JP2009117268A - 燃料供給装置 - Google Patents

Abstract

【課題】燃料電池で構成された発電部の少なくとも一部を含む機器と、燃料カートリッジとの接続を容易にするための燃料供給装置を提供することを目的とする。
【解決手段】本発明による燃料供給装置は、ホルダ４と、第１コネクタ５と、第２コネクタと、連結管とを有する。ホルダ４は電子機器１を搭載するための機器ホルダ部４１を有する。第１コネクタ５は機器ホルダ部４１に設けられている。第２コネクタは燃料カートリッジに接続される。連結管は第１コネクタ５と第２コネクタとを接続している。機器ホルダ部４１の、第１コネクタ５以外の箇所と電子機器１とは、互いに結合可能な専用形状である一対のメカニカルキーを形成している。
【選択図】図２

Description

本発明は、燃料電池で構成された発電部を含む機器と、燃料カートリッジとを接続して燃料カートリッジ内の燃料を発電部側へ送るための燃料供給装置に関する。

近年、電子機器のポータブル化、コードレス化が急速に進んでおり、これらの駆動用電源として、小型かつ軽量で、高エネルギー密度を有する二次電池への要望も高まっている。さらに、充電の必要な二次電池よりも燃料供給によって長時間連続使用が可能な燃料電池が注目されている。

小型携帯電子機器に搭載される小型の燃料電池として、メタノールやメタノール水溶液、蟻酸水溶液などの液体燃料を用いるタイプの燃料電池が注目されている。このような燃料は人体に有害である。そのため、燃料カートリッジに封入されて供給され、燃料カートリッジのコネクタと燃料電池を搭載した電子機器側のコネクタとを直接接続して電子機器へと注入することが検討されている。そして燃料が漏れないようにこれらのコネクタの形状が開発されている（例えば特許文献１）。
特開２００７−１２８８５０号公報

燃料電池を搭載した電子機器は携帯電話に代表されるように小型化が進んでおり、これに伴ってコネクタの小型化も進んできる。しかしながらコネクタが小さい場合、高齢者などの視力の低下したユーザにはこれらのコネクタを確実に接続するのが容易ではない。また電子機器と燃料カートリッジとを接続させながら燃料カートリッジを手で押圧して燃料を電子機器側へ供給することは、子供や高齢者には困難である。さらに燃料カートリッジが電子機器に接続された状態で無理な力が作用するとコネクタ近傍で燃料カートリッジや電子機器が破損する可能性がある。

本発明は、これらの課題を解決し、燃料カートリッジ内の燃料を発電部側へ送ることを容易にするための燃料供給装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明による燃料供給装置は、ホルダと、第１コネクタと、燃料カートリッジに接続するための第２コネクタと、連結管とを有する。ホルダは、燃料電池で構成された発電部の少なくとも一部を含む機器を搭載するための機器ホルダ部を含む。機器に接続するための第１コネクタは機器ホルダ部に設けられている。連結管は第１コネクタと第２コネクタとを接続している。そして機器ホルダ部の、第１コネクタ以外の箇所と機器とは、互いに結合可能な専用形状である一対のメカニカルキーを形成している。このような構造の燃料供給装置において、ユーザは機器ホルダ部に機器を嵌め込むだけで第１コネクタを機器に接続することができる。この状態で第２コネクタを燃料カートリッジに接続すれば燃料カートリッジ内の燃料を発電部側へ送ることができる。また機器ホルダ部の、第１コネクタ以外の箇所と機器とは、互いに結合可能な専用形状である一対のメカニカルキーを形成している。そのため、機器に適したタイプ以外の燃料カートリッジを機器に接続することを防ぐことができる。

本発明によれば、機器と燃料カートリッジとを接続しやすくなる。また子供や高齢者にとっても電子機器側へ燃料を供給しやすくなる。そして燃料カートリッジが機器と直接繋がらず、しかも機器がホルダに保持されているため燃料カートリッジや機器がそれぞれのコネクタ部やその周辺で破損する可能性も低下する。さらに機器に適したタイプ以外の燃料カートリッジを機器に接続することを防ぐことができる。

