(57)【要約】【課題】燃料電池の出力低下を適切に抑制可能な燃料電池搭載機器を提供すること。【解決手段】燃料を酸化するための第１電極２１、酸素を還元するための第２電極２２、並びに、第１電極２１および第２電極２２に挟まれた電解質層２３を備える燃料電池本体２０と、第２電極２２の少なくとも一部を外部に露出させる開口部１１ａを有して燃料電池本体２０を収容する筐体１１，１２とを備える燃料電池搭載機器Ｘ１において、開口部１１ａを、筐体１１，１２の変位により遮蔽状態および開放状態を選択可能な構成とする。【選択図】　図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料を酸化するための第１電極、酸素を還元するための第２電極、並びに、前記第１電極および前記第２電極に挟まれた電解質層を備える燃料電池本体と、
前記第２電極の少なくとも一部を外部に露出させる開口部を有して前記燃料電池本体を収容する筐体と、を備え、
前記開口部は、前記筐体の変位により遮蔽状態および開放状態を選択可能とされていることを特徴とする、燃料電池搭載機器。
【請求項２】
前記筐体は、前記開口部を有して前記燃料電池を収容する第１筐体と、ヒンジ部を介して前記第１筐体に連結する第２筐体とを含み、前記第１筐体および前記第２筐体は前記ヒンジ部を枢軸として回転可能であって、前記第２筐体は、前記開口部を遮蔽する位置に配置可能とされている、請求項１に記載の燃料電池搭載機器。
【請求項３】
前記ヒンジ部は、前記第１筐体における前記燃料電池本体の第１電極に供給する燃料を保持する燃料貯蔵部を有する、請求項２に記載の燃料電池搭載機器。
【請求項４】
前記第１筐体は、前記燃料電池本体の前記第１電極に供給する燃料を保持する燃料貯蔵部を、前記燃料電池本体よりも前記ヒンジ部に近接する位置に有する、請求項２に記載の燃料電池搭載機器。
【請求項５】
前記筐体は、前記開口部を有して前記燃料電池を収容する第１筐体と、前記開口部を遮蔽する位置および開放する位置との間で前記第１筐体に対してスライド変位可能な第２筐体とを含む、請求項１に記載の燃料電池搭載機器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電源として燃料電池が搭載された電子機器すなわち燃料電池搭載機器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
携帯電話、ＰＤＡ、ノートパソコンなどの携帯電子機器では、機器全体の小型軽量化や駆動可能時間の長時間化を図るため、駆動電源やメモリ保持電源として、従来のニッケル・カドミウム電池やニッケル水素電池に代えてリチウムイオン二次電池が採用される場合が多い。リチウムイオン二次電池は、ニッケル・カドミウム電池やニッケル水素電池と比較すると、軽量で、比較的高い駆動電圧および電池容量が得られるという特長を有する。一方、近年の高度情報通信網の普及により、携帯電子機器における情報通信機能は強化され、機器のオペレーション時間は増加する傾向にある。そのため、携帯電子機器用途の電池に対しては、更なる高容量化の要求が高まっている。リチウムイオン二次電池は、携帯電子機器の進歩に伴って性能向上が図られてきたが、材料の観点からも構造の観点からも、性能の向上は略限界に達しており、近年の更なる高容量化の要求に対応できなくなりつつある。
【０００３】
このような状況のもと、リチウムイオン二次電池に代わる新たな電池として、リチウムイオン二次電池の数倍の高容量化が期待される燃料電池が注目を集めている。燃料電池は、触媒を含む燃料極（負極）および空気極（正極）と、これらの間において所定のイオンの移動を許容する電解質とからなる構造を有する。燃料電池においては、燃料極に燃料ないし水素を供給するとともに空気極に空気ないし酸素を供給すると、電極に含まれる触媒の作用により各電極にて電気化学的な反応が起こり、燃料を供給源とする電子による直流電流を取り出すことができる。このようなメカニズムで発電する燃料電池においては、燃料および酸素を供給し続けることにより連続発電が可能となる。したがって、燃料電池は、燃料および酸素を補給することにより、充電操作により反復使用される二次電池と同様に、携帯電子機器用途の電源へと応用可能である。
【０００４】
