專(zhuān)利名稱(chēng)：便攜式設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及便攜式設(shè)備，優(yōu)選地應(yīng)用于例如移動(dòng)電話設(shè)備，特別是涉及提供有作 為電力供應(yīng)的燃料電池(fuel cell)系統(tǒng)的便攜式設(shè)備。
背景技術(shù)：
近年來(lái)，提出了在諸如移動(dòng)電話設(shè)備之類(lèi)的便攜式設(shè)備中將燃料電池系統(tǒng)用作電 功率供應(yīng)，并且已經(jīng)研發(fā)了這種類(lèi)型的燃料電池。在移動(dòng)電話設(shè)備中，因?yàn)樵黾恿酥T如電視 廣播觀看功能和音頻回放功能之類(lèi)的功能，所以在設(shè)備中使用的電功率量可能增大，導(dǎo)致 對(duì)于安裝(mounting)燃料電池系統(tǒng)以延長(zhǎng)電源持續(xù)期的研究。 燃料電池系統(tǒng)通過(guò)燃料與空氣中氧氣的反應(yīng)來(lái)生成電功率，這兩者都饋送到燃料 電池。取決于在將燃料饋送到燃料電池的過(guò)程中的不同，將燃料電池分為被動(dòng)類(lèi)型或主動(dòng) 類(lèi)型。 被動(dòng)燃料電池系統(tǒng)具有簡(jiǎn)單的配置和在功率生成效率方面的高效率，因?yàn)橥ㄟ^(guò)利 用濃度梯度、擴(kuò)散和毛細(xì)傳輸(capillary transport)來(lái)靜態(tài)地饋送燃料和空氣，而無(wú)需用 于運(yùn)輸燃料和空氣的功率，導(dǎo)致低成本。然而，被動(dòng)燃料電池系統(tǒng)具有如下缺點(diǎn)生成的電
功率和輸出密度低；花費(fèi)長(zhǎng)的啟動(dòng)時(shí)間來(lái)生成足夠的電功率量；以及可能不能立即停止電
功率生成。 因?yàn)榻柚谥T如泵和風(fēng)扇之類(lèi)的輔助單元將燃料從燃料箱饋送，主動(dòng)燃料電池系 統(tǒng)具有如下優(yōu)點(diǎn)花費(fèi)短的啟動(dòng)時(shí)間；以及它具有高輸出密度。然而，由于諸如輔助單元之 類(lèi)的許多部件，主動(dòng)燃料電磁系統(tǒng)具有高成本，并且由于驅(qū)動(dòng)輔助單元的功率，降低了功率 生成效率。 另外，主動(dòng)燃料電池系統(tǒng)將二次電池(secondary cell)用作電力供應(yīng)，以驅(qū)動(dòng)輔 助單元直到燃料電池開(kāi)始生成電功率。另一方面，因?yàn)楫?dāng)二次電池用盡時(shí)輔助單元可能未 被驅(qū)動(dòng)，所以燃料可能未被饋送，使得電功率可能不能生成。 從而，盡管當(dāng)二次電池用盡時(shí)通過(guò)外部電力供應(yīng)對(duì)二次電池充電，但是麻煩并且 不方便的是，僅僅為了這種充電而在任何時(shí)候攜帶諸如AC適配器之類(lèi)的電力供應(yīng)。為了避 免該問(wèn)題，建議例如額外提供太陽(yáng)能電池作為輔助電力供應(yīng)，并且當(dāng)二次電池的功率降低 時(shí)，通過(guò)太陽(yáng)能電池來(lái)驅(qū)動(dòng)輔助單元，使得饋送燃料來(lái)生成電功率。 圖6示出了在這種情況下移動(dòng)電話設(shè)備的配置例子。在具有方形形狀的盒子 (case) 11中配置移動(dòng)電話設(shè)備10。起移動(dòng)電話設(shè)備作用的顯示器、操作部分、麥克風(fēng)和揚(yáng) 聲器被放置在后表面(圖6中的下側(cè)，未示出)上。在圖6中的上側(cè)的表面上，在前側(cè)大約 三分之二的空間中提供了燃料電池-進(jìn)氣口 12，并且在后側(cè)大約三分之一的空間中提供了 太陽(yáng)能電池13。如圖6所示，順序地垂直和水平放置燃料電池-進(jìn)氣口 12。
