JP2010198742A - 燃料電池装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】燃料電池が発生した熱を利用して空気の取込み量を増大させ、燃料電池の出力を増大させる。
【解決手段】発電部141がフレームを介して固定軸136a〜136dに固定されている。固定軸136a〜136dは、筐体1と一体に形成されている。したがって、発電部141の熱が固定軸136a〜136dを介して筐体1に伝達される。筐体1に熱が伝わることによって、筐体1内の空間の空気が温められ、上方に向う空気の流れが発生する。温められた空気は、筐体1の上部に形成されている空気排出孔10を通じて外部に放出される。上方に向う空気の流れによって、筐体1の底板4に形成された空気取り込み孔5を通じて取り込まれる空気の量が増大される。発電部141が取り込む空気(酸素)の量も増大する。その結果、発電部141の出力を増大させることができる。
【選択図】図18
【解決手段】発電部141がフレームを介して固定軸136a〜136dに固定されている。固定軸136a〜136dは、筐体1と一体に形成されている。したがって、発電部141の熱が固定軸136a〜136dを介して筐体1に伝達される。筐体1に熱が伝わることによって、筐体1内の空間の空気が温められ、上方に向う空気の流れが発生する。温められた空気は、筐体1の上部に形成されている空気排出孔10を通じて外部に放出される。上方に向う空気の流れによって、筐体1の底板4に形成された空気取り込み孔5を通じて取り込まれる空気の量が増大される。発電部141が取り込む空気(酸素)の量も増大する。その結果、発電部141の出力を増大させることができる。
【選択図】図18
Description
この発明は、燃料電池例えば直接メタノール型燃料電池を使用した電子機器例えば充電器に適用可能な燃料電池装置に関する。
燃料電池は、電解質の違い等により様々なタイプのものに分類されるが、代表的なものに、電解質として固体高分子電解質を用いた固体高分子型燃料電池(PEFC:Polymer
Electrolyte Fuel Cell)が知られている。固体高分子型燃料電池は、低コスト化が可能で、小型化、薄型化、軽量化も容易であり、電池性能の点でも高い出力密度を有することから、電子機器の駆動電源に適している。この固体高分子型燃料電池は、水素の他にメタノールや天然ガスを改質して水素を生成させて燃料とするものも開発されている。近年では、メタノールを燃料として直接燃料電池に供給し発電を行う直接メタノール燃料電池(DMFC(Direct Methanol Fuel Cell))が開発されている。
Electrolyte Fuel Cell)が知られている。固体高分子型燃料電池は、低コスト化が可能で、小型化、薄型化、軽量化も容易であり、電池性能の点でも高い出力密度を有することから、電子機器の駆動電源に適している。この固体高分子型燃料電池は、水素の他にメタノールや天然ガスを改質して水素を生成させて燃料とするものも開発されている。近年では、メタノールを燃料として直接燃料電池に供給し発電を行う直接メタノール燃料電池(DMFC(Direct Methanol Fuel Cell))が開発されている。
直接メタノール型燃料電池は、ベースプレート上に電解質膜と一対の電極とを一体化した膜電極接合体(MEA(Membrane and Electrode Assembly) )と、一方の面に燃料流路、他方の面に酸化剤ガス流路を有する平板状セパレータとを交互に積層させる。燃料流路にメタノール水溶液を供給し、酸化剤ガス流路に空気を供給することにより電解質膜上で発電反応が行われる。直接メタノール燃料電池では、生成物として水と二酸化炭素が生成され、これらが排出される。
燃料電池への燃料の供給と、発電による生成物(水,二酸化炭素)をポンプ等の補機を使った排出するアクティブ型(強制吸気型)の燃料電池や、メタノール水溶液や空気等の自然拡散を利用し、補機を使わないパッシブ型(開放型)の燃料電池が提案されている。従来では、燃料電池を携帯電話機用の充電用クレイドル(置き台)として使用することが下記の特許文献1によって提案されている。
充電器としては、携帯電話機,ノートパソコン,携帯型オーディオ・ビジュアル機器、モバイル端末機器等のモバイル機器の普及に伴い、複数のモバイル機器の二次電池を充電できる充電器が望ましい。例えばUSB(Universal Serial Bus)端子を備えるUSB充電器は、かかる要請に応えることできる。