燃料電池は、その電解質の種類に基づいて、リン酸型、固体高分子型、溶融炭酸塩型、固体酸化物型などに類別される。携帯電子機器用途の電源としては、室温付近の低温にて作動可能であること、小型に構成可能であること、振動に強く大量生産が容易な固体電解質を備えることなどから、固体高分子型の燃料電池が適している。
【０００５】
固体高分子型燃料電池においては、燃料供給方法として、有機燃料から改質された水素ガスを燃料極に接触させる手法、および、水素を供給可能な液体燃料を燃料極に対して直接に供給する手法などが知られている。水素ガスを使用する手法は、燃料を改質するための装置が必要であったり、水素ガスの取り扱いが困難であったりするため、携帯電子機器の小型電源としては適さない。そのため、携帯電子機器用途の小型電源を構成するという観点からは、液体燃料を使用する燃料電池が注目を集めている。特に、液体燃料としてのメタノール水溶液を燃料極に対して直接に供給するダイレクトメタノール方式の燃料電池が注目を集めている。
【０００６】
ダイレクトメタノール方式によると、メタノール水溶液が供給された燃料極では、下記の式（１）に示すように、メタノールと水が反応して、二酸化炭素（ＣＯ２）、プロトン（Ｈ＋）、および電子（ｅ−）が生ずる。燃料極で生じたプロトンは高分子電解質膜を通って空気極に向かい、電子は、燃料極に接続された外部回路に流れる。外部回路にて仕事を終えた電子は空気極に向かう。また、二酸化炭素は系外に排出される。
【０００７】
【化１】
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【０００８】
空気極では、下記の式（２）に示すように、空気から得られる酸素（Ｏ２）と、燃料極から到来したプロトン（Ｈ＋）と、燃料極から外部回路を経て到来した電子（ｅ−）とが反応して水（Ｈ２Ｏ）が生成する。
【０００９】
【化２】
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【００１０】
ダイレクトメタノール方式を採用する従来の固体高分子型燃料電池には、液体燃料や酸素を強制的に流通させて各電極に供給するための装置ないしシステムが併設される場合が多い。しかしながら、強制供給システムを伴う燃料電池は、特に携帯電話用途やＰＤＡ用途の電源としては、過大なサイズとなるため実用的でない。また、空気極にて発生する水を加熱や送風などにより除去するための装置ないしシステムが併設される場合もあるが、水除去システムを伴う燃料電池も、特に携帯電話用途やＰＤＡ用途の電源としては、過大なサイズとなるため実用的でない。
【００１１】
一方、強制供給システムおよび水除去システムを利用せずに、小型軽量化が図られた燃料電池が提案されている。そのような燃料電池においては、例えば、液体燃料を収容する燃料貯蔵部から燃料極に連通する経路が設けられ、液体燃料が当該経路を流通して燃料極に接触するように構成されている。これとともに、空気極は、電池外部の空気が流通接触できるように設けられ、空気に含まれる酸素が空気極に接触するとともに、空気極にて生成する水が空気中に自然蒸散するように構成されている。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、強制供給システムおよび水除去システムの有無は電池の出力に影響を与え、ダイレクトメタノール方式の固体高分子型燃料電池がこれらのシステムを搭載していないと、従来の技術においては、電池出力は相当な程度で低下してしまう。強制供給システムを備えないことに起因して液体燃料および酸素の供給効率が低いうえに、更に、水除去システムを備えないことに起因して、空気極にて生成する水が当該空気極表面を被覆して空気極の有効面積が低下することが、電池出力低下の要因であると考えられる。空気の流通接触効率および水の蒸散効率の観点からは、電池外部の空気に対する空気極の暴露の程度は高い方がよいが、空気極保護の観点からは、空気極の暴露の程度は小さい方がよい。暴露の程度が高いほど、汚染や破損により空気極が劣化しやすく、空気極の劣化は電池出力低下の原因となる。このように、強制供給システムや水除去システムを伴わないダイレクトメタノール方式固体高分子型燃料電池においては、電池出力の低下を抑制するのには困難性がある。そのため、従来の技術によると、ダイレクトメタノール方式固体高分子型燃料電池は、携帯電子機器などの小型機器においては実用的でない場合が多かった。
【００１３】
