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JP2010086769A - 燃料容器、発電装置、燃料供給方法及び目安残量算出方法 - Google Patents

燃料容器、発電装置、燃料供給方法及び目安残量算出方法 Download PDF

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JP2010086769A
JP2010086769A JP2008254235A JP2008254235A JP2010086769A JP 2010086769 A JP2010086769 A JP 2010086769A JP 2008254235 A JP2008254235 A JP 2008254235A JP 2008254235 A JP2008254235 A JP 2008254235A JP 2010086769 A JP2010086769 A JP 2010086769A
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Abstract

【課題】燃料の供給量を調整できるようにするとともに、ヒータに直接接する固体状燃料の割合を高めるようにする。
【解決手段】燃料容器1は、内部空間24を有する容器本体10と、容器本体10の外壁から内部空間24に貫通して設けられ、容器本体10の外側と内部空間24をつなぐポート26と、容器本体10に設けられる温度センサー兼電熱ヒータ721〜724と、を備える。
【選択図】図1

Description

本発明は、燃料容器、発電装置、燃料供給方法及び目安残量算出方法に関する。
近年では、携帯電話機、ノート型パーソナルコンピュータ、デジタルカメラ、腕時計、PDA(Personal Digital Assistance)、電子手帳等といった小型電子機器がめざましい進歩・発展を遂げている。電子機器の電源として一次電池又は二次電池を用いるのが一般的であるが、エネルギー利用効率のよい燃料電池を電子機器の電源に用いるための研究開発が行われている。電子機器に用いる燃料電池として、直接燃料方式と呼ばれるものや、改質方式と呼ばれるものがある。直接燃料方式とは、燃料電池に直接供給された燃料の電気化学反応により発電する方式である。一方、改質方式とは、燃料を水素にいったん改質し、燃料電池に供給された水素の電気化学反応により発電する方式である。何れの方式にしても燃料が必要であるため、燃料を収容する燃料容器が電子機器に必要となる。
ところで、燃料には、液体燃料のほかに、包接技術を利用した固体状燃料がある(例えば、特許文献1参照)。固体状燃料は、固体状のホスト化合物に燃料を包接したものである。固体状燃料を用いた場合には液漏れのおそれはないが、そのままでは取り出せる燃料の量が少なく発電量が小さいため実用性に乏しい。そこでこのような問題を解決するべく、燃料容器内に1つのヒータを設け、このヒータにより燃料容器内の固体状燃料を加熱することによって、固体状燃料から気体状燃料を効率的に取り出すことが行われている(例えば、特許文献1参照)。
特開2005−327624号公報
しかしながら、燃料容器から燃料電池に燃料を供給するに際して、燃料の供給量を適切に調整することが難しかった。即ち、ヒータによって固体状燃料を加熱すれば、燃料の供給量が非常に増加する一方、ヒータによって固体状燃料を加熱しなければ、燃料の供給量が低減し、燃料の供給量をその間の状態にすることができなかった。
そこで本発明の課題は、固体状燃料が加熱されることにより流体状燃料が供給される場合において、燃料の供給量を調整できるようにすることである。
以上の課題を解決するために、本発明の第一の態様によれば、
内部空間を有する容器本体と、
前記容器本体の外壁から前記内部空間に貫通して設けられ、前記容器本体の外側と前記内部空間をつなぐポートと、
前記容器本体に設けられる複数のヒータと、を備えることを特徴とする燃料容器が提供される。
好ましくは、前記燃料容器が、前記内部空間に設けられ、前記内部空間を複数の領域に分ける複数の仕切板を更に備え、
前記複数の領域に対応する位置に前記複数のヒータがそれぞれ配置され、
前記複数の仕切板は連通部を有し、
前記連通部によって、隣り合う領域が通じている。
好ましくは、前記燃料容器が、前記容器本体の内側に露出して設けられ、流路を有する伝熱部材を更に備える。
好ましくは、前記燃料容器が、前記容器本体の内側に露出して設けられ、複数の流路を有する伝熱部材を更に備える。
好ましくは、前記複数のヒータが電熱材である。
好ましくは、前記複数のヒータが温度センサー兼電熱ヒータである。
好ましくは、前記複数のヒータのうち少なくとも1つに接した状態で設けられた伝熱部材を更に備える。
好ましくは、前記伝熱部材を複数備え、前記複数の伝熱部材はそれぞれ前記複数のヒータのうち1つに対応する位置に設けられている。
好ましくは、前記伝熱部材は、基端部が前記複数のヒータのうち少なくとも1つに接するとともに、前記内部空間内に突出した状態で設けられている。
好ましくは、前記燃料容器が、前記内部空間に収容され、温度によって燃料の放出量が変わる化合物を更に備える。
好ましくは、前記化合物は固体状メタノールである。
好ましくは、前記複数の仕切板によって分けられた複数の領域のそれぞれに固体状メタノールが充填されている。
本発明の第二の態様によれば、
前記燃料容器と、
前記容器本体を着脱可能とし、前記ポートから供給された燃料により発電を行う前記発電装置本体と、を備えることを特徴とする発電装置が提供される。
本発明の第三の態様によれば、
内部空間を有する容器本体と、
前記容器本体の外壁から前記内部空間に貫通して設けられ、前記容器本体の外側と前記内部空間をつなぐポートと、
前記容器本体に設けられるとともに、前記ポートから離れる方向に向かって順に配列された複数のヒータと、を備え、前記容器本体内に固体状燃料が収容されている燃料容器から燃料を供給する方法であって、
前記複数のヒータのうち前記ポートから遠いものを優先して発熱させることを特徴とする燃料供給方法が提供される。
本発明の第四の態様によれば、
内部空間を有する容器本体と、
前記容器本体の外壁から前記内部空間に貫通して設けられ、前記容器本体の外側と前記内部空間をつなぐポートと、
前記内部空間内において前記ポートから離れる方向に向かって順に配列され、前記内部空間を複数の領域に分け、連通部を有する複数の仕切板と、
前記複数の領域のそれぞれにおいて前記容器本体に設けられるとともに、前記各領域に前記ポートから前記ポートに離れる方向に向かって順に配列された複数のヒータと、を備え、前記複数の領域のそれぞれに固体状燃料が収容されている燃料容器から燃料を供給する方法であって、
前記複数のヒータのうち、固体状燃料の残量が容量の20%以上の領域に対応する位置にあるヒータであって前記ポートから遠いものを優先して発熱させることを特徴とする燃料供給方法が提供される。
本発明の第五の態様によれば、
内部空間を有する容器本体と、
前記容器本体の外壁から前記内部空間に貫通して設けられ、前記容器本体の外側と前記内部空間をつなぐポートと、
前記内部空間内において前記ポートから離れる方向に向かって順に配列され、前記内部空間を複数の領域に分け、連通部を有する複数の仕切板と、
前記複数の領域のそれぞれにおいて前記容器本体に設けられるとともに、前記各領域に前記ポートから前記ポートに離れる方向に向かって順に配列された複数の温度センサー及び複数の電熱ヒータと、を備え、前記複数の領域のそれぞれに固体状燃料が収容されている燃料容器内の固体状燃料の目安残量を算出する方法であって、
前記複数の電熱ヒータのうち何れかを発熱させ、前記複数の温度センサーのうち当該電熱ヒータと同じ領域に設けられた一の温度センサーによる検出温度に対応した単位時間当たりの放出量に微小時間を乗じてその積を積分して得た放出量を燃料容量から減じて得た量を当該一の温度センサー及び当該電熱ヒータの設けられた領域内にある固体状燃料の目安残量とする目安残量算出方法が提供される。
本発明の第六の態様によれば、
内部空間を有する容器本体と、
前記容器本体の外壁から前記内部空間に貫通して設けられ、前記容器本体の外側と前記内部空間をつなぐポートと、
前記内部空間内において前記ポートから離れる方向に向かって順に配列され、前記内部空間を複数の領域に分け、連通部を有する複数の仕切板と、
前記複数の領域のそれぞれにおいて前記容器本体の内側に設けられるとともに、前記各領域に前記ポートから前記ポートに離れる方向に向かって順に配列された複数のヒータと、を備え、前記複数の領域のそれぞれに固体状燃料が収容されている燃料容器から燃料を供給する方法であって、
前記複数のヒータのうち何れかを発熱させている際に前記ポートから出る燃料の流量を検出し、その検出流量が少ない場合に、当該ヒータの発熱を停止するとともに次に前記ポートに近いヒータを発熱させることを特徴とする燃料供給方法が提供される。
本発明の第七の態様によれば、
内部空間を有する容器本体と、
前記容器本体の外壁から前記内部空間に貫通して設けられ、前記容器本体の外側と前記内部空間をつなぐポートと、
前記内部空間内において前記ポートから離れる方向に向かって順に配列され、前記内部空間を複数の領域に分け、連通部を有する複数の仕切板と、
前記複数の領域のそれぞれにおいて前記容器本体に設けられるとともに、前記各領域に前記ポートから前記ポートに離れる方向に向かって順に配列された複数の温度センサー及び複数の電熱ヒータと、を備え、前記複数の領域のそれぞれに固体状燃料が収容されている燃料容器から燃料を供給する方法であって、
前記複数の電熱ヒータのうち何れかを発熱させ、前記複数の温度センサーのうち当該電熱ヒータと同じ領域に設けられた一の温度センサーによる検出温度に対応した単位時間当たりの放出量に微小時間を乗じてその積を積分して得た放出量を燃料容量から減じて得た量を当該一の温度センサー及び当該電熱ヒータの設けられた領域内にある固体状燃料の目安残量とし、
当該電熱ヒータを発熱させている際に前記ポートから出る燃料の流量を検出し、その検出流量が少ない場合であって前記目安残量がゼロでない場合に、当該温度センサー及び当該電熱ヒータに加えて次に前記ポートに近い温度センサー及び電熱ヒータも発熱させることを特徴とする燃料供給方法が提供される。
本発明の第八の態様によれば、
内部空間を有する容器本体と、
前記容器本体の外壁から前記内部空間に貫通して設けられ、前記容器本体の外側と前記内部空間をつなぐポートと、
前記内部空間内において前記ポートから離れる方向に向かって順に配列され、前記内部空間を複数の領域に分け、連通部を有する複数の仕切板と、
前記複数の領域のそれぞれにおいて前記容器本体に設けられるとともに、前記各領域に前記ポートから前記ポートに離れる方向に向かって順に配列された複数の温度センサー及び複数の電熱ヒータと、を備え、前記複数の領域のそれぞれに固体状燃料が収容されている燃料容器から燃料を供給する方法であって、
前記複数の電熱ヒータのうち何れかを発熱させ、前記複数の温度センサーのうち当該電熱ヒータと同じ領域に設けられた一の温度センサーによる検出温度に対応した単位時間当たりの放出量に微小時間を乗じてその積を積分して得た放出量を燃料容量から減じて得た量を当該一の温度センサー及び当該電熱ヒータの設けられた領域内にある固体状燃料の目安残量とし、
当該電熱ヒータを発熱させている際に前記ポートから出る燃料の流量を検出し、その検出流量が少ない場合であって前記目安残量がゼロである場合に、当該温度センサー及び当該電熱ヒータの発熱を停止するとともに次に前記ポートに近い温度センサー及び電熱ヒータを発熱させることを特徴とする燃料供給方法が提供される。
本発明によれば、容器本体内に複数のヒータが設けられているから、これらのヒータのうち加熱に用いられるヒータの数によって燃料の供給量を調整することができる。また、容器本体内に複数のヒータが設けられているから、ヒータに接する固体状燃料の割合を高めることができる。
以下に、本発明を実施するための最良の形態について図面を用いて説明する。但し、以下に述べる実施形態には、本発明を実施するために技術的に好ましい種々の限定が付されているが、発明の範囲を以下の実施形態及び図示例に限定するものではない。
<第1の実施の形態>
本発明の第1の実施形態について説明する。
〔1〕燃料容器
図1は、燃料容器1の正面、左側面及び上面を示した斜視図であり、図2は、燃料容器1の正面図である。図3は、図2に示されたIII−IIIに沿った面の矢視断面図である。
図1、図2及び図3に示すように、燃料容器1は容器本体10を有する。容器本体10は箱体2に蓋3を組み付けてなる。
箱体2は下面が開放された直方体形の箱型であり、内部空間24を有する。なお、箱体2の形状は直方体に限らず、立方体形状、円柱形状その他の形状であってもよい。
蓋3は、箱体2の下部開口を覆って箱体2の下端に接合されている。蓋3は、箱体2の上面と同じ大きさに形成されている。また、蓋3の下面の後端にはガイド31が設けられている。ガイド31は容器本体10を正面及び後面から見たときT字型になっており、蓋3の最後端から前側へ僅かに延びて設けられている。
箱体2の正面21であってその中央部にはアウトレットポート26が形成されている。アウトレットポート26は、箱体2の正面側の外壁から内部空間24まで箱体2の正面21を貫通している。
栓4がアウトレットポート26に差し込まれた状態で箱体2に取り付けられている。栓4は、箱体2の内側から外側に向かう流体の流れを阻止する逆止弁である。具体的には、栓4は、可撓性・弾性を有する材料(例えば、ブチルゴム、クロロブレンゴム又はエチレン・プロピレンゴム)をダックビル状に形成したダックビル弁である。栓4は、ダックビル状の先端を箱体2の内側に向けた状態でアウトレットポート26に嵌め込まれている。管等が外側から栓4に差し込まれると、栓4が強制的に開かれる。
基板7が箱体2の下部開口に嵌め込まれた状態で箱体2の下部に取り付けられている。蓋3が基板7の下面に接した状態で箱体2の下部開口を閉塞している。これにより、基板7が容器本体10内に収容され、基板7の上面が容器本体10の内部空間24の底面を構成している。基板7は、ガラス基板、樹脂基板(例えば、ポリイミド系樹脂製の基板)その他の絶縁性基板である。なお、図3においては基板7が箱体2の下部に取り付けられているが、基板7が内部空間24を上下に分けるようにして内部空間24に収容されていてもよいし、基板7が箱体2の内部天井面に接するようにして内部空間24に収容されていてもよい。また、図3において基板7と蓋3が別体であったが、蓋3と基板7が一体成形されたものでもよい。
容器本体10の正面には、コネクタ22が設けられている。このコネクタ22は、以下のように構成されている。即ち、容器本体10の正面にはコネクタ開口部23が凹設されている。一方、基板接続部71が、基板7の前縁部から正面21に垂直な方向(以下、基板7の長手方向と称する。)に沿って前方に延出した状態で基板7に設けられている。基板接続部71は容器本体10の内部空間24から容器本体10の前壁部を貫通し、基板接続部71がコネクタ開口部23内に収まり、基板接続部71の上面がコネクタ開口部23内において露出している。基板接続部71の上面には、端子711〜714及び共通端子715が形成されている(図4参照)。
図4及び図5を参照して基板について詳細に説明する。図4は基板7の上面図であり、図5は図4に示されたV−Vに沿った面の基板7の矢視断面図である。なお、基板7の厚さは他の部分よりも十分に厚いが、図5では基板7の厚さと他の部分の厚さとの比率を変えて図示する。
基板7の上面には電熱線パターン72がパターニングされている。電熱線パターン72は、温度センサー兼電熱ヒータ721〜724の4つの部分に分けられている。つまり、第一の温度センサー兼電熱ヒータ721は、共通端子715から基板7の上面を通って端子711まで設けられている。第二の温度センサー兼電熱ヒータ722は、共通端子715から第一の温度センサー兼電熱ヒータ721の前側を通って端子712まで設けられている。第三の温度センサー兼電熱ヒータ723は、共通端子715から第二の温度センサー兼電熱ヒータ722の前側を通って端子713まで設けられている。第四の温度センサー兼電熱ヒータ724は、共通端子715から第三の温度センサー兼電熱ヒータ723の前側を通って端子714まで設けられている。なお、温度センサー兼電熱ヒータ721〜724が1枚の基板7に設けられているが、温度センサー兼電熱ヒータ721〜724が別々の基板に設けられていてもよい。また、温度センサー兼電熱ヒータ721〜724が基板7の上面に設けられているが、例えばアルミニウムといった熱伝導性に優れた部材により基板7を形成し、基板7の下面に設けるようにしてもよい。
