(57)【要約】【課題】燃料電池と太陽電池を搭載した携帯機器において、太陽電池の搭載面積を確保する。【解決手段】携帯機器本体を構成する筐体１０１に、燃料電池ユニットと太陽電池１０３とを取付ける。燃料電池ユニットは、筐体に収納され、空気取り込み孔１０４をその筐体１０１の表面に配置する。太陽電池１０３は、筐体の表面の空気取り込み孔１０４の配置箇所に設け、空気取り込み孔１０４に対応した孔を有する構成とした。【選択図】図１
2010118954.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
携帯機器本体を構成する筐体と、
前記筐体に収納され、空気取り込み孔が前記筐体の表面に配置された燃料電池ユニットと、
前記筐体の表面の前記空気取り込み孔の配置箇所に設け、前記空気取り込み孔に対応した孔を有する太陽電池とを備えた
携帯機器。
【請求項２】
前記燃料電池ユニットは、
空気極と燃料極と前記空気極及び燃料極の間に入れる電解質膜から構成される燃料電池セルと、
前記燃料電池セルでの発電に用いる燃料を貯蔵する燃料タンクと、
前記燃料電池セルに燃料を送り込む燃料供給部と、
前記燃料電池セルで発電された電源で充電される２次電池とを備え、
前記太陽電池を前記２次電池と並列に接続した
請求項１記載の携帯機器。
【請求項３】
前記２次電池と前記太陽電池の出力で、前記燃料供給部を駆動する構成とした
請求項２記載の携帯機器。
【請求項４】
前記筐体表面の第１の箇所に、前記空気取り込み孔及び前記太陽電池を配置し、
前記筐体表面の第１の箇所以外に、カメラ部又は所定機能部を配置した
請求項１記載の携帯機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば携帯電話装置に適用して好適な携帯機器に関し、特に、電源として燃料電池を備えた携帯機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、携帯電話装置などの携帯機器において、燃料電池を電源として使用することが提案され、開発されている。携帯電話装置の場合、テレビジョン放送の視聴機能やオーディオ再生機能の搭載などにより、端末の電源使用量が増大する傾向にあり、電池の持続時間の長時間化のために、燃料電池の搭載が検討されている。
【０００３】
燃料電池は、燃料電池セルに送り込まれた燃料と空気を反応させて電気を発生させるものである。燃料電池セルに燃料を送り込む手法の違いにより、パッシブ型とアクティブ型に分類される。
【０００４】
パッシブ型燃料電池は、燃料や空気を濃度勾配や拡散、毛管輸送等を利用して静的に燃料を供給し、輸送動力を必要としないため、構成が簡単で発電効率が高くまたコストを低く抑えることができる。その一方、得られる電力、出力密度が小さく、また十分な発電が得られるまでにかかる起動時間が長いこと、すぐに発電を止めることができないという欠点がある。
【０００５】
アクティブ型燃料電池は、ポンプやファン等の補機によって燃料タンクから燃料を供給するため、起動時間が短い、大きい出力密度が得られるという利点があるものの、補機など構成部品が多くコストがかかり、また補機を駆動する動力のために発電効率は低くなる。
また、アクティブ型では燃料電池が発電するまでの間は、補機を駆動するために２次電池を電源として用いる必要があるが、２次電池を使い切ってしまった時には補機を駆動することができないため燃料を供給できず、発電を行うことができない。
【０００６】
このため２次電池を使い切ってしまった時は外部電源によりこの２次電池を充電する必要があるが、ＡＣアダプタ等の電源をこの時のためだけに常備し携帯することはわずらわしく使い勝手が良くない。この対策としては、例えば太陽電池を補助電源として新たに設けて、２次電池の残量が無くなった時には、この太陽電池を用いて補機を駆動し燃料を供給することによって発電を行うことが考えられる。
【０００７】
