挟持構造体及び電子機器
【課題】挟持プレートの薄型化と、ＭＥＡ等の被挟持体の面方向における挟持力の均一化とを同時に実現する挟持構造体を提供する。そして、ＭＥＡを被挟持体とする挟持構造体である燃料電池を備える電子機器を提供する。
【解決手段】板状の被挟持体であるＭＥＡ１０と、ＭＥＡ１０に重ねられたパッド４１と、ＭＥＡ１０及びパッド４１を挟む一対の挟持プレート５１、５２と、平面視においてＭＥＡ１０よりも外側の挟持位置で、一対の挟持プレート５１、５２を挟持するボルト６１と、を備え、パッド４１は、外袋４２と、外袋４２に収容された流体４３とを備えるＤＭＦＣユニットＵ１である。
【解決手段】板状の被挟持体であるＭＥＡ１０と、ＭＥＡ１０に重ねられたパッド４１と、ＭＥＡ１０及びパッド４１を挟む一対の挟持プレート５１、５２と、平面視においてＭＥＡ１０よりも外側の挟持位置で、一対の挟持プレート５１、５２を挟持するボルト６１と、を備え、パッド４１は、外袋４２と、外袋４２に収容された流体４３とを備えるＤＭＦＣユニットＵ１である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、挟持構造体及びこれを搭載した電子機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、直接メタノール型燃料電池（Direct Methanol Fuel Cell：ＤＭＦＣ）や、固体高分子形燃料電池（Polymer Electrolyte Fuel Cell：ＰＥＦＣ）等が、携帯電話やノートパソコン等の小型電子機器の電源として、盛んに開発されている。燃料電池は、電解質膜をアノード（燃料極）及びカソード（空気極）で挟んでなるＭＥＡ（Membrane Electrode Assembly：膜電極接合体）を、電気エネルギーを取り出すための導電性部材（集電板、金属セパレータ等）で挟み込んだ構成を有している。そして、燃料電池は、このように挟んだ状態を維持するために、導電性部材の両側に挟持プレートをそれぞれ配置して、この挟持プレート間をボルトで締結した挟持構造体となっている（特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平９−９２３２３号公報（段落番号００１４〜００１７、図４）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ここで、ＭＥＡは、その全面が均一な圧力で押圧され、集電板によって均一に挟まれつつ、集電板と良好に密着していることが好ましい。そこで、挟持プレートの撓みを防止するため、挟持プレートを厚くすることが行われているが、前記したように挟持プレート間を締結すると、挟持プレートがＭＥＡの略四隅を支点として挟持プレートが凸状に撓むことは避けることができず、ＭＥＡの外周縁近傍部分と、中央部分とでは、ＭＥＡの面圧に差が発生していた。その結果として、ＭＥＡの中央部分が集電板と密着しない場合もあり、ＭＥＡから効率的に電気エネルギーを取り出せない場合があった。
【０００４】
また、燃料電池を携帯電話やノートパソコン等の小型電子機器に搭載する場合、燃料電池は薄型である必要がある。すなわち、挟持プレートにもその薄型化が要求される。
【０００５】
そこで、本発明は、挟持プレートの薄型化と、ＭＥＡ等の被挟持体の面方向における挟持力の均一化とを同時に実現する挟持構造体を提供することを課題とする。そして、ＭＥＡを被挟持体とする挟持構造体である燃料電池を備える電子機器を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記課題を解決するための手段として、本発明は、板状の被挟持体と、当該被挟持体に重ねられたパッドと、前記被挟持体及び前記パッドを挟む一対の挟持プレートと、平面視において前記被挟持体よりも外側の挟持位置で、前記一対の挟持プレートを挟持する挟持手段と、を備え、前記パッドは、外袋と、当該外袋に収容された流体とを備えることを特徴とする挟持構造体である。また、前記被挟持体と前記パッドとの間に、中間プレートを備えることを特徴とする挟持体構造である。
【０００７】
このような挟持体構造によれば、挟持手段によって、挟持プレート同士を挟持すると、一対の挟持プレートはパッドを介して被挟持体を挟み、そして、挟持プレートが撓む場合がある。そうすると、外袋とこの内部に収容された流体とを備えるパッドは、この撓みに沿って変形する。これにより、パッドと挟持プレートとの接触面及びパッドと被挟持体との接触面には隙間が形成されず、パッドと挟持プレート、パッドと被挟持体の良好な密着性が確保される。そして、パッド内には流体が封入されているため、このように挟まれるパッドが被挟持体を押す力、つまり、各接触面で発生する圧力は、被挟持体の面方向において均一とすることができる。
このように挟持プレートが撓んでも均一に被挟持体を挟むことができるため、挟持プレートを薄くすることができ、その結果として、燃料電池等の挟持構造体の薄型化を図ることができる。
【０００８】
また、被挟持体とパッドとの間に中間プレートを備える場合も、このようにパッドが挟持プレートの撓みに沿って変形するため、中間プレートが撓むことはない。これにより、中間プレートと被挟持体との間には隙間が形成されず、中間プレートと被挟持体の良好な密着性が確保される。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、挟持プレートの薄型化と、ＭＥＡ等の被挟持体の面方向における挟持力の均一化とを同時に実現する挟持構造体を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明の実施形態について、図面を適宜参照して説明する。
【００１１】
≪第１実施形態≫
本発明の第１実施形態について、図１から図４を参照して説明する。ここで、第１実施形態では、被挟持体をＭＥＡ、中間プレートを集電板、挟持構造体をＤＭＦＣユニット（燃料電池ユニット）とした場合を例示する。
【００１２】
＜ＤＭＦＣユニットの構成＞
図１に示す第１実施形態に係るＤＭＦＣユニットＵ１は、ノートパソコン等の携帯端末（電子機器）の外部電源として利用される板状の直接メタノール型燃料電池である。ＤＭＦＣユニットＵ１は、図２に示すように、ＭＥＡ１０と、一対の集電板２１（中間プレート）及び集電板２２と、燃料タンク３１と、パッド４１と、一対の挟持プレート５１及び挟持プレート５２と、４本のボルト６１（挟持手段）とを主に備えている。
【００１３】
［ＭＥＡ］
ＭＥＡ１０は、図３及び図４に示すように、電解質膜１１と、アノード１２（燃料極）と、カソード１３（空気極）とを備えており、電解質膜１１はアノード１２とカソード１３とで挟まれている。そして、電解質膜１１は、その平面視において、アノード１２及びカソード１３よりも大きく、アノード１２及びカソード１３の外周縁は、電解質膜１１の外周縁よりも内側（面方向の中央側）に位置している。このようなＭＥＡ１０は、アノード１２にメタノール水溶液（液体燃料）が、カソード１３に酸素を含む空気が供給されることで、発電するようになっている。
