(57)【要約】  【課題】燃料電池の発熱を効果的に放熱する。  【解決手段】下ケース２００の内側の燃料電池収納部２０１に燃料電池ユニット４００が収納される。燃料電池ユニット４００の上面に制御回路基板４０３が載置され、基板４０３上に二次電池４０４が載置されている。燃料電池ユニット４００のアノードプレートに伝熱シート４１１が貼り付けられる。伝熱シート４１１の端部に対して伝熱シート延長部４１２が接合される。伝熱シート延長部４１２が補強リブ２０７を覆って燃料カートリッジ収納部２０２の下ケース２００の内側まで延びて設けられる。伝熱シート延長部４１２がケース２００の内側に密着される。燃料電池ユニット４００から下ケース２００へ効率良く熱を伝導することができる。【選択図】図１１
2010015854.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料が供給されるアノード電極と、空気が供給されるカソード電極と、上記アノード電極および上記カソード電極により挟まれる膜電極接合体と、上記アノード電極と積層されたアノード板状部材とを有する燃料電池と、
上記燃料を貯え、上記燃料を上記アノード電極に供給する燃料供給部と、
上記燃料電池を収納する燃料電池収納空間を形成する筐体と、
一端部が上記アノード板状部材の外面に被着され、他端部が上記燃料電池収納空間の外部に延長されて上記筐体の内面に被着された伝熱シートとを有する燃料電池収納構造。
【請求項２】
燃料が供給されるアノード電極と、空気が供給されるカソード電極と、上記アノード電極および上記カソード電極により挟まれる膜電極接合体と、上記カソード電極と積層され、空気通過孔が形成されるカソード板状部材とを有する燃料電池と、
上記燃料を貯え、上記燃料を上記アノード電極に供給する燃料供給部と、
上記燃料電池を収納する燃料電池収納空間を形成する筐体と、
上記カソード板状部材と対向する筐体部分の内面に被着された金属膜とを有する燃料電池収納構造。
【請求項３】
上記カソード板状部材を上記金属膜に押し当てるつめが上記燃料電池収納空間に設けられた請求項２記載の燃料電池収納構造。
【請求項４】
上記カソード板状部材を伝熱性弾性部材を介して上記金属膜に押し当てるつめが上記燃料電池収納空間に設けられた請求項３記載の燃料電池収納構造。
【請求項５】
燃料が供給されるアノード電極と、空気が供給されるカソード電極と、上記アノード電極および上記カソード電極により挟まれる膜電極接合体と、上記アノード電極と積層されたアノード板状部材とを有する燃料電池と、
上記燃料を貯え、上記燃料を上記アノード電極に供給する燃料供給部と、
上記燃料電池を収納する燃料電池収納空間を形成する筐体と、
上記アノード板状部材上に積層された回路基板と、
上記回路基板上に積層された蓄電部とを有する燃料電池収納構造。
【請求項６】
上記アノード板状部材と上記回路基板とによって伝熱シートの一端部が挟まれ、上記伝熱シートの他端部が上記燃料電池収納空間の外部に延長されて上記筐体の内面に被着された請求項５記載の燃料電池収納構造。
【請求項７】
上記回路基板の一方の面と対向面との間に伝熱性ゲルが充填された請求項５記載の燃料電池収納構造。
【請求項８】
燃料が供給されるアノード電極と、空気が供給されるカソード電極と、上記アノード電極および上記カソード電極により挟まれる膜電極接合体と、上記アノード電極と積層されたアノード板状部材とを有する燃料電池と、
上記燃料を貯え、上記燃料を上記アノード電極に供給する燃料供給部と、
上記燃料電池を収納する燃料電池収納空間を形成する筐体と、
上記燃料電池からの電源が供給される回路がマウントされる配線基板と
が筐体内部に収納され、
伝熱シートの一端部が上記アノード板状部材の外面に被着され、他端部が上記燃料電池収納空間の外部に延長されて上記筐体の内面に被着された電子機器。
【請求項９】
燃料が供給されるアノード電極と、空気が供給されるカソード電極と、上記アノード電極および上記カソード電極により挟まれる膜電極接合体と、上記アノード電極と積層されたアノード板状部材とを有する燃料電池と、
上記燃料を貯え、上記燃料を上記アノード電極に供給する燃料供給部と、
上記燃料電池を収納する燃料電池収納空間を形成する筐体と、
上記燃料電池からの電源が供給される回路がマウントされる配線基板と
が筐体内部に収納され、
上記カソード板状部材と接触する金属膜が筐体部分の内面に被着された電子機器。
【請求項１０】
燃料が供給されるアノード電極と、空気が供給されるカソード電極と、上記アノード電極および上記カソード電極により挟まれる膜電極接合体と、上記アノード電極と積層されたアノード板状部材とを有する燃料電池と、
上記燃料を貯え、上記燃料を上記アノード電極に供給する燃料供給部と、
上記燃料電池を収納する燃料電池収納空間を形成する筐体と、
上記アノード板状部材上に積層された回路基板と、
上記回路基板上に積層された蓄電部とを有する電子機器。
【請求項１１】
燃料が供給されるアノード電極と、空気が供給されるカソード電極と、上記アノード電極および上記カソード電極により挟まれる膜電極接合体と、上記カソード電極と積層され、空気通過孔が形成されたカソード板状部材とを有する燃料電池と、
上記燃料を貯え、上記燃料を上記アノード電極に供給する燃料供給部と、
上記燃料電池を収納する燃料電池収納空間を形成する筐体と、
上記カソード板状部材と対向する筐体部分に形成される空気取込み孔と、
上記筐体部分の内面に形成され、互いに対向する上記カソード板状部材と上記筐体部分との間に隙間を確保するための凸部とを有する燃料電池収納構造。
【請求項１２】
上記燃料電池は、複数の矩形の発電部が平面に配され、上記複数の発電部が直列接続され、
上記複数の発電部の上記空気通過孔が格子パターンによって区画され、
上記凸部が上記格子パターンと対応して形成された格子パターンリブである請求項１１記載の燃料電池収納構造。
【請求項１３】
上記複数の発電部のそれぞれの上記空気通過孔が形成される領域内であって、上記空気通過孔の非形成位置に対応して他の凸部をさらに形成する請求項１２記載の燃料電池収納構造。
【請求項１４】
互いに対向する上記カソード板状部材と上記筐体部分との間に配された多孔質部を有する請求項１１記載の燃料電池収納構造。
【請求項１５】
燃料が供給されるアノード電極と、空気が供給されるカソード電極と、上記アノード電極および上記カソード電極により挟まれる膜電極接合体と、上記カソード電極と積層され、空気通過孔が形成されたカソード板状部材とを有する燃料電池と、
上記燃料を貯え、上記燃料を上記アノード電極に供給する燃料供給部と、
上記燃料電池からの電源が供給される回路がマウントされる配線基板と
が筐体内部に収納され、
空気取込み孔が上記カソード板状部材と対向する筐体部分に形成され、
互いに対向する上記カソード板状部材と上記筐体部分との間に隙間を確保するための凸部が上記筐体部分の内面に形成された電子機器。
【請求項１６】
燃料が供給されるアノード電極と、空気が供給されるカソード電極と、上記アノード電極および上記カソード電極により挟まれる膜電極接合体と、上記カソード電極と積層され、空気通過孔が形成されたカソード板状部材とを有する燃料電池と、
上記燃料を貯え、上記燃料を上記アノード電極に供給する燃料供給部と、
上記燃料電池を収納する燃料電池収納空間を形成する筐体と、
上記カソード板状部材と対向する筐体部分に形成される空気取込み孔と、
上記筐体部分の外面に形成された複数の隆起部とを有する燃料電池収納構造。
【請求項１７】
上記複数の隆起部は、上記筐体部分の周辺の上記空気取込み孔が形成されていない領域に設けられた請求項１６記載の燃料電池収納構造。
【請求項１８】
