(57)【要約】【課題】  携帯性や機器への装着容易性を満足する着脱式燃料電池を提供する。【解決手段】  機器側の電源端子に着脱自在に装着される電源供給端子２１と、電源供給端子２１を支持する本体部２０とを備えた着脱式燃料電池Ｆであって、本体部２０の外観を形成し、少なくとも異方向に臨ませてなる壁面部２２ａから構成される本体部ケース２２と、壁面部２２ａに沿って配置される支持基板３０と、支持基板３０に搭載される発電用の単位セルＵと、単位セルＵに供給する燃料ガスを発生する水素ガス発生ユニット４０とを備えている。単位セルＵには、空気を取り込むための多数の開口孔４ｃが形成され、本体部ケース２２に、この開口孔４ｃから空気を取り込みやすくするための開口窓２２ｄを形成した。【選択図】図２ 
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【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
機器側の電源端子に着脱自在に装着される電源供給端子と、
この電源供給端子を支持する本体部とを備えた着脱式燃料電池であって、
本体部の外観を形成し、少なくとも異方向に臨ませてなる壁面部から構成される本体部ケースと、
前記壁面部に沿って配置される支持基板と、
この支持基板に搭載される発電用の単位セルと、
この単位セルに供給する燃料ガスを発生する燃料ガス発生部とを備えていることを特徴とする着脱式燃料電池。
【請求項２】
前記単位セルには、空気を取り込むための開口孔が形成されており、
前記本体部ケースに、この開口孔から空気を取り込みやすくするための開口窓を形成したことを特徴とする請求項１に記載の着脱式燃料電池。
【請求項３】
本体部の軸方向一端側に電源供給端子を配置し、他端側に燃料ガス発生部の一部もしくは全部を着脱するための開閉部を配置したことを特徴とする請求項１又は２に記載の着脱式燃料電池。
【請求項４】
前記支持基板を壁面部の全てに沿って配置することで、筒形状を構成し、この筒形状の一端側に昇圧用の回路基板を配置し、この回路基板に電源供給端子を取り付けたことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の着脱式燃料電池。
【請求項５】
隣接する支持基板どうしを機械的に結合する金属製の連結部材を備え、この連結部材が電極パターンどうしを電気的に接続する機能も備えていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の着脱式燃料電池。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１項に記載の着脱式燃料電池と、この着脱式燃料電池により電源供給を受ける機器とから構成される電源供給システム。
【考案の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本考案は、機器側の電源端子に着脱自在に装着される電源供給端子と、この電源供給端子を支持する本体部とを有する着脱式燃料電池及び電源供給システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年のＩＴの発展に伴い、携帯電話、ノートパソコン、デジタルカメラ等のモバイル機器（携帯機器）のほとんどの電源は、リチウムイオン二次電池が用いられている。しかし、これらモバイル機器の高機能化に伴い消費電力がますます増加する傾向にあり、その電源用あるいは充電用としてクリーンで高効率な燃料電池に注目が集まっている。
【考案の開示】
【考案が解決しようとする課題】
【０００３】
特に、ノートパソコンや携帯電話のような携帯機器に燃料電池を使用する場合に、携帯性あるいは小型化を維持できるような構造が望まれる。また、燃料電池を機器に装着する場合にも、装着の容易性が要求される。
【０００４】
本考案は上記実情に鑑みてなされたものであり、その課題は、携帯性や機器への装着容易性を満足する着脱式燃料電池及びこれを備えた電源供給システムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を解決するため本考案に係る着脱式燃料電池は、
機器側の電源端子に着脱自在に装着される電源供給端子と、
この電源供給端子を支持する本体部とを備えた着脱式燃料電池であって、
本体部の外観を形成し、少なくとも異方向に臨ませてなる壁面部から構成される本体部ケースと、
前記壁面部に沿って配置される支持基板と、
この支持基板に搭載される発電用の単位セルと、
この単位セルに供給する燃料ガスを発生する燃料ガス発生部とを備えていることを特徴とするものである。
【０００６】
かかる着脱式燃料電池の作用・効果を説明する。この着脱式燃料電池は、機器の電源端子に着脱自在に装着される電源供給端子を有しており、必要なときに機器の電源端子に着脱すればよい。これにより、装着容易性を確保することができる。
【０００７】
また、電源供給端子を支持する本体部を備えており、この本体部は本体部ケースにより外観部分が形成される。この本体部ケースは、少なくとも異方向に臨ませてなる壁面部を備えており、その壁面部に沿って単位セルを搭載した支持基板を配置する。例えば、単位セルを薄型に形成した場合、このように壁面部に沿って配置することで、本体部ケース内に効率よく単位セルを配置し、燃料ガス発生部のスペースを十分に確保することができる。このようにスペースを有効に使用した部品配置とすることができ、小型化に寄与することができる。その結果、携帯性や機器への装着容易性を満足する着脱式燃料電池を提供することができる。
