(57)【要約】【課題】高出力の燃料電池を搭載した電子機器を提供する。【解決手段】メタノール水溶液がアノード２３Ｂに、酸素を含む空気がカソード２３Ｃに、それぞれ供給されることで発電するセル２２を少なくとも２つ備え、少なくとも２つのセル２２が、その両面側にそれぞれ配置されている板状の燃料電池部１０と、燃料電池部１０の電力を利用する携帯電話本体５０と、燃料電池部１０と携帯電話本体５０とを相対的に回動可能に連結するヒンジ機構４１と、を備えた携帯電話Ｐ１である。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体燃料がアノードに、酸化剤ガスがカソードに、それぞれ供給されることで発電するセルを少なくとも２つ備え、当該少なくとも２つのセルが、その両面側にそれぞれ配置されている板状の燃料電池部と、
前記燃料電池部の電力を利用する電子機器本体と、
前記燃料電池部と前記電子機器本体とを相対的に回動可能に連結する回動機構と、
を備えたことを特徴とする電子機器。
【請求項２】
液体燃料がアノードに、酸化剤ガスがカソードに、それぞれ供給されることで発電するセルを少なくとも２つ備え、当該少なくとも２つのセルが、その両面側にそれぞれ配置されている板状の燃料電池部と、
前記燃料電池部の電力を利用する電子機器本体と、
前記燃料電池部と前記電子機器本体とを相対的にスライド可能に連結するスライド機構と、
を備えたことを特徴とする電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液体燃料及び酸化剤ガスが供給されることで発電するセルを内蔵する電子機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、直接メタノール型燃料電池（Direct Methanol Fuel Cell：ＤＭＦＣ）や、固体高分子形燃料電池（Polymer Electrolyte Fuel Cell：ＰＥＦＣ）等の燃料電池の開発が盛んであり、携帯電話等の小型電子機器の電源として期待されている。
【０００３】
このような燃料電池のうち、例えば、ＤＭＦＣは、液体燃料及び酸化剤ガスが供給されることで発電する（単）セルを内蔵しており、このセルは、電解質膜をアノード（燃料極）及びカソード（空気極）で挟んでなるＭＥＡ（Membrane Electrode Assembly、膜電極接合体）と、これを挟む導電性部材（集電板、金属セパレータ等）とを備えている（特許文献１参照）。
【０００４】
しかしながら、このセルの起電力は０．７〜０．９Ｖ程度であるため、外部負荷の要求に応じて、複数のセルを適宜に直列に接続する必要がある。そこで、２つのセルを直列に接続しつつ、体積効率を高めるために、この２つのセルで燃料タンクを挟み、２つのセルで燃料タンクを共有する構造が提案されている。ここで、このような構造を、本明細書では、セル／タンク構造体とする。因みに、この燃料タンクは、外部の燃料カートリッジ等の一次タンクから供給されたメタノール水溶液（液体燃料）を、その両側のセルに係るアノードに導くための二次タンクである。また、このようなセル／タンク構造体の両外面側に位置するカソードは、酸化剤ガスとしての酸素を含む空気等が供給されるように、外部に解放されている必要がある。
【特許文献１】特開平９−９２３２３号公報（段落番号００１４〜００１７、図４）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところが、折りたたみ式の携帯電話等は、その内面側にダイヤルボタンや液晶パネル等を備えており、その外面側（背面側）に背面ディスプレイ等を備えている。したがって、このような携帯電話に、両外面側にカソードを有するセル／タンク構造体を搭載することはできなかった。
【０００６】
そこで、本発明は、体積効率が高く、かつ、高出力の燃料電池を搭載した電子機器を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記課題を解決するための手段として、本発明は、液体燃料がアノードに、酸化剤ガスがカソードに、それぞれ供給されることで発電するセルを少なくとも２つ備え、当該少なくとも２つのセルが、その両面側にそれぞれ配置されている板状の燃料電池部と、前記燃料電池部の電力を利用する電子機器本体と、前記燃料電池部と前記電子機器本体とを相対的に回動可能に連結する回動機構と、を備えたことを特徴とする電子機器である。