在與放置燃料電池-進(jìn)氣口 12的位置相應(yīng)的位置處，在盒子11內(nèi)放置燃料電池 20。燃料電池20包括空氣電極21、電解質(zhì)膜22和燃料電極23。燃料電池-進(jìn)氣口12與 空氣電極21相連。另外，圖6中省略了燃料箱。
圖6中的配置允許移動(dòng)電話設(shè)備包括作為電功率供應(yīng)的燃料電池系統(tǒng)和太陽(yáng)能 電池。在例如包含的二次電池的剩余功率用盡的情況下，通過(guò)利用從太陽(yáng)能電池的輸出，可 以將燃料饋送到燃料電池。日本待審專(zhuān)利申請(qǐng)公開(kāi)No. 2007-207661披露了包括燃料電池 系統(tǒng)和太陽(yáng)能電池的電力供應(yīng)的配置的例子。

發(fā)明內(nèi)容
遺憾的是，為了將燃料電池合并在便攜式設(shè)備中以使相對(duì)有效地生成電功率，需
要在盒子的表面上的大部分區(qū)域中提供燃料電池-進(jìn)氣口 12，如圖6所示。 因此，提供有燃料電池-進(jìn)氣口 12的這種配置限制了放置太陽(yáng)能電池13的空間，
從而難以放置大的太陽(yáng)能電池。所以，為了放置可以生成電功率以驅(qū)動(dòng)泵和燃料電池系統(tǒng)
的其他部分的太陽(yáng)能電池，可以配置大的盒子，但是這造成了將燃料電池和太陽(yáng)能電池兩
者合并在諸如移動(dòng)電話設(shè)備之類(lèi)的便攜式設(shè)備中的困難。 雖然將太陽(yáng)能電池分布在例如盒子的邊上以節(jié)省區(qū)域，但是入射太陽(yáng)光的角度和 存在或不存在隨著表面而改變。所以，功率生成效率低，并且很難生成足夠的電功率。
期望的是，獲得在便攜式設(shè)備中安裝燃料電池系統(tǒng)的區(qū)域，以在其上安裝燃料電 池系統(tǒng)和太陽(yáng)能電池。 根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，將燃料電池系統(tǒng)和太陽(yáng)能電池附于一盒子，該盒子配置便 攜式設(shè)備的機(jī)體。 將燃料電池系統(tǒng)包含在盒子中，并且在盒子的表面上形成進(jìn)氣口。將太陽(yáng)能電池
放置在盒子的表面形成進(jìn)氣口的部分上，并且具有相應(yīng)于進(jìn)氣口的孔。 這種類(lèi)型的配置允許將進(jìn)氣口和太陽(yáng)能電池放置在盒子的表面上的相同部分中。 根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，允許將用于燃料電池系統(tǒng)的進(jìn)氣口和太陽(yáng)能電池放置在盒
子的表面上的相同部分中，并且可置于盒子的太陽(yáng)能電池的區(qū)域不限于形成燃料電池系統(tǒng)
的進(jìn)氣口的位置，從而可以放置大的太陽(yáng)能電池。因此，可以放置具有大尺寸的太陽(yáng)能電
池，大尺寸的太陽(yáng)能電池足以生成用于當(dāng)設(shè)備中的二次電池的剩余功率用盡時(shí)、驅(qū)動(dòng)燃料
電池系統(tǒng)的燃料饋送部分而導(dǎo)致合適地啟動(dòng)包含在便攜式設(shè)備中的燃料電池設(shè)備的電功率。


圖1是根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的外形的例子的透視圖； 圖2是根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的內(nèi)部配置的例子的框圖； 圖3是根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的燃料電池系統(tǒng)的配置例子的框圖； 圖4是本發(fā)明第一實(shí)施例的主要部分的改進(jìn)的橫斷面視圖(太陽(yáng)能的三維配置的
