(57)【要約】【課題】個人への熱源である電気化学的デバイスを備えた衣類を提供する。【解決手段】電気化学的デバイスは、個人用のオンデマンド温度制御システム、及び電気デバイスへの電源に利用される。電気化学的デバイスは、可撓性相互接続手段によって、平面的にかつ可撓性的に相互接続される平板状の硬い燃料電池である。可撓性相互接続手段は。燃料電池を互いに前記平面の外へ動くことを可能にする。また、可撓性相互接続手段は、身体領域又は衣類への悪影響を最小限に抑える、及び熱伝達を行うことができる身体領域を最大化するために、前記電気化学的デバイスを衣類に上手に一体化させることを可能にする。さらに一体化させる、及び操作の容易性を高めるために、（ｉ）オンデマンド電源及び熱源、（ｉｉ）温度レベル、及び／又は（ｉｉｉ）電気デバイスの様々な電力レベルを制御する制御システム及びセンサが含まれる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
身体領域の温度を調節するための方法であって、
（ａ）個人が携帯する電気デバイス用の電源及び前記個人への熱源である電気化学的デバイスを、前記身体領域を覆うように配置するステップと、
（ｂ）前記電気デバイスにより生成され、前記身体領域及びその皮下層へ伝導又は放射される熱を制御するステップとを含むことを特徴とする方法。
【請求項２】
請求項１に記載の方法であって、
前記温度を検出し、前記身体領域へ伝導又は放射される温度をさらに制御するステップをさらに含むことを特徴とする方法。
【請求項３】
請求項１に記載の方法であって、
前記温度を制御システムによって制御するステップをさらに含むことを特徴とする方法。
【請求項４】
請求項３に記載の方法であって、
前記制御システムが前記衣類に一体化されることを特徴とする方法。
【請求項５】
請求項１に記載の方法であって、
前記電気デバイスへの電源供給を制御システムによって制御するステップをさらに含むことを特徴とする方法。
【請求項６】
請求項５に記載の方法であって、
前記制御システムが前記衣類に一体化されることを特徴とする方法。
【請求項７】
請求項１に記載の方法であって、
前記電気化学的デバイスが前記衣類に一体化されることを特徴とする方法。
【請求項８】
請求項１に記載の方法であって、
前記個人の上部脊椎領域で、前記電気化学的デバイスが前記衣類に一体化されることを特徴とする方法。
【請求項９】
請求項１に記載の方法であって、
前記電気化学的デバイスは、２つ以上の硬い平板状の燃料電池デバイスを含むことを特徴とする方法。
【請求項１０】
請求項９に記載の方法であって、
前記２つ以上の硬い平板状の燃料電池デバイスを相互接続する可撓性の相互接続手段をさらに有し、
前記可撓性の相互接続手段は、前記硬い平板状の燃料電池デバイスが互いに前記平面外へ動くことを可能にし、当該手段の中に又は当該手段と共に一体化された、前記硬い平板状の燃料電池デバイスの各々のための電気接続及び燃料接続を有することを特徴とする方法。
【請求項１１】
請求項１に記載の方法であって、
前記電気化学的デバイスは、熱伝導手段をさらに含むことを特徴とする方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般的には、例えば燃料電池システムなどの電気化学的デバイスに関するものである。より詳細には、本発明は、燃料電池システムから生成された熱を使用して、身体領域の温度を制御するための燃料電池システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ほとんど全ての最新電子デバイスは携帯用電源を必要としており、多くの場合、消費電力が性能のネックになっている。携帯情報端末、携帯電話、娯楽機器、及び次世代ノート型パソコンなどの無線製品は、特に、持続的な電力供給に対する大きな需要がある。長期間の、携帯での使用には、燃料電池は魅力的な電源である。燃料電池は、バッテリーのように、化学的エネルギーを電力に効果的に変換するが、さらに、エネルギー密度が高いことや、燃料補給を簡単にできる可能性があることなどの利点がある。
【０００３】
