JP4919076B2 - Fuel cell mounting device - Google Patents

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    • Y02E60/30Hydrogen technology
    • Y02E60/50Fuel cells

Description

本発明は、例えば、ロボット装置、多関節型ロボット、ノート型パソコン、携帯電話機、カメラ一体型VTR(ビデオテープレコーダ)、携帯情報端末機(PDA)等の電子機器の電源装置として燃料電池を搭載して使用するようにした燃料電池搭載装置に関する。   The present invention is equipped with a fuel cell as a power supply device for electronic devices such as robot devices, articulated robots, notebook computers, mobile phones, camera-integrated VTRs (video tape recorders), and personal digital assistants (PDAs). The present invention relates to a fuel cell mounting device that is used in the same manner.

従来の、この種の燃料電池搭載装置としては、例えば、図6に示すような構成のものが知られている(例えば、特許文献1参照。)。この図6は、燃料として水素を用い、空気を酸化剤とする小型の固体高分子型燃料電池を携帯用の電源装置として使用するノート型パソコン1を示すものである。   As a conventional fuel cell mounting apparatus of this type, for example, one having a configuration as shown in FIG. 6 is known (see, for example, Patent Document 1). FIG. 6 shows a notebook personal computer 1 using a small solid polymer fuel cell using hydrogen as a fuel and air as an oxidant as a portable power supply device.

ノート型パソコン1は、上面にキーボード操作部2が配置されたパソコン本体3と、下面に液晶ディスプレイ4が装着された蓋体5とから構成されている。パソコン本体3と蓋体5は、背面側においてヒンジで回動自在且つ任意の位置で固定可能とされている。蓋体5を閉じてパソコン本体3に重ね合わせることにより、キーボード操作部2の上に液晶ディスプレイ4が重ねられて互いに覆われることになる。このパソコン本体3の側面に電池収納部6が設けられており、この電池収納部6に携帯用電源装置である燃料電池7が着脱自在に装着されて使用される。   The notebook personal computer 1 is composed of a personal computer main body 3 having a keyboard operation unit 2 disposed on the upper surface and a lid 5 having a liquid crystal display 4 mounted on the lower surface. The personal computer main body 3 and the lid 5 can be rotated by a hinge on the back side and fixed at an arbitrary position. By closing the lid 5 and overlaying it on the personal computer main body 3, the liquid crystal display 4 is overlaid on the keyboard operation unit 2 and covered with each other. A battery housing 6 is provided on the side surface of the personal computer main body 3, and a fuel cell 7, which is a portable power supply device, is detachably attached to the battery housing 6.

燃料電池7は、燃料(水素)と空気(酸素)を用いて発電を行う発電部8と、貯蔵した水素を一定量ずつ発電部8に供給する水素貯蔵ボンベ9と、空気を発電部8に供給する空気供給手段10と、発電部8の発電動作を制御する制御部11と、これらを一体的に収納する電池ケース12等を備えて構成されている。電池ケース12には、空気の吸気口13及び排気口14と、パソコン本体3及び燃料電池7を電気的に接続するための接続部15とが設けられている。そして、電池ケース12の吸気口13の内側に、空気供給手段10の一具体例を示すファンが配設されている。   The fuel cell 7 includes a power generation unit 8 that generates power using fuel (hydrogen) and air (oxygen), a hydrogen storage cylinder 9 that supplies stored hydrogen to the power generation unit 8 by a certain amount, and air to the power generation unit 8. The air supply means 10 to supply, the control part 11 which controls the electric power generation operation | movement of the electric power generation part 8, and the battery case 12 etc. which accommodate these integrally are comprised. The battery case 12 is provided with an air intake port 13 and an air exhaust port 14 and a connection portion 15 for electrically connecting the personal computer main body 3 and the fuel cell 7. A fan showing a specific example of the air supply means 10 is disposed inside the air inlet 13 of the battery case 12.

また、従来の、この種の燃料電池搭載装置としては、例えば、特開2002−59389号公報に記載されているようなものもある(特許文献2)。この特許文献2には、外部雰囲気を検知して検知信号を出力するセンサの検知信号に基づいて、アクチュエータ部によって複数の駆動部に、検知信号に対応する自律動作がそれぞれ行われるロボットとロボットのバッテリの充電器とからなる自律歩行ロボット装置が記載されている。   Moreover, as a conventional fuel cell mounting device of this type, there is also a device described in Japanese Patent Laid-Open No. 2002-59389 (Patent Document 2). This patent document 2 discloses a robot and a robot in which autonomous operations corresponding to detection signals are performed on a plurality of drive units by an actuator unit based on detection signals of a sensor that detects an external atmosphere and outputs a detection signal. An autonomous walking robot device comprising a battery charger is described.

この自律歩行ロボット装置は、ロボットのバッテリの充電時、アンテナ部からの充電要求信号により、充電器から送信される歩行誘導信号でアクチュエータが前足と後足を駆動し、ロボットは充電器に近づき、外界撮像センサがランドマークを検知し作成する周辺の環境地図により、前足、後足、口部、尾部が駆動され、ロボットは充電器に充電姿勢で配置され充電が行われる。充電終了時にアンテナ部から充電停止要求信号が送信され、充電器の動作が停止し、ロボットは充電器から離脱し、バッテリの充電が、疲れたロボットが充電器位置で休憩するアミューズメント動作として自然に行われ、対応者は充電中もアミューズメント享受が可能になる。   In this autonomous walking robot device, when the battery of the robot is charged, the actuator drives the front and rear legs with a walking guidance signal transmitted from the charger according to the charging request signal from the antenna unit, the robot approaches the charger, The front foot, the rear foot, the mouth, and the tail are driven by the surrounding environmental map that the external imaging sensor detects and creates the landmark, and the robot is placed in the charger in a charging posture and charged. When charging ends, a charge stop request signal is sent from the antenna unit, the charger operation stops, the robot leaves the charger, and the battery charging is naturally an amusement operation where the tired robot takes a rest at the charger position The responder can enjoy amusement while charging.

特開平9−213359号公報(第3−4頁、図1、図2)JP-A-9-213359 (page 3-4, FIG. 1 and FIG. 2) 特開2002−59389号公報(第3−4頁、図1、図2)JP 2002-59389 A (page 3-4, FIGS. 1 and 2)

しかしながら、このような従来の燃料電池搭載装置においては、前者の場合、ノート型パソコン1には、キーボード操作部2等から入力される情報に基づいて所定の制御を行うためのマイクロコンピュータ等を備えた制御部が設けられており、これとは別に、燃料電池7においても別個独立に、発電部8等の制御を行うための制御部11が設けられていた。更に、ノート型パソコン1及び燃料電池7は、ともに制御部やモータ等の発熱する構成要素を含むことから、その発熱部分を冷却するためのファンやポンプ、クーラー等が別個独立に設けられていた。これらの構成要素、環境条件等については、後者の自律歩行ロボット装置の場合も同様である。   However, in such a conventional fuel cell mounting apparatus, in the former case, the notebook personal computer 1 is provided with a microcomputer or the like for performing predetermined control based on information input from the keyboard operation unit 2 or the like. Apart from this, the fuel cell 7 is also provided with a control unit 11 for controlling the power generation unit 8 and the like separately and independently. Furthermore, since both the notebook personal computer 1 and the fuel cell 7 include components that generate heat, such as a control unit and a motor, a fan, a pump, a cooler, and the like for cooling the heat generating portion are provided separately and independently. . These components, environmental conditions, and the like are the same in the case of the latter autonomous walking robot apparatus.

そのため、1機の燃料電池搭載装置において、使用目的を共通にする同一部品が複数個設けられており、従って、部品点数が多くなるばかりでなく、装置全体が複雑なものとなり、不経済であるという課題があった。   For this reason, a single fuel cell mounting apparatus is provided with a plurality of the same parts that share a common purpose of use, so that not only the number of parts increases, but the entire apparatus becomes complicated and uneconomical. There was a problem.

