KR20110030496A

KR20110030496A - 연료 전지 수납 구조 및 전자 기기

Info

Publication number: KR20110030496A
Application number: KR1020107029471A
Authority: KR
Inventors: 유토 타카기; 미키오 타케나카; 쥬스케 시무라; 카츠야 스즈키; 쿠니하루 스즈키; 히로시 카토; 마나부 야마자키
Original assignee: 소니 주식회사; 소니 에릭슨 모빌 커뮤니케이션즈 재팬, 아이엔씨.
Priority date: 2008-07-04
Filing date: 2009-06-26
Publication date: 2011-03-23
Also published as: US20110268995A1; BRPI0914826A2; CN102077399A; WO2010001981A1; RU2010154149A; JP2010015854A; EP2299529A1; TW201010162A

Abstract

연료 전지의 발열을 효과적으로 방열한다. 아래{下}케이스(200)의 내측의 연료 전지 수납부{收納部}(201)에 연료 전지 유닛(400)이 수납된다. 연료 전지 유닛(400)의 상면에 제어 회로 기판(403)이 재치{載置; mount}되고, 기판(403) 위{上}에 이차 전지(404)가 재치되어 있다. 연료 전지 유닛(400)의 애노드 플레이트에 전열{傳熱} 시트(411)가 접착{貼付; adhere}된다. 전열 시트(411)의 단부{端部}에 대해서 전열 시트 연장부(412)가 접합된다. 전열 시트 연장부(412)가 보강 리브(207)를 덮{覆}어서 연료 카트리지 수납부(202)의 아래케이스(200)의 내측까지 늘어나{延}서 설치된다. 전열 시트 연장부(412)가 케이싱(200)의 내측에 밀착된다. 연료 전지 유닛(400)으로부터 아래케이스(200)에 효율좋게 열을 전도할 수가 있다.

Description

연료 전지 수납 구조 및 전자 기기{FUEL CELL HOUSING STRUCTURE, AND ELECTRONIC DEVICE}

본 발명은, 직접 메탄올형{型} 연료 전지 등의 액체 연료가 공급되어 발전{發電}하는 연료 전지 유닛의 수납{收納; storing} 구조와, 연료 전지 유닛을 탑재{搭載}한 전자 기기, 특히 모바일 기기에 관한 것이다.

휴대 전화기, 노트북 퍼스널컴퓨터, 휴대형 오디오·비주얼 기기, 모바일 단말 기기 등의 모바일 기기의 보급이 급속히 진행되고 있다. 모바일 기기의 고기능화에 수반{伴}해서, 장시간의 사용을 가능하게 하는 소형이고 대용량인 전원의 필요성이 높아지고 있다. 현상{現狀}에서는, 이차 전지를 전원으로 하고 있다. 이차 전지는, 소형 경량화 및 고에너지 밀도화가 진행되고 있다. 그렇지만, 모바일 기기에서는, 디지털 카메라 기능, 원세그{one-segment} 방송의 수신 기능 등의 새로운 기능이 추가되고, 모바일 기기의 소비 전력이 증가하는 경향이 있으며, 이차 전지보다 사용 시간이 긴 전원이 요망되고 있다.

연료 전지는, 전해질의 차이{違} 등에 의해 여러가지 타입의 것으로 분류되지만, 대표적인 것에, 전해질로서 고체 고분자 전해질을 이용한 고체 고분자형 연료 전지(PEFC: Polymer Electrolyte Fuel Cell)가 알려져 있다. 고체 고분자형 연료 전지는, 저코스트화가 가능하고, 소형화, 박형화, 경량화도 용이하며, 전지 성능의 점에서도 높은 출력 밀도를 가지기 때문에, 전자 기기의 구동 전원에 적합하다. 이 고체 고분자형 연료 전지는, 수소 외{他}에 메탄올이나 천연가스를 개질{改質}해서 수소를 생성시켜 연료로 하는 것도 개발되고 있다. 근래{近年}에는, 메탄올을 연료로서 직접 연료 전지에 공급해서 발전을 행하는 직접 메탄올 연료 전지(DMFC(Direct Methanol Fuel Cell))가 개발되고 있다.

직접 메탄올형 연료 전지는, 베이스 플레이트 위{上}에 전해질 막과 한쌍의 전극을 일체화한 막 전극 접합체{接合體}(MEA(Membrane and Electrode Assembly))와, 한쪽의 면에 연료 유로, 다른쪽의 면에 산화제 가스 유로를 가지는 평판모양{平板狀} 세퍼레이터를 번갈아{交互} 적층시키고, 연료 유로에 메탄올 수용액을 공급하고, 산화제 가스 유로에 공기를 공급하는 것에 의해 전해질 막 위에서 발전 반응이 행해진다. 직접 메탄올 연료 전지에서는, 생성물로서 물{水}과 이산화 탄소가 생성되고, 이들이 배출된다.

연료 전지에의 연료의 공급과, 발전에 의한 생성물(물, 이산화 탄소)을 펌프 등의 보조기기{補機; accessory}를 사용하여 배출하는 액티브형(강제 흡기형{吸氣型})의 연료 전지나, 메탄올 수용액이나 공기 등의 자연 확산을 이용하여, 보조기기를 사용하지 않는 패시브형(개방형)의 연료 전지가 제안되어 있다. 종래에서는, 연료 전지를 휴대 전화기용의 충전용{充電用} 크레이들(받침대{置台; mout})로서 사용하는 것이 일본특허 제4005608호 공보에 의해서 제안되어 있다.

일본　특허 제4005608호 공보에 기재되어 있는 바와 같이, 휴대 전화기의 외부에서 연료 전지를 사용해서 휴대 전화기 내부의 이차 전지를 충전하는 것과 달리, 최근에는, 연료 전지 예를 들면 상술한 직접 메탄올 연료 전지를 휴대 전화기에 내장하고, 휴대 전화기의 전원으로서 사용하는 것이 실용화되고 있다.

연료 전지의 경우, 발전부로서의 셀 단체{單體}의 출력 전압이 낮으므로, 막 전극 접합체와 세퍼레이터를 번갈아 적층하는 스택 구조가 채용된다. 그렇지만, 스택 구조는, 연료 전지 유닛의 두께가 증가하여, 모바일 기기의 전원으로서는 바람직하지 않다. 이 문제를 해결하기 위해서, 일본 특개2004-324012호 공보에는, 복수의 단위 셀(연료 전지 셀)을 열 가소성{可塑性} 수지 시트 위에 평면적으로 배치하고, 복수의 단위 셀을 직렬로 접속하는 구조의 박형{薄型}의 연료 전지 유닛이 기재되어 있다.

박형의 연료 전지 예를 들면 직접 메탄올 연료 전지의 경우, 연료로서의 메탄올 수용액이 연료 카트리지로부터 연료 전극(이하, 애노드 전극이라고 칭한다)에 공급된다. 산소(공기)가 외장 케이싱{筐體; casing}의 개구를 통해서 공기 전극(이하, 캐소드 전극이라고 칭한다)에 공급된다. 메탄올 수용액의 공급량, 공기 공급량, 발전 온도 등의 운전 조건이 설계된 최적한 상태로 유지{維持}되는 것이 필요하다.

그렇지만, 운전 조건을 최적으로 유지하는 것은, 가반형{可搬型; portable}으로서, 고밀도 실장{實裝}이 이루어지는 모바일 기기의 경우, 곤란한 경우가 있다. 하나의 문제는, 공기를 취입{取入; take in}할 때에 생긴다. 즉, 케이싱을 통해서 외부로부터 공기를 취입할 때에, 공기 취입을 위한 개구 비율이 적절하지 않거나, 공기 취입을 위한 개구가 막히{塞}거나 하면, 공기 취입량{空氣取入量; intake air quantity}이 부족하고, 연료 전지의 출력이 저하한다.

다른 문제는, 반응 등에 의해서 연료 전지가 발생하는 열의 문제이다. 연료 전지가 발생하는 열이 케이싱 내에 틀어박히고{깃들고}, 막 전극 접합체의 온도가 상승하며, 건조에 의해 연료 전지의 출력이 저하하는 문제가 생긴다.

따라서, 본 발명의 목적은, 연료 전지의 운전 조건을 당초의 설정대로 양호하게 유지할 수 있는 연료 전지 수납 구조 및 전자 기기를 제공하는데 있다.