特に寒冷地における、個人の温度調節に適用する場合は、衣服を重ね着することにより断熱する方法や、バッテリーから電力を供給される電気的ヒータ又は化学的ヒータを使用する方法がある。断熱服は、比較的単純で信頼できるという利点があるが、体温を維持するために、様々な温度又は活動レベルを応じて、「重ね着」をする必要があるという本質的な欠点もある。この場合は、未使用の服を持ち運ぶため、その服が邪魔になるという問題や、状況の変化に応じて服を着脱しなければならないという問題がある。バッテリーから電力を供給される電気的ヒータは、制御可能な分配可能な加熱ができるという利点があるが、バッテリーのエネルギー密度が限られていることに制約される。化学的ヒータは、低コスト、軽量、及び高エネルギー密度という利点があるが、制御可能又は分配可能な加熱又は電力供給を行うことができず、その効率は著しく制限される。
【０００４】
したがって、燃料電池と我々の日常活動との融合を容易にするシステムを開発し、そのシステムを、電力を必要とする無線製品のオンデマンド電源として利用すること、及び個人の温度調整に利用することは有望であると、当該技術分野では考えられている。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、電気化学的デバイス（すなわち燃料電池）と我々の日常の活動及び生活との融合を容易にする新しいやり方を提供する。これらの統合された電気化学的デバイスは、（ｉ）個人用のオンデマンド熱源又は温度制御システム、及び（ｉｉ）電気デバイス又は無線製品用のオンデマンド電源として利用することができる。特に、本発明は、１つ以上の電気デバイス用のオンデマンド電源を備えた衣類（article of clothing）としてなり得る。ある例では、オンデマンド電源及び熱源は、上部脊椎領域でジャケットの内側と一体化される。オンデマンド電源及び熱源の好ましいデザインは、可能な限り大きい、熱の生成及び流動領域を有していることである。前記電気デバイスにより生成され、伝導又は放射される熱は、特定の温度レベルに制御される。
【０００６】
２つ以上の平板状の燃料電池を使用する場合は、電気化学的デバイスである硬い平板状の燃料電池は平面的に配置される。前記燃料電池は、前記衣類を着用した人が携帯する１つ以上の電気デバイスに電力を提供すること、及び、身体領域に熱を伝導させることができる。燃料電池デバイスの数は、前記電気デバイスが必要とする電力、及びユーザが所望する温度によって決まる。
【０００７】
硬い平板状の燃料電池デバイスは、硬い平板状の燃料電池デバイスが互いに平面の外へ（その平面が撓むように）動くことを可能にする可撓性相互接続手段によって、平面的にかつ可撓的に相互接続される。このことは、さらに、薄く／平らなデザインによって、オンデマンド電源を衣類に上手に一体化させることを可能にする。すなわち、オンデマンド電源及び熱源を、衣類の内部又は内側に隠すことができる。可撓性相互接続手段及び平板状の燃料電池デバイスは、好ましくは、（ｉ）身体領域又は衣類への悪影響を最小限に抑える、及び（ｉｉ）熱伝導又は放射領域を増大させることを目的として配置される及びそのような大きさである。
【０００８】
燃料電池（さらに場合によっては他の関連する構成要素）間の電気及び燃料接続は、可撓性相互接続手段と一体化される。可撓性相互接続手段としては様々なものがあり、例えば、（ｉ）１つ以上の可撓性のジョイント又はヒンジ、（ｉｉ）その上に前記硬い平板状の燃料電池デバイスが取り付けられる可撓性基板、（ｉｉｉ）前記２つ以上の硬い平板状の燃料電池デバイスの平板の１つから延び、前記動くこと可能にする厚さを有する延長部分、又は（ｉｖ）前記２つ以上の硬い平板状の燃料電池デバイスを覆う可撓性モールドなどがある。
【０００９】
さらに一体化させる、及び操作の容易性を高めるために、（ｉ）オンデマンド電源及び熱源、（ｉｉ）温度レベル、及び／又は（ｉｉｉ）電気デバイスの様々な電力レベルを制御する制御システムが含まれる。制御システムは、衣類と一体化させることができる。或いは、制御システムとしては、ユーザが携帯する無線遠隔制御デバイスが用いられる。また、安全及び所望する制御を確実にすべく、身体領域に伝達される温度及び／又は身体領域での温度を検出するために、センサを衣類に組み込む、又はオンデマンド電源及び／又は熱源と一体化させることができる。ある実施形態では、電線は、衣類と一体化され（例えば、ジャケットの素材の中を通すことによって）、電気デバイス又は制御システム（適用する場合）に接続される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。以下の実施形態は、説明目的のためのものであり、当業者であれば、多様な変形及び均等な他の実施例が可能であるという点を理解できるであろう。従って、本発明の範囲は特許請求の範囲により決定されなければならない。
