(57)【要約】【課題】燃料電池の小型化を図る際に生じる問題を解決することである。【解決手段】電気電子機器１に装着される燃料電池５０において、単セルの燃料極に毛細管構造により液体燃料を供給する燃料供給路体を有する燃料電池本体５１と、この燃料電池本体５１に液体燃料を供給する燃料容器５２とを備える。電気電子機器１が使用される状態で燃料容器５２が燃料電池本体５１よりも上側に位置するように燃料電池本体５１と燃料容器５２とを位置付ける。これにより、電気電子機器１が使用される状態では、燃料容器５２に貯留されている液体燃料は、液体燃料の自重による落下と燃料供給路体による毛細管現象との相乗効果により燃料極に到達する。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電解質膜を空気極と燃料極とで挟み込んで形成される複数の単セルが平面状に並べられた構成の一対の電極ユニットと、これらの一対の電極ユニットの対面する前記燃料極間に挟まれ毛細管構造により前記燃料極に液体燃料を供給する燃料供給路体と、を有する燃料電池本体と、
内部に液体燃料を貯留し、前記燃料供給路体に接続される流出孔から液体燃料が流出する燃料容器と、
を備え、
電気電子機器に取り付けられ、電気電子機器が使用される状態で前記燃料容器が前記燃料電池本体よりも上側に位置するように前記燃料電池本体と前記燃料容器とが位置付けられている燃料電池。
【請求項２】
前記流出孔は、前記燃料容器の前記燃料供給路体に対面する側に形成され、
前記燃料供給路体中に配置され前記流出孔に接続され周壁に孔が形成されたノズルを備える請求項１記載の燃料電池。
【請求項３】
電解質膜を空気極と燃料極とで挟み込んで形成される複数の単セルが平面状に並べられた構成の一対の電極ユニットと、
液体燃料を貯留する燃料容器に接続され、一対の前記電極ユニットの対面する前記燃料極間に挟まれ、毛細管構造を有する連続気泡体により形成され、その毛細管構造により前記燃料極に液体燃料を供給する燃料供給路体と、
を備える燃料電池。
【請求項４】
電解質膜を空気極と燃料極とで挟み込んで形成される複数の単セルが平面状に並べられ、樹脂又はセラミック製の連続気泡体により形成された筐体により前記空気極を覆われて構成された一対の電極ユニットと、
液体燃料を貯留する燃料容器に接続され、一対の前記電極ユニットの対面する前記燃料極間に挟まれ毛細管構造により前記燃料極に液体燃料を供給する燃料供給路体と、
を備える燃料電池。
【請求項５】
電解質膜を空気極と燃料極とで挟み込んで形成される複数の単セルが平面状に並べられ、連続気泡体及びハニカム構造体との組み合わせにより形成された筐体によって前記空気極を覆われて構成された一対の電極ユニットと、
液体燃料を貯留する燃料容器に接続され、一対の前記電極ユニットの対面する前記燃料極間に挟まれ毛細管構造により前記燃料極に液体燃料を供給する燃料供給路体と、
を備える燃料電池。
【請求項６】
電気電子機器が使用される状態で前記燃料電池本体の下側に位置するように設けられ前記燃料電池本体に送風するＭＥＭＳ（マイクロエレクトロメカニカルシステム）による送風機構を備える請求項１又は２記載の燃料電池。
【請求項７】
電気電子機器に取り付けられ、
前記燃料供給路体及び前記電極ユニットを含む燃料電池本体と、
電気電子機器が使用される状態で前記燃料電池本体の下側に位置するように設けられ前記燃料電池本体に送風するＭＥＭＳ（マイクロエレクトロメカニカルシステム）による送風機構と、
を備える請求項３，４又は５記載の燃料電池。
【請求項８】
前記電極ユニットは、前記空気側を覆う筐体により複数の前記単セルを保持しており、
前記筐体は、連続気泡体とハニカム構造体との組み合わせにより構成されている請求項１，２，３又は６記載の燃料電池。
【請求項９】
前記燃料極及び前記空気極は、連続気泡体にカーボン及び触媒を担持させた構造である請求項１ないし８の何れか一記載の燃料電池。
【請求項１０】
隣接する一方の前記単セルの前記空気極と他方の前記単セルの前記燃料極とを接続し、導電性を有し、積層状態の前記燃料供給路体と前記電解質膜との外側に配設された接続用導体を備える請求項１ないし９の何れか一記載の燃料電池。
【請求項１１】
前記接続用導体は、前記電解質膜を挟んだ前記空気極と前記燃料極とを挟持するクリップ構造である請求項１０記載の燃料電池。
【請求項１２】
前記燃料供給路体を挟んだ前記一対の電極ユニットを挟持するクリップを備える請求項１ないし１１の何れか一記載の燃料電池。
【請求項１３】
燃料極と空気極とを備える燃料電池を含む各部を収納する筐体を備えた電気電子機器において、
前記筐体が樹脂又はセラミック製の連続気泡体により形成されていることを特徴とする電気電子機器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、燃料電池及び電気電子機器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
燃料電池は環境に問題となる有害な排出物が非常に少ないことから、新たなエネルギー源として期待され開発されている。最近では、電気電子機器である携帯機器用の燃料電池が検討されている。携帯機器用の燃料電池は、自動車用の燃料電池に比べた場合、出力当たりのコストが少々高くても市場に受け入れられる可能性があることから、自動車用の燃料電池よりも早期の２０１０年頃には市場が開けると予測されている。
【０００３】
