(57)【要約】      （修正有）【課題】リード線等を集電板に取り付けることなく、複数のＭＥＡを電気的に並列あるいは直列に接続することができる電池ホルダ、この電池ホルダに装着される燃料電池モジュール及びこの電池ホルダを備える電子機器を提供する。【解決手段】電池ホルダ１は、燃料電池モジュールが装着されることで、燃料電池モジュール３内部において一体化された、ＭＥＡを有する複数の発電ユニット４のアノード及びカソードのコンタクト部４ｄ、４１１の各々に接触して電気的に接続される端子１１と、発電ユニットのアノードのコンタクト部４１１ａに対応する端子１１ｂと、発電ユニットのカソードのコンタクト部４０１ｂに対応する端子１１ａとを電気的に接続する接続部とを備える。【選択図】図１
2007059315.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体燃料によって発電する膜電極接合体を有する複数の発電ユニットと、この複数の発電ユニットを一体化するケースとを備え、すべての前記発電ユニットのアノード及びカソードの各々の少なくとも一部を、前記複数の発電ユニットを一体化するケースの外部から電気的に接続されるコンタクト部とした燃料電池モジュールが装着される電池ホルダであって、
前記燃料電池モジュールが装着されることで、前記発電ユニットのアノード及びカソードの前記コンタクト部の各々に接触して電気的に接続される、前記アノード及びカソードに対応する数の端子と、
１つの前記発電ユニットのアノードのコンタクト部に対応する前記端子と、他の１つの前記発電ユニットのカソードのコンタクト部に対応する前記端子とを電気的に接続する接続部と、
を備えることを特徴とする電池ホルダ。
【請求項２】
液体燃料によって発電する膜電極接合体を有する複数の発電ユニットと、この複数の発電ユニットを一体化するケースとを備え、すべての前記発電ユニットのアノード及びカソードの各々の少なくとも一部を、前記複数の発電ユニットを一体化するケースの外部から電気的に接続されるコンタクト部とした燃料電池モジュールが装着される電池ホルダであって、
前記燃料電池モジュールが装着されることで、前記発電ユニットのアノード及びカソードの前記コンタクト部の各々に接触して電気的に接続される、前記アノード及びカソードに対応する数の端子と、
複数の前記発電ユニットのアノードのコンタクト部に対応する前記端子同士を電気的に接続するアノード端子接続部と、
複数の前記発電ユニットのカソードのコンタクト部に対応する前記端子同士を電気的に接続するカソード端子接続部と、
を備えることを特徴とする電池ホルダ。
【請求項３】
前記端子が、前記コンタクト部と接触する接触部と、この接触部を当該コンタクト部に向かって付勢する接触部付勢手段とを有することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の電池ホルダ。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の電池ホルダに装着され、当該電池ホルダが備える端子と電気的に接続される燃料電池モジュールであって、
液体燃料によって発電する膜電極接合体を有する発電ユニットを複数と、
この複数の発電ユニットを一体化するケースと、を備え、
各々の前記発電ユニットのアノード及びカソードが、前記電池ホルダに装着されることで前記端子と接触して電気的に接続されるコンタクト部を有することを特徴とする燃料電池モジュール。
【請求項５】
請求項１又は請求項２に記載の電池ホルダに装着され、当該電池ホルダが備える端子と電気的に接続される燃料電池モジュールであって、
液体燃料によって発電する膜電極接合体を有する発電ユニットを複数と、
この複数の発電ユニットを一体化するケースと、を備え、
各々の前記発電ユニットのアノード及びカソードが、前記電池ホルダに装着されることで前記端子と接触して電気的に接続されるコンタクト部と、このコンタクト部を、対応する前記端子に向かって付勢するコンタクト部付勢手段と、を有することを特徴とする燃料電池モジュール。
【請求項６】
前記コンタクト部が、前記膜電極接合体の面に沿う方向に向かって開放されていることを特徴とする請求項４又は請求項５に記載の燃料電池モジュール。
【請求項７】
対をなす前記アノード及び前記カソードのコンタクト部が、平面視において重複せず、かつ、当該発電ユニットのある対称軸に対して非対称の位置に形成されていることを特徴とする請求項４から請求項６のいずれか１項に記載の燃料電池モジュール。
【請求項８】
請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の電池ホルダを備え、請求項４に記載の燃料電池モジュールが装着される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、電池ホルダ、燃料電池モジュール及び電子機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
