(57)【要約】別の燃料コンテナまたは第２の燃料カートリッジを用いて燃料カートリッジを手動でまたは自動的に再充填する充填装置が開示される。充填装置は、種々の消費者向け装置中の多くの燃料コンテナおよび燃料カートリッジの間における燃料の共有を実現する。燃料コンテナを燃料カートリッジに結合するアダプタを用いて燃料カートリッジをそのままの位置で充填できる。アダプタは種々の燃料コンテナおよび燃料カートリッジを一緒に適合化するように構成された入力コネクタおよび出力コネクタを有する。アダプタは受動素子として、または能動素子として構成でき、ポンプ、バルブ、電源および制御ユニットを必要に応じて具備して良い。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも第１のバルブコネクタを具備し、少なくとも第２のバルブコネクタを具備する燃料室部に燃料を供給するように構成された燃料サプライを有し、上記燃料室部は電子装置に電力供給する燃料電池に燃料を供給し、上記第１のバルブコネクタは、上記燃料サプライが上記燃料室部を再充填できるように上記第２のバルブコネクタと結合可能であり、上記第１のバルブコネクタおよび上記第２のバルブコネクタが相互に結合していないときには、上記第１のバルブコネクタが上記燃料サプライに対してシールを形成し、上記第２のバルブコネクタが上記燃料室部に対してシールを形成することを特徴とする充填システム。
【請求項２】
上記燃料室部は上記燃料電池に燃料を供給する燃料カートリッジを有する請求項１記載の充填システム。
【請求項３】
上記燃料カートリッジは上記電子装置の内部に配置される請求項２記載の充填システム。
【請求項４】
上記燃料カートリッジは上記電子装置から取り外し可能である請求項３記載の充填システム。
【請求項５】
上記燃料サプライは独立形の燃料コンテナである請求項１記載の充填システム。
【請求項６】
上記燃料サプライは、第２の電子装置中に配置された第２の燃料電池に燃料を供給するように構成された第２の燃料室部を有する請求項１記載の充填システム。
【請求項７】
上記第２の燃料室部は燃料カートリッジを有する請求項６記載の充填システム。
【請求項８】
上記第２の燃料室部は取り外し可能な燃料カートリッジを有する請求項６記載の充填システム。
【請求項９】
上記第１のバルブコネクタは二要素バルブの第１の要素を有し、上記第２のバルブコネクタは上記二要素バルブの第２の要素を有する請求項１記載の充填システム。
【請求項１０】
上記バルブコネクタの少なくとも１つは格納式である請求項１記載の充填システム。
【請求項１１】
さらに連結管を有し、上記連結管は、上記第１のバルブコネクタに結合可能な１つの入力と、複数の出力とを有し、上記出力の少なくとも１つが上記第２のバルブコネクタに結合可能である請求項１記載の充填システム。
【請求項１２】
上記連結管は少なくとも１つのバルブを有し、上記入力から上記複数の出力への燃料の流れを制御する請求項１１記載の充填システム。
【請求項１３】
第１の燃料サプライを第２の燃料サプライに結合するアダプタにおいて、
当該アダプタを上記第１の燃料サプライに結合する入力コネクタと、
当該アダプタを上記第２の燃料サプライに結合する出力コネクタとを有し、
上記アダプタは上記第１の燃料サプライから上記第２の燃料サプライへ燃料を搬送するように構成されていることを特徴とするアダプタ。
【請求項１４】
上記アダプタはさらにポンプを有する請求項１３記載のアダプタ。
【請求項１５】
上記ポンプは手動ポンプである請求項１４記載のアダプタ。
【請求項１６】
上記ポンプは電気ポンプである請求項１４記載のアダプタ。
【請求項１７】
上記アダプタはさらに上記電気ポンプに電力供給を行う電源を有する請求項１６記載のアダプタ。
【請求項１８】
上記電源はバッテリを有する請求項１７記載のアダプタ。
【請求項１９】
上記電源は太陽電池パネルを有する請求項１７記載のアダプタ。
【請求項２０】
上記電源は燃料電池を有する請求項１７記載のアダプタ。
【請求項２１】
電源が上記燃料サプライの少なくとも１つの中に配置され、上記アダプタ内に配置された電気ポンプに電力を供給するように構成され、さらに、上記第１の燃料サプライから上記第２の燃料サプライへ燃料を搬送するように構成されている請求項１３記載のアダプタ。
【請求項２２】
上記燃料サプライの上記少なくとも１つは第１セットの電気コネクタを有し、上記アダプタは第２セットの電気コネクタを有し、上記第２セットの電気コネクタが上記第１セットの電気コネクタと接続して電力を上記電源から上記アダプタに供給する請求項２１記載のアダプタ。
【請求項２３】
上記アダプタはさらに上記ポンプと接続された電気スイッチを有する請求項１７記載のアダプタ。
【請求項２４】
上記第１の燃料サプライから上記第２の燃料サプライへの燃料の流れを選択的に停止する少なくとも１つのバルブをさらに有する請求項１３記載のアダプタ。
【請求項２５】
上記第１の燃料サプライは二要素バルブの第１の半体を有し、上記入力コネクタが上記二要素バルブの第２の半体を有する請求項１３記載のアダプタ。
【請求項２６】
上記第２の燃料サプライは電子装置中に配置され、上記アダプタは燃料を上記第２の燃料サプライにそのままの位置で供給する請求項１３記載のアダプタ。
【請求項２７】
上記電子装置は上記アダプタの表面上の上記出力コネクタと結合可能な格納式のバルブコネクタを有する請求項２６記載のアダプタ。
【請求項２８】
上記燃料サプライの１つは、その中に含まれる燃料の量を監視するシステムを有し、上記アダプタは上記燃料監視システムと通信する請求項１３記載のアダプタ。
【請求項２９】
上記燃料サプライの上記１つは、上記燃料監視システムと接続される第１セットの電気コネクタを有し、上記アダプタは上記第１セットの電気コネクタと接続される第２セットの電気コネクタを含み上記燃料監視システムから情報を受け取る請求項２８記載のアダプタ。
【請求項３０】
ディスプレイをさらに有する請求項１３記載のアダプタ。
【請求項３１】
上記ディスプレイは発光ダイオードまたは液晶ディスプレイを有する請求項３０記載のアダプタ。
【請求項３２】
上記アダプタは上記アダプタの動作を制御する論理制御ユニットを有する請求項１３記載のアダプタ。
【請求項３３】
上記アダプタは上記第２の燃料サプライ中の燃料のレベルを監視するシステムをさらに有し、上記第２の燃料サプライ中のレベルが予め定められたレベルに達したときに上記監視システムが上記燃料の上記第１の燃料サプライからの流れを停止する請求項１３記載のアダプタ。
【請求項３４】
上記第２の燃料サプライは上記第２の燃料サプライ中の燃料の量を測定する燃料ゲージを有し、上記監視システムが上記燃料ゲージと接続されている請求項３３記載のアダプタ。
【請求項３５】
上記監視システムは上記アダプタの動作を制御する論理制御ユニットを有する請求項３３記載のアダプタ。
【請求項３６】
上記予め定められた値は上記燃料室部の容量の約８５％から約９５％未満である請求項３３記載のアダプタ。
【請求項３７】
電力を供給する燃料電池を含む電子装置の内部に配置された燃料室部をそのままの位置で充填する方法において、
