JP2004179140A

JP2004179140A - Electronic apparatus using fuel cell

Info

Publication number: JP2004179140A
Application number: JP2003119186A
Authority: JP
Inventors: Akira Tanaka; 明田中; Yuichi Kamo; 友一加茂; Tadashi Muranaka; 廉村中
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2002-10-02
Filing date: 2003-04-24
Publication date: 2004-06-24

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a fuel cell with a structure into which air is taken in from at least two surfaces of a case and into which a fuel is fed from the inside of the case, and to provide an electronic apparatus where the fuel cell is installed in an effective manner. <P>SOLUTION: The fuel cell installed in the electronic apparatus is not mounted inside the electronic apparatus as a conventional one is mounted, a gap for taking in air is formed between the fuel cell and the electronic apparatus, and the fuel cell is mounted so as for an opposite side of the fuel cell to the electronic apparatus to be exposed to the air in the periphery. Thus, the electronic apparatus comprising in an effective manner the fuel cell with the structure in which the air is taken in from at least two surfaces of the case is provided. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は燃料電池を備えた電子機器に係り、特に、メタノールを直接酸化するタイプの燃料電池を使用する情報電子機器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
燃料電池は、燃料から電気化学的に直接電気エネルギを取り出すためエネルギ効率が高く、また、排出物の主体が水であることから環境に調和しやすいなどの利点があるため、自動車，分散電源や情報電子機器などへの適用が試みられている。なかでも、情報電子機器ではリチウム電池に代わる長時間連続運転可能な電源として注目され、燃料電池を搭載する種々の情報電子機器が考案されている。
【０００３】
例えば、水素吸収合金からなる燃料電池を搭載した情報電子機器（特許文献１参照）や、メタノールを燃料とした情報電子機器（特許文献２参照）がある。
【０００４】
メタノールを燃料とする燃料電池の中でも、液体のメタノールを直接酸化して電気を取り出す方式、いわゆる直接メタノール型燃料電池（Direct Methanol
Fuel Cell、以下ＤＭＦＣと称す）は、積層(スタック）型燃料電池と比べ改質器等の補機が必要でないため、電池システムが比較的簡単な構成にできる利点がある。
【０００５】
また、陰極には燃料として、酸素を必要とし、通常、酸素を含む空気が用いられる。
【０００６】
【特許文献１】
特開平９−２１３３５９号公報（ｐ３，図１）
【特許文献２】
特開２００２−４９４４０号公報（ｐ３〜４，図２）
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
一般に燃料電池は、電池面積、即ち電極の面積が広いほうが大きい出力を得ることができる。しかしながら燃料電池の電池面積は搭載する電子機器の大きさにより限界があるので、同じ体積で、より大きな出力を得る構造が要求される。
【０００８】
そこで、本発明は従来のように空気を燃料電池の筐体の１面から取り込み発電するのではなく、燃料電池の筐体の少なくとも２面から空気を取り込み、筐体の内側から燃料を供給する構造をもつ燃料電池を使用する。
【０００９】
このような燃料電池を電子機器に搭載するには、電力供給状態において、燃料電池の筐体の空気を取り込む面に同時に空気を供給する必要がある。
【００１０】
本発明は、筐体の少なくとも２面から空気を取り込む構造をもつ燃料電池を電子機器に搭載することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
そこで、この電子機器に搭載する燃料電池は従来のように電子機器の中に組み込むのではなく、燃料電池と電子機器との間に空気の入り込む空間を設け、かつ燃料電池の電子機器とは反対側の燃料電池の面も周辺の空気に曝されるように設置する。
【００１２】
【発明の実施の形態】
（実施例１）
図１は本発明の実施例１に係る燃料電池を搭載した情報電子機器の外観構成を示すものである。本実施例における情報電子機器は演算処理を行う半導体が搭載されている本体と、その本体を覆うカバー部材（図２における表示部２）よりなり、いわゆるノートＰＣ（Personal Computer）もしくはＰＤＡ（Personal
Digital Assistant ）を想定している。燃料電池は、主に発電部パネル１と燃料タンク３から構成されており、これらをあわせた全体を燃料電池と呼ぶ。燃料タンク３は、発電部パネル１に供給する燃料を蓄える容器である。燃料タンク３は、カバー部材（図２における表示部２）以外に、ノートＰＣ本体側に搭載されていても構わないし、ノートＰＣと一体ではなく、別途外置でも良い。発電部パネル１は電極（陽極９，陰極１０，図８に図示）と電解質膜（図８に図示）とを有し、実際に燃料を反応させ発電する装置である。この発電部パネルは、本実施例においては平板形状であり、情報電子機器４の表示部２の裏側（ディスプレイ
１２がない側）に対向して搭載されている。本実施例においてはディスプレイ
１２は液晶表示画面としているが、本発明はこれに限定されるものではない。情報電子機器４は、図示したような、ノートＰＣ以外の情報機器、例えば、情報電子機器の中央演算処理部と表示部が同一筐体内に含まれるような情報電子機器や、キーボードなどの入力装置が必ずしも必要でない情報電子機器等でも構わないし、燃料電池を取り付けられる電子機器であれば本実施例を採用可能である。
【００１３】
図１においては、電力を供給していない状態、すなわち電力停止状態での燃料電池の設置状態を表しており、情報電子機器の電源がＯＦＦになることと連動している。図２は、電力停止状態での情報電子機器の表示部２及び発電部パネル１の断面を示すものである。燃料電池の発電部パネル１において、情報電子機器の表示部側の面（以下第１面と称す）１ａは情報電子機器と接しているか、もしくはごく接近した状態にあり、他方の面、すなわち、情報電子機器の表示部と反対側の面（以下第２面と称す）１ｂは、大気に露出している。第２面１ｂは、表示部２の裏側から見た外観が平らになるように情報電子機器と一体に設置されている。本実施例では、外観上のデザインを考慮して、表示部２を裏側から見た外観が平らになるようにしているが、発電部パネル１は、情報電子機器と一体となるように、情報電子機器の表示部裏面２ｂと第１面１ａとが接しているか、少なくとも、第１面１ａへの空気の供給，発電効率が低下する程度に情報電子機器の表示部裏面２ｂと第１面１ａとを電力供給状態に比べ接近させることで、情報電子機器と燃料電池を合わせた情報電子機器４全体を薄くし、可搬性を良好にできる。
【００１４】
また、表示部裏面２ｂに発電部パネルが納まる窪みを設けることで、更に可搬性を良好にできる。
【００１５】
図３は、電力を供給している状態即ち、電力供給状態での情報電子機器の表示部２及び発電部パネル１の断面を示すものである。この電力供給状態は情報電子機器４の電源ＯＮと連動している。図２と図３を比較してわかるように、電力供給状態と電力停止状態では、発電部パネルと電子機器との距離が変化している。言い換えれば、発電部パネル１と情報電子機器４との間の空間が広いか狭いかの違いがある。ここで発電部パネル１と情報電子機器４との距離とは、発電部パネル１の筐体内の任意の１点と情報電子機器の筐体内の任意の１点との距離をいう。燃料電池の発電部パネル１において、図３のような構成をとることにより第１面１ａと表示部裏面２ｂとの間で空間が形成され、第１面１ａから空気を取り込むことが可能である。また、第２面１ｂも、大気に露出しており、空気を取り込むことが可能である。このように、燃料電池の発電部パネル１が図２の状態から図３の状態に移動することで発電に要する空気を燃料電池の筐体の２面から取り込むことができる。
【００１６】
発電部パネル１は支持体５によって機械的に表示部２に支持されている。支持体５は、図２の状態即ち、電力停止状態では折りたたまれており（図示せず）、電力供給状態ではスライドして引出され、図３の状態となり、電力停止状態ではスライドして元の位置である情報電子機器に収まる、即ち図２の状態に戻る。本実施例では支持体５は樹脂製のフレームからなる。支持体５は、金属製のフレームでも良いし、弾力性のあるバネ状の構造体でも良い。発電部パネル１と情報電子機器４との電気的接続は柔軟性のある配線ケーブルで繋がっている。また、発電部パネル１と燃料タンク３は、柔軟性のある燃料供給パイプで接続されている。これにより、電力の供給を停止した状態から電力を供給する状態に移り、発電部パネル１が移動しても、電気的接続は維持され、機械的にも発電部パネル１は支持され、燃料供給も維持される。
【００１７】
この情報電子機器の電源は、燃料電池に限定しても構わないが、燃料電池に限定されず、リチウム二次電池やＡＣアダプタからの給電からも可能として構わない。
【００１８】
また、従来の二次電池と情報電子機器との結合と同様に、本実施例の燃料電池は、情報電子機器から電気的、且つ、機械的に着脱できるように構成されている。これにより燃料電池の不具合により交換する必要が生じた場合などメンテナンスが行いやすくなる。
【００１９】
既存の二次電池と本発明の燃料電池を交換して用いる場合、既存の二次電池が搭載されていた部分は、主に燃料タンク及び燃料電池からの電気的接続用コネクタ（図示せず）等が収まる場所として用いられても良い。
【００２０】
電気的接続用コネクタは、二次電池の場合と互換性を保つように構成されていることが好ましい。燃料電池は、発電部パネル１と燃料タンク３とから構成されているが、発電部パネル１と燃料タンク３とは分離可能である。発電部パネル１の出力端子（図示せず）は、燃料タンク３と固着されずに、情報電子機器本体の電気的接続用コネクタへ電気配線されている。
【００２１】
図８は発電部パネル１の断面図を示す。発電部パネル１は、複数の膜−電極接合体（電解質膜８と陽極９と陰極１０とを接合したもの、以下ＭＥＡと称す）を有し、このＭＥＡは発電部パネルの筐体１１に組み込まれ、筐体１１にはスリット（図示せず）が入っており陰極は部分的に外部に露出している。各ＭＥＡへは、燃料供給層７によって、燃料が供給される。燃料供給層７は、本実施例で用いる燃料であるメタノールを保持できるような材料で構成されている。材料としては毛管力で燃料を保持し、ＭＥＡに燃料を供給できる程度の微細な孔が多数形成されている多孔体が望ましい。例えば、耐メタノール性を有する金属多孔体，セラミックス多孔体やカーボン製多孔体が好ましい。電気伝導性を有する多孔質体は、各ＭＥＡが短絡しないように、ＭＥＡの電極と多孔体の間は絶縁されている（図示せず）。また、ガラス繊維で構成されていてもよい。本発明では、ＳＵＳ製の多孔体を用いた。この燃料を保持できる燃料供給層７により、燃料タンク３を取り外しても、電力供給を維持できた。燃料タンク３からの燃料供給が途絶えてもこれはしばらくの間は多孔体の穴に燃料が保持されるからである。燃料供給層７が大きければ、それだけ、燃料タンク３を取り外してからの発電時間が長くなるが、薄型化が重要な課題となる情報電子機器では、燃料供給層の厚さが制限される。本発明では、燃料供給層７の厚さを１mmとし、燃料タンク３の交換に必要な最低の時間１０秒以上が確保できた。このように、本発明は、発電部パネル１から情報機器へ電気的接続を維持したまま、燃料タンクが交換可能となった。