상술한 과제를 해결하기 위해서, 본 발명은, 연료가 공급되는 애노드 전극과, 공기가 공급되는 캐소드 전극과, 애노드 전극 및 캐소드 전극에 의해 협지{挾; hold, dispose}되는 막 전극 접합체와, 애노드 전극과 적층된 애노드 판모양{板狀} 부재를 가지는 연료 전지와,

연료를 저장{貯; reserve}하고, 연료를 애노드 전극에 공급하는 연료 공급부와,

연료 전지를 수납하는 연료 전지 수납 공간을 형성하는 케이싱과,

일단부{一端部}가 애노드 판모양 부재의 외면에 피착{被着}되고, 타단부{他端部}가 연료 전지 수납 공간의 외부로 연장{延長}되어 케이싱의 내면에 피착된 전열{傳熱} 시트를 가지는 연료 전지 수납 구조이다.

본 발명은, 연료가 공급되는 애노드 전극과, 공기가 공급되는 캐소드 전극과, 애노드 전극 및 캐소드 전극에 의해 협지되는{끼이는} 막 전극 접합체와, 캐소드 전극과 적층되고, 공기 통과구멍{通過孔; vent hole}이 형성되는 캐소드 판모양 부재를 가지는 연료 전지와,

연료를 저장하고, 연료를 애노드 전극에 공급하는 연료 공급부와,

캐소드 판모양 부재와 대향하는 케이싱 부분의 내면에 피착된 금속막을 가지는 연료 전지 수납 구조이다.

바람직하게는, 캐소드 판모양 부재를 금속막에 꽉 누르{押當; press}는 발톱{claw}이 연료 전지 수납 공간에 설치된다.

바람직하게는, 캐소드 판모양 부재를 전열성 탄성 부재를 거쳐{介}서 금속막에 꽉 누르는 발톱이 연료 전지 수납 공간에 설치된다.

본 발명은, 연료가 공급되는 애노드 전극과, 공기가 공급되는 캐소드 전극과, 애노드 전극 및 캐소드 전극에 의해 협지되는 막 전극 접합체와, 애노드 전극과 적층된 애노드 판모양 부재를 가지는 연료 전지와,

애노드 판모양 부재 위에 적층된 회로 기판과,

회로 기판 위에 적층된 축전부{蓄電部}를 가지는 연료 전지 수납 구조이다.

바람직하게는, 애노드 판모양 부재와 회로 기판에 의해서 전열 시트의 일단부가 협지되고, 전열 시트의 타단부가 연료 전지 수납 공간의 외부로 연장되어 케이싱의 내면에 피착된다.

바람직하게는, 회로 기판의 한쪽의 면과 대향면 사이에 전열성 겔이 충전{充塡}된다.

연료 전지로부터의 전원이 공급되는 회로가 마운트{mount}되는 배선 기판

이 케이싱 내부에 수납되고,

전열 시트의 일단부가 애노드 판모양 부재의 외면에 피착되고, 타단부가 연료 전지 수납 공간의 외부로 연장되어 케이싱의 내면에 피착된 전자 기기이다.

연료 전지로부터의 전원이 공급되는 회로가 마운트되는 배선 기판

이 케이싱 내부에 수납되고,

캐소드 판모양 부재와 접촉하는 금속막이 케이싱 부분의 내면에 피착된 전자 기기이다.

애노드 판모양 부재 위에 적층된 회로 기판과,

회로 기판 위에 적층된 축전부를 가지는 전자 기기이다.

본 발명은, 연료가 공급되는 애노드 전극과, 공기가 공급되는 캐소드 전극과, 애노드 전극 및 캐소드 전극에 의해 협지되는 막 전극 접합체와, 캐소드 전극과 적층되고, 공기 통과구멍이 형성된 캐소드 판모양 부재를 가지는 연료 전지와,

캐소드 판모양 부재와 대향하는 케이싱 부분에 형성되는 공기 취입구멍{取入孔; intake hole}과,

케이싱 부분의 내면에 형성되고, 서로 대향하는 캐소드 판모양 부재와 케이싱 부분 사이에 틈새{隙間; gap}를 확보하기 위한 볼록부{凸部; projection}를 가지는 연료 전지 수납 구조이다.

바람직하게는, 연료 전지는, 복수의 직사각형{矩形; rectangular}의 발전부가 평면에 배치되고, 복수의 발전부가 직렬 접속되고,

복수의 발전부의 공기 통과구멍이 격자 패턴에 의해서 구획되고,

볼록부가 격자 패턴과 대응해서 형성된 격자 패턴 리브이다.

바람직하게는, 복수의 발전부의 각각의 공기 통과구멍이 형성되는 영역 내로서, 공기 통과구멍의 비{非}형성 위치에 대응해서 다른{他} 볼록부를 더 형성한다.

바람직하게는, 서로 대향하는 캐소드 판모양 부재와 케이싱 부분 사이에 배치된 다공질부를 가진다.

본 발명은, 연료가 공급되는 애노드 전극과, 공기가 공급되는 캐소드 전극과, 애노드 전극 및 캐소드 전극에 의해 협지되는 막 전극 접합체와, 캐소드 전극과 적층되고, 공기 통과 구멍이 형성된 캐소드 판모양 부재를 가지는 연료 전지와,

이 케이싱 내부에 수납되고,

공기 취입구멍이 캐소드 판모양 부재와 대향하는 케이싱 부분에 형성되고,

서로 대향하는 캐소드 판모양 부재와 케이싱 부분 사이에 틈새를 확보하기 위한 볼록부가 케이싱 부분의 내면에 형성된 전자 기기이다.

캐소드 판모양 부재와 대향하는 케이싱 부분에 형성되는 공기 취입구멍과,

케이싱 부분의 외면에 형성된 복수의 융기부{隆起部; raised part}를 가지는 연료 전지 수납 구조이다.

바람직하게는, 복수의 융기부는, 케이싱 부분의 주변의 공기 취입구멍이 형성되어 있지 않은 영역에 설치된다.

바람직하게는, 융기부는, 조작 스위치의 조작 부분 주위에, 조작 부분보다 높아지도록 형성된다.

융기부가 마크, 문자, 또는 기호를 표시{表}한다.

본 발명은, 연료가 공급되는 애노드 전극과, 공기가 공급되는 캐소드 전극과, 애노드 전극 및 캐소드 전극에 의해 협지되는 막 전극 접합체와, 캐소드 전극과 적층되고, 공기 통과구멍이 형성되는 캐소드 판모양 부재를 가지는 연료 전지와,

이 케이싱 내부에 수납되고,

회로 부품이 마운트된 배선 기판

이 케이싱 내부에 수납되고,

캐소드 판모양 부재와 대향하는 케이싱 부분에 공기 취입구멍이 형성되고,

케이싱 부분의 외면에 복수의 융기부가 형성된 전자 기기이다.

본 발명에 의하면, 연료 전지의 운전 조건을 최적으로 유지할 수가 있다. 본 발명은, 공기 취입을 양호하게 행할 수가 있다. 본 발명은, 연료 전지의 방열을 촉진할 수가 있다. 또, 연료 카트리지를 확실히 보존유지{保持}할 수 있다. 연료 카트리지의 잔량의 확인을 용이하게 행할 수가 있다.

도 1은, 본 발명을 휴대 전화기에 적용한 1실시형태의 분해 사시도이다.
도 2는, 본 발명을 휴대 전화기에 적용한 1실시형태의 보다 상세한 분해 사시도이다.
도 3은, 하이브리드 전원의 구성을 도시하는 접속도이다.
도 4는, 연료 카트리지 장착{裝着} 기구를 개략적으로 설명하는 약선도{略線圖}이다.
도 5는, 연료 전지 제어를 위한 구성을 도시하는 블록도이다.
도 6은, 연료 카트리지 장착 기구를 보다 상세하게 설명하는 평면도 및 사시도이다.
도 7은, 연료 카트리지 장착 기구를 보다 상세하게 설명하는 평면도 및 사시도이다.
도 8은, 연료 카트리지 수납부를 보다 상세하게 설명하는 평면도 및 사시도이다.
도 9는, 아래{下; lower}케이스의 내면을 도시하는 사시도이다.
도 10은, 연료 카트리지 조명 유닛의 분해 사시도이다.
도 11은, 연료 전지 유닛에서 발생한 열을 방열하는 구성의 설명에 사용하는 약선도이다.
도 12는, 연료 전지 유닛에서 발생한 열을 방열하기 위한 전열 시트의 설명에 사용하는 약선도이다.
도 13은, 전열 시트를 설치한 상태의 아래케이스의 내면을 도시하는 사시도이다.
도 14는, 연료 전지 유닛에서 발생한 열을 금속막을 통해서 방열하는 구성의 설명에 사용하는 약선도이다.
도 15는, 연료 전지 유닛에서 발생한 열을 두께 방향으로 방열하는 구성의 설명에 사용하는 약선도이다.
도 16은, 아래케이스의 평면도이다.
도 17은, 아래케이스의 T4-T4선 단면도{斷面圖}이다.
도 18은, 연료 전지 유닛의 공기 취입 구성을 개략적으로 설명하는 약선도이다.
도 19는, 연료 전지 유닛의 공기 취입 구성을 보다 상세하게 설명하기 위한 아래케이스의 평면도 및 캐소드 플레이트의 평면도이다.
도 20은, 아래케이스의 평면도이다.
도 21은, 아래케이스의 T0-T0선 단면도, T1-T1선 단면도 및 T2-T2선 단면도이다.

