(57)【要約】      （修正有）【課題】安価で、小さくて軽く携帯が容易で、使い捨て電池のように、資源の無駄とならない、新規の燃料電池を利用した発電システムを提供する。【解決手段】発電部が組み込まれた第１の機器１と、携帯可能な第１の容器２に格納された液体燃料が、第１の機器に設置された挿入口３に第１の容器の口が挿入されることにより、第１の容器内の液体燃料が第１の機器に供給されて発電作用が開始され、第１の容器を第１の機器の挿入口から抜くことにより、第１の機器の発電作用が停止することを特徴とする燃料電池を利用した発電システムである。更に、発電部が組み込まれた複数の第１の機器を予め指定した複数の場所に設置し、少なくとも１つの液体燃料が格納された第１の容器を携帯することで、複数の場所に設置された発電部が組み込まれた第１の機器から電力が得られることを特徴とする電力供給システムである。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
発電部が組み込まれた第１の機器と、携帯可能な第１の容器に格納され、前記第１の機器に供給されると該第１の機器が発電作用を行う第１の液体とからなる発電システムにおいて、前記第１の機器に設置された第１の挿入口に前記第１の容器の口が挿入されることにより、前記第１の液体が前記第１の機器に供給されて発電作用が開始され、前記第１の容器を前記第１の機器の前記第１の挿入口から抜くことにより、前記第１の機器の発電作用が停止することを特徴とする発電システム。
【請求項２】
発電部が組み込まれた第１の機器と、携帯可能な第１の容器に格納され、前記第１の機器に供給されると該第１の機器が発電作用を行う第１の液体とからなる発電システムにおいて、前記第１の機器に設置された第１の挿入口に前記第１の容器の口が挿入され、かつ前記第１の機器に設置された液体供給口が開閉されるように構成され、該液体供給口に開口処理が施されることにより、前記第１の液体が前記第１の機器に供給されて発電作用が開始され、前記液体供給口に閉口処理が施されることにより、前記第１の機器の発電が停止することを特徴とする発電システム。
【請求項３】
複数の前記第１の機器を予め指定した複数の場所に設置し、少なくとも１つの前記液体が挿入された前記第１の容器を携帯することで、前記複数の場所に設置された前記第１の機器から電力が得られることを特徴とする電力供給システム。
【請求項４】
請求項１〜３に記載の第１の機器において、該第１の機器毎に固有情報が付与されると共に、前記第１の機器は、該第１の機器の状態情報を収集蓄積する機能を有し、前記第１の機器の前記固有情報と収集蓄積された情報を合わせて外部へ出力する機能を有することを特徴とする発電機器。
【請求項５】
第１の機器の固有情報と収集蓄積された情報の外部への出力は表示手段によるものであることを特徴とする請求項４記載の発電機器。
【請求項６】
第１の機器の固有情報と収集蓄積された情報の外部への出力は通信手段によるものであることを特徴とする請求項４記載の発電機器。
【請求項７】
収集蓄積された情報は、第１の機器のハードウエアの状態を示す情報であることを特徴とする、請求項４〜６のいずれか１項に記載の発電機器。
【請求項８】
収集蓄積された情報は、第１の機器の利用頻度を示す情報であることを特徴とする、請求項４〜６のいずれか１項に記載の発電機器。
【請求項９】
第１の機器は時計を内蔵し、該時計の時計情報が収集蓄積された情報に含まれたことを特徴とする、請求項４〜８のいずれか１項に記載の発電機器。
【請求項１０】
第１の機器は時計を内蔵し、該時計を動作させる電池が設けられたことを特徴とする請求項９記載の発電機器。
【請求項１１】
第１の機器の固有情報と共に収集された情報に基づき請求項４〜１０に記載の発電機器を保守する手段を有することを特徴とする請求項３の電力供給システム。
【請求項１２】
第１の機器の固有情報と共に収集された情報に基づき請求項４〜１０に記載の発電機器の利用有効性を判断する手段を有することを特徴とする請求項３の電力供給システム。
【請求項１３】
請求項１２に記載の発電機器の利用有効性の判断手段に基づき、請求項４〜１０に記載の発電機器の設置時期、設置場所、設置数量を判断する手段を有する請求項第３の電力供給システム。
【請求項１４】
