JP2006166606A - 燃料電池を内蔵した充電器 - Google Patents

Abstract

【課題】燃料の容量が確保できて、これらの補充が容易な携帯型の充電器を提案する。
【解決手段】着脱可能な燃料カートリッジ１１を収納する棒状のカートリッジ収納部１２と、扁平な燃料発電部１４とを本体１０に内蔵した充電器１であって、本体１０は、扁平な形状を備えるととともに、カートリッジ収納部１２を内蔵した厚みのある第１筐体１０ａと、燃料発電部１４を内蔵し、第１筐体１０ａより薄い第２筐体１０ｂとを備え、第１筐体１０ａと第２筐体１０ｂは、一方の広い本体面を連続する平面部で形成し、この一方の広い本体面と対向する他方の広い本体面を段差部１７を持って形成し、第２筐体１０ｂは、段差部側の第１平面部１８ａに充電する機器を載置する載置部１９を設け、第１平面部１８ａと対向する第２筐体１０ｂの第２平面部１８ｂに当該本体１０を他に取り付けるための取付部２０を備えるようにする。
【選択図】図１

Description

本発明は、携帯電話機や携帯情報端末機、あるいは、シェーバーや音響機器などの充電可能な電源を備えた小型携帯装置に充電を可能とする携帯型の充電器に関する。

近年、使用者は携帯電話機などのモバイル機器を常時身につけて使用していることから、これらの機器への電源の補充が課題となっている。例えば、携帯電話機で使用される充電池の性能では４日程度しか持たないため、自宅のコンセントに接続した充電器を用いて充電池に充電する作業を定期的に行わなければならない。従って、充電池への充電を忘れると、使用中に電源が切れてしまうという失敗をしばしば経験する可能性がある。

このような充電忘れの課題を解決するために、急速充電が可能な使い捨て電源が市販されているが、使い捨てであるために、資源の無駄があり、高価でもある。また、ソーラパネルを使用した充電器も提案されているが、天気に左右される課題がある。

一方、メタノールなどの燃料を用いた小型の燃料電池を用いた発電器が注目を集めている。この燃料電池によれば、燃料を補充すれば何回でも繰り返し使用可能であり、天気にも左右されることがない。
近年、この燃料電池を携帯電話の充電器に用いたものが提案されているが、燃料の補充方法などの使い勝手については開示されていない。

特開２００４−１５８４２１号公報

特開２００４−１９４４３４号公報 特開２００４−３３６９９５号公報

前記燃料電池を用いた従来例は、扁平な燃料タンクと扁平な電源部を前後に配置し、この２つの前部に携帯電話を着脱可能に装着するものである。しかしながら、この従来例では、充分な燃料タンクの容量を確保しようとすると、全体の厚さが大きくなって小型化を実現することができなくなる。また、前記従来例では、使い勝手の点で重要な燃料の補給方法については開示がされていない。
そこで、この発明の目的とするころは、燃料の容量が確保できて、これらの補充が容易な携帯型の充電器を提案することにある。

前記目的を達成するために、本発明の燃料電池を内蔵した充電器は、着脱可能な燃料カートリッジを収納する筒状のカートリッジ収納部と、扁平な燃料発電部とを本体に内蔵した充電器であって、前記本体は、扁平な形状を備えるととともに、前記カートリッジ収納部を内蔵した厚みのある第１筐体と、前記燃料発電部を内蔵し、前記第１筐体より薄い第２筐体とを備え、前記第１筐体と第２筐体は、一方の広い本体面を連続する平面部で形成し、この一方の広い本体面と対向する他方の広い本体面を段差部を持って形成し、前記第２筐体は、段差部側の第１平面部に充電する機器を載置する載置部を設け、前記第１の平面部と対向する第２筐体の第２平面部に当該本体を他に取り付けるための取付部を備えるようにする。

本発明によれば、筒状のカートリッジ収納部と扁平な燃料電池電源部とを並設することにより、薄い第２筐体とこの第２筐体の載置部に載置される充電させる機器との厚さに相当する容積の燃料カートリッジを確保することができるので、携帯性が良好と成るばかりか、着脱可能な燃料カートリッジとすることで取扱性を向上させることができる。

以下、図１から図７を参照して、この発明に係る燃料電池を採用した充電器を詳細に説明する。図１から図５が第1の実施の形態、図６と図７が第2の実施の形態に係る充電器である。なお、同一部位や矢印などは同一符号を持って示し、重複した説明を省略する。

（第1の実施の形態）
先ず、図１を参照して、第１の実施の形態に係る充電器の概略構造を説明する。図１は充電器の概略構造図であり、図１（ａ）が内部配置を示す概略斜視図、図１（ｂ）が充電構造を示す概略右側面図である。

