JP2007080630A - 電子機器 - Google Patents

Abstract

【課題】 燃料電池を搭載しても、燃料漏れに対して高い安全性を有する電子機器を提供する。
【解決手段】 燃料電池４を電源とする電子機器であり、少なくとも燃料電池４を搭載した燃料電池搭載室５と、電子機器の機能部分を搭載した機能搭載室６を内蔵し、該燃料電池搭載室５と機能搭載室６が気体の移動を阻止する気密隔壁７を介して隔離されている電子機器。燃料電池搭載室５は燃料タンクを搭載している。機能搭載室６には少なくとも１個以上の外気に通じる排気口が設けている。
【選択図】 図１

Description

本発明は、燃料電池を電源とする電子機器に関するものである。本発明は、電子機器のサイズによって実施が妨げられるものではないが、特にデジタルカメラ、デジタルビデオカメラ、小型プロジェクタ、小型プリンタ、ノート型パソコンなどの携帯可能な電子機器である。また、使用者が手に持ち利用することができる小型電子機器に搭載可能な、発電量が数ミリワットから数百ワットまでの燃料電池を電源とする電子機器に関するものである。

従来、小型の電子機器を持ち運んで使用するためには、種々の一次電池、二次電池が使用されてきた。しかし、最近の小型電子機器の高性能化に伴い、消費電力が大きくなり、一次電池では、小型軽量で、十分なエネルギーを供給できなくなっている。一方、二次電池においては、繰り返し充電して使用できるという利点はあるものの、一回の充電で使用できるエネルギーは一次電池よりも更に少ない。そして、二次電池の充電の為には、別の電源が必要である上、充電には通常数十分から数時間かかり、いつでもどこでもすぐに使用できる様にするということは困難である。今後、電子機器のますますの小型化、軽量化が進み、ワイヤレスのネットワーク環境が整うことにより、機器を持ち運んで使用する傾向が高まる中で、従来の一次電池、二次電池では機器の駆動に十分なエネルギーを供給することは困難である。

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、大型の発電機、自動車用の駆動源として開発が進められてきた。これは燃料電池が、従来の発電システムに比べて、発電効率が高く、しかも排出物がクリーンであることが主な理由である。一方、燃料電池が小型電子機器の駆動源として有用な理由に、体積当たり、重量当たりの供給可能なエネルギー量が、従来の電池に比べて、数倍から十倍近くであることが挙げられる。さらに、燃料のみを補充すれば、連続して使用が可能であるため、二次電池の様に充電に時間がかかることもない。

燃料電池には、様々な方式のものが発明されているが、小型電子機器、とりわけ持ち運びして使用する機器に対しては、固体高分子型燃料電池が適している。これは、常温に近い温度で使用でき、また、電解質が液体ではなく固体であるので、安全に持ち運べるという利点を有しているためである。

燃料電池は、燃料と酸化剤を電池セルに供給することで発電する単純な原理であるが、最適な発電を行うためには、様々な制御が行われている。
小型電子機器用の燃料電池の燃料としては、従来メタノールが使用されてきた。これは、メタノールが保存しやすく、また入手しやすい燃料であることが主な理由であった。しかし、メタノールを使用したダイレクトメタノール型の燃料電池は、出力が小さいという原理的な欠点がある。さらに、ダイレクトメタノール型の燃料電池には、燃料のメタノールが高分子電解質膜を透過して酸化剤極側で酸素と直接反応するクロスオーバー現象や、反応で生成する一酸化炭素が電極触媒を被毒する問題があり、出力はさらに小さなものしか得られていない。

また、燃料が液体であるため、高分子電解質膜全体に均一に燃料であるメタノールを供給するために、燃料搭載場所を燃料電池よりも位置的に高い部分にしか搭載できない。さらに燃料流路の抵抗が高くならないように、十分な燃料流路を確保する必要がある。燃料をポンプなどで強制的に循環させる場合は、この制約を受けないが、ポンプ搭載による補機体積の増加や、ポンプ駆動のためのシステム効率低下などの問題を解決する必要がある。

体積当り大きな出力を出す燃料電池には、水素を燃料に使用するのが最適である。しかし、水素は常温で気体であり、小型の燃料タンクの中に高密度に水素を貯蔵することは非常に困難であった。第一の方法は水素を圧縮して高圧ガスとして保存する方法であるが、ガスの圧力を２０ＭＰａ（２００気圧）まで高めても体積水素密度は１８ｍｇ／ｃｍ³程度である。その上、高圧のガスタンクを安全に扱うためには、タンクの肉厚を大きくする必要があり、小型化には向かない。

