(57)【要約】【課題】発熱部品を省エネ且つ効率的に冷却してその温度上昇による性能低下を防止すると共に、機器全体を小型化或いは省スペース化することのできる燃料電池搭載機器を提供すること。【解決手段】燃料電池部材を搭載した燃料電池搭載機器であって、該機器が発熱部材を有し、該発熱部材の熱放出部は上記燃料電池部材で反応発生する水蒸気の排出口の近傍に配せられることを特徴とし、特に、上記燃料電池部材から発生する水蒸気を誘導する誘導管を設け、該誘導管の排出口の近傍に上記熱放出部が配せられることを特徴とする。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料電池部材を搭載した燃料電池搭載機器であって、該機器が発熱部材を有し、該発熱部材の熱放出部は上記燃料電池部材で反応発生する水蒸気の排出口の近傍に配せられることを特徴とする燃料電池搭載機器。
【請求項２】
上記燃料電池部材から発生する水蒸気を誘導する誘導管を設け、該誘導管の排出口の近傍に上記熱放出部が配せられることを特徴とする請求項１記載の燃料電池搭載機器。
【請求項３】
上記発熱部材の熱放出部は大気が流通する通風路に配されることを特徴とする請求項１又は２記載の燃料電池搭載装置。
【請求項４】
上記発熱部材の熱放出部に強制的に大気を流通させるファンを設けてなることを特徴とする請求項３記載の燃料電池搭載装置。
【請求項５】
上記発熱部材が電源回路部品又は点灯回路部品からなることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の燃料電池搭載装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、燃料電池搭載機器に関するものであり、より詳細には、燃料電池を具備し、且つ発熱部材を内臓した携帯液晶テレビ、ノートパソコン等の発熱部を効率よく冷却することができる燃料電池搭載機器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
燃料電池発電装置は、例えばりん酸を電解質とする燃料電池本体の燃料極に燃料改質装置で改質して得られた高水素濃度の燃料ガスを供給し、一方の空気極に反応空気を供給して、電気化学反応により発電を行うもので、発電電力は、電力変換装置によって所定の出力電流、電圧に制御され負荷回路へと供給される。
反応に際しては水蒸気などが反応生成する。
【０００３】
燃料電池発電装置を移動用電源、あるいはオンサイト用電源として使用する場合には、その搬送および据え付け作業を容易にするために、燃料電池を構成する各機器を一つの金属製パッケージ中に一体化して収納するパッケージ型のパーツとし、電子製品等に具備される。このような電子製品としては、例えばモバイル液晶テレビやノートパソコン等を代表的に挙げることができる。
また、このような燃料電池を具備する機器には高温下回路を含むと共に、燃料電池自体の反応部分の反応温度も約２００℃で、その外表面の温度は５０乃至１００℃になるものとされる。
このため、燃料電池を搭載した電子機器、例えばモバイル液晶テレビでは、テレビ内に電源回路や、バックライト等の部品が発熱するが、製品の機能、性能、信頼性の点等よりも部品の温度が上昇しすぎるのを避けるために、部品の配置を工夫したり、放熱の為に筐体に開ける穴を大きくしたり、数を多くし、空気の自然対流等により、あるいは、ファンで強制的に冷却をすることが提案されている（例えば、特許文献１を参照。）。
【０００４】
また、発熱部を有する電子機器や電力機器に搭載されるＬＳＩを中心とした電子部品や電力用パワーモジュールの冷却手段としては、固体高分子電解質で作製された膜状体の電解効果によって該膜状体の両面間に湿度差を生じさせて、水の蒸発と水蒸気の凝縮とを加速して冷却効果を発生させるものが提案されている。これは、水分子を電気分解する機能を有する固体電解膜を用い、気体中の水蒸気を電気分解して膜の両面間に湿度差を形成し、水の蒸発／凝縮を加速させて熱の汲上げを行うようにし、小型静止形で、無音で、高効率で、かつ、メンテナンスフリーの喚起ファンに代わる冷却手段として電子機器などに採用される（例えば、特許文献２を参照）。
【０００５】
【特許文献１】
特開平１０−２８４１０５号公報
【特許文献２】
