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JP5138583B2 - FUEL CELL AND ELECTRONIC DEVICE HAVING THE FUEL CELL - Google Patents
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Description

本発明は燃料電池及び当該燃料電池を備えた電子機器に関する。   The present invention relates to a fuel cell and an electronic device including the fuel cell.

電解質部材に燃料及び酸化ガスを供給して発電する燃料電池が知られている(例えば特許文献1)。一般に、燃料電池は、電解質部材に燃料を供給する燃料流路と、電解質部材に酸化ガスを供給する酸素流路とがパイプにより形成されている。また、酸素流路は、電解質部材において発電に伴って生じた水を排出するための流路も兼ねている。なお、特許文献1の燃料電池は、電解質部材を挟み込む蓋体及び基体を備え、電解質部材に対向する基体表面に溝部を設けて燃料流路を形成している。
特開2004−146080号公報
A fuel cell that generates power by supplying fuel and an oxidizing gas to an electrolyte member is known (for example, Patent Document 1). In general, in a fuel cell, a fuel flow path for supplying fuel to an electrolyte member and an oxygen flow path for supplying oxidizing gas to the electrolyte member are formed by pipes. The oxygen channel also serves as a channel for discharging water generated by the power generation in the electrolyte member. Note that the fuel cell of Patent Document 1 includes a lid body and a base that sandwich an electrolyte member, and a groove is provided on the surface of the base facing the electrolyte member to form a fuel flow path.
JP 2004-146080 A

流路を形成するパイプ等が電解質部材を保持する基体の周囲に配置されると燃料電池が大型化する。また、電解質部材において発生した水が酸素流路の側面に付着すると、酸化ガスが通過可能な流路断面積は実質的に縮小され、酸化ガスの電解質部材への導入が妨げられる。特に、燃料電池の小型化に伴い酸素流路の径が小さくなると、発生した水により酸素流路が完全に塞がり、酸素が燃料電池に供給されないおそれがある。   When the pipe or the like forming the flow path is arranged around the base body holding the electrolyte member, the fuel cell is increased in size. Further, when water generated in the electrolyte member adheres to the side surface of the oxygen channel, the cross-sectional area of the channel through which the oxidizing gas can pass is substantially reduced, and the introduction of the oxidizing gas into the electrolyte member is hindered. In particular, if the diameter of the oxygen flow path is reduced with the miniaturization of the fuel cell, the generated water may completely block the oxygen flow path, and oxygen may not be supplied to the fuel cell.

本発明は、小型化及び酸素流路の水分除去が可能な燃料電池を提供することにある。   An object of the present invention is to provide a fuel cell capable of downsizing and removing moisture from an oxygen flow path.

本発明の第1の観点の燃料電池は、電解質部材と、前記電解質部材を保持する基体と、前記基体の中空部により形成され、前記電解質部材に酸素を導く酸素流路と、前記基体の中空部により形成され、前記酸素流路の側面に開口し、前記電解質部材において発生した水が流入する水流入路とを備える。   A fuel cell according to a first aspect of the present invention includes an electrolyte member, a base body that holds the electrolyte member, a hollow portion of the base body, an oxygen channel that guides oxygen to the electrolyte member, and a hollow space of the base body. And a water inflow passage through which the water generated in the electrolyte member flows is formed.

好適には、前記水流入路は、前記酸素流路の側面に付着した水を毛管現象により吸引可能な径に形成されている。   Preferably, the water inflow passage is formed to have a diameter capable of sucking water adhering to the side surface of the oxygen passage by capillary action.

好適には、前記水流入路は、前記基体の外部へ連通している。   Suitably, the said water inflow path is connected to the exterior of the said base | substrate.

好適には、前記基体の中空部により形成され、前記電解質部材に供給される燃料が流れる燃料流路を備え、前記水流入路は、前記燃料流路に接続されている。   Preferably, a fuel flow path that is formed by a hollow portion of the base and through which fuel supplied to the electrolyte member flows is provided, and the water inflow path is connected to the fuel flow path.

好適には、前記水流入路に水貯蔵部が設けられている。   Preferably, a water storage part is provided in the water inflow path.

好適には、前記水流入路の水の流動を制御する水流動制御要素を備える。   Preferably, a water flow control element for controlling the flow of water in the water inflow path is provided.

好適には、前記燃料流路の燃料の濃度を検出する濃度センサと、前記濃度センサの検出した濃度に基づいて前記水流動制御要素の動作を制御するように構成されている制御部と、を備える。   Preferably, a concentration sensor for detecting the concentration of fuel in the fuel flow path, and a control unit configured to control the operation of the water flow control element based on the concentration detected by the concentration sensor, Prepare.

好適には、前記基体は、前記水流入路に接続され、前記水流入路の水を貯蔵可能な水貯蔵用カートリッジを着脱可能に構成されている。   Preferably, the base is connected to the water inflow path, and is configured to be detachable from a water storage cartridge capable of storing water in the water inflow path.

好適には、前記酸素流路の側面が凹凸形状となっている。   Preferably, the side surface of the oxygen channel has an uneven shape.

好適には、前記凹凸形状は前記酸素流路の流路方向に交差する段差から成る。   Suitably, the said uneven | corrugated shape consists of the level | step difference which cross | intersects the flow direction of the said oxygen flow path.

好適には、前記酸素流路の側面は前記水流入路よりも外方側において内側に突出している。   Preferably, the side surface of the oxygen channel protrudes inward on the outer side of the water inflow channel.

本発明の第2の観点の電子機器は、筐体に設けられた操作部及び表示部と、前記操作部からの入力情報に基づいて前記表示部の表示内容を制御する動作制御部と、前記筐体内に収容され、前記操作部、前記表示部及び前記動作制御部に電力を供給する上記いずれか一の燃料電池と、を備える。   An electronic device according to a second aspect of the present invention includes an operation unit and a display unit provided in a housing, an operation control unit that controls display content of the display unit based on input information from the operation unit, And a fuel cell that is housed in a casing and supplies power to the operation unit, the display unit, and the operation control unit.

好適には、前記表示部、前記操作部及び前記動作制御部のうち少なくともいずれか一つの稼動状況に応じて前記燃料電池の前記電解質部材への燃料若しくは酸化ガスの供給を制御するように構成されている反応制御部を備える。   Preferably, it is configured to control the supply of fuel or oxidizing gas to the electrolyte member of the fuel cell according to the operating status of at least one of the display unit, the operation unit, and the operation control unit. The reaction control part is provided.

本発明によれば、燃料電池の小型化及び酸素流路の水分を除去することができる。   According to the present invention, it is possible to reduce the size of the fuel cell and to remove moisture from the oxygen channel.

本発明の実施形態の燃料電池を示す外観斜視図。1 is an external perspective view showing a fuel cell according to an embodiment of the present invention. 図1のII−II線矢視方向における断面図。Sectional drawing in the II-II arrow direction of FIG. 図1の燃料電池の基体の分解斜視図。FIG. 2 is an exploded perspective view of a base body of the fuel cell in FIG. 1. 図1の燃料電池の基体の分解斜視図。FIG. 2 is an exploded perspective view of a base body of the fuel cell in FIG. 1. 図1の燃料電池の燃料流路及び導電路の概要を示す斜視図。The perspective view which shows the outline | summary of the fuel flow path and conductive path of the fuel cell of FIG. 図1の燃料電池の電池本体付近の燃料流路を示す図。The figure which shows the fuel flow path near the battery main body of the fuel cell of FIG. 図1の燃料電池の電気系の構成を示すブロック図。The block diagram which shows the structure of the electric system of the fuel cell of FIG. 図1の燃料電池の燃料貯蔵部の変形例を示す図。The figure which shows the modification of the fuel storage part of the fuel cell of FIG. 図1の燃料電池が着脱される携帯電話機の概観斜視図。FIG. 2 is a schematic perspective view of a mobile phone to which the fuel cell of FIG. 1 is attached and detached. 図9のX−X線矢視方向における断面図。Sectional drawing in the XX arrow direction of FIG. 図9の携帯電話機の電気系の構成を示すブロック図。The block diagram which shows the structure of the electric system of the mobile telephone of FIG. 電気浸透流型流動制御要素の原理を説明する図。The figure explaining the principle of an electroosmotic flow type flow control element. 燃料流動制御要素の配置位置の例を示す図。The figure which shows the example of the arrangement position of a fuel flow control element. 振動体を含む燃料流動制御要素の例を示す図。The figure which shows the example of the fuel flow control element containing a vibrating body. 電気浸透流型流動制御要素の例を示す図。The figure which shows the example of an electroosmotic flow type flow control element. 図15の電気浸透流型流動制御要素の連通部材を示す図。The figure which shows the communicating member of the electroosmotic flow type flow control element of FIG. 電気浸透流型流動制御要素の連通部材の他の例を示す図。The figure which shows the other example of the communicating member of an electroosmotic flow type flow control element. 電気浸透流型流動制御要素の連通部材の他の例を示す図。The figure which shows the other example of the communicating member of an electroosmotic flow type flow control element. 電気浸透流型流動制御要素の電極の配置の例を示す図。The figure which shows the example of arrangement | positioning of the electrode of an electroosmotic flow type flow control element. 電気浸透流型流動制御要素の電極の配置の例を示す図。The figure which shows the example of arrangement | positioning of the electrode of an electroosmotic flow type flow control element. 電気浸透流型流動制御要素を配列した流動制御要素アレイを示す図。The figure which shows the flow control element array which arranged the electroosmotic flow type flow control element. 電気浸透流型流動制御要素をシールドするシールド導体を示す図。The figure which shows the shield conductor which shields an electroosmotic flow type flow control element. 水流入路を形成した燃料電池を概念的に示す断面図。Sectional drawing which shows notionally the fuel cell which formed the water inflow path. 酸素流路の変形例を示す断面図。Sectional drawing which shows the modification of an oxygen flow path.

符号の説明Explanation of symbols

1…燃料電池、2…基体、12…空気流路(酸素流路)、17…燃料流路、21…電解質部材、251、253、258…水流入路。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Fuel cell, 2 ... Base | substrate, 12 ... Air flow path (oxygen flow path), 17 ... Fuel flow path, 21 ... Electrolyte member, 251, 253, 258 ... Water inflow path.

図1A及び図1Bは、本発明の実施形態に係る燃料電池1の外観を示す斜視図であり、図1Aは、燃料電池1の第1の面(一主面)S1側から見た図、図1Bは、第1の面S1の背面となる第2の面(他主面)S2側から見た図である。なお、図1A及び図1Bは燃料電池1を概念的に示すものであり、後述する空気流路12の開口を大きく示すなどしている。   1A and 1B are perspective views showing an appearance of a fuel cell 1 according to an embodiment of the present invention, and FIG. 1A is a view of the first surface (one main surface) S1 of the fuel cell 1, FIG. 1B is a view seen from the second surface (other main surface) S2 side which is the back surface of the first surface S1. 1A and 1B conceptually show the fuel cell 1 and show a large opening of an air passage 12 to be described later.

燃料電池1は、略直方体状に形成された基体2を備えている。基体2は、例えばセラミック多層基板により構成されている。すなわち、基体2は、略薄型直方体状に形成され、互いに同等の広さ、厚さ、形状を有する複数の第1絶縁層3A〜第7絶縁層3G(以下、絶縁層3A〜3Gを区別せずに「絶縁層3」ということがある。)を積層してなる積層体により形成されている。絶縁層3は、例えば、アルミナセラミックスであり、例えば、SiO、Al、MgO、ZnO、Bなどから成るガラス成分とアルミナ粒子とを含んで形成される。積層後の絶縁層3は、例えば900°C〜1600°Cの大気雰囲気で焼成される。The fuel cell 1 includes a base body 2 formed in a substantially rectangular parallelepiped shape. The base 2 is made of, for example, a ceramic multilayer substrate. That is, the base 2 is formed in a substantially thin rectangular parallelepiped shape, and a plurality of first insulating layers 3A to 7G (hereinafter referred to as insulating layers 3A to 3G) having the same width, thickness, and shape are distinguished from each other. Without being referred to as “insulating layer 3”). The insulating layer 3 is, for example, alumina ceramics, and is formed including, for example, a glass component made of SiO 2 , Al 2 O 3 , MgO, ZnO, B 2 O 3, and alumina particles. The laminated insulating layer 3 is baked, for example, in an air atmosphere of 900 ° C. to 1600 ° C.

なお、基体2を構成する絶縁層3を7枚としたのは例示であり、絶縁層3の枚数は適宜に設定してよい。また、複数の絶縁層3は、互いに同一の広さ、厚さ、形状でなくてもよい。ただし、複数の絶縁層3を互いに同一の広さ、厚さ、形状とすれば、製造コストが縮小される。   The number of the insulating layers 3 constituting the substrate 2 is seven as an example, and the number of the insulating layers 3 may be set as appropriate. The plurality of insulating layers 3 may not have the same width, thickness, and shape. However, if the plurality of insulating layers 3 have the same width, thickness, and shape, the manufacturing cost is reduced.

第1の面S1には、燃料電池1から電子機器へ電力を供給するためのプラス端子5P、マイナス端子5N(以下、両者を区別せずに「端子5」ということがある。)が設けられている。端子5は、例えば第1の面S1に重ねて配置される金属製の板状部材により構成されている。   The first surface S1 is provided with a plus terminal 5P and a minus terminal 5N (hereinafter sometimes referred to as “terminal 5” without distinguishing between them) for supplying power from the fuel cell 1 to the electronic device. ing. The terminal 5 is made of, for example, a metal plate-like member that is placed on the first surface S1.

また、第1の面S1には、凹部2aが形成されており、凹部2aには、各種電子部品が配置されている。各種電子部品は、例えば、電源装置6、制御装置7、キャパシタ8、燃料流動制御要素用電源装置9であり、これらについては後述する。   The first surface S1 is formed with a recess 2a, and various electronic components are arranged in the recess 2a. The various electronic components are, for example, a power supply device 6, a control device 7, a capacitor 8, and a fuel flow control element power supply device 9, which will be described later.

第2の面S2には、後述する電池本体15(図1A及び図1Bでは不図示)を収容する凹部2bが形成されており、凹部2bは蓋体11により塞がれている。凹部2b及び蓋体11は、電池本体15の数に対応して第2の面S2に複数、例えば4つ配列されている。蓋体11は、例えば絶縁層3と同様の材料により形成され、絶縁性を有している。従って、蓋体11は、基体2を構成する絶縁層3の一つと捉えることもできる。   The second surface S <b> 2 is formed with a recess 2 b that accommodates a battery body 15 (not shown in FIGS. 1A and 1B), which will be described later, and the recess 2 b is closed by the lid 11. A plurality of, for example, four recesses 2 b and lids 11 are arranged on the second surface S <b> 2 corresponding to the number of battery main bodies 15. The lid 11 is formed of, for example, the same material as that of the insulating layer 3 and has an insulating property. Therefore, the lid 11 can also be regarded as one of the insulating layers 3 constituting the base 2.

図2は、図1AのII−II線矢視方向における断面図である。ただし、図2は、基体2の構成を概念的に示すものであり、後述する、同一断面にない供給部17a、排出部17c、導電路18を全て示している。また、図3A〜図3D及び図4A〜図4Bは、基体2の分解斜視図である。ただし、図3A〜図3D及び図4A〜図4Bは、基体2の構成を概念的に示すものであり、燃料流路17を図2よりも大きく示すなどしている。このため、図2や後述する図5に対して燃料流路17と導電路18との相対位置が若干ずれている。また、導電路18の細部は省略している。   FIG. 2 is a cross-sectional view in the direction of arrows II-II in FIG. 1A. However, FIG. 2 conceptually shows the configuration of the base 2 and shows all of a supply section 17a, a discharge section 17c, and a conductive path 18 which are not in the same section, which will be described later. 3A to 3D and FIGS. 4A to 4B are exploded perspective views of the base 2. However, FIGS. 3A to 3D and FIGS. 4A to 4B conceptually show the structure of the base 2, and the fuel flow path 17 is shown larger than FIG. For this reason, the relative position of the fuel flow path 17 and the conductive path 18 is slightly deviated from FIG. 2 and FIG. Details of the conductive path 18 are omitted.

図2に示すように、基体2の内部には、燃料と酸素との化学反応により発電を行う電池本体15と、電池本体15に供給する燃料を貯蔵する燃料貯蔵部16と、燃料貯蔵部16に貯蔵されている燃料を電池本体15に導くための燃料流路17と、電池本体15からの電力を導くための導電路18とが設けられている。   As shown in FIG. 2, inside the base body 2, a battery main body 15 that generates power by a chemical reaction between fuel and oxygen, a fuel storage section 16 that stores fuel to be supplied to the battery main body 15, and a fuel storage section 16. A fuel flow path 17 for guiding the fuel stored in the battery body 15 to the battery body 15 and a conductive path 18 for guiding power from the battery body 15 are provided.

電池本体15は、いわゆる単位セルであり、同一平面状に4つ配置され、互いに導電路18により接続されている。ただし、単位セルは、積層されていてもよいし、平面視及び側面視の双方において互いに異なる位置に配置されていてもよいし、一つのみ設けられていてもよい。また、配置される数も適宜に設定してよい。複数の単位セルを平面視において互いに異なる位置に配置すると、各セルのカソード極側をすべて大気中に近づけることができるので、空気を導入しやすくなるとともに、薄型化も可能となる。さらに各単位セルを直列または並列に連結するのが容易であり、高電流または高電圧を容易に得ることができる。   The battery body 15 is a so-called unit cell, which is arranged in the same plane and is connected to each other by a conductive path 18. However, the unit cells may be stacked, may be arranged at different positions in both a plan view and a side view, or only one unit cell may be provided. Moreover, you may set the number arrange | positioned suitably. If a plurality of unit cells are arranged at different positions in plan view, the cathode electrode side of each cell can be brought close to the atmosphere, so that air can be easily introduced and the thickness can be reduced. Furthermore, it is easy to connect the unit cells in series or in parallel, and a high current or a high voltage can be easily obtained.

電池本体15は、電解質部材21と、電解質部材21を挟んで配置されるアノード極22及びカソード極23とを備えている。電池本体15は、例えば、ダイレクトメタノール燃料電池により構成されており、電解質部材21は、イオン導電膜により構成されている。アノード極22及びカソード極23は、白金などの触媒を担持した多孔質部材により構成されており、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。   The battery body 15 includes an electrolyte member 21, and an anode electrode 22 and a cathode electrode 23 that are disposed with the electrolyte member 21 interposed therebetween. The battery body 15 is composed of, for example, a direct methanol fuel cell, and the electrolyte member 21 is composed of an ion conductive film. The anode electrode 22 and the cathode electrode 23 are made of a porous member that supports a catalyst such as platinum, and have both functions of a catalyst layer and a gas diffusion layer.

電池本体15は、例えば絶縁層3と同等の厚さに形成されており、第6絶縁層3Fに設けられた孔部101(図4Bも参照)に嵌合挿入され、第5絶縁層3Eと蓋体11とに挟まれることにより、基体2内部に固定されている。換言すれば、基体2の第2の面S2に設けられた凹部2bに収納されて、凹部2bの開口部が蓋体11により塞がれている。   The battery body 15 is formed to have a thickness equivalent to that of the insulating layer 3, for example, and is fitted and inserted into a hole 101 (see also FIG. 4B) provided in the sixth insulating layer 3F. It is fixed inside the base body 2 by being sandwiched between the lid body 11. In other words, the opening is accommodated in the recess 2 b provided on the second surface S <b> 2 of the base 2, and the opening of the recess 2 b is closed by the lid 11.

電池本体15は、第6絶縁層3Fの孔部101に配置されているから、第1の面S1までの距離は絶縁層3の5枚の厚さ相当であり、第2の面S2までの距離は絶縁層3の1枚の厚さ相当である。すなわち、電池本体15は、第1の面S1までの距離よりも第2の面S2までの距離が短く、第2の面S2寄りに配置されている。これにより、燃料流路の配置自由度の向上が可能と成るとともに、大気中の酸素を取り入れやすくなり、高効率な発電が可能となる。   Since the battery body 15 is disposed in the hole 101 of the sixth insulating layer 3F, the distance to the first surface S1 is equivalent to the thickness of the five sheets of the insulating layer 3, and up to the second surface S2. The distance is equivalent to the thickness of one insulating layer 3. That is, the battery body 15 is disposed closer to the second surface S2 because the distance to the second surface S2 is shorter than the distance to the first surface S1. As a result, the degree of freedom of arrangement of the fuel flow path can be improved, oxygen in the atmosphere can be easily taken in, and highly efficient power generation is possible.

電池本体15を収納する凹部2bは、第6絶縁層3Fの孔部101と、第7絶縁層3Gに設けられた孔部102(図4Cも参照)とにより形成されており、孔部101は孔部102よりも径が小さく、蓋体11は孔部101の周縁において第6絶縁層3Fに当接して固定されている。蓋体11の固定は、例えば、半田、樹脂、接着剤、ねじ等の適宜な固定部材を用いて行われる。蓋体11は、絶縁層3と同等の厚さを有しており、蓋体11は第2の面S2から突出しないように配置されている。これにより、電池本体15に突起がなくなり、小型化が可能となる。   The recess 2b that houses the battery body 15 is formed by a hole 101 of the sixth insulating layer 3F and a hole 102 (see also FIG. 4C) provided in the seventh insulating layer 3G. The lid 11 has a smaller diameter than the hole 102 and is fixed in contact with the sixth insulating layer 3F at the periphery of the hole 101. The lid 11 is fixed using, for example, an appropriate fixing member such as solder, resin, adhesive, or screw. The lid body 11 has a thickness equivalent to that of the insulating layer 3, and the lid body 11 is disposed so as not to protrude from the second surface S2. Thereby, there is no protrusion on the battery main body 15, and the size can be reduced.

ただし、電池本体15の厚さ及び蓋体11の厚さは、絶縁層3の厚さと同等に限られず、適宜に設定してよい。絶縁層3よりも薄くてもよいし、厚くてもよいし、絶縁層3の複数枚分の厚さにしてもよい。特に電池本体15を絶縁層3よりも厚く、あるいは絶縁層3の複数枚分よりも厚くしておき、蓋体11で電池本体15を圧縮して電池本体15を絶縁層3と同じ厚さ、あるいは絶縁層3の複数枚分と同じ厚さにするのがよい。これにより、電池本体15の電極と導電路18との電気的接続をより信頼性の高いものとすることができる。   However, the thickness of the battery body 15 and the thickness of the lid 11 are not limited to the same thickness as the insulating layer 3 and may be set as appropriate. The insulating layer 3 may be thinner or thicker, or may be a thickness corresponding to a plurality of insulating layers 3. In particular, the battery body 15 is thicker than the insulating layer 3 or thicker than a plurality of the insulating layers 3, and the battery body 15 is compressed by the lid 11 so that the battery body 15 has the same thickness as the insulating layer 3. Or it is good to make it the same thickness as several sheets of the insulating layers 3. Thereby, the electrical connection between the electrode of the battery body 15 and the conductive path 18 can be made more reliable.

図5は、燃料貯蔵部16、燃料流路17及び導電路18を示す斜視図である。ただし、図5は、燃料貯蔵部16、燃料流路17及び導電路18の概要を示すものであり、導電路18から各種電子部品6〜9への配線等、細部については省略している。   FIG. 5 is a perspective view showing the fuel storage section 16, the fuel flow path 17, and the conductive path 18. However, FIG. 5 shows an outline of the fuel storage unit 16, the fuel flow path 17, and the conductive path 18, and details such as wiring from the conductive path 18 to the various electronic components 6 to 9 are omitted.