さらにまた、上述した燃料電池搭載装置において、一つの燃料電池から電子機器の各駆動部に電力を供給した場合には、特定の駆動部で消費される電力が急激に増大した際に当該燃料電池から供給できる電力量の上限を超えてしまうこともある。燃料電池から供給できる電力量の上限を超えてしまった場合には当該燃料電池の発電に不具合が生じ、この不具合によって燃料電池搭載装置全体の駆動を十分に行うことができない問題が生じる。特に、CPU(Central Processing Unit )を含む制御部はモータやアクチュエータ部に比べて負荷変動が大きい傾向にある。   Furthermore, in the above-described fuel cell mounting device, when power is supplied from one fuel cell to each drive unit of the electronic device, the fuel cell is used when the power consumed by the specific drive unit increases rapidly. May exceed the upper limit of the amount of power that can be supplied. When the upper limit of the amount of power that can be supplied from the fuel cell is exceeded, a problem occurs in the power generation of the fuel cell, and this problem causes a problem that the entire fuel cell mounting device cannot be driven sufficiently. In particular, a control unit including a CPU (Central Processing Unit) tends to have a larger load fluctuation than a motor or an actuator unit.

本発明は、このような従来の課題に鑑みてなされたものであり、電力を必要とする部位がアプリケーション構造内に分散して配置されている場合に、個々の部位毎に燃料電池の発電部を分散配置し、一つ一つの発電部の出力を小さく抑えて熱管理や水管理等が容易に行えるようにすることを目的としている。   The present invention has been made in view of such a conventional problem, and in the case where parts requiring electric power are distributed and arranged in an application structure, the power generation unit of the fuel cell is provided for each part. The purpose is to facilitate heat management and water management by keeping the output of each power generation unit small to be distributed.

本発明にかかる燃料電池搭載装置は、燃料と空気を用いて発電可能な燃料電池と、燃料電池が搭載され、当該燃料電池から出力される電力によって動作される電子機器と、を備えたものであって、電子機器は、電力を必要とする複数の駆動部として各々駆動用モータが取り付けられた複数の関節部が分散して配置されたロボットであり、燃料電池は、電子機器に分散して配置されると共に対応する関節部の近傍にそれぞれ配設された複数の発電部を有し、複数の発電部がそれぞれの発電部の近傍に位置する駆動用モータに電力を供給することにより複数の駆動部への電力供給を分担するようにしたものである。 A fuel cell mounting device according to the present invention includes a fuel cell capable of generating power using fuel and air, and an electronic device in which the fuel cell is mounted and operated by electric power output from the fuel cell. The electronic device is a robot in which a plurality of joint portions each having a drive motor attached thereto are dispersed as a plurality of drive portions that require electric power , and the fuel cell is dispersed in the electronic device. And having a plurality of power generation units disposed in the vicinity of the corresponding joint portions, and the plurality of power generation units supply a plurality of power by supplying power to a driving motor located in the vicinity of each power generation unit . The power supply to the drive unit is shared.

本発明の燃料電池搭載装置では、電子機器は、電力を必要とする複数の駆動部として各々駆動用モータが取り付けられた複数の関節部が分散して配置されたロボットである。燃料電池は、複数の発電部を有している。これら複数の発電部は、電子機器の内部に分散して配置されると共に対応する関節部の近傍にそれぞれ配設され、それぞれの発電部の近傍に位置する駆動用モータに電力を供給する。各駆動部への電力供給が複数の発電部により分担されているので、各発電部における出力が小さくなり、当該各発電部の発電の際の負担が軽減される。このように各発電部の負担が軽減されることによって各発電部の温度や水の管理を容易に行うことが可能となり、安定して発電が行われる。さらに、このような燃料電池搭載装置は、燃料電池と電子機器とで共用される制御部と、この制御部に電力を供給する電力供給手段を備えていても良い。 In the fuel cell mounting apparatus according to the present invention, the electronic device is a robot in which a plurality of joint portions each having a drive motor attached thereto are distributed as a plurality of drive portions that require electric power. The fuel cell has a plurality of power generation units. The plurality of power generation units are arranged in a distributed manner inside the electronic device and are respectively disposed in the vicinity of the corresponding joints, and supply power to the driving motors located in the vicinity of the respective power generation units. Since the power supply to each drive unit is shared by the plurality of power generation units, the output at each power generation unit is reduced, and the burden on the power generation of each power generation unit is reduced. Thus, by reducing the burden on each power generation unit, it becomes possible to easily manage the temperature and water of each power generation unit, and stable power generation is performed. Further, such a fuel cell-equipped apparatus includes a control unit which is shared between the fuel cell and the electronic device may comprise a power supply means for supplying power to the control unit.

本発明の燃料電池搭載装置によれば、電子機器を、電力を必要とする複数の駆動部として各々駆動用モータが取り付けられた複数の関節部が分散して配置されたロボットとし、燃料電池の複数の発電部を、電子機器の内部に分散して配置すると共に対応する関節部の近傍にそれぞれ配設し、複数の発電部に、それぞれの発電部の近傍に位置する駆動用モータに電力を供給させることにより、各駆動部への電力供給を複数の発電部に分担させるようにしたので、各発電部における出力を小さくし、当該各発電部の発電の際の負担を軽減することができる。このように各発電部の負担を軽減することによって各発電部の温度や水の管理を容易に行うことが可能となり、安定して発電を行うことができる。さらに、このような燃料電池搭載装置によれば、負荷変動が異なる駆動部に安定して電力を供給することができる。 According to the fuel cell mounting device of the present invention, the electronic device is a robot in which a plurality of joint portions each having a drive motor attached thereto are dispersedly arranged as a plurality of drive portions that require electric power. A plurality of power generation units are distributed inside the electronic device and are disposed in the vicinity of the corresponding joints, and power is supplied to the plurality of power generation units to the drive motors located in the vicinity of the respective power generation units. Since the power supply to each drive unit is shared by a plurality of power generation units by supplying the power, the output in each power generation unit can be reduced, and the load during power generation of each power generation unit can be reduced. . As described above, by reducing the burden on each power generation unit, it becomes possible to easily manage the temperature and water of each power generation unit, and to stably generate power. Furthermore, according to such a fuel cell mounting device, it is possible to stably supply power to driving units having different load fluctuations.

以下、本発明の実施の形態を、添付図面を参照して説明する。
[ 第1の実施の形態]
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
[First embodiment]

図1乃至図3は、本発明の実施の例を示すものである。即ち、図1は本発明の燃料電池搭載装置の一実施例の概略構成を示す説明図、図2は本発明の燃料電池搭載装置に係る燃料電池の原理を説明するための説明図、図3は本発明の燃料電池搭載装置に係る燃料電池の一実施例を示す説明図である。   1 to 3 show an embodiment of the present invention. 1 is an explanatory diagram showing a schematic configuration of an embodiment of a fuel cell mounting device of the present invention, FIG. 2 is an explanatory diagram for explaining the principle of a fuel cell according to the fuel cell mounting device of the present invention, and FIG. These are explanatory drawings which show one Example of the fuel cell which concerns on the fuel cell mounting apparatus of this invention.

本発明の一実施例を示す燃料電池搭載装置20は、電子ペットの犬型ロボット21を電子機器として用い、これに燃料電池システム22を搭載して構成したものである。犬型ロボット21は、略ドラム状をした胴体部23と、この胴体部23の前側上部に取り付けられた頭部24と、胴体部23の前側両側部に取り付けられた2本の前足部25と、胴体部23の後側両側部に取り付けられた2本の後足部26と、胴体部23の後側上部に取り付けられた尻尾部27とから構成されている。   A fuel cell mounting apparatus 20 according to an embodiment of the present invention is configured by mounting a fuel cell system 22 on an electronic pet dog robot 21 as an electronic device. The dog-shaped robot 21 includes a body portion 23 having a substantially drum shape, a head portion 24 attached to an upper front portion of the body portion 23, and two forefoot portions 25 attached to both front side portions of the body portion 23. The two rear legs 26 are attached to the both sides of the rear side of the body part 23, and the tail part 27 is attached to the upper part of the rear side of the body part 23.

