(57)【要約】【課題】燃料電池セルが発生する熱を効率よく放熱し、電気出力の低下を抑制する燃料電池モジュールを提供する。【解決手段】表面と裏面とを有する回路基板１４と、表面に実装される少なくとも1つの燃料電池セルＳ１，Ｓ２と、回路基板１４の表面又は裏面の少なくとも一方に取り付けられる放熱シート３０とを備えた。好ましくは、燃料電池セルＳ１，Ｓ２が位置する回路基板１４の裏面に放熱シート３０を貼り付ける。【選択図】図２
2007042362.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面と裏面とを有する回路基板と、
前記表面に実装される少なくとも1つの燃料電池セルと、
回路基板の表面又は裏面の少なくとも一方に取り付けられる放熱シートとを備えたことを特徴とする燃料電池モジュール。
【請求項２】
燃料電池セルが位置する回路基板の裏面に放熱シートを取り付けたことを特徴とする請求項１に記載の燃料電池モジュール。
【請求項３】
放熱シートの厚みを０．３ｍｍ〜１．０ｍｍに設定していることを特徴とする請求項１又は２に記載の燃料電池モジュール。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の燃料電池モジュールを有する携帯機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、特に携帯機器用に好ましい燃料電池モジュールに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ポリマー電解質のような固体高分子電解質を使用した高分子型燃料電池は、高いエネルギー効率を持ち、薄型小型・軽量であることから、家庭用ジェネレーションシステムや自動車向けに開発が活発化している。かかる燃料電池の従来技術の構造として、下記の非特許文献１に開示されており、これを図１０に示す。
【０００３】
図１０に示すように、固体高分子電解質膜１００を挟んでアノード１０１とカソード１０２とを配設する。さらに、ガスケット１０３を介して一対のセパレータ１０４により挟持して単位セル１０５を構成する。この単位セル１０５を多数個積層し、単位セル１０５どうしを電気的に直列に接続して燃料電池Ｎを構成する。電極１０６は、積層した両端の単位セル１０５から取り出すことができる。このような燃料電池Ｎは、クリーンかつ高効率という特徴から、種々の用途，特に、電気自動車用電源や家庭用分散型電源として注目されている。
【０００４】
一方、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。
【０００５】
【非特許文献１】日経メカニカル別冊「燃料電池開発最前線」発行日２００１年６月２９日、発行所：日経ＢＰ社、第３章ＰＥＦＣ、３．１原理と特徴ｐ４６
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、燃料電池を駆動すると、燃料電池セル自身が発熱し、この発熱により燃料電池の電気出力が低下することが考えられる。特に、携帯機器の電源として使用する場合は、使い勝手の面からも発熱が蓄積しないようにする必要がある。
【０００７】
本発明は上記実情に鑑みてなされたものであり、その課題は、燃料電池セルが発生する熱を効率よく放熱し、電気出力の低下を抑制する燃料電池モジュール及びこれを有する携帯機器を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するため本発明に係る燃料電池モジュールは、
表面と裏面とを有する回路基板と、
前記表面に実装される少なくとも1つの燃料電池セルと、
回路基板の表面又は裏面の少なくとも一方に取り付けられる放熱シートとを備えたことを特徴とするものである。
【０００９】
この構成による燃料電池モジュールの作用・効果を説明する。回路基板の表面には、少なくとも１つの燃料電池セルが実装される。また、回路基板の表面又は裏面の少なくとも一方には、放熱シートが取り付けられる。従って、燃料電池セルが発する熱は、回路基板に伝達され、さらに回路基板に取り付けられた放熱シートにより空気中に放出される。その結果、燃料電池セルが発生する熱を効率よく放熱し、電気出力の低下を抑制する燃料電池モジュールを提供することができる。
【００１０】
本発明において、燃料電池セルが位置する回路基板の裏面に放熱シートを取り付けることが好ましい。かかる位置に放熱シートを取り付けることで、効率よく燃料電池セルの発する熱を放熱シートに伝達し、効率よく放熱を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