燃料貯蔵部16は、図2及び図5に示すように、例えば、第2絶縁層3B〜第6絶縁層3Fにそれぞれ設けられた孔部104A〜108A、孔部104B〜108B(図3B〜図4Bも参照。付加記号A、Bを省略して両者を区別しないことがある。)が連通することにより形成された収納空間25A、25B(図5も参照。付加記号A、Bを省略して両者を区別しないことがある。)を有している。孔部104〜孔部108は、例えば、同一の大きさの同一形状に形成されるとともに、第2絶縁層3B〜第6絶縁層3F間において互いに対向する位置に設けられており、柱状(例えば四角柱)に形成されている。収納空間25Aと収納空間25Bとは、隔壁16aにより仕切られ、隔壁16aには、収納空間25Aと25Bとを連通する孔部16bが設けられている。収納空間25には、不図示の開口を介してメタノールや水素ガス等の燃料が充填される。   As shown in FIGS. 2 and 5, the fuel storage unit 16 includes, for example, holes 104 </ b> A to 108 </ b> A and holes 104 </ b> B to 108 </ b> B (FIG. 3B to FIG. 3B) provided in the second insulating layer 3 </ b> B to the sixth insulating layer 3 </ b> F, respectively. See also 4B. Storage spaces 25A and 25B formed by communication of additional symbols A and B may be omitted (see also FIG. 5; additional symbols A and B are omitted) They may not be distinguished from each other.) The holes 104 to 108 are formed in, for example, the same size and the same shape, and are provided at positions facing each other between the second insulating layer 3B to the sixth insulating layer 3F. (Quadrangular prism). The storage space 25A and the storage space 25B are partitioned by a partition wall 16a, and the partition wall 16a is provided with a hole 16b that communicates the storage spaces 25A and 25B. The storage space 25 is filled with fuel such as methanol or hydrogen gas through an opening (not shown).

燃料流路17は、絶縁層3に設けられた溝部(中空部)が相互に連結されて成る。なお、本願において溝部は、絶縁層3を厚み方向に貫通するもの(孔部)も含むものとする。燃料流路17を構成する溝部は、積層前の絶縁層3を切削等することにより形成される。   The fuel flow path 17 is formed by connecting groove portions (hollow portions) provided in the insulating layer 3 to each other. In addition, in this application, a groove part shall include what penetrates the insulating layer 3 in the thickness direction (hole part). The groove part which comprises the fuel flow path 17 is formed by cutting the insulating layer 3 before lamination | stacking.

燃料流路17は、燃料貯蔵部16の燃料を電池本体15に(矢印y1の方向へ)導く供給部17aと、供給部17aに連通し、電池本体15のアノード極22に接する接触部17bと、接触部17bに連通し、電池本体15に接した燃料を燃料貯蔵部16に(矢印y2の方向へ)還流する排出部17cとを備えている。燃料流路17は、各部17a〜17cを備えることにより、燃料貯蔵部16から燃料を導くとともに、その燃料を燃料貯蔵部16に還流する循環経路を形成している。   The fuel flow path 17 includes a supply unit 17a that guides the fuel in the fuel storage unit 16 to the cell body 15 (in the direction of the arrow y1), a contact unit 17b that communicates with the supply unit 17a and contacts the anode electrode 22 of the cell body 15. And a discharge part 17c that communicates with the contact part 17b and returns the fuel in contact with the battery body 15 to the fuel storage part 16 (in the direction of the arrow y2). The fuel flow path 17 includes the respective portions 17 a to 17 c, thereby forming a circulation path for guiding the fuel from the fuel storage unit 16 and returning the fuel to the fuel storage unit 16.

燃料流路17は、3次元的に配置されている。具体的には以下の通りである。   The fuel flow path 17 is arranged three-dimensionally. Specifically, it is as follows.

図5及び図2に示すように、供給部17aは、例えば、第5絶縁層3Eと第6絶縁層3Fとの間において燃料貯蔵部16の収納空間25Aに連通し、燃料貯蔵部16から第5絶縁層3Eと第6絶縁層3Fとの間で絶縁層3に平行に若干延びる(図4Bの溝部110も参照)。次に、第5絶縁層3E及び第4絶縁層3Dを貫通するように第1の面S1側に延びる(図4Aの孔部111及び図3Dの孔部112も参照)。その後、第4絶縁層3D及び第3絶縁層3Cの間を絶縁層3に平行に延びる(図3Cの溝部113も参照)。その途中では、図5に示すように、紙面奥手側の2個の電池本体15及び紙面手前側の2個の電池本体15に対応して、同一平面内で(同一の絶縁層間において)図5の紙面奥手側と紙面手前側とに分岐する。その後、図2に示すように、紙面右側の電池本体15に対応する流路が、絶縁層3に平行な流路から絶縁層3に直交する方向に分岐し、電池本体15に到達する(図3Dの孔部114及び図4Aの孔部115も参照)。また、分岐後の絶縁層3に平行な流路は、紙面左側の電池本体15に対応する位置で、絶縁層3に直交する方向へ屈曲し、電池本体15に到達する(図3Dの孔部116及び図4Aの孔部117も参照)。このように絶縁層3に直交する方向に分岐することにより、直交方向への分岐点で乱流を効率よく発生させることができ、燃料(例えばメタノールと水との混合液)の混合を良好に行なうことができる。   As shown in FIGS. 5 and 2, for example, the supply unit 17 a communicates with the storage space 25 </ b> A of the fuel storage unit 16 between the fifth insulating layer 3 </ b> E and the sixth insulating layer 3 </ b> F. It extends slightly in parallel with the insulating layer 3 between the fifth insulating layer 3E and the sixth insulating layer 3F (see also the groove 110 in FIG. 4B). Next, it extends to the first surface S1 side so as to penetrate the fifth insulating layer 3E and the fourth insulating layer 3D (see also the hole 111 in FIG. 4A and the hole 112 in FIG. 3D). Thereafter, the gap extends between the fourth insulating layer 3D and the third insulating layer 3C in parallel with the insulating layer 3 (see also the groove 113 in FIG. 3C). In the middle, as shown in FIG. 5, the two battery main bodies 15 on the back side of the paper and the two battery main bodies 15 on the front side of the paper correspond to the same plane (in the same insulating layer). Branches into the back side of the paper and the front side of the paper. Thereafter, as shown in FIG. 2, the flow path corresponding to the battery main body 15 on the right side of the paper is branched from the flow path parallel to the insulating layer 3 in the direction perpendicular to the insulating layer 3 and reaches the battery main body 15 (see FIG. 2). (See also 3D hole 114 and hole 115 in FIG. 4A). In addition, the flow path parallel to the branched insulating layer 3 is bent in a direction orthogonal to the insulating layer 3 at a position corresponding to the battery main body 15 on the left side of the paper, and reaches the battery main body 15 (hole portion in FIG. 3D). 116 and also the hole 117 in FIG. 4A). By branching in the direction orthogonal to the insulating layer 3 in this way, turbulent flow can be efficiently generated at the branch point in the orthogonal direction, and mixing of fuel (for example, a mixed solution of methanol and water) is favorably performed. Can be done.

排出部17cは、例えば、第2絶縁層3Bと第3絶縁層3Cとの間において燃料貯蔵部16の収納空間25Bに連通し、燃料貯蔵部16から第2絶縁層3Bと第3絶縁層3Cとの間で絶縁層3に平行に延びる(図3Bの溝部119も参照)。その途中では、図5に示すように、紙面奥手側の2個の電池本体15及び紙面手前側の2個の電池本体15に対応して、同一の絶縁層間において、図5の紙面奥手側と紙面手前側とに分岐する。その後、図2に示すように、紙面右側の電池本体15に対応する流路が、絶縁層3に平行な流路から絶縁層3に直交する方向に分岐し、電池本体15に到達する(図3Cの孔部120、図3Dの孔部121及び図4Aの孔部122も参照)。また、分岐後の絶縁層3に平行な流路は、紙面左側の電池本体15に対応する位置で、絶縁層3に直交する方向へ屈曲し、電池本体15に到達する(図3Cの孔部123、図3Dの孔部124及び図4Aの孔部125も参照)。なお、排出部17cにおける燃料の流れる方向は上記の排出部17cの各部の説明順と逆である。   For example, the discharge part 17c communicates with the storage space 25B of the fuel storage part 16 between the second insulating layer 3B and the third insulating layer 3C, and the second insulating layer 3B and the third insulating layer 3C from the fuel storage part 16 Extending in parallel with the insulating layer 3 (see also the groove 119 in FIG. 3B). In the middle of the process, as shown in FIG. 5, corresponding to the two battery main bodies 15 on the back side of the paper and the two battery main bodies 15 on the front side of the paper, Branches to the front side of the page. Thereafter, as shown in FIG. 2, the flow path corresponding to the battery main body 15 on the right side of the paper is branched from the flow path parallel to the insulating layer 3 in the direction perpendicular to the insulating layer 3 and reaches the battery main body 15 (see FIG. 2). 3C hole 120, hole 121 in FIG. 3D and hole 122 in FIG. 4A). Further, the flow path parallel to the branched insulating layer 3 is bent in a direction orthogonal to the insulating layer 3 at a position corresponding to the battery main body 15 on the left side of the paper, and reaches the battery main body 15 (hole portion in FIG. 3C). 123, see also hole 124 in FIG. 3D and hole 125 in FIG. 4A). Note that the direction of fuel flow in the discharge portion 17c is reverse to the order of description of each portion of the discharge portion 17c.

供給部17aの絶縁層3に平行に延びる部分(第3絶縁層3Cと第4絶縁層3Dとの間)と、排出部17cの絶縁層3に平行に延びる部分(第2絶縁層3Bと第3絶縁層3Cとの間)とは、側面視(絶縁層3に平行な方向に見て)互いに平行である。また、平面視(絶縁層3に直交する方向に見て)において比較的近い距離で互いに平行に延びている。従って、排出部17cの一部は、供給部17aに沿って配置されていることになる。   A portion (between the third insulating layer 3C and the fourth insulating layer 3D) extending in parallel to the insulating layer 3 of the supply portion 17a, and a portion (second and third insulating layers 3B and 3D) extending in parallel to the insulating layer 3 of the discharge portion 17c. And 3 insulating layers 3C) are parallel to each other in a side view (viewed in a direction parallel to the insulating layer 3). Further, they extend in parallel with each other at a relatively close distance in a plan view (as viewed in a direction orthogonal to the insulating layer 3). Therefore, a part of the discharge part 17c is arranged along the supply part 17a.

また、図5に示すように、供給部17aにおける燃料の流れる方向を示す矢印y1及び排出部17cにおける燃料の流れる方向を示す矢印y2から明らかなように、排出部17cの供給部17aに沿う部分においては、両者を流れる燃料の向きは互いに反対方向である。   Further, as shown in FIG. 5, as is clear from the arrow y1 indicating the fuel flow direction in the supply portion 17a and the arrow y2 indicating the fuel flow direction in the discharge portion 17c, the portion along the supply portion 17a of the discharge portion 17c. In, the directions of the fuel flowing through the two are opposite to each other.

排出部17cが供給部17aに沿う部分では、両者間の距離は、側面視において絶縁層3の1枚の厚さと同じであり、比較的近接している。なお、図5等では、供給部17aと排出部17cとが絶縁層3を貫通する部分において合流しないように、平面視において排出部17cを供給部17aの若干外側に配置した場合を例示しているが、大部分においては平面視において互いに一致するように配置するとともに、絶縁層3を貫通する部分付近のみにおいて平面視において互いにずれるように配置し、排出部17cと供給部17aとの距離を絶縁層3の1枚の厚さに等しくしてもよい。また、図5等のように平面視において排出部17cと供給部17aとの間に距離をおく場合には、当該平面視における距離を例えば絶縁層3の1枚の厚さと同程度あるいはそれ以下にしてもよい。   In the part where the discharge part 17c is along the supply part 17a, the distance between the two is the same as the thickness of one insulating layer 3 in a side view and is relatively close. 5 and the like exemplify a case where the discharge portion 17c is arranged slightly outside the supply portion 17a in a plan view so that the supply portion 17a and the discharge portion 17c do not merge at a portion passing through the insulating layer 3. However, for the most part, they are arranged so as to coincide with each other in plan view, and are arranged so as to be shifted from each other in plan view only in the vicinity of the part penetrating the insulating layer 3, and the distance between the discharge part 17c and the supply part 17a is set. The thickness of one insulating layer 3 may be equal. Further, when a distance is provided between the discharge part 17c and the supply part 17a in a plan view as shown in FIG. 5 or the like, the distance in the plan view is approximately equal to or less than the thickness of one insulating layer 3, for example. It may be.

図2に示すように、排出部17cは、第1の面S1との距離が絶縁層3の2枚の厚さ相当未満であるのに対し、供給部17aは、第1の面S1との距離が絶縁層3の1枚の厚さだけ排出部17cよりも長い。また、供給部17aは、第1の面S2との距離も絶縁層3の4枚の厚さ相当以上であり、排出部17cと第1の面S1との距離よりも長い。すなわち、排出部17cは、供給部17aに比し基体2の表面に近づけて配置されている。これにより、電池本体15で発生した熱により温度が上昇した、排出部を流れる流体を外気に近づけることができ、良好に放熱することができる。   As shown in FIG. 2, the discharge portion 17c is less than the thickness of the two insulating layers 3 with respect to the first surface S1, whereas the supply portion 17a is in contact with the first surface S1. The distance is longer than the discharge portion 17c by the thickness of one insulating layer 3. In addition, the supply portion 17a has a distance from the first surface S2 that is equal to or greater than the thickness of the four insulating layers 3, and is longer than the distance between the discharge portion 17c and the first surface S1. That is, the discharge part 17c is disposed closer to the surface of the base 2 than the supply part 17a. As a result, the fluid flowing through the discharge portion whose temperature has been increased by the heat generated in the battery body 15 can be brought close to the outside air, and heat can be radiated satisfactorily.

なお、図では、供給部17a又は排出部17cの分岐前の断面積と分岐後の各流路の断面積とが同等に示されているが、分岐前の断面積と、分岐後の各流路の断面積の総和とが同等になるようにしてもよい。これにより、分岐前と分岐後とで流速(圧力)が一定に保たれる。   In the figure, the cross-sectional area before branching of the supply unit 17a or the discharge unit 17c and the cross-sectional area of each flow channel after branching are equally shown, but the cross-sectional area before branching and each flow after branching are shown. The sum of the cross-sectional areas of the roads may be equal. Thereby, the flow velocity (pressure) is kept constant before and after branching.

供給部17aは、4つの電池本体15に対応して4つに分岐し、それぞれ電池本体15に対して接続されている。しかし、4つに分岐した後に更に分岐して、一つの電池本体15に対して複数個所で接続されてもよい。排出部17cも同様である。これにより、各電池本体15に同じ濃度の燃料を供給でき、各電池本体15の発電をむらなく効率よく行なうことができる。また、逆に、供給部17a及び排出部17cを燃料貯蔵部16から一切分岐させずに、一の電池本体15に接した後の排出部が、他の電池本体15に接続される供給部を兼ねるように、すなわち、流路が複数の電池本体15に対して直列に接続されるようにしてもよい。これにより、各流路の構造が容易になり、生産性を向上できる。   The supply unit 17 a branches into four corresponding to the four battery main bodies 15 and is connected to the battery main bodies 15. However, it may be further branched after being branched into four and connected to one battery body 15 at a plurality of locations. The same applies to the discharge unit 17c. Thereby, the fuel of the same concentration can be supplied to each battery main body 15, and the power generation of each battery main body 15 can be performed efficiently without unevenness. Conversely, the supply unit 17 a and the discharge unit 17 c are not branched from the fuel storage unit 16 at all, and the discharge unit after contacting the one battery body 15 is connected to the other battery body 15. In other words, the flow paths may be connected in series to the plurality of battery main bodies 15. Thereby, the structure of each flow path becomes easy and productivity can be improved.

図6Aは、接触部17bの上面図(絶縁層3に直交する方向から見た図)であり、図6Bは、図6AのVIb−VIb線矢視方向における断面図である。   6A is a top view of the contact portion 17b (viewed from a direction orthogonal to the insulating layer 3), and FIG. 6B is a cross-sectional view in the direction of arrows VIb-VIb in FIG. 6A.

図6Aに示すように、供給部17a及び排出部17cは、電池本体15に対して互いに反対側の縁部寄りの位置において電池本体15に到達し、それぞれ接触部17bの端部に連通している。接触部17bは、供給部17aとの連通位置から排出部17cとの連通位置まで蛇行するように延び、電池本体15の全面に亘って広がっている。   As shown in FIG. 6A, the supply unit 17a and the discharge unit 17c reach the battery body 15 at positions near the edges opposite to the battery body 15, and communicate with the end portions of the contact parts 17b. Yes. The contact portion 17b extends so as to meander from the communication position with the supply portion 17a to the communication position with the discharge portion 17c, and extends over the entire surface of the battery body 15.

図6Bに示すように、接触部17bは、第5絶縁層3Eの電池本体15側の面に溝部が設けられることにより形成されており、電池本体15のアノード極22に接している。アノード極22は、多孔質部材により形成されており、接触部17bを流れる燃料はアノード極22を介して電解質部材21へ流れる。換言すれば、接触部17bは電解質部材21に接している。   As shown in FIG. 6B, the contact portion 17 b is formed by providing a groove on the surface of the fifth insulating layer 3 </ b> E on the battery body 15 side, and is in contact with the anode electrode 22 of the battery body 15. The anode electrode 22 is formed of a porous member, and the fuel flowing through the contact portion 17 b flows to the electrolyte member 21 through the anode electrode 22. In other words, the contact portion 17 b is in contact with the electrolyte member 21.

なお、蓋体11には、電池本体に空気(酸化ガス)を導くための空気流路12が形成されている(図1Bも参照)。蓋体11の空気流路12は、第1の面S1側から電池本体15側に蓋体11を貫通するように設けられる部分と、蓋体11のカソード極23側に設けられた溝により形成され、接触部17bと同様に蛇行するように延びてカソード極23の全面に広がる部分とを有している。   The lid body 11 is formed with an air flow path 12 for guiding air (oxidizing gas) to the battery body (see also FIG. 1B). The air flow path 12 of the lid 11 is formed by a portion provided so as to penetrate the lid 11 from the first surface S1 side to the battery body 15 side and a groove provided on the cathode electrode 23 side of the lid 11. Similarly to the contact portion 17b, the contact portion 17b extends in a meandering manner and extends over the entire surface of the cathode electrode 23.

図2に示す導電路18は、例えば従来のセラミック多層基板における導電路と同様の製造方法により基体2に設けられる。具体的には、銀系や銅系、タングステン系、モリブデン系、白金系等の導電材料を含む導電性ペーストを、積層前の絶縁層3の表面に塗布又は絶縁層3に形成した貫通孔に充填し、その後、絶縁層3を積層して焼成することにより、導電路18が設けられた基体2が得られる。   The conductive path 18 shown in FIG. 2 is provided on the base body 2 by, for example, the same manufacturing method as the conductive path in the conventional ceramic multilayer substrate. Specifically, a conductive paste containing a conductive material such as silver, copper, tungsten, molybdenum, or platinum is applied to the surface of the insulating layer 3 before lamination or formed in the through hole formed in the insulating layer 3. After filling, the insulating layer 3 is laminated and baked, whereby the substrate 2 provided with the conductive path 18 is obtained.

従って、導電路18は、絶縁層3と絶縁層3との間において絶縁層3に平行に延びる部分と、絶縁層3を貫通する部分とを有し、基体2の内部に3次元的に配置されている。例えば、導電路18は4つの電池本体を直列に接続するように配置される。具体的には以下の通りである。   Accordingly, the conductive path 18 has a portion extending in parallel to the insulating layer 3 between the insulating layer 3 and the insulating layer 3, and a portion penetrating the insulating layer 3, and is three-dimensionally arranged inside the base 2. Has been. For example, the conductive path 18 is arranged to connect four battery bodies in series. Specifically, it is as follows.

図2及び図5に示すように、導電路18は、マイナス端子5Nから第1絶縁層3A〜第5絶縁層3Eを貫通し(図3Aの導体201、図3Bの導体202、図3Cの導体203、図3Dの導体204、図4Aの導体205も参照)、電池本体15のアノード極22に面するアノード側導電膜18aに達する。なお、実際には、途中で凹部2a(図1A参照)に設けられた電源装置6に接続され、電源装置6から電池本体15に延びるから、図2及び図5の概念図よりも複雑な形状をしている。   2 and 5, the conductive path 18 penetrates the first insulating layer 3A to the fifth insulating layer 3E from the negative terminal 5N (the conductor 201 in FIG. 3A, the conductor 202 in FIG. 3B, the conductor in FIG. 3C). 203, see also the conductor 204 in FIG. 3D and the conductor 205 in FIG. 4A), and reaches the anode-side conductive film 18a facing the anode electrode 22 of the battery body 15. In practice, the power supply device 6 provided in the recess 2a (see FIG. 1A) is connected in the middle and extends from the power supply device 6 to the battery main body 15. Therefore, the shape is more complicated than the conceptual diagrams of FIGS. I am doing.

アノード側導電膜18aは、図6A及び図6Bにも示すように、第5絶縁層3Eのアノード極22側に形成され、接触部17bの配置領域を除いてアノード極22と接する全面に設けられている。一方、蓋体11のカソード極23側には、空気流路12の配置領域を除いてカソード極23と接する全面にカソード側導電膜18bが形成されている(図4Dも参照)。アノード側導電膜18a及びカソード側導電膜18bは、集電体としての機能を果たす。   As shown in FIGS. 6A and 6B, the anode-side conductive film 18a is formed on the anode electrode 22 side of the fifth insulating layer 3E, and is provided on the entire surface in contact with the anode electrode 22 except for the arrangement region of the contact portion 17b. ing. On the other hand, a cathode-side conductive film 18b is formed on the entire surface in contact with the cathode electrode 23 on the cathode electrode 23 side of the lid 11 except for the arrangement region of the air flow path 12 (see also FIG. 4D). The anode side conductive film 18a and the cathode side conductive film 18b function as a current collector.

図2及び図5に示すように、カソード側導電膜18bから延びる導電路18は、第6絶縁層3F及び第5絶縁層3Eを貫通した後、絶縁層3に平行になるように屈曲し、第5絶縁層3Eと第4絶縁層3Dとの間を延びる(図4Bの導体206、図4Aの導体207も参照)。その後、第5絶縁層3Eを貫通して(図4Aの導体207も参照)、紙面右側の電池本体10に対応するアノード側導電膜18aに接続される。以後、同様にして、カソード極23と、隣接する電池本体15のアノード極22とを接続するように導電路18は延びる。   As shown in FIGS. 2 and 5, the conductive path 18 extending from the cathode-side conductive film 18 b passes through the sixth insulating layer 3 </ b> F and the fifth insulating layer 3 </ b> E, and is bent so as to be parallel to the insulating layer 3. It extends between the fifth insulating layer 3E and the fourth insulating layer 3D (see also the conductor 206 in FIG. 4B and the conductor 207 in FIG. 4A). After that, it penetrates through the fifth insulating layer 3E (see also the conductor 207 in FIG. 4A) and is connected to the anode-side conductive film 18a corresponding to the battery body 10 on the right side of the drawing. Thereafter, similarly, the conductive path 18 extends so as to connect the cathode electrode 23 and the anode electrode 22 of the adjacent battery body 15.

そして、プラス端子5P直下の電池本体15のカソード極23から延びる導電路18は、第6絶縁層3F〜第1絶縁層3Aまで貫通し(図4Bの導体208、図4Aの導体209、図3Dの導体210、図3Cの導体211、図3Bの導体212、図3Aの導体213も参照)、プラス端子5Pに接続される。なお、実際には、途中で凹部2a(図1A参照)に設けられた電源装置6に接続され、電源装置6からプラス端子5Pに延びるから、図2及び図5の概念図よりも複雑な形状をしている。   The conductive path 18 extending from the cathode electrode 23 of the battery body 15 directly below the plus terminal 5P penetrates from the sixth insulating layer 3F to the first insulating layer 3A (conductor 208 in FIG. 4B, conductor 209 in FIG. 4A, FIG. 3D). Conductor 210, conductor 211 in FIG. 3C, conductor 212 in FIG. 3B, conductor 213 in FIG. 3A), and positive terminal 5P. Actually, since the power supply device 6 provided in the recess 2a (see FIG. 1A) is connected to the middle and extends from the power supply device 6 to the plus terminal 5P, the shape is more complicated than the conceptual diagrams of FIGS. I am doing.

図7は、燃料電池1の電気系の構成を示すブロック図である。図中、実線で示す矢印は信号の経路を示し、点線で示す矢印は電力供給の経路を示している。   FIG. 7 is a block diagram showing the configuration of the electric system of the fuel cell 1. In the figure, arrows indicated by solid lines indicate signal paths, and arrows indicated by dotted lines indicate power supply paths.

