JP2005346974A - 小型携帯機器用燃料電池及びそれを用いた小型携帯電気機器 - Google Patents

Abstract

【課題】 燃料容器を保護し、燃料容器からの燃料の漏洩を防止することができ、燃料容器中の燃料を無駄なく使用することができる小型携帯電気機器用燃料電池を提供する。
【解決手段】 電池部２、燃料容器４および前記燃料容器４と電池部２を接続する接続部３を有し、前記燃料容器４は電池部２に接続して設けられた燃料容器収容部５に収容されている小型携帯電気機器用燃料電池。燃料容器４の底面１３は、接続部３の方向に傾斜して逆テーパー状になっており、燃料が最後まで接続部３を通して電池部２に供給される。
【選択図】 図１

Description

本発明は、燃料電池、特に小型携帯電気機器に適した小型燃料電池及びそれを用いた小型携帯電気機器に関する。

燃料電池は、発電装置として効率が良いことから近年注目を集めている。特に最近ではビデオカメラ、ノートパソコン（ＰＣ）等の小型携帯電気機器への燃料電池の応用が期待されている。

燃料電池はリン酸型燃料電池、溶融炭酸塩型燃料電池、直接メタノール型燃料電池（ＤＭＦＣ）、直接水素型燃料電池（ＤＨＦＣ）等様々な種類の電池が挙げられるが、特に小型携帯電気機器に適した燃料電池は固体高分子型燃料電池（ＰＥＦＣ）で、具体的には直接水素型燃料電池（ＤＨＦＣ）、直接メタノール型燃料電池（ＤＭＦＣ）である。

直接メタノール型燃料電池の小型機器への応用例としては、例えば特許文献１に開示されている直接メタノール型燃料電池（ＤＭＦＣ）を用いたノートＰＣが挙げられ、図３に示す様に、燃料カートリッジ４０をノートＰＣ表示画面の上方部に配置し、燃料を燃料供給チャネルに供給するようになっている。

しかしながら、デジタルカメラ、ＰＤＡ（パーソナルデジタルアシスタント）などのモバイル機器など屋外で主に用いることの多い携帯機器に用いる燃料電池は、できるだけ小さく軽量に構成することはもちろん重要であるが、発火性等の危険性のある物質を燃料として用いるため、安全性において燃料漏洩防止対策を施す必要がある。小型携帯電気機器は基本的にカメラ、ビデオカメラ、ＰＤＡなど、容易に運搬ができ、主にその使用方法において手に持ちながら使用する機器であり、それらの機器は、使用時において必ずしも平坦な場所に置くことなく、傾斜させた状態で使用される場合もあり、また、手にもった状態で運ぶ機会も多いため、小型携帯電気機器の使用形態を考慮した上で安全性を確保していかなければならない。更に燃料が最後まで電池部に供給されるようにして、小型携帯電気機器を長時間使用できるようにすることが望まれる。

しかしながら、従来の燃料電池ではそこまでは考慮されておらず、小型携帯電気機器用の燃料電池としては十分なものではなかった。また、従来、特許文献１の図３のように、燃料容器をノートＰＣの上方に配置させたときには、燃料容器が本体からはずれるなどした場合、本体が損傷を受ける場合もある。また更には、従来においてはメタノール燃料を液体燃料に用いているが、表示部の向きによっては、例えば横にして使う場合などはノートＰＣが正常に作動しなくなるなど、不具合を生じる可能性もあった。
特開２００２−４９４４０号公報

本発明は、上述の課題を解決するためになされたものであり、燃料容器を保護し、燃料容器からの燃料の漏洩を防止することができ、燃料容器中の燃料を無駄なく使用することができる小型携帯電気機器用燃料電池を提供するものである。
また、本発明は、上記の小型携帯電気機器用燃料電池を装着した、長時間安定して使用することができる小型携帯電気機器を提供するものである。

すなわち、本発明の第一の発明は、電池部、燃料容器および前記燃料容器と電池部を接続する接続部を有し、前記燃料容器は電池部に接続して設けられた燃料容器収容部に収容されていることを特徴とする小型携帯電気機器用燃料電池である。

少なくとも前記電池部の燃料側電極および接続部に多孔質体を有するのが好ましい。
前記燃料容器と電池部とが接続する接続部に面する燃料容器の底面が、接続部の方向に傾斜しているのが好ましい。