上記燃料電池用の燃料を内包する燃料サプライを選択し、
上記燃料サプライを上記燃料室部と流体連通するように配置し、
上記燃料サプライを上記燃料室部と流体連通するように配置するステップは、燃料サプライコネクタを燃料室部コネクタと流体連通するように配置することを含み、
さらに上記燃料を上記燃料サプライから上記燃料室部へ搬送することを特徴とする上記方法。
【請求項３８】
上記燃料室部中の燃料のレベルを監視するステップをさらに有する請求項３７記載の方法。
【請求項３９】
上記燃料室部中のレベルが予め定められたレベルに達したときに燃料の搬送を停止するステップをさらに有する請求項３８記載の方法。
【請求項４０】
上記燃料室部中のレベルが上記燃料室部の容量の約８５％から約９５％に達したときに燃料の搬送を停止する請求項３９記載の方法。
【請求項４１】
上記燃料サプライを上記燃料室部と流体連通するように配置するステップは、上記燃料サプライコネクタおおび上記燃料室部コネクタの間にアダプタを設けるステップをさらに有する請求項３７記載の方法。
【請求項４２】
上記アダプタが上記燃料室部中の燃料のレベルを監視し、上記燃料室部中のレベルが予め定められたレベルに達したときに燃料の搬送を停止する請求項４１記載の方法。
【請求項４３】
少なくとも第１のバルブコネクタを具備し、少なくとも第２のバルブコネクタを具備する燃料室部に燃料を供給するように構成された燃料サプライを有し、上記燃料室部はマイクロガスタービンエンジンに燃料を供給し、上記第１のバルブコネクタは、上記燃料サプライが上記燃料室部を再充填できるように上記第２のバルブコネクタと結合可能であり、上記第１のバルブコネクタおよび上記第２のバルブコネクタが相互に結合していないときには、上記第１のバルブコネクタが上記燃料サプライに対してシールを形成し、上記第２のバルブコネクタが上記燃料室部に対してシールを形成することを特徴とする充填システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、一般に、燃料電池用の燃料コンテナに関し、さらに具体的には、この発明は、再充填可能な燃料カートリッジに関する。
【背景技術】
【０００２】
燃料電池は、直接すなわち、反応物質、すなわち燃料および酸素の化学エネルギを直流（ＤＣ）電気に直接変換する装置である。多くの漸増している用途において、燃料電池は、化石燃料の燃焼などの従来の発電よりも効率的であり、リチウムイオンバッテリーなどの携帯型蓄電池より効率的である。
【０００３】
一般に、燃料電池技術はアルカリ燃料電池、高分子電解質燃料電池、りん酸燃料電池、溶融炭酸塩燃料電池および固体酸化物燃料電池等の、様々な異なった燃料電池を含む。今日の、より重要な燃料電池は３つの一般的なカテゴリに分割することができる。すなわち、圧縮水素（Ｈ２）を燃料として利用したもの；燃料としての水素に改質されるメタノール（ＣＨ３ＯＨ）、水素化ホウ素ナトリウム（ＮａＢＨ４）、炭化水素（例えばブタン）又は他の燃料を使用する陽子交換膜（ＰＥＭ）の燃料電池；および直接メタノール（ＣＨ３ＯＨ）燃料を使用するＰＥＭ燃料電池（「ダイレクトメタノール燃料電池」すなわちＤＭＦＣ）である。圧縮された水素は一般に、高い圧力の下で保たれ、そのため、扱いが難しい。その上、大きい貯蔵タンクが通常必要で、消費者向け電子製品用に十分小さくすることができない。通常の改質燃料電池は、燃料を水素に変換して燃料電池中で酸化剤と反応させるために、改質材が必要であり、また他の気化および補助システムを必要とする。近年の技術進歩により、改室材または改室燃料電池は消費者向け電子製品に有望である。ＤＭＦＣでは、メタノールが直接に燃料電池中で酸素と反応し、このＤＭＦＣは、最も簡単で可能性としては最も小さくなる燃料電池であり、消費者向け電子製品用の電力供給に最も有望である。
【０００４】
比較的供給が大きなアプリケーションでは、ＤＭＦＣは、酸化剤、典型的には空気か酸素を陰極電極に供給するためのファンかコンプレッサーと、水／メタノール混合物を陽極電極へ供給するポンプと、膜電極アセンブリ（ＭＥＡ）とを典型的に具備する。ＭＥＡは、典型的には、陰極、ＰＥＭおよび陽極を含む。動作中、水／メタノール燃料の混合液体が直接に陽極に供給され、酸化剤が陰極に供給される。各電極での化学電気反応と燃料電池に関する総合的な反応は以下の通り記述される：
【０００５】
陽極での反応：
ＣＨ３ＯＨ  ＋  Ｈ２Ｏ  →  ＣＯ２  ＋  ６Ｈ＋  ＋  ６ｅ−
陰極での反応：
Ｏ２  ＋  ４Ｈ＋  ＋  ４ｅ−  →  ２Ｈ２Ｏ
全体の燃料電池反応：
ＣＨ３ＯＨ  ＋  １。５Ｏ２  →  ＣＯ２  ＋  ２Ｈ２Ｏ
【０００６】
ＰＥＭを通る水素イオン（Ｈ＋）が陽極から陰極を通り抜けてマイグレーションするために、また、自由電子（ｅ−）がＰＥＭを通り抜けられないため、電子は外部回路を通って流れなければならず、外部回路を通して電流を生じさせる。この外部回路は、モバイルすなわちセル電話、計算機、パーソナルデジタツアシスタンツ、ラップトップコンピュータ、電力ツールなどの有益な消費者向けの電子製品であってよい。ＤＭＦＣは、特許文献１および特許文献２に開示されており、詳細はこれらに記載のとおりである。一般に、ＰＥＭはＮａｆｉｏｎ（商標）などの高分子から作られており、ＤｕＰｏｎｔから入手可能であり、厚さが約０．０５ｍｍ〜約０．５０ｍｍの範囲のペルフルオ化合物材料、その他である。陽極は、典型的には、白金ルテニウムなどの触媒の薄層によってサポートされたテフロン（Ｔｅｆｌｏｎｉｚｅｄ。テフロンは商標）のカーボン紙から製造される。陰極は、典型的には、白金粒子が膜の一面に接着されるガス拡散電極である。
【０００７】
水素化ホウ素ナトリウム改質燃料電池の燃料反応は以下のようなものである：
ＮａＢＨ４（液体）＋２Ｈ２Ｏ→（加熱または触媒）→４（Ｈ２）＋（ＮａＢＯ２）（液体）
Ｈ２→２Ｈ＋＋２ｅ−（陽極で）
２（２Ｈ＋＋２ｅ−）＋Ｏ２→２Ｈ２Ｏ（陰極で）
適切な触媒は白金およびルテニウム、その他である。水素化ホウ素ナトリウムを改質して生成された水素燃料は燃料電池中で、酸化剤例えばＯ２と反応させられ、電気（すなわち電子の流れ）および水の副産物を生成する。ホウ酸ナトリウム（ＮａＢＯ２）の副産物も改質プロセスで生成される。水素化ホウ素ナトリウム燃料電池は特許文献３に検討されており、参照してここに組み入れる。
【０００８】
燃料電池用の重要な特徴の１つは燃料貯蔵器である。他の重要な特徴は燃料カートリッジからＭＥＡへの燃料の転送を安定化させることである。商業的に利用可能にするには、ＤＭＦＳのような燃料電池は消費者の通常の使用を満たすにたる燃料を貯蔵できなければならない。例えば、携帯型すなわちセルラ電話機、ノートブックコンピュータ、およびパーソナルデジタルアシスタンツ（ＰＤＡ）用に、少なくとも、現在のバッテリと同じくらい長く、好ましくは、かなり長く、それらに電力供給できなければならない。さらに、燃料電池では、燃料サプライを交換可能または再充填可能にして現行のバッテリに必要とされる長時間の再充電を最小化または不要にしなければならない。
【０００９】
