JP2010123440A - 電子機器 - Google Patents

Abstract

【課題】搭載された複数の部品の機能が互いに阻害されることを防止し、円滑に動作する電子機器を提供する。
【解決手段】第１表示手段ＤＹＰ１と、燃料極、空気極、および燃料極と空気極とに挟持された電解質膜とを備えた膜電極接合体を含む燃料電池ＢＴと、第１表示手段ＤＹＰ１と燃料電池ＢＴとを収容した第１筐体１０と、を備え、第１表示手段ＤＹＰ１と燃料電池ＢＴとの間に断熱手段１２が配置された電子機器。
【選択図】 図２

Description

本発明は電子機器に関し、特に電源として燃料電池を搭載した電子機器に関する。

近年、ノートパソコンや携帯電話等の各種電子機器を長時間充電なしで使用可能とするために、これら電子機器の電源として燃料電池を用いる試みがなされている。燃料電池は、燃料と空気とを供給するだけで発電することができ、燃料を補給すれば連続して長時間発電することが可能である。このため、燃料電池を小型化できれば、電子機器の電源として極めて有利なシステムといえる。

燃料電池における液体燃料の供給方式としては、気体供給型や液体供給型等のアクティブ方式、また燃料収容部内の液体燃料を電池内部で気化させて燃料極に供給する内部気化型等のパッシブ方式が知られている。これらのうち、内部気化型等のパッシブ方式は燃料電池の小型化に対して有利である。

例えば、メタノールを燃料として用いた直接メタノール型燃料電池（Direct Methanol Fuel Cell：ＤＭＦＣ）は小型化が可能であり、さらに燃料の取り扱いも容易であるため、携帯用電子機器の電源として有望視されている。

パッシブ型ＤＭＦＣにおいては、例えば燃料極、電解質膜および空気極を有する膜電極接合体（Membrane Electrode Assembly：ＭＥＡ）を、箱状容器からなる燃料収容部上に配置した構造が提案されている（例えば、特許文献１参照）。また、ＤＭＦＣの燃料電池セルと燃料収容部とを流路を介して接続することも検討されている。

このような燃料電池は、携帯電子機器用の電源としての活用が検討されている（例えば、特許文献２参照）。
特開２００３−３４７７５９号公報 特開２００７−８８８０４号公報

例えば、燃料電池を、例えば、携帯電話やポータブルPC等の携帯電子機器に搭載するとき、燃料電池や回路基板等は、その特性上、発熱体として振る舞うことがある。従って、近郊に熱源を配置することを嫌う部品・箇所（例えばディスプレイ等）に対し、設計上の制約が生じる可能性がある。

また、例えば携帯電話では、通話時および操作部操作時における使用上の利便性等の関係から、操作部、燃料電池、およびディスプレイ等の部品の配置が決まり、燃料電池や回路基板等が、他の部品の機能を阻害する箇所に配置されることもある。

本発明は、搭載された複数の部品の機能が互いに阻害されることを防止し、円滑に動作する電子機器を提供することを目的とする。

本発明の態様による電子機器は、第１表示手段と、燃料極、空気極、および前記燃料極と前記空気極とに挟持された電解質膜とを備えた膜電極接合体を含む燃料電池と、前記第１表示手段と前記燃料電池とを収容した筐体と、を備え、前記第１表示手段と前記燃料電池との間に断熱手段が配置されている。

本発明によれば、搭載された複数の部品の機能が互いに阻害されることを防止し、円滑に動作する電子機器を提供することができる。

以下、本発明の第１実施形態に係る電子機器について、図面を参照して以下に説明する。図１に示すように、本実施形態に係る電子機器は、略矩形状の第２筐体２０と第１筐体１０とを有する折り畳み型電子機器である。第２筐体２０と第１筐体１０とは、接合部材（図示せず）によって可動に接合されている。接合部材は、例えばヒンジや蝶番である。

第２筐体２０には、例えば、液晶表示装置や有機ＥＬ表示装置等の第２表示装置（第２表示手段）ＤＹＰ２が搭載されている。第２表示装置ＤＹＰ２の表示画面は、第１筐体１０と対向する第２筐体２０の面に設けられた開口によって露出されている。第２表示装置ＤＹＰ２は、電子機器を折り畳んだ状態で、その表示画面が第１筐体１０と対向するように配置されている。

第１筐体１０には、電源として燃料電池ＢＴが搭載されている。この燃料電池ＢＴは、各種方式の燃料電池を適用可能である。例えば、燃料供給など一部にポンプ等を用いたセミパッシブと称される型の燃料電池を本発明に適用することができる。セミパッシブ型の燃料電池は、燃料収容部から膜電極接合体に供給された燃料は発電反応に使用され、その後に循環して燃料収容部に戻されることはない。セミパッシブ型の燃料電池は、燃料を循環しないことから、従来のアクティブ方式とは異なるものであり、装置の小型化等を損なうものではない。また、燃料電池は、燃料の供給にポンプを使用しており、従来の内部気化型のような純パッシブ方式とも異なる。このため、燃料電池は、上述したようにセミパッシブ方式と呼称される。

