JP5093969B2 - Fuel cell container, fuel cell and electronic device - Google Patents

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Description

本発明は、電解質部材を収容可能なセラミックスから成る小型で高信頼性の燃料電池用容器およびそれを用いた燃料電池ならびに電子機器に関するものである。   The present invention relates to a small and highly reliable fuel cell container made of ceramics capable of accommodating an electrolyte member, a fuel cell using the same, and an electronic device.

近年、携帯電子機器の機能が増えるに伴い、消費電力は増加する傾向にある。また、２次電池では一定量の電力使用後には充電する必要があり、充電設備と充電時間とが必要となるために、携帯電子機器の長時間駆動には多くの問題が残されている。   In recent years, power consumption tends to increase as functions of portable electronic devices increase. In addition, secondary batteries need to be charged after a certain amount of power is used, and charging facilities and charging time are required. Therefore, many problems remain in long-time driving of portable electronic devices.

こうした要求により、小型の燃料電池を電源として備えた携帯電話，ノート型ＰＣ（パーソナルコンピュータ）等の電子機器が提案されている。燃料電池は、燃料と酸素の供給を継続している限り連続して使用可能である。小型の燃料電池としては、固体高分子電解質形燃料電池（Polymer Electrolyte Fuel Cell：以下、ＰＥＦＣと記す）や直接形メタノール燃料電池（Direct Methanol Fuel Cell：以下、ＤＭＦＣと記す）といったものが知られている。   Due to such demands, electronic devices such as mobile phones and notebook PCs (personal computers) equipped with small fuel cells as power sources have been proposed. The fuel cell can be used continuously as long as the supply of fuel and oxygen is continued. As small fuel cells, there are known polymer electrolyte fuel cells (hereinafter referred to as PEFC) and direct methanol fuel cells (hereinafter referred to as DMFC). Yes.

これらの燃料電池は、作動温度が８０〜１００℃程度という低温であり、
（１）出力密度が高く、小型化，軽量化が可能である、
（２）電解質が腐食性でなく、しかも作動温度が低いため、耐食性の面から電池構成材料の制約が少ないので、コスト低減が容易である、
（３）他の燃料電池と比較し、常温で起動できるため、起動時間が短い、
といった優れた特長を有している。このためＰＥＦＣやＤＭＦＣは、以上のような特長を活かして、車両用の駆動電源や家庭用のコジェネレーションシステム等への適用ばかりでなく、携帯電話，ＰＤＡ（Personal Digital Assistants），ノート型ＰＣ（パーソナルコンピュータ），デジタルカメラやビデオ等の出力が数Ｗ〜数十Ｗの携帯電子機器用の電源としての用途が考えられてきている。 These fuel cells have a low operating temperature of about 80-100 ° C.,
(1) The output density is high, and it is possible to reduce the size and weight.
(2) Since the electrolyte is not corrosive and the operating temperature is low, since there are few restrictions on the battery constituent materials from the viewpoint of corrosion resistance, cost reduction is easy.
(3) Compared to other fuel cells, it can be started at room temperature, so the startup time is short.
It has excellent features such as For this reason, PEFC and DMFC take advantage of the above-mentioned features and are applied not only to driving power sources for vehicles and cogeneration systems for home use, but also to mobile phones, PDAs (Personal Digital Assistants), notebook PCs ( Personal computers), digital cameras, videos, and the like have been considered for use as power sources for portable electronic devices with outputs of several watts to several tens of watts.

ＰＥＦＣやＤＭＦＣは、大別して、例えば、白金や白金−ルテニウム等の触媒微粒子が付着した炭素電極から成る燃料極（カソード）と、白金等の触媒微粒子が付着した炭素電極から成る空気極（アノード）と、燃料極と空気極との間に介装されたフィルム状の電解質部材（以下、電解質部材と記す）とを有して構成されている。ＤＭＦＣの場合、燃料極には、メタノール（ＣＨ３ＯＨ）水溶液が供給され、一方、空気極には、大気中の（Ｏ２）が供給されることにより、電気化学反応により所定の電気エネルギーが生成（発電）され、負荷に対する駆動電源となる電気エネルギーが生成される。 PEFC and DMFC are roughly classified into, for example, a fuel electrode (cathode) composed of a carbon electrode to which catalyst fine particles such as platinum and platinum-ruthenium are adhered, and an air electrode (anode) composed of a carbon electrode to which catalyst fine particles such as platinum are adhered. And a film-like electrolyte member (hereinafter, referred to as an electrolyte member) interposed between the fuel electrode and the air electrode. In the case of DMFC, a methanol (CH 3 OH) aqueous solution is supplied to the fuel electrode, while (O 2 ) in the atmosphere is supplied to the air electrode, so that predetermined electric energy is generated by an electrochemical reaction. Electric energy is generated (generated) and becomes a driving power source for the load.

具体的には、燃料極にメタノール（ＣＨ３ＯＨ）水溶液が供給されると、次の化学反応式（１）に示すように、上記触媒により電子（ｅ−）が分離した水素イオン（プロトン；Ｈ＋）が発生し、電解質部材を介して空気極側に通過するとともに、燃料極を構成する炭素電極により電子（ｅ−）が取り出されて負荷に供給される。 More specifically, when the fuel electrode methanol (CH 3 OH) solution is supplied, as shown in the following chemical equation (1), electrons by the catalyst (e -) is separated hydrogen ions (protons; H + ) is generated, passes through the electrolyte member to the air electrode side, and electrons (e − ) are taken out by the carbon electrode constituting the fuel electrode and supplied to the load.

ＣＨ３ＯＨ＋Ｈ２Ｏ→ ＣＯ２＋６Ｈ＋＋６ｅ− ・・・（１）
一方、空気極に空気が供給されると、次の化学反応式（２）に示すように、上記触媒により負荷を経由した電子（ｅ−）と電解質部材を通過した水素イオン（Ｈ＋）と空気中の酸素ガス（Ｏ２）とが反応して水（Ｈ２Ｏ）が生成される。 CH 3 OH + H 2 O → CO 2 + 6H + + 6e − (1)
On the other hand, when air is supplied to the air electrode, as shown in the following chemical reaction formula (2), electrons (e − ) passing through the load by the catalyst and hydrogen ions (H + ) passing through the electrolyte member, Reaction with oxygen gas (O 2 ) in the air produces water (H 2 O).

６Ｈ＋＋３／２Ｏ２＋６ｅ− → ３Ｈ２Ｏ ・・・（２）
このような一連の電気化学反応（式（１）および式（２））は、概ね室温〜１００℃の比較的低温の温度条件で進行し、電力以外の副生成物は基本的に水（Ｈ２Ｏ）のみとなる。 6H + + 3 / 2O 2 + 6e − → 3H 2 O (2)
Such a series of electrochemical reactions (formula (1) and formula (2)) proceeds under a relatively low temperature condition of about room temperature to 100 ° C., and by-products other than electric power are basically water (H 2 O) only.

電解質部材を構成するイオン導電膜（交換膜）は、スルホン酸基を持つポリスチレン系の陽イオン交換膜、フルオロカーボンスルホン酸とポリビニリデンフルオライドとの混合膜、フルオロカーボンマトリックスにトリフルオロエチレンをグラフト化したもの等が知られており、最近ではパーフルオロカーボンスルホン酸膜（例えばナフィオン：商品名、デュポン社製）等が用いられている。   The ion conductive film (exchange membrane) constituting the electrolyte member is a polystyrene-based cation exchange membrane having a sulfonic acid group, a mixed membrane of fluorocarbon sulfonic acid and polyvinylidene fluoride, and trifluoroethylene grafted on a fluorocarbon matrix. Recently, a perfluorocarbon sulfonic acid membrane (for example, Nafion: trade name, manufactured by DuPont) or the like has been used.

図５に、従来の燃料電池（ＰＥＦＣ）の構成を断面図で示す。同図において、２０１はＰＥＦＣ、２０３は電解質部材、２０４および２０５は電解質部材を挟持するように電解質部材２０３上に配置され、ガス拡散層および触媒層としての機能を有する一対の多孔質電極、すなわち燃料極および空気極であり、２０６はガスセパレータ、２０８は燃料流路、２０９は空気流路である。
FIG. 5 is a cross-sectional view showing the configuration of a conventional fuel cell (PEFC). In the figure, 201 is a PEFC, 203 is an electrolyte member, 204 and 205 are arranged on the electrolyte member 203 so as to sandwich the electrolyte member, and a pair of porous electrodes having functions as a gas diffusion layer and a catalyst layer, that is, A fuel electrode and an air electrode, 206 is a gas separator, 208 is a fuel flow path, and 209 is an air flow path.

ガスセパレータ２０６は、ガスセパレータ２０６の外形を形成する積層部およびガス流入出枠と、燃料流路２０８と空気流路２０９とを分離するセパレータ部と、このセパレータ部を貫通するように設けられた、電解質部材２０３の燃料極２０４および空気極２０５に対応するように配置された電極とから構成されている。電解質部材２０３の燃料極２０４、空気極２０５が電気的に直列や並列に接続されるようにガスセパレータ２０６を介して多数積層して電池の最小単位である燃料電池スタックとし、この燃料電池スタックを、箱体に収納したものが一般的なＰＥＦＣ本体である。   The gas separator 206 is provided so as to penetrate through the separator and the gas inflow / outflow frame that form the outer shape of the gas separator 206, the separator that separates the fuel channel 208 and the air channel 209, and the separator. The electrode is arranged so as to correspond to the fuel electrode 204 and the air electrode 205 of the electrolyte member 203. The fuel electrode 204 and the air electrode 205 of the electrolyte member 203 are stacked in large numbers via a gas separator 206 so as to be electrically connected in series or in parallel to form a fuel cell stack which is the smallest unit of the battery. What is housed in a box is a general PEFC main body.

ガスセパレータ２０６に形成された燃料流路２０８を通して燃料極２０４には改質器から水蒸気を含む燃料ガス（水素に富むガス）が供給され、また、空気極２０５には空気流路２０９を通して大気中から酸化剤ガスとして空気が供給され、電解質部材２０３での化学反応により発電される。
特開2001−266910号公報 特表2001−507501号公報 A fuel gas containing water vapor (a gas rich in hydrogen) is supplied from the reformer to the fuel electrode 204 through the fuel flow path 208 formed in the gas separator 206, and the air electrode 205 is supplied into the atmosphere through the air flow path 209. Then, air is supplied as an oxidant gas, and power is generated by a chemical reaction in the electrolyte member 203.
JP 2001-266910 A Special table 2001-507501 gazette

しかしながら、このような高電圧，高容量の電池として従来より提案され開発されている燃料電池２０１は、スタック構造を有し構成要素が大面積化された大重量で大型の電池であり、小型電池としての燃料電池の利用は、従来はほとんど考えられていなかった。   However, the fuel cell 201 that has been conventionally proposed and developed as such a high-voltage, high-capacity battery is a large, large-sized battery having a stack structure and a large area, and is a small battery. Conventionally, the use of the fuel cell has been hardly considered.

すなわち、このような燃料電池２０１における従来のガスセパレータ２０６には、これを用いて電解質部材２０３を積層した積層体において、電解質部材２０３の側面が外部に露出していることによって、携帯時の落下等により損傷を受けやすく、燃料電池２０１全体の機械的信頼性を確保し難いという問題点があった。   That is, in the conventional gas separator 206 in such a fuel cell 201, the side surface of the electrolyte member 203 is exposed to the outside in the laminated body in which the electrolyte member 203 is laminated using the gas separator 206. As a result, there is a problem that the mechanical reliability of the entire fuel cell 201 is difficult to be secured.

また、携帯電子機器に燃料電池２０１を搭載するためには、従来の大型燃料とは異なった、コンパクト性，簡便性，安全性に優れる燃料電池用容器が必要になる。すなわち、汎用の化学電池のようなポータブル電源として適用するためには、作動温度までの温度上昇を短時間化するために、また熱容量を小さくするために、燃料電池用容器を小型化，低背化する必要があるが、従来の燃料電池２０１では熱容量の割合の大部分を占めるガスセパレータ２０６は、特にカーボン板の表面に切削加工で流路形成されるガスセパレータ２０６の場合など、薄肉化すると脆くなるため、数ｍｍの厚みが必要である。このため、小型化，低背化が困難であるという問題点もあった。   In order to mount the fuel cell 201 on a portable electronic device, a fuel cell container that is different from conventional large-sized fuels and is excellent in compactness, simplicity, and safety is required. That is, in order to be applied as a portable power source such as a general-purpose chemical battery, the fuel cell container is reduced in size and height to shorten the temperature rise to the operating temperature and to reduce the heat capacity. In the conventional fuel cell 201, the gas separator 206, which occupies most of the heat capacity, is thinned, particularly in the case of the gas separator 206 in which the flow path is formed by cutting on the surface of the carbon plate. Since it becomes brittle, a thickness of several mm is required. For this reason, there is a problem that it is difficult to reduce the size and height.

さらに、燃料電池２０１の出力電圧は、電解質部材２０３の表裏面の各電極２０４，２０５に供給されるガスの分圧によって決まる。すなわち、電解質部材２０３に供給された燃料ガスがガス流路２０８を進んで発電反応において消費されると、燃料極２０４の面上の燃料ガスの分圧が下がって出力電圧が下がる。これと同様に、空気も空気流路２０９を進んで消費されると、空気極２０５の面上の酸素の分圧が下がって出力電圧が下がる。従って、燃料ガスを均等に供給する必要があるが、従来の燃料電池２０１のガスセパレータ２０６は、特にカーボン板の表面に切削加工により流路を形成していることから、低背化したときには流路の溝が狭くなるため、流路抵抗が大きくなり、均一な燃料供給が困難であるという問題点もあった。   Further, the output voltage of the fuel cell 201 is determined by the partial pressure of the gas supplied to the electrodes 204 and 205 on the front and back surfaces of the electrolyte member 203. That is, when the fuel gas supplied to the electrolyte member 203 travels through the gas flow path 208 and is consumed in the power generation reaction, the partial pressure of the fuel gas on the surface of the fuel electrode 204 decreases and the output voltage decreases. Similarly, when the air also travels through the air flow path 209 and is consumed, the partial pressure of oxygen on the surface of the air electrode 205 decreases and the output voltage decreases. Therefore, it is necessary to supply the fuel gas evenly. However, the gas separator 206 of the conventional fuel cell 201 has a flow path formed by cutting on the surface of the carbon plate. Since the groove of the passage becomes narrow, there is a problem that the flow passage resistance increases and uniform fuel supply is difficult.

