JP5125302B2 - 燃料供給装置 - Google Patents

Description

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

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

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

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

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

上記目的を達成するために、本発明による燃料供給装置は、ホルダと、機器に着脱可能な第１コネクタと、燃料カートリッジに着脱可能な第２コネクタと、連結管とを有する。ホルダは、燃料カートリッジを搭載するためのカートリッジホルダ部を含む。第２コネクタはカートリッジホルダ部に設けられている。連結管は第１コネクタと第２コネクタとを接続している。第１コネクタと第２コネクタは互いに結合可能な形状を有する。このような構造の燃料供給装置において、ユーザはカートリッジホルダ部に燃料カートリッジを嵌め込むだけで第２コネクタを燃料カートリッジに接続することができる。この状態で第１コネクタを機器に接続すれば燃料カートリッジ内の燃料を発電部側へ送ることができる。また燃料カートリッジが機器と直接繋がらず、しかも燃料カートリッジがホルダに保持されているため燃料カートリッジや機器が破損する可能性も低下する。また、機器と燃料カートリッジとは直接結合可能なコネクタ部を有しており、機器と第１コネクタ、燃料カートリッジと第２コネクタはそれぞれ結合可能であるので、第１コネクタと第２コネクタとが互いに結合可能である。これによって異なる形式、形状のコネクタ部を有し、機器に適合しない燃料カートリッジを誤って接続することを防止できる。

本発明によれば、機器と燃料カートリッジとを接続しやすくなる。また子供や高齢者にとっても電子機器側へ燃料を供給しやすくなる。さらに燃料カートリッジが機器と直接繋がらず、しかも燃料カートリッジがホルダに保持されているため燃料カートリッジや機器がそれぞれのコネクタ部やその周辺で破損する可能性も低下する。

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

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

ホルダ４は燃料カートリッジ３を搭載するためのカートリッジホルダ部４２を有する。燃料カートリッジ３に接続するための第２コネクタ６はカートリッジホルダ部４２に設けられている。第１コネクタ５は電子機器１に接続される。連結管７は第１コネクタ５と第２コネクタ６とを接続している。

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

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

第１コネクタ５、第２コネクタ６、ホルダ４、連結管７は樹脂および／または金属で構成されている。特に第１コネクタ５、第２コネクタ６、および連結管７は燃料と反応や溶解、溶出しにくい、または溶出しない材料で構成されている。カートリッジホルダ部４２は燃料カートリッジ３を保持できるよう、第２コネクタ６が設けられた位置以外に燃料カートリッジ３を保持する形状を有することが好ましい。第１コネクタ５、第２コネクタ６には燃料が外部へ漏れることを防ぐ機構が形成されているが、ここではその詳細を省略する。

このような構造の燃料供給装置において、ユーザはカートリッジホルダ部４２に燃料カートリッジ３を嵌め込むだけで第２コネクタ６を燃料カートリッジ３に接続することができる。この状態で第１コネクタ５を電子機器１に接続すれば燃料カートリッジ３内の燃料を発電部２側へ送ることができる。そのため電子機器１と燃料カートリッジ３とを接続しやすくなる。また燃料カートリッジ３が電子機器１と直接繋がらず、しかも燃料カートリッジ３がホルダ４に保持されているため燃料カートリッジ３や電子機器１がそれぞれのコネクタ部やその周辺で破損する可能性も低下する。

なお、図１では第１コネクタ５がホルダ４から離れて配置されているが、ホルダ４の、カートリッジホルダ部４２と反対側の側面上に設けてもよい。このように第１コネクタ５を配置すれば床面上で電子機器１を滑らせながらホルダ４と電子機器１を付き合わせることで電子機器１と第１コネクタ５とを結合することができる。

なお第１コネクタ５と第２コネクタ６とが互いに結合可能な形状を有することが好ましい。電子機器１と燃料カートリッジ３とは互いに直接結合可能なコネクタ部を有している場合、電子機器１と第１コネクタ５、燃料カートリッジ３と第２コネクタ６はそれぞれ結合可能である。したがって、第１コネクタ５と第２コネクタ６とは互いに結合可能である。これによって異なる形式、形状のコネクタ部を有し、電子機器１に適合しない他の燃料カートリッジを誤って接続することを防止できる。