なお、図３はＤＭＦＣユニットＵ１の組み付け前を示し、図４は組み付け後を示す。また、わかり易くするために、組み付け後の挟持プレート５１の撓みを大きめに記載している。
【００１４】
電解質膜１１は、アノード１２で生成したプロトン（Ｈ＋）を選択的にカソード１３に輸送するための１価の陽イオン交換膜である。このような電解質膜１１としては、パーフルオロカーボンスルホン酸（ＰＦＳ）系の樹脂膜、トリフルオロスチレン誘導体の共重合膜、リン酸を含浸させたポリベンズイミダゾール膜、芳香族ポリエーテルケトンスルホン酸膜、ＰＳＳＡ−ＰＶＡ（ポリスチレンスルホン酸ポリビニルアルコール共重合体）や、ＰＳＳＡ−ＥＶＯＨ（ポリスチレンスルホン酸エチレンビニルアルコール共重合体）等からなる膜から適宜選択して使用できる。
【００１５】
アノード１２は、燃料であるメタノールを酸化して電子とプロトンを生成する電極である。このようなアノード１２としては、例えば、カーボンペーパ、カーボンクロス等の導電性部材の電解質膜１１側の面に、触媒として、白金（Ｐｔ）の微粒子、鉄（Ｆｅ）の微粒子、ニッケル（Ｎｉ）、コバルト（Ｃｏ）、ルテニウム（Ｒｕ）等の遷移金属と白金との合金や、その酸化物の微粒子が担持されたものが使用される。
【００１６】
カソード１３は、アノード１２から外部回路を経由した電子と、アノード１２で生成した後、電解質膜１１中を移動し、カソード１３に到達したプロトンとを反応させて水を生成させる電極である。このようなカソード１３としては、アノード１２と同様、例えば、カーボンペーパの電解質膜１１側の面に、白金等の触媒を担持したものが使用される。
【００１７】
［集電板］
集電板２１及び集電板２２は、ＭＥＡ１０で発生した電位差に基づいて、電気エネルギーを効率的に取り出すための板であり、導電性及び耐食性を有する材料（例えば銅やチタン等の金属）から形成されている。そして、集電板２１と集電板２２とは、ＭＥＡ１０を挟んでいる。さらに説明すると、集電板２１（中間プレート）は、ＭＥＡ１０とパッド４１との間に配置されている。
また、集電板２１及び集電板２２の厚さは、そのフレキシブル性（可撓性）が確保される厚さであり、集電板２１はカソード１３と、集電板２２はアノード１２と、それぞれ良好に密着している（図４参照）。
【００１８】
集電板２１には複数の空気流通孔２１ａが形成されている。そして、酸素を含む空気が、後記する空気流通孔５１ａと、空気流通孔４１ａと、空気流通孔２１ａを通って、カソード１３に供給されるようになっている。また、集電板２１は、プラス端子２１ｂを備えている。
これと同様に、集電板２２には複数の燃料流通孔２２ａが形成されている。そして、メタノール水溶液が、燃料流通孔２２ａを通って、アノード１２に供給されるようになっている。また、集電板２２は、マイナス端子２２ｂを備えている。
【００１９】
また、シール部材１４（Ｏリング）が、アノード１２に供給されるメタノール水溶液がＤＭＦＣユニットＵ１の外部に漏れないように、適所に設けられている。
【００２０】
＜燃料タンク＞
燃料タンク３１は、その外形が板状であって、メタノール水溶液が貯溜された外部の燃料カートリッジ（図示しない）からアノード１２に供給されるメタノール水溶液が一時的に貯溜される二次タンクである。燃料タンク３１には、ＭＥＡ１０のアノード１２の全面にメタノール水溶液が供給されるように、スリット状の燃料流通路３１ａが形成されている。そして、適所に取り付けられた燃料取込パイプ３１ｃを介してメタノール水溶液が供給されると、燃料流通路３１ａがメタノール水溶液で満たされ、集電板２２の燃料流通孔２２ａを通ってアノード１２に供給されるようになっている。
【００２１】
気液分離膜３２は、二酸化炭素を選択的に透過する分離膜であって、ポリテトラフルオロエチレン等を基材とした多孔質膜であり、燃料タンク３１の下面側に重ねられている。これにより、発電によってアノード１２で発生した二酸化炭素が、気液分離膜３２と、後記する挟持プレート５２の二酸化炭素排出孔５２ａとを介して、外部に排出されるようになっている。
その他、このような気液分離膜３２をチューブ状に成形したものを、燃料流通路３１ａ内に配置し、二酸化炭素の排出を促進するようにしてもよい。
【００２２】
＜パッド＞
パッド４１は、パッド４１等を介してＭＥＡ１０を挟持プレート５１、５２で挟んだ際、剛性の低い挟持プレート５１が撓んでも、この撓んだ挟持プレート５１に追従して変形しつつ、集電板２１に密着し、集電板２１を均一に押すためのものである（図３、図４参照）。このようなパッド４１は、外袋４２と、外袋４２内に封入（収容）された適量の流体４３とを備えている。
【００２３】
外袋４２としては、例えば、ポリプロピレン等のプラスチック系素材を袋状に成形したものを使用することができる。また、外袋４２は、適度な強度を備えており、流体４３が漏れないようになっている。
流体４３としては、気体（空気等）や、液体（水等）や、ジェル状体等を使用することができる。なかでも、挟持プレート５１からの押圧力によってパッド４１自体が圧縮され、パッド４１が集電板２１を押す力（ＭＥＡ１０を挟む力）の低減を防止するため、流体４３としては体積変化しにくい液体を選択することが望ましい。
【００２４】
平面視におけるパッド４１の大きさは、ＭＥＡ１０と略同じ大きさに設定されており、集電板２１を介して、ＭＥＡ１０の全面を押圧できるようになっている。また、パッド４１は、複数の空気流通孔４１ａを有しており、この複数の空気流通孔４１ａは、平面視において、挟持プレート５１の複数の空気流通孔５１ａと、集電板２１の複数の空気流通孔２１ａと重なるようになっている。
【００２５】
＜挟持プレート＞
挟持プレート５１及び挟持プレート５２は、ＭＥＡ１０、集電板２１、集電板２２、燃料タンク３１、及びパッド４１の重ね合わせ状態を維持するために、これらを両外側から挟むプレートである。挟持プレート５１と挟持プレート５２とは、ボルト６１（挟持手段）によって締結されることで、アノード１２の外周縁より外側の電解質膜１１上で、シール部材１４を挟んでいる。なお、ボルト６１による挟持プレート５１、５２の挟持位置は、平面視において、ＭＥＡ１０よりも外側となっている。
【００２６】
挟持プレート５１及び挟持プレート５２のうち、ＭＥＡ１０から見て、パッド４１が配置される側の挟持プレート５１は、パッド４１が配置されない側の挟持プレート５２よりも、相対的に低い剛性となっている。ここで、低い剛性とする方法としては、例えば、挟持プレート５１の厚さを薄くする方法や、挟持プレート５１を低強度の樹脂から成形する方法や、挟持プレート５１にスリット、溝等を形成する方法や、高い強度とする逆側の挟持プレート５２に炭素繊維等を混入しその剛性を高める方法等を採用することができる。
【００２７】