燃料電池には、燃料として水素ガスを用いるものや、ＤＭＦＣ（ダイレクトメタノール型燃料電池）に代表されるようなアルコール系溶液を用いる直接アルコール型と呼ばれるもの等がある。携帯機器用の燃料電池としては、現在、ＤＭＦＣのものが主として開発されている。
【０００４】
また、燃料電池の構造としては、自動車用のような大型の燃料電池に主として採用されている単セルを積層する構造のスタックタイプと、単セルを平面に並べた構造の平面型とがある。
【０００５】
スタックタイプの燃料電池は、各単セル間に燃料及び空気の供給路を設ける必要があることと、各単セル間の絶縁にセパレータが必要なことなどから、小型に作る必要がある携帯機器用の燃料電池としては適当ではない。一方、平面型の燃料電池は、スタックタイプに必要な層間のセパレータや、層間の燃料及び空気の供給路が不要なことから小型化が可能な燃料電池として有望視されており、携帯機器用に適している。
【０００６】
このような平面型の燃料電池を携帯機器の電源として採用する場合の構成例が提案されている（非特許文献１参照）。このような燃料電池を図１０に示す。
【０００７】
図１０に示すように、燃料電池１００は、燃料電池本体１０１とこの燃料電池本体１０１に着脱自在に設けられアルコール溶液を貯留する燃料容器（図示せず）とを備えている。
【０００８】
燃料電池本体１０１は、複数の単セルである膜電極接合体１０２を平面状に並べて筐体１０３で保持した一対の電極ユニット１０４ａ，１０４ｂと、これらの一対の電極ユニット１０４ａ，１０４ｂに挟まれた燃料供給路体１０５とを備えている。
【０００９】
膜電極接合体１０２は、電解質膜１０６を空気極１０７と燃料極１０８とで挟み込んで形成されている。電解質膜１０６は、複数の膜電極接合体１０２を通る単一のものである。これらの膜電極接合体１０２は、同じ種類の電極が同じ側に位置するように配置されており、燃料極１０８側が燃料供給路体１０５に接続され、空気極１０７側が外側に位置付けられている。
【００１０】
燃料供給路体１０５は、燃料容器から供給されたアルコール溶液を毛細管現象を利用して燃料極１０８に供給するものである。
【００１１】
このような構造の燃料電池１００では、燃料極１０８に供給されるアルコール溶液と、空気極１０７に触れた空気中の酸素との化学反応により電気を発生させている。
【００１２】
このような燃料電池１００は、セパレータ等が不要な構成となっており、最も小型化が図れるとされている。
【００１３】
【非特許文献１】
山崎陽太郎，「モバイル機器向け燃料電池の最新動向」，ＥＤリサーチ社，２００２年９月２７日，ｐ．１４
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
このような燃料電池１００は、携帯機器が必要とする電力を携帯機器に供給するために、燃料極１０８及び空気極１０７にアルコール溶液及び空気を十分に供給する必要がある。しかしながら、非特許文献１で提案された燃料電池１００を実際に小型化を図りながら実用化を考えたときには、以下のような問題がある。
【００１５】
非特許文献１では、燃料供給路体１０５は、毛細管現象によりアルコール溶液を燃料極１０８に供給するとされているが、毛細管現象を効果的に行う構造までは検討されていない。
【００１６】
さらには、携帯機器が必要とする電力によっては毛細管現象だけによる燃料極１０８へのアルコール溶液の供給では十分ではないという問題がある。
【００１７】
また、空気極１０７に十分な酸素を供給するためには、筐体１０３に多数の空気孔を設ける必要があるが、筐体１０３に多数の孔を設けるようにした場合、筐体１０３の強度が弱いものとなってしまうという問題がある。
【００１８】
上述したように、非特許文献１に示された構成の燃料電池１００においては、具体的に小型化を図り製作する場合に、燃料や空気の供給や発電効率などの面で様々な改善すべき点がある。
【００１９】
また、燃料電池１００を小型化するには、燃料電池１００の発電効率を向上させることによりよっても実現することが可能となる。
【００２０】
本発明の目的は、燃料電池の小型化を図る際に生じる問題を解決することである。
【００２１】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明の燃料電池は、電解質膜を空気極と燃料極とで挟み込んで形成される複数の単セルが平面状に並べられた構成の一対の電極ユニットと、これらの一対の電極ユニットの対面する前記燃料極間に挟まれ毛細管構造により前記燃料極に液体燃料を供給する燃料供給路体と、を有する燃料電池本体と、内部に液体燃料を貯留し、前記燃料供給路体に接続される流出孔から液体燃料が流出する燃料容器と、を備え、電気電子機器に取り付けられ、電気電子機器が使用される状態で前記燃料容器が前記燃料電池本体よりも上側に位置するように前記燃料電池本体と前記燃料容器とが位置付けられている。
【００２２】
したがって、電気電子機器が使用される状態では、燃料容器に貯留されている液体燃料は、液体燃料の自重による落下と毛細管現象との相乗効果により、燃料極に到達する。これにより、燃料極への単位時間当たりの燃料供給量が従来の毛細管現象のみで燃料供給を行うものに比べて増加する。
【００２３】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の燃料電池において、前記流出孔は、前記燃料容器の前記燃料供給路体に対面する側に形成され、前記燃料供給路体中に配置され前記流出孔に接続され周壁に孔が形成されたノズルを備える。
【００２４】