이하, 본 발명의 실시형태에 대해서 도면을 참조하면서 설명한다. 또한, 이하에 설명하는 실시형태는, 본 발명의 매우 적합{好適}한 구체예이며, 기술적으로 바람직한 갖가지 한정이 부가{付}되어 있지만, 본 발명의 범위는, 이하의 설명에서, 특히 본 발명을 한정하는 취지의 기재가 없는 한, 실시형태에 한정되지 않는 것으로 한다.

[휴대 전화기의 전체 구조]

본 발명의 1실시형태는, 연료 전지로서 직접 메탄올 연료 전지를 내장한 휴대 전화기이다. 도 1에 도시하는 바와 같이, 휴대 전화기는, 성형품인 위{上}케이스(100)와 아래{下}케이스(200)를 조합하고, 도시하지 않지만 나사{screw}에 의해서 이들 케이싱을 연결하는 것에 의해서, 상자 모양의 외장 케이싱이 구성된다. 또한, 1실시형태는, 이른바 스트레이트 타입의 휴대 전화기에 본 발명을 적용한 예이지만, 본 발명은, 두 개로 접는{二折; folded-double} 타입 또는 슬라이더식의 휴대 전화기에 대해서도 적용할 수가 있다.

위케이스(100)에 대해서 키 조작부(101) 및 액정 디스플레이(102)가 부착{取付}되어 있다. 실제로는, 키 조작부(101) 및 액정 디스플레이(102)가 각각 유닛으로서 미리 조립{組立}되고, 키 조작부 유닛 및 액정 디스플레이 유닛이 위케이스(100)에 부착된다.

아래케이스(200)의 주면{主面}의 이면측{裏側}에 연료 전지 유닛을 수납하는 공간으로서의 연료 전지 유닛 수납부(201)와, 연료 카트리지를 수납하는 공간으로서의 연료 카트리지 수납부(202)가 설치되어 있다. 연료 전지 유닛 수납부(201) 및 연료 카트리지 수납부(202) 사이는, 아래케이스 보강 리브(207)에 의해서 구획지{區切; partition}어져 있다. 연료 전지 유닛 수납부(201)를 형성하는 아래케이스(200)에는, 연료 전지의 공기 취입을 위한 다수의 작은 구멍{小孔}, 케이싱의 강도를 확보하기 위한 리브 등이 일체로 설치되어 있다. 연료 카트리지(300)가 아래케이스(200)의 측면에 설치된 삽입구(203)를 통해서 연료 카트리지 수납부(202)에 대해서 장착된다.

연료 카트리지(300)는, 광 투과성의 합성 수지 재료로 이루어지고, 두께가 비교적 얇은 상자모양{箱狀}의 것이다. 연료 카트리지(300)의 내부에는, 연료로서의 메탄올 수용액이 봉입{封入; enclose}되어 있다. 연료 카트리지(300)의 연료 잔량{殘量}을 외부로부터 잔량 확인 창{窓}(206)을 통해서 보는 것이 가능하게 되어 있다. 이 경우에 잔량을 용이하게 볼 수 있도록, 조명 유닛(301)이 연료 카트리지 수납부(202) 근방에 설치된다.

연료 전지 유닛(400)은, 2장의 판모양의 연료 전지(401a 및 401b)로 이루어진다. 각 연료 전지는, 예를 들면 6개의 발전부가 평면모양{平面狀}으로 배치되고, 서로 직렬로 접속된 구성을 가진다. 각 발전부는, 애노드 전극 및 캐소드 전극 사이에 전해질 막을 협지한{끼운} 구조의 막 전극 접합체를 절연 시트 등에 의해서 서로 연결하고, 또 집전체 및 절연층으로 이루어지는 캐소드 플레이트(캐소드 판모양 부재) 및 애노드 플레이트(애노드 판모양 부재) 사이에 막 전극 접합체를 협지하고, 또 연료를 애노드 전극에 공급하기 위한 연료 펌프를 가진다. 집전체로서는, 스테인리스, 알루미늄 등의 펀칭 메탈이나 메시가 이용된다.

연료 전지 유닛(400)에 대해서 연료 카트리지(300)로부터의 연료를 공급하기 위한 연료 공급 배관(402)이 설치된다. 연료 전지 유닛(400)에 대해서 연료 전지 제어 회로 기판(403)가 적층되고, 연료 전지 제어 회로 기판(403) 위에 이차 전지(예를 들면 폴리머 전해질을 사용한 리튬 이온 이차 전지)(404)가 적층된다. 이 1실시형태는, 연료 전지 유닛(400)과 이차 전지(404)와의 양자{兩者}를 전원으로 하는 하이브리드 전원의 구성이다. 이차 전지(404) 대신에 전기 이중층{二重層} 캐패시터를 사용해도 좋다. 이차 전지(404) 또는 전기 이중층 캐패시터는, 축전부로서 기능한다.

이차 전지(404)에 대해서 프레임(500)을 거쳐서 메인 기판(501)이 부착된다. 프레임(500)은, 수지 성형품이며, 이차 전지(404)의 보존유지, 메인 기판(501)의 보호 등을 위해서 설치되어 있다. 메인 기판(500) 위에는, 무선 회로, 신호 처리용 LSI, 제어용 CPU(Central Processing Unit), 메모리, 액정 디스플레이 구동 회로, 원세그 방송 수신 회로 등의 휴대 전화기가 필요로 하는 회로 부품이 마운트되어 있다. 메인 기판(501)의 양단부{兩端部}에 메인 안테나 유닛(502) 및 서브 안테나 유닛(503)이 배치된다. 예를 들면 메인 안테나 유닛(502)이 휴대 전화기용의 것이고, 서브 안테나 유닛(503)이 원세그 방송 수신용의 것이다.

도 2는, 본 발명의 1실시형태의 일부를 보다 상세하게 도시한다. 연료 카트리지(300)가 케이싱내에 부착된 것을 검출하는 연료 카트리지 검출 스위치(302)가 설치되어 있다. 연료 카트리지 검출 스위치(302)의 ON에 의해서 연료 카트리지의 장착이 검출되면, 연료 전지 유닛(400)내의 펌프가 동작을 개시하고, 발전 동작이 개시한다.

연료 전지 유닛(400)에 대해서 연료 카트리지(300)으로부터 연료를 공급하기 위한 배관 결합부(402a)와, 연료를 두 개의 연료 전지(401a 및 401b)에 대해서 각각 공급하기 위한 배관 분기부{分岐部}(402b)가 설치되어 있다. 연료 공급 배관(402)은, 배관 결합부(402a) 및 배관 분기부(402b)에 의해서 구성된다. 1예로서, 연료의 공급이 각 연료 전지내의 펌프에 의해서 이루어지고, 공기는, 자연 확산에 의해서 취입된다.

연료 전지 유닛(400)의 애노드 플레이트와 접{接}해서 전열 시트(411)가 배치된다. 전열 시트(411)는, 연료 전지 유닛(400)의 애노드 플레이트의 전면{全面}과 접촉하는 크기로 되며, 전열 시트(411)의 일단{一端}에 전열 시트 연장부(412)가 설치되고, 또 전열 시트(411)와 접속되는 전열 시트(413)가 설치된다. 전열 시트(411, 412 및 413)는, 연료 전지 유닛(400)에서 발생하는 열을 방열하기 위해서 설치되어 있다. 즉, 연료 전지 유닛(400)에서 발생한 열이 전열 시트(411 및 412)를 거쳐서 아래케이스(200)의 저온 부분에 방열됨과 동시{共}에, 열이 전열 시트(411 및 413)를 거쳐서 메인 기판(501)의 저온 부분에 방열된다.

연료 전지 유닛(400)의 애노드 플레이트측의 면에는, 전열 시트(411)를 협지하고{挾; 사이에 두고} 연료 전지 제어 회로 기판(403) 및 이차 전지(404)가 차례{順}로 적층된다. 또한, 도 2에서는, 프레임(500), 메인 기판(501), 메인 안테나 유닛(502), 서브 안테나 유닛(503), 위케이스(100)에 대해서는, 도시가 생략되어 있다.

