(57)【要約】【課題】  燃料電池の発電特性を安定させ、燃料タンクの圧力を所定の値以下に保つことが可能な動作および機構を具備する電子機器を提供する。【解決手段】  燃料を保持し吸熱反応によって燃料を放出する燃料タンク３と、前記燃料タンクより供給された燃料を用いて発電を行う発電部２を有する燃料電池１４を搭載する電子機器１において、前記発電部で発生した気体を発電部から流出する流路と、前記燃料タンクの内圧を変化させる燃料ガスを燃料タンクから流出する流路と、前記各々の流路を流通した気体および燃料ガスを外部へ放出する開口穴を有する電子機器。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料を保持し吸熱反応によって燃料を放出する燃料タンクと、前記燃料タンクより供給された燃料を用いて発電を行う発電部を有する燃料電池を搭載する電子機器において、前記発電部で発生した気体を発電部から流出する流路と、該流路を流通した気体を外部へ放出する開口穴を有することを特徴とする電子機器。
【請求項２】
前記発電部と流路の間に、発電部の電力変化に応じて気体を発電部から流路へ放出する動作を行う気体放出動作機構を有すること特徴とする請求項１に記載の電子機器。
【請求項３】
燃料を保持し吸熱反応によって燃料を放出する燃料タンクと、前記燃料タンクより供給された燃料を用いて発電を行う発電部を有する燃料電池を搭載する電子機器において、前記燃料タンクの内圧を変化させる燃料ガスを燃料タンクから流出する流路と、該流路を流通した燃料ガスを外部へ放出する開口穴を有することを特徴とする電子機器。
【請求項４】
前記燃料タンクと流路の間に、燃料タンクの内圧変化に応じて燃料ガスを燃料タンクから流路へ放出する動作を行う燃料放出動作機構を有すること特徴とする請求項３に記載の電子機器。
【請求項５】
燃料を保持し吸熱反応によって燃料を放出する燃料タンクと、前記燃料タンクより供給された燃料を用いて発電を行う発電部を有する燃料電池を搭載する電子機器において、前記発電部で発生した気体を発電部から流出する流路と、前記燃料タンクの内圧を変化させる燃料ガスを燃料タンクから流出する流路と、前記各々の流路を流通した気体および燃料ガスを外部へ放出する開口穴を有することを特徴とする電子機器。
【請求項６】
前記発電部と流路の間に、発電部の電力変化に応じて気体を発電部から流路へ放出する動作を行う気体放出動作機構を有すること特徴とする請求項５に記載の電子機器。
【請求項７】
前記燃料タンクと流路の間に、燃料タンクの内圧変化に応じて燃料ガスを燃料タンクから流路へ放出する動作を行う燃料放出動作機構を有すること特徴とする請求項５に記載の電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料電池を用いた電子機器に関わる。
【背景技術】
【０００２】
従来、使用されている電池として、乾電池と言われている一次電池や、車のバッテリーなどに使われる鉛蓄電池、モバイル機器などで使われるリチウム電池などの二次電池がある。一次電池は、内部に反応物質を保持しており、反応物質の化学反応により電流を生じるが、反応物質がすべて消費されてしまうと使用できなくなる。また、近年における電子機器の高性能・多機能化に伴う電力消費量の拡大により十分なエネルギー量を供給出来なくなってきている。
【０００３】
二次電池は、内部に反応物を設け、電流を発生させることで反応物が減少するが、充電することによって逆反応が起こり、生成物質がもとの反応物質に戻ることで繰り返し使用することが出来る。しかしながら、一回の充電で使用できるエネルギーは一次電池のものよりも少なく、また、充電するために外部電力を必要し、充電するのに数十分から数時間の充電時間を必要としている。
【０００４】
これに対し、近年、地球環境に対して低公害で電力を発生させる燃料電池が注目されている。燃料電池は従来、宇宙衛星で実用化され、それから、省エネルギー性・環境に対し低公害であることから、発電装置や自動車用の駆動源として開発が進められてきた。
【０００５】
また、燃料電池は体積当たり、重量当たりの供給可能エネルギー量が、従来の電池に比べ数倍から十倍近く得られることから、さらなる小型・軽量に可能性があるため電気機器の分野でも開発が行われている。さらに、燃料のみを交換すれば連続して使用が可能であるため、二次電池の様に充電に時間がかかることもない。
【０００６】
