(57)【要約】【目的】燃料電池素子を有し、これに外部から入力した交流等電源を変換して得られる直流電気を印加して内包する水を電気分解し、これにより得られる水素をいったん貯蔵し、発電時には切り替え操作によりこの水素を燃料電池素子に燃料として供給し発電させ、得られる直流電気を適宜制御して外部の２次電池等に印加できるように出力し、かつ外部からの交流等電気入力も直接電気変換して併せて出力できるようにした制御部を有する携帯移動等可能な一体型充電器。これを２次電池使用の携帯移動機器に用いると従来の仕様のままで電池切れでもすぐどこでも充電可能で再使用でき利便性が向上する。【構成】図１において（１）は燃料電池、（２）は水、（３）は水素、（４）は酸素、（５）は制御部、（６）は交流電源入力部、（７）は直流電源出力部、（１０）は充電器本体および（２０）は２次電池を示す。【選択図】　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料電池素子を有し、これに外部から入力した交流等電源を変換して得られる直流電気を印加して内包する水を電気分解し、これにより得られる水素をいったん貯蔵し、発電時には切り替え操作によりこの水素を燃料電池素子に燃料として供給し発電させ、得られる直流電気を適宜制御して外部の２次電池等に印加できるように出力し、かつ外部からの交流等電気入力も直接電気変換して併せて出力できるようにした制御部を有する携帯移動等可能な一体型充電器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、携帯移動性を特徴とする携帯電話機、パーソナルコンピューター、ディジタルカメラ，電動工具、電動ロボット等機器全般の分野で、その利便性を著しく高める物として広く利用できる。即ちそれらの駆動に用いられる充電放電可能ないわゆる２次電池に、いつでもどこでも手軽にかつ大容量の再充電ができるため、従来よりはるかに長時間安心して安定な電源が得られるようになる。
【０００２】
【従来の技術】
従来、本発明と似たものとして、予め高容量の１次電池あるいは２次電池を内包させ応急的に放電終了した外部の２次電池に再充電させるものはあった。しかしこれらはその容量に限りがあり比較的少数回の実用にしか耐えられなかった。また、その充電電圧も適正に制御されにくく２次電池の性能を損なう恐れもあった。また、小型の燃料電池そのものを携帯移動機器に組み込みこれに適宜燃料を補充するものも検討されつつあるが、この場合機器本体は従来のものとは構造仕様を変更する必要があり、機器の汎用性が損なわれ、かつ概して複雑、高価で大きくなる傾向にあり水蒸気やガス等の排気対応も必要で利便性に欠け易かった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上述のように従来は本発明が目的とするような適正な充電器は無かったので、２次電池およびその応用商品では携帯移動して使用中放電が進んで使用途中での作動停止や能力低下が発生した場合充電器を使えないため、予備の電池が無い限り使用不能となり大変不便であった。また、近年携帯機器の多くは高性能化により消費電力が増加しつつあるため、電池の放電はより早くなる傾向があり、どこでもすぐにしかも比較的大容量で用いられる本発明のような充電器が求められていた。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明は、主に燃料電池素子が発電だけでなく逆に直流電気を印加されると水を電気分解する逆作用を利用し、目的とする２次電池等に印加するに充分な電気量を予め市売電力による電気分解で得られた水素を水素燃料の形態で蓄え携帯移動可能な充電装置とするものである。同時に非携帯移動時の通常形態では市売電力との併用使用も可能としその利便性を飛躍的に向上させようとしている。いずれの場合も制御部でそれぞれ最適の電気制御を行う。また、水から得られる水素が燃料電池の燃料となるため生成物（排気）はやはり水（水蒸気）のみであるため再利用され、原則的に外部から別の燃料を補給する必要はない。また電気分解時に発生する酸素は選択的に大気中に排気されるが無害であり、従来小型の燃料電池で生じている排気の課題は発生しない。
【０００５】
【発明実施の形態】