【００２２】
燃料タンク３は発電部パネル１の上部に設置する。燃料は燃料タンク３から、重力及び毛管力を利用して供給される。燃料タンクの設置場所は、発電部パネル１の上部以外でも、発電部パネル１より下に位置するような従来の二次電池の設置場所、すなわち、パームレストの下や情報電子機器本体の端部に設置されても良い。その場合、燃料タンクからの燃料供給は毛管力を利用した燃料輸送の他に情報電子機器に小型ポンプ（図示せず）を内蔵して行っても良い。
【００２３】
電気的接続用コネクタは、情報電子機器の駆動に必要な電力を供給するための系統の他に、燃料の残量情報を伝達する系統等を有していることが好ましい。すべからくは、二次電池を用いた場合と同様の系統から構成されていることが好ましい。電力を供給するための系統は少なくとも１系統以上有しており、情報電子機器内の駆動部品に必要な電力毎に複数の系統を有していても構わない。また、燃料電池の発電部パネル１により発生した電力を情報電子機器に適した電圧に変換する部品、例えば、ＤＣ／ＤＣコンバータや瞬時電力を補うスーパーキャパシタやウルトラキャパシタ等を備えているのが好ましい。
【００２４】
情報電子機器を始動する際の補助電源や最大出力をカバーするための電源やイベント監視として、二次電池等燃料電池以外の電源を有していても構わない。
【００２５】
図４に示すように、情報電子機器の電源スイッチをＯＮにすると、電力供給状態であることを検知し、燃料電池の発電部パネル１が情報電子機器本体より離れ、空気を供給するための空間を形成するとともに、燃料供給が開始される。燃料電池の発電部パネル１が情報電子機器本体より離れる方法は、電気的に行っても良いが、機械的、または、手動で行っても構わない。燃料電池の発電部パネル１を手動で開くことで、情報電子機器が始動状態になっても構わない。燃料電池専用で駆動する情報電子機器以外、例えば、燃料電池と二次電池等が接続可能な情報電子機器は、電源スイッチがＯＮになった際には、ＡＣアダプタが接続されているか、従来の二次電池が接続されているか、燃料電池が接続されているか等の判断が行われる機能を持たせることが好ましい。
【００２６】
情報電子機器の停止時は、電源スイッチをＯＦＦにすることで、電力停止状態であることを検知し、所定の終了作業が終わったら、燃料電池の発電部パネル１は、元の位置、即ち図２の状態に戻り、情報電子機器本体と実質的に一体となり、燃料供給は停止される。ここで実質的にとは見かけ上と言うほどの意味である。燃料電池の発電部パネル１を元の位置に戻す方法は、電気的に行っても良いが、機械的、または、手動で行っても構わない。燃料電池の発電部パネル１を手動で元の位置に戻すことにより、情報電子機器が電力停止状態になっても構わない。即ち、電源スイッチのＯＮとＯＦＦ、電力供給状態と電力休止状態、及び発電部パネル１の出し入れの動作が連動していても構わない。
【００２７】
更に、情報電子機器の本体と表示部２との開閉動作に連動して燃料電池から電力供給される状態又は電力を停止する状態に移行するようにしても良い。
【００２８】
ＭＥＡを構成している電解質膜は現在の技術ではメタノールの透過を完全に遮断させることは困難である。そのため、発電部の一部である電解質膜８に直接メタノール等の燃料が接していると、情報電子機器４が駆動していない状態であっても、燃料が消費されてしまう。そこで、本発明では電力供給あるいは停止状態に連動して燃料の供給あるいは停止を行い、情報電子機器４が駆動していない際のメタノール等燃料の消費を極力抑え、燃料を節約することで実質的に長時間駆動を可能にしている。電解質膜等の改良により、メタノール等の燃料の透過がないか非常に少ない場合は、必ずしも、電力供給あるいは停止状態に連動させる必要はない。
【００２９】
電力供給状態での燃料電池の発電部パネル１は、情報電子機器の表示部２と必ずしも平行に位置している必要はない。発電部パネル１から発生する水蒸気が拡散し易いように傾斜していても構わない。
【００３０】
更に本実施例の燃料電池はＤＭＦＣを用いているが、燃料電池の種類はこれに限られず広くＰＥＦＣ等であっても、燃料電池の筐体の少なくとも２面から空気を取り込む構造をした燃料電池であればよい。少なくともとしたのは、第１面
１ａと第２面１ｂ以外の面、すなわち発電部パネル１の縁の面にもＭＥＡを設け空気を取り入れる構造も考えられるし、発電部パネルは必ずしも直方体とは限らず多角形断面を有する場合もあるからである。この場合、空気を取り込む面積の総和が広ければ、２面から空気を取り入れるのみの場合に比べ発電能力は向上する。
【００３１】
また、発電部パネル１の設置場所も表示部２の裏側に限られず情報電子機器本体の裏側（キーボード１３がない側）に設置することなども考えられる。この場合、発電部パネルの第２面１ｂと情報電子機器を据え置く場所（例えば机上）との間にも空間を設けるための足を有することも考えられる。
【００３２】
本実施例では、燃料をメタノールとしたが、他の燃料として水素や水素を含むガス，水素原子を含む液体例えば、エタノールやジエチルエーテル，エチレングリコールなどを用いることが考えられる。
【００３３】
（実施例２）
図５は本発明の実施例２に係る燃料電池を搭載した情報電子機器の表示部２及び燃料電池の断面を示すものである。燃料電池は、燃料タンク３と発電部パネル１からなり、燃料タンク３と発電部パネル１は一体に構成されている。燃料電池は、情報電子機器４から着脱可能である。電力供給状態では燃料電池を装着し、持ち運び等で情報電子機器４を使用しない電力停止状態では燃料電池を情報電子機器４より外すことで薄くなる。その結果、可搬性も向上する。
【００３４】
発電部パネル１は、平板形状を有しており、情報電子機器の表示部裏面２ｂに、平板状の表示部２と対向して搭載されている。燃料電池の筐体の一部には、情報電子機器４と燃料電池との間の空間を確保するための突起６が設けられている。この突起６は情報電子機器側に設けられていても良い。
【００３５】
燃料電池を装着した電力供給状態では、燃料電池の発電部パネル１において、第１面１ａは実質的に情報電子機器と接しておらず、また、第２面１ｂも、大気に露出しているので、これら両面から空気を取り込むことができる。
【００３６】
このように、燃料電池は燃料タンク３と発電部パネル１が一体に構成されているため、燃料電池の構造が簡略化され、製造も容易になり、より低価格化が可能となる。
【００３７】
（実施例３）
図６は本発明の実施例３の形態に係る燃料電池を搭載した情報電子機器４の表示部２及び電力供給状態での燃料電池の概略断面を示すものである。電力を供給していない停止状態では、実施例１の図１で示したように、燃料電池の発電部パネル１は情報電子機器４と接触し、一体となっている。電源スイッチをＯＮにすると、電力供給状態であることを検知し、燃料電池の発電部パネル１が情報電子機器４より離れ、ＭＥＡへ空気を供給するための空間を形成するとともに、燃料供給が開始される。発電部へ空気を供給するための空間の形態は、図６に示すように、燃料電池の発電部パネル１が少なくとも１箇所以上において、いわゆる蛇腹状に折れ曲がる。この折れ曲がる機構は第１実施例と同様に電気的に行っても良いが、機械的、または、手動で行っても構わない。また、燃料電池の発電部パネル１を手動で開くことで、情報電子機器が始動状態になっても構わない。折れ曲がる方向は、図６で示した縦方向以外にも、横方向(図６における奥行き方向)であっても構わない。情報電子機器４の停止時は、実施例１と同様に、電源スイッチをＯＦＦにすることで、電力停止状態であることを検知し、所定の終了作業が終わったら、燃料電池の発電部パネル１は、元の位置に戻り、情報電子機器４に接触し、燃料供給は停止される。
【００３８】
燃料電池の発電部パネル１を元の位置に戻す方法は、電気的に行っても良いが、機械的、または、手動で行っても構わない。燃料電池の発電部パネル１を手動で元の位置に戻すことにより、情報機器が電力停止状態になっても構わない。また、電力供給状態で情報電子機器を不注意により倒した場合でも、燃料電池の発電部パネル１は凹凸形態の蛇腹状になっているため、一枚の平面状の発電部パネルよりも破損し難い。
【００３９】
（実施例４）
図７は本発明の実施例４の形態に係る燃料電池を搭載した情報電子機器４の表示部２及び電力供給状態での燃料電池の概略断面を示すものである。電力が供給されていない停止状態では、第１実施例の図１で示したように、燃料電池の発電部は情報電子機器と実質的に一体となっている。電源スイッチをＯＮにすると、電力供給状態であることを検知し、燃料電池の発電部パネル１がスライドして情報電子機器４の上方（図７における縦方向）にせり出し、発電部パネル１の１ａ面へ空気を供給するための空間を形成するとともに、燃料供給が開始される。燃料タンク３は、情報電子機器４に内蔵し、小型ポンプを用い、柔軟性のある燃料供給パイプを通して発電部パネル１に燃料を供給している。発電部パネル１は、１枚の平面形状のパネルの他に、電力停止状態では、平面状のパネルが複数枚に折畳まれており、電力供給状態の際には、折畳みが解除され、１枚の平面状に開かれる構成でも構わない。このように、情報電子機器の表示部２の厚さ方向（図７の左右方向）ではなく、表示部２の上下方向（図７の上下方向）に発電部パネル１が現れるため、情報電子機器４を使用しているときも情報電子機器４の薄さが確保される。
【００４０】
この場合上下方向だけでなく表示部２の横方向（図７の奥行き方向）にせり出すことも考えられる。
【００４１】
【発明の効果】
本発明によれば、筐体の少なくとも２面から空気を取り込む構造をもつ燃料電池を効率よく搭載した電子機器を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例１の形態に係る燃料電池を搭載した情報電子機器の外観構成を示す図。
【図２】電力停止状態での情報電子機器の表示部の断面を示す図。
【図３】電力供給している状態での情報電子機器の表示部の断面を示す図。
【図４】情報電子機器の電源スイッチの状態と燃料電池の動作の関連を説明するためのフローチャート。
【図５】本発明の実施例２の形態に係る燃料電池を搭載した情報電子機器の表示部及び燃料電池の概略断面を示す図。
【図６】本発明の実施例３の形態に係る燃料電池を搭載した情報電子機器の表示部及び電力供給状態での燃料電池の概略断面を示す図。
【図７】本発明の実施例４の形態に係る燃料電池を搭載した情報電子機器の表示部及び電力供給状態での燃料電池の概略断面を示す図。
【図８】本発明に採用した燃料電池の断面の概略図。
【符号の説明】
１…発電部パネル、１ａ…発電部パネルにおける情報電子機器表示部側の面、１ｂ…発電部パネルにおける情報電子機器表示部と反対側の面、２…表示部、
２ｂ…情報電子機器の表示部裏面、３…燃料タンク、４…情報電子機器、５…支持体、６…突起、７…燃料供給層、８…電解質膜、９…陽極、１０…陰極、１１…発電部パネルの筐体、１２…ディスプレイ、１３…キーボード。[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an electronic device having a fuel cell, and more particularly, to an information electronic device using a fuel cell of a type that directly oxidizes methanol.
[0002]
[Prior art]
