JP4720797B2 - 燃料電池装置及び電子機器 - Google Patents

Description

本発明は、燃料電池装置及び電子機器に関する。

燃料電池は燃料の電気化学反応により電力を取り出すものであり、燃料電池の研究・開発が広く行われている。燃料電池の電気化学反応に用いる燃料としては、メタノール等の原燃料を改質器で改質することで生成した水素ガスが挙げられる。また、メタノールをそのまま用いる燃料電池もある。

これらの燃料は、通常は燃料電池装置から着脱可能な容器に貯留することが考えられている。また、燃料容器を含む燃料電池装置全体を着脱自在とする電子機器も考えられている（例えば、特許文献１〜３参照）。
特開平９−２１３３５９号公報 特開２００４−２１３９５９号公報 特開２００４−２６５８３５号公報

ところで、ノート型パーソナルコンピュータのような電子機器における燃料電池装置に着脱可能な燃料カートリッジを実現するには、電子機器を使用している操作者が、機器を裏返したりせずに簡単な操作で燃料カートリッジを着脱可能であることが要求される。

本発明の課題は、簡単な操作で燃料カートリッジを着脱可能な燃料電池装置及びこれを備える電子機器を提供することである。

以上の課題を解決するため、請求項１に記載の発明は、内部に燃料が貯留される燃料カートリッジと、前記燃料カートリッジ内の燃料を用いて発電する燃料電池装置本体と、を備え、前記燃料電池装置本体には前記燃料カートリッジが着脱されるカートリッジ搬送体が設けられ、前記カートリッジ搬送体は前記燃料電池装置本体に対して回転可能に設けられ、前記カートリッジ搬送体の回転中心と同軸に円筒形部材が配置されており、前記燃料カートリッジには前記円筒形部材の外周面と当接する円弧状の凹部が形成されていることを特徴とする燃料電池装置である。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の燃料電池装置であって、前記燃料カートリッジは前記カートリッジ搬送体と反対方向に移動させることにより前記カートリッジ搬送体に対して着脱可能としたことを特徴とする。

請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の燃料電池装置であって、前記燃料カートリッジには前記カートリッジ搬送体に着脱される側と反対側の端部に前記燃料電池装置本体と接続され内部の燃料を供給する供給部を備えることを特徴とする。

請求項４に記載の発明は、請求項１〜３のいずれか一項に記載の燃料電池装置であって、前記カートリッジ搬送体は内部に前記燃料カートリッジが挿入されるカートリッジ保持部を備え、前記燃料カートリッジの前記カートリッジ保持部に挿入される部分の外側面には係合凹部が設けられ、前記カートリッジ保持部には内側面に前記係合凹部に係合し前記燃料カートリッジを固定する係止突起が設けられたカートリッジ固定部を備えることを特徴とする。

請求項５に記載の発明は、請求項４に記載の燃料電池装置であって、前記カートリッジ固定部は弾性材からなることを特徴とする。

請求項６に記載の発明は、請求項４または５に記載の燃料電池装置であって、前記カートリッジ固定部は前記係止突起が前記係合凹部以外の前記燃料カートリッジの外側面と当接しているときに前記カートリッジ保持部の外側面に突出し、前記燃料電池装置本体は前記カートリッジ保持部の外側面に突出した前記カートリッジ固定部と当接し前記カートリッジ搬送体の回転を妨げる回転防止部を備えることを特徴とする。

請求項７に記載の発明は、請求項１〜６のいずれか一項に記載の燃料電池装置であって、前記燃料カートリッジが前記燃料電池装置本体から離れる方向に回転するように前記カートリッジ搬送体を付勢する付勢装置を備えることを特徴とする。

請求項８に記載の発明は、請求項７に記載の燃料電池装置であって、前記付勢装置は、前記燃料電池装置本体に固定される筐体と、前記筐体に対して回転可能に設けられたギヤと、前記筐体に一端が固定され前記ギヤの回転軸に他端が固定された弾性体とを備え、前記ギヤを前記カートリッジ搬送体と噛み合わせることで前記カートリッジ搬送体を付勢することを特徴とする。

請求項９に記載の発明は、請求項７または８に記載の燃料電池装置であって、前記燃料電池装置本体に対して回転可能に設けられるとともに、前記付勢装置に付勢された前記カートリッジ搬送体を係止する係止爪を有する固定部材をさらに備えることを特徴とする。

請求項１０に記載の発明は、請求項１〜９のいずれか一項に記載の燃料電池装置と、前記燃料電池装置より電力が供給される電子機器本体とを備えることを特徴とする電子機器である。