適切な燃料サプライは使い捨てまたは再充填可能なカートリッジでよい。使い捨てカートリッジの場合、消費者が各電子装置用の予備の燃料カートリッジを補充品を携帯する必要がある。正しい予備のカートリッジがないと、燃料電池に燃料を供給できない。さらに、一旦、これら燃料カートリッジが空になると、これらは再充填できず、単に捨てるしかない。
【００１０】
再充填可能なカートリッジでは空のカートリッジを廃棄する必要がない。しかし、こられカートリッジを簡単で効率的な態様で再充填でき、空のカートリッジをそのまま位置で、電子装置から取り外すことなく再充填できることが望まれる。さらに、１つの電子装置中の燃料カートリッジから他の電子装置の燃料カートリッジまたは内部燃料室部へ燃料を転送するシステムを実現することも望まれている。これにより、燃料を複数の電子装置で共用できる。適切な燃料充填および転送システムが広範囲な燃料カートリッジに対処できるようになる。
【特許文献１】米国特許第５９９２００８号
【特許文献２】米国特許第５９４５２３１号
【特許文献３】米国公開特許出願２００３／００８２４２７
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
この発明は、燃料を１つの燃料サプライから他の燃料サプライへ燃料を送る、または１つの燃料サプライから電子装置内に配置された内部室部またはカートリッジに直接に燃料を送る、充填システムまたは充填装置に向けられている。この燃料サプライは単独型の燃料コンテナ、他の燃料カートリッジ、または他の電子装置中に配された内部燃料室部、または未使用の燃料カートリッジであってよい。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
一実施例においては、充填システムは、第１の電子装置内に配置された第１の燃料電池に第１の燃料コネクタを介して燃料を供給するように構成された第１の燃料室部を有する。充填システムは、さらに、第２の燃料電池および第２の燃料室部を具備する第２の電子装置を有する。第２の燃料コネクタが第２の燃料室部に結合され、また、第１の燃料コネクタに結合するように構成され、第１の燃料室部から第２の燃料室部に容易に燃料を搬送できるようにする。燃料コネクタは好ましくはバルブコネクタであり、切断時に、燃料コネクタが燃料サプライ、燃料カートリッジまたは室部とのシールを実現する。
【００１３】
他の実施例では、充填装置が、燃料サプライを再充填可能な燃料カートリッジまたは燃料室部に結合するためのアダプタを有する。アダプタは、当該アダプタを燃料サプライに結合する入力コネクタと、当該アダプタを燃料カートリッジまたは室部に結合する出力コネクタとを有する。アダプタは、圧縮型の燃料サプライおよび重力供給システムとともに使用される受動装置として構成されても良いし、ポンプおよびバルブシステムを利用した能動システムとして構成されても良い。
【００１４】
能動システムにおいては、アダプタは入力および出力コネクタと連結された少なくとも１つのポンプを有する。ポンプは燃料を燃料サプライから再充填可能な燃料カートリッジまたは室部に搬送するように構成される。ポンプは手動／機械ポンプまたは電気ポンプであってよい。さらに、アダプタはコネクタの間に１または複数のバルブを含んで、燃料サプライから燃料カートリッジまたは室部への燃料の流れを停止または調整して良い。内部のバルブに加えて、入力および出力コネクタの双方は二要素バルブシステムの一方の半体であってよい。二要素バルブシステムの対応する第２の半体は燃料サプライおよび燃料再充填可能なカートリッジまたは室部に結合される。
【００１５】
充填装置は、所望の電源およびコントローラを含み、アダプタの動作を制御し、ポンプおよびバルブを駆動する。これら電源およびコントローラは第１の電子装置の内部、第２の電子装置の内部またはアダプタの内部に配置されて良い。これら部品はすべて電気コンタクトにより相互に通信可能である。充填装置は、燃料監視システム含んで、燃料室部を十分かる適切に充填できるようにしてもよい。全体のシステムは手動で、または自動で動作するように構成でき、システムの状態をアダプタ、電子装置またはカートリッジに設けたディスプレイ上に表示できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
この発明は、燃料サプライを充填または再充填するのに用いられ、また、メタノールと水、メタノール／水混合液、濃度が変化するメタノール／水混合液または純粋なメタノールを含む燃料電池用燃料を貯蔵する広範囲の種類の燃料サプライとともに利用できる、システムに向けられている。これら燃料カートリッジは他のタイプの燃料電池の燃料、例えば、エタノールまたは、または、燃料電池の性能や効率を改善することができる他の化学物質を含んでも良い。適切なカートリッジは、本出願人の２００３年１月３１日出願に係る米国特許出願１０／３５６７９３、「燃料電池用の燃料カートリッジ」、および、本出願人の２００３年７月２９日出願に係る米国特許出願１０／６２９００４、「柔らかいナイナー付きの燃料カートリッジ」に開示されている。’７９３特許出願および’００４特許出願の内容も参照してここに組み入れる。
【００１７】
ここで用いられる用語「燃料」は燃料電池中で反応可能なすべての燃料を含み、上に列挙した適切な燃料、液体、化学物質、およびこれらの混合物をすべて含む。燃料カートリッジは他のタイプの燃料電池の燃料、例えば、エタノールまたはアルコール、水素に改質できる化学物質、または、燃料電池の性能や効率を改善することができる他の化学物質を含んでも良い。燃料は、また、水酸化カリウム（ＫＯＨ）電解質を含んでも良く、これは金属燃料電池またはアルカリ燃料電池とともに用いることができ、燃料カートリッジに貯蔵することができる。金属燃料電池に対しては、燃料はＫＯＨ電解質反応溶液に浸漬された液体担持亜鉛の形態をしており、電池空洞中の陽極は亜鉛粒子からなる粒状陽極である。ＫＯＨ電解質溶液は、「１または複数の負荷に電力供給するように構成された燃料電池システムの使用方法」という題名で２００３年４月２４日に公開された米国公開特許出願２００３／００７７４９３に開示されており、参照してここに組みこむ。
【００１８】
燃料は、また、メタノール、過酸化水素、および硫酸の混合物を含み、これはシリコンチップ状に形成された触媒を通過して流れ燃料電池反応を生成する。燃料は、また、液体水素化ホウ素ナトリウム（ＮａＢＨ４）および水を含み、これは上述のとおりである。燃料はさらに炭化水素燃料を含み、これは、「液体ヘテロインタフェース燃料電池デバイス」という題名で、２００３年５月２２日に公開された米国公開特許出願２００３／００９６１５０に開示されており、参照してここに組みこむ。このように、この発明は、燃料カートリッジの具体的な構成やカートリッジに内包される具体的な燃料または液体に限定されない。
【００１９】