【０００８】
このような電子機器によれば、少なくとも２つのセルを発電させる際に、燃料電池部と電子機器本体とを、回動機構を介して相対的に回動させることで、前記少なくとも２つのセルの各カソードに、酸化剤ガスを供給可能となる。すなわち、燃料電池部は、両外面側にカソードを有するセル／タンク構造体を内蔵することができ、その体積効率は高くなる。そして、少なくとも２つのセルは発電可能となり、燃料電池部は高出力で発電することができる。
このように、回動機構によって、燃料電池部と電子機器本体とを回動させることができるので、電子機器本体の表面にダイヤルボタンや液晶パネル等を配置することができる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、体積効率が高く、かつ、高出力の燃料電池を搭載した電子機器を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明の一実施形態について、図面を適宜参照して説明する。
【００１１】
≪携帯電話の構成≫
図１に示すように、本実施形態に係る携帯電話Ｐ１（電子機器）は、携帯電話本体５０（電子機器本体）と、これに電力を供給する燃料電池部１０と、燃料電池部１０にメタノール水溶液（液体燃料）を供給する燃料カートリッジ３５と、携帯電話本体５０と燃料電池部１０とを相対的に回動可能に連結するヒンジ機構４１（回動機構）と、を主に備えている。
【００１２】
＜携帯電話本体＞
携帯電話本体５０は、いわゆる折りたたみ式の携帯電話であり、ダイヤルボタン５１ａ等を有する操作部５１と、液晶パネル５２ａ等を有する表示部５２とを備えている。操作部５１と、表示部５２とは、ヒンジ機構５３によって連結されており、適宜に折りたたみ可能となっている（図１（ａ）〜図１（ｃ）参照）。
ただし、携帯電話本体５０は、このような折りたたみ式に限定されず、棒状（いわゆるストレート形状）のものであってもよい。
【００１３】
＜燃料電池部＞
燃料電池部１０は、図２に示すように、その外形が板状の直接メタノール型燃料電池であり、ＤＭＦＣ本体２０と、ＤＭＦＣ本体２０を収容する筐体１１とを備えている。
【００１４】
［ＤＭＦＣ本体］
ＤＭＦＣ本体２０は、その外形が板状であり（図３参照）、そして、図４に示すように、２つのセル／燃料タンク／セル構造体（以下、セル／タンク構造体２１という）と、これを挟み込む２枚の挟持プレート２８、２８とを備えている。２つのセル／タンク構造体２１は、面方向において所定に配置され、挟持プレート２８、２８で挟持されている（図５参照）。
【００１５】
（セル／タンク構造体）
各セル／タンク構造体２１は、２つの（単）セル２２と、各セル２２にメタノール水溶液を導くための燃料タンク３１とを備えている。よって、ＤＭＦＣ本体２０全体としては、４つのセル２２と、２つの燃料タンク３１を備えていることになる。
そして、各セル／タンク構造体２１において、２つのセル２２は、そのアノード２３Ｂ同士が向き合うようにして、燃料タンク３１を挟んでおり、これを共有している（図５、図６参照）。よって、４つのセル２２は、燃料電池部１０の両面側、つまり、上面側又は下面側に配置されている。
【００１６】
なお、この４つのセル２２は、携帯電話本体５０の電力消費に対応するため、ジャンパ線等の接続手段（図示しない）によって直列に接続された後、出力を制御する図示しない昇降圧回路（ＤＣ−ＤＣコンバータ）等を介して、携帯電話本体５０に接続されている。その他に、余剰電力を蓄えると共に、不足電力を補うＥＤＬＣ（Electric Double Layer Capacitor、電気二重層キャパシタ）等の蓄電器を備える構成としてもよい。
【００１７】
セル２２は、ＭＥＡ２３と、これを挟んでいる一対の集電板２４、２４とを備えている。