【０００８】
本考案において、前記単位セルには、空気を取り込むための開口孔が形成されており、
前記本体部ケースに、この開口孔から空気を取り込みやすくするための開口窓を形成することが好ましい。
【０００９】
単位セルが空気を取り込むための開口孔を備えている場合、本体部ケースの適宜の場所に開口窓を設けることで、空気を取り込みやすくすることができる。
【００１０】
本考案において、前記開口窓により、単位セルの開口孔を外部に露出させるようにしたことが好ましい。
【００１１】
開口窓により単位セルの開口孔を露出させることで、着脱式燃料電池が装着されるときの姿勢に関係なく、より効率的に空気を取り込むことができ、意匠的にも優れた外観を提供することができる。
【００１２】
本考案において、本体部の軸方向一端側に電源供給端子を配置し、他端側に燃料ガス発生部一部もしくは全部を着脱するための開閉部を配置したことが好ましい。
【００１３】
本体部の軸方向一端側に電源供給端子を配置することで、機器に装着するときに本体部が邪魔にならず、容易に着脱を行うことができる。また、他端側から燃料ガス発生部一部もしくは全部を着脱することで、単位セルが空気を取り込むための開口窓を十分に確保することができると共に、燃料ガス発生部の取り出しも容易に行える構造を採用することができる。着脱するのは、例えば、燃料収容部のみとすることもできるし、燃料に作用させる物質（例えば、燃料がアルミニウムの場合、水）の収容部も併せて着脱するようにもできる。
【００１４】
本考案において、前記支持基板を壁面部の全てに沿って配置することで、筒形状を構成し、この筒形状の一端側に昇圧用の回路基板を配置し、この回路基板に電源供給端子を取り付けることが好ましい。
【００１５】
支持基板を全ての壁面部に沿って配置することで、例えば、断面方形（正方形もしくは長方形）の筒形状を形成することができる。この筒形状の一端側（前述した軸方向一端側のこと）に昇圧用の回路基板を配置し、機器に必要とされる電圧値まで昇圧する。従って、この昇圧した電圧が電源供給端子を介して供給されることになるので、上記のように回路基板を配置すれば、スペース的にも効率のよい配置構成とすることができる。
【００１６】
本考案において、前記回路基板を着脱可能に支持基板に対して取り付けることが好ましい。
【００１７】
発生した電圧を昇圧する場合、機器により必要とされる電圧は異なっている。そこで、昇圧用の回路基板を着脱可能にすることで、支持基板のユニットを変更せずに昇圧の機能のみを変更することができ、多品種に容易に対応することができる。
【００１８】
本考案において、隣接する支持基板どうしを機械的に結合する金属製の連結部材を備え、この連結部材が電極パターンどうしを電気的に接続する機能も備えていることが好ましい。
【００１９】
隣接する支持基板どうしは金属製の連結部材により連結し、結合強度を確保することができる。また、各単位セルで発電される電圧を直列接続する場合、隣接する支持基板の電極パターンを接続する必要があるが、上記の連結部材を利用して電気的接続を行うことで、接続用の配線を用いることなく、接続を行うことができる。
【００２０】
本考案に係る連結部材は、前記本体部ケースの前記外形形状に沿った「く」の字形を有していることが好ましい。
【００２１】
かかる形状を有していることで、スペースを有効活用しながら連結部材を配置することができ、小型化に寄与することができる。
【００２２】
本考案に係る単位セルは、板状の固体高分子電解質と、その固体高分子電解質の両側に配置される第１電極板及び第２電極板と、これら電極板の更に外側に配置された第１金属板及び第２金属板とを備え、これら金属板の周縁領域が絶縁層を間に介在させた状態で封止されており、
前記支持基板には、基板表面と向かい合わない第１金属板を電気的接続するための第１電極パターンと、基板表面と向かい合う第２金属板と直接接触される第２電極パターンとが形成されており、
単位セルを支持基板の第１電極パターンと第２電極パターンに接続するためのコネクターが、
第１金属板の外周を支持基板方向へ押圧するための枠状押圧部と、
枠状押圧部を支持基板の第１電極パターンに電気的に接続するための連結部とが一体的に形成され、
連結部が第１電極パターンに接続されることにより、第１金属板が第１電極パターンに電気的接続されると共に、第２金属板が支持基板の第２電極パターンに電気的接続されることが好ましい。
【００２３】
この単位セルは、板状の固体高分子電解質と、その固体高分子電解質の両側に配置される第１及び第２電極板と、これら電極板の更に外側に配置された第１金属板及び第２金属板とを備え、これら金属板の周縁領域が絶縁層を間に介在させた状態で封止されている。板状の固体高分子電解質をベースに単位セルを構成しており、セルの厚みを薄くしている。この単位セルが接続される支持基板は、基板表面と向かい合わない第１金属板を電気的接続するための第１電極パターンと、基板表面と向かい合う第２金属板と直接接触される第２電極パターンとが形成されている。これら第１・第２電極パターンにより電気出力を取り出すようにしている。
【００２４】