本発明の第１の発明は、燃料電池で構成された発電部の少なくとも一部を含む機器と、燃料カートリッジとを接続して燃料カートリッジ内の燃料を発電部側へ送るための燃料供給装置である。この燃料供給装置は、ホルダと、第１コネクタと、燃料カートリッジに接続するための第２コネクタと、連結管とを有する。ホルダは、燃料電池で構成された発電部の少なくとも一部を含む機器を搭載するための機器ホルダ部を含む。機器に接続するための第１コネクタは機器ホルダ部に設けられている。連結管は第１コネクタと第２コネクタとを接続している。そして機器ホルダ部の、第１コネクタ以外の箇所と機器とは、互いに結合可能な専用形状である一対のメカニカルキーを形成している。このような構造の燃料供給装置において、ユーザは機器ホルダ部に機器を嵌め込むだけで第１コネクタを機器に接続することができる。この状態で第２コネクタを燃料カートリッジに接続すれば燃料カートリッジ内の燃料を発電部側へ送ることができる。また機器ホルダ部の、第１コネクタ以外の箇所と機器とは、互いに結合可能な専用形状である一対のメカニカルキーを形成している。そのため、機器に適したタイプ以外の燃料カートリッジを機器に接続することを防ぐことができる。

本発明の第２の発明は、第１の発明において、機器ホルダ部側のメカニカルキーが第１コネクタの周囲に設けられた燃料供給装置である。第１コネクタに対し機器を適切な方向から挿入できなかった場合、第１コネクタには無理な力がかかる可能性がある。第１コネクタや機器のコネクタ部の強度はそれほど大きくない。機器ホルダ部の第１コネクタの周囲と機器とが、互いに結合可能な専用形状である一対のメカニカルキーを形成していれば、確実に第１コネクタの破損を防ぐことができる。またタイプの異なる燃料カートリッジを機器に接続することを防ぐために、機器のコネクタ部と燃料カートリッジのコネクタ部とは互いに結合可能な専用形状である一対のメカニカルキーを形成していることがある。この場合には、第１コネクタと機器のコネクタ部もメカニカルキーを形成している必要がある。しかしながらこれらのコネクタ部の強度はそれほど大きくない。これに対し機器ホルダ部の第１コネクタの周囲と機器とが、互いに結合可能な専用形状である一対のメカニカルキーを形成していれば、第１コネクタと機器のコネクタ部にメカニカルキーが形成されていて間違ったタイプの機器を接続しようとした際に第１コネクタの破損を防ぐことができる。

本発明の第３の発明は、第２の発明において、機器ホルダ部側のメカニカルキーの強度が第１コネクタの強度よりも大きい燃料供給装置である。このように機器ホルダ部側のメカニカルキーの強度を第１コネクタの強度よりも大きくすることで第１コネクタを確実に保護することができる。

本発明の第４の発明は、第２の発明において、機器ホルダ部側のメカニカルキーが第１コネクタに機器のコネクタ部を案内するガイドとして機能する燃料供給装置である。機器ホルダ部側のメカニカルキーが第１コネクタに機器のコネクタ部を案内するガイドとして機能することで、さらに機器を機器ホルダ部に装着しやすくなる。

本発明の第５の発明は、第２の発明において、機器ホルダ部側のメカニカルキーが第１部分と第２部分で構成されている燃料供給装置である。そして第１部分の大きさと第２部分の大きさが異なる。また本発明の第６の発明は、第２の発明において、機器ホルダ部側のメカニカルキーが第１部分と第２部分で構成されており、第１部分から第１コネクタまでの距離と、第２部分から第１コネクタまでの距離とが異なる燃料供給装置である。このいずれかの構成により機器の逆挿入を防ぐことができる。

本発明の第７の発明は、第２の発明において、機器ホルダ部側のメカニカルキーが第１部分と第２部分と第３部分とで構成されている燃料供給装置である。このように第３部分を設けることでも機器の逆挿入を防ぐことができる。

本発明の第８の発明は、第１の発明において、ホルダが燃料カートリッジを保持可能なカートリッジホルダ部をさらに有し、第２コネクタがカートリッジホルダ部に設けられた燃料供給装置である。このようにホルダが燃料カートリッジをも保持可能とすることにより、機器と燃料カートリッジとを両方ともホルダにセットするだけで両者を容易に接続できる。