燃料電池として、複数の単位セル(燃料電池セル)を熱可塑性樹脂シート上に平面的に配し、複数の単位セルを直列に接続する構造の薄型の燃料電池ユニットが提案されている。薄型の燃料電池例えば直接メタノール燃料電池の場合、燃料としてのメタノール水溶液が燃料カートリッジから燃料電極(以下、アノード電極と称する)に供給される。酸素(空気)が外装筐体の開口を通じて空気電極(以下、カソード電極と称する)に供給される。メタノール水溶液の供給量、空気供給量、発電温度等の運転条件が設計された最適な状態に維持されることが必要である。
しかしながら、筐体を通じて外部から空気(酸素)を取り込む時に、空気取込み量が不足すると、燃料電池の出力が低下する。さらに、反応等によって燃料電池が発生した熱が筐体内にこもり、膜電極接合体の温度が上昇し、乾燥によって燃料電池の出力が低下する問題が生じる。
したがって、この発明の目的は、空気取込み量が不足することを防止できると共に、筐体内の温度上昇を防止することができる燃料電池装置を提供することにある。
上述した課題を解決するために、この発明は、燃料電池を収納する燃料電池収納空間を形成する筐体と、
筐体の燃料電池の収納位置より下方に形成された空気取込み用開口と、
燃料電池に対する燃料を蓄える燃料容器と、
燃料電池で生じる発熱を筐体に伝達する熱伝導部と、
筐体の燃料電池の収納位置より上方に形成された空気排出用開口とを有する燃料電池装置である。
筐体の燃料電池の収納位置より下方に形成された空気取込み用開口と、
燃料電池に対する燃料を蓄える燃料容器と、
燃料電池で生じる発熱を筐体に伝達する熱伝導部と、
筐体の燃料電池の収納位置より上方に形成された空気排出用開口とを有する燃料電池装置である。
熱伝導部は、筐体と熱的に結合されて下方に延長する複数の軸であり、複数の軸に対して燃料電池が固定される。
燃料電池の上方に配線基板および二次電池が積層される。
燃料電池は、燃料が供給されるアノード電極と、空気が供給されるカソード電極と、アノード電極およびカソード電極により挟まれる膜電極接合体と、アノード電極と積層されたアノード板状部材とを有する。
燃料容器が筐体の外部に取り付けられている。
この発明は、燃料電池を収納する燃料電池収納空間を形成する筐体と、
筐体に設けられ、燃料電池による電力を取り出すための端子部と、
筐体の燃料電池の収納位置より下方に形成された空気取込み用開口と、
燃料電池に対する燃料を蓄える燃料容器と、
燃料電池で生じる発熱を筐体に伝達する熱伝導部と、
筐体の燃料電池の収納位置より上方に形成された空気排出用開口とを有する燃料電池装置である。
筐体に設けられ、燃料電池による電力を取り出すための端子部と、
筐体の燃料電池の収納位置より下方に形成された空気取込み用開口と、
燃料電池に対する燃料を蓄える燃料容器と、
燃料電池で生じる発熱を筐体に伝達する熱伝導部と、
筐体の燃料電池の収納位置より上方に形成された空気排出用開口とを有する燃料電池装置である。
端子部がUSBポートである。
この発明によれば、燃料電池が発生した熱を利用して筐体内で上昇する気体の流れを発生させ、気体の流れによって空気の取込み量を増加させることができ、出力を増大させることができる。さらに、筐体内に熱がこもることを防止できる。この発明は、空気を取り込むためにファンを使用する必要がなく、ファンによって消費電力が増大することを防止することができる。
以下、この発明の実施の形態について説明する。なお、説明は、以下の順序で行う。
<1.一実施の形態>
<2.組み付け工程>
<3.変形例>
なお、以下に説明する実施の形態は、この発明の好適な具体例であり、技術的に好ましい種々の限定が付されているが、この発明の範囲は、以下の説明において、特にこの発明を限定する旨の記載がない限り、これらの実施の形態に限定されないものとする。
<1.一実施の形態>
<2.組み付け工程>
<3.変形例>
なお、以下に説明する実施の形態は、この発明の好適な具体例であり、技術的に好ましい種々の限定が付されているが、この発明の範囲は、以下の説明において、特にこの発明を限定する旨の記載がない限り、これらの実施の形態に限定されないものとする。
<1.一実施の形態>
「USB充電器の概略」
図1は、燃料電池装置の一例としてのUSB充電器の使用例を示す。USB充電器100の内部には、充電電源として燃料電池および二次電池例えばリチウムイオン二次電池とが収納されている。リチウムイオン二次電池の代わりに電気二重層キャパシタを使用しても良い。燃料電池は、アルコール、糖分、脂質、など各種の材料を燃料としても良い。ここでは、メタノールを燃料とするいわゆるダイレクトメタルール型燃料電池(DMFC)を例として説明する。
「USB充電器の概略」