本発明は、このような事情のもとで考え出されたものであって、両電極に対して燃料や酸素を強制的に供給するための装置ないしシステム、および、空気極にて生成する水を除去するための装置ないしシステムを伴わなくとも、電池の出力低下を適切に抑制可能な燃料電池搭載機器を提供することを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明によると燃料電池搭載機器が提供される。この燃料電池搭載機器は、燃料を酸化するための第１電極、酸素を還元するための第２電極、並びに、第１電極および第２電極に挟まれた電解質層を備える燃料電池本体と、第２電極の少なくとも一部を外部に露出させる開口部を有して燃料電池本体を収容する筐体と、を備え、開口部は、筐体の変位により遮蔽状態および開放状態を選択可能とされていることを特徴とする。
【００１５】
このような構成によると、燃料や酸素を強制的に供給するための装置ないしシステム、および、空気極にて生成する水を除去するための装置ないしシステムを伴わなくとも、燃料電池の出力低下を抑制することができる。本発明において、燃料電池の第２電極（空気極）の少なくとも一部は筐体の開口部を介して機器外部に露出しており、当該開口部は、筐体の変位により遮蔽状態および開放状態を選択可能とされている。本発明の燃料電池搭載機器が例えば携帯電話である場合、通話時などにおいて当該携帯電話が大電力で駆動しているときには、筐体の変位ないし形態変化により開口部を開放することによって、電池作動に伴って空気極で発生する水の除去を効率的に行うことができる。機器外部の空気に開放されることによって、空気極に付着している水の蒸散は促進されるからである。空気極で発生する水を効率的に除去することにより、空気極での酸素の還元反応における反応速度の低下を抑制することができ、ひいては、当該還元反応に連動して進行する酸化反応すなわち燃料極での燃料の酸化反応における反応速度の低下を抑制することができる。これらの結果、電池出力の低下を抑制することができるのである。
【００１６】
加えて、本発明によると、待受時などにおいて当該携帯電話が低電力で駆動して、空気極にて有意な量の水が発生しないときには、筐体の変位により開口部を遮蔽することができる。開口部ないし空気極が遮蔽されることによって、空気極の破損や汚染が防止され、ひいては燃料電池の出力低下が抑制されることとなる。
【００１７】
このように、本発明に係る燃料電池搭載機器によると、機器の消費電力に応じて、機器外部の空気に対する空気極の暴露状態を適切に変化させることができ、従って、強制供給システムや水除去システムを伴わなくとも電池の出力低下を適切に抑制することが可能なのである。従来より、例えば特開平７−１９９３１１号公報や特開２００１−２９２２１４号公報に開示されているように、電池を搭載しつつ筐体が変位可能な電子機器は知られている。しかしながら、それらは、一般に燃料電池を搭載せず、従って、燃料電池の空気極の暴露状態を変化させるように筐体の形態が変化するものではない。
【００１８】
本発明の好ましい実施の形態においては、筐体は、開口部を有して燃料電池を収容する第１筐体と、ヒンジ部を介して第１筐体に連結する第２筐体とを含み、第１筐体および第２筐体はヒンジ部を枢軸として回転可能であって、第２筐体は、開口部を遮蔽する位置に配置可能とされている。このような構成は、開口部の遮蔽状態および開放状態を適宜選択するのに適している。この場合、ヒンジ部は、第１筐体における燃料電池本体の第１電極に供給する燃料を保持する燃料貯蔵部を有するのが好ましい。或は、第１筐体は、燃料電池本体の第１電極に供給する燃料を保持する燃料貯蔵部を、燃料電池本体よりもヒンジ部に近接する位置に有していてもよい。燃料貯蔵部がこれらのような構成で設けられていると、燃料として例えばメタノール水溶液などの液体燃料を採用する場合、燃料の自重を利用して、燃料極に燃料を適切に供給できる場合がある。
【００１９】
本発明の別の好ましい実施の形態においては、筐体は、開口部を有して燃料電池を収容する第１筐体と、開口部を遮蔽する位置および開放する位置との間で第１筐体に対してスライド変位可能な第２筐体とを含んでいる。このような構成も、開口部の開放状態および遮蔽状態を適宜選択するのに適している。
【００２０】
本発明において、好ましくは、電解質層は固体高分子電解質膜よりなる。また、燃料はメタノール水溶液であるのが好ましい。
【００２１】
【発明の実施の形態】
