JP2007179845A - 携帯電子機器 - Google Patents

Abstract

【課題】携帯電子機器の重量増加及び大型化を回避しつつ十分な量の液体燃料を安定して燃料電池に供給する。
【解決手段】操作部５を押圧することによって操作可能な携帯電子機器であって、液体燃料Ｘを貯留する貯留タンク２０と、上記液体燃料Ｘが供給されることによって電力を生成する燃料電池３０と、上記操作部５が押圧されることによって体積変化する空間Ｋと、上記空間Ｋの体積変化によって生じる圧力差を利用して上記貯留タンク内に加圧空気Ｙを供給する空気供給手段Ｒ，５５とを備え、上記加圧空気Ｙの供給に伴う上記貯留タンク２０内の圧力上昇を利用して上記液体燃料Ｘを上記燃料電池３０に供給する。
【選択図】図２

Description

本発明は、携帯電子機器に関し、特に操作部を押圧することによって操作可能な携帯電子機器に関するするものである。

近年、携帯電話機等の携帯電子機器に燃料電池を搭載する試みが成されている。燃料電池は、現在の二次電池と比べて長寿命化を期待できるため、携帯電子機器に燃料電池を搭載することによって、携帯電子機器の使用時間を長時間化させることが可能となる。現在のところ、直接供給される液体燃料を用いて電力の生成を行う燃料電池の搭載が有力視されている。

とろこで、上述のような貯留タンクに貯留された液体燃料を燃料電池に供給する場合には、何かしらの供給手段を用いて液体燃料を燃料電池に供給することが望ましい。特許文献１には、燃料電池に液体燃料を供給する場合にはポンプやモータ駆動のスクリュー等の供給機構が提示されている。
しかしながら、携帯電子機器は、携帯されるという性質上、軽く小さいことが望まれる。このため、燃料電池を携帯電子機器に搭載した場合には、携帯電子機器の内部にポンプやモータ駆動のスクリュー等の供給機構を設置することは難しい。

そこで、毛細管現象を利用して液体燃料を燃料電池に供給する技術が提案されている。
このように毛細管現象を利用することによって、ポンプやスクリュー等の供給機構を搭載することなく液体燃料を燃料電池に供給することができる。
特開２００４−２４１１６９号公報

しかしながら、毛細管現象による液体燃料の輸送能力は高いとは言えず、十分な量の液体燃料を燃料電池に安定して供給できない恐れがあり、この場合、携帯電子機器において安定した電力が得られず、誤動作等の問題を引き起こす恐れがあった。

本発明は、上述する問題点に鑑みてなされたもので、携帯電子機器の重量増加及び大型化を回避しつつ十分な量の液体燃料を安定して燃料電池に供給することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明は、操作部を押圧することによって操作可能な携帯電子機器であって、液体燃料を貯留する貯留タンクと、上記液体燃料が供給されることによって電力を生成する燃料電池と、上記操作部が押圧されることによって体積変化する空間と、上記空間の体積変化によって生じる圧力差を利用して上記貯留タンク内に加圧空気を供給する空気供給手段とを備え、上記加圧空気の供給に伴う上記貯留タンク内の圧力上昇を利用して上記液体燃料を上記燃料電池に供給することを特徴とする。

また、本発明においては、上記空気供給手段が、上記貯留タンク内に上記加圧空気を供給する空気流路と、上記貯留タンク側から上記空気流路への空気の逆流を防止する第１逆流防止弁とを備えるという構成を採用することができる。

また、本発明においては、上記空気供給手段が、上記貯留タンク内の圧力が所定値以上である場合に上記加圧空気を外部に排出する排出機構を備えるという構成を採用することができる。

また、本発明においては、上記空間の外部から上記空間の内部への空気の逆流を防止する第２逆流防止弁を備えるという構成を採用することができる。

また、本発明においては、上記空間が、上記操作部が形成されるシート部材と該シート部材を支持する支持板との間に形成されるという構成を採用することができる。

本発明の携帯電子機器によれば、操作部が押圧されることで空間が体積変化され、これによって生じる圧力差を利用して貯留タンク内に加圧空気が供給され、この加圧空気の供給に伴う貯留タンク内の圧力上昇を利用して液体燃料が燃料電池に供給される。
このように、本発明の携帯電子機器においては、携帯電子機器の操作に必要な操作部の押圧という動作によって貯留タンク内の圧力が上昇し、液体燃料が燃料電池に供給される。このため、液体燃料を燃料電池に供給するためのポンプやスクリュー等を別途携帯電子機器の内部に設置する必要がない。したがって、携帯電子機器の重量増加及び大型化を回避しつつ十分な量の液体燃料を安定して燃料電池に供給することが可能となる。