請求項１２記載の発電機器の利用有効性の判断手段に基づき、前記第１の液体が入った前記携帯可能な第１の容器の配置時期、配置場所配置数量を判断する手段を有する請求項第３の電力供給システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、充電可能な小型携帯電子機器に対して燃料電池を利用した発電システムとそのビジネスモデルに関する。
【背景技術】
【０００２】  近年、携帯電話や携帯情報端末等のモバイル機器が普及し、これらのモバイル機器を常時身につけて使用している。このため、これらの機器に対して電源の補充が問題となっている。例えば、最近の多機能、あるいは高機能携帯電話では、薄型で画面も大きくて明るく、また、高速通信を行うためのデジタル信号処理回路が用いられ、消費電力が著しく増加している。使用されている充電池の性能では、１日も持たないため、使用中に電源が切れてしまうことがしばしば生じることになる。このような電源切れを解決するために、急速充電が可能な電源が市販されているが、使い捨てであるため、資源の無駄があり、高価であることや持ち歩きにかさばる等の問題がある。一方、直接型メタノール燃料電池を用いた携帯電話充電器が本発明に関する先行技術文献としてある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−１９４４３４号報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】  上記文献による直接型メタノール燃料電池を用いた携帯電話充電器では、携帯電話と一緒に携帯して必要な時に充電が行えるようにしている。従来のＡＣコンセントからの充電器に比べて、ＡＣ電源コンセントのない所でもどこでも充電が可能となるが、燃料電池充電器と補充用の燃料の入ったボトルを常に持ち歩く必要が生じる。また、上記文献にみられる燃料電池の発電部分は、化学反応が用いられているので、発電を得るための電子部品や機械部品、構造が必要な上に、外部環境からの影響を低減するための制御が必要となり、十分に小さく、かつ安価な燃料電池を用いた携帯電話充電器の提供と普及は難しい。そこで、本発明の目的は、安価で、小さくて軽く携帯が容易で、使い捨て電池のように、資源の無駄とならない、新規の燃料電池を利用した発電システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】  本発明は、上記従来の課題を解決するためになされたものであり、発電部が組み込まれた第１の機器と、携帯可能な第１の容器に格納された液体燃料が、第１の機器に設置された挿入口に第１の容器の口が挿入されることにより、第１の容器内の液体燃料が第１の機器に供給されて発電作用が開始され、第１の容器を第１の機器の挿入口から抜くことにより、第１の機器の発電作用が停止することを特徴とする燃料電池を利用した発電システムである。更に、発電部が組み込まれた複数の第１の機器を予め指定した複数の場所に設置し、少なくとも１つの液体燃料が格納された第１の容器を携帯することで、複数の場所に設置された発電部が組み込まれた第１の機器から電力が得られることを特徴とする電力供給システムである。
【発明の効果】
【０００６】  本発明の燃料電池を利用した発電システムとこれを用いた電力供給システムによれば、この燃料電池を利用した発電システムを例えば、カラオケ、ゲームセンタ、パチンコホール等の娯楽施設、居酒屋、ファミリーレストラン、喫茶店、ビューティサロン、美容室などの施設内にそれぞれ複数設置することにより、携帯電話や携帯情報端末等のモバイル機器は、例えば複数回充電が可能な１０ｃｃ程度の小容量の液体燃料が格納された容器だけを携帯するだけで、施設を利用している間に充電が可能となる。
この液体燃料が格納された容器は、例えば１００円ライターのように、上記施設内あるいは、身近な店でも買うことができる。更に、モバイル機器の充電に商用電源を使わないので、工事の必要もなく、この発電システムの設置が簡単に行える。登山者の携帯通信機器に対しても、山小屋にこの発電システムを設置することにより、液体燃料が格納された小さな容器を携帯するだけで充電が可能となる。
更に、小型、軽量化が難しく、低価格化が困難な燃料電池を用いた携帯電話充電器と燃料容器を携帯しなければならない問題を回避できると共に、あらゆる施設内で充電が可能となり、利用者は、安価で小さな液体燃料が格納された燃料容器を携帯するだけでモバイル機器の充電が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】  本発明の発電システムの発電部が組み込まれた機器の一実施形態を示す外観図である。