この実施に係る充電器１は、本体１０の内部にメタノールなどの燃料を介して発電する燃料電池を内蔵したものである。本体１０内には、円柱形状の着脱可能な燃料カートリッジ１１と、この燃料カートリッジ１１を収納するカートリッジ収納部１２と、前記カートリッジ収納部１２の端部に設けられ、前記燃料カートリッジ１１から供給される燃料を制御するガバナ１３と、このガバナ１３から供給される燃料を介して発電する扁平な燃料発電部１４と、この充電器１を総括的に制御する制御部１５と、前記燃料発電部１４で生成される電源を昇圧して適正な電源とする電源コンデンサ１６とが内蔵される。

前記燃料カートリッジ１１は、透明な樹脂材料で形成され、周囲から燃料の残量が確認できるようになっている。このカートリッジ１１の先端部には、突出するガバナ取付部１１ａが形成されている。このガバナ取付部１１ａには図示しないストッパが設けてあり、このストッパが前記ガバナ１３に取り付けられることで、内部に押し返されて燃料が前記ガバナ１３に供給されるようになっている。

前記カートリッジ収納部１２は、前記燃料カートリッジ１１をガタツキなく収納する大きさを備えている。この実施の形態では、矢印Ａ１の方向から、前記カートリッジ収納部１２に挿入するようになっている。
前記ガバナ１３は、前記燃料カートリッジ１１から供給される燃料を前記燃料発電部１４に適量供給する機能を備えている。このガバナ１３には、前記ガバナ取付部１１ａと嵌合する取付口１３ａが設けられている。この実施の形態では、ガバナ取付部１１ａと取付口１３ａのどちらか一方にバネを備えて、常に嵌合を阻止しようとする力が働くようになっている。

また、ガバナ取付部１１ａと取付口１３ａには、互いに押し付けられて、ガバナ取付部１１ａが回転すると、その押し付けられた状態を保持する機構が設けられている。この構造によれば、燃料カートリッジ１１をカートリッジ収納部１２に挿入して、押し付けた状態で所定の方向に回転させれば、前記ガバナ取付部１１ａと取付口１３ａが接続した状態で固定される。一方、燃料カートリッジ１１を取り外す場合は、燃料カートリッジ１１の逆の方向に回転させることで、前記ガバナ取付部１１ａと取付口１３ａが外れて、燃料カートリッジ１１がカートリッジ収納部１２から押し出される。利用者は本体１０から顔を出した燃料カートリッジ１１を摘んで取り出すことができる。なお、前記燃料カートリッジ１１の着脱構造は、前記構造に限定するものではない。

燃料発電部１４は、薄い板状の外観を備えたものである。この実施の形態では、薄い板状のものを１つのユニットとし、このユニットを必要な電源に対応して複数個組み合わせて使用する。この実施例では２個を重ねて使用している。

前記制御部１５は、この充電器１を制御する複数の回路を基板上に設けている。前記電源コンデンサ１６は、前記燃料電池部１４で発電された電源を、例えば、０．６Ｗを１Ｗに昇圧するなど適正な電源を出力させるものである。

さて、この実施の形態では、本体１０を、扁平な外観形状とすることで、収納性や携帯性に優れたものとしている。この薄型構造を実現するために、この実施の形態では、カートリッジ収納部１２と燃料発電部１４とを並設させ、その外観を、前記カートリッジ収納部１２を内蔵した第１筐体１０ａと、前記燃料発電部１４を内蔵した第２筐体１０ｂとで構成している。そして、前記第１筐体１０ａの厚さＤ１は、前記第２筐体１０ｂの厚さＤ２より大きく設定している。これにより、本体１０の厚さを、最も容積が大きい燃料カートリッジ１１の大きさで設定することができる。

また、この実施の形態では第１筐体１０ａと第２筐体１０ｂは、一方の広い本体面（背面）を連続する平面部で形成し、この一方の広い本体面と対向する他方の広い本体面（正面）を段差部１７を持って形成している。そして、この段差部１７、を利用して、前記第2筐体１０ｂの段差部側の第1平面部１８ａに充電する他の機器２１を載置する載置部１９とし、前記第1平面部１８ａと対向する第2筐体１０ｂの第2平面部１８ｂに当該本体１０を他に取り付けるための取付部２０を備えるようにする。
このような構造を取ることにより、広い平面部を備えて、かつ、最も薄い燃料発電部１４に充電する機器を載置することができるから、前記段差部１７を利用して、機器を載置した状態での薄型化を実現できる。

