(57)【要約】【課題】空気流を効果的に導くとともに、効率的な制御が行なえる電池搭載電子機器を提供する。【解決手段】機器内の電子部品８を冷却するファン６を有し、空気を陽極に供給する電池２を着脱可能に搭載する電池搭載電子機器において、ファン６の回転によって形成される風の向きを変更する風向制御手段１３を備え、電池２の機器内への着脱により、風向制御手段１３でファン６からの風Ｄの向きを変更するように構成されていることを特徴とする。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
機器内の電子部品を冷却するファンを有し、空気を陽極に供給する電池を着脱可能に搭載する電池搭載電子機器において、
前記ファンの回転によって形成される風の向きを変更する風向制御手段を備え、前記電池の機器内への着脱により、前記風向制御手段で前記ファンからの風の向きを変更するように構成されていることを特徴とする電池搭載電子機器。
【請求項２】
機器内の電子部品を冷却するファンを有し、空気を陽極に供給する電池を着脱可能に搭載する電池搭載電子機器において、
前記ファンの回転によって形成される風の向きを変更する風向制御手段と、
前記電池の機器内への着脱を検出する検出手段とを設け、
前記電池が機器内へ装着されていない状態では、前記ファンにより電子部品を冷却し、
前記電池が機器内へ装着されたことを前記検出手段で検出すると、前記風向制御手段により前記ファンからの風の一部が電池の陽極側に流れるように風向を変更して、ファンからの風を電子部品側と電池側に分岐するように構成されていることを特徴とする電池搭載電子機器。
【請求項３】
機器内の電子部品を冷却するファンを有し、空気を陽極に供給する電池を着脱可能に搭載する電池搭載電子機器において、
前記ファンの回転によって形成される風の向きを変更する風向制御手段と、
前記電池の機器内への着脱を検出する検出手段と、
前記ファンを回転駆動するモータの回転数を制御するモータ制御手段とを設け、
前記電池が機器内へ装着されていない状態では、前記ファンにより電子部品を冷却し、
前記電池が機器内へ装着されると前記風向制御手段により前記ファンからの風の一部が電池の陽極側に流れるように風向を変更して、ファンからの風を電子部品側と電池側に分岐するとともに、
前記検出手段で電池の装着を検出すると、前記モータ制御手段により前記ファンの風量を増加するように構成されていることを特徴とする電池搭載電子機器。
【請求項４】
請求項１ないし請求項３記載のいずれか１項記載の電池搭載電子機器において、
その電子機器の内部温度を検出する温度センサと、内部温度基準データを記憶したメモリと、前記温度センサの出力と前記内部温度基準データとを比較する比較手段とを備え、
その比較手段の出力に基づいて、前記ファンの風量を制御するように構成されていることを特徴とする電池搭載電子機器。
【請求項５】
請求項１ないし請求項４記載のいずれか１項記載の電池搭載電子機器において、
その電子機器の動作中の電力を検出する電力検出回路と、消費電力基準データを記憶したメモリと、前記電力検出回路の出力と前記消費電力基準データとを比較する比較手段とを備え、
その比較手段の出力に基づいて、前記ファンの風量を制御するように構成されていることを特徴とする電池搭載電子機器。
【請求項６】
請求項１ないし請求項３記載のいずれか１項記載の電池搭載電子機器において、
前記風向制御手段は、前記ファンからの風の流れを変化させる風向制御板と、その風向制御板を可動させる風向制御板可動手段を備えたことを特徴とする電池搭載電子機器。
【請求項７】
請求項１ないし請求項３記載のいずれか１項記載の電池搭載電子機器において、
前記電池の機器内装着状態で、その電池の空気取入孔が前記風向制御手段の付近に配置されることを特徴とする電池搭載電子機器。
【請求項８】
請求項１ないし請求項７記載のいずれか１項記載の電池搭載電子機器が携帯型電子機器であることを特徴とする電池搭載電子機器。
【請求項９】
請求項８記載の携帯型電子機器が携帯型パソコンであることを特徴とする電池搭載電子機器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば空気（酸素）−水素燃料電池などのように空気を陽極に供給する電池を着脱可能に搭載する電池搭載電子機器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