上記隆起部は、操作スイッチの操作部分の周囲に、上記操作部分より高くなるように形成された請求項１６記載の燃料電池収納構造。
【請求項１９】
上記隆起部がマーク、文字、または記号を表す請求項１６記載の燃料電池収納構造。
【請求項２０】
燃料が供給されるアノード電極と、空気が供給されるカソード電極と、上記アノード電極および上記カソード電極により挟まれる膜電極接合体と、上記カソード電極と積層され、空気通過孔が形成されるカソード板状部材とを有する燃料電池と、
上記燃料を貯え、上記燃料を上記アノード電極に供給する燃料供給部と、
上記燃料電池からの電源が供給される回路がマウントされる配線基板と
が筐体内部に収納され、
上記カソード板状部材と対向する筐体部分に空気取込み孔が形成され、
上記筐体部分の外面に複数の隆起部が形成された電子機器。
【請求項２１】
燃料が供給されるアノード電極と、空気が供給されるカソード電極と、上記アノード電極および上記カソード電極により挟まれる膜電極接合体とを有する燃料電池と、
上記燃料電池を収納する燃料電池収納空間と燃料カートリッジ収納空間を形成する筐体と、
上記燃料カートリッジ収納空間に装着された透過性を有する燃料カートリッジから燃料を上記アノード電極に供給する燃料供給部と、
装着された上記燃料カートリッジの側面から上記燃料カートリッジ内部を照明する発光素子と、
上記筐体に形成され、上記燃料カートリッジを外から見る窓とを有する燃料電池収納構造。
【請求項２２】
燃料電池を収納する燃料電池収納空間と燃料カートリッジ収納空間とが筐体に形成され、
上記燃料電池収納空間に対して、燃料が供給されるアノード電極と、空気が供給されるカソード電極と、上記アノード電極および上記カソード電極により挟まれる膜電極接合体と、上記アノード電極と積層されたアノード板状部材とを有する燃料電池が収納され、
上記筐体内に上記燃料電池からの電源が供給される回路がマウントされる配線基板が収納され、
上記燃料電池収納空間に対して、透過性を有する燃料カートリッジが収納され、
上記燃料カートリッジから燃料が燃料供給部によって上記アノード電極に供給され、
装着された上記燃料カートリッジの側面から上記燃料カートリッジ内部を発光素子によって照明し、
上記筐体に形成された窓を通じて上記燃料カートリッジを外から見るようにした電子機器。
【請求項２３】
燃料が供給されるアノード電極と、空気が供給されるカソード電極と、上記アノード電極および上記カソード電極により挟まれる膜電極接合体とを有する燃料電池と、
上記燃料電池を収納する燃料電池収納空間と上記燃料カートリッジ収納空間を形成する筐体と、
上記燃料カートリッジ収納空間に装着された透過性を有する燃料カートリッジから燃料を上記アノード電極に供給する燃料供給部と、
上記燃料カートリッジに設けられた係止部と、
上記筐体内面に設けられ、上記燃料カートリッジの装着時に上記係止部と係合する係止受け部とを有する燃料電池収納構造。
【請求項２４】
上記燃料カートリッジの挿入方向に対して後側の側面に断面Ｌ状または断面コ字状の補助部材が取り付けられ、
上記補助部材に上記係止部が設けられた請求項２２記載の燃料電池収納構造。
【請求項２５】
燃料電池を収納する燃料電池収納空間と燃料カートリッジ収納空間とが筐体に形成され、
上記燃料電池収納空間に対して、燃料が供給されるアノード電極と、空気が供給されるカソード電極と、上記アノード電極および上記カソード電極により挟まれる膜電極接合体と、上記アノード電極と積層されたアノード板状部材とを有する燃料電池が収納され、
上記筐体内に上記燃料電池からの電源が供給される回路がマウントされる配線基板が収納され、
上記燃料電池収納空間に対して、透過性を有する燃料カートリッジが収納され、
上記燃料カートリッジから燃料が燃料供給部によって上記アノード電極に供給され、
上記燃料カートリッジに係止部が設けられ、
上記筐体内面に、上記燃料カートリッジの装着時に上記係止部と係合する係止受け部が設けられた電子機器。
【請求項２６】
燃料が供給されるアノード電極と、空気が供給されるカソード電極と、上記アノード電極および上記カソード電極により挟まれる膜電極接合体とを有する燃料電池と、
上記燃料電池を収納する燃料電池収納空間と上記燃料カートリッジ収納空間を形成する筐体と、
上記筐体内に収納された上記燃料電池からの電源が供給される回路がマウントされる配線基板と、
上記燃料カートリッジ収納空間に装着された透過性を有する燃料カートリッジから燃料を上記アノード電極に供給する燃料供給部と、
上記燃料カートリッジ収納空間に設けられ、上記燃料カートリッジの装着および非装着を検出する検出スイッチと、
上記検出スイッチによって上記燃料カートリッジの装着を検出する時に、上記燃料電池の発電を開始させる制御部とを有する電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、直接メタノール型燃料電池等の液体燃料が供給されて発電する燃料電池ユニットの収納構造、並びに燃料電池ユニットを搭載した電子機器、特に、モバイル機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
携帯電話機，ノートパソコン，携帯型オーディオ・ビジュアル機器、モバイル端末機器等のモバイル機器の普及が急速に進んでいる。モバイル機器の高機能化に伴い、長時間の使用を可能とする小型で大容量の電源の必要性が高まっている。現状では、二次電池を電源としている。二次電池は、小型軽量化および高エネルギー密度化が進められている。しかしながら、モバイル機器では、デジタルカメラ機能、ワンセグ放送の受信機能等の新たな機能が追加され、モバイル機器の消費電力が増加する傾向があり、二次電池より使用時間の長い電源が望まれている。
【０００３】
燃料電池は、電解質の違い等により様々なタイプのものに分類されるが、代表的なものに、電解質として固体高分子電解質を用いた固体高分子型燃料電池（ＰＥＦＣ：Polymer
Electrolyte Fuel Cell)が知られている。固体高分子型燃料電池は、低コスト化が可能で、小型化、薄型化、軽量化も容易であり、電池性能の点でも高い出力密度を有することから、電子機器の駆動電源に適している。この固体高分子型燃料電池は、水素の他にメタノールや天然ガスを改質して水素を生成させて燃料とするものも開発されている。近年では、メタノールを燃料として直接燃料電池に供給し発電を行う直接メタノール燃料電池（ＤＭＦＣ(Direct Methanol Fuel Cell)）が開発されている。
【０００４】
直接メタノール型燃料電池は、ベースプレート上に電解質膜と一対の電極とを一体化した膜電極接合体（ＭＥＡ(Membrane and Electrode Assembly) ）と、一方の面に燃料流路、他方の面に酸化剤ガス流路を有する平板状セパレータとを交互に積層させ、燃料流路にメタノール水溶液を供給し、酸化剤ガス流路に空気を供給することにより電解質膜上で発電反応が行われる。直接メタノール燃料電池では、生成物として水と二酸化炭素が生成され、これらが排出される。
【０００５】
燃料電池への燃料の供給と、発電による生成物（水，二酸化炭素）をポンプ等の補機を使った排出するアクティブ型（強制吸気型）の燃料電池や、メタノール水溶液や空気等の自然拡散を利用し、補機を使わないパッシブ型（開放型）の燃料電池が提案されている。従来では、燃料電池を携帯電話機用の充電用クレイドル（置き台）として使用することが下記の特許文献１によって提案されている。
【０００６】
【特許文献１】特許第４００５６０８号公報
【０００７】
特許文献１に記載されているように、携帯電話機の外部で燃料電池を使用して携帯電話機内部の二次電池を充電するのと異なり、最近では、燃料電池例えば上述した直接メタノール燃料電池を携帯電話機に内蔵し、携帯電話機の電源として使用することが実用化されつつある。