燃料電池には、様々な方式のものがあるが、常温から１００℃の範囲で作動する、起動時間が短いなどの点から、小型電気機器、とりわけ持ち運びして使用する機器に対しては、固体高分子型燃料電池が適している。
【０００７】
また、大きな出力を得るための燃料電池には、水素を燃料に使用するのが効果的である。常圧下において気体である水素を貯蔵する方法としては、第一の方法は水素を圧縮して高圧ガスとして保存する方法である。第二の方法としては水素を低温にして、液体として貯蔵する方法である。第三の方法としては水素吸蔵合金を使用して水素を貯蔵する方法である。第四の方法では、メタノールやガソリンなどを燃料タンクに積み、改質して水素に変換し使用するという方法がある。また、最近、第五の方法としてカーボンナノチューブ、グラファイトナノファイバー、カーボンナノホーンなどの炭素系材料が注目されている。これらの炭素系材料では、重量当たり約１０ｗｔ％の水素を吸蔵できる可能性があるためである。
【０００８】
一方、固体高分子型燃料電池の発電は以下の様にして行われる。高分子電解質膜には、パーフルオロスルホン酸系の陽イオン交換樹脂がよく用いられる。例えば、このような膜としては、デュポン社のナフィオンなどがよく知られている。固体高分子電解質膜を、白金などの触媒を担持した一対の多孔質電極、すなわち、燃料極と酸化剤極とで狭持した膜電極複合体が発電セルとなる。この発電セルに対して、酸化剤極には酸化剤を、燃料極には燃料を供給することにより、高分子電解質膜中をプロトンが移動し、発電が行われる。この発電反応は６０℃〜１００℃程度の温度範囲で行われると最も効率がよい。また、高分子電解質膜は、通常湿らせて使用するが、酸化剤極から燃料極側へ移動する逆拡散などで燃料極側の水分が過多になることで、燃料極膜付近で水分がガスの拡散を阻害し、電池の特性を下げる現象がある。そのために、燃料極側の水分過多は好ましくない。また、電池の特性を下げる要因として、電解質膜や機密性を保持しているシール材などから、発電を生じる化学反応を阻害する気体、例えば、窒素ガスなどが透過し燃料極側に溜まり、発電性能を低下させる問題がある。
【０００９】
発電部および燃料部からなる燃料電池を用いる電子機器の従来例として、特許文献１および２がある。特許文献１では、電子室とフラッシュ部との間にレンズ鏡筒を介在させ、かつ、その間の電子機器筐体に外気と流通している開口穴を形成している。特許文献１は、電子機器内部の電子室に搭載した燃料電池から燃料気体が漏れた場合に、漏れた燃料がフラッシュ部に到達するまでに濃度を下げることを目的としている。また、特許文献２では、燃料電池自体に生成した水を回収する機構を付加し、空気極側で発生した水蒸気は外気へ放出するが、液体は透過させないフィルタを具備する燃料電池および電子機器が開示されている。
【特許文献１】特開２００５−０１７３２５号公報
【特許文献２】特開２００４−０８７１５９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、上記従来における特許文献１は、燃料電池より漏れ出した燃料気体に対しての構造であり、特許文献２は、空気極で生成した水や水蒸気に対応したものである。そのために、燃料極側で過多になった水分、および電解質膜やシール部材を透過してきた不純気体、特に窒素ガスなどを外気へ放出する動作と経路については考慮されていなかった。
【００１１】
また、電子機器全体を小型化すると、燃料タンクと発電部との距離が近くなり、発電に伴って発生する熱が、燃料タンク内部に伝わりやすくなる。しかし、これは、タンク内の内圧を高める原因になり好ましくない。
【００１２】
したがって、本発明の目的は、電子機器において、燃料電池の発電特性を安定させることと、燃料タンクの圧力を所定の値以下に保つことが可能な動作および機構を具備する電子機器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
すなわち、本発明は、燃料を保持し吸熱反応によって燃料を放出する燃料タンクと、前記燃料タンクより供給された燃料を用いて発電を行う発電部を有する燃料電池を搭載する電子機器において、前記発電部で発生した気体を発電部から流出する流路と、該流路を流通した気体を外部へ放出する開口穴を有することを特徴とする電子機器である。
【００１４】
前記発電部と流路の間に、発電部の電力変化に応じて気体を発電部から流路へ放出する動作を行う気体放出動作機構を有することが好ましい。