本発明によれば、簡単な操作で燃料カートリッジを着脱可能とすることができる。

以下に、本発明を実施するための最良の形態について図面を用いて説明する。但し、以下に述べる実施形態には、本発明を実施するために技術的に好ましい種々の限定が付されているが、発明の範囲を以下の実施形態及び図示例に限定するものではない。

図１は、本発明の第１実施形態に係る電子機器１０００を示すブロック図であり、図２は電子機器１０００の背面、上面、右側面を示す斜視図である。この電子機器１０００はノート型パーソナルコンピュータである。

電子機器１０００は、燃料電池装置１と、燃料電池装置１から供給される電気エネルギーにより駆動される電子機器本体１００１と、を備える。燃料電池装置１は後述するように、電気エネルギーを生成し電子機器本体１００１に出力する。

次に、燃料電池装置１について詳細に説明する。この燃料電池装置１は、ＤＣ／ＤＣコンバータ６に出力する電気エネルギーを生成するものであり、燃料カートリッジ２、流路基板３、反応装置４、燃料電池セル５、ＤＣ／ＤＣコンバータ６、二次電池７等を備える。

燃料カートリッジ２には、燃料容器２１と、吸気流路２３と、排気流路２５とが設けられている。
燃料容器２１には、液体の原燃料（例えば、メタノール、エタノール、ジメチルエーテル）、あるいは原燃料と水との混合液が貯留される。なお、液体の原燃料と水とを別々の容器に貯留してもよい。燃料容器２１には混合液が排出される供給部２２が設けられており、供給部２２は流路基板３のポンプ３１の吸液部３１ａと接続される。この供給部２２は例えば、可撓性・弾性を有する材料（例えば、エラストマー）をダックビル状に形成したダックビル弁であり、そのダックビル状の先端を燃料カートリッジ２の内部に向けた状態で嵌め込まれている。供給部２２が逆止弁であるため、混合液が燃料排出孔から燃料カートリッジ２の外への漏れを防止することができる。吸液部３１ａが供給部２２に挿入されることで、燃料カートリッジ２内の燃料容器２１からポンプ３１に混合液が供給される。

吸気流路２３には空気中の塵を除去するエアフィルタ２４が設けられている。吸気流路２３は流路基板３のエアポンプ３２と接続される。
排気流路２５には排気ガスに含まれる液体の水を除去する気液分離膜２６が設けられている。排気流路２５は流路基板３の排出バルブ３３ｃを介して水回収器３５と接続される。

この電子機器１０００においては、図２に示すように、燃料カートリッジ２が電子機器１０００の背面側に設けられており、図３に示すように燃料カートリッジ２を回転動作させて取り外すことができる。

流路基板３には、ポンプ３１、エアポンプ３２、各種バルブ３３及び流量計３４、水回収器３５等が設けられている。
ポンプ３１，３１はそれぞれ供給部２２に接続され、燃料容器２１に貯留された原燃料あるいは混合液を吸引し、燃料供給バルブ３３ａを通して反応装置４内の気化器４１に送液する。
エアポンプ３２は、エアフィルタ２４を透過した空気を吸引し、空気供給バルブ３３ｂを通して後述する一酸化炭素除去器４３、触媒燃焼器４５、及び燃料電池セル５の酸素極に供給する。
水回収器３５は触媒燃焼器４５及び燃料電池セル５の酸素極から排出される排ガス中の水を凝集させて回収し、残った気体を排出バルブ３３ｃ、排気流路２５及び気液分離膜２６を介して外部へ排出する。また、水回収器３５は加湿器５１で空気を加湿するのに用いられた水も回収する。
なお、水回収器３５はポンプも兼ねており、回収した水を気化器４１や加湿器５１に供給する。

反応装置４は、気化器４１、改質器４２、一酸化炭素除去器４３、ヒーター兼温度センサ４４、触媒燃焼器４５、断熱容器４６を備える。
気化器４１は燃料カートリッジ２から送られた原燃料と、水回収器３５から送られた水とを改質器４２やヒーター兼温度センサ４４等からの伝熱等により約１１０〜１６０℃程度に加熱し、気化させる。気化器４１で気化した混合気は改質器４２へ送られる。

改質器４２は内部に流路が形成され、流路の壁面に触媒が担持されている。改質器４２は気化器４１から送られる混合気を触媒燃焼器４５やヒーター兼温度センサ４４からの伝熱により約３００〜４００℃程度に加熱され、流路内の触媒により改質反応を起こさせる。すなわち、原燃料と水の触媒反応によって、燃料としての水素、二酸化炭素、及び、副生成物である微量な一酸化炭素等の混合気体（改質ガス）が生成される。