電熱線パターン72は、基板7の表面にタンタル(Ta)からなる下地層731、タングステン(W)からなる密着層732、金(Au)からなる電熱層733、タングステン(W)からなる被覆層734、を下から順に重ねて形成されている。さらに、電熱線パターン72と基板7の表面とをまとめてシリカ(SiO)からなる表面被覆材735が覆っている。電熱層733の電気抵抗は下地層731及び密着層732の電気抵抗よりも低い。そのため、下地層731及び密着層732よりも電熱層733において電熱現象が発生しやすく、電圧により電流が電熱層に流れ、電熱層733が発熱する。また、電熱層733はその温度に依存してその抵抗値が変化する特性を持ち、特に温度と抵抗値に比例の関係が成り立つ。従って、温度センサー兼電熱ヒータ721〜724が、電熱線及び温度センサーとして機能する。
なお、基板7が金属のような導電性基板(例えば、SUS製の基板、チタン製の基板)である場合、基板7の表面に絶縁膜が成膜され、その絶縁膜の上に下地層731、密着層732、電熱層733、被覆層734が順に積層されていることになる。また、電熱線パターン72の他に回路が基板7に形成され、基板7が回路基板(Printed Circuit Board)であってもよい。
図3に示すように、容器本体10の内部空間24には、仕切板60〜63が収容されている。仕切板60〜63が容器本体10の長手方向に対して垂直となるよう配置され、仕切板60〜63の縁部分が箱体2の内壁に固定されている。仕切板60〜63が互いに平行となった状態で容器本体10の長手方向に順に配列され、内部空間24が仕切板60〜63によって5つの領域241〜245に区分けされている。
以下の説明においては、領域241を1番として、領域242を2番として、領域243を3番として、領域244を4番として、領域241〜244に番号を付すこととする。ここでの、番号は、内部空間24内においての後ろからの順番を表し、具体的には燃料の排出口(栓4)から遠い順番を表す。また、領域241〜244と同様に、温度センサー兼電熱ヒータ721〜724に番号を付し、温度センサー兼電熱ヒータ721を1番とし、温度センサー兼電熱ヒータ722を2番とし、温度センサー兼電熱ヒータ723を3番とし、温度センサー兼電熱ヒータ724を4番とする。
仕切板60〜63は等間隔に配置され、更にこれらの間隔が仕切板60と容器本体10の後側内面との間隔に等しい。そのため、領域241〜244の体積が等しい。
領域241には温度センサー兼電熱ヒータ721が、領域242には温度センサー兼電熱ヒータ722が、領域243には温度センサー兼電熱ヒータ723が、領域244には温度センサー兼電熱ヒータ724が配置されている。なお、温度センサー兼ヒータ721〜724の代わりにセラミックヒータを各領域241〜244内に設けても良い。セラミックヒータを用いた場合には、各領域241〜244内に別途温度センサを設ける。
領域241〜244には、粒状の固体状燃料5が充填されている。一方、仕切板63と容器本体10の内壁面25との間の領域245には、固体状燃料5が収容されていない。そのため、栓4が固体状燃料5と接触することはなく、栓4から差し込まれた管等が誤って固体状燃料5に触れることもない。
仕切板60〜63には複数の連通孔64が貫通している。連通孔64の径は固体状燃料5の粒径よりも小さいので、固体状燃料5が連通孔64を通らない。また、孔はその径が固体状燃料の粒径よりも小さければよく、スリット状であってもよいし、各仕切板の周辺に固体状燃料の粒径よりも小さい隙間を設けてもよい。
なお、仕切板の数は4つに限られず、2つでも3つでもよいし、4つ以上の更に多くの数を設置してもよい。さらに仕切り方も本実施例に限られず、等間隔でなくてもよいし、容器本体10の長手方向に対して垂直でなくてもよい。
また、固体状燃料5は、いわゆる包接化合物である。即ち、固体状燃料5は固体状のホスト化合物にゲスト化合物を取り込ませて形成される分子化合物である。ここで、分子化合物とは単独で安定に存在することのできる2種類以上の化合物が、水素結合やファンデルワールス力などに代表される共有結合以外の相互作用によって結合状態にある化合物である。また、ホスト化合物には有機化合物、無機化合物及び有機・無機複合化合物等が挙げられ、有機化合物には単分子系、多分子系、高分子系ホスト化合物等が含まれる。ゲスト化合物は、燃料となる化合物であり、具体的にはアルコール類(例えば、メタノール)、エーテル類、炭化水素類その他の燃料化合物である。
これらによって合成された固体状燃料5は、加熱によって気体状の燃料を放出することが可能である。加熱温度が高いほど単位時間当たりの燃料ガス(流体状燃料)放出量が増大する。
領域241内の固体状燃料5は温度センサー兼電熱ヒータ721によって、領域242内の固体状燃料5は温度センサー兼電熱ヒータ722によって、領域243内の固体状燃料5は温度センサー兼電熱ヒータ723によって、領域244内の固体状燃料5は温度センサー兼電熱ヒータ724によってそれぞれ加熱される。
領域241内の固体状燃料5の温度が温度センサー兼電熱ヒータ721によって、領域242内の固体状燃料5の温度が温度センサー兼電熱ヒータ722によって、領域243内の固体状燃料5の温度が温度センサー兼電熱ヒータ723によって、領域244内の固体状燃料5の温度が温度センサー兼電熱ヒータ724によってそれぞれ検出される。
以上のように構成された燃料容器1においては、温度センサー兼電熱ヒータ721に電力が供給されると、温度センサー兼電熱ヒータ721が発熱する。これにより、領域241内に収容された固体状燃料5が加熱される。そうすると、領域241内の固体状燃料5から気体状の燃料が放出される。燃料ガスは、開いた栓4を通って容器本体10の外に排出される。
温度センサー兼電熱ヒータ721に対する出力電力が増大して、領域241内の固体状燃料5が昇温すると、固体状燃料5から放出される燃料ガスの単位時間当たりの放出量が増える。一方、温度センサー兼電熱ヒータ721に対する出力電力が減少して、固体状燃料5が降温すると、固体状燃料5から放出される燃料ガスの単位時間当たりの放出量が減る。
温度センサー兼電熱ヒータ721と同様に、温度センサー兼電熱ヒータ722〜724による加熱がなされると、各領域242〜244内の固体状燃料5から燃料ガスが放出される。ここで、温度センサー兼電熱ヒータ721〜724の中から一又は複数が選択され、選択されたものに電力が供給されることで、領域241〜244の中から燃料ガスの放出元を選択することができる。つまり、温度センサー兼電熱ヒータ721〜724のうち発熱するものの数が増えるにつれて、栓4を通って外部に排出される燃料ガスの単位時間当たりの排出量が増える。従って、容器本体10から排出される燃料ガスの単位時間当たりの排出量を、温度センサー兼電熱ヒータ721〜724のうち発熱するものの数によって制御することができる。このように、電熱線パターン72が温度センサー兼電熱ヒータ721〜724に分けられているから、目標とする単位時間当たりの排出量を必要最小限の電力で実現することができる。
また、温度センサー兼電熱ヒータ721〜724が温度センサーを兼ねているから、各領域241〜244内の固体状燃料5を適切な温度に調整することができる。従って、固体状燃料5が過熱により燃焼することを防止することができる。
また、温度センサー兼電熱ヒータ721〜724が薄膜状であるから、各領域241〜244内に充填できる固体状燃料5の量が少なくならない。
なお、各領域241〜244内に伝熱板が設けられていてもよい。具体的には、伝熱板の基端部がそれぞれの温度センサー兼電熱ヒータ721〜724に接した状態で伝熱板が基板7に対して立てられて、各領域241〜244内に突出した状態に設けられてもよい。温度センサー兼電熱ヒータ721〜724が発熱すると、その熱が伝熱板に伝導する。そうすると、伝熱板がそれぞれの領域241〜244内の固体状燃料5に接しているから、温度センサー兼電熱ヒータ721〜724に接した固体状燃料5のみならず、伝熱板に接した固体状燃料5も効率よく加熱することができる。
〔2〕電子機器本体
図6を参照して発電装置を備えた電子機器本体80について説明する。図6は電子機器本体80を示した図面であり、図6(a)は電子機器本体80の上面図、図6(b)は電子機器本体80を右から見た右側面図、図6(c)は電子機器本体80を後ろから見た後面図である。図6(c)においては、電子機器本体80とともに燃料容器1も示す。
電子機器本体80は上筐体81、下筐体82、発電装置本体83からなる。上筐体81の下面には液晶ディスプレイ等が設けられている。下筐体82の上面にキーボードが設けられ、下筐体82内にCPU、RAM、ROMその他の電子部品が内蔵されている。さらに下筐体82の右側面にUSB規格等の各種コネクタ接続部等が設けられている。上筐体81の後部と下筐体82の後部はヒンジ部85によって接続されており、上筐体81はヒンジ部85を中心に回動自在となっている。
発電装置本体83は下筐体82の後面に連結されている。発電装置本体83が下筐体82に対して着脱可能に連結されているので、発電装置本体83の代わりに一次電池又は二次電池等のバッテリを下筐体82の後面に取り付けることもできる。発電装置本体83の内部には、図8に示す発電装置200のうち容器本体10以外の部分が内蔵されている。発電装置200の詳細については後述する。
続いて図6、図7を参照して電子機器本体80と燃料容器1の接続について説明する。図7は電子機器本体80の一部及び容器本体10の前部断面を表した図である。
発電装置本体83の上面には装着部84が凹んだ状態に設けられている。装着部84は、容器本体10を嵌め込める程度の大きさの凹部である。装着部84は発電装置本体83の上面、右側面及び後面において開口している。装着部84の底であってその右端部には被ガイド部86が設けられている。被ガイド部86は、容器本体10に形成されたガイド31に嵌合する形状となっている。
装着部84の左側の内壁87には管88及び本体側コネクタ89が設けられている。管88及び本体側コネクタ89は内壁87に対して垂直となってその内壁87から右方向に突設されている。管88は燃料容器1の栓4に対応する位置に設けられ、本体側コネクタ89は燃料容器1のコネクタ22に対応する位置に設けられている。
容器本体10は装着部84に対して取り付け・取り外しが可能となっている。取り付けの場合には、ユーザが容器本体10の正面を装着部84の内壁87に向けて、容器本体10を右から左へ装着部84に差し込む。そうすると、ガイド31が被ガイド部86に嵌合し、それによって容器本体10の右側の部分が装着部84に固定される。また、管88が栓4に挿入され、本体側コネクタ89はコネクタ22に嵌合し、これにより容器本体10の左側の部分が装着部84に固定される。栓4に管88が挿入されることによって栓4が開き、固体状燃料5から放出される燃料ガスが容器本体10から管88を通って容器本体10の外に排出される。
また、本体側コネクタ89とコネクタ22が嵌合することで、本体側コネクタ89に設けられた複数の端子が端子711〜715に接触する。これにより、温度センサー兼電熱ヒータ721〜724に対する電力供給を行うことができる。
一方、装着部84に装着された容器本体10をユーザが右にスライドさせると、ガイド31が被ガイド部86から外れ、管88が栓4から抜け、更に本体側コネクタ89がコネクタ22から外れる。これにより、容器本体10装着部84から取り外すことができる。
〔3〕発電装置
図8は、燃料容器1を備えた発電装置200を示したブロック図である。発電装置200のうち燃料容器1を除く部分が発電装置本体83に内蔵されている。
発電装置200は、水タンク201、改質器210、触媒燃焼器211,212、気化器213、CO除去器214、固体高分子型燃料電池220、加湿器221及び加湿器222等を備えている。
図6,7等に示された管88は圧力センサ205に接続されている。圧力センサ205から改質器210までの経路には、逆止弁223、流量制御バルブ228及び流量センサ234が設けられている。
圧力センサ205は、容器本体10の内圧を検出して、電気信号に変換する。
逆止弁223は逆流を防止するものである。つまり、逆止弁223は、容器本体10から改質器210に向かった燃料ガスの流れを許容するとともに、改質器210から容器本体10に向かった燃料ガスの流れを阻止する。
流量制御バルブ228は、その流量調節動作で容器本体10から改質器210に向かう燃料ガスの流量を調整する。
流量センサ234は、容器本体10から改質器210に向かう燃料ガスの流量を検出して、電気信号に変換する。
水タンク201には水が貯蓄されている。水タンク201から気化器213までの経路には、水ポンプ206、開閉バルブ232、流量センサ238が設けられている。
水ポンプ206は、水タンク201内の水を気化器213に向けて送液する。
開閉バルブ232は、開閉動作によって水タンク201から気化器213への水の流通の遮断及び許容をするようになっている。
流量センサ238は、水タンク201から気化器213に向かう水の流量を検出して、電気信号に変換する。
気化器213は、触媒燃焼器212によって加熱される。気化器213は、水タンク201から送られた水を気化させるものである。気化器213における気化熱には、触媒燃焼器212における燃焼熱等が用いられる。
気化器213で生成された水蒸気は気化器213から送出される。気化器213から送出された水蒸気は容器本体10から送られてきた燃料ガスと混合され、燃料と水の混合気が改質器210に送られる。
改質器210は、触媒燃焼器211によって加熱される。
改質器210は、容器本体10から送られてきた燃料を水素に改質するものである。具体的には、燃料と水の混合気が改質器210の内部を流れて、燃料と水が触媒によって反応し、水素、二酸化炭素等が生成される。また、一酸化炭素も僅かながら生成される。容器本体10内の固体状燃料5が固体状メタノール(包接メタノール)である場合、改質器210では、次式(1)、(2)のような反応が起こる。
CHOH+HO→3H+CO・・・(1)
+CO→HO+CO・・・(2)
改質器210の下流には、CO除去器214が設けられ、改質器210で生成された生成ガス(水素、二酸化炭素及び一酸化炭素等の混合気)がCO除去器214に送られる。一方、外部の空気がフィルタ239を通過してエアポンプ208によってCO除去器214に送られる。エアポンプ208からCO除去器214までの経路には、流量制御バルブ231及び流量センサ237が設けられる。
フィルタ239は、空気中の塵埃を捕捉するものである。
流量制御バルブ231は、その流量調節動作でエアポンプ208からCO除去器214に向かう空気の流量を調整する。
流量センサ237は、エアポンプ208からCO除去器214に向かう空気の流量を検出して、電気信号に変換する。
CO除去器214は、改質器210から送られた生成ガスのうち一酸化炭素を優先的に酸化させ(次式(3)参照)、それにより一酸化炭素を除去するものである。
2CO+O→2CO・・・(3)
一酸化炭素が除去された生成ガスはCO除去器214から加湿器221に送出される。CO除去器214と加湿器221との間には逆止弁224が取り付けられ、生成ガスがCO除去器214内に逆流しないようになっている。
加湿器221は、CO除去器214から送られてきた生成ガスを加湿するものである。水タンク201内の水が水ポンプ207によって加湿器221に供給され、その水によって生成ガスが加湿される。ここで、水は、水タンク201、加湿器222、加湿器221、加湿器222の順に循環する。水タンク201と加湿器222の間の経路には、水ポンプ207及び逆止弁225が設けられている。水ポンプ207は、水タンク201内の水を加湿器222に向けて送液し、循環水の逆流が逆止弁225によって防がれている。
一方、加湿器222には、外部の空気がエアポンプ208によって供給される。加湿器222は、エアポンプ208から送られてきた空気を加湿するものである。その加湿には、循環水が用いられる。図8では、循環水の経路を一点鎖線で示している。
加湿器221で加湿された生成ガスは、固体高分子型燃料電池220のアノードに供給される。また、加湿器222によって加湿された空気は、固体高分子型燃料電池220のカソードに供給される。
固体高分子型燃料電池220は、触媒微粒子を担持したアノードと、触媒微粒子を担持したカソードと、アノードとカソードとの間に介在された固体高分子電解質膜とを備える。固体高分子型燃料電池220は、水素と酸素の電気化学反応により発電するものである。具体的には、加湿された生成ガスの中の水素は、アノードで電気化学式(4)に示すように、触媒微粒子の作用によって水素イオンと電子とに分離する。固体高分子電解質膜がイオンを通すが電子を通さない性質であるので、水素イオンが電解質膜を通過してカソードに移動する。カソードにおいては、空気中の酸素と、水素イオンと、電子とから水が生成される(下記電気化学反応器(5)参照)。
→2H+2e・・・(4)
2H+1/2O+2e→HO・・・(5)
