(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気端子と、出力変換回路と、出力部と、燃料電池と、流体連結ポートと、を含む主電源アダプタであって、
前記電気端子は、主電源ソケットに接続するものであり、
前記出力変換回路は、主電源を低電圧電源に変換するものであって、前記電気端子に連結した入力部を有しており、
前記出力部は、前記低電圧電源の電気的な出力部であり、
前記燃料電池は、前記出力部に切り替え可能に連結しており、
前記流体連結ポートは、前記燃料電池の燃料吸込口に燃料カートリッジの燃料吐出口を連結し、かつ、前記電気端子が延びた前記主電源アダプタの一面に配置されている、
主電源アダプタ。
【請求項２】
請求項１に記載された主電源アダプタであって、
前記流体連結ポートは、複数の前記電気端子の間に配置されている、
主電源アダプタ。
【請求項３】
請求項１に記載された主電源アダプタであって、さらに、受口を含んでおり、
前記受口は、前記燃料カートリッジに係合し、かつ、前記燃料カートリッジの燃料吐出口に前記流体連結ポートを連結する、
主電源アダプタ。
【請求項４】
請求項１に記載された主電源アダプタであって、
前記出力部は、データ接続部を含んでいる、
主電源アダプタ。
【請求項５】
請求項４に記載された主電源アダプタであって、さらに、データ処理装置を含んでおり、
前記データ処理装置は、前記出力部に連結したデバイスと通信し、前記デバイスに利用状況データを送信する、
主電源アダプタ。
【請求項６】
請求項５に記載された主電源アダプタであって、
前記利用状況データは、前記主電源アダプタに連結した燃料カートリッジに残存する供給燃料、前記燃料電池のステータス若しくはコンディション、又は、電力利用状況データのいずれかに関連したデータを含んでいる、
主電源アダプタ。
【請求項７】
請求項１に記載された主電源アダプタであって、
前記電気端子は、脱着可能である、互換性を備える、又は、再構成可能となっている、主電源アダプタ。
【請求項８】
請求項６に記載された主電源アダプタであって、
前記データ処理装置は、前記燃料の絶対圧力を監視すること、流量変化に対する燃料圧力の反応を監視すること、温度（周辺温度又は燃料カートリッジ温度）変化に対する燃料圧力の反応を監視すること、周辺圧力の変化に対する燃料圧力の反応を監視すること、又は、前記燃料の使用量若しくは前記燃料カートリッジからの流量に基づきアルゴリズムを操作することの少なくとも１つによって、前記主電源アダプタに連結した前記燃料カートリッジに残存する総燃料を測定する、
主電源アダプタ。
【請求項９】
請求項７に記載された主電源アダプタであって、端子板と、ハウジングとを含んでおり、
前記電気端子は、前記端子板に形成されており、
前記端子板は、前記ハウジングに脱着可能であって、前記ハウジングに前記電気端子を物理的かつ電気的に連結するインターフェースを有しており、
前記ハウジングは、前記端子板の前記インターフェースに係合する正面板を有している、
主電源アダプタ。
【請求項１０】
請求項９に記載された主電源アダプタであって、さらに、燃料カートリッジを含んでおり、
前記燃料カートリッジは、インターフェースを有しており、
前記インターフェースは、前記端子板に代わって前記正面板と物理的に係合する、
主電源アダプタ。
【請求項１１】
請求項１０に記載された主電源アダプタであって、
前記正面板は、さらに流体連結ポートを有しており、
前記流体連結ポートは、前記燃料電池の燃料吸込口に前記燃料カートリッジの燃料吐出口を連結する、
主電源アダプタ。
【請求項１２】
主電源アダプタと共に使用される燃料カートリッジであって、
前記主電源アダプタは、
主電源ソケットと接続するように構成された電気端子と、
主電源を低電圧電源に変換するために、前記電気端子に連結した入力部を有する、出力変換回路と、
前記低電圧電源の出力部と、
前記出力部に切り替え可能に連結された燃料電池と、
前記燃料カートリッジの燃料吐出口を前記燃料電池の燃料吸込口に連結するための流体連結ポートと、を含み、
前記燃料カートリッジは、
燃料室と、
前記燃料カートリッジから燃料を放出するための前記燃料吐出口であって、切替えバルブを含む、前記燃料吐出口と、
前記主電源アダプタの前記電気端子を受け入れかつ係合すると共に、国内の電気プラグの電気端子を受け入れ、かつ、係合する、端子受けインターフェースと、を含む、
燃料カートリッジ。
【請求項１３】
請求項１２に記載された燃料カートリッジであって、