本発明の第９の発明は、第１の発明において、ホルダが、機器ホルダ部を有する第１ホルダと、燃料カートリッジを保持可能なカートリッジホルダ部を有する第２ホルダとで構成され、第２コネクタがカートリッジホルダ部に設けられた燃料供給装置である。このように分割された第１ホルダ、第２ホルダを用いて、それぞれに機器、燃料カートリッジを搭載させても第２の発明と同様の効果が得られる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、本発明は、本明細書に記載された基本的な特徴に基づく限り、以下に記載の内容に限定されるものではない。また、各実施の形態において、先行する実施の形態と同様の構成をなすものには同じ符号を付して説明し、詳細な説明を省略する場合がある。

（実施の形態１）
図１は本発明の実施の形態１による燃料供給装置に電子機器１と燃料カートリッジ３を接続した状態を示す概略断面図である。電子機器１は燃料電池で構成された発電部２を含む。なお電子機器１や燃料カートリッジ３の内部の詳細な構造は省略する。この燃料供給装置は電子機器１と燃料カートリッジ３とを接続して燃料カートリッジ３内の燃料を発電部２側へ送る。この燃料供給装置は、ホルダ４と、第１コネクタ５と、第２コネクタ６と、連結管７とを有する。

ホルダ４は電子機器１を搭載するための機器ホルダ部４１を有する。電子機器１に接続するための第１コネクタ５は機器ホルダ部４１に設けられている。第２コネクタ６は燃料カートリッジ３に接続される。連結管７は第１コネクタ５と第２コネクタ６とを接続している。

なお発電部２は、燃料電池とこの燃料電池の燃料を蓄えるためのタンクとを有している。図１において発電部２は電子機器１に内蔵されている。しかしながら発電部２は電子機器１と別体に設けられ、電子機器１の本体と組み合わせて使用してもよい。また上述のタンクあるいは燃料電池のいずれかだけが電子機器１と別体に設けられていてもよい。したがって電子機器は少なくとも燃料電池で構成された発電部の一部でも含めばよい。

ここで燃料とは、メタノールやその水溶液、蟻酸などの液体燃料を意図している。また燃料カートリッジ３は外部から加圧して燃料を送り出す方式でも、内圧が高く設定されていてその内圧によって燃料を送り出す方式でもよい。

第１コネクタ５、第２コネクタ６、ホルダ４、連結管７は樹脂および／または金属で構成されている。特に第１コネクタ５、第２コネクタ６、および連結管７は燃料と反応や溶解、溶出しにくい、または溶出しない材料で構成されている。機器ホルダ部４１は電子機器１を保持できるよう、第１コネクタ５が設けられた位置以外に電子機器１を保持する形状を有することが好ましい。第１コネクタ５、第２コネクタ６および電子機器１、燃料カートリッジ３のコネクタ部には燃料が外部へ漏れることを防ぐためバルブ機構が形成されているが、ここではその詳細を省略する。

電子機器１のコネクタ部の周囲には基準面１６が形成されている。基準面１６とバルブ機構の開閉位置との精度を確保することによって電子機器１の全長に関わらず、バルブ機構のシーケンスが極めて小さな挿入しろでも確実に実行され、外部に燃料が漏れることなくコネクタの接続が形成される。

このような構造の燃料供給装置において、ユーザは機器ホルダ部４１に電子機器１を嵌め込むだけで第１コネクタ５を電子機器１に接続することができる。この状態で第２コネクタ６を燃料カートリッジ３に接続すれば燃料カートリッジ３内の燃料を発電部２側へ送ることができる。そのため電子機器１と燃料カートリッジ３とを接続しやすくなる。また燃料カートリッジ３が電子機器１と直接繋がらず、しかも電子機器１がホルダ４に保持されているため燃料カートリッジ３や電子機器１がそれぞれのコネクタ部やその周辺で破損する可能性も低下する。