ここで、原燃料がメタノールの場合、改質器４２では主に次式（１）に示すような主反応である水蒸気改質反応が起こる。
ＣＨ₃ＯＨ＋Ｈ₂Ｏ→３Ｈ₂＋ＣＯ₂ …（１）
なお、化学反応式（１）についで逐次的に起こる次式（２）のような副反応によって、副生成物として一酸化炭素が微量に（１％程度）生成される。
Ｈ₂＋ＣＯ₂→Ｈ₂Ｏ＋ＣＯ …（２）
（１）式及び（２）式の反応による生成物（改質ガス）は一酸化炭素除去器４３に送出される。

一酸化炭素除去器４３の内部には流路が形成され、その流路の壁面に触媒が担持されている。一酸化炭素除去器４３には改質器４２で生成された改質ガス及び、外部の空気が送られる。一酸化炭素除去器４３は約１１０〜１６０℃程度に維持され、改質ガスのうちの一酸化炭素が触媒により次式（３）のような主反応（選択酸化反応）により優先的に酸化される。これにより主生成物として二酸化炭素が生成され、改質ガス中の一酸化炭素を燃料電池セル５に供給可能な１０ｐｐｍ程度まで低濃度化することができる。
２ＣＯ＋Ｏ₂→２ＣＯ₂ …（３）
なお、一酸化炭素除去器４３は起動時にはヒーター兼温度センサ４４の熱により、定常運転時には（３）式の反応及び改質器４２からの熱伝導により加熱される。
一酸化炭素除去器４３を通過した改質ガスは流路基板３の改質ガス供給バルブ３３ｄを通って燃料電池セル５に送出される。なお、必要に応じて、改質ガス供給バルブ３３ｅを開き、改質ガスを触媒燃焼器４５に供給する。

ヒーター兼温度センサ４４は、薄膜抵抗体であり、電力を消費して熱を発生させるヒーターの役割を果たす。また、温度に依存した電気抵抗が変化するため、抵抗値を計測することで温度計測に用いられ、温度センサの役割を果たす。

触媒燃焼器４５の内部には流路が形成され、その流路の壁面に触媒が担持されている。触媒燃焼器４５には後述するように燃料電池セル５を通過した未反応の改質ガス（オフガス）と外部の空気との混合気体が送られ、オフガス中に残留する水素が空気により燃焼される。これにより気化器４１における混合液の気化や改質器４２における改質反応等に用いられる反応熱が供給される。なお、触媒燃焼器４５に供給する空気の量を調整することで、供給される反応熱の量が調整される。

断熱容器４６は、ステンレス（ＳＵＳ３０４）やコバール合金等の金属板や、ガラス基板等により形成された筐体の内壁面に熱線反射膜を形成してなり、内部に気化器４１、改質器４２、一酸化炭素除去器４３、ヒーター兼温度センサ４４、触媒燃焼器４５が収容されている。断熱容器４６の内部空間は気体分子による熱伝導や対流を防ぐため、低圧（０．１Ｐａ以下）に維持されている。

燃料電池セル５は固体高分子型燃料電池であり、両面に燃料極（アノード）及び酸素極（カソード）が形成された固体高分子電解質膜と、燃料極に改質ガスを供給しあるいは酸素極に酸素を供給するセパレータとが積層されている。

固体高分子電解質膜は水素イオンを透過するが、酸素分子や水素分子、電子を通さない性質を有する。固体高分子電解質膜の燃料極側では、一酸化炭素除去器４３から送出された改質ガス中の水素による次式（４）のような反応が起こる。
Ｈ₂→２H⁺＋２ｅ^- …（４）
生成した水素イオンは固体高分子電解質膜を透過して酸素極側に到達する。生成した電子は外部回路を通って酸素極側に到達する。ここで、外部回路とはＤＣ／ＤＣコンバータ６である。

固体高分子電解質膜の酸素極側では、固体高分子電解質膜を透過した水素イオンと、空気中の酸素と外部回路を通って到達した電子とにより、次式（５）に示すように水が生成される。
２H⁺＋１／２Ｏ₂＋２ｅ^-→Ｈ₂Ｏ …（５）
なお、空気供給バルブ３３ｂを通って酸素極側に供給される空気は、事前に加湿器５１により充分に加湿される。

ＤＣ／ＤＣコンバータ６は、燃料電池セル５により出力された電気エネルギーを適切な電圧に変換したのちに電子機器本体１００１に供給する機能の他に、二次電池７に充電する機能を有する。これにより、燃料電池装置１が動作していない時にも、二次電池７に蓄電された電気エネルギーを電子機器本体１００１に供給することができる。