Fuel cells have high energy efficiency because they directly extract electric energy electrochemically from fuel, and have the advantage that they are easy to harmonize with the environment because water is the main substance of emissions. Attempts have been made to apply it to information electronic devices and the like. Above all, in information electronic devices, attention has been paid to a power source capable of continuous operation for a long time instead of a lithium battery, and various information electronic devices equipped with a fuel cell have been devised.
[0003]
For example, there is an information electronic device equipped with a fuel cell made of a hydrogen absorbing alloy (see Patent Document 1) and an information electronic device using methanol as fuel (see Patent Document 2).
[0004]
Among the fuel cells that use methanol as fuel, a method that directly oxidizes liquid methanol to extract electricity, a so-called direct methanol fuel cell (Direct Methanol fuel cell)
A fuel cell (hereinafter referred to as a DMFC) does not require auxiliary equipment such as a reformer as compared with a stacked fuel cell, and thus has an advantage that a battery system can have a relatively simple configuration.
[0005]
Further, the cathode requires oxygen as fuel, and air containing oxygen is usually used.
[0006]
[Patent Document 1]
JP-A-9-213359 (p3, FIG. 1)
[Patent Document 2]
JP-A-2002-49440 (p3-4, FIG. 2)
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
Generally, in a fuel cell, a larger output can be obtained when the cell area, that is, the electrode area is larger. However, since the cell area of the fuel cell is limited by the size of the electronic device to be mounted, a structure for obtaining a larger output with the same volume is required.
[0008]
Therefore, the present invention takes in air from at least two surfaces of the fuel cell housing and supplies fuel from inside the housing, instead of taking in air from one surface of the fuel cell housing and generating power as in the related art. Use a fuel cell with a structure.
[0009]
In order to mount such a fuel cell in an electronic device, it is necessary to simultaneously supply air to the air intake surface of the housing of the fuel cell in a power supply state.
[0010]
An object of the present invention is to mount a fuel cell having a structure for taking in air from at least two surfaces of a housing in an electronic device.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
Therefore, the fuel cell mounted on this electronic device is not installed in the electronic device as in the conventional case, but a space for introducing air is provided between the fuel cell and the electronic device, and the fuel cell is opposite to the electronic device of the fuel cell. The side of the fuel cell is also installed so that it is exposed to the surrounding air.
[0012]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
(Example 1)
FIG. 1 shows an external configuration of an information electronic device equipped with a fuel cell according to Embodiment 1 of the present invention. The information electronic device according to the present embodiment includes a main body on which a semiconductor for performing arithmetic processing is mounted, and a cover member (display unit 2 in FIG. 2) that covers the main body, and is called a notebook PC (Personal Computer) or PDA (Personal).
Digital Assistant). The fuel cell mainly includes a power generation unit panel 1 and a fuel tank 3, and the entirety of these is called a fuel cell. The fuel tank 3 is a container for storing fuel to be supplied to the power generation unit panel 1. The fuel tank 3 may be mounted on the notebook PC main body side other than the cover member (the display unit 2 in FIG. 2), and may be provided separately from the notebook PC, instead of being integrated with the notebook PC. The power generation unit panel 1 has electrodes (anode 9, cathode 10, shown in FIG. 8) and an electrolyte membrane (shown in FIG. 8), and is a device that actually reacts fuel to generate power. The power generation unit panel has a flat plate shape in the present embodiment, and is mounted facing the back side of the display unit 2 of the information electronic device 4 (the side without the display 12). In this embodiment, the display 12 is a liquid crystal display screen, but the present invention is not limited to this. The information electronic device 4 is an information device other than a notebook PC as illustrated, for example, an information electronic device in which a central processing unit and a display unit of the information electronic device are included in the same housing, and an input device such as a keyboard. However, the present invention can be applied to any electronic device to which a fuel cell can be attached.
[0013]
FIG. 1 shows a state in which power is not supplied, that is, a state in which the fuel cell is installed in a power stop state, and is linked to turning off the power of the information electronic device. FIG. 2 illustrates a cross section of the display unit 2 and the power generation unit panel 1 of the information electronic device in a power stop state. In the power generation unit panel 1 of the fuel cell, a surface (hereinafter referred to as a first surface) 1a on the display unit side of the information electronic device is in contact with or very close to the information electronic device, and the other surface, that is, A surface (hereinafter, referred to as a second surface) 1b opposite to the display unit of the information electronic device is exposed to the atmosphere. The second surface 1b is installed integrally with the