【図２】  本発明の発電システムの機器設置例を示す図である。
【図３】  本発明の機器を用いた発電システムの他の設置例を示す図である。
【図４】  本発明の発電システムの容器と機器側の接合部の実施形態を示す詳細図である
【図５】  本発明の発電システムの容器と機器側の接合部が接合された状態を示す詳細図である
【図６】  本発明の発電システムの各部の構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】  本発明の発電システムの一実施形態として、発電部が組み込まれた機器１の外観を図１に示す。機器１は、容器２の挿入口３を有し、挿入口カバー４をスライドさせることで、容器２の挿入接合が行われて容器２に入った燃料としての液体の２９が機器１に供給可能となる。本発明の発電システムの発電部が組み込まれた機器１は、直接型燃料電池（Ｄｉｒｅｃｔ  Ｆｕｅｌ  Ｃｅｌｌ）が用いられ、水素を製造する改質器と呼ばれるものを必要とせずに図５の燃料としての液体２９を直接、図６の燃料電池発電部３４を構成するセルスタック（図示しない）に供給され発電がおこなわれる。燃料としての液体２９には、例えばメタノール、ジメチルエーテル、ヒドラジン等が用いられる。発電部が組み込まれた機器１は、燃料としての液体２９が入った容器２が挿入口３に挿入接合された状態で発電出力スイッチ７が押されると発電が開始され、発電出力コネクタ８に出力される。発電出力コネクタ８は、例えばＵＳＢ端子が用いられ、モバイル機器（図示しない）に充電が行われる。燃料としての液体２９は、いずれも炭素を含む化合物であるため、発電反応の過程で空気の取り入れが必要であり、このために空気給気口１０が機器１の側面に設けられる。また、発電の過程で生成される二酸化炭素が排出されるための空気排気口１１が機器１の上部に設けられる。本発明の発電システムの発電部が組み込まれた機器１は、図２、あるいは図３に示すように、例えばカラオケ、ゲームセンタ、パチンコホール等の娯楽施設、居酒屋、ファミリーレストラン、喫茶店、ビューティサロン、美容室などの施設内にそれぞれ発電部が組み込まれた機器１を複数設置することにより、携帯電話や携帯情報端末等のモバイル機器は、例えば複数回充電が可能な１０ｃｃ程度の小容量の燃料としての液体２９が格納された容器２だけを携帯するだけで、上記のような施設を利用している間に充電が可能となる。更に、小型、軽量化が難しく、低価格化が困難な燃料電池を用いた携帯電話充電器と燃料容器の両方を携帯しなければならない問題を回避できると共に、あらゆる施設内で充電が可能となり、利用者は、安価で小さな液体燃料が格納された燃料容器を携帯するだけでモバイル機器の充電が可能となる。図３では、機器１と飲食店のテーブルにおかれた箸箱１２とを並べた設置の一例であるが、箸箱１２等の小物備品に組み込まれた一体型の発電システムとしてもよい。
図４に本発明の発電システムの容器２と発電部が組み込まれた機器１側の接合部の一実施形態を示す詳細図を示す。容器２は、図示しないがキャップを有していて、容器ねじ込み用ネジ１８を共用していて、機器１に挿入時以外には、容器２はキャップが閉められて、自動バルブ１７が埃や機械的損傷から保護される。容器２の自動バルブ１７は、この自動バルブ１７を下方に復起させるためのスプリング１３とＯリングからなるパッキング１４とで、普段は燃料としての液体２９の自動遮断が行われる。パッキング１５、１６はスライドする自動バルブ１７との気密を保ち、液体２９が液体流通路３０を確保するために構成される。発電部が組み込まれた機器１側の挿入口３には、容器ねじ込み用ネジ１８と勘合するように刻まれた機器側容器ねじ込み用ネジ１９が、液体導入管路２５、２６と合うように構成される。挿入口３の底部表面には、例えばマイクロスイッチからなる機械的接点を有したスイッチ２８が設けられている。このスイッチ２８は、図６の制御回路３１に入力されている。挿入口３の底部表面には、注入口可動部蓋２０が、スプリング２１で押し当てられて蓋が構成される。注入口可動部蓋２０とバルブプレート２３は、３本のバルブプレートガイド棒２４で支持されており、スプリング２１の伸縮に応じて上下にスライドするように動作が行われる。容器２が挿入されていない場合には、スプリング２１の上方向への復起力を受けているため、バルブプレートガイド棒２４に支持されたバルブプレート２３と注入口可動蓋２０は共に、上方向に押し当てられる。この結果、パッキング２２で機器１側の液体流通経路３０が自動的に遮断される。