前記燃料吐出口の前記切替バルブは、前記主電源アダプタの電気端子が前記端子受けインターフェースに係合し、かつ、前記燃料吐出口が前記主電源アダプタの流体連結ポートに連結しない限り、開状態となることが禁じられている、
燃料カートリッジ。
【請求項１４】
請求項１３に記載された燃料カートリッジであって、さらに、データ処理装置を含んでおり、
前記データ処理装置は、前記主電源アダプタに前記燃料カートリッジのステータスに関連したデータを通信する、
燃料カートリッジ。
【請求項１５】
請求項１４に記載された燃料カートリッジであって、
前記データ処理装置は、前記主電源アダプタの前記電気端子が前記端子受けインターフェースに係合したとき、前記主電源アダプタにデータを通信する、
燃料カートリッジ。
【請求項１６】
主電源アダプタと燃料カートリッジとを接続するインターフェース・ユニットであって、
前記主電源アダプタは、
主電源ソケットに接続するように構成された電気端子と、
主電源を低電圧電源に変換するために、前記電気端子に連結した入力部を有する、出力変換回路と、
前記低電圧電源の出力部と、
前記出力部に切り替え可能に連結された燃料電池と、
前記燃料カートリッジの燃料吐出口を前記燃料電池の燃料吸込口に連結するための流体連結ポートと、を含み、さらに
前記インターフェース・ユニットは、
前記主電源アダプタの電気端子を受け入れ、かつ、前記電気端子に係合する端子受けインターフェースと、
前記燃料カートリッジに係合する受口と、
前記主電源アダプタの流体連結ポート、及び、前記受口に係合した場合に前記燃料カートリッジに連結する前記インターフェース・ユニットを貫通している、流体配管と、を備える、
インターフェース・ユニット。
【請求項１７】
請求項１６に記載したインターフェース・ユニットであって、さらに、制御機構を含んでおり、
前記制御機構は、前記燃料カートリッジが前記インターフェース・ユニットに連結したとき、前記燃料カートリッジからの燃料フローを動作させ、前記主電源アダプタの前記電気端子が前記端子受けインターフェースに係合しない限り、前記燃料フローを禁じる、
インターフェース・ユニット。
【請求項１８】
請求項１７に記載されたインターフェース・ユニットであって、前記主電源アダプタと前記燃料カートリッジとの間でデータを通信する、インターフェース・ユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、通常の状態では主電源によって電力供給されるデバイスに電力の代替供給を行う燃料電池に関する。
【背景技術】
【０００２】
今日の人々は、携帯電話、音楽プレーヤ、コンピュータ、及び、ゲーム機器等の多数のポータブル電子デバイスを日常的に持ち運ぶ。これらデバイスは、長時間動作又は再充電のため、定期的に主電源に接続される必要がある。そのため、多くの場合、主電源をポータブル電子デバイスの必要とする低電圧電源に変換するために、１つ以上の主電源アダプタを持ち運ぶことが要求される。
【０００３】
旅行の際によく発生する問題は、主電源への好適な接続を確保できないために従来型の電源アダプタが役に立たず、ポータブル電子デバイスの使用がその内部バッテリーの寿命に制限されてしまうということである。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の課題は、ポータブル電子デバイスに電力供給を行う主電源の利用ができないとき、主電源に対する好適な代替手段を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
第１の実施形態として、本発明は、電気端子と、出力変換回路と、出力部と、燃料電池とを含む主電源アダプタを開示する。電気端子は、主電源ソケットに接続するものである。出力変換回路は、主電源を低電圧電源に変換するものであって、電気端子に連結した入力部を有している。出力部は、低電圧電源の電気的な出力部である。燃料電池は、出力部に切り替え可能に連結している。
【０００６】
また、主電源アダプタは、流体連結ポートを含むことができる。この流体連結ポートは、燃料電池の燃料吸込口に燃料カートリッジの流体燃料吐出口を連結する。流体連結ポートは、電気端子が延びた主電源アダプタの一面に配置される。流体連結ポートは、複数の電気端子の間に配置してもよい。
【０００７】
さらに、主電源アダプタは、受口を含むことができる。この受口は、燃料カートリッジに係合し、かつ、燃料カートリッジの流体吐出口に流体連結ポートを連結する。