〔燃料電池装置の具体的な構造〕
次に、燃料電池装置１の具体的な構造について説明する。図４は燃料電池装置１の上面、背面及び左側面を示す斜視図であり、図５は燃料電池装置１の上面、正面及び左側面を示す斜視図である。

燃料電池装置１は、全体が直方体形状となっており、一般にノート型パーソナルコンピュータで使用されているリチウムイオン二次電池に近いサイズ及び形状となっている。また、燃料電池装置１の正面には、電力供給用端子１１０が設けられている。電力供給用端子１１０は電子機器本体１００１に設けられた図示しない電源コネクタと接続される。

燃料電池装置１は、燃料カートリッジ２の部分を除き、上部筐体１０２及び下部筐体１０３で覆われている。上部筐体１０２及び下部筐体１０３には、それぞれ後述するカートリッジ搬送体４００の軸突起４０１が係合される貫通孔１０４，１０５が設けられている。

図６は燃料カートリッジ２の上面、正面及び左側面を示す斜視図である。２つの燃料カートリッジ２は平板状であり、図４、図５に示すように上下に重ね合わせられる。
燃料カートリッジ２の正面の右端部には、ポンプ３１と接続される供給部２２が設けられている。

燃料カートリッジ２の左端部は、他の部分よりも上下方向に薄くなっており、カートリッジ搬送体４００のカートリッジ保持部４０３に着脱される着脱部２０１となっている。着脱部２０１には、円弧状の凹部２０２が形成されている。この凹部２０２は後述する円筒形のエアポンプ３２の外周面と当接して配置され、カートリッジ搬送体４００の回動に伴ってエアポンプ３２の外周面に沿って摺動する。

着脱部２０１の凹部２０２よりも前方には、流路基板３の排気ポート３０２と接続される接続孔２０３が設けられている。接続孔２０３は燃料カートリッジの背面に設けられた排気口２０４と繋がっており、接続孔２０３から排気口２０４までが排気流路２５となる。なお、排気口２０４は気液分離膜２６により塞がれている。

また、着脱部２０１の接続孔２０３が設けられた部分の上面及び下面には、後述するカートリッジ搬送体４００の係止突起４２２と係合する係合凹部２０５Ａ，２０５Ｂが形成されている。なお、両面に係合凹部２０５Ａ，２０５Ｂが形成されているため、燃料カートリッジ２は上下のいずれのカートリッジ搬送体４００にも取付け可能である。

凹部２０２の後方には、後述するエアポンプ３２の吸気口３２ａと対応する位置に前後方向に貫通する貫通孔２０６が設けられている。この貫通孔２０６が吸気流路２３となる。
なお、貫通孔２０６の凹部２０２側には、外周に沿ってゴムシート２０７が設けられている。ゴムシート２０７は吸気口３２ａと吸気流路２３との隙間を閉塞する。

図７、図８は上部筐体１０２及び下部筐体１０３を取り去った状態の燃料電池装置１の上面、背面及び左側面を示す斜視図である。また、図９は燃料電池装置１から燃料カートリッジ２を取り外した燃料電池装置本体１０１を示す上面、背面及び左側面を示す斜視図であり、図１０は燃料電池装置本体１０１を示す下面、背面及び右側面を示す斜視図であり、図１１は燃料電池装置本体１０１の上面、正面及び左側面を示す斜視図である。また、図１２は燃料電池装置本体１０１からカートリッジ搬送体４００及び付勢装置５００を取り外した状態の上面、背面及び左側面を示す分解斜視図であり、図１３は燃料電池装置本体１０１からカートリッジ搬送体４００及び付勢装置５００を取り外した状態の上面、背面及び右側面を示す分解斜視図である。

図７、図８に示すように、燃料電池装置１の左右方向に流路基板３が配置され、流路基板３の正面には各種バルブ３３や流量計３４、反応装置４、燃料電池セル５、ＤＣ／ＤＣコンバータ６及び二次電池７等が設けられている。ＤＣ／ＤＣコンバータ６は電力供給用端子１１０と接続されている。

流路基板３の背面には、ポンプ３１、フレーム３０１、排気ポート３０２等が設けられている。フレーム３０１には、水回収器３５、エアポンプ３２、付勢装置５００、固定部材６００等が固定されている。また、エアポンプ３２の外周部に沿ってカートリッジ搬送体４００が配置されている。

ポンプ３１は流路基板３の右端部に設けられ、燃料カートリッジ２の供給部２２と接続される。水回収器３５は流路基板３の左端部に設けられている。なお、水回収器３５は流路基板３を介して排気ポート３０２と接続されている。