したがって、燃料容器に貯留されている液体燃料は、自重によりノズル中を落下し、燃料供給路体中に供給される。これにより、例えばノズルがない状態に比べて、液体燃料が燃料供給路体中に速く広がるので、燃料極への単位時間当たりの燃料供給量がさらに増加する。
【００２５】
請求項３記載の発明の燃料電池は、電解質膜を空気極と燃料極とで挟み込んで形成される複数の単セルが平面状に並べられた構成の一対の電極ユニットと、液体燃料を貯留する燃料容器に接続され、一対の前記電極ユニットの対面する前記燃料極間に挟まれ、毛細管構造を有する連続気泡体により形成され、その毛細管構造により前記燃料極に液体燃料を供給する燃料供給路体と、を備える。
【００２６】
したがって、一つの燃料極に対して複数の毛細管が接続される。
【００２７】
請求項４記載の発明の燃料電池は、電解質膜を空気極と燃料極とで挟み込んで形成される複数の単セルが平面状に並べられ、樹脂又はセラミック製の連続気泡体により形成された筐体により前記空気極を覆われて構成された一対の電極ユニットと、液体燃料を貯留する燃料容器に接続され、一対の前記電極ユニットの対面する前記燃料極間に挟まれ毛細管構造により前記燃料極に液体燃料を供給する燃料供給路体と、を備える。
【００２８】
ここで、樹脂は、合成樹脂であっても良い。
【００２９】
したがって、連続気泡体を介して空気極へ酸素を含む空気が供給される。また、例えば繊維を編んで形成された筐体に比べ曲げ剛性が強い筐体が得られる。これにより、筐体が変形しにくい。
【００３０】
請求項５記載の発明の燃料電池は、電解質膜を空気極と燃料極とで挟み込んで形成される複数の単セルが平面状に並べられ、連続気泡体及びハニカム構造体との組み合わせにより形成された筐体によって前記空気極を覆われて構成された一対の電極ユニットと、液体燃料を貯留する燃料容器に接続され、一対の前記電極ユニットの対面する前記燃料極間に挟まれ毛細管構造により前記燃料極に液体燃料を供給する燃料供給路体と、を備える。
【００３１】
したがって、連続気泡体及びハニカム構造体を介して空気極へ酸素を含む空気が供給される。また、例えば繊維を編んで形成された筐体に比べ曲げ剛性が強い筐体が得られる。これにより、筐体が変形しにくい。
【００３２】
請求項６記載の発明は、請求項１又は２記載の燃料電池において、電気電子機器が使用される状態で前記燃料電池本体の下側に位置するように設けられ前記燃料電池本体に送風するＭＥＭＳ（マイクロエレクトロメカニカルシステム）による送風機構を備える。
【００３３】
したがって、発熱した燃料電池により暖められた空気が上方に流れるのを助けるように送風機構が送風するので、これにより、空気極に空気が効率よく供給される。
【００３４】
請求項７記載の発明は、請求項３，４又は５記載の燃料電池において、電気電子機器に取り付けられ、前記燃料供給路体及び前記電極ユニットを含む燃料電池本体と、電気電子機器が使用される状態で前記燃料電池本体の下側に位置するように設けられ前記燃料電池本体に送風するＭＥＭＳ（マイクロエレクトロメカニカルシステム）による送風機構と、を備える。
【００３５】
したがって、発熱した燃料電池により暖められた空気が上方に流れるのを助けるように送風機構が送風するので、これにより、空気極に空気が効率よく供給される。
【００３６】
請求項８記載の発明は、請求項１，２，３又は６記載の燃料電池において、前記電極ユニットは、前記空気側を覆う筐体により複数の前記単セルを保持しており、前記筐体は、連続気泡体とハニカム構造体との組み合わせにより構成されている。
【００３７】
したがって、連続気泡体及びハニカム構造体を介して空気極へ酸素を含む空気が供給される。また、例えば繊維を編んで形成された筐体に比べ曲げ剛性が強い筐体が得られる。これにより、筐体が変形しにくい。
【００３８】
請求項９記載の発明は、請求項１ないし８の何れか一記載の燃料電池において、前記燃料極及び前記空気極は、連続気泡体にカーボン及び触媒を担持させた構造である。
【００３９】
したがって、燃料極では、効率的な酸化反応が行われ、空気極では空気の流通がスムーズに行われる。
【００４０】
請求項１０記載の発明は、請求項１ないし９の何れか一記載の燃料電池において、隣接する一方の前記単セルの前記空気極と他方の前記単セルの前記燃料極とを接続し、導電性を有し、積層状態の前記燃料供給路体と前記電解質膜との外側に配設された接続用導体を備える。
【００４１】
したがって、従来では空気極と燃料極とを接続するために電解質膜の燃料供給路体に対する積層状態部に孔をあけており、これにより電気化学的短絡が発生していたが、本発明では接続用導体を積層状態の燃料供給路体と電解質膜との外側に配設したのでそのような電気化学的短絡の発生が防止される。
【００４２】
請求項１１記載の発明は、請求項１０記載の燃料電池において、前記接続用導体は、前記電解質膜を挟んだ前記空気極と前記燃料極とを挟持するクリップ構造である。
【００４３】
したがって、接続用導体が単セルの電気接続機能と単セルの圧着機能とを兼ねるので、コスト低減が図られる。
【００４４】
請求項１２記載の発明は、請求項１ないし１１の何れか一記載の燃料電池において、前記燃料供給路体を挟んだ前記一対の電極ユニットを挟持するクリップを備える。
【００４５】
したがって、空気極と燃料極とが電解質膜を挟んで圧着される。
【００４６】
請求項１３記載の発明の電気電子機器は、燃料極と空気極とを備える燃料電池を含む各部を収納する筐体を備えた電気電子機器において、前記筐体が樹脂又はセラミック製の連続気泡体により形成されている。