【００１１】
図１は、（ｉ）１つ以上の電気デバイスに電力を供給する、及び（ｉｉ）身体領域の体温調整を提供するオンデマンド電源及び熱源を備えた衣類（すなわち上着１００）の例を示している。ユーザにおける電源及び熱源の配置の選択は、身体への熱伝達の効率に大きな影響を及ぼす。燃料電池又は発電機を、脂肪が少ない、皮膚表面での血流が早い、又は皮膚表面での密度が高い身体の領域を直接的に覆うように配置することで、ユーザへの熱流動を最大化にすることができる。そのような領域の例としては、胸筋の直下の胸郭前面、腰背部及び背骨に沿った部部（例えば、背骨の上部）、首の背部、手首及び股間の内側、及び脇の直下の下胸郭に沿った部分がある。
【００１２】
電源及び熱源のデザインの考えは、熱伝達を行うことができる身体領域を最大化すべく、電気化学的電気デバイスの面積を最大化することである。このデザイン、及び衣類との一体化の他の目的は、１つ以上の電気デバイスに電力を供給すべく、又は特定の身体領域に熱を提供すべく、ユーザが所望する電源条件を満たしている間、一体化を容易にするために（例えば、衣類に隠れるようにするために）、できるだけ薄いオンデマンド電源及び熱源を開発することである。
【００１３】
オンデマンド電源及び熱源の好ましい位置のもう１つの主要な目的は、身体領域への、又は身体領域或いはジャケットの動作への悪影響を最小限に抑えることができる位置である。そのような身体領域の例としては、上部脊椎の領域、又は胸郭の範囲がある。また、小型のオンデマンド電源及び熱源を使用する場合は、腕の部分がある。
【００１４】
図１に示した例のように、オンデマンド電源及び熱源は、ポケット１０２の上側の開口部からポケット１０２の内側に入れられ、上部脊椎の領域に配置される。ポケット１０２の開口部は、フラップ１０４によって閉じることができる。一般的に、本発明に係るオンデマンド電源及び熱源は、平面的に配置され、例えば上着１００のポケット１０２の中に納められる、２つ以上の硬い平板状の燃料電池デバイス１２０を含んでいる。平面的に配置される硬い平板状の燃料電池の数は、必要とする電力及び電圧によって決まる。前記平板状の燃料電池における「硬い（stiff）」の定義は、通常の使用中に生じる変形がごく小さいことである。硬い平板状の燃料電池は、全体が柔軟な燃料電池と比べると、過強度の曲げ（燃料電池に損傷を与えるのに十分な小さい半径で燃料電池を曲げること）及び疲労（１カ所で繰り返して曲げること）によって損傷する可能性が低いという利点がある。さらに、硬い燃料電池における、関連したマニホルディング及び圧縮は、全体が柔軟な燃料電池よりも高い能力（単位面積あたりの出力に関して）を可能にする傾向にある。半可撓性燃料電池（柔軟性相互接続を有する燃料電池）は、可撓性製品により快適で機能的を統合することより、全体が柔軟な燃料電池を改善する。
【００１５】
また、本発明は、電力及び温度の条件を満たすのであれば、１つの燃料電池のみを使用してもよい。また、図２に示すように、オンデマンド電源及び熱源の他の部分１３０は、少なくとも、燃料電池デバイス１２０と一体化（２１０）された燃料源１３４及びバランスオブプラント（balance of plant）１３２である。これらの部分は、当該部分が覆っている身体領域への熱伝導をもたらす過程に貢献する。また、随意的に、図２に示すように、燃料電池は、さらに、身体領域への熱流動の領域を拡大するために、着脱可能に取り付けられる抵抗ヒータ２２０に電力を供給することもできる。
【００１６】
しかし、本発明の主要な目的は、燃料電池を、該燃料電池が覆う身体領域への熱伝導として用いることであることに留意されたい。本発明の他の態様では、熱伝導要素、材料又は層を、熱流動を最大化するために使用することができる（図示しない）。これらの伝導要素の例としては、任意の可撓性の熱伝導性材料（炭素布、布地に織り込まれた銀線維）、面内の伝導性が高く、面を通り抜ける伝導性が低い材料、又は散熱する目的で使用される絶縁層と分離するための層がある。分離層は、身体に向いている繊維の側、又は身体から離れている繊維の側に配置される。
【００１７】