図１〜図５は、本発明の第１の実施形態に係る燃料電池搭載機器である携帯電話Ｘ１を表す。図１および図２は携帯電話Ｘ１の斜視図である。図３は、図２の線ＩＩＩ−ＩＩＩに沿った断面図であり、図４は、図２の線ＩＩＩ−ＩＩＩに沿った分解断面図である。図５は、図２の線Ｖ−Ｖに沿った断面図である。本実施形態においては、携帯電話Ｘ１について、ダイレクトメタノール方式燃料電池を搭載する携帯電子機器として説明する。
【００２２】
携帯電話Ｘ１は、第１筐体１１と、第２筐体１２と、第１筐体１１に収容された燃料電池本体２０とを備える。第１筐体１１および第２筐体１２は、ヒンジ部１３を介して連結しており、図１に示す折畳み状態と、図２に示す展開状態との間で変位可能である。第１筐体１１には、開口部１１ａが設けられている。第２筐体１２には、ディスプレイ３１、各種のボタン３２、スピーカ３３、マイク３４、およびアンテナ３５が設けられている。ヒンジ部１３には、図５に示すように、液体燃料であるメタノール水溶液を保持するための燃料貯蔵部１４が設けられている。本実施形態における燃料貯蔵部１４は、メタノール水溶液が直接的に貯留される小型タンクとして構成されており、メタノール水溶液またはメタノールを適宜補充するための注入口（図示略）を有する。第１筐体１１、第２筐体１２、およびヒンジ部１３は、金属製であってもよいし樹脂製であってもよい。
【００２３】
燃料電池本体２０は、図３〜図５に示すように、燃料極２１および空気極２２と、これらに挟まれている電解質層２３とからなる。燃料極２１は、触媒層２１ａおよび集電体２１ｂからなる積層構造を有する。同様に、空気極２２は、触媒層２２ａおよび集電体２２ｂからなる積層構造を有する。
【００２４】
燃料極２１の触媒層２１ａは、上掲の式（１）に従ってメタノールを酸化してプロトンと電子を取り出すためのものであり、導電粒子に触媒を担持させてなる触媒性粒子と、電解質層形成用の後述するプロトン伝導性高分子材料との混合物を含み、多孔質である。導電粒子としては、ケッチェンブラック、ファーネスブラック、カーボンブラックなどの炭素粒子が挙げられる。触媒としては、白金（Ｐｔ）−ルテニウム（Ｒｕ）合金を採用することができる。触媒の粒径は、例えば２〜５ｎｍである。触媒層２１ａの作製においては、まず、触媒性粒子とプロトン伝導性高分子材料とを水溶媒系またはアルコール溶媒系にて混合し、これを脱泡して電極ペーストを調製する。次に、触媒層基材としての多孔質導電膜の上に電極ペーストを塗布ないし充填した後、例えば１００℃にて加熱乾燥する。多孔質導電膜としては、カーボンペーパなどが挙げられる。多孔質導電膜の膜厚は例えば１００〜４００μｍであり、触媒層基材である多孔質導電膜の上における電極ペーストのみに由来する材料厚さは、例えば５〜５０μｍである。このようにして、多孔質導電膜（図示略）を伴う多孔質性の触媒層２１ａが作製される。
【００２５】
集電体２１ｂは、触媒層２１ａにおけるメタノール酸化反応で発生する電子を効率的に取り出すためのものであり、例えばＳＵＳ製やＮｉ製の金属メッシュである。集電体２１ｂとしては、液体燃料であるメタノール水溶液が容易に通過可能なメッシュ開口径ないしメッシュ開口率を有するものを採用する。集電体２１ｂは、携帯電話Ｘ１の諸機能を達成するための所定の電子回路（図示略）に対して電気的に接続されている。
【００２６】
空気極２２の触媒層２２ａは、上掲の式（２）に従って空気中の酸素の還元反応を進行させるためのものであり、導電粒子に触媒を担持させてなる触媒性粒子と、電解質層形成用の後述するプロトン伝導性高分子材料との混合物を含み、多孔質である。触媒については、白金（Ｐｔ）を採用することができる。触媒の粒径は、例えば２〜５ｎｍである。導電粒子については、触媒層２１ａと同様のものを使用することができる。また、触媒層２２ａの作製方法については、触媒層２１ａに関して上述したのと同様である。
【００２７】
集電体２２ｂは、触媒層２２ａに対して効率的に電子を供給するためのものであり、例えばＳＵＳ製やＮｉ製の金属メッシュである。集電体２２ｂとしては、触媒層２２ａに対して空気ないし酸素が自然拡散により充分に接触可能であるとともに、触媒層２２ａにおける酸素還元反応で生成する水を適切に蒸散排出可能なメッシュ開口径ないしメッシュ開口率を有するものを採用する。集電体２２ｂは、携帯電話Ｘ１の諸機能を達成するための所定の電子回路（図示略）に対して電気的に接続されている。
【００２８】