本発明に係る燃料電池モジュールの好適な実施形態を図面を用いて説明する。図１は、ＰＤＡ（個人向け携帯型情報機器：携帯機器に相当）に、本発明に係る燃料電池モジュール（以下、単に「モジュール」という）を搭載した状態を示す。図２は、モジュールの主要な構成を示す平面図である。図３は、モジュールの構成を模式的に示す断面図である。
【００１２】
図１は、ＰＤＡ１１の背面側を示し、電池収容部１２の蓋を取り外し、モジュール１３を装着した状態を示している。モジュール１３は、収容部１２に対して挿脱自在であり、通常の電池（単３電池等）の挿脱と同じような感覚で挿脱操作を行うことができる。
【００１３】
図２に示すように、２つの燃料電池セルＳ１，Ｓ２が、回路基板１４の表面に搭載されている。燃料電池セルＳ１，Ｓ２の詳細構成は後述するが、表面側に多数の開口穴が形成されており、空気を取り込むことができるようになっている。図２には示されていないが、第１燃料電池セルＳ１の裏面側には、燃料である水素ガスを取り込むためのガス注入口とガス排出口が設けられ、ガス注入口には、水素ガスを取り込むためのパイプ１５が接続される。第２燃料電池セルＳ２にも、ガス注入口が設けられ、第１燃料電池セルＳ１のガス排出口とパイプ１６（図３参照）により連結される。これにより、パイプ１５から供給された水素ガスは、パイプ１６を経由して第２燃料電池セルＳ２のほうにも供給される。パイプ１５，１６は、好ましくは金属製（アルミニウムや真鍮等）であるが、これに限定されるものではない。
【００１４】
各燃料電池セルＳ１，Ｓ２は、回路基板１４に対して固定するために、押さえ部材１８が設けられる。押さえ部材１８は、枠形状を有する押え部１８ａと、回路基板１４に固定するための爪部１８ｂとを有している。燃料電池セルＳ１，Ｓ２の周縁部１７（矩形のセルの四辺部）を押え部１８ａにより押さえつけ、回路基板１４ａに形成された孔１４ｂを利用して、押さえ部材１８の爪部１８ｂをはんだ付け等により固定する。これにより、燃料電池セルＳ１，Ｓ２を回路基板１４に対して固定することができる。
【００１５】
図３に示すように、燃料電池セルＳ１，Ｓ２は、平面的に並べて配置されており、押さえ部材１８により回路基板１４に対して固定される。押さえ部材１８は、例えば、リン青銅のような金属製（他の金属でもよい）であり、リン青銅板をプレス加工することにより形成することができる。燃料電池セルＳ１，Ｓ２の表面（図３で上側）は、後述するように金属板により形成され、電極（正極あるいは負極）として機能している。従って、金属製の押さえ部材１８を用いることで、燃料電池セルＳ１，Ｓ２の電極を回路基板１４の配線パターンに接続することができる。また、燃料電池セルＳ１，Ｓ２の裏面（図３で下側）は、もう一方の電極（負極あるいは正極）であり、回路基板１４の表面に形成された電極パターンに押さえつけることで、電気的な接続を行うことができる。電極パターンへの押さえ付けは、押さえ部材１８により行うことができる。また、水素ガスの流路を連結するためのパイプ１６が設けられている。
【００１６】
回路基板１４の裏面には、昇圧回路（電子回路に相当）が設けられている。１つの燃料電池セルにより取り出せる出力電圧は０．５Ｖ程度である。これを図示のように２つ設けて直列接続すれば、１Ｖ程度の出力電圧となる。一方、携帯機器の内部の回路に電源を供給するためには、５Ｖ程度の出力電圧が必要である。そこで、上記のような昇圧回路（ＤＣ−ＤＣコンバータ）を設けることで、適切な電圧に昇圧して、ＰＤＡ本体に供給することができる。ただし、昇圧回路は公知の回路構成を用いることができる。ＰＤＡに電源供給するための端子部の位置及び形状は、図示しないが、特定の形態に限定されるものではなく、適宜の構成にすることができる。
【００１７】
また、回路基板１４の裏面には放熱シート３０が貼り付けられる。モジュール１３を駆動すると、燃料電池セルＳ１，Ｓ２が発熱するため、この熱を効率よく放熱するために、放熱シート３０が貼り付けされる。放熱シートとしては、例えばシリコーンゲルをマトリックス樹脂としたシート（日東シンコー株式会社製のＨＴシリーズ等）を用いることができるが、特定の材質に限定されるものではない。放熱シート３０は、回路基板１４の裏面であって、ちょうど燃料電池セルＳ１，Ｓ２が取り付けられている位置に貼り付けることが好ましい。これにより、熱を効率よく空気中に伝達させることができる。また、放熱シート３０は、回路基板１４の裏面であれば、どの位置でもよく、燃料電池セルＳ１，Ｓ２が取り付けられている位置とは異なる位置に設けてもよい。
【００１８】