とくに注釈しない限り、ここで使用される用語「燃料サプライ」は、これに限定されないが、燃料カートリッジ、燃料コンテナ、燃料タンク、燃料リザーバ、燃料さ充填タンク、電子装置の内部に配置される再充填可能な燃料室部、その他の燃料室部、および、燃料を貯蔵する他のコンテナを含む。「燃料サプライ」はまた単一のあるいは複数の内部コンパートメントを伴うものを含み、さらに、１または複数の燃料を内包するものを含む。「燃料サプライ」は大型でも小型でもよく、複数の燃料結合部を具備していてもよい。用語「カートリッジ」または「燃料カートリッジは、これに限定されないが、カートリッジ、燃料カートリッジ、使い捨てカートリッジ、再充填可能／再使用可能カートリッジ、電子製品内に配置されるカートリッジ、電子製品の外部に配置されるカートリッジを含む。「燃料室部」（ｆｕｅｌ  ｃｈａｍｂｅｒ）は「カートリッジ」すなわち「燃料カートリッジ」および、燃料を蓄えるように構成された装置の内部の再充填可能室部、その他の任意の室部を含む。
【００２０】
この発明の燃料サプライは、燃料電池で使用されない燃料を貯蔵するのに使用しても良い。これらの用途は、これに限定されないが、シリコンチップ上に構築されたマイクロガスタービンエンジン用の炭化水素および水素燃料を貯蔵することであり、”Ｈｅｒｅ  Ｃｏｍｅ  ｔｈｅ  Ｍｉｃｒｏｅｎｇｉｎｅｓ”、Ｔｈｅ  Ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ  Ｐｈｙｓｉｃｉｓｔ（２００１年１２月／２００２年１月）、ｐｐ．２０−２５に検討されている。他の用途は、内燃機関エンジン用の伝統的な燃料や、ポケットおよび実用ライター用の炭化水素例えばブタンおよび液体プロパンを貯蔵することである。
【００２１】
最初に図１および２を参照するが、この発明は、電子装置１１内に配置された第１の燃料電池１３に燃料を供給するようにされた第１の燃料サプライ１２を含む充填システム１０に向けられている。図２において燃料サプライ１２が燃料カートリッジ１２として説明され、以下では燃料カートリッジ１２と呼ばれるが、燃料電池用燃料を保持または貯蔵するように構成された任意の燃料サプライを利用できる。第１の燃料カートリッジ１２は圧縮型または非圧縮型のコンテナでよい。第１の燃料電池１３に燃料を供給するために、第１の燃料カートリッジ１２は第１の燃料カートリッジコネクタ９を具備する。第１の電子装置１１は、第１の燃料電池１３から電力供給を受けるように構成された任意の消費者向け電子装置でよい。適切な消費者向け電子装置は、これに限定されないが、ラップトップまたは携帯型コンピュータ、セルラ電話機、パーソナルデジタルアシスタンツ（ＰＤＡ）、テキストメッセージシステム、電力工具、携帯型テープ／ラジオ／コンパクトディスクウレーヤ、懐中電灯、時計および電子おもちゃである。
【００２２】
好ましくは、第１の電子装置１１は、第１の燃料カートリッジ１２が比較的大きな容量を有するように選択される。例えば、燃料カートリッジ１２が慣用的なラップトップバッテリと同じくらいのサイズを有するラップトップコンピュータである。このため、比較的大きな燃料電池を有する電子装置、例えば、ラップトップコンピュータを用いて、より小さな燃料カートリッジを再充填でき、また、輸送、リサイクル、またな他の環境上の理由から、複数の小さなカートリッジを空にして１つのより大きなカートリッジにまとめることができる。この構成によれば、燃料カートリッジを燃料電池に直接に雌黄することも、予備の燃料サプライとして使用することも可能なので、具体的には予備を保持するために、別のコンテナを携行する必要がなくなる。第１の燃料カートリッジ１２は第１の電子装置１１内に取り付けることもそこから取り外すこともできる。
【００２３】
充填システム１０は、第２の燃料電池１６をその中に収容するように構成された第２の電子装置１８も含む。適切な第２の電子装置１８は第１の電子装置１１と同様なものである。第２の電子装置１８は、第２の燃料電池１６に液体連通され燃料を供給する、内部の再充填可能な燃料室部１４を有する。したがって、燃料電池１６は、燃料室部１４により供給される燃料を基づいて電子装置１８に所用の電力を供給する。好ましくは、第２の電子装置１８は、内部の燃料室部１４の容積が第１の燃料カートリッジ１２より小さいように選択される。
【００２４】
一実施例においては、内部の燃料室部１４は第２の燃料カートリッジである。第２の燃料カートリッジは再充填可能であり、第２の電子装置１８から取り外し可能であり、またその内部に取り付け、電子装置の外部に露出している再充填バルブを用いて再充填できる。通常では、空の燃料カートリッジは電子装置から取り外され、新たな燃料カートリッジと交換される。この発明によれば、第２の燃料カートリッジを再充填して、廃棄しない。一実施例においては、第２の燃料カートリッジを電子装置１８から取り外して燃料を再充填する。再充填の後に、第２の燃料カートリッジを電子装置１８に再び装着する。
【００２５】
この発明の他の側面によれば、燃料室部１４はその位置のままで、すなわち電子装置から取り外すことなしに、再充填される。その場での再充填を容易にするために、燃料室部１４は燃料室部コネクタまたは再充填コネクタ２０を具備する。燃料室部コネクタ２０は燃料室部１４から伸びており、メスコネクタとしてもオスコネクタとしても構成でき、電子装置１８を介してアクセス可能になっている。このアクセスは、再充填コネクタ２０に露出する、電子装置１８中のホールまたはポートであってよい。好ましくは、燃料室部コネクタ２０は第２の電子装置１８の外部表面１５と面一になるように構成されている。図１に示すように、一実施例では、燃料室部コネクタ２０は第１の燃料カートリッジコネクタ９と結合するように構成され、第１の燃料カートリッジ１２から燃料室部１４にそのままの位置で燃料を容易に運べるようになっている。この実施例では、第１の燃料カートリッジ１２は第１の電子装置１１から取り外して、その後、第２の電子装置１８に結合する。したがって、第１の燃料カートリッジコネクタ９は第１の燃料電池１３への燃料サプライとして、また、燃料室部１４を再充填するために用いられる。
【００２６】
一般に、燃料カートリッジ１２は、電子装置に電力を供給し、また他の燃料カートリッジおよび燃料室部を再充填するように適合化された燃料サプライや、単に燃料カートリッジおよび室部を再充填するように適合化された燃料サプライであってよい。さらに、１または複数の燃料サプライを用いて１つの大きな燃料カートリッジまたは室部を再充填してもよい。
【００２７】
図示のように、燃料カートリッジコネクタ９はオスコネクタであり、室部コネクタ２０はメスコネクタである。燃料の流れは、重力または圧力の下、第１の燃料カートリッジ１２から内部燃料室部１４へという流れである。第１のカートリッジの外側ケーシングが比較的柔らかい場合には、当該カートリッジを手で絞って圧力を供給する。第１の燃料カートリッジ１２または内部燃料室部１４からの意図しない燃料漏れを阻止するために、第１の燃料カートリッジコネクタ９および燃料室部コネクタ２０を適切に接触させる前では、遮断バルブ、手作業、またはバネ負荷クロージャ、または他のシールが第１の燃料カートリッジコネクタ９および燃料室部コネクタ２０の双方に設けられてよい。このため、第１の燃料カートリッジ１２から内部燃料室部１４への燃料の流れが、第１の燃料カートリッジコネクタ９が燃料室部コネクタ２０と結合するまでは、確立されない。そのようなバルブ、バルブ要素、シールおよびクロージャは、本出願人の出願に係る２００３年７月２９日出願の米国特許出願第１０／６２９００６の「結合バルブを有する燃料カートリッジ」に開示されている。この’００６特許出願の内容は参照してここに組み入れる。オプションとして、バルブの結合を電気的に確認できるようにして、液体燃料が流れ出す前に、バルブまたはバルブ要素が適切に結合されていることを確実にしてもよい。