携帯端末やノートパソコン等の電子機器の電源として、燃料電池の開発が行われている。この燃料電池は、一般的に、燃料極と、空気極と、これらに挟まれる電解質膜とからなる膜電極接合体（ＭＥＡ；Ｍｅｍｂｒａｎｅ  Ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ  Ａｓｓｅｍｂｌｙ）とを備え、更に、このＭＥＡを挟持する集電板を備える（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
そして、従来、電子機器の定格電圧等に応じて、複数のＭＥＡを直列あるいは並列に配列する場合に、リード線のような導電体の両端をそれぞれ異なるＭＥＡの集電板に取り付けることで、複数のＭＥＡを電気的に接続していた。そして、電気的に直列あるいは並列に接続された複数のＭＥＡを一体化して１つの電池パックとし、電子機器の電池ホルダに取り付けて用いられていた。
【特許文献１】特開平０９−０９２３２３号公報（段落番号００１４〜００１７）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、集電板にリード線等の導電体を取り付けて複数のＭＥＡを直列あるいは並列に接続する際に、導電体は集電板に、例えば、ネジや溶接等によって取り付けられるため、取り付けの際に時間や手間がかかるという問題があった。
【０００５】
本発明は、前記の問題点に鑑みて創案されたものであり、リード線等を用いて複数のＭＥＡを電気的に接続することなく、複数のＭＥＡを直列あるいは並列に接続することができる電池ホルダ、この電池ホルダに装着される燃料電池モジュール及びこの電池ホルダを備える電子機器を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記課題を解決するための手段として、本発明の電池ホルダは、液体燃料によって発電する膜電極接合体を有する複数の発電ユニットと、この複数の発電ユニットを一体化するケースとを備え、すべての前記発電ユニットのアノード及びカソードの各々の少なくとも一部を、前記複数の発電ユニットを一体化するケースの外部から電気的に接続されるコンタクト部とした燃料電池モジュールが装着される電池ホルダであって、前記燃料電池モジュールが装着されることで、前記発電ユニットのアノード及びカソードの前記コンタクト部の各々に接触して電気的に接続される、前記アノード及びカソードに対応する数の端子と、１つの前記発電ユニットのアノードのコンタクト部に対応する前記端子と、他の１つの前記発電ユニットのカソードのコンタクト部に対応する前記端子とを電気的に接続する接続部と、を備えることを特徴とする。
【０００７】
この電池ホルダでは、燃料電池モジュールが装着されて、当該電池ホルダの端子と、当該燃料電池モジュールの異なる発電ユニットのアノードとカソードとが接触して電気的に接続されることで、複数の発電ユニットのＭＥＡを、端子と接続部とによって電気的に直列接続することができる。
【０００８】
また、本発明の燃料電磁モジュールは、前記電池ホルダに装着され、当該電池ホルダが備える端子と電気的に接続される燃料電池モジュールであって、液体燃料によって発電する膜電極接合体を有する発電ユニットを複数と、この複数の発電ユニットを一体化するケースと、を備え、各々の前記発電ユニットのアノード及びカソードが、前記電池ホルダに装着されることで前記端子と接触して電気的に接続されるコンタクト部を有することを特徴とする。
【０００９】
この燃料電池モジュールでは、前記の電池ホルダに装着されることで、各々の発電ユニットのアノード及びカソードを電気的に接続することができる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、複数のＭＥＡを燃料電池モジュール内部で電気的に接続させる必要がなく、電池ホルダに燃料電池モジュールを装着することで、燃料電池モジュール内部の複数のＭＥＡの電気的な接続を行うことができる。そのため、複数のＭＥＡを電気的に接続させるための導電体の取り付けが不要になり、燃料電池モジュールの製造における時間や手間が短縮できて製造コストを削減できるとともに、燃料電池モジュール内部における導電体のスペースが不要になって、燃料電池モジュールを更に小型化することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
次に本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。図１は、本実施形態にかかる燃料電池モジュールを装着した電池ホルダの平面図である。図２は、本実施形態にかかる燃料電池モジュールの斜視図である。図３は、本実施形態にかかる燃料電池モジュールの部分破断図である。図４は、本実施形態にかかる燃料電池モジュールの分解斜視図である。図５は、図２に示したＸ−Ｘ線の断面図である。
【００１２】
なお、ここでは、燃料電池モジュール３を、直接メタノール型燃料電池（ＤＭＦＣ；Ｄｉｒｅｃｔ  Ｍｅｔｈａｎｏｌ  Ｆｕｅｌ  Ｃｅｌｌ）とした場合について説明する。また、ここでは、燃料電池モジュール３が２つの発電ユニット４ａ、４ｂ（図４参照）を備える場合について説明するが、本発明の燃料電池モジュール３は複数の発電ユニット４を備えていればよい。