本システムにおける燃料電池は、０．０５〜１ワット／ｃｍ２の範囲の出力密度を提供する電気化学的デバイスである。オンデマンド電源及び熱源における電気的に直列に接続された平板状の燃料電池の数は、総出力電圧を決定する。燃料電池膜の出力密度及び活動領域は、システムの総出力を決定する。個々の燃料電池は、０．３〜０．８ボルトを提供する。電圧出力の総量は、直列に接続された燃料電池の数によって決定される。本システムでは、活動領域が８０ｃｍ２である５つの燃料電池を使用し、１０ワットの電力と１０ワットの熱とを生成する。これらの燃料電池は、約８０〜１４０Ｆ（華氏）の範囲の表面温度で作動する。
【００１８】
出力、出力レベル、及び／又は温度レベルを制御するための制御システム１４０は、オンデマンド電源及び熱源と一体化してもよいし、ユーザにとって便利な位置に配置してもよい。ある例では、図１に示すように、制御システム１４０は、ユーザが操作する遠隔無線制御システムとして又は有線制御システムとして、ジャケット１００に一体化される。制御は、オン・オフ機構のように単純に構成することができる。或いは、制御は、特定の電力レベル（例えば図３に示すような、（ｉ）電力レベル１、電力レベル２、…、電力レベルｎ、又は（ｉｉ）温度レベル１、温度レベル２、…、温度レベルｎ）などを設定する、より高性能な制御ループを用いることもできる。燃料電池の出力及び温度は、燃料電池の電気負荷を変更することにより制御される。これは、燃料電池とロードエレメント（load element）との間の間欠的接続における負荷サイクルを変更する方法（パルス幅変調制御）や、ロードエレメントの抵抗を変更する方法などの様々な方法により行うことができる。抵抗ヒータを加温する場合は、後者の方法を用いて、様々な抵抗の抵抗要素に選択的に加圧するることができる。制御システム１４０は、オンデマンド電源及び熱源の状態又は動作を表示するディスプレイを含むことができる。
【００１９】
バランスオブプラント及び／又は制御システムにフィードバックするために、燃料電池の近傍、又は燃料電池と身体領域との間に、センサ２３０を追加して配置することができる。場合によっては、いくつかのセンサからのフィードバックを使用する「閉ループ（closed loop）」制御機構によって、活性要素のさらなる制御を行うることもできる。ある可能性のある実施形態では、燃料電池の表面温度を検出するために、温度センサは、燃料電池を接触して配置される。他の可能性のある実施形態では、各燃料電池の電圧は、燃料電池の運転状態へのフィードバックを作成するために使用される。燃料電池へにおける燃料流量と電気負荷は、予め定められた限界以上又は以下の電圧状態に応じて変更される。
さらに、燃料電池への燃料の供給をモニタする目的で、圧力センサを使用することができる。
【００２０】
オンデマンド電源及び熱源と電気デバイスとの間の電力送信は、好ましくは衣類を通る電線を介して行われる。同様に、制御システムが無線ユニットとしてセットアップされていない場合は、制御システムとバランスオブプラントとの間の電線は、好ましくは衣類内に隠される。
【００２１】
オンデマンド電源及び熱源と衣類との一体化を確実にするために、また同時に、装着性する際の快適さ及びユーザへの熱伝達を最大化するために、硬い平板状の燃料電池デバイスは、可撓性相互接続手段によって平面的に配置される。可撓性相互接続手段の主要な目的は、（ｉ）身体構造上の身体領域に対する、又は（ｉｉ）身体領域又はジャケットの動きに対する悪影響を最小限に抑えるために、そして熱伝達を高めるべく身体との接触を最大化するために、硬い平板状の燃料電池デバイスが互いに前記平面の外へ動くこと（元の平面が撓むようにすること）を可能にすることである。可撓性相互接続手段は、該手段の中に又は該手段と共に一体化された、硬い平板状の燃料電池デバイスの各々に対する電気接続及び燃料接続を有する（接続の例については後述する）。
【００２２】
図４は、複数のプレート又は層を有する、硬い平板状の燃料電池の分解図４００である。平板状の燃料電池は、燃料（水素）ポート４１２を有する水素ガスマニホールド４１０と、陽極４３０の両側に配置され、結合される２つの接着層４２０、４２２を有する。結合される接着層４２２の層上には、膜・電極一体構造（Membrane-Electrode Assembly：MEA）４４０が配置され、膜・電極一体構造４４０の面上には伝導メッシュ４５０が配置される。平板状燃料電池の他方の外側には、伝導メッシュ４５０と対向して及び面上に、陰極４６０が配置される。図５は、組み立てられた硬い平板状の燃料電池５００を示している。この燃料電池５００は、他の燃料電池との電気的接続（さらに、電気デバイスと接続する前のバランスオブプラントとの最終的な電気的接続）に使用される２つの電気タブ５１０を有している。
