JP5093969B2 - 燃料電池用容器および燃料電池ならびに電子機器 - Google Patents

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。

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。

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。

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。

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（ＣＨ_３ＯＨ）水溶液が供給され、一方、空気極には、大気中の（Ｏ_２）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。

具体的には、燃料極にメタノール（ＣＨ_３ＯＨ）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。

ＣＨ_３ＯＨ＋Ｈ_２Ｏ→ ＣＯ_２＋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（Ｏ_２）とが反応して水（Ｈ_２Ｏ）が生成される。

６Ｈ^＋＋３／２Ｏ_２＋６ｅ⁻ → ３Ｈ_２Ｏ ・・・（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（Ｈ_２Ｏ）のみとなる。

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。

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。

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。

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

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

次に、本発明を添付図面に基づき詳細に説明する。

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。

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。

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。

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。

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（Ａｌ_２Ｏ_３）質焼結体，ムライト（３Ａｌ_２Ｏ_３・２ＳｉＯ_２）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（Ｓｉ_３Ｎ_４）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。

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。

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。

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。

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、Ａｌ_２Ｏ_３を３〜２０質量部，Ｎｂ_２Ｏ_５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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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ＳｉＯ_２−Ｂ_２Ｏ_３系，ＳｉＯ_２−Ｂ_２Ｏ_３−Ａｌ_２Ｏ_３系，ＳｉＯ_２−Ｂ_２Ｏ_３−Ａｌ_２Ｏ_３−ＭＯ系（但し、ＭはＣａ，Ｓｒ，Ｍｇ，ＢａまたはＺｎを示す），ＳｉＯ_２−Ａｌ_２Ｏ_３−Ｍ^１Ｏ−Ｍ^２Ｏ系（但し、Ｍ^１およびＭ^２は同一または異なってＣａ，Ｓｒ，Ｍｇ，ＢａまたはＺｎを示す），ＳｉＯ_２−Ｂ_２Ｏ_３−Ａｌ_２Ｏ_３−Ｍ^１Ｏ−Ｍ^２Ｏ系（但し、Ｍ^１およびＭ^２は前記と同じである），ＳｉＯ_２−Ｂ_２Ｏ_３−Ｍ^３ _２Ｏ系（但し、Ｍ^３はＬｉ，ＮａまたはＫを示す），ＳｉＯ_２−Ｂ_２Ｏ_３−Ａｌ_２Ｏ_３−Ｍ^３ _２Ｏ系（但し、Ｍ^３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。

また、フィラー成分としては、例えばＡｌ_２Ｏ_３，ＳｉＯ_２，ＺｒＯ_２とアルカリ土類金属酸化物との複合酸化物、ＴｉＯ_２とアルカリ土類金属酸化物との複合酸化物、Ａｌ_２Ｏ_３およびＳｉＯ_２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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。 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。 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。 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。 従来の燃料電池の断面図である。

符号の説明

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

Claims (4)

1. 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。
2. 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。
3. 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。
4. 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。

Images