電解質層２３は、燃料極２１におけるメタノール酸化反応で生成したプロトンを空気極２２に輸送するための媒体であり、電子伝導性を有さずにプロトン伝導性を有する高分子材料よりなる。そのような高分子材料としては、パーフロオロスルホン酸膜が挙げられる。パーフロオロスルホン酸膜としては、例えば、ナフィオン膜（デュポン製）、フレミオン膜（旭硝子製）、アシプレックス膜（旭化成工業製）、ダウ膜（ダウケミカル製）などが挙げられる。電解質層２３の厚さは、例えば５０〜２５０μｍである。
【００２９】
燃料電池本体２０の作製においては、まず、上述のようにして作製された触媒層２１ａおよび触媒層２２ａにより電解質層２３を挟む。このとき、触媒層２１ａおよび触媒層２２ａは、多孔質導電膜（図示略）の上における電極ペースト由来の材料のみからなる面を介して電解質層２３に貼り合わせる。次に、加熱下にて、当該貼合せ体を積層方向に加圧して接合する。次に、触媒層２１ａに対して集電体２１ｂを積層して接合し、触媒層２２ａに対して集電体２２ｂを積層して接合する。
【００３０】
このようにして作製される燃料電池本体２０は、その周縁部と第１筐体１１との間にパッキング材３６を介在させつつ、外装封止材である第１筐体１１に収容されている。パッキング材３６を燃料電池本体２０の周縁部に設けることにより、後述の燃料導入路１５からの液体燃料の漏出が防止される。
【００３１】
燃料電池本体２０が第１筐体１１に収容された状態において、燃料電池本体２０の燃料極２１と第１筐体１１の間には、燃料極２１の少なくとも一部が臨む燃料導入路１５が形成されている。燃料電池本体２０が第１筐体１１に収容された状態において燃料導入路１５が形成されるべく、燃料極２１と対向することとなる第１筐体１１の内面には、燃料導入路規定用の溝が複数形成されている。燃料導入路１５は、図５に示すように、ヒンジ部１３に設けられている燃料貯蔵部１４に連通しており、毛管現象により燃料貯蔵部１４から液体燃料が流入するように形成されている。第１筐体１１において燃料導入路１５に臨む所定の箇所には、燃料導入路１５と第１筐体外部との間の隔壁として、二酸化炭素透過膜（図示略）が配設されている。二酸化炭素透過膜は、液体燃料を実質的に透過させずに二酸化炭素を選択的に透過させる膜であり、この膜を介して燃料極２１にて生成する二酸化炭素は排出される。二酸化炭素透過膜を構成する材料としては、例えば、シリコンゴムやフッ素ポリイミドなどが挙げられる。また、空気極２２は、第１筐体１１に当接しつつ、その一部が開口部１１ａを介して機器外部に露出している。
【００３２】
以上の発電システム構成を有する携帯電話Ｘ１において、燃料貯蔵部１４に液体燃料すなわちメタノール水溶液が貯留されていると、当該メタノール水溶液は、毛管現象により、燃料貯蔵部１４から燃料導入路１５を進行して燃料極２１に至る。そして、燃料極２１では、メタノール水溶液は、メッシュ状の集電体２１ｂを通過して触媒層２１ａに至る。これとともに、第１筐体１１の開口部１１ａを介して外気に触れる空気極２２には、空気に含まれる酸素が常時的に接触する。空気極２２では、酸素は、メッシュ状の集電体２２ｂを通過して触媒層２２ａに至る。
【００３３】
このように、燃料極２１に対してメタノール水溶液が供給されるとともに空気極２２に対して酸素が供給されると、燃料極２１の触媒層２１ａでは、触媒の作用により、上掲の式（１）で表されるメタノール酸化反応が起こり、二酸化炭素、プロトン、および電子が発生する。また、空気極２２の触媒層２２ａでは、触媒の作用により、上掲の式（２）で表される酸素還元反応が起こり、水が生成する。両極においてこのような電気化学反応が進行することにより、燃料電池本体２０は発電する。具体的には、燃料極２１の触媒層２１ａにて発生する電子は、触媒を担持する導電粒子を介して集電体２１ｂに集電された後、当該集電体２１ｂに接続された所定の電子回路（図示略）に流れ、電力が消費される。電子回路にて仕事を終えた電子は、当該電子回路に接続された空気極２２の集電体２２ｂに向かう。また、燃料極２１にて発生するプロトンは、触媒層２１ａに含まれるプロトン伝導性高分子材料を介して電解質層２３に流入し、空気極２２に向かう。燃料極２１にて発生する二酸化炭素は、第１筐体１１に配設された上述の二酸化炭素透過膜（図示略）を介して燃料導入路１５から排出される。このようにして、メタノール水溶液を燃料とする燃料電池本体２０が、携帯電話Ｘ１の駆動電力の少なくとも一部を発電する。