特開平０９−１９６５０４号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、燃料電池を搭載した電子機器、例えばモバイル液晶テレビでは、テレビ内に各種の回路や、部品が存在しており、特に電源回路や、バックライト等の部品での発熱が大きい。部品の温度が上昇しすぎると、その部品の性能、信頼性の劣化を起こし、ひいては製品の機能、性能や信頼性の劣化、更には故障を引き起こす。これらの劣化は、温度上昇が大きいほど劣化は早まる。
これらの点より、従来は部品の配置を工夫したり、放熱の為に筐体に開ける穴を大きくしたり、数を多くし、空気の自然対流等により、あるいは、ファンで強制的に冷却をしている。
このために、従来は筐体が大きくなり、小型化に向かず、又デザインする上で大きな制約となっていた。又、ファンを使って強制空冷を行う場合では、ファンの風量をあげるために電気の使用量が多くなり、更に温度上昇が起こる等、不具合が多くなる。
【０００７】
従って、本発明の課題は、発熱部品を省エネ且つ効率的に冷却してその温度上昇による性能低下を防止すると共に、機器全体を小型化或いは省スペース化することのできる燃料電池搭載機器を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、燃料電池を搭載した電子機器、例えばモバイル液晶テレビでは、テレビ内に電源回路部や、バックライト等の点灯回路部などの発熱部材に燃料電池より発生する水蒸気を使って、効率的に冷却しようとするものである。即ち、本発明者は、燃料電池が燃料と酸素との反応であり、その原理上水蒸気が発生することに着目し、この発生する水蒸気が、モバイル液晶テレビ内の発熱部材の熱放出部、例えば電源回路部品の放熱パネル等に付着するように配置すると、発熱部材の発熱により付着した放熱パネルの水滴が気化して蒸発するときに、その気化熱により熱を効率よく奪うために、単に大気の自然流通、自然対流、或いはファンの強制流通のみよりも効率よく除熱、或いは冷却できることを見出し、本発明に至ったものである。
【０００９】
即ち、本発明に係る燃料電池搭載機器は、以下の構成或いは構造を有することにより、上記課題を解決したものである。
本発明に係る燃料電池部材を搭載した燃料電池搭載機器は、機器自体が発熱部材、即ち発熱部品を有するものである。そして、発熱部材の熱放出部は、その燃料電池部材で反応発生する水蒸気の排出口の近傍に配されることを特徴とするものである。
【００１０】
燃料電池から発生する水蒸気はその排出口を出て水滴として機器の発熱部材の熱放出部等に付着し、これが蒸発する際に気化熱としてその発熱部材から効率よく熱を奪うことができる。これにより機器全体に発生する熱源をより効率よく排除することができると共に、省エネを達成することができる。また、熱放出部を大きくするための筐体等を使用しなくて良いため、省スペース化及び小型化を図ることができる。
【００１１】
尚、発熱部材の熱放出部は、発熱部材を直接露出させて、その露出面としてもよく、また発熱部材を枠体で覆ってその枠体の外壁としても良く、またその枠体の一部が平坦な放熱パネルとなっていても良く、更に、そのパネルが熱交換を高めるための複数のリブ等を設けた凹凸の外壁を有していても良い。また、燃料電池部材はリン酸型に限らず、水蒸気を発生する限り本発明に係る機器に適用できる。更に、燃料電池の燃料は水素等に限ることなく、メタノール、ジメチルエーテル等の低炭化水素等を燃料とすることができる。
【００１２】
本発明に係る燃料電池搭載装置は、上記燃料電池から発生する水蒸気を誘導する誘導管を設け、該誘導管の排出口の近傍に上記熱放出部が配せられることを特徴とすることができる。
燃料電池部材とその他の発熱部材とはその設計上、必ずしも近接して設けることができない場合があり、特に、後述するように発熱部材の熱放出部は通風性のある場所に配することが望ましい。この場合、燃料電池の水蒸気が排出する部分に誘導管を設けて、その排出口に自由度を持たせることにより、設計上のフレキシビリディを高めることができ、省スペース化及び小型化をより図ることができる。
【００１３】
本発明に係る燃料電池搭載装置において、上記発熱部材の熱放出部は大気が流通する通風路に配することを特徴とすることができる。
