JP4583906B2

JP4583906B2 - 燃料電池を使用する電子機器およびシステム

Info

Publication number: JP4583906B2
Application number: JP2004366504A
Authority: JP
Inventors: 実木田
Original assignee: NEC Embedded Products Ltd
Current assignee: NEC Embedded Products Ltd
Priority date: 2004-12-17
Filing date: 2004-12-17
Publication date: 2010-11-17
Anticipated expiration: 2024-12-17
Also published as: JP2006173012A

Description

本発明は、燃料電池を使用する電子機器およびシステムに関し、特に、燃料電池から発生する水分を考慮した電子機器およびシステムに関する。

近年、例えば、ノート型のパーソナルコンピュータ、ＰＤＡ（Personal Digital Assistance）などの携帯型の情報処理装置が広く普及している。このような携帯型の電子機器の電源としては、主に、リチウムイオンバッテリなどの二次電池が用いられている。また、これら情報処理装置の高機能化に伴う消費電力の増加や更なる長時間使用の要請から、高出力で充電の必要のない小型燃料電池も新たな電源として期待されている。燃料電池には種々の形態があるが、特に、燃料としてメタノール溶液を使用するダイレクトメタノール方式の燃料電池（以下、DMFC：Direct Methanol Fuel Cellと称する）は、水素を燃料とする燃料電池に比べて燃料の取扱いが容易で、システムが簡単であることから、携帯型の情報処理装置の電源として注目されている。

上記の燃料電池は、その動作原理上、発電に伴う水分が発生する。燃料電池の燃料も含まれるが、電子機器にとって液体や水分は腐食の発生や電気回路の短絡など好ましくない状態を招来する。

燃料電池について、水漏れによる不具合を防止するための技術として、特許文献１（特開２００３−２７２６８４号公報）に開示される技術がある。特許文献１には、電池冷却水系統と燃料処理系統とを含む燃料電池において、電池冷却水系統から燃料処理系統への水漏れを検出し、警報を発報してシステムを停止させる技術が開示されている。

また、特許文献２には、燃料電池で発生した水蒸気がパーソナルコンピュータに侵入しないように燃料電池をパーソナルコンピュータとを別体のものとし、これらの間を電源ケーブルで接続する構成が開示されている。
特開２００３−２７２６８４号公報特開２００２−３２１５４号公報

上述した従来の技術のうち、特許文献１に開示される技術は燃料電池内部の電池冷却水系統から燃料処理系統への水漏れについての技術であり、燃料電池を電源とする電子機器への水漏れについての技術ではない。燃料電池は、内部の燃料のみならず、発電に伴って発生する水分を水蒸気の形態で蒸散させるため、燃料電池を電源とする電子機器への悪影響が懸念される。

特許文献２に開示される技術は、燃料電池をパーソナルコンピュータとを別体のものとし、これらの間を電源ケーブルで接続することにより、燃料電池から発生する水がコンピュータに浸入することを防止することが行なわれているが、コンピュータが燃料電池と一体型のものではないために携帯性が損なわれてしまうという問題点がある。

本発明は上述したような従来の技術が有する問題点に鑑みてなされたものであって、燃料電池から発生した水分による悪影響を防止することができ、燃料電池と一体化されて使用される携帯型に適した電子機器およびシステムを実現することを目的とする。

本発明による電子機器システムは、燃料電池と、該燃料電地を電源として燃料電池を使用する電子機器からなる電子機器システムであって、
前記燃料電池と前記電子機器とはそれぞれに設けられたコネクタが直接に接続され、
前記電子機器は、
液体または湿度を検出するセンサと、
補助電源と、
前記センサが水分または所定以上の湿度を検出したときに、燃料電池を停止させて前記補助電源による電源の供給を開始させる制御部と、を有し、
コネクタの少なくとも一方の近傍に設けられた溝を備え、
前記センサは、前記溝の近傍に設けられた液体を検出する液体検出センサであることを特徴とする。