도 3에 도시하는 바와 같이, 연료 전지(401a)에 대응하는 전지 V1과 역류{逆流} 방지용 다이오드 D1이 직렬 접속되고, 연료 전지(401b)에 대응하는 전지 V2와 역류 방지용 다이오드 D2가 직렬 접속된다. 전지 V1 및 V2의 각각의 전압은, 예를 들면 1.8V∼2.4V 정도이다. 이들 직렬 접속이 병렬 접속되고, 병렬 접속의 일단이 DC-DC 컨버터(IC)의 입력 단자에 접속된다. DC-DC 컨버터(IC)의 출력 단자에 대해서 부하 W 및 이차 전지 예를 들면 폴리머 전해질을 사용한 리튬 이온 이차 전지 V3이 병렬로 접속된다.

DC-DC 컨버터(IC)는, 연료 전지 V1 및 V2의 한쪽으로부터의 입력 전압을 이차 전지 V3의 전압과 거의 똑같{等}은 4V 정도까지 승압한다. 부하 전류가 작을 때에는, 연료 전지 V1 또는 V2로부터 부하 W에 전류를 공급함과 동시에, 이차 전지 V3에 대해서 충전{充電} 전류를 공급한다. 부하 전류가 큰 경우에는, 연료 전지의 출력 전압이 저하하고, 효율이 저하하므로, 이차 전지 V3에 의해서 부하 전류를 공급한다. 이와 같이, 연료 전지와 이차 전지와의 하이브리드 구성에 의해서, 부하 전류의 가파른{急峻} 증가에 대응하고, 전원 장치의 대형화를 방지할 수가 있다.

[연료 카트리지의 장착, 보존유지, 조명에 대해서]

도 4의 (a) 및 도 4의 (b)에 모식적{模式的}으로 도시하는 바와 같이, 연료 카트리지(300)가 아래케이스(200)의 측면에 설치된 삽입구(203)를 통해서 연료 카트리지 수납부(202)에 대해서 삽입된다. 연료 카트리지(300)의 예를 들면 삽입 방향에 대해서 앞측{前側}의 끝면{端面; end face}에 연료 공급구가 형성되고, 끝면과 대향하는 아래케이스(200)의 내면에 연료 전지 받이구{受口; receiving port}가 설치되어 있다. 연료 전지 받이구로부터 연료 공급 배관(402)을 통해서 연료 전지 유닛(400)에 대해서 연료가 공급된다.

후술하는 바와 같이, 연료 카트리지(300)의 일면{一面}에 삽입 방향으로 늘어나{延}는 단차{段差}가 형성되고, 삽입구(203)에 대해서 정규의 배향{向}에서만, 연료 카트리지(300)가 삽입가능하게 되어 있다. 연료 카트리지 수납부(202)에 연료 카트리지 검출 스위치(302)가 설치되고, 삽입된 연료 카트리지(300)의 끝면에 의해서 검출 스위치(302)의 작동부가 눌리고, 연료 카트리지(300)의 장착이 검출된다. 끝면에 의해서 눌리는 것 이외에, 연료 카트리지(300)의 상면에 의해서 검출 스위치의 작동부가 동작하는 구성도 가능하다.

도 5에 도시하는 바와 같이, 검출 스위치(302)가 ON 상태로 변화한 것을 나타내{示}는 신호가 제어 회로(303)에 공급된다. 제어 회로(303)는, 연료 전지 제어 회로 기판(403) 위에 마운트되어 있다. 제어 회로(303)에 대해서, 검출 스위치(302)로부터 검출 신호가 입력되고, 연료 카트리지(300)의 장착이 검출되면, 제어 회로(303)가 펌프(304)의 동작을 개시시킨다. 연료 카트리지(300)내의 연료가 펌프(304)에 의해서 연료 전지(401)(연료 전지(401a, 401b))에 공급되고, 발전이 개시한다.

연료 전지(401)의 출력이 제어 회로(303)에 입력되고, 상술한 바와 같이, DC-DC 컨버터에 의해서 소정의 출력 전압으로 승압된다. 제어 회로(303)로부터의 출력 전압과 이차 전지(404)의 출력 전압이 병렬로 메인 기판(501) 위의 부하에 대해서 공급된다. 연료 카트리지 검출 스위치(302)를 설치하고, 검출 신호를 제어 회로(303)에 공급하는 것에 의해서, 연료 카트리지(300)가 장착되어 있지 않은 상태에서 펌프(304)가 동작해서 연료 전지(401)의 발전부의 성능 열화{劣化}가 생기는 것이 방지된다.

도 6 및 도 7에 상세하게 도시하는 바와 같이, 연료 카트리지(300)의 삽입 방향에 대해서 뒤측{後側}의 끝면에 대해서 단면{斷面}이 거의 L자 모양(또는 단면이 거의 역ㄷ자형{angular U-shaped}인 보조 부재(305)가 고착{固着; secure}되어 있다. 보조 부재(305)는, 예를 들면 플라스틱 성형품이며, 아래케이스(200)와 마찬가지 색 및 질감으로 되어 있다. 보조 부재(305)는, 삽입시의 스토퍼로서의 기능을 가지고, 역{逆}방향으로 삽입하는 것이 방지된다. 아래케이스(200)에는, 연료 카트리지의 삽입구(203)가 상면의 일부에까지 연장되어 창부(205)가 형성되어 있다. 연료 카트리지(300)를 휴대 전화기에 장착한 상태에서는, 창부(205)를 통해서 보조 부재(305)가 외부에 면{臨; expose}하게 된다. 보조 부재(305)의 색 및 질감이 아래케이스(200)와 마찬가지이므로, 보조 부재(305)가 외부로부터 보여도 위화감{違和感}을 적게 할 수 있다.

또, 보조 부재(305)의 연료 카트리지(300)의 상면과 접하는 부분에 계지부{係止部; lock part}로서의 탄성을 가지는 발톱(306)이 형성되어 있다. 아래케이스(200)의 창부(205) 근방에 계지 받이부{受部; receiving part}(예를 들면 오목{凹; recessed} 형상)(204)가 형성되어 있다. 연료 카트리지(300)가 장착되면, 발톱(306)이 발톱 받이부(204)로 들어가고, 연료 카트리지(300)의 장착 상태가 확실히 보존유지되고, 연료 카트리지(300)의 덜컹거림{chattering}나, 탈락{脫落; slipping off}을 방지할 수가 있다. 연료 카트리지(300)를 휴대 전화기로부터 꺼내{取出; taking}는 경우에는, 창부(205)를 통해서 연료 카트리지(300)의 보조 부재(305)를 내리누르는 것에 의해서, 발톱(306)과 발톱 받이부(204)의 록 상태가 해제된다.

도 8 및 도 9에 도시하는 바와 같이, 아래케이스(200)에는, 긴 구멍{長孔}의 잔량 확인 창(206)이 형성되고, 잔량 확인 창(206)에 필요에 따라{應} 투명한 플라스틱이 부착되어 있다. 연료 카트리지(300)는, 연료에 의해서 변성하지 않는 합성 수지로 형성되고, 투과율이 50% 이상(바람직하게는, 투과율이 80% 이상)으로 된다. 잔량 확인 창(206)을 통해서 연료의 잔량을 확인할 수가 있다. 잔량을 용이하게 확인할 수 있도록, 아래케이스(200)의 보강 리브(207) 근방에 조명 유닛(301)이 부착되어 있다.

또한, 아래케이스(200)의 연료 전지 수납부(202)에는, 도 9에 도시하는 바와 같이, 연료 전지(401a 및 401b) 사이를 구획짓도록, 연료 전지 보존유지 리브(208)가 배치되어 있다. 리브(208)의 위케이스(100)와 대향하는 에지에는, 3군데에 절결{切缺; notch}(209)이 형성되어 있다. 이 절결(209)은, 연료 전지(401a, 401b)의 애노드 전극에서 발생하고, 측면으로부터 배출되는 이산화 탄소 CO₂를 배출하기 위한 구멍{孔}이다.

도 10에 도시하는 바와 같이, 조명 유닛(301)은, 기판 홀더(307)에 대해서 조명 유닛 기판(308)이 지지된다. 조명 유닛 기판(308)에는, 발광{發光} 다이오드, 발광 다이오드 구동 회로, 조명 스위치 등이 마운트되어 있다. 조명 스위치는, 발광 다이오드의 점등/소등을 제어하는 것으로, 조명 스위치의 조작 버튼(309)이 아래케이스(200)로부터 외부로 돌출{突出}된다. 발광 다이오드의 조명광은, 연료 카트리지(300)의 측면으로부터 연료 카트리지(300)의 내부를 조명한다. 발광 다이오드의 설치 위치는, 연료 카트리지(300)의 측면 근방에서, 아래케이스(200)의 바닥면{底面}에 가까운 측으로 된다. 잔량 확인 창(206)의 위치는, 발광 다이오드가 설치되는 측의 측면에 가까운 것이 바람직하다.