【００１３】
［電池ホルダの構成］
図１に示すように、電池ホルダ１は、燃料電池モジュール３が装着され、当該燃料電池モジュール３と電気的に接続されるとともに、燃料電池モジュール３内部の複数の発電ユニット４を電気的に接続するものである。電池ホルダ１は、筐体１０と、端子１１（１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄ）と、制御基板１２と、ＥＤＬＣ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃ  Ｄｏｕｂｌｅ  Ｌａｙｅｒ  Ｃａｐａｃｉｔｏｒ；電気２重層キャパシタ）１３と、ＵＳＢコネクタ１４と、燃料カートリッジ１５と、脱落防止手段１６とを備える。
【００１４】
筐体１０は、燃料電池モジュール３が着脱可能に装着されるとともに、端子１１と、制御基板１２と、ＥＤＬＣ１３と、ＵＳＢコネクタ１４と、燃料カートリッジ１５とを収容する容器であり、例えばプラスティック等からなる。なお、筐体１０は、燃料電池モジュール３の底面（図示せず）と接する底板（図示せず）に複数の空気流通孔（図示せず）を有し、燃料電池モジュール３の底面側に空気が供給できるようになっている。
【００１５】
端子１１は、後記する燃料電池モジュール３の内部の発電ユニット４のカソード集電板４０及びアノード集電板４１（図３参照）に接触して、燃料電池モジュール３と制御基板１２とを電気的に接続するものである。この端子１１は、図２及び図３に示すように、先端が開口部６２の内部に挿入されて発電ユニット４のカソード集電板４０及びアノード集電板４１に接触するとともに、図１に示すように、他端が制御基板１２に固定されて電気的に接続され、更に、筐体１０にも固定されている。ここでは、端子１１は、導電性の材料からなるスプリングプローブであり、プランジャ１１０と、バレル１１１と、スプリング１１２とからなる。
【００１６】
プランジャ［（電池ホルダ側）接触部］１１０は、先端が発電ユニット４のカソード集電板４０及びアノード集電板４１の（燃料電池モジュール側）コンタクト部４０１、４１１（図３参照）に接触するとともに、バレル１１１の中空内部に接触することで、発電ユニット４とバレル１１１とを通電するもので、スプリング１１２によって燃料電池モジュール３のカソード集電板４０及びアノード集電板４１のコンタクト部４０１、４１１に押し付けられる方向に付勢される。これによって、プランジャ１１０は、カソード集電板４０及びアノード集電板４１と確実に通電することができる。なお、このプランジャ１１０の先端は、燃料電池モジュール３の側面３１（図２参照）に設けられた開口部６２を貫通し、燃料電池モジュール３内部のカソード集電板４０及びアノード集電板４１のコンタクト部４０１、４１１に接触する。
【００１７】
バレル１１１は、スプリング１１２と、プランジャ１１０の胴体部１１０ａとが中空内部に挿入されるとともに、後端が制御基板１２と電気的に接続されている。更に、スプリング（接触部付勢手段）１１２は、バレル１１１の中空内部に挿入され、プランジャ１１０をカソード集電板４０及びアノード集電板４１に対して付勢する圧縮コイルバネである。これによって、端子１１は、カソード集電板４０及びアノード集電板４１に接触し、燃料電池モジュール３と制御基板１２とを電気的に接続することができる。
【００１８】
なお、ここでは、図３に示すように、端子１１ａは発電ユニット４ｂのカソード集電板４０ｂのコンタクト部４０１ｂに、端子１１ｂは発電ユニット４ａのアノード集電板４１ａのコンタクト部４１１ａに、端子１１ｃは発電ユニット４ｂのアノード集電板４１ｂのコンタクト部４１１ｂに、端子１１ｄは発電ユニット４ａのカソード集電板４０ａのコンタクト部４０１ａに、それぞれ接触する。そして、図１に示すように、端子１１ａと端子１１ｂとを電気的に接続する配線（接続部、図示せず）、及び、端子１１ｃ、１１ｄの各々とＵＳＢコネクタ１４とを電気的に接続する配線（図示せず）が、後記する制御基板１２上にプリントされることで、発電ユニット４ａ、４ｂのＭＥＡ４２ａ、４２ｂ（図４参照）が直列に接続される。
【００１９】
制御基板１２は、例えば、燃料電池モジュール３の出力電圧を昇降圧する電子部品である。この制御基板１２によって、電子機器（図示せず）の定格出力に対応して、発電ユニット４の出力を制御することができる。なお、この制御基板１２は、筐体１０内部に固定され、制御基板１２上には、端子１１と、ＥＤＬＣ１３と、ＵＳＢコネクタ１４とが接続されている。そして、この制御基板１２は、燃料電池モジュール３からの電力供給により動作する。
【００２０】
ＥＤＬＣ１３は、制御基板１２に接続され、燃料電池モジュール３からの電力を充電するものである。これによって、例えば、予め所定量の電力をＥＤＬＣ１３に充電しておき、発電初期等において燃料電池モジュール３の電力の出力が不安定な場合に、ＥＤＬＣ１３から電子機器（図示せず）に優先的に電力供給したり、過剰な電力を充電したりすることができる。このＥＤＬＣ１３は、筐体１０内部に固定されている。