【００３４】
燃料電池本体２０を含むこのような発電システムを備える携帯電話Ｘ１では、例えば待受時などにおいて低電力で駆動している場合には、第１筐体１１および第２筐体１２を図１に示すように折畳み状態とする。携帯電話Ｘ１の低電力駆動時には、空気極２２にて有意な量の水が発生せず、空気極２２を水が被覆することによる過度の電力低下は生じない。第１筐体１１および第２筐体１２を折畳み状態に配向させると、第１筐体１１の開口部１１ａが遮蔽される。その結果、開口部１１ａを介して機器外部に臨む空気極２２の破損や汚染が防止され、ひいては空気極２２の劣化が抑制される。このように、携帯電話Ｘ１によると、低電力駆動時において開口部１１ａを遮蔽状態とすることができるので、空気極２２の劣化に起因する燃料電池本体２０の出力低下を適切に抑制することが可能である。
【００３５】
一方、携帯電話Ｘ１が例えば通話時などにおいて大電力で駆動しているときには、第１筐体１１および第２筐体１２を図２に示すように展開状態とする。当該展開状態では、開口部１１ａないし空気極２２が大気下に開放され、空気極２２に付着している水の蒸散は促進される。したがって、第１筐体１１および第２筐体１２を展開状態に配向させると、燃料電池作動に伴って空気極２２で発生する有意な量の水を、効率的に除去することができる。空気極２２で発生する水を効率的に除去することにより、電池反応における反応速度の低下を抑制することができる。具体的には、空気極２２の水を効率的に除去することにより、空気極２２での酸素の還元反応における反応速度の低下を抑制することができるとともに、当該還元反応に連動して進行する酸化反応、即ち燃料極２１でのメタノール酸化反応における反応速度の低下を抑制することができる。このように、携帯電話Ｘ１によると、大電力駆動時において開口部１１ａを開放状態とすることができるので、電池反応の反応速度の低下に起因する燃料電池本体２０の出力低下を適切に抑制することが可能である。
【００３６】
加えて、携帯電話Ｘ１の通常の使用態様においては、筐体展開時には図５に示すように燃料導入路１５が燃料貯蔵部１４の下方に位置するため、燃料極２１への燃料供給が促進される。具体的には、メタノール水溶液の自重の作用により、燃料貯蔵部１４から燃料導入路１５へのメタノール水溶液の流入や、燃料導入路１５の内部におけるメタノール水溶液の進行が促進される。このような燃料供給の促進により、燃料極２１に対する液体燃料の適切な接触効率を達成することができ、燃料電池本体２０の出力低下は抑制される。
【００３７】
図６〜図８は、本発明の第２の実施形態に係る燃料電池搭載機器である携帯電話Ｘ２を表す。図６および図７は携帯電話Ｘ２の斜視図であり、図８は、図７の線ＶＩＩＩ−ＶＩＩＩに沿った断面図である。
【００３８】
携帯電話Ｘ２は、ダイレクトメタノール方式の燃料電池を搭載する携帯電子機器であって、第１筐体１１と、第２筐体１２と、第１筐体１１に収容された燃料電池本体２０とを備える。第１筐体１１および第２筐体１２は、ヒンジ部１３を介して連結しており、図６に示す折畳み状態と、図７に示す展開状態との間で変位可能である。第１筐体１１には、燃料電池本体２０の空気極２２を機器外部に露出させるための開口部１１ａが設けられている。第１筐体１１の内部には、図８に示すように燃料貯蔵部１４が設けられている。燃料貯蔵部１４は、第１筐体１１において、開口部１１ａよりもヒンジ部１３に近接する位置に配設されている。本実施形態における燃料貯蔵部１４は、液体燃料としてのメタノール水溶液が直接的に貯留される小型タンクとして構成されており、メタノール水溶液またはメタノールを適宜補充するための注入口（図示略）を有する。第２筐体１２には、ディスプレイ３１、各種のボタン３２、スピーカ３３、マイク３４、およびアンテナ３５が設けられている。第１筐体１１、第２筐体１２、およびヒンジ部１３は、金属製であってもよいし樹脂製であってもよい。
【００３９】
本実施形態における燃料電池本体２０の構成および作製手法、並びに、ダイレクトメタノール方式における燃料電池本体２０の発電原理および燃料電池本体２０以外の発電システム構成については、第１の実施形態に関して上述したのと同様である。
【００４０】