また、コネクターは、枠状押圧部と連結部とが一体的に形成されており、枠状押圧部は、第１金属板の外周を支持基板外層側へ押圧する。連結部は、支持基板の第１電極パターンに電気的に接続される。従って、第１金属板はコネクターを介して第１電極パターンに電気的に接続される。また、枠状押圧部により押圧するようにしているので、第１金属板の全体を均等に押圧することができ、効率よく出力を取り出すことができる。また、第１金属板を均等に押圧することで、第２金属板を第２電極パターンに対して均等に押圧させることができる。
【００２５】
本考案において、前記支持基板の１つには、複数の単位セルが搭載され、
この複数の単位セルの燃料ガスの流路を直列に接続するためのパイプと、
このパイプを支持基板の厚さ内に配置するために支持基板に形成されるパイプ配置用開口部とを備えていることが好ましい。
【００２６】
各単位セルには燃料ガスを供給する必要があるが、１つの支持基板に複数の単位セルを搭載する場合は、ガス流露を直列接続することができる。この場合、単位セル間をパイプで接続する必要があるが、支持基板の厚み内にパイプの全部もしくは一部を収容できるように開口部を形成することで、スペースを有効活用することができ、小型化に寄与することができる。
【００２７】
上記課題を解決するため本考案に係る電源供給システムは、本考案に係る着脱式燃料電池と、この着脱式燃料電池により電源供給を受ける機器とから構成されるものである。
【００２８】
機器としては、ノートパソコン、ＰＤＡ、携帯電話等が例としてあげられるが、特定の機器に限定されるものではない。また、着脱式燃料電池は、機器の電源端子に直接着脱するものでもよいし、接続コードを介して接続するものでもよい。
【考案を実施するための最良の形態】
【００２９】
本考案に係る着脱式燃料電池の好適な実施形態を図面を用いて説明する。
【００３０】
＜第１実施形態＞
まず、第１実施形態にかかる着脱式燃料電池（以下、単に燃料電池という）の好適な実施形態を説明する。図１は、燃料電池Ｆの外観形状を示す斜視図である。燃料電池Ｆは全体としてスティック状の外観形状を有している。燃料電池Ｆは、本体部２０と、本体部２０の軸方向（図１にｙで示す）の一端側に設けられた電源供給端子２１を備えている。電源供給端子２１として、ＵＳＢ端子を例示しているが、その他のタイプの端子を使用してもよい。
【００３１】
本体部２０は、略直方体形状を有しており、本体部ケース２２により外観部分を構成する。本体部ケース２２は、４つの壁面部２２ａを備えており、この壁面部２２ａにより形成される内部空間に、燃料電池Ｆとして必要な機能が搭載される。本体部ケース２２の軸方向一端側には、第１端面部２２ｂが形成され、電源供給端子２１が外部に突出した形で設けられる。本体部ケース２２の軸方向他端側には、第２端面部２２ｃ（図１では見えない）が形成され、水素ガス発生ユニット（燃料ガス発生部に相当）と着脱自在に取り出すための開閉部を構成している。本体部ケース２２は、以上のように構成されるが、いくつの部品で本体部ケース２２を構成するかについては、適宜設計できるものである。
【００３２】
４つの壁面部２２ａの夫々には、２つずつ開口窓２２ｄが形成されている。本体部ケース２２の内部には、合計８つの単位セルＵ（燃料電池セル）が搭載されており、カソード側に空気を取り込む必要がある。そのため、各壁面部２２ａには、２つずつ開口窓２２ｄが形成されており、空気を単位セルＵ内に取り込めるように構成している。
【００３３】
図２は、図１に示す燃料電池Ｆにおいて本体部ケース２２をはずした状態を示す斜視図である。本体部ケース２２の４つの壁面部２２に沿う形に、４つの矩形の支持基板３０が配置されており、この４つの支持基板３０により断面が正方形の筒状枠が形成される。この筒状枠の軸方向一端側に、正方形の回路基板３１が取り付けられ、この回路基板３１に電源供給端子２１が結合される。回路基板３１には、昇圧回路や安定化回路を構成するチップ部品等が搭載され、機器に対して安定した所望の電圧の電力を供給する。
【００３４】
この回路基板３１は、筒状枠に形成される支持基板３０に対して着脱できるように構成される。すなわち、回路基板３１を接続するためのコネクター（不図示）を４つの支持基板３０のうちの少なくとも１つに設けておき、このコネクターに回路基板３１を差し込むことで、回路基板３１を装着することができる。回路基板３１で昇圧する場合、何Ｖに昇圧するかは、使用される機器により異なるため、使用される機器の数に対応して回路基板３０を複数種類用意しておくことで、支持基板３０については共通に使用することができ、低コストで多品種に対応することができる。
【００３５】
隣接する支持基板３０どうしは、Ｌ字板３２（連結部材に相当し、「く」の字形に相当する）により結合される。支持基板３０の長手方向の２箇所においてＬ字板３２による結合が行われ、これにより、４つの支持基板３０どうしを強固に連結し所望の強度を保持することができる。Ｌ字板は、金属製であり、支持基板３０どうしを機械的に結合するだけでなく、支持基板３０に形成されている電極パターンどうしを電気的に接続する機能も有している。従って、支持基板３０の間でパターン同士を接続するための配線接続が不要となり、スペースを有効活用できると共に、組立性も向上する。Ｌ字板３２はネジ３２ａを用いて、隣接する支持基板３０を結合する。
【００３６】