【００２１】
ＵＳＢコネクタ１４は、制御基板１２に接続され、燃料電池モジュール３及びＥＤＬＣ１３からの電力を、ＵＳＢケーブル（図示せず）が備えるバスパワーラインを介して電子機器（図示せず）に出力するものである。なお、このＵＳＢコネクタ１４は、レセプタクルである。
【００２２】
燃料カートリッジ１５は、燃料電池モジュール３の燃料となるメタノール水溶液（液体燃料）を貯蔵するものである。この燃料カートリッジ１５は、筐体１０に着脱可能に装着される。ここで、燃料カートリッジ１５には、メタノール（燃料成分）濃度が例えば１０質量％のメタノール水溶液と、プロペラントガスとが封入され、このメタノール水溶液は、チューブ１５０を通って燃料電池モジュール３に供給される。
【００２３】
脱落防止手段１６は、筐体１０に取り付けられ、筐体１０内部に装着された燃料電池モジュール３の脱落を防止するものである。ここでは、脱落防止手段１６は、筐体１０の燃料電池モジュール３が装着される部分において対面する２つの角に取り付けられる三角形状の金具であり、この脱落防止手段１６と筐体１０の底面（図示せず）とによって燃料電池モジュール３が挟持される。
【００２４】
［燃料電池モジュールの構成］
燃料電池モジュール３は、空気中の酸素と燃料カートリッジ１５から供給されるメタノール水溶液によって発電するものである。図３に示すように、燃料電池モジュール３は、発電ユニット４ａ、４ｂと、燃料タンク５と、ケース６とを備える。そして、発電ユニット４ａ、燃料タンク５、発電ユニット４ｂが、ケース６の内部において順に重ねられている。なお、この燃料電池モジュール３は、ポンプ、ファン、ブロア等の補機を使用せず、メタノール水溶液や空気等の自然拡散を利用したパッシブ型（開放型）の燃料電池である。
【００２５】
発電ユニット４（４ａ、４ｂ）は、図４に示すように、ケース６（上端板６０・下端板６１）の表面に設けられた空気流通孔６３から流入する空気中の酸素と、燃料タンク５から供給されるメタノール水溶液により発電するものである。発電ユニット４は、図５に示すように、カソード集電板４０と、アノード集電板４１と、ＭＥＡ４２と、シール部材４３とを備える。
【００２６】
カソード集電板４０（４０ａ、４０ｂ）は、ＭＥＡ４２の空気極４２０に隣接して設けられた板であり、また、アノード集電板４１（４１ａ、４１ｂ）は、ＭＥＡ４２の燃料極４２１に隣接して設けられた板である。カソード集電板４０及びアノード集電板４１は、導電性及び耐食性を有する材料（例えばチタン等の金属）から形成され、ＭＥＡ４２を挟持する。このカソード集電板４０及びアノード集電板４１は、ＭＥＡ４２で発生した電位差に基づいて、電力を効率的に取り出すために設けられる。
【００２７】
そして、図４に示すように、カソード集電板４０及びアノード集電板４１の各々は、平面視において四角形の四隅が角取りされた板状の形状を有し、複数の流通孔４０２、４１２が形成されている。そして、カソード集電板４０の流通孔４０２を、ＭＥＡ４２に供給される空気や、発電によりＭＥＡ４２で生成された水蒸気（水）が流通し、アノード集電板４１の流通孔４１２を、ＭＥＡ４２に供給されるメタノール水溶液や、発電によりＭＥＡ４２で生成された二酸化炭素（ガス）が流通する。
【００２８】
また、カソード集電板４０及びアノード集電板４１の各々は、ケース６（下端板６１）の側面３１側に一部が張り出して形成された突出部４００、４１０を有する。そして、各々の突出部４００（４００ａ、４００ｂ）、４１０（４１０ａ、４１０ｂ）は、それぞれ開口部６２（６２ｄ、６２ｂ、６２ｃ、６２ａ）に接するように、断面がＬ字状になるように先端が折り曲げられている。これによって、突出部４００、４１０の開口部６２と面する部分（コンタクト部４０１、４１１）は、開口部６２からケース６の外部に対してＭＥＡ４２の面に沿う方向に向かって開放されている。これによって、電池ホルダ１の端子１１を、このコンタクト部４０１、４１１が開放される、当該ＭＥＡ４２の面に沿う方向に設置することができるため、コンタクト部（図示せず）をＭＥＡ４２の厚さ方向に開放させて、当該燃料電池モジュール３の上に端子１１を設置する場合に比べて、電池ホルダ１の厚さを薄くすることが可能になる。
【００２９】
なお、ここでは、すべての開口部６２を１つの側面３１に形成し、コンタクト部４０１、４１１を同一の方向に開放させることとした。このように、コンタクト部４０１、４１１を同一の方向に開放させることで、電池ホルダ１の端子１１を、１つの側面３１に対向させて並べて配列させることができる。更に、ここでは、突出部４００、４１０をＬ字状に形成し、側面３１に直交する方向から見てコンタクト部４０１、４１１の、ＭＥＡ４２の厚さ方向における位置を一致させることとした。これによって、電池ホルダ１の端子１１を、水平に一列に配列させることができる。
【００３０】