例子)； 圖5是根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的外形的例子的透視圖；以及
圖6是在相關(guān)技術(shù)中便攜式設(shè)備的例子的透視圖。
具體實(shí)施例方式
下面以如下順序描述本發(fā)明的實(shí)施例。
1.根據(jù)第一實(shí)施例的便攜式設(shè)備的外形圖1 2.根據(jù)第一實(shí)施例的便攜式設(shè)備的內(nèi)部配置圖2和圖3 3.根據(jù)第一實(shí)施例的改進(jìn)的例子圖4 4.根據(jù)第二實(shí)施例的便攜式設(shè)備的外形圖5 [1.根據(jù)第一實(shí)施例的便攜式設(shè)備的外形] 參考圖1至圖3描述根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的例子。 圖1是示出在該實(shí)施例中的一示例的便攜式設(shè)備的外形的透視圖。在具有方形 形狀的盒子101中配置移動(dòng)電話設(shè)備100。起移動(dòng)電話設(shè)備作用的顯示器、操作部分、麥克 風(fēng)和揚(yáng)聲器被放置在后表面(圖1中的下側(cè)，未示出)上。在作為圖1的上側(cè)的表面101a 上，在前側(cè)大約三分之二的空間中提供燃料電池-進(jìn)氣口 104。如圖l所示，在預(yù)定空間順 序地垂直和水平提供多個(gè)燃料電池-進(jìn)氣口 104。燃料電池-進(jìn)氣口 104是將空氣吸入到 燃料電池210的空氣電極211中的孔。如圖1中虛線表示的，燃料電池210放置在從盒子 101內(nèi)到與表面101a接觸的位置上。 在該實(shí)施例中，太陽(yáng)能電池103被放置在盒子的表面101a的形成燃料電池_進(jìn)氣 口 104的一部分中。太陽(yáng)能電池103提供有相應(yīng)于燃料電池-進(jìn)氣口 104的通孔。因此， 在太陽(yáng)能電池103被放置在盒子的表面101a上的情況下，太陽(yáng)能電池103被配置為不阻擋 燃料電池-進(jìn)氣口 104。 為了燃料電池系統(tǒng)有效地生成電功率，優(yōu)選的是，在其上提供有燃料電池-進(jìn)氣 口 104的部分具有近似40%的孔徑比，并且在該實(shí)施例中孔徑比被設(shè)置為40%。從而，太 陽(yáng)能電池103確保(secure)除了提供燃料電池-進(jìn)氣口 104的區(qū)域之外的剩余區(qū)域，換言 之，在沒(méi)有形成進(jìn)氣口的情況下它確保區(qū)域的60%。 在該實(shí)施例中，將照相機(jī)102和無(wú)觸點(diǎn)(contactless)集成電路(IC)卡130合并
于移動(dòng)電話設(shè)備100中。照相機(jī)102和無(wú)觸點(diǎn)IC卡130被放置在盒子101的上側(cè)的位置
上，在該位置上沒(méi)有提供太陽(yáng)能電池103和燃料電池-進(jìn)氣口 104。將照相機(jī)102的透鏡
暴露在盒子的表面101a上。將無(wú)觸點(diǎn)IC卡130包含在盒子101中，并且不能從外界看見(jiàn)。
無(wú)觸點(diǎn)IC卡130不需要具有IC卡的形狀，在此使用無(wú)觸點(diǎn)IC卡的術(shù)語(yǔ)是為了簡(jiǎn)化描述。 [2.根據(jù)第一實(shí)施例的便攜式設(shè)備的內(nèi)部配置] 接下來(lái)，描述根據(jù)該實(shí)施例的移動(dòng)電話設(shè)備100的內(nèi)部配置例子。 移動(dòng)電話設(shè)備100包括控制器111，用于通過(guò)控制線121將指令發(fā)送到移動(dòng)電話設(shè)
備100中的每個(gè)部分。除了控制線121，移動(dòng)電話設(shè)備100還包括用于發(fā)送每個(gè)數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)