【０００８】
出力部は、データ接続部を含むことができる。
【０００９】
さらに、主電源アダプタは、データ処理装置を含むことができる。このデータ処理装置は、出力部に連結したデバイスと通信し、デバイスに利用状況データを送信する。この利用状況データは、主電源アダプタに連結した燃料カートリッジに残存する供給燃料、燃料電池のステータス若しくはコンディション、又は、電力利用状況データのいずれかに関連したデータを含むことができる。
【００１０】
電気端子は、脱着可能であってもよいし、互換性を備えていてもよいし、又は、再構成可能になっていてもよい。
【００１１】
前述したデータ処理装置は、燃料の絶対圧力を監視すること、流量変化に対する燃料圧力の反応を監視すること、温度（周辺温度又は燃料カートリッジ温度）変化に対する燃料圧力の反応を監視すること、周辺圧力の変化に対する燃料圧力の反応を監視すること、又は、燃料の使用量若しくは燃料カートリッジからの流量に基づきアルゴリズムを操作することの少なくとも１つによって、主電源アダプタに連結した燃料カートリッジに残存する総燃料を測定する構成にすることができる。
【００１２】
さらに、主電源アダプタは、端子板と、ハウジングとを含むことができる。この場合、電気端子は、端子板に形成してもよい。また、端子板は、ハウジングに脱着可能であって、ハウジングに電気端子を物理的かつ電気的に連結するインターフェースを有していてもよい。ハウジングは、端子板のインターフェースに係合する正面板を有していてもよい。
【００１３】
主電源アダプタは、さらに、燃料カートリッジを含むことができる。この燃料カートリッジは、インターフェースを有していてもよい。このインターフェースは、前述した端子板に代わって正面板と物理的に係合する。
【００１４】
正面板は、さらに流体連結ポートを有し、その流体連結ポートが、燃料電池の燃料吸込口に燃料カートリッジの流体燃料吐出口を連結する構成となっていてもよい。
【００１５】
別の実施形態として、本発明は、燃料室と、燃料吐出口と、端子受けインターフェースとを含む燃料電池用の燃料カートリッジを開示する。燃料吐出口は、燃料カートリッジから燃料を吐出するものであって、切替バルブを有する。端子受けインターフェースは、国内の電気プラグの電気端子を受け入れ、かつ、その電気端子に係合する。
【００１６】
燃料吐出口の切替バルブは、主電源アダプタの電気端子が端子受けインターフェースに係合し、かつ、燃料吐出口が主電源アダプタの流体連結ポートに連結しない限り、開状態となることが禁じられる構成とすることができる。
【００１７】
また、燃料カートリッジは、データ処理装置を含むことができる。このデータ処理装置は、連結した主電源アダプタに燃料カートリッジのステータスに関連したデータを通信するものであってもよい。データ処理装置は、主電源アダプタの電気端子が端子受けインターフェースに係合したとき、主電源アダプタにデータを通信するものであってもよい。
【００１８】
別の実施形態として、本発明は、端子受けインターフェースと、受口と、流体配管とを含み、前述した主電源アダプタと燃料カートリッジとを接続するインターフェース・ユニットを開示する。端子受けインターフェースは、前述した主電源アダプタの電気端子を受け入れ、かつ、その電気端子に係合する。受口は、燃料カートリッジに係合する。流体配管は、主電源アダプタの流体連結ポート、及び、受口に係合した燃料カートリッジに連結するインターフェース・ユニットを貫通している。
【００１９】
また、インターフェース・ユニットは、制御機構を含むことができる。この制御機構は、燃料カートリッジがインターフェース・ユニットに連結したとき、燃料カートリッジからの燃料フローを動作させ、主電源アダプタの電気端子が端子受けインターフェースに係合しない限り、燃料フローを禁じる構成となっている。インターフェース・ユニットは、主電源アダプタと燃料カートリッジとの間でデータを通信するものであってもよい。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、ポータブル電子デバイスに電力供給を行う主電源の利用ができないとき、主電源に対する好適な代替手段を提供することができる。
【００２１】
本発明の実施形態について、実施例、及び、添付の図面を参照して説明する。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】主電源ソケット、又は、燃料電池のいずれか一方から低電圧出力を供給する燃料電池アダプタの斜視図である。
