(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
フラットパネルと、前記フラットパネルを支持するパネルカバーと、電源として搭載され且つ前記パネルカバーの裏面側に取り付けられた高分子電解質型燃料電池とを備え、
前記高分子電解質型燃料電池は、面状の高分子電解質膜と、この高分子電解質膜を挟むように配置されたアノード極とカソード極と、前記高分子電解質膜，前記アノード極及び前記カソード極を収容する電池カバーとを備え、
前記電池カバーは、前記パネルカバーとは別体であり、
前記パネルカバーと前記電池カバーは、金属で形成され、
前記高分子電解質型燃料電池は、前記電池カバーの金属と前記パネルカバーの金属が直接的に面接触するように取り付けられ、
前記高分子電解質型燃料電池の発電の際に前記高分子電解質型燃料電池で発生した熱を前記電池カバーから前記パネルカバーに伝えるとともに、前記パネルカバーを通じて前記フラットパネルにも伝えるフラットパネルディスプレイ装置。
【請求項２】
前記パネルカバーを支持する置き台をさらに備え、
前記置き台は、前記高分子電解質型燃料電池に供給する燃料を貯蔵するための燃料容器を内部に収容する請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記高分子電解質型燃料電池は、アノード極側の電池カバー面が前記パネルカバーの裏面に接し、カソード極側の電池カバー面がフラットパネルディスプレイ装置の背面側空間に向くように取り付けられる請求項１又は２に記載の装置。
【請求項４】
カソード極側の電池カバー面には、放熱、カソード極への酸素供給、カソード極で発生した水の蒸散のための開口部が形成される請求項１〜３の何れか１つに記載の装置。
【請求項５】
カソード極側の電池カバー面を冷却するためのファンをさらに備える請求項１〜４の何れか１つに記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＴＦＴ液晶パネル、プラズマディスプレーパネル、ＥＬ発光パネル等（以後、これらを総称してフラットパネルと呼ぶ）を用いたテレビ・モニタ等の映像を映し出すフラットパネルディスプレイ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、映像を表示する表示機器の開発が進められ、フラットパネルを用いた液晶テレビ等が普及してきている。
液晶テレビでは映像を映し出すための駆動源（電源）として直流電源が必要である。そのため従来からの液晶テレビでは、交流電源である商業電力を直流電力に変換するという方法か、もしくは二次電池または一次電池を内蔵してこれから電力を供給する方法のいずれかが採用されていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
液晶テレビは軽薄な形状にすることができることから持ち運び可能なテレビとして普及している。しかし、電源として商用電力を用いている場合、電源コードが必要となり使用できる場所の自由度が制限されてしまうこととなっていた。そのため、コードレスにすることが望まれていた。
【０００４】
一般家電製品では、コードレス化を目的とする場合に電源として二次電池または一次電池を用いることが一般的である。しかしながら液晶テレビは比較的消費電力量が大きいため、二次電池、一次電池を用いると短時間のうちに電池切れを起こしてしまい、頻繁に電池交換または充電を行なう必要があった。
【０００５】
そこで、本発明は、持ち運び可能でどこででも使用することができ、また、消費電力が大きくても頻繁に充電する必要がなく長時間の連続使用が可能な液晶テレビ等のフラットパネルディスプレイ装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するためになされた本発明のフラットパネルディスプレイ装置は、電源として高分子電解質型燃料電池を搭載している。