犬型ロボット21の頭部24には下方に突出された首部28が設けられており、この首部28が首関節により胴体部23に対してある所定の範囲内で上下方向及び左右方向に回動自在及び俯仰自在に取り付けられている。更に、首部28の下部には、顎関節によって顎部29が上下方向に俯仰自在に取り付けられている。そして、首部28の後側上部には、それぞれ耳関節によって一対の耳部30,30が略左右対称であって、回動自在に取り付けられている。   The head portion 24 of the dog-shaped robot 21 is provided with a neck portion 28 that protrudes downward. The neck portion 28 is pivoted vertically and laterally within a predetermined range with respect to the body portion 23 by the neck joint. It is attached freely and up and down. Further, a jaw part 29 is attached to the lower part of the neck part 28 by a temporomandibular joint so that the jaw part 29 can be raised and lowered. A pair of ears 30, 30 are substantially bilaterally symmetrical and are rotatably attached to the rear upper part of the neck 28 by the respective ear joints.

また、一対の前足部25,25と一対の後足部26,26と尻尾部27とは、それぞれ一対の前足関節と一対の後足関節と尻尾関節とによってそれぞれ回動自在且つ俯仰自在に連結されている。更に、一対の前足部25,25は、それぞれ足上部32と足下部33とからなり、両者は前膝関節34によって回動自在且つ俯仰自在に連結されている。そして、足下部33の先端部に、足首関節によって前足部35が俯仰自在に取り付けられている。   Further, the pair of forefoot portions 25, 25, the pair of rear foot portions 26, 26, and the tail portion 27 are connected to each other by a pair of forefoot joints, a pair of rear foot joints, and a tail joint, respectively, so as to be rotatable and upright. Has been. Further, the pair of forefoot portions 25, 25 are each composed of an upper foot portion 32 and a lower foot portion 33, both of which are connected to each other by a front knee joint 34 so as to be freely rotatable and up / down. And the forefoot part 35 is attached to the front-end | tip part of the leg lower part 33 so that raising / lowering is possible by an ankle joint.

同様に、一対の後足部26,26は、それぞれ足上部36と足下部37とからなり、両者は後膝関節38によって回動自在且つ俯仰自在に連結されている。そして、足下部37の先端部に、足首関節によって後足部39が俯仰自在に取り付けられている。更に、尻尾部27は、尻尾関節によって胴体部23に対して回動自在に取り付けられている。   Similarly, the pair of rear foot portions 26, 26 are respectively composed of an upper foot portion 36 and a lower foot portion 37, and both are connected to each other by a rear knee joint 38 so as to be rotatable and upright. A rear foot portion 39 is attached to the distal end portion of the lower foot portion 37 by an ankle joint so as to be raised and lowered. Further, the tail portion 27 is rotatably attached to the body portion 23 by a tail joint.

前記各関節部が、電子機器の一実施例を示す犬型ロボット21の駆動部の一具体例を示している。これら各関節部には、それぞれの関節部を回動動作又は俯仰動作させるための1個又は2個の駆動モータがそれぞれ個別に取り付けられている。また、胴体部23内には、すべての駆動モータ、及び各種の検出センサ、音声認識装置その他の機構を駆動制御するためのマイクロコンピュータや記憶装置(RAM,ROM)等からなる電子機器用制御部が内蔵されている。この電子機器用制御部ですべての駆動モータを駆動制御することにより、犬型ロボット21に歩行運動をさせ、或いは「お手」「お座り」等の各種の動作を行わせることができる。   Each of the joint portions represents a specific example of the drive unit of the dog-type robot 21 showing an embodiment of the electronic device. Each of these joints is individually attached with one or two drive motors for rotating or raising / lowering each joint. Further, in the body part 23, an electronic device control unit comprising a microcomputer, a storage device (RAM, ROM), etc. for driving and controlling all drive motors, various detection sensors, voice recognition devices and other mechanisms. Is built-in. By driving and controlling all the drive motors with this electronic device control unit, the dog-shaped robot 21 can be caused to walk or perform various operations such as “hand” and “sitting”.

また、燃料電池システム22は、上述した関節毎に設けられた関節の数と同数の発電部40と、すべての発電部40の発電動作を制御する燃料電池用制御部41と、すべての発電部40に対して燃料である燃料(水素、メタノール、メタン等)を供給する燃料供給手段42と、各発電部40に対して空気(酸素)を供給する空気供給手段43とから構成されている。また、発電反応に使用される燃料は、水素ガスの如き気体だけでなく、メタノールの如き液体を使用しても良いことは勿論である。尚、発電部40や制御部その他の発熱源を冷却するための冷却ファン等の補助機器等を設ける構成としてもよい。また、燃料電池システム22と電子機器とされる犬型ロボット21とで共用される共用部としては、燃料電池システム22の構成要素、及び電子機器である犬型ロボット21の構成要素であり、これら構成要素を共用することによって燃料電池搭載装置20の部品を低減することができる。また、共用部としては、例えば、上述した制御部その他の発熱源を冷却するための冷却ファン、ポンプ若しくはクーラー等の補助機器等、発電部40に燃料を供給する燃料供給手段、前記発電部に空気を供給する空気供給手段等の加熱に用いられるヒーター、電熱器等の補助機器、温度センサー、湿度センサー、ラジエータ、DC/DCコンバータ、その他共用可能なものであれば如何なるものでも良い。また、電子機器や燃料電池を収納する筐体の如き燃料電池搭載装置の構造部材を共用部としても良く、当該筐体の壁面部を利用して燃料電池の発電部を挟持する場合には、当該壁面部を共用部とすることもできる。さらにまた、スタック構造を有する発電部の締結部材を共用部としても良い。   In addition, the fuel cell system 22 includes the same number of power generation units 40 as the number of joints provided for each joint, the fuel cell control unit 41 that controls the power generation operation of all the power generation units 40, and all the power generation units. The fuel supply means 42 supplies fuel (hydrogen, methanol, methane, etc.) as fuel to the fuel 40, and the air supply means 43 supplies air (oxygen) to each power generation unit 40. Of course, the fuel used for the power generation reaction may be not only a gas such as hydrogen gas but also a liquid such as methanol. In addition, it is good also as a structure which provides auxiliary equipments, such as a cooling fan for cooling the heat generating part 40, a control part, and other heat generating sources. In addition, the common parts shared by the fuel cell system 22 and the dog-type robot 21 that is an electronic device are the components of the fuel cell system 22 and the components of the dog-type robot 21 that is an electronic device. By sharing the components, the parts of the fuel cell mounting device 20 can be reduced. Further, as the shared unit, for example, a cooling fan for cooling the above-described control unit and other heat sources, auxiliary equipment such as a pump or a cooler, fuel supply means for supplying fuel to the power generation unit 40, the power generation unit Any heater that can be used for heating, such as a heater for supplying air, an auxiliary device such as an electric heater, a temperature sensor, a humidity sensor, a radiator, a DC / DC converter, etc. may be used. In addition, a structural member of a fuel cell mounting device such as a housing that houses an electronic device or a fuel cell may be used as a shared portion, and when the power generation portion of the fuel cell is sandwiched using the wall surface portion of the housing, The wall surface portion can be a common portion. Furthermore, the fastening member of the power generation unit having a stack structure may be used as the common unit.