本発明の他の形態による電子機器システムは、燃料電池と、該燃料電地を電源として燃料電池を使用する電子機器からなる電子機器システムであって、
前記燃料電池と前記電子機器とはそれぞれに設けられたコネクタが直接に接続され、
前記電子機器は、
液体または湿度を検出するセンサと、
補助電源と、
記憶手段と、
前記センサが水分または所定以上の湿度を検出したときに、燃料電池を停止させて前記補助電源による電源の供給を開始させ、現在の電子機器の状態を前記記憶手段に格納させた後にシステム停止状態とする制御部と、を有し、
コネクタの少なくとも一方の近傍に設けられた溝を備え、
前記センサは、前記溝の近傍に設けられた液体を検出する液体検出センサであることを特徴とする。

本発明の他の形態による電子機器システムは、燃料電池と、該燃料電地を電源として燃料電池を使用する電子機器からなる電子機器システムであって、
前記燃料電池と前記電子機器とはそれぞれに設けられたコネクタが直接に接続され、
前記電子機器は、
液体または湿度を検出するセンサと、
補助電源と、
前記センサが水分または所定以上の湿度を検出したときに、燃料電池を停止させて前記補助電源による電源の供給を開始させる制御部と、を有し、
電子機器に設けられた吸気口と、
コネクタの少なくとも一方の近傍に設けられた溝とを備え、
前記センサは、前記吸気口近傍に設けられた湿度を検出する湿度センサと、前記溝の近傍に設けられた液体を検出する液体検出センサであることを特徴とする。

本発明の他の形態による電子機器システムは、燃料電池と、該燃料電地を電源として燃料電池を使用する電子機器からなる電子機器システムであって、
前記燃料電池と前記電子機器とはそれぞれに設けられたコネクタが直接に接続され、
前記電子機器は、
液体または湿度を検出するセンサと、
補助電源と、
記憶手段と、
前記センサが水分または所定以上の湿度を検出したときに、燃料電池を停止させて前記補助電源による電源の供給を開始させ、現在の電子機器の状態を前記記憶手段に格納させた後にシステム停止状態とする制御部と、を有し、
コネクタの少なくとも一方の近傍に設けられた溝とを備え、
前記センサは、前記吸気口近傍に設けられた湿度を検出する湿度センサと、前記溝の近傍に設けられた液体を検出する液体検出センサであることを特徴とする。

上記のいずれにおいても、溝はコネクタを囲うようにその周囲に配設されているとしてもよい。

また、溝の反コネクタ側に位置する縁は、コネクタから遠ざかるにつれて浅くなるような傾斜が形成されていることとしてもよい。

また、溝のコネクタ側に位置する縁は、コネクタから遠ざかるにつれて深くなるような傾斜が形成されていることとしてもよい。

また、湿度センサ近傍に交換可能に配設された除湿剤を有することとしてもよい。

また、コネクタ近傍に配設された液体吸着部材を有することとしてもよい。

本発明による電子機器は上記の電子機器システムを構成する。

燃料電池から発生した水分による悪影響を防止することができ、燃料電池と一体化されて使用される携帯型に適した電子機器およびシステムとすることができる効果がある。

次に、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。

図１および図２は本発明による電子機器システムの外観を示す斜視図である。

図１に示す電子機器システムは、電子機器１０１と、電子機器１０１の背面に配置、接続される燃料電池１０２から構成されている。図２に示す電子機器システムは、電子機器２０１と、電子機器２０１の底面に配置、接続される燃料電池２０２から構成されている。

電子機器と燃料電池との組み合わせ方法としては、図１に示した背面を接続部とする、図２に示した底面部を接続部とする他にも天面部（表示部の背面）を接続部とすることが考えられ、このような構成としてもよい。電子機器としては携帯可能なノート型のパーソナルコンピュータやＰＤＡ、または携帯電話機などが挙げられる。

図３は本発明における電子機器と燃料電池との接続機構を説明するための斜視図であり、例として図１に示した電子機器１０１と燃料電池１０２との接続構成を示している。

電子機器１０１と燃料電池１０２とは、電子機器１０１に設けられた凹状のコネクタ３０２と燃料電池１０２に設けられた凸状のコネクタ３０３により電気的な接続が図られる。これらのコネクタ３０２、３０３が直接接続される構成であることから、電子機器１０１と燃料電池１０２は組み合わされた状態のときには一体的なものとなり、コネクタ間をケーブルを介して接続する構成と比較すると携帯して使用されるときの利便性が向上されたものとなっている。

