JP2010118954A - 携帯機器 - Google Patents
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Abstract
【課題】燃料電池と太陽電池を搭載した携帯機器において、太陽電池の搭載面積を確保する。
【解決手段】携帯機器本体を構成する筐体101に、燃料電池ユニットと太陽電池103とを取付ける。燃料電池ユニットは、筐体に収納され、空気取り込み孔104をその筐体101の表面に配置する。太陽電池103は、筐体の表面の空気取り込み孔104の配置箇所に設け、空気取り込み孔104に対応した孔を有する構成とした。
【選択図】図1
【解決手段】携帯機器本体を構成する筐体101に、燃料電池ユニットと太陽電池103とを取付ける。燃料電池ユニットは、筐体に収納され、空気取り込み孔104をその筐体101の表面に配置する。太陽電池103は、筐体の表面の空気取り込み孔104の配置箇所に設け、空気取り込み孔104に対応した孔を有する構成とした。
【選択図】図1
Description
本発明は、例えば携帯電話装置に適用して好適な携帯機器に関し、特に、電源として燃料電池を備えた携帯機器に関する。
近年、携帯電話装置などの携帯機器において、燃料電池を電源として使用することが提案され、開発されている。携帯電話装置の場合、テレビジョン放送の視聴機能やオーディオ再生機能の搭載などにより、端末の電源使用量が増大する傾向にあり、電池の持続時間の長時間化のために、燃料電池の搭載が検討されている。
燃料電池は、燃料電池セルに送り込まれた燃料と空気を反応させて電気を発生させるものである。燃料電池セルに燃料を送り込む手法の違いにより、パッシブ型とアクティブ型に分類される。
パッシブ型燃料電池は、燃料や空気を濃度勾配や拡散、毛管輸送等を利用して静的に燃料を供給し、輸送動力を必要としないため、構成が簡単で発電効率が高くまたコストを低く抑えることができる。その一方、得られる電力、出力密度が小さく、また十分な発電が得られるまでにかかる起動時間が長いこと、すぐに発電を止めることができないという欠点がある。
アクティブ型燃料電池は、ポンプやファン等の補機によって燃料タンクから燃料を供給するため、起動時間が短い、大きい出力密度が得られるという利点があるものの、補機など構成部品が多くコストがかかり、また補機を駆動する動力のために発電効率は低くなる。
また、アクティブ型では燃料電池が発電するまでの間は、補機を駆動するために2次電池を電源として用いる必要があるが、2次電池を使い切ってしまった時には補機を駆動することができないため燃料を供給できず、発電を行うことができない。
また、アクティブ型では燃料電池が発電するまでの間は、補機を駆動するために2次電池を電源として用いる必要があるが、2次電池を使い切ってしまった時には補機を駆動することができないため燃料を供給できず、発電を行うことができない。
このため2次電池を使い切ってしまった時は外部電源によりこの2次電池を充電する必要があるが、ACアダプタ等の電源をこの時のためだけに常備し携帯することはわずらわしく使い勝手が良くない。この対策としては、例えば太陽電池を補助電源として新たに設けて、2次電池の残量が無くなった時には、この太陽電池を用いて補機を駆動し燃料を供給することによって発電を行うことが考えられる。
図6に、この場合の携帯電話装置の構成例を示す。携帯電話装置10は、角形形状の筐体11内に構成させてあり、図示しない裏側の面(図6での下側)に、携帯電話装置として機能する表示部や操作部、マイクロフォンやスピーカなどが配置してある。図6で上側になる表面には、手前側の約2/3のスペースに、燃料電池空気取取り込み孔12を設けてあり、奥側の約1/3のスペースに、太陽電池13が配置してある。燃料電池空気取取り込み孔12は、図6に示すように、縦横それぞれ複数個ずつ連続して配置してある。
燃料電池空気取取り込み孔12を設けた位置の筐体11内部には、燃料電池セル20が配置してある。燃料電池セル20は、空気極21と電解質膜22と燃料極23とで構成され、燃料電池空気取取り込み孔12が空気極21に接続させてある。なお、図6では燃料タンクなどは省略してある。