燃料電池を移動用電源あるいはオンサイト用電源として使用する場合、その搬送および据え付け作業を容易にするため、燃料電池をパッケージ内に収納するパッケージ型のパーツとして、電子製品に装着される。このような電子製品としては、例えばノートパソコンなどのパーソナルコンピュータやモバイル型液晶テレビなどがある。
【０００３】
ノートパソコンは内部でＣＰＵや電源回路などの部品が発熱するが、温度が上昇し過ぎるのを避けるために、部品の配置を工夫したり、放熱のために筐体に開ける穴を大きくしたり、穴の数を増やしたりして、空気の自然対流などによりあるいはファンで強制的に冷却している。
【０００４】
ノートパソコン用電源として燃料電池を用いる従来技術を、図７と共に説明する。同図は、下記特許文献１記載の燃料電池とこれを搭載する電子機器の斜視図である。ノートパソコンなどの電池電源を必要とする電子機器１００の側面適所に電池収納部１０１が設けられ、その電池収納部１０１に燃料電池１０２が着脱可能に収納される。この電子機器１００は内部を冷却するファン（図示せず）を備え、そのファンの気流の一部を取り込んで燃料電池１０２を発電する旨が記載されている。
【０００５】
【特許文献１】
特開平９−２１３３５９号公報        図１
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
前記特許文献１にはファンの気流を取り込んで燃料電池を発電するという概念は開示されているが、具体的に空気をどのような機構で燃料電池に導き、またどのような制御を行えば燃料電池搭載の電子機器を効率良く使用できるかなど、具体的な手段については考慮されていない。
【０００７】
本発明の目的は、空気流を効果的に導くとともに、効率的な制御が行なえる電池搭載電子機器を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するため本発明は、機器内の例えばＣＰＵなどの電子部品を冷却するファンを有し、空気を陽極に供給する例えば空気（酸素）−水素燃料電池などの電池を着脱可能に搭載する電池搭載電子機器を対象とするものである。
【０００９】
そして本発明の第１の手段は、前記ファンの回転によって形成される風の向きを変更する風向制御手段を備え、前記電池の機器内への着脱により、前記風向制御手段で前記ファンからの風の向きを変更するように構成されていることを特徴とするものである。
【００１０】
本発明の第２の手段は、前記ファンの回転によって形成される風の向きを変更する風向制御手段と、前記電池の機器内への着脱を検出する検出手段とを設け、前記電池が機器内へ装着されていない状態では、前記ファンにより電子部品を冷却し、前記電池が機器内へ装着されたことを前記検出手段で検出すると、前記風向制御手段により前記ファンからの風の一部が電池の陽極側に流れるように風向を変更して、ファンからの風を電子部品側と電池側に分岐するように構成されていることを特徴とするものである。
【００１１】
本発明の第３の手段は、前記ファンの回転によって形成される風の向きを変更する風向制御手段と、前記電池の機器内への着脱を検出する検出手段と、
前記ファンを回転駆動するモータの回転数を制御するモータ制御手段とを設け、前記電池が機器内へ装着されていない状態では、前記ファンにより電子部品を冷却し、前記電池が機器内へ装着されると前記風向制御手段により前記ファンからの風の一部が電池の陽極側に流れるように風向を変更して、ファンからの風を電子部品側と電池側に分岐するとともに、前記検出手段で電池の装着を検出すると、前記モータ制御手段により前記ファンの風量を増加するように構成されていることを特徴とするものである。
【００１２】
本発明の第４の手段は前記第１の手段ないし第３の手段において、その電子機器の内部温度を検出する温度センサと、内部温度基準データを記憶したメモリと、前記温度センサの出力と前記内部温度基準データとを比較する比較手段とを備え、その比較手段の出力に基づいて、前記ファンの風量を制御するように構成されていることを特徴とするものである。