【図２】図１に示す燃料電池アダプタの概略的な側面断面図であり、内部の機能的態様を示す。
【図３】図１に示すアダプタと共に使用するのに適した燃料カートリッジの斜視図である。
【図４】図４の燃料カートリッジの概略的な側面断面図であり、内部の機能的態様を示す。
【図５】図１に示すアダプタと共に使用するインターフェース・ユニット、及び、燃料カートリッジの概略的な側面断面図である。
【図６】燃料電池ハウジングと、電源プラグ部品と、燃料カートリッジとを含む燃料電池アダプタの斜視図である。
【図７】図６に示す燃料電池アダプタの別の斜視図である。
【図８】燃料電池動作のために組み立てられた図６の燃料電池ハウジング、及び、燃料カートリッジの斜視図である。
【図９】燃料電池ハウジングと、電源プラグ部品と、インターフェース・ユニットと、燃料カートリッジとを含む燃料電池アダプタの斜視図である。
【図１０】図９に示す燃料電池アダプタの別の斜視図である。
【図１１】燃料電池動作のために組み立てられた図９の燃料電池アダプタの斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
図１を参照すると、燃料電池アダプタ１は、低電圧出力コネクタ２が設けられている。低電圧出力コネクタ２は、携帯電話、音楽プレーヤ、及び、計算装置等のポータブル電子デバイスに電力供給するのに適したものである。
【００２４】
低電圧出力コネクタ２は、標準型ミニＵＳＢソケット２として図示されているが、適切な任意の形態、例えば、ＵＳＢソケット、マイクロＵＳＢソケット、電源ソケット、先端にプラグを備えた恒久的に接続されたケーブル、又は、様々なポータブル・デバイスに対応した複数の形態のコネクタを備えたコネクタ・ソケットの配列とすることができる。
【００２５】
アダプタ１は、合わせ面３を有し、国内の主電源コンセントに係合するのに適切な従来型の複数の電気端子４が合わせ面３から突出している。電気端子４は、アダプタ１の使用が予定される国において、任意の適切な構成とすることができる。図１の概略図は、アース端子４と、ライブ端子４と、ニュートラル端子４とを備えた英国式の３つの矩形状端子の構成を示している。他の構成として、欧州規格の丸みのある２端子構成若しくは３端子構成、又は、米国型のブレード端子構成とすることもできる。
【００２６】
電気端子４は、複数国の形式に適したものとするために、互換性を備えたものとすることができ、この場合、アダプタ１は、複数国の主電源システムと互換性のある世界的に通用するアダプタとなる。このような複数国間での互換性を実現する手段の１つは、使用者又は製造業者がアダプタの使用の前にアダプタを予め環境設定することができるように、アダプタ１の合わせ面３に摺動可能な別の板上に電気端子を形成することである。別の手段は、位置調整のできる端子４を設けることである。このように、一般的形態において、電気端子４は、アダプタ１のハウジングに脱着可能になっていてもよいし、互換性を備えていてもよいし、再構成可能となっていてもよい。
【００２７】
図２を参照すると、小型燃料電池５がアダプタ１に内蔵されている。好ましくは、燃料電池５は、多様なプロトン交換膜の燃料電池スタックであって、例えば、高分子電解質型燃料電池スタックであって、周知のとおり、アノードに供給される水素及びオープン・カソード配列に供給される酸素を使用して電気的出力を生じる。また、燃料電池は、ブタン燃料又はメタン燃料を使用する他タイプの燃料電池とすることもできる。
【００２８】
アダプタ１は、制御回路６と、電圧変換回路７とを有している。制御回路６は、燃料電池５の動作を制御する。電圧変換回路７は、端子４から出力される電源電圧を、アダプタ１と共に使用される電化製品に対応した適切な低電圧に変換する。電圧変換回路７は、周知のスイッチ・モード電源とすることができる。低電圧出力８は、例えば、ＵＳＢ規格及び非常に多くのポータブル電化製品との互換性を有するように、５Ｖとすることができる。低電圧出力８は、アダプタに差し込まれるポータブル・デバイスのタイプに応じて、自動的に又は手動で調整することができる。低電圧出力８は、例えば、電圧範囲３〜２４Ｖに調整できる。低電圧出力８は、スイッチ９を介して低電圧出力ソケット２に接続されている。アダプタが複数の低電圧出力ソケット又は他のコネクタ２を有する場合、並列関係にある複数の低電圧出力８が設けられていてもよい。電圧変換回路７は、必要に応じて出力コネクタ２に対する燃料電池５の出力電圧を制御することができる。
【００２９】