このような構成の携帯電話Ｘ２によると、携帯電話Ｘ１と同様に、燃料電池本体２０の出力低下を抑制することが可能である。携帯電話Ｘ２によると、低電力駆動時には、図６に示すように、第１筐体１１および第２筐体１２を折り畳んで開口部１１ａを遮蔽状態とすることができる。これにより、空気極２２の経時的劣化は抑制され、従って、空気極２２の経時的劣化に起因する燃料電池本体２０の出力低下を適切に抑制することが可能となる。一方、大電力駆動時には、図７に示すように、第１筐体１１および第２筐体１２を展開して開口部１１ａを開放状態とすることができる。これにより、電池反応で生じた水は空気極２２から効率よく蒸散し、従って、電池反応の反応速度の低下に起因する燃料電池本体２０の出力低下を適切に抑制することが可能となる。また、携帯電話Ｘ２の通常の使用態様においては、筐体展開時には図８に示すように燃料導入路１５が燃料貯蔵部１４の下方に位置するため、燃料極２１への燃料供給が促進される。これにより、燃料極２１に対する液体燃料の高い接触効率が達成され、従って、燃料電池本体２０の出力低下を抑制することが可能となる。加えて、本実施形態の携帯電話Ｘ２においては、燃料貯蔵部１４は第１筐体１１に収容されているため、ヒンジ部１３を携帯電話Ｘ１のそれよりも小型に構成することができる。
【００４１】
図９〜図１１は、本発明の第３の実施形態に係る燃料電池搭載機器である携帯電話Ｘ３を表す。図９および図１０は、携帯電話Ｘ３の斜視図であり、図１１は、図１０の線ＸＩ−ＸＩに沿った断面図である。
【００４２】
携帯電話Ｘ３は、ダイレクトメタノール方式の燃料電池を搭載する携帯電子機器であって、第１筐体１１’と、第２筐体１２’と、第１筐体１１’に収容された燃料電池本体２０とを備える。第１筐体１１’および第２筐体１２’は、相互にスライド変位可能に連結されている。具体的には、第１筐体１１’および第２筐体１２’は、図９に示す縮短状態と図１０に示す伸長状態との間で変位可能である。第１筐体１１’には、燃料電池本体２０の空気極２２を機器外部に露出させるための開口部１１’ａが設けられている。開口部１１’ａは、第１筐体１１’において、図１０に示す筐体伸長状態において開放されるような箇所に形成されている。第１筐体１１’の内部には、図１１に示すように、燃料貯蔵部１４が設けられている。本実施形態における燃料貯蔵部１４は、液体燃料としてのメタノール水溶液が直接的に貯留される小型タンクとして構成されており、メタノール水溶液またはメタノールを適宜補充するための注入口（図示略）を有する。第２筐体１２’には、ディスプレイ３１、各種のボタン３２、スピーカ３３、マイク３４、およびアンテナ３５が設けられている。第１筐体１１’および第２筐体１２’は、金属製であってもよいし樹脂製であってもよい。
【００４３】
本実施形態における燃料電池本体２０の構成および作製手法、並びに、ダイレクトメタノール方式における燃料電池本体２０の発電原理および燃料電池本体２０以外の発電システム構成については、第１の実施形態に関して上述したのと同様である。
【００４４】
このような構成の携帯電話Ｘ３によると、携帯電話Ｘ１と同様に、燃料電池本体２０の出力低下を抑制することが可能である。携帯電話Ｘ３によると、低電力駆動時には、図９に示すように、第１筐体１１’および第２筐体１２’を縮短させて開口部１１’ａを遮蔽状態とすることができる。これにより、空気極２２の経時的劣化は抑制され、従って、空気極２２の経時的劣化に起因する燃料電池本体２０の出力低下を適切に抑制することが可能となる。一方、大電力駆動時には、図１０に示すように、第１筐体１１’および第２筐体１２’を伸長して開口部１１’ａを開放状態とすることができる。これにより、電池反応で生じた水は空気極２２から効率よく蒸散し、従って、電池反応の反応速度の低下に起因する燃料電池本体２０の出力低下を適切に抑制することが可能となる。また、携帯電話Ｘ３の通常の使用態様においては、燃料導入路１５は燃料貯蔵部１４の下方に位置するため、燃料極２１への燃料供給が促進される。これにより、燃料極２１に対する液体燃料の高い接触効率が達成され、従って、燃料電池本体２０の出力低下を抑制することが可能となる。加えて、本実施形態の携帯電話Ｘ３においては、第１筐体１１’および第２筐体１２’を連結するためのヒンジ部を設ける必要はない。
【００４５】
