(57)【要約】【課題】空気供給のために必要な空間を減らすことができる燃料電池およびこの燃料電池を備えた電子機器を提供する。【解決手段】ノートＰＣなどの本体部２０の後面に、積層体３１，ブロア型のファン３２および通気ダクト３３を有する燃料電池３０を設ける。ファン３２を、回転軸３２Ａが隙間３１Ｂに平行であると共に積層体３１を通るように配置し、回転軸３２Ａの方向に隙間３１Ｂ内の空気を吸気させることにより隙間３１Ｂに空気を供給する。ファン３２を、本体部２０と通気ダクト３３との間に配置し、本体部２０の下面と燃料タンク４０との間の下部空間５０に排気させる。クロスフローファンを用い、回転軸を複数の薄型セル３１Ａの積層方向と平行にして配置し、回転軸の方向に吸気させて吸気方向に直角な方向に排気させ、排気を隙間３１Ｂに供給させるようにしてもよい。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の薄型セルを互いに平行に積層すると共に、前記複数の薄型セルの間に互いに平行な複数の隙間をあけた積層体と、
回転軸が前記隙間に平行であると共に前記積層体を通るように配置され、前記隙間内の空気を吸気することにより前記隙間に空気を供給するファンと
を備えたことを特徴とする燃料電池。
【請求項２】
前記ファンは、吸気方向に直角な方向に排気する
を備えたことを特徴とする請求項１記載の燃料電池。
【請求項３】
複数の薄型セルを互いに平行に積層すると共に、前記複数の薄型セルの間に互いに平行な複数の隙間をあけた積層体と、
回転軸を前記複数の薄型セルの積層方向と平行にして配置され、前記回転軸の方向に吸気して吸気方向に直角な方向に排気し、前記排気を前記隙間に供給するファンと
を備えたことを特徴とする燃料電池。
【請求項４】
前記ファンは、複数のクロスフローファンを並列に配置した構成を有する
ことを特徴とする請求項３記載の燃料電池。
【請求項５】
前記ファンは、モータと、前記モータにより得られる回転力を前記複数のクロスフローファンに伝達する伝達機構とを有する
ことを特徴とする請求項４記載の燃料電池。
【請求項６】
本体部と、燃料電池とを備えた電子機器であって、
前記燃料電池は、
複数の薄型セルを互いに平行に積層すると共に、前記複数の薄型セルの間に互いに平行な複数の隙間をあけた積層体と、
回転軸が前記隙間に平行であると共に前記積層体を通るように配置され、前記隙間内の空気を吸気することにより前記隙間に空気を供給するファンと
を備えたことを特徴とする電子機器。
【請求項７】
前記本体部は平板状であると共に後面に前記燃料電池が取り付けられ、
前記燃料電池の下部に燃料タンクが設けられることにより、前記本体部の下面と前記燃料タンクとの間に下部空間が形成されており、
前記ファンは、前記本体部と前記積層体との間に配置され、前記下部空間に排気する
ことを特徴とする請求項６記載の電子機器。
【請求項８】
前記本体部はノートブック型パーソナルコンピュータである
ことを特徴とする請求項６または請求項７記載の電子機器。
【請求項９】
本体部と、燃料電池とを備えた電子機器であって、
前記燃料電池は、
複数の薄型セルを互いに平行に積層すると共に、前記複数の薄型セルの間に互いに平行な複数の隙間をあけた積層体と、
回転軸を前記複数の薄型セルの積層方向と平行にして配置され、前記回転軸の方向に吸気して吸気方向に直角な方向に排気し、前記排気を前記隙間に供給するファンと
を備えたことを特徴とする電子機器。
【請求項１０】
前記本体部は平板状であると共に後面に前記燃料電池が取り付けられ、
前記燃料電池の下部に燃料タンクが設けられることにより、前記本体部の下面と前記燃料タンクとの間に下部空間が形成されており、
前記ファンは、前記本体部と前記通気ダクトとの間に配置され、前記下部空間から吸気する
ことを特徴とする請求項９記載の電子機器。
【請求項１１】
前記本体部はノートブック型パーソナルコンピュータである
ことを特徴とする請求項９または請求項１０記載の電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の薄型セルを積層した積層体を有する燃料電池、およびこの燃料電池を備えた電子機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