図６に、この場合の携帯電話装置の構成例を示す。携帯電話装置１０は、角形形状の筐体１１内に構成させてあり、図示しない裏側の面（図６での下側）に、携帯電話装置として機能する表示部や操作部、マイクロフォンやスピーカなどが配置してある。図６で上側になる表面には、手前側の約２／３のスペースに、燃料電池空気取取り込み孔１２を設けてあり、奥側の約１／３のスペースに、太陽電池１３が配置してある。燃料電池空気取取り込み孔１２は、図６に示すように、縦横それぞれ複数個ずつ連続して配置してある。
燃料電池空気取取り込み孔１２を設けた位置の筐体１１内部には、燃料電池セル２０が配置してある。燃料電池セル２０は、空気極２１と電解質膜２２と燃料極２３とで構成され、燃料電池空気取取り込み孔１２が空気極２１に接続させてある。なお、図６では燃料タンクなどは省略してある。
【０００８】
この図６に示す構成とすることで、携帯電話装置が燃料電池と太陽電池を電源として備えることになり、例えば内蔵した２次電池の残量がなくなった場合であっても、太陽電池の出力を利用して、燃料電池セルに燃料を供給することができる。特許文献１には、燃料電池と太陽電池を組み合わせた電源構成の例についての記載がある。
【０００９】
【特許文献１】特開２００７−２０７６６１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
ところが、燃料電池セルを携帯機器に内蔵させて、比較的効率よくセルが発電するようにするためには、図６に示した例のように、筐体表面のかなりの面積の部分に、燃料電池空気取取り込み孔１２を配置する必要がある。
このように燃料電池空気取取り込み孔１２を配置する構成とすることで、太陽電池１３を配置するスペースが限られたものとなり、あまり大面積の太陽電池を配置することが不可能である。従って、燃料電池のポンプなどを駆動するのに必要な発電量が得られる太陽電池を配置するためには、筐体の大型化などが必要であり、携帯電話装置の如き携帯機器に、燃料電池と太陽電池の双方を内蔵させるのには困難があった。
【００１１】
太陽電池を筐体側面等に分散させることで面積を確保したとしても、その各面において入射太陽光の有無、入射角度が変わることになる。従って発電を行うには効率が悪く必要な電力を得にくい。
【００１２】
本発明は、燃料電池と太陽電池を搭載した携帯機器において、太陽電池の搭載面積を確保することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明は、携帯機器本体を構成する筐体に、燃料電池ユニットと太陽電池とを取付ける。
燃料電池ユニットは、筐体に収納され、空気取り込み孔をその筐体の表面に配置する。太陽電池は、筐体の表面の空気取り込み孔の配置箇所に設け、空気取り込み孔に対応した孔を有する構成とした。
【００１４】
このような構成としたことで、空気取り込み孔と太陽電池とを、筐体表面の同一箇所に配置することが可能となる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によると、燃料電池の空気取り込み孔と太陽電池とを、筐体表面の同一箇所に配置できるようになり、筐体に設置可能な太陽電池の面積が、燃料電池の空気取り込み孔配置位置で規制されることがなくなり、大面積の太陽電池が配置できるようになる。従って、機器内部の２次電池の残量がなくなった場合に、燃料電池の燃料供給部を駆動可能な電力が得られるのに十分なサイズの太陽電池が配置可能になり、携帯機器に内蔵させた燃料電池の起動が良好に行える。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の実施の形態について、以下の順序で説明する。
１．第１の実施の形態の携帯機器の外形形状：図１
２．第１の実施の形態の携帯機器の内部構成：図２，図３
３．第１の実施の形態の変形例：図４
４．第２の実施の形態の携帯機器の外形形状：図５
【００１７】
［１．第１の実施の形態の携帯機器の外形形状］
本発明の第１の実施の形態の例を、図１〜図３を参照して説明する。
