(57)【要約】【課題】画像形成装置等の機器動作の全モードを燃料電池からなる電源でまかない、外部電力の使用を無くして環境負荷低減を図った電源装置を提供する。【解決手段】プリンタ本体１内に、燃料電池２と燃料カートリッジ３を装備する。燃料電池２には、例えばダイレクトメタノール型燃量電池（ＤＭＦＣ）等を用い、その電力だけで画像形成等の機器動作のすべてを行えるようにして、環境負荷の大きい商用電源を不要とする。燃料カートリッジ３には交換可能なものを用いる。燃料カートリッジ３と燃料電池２の間には、燃料供給と排水回収を行うための流路４ａ、４ｂを脱着自在に設ける。燃料電池２内での反応は発熱反応であり熱水が生成される。これを排水回収用流路４ｂを通って燃料カートリッジ３内に燃料と混じり合わないように回収する。【選択図】        図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電力を必要とする機器に搭載する電源装置において、その出力電力のみで上記機器内の負荷を動作させ得る燃料電池を搭載してなることを特徴とする電源装置。
【請求項２】
請求項１の電源装置において、上記燃料電池からの排水の熱を上記機器の構成機器での再利用に供するために上記燃料電池と上記構成機器との間に設ける排水回収用流路を備えてなることを特徴とする電源装置。
【請求項３】
請求項１または２の電源装置において、上記燃料電池の燃料の残量を検知する検知手段と、該検知手段で検知した残量を知らせるための報知手段を有することを特徴とする電源装置。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれかの電源装置において、上記燃料電池の電力を外部の周辺装置に供給するための接続手段を有することを特徴とする電源装置。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれかの電源装置において、上記燃料電池の燃料を交換可能に収納する燃料収納手段を備え、該燃料格納手段が、上記燃料電池からの排水を移送して収納可能な排水収納部を、上記燃料電池の燃料を収納する燃料収納部と分離して設けてなることを特徴とする電源装置。
【請求項６】
請求項１ないし５のいずれかの電源装置を用いてなることを特徴とする電力を必要とする機器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば複写機、ファクシミリ、プリンタ等の画像形成装置のように、電力を必要とする機器の電源装置と、これを用いた機器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年のコンピュタ技術の進歩やコンピュータネットワークの劇的な普及により、常時電源供給すべき電気機器が増加している。特に、コンピュータネットワークにおけるサーバや、ネットワークプリンタ等は、不特定多数のユーザからの要求に応えるため、常時電源を投入しておかなければならず、非常に不経済である。
【０００３】
例えば１台のプリンタから出力される印刷枚数としては、一般的なオフィスのプリンタであれば、使用ユーザの数にもよるが、１日に多くても５００枚前後であると考えられる。そして１分間に３０枚出力可能なプリンタであれば、実際画像を形成している時間としては、１７分前後である。これは、１日の電源投入時間の１．２％しか実稼動していないことを意味し、残りの９８．８％の時間は、定着装置等を加熱したりしているだけである。これでは、電力を無駄に消費しており非常な無駄使いであると言われても致し方のないところである。
【０００４】
一方、近年ではエネルギースター規格等が普及し、待機時は消費電力の低減化が図られてきてはいるが、まだまだ十分とはい得ない状況である。現在の発電割合としては、火力発電が６０％、原子力発電が３０％、その他水力などで１０％の構成である。火力発電は、地球温暖化の元凶を言われている二酸化炭素を排出し環境を悪化させている。また原子力発電は、発電時には二酸化炭素こそ排出しないが、燃料の製造過程では二酸化炭素を排出し、また、発電後には膨大な量の放射性廃棄物を生み出し、人類は２万年に渡って安全に管理していかなければならない。とても人類がこのような長期間に渡って安全に管理していけるとは到底考えられない。水力発電では、これらに比べれば、地球環境に与える影響は少ないが、１つのダムの寿命は堆砂などの関係で約５０年と言われている。このまま作り続けることは、貴重な自然環境を破壊して地域環境に与える悪影響は計り知れない。