固体高分子型燃料電池220のアノードにおいて未反応の水素を含む生成ガスは触媒燃焼器211に送られる。外部の空気がエアポンプ208によって触媒燃焼器211に送られる。エアポンプ208から触媒燃焼器211までの経路には、流量制御バルブ229及び流量センサ235が設けられる。流量制御バルブ229は、エアポンプ208から触媒燃焼器211に向かう空気の流量を調整する。流量センサ235は、エアポンプ208から触媒燃焼器211に向かう空気の流量を検出して、電気信号に変換する。
触媒燃焼器211は、固体高分子型燃料電池220のアノードから送られてきた生成ガス中の水素を触媒により燃焼させるものである。触媒燃焼器211は、その燃焼熱により改質器210等を加熱する。
触媒燃焼器211を経た生成ガスは触媒燃焼器212に送出される。一方、外部の空気がエアポンプ208によって触媒燃焼器212に送られる。エアポンプ208から触媒燃焼器212までの経路には、流量制御バルブ230及び流量センサ236が設けられる。流量制御バルブ230は、エアポンプ208から触媒燃焼器212に向かう空気の流量を調整する。流量センサ236は、エアポンプ208から触媒燃焼器212に向かう空気の流量を検出して、電気信号に変換する。
触媒燃焼器212は、触媒燃焼器211から送られてきた生成ガス中の水素を触媒により燃焼させ、その燃焼熱で気化器213及びCO除去器214を加熱する。
触媒燃焼器212を経た生成ガスは、逆止弁226及び開閉バルブ233を通って外部に排出される。開閉バルブ233は、生成ガスが排出される排気口を開閉する。逆止弁226は、排気口から触媒燃焼器212に向かった逆流を抑止する。
固体高分子型燃料電池220のカソードで生成された水(蒸気状)及び未反応の空気は冷却器202に送られる。冷却器202は、固体高分子型燃料電池220のカソードから送られてきた水等を冷却し、水を液化する。ここで、冷却器202は、放熱により冷却を行うものでもよいし、FANやペルチェ素子等によって強制的に冷却を行うものでもよい。
冷却器202には、気液分離器203が設けられている。気液分離器203は、液体と気体を分離するものである。例えば、気液分離器203は、気体を透過し且つ液体を透過しない気液分離膜からなる。
冷却器202で液化した水は、気液分離器203によって捕捉されて、水タンク201に送られる。冷却器202で液化しなかった生成ガスは、気液分離器203、逆止弁227及び開閉バルブ233を通って外部に排出されるとともに、逆止弁227によって逆流を抑止される。
また、水タンク201には貯留量検出部204が取り付けられ、水タンク201内の水の貯留量が貯留量検出部204によって検出されて電気信号に変換される。
これら改質器210、触媒燃焼器211,212,気化器213及びCO除去器214が断熱容器215内に収容されている。断熱容器215内が例えば10Paといった大気圧よりも低い気圧に保たれることによって、断熱がなされている。断熱容器215内においては、触媒燃焼器211,212における燃焼熱によって改質器210、気化器213及びCO除去器214が加熱さる。また、改質器210及び触媒燃焼器211は温度センサー兼電熱ヒータ217によって加熱され、気化器213、触媒燃焼器212は温度センサー兼電熱ヒータ218によって加熱され、CO除去器214は温度センサー兼電熱ヒータ219によって加熱される。改質器210、気化器213及びCO除去器214の適温はそれぞれ異なるので、改質器210、気化器213及びCO除去器214等の設置位置・材質等が設計されることによって、改質器210、気化器213及びCO除去器214が適温に保たれやすくなっている。定常状態では、改質器210がCO除去器214よりも高温に保たれ、且つ、気化器213がCO除去器214と同程度の温度に保たれる。これにより、改質器210、気化器213及びCO除去器214における反応効率又は気化効率が向上する。なお、CO除去器214における反応が発熱反応であるから、定常状態では、気化器213がCO除去器214によって加熱され、温度センサー兼電熱ヒータ218による加熱は補助的なものである。
改質器210及び触媒燃焼器211の温度が温度センサー兼電熱ヒータ217によって検出され、気化器213、触媒燃焼器212の温度は温度センサー兼電熱ヒータ218によって検出され、CO除去器214の温度は温度センサー兼電熱ヒータ219によって検出される。
〔4〕発電装置200の制御構成
図9は、発電装置200の制御構成を示したブロック図である。
圧力センサ205は、容器本体10の内圧を検出し、その検出内圧を表す信号を制御部216に出力する。
貯留量検出部204は、水タンク201内の水の貯留量を検出し、その検出貯留量を表す信号を制御部216に信号を出力する。
流量センサ234は、検出された容器本体10から改質器210に流れる燃料ガスの流量を検出し、その検出流量を表す信号を制御部216に出力する。同様に、流量センサ235はエアポンプ208から触媒燃焼器211への空気流量を、流量センサ236はエアポンプ208から触媒燃焼器212への空気流量を、流量センサ237はエアポンプ208からCO除去器214への空気流量をそれぞれ検出し、それらの検出流量を表す信号を制御部216に出力する。
流量制御バルブ228は、制御部216からの信号に従って駆動される。同様に、流量制御バルブ229、流量制御バルブ230、流量制御バルブ231、開閉バルブ232及び開閉バルブ233はそれぞれ制御部216からの信号に従って駆動される。
エアポンプ208は制御部216からの信号に従って駆動される。同様に、水ポンプ206及び水ポンプ207はそれぞれ制御部216からの信号に従って駆動される。
温度センサー兼電熱ヒータ721〜724,217,218,219による検出温度はそれぞれ制御部216に出力される。また、温度センサー兼電熱ヒータ721〜724,217,218,219は、それぞれ制御部216により電力が供給されることによって発熱する。
不揮発性メモリ240は、半導体記憶装置又は磁気記憶装置である。不揮発性メモリ240には、変数としての目安残量R1〜R4が記録される。目安残量R1は領域241内の固体状燃料5の残量(パーセンテージ)、目安残量R2は領域242内の固体状燃料5の残量(パーセンテージ)、目安残量R3は領域243内の固体状燃料5の残量(パーセンテージ)、目安残量R4は領域244内の固体状燃料5の残量(パーセンテージ)を表す。目安残量R1〜R4は発電装置200の動作時において制御部216によって求められる。燃料容器1が初めて使用される場合には、目安残量R1〜R4が100%である。以下の説明においては、領域241〜244と同様に、目安残量R1〜R4に番号を付し、目安残量R1を1番とし、目安残量R2を2番とし、目安残量R3を3番とし、目安残量R4を4番とする。
制御部216は、マイクロコンピュータである。即ち、制御部216は、CPU、RAM、ROM等を有する。そして、制御部216は、ROMに格納されたプログラムに従って流量制御バルブ228〜231、開閉バルブ232,233、エアポンプ208、水ポンプ206,207及び温度センサー兼電熱ヒータ721〜724,217,218,219を制御する。制御部216は、これらの制御に際して圧力センサ205、貯留量検出部204、流量センサ234〜238及び温度センサー兼電熱ヒータ721〜724,217,218,219の検出結果を入力し、それらの検出結果に基づき流量制御バルブ228〜231、エアポンプ208、水ポンプ206,207及び温度センサー兼電熱ヒータ721〜724,217,218,219を制御する。
〔5〕制御工程
続いて、図10〜14のフローチャートを用いて、制御部216の処理の流れ及びそれに伴う燃料供給方法及び目安残量算出方法について説明する。
容器本体10が装着部84に装着された状態で制御部216が起動する。そうすると、図10に示すように、制御部216が改質器210の等温度制御を開始することで(ステップS1)、改質器210が昇温する。具体的には、制御部216によって温度センサー兼電熱ヒータ217に電力が供給されることによって、改質器210が温度センサー兼電熱ヒータ217によって加熱される。また、温度センサー兼電熱ヒータ217によって改質器210の温度が検出され、検出温度が制御部216にフィードバックされ、制御部216が検出温度に基づき温度センサー兼電熱ヒータ217の出力電力を調整する。このようなフィードバック制御が行われることで、改質器210の温度が目標温度(例えば、300℃)に達したらその目標温度に保たれる。
制御部216が改質器210の温度制御開始後に気化器213及びCO除去器214の等温度制御を開始することで(ステップS2、ステップS3)、気化器213及びCO除去器214が昇温する。具体的には、制御部216は、温度センサー兼電熱ヒータ218,219による検出温度をフィードバックしながら、検出温度に基づき温度センサー兼電熱ヒータ218,219の出力電力を調整する。このようなフィードバック制御が行われることによって、気化器213及びCO除去器214の温度がそれぞれ目標温度(例えば、100℃)に達したらその目標温度に保たれる。
制御部216は、気化器213及びCO除去器214の温度制御開始後に、不揮発性メモリ240に記憶された目安残量に基づき領域241〜244の中から何れかを選択する(ステップS4)。図11のフローチャートを用いて、ステップS4における選択について具体的に説明する。
まず、制御部216は、カウンタ値i(iは変数であって、ゼロ以上の整数である。)をゼロに設定する(ステップS21)。次に、制御部216は、カウンタ値iに1を加算する(ステップS22)。次に、制御部216は、不揮発性メモリ240に記録された目安残量R1〜R4のうちi番目の目安残量を読み込み、その読み込んだ目安残量が20%以下であるか否かを判定する(ステップS23)。読み込んだi番目の目安残量が20%以下であることを制御部216が認定したら(ステップS23:Yes)、制御部216がカウンタ値iに更に1を加算して、同様の判定を行う(ステップS22、ステップS23)。一方、制御部216が読み込んだi番目の目安残量が20%を超えていると判断したら(ステップS23:No)、制御部216が領域241〜244のうちi番目の領域を選択し(ステップS24)、選択した領域の番号iを引数nに引き渡して記憶する(n=i)。
図11の処理によれば、領域241〜244の中から、固体状燃料5の残量が20%以上のものであって燃料の排出口(栓4)に遠いものが優先的に選択される。
図10に示すように、領域の選択後(ステップS4の後)、制御部216が領域241〜244のうちn番目の領域(ステップS4で選択した領域)の温度制御を開始することによって(ステップS5)、n番目の領域内の固体状燃料5が昇温しだす。即ち、制御部216が、設定温度を設定し、温度センサー兼電熱ヒータ721〜724のうちn番目の温度センサー兼電熱ヒータの温度を設定温度に維持する等温度制御を開始する。具体的には、制御部216は、温度センサー兼電熱ヒータ721〜724のうちn番目の温度センサー兼電熱ヒータによる検出温度をフィードバックしながら、検出温度に基づきn番目の温度センサー兼電熱ヒータへの供給電力を調整する。n番目の領域内の固体状燃料5が加熱されることで、固体状燃料5から燃料ガスが放出される。放出された燃料ガスは改質器210に送られる。
制御部216は、温度センサー兼電熱ヒータ218による気化器213の検出温度と所定閾値(例えば、100℃)とを比較して、検出温度が所定閾値に到達したか否かを判定する(ステップS6)。温度センサー兼電熱ヒータ218による検出温度が所定閾値以上であることが制御部216によって認定されると(ステップS6:Yes)、制御部216の処理がステップS7に移行する。一方、温度センサー兼電熱ヒータ218による検出温度が所定温度未満であることが制御部216によって認定されると(ステップS6:No)、制御部216は再度ステップS6の処理を行う。従って、気化器213の温度が所定閾値に到達するまで、ステップS6の処理が繰り返される。
ステップS7では、制御部216は、温度センサー兼電熱ヒータ219によるCO除去器214の検出温度と所定閾値(例えば、100℃)とを比較して、検出温度が所定閾値に到達したか否かを判定する。温度センサー兼電熱ヒータ219による検出温度が所定閾値以上であることが制御部216によって認定されると(ステップS7:Yes)、制御部216の処理がステップS8に移行する。一方、温度センサー兼電熱ヒータ219による検出温度が所定閾値未満であることが制御部216によって認定されると(ステップS7:No)、制御部216の処理がステップS6に戻る。
ステップS8では、制御部216は、温度センサー兼電熱ヒータ217による改質器210の検出温度と所定閾値(例えば、300℃)を比較して、検出温度が所定閾値に到達したか否かを判定する。温度センサー兼電熱ヒータ217による検出温度が所定閾値以上であることが制御部216によって認定されると(ステップS8:Yes)、制御部216の処理がステップS9に移行する。一方、温度センサー兼電熱ヒータ217による検出温度が所定閾値未満であることが制御部216によって認定されると(ステップS8:No)、制御部216の処理がステップS6に戻る。
ステップS9では、制御部216は、温度センサー兼電熱ヒータ721〜724のうちn番目の温度センサー兼電熱ヒータによるn番目の領域の検出温度を所定閾値(例えば、80℃)と比較して、検出温度が所定閾値に到達したか否かを判定する(ステップS9)。n番目の温度センサー兼電熱ヒータによる検出温度が所定閾値以上であることが制御部216によって認定されると(ステップS9:Yes)、制御部216の処理がステップS10に移行する。一方、n番目の温度センサー兼電熱ヒータによる検出温度が所定閾値未満であることが制御部216によって認定されると(ステップS9:No)、制御部216の処理がステップS6に戻る。
ステップS10では、制御部216が水ポンプ207を作動する。そうすると、水タンク201内の水が加湿器221,222に供給されて、水の循環が行われる。そのため、加湿器221,222での加湿が可能となる。
次に、制御部216がエアポンプ208を作動するとともに、流量センサ235〜237による検出流量に基づき流量制御バルブ229〜231をフィードバック制御する(ステップS11)。そうすると、外部の空気が触媒燃焼器211,212及びCO除去器214並びに固体高分子型燃料電池220のカソードに供給され、これらへの空気の供給流量が調整される。
次に、制御部216が水ポンプ206を作動するとともに、流量センサ238による検出流量に基づき水ポンプ206をフィードバック制御する(ステップS12)。これにより、水タンク201内の水が気化器213に供給され、その供給流量が定常状態における通常量の10分の1程度に調節される。気化器213に供給された水が気化し、気化した水と燃料ガスが混合されて、改質器210に送られる。その結果、改質器210では水素が生成され、CO除去器214では一酸化炭素が除去され、固体高分子型燃料電池220では電気化学反応による発電が起こる。
次に、制御部216が、容器本体10から改質器210へ流れる燃料ガスの流量を制御する(ステップS13)。例えば、容器本体10から改質器210へ流れる燃料ガスの流量が目標流量に制御される。具体的には、制御部216が、圧力センサ205による検出圧力、流量センサ234による検出流量及び温度センサー兼電熱ヒータ721〜724による検出温度に基づき、温度センサー兼電熱ヒータ721〜724の温度制御及び流量制御バルブ228の流量制御をする。これにより、容器本体10から改質器210へ流れる燃料ガスの流量が制御される。
図12を参照して、ステップS13の処理について更に具体的に説明する。図12は、ステップS13におけるサブルーチンを示したフローチャートである。
まず、制御部216が温度センサー兼電熱ヒータ721による検出温度から目安残量を計算し、不揮発性メモリ240に記録された目安残量R1をその計算後の目安残量に更新する(ステップS31)。同様にして、不揮発性メモリ240に記録された目安残量R2は、温度センサー兼電熱ヒータ722による検出温度から求められた目安残量に更新され、不揮発性メモリ240に記録された目安残量R3は、温度センサー兼電熱ヒータ723による検出温度から求められた目安残量に更新され、不揮発性メモリ240に記録された目安残量R4は、温度センサー兼電熱ヒータ724による検出温度から求められた目安残量に更新される。
ここで、目安残量の計算方法について以下説明する。
制御部216のプログラムには、温度(℃)と単位時間当たりの放出量(mg/min)との関係を表した関数又はデータテーブルが設定されている。