水回収器３５の右側には、上下２つの付勢装置５００が配置され、付勢装置５００の後部にエアポンプ３２が配置されている。

排気ポート３０２はゴム状の弾性体からなり、図１３に示すように、流路基板３の付勢装置５００よりも右側より後方向に突出し、先端が右方向に屈曲している。排気ポート３０２は燃料カートリッジの接続孔２０３と接続される。

フレーム３０１は水回収器３５、エアポンプ３２、付勢装置５００、固定部材６００等を流路基板３に固定するとともに、燃料カートリッジ２の取付け位置を定める。また、フレーム３０１には、エアポンプ３２の周囲に、カートリッジ搬送体４００の溝部４０５と係合する円弧状の凸部３１０が設けられている。

エアポンプ３２は円筒形であり、図１２、図１３に示すように上下方向を軸方向として中央部でフレーム３０１を貫通して設けられている。エアポンプ３２の外周部には、エアフィルタ２４で塞がれた吸気口３２ａが設けられている。
フレーム３０１の上下には、カートリッジ搬送体４００がエアポンプ３２の外周部に沿って配置されている。

カートリッジ搬送体４００には燃料カートリッジ２が取り付けられ、図５、図８に示すように燃料カートリッジ２を回動させる。
カートリッジ搬送体４００は、軸突起４０１と、接続部４０２と、カートリッジ保持部４０３と、ギヤ部４０４と、を備える。

上側のカートリッジ搬送体４００の上端部、下側のカートリッジ搬送体４００の下端部には、それぞれ上部筐体１０２及び下部筐体１０３の貫通孔１０４，１０５と係合する軸突起４０１が設けられており、カートリッジ搬送体４００は軸突起４０１を中心に回動可能である。なお、軸突起４０１はエアポンプ３２の中心軸上に配置されており、カートリッジ搬送体４００の軌跡はエアポンプ３２の外周面と同心円となる。

接続部４０２は、軸突起４０１とカートリッジ保持部４０３とを接続し、軸突起４０１を中心にカートリッジ保持部４０３を回動させる。
カートリッジ保持部４０３は、エアポンプ３２の外周部に沿って略円弧状に形成されており、前端にガイドプレート４１０及びカートリッジ固定部４２０が設けられ、後端に係止部４３０が設けられている。ガイドプレート４１０は燃料カートリッジ２の正面と当接し、燃料カートリッジ２をカートリッジ保持部４０３に向けて案内する。

図１４はカートリッジ保持部４０３の前部の内側部分を示す斜視図である。カートリッジ保持部４０３の前部には、ガイドプレート４１０よりも後方にカートリッジ固定部４２０が設けられている。カートリッジ固定部４２０は、カートリッジ搬送体４００と一体に形成された渦巻状の板バネ４２１と、板バネ４２１の端部の内側面に設けられた係止突起４２２とを備える。係止突起４２２は板バネ４２１の端部に設けられているため、カートリッジ保持部４０３の厚さ方向に揺動可能である。係止突起４２２は燃料カートリッジ２の係合凹部２０５Ａ，２０５Ｂのいずれか一方に係合し、燃料カートリッジ２を固定する。

ここで、カートリッジ固定部４２０に燃料カートリッジ２を固定する手順について説明する。
まず、ガイドプレート４１０に沿って燃料カートリッジ２をカートリッジ保持部４０３に向けてスライドさせる。カートリッジ保持部４０３に燃料カートリッジの左端部が挿入されると、図１５に示すように、燃料カートリッジの着脱部２０１が係止突起４２２と当接し、板バネ４２１が弾性変形して係止突起４２２が押し上げられる。

さらに燃料カートリッジ２の着脱部２０１がカートリッジ保持部４０３の奥まで挿入されると、図１６に示すように、係合凹部２０５Ａが係止突起４２２の位置に配置されるため、係止突起４２２は板バネ４２１の復元力により係合凹部２０５Ａに挿入される。これにより、燃料カートリッジ２の着脱部２０１がカートリッジ保持部４０３内に固定される。
以上により、カートリッジ固定部４２０に燃料カートリッジ２が固定される。

なお、カートリッジ固定部４２０に燃料カートリッジ２が固定された状態において、吸気流路２３を塞ぐことがないように、係止部４３０には貫通孔２０６と対応する位置に貫通孔４３１が設けられている。

カートリッジ保持部４０３には、エアポンプ３２の外周部に沿って略円弧状の溝部４０５が形成されている。溝部４０５にはフレーム３０１の凸部３１０が挿入される。凸部３１０が溝部４０５に挿入された状態で、カートリッジ保持部４０３はエアポンプ３２の外周部に沿って回動する。