燃料電池は、例えば図８に示したように、複数の単位セル１３１Ａをセパレータ１３１Ｂを間にして垂直積層した積層体（スタック）１３１を有している。従来、このようなスタック型の燃料電池では、通常、セパレータ１３１Ｂに溝１３１Ｃを設け、この溝１３１Ｃに空気ポンプにより空気を供給するようにしている。この方法では、風圧は大きいものの風量が少なく、風量を稼ぐためには空気ポンプを大きくする必要があり、それに伴って消費電力も大きくなってしまうという問題があった。
【０００３】
特許文献１には、積層体とクロスフローファンの吐出側とを通気ダクトで接続し、この通気ダクト内に整流板を設けることにより、積層体の上下方向に対して空気を均等に供給することが記載されている。
【特許文献１】特開昭５８−１７８９６４号公報
【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、特許文献１に記載の構造では、ファンの回転軸を積層体を通るように配置することができないので、ファンの回転直径分の空間を作る必要があった。
【０００５】
なお、従来、パーソナルコンピュータ（ＰＣ；Personal Computer ）等の送風ファンとしては、後ろ吸気前排気型のファンが広く用いられている。しかし、後ろ吸気前排気型のファンの場合、燃料電池をケースに収める際にその空気流れを考慮する必要があり、余分な空間を作る必要があった。
【０００６】
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、空気供給のために必要な空間を減らすことができる燃料電池およびこの燃料電池を備えた電子機器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の第１の燃料電池は、複数の薄型セルを互いに平行に積層すると共に、複数の薄型セルの間に互いに平行な複数の隙間をあけた積層体と、回転軸が隙間に平行であると共に積層体を通るように配置され、隙間内の空気を吸気することにより隙間に空気を供給するファンとを備えたものである。
【０００８】
本発明の第２の燃料電池は、複数の薄型セルを互いに平行に積層すると共に、複数の薄型セルの間に互いに平行な複数の隙間をあけた積層体と、回転軸を複数の薄型セルの積層方向と平行にして配置され、回転軸の方向に吸気して吸気方向に直角な方向に排気し、排気を隙間に供給するファンとを備えたものである。
【０００９】
本発明の第１および第２の電子機器は、本体部と、燃料電池とを備えたものであって、燃料電池は、上記本発明の第１または第２の燃料電池によりそれぞれ構成されているものである。
【００１０】
本発明の第１の燃料電池では、ファンにより隙間内の空気が吸気され、その結果生じる陰圧により、外部から隙間に空気が導入される。これにより、複数の薄型セルの各々に空気が供給され、発電が行われる。
【００１１】
本発明の第２の燃料電池では、ファンによりその回転軸の方向に吸気された空気は、吸気方向に直角な方向に排気され、その排気が隙間に供給される。これにより、複数の薄型セルの各々に空気が供給され、発電が行われる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の第１の燃料電池によれば、ファンを、その回転軸が隙間に平行であると共に積層体を通るように配置し、隙間内の空気を吸気することにより隙間に空気を供給するようにしたので、従来のようにファンの回転直径分の空間をとる必要がなくなり、空気供給のために必要な空間を減らすことができる。よって、特にポータブル用途の電子機器に搭載される燃料電池に好適であり、電子機器の小型化を図ることができる。
【００１３】
本発明の第２の燃料電池によれば、ファンを、その回転軸を複数の薄型セルの積層方向と平行にして配置し、回転軸の方向に吸気して吸気方向に直角な方向に排気し、排気を隙間に供給するようにしたので、空気を取り込むための空間を節約し、空気供給のために必要な空間を減らすことができる。よって、特にポータブル用との電子機器に搭載される燃料電池に好適であり、電子機器の小型化を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
【００１５】
（第１の実施の形態）
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る燃料電池を含む電子機器の外観を表したものである。この電子機器１０は、例えばノート型パーソナルコンピュータである本体部２０と、燃料電池３０とを備えたポータブル電子機器であり、燃料電池３０で発電される電気エネルギーにより本体部２０が駆動されるようになっている。
【００１６】