電源装置6、制御装置7、キャパシタ8、燃料流動制御要素用電源装置9は、図1Aに示すように、凹部2aに収納されている。凹部2aは、各種電子部品6〜9が第1の面S1から突出しないように、各種電子部品6〜9の厚さ(高さ)よりも深く形成されている。例えば、凹部2aは、第1の絶縁層3Aに孔部131(図3Aも参照)を設けることにより形成されている。   The power supply device 6, the control device 7, the capacitor 8, and the fuel flow control element power supply device 9 are accommodated in the recess 2a as shown in FIG. 1A. The recess 2a is formed deeper than the thickness (height) of the various electronic components 6 to 9 so that the various electronic components 6 to 9 do not protrude from the first surface S1. For example, the recess 2a is formed by providing a hole 131 (see also FIG. 3A) in the first insulating layer 3A.

なお、図1Aでは、凹部2aに被せる蓋体等が設けられておらず、安価、放熱性がよい等のメリットがある。ただし、蓋体を凹部2aに被せてもよい。この場合、防水、防塵等のメリットがある。なお、蓋体を凹部2aに被せる場合には、電池本体15の収納と同様に、凹部2aを絶縁層3の1枚の厚さよりも深くし、絶縁層3と同様の厚さの蓋体を第2絶縁層3Bに当接させて固定してもよい。   In addition, in FIG. 1A, the cover body etc. which cover the recessed part 2a are not provided, but there exists a merit of being cheap and good heat dissipation. However, the lid may be placed on the recess 2a. In this case, there are advantages such as waterproofing and dustproofing. When covering the recess 2a with the lid 2a, the recess 2a is made deeper than the thickness of one of the insulating layers 3 and the lid having the same thickness as the insulating layer 3 is placed, as in the case of storing the battery body 15. It may be fixed in contact with the second insulating layer 3B.

図7に示すように、電池本体15からの電力は、電源装置6へ供給される。電源装置6は、例えばDC/DCコンバータであり、電池本体15において発生した直流電流は、電源装置6により適宜な電圧に変換されて、端子5、制御装置7、キャパシタ8、燃料流動制御要素用電源装置9等の各種電子部品に出力される。   As shown in FIG. 7, the power from the battery body 15 is supplied to the power supply device 6. The power supply device 6 is, for example, a DC / DC converter, and the direct current generated in the battery body 15 is converted into an appropriate voltage by the power supply device 6 to be used for the terminal 5, the control device 7, the capacitor 8, and the fuel flow control element. It is output to various electronic components such as the power supply device 9.

キャパシタ8は、電源装置6から供給される電力の圧力を安定にするためのものである。すなわち、電池本体15から供給される電力は電池本体15の状態によって変動し、また、消費される電力も燃料電池1に設けられた各種電子部品等の稼動状態や端子5に接続される電子機器の稼動状態によって変動する。従って、例えば消費電力が大きい場合には、需要に対して電力不足となる場合がある。また、逆に、余剰電力が発生する場合がある。   The capacitor 8 is for stabilizing the pressure of the electric power supplied from the power supply device 6. That is, the electric power supplied from the battery main body 15 varies depending on the state of the battery main body 15, and the consumed electric power is also an operating state of various electronic components provided in the fuel cell 1 and an electronic device connected to the terminal 5. It varies depending on the operating state of Therefore, for example, when the power consumption is large, the power may be insufficient with respect to the demand. Conversely, surplus power may be generated.

そこで、電源装置6は、電池本体15から供給される電力が消費電力を上回る場合にはキャパシタ8に電力を蓄え、電池本体15から供給される電力が消費電力を下回る場合にはキャパシタ8に蓄えられた電力を各種電子部品等に供給する。これにより、電子機器を安定に作動させることができる。   Therefore, the power supply device 6 stores power in the capacitor 8 when the power supplied from the battery body 15 exceeds the power consumption, and stores it in the capacitor 8 when the power supplied from the battery body 15 is lower than the power consumption. The supplied power is supplied to various electronic components. Thereby, an electronic device can be operated stably.

なお、図1Aでは、独立した部品として構成されたコンデンサ素子によりキャパシタ8を構成し、凹部2aに取り付けた場合を例示している。しかし、絶縁層3が誘電体として機能することから、絶縁層3を挟むように配置される導電膜を絶縁層3間又は基体2の表面に設け、基体2の一部又は全部をキャパシタとして機能させるようにしてもよい。   Note that FIG. 1A illustrates a case where the capacitor 8 is configured by capacitor elements configured as independent components and attached to the recess 2a. However, since the insulating layer 3 functions as a dielectric, a conductive film disposed so as to sandwich the insulating layer 3 is provided between the insulating layers 3 or on the surface of the base 2, and part or all of the base 2 functions as a capacitor. You may make it make it.

図7に示す制御装置7は、燃料電池1に設けられる各種の電子部品の動作を制御するものであり、例えば、CPU、ROM、RAM等を含むICにより構成されている。具体的には、流速センサ31の検出する燃料の流速に基づいて、燃料の流動を制御する燃料流動制御要素32の動作を制御し、また、濃度センサ33の検出する燃料の濃度に基づいて、燃料の濃度を制御する濃度調整装置34の動作を制御する。なお、燃料の流動の制御は、燃料の流速や流量の制御である。   The control device 7 shown in FIG. 7 controls the operation of various electronic components provided in the fuel cell 1, and is composed of, for example, an IC including a CPU, ROM, RAM, and the like. Specifically, based on the fuel flow velocity detected by the flow velocity sensor 31, the operation of the fuel flow control element 32 that controls the flow of fuel is controlled, and based on the fuel concentration detected by the concentration sensor 33, The operation of the concentration adjusting device 34 for controlling the concentration of fuel is controlled. Control of fuel flow is control of fuel flow rate and flow rate.

流速センサ31は、例えば、流路に接する抵抗体と、抵抗体の抵抗値を測定する抵抗計とを含んで構成し(いずれも不図示)、流速変化により抵抗体が温度変化し、抵抗値が変化することを利用して計測する。この場合、抵抗体や、抵抗体と抵抗計とを結ぶ導電路18、抵抗計と制御装置7とを結ぶ導電路18は、例えば積層前において絶縁層3に設けられ、計測器は基体2の焼成後に凹部2a等に設けられる。   The flow rate sensor 31 includes, for example, a resistor that is in contact with the flow path and a resistance meter that measures the resistance value of the resistor (both not shown). Measure using the change of. In this case, the resistor, the conductive path 18 connecting the resistor and the resistance meter, and the conductive path 18 connecting the resistance meter and the control device 7 are provided in the insulating layer 3 before lamination, for example, It is provided in the recessed part 2a etc. after baking.

なお、流速センサ31は、上記の構成に限らず、ピトー管を利用するものなど、適宜なセンサにより構成してよい。電池本体15のように、基体2の一部に燃料流路17に連通する凹部を設けてセンサを配置し、凹部に蓋体を被せるようにしてもよい。また、燃料流路17の断面積は一定であるから、流速の計測と流量の計測とは等価である。   Note that the flow velocity sensor 31 is not limited to the above configuration, and may be configured by an appropriate sensor such as one using a Pitot tube. Like the battery main body 15, a recess may be provided in a part of the base 2 so as to communicate with the fuel flow path 17, the sensor may be arranged, and the recess may be covered with a lid. Moreover, since the cross-sectional area of the fuel flow path 17 is constant, the measurement of the flow velocity and the measurement of the flow rate are equivalent.

燃料流動制御要素32は、例えば、燃料がメタノール水溶液である場合、電気浸透流型流動制御要素(一般に、電気浸透流型ポンプと呼ばれる場合もある)により構成され、燃料流動制御要素32は、燃料流動制御要素用電源装置9と、燃料流動制御要素用電源装置9により電圧が印加されるプラス電極36P、マイナス電極36N(以下、両者を区別せずに「電極36」ということがある)とを備えている。   The fuel flow control element 32 includes, for example, an electroosmotic flow control element (sometimes generally referred to as an electroosmotic pump) when the fuel is an aqueous methanol solution. A flow control element power supply 9 and a positive electrode 36P and a negative electrode 36N (hereinafter, sometimes referred to as “electrode 36” without being distinguished from each other) to which a voltage is applied by the fuel flow control element power supply 9 I have.

燃料流動制御要素用電源装置9は、例えばDC/DCコンバータである。電極36は、例えば、供給部17aに露出するように設けられており、プラス電極36Pがマイナス電極36Nの上流側に配置されている。電極36と、電極36と燃料流動制御要素用電源装置9とを接続する導電路18とは、例えば積層前おいて絶縁層3に設けられ、燃料流動制御要素用電源装置9は基体2の焼成後に凹部2aに設けられる。   The fuel flow control element power supply device 9 is, for example, a DC / DC converter. The electrode 36 is provided so as to be exposed to the supply unit 17a, for example, and the plus electrode 36P is disposed on the upstream side of the minus electrode 36N. The electrode 36 and the conductive path 18 connecting the electrode 36 and the fuel flow control element power supply device 9 are provided, for example, in the insulating layer 3 before lamination, and the fuel flow control element power supply device 9 fires the base 2. It is provided in the recess 2a later.

図12は、電気浸透流型流動制御要素の原理を説明する図である。燃料流路17を形成する壁面3wは、メタノール水溶液に接したときに負に帯電し、その負電荷により燃料流路17の壁面3wに溶液中の正電荷が引き付けられ局在化する。そして、燃料流動制御要素用電源装置9により電極36間に電圧を印加すると、正電荷がマイナス電極36N方向に移動し、その際、周囲の溶液を引きずるために溶液全体がマイナス電極36N方向に流動する。   FIG. 12 is a diagram for explaining the principle of the electroosmotic flow control element. The wall surface 3w forming the fuel flow path 17 is negatively charged when in contact with the aqueous methanol solution, and the negative charge attracts the positive charge in the solution to the wall surface 3w of the fuel flow path 17 and localizes it. When a voltage is applied across the electrodes 36 by the fuel flow control element power supply device 9, the positive charge moves in the direction of the negative electrode 36N. At that time, the entire solution flows in the direction of the negative electrode 36N in order to drag the surrounding solution. To do.

制御装置7は、例えば、流速センサ31の検出結果に基づいて、予め定められた流速になるように、燃料流動制御要素用電源装置9により電極36間に印加される電圧の大きさを制御する。なお、流速センサ31は省略してもよい。この場合、制御装置7は、例えば予め設定された電圧を印加するように燃料流動制御要素用電源装置9の動作を制御したり、電源装置6等において検出される電池本体15の発電量が、予め設定された値になるように燃料流動制御要素用電源装置9の動作を制御する。   For example, the control device 7 controls the magnitude of the voltage applied between the electrodes 36 by the fuel flow control element power supply device 9 so as to obtain a predetermined flow velocity based on the detection result of the flow velocity sensor 31. . The flow rate sensor 31 may be omitted. In this case, the control device 7 controls the operation of the fuel flow control element power supply device 9 so as to apply a preset voltage, for example, or the power generation amount of the battery body 15 detected by the power supply device 6 or the like is The operation of the fuel flow control element power supply 9 is controlled so as to have a preset value.

濃度センサ33は、例えば、燃料流路17内に設けられ、絶縁膜により被覆された一対の電極(不図示)と、当該一対の電極間における静電容量(誘電率)を測定する測定器(不図示)とを含んで構成され、測定した静電容量と、電極間の燃料の濃度と電極間の静電容量との相関関係に基づいて燃料の濃度を特定する。この場合、絶縁膜により被覆された電極と、電極と測定器とを接続する導電路18は、例えば積層前において絶縁層3に設けられ、測定器は基体2の焼成後に凹部2a等に設ける。なお、絶縁層3自体が電極を燃料から絶縁する絶縁体になり得るから、例えば、供給部17aを挟む第3絶縁層3C及び第4絶縁層3D(図2参照)にそれぞれ電極を埋設することにより、濃度測定用のコンデンサを構成してもよい。また、濃度センサ33は、静電容量を測定するものに限定されず、例えば、燃料の沸点を測定するもの等、適宜なものにより構成してよい。   For example, the concentration sensor 33 is provided in the fuel flow path 17 and has a pair of electrodes (not shown) covered with an insulating film, and a measuring instrument (capacitance) that measures the capacitance (dielectric constant) between the pair of electrodes. The fuel concentration is specified based on the measured capacitance and the correlation between the fuel concentration between the electrodes and the capacitance between the electrodes. In this case, the electrode covered with the insulating film and the conductive path 18 that connects the electrode and the measuring instrument are provided in the insulating layer 3 before lamination, for example, and the measuring instrument is provided in the recess 2 a or the like after the substrate 2 is fired. Since the insulating layer 3 itself can be an insulator that insulates the electrode from the fuel, for example, the electrodes are embedded in the third insulating layer 3C and the fourth insulating layer 3D (see FIG. 2) sandwiching the supply portion 17a, respectively. Thus, a capacitor for concentration measurement may be configured. Further, the concentration sensor 33 is not limited to the one that measures the capacitance, and may be constituted by an appropriate one such as one that measures the boiling point of the fuel.

濃度調整装置34は、例えば、燃料が水素ガスやメタノールガス等の気体である場合、気液分離器によって構成される。すなわち、燃料を冷却して所定の温度まで低下させ、飽和水蒸気量を小さくし、水分を結露させることにより、燃料から余剰水分を除去して燃料の濃度を調整する。この場合、気液分離室、結露した水分の排水路、冷媒を通過させるための流路(いずれも不図示)は、燃料流路17等と同様に、絶縁層3に設けられた溝を互いに連結することにより構成することができる。また、気液分離器に温度センサを設ける場合には、例えば抵抗体の抵抗値の変化により温度を検出するセンサにより構成し、上述の抵抗体を設ける流速センサと同様にして基体2に設けることができる。   For example, when the fuel is a gas such as hydrogen gas or methanol gas, the concentration adjusting device 34 is constituted by a gas-liquid separator. That is, the fuel is cooled and lowered to a predetermined temperature, the amount of saturated water vapor is reduced, and moisture is condensed, thereby removing excess moisture from the fuel and adjusting the concentration of the fuel. In this case, the gas / liquid separation chamber, the drainage path for the condensed water, and the flow path (all not shown) for allowing the refrigerant to pass through are formed in the grooves provided in the insulating layer 3 as in the fuel flow path 17 and the like. It can comprise by connecting. In addition, when the gas-liquid separator is provided with a temperature sensor, for example, it is constituted by a sensor that detects the temperature by changing the resistance value of the resistor, and is provided on the substrate 2 in the same manner as the flow rate sensor provided with the resistor. Can do.

制御装置7は、濃度センサ33の検出結果に基づいて、気液分離室の温度が目標の濃度に対応する温度になるように濃度調整装置34の動作を制御する。なお、濃度センサ33は省略してもよい。この場合、制御装置7は、例えば予め設定された温度に気液分離室の温度を調整したり、電源装置6等において検出される電池本体15の発電量が、予め設定された値になるように濃度調整装置34の動作を制御する。   Based on the detection result of the concentration sensor 33, the control device 7 controls the operation of the concentration adjusting device 34 so that the temperature of the gas-liquid separation chamber becomes a temperature corresponding to the target concentration. The density sensor 33 may be omitted. In this case, the control device 7 adjusts the temperature of the gas-liquid separation chamber to a preset temperature, for example, or the power generation amount of the battery main body 15 detected by the power supply device 6 or the like becomes a preset value. The operation of the density adjusting device 34 is controlled.

図8A〜図8Cは、燃料貯蔵部の変形例を示しており、図8Aは斜視図、図8Bは図8AのVIIIb−VIIIb線矢視方向における断面図、図8Cは図8Bの一部拡大図である。   8A to 8C show modified examples of the fuel storage unit, FIG. 8A is a perspective view, FIG. 8B is a cross-sectional view in the direction of arrows VIIIb-VIIIb in FIG. 8A, and FIG. 8C is a partially enlarged view of FIG. FIG.

燃料貯蔵部16′は、燃料供給用のカートリッジ71を挿脱可能に構成されている。具体的には以下の通りである。   The fuel storage unit 16 ′ is configured such that the fuel supply cartridge 71 can be inserted and removed. Specifically, it is as follows.

燃料貯蔵部16′の収納空間25′は、第2絶縁層3B′〜第6絶縁層3F′に設けられた切り欠き部が互いに連結されて形成されている。切り欠き部は、例えば矩形状に形成されており、収納空間25′は直方体状に形成されている。   The storage space 25 ′ of the fuel storage unit 16 ′ is formed by connecting notches provided in the second insulating layer 3 B ′ to the sixth insulating layer 3 F ′ to each other. The cutout portion is formed in, for example, a rectangular shape, and the storage space 25 ′ is formed in a rectangular parallelepiped shape.

カートリッジ71は、収納空間25′に嵌合する形状に形成されており、例えば直方体状である。カートリッジ71は、基体2′と同様に、セラミックが積層されて形成されていてもよいし、金属や樹脂等により形成されていてもよい。カートリッジ71の内部空間71sには水素やメタノール等の燃料が充填されている。   The cartridge 71 is formed in a shape that fits into the storage space 25 ′, and has a rectangular parallelepiped shape, for example. Similarly to the base 2 ′, the cartridge 71 may be formed by laminating ceramics, or may be formed of metal, resin, or the like. The internal space 71s of the cartridge 71 is filled with fuel such as hydrogen or methanol.

カートリッジ71が収納空間25′に挿入されると、図8Bに示すように、燃料貯蔵部16′に設けられたパイプ(接続部)72がカートリッジ71に設けられた開口71aに嵌合挿入される。この際、図8Cに示すように、スプリング74に付勢されて開口71aを塞いでいた弁73が、パイプ72により押し開けられて、燃料流路17′と内部空間71sとが連通する。パイプ72は、例えば金属又は樹脂により形成され、カートリッジ71からの燃料供給用と、カートリッジ71への還流用の2つが設けられる(図8B及び図8Cでは一つのみ示す。)。   When the cartridge 71 is inserted into the storage space 25 ′, as shown in FIG. 8B, a pipe (connection portion) 72 provided in the fuel storage portion 16 ′ is fitted and inserted into an opening 71 a provided in the cartridge 71. . At this time, as shown in FIG. 8C, the valve 73 biased by the spring 74 to close the opening 71a is pushed open by the pipe 72, so that the fuel flow path 17 ′ and the internal space 71s communicate with each other. The pipe 72 is formed of, for example, metal or resin, and two pipes are provided for supplying fuel from the cartridge 71 and returning to the cartridge 71 (only one is shown in FIGS. 8B and 8C).

カートリッジ71の燃料貯蔵部16′からの脱落防止は、例えば、互いに係合する係合部がカートリッジ71及び燃料貯蔵部16′に設けられることにより、あるいは、カートリッジ71を挿入した後に収納空間25′を蓋体で塞ぐことなどにより行われる。   The cartridge 71 can be prevented from dropping out of the fuel storage section 16 ′ by, for example, providing the engaging section engaging with each other in the cartridge 71 and the fuel storage section 16 ′ or after inserting the cartridge 71 into the storage space 25 ′. This is done by closing the lid with a lid.

燃料電池1には、電解質部材において発生した水が流入する水流入路が、空気流路12(酸素流路)とは別に形成される。   In the fuel cell 1, a water inflow path through which water generated in the electrolyte member flows is formed separately from the air flow path 12 (oxygen flow path).

図23Aは、水流入路の第1の例を概念的に示す断面図である。   FIG. 23A is a cross-sectional view conceptually showing a first example of a water inflow channel.

水流入路251は、例えば燃料流路17や空気流路12と同様に、絶縁層3(図23Aでは不図示)に形成された溝部(中空部)が連結されて構成されている。水流入路251は、空気流路12の側面に開口するとともに、基体2の表面(例えば第2の面S2)に開口して外部に連通している。水流入路251は、空気流路12よりも径が小さく設定されている。例えば、空気流路12の側面に付着した水を毛管現象により吸引可能な径に設定されている。なお、毛管現象により吸引可能な径は、基体2の材質や表面粗さ等に応じて設定される。   The water inflow passage 251 is configured by connecting a groove (hollow portion) formed in the insulating layer 3 (not shown in FIG. 23A), for example, like the fuel passage 17 and the air passage 12. The water inflow channel 251 opens to the side surface of the air channel 12 and opens to the surface of the base 2 (for example, the second surface S2) and communicates with the outside. The water inflow channel 251 is set to have a smaller diameter than the air channel 12. For example, the diameter is set such that water adhering to the side surface of the air channel 12 can be sucked by capillary action. The diameter that can be sucked by capillary action is set according to the material of the substrate 2, the surface roughness, and the like.

図23Aの例では、電池本体15において発生し、空気流路12の側面に付着した水が水流入路251に流入することから、空気流路12の側面から水が迅速に除去される。従って、空気流路12の実質的な断面積の減少が防止され、電解質部材への空気の供給不足が防止される。   In the example of FIG. 23A, water generated in the battery body 15 and attached to the side surface of the air channel 12 flows into the water inflow channel 251, so that water is quickly removed from the side surface of the air channel 12. Therefore, the substantial cross-sectional area of the air flow path 12 is prevented from being reduced, and insufficient supply of air to the electrolyte member is prevented.

水流入路251は、毛管現象により空気流路12の側面の水を吸引するから、吸引するためのポンプ等を設けなくても迅速に空気流路12から水を除去できる。   Since the water inflow channel 251 sucks water on the side surface of the air channel 12 by capillary action, the water can be quickly removed from the air channel 12 without providing a pump or the like for suction.

水流入路251は、基体外部に連通していることから、当該水流入路251に流入した水を基体外部へ排出することにより、永続的に空気流路12の側面の水を除去できる。   Since the water inflow passage 251 communicates with the outside of the base body, the water on the side surface of the air flow path 12 can be permanently removed by discharging the water flowing into the water inflow passage 251 to the outside of the base body.

図23Bは、水流入路の第2の例を概念的に示す断面図である。   FIG. 23B is a cross-sectional view conceptually showing a second example of the water inflow channel.

水流入路253は、第1の例の水流入路251と同様に、基体2の中空部により形成されている。水流入路253は、空気流路12の側面に開口するとともに、燃料流路17の供給部71aに連通している。   The water inflow path 253 is formed by a hollow portion of the base 2, similarly to the water inflow path 251 of the first example. The water inflow passage 253 opens to the side surface of the air flow path 12 and communicates with the supply portion 71 a of the fuel flow path 17.

水流入路253は、空気流路12の側面に開口する吸引路253aと、吸引路253aに連通する水貯蔵部253bと、水貯蔵部253bに連通するとともに燃料流路17に連通する排出路253cとを有している。   The water inflow passage 253 includes a suction passage 253a that opens to the side surface of the air passage 12, a water storage portion 253b that communicates with the suction passage 253a, and a discharge passage 253c that communicates with the water storage portion 253b and communicates with the fuel passage 17. And have.

吸引路253aは、例えば、第1の例の水流入路251と同様に、空気流路12よりも小さい径、具体的には、毛管現象により空気流路12の側面に付着した水を吸引可能な径に形成されている。水貯蔵部253bは、吸引路253aや排出路253bよりも径が大きく形成されており、吸引路253aにより吸引された水を滞留させて貯蔵することが可能である。排出路253cは、適宜な径に設定される。例えば排出路253cは燃料流路17よりも小さい径で形成されている。   The suction path 253a can suck water adhering to the side surface of the air flow path 12 due to a capillary phenomenon, for example, as with the water inflow path 251 of the first example. The diameter is formed. The water storage unit 253b is formed to have a diameter larger than that of the suction path 253a and the discharge path 253b, and can retain and store the water sucked by the suction path 253a. The discharge path 253c is set to an appropriate diameter. For example, the discharge passage 253 c is formed with a smaller diameter than the fuel passage 17.

排出路253bには、水の流動を制御する水流動制御要素255が設けられている。水流動制御要素255の構成は、燃料流動制御要素と同様の構成としてよい。例えば、電気浸透流型流動制御要素により構成してよい。また、例えば、後述する圧電体を含むポンプにより構成してもよい。   A water flow control element 255 that controls the flow of water is provided in the discharge path 253b. The configuration of the water flow control element 255 may be the same as that of the fuel flow control element. For example, you may comprise by an electroosmotic flow type flow control element. For example, you may comprise with the pump containing the piezoelectric material mentioned later.