また、複数の電解質部材２０３とその対向する燃料極２０４，空気極２０５とガスセパレータ２０６との組み合わせが、任意に効率よく直列接続または並列接続されて、全体の出力電圧および出力電流が調整されるようにする必要があるが、従来の燃料電池２０１では電解質部材２０３を挟む燃料極および空気極から電気を取り出すためには、外部に引き出し接続する方法か、もしくはガスセパレータ２０６を導電性材料として重ね合わせ直列接続する方法しかなく、携帯電子機器に搭載して使用する際には、限られたスペースにおいて、電子機器の主となる電子回路を形成するためのマザーボード等へ接続するのが困難であるという問題点もあった。   Further, a combination of the plurality of electrolyte members 203 and the opposed fuel electrode 204, air electrode 205, and gas separator 206 is arbitrarily and efficiently connected in series or in parallel to adjust the overall output voltage and output current. However, in the conventional fuel cell 201, in order to take out electricity from the fuel electrode and the air electrode sandwiching the electrolyte member 203, a method of connecting to the outside or connecting the gas separator 206 as a conductive material is used. There is only a method of connecting them in series, and it is difficult to connect to a motherboard or the like for forming an electronic circuit that is the main component of the electronic device in a limited space when used in a portable electronic device. There was also a problem.

また、上記従来の燃料電池２０１を用いた電子機器においては、電解質部材２０３で発生した電気を電子機器の主となる電子回路を形成するためのマザーボード等に取り出す集電板や、これと燃料電池を収納する容器との絶縁を行なうためのシリコンゴム等の絶縁材料や、これらガスセパレータ２０６、電解質部材２０３、集電板および絶縁材料を燃料電池容器に取着するためのネジおよび締め付け治具（図示せず）など部品点数が多く、小型化や低背化が困難であるという問題点があった。   Further, in the electronic device using the conventional fuel cell 201, a current collecting plate for taking out electricity generated in the electrolyte member 203 to a mother board or the like for forming the main electronic circuit of the electronic device, and the fuel cell Insulating materials such as silicon rubber for insulating the container containing the gas, screws and fastening jigs for attaching the gas separator 206, the electrolyte member 203, the current collector plate and the insulating material to the fuel cell container ( There is a problem that the number of parts such as not shown) is large, and it is difficult to reduce the size and the height.

全体の出力電圧および出力電流が調整されるようにする手法としては、電解質部材２０３とその対向する燃料極２０４，空気極２０５とガスセパレータ２０６との組み合わせを、複数個、同一平面上に配列するという手法が検討されている。しかし、このように同一平面上に配列した場合、従来多用されているスタック構造に比べて低背化には有効であるが、隣接する電解質部材２０３間の絶縁を確保するための絶縁部材が新たに必要となりさらに部品点数が増加するという不具合を誘発する。また、流路加工は、機械加工やモールド成型にて行なうため、隣接する燃料電池セル間をつなぐような平面方向への内層流路加工ができない、導電材料を使用しているため、ガスセパレータ２０６に電子部品等を搭載し、電気回路等の機能を集積することができない等の問題点もあった。   As a method for adjusting the overall output voltage and output current, a plurality of combinations of the electrolyte member 203 and the opposed fuel electrode 204, air electrode 205, and gas separator 206 are arranged on the same plane. The technique is being studied. However, when arranged on the same plane in this way, it is effective in reducing the height as compared with the stack structure that has been widely used in the past, but an insulating member for ensuring insulation between adjacent electrolyte members 203 is newly provided. This causes a problem that the number of parts is further increased. Further, since the flow path processing is performed by machining or molding, the inner layer flow path processing in a planar direction that connects adjacent fuel cells cannot be performed, and a conductive material is used. Therefore, the gas separator 206 is used. In addition, there is a problem that it is impossible to integrate functions such as an electric circuit by mounting an electronic component or the like.

また、このような燃料電池を携帯電子機器に装着する際には、燃料電池に電子機器の主となる電子回路を形成するためのマザーボード等との接続用の端子を形成するとともに、携帯電子機器の側にも、その接続用の端子に対応した端子を設けておく必要があるが、その構造は携帯電子機器側の端子も燃料電池容器側の端子もともに比較的複雑な設計が必要である、という問題があった。さらに携帯電子機器の使用，携帯等の際の利便性の観点から燃料電池を着脱が自在なカートリッジタイプとする場合には、このような自在な着脱を可能とするような端子の工夫が必要になるため、より困難が生ずるという問題点があった。   In addition, when mounting such a fuel cell on a portable electronic device, the fuel cell is formed with a terminal for connection with a motherboard or the like for forming an electronic circuit that is the main component of the electronic device, and the portable electronic device It is necessary to provide a terminal corresponding to the connection terminal on the side, but the structure requires a relatively complicated design for both the terminal on the portable electronic device side and the terminal on the fuel cell container side. There was a problem. Furthermore, in the case of using a cartridge type in which the fuel cell can be freely attached / detached from the viewpoint of convenience when using a portable electronic device or carrying it, it is necessary to devise such a terminal that allows such attachment / detachment freely. Therefore, there is a problem that more difficulty occurs.

さらに、燃料極側に供給される燃料は発電に伴い消費され、その濃度が低下すると発電効率も低下する。従って、燃料電池において発電効率を増加させるためには、空気極に酸素を強制的に流通させて供給する酸素供給機構および燃料極に燃料を強制的に流通させて供給する燃料供給機構が必要である。しかし、それら強制的な酸素および燃料の供給機構は嵩高くなるため、燃料電池全体も大きくなり、携帯用電子機器用の小型電源として用いるには、不適当であった。   Furthermore, the fuel supplied to the fuel electrode side is consumed with the power generation, and the power generation efficiency decreases as the concentration decreases. Therefore, in order to increase the power generation efficiency in the fuel cell, an oxygen supply mechanism that forcibly distributes oxygen to the air electrode and a fuel supply mechanism that forcibly supplies and supplies fuel to the fuel electrode are required. is there. However, since these forced oxygen and fuel supply mechanisms are bulky, the entire fuel cell also becomes large, which is inappropriate for use as a compact power source for portable electronic devices.

本発明は以上のような従来の技術の問題点に鑑み完成されたものであり、その目的は、燃料の均等供給，高効率な電気接続を行なうことができる信頼性のある燃料電池用容器およびそれを用いた燃料電池、ならびにその燃料電池を用いた、小型，低背で、かつ高機能で安定して使用することが可能な電子機器を提供することにある。   The present invention has been completed in view of the problems of the conventional techniques as described above, and an object of the present invention is to provide a reliable fuel cell container that can perform uniform supply of fuel and highly efficient electrical connection, and It is an object of the present invention to provide a fuel cell using the same, and an electronic device using the fuel cell that is small, low in profile, high in function and can be used stably.

本発明の燃料電池用容器は、下側および上側主面にそれぞれ第１および第２電極を有する複数の電解質部材を収容する複数の凹部を上面に有する絶縁性のセラミックスから成る基体と、前記複数の電解質部材のそれぞれの前記下側主面に対向する前記複数の凹部の底面から前記基体の外面にかけて形成された第１流体流路と、前記複数の凹部のうちの１つの凹部の底面に前記複数の電解質部材のうちの一つの電解質部材の前記第１電極に対向するように一端が配設され、他端が前記基体の外面に導出された第１配線導体と、前記基体の前記複数の凹部の周囲の上面に前記複数の凹部を覆って取着される、絶縁性のセラミックスから成る蓋体と、前記複数の電解質部材の前記上側主面に対向する前記蓋体の下面から前記蓋体の外面にかけて形成された第２流体流路と、前記蓋体の下面に前記複数の電解質部材のうちの他の電解質部材の前記第２電極に対向するように一端が配設され、他端が前記蓋体の外面に導出された第２配線導体と、一端が他の前記凹部の底面で前記他の電解質部材の前記第１電極に対向するとともに、他端が前記基体の前記蓋体が取着される上面に導出された第３配線導体と、一端が前記蓋体の下面に前記第３配線導体の他端と対向するように配設される第４配線導体とを具備して成り、前記第１流体流路および第２流体流路の少なくとも一方は、前記複数の凹部の底面または前記蓋体の下面に前記複数の電解質部材の前記下側主面または前記上側主面に対向するように溝状の開口が葛折状に形成された開口部と、隣接する前記複数の電解質部材間で前記開口部の端部同士を連結する、前記基体または前記蓋体の内部に形成された連結部と、少なくとも１つの前記開口部または前記連結部から前記基体または前記蓋体の外面にかけて形成された流体の導入部と、他の前記開口部または前記連結部から前記基体または前記蓋体の外面にかけて形成された流体の排出部とから成り、前記導入部および前記排出部は、耐食性の管部材が連通して接合されており、前記第１配線導体から前記第２配線導体までの間に、前記一つの電解質部材、前記第４配線導体、前記第３配線導体、前記他の電解質部材および前記第２配線導体が電気的に直列に接続されていることを特徴とする。 A fuel cell container according to the present invention includes a base made of insulating ceramics having a plurality of recesses on the upper surface for accommodating a plurality of electrolyte members having first and second electrodes on the lower and upper main surfaces, respectively, and the plurality A first fluid flow path formed from the bottom surface of the plurality of recesses facing the lower main surface of each of the electrolyte members to the outer surface of the base body, and the bottom surface of one of the plurality of recesses One end of the electrolyte member of the plurality of electrolyte members is disposed so as to face the first electrode, and the other end is led to the outer surface of the base, and the plurality of the base members A lid made of insulating ceramics attached to the upper surface around the recess so as to cover the plurality of recesses, and the lid from the lower surface of the lid facing the upper main surface of the plurality of electrolyte members Formed over the outer surface of One end of the second fluid flow path and the lower surface of the lid body are arranged to face the second electrode of the other electrolyte member of the plurality of electrolyte members, and the other end of the lid body a second wiring conductor which is led out to the outer surface, with one end facing the first electrode of the other electrolyte member bottom surface of the other of the recess, the upper surface of the other end is the lid attachment of the base body And a fourth wiring conductor disposed at one end on the lower surface of the lid so as to face the other end of the third wiring conductor. The first fluid At least one of the flow path and the second fluid flow path has a groove shape so as to face the lower main surface or the upper main surface of the plurality of electrolyte members on the bottom surface of the plurality of recesses or the lower surface of the lid. The opening formed between the plurality of adjacent electrolyte members and the opening formed in a twisted manner A connecting portion formed inside the base body or the lid body, which connects the end portions, and a fluid introduction section formed from at least one opening or the connecting portion to the outer surface of the base body or the lid body. And a fluid discharge portion formed from the other opening or the connecting portion to the outer surface of the base body or the lid, and the introduction portion and the discharge portion are joined by a corrosion-resistant pipe member communicating with each other. The one electrolyte member, the fourth wiring conductor, the third wiring conductor, the other electrolyte member, and the second wiring conductor are disposed between the first wiring conductor and the second wiring conductor. It is electrically connected in series.

本発明の燃料電池用容器は、前記導入部および前記排出部は、前記基体の外面または前記蓋体の外面のうちの同じ面に設けられていることを特徴とする。   The fuel cell container according to the present invention is characterized in that the introduction part and the discharge part are provided on the same surface of the outer surface of the base body or the outer surface of the lid.

本発明の燃料電池は、上記本発明の燃料電池用容器の前記凹部に電解質部材を収容して、該電解質部材の前記下側および上側主面を前記第１および第２流体流路との間でそれぞれの流体が供給あるいは排出されるように配置するとともに、前記第１および第２配線導体を前記第１および第２電極にそれぞれ電気的に接続し、前記基体の前記凹部の周囲の上面に前記凹部を覆って前記蓋体を取着して成ることを特徴とする。
In the fuel cell of the present invention, an electrolyte member is accommodated in the recess of the fuel cell container of the present invention, and the lower and upper main surfaces of the electrolyte member are between the first and second fluid flow paths. in conjunction with each of the fluid arranged to be supplied or discharged, the first and second wiring conductors respectively connected electrically to the first and second electrodes, on the upper surface around said recess of said base body The lid is attached to cover the recess.

本発明の電子機器は、電源として上記本発明の燃料電池を有していることを特徴とする。   An electronic device according to the present invention includes the fuel cell according to the present invention as a power source.

本発明の燃料電池用容器によれば、下側および上側主面にそれぞれ第１および第２電極を有する電解質部材を収容する凹部を上面に複数個有する絶縁性のセラミックスから成る基体と、この基体の凹部の周囲の上面に凹部を覆って取着される、絶縁性のセラミックスから成る蓋体とを具備していることから、気体等の流体の漏れがなく、この容器の他にパッケージ等の容器を設ける必要がないので、効率良く作動させることができる燃料電池を得ることができるとともに、小型，低背化にも有効なものとなる。
According to the fuel cell container of the present invention, a base body made of insulating ceramics having a plurality of recesses on the upper surface for accommodating electrolyte members having first and second electrodes on the lower and upper main surfaces, respectively, and the base body is attached over the recess of the upper surface of the periphery of the recess, because it is provided with a formed Ru lid of insulating ceramics, there is no fluid leakage air and the like, the package in addition to the container Therefore, it is possible to obtain a fuel cell that can be operated efficiently, and it is also effective for downsizing and low profile.