本発明の第二の発明は、上記の小型携帯電気機器用燃料電池が装着されていることを特徴とする小型携帯電気機器である。
小型携帯電気機器には、前記小型携帯電気機器用燃料電池が、電池部が下部で、燃料容器が上部に配置される様に装着されているのが好ましい。

本発明は、燃料容器を保護し、燃料容器からの燃料の漏洩を防止することができ、燃料容器中の燃料を無駄なく使用することができる小型携帯電気機器用燃料電池を提供することができる。
また、本発明は、上記の小型携帯電気機器用燃料電池を装着した、長時間安定して使用することができる小型携帯電気機器を提供することができる。

以下、本発明を詳細に説明する。
本発明の第一の発明の小型携帯電気機器用燃料電池（以下、燃料電池と略記する）は、電池部、燃料容器、燃料容器と電池部を接続する接続部を有し、燃料容器と電池部は接続部を介して接続されており、さらに電池部に接続して燃料容器収容部を有し、該燃料容器収容部に燃料容器が収容されていることを特徴とする。

本発明の第二の発明の小型携帯電気機器は、前記燃料電池を装着する燃料電池装着部を有し、小型携帯電気機器を使用または保管時に、該燃料電池装着部に燃料電池を装着するのに、電池部が下部で、燃料容器が上部に配置されるよう装着されるよう構成されている小型携帯電気機器である。

燃料電池の燃料容器の接続部、電池部の燃料側電極領域に多孔質体を有することを特徴とする。
また、燃料容器の接続部に面する底面の形状が傾斜して、接続部方向に狭くなっている逆テーパー状である燃料容器を有する燃料電池を小型携帯電気機器に装着することを特徴とする。

このような構成の本発明の燃料電池を小型携帯電気機器に装着することにより、燃料が重力により上部の燃料容器から下部の電池に供給されるようになり、燃料容器中のメタノール燃料を最後まで無駄なく利用でき、長時間安定して小型携帯電気機器を使用することが可能になる。

また、燃料容器収容部を電池部に接続して設けることにより、電池部に燃料容器を接続して小型電気機器を使用する際に、外力等による不意の燃料容器の脱離などが起こっても、燃料容器収容部内にメタノール燃料を貯めおくことができ、メタノール燃料の燃料電池からの漏洩を抑えることができ安全で、小型携帯電気機器への悪影響も低減できる。

また、燃料容器収容部を設けることにより、外力による燃料容器及び接続部の破損自体も低減できる。
さらには、燃料容器収容部内にシリコーンゴムからなるシール部を設けることにより、メタノール燃料が漏洩したとしても、シール部がストッパーとなり一層のメタノール燃料の漏洩を抑止できる。

燃料容器収容部の形状はどのようなものであっても構わないが、燃料容器と相似形状であって、電池部に直接接続され、図１に示すように、燃料容器の大半が燃料容器収容部内に収納され、燃料容器と燃料容器収容部の隙間があまりないものが、外部からの衝撃に対して、強い構造となるため良好である。そのようにすることにより、燃料容器の取り出しの容易性、燃料容器の保護、メタノール燃料漏洩防止といった観点から好ましい。

燃料容器収容部の板厚は２ｍｍ以上あると強度的に良好となる。また燃料容器収容部の材質はメタノールに溶解しない、ポリエチレン、ＡＳ樹脂等のプラスチックが軽量で好ましいが、金属も用いることもできる。

図１は本発明の燃料電池の一例を示す概略図であり、図１（ａ）は正面概略図、図１（ｂ）はＡＡ線断面図、図１（ｃ）は側面概略図である。
燃料電池１は、電池部２、燃料容器４、前記燃料容器４と電池部２を接続する接続部３、および前記電池部２に接続して設けられた燃料容器収容部５を有し、燃料容器収容部５に燃料容器４が収容された構成からなる。

小型携帯電気機器の外部に燃料電池を装着する場合は、燃料容器、電池部及び燃料電池の形状は図１に示すような直方体が、小型携帯電気機器用の燃料電池として空間的にも、デザイン的にも良好な形状となる。

燃料容器４は、接続部３を介して電池部２と接続されており、燃料容器収容部５に一部分あるいは全部分が収容されている。燃料容器４の接続部３、および電池部２の燃料側電極７を覆う領域には、木綿、ガラス繊維等の有機または無機の繊維、アクリル、ナイロン等の合成繊維などの材料から構成される多孔質体１０が設けられている。燃料容器の接続部の多孔質体１０により、燃料容器４と電池部２を接続させ、電池に組上げる場合に、燃料容器４の接続部を燃料容器４の下にした状態で、電池部２の接続部と接続すると、燃料が漏れることなく接続部３で接続できるようになる。