発電部である関節毎に設けられた関節の数と同数の発電部40(40a〜40j)は、対応する関節の近傍にそれぞれ配設されている。即ち、頭部24には、耳部30用の発電部40aと、顎部29用の発電部40bが配設されている。また、胴体部23には、首部28用の発電部40cと、前足部25用の発電部40dと、後足部26用の発電部40eと、尻尾部27用の発電部40fとが配設されている。   The same number of power generation units 40 (40a to 40j) as the number of joints provided for each joint as a power generation unit are arranged in the vicinity of the corresponding joints. That is, the head 24 is provided with a power generation unit 40 a for the ear 30 and a power generation unit 40 b for the jaw 29. The body portion 23 includes a power generation portion 40c for the neck portion 28, a power generation portion 40d for the front foot portion 25, a power generation portion 40e for the rear foot portion 26, and a power generation portion 40f for the tail portion 27. Has been.

更に、前足部25の足上部32には前膝関節34用の発電部40gが配設され、足下部33には前足部35用の発電部40hが配設されている。そして、後足部26の足上部36には後膝関節38用の発電部40iが配設され、足下部37には後足部39用の発電部40jが配設されている。これらの発電部40a〜40jは、燃料配管44によって燃料供給手段42に接続され、燃料が供給可能とされている。   Furthermore, a power generation unit 40 g for the front knee joint 34 is disposed on the upper foot portion 32 of the forefoot portion 25, and a power generation portion 40 h for the front foot portion 35 is disposed on the lower foot portion 33. A power generation unit 40 i for the rear knee joint 38 is disposed on the upper foot portion 36 of the rear foot portion 26, and a power generation portion 40 j for the rear foot portion 39 is disposed on the lower foot portion 37. These power generation units 40a to 40j are connected to the fuel supply means 42 by a fuel pipe 44 so that fuel can be supplied.

また、各発電部40a〜40jに対応して、胴体部23、頭部24及び前後の足部25,26におけるそれぞれの近傍には、空気供給手段43の一具体例を示す空気取入穴が設けられている。これらの空気取入穴から導入された空気が、各発電部40a〜40jにおいて水素と共に発電に供される。燃料供給手段42の一具体例としては、例えば、多量の水素を貯蔵することができる水素貯蔵ボンベ等を用いることができる。   Further, corresponding to each of the power generation units 40a to 40j, air intake holes showing a specific example of the air supply means 43 are provided in the vicinity of the body portion 23, the head portion 24, and the front and rear feet 25, 26. Is provided. The air introduced from these air intake holes is used for power generation together with hydrogen in each of the power generation units 40a to 40j. As a specific example of the fuel supply means 42, for example, a hydrogen storage cylinder capable of storing a large amount of hydrogen can be used.

このような燃料電池システム22の、一般的な構成の概略を図2に示す。図2において、符号50は、燃料ガスが充填された燃料カートリッジであり、四角形をなす扁平の箱体によって構成されている。この燃料カートリッジ50の上面にベース基板51が載置され、その上面に発電部40と、冷却ファン52と、発電部40で生成された水を乾燥させる2個の乾燥ファン53と、燃料カートリッジ50から発電部40に向かう燃料の流量を調整して燃料供給口を開閉する2個の開閉弁54と、発電部40から取り出す電流値及び電圧値の変動を補整するレギュレータ55等が搭載されている。   An outline of a general configuration of such a fuel cell system 22 is shown in FIG. In FIG. 2, reference numeral 50 denotes a fuel cartridge filled with fuel gas, and is constituted by a flat box having a quadrangular shape. A base substrate 51 is placed on the upper surface of the fuel cartridge 50, and a power generation unit 40, a cooling fan 52, two drying fans 53 that dry the water generated by the power generation unit 40, and the fuel cartridge 50. Two on-off valves 54 that open and close the fuel supply port by adjusting the flow rate of fuel from the power generation unit 40 to the power generation unit 40, and a regulator 55 that compensates for fluctuations in the current value and the voltage value extracted from the power generation unit 40 are mounted. .

また、発電部40の上面には、発電部40の熱を外部に放出して冷却するための冷却フィン56が載置されている。そして、冷却フィン56には、制御部41を構成する複数の大規模半導体集積回路(LSI)及びその他の制御用部品と、温度センサ57と、湿度センサ58とが搭載されている。   In addition, cooling fins 56 are disposed on the upper surface of the power generation unit 40 to release and cool the heat of the power generation unit 40 to the outside. In addition, a plurality of large-scale semiconductor integrated circuits (LSIs) and other control components that constitute the control unit 41, a temperature sensor 57, and a humidity sensor 58 are mounted on the cooling fin 56.

また、発電部40を構成する発電セルとしては、例えば、図3に示すような構成のものを適用することができる。図3に示す発電セル59は、両面に触媒層が設けられた高分子電解質膜電極接合体60と、この高分子電解質膜電極接合体60の一面側に配された空気側セパレータ61と、その他面側に配された燃料側セパレータ62と、空気側セパレータ61と高分子電解質膜電極接合体60の間に介在された空気側電極63と、燃料側セパレータ62と高分子電解質膜電極接合体60の間に介在された燃料側電極64とから構成されている。   Moreover, as a power generation cell which comprises the power generation part 40, the thing of a structure as shown in FIG. 3 is applicable, for example. A power generation cell 59 shown in FIG. 3 includes a polymer electrolyte membrane / electrode assembly 60 provided with catalyst layers on both sides, an air-side separator 61 disposed on one surface side of the polymer electrolyte membrane / electrode assembly 60, and the like. A fuel side separator 62 disposed on the surface side, an air side electrode 63 interposed between the air side separator 61 and the polymer electrolyte membrane electrode assembly 60, a fuel side separator 62 and the polymer electrolyte membrane electrode assembly 60. It is comprised from the fuel side electrode 64 interposed between these.

このような構成を有する発電セル59では、例えば、次のようにして発電動作が行われる。まず、燃料の水素ガスが燃料側セパレータ62に供給されると共に、酸化剤の空気が大気中から空気側セパレータ61に供給される。その結果、水素ガス(H2 )が高分子電解質膜電極接合体60の燃料側触媒に接触して電子(e- )が飛び出し、プロトン(H+ )が発生する(H2 →2H+ +2e- )。 In the power generation cell 59 having such a configuration, for example, a power generation operation is performed as follows. First, fuel hydrogen gas is supplied to the fuel-side separator 62, and oxidant air is supplied from the atmosphere to the air-side separator 61. As a result, hydrogen gas (H 2 ) comes into contact with the fuel-side catalyst of the polymer electrolyte membrane electrode assembly 60, and electrons (e ) jump out to generate protons (H + ) (H 2 → 2H + + 2e ).

このプロトン(H+ )が高分子電解質膜電極接合体60を通り抜けて反対側の空気側電極63側に向かう。この空気側電極63側では、送られてきた空気中の酸素(O2 )が高分子電解質膜電極接合体60の空気側触媒の力でプロトン(H+ )及び仕事を終えて戻ってきた電子(e- )と反応することにより、水が生成される(O2 +4H+ +4e- →2H2 O)。 This proton (H + ) passes through the polymer electrolyte membrane electrode assembly 60 and travels toward the air side electrode 63 on the opposite side. On the air side electrode 63 side, the oxygen (O 2 ) in the air that has been sent back returns after protons (H + ) and work have been completed by the force of the air side catalyst of the polymer electrolyte membrane electrode assembly 60. By reacting with (e ), water is produced (O 2 + 4H + + 4e → 2H 2 O).

