JP2006260120A - 電子機器システム - Google Patents

Abstract

【課題】 本発明は、電子機器システムの駆動に必要な電力を相互に供給する際、商用電源等の外部電源を必要としない燃料電池を搭載した電子機器を電子機器システムに組み入れることで、いつでもどこでも電子機器を駆動できる電子機器システムを提供する。
【解決手段】 本発明の電子機器システムは、蓄電器を具備する複数の電子機器が互いにデータ通信ラインと電力供給ラインのバスラインで接続されて構築され、各電子機器の相互に電源供給が可能である。更に、本発明の電子機器システムによれば、少なくとも１つの電子機器が燃料電池を有し、燃料電池を有する電子機器と、燃料電池を有しない電子機器との相互の電力供給を、電力供給ラインを介して行うことに特徴がある。
【選択図】 図１

Description

本発明は電子機器システムに関し、詳細には例えばパーソナルコンピュータとその周辺機器が、データ通信ラインと電力供給ラインを有するバスラインで接続されている電子機器システムにおける相互給電技術に関する。

従来、小型・小電力の電子機器は、電力源として種々の一次電池、二次電池が使用されてきた。特に最近では、持ち運びができる電子機器の需要が増大すると共に、二次電池の需要が飛躍的に増加している。ところが、小型電子機器でも、高性能化となるにつれて消費電力が大きくなり、一次電池では供給が十分でなくなってきている。また、二次電池においては、繰り返し充電を行い使用することが可能であり、急速に需要が増加している。更に、例えばノート型パソコンなどのパーソナルコンピュータをはじめ、デジタルビデオカメラ、デジタルカメラ、小型プリンタ等の持ち運び可能な電子機器に用いられてきているが、一回の充電で使用できる電力も次第にではあるが増加していることを差し引いても、電力需要を満たすには容量が十分でなかった。また、二次電池の充電では、別の電源、例えば商用電源からＡＣアダプタを介して充電が必要となり、かつ充電時間として数十分から数時間が必要となり、ユーザの利便性を考えると、いつでもどこでも、というニーズに対応するのは難しいといえる。

また、現状のパーソナルコンピュータ等の電子機器は使用時を考えた場合、使用時の必要とする機能に応じて、周辺機器、例えばハードディスク、ディスクドライブ、マウス、プリンタ等を接続して使用する場合が多い。このような電子機器同士を接続するシステムでは、ＵＳＢ（Universal Serial Bus）やＩＥＥＥ（The Institute of Electrical and Electronics Engineers）１３９４規格のバスラインを使用することが多い。このような規格は、バスラインに情報線としてのデータ通信ラインと電力線としての電源供給ラインが共存したラインで、簡単に接続でき、相互に電力供給も行えることが特徴の一つである。

そこで、各電子機器に二次電池を搭載した電子機器システムでは、二次電池の電力を効率的に使用することが、重要な課題として取り上げられ、相互に二次電池の電力をやり取りすることで、総合的な効率を上げようとしている。相互にバッテリの電力をやり取りすることで、総合的な効率を上げようとして、ＵＳＢ或いは、ＩＥＥＥ１３９４規格のバスラインを使用したものとして、特許文献１がある。

この特許文献１は、バスラインを利用して電力を相互に供給しあう制御方法であって、パーソナルコンピュータから周辺機器に電力を供給する時に、例えばパーソナルコンピュータから単純に周辺機器に電力を供給しようとすると、周辺機器装置もパーソナルコンピュータのバッテリの電力を使用するので、パーソナルコンピュータのバッテリの持続時間が短くなり、短時間で使用できなくなるという課題、また周辺機器にそれぞれバッテリを搭載して、各々の機器がバッテリで駆動されている場合、つまりパーソナルコンピュータから電力が供給されない場合に、全くの非連動でバッテリが消費されるので、どれかの機器のバッテリ残量が無くなった時点で電子機器システムの使用ができなくなる課題を提起している。その解決方法として、例えばパーソナルコンピュータと周辺機器としてディスクドライブ装置のシステムで、電子機器同士の接続をデータ通信ラインと電源供給ラインを持つバスラインで行っている。その時、各電子機器の外部電源の商用電源の接続の有無と、各電子機器のバッテリの充電状態のモニタにより、相互給電(充電)の方法を各機器の電力の使用状態を種々に想定して行うことで、効率的な電力システム制御を行うこととしている。このシステム構成で、コンピュータが商用電源に接続されている場合、つまりＡＣアダプタにより整流・変圧されて電力供給されている場合は、バスラインの電源供給ラインを介して相手側、この例ではディスクドライブ装置のバッテリに電源を供給する。また、逆にディスクドライブ装置が商用電源に接続されている場合、つまりＡＣアダプタにより整流・変圧されて電力供給がされている場合は、バスラインの電源供給ラインを介して相手側、この例ではパーソナルコンピュータのバッテリに電源を供給する。