所定の微小時間が経過する毎に、制御部216が関数又はデータテーブルを参照して、温度センサー兼電熱ヒータ721による検出温度から単位時間当たりの放出量を求める。そして、制御部216は、求めた単位時間当たりの放出量に微小時間(温度センサー兼電熱ヒータ721が発熱している時間)を乗じて、その積を積算(積分)していく。これにより、放出量S(mg)が求まる。そして、領域241内の燃料容量がSfであるとしたら、制御部216は次式に従って目安残量Rを求め、不揮発性メモリ240に記録された目安残量R1を目安残量Rに更新する。
R=(Sf−S)/Sf×100
なお、燃料容量Sfは、領域241内への固体状燃料5の充填量(mg)の9割とするとよい。
領域242〜領域244の目安残量R2〜R4についても同様に求めて更新する。
不揮発性メモリ240に記録された目安残量R1〜R4の更新(ステップS31)後、制御部216は、圧力センサ205による検出圧力が設定圧力以上であるか否かを判定する(ステップS32)。ここで、図12に示すサブルーチンが、容器本体10から改質器210へ流れる燃料ガスの流量を設定流量に制御するものである場合には、制御部216がその設定流量から設定圧力を求める。なお、設定圧力が、定数であってもよい。
検出圧力が設定圧力以上であることが制御部216によって認定されると(ステップS32:Yes)、制御部216はステップS43の処理に移行する。一方、ステップS32で検出圧力が設定圧力未満であることが制御部216によって認定されると(ステップS32:No)、制御部216はステップS33の処理に移行する。
ステップS43においては、制御部216は、n番目の温度センサー兼電熱ヒータに対する設定温度を1℃下げる。そして、制御部216は、n番目の温度センサー兼電熱ヒータによる検出温度がその設定温度に到達したか否かを判定する(ステップS47)。制御部216は、n番目の温度センサー兼電熱ヒータによる検出温度がその設定温度に到達するまでその判定を繰り返す(ステップS47:No)。ここで、上述のように制御部216がn番目の温度センサー兼電熱ヒータに対してフィードバック制御による等温度制御を行っているから、設定温度が1℃下がると、n番目の温度センサー兼電熱ヒータの温度が低下する。そして、n番目の温度センサー兼電熱ヒータの温度が設定温度以下になって、n番目の温度センサー兼電熱ヒータによる検出温度が設定温度に到達した(設定温度以下になった)ことが制御部216によって認定されると(ステップS47:Yes)、制御部216の処理がステップS32に戻る。
ステップS33では、制御部216は、流量センサ234による検出流量が設定流量以下であるか否かを判定する。流量センサ234による検出流量が設定流量以下であることが制御部216によって認定されると(ステップS33:Yes)、制御部216はステップS34の処理に移行する。流量センサ234による検出流量が設定流量を超えていることが制御部216によって認定されると(ステップS33:No)、図12に示されたサブルーチンが終了し、制御部216の処理がステップS14に移行する。
ステップS34では、制御部216は、n番目の温度センサー兼電熱ヒータに対する設定温度が85℃よりも大きいか否か判定する。設定温度が85℃よりも大きいことを制御部216が認定した場合(ステップS34:Yes)には、制御部216の処理はステップS35に移行する。一方、設定温度が85℃以下であることを制御部216が認定した場合(ステップS34:No)には、制御部216の処理はステップS44に移行する。
ステップS44においては、制御部216は、n番目の温度センサー兼電熱ヒータに対する設定温度を1℃上げる。そして、制御部216は、n番目の温度センサー兼電熱ヒータによる検出温度がその設定温度に到達したか否かを判定する(ステップS47)。制御部216は、n番目の温度センサー兼電熱ヒータによる検出温度がその設定温度に到達するまでその判定を繰り返す(ステップS47:No)。ここで、上述のように制御部216がn番目の温度センサー兼電熱ヒータに対してフィードバック制御による等温度制御を行っているから、設定温度が1℃上がると、n番目の温度センサー兼電熱ヒータの温度が上昇する。そして、n番目の温度センサー兼電熱ヒータの温度が設定温度以上になって、n番目の温度センサー兼電熱ヒータによる検出温度が設定温度に到達した(設定温度以上になった)ことが制御部216によって認定されると(ステップS47:Yes)と、制御部216の処理がステップS32に戻る。
ステップS35では、制御部216は、不揮発性メモリ240に記録されたn番目の目安残量がゼロ(%)以下であるか否かを判定する。n番目の目安残量がゼロ(%)以下であることが制御部216により認定されると(ステップS35:Yes)、制御部216の処理はステップS45に移行し、n番目の目安残量がゼロ(%)を超えていることが制御部216により認定されると(ステップS35:No)、制御部216の処理はステップS36に移行する。
図13を参照して、ステップS45のサブルーチンについて説明する。
まず、制御部216は、カウンタ値iをゼロに設定する(ステップS61)。次に、制御部216は、カウンタ値iに1を加算する(ステップS62)。次に、制御部216は、不揮発性メモリ240に記録された目安残量R1〜R4のうちi番目の目安残量を読み込み、その読み込んだ目安残量がゼロ%以下であるか否かを判断する(ステップS63)。読み込んだ目安残量がゼロ%以下であると制御部216が判断したら(ステップS63:Yes)、制御部216はカウンタ値iに更に1を加算して、同様の判定を行う(ステップS62,ステップS63)。一方、制御部216が読み込んだi番目の目安残量がゼロを超えていると判断したら(ステップS63:No)、制御部216が領域241〜244のうちi番目の領域を選択し(ステップS64)、選択した領域の番号iを引数nに引き渡して記憶する(n=i)。
図13に示されたサブルーチンによれば、領域241〜244の中から、固体状燃料5の残量がゼロ%以上のものであって燃料の排出口(栓4)に遠いものが優先的に選択される。
図12に示すように、領域の選択後(ステップS45の後)、制御部216が領域241〜244のうちn番目の領域(ステップS45で選択した領域)の温度制御を開始する(ステップS46)。即ち、制御部216が、設定温度を設定し、温度センサー兼電熱ヒータ721〜724のうちn番目の温度センサー兼電熱ヒータの温度を設定温度に維持する等温度制御を開始する。具体的には、制御部216は、温度センサー兼電熱ヒータ721〜724のうちn番目の温度センサー兼電熱ヒータによる検出温度をフィードバックしながら、検出温度に基づきn番目の温度センサー兼電熱ヒータへの供給電力を調整する。n番目の領域内の固体状燃料5が加熱されることで、n番目の領域内の固体状燃料5が昇温しだし、n番目の領域内の固体状燃料5から燃料ガスが放出される。また、制御部216は、ステップS45の前までに選択していた温度センサー兼電熱ヒータの発熱を停止し、ステップS45の前までに選択していた領域の温度制御を停止する。
次いで、制御部216は、n番目の温度センサー兼電熱ヒータによる検出温度がその設定温度に到達したか否かを判定する(ステップS47)。制御部216は、n番目の温度センサー兼電熱ヒータによる検出温度がその設定温度に到達するまでその判定を繰り返す(ステップS47:No)。ここで、上述のように制御部216がn番目の温度センサー兼電熱ヒータに対してフィードバック制御による等温度制御を開始したから(ステップS46)、n番目の温度センサー兼電熱ヒータの温度が上昇する。そして、n番目の温度センサー兼電熱ヒータの温度が設定温度以上になって、n番目の温度センサー兼電熱ヒータによる検出温度が設定温度に到達した(設定温度以上になった)ことが制御部216によって認定されると(ステップS47:Yes)、制御部216の処理がステップS32に戻る。
ステップS36では、制御部216は、n番目の領域以外の領域を追加的に選択しているか否か判定する。n番目の領域以外の領域が選択されている場合には、制御部216の処理がステップS37に移行する。一方、n番目の領域以外の領域が選択されていない場合には(ステップS36:No)、制御部216がn番目の領域以外の領域を追加的に選択する(ステップS40)。図14を用いて、ステップS40においてn番目以外の領域を追加的に選択する処理について説明する。
まず、制御部216は、カウンタ値iを0に設定する(ステップS71)。続いて、制御部216は、カウンタ値iに1を加算する(ステップS72)。次に、制御部216は、不揮発性メモリ240に記録された目安残量R1〜R4のうちi番目の目安残量を読み込み、その読み込んだ目安残量がゼロ%以下であるか否かを判定する(ステップS73)。読み込んだ目安残量がゼロ%以下であることが制御部216に認定されると(ステップS73:Yes)、制御部216はカウンタ値iに更に1を加算して、同様の判定を行う(ステップS72,ステップS73)。一方、読み込んだ目安残量がゼロ%を超えていることが制御部216によって認定されると、制御部216はカウンタ値iが引数nに等しいか否か判定する(ステップS74)。
その判定の結果、カウンタ値iが引数nに等しいことが制御部216に認定されると、制御部216はカウンタ値iに更に1を加算して、同様の判定を行う(ステップS72、ステップS73、ステップS74)。一方、カウンタ値iが引数nに等しいことが制御部216に認定されると、制御部216が領域241〜244のうちi番目の領域を追加的に選択し(ステップS75)、選択した領域の番号iを引数aに引き渡して記憶する(a=i)。
図12に示すように、領域の追加的な選択後(ステップS40の後)、制御部216が領域241〜244のうちa番目の領域(ステップS40で選択した領域)の温度制御を開始する(ステップS41)。即ち、制御部216は、設定温度を設定し、温度センサー兼電熱ヒータ721〜724のうちa番目の温度センサー兼電熱ヒータの温度を設定温度に維持する等温度制御を開始する。具体的には、制御部216は、温度センサー兼電熱ヒータ721〜724のうちa番目の温度センサー兼電熱ヒータによる検出温度をフィードバックしながら、検出温度に基づきa番目の温度センサー兼電熱ヒータへの供給電力を調整する。a番目の領域内の固体状燃料5が加熱されることで、a番目の領域内の固体状燃料5が昇温しだし、a番目の領域内の固体状燃料5から燃料ガスが放出される。
次に、制御部216は、a番目の温度センサー兼電熱ヒータによる検出温度がその設定温度に到達したか否かを判定する(ステップS42)。制御部216は、a番目の温度センサー兼電熱ヒータによる検出温度がその設定温度に到達するまでその判定を繰り返す(ステップS47:No)。ここで、上述のように制御部216がa番目の温度センサー兼電熱ヒータに対してフィードバック制御による等温度制御を開始したから(ステップS41)、a番目の温度センサー兼電熱ヒータの温度が上昇する。そして、a番目の温度センサー兼電熱ヒータの温度が設定温度以上になって、a番目の温度センサー兼電熱ヒータによる検出温度が設定温度に到達した(設定温度以上になった)ことが制御部216によって認定されると(ステップS42:Yes)と、制御部216の処理がステップS32に戻る。
ステップS37では、不揮発性メモリ240に記録されたa番目の目安残量がゼロ(%)以下であるか否かが制御部216によって判定される。そして、a番目の目安残量がゼロ(%)以下であることを制御部216が認定すると(ステップS37:Yes)、制御部216の処理がステップS40に移行する。そのため、上述のように、制御部216がn番目の領域以外の領域を追加的に選択する(ステップS40)。一方、a番目の目安残量がゼロ(%)を超えていることを制御部216が認定すると(ステップS37:No)、制御部216の処理はステップS38に移行する。
ステップS38では、制御部216は、不揮発性メモリ240に記録されたa番目の目安残量が10(%)以下であるか否か判定する。そして、a番目の目安残量が10(%)以下であることが制御部216によって認定されると(ステップS38:Yes)、制御部216は、不揮発性メモリ240に記録されたa番目の目安残量をゼロに書き替える(ステップS39)。そして、制御部216の処理がステップS40に移行する。この結果、a番目の領域内の固体状燃料5から僅かながらの燃料が放出可能であっても、その残量をゼロとみなして、新たな領域が追加的に選択される(ステップS40)。
一方、ステップS38の判定において、a番目の目安残量が10(%)を超えていることが制御部216によって認定されると(ステップS38:No)、制御部216の処理はステップS48に移行する。ステップS48では、制御部216は、不揮発性メモリ240に記録された目安残量R1〜R4のうちn番目の目安残量が10(%)以下であるか否かを判定する。n番目の目安残量が10(%)以下であることが制御部216により認定されると(ステップS48:Yes)、制御部216は不揮発性メモリ240に記録されたn番目の目安残量をゼロに書き替える(ステップS49)。そして、制御部216の処理がステップS45に移行する。この結果、n番目の領域内の固体状燃料5から僅かながらの燃料が放出可能であっても、その残量をゼロとみなして、新たな領域が選択される(ステップS45)。
一方、ステップS48の判定において、n番目の目安残量が10(%)を超えていることが制御部216によって認定されると(ステップS48:No)、制御部216がエラーフラグを立てる(ステップS50)。そして、図12に示されたサブルーチンが終了し、制御部216の処理がステップS14に移行する。
図12に示すサブルーチンによって、容器本体10から改質器210へ流れる燃料ガスの流量が制御された後、図10に示すように、制御部216はエラーフラグの有無を判断する(ステップS14)。図12に示されたサブルーチンにおいてエラーフラグが立てられていると(ステップS14:Yes)、制御部216は処理を終了する。一方、図12に示されたサブルーチンにおいてエラーフラグが立てられていないと(ステップS14:No)、制御部216は、流量センサ234による検出流量に応じた流量で水ポンプ206を駆動する(ステップS15)。これにより、水ポンプ206によって流れる水の流量が、容器本体10から改質器210へ流れる燃料ガスの流量に対して適切になる。つまり、容器本体10から改質器210へ流れる燃料ガスの流量が大きい程、ステップS15において制御される水の流量が大きい。その後、制御部216の処理がステップS13に戻り、制御部216が図12に示されたサブルーチンを再び実行する。
〔6〕発電装置の挙動
続いて、制御部216が図10〜14に示した処理を実行することに伴う発電装置200の挙動について説明する。
発電装置200が起動する前、領域241〜244には固体状燃料5が満たされており、不揮発性メモリ240に記録された目安残量R1〜R4がそれぞれ100%である。そして、制御部216が起動すると、改質器210、気化器213及びCO除去器214の温度制御が開始されるので(ステップS1〜S3)、改質器210、気化器213及びCO除去器214が昇温する。
その後、1番目の領域241が選択される(ステップS4)。これは、不揮発性メモリ240に記録された目安残量R1〜R4が100%であるためである。そして、1番目の温度センサー兼電熱ヒータ721の温度制御が開始されるので(ステップS5)、温度センサー兼電熱ヒータ721が昇温する。そうすると、領域241内の固体状燃料5が昇温して、領域241内の固体状燃料5から燃料が放出される。そうすると、燃料ガスが、改質器210に供給される。
その後、気化器213、CO除去器214、改質器210及び温度センサー兼電熱ヒータ721がそれぞれ所定温度まで昇温すると(ステップS6〜S9:Yes)、水ポンプ206,207及びエアポンプ208が作動する(ステップS10〜ステップS12)。これにより、固体高分子型燃料電池220において発電が起きる。
その後の定常状態では、制御部216がステップS13、ステップS14及びステップS15を繰り返すことで、領域241内の固体状燃料5が消費され、不揮発性メモリ240に記録される目安残量R1が徐々に低下し、燃料ガスが容器本体10から改質器210に供給され続ける。
制御部216がステップS13、ステップS14、ステップS15を繰り返している際に、何らかの原因で領域241内の固体状燃料5から燃料ガスが放出され過ぎると、容器本体10内の内圧が高くなってしまう。そうした場合でも、温度センサー兼電熱ヒータ721の温度が低下するから(ステップS32:Yes、ステップS43、ステップS47)、領域241内の固体状燃料5から放出される燃料ガスが減り、容器本体10の燃料漏れや破裂を防止することができる。
制御部216がステップS13、ステップS14、ステップS15を繰り返して、領域241内の固体状燃料5が消費されると、領域241内の固体状燃料5から放出される燃料ガスが減ってしまう。そうした場合でも、温度センサー兼電熱ヒータ721の温度が上昇するから(ステップS33:Yes、ステップS34:No、ステップS44、ステップS47)、領域241内の固体状燃料5の温度も上昇し、放出される燃料ガスが増える。