この化学反応により発生する電子(e- )を電極63,64で集めることにより、発電セル59で電気を作り出すことができる。図1の実施例においては、このような発電部40が、電力を必要としている各関節部の近傍にそれぞれ設けられており、その関節部毎に必要に応じて電力が作られる。従って、1個の発電部で電気を作り、その電力をすべての関節部に供給する従来の方式に比べて、一つ一つの発電セルの出力を小さく抑えることがでるため、発電効率を高めることができる。 By collecting the electrons (e ) generated by this chemical reaction with the electrodes 63 and 64, electricity can be generated in the power generation cell 59. In the embodiment of FIG. 1, such a power generation unit 40 is provided in the vicinity of each joint that requires electric power, and electric power is generated as needed for each joint. Therefore, compared to the conventional method in which electricity is generated by a single power generation unit and the power is supplied to all joints, the output of each power generation cell can be kept small, thus increasing the power generation efficiency. Can do.

しかも、1個の発電セルの出力が小さいために、各発電セルの熱管理や水管理を容易にすることができ、システム構成をよりシンプルなものとすることができる。更に、燃料電池システム22の構成要素の一部と犬型ロボット21の構成要素の一部、例えば、制御部を共用させることにより、燃料電池搭載装置20の全体の構成要素の無駄をなくして、構成の簡略化を図ることができる。   And since the output of one power generation cell is small, the heat management and water management of each power generation cell can be made easy, and the system configuration can be simplified. Further, by sharing a part of the constituent elements of the fuel cell system 22 and a part of the constituent elements of the dog-type robot 21, for example, the control unit, the waste of the whole constituent elements of the fuel cell mounting apparatus 20 is eliminated. The configuration can be simplified.

尚、燃料電池システム22の構成要素のうち犬型ロボット21の構成要素として共用可能なものは、上述した制御部に限られるものではなく、例えば、冷却ファン52や乾燥ファンその他の構成要素において、燃料電池システム22と動物ロボット等において共に使用されている同種のものであれば、それを共用させることができるものである。   Of the constituent elements of the fuel cell system 22, those that can be shared as constituent elements of the dog-type robot 21 are not limited to the control unit described above. For example, in the cooling fan 52, the drying fan, and other constituent elements, Any of the same types used in the fuel cell system 22 and animal robots can be used in common.

本発明は上記実施の例に限定されるものではなく、上記実施例では、電子機器として犬型ロボットに適用した例について説明したが、他の形状、形式のロボットであって、それ自体が動く電子機器に適用できることは勿論のこと、それ自体は動くことがない電子機器、例えば、ノート型パソコン、携帯用電話機その他の電子機器に適用することができるものである。また、発電セルの構成についても、上述した実施例のものに限定されるものではない。このように、本発明は、その趣旨を逸脱しない範囲で種々に変更できるものである。
[ 第2の実施の形態]
The present invention is not limited to the above-described embodiment. In the above-described embodiment, an example in which the present invention is applied to a dog-type robot as an electronic apparatus has been described. Needless to say, the present invention can be applied to an electronic device, and can be applied to an electronic device that does not move by itself, such as a notebook computer, a portable telephone, and other electronic devices. Further, the configuration of the power generation cell is not limited to that of the above-described embodiment. As described above, the present invention can be variously modified without departing from the spirit of the present invention.
[Second Embodiment]

次に、図4を参照しながら、本発明にかかる燃料電池搭載装置の他の実施形態について説明する。なお、本実施形態にかかる燃料電池搭載装置90及び燃料電池搭載装置を構成する発電部80の構造は、第1の実施の形態で説明した燃料電池搭載装置20及び発電部40と略同様であることから詳細な説明は省略する。また、本実施形態にかかる燃料電池搭載装置90に搭載される燃料電池システム92の発電部は複数のMEAを積層してなるスタック構造を有する発電部に限定されるものではない。例えば、スタック構造を構成する各発電素子を分散して配置し、複数の発電素子で構成される発電素子の集合を発電部とすることもできる。本実施形態にかかる燃料電池搭載装置90は、主に電子機器とされる犬型ロボット91、犬型ロボット91の内部に複数配置された発電部80a〜80jからなる燃料電池システム92、燃料電池システム92の動作を制御する燃料電池用制御部81に電力を供給する二次電池100から構成されている。なお、本実施形態では、燃料電池システム92の燃料電池用制御部81と犬型ロボット91の制御部とを燃料電池システム92と犬型ロボット91の共用部としている。なお、燃料電池システム92及び犬型ロボット91の共用部は、制御部その他の発熱源を冷却するための冷却ファン、ポンプ若しくはクーラー等の補助機器等、発電部80に燃料を供給する燃料供給手段、前記発電部に空気を供給する空気供給手段等の加熱に用いられるヒーター、電熱器等の補助機器、温度センサー、湿度センサー、ラジエータ、DC/DCコンバータ、その他共用可能なものであれば如何なるものでも良い。また、電子機器や燃料電池を収納する筐体の如き燃料電池搭載装置の構造部材を共用部としても良く、当該筐体の壁面部を利用して燃料電池の発電部を挟持する場合には、当該壁面部を共用部とすることもできる。さらにまた、スタック構造を有する発電部の締結部材を共用部としても良いことは勿論である。   Next, another embodiment of the fuel cell mounting device according to the present invention will be described with reference to FIG. The structure of the fuel cell mounting device 90 and the power generation unit 80 constituting the fuel cell mounting device according to the present embodiment is substantially the same as that of the fuel cell mounting device 20 and the power generation unit 40 described in the first embodiment. Therefore, detailed description is omitted. In addition, the power generation unit of the fuel cell system 92 mounted on the fuel cell mounting device 90 according to the present embodiment is not limited to the power generation unit having a stack structure in which a plurality of MEAs are stacked. For example, the power generation elements constituting the stack structure may be arranged in a distributed manner, and a set of power generation elements including a plurality of power generation elements may be used as the power generation unit. A fuel cell mounting apparatus 90 according to the present embodiment includes a dog-type robot 91 mainly used as an electronic device, a fuel cell system 92 including a plurality of power generation units 80a to 80j arranged inside the dog-type robot 91, and a fuel cell system. It is comprised from the secondary battery 100 which supplies electric power to the control part 81 for fuel cells which controls operation | movement of 92. FIG. In the present embodiment, the fuel cell control unit 81 of the fuel cell system 92 and the control unit of the dog robot 91 are shared by the fuel cell system 92 and the dog robot 91. The common part of the fuel cell system 92 and the dog robot 91 is a fuel supply means for supplying fuel to the power generation unit 80 such as a cooling fan, a pump or a cooler for cooling the control unit and other heat generation sources. , Heaters used for heating air supply means for supplying air to the power generation section, auxiliary equipment such as electric heaters, temperature sensors, humidity sensors, radiators, DC / DC converters, etc. But it ’s okay. In addition, a structural member of a fuel cell mounting device such as a housing that houses an electronic device or a fuel cell may be used as a shared portion, and when the power generation portion of the fuel cell is sandwiched using the wall surface portion of the housing, The wall surface portion can be a common portion. Furthermore, it is needless to say that the fastening member of the power generation unit having the stack structure may be used as the common unit.

犬型ロボット91は、第1の実施の形態で説明した犬型ロボット21と略同様の構成とされ、主に胴体部93、頭部94、首部98、顎部99、耳部70、2本の前足部95、2本の後足部96、尻尾部97の如き可動部及びこれらを自在に動かすための複数の関節部から構成されている。   The dog-type robot 91 has substantially the same configuration as the dog-type robot 21 described in the first embodiment, and mainly includes a trunk portion 93, a head portion 94, a neck portion 98, a jaw portion 99, an ear portion 70, and two pieces. The front foot portion 95, the two rear foot portions 96, the tail portion 97, and other movable portions, and a plurality of joint portions for moving these freely.