また、特許文献１は、商用電源から各電子機器のバッテリへの充電電力を、システムとして効率良く使用する制御方法を提案したものであり、各電子機器の稼動状態、商用電源(外部電源)の接続有無とバッテリの充電容量をモニタして、その状態情報をＵＳＢ等のバスラインのデータ通信ラインで受け渡しを行い、状態情報に基づき、ＵＳＢ等のバスラインの電力供給ラインを使用して、相互のバッテリに電力供給を行うことで効率的、かつ総合的な電力制御を行うものである。バスラインを使用した電子機器の相互電力制御では、例えばパーソナルコンピュータのバッテリ電力を一方向的に周辺機器へ給電する場合に、パーソナルコンピュータのバッテリ電力をパーソナルコンピュータと周辺機器(この実施例ではディスクドライブ装置)で電力消費することに対しての解決法として、各電子機器のバッテリ充電状態をモニタして、電力の供給やり取りを制御する。あるいは、一方の電子機器が商用電源に接続されている場合、つまりＡＣアダプタからＤＣ電源として供給される場合は、商用電源から自機のバッテリに充電することと、一方の周辺機器への充電が必要な場合は、自機の充電状態をモニタして商用電源から直接一方の周辺機器へ充電するか、自機のバッテリから一方のバッテリに充電するかを制御する。
特開２００３−０２９８８５号公報

しかしながら、このような制御によりバッテリを使用している電子機器システムの電力を効率的に使用しているが、バッテリはあくまで充電池であり、電力の補充に最終的には商用電源等の外部電源が必要となり、充電時間も考慮すると、パーソナルコンピュータとその周辺機器で、小型・小電力及び携帯性の利便性を有効にする手段としては、特に外部電源の無い所での制御方法としては十分と言えない。すなわち、特許文献１はＡＣアダプタが減らせるが、やはりバッテリを使う制御であるので、電力源としての商用電源等の外部電源から電力を供給される必要があり、つまりＡＣアダプタは必須のものと言える。よって、いつでもどこでも、というモバイル性を考えた時には、外部電源のない場合は課題として残る。

本発明はこれらの問題点を解決するためのものであり、電子機器システムの駆動に必要な電力を相互に供給する際、商用電源等の外部電源を必要としない燃料電池を搭載した電子機器を電子機器システムに組み入れることで、いつでもどこでも電子機器を駆動できる電子機器システムを提供することを目的とする。

前記問題点を解決するために、本発明の電子機器システムは、蓄電器を具備する複数の電子機器が互いにデータ通信ラインと電力供給ラインのバスラインで接続されて構築され、各電子機器の相互に電源供給が可能である。更に、本発明の電子機器システムによれば、少なくとも１つの電子機器が燃料電池を有し、燃料電池を有する電子機器と、燃料電池を有しない電子機器との相互の電力供給を、電力供給ラインを介して行うことに特徴がある。よって、燃料電池の電力を供給源として電子機器相互に電力の供給を行うので、蓄電器を搭載した電子機器であっても、外部電源の商用電源を使用することなく稼動ができるので、商用電源からの電力削減ができ、またシステムとして独立して駆動ができる。

また、各電子機器の相互に電力供給を行う際データ通信ラインを介して互いに他の電子機器の蓄電器の充電状態をモニタすることにより、過充電の防止ができ、また適正な充電が行える。

更に、燃料電池を有する電子機器はデータ通信ラインを介して他の電子機器の蓄電器の充電状態をモニタして、モニタした他の電子機器の蓄電器に燃料電池の発電電力を供給する。よって、システムとして、外部商用電源が必要でなく、商用電源の削減ができ、またシステムとして独立して駆動ができる。

また、燃料電池を有していない電子機器はデータ通信ラインを介して燃料電池を有する電子機器の蓄電器の充電状態をモニタして、燃料電池を有する電子機器の燃料電池を、燃料電池を有していない電子機器の蓄電器で直接起動する。よって、燃料電池をする電子機器の蓄電器の残容量が燃料電池の起動に必要な容量以下である場合に直接起動を行うことで、燃料電池を有する電子機器を商用電源からの給電がなくても駆動を可能にできる。