【０００５】
また一方、電力自体は、現代社会の中で大きな役割を果たしており、電力なしでは現代社会は成り立たない。つまり、電力消費の無駄使いをなくすのは当然であるが、発電の構造を現在のような環境負荷の大きい発電方法から、環境負荷の小さな方法へ変更していく必要がある。
【０００６】
その方法として、現在燃料電池が注目されている。これは、水の電気分解の逆工程を踏んで、酸素と水素から水と熱を発生させながら、同時に電気を発生するものである。この反応は化学反応であって、通常の燃焼反応と違い、汚染物質をほとんど排出しないため、次世代のクリーンなエネルギー源として期待され、徐々に普及するものと考えられる。
【０００７】
燃料電池に関しては、例えば使用電力が大きくなる時のみ内蔵された第２のエネルギー供給手段からの電力を供給し立ち上げ時間を短縮し、さらに省エネルギーを図ろうとする提案がなされている（例えば特許文献１参照）。また、外部電源と、燃料燃焼による熱供給手段を有し、ガス等の燃焼による熱を定着器に供給することで、環境負荷を低減させようとする技術も提案されている（例えば特許文献２参照）。さらに、燃料タンクと排水タンクを別々に設けることも提案されている（例えば特許文献３参照）。
【０００８】
【特許文献１】
特開２００２−０１４５７４号公報
【特許文献２】
特開２００２−１６９６２６号公報
【特許文献３】
特開平０８−１６１０９０号公報
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、燃料電池がクリーンなエネルギー源として徐々に普及するのを待っていては、地球環境問題が手遅れになる可能性が高い。そこで本発明は、積極的に身近な所から改善して行くことを提案する。
【００１０】
また上記特許文献１の技術では、基本的には立ち上げ時以外の通常モードの場合は外部電力を使用することになり、抜本的な環境負荷低減にはならない。また特許文献２の技術では、ガスの燃焼反応は二酸化炭素を発生させてしまい、環境を悪化させる要因となってしまう欠点がある。さらに特許文献３の技術では、燃料タンクと排水タンクを別々に設けるため、大きなスペースが必要になってしまう欠点があった。
【００１１】
そこで本発明は、画像形成装置等の機器動作の全モードを燃料電池からなる電源でまかなえるようにすることにより、外部電力の使用を無くして抜本的な環境負荷低減を行い得るようにすることを目的とする。
【００１２】
また本発明は、燃料電池の化学反応を利用して二酸化炭素等の有害なガスを発生させず、水しか発生させないようにして環境負荷低減により効果的な手段を提供することを目的とする。
【００１３】
さらに本発明は、燃料が少なくなるとスペースが空くことに注目して省スペース化を図る技術を提供することを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１に係る電源装置は、上記目的を達成するために、電力を必要とする機器に搭載する電源装置において、その出力電力のみで上記機器内の負荷を動作させ得る燃料電池を搭載してなることを特徴とする。
【００１５】
同請求項２に係るものは、上記目的を達成するために、請求項１の電源装置において、上記燃料電池からの排水の熱を上記機器の構成機器での再利用に供するために上記燃料電池と上記構成機器との間に設ける排水回収用流路を備えてなることを特徴とする。
【００１６】
同請求項３に係るものは、上記目的を達成するために、請求項１または２の電源装置において、上記燃料電池の燃料の残量を検知する検知手段と、該検知手段で検知した残量を知らせるための報知手段を有することを特徴とする。
【００１７】