放熱シート３０は、回路基板１４の表面であって、燃料電池セルＳ１，Ｓ２が取り付けられていない位置に貼り付けてもよい。また、回路基板１４の両面に貼り付けてもよい。放熱シート３０の取り付けは、貼り付け以外の方法、例えば、接着剤を用いて取り付けてもよい。放熱シート３０の平面形状は、燃料電池セルＳ１，Ｓ２の配置や、その他の回路部品の配置等を考慮して、適宜の形状とすることができる。
【００１９】
更に回路基板１４の裏面、あるいは回路基板１４とは別ユニットとして、水素ガス発生ユニットが設けられる。水素ガス発生ユニットは、金属（アルミニウムや純鉄）と水あるいは水蒸気とを反応させて水素ガスを発生する機能を有する。水素ガス発生ユニットは、金属を収容する金属収容部と、水を収容する水収容部を備えており、水収容部内の水を金属収容部へと導く手段（パイプ、給水紙など）が設けられる。水素ガス発生ユニットにより発生された燃料である水素ガスを燃料電池セルＳ１，Ｓ２に供給することができる。
【００２０】
金属としてアルミニウムを用いた場合、アルミニウム粉末と水を反応させると、次のような反応が生じて水素ガスが発生するものと推測される。
【００２１】
２Ａｌ＋３Ｈ２Ｏ→Ａｌ２Ｏ３＋３Ｈ２    または  
Ａｌ＋３Ｈ２Ｏ→Ａｌ（ＯＨ）３＋３／２Ｈ２
なお、反応を促進するための加熱手段を適宜設けてもよい。この化学反応では、二酸化炭素や一酸化炭素のような環境に対して悪影響を与えるガスを発生しない。すなわち、 クリーンなエネルギーであるということができる。水素ガスのみ（純水素）が、燃料電池セルＳ１，Ｓ２に対して供給されることになる。
【００２２】
回路基板１４の裏面側の回路が配置される部分（あるいは裏面の全面）には、好ましくは、樹脂によるモールド（パッケージ）が被せられる。回路基板１４の表面側は、燃料電池セルＳ１，Ｓ２が空気を自由に取り込むことができるように、パッケージを被せることなく、開放させた状態にしておく。パッケージは、回路基板１４に対して取り外し可能に取り付けてもよい。
【００２３】
本発明に係る燃料電池モジュールは、リサイクル可能に構成することが好ましい。そのため水素ガス発生ユニットを取り外し可能なように、モジュールを構成することが好ましい。また、消耗品である金属や水を新しいものに交換できるように構成される。
【００２４】
＜燃料電池セルの構成＞
次に、本発明に係る燃料電池モジュールに使用される燃料電池セル（単位セル）の好適な実施形態を図面を参照しながら説明する。図４は、本発明の燃料電池の単位セルの一例を示す組み立て斜視図であり、図５は、本発明の燃料電池の単位セルの一例を示す縦断面図である。
【００２５】
本発明の燃料電池は、図４〜図５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２と、他方側に配置されたアノード側電極板３とを備えるものである。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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
電極板２，３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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。本発明では、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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
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開口部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、開口部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。
【００３８】
カソード側金属板４の開口部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部を設けてもよい。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
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。金属板４への開口部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。
【００４４】
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。
【００４５】