これにより、ＤＭＦＣユニットＵ１を組み付けて、ボルト６１によって、挟持プレート５１と挟持プレート５２とを締結した際に、パッド４１側の挟持プレート５１が、挟持プレート５２よりも撓みやすくなっている。ここで、このように挟持プレート５１が撓んでも、前記したように、パッド４１が集電板２１との密着性を保ちつつ、この撓みに追従して変形するため、挟持プレート５１からＭＥＡ１０に作用する力は、集電板２１にその面方向において均一に伝達し、その結果として、集電板２１はＭＥＡ１０のカソード１３と良好に密着する。
【００２８】
挟持プレート５１には、集電板２１に形成された複数の空気流通孔２１ａに対応して、複数の空気流通孔５１ａが形成されている。また、挟持プレート５２には、発電によりアノード１２で発生した二酸化炭素を外部に排出するための、複数の二酸化炭素排出孔５２ａが形成されている。
【００２９】
＜ＤＭＦＣユニットの組み付け＞
次に、このようなＤＭＦＣユニットＵ１の組み付けについて説明する。
図２に示すように、上から下に向かって、挟持プレート５１、パッド４１、集電板２１、ＭＥＡ１０、集電板２２、燃料タンク３１、気液分離膜３２、挟持プレート５２の順番で配置し、これらを重ね合わせて（図３参照）、ボルト６１で挟持プレート５１と挟持プレート５２とを締結する。
【００３０】
ここで、挟持プレート５１が撓んだ場合（図４参照）、パッド４１がこの撓みに追従して変形する。そして、パッド４１の内部は体積変化しにくい流体であるため、パッド４１が挟持プレート５１から受けた挟持力は、集電板２１にその面方向において均一に伝達する。その結果として、集電板２１は、その面方向において均一な挟持力をもって、ＭＥＡ１０を挟む。つまり、集電板２１は、その面方向において、ＭＥＡ１０のカソード１３を均一に電解質膜１１側に押す。これにより、集電板２２とカソード１３とは、その面方向において、均一な密着性となる。
【００３１】
一方、挟持プレート５１に対して剛性が高い挟持プレート５２は、ほとんど撓まず、しかも、剛性の高い燃料タンク３１が挟持プレート５２と集電板２２との間に介在しているため、挟持プレート５２の挟持力は、燃料タンク３１を介して、集電板２２に面方向において均一に伝達する。そして、集電板２２は、その面方向において、ＭＥＡ１０のアノード１２と均一にて電解質膜１１側に押し、集電板２２とアノード１２とは、良好に密着する。
【００３２】
＜ＤＭＦＣユニットの動作＞
次に、組み付けられたＤＭＦＣユニットＵ１の動作について説明する。
【００３３】
まず、ＤＭＦＣユニットＵ１のアノード１２側について説明する。
メタノール水溶液（メタノール濃度は例えば１０質量％）が、外部の燃料カートリッジ（図示しない）から燃料取込パイプ３１ｃを介して、燃料タンク３１の燃料流通路３１ａに供給される。燃料流通路３１ａに供給されたメタノール水溶液は、燃料流通孔２２ａを通って、アノード１２の全面に供給される。メタノール水溶液が供給されたアノード１２では、ＤＭＦＣユニットＵ１が接続した携帯端末の電力要求に応じて、次の式（１）に示すように、担持された白金等の触媒存在下で、メタノールと水とが反応し、プロトン（Ｈ＋）と、二酸化炭素（ＣＯ２）と、電子（ｅ−）とが発生する。次いで、プロトン（Ｈ＋）は濃度勾配を駆動力として、電解質膜１１中をカソード１３に向かって移動する。
【００３４】
ＣＨ３ＯＨ＋Ｈ２Ｏ→ＣＯ２＋６Ｈ＋＋６ｅ− …（１）
【００３５】
一方、式（１）に示すように、アノード１２で生成された二酸化炭素は、アノード１２から燃料流通孔２２ａを通って、燃料流通路３１ａに移動した後、気液分離膜３２を透過して、外部に排出される。
【００３６】
次に、ＤＭＦＣユニットＵ１のカソード１３側について説明する。
外部の酸素を含む空気が、空気流通孔５１ａ、空気流通孔４１ａ、空気流通孔２１ａを通って、カソード１３に供給される。カソード１３では、空気中の酸素と、電解質膜１１を移動してきたプロトン（Ｈ＋）と、外部の携帯端末（外部負荷）を経由した電子（ｅ−）とが反応し、次の式（２）に示すように、水（水蒸気）が生成する。次いで、この水は、空気流通孔２１ａ、空気流通孔４１ａ、空気流通孔５１ａを通って、外部に排出される。
【００３７】
Ｏ２＋４Ｈ＋＋４ｅ−→２Ｈ２Ｏ …（２）
【００３８】
ここで、前記したように、（１）集電板２１とカソード１３、（２）アノード１２と集電板２２とはそれぞれ良好に密着しているため、ＭＥＡ１０で発生した電位差に基づいて、効率的に電気エネルギーを取り出すことができる。また、このように挟持プレート５１が撓んでもよいため、挟持プレート５１を薄くし、ＤＭＦＣユニットＵ１の薄型化を図ることもできる。
【００３９】
≪第２実施形態≫
次に、本発明の第２実施形態について、図５から図７を参照して説明する。なお、第１実施形態に係るＤＭＦＣユニットＵ１と異なる部分のみを説明する。
図５から図７に示すように、第２実施形態に係るＤＭＦＣユニットＵ２は、パッド４１が集電板２２と燃料タンク３１との間に配置されている。
【００４０】
そして、図６及び図７に示すように、このような配置で、挟持プレート５１と挟持プレート５２とでＭＥＡ１０を挟み、ＤＭＦＣユニットＵ２を組み付けた際に、剛性の高い燃料タンク３１と反対側の挟持プレート５１が撓んだ場合、この撓みに追従してパッド４１が変形する。
そうすると、パッド４１と挟持プレート５１との間のＭＥＡ１０及び集電板２１、２２が撓むが、ＭＥＡ１０及び集電板２１、２２は、挟持プレート５１の撓みに沿って撓むため、ＭＥＡ１０と集電板２１との密着性と、ＭＥＡ１０と集電板２２との密着性とは確保される。その結果として、発電するＭＥＡ１０から集電板２１、２２を介して、効率的に電気エネルギーを取り出すことができる。
【００４１】
≪第３実施形態≫
次に、本発明の第３実施形態について、図８から図１０を参照して説明する。
図８から図１０に示すように、第３実施形態に係るＤＭＦＣユニットＵ３は、集電パッド４４と、集電パッドタンク４６とを備えている。
【００４２】
［集電パッド］
集電パッド４４は、ＭＥＡ１０と挟持プレート５１との間に配置されており、第１実施形態に係る集電板２１及びパッド４１の機能を備えている。具体的には、集電パッド４４は、図９及び図１０に示すように、外袋４５と、その内部に封入された流体４３とを備えている。外袋４５は、ポリプロピレン等のプラスチック系素材を袋状に成形したものの表面に、例えば、導電性ポリマーからなる導電層を有し、導電性を備えており、カソード１３と電気的に接続している。また、集電パッド４４は、４本のスリット状の空気流通孔４４ａと、プラス端子４４ｂとを備えている。
【００４３】
［集電パッドタンク］
集電パッドタンク４６は、ＭＥＡ１０と気液分離膜３２（挟持プレート５２）との間に配置されており、第２実施形態に係る集電板２２、パッド４１及び燃料タンク３１の機能を備えている。具体的には、集電パッドタンク４６は、外袋４５と同様に導電性を有する外袋４７と、その内部に封入された流体４３とを備えている。そして、集電パッドタンク４６は、４本のスリット状の燃料流通路４６ａと、マイナス端子４６ｂと、燃料取込パイプ４６ｃとを備えている。そして、４本のスリット状の燃料流通路４６ａと、４本のスリット状の空気流通孔４４ａとは、平面視において、直交するように配置されている。