更に、燃料電池を有していない電子機器はデータ通信ラインを介して燃料電池を有する電子機器の蓄電器の充電状態をモニタして、燃料電池を有していない電子機器の蓄電器から燃料電池を有する電子機器の蓄電器を充電して、燃料電池を有する電子機器は燃料電池を有する電子機器の蓄電器で起動する。よって、燃料電池を有する電子機器を商用電源からの給電がなくても駆動を可能にでき、かつ燃料電池を有する電子機器の充電器の残容量に加えて燃料電池の起動分だけの充電で良いので充電量を削減できる。

また、各電子機器の各蓄電器の充電状態をモニタして、各蓄電器の残容量が所定容量より多い場合は充電を行わないことにより、送電ロスや変換ロスがなく、蓄電器の残容量を自機で効率良く使える。

更に、燃料電池を有する電子機器の蓄電器の充電状態をモニタして、蓄電器の残容量が所定容量より多い場合は充電を行わないことにより、送電ロスや変換ロスがなく、蓄電器の残容量を自機で効率良く使える。

また、自機の蓄電器の充電状態をモニタして、蓄電器の残容量が一定値より低い場合他の電子機器に対してデータ通信ラインを介して充電を要求し、他の電子機器は自機の稼動状態と自機の蓄電器の残容量をモニタして、残容量に応じて自機のパフォーマンスを制御して充電を要求している電子機器の蓄電器を充電する。よって、適正な電源供給を行うことができる。

更に、燃料電池を有していない電子機器は、自機の蓄電器の充電状態をモニタし、自機の蓄電器の残容量が一定値より低い場合燃料電池を有する電子機器に対してデータ通信ラインを介して充電を要求し、燃料電池を有する電子機器は自機の稼動状態をモニタして自機のパフォーマンスを制御して充電を要求している電子機器の蓄電器を充電する。よって、適正な電源供給を行うことができる。

また、燃料電池は固体高分子型燃料電池であることは、低温駆動のため、起動性が良く、好ましい。

更に、燃料電池の燃料はアルコールであるため、取扱いの利便性が向上すると共に、重量及び体積当たりのエネルギー密度が高くなるのでエネルギー効率の向上が図れる。

また、燃料電池の燃料はエタノールであるため、アルコールの中でも比較的水素酸化活性が良く、毒性が比較的ないので燃料電池の燃料として使用できる。また、重量及び体積当たりのエネルギー密度が高くなるので、エネルギー効率の向上が図れる。

本発明の電子機器システムでは、少なくとも１つの電子機器が燃料電池を有し、燃料電池を有する電子機器と、燃料電池を有しない電子機器との相互の電力供給を、電力供給ラインを介して行う。よって、電子機器システムの駆動に必要な電力を相互に供給する際、商用電源等の外部電源を必要としない燃料電池を搭載した電子機器を電子機器システムに組み入れることで、いつでもどこでも電子機器を駆動できる。

図１は本発明の一実施の形態例に係る電子機器システムの構成を示すブロック図である。同図に示す本実施の形態例の電子機器システム１００は、パーソナルコンピュータ（以下ＰＣと略す）１０と周辺機器としてのプリンタ２０を接続して構築したシステムである。

同図に示す本実施の形態例の電子機器システム１００におけるＰＣ１０は、ＣＰＵ１１、モニタ１２、メモリ１３、Ｉ／Ｏ制御部１４、電源部１５を含んで構成され、それぞれは内部バス１６を介して接続されている。そして、ＣＰＵ１１はメモリ１３に格納されたプログラムに従って各ユニットを制御する。モニタ１２は処理されたデータを表示する。また、メモリ１３は制御プログラム等を格納するＲＡＭやデータを格納するＲＯＭである。Ｉ／Ｏ制御部１４は外部機器、例えばプリンタ２０の後述するＩ／Ｏ制御部２６との間でバスライン３０の情報線３０−１を介してデータのやり取りを行うインタフェースである。電源部１５は蓄電器を有し各ユニットへの電力供給を行う電源であり、プリンタ２０の後述する電源部２７とバスライン３０の電力線３０−２を介して接続可能となっている。