【０００８】
燃料電池の場合、発電部としてのセル単体の出力電圧が低いので、膜電極接合体とセパレータとを交互に積層するスタック構造が採用される。しかしながら、スタック構造は、燃料電池ユニットの厚みが増加し、モバイル機器の電源としては好ましくない。この問題を解決するために、下記の特許文献２には、複数の単位セル（燃料電池セル）を熱可塑性樹脂シート上に平面的に配し、複数の単位セルを直列に接続する構造の薄型の燃料電池ユニットが記載されている。
【０００９】
【特許文献２】特開２００４−３２４０１２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
薄型の燃料電池例えば直接メタノール燃料電池の場合、燃料としてのメタノール水溶液が燃料カートリッジから燃料電極（以下、アノード電極と称する）に供給される。酸素（空気）が外装筐体の開口を通じて空気電極（以下、カソード電極と称する）に供給される。メタノール水溶液の供給量、空気供給量、発電温度等の運転条件が設計された最適な状態に維持されることが必要である。
【００１１】
しかしながら、運転条件を最適に維持することは、可搬型であって、高密度実装がなされるモバイル機器の場合、困難な場合がある。一つの問題は、空気を取り込む時に生じる。すなわち、筐体を通じて外部から空気を取り込む時に、空気取込みのための開口率が適切でなかったり、空気取込みのための開口が塞がれたりすると、空気取込み量が不足し、燃料電池の出力が低下する。
【００１２】
他の問題は、反応等によって燃料電池が発生する熱の問題である。燃料電池が発生する熱が筐体内にこもり、膜電極接合体の温度が上昇し、乾燥によって燃料電池の出力が低下する問題が生じる。
【００１３】
したがって、この発明の目的は、燃料電池の運転条件が当初の設定通りに良好に維持することができる燃料電池収納構造および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】
【００１４】
上述した課題を解決するために、この発明は、燃料が供給されるアノード電極と、空気が供給されるカソード電極と、アノード電極およびカソード電極により挟まれる膜電極接合体と、アノード電極と積層されたアノード板状部材とを有する燃料電池と、
燃料を貯え、燃料をアノード電極に供給する燃料供給部と、
燃料電池を収納する燃料電池収納空間を形成する筐体と、
一端部がアノード板状部材の外面に被着され、他端部が燃料電池収納空間の外部に延長されて筐体の内面に被着された伝熱シートとを有する燃料電池収納構造である。
【００１５】
この発明は、燃料が供給されるアノード電極と、空気が供給されるカソード電極と、アノード電極およびカソード電極により挟まれる膜電極接合体と、カソード電極と積層され、空気通過孔が形成されるカソード板状部材とを有する燃料電池と、
燃料を貯え、燃料をアノード電極に供給する燃料供給部と、
燃料電池を収納する燃料電池収納空間を形成する筐体と、
カソード板状部材と対向する筐体部分の内面に被着された金属膜とを有する燃料電池収納構造である。
【００１６】
好ましくは、カソード板状部材を金属膜に押し当てるつめが燃料電池収納空間に設けられる
【００１７】
好ましくは、カソード板状部材を伝熱性弾性部材を介して金属膜に押し当てるつめが燃料電池収納空間に設けられる
【００１８】
この発明は、燃料が供給されるアノード電極と、空気が供給されるカソード電極と、アノード電極およびカソード電極により挟まれる膜電極接合体と、アノード電極と積層されたアノード板状部材とを有する燃料電池と、
燃料を貯え、燃料をアノード電極に供給する燃料供給部と、
燃料電池を収納する燃料電池収納空間を形成する筐体と、
アノード板状部材上に積層された回路基板と、
回路基板上に積層された蓄電部とを有する燃料電池収納構造である。
【００１９】
好ましくは、アノード板状部材と回路基板とによって伝熱シートの一端部が挟まれ、伝熱シートの他端部が燃料電池収納空間の外部に延長されて筐体の内面に被着される。
【００２０】
好ましくは、回路基板の一方の面と対向面との間に伝熱性ゲルが充填される。
【００２１】
この発明は、燃料が供給されるアノード電極と、空気が供給されるカソード電極と、アノード電極およびカソード電極により挟まれる膜電極接合体と、アノード電極と積層されたアノード板状部材とを有する燃料電池と、
燃料を貯え、燃料をアノード電極に供給する燃料供給部と、
燃料電池を収納する燃料電池収納空間を形成する筐体と、
燃料電池からの電源が供給される回路がマウントされる配線基板と
が筐体内部に収納され、
伝熱シートの一端部がアノード板状部材の外面に被着され、他端部が燃料電池収納空間の外部に延長されて筐体の内面に被着された電子機器である。
【００２２】
この発明は、燃料が供給されるアノード電極と、空気が供給されるカソード電極と、アノード電極およびカソード電極により挟まれる膜電極接合体と、アノード電極と積層されたアノード板状部材とを有する燃料電池と、
燃料を貯え、燃料をアノード電極に供給する燃料供給部と、
燃料電池を収納する燃料電池収納空間を形成する筐体と、
燃料電池からの電源が供給される回路がマウントされる配線基板と
が筐体内部に収納され、
カソード板状部材と接触する金属膜が筐体部分の内面に被着された電子機器である。
【００２３】
この発明は、燃料が供給されるアノード電極と、空気が供給されるカソード電極と、アノード電極およびカソード電極により挟まれる膜電極接合体と、アノード電極と積層されたアノード板状部材とを有する燃料電池と、
燃料を貯え、燃料をアノード電極に供給する燃料供給部と、
燃料電池を収納する燃料電池収納空間を形成する筐体と、
アノード板状部材上に積層された回路基板と、
回路基板上に積層された蓄電部とを有する電子機器である。
【００２４】
この発明は、燃料が供給されるアノード電極と、空気が供給されるカソード電極と、アノード電極およびカソード電極により挟まれる膜電極接合体と、カソード電極と積層され、空気通過孔が形成されたカソード板状部材とを有する燃料電池と、
燃料を貯え、燃料をアノード電極に供給する燃料供給部と、
燃料電池を収納する燃料電池収納空間を形成する筐体と、
カソード板状部材と対向する筐体部分に形成される空気取込み孔と、
筐体部分の内面に形成され、互いに対向するカソード板状部材と筐体部分との間に隙間を確保するための凸部とを有する燃料電池収納構造である。
【００２５】
好ましくは、燃料電池は、複数の矩形の発電部が平面に配され、複数の発電部が直列接続され、
複数の発電部の空気通過孔が格子パターンによって区画され、
凸部が格子パターンと対応して形成された格子パターンリブである。
【００２６】
好ましくは、複数の発電部のそれぞれの空気通過孔が形成される領域内であって、空気通過孔の非形成位置に対応して他の凸部をさらに形成する。
【００２７】
好ましくは、互いに対向するカソード板状部材と筐体部分との間に配された多孔質部を有する。
【００２８】
この発明は、燃料が供給されるアノード電極と、空気が供給されるカソード電極と、アノード電極およびカソード電極により挟まれる膜電極接合体と、カソード電極と積層され、空気通過孔が形成されたカソード板状部材とを有する燃料電池と、
燃料を貯え、燃料をアノード電極に供給する燃料供給部と、
燃料電池からの電源が供給される回路がマウントされる配線基板と
が筐体内部に収納され、
空気取込み孔がカソード板状部材と対向する筐体部分に形成され、
互いに対向するカソード板状部材と筐体部分との間に隙間を確保するための凸部が筐体部分の内面に形成された電子機器である。
【００２９】