第二の方法は水素を低温にして、液体として貯蔵する方法である。この方法では、高密度な保存が可能であるが、水素を液化するためには、大きなエネルギーが必要であること、また、液体水素が自然気化して、漏れだしてしまうことが問題である。

第三の方法は水素吸蔵合金を使用して水素を貯蔵する方法である。この方法では、体積ベースでの吸蔵量は大きいが、水素吸蔵合金の比重が大きいため、重量ベースでは、２ｗｔ％程度の水素しか吸蔵できず、燃料タンクが重たくなってしまうという欠点がある。

第四の方法では、メタノールやガソリンなどを燃料タンクに積み、改質して水素に変換し使用するという方法があるが、改質反応は１００℃以上の高温であること、改質器が必要となることから、小型電子機器用には向かない。

そこで、燃料を高密度に貯蔵するために、炭素系材料を使用する方法が注目されている。炭素系材料にはカーボンナノチューブ、グラファイトナノファイバー、カーボンナノホーンなどがある。これらの炭素系材料では、重量当たり約１０ｗｔ％の水素を吸蔵可能である。これにより、例えばデジタルカメラ用の電源として使用する場合、従来のリチウムイオン電池を用いた場合に比べ、３〜５倍程度の撮影が可能である。

燃料である水素の吸蔵に炭素系材料を使用した場合、十分な吸蔵量を得るためには、燃料タンク内の圧力を数ＭＰａにする必要がある。一方、酸化剤極側の酸化剤としては外気を利用するため、その圧力は約０．１ＭＰａ（１気圧）程度である。燃料電池セルにおいて、酸化剤極側酸化剤と燃料極側燃料の圧力に差があると、燃料電池セルに応力が発生し、破損しやすくなる。従って、水素は燃料電池セルに供給される際には、約０．１ＭＰａ（１気圧）程度まで減圧されている必要がある。

上記のような方法より、燃料電池を電源として利用した電子機器として、特許文献１が開示されている。特許文献１では、図５に示すように、発光部、フラッシュ回路の回路基板１５及びコンデンサからなるフラッシュ部１４が、カメラ筐体１の図中右側に、電池室１７が図中左側に配置されている。さらにカメラ筐体中央には、電池室１７とフラッシュ部の間に空気穴１９が、回路基板及びコンデンサ１６近傍に空気穴２０がそれぞれ設けられている。これにより、電池室１７に収納されている燃料電池の燃料が漏れたとしても、漏れた燃料が着火源に到達するまでに濃度が下がり、引火する可能性が低下する。
特開２００５−１７３２５号公報

従来、携帯型電子機器の電源としては、リチウムイオン電池、ニッケルマンガン電池、アルカリ乾電池などが電源として用いられることが多い。このような電池は発電の際、電池内部の化学反応により発電を行うため、携帯型電子機器内部の比較的密閉された電池室に上記各種電池を搭載することが多かった。ただし、電子技術の急速な進歩により、電子機器に搭載される機能はより高度化、多機能化され続け、それにより電子機器の外形サイズは、より小型化が計られてきた。しかし、上記各種電池の電気容量密度は、電子機器の要求する性能向上を必ずしも満足させられるものではなかった。

そこで、電源として燃料電池を用いた電子機器が登場したが、従来の電池と異なり、発電のために、燃料となる水素、メタノール、エタノール等の気体や液体燃料をタンクから供給し発電するので、もし燃料が漏洩した場合にも引火しないことを保障する機能が必要である。

カメラなどは、使用時は顔に近づけ使用する上、内部に電気回路、コンデンサ、ストロボ発光部が高集積されている。そのため、カメラ内部に燃料が漏れた場合、使用者の近くでストロボから引火することも考えられる。よって、燃料漏れを防ぐ工夫と共に、万が一燃料漏れを起こしても引火しないようにする方法が必要である。

上記特許文献１では、図５に示すように、発光部、フラッシュ回路の回路基板及びコンデンサからなるフラッシュ部が、カメラ筐体の図中右側に、電池室が図中左側に配置されている。さらに、カメラ筐体中央には、電池室とフラッシュ部の間に空気穴が、回路基板及びコンデンサ近傍に空気穴がそれぞれ設けられている。これにより、電池室に収納されている燃料電池の燃料が漏れたとしても、漏れた燃料が着火源に到達するまでに濃度が下がり、引火する可能性が低下する。しかしカメラ等の携帯電子機器は、必ずしも上下左右の方向が一定ではない形で使用されることもあるうえ、空気穴も塞がれる可能性があるため、漏れた燃料が十分に希釈されず、着火源に達する可能性があった。