図２（ａ）は本実施の形態による燃料供給装置に電子機器１と燃料カートリッジ３を接続した状態を示す図１とは異なる方向における概略断面図である。図２（ｂ）は本実施の形態による燃料供給装置の機器ホルダ部４１の第１コネクタ５が設けられた面の平面図である。図２（ｃ）は本実施の形態による燃料供給装置の機器ホルダ部４１の側面図である。機器ホルダ部４１の、第１コネクタ５以外の箇所である突起４３と電子機器１に設けられた凹部１７とは、互いに結合可能な専用形状である一対のメカニカルキーを形成している。このように機器ホルダ部４１の、第１コネクタ５以外の箇所と電子機器１とにメカニカルキーを形成することにより電子機器１に適したタイプ以外の燃料カートリッジを電子機器１に接続することを防ぐことができる。以下、突起４３を機器ホルダ側のメカニカルキー４３と称する。

図２において、メカニカルキー４３は第１コネクタ５の周囲に設けられている。第１コネクタ５に対し電子機器１を適切な方向から挿入できなかった場合、第１コネクタ５には無理な力がかかる可能性がある。第１コネクタ５や電子機器１のコネクタ部の強度はそれほど大きくない。そのため機器ホルダ部４１の第１コネクタ５の周囲にメカニカルキー４３を形成していれば、確実に第１コネクタ５の破損を防ぐことができる。

またメカニカルキー４３の強度は、第１コネクタ５の強度よりも大きいことが好ましい。このようにすることで第１コネクタ５を確実に保護することができる。例えば第１コネクタ５が樹脂製の場合、メカニカルキー４３を金属で構成するなどの組み合わせによりこのような構成とすることができる。

図２においてメカニカルキー４３の先端は細くなっている。しかもメカニカルキー４３は２箇所に設けられている。そのためメカニカルキー４３は第１コネクタ５に電子機器１のコネクタ部を案内するガイドとして機能する。このような構造により、さらに電子機器１を機器ホルダ部４１に装着しやすくなる。特にメカニカルキー４３の第１コネクタ５に向いた面は一平面で構成されている。そのため電子機器１の凹部１７の壁面をこの面に沿って挿入することができる。

なお図２（ａ）に示すように、凹部１７の下端には誘い込みが設けられている。機器ホルダ部４１に電子機器１を装着したとき、この誘い込みの上端からメカニカルキー４３の先端までの距離Ｌ１が電子機器１のコネクタ部の基準面１６からの深さＬ２とほぼ一致しているか、もしくは大きいことが好ましい。これによりメカニカルキー４３の挿入が始まり、メカニカルキー４３が誘い込みを過ぎてからは電子機器１が機器ホルダ部４１に対してぶれないので確実に第１コネクタ５を電子機器１のコネクタ部に挿入できる。

なおメカニカルキー４３の構成は図２に示す以外に、図３、図４、図５、図６のようにしてもよい。図３、図４は本実施の形態における燃料供給装置の機器ホルダ部４１の第１コネクタ５が設けられた面の他の平面図である。図３ではメカニカルキーの第１部分４３Ａと第２部分４３Ｂの大きさが異なっている。また図４ではメカニカルキーの第１部分４３Ｃから第１コネクタ５までの距離と、第２部分４３Ｄから第１コネクタ５までの距離とが異なる。いずれの構成でも電子機器１の逆挿入を防ぐことができる。

また図５（ａ）は本実施の形態における、他のメカニカルキーの形成された燃料供給装置に電子機器１と燃料カートリッジ３を接続した状態を示す概略断面図である。図５（ｂ）は図５（ａ）における燃料供給装置の機器ホルダ部４１の第１コネクタ５が設けられた面の平面図である。この構成では第１部分、第２部分であるメカニカルキー４３と第３部分４４でメカニカルキーが構成されている。このようにしてガイドとして機能するメカニカルキー４３以外に第３部分４４を設けても電子機器１の逆挿入を防ぐことができる。

なお図２〜図５では電子機器１の厚さ方向に長いメカニカルキーを形成しているがこれに限定されない。電子機器１の厚さ方向に垂直な方向に長くメカニカルキーを形成してもよい。また第３部分４４は複数設けてもよく、メカニカルキー４３と一体に設けてもよい。

図６（ａ）は本実施の形態における、さらに異なるメカニカルキーを設けた機器ホルダ部４１の第１コネクタ５が設けられた面の平面図である。図６（ｂ）は図６（ａ）における燃料供給装置の機器ホルダ部４１の側面図である。この構成ではメカニカルキー４３Ｅは先端の尖ったピン状に形成されている。このようなメカニカルキー４３Ｅを形成しても図２の構成と同様の効果が得られる。