以上のように、温度センサー兼電熱ヒータ721の温度制御によって容器本体10から改質器210に供給される燃料ガスの単位時間当たりの供給量をほぼ一定に保つことができる。
そして、領域241内の固体状燃料5が消費されていくと、制御部216がステップS44の処理を繰り返すから、領域241内の固体状燃料5の温度が徐々に上昇する。ところが、圧力センサ205による検出圧力が設定圧力未満であり(ステップS32:No)、流量センサ234による検出流量が設定流量以下であり(ステップS33:Yes)、且つ固体状燃料5が85℃以上であれば(ステップS34:Yes)、固体状燃料5の残量が少ないため、それ以上固体状燃料5の温度が上昇しても、放出される燃料ガスがほとんど増えない。そうした場合でも、2番目の領域242が追加的に選択される(ステップS40)。そして、2番目の温度センサー兼電熱ヒータ722の温度制御が開始されるので、温度センサー兼電熱ヒータ722が昇温する。そうすると、領域242内の固体状燃料5が昇温して、領域242内の固体状燃料5から燃料が放出される。従って、領域241内の固体状燃料5から放出される燃料ガスが減っても、容器本体10から改質器210に供給される燃料ガスの単位時間当たりの供給量をほぼ一定に保つことができる。
その後、2番目の温度センサー兼電熱ヒータ722が設定温度にまで昇温するまで、制御部216がステップS42の処理を繰り返すことになる。この間、領域241及び領域242内の固体状燃料5が消費される。そして、2番目の温度センサー兼電熱ヒータ722が設定温度になると、制御部216の処理がステップS32に戻り、その後、制御部216の処理がステップS48まで移行する。通常は、1番目の領域241内の固体状燃料5が領域242内の固体状燃料5よりも先にほぼ全て消費されているので、制御部216の処理がステップS49に移行し、不揮発性メモリ240に記録される1番目の目安残量R1がゼロに書き替えられる。そのため、ステップS45では、2番目の領域242が選択される(ステップS33:Yes、ステップS34:Yes、ステップS35:Yes、ステップS45)。そうすると、1番目の温度センサー兼電熱ヒータ721の温度制御が終了し、2番目の温度センサー兼電熱ヒータ722の温度制御が開始する(ステップS46)。なお、ステップS40における2番目の領域242及び温度センサー兼電熱ヒータ722の追加選択は、この時点で終了する。
その後、2番目の領域242内の固体状燃料5が消費され、不揮発性メモリ240に記録される目安残量R2が徐々に低下し、制御部216がステップS13、ステップS14及びステップS15を繰り返すことで、燃料ガスが容器本体10から改質器210に供給され続ける。
従って、制御部216がステップS13、ステップS14及びステップS15を繰り返すことによって、以下に示す順に固体状燃料5が消費されていく。
(1)1番目の領域241内の固体状燃料5
(2)1番目の領域241及び2番目の領域242内の固体状燃料5
(3)2番目の領域242内の固体状燃料5
(4)2番目の領域242及び3番目の領域243内の固体状燃料5
(5)3番目の領域243内の固体状燃料5
(6)3番目の領域243及び4番目の領域244内の固体状燃料5
(7)4番目の領域244内の固体状燃料5
<第2の実施の形態>
次に、本発明の第2の実施形態について説明する。第1の実施形態の各部と対応する部分には、同一数字に「A」を付す。以下、第1の実施形態と第2の実施形態が相違する部分について主に説明し、同一の部分については説明を省略する。
〔1〕燃料容器
図15は燃料容器1Aの正面、左側面及び上面を示した斜視図であり、図16は燃料容器1Aの正面図である。
正面21Aには、栓4Aの他、インレット栓41A、アウトレット栓42Aが取り付けられている。またコネクタ開口部23Aが栓4Aの真下に位置する。
インレット栓41A及びアウトレット栓42Aは栓4Aと同じダックビル弁であり、正面21Aにおいて栓4Aとコネクタ開口部23Aとの中間の高さに位置し、栓4Aを中心として左側及び右側に一つずつ設けられている。
図17〜図22を参照して第2の実施形態における容器本体10Aの内部構造を説明する。図17は基板7Aの上面図、図18は基板7Aの下面図、図19〜21は図16に示されたXIX-XIX、XX-XX、XXI-XXIの側面断面図である。
基板7Aの前端部には、中央部の基盤接続部71Aに加えて、両側に延出部740A,741Aが設けられている。延出部740A,741Aにはそれぞれ流路口742A,743Aが形成されている。流路口742A,743Aは基板7Aの上面から下面に貫通する穴である。
基板7Aの下面には流路溝745Aが凹設されている。流路溝745Aは流路口742Aから流路口743Aまで設けられている。流路溝745Aは、葛折り状に形成され、基板7Aの下面のほぼ全体を占めている。基板7Aに蓋3Aを組み付けることで流路溝745Aが蓋3Aによって閉塞されている。これにより流路口742Aから導入された流体が流路溝745Aから漏れることなく流路溝745Aを通って流路口743Aまで流れる。なお、流体は流路口743Aから導入することもできる。
基板7Aは熱伝導性に優れ、耐熱性、流体への耐性を有する素材であれば何でもよく、具体的にはアルミニウム、チタン、樹脂その他の伝熱材である。したがって、基板7Aは、流路溝745Aを流れる流体と内部空間24A内の媒体(空気、固体状燃料5A等)との間で熱交換を行う。なお、本実施形態では流路溝745Aが基板7Aに形成されているが、基板7Aに当接した伝熱材に形成されていてもよい。また基板7Aを内部空間24Aの底面ではなく上面又は中段に設けても構わない。基板7Aが内部空間24Aに設けられる場合には、流路溝745Aが箱体2Aの天井面によって塞がれ、基板7Aが内部空間24Aの中段に設けられる場合には、別の伝熱材によって流路溝745Aが塞がれる。
容器本体10Aの前壁250Aの内部には、インレット栓41Aから基板7Aの延出部740Aの流路口742Aにまで至る流路251Aが形成されている。同様に前壁250Aの内部には、アウトレット栓42Aから延出部741Aの流路口743Aまでの間にも流路252Aが形成されている。従って、インレット栓41Aから流路251Aに送り込まれた流体は、流路251A、流路口742A、流路溝745A、流路口743A及び流路252Aを順に流れて、アウトレット栓42Aから外に送り出される。当然、流体の流れが逆であってもよく、この場合、栓42Aがインレット栓であり、栓41Aがアウトレット栓である。
以上のように構成された燃料容器1Aにおいては、温度センサー兼電熱ヒータ721A〜724Aによって固体状燃料5Aが加熱されている時又は加熱されていない時、高温流体(加熱媒体)をインレット栓41Aから流路溝745Aに流し込むことができる。基板7Aには熱伝導性に優れた材質のものを用いており、流路溝745Aを流れる高温流体の熱は基板7Aを経て基板7Aの上面に伝わり、内部空間24A内に収容された固体状燃料5Aが加熱される。そうすると、内部空間24A内の固体状燃料5Aから気体状の燃料が放出される。
流路溝745Aに流す流体は気体、液体を問わず何でも構わないが、ここでは燃料電池から排出される生成ガスを用いるのが最も効率的である。生成ガスを流路溝745Aに流すことで固体状燃料5Aを加熱できるため、電力を削減でき、エネルギー利用効率を向上させることが可能である。
燃料電池が起動時において高温になっていない場合には、温度センサー兼電熱ヒータ721A〜724Aによって容器本体10A内を加熱するが、燃料電池が昇温して、生成ガスの温度が80℃を超えたら生成ガスを流路溝745Aに流すことで生成ガスによって容器本体10A内が加熱される。生成ガス温度が上昇するにつれ温度センサー兼電熱ヒータ721A〜724Aへの電力供給を減少させ、生成ガスの温度が所定温度以上になったら温度センサー兼電熱ヒータ721A〜724Aへの電力供給を停止する。生成ガスによる加熱は生成ガスの流量を流量計と流量制御バルブによって制御し、必要量のみ流路溝745Aに導入する。
これにより燃料電池が低温である場合を除いては電力を消費せずに燃料を取り出すことが可能となる。
また、流路溝745Aを流れる生成ガスの温度は固体状燃料5Aが燃えるほど高くなければ、温度センサー兼電熱ヒータ721A〜724Aが温度センサーを兼ねているから、各領域241A〜244A内の固体状燃料5Aを適切な温度に調整することができる。従って、固体状燃料5Aが過熱により燃焼することを防止することができる。
また、温度センサー兼電熱ヒータ721A〜724A及び基板7Aは共に非常に薄い膜状であるから、各領域241A〜244A内に充填できる固体状燃料5Aの量が少なくならない。
なお、基板7Aの代わりに、図22に示された基板7Bを内部空間24Aの底に設けてもよい。図22は、基板7Bの下面図である。基板7Bの下面には、流路溝745Aの代わりに4つの流路溝746B〜749Bが設けられており、流路溝746B〜749Bが蓋3Aの上面によって塞がれる。基板7Bの上面には、基板7Aと同様に4つの温度センサー兼電熱ヒータ721A〜724Aが設けられており、流路溝746B〜749Bが温度センサー兼電熱ヒータ721A〜724Aの配置に対応して設けられており、流路溝746B〜749Bの配置は容器本体10A内の領域241A〜244Aの位置に対応することとなる。
また基板7Bには、基板7Aにある延出部740A,741A及び流路口742A,743Aが設けられていない。流路溝746B〜749Bへの生成ガスの導入は蓋3Bの下面から行う。そのため、基板7Bを用いた場合、容器本体10Aにおいては、栓41A,42A及び流路251A,252Aが箱体2Aに設けられていない代わりに、蓋3Bには流路溝746B〜749Bのそれぞれに対応する位置に図示しない流体導入口と流体排出口が形成されている。
この基板7Bを用いれば、基板7Bの上面に設けられた温度センサー兼電熱ヒータ721A〜724Aによって領域241A〜244Aの温度を検知しながら対応する流路溝746B〜749Bに流体を流すことで所定の領域のみの加熱を行うことができる。従って、図18に示す流路溝745Aと対比して、固体状燃料5Aの加熱をより正確にコントロールすることができ、燃料の放出量を正確に調節できる。
以上に説明したことを除いて、第1の実施形態における燃料容器1と第2の実施形態における燃料容器1Aは同様に設けられている。
〔2〕電子機器本体
図23を参照して発電装置を備えた電子機器本体80Aについて説明する。図23は電子機器本体80Aを示した図面であり、図23(a)は電子機器本体80Aの上面図、図23(b)は電子機器本体80Aを右から見た右側面図、図23(c)は電子機器本体80Aを後ろから見た後面図である。図23(c)においては電子機器本体80Aとともに燃料容器1Aも示す。
第2の実施形態における電子機器本体80Aの構造は、燃料容器1Aとの接続部分を除き第1の実施形態と同一である。
装着部84Aの左側の内壁87Aには管88A及び本体側コネクタ89Aの他、更に管90A,91Aが設けられている。管88A、本体側コネクタ89A及び管90A,91Aは内壁87Aに対して垂直となってその内壁87Aから右方向に凸設されている。管88Aは燃料容器1Aの栓4Aに対応する位置に設けられ、本体側コネクタ89Aは燃料容器1Aのコネクタ22Aに対応する位置に設けられ、管90Aはインレット栓41Aに対応する位置に設けられ、管91Aはアウトレット栓42Aに対応する位置に設けられている。
容器本体10Aは装着部84Aに対して取り付け・取り外しが可能となっている。取り付けの場合には、ユーザが容器本体10Aの正面を装着部84Aの内壁87Aに向けて、容器本体10Aを右から左へ装着部84Aに差し込む。そうすると、ガイド31Aが被ガイド部86Aに嵌合し、それによって容器本体10Aの右側の部分が装着部84Aに固定される。また、管88Aが栓4Aに挿入され、本体側コネクタ89Aはコネクタ22Aに嵌合し、管90Aがインレット栓41Aに挿入され、管91Aがアウトレット栓42Aに挿入され、これによって容器本体10Aの左側の部分が装着部84Aに固定される。栓4Aに管88Aが挿入されることによって栓4Aが開き、固体状燃料5Aから放出される燃料ガスが容器本体10Aから管88Aを通って容器本体10Aの外に放出される。
また、本体側コネクタ89Aとコネクタ22Aが嵌合することで、本体側コネクタ89Aに設けられた複数の端子が端子711A〜715Aに接触する。これにより、温度センサー兼電熱ヒータ721A〜724Aに対する電力供給を行うことができる。
さらに管90A,91Aがそれぞれ栓41A,42Aに挿入されることによって栓41A,42Aが開き、管90A,管91Aを介して発電装置本体83A内部と流路溝745Aが接続される。これにより発電装置本体83Aから供給される流体が、管90Aから流路溝745Aを通って管91Aまで流れ、再び発電装置本体83Aへと戻っていくことができる。
一方、装着部84Aに装着された容器本体10Aをユーザが右にスライドさせると、ガイド31Aが被ガイド部86Aから外れ、管88Aが栓4Aから抜け、本体側コネクタ89Aがコネクタ22Aから外れ、更に管90A,91Aが栓41A,42Aから抜ける。これにより容器本体10Aを装着部84Aから取り外すことができる。
〔3〕発電装置
図24は、燃料容器1Aを備えた発電装置200Aを示したブロック図である。発電装置200Aのうち燃料容器1Aを除く部分が発電装置本体83Aに内蔵されている。
発電装置200Aは、水タンク201A、改質器210A、気化器213A、触媒燃焼器262A、熱交換器263A〜265A及び固体酸化物型燃料電池260A等を備えている。
容器本体10Aから改質器210Aまでの経路には、圧力センサ205A、流量制御バルブ274A、流量センサ280A、逆止弁267A及び熱交換器264A,265Aが設けられている。
圧力センサ205Aは、容器本体10Aの内圧を検出して電気信号に変換する。
流量制御バルブ274Aは、その流量調節動作で容器本体10Aから改質器210Aに向かう燃料ガスの流量を調整する。
流量センサ280Aは、容器本体10Aから改質器210Aに向かう燃料ガスの流量を検出して電子信号に変換する。
逆止弁267Aは逆流を阻止するためのものであり、容器本体10Aから改質器210Aへ向かった燃料ガスの流れを許容し、改質器210Aから容器本体10Aへ向かった燃料ガスの流れを阻止する。
熱交換器264A,265Aは、容器本体10Aから改質器210Aに向かう燃料ガスを触媒燃焼器262Aを経た生成ガスとの熱交換によって加熱する。
水タンク201Aには水が貯蓄されている。水タンク201A内の水は水ポンプ266Aにより気化器213Aへ送出される。水タンク201Aから気化器213Aまでの経路には水ポンプ266A、開閉バルブ279A、流量センサ283A、逆止弁272A及び熱交換器265Aが設けられている。
開閉バルブ279Aは、開閉動作によって水タンク201Aから気化器213Aへの水の流通の遮断及び許容をするようになっている。
流量センサ283Aは、水タンク201Aから気化器213Aに向かう水の流量を検出して電気信号に変換する。
逆止弁272Aは逆流を阻止するためのものであり、水タンク201Aから気化器213Aへ向かった水の流れを許容し、気化器213Aから水タンク201Aへ向かった水の流れを阻止する。
熱交換器265Aは、水タンク201Aから気化器213Aへ向かう水を触媒燃焼器262Aを経た生成ガスとの熱交換によって加熱する。
気化器213Aに供給された水は気化器213Aによって水蒸気になる。気化器213Aから送出された水蒸気は容器本体10Aから送られてきた燃料ガスと混合され、燃料と水の混合気体が改質器210Aに送られる。
改質器210Aは、固体酸化物型燃料電池260Aの排熱及び温度センサー兼電熱ヒータ290Aの電熱によって加熱される。
改質器210Aは、容器本体10Aから送られてきた燃料を水素に改質するものである。具体的には、燃料と水の混合気体が改質器210Aの内部を流れて、燃料と水が触媒によって反応し、水素、二酸化炭素等が生成される。また、一酸化炭素も僅かながら生成される。容器本体10A内の固体状燃料5Aが固体状メタノール(包接メタノール)である場合、改質器210Aでは次式(1)、(2)のような反応が起こる。
CHOH+HO→3H+CO・・・(1)
+CO→HO+CO・・・(2)
改質器210Aから送出される生成ガスは固体酸化物型燃料電池260Aのアノードに供給される。改質器210Aから固体酸化物型燃料電池260Aのアノードまでの経路には熱交換器263Aが設けられている。熱交換器263Aは改質器210Aから固体酸化物型燃料電池260Aのアノードへ向かう生成ガスを熱交換によって加熱する。
外部の空気がフィルタ239Aを通過してエアポンプ208Aによって固体酸化物型燃料電池260Aのカソードに送られる。エアポンプ208Aから固体酸化物型燃料電池260Aのカソードまでの経路には流量制御バルブ276A、流量センサ281A、逆止弁270A及び熱交換器263A〜265Aが設けられている。