水流動制御要素255の動作は、水流動制御要素255に駆動電力を供給する駆動部256を介して制御装置7により制御される。制御装置7は、制御装置7は、検出された燃料の濃度と、目標の燃料の濃度との差に応じて水分の流量の目標値を算出し、水分の流量がその目標値になるように水流動制御要素255の動作を制御する。すなわち、制御装置7は、水分の流量を直接的な制御対象としつつ、燃料の濃度をフィードバック制御する。   The operation of the water flow control element 255 is controlled by the control device 7 via a drive unit 256 that supplies drive power to the water flow control element 255. The control device 7 calculates the target value of the water flow rate according to the difference between the detected fuel concentration and the target fuel concentration so that the water flow rate becomes the target value. The operation of the water flow control element 255 is controlled. That is, the control device 7 feedback-controls the fuel concentration while directly controlling the water flow rate.

図23Bの例では、図23Aの例と同様の効果が得られる。すなわち、毛管現象により空気流路12の側面の水を吸引し、空気流路12の実質的な断面積の減少を防止して、電解質部材への空気の供給不足を防止できる。   In the example of FIG. 23B, the same effect as the example of FIG. 23A is acquired. That is, water on the side surface of the air flow path 12 is sucked by capillary action, and a substantial cross-sectional area of the air flow path 12 is prevented from being reduced, so that insufficient supply of air to the electrolyte member can be prevented.

燃料電池の仕様態様によっては、燃料電池から水が排出されることが好ましくない場合がある。例えば、燃料電池から排出された水が燃料電池によって駆動される電子機器に侵入して誤作動や故障を招くおそれがある場合である。しかし、図23Bの例では、水流入路253は燃料流路17に接続されているから、水は基体外部へ排出されず、水が排出されることによる不都合が防止される。   Depending on the specifications of the fuel cell, it may not be preferable for water to be discharged from the fuel cell. For example, there is a case where water discharged from the fuel cell may enter an electronic device driven by the fuel cell and cause malfunction or failure. However, in the example of FIG. 23B, since the water inflow passage 253 is connected to the fuel flow passage 17, the water is not discharged to the outside of the substrate, and inconvenience due to the water being discharged is prevented.

電解質部材が高いプロトン伝導性を有するためには水分が必要であるが、水流入路253により吸引した水を燃料流路17に供給することで水分を補給し、発電効率を向上させることができる。なお、循環経路を形成している燃料流路では、発電に伴って燃料が消費されて濃度が低下するとともに発生した水が混入する場合があることから、水分の割合は相対的に増加していくが、循環経路を形成していない燃料流路では、水が不足する可能性が比較的高い。従って、水流入路253は、循環経路を形成していない燃料流路に対して特に効果的に水分を補給できる。   Moisture is required for the electrolyte member to have high proton conductivity. However, by supplying water sucked through the water inflow passage 253 to the fuel flow passage 17, the water can be replenished and power generation efficiency can be improved. . In the fuel flow path forming the circulation path, the fuel is consumed as the power is generated, the concentration decreases, and the generated water may be mixed in, so the water ratio increases relatively. However, in a fuel flow path that does not form a circulation path, there is a relatively high possibility of water shortage. Therefore, the water inflow passage 253 can replenish water particularly effectively to the fuel flow passage that does not form the circulation passage.

水流入路253には、水貯蔵部253bが設けられていることから、燃料に水分を補給する必要がない場合でも空気流路12から水分を吸引することができるとともに、空気流路12の水分が少ない場合でも燃料流路17に水分を補給することができる。従って、燃料流路17への新たな燃料の補給による燃料濃度の上昇、発生した水の混入等による燃料濃度の低下、発電量の変動による水分発生量の変動、外部環境の温度変化や湿度変化による空気流路12の水分付着量の変動等が生じても、適切に水分の吸引及び水分の供給を行うことができる。   Since the water inflow passage 253 is provided with the water storage portion 253b, the water can be sucked from the air flow path 12 even when it is not necessary to replenish the fuel with water, and the water flow in the air flow path 12 can be reduced. Even when the amount of water is small, the fuel channel 17 can be replenished with water. Therefore, an increase in fuel concentration due to replenishment of new fuel to the fuel flow path 17, a decrease in fuel concentration due to mixing of generated water, a fluctuation in water generation due to fluctuations in power generation, a change in temperature and humidity in the external environment Even if the moisture adhesion amount of the air flow path 12 is changed due to the above, moisture can be sucked and moisture can be appropriately supplied.

水流入路253には、水流動制御要素255が設けられていることから、燃料流路17に適切な量の水分を供給することができ、燃料流路17に過剰に水分が供給されることや補給される水分が不足することを防止できる。電池本体15において発電が行われている場合、燃料流路17には燃料が流れており、ベルヌーイの定理に示されるように、燃料が流れることによる圧力低下により排出路253cの水は燃料流路17に引き込まれるが、電池本体15において発電が行われていない場合には、燃料流路17から水流入路253に燃料が流れ込むおそれがある。しかし、発電を停止している場合にも、水流動制御要素255により燃料の水流入路253への流入を防止できる。   Since the water flow control element 255 is provided in the water inflow channel 253, an appropriate amount of water can be supplied to the fuel flow channel 17, and excessive water is supplied to the fuel flow channel 17. It is possible to prevent shortage of water to be replenished. When power generation is performed in the battery main body 15, the fuel flows in the fuel flow path 17, and as indicated by Bernoulli's theorem, the water in the discharge path 253 c flows due to the pressure drop caused by the fuel flow. However, if power generation is not performed in the battery body 15, fuel may flow from the fuel flow path 17 to the water inflow path 253. However, even when power generation is stopped, the water flow control element 255 can prevent the fuel from flowing into the water inflow path 253.

濃度センサ33の検出する濃度に基づいて水流動制御要素255の動作を制御することから、燃料を適切な濃度に維持することができる。なお、濃度センサ33は、排出路253cと燃料流路17との連通部に対して適宜な位置に設けてよいが、当該連通部の下流側に設ければ、水流動制御要素255の動作と、その動作によって生じた燃料の濃度の変動の検出との時間差が小さくなり、制御遅れにより制御が不安定になることが抑制される。   Since the operation of the water flow control element 255 is controlled based on the concentration detected by the concentration sensor 33, the fuel can be maintained at an appropriate concentration. The concentration sensor 33 may be provided at an appropriate position with respect to the communication portion between the discharge passage 253c and the fuel flow passage 17. However, if the concentration sensor 33 is provided on the downstream side of the communication portion, the operation of the water flow control element 255 can be performed. The time difference from the detection of the change in the fuel concentration caused by the operation becomes small, and the control is prevented from becoming unstable due to the control delay.

図23Bの例において、水貯蔵部253b、ポンプ255は省略してもよい。また、排出路253cは、燃料流路17の排出部17cに連通してもよい。この場合、例えば、燃料流路17が循環経路を構成していない場合、基体2の外部に水が排出されることを防止しつつ、単純に水を燃料に混ぜて排出することになるから、燃料の濃度調整を複雑化してしまうおそれがない。   In the example of FIG. 23B, the water storage unit 253b and the pump 255 may be omitted. Further, the discharge passage 253 c may communicate with the discharge portion 17 c of the fuel flow passage 17. In this case, for example, when the fuel flow path 17 does not constitute a circulation path, the water is simply mixed with the fuel and discharged while preventing the water from being discharged to the outside of the base 2. There is no risk of complicating fuel concentration adjustment.

図23Bの例において、排出路253cに流速センサや流量センサを設け、その流速センサや流量センサの検出値に基づいて、水の流量が、濃度センサの検出値に基づいて算出した水の流量の目標値になるように制御してもよい。この場合、濃度センサの検出値のみに基づいて水の流量を調整する場合に比較して、水が燃料に均等に混ざるまでの時間遅れを除去してフィードバック制御ができるから、制御が安定する。   In the example of FIG. 23B, a flow rate sensor or a flow rate sensor is provided in the discharge path 253c, and the flow rate of water is calculated based on the detection value of the concentration sensor based on the detection value of the flow rate sensor or flow rate sensor. You may control so that it may become a target value. In this case, compared with the case where the flow rate of water is adjusted based only on the detection value of the concentration sensor, the feedback control can be performed by removing the time delay until the water is evenly mixed with the fuel, so the control is stabilized.

図23Cは、水流入路の第3の例を概念的に示す断面図である。   FIG. 23C is a sectional view conceptually showing a third example of the water inflow channel.

水流入路258は、第1の例の水流入路251と同様に、基体2の中空部により形成されている。また、水流入路258は、空気流路12の側面に開口し、毛管現象により空気流路12の側面に付着した水を吸引可能である。   The water inflow channel 258 is formed by a hollow portion of the base 2, similarly to the water inflow channel 251 of the first example. Further, the water inflow channel 258 opens to the side surface of the air flow path 12 and can suck water adhering to the side surface of the air flow path 12 by capillary action.

基体2には、絶縁層3(図23Cでは不図示)に形成された切り欠き部が連結されて形成されたカートリッジ収納部261が形成されている。カートリッジ収納部261には、水貯蔵用カートリッジ259を着脱可能である。   The base body 2 is formed with a cartridge housing portion 261 formed by connecting notches formed in the insulating layer 3 (not shown in FIG. 23C). A water storage cartridge 259 can be attached to and detached from the cartridge storage portion 261.

水貯蔵用カートリッジ259は、例えば、図8A〜図8Cにおいて説明した燃料供給用のカートリッジ71と同様の構成である。すなわち、水貯蔵用カートリッジ259をカートリッジ収納部261に挿入すると、パイプ260が水貯蔵用カートリッジ259に設けられた開口部に嵌合挿入され、水貯蔵用カートリッジ259に設けられた不図示の弁が押し開けられて、水流入路258と、水貯蔵用カートリッジ259の内部空間とは連通する。ただし、水貯蔵用カートリッジ259は空の状態でカートリッジ収納部261に挿入され、水貯蔵用カートリッジ259には、水流入路258により吸引された空気流路12の水が導かれる。   The water storage cartridge 259 has the same configuration as the fuel supply cartridge 71 described with reference to FIGS. 8A to 8C, for example. That is, when the water storage cartridge 259 is inserted into the cartridge storage portion 261, the pipe 260 is fitted and inserted into the opening provided in the water storage cartridge 259, and a valve (not shown) provided in the water storage cartridge 259 is inserted. By being pushed open, the water inflow passage 258 and the internal space of the water storage cartridge 259 communicate with each other. However, the water storage cartridge 259 is inserted into the cartridge housing portion 261 in an empty state, and the water in the air passage 12 sucked by the water inflow passage 258 is guided to the water storage cartridge 259.

図23Cの例では、図23Aの例と同様の効果が得られる。すなわち、毛管現象により空気流路12の側面の水を吸引し、空気流路12の実質的な断面積の減少を防止して、電解質部材への空気の供給不足を防止できる。   In the example of FIG. 23C, the same effect as in the example of FIG. 23A can be obtained. That is, water on the side surface of the air flow path 12 is sucked by capillary action, and a substantial cross-sectional area of the air flow path 12 is prevented from being reduced, so that insufficient supply of air to the electrolyte member can be prevented.

水流入路258により吸引した水を、基体2に着脱可能な水貯蔵用カートリッジ259に導くことから、図23Bの例と同様に、基体2の外部に水を排出する場合の不都合が解消されるとともに、水貯蔵用カートリッジ259を交換することにより、簡単に貯蔵した水を除去できる。   Since the water sucked through the water inflow path 258 is guided to the water storage cartridge 259 that can be attached to and detached from the base body 2, the inconvenience in the case of discharging the water to the outside of the base body 2 is eliminated as in the example of FIG. At the same time, the stored water can be easily removed by replacing the water storage cartridge 259.

水流入路を設けた燃料電池は、図23A〜図23Cの例に限定されず、種々の変形が可能である。   The fuel cell provided with the water inflow path is not limited to the example of FIGS. 23A to 23C, and various modifications are possible.

図23A〜図23Cに示した例は適宜に組み合わせて実施可能である。   The examples shown in FIGS. 23A to 23C can be implemented in appropriate combinations.

例えば、図23Aに示したような基体外部に連通する水流入路と、図23Bに示したような水貯蔵部や図23Cに示したような水貯蔵用カートリッジとを接続し、水貯蔵部や水貯蔵用カートリッジが満杯になったときや、ユーザによる排出操作が行われたときのみ基体外部に連通する水流入路を介して基体外部へ水を排出するようにしたり、図23Aに示したような基体外部に連通する水流入路と、図23Bに示すような燃料流路に連通する水流路とを接続し、燃料流路に水を補給する必要がないときに基体外部へ水を排出するようにしてもよい。図23Bに示した燃料流路に接続される水流入路の中途に形成される水貯蔵部を、図23Cに示した水貯蔵用カートリッジにより構成してもよい。   For example, a water inflow passage communicating with the outside of the base body as shown in FIG. 23A is connected to a water storage section as shown in FIG. 23B or a water storage cartridge as shown in FIG. Only when the water storage cartridge is full or when the user performs a discharge operation, water is discharged to the outside of the substrate through the water inflow passage communicating with the outside of the substrate, as shown in FIG. 23A. A water inflow passage communicating with the outside of the substrate and a water passage communicating with the fuel passage as shown in FIG. 23B are connected, and water is discharged to the outside of the substrate when it is not necessary to supply water to the fuel passage. You may do it. The water storage part formed in the middle of the water inflow path connected to the fuel flow path shown in FIG. 23B may be constituted by the water storage cartridge shown in FIG. 23C.

水流入路は、毛管現象により酸素流路の側面に付着した水を吸引するものに限定されない。例えば、水流入路に水流動制御要素を設け、水流動制御要素が生じる吸引力により酸素流路の側面に付着した水を吸引してもよい。   The water inflow channel is not limited to the one that sucks water adhering to the side surface of the oxygen channel by capillary action. For example, a water flow control element may be provided in the water inflow path, and water attached to the side surface of the oxygen flow path may be sucked by a suction force generated by the water flow control element.

図9は、上述の燃料電池1が装着される電子機器としての携帯電話機(携帯電子機器)501を示している。携帯電話機501は、いわゆる折り畳み式の携帯電話機として構成されており、送話筐体502と、受話筐体503とが回動可能に連結されている。   FIG. 9 shows a cellular phone (portable electronic device) 501 as an electronic device to which the above-described fuel cell 1 is mounted. The mobile phone 501 is configured as a so-called foldable mobile phone, and a transmitting housing 502 and a receiving housing 503 are rotatably connected.

送話筐体502には、携帯電話機501への入力操作を受け付ける操作部504が設けられている。操作部504には、ダイヤルキー505、カーソルキー506等の各種押しボタンが配置されている。受話筐体503には、各種情報を表示する表示部507が設けられている。表示部507は、例えば液晶ディスプレイにより構成されている。   The transmitter case 502 is provided with an operation unit 504 that receives an input operation to the mobile phone 501. Various push buttons such as a dial key 505 and a cursor key 506 are arranged on the operation unit 504. The receiving case 503 is provided with a display unit 507 for displaying various types of information. The display unit 507 is configured by a liquid crystal display, for example.

図10は、図9のX−X線矢視方向における断面図である。送話筐体502は、操作部504側の上部カバー502aと、その背面側(紙面下方側)の下部カバー502bと、下部カバー502bに被せられる蓋体502cとを備えている。燃料電池1は、下部カバー502b及び蓋体502cにより形成されたバッテリ収納部502dに収納されている。   FIG. 10 is a cross-sectional view in the direction of arrows XX in FIG. The transmitter case 502 includes an upper cover 502a on the operation unit 504 side, a lower cover 502b on the back side (the lower side in the drawing), and a lid 502c that covers the lower cover 502b. The fuel cell 1 is stored in a battery storage portion 502d formed by a lower cover 502b and a lid body 502c.

燃料電池1は、第1の面S1側を送話筐体502の内部側に向けてバッテリ収納部502dに収納され、第2の面S2側に蓋体502cが被せられている。下部カバー502bには、端子5と対向する位置に端子511が設けられており、端子5と端子511とが接触して接続されることにより、燃料電池1の電力は携帯電話機501の各種電子部品に供給される。   The fuel cell 1 is stored in the battery storage portion 502d with the first surface S1 side facing the inside of the transmitter case 502, and the lid 502c is covered on the second surface S2 side. The lower cover 502 b is provided with a terminal 511 at a position facing the terminal 5, and the electric power of the fuel cell 1 is supplied to various electronic components of the cellular phone 501 by connecting the terminal 5 and the terminal 511 in contact with each other. To be supplied.

なお、下部カバー502bのバッテリ収納部502dとは反対側、すなわち、上部カバー502aと下部カバー502bとの間には、例えば、高周波回路等が設けられる回路基板510が配置されている。   For example, a circuit board 510 provided with a high-frequency circuit or the like is disposed on the opposite side of the lower cover 502b from the battery housing portion 502d, that is, between the upper cover 502a and the lower cover 502b.

図11は、携帯電話機501の電気系の構成を示すブロック図である。図中、実線の矢印は信号の経路を示しており、点線の矢印は電力の経路を示している。   FIG. 11 is a block diagram showing a configuration of an electric system of the mobile phone 501. As shown in FIG. In the figure, solid arrows indicate signal paths, and dotted arrows indicate power paths.

燃料電池1の電力は、端子5及び端子511を介して携帯電話機501の電源装置512に供給される。電源装置512は、供給された電力を所定の電圧に変換して表示部507等の各種電子部品に供給する。   The electric power of the fuel cell 1 is supplied to the power supply device 512 of the mobile phone 501 through the terminal 5 and the terminal 511. The power supply device 512 converts the supplied power into a predetermined voltage and supplies it to various electronic components such as the display unit 507.

携帯電話機501は、各種の制御を行うための制御装置(動作制御部)513を備えている。制御装置513は、例えばCPU、ROM、RAM等を含んだICにより構成されている。操作部504は、押し込まれたキーに対応する信号を制御装置513に出力する。制御装置513は、操作部504からの信号に対応する処理をROM等に記憶されたプログラムに従って実行する。制御装置513の実行する処理には、例えば、表示部507の制御が含まれ、表示内容に応じた画像データを表示部507に出力するなど、各種信号を表示部507に出力する。すなわち、制御装置513は、操作部504からの入力情報に基づいて表示部507の表示内容を制御する。   The cellular phone 501 includes a control device (operation control unit) 513 for performing various controls. The control device 513 is configured by an IC including a CPU, a ROM, a RAM, and the like, for example. The operation unit 504 outputs a signal corresponding to the depressed key to the control device 513. The control device 513 executes processing corresponding to the signal from the operation unit 504 according to a program stored in a ROM or the like. The processing executed by the control device 513 includes, for example, control of the display unit 507, and outputs various signals to the display unit 507, such as outputting image data corresponding to display contents to the display unit 507. That is, the control device 513 controls the display content of the display unit 507 based on input information from the operation unit 504.

なお、携帯電話機501は、この他にも、例えば、無線通信を行うための高周波回路、送話用のマイクロフォン、受話用のスピーカ、着信の報知や音楽再生に利用されるスピーカ、カメラモジュール等の電子部品を備える。   In addition, the mobile phone 501 includes, for example, a high-frequency circuit for wireless communication, a microphone for transmission, a speaker for reception, a speaker used for notification of incoming calls and music reproduction, a camera module, and the like. Equipped with electronic components.

携帯電話機501における消費電力は表示部507等の各種電子部品の稼働状況により変動する。例えば、携帯電話機501を折り畳んでいる間には、表示部507は画像を表示せず、携帯電話機501を開いている場合に比較して消費電力は少ない。音楽再生をしている場合には音量を大きくするためにスピーカのアンプによる消費電力が増加する。従って、燃料電池1から一定の電力を供給されていても、需要に対して供給される電力が不足する場合がある。また、逆に、余剰な電力が発生する場合がある。   The power consumption in the mobile phone 501 varies depending on the operating status of various electronic components such as the display unit 507. For example, the display unit 507 does not display an image while the cellular phone 501 is folded, and the power consumption is less than that when the cellular phone 501 is opened. When playing music, the power consumption by the amplifier of the speaker increases in order to increase the volume. Therefore, even if a certain amount of power is supplied from the fuel cell 1, the power supplied to the demand may be insufficient. Conversely, excessive power may be generated.

そこで、携帯電話機501では、表示部507等の各種電子部品の稼働状況に応じて燃料電池1の発電量を変化させるように、燃料電池1による発電を制御する。例えば、以下のように行う。   Therefore, the cellular phone 501 controls the power generation by the fuel cell 1 so that the power generation amount of the fuel cell 1 is changed according to the operation status of various electronic components such as the display unit 507. For example, it is performed as follows.

制御装置513は、表示部507等の各種電子部品における各種動作それぞれについて消費電力をROM等に記憶している。一方で、制御装置513は、各種電子部品の動作を制御しているから、各種電子部品がいずれの動作を行っているかを把握できる。従って、制御装置513は、各種電子部品における現在の消費電力を積算して携帯電話機501において必要な電力を算出することができる。なお、積算される消費電力には、携帯電話機501の電源投入時から各種電子部品の動作に関係なく消費される一定量の消費電力も含まれる。   The control device 513 stores power consumption for each of various operations of various electronic components such as the display unit 507 in a ROM or the like. On the other hand, since the control device 513 controls the operation of various electronic components, it can grasp which operation the various electronic components are performing. Therefore, the control device 513 can calculate the necessary power in the mobile phone 501 by integrating the current power consumption of various electronic components. Note that the integrated power consumption includes a certain amount of power consumed regardless of the operation of various electronic components since the cellular phone 501 is turned on.

次に制御装置513は、算出した必要な電力を燃料電池1の制御装置7に出力する。なお、制御装置513から制御装置7への制御信号の出力は、携帯電話機501の筐体内部に設けられた接続部515と、燃料電池1の基体2に設けられ、接続部515に接続される被接続部516とを介して行われる。   Next, the control device 513 outputs the calculated necessary power to the control device 7 of the fuel cell 1. Control signal output from the control device 513 to the control device 7 is provided in the connection portion 515 provided in the casing of the mobile phone 501 and the base 2 of the fuel cell 1 and connected to the connection portion 515. This is performed via the connected portion 516.

そして、燃料電池1の制御装置7は、電池本体15に供給される燃料の流速(流量)が、必要な電力に応じた値になるように、燃料流動制御要素32の動作を制御する。これにより、燃料電池1の発電量は、携帯電話機501の稼働状況に応じた値となる。   Then, the control device 7 of the fuel cell 1 controls the operation of the fuel flow control element 32 so that the flow rate (flow rate) of the fuel supplied to the battery body 15 becomes a value corresponding to the required power. Thereby, the power generation amount of the fuel cell 1 becomes a value according to the operating status of the mobile phone 501.

以上の実施形態によれば、基体2を複数の絶縁層3を積層して成る積層体により形成し、異なる絶縁層3に設けた溝同士を相互に連結して燃料流路17を形成していることから、燃料流路17を3次元的に配置することがきる。すなわち、燃料流路17の配置の自由度を向上できる。しかも、基体2内部に形成することから、基体2の周囲にパイプを引き回す必要が無く、燃料電池1の外装を簡素化できる。   According to the above embodiment, the base body 2 is formed by a laminated body in which a plurality of insulating layers 3 are stacked, and the grooves provided in the different insulating layers 3 are interconnected to form the fuel flow path 17. Therefore, the fuel flow path 17 can be arranged three-dimensionally. That is, the degree of freedom of arrangement of the fuel flow path 17 can be improved. In addition, since it is formed inside the base body 2, there is no need to draw a pipe around the base body 2, and the exterior of the fuel cell 1 can be simplified.

電解質部材21は基体2を構成する絶縁層3に挟まれていることから、電解質部材21を基体2に配置するとともに電解質部材21を絶縁することができる。すなわち、基体2が絶縁体を兼ねるから、従来のように燃料電池の基体とは別個に絶縁体を設ける必要が無く、燃料電池の小型化を図ることができる。   Since the electrolyte member 21 is sandwiched between the insulating layers 3 constituting the substrate 2, the electrolyte member 21 can be disposed on the substrate 2 and the electrolyte member 21 can be insulated. That is, since the base 2 also serves as an insulator, there is no need to provide an insulator separately from the base of the fuel cell as in the prior art, and the fuel cell can be reduced in size.