図１は、本実施の形態の例の携帯機器の外形形状を示す斜視図である。携帯電話装置１００は、角形形状の筐体１０１に構成させてあり、図示しない裏側の面（図１での下側）に、携帯電話装置として機能する表示部や操作部、マイクロフォンやスピーカなどが配置してある。図１で上側になる表面１０１ａには、手前側の約２／３のスペースに、燃料電池空気取取り込み孔１０４を設けてある。燃料電池空気取取り込み孔１０４は、図１に示すように、縦横それぞれ複数個ずつ所定間隔で連続して配置してある。燃料電池空気取取り込み孔１０４は、燃料電池セル２１０の空気極２１１に空気を取り込むための孔である。燃料電池セル２１０は、図１では破線で示すように、筐体１０１内の表面１０１ａと内側から接する位置に配置してある。
【００１８】
そして本実施の形態においては、燃料電池空気取取り込み孔１０４を配置した箇所の筐体表面１０１ａに、太陽電池１０３を配置する。太陽電池１０３は、燃料電池空気取取り込み孔１０４に対応した透孔を設けてある。従って、筐体表面１０１ａに太陽電池１０３を配置した状態で、太陽電池１０３が燃料電池空気取取り込み孔１０４を塞ぐことがない。
【００１９】
燃料電池空気取り込み孔１０４の配置箇所の開口率は、燃料電池が有効な発電をおこなうために４０％程度必要となり、本例では４０％とする。このため、太陽電池１０３は、空気取り込み孔１０４を配置したエリアの残りの部分、つまり孔を設けない場合の６０％の面積を確保していることになる。
【００２０】
また本実施の形態の携帯電話装置１００は、カメラ部１０２と非接触ＩＣカード部１３０とを内蔵させてある。これらカメラ部１０２と非接触ＩＣカード部１３０とは、筐体１０１の上側の太陽電池１０３や燃料電池空気取取り込み孔１０４が配置されていない箇所に配置してある。筐体表面１０１ａからは、カメラ部１０２のレンズが露出している。非接触ＩＣカード部１３０は、筐体１０１内に収納されて、外部からは見えない。なお、非接触ＩＣカード部１３０は、必ずしもＩＣカードの形状をしているのではないが、ここでは説明を簡単にするために非接触ＩＣカード部と述べる。
【００２１】
［２．第１の実施の形態の携帯機器の内部構成］
次に、本実施の形態の携帯電話装置１００の内部構成例について説明する。
携帯電話装置１００は、制御部１１１を備え、制御ライン１２１を介して携帯電話装置１００内の各部に指令を送ることができる構成としてある。制御ライン１２１とは別に、各データを伝送するためのデータライン１２２についても備える。
また、無線電話用の基地局と無線通信を行うアンテナ１１２が、通信回路１１３に接続してあり、無線信号の送信処理及び受信処理が行われる。通信回路１１３で受信して得た音声信号は、音声変換回路１１７に供給して、アナログ音声信号として、スピーカ１１８から出力させる。マイクロフォン１１９が拾って得た音声信号は、音声変換回路１１７でデジタル音声データとして、通信回路１１３に供給する。電源制御部１２０は、燃料電池システム２００から供給される電源を、携帯電話装置１００内の各部に供給する。
【００２２】
また、液晶表示パネルなどで構成される表示部１１４を備え、制御部１１１の制御で各種文字や画像などの表示が行われる。操作部１１５は、数字などのダイヤルキーや各種機能キーなどで構成されて、それぞれのキーの操作情報を制御部１１１に供給する。メモリ１１６には、制御部１１１が必要なプログラムや、各種保存データが格納される。
また、カメラ部１０２での撮影や、非接触ＩＣカード部１３０での通信についても、制御部１１１の制御に基づいて実行される。
【００２３】
これらの携帯電話装置１００内の各部は、燃料電池システム２００から供給される電源で作動する。燃料電池システム２００は、補助電源として、太陽電池１０３を備える。
【００２４】
図３は、本実施の形態の燃料電池システム２００の構成例を示した図である。
燃料電池システム２００は、燃料電池セル２１０を備える。燃料電池セル２１０は、空気極２１１と電解質膜２１２と燃料極２１３とを備える。空気極２１１には、図１に示した燃料電池空気取り込み孔１０４を介して外部から空気が供給される。燃料極２１３には、燃料タンク２２１側から補機２２２及びバルブ２２３を介して燃料が供給される。補機２２２は、ポンプ又はファンなどの燃料供給機構で構成される。
【００２５】