【００１３】
本発明の第５の手段は前記第１の手段ないし第４の手段において、その電子機器の動作中の電力を検出する電力検出回路と、消費電力基準データを記憶したメモリと、前記電力検出回路の出力と前記消費電力基準データとを比較する比較手段とを備え、その比較手段の出力に基づいて、前記ファンの風量を制御するように構成されていることを特徴とするものである。
【００１４】
本発明の第６の手段は前記第１の手段ないし第３の手段において、前記風向制御手段は、前記ファンからの風の流れを変化させる風向制御板と、その風向制御板を可動させる風向制御板可動手段を備えたことを特徴とするものである。
【００１５】
本発明の第７の手段は前記第１の手段ないし第３の手段において、前記電池の機器内装着状態で、その電池の空気取入孔が前記風向制御手段の付近に配置されることを特徴とするものである。
【００１６】
本発明の第８の手段は前記第１の手段ないし第７の手段の電池搭載電子機器が携帯型電子機器であることを特徴とするものである。
【００１７】
本発明の第９の手段は前記第８の手段の携帯型電子機器が携帯型パソコンであ
ることを特徴とするものである。
【００１８】
【発明の実施の形態】
本発明の第１の実施形態を図１〜５に基づいて説明する。図１は本発明の実施形態に係る携帯型パソコンのブロック図、図２はそのパソコンに燃料電池を装着した状態を示す概略平面図、図３はパソコンに燃料電池を装着しない状態を示す概略平面図、図４は風向制御手段と燃料電池挿入検出スイッチを示す一部斜視図、図５は燃料電池の概略構成図である。
【００１９】
本実施形態は、燃料電池を搭載した携帯型パソコンを例に説明する。このパソコンＰＣは図１に示すように、ＡＣ電源１、燃料電池２、電源回路３、モータ制御回路４、モータ５、ファン６、燃料電池挿入検出スイッチ７、ＣＰＵ８、温度センサ９、電力検出回路１０、比較回路１１、メモリ１２、風向制御手段１３などを備えている。
【００２０】
パソコンＰＣは、電源回路３やＣＰＵ８などの電子部品を冷却するために、パソコンＰＣの一側面にスリット状の空気取入口１４を形成し、その内側に１つのファン６が設置されている。
【００２１】
前記燃料電池２は例えば水素吸蔵タイプの小型固体高分子型燃料電池で図２と図５に示すように、入口に空気取入孔２ａを形成し、内部に空気極２ｂ、電解質膜２ｃ、水素極２ｄ、燃料タンク２ｅ、空気極２ｂと電解質膜２ｃの間に介在された酸素拡散層２ｆ、電解質膜２ｃと水素極２ｄの間に介在された水素拡散層２ｇなどを備えている。水素吸蔵合金を内蔵した前記燃料タンク２ｅは、燃料電池２の本体に対して着脱可能に装着される。
【００２２】
燃料電池２は図５に示すように、陽極である空気極２ｂに供給された空気（酸素）と、燃料タンク２ｅから陰極である水素極２ｄに供給された水素との電気化学的反応により発電する。そのため燃料となる水素の供給量に応じた空気（酸素）量を供給することが燃料電池を効率よく動作させるために必要である。
【００２３】
従来の一般的な燃料電池搭載型の電子機器は、ＣＰＵなどの冷却用ファンと、燃料電池に空気（酸素）を供給するための供給用ファンの２つのファンを設置していたが、これは小型軽量、低消費電力を目指す携帯型パソコンには障害となる。そこで本発明は、冷却用ファン６の風を燃料電池２にも供給しようとするものである。
【００２４】
更にパソコンＰＣの負荷が増加すれば、ＣＰＵ８も高速動作が要求され消費電力が増加し発熱量も増加する。この際、消費電力の増大に伴って燃料電池２としても、水素の供給を増やし発電量を増加させるが、水素の供給増加に伴って空気（酸素）の供給量も増やす必要があり、そのためにファン６の風量を増加させる。これにより風の流れで、燃料電池２の前方に配置されたＣＰＵ８の冷却も進み、温度上昇を抑制できＣＰＵ８を安定して動作させることができる。
【００２５】
図１を用いてパソコンＰＣの制御動作について説明する。パソコンＰＣはＡＣ電源１または燃料電池２のいずれの電源でも動作可能で、出力された電力は電源回路３に供給されパソコンＰＣを動作させる電圧に調整される。
【００２６】