【００２８】
図２に示すように、他の実施例では、第１の燃料カートリッジ１２を第１の電子装置１１から取り外すことなしに、第１の燃料カートリッジ１２を用いて内部室部１４を再充填できる。この実施例では、第１の燃料カートリッジ１２は第２のコネクタ１７をさらに具備する。第１の燃料カートリッジコネクタ９の場合と同様に、第１コネクタ１７が燃料室部コネクタ２０とけつごうするように構成され、これはオスコネクタでもメスコネクタでもよい。
【００２９】
機能性および美的デザインの観点から、コレクタを第１の燃料カートリッジ１２からも第２の電子装置１８からも出っ張らないようにすることが望まれる。一実施例では、第１の燃料カートリッジコネクタ９、第２のコネクタ１７または燃料室部コネクタ２０を格納式に構成してもよい。図３および４に示すように、第２のコネクタ１７については、格納式コネクタ３０が格納位置に配置されて燃料カートリッジ１２のエッジ３２と面一になっている。矢印Ａの方向に格納式コネクタ３０を回動させて図４に示す突出位置へ移動させられる。格納式コネクタ３０は、突出位置で内部通路を開成して、格納位置で閉成してシールを実現しまたは第２のコネクタ１７に対してバルブのように動作するように構成されても良い。図では回動構造として示されているが、格納式コネクタ３０は、エッジ３２と面一となるような格納を実現する任意の構造であってよく、これには滑動、折り畳み、および望遠鏡構造が含まれる。
【００３０】
第１の燃料カートリッジコネクタ９、第２コネクタ１７および燃料室部コネクタ２０は、’００６特許出願に開示されるような、係合する二要素バルブシステムとして構成してもよい。各バルブ要素はシールを実現する能力を有する。一実施例では、第１の燃料カートリッジコネクタ９または第２のコネクタ１７は二要素バルブの半体であり、燃料室部コネクタ２０は当該二要素バルブの相補的な半体である。さらに、第１の燃料カートリッジ１２および内部室部１４の間の結合および液体連通を実現するのに加えて、これらバルブ半体は、第１の燃料カートリッジ１２および内部室部１４を結合しないときには、第１の燃料カートリッジ１２および内部室部１４をシールする。適切な二要素バルブは’００６特許出願に十分に開示されており、これは上述のとおりである。これら二要素バルブは個別の半体しか相互に適合しないように差別化して構成しても良い。このような差別化により、適切な燃料カートリッジが内部燃料コンテナに合わせられることを確認する方法が提供される。代替的には、バルブ半体をユニバーサルなものやミックス・マッチ型のものにしてもよい。
【００３１】
第１の燃料カートリッジ１２を用いて複数のカートリッジまたは内部燃料室部１４を再充電してもよい。好ましくは、第１の燃料カートリッジ１２を用いて同時に複数の第２の電子装置１８中に配置された複数のカートリッジまたは内部燃料室部１４を再充填できる。図５に示すように、連結管１９を設けて第１の燃料カートリッジ１２を複数の内部室部１４に結合する。連結管１９は第１の燃料カートリッジコネクタ９または第２のコネクタ１７に結合するように構成された少なくとも１つの入力２１と、１または複数の燃料室部コネクタ２０に結合するように構成された複数の連結管出力２３とを有する。連結管入力２１および連結管出力２３に対する結合は、第１の燃料カートリッジコネクタ９、第２のコネクタ１７および燃料室部コネクタ２０の場合と同様であり、これについては上述したとおりである。一般に、第１の燃料カートリッジ１２、連結管１９および燃料室部１４の間の十分な取り付けおよびシールを実現することができる任意のタイプの結合を採用でき、これには、圧着結合、ネジ式結合、ユニオンフィッティング、その他が含まれる。一実施例では、第１の燃料カートリッジ１２は比較的大きな燃料サプライであり、連結管入力２１に結合されており、複数の電子装置が連結管出力２３に接続されて再充填を受け、また、燃料サプライが複数のバルブを有し、これが複数の装置に結合される。
【００３２】
連結管１９の入力および出力は、任意の適切な留め具（ｆｉｘｔｕｒｅ）、例えば、マイクロチャンネル型のチューブを用いて一緒に結合される。これら留め具は柔らかいタイプの連結具（ｆｉｔｔｉｎｇ）でもよいし、堅固な連結具でもよい。連結管１９を通して燃料室部１４の間へ流れる流れを調整するために連結管１９は少なくとも１つ、好ましくは複数のバルブ２５を有する。これらバルブは単純にオン・オフの機能しかないものでも良いし、燃料の流れを調整し、または制約するものでも良い。適切なバルブは、ボールバルブ、ニードルバルブ、三方バルブ、四方バルブ、ゲートバルブ、バタフライバルブ、ロータリバルブおよびチェックバルブを含む。
【００３３】
図６を参照すると、一実施例において、充填システム１０はアダプタ２２を有し、アダプタ２２が燃料カートリッジ１２および燃料室部１４の間にインタフェースを提供して燃料カートリッジ１２から燃料室部１４へ燃料を運ぶのを容易にする。アダプタ２２は少なくとも１つの入力コネクタ２４を有してアダプタ２２を燃料カートリッジ１２に結合し、また少なくとも１つの出力コネクタ２６を有してアダプタ２２を燃料室部１４に結合する。入力コネクタ２４は出力コネクタ２６とアダプタ２２を介して液体連通している。入力コネクタ２４および出力コネクタ２６の種々の構成が可能であり、これらコネクタは同一のタイプのコネクタでもよいし、異なるタイプのコネクタでも良い。第１の燃料カートリッジ１２または燃料室部１４との間で十分な取り付けおよびシールを実現することができる任意のタイプの結合を採用でき、これには、圧着結合、ネジ式結合、ユニオンフィッティング、その他が含まれる。’００６特許出願で開示されたバルブ要素をこの実施例に用いても良い。
【００３４】
一実施例では、入力および出力コネクタ２４、２６は特別なタイプの燃料コンテナおよび再充填可能燃料カートリッジにしか適合しないように差別化して、燃料コンテナおよび燃料カートリッジの適切な突き合わせを確実にする。代替的には、入力または出力コネクタ２４、２６の一方または双方をユニバーサル結合として、種々のタイプの燃料コンテナおよび燃料カートリッジに結合可能なようにしてもよい。例えば、入力および出力コネクタ２４、２６の一方または双方がそれぞれ複数鋸となるタイプのコネクタ２６を含んで、ユーザが選択できるようにしてもよい。例えば、複数の出力コネクタ２６を回転可能または滑動可能なラック２７に配置しても良い。これを図７に示す。所望の出力コネクタ２６が入力コネクタ２４と液体連通されるまで、滑動可能なラック２７を矢印Ｂに示すように復帰方向および進行方向に移動させる。複数の入力および複数の出力の間の同様の選択が、アダプタ２２内部の複数のバルブにより実現できる。
【００３５】