また、Ｌ字板３２とネジ３２ａのトータル高さは、支持基板３０の上に搭載される単位セルＵと同じ程度の高さに収めることができるので、Ｌ字板３２を配置するための特別な空間は必要なく、燃料電池Ｆの小型化に寄与することができる。
【００３７】
支持基板３０は、矩形形状の基板であり、その長手方向に沿って２つの単位セルＵが搭載される。また、単位セルＵを支持基板３０に取り付けるためのコネクター３３が設けられており、このコネクター３３には矩形の開口部３３ａが形成されている。この開口部３３ａの位置は、本体部ケース２２に形成される開口窓２２ｄに対応した位置に配置される。この開口部３３ａを設けることで、単位セルＵは空気を取り込むことができる。
【００３８】
＜単位セル（燃料電池セル）の構成＞
まず、本考案に係る燃料電池Ｆに搭載される単位セルの好適な実施形態を図面を用いて説明する。図３は、単位セルの一例を示す組み立て斜視図であり、図４は、図３に示す単位セルの縦断面図である。
【００３９】
本考案の燃料電池セルは、図１〜図２に示すように、板状の固体高分子電解質１と、その固体高分子電解質１の一方側に配置されたカソード側電極板２（第１電極板に相当）と、他方側に配置されたアノード側電極板３（第２電極板に相当）とを備えるものである。また、これら電極板２，３のさらに外側には、カソード側金属板４（第１金属板に相当）とアノード側金属板５（第２金属板）とが設けられる。本実施形態では、アノード側金属板５に、エッチングにより燃料の流路溝９が形成され、アノード側金属板５とカソード側金属板４の周縁部がエッチングにより他の部分より厚みを薄くしてある例を示す。
【００４０】
固体高分子電解質１としては、従来の固体高分子膜型電池に用いられるものであれば何れでもよいが、化学的安定性及び導電性の点から、超強酸であるスルホン酸基を有するパーフルオロカーボン重合体からなる陽イオン交換膜が好適に用いられる。このような陽イオン交換膜としては、ナフィオン（登録商標）が好適に用いられる。その他、例えば、ポリテトラフルオロエチレン等のフッ素樹脂からなる多孔質膜に上記ナフィオンや他のイオン伝導性物質を含浸させたものや、ポリエチレンやポリプロピレン等のポリオレフィン樹脂からなる多孔質膜や不織布に上記ナフィオンや他のイオン伝導性物質を担持させたものでもよい。固体高分子電解質１の厚みは、薄くするほど全体の薄型化に有効であるが、イオン伝導機能、強度、ハンドリング性などを考慮すると、１０〜３００μｍが使用可能であるが、２５〜５０μｍが好ましい。
【００４１】
電極板２，３（ガス拡散板）は、ガス拡散層としての機能を発揮して、燃料ガスや、酸化ガス及び水蒸気の供給・排出を行なうと同時に、集電の機能を発揮するものが使用できる。電極板２，３としては、同一又は異なるものが使用でき、その基材には電極触媒作用を有する触媒を担持させることが好ましい。触媒は、固体高分子電解質１と接する内面２ｂ，３ｂに少なくとも担持させるのが好ましい。
【００４２】
電極基材としては、例えば、カーボンペーパー、カーボン繊維不織布などの繊維質カーボン、導電性高分子繊維の集合体などの電導性多孔質材が使用できる。一般に、電極板２，３は、このような電導性多孔質材にフッ素樹脂等の撥水性物質を添加して作製されるものであって、触媒を担持させる場合、白金微粒子などの触媒とフッ素樹脂等の撥水性物質とを混合し、これに溶媒を混合して、ペースト状或いはインク状とした後、これを固体高分子電解質膜と対向すべき電極基材の片面に塗布して形成される。
【００４３】
一般に、電極板２，３や固体高分子電解質１は、燃料電池に供給される還元ガスと酸化ガスに応じた設計がなされる。本考案では、酸化ガスとして空気が用いられると共に、還元ガスとして水素ガスを用いるのが好ましい。また、還元ガスの代わりに、メタノールやジメチルエーテル等を用いることもできる。
【００４４】
例えば、水素ガスと空気を使用する場合、空気が自然供給される側のカソード側電極２では、酸素と水素イオンの反応が生じて水が生成するため、かかる電極反応に応じた設計をするのが好ましい。特に、低作動温度、高電流密度及び高ガス利用率の運転条件では、特に水が生成する空気極において水蒸気の凝縮による電極多孔体の閉塞（フラッディング）現象が起こりやすい。したがって、長期にわたって燃料電池の安定な特性を得るためには、フラッディング現象が起こらないように電極の撥水性を確保することが有効である。
【００４５】
触媒としては、白金、パラジウム、ルテニウム、ロジウム、銀、ニッケル、鉄、銅、コバルト及びモリブデンから選ばれる少なくとも１種の金属か、又はその酸化物が使用でき、これらの触媒をカーボンブラック等に予め担持させたものも使用できる。
【００４６】
電極板２，３の厚みは、薄くするほど全体の薄型化に有効であるが、電極反応、強度、ハンドリング性などを考慮すると、５０〜５００μｍが好ましい。電極板２，３と固体高分子電解質１とは、予め接着、融着等を行って積層一体化しておいてもよいが、単に積層配置されているだけでもよい。このような積層体は、薄膜電極組立体（Ｍｅｍｂｒａｎｅ  Ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ  Ａｓｓｅｍｂｌｙ：ＭＥＡ）として入手することもでき、これを使用してもよい。
【００４７】
カソード側電極板２の表面にはカソード側金属板４が配置され、アノード側電極板３の表面にはアノード側金属板５が配置される。アノード側金属板５には燃料の注入口５ｃ及び排出口５ｄが設けられ、更に本実施形態では、アノード側金属板５に流路溝９が設けられている。