流量制御バルブ276Aは、その流量調節動作でエアポンプ208Aから固体酸化物型燃料電池260Aのカソードに向かう空気の流量を調整する。
流量センサ281Aは、エアポンプ208Aから固体酸化物型燃料電池260Aのカソードに向かう空気の流量を検出して電気信号に変換する。
熱交換器263A〜265Aは、エアポンプ208Aから固体酸化物型燃料電池260Aのカソードに向かう空気を触媒燃焼器262Aを経た生成ガスとの熱交換によって加熱する。
固体酸化物型燃料電池260Aは、触媒微粒子を担持したアノードと、触媒微粒子を担持したカソードと、固体酸化物の電解質とを備える。固体酸化物型燃料電池260Aは水素と酸化物イオンの電気化学反応により発電するものである。具体的には、電気化学式(6)に示すように、昇温されカソードに導入された空気中の酸素が触媒の働きにより酸化物イオンに生成される。固体酸化物電解質は酸化物イオンを通し易いため、酸化物イオンは電解質を通過しアノードに移動する。アノードでは、電気化学式(7)に示す通り生成ガス中の水素と酸化物イオンが反応し水と電子が生成される。
1/2O→O2−+2e・・・(6)
+O2−+2e→HO・・・(7)
固体酸化物型燃料電池260Aのアノードにおいて未反応の水素を含む生成ガスは触媒燃焼器262Aに送出される。外部の空気がエアポンプ208Aによって触媒燃焼器262Aに送られる。エアポンプ208Aから触媒燃焼器262Aまでの経路には、流量制御バルブ277A、流量センサ282A及び逆止弁271Aが設けられる。流量制御バルブ277Aは、流量調節動作によりエアポンプ208Aから触媒燃焼器262Aに向かう空気の流量を調整する。流量センサ282Aは、エアポンプ208Aから触媒燃焼器262Aに向かう空気の流量を検出して電気信号に変換する。逆止弁271Aは、逆流を阻止するためのものであり、エアポンプ208Aから触媒燃焼器262Aへ向かった空気の流れを許容し、触媒燃焼器262Aからエアポンプ208Aへ向かった空気の流れを阻止する。
触媒燃焼器262Aは、固体酸化物型燃料電池260Aのアノード及びカソードから送られてきた生成ガスと空気に含まれる未反応の水素を触媒により燃焼させるものである。触媒燃焼器262Aは、その燃焼熱により固体酸化物型燃料電池260A等を加熱する。
触媒燃焼器262Aを経た生成ガスは、熱交換器263A、熱交換器264A、熱交換器265Aの順に流れる。熱交換器263A〜265Aは、触媒燃焼器262Aから送り出された生成ガスを以下の熱交換によって冷却する。
即ち、熱交換器263Aは、触媒燃焼器262Aから送り出される生成ガスと、改質器210Aから固体酸化物型燃料電池260Aのアノードに送られる水素等と、熱交換器264A,265Aを経て触媒燃焼器262Aに送られる空気と、熱交換器264A,265Aを経て固体酸化物型燃料電池260Aのカソードに送られる空気との間で熱交換を行う。
熱交換器264Aは、触媒燃焼器262Aから送り出されて熱交換器263Aを経た生成ガスと、気化器213Aから改質器210Aに送られる水蒸気及び熱交換器265Aを経て改質器210Aに送られる燃料ガスと、熱交換器265Aを経て触媒燃焼器262Aに送られる空気と、熱交換器265Aを経て固体酸化物型燃料電池260Aのカソードに送られる空気との間で熱交換を行う。
熱交換器265Aは、触媒燃焼器262Aから送り出されて熱交換器264Aを経た生成ガスと、改質器210Aに送られる燃料ガスと、気化器213Aに送られる水と、触媒燃焼器262Aに送られる空気と、固体酸化物型燃料電池260Aのカソードに送られる空気との間で熱交換を行う。
触媒燃焼器262Aから熱交換器263A〜265Aを経た生成ガスは、冷却器202Aへ送られる。熱交換器265Aから冷却器202Aへ向かう経路には分岐点294Aが設けられている。分岐点294Aは、熱交換器263Aから冷却器202Aへ向かう生成ガスの流れを燃料容器1Aの流路溝745Aへと分岐させるためのものである。
分岐点294Aから冷却器202Aまでの経路には、流量制御バルブ275Aが設けられている。流量制御バルブ275Aは、その流量調節動作により熱交換器265Aから冷却器202Aに向かう生成ガスの流量を調整する。従って、流量制御バルブ275Aが開くにつれて、分岐点294Aから冷却器202Aに向かう流量が増え、流量制御バルブ275Aが閉じるにつれて、分岐点294Aから流路溝745Aに向かう流量が増える。
熱交換器265Aから分岐点294Aまでの経路には、温度センサー293A及び逆止弁273Aが設けられている。温度センサー293Aは、触媒燃焼器262Aから熱交換器265Aを経た生成ガスの温度を検出して、電気信号に変換する。逆止弁273Aは、逆流を阻止するためのものであり、熱交換器265Aから分岐点294Aへ向かった生成ガスの流れを許容し、分岐点294Aから熱交換器265Aへ向かった生成ガスの流れを阻止する。
分岐点294Aから流路溝745Aまでの経路には逆止弁268Aが設けられている。逆止弁268Aは逆流を阻止するためのものであり、分岐点294Aから流路溝745Aへ向かった生成ガスの流れを許容し、分岐点294Aから流路溝745Aへ向かった生成ガスの流れを阻止する。
逆止弁268Aを経た生成ガスは、インレット栓41Aから流路溝745Aを通過しアウトレット栓42Aから排出される。生成ガスが流路溝745Aを通過する際に、生成ガスと固体状燃料5Aとの間で熱交換が行われ、固体状燃料5Aが加熱される。そして、流路溝745Aを流れた生成ガスは、アウトレット栓42Aから排出されて、冷却器202Aに向かう。
分岐点294A又は流路溝745Aから冷却器202Aに導入される生成ガスは、冷却器202Aにより冷却され、生成ガスに含まれる水蒸気が液化される。
冷却器202Aには気液分離器203Aが設けられている。冷却器202Aで液化した水は気液分離器203Aに捕捉され、水タンク201Aに送られる。冷却器202Aで液化しなかった生成ガスは気液分離器203A、開閉バルブ278A、逆止弁269Aを通って外部に排出される。
水タンク201Aには貯留量検出部204Aが取り付けられ、水タンク201A内の水の貯留量が貯留量検出部204Aによって検出されて電気信号に変換される。
これら固体酸化物型燃料電池260A、触媒燃焼器262A、改質器210A、気化器213A及び熱交換器263A〜265Aは断熱容器215A内に収容されている。断熱容器215A内は例えば10Pa以下といった大気圧よりも低い気圧に保たれることによって断熱がなされている。断熱容器215A内においては、触媒燃焼器262A及び温度センサー兼電熱ヒータ261Aによって固体酸化物型燃料電池260Aが加熱され、固体酸化物型燃料電池260Aから排出される生成ガス及び温度センサー兼電熱ヒータ290A,291Aによって改質器210A及び気化器213Aが加熱される。改質器210A及び気化器213Aの適温はそれぞれ異なるので、改質器210A、気化器213A及び熱交換器263A〜265Aの設置位置・材質等が設計されることによって改質器210A及び気化器213Aが適温に保たれやすくなっている。定常状態では、固体酸化物型燃料電池260Aが高温に保たれ、改質器210Aはこれよりも低く、気化器213Aはさらに低く保たれている。これに合わせて熱交換器263A〜265Aも配置されている。固体酸化物型燃料電池260Aの温度は温度センサー兼電熱ヒータ261Aによって検知され、改質器210Aの温度は温度センサー兼電熱ヒータ290Aによって検知され、気化器213Aは温度センサー兼電熱ヒータ291Aによって検知される。
〔4〕発電装置200Aの制御部と関連する構成
図25は、発電装置200Aの制御部と関連する構成を示したブロック図である。
圧力センサ205Aは、容器本体10Aの内圧を検出し、その検出圧力を表す信号を制御部216Aに出力する。
温度センサー(ここはサーミスターでも良い)293Aは、熱交換器265Aから排出される生成ガスの温度を検出し、その検出温度を表す信号を制御部216Aに出力する。
貯留量検出部204Aは、水タンク201A内の水の残量を検知し、その検知残量を表す信号を制御部216Aに信号を出力する。
流量センサ280Aは、検知された容器本体10Aから改質器210Aに流れる燃料ガスの流量を検知し、その検知流量を表す信号を制御部216Aに出力する。同様に、流量センサ281はエアポンプ208Aから固体酸化物型燃料電池260Aへの空気流量を、流量センサ282Aは、エアポンプ208Aから触媒燃焼器262Aへの空気流量を、流量センサ283Aは水タンク201Aから気化器213Aへの水の流量をそれぞれ検知し、それらの検知残量を表す信号を制御部216Aに信号を出力する。
流量制御バルブ274Aは、制御部216Aからの信号に従って駆動される。同様に、流量制御バルブ275A、流量制御バルブ276A、流量制御バルブ277A、開閉バルブ278A及び開閉バルブ279Aはそれぞれ制御部216Aからの信号に従って駆動される。
エアポンプ208Aは制御部216Aからの信号に従って駆動される。同様に水ポンプ266Aは制御部216Aからの信号に従って駆動される。
温度センサー兼電熱ヒータ721A〜724A,261A,290A,291Aによる検知温度はそれぞれ制御部216Aに出力される。また温度センサー兼電熱ヒータ721A〜724A,261A,290A,291Aは、それぞれ制御部216Aにより電力が供給されることによって発熱する。
制御部216Aは、マイクロコンピュータである。即ち、制御部216Aは、CPU、RAM、ROM等を有する。そして、制御部216Aは、ROMに格納されたプログラムに従って流量制御バルブ274A〜277A、開閉バルブ278A,279A、エアポンプ208A、水ポンプ266A及び温度センサー兼電熱ヒータ721A〜724A,261A,290A,291Aを制御する。制御部216Aはこれらの制御に際して圧力センサ205A、流量センサ280A〜283A、温度センサー293A、貯留量検出部204A及び温度センサー兼電熱ヒータ721A〜724A,261A,290A,291Aの検知結果を入力し、それらの検知結果に基づき流量制御バルブ274A〜277A、開閉バルブ278A,279A、エアポンプ208A、水ポンプ266A及び温度センサー兼電熱ヒータ721A〜724A,261A,290A,291Aを制御する。
〔5〕制御工程
続いて、図26のフローチャートを用いて、制御部216Aの起動時の処理の流れについて説明する。
容器本体10Aが装着部84Aに装着された状態で制御部216Aが起動する。そうすると、図26に示すように、制御部216Aが改質器210Aの等温度制御を開始することで(ステップS81)、改質器210Aが昇温する。具体的には、制御部216Aによって温度センサー兼電熱ヒータ290Aに電力が供給されることによって、改質器210Aが温度センサー兼電熱ヒータ290Aによって加熱される。また、温度センサー兼電熱ヒータ290Aによって改質器210Aの温度が検出され、検出温度が制御部216Aにフィードバックされ、制御部216Aが検出温度に基づき温度センサー兼電熱ヒータ290Aの出力電力を調整する。このようなフィードバック制御が行われることで、改質器210Aの温度が目標温度に達したらその目標温度に保たれる。
制御部216Aが改質器210Aの温度制御開始後に気化器213Aの等温度制御を開始することで(ステップS82)、気化器213Aが昇温する。具体的には、制御部216Aは、温度センサー兼電熱ヒータ291Aによる検出温度をフィードバックしながら、検出温度に基づき温度センサー兼電熱ヒータ291Aの出力電力を調整する。このようなフィードバック制御が行われることによって、気化器213Aの温度が目標温度(例えば、130℃)に達したらその目標温度に保たれる。
制御部216Aは、気化器213Aの温度制御開始後に、不揮発性メモリ240Aに記憶された目安残量に基づき領域241A〜244Aの中から何れかを選択する(ステップS83)。ステップS83における領域の選択については、第1の実施形態と同様であり図11を参照して説明した通りである。
領域の選択後(ステップS83の後)、制御部216Aが領域241A〜244Aのうちn番目の領域(ステップS83で選択した領域)の温度制御を開始することによって(ステップS84)、n番目の領域内の固体状燃料5Aが昇温しだす。即ち、制御部216Aが、設定温度を設定し、温度センサー兼電熱ヒータ721A〜724Aのうちn番目の温度センサー兼電熱ヒータの温度を設定温度に維持する等温度制御を開始する。具体的には、制御部216Aは、温度センサー兼電熱ヒータ721A〜724Aのうちn番目の温度センサー兼電熱ヒータによる検出温度をフィードバックしながら、検出温度に基づきn番目の温度センサー兼電熱ヒータへの供給電力を調整する。n番目の領域内の固体状燃料5Aが加熱されることで、固体状燃料5Aから燃料ガスが放出される。放出された燃料ガスは改質器210Aに送られる。
制御部216Aは、n番目の領域の温度制御開始後に固体酸化物型燃料電池260Aの等温度制御を開始することで(ステップS85)、固体酸化物型燃料電池260Aが昇温する。具体的には、制御部216Aは温度センサー兼電熱ヒータ261Aによる検出温度をフィードバック制御しながら、検出温度に基づき温度センサー兼電熱ヒータ261Aの出力電力を調整する。このようなフィードバック制御が行われることによって、固体酸化物型燃料電池260Aの温度が目標温度(例えば、700℃)に達したらその目標温度に保たれる。
制御部216Aは、温度センサー兼電熱ヒータ291Aによる気化器213Aの検出温度と所定閾値(例えば、130℃)とを比較して、検出温度が所定閾値に到達したか否かを判定する(ステップS86)。温度センサー兼電熱ヒータ291Aによる検出温度が所定閾値以上であることが制御部216Aによって認定されると(ステップS86:Yes)、制御部216Aの処理がステップS87に移行する。一方、温度センサー兼電熱ヒータ291Aによる検出温度が所定温度未満であることが制御部216Aによって認定されると(ステップS86:No)、制御部216Aは再度ステップS86の処理を行う。従って、気化器213Aの温度が所定閾値に到達するまで、ステップS86の処理が繰り返される。
ステップS87では、制御部216Aは、温度センサー兼電熱ヒータ290Aによる改質器210Aの検出温度と所定閾値とを比較して、検出温度が所定閾値に到達したか否かを判定する。温度センサー兼電熱ヒータ290Aによる検出温度が所定閾値以上であることが制御部216Aによって認定されると(ステップS87:Yes)、制御部216Aの処理がステップS88に移行する。一方、温度センサー兼電熱ヒータ290Aによる検出温度が所定閾値未満であることが制御部216Aによって認定されると(ステップS87:No)、制御部216Aの処理がステップS86に戻る。
ステップS88では、制御部216Aは、温度センサー兼電熱ヒータ721A〜724Aのうちn番目の温度センサー兼電熱ヒータによるn番目の領域の検出温度を所定閾値(例えば、80℃)と比較して、検出温度が所定閾値に到達したか否かを判定する(ステップS88)。n番目の温度センサー兼電熱ヒータによる検出温度が所定閾値以上であることが制御部216Aによって認定されると(ステップS88:Yes)、制御部216Aの処理がステップS89に移行する。一方、n番目の温度センサー兼電熱ヒータによる検出温度が所定閾値未満であることが制御部216Aによって認定されると(ステップS88:No)、制御部216Aの処理がステップS86に戻る。
ステップS89においては、制御部216Aがエアポンプ208Aを作動するとともに、流量センサ281A,282Aによる検出流量に基づき流量制御バルブ276A,277Aをフィードバック制御する(ステップS89)。そうすると、外部の空気が触媒燃焼器262A及び固体酸化物型燃料電池260Aのカソードに供給され、これらへの空気の供給流量が調整される。
次に、制御部216Aが水ポンプ266Aを作動するとともに、流量センサ283Aによる検出流量に基づき水ポンプ266Aをフィードバック制御する(ステップS90)。これにより、水タンク201A内の水が気化器213Aに供給され、その供給流量が定常状態における通常量の10分の1程度に調節される。気化器213Aに供給された水が気化し、気化した水と燃料ガスが混合されて、改質器210Aに送られる。その結果、改質器210Aでは水素が生成され、固体酸化物型燃料電池260Aでは電気化学反応による発電が起こるが電力は取り出さない。
次に、制御部216Aが、容器本体10Aから改質器210Aへ流れる燃料ガスの流量を制御する(ステップS91)。例えば、容器本体10Aから改質器210Aへ流れる燃料ガスの流量が目標流量に制御される。具体的には、制御部216Aが、圧力センサ205Aによる検出圧力、流量センサ280Aによる検出流量及び温度センサー兼電熱ヒータ721A〜724Aによる検出温度に基づき、温度センサー兼電熱ヒータ721A〜724Aの温度制御及び流量制御バルブ274Aの流量制御をする。これにより、容器本体10Aから改質器210Aへ流れる燃料ガスの流量が制御される。