また、同図に示す本実施の形態例の電子機器システム１００におけるプリンタ２０は、ＣＰＵ２１、メモリ２２、印字コントローラ２３、各部コントローラ２４、演算回路部２５、Ｉ／Ｏ制御部２６、電源部２７を含んで構成され、それぞれは内部バス２８を介して接続されている。また、印字コントローラ２３には印字部２９が接続されている。なお、その他のユニット、例えば表示部等は各部コントローラ２４に含ませており省略している。また、プリンタ２０は単独でのプリント機能動作を行わないのが通常で、例えば図１のようにＰＣ１０と接続されていることが多く、ＰＣ１０上で編集された、或いはＰＣ１０上で取得されたデータをプリントアウトするために、プリンタ２０にデータを送出してプリントさせるのが一般的な使用方法となっている。更に、本実施の形態例では、図示していないがプリンタ２０の電源部２７に燃料電池と蓄電器を具備させるものとする。燃料電池をプリンタ２０の電源部２７に具備させたのは、プリンタ２０の稼動率がＰＣ１０に比べ低いことが想定され、電力供給において供給時間の確保が容易とされるからである。また、ＰＣ１０とプリンタ２０の接続には、バスライン３０としてＵＳＢ又はＩＥＥＥ１３９４規格のバスラインを使用しており、情報線３０−１と電力線３０−２を含んでいる。

このようなシステム構成を有する本実施の形態例の電子機器システム１００において、ＰＣ１０での電源供給は電源部１５の蓄電器で、周辺装置としてのプリンタ２０の電源供給は電源部２７の燃料電池と蓄電器で、それぞれの電子機器を駆動させている。なお、プリンタ２０に燃料電池のみを具備させることは可能であるが、後述するように燃料電池の起動や負荷変動への対応への追従性が悪いため、蓄電器がその不備をアシストするために燃料電池と蓄電器を具備させて互いに併用させることが好ましい。

ここで、図１のようにプリンタ２０に燃料電池を搭載してＰＣ１０とプリンタ２０の電力供給について説明を行う。
図１において、通常状態では、ＰＣ１０とプリンタ２０はそれぞれの機器内の電源部１５，２７から電力をそれぞれ供給されて駆動している。この時、ＰＣ１０はプリンタ２０にバスライン３０の情報線３０−１で接続され、ＰＣ１０上で演算処理あるいは画像処理等を施されたデータをプリンタ２０と相互に通信を行って、データのやり取りを行い、プリンタ２０にプリントアウトさせている。プリンタ２０は、ＰＣ１０からのプリント指令をバスライン３０の情報線３０−１を介して受け取り、データの相互通信を行ってプリントアウトを行う。また、プリンタ２０は、プリンタ２０の電源部２７に発電装置である燃料電池を搭載し、かつバスライン３０の電力線３０−２を使用した相互の電力供給を行うことができる。互いの電子機器、つまりＰＣ１０とプリンタ２０は、それぞれのＩ／Ｏ制御部１４，２６同士及び電源部１５，２７同士をバスライン３０の情報線３０−１、電力線３０−２を介してそれぞれ接続されている。

ここで、それぞれのＩ／Ｏ制御部１４，２６は、電子機器間でのデータのやり取りの様子を示す図２に示すような信号データを相互に取得できる。この取得できるデータは、充電器の充電状態(State Of Charge;以下ＳＯＣと略す)、充電器機種の情報、ＳＯＣの下限値及び上限(満充電に想到す)値の情報、充電要求／充電可否情報及び機器の稼動状態を示す動作モードの情報等である。それぞれの情報取得は、順次各電子機器に対してモニタするポーリングによる定期的な方法、蓄電器或いは燃料電池の状態の変化時、つまりＳＯＣの状態変化時、そして燃料電池の起動時や緊急時等に情報をやり取りする方法がある。蓄電器は、機器を駆動させていると電力を消費していくので、残容量の規定値以下になると充電しなければならない。それぞれのＩ／Ｏ制御部１４，２６で相手側電子機器の蓄電器のＳＯＣをモニタしていることで、相手側電子機器の充電状態がわかり、充電の必要可否もわかる。例えば、図２でプリンタ２０のＩ／Ｏ制御部２６が、ＰＣ１０のＩ／Ｏ制御部１４のデータをポーリングしており、ＰＣ１０の電源部１５の電力情報データで、ＳＯＣを得た時に、充電状態の規定値の下限以下であれば、ＰＣ１０の電源部１５の蓄電器にプリンタ２０の電源部２７の蓄電器の電力を、バスライン３０の電力線３０−２を介して充電を行う。

この時、プリンタ２０は燃料電池を搭載しているので、認識している自機の現在の動作モード（稼動状態のプリント動作モード又は待機状態の省電力モード）に応じて燃料電池の発電電力をＰＣ１０の電源部１５の充電器の充電電力として供給する。すなわち、プリンタ２０がプリント動作中であれば間歇的に燃料電池から自機の蓄電器に充電を行い、プリント動作以外で例えば待機中等の省電力モードであれば、連続して燃料電池から自機の蓄電器を充電して、ＰＣ１０への電力供給を行う。

以上のような本実施の形態例における電力供給を行えば、商用電源等の外部電源を使用することなく電子機器システム内で電力のやり取りが行えることになり、いつでもどこでも電子機器が使用可能となる。