そして、このコンタクト部４０１ａ、４１１ａは、平面視において重複せず、更に、突出部４００、４１０を除く発電ユニット４の平面視における形状の対称軸Ａ（図３参照）に対して非対称の位置に形成されている。そして、カソード集電板４０ｂ及びアノード集電板４１ｂを、カソード集電板４０ａ及びアノード集電板４１ａについて対称軸Ａを中心に反転させた形状及び配置とした。このとき、コンタクト部４０１ａ、４１１ａは、対称軸Ａに対して非対称の位置に形成されているためにコンタクト部４０１ａ、４１１ａとコンタクト部４０１ｂ、４１１ｂは平面視において重複しない位置に形成される。このように、コンタクト部４０１ａ、４１１ａが、平面視において重複せず、対称軸Ａに対して非対称の位置に形成されているため、２つの発電ユニット４ａ、４ｂを同一の形状とすることができる。これによって、燃料電池モジュール３は、生産工程を簡素化できるとともに、この２つの発電ユニット４ａ、４ｂを、燃料タンク５を挟んで対称軸Ａに対して反転させて配置することで、コンタクト部４０１、４１１は、側面３１に直交する方向から見て横方向にずれた位置に配列し、電池ホルダ１の端子１１を縦に配列させることを防ぐことができるため、電池ホルダ１の厚さを薄くすることが可能になる。
【００３１】
更に、カソード集電板４０及びアノード集電板４１と、ケース６との間には、これらを絶縁するための絶縁部４０３、４１３（図５参照）が設けられている。この絶縁部４０３、４１３は、例えば、樹脂から形成された膜である。
【００３２】
ＭＥＡ４２（４２ａ、４２ｂ）は、カソード集電板４０の流通孔４０２及びアノード集電板４１の流通孔４１２から供給される空気とメタノール水溶液とによって発電するものである。ここで、ＭＥＡ４２は、図５に示すように、空気極４２０と、燃料極４２１と、電解質膜４２２とを備える。電解質膜４２２は、例えば、パーフルオロスルホン酸系の一価の陽イオン交換膜によって構成され、平面視において四角形の四隅が角取りされた板状の形状を有する。また、空気極４２０及び燃料極４２１は、例えば、白金等の触媒が担持されたカーボンペーパによって構成される。そして、燃料極４２１は、電解質膜４２２の燃料タンク５の側の面に、空気極４２０は、電解質膜４２２の外側の面（燃料極４２１とは反対側の面）に形成される。
【００３３】
シール部材４３は、電解質膜４２２の縁部とカソード集電板４０との間及び電解質膜４２２の縁部とアノード集電板４１との間に位置している。このシール部材４３は、弾性変形可能な材料（例えば、ポリテトラフルオロエチレン、ＳＢＲ等）から形成されている。シール部材４３は、電解質膜４２２とカソード集電板４０との間に挟まれており、また、電解質膜４２２とアノード集電板４１との間にも挟まれている。そして、シール部４３は、弾性変形することによって、空気極４２０及び燃料極４２１の周囲をシールする。
【００３４】
更に、シール部材４３は、その表面に当接する部材（電解質膜４２２とカソード集電板４０、及び、電解質膜４２２とアノード集電板４１）と粘着する粘着層（図示せず）を有することとしてもよく、シール部材４３がこのような粘着層を有することで、当該シール部材４３のシール性が高まる。
【００３５】
このように、シール部材４３を設けることにより、空気極４２０で生成された水蒸気や、メタノール水溶液等が、ＭＥＡ４２から流出することが防止されている。そして、水蒸気等の流出が防止されているため、当該燃料電池モジュール３は、制御基板１２（電子部品）やＥＤＬＣ１３（図１参照）に対する水蒸気等の影響を考慮せずに電池ホルダ１（図１参照）に収容することが可能となる。
【００３６】
燃料タンク５は、燃料カートリッジ１５（図１参照）からのメタノール水溶液を内部に一時的に貯溜するとともに、燃料極４２１に対してメタノール水溶液を供給するものである。ここでは燃料タンク５は、枠状を呈し、その内部にメタノール水溶液を流通させ、このメタノール水溶液を一時的に貯留する燃料流通路５１を有している。更に、燃料タンク５は、燃料供給パイプ５２及び二酸化炭素排出パイプ５３を有している。
【００３７】
燃料供給パイプ５２は、燃料カートリッジ１５（図１参照）からのメタノール水溶液を燃料流通路５１に流通させるパイプで、先端がケース６の外部に突き出し、他端が燃料流通路５１につながっている。そして、当該燃料電池モジュール３を電池ホルダ１に装着する際には、燃料供給パイプ５２の先端にチューブ１５０（図１参照）が取り付けられ、当該チューブ１５０を介して燃料カートリッジ１５から燃料流通路５１にメタノール水溶液が供給される。また、燃料タンク５は、アノード集電板４１を挟んで、燃料極４２１に重ねられており、燃料流通路５１のメタノール水溶液が、流通孔４１２（図４参照）を通って、燃料極４２１に供給される。
【００３８】
二酸化炭素排出パイプ５３は、燃料流通路５１内の二酸化炭素を外部に排出するパイプで、先端がケース６の外部に突き出し、他端が燃料流通路５１につながっている。なお、この燃料流通路５１には、図示しない二酸化炭素分離膜が設けられ、発電によって生成された二酸化炭素がメタノール水溶液から分離されて、二酸化炭素排出パイプ５３から外部に排出される。
【００３９】