以下、図面を参照して、本発明に係る携帯電子機器の一実施形態について説明する。なお、以下の図面において、各部材を認識可能な大きさとするために、各部材の縮尺を適宜変更している。
なお、本実施形態においては、本発明の携帯電子機器の一例である携帯電話機について説明する。

図１は、本実施形態の携帯電話機１の概略構成を示した斜視図である。
この図に示すように、本実施形態の携帯電話機１は、第１筐体２と第２筐体３とを有している。そして、第１筐体２と第２筐体３とは、ヒンジ部４を介して開閉可能に連結されている。
第１筐体２には、複数の操作キー５（操作部）が配列されている。また、操作キー５の下側にはマイクロフォン６が設置されている。
一方、第２筐体２には、液晶ディスプレイあるいは有機ＥＬ（Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）ディスプレイや無機ＥＬディスプレイ等の表示部７が設置されている。また、表示部７の上側には、スピーカ８が設置されている。

図２は、第１筐体２の内部構造を説明するための断面図である。
この図に示すように、第１筐体２の内部には、回路基板１０、貯留タンク２０、燃料電池３０及びリチウムイオン電池等の二次電池４０が収納されている。

図１に示した各操作キー５は、第１筐体２の内部において互いに接続されている。すなわち、各操作キー５は、図３に示すようなシート部材（以下、操作キーシート５０と称する）の一部として形成されている。この操作キーシート５０は、第１筐体２の内部に収納されている。そして、第１筐体２に形成された各操作キー５の位置に符合して形成された開口部６０において各操作キー５が露出されている。なお、操作キー５及び操作キーシート５０は、合成ゴムや樹脂等の弾性部材によって形成されている。

図３は、操作キーシート５０を裏面５０ｂ（操作キー５の形成面５０ａと反対側の面）から見た斜視図である。この図に示すように、各操作キー５は中空に形成されている。中空に形成された各操作キー５の内側５１には突出部５２が形成されている。また、中空に形成された各操作キー５の内側５１同士は、溝５３によって連結されている。また、操作キー５は、一列ごとに操作キーシート５０の端部から延在する溝５７によって連結されている。

図２に戻り、回路基板１０は、表面１０ａが操作キーシート５０の裏面５０ｂと当接された状態で第１筐体２に収納されている。このように操作キーシート５０と回路基板１０とが貼り合わされることによって、中空に形成された各操作キー５の内側５１と回路基板１０の表面１０ａとの間に空間Ｋが形成される。また、溝５３と回路基板１０の表面１０ａとの間に空気排出流路Ｒ（空気流路）が形成される。なお、溝５３は、各操作キー５の内側５１同士を連結しているため、空間Ｋと空気排出流路Ｒとは接続されている。
また、空間Ｋと空気排出流路Ｒとの接続部分には、空気排出流路Ｒ側（空間Ｋの外側）から空間Ｋの内部への空気の流れ（逆流）を防止する逆止弁（以下、操作キー逆止弁５４（第２逆流防止弁）と称する）が形成されている（図３参照）。

また、溝５７と回路基板１０の表面１０ａとの間に空気導入流路ｒ（図５参照）が形成される。そして、溝５７は、各操作キー５の内側５１と連結しているため、空間Ｋと空気導入流路ｒとは接続されている。
また、空間Ｋと空気導入流路ｒとの接続部分には、空間Ｋの内部から空気導入流路ｒへの空気の流れを防止する逆止弁（以下、導入逆止弁５８と称する）が形成されている。