なお、本実施の形態例ではプリンタ２０の電源部２７のみに燃料電池を具備させた例であるが、ＰＣ１０の電源部１５のみに燃料電池を具備させても同様なシーケンスで電力供給ができる。ＰＣ１０のＩ／Ｏ制御部１４も、プリンタ２０と相互に通信を行うことができるので、プリンタ２０の電力情報を取得できる。ＰＣ１０がプリンタ２０の電源部２７の蓄電器のＳＯＣの情報を得た時に、充電状態の規定値の下限以下であれば、プリンタ２０の電源部２７の蓄電器にＰＣ１０の電源部１５の蓄電器の電力を、バスライン３０の電力線３０−２を介して充電を行う。この場合、プリンタ２０の燃料電池が作動中であれば、プリンタ２０の電源部２７の蓄電器は優先的に燃料電池出力から充電する。

次に、図１のＰＣ１０からプリンタ２０へ電力供給を行う場合の供給形態について説明する。図１のプリンタ２０のＩ／Ｏ制御部２６の電力情報データで、プリンタ２０の電源部２７の蓄電器のＳＯＣが規定値以下であり、燃料電池を起動させるのには、十分でない場合、例えば蓄電器の自己放電による残容量低下等の場合がある。この場合の電力供給形態について、プリンタの電源部の構成を示すブロック図である図３を用いて以下に説明する。

同図において、発電部２７−１において発電装置である燃料電池３１の出力は、発電ユニット制御部３２によって制御されたスイッチ３３を介してＤＣ／ＤＣコンバータ３４に入力されている。燃料電池３１は安定に電圧を出力することができないのが通常であり、ＤＣ／ＤＣコンバータ３４を通して所望の電圧及び、安定した出力を得るようにしている。そして、ＤＣ／ＤＣコンバータ３４の出力がプリンタ２０の各ユニットに電力を供給している。また、蓄電部２７−２において蓄電器３５は充放電制御部３６により、燃料電池３１からの充電、あるいは起動時のＤＣ／ＤＣコンバータ３４への放電を行っている。これは、燃料電池３１を起動するには燃料となる水素又はアルコール等と空気(酸素)を、電池スタックに供給する必要があり、ポンプやブロワ等(補機と言う)を駆動させて、はじめて燃料電池３１は起動される。よって、蓄電器３５のＳＯＣが起動に必要な電力となっていない場合は、燃料電池３１は起動できない。そこで、図１のＰＣ１０がＩ／Ｏ制御部１４を介してプリンタ２０の電源部２７の蓄電器３５のＳＯＣをモニタした時に、上述したように自己放電等による蓄電器３５のＳＯＣが十分でない場合、ＰＣ１０は直接にプリンタ２０のＤＣ／ＤＣコンバータ３４に電力を供給することで、プリンタ２０の燃料電池３１の起動を行うことができる。予め、スイッチ３７は、通常、つまりプリンタ２０が燃料電池３１の電力で動作をしている場合、図３の充電器３８側にＯＮしており、プリンタ２０が停止モード及び電源断時にはＤＣ／ＤＣコンバータ３４側になるようにセットしておく。このようにしておけば、燃料電池３１の起動時には、スイッチ３７はＤＣ／ＤＣコンバータ３４側に接続され、いつでも起動がＰＣ１０側からかけられることになる。但し、プリンタ２０の電源部２７の蓄電器３５のＳＯＣが十分であれば、自機で起動することは勿論である。

次に、プリンタ２０の電源部２７の蓄電器３５のＳＯＣが規定値以下でも、充電を短時間行うだけで、下限の規定値を超えると判断できる残容量の場合には、ＰＣ１０は直接プリンタ２０の電源部２７の燃料電池３１を起動するのではなく、図３のスイッチ３７を充電器３８側にセットして、プリンタ２０の電源部２７の蓄電器３５を充電することで、燃料電池３１を起動させる。この時、プリンタ２０の図１のＣＰＵ２１は、自機の電源部２７の蓄電器３５によりシステムを立ち上げるが、燃料電池３１の起動は、起動できる残容量が無いため、行わない。ここで、スイッチ３３は開放にし、スイッチ３７は充電器３８側にしておき、ＰＣ１０の電源部１５の蓄電器からプリンタ２０の電源部２７の蓄電器３５に充電を行う。プリンタ２０の電源部２７の蓄電器３５の残容量が燃料電池３１の起動電力を越えれば充電を終了し、プリンタ２０の電源部２７の蓄電器３５単独で燃料電池３１の起動を行う。ＰＣ１０のパフォーマンスを考えた場合、できるだけＰＣ１０の電源部１５の蓄電器の電力を多く残しておく必要があり、プリンタ２０の電源部２７の蓄電器３５への充電による消費は少なくする必要がある。