この発明によれば、フラットパネルディスプレイ装置は、搭載した燃料電池を用いて発電をすることにより電力を供給することができる。燃料電池は燃料を供給しつづけると発電を続けることができるので、液晶テレビの電源コードをなくすることができる上、二次電池または一次電池と比較し単位容積ないし単位重量あたりのエネルギー密度も大きいので燃料の供給頻度も少なくてすむ効果がある。
【０００７】
高分子電解質型燃料電池が、フラットパネルを支持するパネルカバーの裏面側に配設されるようにしてもよい。
これにより、燃料電池専用の設置場所を取る必要がなく、目立たない場所に設けることができる。
【０００８】
高分子電解質型燃料電池は、面状の高分子電解質膜がアノード極とカソード極とにより両側から挟まれるように形成されるとともに、前記高分子電解質膜とアノード極とカソード極とはこれらを覆うように電池カバー内に収納されており、アノード極側の電池カバー面が前記パネルカバーの裏面に接し、カソード極側の電池カバー面がフラットパネルディスプレイ装置の背面側空間に向くように取り付けられるようにしてもよい。
さらにカソード極側の電池カバー面には、放熱、カソード極への酸素供給、カソード極で発生した水の蒸散のための開口部が形成されるようにしてもよい。
これにより、カソード極で発生した反応熱を外気に逃がすようにして効率的に燃料電池から放熱させることができる。また、反応に必要な空気を外気から容易に取り入れることができる。また、反応により生じた水分を効率的に蒸発させることができる。
【０００９】
パネルカバーと電池カバーとが金属で形成され、パネルカバーと電池カバーとが面接触するようにして取り付けられるようにしてもよい。
これにより、発生した熱を熱伝導によりパネルカバー側にも発散させることができる。
【００１０】
カソード極側の電池カバー面を冷却するためのファンをさらに取り付けてもよい。
強制空冷することにより燃料電池の冷却効果を高めることができる。
【００１１】
パネルカバーを支持する置き台がさらに取り付けられ、燃料電池に供給する燃料を貯蔵するための燃料容器を置き台の内部に収納するようにしてもよい。
これにより、燃料容器を目立たない場所に収納することができ、新たに設置空間を設ける必要もなくなる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面を用いて説明する。
図１は、本発明の一実施例である液晶テレビの構成を示す斜視図である。液晶テレビ１０は、映像を表示する液晶パネル１１、液晶パネル１１を保護するためにこれを覆うように取り付けるパネルカバー１２、パネルカバー１２の裏面側に取り付けられる高分子電解質型燃料電池１６、パネルカバー１２や高分子電解質型燃料電池１６を支持する置き台１４とからなる。
【００１３】
図２は、図１のＡ−Ａ'断面図（液晶パネル１１および高分子電解質型燃料電池１６を横断する位置の断面図）である。パネルカバー１２は、映像を映し出す液晶パネル１１の表面１５の周囲と裏面とを囲むように支持する。また、パネルカバー１２の裏面側には、高分子電解質型燃料電池１６がパネルカバー１２の裏面に接触するように取り付けられている。
【００１４】
図３は、高分子電解質型燃料電池１６の端部断面（図２のＣ部）を拡大した図である。図に示すように高分子電解質型燃料電池１６はパネルカバー１２に面接触される側の電池カバー１８、液晶テレビ１０の背面側に向けられる電池カバー１９、高分子電解質膜２０、アノード極２１、カソード極２２、アノード集電体２３、カソード電子伝導体２４、開口部２５で構成されている。
【００１５】
高分子電解質膜２０には、化学的に安定でイオン伝導度が高いパーフルオロカーボンスルホン酸の薄膜が使用される。例えばデュポン製ナフィオン（登録商標）、旭化成製アシプレックス（登録商標）又は旭ガラズ製フレミオン（登録商標）の薄膜を高分子電解質膜２０として使用することが好ましい。
【００１６】
この膜の両面には、白金をカーボンに担持させた触媒を高分子電解質膜２０と同一材料をバインダーとして固定することにより形成されたアノード極２１（燃料極）とカソード極２２（空気極）とが接合され、これにより一体化される。この高分子電解質膜２０とアノード極２１とカソード極２２とが接合されて一体化したものを膜・電極接合体（ＭＥＡ）と呼んでいる。