なお、燃料流通路４６ａの数と、空気流通孔４４ａの数とは異なってもよい。
【００４４】
そして、図９及び図１０に示すように、このような配置で第３実施形態に係るＤＭＦＣユニットＵ３を組み付け、挟持プレート５１及び挟持プレート５２が撓んだ場合、集電パッド４４が、カソード１３と密着しながら、挟持プレート５１の撓みに追従して変形する。一方、集電パッドタンク４６が、アノード１２と密着しながら、挟持プレート５２の撓みに追従して変形する。その結果として、発電するＭＥＡ１０から集電パッド４４及び集電パッドタンク４６を介して、効率的に電気エネルギーを取り出すことができる。
【００４５】
以上、本発明の好適な実施形態を説明したが、本発明は前記各実施形態に限定されず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、各実施形態の構成を組み合わせてもよいし、例えば以下のように変更してもよい。
【００４６】
前記した第１実施形態では、被挟持体をＭＥＡ１０とした場合について説明したが、被挟持体はこれに限定されず、挟持されるものであれば、どのようであってもよい。また、挟持構造体をＤＭＦＣユニットＵ１とした場合について説明したが、挟持構造体はこれに限定されず、どのようであってもよい。
【００４７】
前記した第１実施形態では、燃料タンク３１の上側（片側）にＭＥＡ１０が配置された構成について説明したが、その他に例えば、燃料タンク３１の両側にＭＥＡ１０、集電板２１及びパッド４１が配置され、各ＭＥＡ１０のアノード１２が燃料タンク３１を共有する構成であってもよい。
【００４８】
前記した第１実施形態では、ＤＭＦＣユニットＵ１が、携帯端末の外部電源である場合について説明したが、図１１に示すように、ＤＭＦＣユニットＵ１はこれにメタノール水溶液を供給する燃料カートリッジＣＲと共に、ノートパソコンＰＣ（電子機器）に搭載され、ノートパソコンＰＣがＤＭＦＣユニットＵ１（ＭＥＡ１０）からの電力によって作動する構成であってもよい。
【００４９】
前記した第３実施形態では、図８に示すように、集電パッド４４の４本の空気流通孔４４ａと、集電パッドタンク４６の４本の燃料流通路４６ａとが、平面視において、直交する配置としたが、この他に例えば、平行となる配置であってもよい。なお、このように平行に配置する場合、空気流通孔４４ａの数と、燃料流通路４６ａとの数は、一致させることが好ましい。このように一致させれば、ＭＥＡ１０が波状に撓みことを防止できるからである。
【００５０】
前記した第１実施形態では、図２に示すように、集電板２１は、複数の空気流通孔２１ａが形成された板部材としたが、フレキシブル性と高め、カソード１３との密着性を高めるべく、図１２に示す集電板２３や、図１３に示す集電板２４であってもよい。図１２に示す集電板２３は、挟持プレート５１の空気流通孔５１ａに相当する部分が切り欠かれた櫛型を呈しており、マイナス端子２３ｂを備えている。図１３に示す集電板２４は、空気流通孔５１ａに相当する部分を避けるように蛇行した形状を呈しており、マイナス端子２４ｂを備えている。
【００５１】
前記した第１実施形態では、集電板２１が特許請求の範囲における「中間プレート」に相当する構成を例示したが、その他に例えば、集電板２１とパッド４１との間に中間プレートを備える構成であってもよい。
【００５２】
前記した第２実施形態では、図５から図７に示すように、パッド４１が燃料タンク３１の上に重なる構成とたが、その他に例えば、パッド４１の一部が、燃料流通路３１ａに嵌まり込む構成であってもよい。同様に、第１実施形態については、パッド４１の一部が挟持プレート５１の空気流通孔５１ａに嵌まり込む構成であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】第１実施形態に係るＤＭＦＣユニットの斜視図である。
【図２】第１実施形態に係るＤＭＦＣユニットの分解斜視図である。
【図３】図１に示す第１実施形態に係るＤＭＦＣユニットのＸ−Ｘ線断面図であり、組み付け前を示す。
【図４】図１に示す第１実施形態に係るＤＭＦＣユニットのＸ−Ｘ線断面図であり、組み付け後を示す。
【図５】第２実施形態に係るＤＭＦＣユニットの分解斜視図である。
【図６】第２実施形態に係るＤＭＦＣユニットの断面図であり、組み付け前を示す。
【図７】第２実施形態に係るＤＭＦＣユニットの断面図であり、組み付け後を示す。
【図８】第３実施形態に係るＤＭＦＣユニットの分解斜視図である。
【図９】第３実施形態に係るＤＭＦＣユニットの断面図であり、組み付け前を示す。
【図１０】第３実施形態に係るＤＭＦＣユニットの断面図であり、組み付け後を示す。
【図１１】第１実施形態に係るＤＭＦＣユニットを搭載したノートパソコンの斜視図である。
【図１２】変形例に係る集電板の平面図である。
【図１３】変形例に係る集電板の平面図である。
【符号の説明】
【００５４】
ＰＣ ノートパソコン（電子機器）
Ｕ１ ＤＭＦＣユニット（挟持構造体）
１０ ＭＥＡ
１１ 電解質膜
１２ アノード
１３ カソード
２１ 集電板（中間プレート）
２２ 集電板
３１ 燃料タンク
３２ 気液分離膜
４１ パッド
４２ 外袋
４３ 流体
５１、５２ 挟持プレート
６１ ボルト（挟持手段）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、挟持構造体及びこれを搭載した電子機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、直接メタノール型燃料電池（Direct Methanol Fuel Cell：ＤＭＦＣ）や、固体高分子形燃料電池（Polymer Electrolyte Fuel Cell：ＰＥＦＣ）等が、携帯電話やノートパソコン等の小型電子機器の電源として、盛んに開発されている。燃料電池は、電解質膜をアノード（燃料極）及びカソード（空気極）で挟んでなるＭＥＡ（Membrane Electrode Assembly：膜電極接合体）を、電気エネルギーを取り出すための導電性部材（集電板、金属セパレータ等）で挟み込んだ構成を有している。そして、燃料電池は、このように挟んだ状態を維持するために、導電性部材の両側に挟持プレートをそれぞれ配置して、この挟持プレート間をボルトで締結した挟持構造体となっている（特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平９−９２３２３号公報（段落番号００１４〜００１７、図４）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ここで、ＭＥＡは、その全面が均一な圧力で押圧され、集電板によって均一に挟まれつつ、集電板と良好に密着していることが好ましい。そこで、挟持プレートの撓みを防止するため、挟持プレートを厚くすることが行われているが、前記したように挟持プレート間を締結すると、挟持プレートがＭＥＡの略四隅を支点として挟持プレートが凸状に撓むことは避けることができず、ＭＥＡの外周縁近傍部分と、中央部分とでは、ＭＥＡの面圧に差が発生していた。その結果として、ＭＥＡの中央部分が集電板と密着しない場合もあり、ＭＥＡから効率的に電気エネルギーを取り出せない場合があった。