また、凹部を有する絶縁性のセラミックスから成る基体と、この凹部を覆って取着される、絶縁性のセラミックスから成る蓋体とで形成される箱体内に電解質部材を収納して燃料電池とすることができるので、電解質部材が容器の外部に露出して損傷を受けたりすることがなく、燃料電池全体としての機械的信頼性が向上する。また、これにより、燃料電池の保護部材が不要となり、小型，低背な燃料電池を提供することができる。
Further, a substrate made of an insulating ceramic having a recess, is attached to cover the recess, and the fuel cell accommodating the electrolyte member in a box body formed by the deposition Ru lid of insulating ceramics Therefore, the electrolyte member is not exposed to the outside of the container and is not damaged, and the mechanical reliability of the entire fuel cell is improved. This also eliminates the need for a protective member for the fuel cell, and can provide a small and low-profile fuel cell.

さらに、燃料電池用容器の構成材料として絶縁性のセラミックスを用いたことにより、各種のガスを始めとする流体に対する耐食性に優れる燃料電池を得ることができる。
Furthermore, by using insulating ceramics as the constituent material of the fuel cell container, it is possible to obtain a fuel cell excellent in corrosion resistance against various gases and other fluids.

また、電解質部材の下側主面に対向する凹部の底面から基体の外面にかけて形成された第１流体流路と、電解質部材の上側主面に対向する蓋体の下面から蓋体の外面にかけて形成された第２流体流路とを具備していることから、それぞれの流体流路は、電解質部材を挟んで、それぞれ対向する内壁面に設けられているため、電解質部材へ供給される流体の均一供給性を向上させることができる。このような流体経路によれば、流体が電解質部材に対して垂直に流れるため、例えば、流体が水素ガス、または、メタノール水溶液等と空気（酸素）ガスとの場合に、電解質部材が下側および上側主面にそれぞれ有する第１および第２電極に供給される各ガス分圧が下がることはなく、所定の安定した出力電圧を得ることができるという効果がある。   Also, a first fluid channel formed from the bottom surface of the recess facing the lower main surface of the electrolyte member to the outer surface of the substrate, and formed from the lower surface of the lid body facing the upper main surface of the electrolyte member to the outer surface of the lid body. Since each of the fluid flow paths is provided on the inner wall surface facing each other across the electrolyte member, the fluid supplied to the electrolyte member is uniform. Supplyability can be improved. According to such a fluid path, since the fluid flows perpendicularly to the electrolyte member, for example, when the fluid is hydrogen gas or an aqueous methanol solution and air (oxygen) gas, the electrolyte member is on the lower side and There is an effect that a predetermined stable output voltage can be obtained without lowering each gas partial pressure supplied to the first and second electrodes respectively provided on the upper main surface.

さらに、供給される流体の圧力、例えばガス分圧が安定するため、燃料電池用容器の内部温度の分布が均一化され、その結果、電解質部材に生じる熱応力を抑制することができ、燃料電池の信頼性を向上させることができる。   Further, since the pressure of the fluid to be supplied, for example, the gas partial pressure is stabilized, the distribution of the internal temperature of the fuel cell container is made uniform, and as a result, the thermal stress generated in the electrolyte member can be suppressed. Reliability can be improved.

さらにまた、それぞれの流体流路は基体と蓋体とに形成されるため、各流体流路の密閉性に優れ、本来は流路的に隔絶されるべき２種類の原料流体（例えば酸素ガスと水素ガスもしくはメタノール等）が混合することによって燃料電池としての機能が発現されなくなるようなことがなく、また、可燃性の流体が高温で混合された後に引火，爆発を起こす危険性もないので、安全な燃料電池を提供することができる。   Furthermore, since each fluid flow path is formed in the base body and the lid body, each fluid flow path is excellent in hermeticity and originally two types of raw material fluids (for example, oxygen gas and the like) that should be isolated from each other in the flow path (Hydrogen gas or methanol, etc.) is not mixed so that the function as a fuel cell is not manifested, and there is no risk of ignition or explosion after a flammable fluid is mixed at a high temperature. A safe fuel cell can be provided.

また、凹部および蓋体で構成される容器内部に一端が配設された第１および第２配線導体の他には電解質部材自体に無用な電気的接触をしないで済むので、信頼性および安全性の高い燃料電池を得ることができ、長期信頼性および安全性の高い電子機器を提供することができる。   In addition to the first and second wiring conductors, one end of which is disposed inside the container constituted by the recess and the lid, unnecessary electrical contact with the electrolyte member itself can be avoided, so that reliability and safety are ensured. A fuel cell with high reliability can be obtained, and an electronic device with long-term reliability and high safety can be provided.

また、絶縁性のセラミックスに、従来周知のメタライズ法により自在に配線導体を形成することができるため、燃料電池の電気配線が自由に可能であることから、複数セルの直列，並列接続が容易で、電子機器の小型、低背化、および軽量化を飛躍的に向上させることができる。すなわち、本発明の燃料電池容器によれば、基体に形成された、一端が他の凹部の底面で他の電解質部材の第１電極に対向するとともに、他端が基体の蓋体が取着される上面に導出された第３配線導体と、一端が蓋体の下面に第３配線導体の他端と対向するように配設される第４配線導体を具備していることから、複数個の電解質部材を電気的に接続することでそれらを直列接続することが可能となる。その結果、一つ一つの電解質部材の発電では微小電圧であっても、直列接続により合計の電圧の調整ができるため、電解質部材にて電気化学的に生成された電気を良好な状態で外部に取り出すことができる。 In addition, since wiring conductors can be freely formed on insulating ceramics by the conventionally known metallization method, electric wiring of fuel cells is possible freely, so that series connection of multiple cells is easy. In addition, it is possible to dramatically improve the downsizing, height reduction, and weight reduction of electronic devices. That is, according to the fuel cell container of the present invention, formed on a substrate, with one end facing the first electrode of the other electrolyte member at the bottom surface of the other recess and the other end attached lid body of the substrate a third wiring conductor derived on the upper surface that is, since the one end is provided with a fourth wiring conductors arranged so as to face the other end of the third wiring conductor under surface of the cover, a plurality By electrically connecting the individual electrolyte members, they can be connected in series. As a result, even when the voltage is generated by each electrolyte member, even if it is a minute voltage, the total voltage can be adjusted by series connection. Therefore, the electricity generated electrochemically by the electrolyte member can be externally maintained in good condition. It can be taken out.

また、第１流体流路および第２流体流路の少なくとも一方は、凹部の底面または蓋体の下面に電解質部材の下側主面または上側主面に対向するように溝状の開口が葛折状に形成された開口部と、隣接する電解質部材間で開口部の端部同士を連結する、基体または蓋体の内部に形成された連結部と、少なくとも１つの開口部または連結部から基体または蓋体の外面にかけて形成された流体の導入部と、他の開口部または連結部から基体または蓋体の外面にかけて形成された流体の排出部とから成ることから、複数の電解質部材への燃料ガスや酸化剤ガス等の流体の供給、排出が、絶縁性のセラミックスに内層された３次元的な流体流路を用いて、外部に漏れることなく気密に行なうことができるため、電解質部材に長期にわたり安定に燃料ガスや酸化剤ガス等の流体の供給、排出が可能になり、電解質部材の電気化学的な反応が良好で効率的となる燃料電池を提供することができる。また、複数の電解質部材間の流体流路を、連結部、導入部および排出部で３次元的に自由に形成し、組み合わせることにより、電解質部材の配置に応じて、燃料供給の一様性を保ちつつ、より高密度に流体流路を形成することが可能となり、燃料電池の低背化，小型化が可能となる。
In addition, at least one of the first fluid channel and the second fluid channel has a groove-shaped opening that is bent on the bottom surface of the recess or the bottom surface of the lid so as to face the lower main surface or the upper main surface of the electrolyte member. An opening formed in a shape, an end portion of the opening between adjacent electrolyte members, a connecting portion formed inside the base body or the lid, and at least one opening or connecting portion from the base body or The fuel gas to the plurality of electrolyte members is composed of a fluid introduction portion formed over the outer surface of the lid body and a fluid discharge portion formed from another opening or connecting portion to the outer surface of the base body or the lid body. Since the supply and discharge of fluid such as oxidant gas can be carried out airtight without leaking to the outside using a three-dimensional fluid flow channel inner layered with insulating ceramics, Stable fuel gas Supply of fluid, such as oxidant gas, discharge becomes possible, it is possible to electrochemical reaction of the electrolyte member is provided a fuel cell comprising a good efficiency. In addition, the fluid flow path between the plurality of electrolyte members can be freely formed three-dimensionally at the connection portion, the introduction portion, and the discharge portion, and combined, so that the uniformity of fuel supply can be improved according to the arrangement of the electrolyte members. It is possible to form fluid flow paths with higher density while maintaining the same, and it is possible to reduce the height and size of the fuel cell.

また、本発明の燃料電池用容器によれば、導入部および排出部が、基体の外面または蓋体の外面のうちの同じ面に容易に設けられていることから、排出部から排出された未使用の燃料ガスや生成された水等を、燃料電池の導入部側に設けられた燃料タンク等に循環したり、燃料電池の導入部へ直接循環することが可能となり、部材点数の削減および、燃料電池の低背化，小型化が可能となる。更には燃料を効率的に循環することにより、燃料利用率の向上が図られ、一回の燃料補給で長時間使用可能な燃料電池を提供することができる。   Further, according to the fuel cell container of the present invention, since the introduction part and the discharge part are easily provided on the same surface of the outer surface of the base body or the outer surface of the lid, it is not discharged from the discharge part. It is possible to circulate the fuel gas used, generated water, etc. to a fuel tank or the like provided on the fuel cell introduction part side or directly to the fuel cell introduction part, reducing the number of members, The fuel cell can be reduced in height and size. Furthermore, by efficiently circulating the fuel, the fuel utilization rate can be improved, and a fuel cell that can be used for a long time with one refueling can be provided.

また、本発明の燃料電池用容器によれば、導入部および排出部が、耐食性の管部材が連通して接合されていることから、燃料ガス等の供給や排出の気密性を保持することが可能である。絶縁材料であるセラミックに直接管部材が接合されているため、不要な電気的導通を発生させることがなく、またＯリング等の気密に必要な部材点数を削減することが可能となり、燃料電池の低背化，小型化が可能となる。
Further, according to the fuel cell container of the present invention, since the introduction portion and the discharge portion are joined to each other through the corrosion-resistant pipe member, the airtightness of the supply and discharge of the fuel gas and the like can be maintained. Is possible. Since the tube member is directly joined to the ceramic, which is an insulating material, unnecessary electrical continuity is not generated, and the number of members necessary for airtightness such as an O- ring can be reduced. Low profile and small size are possible.

また、本発明の燃料電池によれば、本発明の燃料電池用容器の凹部に電解質部材を収容して、電解質部材の下側および上側主面を第１および第２流体流路との間でそれぞれ流体が供給あるいは排出されるように配置するとともに、第１および第２配線導体を第１および第２電極にそれぞれ電気的に接続し、基体の凹部の周囲の上面にそれぞれの凹部を覆って蓋体を取着して成ることから、以上のような本発明の燃料電池用容器による特長を備えた、小型，堅牢で、燃料の均等供給，高効率な電気接続を行なうことができる信頼性のある燃料電池を得ることができる。
According to the fuel cell of the present invention, the electrolyte member is accommodated in the recess of the fuel cell container of the present invention, and the lower and upper main surfaces of the electrolyte member are between the first and second fluid flow paths. together arranged so that the fluid is supplied or discharged, respectively, the first and second wiring conductors respectively electrically connected to the first and second electrodes, to cover the respective recesses on the upper surface of the periphery of the recess of the base body Since the lid is attached, it has the features of the fuel cell container of the present invention as described above, and is small, robust, reliable in fuel supply, and highly efficient electrical connection. It is possible to obtain a fuel cell with

また、本発明の電子機器によれば、電源として本発明の燃料電池を有していることから、以上のような本発明の燃料電池用容器による特長を備えた、小型，低背で、かつ長期にわたり安定して作動させることができ、さらに安全性や利便性に優れた電子機器を得ることができる。   Further, according to the electronic apparatus of the present invention, since the fuel cell of the present invention is provided as a power source, the above-described features of the fuel cell container of the present invention are small, low profile, and It is possible to obtain an electronic device that can be stably operated over a long period of time and that is further excellent in safety and convenience.

また、電源として有している燃料電池に、基体および蓋体の少なくとも一方に、外部接続用端子（正極端子および負極端子）を具備させると、電子機器の回路基板に容易に電気的接続が可能となり、着脱が自在となる。そのため、特殊な安全設備を備えた施設等によることなく、容易に燃料電池を新しいものと取り替えることができ、電子機器の利便性を高いものとすることができる。   In addition, if the fuel cell as a power source is provided with external connection terminals (positive terminal and negative terminal) on at least one of the base and lid, it can be easily electrically connected to the circuit board of the electronic device. And can be freely attached and detached. Therefore, the fuel cell can be easily replaced with a new one without using a facility equipped with special safety equipment, and the convenience of the electronic device can be enhanced.

さらに、燃料電池用容器の基体を多層セラミックスから構成すると、内部に位置するセラミック層の表面にメタライズ法等により金属層を種々の形状，電気特性で形成することができるので、基体の内部に、抵抗やキャパシタンスやインダクタンス等として機能する電子回路素子を形成することができる。従って、例えば、燃料電池に平行して、大容量のキャパシタを形成することで、燃料電池から出力される電流が不足する状態となった場合、不足する電流分が補填されて目標出力電流に応じた電流供給を確保することが可能である。また、昇圧回路を形成することができるため、電子機器に必要な電圧を確保することが可能である。   Furthermore, when the substrate of the fuel cell container is composed of multilayer ceramics, the metal layer can be formed in various shapes and electrical characteristics on the surface of the ceramic layer located inside by a metallization method or the like. An electronic circuit element that functions as a resistor, a capacitance, an inductance, or the like can be formed. Therefore, for example, when a large capacity capacitor is formed in parallel with the fuel cell, when the current output from the fuel cell becomes insufficient, the insufficient current is compensated to meet the target output current. It is possible to ensure a sufficient current supply. In addition, since a booster circuit can be formed, a voltage necessary for the electronic device can be secured.