入力および出力コネクタ２４、２６はオスコネクタでもメスコネクタでもよい。一実施例では、入力コネクタ２４および出力コネクタ２６の双方がオスコネクタであり、これらが第１の燃料カートリッジ１２および燃料室部１４のそれぞれの相補的なメスコネクタと係合する。第１の燃料カートリッジコネクタ９、第２のコネクタ１７および燃料室部コネクタ２０の場合と同様に、これらオスコネクタは格納式コネクタとして構成しても良い。この実施例では延長部または突起をアダプタ２２からなくすことができ、衣服や家具を引っ掻くことがなくなる。さらに、異なる大きさのオスおよび／またはメスコネクタである別のバルブコネクタを設けて、入力コネクタを出力コネクタに結合する中間部材としてもよい。
【００３６】
他の実施例では、入力コネクタ２４は二要素バルブの半体であり、燃料カートリッジ１２が当該二要素バルブの他の係合半体を含む。燃料カートリッジ１２およびアダプタ２２の間の結合および液体連通を実現するのに加えて、これらバルブ半体は、燃料カートリッジ１２およびアダプタ２２を結合しないときには、燃料カートリッジ１２およびアダプタ２２をシールする。適切な二要素バルブは’００６特許出願に十分に開示されており、これは上述のとおりである。燃料カートリッジ１２およびアダプタ２２の間の第１の二要素バルブに加えて、アダプタ２２および燃料室部１４の間に同様の第２の二要素バルブを設けても良い。出力コネクタ２６が当該二要素バルブの一方の半体であり、燃料室部１４のコネクタ２０が当該二要素バルブの他の相補的な半体である。これらバルブ半体は、圧着結合、パイプネジ、接着剤および溶着を含む、任意の適切な手法により、アダプタ２２、燃料コンテナ１４および燃料カートリッジ１２に結合できる。一実施例では、これら二要素バルブは個別の半体しか相互に適合しないように差別化して構成しても良い。この実施例を用いて、適切な燃料コンテナが適切な燃料カートリッジに合わせられることを確認する方法が提供される。代替的には、バルブ半体をユニバーサルなものやミックス・マッチ型のものにしてもよい。
【００３７】
アダプタ２２は受動素子または能動素子であってもよい。一実施例では、アダプタ２２は受動素子として構成される。この構成は、圧縮燃料コンテナを用いる場合や、重力による供給手法が燃料を燃料室部１４に運ぶのに好ましい場合に、適切である。アダプタ２２が受動的である場合、入力コネクタ２４および出力コネクタは、アダプタ２２を通るマイクロチャネルの大きさのパイプ３４を通じて直接に流体接続される。アダプタ２２を通じた燃料の流れを制御または停止する能力を実現するために、アダプタ２２は、入力コネクタ２４および出力コネクタ２６の間に配された１または複数のバルブ３６を具備して良い。バルブ３６は単純にオン・オフの機能しかないように構成しても良いし、アダプタ２２を通じて流体の流れや圧力を調整し、または制約するように構成しても良い。適切なバルブは、ボールバルブ、ニードルバルブ、三方バルブ、四方バルブ、ゲートバルブ、バタフライバルブ、ロータリバルブおよびチェックバルブを含む。さらに、バルブ３６は単独で使用されても良いし、入力および出力コネクタ中の二要素バルブと一緒に使用されても良い。一実施例では、内部燃料室部コネクタ２０がチェックバルブ３７を有し、室部コネクタ２０がアダプタ２２から取り外されたときに燃料が内部室部１４から逆流するのを防ぐ。内部燃料室部コネクタ２０または他のバルブ、バルブ要素または他のコネクタがフィラー材料を含んで燃料の流れを調整してもよい。そのようなフィラー材料は’７９３特許出願に開示されている。
【００３８】
図８に示すように、アダプタ２２は、能動素子でも良く、パイプ３４内に配置されて入力および出力コネクタ２４、２６と連通して燃料を燃料カートリッジ１２から燃料室部１４に運ぶ１または複数のポンプ３８を含んでも良い。好ましくは、ポンプ３８は液体流速と関連して使用するように適合化され、また小型なものとして入手できる。ポンプ３８は手動ポンプでも電気ポンプでもよい。適切な手動ポンプは、手で圧縮して駆動されるブリスタまたはブラダー型のポンプ、または他の手動ポンプである。
【００３９】
一実施例では、ポンプ３８は電気または電子ポンプである。好ましくは、ポンプ３８は可動部分数が最少で破損を最小化できるものである。適切なポンプ３８は、マイクロマシンシ（ｍｉｃｒｏｅｌｅｃｔｒｏｍｅｃｈａｎｉｃａｌ）システム（ＭＥＭＳ）ポンプ、例えば、インクジェットプリンタでインクをポンピングするのに用いるポンプ、薬剤送達システムで用いられるポンプ、または微小集積回路チップを冷却するポンプ等である。より具体的には、適切なＭＥＭＳポンプにはフィールド誘導流ポンプと膜変位ポンプとが含まれる。フィールド誘導ポンプは、流れを発生させるのに電場または磁場を利用する。
【００４０】
適切なフィールド誘導ポンプは電気浸透ポンプである。電気浸透ポンプはなんら可動部も含んでいなくて、液体を緊密な空間中を移動させることができる。電気透過ポンプは、有利なことに、低伝導率の流体を移動させることができる。ＤＣ電位が多孔の媒体を横切って印可されるときに、電気浸透流は引き起こされる。ＤＣ電場が印可されると、多孔の媒体の中の液体が陽極すなわち正電極から陰極すなわち負電極へと駆動される。電気浸透ポンプは、マイクロチャンネル、例えば、アダプタ２２内のマイクロチャネルにおいて特に有効である。電気浸透流は、米国特許第３９２３４２６号、「電気浸透ポンプおよびこれを含む流体ディスペンサ」；１９７５年１２月２日発行、「高分子フリットを具備する電気浸透ポンプおよびこれを含む流体ディスペンサ」、Ｓ．Ｚｅｎｇ，  Ｃ．Ｃｈｅｎ，  Ｊ．Ｓａｎｔｉａｇｏ，  Ｊ．Ｃｈｅｎ，  Ｒ．Ｚａｒｅ，  Ｊ．Ｔｒｉｐｐ，  Ｆ．Ｓｖｅｃ，およびＪ．Ｆｒｅｃｈｅｔ，Ｓｅｎｓｏｒｓ  ａｎｄ  Ａｃｔｕａｔｏｒｓ  Ｂ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｊｏｕｒｎａｌ，  ｖｏｌ．８２，  ｐｐ．２０９−２１２（２００２）；および「マイクロポーラスを具備する大流速電気浸透ポンプ」、Ｓ．Ｙａｏ，  Ｄ．Ｈｕｂｅｒ，  Ｊ．ＭｉｋｋｅｌｓｅｎおよびＪ．Ｓａｎｔｉａｇｏ，Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ  ｏｆ  ＩＭＥＣＥ，２００１  ＡＳＭＥ  Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ  Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ  Ｃｏｎｇｒｅｓｓ  ａｎｄ  Ｅｘｐｏｓｉｔｉｏｎ，  Ｎｏｖｅｍｂｅｒ  １１−１６，  ２００１，  Ｎｅｗ  Ｙｏｒｋ，  ＮＹ，その他の文献で詳細に検討されている。これらの内容は参照してここに組み入れる。
【００４１】
他の適切なフィールド誘導ポンプは、これに限定されないが、電気流体力学ポンプおよび電磁流体力学ポンプを含む。膜変位ポンプは力を利用する。例えば電荷が膜に印可され、膜が動き、または振動し、ポンポング対象の流れを推進する。適切な膜変位ポンプは、静電気ポンプおよび熱気圧ポンプであるが、これに限定されない。