電池部２には、パーフルオロカーボンスルホン酸高分子（ナフィオン／デュポン社製）からなる高分子電解質６が燃料側電極７、酸化剤側電極８に挟持された電極膜接合体９が設けられている。燃料側電極、酸化剤側電極はそれぞれＰｔ／ＲｕＯ₂ 粒子、Ｐｔ粒子が分散配置されたカーボン膜から構成されている。電池部ではその電極膜接合体の電極部分にて化学反応が生じ、電気を発生させ、電池として働くようになるが、起電力が足りない場合がある。そのときは特開２００２−５６８５５号公報に示されているように直列にセルを接続しても良いし、補助電池としてリチウム電池などの電池と併用することができる。

燃料側電極７上には多孔質体１０が全面に渡り、覆うように形成されており、且つ多孔質体が燃料側電極の上部に行くに従って、多孔質体の充填量を上げることにより充填密度を上げ、多孔質体の空孔部分の体積を下げ、多孔質体の緻密性を高めておく。液体燃料は毛管現象により、多孔質体の充填密度の低い部分から、充填密度の高い方向に流れる。このようにすることにより、燃料が少なくなったとしても多孔質体の毛管力により、燃料側電極の上部の方にまでメタノール燃料を行き届かせることができるようになり、無駄なく燃料を利用することができる。同時に、電池反応の不均一性を低減することができ、電池の劣化を抑制できるようになる。

また燃料容器４の底面１３は、接続部３の方向に傾斜して逆テーパー状になっており、燃料が最後まで接続部３を通して電池部２に供給されるようになり、好ましい。
図２は本発明の燃料電池を装着した小型携帯電機機器を示す斜視図である。図２において、小型携帯電機機器の使用に際しては、小型携帯電気機器の燃料電池装着部１２に燃料電池１を装着して使用する。小型携帯電気機器に燃料電池を装着し、機器を操作する時には、外部からの衝撃などにより接続部が外れてしまう場合がある。本発明の燃料電池の場合は、こういった場合でもメタノール燃料が急激に漏れることを防止できる。更にまた、燃料容器が燃料容器収容部の中に入っているために、耐衝撃性が増すのと同時に、燃料容器から燃料がもれた場合でも燃料容器収容部の中に燃料を貯めることができるので、機器への悪影響を極力防ぐことが可能である。

本発明の燃料電池は、燃料容器を保護し、燃料容器からの燃料の漏洩を防止することができ、燃料容器中の燃料を無駄なく使用することができるので、小型携帯電気機器用燃料電池として利用することができる。

本発明の燃料電池の一例を示す概略図である。 本発明の燃料電池を装着した小型携帯電機機器を示す斜視図である。 従来の燃料電池を装着した小型携帯電機機器を示す斜視図である。

符号の説明

１ 燃料電池
２ 電池部
３ 接続部
４ 燃料容器
５ 燃料容器収容部
６ 高分子電解質
７ 燃料側電極
８ 酸化剤側電極
９ 電極膜接合体
１０ 多孔質体
１１ 小型携帯電気機器
１２ 燃料電池装着部
１３ 底面
１４ シール部
４０ 燃料カートリッジ
４１ ノートＰＣ
４２ パーソナルコンピュータ本体
４３ 表示装置
４４ ヒンジ
４５ 表示パネル
４６ 排水孔
４７ 燃料電池パネル
４８ 排水孔

Claims (5)

1. 電池部、燃料容器および前記燃料容器と電池部を接続する接続部を有し、前記燃料容器は電池部に接続して設けられた燃料容器収容部に収容されていることを特徴とする小型携帯電気機器用燃料電池。
2. 少なくとも前記電池部の燃料側電極および接続部に多孔質体を有する請求項１記載の小型携帯電気機器用燃料電池。
3. 前記燃料容器と電池部とが接続する接続部に面する燃料容器の底面が、接続部の方向に傾斜している請求項１記載の小型携帯電気機器用燃料電池。
4. 請求項１乃至３のいずれかに記載の小型携帯電気機器用燃料電池が装着されていることを特徴とする小型携帯電気機器。
5. 前記小型携帯電気機器用燃料電池が、電池部が下部で、燃料容器が上部に配置される様に装着されている請求項４記載の小型携帯電気機器。

Images