線122。 另外，將為了無(wú)線電話與基站無(wú)線通信的天線112連接到通信電路113，以發(fā)送和 接收無(wú)線信號(hào)。將由通信電路113中的接收而獲得的語(yǔ)音信號(hào)發(fā)送到語(yǔ)音信號(hào)轉(zhuǎn)換電路 117，并且作為模擬語(yǔ)音信號(hào)從揚(yáng)聲器118輸出。將由麥克風(fēng)119拾取的語(yǔ)音信號(hào)通過(guò)語(yǔ)音 信號(hào)轉(zhuǎn)換電路117而作為數(shù)字語(yǔ)音數(shù)據(jù)發(fā)送到通信電路113。電源控制部分120將來(lái)自于 燃料電池系統(tǒng)200的電功率提供給移動(dòng)電話設(shè)備100中的每個(gè)部分。 移動(dòng)電話設(shè)備100具有包括液晶顯示面板等的顯示器114，在控制器111的控制 下，將各種各樣的文字和圖像顯示在顯示器上。操作部分115包括諸如數(shù)字鍵和各種各樣 的功能鍵之類(lèi)的撥號(hào)鍵，并且將每個(gè)鍵的操作信息提供給控制器111。存儲(chǔ)器116存儲(chǔ)在控制器111中使用的程序和各種各樣的存儲(chǔ)數(shù)據(jù)。 控制器111控制照相機(jī)102中的攝影和無(wú)觸點(diǎn)IC卡130中的通信。 移動(dòng)電話設(shè)備100的每個(gè)部分通過(guò)從燃料電池系統(tǒng)200提供的電功率來(lái)操作。燃
料電池系統(tǒng)200提供有作為輔助電源的太陽(yáng)能電池103。 圖3是示出該實(shí)施例的燃料電池系統(tǒng)200的配置例子的框圖。 燃料電池系統(tǒng)200包括燃料電池210。燃料電池210包括空氣電極211、電解質(zhì)
膜212和燃料電極213。通過(guò)圖1中示出的燃料電池-進(jìn)氣口 104，空氣電極211外部地提
供給空氣。通過(guò)輔助單元222和閥門(mén)223，將燃料從燃料箱221饋送到燃料電極213。輔助
單元222包括諸如泵和風(fēng)扇之類(lèi)的燃料饋送機(jī)制。 控制電路224控制燃料饋送。換言之，控制電路224控制輔助單元222的操作以及 閥門(mén)223的打開(kāi)和關(guān)閉，以調(diào)節(jié)燃料的饋送速率。因此，燃料饋送部分包括控制電路224、 輔助單元222和閥門(mén)223。 使用由燃料電池210生成的電功率的輸出對(duì)二次電池225充電，并且該輸出從輸 出端226輸出，再作為電功率通過(guò)電源控制部分120提供給移動(dòng)電話設(shè)備100中的每個(gè)部 分。可應(yīng)用來(lái)作為二次電池225的各種類(lèi)型的二次電池包括鋰離子電池和鎳氫電池，以及 諸如高容量電容之類(lèi)的電存儲(chǔ)元件。 輔助電力供應(yīng)141與二次電池225并聯(lián)?；亓髯柚闺娐?42與輔助電力供應(yīng)141
串聯(lián)。在該實(shí)施例中，圖1中示出的太陽(yáng)能電池103用作輔助電力供應(yīng)141。 在該配置中，輔助單元222允許將存儲(chǔ)在燃料箱221中的燃料提供給燃料電池210
的燃料電極213，并且在燃料電極中的催化劑加快燃料的離子化。由此產(chǎn)生的電子通過(guò)外部
電路向空氣電極移動(dòng)，以生成電功率。電子與提供給空氣電極211的氧氣結(jié)合。因?yàn)檩o助
單元222通常通過(guò)從二次電池225和燃料電池210生成的電功率來(lái)操作，所以在二次電池
的剩余功率用盡并且燃料電池210中的電功率生成中止的情況下，輔助單元222不啟動(dòng)，使
得由于燃料供應(yīng)的不足很難啟動(dòng)電功率生成。另一方面，該實(shí)施例的配置包括具有太陽(yáng)能