絶縁層3がセラミック材料から成ることから、従来から研究されている、セラミック多層基板の技術を利用することができる。また、アルミナセラミックスを用いることにより、耐熱性、絶縁性が良好な基体2を形成することができる。   Since the insulating layer 3 is made of a ceramic material, the technology of a ceramic multilayer substrate, which has been studied conventionally, can be used. Moreover, by using alumina ceramics, the base 2 having good heat resistance and insulation can be formed.

燃料流路17が、循環経路を形成していることから、電解質部材に接する流路を通過したにも関らず発電に利用されなかった燃料を、再度電解質部材21へ送ることにより、再利用することができる。そして、このような再利用を可能とする循環経路が、多層基板により構成された基体2の内部に設けられることから、燃料の循環系を含む燃料電池システム全体のモジュール化及びシステム全体の小型化が容易である。発電反応はある温度範囲(例えば60〜80℃)で反応が起こりやすいので、効率よい発電をするためにはこの温度範囲にするのがよい。従来のように外部の供給部から燃料を基体の流路に供給した場合、外部の供給部と基体との温度差があり、燃料の温度がばらつきやすくなって、効率が落ちる。本実施形態では基体2の内部で循環経路を形成することにより、燃料の温度変化を小さくすることができる。   Since the fuel flow path 17 forms a circulation path, the fuel that has not been used for power generation despite passing through the flow path in contact with the electrolyte member is sent to the electrolyte member 21 again for reuse. can do. Since such a circulation path that enables reuse is provided inside the base body 2 formed of a multilayer substrate, the entire fuel cell system including the fuel circulation system is modularized and the entire system is downsized. Is easy. Since the power generation reaction is likely to occur in a certain temperature range (for example, 60 to 80 ° C.), this temperature range is preferable for efficient power generation. When the fuel is supplied from the external supply unit to the flow path of the base as in the prior art, there is a temperature difference between the external supply unit and the base, the temperature of the fuel tends to vary, and the efficiency decreases. In the present embodiment, the temperature change of the fuel can be reduced by forming the circulation path inside the base 2.

なお、供給部17aに燃料を供給する収納空間25Aと、排出部17cから燃料が還流される収納空間25Bとを隔壁16aにより仕切っていることから、排出部17cからの比較的希釈な燃料が供給部17aに直接的に供給されることが防止される。隔壁16aの形状や、収納空間25Aと収納空間25Bとを連通する孔部16bの位置、形状は、適宜に設定してよい。   Since the storage space 25A for supplying fuel to the supply unit 17a and the storage space 25B for returning fuel from the discharge unit 17c are partitioned by the partition wall 16a, relatively diluted fuel is supplied from the discharge unit 17c. Direct supply to the portion 17a is prevented. You may set suitably the shape of the partition 16a, and the position and shape of the hole 16b which connect 25 A of storage spaces, and the storage space 25B.

燃料流路17と接続された燃料貯蔵部16が配置されていることから、燃料電池1の外部から燃料流路17へ燃料を追加することなく長時間発電することができ、燃料電池1の携帯性が向上する。そして、このような燃料貯蔵部16が、多層基板により構成された基体2の内部に設けられることから、燃料の供給系を含む燃料電池システム全体のモジュール化及びシステム全体の小型化が容易である。   Since the fuel storage section 16 connected to the fuel flow path 17 is disposed, it is possible to generate power for a long time without adding fuel from the outside of the fuel cell 1 to the fuel flow path 17. Improves. And since such a fuel storage part 16 is provided in the inside of the base | substrate 2 comprised by the multilayer board | substrate, modularization of the whole fuel cell system including a fuel supply system and size reduction of the whole system are easy. .

さらに、燃料供給用のカートリッジ71を挿脱可能に燃料貯蔵部16を構成した場合には、カートリッジ71の交換により更に長時間の使用が可能になり、携帯性が一層向上する。そして、互いに平行に積層された絶縁層3のうち、一部(第2絶縁層3B′〜第6絶縁層3F′)を切り欠いてカートリッジ71の収納凹部を形成していることから、その両側の絶縁層3(第1絶縁層3A′及び第7絶縁層3G′)の互いに平行な面をそのままカートリッジ71の摺動面として利用することができる。   Further, when the fuel storage unit 16 is configured so that the cartridge 71 for fuel supply can be inserted and removed, replacement of the cartridge 71 enables longer use and further improves portability. In addition, since the insulating recesses 3 of the cartridge 71 are formed by cutting out a part (second insulating layer 3B ′ to sixth insulating layer 3F ′) of the insulating layers 3 stacked in parallel to each other, both sides thereof are formed. The mutually parallel surfaces of the insulating layer 3 (the first insulating layer 3A ′ and the seventh insulating layer 3G ′) can be used as the sliding surface of the cartridge 71 as they are.

燃料流路17は、電解質部材21と接する部位が複数の経路に分岐していることから、複数の流路を並列に形成して効率的に電解質部材21に燃料を供給することができる。パイプを引き回して燃料の流路を形成する場合には、流路の分岐、すなわち、流路の増加は部品点数の増加、外装の複雑化を招くが、そのような問題も生じない。また、複数の電解質部材21に対応して流路を分岐させる場合には、複数の電解質部材に効率的に燃料を供給できるから、電解質部材を増加させることが容易になり、比較的多くの単位セルを含む燃料電池のモジュール化及び小型化が容易になる。好ましくは、各々の分岐経路に燃料流動制御要素が設けられているのがよく、このような構成により、分岐経路の各流量に差が生じるのを抑制でき、安定した燃料の供給を行うことができる。   Since the fuel flow path 17 has a portion that contacts the electrolyte member 21 branched into a plurality of paths, a plurality of flow paths can be formed in parallel to efficiently supply the fuel to the electrolyte member 21. In the case of forming a fuel flow path by drawing a pipe, an increase in the number of parts and a complicated exterior are caused by the branching of the flow path, that is, an increase in the flow path, but such a problem does not occur. In addition, when the flow path is branched corresponding to the plurality of electrolyte members 21, fuel can be efficiently supplied to the plurality of electrolyte members. Therefore, it is easy to increase the number of electrolyte members, and relatively many units. Modularization and miniaturization of the fuel cell including the cell are facilitated. Preferably, each of the branch paths is provided with a fuel flow control element. With such a configuration, it is possible to suppress a difference in each flow rate of the branch path and to supply a stable fuel. it can.

燃料流路17を形成する溝が絶縁層3を厚み方向に貫通していることから、一の絶縁層間(例えば第3絶縁層3Cと第4絶縁層3Dとの間)の流路と、他の絶縁層間(例えば第5絶縁層3Eと第6絶縁層3Fとの間)の流路とを連通することができ、立体的な燃料流路17を容易に形成できる。   Since the groove forming the fuel flow path 17 penetrates the insulating layer 3 in the thickness direction, the flow path between one insulating layer (for example, between the third insulating layer 3C and the fourth insulating layer 3D), and the other The flow paths between the insulating layers (for example, between the fifth insulating layer 3E and the sixth insulating layer 3F) can be communicated, and the three-dimensional fuel flow path 17 can be easily formed.

基体2の表面に電力を出力するための端子5が設けられ、基体2の内部に、端子5と電解質部材21とを電気的に接続する導電路18が設けられていることから、導線を燃料電池の周囲に引き回す必要がなく、外装を簡素化できる。また、電解質部材から導電路を経由して出力端子に至るまでの燃料電池の出力系をモジュール化及び小型化することが容易である。   A terminal 5 for outputting electric power is provided on the surface of the base 2, and a conductive path 18 that electrically connects the terminal 5 and the electrolyte member 21 is provided inside the base 2. There is no need to draw around the battery and the exterior can be simplified. Moreover, it is easy to modularize and downsize the output system of the fuel cell from the electrolyte member to the output terminal via the conductive path.

電解質部材21と接した後の排出部17cが、電解質部材21と接する前の供給部17aに比し基体2の表面に近づけて配置されていることから、排出部17cを流れる燃料の熱を基体2の表面から効率的に排出できる。なお、例えば、排出部を基体表面に沿って蛇行させることにより、基体表面への投影面積を大きくし、排熱性を高めてもよい。   Since the discharge part 17c after being in contact with the electrolyte member 21 is arranged closer to the surface of the base 2 than the supply part 17a before being in contact with the electrolyte member 21, the heat of the fuel flowing through the discharge part 17c is transferred to the base. 2 can be efficiently discharged from the surface. Note that, for example, the discharge area may be meandered along the surface of the substrate to increase the projected area on the surface of the substrate, thereby improving the heat dissipation.

また、排出部17cの少なくとも一部が供給部17aに沿って配置されていることから、排出部17cと供給部17aとの間で熱交換を行い、電解質部材21における化学反応により生じた熱を効率的に分散させることができる。   Further, since at least a part of the discharge part 17c is arranged along the supply part 17a, heat is exchanged between the discharge part 17c and the supply part 17a, and the heat generated by the chemical reaction in the electrolyte member 21 is obtained. It can be dispersed efficiently.

さらに、排出部17cの供給部17aに沿って配置された部分を流れる燃料の向きが供給部17aを流れる燃料の向きと逆方向であることから、供給部17aと排出部17cとの間の熱交換を効率的に行うことができる。これは、排出部17cを流れる燃料は、流れの方向と熱の伝播方向とが一致する前方側(下流側)が後方側(上流側)よりも熱がこもりやすく、その前方から供給部17aにより比較的低温の燃料を流すことによるものである。   Further, since the direction of the fuel flowing through the portion arranged along the supply unit 17a of the discharge unit 17c is opposite to the direction of the fuel flowing through the supply unit 17a, the heat between the supply unit 17a and the discharge unit 17c. Exchange can be performed efficiently. This is because the fuel flowing through the discharge part 17c is more likely to accumulate heat on the front side (downstream side) where the flow direction and the heat propagation direction coincide with each other than on the rear side (upstream side). This is due to flowing relatively low temperature fuel.

燃料流路17内の燃料の流動を制御する燃料流動制御要素32が設けられていることから、燃料電池内外の電子部品の稼働状況等の種々の条件に応じて発電量を制御することができる。そして、燃料流動制御要素32が多層基板により形成された基体2の内部に設けられていることから、流動制御による発電量の制御系のモジュール化及び小型化が容易である。   Since the fuel flow control element 32 for controlling the flow of the fuel in the fuel flow path 17 is provided, the power generation amount can be controlled in accordance with various conditions such as the operating status of the electronic components inside and outside the fuel cell. . Since the fuel flow control element 32 is provided inside the base body 2 formed of a multilayer substrate, it is easy to modularize and downsize the control system for the power generation amount by flow control.

燃料流動制御要素32を電気浸透流型流動制御要素により形成したことから、燃料流動制御要素32を小型化することが可能である。また、他の流動制御要素に比較して一様な流れで燃料を制御することができるから、安定した発電量を得ることができる。また、多層基板内部に燃料流動制御要素32を設けた場合には、絶縁層3に形成した溝を利用して燃料流動制御要素32を形成することができる。   Since the fuel flow control element 32 is formed of an electroosmotic flow control element, the fuel flow control element 32 can be reduced in size. In addition, since the fuel can be controlled with a uniform flow compared to other flow control elements, a stable power generation amount can be obtained. Further, when the fuel flow control element 32 is provided inside the multilayer substrate, the fuel flow control element 32 can be formed by using the groove formed in the insulating layer 3.

燃料流路17を流れる燃料から水分を除去して燃料の濃度を調整する濃度調整装置34を設けたことから、余剰水分により燃料が希釈されることが防止される。例えば、ダイレクトメタノールでは、メタノールのクロスオーバーを防止するために、アノード側からカソード側へのメタノールの流れが生じないようにすることから、電解質部材21において生成された水がメタノール水溶液に過剰に混ざるおそれがあり、このようなおそれを排除できる。   Since the concentration adjusting device 34 that removes moisture from the fuel flowing through the fuel flow path 17 and adjusts the concentration of the fuel is provided, the fuel is prevented from being diluted by excess moisture. For example, in direct methanol, in order to prevent methanol crossover, the flow of methanol from the anode side to the cathode side is prevented, so that water generated in the electrolyte member 21 is excessively mixed in the methanol aqueous solution. There is a fear, and such a fear can be eliminated.

電解質部材21と電気的に接続される端子5が基体2の第1の面S1に設けられ、電解質部材21が基体2の第2の面S2寄りに配置されていることから、電解質部材21において生成した水などが端子5側に接続された電子機器あるいは電子機器内部の電子部品に侵入することが防止される。   Since the terminal 5 electrically connected to the electrolyte member 21 is provided on the first surface S1 of the base 2 and the electrolyte member 21 is disposed near the second surface S2 of the base 2, the electrolyte member 21 The generated water or the like is prevented from entering an electronic device connected to the terminal 5 side or an electronic component inside the electronic device.

基体2の第2の面S2に電解質部材21を収容する凹部2bが設けられ、凹部2bの開口部が空気流路12を有した蓋体11で塞がれていることから、絶縁層3の積層後に電解質部材21を配置することができ、燃料電池のモジュール化及び小型化が容易である。しかも、電解質部材21と外気とは蓋体11により隔てられているだけであり、当該蓋体11に貫通孔を設けることから、効率的に電解質部材21に空気を導くことができ、また、効率的に電解質部材21で生成された水の排出が行われる。   Since the recess 2b for accommodating the electrolyte member 21 is provided on the second surface S2 of the base 2 and the opening of the recess 2b is closed by the lid 11 having the air flow path 12, the insulating layer 3 The electrolyte member 21 can be disposed after stacking, and the fuel cell can be easily modularized and downsized. Moreover, the electrolyte member 21 and the outside air are only separated from each other by the lid body 11, and since the through-hole is provided in the lid body 11, air can be efficiently guided to the electrolyte member 21, and the efficiency In particular, the water produced by the electrolyte member 21 is discharged.

多層基板からなる基体2内部に、電解質部材21を設けるとともに、電解質部材21から供給される電力により駆動される、制御装置7等の各種電子部品を配置したことから、燃料電池のモジュール化及び小型化が容易になる。   The electrolyte member 21 is provided inside the base body 2 made of a multilayer substrate, and various electronic components such as the control device 7 driven by the electric power supplied from the electrolyte member 21 are arranged. It becomes easy.

燃料電池1は、多層基板からなる基体2によりモジュール化及び小型化がなされているから、携帯性、持続性、着脱の容易性等が高く、燃料電池1を携帯電話機501等の携帯電子機器に備えることにより、携帯電子機器の携帯性や取り扱い性等も向上する。   Since the fuel cell 1 is modularized and miniaturized by a base body 2 made of a multilayer substrate, the portability, sustainability, ease of attachment / detachment, etc. are high, and the fuel cell 1 can be used as a portable electronic device such as a cellular phone 501. By providing, the portability and handleability of the portable electronic device are also improved.

また、携帯電話機501では、表示部507等の電子部品の稼動状況に応じて燃料電池1の電解質部材21への燃料の供給を制御することから、必要電力に応じた発電をすることができ、電力不足や余剰電力の発生を抑制できる。しかも、燃料電池1は、多層基板からなる基体2により形成されており、制御装置7等を含んでモジュール化されているから、燃料供給の制御の一部又は全部を燃料電池に負担させることができる。   Further, in the cellular phone 501, since the fuel supply to the electrolyte member 21 of the fuel cell 1 is controlled according to the operation status of the electronic components such as the display unit 507, power generation according to the required power can be performed. Generation of power shortage and surplus power can be suppressed. Moreover, since the fuel cell 1 is formed by the base body 2 made of a multilayer substrate and is modularized including the control device 7 and the like, it is possible to cause the fuel cell to bear part or all of the control of the fuel supply. it can.

本発明は以上の実施形態に限定されず、種々の態様で実施してよい。   The present invention is not limited to the above embodiment, and may be implemented in various aspects.

電解質部材は、固体高分子型のもの、リン酸型のもの、アルカリ型のもの、溶融炭酸塩型のもの、固体酸化物型のもの等、あらゆるものを含む。酸化ガスは、少なくとも酸素を含むガスであればよく、空気に限定されない。   The electrolyte member includes all kinds of materials such as a solid polymer type, a phosphoric acid type, an alkali type, a molten carbonate type, and a solid oxide type. The oxidizing gas may be a gas containing at least oxygen, and is not limited to air.

積層されて基体を形成する絶縁層は、セラミック材料からなるものに限定されない。例えば、耐熱性の樹脂により絶縁層を形成してもよい。また、互いに異なる材料からなる絶縁層同士を積層してもよい。セラミック材料はアルミナセラミックスに限定されず、例えば、ガラスセラミックスでもよく、アルミナ成分を含まないジルコニアセラミックス、炭化ケイ素セラミックスでもよい。特にアルミナセラミックスやガラスセラミックスは、基体に電子回路を容易に、かつ良好な電気特性で形成することができ、好ましい。また、メタノールや水のような燃料に対して耐食性に優れるとともに、燃料の浸透も有効に防止でき、燃料の浸透によって配線導体が腐食するのを有効に防止できる。   The insulating layer that is laminated to form the substrate is not limited to one made of a ceramic material. For example, the insulating layer may be formed of a heat resistant resin. In addition, insulating layers made of different materials may be stacked. The ceramic material is not limited to alumina ceramics, and may be, for example, glass ceramics, zirconia ceramics or silicon carbide ceramics not containing an alumina component. In particular, alumina ceramics and glass ceramics are preferable because an electronic circuit can be easily formed on a substrate with good electrical characteristics. In addition, it has excellent corrosion resistance against fuels such as methanol and water, and can effectively prevent the penetration of fuel, and can effectively prevent the wiring conductor from corroding due to the penetration of fuel.

絶縁層に設けられる溝部(孔部を含む)や溝部により形成される流路の大きさ、形状は適宜に設定してよい。従って、溝が絶縁層を厚み方向に貫通していなくてもよいし、排出部が供給部に比し基体の表面に近づけて配置されていなくてもよいし、排出部の少なくとも一部が供給部に沿って配置されていなくてもよいし、排出部の流体の向きが供給部の流体の向きと同一方向であってもよい。いずれにせよ、積層前の絶縁層に溝部を形成することにより、基体内部の任意の位置に流路を形成することができるから、配置の自由度向上という効果を奏する。   You may set suitably the magnitude | size and shape of the flow path formed by the groove part (a hole part is included) provided in an insulating layer, or a groove part. Therefore, the groove may not penetrate the insulating layer in the thickness direction, and the discharge part may not be disposed closer to the surface of the substrate than the supply part, or at least a part of the discharge part is supplied. The direction of the fluid in the discharge unit may be the same as the direction of the fluid in the supply unit. In any case, by forming the groove in the insulating layer before lamination, the flow path can be formed at an arbitrary position inside the substrate, so that the effect of improving the degree of freedom in arrangement can be achieved.

燃料貯蔵部の形状及び大きさも流路と同様に適宜に設定してよい。例えば、実施形態では、第1の面S1及び第1の面S2側の一枚の絶縁層を残して燃料の収納空間を形成したが、何枚分の絶縁層により収納空間又は収納空間の壁部を形成するかは適宜である。   The shape and size of the fuel storage part may be set as appropriate as in the flow path. For example, in the embodiment, the fuel storage space is formed by leaving one insulating layer on the first surface S1 side and the first surface S2 side, but the storage space or the wall of the storage space is formed by the number of insulating layers. It is appropriate to form the part.

基体内部又は基体表面に設けられ、燃料電池から供給される電力により駆動される電子部品は、種々のものを選択することができる。例えば、電子部品は、燃料電池としての機能に必要なものでもよいし、燃料電池としての機能とは全く別の機能を果たすものでもよい。   Various electronic components can be selected as the electronic components that are provided inside or on the surface of the substrate and driven by the power supplied from the fuel cell. For example, the electronic component may be necessary for a function as a fuel cell, or may perform a function completely different from the function as a fuel cell.

前者としては、例えば、実施形態における、制御装置7、キャパシタ8、燃料流動制御要素32等である。また、実施形態に記載されたもの以外にも、例えば、基体や基体内部の燃料等が何らかの原因により高温になり、燃料電池が破損することを防止するために、温度センサを基体の内部又は表面の複数位置に配置し、基準温度以上の温度が検出されたときに、発電を停止したりする等の処理を実行するようにしてもよい。これにより、燃料電池を長期にわたり安定して使用できる。   Examples of the former include the control device 7, the capacitor 8, and the fuel flow control element 32 in the embodiment. In addition to those described in the embodiment, for example, in order to prevent the fuel cell or the like inside the base body or the fuel inside the base body from becoming hot due to some cause, the temperature sensor is installed inside or on the surface of the base body. It may be arranged at a plurality of positions, and when temperature equal to or higher than the reference temperature is detected, processing such as stopping power generation may be executed. Thereby, a fuel cell can be used stably over a long period of time.

また、後者としては、例えば、外部からの信号を増幅して音声信号に変換するアンプ内蔵型スピーカや、コンピュータ等を介して入力された情報を保持する揮発性の記録媒体である。なお、燃料電池としての機能とは全く別の機能を果たす電子部品を基体内部又は気体表面に有する場合、本発明の燃料電池を、燃料電池を含んだ電子機器として捉えることもできる。   The latter includes, for example, a speaker with a built-in amplifier that amplifies an external signal and converts it into an audio signal, or a volatile recording medium that holds information input via a computer or the like. In addition, when it has the electronic component which performs a function completely different from the function as a fuel cell in a base | substrate or gas surface, the fuel cell of this invention can also be regarded as an electronic device containing a fuel cell.

いずれにせよ、基体内部及び基体表面に電子部品を設ける場合、基体が多層基板により形成されていることからモジュール化及び小型化が容易である。   In any case, when an electronic component is provided inside the substrate and on the surface of the substrate, the substrate is formed of a multilayer substrate, so that modularization and miniaturization are easy.

燃料流動制御要素や濃度調整装置は、本発明の必須の要件ではなく、また、燃料流動制御要素や濃度調整装置は、燃料が存在する場所であれば、供給部、接触部、排出部、燃料貯蔵部のいずれに設けられていてもよい。燃料流動制御要素や水流動制御要素等の流動制御要素は、電気浸透流型流動制御要素に限定されず、例えば、ダイヤフラムを振動させて流体を送り込む逆止弁型流動制御要素でもよい。流動制御要素は、燃料を送出するものや水を送出するものに限定されない。例えば、酸化ガスを送出するものであってもよい。   The fuel flow control element and the concentration adjusting device are not essential requirements of the present invention, and the fuel flow control element and the concentration adjusting device are provided with a supply unit, a contact unit, a discharge unit, and a fuel as long as fuel is present. It may be provided in any of the storage units. The flow control elements such as the fuel flow control element and the water flow control element are not limited to the electroosmotic flow control element, and may be, for example, a check valve flow control element that feeds fluid by vibrating a diaphragm. The flow control element is not limited to one that sends out fuel or one that sends out water. For example, an oxidizing gas may be sent out.

図13A〜図13Cは、燃料流動制御要素の配置位置の例を示す図である。   13A to 13C are diagrams showing examples of arrangement positions of fuel flow control elements.

図13Aでは、燃料流路17の供給部17aが複数の電池本体15に対応して複数に分岐しており、その分岐点の上流側に燃料流動制御要素32−1が設けられている。なお、分岐方向(紙面下方への方向)は、例えば、図2等に示したように、積層基板の厚み方向である。   In FIG. 13A, the supply part 17a of the fuel flow path 17 is branched into a plurality corresponding to the plurality of battery main bodies 15, and the fuel flow control element 32-1 is provided upstream of the branch point. Note that the branching direction (downward direction in the drawing) is, for example, the thickness direction of the laminated substrate as shown in FIG.

また、図13Aでは、温度センサ(温度検出素子)79が設けられている。温度センサ79は、例えば、抵抗体と、抵抗体の抵抗値を測定する抵抗計とを含んで構成され(いずれも不図示)、抵抗体の温度変化に応じた抵抗値の変化を検出することにより、温度を検出する。抵抗体は、導電路18等と同様に、焼成前のセラミックグリーンシート(絶縁層3)に金属ペーストが印刷されることにより形成されてもよいし、サーミスタ等の汎用部品により構成されてもよい。温度センサ79(抵抗体)は適宜な位置に適宜な数だけ設けられる。例えば、温度センサ79は、電池本体15に接する位置、燃料流路17に接する位置、電池本体15や燃料流路17に接しない基体表面や基体内部に配置される。このような温度検出素子を設けることにより、安定した発電を行うことができる。   In FIG. 13A, a temperature sensor (temperature detection element) 79 is provided. The temperature sensor 79 includes, for example, a resistor and a resistance meter that measures the resistance value of the resistor (both not shown), and detects a change in the resistance value according to a temperature change of the resistor. To detect the temperature. The resistor may be formed by printing a metal paste on a ceramic green sheet (insulating layer 3) before firing, or may be constituted by general-purpose parts such as a thermistor, as in the conductive path 18 and the like. . An appropriate number of temperature sensors 79 (resistors) are provided at appropriate positions. For example, the temperature sensor 79 is disposed at a position in contact with the battery main body 15, a position in contact with the fuel flow path 17, a substrate surface not in contact with the battery main body 15 or the fuel flow path 17, or the inside of the base. By providing such a temperature detection element, stable power generation can be performed.