【００４７】
ここで、樹脂は、合成樹脂であっても良い。
【００４８】
したがって、電気電子機器の外部にある空気が電気電子機器の連続気泡体の筐体を介して電気電子機器の内部に流通し、この空気が燃料電池の空気極へ供給される。これにより、従来では空気極へ空気を供給するために筐体に多数の大きな孔を設けていたが、本発明ではそのような孔を設ける必要が無く、また、筐体は樹脂又はセラミック製であるので十分な曲げ剛性を有しており変形しにくいので、外観上、違和感のないデザインが可能となる。
【００４９】
【発明の実施の形態】
本発明の第一の実施の形態を図１ないし図５に基づいて説明する。本実施の形態は、電気電子機器として携帯可能な携帯電話への適用例である。ここで、図１は本実施の形態の携帯電話を概略的に示す正面図である。
【００５０】
図１に示すように、携帯電話１は、略長方体形状の筐体２を備えている。この筐体２の正面には、その上端側から下端側に向かって、スピーカ部３、表示部４、キーボード部５、マイク部６が配設されている。筐体２の上部には、アンテナ７が設けられている。筐体２の内部には、燃料電池５０が着脱自在に取り付けられている。このような携帯電話１は、周知の無線電話通信機能を有しており、燃料電池５０を電源として動作する。無線電話通信が行なわれる際には、携帯電話１は、スピーカ部３を上、マイク部６を下に位置付けられて使用される。携帯電話１の筐体２は、連続気泡構造の連続気泡体により形成されている。連続気泡体は合成樹脂又はセラミック製である。連続気泡構造は、細孔が連続して形成された構造である。これらの連続した細孔により筐体２には、筐体２の内部と外部とを連通する複数の空気流路が形成されている。
【００５１】
次に、燃料電池５０を図１ないし図５に基づいて説明する。ここで、図２は燃料電池を概略的に示す分解斜視図、図３は燃料電池本体の内部構造を概略的に示す斜視図、図４は空気極及び燃料極の内部構造を説明するための説明図、図５は空気極と燃料極との接続構造を概略的に示す斜視図である。
【００５２】
図１及び図２に示すように、燃料電池５０は、燃料電池本体５１と、この燃料電池本体５１の上側に着脱自在に設けられ燃料電池本体５１に供給する液体燃料を貯留する燃料容器５２と、燃料電池本体５１の下側に設けられた送風機構５３とを備えている。液体燃料は、水素を含むアルコール溶液である。アルコール溶液としては、例えば、メタノール、ジメチルエーテル、エタノールなどの溶液を例示することができる。
【００５３】
燃料電池本体５１は、図３に示すように、複数の単セルである膜電極接合体５４が平面状に並べられ筐体５５で保持されて構成された一対の電極ユニット５６ａ，５６ｂと、これらの一対の電極ユニット５６ａ，５６ｂに挟まれた燃料供給路体５７とを備えており、一対の電極ユニット５６ａ，５６ｂは、燃料供給路体５７を挟んだ状態で側部筐体５８（図２参照）により接合されている。このとき、一対の電極ユニット５６ａ，５６ｂと燃料供給路体５７とは圧着されている。ここで、筐体５５は、樹脂又はセラミック製である。樹脂は合成樹脂であっても良い。
【００５４】
膜電極接合体５４は、電解質膜５９を空気極６０と燃料極６１とで挟み込んで形成されている。電解質膜５９は、複数の膜電極接合体５４を通る単一のものである。これらの膜電極接合体５４は、同じ種類の電極が同じ側に位置するように配置されており、燃料極６１側が燃料供給路体５７に接続され、空気極６０側が外側に位置付けられている。
【００５５】
空気極６０及び燃料極６１は、図４に示すように、導電性を有した連続気泡構造の連続気泡体から形成さられており、この連続気泡体の細孔６２に触媒６３を担持したカーボン６４が担持されている。ここで、図４では、細孔６２、カーボン６４、触媒６３を模式的に示している。
【００５６】
複数の膜電極接合体５４は、図３及び図５に示すように、電気的に直列接続されている。詳しくは、空気極６０及び燃料極６１には、それぞれ導電性を有する空気極側接続用導体６５及び燃料極側接続用導体６６が設けられており、隣接する一方の膜電極接合体５４の空気極６０の空気極側接続用導体６５と他方の膜電極接合体５４の燃料極６１の燃料極側接続用導体６６とが接続されている。空気極側接続用導体６５と燃料極側接続用導体６６とは、積層状態の燃料供給路体５７と電解質膜５９との外側に配設されて接続されている。これらの空気極側接続用導体６５と燃料極側接続用導体６６とにより空気極６０と燃料極６１とを接続する接続用導体６７が構成されている。
【００５７】
なお、空気極側接続用導体６５と燃料極側接続用導体６６とにより構成される接続用導体６７の配設は、積層状態の燃料供給路体５７と電解質膜５９との外側に配設されていれば良く、例えば、燃料供給路体５７よりも電解質膜５９の方が一回り大きく形成されている場合には、図６に示すように、電解質膜５９における燃料供給路体５７とは積層状態にならない一辺側に切り欠き部５９ａを形成して、その切り欠き部５９ａに接続用導体６７を配設しても良い。また、このとき、燃料極６１の淵にパッキンＰを設けて、燃料極６１から外部への燃料漏れを防止することが望ましい。このようなパッキンＰは、図５には特に図示しないが、図５で説明した構造の場合にも設けることが望ましい。
【００５８】
そして、燃料電池本体５１は、膜電極接合体５４において燃料極６１に供給されるアルコール溶液と、空気極６０に取り込まれる空気中の酸素とを化学反応させて電気を発生させ、その電気を負荷に供給する。
【００５９】