電池103的輔助電力供應(yīng)141以驅(qū)動(dòng)輔助單元222，導(dǎo)致操作燃料電池210。 而且，在該實(shí)施例中，如圖1所示，因?yàn)樵谔峁┤剂想姵?進(jìn)氣口 104的部分上放
置太陽(yáng)能電池103，所以它可以被配置為相對(duì)大的規(guī)模。因此，即使盒子101小，仍然可以放
置具有可以生成足以作為輔助電力供應(yīng)141的啟動(dòng)電功率的尺寸的太陽(yáng)能電池。 因?yàn)樵搶?shí)施例允許將太陽(yáng)能電池103放置在提供有燃料電池_進(jìn)氣口 104的位置
上，所以在盒子的表面上提供了空的空間，使得可以放置照相機(jī)102和無(wú)觸點(diǎn)IC卡130，如
圖1所示。因此，在小的盒子上有效地放置了每個(gè)功能部分。 [3.根據(jù)第一實(shí)施例的改進(jìn)的例子] 參考圖4描述根據(jù)第一實(shí)施例的便攜式設(shè)備的改進(jìn)的例子。
在該改進(jìn)中，放置太陽(yáng)能電池和燃料電池_進(jìn)氣口的位置被配置為三維配置。
圖4示出了在改進(jìn)中移動(dòng)電話設(shè)備100'的盒子101'的橫斷面形狀的例子。
如圖4所示，在盒子101'的表面上順序地提供了多個(gè)燃料電池-進(jìn)氣口 104，并且 在盒子的表面上在每?jī)蓚€(gè)相鄰進(jìn)氣口 104之間提供了盒子突起(protrusion) 101b。在該例 子中，盒子突起101b逐漸變尖，使得進(jìn)氣口 104的尺寸在進(jìn)氣口 104更靠外(更上方)的 位置處增大。雖然在圖4中以橫斷面形式示出了盒子突起101b，但是它被配置為類(lèi)似圓錐的擴(kuò)展形狀。 以覆蓋盒子突起101b的形式來(lái)放置具有相應(yīng)于盒子突起101b的三維形狀的太陽(yáng) 能電池103a。在該例子中，太陽(yáng)能電池103a沒(méi)有阻擋提供有燃料電池-進(jìn)氣口 104的位置。 如圖4所示，在盒子101'的燃料電池-進(jìn)氣口 104之下，放置有燃料電池210的 空氣電極211、電解質(zhì)膜212和燃料電極213。 將移動(dòng)電話設(shè)備100'的其他部分以與例如圖1至3所示的移動(dòng)電話設(shè)備100類(lèi) 似的方式來(lái)配置。 如圖4所示，將燃料電池-進(jìn)氣口 104的外圍配置為三維形狀，導(dǎo)致更大的區(qū)域來(lái)
釋放燃料電池中的熱量，并且導(dǎo)致容易從燃料電池-進(jìn)氣口 104吸入空氣的形狀。而且，三
維放置相應(yīng)于非均勻三維形狀的太陽(yáng)能電池103a導(dǎo)致到太陽(yáng)能電池103a的有效入射光，
并且獲得放置太陽(yáng)能電池103a的擴(kuò)展區(qū)域，從而生成有效的電功率。 另外，該三維形狀不限于圖4中示出的例子。 [4.根據(jù)第二實(shí)施例的便攜式設(shè)備的外形] 接下來(lái)，參考圖5描述本發(fā)明的第二實(shí)施例的例子。 圖5示出了該實(shí)施例中的配置例子的外形的透視圖。在該例子中，本發(fā)明的實(shí)施 例被應(yīng)用于作為移動(dòng)電話設(shè)備300的所謂的可折疊移動(dòng)電話，其中，使用鉸鏈(hinge)部分 330，第一盒子310與第二盒子320可開(kāi)啟地相連。
第一盒子310包括操作部分，而第二盒子320包括顯示器。 將燃料電池340放置在第一盒子310中。在第一盒子310的外表面上放置用于燃 料電池340的燃料電池-進(jìn)氣口 314。在預(yù)定空間處，順序地垂直和水平提供多個(gè)燃料電 池-進(jìn)氣口314。將太陽(yáng)能電池313放置在提供有燃料電池-進(jìn)氣口314的位置上。通孔 的形成使得在該實(shí)施例中的太陽(yáng)能電池313也沒(méi)有阻擋燃料電池-進(jìn)氣口 314。