本体部２０は、例えば平板状であり、文字等の入力操作のためのキーボード等を含む入力部２１と、画像を表示する開閉可能な表示部２２とを有している。なお、図１では、表示部２２を開いた状態を表している。
【００１７】
燃料電池３０は、本体部２０の後面に取り付けられている。燃料電池３０の下部には、液体燃料（例えば、メタノール水）を収容する燃料タンク４０が設けられており、本体部２０の下面と燃料タンク４０との間には、逆三角形の下部空間５０が形成されている。
【００１８】
図２および図３は、燃料電池３０の構成を表したものである。燃料電池３０は、発電部である積層体３１と、ファン３２と、通気ダクト３３とを備えている。ファン３２と通気ダクト３３との間には拡散層３４、積層体３１の反対側にはフィルター３５がそれぞれ設けられている（図２では省略、図３参照。）。
【００１９】
図４は、積層体３１の構成を表したものである。積層体３１は、複数の薄型セル３１Ａを互いに平行に積層すると共に、それらの複数の薄型セル３１Ａの間に互いに平行な隙間３１Ｂをあけたものであり、側面には必要に応じて壁（図示せず）が設けられている。なお、隙間３１Ｂにはリブ（図示せず）等を立てて、後述する空気の流れを均等化するようにしたり、あるいは積層体３１の構造の安定化を図るようにしてもよい。
【００２０】
薄型セル３１Ａの各々は、例えば、それぞれメタノールと酸素との反応により発電を行う直接メタノール型の燃料電池であり、電解質を間にして対向配置された燃料電極と酸素電極とを有している（いずれも図示せず。）。電解質は、例えば、液状の電解質である電解液、すなわち硫酸あるいはゲル状などの流動性を有するものでもよいし、スルホン酸基（−ＳＯ3 Ｈ）を有するプロトン伝導材料よりなる電解質膜でもよい。なお、プロトン伝導材料としては、ポリパーフルオロアルキルスルホン酸系プロトン伝導材料（例えば、デュポン社製「Ｎａｆｉｏｎ（登録商標）」）、ポリイミドスルホン酸などの炭化水素系プロトン伝導材料、またはフラーレン系プロトン伝導材料などが挙げられる。燃料電極および酸素電極は、例えば、カーボンペーパーなどよりなる集電体に、白金（Ｐｔ）あるいはルテニウム（Ｒｕ）などの触媒を含む触媒層が形成された構成を有している。触媒層は、例えば、触媒を担持させたカーボンブラックなどの担持体をポリパーフルオロアルキルスルホン酸系プロトン伝導材料などに分散させたものにより構成されている。
【００２１】
図２および図３に示したファン３２は、積層体３１の隙間３１Ｂに空気の流れを形成するものである。ファン３２は、例えば、回転軸３２Ａが隙間３１Ｂに平行であるとともに積層体３１を通るように配置され、回転軸３２Ａの方向に隙間３１Ｂ内の空気を吸気（矢印Ａ１方向）して排気（矢印Ａ２方向）し、これにより生じる陰圧により、隙間３１Ｂに空気を供給（矢印Ａ３方向）するものである。これにより、この燃料電池３０では、従来のようにファンの回転直径分の空間をとる必要がなくなり、空気供給のために必要な空間を減らすことができるようになっている。
【００２２】
このファン３２は、吸気方向すなわち回転軸３２Ａの方向に直角な方向に排気する、ブロア型ファンあるいはシロッコファンであることが好ましい。隙間３１Ｂから吸引した空気を、横方向、例えば下方または側方に排気することができ、従来のパーソナルコンピュータに用いられてきた後ろ吸気前排気型のファンに比べて、空気供給のために必要な空間を減らすことができるからである。
【００２３】
具体的には、ファン３２は、本体部２０と通気ダクト３３との間に配置され、下部空間５０に排気するようになっている。これにより、既存のＰＣ用電池モジュールとの置換も容易となるからである。なお、本体部２０の構成によっては、ファン３２は、燃料電池３０の側方または上方に向けて排気するようになっていてもよい。
【００２４】
通気ダクト３３は、積層体３１とファン３２との間の空気の通路となるものである。通気ダクト３３の設置方向は特に限定されないが、例えば、薄型セル３１Ａに対して垂直に接続され、積層体３１の隙間３１Ｂに対して垂直に空気を通すようになっていることが好ましい。通気ダクト３３の設置に必要な空間を減らして、更に小型化することができるからである。なお、通気ダクト３３は、積層体３１の隙間３１Ｂに対して平行に設置されていてもよい。
【００２５】
拡散層３４は、ファン３２による陰圧を平均化して、積層体３１内の空気の流れを均一化するためのものであり、ポリエチレンまたはポリプロピレンなどの不織布により構成されている。なお、拡散層３４の構成材料は、積層体３１で発生する水分量に応じてその親水性または疎水性が調整されていることが望ましい。フィルター３５は、隙間３１Ｂに入る空気をろ過するためのものである。