次に、本発明を添付図面に基づき詳細に説明する。   Next, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

図１は、本発明の燃料電池について、実施の形態の一例を示す断面図である。また、図２は図１の燃料電池における基体の上面図である。図３は、本発明の燃料電池における基体について、実施の形態の他の例を示す上面図である。これらの図において、１は燃料電池、２は燃料電池用容器、３は電解質部材、４は第１電極、５は第２電極、６は基体、７は蓋体、８は第１流体流路、９は第２流体流路、１０は第１配線導体、１１は第２配線導体、１２は第３配線導体、１３は第４配線導体、１４は開口部、１５は連結部、１６は導入部、１７は排出部、１８は管部材である。   FIG. 1 is a cross-sectional view showing an example of an embodiment of the fuel cell of the present invention. FIG. 2 is a top view of the substrate in the fuel cell of FIG. FIG. 3 is a top view showing another example of the embodiment of the substrate in the fuel cell of the present invention. In these drawings, 1 is a fuel cell, 2 is a fuel cell container, 3 is an electrolyte member, 4 is a first electrode, 5 is a second electrode, 6 is a base, 7 is a lid, and 8 is a first fluid flow path. , 9 is the second fluid flow path, 10 is the first wiring conductor, 11 is the second wiring conductor, 12 is the third wiring conductor, 13 is the fourth wiring conductor, 14 is the opening, 15 is the connecting portion, and 16 is the introduction , 17 is a discharge part, and 18 is a pipe member.

電解質部材３は、例えば、イオン導電膜（交換膜）の両主面上に、下側主面に形成された第１電極４および上側主面に形成された第２電極５にそれぞれ対向するように、アノード側電極となる燃料極（図示せず）と、カソード側電極となる空気極（図示せず）とが一体的に形成されている。そして、電解質部材３で発電された電流を第１および第２電極４，５へ流し、外部へ取り出すことができるものとなっている。   For example, the electrolyte member 3 faces the first electrode 4 formed on the lower main surface and the second electrode 5 formed on the upper main surface on both main surfaces of the ion conductive film (exchange membrane). In addition, a fuel electrode (not shown) serving as an anode electrode and an air electrode (not shown) serving as a cathode electrode are integrally formed. And the electric current generated with the electrolyte member 3 can be sent to the 1st and 2nd electrodes 4 and 5, and it can take out outside.

このような電解質部材３のイオン導電膜（交換膜）は、パーフルオロカーボンスルフォン酸樹脂、例えば、ナフィオン（商品名、デュポン社製）等のプロトン伝導性のイオン交換樹脂により構成されている。また、燃料極および空気極は、多孔質状態のガス拡散電極であり、多孔質触媒層とガス拡散層の両方の機能を兼ね備えるものである。これらの燃料極および空気極は、白金，パラジウムあるいはこれらの合金等の触媒を担持した導電性微粒子、例えば、カーボン微粒子をポリテトラフルオロエチレンのような疎水性樹脂結合剤により保持した多孔質体によって構成されている。   The ion conductive film (exchange membrane) of the electrolyte member 3 is made of a proton conductive ion exchange resin such as perfluorocarbon sulfonic acid resin, for example, Nafion (trade name, manufactured by DuPont). Further, the fuel electrode and the air electrode are gas diffusion electrodes in a porous state, and have both functions of a porous catalyst layer and a gas diffusion layer. These fuel electrode and air electrode are made of a conductive material carrying a catalyst such as platinum, palladium or an alloy thereof, for example, a porous body in which carbon fine particles are held by a hydrophobic resin binder such as polytetrafluoroethylene. It is configured.

電解質部材３の下側主面の第１電極４および上側主面の第２電極５は、白金や白金−ルテニウム等の触媒微粒子の付いた炭素電極を電解質部材３上にホットプレスする方法、または、白金や白金−ルテニウム等の触媒微粒子の付いた炭素電極材料と電解質材料を分散した溶液との混合物を電解質上に塗布または転写する方法等により形成される。   The first electrode 4 on the lower main surface and the second electrode 5 on the upper main surface of the electrolyte member 3 are a method of hot pressing a carbon electrode with catalyst fine particles such as platinum or platinum-ruthenium on the electrolyte member 3, or Further, it is formed by a method of applying or transferring a mixture of a carbon electrode material with catalyst fine particles such as platinum or platinum-ruthenium and a solution in which an electrolyte material is dispersed onto the electrolyte.

燃料電池用容器２は、凹部を有する基体６と、凹部の周囲の上面に凹部を覆うように取着される蓋体７とから成り、電解質部材３を凹部の内部に搭載する役割を持ち、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）質焼結体，ムライト（３Ａｌ２Ｏ３・２ＳｉＯ２）質焼結体，炭化珪素（ＳｉＣ）質焼結体，窒化アルミニウム（ＡｌＮ）質焼結体，窒化珪素（Ｓｉ３Ｎ４）質焼結体，ガラスセラミックス焼結体等のセラミックス材料で形成されている。
Fuel cell container 2 includes a base 6 having a recess, consists of lid 7 for being mounted so as to cover the recess on the upper surface of the surrounding recess, the to that role mounting tower electrolyte member 3 inside the recess Have, aluminum oxide (Al 2 O 3) sintered material, mullite (3Al 2 O 3 · 2SiO 2 ) sintered material, silicon carbide (SiC) sintered material, aluminum nitride (AlN) sintered material, It is made of a ceramic material such as a silicon nitride (Si 3 N 4 ) sintered material or a glass ceramic sintered material.

燃料電池用容器２は、凹部を有する基体６と蓋体７とから成り、基体６の凹部の周囲に凹部を覆って蓋体７を取着するため、半田や銀ろう等の金属接合材料での接合、エポキシ等の樹脂材料での接合、凹部の周囲の上面に鉄合金等で作られたシールリング等を接合してシームウェルドやエレクトロンビームやレーザ等で溶接する方法等によって、蓋体７が基体６に取着される。なお、蓋体７にも基体６と同様の凹部を形成しておいてもよい。
Fuel cell container 2 is made from the substrate 6 and the cover 7 and having a recess, because that you attaching the cover 7 covers the recess around the recess of the base body 6, the solder or metal bonding of silver solder or the like Lid by bonding with material, bonding with resin material such as epoxy, sealing ring made of iron alloy etc. on the upper surface around the recess and welding with seam weld, electron beam, laser etc. The body 7 is attached to the base body 6. The lid 7 may be formed with a recess similar to the base 6.

基体６および蓋体７は、それぞれ厚みを薄くし、燃料電池１の低背化を可能とするためには、機械的強度である曲げ強度が200ＭＰａ以上であることが好ましい。   In order to reduce the thickness of the base body 6 and the lid body 7 and to reduce the height of the fuel cell 1, it is preferable that the bending strength, which is mechanical strength, is 200 MPa or more.

基体６および蓋体７は、例えば相対密度が95％以上の緻密質からなる酸化アルミニウム質焼結体で形成されていることが好ましい。例えば、基体６および蓋体７が酸化アルミニウム質焼結体からなる場合、まず酸化アルミニウム粉末に希土類酸化物粉末や焼結助剤を添加，混合して、酸化アルミニウム質焼結体の原料粉末を調整する。次いで、この酸化アルミニウム質焼結体の原料粉末に有機バインダおよび分散媒を添加，混合してペースト化し、このペーストからドクターブレード法によって、あるいは原料粉末に有機バインダを加え、プレス成形，圧延成形等によって、所定の厚みのグリーンシートを作製する。そして、このグリーンシートに対して、金型による打ち抜き，マイクロドリル，レーザ等により、第１流体流路８および第２流体流路９としての貫通孔、ならびに第３配線導体１２および第４配線導体１３を配設するための貫通孔を形成する。第１流体流路８および第２流体流路９は、金型による打ち抜き，プレス成形等により形成された、表層および内層に有する溝であってもよい。   The base body 6 and the lid body 7 are preferably formed of an aluminum oxide sintered body made of a dense material having a relative density of 95% or more, for example. For example, when the base body 6 and the lid body 7 are made of an aluminum oxide sintered body, first, a rare earth oxide powder or a sintering aid is added to and mixed with the aluminum oxide powder to obtain a raw material powder for the aluminum oxide sintered body. adjust. Next, an organic binder and a dispersion medium are added to the raw material powder of the aluminum oxide sintered body and mixed to form a paste. From this paste, an organic binder is added to the raw material powder by a press blade method, press forming, rolling forming, etc. Thus, a green sheet having a predetermined thickness is produced. The green sheet is punched by a die, micro drill, laser, or the like, and the through holes as the first fluid channel 8 and the second fluid channel 9, and the third wiring conductor 12 and the fourth wiring conductor. A through hole for disposing 13 is formed. The first fluid channel 8 and the second fluid channel 9 may be grooves formed in a surface layer and an inner layer formed by punching with a mold, press molding, or the like.

基体６および蓋体７を構成するセラミックス材料に酸化アルミニウム質焼結体を用いる場合には、第１配線導体１０、第２配線導体１１、第３配線導体１２、第４配線導体１３は、酸化を防ぐために、タングステンやモリブデンで形成されているのが好ましい。その場合、例えば、無機成分としてタングステンやモリブデン粉末を１００質量部に対して、Ａｌ２Ｏ３を３〜２０質量部，Ｎｂ２Ｏ５を０.５〜５質量部の割合で添加してなる導体ペーストを調製する。この導体ペーストをグリーンシートの表面にスクリーン印刷，グラビア印刷等の方法で所定パターンに印刷塗布したり貫通孔内に充填することにより、第１配線導体１０、第２配線導体１１、第３配線導体１２、第４配線導体１３を形成することができる。 When an aluminum oxide sintered body is used as the ceramic material constituting the base 6 and the lid 7, the first wiring conductor 10, the second wiring conductor 11, the third wiring conductor 12, and the fourth wiring conductor 13 are oxidized. In order to prevent this, it is preferable to be formed of tungsten or molybdenum. In that case, for example, tungsten or molybdenum powder as an inorganic component is added at a ratio of 3 to 20 parts by mass of Al 2 O 3 and 0.5 to 5 parts by mass of Nb 2 O 5 with respect to 100 parts by mass. A conductor paste is prepared. This conductor paste is printed on the surface of the green sheet by screen printing, gravure printing, or the like in a predetermined pattern or filled into the through hole, whereby the first wiring conductor 10, the second wiring conductor 11, the third wiring conductor. 12 and the 4th wiring conductor 13 can be formed.

また、第１配線導体１０、第２配線導体１１、第３配線導体１２、第４配線導体１３は、電解質部材３にて電気化学的に生成された電気を効率よく外部に取り出すという観点からは、比電気抵抗が０.１ミリΩｃｍ以下であることが好ましい。このような材料としては、銀，銀系の金属，銅，銅系の金属等が挙げられる。   In addition, the first wiring conductor 10, the second wiring conductor 11, the third wiring conductor 12, and the fourth wiring conductor 13 are from the viewpoint of efficiently taking out the electricity generated electrochemically by the electrolyte member 3. The specific electrical resistance is preferably 0.1 milliΩcm or less. Examples of such materials include silver, silver-based metals, copper, and copper-based metals.

また、燃料電池用容器２に形成された第１配線導体１０、第２配線導体１１、第３配線導体１２、第４配線導体１３を含むすべての導体の体積は、燃料電池用容器２の体積の０．５％以上であるのがよい。これにより、燃料電池用容器２に形成された導体の抵抗が小さくなり、電解質部材３にて電気化学的に生成された電気を効率よく外部に取り出すことができる。   The volume of all conductors including the first wiring conductor 10, the second wiring conductor 11, the third wiring conductor 12, and the fourth wiring conductor 13 formed in the fuel cell container 2 is the volume of the fuel cell container 2. It is good that it is 0.5% or more. Thereby, the resistance of the conductor formed in the fuel cell container 2 is reduced, and the electricity electrochemically generated by the electrolyte member 3 can be efficiently taken out to the outside.

これらの導体ペースト中には、基体６や蓋体７のセラミックスとの密着性を高めるために、酸化アルミニウム粉末や基体６や蓋体７を形成するセラミックス成分と同一の組成物粉末を、例えば０.０５〜２体積％の割合で添加することも可能である。   In these conductor pastes, in order to improve the adhesion of the base 6 and the lid 7 to the ceramic, the same composition powder as the ceramic component forming the aluminum oxide powder or the base 6 or the lid 7 is, for example, 0 It is also possible to add 0.05 to 2% by volume.

その後、導体ペーストを印刷し充填した所定枚数のシート状成形体を位置合わせして積層圧着した後、この積層体を、例えば非酸化性雰囲気中にて、焼成最高温度が１２００〜１５００℃の温度で焼成して、目的とするセラミックスの基体６や蓋体７ならびに第１配線導体１０、第２配線導体１１、第３配線導体１２、第４配線導体１３を得る。   Then, after aligning and laminating and pressure-bonding a predetermined number of sheet-like molded bodies filled with conductive paste, the laminated body is heated at a maximum firing temperature of 1200 to 1500 ° C., for example, in a non-oxidizing atmosphere. To obtain the target ceramic substrate 6 and lid 7, and the first wiring conductor 10, the second wiring conductor 11, the third wiring conductor 12, and the fourth wiring conductor 13.