【００１７】
この膜・電極接合体（ＭＥＡ）で行なわれる発電のための化学反応について説明する。
今、このアノード極２１に水素を供給すると、下記（１）式の反応により、アノード極２１の表面において水素が触媒の機能によりプロトンと電子に電離される。
Ｈ2  →  Ｈ+  ＋  ２ｅ-        ・・・・・・・・・・・（１）式
【００１８】
このプロトンが高分子電解質膜２０を伝導してカソード極２２に達した時、カソード極２２の触媒の機能によりカソード極２２に供給された酸素との間で下記（２）式に示す反応が行なわれ、水が生成される。
１／2  Ｏ2  ＋  ２Ｈ+  ＋  ２ｅ-  →  Ｈ2Ｏ      ・・・（２）式
この両電極を配線接続すると電子が流れるようになり発電することができる。
【００１９】
アノード集電体２３は、アノード極２１の高分子電解質膜２０と反対側の面に配置されており、アノード極２１表面で生成した電子を効率よく集めるとともにアノード極２１へ水素を拡散供給する機能を持つ。アノード極２１で電離し、このアノード集電体２３により集められた電子は、図示しない配線を通じてカソード極２２に伝導される。
【００２０】
カソード電子伝導体２４は、カソード極２２の高分子電解質膜２０との反対側に設置されており、電子伝導性に優れるとともに、酸素の透過性が大きくカソード極２２の表面で発生する水を電池の系外に排出する通気性を有している。そして、効率よくカソード極２２表面に電子が伝導され、上記（２）式で示した水を生成する化学反応が進行できるようになっている。
【００２１】
電池カバー１８と電池カバー１９とは、ＭＥＡ（高分子電解質膜２０、アノード極２１、カソード極２２とからなる膜・電極一体接合体）、アノード集電体２３、カソード電子伝導体２４を収納し、固定化する。
この電池カバー１８、電池カバー１９は、アルミニウム、マグネシウム、鉄等の金属、その他の良熱伝導物質で構成するようにして、反応熱を放熱しやすいようにする。
【００２２】
また、電池カバー１８内には、後述する水素容器から送られる水素を供給するための流路および水素供給口が設けられており、水素供給口から供給された水素がアノード極２１に送りこまれて反応することができるようにガスタイトな構造に形成してある。
【００２３】
電池カバー１９は、カソード極２２に空気中の酸素が拡散効果により供給され、さらにカソード極２２で生成された水を蒸発させて除去することができるように、カバー表面の一部に開口部２５が形成された構造となっている。
【００２４】
このようにして電池カバー１８、電池カバー１９とにより一体に構成された高分子電解質型燃料電池１６が液晶パネル１１のパネルカバー１２の裏面側に取り付けられている。
【００２５】
図４は、図１における液晶テレビ１０の置き台１４のＢ−Ｂ断面図である。置き台１４は内部が空洞になっている。なお、図１に示すように、置き台１４の上面には後述する水素容器を出し入れするための開口部３１が形成されている。
【００２６】
図４に見られるように、置き台１４を形成する置き台ハウジング３０の内部には、水素容器３２が格納されるようになっており、置き台１４の片側には水素容器３２の口３３から水素ガスを導入することができるように口３３を固定するための供給口保持部３４と、水素容器３２を供給口保持部３４側へ付勢するためのスプリング３５が設けられている。
【００２７】
水素容器３２は、水素を貯蔵するものである。その貯蔵方法としては高圧水素を貯蔵する方法、水素貯蔵合金を容器内に入れてこれに水素を吸着させて貯蔵する方法、容器中に水素を含む化学物質が貯蔵されてあり何らかの化学反応を起こして水素を発生させる方法等があるが、いずれであってもよい。
【００２８】
また、供給口保持部３４から高分子電解質型燃料電池１６のアノード極２１まで、水素を送るための図示しない供給流路配管が形成されており、その途中には水素の供給量を調製することができるバルブが取り付けられている。
【００２９】
次に、本発明であるコードレス型の液晶テレビ１０の動作を説明する。