information electronic device so that the appearance seen from the back side of the display unit 2 becomes flat. In the present embodiment, the appearance of the display unit 2 as viewed from the back side is made flat in consideration of the design of the appearance. The display unit back surface 2b and the first surface 1a of the information electronic device are in contact with the display unit back surface 2b of the electronic device and the first surface 1a at least to such an extent that the supply of air to the first surface 1a and the power generation efficiency are reduced. By bringing the information electronic device closer to the power supply state, the entire information electronic device 4 including the information electronic device and the fuel cell can be made thinner, and the portability can be improved.
[0014]
In addition, by providing a recess for accommodating the power generation unit panel in the display unit back surface 2b, portability can be further improved.
[0015]
FIG. 3 illustrates a cross section of the display unit 2 and the power generation unit panel 1 of the information electronic device in a state where power is supplied, that is, in a power supply state. This power supply state is linked with the power ON of the information electronic device 4. As can be seen by comparing FIGS. 2 and 3, the distance between the power generation unit panel and the electronic device changes between the power supply state and the power stop state. In other words, there is a difference between whether the space between the power generation unit panel 1 and the information electronic device 4 is wide or narrow. Here, the distance between the power generation unit panel 1 and the information electronic device 4 refers to a distance between any one point in the housing of the power generation unit panel 1 and any one point in the housing of the information electronic device. In the power generation unit panel 1 of the fuel cell, a space is formed between the first surface 1a and the display unit back surface 2b by adopting the configuration as shown in FIG. 3, and it is possible to take in air from the first surface 1a. . Further, the second surface 1b is also exposed to the atmosphere, and can take in air. As described above, when the power generation unit panel 1 of the fuel cell moves from the state of FIG. 2 to the state of FIG. 3, air required for power generation can be taken in from two surfaces of the casing of the fuel cell.
[0016]
The power generation unit panel 1 is mechanically supported on the display unit 2 by a support 5. The support 5 is folded (not shown) in the state shown in FIG. 2, that is, in the power stopped state, and is slid out in the power supply state to be in the state shown in FIG. 3, and slides in the power stopped state to return to the original state. It fits in the information electronic device that is the position, that is, returns to the state of FIG. In this embodiment, the support 5 is made of a resin frame. The support 5 may be a metal frame or a resilient spring-like structure. The electrical connection between the power generation unit panel 1 and the information electronic device 4 is connected by a flexible wiring cable. The power generation panel 1 and the fuel tank 3 are connected by a flexible fuel supply pipe. As a result, the state in which the power supply is stopped is shifted to the state in which power is supplied. Even if the power generation unit panel 1 moves, the electrical connection is maintained, and the power generation unit panel 1 is mechanically supported, and the fuel supply is performed. Is also maintained.
[0017]
The power source of the information electronic device may be limited to the fuel cell, but is not limited to the fuel cell, and may be supplied from a lithium secondary battery or an AC adapter.
[0018]
Further, similarly to the conventional connection between a secondary battery and an information electronic device, the fuel cell of the present embodiment is configured to be electrically and mechanically detachable from the information electronic device. This facilitates maintenance such as when the fuel cell needs to be replaced due to a defect.
[0019]
When the existing secondary battery is replaced with the fuel cell of the present invention, the portion on which the existing secondary battery is mounted is mainly connected to the fuel tank and a connector for electrical connection from the fuel cell (not shown). Etc. may be used as a place to fit.
[0020]
Preferably, the electrical connection connector is configured to maintain compatibility with the case of a secondary battery. The fuel cell includes a power generation unit panel 1 and a fuel tank 3, but the power generation unit panel 1 and the fuel tank 3 can be separated. An output terminal (not shown) of the power generation unit panel 1 is not fixed to the fuel tank 3 and is electrically connected to an electrical connection connector of the information electronic device main body.
[0021]