燃料電池空気取取り込み孔12を設けた位置の筐体11内部には、燃料電池セル20が配置してある。燃料電池セル20は、空気極21と電解質膜22と燃料極23とで構成され、燃料電池空気取取り込み孔12が空気極21に接続させてある。なお、図6では燃料タンクなどは省略してある。
この図6に示す構成とすることで、携帯電話装置が燃料電池と太陽電池を電源として備えることになり、例えば内蔵した2次電池の残量がなくなった場合であっても、太陽電池の出力を利用して、燃料電池セルに燃料を供給することができる。特許文献1には、燃料電池と太陽電池を組み合わせた電源構成の例についての記載がある。
ところが、燃料電池セルを携帯機器に内蔵させて、比較的効率よくセルが発電するようにするためには、図6に示した例のように、筐体表面のかなりの面積の部分に、燃料電池空気取取り込み孔12を配置する必要がある。
このように燃料電池空気取取り込み孔12を配置する構成とすることで、太陽電池13を配置するスペースが限られたものとなり、あまり大面積の太陽電池を配置することが不可能である。従って、燃料電池のポンプなどを駆動するのに必要な発電量が得られる太陽電池を配置するためには、筐体の大型化などが必要であり、携帯電話装置の如き携帯機器に、燃料電池と太陽電池の双方を内蔵させるのには困難があった。
このように燃料電池空気取取り込み孔12を配置する構成とすることで、太陽電池13を配置するスペースが限られたものとなり、あまり大面積の太陽電池を配置することが不可能である。従って、燃料電池のポンプなどを駆動するのに必要な発電量が得られる太陽電池を配置するためには、筐体の大型化などが必要であり、携帯電話装置の如き携帯機器に、燃料電池と太陽電池の双方を内蔵させるのには困難があった。
太陽電池を筐体側面等に分散させることで面積を確保したとしても、その各面において入射太陽光の有無、入射角度が変わることになる。従って発電を行うには効率が悪く必要な電力を得にくい。
本発明は、燃料電池と太陽電池を搭載した携帯機器において、太陽電池の搭載面積を確保することを目的とする。
本発明は、携帯機器本体を構成する筐体に、燃料電池ユニットと太陽電池とを取付ける。
燃料電池ユニットは、筐体に収納され、空気取り込み孔をその筐体の表面に配置する。太陽電池は、筐体の表面の空気取り込み孔の配置箇所に設け、空気取り込み孔に対応した孔を有する構成とした。
燃料電池ユニットは、筐体に収納され、空気取り込み孔をその筐体の表面に配置する。太陽電池は、筐体の表面の空気取り込み孔の配置箇所に設け、空気取り込み孔に対応した孔を有する構成とした。
このような構成としたことで、空気取り込み孔と太陽電池とを、筐体表面の同一箇所に配置することが可能となる。
本発明によると、燃料電池の空気取り込み孔と太陽電池とを、筐体表面の同一箇所に配置できるようになり、筐体に設置可能な太陽電池の面積が、燃料電池の空気取り込み孔配置位置で規制されることがなくなり、大面積の太陽電池が配置できるようになる。従って、機器内部の2次電池の残量がなくなった場合に、燃料電池の燃料供給部を駆動可能な電力が得られるのに十分なサイズの太陽電池が配置可能になり、携帯機器に内蔵させた燃料電池の起動が良好に行える。
以下、本発明の実施の形態について、以下の順序で説明する。
1.第1の実施の形態の携帯機器の外形形状:図1
2.第1の実施の形態の携帯機器の内部構成:図2,図3
3.第1の実施の形態の変形例:図4
4.第2の実施の形態の携帯機器の外形形状:図5
1.第1の実施の形態の携帯機器の外形形状:図1
2.第1の実施の形態の携帯機器の内部構成:図2,図3
3.第1の実施の形態の変形例:図4
4.第2の実施の形態の携帯機器の外形形状:図5
[1.第1の実施の形態の携帯機器の外形形状]
本発明の第1の実施の形態の例を、図1〜図3を参照して説明する。
図1は、本実施の形態の例の携帯機器の外形形状を示す斜視図である。携帯電話装置100は、角形形状の筐体101に構成させてあり、図示しない裏側の面(図1での下側)に、携帯電話装置として機能する表示部や操作部、マイクロフォンやスピーカなどが配置してある。図1で上側になる表面101aには、手前側の約2/3のスペースに、燃料電池空気取取り込み孔104を設けてある。燃料電池空気取取り込み孔104は、図1に示すように、縦横それぞれ複数個ずつ所定間隔で連続して配置してある。燃料電池空気取取り込み孔104は、燃料電池セル210の空気極211に空気を取り込むための孔である。燃料電池セル210は、図1では破線で示すように、筐体101内の表面101aと内側から接する位置に配置してある。