なお、図１では第２コネクタ６がホルダ４から離れて配置されているが、ホルダ４の、機器ホルダ部４１と反対側の側面上に設けてもよい。このように第２コネクタ６を配置すれば床面上で燃料カートリッジ３を滑らせながらホルダ４と燃料カートリッジ３を付き合わせることで燃料カートリッジ３と第２コネクタ６とを結合することができる。

なお、図１では第１コネクタ５を凸状、第２コネクタ６を凹状にしているが、逆であってもよく、電子機器１、燃料カートリッジ３にそれぞれ結合可能であればよい。

（実施の形態２）
図７は本発明の実施の形態２による燃料供給装置に電子機器１と燃料カートリッジ３を接続した状態を示す概略断面図である。本実施の形態が実施の形態１と異なる点は、ホルダ４は燃料カートリッジ３を保持可能なカートリッジホルダ部４２をさらに有し、第２コネクタ６がカートリッジホルダ部４２に設けられていることである。これ以外の構成は実施の形態１と同様である。

このようにホルダ４が燃料カートリッジ３をも保持可能とすることにより、電子機器１と燃料カートリッジ３とを両方ともホルダ４にセットするだけで両者を容易に接続できる。

図８は本発明の実施の形態２による他の燃料供給装置に電子機器１と燃料カートリッジ３を接続した状態を示す概略断面図である。図８に示す燃料供給装置が図７に示す燃料供給装置と異なる点は、ホルダ４が第１ホルダ４Ａ、第２ホルダ４Ｂに分割され、第１ホルダ４Ａに機器ホルダ部４１が、第２ホルダ４Ｂにカートリッジホルダ部４２が設けられている点である。このように分割された第１ホルダ４Ａ、第２ホルダ４Ｂを用いて、それぞれに電子機器１、燃料カートリッジ３を搭載させても図７と同様の効果を奏する。

（実施の形態３）
図９は本発明の実施の形態３による燃料供給装置に電子機器１と燃料カートリッジ３を接続した状態を示す概略断面図である。本実施の形態が実施の形態２と異なる点は、第１コネクタ５Ａと第２コネクタ６Ａとが、互いに結合可能な専用形状である一対のメカニカルキーを形成していることである。

電子機器１のコネクタ部と燃料カートリッジ３のコネクタ部とは互いに結合可能な専用形状である一対のメカニカルキーを形成していることが好ましい。一般的にはこれによりタイプが異なり電子機器１に適合しない燃料カートリッジを電子機器１に接続することを防ぐことができる。これに対応して第１コネクタ５Ａと第２コネクタ６Ａとが、一対のメカニカルキーを形成していることが好ましい。

ここで燃料カートリッジ３のタイプとは、燃料の種類、濃度、燃料送出のための内圧の有無などである。電子機器１の発電部２に適合しない燃料を用いると、発電部２の燃料電池の性能が損なわれる可能性が高い。本実施の形態による構成はこのような不具合を防止することができる。

しかしながらこれらのコネクタ部の強度はそれほど大きくない。これに対し機器ホルダ部４１の第１コネクタ５Ａの周囲と電子機器１とが、互いに結合可能な専用形状である一対のメカニカルキーを形成していれば、第１コネクタ５Ａと電子機器１のコネクタ部とにメカニカルキーが形成されていて間違ったタイプの電子機器１を接続しようとした際にも第１コネクタ５Ａの破損を防ぐことができる。

本発明による燃料供給装置は、燃料カートリッジと電子機器との結合（接続）を容易にする。そのため電子機器への燃料供給が容易になる。しかも電子機器に適したタイプ以外の燃料カートリッジを機器に接続することを防ぐことができる。この燃料供給装置は、小型の電子機器に小さなコネクタを介して燃料を供給するシステムにおいて利便性を向上するため有用である。