この発明は、燃料が供給されるアノード電極と、空気が供給されるカソード電極と、アノード電極およびカソード電極により挟まれる膜電極接合体と、カソード電極と積層され、空気通過孔が形成されたカソード板状部材とを有する燃料電池と、
燃料を貯え、燃料をアノード電極に供給する燃料供給部と、
燃料電池を収納する燃料電池収納空間を形成する筐体と、
カソード板状部材と対向する筐体部分に形成される空気取込み孔と、
筐体部分の外面に形成された複数の隆起部とを有する燃料電池収納構造である。
【００３０】
好ましくは、複数の隆起部は、筐体部分の周辺の空気取込み孔が形成されていない領域に設けられる。
【００３１】
好ましくは、隆起部は、操作スイッチの操作部分の周囲に、操作部分より高くなるように形成される
【００３２】
隆起部がマーク、文字、または記号を表す。
【００３３】
この発明は、燃料が供給されるアノード電極と、空気が供給されるカソード電極と、アノード電極およびカソード電極により挟まれる膜電極接合体と、カソード電極と積層され、空気通過孔が形成されるカソード板状部材とを有する燃料電池と、
燃料を貯え、燃料をアノード電極に供給する燃料供給部と、
燃料電池からの電源が供給される回路がマウントされる配線基板と
が筐体内部に収納され、
回路部品がマウントされた配線基板と、
が筐体内部に収納され、
カソード板状部材と対向する筐体部分に空気取込み孔が形成され、
筐体部分の外面に複数の隆起部が形成された電子機器である。
【００３４】
この発明は、燃料が供給されるアノード電極と、空気が供給されるカソード電極と、アノード電極およびカソード電極により挟まれる膜電極接合体とを有する燃料電池と、
燃料電池を収納する燃料電池収納空間と燃料カートリッジ収納空間を形成する筐体と、
燃料カートリッジ収納空間に装着された透過性を有する燃料カートリッジから燃料をアノード電極に供給する燃料供給部と、
装着された燃料カートリッジの側面から燃料カートリッジ内部を照明する発光素子と、
筐体に形成され、燃料カートリッジを外から見る窓とを有する燃料電池収納構造である。
【００３５】
この発明は、燃料電池を収納する燃料電池収納空間と燃料カートリッジ収納空間とが筐体に形成され、
燃料電池収納空間に対して、燃料が供給されるアノード電極と、空気が供給されるカソード電極と、アノード電極およびカソード電極により挟まれる膜電極接合体と、アノード電極と積層されたアノード板状部材とを有する燃料電池が収納され、
筐体内に燃料電池からの電源が供給される回路がマウントされる配線基板が収納され、
燃料電池収納空間に対して、透過性を有する燃料カートリッジが収納され、
燃料カートリッジから燃料が燃料供給部によってアノード電極に供給され、
装着された燃料カートリッジの側面から燃料カートリッジ内部を発光素子によって照明し、
筐体に形成された窓を通じて燃料カートリッジを外から見るようにした電子機器である。
【００３６】
この発明は、燃料が供給されるアノード電極と、空気が供給されるカソード電極と、アノード電極およびカソード電極により挟まれる膜電極接合体とを有する燃料電池と、
燃料電池を収納する燃料電池収納空間と燃料カートリッジ収納空間を形成する筐体と、
燃料カートリッジ収納空間に装着された透過性を有する燃料カートリッジから燃料をアノード電極に供給する燃料供給部と、
燃料カートリッジに設けられた係止部と、
筐体内面に設けられ、燃料カートリッジの装着時に係止部と係合する係止受け部とを有する燃料電池収納構造である。
【００３７】
好ましくは、燃料カートリッジの挿入方向に対して後側の側面に断面Ｌ状または断面コ字状の補助部材が取り付けられ、
補助部材に係止部が設けられる。
【００３８】
この発明は、燃料電池を収納する燃料電池収納空間と燃料カートリッジ収納空間とが筐体に形成され、
燃料電池収納空間に対して、燃料が供給されるアノード電極と、空気が供給されるカソード電極と、アノード電極およびカソード電極により挟まれる膜電極接合体と、アノード電極と積層されたアノード板状部材とを有する燃料電池が収納され、
筐体内に燃料電池からの電源が供給される回路がマウントされる配線基板が収納され、
燃料電池収納空間に対して、透過性を有する燃料カートリッジが収納され、
燃料カートリッジから燃料が燃料供給部によってアノード電極に供給され、
燃料カートリッジに係止部が設けられ、
筐体内面に、燃料カートリッジの装着時に係止部と係合する係止受け部が設けられた電子機器である。
【００３９】
この発明は、燃料が供給されるアノード電極と、空気が供給されるカソード電極と、アノード電極およびカソード電極により挟まれる膜電極接合体とを有する燃料電池と、
燃料電池を収納する燃料電池収納空間と燃料カートリッジ収納空間を形成する筐体と、
筐体内に収納された燃料電池からの電源が供給される回路がマウントされる配線基板と、
燃料カートリッジ収納空間に装着された透過性を有する燃料カートリッジから燃料をアノード電極に供給する燃料供給部と、
燃料カートリッジ収納空間に設けられ、燃料カートリッジの装着および非装着を検出する検出スイッチと、
検出スイッチによって燃料カートリッジの装着を検出する時に、燃料電池の発電を開始させる制御部とを有する電子機器である。
【発明の効果】
【００４０】
この発明によれば、燃料電池の運転条件を最適に維持することができる。この発明は、空気取込みを良好に行うことができる。この発明は、燃料電池の放熱を促進することができる。さらに、燃料カートリッジを確実に保持できる。燃料カートリッジの残量の確認を容易に行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４１】
以下、この発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。なお、以下に説明する実施の形態は、この発明の好適な具体例であり、技術的に好ましい種々の限定が付されているが、この発明の範囲は、以下の説明において、特にこの発明を限定する旨の記載がない限り、実施の形態に限定されないものとする。
【００４２】
〔携帯電話機の全体の構造〕
この発明の一実施の形態は、燃料電池として直接メタノール燃料電池を内蔵した携帯電話機である。図１に示すように、携帯電話機は、成型品である上ケース１００と下ケース２００とを組み合わせ、図示しないがビスによってこれらのケースを連結することによって、箱状の外装筐体が構成される。なお、一実施の形態は、いわゆるストレートタイプの携帯電話機にこの発明を適用した例であるが、この発明は、二つ折りタイプまたはスライダ式の携帯電話機に対しても適用することができる。
【００４３】
上ケース１００に対してキー操作部１０１および液晶ディスプレイ１０２が取り付けられている。実際には、キー操作部１０１および液晶ディスプレイ１０２がそれぞれユニットとして予め組み立てられ、キー操作部ユニットおよび液晶ディスプレイユニットが上ケース１００に取り付けられる。
【００４４】
下ケース２００の主面の裏側に燃料電池ユニットを収納する空間としての燃料電池ユニット収納部２０１と、燃料カートリッジを収納する空間としての燃料カートリッジ収納部２０２が設けられている。燃料電池ユニット収納部２０１および燃料カートリッジ収納部２０２の間は、下ケース補強リブ２０７によって区切られている。燃料電池ユニット収納部２０１を形成する下ケース２００には、燃料電池の空気取り込みのための多数の小孔、筐体の強度を確保するためのリブ等が一体に設けられている。燃料カートリッジ３００が下ケース２００の側面に設けられた挿入口２０３を通じて燃料カートリッジ収納部２０２に対して装着される。
【００４５】