【０００４】
また、燃料電池を携帯電話やノートパソコン等の小型電子機器に搭載する場合、燃料電池は薄型である必要がある。すなわち、挟持プレートにもその薄型化が要求される。
【０００５】
そこで、本発明は、挟持プレートの薄型化と、ＭＥＡ等の被挟持体の面方向における挟持力の均一化とを同時に実現する挟持構造体を提供することを課題とする。そして、ＭＥＡを被挟持体とする挟持構造体である燃料電池を備える電子機器を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記課題を解決するための手段として、本発明は、板状の被挟持体と、当該被挟持体に重ねられたパッドと、前記被挟持体及び前記パッドを挟む一対の挟持プレートと、平面視において前記被挟持体よりも外側の挟持位置で、前記一対の挟持プレートを挟持する挟持手段と、を備え、前記パッドは、外袋と、当該外袋に収容された流体とを備えることを特徴とする挟持構造体である。また、前記被挟持体と前記パッドとの間に、中間プレートを備えることを特徴とする挟持体構造である。
【０００７】
このような挟持体構造によれば、挟持手段によって、挟持プレート同士を挟持すると、一対の挟持プレートはパッドを介して被挟持体を挟み、そして、挟持プレートが撓む場合がある。そうすると、外袋とこの内部に収容された流体とを備えるパッドは、この撓みに沿って変形する。これにより、パッドと挟持プレートとの接触面及びパッドと被挟持体との接触面には隙間が形成されず、パッドと挟持プレート、パッドと被挟持体の良好な密着性が確保される。そして、パッド内には流体が封入されているため、このように挟まれるパッドが被挟持体を押す力、つまり、各接触面で発生する圧力は、被挟持体の面方向において均一とすることができる。
このように挟持プレートが撓んでも均一に被挟持体を挟むことができるため、挟持プレートを薄くすることができ、その結果として、燃料電池等の挟持構造体の薄型化を図ることができる。
【０００８】
また、被挟持体とパッドとの間に中間プレートを備える場合も、このようにパッドが挟持プレートの撓みに沿って変形するため、中間プレートが撓むことはない。これにより、中間プレートと被挟持体との間には隙間が形成されず、中間プレートと被挟持体の良好な密着性が確保される。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、挟持プレートの薄型化と、ＭＥＡ等の被挟持体の面方向における挟持力の均一化とを同時に実現する挟持構造体を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明の実施形態について、図面を適宜参照して説明する。
【００１１】
≪第１実施形態≫
本発明の第１実施形態について、図１から図４を参照して説明する。ここで、第１実施形態では、被挟持体をＭＥＡ、中間プレートを集電板、挟持構造体をＤＭＦＣユニット（燃料電池ユニット）とした場合を例示する。
【００１２】
＜ＤＭＦＣユニットの構成＞
図１に示す第１実施形態に係るＤＭＦＣユニットＵ１は、ノートパソコン等の携帯端末（電子機器）の外部電源として利用される板状の直接メタノール型燃料電池である。ＤＭＦＣユニットＵ１は、図２に示すように、ＭＥＡ１０と、一対の集電板２１（中間プレート）及び集電板２２と、燃料タンク３１と、パッド４１と、一対の挟持プレート５１及び挟持プレート５２と、４本のボルト６１（挟持手段）とを主に備えている。
【００１３】
［ＭＥＡ］
ＭＥＡ１０は、図３及び図４に示すように、電解質膜１１と、アノード１２（燃料極）と、カソード１３（空気極）とを備えており、電解質膜１１はアノード１２とカソード１３とで挟まれている。そして、電解質膜１１は、その平面視において、アノード１２及びカソード１３よりも大きく、アノード１２及びカソード１３の外周縁は、電解質膜１１の外周縁よりも内側（面方向の中央側）に位置している。このようなＭＥＡ１０は、アノード１２にメタノール水溶液（液体燃料）が、カソード１３に酸素を含む空気が供給されることで、発電するようになっている。
なお、図３はＤＭＦＣユニットＵ１の組み付け前を示し、図４は組み付け後を示す。また、わかり易くするために、組み付け後の挟持プレート５１の撓みを大きめに記載している。
【００１４】
電解質膜１１は、アノード１２で生成したプロトン（Ｈ＋）を選択的にカソード１３に輸送するための１価の陽イオン交換膜である。このような電解質膜１１としては、パーフルオロカーボンスルホン酸（ＰＦＳ）系の樹脂膜、トリフルオロスチレン誘導体の共重合膜、リン酸を含浸させたポリベンズイミダゾール膜、芳香族ポリエーテルケトンスルホン酸膜、ＰＳＳＡ−ＰＶＡ（ポリスチレンスルホン酸ポリビニルアルコール共重合体）や、ＰＳＳＡ−ＥＶＯＨ（ポリスチレンスルホン酸エチレンビニルアルコール共重合体）等からなる膜から適宜選択して使用できる。
【００１５】
アノード１２は、燃料であるメタノールを酸化して電子とプロトンを生成する電極である。このようなアノード１２としては、例えば、カーボンペーパ、カーボンクロス等の導電性部材の電解質膜１１側の面に、触媒として、白金（Ｐｔ）の微粒子、鉄（Ｆｅ）の微粒子、ニッケル（Ｎｉ）、コバルト（Ｃｏ）、ルテニウム（Ｒｕ）等の遷移金属と白金との合金や、その酸化物の微粒子が担持されたものが使用される。
【００１６】
カソード１３は、アノード１２から外部回路を経由した電子と、アノード１２で生成した後、電解質膜１１中を移動し、カソード１３に到達したプロトンとを反応させて水を生成させる電極である。このようなカソード１３としては、アノード１２と同様、例えば、カーボンペーパの電解質膜１１側の面に、白金等の触媒を担持したものが使用される。
【００１７】
［集電板］
集電板２１及び集電板２２は、ＭＥＡ１０で発生した電位差に基づいて、電気エネルギーを効率的に取り出すための板であり、導電性及び耐食性を有する材料（例えば銅やチタン等の金属）から形成されている。そして、集電板２１と集電板２２とは、ＭＥＡ１０を挟んでいる。さらに説明すると、集電板２１（中間プレート）は、ＭＥＡ１０とパッド４１との間に配置されている。
また、集電板２１及び集電板２２の厚さは、そのフレキシブル性（可撓性）が確保される厚さであり、集電板２１はカソード１３と、集電板２２はアノード１２と、それぞれ良好に密着している（図４参照）。
【００１８】
集電板２１には複数の空気流通孔２１ａが形成されている。そして、酸素を含む空気が、後記する空気流通孔５１ａと、空気流通孔４１ａと、空気流通孔２１ａを通って、カソード１３に供給されるようになっている。また、集電板２１は、プラス端子２１ｂを備えている。