カートリッジ保持部４０３の前側部分から左方向に略円弧状のギヤ部４０４が延出している。ギヤ部４０４は付勢装置５００のギヤ５０５と噛み合っている。

図１７は付勢装置５００を示す斜視図であり、図１８は図１７のXVIII−XVIII切断線における一部切り欠き斜視断面図である。図１７、図１８に示すように、付勢装置５００は、筐体５０１と、固定部材５０２と、回転軸５０３と、コイルスプリング５０４と、ギヤ５０５とからなる。

筐体５０１は下端が開口した筒状であり、上端が回転軸５０３の上部側の軸受となっている。筐体５０１内にはコイルスプリング５０４、回転軸５０３及び固定部材５０２が挿入される。筐体５０１はフレーム３０１に固定される。
回転軸５０３は、上端に切り欠き５３１が設けられており、上端がギヤ５０５の係合孔５５１に挿入されることでギヤ５０５と係合する。また、回転軸５０３は円環状の固定部材５０２の中央に挿入されているとともに、コイルスプリング５０４の中央に挿入されている。

回転軸５０３の上部には、軸方向と垂直に貫通孔５３２が設けられており、貫通孔５３２にコイルスプリング５０４の一端が挿入される。コイルスプリング５０４の他端は固定部材５０２に固定されている。回転軸５０３の下端は拡径しており、固定部材５０２を係止して回転軸５０３から脱落するのを防止している。固定部材５０２は回転軸５０３の下部側の軸受となっている。固定部材５０２は筐体５０１に固定される。

ギヤ５０５は中央に係合孔５５１を有し、筐体５０１から突出する回転軸５０３の上端と係合する。コイルスプリング５０４に蓄勢すると、回転軸５０３及びギヤ５０５はコイルスプリング５０４の復元力によりいずれかの回転方向に付勢される。
なお、コイルスプリング５０４の代わりにゼンマイ等の弾性体を用いてもよい。

ガイドプレート４１０が流路基板３に近づく方向に燃料カートリッジ及びカートリッジ搬送体４００を回動させると、コイルスプリング５０４に蓄勢される。この状態では、カートリッジ搬送体４００はコイルスプリング５０４により、ガイドプレート４１０が流路基板３から離れる方向に付勢されることになる。

フレーム３０１の左後端部には、上下方向を軸方向とする回動軸３０３と、トーションスプリング３０４とが設けられている。回動軸３０３には、固定部材６００が回動可能に取り付けられる。また、トーションバネは固定部材６００をカートリッジ搬送体４００と当接するように前方向に付勢する。

図１９は燃料カートリッジ２を燃料電池装置本体１０１に取り付けた状態における固定部材６００とカートリッジ搬送体４００との位置関係を示す平面図である。図１９に示すように、固定部材６００の前面には、カートリッジ搬送体４００の係止部４３０を係止する係止爪６０１が設けられている。この状態において、係止爪６０１には、付勢装置５００により付勢されたカートリッジ搬送体４００の係止部４３０が当接しており、付勢装置５００の付勢力に抗してカートリッジ搬送体４００を係止している。

トーションスプリング３０４の付勢力に抗して固定部材６００を後方に引くと、係止爪６０１によるカートリッジ搬送体４００の係止が解除され、カートリッジ搬送体４００は図１９において左回転方向に回転する。一方、カートリッジ搬送体４００を反対方向に回転させると、固定部材６００がトーションスプリング３０４の付勢力により前方に付勢されているので、ガイドプレート４１０が流路基板３と平行に配置された位置で係止爪６０１によりカートリッジ搬送体４００が係止される。

なお、回動軸３０３と軸突起４０１との距離は、軸突起４０１から係止部４３０までの距離と固定部材６００の長さとを加えた長さよりも短く、係止爪６０１と係止部４３０との当接部は、回動軸３０３よりも前方に位置しているため、固定部材６００はカートリッジ搬送体４００により前方向に回転する方向（図１９において右回転方向）に付勢される。このため、固定部材６００は係止部４３０と当接するように付勢され、不用意に外れることがない。
また、固定部材６００と貫通孔４３１との間には隙間が形成されているため、固定部材６００が吸気流路２３を塞ぐことはない。

次に、燃料カートリッジ２の着脱方法について説明する。まず、図９に示すように、固定部材６００によるカートリッジ搬送体４００の係止を解除した状態にする。次に、ガイドプレート４１０に沿って燃料カートリッジ２をカートリッジ保持部４０３に向けてスライドさせ、図８に示すように燃料カートリッジ２をカートリッジ搬送体４００に固定する。次に、図７に示すように、付勢装置５００の付勢力に抗して燃料カートリッジ２を前方に押し込む。すると、トーションスプリング３０４の付勢力により固定部材６００が前方に回動しカートリッジ搬送体４００を係止する。
このとき、供給部２２とポンプ３１とが接続され、排気ポート３０２と接続孔２０３とが接続される。