燃料供給路体５７は、連続気泡構造の連続気泡体により形成されている。燃料供給路体５７には、連続した細孔により複数の毛細管が形成されている。連続気泡体の材質は、樹脂や金属やセラミックなどを例示することができる。このような燃料供給路体５７では、燃料容器５２から供給されたアルコール溶液を毛細管による毛細管現象を利用して燃料極６１に供給する。これらの細孔の径は、アルコール溶液が燃料極６１まで染み込む毛細管現象を生じさせる最適の孔径である０．０６μｍ〜０．７ｍｍの間に設定されている。
【００６０】
図２に示すように、燃料容器５２の燃料電池本体５１側である下壁６８には、複数の流出孔６９が形成されている。燃料容器５２の下面７０には、流出孔６９に流入口が連通したノズル７１が突出して設けられている。このノズル７１は、先端に向かうに従い細くなる針状に形成されており、先端及び周壁には孔である細孔７２が形成されている。そして、燃料容器５２が燃料電池本体５１に取り付けられる際に、燃料電池本体５１の燃料供給路体５７に形成された嵌合孔７３にノズル７１が嵌合する。
【００６１】
送風機構５３は、ＭＥＭＳ（マイクロエレクトロメカニカルシステム）により構成されており、燃料電池本体５１に送風する。送風機構５３の構成としては、静電力モータで微小ファンを回転させる構成や、ダイヤフラム構造のような薄いシリコンからなる膜を振動させるような構成を例示することができる。
【００６２】
このような構成において、携帯電話１が使用される際には、燃料電池５０の燃料容器５２が燃料電池本体５１よりも上に位置付けられるので、燃料容器５２に貯留されている液体燃料は、液体燃料の自重による落下と燃料供給路体５７における毛細管現象との相乗効果により燃料極６１に到達し、これにより、燃料極６１への単位時間当たりの燃料供給量が従来の毛細管現象のみで燃料供給を行うものに比べて増加するので、液体燃料を十分に燃料極６１へ供給することができ、効率的な酸化反応を行わせることができる。ここで、このような液体燃料の流れは、例えば、キャップを閉め忘れた万年筆などが衣服のポケットに差し込まれた場合、インクが毛細管現象だけでなく、インクの自重によっても衣服の下部方向に染みわたるのと同様である。
【００６３】
また、このとき、燃料容器５２に貯留されている液体燃料は、自重によりノズル７１中を落下し、細孔７２から燃料供給路体５７中に供給され、これにより、例えばノズル７１がない状態に比べて、液体燃料が燃料供給路体５７中に速く広がるので、燃料極６１への単位時間当たりの燃料供給量をさらに増加させることができる。
【００６４】
また、燃料供給路体５７が毛細管構造を有する連続気泡体により形成されていることから、一つの燃料極６１に対して複数の毛細管が接続されるので、例えば一つの燃料極６１に対して毛細管を１本だけ接続する場合に比べて、燃料極６１へ液体燃料を多く供給することができるので、燃料極６１への効果的な燃料供給を行うことができる。
【００６５】
また、電極ユニット５６ａ，５６ｂの筐体５５が連続気泡体により形成されているので、連続気泡体は通気性が良いので、連続気泡体を介して空気極６０へ酸素を含む空気が供給される。
【００６６】
また、燃料電池５０において効率の良い化学反応を得るためには、電極ユニット５６ａ，５６ｂの膜電極接合体５４に所定以上の圧力を掛ける必要があるが、本実施の形態の電極ユニット５６ａ，５６ｂの筐体５５は樹脂又はセラミック製の連続気泡体であるので、曲げ剛性が強く、筐体５５が変形しにくいので、膜電極接合体５４に最適な圧力をかけることができる。ここで、従来では例えば繊維を編んで形成された筐体があるが、このような従来例では曲げ剛性が低かった、さらに、このような筐体に空気極への空気の供給用に大きな孔を複数形成し場合には、さらに曲げ剛性が低くなってしまい、このような従来の筐体では、別に用意した板材で電極ユニットをさらに強固に挟みつける必要があった。
【００６７】
また、燃料電池５０は発電の際に発熱するが、この発熱により暖められた空気が上方に流れるのを助けるように送風機構５３が送風するので、これにより、空気極６０に空気を効率よく供給することができ、燃料電池５０における効率的な化学反応が行わせることができる。ここで、従来の機械的な構造の送風ファンは大型であるので燃料電池５０に設けるのが困難であり、設けた場合には燃料電池５０が大型化してしまうが、本実施の形態の送風機構５３は、ＭＥＭＳ（マイクロエレクトロメカニカルシステム）によるものであり小さいので、燃料電池５０に容易に設けることができ、また、燃料電池５０の小型化を図ることができる。
【００６８】
また、燃料電池５０の空気極６０及び燃料極６１には電流が流れるように導電性を付与する必要があるほか、酸素及び液体燃料が通りやすい構造であることと、燃料極６１では液体燃料の酸化反応が効率的に行われるよう、触媒６３を最適に配置する必要とがある。特に、燃料極６１では液体燃料、触媒６３、電解質膜５９の三相の界面面積ができるだけ広くなるようにすることが重要である。本実施の形態では、空気極６０及び燃料極６１が連続気泡体により形成され、この連続気泡体の細孔６２にカーボン６４及び触媒６３を担持させる構成とされ、また、これらの空気極６０及び燃料極６１が電解質膜５９に圧着されているので、燃料極６１では、液体燃料がカーボン６４及び触媒６３を担持した連続気泡体の細孔６２を通して電解質膜５９に到達し、これにより、効率的な酸化反応が行われる。また、空気極６０では酸素を含んだ空気の流通が効果的に行われる。
【００６９】
