図である。 実施例１から３のカメラの背面斜視図である。 実施例１のカメラの一部を断面で示した上面図である。 実施例２のカメラの一部を断面で示した上面図である。 実施例３のカメラの一部を断面で示した上面図である。 実施例４のカメラの一部を断面で示した上面図である。 燃料電池の構造を示した断面図である。 従来例のカメラの一部を断面で示した上面図である。

符号の説明

・ カメラ外装
・ マウント
・ レンズ装置
５ ミラーボックス
１６ ビデオ信号出力用ジャック
１７ ＵＳＢ出力用コネクタ
１９ カラー液晶表示部
２１ フォーカルプレーンシャッタユニット
２２ 撮像素子
３１ セルボックス
３１ａ セル
４１ セルボックス
４１ａ セル
５１ セルボックス
５１ａ セル
６１ セルボックス
６１ａ セル

Claims (6)

1. 複数のセルが積層配置されたセルユニットと、
   該セルユニットを収容するセルボックスとを有し、
   前記複数のセルのうち少なくとも一つのセルのサイズが他のセルのサイズと異なることを特徴とする燃料電池。
2. 前記サイズは、積層方向に対して直交する方向の長さであることを特徴とする燃料電池。
3. 前記セルボックスは、セルユニットの外形に沿った形状であることを特徴とする請求項１又は２に記載の燃料電池。
4. 請求項１から３のいずれかに記載の燃料電池を備えた電子機器であって、前記セルボックスは、前記電子機器内の空間形状部にあった形状部分を有することを特徴とする。
5. 請求項４に記載の電子機器であって、
   使用者が前記電子機器を掴むグリップ部を有し、
   前記セルユニットの少なくとも一部が、前記グリップ部に配置されていることを特徴とする請求項４に記載の電子機器。
6. 前記電子機器は、カメラであることを特徴とする請求項４又は５に記載の電子機器。
   
   
   
   
   
   
   

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