【００４８】
カソード側金属板４には、空気中の酸素を供給するための多数の開口孔４ｃが設けられている。開口部４ｃは、カソード側電極板２が露出可能であれば、その個数、形状、大きさ、形成位置などは何れでもよい。但し、空気中の酸素の供給効率と、カソード側電極板２からの集電効果などを考慮すると、開口孔４ｃの面積はカソード側電極板２の面積の１０〜５０％であるのが好ましく、特に２０〜４０％であるのが好ましい。カソード側金属板４の開口孔４ｃは、例えば規則的又はランダムに複数の円孔やスリット等を設けたり、または金属メッシュによって開口孔を設けてもよい。
【００４９】
金属板４，５としては、電極反応に悪影響がないものであれば何れの金属も使用でき、例えばステンレス板、ニッケル、銅、銅合金などが挙げられる。但し、伸び、重量、弾性率、強度、耐腐食性、プレス加工性、エッチング加工性などの観点から、ステンレス板、ニッケルなどが好ましい。
【００５０】
アノード側金属板５に設けられる流路溝９は、電極板３との接触により水素ガス等の流路が形成できるものであれば何れの平面形状や断面形状でもよい。但し、流路密度、積層時の積層密度、屈曲性などを考慮すると、金属板５の一辺に平行な縦溝９ａと垂直な横溝９ｂを主に形成するのが好ましい。本実施形態では、複数本（図示した例では３本）の縦溝９ａが横溝９ｂに直列接続されるようにして、流路密度と流路長のバランスを取っている。
【００５１】
なお、このような金属板５の流路溝９の一部（例えば横溝９ｂ）を電極板３の外面に形成してもよい。電極板３の外面に流路溝を形成する方法としては、加熱プレスや切削などの機械的な方法でもよいが、微細加工を好適に行う上で、レーザ照射によって溝加工を行うことが好ましい。レーザ照射を行う観点からも、電極板２，３の基材としては、繊維質カーボンの集合体が好ましい。
【００５２】
金属板５の流路溝９に連通する注入口５ｃ及び排出口５ｄは、それぞれ１個又は複数を形成することができる。なお、金属板４，５の厚みは、薄くするほど全体の薄型化に有効であるが、強度、伸び、重量、弾性率、ハンドリング性などを考慮すると、０．１〜１ｍｍが好ましい。金属板５に流路溝９を形成する方法としては、加工の精度や容易性から、エッチングが好ましい。エッチングによる流路溝９では、幅０．１〜１０ｍｍ、深さ０．０５〜１ｍｍが好ましい。また、流路溝９の断面形状は、略四角形、略台形、略半円形、Ｖ字形などが好ましい。
【００５３】
金属板４への開口孔４ｃの形成、金属板４，５の周辺部の薄肉化、金属板５への注入口５ｃ等の形成についても、エッチングを利用するのが好ましい。エッチングは、例えばドライフィルムレジストなどを用いて、金属表面に所定形状のエッチングレジストを形成した後、金属板４，５の種類に応じたエッチング液を用いて行うことが可能である。また、２種以上の金属の積層板を用いて、金属ごとに選択的にエッチングを行うことで、流路溝９の断面形状をより高精度に制御することができる。
【００５４】
図４に示す実施形態は、金属板４，５のカシメ部（周辺部）をエッチングにより厚みを薄くした例である。このように、カシメ部をエッチングして適切な厚さにすることで、カシメによる封止をより容易に行うことができる。この観点から、カシメ部の厚みとしては、０．０５〜０．３ｍｍが好ましい。
【００５５】
本考案では、金属板４，５の周縁は、電気的に絶縁した状態でカシメ（プレス曲げ加工に相当）により封止されている。電気的な絶縁は、絶縁材料６や固体高分子電解質１の周縁部、又はその両者を介在させることで行うことができる。本考案では、カシメを行う際、図４に示すように、金属板４，５の周縁によって固体高分子電解質１を挟持する構造が好ましく、絶縁材料６を介在させつつ固体高分子電解質１を挟持する構造がより好ましい。このような構造によると、電極板２，３の一方から他方へのガス等の流入を効果的に防止することができる。絶縁材料６の厚みとしては、薄型化の観点から、０．１ｍｍ以下が好ましい。なお、絶縁材料をコーティングすることにより、更なる薄型化が可能である（例えば絶縁材料６の厚み１μｍも可能）。
【００５６】
絶縁材料６としては、シート状の樹脂、ゴム、熱可塑性エラストマー、セラミックスなどが使用できるが、シール性を高める上で、樹脂、ゴム、熱可塑性エラストマーなどが好ましく、特にポリプロピレン、ポリエチレン、ポリエステル、フッ素樹脂、ポリイミドが好ましい。絶縁材料６は、金属板４，５の周縁に直接あるいは粘着剤を介して貼着したり、塗布したりして、予め金属板４，５に一体化しておくことも可能である。
【００５７】
カシメ構造としては、シール性や製造の容易性、厚み等の観点から図４に示すものが好ましい。つまり、一方の金属板５の周縁領域５ａを他方の周縁領域４ａより大きくしておき、絶縁材料６を介在させつつ、一方の金属板５の周縁領域５ａを他方の金属板４の周縁領域４ａを挟圧するように折り返したカシメ構造が好ましい。このカシメ構造では、プレス加工等によって、金属板４の周縁領域４ａに段差を設けておくのが好ましい。このようなカシメ構造自体は金属加工として公知であり、公知のカシメ装置によって、それを形成することができる。
【００５８】
図４には、注入口５ｃにジョイント用の金属製ピン５ｅが金属板５に対して取り付けられている。この取り付けは、カシメや圧入により行うことができる。このピン５ｅに対して、金属パイプ１０を圧入して取り付けることができる。この金属パイプ１０に対して更に樹脂性パイプ１１挿入することで、ガス供給流路を形成することができる（図４（ｂ）の分解斜視図も参照）。排出口５ｄについても、同じ構成を採用することができる。