また、回路基板１０の上部には、図４に示すように、回路基板１０の表面１０ａから裏面１０ｂに貫通して取り付けられる筒部材１１が取り付けられており、この筒部材１１は、操作キーシート５０の裏面５０ｂに形成された溝５３に連結される位置に取り付けられている。そして、空気排出流路Ｒの一部となる貫通孔１２が形成されている。
なお、貫通孔１２の内部には、回路基板１０の裏面１０ｂ側（貯留タンク側）から回路基板１０の表面１０ａ側（空気流路側）への空気の流れ（逆流）を防止する逆止弁（以下、流路逆止弁５５（第１逆流防止弁）と称する）が設置されている。

また、筒部材１１と接続される部位の近傍には、操作キーシート５０の端部まで溝５３が形成されている（図３参照）。すなわち、空気排出流路Ｒの一部が外部（第１筐体２の内部空間）に開放されている。なお、この空気排出流路Ｒの一部（以下、開放部Ｒ１と称する）には、外部から空気排出流路Ｒ内への空気の流れを防止する逆止弁（以下、開放弁５６と称する）が形成されている。
そして、後述の貯留タンク２０内部の圧力が所定の値よりも高い場合には、空気が開放部Ｒ１を介して空気排出流路Ｒの外部に排出される。

なお、回路基板１０の裏面１０ｂには、複数のデバイス１３（図２参照）が設置されている。また、回路基板１０の表面１０ａには、各操作キー５の突出部５２の形成位置に対向してスイッチＡが設置されている。そして、各操作キー５を押圧することによって突出部５２が回路基板１０に設置されたスイッチＡに当接されてスイッチＡが駆動される。このようにスイッチが駆動されることによって、その信号が回路基板１０のデバイス１３等に供給され、デバイス１３が駆動される。つまり、本実施形態の携帯電話機１においては、各操作キー５を押圧することによって操作が可能とされている。

また、第１筐体２の内部空間であって、回路基板１０の裏面１０ｂ側には、貯留タンク２０、燃料電池３０及び二次電池４０が設置されている。

貯留タンク２０は、液体燃料Ｘを貯留するタンクであり、回路基板１０を貫通して設置される筒部材１１に接続されている。これによって、貯留タンク２０の内部空間と空気排出流路Ｒとが接続されている。
また、貯留タンク２０は燃料供給口２１を有しており、燃料供給口２１は第１筐体２の外部に延在して設置されている。なお、図２及び図４に示すように、燃料供給口２１にはキャップ２２が取り付けられている。また、第１筐体２には、燃料供給口２１を覆うカバー２３が設置されている。
そして、カバー２３及びキャップ２２を取り除き、燃料供給口２１に液体燃料Ｘを入れることによって、貯留タンク２０内に液体燃料Ｘが供給される。

燃料電池３０は、貯留タンク２０と燃料流路Ｎを介して接続されている。なお燃料流路Ｎの途中部位には、燃料電池３０側から貯留タンク２０への液体燃料Ｘの流れを防止する逆止弁（以下、液体燃料逆止弁Ｎ１と称する）が設置されている。
また、燃料電池３０が収納される位置に符合して、第１筐体２に空気取り込み口３１が形成されている。
そして、燃料電池３０は、貯留タンク２０から燃料流路Ｎを介してダイレクトに供給される液体燃料Ｘと、空気取り込み口３１を介して供給される空気とを利用して電力を生成する。
なお、第１筐体２の内部には、燃料電池３０において電力を生成することによって発生する水を貯留しておく貯水タンク（不図示）を備えている。

二次電池４０は、接続ケーブルＣを介して燃料電池３０と電気的に接続されている。そして、燃料電池３０において生成された電力が接続ケーブルＣを介して供給されることによって、その電力を蓄える。
また、第１筐体２の下部には、接続端子４１が形成されており、該接続端子４１に充電アダプタを接続することによって、外部電源からも二次電池４０に充電可能とされている。

なお、燃料電池３０及び二次電池４０は、各々回路基板１０と電気的に接続されている。そして、燃料電池３０及び二次電池４０のどちらからでも回路基板１０上のデバイス１３に電力を供給できる構造とされている。

また、第２筐体３の内部にも複数のデバイスが実装された回路基板等が収納されており、第１筐体２の内部に収納された回路基板１０と第２筐体３の内部に収納された回路基板とは、ヒンジ部４を介して配設される不図示のフレキシブル基板によって電気的に接続されている。