コネクタ３０２の周囲にはコネクタ３０２を囲むように溝３０１が周設されている。溝３０１は、燃料電池１０２で発生した水分がコネクタ３０１、３０２に浸入することを防止するために設けられている。上述したように燃料電池で発生した水分は水蒸気の形で蒸散されるが、蒸散した水蒸気が電子機器１０１の筐体で冷却されて結露し、水が壁面をつたってコネクタ３０１、３０２に侵入することが予想され、このような事態を防ぐために溝３０１は設けられている。

溝３０１は、電子機器１０１のコネクタ３０２の周囲に設けられているが、燃料電池１０２のコネクタ３０３の周囲に設けられていてもよい。また、コネクタ３０２を囲うように周設されているが、水が伝わる方向についてのみ設けてもよい。

本実施形態においては、溝３０１の底面に液体を検出するセンサを設け、該センサが液体を検出したかに応じた制御が行われる。

図４は、溝３０１の底面に設けられたセンサ４０１の配置状態を示す図、図５（ａ）〜（ｃ）のそれぞれは、溝３０１の形状を示す断面図である。

液体は鉛直下方に向けて伝わるため、図４に示されるように、センサ４０１は電子機器１０１の使用状態のときにコネクタ３０２の鉛直上方（図面上側）となる位置に設けられている。

センサ４０１は図５（ａ）に示されるように溝３０１の底面に設けられる。図５（ｂ）は、液体の検出を早めるために液体の溝３０１への侵入を容易とするための傾斜を溝３０１に設けた例である。液体は鉛直上方から鉛直下方（図面左側から右側）に向けて進行する。溝３０１の反コネクタ３０２側に位置する縁は、コネクタ３０２から遠ざかるにつれて浅くなるような傾斜が形成されており、液体の侵入を容易としている。

図５（ｃ）に示す例では、図５（ｂ）に示した構成に加えて、コネクタ３０２への液体の侵入を遅らせるために、溝３０１のコネクタ３０２側に位置する縁はコネクタ３０２から遠ざかるにつれて深くなるような傾斜が形成されている
次に、本実施形態の制御動作について図６を参照して説明する。

図６は本実施形態の制御系の要部構成を示すブロック図である。図６に示される制御系は、記憶手段６０１、燃料電池６０２、複数のセンサからなるセンサ群６０３、入力手段６０４、制御部６０５、吸気口遮蔽手段６０６、表示部６０７、補助電源６０８から構成されている。

燃料電池６０２は図１および図２に示した燃料電池１０２、２０２であり、その他の構成部材は電子機器内に配置される。

記憶手段６０１は電子機器を動作させるためのプログラムの記憶や、アプリケーションを実行するための一時記憶を行なうものでＲＯＭ、ＲＡＭ、ハードディスク、フロッピーディスクなどから構成される。入力手段６０４はデータ入力を行なうためのもので、マウスやキーボード、タッチペンなどから構成される。表示部６０７は液晶表示デバイスやＬＥＤなどから構成される。

本実施形態の電子機器には吸気口（不図示）が設けられており、吸気口遮蔽手段６０６は制御部６０５の制御により該吸気口の開放、遮断を行なう。センサ群６０３は、図５に示されるセンサ４０１を含むもので、センサ４０１のような液体検出センサ以外に水蒸気の形態でも検出するための湿度センサが含まれる。

液体検出センサの配置箇所としてはセンサ４０１のようなコネクタ周辺や結露が生じることが予想される箇所が挙げられる。結露が生じることが予想される箇所としては、吸気口や、ＰＣカードやメモリを挿入スロットの隙間が空けられている箇所や、金属部品などの熱伝導率の高い部品が配置されている箇所などの電子機器内部で低温となる箇所が挙げられる。また、環境試験により結露の発生が確認された箇所としてもよい。湿度センサの配置箇所としては、気体を流通させる吸気口近傍とされている。