図1は、燃料電池装置の一例としてのUSB充電器の使用例を示す。USB充電器100の内部には、充電電源として燃料電池および二次電池例えばリチウムイオン二次電池とが収納されている。リチウムイオン二次電池の代わりに電気二重層キャパシタを使用しても良い。燃料電池は、アルコール、糖分、脂質、など各種の材料を燃料としても良い。ここでは、メタノールを燃料とするいわゆるダイレクトメタルール型燃料電池(DMFC)を例として説明する。
USB充電器100がUSBポート101を備えている。USBポート101にUSBプラグ102a、USBケーブル102bおよびUSBプラグ102cを介してUSB機器(デバイスとも称される)103が接続される。なお、この発明は、USB1.1規格、USB2.0規格、3.0規格の何れの規格で対しても適用できる。
USB機器103に対して充電器100により生成された直流電源が供給される。USB機器103には、二次電池例えばリチウムイオン二次電池が内蔵されており、この二次電池が充電器100の電力によって充電される。なお、後述する例では、USB充電器100が二つのUSBポートを有している。
USB機器103内のリチウムイオン二次電池は、定電流充電と定電圧充電とを組合せたCC・CV(Constant Current Constant Voltage:定電流定電圧)充電方式でもって充電される。例えば電池電圧が設定電圧(例えば4.2V)以下の領域では、定電流充電制御が行われ、一定の電流(例えばUSBポートの一つ当たりで0.5A)によって定電流充電がなされる。充電によって電池電圧(内部起電力)が上昇し、電池電圧が4.2Vに達すると、定電圧充電制御の動作に切り換わり、次第に充電電流が減少する。そして、充電電流が設定された充電終了検出値に達したことを検出すると、充電終了が検出される。
このような充電の制御は、USB機器103内の充電制御回路が行う。USB充電器100は、5Vの出力電圧をUSBポート101から出力し、充電の進行に伴って出力電流が例えば0.5Aから徐々に減少する。
図2に示すように、燃料電池に対応する電池V1がDC−DCコンバータ105の入力端子に接続される。DC−DCコンバータ105は、燃料電池の電圧を一定電圧に変換する。DC−DCコンバータ105の出力端子に対して二次電池例えばポリマー電解質を使用したリチウムイオン二次電池V2が並列に接続される。リチウムイオン二次電池V2の電圧は、満充電時で5Vとされている。DC−DCコンバータ105の出力電力がUSBポート101の電源ピン106aおよび106bにそれぞれ接続される。なお、燃料電池V1および二次電池V2の両方の出力側にDC−DCコンバータ105を設けるようにしても良い。
USBポート101は、電源ピン以外にデータピン107aおよび107bを有する。USB充電器100に制御部としてのマイクロコンピュータを設け、データピン107aおよび107bを使用してデバイスの接続の有無を検出したり、デバイスとの認証のための通信を行うようにしても良い。
DC−DCコンバータ105は、燃料電池V1からの入力電圧を二次電池V2の電圧とほぼ等しい5V程度に変換する。USB充電器100の燃料電池は、例えば2.5Wの定電力発電を行っている。充電末期のように、負荷電流が小さい時または負荷電流が流れていない時には、燃料電池V1から負荷に電流が供給されると共に、燃料電池V1の余剰の電力によって二次電池V2に対して充電電流が供給される。燃料電池の発電動作の開始時、または負荷電流が瞬時的に大きい場合には、不足する電力を二次電池V2が出力する。このように、燃料電池と二次電池とのハイブリッド構成によって、負荷電流の急峻な増加に対応し、電源装置の大型化を防止することができる。
「USB充電器の外観」
この発明の一実施の形態は、図3に示すように、截頭円錐状の筐体1の頭部に対して截頭円錐状の燃料容器2がその頭部を下にして装着された構成を有する。燃料容器2は、筐体1に対して装着自在の燃料カートリッジの構成、または筐体1に固着され、外部から燃料の補給が可能な容器の構成とされる。燃料容器2は、ガラスまたは光透過性の合成樹脂材料からなる透明または半透明な容器である。燃料容器2内に燃料例えばメタノール水溶液が貯えられる。なお、図3Aが正面図、図3Bが右側面図、図3Cが左側面図、図3Dが背面図、図3Eが平面図、図3Fが底面図である。
この発明の一実施の形態は、図3に示すように、截頭円錐状の筐体1の頭部に対して截頭円錐状の燃料容器2がその頭部を下にして装着された構成を有する。燃料容器2は、筐体1に対して装着自在の燃料カートリッジの構成、または筐体1に固着され、外部から燃料の補給が可能な容器の構成とされる。燃料容器2は、ガラスまたは光透過性の合成樹脂材料からなる透明または半透明な容器である。燃料容器2内に燃料例えばメタノール水溶液が貯えられる。なお、図3Aが正面図、図3Bが右側面図、図3Cが左側面図、図3Dが背面図、図3Eが平面図、図3Fが底面図である。