図５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。
【００４６】
本発明では、金属板４，５の周縁は、電気的に絶縁した状態でカシメ（曲げプレス加工の一種）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。
【００４７】
本発明では、カシメを行う際、図５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）。
【００４８】
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。
【００４９】
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５に示すものが好ましい。つまり、一方の金属板５の外縁部５ａを他方の外縁部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の外縁部５を他方の金属板４の外縁部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の外縁部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。
【００５０】
本発明では、図４，図５に示すような単位セルを１個又は複数個使用することができるが、固体高分子電解質１、一対の電極板２，３、及び一対の金属板４，５で単位セルを構成し、この単位セルを複数積層したり、同一面に配列して使用することも可能である。（図１〜３に示したように同一面に配列することがモジュールをコンパクトにすることができ好ましい。）このようにすると、ボルト及びナットの締結部品で相互結合して、セル部品に一定の圧力を加えなくても、高出力の燃料電池を提供することができる。
【００５１】
使用の際、金属板５の燃料の注入口５ｃ及び排出口５ｄには、直接、燃料供給用のパイプを接合することも可能であるが、燃料電池の薄型化を行う上で、厚みが小さく、金属板５の表面に平行なパイプを有するジョイント機構を設けるのが好ましい。図５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、パイプ１５を圧入して取り付けることができる。
【００５２】
本発明の燃料電池は、薄型化が可能で小型軽量かつ自由な形状設計が可能なため、特に、ＰＤＡ、携帯電話、ノートＰＣ等のモバイル機器（携帯機器）に好適に使用することができる。
【００５３】
＜実験結果１＞
実際に回路基板１４の裏面に放熱シート３０を貼り付けて効果を確認するための実験を行った。放熱シート３０は、日東シンコー株式会社製のＨＴシリーズのＨＴ−０５０（熱伝導率１．０Ｗ／ｍＫ）を使用した。図６に示すように回路基板１４の表面に３つの燃料電池セルＳを搭載し、回路基板１４上に形成された配線パターンにより直列接続し、出力電圧を測定した。回路基板１４の表裏面には、アノード電極パターンＰＡとカソード電極パターンＰＣが形成されている。各燃料電池セルＳは、押さえ部材２０により回路基板１４に対して押圧された状態で結合される。押さえ部材２０は、幅方向両側に形成された孔２０ａを利用して回路基板１４にネジで固定される。燃料電池セルＳは、内部に酸化ガスと還元ガスの流路が形成された構造のものを使用した。
【００５４】
図６の実施例では、回路基板１４はガラスエポキシ基板であり、平面サイズは９３ｍｍ×６３ｍｍで厚みは１．６ｍｍである。また、電極パターンＰＡ，ＰＣの銅箔の厚みは３２μｍである。放熱シート３０は、回路基板１４の裏面に貼り付けられるが、その大きさは回路基板１４と同じ９３ｍｍ×６３ｍｍであり、厚みは０．５ｍｍである。
【００５５】
電流密度が低い場合（１３０ｍＡ／ｃｍ2）と高い場合（２２５ｍＡ／ｃｍ2）の２通りについて、放熱シート３０の有無の差を実験で求めた。図７にその実験結果をグラフで示す。図７（ａ）は出力電圧の大きさを測定した結果を示し、電流密度が小さい場合は発熱量も小さく、放熱シート３０の有無の差はほとんどないが、電流密度が大きい場合は発熱量が大きくなり、放熱シート３０を設けたほうが出力電圧が大きくなることが分かる。（ｂ）も同様の傾向を示すデータであり、電流密度が大きい場合は、放熱シート３０を設けたほうがセル抵抗が小さくなっていることが分かる。（ｃ）は燃料電池セルの温度の推移を示しており、放熱シート３０を貼り付けることの効果が現れている。以上の通り、放熱シート３０を回路基板１４に貼り付けることで、特に電流密度が大きくなるほど出力が大きく取れることが確認できた。
【００５６】
＜実験結果２＞