【００２３】
図６は、可撓性相互接続手段６１０によって相互接続された、４つの硬い平板状の燃料電池６００の例を示している。可撓性相互接続手段６１０は、燃料電池間を可撓的に結合すべく、燃料電池を覆うように成形された可撓性材料であり得る。この可撓性相互接続手段の他の目的は、張力緩和を加えながら、そして、電線及び燃料パイプをできるだけ隠してできるだけ上手に一体化させて、燃料電池間に電気接続及び燃料接続を含めることである。
【００２４】
図７及び図８は、２つの平板状の燃料電池７１０、７２０を直列に接続した燃料パイプ及び電気接続の例を示している。ここでの主要な目的は、可撓性相互接続手段の可撓性を保つ材料又はデザインを用いることである。そのため、図７の例では、２つの燃料電池間の電気接続部５１０を接続するのにたわみ線７３０を用いている。図８の例では、２つの電気接続部５１０を接続するのに、可撓性の金属箔８１０を用いている。当業者なら、他の可撓性を有する導電性機構又は連結を用いることが可能であることを理解できるであろう。したがって、本発明は、上記した２つの例示的な電気的接続に限定されるものではない。
【００２５】
また、燃料パイプ７４０も、燃料ポート４１２としっかりと接続する可撓性の燃料パイプなどの、様々なデザイン及び材料を使用することができる。他の例では、燃料ポート４１２と可動的に接続する（例えば、ジョイント又はヒンジの追加により）、１つ以上の可撓性又は硬い燃料コネクタを使用することができる。図９は、５つの硬い平板状の燃料電池９１０の配置と、電気接続９２０及び燃料接続９３０の配置との例を示している。なお、当業者なら、様々な他の配置を用いることが可能であることを理解できるであろう。それは本発明の範囲に含まれる。
【００２６】
可撓性相互接続手段は、（ｉ）複数の硬い平板状の燃料電池間の可撓的な接続、（ｉｉ）燃料と電気接続の一体化、及び（ｉｉｉ）それらの接続の張力緩和を確実にするための様々な方法を含む。ある態様では、１つ以上の可撓性ジョイントを使用することができる。他の実施形態では、燃料及び電気接続自体によって、可撓性相互接続手段を提供することができる（図７〜９）。また、別の実施形態では、図１０に示すように、燃料電池１０２０間での可撓性を提供するために、ジョイント又はヒンジ１０１０が追加される。他の実施形態では、図１１に示すように、その上に２つ以上の硬い平板状の燃料電池１１２０が取り付けられる可撓性基板１１１０を使用することができる。別の実施形態では、可撓性相互接続手段は、燃料電池のプレートの１つ（例えば陽極板）からの延長部分であり、前記プレートの厚さは、燃料電池間の可撓性が可能となるように調節される（薄くされる又はパターンされる）。このことは、図１０〜１１の１０１０及び１１１０で想定される。図６に示すように、本発明のさらなる別の実施形態では、可撓性相互接続手段は、２つ以上の硬い平板状の燃料電池デバイスの全体をモールド又はラミネートすることにより構成できる。そのようなモールド及びラミネートは、例えば、図１２に示すように、燃料電池１２２０を覆う繊維１２１０であり得る。また一方、一般的に、可撓性相互接続手段は、繊維、可塑性ポリマー（例えば、ウレタン）、ゴム、革、金属、及びポリマー被覆繊維などの様々な方法及び可撓性材料によって実施することができる（ただし、これらに限定されるものではない）。図１３は、可撓性相互接続手段１３１０と一体化された、本発明に係るオンデマンド電源及び熱供給システムの例を示している。
【００２７】
燃料電池は、様々な可能性のある方法によって、品物と一体化させることができる。燃料電池は、品物（例えば、繊維）に、布地に縫い付けられたポケットに入れられる、フック及びループコネクタ、粘着性のもの、磁石など、又は布地層を燃料電池に付着させ、その後、繊維層の周辺部を衣類に縫い付け、燃料電池を繊維層の間に挟み込み、燃料電池と結合された繊維層を衣類の繊維に結合させる着脱式のアタッチメント（例えば、１つ以上のボタン又はフック、ベルクロ（登録商標）、ジッパー、又は他の同等の構造、或いはそれらの組み合わせ）、或いは他の磁石、機構、又は化学コネクタによって取り付けることができる（ただし、これらに限定されるものではない）。ある実施形態では、オンデマンド電源が、ジャケットに恒久的に一体化された（この場合、燃料カートリッジを交換するようにする）衣類がユーザに提供される。他の実施形態では、前記品物は、システムを他の用途又は衣類に容易に一体化させることができるという特徴を有する品物をユーザに提供することができる。このような特徴は、燃料電池及び発電機用の特別なポケット、ベルクロ（登録商標）取り付けポイント、及び埋め込まれた電線及び／又はインターフェイス・コントロールを含み得る（ただし、これらに限定されるものではない）。