アダプタ１は、後述するように、アダプタに複数の制御機能を提供する制御モジュール１０を含むことが好ましい。また、アダプタは、アダプタ１の合わせ面３に配置された燃料連結ポート１２から燃料電池５に対して、水素又は他の燃料を供給する燃料配管１１が設けられている。燃料配管には、燃料電池５を遊離する切替バルブ１３が設けられていてもよい。
【００３０】
スイッチ９は、制御モジュール１０の制御下にあり、燃料電池の使用が可能であって、燃料電池が十分な容量を生成していることが検知されたとき、燃料電池から電力供給を受けるように低電圧出力２を切り替える構成、及び、主電源が端子４で検知されたとき、燃料電池を遊離する構成とすることができる。
【００３１】
アダプタ１は、ハウジング１４を有している。ハウジング１４は、燃料電池５と、出力コネクタ２と、多様な回路６、７、９、１０とを収納している。ハウジング１４は、燃料電池５のオープン・カソードにエアフローを供給する通気孔（図示省略）を有していてもよい。
【００３２】
電源ソケットから低電圧電源を供給するアダプタの設計において考慮すべき重要なことは、できる限り、アダプタを小さく、且つ、ポータブルにすることである。このようなアダプタに燃料電池を組み入れようとする際に、さらに考慮すべきことは、燃料カートリッジが差し込まれる適切な受口を設けつつ、このような小サイズをどのように維持するかということである。
【００３３】
本発明の第１の実施形態において、電気端子４は、主電源に接続されていないとき、便宜的に、アダプタに燃料カートリッジを取り付けるための連結機構として使用される。図１及び図２に示すとおり、流体燃料連結ポート１２は、合わせ面３に設けられている。この合わせ面は、電源ソケットと燃料カートリッジの双方に対応した合わせ面である。
【００３４】
図３を参照すると、図１のアダプタ１と共に使用するのに適切な燃料カートリッジ３０が示されている。燃料カートリッジ３０は、合わせ面３２を備えた本体３１を輸している。合わせ面３２には、アダプタ１の電気端子４を受け入れて、電気端子４に係合する端子受けインターフェース３３が形成されている。図示した構成において、端子受けインターフェース３３は、３つの端子ソケット３４を有し、端子ソケット３４のそれぞれがアダプタ４の３つの端子４を受け入れて、端子４に係合するようになっている。この端子ソケット３４は、アダプタ１に適用する端子の構成に対応し、任意の適切な構成の電源プラグを受け入れるように構成できる。好ましい構成として、端子ソケット３４は、世界的に通用するタイプであって、異なる国々の多くの異なる構成の電源プラグを許容する、即ち、任意の又は全ての丸みのある端子プラグ、正方形状又は長方形状の端子プラグ、ブレード端子プラグ、及び、国内又は国際的な主電源規格に対応して間隔が変化する全てのものに係合する。
【００３５】
図４を参照すると、燃料カートリッジは、燃料室３５と、燃料配管３６と、燃料室３５を密封する切替バルブ３７と、バルブ３７を開閉するバルブ動作機構３８とを有する。バルブ動作機構３８は、端子ソケット３４の１つ以上に適切な組み合わせの電気端子４を挿入することにより、操作できることが好ましい。図４の概略的に示された実施形態において、バルブ動作機構３８は、バルブ３７が、端子ソケット３４の少なくとも一つの先端４０に取り付けられたバネ式プランジャ３９の変位によって直接操作される機械的な構成となっている。操作の過程において、バルブ３７は、通常時には閉状態にあるが、アダプタ端子４が十分にソケット３４に係合すると、アダプタ端子４によってプランジャ３９が変位し、その変位によって開状態となる。端子受けインターフェース３３において、全ての又は１以上のアダプタ端子４が係合することをバルブ動作の条件としてもよい。
【００３６】
燃料カートリッジ３０は、アダプタ１の連結ポート１２の凹部に係合する短い凸部に端部吐出口４１を有している。その凸部は、アダプタ１のバルブ１３を開放する構成となっていてもよい。
【００３７】
バルブ３７は、一般的に、電子的に、機械的に、又は、電気機械的に動作してもよく、その動作は、手動的に又は自動的に実行／開始できる。例えば、端子ソケット３４の少なくとも１つに電気端子４を挿入することにより、端子ソケットの内部にバルブ３７を動作させる電気的接続がもたらされる構成とすることができる。一般的な実施態様においては、主電源アダプタ１の電気端子が端子受けインターフェースに係合し、かつ、カートリッジ３０の燃料吐出口４１がアダプタ１の流体連結ポート１２に連結しない限り、切替バルブ３７が開状態となることは禁じられている。