燃料カートリッジ３００は、光透過性の合成樹脂材料からなり、厚みが比較的薄い箱状のものである。燃料カートリッジ３００の内部には、燃料としてのメタノール水溶液が封入されている。燃料カートリッジ３００の燃料残量を外部から残量確認窓２０６を通じて見ることが可能とされている。この場合に残量を容易に見ることができるように、照明ユニット３０１が燃料カートリッジ収納部２０２の近傍に設けられる。
【００４６】
燃料電池ユニット４００は、２枚の板状の燃料電池４０１ａおよび４０１ｂからなる。各燃料電池は、例えば６個の発電部が平面状に配置され、互いに直列に接続された構成を有する。各発電部は、アノード電極およびカソード電極によって電解質膜を挟んだ構造の膜電極接合体を絶縁シート等によって互いに連結し、さらに、集電体および絶縁層からなるカソードプレート（カソード板状部材）およびアノードプレート（アノード板状部材）によって膜電極接合体を挟み、さらに、燃料をアノード電極に供給するための燃料ポンプを有する。集電体としては、ステンレス、アルミニウム等のパンチングメタルやメッシュが用いられる。
【００４７】
燃料電池ユニット４００に対して燃料カートリッジ３００からの燃料を供給するための燃料供給配管４０２が設けられる。燃料電池ユニット４００に対して燃料電池制御回路基板４０３が積層され、燃料電池制御回路基板４０３上に二次電池（例えばポリマー電解質を使用したリチウムイオン二次電池）４０４が積層される。この一実施の形態は、燃料電池ユニット４００と二次電池４０４との両者を電源とするハイブリッド電源の構成である。二次電池４０４の代わりに電気二重層キャパシタを使用しても良い。二次電池４０４または電気二重層キャパシタは、蓄電部として機能する。
【００４８】
二次電池４０４に対してフレーム５００を介してメイン基板５０１が取り付けられる。フレーム５００は、樹脂成型品であり、二次電池４０４の保持、メイン基板５０１の保護等のために設けられている。メイン基板５００上には、無線回路、信号処理用のＬＳＩ、制御用のＣＰＵ(Central Processing Unit)、メモリ、液晶ディスプレイ駆動回路、ワン
セグ放送受信回路等の携帯電話機が必要とする回路部品がマウントされている。メイン基板５０１の両端部にメインアンテナユニット５０２およびサブアンテナユニット５０３が配置される。例えばメインアンテナユニット５０２が携帯電話機用のもので、サブアンテナユニット５０３がワンセグ放送受信用のものである。
【００４９】
図２は、この発明の一実施の形態の一部をより詳細に示す。燃料カートリッジ３００が筐体内に装着されたことを検出する燃料カートリッジ検出スイッチ３０２が設けられている。燃料カートリッジ検出スイッチ３０２のＯＮによって燃料カートリッジの装着が検出されると、燃料電池ユニット４００内のポンプが動作を開始し、発電動作が開始する。
【００５０】
燃料電池ユニット４００に対して燃料カートリッジ３００から燃料を供給するための配管結合部４０２ａと、燃料を二つの燃料電池４０１ａおよび４０１ｂに対してそれぞれ供給するための配管分岐部４０２ｂが設けられている。燃料供給配管４０２は、配管結合部４０２ａおよび配管分岐部４０２ｂによって構成される。一例として、燃料の供給が各燃料電池内のポンプによってなされ、空気は、自然拡散によって取り込まれる。
【００５１】
燃料電池ユニット４００のアノードプレートと接して伝熱シート４１１が配される。伝熱シート４１１は、燃料電池ユニット４００のアノードプレートの全面と接触する大きさとされ、伝熱シート４１１の一端に伝熱シート延長部４１２が設けられ、さらに、伝熱シート４１１と接続される伝熱シート４１３が設けられる。伝熱シート４１１、４１２および４１３は、燃料電池ユニット４００で発生する熱を放熱するために設けられている。すなわち、燃料電池ユニット４００で発生した熱が伝熱シート４１１および４１２を介して下ケース２００の低温部分に放熱されると共に、熱が伝熱シート４１１および４１３を介してメイン基板５０１の低温部分に放熱される。
【００５２】
燃料電池ユニット４００のアノードプレート側の面には、伝熱シート４１１を挟んで燃料電池制御回路基板４０３および二次電池４０４が順に積層される。なお、図２においては、フレーム５００、メイン基板５０１、メインアンテナユニット５０２、サブアンテナユニット５０３、上ケース１００については、図示が省略されている。
【００５３】
図３に示すように、燃料電池４０１ａに対応する電池Ｖ１と逆流防止用ダイオードＤ１とが直列接続され、燃料電池４０１ｂに対応する電池Ｖ２と逆流防止用ダイオードＤ２とが直列接続される。電池Ｖ１およびＶ２のそれぞれの電圧は、例えば１．８Ｖ〜２．４Ｖ程度である。これらの直列接続が並列接続され、並列接続の一端がＤＣ−ＤＣコンバータ（ＩＣ）の入力端子に接続される。ＤＣ−ＤＣコンバータ（ＩＣ）の出力端子に対して負荷Ｗおよび二次電池例えばポリマー電解質を使用したリチウムイオン二次電池Ｖ３が並列に接続される。
【００５４】
ＤＣ−ＤＣコンバータ（ＩＣ）は、燃料電池Ｖ１およびＶ２の一方からの入力電圧を二次電池Ｖ３の電圧とほぼ等しい４Ｖ程度まで昇圧する。負荷電流が小さい時には、燃料電池Ｖ１またはＶ２から負荷Ｗに電流を供給すると共に、二次電池Ｖ３に対して充電電流を供給する。負荷電流が大きい場合には、燃料電池の出力電圧が低下し、効率が低下するので、二次電池Ｖ３によって負荷電流を供給する。このように、燃料電池と二次電池とのハイブリッド構成によって、負荷電流の急峻な増加に対応し、電源装置の大型化を防止することができる。
【００５５】
〔燃料カートリッジの装着、保持、照明について〕
図４Ａおよび図４Ｂに模式的に示すように、燃料カートリッジ３００が下ケース２００の側面に設けられた挿入口２０３を通じて燃料カートリッジ収納部２０２に対して挿入される。燃料カートリッジ３００の例えば挿入方向に対して前側の端面に燃料供給口が形成され、端面と対向する下ケース２００の内面に燃料電池受け口が設けられている。燃料電池受け口から燃料供給配管４０２を通じて燃料電池ユニット４００に対して燃料が供給される。
【００５６】
後述するように、燃料カートリッジ３００の一面に挿入方向に延びる段差が形成され、挿入口２０３に対して正規の向きでのみ、燃料カートリッジ３００が挿入可能とされている。燃料カートリッジ収納部２０２に燃料カートリッジ検出スイッチ３０２が設置され、挿入された燃料カートリッジ３００の端面によって検出スイッチ３０２の作動部が押され、燃料カートリッジ３００の装着が検出される。端面によって押される以外に、燃料カートリッジ３００の上面によって検出スイッチの作動部が動作する構成も可能である。
【００５７】
図５に示すように、検出スイッチ３０２がＯＮ状態に変化したことを示す信号が制御回路３０３に供給される。制御回路３０３は、燃料電池制御回路基板４０３上にマウントされている。制御回路３０３に対して、検出スイッチ３０２から検出信号が入力され、燃料カートリッジ３００の装着が検出されると、制御回路３０３がポンプ３０４の動作を開始させる。燃料カートリッジ３００内の燃料がポンプ３０４によって燃料電池４０１（燃料電池４０１ａ，４０１ｂ）に供給され、発電が開始する。
【００５８】
燃料電池４０１の出力が制御回路３０３に入力され、上述したように、ＤＣ−ＤＣコンバータによって所定の出力電圧に昇圧される。制御回路３０３からの出力電圧と二次電池４０４の出力電圧とが並列にメイン基板５０１上の負荷に対して供給される。燃料カートリッジ検出スイッチ３０２を設け、検出信号を制御回路３０３に供給することによって、燃料カートリッジ３００が装着されていない状態でポンプ３０４が動作して燃料電池４０１の発電部の性能劣化が生じることが防止される。
【００５９】