同請求項４に係るものは、上記目的を達成するために、請求項１ないし３のいずれかの電源装置において、上記燃料電池の電力を外部の周辺装置に供給するための接続手段を有することを特徴とする。
【００１８】
同請求項５に係るものは、上記目的を達成するために、請求項１ないし４のいずれかの電源装置において、上記燃料電池の燃料を交換可能に収納する燃料収納手段を備え、該燃料格納手段が、上記燃料電池からの排水を移送して収納可能な排水収納部を、上記燃料電池の燃料を収納する燃料収納部と分離して設けてなることを特徴とする。
【００１９】
同請求項６に係る電力を必要とする機器は、上記目的を達成するために、請求項１ないし５のいずれかの電源装置を用いてなることを特徴とする。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
図１は、本発明に係る機器の一例である画像形成装置の第１実施形態を示す平面図（Ａ）と側面図（Ｂ）、図２は、図１に示す画像形成装置の構成を示す概略ブロック図である。本例の画像形成装置はインクジェットプリンタの例であり、消費電力は、一般的な値としておおよそ１５Ｗ前後である。もちろん本発明は、インクジェットプリンタ等の比較的使用電力量が小さい画像形成装置に限定されることはなく、レーザープリンタや複写機等の比較的電力量の大きいものに適用し得る。また本発明は画像形成装置に限定されず、電力を必要とし、電源を内蔵するタイプのあらゆる機器に適用できる。
【００２１】
図１、２において、プリンタ本体１内には、燃料電池２と、燃料電池２への燃料を供給するための燃料カートリッジ３が装備してある。図中５は給紙トレイ、６は排紙トレイである。
【００２２】
燃料電池２には、例えば、固体高分子電解質形（ＰＥＦＣ）、リン酸形（ＰＡＦＣ）、固体酸化物形（ＳＯＦＣ）、ダイレクトメタノール型燃量電池（ＤＭＦＣ）等多くのタイプのものを使用できる。図示の例のような小型の装置であれば、比較的小型化が容易で、立ち上がりの早いＤＭＦＣを用いることが好ましいであろう。
【００２３】
また燃料カートリッジ３には交換可能なものを用いるが、燃料カートリッジ３と燃料電池２の間には、燃料供給と排水回収を行うための流路４ａ、４ｂをこれらも脱着自在に設けてある。排水回収用流路４ｂを設けない場合は、排水は蒸気または熱水として機外に排出すればよい。
【００２４】
ダイレクトメタノール型燃量電池（ＤＭＦＣ）を用いたい場合、燃料カートリッジ３内に充填してあるメタノールは、燃料電池２内に装着された図示しないポンプによって、燃料供給用流路４ａを介して燃料電池２内のスタックに供給される。そして燃料電池２内では、燃料極においてメタノール内の水素は、水素イオン（Ｈ＋）と電子（ｅ−）に分解され、水素イオン（Ｈ＋）は電解質膜を通って空気極に達し、負荷を通ってきた電子（ｅ−）と再び出会って、空気極に供給された酸素（Ｏ＋）と反応して水を生成する。この反応は発熱反応であるため、熱水が生成される。この熱水は排水とされ、排水回収用流路４ｂを通って燃料カートリッジ３内に燃料と混じり合わないように回収する。すなわち燃料電池２の化学反応を利用しているため、二酸化炭素等の有害なガスが発生せず、水しか発生しない。この点は、環境負荷の低減により効果的である。
【００２５】
このような燃料電池２からの出力は、制御回路７の制御のもとにプリンタ本体１が内蔵する各種電気負荷８に配分する。
【００２６】
図３は本発明に係る画像形成装置の第２実施形態の構成を示す概略ブロック図である。本実施形態は、燃料電池２の排水を直接に燃料カートリッジ３内へ排水するのではなく、プリンタ本体１内の各種熱負荷９（例えば、定着装置、結露防止装置、除湿装置等）に対していったん循環させる循環流路４ｃを設け、各種熱負荷９へ排水の熱を供給した後に燃料カートリッジ３内へ戻すようにしたものである。このような排熱を熱負荷に対して供給する循環構造を取ることにより、熱効率の向上が図れる。
【００２７】