【００５９】
また、図４に示すように、金属板４，５には、突出部４ｆ，５ｆが形成されており、これら突出部４ｆ，５ｆの内側に形成される空間には、電極板２，３が収容される。突出部４ｆ，５ｆは、金属板４，５を絞り加工（打ち出し加工）することで形成することができる。
【００６０】
＜要部の構成＞
図５は、要部の構成を示す分解斜視図であり、図６は、支持基板３０に形成される電極パターンの一例を示す図である。単位セルＵは、表面側（外観から見える側）がカソード側（＋）に相当し、裏面側（支持基板３０に向かい合う側）がアノード側（−）に相当する。
【００６１】
コネクター３３は、枠状押圧部３３ｂを備えており、その中央部には矩形の開口窓３３ａが形成されている。この開口窓３３ａにより、カソード側金属板４に形成された多数の開口部４ｃが露出する。枠状押圧部１０は、金属板４を回路基板方向へ押圧する機能を有し、金属板４の外周領域を押圧する。また、図４（ｃ）に示すように、枠状押圧部１０は、金属板４の突出部４ｆの周囲を押圧するようにしている。これにより、金属板４，５、電極板２，３、固体高分子電解質１の間にも適切な押圧力が作用し、これらの部材間の接触を良好に保つようにしている。これにより、接触抵抗を減らすことができ、効率よく電気出力を取り出すことができる。
【００６２】
枠状押圧部３３ａの両側には、一対の脚部３３ｃが一体的に形成されており、支持基板３０に形成されるカソード電極パターンと接続される。また、枠状押圧部３３ａの四隅には、結合ピン３４（もしくはネジ）を貫通させるための孔３３ｄが形成される。この孔３３ｄに対応して支持基板３０にも結合孔３０ａが形成される。従って、結合ピン３４を孔３３ｄから挿入して支持基板３０の結合孔３０ａに圧入することで、コネクター３３により単位セルＵを支持基板３０に搭載することができる。
【００６３】
コネクター３３の脚部３３ｃの高さは、接続すべき単位セルＵの高さ寸法を考慮して決めることができる。すなわち、適度な押圧力で単位セルＵを支持基板３０に押圧するように設定される。また、脚部３３ｃを設けることで、コネクター３３としての強度を確保することができる。
【００６４】
コネクター３３は、真鍮等の金属プレートを曲げ加工することで製造することができ、必要に応じて接触抵抗を減らすためのメッキ処理が施される。コネクター３３の厚みは０．５ｍｍ程度であり、単位セルＵを含めた全体の厚みが大きくならないようにしている。なお、厚み寸法は、単位セルＵの大きさに応じて設定できるものである。
【００６５】
図６に示すように、支持基板３０には、カソード電極パターン（＋）（第１電極パターンに相当）とアノード電極パターン（−）（第２電極パターンに相当）が形成されている。カソード電極パターン（＋）には、コネクター３３の脚部３３ｃが接触する。これにより、カソード側金属板４とカソード電極パターン（＋）とが電気的に接続される。結合ピン３４によりコネクター３３は支持基板３０に対して強固に結合されており、機械的結合強度と電気的接触を確実に確保することができる。なお、コネクター３３と支持基板３０との結合は、上記に限定されるものではなく、ボルト・ナットや、ハンダ付けにより行ってもよい。
【００６６】
また、図６に示す電極パターンからもわかるように、図５に示す単位セルＵ１のカソード電極パターン（＋）と単位セルＵ２のアノード電極パターン（−）とは繋がっている。すなわち、単位セルＵ１と単位セルＵ２とは電極が直列接続されている。この点は、単位セルＵ３と単位セルＵ４についても同様である。また、隣接する支持基板３０に搭載される単位セルＵ２のカソード電極パターン（＋）と、単位セルＵ４のアノード電極パターン（−）はＬ字板３２を介してパターンが電気的に接続され、やはり直列接続される。このように、８つの単位セルＵを直列接続することができ、電圧を大きく取るようにする。
【００６７】
支持基板３０には、矩形孔３０ｂが形成されており、これは図４で説明した樹脂性パイプ１１の配置場所を確保するためである。すなわち、図５に示す単位セルＵ１の排出口５ｄと単位セルＵ２の注入口５ｃとをパイプ１１により接続し、単位セルＵ間のガス流路を結合する。支持基板３０に形成した矩形孔３０ｂにパイプ１１を収容することで、スペースを有効活用することができ、支持基板３０の裏面側にガス流路を突出させなくて済む。
【００６８】
また、図５において単位セルＵ２と単位セルＵ４のガス流路を結合するためには、図５に示すように支持基板３０に切欠３０ｃを形成することで、パイプ１１を収容する空間を確保する。
【００６９】
ガス流路の構成例について図７により説明する。図７（ａ）では、ガス流路が直列接続された４つの単位セルＵからなる２つのグループに分けられ、水素ガス発生ユニット４０から発生した水素ガスは、途中で分岐して、夫々のグループに水素ガスが供給される。図７（ｂ）に示す構成例では、８つの単位セルＵのガス流路が直列接続されている。このように、ガス流路は直列接続、並列接続、あるいは、直列接続と並列接続の適宜の組み合わせにより構成することができる。
【００７０】