図５に本発明の一実施形態の発電システムの容器２と機器側の接合部が接合された状態を示す。燃料としての液体２９が格納された容器２が機器１の挿入口３の容器ねじ込み用ネジ１９にねじ込まれて所定の位置に達すると、容器２に刻まれたねじ込み用ネジ１８の先端部が、機器１の挿入口３の底部表面に設けられたスイッチ２８の接点が押されることでオン信号が得られ、図６の制御回路３１にオン信号が入力される。容器２が機器１側の挿入口３からねじ込まれた状態では、図５に示されるように、スプリング１３とスプリング２１は、共に縮められ、この結果、容器２のパッキング１４は上にあがり、機器１側のパッキング２２は下にさがり、容器２から機器１側への液体流通経路３０が確保される。機器１側の送液ポンプ接続パイプ２７を介して液体が送液ポンプ３３に導かれる。図４、図５で示したように、容器２の自動バルブ１７は、機器１側の挿入口３にねじ込まれることにより自動で開き、取り外した状態では自動で閉じられる。機器１側の自動バルブとしてのバルブプレート２３も、同様に容器２が挿入口３にねじ込まれることにより自動で開き、取り外した状態では自動で閉じられる動作が行われる。このように機器１に設置された挿入口３に容器２の口が挿入された時に、機器１に設置された液体供給口としての液体流通経路が容器２側の自動バルブ１７と機器１側のバルブプレート２３が自動的に開閉されるように構成される。このように液体２９の供給口としての液体流通経路３０に開口処理が施されることにより、液体２９が機器１に供給されて図６の発電部３２で発電作用が開始される。液体２９の供給口としての液体流通経路３０は、容器２を取り外すことにより自動的に閉口処理が施される。この結果、機器１への燃料としての液体２９の供給が止まり、発電が停止する。このように燃料電池を利用した発電システムが構成される。
図６に本発明の発電システムの発電部が組み込まれた機器１の各部の構成のブロック図を示す。発電機器としての発電部が組み込まれた機器１は、マイコン、ＲＯＭ、ＲＡＭ等で構成された制御回路３１で、発電のための各種制御が行われる。機器１の挿入口３の底部表面に設けられた、例えばマイクロスイッチからなる機械的接点を有したスイッチ２８は、容器２が挿入口３からねじ込まれて挿入口３の底部表面に到達すると、このスイッチ２８の接点がオン状態となる。このオン状態が入力されると制御回路３１は、機器１の前面に設けられた容器挿入確認ランプ５を点灯させる。また、スイッチ２８の接点のオン状態が制御回路３１に入力されると、機器１の前面に設けられた発電出力スイッチ７の押下が有効となり、発電部３２において発電が開始される。容器挿入確認ランプ５の点灯時に発電出力スイッチ７が押下されると、発電ランプ５が点灯するように動作すると共に、発電部３２の送液ポンプ３３と送気ポンプ３５が起動され、発電が開始される。これらの動作は制御回路３１で制御される。燃料電池発電部３４では、燃料極（図示しない）に送液ポンプ３３から燃料としての液体２９が供給されると共に、空気極（図示しない）には送気ポンプ３５から酸素が供給され、燃料極と空気極との間に設けられた高分子電解質膜（図示しない）にて発電作用が開始される。燃料電池発電部で生成される出力電圧は、１．２Ｖ程度と低いので、ＤＣ／ＤＣコンバータ３６で、例えば５Ｖに変換されて機器１の前面に設けられた発電出力コネクタ８に出力される。この発電出力コネクタ８は、例えばＵＳＢ端子が用いられ、携帯電話等のモバイル機器（図示しない）を接続することで充電が可能となる。このように、１０ｃｃ程度の燃料としての液体２９が格納された容器２を購入して携帯するだけで、上記した各種施設に設置された発電部が組み込まれた機器１を利用してモバイル機器の充電が可能となる燃料電池を利用した発電システムが提供できる。容器２を挿入口３から取り外すと、スイッチ２８はオフ信号が出力されるので、制御回路３１は、この時点で発電を停止させるように動作が行われる。図示しないが、ＤＣ／ＤＣコンバータ３６からの充電電流としての出力電流の監視が制御回路３１で行われ、充電完了時にも発電は停止される。制御回路３１の不揮発性メモリ内に、機器１の識別情報としての固有情報４０が格納されて付与される。