一方、図７の状態から燃料カートリッジ２を取り外すには、まずトーションスプリング３０４の付勢力に抗して固定部材６００を後方に引く。すると、係止爪６０１によるカートリッジ搬送体４００の係止が解除され、燃料カートリッジ２及びカートリッジ搬送体４００は図８に示すように後方にせり出してくる。その後、燃料カートリッジ２をガイドプレート４１０に沿って引き出すことで、図９に示すように燃料カートリッジをカートリッジ搬送体４００から取り外すことができる。

なお、燃料カートリッジ２のカートリッジ搬送体４００への装着が不完全である場合には、図１５に示すように、係止突起４２２が係合凹部２０５Ａに係合せず、板バネ４２１が外側へ突出した状態となる。この状態でカートリッジ搬送体４００を前方に回動させようとすると、板バネ４２１が上部筐体１０２の回転防止部１０６にぶつかる。したがって、カートリッジ搬送体４００の回動が妨げられ、図５の位置でカートリッジ搬送体４００の回動が停止される。

したがって、燃料カートリッジ２がカートリッジ搬送体４００に不完全に装着されたまま回動して供給部２２とポンプ３１とがぶつかることを防ぐことができる。また、燃料カートリッジ２が燃料電池装置本体１０１に接続できないことにより、操作者が接続不良に気づき、目視または触覚により容易に確認することができる。

このように、本実施の形態によれば、カートリッジ搬送体４００に燃料カートリッジ２を装着し、押し込むことで電子機器１０００に容易に燃料カートリッジ２を装着することができる。また、固定部材６００を後方に引くだけで燃料カートリッジ２が後方にせり出してくるので、容易に燃料カートリッジ２を取り外すことができる。

また、燃料カートリッジ２の左端部に、円弧状の凹部２０２が形成されており、この凹部２０２を円筒形のエアポンプ３２の外周面と当接して配置し、カートリッジ搬送体４００の回動に伴ってエアポンプ３２の外周面に沿って摺動させることで、容易に燃料カートリッジ２を回動させることができる。

また、燃料カートリッジ２にはカートリッジ搬送体４００に着脱される着脱部２０１と反対側の端部に供給部２２が設けられているので、供給部２２の軌跡の曲率半径が大きくなり、より容易に吸液部３１ａを供給部２２に挿入することができる。

また、燃料カートリッジ２を上下に配置しているので、固定部材６００も上下に近接して配置することができ、着脱の操作がしやすいという利点がある。
一方、固定部材６００を後方に引くことで燃料カートリッジ２を取り外すので、不用意にぶつかったりした場合であっても、燃料カートリッジが外れることがない。

また、燃料カートリッジ２から混合液が排出される供給部２２が前面にあり、吸気流路２３となる貫通孔２０６や、排気流路２５となる接続孔２０３は燃料カートリッジ２の左側面に設けられているため、接続間違いが生じることがない。

なお、以上の実施形態においては、ノート型パーソナルコンピュータについて説明したが、本発明はこれに限らず、ＰＤＡ、電子手帳、デジタルカメラ、携帯電話機、腕時計、ゲーム機器等といった携帯型の電子機器に本発明を適用してもよい。

また、付勢装置５００の代わりに、ステッピングモータ等を用いてカートリッジ搬送体４００を回動させてもよい。

本発明に係る電子機器１０００を示すブロック図である。 電子機器１０００の背面、上面、右側面を示す斜視図である。 電子機器１０００の背面、上面、右側面を示す斜視図である。 燃料電池装置１の上面、背面及び左側面を示す斜視図である。 燃料電池装置１の上面、正面及び左側面を示す斜視図である。 燃料カートリッジ２の上面、正面及び左側面を示す斜視図である。 上部筐体１０２及び下部筐体１０３を取り去った状態の燃料電池装置１の上面、背面及び左側面を示す斜視図である。 上部筐体１０２及び下部筐体１０３を取り去った状態の燃料電池装置１の上面、背面及び左側面を示す斜視図である。 燃料電池装置１から燃料カートリッジ２を取り外した燃料電池装置本体１０１を示す上面、背面及び左側面を示す斜視図である。 燃料電池装置本体１０１を示す下面、背面及び右側面を示す斜視図である。 燃料電池装置本体１０１の上面、正面及び左側面を示す斜視図である。 燃料電池装置本体１０１からカートリッジ搬送体４００及び付勢装置５００を取り外した状態の上面、背面及び左側面を示す分解斜視図である。 燃料電池装置本体１０１からカートリッジ搬送体４００及び付勢装置５００を取り外した状態の上面、背面及び右側面を示す分解斜視図である。 カートリッジ保持部４０３の前部の内側部分を示す斜視図である。 カートリッジ固定部４２０に燃料カートリッジ２を固定する手順を示す模式図である。 カートリッジ固定部４２０に燃料カートリッジ２を固定する手順を示す模式図である。 付勢装置５００を示す斜視図である。 図１７のXVIII−XVIII切断線における一部切り欠き斜視断面図である。 燃料カートリッジ２を燃料電池装置本体１０１に取り付けた状態における固定部材６００とカートリッジ搬送体４００との位置関係を示す平面図である。