図６に戻り、アノード電極パターン（−）は、アノード側金属板５の突出部５ｆが直接接触し、接触圧力はコネクター３３により単位セルＵを支持基板３０に接続することで確保することができる。また、コネクター３３は、カソード側金属板４の突出部４ｆを押圧するようにしており、接触圧力を十分に確保することができる。
【００７１】
本体部ケース２２に形成される開口窓２２ｄの大きさは、単位セルＵに形成される多数の開口孔４ｃを露出させるのに十分な大きさであればよい。また、組立性を考慮して、コネクター３３の枠状押圧部３３ｂの外形寸法とほぼ同じサイズか、これよりも少し小さめのサイズとすることができる。
【００７２】
＜水素ガス発生ユニットの構成例＞
次に、水素ガス発生ユニット４０（燃料ガス発生部）の構成例について説明する。この水素ガス発生ユニット４０は、４つの支持基板３０の裏面側（内側）に形成される空間に着脱自在に配置される。従って、水素ガス発生ユニット４０の外観形状も、立方体状もしくは直方体状に形成される。図８は、水素ガス発生ユニット４０の構成を概念的に示す図である。
【００７３】
図８（ａ）において、水素ガス発生ユニット４０は、水収容部４１と金属収容部４２とを備えており、水収容部４１と金属収容部４２の間に給水紙４３が橋渡しされている。金属収容部４３内には、例えば、アルミニウムの金属粉末を収容する。アルミニウムを水と反応させることにより、水素ガスを発生することができる。
【００７４】
給水紙４３は毛細管現象を利用して、水収容部４１内の水を金属収容部４２内へと供給する。給水紙４３として、好適には濾紙を使用することができる。
【００７５】
ユニット本体４４の一端側には、パイプ接続端子４４ａが設けられており、樹脂製パイプ１１が挿入される。水素発生ユニット４０を外すときには、この部分が切り離される。
【００７６】
図８（ｂ）は、水素ガス発生ユニット４０の別実施形態を示すものであり、下部に水収容部４１、上部に金属収容部４２が配置され、その間に水を蒸発させるための空間４６が設けられる。水収容部４１には、給水紙４３が挿入されており、給水紙４３を伝わって上昇した水は、空間４６において加熱されて水蒸気となる。この水蒸気は、メッシュ４５を通過して、金属収容部４２内に収容された金属と反応して水素ガスを発生する。金属としては、純鉄を使用することができ、粉末もしくはタブレットの形態で収容させることができる。水を加熱するための加熱手段は、フィルムヒーターを用いるなど適宜の方法を採用することができる。
【００７７】
なお、水素ガスを発生させるための方法は種々知られており、本考案として、どの方法を採用するかについては、適宜選択することができる。
【００７８】
図９は、水素ガス発生ユニット４０を着脱するときの様子を示す図である。図９に示すように、本体部ケース２２の第２端面部２２ｃは、ヒンジ２２ｅにより開閉できるようにする。すなわち、第２端面部２２ｃは開閉扉として機能する。また、係止爪２２ｆが形成されており、本体部ケース２２の内部に形成された係合凹部（不図示）と係合する。係合爪２２ｆを適宜の方法で弾性変形することで、係合解除を行うことができる。なお、水素ガス発生ユニット４０を着脱するための開閉機構については、種々の変形例が考えられ、図示のものに限定されるものではない。
【００７９】
また、第２端面部２２ｃをなくし、水素ガス発生ユニット４０の端面部４０ａを外観に露出させるように構成してもよい。この場合は、水素ガス発生ユニット４０自身に、係合機構を設けることになる。また、水素ガス発生ユニット４０をスムーズに着脱するためのガイド機構を内部に設けることが好ましい。
【００８０】
図８や図９では、燃料ガス発生部の全体を着脱する構成を説明したが、金属収容部４２のみを着脱する構成を採用してもよい。図８（ａ）の例では、アルミニウムを収容する金属収容部４２のみを着脱可能に構成し、アルミニウムを消費した場合に、金属収容部４２を取り外して、新たなアルミニウムを収容するようにする。水を消費した場合は、水を供給するための供給口を設けて、この供給口から新たな水を供給するようにする。以上の点は、図８（ｂ）の場合も同じようにすることができる。
【００８１】
＜第２実施形態＞
次に、第２実施形態に係る燃料電池Ｆの構成を図１０により説明する。なお本体ケースは外した状態で図示している。第１実施形態と異なるのは、１つの支持基板３０に搭載される単位セルＵが１つである点であり、トータルの単位セルＵの数は４個である。その他の機構については、おおむね第１実施形態と同じであり、同じ機能をする部分については、同じ図番を付している。水素ガス発生ユニット４０の構成についても、図８で説明したのと同じようにすることができる。この点は、次に説明する第３実施形態の場合も同様である。
【００８２】
＜第３実施形態＞
次に、第３実施形態に係る燃料電池Ｆの構成を図１１により説明する。第１実施形態と異なるのは、支持基板３０が２枚である点である。一方の支持基板３０には、単位セルＵが２つ搭載されるが（図１１（ａ））、もう一方の支持基板３０には、単位セルＵが１つだけ搭載され、残りのスペースには、昇圧回路３５が搭載される。また、２枚の支持基板３０どうしは、リード線３６により電気的に接続されている。あるいは、支持基板３０の間に支柱（スペーサ）を挿入して、これにより電気的接続を行うと共に、水素ガス発生ユニット４０を配置するための空間を確保してもよい。
【００８３】
この実施形態の場合、本体部ケース２２に形成される開口窓の数も３つとなる。
【００８４】
＜別実施形態＞