筐体1は、金属製で、筐体1内には、後述するように、燃料電池、リチウムイオン二次電池、制御回路等がマウントされた配線基板、発光ダイオード等が収納されている。筐体1の底面が底板4によって覆われている。底板4には、燃料電池に空気を供給するために、複数の空気取込み孔5が形成されている。さらに、底板4の下部に空気取込み用の空間を形成するために、合成樹脂製の脚11a,11b,11cが取り付けられている。
筐体1の周面に、2個のUSBポート6a、6bが設けられている。USBポート6a、6bのそれぞれの近傍にマニュアルスイッチ7aおよび7bが設けられている。さらに、筐体1の背面にLED(Light Emitting Diode)8および通信コネクタ9が設けられている。LED8は、燃料電池が動作状態で例えば緑色に点灯し、電力を出力している状態では例えばオレンジ色に点灯する。マニュアルスイッチ7aおよび7bは、USBポート6aおよび6bからそれぞれ電力を出力するか否かを切り替える押しボタンスイッチである。例えばマニュアルスイッチ7aが押されると、USBポート6aから電源が出力する状態となり、LED8がオレンジ色に発光する。通信コネクタ9は、テスト用に使用される。
筐体1の周面の上方に多数の空気排出孔10が形成されている。図3では、空気排出孔10が筐体1の上面の近傍に形成されている。空気排出孔10は、筐体1内において、少なくとも、燃料電池の位置より上方に形成される。空気排出孔10を通じて筐体1内の気体が外部に放出される。さらに、筐体1内に設けられたLEDの光が燃料容器2に対する照明となり、燃料容器2の液面の位置の確認、すなわち、燃料の残量の確認が容易になしうる。
<2.組み付け工程>
以下、図4乃至図17を参照して筐体1の構造、筐体1に収納される部品および燃料容器についてより詳細に説明する。図4から図17は、組み付けの順序にしたがって描かれた図である。
以下、図4乃至図17を参照して筐体1の構造、筐体1に収納される部品および燃料容器についてより詳細に説明する。図4から図17は、組み付けの順序にしたがって描かれた図である。
「筐体の内面の構成」
図4に示すように、筐体1の内部には、上方から下方(図面は、上部が下側に描かれている)に向って延長する複数の固定軸が筐体1と一体に設けられている。各固定軸の先端には、ネジ穴が形成されている。ビスがネジ穴に挿入されることによって、各部品が取り付けられる。筐体1および複数の固定軸は、金属材料例えばアルミニウムからなる。
図4に示すように、筐体1の内部には、上方から下方(図面は、上部が下側に描かれている)に向って延長する複数の固定軸が筐体1と一体に設けられている。各固定軸の先端には、ネジ穴が形成されている。ビスがネジ穴に挿入されることによって、各部品が取り付けられる。筐体1および複数の固定軸は、金属材料例えばアルミニウムからなる。
上述した動作モード表示用のLED8と照明用のLEDと通信コネクタ9とを取り付けるユニット41が筐体1に取り付けられる。動作モード表示用のLEDと照明用のLEDを兼用しても良い。ユニット41の内側にLEDレンズ42が取り付けられる。さらに、筐体1の上部の開口43の周辺に、ほぼリング状のライトガイド44が取り付けられる。ユニット41内のLEDによって、開口43に取り付けられた燃料容器2が照明され、燃料容器2内の残存燃料の量の確認が容易になしうる。
「上面板の構成」
図5に示すように、筐体1の上部開口43に対して燃料部が取り付けられる。L字状に曲げられた燃料供給配管としてのニードル51の先端が上面板52の中央位置の孔53を通じて上方に突出し、燃料容器2内に挿入される。燃料容器2からの燃料がニードル51を通じて燃料電池に供給される。燃料供給のために燃料ポンプが使用される。ニードル51は、ニードルホルダ54aおよび54bに挟まれて固定される。上面板52は、取り付け用の孔が形成されたタブ55a,55b,55c,55dを有する。
図5に示すように、筐体1の上部開口43に対して燃料部が取り付けられる。L字状に曲げられた燃料供給配管としてのニードル51の先端が上面板52の中央位置の孔53を通じて上方に突出し、燃料容器2内に挿入される。燃料容器2からの燃料がニードル51を通じて燃料電池に供給される。燃料供給のために燃料ポンプが使用される。ニードル51は、ニードルホルダ54aおよび54bに挟まれて固定される。上面板52は、取り付け用の孔が形成されたタブ55a,55b,55c,55dを有する。