これら複数の関節部は可動部を動かすための駆動部であり、例えば、駆動用モータによって駆動される。なお、関節部は、当該関節部を動かすための駆動用モータも含むものとする。これら駆動用モータが各関節部を介して接続されている可動部を自在に動かす。関節部は、駆動用モータで発生した駆動力によって回転、又は俯仰され、当該関節に接続されている可動部を自在に回転、又は俯仰させることができる。例えば、可動部とされる一対の前足部25を一対の前足関節によって回動、且つ俯仰自在に動かすことができる。また、駆動用モータは各関節部に所要の個数設けることができる。   The plurality of joint portions are drive portions for moving the movable portion, and are driven by, for example, a drive motor. The joint portion includes a driving motor for moving the joint portion. These drive motors freely move the movable parts connected via the joints. The joint portion is rotated or lifted by the driving force generated by the drive motor, and the movable portion connected to the joint can be freely rotated or lifted. For example, the pair of forefoot parts 25 that are movable parts can be rotated and moved up and down by a pair of forefoot joints. Further, a required number of drive motors can be provided at each joint.

発電部80a〜80jは、犬型ロボット91の各関節の近傍にそれぞれ配置されており、各発電部80a〜80jがそれぞれの発電部の近傍に位置する駆動用モータに電力を供給する。例えば、前膝関節74の近傍に配置される発電部80hは前膝関節74が備える駆動用モータに電力を供給する。前膝関節74の近傍に設けられる発電部80hと同様に、各関節の近傍に配置される発電部はそれぞれの関節が備える駆動用モータに電力を供給する。このように、電子機器とされる犬型ロボット91に燃料電池を構成する発電部80a〜80jを分散して配置し、一の発電部80から一の関節が備える駆動用モータに電力を供給することによって、各発電部80a〜80jの出力の負担を軽減することができる。なお、犬型ロボット91は各関節の近傍に個別に発電部80が配置されているが、発電部80の個数が関節の個数と同数でなくても勿論良い。また、複数の駆動用モータへの電力供給を複数の発電部で分担していれば良く、例えば、複数の発電部のうち一の発電部から複数の駆動用モータに電力を供給しても良い。さらに、電子機器の内部に発電部を内蔵する構造に限定されず、駆動部に供給される電力の不足を補うために外部から別途発電部を取り付けても良い。   The power generation units 80a to 80j are arranged in the vicinity of each joint of the dog-type robot 91, and each of the power generation units 80a to 80j supplies electric power to a driving motor located in the vicinity of each power generation unit. For example, the power generation unit 80 h disposed in the vicinity of the anterior knee joint 74 supplies electric power to a drive motor included in the anterior knee joint 74. Similarly to the power generation unit 80h provided in the vicinity of the anterior knee joint 74, the power generation unit disposed in the vicinity of each joint supplies power to the drive motor provided in each joint. In this manner, the power generation units 80a to 80j constituting the fuel cell are distributed and arranged in the dog-type robot 91 that is an electronic device, and power is supplied from one power generation unit 80 to a drive motor included in one joint. Thus, it is possible to reduce the output burden of each of the power generation units 80a to 80j. In the dog-type robot 91, the power generation units 80 are individually arranged in the vicinity of each joint, but the number of power generation units 80 may not be the same as the number of joints. Further, it is only necessary that the power supply to the plurality of drive motors is shared by the plurality of power generation units. For example, power may be supplied from one power generation unit among the plurality of power generation units to the plurality of drive motors. . Furthermore, it is not limited to the structure in which the power generation unit is built in the electronic device, and a power generation unit may be separately attached from the outside in order to compensate for the shortage of power supplied to the drive unit.

犬型ロボット91と、複数の発電部80a〜80jから構成される燃料電池システム92で構成される燃料電池搭載装置90によれば、電子機器とされる犬型ロボットが備える全ての駆動用モータに一つの発電部から電力を供給する場合に比べ、発電部1個当たりに必要とされる出力を軽減することが可能となる。発電部80a〜80jの出力が軽減されることによって各発電部の発電反応によって生じる熱量や水分量も低減することができる。したがって、発電反応によって生じる熱や水の管理が容易となり、発電部の温度や当該発電部の発電セルに含まれる水分量を管理しながら最適な環境で発電部に発電を行わせることができ、電子機器である犬型ロボット91を安定して動作させることが可能となる。   According to the fuel cell mounting device 90 composed of the dog robot 91 and the fuel cell system 92 composed of the plurality of power generation units 80a to 80j, all the drive motors included in the dog robot that is an electronic device are used. Compared with the case where electric power is supplied from one power generation unit, the output required per power generation unit can be reduced. By reducing the outputs of the power generation units 80a to 80j, it is possible to reduce the amount of heat and moisture generated by the power generation reaction of each power generation unit. Therefore, the heat and water generated by the power generation reaction can be easily managed, and the power generation unit can generate power in an optimum environment while managing the temperature of the power generation unit and the amount of moisture contained in the power generation cell of the power generation unit. It is possible to stably operate the dog robot 91 that is an electronic device.

さらに、犬型ロボット91は発電部80a〜80jが分散して配置されていることから、各発電部を個別に交換することが可能となり、不具合が生じた発電部を交換するだけで簡便に犬型ロボット91のメンテナンスを行うことができる。また、一の発電部から全ての駆動用モータの電力を供給する場合には、当該発電部に不具合が生じた際に全ての駆動用モータの駆動に不具合が生じることがあるが、犬型ロボット91の内部に分散して配置された複数の発電部80a〜80jによれば、一の発電部に不具合が生じた場合でも当該一の発電部から電力の供給を受けていた駆動用モータの駆動のみに不具合が生じ、他の駆動用モータは支障なく駆動されることになる。さらにまた、特定の発電部に不具合が生じた際には当該発電部のみを交換するこができ、犬型ロボット91のメンテナンスを簡便に行うことができる。また、犬型ロボットの可動部のうち不具合が生じた発電部を内蔵する可動部を交換することによるメンテナンスを行うことも可能である。   Furthermore, since the power generation units 80a to 80j are dispersedly arranged in the dog-type robot 91, it is possible to replace each power generation unit individually and simply replace the power generation unit in which a problem has occurred. Maintenance of the type robot 91 can be performed. In addition, when the power of all the drive motors is supplied from one power generation unit, there may be a problem in driving all the drive motors when a problem occurs in the power generation unit. According to the plurality of power generation units 80a to 80j arranged in the interior of 91, even when a failure occurs in one power generation unit, the drive motor that has been supplied with power from the one power generation unit is driven. Only the trouble occurs, and the other driving motors are driven without any trouble. Furthermore, when a problem occurs in a specific power generation unit, only the power generation unit can be replaced, and the maintenance of the dog robot 91 can be easily performed. Moreover, it is possible to perform maintenance by exchanging the movable part having the built-in power generation part among the movable parts of the dog-shaped robot.

胴体部93内には、すべての駆動用モータ、及び各種の検出センサ、音声認識装置その他の機構の駆動を制御するためのマイクロコンピュータや記憶装置(RAM,ROM)等からなる電子機器用制御部が内蔵されている。この電子機器用制御部は、上述した駆動用モータと同様に犬型ロボットに内蔵され、データや命令の処理を行うように駆動されることによって電子機器である犬型ロボットの動作を制御する制御部である。なお、本実施形態にかかる燃料電池搭載装置90は、燃料電池システム92の動作を制御する制御部81と電子機器用制御部を共用しているため、電子機器用制御部は図示していない。また、燃料電池の制御部と電子機器用制御部とを共用しない場合には、当該燃料電池の制御部を燃料電池から供給される電力で駆動することができる。   Inside the body portion 93 is an electronic device control unit comprising a microcomputer, a storage device (RAM, ROM) and the like for controlling all drive motors and various detection sensors, voice recognition devices and other mechanisms. Is built-in. This electronic device control unit is built in the dog-type robot in the same manner as the drive motor described above, and controls to control the operation of the dog-type robot that is an electronic device by being driven to process data and commands. Part. In addition, since the fuel cell mounting apparatus 90 according to the present embodiment shares the control unit 81 and the electronic device control unit that control the operation of the fuel cell system 92, the electronic device control unit is not illustrated. In addition, when the fuel cell control unit and the electronic device control unit are not shared, the fuel cell control unit can be driven by electric power supplied from the fuel cell.