また、この実施の形態では、前記第１筐体１０ａには、前記カートリッジ収納部１２とガバナ１３とを直列配置し、前記第２筐体１０ｂには、ガバナ１３と並設する位置に制御部１５と電源コンデンサ１６を設けている。これにより、実装効率が良好な配置構成を実現している。

また、この実施の形態では、前記載置部１９に他の機器２１を固定する固定手段２２と、他の機器２１に充電するための充電端子２３を備えている。したがって、前記載置部１９に他の機器２１を固定手段２２を介して固定することで、他の機器２１の充電を行う位置が決められると共に充電端子２３と接続され、この充電端子２３により直接充電を行うことができる。

また、前記載置部１９に他の機器２１を固定手段２２を介して固定して、あるいは単純に載置して、前記制御部１５から引き出されるコードに取り付けられる接続コネクタ２４を介して充電することも可能である。
更に、この実施の形態では、前記載置部１９に他の機器２１を固定するアダプタ２５を固定手段２２を介して取り付け、このアダプタ２５に他の機器２１を装着することで、充電を可能としても良い。この場合、前記アダプタ２５は固定手段２２を介して取り付けられることにより、前記充電端子２３がアダプタ２５の充電端子２６と接続されるようにする。

このような、アダプタ２５を採用することにより、このアダプタ２５を他の機器２１に合わせて多様に用意すれば、このアダプタ２５を取り替えることにより充電器の汎用性を安価に高めることができる。したがって、現状の携帯電話機の充電器は機種ごとに全く異なっているが、この実施の形態を利用すれば、アダプタ２５のみを変更するだけで各機種に対応可能な汎用性のある充電器を実現することができる。

以下、図２から図５を参照して、この実施の形態を更に詳細に説明する。
次に、図２、図３を参照して、第１の実施の形態に係る充電器の部品構成と内部実装品の配置構成を説明する。図２は、充電器１の外観構成図であり、図２（ａ）が充電器の部品展開図、図２（ｂ）が充電器の外観斜視図を示している。図３は、充電器の断面図であり、図３（ａ）が平面断面図、図３（ｂ）が正面断面図、図３（ｃ）図が側面断面図である。

図２において、この実施の形態では、本体１０を、この本体１０の前部を構成する樹脂材料で形成される上カバー３０と、この本体１０の後部を構成する樹脂材料で形成される下カバー３１とで構成し、この２つのカバーを図示しないネジを介して固定することで、本体１０の基本的な外観が構成される。この２つのカバーで構成される本体１０の内部は、図面上、左上にカートリッジ収納部１２が前記２つのカバーと一体成型されて形成される。更に、前記カートリッジ収納部１２の片側には、燃料発電部ホルダ３２が取り付けられる。

図３に示すように、前記燃料発電部ホルダ３２は、前記燃料電源部１４を他の内部実装品と分離するために設けられる。これは、前記燃料電源部１４が発電時に水分を発生させるため、この水分が他の内部実装品に障害を与えないようにするためである。この燃料発電部ホルダ３２は、ロ字状の枠体で形成され、前後を覆う２つのカバーとで燃料電源部１４を囲うことで、他の本体１０の内部と分離するようにする。

一方、図２、図３において、前記燃料発電部ホルダ３２とともに独立する空間を構成する２つのカバーはそれぞれ排気口３３ａ、３３ｂが設けられる。前記上カバー３０の正面上部には、開口部３４ａが形成され、この開口部３４ａを覆うように樹脂製のパンチングネット３５ａが取り付けられて排気口３３ａが構成される。また、前記下カバー３１の背面上部には、同様な開口部３４ｂが形成され、この開口部３４ｂを覆うように樹脂製のパンチングネット３５ｂが取り付けられて排気口３３ｂが構成される。この実施の形態によれば、発電時に発生した燃料電源部１４の水分は、図３に示す矢印に沿って前記２つの排気口３３ａ、３３ｂから排出される。

図３において、この実施の形態では、前記燃料発電部ホルダ３２を上方に片寄って配置することにより、本体１０の下部に前記燃料電源部１４と隔離された装置配置空間３６を確保している。そして、この装置配置空間３６に前後に積層される制御部１５と電源コンデンサ１６を配置している。更に、この実施の形態では、制御部１５に近接した載置部１９に充電端子２３を設けている。これにより、水分の影響を軽減しながら効率的な配線を実現している。

一方、この装置配置空間３６は、カートリッジ収納部１２の下方まで延長して形成され、この拡張された空間に前記ガバナ１３が配置されている。
前記ガバナ１３と前記燃料発電部１４とは配管４１を介して接続される。これによって、燃料電源部１４で発生した電源は、燃料電源部１４の上方の位置から配線４２を介して引き出されて制御部１５に接続される。