上述の第１から第３の実施形態においては、液体燃料としてメタノールの水溶液を使用するダイレクトメタノール方式の燃料電池を搭載する携帯電話について説明したが、本発明は、他の液体燃料を使用する燃料電池を搭載する電子機器として構成することもできる。その場合、燃料電池本体２０については、必要に応じて、上述の構成に代えて、使用する液体燃料に対応する構成とする。他の液体燃料としては、エチレングリコールや、例えばＫＢＨ４などのボロハイドライド系燃料などを使用することができる。また、燃料貯蔵部１４については、液体燃料を直接的に貯留する上述の構成に代えて、液体燃料が注入された燃料カートリッジを収容する構成としてもよい。その場合、カートリッジ装着時において、カートリッジ内部と燃料導入路１５とが連通する構成とする。
【００４６】
以上のまとめとして、本発明の構成およびそのバリエーションを以下に付記として列挙する。
【００４７】
（付記１）燃料を酸化するための第１電極、酸素を還元するための第２電極、並びに、前記第１電極および前記第２電極に挟まれた電解質層を備える燃料電池本体と、
前記第２電極の少なくとも一部を外部に露出させる開口部を有して前記燃料電池本体を収容する筐体と、を備え、
前記開口部は、前記筐体の変位により遮蔽状態および開放状態を選択可能とされていることを特徴とする、燃料電池搭載機器。
（付記２）前記筐体は、前記開口部を有して前記燃料電池を収容する第１筐体と、ヒンジ部を介して前記第１筐体に連結する第２筐体とを含み、前記第１筐体および前記第２筐体は前記ヒンジ部を枢軸として回転可能であって、前記第２筐体は、前記開口部を遮蔽する位置に配置可能とされている、付記１に記載の燃料電池搭載機器。
（付記３）前記ヒンジ部は、前記第１筐体における前記燃料電池本体の第１電極に供給する燃料を保持する燃料貯蔵部を有する、付記２に記載の燃料電池搭載機器。
（付記４）前記第１筐体は、前記燃料電池本体の前記第１電極に供給する燃料を保持する燃料貯蔵部を、前記燃料電池本体よりも前記ヒンジ部に近接する位置に有する、付記２に記載の燃料電池搭載機器。
（付記５）前記筐体は、前記開口部を有して前記燃料電池を収容する第１筐体と、前記開口部を遮蔽する位置および開放する位置との間で前記第１筐体に対してスライド変位可能な第２筐体とを含む、付記１に記載の燃料電池搭載機器。
（付記６）前記電解質層は固体高分子電解質膜よりなる、付記１から５のいずれか１つに記載の燃料電池搭載機器。
（付記７）前記燃料はメタノール水溶液である、付記１から６のいずれか１つに記載の燃料電池搭載機器。
【００４８】
【発明の効果】
本発明の燃料電池搭載機器によると、両電極に対して燃料や酸素を強制的に供給するための装置ないしシステム、および、空気極にて生成する水を除去するための装置ないしシステムを伴わなくとも、電池の出力低下を適切に抑制可能である。このような燃料電池搭載機器は、携帯電話やＰＤＡなどの携帯電子機器として構成するのに適している。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る燃料電池搭載機器である携帯電話について、燃料電池の空気極を外部に露出させる開口部が遮蔽された状態を表す。
【図２】図１に示す携帯電話における開口部が開放された状態を表す。
【図３】図２の線ＩＩＩ−ＩＩＩに沿った断面図である。
【図４】図２の線ＩＩＩ−ＩＩＩに沿った分解断面図である。
【図５】図２の線Ｖ−Ｖに沿った断面図である。
【図６】第２の実施形態に係る燃料電池搭載機器である携帯電話について、燃料電池の空気極を外部に露出させる開口部が遮蔽された状態を表す。
【図７】図６に示す携帯電話における開口部が開放された状態を表す。
【図８】図７の線ＶＩＩＩ−ＶＩＩＩに沿った断面図である。
【図９】第３の実施形態に係る燃料電池搭載機器である携帯電話について、燃料電池の空気極を外部に露出させる開口部が遮蔽された状態を表す。
【図１０】図９に示す携帯電話における開口部が開放された状態を表す。
【図１１】図１０の線ＸＩ−ＸＩに沿った断面図である。
【符号の説明】
Ｘ１，Ｘ２，Ｘ３　　　携帯電話
１１，１１’　　　第１筐体
１１ａ，１１’ａ　　　開口部
１２，１２’　　　第２筐体
１３　　　ヒンジ部
１４　　　燃料貯蔵部
１５　　　燃料導入路
２０　　　燃料電池本体
２１　　　燃料極
２２　　　空気極
２１ａ，２２ａ　　　触媒層
２１ｂ，２２ｂ　　　集電体
２３　　　電解質層
【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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