ステップS91の具体的な処理は、第1の実施形態における燃料流量制御と同一である(図12参照)。
図12に示すサブルーチンによって、容器本体10Aから改質器210Aへ流れる燃料ガスの流量が制御された後、制御部216Aは流量センサ280Aによる検出流量に応じた流量で水ポンプ266Aを駆動する(ステップS92)。これにより、水ポンプ266Aによって流れる水の流量が、容器本体10Aから改質器210Aへ流れる燃料ガスの流量に対して適切になる。つまり、容器本体10Aから改質器210Aへ流れる燃料ガスの流量が大きい程、ステップS92において制御される水の流量が大きい。
続いて制御部216Aは、触媒燃焼器262Aを作動するとともに、その燃焼熱で固体酸化物型燃料電池260Aの昇温を開始する(ステップS93)。固体酸化物型燃料電池260Aから電力を取り出していないので、触媒燃焼器262Aは内部で改質器で生成された殆んど全ての水素等を燃焼させ、その燃焼熱により固体酸化物型燃料電池260Aを急速に加熱する。
触媒燃焼器262Aにより固体酸化物型燃料電池260Aの昇温が開始された後、制御部216Aは温度センサー293Aによる生成ガスの検出温度が80℃以上であるか否か判定する(ステップS94)。生成ガスの検出温度が80℃以上であることを制御部216Aが認定した場合(ステップS94:Yes)には、制御部216Aの処理はステップS95に移行する。一方、検出温度が80℃未満であることを制御部216Aが認定した場合(ステップS94:No)には、制御部216Aは温度センサー293Aによる検出温度が80℃以上に達するまでステップS94の処理を繰り返す。
ステップS95では、制御部216Aが流量制御バルブ275Aを制御する。具体的には制御部216Aからの信号に従って流量制御バルブ275Aを作動し、触媒燃焼器262Aから冷却器202Aへ向かう生成ガスの流通を遮断する。これにより生成ガスは触媒燃焼器262Aから容器本体10Aへ流れることとなり、生成ガスは容器本体10A内の流路溝745Aを経由して冷却器202Aへ向かう。このとき生成ガスの放熱により容器本体10A内を昇温することができる。
次に制御部216Aの処理はステップS96に移行する。制御部216Aは、温度センサー兼電熱ヒータ261Aによる固体酸化物型燃料電池260Aの検出温度と所定閾値(例えば700℃)とを比較して、検出温度が所定閾値に到達したか否かを判定する(ステップS96)。温度センサー兼電熱ヒータ261Aによる検出温度が所定閾値以上であることが制御部216Aによって認定されると(ステップS96:Yes)、制御部216Aによる起動時の処理はそこで終了する。一方、温度センサー兼電熱ヒータ261Aによる検出温度が所定閾値未満であることが制御部216Aによって認定されると(ステップS96:No)、制御部216Aは再度ステップS96の処理を行う。従って、固体酸化物型燃料電池260Aの温度が所定閾値に到達するまでステップS96の処理が繰り返される。
固体酸化物型燃料電池260Aの温度が所定閾値まで到達したところで、制御部216Aの処理は定常時のフローに移行して電力を取り出す。定常時のフローは、第1の実施形態のステップS13,S14,S15と同様であり、制御部216AはステップS13,S14,S15の処理を行う(図10参照)。容器本体10Aは触媒燃焼器262Aから排出された高温の生成ガスにより加熱されるため、温度センサー兼電熱ヒータ721A〜724Aによる加熱量は徐々に小さくなり、最終的には触媒燃焼器から排出される高温生成ガスによる加熱のみで容器本体10Aを加熱することができる。必要に応じて温度センサー兼電熱ヒータによる加熱も行うことができる。
また、上述の基板7Bを用いれば、基板7Bの上面に設けられた温度センサー兼電熱ヒータ721A〜724Aによって領域241A〜244Aの温度を検知しながら対応する流路溝746B〜749Bに流体を流すことができるので、固体状燃料5Aの加熱を正確にコントロールしながら、温度センサー兼電熱ヒータ721A〜724Aにおいて消費される電力を抑制できる。
従って本実施形態によれば、容器本体10Aの昇温に要する電力を削減できる。
<第3の実施の形態>
次に、本発明の第3の実施形態について説明する。第1の実施形態と対応する部分には、同一数字に「C」を付す。以下、第1の実施形態と第3の実施形態が相違する部分について主に説明し、同一の部分については説明を省略する。
〔1〕燃料容器
図27〜30を参照して第3の実施形態における燃料容器1Cについて説明する。図27は、燃料容器1Cの正面、右側面及び上面を示した斜視図であり、図28は燃料容器1Cの正面図である。図29は、図28に示されたXXIX−XXIXに沿った面の矢視断面図であり、図30は図28に示されたXXX-XXXに沿った面の矢視断面図である。
図27に示すように、燃料容器1Cの箱体2Cの右側面には伝熱板301C〜304Cが設けられている。具体的には、箱体2Cの右側面に4つの開口が形成され、これら開口に伝熱板301C〜304Cが嵌め込まれて、これら開口が伝熱板301C〜304Cによってそれぞれ閉塞されている。伝熱板301C〜304Cは箱体2C内側において露出している。そのため、固体状燃料5Cが伝熱板301C〜304Cに接触している。
伝熱板301C〜304Cは、熱伝導性に優れ耐熱性を有する素材であれば何でもよく、具体的にはアルミニウム、チタン、樹脂その他の伝熱材である。
また、正面21Cには栓4Cが設けられているが、第1の実施形態におけるコネクタ22に相当するものは設けられていない。
図29及び図30に示すように、容器本体10C内部の4つの領域241C〜244Cは、板状の部材であるフィン311C〜314Cによってそれぞれ上下に二分されている。フィン311C〜314Cが十分に薄く形成されているため、各領域241C〜244C内に充填できる固体状燃料5Cの量が少なくならない。
フィン311C〜314Cは、容器本体10Cの内側において伝熱板301C〜304Cに対して垂直に立てた状態に設けられている。フィン311C〜314Cも、伝熱板301C〜304Cと同様に、熱伝導性に優れ耐熱性を有する素材であれば何でもよく、具体的にはアルミニウム、チタン、樹脂その他の伝熱材である。そのため、伝熱板301C〜304Cを加熱すると、フィン311C〜314Cに熱が伝導し、領域241C〜244C及び固体状燃料5Cを効率的に加熱できる。フィン311C〜314Cは、伝熱板301C〜304Cと一体成型されたものでもよいし、伝熱板301C〜304Cに接合されたものでもよい。
なお、フィン311C〜314Cは領域241C〜244Cのそれぞれを上下に二分しているが、領域241C〜244C内を加熱できるのであればこの配置、形状に限定されることはない。
箱体2Cの前壁250Cは十分に厚く形成されているため、仕切板63Cはこれに近接して取り付けられており、領域245は形成されていない。
従って栓4Cから差し込まれた管等が誤って固体状燃料5Cに触れることはない。
容器本体10Cの内側には、第1の実施形態における基板7及び電熱線パターン72に相当するものが設けられていない。但し、第1の実施形態における基板7及び電熱線パターン72に相当するものが容器本体10Cの内側に設けられていてもよいが、この場合、第1の実施形態におけるコネクタ22に相当するものが容器本体10Cの正面21Cに設けられる。
以上のように構成された燃料容器1Cにおいては、伝熱板301Cを加熱すると領域241C内に設置されたフィン311Cに熱が伝導する。フィン311Cによって領域241C及び収容された固体状燃料5Cが加熱される。フィン311Cが領域241Cを上下に区切るから、フィン311Cの上下に固体状燃料5Cが配置され、より多くの固体状燃料5Cを加熱することができる。固体状燃料5Cが加熱されると、領域241C内の固体状燃料5Cから気体状の燃料が放出され、燃料ガスは開いた栓4Cを通って燃料容器1Cの外に排出される。
伝熱板301Cと同様に、伝熱板302C〜304Cを加熱すると、対応する各領域242C〜244C内の固体状燃料5Cが加熱され、燃料ガスが放出される。ここで、伝熱板301C〜304Cの中から一又は複数が選択され、選択されたものが加熱されることで、領域241C〜244Cの中から燃料ガスの放出元を選択することができる。つまり、伝熱板301C〜304Cのうち加熱するものの数が増えるにつれて、栓4Cを通って外部に排出される燃料ガスの単位時間当たりの排出量が増える。従って、燃料容器1Cから排出される燃料ガスの単位時間当たりの排出量を、電熱板301C〜304Cのうち加熱するものの数によって制御することができる。このように、目標とする単位時間当たりの排出量を必要最小限の加熱量で実現することができる。
以上に説明したことを除いて、第1の実施形態における燃料容器1と第3の実施形態における燃料容器1Cは同様に設けられている。
以下の説明においては、領域241Cを1番として、領域242Cを2番として、領域243Cを3番として、領域244Cを4番として、領域241C〜244Cに番号を付すこととする。ここでの、番号は、内部空間24C内においての後ろからの順番を表し、具体的には燃料の排出口(栓4C)から遠い順番を表す。
〔2〕電子機器本体
図31及び図32を参照して発電装置本体83Cを備えた電子機器本体80Cについて説明する。図31は電子機器本体80Cを示した図面であり、図31(a)は電子機器本体80Cの上面図、図31(b)は電子機器本体80Cを右から見た右側面図、図31(c)は電子機器本体80Cを後ろから見た後面図である。図31(c)においては、電子機器本体80Cとともに燃料容器1Cも示す。図32は、発電装置本体83Cの一部及び燃料容器1Cを示した概略断面図である。また、図32は、発電装置本体83Cは、図31(c)に示されたXXXII−XXXIIに沿った面の矢視断面図である。
発電装置本体83Cに形成された装着部84Cの内壁87Cには、第1の実施形態における本体側コネクタ89に相当するものが設けられていない。
また、装着部84Cの内壁92Cには、電熱線パターン93Cがパターニングされている。電熱線パターン93Cは他の部分よりも十分に薄いが、図32においては電熱線パターン93Cを見やすくするために厚く図示している。
電熱線パターン93Cは、第1の実施形態における電熱線パターン72と同様の材質からなる。また、第1の実施形態において電熱線パターン72が温度センサー兼電熱ヒータ721〜724の4つの部分に分けられているのと同様に、電熱線パターン93Cが温度センサー兼電熱ヒータ911C〜914Cの4つの部分に分けられている。
温度センサー兼電熱ヒータ911C全体が伝熱板901Cによって覆い被された状態で、伝熱板901Cが内壁92Cに接合されている。同様に、温度センサー兼電熱ヒータ912Cが伝熱板902Cによって、温度センサー兼電熱ヒータ913Cが伝熱板903Cによって、温度センサー兼電熱ヒータ914Cが伝熱板904Cによってそれぞれ覆い被されている。伝熱板901C〜904Cは、アルミニウム、チタンその他の金属材料である。
領域241C〜244Cと同様に、温度センサー兼電熱ヒータ911C〜914Cに番号を付し、温度センサー兼電熱ヒータ911Cを1番とし、温度センサー兼電熱ヒータ912Cを2番とし、温度センサー兼電熱ヒータ913Cを3番とし、温度センサー兼電熱ヒータ914Cを4番とする。
以上のように構成された発電装置本体83Cでは、燃料容器1C装着時において、燃料容器1Cの右側面は内壁92Cを向いた状態になり、伝熱板301C〜304Cが伝熱板901C〜904Cにそれぞれ当接する。即ち、伝熱板301Cが伝熱板901Cに、伝熱板302Cが伝熱板902Cに、伝熱板303Cが伝熱板903Cに、伝熱板304Cが伝熱板904Cに接する。
伝熱板901C〜904Cは、発電装置本体83Cと燃料容器1Cとの密着性を向上させるとともに、磨耗や衝撃から温度センサー兼電熱ヒータ911C〜914Cを守る。
温度センサー兼電熱ヒータ911Cに電力が供給されると、温度センサー兼電熱ヒータ911Cが発熱する。これにより、伝熱板901Cが加熱され、これに接している伝熱板301Cも加熱される。伝熱板301Cが加熱されるとフィン311Cに熱が伝導し、領域241C内の固体状燃料5Cが加熱される。そうすると、領域241C内の固体状燃料5Cから気体状の燃料が放出される。燃料ガスは、開いた栓4Cを通って管88Cから発電装置本体83C内へ導入される。
温度センサー兼電熱ヒータ911Cと同様に、温度センサー兼電熱ヒータ912C〜914Cによる加熱がなされると、各領域242C〜244C内の固体状燃料5Cから燃料ガスが放出される。
第3の実施形態においては、温度センサー兼電熱ヒータが発電装置本体83Cに設けられていることにより、燃料容器1Cのコストを削減することができる。
また、燃料容器1Cと発電装置本体83Cを電気的に接続するコネクタが不要である。
以上に説明したことを除いて、第1の実施形態における電子機器本体80と第3の実施形態における電子機器本体80Cは同様に設けられている。
〔3〕発電装置
第3の実施形態における発電装置200Cは、第1の実施形態における発電装置200と比較して、燃料容器1が燃料容器1Cに置き換わったこと、電子機器本体80が電子機器本体80Cに置き換わったことを除いて、発電装置200と同様に設けられている。
また、第3の実施形態における発電装置200Cの制御部と関連する構成及び制御工程は、温度センサー兼電熱ヒータ721〜724が温度センサー兼電熱ヒータ911C〜914Cに置き換わったことを除き、第1の実施形態と同様になっている。
なお、本実施形態においては、燃料容器1Cは伝熱板301C〜304Cが必ずしも設けられなくてもよい。この場合、燃料容器1Cの箱体2Cを介した伝熱により、温度センサー兼電熱ヒータ911C〜914Cにより加熱されて、各領域242C〜244C内の固体状燃料5Cからそれぞれ燃料ガスが放出される。
<第4の実施の形態>
次に、本発明の第4の実施形態について説明する。第1の実施形態と対応する部分には、同一数字に「D」を付す。以下、第1の実施形態と第4の実施形態が相違する部分について主に説明し、同一の部分については説明を省略する。
〔1〕電子機器本体
第4の実施形態における燃料容器1Dについては、第3の実施形態における燃料容器1Cと同一であるので説明を省略する。
図33を参照して発電装置本体83Dを備えた電子機器本体80Dについて説明する。図33は発電装置本体83Dの一部及び燃料容器1Dを示した概略断面図である。また図33は、第3の実施形態における図31のXXXII-XXXIIに沿った面の断面図に対応したものである。
発電装置本体83Dは、内壁92Dの部分の構造を除き第3の実施形態の構造と同一である。
装着部84Dの内壁92Dには、伝熱板94Dが内壁92D全体を覆った状態で取り付けられている。伝熱板94Dの片面には流路溝921D〜924Dが設けられ、流路溝921D〜924Dが設けられた面が内壁92Dに当接した状態で取り付けられている。そのため流路溝921D〜924Dは内壁92Dによって閉塞され、内壁92Dと伝熱板94Dの間には流路921D〜924Dが形成される。従って流体が漏れることなく流路921D〜924Dを流れることができる。
伝熱板94D表面には、電熱線パターン93Dがパターニングされている。電熱線パターン93Dは他の部分よりも十分に薄いが、図33においては電熱線パターン93Dを見やすくするために厚く図示している。
電熱線パターン93Dは、第1の実施形態における電熱線パターン72と同様の材質からなる。また、第1の実施形態において電熱線パターン72が温度センサー兼電熱ヒータ721〜724の4つの部分に分けられているのと同様に、電熱線パターン93Dが温度センサー兼電熱ヒータ911D〜914Dの4つの部分に分けられている。
温度センサー兼電熱ヒータ911D全体が伝熱板901Dによって覆い被された状態で、伝熱板901Dが内壁92Dに接合されている。同様に、温度センサー兼電熱ヒータ912Dが伝熱板902Dによって、温度センサー兼電熱ヒータ913Dが伝熱板903Dによって、温度センサー兼電熱ヒータ914Dが伝熱板904Dによってそれぞれ覆い被されている。伝熱板901D〜904Dは、アルミニウム、チタンその他の金属材料である。
領域241C〜244Cと同様に、温度センサー兼電熱ヒータ911C〜914Cに番号を付し、温度センサー兼電熱ヒータ911Cを1番とし、温度センサー兼電熱ヒータ912Cを2番とし、温度センサー兼電熱ヒータ913Cを3番とし、温度センサー兼電熱ヒータ914Cを4番とする。