図６および図７に詳細に示すように、燃料カートリッジ３００の挿入方向に対して後ろ側の端面に対して断面がほぼＬ字状（または断面がほぼコ字状）の補助部材３０５が固着されている。補助部材３０５は、例えばプラスチック成型品であり、下ケース２００と同様の色および質感とされている。補助部材３０５は、挿入時のストッパーとしての機能を有し、逆方向に挿入することが防止される。下ケース２００には、燃料カートリッジの挿入口２０３が上面の一部にまで延長されて窓部２０５が形成されている。燃料カートリッジ３００を携帯電話機に装着した状態では、窓部２０５を通じて補助部材３０５が外部に臨むことになる。補助部材３０５の色およびと質感が下ケース２００と同様であるので、補助部材３０５が外部から見えても違和感を少なくできる。
【００６０】
さらに、補助部材３０５の燃料カートリッジ３００の上面と接する部分に係止部としての弾性を有するつめ３０６が形成されている。下ケース２００の窓部２０５の近傍に係止受け部（例えば凹形状）２０４が形成されている。燃料カートリッジ３００が装着されると、つめ３０６がつめ受け部２０４に入り込み、燃料カートリッジ３００の装着状態が確実に保持され、燃料カートリッジ３００のガタツキや、脱落を防止することができる。燃料カートリッジ３００を携帯電話機から取り出す場合には、窓部２０５を通じて燃料カートリッジ３００の補助部材３０５を押し下げることによって、つめ３０６とつめ受け部２０４のロック状態が解除される。
【００６１】
図８および図９に示すように、下ケース２００には、長孔の残量確認窓２０６が形成され、残量確認窓２０６に必要に応じて透明なプラスチックが取り付けられている。燃料カートリッジ３００は、燃料によって変性しない合成樹脂から形成され、透過率が５０％以上（好ましくは、透過率が８０％以上）とされる。残量確認窓２０６を通じて燃料の残量を確認することができる。残量を容易に確認できるように、下ケース２００の補強リブ２０７の近傍に照明ユニット３０１が取り付けられている。
【００６２】
なお、下ケース２００の燃料電池収納部２０２には、図９に示すように、燃料電池４０１ａおよび４０１ｂの間を区切るように、燃料電池保持リブ２０８が配されている。リブ２０８の上ケース１００と対向するエッジには、３カ所に切欠き２０９が形成されている。この切欠き２０９は、燃料電池４０１ａ，４０１ｂのアノード電極で発生し、側面から排出される二酸化炭素ＣＯ2を排出するための孔である。
【００６３】
図１０に示すように、照明ユニット３０１は、基板ホルダ３０７に対して照明ユニット基板３０８が支持される。照明ユニット基板３０８には、発光ダイオード、発光ダイオード駆動回路、照明スイッチ等がマウントされている。照明スイッチは、発光ダイオードの点灯／消灯を制御するもので、照明スイッチの操作ボタン３０９が下ケース２００から外部に突出される。発光ダイオードの照明光は、燃料カートリッジ３００の側面から燃料カートリッジ３００の内部を照明する。発光ダイオードの設置位置は、燃料カートリッジ３００の側面の近傍で、下ケース２００の底面に近い側とされる。残量確認窓２０６の位置は、発光ダイオードが設けられる側の側面に近いことが好ましい。
【００６４】
残量確認時にユーザによって操作ボタン３０９が押されると、照明スイッチがＯＮし、照明ユニット３０１の発光ダイオードが点灯する。発光ダイオードの照明光は、側面から燃料カートリッジ３００を照らし、筐体の内面で反射されるようになされている。発光ダイオードの光が燃料カートリッジ３００内の燃料によって拡散され、燃料の部分が明るくなる。したがって、残量確認窓２０６を通じて残量を容易に確認することができる。燃料カートリッジ３００の底面側に発光素子を設けると、厚みが増加する問題が生じる。この一実施の形態では、側面から照明を行うので、厚みの増加を防止できる。さらに、携帯電話機に装着した状態で燃料の残量を確認することができるので、残量を確認するために燃料カートリッジを取り外す必要がない。
【００６５】
「燃料電池の放熱〕
燃料電池４０１ａおよび４０１ｂは、それぞれ反応時に熱を発生する。熱が携帯電話機の筐体内にこもると、膜電極接合体が適切な温度より高い温度となり、膜電極接合体が乾燥して出力電圧が低下する問題が生じる。さらに、筐体が高温となることは、危険である。したがって、燃料電池ユニット４００において発生した熱を放熱することが必要とされる。一実施の形態では、燃料電池ユニット４００において発生した熱を筐体（上ケース１００および下ケース２００）、好ましくは、筐体の比較的低温部分に伝え、筐体から外へ放熱するようになされる。
【００６６】
放熱のために、燃料電池ユニット４００と筐体との間の熱伝導が良好になされる必要がある。燃料電池ユニット４００の放熱を促進するために、絶縁性の伝熱シートを使用する構成と、下ケース２００の内面に熱伝導率が良好な金属例えば銅をメッキし、銅メッキを介して放熱を行う構成とがある。
【００６７】
図１１Ａは、携帯電話機の断面を模式的に示す。下ケース２００の内側の燃料電池収納部２０１に燃料電池ユニット４００が収納され、燃料カートリッジ収納部２０２に燃料カートリッジ３００が収納される。燃料電池収納部２０１および燃料カートリッジ収納部２０２の間に、板状の下ケース補強リブ２０７が設けられる。燃料電池ユニット４００の上面に燃料電池制御回路基板４０３が載置され、基板４０３上に二次電池４０４が載置されている。二次電池４０４および燃料カートリッジ３００の上方には、メイン基板５０１が配置される。さらに、キー操作部１０１および液晶ディスプレイ１０２が取り付けられた上ケース１００が設けられている。
【００６８】
図１１Ｂに示すように、燃料電池ユニット４００のアノードプレート側に伝熱シート４１１が例えば熱伝導率が良好な熱伝導両面テープ等によって貼り付けられる。伝熱シート４１１の端部に対して伝熱シート延長部４１２が接合される。伝熱シート延長部４１２が補強リブ２０７を覆って燃料カートリッジ収納部２０２の下ケース２００の内側まで延びて設けられる。伝熱シート延長部４１２がケース２００の内側に密着される。
【００６９】
伝熱シート４１１および延長部４１２として、例えば熱伝導グラファイトシートを使用できる。熱伝導グラファイトシートは、黒鉛で製造されたもので、平面方向の熱伝導率が厚み方向の熱伝導率に比して高いもので、燃料電池ユニット４００から下ケース２００へ効率良く熱を伝導することができる。伝熱シート延長部４１２内側に密着される下ケース２００の箇所は、燃料カートリッジ３００の収納部２０２の下方であり、また、メイン基板５０１の端部が上方に位置するので、発熱部分が近傍に存在しないために比較的接している低温部分である。この筐体の低温部分に熱を伝えることによって放熱を効果的に行うことができる。
【００７０】
図１２Ａおよび図１２Ｂに示すように、伝熱シート延長部４１２に切欠き４１４が形成され、切欠き４１４によって補強リブ２０７が避けられ、燃料カートリッジ収納部２０２の下ケース２００の内側に熱が伝導される。伝熱シート４１１と伝熱シート延長部４１２とを別々の部品としないで、両者が一体とされた伝熱シート４１１’（図１２Ｃ参照）を使用するようにしても良い。
【００７１】
さらに、図１２Ｄに示すように、補強リブ２０７の下部に貫通穴２１０を形成し、貫通穴２１０を通じて伝熱シート延長部４１５を下ケース２００の内側まで延長しても良い。伝熱シート延長部４１５は、貫通穴２１０の幅より狭い幅狭部を有する。
【００７２】
図１３に示すように、一実施の形態においては、図１２Ｄに示す構成と同様に、リブ２０７に貫通穴２１０を形成し、伝熱シート４１１と接合された伝熱シート延長部４１２が貫通穴２１０を通って燃料カートリッジ収納部２０２の下ケース内側に密着されている。なお、図１３においては、簡単のために、前述の照明ユニット３０１および燃料カートリッジ検出スイッチ３０２の図示については省略されている。