また、本実施の形態では、膜電極接合体５４の出力電圧は実質的に０．５Ｖ〜０．７Ｖ程度であり、これらの複数の膜電極接合体５４を直列接続することにより携帯電話１に必要な例えば、３Ｖ〜６Ｖ程度の電圧を得ている。ここで、従来はこのように膜電極接合体５４を直列接続する際に、空気極６０と燃料極６１とを接続するために、電解質膜５９の燃料供給路体５７に対する積層状態部（電解質膜５９の内側）に孔をあけてその孔に接続用導体を配設しており、このように電解質膜５９に孔をあけることにより、そこから液体燃料が染み込みやすくなり、電気化学的な短絡を発生させてしまい大きな電気的損失となっていた。本実施の形態では積層状態の燃料供給路体５７と電解質膜５９との外側に接続用導体６７を配設したことにより、電解質膜５９の燃料供給路体５７に対する積層状態部に孔をあけない構造であるので、従来のような電気化学的短絡の発生を防止することができ、これにより、電気的損失を防止することができる。
【００７０】
また、携帯電話１の筐体２が連続気泡体により形成されていることにより、携帯電話１の外部にある空気が携帯電話１の連続気泡体の筐体２を介して筐体２の内部に流通し、この空気が燃料電池５０の空気極６０へ供給される。従来では空気極へ空気を供給するために携帯電話の筐体に多数の大きな孔を設けておりそのような孔は外観上好ましくなかったが、本発明ではそのような孔を設ける必要が無く、さらに、筐体２は樹脂又はセラミック製であるので十分な曲げ剛性を有しており変形しにくいので、外観上、違和感のないデザインを行うことができる。
【００７１】
なお、本実施の形態では、ノズル７１を燃料容器５２に設けた例を説明したが、これに限るものではなく、例えば、燃料供給路体５７にノズル７１を埋め込んでおき、燃料電池本体５１に燃料容器５２が装着されたときに、そのノズル７１が流出孔６９に嵌合するようにしても良い。
【００７２】
また、ノズル７１として、針状のものを説明したがこれに限るものではなく、例えば、円筒状のもので良い。また、その長さは燃料電池本体５１の燃料供給路体５７と同程度の長さであっても良い。
【００７３】
なお、本実施の形態では、電気電子機器として携帯電話１を例に説明したが、電気電子機器としてはこれに限るものではなく、電気により動作する電気電子機器であれば良い。
【００７４】
次に、本発明の第二の実施の形態を図７に基づいて説明する。なお、前述した実施の形態と同じ部分は同一符号で示し説明も省略する（以降の実施の形態でも同様）。ここで、図７は本実施の形態の電極ユニットの筐体の構造を説明するための説明図である。
【００７５】
本実施の形態は、燃料電池本体５１の電極ユニット５６ａ，５６ｂの筐体８０が第一の実施の形態とは異なる。本実施の形態の電極ユニット５６ａ，５６ｂの筐体８０は、連続気泡体構造の連続気泡体８１とハニカム構造のハニカム構造体８２とが積層された構造である。ここで、図７では連続気泡体８１とハニカム構造体８２とを分解して示している。ハニカム構造体８２の通気方向は、筐体８０の厚み方向と同じにされている。このような連続気泡体８１及びハニカム構造体８２は、樹脂又はセラミック製である。
【００７６】
このような構成において、連続気泡体８１及びハニカム構造体８２を介して空気極６０へ酸素を含む空気が供給される。
【００７７】
ここで、各膜電極接合体５４は空気極６０と燃料極６１とで電解質膜５９を挟んでいるが、これらの膜電極接合体５４にできるだけ強い圧力をかけることで燃料電池５０での大きな出力（電力）が得られる。本実施の形態では、電極ユニット５６ａ，５６ｂの筐体８０にハニカム構造体８２が採用されており、ハニカム構造体８２は、例えば繊維を編んで形成された筐体などに比べ曲げ剛性が強いので、各膜電極接合体５４に最適な強い圧力をかけることができ、これにより大きな出力（電力）を得ることができる。
【００７８】
次に、本発明の第三の実施の形態を図８に基づいて説明する。ここで、図８は本実施の形態の空気極と燃料極との接続構造を概略的に示す斜視図である。
【００７９】
本実施の形態は、前述した実施の形態に対して電極ユニット５６ａ，５６ｂの空気極６０と燃料極６１との接続構造が異なる。
【００８０】
本実施の形態では、図８に示すように、前述した実施の形態において説明した空気極側接続用導体６５及び燃料極側接続用導体６６に代えて、導体として導電性を有するクリップ９０により空気極６０と燃料極６１とを接続している。なお、図８ではクリップ９０の一部を省略して示している。クリップ９０は、弾性を有する金属から製作され圧着力を発生し、この圧着力により空気極６０と燃料極６１とを挟持している。そして、隣接する一方の膜電極接合体５４の空気極６０と、他方の膜電極接合体５４の燃料極６１とだけを接続するために、それら以外の電気的導通が不要な部分には絶縁処理が施されている。これにより、隣接する一方の膜電極接合体５４の空気極６０と、他方の膜電極接合体５４の燃料極６１とだけがクリップ９０により電気的に接続される。ここに、クリップが接続用導体として機能する。
【００８１】
このような構成により、クリップ９０が膜電極接合体５４の電気的接続機能と膜電極接合体５４の圧着機能とを兼ねるので、コスト低減を図ることができる。
【００８２】
次に、本発明の第四の実施の形態を図９に基づいて説明する。ここで、図９は本実施の形態の燃料電池本体を概略的に示す斜視図である。
【００８３】