温度センサ79の検出信号は、図7の流速センサ31等と同様に制御装置7に出力され、制御装置7は温度センサ79からの温度情報に基づいて燃料流動制御要素32−1の動作を制御する。例えば、制御装置7は、温度センサ79により検出された温度が所定の閾値よりも高くなる場合には、燃料の供給量を減らす、あるいは、停止するように燃料流動制御要素32−1の動作を制御する。あるいは、制御装置7は、電池本体15における、温度と、燃料の供給量と、発電量との相関関係を特定できるデータを保持しており、当該データを参照して、検出された温度と、現在の必要発電量とから燃料供給量を算出し、算出した燃料供給量になるように、燃料流動制御要素32−1の動作を制御する。   The detection signal of the temperature sensor 79 is output to the control device 7 in the same manner as the flow rate sensor 31 of FIG. 7 and the like, and the control device 7 controls the operation of the fuel flow control element 32-1 based on the temperature information from the temperature sensor 79. To do. For example, when the temperature detected by the temperature sensor 79 is higher than a predetermined threshold, the control device 7 reduces the amount of fuel supplied or operates the fuel flow control element 32-1 to stop. Control. Alternatively, the control device 7 holds data that can specify the correlation among the temperature, the fuel supply amount, and the power generation amount in the battery main body 15, and the detected temperature with reference to the data, The fuel supply amount is calculated from the current required power generation amount, and the operation of the fuel flow control element 32-1 is controlled so that the calculated fuel supply amount is obtained.

図13Aの例では、供給部17aが複数に分岐することにより、効率的に複数の電池本体15に燃料を供給することができるとともに、燃料流動制御要素32−1を複数の分岐流路に対して共通に設けることにより、燃料流動制御要素32−1の数を少なくしてコスト削減を図ることができる。   In the example of FIG. 13A, the supply unit 17a branches into a plurality of parts, so that the fuel can be efficiently supplied to the plurality of battery main bodies 15, and the fuel flow control element 32-1 is connected to the plurality of branch flow paths. Therefore, the number of fuel flow control elements 32-1 can be reduced to reduce the cost.

また、温度センサ79による温度情報に基づいて燃料の流動を制御することから、燃料電池の過度の昇温を防止できる。また、電池本体15の発電量は温度により変化するところ、温度変化に応じて燃料供給量を制御することにより、安定した発電を行うことができる。   Further, since the flow of the fuel is controlled based on the temperature information from the temperature sensor 79, an excessive temperature rise of the fuel cell can be prevented. Further, the power generation amount of the battery body 15 changes depending on the temperature, and stable power generation can be performed by controlling the fuel supply amount according to the temperature change.

図13Bでは、燃料流路17の供給部17aが複数の電池本体15に対応して複数に分岐しており、その分岐点の下流側において、複数の分岐流路それぞれに燃料流動制御要素32−2が設けられている。なお、複数の燃料流動制御要素32−2は、互いに同一の構成、能力であってもよいし、異なっていてもよい。複数の燃料流動制御要素32−2は、それぞれ独立に制御されてもよいし、共通に(同一の制御量で)制御されてもよい。また、分岐方向(紙面下方への方向)は、例えば、図2等に示したように、積層基板の厚み方向である。   In FIG. 13B, the supply part 17a of the fuel flow path 17 branches into a plurality corresponding to the plurality of battery main bodies 15, and the fuel flow control element 32- 2 is provided. The plurality of fuel flow control elements 32-2 may have the same configuration and ability, or may be different. The plurality of fuel flow control elements 32-2 may be controlled independently, or may be controlled in common (with the same control amount). Further, the branching direction (the downward direction in the drawing) is, for example, the thickness direction of the laminated substrate as shown in FIG.

図13Bにおいても、温度センサ79(抵抗体)は適宜な位置に適宜な数だけ設けられてよい。例えば、温度センサ79は、複数の電池本体15それぞれの温度を検出できる位置(電池本体15に隣接する位置)に設けられている。   Also in FIG. 13B, an appropriate number of temperature sensors 79 (resistors) may be provided at appropriate positions. For example, the temperature sensor 79 is provided at a position where the temperature of each of the plurality of battery main bodies 15 can be detected (position adjacent to the battery main body 15).

図13Bの例では、供給部17aが複数に分岐することにより、効率的に複数の電池本体15に燃料を供給することができるとともに、燃料流動制御要素32−2を複数の分岐流路それぞれに設けることにより、各分岐流路に適切な流量で燃料を送り込むことができる。例えば、燃料流動制御要素から遠い位置にある電池本体15に送り込まれる燃料が減少することが防止される。複数の電池本体15は、配置位置が異なることから、供給される酸化ガスの量、放熱する際の熱流束等がことなり、適切な燃料供給量が異なるが、配置位置に応じて燃料を供給できる。互いに能力の異なる電池本体15を設けたり、複数の電池本体15毎に電力の供給先(電子部品)が異なることにより、電池本体15毎に適切な燃料供給量が異なる場合がありうるが、そのような場合にも対応できる。複数の電池本体15毎に温度センサ79が設けられ、各温度センサ79の検出結果に応じて複数の電池本体15毎に燃料供給量が制御される場合には、各電池本体15の温度に適した燃料供給量とすることができる。   In the example of FIG. 13B, the supply unit 17a branches into a plurality of parts, so that the fuel can be efficiently supplied to the plurality of battery main bodies 15, and the fuel flow control element 32-2 is provided to each of the plurality of branch flow paths. By providing, the fuel can be sent to each branch flow path at an appropriate flow rate. For example, it is possible to prevent a decrease in the amount of fuel that is sent to the cell body 15 that is far from the fuel flow control element. Since the plurality of battery main bodies 15 are arranged at different positions, the amount of oxidizing gas supplied, the heat flux when radiating heat, etc. are different, and the appropriate fuel supply amount is different, but the fuel is supplied according to the arrangement position. it can. An appropriate fuel supply amount may be different for each battery body 15 by providing battery bodies 15 having different capacities or having different power supply destinations (electronic parts) for each of the battery bodies 15. It can cope with such a case. When a temperature sensor 79 is provided for each of the plurality of battery main bodies 15 and the fuel supply amount is controlled for each of the plurality of battery main bodies 15 according to the detection result of each temperature sensor 79, the temperature sensor 79 is suitable for the temperature of each battery main body 15. Fuel supply amount.

図13Cでは、燃料流路17の供給部17aが一の電池本体15に対応して複数に分岐しており、その分岐点の下流側において、複数の分岐流路それぞれに燃料流動制御要素32−3が設けられている。複数の分岐流路は、例えば、図5、図6A及び図6Bに示した燃料流路17の接触部17bの複数の適宜な位置へそれぞれ接続されている。また、燃料流路17の排出部17cも、接触部17bの複数の適宜な位置から複数延び、合流している。なお、分岐方向(紙面下方への方向)は、例えば、図2等に示したように、積層基板の厚み方向である。   In FIG. 13C, the supply portion 17a of the fuel flow path 17 is branched into a plurality corresponding to one battery body 15, and the fuel flow control element 32- 3 is provided. The plurality of branch passages are connected to a plurality of appropriate positions of the contact portion 17b of the fuel passage 17 shown in FIGS. 5, 6A and 6B, for example. In addition, a plurality of discharge portions 17c of the fuel flow path 17 also extend from a plurality of appropriate positions of the contact portion 17b and merge. Note that the branching direction (downward direction in the drawing) is, for example, the thickness direction of the laminated substrate as shown in FIG.

図13Cの例では、供給部17aが複数に分岐することにより、効率的に一の電池本体15に燃料を供給することができるとともに、燃料流動制御要素32−3を複数の分岐流路に対してそれぞれ設けることにより、各分岐流路に適切な流量で燃料を送り込むことができる。   In the example of FIG. 13C, the supply portion 17a branches into a plurality of parts, so that the fuel can be efficiently supplied to one battery body 15, and the fuel flow control element 32-3 is connected to the plurality of branch flow paths. By providing each, fuel can be sent to each branch flow path at an appropriate flow rate.

図14A及び図14Bはそれぞれ、燃料流動制御要素として、燃料流路17を形成する壁面を振動させる振動体を設けた例を示している。振動体は、例えば、印加した電圧の大きさに応じて伸縮する圧電体である。   14A and 14B each show an example in which a vibrating body that vibrates a wall surface forming the fuel flow path 17 is provided as a fuel flow control element. The vibrating body is, for example, a piezoelectric body that expands and contracts according to the magnitude of an applied voltage.

図14Aの燃料流動制御要素32−4は、圧電体81と、圧電体81に電圧を印加する一対の電極82P、82N(単に「電極82」といい、両者を区別しないことがある)とを備えている。   The fuel flow control element 32-4 in FIG. 14A includes a piezoelectric body 81 and a pair of electrodes 82P and 82N that apply a voltage to the piezoelectric body 81 (simply referred to as “electrodes 82”, which may not be distinguished from each other). I have.

圧電体81は、例えば、圧電セラミックスである。圧電セラミックスは、例えば、Pb(Zr,Ti)O3系などの焼結体を分極処理して形成されている。圧電体81は、例えば、一枚の絶縁層3と同等の厚さを有し、一枚の絶縁層に形成された孔部にはめ込まれている。The piezoelectric body 81 is, for example, piezoelectric ceramic. Piezoelectric ceramics are formed by, for example, polarizing a sintered body such as a Pb (Zr, Ti) O 3 system. The piezoelectric body 81 has, for example, a thickness equivalent to that of the single insulating layer 3 and is fitted into a hole formed in the single insulating layer.

電極82P、82Nは、燃料流路17に直交する方向において圧電体81を挟み込むように配置されている。電極82Nは、燃料流路17のうち、絶縁層に平行に形成された部分に面している。換言すれば、圧電体81は電極82Nを介して燃料流路17に面している。   The electrodes 82P and 82N are arranged so as to sandwich the piezoelectric body 81 in a direction orthogonal to the fuel flow path 17. The electrode 82N faces a portion of the fuel flow path 17 formed in parallel with the insulating layer. In other words, the piezoelectric body 81 faces the fuel flow path 17 via the electrode 82N.

燃料流動制御要素32−4を含む燃料電池の電気系の構成は、図7と同様である。ただし、電極82は燃料流動制御要素電源装置9′(電圧制御部、図7の燃料流動制御要素電源装置9に相当)に接続されている。このように電圧制御部を設けることにより、安定した燃料の供給を行うことができ、発電の安定性を向上できる。電極82と燃料流動制御要素電源装置9′とは、導電路18により接続されている。燃料流動制御要素電源装置9′は電極82に電圧を印加する。圧電体81は、電極82を介して印加される電圧の変動に応じて伸縮し、燃料流路17を形成する壁面の一部である電極82Nを振動させ、燃料流路17内の燃料に圧力を付与する。   The configuration of the electric system of the fuel cell including the fuel flow control element 32-4 is the same as that shown in FIG. However, the electrode 82 is connected to the fuel flow control element power supply 9 '(voltage control unit, corresponding to the fuel flow control element power supply 9 in FIG. 7). By providing the voltage controller in this way, stable fuel supply can be performed, and the stability of power generation can be improved. The electrode 82 and the fuel flow control element power supply device 9 ′ are connected by a conductive path 18. The fuel flow control element power supply 9 ′ applies a voltage to the electrode 82. The piezoelectric body 81 expands and contracts in accordance with the fluctuation of the voltage applied through the electrode 82, vibrates the electrode 82 N that is a part of the wall surface forming the fuel flow path 17, and pressurizes the fuel in the fuel flow path 17. Is granted.

燃料流動制御要素32−4は、燃料の流入側の流体抵抗を流出側の流体抵抗よりも大きくすることにより、燃料の流入側への逆流を防止するバルブレス型流動制御要素として構成されている。例えば、圧電体81が面する領域へ接続される流入通路83は、流出通路84よりも断面積が小さく形成されている。このため、圧電体81が燃料に与える圧力が大きくなると、流入通路83では流出通路84よりも容易に乱流が形成され、流体抵抗が増すことになる。これにより、流入通路83へ逆流する流量は、流出通路84へ流れる流量よりも少なくなる。   The fuel flow control element 32-4 is configured as a valveless flow control element that prevents a reverse flow to the fuel inflow side by making the fluid resistance on the fuel inflow side larger than the fluid resistance on the outflow side. For example, the inflow passage 83 connected to the region facing the piezoelectric body 81 has a smaller cross-sectional area than the outflow passage 84. For this reason, when the pressure applied to the fuel by the piezoelectric body 81 increases, turbulent flow is more easily formed in the inflow passage 83 than in the outflow passage 84, and the fluid resistance increases. As a result, the flow rate flowing back to the inflow passage 83 is less than the flow rate flowing to the outflow passage 84.

燃料流動制御要素32−4は、例えば、以下のように製造される。まず、焼成前のセラミックグリーンシート(絶縁層3)にレーザ加工や打ち抜き加工により、圧電体81を埋め込むための孔部を形成する。次に、その孔部に焼成前の圧電セラミックス(圧電体81)を埋め込むとともに、圧電セラミックスの両面に金属ペースト(電極82)を設ける。そして、溝部(燃料流路17、流入通路83、流出通路84)が形成された複数のセラミックグリーンシートを積層し、焼成する。   The fuel flow control element 32-4 is manufactured as follows, for example. First, a hole for embedding the piezoelectric body 81 is formed in the ceramic green sheet (insulating layer 3) before firing by laser processing or punching. Next, a piezoelectric ceramic (piezoelectric body 81) before firing is embedded in the hole, and a metal paste (electrode 82) is provided on both sides of the piezoelectric ceramic. Then, a plurality of ceramic green sheets in which grooves (fuel flow path 17, inflow path 83, outflow path 84) are formed are stacked and fired.

燃料流動制御要素32−4の動作は、図7の燃料流動制御要素32と同様に、制御装置7により制御される。また、燃料流動制御要素32−4は、図13A〜図13Cの燃料流動制御要素32−1〜32−3の一例でもあり、温度センサ79の検出結果に基づいて制御される。具体的には、制御装置7は、燃料流動制御要素用電源装置9′により、電極82に電圧を印加するとともに、その印加する電圧を変動させる。例えば、制御装置7は、電極82Nの電位を基準電位に設定するとともに、電極82Pの電位を基準電位と基準電位よりも高い電位との間で振動させる。これにより、圧電体81が伸縮して燃料に圧力が付与される。制御装置7は、印加される電圧の振幅や周波数を、温度センサ79の検出結果等に応じて変化させる。   The operation of the fuel flow control element 32-4 is controlled by the control device 7 similarly to the fuel flow control element 32 of FIG. The fuel flow control element 32-4 is also an example of the fuel flow control elements 32-1 to 32-3 in FIGS. 13A to 13C and is controlled based on the detection result of the temperature sensor 79. Specifically, the control device 7 applies a voltage to the electrode 82 and varies the applied voltage by the fuel flow control element power supply device 9 ′. For example, the control device 7 sets the potential of the electrode 82N to the reference potential and vibrates the potential of the electrode 82P between the reference potential and a potential higher than the reference potential. Thereby, the piezoelectric body 81 expands and contracts and pressure is applied to the fuel. The control device 7 changes the amplitude and frequency of the applied voltage according to the detection result of the temperature sensor 79 and the like.

図14Bの燃料流動制御要素32−5は、燃料流動制御要素32−4と同様に、圧電体81と、圧電体81に電圧を印加する一対の電極82とを備えている。ただし、燃料流動制御要素32−5は、圧電体81及び電極82の組み合わせを、燃料流路17に沿って複数備えており、進行波型流動制御要素として構成されている。すなわち、燃料流動制御要素32−5は、複数の圧電体81を互いに異なるタイミングで伸縮させることにより燃料の逆流を防止するバルブレス型流動制御要素として構成されている。   The fuel flow control element 32-5 in FIG. 14B includes a piezoelectric body 81 and a pair of electrodes 82 for applying a voltage to the piezoelectric body 81, similarly to the fuel flow control element 32-4. However, the fuel flow control element 32-5 includes a plurality of combinations of the piezoelectric body 81 and the electrode 82 along the fuel flow path 17, and is configured as a traveling wave type flow control element. That is, the fuel flow control element 32-5 is configured as a valveless flow control element that prevents back flow of fuel by expanding and contracting the plurality of piezoelectric bodies 81 at different timings.

図14Aの燃料流動制御要素32−4及び燃料流動制御要素32−5によっても、実施形態の燃料流動制御要素32と同様の効果が得られる。すなわち、燃料電池内外の電子部品の稼働状況等の種々の条件に応じて発電量を制御することができ、燃料流動制御要素32が多層基板により形成された基体2の内部に設けられていることから、流動制御による発電量の制御系のモジュール化及び小型化が容易である。   Also by the fuel flow control element 32-4 and the fuel flow control element 32-5 of FIG. 14A, the same effect as the fuel flow control element 32 of the embodiment can be obtained. That is, the amount of power generation can be controlled according to various conditions such as the operating status of the electronic components inside and outside the fuel cell, and the fuel flow control element 32 is provided inside the base body 2 formed of a multilayer substrate. Therefore, it is easy to modularize and downsize the power generation control system by flow control.

図14A及び図14Bに示す振動体を含む流動制御要素は、燃料流路に代えて水流入路に設ければ、水流動制御要素として機能させることができる。   The flow control element including the vibrator shown in FIGS. 14A and 14B can function as a water flow control element if provided in the water inflow path instead of the fuel flow path.

なお、振動体を含む燃料流動制御要素及び水流動制御要素等の流動制御要素は、種々の態様で実施してよい。   Note that the flow control elements such as the fuel flow control element and the water flow control element including the vibrator may be implemented in various modes.

振動体は、燃料流路や水流入路等の流路を形成する壁面を振動させることができるものであればよく、圧電体(圧電素子)に限定されない。換言すれば、振動体のアクチュエータは、適宜なものにより構成してよい。例えば、静電引力を利用する静電型、磁力を利用する電磁型、加熱による部材の膨張を利用する熱型、形状記憶合金の温度変化に応じた変形を利用するSMA型(形状記憶合金型)のアクチュエータにより振動体のアクチュエータを構成してよい。流路を形成する壁面は、振動体自体の表面であってもよい。   The vibrating body is not limited to a piezoelectric body (piezoelectric element) as long as it can vibrate a wall surface forming a flow path such as a fuel flow path or a water inflow path. In other words, the actuator of the vibrating body may be constituted by an appropriate one. For example, an electrostatic type that uses electrostatic attraction, an electromagnetic type that uses magnetic force, a thermal type that uses expansion of a member due to heating, an SMA type that uses deformation according to temperature changes of a shape memory alloy (shape memory alloy type) The actuator of the vibrating body may be constituted by the actuator of The wall surface forming the flow path may be the surface of the vibrator itself.

圧電体は、圧電セラミックス以外にも、水晶、LiNbO3、LiTaO3、KNbO3などの単結晶、ZnO、AlNなどの薄膜、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)などの圧電高分子膜など、適宜な材料の圧電体を用いてよい。In addition to piezoelectric ceramics, piezoelectric materials are made of suitable materials such as quartz, single crystals such as LiNbO 3 , LiTaO 3 and KNbO 3 , thin films such as ZnO and AlN, and piezoelectric polymer films such as polyvinylidene fluoride (PVDF). A piezoelectric body may be used.

圧電体は、モノモルフ、バイモルフ、積層型等のいずれの構造のものでもよい。また、圧電体は、伸縮作用により燃料流路や水流入路等の流路の壁面を振動させるものだけでなく、すべり変形により壁面を振動させるものでもよい。   The piezoelectric body may have any structure such as a monomorph, a bimorph, and a laminated type. Further, the piezoelectric body may not only vibrate the wall surface of the flow path such as the fuel flow path or the water inflow path by an expansion / contraction action, but may also vibrate the wall face by slip deformation.

圧電体は、一枚の絶縁層と同等の厚さでなくてもよく、一枚の絶縁層よりも薄くてもよいし、厚くてもよい。また、圧電体の配置位置は、燃料流路や水流入路等の流路のうち絶縁層に平行に延びる部分に面する位置でなくてもよく、流路のうち絶縁層に直交する部分、屈曲部、分岐部等、適宜な位置に面するように配置されてよい。   The piezoelectric body may not be as thick as one insulating layer, and may be thinner or thicker than one insulating layer. In addition, the arrangement position of the piezoelectric body may not be a position facing a portion extending in parallel with the insulating layer in the flow path such as the fuel flow path or the water inflow path, and a portion of the flow path orthogonal to the insulating layer, You may arrange | position so that a bending part, a branch part, etc. may face suitable positions.

電極は、圧電体に燃料流路や水流入路等の流路を形成する壁面を振動させるように、圧電体に電圧を印加できればよく、流路に直交する方向に圧電体を挟み込むものに限定されない。例えば、流路に沿う方向において圧電体を挟み込むように電極を配置してもよい。流動制御要素はバルブレス型流動制御要素でなくてもよく、逆止弁を設けてもよい。   The electrode is only required to be able to apply a voltage to the piezoelectric body so as to vibrate a wall surface that forms a flow path such as a fuel flow path or a water inflow path in the piezoelectric body, and is limited to an electrode that sandwiches the piezoelectric body in a direction orthogonal to the flow path. Not. For example, the electrodes may be arranged so as to sandwich the piezoelectric body in the direction along the flow path. The flow control element may not be a valveless flow control element, and a check valve may be provided.

図15〜図22は、電気浸透流型流動制御要素の好適な例を示している。図12において示したように、電気浸透流型流動制御要素では、燃料流路17の壁面に帯電した負電荷により燃料中の正電荷が燃料流路17の壁面に引き付けられており、その正電荷を電極36により移動させることにより、燃料を流動させる。従って、燃料と、燃料に接触する壁面との接触面積を大きくすれば、より効率的に燃料の正電荷を壁面に引き付けて燃料を流動させることができる。以下では、燃料と壁面との接触面積を大きくした具体的な例を示す。   15 to 22 show preferred examples of electroosmotic flow control elements. As shown in FIG. 12, in the electroosmotic flow control element, the positive charge in the fuel is attracted to the wall surface of the fuel flow path 17 by the negative charge charged on the wall surface of the fuel flow path 17. Is moved by the electrode 36 to cause the fuel to flow. Therefore, if the contact area between the fuel and the wall surface in contact with the fuel is increased, the fuel can flow more efficiently by attracting the positive charge of the fuel to the wall surface. Below, the specific example which enlarged the contact area of a fuel and a wall surface is shown.

図15の燃料流動制御要素32−11は、図7に示した燃料流動制御要素32と同様に、一対の電極36−1P、36−1N(以下、単に「電極36−1」といい、両者を区別しないことがある。)を備え、電極36−1に電圧を印加することにより燃料を流動させるものである。ただし、燃料流動制御要素32−11は、電極36−1間に連通部材91−1(以下、「−1」を省略して、後述の連通部材91−2、91−3と区別しないことがある。)を備えている。   The fuel flow control element 32-11 in FIG. 15 is a pair of electrodes 36-1P and 36-1N (hereinafter simply referred to as “electrodes 36-1”), similar to the fuel flow control element 32 shown in FIG. And the fuel is caused to flow by applying a voltage to the electrode 36-1. However, the fuel flow control element 32-11 may not be distinguished from the communication members 91-2 and 91-3 described later by omitting the communication member 91-1 (hereinafter, "-1") between the electrodes 36-1. Yes.)