【００２６】
この燃料電池３０では、各薄型セル３１Ａの燃料電極に、燃料タンク４０から液体燃料が供給され、反応によりプロトンと電子とを生成する。プロトンは電解質を通って酸素電極に移動し、電子および酸素と反応して水を生成する。これにより、液体燃料すなわちメタノールの化学エネルギーの一部が電気エネルギーに変換されて電流として取り出され、本体部２０が駆動される。ここでは、ファン３２により隙間３１Ｂ内の空気が吸気（矢印Ａ１方向）および排気（矢印Ａ２方向）され、その結果生じる陰圧により、外部から隙間３１Ｂに空気が導入される（矢印Ａ３方向）。これにより、複数の薄型セル３１Ａの各々に空気が供給され、上述した電池反応が行われる。
【００２７】
このように本実施の形態では、積層体３１の複数の薄型セル３１Ａの間に互いに平行な隙間３１Ｂをあけ、ファン３２を、その回転軸３２Ａが隙間３１Ｂに平行であると共に積層体３１を通るように配置し、隙間３１Ｂ内の空気を吸気することにより隙間３１Ｂに空気を供給するようにしたので、従来のようにファンの回転直径分の空間をとる必要がなくなり、空気供給のために必要な空間を減らすことができる。よって、特にポータブル用途の電子機器に搭載される燃料電池に好適であり、電子機器の小型化を図ることができる。
【００２８】
（第２の実施の形態）
図５は、本発明の第２の実施の形態に係る電子機器１０に用いられる燃料電池３０の構成を表したものである。この燃料電池３０は、ファンの構成および隙間３１Ｂへの空気の供給方向が異なることを除いては、上記第１の実施の形態で説明したものと同様である。よって、同一の構成要素には同一の符号を付して説明する。
【００２９】
電子機器１０の本体部２０については、第１の実施の形態と同様である。
【００３０】
燃料電池３０は、第１の実施の形態と同様に、本体部２０の後面に取り付けられ、その下部には燃料タンク４０が設けられている。これにより、本体部２０の下面と燃料タンク４０との間には、第１の実施の形態と同様に、逆三角形の下部空間５０が形成されている。
【００３１】
この燃料電池３０は、積層体３１とファン３６とを有している。積層体３１は、第１の実施の形態と同様に構成されている。
【００３２】
ファン３６は、回転軸３６Ａを複数の薄型セル３１Ａの積層方向と平行にして配置され、回転軸３６Ａの方向に吸気（矢印Ａ１方向）して吸気方向に直角な方向に排気（矢印Ａ２方向）するクロスフローファンであり、排気を隙間３１Ｂに供給するものである。これにより、この燃料電池３０では、空気を取り込むための空間を節約し、空気供給のために必要な空間を減らすことができるようになっている。
【００３３】
具体的には、ファン３６は、本体部２０と通気ダクト３３との間に配置され、下部空間５０から吸気することが好ましい。通気ダクト３３および隙間３１Ｂを介して薄型セル３１Ａに供給され反応に用いられなかった空気と、反応により新たに生じた水や二酸化炭素などを、燃料電池３０の後方に逃がすことができるからである。
【００３４】
図６および図７は、ファン３６の構成を表したものである。ファン３６は、複数のクロスフローファン３６Ａを並列に配置して歯車３７で互いに連結し、一端にモータ３８を設けた構成を有している。通気ダクト３３内には、拡散路３９が設けられている。
【００３５】
クロスフローファン３６Ａは、例えば、直径数ｍｍ程度という小型の円筒形であり、内側に羽根３６Ｂを有し、円筒の一部に排気を吐出するための開口３６Ｃが設けられている。
【００３６】
歯車３８は、モータ３７により得られる回転力を複数のクロスフローファン３６Ａに伝達する伝達機構としての機能を有している。なお、このような伝達機構としては、歯車に限られず、ベルトまたはウォームギア等でもよい。
【００３７】
拡散路３９は、クロスフローファン３６Ａの開口３６Ｃから吐出された空気を、層流状態を保ちながら積層体３１へ導入するためのものである。
【００３８】
なお、本実施の形態では、ファン３６からの排気を隙間３１Ｂに通すようにしているので、フィルター３５は不要となる。更に、クロスフローファン３６Ａからの排気は層流となっているので、拡散層３４も不要とすることができる。
【００３９】