本発明は、この様な従来技術の問題点を解決するためになされたものであり、燃料電池を搭載しても、燃料漏れに対して高い安全性を有する電子機器を提供することを目的とするものである。

上記の課題を解決する電子機器は、燃料電池を電源とする電子機器である。さらに少なくとも燃料電池を搭載した燃料電池搭載室と、電子機器の機能部分を搭載した機能搭載室を内蔵し、該燃料電池搭載室と機能搭載室が気体の移動を阻止する気密隔壁を介して隔離されていることを特徴とする。

また、前記機能搭載室に、少なくとも１個以上の外気に通じる排気口が設けていることが好ましい。
また、前記燃料電池搭載室に燃料タンクを搭載していることが好ましい。

また、前記燃料タンクが水素吸蔵合金を内蔵していることが好ましい。
また、前記電子機器がカメラまたはビデオカメラであることが好ましい。

本発明の電子機器は、燃料電池から燃料が漏洩した場合にも引火する可能性を低くすることが可能となるので、安全で電池容量が大きく、充電なしで長時間使用できる電子機器を提供する。

上記の電子機器は、燃料電池を電源とする電子機器であり、該電子機器筐体に少なくとも燃料電池を搭載する燃料電池搭載室と、電子機器の機能部分を搭載した機能搭載室を内蔵している。さらに、該燃料電池搭載室と機能搭載室の間において、気密隔壁により気体の移動が規制されていることを特徴とする電子機器である。これにより、万が一、燃料電池から燃料である、水素、メタノール、エタノール等の漏洩があった場合でも、電子機器の回路、機構部に流れ出し、引火することを防ぐことができる。

また、上記の電子機器は、機能搭載室に電子機器筐体の外気に通じる排気口を少なくとも一箇所は設けている電子機器である。これにより、万が一、燃料電池から、燃料である、水素、メタノール、エタノール等の漏洩があった場合でも、水素や、メタノール，エタノール等の蒸気が引火濃度を越えるまで充満する前に排気口から排出することができる。

さらに、上記の電子機器は、燃料電池搭載室に燃料電池の燃料タンクも搭載したことを特徴とする。そのため、該燃料電池または該燃料タンクから燃料の漏洩があった場合でも、漏洩により発生した引火性ガスが気密隔壁により、着火源となる回路高圧部や機構部の火花が発生する可能性のある該機能搭載室に流れにくくなる。これにより、引火性ガスが引火することをふせぐことができる。

また、燃料タンクから燃料電池間の燃料流路の距離を短縮することが可能となり、燃料流路を短く構成することで燃料漏れの確率を低下させ、燃料流路を電子機器に加えられた衝撃などから保護することが可能となるため、信頼性の高い電子機器を提供できる。

さらに、上記の電子機器は、燃料タンクが、水素吸蔵合金を内蔵していることを特徴とする。水素吸蔵合金は、水素を供給する際に、吸熱反応により熱を吸収する。これにより、電子機器筐体に内蔵された、燃料電池または燃料タンクから急激な漏洩が発生しても、燃料タンクの温度が下がることにより水素発生量が低下する。その結果として、万が一、気密隔壁が何らかの原因でダメージを受け、燃料電池搭載室と機能搭載室の間にピンホールなどの貫通口ができた場合でも、着火源のある機能搭載室に流れる水素ガスが引火濃度に達しにくくなる。よってより安全な電子機器を提供できる。

さらに、上記の電子機器は、カメラまたはビデオカメラであることを特徴とする。これにより、本発明のカメラまたビデオカメラは、電子筐体内に従来の電池と同様に燃料電池を内蔵しても、ストロボなどの高圧部による着火が起こり難くすることができる。

以下、携帯型電子機器の具体例を更に詳細に説明するが、携帯型電子機器に限定されるものではない。
実施例１
以下に図面に基づき本発明の一実施例を具体的に説明する。図１は実施例１の電子機器である燃料電池を搭載したカメラを示す摸式図である。また図２は図１のＡ−Ａ’断面方向の断面図である。