図16Aは連通部材91−1の斜視図、図16Bは連通部材91−1を燃料流路17の流路方向に見た図(平面図)、図16Cは図16BのXVIc−XVIc線矢視方向の断面図である。   16A is a perspective view of the communication member 91-1, FIG. 16B is a view (plan view) of the communication member 91-1 viewed in the flow path direction of the fuel flow path 17, and FIG. 16C is a view taken along the line XVIc-XVIc in FIG. It is sectional drawing of a direction.

連通部材91−1は、例えばセラミックスからなる多孔質体により構成されている。多孔質体は、内部に形成された複数の孔部92が互いに3次元的に結合することにより、液体(燃料)を透過させることができるものである。   The communication member 91-1 is made of a porous body made of ceramics, for example. The porous body allows a liquid (fuel) to permeate by three-dimensionally coupling a plurality of hole portions 92 formed therein.

多孔質体の気孔率は、燃料の圧力損失を小さくして燃料の流動性を良好にするという観点からは20%以上とするのがよい。また、燃料の電化の局在化を効率的に行うという観点からは80%以下がよい。よって、多孔質体の気孔率は好ましくは20〜80%である。より好ましくは基体の強度を高く維持するという観点からは40〜60%である。気孔率は、複数の切断面の画像から孔部92の平均面積率Srを算出し、算出した平均面積率Srの3/2乗を計算することにより求められる。また、切断面の画像より算出した孔部92の平均断面積Sは、好ましくは25〜40000平方マイクロメートル、より好ましくは3000〜10000平方マイクロメートルである。   The porosity of the porous body is preferably 20% or more from the viewpoint of reducing fuel pressure loss and improving fuel fluidity. Moreover, 80% or less is good from a viewpoint of performing localization of electrification of fuel efficiently. Therefore, the porosity of the porous body is preferably 20 to 80%. More preferably, it is 40 to 60% from the viewpoint of keeping the strength of the substrate high. The porosity is obtained by calculating an average area ratio Sr of the hole 92 from images of a plurality of cut surfaces and calculating the 3/2 power of the calculated average area ratio Sr. Moreover, the average cross-sectional area S of the hole 92 calculated from the image of the cut surface is preferably 25 to 40,000 square micrometers, more preferably 3000 to 10,000 square micrometers.

連通部材91−1は、例えば略円柱状に形成されている。連通部材91−1の円柱の高さは、図15に示すように、例えば一枚の絶縁層3の厚みと同等である。そして、連通部材91−1は、燃料流路17のうち絶縁層3を貫通する部分において、一枚の絶縁層3に保持されている。すなわち、燃料流路17は、異なる絶縁層3に平行に設けた溝同士を、間に配置される絶縁層3等を貫通する孔部により相互に連結して構成され、連通部材91−1は、その溝同士を連結する孔部(連結部)に設けられている。   The communication member 91-1 is formed in a substantially cylindrical shape, for example. As shown in FIG. 15, the column height of the communication member 91-1 is, for example, equal to the thickness of one insulating layer 3. The communication member 91-1 is held by the single insulating layer 3 in a portion of the fuel flow path 17 that penetrates the insulating layer 3. That is, the fuel flow path 17 is configured by mutually connecting grooves provided in parallel to different insulating layers 3 by holes penetrating the insulating layer 3 and the like disposed therebetween, and the communication member 91-1 , Provided in a hole (connecting portion) for connecting the grooves.

電極36−1P、36−1Nは、例えば、平板状に形成されており、燃料流路17を形成する壁面のうち、連通部材91−1の端面が対向する位置に配置されている。換言すれば、燃料の流向に直交するように配置されている。電極36−1P及び36−1Nは、例えば連通部材91−1の断面積と同等の広さを有している。   The electrodes 36-1P and 36-1N are formed in, for example, a flat plate shape, and are arranged at positions where the end faces of the communication member 91-1 face each other on the wall surface forming the fuel flow path 17. In other words, it is arranged so as to be orthogonal to the fuel flow direction. The electrodes 36-1P and 36-1N have, for example, the same area as the cross-sectional area of the communication member 91-1.

燃料流動制御要素32−11は、例えば、以下のように製造される。まず、焼成前のセラミックグリーンシート(絶縁層3)にレーザ加工や打ち抜き加工により、連通部材91−1を埋め込むための孔部を形成する。次に、その孔部にセラミックグリーンシートよりも樹脂成分の多いセラミックペーストを充填する。例えば、基体2を構成するセラミックグリーンシートの樹脂含有率に対してセラミックペーストの樹脂含有率を2〜10倍とする。そして、そのセラミックグリーンシートに、金属ペースト(電極36−1)等が設けられたセラミックグリーンシートを積層し、焼成する。セラミックペーストは、樹脂成分が揮発することにより、多孔質の連通部材91−1になる。すなわち、連通部材91−1は、絶縁層3と同一材料により一体的に形成される。このように連通部材91−1を基体2を構成する絶縁層3と同一材料により形成すると熱膨張差による応力を抑制でき、連通部材91−1の破損を有効に抑制できる。なお、多孔質体の部材を焼成前のセラミックグリーンシートに埋め込んで連通部材91−1を構成してもよい。   The fuel flow control element 32-11 is manufactured as follows, for example. First, a hole for embedding the communication member 91-1 is formed in the ceramic green sheet (insulating layer 3) before firing by laser processing or punching. Next, the hole is filled with a ceramic paste having more resin components than the ceramic green sheet. For example, the resin content of the ceramic paste is set to 2 to 10 times the resin content of the ceramic green sheet constituting the substrate 2. And the ceramic green sheet provided with the metal paste (electrode 36-1) etc. is laminated | stacked on the ceramic green sheet, and it bakes. The ceramic paste becomes a porous communication member 91-1 when the resin component volatilizes. That is, the communication member 91-1 is integrally formed from the same material as the insulating layer 3. When the communication member 91-1 is formed of the same material as that of the insulating layer 3 constituting the base 2, the stress due to the difference in thermal expansion can be suppressed, and damage to the communication member 91-1 can be effectively suppressed. The communicating member 91-1 may be configured by embedding a porous member in a ceramic green sheet before firing.

燃料流動制御要素32−11によれば、燃料流路17内に配置された連通部材91−1は多孔質体により形成されており、連通部材91−1が配置されない場合に比較して、燃料と、燃料に接触する壁面との接触面積が大きくなるから、燃料の電荷の局在化を促して効率的に燃料を流動させることができる。   According to the fuel flow control element 32-11, the communication member 91-1 disposed in the fuel flow path 17 is formed of a porous body, and the fuel is compared with the case where the communication member 91-1 is not disposed. Then, since the contact area with the wall surface in contact with the fuel is increased, localization of the charge of the fuel can be promoted and the fuel can be efficiently flowed.

連通部材91−1は、基体2と同一の材料で形成されていることから、基体2と連通部材91−1との間に、熱膨張によるずれが生じにくく、耐久性が向上する。   Since the communication member 91-1 is formed of the same material as that of the base body 2, a deviation due to thermal expansion hardly occurs between the base body 2 and the communication member 91-1, and durability is improved.

連通部材91−1が、燃料流路17のうち絶縁層3を貫通する部分に配置されていることから、絶縁層3に孔部を設けて、当該孔部へ連通部材91−1を配置することができ、連通部材91−1の形成が容易である。特に、樹脂成分を含む材料を焼成前の絶縁層3に配置して焼成し、多孔質体を形成する場合には、孔部に樹脂成分を含む材料を充填するだけであり、連通部材91−1の形成が容易である。   Since the communication member 91-1 is disposed in a portion of the fuel flow path 17 that penetrates the insulating layer 3, a hole is provided in the insulating layer 3, and the communication member 91-1 is disposed in the hole. The communication member 91-1 can be easily formed. In particular, when a material containing a resin component is placed in the insulating layer 3 before firing and fired to form a porous body, the pores are simply filled with the material containing the resin component. 1 is easy to form.

図17A〜図17Cは連通部材の他の例を示しており、図17Aは斜視図、図17Bは燃料流路17の流路方向に見た図、図17Cは図17BのXVIIc−XVIIc線矢視方向の断面図である。   17A to 17C show other examples of the communication member, FIG. 17A is a perspective view, FIG. 17B is a view seen in the flow path direction of the fuel flow path 17, and FIG. 17C is an arrow line XVIIc-XVIIc in FIG. It is sectional drawing of a viewing direction.

図17A〜図17Cの連通部材91−2は、例えば、外形は連通部材91−1と同様に形成されており、図15に示した連通部材91−1の配置位置に配置される。連通部材91−2は、燃料流路17の流路方向に貫通する複数の孔部94が設けられている。孔部94の直径は、好ましくは燃料の電化の局在化を効率的に行うという観点からは50マイクロメートル以下、より好ましくは、流動性を良好にするとともに基体2の強度を高く維持するという観点からは5〜30マイクロメートルである。   For example, the outer shape of the communication member 91-2 shown in FIGS. 17A to 17C is the same as that of the communication member 91-1, and is arranged at the arrangement position of the communication member 91-1 shown in FIG. The communication member 91-2 is provided with a plurality of holes 94 penetrating in the flow path direction of the fuel flow path 17. The diameter of the hole 94 is preferably 50 micrometers or less from the viewpoint of efficiently localizing the electrification of the fuel, and more preferably, the fluidity is improved and the strength of the substrate 2 is kept high. From the viewpoint, it is 5 to 30 micrometers.

連通部材91−2は、例えば、以下のように製造される。まず、焼成前のセラミックグリーンシート(絶縁層3)にレーザ加工や打ち抜き加工により、連通部材91−2となる部位に、孔部94となる穴を形成する。そして、そのセラミックグリーンシートに、金属ペースト(電極36−1)等が設けられたセラミックグリーンシートを積層し、焼成する。すなわち、連通部材91−2は、絶縁層3と同一材料により一体的に形成される。このように連通部材91−2を、基体2を構成する絶縁層3と同一材料により形成すると熱膨張差による応力を抑制でき、連通部材91−2の破損を有効に抑制できる。なお、孔部94が形成された部材を焼成前のセラミックグリーンシートに埋め込んで連通部材91−2を構成してもよい。   The communication member 91-2 is manufactured as follows, for example. First, the hole used as the hole part 94 is formed in the site | part used as the communicating member 91-2 by laser processing or stamping to the ceramic green sheet (insulating layer 3) before baking. And the ceramic green sheet provided with the metal paste (electrode 36-1) etc. is laminated | stacked on the ceramic green sheet, and it bakes. That is, the communication member 91-2 is integrally formed of the same material as the insulating layer 3. When the communication member 91-2 is formed of the same material as that of the insulating layer 3 constituting the base 2, the stress due to the difference in thermal expansion can be suppressed, and damage to the communication member 91-2 can be effectively suppressed. The communicating member 91-2 may be configured by embedding a member in which the hole 94 is formed in a ceramic green sheet before firing.

連通部材91−2によれば、連通部材91−1と同様の効果が得られる。すなわち、燃料と、燃料に接触する壁面との接触面積を大きくし、燃料の電荷の局在化を促して効率的に燃料を流動させることができる。   According to the communication member 91-2, the same effect as that of the communication member 91-1 can be obtained. That is, it is possible to increase the contact area between the fuel and the wall surface in contact with the fuel, promote the localization of the charge of the fuel, and allow the fuel to flow efficiently.

連通部材91−2が、燃料流路17のうち絶縁層3を貫通する部分に配置されていることから、孔部94を絶縁層3に直接形成して連通部材91−2を構成することができ、製造が容易である。   Since the communication member 91-2 is disposed in a portion of the fuel flow path 17 that penetrates the insulating layer 3, the hole 94 can be directly formed in the insulating layer 3 to configure the communication member 91-2. And easy to manufacture.

図18A〜図18Cは連通部材の他の例を示しており、図18Aは斜視図、図18Bは燃料流路17の流路方向に見た図、図18Cは図18BのXVIIIc−XVIIIc線矢視方向の断面図である。   18A to 18C show other examples of the communication member, FIG. 18A is a perspective view, FIG. 18B is a view seen in the flow direction of the fuel flow path 17, and FIG. 18C is an arrow line XVIIIc-XVIIIc in FIG. It is sectional drawing of a viewing direction.

図18A〜図18Cの連通部材91−3は、例えば、外形は連通部材91−1と同様に形成されており、図15に示した連通部材91−1の配置位置に配置される。連通部材91−3は、燃料流路17の流路方向に貫通する複数のスリット96が設けられている。スリット96の幅(径)は、好ましくは燃料の電化の局在化を効率的に行うという観点からは50マイクロメートル以下、より好ましくは、流動性を良好にするとともに基体2の強度を高く維持するという観点からは5〜30マイクロメートルである。連通部材91−3は、例えば、連通部材91−2と同様に形成される。   The communication member 91-3 in FIGS. 18A to 18C is formed, for example, in the same manner as the communication member 91-1, and is arranged at the arrangement position of the communication member 91-1 shown in FIG. The communication member 91-3 is provided with a plurality of slits 96 penetrating in the flow path direction of the fuel flow path 17. The width (diameter) of the slit 96 is preferably 50 micrometers or less from the viewpoint of efficiently localizing the electrification of the fuel. More preferably, the fluidity is improved and the strength of the substrate 2 is kept high. From the viewpoint of doing, it is 5 to 30 micrometers. The communication member 91-3 is formed in the same manner as the communication member 91-2, for example.

連通部材91−3によれば、連通部材91−1や連通部材91−2と同様の効果が得られる。すなわち、燃料と、燃料に接触する壁面との接触面積を大きくし、燃料の電荷の局在化を促して効率的に燃料を流動させることができる。   According to the communication member 91-3, the same effects as those of the communication member 91-1 and the communication member 91-2 are obtained. That is, it is possible to increase the contact area between the fuel and the wall surface in contact with the fuel, promote the localization of the charge of the fuel, and allow the fuel to flow efficiently.

図19A及び図19Bは、電気浸透流型流動制御要素の電極の配置の変形例を示しており、図19Aは断面図、図19Bは斜視図である。   19A and 19B show a modification of the arrangement of the electrodes of the electroosmotic flow control element, FIG. 19A is a cross-sectional view, and FIG. 19B is a perspective view.

燃料流動制御要素32−12の電極36−2P、36−2N(以下、単に「電極36−2」といい、両者を区別しないことがある。)は、例えば円筒状に形成されており、燃料流路17のうち、絶縁層3を貫通する部分の壁面に、連通部材91を挟んで配置されている。換言すれば、電極36−2は、燃料の流向に沿うように配置されている。電極36−2は、例えば焼成前のセラミックグリーンシート(絶縁層3)に形成された孔部に金属ペーストを充填するとともに、その中央側に樹脂を充填し、当該セラミックグリーンシートを他のセラミックグリーンシートと積層して焼成し、樹脂を揮発させることにより形成される。   The electrodes 36-2P and 36-2N (hereinafter simply referred to as “electrodes 36-2”, which may not be distinguished from each other) of the fuel flow control element 32-12 are formed in a cylindrical shape, for example. Of the flow path 17, the communication member 91 is disposed on the wall surface of the portion that penetrates the insulating layer 3. In other words, the electrode 36-2 is disposed along the fuel flow direction. For example, the electrode 36-2 is filled with a metal paste in a hole formed in a ceramic green sheet (insulating layer 3) before firing, and is filled with a resin at the center, and the ceramic green sheet is used as another ceramic green sheet. It is formed by laminating with a sheet and baking to volatilize the resin.

図20A及び図20Bは、電気浸透流型流動制御要素の電極の配置の変形例を示しており、図20Aは断面図、図20Bは斜視図である。   20A and 20B show a modification of the arrangement of the electrodes of the electroosmotic flow control element, FIG. 20A is a cross-sectional view, and FIG. 20B is a perspective view.

燃料流動制御要素32−13の電極36−3P、36−3N(以下、単に「電極36−3」といい、両者を区別しないことがある。)は、例えば連通部材91の断面形状と同一形状(例えば円形)の平板状に形成されており、連通部材91の端面に配置される。電極36−3には、複数の孔部98が設けられている。   The electrodes 36-3P and 36-3N (hereinafter simply referred to as “electrode 36-3”, which may not be distinguished from each other) of the fuel flow control element 32-13 are, for example, the same shape as the cross-sectional shape of the communication member 91. It is formed in a flat plate shape (for example, a circle) and is disposed on the end surface of the communication member 91. A plurality of holes 98 are provided in the electrode 36-3.

孔部98は、例えば、連通部材91が、多孔質体からなる連通部材91−1である場合には、適宜な位置に適宜な形状で形成され、連通部材91が、孔部94が形成された連通部材91−2である場合には、孔部94の配置位置に孔部94と同等の大きさで形成され、連通部材91が、スリット96が形成された連通部材91−3である場合には、スリット96の配置位置にスリット96と同等の大きさのスリット状に形成される。すなわち、燃料は電極36−3の孔部98を通過するとともに、連通部材91を通過して、燃料流路17を流れることができる。   For example, when the communication member 91 is the communication member 91-1 made of a porous body, the hole 98 is formed in an appropriate shape at an appropriate position, and the communication member 91 is formed with the hole 94. In the case of the communication member 91-2, the hole 94 is formed in the same size as the hole 94 at the arrangement position of the hole 94, and the communication member 91 is the communication member 91-3 in which the slit 96 is formed. The slit 96 is formed in a slit shape having the same size as the slit 96. That is, the fuel can pass through the hole 98 of the electrode 36-3 and also through the communication member 91 to flow through the fuel flow path 17.

電極36−3は、例えば、焼成前のセラミックグリーンシート(絶縁層3)に連通部材91となる部材を配置した後に、連通部材91に金属ペーストを設け、レーザ加工や打ち抜き加工により孔部98を形成し、そのセラミックグリーンシートが他のセラミックグリーンシートと積層されて焼成されることにより形成される。なお、電極の孔部98の形成と同時に、連通部材91−2の孔部94や連通部材91−3のスリット96を形成してもよい。   In the electrode 36-3, for example, after arranging a member to be the communication member 91 on the ceramic green sheet (insulating layer 3) before firing, a metal paste is provided on the communication member 91, and the hole 98 is formed by laser processing or punching. The ceramic green sheet is formed and laminated with another ceramic green sheet and fired. Note that the hole 94 of the communication member 91-2 and the slit 96 of the communication member 91-3 may be formed simultaneously with the formation of the electrode hole 98.

図15、図19A、図20A、に示したように、連通部材91を配置する場合、一対の電極は、電極間に連通部材91を配置できれば適宜に配置してよい。ただし、図15のように絶縁層3に沿う面に電極を設ける場合には、焼成前の絶縁層3の表面に金属ペーストを配置するだけでよく、形成が簡単である。図19Aのように絶縁層3に直交する面に電極を設ける場合には、絶縁層3に直交する連通部材91に隣接して電極を配置することができる。図20Aに示したように連通部材91の端面に電極を設ける場合には、形成が容易であるとともに連通部材91に隣接して電極を配置することができる。   As shown in FIGS. 15, 19A, and 20A, when the communication member 91 is disposed, the pair of electrodes may be appropriately disposed as long as the communication member 91 can be disposed between the electrodes. However, when an electrode is provided on the surface along the insulating layer 3 as shown in FIG. 15, it is only necessary to dispose a metal paste on the surface of the insulating layer 3 before firing, and the formation is simple. When providing an electrode on a surface orthogonal to the insulating layer 3 as shown in FIG. 19A, the electrode can be disposed adjacent to the communication member 91 orthogonal to the insulating layer 3. As shown in FIG. 20A, when an electrode is provided on the end surface of the communication member 91, it is easy to form and the electrode can be disposed adjacent to the communication member 91.

図21は、連通部材91と、連通部材91を挟んで対向する一対の電極36−3とからなる燃料流動制御要素32−13を、直列及び並列に複数配列して構成した燃料流動制御要素アレイ部32−15を示している。   FIG. 21 shows a fuel flow control element array in which a plurality of fuel flow control elements 32-13 each composed of a communication member 91 and a pair of electrodes 36-3 facing each other with the communication member 91 interposed therebetween are arranged in series and in parallel. Section 32-15 is shown.

例えば、燃料流路17は、絶縁層3に沿う第1平行部17eと、第1平行部17eと複数層隔てられた第2平行部17fと、第1平行部17eと第2平行部17fとを結び、複数の絶縁層3を貫通する複数の貫通部17gとを含んでいる。複数の貫通部17gは、互いに隣接している。貫通部17gにおいては、複数個所に燃料流動制御要素32−13が設けられている。例えば、一層おきに燃料流動制御要素32−13が設けられている。なお、燃料流動制御要素32−13の並列方向の配列数(複数の貫通部17gの数)は、例えば100〜500であり、燃料流動制御要素32の直列方向の配列数は、例えば10〜20である。   For example, the fuel flow path 17 includes a first parallel portion 17e along the insulating layer 3, a second parallel portion 17f separated from the first parallel portion 17e by a plurality of layers, a first parallel portion 17e, and a second parallel portion 17f. And a plurality of penetrating portions 17g penetrating the plurality of insulating layers 3. The plurality of through portions 17g are adjacent to each other. In the through portion 17g, fuel flow control elements 32-13 are provided at a plurality of locations. For example, fuel flow control elements 32-13 are provided every other layer. The number of fuel flow control elements 32-13 arranged in the parallel direction (the number of the plurality of through portions 17g) is, for example, 100 to 500, and the number of fuel flow control elements 32 arranged in the series direction is, for example, 10-20. It is.

なお、燃料流動制御要素アレイ部を構成する複数の燃料流動制御要素は、燃料流動制御要素32−3に限らず、図15に示したような燃料流動制御要素32−1や図19Aに示したような燃料流動制御要素32−2であってもよい。複数の燃料流動制御要素を配列する場合には、直列のみ、又は、並列のみでもよい。複数の燃料流動制御要素を直列に配置する場合には、絶縁層に沿う方向に直列に配置してもよいし、直線的に連結されなくても、ジグザグに連結されてもよい。また、複数の燃料流動制御要素を並列に配置する場合には、絶縁層に直交する方向に並列に配置してもよい。直線状に並列に配置されてもよいし、平面状に並列に配置されてもよい。   The plurality of fuel flow control elements that constitute the fuel flow control element array section are not limited to the fuel flow control element 32-3, but are shown in FIG. 19 or the fuel flow control element 32-1 shown in FIG. Such a fuel flow control element 32-2 may be used. When arranging a plurality of fuel flow control elements, only the series or only the parallel may be used. In the case where a plurality of fuel flow control elements are arranged in series, they may be arranged in series in the direction along the insulating layer, or may be connected in a zigzag manner without being connected linearly. Further, when a plurality of fuel flow control elements are arranged in parallel, they may be arranged in parallel in a direction orthogonal to the insulating layer. It may be arranged in parallel in a straight line or in parallel in a plane.

図22A及び図22Bは、電気浸透流型流動制御要素を取り囲むシールド導体231を設けた例を示しており、図22Aは断面図、図22Bは斜視図である。   22A and 22B show an example in which a shield conductor 231 surrounding the electroosmotic flow control element is provided, FIG. 22A is a sectional view, and FIG. 22B is a perspective view.

シールド導体231は、例えば、絶縁層3に沿って平板状に形成された平板状導体232と、絶縁層3を貫通するように形成されたビア導体233とを含んでいる。平板状導体232は、燃料流動制御要素32−1を絶縁層3に直交する方向(紙面上下方向)において挟み込むように、2つ配置されている。ビア導体233は、2つの平板状導体232を結ぶように延びるとともに、連通部材91の周囲を囲むように複数設けられている。ビア導体233同士の間隔は、例えば、対象とするノイズの波長の1/2以下、好ましくは1/4以下である。シールド導体231は、導電路18(導体層含む)を介してマイナス端子5Nに接続されている。すなわち、シールド導体231は基準電位(グランド)に接続されている。   The shield conductor 231 includes, for example, a flat conductor 232 formed in a flat shape along the insulating layer 3 and a via conductor 233 formed so as to penetrate the insulating layer 3. Two flat conductors 232 are arranged so as to sandwich the fuel flow control element 32-1 in a direction (vertical direction in the drawing) perpendicular to the insulating layer 3. A plurality of via conductors 233 are provided so as to connect the two flat conductors 232 and surround the communication member 91. The interval between the via conductors 233 is, for example, ½ or less, preferably ¼ or less, of the target noise wavelength. The shield conductor 231 is connected to the minus terminal 5N via the conductive path 18 (including the conductor layer). That is, the shield conductor 231 is connected to the reference potential (ground).