上述したように、燃料電池搭載装置に通風性を持たせた通風路に形成し、発熱部材の熱放出部をその大気の通風路に配すれば、一旦付着した水滴の気化がより一層高まるため、発熱部材の熱はより効率的に除去されることとなり、省エネに繋がる。
【００１４】
本発明に係る燃料電池搭載装置は、上記発熱部材の熱放出部に強制的に大気を流通させるファンを設けてなることを特徴とすることができる。
発熱部材の熱放出部に向けてファンによって強制的に送風することによって、発熱部材からの熱の放出が十分に行われ、機器部の機能低下を確実に防止することができる。
【００１５】
本発明に係る燃料電池搭載装置は、上記発熱部材が電源回路部品又は点灯回路部品からなることを特徴とすることができる。
燃料電池搭載装置は、一般に携帯液晶テレビ或いはノートパソコン等であれば、その発熱部が電源回路やバックライト等の点灯回路に集中してくる。従って、かかる部分に燃料電池の排出口を配することによって、これらの回路の確実な冷却と、その性能維持が可能となる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る燃料電池搭載機器の好ましい実施の形態を詳述する。尚、本発明に係る燃料電池搭載機器は以下の実施形態及び実施例に限るものではない。
図１は本発明に係る燃料電池搭載型液晶テレビの第１の実施形態を示す概略断面図である。図２は本発明に係る燃料電池搭載型液晶テレビの第２の実施形態を示す概略断面図である。図３は本発明に係る燃料電池搭載型液晶テレビの第３の実施形態を示す概略断面図である。
【００１７】
図１に示すように燃料電池部１１を搭載した液晶テレビＩは、その機枠１内に発熱部材としての電源回路部２とバックライト部３とを有する。また、これらの発熱部材の他に、液晶パネル４及び信号処理回路部５を有している。
そして、液晶テレビＩは、電源回路部２及びバックライト部３の放熱パネル２ａ、３ｂは燃料電池部６で反応発生する水蒸気の排出口７の近傍に配せられる。
【００１８】
即ち、燃料電池部６は、大気が取り込まれる取入口８及び水蒸気が放出される排出口７を具備してなる。燃料電池６内には、アノード極２１とカソード極２３とが電解質膜２２を挟んで対向して配されている。アノード極２１は燃料である水素の拡散可能な導電性材料から形成されており、水素拡散層を有している。カソード極２３は酸化剤である酸素或いはエアの拡散可能な導電性材料から形成されており、酸素拡散層を有している。電解質膜２２はプロトン導電性或いはイオン透過性の電解質膜であり、例えば、モリブドリン酸、タングストリン酸等のヘテロポリ酸の固体電解質を膜状に成形したもの、耐酸性セラミックス微粉末をテフロン（Ｒ）で結着させたマトリックスに酸を含浸させたもの、固体高分子電解質膜等が使用される。
尚、アノード電極２１は水素発生器１３に連通され、水素発生器１３からは燃料である水素がアノード電極２１に供給される。
また、負荷部２、３（電源回路及び／又はバックライト）は配線１２を介してアノード極２１とカソード極２３とに接続されている。
【００１９】
燃料電池７には、エア取入口８及び反応生成物である水蒸気の排出口７が形成されている。
排出口７は、上述した発熱部材である電源回路２及びバックライト３の各放熱パネル２ａ、３ｂに対向して配されている。また、機枠１の所定位置には通気孔１６が形成され、電源回路２及びバックライト３の各放熱パネル２ａ、３ｂと排出口２５との間はエア（大気）の通風路となっている。またエア取入口８の近傍の機枠１にも通気孔１６が積極的に形成されている。
【００２０】
このように構成された液晶テレビＩにあっては、燃料電池部材６を発電させると、燃料である水素と酸素とが反応する。そして、燃料電池部材６内には水蒸気が発生する。発生した水蒸気は、排出口７から排出される。排出された水蒸気は電源回路２及びバックライト３の各放熱パネル２ａ、３ｂに水滴として付着する。
【００２１】
そして、電源回路２及びバックライト３の作動によりこれらが発熱すると、各放熱パネル２ａ、３ｂの水滴がその発熱により気化して蒸発する。この場合、その気化熱により熱を効率よく奪うために、機枠１の通気孔１６によって形成される通風路のエアの自然流通によって効率良く除熱される。