補助電源６０８は燃料電池６０２による電源供給が行なわれないときに使用される補助電源であり、例えばリチウムイオン電池やニッケルカドミウム電池などの二次電池が挙げられる。

制御部６０５は電子機器の制御部として機能するとともに燃料電池６０２および補助電源６０８の動作状態の制御、また、吸気口遮蔽手段６０６を介して吸気口の開閉状態を制御するもので、センサ群６０３を構成する各センサの検出内容に応じて燃料電池６０２または補助電源６０８を電源として使用する制御、吸気口の開閉状態の制御を行う。

次に、本実施形態における具体的な制御について、その動作を示すフローチャートである図７を参照して説明する。

燃料電池６０２による電源供給により動作を行っている場合、制御部６０５はセンサ群６０３を構成する各センサが異常を検出したかを監視する（ステップＳ７０１）。センサ群６０３を構成する各センサのいずれかより異常の検出を受け付けると、制御部６０５は異常を検出したセンサが配置されている箇所の確認を行なう（ステップＳ７０２）。

異常を検出したセンサが吸気口近傍に配置されているセンサであることが確認された場合には、対応する吸気口を閉鎖する（ステップＳ７０３）。その後、異常が検出されなくなったかを監視し（ステップＳ７０４）、センサが異常を検出しなくなると吸気口を開放して（ステップＳ７０５）、ステップＳ７０１へ戻る。

ステップＳ７０２にて異常を検出したセンサが吸気口近傍に設けられたセンサ以外であることが確認された場合には、制御部６０５は表示部６０７へ異常の発生を表示させ（ステップＳ７０６）、燃料電池６０２を停止状態とし（ステップＳ７０７）、補助電源６０８を稼動して（ステップＳ７０８）補助電源６０８による電源供給状態とする。

補助電源６０８による電源供給状態となると、補助電源６０２の残量が所定値以下となったかを監視する（ステップＳ７０９）。ステップＳ７０９において補助電源６０２の残量が所定値以下となったことが確認されると、制御部６０５は表示部６０７へ補助電源６０８の残量が少なくなり、所定時間経過後にシステムが自動停止する旨を表示させる（ステップＳ７１０）。続いて、システム停止の後の再起動時に、現在の状態に復旧させるために必要となるデータ、例えば、起動しているアプリケーションとその使用内容などのデータを記憶手段６０１に記憶させ（ステップＳ７１１）、その後システムを停止する（ステップＳ７１２）。

以上のステップＳ７０９〜Ｓ７１２の動作は、補助電源の容量が長時間の使用に耐えるものではないことから、突然の停止が発生することを防ぐためであり、ステップＳ７０９における所定値は補助電源による電源供給が例えば十分間は継続できるなど、ステップＳ７１１において必要とされる時間動作できる値とされている。

上記のように構成される本実施形態では、吸気口近傍で水蒸気が検出された場合には吸気口が閉鎖されるので、電子機器にそれ以上の水蒸気が侵入することが防止される。また、吸気口以外の箇所で液体や水蒸気が検出された場合にはこれらの発生源である燃料電池が停止とされるので、それ以上の液体や水蒸気の発生が防止される。このとき、補助電源によりシステムは動作を続けるが、補助電源の残量が少なくなった場合には現在の状態に復旧させるためのデータが保存された状態でシステム停止とされるので、再起動時に支障が生じることはない。

なお、複数のセンサが配置される箇所は電子機器内に関わらない。燃料電池からの電源供給を行なうコネクタがセンサ出力を含むものとして燃料電池内にセンサを配置することとしてもよい。

また、湿度センサ近傍には交換可能に配設された除湿剤を設けることとしてもよい。吸気口近傍に設けられる湿度センサが水蒸気を検出すると吸気口が閉鎖され、それ以上の水蒸気の侵入は防止されるが、そのときに電子機器内に侵入した水蒸気は外部に出て行きにくくなってしまう。除湿剤を設けることにより侵入した水蒸気も速やかに除湿剤に吸着されることとなり、その後の吸気口が開放される定常状態への移行時間が短くなる。