流路921D〜924Dは、いずれも1つの流路から分岐して互いに並列に設けられている(図34参照)。そして、流路921D〜924Dは、温度センサー兼電熱ヒータ911D〜914Dに対応するように設けられている。また内壁92Dには、流体を流路911D〜914Dへ流入する流入口930D〜933Dと、流体を流路911D〜914Dから流出させる流出口926D〜929Dが設けられている。更に各流出口926D〜929Dの下流には、上述の1つの流路との間に開閉バルブ295D〜298Dがそれぞれ設けられている。このため、開閉バルブ295Dが全て開いている場合、流体は流入口930Dから流路921Dを通って流出口926Dまで流れることができる。また、開閉バルブ296Dが全て開いている場合、流出口926Dを出た流体は流入口931Dから流路922Dを通って流出口927Dまで流れる。開閉バルブ297Dが全て開いている場合、流出口927Dを出た流体は、流入口932Dから流路923Dを通って流出口928Dまで流れる。開閉バルブ298Dが全て開いている場合、流出口928Dから出た流体は、流入口933Dから流路924Dを通って流出口929Dまで流れる。
ここで、伝熱板94Dのうち流路921Dが形成された部分が熱交換器に相当する。同様に、流路922D〜924Dが形成された部分もそれぞれ熱交換器に相当する。
以上のように構成された発電装置本体83Dによれば、流入口926D〜929Dから流出口930D〜933Dまで高温流体(加熱媒体)を流し込むことができる。流路911D〜914Dを形成する伝熱板94Dは熱伝導性に優れたものを用いている。従って、高温流体が流路921Dを流れることで、領域241D内の固体状燃料5Dと高温流体との間で熱交換がなされ、領域241D内の固体状燃料5Dが加熱される。流路922D〜924Dについても同様である。領域241D〜244D内の固体状燃料5Dが加熱されると、加熱された固体状燃料5Dから燃料ガスが放出される。
流路921D〜924Dに流す高温流体は気体、液体を問わず何でも構わないが、ここでは燃料電池から排出される生成ガスを用いるのが最も効率的である。生成ガスを流路921D〜924Dに流すことで固体状燃料5Dを加熱できるため、電力を削減でき、発電システム全体の効率を向上させることが可能である。
発電システム起動時には温度センサー兼電熱ヒータ911D〜914Dによって燃料容器1D内を加熱するが、生成ガスの温度が80℃を超えたら生成ガスを流路921D〜924Dに流すことで領域241D〜244Dの加熱を開始する。生成ガス温度が上昇するにつれ温度センサー兼電熱ヒータ911D〜914Dへの電力供給を減少させ、生成ガスの温度が上がり切ったら温度センサー兼電熱ヒータ911D〜914Dへの電力供給を停止する。生成ガスによる加熱は生成ガスの流量を流量計と流量制御バルブによって制御し、必要量のみ流路921D〜924Dに導入する。
これにより燃料電池が低温である場合を除いては電力を消費せずに燃料を取り出すことが可能となる。
また、流路911D〜914Dを流れる生成ガスの温度は固体状燃料5Dが燃えるほど高くなく、かつ温度センサー兼電熱ヒータ911D〜914Dが温度センサーを兼ねているから、各領域241D〜244D内の固体状燃料5Dを適切な温度に調整することができる。従って、固体状燃料5Dが過熱により燃焼することを防止することができる。
〔2〕発電装置
図34は、燃料容器1Aを備えた発電装置200Dを示したブロック図である。発電装置200Dのうち燃料容器1Dを除く部分が発電装置本体83Dに内蔵されている。
発電装置200Dは、第2の実施形態における発電装置200Aと比較して、燃料容器1Aが燃料容器1Dに置き換わったこと、流路921D〜924D、開閉バルブ295D〜298Dが更に組み込まれたことを除いて発電装置200Aと同様に設けられている。
流路921D〜924Dは、逆止弁268Dから冷却器202Dまでの経路に開閉バルブ295D〜298Dをそれぞれ介して設けられている。開閉バルブ295D〜298Dは、逆止弁268Dから冷却器202Dまでの経路を流れる生成ガスが、流路921D〜924Dにそれぞれ流入することを遮断又は許容する。流量制御バルブ275Dの弁開度によって、分岐点294Dから逆止弁268Dに向かった生成ガスは逆止弁268Dを通過後、例えば開閉バルブ295Dによって選択された流路である流路921Dへ供給される。生成ガスが流路921Dを通過することによって熱が放出され、容器本体10Aを加熱する。他の流路922D〜924Dが開閉バルブ296D〜298Dによって選択されていない場合、流路921Dを出た生成ガスは、そのまま冷却器202Dに送られる。
更に、流量制御バルブ275Dの弁開度が高くなるにつれて、流路921Dに流れ込む生成ガスの流量が減少し、流量制御バルブ275Dの弁開度が低くなるにつれて、流路921Dに流れ込む生成ガスの流量が増加する。これによっても、流路921Dを通過する生成ガスからの容器本体10Aを加熱するための放熱量を変更できる。
〔3〕発電装置200Dの制御部と関連する構成及び制御工程
第4の実施形態における発電装置200Dの制御部と関連する構成及び制御工程は、温度センサー兼電熱ヒータ721Aが温度センサー兼電熱ヒータ911D及び開閉バルブ295Dに、温度センサー兼電熱ヒータ722Aが温度センサー兼電熱ヒータ912D及び開閉バルブ296Dに、温度センサー兼電熱ヒータ723Aが温度センサー兼電熱ヒータ913D及び開閉バルブ297Dに、温度センサー兼電熱ヒータ724Aが温度センサー兼電熱ヒータ914D及び開閉バルブ298Dに、それぞれ置き換わったことを除き、第2の実施形態と同様になっている。
燃料容器を示した斜視図である。 燃料容器の正面図である。 図2のIII−IIIに沿った面の矢視断面図である。 基板の上面図である。 基板の側断図である。 電子機器本体の上面、右側面及び後面を示した三面図である。 燃料容器の前部と電子機器本体の接続部分を示した部分断面図である。 燃料容器を備えた発電装置のブロック図である。 発電装置の制御部と関連する構成を示したブロック図である。 発電装置の起動時及び定常時の処理を示したフローチャートである。 発電装置の起動時に用いる領域の選択の流れを示したフローチャートである。 燃料の流量制御の流れを示したフローチャートである。 燃料の流量制御における領域の選択の流れを示したフローチャートである。 燃料の流量制御における領域の追加選択の流れを示したフローチャートである。 第2の実施形態における燃料容器を示した斜視図である。 第2の実施形態における燃料容器の正面図である。 第2の実施形態における基板の上面図である。 第2の実施形態における基板の下面図である。 図16のXIX-XIXに沿った面の矢視断面図である。 図16のXX-XXに沿った面の矢視断面図である。 図16のXXI-XXIに沿った面の矢視断面図である。 第2の実施形態の変形例における基板の下面図である。 第2の実施形態における電子機器本体の上面、右側面及び後面を示した三面図である。 第2の実施形態における発電装置のブロック図である。 第2の実施形態の発電装置の制御部と関連する構成を示したブロック図である。 第2の実施形態における発電装置の起動時の処理を示したフローチャートである。 第3の実施形態における燃料容器を示した斜視図である。 第3の実施形態における燃料容器の正面図である。 図28のXXIX-XXIXに沿った面の矢視断面図である。 図28のXXX-XXXに沿った面の矢視断面図である。 第3の実施形態における電子機器本体の上面、右側面及び後面を示した三面図である。 図31のXXXII−XXXIIに沿った面の要部断面図である。 第4の実施形態における発電装置本体及び燃料容器を示した概略断面図である。 第4の実施形態における発電装置のブロック図である。
符号の説明
1、1A 燃料容器
5、5A 固体状燃料
7、7A 基板
10、10A 容器本体
24、24A 内部空間
26、26A ポート
60〜63、60A〜63A 仕切板
64、64A 孔(連通部)
83、83A 発電装置本体
84、84A 装着部
234〜238 流量センサ
241〜244、241A〜244A 領域
721〜724、721A〜724A 温度センサー兼電熱ヒータ
745A 流路溝

Claims (19)

  1. 内部空間を有する容器本体と、
    前記容器本体の外壁から前記内部空間に貫通して設けられ、前記容器本体の外側と前記内部空間をつなぐポートと、
    前記容器本体に設けられる複数のヒータと、を備えることを特徴とする燃料容器。
  2. 前記内部空間に設けられ、前記内部空間を複数の領域に分ける複数の仕切板を更に備え、
    前記複数の領域に対応する位置に前記複数のヒータがそれぞれ配置され、
    前記複数の仕切板は連通部を有し、
    前記連通部によって、隣り合う領域が通じていることを特徴とする請求項1に記載の燃料容器。
  3. 前記容器本体の内側に露出して設けられ、流路を有する伝熱部材を更に備えることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の燃料容器。
  4. 前記容器本体の内側に露出して設けられ、複数の流路を有する伝熱部材を更に備えることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の燃料容器。
  5. 前記複数のヒータが電熱材であることを特徴とする請求項1から4の何れか一項に記載の燃料容器。
  6. 前記複数のヒータが温度センサー兼電熱ヒータであることを特徴とする請求項1から4の何れか一項に記載の燃料容器。
  7. 前記複数のヒータのうち少なくとも1つに接した状態で設けられた伝熱部材を更に備えることを特徴とする請求項1から6の何れか一項に記載の燃料容器。
  8. 前記伝熱部材を複数備え、前記複数の伝熱部材はそれぞれ前記複数のヒータのうち1つに対応する位置に設けられていることを特徴とする請求項7に記載の燃料容器。
  9. 前記伝熱部材は、基端部が前記複数のヒータのうち少なくとも1つに接するとともに、前記内部空間内に突出した状態で設けられていることを特徴とする請求項7又は8に記載の燃料容器。
  10. 前記内部空間に収容され、温度によって燃料の放出量が変わる化合物を更に備えることを特徴とする請求項1から9の何れか一項に記載の燃料容器。
  11. 前記化合物は固体状メタノールであることを特徴とする請求項10に記載の燃料容器。
  12. 前記複数の仕切板によって分けられた複数の領域のそれぞれに固体状メタノールが充填されていることを特徴とする請求項2に記載の燃料容器。
  13. 請求項1から12の何れか一項に記載の燃料容器と、
    前記容器本体を着脱可能とし、前記ポートから供給された燃料により発電を行う前記発電装置本体と、を備えることを特徴とする発電装置。
  14. 内部空間を有する容器本体と、
    前記容器本体の外壁から前記内部空間に貫通して設けられ、前記容器本体の外側と前記内部空間をつなぐポートと、
    前記容器本体に設けられるとともに、前記ポートから離れる方向に向かって順に配列された複数のヒータと、を備え、前記容器本体内に固体状燃料が収容されている燃料容器から燃料を供給する方法であって、
    前記複数のヒータのうち前記ポートから遠いものを優先して発熱させることを特徴とする燃料供給方法。
  15. 内部空間を有する容器本体と、
    前記容器本体の外壁から前記内部空間に貫通して設けられ、前記容器本体の外側と前記内部空間をつなぐポートと、
    前記内部空間内において前記ポートから離れる方向に向かって順に配列され、前記内部空間を複数の領域に分け、連通部を有する複数の仕切板と、
    前記複数の領域のそれぞれにおいて前記容器本体に設けられるとともに、前記各領域に前記ポートから前記ポートに離れる方向に向かって順に配列された複数のヒータと、を備え、前記複数の領域のそれぞれに固体状燃料が収容されている燃料容器から燃料を供給する方法であって、
    前記複数のヒータのうち、固体状燃料の残量が容量の20%以上の領域に対応する位置にあるヒータであって前記ポートから遠いものを優先して発熱させることを特徴とする燃料供給方法。
  16. 内部空間を有する容器本体と、
    前記容器本体の外壁から前記内部空間に貫通して設けられ、前記容器本体の外側と前記内部空間をつなぐポートと、
    前記内部空間内において前記ポートから離れる方向に向かって順に配列され、前記内部空間を複数の領域に分け、連通部を有する複数の仕切板と、
    前記複数の領域のそれぞれにおいて前記容器本体に設けられるとともに、前記各領域に前記ポートから前記ポートに離れる方向に向かって順に配列された複数の温度センサー及び複数の電熱ヒータと、を備え、前記複数の領域のそれぞれに固体状燃料が収容されている燃料容器内の固体状燃料の目安残量を算出する方法であって、
    前記複数の電熱ヒータのうち何れかを発熱させ、前記複数の温度センサーのうち当該電熱ヒータと同じ領域に設けられた一の温度センサーによる検出温度に対応した単位時間当たりの放出量に微小時間を乗じてその積を積分して得た放出量を燃料容量から減じて得た量を当該一の温度センサー及び当該電熱ヒータの設けられた領域内にある固体状燃料の目安残量とする目安残量算出方法。
  17. 内部空間を有する容器本体と、
    前記容器本体の外壁から前記内部空間に貫通して設けられ、前記容器本体の外側と前記内部空間をつなぐポートと、
    前記内部空間内において前記ポートから離れる方向に向かって順に配列され、前記内部空間を複数の領域に分け、連通部を有する複数の仕切板と、
    前記複数の領域のそれぞれにおいて前記容器本体の内側に設けられるとともに、前記各領域に前記ポートから前記ポートに離れる方向に向かって順に配列された複数のヒータと、を備え、前記複数の領域のそれぞれに固体状燃料が収容されている燃料容器から燃料を供給する方法であって、
    前記複数のヒータのうち何れかを発熱させている際に前記ポートから出る燃料の流量を検出し、その検出流量が少ない場合に、当該ヒータの発熱を停止するとともに次に前記ポートに近いヒータを発熱させることを特徴とする燃料供給方法。
  18. 内部空間を有する容器本体と、
    前記容器本体の外壁から前記内部空間に貫通して設けられ、前記容器本体の外側と前記内部空間をつなぐポートと、
    前記内部空間内において前記ポートから離れる方向に向かって順に配列され、前記内部空間を複数の領域に分け、連通部を有する複数の仕切板と、
    前記複数の領域のそれぞれにおいて前記容器本体に設けられるとともに、前記各領域に前記ポートから前記ポートに離れる方向に向かって順に配列された複数の温度センサー及び複数の電熱ヒータと、を備え、前記複数の領域のそれぞれに固体状燃料が収容されている燃料容器から燃料を供給する方法であって、
    前記複数の電熱ヒータのうち何れかを発熱させ、前記複数の温度センサーのうち当該電熱ヒータと同じ領域に設けられた一の温度センサーによる検出温度に対応した単位時間当たりの放出量に微小時間を乗じてその積を積分して得た放出量を燃料容量から減じて得た量を当該一の温度センサー及び当該電熱ヒータの設けられた領域内にある固体状燃料の目安残量とし、
    当該電熱ヒータを発熱させている際に前記ポートから出る燃料の流量を検出し、その検出流量が少ない場合であって前記目安残量がゼロでない場合に、当該温度センサー及び当該電熱ヒータに加えて次に前記ポートに近い温度センサー及び電熱ヒータも発熱させることを特徴とする燃料供給方法。
  19. 内部空間を有する容器本体と、
    前記容器本体の外壁から前記内部空間に貫通して設けられ、前記容器本体の外側と前記内部空間をつなぐポートと、
    前記内部空間内において前記ポートから離れる方向に向かって順に配列され、前記内部空間を複数の領域に分け、連通部を有する複数の仕切板と、
    前記複数の領域のそれぞれにおいて前記容器本体に設けられるとともに、前記各領域に前記ポートから前記ポートに離れる方向に向かって順に配列された複数の温度センサー及び複数の電熱ヒータと、を備え、前記複数の領域のそれぞれに固体状燃料が収容されている燃料容器から燃料を供給する方法であって、
    前記複数の電熱ヒータのうち何れかを発熱させ、前記複数の温度センサーのうち当該電熱ヒータと同じ領域に設けられた一の温度センサーによる検出温度に対応した単位時間当たりの放出量に微小時間を乗じてその積を積分して得た放出量を燃料容量から減じて得た量を当該一の温度センサー及び当該電熱ヒータの設けられた領域内にある固体状燃料の目安残量とし、
    当該電熱ヒータを発熱させている際に前記ポートから出る燃料の流量を検出し、その検出流量が少ない場合であって前記目安残量がゼロである場合に、当該温度センサー及び当該電熱ヒータの発熱を停止するとともに次に前記ポートに近い温度センサー及び電熱ヒータを発熱させることを特徴とする燃料供給方法。
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