잔량 확인시에 유저에 의해서 조작 버튼(309)이 눌리면, 조명 스위치가 ON하고, 조명 유닛(301)의 발광 다이오드가 점등한다. 발광 다이오드의 조명광은, 측면으로부터 연료 카트리지(300)를 비추{照}고, 케이싱의 내면에서 반사되도록 이루어져 있다. 발광 다이오드의 광이 연료 카트리지(300)내의 연료에 의해서 확산되고, 연료 부분이 밝아진다. 따라서, 잔량 확인 창(206)을 통해서 잔량을 용이하게 확인할 수가 있다. 연료 카트리지(300)의 바닥면 측에 발광 소자를 설치하면, 두께가 증가하는 문제가 생긴다. 이 1실시형태에서는, 측면으로부터 조명을 행하므로, 두께의 증가를 방지할 수 있다. 또, 휴대 전화기에 장착한 상태에서 연료의 잔량을 확인할 수가 있으므로, 잔량을 확인하기 위해서 연료 카트리지를 떼어낼{取外; dismount} 필요가 없다.

[연료 전지의 방열]

연료 전지(401a 및 401b)는, 각각 반응시에 열을 발생한다. 열이 휴대 전화기의 케이싱내에 틀어박히면{깃들면}, 막 전극 접합체가 적절한 온도보다 높은 온도로 되고, 막 전극 접합체가 건조해서 출력전압이 저하하는 문제가 생긴다. 또, 케이싱이 고온으로 되는 것은, 위험하다. 따라서, 연료 전지 유닛(400)에서 발생한 열을 방열하는 것이 필요하게 된다. 1실시형태에서는, 연료 전지 유닛(400)에서 발생한 열을 케이싱(위케이스(100) 및 아래케이스(200)), 바람직하게는, 케이싱의 비교적 저온 부분에 전{傳}하고, 케이싱으로부터 밖으로 방열하도록 이루어진다.

방열을 위해서, 연료 전지 유닛(400)과 케이싱 사이의 열 전도가 양호하게 이루어질 필요가 있다. 연료 전지 유닛(400)의 방열을 촉진하기 위해서, 절연성의 전열 시트를 사용하는 구성과, 아래케이스(200)의 내면에 열 전도율이 양호한 금속 예를 들면 구리{銅}를 도금하고, 구리 도금을 거쳐서 방열을 행하는 구성이 있다.

도 11의 (a)는, 휴대 전화기의 단면을 모식적으로 도시한다. 아래케이스(200)의 내측의 연료 전지 수납부(201)에 연료 전지 유닛(400)이 수납되고, 연료 카트리지 수납부(202)에 연료 카트리지(300)가 수납된다. 연료 전지 수납부(201) 및 연료 카트리지 수납부(202) 사이에, 판모양의 아래케이스 보강 리브(207)가 설치된다. 연료 전지 유닛(400)의 상면에 연료 전지 제어 회로 기판(403)이 재치{載置; mount}되고, 기판(403) 위에 이차 전지(404)가 재치되어 있다. 이차 전지(404) 및 연료 카트리지(300)의 위쪽에는, 메인 기판(501)이 배치된다. 또, 키 조작부(101) 및 액정 디스플레이(102)가 부착된 위케이스(100)가 설치되어 있다.

도 11의 (b)에 도시하는 바와 같이, 연료 전지 유닛(400)의 애노드 플레이트 측에 전열 시트(411)가 예를 들면 열 전도율이 양호한 열 전도 양면 테이프 등에 의해서 접착{貼付; adhere}된다. 전열 시트(411)의 단부에 대해서 전열 시트 연장부(412)가 접합된다. 전열 시트 연장부(412)가 보강 리브(207)를 덮{覆}어서 연료 카트리지 수납부(202)의 아래케이스(200)의 내측까지 늘어나서 설치된다. 전열 시트 연장부(412)가 케이싱(200)의 내측에 밀착된다.

전열 시트(411) 및 연장부(412)로서, 예를 들면 열 전도 그래파이트 시트를 사용할 수 있다. 열 전도 그래파이트 시트는, 흑연으로 제조된 것으로, 평면 방향의 열 전도율이 두께 방향의 열 전도율에 비해서 높은 것으로, 연료 전지 유닛(400)으로부터 아래케이스(200)에 효율좋게 열을 전도할 수가 있다. 전열 시트 연장부(412) 내측에 밀착되는 아래케이스(200)의 개소{箇所}는, 연료 카트리지(300)의 수납부(202)의 아래쪽이며, 또 메인 기판(501)의 단부가 위쪽에 위치하므로, 발열 부분이 근방에 존재하지 않기 때문에 비교적 접해 있는 저온 부분이다. 이 케이싱의 저온 부분에 열을 전하는 것에 의해서 방열을 효과적으로 행할 수가 있다.

도 12의 (a) 및 도 12의 (b)에 도시하는 바와 같이, 전열 시트 연장부(412)에 절결(414)이 형성되고, 절결(414)에 의해서 보강 리브(207)가 피{避; avoid}해지고, 연료 카트리지 수납부(202)의 아래케이스(200)의 내측에 열이 전도된다. 전열 시트(411)와 전열 시트 연장부(412)를 별도{別別} 부품으로 하지 않고, 양자가 일체로 된 전열 시트(411′)(도 12의 (c) 참조)를 사용하도록 해도 좋다.

또, 도 12의 (d)에 도시하는 바와 같이, 보강 리브(207)의 하부에 관통구멍{貫通穴}(210)을 형성하고, 관통구멍(210)을 통해서 전열 시트 연장부(415)를 아래케이스(200)의 내측까지 연장해도 좋다. 전열 시트 연장부(415)는, 관통구멍(210)의 폭보다 좁은 폭협부{幅狹部; reduced width portion}를 가진다.

도 13에 도시하는 바와 같이, 1실시형태에서는, 도 12의 (d)에 도시하는 구성과 마찬가지로, 리브(207)에 관통구멍(210)을 형성하고, 전열 시트(411)와 접합된 전열 시트 연장부(412)가 관통구멍(210)을 통해서 연료 카트리지 수납부(202)의 아래케이스 내측에 밀착되어 있다. 또한, 도 13에서는, 간단을 위해서, 전술한 조명 유닛(301) 및 연료 카트리지 검출 스위치(302)의 도시에 대해서는 생략되어 있다.

다른 방열의 구성으로서, 아래케이스(200)의 내면에 열 전도율이 양호한 금속 예를 들면 구리를 도금하는 구성에 대해서 설명한다. 도 14에 개략적으로 도시하는 바와 같이, 아래케이스(200)의 바닥면 및 측면의 전체에 걸쳐서 화학 도금, 진공 증착 도금에 의해서, 구리 등의 열 전도율이 높은 금속의 금속막(211)이 형성된다. 연료 전지 유닛(400)의 캐소드 플레이트가 금속막(211)과 접촉하고, 금속막(211) 및 아래케이스(200)를 거쳐서 연료 전지 유닛(400)에서 발생한 열이 방열된다.

도 14의 예에서는, 아래케이스(200)의 내면에 복수의 돌기(216)가 형성되고, 연료 전지 유닛(400)의 캐소드 플레이트가 돌기(216)의 꼭대기부{頂部}의 금속막(211)과 접촉하도록 이루어져 있다. 금속막(211)이 아래케이스(200)의 내측의 전면에 걸쳐서 형성되어 있으므로, 연료 전지 수납부(201) 뿐만 아니라, 연료 카트리지 수납부(202)의 아래케이스(200)를 거쳐서 방열이 이루어진다. 아래케이스 보강 리브(207)가 설치되어 있는 개소에서는, 금속막(211)이 분리되게 된다. 이 경우에는, 전열 시트 등에 의해서, 금속막(211)이 열적으로 일체로 결합된다.

금속막(211) 및 아래케이스(200)를 통해서, 연료 전지 유닛(400)이 발생한 열을 효과적으로 방열하기 위해서는, 연료 전지 유닛(400)과 금속막(211)이 밀착하고 있는 것이 필요하다. 도 14의 (b)에 도시하는 바와 같이, 아래케이스(200)의 측면 내측에 복수의 고정 발톱(212)을 설치하고, 고정 발톱(212)에 의해서, 연료 전지 유닛(400)을 고정한다.