なお、このセミパッシブ型の燃料電池では、燃料収容部から膜電極接合体への燃料供給が行われる構成であればポンプに代えて燃料遮断バルブを配置する構成とすることも可能である。この場合には、燃料遮断バルブは、流路による液体燃料の供給を制御するために設けられるものである。

また、第２表示装置ＤＹＰ２の表示画面に対向する第１筐体１０の面には、例えば、キーボードや、操作ボタン等の操作部３０が配置されている。このように、第２表示装置ＤＹＰ２が搭載された筐体とは異なる筐体に電源を搭載することによって、第２表示装置ＤＹＰ２への燃料電池ＢＴで生じる熱の影響を回避することができる。

図２に示すように、第１筐体１０は、操作部３０が配置された一主面と対向する主面（底面）側に配置された表示装置（第１表示手段）ＤＹＰ１を収容している。第１表示装置ＤＹＰ１の表示画面は、第１筐体１０の底面に設けられた開口によって露出されている。

燃料電池ＢＴは、膜電極接合体（ＭＥＡ）を備える起電部（図示せず）を備える。膜電極接合体は、燃料極、空気極、および燃料極と空気極とに挟持された電解質膜（図示せず）を有している。燃料極は、アノード触媒層とアノードガス拡散層とを有している。空気極は、カソード触媒層とカソードガス拡散層とを有している。

第１筐体１０内には、起電部に供給する液体燃料が収容される燃料収容部（図示せず）、および燃料収容部に収容された液体燃料を起電部へ供給する燃料供給機構（図示せず）がさらに収容されている。

燃料供給機構から放出された燃料は、膜電極接合体の燃料極に供給される。膜電極接合体内において、燃料は、アノードガス拡散層を拡散してアノード触媒層に供給される。液体燃料としてメタノール燃料を用いた場合、アノード触媒層で下記の（１）式に示すメタノールの内部改質反応が生じる。

なお、メタノール燃料として純メタノールを使用した場合には、カソード触媒層で生成した水や電解質膜中の水をメタノールと反応させて（１）式の内部改質反応を生起させる。あるいは、水を必要としない他の反応機構により内部改質反応を生じさせる。

ＣＨ₃ＯＨ＋Ｈ₂Ｏ → ＣＯ₂＋６Ｈ⁺＋６ｅ^- …（１）
この反応で生成した電子（ｅ^-）は、例えば、アノード集電体を兼ねるアノード触媒層を経由して外部に導かれ、いわゆる電気として電子機器を動作させた後、カソード集電体を兼ねるカソード触媒層を経由して空気極に導かれる。

（１）式の内部改質反応で生成したプロトン（Ｈ⁺）は、電解質膜を経て空気極に導かれる。空気極には、酸化剤として空気が供給される。空気極に到達した電子（ｅ^-）とプロトン（Ｈ⁺）は、カソード触媒層で空気中の酸素と下記の（２）式にしたがって反応し、この反応に伴って水が生成する。

６ｅ^-＋６Ｈ⁺＋（３／２）Ｏ₂ → ３Ｈ₂Ｏ …（２）
上述した燃料電池ＢＴの発電反応において、発電する電力を増大させるためには上記触媒反応を円滑に行わせる必要がある。

本実施形態に係る電子機器では、第１筐体１０の燃料電池ＢＴと表示装置ＤＹＰ２との間に断熱部１２が配置されている。本実施形態では、断熱部１２は、例えば燃料電池ＢＴと外部空間とで空気や水等の物質を授受するための空間である。このような断熱部１２を設けることによって、燃料電池ＢＴへの物質授受が円滑に行われるため、燃料電池ＢＴの発電が阻害されることがなくなる。

さらに、燃料電池ＢＴと第１表示装置ＤＹＰ１との間に断熱部１２を配置することによって、第１表示装置ＤＹＰ１が燃料電池ＢＴの発電時に発生する熱の影響を受けることを抑制することができる。

したがって、同一の筐体内に燃料電池ＢＴと第１表示装置ＤＹＰ１とが収容される場合であっても、断熱部１２を設け、さらにこの断熱部１２を燃料電池ＢＴと第１表示装置ＤＹＰ１との間に配置することによって、互いの機能が阻害されることがない。

上記のように、燃料電池ＢＴ及び回路基板部等、発熱源として振舞いうる箇所と、表示装置等の熱影響を受けることを望まない箇所との間に断熱部を配置することによって、複合物により構成されている電子機器において、それぞれの部品の機能が互いに阻害されることを防止し、燃料電池ＢＴが搭載された電子機器の円滑な使用を使用者に提供することが可能となる。