ＭＥＡ２３は、電解質膜２３Ａと、電解質膜２３Ａを挟むアノード２３Ｂ及びカソード２３Ｃとを備えている（図５、図６参照）。そして、アノード２３Ｂにメタノール水溶液が、カソード２３Ｃに酸素を含む空気が供給されると、ＭＥＡ２３において電位差が発生し、このように電位差が発生した状態で、携帯電話本体５０で電力が消費されると、ＭＥＡ２３（セル２２、燃料電池部１０）が発電するようになっている。
【００１８】
電解質膜２３Ａは、アノード２３Ｂで生成したプロトン（Ｈ＋）を選択的にカソード２３Ｃに輸送するための膜である。このような電解質膜２３Ａとしては、パーフルオロカーボンスルホン酸（ＰＦＳ）系の樹脂膜、トリフルオロスチレン誘導体の共重合膜、リン酸を含浸させたポリベンズイミダゾール膜、芳香族ポリエーテルケトンスルホン酸膜、ＰＳＳＡ−ＰＶＡ（ポリスチレンスルホン酸ポリビニルアルコール共重合体）や、ＰＳＳＡ−ＥＶＯＨ（ポリスチレンスルホン酸エチレンビニルアルコール共重合体）等からなる膜から適宜選択して使用できる。
【００１９】
アノード２３Ｂは、ガス拡散電極とも称される電極であり、燃料であるメタノールを酸化して電子とプロトンを生成するものである。このようなアノード２３Ｂとしては、例えば、カーボンペーパ、カーボンクロス等導電性部材の電解質膜２３Ａ側の面に、触媒として、白金（Ｐｔ）の微粒子、鉄（Ｆｅ）の微粒子、ニッケル（Ｎｉ）、コバルト（Ｃｏ）あるいはルテニウム（Ｒｕ）等の遷移金属と白金との合金あるいは酸化物等の微粒子が担持されたものが使用される。
【００２０】
カソード２３Ｃは、ガス拡散電極とも称される電極であり、アノード２３Ｂから外部回路（携帯電話本体５０）を経由した電子と、アノード２３Ｂで生成した後、電解質膜２３Ａ中を移動し、カソード２３Ｃに到達したプロトンとを反応させて水を生成させるものである。このようなカソード２３Ｃとしては、アノード２３Ｂと同様、例えば、カーボンペーパの電解質膜２３Ａ側の面に、白金等の触媒を担持したものが使用される。
【００２１】
集電板２４、２４は、ＭＥＡ２３で発生した電位差に基づいて、電気エネルギーを効率的に取り出すための板であり、導電性及び耐食性を有する材料（例えば銅やチタン等の金属）から形成されている。そして、集電板２４、２４は、アノード２３Ｂ又はカソード２３Ｃに重ねられている。また、各集電板２４には、メタノール水溶液又は酸素を含む空気が流通する流通孔２４ａが適所に形成されている。
【００２２】
そして、シール部材２５（Ｏリング）が、図５及び図６に示すように、面方向において、アノード２３Ｂ又はカソード２３Ｃを囲むように配置されると共に、電解質膜２３Ａと集電板２４とで挟まれている。これにより、アノード２３Ｂ又はカソード２３Ｃの周縁からメタノール水溶液等が漏れないようにシールされている。
【００２３】
燃料タンク３１は、燃料カートリッジ３５（一次タンク）から燃料パイプ３１ｂ（図４参照）を介して送られるメタノール水溶液をその内部に一時的に貯溜する二次タンクであると共に、その両側に位置するセル２２のアノード２３Ｂの全面にメタノール水溶液を導く機能を備えている。具体的に説明すると、燃料タンク３１にはスリット状の燃料流路３１ａが形成されている。因みに、燃料流路３１ａは、その両側の各アノード２３Ｂの全面にメタノール水溶液が供給される形状となっている。
【００２４】
燃料流路３１ａには、二酸化炭素を選択的にその内部に透過するガス分離膜がチューブ状に成形されたガス排出チューブ３２が設けられている。これにより、発電によりアノード２３Ｂで生成した二酸化炭素は、燃料流路３１ａ内のメタノール水溶液に混入した後、ガス排出チューブ３２内に取り込まれるようになっている。なお、このようなガス排出チューブは、例えば、ポリテトラフルオロエチレンを基材とした多孔質膜から形成される。
また、ガス排出チューブ３２の中空部は、燃料タンク３１の周壁を介して外部と連通しており、前記二酸化炭素はガス排出チューブ３２内を通った後、外部に排出されるようになっている（図３、図５参照）。
【００２５】
（挟持プレート）