在第一盒子310上，將照相機(jī)311和無(wú)觸點(diǎn)IC卡312放置在沒(méi)有提供太陽(yáng)能電池 313和燃料電池-進(jìn)氣口 314的位置上。 在第一實(shí)施例中描述的圖2和3的配置可以被應(yīng)用于移動(dòng)電話設(shè)備300的內(nèi)部配置。 類(lèi)似于第一實(shí)施例，該配置具有能有效地允許太陽(yáng)能電池313和燃料電池_進(jìn)氣 口 314也在該實(shí)施例的移動(dòng)電話設(shè)備300上提供的優(yōu)點(diǎn)。 本發(fā)明不限于根據(jù)如上所述的實(shí)施例的配置。本發(fā)明的實(shí)施例可被應(yīng)用于各種各 樣的便攜式電子設(shè)備，例如便攜式音頻設(shè)備、筆記本電腦和便攜式視頻游戲機(jī)。圖1和5 中示出的外形是優(yōu)選例子，但是其他形狀也是可以應(yīng)用的。 對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員，應(yīng)該明白的是，取決于設(shè)計(jì)要求和其他因素，可以發(fā)生各種 各樣的修改、組合、子組合和替代，只要它們落入所附權(quán)利要求或其等價(jià)物的范圍中即可。
本發(fā)明包含與2008年11月13日提交于日本專(zhuān)利局的日本優(yōu)先權(quán)專(zhuān)利申請(qǐng)JP 2008-291443公開(kāi)的主題相關(guān)的主題，其全部?jī)?nèi)容通過(guò)引用合并于此。
權(quán)利要求
一種便攜式設(shè)備，包括盒子，其構(gòu)成便攜式設(shè)備的機(jī)體；燃料電池系統(tǒng)，其包含在所述盒子中，并且具有在所述盒子的表面中提供的進(jìn)氣口；以及太陽(yáng)能電池，其放置在所述盒子的所述表面上形成所述進(jìn)氣口的部分上，所述太陽(yáng)能電池具有相應(yīng)于所述進(jìn)氣口的孔。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的便攜式設(shè)備，其中所述燃料電池系統(tǒng)包括燃料電池，其包括空氣電極、燃料電極和放置在所述空氣電極和所述燃料電極之間的 電解質(zhì)膜；燃料箱，其存儲(chǔ)用于所述燃料電池中的電功率生成的燃料； 燃料饋送部分，其將所述燃料饋送到所述燃料電池；以及二次電池，其使用由所述燃料電池生成的電功率充電，所述二次電池與所述燃料電池 并聯(lián)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的便攜式設(shè)備，其中所述燃料饋送部分是由來(lái)自于所述二次電 池和所述太陽(yáng)能電池的輸出驅(qū)動(dòng)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的便攜式設(shè)備，其中將照相機(jī)和預(yù)定的功能部分放置在除了形 成所述進(jìn)氣口和放置所述太陽(yáng)能電池的部分以外的部分上。
全文摘要
一種便攜式設(shè)備包括盒子，配置便攜式設(shè)備的機(jī)體；以及燃料電池系統(tǒng)，包含在盒子中，并且具有在盒子的表面中形成的進(jìn)氣口；并且還具有太陽(yáng)能電池，放置在盒子的表面上提供進(jìn)氣口的部分上。太陽(yáng)能電池具有相應(yīng)于進(jìn)氣口的孔。
文檔編號(hào)H01M8/04GK101741934SQ20091022207
公開(kāi)日2010年6月16日 申請(qǐng)日期2009年11月13日 優(yōu)先權(quán)日2008年11月13日
發(fā)明者加藤博, 山崎學(xué), 竹中干雄, 鈴木克哉, 鈴木邦治, 高木裕登 申請(qǐng)人:索尼愛(ài)立信移動(dòng)通信日本株式會(huì)社;索尼株式會(huì)社