本発明の第1の実施の形態の例を、図1〜図3を参照して説明する。
図1は、本実施の形態の例の携帯機器の外形形状を示す斜視図である。携帯電話装置100は、角形形状の筐体101に構成させてあり、図示しない裏側の面(図1での下側)に、携帯電話装置として機能する表示部や操作部、マイクロフォンやスピーカなどが配置してある。図1で上側になる表面101aには、手前側の約2/3のスペースに、燃料電池空気取取り込み孔104を設けてある。燃料電池空気取取り込み孔104は、図1に示すように、縦横それぞれ複数個ずつ所定間隔で連続して配置してある。燃料電池空気取取り込み孔104は、燃料電池セル210の空気極211に空気を取り込むための孔である。燃料電池セル210は、図1では破線で示すように、筐体101内の表面101aと内側から接する位置に配置してある。
そして本実施の形態においては、燃料電池空気取取り込み孔104を配置した箇所の筐体表面101aに、太陽電池103を配置する。太陽電池103は、燃料電池空気取取り込み孔104に対応した透孔を設けてある。従って、筐体表面101aに太陽電池103を配置した状態で、太陽電池103が燃料電池空気取取り込み孔104を塞ぐことがない。
燃料電池空気取り込み孔104の配置箇所の開口率は、燃料電池が有効な発電をおこなうために40%程度必要となり、本例では40%とする。このため、太陽電池103は、空気取り込み孔104を配置したエリアの残りの部分、つまり孔を設けない場合の60%の面積を確保していることになる。
また本実施の形態の携帯電話装置100は、カメラ部102と非接触ICカード部130とを内蔵させてある。これらカメラ部102と非接触ICカード部130とは、筐体101の上側の太陽電池103や燃料電池空気取取り込み孔104が配置されていない箇所に配置してある。筐体表面101aからは、カメラ部102のレンズが露出している。非接触ICカード部130は、筐体101内に収納されて、外部からは見えない。なお、非接触ICカード部130は、必ずしもICカードの形状をしているのではないが、ここでは説明を簡単にするために非接触ICカード部と述べる。
[2.第1の実施の形態の携帯機器の内部構成]
次に、本実施の形態の携帯電話装置100の内部構成例について説明する。
携帯電話装置100は、制御部111を備え、制御ライン121を介して携帯電話装置100内の各部に指令を送ることができる構成としてある。制御ライン121とは別に、各データを伝送するためのデータライン122についても備える。
また、無線電話用の基地局と無線通信を行うアンテナ112が、通信回路113に接続してあり、無線信号の送信処理及び受信処理が行われる。通信回路113で受信して得た音声信号は、音声変換回路117に供給して、アナログ音声信号として、スピーカ118から出力させる。マイクロフォン119が拾って得た音声信号は、音声変換回路117でデジタル音声データとして、通信回路113に供給する。電源制御部120は、燃料電池システム200から供給される電源を、携帯電話装置100内の各部に供給する。
次に、本実施の形態の携帯電話装置100の内部構成例について説明する。
携帯電話装置100は、制御部111を備え、制御ライン121を介して携帯電話装置100内の各部に指令を送ることができる構成としてある。制御ライン121とは別に、各データを伝送するためのデータライン122についても備える。
また、無線電話用の基地局と無線通信を行うアンテナ112が、通信回路113に接続してあり、無線信号の送信処理及び受信処理が行われる。通信回路113で受信して得た音声信号は、音声変換回路117に供給して、アナログ音声信号として、スピーカ118から出力させる。マイクロフォン119が拾って得た音声信号は、音声変換回路117でデジタル音声データとして、通信回路113に供給する。電源制御部120は、燃料電池システム200から供給される電源を、携帯電話装置100内の各部に供給する。