燃料の供給は、制御回路２２４により制御される。即ち、制御回路２２４により補機２２２の動作制御とバルブ２２３の開閉制御を行うことで、燃料の供給量が制御される。従って、制御回路２２４と補機２２２とバルブ２２３とで燃料供給部が構成されることになる。
【００２６】
燃料電池セル２１０の発電出力は、２次電池２２５に充電されると共に、出力端子２２６から出力され、電源制御部１２０を介して携帯電話装置１００内の各部に電源として供給される。２次電池２２５としては、リチウムイオン電池、ニッケル水素電池などの各種方式の２次電池が適用可能であると共に、大容量キャパシタなどの蓄電手段を使用してもよい。
２次電池２２５には、補助電源１４１が並列に接続してある。補助電源１４１には逆流防止回路１４２が直列に接続してある。補助電源１４１は、本実施の形態においては、図１に示した太陽電池１０３を使用する。
【００２７】
このように構成したことで、燃料タンク２２１に蓄えられている燃料は、補機２２２によって燃料電池セル２１０の燃料電極２１３側に送られ、電極内の触媒によって電離され電子を電極へ送り出す。送り出された電子は外部回路を通って空気極２１１に届き、空気極側から供給される酸素と結合して酸素イオンとなることで発電する。通常、補機２２２は２次電池２２５や燃料電池セル２１０で発電した電力で動作するため、２次電池の残量が無くなり、燃料電池セル２１０での発電が停止している時には補機２２２が駆動せず、燃料の供給ができないため発電を開始することができない。これに対して本実施の形態の構成では、太陽電池１０３で構成される補助電源１４１を備えることによって、補機２２２を駆動し、燃料電池セル２１０を起動させることができる。
【００２８】
しかも本実施の形態においては、図１に示したように、太陽電池１０３として、燃料電池空気取り込み孔１０４の設置箇所に配置したので、比較的大面積の太陽電池とすることができる。このため、筐体１０１が小型であっても、補助電源１４１として必要な起動電力が得られるサイズの太陽電池を配置可能である。
また本実施の形態によると、太陽電池１０３を燃料電池空気取り込み孔１０４の設置箇所に配置できるために、筐体の表面に空きスペースが生じ、図１に示したようにカメラ部１０２や非接触ＩＣカード部１３０を配置することが可能となる。従って、小型の筐体に各機能部を効率よく配置できるようになる。
【００２９】
［３．第１の実施の形態の変形例］
次に、本実施の形態の携帯機器の変形例について、図４を参照して説明する。
この変形例では、太陽電池と燃料電池空気取り込み孔の配置箇所を、立体構造としたものである。
図４は、本変形例の携帯電話装置１００′の筐体１０１′の断面形状の例を示したものである。
図４に示すように、筐体１０１′の表面には、燃料電池空気取り込み孔１０４を複数連続して配置し、隣接する孔１０４と孔１０４との間の筐体の表面に、筐体突起部１０１ｂを設ける構成とする。この例では、筐体突起部１０１ｂは、孔１０４が外側（上側）になるに従って拡がるようなテーパーを有した状態の形状としてある。図４では断面で示してあるが、例えば円錐形に拡がる形状とする。
そして、その筐体突起部１０１ｂを覆うような形状で、突起部１０１ｂに対応した立体形状の太陽電池１０３ａを配置する。この例の場合にも、燃料電池空気取り込み孔１０４を設けた箇所は、太陽電池１０３ａが開口している。
筐体１０１′の燃料電池空気取り込み孔１０４の内側には、燃料電池セル２１０を構成する空気極２１１と電解質膜２１２と燃料極２１３とが、図４に示すように配置してある。
携帯電話装置１００′のその他の部分は、例えば図１〜図３に示した携帯電話装置１００と同様に構成する。
【００３０】
この図４に示したように、燃料電池空気取り込み孔１０４の周囲を立体形状として突起を有する形状としたことで、燃料電池の放熱面積が大きくなる。また、燃料電池空気取り込み孔１０４で空気を取り入れ易い形状となる。さらに、その平面的でない立体形状に合わせて、立体的に太陽電池１０３ａを配置したことによって、太陽電池１０３ａに効率良く光を入射させることができ、また太陽電池１０３ａの設置面積についても拡大され、それだけ効率のよい発電が可能となる。
なお、立体形状については、図４に示した例に限定されるものではない。
【００３１】