これと同様に、集電板２２には複数の燃料流通孔２２ａが形成されている。そして、メタノール水溶液が、燃料流通孔２２ａを通って、アノード１２に供給されるようになっている。また、集電板２２は、マイナス端子２２ｂを備えている。
【００１９】
また、シール部材１４（Ｏリング）が、アノード１２に供給されるメタノール水溶液がＤＭＦＣユニットＵ１の外部に漏れないように、適所に設けられている。
【００２０】
＜燃料タンク＞
燃料タンク３１は、その外形が板状であって、メタノール水溶液が貯溜された外部の燃料カートリッジ（図示しない）からアノード１２に供給されるメタノール水溶液が一時的に貯溜される二次タンクである。燃料タンク３１には、ＭＥＡ１０のアノード１２の全面にメタノール水溶液が供給されるように、スリット状の燃料流通路３１ａが形成されている。そして、適所に取り付けられた燃料取込パイプ３１ｃを介してメタノール水溶液が供給されると、燃料流通路３１ａがメタノール水溶液で満たされ、集電板２２の燃料流通孔２２ａを通ってアノード１２に供給されるようになっている。
【００２１】
気液分離膜３２は、二酸化炭素を選択的に透過する分離膜であって、ポリテトラフルオロエチレン等を基材とした多孔質膜であり、燃料タンク３１の下面側に重ねられている。これにより、発電によってアノード１２で発生した二酸化炭素が、気液分離膜３２と、後記する挟持プレート５２の二酸化炭素排出孔５２ａとを介して、外部に排出されるようになっている。
その他、このような気液分離膜３２をチューブ状に成形したものを、燃料流通路３１ａ内に配置し、二酸化炭素の排出を促進するようにしてもよい。
【００２２】
＜パッド＞
パッド４１は、パッド４１等を介してＭＥＡ１０を挟持プレート５１、５２で挟んだ際、剛性の低い挟持プレート５１が撓んでも、この撓んだ挟持プレート５１に追従して変形しつつ、集電板２１に密着し、集電板２１を均一に押すためのものである（図３、図４参照）。このようなパッド４１は、外袋４２と、外袋４２内に封入（収容）された適量の流体４３とを備えている。
【００２３】
外袋４２としては、例えば、ポリプロピレン等のプラスチック系素材を袋状に成形したものを使用することができる。また、外袋４２は、適度な強度を備えており、流体４３が漏れないようになっている。
流体４３としては、気体（空気等）や、液体（水等）や、ジェル状体等を使用することができる。なかでも、挟持プレート５１からの押圧力によってパッド４１自体が圧縮され、パッド４１が集電板２１を押す力（ＭＥＡ１０を挟む力）の低減を防止するため、流体４３としては体積変化しにくい液体を選択することが望ましい。
【００２４】
平面視におけるパッド４１の大きさは、ＭＥＡ１０と略同じ大きさに設定されており、集電板２１を介して、ＭＥＡ１０の全面を押圧できるようになっている。また、パッド４１は、複数の空気流通孔４１ａを有しており、この複数の空気流通孔４１ａは、平面視において、挟持プレート５１の複数の空気流通孔５１ａと、集電板２１の複数の空気流通孔２１ａと重なるようになっている。
【００２５】
＜挟持プレート＞
挟持プレート５１及び挟持プレート５２は、ＭＥＡ１０、集電板２１、集電板２２、燃料タンク３１、及びパッド４１の重ね合わせ状態を維持するために、これらを両外側から挟むプレートである。挟持プレート５１と挟持プレート５２とは、ボルト６１（挟持手段）によって締結されることで、アノード１２の外周縁より外側の電解質膜１１上で、シール部材１４を挟んでいる。なお、ボルト６１による挟持プレート５１、５２の挟持位置は、平面視において、ＭＥＡ１０よりも外側となっている。
【００２６】
挟持プレート５１及び挟持プレート５２のうち、ＭＥＡ１０から見て、パッド４１が配置される側の挟持プレート５１は、パッド４１が配置されない側の挟持プレート５２よりも、相対的に低い剛性となっている。ここで、低い剛性とする方法としては、例えば、挟持プレート５１の厚さを薄くする方法や、挟持プレート５１を低強度の樹脂から成形する方法や、挟持プレート５１にスリット、溝等を形成する方法や、高い強度とする逆側の挟持プレート５２に炭素繊維等を混入しその剛性を高める方法等を採用することができる。
【００２７】
これにより、ＤＭＦＣユニットＵ１を組み付けて、ボルト６１によって、挟持プレート５１と挟持プレート５２とを締結した際に、パッド４１側の挟持プレート５１が、挟持プレート５２よりも撓みやすくなっている。ここで、このように挟持プレート５１が撓んでも、前記したように、パッド４１が集電板２１との密着性を保ちつつ、この撓みに追従して変形するため、挟持プレート５１からＭＥＡ１０に作用する力は、集電板２１にその面方向において均一に伝達し、その結果として、集電板２１はＭＥＡ１０のカソード１３と良好に密着する。
【００２８】
挟持プレート５１には、集電板２１に形成された複数の空気流通孔２１ａに対応して、複数の空気流通孔５１ａが形成されている。また、挟持プレート５２には、発電によりアノード１２で発生した二酸化炭素を外部に排出するための、複数の二酸化炭素排出孔５２ａが形成されている。
【００２９】
＜ＤＭＦＣユニットの組み付け＞
次に、このようなＤＭＦＣユニットＵ１の組み付けについて説明する。
図２に示すように、上から下に向かって、挟持プレート５１、パッド４１、集電板２１、ＭＥＡ１０、集電板２２、燃料タンク３１、気液分離膜３２、挟持プレート５２の順番で配置し、これらを重ね合わせて（図３参照）、ボルト６１で挟持プレート５１と挟持プレート５２とを締結する。
【００３０】
ここで、挟持プレート５１が撓んだ場合（図４参照）、パッド４１がこの撓みに追従して変形する。そして、パッド４１の内部は体積変化しにくい流体であるため、パッド４１が挟持プレート５１から受けた挟持力は、集電板２１にその面方向において均一に伝達する。その結果として、集電板２１は、その面方向において均一な挟持力をもって、ＭＥＡ１０を挟む。つまり、集電板２１は、その面方向において、ＭＥＡ１０のカソード１３を均一に電解質膜１１側に押す。これにより、集電板２２とカソード１３とは、その面方向において、均一な密着性となる。
【００３１】
一方、挟持プレート５１に対して剛性が高い挟持プレート５２は、ほとんど撓まず、しかも、剛性の高い燃料タンク３１が挟持プレート５２と集電板２２との間に介在しているため、挟持プレート５２の挟持力は、燃料タンク３１を介して、集電板２２に面方向において均一に伝達する。そして、集電板２２は、その面方向において、ＭＥＡ１０のアノード１２と均一にて電解質膜１１側に押し、集電板２２とアノード１２とは、良好に密着する。
【００３２】
＜ＤＭＦＣユニットの動作＞
次に、組み付けられたＤＭＦＣユニットＵ１の動作について説明する。
【００３３】
まず、ＤＭＦＣユニットＵ１のアノード１２側について説明する。