燃料電池の実施形態を種々説明したが、本考案は、これら実施形態に限定されるものではない。支持基板３０の枚数について４枚の構成例と２枚の構成例を説明したが、これに限定されるものではなく、例えば、３枚の支持基板３０により構成してもよい。要は、壁面部２２ａに沿って支持基板３０を配置すればよい。
【００８５】
また、１枚の支持基板３０に搭載する単位セルＵの個数について、１つの例と２つの例を示したが、これに限定されるものではなく、例えば、３枚以上を搭載してもよい。燃料電池Ｆが使用される機器に応じて、単位セルＵの個数を決めることができる。また、単位セルＵの大きさについては、適宜決めることができる。
【００８６】
本考案に係る燃料電池Ｆが使用される機器については、携帯機器に特に好適ではあるが、これに限定されるものではなく、種々の機器に対して使用することができる。また、燃料電池Ｆの使用目的も、機器の主電源として使用しても良いし、機器に使用される二次電池を充電する目的で使用してもよい。また、燃料電池Ｆを機器に着脱する場合、直接機器（機器の外部に露出した端子）に装着するのではなく、接続コードを介して機器に接続する場合も、本考案に含まれるものである。
【００８７】
本体部２０の断面形状については、正方形、長方形などの方形に形成することができる。本体部ケース２２の角部には、Ｒ形状を設けてもよい。また、本体部ケース２２にクリップを取り付けて、上着のポケット等に差し込めるようにしてもよい。
【００８８】
本体部２０の断面形状については、正方形や長方形以外にも、六角形や八角形などの多角形にすることができる。また、本体部２０の形状を円筒形や楕円筒形やその他の任意の形状とすることができる。本体部２０が円筒形の場合、壁面部は１つということになるが、壁面部は異方向に臨んでいる。
【００８９】
本実施形態では、本体部ケース２２に開口窓２２ｄを形成しているが、本考案としては、開口窓２２ｄは必ずしも必要はない。開口窓２２ｄを形成することで、空気を取り込みやすくすると共に、意匠的にも優れた外観形状を提供することができる。
【００９０】
本実施形態の場合、開口窓２２ｄの大きさは、単位セルＵに形成される多数の開口孔４ｃを全て露出させるような大きさに形成されているが、その一部のみを露出させる程度の大きさであってもよい。さらに、開口窓を形成する場合は、本体部ケース２２の任意の位置に形成することができ、開口孔４ｃの配置に関係なく形成してもよい。例えば、開口孔４ｃを外部に露出させないような位置に形成してもよい。また、開口窓の形状も種々変形例が考えられ、矩形に限定されるものではなく、円形やスリット状に形成してもよい。
【００９１】
なお、本考案として壁面部を異方向に臨ませた場合、すべての方向に対して支持基板３０を配置する構成に限定されるものではない。例えば、図９，１０の構成では、異方向に臨む４つの壁面部２２ａの全てに支持基３０板を配置しているが、図１１では、４つの壁面部２２ａのうち２つの壁面部２２ａに沿って支持基板３０が配置される。少なくとも異なる方向に臨む壁面部２２ａに単位セルＵを搭載した支持基板３０を配置することで、空気を取り込む場合の効率を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００９２】
【図１】第１実施形態にかかる燃料電池の外観形状を示す斜視図
【図２】本体部ケースを外した状態を示す斜視図
【図３】本考案の燃料電池セルの一例を示す組み立て斜視図
【図４】本考案の燃料電池セルの一例を示す縦断面図
【図５】要部の構成を示す分解斜視図
【図６】支持基板に形成される電極パターンの構成例を示す図
【図７】ガス流路の構成例を示す図
【図８】水素ガス発生ユニットの構成例を示す概念図
【図９】水素ガス発生ユニットを着脱するときの態様を示す図
【図１０】第２実施形態にかかる燃料電池の外観形状を示す斜視図
【図１１】第３実施形態にかかる燃料電池の外観形状を示す斜視図
【符号の説明】
【００９３】
１        固体高分子電解質
２        カソード側電極板
３        アノード側電極板
４        カソード側金属板
４ｃ      開口孔
５        アノード側金属板
５ｃ      注入口
５ｄ      排出口
１０      金属パイプ
１１      樹脂性パイプ
２０      本体部
２１      電源供給端子
２２      本体部ケース
２２ａ    壁面部
２２ｂ    第１端面部
２２ｃ    第２端面部
２２ｄ    開口窓
３０      支持基板
３１      回路基板
３２      Ｌ字板
３３      枠状押圧部
３３ａ    開口窓
３３ｂ    枠状押圧部
３４      結合ピン
３５      昇圧回路
Ｆ        着脱式燃料電池
Ｕ        単位セル
【図１】
0003114148.tif 000003
【図２】
0003114148.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
0003114148.tif 000008
【図７】
0003114148.tif 000009
【図８】
0003114148.tif 000010
【図９】
0003114148.tif 000011
【図１０】
0003114148.tif 000012
【図１１】
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