【００７３】
他の放熱の構成として、下ケース２００の内面に熱伝導率が良好な金属例えば銅をメッキする構成について説明する。図１４に概略的に示すように、下ケース２００の底面および側面の全体にわたって化学メッキ、真空蒸着メッキによって、銅などの熱伝導率の高い金属の金属膜２１１が形成される。燃料電池ユニット４００のカソードプレートが金属膜２１１と接触し、金属膜２１１および下ケース２００を介して燃料電池ユニット４００で発生した熱が放熱される。
【００７４】
図１４の例では、下ケース２００の内面に複数の突起２１６が形成され、燃料電池ユニット４００のカソードプレートが突起２１６の頂部の金属膜２１１と接触するようになされている。金属膜２１１が下ケース２００の内側の全面にわたって形成されているので、燃料電池収納部２０１のみならず、燃料カートリッジ収納部２０２の下ケース２００を介して放熱がなされる。下ケース補強リブ２０７が設けられている箇所では、金属膜２１１が分離されることになる。この場合には、伝熱シート等によって、金属膜２１１が熱的に一体に結合される。
【００７５】
金属膜２１１および下ケース２００を通じて、燃料電池ユニット４００が発生した熱を効果的に放熱するためには、燃料電池ユニット４００と金属膜２１１とが密着していることが必要である。図１４Ｂに示すように、下ケース２００の側面内側に複数の固定つめ２１２を設け、固定つめ２１２によって、燃料電池ユニット４００を固定する。
【００７６】
他の構成として、図１４Ｃに示すように、燃料電池ユニット４００を金属膜２１１側へ抑える形状の固定つめ２１２’を下ケース２００の側面内側に複数箇所に設ける。さらに、図１４Ｄに示すように、金属膜２１１が形成されている下ケース２００の内面と燃料電池ユニット４００のカソードプレート側の面との間に、空気取込みを阻害しないように、多数の孔が形成されている伝熱ゲルシート２１４を介在させる。伝熱ゲルシート２１４は、伝熱シートと同様に高い熱伝導特性を有すると共に、低反発性の弾性体である。したがって、下ケース２００の内面の凹凸が伝熱ゲルシート２１４によって吸収され、燃料電池ユニット４００が固定つめ２１２によって確実に金属膜２１１に対して密着される。
【００７７】
図１５に示すように、燃料電池ユニット４００のアノードプレート４００Ａの面と燃料電池制御回路基板４０３の部品が搭載されていない面とによって伝熱シート４１５が挟まれる。アノードプレート４００Ａと伝熱シート４１５が接触する。燃料電池ユニット４００は、カソードプレート４００Ｋおよびアノードプレート４００Ａによって膜電極接合体４００Ｍが挟まれる構成を有する。カソードプレート４００Ｋは、空気取込み孔２１５を有する下ケース２００によって覆われている。伝熱シート４１５は、平面方向および厚み方向の両方向の熱伝導率が高いものである。伝熱シート４１５は、図１３における伝熱シート４１１および延長部４１２と同様に、下ケース２００の内側に密着される。
【００７８】
さらに、燃料電池制御回路基板４０３と二次電池４０４との間に伝熱ゲルシート４１７が配される。燃料電池制御回路基板４０３の部品実装面は、１mm程度の凹凸が存在するので、燃料電池制御回路基板４０３と二次電池４０４とが接触していても殆ど伝熱しない。凹凸を吸収する伝熱素材として伝熱ゲルシート４１７が使用される。伝熱ゲルシート４１７は、厚み方向の熱伝導率が高いものである。
【００７９】
伝熱素材としては、シリコン、ゴム等のエラストマー、ゲル状の素材を使用できる。さらに、素材にカーボンやアルミニウム等の金属を含有して伝熱性を高めたものを使用できる。組み付け後の素材硬度は、ゲル状を保持するものでも、固形化しても良い。素材構成としては、表面に電気絶縁性を有するシートまたは絶縁層を有する。シート状の加工品、または回路基板４０３と二次電池４０４との間に充填するものが使用される。さらに、回路基板４０３と二次電池４０４を一体成型または充填によって一体化するようにしても良い。
【００８０】
このように、燃料電池ユニット４００において発生した熱が伝熱シート４１５によって下ケース２００に放熱されると共に、伝熱シート４１５、燃料電池制御回路基板４０３、伝熱ゲルシート４１７を介して二次電池４０４を通じて厚み方向に放熱される。さらに、二次電池４０４は、低温環境下では、性能が低下するが、燃料電池による熱が伝達されることによって、性能の低下を防止することが可能となる。
【００８１】
上述したように、燃料電池ユニット４００において発生した熱を伝熱シート４１１等の伝熱素材または金属膜２１１によって筐体の比較的低温部分に伝え、筐体から外へ放熱するようになされる。さらに、厚み方向において二次電池４０４に熱を伝えることで、放熱が促進される。これらの放熱のための構成は、全てを採用する必要がない。例えば筐体への伝熱構成は、伝熱シートおよび金属膜の一方を採用しても良い。
【００８２】
図１６が一実施の形態による携帯電話機の平面図である。携帯電話機をＴ４−Ｔ４線で切断した断面図を図１７に示す。但し、図７においては、簡単のために、キー操作部１０１については、省略されている。図１７においては、放熱構造として、燃料電池ユニット４００のアノードプレートに伝熱シート４１１を密着させ、伝熱シート４１１を介して燃料電池ユニット４００で発生した熱が下ケース２００から放熱されるようになされている。さらに、下ケース２００の内面にメッキによって金属膜を形成しても良い。この金属膜と燃料電池ユニット４００のカソードプレート側の面との間に図１４Ｄを参照して説明した伝熱ゲルシートを介在させても良い。さらに、図１５を参照して説明した伝熱ゲルシート４１７が燃料電池制御回路基板４０３と二次電池４０４との間に配置され、厚み方向に放熱が行われる。
【００８３】
〔空気取込み構造〕
図１８Ａは、携帯電話機の断面を概略的に示す。下ケース２００の内側の燃料電池収納部２０１に燃料電池ユニット４００が収納され、燃料カートリッジ収納部２０２に燃料カートリッジ３００が収納される。燃料電池ユニット４００のアノードプレートに燃料電池制御回路基板４０３が載置され、基板４０３上に二次電池４０４が載置されている。二次電池４０４の上方には、メイン基板５０１が配置される。さらに、上ケース１００に対してキー操作部１０１および液晶ディスプレイ１０２が取り付けられる。さらに、燃料電池ユニット４００のカソードプレートと対向する下ケース２００の内面に多孔質材例えばＰＴＥ等のフッ素系材料、活性炭材料等の多孔質シートを配しても良い。多孔質シートは、外部からの塵、水の侵入を防止し、カソード電極部の保湿の機能を有する。
【００８４】
燃料電池ユニット４００のカソードプレートと対向する下ケース２００の筐体部分には、多数の空気取込み孔２１５がなるべく均一に形成されている。筐体部分における空気取込み孔２１５の開口率は、ケースとしての強度との両立の点から、２０〜４０％とされる。さらに、空気取込み孔２１５を形成した場合の強度を維持するために、各燃料電池の発電部の境界と対向する下ケース２００の位置にリブが形成される。さらに、空気取込み孔２１５の配置パターンは、カソードプレートに形成されているスリットの開口のパターンとなるべく一致することが望ましい。さらに、カソードプレートと下ケース２００の内面との間に、隙間を設けることによって、空気の面内拡散を確保することができる。したがって、空気取込み孔２１５が部分的に塞がった場合でも、燃料電池ユニット４００に対する空気（酸素）供給量が不足することを防止することができる。
【００８５】
図１８Ａに示すように、下ケース２００の内面に突起２１６を設けることによって、カソードプレート側の主面と下ケース２００の内面との間に、例えば０．５mm程度の高さの隙間２１７が形成される。隙間２１７において、空気が面内拡散する。突起２１６は、カソードプレート側の主面に形成されている開口部と重ならない位置に形成される。