電子機器用制御部と共用される制御部81は、犬型ロボットの制御部であるとともに上述した関節部に含まれる駆動用モータと同様に電力によって駆動される駆動部である。制御部81は、制御部81の近傍に設けられたリチウムイオン二次電池の如き二次電池100から電力が供給されて駆動される。本例の犬型ロボット91の如き電子機器が有する駆動部は、駆動用モータによって動かされる関節部の如き駆動部と、制御部81と共用される電子機器用制御部の如き駆動部とに分類される。駆動用モータと制御部81との負荷変動を比較すると、通常、マイクロコンピュータを含む制御部81の負荷変動は駆動用モータの負荷変動に比べて大きい傾向にある。具体的には、駆動用モータの如き駆動部は、駆動を開始するために必要な電力が供給されればそれ以後の負荷変動は殆どない。つまり、駆動用モータが駆動される時間を横軸にとり、縦軸に負荷の大きさを示した場合には、当該負荷の大きさは時間軸に対して略矩形状で推移することになる。   The control unit 81 shared with the electronic device control unit is a control unit for the dog-shaped robot and is a drive unit that is driven by electric power in the same manner as the drive motor included in the joint unit described above. The control unit 81 is driven by power supplied from a secondary battery 100 such as a lithium ion secondary battery provided in the vicinity of the control unit 81. The drive unit included in the electronic device such as the dog-shaped robot 91 of this example is classified into a drive unit such as a joint unit that is moved by a drive motor and a drive unit such as an electronic device control unit that is shared with the control unit 81. Is done. When comparing the load fluctuations of the drive motor and the control unit 81, the load fluctuations of the control unit 81 including the microcomputer usually tend to be larger than the load fluctuations of the drive motor. More specifically, a drive unit such as a drive motor has almost no load fluctuation thereafter if power necessary to start driving is supplied. That is, when the horizontal axis represents the time during which the drive motor is driven and the vertical axis represents the magnitude of the load, the magnitude of the load changes in a substantially rectangular shape with respect to the time axis.

一方、制御部81の負荷の大きさは、駆動される時間に対してパルス的に変動する傾向にある。具体的には、制御部81の負荷は変動幅が大きいだけでなく、時間軸に対して負荷が急峻に立ち上がり、且つ急峻に立ち下がる。このパルス的な負荷変動によって制御部81の駆動に必要とされる電力も大きく変動する。燃料電池を構成する発電部80は急激な負荷変動に追従して所要の電力を供給することは困難である場合が多く、制御部81が安定して駆動されないことによって電子機器を安定して駆動できないことがある。また、制御部81と別個に電子機器用制御部を設ける場合でも、当該電子機器用制御部を安定して駆動することが困難となる。   On the other hand, the magnitude of the load of the control unit 81 tends to fluctuate in a pulse manner with respect to the driving time. Specifically, the load of the control unit 81 not only has a large fluctuation range, but also the load rises steeply and falls sharply with respect to the time axis. The electric power required for driving the control unit 81 also varies greatly due to this pulse-like load variation. In many cases, it is difficult for the power generation unit 80 included in the fuel cell to supply required power following a rapid load fluctuation, and the electronic device is stably driven because the control unit 81 is not driven stably. There are things that cannot be done. Even when the electronic device control unit is provided separately from the control unit 81, it is difficult to stably drive the electronic device control unit.

そこで、燃料電池搭載装置90は、複数の発電部で電力供給を分担するだけでなく、電力を供給する電力源を駆動部の負荷変動に応じて使い分けている。特に、駆動用モータの如き駆動部には発電部80から電力を供給し、負荷変動が大きい傾向にある制御部81には急峻な負荷変動に追従して電力を供給することができる二次電池100から電力を供給している。二次電池100は繰り返し充電することによって電気エネルギーを蓄電することができる電力供給手段であり、発電部80d,80eから供給された電気エネルギーを蓄電し、当該電気エネルギーを電力として制御部81に供給する。このように電力を供給する電力源を負荷変動に応じて使い分けることによって、燃料電池搭載装置90全体の安定した駆動を可能とする。なお、電力供給手段は二次電池100に限定されず、キャパシター、マイクロタービン、一次電池や太陽電池の如き電池でも良く、これら電力供給手段を組み合わせたものでも良い。また、一つの発電部と、複数の電力供給手段とによって電力の供給を分担しても良い。   Therefore, the fuel cell mounting device 90 not only shares the power supply among the plurality of power generation units, but also uses a power source that supplies power according to the load fluctuation of the drive unit. In particular, a secondary battery that can supply power from a power generation unit 80 to a drive unit such as a drive motor, and can supply power to a control unit 81 that tends to have large load fluctuations by following the steep load fluctuations. Power is supplied from 100. The secondary battery 100 is a power supply unit that can store electrical energy by repeatedly charging, stores the electrical energy supplied from the power generation units 80d and 80e, and supplies the electrical energy to the control unit 81 as power. To do. By properly using the power source that supplies power in accordance with the load fluctuation in this way, the entire fuel cell mounting device 90 can be driven stably. The power supply means is not limited to the secondary battery 100 but may be a battery such as a capacitor, a micro turbine, a primary battery, or a solar battery, or a combination of these power supply means. Moreover, you may share supply of electric power by one electric power generation part and several electric power supply means.

また、燃料電池搭載装置90を構成する電子機器は、上述した犬型ロボット91に限定されるものでなく、例えば、汎用のロボット装置、その他のロボット装置及び多関節型ロボット、ノート型パソコン、携帯電話機、カメラ一体型VTR(ビデオテープレコーダ)、携帯情報端末機(PDA)の電源として燃料電池を用いた燃料電池搭載装置であれば如何なるものであっても良い。例えば、ノート型パソコンの如き電子機器の場合、CPUを含む電子機器用制御部に二次電池、又はキャパシターの如き電力供給手段から電力を供給し、データを書き込み、或いは読み込むためのメディアを駆動させるためのドライブ装置には燃料電池の発電部から電力を供給すれば良い。また、本発明にかかる燃料電池搭載装置は、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更できることは勿論である。
[ 第3の実施の形態]
In addition, the electronic device constituting the fuel cell mounting device 90 is not limited to the dog-type robot 91 described above. For example, a general-purpose robot device, other robot devices and articulated robots, notebook computers, mobile phones, etc. Any device equipped with a fuel cell using a fuel cell as a power source for a telephone, a camera-integrated VTR (video tape recorder), or a personal digital assistant (PDA) may be used. For example, in the case of an electronic device such as a notebook computer, power is supplied from a power supply means such as a secondary battery or a capacitor to an electronic device control unit including a CPU, and a medium for writing or reading data is driven. For this purpose, power may be supplied from the power generation unit of the fuel cell. Of course, the fuel cell mounting apparatus according to the present invention can be changed as appropriate without departing from the spirit of the apparatus.
[Third embodiment]