本実施の形態の燃料電池本体５１には、一対の電極ユニット５６ａ，５６ｂで燃料供給路体５７を挟む方向に一対の電極ユニット５６ａ，５６ｂを挟持する一対の金属製のクリップ９５が設けられている。このとき、クリップ９５は、空気極６０と燃料極６１との上を押圧するように位置付けられている。そして、このクリップ９５により、一対の電極ユニット５６ａ，５６ｂと燃料供給路体５７とが圧着される。このクリップ９５は筐体５５と一体化されている。
【００８４】
このような構成において、従来では電極ユニットと燃料供給路体との圧着はネジ止め式により行われていたが、本実施の形態ではクリップ９５が採用されているので、電極ユニット５６ａ，５６ｂと燃料供給路体５７とを圧着させる構造が容易なものとなる、また、コスト低減を図ることができる。
【００８５】
また、クリップ９５は、燃料供給路体５７を挟んだ一対の電極ユニット５６ａ，５６ｂの厚さのバラツキにも容易に対応できる。
【００８６】
また、取り付けるクリップ９５の数を適宜選択することにより、燃料供給路体５７を挟んだ一対の電極ユニット５６ａ，５６ｂに最適な圧着力を与えることができる。
【００８７】
【発明の効果】
請求項１記載の発明の燃料電池によれば、電解質膜を空気極と燃料極とで挟み込んで形成される複数の単セルが平面状に並べられた構成の一対の電極ユニットと、これらの一対の電極ユニットの対面する前記燃料極間に挟まれ毛細管構造により前記燃料極に液体燃料を供給する燃料供給路体と、を有する燃料電池本体と、内部に液体燃料を貯留し、前記燃料供給路体に接続される流出孔から液体燃料が流出する燃料容器と、を備え、電気電子機器に取り付けられ、電気電子機器が使用される状態で前記燃料容器が前記燃料電池本体よりも上側に位置するように前記燃料電池本体と前記燃料容器とが位置付けられていることにより、電気電子機器が使用される状態では、燃料容器に貯留されている液体燃料は、液体燃料の自重による落下と毛細管現象との相乗効果により燃料極に到達し、これにより、燃料極への単位時間当たりの燃料供給量が従来の毛細管現象のみで燃料供給を行うものに比べて増加するので、液体燃料を十分に燃料極へ供給することができ、効率的な酸化反応を行わせることができる。
【００８８】
請求項２記載の発明によれば、請求項１記載の燃料電池において、前記流出孔は、前記燃料容器の前記燃料供給路体に対面する側に形成され、前記燃料供給路体中に配置され前記流出孔に接続され周壁に孔が形成されたノズルを備えることにより、燃料容器に貯留されている液体燃料は、自重によりノズル中を落下し、燃料供給路体中に供給され、これにより、例えばノズルがない状態に比べて、液体燃料が燃料供給路体中に速く広がるので、燃料極への単位時間当たりの燃料供給量をさらに増加させることができる。
【００８９】
請求項３記載の発明の燃料電池によれば、電解質膜を空気極と燃料極とで挟み込んで形成される複数の単セルが平面状に並べられた構成の一対の電極ユニットと、液体燃料を貯留する燃料容器に接続され、一対の前記電極ユニットの対面する前記燃料極間に挟まれ、毛細管構造を有する連続気泡体により形成され、その毛細管構造により前記燃料極に液体燃料を供給する燃料供給路体と、を備えることにより、一つの燃料極に対して複数の毛細管が接続されるので、例えば一つの燃料極に対して毛細管を１本だけ接続する場合に比べて、燃料極へ液体燃料を多く供給することができるので、燃料極への効果的な燃料供給を行うことができる。
【００９０】
請求項４記載の発明の燃料電池によれば、電解質膜を空気極と燃料極とで挟み込んで形成される複数の単セルが平面状に並べられ、樹脂又はセラミック製の連続気泡体により形成された筐体により前記空気極を覆われて構成された一対の電極ユニットと、液体燃料を貯留する燃料容器に接続され、一対の前記電極ユニットの対面する前記燃料極間に挟まれ毛細管構造により前記燃料極に液体燃料を供給する燃料供給路体と、を備えることにより、連続気泡体を介して空気極へ酸素を含む空気を供給することができ、また、例えば繊維を編んで形成された筐体に比べ曲げ剛性が強い筐体が得られ筐体が変形しにくいので、単セルに最適な圧力をかけることができる。
【００９１】
請求項５記載の発明の燃料電池によれば、電解質膜を空気極と燃料極とで挟み込んで形成される複数の単セルが平面状に並べられ、連続気泡体及びハニカム構造体との組み合わせにより形成された筐体によって前記空気極を覆われて構成された一対の電極ユニットと、液体燃料を貯留する燃料容器に接続され、一対の前記電極ユニットの対面する前記燃料極間に挟まれ毛細管構造により前記燃料極に液体燃料を供給する燃料供給路体と、を備えることにより、連続気泡体及びハニカム構造体を介して空気極へ酸素を含む空気を供給することができる。また、例えば繊維を編んで形成された筐体に比べ曲げ剛性が強い筐体が得られ筐体が変形しにくいので、最適な圧力で単セルに圧力をかけることができる。
【００９２】
請求項６記載の発明によれば、請求項１又は２記載の燃料電池において、電気電子機器が使用される状態で前記燃料電池本体の下側に位置するように設けられ前記燃料電池本体に送風するＭＥＭＳ（マイクロエレクトロメカニカルシステム）による送風機構を備えることにより、発熱した燃料電池により暖められた空気が上方に流れるのを助けるように送風機構が送風するので、これにより、空気極に空気を効率よく供給することができ、燃料電池における効率的な化学反応を行わせることができる。
【００９３】