電源回路３からの給電でモータ制御回路４から制御電圧が出力され、それによりモータ５とファン６が回転し、機器全体の制御を行うＣＰＵ８や他の電子部品を冷却する。モータ制御回路４は、ＣＰＵ８より出力される制御信号に基づいて、モータ５への出力電圧を制御する。
【００２７】
燃料電池２がパソコンＰＣに装着されるとファン６近辺に設けられた風向制御手段１３を回動し、ファン６からの風向を変えて、燃料電池２の空気取入孔２ａに風を取り込むと同時に、ファン６の風量を増加させる。
【００２８】
パソコンＰＣの本体に、パソコン部Ａと燃料電池収納部Ｂ（図３参照）を区切るフレームＰＡが一体に設けられ、パソコン部Ａに電源部３，ＣＰＵ８，温度センサ９など各種電子部品が設置されている。フレームＰＡに、例えばマイクロスイッチなどの電池挿入検出スイッチ７と風向制御手段１３が設けられている。
【００２９】
本実施形態では電池挿入検出スイッチ７としてマイクロスイッチを用いたが、フォトセンサなど他の構成のスイッチを電池挿入検出スイッチ７として用いることも可能である。
【００３０】
図４に示すよう風向制御手段１３は、ファン６と対応するフレームＰＡの端部に回動可能に軸支された風向制御板１３ａと、風向制御板可動手段としての突部１３ｂと、離脱時に風向制御板１３ａを図３と図４に示すように初期位置（待機位置）に自動的に戻すためのコイルバネからなるスプリングＳより構成されている。風向制御板１３ａと突部１３ｂは、連動するように連結されている。図４に示すように突部１３ｂは、燃料電池収納部Ｂ側に向けて若干突出している。
【００３１】
図３のように燃料電池２を装着していない時は、ファン６の風ＤをＣＰＵ８の冷却に専用に使うために、風向制御部材１４はフレームＰＡに沿ってまっすぐに延びた初期位置にある。従ってファン６の風Ｄは、燃料電池収納部Ｂ側には流入しない。
【００３２】
図４において、燃料電池２がパソコンＰＣの燃料電池収納部Ｂに矢印方向Ｃより挿入されると、挿入途中で燃料電池２が電池挿入検出スイッチ７と突部１３ｂを押し付け、それにより風向制御板１３ａを左方向に約９０度回動し、風向制御板１３ａがファン６と対向してファン６からの風Ｄの流れを一部遮る形となる。図２に示すように燃料電池２は装着が完了した状態で、それの空気取入孔２ａが回動した風向制御板１３ａのファン６側に位置する。そのため風向制御板１３ａのガイドにより風Ｄの一部が分岐されて燃料電池２の空気取入孔２ａより取り入れられ、燃料電池２の空気極２ｂに供給されて発電に寄与する。この風向制御板１３ａの開いた状態、すなわち風Ｄの分流は突部１３ｂが燃料電池２に押圧されることで維持される。図２の状態では風向制御板１３ａを約９０°回動したが、例えば６０°など９０°未満に回動規制することもできる。
【００３３】
燃料電池２をパソコンＰＣから抜き出しすと突部１３ｂの押圧が解除され、風向制御板１３ａはスプリングＳの復元力により図３に示す初期位置状態に戻り、風Ｄは専らＣＰＵ８などの冷却に使用される。
【００３４】
電池挿入検出スイッチ７が燃料電池２の挿入を検出すると、検出信号をＣＰＵ８に出力し、ＣＰＵ８はモータ制御回路４の電圧を上げ、ファン６の回転数を上げて風量を多くする。これは風向制御板１３ａの回動で、ＣＰＵ８への風量が減少するのを防止するためである。
【００３５】
パソコンＰＣの使用中、ソフトにより高速動作を強いられた時には消費電力が増大し、ＣＰＵ８の温度が上昇する。この温度上昇を温度センサ９が検知し、ＣＰＵ８、モータ制御回路４を通じてファン６の風量を増加し、ＣＰＵ８の冷却と共に燃料電池２に供給する空気の量を多くし、発電量を増して、パソコンの動作を常に最大限に使用できる。
【００３６】
また電力検出回路１０が消費電力の増加を検出すれば燃料電池２の発電量を増加させるために、空気の送込量を増加させることが必要となり、ファン６の風量を増やすように働く。
【００３７】
これらの動作は、温度や消費電力の増減に応じて出力される温度センサ９ならびに電力検出回路１０の出力値と、メモリ１２に記憶されている内部温度基準データならびに消費電力基準データとがそれぞれ比較回路１２で比較される。その比較回路１２より出力される比較結果データがＣＰＵ８に出力され、ＣＰＵ８がモータ制御回路４を制御することで、自動的に最適なファン６の風量が設定される。
【００３８】