【００３８】
図示された好ましい構成において、燃料配管１１、３６、及び、連結ポート１２／燃料吐出口４１は、係合の最適保安のために電気端子４の間に配置されているが、配管、及び、連結ポート／燃料吐出口は、合わせ面３、３２の他の位置に配置することもできる。
【００３９】
アダプタ１の制御モジュール１０は、アダプタ１に複数の有利な機能をもたらす構成になっていることが好ましい。制御モジュール１０は、燃料電池５の健全性又はステータスを監視する構成であることが好ましい。制御モジュール１０は、燃料電池５の性能を測定する構成であることが好ましい。制御モジュール１０は、例えば、圧力、流量、及び、その他パラメータを監視することにより、連結したカートリッジ３０の燃料水準を測定する構成になっていることが好ましい。制御モジュール１０は、低電圧出力コネクタ２に連結した電子デバイスのステータス／コンディションを監視する構成となっていることが好ましい。
【００４０】
図示された好ましい構成において、低電圧出力コネクタ２は、ＵＳＢ又はミニＵＳＢコネクタであるために、アダプタ１によって電力供給されるデバイスに容易にデータ接続できる。これは、全体として、燃料電池の操作ステータスに関するデータ、又は、カートリッジ若しくはアダプタに関するデータが、アダプタにより電力供給されるデバイスに通信されることを意味する。例えば、携帯電話又は他の計算装置に関しては、モバイル機器上での情報表示のため、或いは、アダプタの使用者に警告を発するために、アダプタ又は燃料カートリッジに関するステータス情報がＵＳＢコネクタを介して携帯電話又は他の計算装置に送信される。ステータス情報は、さらに、（例えば、携帯電話のネットワークを介して携帯電話で、又は、無線若しくは有線インターネット接続を介して計算装置で）第三者にも送信され、その第三者は、例えば、燃料電池アダプタ、燃料カートリッジの保守点検の必要性、又は、交換用燃料カートリッジの補給の必要性を警告される。このようにして、アダプタの使用者は、燃料電池アダプタ１の最適な性能を維持できることが保証されている。一般的な実施形態において、データ接続は、利用状況データを送信するために行われる。この利用状況データには、アダプタに連結した燃料カートリッジに残存する供給燃料、アダプタ内部の燃料電池のステータス又はコンディション、及び、電力利用状況データ等のいずれかに関連したデータが含まれている。
【００４１】
また、データ接続によって、連結したデバイスからアダプタ１の制御モジュール１０にデータを送信できる。このため、制御モジュールは、連結したデバイスの性質、そのデバイスのステータス若しくは所要電力、又は、アダプタ１の動作特性を変更するために制御モジュール１０が使用するその他の情報を測定することができる。
【００４２】
カートリッジ３０の燃料水準の監視は、制御モジュール１０によって実行されるものであって、複数通りの手段がある。この監視は、燃料の絶対圧力、流量変化に対する燃料圧力の反応、温度（周辺温度又はカートリッジ温度）変化に対する燃料圧力の反応、又は、周辺圧力の変化に対する燃料圧力の反応を計測することによって実行される。燃料水準は、特定のカートリッジの燃料使用量／流量に基づき、アルゴリズムによって計算される。カートリッジＩＤ、及び、そのカートリッジの想定容量又はその他の情報は、カートリッジそれ自身から直接測定される。
【００４３】
例えば、燃料カートリッジ３０との係合機構としてのアダプタ１の電気端子４を使用すること、及び、バルブ３７を切り替える動作機構を使用することによって、端子４が、燃料カートリッジ３０とアダプタ１との間における電気的データ信号の送信及び受信のための電気経路を形成できるという有利な効果をもたらす。このデータ信号は、アダプタ１の制御モジュール１０に燃料カートリッジのＩＤ情報、容量情報、流量情報、圧力情報等を通信することができる。代替的に、この情報は、例えば、無線通信経路のような異なる通信経路を通じて、カートリッジ３０からアダプタ１に送信することもできる。
【００４４】
燃料カートリッジ３０は、必ずしも、世界的に通用する端子受けインターフェース３３を備えてないことは理解されよう。そのため、アダプタ１と汎用の燃料カートリッジ３０との接続を確保するインターフェース・ユニットを設けることが好ましい。図５に、このようなインターフェース・ユニットが示されている。
【００４５】