また、電気的に最も重要となるコネクタの近傍や溝には液体吸着部材を配設することとしてもよい。

本発明による電子機器システムの外観を示す斜視図である。本発明による電子機器システムの外観を示す斜視図である。本発明における電子機器と燃料電池との接続機構を説明するための斜視図である。図３に示した溝３０１の底面に設けられたセンサ４０１の配置状態を示す図である。（ａ）〜（ｃ）のそれぞれは、図３に示した溝３０１の形状を示す断面図である。本発明の実施形態の制御系の要部構成を示すブロック図である。本発明の実施形態の制御動作を示すフローチャートである。

符号の説明

１０１，１０２電子機器
２０１，２０２，６０２燃料電池
３０１溝
３０２，３０３コネクタ
４０１センサ
６０１記憶手段
６０３センサ群
６０４入力手段
６０５制御部
６０６吸気口遮蔽手段
６０７表示部
６０８補助電源

Claims

燃料電池と、該燃料電地を電源として燃料電池を使用する電子機器からなる電子機器システムであって、
前記燃料電池と前記電子機器とはそれぞれに設けられたコネクタが直接に接続され、
前記電子機器は、
液体または湿度を検出するセンサと、
補助電源と、
前記センサが水分または所定以上の湿度を検出したときに、燃料電池を停止させて前記補助電源による電源の供給を開始させる制御部と、を有し、
コネクタの少なくとも一方の近傍に設けられた溝を備え、
前記センサは、前記溝の近傍に設けられた液体を検出する液体検出センサであることを特徴とする電子機器システム。
燃料電池と、該燃料電地を電源として燃料電池を使用する電子機器からなる電子機器システムであって、
前記燃料電池と前記電子機器とはそれぞれに設けられたコネクタが直接に接続され、
前記電子機器は、
液体または湿度を検出するセンサと、
補助電源と、
記憶手段と、
前記センサが水分または所定以上の湿度を検出したときに、燃料電池を停止させて前記補助電源による電源の供給を開始させ、現在の電子機器の状態を前記記憶手段に格納させた後にシステム停止状態とする制御部と、を有し、
コネクタの少なくとも一方の近傍に設けられた溝を備え、
前記センサは、前記溝の近傍に設けられた液体を検出する液体検出センサであることを特徴とする電子機器システム。
燃料電池と、該燃料電地を電源として燃料電池を使用する電子機器からなる電子機器システムであって、
前記燃料電池と前記電子機器とはそれぞれに設けられたコネクタが直接に接続され、
前記電子機器は、
液体または湿度を検出するセンサと、
補助電源と、
前記センサが水分または所定以上の湿度を検出したときに、燃料電池を停止させて前記補助電源による電源の供給を開始させる制御部と、を有し、
電子機器に設けられた吸気口と、
コネクタの少なくとも一方の近傍に設けられた溝とを備え、
前記センサは、前記吸気口近傍に設けられた湿度を検出する湿度センサと、前記溝の近傍に設けられた液体を検出する液体検出センサであることを特徴とする電子機器システム。
燃料電池と、該燃料電地を電源として燃料電池を使用する電子機器からなる電子機器システムであって、
前記燃料電池と前記電子機器とはそれぞれに設けられたコネクタが直接に接続され、
前記電子機器は、
液体または湿度を検出するセンサと、
補助電源と、
記憶手段と、
前記センサが水分または所定以上の湿度を検出したときに、燃料電池を停止させて前記補助電源による電源の供給を開始させ、現在の電子機器の状態を前記記憶手段に格納させた後にシステム停止状態とする制御部と、を有し、
コネクタの少なくとも一方の近傍に設けられた溝とを備え、
前記センサは、前記吸気口近傍に設けられた湿度を検出する湿度センサと、前記溝の近傍に設けられた液体を検出する液体検出センサであることを特徴とする電子機器システム。
請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の電子機器システムにおいて、
溝はコネクタを囲うようにその周囲に配設されていることを特徴とする電子機器システム。
請求項１ないし請求項５のいずれかに記載の電子機器システムにおいて、