図6は、上面板52を反対面から見た状態を示す。ニードルホルダ54aおよび54bがビス61a,61b,61c,61dによって固定される。ニードルホルダ54aおよび54bに挟まれることによって、ニードル51が固定される。
「上面板の取付け」
図7に示すように、上面板52が筐体1に固定される。筐体1の固定軸71a〜71d(図7においては、固定軸71aが示されていない)に対してタブ55a〜55dのそれぞれの孔を通じてビス72a〜72dがねじ込まれることによって、上面板52がネジ止めされる。
図7に示すように、上面板52が筐体1に固定される。筐体1の固定軸71a〜71d(図7においては、固定軸71aが示されていない)に対してタブ55a〜55dのそれぞれの孔を通じてビス72a〜72dがねじ込まれることによって、上面板52がネジ止めされる。
「LED・スイッチ基板の取付け」
図8に示すように、上面板52の下側にLED・スイッチ基板81が取り付けられる。上面板52に形成された凹部82に対してボタン83が挿入される。筐体1の固定軸84a,84b,84cに対して孔を通じてビス85a,85b,85cがねじ込まれることによって、LED・スイッチ基板81が取り付けられる。
図8に示すように、上面板52の下側にLED・スイッチ基板81が取り付けられる。上面板52に形成された凹部82に対してボタン83が挿入される。筐体1の固定軸84a,84b,84cに対して孔を通じてビス85a,85b,85cがねじ込まれることによって、LED・スイッチ基板81が取り付けられる。
「ボタンスイッチユニットの取付け」
図9に示すように、ボタンスイッチユニット91aおよび91b(図3中のマニュアルスイッチ7a,7bに対応する)が筐体1に取り付けられる。ボタンホルダ92aおよび92bとビスとが取り付けのために使用される。
図9に示すように、ボタンスイッチユニット91aおよび91b(図3中のマニュアルスイッチ7a,7bに対応する)が筐体1に取り付けられる。ボタンホルダ92aおよび92bとビスとが取り付けのために使用される。
「USB端子ユニットの取付け」
図10に示すように、配線基板を含むUSB端子ユニット101が筐体1に取り付けられる。USB端子ユニット101は、二つのUSBポート6a,6bと、USBスペーサ103とを有する。筐体1の固定軸104a,104b,104c(図10内では、示されていない)に対して孔を通じてビス105a,105b,105cがねじ込まれることによって、USBポート端子ユニット101が筐体1に取り付けられる。
図10に示すように、配線基板を含むUSB端子ユニット101が筐体1に取り付けられる。USB端子ユニット101は、二つのUSBポート6a,6bと、USBスペーサ103とを有する。筐体1の固定軸104a,104b,104c(図10内では、示されていない)に対して孔を通じてビス105a,105b,105cがねじ込まれることによって、USBポート端子ユニット101が筐体1に取り付けられる。
「燃料供給用チューブの取付け」
図11に示すように、ニードル51の端部51aに対して、フレキシブルな燃料供給用チューブ111の一端が挿入される。後述するように、チューブ111の他端112が燃料電池に接続され、チューブ111を介して燃料が燃料電池に供給される。
図11に示すように、ニードル51の端部51aに対して、フレキシブルな燃料供給用チューブ111の一端が挿入される。後述するように、チューブ111の他端112が燃料電池に接続され、チューブ111を介して燃料が燃料電池に供給される。
「リチウムイオン二次電池の取付け」
図12に示すように、LED・スイッチ基板81に対してリチウムイオン二次電池121が例えば両面テープによって貼り付けられる。リチウムイオン二次電池121は、正極および負極に対応するリード122aおよび122bを有する。図12には、筐体1に形成された空気排出孔10が示されている。
図12に示すように、LED・スイッチ基板81に対してリチウムイオン二次電池121が例えば両面テープによって貼り付けられる。リチウムイオン二次電池121は、正極および負極に対応するリード122aおよび122bを有する。図12には、筐体1に形成された空気排出孔10が示されている。
「シャーシの取付け」
図13に示すように、メイン基板131が固定されたシャーシ132が筐体1に取り付けられる。メイン基板131上には、燃料電池制御回路、制御用のCPU(Central Processing Unit)、メモリ等の回路部品がマウントされている。基板筐体1の固定軸133a