また、基体６や蓋体７の少なくとも一方に、半田やロウ付け等により外部接続用端子（図示せず）が接合されてもよい。外部接続用端子は、電子機器の主となる電子回路を形成するためのマザーボード等と良好な電気接続が行なえる形状であることが望ましい。このような形状としては、例えば、電子機器の主となる電子回路に端子同士を接触や挿入することにより簡単に電気的，機械的に接続することができるような棒状、鉤状、円錐状等のものが用いられる。なお、電子機器の主となる電子回路のうち、このような外部接続用端子が接続される部位には、この外部接続用端子に対応した勘合部（穴など）を設けておくことが好ましい。さらに、外部接続用端子を基体６や蓋体７の側面に配置することで、電子機器の低背化を行なうことができる。
Further, an external connection terminal (not shown) may be joined to at least one of the base body 6 and the lid body 7 by soldering or brazing. It is desirable that the external connection terminal has a shape that allows good electrical connection with a mother board or the like for forming the main electronic circuit of the electronic device. As such a shape, for example, a rod shape, a saddle shape, a conical shape, etc. that can be easily electrically and mechanically connected to each other by connecting or inserting terminals to an electronic circuit that is a main part of an electronic device. Is used. In addition, it is preferable to provide a fitting portion (a hole or the like) corresponding to the external connection terminal in a portion to which the external connection terminal is connected in the electronic circuit that is the main component of the electronic device. Furthermore, by arranging the external connection terminals on the side surfaces of the base body 6 and the lid body 7, the height of the electronic device can be reduced.

また、セラミックスから成る基体６や蓋体７は、その厚みを０.２ｍｍ以上とすることが好ましい。厚みが０.２ｍｍ未満では、強度が被覆しがちなため、基体６や蓋体７を取着したときに発生する応力により、基体６や蓋体７に割れ等が発生しやすくなる傾向がある。他方、厚みが５ｍｍを超えると、低背化，低背化が困難となるため、小型携帯機器に搭載する燃料電池としては使用し難くなり、また、熱容量が大きくなるため、電解質部材３の電気化学反応条件に相当する適切な温度にすばやく設定することが困難となる傾向がある。   Moreover, it is preferable that the base | substrate 6 and the cover body 7 which consist of ceramics shall be 0.2 mm or more in thickness. If the thickness is less than 0.2 mm, the strength tends to cover, so that the base 6 and the lid 7 tend to be easily cracked by the stress generated when the base 6 and the lid 7 are attached. . On the other hand, if the thickness exceeds 5 mm, it is difficult to reduce the height and height, making it difficult to use as a fuel cell mounted on a small portable device and increasing the heat capacity. It tends to be difficult to quickly set an appropriate temperature corresponding to the chemical reaction conditions.

第１配線導体１０および第２配線導体１１は、それぞれ電解質部材３の第１電極４および第２電極５に電気的に接続されて、電解質部材３で発電された電流を燃料電池用容器２の外部へ取り出すための導電路として機能する。   The first wiring conductor 10 and the second wiring conductor 11 are electrically connected to the first electrode 4 and the second electrode 5 of the electrolyte member 3, respectively, and the current generated by the electrolyte member 3 is supplied to the fuel cell container 2. It functions as a conductive path for taking it out.

第１配線導体１０は、基体６の凹部の底面の電解質部材３の第１電極４に対向する第１流体流路８の開口の周辺に、好ましくは電解質部材３の第１電極４が接触する部位の面の全域に一端が当接するように形成されている。これにより、電解質部材３の第１電極４と第１配線導体１０との接触面積が大きくとれることから、電気抵抗の増大化および接触不良を有効に抑えることができ、高い発電効率を有した燃料電池を提供することができる。また、第１電極４に接触させやすいように基体６の凹部の底面より１０μｍ以上高くするように形成するのが望ましい。この高さを得るためには、前述したように導体ペーストを印刷塗布して形成する際に、印刷条件を厚くするように設定すればよい。
The first wiring conductor 10, around the apertures in the first fluid passage 8 facing the first electrode 4 of the electrolyte member 3 of the bottom surface of the recess of the base body 6, preferably contact the first electrode 4 of the electrolyte member 3 One end is in contact with the entire area of the surface of the part to be touched. As a result, the contact area between the first electrode 4 of the electrolyte member 3 and the first wiring conductor 10 can be increased, so that an increase in electrical resistance and poor contact can be effectively suppressed, and fuel having high power generation efficiency. A battery can be provided. Further, it is desirable to form it so as to be 10 μm or more higher than the bottom surface of the concave portion of the base 6 so as to be easily brought into contact with the first electrode 4. In order to obtain this height, as described above, the printing conditions may be set to be thick when the conductor paste is formed by printing and coating.

また、第１配線導体１０は第１電極４に対向させて複数配置し、第１配線導体１０による電気損失を減少させることが望ましく、第１配線導体１０の基体６の貫通部についてはφ５０μｍ以上の径とすることが好ましい。
Further, the first wiring conductor 10 to face the first electrode 4 and a plurality arrangement, it is desirable to reduce electrical losses due to the first wiring conductor 10, more φ50μm for the penetrating portion of the base body 6 of the first wiring conductor 10 It is preferable to set it as the diameter.

また、第２配線導体１１は、蓋体７の下面の電解質部材３の第２電極５に対向する第２流体流路９の開口の周辺に、電解質部材３の第２電極５が接触する部位の面の全域に一端が配設され、他端が蓋体７の外面に導出されて形成されている。これにより、電解質部材３の第２電極５の主面の第２流体流路９の開口と対向する部位を除く部位の全域と第２配線導体１１とを当接させて直接に接続することができ、電解質部材３の第２電極５と第２配線導体１１との接触面積が大きくとれることから電気抵抗の増大化および接触不良を有効に抑えることができ、高い発電効率を有した燃料電池を提供することができる。このような第２配線導体１１も、第１配線導体１０と同様に、蓋体７と一体的に形成され、第２配線導体１１を第２電極５に接触させやすいように蓋体７の凹部の底面より、１０μｍ以上高くするように形成するのが望ましい。この高さを得るためには、前述したように導体ペーストを印刷塗布して形成する際に、印刷条件を厚くするように設定すればよい。   Further, the second wiring conductor 11 is a portion where the second electrode 5 of the electrolyte member 3 is in contact with the periphery of the opening of the second fluid flow path 9 facing the second electrode 5 of the electrolyte member 3 on the lower surface of the lid body 7. One end is disposed over the entire area of the surface and the other end is led out to the outer surface of the lid body 7. Thereby, the entire region of the main surface of the second electrode 5 of the electrolyte member 3 excluding the portion facing the opening of the second fluid flow path 9 and the second wiring conductor 11 can be directly brought into contact with each other. In addition, since the contact area between the second electrode 5 of the electrolyte member 3 and the second wiring conductor 11 can be increased, an increase in electrical resistance and contact failure can be effectively suppressed, and a fuel cell having high power generation efficiency can be obtained. Can be provided. Similar to the first wiring conductor 10, the second wiring conductor 11 is also formed integrally with the lid body 7, and the concave portion of the lid body 7 is provided so that the second wiring conductor 11 can be easily brought into contact with the second electrode 5. It is desirable to form it 10 μm or more higher than the bottom surface. In order to obtain this height, as described above, the printing conditions may be set to be thick when the conductor paste is formed by printing and coating.

また、第２配線導体１１は第２電極５に対向させて複数配置し、第２配線導体１１による電気損失を減少させることが望ましく、第２配線導体１１の蓋体７の貫通部についてはφ５０μｍ以上の径とすることが好ましい。   A plurality of second wiring conductors 11 are preferably arranged opposite to the second electrode 5 to reduce the electrical loss due to the second wiring conductors 11. The through-hole of the lid 7 of the second wiring conductor 11 is φ50 μm. It is preferable to set it as the above diameter.

これら第１配線導体１０、第２配線導体１１、第３配線導体１２、第４配線導体１３および外部接続用端子には、その露出する表面に良導電性で、かつ、耐蝕性およびロウ材との濡れ性が良好なニッケル、銅、金、白金およびパラジウム等の金属をメッキ法により被着させておくと、これらの導体と電子機器の主となる電子回路を形成するためのマザーボード等との電気的接続を良好とすることができる。   These first wiring conductor 10, second wiring conductor 11, third wiring conductor 12, fourth wiring conductor 13 and external connection terminal have good conductivity on the exposed surface, corrosion resistance and brazing material. If metal such as nickel, copper, gold, platinum and palladium with good wettability is deposited by plating, these conductors and the motherboard etc. for forming the main electronic circuit of electronic equipment The electrical connection can be good.

そして、これら第１および第２配線導体１０，１１と第１および第２電極４，５との電気的な接続は、基体６と蓋体７とで電解質部材３を挟み込むように収容することによって、第1および第２配線導体１０，１１と第1および第２電極４，５とを圧着接触させて電気的接続させる等の構成によって行なえばよい。   The electrical connection between the first and second wiring conductors 10 and 11 and the first and second electrodes 4 and 5 is accommodated by sandwiching the electrolyte member 3 between the base 6 and the lid 7. The first and second wiring conductors 10 and 11 and the first and second electrodes 4 and 5 may be brought into pressure contact and electrically connected.

また、基体６の内部には、凹部の底面における開口を対向させるようにして配置された、第１流体流路８が形成されている。これら第１流体流路８は、基体６に形成した貫通孔あるいは溝によって、燃料ガス例えば水素に富む改質ガスの、あるいは酸化剤ガス例えば空気等の、電解質部材３へ供給される流体の通路として、あるいは反応で生成される水等の、反応後に電解質部材３から排出される流体の通路として設けられている。   In addition, a first fluid flow path 8 is formed inside the base body 6 so as to face the opening on the bottom surface of the recess. These first fluid flow paths 8 are passages of fluid supplied to the electrolyte member 3 such as a reformed gas rich in hydrogen gas or an oxidant gas such as air by a through hole or groove formed in the base 6. Or as a passage for fluid discharged from the electrolyte member 3 after the reaction, such as water produced by the reaction.

また、第２電極５に対向する蓋体７の主面には、第２流体流路９が配置されており、第２流体流路９は蓋体７のそれぞれの外面にかけて形成されている。第２流体流路９は、蓋体７に形成した貫通孔あるいは溝によって、第１流体流路８と同様の流体の通路として設けられている。   A second fluid channel 9 is disposed on the main surface of the lid body 7 facing the second electrode 5, and the second fluid channel 9 is formed over each outer surface of the lid body 7. The second fluid channel 9 is provided as a fluid passage similar to the first fluid channel 8 by a through hole or groove formed in the lid body 7.

本発明の第一の燃料電池用容器２および燃料電池１においては、第１流体流路８および第２流体流路９の少なくとも一方は、基体６の凹部の底面または蓋体７の下面に電解質部材３の下側主面または上側主面に対向するように溝状の開口が葛折状に形成された開口部１４と、隣接する電解質部材３間で開口部１４の端部同士を連結する、基体６または蓋体７の内部に形成された連結部１５と、少なくとも１つの開口部１４または連結部１５から基体６または蓋体７の外面にかけて形成された流体の導入部１６と、他の開口部１４または連結部１５から基体６または蓋体７の外面にかけて形成された流体の排出部１７とから成り、基体６および蓋体７に形成される貫通孔あるいは溝は、電解質部材３に均等に燃料ガスや酸化剤ガス等の流体が供給されるように、燃料電池１の仕様に応じて、貫通孔の径や数、あるいは溝の幅，深さ，配置を決めればよい。   In the first fuel cell container 2 and the fuel cell 1 of the present invention, at least one of the first fluid channel 8 and the second fluid channel 9 has an electrolyte on the bottom surface of the recess of the base 6 or the bottom surface of the lid 7. The ends of the openings 14 are connected between the opening 14 in which the groove-like opening is formed in a distorted manner so as to face the lower main surface or the upper main surface of the member 3 and the adjacent electrolyte member 3. A connecting portion 15 formed inside the base body 6 or the lid body 7, a fluid introducing portion 16 formed from at least one opening 14 or the connecting portion 15 to the outer surface of the base body 6 or the lid body 7, and other parts. The fluid discharge portion 17 is formed from the opening 14 or the connecting portion 15 to the outer surface of the base body 6 or the lid body 7, and the through holes or grooves formed in the base body 6 and the lid body 7 are even in the electrolyte member 3. Fluid such as fuel gas and oxidant gas is supplied to As will be, according to the specifications of the fuel cell 1, the diameter and number of the through holes or grooves having a width, depth may be determined arrangement.

平面に並んだ複数の電解質部材３への燃料ガスや酸化剤ガスの供給，排出が、基体６または蓋体７の内部に形成された３次元的な流体流路である連結部１５、導入部１６、排出部１７を用いて、外部に漏れることなく気密に行なうことができるため、電気を電気化学的に良好に、効率的に取り出すことができる燃料電池を提供することができる。また、複数の電解質部材３間の流体流路を、連結部１５、導入部１６、および排出部１７で３次元的に自由に形成し、組み合わせることにより、電解質部材の配置に応じて、燃料供給の一様性を保ちつつ、高密度に流体流路を形成することが可能となり、燃料電池の低背化，小型化が可能となる。
A connecting portion 15 that is a three-dimensional fluid flow path formed in the base body 6 or the lid body 7 for supplying and discharging fuel gas and oxidant gas to and from a plurality of electrolyte members 3 arranged in a plane, and an introducing portion. 16. Since the discharge unit 17 can be used in an airtight manner without leaking to the outside, it is possible to provide a fuel cell that can efficiently and efficiently take out electricity. In addition, a fluid flow path between the plurality of electrolyte members 3 is freely formed in a three-dimensional manner by the connecting portion 15, the introducing portion 16, and the discharging portion 17, and combined to supply fuel according to the arrangement of the electrolyte members. The fluid flow path can be formed with high density while maintaining the uniformity of the fuel cell, and the fuel cell can be reduced in height and size.