FIG. 8 shows a cross-sectional view of the power generation unit panel 1. The power generation unit panel 1 has a plurality of membrane-electrode assemblies (the electrolyte membrane 8, the anode 9, and the cathode 10 are joined, hereinafter referred to as MEA), and the MEA is incorporated in the housing 11 of the power generation unit panel. The housing 11 has a slit (not shown), and the cathode is partially exposed to the outside. Fuel is supplied to each MEA by the fuel supply layer 7. The fuel supply layer 7 is made of a material that can hold methanol, which is a fuel used in this embodiment. As a material, a porous body which holds fuel by capillary force and has a large number of fine holes formed therein, which can supply fuel to the MEA, is desirable. For example, a metal porous body, a ceramic porous body, or a carbon porous body having methanol resistance is preferable. The porous body having electrical conductivity is insulated between the electrodes of the MEA and the porous body so that each MEA does not short-circuit (not shown). Further, it may be made of glass fiber. In the present invention, a SUS porous body was used. By the fuel supply layer 7 capable of holding the fuel, the power supply could be maintained even when the fuel tank 3 was removed. This is because even if the fuel supply from the fuel tank 3 is interrupted, the fuel is held in the holes of the porous body for a while. If the fuel supply layer 7 is large, the power generation time after removing the fuel tank 3 is prolonged. However, in information electronic devices in which thinning is an important issue, the thickness of the fuel supply layer is limited. In the present invention, the thickness of the fuel supply layer 7 was set to 1 mm, and the minimum time required for replacing the fuel tank 3 was 10 seconds or more. As described above, in the present invention, the fuel tank can be replaced while maintaining the electrical connection from the power generation unit panel 1 to the information device.
[0022]
The fuel tank 3 is installed above the power generation unit panel 1. Fuel is supplied from the fuel tank 3 using gravity and capillary force. The installation location of the fuel tank is not limited to the upper portion of the power generation unit panel 1, but may be the installation location of the conventional secondary battery located below the power generation unit panel 1, that is, under the palm rest or at the end of the information electronic device main body. May be installed. In this case, the fuel supply from the fuel tank may be performed by incorporating a small pump (not shown) in the information electronic device in addition to the fuel transport using capillary force.
[0023]
It is preferable that the electrical connector has a system for transmitting remaining fuel amount information and the like, in addition to a system for supplying electric power necessary for driving the information electronic device. In all cases, it is preferable that the power supply is constituted by the same system as that in the case of using the secondary battery. There is at least one system for supplying power, and a plurality of systems may be provided for each power required for driving components in the information electronic device. Further, it is preferable to include a component for converting the power generated by the power generation unit panel 1 of the fuel cell into a voltage suitable for the information electronic device, for example, a DC / DC converter, a supercapacitor or an ultracapacitor for supplementing instantaneous power, or the like. .
[0024]
An auxiliary power supply for starting the information electronic device, a power supply for covering the maximum output, and a power supply other than the fuel cell, such as a secondary battery, may be provided as an event monitor.
[0025]
As shown in FIG. 4, when the power switch of the information electronic device is turned on, it is detected that the power is supplied, and the power generation unit panel 1 of the fuel cell is separated from the information electronic device body to supply air. And fuel supply is started. The method of separating the power generation unit panel 1 of the fuel cell from the information electronic device main body may be performed electrically, but may be performed mechanically or manually. By opening the power generation unit panel 1 of the fuel cell manually, the information electronic device may be brought into the starting state. Other than the information electronic device driven exclusively for the fuel cell, for example, the information electronic device to which the fuel cell and the secondary battery can be connected, when the power switch is turned on, whether the AC adapter is connected or the conventional It is preferable to have a function of determining whether a secondary battery is connected or a fuel cell is connected.
[0026]
When the information electronic device is stopped, the power switch is turned off to detect that the power is stopped, and when a predetermined end operation is completed, the power generation unit panel 1 of the fuel cell is returned to its original position, that is, as shown in FIG. The state returns to the state of 2, and the fuel supply is substantially stopped, and the fuel supply is stopped. Here, “substantially” has an apparent meaning. The method of returning the power generation unit panel 1 of the fuel cell to the original position may be performed electrically, but may be performed mechanically or manually. By returning the power generation unit panel 1 of the fuel cell manually to the original position, the information electronic device may be in the power stop state. That is, the ON / OFF of the power switch, the power supply state and the power pause state, and the operation of putting the power generation unit panel 1 in and out may be linked.
[0027]