また、液晶表示パネルなどで構成される表示部114を備え、制御部111の制御で各種文字や画像などの表示が行われる。操作部115は、数字などのダイヤルキーや各種機能キーなどで構成されて、それぞれのキーの操作情報を制御部111に供給する。メモリ116には、制御部111が必要なプログラムや、各種保存データが格納される。
また、カメラ部102での撮影や、非接触ICカード部130での通信についても、制御部111の制御に基づいて実行される。
また、カメラ部102での撮影や、非接触ICカード部130での通信についても、制御部111の制御に基づいて実行される。
これらの携帯電話装置100内の各部は、燃料電池システム200から供給される電源で作動する。燃料電池システム200は、補助電源として、太陽電池103を備える。
図3は、本実施の形態の燃料電池システム200の構成例を示した図である。
燃料電池システム200は、燃料電池セル210を備える。燃料電池セル210は、空気極211と電解質膜212と燃料極213とを備える。空気極211には、図1に示した燃料電池空気取り込み孔104を介して外部から空気が供給される。燃料極213には、燃料タンク221側から補機222及びバルブ223を介して燃料が供給される。補機222は、ポンプ又はファンなどの燃料供給機構で構成される。
燃料電池システム200は、燃料電池セル210を備える。燃料電池セル210は、空気極211と電解質膜212と燃料極213とを備える。空気極211には、図1に示した燃料電池空気取り込み孔104を介して外部から空気が供給される。燃料極213には、燃料タンク221側から補機222及びバルブ223を介して燃料が供給される。補機222は、ポンプ又はファンなどの燃料供給機構で構成される。
燃料の供給は、制御回路224により制御される。即ち、制御回路224により補機222の動作制御とバルブ223の開閉制御を行うことで、燃料の供給量が制御される。従って、制御回路224と補機222とバルブ223とで燃料供給部が構成されることになる。
燃料電池セル210の発電出力は、2次電池225に充電されると共に、出力端子226から出力され、電源制御部120を介して携帯電話装置100内の各部に電源として供給される。2次電池225としては、リチウムイオン電池、ニッケル水素電池などの各種方式の2次電池が適用可能であると共に、大容量キャパシタなどの蓄電手段を使用してもよい。
2次電池225には、補助電源141が並列に接続してある。補助電源141には逆流防止回路142が直列に接続してある。補助電源141は、本実施の形態においては、図1に示した太陽電池103を使用する。
2次電池225には、補助電源141が並列に接続してある。補助電源141には逆流防止回路142が直列に接続してある。補助電源141は、本実施の形態においては、図1に示した太陽電池103を使用する。
このように構成したことで、燃料タンク221に蓄えられている燃料は、補機222によって燃料電池セル210の燃料電極213側に送られ、電極内の触媒によって電離され電子を電極へ送り出す。送り出された電子は外部回路を通って空気極211に届き、空気極側から供給される酸素と結合して酸素イオンとなることで発電する。通常、補機222は2次電池225や燃料電池セル210で発電した電力で動作するため、2次電池の残量が無くなり、燃料電池セル210での発電が停止している時には補機222が駆動せず、燃料の供給ができないため発電を開始することができない。これに対して本実施の形態の構成では、太陽電池103で構成される補助電源141を備えることによって、補機222を駆動し、燃料電池セル210を起動させることができる。
しかも本実施の形態においては、図1に示したように、太陽電池103として、燃料電池空気取り込み孔104の設置箇所に配置したので、比較的大面積の太陽電池とすることができる。このため、筐体101が小型であっても、補助電源141として必要な起動電力が得られるサイズの太陽電池を配置可能である。
また本実施の形態によると、太陽電池103を燃料電池空気取り込み孔104の設置箇所に配置できるために、筐体の表面に空きスペースが生じ、図1に示したようにカメラ部102や非接触ICカード部130を配置することが可能となる。従って、小型の筐体に各機能部を効率よく配置できるようになる。