ところで、ＰＣ１０及びプリンタ２０における各蓄電器のＳＯＣをモニタし、ＳＯＣの状態が規定値以上の場合(残容量が十分ある時)は、ＰＣ１０及びプリンタ２０は、他機の充電を行わず、自機の動作に対して蓄電器又は燃料電池の発電電力を使用することで、効率良い電力使用を行う。また、ＳＯＣの状態情報で、電力供給の可否を判断し、電力を自機用に使用した方が、充電を行うことで生じる伝送ロスや変換ロスが軽減できるために効率は良くなる。

次に、別の電力供給方法について説明すると、各電子機器の自機の蓄電器のＳＯＣは当然、自機内で取得可能であり、自機が機能動作を継続して行けば、自機の蓄電器の残充電容量が低下して行く。自機の蓄電器のＳＯＣが規定値以下になった時に、他機にバスラインの情報線を介して充電指令を出し、充電を行わせる。例えば、図１の電子機器システム１００において、図３に示すようにプリンタ２０が自機の蓄電器３５のＳＯＣを取得して、残容量が規定値以下にあった場合、図２のバスライン３０の情報線３０−１を介して、プリンタ２０のＩ／Ｏ制御部２６から充電の要求をＰＣ１０のＩ／Ｏ制御部１４へ送信する。ＰＣ１０のＩ／Ｏ制御部１４は、プリンタ２０からの充電の要求を受信し、充電を行うようにＣＰＵ１１へ制御を渡す。ＰＣ２０ＣＰＵ２１は、自機の動作モード、例えば起動中、駆動中、或いは待機中等のモードと自機の蓄電器のＳＯＣ情報を取得して、充電可能状態であれば蓄電器の残容量が供給電力可能と判断して、プリンタ２０に充電可能情報をバスライン３０の情報線３０−１を介して、プリンタ２０に送る。プリンタ２０のＩ／Ｏ制御部２６は充電可能情報を得て、ＣＰＵ２１は充電可能状態にプリンタ２０の電源部２７を準備しておく。その後、プリンタ２０のＩ／Ｏ制御部２６は、受電可能を、バスライン３０の情報線３０−１を介してＰＣ１０のＩ／Ｏ制御部１４に送り、充電が行われる。

しかし、ＰＣ１０の動作モードが駆動中である場合等で、充電の要求に対して優先的にプリンタ２０の電源部２７の蓄電器３５に充電ができない場合がある。この場合は、ＰＣ１０のパフォーマンスを落として充電が行えるようにする。すなわち、ＰＣ１０の動作周波数を下げ、演算処理スピードを下げることで、消費電力を低く留め、充電電力を確保する。

逆の場合、つまりＰＣ１０が自機の蓄電器のＳＯＣを取得して残容量が規定値以下にあった場合、図２のバスライン３０の情報線３０−１を介して、ＰＣ１０のＩ／Ｏ制御部１４から充電の要求をプリンタ２０のＩ／Ｏ制御部２６へ送信する。プリンタ２０のＩ／Ｏ制御部２６は、ＰＣ１０からの充電の要求を受信し、充電を行うようにＣＰＵ２１へ制御を渡す。プリンタ２０のＣＰＵ２１は、自機の燃料電池３１の出力電圧、つまり稼動状況で図３の発電ユニット制御部３２が行っているモニタ電圧や、自機の動作モード、例えば起動中、駆動中、或いは待機中等のモードと自機の蓄電器３５のＳＯＣ情報を取得して、充電可能状態であれば燃料電池３１の発電量や蓄電器３５の残容量が供給電力可能と判断して、ＰＣ１０に充電可能情報をバスライン３０の情報線３０−１を介してＰＣ１０に送る。ＰＣ１０のＩ／Ｏ制御部１４は充電可能情報を得て、ＣＰＵ１１は充電可能状態にＰＣ１０内の回路を準備しておく。その後、ＰＣ１０のＩ／Ｏ制御部１４は、受電可能を、バスライン３０の情報線３０−１を介してプリンタ２０のＩ／Ｏ制御部２６に送り、充電が行われる。

しかし、プリンタ２０の動作モードが駆動中である場合等で、充電要求に対して優先的にＰＣ１０の蓄電器に充電ができない場合がある。この場合は、プリンタ２０のパフォーマンスを落として充電が行えるようにする。すなわち、プリンタ２０のプリントスピードを下げること、例えば記録ヘッドのキャリッジ駆動スピードを下げることや駆動部の立上げ、立下げ時間を遅くして、消費電力を低く留め、充電電力を確保するようなプリンタ２０のパフォーマンスを下げることで対処する。