図１および図２に示す本実施例に用いられるカメラの外寸法の一例を示すと、縦５５ｍｍ×横１０５ｍｍ×高さ７５ｍｍである。
図１において、電子機器１はカメラであり、レンズ部２とストロボ発光部３を有する。４は燃料電池であり、該燃料電池４は電子機器１に内蔵されている。５は電子機器１内に設けられた、該燃料電池４を入れることができる燃料電池搭載室である。該燃料電池４の外形寸法は縦３０ｍｍ×横２０ｍｍ×高さ５０ｍｍである。該燃料電池搭載室５の内部寸法は縦３４ｍｍ×横２４ｍｍ×高さ５２ｍｍであり、燃料電池搭載室５に燃料電池４を搭載しても、燃料電池４の周囲には空間があり、燃料電池４の駆動時に空気の流入、および水蒸気の排出が行えるようになっている。また、燃料電池４は燃料電池搭載室５内で、燃料電池室５の内壁面のガイドに支持されている（不図示）。

６は、レンズ部２側にありストロボ発光部３を含むカメラ機能搭載室である。該カメラ機能搭載室６は燃料電池搭載室５の燃料電池４より供給された電気を使用し、レンズ部２を動作させるアクチュエータや該ストロボ発光部３を発光させるランプ、回路などを含んでいる。また、カメラ機能搭載室６には、受光素子、制御回路（不図示）も搭載されている。

７は気密隔壁であり、燃料電池搭載室５とカメラ機能搭載室６の間に設けられ、気体の移動を阻止する機能を有している。気密隔壁７は、燃料電池搭載室５からカメラ機能搭載室６へ供給される電力を運ぶ電気ケーブル（不図示）や周辺や筐体部品嵌合部も樹脂接着剤やＯリングなどでシールされている。よって、気体ガスが燃料電池搭載室５とカメラ機能搭載室６の間を移動できない気密性を有している。

気密隔壁は、気体の移動を阻止する材料から作製され、例えばアルミニウムやエンジニアリングプラスチックの材料からなる。
気密隔壁を形成する方法は、例えば押し出し成型や金型成型により行う。

８は燃料電池４に燃料である水素等を供給する燃料タンクであり、電子機器１に装着時は燃料電池搭載室５内に搭載される。
９は燃料電池搭載室の上面、側面に開けられた空気吸排気口である。これにより燃料電池４が駆動する際に、燃料電池搭載室５に消費される酸素を吸入し、発生した水蒸気を排出する。

空気吸排気口９には気液分離膜が装着され、これにより空気吸排気口から水が進入することを防ぎ、空気、水蒸気の通過だけを可能としている。
本実施例の電子機器によれば、万が一燃料電池４または燃料タンク８などから燃料である水素またはメタノール蒸気などが漏れていても、気密隔壁７により、ストロボ発光部３を含むカメラ機能搭載部６に可燃性気体が進入することがない。よって、ストロボ発光部３の高圧部などに可燃性気体が充満し、引火濃度に達し、該電子機器１であるカメラが動作する際引火する可能性を大幅に低下させることが可能である。

よって、本実施例により、燃料電池の燃料漏れが発生しても引火などを起こしにくい小型電子機器を実現することが可能である。
実施例２
以下に図３および図４に基づき本実施例２の説明を行う。図３および図４は、図１および図２に示す、実施例１の電子機器１の一部を変更して、より性能を高めたものである。

図３および図４に示す本発明に用いられるカメラの外寸法の一例を示すと、縦５５ｍｍ×横１０２ｍｍ×高さ７５ｍｍである。
図３において、電子機器１はカメラであり、レンズ部２とストロボ発光部３を有する。４は燃料電池であり、該燃料電池４は電子機器１に内蔵されている。５は電子機器１内に設けられた、燃料電池４を入れることができる燃料電池搭載室である。燃料電池４の外形寸法は縦３０ｍｍ×横２０ｍｍ×高さ５０ｍｍである。燃料電池搭載室５の内部寸法は縦３４ｍｍ×横２４ｍｍ×高さ５２ｍｍであり、燃料電池搭載室５に燃料電池４を搭載しても、該燃料電池４の周囲には空間があり、該燃料電池４の駆動時に空気の流入、および水蒸気の排出が行えるようになっている。また、燃料電池４は燃料電池搭載室５内で、燃料電池室５の内壁面のガイドに指示されている（不図示）。

６は、レンズ部２側にありストロボ発光部３を含むカメラ機能搭載室である。該カメラ機能搭載室６は燃料電池搭載室５の燃料電池４より供給された電気を使用し、レンズ部２を動作させるアクチュエータやストロボ発光部３を発光させるランプ、回路などを含んでいる。また、カメラ機能搭載室６には、受光素子、制御回路（不図示）も搭載されている。