Further, the state may be shifted to a state in which power is supplied from the fuel cell or a state in which power is stopped in conjunction with the opening and closing operation of the main body of the information electronic device and the display unit 2.
[0028]
With the current technology, it is difficult to completely block the permeation of methanol in the electrolyte membrane constituting the MEA. Therefore, if the fuel such as methanol directly contacts the electrolyte membrane 8 which is a part of the power generation unit, the fuel will be consumed even when the information electronic device 4 is not driven. Therefore, in the present invention, the supply or stop of the fuel is performed in conjunction with the power supply or the stop state, the consumption of fuel such as methanol when the information electronic device 4 is not driven is suppressed as much as possible, and the fuel is substantially saved. For a long time. When the fuel such as methanol does not permeate or is very low due to the improvement of the electrolyte membrane or the like, it is not always necessary to link the power supply or the stop state.
[0029]
The power generation unit panel 1 of the fuel cell in the power supply state does not necessarily need to be positioned parallel to the display unit 2 of the information electronic device. It may be inclined so that the water vapor generated from the power generation unit panel 1 is easily diffused.
[0030]
Further, although the fuel cell of this embodiment uses DMFC, the type of fuel cell is not limited to this, and even if the fuel cell is widely used such as PEFC, the fuel cell has a structure in which air is taken in from at least two surfaces of the fuel cell casing. Should be fine. At least, the structure other than the first surface 1a and the second surface 1b, that is, a structure in which an MEA is provided on the edge surface of the power generation unit panel 1 to take in air is also considered, and the power generation unit panel is not necessarily a rectangular parallelepiped. The reason is that it may have a polygonal cross section without being limited thereto. In this case, if the total area of the air intake is large, the power generation capacity is improved as compared with the case where the air is only introduced from two sides.
[0031]
In addition, the installation location of the power generation unit panel 1 is not limited to the back side of the display unit 2 but may be installed on the back side of the information electronic device main body (the side without the keyboard 13). In this case, it is conceivable to have a foot for providing a space between the second surface 1b of the power generation unit panel and a place where the information electronic device is placed (for example, on a desk).
[0032]
In this embodiment, the fuel is methanol. However, other fuels such as hydrogen, a gas containing hydrogen, and a liquid containing a hydrogen atom such as ethanol, diethyl ether, and ethylene glycol may be used.
[0033]
(Example 2)
FIG. 5 shows a cross section of a display unit 2 and a fuel cell of an information electronic device equipped with a fuel cell according to a second embodiment of the present invention. The fuel cell includes a fuel tank 3 and a power generation unit panel 1, and the fuel tank 3 and the power generation unit panel 1 are integrally formed. The fuel cell is detachable from the information electronic device 4. In the power supply state, the fuel cell is mounted. In the power stop state in which the information electronic device 4 is not used for carrying or the like, the fuel cell is detached from the information electronic device 4 to reduce the thickness. As a result, portability is also improved.
[0034]
The power generation unit panel 1 has a flat plate shape, and is mounted on the rear surface 2b of the display unit of the information electronic device so as to face the flat display unit 2. A projection 6 for securing a space between the information electronic device 4 and the fuel cell is provided in a part of the casing of the fuel cell. The projection 6 may be provided on the information electronic device side.
[0035]
In a power supply state in which the fuel cell is mounted, in the power generation unit panel 1 of the fuel cell, the first surface 1a is not substantially in contact with the information electronic device, and the second surface 1b is also exposed to the atmosphere. Therefore, air can be taken in from both sides.
[0036]
As described above, since the fuel cell has the fuel tank 3 and the power generation unit panel 1 integrally formed, the structure of the fuel cell is simplified, the manufacturing is facilitated, and the price can be further reduced.
[0037]
(Example 3)