,133b,133c,133dに対して孔を通じてビス134a,134b,134c,134dがねじ込まれることによって、シャーシ132が筐体1に取り付けられる。さらに、シャーシ132には、穴135a,135b,135c,135dが形成されている。これらの穴135a〜135dは、固定軸136a,136b,136c,136dの位置と一致する位置に形成されている。
図13に示すように、メイン基板131が固定されたシャーシ132が筐体1に取り付けられる。メイン基板131上には、燃料電池制御回路、制御用のCPU(Central Processing Unit)、メモリ等の回路部品がマウントされている。基板筐体1の固定軸133a
,133b,133c,133dに対して孔を通じてビス134a,134b,134c,134dがねじ込まれることによって、シャーシ132が筐体1に取り付けられる。さらに、シャーシ132には、穴135a,135b,135c,135dが形成されている。これらの穴135a〜135dは、固定軸136a,136b,136c,136dの位置と一致する位置に形成されている。
「燃料電池の構造」
シャーシ132に取り付けられる燃料電池は、図14に示す構成を有している。燃料電池は、発電部141を有する。発電部141は、例えば6個の発電ユニットが平面状に配置され、互いに直列に接続された構成を有する。各発電ユニットは、アノード電極およびカソード電極によって電解質膜を挟んだ構造の膜電極接合体を絶縁シート等によって互いに連結する。さらに、集電体および絶縁層からなるカソードプレート(カソード板状部材)142およびアノードプレート(アノード板状部材)143によって膜電極接合体144が挟まれている。発電部141から正負の電極に対応するリード141aおよび141bが導出されている。
シャーシ132に取り付けられる燃料電池は、図14に示す構成を有している。燃料電池は、発電部141を有する。発電部141は、例えば6個の発電ユニットが平面状に配置され、互いに直列に接続された構成を有する。各発電ユニットは、アノード電極およびカソード電極によって電解質膜を挟んだ構造の膜電極接合体を絶縁シート等によって互いに連結する。さらに、集電体および絶縁層からなるカソードプレート(カソード板状部材)142およびアノードプレート(アノード板状部材)143によって膜電極接合体144が挟まれている。発電部141から正負の電極に対応するリード141aおよび141bが導出されている。
さらに、燃料をアノード電極に供給するための燃料ポンプ145がパッキング146を介して設けられている。燃料ポンプ145は、例えば圧電素子を使用したマイクロポンプであり、燃料を発電部141に供給する。カソードプレート142の集電体としては、ステンレス、アルミニウム等のパンチングメタルやメッシュが用いられる。
発電部141、パッキング146および燃料ポンプ145が積層され、フレーム147内に収納される。さらに、フレーム148およびビスによって積層状態が固定される。フレーム148は、各コーナーに取り付け用のタブ149a,149b,149c,149dを有する。フレーム147にも同様の位置に取り付け用のタブが設けられ、積層した状態でタブ同士が重なり合うようにされる。各タブには、ビスを貫通させる孔が形成されている。さらに、燃料ポンプ145には、燃料受入部150が形成されている。
「燃料電池の取付け」
図15に示すように、シャーシ132の穴135a〜135d内に固定軸136a〜136dの先端が位置する。フレーム147および148のそれぞれのタブ149a〜149dに形成された孔の位置と、固定軸136a〜136dに形成されたネジ穴の位置が一致される。そして、ビス151a,151b,151c,151dがタブ149a〜149dを貫通して固定軸136a〜136dにネジ止めされ、燃料電池(発電部141)が筐体1に取り付けられる。
図15に示すように、シャーシ132の穴135a〜135d内に固定軸136a〜136dの先端が位置する。フレーム147および148のそれぞれのタブ149a〜149dに形成された孔の位置と、固定軸136a〜136dに形成されたネジ穴の位置が一致される。そして、ビス151a,151b,151c,151dがタブ149a〜149dを貫通して固定軸136a〜136dにネジ止めされ、燃料電池(発電部141)が筐体1に取り付けられる。
このように燃料電池の取り付けが完了した段階で、燃料供給用のチューブ111の端部112が燃料ポンプ145の燃料受入部150に接続される。さらに、配線用のハーネスが接続される。
「底板の取付け」
図16に示すように、底板4が筐体1に取り付けられる。底板4は、空気取込み孔5を有する。ビス161a,161b,161cがフレーム1のネジ孔162a,162b,162cにそれぞれねじ込まれることによって、底板4が筐体1に取り付けられる。さらに、底板4には、合成樹脂からなる脚11a,11b,11cが取り付けられる。脚11a〜11cによって、底板4の下部に空間が生じ、空気の取込みが円滑になされる。