以上説明したように、本発明は、燃料電池２を装着した時には、ファン６からの風向、風量などを制御する機構を設けることで、１つのファンで共用している。これにより携帯パソコンは、小型軽量化、低消費電力化が図れる。
【００３９】
更にファン６の制御を機器内の温度や消費電力を監視し、その増減に応じてファン６の風量を変化させることで、それに適した風量にすればよいので、温度上昇時には、ファン６の風量を増加させ，ＣＰＵ８の温度上昇を防ぎ、この時には消費電力も増加するので、燃料電池２の発電量を増加させるために、空気の供給量を多くするなどパソコンＰＣの機能を常に最大限に動作させることができる。又温度上昇が少ない時には、ファン６の風量も下げることもでき、消費電力も抑えられ燃料電池２の水素などの燃料消費の低減も図れる。
【００４０】
図６は、第２の実施形態に係る携帯型パソコンのブロック図である。本実施形態で第１の実施形態と相違する点は、風向制御板可動手段として前記第１の実施形態では突部１３ｂとスプリングＳを用いたが、本実施形態ではモータ５と、それの回転力を適宜取り出すクラッチ１５と、モータ５の回転力によって風向制御板１３ａを所望角度回動させる複数のギア１６から構成されている点である。
【００４１】
電池挿入検出スイッチ７からの検出信号に基づいてＣＰＵ８がクラッチオン信号をクラッチ１５に出力し、それによってクラッチ１５が入り、モータ５の回転力により複数のギア１６を介して風向制御板１３ａを所望角度回動させ、ＣＰＵ８と燃料電池２への風量配分を適切に維持することができる。風向制御板１３ａの回動角度は任意に変更可能である。
【００４２】
本実施形態では空気を陽極に供給する電池として燃料電池を用いたが、その他に空気を陽極に供給し、陰極に亜鉛を用いる空気電池を電源として用いることも可能である。
【００４３】
本実施形態では携帯型パソコンに電池を搭載した場合について説明したが、例えば液晶テレビ、プリンタ、ファクス、電話、オーディオ機器、ゲーム機など他の電池搭載電子機器にも適用可能である。
【００４４】
【発明の効果】
本願発明によれば、携帯型パソコンなどの電池搭載電子機器に電池を使用した場合、ファンからの空気流を具体的に電池側に導くことができる共に、かつ効果的な制御を行うことが実現できる。従ってファン１つで共用でき、携帯型として最大限求められる小型軽量化、低消費電力の要望を満たすことが可能となる。
【００４５】
また、機器内の温度や消費電力を監視し、その増減に応じてファンを制御し、温度上昇時には、ファンの風量を増加させＣＰＵなどの温度上昇を抑制し、この時は消費電力も増加するので、電池の発電量を増加させるために空気供給量を多くするなど、電子機器の機能を常に最大限働かせることができる。更に、温度上昇が少ない時は逆に消費電力も抑えられ、電池の低寿命化が図れる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る携帯型パソコンのブロック図である。
【図２】そのパソコンに燃料電池を装着した状態を示す概略平面図である。
【図３】そのパソコンに燃料電池を装着しない状態を示す概略平面図である。
【図４】本発明の実施形態に係る風向制御手段と電池挿入検出スイッチを示す一部斜視図である。
【図５】燃料電池の概略構成図である。
【図６】本発明の第２の実施形態に係る携帯型パソコンのブロック図である。
【図７】従来提案された電池搭載電子機器の斜視図である。
【符号の説明】
１：ＡＣ電源、２：燃料電池、２ａ：空気取入口、２ｂ：空気極、２ｃ：電解質膜、２ｄ：水素極、２ｅ：燃料タンク、２ｆ：酸素拡散層、２ｇ：水素拡散層、３：電源回路、４：モータ制御回路、５：モータ、６：ファン、７：電池挿入検出スイッチ、８：ＣＰＵ、９：温度センサ、１０：電力検出回路、１１：比較回路、１２：メモリ、１３：風向制御手段、１３ａ：風向制御板、１３ｂ：突部、１４：空気取入口、１５：クラッチ、１６：ギア、Ａ：パソコン部、Ｂ：燃料電池収納部、Ｃ：燃料電池挿入方向、Ｄ：風、ＰＣ：携帯型パソコン、Ｓ：スプリング、ＰＡ：フレーム
【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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