平板状導体232は、焼成前のセラミックグリーンシート(絶縁層3)の表面に金属ペーストが設けられることにより形成される。ビア導体233は、焼成前のセラミックグリーンシートに打ち抜き加工やレーザ加工により孔部を設け、当該孔部に金属ペーストを充填することにより形成される。   The flat conductor 232 is formed by providing a metal paste on the surface of the ceramic green sheet (insulating layer 3) before firing. The via conductor 233 is formed by providing a hole in a ceramic green sheet before firing by punching or laser processing and filling the hole with a metal paste.

図22A及び図22Bの例では、シールド導体231により電気浸透流型流動制御要素へ侵入するノイズが低減されるとともに電気浸透流型流動制御要素から放出されるノイズが低減される。従って、電気浸透流型流動制御要素による燃料の流動制御の誤差が低減されるとともに、燃料電池に設けられた電子部品や燃料電池により駆動される電子部品の誤作動も防止される。   In the example of FIGS. 22A and 22B, the noise that enters the electroosmotic flow control element is reduced by the shield conductor 231 and the noise emitted from the electroosmotic flow control element is reduced. Accordingly, an error in fuel flow control by the electroosmotic flow control element is reduced, and malfunction of an electronic component provided in the fuel cell and an electronic component driven by the fuel cell is also prevented.

シールド導体231はビア導体233を含んで構成されていることから、絶縁層3に沿う方向に侵入、放射されるノイズを遮断するようにシールド導体231を形成することが容易である。   Since the shield conductor 231 includes the via conductor 233, it is easy to form the shield conductor 231 so as to block noise that enters and radiates in the direction along the insulating layer 3.

なお、シールド導体231は、燃料流動制御要素が、圧電体等の振動体からなるものである場合に、当該燃料流動制御要素(振動体)を囲むように設けてもよい。   The shield conductor 231 may be provided so as to surround the fuel flow control element (vibrating body) when the fuel flow control element is made of a vibrating body such as a piezoelectric body.

図15〜図22に示す電気浸透流型流動制御要素は、燃料流路に代えて水流入路に設ければ、水流動制御要素として機能させることができる。   The electroosmotic flow control element shown in FIGS. 15 to 22 can function as a water flow control element if provided in the water inflow path instead of the fuel flow path.

電気浸透流型の燃料流動制御要素や水流動制御要素は、上記以外にも種々の態様で実施してよい。   The electroosmotic flow type fuel flow control element and the water flow control element may be implemented in various modes other than the above.

電気浸透流型流動制御要素は、燃料や水が高電位側へ流れるものであってもよいし、低電位側へ流れるものであってもよい。なお、燃料や水に接触する壁面が正電荷に帯電するか、負電荷に帯電するかは、燃料、燃料流路や水流路等の流路を形成する壁面、連通部材等の材料により決定される。   The electroosmotic flow control element may be one in which fuel or water flows to the high potential side, or may flow to the low potential side. Whether the wall surface in contact with fuel or water is positively charged or negatively charged is determined by the material of the fuel, the wall surface forming the flow path such as the fuel flow path and the water flow path, and the communication member. The

連通部材は、燃料や水と接触することにより、燃料や水の正電荷又は負電荷を引き付けることができるものであればよく、セラミックスからなるものに限定されない。連通部材は、一枚の絶縁層と同等の厚さでなくてもよく、一枚の絶縁層よりも薄くてもよいし、厚くてもよい。連通部材の断面形状も適宜に設定してよい。また、連通部材の配置位置は、燃料流路や水流入路等の流路のうち絶縁層を貫通する部分でなくてもよく、流路のうち絶縁層に平行な部分、屈曲部、分岐部等、適宜な位置に配置されてよい。   The communicating member is not limited to one made of ceramics as long as it can attract positive charge or negative charge of fuel or water by contacting with fuel or water. The communicating member does not have to be as thick as one insulating layer, and may be thinner or thicker than one insulating layer. The cross-sectional shape of the communication member may be set as appropriate. In addition, the communication member may be disposed at a position that does not pass through the insulating layer in the flow path such as the fuel flow path or the water inflow path. Etc., and may be arranged at an appropriate position.

なお、流動制御要素は、燃料や水を基準の流動方向とは逆方向に流動させることが可能であってもよい。あるいは、複数の流動制御要素のうち、一部の流動制御要素は、他の流動制御要素とは逆方向に燃料や水を流動させるものであってもよい。例えば、図14Aに示した燃料流動制御要素32−4が複数設けられる場合に、そのうち一部の燃料流動制御要素32−4は、流入通路83の断面積が流出通路84の断面積よりも大きく設定されてもよい。図14Bに示した燃料流動制御要素32−5においては、燃料流動制御要素用電源装置9′は、複数の電極82へ印加する電圧変動のタイミングを変化させることにより、燃料を逆方向に流動させてもよい。図7等の電気浸透流型流動制御要素では、燃料流動制御要素用電源装置9が、一対の電極に印加する電圧の正負を切り換えることにより、燃料を逆方向に流動させてもよい。流動制御要素が、燃料や水を逆方向に流動させる力を燃料や水に付与することにより、燃料や水を速やかに減速、あるいは停止させ、適切に発電量、発熱量、燃料濃度を制御することができる。   Note that the flow control element may be capable of flowing fuel or water in a direction opposite to the reference flow direction. Alternatively, some of the flow control elements among the plurality of flow control elements may cause fuel or water to flow in the opposite direction to the other flow control elements. For example, when a plurality of the fuel flow control elements 32-4 shown in FIG. 14A are provided, in some of the fuel flow control elements 32-4, the cross-sectional area of the inflow passage 83 is larger than the cross-sectional area of the outflow passage 84. It may be set. In the fuel flow control element 32-5 shown in FIG. 14B, the fuel flow control element power supply device 9 'causes the fuel to flow in the reverse direction by changing the timing of the voltage fluctuation applied to the plurality of electrodes 82. May be. In the electroosmotic flow control element shown in FIG. 7 and the like, the fuel flow control element power supply device 9 may cause the fuel to flow in the reverse direction by switching between positive and negative voltages applied to the pair of electrodes. The flow control element gives the fuel or water a force that causes the fuel or water to flow in the opposite direction, thereby quickly decelerating or stopping the fuel or water, and appropriately controlling the power generation amount, heat generation amount, and fuel concentration. be able to.

電子機器の稼働状況に応じて発電量を制御する場合、最終的に発電量を制御できればよく、その方法は燃料の制御に限定されない。例えば、電解質部材に供給する酸素の量を制御してもよい。この場合、例えば、空気流路に電磁バルブや流動制御要素を設けて酸素の量を制御すればよい。   In the case of controlling the power generation amount according to the operating status of the electronic device, it is only necessary to finally control the power generation amount, and the method is not limited to fuel control. For example, the amount of oxygen supplied to the electrolyte member may be controlled. In this case, for example, an electromagnetic valve or a flow control element may be provided in the air flow path to control the amount of oxygen.

また、発電量の制御を行う反応制御部は、燃料電池に設けられていてもよいし、燃料電池が接続される電子機器の本体に設けられていてもよい。また、燃料電池の制御部と電子機器本体の制御部とにより反応制御部を構成する場合、その両者における役割分担は適宜に設定してよい。例えば、電子機器本体の制御部は、必要な電力だけでなく、当該電力に対応した燃料の流速まで算出して燃料電池の制御部に出力してもよい。ただし、必要電力の算出のような電子機器本体の特性に基づく処理は電子機器本体の制御部に負担させ、必要電力に対応する流速の算出等の燃料電池の特性に基づく処理は燃料電池の制御部に負担させたほうが、燃料電池の互換性は高くなる。また、表示部、操作部を燃料電池に設けてもよい。   Moreover, the reaction control part which controls electric power generation amount may be provided in the fuel cell, and may be provided in the main body of the electronic device to which a fuel cell is connected. Further, when the reaction control unit is configured by the control unit of the fuel cell and the control unit of the electronic device main body, the division of roles between the two may be appropriately set. For example, the control unit of the electronic device main body may calculate not only the necessary power but also the flow rate of the fuel corresponding to the power and output the calculated fuel flow rate to the control unit of the fuel cell. However, processing based on the characteristics of the electronic device main body, such as calculation of required power, is borne by the control unit of the electronic device main body, and processing based on the characteristics of the fuel cell, such as calculation of the flow rate corresponding to the required power, is controlled by the fuel cell. The fuel cell compatibility becomes higher when the load is imposed on the part. Further, the display unit and the operation unit may be provided in the fuel cell.

酸素流路は、基体2の中空部により形成され、この酸素流路の側面、すなわち、酸素流路を構成する基体2の中空部の側面は、滑面であってもよいし、粗面(凹凸形状)であってもよい。   The oxygen channel is formed by a hollow portion of the base body 2, and the side surface of the oxygen channel, that is, the side surface of the hollow portion of the base body 2 constituting the oxygen channel may be a smooth surface or a rough surface ( Uneven shape).

図24Aは、酸素流路263の側面264、すなわち、酸素流路を構成する基体2の中空部の側面が、凹凸形状になっている変形例を示す断面図である。例えば、側面264は、酸素流路263の全長、且つ、全周に亘って、複数の凸部264a(凹部264b)が形成されることにより、凹凸形状になっている。凸部264a(凹部264b)は、例えば、エッチングやブラストにより形成可能である。なお、ここで、凹凸形状とは、例えば、凸部264aとこれに隣接する凹部264bとの高さの差(或いは、264aとその周囲の平坦部との差)が、空気流路12の側面に開口する水流入路の開口部における流路の最大径(直径)よりも大きな形状をいう。   FIG. 24A is a cross-sectional view showing a modified example in which the side surface 264 of the oxygen channel 263, that is, the side surface of the hollow portion of the base 2 constituting the oxygen channel is uneven. For example, the side surface 264 has a concavo-convex shape by forming a plurality of convex portions 264 a (concave portions 264 b) over the entire length and the entire circumference of the oxygen channel 263. The convex portion 264a (the concave portion 264b) can be formed by, for example, etching or blasting. Here, the uneven shape refers to, for example, the difference in height between the convex portion 264a and the concave portion 264b adjacent to the convex portion 264a (or the difference between 264a and the surrounding flat portion). The shape is larger than the maximum diameter (diameter) of the flow path at the opening of the water inflow channel that opens to the top.

本願発明では、上述のように、酸素流路263の側面に付着した水が流入する水流入路251(253、258も同様。以下、251の符号のみ付す。)が設けられていることから、酸素流路263の側面264に過剰に水が付着して酸素流路263の断面積が低減されることが抑制されている。そこで、側面264を凹凸形状として、本来的には側面264に付着することが好ましくない水を、積極的に側面264に付着させることにより、水流入路251に水を積極的に流入させたり、及び/又は、酸素流路263から水が放出されて酸素流路263付近の燃料電池外部の電子回路に影響を及ぼすことを抑制したりすることができる。   In the present invention, as described above, the water inflow passage 251 (253, 258 is also the same, hereinafter, only the reference numeral 251 is provided) through which water adhering to the side surface of the oxygen passage 263 flows is provided. It is suppressed that water is excessively attached to the side surface 264 of the oxygen channel 263 and the cross-sectional area of the oxygen channel 263 is reduced. Therefore, by making the side surface 264 concavo-convex shape, water that is not preferably originally attached to the side surface 264 is actively attached to the side surface 264, so that water can be allowed to actively flow into the water inflow passage 251; And / or water can be suppressed from being discharged from the oxygen channel 263 and affecting the electronic circuit outside the fuel cell in the vicinity of the oxygen channel 263.

なお、凸部264a(凹部264b)は、酸素流路263の流路方向の一部及び/又は周方向の一部にのみ設けられていてもよい。例えば、凸部264a(凹部264b)は、酸素流路263の流路方向においては、水流入路251よりも上流側(基体2の内部側、図24Aの下方側)から水流入路251よりも下流側(基体2の外部側、図24Aの上方側)に亘る一部の範囲にのみ設けられたり、水流入路251よりも上流側の一部又は全部の範囲にのみ設けられたり、水流入路251よりも下流側の一部又は全部の範囲にのみ設けられたりしてもよい。また、酸素流路263の周方向においては、凸部264a(凹部264b)は、水流入路251が設けられる側の一部の範囲にのみ設けられていてもよい。凸部264a(凹部264b)の配置及び形状は、図24Aに示すように、不規則であってもよいし、規則的であってもよい。   In addition, the convex part 264a (concave part 264b) may be provided only in a part of the flow path direction of the oxygen flow path 263 and / or a part of the circumferential direction. For example, the convex portion 264a (recessed portion 264b) is more upstream than the water inflow channel 251 in the flow direction of the oxygen channel 263 (from the inner side of the base body 2, the lower side in FIG. 24A) than the water inflow channel 251. Provided only in a part of the range on the downstream side (outside of the base body 2, upper side in FIG. 24A), provided only in a part or all of the upstream side of the water inflow channel 251, or water inflow It may be provided only in a part or all of the downstream side of the path 251. Further, in the circumferential direction of the oxygen channel 263, the convex portion 264a (the concave portion 264b) may be provided only in a partial range on the side where the water inflow channel 251 is provided. The arrangement and shape of the protrusions 264a (recesses 264b) may be irregular or regular, as shown in FIG. 24A.

図24Bは、酸素流路265の側面266が、凹凸形状になっている他の変形例を示す断面図である。この変形例では、凹凸形状は、酸素流路265の流路方向(図24Bの上下方向)に交差する段差266aから成っている。段差266aは、例えば、水流入路251よりも、基体2の外方側(酸素流路265の下流側、図24Bの上方側)において、側面の一部が内側に突出することにより、形成されている。例えば、水流入路251の、基体2の外方側を形成する面が、水流入路251の、基体2の内方側を形成する面よりも、酸素流路265の内側に突出することにより、形成されている。段差266aは、例えば、酸素流路265の全周に亘って設けられている。なお、ここで、段差とは、例えば、内側に突出した側面の一部と、これに隣接し、且つ突出しない側面の他部との突出度合いの差が、空気流路12の側面に開口する水流入路の開口部における流路の最大径(直径)よりも大きなものをいう。   FIG. 24B is a cross-sectional view showing another modified example in which the side surface 266 of the oxygen channel 265 has an uneven shape. In this modification, the concavo-convex shape is composed of a step 266a that intersects the flow direction of the oxygen flow channel 265 (the vertical direction in FIG. 24B). The step 266a is formed by, for example, a part of the side surface protruding inward on the outer side of the base body 2 (downstream of the oxygen channel 265, upper side in FIG. 24B) from the water inflow channel 251. ing. For example, the surface of the water inflow channel 251 that forms the outer side of the base 2 protrudes more inside the oxygen channel 265 than the surface of the water inflow channel 251 that forms the inner side of the base 2. Is formed. The step 266a is provided over the entire circumference of the oxygen channel 265, for example. Here, the level difference is, for example, a difference in the degree of protrusion between a part of the side surface protruding inward and the other part of the side surface adjacent to and not protruding from the side surface of the air flow path 12. It is larger than the maximum diameter (diameter) of the flow path at the opening of the water inlet.

段差266aは、例えば、酸素流路265が、基体2を構成する複数の絶縁層3それぞれに孔部が形成され、その複数の絶縁層3の孔部が連結されることにより構成されている場合、その複数の絶縁層3の孔部のうち、一部の孔部の径を他の孔部の径よりも小さく(又は大きく)することにより形成できる。あるいは、複数の絶縁層3の孔部のうち、一部の孔部の位置を他の孔部の位置からずらすことにより形成できる。なお、同一径の孔部の位置をずらして段差266aを形成する場合、酸素流路265の周方向において、一部には突出する段差が、他の部分には凹む段差が形成される。   In the step 266a, for example, the oxygen channel 265 is configured by forming holes in each of the plurality of insulating layers 3 constituting the base 2 and connecting the holes of the plurality of insulating layers 3. Of the holes of the plurality of insulating layers 3, the diameter of some of the holes can be made smaller (or larger) than the diameter of the other holes. Alternatively, it can be formed by shifting the positions of some of the holes of the plurality of insulating layers 3 from the positions of the other holes. When the step 266a is formed by shifting the positions of the holes having the same diameter, a protruding step is partially formed in the circumferential direction of the oxygen channel 265, and a recessed step is formed in the other portion.

この変形例では、段差266aが酸素流路265の流路方向に交差していることから、段差266aにより、側面265における水の流路方向に沿う流れが妨げられる。従って、段差266aにより形成された凹凸に水分を付着させつつ、酸素流路265から水が放出されることを効果的に抑制できる。さらに、酸素流路265の側面266は、水流入路251よりも外方側において突出して段差266aを形成していることから、堰き止めた水を水流入路251へ流しやすく、効果的に水流入路251を活用できる。   In this modification, since the step 266a intersects the flow direction of the oxygen flow path 265, the flow along the flow direction of water on the side surface 265 is prevented by the step 266a. Therefore, it is possible to effectively suppress the release of water from the oxygen channel 265 while adhering moisture to the unevenness formed by the step 266a. Furthermore, since the side surface 266 of the oxygen channel 265 protrudes outward from the water inflow channel 251 to form a step 266a, the dammed water can easily flow into the water inflow channel 251 to effectively The inflow channel 251 can be utilized.

なお、段差266aは、酸素流路263の流路方向において複数設けられてもよいし、水流入路251よりも酸素流路263の上流側(基体内部側、図24Bの下方側)に設けられてもよいし、上流側及び下流側に設けられてもよい。また、段差266aは、酸素流路263の周方向において、一部にのみ設けられてもよい。例えば、段差266aは、周方向において、水流入路251が設けられる側の一部の範囲にのみ設けられていてもよい。また、段差266aは、側面266の一部に凹部が形成されることにより形成されてもよい。   Note that a plurality of steps 266a may be provided in the direction of the flow path of the oxygen flow path 263, or may be provided on the upstream side of the oxygen flow path 263 relative to the water inflow path 251 (inside the base body, on the lower side of FIG. 24B). It may be provided on the upstream side and the downstream side. Further, the step 266a may be provided only in part in the circumferential direction of the oxygen channel 263. For example, the step 266a may be provided only in a partial range on the side where the water inflow passage 251 is provided in the circumferential direction. Further, the step 266a may be formed by forming a recess in a part of the side surface 266.

Claims (14)

電解質部材、並びに、前記電解質部材を挟んで配置されるアノード極及びカソード極を有する電池本体と、
前記電池本体を保持する基体と、
前記基体の中空部により形成され、前記電池本体に酸素を導く酸素流路と、
前記基体の中空部により形成され、前記酸素流路の側面に開口し、前記電池本体において発生した水が流入する水流入路と、
を備えており、
該水流入路が前記電池本体から離間している燃料電池。
An electrolyte member , and a battery body having an anode electrode and a cathode electrode arranged with the electrolyte member interposed therebetween ;
A base for holding the battery body ;
An oxygen flow path formed by the hollow portion of the substrate and guiding oxygen to the battery body ;
A water inflow passage formed by a hollow portion of the base body , opened to a side surface of the oxygen flow path, and into which water generated in the battery body flows;
Equipped with a,
A fuel cell in which the water inflow path is separated from the battery body .
前記水流入路は、前記酸素流路の側面に付着した水を毛管現象により吸引可能な径に形成されている
請求項1に記載の燃料電池。
The fuel cell according to claim 1, wherein the water inflow passage is formed to have a diameter capable of sucking water adhering to a side surface of the oxygen passage by capillary action.
前記水流入路は、前記基体の外部へ連通している
請求項1又は2に記載の燃料電池。
The fuel cell according to claim 1, wherein the water inflow path communicates with the outside of the base body.
前記基体の中空部により形成され、前記電池本体に供給される燃料が流れる燃料流路を備え、
前記水流入路は、前記燃料流路に接続されている
請求項1〜3のいずれか1項に記載の燃料電池。
A fuel flow path formed by a hollow portion of the base body , through which fuel supplied to the battery body flows,
The fuel cell according to claim 1, wherein the water inflow path is connected to the fuel flow path.
前記水流入路に水貯蔵部が設けられている
請求項4に記載の燃料電池。
The fuel cell according to claim 4, wherein a water storage unit is provided in the water inflow channel.
前記水流入路の水の流動を制御する水流動制御要素を備えた
請求項4又は5に記載の燃料電池。
The fuel cell according to claim 4, further comprising a water flow control element that controls water flow in the water inflow path.
前記燃料流路の燃料の濃度を検出する濃度センサと、
前記濃度センサの検出した濃度に基づいて前記水流動制御要素の動作を制御するように構成されている制御部と、
を備えた請求項6に記載の燃料電池。
A concentration sensor for detecting the concentration of fuel in the fuel flow path;
A control unit configured to control the operation of the water flow control element based on the concentration detected by the concentration sensor;
The fuel cell according to claim 6, comprising:
前記基体は、前記水流入路に接続され、前記水流入路の水を貯蔵可能な水貯蔵用カートリッジを着脱可能に構成されている
請求項1〜7のいずれか1項に記載の燃料電池。
The fuel cell according to any one of claims 1 to 7, wherein the base body is connected to the water inflow passage and is configured to be detachable from a water storage cartridge capable of storing water in the water inflow passage.
前記酸素流路の側面が凹凸形状となっている
請求項1〜8のいずれか1項に記載の燃料電池。
The fuel cell according to any one of claims 1 to 8, wherein a side surface of the oxygen channel has an uneven shape.
前記凹凸形状は、前記酸素流路の流路方向に交差する段差から成る
請求項9に記載の燃料電池。
The fuel cell according to claim 9, wherein the uneven shape includes a step that intersects a flow path direction of the oxygen flow path.
前記酸素流路の側面は前記水流入路よりも外方側において内側に突出している
請求項1〜10のいずれか1項に記載の燃料電池。
The fuel cell according to any one of claims 1 to 10, wherein a side surface of the oxygen channel protrudes inward on an outer side than the water inflow channel.
筐体に設けられた操作部及び表示部と、
前記操作部からの入力情報に基づいて前記表示部の表示内容を制御する動作制御部と、
前記筐体内に収容され、前記操作部、前記表示部及び前記動作制御部に電力を供給する請求項1乃至請求項11のいずれか1項に記載の燃料電池と、
を備えた電子機器。
An operation unit and a display unit provided in the housing;
An operation control unit that controls display content of the display unit based on input information from the operation unit;
The fuel cell according to any one of claims 1 to 11, which is housed in the housing and supplies power to the operation unit, the display unit, and the operation control unit.
With electronic equipment.
前記表示部、前記操作部及び前記動作制御部のうち少なくともいずれか一つの稼動状況に応じて前記燃料電池の前記電池本体への燃料若しくは酸化ガスの供給を制御するように構成されている反応制御部を備えた
請求項12に記載の電子機器。
Reaction control configured to control the supply of fuel or oxidizing gas to the battery body of the fuel cell according to at least one of the display unit, the operation unit, and the operation control unit. The electronic device according to claim 12, further comprising a unit.
筐体に設けられた操作部及び表示部と、
前記操作部からの入力情報に基づいて前記表示部の表示内容を制御する動作制御部と、
前記筐体内に収容される燃料電池を備えた電子機器において、
前記燃料電池が、
電解質部材、並びに、前記電解質部材を挟んで配置されるアノード極及びカソード極を有する電池本体と、
前記電池本体を保持する基体と、
前記基体の中空部により形成され、前記電池本体に酸素を導く酸素流路と、
前記基体の中空部により形成され、前記酸素流路の側面に開口し、前記電池本体において発生した水が流入する水流入路と、を備えており
該水流入路が前記電解質部材から離間し、
前記燃料電池が、
前記操作部、前記表示部及び前記動作制御部に電力を供給する電子機器。
An operation unit and a display unit provided in the housing;
An operation control unit that controls display content of the display unit based on input information from the operation unit;
In an electronic device including a fuel cell housed in the housing,
The fuel cell is
An electrolyte member , and a battery body having an anode electrode and a cathode electrode arranged with the electrolyte member interposed therebetween ;
A base for holding the battery body ;
An oxygen flow path formed by the hollow portion of the substrate and guiding oxygen to the battery body ;
A water inflow passage formed by a hollow portion of the base body , opening in a side surface of the oxygen channel, and flowing in water generated in the battery body , and
The water inflow path is separated from the electrolyte member;
The fuel cell is
An electronic device that supplies power to the operation unit, the display unit, and the operation control unit.
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