この燃料電池３０では、各薄型セル３１Ａの燃料電極に、燃料タンク４０から液体燃料が供給され、反応によりプロトンと電子とを生成する。プロトンは電解質を通って酸素電極に移動し、電子および酸素と反応して水を生成する。これにより、液体燃料すなわちメタノールの化学エネルギーの一部が電気エネルギーに変換されて電流として取り出され、本体部２０が駆動される。ここでは、ファン３６によりその回転軸３６Ａの方向に吸気（矢印Ａ１方向）された空気は、吸気方向に直角な方向に排気（矢印Ａ２方向）され、その排気が隙間３１Ｂに供給される。これにより、複数の薄型セル３１Ａの各々に空気が供給され、上述した電池反応が行われる。
【００４０】
より詳細には、モータ３７により個々のクロスフローファン３６Ａについている歯車３７が次々と回転していく。個々のクロスフローファン３６Ａでは、羽根３６Ｂが回転し、回転軸３６Ａの方向から入ってきた（矢印Ａ１方向）空気が矢印Ａ４方向に回転し、遠心力によって開口３６Ｃから吐出される。吐出された空気は、通気ダクト３３内の拡散路３９により層流状態を保ちながら積層体３１の隙間３１Ｂに導入される（矢印Ａ２方向）。
【００４１】
なお、本実施の形態では、ファン３２が隙間３１Ｂを介して吸気するようにした第１の実施の形態と異なり、ファン３６からの排気を隙間３１Ｂに供給するようにしているので、積層体３１に供給されるメタノール、または、電池反応に伴うギ酸，アセトアルデヒドあるいは水などの副生成物がファン３６に導入されたり、積層体３１の発熱により熱せられた空気をファン３６が吸引したりするおそれが小さくなる。よって、ファン３６に与える損傷を低減することができるという利点がある。
【００４２】
このように本実施の形態では、ファン３６を、その回転軸３６Ａを複数の薄型セル３１Ａの積層方向と平行にして配置し、回転軸３６Ａの方向に吸気して吸気方向に直角な方向に排気し、排気を隙間３１Ｂに供給するようにしたので、空気を取り込むための空間を節約し、空気供給のために必要な空間を減らすことができる。よって、特にポータブル用途の電子機器１０に搭載される燃料電池３０に好適であり、電子機器１０の小型化を図ることができる。
【００４３】
以上、実施の形態を挙げて本発明を説明したが、本発明は、上記実施の形態に限定されるものではなく、種々変形することができる。例えば、上記第１の実施の形態において、ファン３２の吸い込み圧力が足りない場合、フィルター３５と積層体３１との間に、後ろ吸気前排気型のファンを設けることにより、送風圧力を稼ぐようにしてもよい。
【００４４】
また、例えば、上記実施の形態において説明した各構成要素の材料および厚み、または燃料電池の発電条件などは限定されるものではなく、他の材料および厚みとしてもよく、または他の発電条件としてもよい。例えば、液体燃料は、メタノールのほか、エタノールやジメチルエーテルなどの他の液体燃料でもよい。
【００４５】
更に、例えば、上記実施の形態では、本発明の燃料電池をノートブック型パーソナルコンピュータに適用した場合について説明したが、本発明の燃料電池は、ノートブック型パーソナルコンピュータのほか、例えば、携帯電話、電子写真機、電子手帳、カムコーダ、携帯型ゲーム機、携帯型ビデオプレーヤー、ヘッドフォンステレオまたはＰＤＡ（Personal Digital Assistants ）等の他の携帯型の電子機器に好適に用いることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る電子機器の外観を表す斜視図である。
【図２】図１に示した燃料電池の構成を表す側面図である。
【図３】図２に示した燃料電池の構成を表す上面図である。
【図４】図２に示した積層体の構成を表す斜視図である。
【図５】本発明の第２の実施の形態に係る電子機器における燃料電池の構成を表す側面図である。
【図６】図５に示したファンの構成を表す上面図である。
【図７】図６のＶＩＩ−ＶＩＩ線における断面図である。
【図８】従来の燃料電池の一例を表す断面図である。
【符号の説明】
【００４７】
１０…電子機器、２０…本体部、３０…燃料電池、３１…積層体、３１Ａ…薄型セル、３２，３６…ファン、３３…通気ダクト、３４…拡散層、３５…フィルター、３６Ａ…クロスフローファン、３６Ｂ…羽根、３６Ｃ…開口、３７…モータ、３８…歯車、３９…拡散路、４０…燃料タンク、５０…下部空間
【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】
2009016160.tif 000009
【図８】
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