また、本発明は、燃料を保持し吸熱反応によって燃料を放出する燃料タンクと、前記燃料タンクより供給された燃料を用いて発電を行う発電部を有する燃料電池を搭載する電子機器において、前記燃料タンクの内圧を変化させる燃料ガスを燃料タンクから流出する流路と、該流路を流通した燃料ガスを外部へ放出する開口穴を有することを特徴とする電子機器である。
【００１５】
前記燃料タンクと流路の間に、燃料タンクの内圧変化に応じて燃料ガスを燃料タンクから流路へ放出する動作を行う燃料放出動作機構を有することが好ましい。
さらに、本発明は、燃料を保持し吸熱反応によって燃料を放出する燃料タンクと、前記燃料タンクより供給された燃料を用いて発電を行う発電部を有する燃料電池を搭載する電子機器において、前記発電部で発生した気体を発電部から流出する流路と、前記燃料タンクの内圧を変化させる燃料ガスを燃料タンクから流出する流路と、前記各々の流路を流通した気体および燃料ガスを外部へ放出する開口穴を有することを特徴とする電子機器である。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の電子機器を用いれば、燃料極側で水分過多もしくは、不純気体が透過した場合において、それらを放出動作することによって燃料電池の電力特性を下げることなく安定した発電を行うことができる。また、発電部より熱量を伝熱される燃料タンクにおいて、熱による内部圧力が変化に応じて燃料ガスを放出できるので、燃料タンクの圧力を所定の値以下に保つことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
本発明は、燃料を保持し吸熱反応によって燃料を放出してなる燃料タンクと、前記燃料タンクより燃料を供給されて発電を行う発電部からなる燃料電池を搭載する電子機器において、前記発電部より放出された気体を外部へ流通する流路および開口穴を具備すること特徴とする電子機器である。
【００１８】
前記発電部において、前記発電部の電力変化に応じて内部気体を放出する動作を行う気体放出動作機構として、動作機構部およびリリーフ機構を具備すること特徴とする。
また、本発明は、燃料を保持し吸熱反応によって燃料を放出してなる燃料タンクと、前記燃料タンクより燃料を供給されて発電を行う発電部からなる燃料電池を搭載する電子機器において、前記燃料タンクの内圧変化に応じて燃料ガスを放出するリリーフ機構と、前記リリーフ機構と連動して動作し、燃料ガスを流路および開口穴に流通する逆止弁を具備する電子機器である。
【００１９】
本発明において、電子機器とは、例えばカメラ、モバイル機器等が挙げられる。
【実施例】
【００２０】
以下、実施例を示し本発明をさらに具体的に説明する。
実施例１
以下、本発明の燃料電池を用いた電子機器について、図を参照にしながら説明する。
【００２１】
図１は、本発明による燃料電池を電子機器に内蔵した配置概要図であり、図２は、本発明の電子機器を斜め下から見た概要図である。図５は、本発明の電子機器に燃料電池取入時を斜め下から見た概要図である。図６は、本発明の電子機器において、発電部および燃料タンクの流路から流通させた燃料ガスが、共通の開口穴へ通じていることを示している概要図である。本実施例の燃料電池１４は、図１で示すように電子機器１の一方の部分に設けられ、燃料電池１４には、水素を貯蔵する方法として水素吸蔵合金を用いた燃料タンク３と、燃料タンク３から導き出された水素を用いて発電を行う発電部２が配置されている。電子機器において、放出動作により放出された気体および水蒸気などの流通経路である開口穴４，５と、発電に必要な酸素を含む空気を流通させる開口穴１６が設けられている。また、図５で示すように、燃料電池１４は、フタ２０の開閉により、電子機器に出し入れができ、交換が可能である。
【００２２】
図３は、図１におけるＡ−Ａ断面図を示す。本実施例の燃料電池における発電部２および電子機器１の断面図である。発電部２は、シール材１１ａ，バネ１１ｂにより、シールの位置に制御されているリリーフ弁１１により、発電部２内の機密性を保つ機構を具備している。発電部２において、水分過多もしくは不純気体の透過により発電特性が低下した場合などで、実負荷へ供給する電流の変化を検出してその電流変化を利用して動作する気体放出動作機構部１０が電子機器１に設けられている。
【００２３】