【００４２】
アダプタ２２に利用可能な適切なピエゾ電気ポンプは、バージニア州のニューポートニューズのＰＡＲ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ、ＬＬＣから入手できるようなものである。ピエゾ電気ポンプは、可動備品を伴わず、軽量、小型、頑丈、静粛および高効率である。これらポンプの励起電圧は約５０Ｖより大きなものであり、例えば、約１５ミリアンペアから約１３０ミリアンペアの大さの電流を約２．２Ｖ（直流）から約１２Ｖ（直流）の入力電圧で引き込む。ピエゾ電気ポンプの流速は、約０から約５ｐｓｉの範囲の圧力下で、約１０ｍｌ／時から約９００ｍｌ／時である。ポンプの大きさは約０．５平方インチから約１．５平方インチであり、約０．５インチ未満の厚さである。ピエゾ電気ポンプは、燃料電池および燃料カートリッジに用いられる燃料と相性がよい材料から構築される。これらポンプは広範囲に動作して寿命も長い。
【００４３】
ポンプ３８を駆動するのに十分な電力を供給するために、アダプタ２２はポンプ３８に電気的に接続された少なくとも１つの電源４０を含む。アダプタ２２内のポンプ３８および他の電気または電子システムを動作させるのに十分な電力を供給できる任意の電源を採用できる。適切な電源４０はバッテリ、燃料電池および太陽電池またはパネルを含む。電源４０はアダプタ２２の内部、アダプタ２２の外部または双方に配置しても良い。図８に示す例では、電源４０はアダプタ２２内に含まれるバッテリである。
【００４４】
一実施例では、図９に示すように、第１の電子装置１１および第２の電子装置１８の少なくとも一方の内部に配置される。アダプタ２２が燃料コンテナに結合されるならば、電源はこの燃料コンテナの内部に含まれても良い。好ましくは、電源４０が第１の電子装置１１、電子装置１８または燃料コンテナ内に含まれる場合には、電源４０は燃料電池またはバッテリであり、例えば燃料電池１３および１６である。図示のように、電源は第１の燃料電池１３または第２の燃料電池１６のいずれかである。
【００４５】
電源４０がアダプタ２２の外部に配置される場合には、外部電源からの電源リードをアダプタ内の必要な部品に接続する電気コネクタが必要である。一実施例では、燃料カートリッジ１２、第１の電子装置１１、第１の燃料電池１３、第２の電子装置１８、燃料室部１４および第２の燃料電池１６の少なくとも１つが第１セットの電気コネクタ４２を具備し、アダプタ２２が第１セットの電気コネクタ４２と接触する第２セットの電気コネクタ４４を有する。これら電気コネクタにより充填システム１０の種々の部品の間が電気的に結合され、また電源４０からアダプタ２２へ電力を供給する。当業界において知られていて入手できる任意のタイプの電気コネクタを採用できる。例えば、第１および第２セットの電気コネクタ４２、４４を一連の金属板または金属表面として配列して、入力および出力コネクタ２４、２６が燃料カートリッジ１２および燃料室部１４と結合するようになったときに、それら金属板または金属表面が整列して接触するようにしてもよい。電力の供給に加えて、第１および第２セットの電気コネクタ４２、４４を、充填システム１０の種々の部品の間のデジタル信号や遠隔測定データを伝送するのに用いても良い。
【００４６】
一実施例では、図８に示すように、アダプタ２２の内部で電源４０および電気ポンプ３８の間に配置された電気スイッチ２９を用いて電気ポンプ３８を始動または停止させることができる。図７に示すように、アダプタ２２のユーザは電気スイッチ２９にアクセスでき、ポンプ３８をオン・オフできる。スイッチ２９はハードワイヤの電気スイッチとして示されているが、スイッチ２９は代替的にはアダプタ２２内に配置される論理制御ユニット４６と通信できても良い。論理制御ユニット４６はアダプタ２２内に配置されるポンプ３８や任意の他の電子装置、例えば、電子的に制御可能なバルブ、ライト、および表示器に接続されている。論理制御ユニット４６は、燃料カートリッジ１２および電子装置１８内に配置される論理制御ユニットおよび他の電子システムと通信しても良い。第１セットおよび第２セットのコネクタ４２、４４はこれらの装置の間の電気接続を実現しても良い。論理制御ユニット４６はポンプ３８用の所用のドライバおよび制御回路を含んでも良く、また、この回路は別個に実現されても良い。論理制御ユニット４６への電力は電源４０により供給される。論理制御ユニット４６は燃料電池の表面または燃料電池が電力供給する装置の表面に配置されても良く、また、電気コネクタ例えばコネクタ４２、４４を通じてアダプタ２２と電気的に接続されても良い。
【００４７】
適切な論理制御ユニットはプログラマブルロジックコントローラ、ハードワイヤのロジックコントローラ、および電気的に消去可能なプログラマブルリードオンリーメモリ（ＥＥＰＲＯＭ）を含む。適切なＥＥＰＲＯＭの例は、本出願人の同日出願に係る米国特許出願第１０／７２５２３７の「情報記憶装置を有する燃料電池サプライおよび制御システム」に見いだせる。この特許出願の内容は参照してここに組み入れる。
【００４８】
この発明に従う充填装置１０の他の実施例では、充填装置は、燃料室部１４中の燃料の量、または燃料カートリッジ１２から燃料室部１４へ運ばれた燃料の量を監視するシステムを有する。燃料監視システムは、燃料のレベルが予め定められた値に達したら、ポンプ３８を停止し、またはバルブ３６を閉成することにより、自動的に燃料搬送を中止してもよい。燃料のレベルの適切な値は、燃料室部１４の容量の約８５％から約９５％までである。
【００４９】
燃料監視システムは好ましくは燃料の流れを自動的に停止するが、システムはユーザに対して燃料室部１４が十分に満たされているという通知を供給しても良い。ユーザはこの表示に応じて燃料の搬送を停止する。アダプタ２２の状態または動作の通知を、アダプタ２２の表面に実装された１または複数のディスプレイ５０または表示ライト３１に通じてユーザに供給しても良く、これらは図７および８に示されるようにユーザが容易に目視できるようになっている。適切なディスプレイ５０および表示ライト３１は発光ダイオードおよび液晶ディスプレイである。ディスプレイ５０および表示ライト３１は充填システム１０に関する種々の機能および情報の視覚的な表示を提供し、この表示には、「Ｐｏｗｅｒ  Ｏｎ」、｛Ｂａｔｔｅｒｙ  Ｌｏｗ」、「Ｐｕｍｐ  Ｏｎ」、「Ｆｕｅｌ  Ｌｅｖｅｌ」および「Ｆｕｅｌ  Ｃａｒｔｒｉｄｇｅ  Ｆｕｌｌ」、その他が含まれる。ディスプレイ５０および表示ライト３１は論理制御ユニット４６に接続されて制御される。
【００５０】
この燃料監視システムはアダプタ２２に接続され、また一実施例ではアダプタ２２内に完全に内包される。適切なシステムは、十分な量の燃料が燃料室部１４に運ばれたかを判定するために、燃料室部１４からの戻り圧力、または、搬送燃料の累積量を監視する。この実施例では、燃料監視システムは論理制御ユニット４６を含む。他の実施例では、図９に示すように、燃料監視システムは、燃料室部１４に結合された燃料ゲージ４８を含み、燃料室部１４内の残留燃料の量を測定する。適切な電気的に読み出し可能な燃料ゲージの例は、本出願人の同日出願に係る米国特許出願第１０／７２５２３６の「燃料カートリッジ用の燃料ゲージ」に示されている。この特許出願の内容は参照してここに組み入れる。燃料ゲージ４８を論理制御ユニット４６に第１セットおよび第２セットのコネクタ４２、４４を通じて接続しても良い。