請求項７記載の発明によれば、請求項３，４又は５記載の燃料電池において、電気電子機器に取り付けられ、前記燃料供給路体及び前記電極ユニットを含む燃料電池本体と、電気電子機器が使用される状態で前記燃料電池本体の下側に位置するように設けられ前記燃料電池本体に送風するＭＥＭＳ（マイクロエレクトロメカニカルシステム）による送風機構と、を備えることにより、発熱した燃料電池により暖められた空気が上方に流れるのを助けるように送風機構が送風するので、これにより、空気極に空気を効率よく供給することができ、燃料電池における効率的な化学反応が行わせることができる。
【００９４】
請求項８記載の発明によれば、請求項１，２，３又は６記載の燃料電池において、前記電極ユニットは、前記空気側を覆う筐体により複数の前記単セルを保持しており、前記筐体は、連続気泡体とハニカム構造体との組み合わせにより構成されていることにより、連続気泡体及びハニカム構造体を介して空気極へ酸素を含む空気を供給することができる。また、例えば繊維を編んで形成された筐体に比べ曲げ剛性が強い筐体が得られ筐体が変形しにくいので、最適な圧力で単セルに圧力をかけることができる。
【００９５】
請求項９記載の発明によれば、請求項１ないし８の何れか一記載の燃料電池において、前記燃料極及び前記空気極は、連続気泡体にカーボン及び触媒を担持させた構造であることにより、燃料極では、効率的な酸化反応を行わせることができ、空気極では空気の流通をスムーズに行わせることができる。
【００９６】
請求項１０記載の発明によれば、請求項１ないし９の何れか一記載の燃料電池において、隣接する一方の前記単セルの前記空気極と他方の前記単セルの前記燃料極とを接続し、導電性を有し、積層状態の前記燃料供給路体と前記電解質膜との外側に配設された接続用導体を備えることにより、従来では空気極と燃料極とを接続するために電解質膜の燃料供給路体に対する積層状態部に孔をあけており、これにより電気化学的短絡が発生していたが、本発明では接続用導体を積層状態の燃料供給路体と電解質膜との外側に配設したのでそのような電気化学的短絡の発生を防止することができる。
【００９７】
請求項１１記載の発明によれば、請求項１０記載の燃料電池において、前記接続用導体は、前記電解質膜を挟んだ前記空気極と前記燃料極とを挟持するクリップ構造であることにより、接続用導体が単セルの電気接続機能と単セルの圧着機能とを兼ねるので、コスト低減を図ることができる。
【００９８】
請求項１２記載の発明によれば、請求項１ないし１１の何れか一記載の燃料電池において、前記燃料供給路体を挟んだ前記一対の電極ユニットを挟持するクリップを備えることにより、空気極と燃料極とが電解質膜を挟んで圧着される。従来ではこのような圧着はネジ止め式により行われていたが、それに比べコスト低減を図ることができる。
【００９９】
請求項１３記載の発明の電気電子機器によれば、燃料極と空気極とを備える燃料電池を含む各部を収納する筐体を備えた電気電子機器において、前記筐体が樹脂又はセラミック製の連続気泡体により形成されていることにより、電気電子機器の外部にある空気が電気電子機器の連続気泡体の筐体を介して電気電子機器の内部に流通し、この空気が燃料電池の空気極へ供給されるので、従来では空気極へ空気を供給するために筐体に多数の大きな孔を設けていたが、本発明ではそのような孔を設ける必要が無く、また、筐体は樹脂又はセラミック製であるので十分な曲げ剛性を有しており変形しにくいので、外観上、違和感のないデザインを行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第一の実施の形態の携帯電話を概略的に示す正面図である。
【図２】燃料電池を概略的に示す分解斜視図である。
【図３】燃料電池本体の内部構造を概略的に示す斜視図である。
【図４】燃料極の内部構造を説明するための説明図である。
【図５】空気極と燃料極との接続構造を概略的に示す斜視図である。
【図６】空気極と燃料極との接続構造の別の例を概略的に示す斜視図である。
【図７】本発明の第二の実施の形態の電極ユニットの筐体の構造を説明するための説明図である。
【図８】本発明の第三の実施の形態の空気極と燃料極との接続構造を概略的に示す斜視図である。
【図９】本発明の第四の実施の形態の燃料電池本体を概略的に示す斜視図である。
【図１０】従来の燃料電池の内部構造を概略的に示す斜視図である。
【符号の説明】
１      携帯電話（電気電子機器）
２      筐体
５０    燃料電池
５１    燃料電池本体
５２    燃料容器
５３    送風機構
５４    膜電極接合体（単セル）
５５    筐体
５６ａ  電極ユニット
５６ｂ  電極ユニット
５７    燃料供給路体
５９    電解質膜
６０    空気極
６１    燃料極
６３    触媒
６４    カーボン
６７    接続用導体
６９    流出孔
７１    ノズル
７２    細孔（孔）
８０    筐体
８１    連続気泡体
８２    ハニカム構造体
９０    クリップ（接続用導体）
９５    クリップ
【図１】
2004327072.tif 000003
【図２】
2004327072.tif 000004
【図３】
2004327072.tif 000005
【図４】
2004327072.tif 000006
【図５】
2004327072.tif 000007
【図６】
2004327072.tif 000008
【図７】
2004327072.tif 000009
【図８】
2004327072.tif 000010
【図９】
2004327072.tif 000011
【図１０】
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