メタノール水溶液（メタノール濃度は例えば１０質量％）が、外部の燃料カートリッジ（図示しない）から燃料取込パイプ３１ｃを介して、燃料タンク３１の燃料流通路３１ａに供給される。燃料流通路３１ａに供給されたメタノール水溶液は、燃料流通孔２２ａを通って、アノード１２の全面に供給される。メタノール水溶液が供給されたアノード１２では、ＤＭＦＣユニットＵ１が接続した携帯端末の電力要求に応じて、次の式（１）に示すように、担持された白金等の触媒存在下で、メタノールと水とが反応し、プロトン（Ｈ＋）と、二酸化炭素（ＣＯ２）と、電子（ｅ−）とが発生する。次いで、プロトン（Ｈ＋）は濃度勾配を駆動力として、電解質膜１１中をカソード１３に向かって移動する。
【００３４】
ＣＨ３ＯＨ＋Ｈ２Ｏ→ＣＯ２＋６Ｈ＋＋６ｅ− …（１）
【００３５】
一方、式（１）に示すように、アノード１２で生成された二酸化炭素は、アノード１２から燃料流通孔２２ａを通って、燃料流通路３１ａに移動した後、気液分離膜３２を透過して、外部に排出される。
【００３６】
次に、ＤＭＦＣユニットＵ１のカソード１３側について説明する。
外部の酸素を含む空気が、空気流通孔５１ａ、空気流通孔４１ａ、空気流通孔２１ａを通って、カソード１３に供給される。カソード１３では、空気中の酸素と、電解質膜１１を移動してきたプロトン（Ｈ＋）と、外部の携帯端末（外部負荷）を経由した電子（ｅ−）とが反応し、次の式（２）に示すように、水（水蒸気）が生成する。次いで、この水は、空気流通孔２１ａ、空気流通孔４１ａ、空気流通孔５１ａを通って、外部に排出される。
【００３７】
Ｏ２＋４Ｈ＋＋４ｅ−→２Ｈ２Ｏ …（２）
【００３８】
ここで、前記したように、（１）集電板２１とカソード１３、（２）アノード１２と集電板２２とはそれぞれ良好に密着しているため、ＭＥＡ１０で発生した電位差に基づいて、効率的に電気エネルギーを取り出すことができる。また、このように挟持プレート５１が撓んでもよいため、挟持プレート５１を薄くし、ＤＭＦＣユニットＵ１の薄型化を図ることもできる。
【００３９】
≪第２実施形態≫
次に、本発明の第２実施形態について、図５から図７を参照して説明する。なお、第１実施形態に係るＤＭＦＣユニットＵ１と異なる部分のみを説明する。
図５から図７に示すように、第２実施形態に係るＤＭＦＣユニットＵ２は、パッド４１が集電板２２と燃料タンク３１との間に配置されている。
【００４０】
そして、図６及び図７に示すように、このような配置で、挟持プレート５１と挟持プレート５２とでＭＥＡ１０を挟み、ＤＭＦＣユニットＵ２を組み付けた際に、剛性の高い燃料タンク３１と反対側の挟持プレート５１が撓んだ場合、この撓みに追従してパッド４１が変形する。
そうすると、パッド４１と挟持プレート５１との間のＭＥＡ１０及び集電板２１、２２が撓むが、ＭＥＡ１０及び集電板２１、２２は、挟持プレート５１の撓みに沿って撓むため、ＭＥＡ１０と集電板２１との密着性と、ＭＥＡ１０と集電板２２との密着性とは確保される。その結果として、発電するＭＥＡ１０から集電板２１、２２を介して、効率的に電気エネルギーを取り出すことができる。
【００４１】
≪第３実施形態≫
次に、本発明の第３実施形態について、図８から図１０を参照して説明する。
図８から図１０に示すように、第３実施形態に係るＤＭＦＣユニットＵ３は、集電パッド４４と、集電パッドタンク４６とを備えている。
【００４２】
［集電パッド］
集電パッド４４は、ＭＥＡ１０と挟持プレート５１との間に配置されており、第１実施形態に係る集電板２１及びパッド４１の機能を備えている。具体的には、集電パッド４４は、図９及び図１０に示すように、外袋４５と、その内部に封入された流体４３とを備えている。外袋４５は、ポリプロピレン等のプラスチック系素材を袋状に成形したものの表面に、例えば、導電性ポリマーからなる導電層を有し、導電性を備えており、カソード１３と電気的に接続している。また、集電パッド４４は、４本のスリット状の空気流通孔４４ａと、プラス端子４４ｂとを備えている。
【００４３】
［集電パッドタンク］
集電パッドタンク４６は、ＭＥＡ１０と気液分離膜３２（挟持プレート５２）との間に配置されており、第２実施形態に係る集電板２２、パッド４１及び燃料タンク３１の機能を備えている。具体的には、集電パッドタンク４６は、外袋４５と同様に導電性を有する外袋４７と、その内部に封入された流体４３とを備えている。そして、集電パッドタンク４６は、４本のスリット状の燃料流通路４６ａと、マイナス端子４６ｂと、燃料取込パイプ４６ｃとを備えている。そして、４本のスリット状の燃料流通路４６ａと、４本のスリット状の空気流通孔４４ａとは、平面視において、直交するように配置されている。
なお、燃料流通路４６ａの数と、空気流通孔４４ａの数とは異なってもよい。
【００４４】
そして、図９及び図１０に示すように、このような配置で第３実施形態に係るＤＭＦＣユニットＵ３を組み付け、挟持プレート５１及び挟持プレート５２が撓んだ場合、集電パッド４４が、カソード１３と密着しながら、挟持プレート５１の撓みに追従して変形する。一方、集電パッドタンク４６が、アノード１２と密着しながら、挟持プレート５２の撓みに追従して変形する。その結果として、発電するＭＥＡ１０から集電パッド４４及び集電パッドタンク４６を介して、効率的に電気エネルギーを取り出すことができる。
【００４５】
以上、本発明の好適な実施形態を説明したが、本発明は前記各実施形態に限定されず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、各実施形態の構成を組み合わせてもよいし、例えば以下のように変更してもよい。
【００４６】
前記した第１実施形態では、被挟持体をＭＥＡ１０とした場合について説明したが、被挟持体はこれに限定されず、挟持されるものであれば、どのようであってもよい。また、挟持構造体をＤＭＦＣユニットＵ１とした場合について説明したが、挟持構造体はこれに限定されず、どのようであってもよい。
【００４７】
前記した第１実施形態では、燃料タンク３１の上側（片側）にＭＥＡ１０が配置された構成について説明したが、その他に例えば、燃料タンク３１の両側にＭＥＡ１０、集電板２１及びパッド４１が配置され、各ＭＥＡ１０のアノード１２が燃料タンク３１を共有する構成であってもよい。
【００４８】
前記した第１実施形態では、ＤＭＦＣユニットＵ１が、携帯端末の外部電源である場合について説明したが、図１１に示すように、ＤＭＦＣユニットＵ１はこれにメタノール水溶液を供給する燃料カートリッジＣＲと共に、ノートパソコンＰＣ（電子機器）に搭載され、ノートパソコンＰＣがＤＭＦＣユニットＵ１（ＭＥＡ１０）からの電力によって作動する構成であってもよい。
【００４９】
前記した第３実施形態では、図８に示すように、集電パッド４４の４本の空気流通孔４４ａと、集電パッドタンク４６の４本の燃料流通路４６ａとが、平面視において、直交する配置としたが、この他に例えば、平行となる配置であってもよい。なお、このように平行に配置する場合、空気流通孔４４ａの数と、燃料流通路４６ａとの数は、一致させることが好ましい。このように一致させれば、ＭＥＡ１０が波状に撓みことを防止できるからである。
【００５０】