気体放出動作機構は、電子機器１具備の動作機構部１０、逆止弁７および、発電部２具備のリリーフ弁１１から構成されている。動作機構部１０は、例えば、モータとモータ軸の先端にカム状の部品を取り付けたものである。発電部２において、水分過多もしくは不純気体の透過により発電特性が低下した場合などで、実負荷へ供給する電流の変化を検出してその電流変化を利用して動作し、リリーフ弁１１を押して開き、機密性を解除する。リリーフ弁１１が開くと、発電部２内の不純気体および水分（主に水蒸気）が、発電部２内部の流路３０、リリーフ口２１を通って、電子機器１側具備のバネ７ａで抑えられている逆止弁７を押し開く。流出した気体および水分（主に水蒸気）は、発電部２の流路３０、リリーフ口２１から、電子器機器１の流路６および開口穴４，５を介して外気に放出される。その際に直に人体に接触する経路では好ましくないので、流路６の内壁に当て、且つ、流路６に凹凸の形状を形成している。また、流路６の内壁に沿って水分を吸収する水分吸収材１３、例えば、高分子吸収材を備えることで、水滴状になった水分を吸収する。放出動作を終了すると、逆止弁７はバネ７ａ、リリーフ弁１１はバネ１１ｂにより動作して閉じ、発電部２の機密性を保つことが出来る。
【００２４】
図４は、図１におけるＢ−Ｂ断面図を示す。燃料電池における燃料タンク３および電子機器１の断面図である。燃料タンク部３の内部に使用する水素吸蔵合金として、常温で水素の解放圧力が０．２ＭＰａの特性を有する、例えば材質としてＬａＮｉ5が好ましい。表１は、この水素吸蔵合金の解離圧力特性を表す。
【００２５】
【表１】
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【００２６】
表１に示すように、温度が上がるにつれて圧力が高まるが、発電部１内部に設けている高分子電解質膜の耐圧が一般に０．３〜０．５ＭＰａ以下であることから、供給する燃料圧力と外気圧力との差圧を０．１ＭＰａ以内で用いる必要がある。
【００２７】
燃料タンク３の内部圧力が高まった場合、燃料タンクの内圧変化に応じて燃料ガスを燃料タンクから流路へ放出する動作を行う燃料放出動作機構が設けられている。燃料放出動作機構は、燃料タンク３具備のリリーフ弁９および、電子機器１具備の逆止弁８から構成される。
【００２８】
このため、リリーフ弁９は、所定の圧力時にはバネ９ｂとシール材９ａにより、燃料タンク３の機密性を保っている。燃料タンク３の内部圧力が高まった場合には、リリーフ弁９に掛かる圧力が増すことで、バネ９ｂの張力を勝り、リリーフ弁９が流路６に向かって移動することにより、燃料タンク３の機密性を解除する。また、この時同時に、バネ８ａで抑えられている逆止弁８を押し開くことで、燃料タンク３内の燃料ガスが、流路３１、リリーフ口２２を通って、電子機器１の流路６に流れ出す。流出した燃料ガスは流路６および開口穴４，５を介して外気に放出されるが、直に人体に接触する経路では好ましくないので、流路６の内壁に当て、且つ、流路６に凹凸の形状を形成している。内部の燃料ガスが放出されたことにより、燃料タンク３の内部圧力が下がったら、逆支弁８はバネ８ａ、リリーフ弁９はバネ９ｂにより、燃料タンク３の機密性を保つことが出来る。
【産業上の利用可能性】
【００２９】
本発明の電子機器は、燃料電池の発電特性を安定させることと、燃料タンクの圧力を所定の値以下に保つことが可能な動作および機構を具備するので、カメラやモバイル機器に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明による燃料電池を電子機器に内蔵した配置概要図である。
【図２】本発明の電子機器を斜め下から見た概要図である。
【図３】図１の電子機器におけるＡ−Ａ断面図を示す。
【図４】図１の電子機器におけるＢ−Ｂ断面図を示す。
【図５】電子機器へ燃料電池を取入れる状態を斜め下から見た概要図である。
【図６】本発明の電子機器における流路系の概要図である。
【符号の説明】
【００３１】
１  電子機器
１ａ  電子機器筐体
２  発電部
３  燃料タンク
４  開口穴
５  開口穴
６  流路
７  逆止弁 
７ａ  バネ
８  逆止弁 
８ａ  バネ
９  リリーフ弁
９ａ  シール材
９ｂ  バネ
１０  動作機構部
１１  リリーフ弁
１１ａ  シール材
１１ｂ  バネ
１３  水分吸収材
１４  燃料電池
１６  開口穴
２０  フタ
２１  リリーフ口
２２  リリーフ口
３０  流路
３１  流路
【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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