インターフェース・ユニット５０は、燃料カートリッジ３０の合わせ面３２に類似した合わせ面５２と、燃料カートリッジ３０の端子受けインターフェース３３及び端子ソケット３４に類似した端子ソケット５４を含む端子受けインターフェース５３とを有している。また、インターフェース・ユニットは、燃料配管５７を有し、燃料配管５７は、インターフェース・ユニットを貫通し、アダプタ１の連結ポート１２の凹部に係合する短い凸部に端部吐出口５８を有している。その凸部は、バルブ１３を開放する構成となっていてもよい。
【００４６】
分離型燃料カートリッジ６０は、燃料室６５と、燃料配管６６と、燃料室６５を密封する切替バルブ６７と、バルブ６７を開閉するバルブ動作機構とを有する。バルブ動作機構は、プランジャ６８を含んでいてもよい。
【００４７】
バルブ動作機構は、インターフェース・ユニット５０の構成要素を含む。燃料カートリッジ３０に関連して説明した構成と同様に、バルブ動作機構は、インターフェース・ユニット５０の端子ソケット５４の１つ以上に適切な組み合わせの電気端子４を適切に挿入することによって操作できることが好ましい。実施形態の１つとして、バルブ動作機構は、端子ソケット５４の少なくとも１つの先端５６に取り付けられたバネ式プランジャ５５を備えた機械的構成を有する。プランジャ５５は、インターフェース・ユニット５０が連結した燃料カートリッジ６０のプランジャ６８に連通する。
【００４８】
操作中、通常、燃料カートリッジ６０のバルブ６７は、閉状態であるが、電気端子４が端子ソケット５４に係合し、プランジャ５５とプランジャ６８とが結合することによって開状態となる。アダプタ端子４が十分に係合すると、インターフェース・ユニットのプランジャ５５によってプランジャ６８が変位し、その変位によってバルブ６７が開状態となる。端子受けインターフェース５３において、アダプタの全ての又は１つ以上の端子４が係合することをバルブの動作の条件としてもよい。
【００４９】
バルブ６７は、一般的に、電子的に、機械的に、又は、電気機械的に、動作してもよく、その動作は、手動的に又は自動的に実行／開始できる。例えば、端子ソケット５４の少なくとも１つに電気端子４を挿入することにより、端子ソケットの内部にバルブ５７を動作させる電気的接続をもたらす構成とすることができる。一般的な実施態様においては、主電源アダプタ１の電気端子が端子受けインターフェース５３に係合し、かつ、インターフェース・ユニット５０の燃料吐出口５９がアダプタ１の流体連結ポート１２に連結しない限り、切替バルブ６７が開状態となることは禁じられている。
【００５０】
図示された好ましい構成において、燃料配管１１、５７、及び、連結ポート１２／燃料吐出口５９は、係合の最適保安のために、電気端子４の間に配置されているが、配管、及び、連結ポート／燃料吐出口は、合わせ面３、５２の他の位置に配置することもできる。
【００５１】
このようなインターフェース・ユニットによって、汎用の燃料カートリッジ６０をアダプタ１に使用することができる。インターフェース・ユニット５０は、任意の適切な手段によって、汎用の燃料カートリッジ６０に係合する受口５１を有している。受口５１は、インターフェース・ユニット５０の端部にカートリッジ６０を受け入れる凹部を有している。その受口は、カートリッジ６０を把持する、又は、カートリッジ６０に係合する１つ以上の突片又は係合部材を有していても良い。一方、インターフェース・ユニットは、（カートリッジ６０にネジ又はボルトで）固定することができ、その場合、カートリッジ６０は、実質的に図４のカートリッジ３０と等価なものとなる。
【００５２】
インターフェース・ユニット５０は、前述した手段と同様に、燃料カートリッジ６０とアダプタ１との間におけるデータを通信する構成とすることができる。
【００５３】
別の構成として、アダプタ１は、燃料カートリッジ６０を直接受け入れて、燃料カートリッジ６０に係合する受口又はハウジングを有し、その受口又はハウジングによって、電気端子４が無くても、燃料カートリッジの吐出口に流体連結ポートを連結することができる構成としてもよい。このような構成は、図６〜図８に示されている。
【００５４】
図６及び図７において、燃料電池アダプタ６０は、ハウジング６１を有している。図示は省略するが、ハウジング６１は、図２に関連して説明された燃料電池５と、制御回路６と、電圧変換回路７と、低電圧出力８と、スイッチ９と、制御モジュール１０と、燃料配管１１と、バルブ１３と、出力コネクタ２とを全て有していてもよい。ハウジング６１の１つ以上の面に、燃料電池のオープン・カソードにエアフローを提供する通風パネル６２が設けられていてもよい。アダプタ・ハウジング６１は、後述するように、電気端子又は燃料カートリッジにされる正面板６３を有している。