前記した第１実施形態では、図２に示すように、集電板２１は、複数の空気流通孔２１ａが形成された板部材としたが、フレキシブル性と高め、カソード１３との密着性を高めるべく、図１２に示す集電板２３や、図１３に示す集電板２４であってもよい。図１２に示す集電板２３は、挟持プレート５１の空気流通孔５１ａに相当する部分が切り欠かれた櫛型を呈しており、マイナス端子２３ｂを備えている。図１３に示す集電板２４は、空気流通孔５１ａに相当する部分を避けるように蛇行した形状を呈しており、マイナス端子２４ｂを備えている。
【００５１】
前記した第１実施形態では、集電板２１が特許請求の範囲における「中間プレート」に相当する構成を例示したが、その他に例えば、集電板２１とパッド４１との間に中間プレートを備える構成であってもよい。
【００５２】
前記した第２実施形態では、図５から図７に示すように、パッド４１が燃料タンク３１の上に重なる構成とたが、その他に例えば、パッド４１の一部が、燃料流通路３１ａに嵌まり込む構成であってもよい。同様に、第１実施形態については、パッド４１の一部が挟持プレート５１の空気流通孔５１ａに嵌まり込む構成であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】第１実施形態に係るＤＭＦＣユニットの斜視図である。
【図２】第１実施形態に係るＤＭＦＣユニットの分解斜視図である。
【図３】図１に示す第１実施形態に係るＤＭＦＣユニットのＸ−Ｘ線断面図であり、組み付け前を示す。
【図４】図１に示す第１実施形態に係るＤＭＦＣユニットのＸ−Ｘ線断面図であり、組み付け後を示す。
【図５】第２実施形態に係るＤＭＦＣユニットの分解斜視図である。
【図６】第２実施形態に係るＤＭＦＣユニットの断面図であり、組み付け前を示す。
【図７】第２実施形態に係るＤＭＦＣユニットの断面図であり、組み付け後を示す。
【図８】第３実施形態に係るＤＭＦＣユニットの分解斜視図である。
【図９】第３実施形態に係るＤＭＦＣユニットの断面図であり、組み付け前を示す。
【図１０】第３実施形態に係るＤＭＦＣユニットの断面図であり、組み付け後を示す。
【図１１】第１実施形態に係るＤＭＦＣユニットを搭載したノートパソコンの斜視図である。
【図１２】変形例に係る集電板の平面図である。
【図１３】変形例に係る集電板の平面図である。
【符号の説明】
【００５４】
ＰＣ ノートパソコン（電子機器）
Ｕ１ ＤＭＦＣユニット（挟持構造体）
１０ ＭＥＡ
１１ 電解質膜
１２ アノード
１３ カソード
２１ 集電板（中間プレート）
２２ 集電板
３１ 燃料タンク
３２ 気液分離膜
４１ パッド
４２ 外袋
４３ 流体
５１、５２ 挟持プレート
６１ ボルト（挟持手段）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
板状の被挟持体と、
当該被挟持体に重ねられたパッドと、
前記被挟持体及び前記パッドを挟む一対の挟持プレートと、
平面視において前記被挟持体よりも外側の挟持位置で、前記一対の挟持プレートを挟持する挟持手段と、
を備え、
前記パッドは、外袋と、当該外袋に収容された流体とを備えることを特徴とする挟持構造体。
【請求項２】
前記一対の挟持プレートのうち前記パッドが配置される側の挟持プレートは、他の挟持プレートよりも剛性が低いことを特徴とする請求項１に記載の挟持構造体。
【請求項３】
前記被挟持体と前記パッドとの間に、中間プレートを備えることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の挟持構造体。
【請求項４】
前記被挟持体は、電解質膜を一対の電極で挟んで構成され、液体燃料が供給されることで発電する膜電極接合体であることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の挟持構造体。
【請求項５】
前記被挟持体と前記パッドとの間に、中間プレートである集電板を備え、
前記被挟持体は、電解質膜を一対の電極で挟んで構成され、液体燃料が供給されることで発電する膜電極接合体であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の挟持構造体。
【請求項６】
請求項４又は請求項５に記載の挟持構造体を備え、
発電する前記膜電極接合体からの電力によって作動することを特徴とする電子機器。
【請求項１】
板状の被挟持体と、
当該被挟持体に重ねられたパッドと、
前記被挟持体及び前記パッドを挟む一対の挟持プレートと、
平面視において前記被挟持体よりも外側の挟持位置で、前記一対の挟持プレートを挟持する挟持手段と、
を備え、
前記パッドは、外袋と、当該外袋に収容された流体とを備えることを特徴とする挟持構造体。
【請求項２】
前記一対の挟持プレートのうち前記パッドが配置される側の挟持プレートは、他の挟持プレートよりも剛性が低いことを特徴とする請求項１に記載の挟持構造体。
【請求項３】
前記被挟持体と前記パッドとの間に、中間プレートを備えることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の挟持構造体。
【請求項４】
前記被挟持体は、電解質膜を一対の電極で挟んで構成され、液体燃料が供給されることで発電する膜電極接合体であることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の挟持構造体。
【請求項５】
前記被挟持体と前記パッドとの間に、中間プレートである集電板を備え、
前記被挟持体は、電解質膜を一対の電極で挟んで構成され、液体燃料が供給されることで発電する膜電極接合体であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の挟持構造体。
【請求項６】
請求項４又は請求項５に記載の挟持構造体を備え、
発電する前記膜電極接合体からの電力によって作動することを特徴とする電子機器。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【公開番号】特開２００７−２１４０１６（Ｐ２００７−２１４０１６Ａ）
【公開日】平成１９年８月２３日（２００７．８．２３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−３３６２４（Ｐ２００６−３３６２４）
【出願日】平成１８年２月１０日（２００６．２．１０）
【出願人】（０００００５１０８）株式会社日立製作所 (27,607)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年８月２３日（２００７．８．２３）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年２月１０日（２００６．２．１０）
【出願人】（０００００５１０８）株式会社日立製作所 (27,607)
【Ｆターム（参考）】
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