다른 구성으로서, 도 14의 (c)에 도시하는 바와 같이, 연료 전지 유닛(400)을 금속막(211) 측에 억누르{抑}는 형상의 고정 발톱(212′}을 아래케이스(200)의 측면 내측에 복수 개소에 설치한다. 또, 도 14의 (d)에 도시하는 바와 같이, 금속막(211)이 형성되어 있는 아래케이스(200)의 내면과 연료 전지 유닛(400)의 캐소드 플레이트 측의 면 사이에, 공기 취입을 저해하지 않도록, 다수의 구멍이 형성되어 있는 전열 겔 시트(214)를 개재{介在}시킨다. 전열 겔 시트(214)는, 전열 시트와 마찬가지로 높은 열 전도 특성을 가짐과 동시에, 저{低}반발성의 탄성체이다. 따라서, 아래케이스(200)의 내면의 요철{凹凸}이 전열 겔 시트(214)에 의해서 흡수되고, 연료 전지 유닛(400)이 고정 발톱(212)에 의해서 확실히 금속막(211)에 대해서 밀착된다.

도 15에 도시하는 바와 같이, 연료 전지 유닛(400)의 애노드 플레이트(400A)의 면과 연료 전지 제어 회로 기판(403)의 부품이 탑재되어 있지 않은 면에 의해서 전열 시트(415)가 낀다. 애노드 플레이트(400A)와 전열 시트(415)가 접촉한다. 연료 전지 유닛(400)은, 캐소드 플레이트(400K) 및 애노드 플레이트(400A) 사이에 막 전극 접합체(400M)가 협지되는 구성을 가진다. 캐소드 플레이트(400K)는, 공기 취입구멍(215)을 가지는 아래케이스(200)에 의해서 덮여 있다. 전열 시트(415)는, 평면 방향 및 두께 방향의 양방향의 열 전도율이 높은 것이다. 전열 시트(415)는, 도 13에서의 전열 시트(411) 및 연장부(412)와 마찬가지로, 아래케이스(200)의 내측에 밀착된다.

또, 연료 전지 제어 회로 기판(403)와 이차 전지(404) 사이에 전열 겔 시트(417)가 배치된다. 연료 전지 제어 회로 기판(403)의 부품 실장면{實裝面}은, 1㎜ 정도의 요철이 존재하므로, 연료 전지 제어 회로 기판(403)와 이차 전지(404)가 접촉하고 있어도 대부분 전열하지 않는다. 요철을 흡수하는 전열 소재로서 전열 겔 시트(417)가 사용된다. 전열 겔 시트(417)는, 두께 방향의 열 전도율이 높은 것이다.

전열 소재로서는, 실리콘, 고무 등의 일래스토머, 겔상{狀}의 소재를 사용할 수 있다. 또, 소재에 카본이나 알루미늄 등의 금속을 함유해서 전열성을 높인 것을 사용할 수 있다. 조립{組付} 후의 소재 경도는, 겔상을 보존유지하는 것이라도, 고형화해도 좋다. 소재 구성으로서는, 표면에 전기 절연성을 가지는 시트 또는 절연층을 가진다. 시트모양{狀}의 가공품, 또는 회로 기판(403)과 이차 전지(404) 사이에 충전하는 것이 사용된다. 또, 회로 기판(403)과 이차 전지(404)를 일체 성형 또는 충전에 의해서 일체화하도록 해도 좋다.

이와 같이, 연료 전지 유닛(400)에서 발생한 열이 전열 시트(415)에 의해서 아래케이스(200)에 방열됨과 동시에, 전열 시트(415), 연료 전지 제어 회로 기판(403), 전열 겔 시트(417)를 거쳐서 이차 전지(404)를 통해서 두께 방향으로 방열된다. 또, 이차 전지(404)는, 저온 환경하에서는, 성능이 저하하지만, 연료 전지에 의한 열이 전달되는 것에 의해서, 성능의 저하를 방지하는 것이 가능해진다.

상술한 바와 같이, 연료 전지 유닛(400)에서 발생한 열을 전열 시트(411) 등의 전열 소재 또는 금속막(211)에 의해서 케이싱의 비교적 저온 부분에 전하고, 케이싱으로부터 밖으로 방열하도록 이루어진다. 또, 두께 방향에서 이차 전지(404)에 열을 전함으로써, 방열이 촉진된다. 이들 방열을 위한 구성은, 모두{全}를 채용할 필요가 없다. 예를 들면 케이싱에의 전열 구성은, 전열 시트 및 금속막의 한쪽을 채용해도 좋다.

도 16이 1실시형태에 의한 휴대 전화기의 평면도이다. 휴대 전화기를 T4-T4선으로 절단한 단면도를 도 17에 도시한다. 단, 도 17에서는, 간단을 위해서, 키 조작부(101)에 대해서는, 생략되어 있다. 도 17에서는, 방열 구조로서, 연료 전지 유닛(400)의 애노드 플레이트에 전열 시트(411)를 밀착시키고, 전열 시트(411)를 거쳐서 연료 전지 유닛(400)에서 발생한 열이 아래케이스(200)로부터 방열되도록 이루어져 있다. 또, 아래케이스(200)의 내면에 도금에 의해서 금속막을 형성해도 좋다. 이 금속막과 연료 전지 유닛(400)의 캐소드 플레이트 측의 면 사이에 도 14의 (d)를 참조해서 설명한 전열 겔 시트를 개재시켜도 좋다. 또, 도 15를 참조해서 설명한 전열 겔 시트(417)가 연료 전지 제어 회로 기판(403)과 이차 전지(404) 사이에 배치되고, 두께 방향으로 방열이 행해진다.

[공기 취입 구조]

도 18의 (a)는, 휴대 전화기의 단면을 개략적으로 도시한다. 아래케이스(200)의 내측의 연료 전지 수납부(201)에 연료 전지 유닛(400)이 수납되고, 연료 카트리지 수납부(202)에 연료 카트리지(300)가 수납된다. 연료 전지 유닛(400)의 애노드 플레이트에 연료 전지 제어 회로 기판(403)이 재치되고, 기판(403) 위에 이차 전지(404)가 재치되어 있다. 이차 전지(404)의 위쪽에는, 메인 기판(501)이 배치된다. 또, 위케이스(100)에 대해서 키 조작부(101) 및 액정 디스플레이(102)가 부착된다. 또, 연료 전지 유닛(400)의 캐소드 플레이트와 대향하는 아래케이스(200)의 내면에 다공질재 예를 들면 PTE 등의 불소계 재료, 활성탄 재료 등의 다공질 시트를 배치해도 좋다. 다공질 시트는, 외부로부터의 먼지{塵}, 물{水}의 침입을 방지하고, 캐소드 전극부의 보습{補濕} 기능을 가진다.

연료 전지 유닛(400)의 캐소드 플레이트와 대향하는 아래케이스(200)의 케이싱 부분에는, 다수의 공기 취입구멍(215)이 가능한 한 균일하게 형성되어 있다. 케이싱 부분에서의 공기 취입구멍(215)의 개구율은, 케이스로서의 강도와의 양립의 점에서, 20∼40%로 된다. 또, 공기 취입구멍(215)을 형성한 경우의 강도를 유지하기 위해서, 각 연료 전지의 발전부의 경계와 대향하는 아래케이스(200)의 위치에 리브가 형성된다. 또, 공기 취입구멍(215)의 배치 패턴은, 캐소드 플레이트에 형성되어 있는 슬릿의 개구의 패턴과 가능한 한 일치하는 것이 바람직하다. 또, 캐소드 플레이트와 아래케이스(200)의 내면 사이에, 틈새를 설치하는 것에 의해서, 공기의 면내{面內} 확산을 확보할 수가 있다. 따라서, 공기 취입구멍(215)이 부분적으로 막힌 경우에서도, 연료 전지 유닛(400)에 대한 공기(산소) 공급량이 부족한 것을 방지할 수가 있다.

도 18의 (a)에 도시하는 바와 같이, 아래케이스(200)의 내면에 돌기{突起}(216)를 설치하는 것에 의해서, 캐소드 플레이트 측의 주면과 아래케이스(200)의 내면 사이에, 예를 들면 0.5㎜ 정도 높이의 틈새(217)가 형성된다. 틈새(217)에서, 공기가 면내 확산한다. 돌기(216)는, 캐소드 플레이트 측의 주면에 형성되어 있는 개구부와 겹치지 않는 위치에 형성된다.