挟持プレート２８、２８は、平面視において、各セル／タンク構造体２１の略２倍の大きさである。そして、挟持プレート２８、２８は、２つのセル／タンク構造体２１、２１を、その両外側から挟んだ状態で、複数のボルト２９…によって締結されている。また、各挟持プレート２８、２８には、カソード２３Ｃ側の集電板２４に形成された流通孔２４ａに対応した位置に、空気が流通する流通孔２８ａが形成されている。
【００２６】
［筐体］
筐体１１は、ＤＭＦＣ本体２０を保護する外ケースであって、ＤＭＦＣ本体２０の上側に配置される上ハーフ１２と、下側に配置される下ハーフ１３と、を備えている。そして、上ハーフ１２には、流通孔２４ａ及び流通孔２８ａに対応して、空気が流通する流通孔１２ａが形成されている。同様に、下ハーフ１３には、流通孔１３ａが形成されている。
【００２７】
＜燃料カートリッジ＞
燃料カートリッジ３５（図１参照）は、燃料タンク３１にメタノール水溶液を供給するものであって、メタノール水溶液とプロペラントガスとが封入されている。そして、このプロペラントガスは、ピストン（図示しない）を介して、メタノール水溶液を燃料カートリッジ３５外に押し出し、この押し出されたメタノール水溶液が、配管（図示しない）を介して、燃料タンク３１に供給されるようになっている。また、燃料カートリッジ３５は透明な材料から形成されており、メタノール水溶液の残量を視認可能となっている。さらに、この燃料カートリッジ３５と燃料タンク３１との間の配管には、減圧弁（レギュレータ）が設けられている。
【００２８】
＜ヒンジ機構＞
ヒンジ機構４１（図１参照）は、携帯電話本体５０と燃料電池部１０とを、相対的に回動可能に連結する回動機構である。このようなヒンジ機構４１は、回動軸となるピンや、ピンを回動自在に支持する台座等によって適宜に構成される。これにより、使用者は、ヒンジ機構５３によって携帯電話本体５０を開／閉することと同じ要領で、ヒンジ機構４１によって燃料電池部１０を携帯電話本体５０に対して開／閉することができる。
【００２９】
≪携帯電話の効果≫
このような携帯電話Ｐ１によれば、主に以下の効果を得ることができる。
携帯電話Ｐ１を使用しない場合（通話、メール等しない場合）は、図１（ａ）に示すように、携帯電話本体５０を折りたたむと共に、燃料電池部１０を折りたたむことができる。これにより、携帯電話Ｐ１は小さくなり、その携帯性が高くなる。
また、例えば、折りたたんだ状態では、携帯電話本体５０と燃料電池部１０との電気的接続を遮断する遮断スイッチと、燃料電池部１０と燃料カートリッジ３５とのメタノール供給経路を遮断する遮断弁とを設けて、燃料電池部１０を発電させない構成としてもよい。
その他、このように燃料電池部１０を折りたたんでも、その片面側のカソード２３Ｃ、２３Ｃには、空気が供給されるので、片面側の２つのセル２２、２２のみを発電させ、次回起動時に備えて、発電電力をＥＤＬＣに充電する構成としてもよい。
【００３０】
これに対し、携帯電話Ｐ１を使用する場合（通話、メール等する場合）は、図１（ｂ）及び図１（ｃ）に示すように、燃料電池部１０を携帯電話本体５０に対して開く。そうすると、各セル２２のカソード２３Ｃは外部に解放される。これにより、４つのセル２２は全て良好に発電することができ、その結果として、燃料電池部１０は高い出力となる。
【００３１】
以上、本発明の好適な実施形態について一例を説明したが、本発明は前記実施形態に限定されず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、例えば以下のように変更してもよい。
【００３２】
前記した実施形態では、図１に示すように、ヒンジ機構４１（回動機構）によって、燃料電池部１０と携帯電話本体５０とが折りたたみ可能なように相対的に回動するとしたが、回動の形態はこれに限定されない。すなわち、携帯電話本体５０と燃料電池部１０とが相対的に回動可能であり、回動することで、燃料電池部１０の両面側に位置するセル２２、２２のカソード２３Ｃ、２３Ｃに空気を供給可能となれば、回動機構はどのような構成であってもよい。
例えば、図７（ａ）〜図７（ｃ）に示すように、携帯電話Ｐ２は、燃料電池部１０及び操作部５１の面方向に対して垂直な回動軸を有する回動機構４２を備えている。そして、この回動機構４２によって、燃料電池部１０と携帯電話本体５０とは、略同一の面内で相対的に回動するようになっている。