図16に示すように、底板4が筐体1に取り付けられる。底板4は、空気取込み孔5を有する。ビス161a,161b,161cがフレーム1のネジ孔162a,162b,162cにそれぞれねじ込まれることによって、底板4が筐体1に取り付けられる。さらに、底板4には、合成樹脂からなる脚11a,11b,11cが取り付けられる。脚11a〜11cによって、底板4の下部に空間が生じ、空気の取込みが円滑になされる。
「燃料容器」
図17は、燃料容器2の一例を示す。截頭円錐状の透明または半透明の容器171の頭部に対して、カートリッジベース172が弾性を有するOリング173を介して固定される。カートリッジベース172には、燃料弁174および空気弁175が取り付けられる。
図17は、燃料容器2の一例を示す。截頭円錐状の透明または半透明の容器171の頭部に対して、カートリッジベース172が弾性を有するOリング173を介して固定される。カートリッジベース172には、燃料弁174および空気弁175が取り付けられる。
「熱の伝達」
上述したこの発明の一実施の形態における熱の伝達に関して、図18を参照して説明する。発電部141は、発電動作中に45°C〜50°C程度の温度に達する。発電部141がフレームを介して固定軸136a〜136dに固定されている。固定軸136a〜136dは、筐体1と一体に形成されている。したがって、発電部141の熱が固定軸136a〜136dを介して筐体1に伝達される。固定軸136a〜136dは、アルミニウムのような熱伝達性の良好な材料からなる。
上述したこの発明の一実施の形態における熱の伝達に関して、図18を参照して説明する。発電部141は、発電動作中に45°C〜50°C程度の温度に達する。発電部141がフレームを介して固定軸136a〜136dに固定されている。固定軸136a〜136dは、筐体1と一体に形成されている。したがって、発電部141の熱が固定軸136a〜136dを介して筐体1に伝達される。固定軸136a〜136dは、アルミニウムのような熱伝達性の良好な材料からなる。
筐体1に熱が伝わることによって、筐体1内の空間の空気が温められ、上方に向う空気の流れが発生する。温められた空気は、筐体1の上部に形成されている空気排出孔10を通じて外部に放出される。上方に向う空気の流れによって、筐体1の底板4に形成された空気取り込み孔5を通じて取り込まれる空気の量が増大される。発電部141が取り込む空気(酸素)の量も増大する。その結果、発電部141の出力を増大させることができる。しかも、この発明では、空気取込み用のファンを使用しないので、消費電力の増大は、何ら生じない利点がある。さらに、筐体1内の空気を外部に放出するので、放熱効果を生じさせることができる。
<3.変形例>
この発明は、上述の実施の形態に限定されるものではなく、この発明の技術的思想に基づく各種の変形が可能である。例えば発電部の熱を筐体に伝えるために、伝熱シート、伝熱板等の他の部材を使用しても良い。さらに、筐体および燃料容器の形状は、上述した形状以外に円筒等の種々の形状が可能である。さらに、この発明は、USB充電器以外の電子機器に適用することができる。
この発明は、上述の実施の形態に限定されるものではなく、この発明の技術的思想に基づく各種の変形が可能である。例えば発電部の熱を筐体に伝えるために、伝熱シート、伝熱板等の他の部材を使用しても良い。さらに、筐体および燃料容器の形状は、上述した形状以外に円筒等の種々の形状が可能である。さらに、この発明は、USB充電器以外の電子機器に適用することができる。
1・・・筐体
2・・・燃料容器
4・・・底板
5・・・空気取込み孔
6a,6b・・・USBポート
10・・・空気排出孔
41・・・ユニット
44・・・ライトガイド
51・・・燃料供給用ニードル
52・・・上面板
81・・・LED・スイッチ基板
91a,91b・・・ボタンスイッチユニット
101・・・USB端子ユニット
111・・・燃料供給用チューブ
121・・・リチウムイオン二次電池
131・・・メイン基板
132・・・シャーシ
136a,136b,136c,136d・・・固定軸
141・・・発電部
142・・・カソードプレート
145・・・燃料ポンプ
147,148・・・フレーム
2・・・燃料容器
4・・・底板
5・・・空気取込み孔
6a,6b・・・USBポート
10・・・空気排出孔
41・・・ユニット
44・・・ライトガイド
51・・・燃料供給用ニードル
52・・・上面板
81・・・LED・スイッチ基板