FIG. 6 is a schematic cross-sectional view of the display unit 2 of the information electronic device 4 equipped with the fuel cell according to the third embodiment of the present invention and the fuel cell in a power supply state. In the stopped state where power is not supplied, as shown in FIG. 1 of the first embodiment, the power generation unit panel 1 of the fuel cell is in contact with the information electronic device 4 and is integrated. When the power switch is turned on, the power supply state is detected, and the power generation unit panel 1 of the fuel cell is separated from the information electronic device 4 to form a space for supplying air to the MEA, and fuel supply starts. Is done. As shown in FIG. 6, the form of the space for supplying air to the power generation unit is that at least one or more power generation unit panels 1 of the fuel cell are bent in a bellows shape. This bending mechanism may be performed electrically as in the first embodiment, but may be performed mechanically or manually. Further, the information electronic device may be brought into the starting state by manually opening the power generation unit panel 1 of the fuel cell. The bending direction may be a horizontal direction (a depth direction in FIG. 6) in addition to the vertical direction shown in FIG. When the information electronic device 4 is stopped, as in the first embodiment, the power switch is turned off to detect that the power is stopped, and when a predetermined end operation is completed, the power generation unit panel 1 of the fuel cell is turned off. Returns to the original position, comes into contact with the information electronic device 4, and the fuel supply is stopped.
[0038]
The method of returning the power generation unit panel 1 of the fuel cell to the original position may be performed electrically, but may be performed mechanically or manually. By returning the power generation unit panel 1 of the fuel cell to the original position manually, the information device may be in the power stop state. Further, even when the information electronic device is inadvertently defeated in the power supply state, the power generation unit panel 1 of the fuel cell is in a bellows shape with irregularities, and thus is more likely to be damaged than a single flat power generation unit panel. hard.
[0039]
(Example 4)
FIG. 7 is a schematic cross-sectional view of the display unit 2 of the information electronic device 4 equipped with the fuel cell according to the fourth embodiment of the present invention and the fuel cell in a power supply state. In the stop state where power is not supplied, as shown in FIG. 1 of the first embodiment, the power generation unit of the fuel cell is substantially integrated with the information electronic device. When the power switch is turned on, the power supply state is detected, and the power generation unit panel 1 of the fuel cell slides and protrudes above the information electronic device 4 (vertically in FIG. 7), and the power generation unit panel 1a A space for supplying air to the surface is formed, and fuel supply is started. The fuel tank 3 is built in the information electronic device 4 and supplies fuel to the power generation unit panel 1 through a flexible fuel supply pipe using a small pump. The power generating unit panel 1 has a flat panel and a plurality of flat panels are folded in a power stop state in addition to a single flat panel. A configuration in which two sheets are opened in a plane may be used. As described above, the power generation unit panel 1 appears in the vertical direction of the display unit 2 (vertical direction in FIG. 7), not in the thickness direction of the display unit 2 (horizontal direction in FIG. 7) of the information electronic device. When the information electronic device 4 is used, the thickness of the information electronic device 4 is ensured.
[0040]
In this case, it may be possible to protrude not only in the vertical direction but also in the horizontal direction of the display unit 2 (the depth direction in FIG. 7).
[0041]
【The invention's effect】
ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the electronic device which mounted efficiently the fuel cell which has the structure which takes in air from at least two surfaces of a housing | casing can be provided.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing an external configuration of an information electronic device equipped with a fuel cell according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a diagram showing a cross section of a display unit of the information electronic device in a power stop state.
FIG. 3 is a diagram showing a cross section of a display unit of the information electronic device in a state where power is supplied.
FIG. 4 is a flowchart for explaining the relationship between the state of the power switch of the information electronic device and the operation of the fuel cell.
FIG. 5 is a diagram showing a schematic cross section of a display unit and a fuel cell of an information electronic device equipped with a fuel cell according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a diagram showing a display section of an information electronic device equipped with a fuel cell according to a third embodiment of the present invention, and a schematic cross section of the fuel cell in a power supply state.
FIG. 7 is a diagram illustrating a display section of an information electronic device equipped with a fuel cell according to a fourth embodiment of the present invention and a schematic cross section of the fuel cell in a power supply state.
FIG. 8 is a schematic cross-sectional view of a fuel cell employed in the present invention.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Power generation part panel, 1a ... The surface of the power generation part panel on the side of the information electronic device display part, 1b ...
2b: Back surface of display section of information electronic device, 3: Fuel tank, 4: Information electronic device, 5: Support, 6: Projection, 7: Fuel supply layer, 8: Electrolyte membrane, 9: Anode, 10: Cathode, 11 ... A housing of a power generation unit panel, 12... A display, 13.