次に、このように構成された本実施形態の携帯電話機１の動作について説明する。

本実施形態の携帯電話機１の使用者が操作キー５を押圧すると、操作キー５の突出部５２が下がり、回路基板１０に形成されたスイッチＡが押され、それに応じたデバイスが駆動する。
このように使用者が操作キー５を押圧することによって本実施形態の携帯電話機１を操作すると、図５に示すように、操作キー５が潰れ、操作キー５と回路基板１０との間に形成された空間Ｋの体積が減少する。

このように空間Ｋの体積が減少することによって、空間Ｋ内の圧力が高まり、操作キー５が押圧される前に空間Ｋに充填されていた空気が加圧空気Ｙとして空気排出流路Ｒに押し出される。
空気排出流路Ｒに押し出された加圧空気Ｙは、空気排出流路Ｒを通って貯留タンク２０に供給される。より詳細には、加圧空気Ｙは、操作キーシート５０に形成された溝５３と回路基板１０との間に形成される空気排出流路Ｒを通り、筒部材１１に形成された貫通孔１２を通って貯留タンク２０に供給される。
すなわち、本実施形態の携帯電話機１においては、空間Ｋの体積変化によって生じる圧力差を利用して貯留ランク内に加圧空気Ｙが供給される。

なお、空気排出流路Ｒから空間Ｋへの空気の流れは、操作キー逆止弁５４によって止められる。また、貯留タンク２０から空気排出流路Ｒへの空気の流れは、流路逆止弁５５によって止められる。このため、加圧空気Ｙが空間Ｋに逆流することが防止される。

また、貯留タンク２０内の圧力が所定値以上である場合には、流路逆止弁５５が開放されず、加圧空気Ｙは、開放部Ｒ１に設置された開放弁５６を介して空気排出流路Ｒの外部に排出される。なお、開放弁５６は、外部から空気排出流路Ｒ内への空気の流れを止めるため、外部から空気排出流路Ｒ内に空気が逆流することが防止される。

そして、加圧空気Ｙが貯留タンク２０に供給されると、貯留タンク２０内の圧力が上昇する。このように貯留タンク２０内の圧力が上昇すると、貯留タンク２０に貯留される液体燃料Ｘに圧力が加わり、液体燃料Ｘが燃料流路Ｎを介して貯留タンク２０の外部に排出される。つまり、加圧空気Ｙの供給に伴う貯留タンク２０内の圧力上昇を利用して液体燃料Ｘが貯留タンク２０の外部に排出される。
なお、燃料流路Ｎの途中部位には液体燃料逆止弁Ｎ１が設置されているため、貯留タンク２０側へ液体燃料Ｘが逆流することが防止される。

貯留タンク２０の外部に排出された液体燃料Ｘは、燃料流路Ｎを介して燃料電池３０に供給される。また、燃料電池３０には、空気取り込み口３１を介して空気も供給される。そして、燃料電池３０において、液体燃料Ｘと空気とを利用して電力が生成される。
このようにして生成された電力は、燃料電池３０から接続ケーブルＣを介して一旦二次電池４０に蓄電された後、回路基板１０に設置されたデバイス１３等に供給されるか、あるいは、燃料電池３０から直接回路基板１０に設置されたデバイス１３等に供給される。

なお、操作キー５は、押圧されることによって潰れるが、その後操作キー５の側部に形成された空気導入流路ｒを介して外部から空間Ｋ内に空気が入り込みこれによって再び押圧前の形状に戻る。

このような本実施形態の携帯電話機１によれば、操作キー５が押圧されることで空間Ｋが体積変化され、これによって生じる圧力差を利用して貯留タンク２０内に加圧空気Ｙが供給され、この加圧空気Ｙの供給に伴う貯留タンク２０内の圧力上昇を利用して液体燃料Ｘが燃料電池３０に供給される。
このように、本実施形態の携帯電話機１においては、携帯電話機１の操作に必要な操作キー５の押圧という動作によって貯留タンク２０内の圧力が上昇し、液体燃料Ｘが燃料電池３０に供給される。このため、液体燃料Ｘを燃料電池３０に供給するためのポンプやスクリュー等を別途携帯電子機器の内部に設置する必要がない。したがって、携帯電話機１の重量増加及び大型化を回避しつつ十分な量の液体燃料Ｘを安定して燃料電池３０に供給することが可能となる。