도 18의 (b)에 도시하는 바와 같이, 휴대 전화기가 책상 위 등의 면 S에 아래케이스(200)를 향해서 놓여지는 일이 있다. 만약, 공기 취입구멍(215)이 면 S에 의해서 폐색{閉塞; close}되면, 공기 취입량이 부족하고, 연료 전지의 출력의 저하가 생긴다. 따라서, 휴대 전화기가 하향{下向}으로 놓여져도, 공기 취입구멍(215)이 폐색되는 것을 방지하도록 이루어진다. 즉, 도 18의 (c)에 도시하는 바와 같이, 아래케이스(200)의 외면에 복수의 융기부(218)를 형성하고, 아래케이스(200)의 외면과 책상 등의 면 사이에 틈새 t를 확보한다. 예를 들면 3개소의 융기부(218)에 의해서 휴대 전화기가 지지된다. 3개소의 융기부(218)를 이은{結; interconnecting} 삼각형의 내부에 휴대 전화기의 중심이 위치하는 것에 의해서, 휴대 전화기가 안정하게 지지된다.

공기 취입 구조에 대해서 보다 상세하게 설명한다. 도 19의 (a)는, 아래케이스(200)의 내면의 구조를 도시한다. 도 19의 (b)에 도시하는 바와 같이, 연료 전지 유닛(400)의 연료 전지(401a 및 401b)의 각각의 캐소드 플레이트(420)에 다수의 슬릿모양의 캐소드구멍(421)이 형성되어 있다. 캐소드구멍(421)을 통해서 공기가 취입된다. 각 연료 전지는, 예를 들면 6개의 발전부가 평면모양으로 배치되고, 서로 직렬로 접속 된 구성을 가진다. 각 발전부에 대응해서 7개의 서로 병행{竝行}하는 캐소드구멍(421)이 형성되어 있다. 또, 각 발전부를 구획하는 격자 패턴 영역(422)이 형성되어 있다.

연료 전지(401a 및 401b)가 연료 전지 수납부에 수납된 상태에서, 캐소드구멍(421)과 대응하는 위치에 마찬가지 형상의 공기 취입구멍(215)이 아래케이스(200)에 형성된다. 도 19의 (a)에서, 그림자{影}를 부가해서 도시하고, 상술한 설명에서 사용한 도 9에 도시하는 바와 같이, 격자 패턴 영역(422)과 대응하는 아래케이스(200)의 내면에, 전술한 돌기(216)에 상당하는 격자 패턴 리브(223)가 형성된다. 즉, 격자 패턴 리브(223)의 꼭대기부는, 캐소드구멍(421)이 형성되어 있지 않은 격자 패턴 영역(422)과 접해 있으므로, 틈새(217)를 형성할 수가 있다. 격자 패턴 리브(223)에 의해서 아래케이스(200)가 보강되고, 두께 방향으로 아래케이스(200)를 휘{撓}기 어렵게 할 수 있다.

또, 도 9 및 도 19의 (a)에 도시하는 바와 같이, 6개의 발전부의 각각이 위치하는 구획마다 돌기(219)가 아래케이스(200)의 내면에 설치된다. 돌기(219)의 형성 위치는, 각 구획의 거의 중앙 위치에서, 공기 취입구멍(215) 및 캐소드구멍(421)이 형성되어 있지 않은 위치로 된다. 돌기(219)는, 아래케이스(200)가 밀린 경우에, 두께 방향의 휨을 억제하기 위해서 설치되어 있다. 돌기(219)의 꼭대기부가 캐소드 플레이트와 미소{僅}한 틈새를 사이에 두고{隔} 대향하고 있다.

도 20은, 아래케이스(200)의 외면을 도시한다. 아래케이스(200)를 T0-T0선, T1-T1선, T2-T2선을 따른{沿} 단면을 도 21에 도시한다. T0-T0선의 단면도에는, 공기 취입구멍(215) 및 격자 패턴 리브(223)가 도시되어 있다.

공기 취입구멍(215)의 형성 영역의 상측의 T1-T1선 단면도에는, 조명 유닛(301)을 구성하는 조명 스위치 버튼(309)이 도시되어 있다. 조명 스위치 버튼(309)을 하측에 밀어넣{押入}는 것에 의해서 조명 스위치가 ON하고, 조명 유닛 기판(308)에 설치된 발광 다이오드가 발광하고, 연료 카트리지(300)가 조명된다. 조명 스위치 버튼(309)의 좌우 위치에 각각 융기부(220a 및 220b)가 형성된다. 융기부(220a 및 220b)의 꼭대기부의 높이보다 낮은 위치에 조명 스위치 버튼(309)의 선단{先端}이 위치한다. 융기부(220a 및 220b)에 의해서, 아래케이스(200)가 책상 등의 면 위에 놓여진 경우에, 조명 스위치가 ON하는 것이 방지된다.

공기 취입구멍(215)의 형성 영역의 하측의 T2-T2선의 위치에는, 메이커, 판매 회사 등의 배지{badge}(마크)(221)와 로고(222)가 릴리프와 같이 돌출해서 형성되어 있다. 도 21중의 T2-T2선 단면도에는, 융기한 배지(221) 및 로고(222)가 도시되어 있다.

아래케이스(200)를 하측을 향해서 휴대 전화기를 책상 등의 평면 위에 두었을 때에, 융기부(220a, 220b)와, 배지(221) 및 로고(222)에 의해서 아래케이스(200) 아래에 틈새가 생긴다. 따라서, 공기 취입구멍(215)이 폐색되는 것을 방지할 수 있고, 산소 취입량이 부족하고, 연료 전지의 출력이 저하하는 것을 방지할 수가 있다.

본 발명은, 상술한 실시형태에 한정되는 것은 아니고, 본 발명의 기술적 사상에 의거하는 각종 변형이 가능하다. 예를 들면 연료 전지 유닛(400)의 캐소드 플레이트와 아래케이스(200)의 내면과의 대향 간극{間隙; gap}에 다공질재 예를 들면 다공질 시트를 배치해도 좋다. 다공질 시트는, 공기의 취입을 저해하지 않고 방진 기능을 가진다. 또, 본 발명은, 휴대 전화기에 한하지 않고, PDA, 휴대 게임기 등의 휴대용 전자 기기에 적용할 수가 있다.

100: 위케이스, 102: 액정 디스플레이, 200: 아래케이스, 201: 연료 전지 수납부, 202: 연료 카트리지 수납부, 203: 연료 카트리지 삽입구, 206: 잔량 확인 창, 207: 아래케이스 보강 리브, 209: 절결, 211: 금속막, 212: 고정 발톱, 215: 공기 취입구멍, 216: 돌기, 217: 틈새, 218: 융기부, 223: 격자 패턴 리브, 300: 연료 카트리지, 301: 조명 유닛, 302: 연료 카트리지 검출 스위치, 304: 펌프, 305: 보조부, 309: 조명 스위치 조작 버튼, 400: 연료 전지 유닛, 401a, 401b: 연료 전지 유닛, 404: 이차 전지, 411, 413, 415: 전열 시트, 412: 연장부, 501: 메인 기판.