溝の反コネクタ側に位置する縁は、コネクタから遠ざかるにつれて浅くなるような傾斜が形成されていることを特徴とする電子機器システム。
請求項１ないし請求項５のいずれかに記載の電子機器システムにおいて、
溝のコネクタ側に位置する縁は、コネクタから遠ざかるにつれて深くなるような傾斜が形成されていることを特徴とする電子機器システム。
請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の電子機器システムにおいて、
湿度センサ近傍に交換可能に配設された除湿剤を有することを特徴とする電子機器システム。
請求項１ないし請求項８のいずれかに記載の電子機器システムにおいて、
コネクタ近傍に配設された液体吸着部材を有することを特徴とする電子機器システム。
燃料電池を電源とし、前記燃料電池に設けられたコネクタと直接に接続するコネクタを有する電子機器であって、
液体または湿度を検出するセンサと、
補助電源と、
前記センサが水分または所定以上の湿度を検出したときに、燃料電池を停止させて前記補助電源による電源の供給を開始させる制御部と、を有し、
コネクタの近傍に設けられた溝を備え、
センサは、前記溝の近傍に設けられた液体を検出する液体検出センサであることを特徴とする電子機器。
燃料電池を電源とし、前記燃料電池に設けられたコネクタと直接に接続するコネクタを有する電子機器であって、
液体または湿度を検出するセンサと、
補助電源と、
記憶手段と、
前記センサが水分または所定以上の湿度を検出したときに、燃料電池を停止させて前記補助電源による電源の供給を開始させ、現在の電子機器の状態を前記記憶手段に格納させた後にシステム停止状態とする制御部と、を有し、
コネクタの近傍に設けられた溝を備え、
センサは、前記溝の近傍に設けられた液体を検出する液体検出センサであることを特徴とする電子機器。
燃料電池を電源とし、前記燃料電池に設けられたコネクタと直接に接続するコネクタを有する電子機器であって、
液体または湿度を検出するセンサと、
補助電源と、
前記センサが水分または所定以上の湿度を検出したときに、燃料電池を停止させて前記補助電源による電源の供給を開始させる制御部と、を有し、
吸気口と、
コネクタの近傍に設けられた溝とを備え、
前記センサは、前記吸気口近傍に設けられた湿度を検出する湿度センサと、前記溝の近傍に設けられた液体を検出する液体検出センサであることを特徴とする電子機器。
燃料電池を電源とし、前記燃料電池に設けられたコネクタと直接に接続するコネクタを有する電子機器であって、
液体または湿度を検出するセンサと、
補助電源と、
記憶手段と、
前記センサが水分または所定以上の湿度を検出したときに、燃料電池を停止させて前記補助電源による電源の供給を開始させ、現在の電子機器の状態を前記記憶手段に格納させた後にシステム停止状態とする制御部と、を有し、
吸気口と、
コネクタの近傍に設けられた溝とを備え、
前記センサは、前記吸気口近傍に設けられた湿度を検出する湿度センサと、前記溝の近傍に設けられた液体を検出する液体検出センサであることを特徴とする電子機器。
請求項１０ないし請求項１３のいずれかに記載の電子機器において、
溝はコネクタを囲うようにその周囲に配設されていることを特徴とする電子機器。
請求項１０ないし請求項１４のいずれかに記載の電子機器において、
溝の反コネクタ側に位置する縁は、コネクタから遠ざかるにつれて浅くなるような傾斜が形成されていることを特徴とする電子機器。
請求項１０ないし請求項１５のいずれかに記載の電子機器において、
溝のコネクタ側に位置する縁は、コネクタから遠ざかるにつれて深くなるような傾斜が形成されていることを特徴とする電子機器。
請求項１０ないし請求項１３のいずれかに記載の電子機器において、
湿度センサ近傍に交換可能に配設された除湿剤を有することを特徴とする電子機器。
請求項１０ないし請求項１７のいずれかに記載の電子機器において、
コネクタ近傍に配設された液体吸着部材を有することを特徴とする電子機器。