【００５５】
電気端子６５は、端子板６４に形成されている。電気端子６５及び端子板６４は、国内の主電源コンセントに係合するように適切な形式で構成される。電気端子６５は、アダプタ６０の使用が予定される国に対応した適切な構成とすることができ、アダプタは、所望の国のそれぞれに対応するように複数の端子板６４を有していてもよい。図６は、アース端子６５と、ライブ端子６５と、ニュートラル端子６５とを備えた英国式の３つの矩形状端子の構成を示しており、また、他の端子板によれば、欧州規格の丸みのある２端子構成若しくは３端子構成、又は、米国型のブレード端子構成とすることもできる。ここで「端子板」との表現は、適切な配置関係で必要な電気端子を支持すること、及び、ハウジング６１の正面板６３に連結するインターフェースを有することが可能な任意の物理的構造を包含している。
【００５６】
端子板６４は、孔６９を有している。ハウジング６１の正面板６３における流体燃料連結ポート１２は、孔６９に対して、又は、孔６９を貫通して延びていてもよい。端子板６４の背面を示す図７を参照すると、端子板６４の背面には、アダプタ・ハウジング６１の正面板６３に物理的かつ電気的に係合するインターフェース６６が設けられている。端子板６４の背面は、端子６５に連結した凹型電気端子となる開口部６７を有していることが好ましい。この凹型電気端子は、正面板６３の柱状端子６８に連結する。端子板６４がアダプタ・ハウジング６１に連結することなく不適切に主電源コンセントに導入されても、電気端子を凹ませることによって安全性が確保される。
【００５７】
端子板６４がアダプタ・ハウジング６１に連結すると、その結合体は、機能的に図２のアダプタ１と等価なものとなり、図３及び図４の燃料カートリッジ３０、又は、図５のインターフェース・ユニット５０に係合する機能の全てを実行することができる。
【００５８】
この構成によると、端子板６４が無くても、直接、燃料カートリッジに係合することが可能となる。図示された構成において、燃料カートリッジ７０は、本体７１を有している。本体７１は、端子板６４がハウジング６１から取り外されたときに、ハウジング６１の正面板６３に係合する合わせ面７２を有している。合わせ面７２は、燃料吐出口７３を有している。燃料吐出口７３は、正面板６３の燃料連結ポート１２に連結するように構成された合わせ面７２に配置されている。また、合わせ面７２は、端子板６４の開口部６７と同じ構成の開口部７７を有し、必要に応じて燃料カートリッジと電気的通信を行うことが好ましい。燃料カートリッジ７０は、特に、図４に関連して説明した燃料室３５と、燃料配管３６と、切替バルブ３７と、吐出口４１とを全て有していてもよい。
【００５９】
燃料カートリッジ７０は、図４に関連して説明したバルブ動作機構３８と、プランジャ３９とを有していても良い。この場合、バルブ動作機構３８及びプランジャ３９は、電気端子４、又は、電気端子６５によっては動作しないが、ハウジング６１の正面板６３における柱状電気端子６８によって動作する。図８に示されるように、カートリッジ７０が正面板６３に直接連結すると、燃料カートリッジ７０の動作は影響を受け得る。このように、燃料カートリッジ７０は、端子板６４に代わって、正面板６３に物理的に係合する合わせ面７２を有していることが理解されよう。前述した実施形態において説明した通信機能に対応する電気的通信が必要となるとき、燃料カートリッジは、正面板６３に電気的にも接続できる合わせ面を有していてもよい。
【００６０】
また、既述したとおり、ハウジング６１、端子板６４、及び、燃料カートリッジ７０は、図５に関連して説明したインターフェース５０と一体的に使用することができる。この具体的な構成が図９〜図１１に示されている。インターフェース・ユニット５０は、前述した構成を有することができる。
【００６１】
その他の実施形態についても、特許請求の範囲に意図的に含まれている。
【図１】
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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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図２】
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