符号の説明

１ 燃料電池装置
２ 燃料カートリッジ
２２ 供給部
３２ エアポンプ（円筒形部材）
１０１ 燃料電池装置本体
１０６ 回転防止部
２０２ 凹部
２０５Ａ，２０５Ｂ 係合凹部
４００ カートリッジ搬送体
４０３ カートリッジ保持部
４２０ カートリッジ固定部
４２２ 係止突起
５００ 付勢装置
５０１ 筐体
５０５ ギヤ
５０３ 回転軸
５０４ 弾性体
６００ 固定部材
６０１ 係止爪
１００１ 電子機器本体
１０００ 電子機器

Claims (10)

1. 内部に燃料が貯留される燃料カートリッジと、
   前記燃料カートリッジ内の燃料を用いて発電する燃料電池装置本体と、
   を備え、
   前記燃料電池装置本体には前記燃料カートリッジが着脱されるカートリッジ搬送体が設けられ、
   前記カートリッジ搬送体は前記燃料電池装置本体に対して回動可能に設けられ、
   前記カートリッジ搬送体の回転中心と同軸に円筒形部材が配置されており、
   前記燃料カートリッジには前記円筒形部材の外周面と当接する円弧状の凹部が形成されていることを特徴とする燃料電池装置。
2. 前記燃料カートリッジは前記カートリッジ搬送体と反対方向に移動させることにより前記カートリッジ搬送体に対して着脱可能としたことを特徴とする請求項１に記載の燃料電池装置。
3. 前記燃料カートリッジには前記カートリッジ搬送体に着脱される側と反対側の端部に前記燃料電池装置本体と接続され内部の燃料を供給する供給部を備えることを特徴とする請求項１または２に記載の燃料電池装置。
4. 前記カートリッジ搬送体は内部に前記燃料カートリッジが挿入されるカートリッジ保持部を備え、
   前記燃料カートリッジの前記カートリッジ保持部に挿入される部分の外側面には係合凹部が設けられ、
   前記カートリッジ保持部には内側面に前記係合凹部に係合し前記燃料カートリッジを固定する係止突起が設けられたカートリッジ固定部を備えることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の燃料電池装置。
5. 前記カートリッジ固定部は弾性材からなることを特徴とする請求項４に記載の燃料電池装置。
6. 前記カートリッジ固定部は前記係止突起が前記係合凹部以外の前記燃料カートリッジの外側面と当接しているときに前記カートリッジ保持部の外側面に突出し、
   前記燃料電池装置本体は前記カートリッジ保持部の外側面に突出した前記カートリッジ固定部と当接し前記カートリッジ搬送体の回転を妨げる回転防止部を備えることを特徴とする請求項４または５に記載の燃料電池装置。
7. 前記燃料カートリッジが前記燃料電池装置本体から離れる方向に回転するように前記カートリッジ搬送体を付勢する付勢装置を備えることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の燃料電池装置。
8. 前記付勢装置は、前記燃料電池装置本体に固定される筐体と、前記筐体に対して回転可能に設けられたギヤと、前記筐体に一端が固定され前記ギヤの回転軸に他端が固定された弾性体とを備え、
   前記ギヤを前記カートリッジ搬送体と噛み合わせることで前記カートリッジ搬送体を付勢することを特徴とする請求項７に記載の燃料電池装置。
9. 前記燃料電池装置本体に対して回転可能に設けられるとともに、
   前記付勢装置に付勢された前記カートリッジ搬送体を係止する係止爪を有する固定部材をさらに備えることを特徴とする請求項７または８に記載の燃料電池装置。
10. 請求項１〜９のいずれか一項に記載の燃料電池装置と、前記燃料電池装置より電力が供給される電子機器本体とを備えることを特徴とする電子機器。

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