ケース６は、発電ユニット４ａ、４ｂと、燃料タンク５とを一体化して内部に収容するとともに保護するものである。図４に示すように、このケース６は、上端板６０と、下端板６１と、ネジ６４とを備え、上端板６０と下端板６１とが相互に合わせられることによって、その内部に空間が形成される箱状体である。この上端板６０と、下端板６１は、ネジ６４をネジ孔６５に螺合させることで相互に合わせられた状態で固定され、内部の発電ユニット４ａ、４ｂと、燃料タンク５と密着させた状態で一体化することができる。
【００４０】
下端板６１の側面３１には、カソード集電板４０及びアノード集電板４１の数に対応した開口部６２が形成され、更に、上端板６０の上面と下端板６１の底面には複数の空気流通孔６３が形成されている。
【００４１】
以上のように電池ホルダ１及び燃料電池モジュール３を構成することで、従来の燃料電池のように、燃料電池モジュール３の内部において導電体によって複数の発電ユニット４の集電板を電気的に接続させる必要がなくなり、燃料電池モジュール３を電池ホルダ１に装着することで電池ホルダ１と燃料電池モジュール３との電気的接続と、当該燃料電池モジュール３内部の発電ユニット４同士の直列接続とが同時に達成される。
【００４２】
なお、特許請求の範囲に記載のアノードは、本実施形態では、アノード集電板４１及び燃料極４２１に相当し、カソードは、カソード集電板４０及び空気極４２０に相当する。
【００４３】
［電池ホルダへの燃料電池モジュールの組み付け動作］
次に、図１を参照して、電池ホルダ１に燃料電池モジュール３を組み付ける動作について説明する。
【００４４】
まず、対応する電池ホルダ１の端子１１と、燃料電池モジュール３の開口部６２との位置を合わせ、端子１１のプランジャ１１０をバレル１１１の内部に押し込んだ状態で、筐体１０内部に燃料電池モジュール３を押し込む。このとき、端子１１のプランジャ１１０は、スプリング１１２に付勢されて対応する開口部６２から燃料電池モジュール３内部に挿入され、カソード集電板４０及びアノード集電板４１（図３参照）のコンタクト部４０１、４１１に圧接する。これによって、端子１１とカソード集電板４０及びアノード集電板４１とを電気的に接続することができる。
【００４５】
ここで、制御基板１２には、端子１１ａと端子１１ｂとを電気的に接続する配線（図示せず）と、端子１１ｃ、１１ｄの各々とＵＳＢコネクタ１４とを電気的に接続する配線（図示せず）とがプリントされているため、ＭＥＡ４２ａ、４２ｂ（図３参照）が直列に接続される。
【００４６】
そして、燃料供給パイプ５２に、燃料カートリッジ１５のチューブ１５０が取り付けられる。また、筐体１０に脱落防止手段１６が取り付けられることで、電池ホルダ１に燃料電池モジュールを固定される。
【００４７】
［電池ホルダ及び燃料電池モジュールの動作］
続いて、図１及び図４を参照して、電池ホルダ１及び燃料電池モジュール３の動作について説明する。
【００４８】
まず、燃料カートリッジ１５から、チューブ１５０を通って燃料電池モジュール３にメタノール水溶液が供給される。このメタノール水溶液は、燃料供給パイプ５２から燃料タンク５の燃料流通路５１に流入し、アノード集電板４１の流通孔４１２を通って、ＭＥＡ４２の燃料極４２１（図５参照）と接触する。同時に、空気が上端板６０及び下端板６１の空気流通孔６３と、カソード集電板４０の流通孔４０２とを通り、ＭＥＡ４２の空気極４２０（図５参照）と接触する。
【００４９】
このようにして燃料極４２１にメタノール水溶液が、空気極４２０に空気（酸素）が接触するときに、電池ホルダ１のＵＳＢコネクタ１４は電子機器（負荷）と電気的に接続されていることとする。そして、ＭＥＡ４２の燃料極４２１と、空気極４２０とで、メタノール、水、及び酸素が、それぞれ下記の式（１）及び式（２）で示されるように電気化学的に反応することによって、発電が行われる。
【００５０】
燃料極４２１：ＣＨ3ＯＨ＋Ｈ2Ｏ→ＣＯ2＋６Ｈ+＋６ｅ-  …（１）
空気極４２０：Ｏ2＋４Ｈ+＋４ｅ-→２Ｈ2Ｏ  …（２）
【００５１】
そして、電気はカソード集電板４０及びアノード集電板４１を介して取り出され、ＵＳＢコネクタ１４及び図示しないＵＳＢケーブルを介して、図示しない電子機器に供給される。
【００５２】
また、燃料極４２１で発生した二酸化炭素（ＣＯ2）は、燃料タンク５の燃料流通路５１のメタノール水溶液中で気泡になり、図示しない二酸化炭素分離膜と二酸化炭素排出パイプ５３を介して外部へ排出される。
【００５３】
以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、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することができる。
【００５４】
例えば、電池ホルダの制御基板１２上に、端子１１ａと端子１１ｄとを電気的に接続し、更にＵＳＢコネクタ１４に接続する配線（カソード接続部、図示せず）、及び、端子１１ｂ、１１ｃとを電気的に接続し、更にＵＳＢコネクタ１４に接続する配線（アノード接続部、図示せず）をプリントすることで、電池ホルダ１によって、発電ユニット４ａ、４ｂのＭＥＡ４２ａ、４２ｂ（図４参照）を並列に接続することとしてもよい。