なお、上述の記載から分かるように本実施形態の空気排出流路Ｒ及び流路逆止弁５５によって本発明の空気供給手段が構成されている。
また、本実施形態の開放部Ｒ１と開放弁５６によって本発明の排出機構が構成されている。

例えば、貯留タンク２０の大きさが４ｍｍ×３０ｍｍ×１７ｍｍと仮定すると、貯留タンク２０の内容量は２０４０ｍｍ^３となる。また、操作キー５が押圧されない状態での空間Ｋの体積が１３．６３７ｍｍ^３であり、操作キー５が押圧された状態での空間Ｋの体積が１０．２６ｍｍ^３であると仮定する。このような場合において、例えば携帯電話機１を通話に用いる際に１０回操作キー５を押圧したと仮定すると、約３０ｍｍ^３の空気が貯留タンク２０に供給されることとなり、貯留タンク２０が空の場合でも１．５％の加圧が可能となる。
実際には、貯留タンク２０が空の場合はほとんどあり得ず、またメール機能等のより操作キー５の押圧回数が多い場合もある。このため、より貯留タンク２０内を加圧することが可能となり、より有効に貯留タンク２０内を加圧することができる。

以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳説したが、具体的な構成は、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において設計変更等が可能である。

例えば、上記実施形態においては、本発明の携帯電子機器の一例として携帯電話機を挙げて説明した。しかしながら、本発明はこれに限定されるものではなく、操作部を押圧することによって操作可能な携帯電子機器（例えばＰＤＡ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｄｉｇｉｔｅｌ Ａｓｓｉｓｔａｎｔ）等）全てに適用することができる。

本発明の一実施形態である携帯電話機の概略構成を示した斜視図である。 本発明の一実施形態である携帯電話機が備える第１筐体の内部構造を示す断面図である。 本発明の一実施形態である携帯電話機が備える操作キーシートの斜視図である。 本発明の一実施形態である携帯電話機が備える第１筐体の内部構造を示す拡大断面図である。 本発明の一実施形態である携帯電話機に備える操作キーの動作を説明するための一部を破断した斜視図である。

符号の説明

１……携帯電話機（携帯電子機器）、５……操作キー（操作部）、１０……回路基板、２０……貯留タンク、３０……燃料電池、Ｋ……空間、Ｙ……加圧空気、Ｘ……液体燃料、Ｒ……空気排出流路（空気流路）、Ｒ１……開放部、５４……操作キー逆止弁（第１逆流防止弁）、５５……流路逆止弁（第１逆流防止弁）、５６……開放弁（第２逆流防止弁）

Claims (5)

1. 操作部を押圧することによって操作可能な携帯電子機器であって、
   液体燃料を貯留する貯留タンクと、前記液体燃料が供給されることによって電力を生成する燃料電池と、前記操作部が押圧されることによって体積変化する空間と、前記空間の体積変化によって生じる圧力差を利用して前記貯留タンク内に加圧空気を供給する空気供給手段とを備え、
   前記加圧空気の供給に伴う前記貯留タンク内の圧力上昇を利用して前記液体燃料を前記燃料電池に供給することを特徴とする携帯電子機器。
2. 前記空気供給手段は、前記貯留タンク内に前記加圧空気を供給する空気流路と、前記貯留タンク側から前記空気流路への空気の逆流を防止する第１逆流防止弁とを備えることを特徴とする請求項１記載の携帯電子機器。
3. 前記空気供給手段は、前記貯留タンク内の圧力が所定値以上である場合に前記加圧空気を外部に排出する排出機構を備えることを特徴とする請求項１または２記載の携帯電子機器。
4. 前記空間の外部から前記空間の内部への空気の逆流を防止する第２逆流防止弁を備えることを特徴とする請求項１及至３のいずれか１項に記載の携帯電子機器。
5. 前記空間は、前記操作部が形成されるシート部材と該シート部材を支持する支持板との間に形成されることを特徴とする請求項１及至４のいずれか１項に記載の携帯電子機器。
   
   
   

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