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

特に第１コネクタ５は電子機器１の厚み方向の長さよりも小径であることが好ましい。本構成は、このように電子機器１の側面や底面の最も幅の狭い位置にコネクタ部が設けられている場合に、燃料カートリッジ３との接続を容易にする効果を発揮できる。

（実施の形態２）
図２は本発明の実施の形態２による燃料供給装置に電子機器１と燃料カートリッジ３を接続した状態を示す概略断面図である。本実施の形態が実施の形態１と異なる点は、ホルダ４は電子機器１を保持可能な機器ホルダ部４１をさらに有し、第１コネクタ５が機器ホルダ部４１に設けられていることである。また、カートリッジホルダ部４２Ａが筒状であり、上部開口から燃料カートリッジ３を挿入する構造になっている。さらに側面に開口４３が設けられている。これ以外の構成は実施の形態１と同様である。

このようにホルダ４が電子機器１をも保持可能とすることにより、電子機器１と燃料カートリッジ３とを両方ともホルダ４にセットするだけで両者を容易に接続できる。特に燃料で満たされて自重の大きい燃料カートリッジ３を上部開口から挿入するだけで容易に燃料カートリッジ３をカートリッジホルダ部４２に保持させ、第２コネクタ６と結合することができる。また開口４３がホルダ４の側面に設けられているため、燃料カートリッジ３を外部から押圧することができる。

燃料カートリッジ３には外部から押圧することで内部の燃料を送り出すタイプのものがある。このようなタイプの燃料カートリッジ３を用いて電子機器１側へ燃料を送るために、カートリッジホルダ部４２が燃料カートリッジ３を外部から押圧可能な状態で保持することが好ましい。

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

（実施の形態３）
図４は本発明の実施の形態３による燃料供給装置に電子機器１と燃料カートリッジ３を接続した状態を示す概略断面図である。本実施の形態が実施の形態２の図３と異なる点は、第１コネクタ５Ａと第２コネクタ６Ａとが、互いに結合可能な専用形状である一対のメカニカルキーを形成していることと、ホルダ４が一体であることである。

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

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

図５は第１コネクタ５Ａと第２コネクタ６Ａの形状の一例を示している。図５（ａ）は第１コネクタ５Ａの上面図、図５（ｂ）は第２コネクタ６Ａの上面図、図５（ｃ）は第１コネクタ５Ａの断面図、図５（ｄ）は第２コネクタ６Ａの断面図である。

第１コネクタ５Ａの中央部には燃料を通す貫通孔５２が設けられるとともに、外周部に２つの突起５１を有している。一方、第２コネクタ６Ａの中央部には燃料カートリッジ３のコネクタ部を収容する窪み６３と、それに続き燃料を通す貫通孔６２が設けられている。また窪み６３の外側に続いて、突起５１に対応する位置に凹部６１が設けられている。なお第１コネクタ５Ａにも第２コネクタ６Ａにも燃料が外部へ漏れることを防ぐ機構が形成されているが、ここではその詳細を省略する。

この構造では突起５１と凹部６１とを一致させることで第１コネクタ５Ａと第２コネクタ６Ａとが結合可能な形状になっている。すなわち第１コネクタ５Ａと第２コネクタ６Ａとは互いに結合可能な専用形状である一対のメカニカルキーを形成している。なおメカニカルキーの形状はこれに限定されない。

なお第２コネクタ６Ａは、ホルダ４に対して回転可能に設けられていることが好ましい。もし燃料カートリッジ３のコネクタ部と第２コネクタ６Ａとのメカニカルキーが一致しているのにも関わらず回転位置が整合していなければこの両者を結合できない。このような場合でも、第２コネクタ６Ａがホルダ４に対して回転可能であれば、第２コネクタ６Ａを回転させて燃料カートリッジ３のコネクタ部と結合することができる。

（実施の形態４）
図６は本発明の実施の形態４による燃料供給装置の第２コネクタ６Ｂの周辺を拡大した概略断面図である。本実施の形態が実施の形態３と異なる点は、第２コネクタ６Ｂが、ホルダ４から突出し第２コネクタ６Ｂを回転させるための操作部６４を有することである。