燃料電池用容器２および燃料電池１においては、第１流体流路８および第２流体流路９は、電解質部材３に均一な圧力で流体を流し、電気化学反応後に生成される水蒸気や水が凝集することによる流路塞がりを避けるために、好適には、開口部１４の流体抵抗を小さくする必要があり、例えば、開口の幅を１ｍｍ、深さを０．２ｍｍとすればよく、開口部１４の開口ピッチを小さくすることが重要である。電解質部材３へ供給される流体の均一供給性を向上させるためには、好適には例えば、開口の幅を０．５ｍｍ、深さを０．５ｍｍとすればよく、さらに開口のピッチを０．５ｍｍと小さくし、開口の本数を増やすことで、流体の均一供給性を上げることも可能である。また、複数の電解質部材３へ供給される流体の均一供給性を向上させるために、各開口部１４の流路断面積に対し、連結部１５、導入部１６、排出部１７の流路断面積が大きいものが好ましい。これにより、連結部１５、導入部１６、排出部１７の流路抵抗を各開口部１４の流路抵抗に対して小さくすることができるので、導入部１６および排出部１７側に位置する開口部１４のみに流体が多く供給されるのを抑制することができ、各開口部１４への流体供給を一様にすることができる。このような連結部１５、導入部１６、排出部１７としては、上記の例えば幅を１ｍｍ、深さを０．２ｍｍとした開口に対して、好適には例えば、幅が２ｍｍ、深さが０．２ｍｍ以上の流路断面積を持つことが好ましい。   In the fuel cell container 2 and the fuel cell 1, the first fluid channel 8 and the second fluid channel 9 cause fluid to flow through the electrolyte member 3 with uniform pressure, and water vapor and water generated after the electrochemical reaction are generated. In order to avoid blockage of the flow path due to aggregation, it is preferable to reduce the fluid resistance of the opening 14. For example, the opening width may be 1 mm and the depth may be 0.2 mm. It is important to reduce the opening pitch of 14. In order to improve the uniform supply performance of the fluid supplied to the electrolyte member 3, for example, the width of the openings may be 0.5 mm and the depth may be 0.5 mm. It is also possible to increase the fluid uniform supply by reducing the size to 5 mm and increasing the number of openings. In addition, in order to improve the uniform supply performance of the fluid supplied to the plurality of electrolyte members 3, the flow passage cross-sectional areas of the connecting portion 15, the introduction portion 16, and the discharge portion 17 with respect to the flow passage cross-sectional area of each opening 14 A large one is preferable. Thereby, since the flow path resistance of the connection part 15, the introduction part 16, and the discharge part 17 can be made small with respect to the flow path resistance of each opening part 14, the opening part located in the introduction part 16 and the discharge part 17 side. It is possible to suppress the supply of a large amount of fluid only to 14, and the fluid supply to each opening 14 can be made uniform. As such a connection part 15, the introduction part 16, and the discharge | emission part 17, for example with respect to said opening which made width 1mm and depth 0.2mm, for example, width is 2 mm and depth is 0 It is preferable to have a channel cross-sectional area of 2 mm or more.

本発明の第一の燃料電池用容器２および燃料電池１によれば、このように電解質部材３の第１電極４が形成された側の主面に対向させて第１流体流路８を、第２電極５が形成された側の主面に対向させて第２流体流路９を形成したことによって、電解質部材３の下側および上側主面と第１および第２流体流路８，９との間で流体がやりとり可能となり、その流体がそれぞれの流路を通して供給あるいは排出されることとなる。そして、例えば流体としてガスを供給する場合であれば、電解質部材３の第１電極４および第２電極５にそれぞれ供給されるガス分圧が下がることをなくすことができ、所定の安定した出力電圧を得ることができる。さらに、供給されるガス分圧が安定するため、燃料電池１の内部圧力が均一化され、その結果、電解質部材３に生じる熱応力を抑制することができるので、燃料電池１の信頼性を向上させることができる。   According to the first fuel cell container 2 and the fuel cell 1 of the present invention, the first fluid flow path 8 is opposed to the main surface on the side where the first electrode 4 of the electrolyte member 3 is formed in this manner. By forming the second fluid channel 9 so as to face the main surface on the side where the second electrode 5 is formed, the lower and upper main surfaces of the electrolyte member 3 and the first and second fluid channels 8 and 9 are formed. The fluid can be exchanged with the fluid, and the fluid is supplied or discharged through the respective flow paths. For example, in the case of supplying a gas as a fluid, it is possible to prevent the partial pressure of the gas supplied to the first electrode 4 and the second electrode 5 of the electrolyte member 3 from decreasing, and a predetermined stable output voltage. Can be obtained. Further, since the supplied gas partial pressure is stabilized, the internal pressure of the fuel cell 1 is made uniform, and as a result, the thermal stress generated in the electrolyte member 3 can be suppressed, so that the reliability of the fuel cell 1 is improved. Can be made.

以上の構成により、図１に示すような、電解質部材３を収納可能な、小型で堅牢な燃料電池用容器２が得られ、高効率制御が可能な本発明の電子機器に組み込まれる燃料電池１が得られる。   With the above configuration, a small and robust fuel cell container 2 capable of accommodating the electrolyte member 3 as shown in FIG. 1 is obtained, and the fuel cell 1 incorporated in the electronic apparatus of the present invention capable of high efficiency control. Is obtained.

次に、本発明の燃料電池１の他の例について図３をもとに説明する。この燃料電池１の構成は、耐食性の管部材１８以外は第一の燃料電池と同じであるので詳細な説明は省略する。   Next, another example of the fuel cell 1 of the present invention will be described with reference to FIG. Since the configuration of the fuel cell 1 is the same as that of the first fuel cell except for the corrosion-resistant pipe member 18, detailed description thereof is omitted.

図３に示す燃料電池用容器２および燃料電池１に示すように、導入部１６および排出部１７は、基体６の外面または蓋体７の外面のうちの同じ面に容易に設けることが好ましい。これにより、排出部１７から排出された未使用の燃料ガスや生成された水等を、燃料電池の導入部１６側に設けられた燃料タンク等に循環したり、燃料電池の導入部１６へ直接循環することが可能となり、部材点数の削減および、燃料電池の低背化，小型化が可能となる。更には燃料を効率的に循環することにより、燃料利用率の向上が図られ、一回の燃料補給で長時間使用可能な燃料電池１を提供することができる。   As shown in the fuel cell container 2 and the fuel cell 1 shown in FIG. 3, the introduction portion 16 and the discharge portion 17 are preferably provided on the same surface of the outer surface of the base 6 or the outer surface of the lid body 7. As a result, unused fuel gas discharged from the discharge unit 17 or generated water is circulated to a fuel tank or the like provided on the fuel cell introduction unit 16 side, or directly to the fuel cell introduction unit 16. It becomes possible to circulate, and the number of members can be reduced, and the fuel cell can be reduced in height and size. Furthermore, by efficiently circulating the fuel, the fuel utilization rate can be improved, and the fuel cell 1 that can be used for a long time with one refueling can be provided.

また、導入部１６および排出部１７は、耐食性の管部材１８が連通して接合されている。これにより、燃料ガス等の供給や生成された水の排出の気密性を保持することが可能である。絶縁材料であるセラミックスに直接管部材１８が接合されているため、不要な電気的導通を発生させることがなく、またＯリング等の気密に必要な部材点数を削減することが可能となる。更には、管部材１８に、燃料タンク等に直接機械的に接続可能なコネクタを設けることで、容易に燃料タンク等の着脱が可能なため、燃料電池の低背化，小型化が可能な、信頼性および安全性の高い燃料電池を提供することができる。耐食性の管部材１８としては、サイズおよび形状としては、液体または気体からなる材料の供給，排出を確実に行なえるように内径がφ0.１ｍｍ以上の円管とし、材料である流体の圧力損失を抑えて、かつ小型化にも対応するためには、内径がφ５ｍｍ以下の円管とすることが好ましい。さらに、管部材１８の基体６および蓋体７の導入部１６、排出部１７の開口と接合される部分の断面形状としては、通常は円形状とすればよいが、これに限定はされず、導入部１６、排出部１７を覆うサイズであれば、液体または気体からなる燃料ガス、酸化剤ガスならびに水等を外へ漏らさずに供給，排出することができるものであれば、角形状のもの、例えば、正方形状や長方形状としてもよい。また、肉厚は燃料ガス、酸化剤ガスならびに水等の供給、排出のための圧力で変形しないような厚みが必要であるが、携帯端末等では通常は0.05ｍｍ以上であれば良い。
The introduction portion 16 and the discharge portion 17, corrosion resistance of the tubular member 18 that is joined in communication. Thereby, it is possible to maintain the airtightness of supply of fuel gas or the like and discharge of generated water. Since the pipe member 18 is directly joined to the ceramic material, which is an insulating material, unnecessary electrical conduction is not generated, and the number of members necessary for airtightness such as an O- ring can be reduced. Furthermore, since the pipe member 18 is provided with a connector that can be mechanically connected directly to the fuel tank or the like, the fuel tank or the like can be easily attached and detached, so that the fuel cell can be reduced in height and size. A fuel cell with high reliability and safety can be provided. The corrosion-resistant pipe member 18 has a size and shape that is a circular pipe with an inner diameter of φ0.1 mm or more so as to reliably supply and discharge a material made of liquid or gas. In order to suppress and cope with downsizing, it is preferable to use a circular tube having an inner diameter of φ5 mm or less. Furthermore, the cross-sectional shape of the portion joined to the base 6 of the tube member 18 and the opening of the lid 7 and the opening of the discharge portion 17 may be generally circular, but is not limited thereto. If it is a size that covers the introduction part 16 and the discharge part 17, it can have a rectangular shape as long as it can supply and discharge liquid or gaseous fuel gas, oxidant gas and water without leaking outside. For example, a square shape or a rectangular shape may be used. Further, the wall thickness should be such that it does not deform due to the pressure for supplying and discharging fuel gas, oxidant gas, water, etc., but it is usually 0.05 mm or more for a portable terminal or the like.

耐食性の管部材１８としては、ステンレス合金や鉄−ニッケル合金、あるいは、金属の表面に金，白金，パラジウム，またはこれらを主成分とする合金などの耐食性に優れる金属をめっきや蒸着等により被着させたものがあり、基体６および蓋体７との熱膨張差が小さい鉄−ニッケル合金や鉄−ニッケル−コバルト合金が好ましい。   As the corrosion-resistant pipe member 18, a metal having excellent corrosion resistance, such as a stainless alloy, an iron-nickel alloy, or gold, platinum, palladium, or an alloy containing these as a main component is deposited on a metal surface by plating or vapor deposition. An iron-nickel alloy or an iron-nickel-cobalt alloy having a small difference in thermal expansion between the base 6 and the lid 7 is preferable.

このようなめっきの方法としては、例えば、電解めっき法を採用する場合、管部材１８が取着された基体６や蓋体７をシアン化金カリウム，シアン化カリウム，クエン酸三カリウム，リン酸二水素カリウム，硫酸アンモニウム，硫酸タリウムから成る電解金めっき液中に浸漬するとともに所定のめっき用電力を用いて、めっき用治具等を介して管部材１８の表面に供給し、管部材１８の表面を金めっき膜にて被覆する。   As such a plating method, for example, when an electrolytic plating method is adopted, the base 6 and the lid 7 to which the tube member 18 is attached are made of potassium gold cyanide, potassium cyanide, tripotassium citrate, dihydrogen phosphate. It is immersed in an electrolytic gold plating solution composed of potassium, ammonium sulfate, and thallium sulfate and supplied to the surface of the pipe member 18 through a plating jig or the like using a predetermined plating power. Cover with plating film.

なお、金めっき膜は、その厚みが0.1μｍ未満となると、管部材１８の腐食を防止できないため、その厚みは0.1μｍ以上としておくことが好ましく、経済性を考慮すると0.1〜3.0μｍの範囲としておくことが好ましい。   In addition, since the gold plating film cannot prevent corrosion of the pipe member 18 when the thickness is less than 0.1 μm, the thickness is preferably set to 0.1 μm or more. In consideration of economy, the thickness is in the range of 0.1 to 3.0 μm. It is preferable to keep it.

管部材１８と基体６および蓋体７との接合は、半田や銀ろう等の金属接合材料やガラス材料で接合する方法を採用すればよく、これにより、確実に気密性を保持することが可能となる。さらには、基体６および蓋体７の導入部１６、排出部１７の開口内部に、管部材１８を挿入し、接続することにより、より強固に接合可能となり、不要な高い圧で液漏れ等が発生することが無く、燃料ガス、酸化剤ガスを効率的に循環させることが可能となる燃料電池用容器２および燃料電池１が得られる。 For joining the tube member 18 to the base body 6 and the lid body 7, a method of joining with a metal joining material such as solder or silver brazing or a glass material may be employed, and this ensures that airtightness can be maintained. It becomes. Furthermore, by inserting and connecting the pipe member 18 inside the openings of the introduction part 16 and the discharge part 17 of the base body 6 and the lid 7, it becomes possible to join more firmly, and liquid leakage and the like are caused by unnecessary high pressure. Thus, the fuel cell container 2 and the fuel cell 1 that can efficiently circulate the fuel gas and the oxidant gas without being generated are obtained.

次に、上記の燃料電池を電源として有する本発明の電子機器について説明する。   Next, an electronic device according to the present invention having the fuel cell as a power source will be described.

本発明の電子機器は電源として上記のような燃料電池を有していることから、以下に述べるような種々の効果を有する、小型，低背で、かつ長期にわたり安定して作動させることができ、さらに安全性や利便性に優れたものである。   Since the electronic device of the present invention has the fuel cell as described above as a power source, it has various effects as described below and can be stably operated over a long period of time with a small size and a low profile. Furthermore, it is superior in safety and convenience.

本発明の電子機器は、電源として有している燃料電池１に、基体６および蓋体７の少なくとも一方に、外部接続用端子（正極端子および負極端子）を具備させると、電子機器の回路基板に容易に電気的接続が可能となり、着脱が自在となる。そのため、特殊な安全設備を備えた施設等によることなく、容易に燃料電池を新しいものと取り替えることができ、電子機器の利便性を高いものとすることができる。   In the electronic device of the present invention, when a fuel cell 1 having a power source is provided with terminals for external connection (a positive electrode terminal and a negative electrode terminal) on at least one of the base body 6 and the lid 7, a circuit board of the electronic device Thus, the electrical connection can be easily performed, and the attachment and detachment can be freely performed. Therefore, the fuel cell can be easily replaced with a new one without using a facility equipped with special safety equipment, and the convenience of the electronic device can be enhanced.