【００５１】
この発明に従う、アダプタ２２内のポンプおよびバルブは図１０および１１に示される。図１０に示すように、アダプタ２２は２つのポンプ、すなわち第１の手動ポンプ５２および第２の電子ポンプ５４を有する。電子ポンプ５４は論理制御ユニット４６に接続されている。論理制御ユニット４６はアダプタ２２の外部の電源４０から電力を受け、またコンタクト４４を通じて燃料レベル情報を受ける。好ましくは、電源４０は第２の電子装置１８の内部の第２の燃料電池１６である。燃料室部１４は空であるとする。そうであると、燃料電池１６に十分な燃料が供給されて論理制御ユニット４６および電子ポンプ５４に電気コンタクト４４を介して電力が供給されるようになるまで、手動ポンプ５２を用いて燃料室部１４に燃料を運ぶ。その時点で、手動のポンピングを停止して電子ポンプ５４を引き継いでよい。手動ポンプ５２は電子ポンプ５４と直列にまたは並列に配置されても良い。代替的には、手動ポンプ５２を、太陽電池およびパネル５３で置き換えても良く、これは自然光または人工的な光を電気に変換して電力をポンプ５４に供給する。付加的には、手動ポンプ５２を外部電源例えばバッテリに置き換えても良い。マイクロチャネル３４中の障害物および燃料室部１４への過充填に起因する、充填システムの任意の部品の損傷を防ぐために、１または複数の逃がしバルブをマイクロチャネル３４に連通させて設けてもよい。
【００５２】
図１１に示す実施例では、ポンプ３８を、バルブおよび他の流れコントローラからなる種々の構成と組み合わせて燃料の流れの伝達を所望の量に制御できる。例えば、ポンプ３８をソレノイドバルブ３９およびチェックバルブ５６と流体連通させてもよい。ポンプ３８およびソレノイドバルブ３９は電源４０と接続され、論理制御ユニット４６が、アダプタ２２の動作、および燃料の燃料カートリッジ１２から燃料室部１４への流れの制御に必要になる。
【００５３】
動作時には、充填システム１０が、内包する燃料電池から必要電力の供給を受ける電子装置内に配置された燃料室部または燃料カートリッジにそのままの位置で燃料を充填する手法を実現する。電子装置内の燃料室部を再充填するために、燃料電池用の適切なタイプの燃料を内包する予備の燃料コンテナまたは燃料カートリッジが選択される。好ましくは、燃料室部より実質的に大きな容積の燃料カートリッジが選択される。例えば、燃料室部はセルラ電話機で、燃料カートリッジはラップトップコンピュータ由来のものであってよい。燃料カートリッジはつぎに燃料室部と結合して流体連通される。好ましくは、カートリッジおよびコンテナの間の流体連通は、２つの要素が完全にかつ適切に相互接続された後に、確立される。一実施例では、燃料カートリッジは燃料室部と直接に結合する。他の実施例では、燃料カートリッジおよび燃料室部は連結管またはアダプタを用いて結合される。アダプタが用いられる場合には、燃料カートリッジはアダプタの入力に接続され燃料室部がアダプタの出力に接続される。
【００５４】
燃料サプライが、一旦、燃料カートリッジまたは燃料室部と結合されると、所望量の燃料が燃料サプライから受領側燃料カートリッジまたは燃料室部に運ばれる。燃料室部に運ばれる燃料の量を制御するために、受領側の燃料カートリッジまたは室部の燃料のレベルが監視される。燃料カートリッジまたは室部の燃料レベルが予め定められた値に到達すると、燃料の搬送が停止される。典型的には、燃料レベルが燃料室部の容量の約８５％から約９５％に到達すると、燃料の搬送が停止される。燃料レベルの監視および燃料搬送の停止は手動また自動で実行して良い。一旦、室部が所望レベルに再充填されると、燃料サプライおよび燃料室部が切断される。結合点はシールされて漏れがないようにする。シーリングは自動的に行われても手動で行われても良い。燃料室部を内包するカートリッジまたは電子装置の内部へ結合点を格納してコネクタの損傷を回避しても良い。
【００５５】
ここに開示された発明の例示的な実施例がこの発明の目的を達成することは明らかであるが、当業者が種々の変形や他の実施例を構成できることは容易に理解できる。さらに、任意の実施例の特徴および／または要素を、単独で、または他の実施例の特徴および／または要素と組み合わせて使用できる。添付の特許請求の範囲は、これらすべての変形例や実施例を、その趣旨を逸脱することなくカバーすることを意図するものであることは、容易に理解できる。
【００５６】
添付図面は明細書の一部を形成し、明細書との関連において理解されるべきであり、種々の図において類似の参照番号は類似の部分を示すために用いられる。添付図面は以下の通りである。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】この発明に従う充填システムの実施例の平面図である。
【図２】充填システムの他の実施例の斜視図である。
【図３】充填システム中で使用される格納式コネクタの実施例を格納位置で示す模式図である。
【図４】格納式コネクタを突出位置で示す模式図である。
【図５】充填システムとともに用いられる連結管の実施例の模式図である。
【図６】アダプタを有する充填システムの他の実施例の模式図である。
【図７】充填システム中で使用されるアダプタの他の実施例の平面図である。
【図８】充填システム中で用いられるアダプタの他の実施例の模式図である。
【図９】充填システムの他の実施例の模式図である。
【図１０】充填システム中で用いられるアダプタの他の実施例の模式図である。
【図１１】充填システム中で用いられるアダプタのさらに他の実施例の模式図である。
【符号の説明】
【００５８】
９      第１の燃料カートリッジコネクタ
１０    充填システム
１１    第１の電子装置
１２    第１の燃料サプライ（燃料カートリッジ）
１３    第１の燃料電池
１４    燃料室部（燃料コンテナまたは内部室部）
１６    第２の燃料電池
１７    第２のコネクタ
１８    第２の電子装置
１９    連結管
２０    燃料室部コネクタ
２２    アダプタ
２４    入力コネクタ
２６    出力コネクタ
３０    格納式コネクタ
【図１】
2007513482.tif 000003
【図２】
2007513482.tif 000004
【図３】
2007513482.tif 000005
【図４】
2007513482.tif 000006
【図５】
2007513482.tif 000007
【図６】
2007513482.tif 000008
【図７】
2007513482.tif 000009
【図８】
2007513482.tif 000010
【図９】
2007513482.tif 000011
【図１０】
2007513482.tif 000012
【図１１】
2007513482.tif 000013
【国際調査報告】
2007513482.tif 000014
2007513482.tif 000015