次に、放熱シート３０の厚みの影響について実験を行った。放熱シート３０は、日東シンコー株式会社製のＨＴシリーズのＨＴ−０５０を使用した。図8に示すように、回路基板１４の４つの燃料電池セル４を横に並べて搭載し、これらを直列接続して出力電圧を測定した。各燃料電池セルＳは、押さえ部材２１により回路基板14に対して押圧された状態で結合される。押さえ部材２１は、幅方向両側に形成された孔２１ａを利用して回路基板１４にネジで固定される。燃料電池セルＳは、内部に酸化ガスと還元ガスの流路が形成された構造のものを使用し、ガス流路をプレス加工で形成しており、ガス流路と同じ形状Ｇが外観に現れている。
【００５７】
図８の実施例では、回路基板１４はガラスエポキシ基板であり、平面サイズは７９ｍｍ×７２ｍｍで厚みは１．６ｍｍである。また、電極パターンＰＡ，ＰＣの銅箔の厚みは３２μｍである。放熱シート３０は、回路基板１４の裏面に貼り付けられるが、その大きさは回路基板１４と同じ７９ｍｍ×７２ｍｍであり、厚みは０．５ｍｍのものを１枚、２枚、３枚と重ねることで条件を変えて測定を行った。
【００５８】
図９に、その実験結果を示す。図９（ａ）（ｂ）（ｃ）において、図７と同様のデータを示すが、いずれも放熱シート３０を貼り付けることで特性が改善されていることが分かる。また、放熱シート３０の効果は、１枚よりも２枚、３枚と重ねた方が若干特性の改善は見られるものの、それほど顕著な効果ではなかった。従って、０．５ｍｍの放熱シート３０であれば１枚使用するだけで十分な効果が得られる。
【００５９】
以上のことから、回路基板１４の貼り付ける放熱シート３０の厚みは、０．３ｍｍ〜１．０ｍｍに設定することが好ましいと考えられる。あまり厚みを大きくしても思ったほどの効果が得られないだけでなく、無駄にスペースをとってしまうからである。また、あまり薄くしすぎると、放熱効果が得られなくなるからである。
【００６０】
＜別実施形態＞
図１〜３に示す実施形態では、単位セルを２つ設けているが、単位セルは１つでもよいし、３つ以上でもよい。携帯機器に設けられる収容部の大きさや必要とされる電池容量等を考慮して、適宜決めることができる。単位セルの大きさも適宜決めることができる。
【００６１】
図４、図５では、絶縁材料６（絶縁層に相当）を介してカシメを行っているが、固体高分子電解質１の周縁部を延ばし、これを介在させてカシメを行ってもよい。この場合、固体高分子電解質１が絶縁層として機能する。この場合は、絶縁材料を設ける必要がないので、構成を簡素化することができる。
【００６２】
前述の実施形態では、エッチングによりアノード側金属板に流路溝を形成する例を示したが、本発明では、プレス加工、切削などの機械的な方法により、アノード側金属板に流路溝を形成してもよい。
【００６３】
回路基板１４の材質については、特に限定されるものではなく、例えば汎用性がある材質を用いることができる。また、放熱性の優れたアルミコア基板を用いてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】ＰＤＡに燃料電池モジュールを搭載した状態を示す図
【図２】燃料電池モジュールの主要部を示す平面図
【図３】モジュールの構成を模式的に示す断面図
【図４】本発明の燃料電池セルの一例を示す組み立て斜視図
【図５】本発明の燃料電池セルの一例を示す縦断面図
【図６】実験に用いたモジュールの構成を示す図
【図７】放熱シートを用いた場合の実験結果を示す図
【図８】実験に用いたモジュールの構成を示す図
【図９】放熱シートの厚みを変えた場合の実験結果を示す図
【図１０】従来技術に係る燃料電池の構成を示す図
【符号の説明】
【００６５】
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          開口部
５            アノード側金属板
５ｃ          注入口
５ｄ          排出口
６            絶縁材料
９            流路溝
１１          ＰＤＡ
１２          収容部
１３          燃料電池モジュール
１４          回路基板
１５，１６    パイプ
１７          周縁部
１８          押さえ部材
３０          放熱シート
Ｓ１，Ｓ２    燃料電池セル(単位セル)
【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】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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