また、この実施の形態では、上カバー３０の片側に形成される第１筐体１０ａの前面に化粧パネル板３７を設けている。この化粧パネル板３７の上部には、開口部３８が形成され、この開口部３８を透明部材３９で覆うことにより、燃料カートリッジ１１の燃料残量を確認するための覗き窓４０が構成される。この覗き窓４０は、前記カートリッジ収納部１２の上部に設けられている。

一方、上カバー３０の第２筐体１０ｂの下方には上部のパンチングネット３５ａの配置面より一段立ち上がった前記載置部１９が形成される。この実施の形態では、前記載置部１９を一段立ち上げることにより、この立ち上がり部に設けた固定手段２２の固定スペースを確保している。更には、この載置部１９を一段立ち上げることにより、この載置部１９に取り付け、あるいは載置される他の機器２１との隙間を確保して排気口３３ａから排気される水分が他の機器２１に与える障害を軽減することができる。

また、下カバー３１の背面側には、この充電器１をベルトなどに取り付けるための取付部２０がネジなどで取り付けられる。この取付部２０は、下カバー３１の上部に一端を取り付けられる板状部材で形成される。

次に、図４を参照して、この充電器１の外観形状を説明する。図４は、充電器１の外観図であり、（ａ）図が平面図、（ｂ）図が底面図、（ｃ）図が正面図、（ｄ）図が右側面図、（ｅ）図が背面図、（ｆ）図が左側面図である。
この実施の形態に係る充電器１は、基本形状を扁平な本体１０を備えた薄型の形状としている。そして、本体１０の背面上部に取り付けた取付部２０を介して、使用者の腰ベルトに取り付けて携帯することができる。このため、本体１０の形状も、正面から見て、下方の２隅に大きな丸みを持った形状とすることで、下方の２隅が他の障害物と当たっても痛くない、あるいは衝撃が吸収される形状としている。

また、前記ベルト取り付けを意識して、燃料カートリッジ１１は上面から挿入する構造としている。更には、ベルトに取り付けられた状態でも発電が可能なように、排気口３３ａ、３３ｂは本体１０の上方に設けている。加えて、通常の携帯電話機の充電端子が下方に取り付けられていることを考慮して、充電端子２３を下方に設けている。
また、この実施の形態では、テーブル面に本充電器１を置いて使うことができる。この場合、前記取付部２０が脚部となって作用し、本体１０の載置部１９を適度に傾斜した面とすることができる。これにより、取扱性を向上することができる。

次に、図５を参照して、この実施の形態に係る充電器１の使用状態を説明する。図５は、充電状態の正面図を示している。
先ず、図５（ａ）は、前記載置部１９に他の機器２１を固定手段２２を介して固定することで、他の機器２１の充電を行う位置が決められると共に充電端子２３と接続され、この充電端子２３により直接充電を行うようにしたものである。この実施の形態によれば、極めて容易に携帯電話機に充電を行うことができる。

図５（ｂ）は、前記載置部１９に他の機器２１を固定手段２２を介して固定して、あるいは単純に載置して、前記制御部１５から引き出されるコードに取り付けられる接続コネクタ２４を介して充電する状態を示したものである。この充電状態によれば、接続コネクタ２４を介して簡便に充電することができる。

更に、図５（ｃ）は、前記載置部１９に他の機器２１を固定するアダプタ２５を固定手段２２を介して取り付け、このアダプタ２５に他の機器２１を装着することで、充電を可能とした事例を示している。

更に、図５（ｄ）は、図５（ｃ）のアダプタ２５を電気かみそり用のアダプタに取り替えたものである。このように、アダプタ２５を多様に組み合わせることにより、充電器の汎用性を安価に高めることができる。ここで、今までの説明では、充電開始及び終了の電源スイッチ４３については、説明をしていない。これは、前記燃料カートリッジ１１を取り外すことによって、電源ＯＦＦにすることができるからである。この図５（ｄ）に示す実施の形態では、電源スイッチ４３をガバナ１３近傍に設けて、ガバナ１３から燃料発電部１４に供給する燃料をＯＮ、ＯＦＦする機能を設けるようにしても良い。

(第２の実施の形態)
次に、図６、図７を参照して、第２の実施の形態に係る充電器を詳細に説明する。図６は、充電器２の外観図であり、図６（ａ）が平面図、図６（ｂ）が左側面図、図６（ｃ）が正面図、図６（ｄ）が右側面図を示している。また、図７は、充電器２に他の機器２１を取り付けた状態の外観図であり、図７（ａ）が正面図、図７（ｂ）が右側面図である。