91a,91b・・・ボタンスイッチユニット
101・・・USB端子ユニット
111・・・燃料供給用チューブ
121・・・リチウムイオン二次電池
131・・・メイン基板
132・・・シャーシ
136a,136b,136c,136d・・・固定軸
141・・・発電部
142・・・カソードプレート
145・・・燃料ポンプ
147,148・・・フレーム
Claims (7)
- 燃料電池を収納する燃料電池収納空間を形成する筐体と、
上記筐体の上記燃料電池の収納位置より下方に形成された空気取込み用開口と、
上記燃料電池に対する燃料を蓄える燃料容器と、
上記燃料電池で生じる発熱を上記筐体に伝達する熱伝導部と、
上記筐体の上記燃料電池の収納位置より上方に形成された空気排出用開口とを有する燃料電池装置。 - 上記熱伝導部は、上記筐体と熱的に結合されて下方に延長する複数の軸であり、上記複数の軸に対して上記燃料電池が固定される請求項1記載の燃料電池装置。
- 上記燃料電池の上方に配線基板および二次電池が積層された請求項1記載の燃料電池装置。
- 上記燃料電池は、燃料が供給されるアノード電極と、空気が供給されるカソード電極と、上記アノード電極および上記カソード電極により挟まれる膜電極接合体と、上記アノード電極と積層されたアノード板状部材とを有する請求項1記載の燃料電池装置。
- 上記燃料容器が上記筐体の外部に取り付けられた請求項1記載の燃料電池装置。
- 燃料電池を収納する燃料電池収納空間を形成する筐体と、
上記筐体に設けられ、上記燃料電池による電力を取り出すための端子部と、
上記筐体の上記燃料電池の収納位置より下方に形成された空気取込み用開口と、
上記燃料電池に対する燃料を蓄える燃料容器と、
上記燃料電池で生じる発熱を上記筐体に伝達する熱伝導部と、
上記筐体の上記燃料電池の収納位置より上方に形成された空気排出用開口とを有する燃料電池装置。 - 上記端子部がUSBポートである請求項6記載の燃料電池装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2009038801A JP2010198742A (ja) | 2009-02-23 | 2009-02-23 | 燃料電池装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2009038801A JP2010198742A (ja) | 2009-02-23 | 2009-02-23 | 燃料電池装置 |
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Publication Number | Publication Date |
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JP2010198742A true JP2010198742A (ja) | 2010-09-09 |
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ID=42823299
Family Applications (1)
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JP2009038801A Abandoned JP2010198742A (ja) | 2009-02-23 | 2009-02-23 | 燃料電池装置 |
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Country | Link |
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JP (1) | JP2010198742A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2014082059A (ja) * | 2012-10-15 | 2014-05-08 | Rohm Co Ltd | 発電装置 |
-
2009
- 2009-02-23 JP JP2009038801A patent/JP2010198742A/ja not_active Abandoned
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JP2014082059A (ja) * | 2012-10-15 | 2014-05-08 | Rohm Co Ltd | 発電装置 |
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