図４は本発明に係る画像形成装置の第３実施形態の構成を示す概略ブロック図である。本実施形態は、燃料電池２に内蔵した燃料検知センサ１０によって燃料の残量を検出し、燃料が一定量以下になった場合に制御回路７により表示装置１１に残量が残り少ないことを表示させ、機器使用者にその旨を報知可能とする手段としたものである。燃料検知センサ１０には、一般的に用いられている光学式の液体レベルセンサや重量検知センサ等を用い得る。また、パソコンやネットワーク機器等にも電源を供給するため、接続手段として外部出力端子１２を設け、必要に応じて外部の周辺機器１３にも電源を供給可能としてある。
【００２８】
図５は、燃料電池２に排水回収用の流路４ｂを設けた場合の燃料カートリッジ３の構造を模式的に示す断面図である。燃料カートリッジ３内には、燃料充填部３ａと排水回収部３ｂとの仕切り３ｃを例えば可撓に設け、両部内の収納物が互いに混じり合わないように構成し、燃料充填部３ａが燃料で満杯の時は、図５（Ａ）のように燃料部３ａの体積が大きくなるように、排水回収部３ｂの体積が小さくなるように仕切り３ｃが作動し、燃料を消費して燃料切れ状態の場合には、図５（Ｂ）のように燃料充填部３ａの体積が小さくなり、燃料電池２によって排水された水が排水回収部３ｂへ回収されるようにしてある。この構成とすることにより、燃料カートリッジ３外へ余分な排水をすることなく排水を回収できる。
【００２９】
【発明の効果】
本発明の請求項１に係る電源装置は、以上説明してきたように、燃料電池を内蔵し、その電力だけで画像形成等の機器動作のすべてを行えるようにしているので、環境負荷の大きい商用電源を不要とし、環境負荷の低減が図れる。また、商用電源を必要としないため、電源のない場所での画像形成等の機器動作もとなる。
【００３０】
同請求項２に係る電源装置は、以上説明してきたように、燃料電池からの排水の熱を再利用することにより、エネルギーの有効な活用を図ることができ、さらに環境負荷を低減することができる。
【００３１】
同請求項３に係る電源装置は、以上説明してきたように、燃料の残量を検知して、使用者に報知でき、これによって燃料交換の時期をあらかじめ知らせることができる。
【００３２】
同請求項４に係る電源装置は、以上説明してきたように、周辺機器が電力を必要とし、独立した電源を持っていない場合でも、周辺機器に対し電源を供給することができ、商用電源を用いなくても動作させることができるので、やはり環境負荷を低減させることができる。
【００３３】
同請求項５に係る電源装置は、以上説明してきたように、燃料電池の燃料を交換でき、液体である燃料の詰め替え等の面倒な作業がなくなり、作業性が向上する。また燃料電池から排水される水の処理も容易になり、省スペース化も図れる。
【００３４】
同請求項６に係る機器は、以上説明してきた請求項１ないし５の電源装置を使用することによる効果と共通の、電力を必要とする機器としての効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る機器の一例である画像形成装置の第１実施形態を示す平面図（Ａ）と側面図（Ｂ）である。
【図２】図１に示す画像形成装置の構成を示す概略ブロック図である。
【図３】本発明に係る画像形成装置の第２実施形態の構成を示す概略ブロック図である。
【図４】本発明に係る画像形成装置の第３実施形態の構成を示す概略ブロック図である。
【図５】燃料電池に排水回収用流路を設けた例における燃料カートリッジの構造を模式的に示す断面図である。
【符号の説明】
１  プリンタ本体
２  燃料電池
３  燃料カートリッジ
３ａ  燃料充填部
３ｂ  排水回収部
３ｃ  仕切り
４ａ  燃料供給用流路
４ｂ  排水回収用流路
４ｃ  循環流路
５  給紙トレイ
６  排紙トレイ
７  制御回路
８  各種電気負荷
９  各種熱負荷
１０  燃料検知センサ
１１  表示装置
１２  外部出力端子
１３  周辺機器
【図１】
2004281332.tif 000003
【図２】
2004281332.tif 000004
【図３】
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【図４】
2004281332.tif 000006
【図５】
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