この実施の形態は、前記第１の実施の形態と同様に、図６(ｃ)で示す正面図の左上にカートリッジ収納部１２、左下にガバナ１３、右上に燃料発電部１４、右下に制御部１５と電源コンデンサ１６を配置した構造を備えている。そして、この充電器２の大きな特徴は、本体１０の上部を構成する上カバーに前記アダプタ２５（図５参照）を一体成型した点にある。

つまり、この実施の形態でも、前記燃料カートリッジ１１と燃料発電部１４の厚さの違いを利用して、前記燃料発電部１４の前面を覆う上カバー３０に他の機器２１の背面の造形に合わせた機器収納部５０を形成している。この機器収納部５０は、上部が凹状に形成され、その下部は逆に前方に張り出して充電端子２６が設けられ、この機器収納部５０に収納される他の機器２１を嵌合するように確り保持する構造を備えている。

そして、この充電器２によれば、本体１０の背面に形成される取付部２０を介して、使用者が腰ベルトに装着して充電することができる。このため、この充電器２は携帯電話の携帯型収納ケースの役割も果たすことができる。
ここで、５１はゴム材料で形成されるグリップ部、５２は前記機器収納部５０から他の機器を外すための手掛け凹部である。

また、この実施の形態では、第１筐体１０ａの前面側に排気口３３ａを集中して設け、前記燃料発電部ホルダ３２には排気口３３ａに水分を案内する通路とガイド手段を設けるようにする。これにより、この水分が、他の機器や使用者に接触するのを軽減することができる。このような構造は、前記第１の実施の形態でも採用することができる。

第１の実施の形態にかかる充電器の概略構造図である。 第１の実施の形態にかかる充電器の外観構成図である。 第１の実施の形態にかかる充電器の断面図である。 第１の実施の形態にかかる充電器の外観図である。 第１の実施の形態にかかる充電器の使用状態図である。 第２の実施の形態にかかる充電器の外観図である。 第２の実施の形態にかかる充電器の使用状態図である。

符号の説明

１、２…充電器、１０…本体、１０ａ…第１筐体、１０ｂ…第２筐体、１１…燃料カートリッジ、１１ａ…ガバナ取付部、１２…カートリッジ収納部、１３…ガバナ、１３ａ…取付口、１４…燃料発電部、１５…制御部、１６…電源コンデンサ、１７…段差部、１８ａ…第1平面部、１８ｂ…第2平面部、１９…載置部、２０…取付部、２１…他の機器、２２…固定手段、２３…充電端子、２４…接続コネクタ、２５…アダプタ、２６…充電端子、３０…上カバー、３１…下カバー、３２…燃料発電部ホルダ、３３ａ、３３ｂ…排気口、３４ａ、３４ｂ…開口部、３５ａ、３５ｂ…パンチングネット、３６…装置配置空間、３７…化粧パネル板、３８…開口部、３９…透明窓材、４０…覗き窓、４１…配管、４２…配線、４３…電源スイッチ、５０…機器収納部、５１…グリップ部、５２…手掛け凹部、Ａ１…矢印。

Claims (3)

1. 着脱可能な燃料カートリッジを収納する棒状のカートリッジ収納部と、扁平な燃料電池発電部とを本体に内蔵した充電器であって、
   前記本体は、扁平な形状を備えるととともに、前記カートリッジ収納部を内蔵した厚みのある第１筐体と、前記燃料電池発電部を内蔵し、前記第１筐体より薄い第２筐体とを備え、
   前記第１筐体と第２筐体は、一方の広い本体面を連続する平面部で形成し、この一方の広い本体面と対向する他方の広い本体面を段差部を持って形成し、
   前記第２筐体は、段差部側の第１平面部に充電する機器を載置する載置部を設け、前記第１の平面部と対向する第２筐体の第２平面部に当該本体を他に取り付けるための取付部を備えていることを特徴とする燃料電池を内蔵した充電器。
2. 前記請求項１記載の燃料電池を内蔵した充電器において、
   前記燃料カートリッジから供給される燃料を制御して前記燃料発電部に供給するガバナを、前記前記カートリッジ収納部の長手方向の延長線上に配置し、このガバナと前記燃料発電部に隣接して制御部と電源を調整する電源コンデンサを配置したことを特徴とする燃料電池を内蔵した充電器。
3. 前記請求項１または２記載の燃料電池を内蔵した充電器において、
   前記第１筐体は、段差部側の平面部に水分を排出する排出口を設けたことを特徴とする燃料電池を内蔵した充電器。

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