このため、従来のように単なるエアの自然流通に比べて、その除熱或いは冷却効率が向上するため、電源回路２、及びバックライト３の機枠などを大きくしてその外壁或いは放熱パネルの面積を大きく取る必要がない。このため、燃料電池搭載液晶テレビＩは省エネ、省スペースにすることが期待できる。
【００２２】
図２は、本発明に係る燃料電池搭載型液晶テレビＩＩの第２の実施態様を示すものである。図２の燃料電池型液晶テレビＩＩは、図１に示す液晶テレビＩとほぼ同様な部材、及び構造となっており、図２で示される同様、及び類似の部材及び構造については、図１と同様な符号を付してその詳しい説明を省略する。
図２に示す燃料電池型液晶テレビＩＩが図１に示す液晶テレビＩと異なる点は、以下の通りである。
燃料電池部材６の水蒸気の放出口７には誘導管３２の一端の開口が取り付けられ、他端の開口は、水蒸気の排出口３２として電源回路２及びバックライト３等の露出面に向かって近接して設けられる。
【００２３】
このような構成の燃料電池搭載型液晶テレビＩＩにあっては、燃料電池部材６とその他の発熱部材である電源回路２或いはバックライト３などがその設計上、必ずしも近接して設けることができない場合がある。この場合、誘導管の設置の仕方、即ち、寸法、折り曲げ形状を適宜選択することにより水蒸気の排出口とその方向に自由度を持たせることができる。即ち、設計上のフレキシビリディを高めることができ、省スペース化及び小型化をより図ることができる。
【００２４】
図３は、本発明に係る燃料電池搭載型液晶テレビＩＩＩの第３の実施態様を示すものである。図３の燃料電池型液晶テレビＩＩＩは、図１に示す液晶テレビＩとほぼ同様な部材、及び構造となっており、図３で示される同様、及び類似の部材及び構造については、図１と同様な符号を付してその詳しい説明を省略する。
図３に示す燃料電池型液晶テレビＩＩＩが図１に示す液晶テレビＩと異なる点は、以下の通りである。
機枠１の通気孔１６によって形成される通風路であって、機枠１に近接する位置にファン３４が設けられることである。ファン３４は強制的に電源回路部２及びバックライト３に向けてエアを送風している。
【００２５】
このような構成の燃料電池搭載型液晶テレビＩＩＩにあっては、第１実施形態の液晶テレビＩと同様な効果を奏する他に、発熱部材である電源回路部２及びバックライト部３に向けてファン３４によって強制的にエアを送風することによって、電源回路部２及びバックライト部３からの熱の放出が十分に行われ、各機器部の機能低下を確実に防止することができる。
【００２６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係る燃料電池部材を搭載した燃料電池搭載機器であっては、その機器が発熱部材或いは発熱部品を有し、その発熱部品の熱放出部が上記燃料電池部材で反応発生する水蒸気が排出される排出口の近傍に配せられるので、発熱部品を省エネ且つ効率的に冷却してその温度上昇による性能低下を防止すると共に、機器全体を小型化或いは省スペース化することのできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は本発明に係る燃料電池搭載型液晶テレビの第１の実施形態を示す概略断面図である。
【図２】図２は本発明に係る燃料電池搭載型液晶テレビの第２の実施形態を示す概略断面図である。
【図３】図３は本発明に係る燃料電池搭載型液晶テレビの第３の実施形態を示す概略断面図である。
【符号の説明】
１        機枠
２        電源回路部
３        バックライト部
４        液晶パネル
５        信号処理回路
６        燃料電池部材
７        水蒸気の排出口
８        エア取入口
１２      配線
１３      水素発生装置
２１      アノード電極
２２      高分子電解質膜
２３      カソード電極
３２      誘導管
３４      ファン
【図１】
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【図２】
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【図３】
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