【００５５】
また、ここでは、燃料電池モジュール３のすべての開口部６２を１つの側面３１に形成し、カソード集電板４０及びアノード集電板４１のコンタクト部４０１、４１１を同一の方向に開放させることとしたが、本発明の燃料電池モジュール３は、コンタクト部（図示せず）をＭＥＡ４２の面に沿う異なる方向に開放させることとしてもよい。このとき、電池ホルダ１の端子（図示せず）を、当該コンタクト部に対応する位置に形成する。
【００５６】
更に、コンタクト部４０１、４１１が、側面３１の表面に露出されていてもよい。このとき、コンタクト部４０１、４１１は、ＭＥＡ４２の面に沿う方向に開放され、電池ホルダ１の端子１１を、当該ＭＥＡ４２の面に沿う方向に設置することができる。
【００５７】
また、発電ユニット４の対称軸は、例えば、発電ユニット４の平面視が正方形である場合に、この正方形の対角線（図示せず）を対称軸とすることとしてもよい。
【００５８】
更に、ここでは、ケース６が、発電ユニット４ａ、４ｂと、燃料タンク５とを覆うものとしたが、このケース６は、複数の発電ユニット４を一体化できればよい。例えば、ケースは、側面視が略Ｕ字形の下端板（図示せず）と、当該下端板の上部に取り付けられる上端板（図示せず）とから形成され、電池ホルダ１の端子１１側がすべて開放されたケースであってもよい。
【００５９】
また、本発明の電池ホルダ１は、ＵＳＢコネクタ１４（図１参照）に外部から接続されたＵＳＢケーブル（図示せず）を介して、電池ホルダ１の内部に装着された燃料電池モジュール３の電力を電子機器（図示せず）に供給することとしてもよいし、つまり、燃料電池モジュール３をバスパワー供給ユニットとしてもよいし、図６に示すように、ノートパソコンＰＣ（電子機器）の内部に電池ホルダ１’を組み込み、当該電池ホルダ１’に燃料電池モジュール３を装着することで、電池ホルダ１’が、燃料電池モジュール３の電力をノートパソコンＰＣに供給することとしてもよい。図６は、本実施形態の変更例にかかる電池ホルダを備えるノートパソコンの全体斜視図である。なお、本発明の電池ホルダ１を備える電子機器は、ノートパソコンＰＣに限定されず、例えば、携帯電話や、ＰＤＡ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ  Ｄｉｇｉｔａｌ  Ａｓｓｉｓｔａｎｔ）であってもよい。
【００６０】
また、ここでは、本発明の電池ホルダ１の端子１１をスプリングプローブとしたが、図７（ａ）に示すように、端子１１Ａを、例えば、ステンレスのような導電性と可撓性とを有する材料から形成された板バネとし、この端子１１Ａが、コンタクト部４０１、４１１と接触する先端部分の接触部１１０Ａと、材料がたわむことで当該接触部１１０Ａをコンタクト部４０１、４１１に向かって付勢する付勢部（接触部付勢手段）１１２Ａとを有することとしてもよい。これによって、端子１１Ａは、コンタクト部４０１、４１１と高い信頼性で通電することができる。
【００６１】
更に、図７（ｂ）に示すように、導電性を有する端子１１Ｂとし、この端子１１Ｂが、コンタクト部４０１、４１１と接触することとして、コンタクト部４０１、４１１の背面に、ゴム等の弾性を有する材料から形成された弾性部（コンタクト部付勢手段）４０４Ｂ、４１４Ｂを設けることで、当該弾性部４０４Ｂ、４１４Ｂによってコンタクト部４０１、４１１を端子１１Ｂに向かって付勢するようにしてもよい。なお、図７は、本実施形態の変更例にかかる電池ホルダの端子及び燃料電池モジュールの他の形態を説明するための説明図、（ａ）は、電池ホルダの端子の他の形態を模式的に示す模式図、（ｂ）は、コンタクト部の背面に弾性部を備える燃料電池モジュールの一部を模式的に示す模式図である。
【００６２】
また、図８に示すように、燃料電池モジュール３Ｃの上部から端子１１Ｃが開口部６２Ｃに挿入され、コンタクト部４０１Ｃ、４１１Ｃと接触することとしてもよい。図８は、本実施形態の変更例にかかる燃料電池モジュールの他の形態の分解斜視図である。このとき、電池ホルダ１（図１参照）の端子１１を、筐体１０（図１参照）を上から覆う蓋（図示せず）に設け、燃料電池モジュール３の上端板６０Ｃの上面に開口部６２Ｃが形成されることとし、開口部６２Ｃから上方向に外部に対して開放されるコンタクト部４０１Ｃ、４１１Ｃが、突出部４００Ｃ、４１０Ｃの上面に備えられることとしてもよい。
【００６３】
ここで、このコンタクト部４０１Ｃａ、４１１Ｃａは、平面視において重複せず、更に、突出部４００Ｃ、４１０Ｃを除く発電ユニット４の平面視における形状の対称軸Ａに対して非対称の位置に形成されている。そのため、２つの発電ユニット４ａ、４ｂを同一の形状とすることができ、生産工程を簡素化できるとともに、この２つの発電ユニット４ａ、４ｂを、燃料タンク５を挟んで対称軸Ａに対して反転させて配置することで、コンタクト部４０１Ｃ、４１１Ｃは、平面視において重複しないように配列させることができる。
【００６４】