実施の形態３で説明したように、燃料カートリッジ３のコネクタ部と第２コネクタ６Ｂとのメカニカルキーが一致しているのにも関わらず回転位置が整合していなければこの両者を結合できない。このような場合でも、第２コネクタ６Ｂがホルダ４に対して回転可能であれば、第２コネクタ６Ｂを回転させて燃料カートリッジ３のコネクタ部と結合することができる。この際、操作部６４を用いて第２コネクタ６Ｂを回転させやすくなる。

なお実施の形態１〜４では、液体燃料を用いることを前提に説明したが、ブタンや水素などの気体燃料を用いる場合にも本発明は適用可能である。

本発明による燃料供給装置は、燃料カートリッジと電子機器との結合（接続）を容易にする。そのため電子機器への燃料供給が容易になる。この燃料供給装置は、小型の電子機器に小さなコネクタを介して燃料を供給するシステムにおいて利便性を向上するため有用である。

本発明の実施の形態１による燃料供給装置に電子機器と燃料カートリッジを接続した状態を示す概略断面図 本発明の実施の形態２による燃料供給装置に電子機器と燃料カートリッジを接続した状態を示す概略断面図 本発明の実施の形態２による他の燃料供給装置に電子機器と燃料カートリッジを接続した状態を示す概略断面図 本発明の実施の形態３による燃料供給装置に電子機器と燃料カートリッジを接続した状態を示す概略断面図 （ａ）図４に示す燃料供給装置における第１コネクタの上面図、（ｂ）同第２コネクタの上面図、（ｃ）同第１コネクタの断面図、（ｄ）同第２コネクタの断面図 本発明の実施の形態４による燃料供給装置の第２コネクタの周辺を拡大した概略断面図

符号の説明

１ 電子機器
２ 発電部
３ 燃料カートリッジ
４ ホルダ
４Ａ 第１ホルダ
４Ｂ 第２ホルダ
５，５Ａ 第１コネクタ
６，６Ａ，６Ｂ 第２コネクタ
７ 連結管
４１ 機器ホルダ部
４２，４２Ａ カートリッジホルダ部
５１ 突起
５２，６２ 貫通孔
６１ 凹部
６３ 窪み
６４ 操作部

Claims (8)

1. 燃料電池で構成された発電部の少なくとも一部を含む機器と、燃料カートリッジと、を接続して前記燃料カートリッジ内の燃料を前記発電部側へ送るための燃料供給装置であって、
   前記燃料カートリッジを搭載するためのカートリッジホルダ部を有するホルダと、
   前記機器に着脱可能な第１コネクタと、
   前記カートリッジホルダ部に設けられ、前記燃料カートリッジに着脱可能な第２コネクタと、
   前記第１コネクタと前記第２コネクタとを接続する連結管と、を備え、
   前記第１コネクタと前記第２コネクタは互いに結合可能な形状を有する燃料供給装置。
2. 前記ホルダは、前記機器を保持可能な機器ホルダ部をさらに有し、
   前記第１コネクタが前記機器ホルダ部に設けられた請求項１記載の燃料供給装置。
3. 前記ホルダは、前記機器を保持可能な機器ホルダ部を有する第１ホルダと、前記カートリッジホルダ部を有する第２ホルダとで構成され、
   前記第１コネクタが前記機器ホルダ部に設けられた請求項１記載の燃料供給装置。
4. 前記第１コネクタと前記第２コネクタは互いに結合可能な専用形状である一対のメカニカルキーを形成している請求項１記載の燃料供給装置。
5. 前記第２コネクタは、前記ホルダに対して回転可能に設けられた請求項４記載の燃料供給装置。
6. 前記第２コネクタは、前記第２コネクタを回転させるために前記ホルダから突出した操作部を有する請求項５記載の燃料供給装置。
7. 前記第１コネクタは前記機器の厚み方向の長さよりも小径である請求項１記載の燃料供給装置。
8. 前記カートリッジホルダ部は前記燃料カートリッジを外部から押圧可能な状態で保持する請求項１記載の燃料供給装置。

Images