すなわち、本実施形態に係る電子機器によれば、搭載された複数の部品の機能が互いに阻害されることを防止し、円滑に動作する電子機器を提供することができる。

さらに、燃料電池ＢＴ等の熱源と第１表示装置ＤＹＰ１等との間に空間部等の断熱部１２が配置されていれば、燃料電池ＢＴおよび第１表示装置ＤＹＰ１の構成が限定されることはなく、また、断熱するための機構を特別に設ける必要はないため、電子機器の設計・配置における制約を広げ、自由度をあげることができる。

また、第２表示装置ＤＹＰ２、第１表示装置ＤＹＰ１および操作部３０の動作を制御するための回路基板（図示せず）を第１筐体１０内に収容する場合には、回路基板と第１表示装置ＤＹＰ１との間に断熱部１２が位置するように回路基板を配置する。例えば、回路基板は断熱部１２に対して燃料電池ＢＴと同じ側に配置され、回路基板および燃料電池ＢＴが配置された領域と、第１表示装置ＤＹＰ１との間に断熱部１２が配置される。

なお、第１筐体１０に、断熱部１２と外部とを接続するための孔ＨＬを設けて、燃料電池ＢＴと外部との物質の授受がより円滑に行われるようにしてもよい。例えば、図３に示すように、第１筐体１０の底面の断熱部１２と対向する位置に複数の孔ＨＬを設けてもよく、さらに、図４に示すように、第１筐体１０の底面と底面に対向する面との間に延びる面（側面）の、断熱部１２と対向する位置に複数の孔ＨＬを設けてもよい。

図３あるいは図４に示すように孔ＨＬを設けることによって、燃料電池ＢＴと外部との間で物質の授受が促進され、上記の触媒反応がより円滑に行われ、燃料電池ＢＴの発電が阻害されることがなくなる。

また、断熱部１２は、液体燃料が収容される燃料収容部であっても良い。この場合であっても、表示装置ＤＹＰ２が燃料電池ＢＴの発電により生じた熱の影響を受けることを抑制することが可能となり、上述の第１実施形態に係る電子機器と同様の効果を得ることができる。

次に、本発明の第２実施形態に係る電子機器について図面を参照して以下に説明する。なお、以下の説明において、上述の第１実施形態に係る電子機器と同様の構成については同一の符号を付して説明を省略する。

本実施形態に係る燃料電池は、図５に示すように、表示装置（第１表示手段）ＤＹＰと、燃料電池ＢＴが筐体４０内に収容されている。表示装置ＤＹＰの表示画面は、筐体４０の一主面に設けられた開口によって露出されている。

表示画面を露出する開口が設けられた主面に、開口と並んで操作部３０が配置されている。燃料電池ＢＴは、操作部３０が配置された主面と対向するように配置されている。筐体４０内の表示装置ＤＹＰと燃料電池ＢＴとの間には断熱部１２が配置されている。すなわち、表示装置ＤＹＰ、断熱部１２、および燃料電池ＢＴは、筐体４０内において筐体４０の長手方向と略平行な方向に並んで配置されている。

本実施形態では、断熱部１２は、燃料電池ＢＴへの空気の授受のための空間である。このような断熱部１２を設けることによって、燃料電池ＢＴへの物質授受が円滑に行われるため、燃料電池ＢＴの発電が阻害されることがなくなる。

さらに、燃料電池ＢＴと表示装置ＤＹＰとの間に断熱部１２を配置することによって、表示装置ＤＹＰが燃料電池ＢＴの発電時に発生する熱の影響を受けることを抑制することができる。

すなわち、本実施形態に係る電子機器によれば、上述の第１実施形態にかかる電子機器と同様の効果を得ることができる。

なお、この発明は、上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。筐体内に燃料電池や開路基板等発熱の可能性がある部品と、表示装置とが収容されているときに、燃料電池等と表示装置との間に空間部等の断熱手段が配置されていれば良い。

上述した第１および第２実施形態に係る電子機器は、各種の液体燃料を使用した場合に効果を発揮し、液体燃料の種類や濃度は限定されるものではない。ただし、燃料を面方向に分散させつつ供給する燃料供給部は、特に燃料濃度が濃い場合に有効である。

上述の第１および第２実施形態に係る電子機器の燃料電池ＢＴは、濃度が８０ｗｔ％以上のメタノールを液体燃料として用いた場合に、その性能や効果を特に発揮することができる。特に、燃料としてメタノール濃度が８０ｗｔ％以上のメタノール水溶液や純メタノールを液体燃料として用いた燃料電池に好適である。

さらに、上述した各実施形態は、セミパッシブ型の燃料電池ＢＴに搭載した場合について説明したが、本発明はこれに限られるものではなく、内部気化型の純パッシブ型の燃料電池を搭載した電子機器に対しても適用可能である。