また本実施の形態によると、太陽電池103を燃料電池空気取り込み孔104の設置箇所に配置できるために、筐体の表面に空きスペースが生じ、図1に示したようにカメラ部102や非接触ICカード部130を配置することが可能となる。従って、小型の筐体に各機能部を効率よく配置できるようになる。
[3.第1の実施の形態の変形例]
次に、本実施の形態の携帯機器の変形例について、図4を参照して説明する。
この変形例では、太陽電池と燃料電池空気取り込み孔の配置箇所を、立体構造としたものである。
図4は、本変形例の携帯電話装置100′の筐体101′の断面形状の例を示したものである。
図4に示すように、筐体101′の表面には、燃料電池空気取り込み孔104を複数連続して配置し、隣接する孔104と孔104との間の筐体の表面に、筐体突起部101bを設ける構成とする。この例では、筐体突起部101bは、孔104が外側(上側)になるに従って拡がるようなテーパーを有した状態の形状としてある。図4では断面で示してあるが、例えば円錐形に拡がる形状とする。
そして、その筐体突起部101bを覆うような形状で、突起部101bに対応した立体形状の太陽電池103aを配置する。この例の場合にも、燃料電池空気取り込み孔104を設けた箇所は、太陽電池103aが開口している。
筐体101′の燃料電池空気取り込み孔104の内側には、燃料電池セル210を構成する空気極211と電解質膜212と燃料極213とが、図4に示すように配置してある。
携帯電話装置100′のその他の部分は、例えば図1〜図3に示した携帯電話装置100と同様に構成する。
次に、本実施の形態の携帯機器の変形例について、図4を参照して説明する。
この変形例では、太陽電池と燃料電池空気取り込み孔の配置箇所を、立体構造としたものである。
図4は、本変形例の携帯電話装置100′の筐体101′の断面形状の例を示したものである。
図4に示すように、筐体101′の表面には、燃料電池空気取り込み孔104を複数連続して配置し、隣接する孔104と孔104との間の筐体の表面に、筐体突起部101bを設ける構成とする。この例では、筐体突起部101bは、孔104が外側(上側)になるに従って拡がるようなテーパーを有した状態の形状としてある。図4では断面で示してあるが、例えば円錐形に拡がる形状とする。
そして、その筐体突起部101bを覆うような形状で、突起部101bに対応した立体形状の太陽電池103aを配置する。この例の場合にも、燃料電池空気取り込み孔104を設けた箇所は、太陽電池103aが開口している。
筐体101′の燃料電池空気取り込み孔104の内側には、燃料電池セル210を構成する空気極211と電解質膜212と燃料極213とが、図4に示すように配置してある。
携帯電話装置100′のその他の部分は、例えば図1〜図3に示した携帯電話装置100と同様に構成する。
この図4に示したように、燃料電池空気取り込み孔104の周囲を立体形状として突起を有する形状としたことで、燃料電池の放熱面積が大きくなる。また、燃料電池空気取り込み孔104で空気を取り入れ易い形状となる。さらに、その平面的でない立体形状に合わせて、立体的に太陽電池103aを配置したことによって、太陽電池103aに効率良く光を入射させることができ、また太陽電池103aの設置面積についても拡大され、それだけ効率のよい発電が可能となる。
なお、立体形状については、図4に示した例に限定されるものではない。
なお、立体形状については、図4に示した例に限定されるものではない。
[4.第2の実施の形態の携帯機器の外形形状]
次に、本発明の第2の実施の形態の例を、図5を参照して説明する。
図5は、本実施の形態の構成例を示した外形形状の斜視図である。この例では、携帯電話装置300として、第1の筐体310と、第2の筐体320とを、ヒンジ部330で開閉自在に接続した、いわゆる折りたたみ式携帯電話装置に適用した例である。
第1の筐体310には、操作部が配置され、第2の筐体320には表示部が配置される。
次に、本発明の第2の実施の形態の例を、図5を参照して説明する。
図5は、本実施の形態の構成例を示した外形形状の斜視図である。この例では、携帯電話装置300として、第1の筐体310と、第2の筐体320とを、ヒンジ部330で開閉自在に接続した、いわゆる折りたたみ式携帯電話装置に適用した例である。
第1の筐体310には、操作部が配置され、第2の筐体320には表示部が配置される。