【００８６】
図１８Ｂに示すように、携帯電話機が机の上等の面Ｓに下ケース２００を向けて置かれることがある。若し、空気取込み孔２１５が面Ｓによって閉塞されると、空気取込み量が不足し、燃料電池の出力の低下が生じる。したがって、携帯電話機が下向きに置かれても、空気取込み孔２１５が閉塞されることを防止するようになされる。すなわち、図１８Ｃに示すように、下ケース２００の外面に複数の隆起部２１８を形成し、下ケース２００の外面と机等の面との間に隙間ｔを確保する。例えば３箇所の隆起部２１８によって携帯電話機が支持される。３箇所の隆起部２１８を結んだ三角形の内部に携帯電話機の重心が位置することによって、携帯電話機が安定に支持される。
【００８７】
空気取込み構造についてより詳細に説明する。図１９Ａは、下ケース２００の内面の構造を示す。図１９Ｂに示すように、燃料電池ユニット４００の燃料電池４０１ａおよび４０１ｂのそれぞれのカソードプレート４２０に多数のスリット状のカソード孔４２１が形成されている。カソード孔４２１を通じて空気が取り込まれる。各燃料電池は、例えば６個の発電部が平面状に配置され、互いに直列に接続された構成を有する。各発電部に対応して７本の互いに並行するカソード孔４２１が形成されている。さらに、各発電部を区画する格子パターン領域４２２が形成されている。
【００８８】
燃料電池４０１ａおよび４０１ｂが燃料電池収納部に収納された状態で、カソード孔４２１と対応する位置に同様の形状の空気取込み孔２１５が下ケース２００に形成される。図１９Ａにおいて、影を付して示し、上述した説明で使用した図９に示すように、格子パターン領域４２２と対応する下ケース２００の内面に、前述した突起２１６に相当する格子パターンリブ２２３が形成される。すなわち、格子パターンリブ２２３の頂部は、カソード孔４２１が形成されていない格子パターン領域４２２と接しているので、隙間２１７を形成することができる。格子パターンリブ２２３によって下ケース２００が補強され、厚み方向に下ケース２００が撓みにくくできる。
【００８９】
さらに、図９および図１９Ａに示すように、６個の発電部のそれぞれが位置する区画毎に突起２１９が下ケース２００の内面に設けられる。突起２１９の形成位置は、各区画のほぼ中央位置で、空気取込み孔２１５およびカソード孔４２１が形成されていない位置とされる。突起２１９は、下ケース２００が押された場合に、厚み方向の撓みを抑制するために設けられている。突起２１９の頂部がカソードプレートと僅かな隙間を隔てて対向している。
【００９０】
図２０は、下ケース２００の外面を示す。下ケース２００をＴ０−Ｔ０線、Ｔ１−Ｔ１線、Ｔ２−Ｔ２線に沿った断面を図２１に示す。Ｔ０−Ｔ０線の断面図には、空気取込み孔２１５および格子パターンリブ２２３が示されている。
【００９１】
空気取込み孔２１５の形成領域の上側のＴ１−Ｔ１線断面図には、照明ユニット３０１を構成する照明スイッチボタン３０９が示されている。照明スイッチボタン３０９を下側に押し込むことによって照明スイッチがＯＮし、照明ユニット基板３０８に設けられた発光ダイオードが発光し、燃料カートリッジ３００が照明される。照明スイッチボタン３０９の左右位置にそれぞれ隆起部２２０ａおよび２２０ｂが形成される。隆起部２２０ａおよび２２０ｂの頂部の高さより低い位置に照明スイッチボタン３０９の先端が位置する。隆起部２２０ａおよび２２０ｂによって、下ケース２００が机等の面上に置かれた場合に、照明スイッチがＯＮすることが防止される。
【００９２】
空気取込み孔２１５の形成領域の下側のＴ２−Ｔ２線の位置には、メーカー、販売会社等のバッジ（マーク）２２１とロゴ２２２とがレリーフのように突出して形成されている。図２１中のＴ２−Ｔ２線断面図には、隆起したバッジ２２１およびロゴ２２２が示されている。
【００９３】
下ケース２００を下側に向けて携帯電話機を机等の平面上に置いた時に、隆起部２２０ａ，２２０ｂと、バッジ２２１およびロゴ２２２とによって下ケース２００の下に隙間ができる。したがって、空気取込み孔２１５が閉塞されることを防止でき、酸素取込み量が不足し、燃料電池の出力が低下することを防止することができる。
【００９４】
この発明は、上述の実施の形態に限定されるものではなく、この発明の技術的思想に基づく各種の変形が可能である。例えば燃料電池ユニット４００のカソードプレートと下ケース２００の内面との対向間隙に多孔質材例えば多孔質シートを配しても良い。多孔質シートは、空気の取込みを阻害せずに防塵機能を有する。さらに、この発明は、携帯電話機に限らず、ＰＤＡ、携帯ゲーム機等の携帯用電子機器に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００９５】
【図１】この発明を携帯電話機に適用した一実施の形態の分解斜視図である。
【図２】この発明を携帯電話機に適用した一実施の形態のより詳細な分解斜視図である。
【図３】ハイブリッド電源の構成を示す接続図である。
【図４】燃料カートリッジ装着機構を概略的に説明する略線図である。
【図５】燃料電池制御のための構成を示すブロック図である。
【図６】燃料カートリッジ装着機構をより詳細に説明する平面図および斜視図である。
【図７】燃料カートリッジ装着機構をより詳細に説明する平面図および斜視図である。
【図８】燃料カートリッジ収納部をより詳細に説明する平面図および斜視図である。
【図９】下ケースの内面を示す斜視図である。
【図１０】燃料カートリッジ照明ユニットの分解斜視図である。
【図１１】燃料電池ユニットで発生した熱を放熱する構成の説明に使用する略線図である。
【図１２】燃料電池ユニットで発生した熱を放熱するための伝熱シートの説明に使用する略線図である。
【図１３】伝熱シートを設けた状態の下ケースの内面を示す斜視図である。
【図１４】燃料電池ユニットで発生した熱を金属膜を通じて放熱する構成の説明に使用する略線図である。
【図１５】燃料電池ユニットで発生した熱を厚み方向に放熱する構成の説明に使用する略線図である。
【図１６】下ケースの平面図である。
【図１７】下ケースのＴ４−Ｔ４線断面図である。
【図１８】燃料電池ユニットの空気取込み構成を概略的に説明する略線図である。
【図１９】燃料電池ユニットの空気取込み構成をより詳細に説明するための下ケースの平面図およびカソードプレートの平面図である。
【図２０】下ケースの平面図である。
【図２１】下ケースのＴ０−Ｔ０線断面図、Ｔ１−Ｔ１線断面図およびＴ２−Ｔ２線断面図である。
【符号の説明】
【００９６】
１００・・・上ケース
１０２・・・液晶ディスプレイ
２００・・・下ケース
２０１・・・燃料電池収納部
２０２・・・燃料カートリッジ収納部
２０３・・・燃料カートリッジ挿入口
２０６・・・残量確認窓
２０７・・・下ケース補強リブ
２０９・・・切欠き
２１１・・・金属膜
２１２・・・固定つめ
２１５・・・空気取込み孔
２１６・・・突起
２１７・・・隙間
２１８・・・隆起部
２２３・・・格子パターンリブ
３００・・・燃料カートリッジ
３０１・・・照明ユニット
３０２・・・燃料カートリッジ検出スイッチ
３０４・・・ポンプ
３０５・・・補助部
３０９・・・照明スイッチ操作ボタン
４００・・・燃料電池ユニット
４０１ａ，４０１ｂ・・・燃料電池ユニット
４０４・・・二次電池
４１１，４１３，４１５・・・伝熱シート
４１２・・・延長部
５０１・・・メイン基板
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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