更に、ここでは、燃料電池モジュール３は、燃料タンク５を挟んで２つの発電ユニット４ａ、４ｂを備える場合について説明したが、例えば、図９に示すように、燃料電池モジュール３Ｄは、燃料タンク５Ｄの片面に複数の発電ユニット４Ｄａ、４Ｄｂを備えることとしてもよい。図９は、本実施形態に変更例にかかる燃料電池モジュールの分解斜視図である。
【００６５】
このとき、発電ユニット４Ｄａ、４Ｄｂは横方向に並列に配置され、上面のみに燃料流通路（図示せず）が開放された燃料タンク５の上には、アノード集電板４１Ｄａ、４１Ｄｂと、ＭＥＡ４２Ｄａ、４２Ｄｂと、カソード集電板４０Ｄａ、４０Ｄｂとが、それぞれこの順番で重ねられている。そして、カソード集電板４０Ｄ及びアノード集電板４１Ｄの突出部４００Ｄ、４１０Ｄが１つの側面（図示せず）側に形成され、この側面の内壁に接するように断面がＬ字状になるように先端が折り曲げられている。更に、下端板６１の、突出部４００Ｄ、４１０Ｄと接する部分（コンタクト部４０１、４１１）にはそれぞれ円筒状の孔である開口部（図示せず）が形成されている。このすべてのコンタクト部４０１、４１１は、この側面に直交する方向に当該開口部から外部に対して開放され、電池ホルダ（図示せず）の端子１１Ｄｄ、１１Ｄｂ、１１Ｄａ、１１Ｄｃが、外部からそれぞれコンタクト部４０１Ｄａ、４０１Ｄｂ、４１１Ｄａ、４１１Ｄｂに圧接する。更に、図示しない制御基板上には、端子１１Ｄ同士とＵＳＢコネクタ（図示せず）とを前記した所定の組み合わせで電気的に接続する配線がプリントされている。これによって、ＭＥＡ４２ＤａとＭＥＡ４２Ｄｂとを電気的に直列あるいは並列に接続することができる。
【００６６】
更に、図３及び図９に示す燃料電池モジュール３、３Ｄは、２つの発電ユニット４、４Ｄによって１つの燃料タンク５、５Ｄを共有することとしたが、発電ユニット（図示せず）がそれぞれ１つの燃料ユニット（図示せず）に対応して設けられることとしてもよい。
【００６７】
また、ここでは、燃料極４２１にアノード集電板４１を隣接させて設けるとともに、空気極４２０にカソード集電板４０を隣接させて設けることとし、このアノード集電板４１及びカソード集電板４０にコンタクト部４０１、４１１を設けることとした。しかし、本発明の燃料電池モジュールは、多孔質で、かつ、十分な導電性、耐食性及び強度を有する白金等の触媒が担持された材料によって形成されたアノード及びカソード（図示せず）を、電解質膜（図示せず）の両面に設けてＭＥＡ（図示せず）とし、このアノード及びカソードにコンタクト部を設けることとしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００６８】
【図１】本実施形態にかかる燃料電池モジュールを装着した電池ホルダの平面図である。
【図２】本実施形態にかかる燃料電池モジュールの斜視図である。
【図３】本実施形態にかかる燃料電池モジュールの部分破断図である。
【図４】本実施形態にかかる燃料電池モジュールの分解斜視図である
【図５】本実施形態にかかる燃料電池モジュールの、図２に示したＸ−Ｘ線の断面図である。
【図６】本実施形態にかかる電池ホルダを備えるノートパソコンの全体斜視図である。
【図７】本実施形態にかかる電池ホルダの端子及び燃料電池モジュールの他の形態を説明するための説明図、（ａ）は、電池ホルダの端子の他の形態を模式的に示す模式図、（ｂ）は、コンタクト部の背面に弾性部を備える燃料電池モジュールの一部を模式的に示す模式図である。
【図８】本実施形態にかかる燃料電池モジュールの他の形態の分解斜視図である。
【図９】本実施形態に変更例にかかる燃料電池モジュールの分解斜視図である。
【符号の説明】
【００６９】
１、１’  電池ホルダ
１１（１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄ）、１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃ  端子
１１０  プランジャ（接触部）
１１０Ａ  接触部
１１２  スプリング（接触部付勢手段）
１１２Ａ  付勢部（接触部付勢手段）
３      燃料電池モジュール
４（４ａ、４ｂ）  発電ユニット
４０（４０ａ、４０ｂ）  カソード集電板
４０１（４０１ａ、４０１ｂ）、４０１Ｃ（４０１Ｃａ、４０１Ｃｂ）  コンタクト部
４０４Ｂ、４１４Ｂ  弾性部（コンタクト部付勢手段）
４１（４１ａ、４１ｂ）  アノード集電板
４１１（４１１ａ、４１１ｂ）、４１１Ｃ（４１１Ｃａ、４１１Ｃｂ）  コンタクト部
４２（４２ａ、４２ｂ）  ＭＥＡ（膜電極複合体）
６      ケース
Ａ      対称軸
ＰＣ    ノートパソコン（電子機器）
【図１】
2007059315.tif 000003
【図２】
2007059315.tif 000004
【図３】
2007059315.tif 000005
【図４】
2007059315.tif 000006
【図５】
2007059315.tif 000007
【図６】
2007059315.tif 000008
【図７】
2007059315.tif 000009
【図８】
2007059315.tif 000010
【図９】
2007059315.tif 000011