次に、上記実施の形態例の電子機器システムの少なくとも１つの電子機器に搭載された燃料電池について燃料電池の概略構成を示す図４を用いて説明する。

この燃料電池は燃料を供給することにより電気エネルギーをとり出す、電気化学デバイスである。燃料電池は、図４に示すようにいくつもの単セルがスタッキングされることで、所望のＤＣ出力が得られるもので、基本的に燃料として水素(アノード極)と酸素(カソード極)が供給されることにより、化学的な反応で外部負荷に電気を供給し、水が生成される。

ここで、燃料電池の(単セル)反応式は、以下となる。
アノード反応；Ｈ₂→２Ｈ^＋＋２ｅ⁻（水素燃料の場合）
カソード反応；２Ｈ^＋＋１／２・Ｏ²＋２ｅ⁻→Ｈ₂Ｏ
全反応；Ｈ₂＋１／２・Ｏ²→Ｈ²Ｏ

この反応式から明らかのように、燃料電池の燃料として水素及び酸素を使用すると生成物が水のみとなることで、クリーンエネルギーの発電が可能となる。また、発電効率を考えた場合、商用電源の発電方法は、石油等を一旦、燃焼させて水を蒸気に変換後、その蒸気のエネルギーでタービンを回し、電気に変換している。すなわち、熱エネルギーを動力エネルギーに変換し、動力を電力に変換している。比べて、燃料電池は化学反応を直接電気に変換するいわゆる化学電池であり、高効率な発電デバイスと言える。更に言えば、一般に商用電源は集中型発電であり、発電された電力は、各地に送電されて行くために送電ロス(距離によって違うが６％〜１０％の損失となる)が発生し、更にエネルギー効率を下げている。一方、上記実施の形態例のように、燃料電池は、分散型発電が可能となるので、使用場所で発電することで、送電ロスが大きく削減され、エネルギー効率の差が広がることになる。なお、燃料電池の種類は、電解質の違いにより大きく５通りに分けられるが、作動温度、安全性の観点から電子機器に搭載する燃料電池として、固体高分子型が適切である。すなわち、動作温度が常温から１００℃程度で、かつ電解質に液状を使用しない固体高分子型を採用することで、低温作動の利点が活かされるＯＮ／ＯＦＦが繰返される電子機器に対し起動性に優れ、また人が介在する電子機器では、低温、電解質に液状の材料を使用しないことで、安全性も有利である。

図４において、一般的に燃料電池は、燃料として水素(アノード極)と酸素(カソード極)が供給されることにより、化学的な反応で外部負荷に電気を供給し、水が生成される。固体高分子型燃料電池のアノード極へ供給される燃料は一般的には水素であるが、装置の小型化、体積(重量)当りのエネルギー密度や燃料の取り扱いの利便性からアノード極に直接アルコールを供給するダイレクト方式の燃料電池の搭載が考えられる。また、燃料電池の燃料としてアルコールを採用し、中でもアルコールとして電極触媒上での酸化活性があり、毒性の小さいエタノールを燃料として採用するものである。ここで、燃料として水素及び、アルコールとしてメタノールとエタノールを考えると、分子の酸化反応より取り出せる電子数が、水素では２個、メタノールであれば６個、エタノールであれば１２個であることから、各々の分子１molから取り出せるクーロン量はそれぞれ理論値として、96500×2Ｃ、96500×6Ｃ、96500×12Ｃとなる。各々の密度、分子量を考慮し、１ｃｃ当たりのクーロン量に換算すると、メタノールで約14400Ｃ/cc、エタノールで15200Ｃ/ccのエネルギー密度となる。メタノールとエタノールは酸化反応には水分子がそれぞれ、以下の式のように１分子、３分子必要であるが、これを加味してもアルコール燃料を用いることが望ましい。

ＣＨ_３ＯＨ＋Ｈ_２Ｏ→６Ｈ^＋＋６ｅ⁻＋ＣＯ_２（メタノール）
Ｃ_２Ｈ_５ＯＨ＋３Ｈ_２Ｏ→１２Ｈ^＋＋１２ｅ⁻＋２ＣＯ^２（エタノール）

ところで、環境問題を考えた場合、バイオマスからアルコール燃料を生成すれば、ＣＯ_２は循環することになり、ＣＯ_２の増減はない。アルコール燃料を穀物や木質系バイオマスから生成すれば、それぞれが生育時に固定していたＣＯ_２が、アルコール燃料を使用した場合アノード極からＣＯ_２が発生するが、穀物の生産や森林の植林を継続して行うことで循環することになり、温室効果ガスの大きな要因となっているＣＯ_２は、増減がなく化石燃料使用時に対してＣＯ_２の増加抑制効果となる。この点でも、バイオアルコールとして実績のある(間伐材、とうもろこし、さとうきび等から生成される)エタノールは、燃料電池の燃料として最適と言える。