制御回路３１は、機器１の状態情報を収集し、蓄積する機能を有している。機器１の利用状況等の状態情報が収集、蓄積され、機器１に付与された機器の固有情報４０とともに収集蓄積された情報は無線通信モジュール３７を介して、外部に出力されるように構成される。ここで通信モジュール３７は、例えばＺｉｇｂｅｅ（登録商標）等の通信手段が用いられ、それぞれの機器１で収集・蓄積された状態情報が適宜集められる。また、これらの機器１の固有情報４０と収集蓄積された情報の外部への出力は、機器１の表面に設置された情報出力コネクタ９を介して例えば液晶画面を有した表示手段３８に出力され、収集蓄積された情報の表示確認が行われる。収集蓄積された情報は、ハードウエアの状態を示す機器１の保守に利用される情報や機器１の使用頻度などの、保守ばかりではなく、機器１の利用有効性を割り出すような情報も含まれる。また、図６に示すように、機器１は時計４１と電池４２を内蔵し、時計４１には電池４２から動作に必要な電源が供給されて機器１の時刻やカレンダー管理が行われる。したがって、時計４１の時計情報を収集蓄積された情報に含ませることができる。機器１の情報出力コネクタ９に表示手段３８を接続することにより、機器１の固有情報と共に収集された情報が表示可能となり、機器１を保守する手段として用いることができる電力供給システムが提供できる。また、機器１は収集情報に時計情報も含めた、より精度が高い保守利用情報、利用有効性が判断可能となるような有効性判断情報を蓄積し、出力することでもよい。機器１に付与された固有情報４０と共に収集蓄積された情報は無線通信モジュール３７を介して、例えばサーバ４３に集められる。サーバ４３には複数の機器１（発電機器）からのそれぞれの蓄積情報が集められるように構成される。サーバ４３は、収集蓄積された情報から、ソフトウエア処理によるデータマイニングなどの手法を用いて、機器１（発電機器）の設置時期、設置場所、設置数量を判断すると共に、携帯可能な燃料としての液体が入った容器２の配置時期、配置場所配置数量などの判断が行われる手段として用いられる。このように、機器１（発電機器）と液体燃料が格納された容器２からなる燃料電池を利用した発電システムと、これを用いた電力供給システムを例えば、カラオケ、ゲームセンタ、パチンコホール等の娯楽施設、居酒屋、ファミリーレストラン、喫茶店、ビューティサロン、美容室などの施設内にそれぞれ複数設置することにより、利用者は、例えば複数回充電が可能な１０ｃｃ程度の小容量の液体燃料が格納された容器２を携帯するだけで、施設を利用している間に充電が可能となる。モバイル機器の充電に商用電源を使わないので、工事の必要もなく、この発電システムの設置が簡単に行える。登山者の携帯通信機器に対しても、山小屋にこの発電システムを設置することにより、登山者は液体燃料が格納された小さな容器２を携帯するだけで充電が可能となる。
図６で、制御回路３１、送液ポンプ３２、送気ポンプ３５、及び無線通信モジュール３７への供給電源としては、蓄電池３９が用いられる。この蓄電池３９は、充電可能のもので、適時充電できるように構成される。
【符号の説明】
【０００９】      １  発電部が組み込まれた機器
２  容器
３  挿入口
４  挿入口カバー
５  容器挿入確認ランプ
６  発電ランプ
７  発電出力スイッチ
８  発電出力コネクタ
９  情報出力コネクタ
１０  空気給気口
１１  空気排気口
１２  箸箱
１３  スプリング
１４〜１６  パッキング
１７  自動バルブ
１８  容器ねじ込み用ネジ
１９  機器側容器ねじ込み用ネジ
２０  注入口可動蓋
２１  スプリング
２２  パッキング
２３  バルブプレート
２４  バルブプレートガイド棒
２５、２６  液体導入管路
２７  送液ポンプ接続パイプ
２８  スイッチ
２９  液体
３０  液体流通経路
３１  制御回路
３２  発電部
３３  送液ポンプ
３４  燃料電池発電部
３５  送気ポンプ
３６  ＤＣ／ＤＣコンバータ
３７  無線通信モジュール
３８  表示手段
３９  蓄電池
４０  機器の固有情報
４１  時計
４２  電池
４３  サーバ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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