【００２８】
オンデマンド電源は様々な種類の衣類又は個人用機器及び用途に使用することができる。例えば、これに限定されるものではないが、衣類と一体化された個人用の温度調節器（暖房及び冷房）、衣類と一体化された健康モニタ装置、スポーツ用品（例えば、スキーやスノーボード）、医療機器、装着型のコンピュータ・デバイス、拡張現実デバイス、衣類に組み込まれた安全装置（例えば光源）、折り畳み型／回転型（foldable/rollable）の電源（例えば、救命ボート、テント用の電源）、衣類と一体化された通信装置、及び携帯電子機器の充電装置、又は他の携帯型の電源及び／又は熱源に使用することができる。
【００２９】
上述したオンデマンド電源及び熱源は、様々な適用可能性がある。燃料電池システムの用途としては、燃料電池を電力源にのみ使用する、電力源及び熱源の両方に使用する、及び制御可能な熱源にのみ使用するという３つの種類がある（ただし、これらに限定されるものではない）。燃料電池システムの適用可能性としては、衣類、スポーツ用具、救命装置、寝具類、医療機器、かばん（luggage）、バックパック、座席、又は物質輸送への使用がある（ただし、これらに限定されるものではない）。
【００３０】
衣類と一体化させる場合は、このシステムは、個人用の温度調節装置、暖房された衣類、健康モニタリング、通信、光源、動力外骨格システム、及び電子機器への電力供給及び再充電などの用途に使用することができる（ただし、これらに限定されるものではない）。暖房された衣類の具体的な実施形態としては、ジャケット、ベスト、シャツ、パンツ、手袋、ミトン、帽子、靴下、靴、及びゴーグルがある。暖房された靴及びブーツのある実施形態では、燃料電池及び／又は発電機を、靴又はブーツの靴底の一部として使用する。
【００３１】
スポーツ用品に適用する例としては、スキー又はスノーボードの加熱や、スキー又はスノーボードのビンディングの加熱がある（ただし、これらに限定されるものではない）。救命装置の例としては、救命ボート用の電源及び熱源、ビバークバッグの暖房、及びテントの温度調整がある（ただし、これらに限定されるものではない）。上述した燃料電池システムの恩恵を受けることができる寝具類の例としては、暖房された寝袋、暖房されたスリーピング・パッド、暖房された毛布、及び暖房された枕がある（ただし、これらに限定されるものではない）。
【００３２】
医療機器に適用する例としては、患者温度調節装置への熱及び電力の供給や、装着型の健康モニタリング装置への電力の供給がある。患者温度調節装置及び健康モニタリング装置の２つの可能性がある具体例としては、赤ん坊の輸送装置及び外傷患者の輸送装置がある。バックパック又は他の旅行かばんに組み込まれた燃料電池システムは、着用者の温度調節、又はかばんの中身、又は多くの可能性のある電子機器への電力供給に使用することができる。この技術の座席への適用の例としては、競技場のシートパッドの加熱、又は他の座席デバイスの加熱がある（ただし、これらに限定されるものではない）。
【００３３】
燃料電池は、これらに限定されるものではないが、例えば、外側ジャケット、内側レイヤー、ベスト、手袋、帽子、パンツ、靴下、靴、ブーツなどの様々な衣類に一体化させることができる。
【００３４】
あるタイプの燃料電池は、その電解質によって区別することができる（固体電解質型燃料電池、溶融炭酸塩型燃料電池、アルカリ型燃料電池、ポリマー電解質膜燃料電池、及びリン酸型燃料電池）。ある実施形態では、水素を燃料とする、ポリマー電解質膜（Polymer Electrolyte Membrane：PEM）又はＰＥＭ燃料電池が、燃料電池を柔軟な構造に一体化させる用途に使用される。ＰＥＭ燃料電池のデザインには様々な代案があり、その一部を挙げると、ガス供給物質及びレイアウト、気体流構造デザイン、及び密閉方法などがある。しかしながら、本発明では、オンデマンド電源の高性能及び効率を保つために、連続的で柔軟な平板状の燃料電池ではなくて、硬い平板状の燃料電池を使用することに留意されたい。