Claims

연료가 공급되는 애노드 전극과, 공기가 공급되는 캐소드 전극과, 상기 애노드 전극 및 상기 캐소드 전극에 의해 협지{挾; hold, dispose}되는 막 전극 접합체{接合體; assembly}와, 상기 애노드 전극과 적층된 애노드 판모양{板狀} 부재를 가지는 연료 전지와,
상기 연료를 저장{貯; reserve}하고, 상기 연료를 상기 애노드 전극에 공급하는 연료 공급부와,
상기 연료 전지를 수납{收納; storing}하는 연료 전지 수납 공간을 형성하는 케이싱{筐體; casing}과,
일단부{一端部}가 상기 애노드 판모양 부재의 외면에 피착{被着}되고, 타단부{他端部}가 상기 연료 전지 수납 공간의 외부로 연장{延長}되어 상기 케이싱의 내면에 피착된 전열{傳熱} 시트를 가지는 연료 전지 수납 구조.
연료가 공급되는 애노드 전극과, 공기가 공급되는 캐소드 전극과, 상기 애노드 전극 및 상기 캐소드 전극에 의해 협지되는 막 전극 접합체와, 상기 캐소드 전극과 적층되고, 공기 통과구멍{通過孔; vent hole}이 형성되는 캐소드 판모양 부재를 가지는 연료 전지와,
상기 연료를 저장하고, 상기 연료를 상기 애노드 전극에 공급하는 연료 공급부와,
상기 연료 전지를 수납하는 연료 전지 수납 공간을 형성하는 케이싱과,
상기 캐소드 판모양 부재와 대향하는 케이싱 부분의 내면에 피착된 금속막을 가지는 연료 전지 수납 구조.
제2항에 있어서,
상기 캐소드 판모양 부재를 상기 금속막에 꽉 누르{押當; press}는 발톱{claw}이 상기 연료 전지 수납 공간에 설치된 연료 전지 수납 구조.
제3항에 있어서,
상기 캐소드 판모양 부재를 전열성 탄성 부재를 거쳐{介}서 상기 금속막에 꽉 누르는 발톱이 상기 연료 전지 수납 공간에 설치된 연료 전지 수납 구조.
연료가 공급되는 애노드 전극과, 공기가 공급되는 캐소드 전극과, 상기 애노드 전극 및 상기 캐소드 전극에 의해 협지되는 막 전극 접합체와, 상기 애노드 전극과 적층된 애노드 판모양 부재를 가지는 연료 전지와,
상기 연료를 저장하고, 상기 연료를 상기 애노드 전극에 공급하는 연료 공급부와,
상기 연료 전지를 수납하는 연료 전지 수납 공간을 형성하는 케이싱과,
상기 애노드 판모양 부재 위{上}에 적층된 회로 기판과,
상기 회로 기판 위에 적층된 축전부{蓄電部}를 가지는 연료 전지 수납 구조.
제5항에 있어서,
상기 애노드 판모양 부재와 상기 회로 기판에 의해서 전열 시트의 일단부가 협지되고, 상기 전열 시트의 타단부가 상기 연료 전지 수납 공간의 외부로 연장되어 상기 케이싱의 내면에 피착된 연료 전지 수납 구조.
제5항에 있어서,
상기 회로 기판의 한쪽의 면과 대향면 사이에 전열성 겔이 충전{充塡}된 연료 전지 수납 구조.
연료가 공급되는 애노드 전극과, 공기가 공급되는 캐소드 전극과, 상기 애노드 전극 및 상기 캐소드 전극에 의해 협지되는 막 전극 접합체와, 상기 애노드 전극과 적층된 애노드 판모양 부재를 가지는 연료 전지와,
상기 연료를 저장하고, 상기 연료를 상기 애노드 전극에 공급하는 연료 공급부와,
상기 연료 전지를 수납하는 연료 전지 수납 공간을 형성하는 케이싱과,
상기 연료 전지로부터의 전원이 공급되는 회로가 마운트되는 배선 기판
이 케이싱 내부에 수납되고,
전열 시트의 일단부가 상기 애노드 판모양 부재의 외면에 피착되고, 타단부가 상기 연료 전지 수납 공간의 외부로 연장되어 상기 케이싱의 내면에 피착된 전자 기기.
연료가 공급되는 애노드 전극과, 공기가 공급되는 캐소드 전극과, 상기 애노드 전극 및 상기 캐소드 전극에 의해 협지되는 막 전극 접합체와, 상기 애노드 전극과 적층된 애노드 판모양 부재를 가지는 연료 전지와,
상기 연료를 저장하고, 상기 연료를 상기 애노드 전극에 공급하는 연료 공급부와,
상기 연료 전지를 수납하는 연료 전지 수납 공간을 형성하는 케이싱과,
상기 연료 전지로부터의 전원이 공급되는 회로가 마운트되는 배선 기판
이 케이싱 내부에 수납되고,
상기 캐소드 판모양 부재와 접촉하는 금속막이 케이싱 부분의 내면에 피착된 전자 기기.
연료가 공급되는 애노드 전극과, 공기가 공급되는 캐소드 전극과, 상기 애노드 전극 및 상기 캐소드 전극에 의해 협지되는 막 전극 접합체와, 상기 애노드 전극과 적층된 애노드 판모양 부재를 가지는 연료 전지와,
상기 연료를 저장하고, 상기 연료를 상기 애노드 전극에 공급하는 연료 공급부와,
상기 연료 전지를 수납하는 연료 전지 수납 공간을 형성하는 케이싱과,
상기 애노드 판모양 부재 위에 적층된 회로 기판과,
상기 회로 기판 위에 적층된 축전부를 가지는 전자 기기.
연료가 공급되는 애노드 전극과, 공기가 공급되는 캐소드 전극과, 상기 애노드 전극 및 상기 캐소드 전극에 의해 협지되는 막 전극 접합체와, 상기 캐소드 전극과 적층되고, 공기 통과구멍이 형성된 캐소드 판모양 부재를 가지는 연료 전지와,
상기 연료를 저장하고, 상기 연료를 상기 애노드 전극에 공급하는 연료 공급부와,
상기 연료 전지를 수납하는 연료 전지 수납 공간을 형성하는 케이싱과,
상기 캐소드 판모양 부재와 대향하는 케이싱 부분에 형성되는 공기 취입구멍{取入孔; intake hole}과,
상기 케이싱 부분의 내면에 형성되고, 서로 대향하는 상기 캐소드 판모양 부재와 상기 케이싱 부분 사이에 틈새{隙間; gap}를 확보하기 위한 볼록부{凸部; projection}를 가지는 연료 전지 수납 구조.
제11항에 있어서,
상기 연료 전지는, 복수의 직사각형{矩形; rectangular}의 발전부{發電部}가 평면에 배치되고, 상기 복수의 발전부가 직렬 접속되고,
상기 복수의 발전부의 상기 공기 통과구멍이 격자 패턴에 의해서 구획되고,
상기 볼록부가 상기 격자 패턴과 대응해서 형성된 격자 패턴 리브인 연료 전지 수납 구조.
제12항에 있어서,
상기 복수의 발전부의 각각의 상기 공기 통과구멍이 형성되는 영역내로서, 상기 공기 통과구멍의 비{非}형성 위치에 대응해서 다른{他} 볼록부를 더 형성하는 연료 전지 수납 구조.
제11항에 있어서,
서로 대향하는 상기 캐소드 판모양 부재와 상기 케이싱 부분 사이에 배치된 다공질부를 가지는 연료 전지 수납 구조.
연료가 공급되는 애노드 전극과, 공기가 공급되는 캐소드 전극과, 상기 애노드 전극 및 상기 캐소드 전극에 의해 협지되는 막 전극 접합체와, 상기 캐소드 전극과 적층되고, 공기 통과구멍이 형성된 캐소드 판모양 부재를 가지는 연료 전지와,
상기 연료를 저장하고, 상기 연료를 상기 애노드 전극에 공급하는 연료 공급부와,
상기 연료 전지로부터의 전원이 공급되는 회로가 마운트되는 배선 기판
이 케이싱 내부에 수납되고,
공기 취입구멍이 상기 캐소드 판모양 부재와 대향하는 케이싱 부분에 형성되고,
서로 대향하는 상기 캐소드 판모양 부재와 상기 케이싱 부분 사이에 틈새를 확보하기 위한 볼록부가 상기 케이싱 부분의 내면에 형성된 전자 기기.
연료가 공급되는 애노드 전극과, 공기가 공급되는 캐소드 전극과, 상기 애노드 전극 및 상기 캐소드 전극에 의해 협지되는 막 전극 접합체와, 상기 캐소드 전극과 적층되고, 공기 통과구멍이 형성된 캐소드 판모양 부재를 가지는 연료 전지와,
상기 연료를 저장하고, 상기 연료를 상기 애노드 전극에 공급하는 연료 공급부와,
상기 연료 전지를 수납하는 연료 전지 수납 공간을 형성하는 케이싱과,
상기 캐소드 판모양 부재와 대향하는 케이싱 부분에 형성되는 공기 취입구멍과,
상기 케이싱 부분의 외면에 형성된 복수의 융기부{隆起部; raised part}를 가지는 연료 전지 수납 구조.
제16항에 있어서,
상기 복수의 융기부는, 상기 케이싱 부분 주변의 상기 공기 취입구멍이 형성되어 있지 않은 영역에 설치된 연료 전지 수납 구조.
제16항에 있어서,
상기 융기부는, 조작 스위치의 조작 부분 주위에, 상기 조작 부분보다 높아지도록 형성된 연료 전지 수납 구조.
제16항에 있어서,
상기 융기부가 마크, 문자, 또는 기호를 표시{表}하는 연료 전지 수납 구조.
연료가 공급되는 애노드 전극과, 공기가 공급되는 캐소드 전극과, 상기 애노드 전극 및 상기 캐소드 전극에 의해 협지되는 막 전극 접합체와, 상기 캐소드 전극과 적층되고, 공기 통과구멍이 형성되는 캐소드 판모양 부재를 가지는 연료 전지와,
상기 연료를 저장하고, 상기 연료를 상기 애노드 전극에 공급하는 연료 공급부와,
상기 연료 전지로부터의 전원이 공급되는 회로가 마운트되는 배선 기판
이 케이싱 내부에 수납되고,
상기 캐소드 판모양 부재와 대향하는 케이싱 부분에 공기 취입구멍이 형성되고,
상기 케이싱 부분의 외면에 복수의 융기부가 형성된 전자 기기.