さらに、燃料電池用容器２の基体６を多層セラミックスから構成すると、内部に位置するセラミックス層の表面にメタライズ法等により金属層を種々の形状，電気特性で形成することができるので、基体６の内部に、抵抗やキャパシタンスやインダクタンス等として機能する電子回路素子を形成することができる。従って、例えば、燃料電池に平行して、大容量のキャパシタを形成することで、燃料電池１から出力される電流が不足する状態となった場合、不足する電流分が補填されて目標出力電流に応じた電流供給を確保することが可能である。また、昇圧回路を形成することができるため、電子機器に必要な電圧を確保することが可能である。   Furthermore, if the base 6 of the fuel cell container 2 is made of multilayer ceramics, a metal layer can be formed in various shapes and electrical characteristics on the surface of the ceramic layer located inside by a metallization method or the like. An electronic circuit element that functions as resistance, capacitance, inductance, or the like can be formed inside. Therefore, for example, when a large capacity capacitor is formed in parallel with the fuel cell, when the current output from the fuel cell 1 becomes insufficient, the insufficient current is compensated and the target output current is obtained. It is possible to ensure a corresponding current supply. In addition, since a booster circuit can be formed, a voltage necessary for the electronic device can be secured.

なお、このように基体６の内部に、抵抗やキャパシタンスやインダクタンスを形成する場合には、基体６はガラスセラミックス焼結体から成ることが好ましい。   In addition, when forming resistance, a capacitance, and an inductance in the inside of the base | substrate 6 in this way, it is preferable that the base | substrate 6 consists of a glass ceramic sintered compact.

例えば、ガラスセラミックス焼結体はガラス成分とフィラー成分とから成るが、ガラス成分としては、例えばＳｉＯ２−Ｂ２Ｏ３系，ＳｉＯ２−Ｂ２Ｏ３−Ａｌ２Ｏ３系，ＳｉＯ２−Ｂ２Ｏ３−Ａｌ２Ｏ３−ＭＯ系（但し、ＭはＣａ，Ｓｒ，Ｍｇ，ＢａまたはＺｎを示す），ＳｉＯ２−Ａｌ２Ｏ３−Ｍ１Ｏ−Ｍ２Ｏ系（但し、Ｍ１およびＭ２は同一または異なってＣａ，Ｓｒ，Ｍｇ，ＢａまたはＺｎを示す），ＳｉＯ２−Ｂ２Ｏ３−Ａｌ２Ｏ３−Ｍ１Ｏ−Ｍ２Ｏ系（但し、Ｍ１およびＭ２は前記と同じである），ＳｉＯ２−Ｂ２Ｏ３−Ｍ３ ２Ｏ系（但し、Ｍ３はＬｉ，ＮａまたはＫを示す），ＳｉＯ２−Ｂ２Ｏ３−Ａｌ２Ｏ３−Ｍ３ ２Ｏ系（但し、Ｍ３は前記と同じである），Ｐｂ系ガラス，Ｂｉ系ガラス等が挙げられる。 For example, the glass ceramic sintered body includes a glass component and a filler component. Examples of the glass component include SiO 2 —B 2 O 3 , SiO 2 —B 2 O 3 —Al 2 O 3 , SiO 2 —. B 2 O 3 —Al 2 O 3 —MO system (M represents Ca, Sr, Mg, Ba or Zn), SiO 2 —Al 2 O 3 —M 1 O—M 2 O system (M 1 and M 2 are the same or different and represent Ca, Sr, Mg, Ba or Zn), SiO 2 —B 2 O 3 —Al 2 O 3 —M 1 O—M 2 O system (provided that M 1 and M 2 is the same as described above), SiO 2 —B 2 O 3 —M 3 2 O system (where M 3 represents Li, Na or K), SiO 2 —B 2 O 3 —Al 2 O 3 — M 3 2 O system (where M 3 is the same as above), Pb system gas Glass, Bi-based glass, and the like.

また、フィラー成分としては、例えばＡｌ２Ｏ３，ＳｉＯ２，ＺｒＯ２とアルカリ土類金属酸化物との複合酸化物、ＴｉＯ２とアルカリ土類金属酸化物との複合酸化物、Ａｌ２Ｏ３およびＳｉＯ２から選ばれる少なくとも１種を含む複合酸化物（例えばスピネル，ムライト，コージェライト）等が挙げられる。 Examples of the filler component include a composite oxide of Al 2 O 3 , SiO 2 , ZrO 2 and an alkaline earth metal oxide, a composite oxide of TiO 2 and an alkaline earth metal oxide, Al 2 O 3. And composite oxides containing at least one selected from SiO 2 (for example, spinel, mullite, cordierite) and the like.

また、これらガラスとフィラーとの混合割合は質量比で４０：６０〜９９：１であるのが好ましい。   Moreover, it is preferable that the mixing ratio of these glass and a filler is 40: 60-99: 1 by mass ratio.

ガラスセラミックグリーンシートに配合される有機バインダとしては、従来からセラミックグリーンシートに使用されているものが使用可能であり、例えばアクリル系（アクリル酸，メタクリル酸またはそれらのエステルの単独重合体または共重合体、具体的にはアクリル酸エステル共重合体，メタクリル酸エステル共重合体，アクリル酸エステル−メタクリル酸エステル共重合体等），ポリビニルブチラ−ル系，ポリビニルアルコール系，アクリル−スチレン系，ポリプロピレンカーボネート系，セルロース系等の単独重合体または共重合体が挙げられる。   As the organic binder blended in the glass ceramic green sheet, those conventionally used for ceramic green sheets can be used. For example, acrylic (acrylic acid, methacrylic acid or ester homopolymer or copolymer) Polymer, specifically acrylic ester copolymer, methacrylic ester copolymer, acrylic ester-methacrylic ester copolymer, etc.), polyvinyl butyral, polyvinyl alcohol, acrylic-styrene, polypropylene Examples include carbonate-based and cellulose-based homopolymers or copolymers.

ガラスセラミックグリーンシートは、上記ガラス粉末，フィラー粉末，有機バインダに必要に応じて所定量の可塑剤，溶剤（有機溶剤，水等）を加えてスラリーを得て、これをドクターブレード，圧延，カレンダーロール，金型プレス等により厚さ約５０〜５００μｍに成形することによって得られる。   The glass ceramic green sheet is obtained by adding a predetermined amount of plasticizer and solvent (organic solvent, water, etc.) to the glass powder, filler powder, and organic binder as necessary to obtain a slurry, which is then used as a doctor blade, rolled, calender. It is obtained by molding to a thickness of about 50 to 500 μm with a roll, a die press or the like.

ガラスセラミックグリーンシートの表面に導体パターンを形成するには、例えば導体材料粉末をペースト化したものをスクリーン印刷法やグラビア印刷法等により印刷するか、あるいは所定パターン形状の金属箔を転写する等の方法が挙げられる。導体材料としては、例えばＡｕ，Ａｇ，Ｐｄ，Ｐｔ等の１種または２種以上が挙げられ、２種以上の場合は混合，合金，コーティング等のいずれの形態であってもよい。   In order to form a conductor pattern on the surface of the glass ceramic green sheet, for example, a paste of conductor material powder is printed by a screen printing method or a gravure printing method, or a metal foil having a predetermined pattern shape is transferred. A method is mentioned. Examples of the conductor material include one or more of Au, Ag, Pd, Pt, and the like. In the case of two or more, any form such as mixing, alloy, coating, etc. may be used.

また、燃料電池１の基体６に内部回路が形成されているのがよい。これにより、基体６表面において内部回路に電気的に接続された電子部品を搭載することができる。従って、基体６表面に搭載した電子部品によって電子機器の機能性を向上させることができる。   An internal circuit is preferably formed on the base 6 of the fuel cell 1. Thereby, the electronic component electrically connected to the internal circuit on the surface of the base 6 can be mounted. Therefore, the functionality of the electronic device can be improved by the electronic component mounted on the surface of the base 6.

また、燃料電池１の基体６の表面に内部回路に電気的に接続された電子部品が設けられているのがよい。これにより、電子部品として、例えばセンサーや制御ＩＣ等を用いて、濃度センサーで流体流路内の燃料の濃度を検知することにより、最適な循環や燃料の希釈、燃料の利用効率の低下を抑制することが可能となる。   Moreover, it is preferable that an electronic component electrically connected to the internal circuit is provided on the surface of the base 6 of the fuel cell 1. As a result, as an electronic component, for example, using a sensor or a control IC, the concentration sensor detects the concentration of the fuel in the fluid flow path, thereby suppressing the optimum circulation, dilution of the fuel, and decrease in fuel utilization efficiency. It becomes possible to do.

以上のことから、本発明の電子機器によれば、コンパクト性，簡便性，安全性に優れ、流体の均等供給，高効率な電気接続により、長期にわたり安定して作動させることができる電子機器を提供することができる。   As described above, according to the electronic device of the present invention, an electronic device that is excellent in compactness, simplicity, and safety, and can be stably operated over a long period of time by an even supply of fluid and highly efficient electrical connection. Can be provided.

そして、本発明の電子機器としては、具体的には携帯電話，ＰＤＡ（Personal Digital Assistants），デジタルカメラやビデオカメラ，ゲーム機などの玩具等の携帯型電子機器、また、ノート型ＰＣ（パーソナルコンピュータ）をはじめとするポータブルなプリンター，ファクス，テレビ，通信機器，オーディオビデオ機器，扇風機等の各種家電製品，電動工具等の電子機器がある。   Specifically, the electronic device of the present invention includes portable electronic devices such as mobile phones, PDAs (Personal Digital Assistants), toys such as digital cameras, video cameras, and game machines, and notebook PCs (personal computers). ) And other portable printers, fax machines, televisions, communication equipment, audio-video equipment, electric appliances such as electric fans, and electronic equipment such as electric tools.

これらの電子機器は、近年、液晶表示装置等を用いた動画表示の機能を付加したものが使用されるようになってきている。このような動画表示は電源の消費が非常に大きいことから、従来の蓄電池を用いた電子機器では短時間で動作不能となるのに対し、本発明の電子機器は非常に長時間の電源を供給できる燃料電池を搭載しており、動画表示を行なっても長時間の動作が可能となる。   In recent years, these electronic devices have been added with a function of displaying a moving image using a liquid crystal display device or the like. Such a video display consumes a large amount of power, so that an electronic device using a conventional storage battery cannot be operated in a short time, whereas the electronic device of the present invention supplies a very long time power. It is equipped with a fuel cell that can perform long-time operation even when a moving image is displayed.

本発明の電子機器として、例えば携帯電話の場合、図４に示すブロック図のように、中央処理装置（ＣＰＵ）６１と、制御部６２と、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）６３と、リードオンメモリ（ＲＯＭ）６４と、使用者により操作されたデータをＣＰＵ６１に入力する入力部６５と、アンテナ６６と、アンテナ６６で受信された信号を復調して制御部６２に供給すると共に、制御部６２から供給された信号を変調してアンテナ６６より送信させる無線部６７と、制御部６２からの鳴動信号に基づき鳴音するスピーカ６８と、制御部６２からの制御により点灯、消灯あるいは点滅する発光ダイオード（ＬＥＤ）６９と、制御部６２から信号により情報の表示を行なう表示部７０と、制御部６２からの駆動信号により振動するバイブレータ７１と、使用者の音声を音声信号に変換して制御部６２へ伝達し、制御部６２からの音声信号は音声に変換して出力する送受話部７２と、各部に電源を供給する電源部７３とから構成されており、その電源部７３に本発明の燃料電池および燃料電池容器が組み込まれる。   As the electronic apparatus of the present invention, for example, in the case of a mobile phone, as shown in the block diagram of FIG. 4, a central processing unit (CPU) 61, a control unit 62, a random access memory (RAM) 63, a read-on memory ( ROM) 64, an input unit 65 for inputting data operated by the user to the CPU 61, an antenna 66, and a signal received by the antenna 66 is demodulated and supplied to the control unit 62 and supplied from the control unit 62 The wireless unit 67 that modulates the transmitted signal and transmits it from the antenna 66, the speaker 68 that makes a sound based on the ringing signal from the control unit 62, and the light emitting diode (LED that lights up, turns off, or blinks under the control of the control unit 62. ) 69, a display unit 70 that displays information by a signal from the control unit 62, and a vibrator 7 that vibrates by a drive signal from the control unit 62. Then, the user's voice is converted into a voice signal and transmitted to the control unit 62, and the voice signal from the control unit 62 is converted into voice and output, and a power supply unit 73 that supplies power to each unit. The fuel cell and the fuel cell container of the present invention are incorporated in the power supply unit 73.

この場合、燃料電池および燃料電池容器が、コンパクト性、簡便性および安全性に優れ、燃料の均等供給および高効率な電気接続による長時間の電源供給が可能となることから、携帯電話の小型、低背化および軽量化が可能となる。   In this case, the fuel cell and the fuel cell container are excellent in compactness, simplicity and safety, and can supply power for a long time with an even supply of fuel and highly efficient electrical connection. It is possible to reduce the height and weight.

また、近時の携帯電話が小型化、低背化の面では十分であることを考慮すると、このように燃料電池を小型、低背化することよって生じたスペースに、例えば、カメラやビデオ等の電話機能以外の機能を有する電子部品を新たに組み込むことが可能となり、更なる多機能化を行なうことができる。   Also, considering that recent mobile phones are sufficient in terms of miniaturization and low profile, the space created by miniaturization and low profile of the fuel cell in this way, for example, a camera or video Electronic components having functions other than the telephone function can be newly incorporated, and further multi-function can be achieved.

また、新たに電子部品を組み込む替わりに、衝撃吸収材や防止部材等を主要な電子回路を保護するようにして設けることもできる。この場合、落下等により携帯電話本体に衝撃が加わった際の耐衝撃性や、雨中での使用等の際の防水性などを従来よりも強固にし得る構造とすることもできる。   Further, instead of newly incorporating an electronic component, an impact absorbing material, a preventing member or the like can be provided so as to protect the main electronic circuit. In this case, it is also possible to have a structure that can make the impact resistance when a shock is applied to the mobile phone main body due to dropping or the like, the waterproofness when used in rain, etc. stronger than before.