次に、図5を参照しながら、本発明にかかる電力供給システムについて説明する。図5は、本実施形態にかかる電力供給システム110の構成図である。電力供給システム110は、複数の駆動部113に電力を供給する燃料電池111と、燃料電池111から電力が供給される駆動部113a,113bに比べて負荷変動が大きい駆動部113cに対して電力を供給する二次電池112とから構成されることを特徴とする。家庭で用いられる各種電気器具に電力を供給する際には、燃料電池111から電力が供給される電気器具に比べて負荷変動が大きい電気器具に対しては二次電池112から電力を供給する。例えば、照明器具の如き点灯時に高い電圧を必要とする電気器具には二次電池112から電力を供給して点灯させ、その他の負荷変動が小さい電気器具に対しては燃料電池111から電力を供給する。すなわち、駆動部113が照明器具に相当し、その他の電気器具が駆動部113a,113bに相当する。また、各種電気機器が駆動されていない場合には、燃料電池111から二次電池112を充電することもできることから、二次電池112は、電気エネルギーを蓄電した後所要の駆動部に電力を供給する電力供給手段とされる。このような電力供給システム110によれば、燃料電池と電力供給手段とを駆動部の負荷変動に応じて使い分けることによって、負荷変動が異なる様々な駆動部からなるシステムに対して安定して電力を供給することができる。   Next, the power supply system according to the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 5 is a configuration diagram of the power supply system 110 according to the present embodiment. The power supply system 110 supplies power to the fuel cell 111 that supplies power to the plurality of drive units 113 and to the drive unit 113c that has a larger load fluctuation than the drive units 113a and 113b that are supplied with power from the fuel cell 111. It comprises the secondary battery 112 to supply. When supplying electric power to various electric appliances used at home, electric power is supplied from the secondary battery 112 to an electric appliance having a large load fluctuation compared to an electric appliance supplied with electric power from the fuel cell 111. For example, electric appliances that require a high voltage when lit, such as lighting fixtures, are lit by supplying power from the secondary battery 112, and power is supplied from the fuel cell 111 to other appliances with small load fluctuations. To do. That is, the drive unit 113 corresponds to a lighting fixture, and the other electric appliances correspond to the drive units 113a and 113b. In addition, since the secondary battery 112 can be charged from the fuel cell 111 when various electric devices are not driven, the secondary battery 112 supplies electric power to a required drive unit after storing electric energy. Power supply means. According to such a power supply system 110, by properly using the fuel cell and the power supply means according to the load fluctuation of the drive unit, it is possible to stably supply power to a system composed of various drive units with different load fluctuations. Can be supplied.

また、本実施形態にかかる電力供給システム110は、家庭内で用いられる各種電気器具に電力を供給する場合に限定されず、負荷変動が異なる駆動部を有するシステムに対して電力を供給する場合に応用可能である。例えば、燃料電池を搭載した電気自動車の如き輸送装置において、当該輸送装置を動かすための駆動用モータに比べて負荷変動が大きい各種装置に二次電池の如き電力供給手段から電力を供給することによって、輸送装置全体を安定して動作させることも可能である。また、電力供給手段としては、二次電池に限定されず、キャパシターを用いることもできる。また、電力供給手段は、二次電池に限定されず、マイクロタービン、一次電池や太陽電池の如き電池、一次電池でも良く、さらにこれら電力供給手段を組み合わせたものであっても良い。   Further, the power supply system 110 according to the present embodiment is not limited to supplying power to various electric appliances used in the home, but to supply power to a system having a drive unit with different load fluctuations. Applicable. For example, in a transportation device such as an electric vehicle equipped with a fuel cell, by supplying power from a power supply means such as a secondary battery to various devices having a large load fluctuation compared to a drive motor for moving the transportation device. It is also possible to operate the entire transport device stably. The power supply means is not limited to a secondary battery, and a capacitor can be used. The power supply means is not limited to a secondary battery, and may be a microturbine, a battery such as a primary battery or a solar battery, a primary battery, or a combination of these power supply means.

本発明の第1の実施の形態にかかる燃料電池搭載装置を示す図であり、犬型ロボットに燃料電池システムを搭載した状態を示す説明図である。It is a figure which shows the fuel cell mounting apparatus concerning the 1st Embodiment of this invention, and is explanatory drawing which shows the state which mounted the fuel cell system in the dog-type robot. 本発明の第1の実施の形態の燃料電池搭載装置に係る燃料電池システムの一実施例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows one Example of the fuel cell system which concerns on the fuel cell mounting apparatus of the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1の実施の形態の燃料電池搭載装置に搭載される燃料電池の発電セルを示す図である。It is a figure which shows the electric power generation cell of the fuel cell mounted in the fuel cell mounting apparatus of the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第2の実施の形態にかかる燃料電池搭載装置の構造図であり、犬型ロボットに燃料電池システムを搭載した状態を示す説明図である。FIG. 6 is a structural diagram of a fuel cell mounting device according to a second embodiment of the present invention, and is an explanatory diagram showing a state in which a fuel cell system is mounted on a dog-type robot. 本発明の第3の実施形態にかかる電力供給システムの構成概略図である。It is a block schematic diagram of the electric power supply system concerning the 3rd Embodiment of this invention. 従来の燃料電池搭載装置の例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the example of the conventional fuel cell mounting apparatus.

符号の説明Explanation of symbols

1 ノート型パソコン
2 キーボード操作部
7,111 燃料電池
8 発電部
11 制御部
12 電池ケース
20,90 燃料電池搭載装置
21,91 犬型ロボット
22,92 燃料電池システム
40,80 発電部
52 冷却ファン
53 乾燥ファン
54 開閉弁
55 レギュレータ
56 冷却フィン
57 温度センサ
58 湿度センサ
100,112 二次電池
110 電力供給システム
113 駆動部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Notebook-type personal computer 2 Keyboard operation part 7,111 Fuel cell 8 Electric power generation part 11 Control part 12 Battery case 20,90 Fuel cell mounting apparatus 21,91 Dog type robot 22,92 Fuel cell system 40,80 Electric power generation part 52 Cooling fan 53 Drying fan 54 On-off valve 55 Regulator 56 Cooling fin 57 Temperature sensor 58 Humidity sensors 100 and 112 Secondary battery 110 Power supply system 113 Drive unit

Claims (5)

燃料と空気を用いて発電可能な燃料電池と、
前記燃料電池が搭載され、当該燃料電池から出力される電力によって動作される電子機器と、を備えた燃料電池搭載装置であって、
前記電子機器は、電力を必要とする複数の駆動部として各々駆動用モータが取り付けられた複数の関節部が分散して配置されたロボットであり、前記燃料電池は、前記電子機器に分散して配置されると共に対応する前記関節部の近傍にそれぞれ配設された複数の発電部を有し、前記複数の発電部がそれぞれの前記発電部の近傍に位置する前記駆動用モータに電力を供給することにより前記複数の駆動部への電力供給を分担す
料電池搭載装置。
A fuel cell capable of generating electricity using fuel and air;
An electronic device mounted with the fuel cell and operated by electric power output from the fuel cell,
The electronic device is a robot in which a plurality of joint portions each having a drive motor attached thereto as a plurality of drive portions that require electric power are dispersedly arranged, and the fuel cell is dispersed in the electronic device. A plurality of power generation units disposed near the corresponding joints, and the plurality of power generation units supply power to the drive motors located near the power generation units. share the power supply to the plurality of driving portions by
Fuel cell-equipped device.
前記燃料電池と前記電子機器とで共用される制御部と、
前記制御部に電力を供給する電力供給手段
を備えた請求項1記載の燃料電池搭載装置。
A control unit shared by the fuel cell and the electronic device;
Power supply means for supplying power to the control unit ;
The fuel cell mounting device Motomeko 1, further comprising a.
前記電力供給手段は、一次電池、二次電池、キャパシター、マイクロタービン、若しくはこれらの組み合わせであ
求項2記載の燃料電池搭載装置。
Said power supply means, Ru primary battery, secondary battery, capacitor, micro turbines, or these Kumiawasedea
The fuel cell mounting device Motomeko 2 wherein.
前記駆動部が駆動されていない場合には、前記燃料電池から前記電力供給手段を充電す
求項2または3記載の燃料電池搭載装置。
When the driver is not driven, it charges said power supply means from the fuel cell
The fuel cell mounting device Motomeko 2 or 3 wherein.
前記電子機器は、犬型ロボット,汎用のロボット装置又は多関節型ロボットであ
求項1ないしのいずれか1項に記載の燃料電池搭載装置。
The electronic device, Ru dog type robot, generic robot or articulated robot der
The fuel cell mounting device according to any one of Motomeko 1-4.
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