［４．第２の実施の形態の携帯機器の外形形状］
次に、本発明の第２の実施の形態の例を、図５を参照して説明する。
図５は、本実施の形態の構成例を示した外形形状の斜視図である。この例では、携帯電話装置３００として、第１の筐体３１０と、第２の筐体３２０とを、ヒンジ部３３０で開閉自在に接続した、いわゆる折りたたみ式携帯電話装置に適用した例である。
第１の筐体３１０には、操作部が配置され、第２の筐体３２０には表示部が配置される。
【００３２】
そして、第１の筐体３１０の内部には、燃料電池セル３４０を配置し、その燃料電池セル３４０が必要な燃料電池空気取り込み孔３１４を、第１の筐体３１０の外側の表面に配置する。燃料電池空気取り込み孔３１４は、所定間隔で縦横に複数個連続して配置してある。その燃料電池空気取り込み孔３１４の配置箇所に、太陽電池３１３を配置する。本例の太陽電池３１３についても、燃料電池空気取り込み孔３１４を塞がないように、透孔を設けてある。
第１の筐体３１０の、太陽電池３１３と燃料電池空気取り込み孔３１４が配置されていない箇所には、カメラ部３１１と非接触ＩＣカード部３１２とを配置してある。
携帯電話装置３００の内部構成については、例えば第１の実施の形態で説明した図２，図３の構成が適用可能である。
【００３３】
このように構成したことで、第１の実施の形態の場合と同様に、本実施の形態の携帯電話装置３００においても、効率良く太陽電池３１３と燃料電池空気取り込み孔３１４とを配置できる効果を有する。
【００３４】
なお、本発明は上述の実施形態例において説明した構成に限定されるものではない。例えば、携帯型オーディオ機器やノート型パーソナルコンピュータ装置、携帯用ゲーム機器など、様々な携帯電子機器に適用可能である。また、図１や図５に示した外形形状は、それぞれ好適な例であり、その他の形状としてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明の第１の実施の形態による外形形状の例を示す斜視図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態による内部構成例を示すブロック図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態による燃料電池システムの構成例を示したブロック図である。
【図４】本発明の第１の実施の形態の変形例（太陽電池を立体構造とした例）を示す要部の断面図である。
【図５】本発明の第２の実施の形態による外形形状の例を示す斜視図である。
【図６】従来の携帯機器の例を示す斜視図である。
【符号の説明】
【００３６】
１０…携帯電話装置、１１…筐体、１２…燃料電池空気取り込み孔、１３…太陽電池、２０…燃料電池セル、２１…空気極、２２…電解質膜、２３…燃料極、１００，１００′…携帯電話装置、１０１，１０１′…筐体、１０１ａ…筐体表面、１０１ｂ…筐体突起部、１０２…カメラ部、１０３，１０３ａ…太陽電池、１０４…燃料電池空気取り込み孔、１１１…制御部、１１２…アンテナ、１１３…通信回路、１１４…表示部、１１５…操作部、１１６…メモリ、１１７…音声変換回路、１１８…スピーカ、１１９…マイクロフォン、１２０…電源制御部、１２１…制御ライン、１２２…データライン、１３０…非接触ＩＣカード部、１４１…補助電源、１４２…逆流防止回路、２００…燃料電池システム、２１０…燃料電池セル、２１１…空気極、２１２…電解質膜、２１３…燃料極、２２１…燃料タンク、２２２…補機、２２３…バルブ、２２４…制御回路、２２５…２次電池、２２６…出力端子、３００…携帯電話装置、３１０…第１の筐体、３１１…カメラ部、３１２…非接触ＩＣカード部、３１３…太陽電池、３１４…燃料電池空気取り込み孔、３２０…第２の筐体、３３０…ヒンジ部、３４０…燃料電池セル
【図１】
2010118954.tif 000003
【図２】
2010118954.tif 000004
【図３】
2010118954.tif 000005
【図４】
2010118954.tif 000006
【図５】
2010118954.tif 000007
【図６】
2010118954.tif 000008