今、液晶テレビ１０で映像を観賞するために電源スイッチをＯＮの状態にすると、別途内蔵されている二次電池ないしはコンデンサーの電気により、水素容器３２の口３３が開栓され、水素が高分子電解質型燃料電池１６のアノード極２１に供給される。一方、カソード極２２には開口部２５を通じて拡散してきた酸素が供給される。そして（２）式に示した反応が生じることにより発電がなされて、発生した電力が液晶パネル１１に給電され（図示しない液晶駆動回路等にも供給される）、これにより一次電池や二次電池を用いずに映像を映し出すことができる。
【００３０】
この発電の際、カソード極２２に水が発生するとともに反応熱が生じる。この水と熱を燃料電池の系外に放出しないと電池の発電性能を劣化させるばかりか燃料電池の破損に繋がる。
【００３１】
そこで、本実施例のものでは、効率的に水と熱とを除去するために、図２に示すように液晶パネル１１を支持するパネルカバー１２とアノード極２１側の電池カバー１８とが互いに裏面どうしが接触するようにし、さらにカソード極２２側の開口部２５が外気に触れるように最外面（液晶パネル１１とは反対側である裏面側最外面）となるようにしてある。
【００３２】
これにより、カソード極２２側は開放されているので発生した水、熱の蒸散をスムーズに行なうことができ、したがって高分子電解質型燃料電池１６の発電効率も向上し、故障の原因も取り除かれる。
【００３３】
また、反応熱は熱伝導現象により、電池カバー１８からパネルカバー１２に伝わる。
電池カバー１８やパネルカバー１２が金属のような良熱伝導体で形成されていれば、更に放熱効果が向上するだけでなく、高分子電解質型燃料電池１６で発生した熱がパネルカバー１２を通じて液晶パネル１１自体に熱を伝えることになる。これにより液晶の駆動速度が上昇しより綺麗な映像を楽しむことができる。
【００３４】
図５は、本発明の他の実施例を示す図１のＡ−’Ａ断面図である。反応熱を逃がすことによって燃料電池の発電効率を更に向上させるために、図５に示すように高分子電解質型燃料電池１６の電池カバー１９の開口部２５に対向する位置にフレーム３６により支持されるファン３７を取り付けて、開口部２５を強制的に空冷するようにしてもよい。
【００３５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明では、高分子電解質型燃料電池をフラットパネルディスプレイ装置に搭載するようにしたので、電源コードを用いずに使用できるだけでなく、長時間充電することなく映像を映し続けることができる。
【００３６】
また、平板状の薄い高分子電解質型燃料電池をフラットパネルの裏面側の位置に取り付けるようにしたので、燃料電池を目立たない位置に取り付けることができ、薄型テレビとしての特徴を損なうこともない。しかも燃料電池の設置場所の心配をする必要もなくなる。
【００３７】
また、燃料電池の燃料となる水素を置き台に内蔵するようにしたので、置き台内に収納できるかぎり、大きな水素容器を使用することができ、長時間のテレビ観賞にも耐えることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例である液晶テレビの構成を示す斜視図。
【図２】図１のＡ−’Ａ断面図。
【図３】図２のＣ部拡大図。
【図４】図１のＢ−’Ｂ断面図。
【図５】本発明の他の一実施例である液晶テレビのＡ−’Ａ断面図。
【符号の説明】
１０：液晶テレビ（フラットパネルディスプレイ装置）
１１：液晶パネル
１２：パネルカバー
１４：置き台
１５：液晶表面
１６：高分子電解質型燃料電池
１８：電池カバー（アノード極側）
１９：電池カバー（カソード極側）
２０：電解質膜
２１：アノード極
２２：カソード極
２３：アノード集電体
２４：カソード電子伝導体
２５：開口部
３２：水素容器
３７：ファン
【図１】
0004500482.tif 000002
【図２】
0004500482.tif 000003
【図３】
0004500482.tif 000004
【図４】
0004500482.tif 000005
【図５】
0004500482.tif 000006