この目的のため燃料電池素子にはその電池として作動する時燃料となり、電気分解時には水素ガスを生成する水素側通路および電極（負極）はこの水素を貯蔵する部分につながり、他方対極側の通路および電極（正極）は電池時には酸素（大気）と生成水（蒸気）をまた電気分解時には水および生成酸素を通す。前者の生成水素貯蔵部分には水素貯蔵合金等を設ける。また、後者の酸素は生成後は水（蒸気）と分離されて大気中に放出され、電池発電時は逆に大気より取り込まれる。ここに燃料電池素子が電池として働きその電極より直流電気が発生している時は制御部で適宜電圧調整して電源出力部より２次電池に伝える。また、逆に電極に適当な直流電圧が制御部を通して印加される時燃料電池は供給される水を電気分解する。この電力は市売の交流電気より得られ前記制御部で最適の直流電気に変換される。なお、燃料電池素子に出入りする水は液体状で別の部分に貯蔵されるが電気分解作動時は加熱されて蒸気状で供給され、逆に電池として発電作動時には蒸気状で発生してきたものを冷却凝縮させて液状にし蓄えられる。
【０００６】この時制御部はシステム全体の制御を行うが特に電気分解時の電極への直流電気の印加や発電時の２次電池充電用直流電気の出力は精細な制御を必要とする。ここに場合により制御部は市売電力を直接上記直流電気出力に平行して加味できるように設定される。このため、市売電力の入手できる際は従来の充電器のように使用できる。
【０００７】ここにこれらの構成要素を適宜選択構成して全体として一体の装置としてまとめ携帯移動可能とすることは容易でその利便性が高まる。
【０００８】
【実施例】
以下、本発明を図１に示す実施例について説明する。図において（１）は燃料電池、（２）は水、（３）は水素、（４）は酸素、（５）は制御部、（６）は交流電源入力部、（７）は直流電源出力部、（１０）は充電器本体および（２０）は２次電池を示す。
【０００９】
今１例として、図１に本発明の概念図を示す。燃料電池（１）は例えば固体高分子型（ＰＥＦＣ）を用いる時これに水（２）を導きこの電極間に適正な直流電気を印加すると電気分解が生じこの両極（負極と正極）でそれぞれ水素と酸素が発生する。この発生した水素（３）はこの容器に貯蔵する。この例では容器内部に水素貯蔵合金を設けこれに吸蔵させる。この作用は発生水素の圧力と温度の制御で容易に行え、この際交流電源入力部（６）より得られた電気を制御部（５）で直流に変換される。またこの時発生する酸素（４）は図のように蓄えることも可能であるが、実用的にはここより分離器（図示せず）を通して大気に放出される。なお、同図の細線の矢印はこの作用時の電気及び気体の流れを模式的に示す。次に燃料電池（１）に先ほど蓄えた水素（３）をその負極側（図示せず）に、同様酸素（４）を正極側（図示せず）に導くと相応な直流電気が発生（発電）される。この時正極側には水が反応生成物として発生する。温度等の関係から燃料電池内では蒸気状であるが水（２）容器内には冷却（図示せず）して液状で貯留される。発生した電気は制御部（５）で直流の適正電圧に変換され直流電源出力部（７）に送られる。これにより充電器本体（１０）から外部の２次電池（２０）に接続すれば充電が可能となる。また、前述のごとく酸素（４）は大気中より取り入れることも実用的である。なお、同図中の２重線の矢印は前述と同様に発電時の電気及び気体の流れを示す。
【００１０】
また、制御部（５）は交流電源入力部（６）より得た電気を直接直流電源出力部（７）に燃料電池（１）を介さず変換して出力するように設定する。上述の水（２）の生成が未完もしくは不十分な時や、市売電力を利用した方が有利な際補完的に作動する。
【００１１】
また、本例以外に交流電源入力部（６）には、場合により太陽電池発電装置や自動車のバッテリープラグから電力を得たり、出力電源を交流にしたり、水（２）は適宜補充できるようにすること等はこの応用展開可能である。なお、燃料電池もＰＥＦＣ以外でも同様機能を有すれば使用可能である。
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば比較的簡単な構造で燃料の補充なしで、また補充するとしても水だけでよいので簡略に主に２次電池の充電をいつでもどこでも可能とすることができ、ほとんど電池切れを心配することなく２次電池応用機器を使えるようになる。特に可燃性の燃料における規制や安全対策が不要で、しかも有害な排気生成物が無いので安心して使える。また、当然ながら２次電池使用機器には特別の加工や改良は不要で従来のまま使用できることも大きな効用である。また、この充電装置で充電しながら２次電池使用機器を作動させることも可能となるので両者を実質上一体的に作動させることもでき利便性は格段に向上できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に関わる概念図を示す。
【符号の説明】
（１）　　燃料電池
（２）　　水
（３）　　水素
（４）　　酸素
（５）　　制御部
（６）　　交流電源入力部
（７）　　直流電源出力部
（１０）　充電器本体
（２０）　２次電池
【図１】
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