Claims

燃料電池を備えた電子機器において、前記燃料電池は発電部パネルを有し、少なくとも前記発電部パネルの一の壁面とその壁面の反対側の壁面との２面から空気を取り込むことにより発電することを特徴とする電子機器。In an electronic device including a fuel cell, the fuel cell has a power generation unit panel, and generates power by taking in air from at least two surfaces of one wall surface of the power generation unit panel and a wall surface opposite to the wall surface. Electronic equipment characterized by the following.

前記燃料電池は前記電子機器から着脱可能であることを特徴とする請求項１記載の電子機器。The electronic device according to claim 1, wherein the fuel cell is detachable from the electronic device.

前記燃料電池は、少なくとも電源ＯＮのときに膜−電極接合体が形成されている２つの壁面が、空気に曝されることを特徴とする請求項１記載の電子機器。2. The electronic device according to claim 1, wherein at least the two wall surfaces on which the membrane-electrode assembly is formed are exposed to air when the fuel cell is turned on.

前記電子機器は表示部を有し、前記発電部パネルが前記表示部に対向して設置されたことを特徴とする請求項１の電子機器。The electronic device according to claim 1, wherein the electronic device has a display unit, and the power generation unit panel is installed to face the display unit.

前記燃料電池は燃料タンクを有し、前記電子機器より前記燃料タンクを取り外した状態で少なくとも１０秒以上は前記発電部パネルより電力が供給可能なことを特徴とする請求項１記載の電子機器。2. The electronic device according to claim 1, wherein the fuel cell has a fuel tank, and power can be supplied from the power generation unit panel for at least 10 seconds or more with the fuel tank removed from the electronic device.

燃料電池を備えた電子機器において、前記燃料電池は発電部パネルを有し、前記発電部パネルは前記電子機器に支持体を介して設置されており、前記電子機器に対して可動であることを特徴とする請求項１記載の電子機器。In an electronic device including a fuel cell, the fuel cell has a power generation unit panel, and the power generation unit panel is provided on the electronic device via a support, and is movable with respect to the electronic device. The electronic device according to claim 1, wherein:

前記電子機器の電源がＯＮのとき、前記発電部パネルと前記電子機器の間に空間をもつことを特徴とする請求項１記載の電子機器。The electronic device according to claim 1, wherein when the power of the electronic device is ON, a space is provided between the power generation unit panel and the electronic device.

前記電子機器の電源がＯＦＦのとき、前記発電部パネルと前記電子機器との距離が、電源がＯＮのときの距離よりも短いことを特徴とする請求項１記載の電子機器。The electronic device according to claim 1, wherein when the power of the electronic device is OFF, a distance between the power generation unit panel and the electronic device is shorter than a distance when the power is ON.

前記電子機器の電源がＯＮのとき、前記発電部パネルに燃料が供給されることを特徴とする請求項１記載の電子機器。The electronic device according to claim 1, wherein when the power of the electronic device is turned on, fuel is supplied to the power generation unit panel.

前記電子機器の電源がＯＦＦのとき、前記発電部パネルへの燃料の供給は停止することを特徴とする請求項１記載の電子機器。2. The electronic device according to claim 1, wherein when the power of the electronic device is OFF, supply of fuel to the power generation unit panel is stopped.

燃料電池を備えた電子機器において、前記電子機器は、情報電子機器であり、演算処理を行う半導体が搭載されている本体と、前記本体の少なくとも一部を覆うカバー部材よりなり、前記カバー部材の開閉動作に連動して燃料電池から電力供給される状態又は電力を停止する状態に移行することを特徴とする請求項１記載の電子機器。In an electronic device including a fuel cell, the electronic device is an information electronic device, and includes a main body on which a semiconductor performing arithmetic processing is mounted, and a cover member that covers at least a part of the main body. 2. The electronic device according to claim 1, wherein the electronic device shifts to a state in which power is supplied from the fuel cell or a state in which power is stopped in conjunction with the opening and closing operation.

発電部パネルを備えた電子機器において、電力を供給している状態と電力を供給していない状態とで前記発電部パネルと前記電子機器との距離が異なることを特徴とする電子機器。An electronic device including a power generation unit panel, wherein a distance between the power generation unit panel and the electronic device is different between a state where power is supplied and a state where power is not supplied.

前記発電部パネルの筐体内部に燃料供給層を有することを特徴とする請求項
１２記載の電子機器。The electronic device according to claim 12, further comprising a fuel supply layer inside a housing of the power generation unit panel.

少なくとも前記発電部パネルの一の壁面とその壁面の反対側の壁面との２面から空気を取り込むことにより発電することを特徴とする請求項１２記載の電子機器。13. The electronic device according to claim 12, wherein power is generated by taking in air from at least two surfaces of a wall surface of the power generation unit panel and a wall surface opposite to the wall surface.

燃料電池を備えた電子機器において、前記燃料電池は発電部パネルを有し、少なくとも前記発電部パネルの一の壁面とその壁面の反対側の壁面との２面に複数個の膜−電極接合体を形成することを特徴とする電子機器。In an electronic device including a fuel cell, the fuel cell has a power generation unit panel, and a plurality of membrane-electrode assemblies are provided on at least two surfaces of one wall surface of the power generation unit panel and a wall surface opposite to the wall surface. An electronic device characterized by forming:

発電部パネルが蛇腹状に折れ曲がることを特徴とする請求項１記載の電子機器。The electronic device according to claim 1, wherein the power generation unit panel is bent in a bellows shape.

発電部パネルがカバー部材の長手方向にせり出すことを特徴とする請求項１記載の燃料電池。The fuel cell according to claim 1, wherein the power generation unit panel protrudes in a longitudinal direction of the cover member.