７は気密隔壁であり、該燃料電池搭載室５、該カメラ機能搭載室６の間にある。気密隔壁７は燃料電池搭載室５からカメラ機能搭載室６へ供給される電力を運ぶ電気ケーブル（不図示）周辺や筐体部品嵌合部も樹脂接着剤やＯリングなどでシールしている。よって気体ガスが該燃料電池搭載室５と該カメラ機能搭載室６の間を移動できない気密性を有している。

８は燃料電池４に燃料であるメタノール水溶液等を供給する燃料タンクであり、電子機器１に装着時は該燃料電池搭載室５内に搭載される。
９は燃料電池搭載室の上面、側面に開けられた空気吸排気口である。これにより燃料電池４が駆動する際に、燃料電池搭載室５に消費される酸素を吸入し、発生した水蒸気を排出する。

空気吸排気口９には気液分離膜が装着され、これにより空気吸排気口から水が進入することを防ぎ、空気、水蒸気の通過だけを可能としている。
１０はカメラ機能搭載室６の上面及び側面に開けられた排気口である。これにより、万一内部に可燃ガスが漏れ出た場合であっても排出することができる。電子機器１はカメラであるため、使用する際に位置が水平や垂直、斜めなどになり、一定でないので２面以上に排気口があることが望ましい。該排気口１０には気液分離膜が装着され、これにより排気口から水が進入することを防ぎ、空気と可燃ガスの通過だけを可能としている。

本実施例の電子機器によれば、万が一水素またはメタノール蒸気などが漏れていてかつ、気密隔壁７に十分な気密性が発揮できない状況であっても、カメラ機能搭載室に侵入した可燃ガスが、引火濃度に達する可能性を低減することができる。

気密隔壁７により、レンズ部２及びストロボ発光部３を含む該カメラ機能搭載部６に可燃性気体が進入することがない。よって、ストロボ発光部３の高圧部などに可燃性気体が充満し、引火濃度に達し、電子機器１であるカメラが動作する際、引火する可能性を大幅に低下させることが可能である。さらに、気密隔壁７が電子機器１の使用者のミスや、落下による損傷、改造などで気密隔壁７に十分な気密性が発揮でき状況であっても、カメラ機能搭載室に侵入した可燃ガスが引火濃度に達する可能性を低減することができる。

よって、本実施例により、燃料電池の燃料漏れが発生しても引火などを起こしにくく、より安全性の高い小型電子機器を実現することが可能である。
本発明の電子機器は、特にデジタルカメラ、デジタルビデオカメラ、小型プロジェクタ、小型プリンタ、ノート型パソコンなどの携帯可能な電子機器に好適である。

本発明の電子機器は、燃料電池を搭載しても、燃料漏れに対して高い安全性を有するので、デジタルカメラ、デジタルビデオカメラ、小型プロジェクタ、小型プリンタ、ノート型パソコンなどの携帯可能な電子機器に利用することができる。

実施例１の電子機器を示す概略図である。 図１のＡ−Ａ’断面方向の電子機器を示す断面図である。 実施例２の電子機器を示す概略図である。 図２のＢ−Ｂ’断面方向の電子機器を示す断面図である。 従来の電子機器を示す概略図である。

符号の説明

１ 電子機器（カメラ）
２ レンズ部
３ ストロボ発光部
４ 燃料電池
５ 燃料電池搭載室
６ カメラ機能搭載室
７ 気密隔壁
８ 燃料タンク
９ 空気吸排気口
１０ 排気口
１１ ファインダ
１２ 鏡筒
１３ レリーズボタン
１４ 発光部
１５ フラッシュ回路の回路基板
１６ コンデンサ
１７ 電池室
１８ 空気穴
１９ 空気穴
２０ 空気穴
２１ 空気穴
１−１ （カメラ）正面
１−５ （カメラ）上面
１２−１ 撮影レンズ

Claims (5)

1. 燃料電池を電源とする電子機器であり、少なくとも燃料電池を搭載した燃料電池搭載室と、電子機器の機能部分を搭載した機能搭載室を内蔵し、該燃料電池搭載室と機能搭載室が気体の移動を阻止する気密隔壁を介して隔離されていることを特徴とする電子機器。
2. 前記機能搭載室に、少なくとも１個以上の外気に通じる排気口が設けていることを特徴とする請求項１に記載の電子機器。
3. 前記燃料電池搭載室に燃料タンクを搭載していることを特徴とする請求項１または２に記載の電子機器。
4. 前記燃料タンクが水素吸蔵合金を内蔵していることを特徴とする請求項３に記載の電子機器。
5. 前記電子機器がカメラまたはビデオカメラであることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかの項に記載の電子機器。

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