そして、第1の筐体310の内部には、燃料電池セル340を配置し、その燃料電池セル340が必要な燃料電池空気取り込み孔314を、第1の筐体310の外側の表面に配置する。燃料電池空気取り込み孔314は、所定間隔で縦横に複数個連続して配置してある。その燃料電池空気取り込み孔314の配置箇所に、太陽電池313を配置する。本例の太陽電池313についても、燃料電池空気取り込み孔314を塞がないように、透孔を設けてある。
第1の筐体310の、太陽電池313と燃料電池空気取り込み孔314が配置されていない箇所には、カメラ部311と非接触ICカード部312とを配置してある。
携帯電話装置300の内部構成については、例えば第1の実施の形態で説明した図2,図3の構成が適用可能である。
第1の筐体310の、太陽電池313と燃料電池空気取り込み孔314が配置されていない箇所には、カメラ部311と非接触ICカード部312とを配置してある。
携帯電話装置300の内部構成については、例えば第1の実施の形態で説明した図2,図3の構成が適用可能である。
このように構成したことで、第1の実施の形態の場合と同様に、本実施の形態の携帯電話装置300においても、効率良く太陽電池313と燃料電池空気取り込み孔314とを配置できる効果を有する。
なお、本発明は上述の実施形態例において説明した構成に限定されるものではない。例えば、携帯型オーディオ機器やノート型パーソナルコンピュータ装置、携帯用ゲーム機器など、様々な携帯電子機器に適用可能である。また、図1や図5に示した外形形状は、それぞれ好適な例であり、その他の形状としてもよい。
10…携帯電話装置、11…筐体、12…燃料電池空気取り込み孔、13…太陽電池、20…燃料電池セル、21…空気極、22…電解質膜、23…燃料極、100,100′…携帯電話装置、101,101′…筐体、101a…筐体表面、101b…筐体突起部、102…カメラ部、103,103a…太陽電池、104…燃料電池空気取り込み孔、111…制御部、112…アンテナ、113…通信回路、114…表示部、115…操作部、116…メモリ、117…音声変換回路、118…スピーカ、119…マイクロフォン、120…電源制御部、121…制御ライン、122…データライン、130…非接触ICカード部、141…補助電源、142…逆流防止回路、200…燃料電池システム、210…燃料電池セル、211…空気極、212…電解質膜、213…燃料極、221…燃料タンク、222…補機、223…バルブ、224…制御回路、225…2次電池、226…出力端子、300…携帯電話装置、310…第1の筐体、311…カメラ部、312…非接触ICカード部、313…太陽電池、314…燃料電池空気取り込み孔、320…第2の筐体、330…ヒンジ部、340…燃料電池セル
Claims (4)
- 携帯機器本体を構成する筐体と、
前記筐体に収納され、空気取り込み孔が前記筐体の表面に配置された燃料電池ユニットと、
前記筐体の表面の前記空気取り込み孔の配置箇所に設け、前記空気取り込み孔に対応した孔を有する太陽電池とを備えた
携帯機器。 - 前記燃料電池ユニットは、
空気極と燃料極と前記空気極及び燃料極の間に入れる電解質膜から構成される燃料電池セルと、
前記燃料電池セルでの発電に用いる燃料を貯蔵する燃料タンクと、
前記燃料電池セルに燃料を送り込む燃料供給部と、
前記燃料電池セルで発電された電源で充電される2次電池とを備え、
前記太陽電池を前記2次電池と並列に接続した
請求項1記載の携帯機器。 - 前記2次電池と前記太陽電池の出力で、前記燃料供給部を駆動する構成とした
請求項2記載の携帯機器。 - 前記筐体表面の第1の箇所に、前記空気取り込み孔及び前記太陽電池を配置し、
前記筐体表面の第1の箇所以外に、カメラ部又は所定機能部を配置した
請求項1記載の携帯機器。
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A300 | Application deemed to be withdrawn because no request for examination was validly filed |
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