なお、本発明は、燃料として液体燃料を使用した各種の燃料電池を搭載した電子機器に適用することができる。また、燃料電池の具体的な構成や燃料の供給状態等も特に限定されるものではない。膜電極接合体に供給される燃料の全てが液体燃料の蒸気、全てが液体燃料、または一部が液体状態で供給される液体燃料の蒸気等、種々形態に本発明を適用することができる。

さらに、図６に示すように、例えば第１筐体１０内に、第１表示装置ＤＹＰ１と燃料電池ＢＴとを、第１筐体１０の厚さ方向に並んで配置させ、第１表示装置ＤＹＰ１と燃料電池ＢＴとの間に空間部等の断熱部１２を配置することも可能である。

また、上記の第１実施形態に係る電子機器は、折り畳み型の電子機器であったが、第２筐体２０をスライドさせる機構を有する電子機器であって、第２筐体２０がスライドすることによって第１筐体１０の操作部３０を露出するスライド型の電子機器であっても良い。

このようなスライド型の電子機器の第１筐体１０内に第１表示装置ＤＹＰ１と燃料電池ＢＴとが収容された場合であっても、第１表示装置ＤＹＰ１と燃料電池ＢＴとの間に断熱部１２を配置することによって、上述の第１実施形態に係る電子機器と同様の効果を得ることができる。

ここで、スライド型の電子機器では、第２表示装置ＤＹＰ２は、第１筐体１０と対向する第２筐体２０の面に対向する主面側に配置され、その主面に設けられた開口によって露出される表示画面を備える。

第２筐体２０がスライドする方向は、第２筐体２０の主面と略平行な方向であって、例えば、第２筐体２０が略矩形状の主面を有する場合にはこの主面の長手方向と略平行な方向であってもよく、略直交する方向であってもよい。

また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合せにより種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。更に、異なる実施形態に亘る構成要素を適宜組み合せてもよい。

本発明の第１実施形態に係る電子機器の一構成例を説明するための図。 図１に示す電子機器の構成例を説明するための図。 図１に示す電子機器の一変形例について説明するための図。 図１に示す電子機器の他の変形例について説明するための図。 本発明の第２実施形態に係る電子機器の一構成例を説明するための図。 本発明の電子機器の一変形例について説明するための図。

符号の説明

ＤＹＰ１…第１表示装置、ＢＴ…燃料電池、２０…筐体、１２…断熱部

Claims (10)

1. 第１表示手段と、
   燃料極、空気極、および前記燃料極と前記空気極とに挟持された電解質膜とを備えた膜電極接合体を含む燃料電池と、
   前記第１表示手段と前記燃料電池とを収容した筐体と、を備え、
   前記第１表示手段と前記燃料電池との間に断熱手段が配置された電子機器。
2. 前記筐体は、前記第１表示手段の表示画面を露出させる第１開口部と、前記第１開口部と並んで配置された操作手段とを備え、
   前記燃料電池は、前記操作手段と対向するように収容されている請求項１記載の電子機器。
3. 第２表示手段を収容した第２筐体と、
   前記筐体と前記第２筐体とを可動に接合する接合部材と、をさらに備えた請求項１項記載の電子機器。
4. 前記筐体は、前記第２筐体と対向する第１主面に配置された操作手段と、
   前記第１表示手段の表示画面を露出させるとともに、前記第１主面と対向した第２主面に設けられた第１開口部と、を備え、
   前記燃料電池は、前記操作手段が配置された位置に収容されている請求項３記載の電子機器
5. 前記断熱手段は、前記燃料電池への物質授受のための空間部である請求項１乃至請求項４のいずれか１項記載の電子機器。
6. 前記筐体は、前記空間部と対向するように配置された孔を備える請求項５記載の電子機器。
7. 前記断熱手段は、前記燃料電池への物質授受のための空間部であって、
   前記筐体は、前記第２主面において、前記空間部と対向するように配置された孔を備える請求項４記載の電子機器。
8. 前記断熱手段は、前記燃料電池への物質授受のための空間部であって、
   前記筐体は、前記第１主面と前記第２主面との間に延びる側面において、前記空間部と対向するように配置された孔を備える請求項４または請求項７記載の電子機器。
9. 前記筐体内に、前記膜電極接合体へ供給する燃料を収容した燃料収容部と、前記燃料収容部に収容された液体燃料を前記膜電極接合体へ供給する燃料供給機構と、がさらに収容され、
   前記断熱手段は、前記燃料収容部である請求項１乃至請求項４のいずれか１項記載の電子機器。
10. 前記膜電極接合体に供給される燃料は、メタノール濃度が８０ｗｔ％以上のメタノール水溶液または純メタノールである請求項１乃至請求項９のいずれか１項記載の電子機器。

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