【００３３】
前記した実施形態では、携帯電話Ｐ１がヒンジ機構４１を備える構成としたが、その他に、図８（ａ）〜図８（ｃ）に示す携帯電話Ｐ３であってもよい。携帯電話Ｐ３は、燃料電池部１０と、携帯電話本体５０と、スライド機構４３とを備えている。因みに、このスライド機構４３は、燃料電池部１０と携帯電話本体５０とをスライド可能に連結している。これにより、燃料電池部１０を携帯電話本体５０に対してスライドさせると、燃料電池部１０の両面側に位置するセル２２、２２のカソード２３Ｃ、２３Ｃに空気が供給されるようになっており、燃料電池部１０が高出力で発電するようになっている。
なお、このようなスライド機構４３は、ガイドレールや、このガイドレールに沿ってスライドするガイド等によって適宜に構成される。
【００３４】
前記した実施形態では、電子機器が携帯電話Ｐ１である場合を例示したが、電子機器の種類はこれに限定されず、例えば、図９に示すように、デジタルカメラＣ１であってもよい。デジタルカメラＣ１は、カメラ本体６０と、燃料電池部１０と、カメラ本体６０と燃料電池部１０とを相対的に回動可能に連結するヒンジ機構４４とを備えている。カメラ本体６０は、その正面にレンズ６１を、その背面に液晶ファインダ６２を備えている。
そして、撮影時には、燃料電池部１０をカメラ本体６０に対して回動させることで、セル２２、２２（図５、図６参照）のカソード２３Ｃ、２３Ｃに空気が供給されるようになる。これと共に、液晶ファインダ６２を見ながら、撮影可能となっている。
一方、非撮影時（デジタルカメラＣ１の非使用時）には、燃料電池部１０を折りたたむことで、デジタルカメラＣ１が小さくなり、その携帯性は高くなる。また、このように折りたたんだ状態では、燃料電池部１０が液晶ファインダ６２を覆い、液晶ファインダ６２を保護するように構成されている。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本実施形態に係る携帯電話の斜視図であり、（ａ）は燃料電池部の格納状態を、（ｂ）は燃料電池部の展開中を、（ｃ）は燃料電池部を展開した状態を示す。
【図２】図１に示す燃料電池部を拡大した斜視図である。
【図３】本実施形態に係るＤＭＦＣ本体の斜視図である。
【図４】本実施形態に係るＤＭＦＣ本体の分解斜視図である。
【図５】図２に示す燃料電池部のＸ１−Ｘ１線断面図である。
【図６】図２に示す燃料電池部のＸ２−Ｘ２線断面図である。
【図７】変形例に係る携帯電話の斜視図であり、（ａ）は燃料電池部の格納状態を、（ｂ）は燃料電池部の展開中を、（ｃ）は燃料電池部を展開した状態を示す。
【図８】変形例に係る携帯電話の斜視図であり、（ａ）は燃料電池部の格納状態を、（ｂ）は燃料電池部の展開中を、（ｃ）は燃料電池部を展開した状態を示す。
【図９】変形例に係るデジタルカメラの斜視図であり、（ａ）は燃料電池部の格納状態を、（ｂ）は燃料電池部の展開中を、（ｃ）は燃料電池部を展開した状態を示す。
【符号の説明】
【００３６】
１０    燃料電池部
２０    ＤＭＦＣ本体
２１    セル／タンク構造体
２２    セル
２３    ＭＥＡ
２３Ａ  電解質膜
２３Ｂ  アノード
２３Ｃ  カソード
２４    集電板
３１    燃料タンク
３５    燃料カートリッジ
４１、４４  ヒンジ機構（回動機構）
４２    回動機構
４３    スライド機構
５０    携帯電話本体（電子機器本体）
６０    カメラ本体（電子機器本体）
Ｃ１    デジタルカメラ（電子機器）
Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３  携帯電話（電子機器）
【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】
2007220461.tif 000009
【図８】
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【図９】
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