また、携帯電話本体内部の電気回路部を小さくすることが可能となることによって、携帯電話本体の外形への制約が少なくなり、例えば、携帯電話を老人や子供にとって握りやすい形状とすること等の意匠性に優れた外形状を形成することが可能となる。   In addition, by making it possible to reduce the size of the electric circuit inside the mobile phone body, there are fewer restrictions on the external shape of the mobile phone body, for example, making the mobile phone a shape that is easy for an elderly person or child to grip. It becomes possible to form an outer shape with excellent design.

また、電源部１２３の構造を上述のように燃料電池および燃料電池容器が着脱自在となる構造とした場合には、予備の燃料電池および燃料電池容器を準備しておけば、電池切れ等が発生した場合に容易に予備の燃料電池および燃料電池に交換、あるいは、燃料電池を取り出して、燃料の補給や交換をすることができるので、継続して通話等を行なうことができ、従来の蓄電池を電源として使用するもの等に比べて利便性に優れるものとなる。   Further, when the structure of the power supply unit 123 is a structure in which the fuel cell and the fuel cell container are detachable as described above, if a spare fuel cell and the fuel cell container are prepared, the battery will run out. Can be easily replaced with a spare fuel cell or a fuel cell, or the fuel cell can be taken out and refueled or replaced. It is more convenient than those used as a power source.

また、交換された（使用済みの）燃料電池は、燃料を補給することによりすぐに再利用できるので、充電に比べて使い勝手がよく、また資源を有効利用することも可能なものとなる。また、自然災害等による長期にわたる停電等の緊急時や屋外においても使用が可能となるという利点がある。   In addition, since the replaced (used) fuel cell can be reused immediately by replenishing fuel, it is more convenient than charging, and resources can be used effectively. In addition, there is an advantage that it can be used in an emergency such as a long-term power outage due to a natural disaster or the like or outdoors.

また、ノート型ＰＣ（パーソナルコンピュータ）の場合、パーソナルコンピュータ本体と、パーソナルコンピュータ本体に所定のデータを入力するためのキーボードとを納めた第１の筐体と、キーボードにより入力されたデータあるいはパーソナルコンピュータ本体により処理されたデータを表示するためのディスプレイを納めた第２の筐体とを備え、第２の筐体が第１の筐体に開閉可能に取り付けられており、さらに各部に電源を供給する電源部を第１の筐体に構成するという基本構成から成り、その電源部に燃料電池および燃料電池容器が組み込まれる。この場合、前述の携帯電話と同様に、本発明の電子機器に組み込まれる燃料電池および燃料電池容器が、コンパクト性、簡便性および安全性に優れ、燃料の均等供給および高効率な電気接続による長時間の電源供給が可能となることから、ノート型ＰＣ（パーソナルコンピュータ）本体の小型、低背化、軽量化および多機能化が可能となるとともに、ディスプレイの大型化や高解像度化に対応して、大きな電流を安定して、長期にわたって供給することも可能で、ディスプレイが見やすく、かつ携帯の際の重量や容積上の負担も少ない、等の利便性の高いノート型ＰＣ（パーソナルコンピュータ）とすることができる。   In the case of a notebook PC (personal computer), a personal computer main body, a first housing containing a keyboard for inputting predetermined data to the personal computer main body, data input by the keyboard, or a personal computer And a second housing containing a display for displaying data processed by the main body, the second housing is attached to the first housing so as to be openable and closable, and power is supplied to each part. The power supply unit is configured in a first casing, and a fuel cell and a fuel cell container are incorporated in the power supply unit. In this case, similar to the above-described mobile phone, the fuel cell and the fuel cell container incorporated in the electronic device of the present invention are excellent in compactness, simplicity and safety, and are long due to the uniform supply of fuel and highly efficient electrical connection. Since power can be supplied for a long time, the laptop PC (personal computer) can be made compact, low-profile, lighter and more multifunctional, and can accommodate larger displays and higher resolutions. It is possible to supply a large current stably and over a long period of time, making the display easy to see, and reducing the burden on the weight and volume when carrying the portable PC (personal computer). be able to.

また、電源部の構造を燃料電池および燃料電池容器が着脱自在となる構造とした場合には、予備の本発明の燃料電池および燃料電池容器を準備しておけば、屋外や旅客機等の移動体内等の２次電池のみで使用するような状況において、従来に比べ飛躍的に長時間の電源供給が可能となるという利点がある。また、このように公共の場で使用する場合にも、安全性に優れることから、制約を受けることなく使用することが可能な、極めて利便性に優れたものとなる。   In addition, when the structure of the power supply unit is a structure in which the fuel cell and the fuel cell container are detachable, if the spare fuel cell and fuel cell container of the present invention are prepared, the mobile body such as outdoors or passenger aircraft can be used. In the situation where only the secondary battery is used, there is an advantage that it is possible to supply power for a long time dramatically compared to the conventional case. Further, even when used in a public place as described above, since it is excellent in safety, it can be used without being restricted and is extremely convenient.

なお本発明は上述の実施例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲であれば種々の変更は可能であり、例えば、第１流体流路８や第２流体流路９については、燃料電池全体を低背化するため、基体６または蓋体７の側面からの流入口を設けるようにしてもよい。これによれば、特に携帯電子機器用として小型化を行なう上で有効となる。さらに、第１乃至第４配線導体１０，１１，１２，１３については、基体６および蓋体７の外面に導出される他端を、それぞれ同じ側の側面に引き出すように配設し、外部接続用端子１２を集約してもよい。これによれば、燃料電池の一方側面に配線や流路等をまとめることができ、小型化と外部への接合部の保護とが容易となり、信頼性の高い設計が可能となるとともに、長期間安定した作動が可能な燃料電池となる。   It should be noted that the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made without departing from the gist of the present invention. For example, the first fluid channel 8 and the second fluid channel 9 are possible. In order to reduce the overall height of the fuel cell, an inlet from the side surface of the base 6 or the lid 7 may be provided. This is effective in reducing the size especially for portable electronic devices. Further, the first to fourth wiring conductors 10, 11, 12, and 13 are arranged so that the other ends led out to the outer surfaces of the base body 6 and the lid body 7 are drawn out to the side surfaces on the same side, respectively, and externally connected. The terminals 12 may be aggregated. According to this, wiring and flow paths can be integrated on one side of the fuel cell, facilitating miniaturization and protection of joints to the outside, enabling a highly reliable design, and The fuel cell can be operated stably.

さらに、上述の実施例において、燃料電池としてメタノールを燃料に用いたＤＭＦＣを用いたが、ジメチルエーテルを初めとする各種液体を燃料とする燃料電池を用いることもできる。   Furthermore, in the above-described embodiment, DMFC using methanol as a fuel is used as the fuel cell, but a fuel cell using various liquids such as dimethyl ether as fuel can also be used.

本発明の燃料電池用容器およびそれを用いた本発明の燃料電池の実施の形態の一例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows an example of embodiment of the container for fuel cells of this invention, and the fuel cell of this invention using the same. 図１の燃料電池用容器およびそれを用いた燃料電池における基体の上面図である。FIG. 2 is a top view of a fuel cell container of FIG. 1 and a substrate in a fuel cell using the same. 本発明の燃料電池用容器およびそれを用いた本発明の燃料電池における基体の実施の形態の他の例を示す上面図である。It is a top view which shows the other example of embodiment of the base | substrate in the container for fuel cells of this invention, and the fuel cell of this invention using the same. 本発明の電子機器の実施の形態の例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the example of embodiment of the electronic device of this invention. 従来の燃料電池の断面図である。It is sectional drawing of the conventional fuel cell.

符号の説明Explanation of symbols

１：燃料電池
２：燃料電池用容器
３：電解質部材
４：第１電極
５：第２電極
６：基体
７：蓋体
８：第１流体流路
９：第２流体流路
１０：第１配線導体
１１：第２配線導体
１２：第３配線導体
１３：第４配線導体
１４：開口部
１５：連結部
１６：導入部
１７：排出部
１８：管部材 1: Fuel cell 2: Fuel cell container 3: Electrolyte member 4: First electrode 5: Second electrode 6: Substrate 7: Lid 8: First fluid channel 9: Second fluid channel 10: First wiring Conductor 11: 2nd wiring conductor 12: 3rd wiring conductor 13: 4th wiring conductor 14: Opening part 15: Connection part 16: Introduction part 17: Ejection part 18: Tube member

Claims (4)

下側および上側主面にそれぞれ第１および第２電極を有する複数の電解質部材を収容する複数の凹部を上面に有する絶縁性のセラミックスから成る基体と、前記複数の電解質部材のそれぞれの前記下側主面に対向する前記複数の凹部の底面から前記基体の外面にかけて形成された第１流体流路と、前記複数の凹部のうちの１つの凹部の底面に前記複数の電解質部材のうちの一つの電解質部材の前記第１電極に対向するように一端が配設され、他端が前記基体の外面に導出された第１配線導体と、前記基体の前記複数の凹部の周囲の上面に前記複数の凹部を覆って取着される、絶縁性のセラミックスから成る蓋体と、前記複数の電解質部材の前記上側主面に対向する前記蓋体の下面から前記蓋体の外面にかけて形成された第２流体流路と、前記蓋体の下面に前記複数の電解質部材のうちの他の電解質部材の前記第２電極に対向するように一端が配設され、他端が前記蓋体の外面に導出された第２配線導体と、一端が他の前記凹部の底面で前記他の電解質部材の前記第１電極に対向するとともに、他端が前記基体の前記蓋体が取着される上面に導出された第３配線導体と、一端が前記蓋体の下面に前記第３配線導体の他端と対向するように配設される第４配線導体とを具備して成り、前記第１流体流路および第２流体流路の少なくとも一方は、前記複数の凹部の底面または前記蓋体の下面に前記複数の電解質部材の前記下側主面または前記上側主面に対向するように溝状の開口が葛折状に形成された開口部と、隣接する前記複数の電解質部材間で前記開口部の端部同士を連結する、前記基体または前記蓋体の内部に形成された連結部と、少なくとも１つの前記開口部または前記連結部から前記基体または前記蓋体の外面にかけて形成された流体の導入部と、他の前記開口部または前記連結部から前記基体または前記蓋体の外面にかけて形成された流体の排出部とから成り、前記導入部および前記排出部は、耐食性の管部材が連通して接合されており、前記第１配線導体から前記第２配線導体までの間に、前記一つの電解質部材、前記第４配線導体、前記第３配線導体、前記他の電解質部材および前記第２配線導体が電気的に直列に接続されていることを特徴とする燃料電池用容器。 A base made of insulating ceramics having a plurality of recesses for accommodating a plurality of electrolyte members having first and second electrodes on the lower and upper main surfaces, respectively, and the lower side of each of the plurality of electrolyte members A first fluid flow path formed from the bottom surface of the plurality of recesses facing the main surface to the outer surface of the base, and one of the electrolyte members on the bottom surface of one of the plurality of recesses. A first wiring conductor having one end disposed so as to face the first electrode of the electrolyte member and the other end led to the outer surface of the base; and the plurality of the top surfaces around the plurality of recesses of the base. A lid made of insulating ceramics, which is attached to cover the recess, and a second fluid formed from the lower surface of the lid facing the upper main surface of the plurality of electrolyte members to the outer surface of the lid A flow path, A second wiring conductor having one end disposed on the lower surface of the body so as to face the second electrode of the other electrolyte member of the plurality of electrolyte members, and the other end led to the outer surface of the lid; with one end facing the first electrode of the other electrolyte member bottom surface of the other of the recess, a third wiring conductor whose other end is led out to the upper surface of the lid is attached to the base, one end Comprising a fourth wiring conductor disposed on the lower surface of the lid so as to face the other end of the third wiring conductor, and at least one of the first fluid channel and the second fluid channel Is an opening in which a groove-like opening is formed in a distorted manner so as to face the lower main surface or the upper main surface of the plurality of electrolyte members on the bottom surface of the plurality of recesses or the lower surface of the lid. And connecting the ends of the openings between the plurality of adjacent electrolyte members, A connecting part formed inside the body or the lid, a fluid introducing part formed from at least one of the opening or the connecting part to the outer surface of the base body or the lid, and the other opening or A fluid discharge portion formed from the connecting portion to the outer surface of the base body or the lid, and the introduction portion and the discharge portion are joined to each other by a corrosion-resistant tube member, and the first wiring The one electrolyte member, the fourth wiring conductor, the third wiring conductor, the other electrolyte member, and the second wiring conductor are electrically connected in series between the conductor and the second wiring conductor. A fuel cell container. 前記導入部および前記排出部は、前記基体の外面または前記蓋体の外面のうちの同じ面に設けられていることを特徴とする請求項１記載の燃料電池用容器。   2. The fuel cell container according to claim 1, wherein the introduction portion and the discharge portion are provided on the same surface of the outer surface of the base body or the outer surface of the lid body. 請求項１または請求項２に記載の燃料電池用容器の前記凹部に電解質部材を収容して、該電解質部材の前記下側および上側主面を前記第１および第２流体流路との間でそれぞれの流体が供給あるいは排出されるように配置するとともに、前記第１および第２配線導体の一端を前記第１および第２電極にそれぞれ電気的に接続するとともに他端を外部接続用端子の異なる極にそれぞれ電気的に接続し、前記基体の前記凹部の周囲の上面に前記凹部
を覆って前記蓋体を取着して成ることを特徴とする燃料電池。 An electrolyte member is accommodated in the recess of the fuel cell container according to claim 1 or 2, and the lower and upper main surfaces of the electrolyte member are disposed between the first and second fluid flow paths. Each fluid is arranged to be supplied or discharged, and one end of each of the first and second wiring conductors is electrically connected to the first and second electrodes, and the other end is different from the external connection terminal. A fuel cell characterized in that it is electrically connected to an electrode, and the lid is attached to an upper surface around the recess of the base so as to cover the recess. 電源として請求項３記載の燃料電池を有していることを特徴とする電子機器。   An electronic apparatus comprising the fuel cell according to claim 3 as a power source.
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