本発明の実施の形態１による燃料供給装置に電子機器と燃料カートリッジを接続した状態を示す概略断面図 （ａ）本発明の実施の形態１による燃料供給装置に電子機器と燃料カートリッジを接続した状態を示す図１とは異なる方向における概略断面図、（ｂ）同燃料供給装置の機器ホルダ部の第１コネクタが設けられた面の平面図、（ｃ）同燃料供給装置の機器ホルダ部の側面図 本発明の実施の形態１における燃料供給装置の機器ホルダ部の第１コネクタが設けられた面の他の平面図 本発明の実施の形態１における燃料供給装置の機器ホルダ部の第１コネクタが設けられた面のさらに他の平面図 （ａ）本発明の実施の形態１における、他のメカニカルキーの形成された燃料供給装置に電子機器１と燃料カートリッジ３を接続した状態を示す概略断面図、（ｂ）同燃料供給装置の機器ホルダ部の第１コネクタが設けられた面の平面図 （ａ）本発明の実施の形態１における、さらに異なるメカニカルキーを設けた燃料供給装置の機器ホルダ部の第１コネクタが設けられた面の平面図、（ｂ）同燃料供給装置の機器ホルダ部の側面図 本発明の実施の形態２による燃料供給装置に電子機器と燃料カートリッジを接続した状態を示す概略断面図 本発明の実施の形態２による他の燃料供給装置に電子機器と燃料カートリッジを接続した状態を示す概略断面図 本発明の実施の形態３による燃料供給装置に電子機器と燃料カートリッジを接続した状態を示す概略断面図

符号の説明

１ 電子機器
２ 発電部
３ 燃料カートリッジ
４ ホルダ
４Ａ 第１ホルダ
４Ｂ 第２ホルダ
５，５Ａ 第１コネクタ
６，６Ａ 第２コネクタ
７ 連結管
１６ 基準面
１７ 凹部
４１ 機器ホルダ部
４２ カートリッジホルダ部
４３ 突起（メカニカルキー）
４３Ａ，４３Ｃ 第１部分
４３Ｂ，４３Ｄ 第２部分
４４ 第３部分
４３Ｅ メカニカルキー

Claims (9)

1. 燃料電池で構成された発電部の少なくとも一部を含む機器と、燃料カートリッジと、を接続して前記燃料カートリッジ内の燃料を前記発電部側へ送るための燃料供給装置であって、
   前記機器を搭載するための機器ホルダ部を有するホルダと、
   前記機器ホルダ部に設けられ、前記機器に接続するための第１コネクタと、
   前記燃料カートリッジに接続するための第２コネクタと、
   前記第１コネクタと前記第２コネクタとを接続する連結管と、を備え、
   前記機器ホルダ部の、前記第１コネクタ以外の箇所と前記機器とは、互いに結合可能な専用形状である一対のメカニカルキーを形成している、
   燃料供給装置。
2. 前記機器ホルダ部側の前記メカニカルキーは、前記第１コネクタの周囲に設けられた請求項１記載の燃料供給装置。
3. 前記機器ホルダ部側の前記メカニカルキーの強度は、前記第１コネクタの強度よりも大きい請求項２記載の燃料供給装置。
4. 前記機器ホルダ部側の前記メカニカルキーは、前記第１コネクタに前記機器のコネクタ部を案内するガイドとして機能する請求項２記載の燃料供給装置。
5. 前記機器ホルダ部側の前記メカニカルキーは、第１部分と、前記第１部分と大きさの異なる第２部分で構成されている請求項２記載の燃料供給装置。
6. 前記機器ホルダ部側の前記メカニカルキーは、第１部分と第２部分とで構成され、前記第１部分から前記第１コネクタまでの距離と、前記第２部分から前記第１コネクタまでの距離とが異なる請求項２記載の燃料供給装置。
7. 前記機器ホルダ部側の前記メカニカルキーは、第１部分と第２部分と第３部分とで構成されている請求項２記載の燃料供給装置。
8. 前記ホルダは、前記燃料カートリッジを保持可能なカートリッジホルダ部をさらに有し、
   前記第２コネクタが前記カートリッジホルダ部に設けられた請求項１記載の燃料供給装置。
9. 前記ホルダは、前記機器ホルダ部を有する第１ホルダと、前記燃料カートリッジを保持可能なカートリッジホルダ部を有する第２ホルダとで構成され、
   前記第２コネクタが前記カートリッジホルダ部に設けられた請求項１記載の燃料供給装置。

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