なお、本発明は上記各実施の形態例に限定されるものではなく、特許請求の範囲内の記載であれば多種の変形や置換可能であることは言うまでもない。

本発明の一実施の形態例に係る電子機器システムの構成を示すブロック図である。 電子機器間でのデータのやり取りの様子を示す図である。 プリンタの電源部の構成を示すブロック図である。 燃料電池の構成を示す概略図である。

符号の説明

１０；ＰＣ、１１，２１；ＣＰＵ、１２；モニタ、
１３，２２；メモリ、１４，２６；Ｉ／Ｏ制御部、
１５，２７；電源部、１６，２８；内部バス、２０；プリンタ、
２３；印字コントローラ、２４；各部コントローラ、
２５；演算回路部、２９；印字部、３０；バスライン、
３０−１；情報線、３０−２；電力線、３１；燃料電池、
３２；発電ユニット制御部、３３，３７，４０；スイッチ、
３４；ＤＣ／ＤＣコンバータ、３５；蓄電器、３６；蓄放電制御部、
３８；充電器、３９；残電力検知器。

Claims (12)

1. 蓄電器を具備する複数の電子機器が互いにデータ通信ラインと電力供給ラインのバスラインで接続されて構築され、各電子機器の相互に電源供給が可能な電子機器システムにおいて、
   少なくとも１つの電子機器が燃料電池を有し、燃料電池を有する電子機器と、燃料電池を有しない電子機器との相互の電力供給を前記電力供給ラインを介して行うことを特徴とする電子機器システム。
2. 各電子機器の相互に電力供給を行う際前記データ通信ラインを介して互いに他の電子機器の蓄電器の充電状態をモニタする請求項１記載の電子機器システム。
3. 燃料電池を有する電子機器は前記データ通信ラインを介して他の電子機器の蓄電器の充電状態をモニタして、モニタした他の電子機器の蓄電器に燃料電池の発電電力を供給する請求項１記載の電子機器システム。
4. 燃料電池を有していない電子機器は前記データ通信ラインを介して燃料電池を有する電子機器の蓄電器の充電状態をモニタして、燃料電池を有する電子機器の燃料電池を、燃料電池を有していない電子機器の蓄電器で直接起動する請求項１記載の電子機器システム。
5. 燃料電池を有していない電子機器は前記データ通信ラインを介して燃料電池を有する電子機器の蓄電器の充電状態をモニタして、燃料電池を有していない電子機器の蓄電器から燃料電池を有する電子機器の蓄電器を充電して、燃料電池を有する電子機器は燃料電池を有する電子機器の蓄電器で起動する請求項１記載の電子機器システム。
6. 各電子機器の各蓄電器の充電状態をモニタして、各蓄電器の残容量が所定容量より多い場合は充電を行わない請求項２又は３に記載の電子機器システム。
7. 燃料電池を有する電子機器の蓄電器の充電状態をモニタして、蓄電器の残容量が所定容量より多い場合は充電を行わない請求項５記載の電子機器システム。
8. 自機の蓄電器の充電状態をモニタして、蓄電器の残容量が一定値より低い場合他の電子機器に対して前記データ通信ラインを介して充電を要求し、他の電子機器は自機の稼動状態と自機の蓄電器の残容量をモニタして、残容量に応じて自機のパフォーマンスを制御して充電を要求している電子機器の蓄電器を充電する請求項１記載の電子機器システム。
9. 燃料電池を有していない電子機器は、自機の蓄電器の充電状態をモニタし、自機の蓄電器の残容量が一定値より低い場合燃料電池を有する電子機器に対して前記データ通信ラインを介して充電を要求し、燃料電池を有する電子機器は自機の稼動状態をモニタして自機のパフォーマンスを制御して充電を要求している電子機器の蓄電器を充電する請求項１記載の電子機器システム。
10. 前記燃料電池は固体高分子型燃料電池である請求項１〜９のいずれかに記載の電子機器システム。
11. 前記燃料電池の燃料はアルコールである請求項１０記載の電子機器システム。
12. 前記燃料電池の燃料はエタノールである請求項１１記載の電子機器システム。

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