【００３５】
数多くの代案を使用できるのにも関わらず、実質的に平坦な燃料電池は、柔軟な構造を有する製品に一体化する上で、多くの利点を有する。広い面を身体の方に向けることにより、余分な体積又はユーザの不快感を最小限に抑えて、燃料電池を装着することができる。衣類の暖房に使用する場合は、そのようなデザインは燃料電池からユーザへの熱移動を最大限にする。上述したように、そのような燃料電池は、外縁部の接着結合によって互いに保持することができ、気体分配板で、燃料電池内のガスを密閉する、及び電極と充電コントローラとの間での一定の圧力を保つ働きをする。本出願に平坦な燃料電池を使用するさらなる利点は、システムを該システムが支持される身体範囲に合うように容易に成形することができる、又は上述したようにユーザの身体に一致するように可撓性にすることができるという点である。
【００３６】
酸素は、様々な方法によって燃料電池の陰極に供給することができる。代替案では、含まれている酸素源からの純酸素、空気圧縮機からの圧縮空気、送風機を使用した強制流動、及び、新鮮な空気を提供するための従来及び自然の空気流動を使用した「自由空気（free air）」の通気を含む（ただし、これらに限定されるものではない）。酸素提供の選択は、燃料電池及び前記燃料電池を作動させるのに必要な数多くの追加コンポーネントの出力に影響する。空気を利用する燃料電池（Free air breathing cells）は、単位面積当たりの出力が低いという傾向にあるが（一般に、１５０ｍＷ／ｃｍ２）、燃料電池を作動させるのに必要な追加コンポーネントが少ないという利点を有する。本出願のいくつかの実施形態では、約５０ワット及びそれ以下の出力のために、空気を利用する燃料電池が使用される。しかし、例えば、陰極が大気（例えば、ダイバー）中に露出しない場合、高出力が必要とされる場合、又は移動する空気のソースをデザインに容易に組み込むことができる場合は（例えば、コンプレッサーによって冷却するのに使用する場合は）、他の代替案が好ましい実施形態となる。
【００３７】
以上、本発明の利点について詳細に説明したが、上述した説明及び図面は、本発明の説明を目的としたものであり、本発明は上記内容に限定されるものではない。当業者であれば、本発明の範囲及び精神から逸脱することなく種々の改変を行うことができるであろう。従って、本発明の範囲は、特許請求の範囲及びその均等範囲によってのみ規定されるものである。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明に係るオンデマンド電源を備えたジャケットの例を示す図である。
【図２】本発明に係るオンデマンド電源の概要の例を示す図である。
【図３】本発明に係る制御システムの例を示す図である。
【図４】本発明に係る硬い平板状の燃料電池の例を示す図である（分解図）。
【図５】本発明に係る硬い平板状の燃料電池の例を示す図である（組み立てた状態）。
【図６】本発明に係る、可撓的に相互接続された２つ以上の硬い平板状の燃料電池の例を示す図である。
【図７】本発明に係る平板状の燃料電池間の電気的及び燃料接続を示す図である。
【図８】本発明に係る平板状の燃料電池間の電気的及び燃料接続を示す図である。
【図９】本発明に係る、平面的に配置された、５つの平板状の燃料電池を示す図である。
【図１０】フレキシブル相互接続手段の例を示す図である。
【図１１】フレキシブル相互接続手段の例を示す図である。
【図１２】フレキシブル相互接続手段の例を示す図である。
【図１３】フレキシブル相互接続手段の例を示す図である。
【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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【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１２】
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【図１３】
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【国際調査報告】
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