CN101431158A - 燃料电池、燃料盒以及燃料电池系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及燃料电池、燃料盒以及燃料电池系统，所述燃料电池(100)以可拆卸方式安装有燃料盒(1220)。燃料盒(1220)设置有连接部分(1225)，以及燃料电池(100)设置有装配连接部分(1225)的装配部分(1205)。燃料电池(100)对所装配的燃料盒(1220)进行识别。

Description

燃料电池、燃料盒以及燃料电池系统

本申请是申请日为2004年11月18日、申请号为2004800369773、题为“燃料电池、燃料盒以及燃料电池系统”的中国发明申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及燃料电池、用于安装在燃料电池上的燃料盒(fuelcartridge)以及包括它们的燃料电池系统。

背景技术

燃料电池由燃料电极、氧化剂电极和置于这些电极之间的电解质构成，其中燃料供应给燃料电极，氧化剂供应给氧化剂电极，从而通过燃料的电化学反应发电。氢通常用作燃料。同时，在近几年已经对直接利用廉价且容易处理的甲醇作为燃料的直接燃料电池进行了积极地研究。

当氢用作燃料时，燃料电极上的反应如下式(1)所示。

3H₂→6H⁺+6e^-      (1)

当甲醇用作燃料时，燃料电极上的反应如下式(2)所示。

CH₃OH+H₂O→6H⁺+CO₂+6e^-      (2)

在所有这些情况下，氧化剂电极上的反应如下式(3)所示。

3/2O₂+6H⁺+6e^-→3H₂O      (3)

专利文献1公开了一种当燃料电池用作便携式电子装置的电源时向燃料电池供应燃料的燃料盒。

[专利文献1]日本特开专利公开No.2003-92128。

发明内容

照这样，在燃料电池上以可拆卸的方式构成的燃料盒已经被使用。然而，认为各种燃料(如不同浓度的燃料)的使用是视运行情况和工作场所而定的。假设准备填充有不同浓度和不同类型的燃料的各种燃料盒。在这种情况下，必须从各种燃料盒中选择恰当的燃料盒并将其装配在燃料电池中。而且，在使用有机液体燃料如甲醇的情况下，认为这种燃料的使用受到其工作场所的限制。

本发明是鉴于上述情况而作出的，并且本发明的目的是提供用于以简单结构和构成将填充有恰当燃料的燃料盒装配到燃料电池上的技术。

根据本发明，提供一种燃料电池，其包括使填充有燃料的燃料盒以可拆卸方式安装的安装部分和对要安装在安装部分上的燃料盒进行识别的识别部分。

根据这种构造，可以辨别出是否安装了恰当的燃料盒，所以可以防止将不恰当的燃料盒安装在燃料电池上。这能够确保例如在使用燃料电池时的安全。

在本发明的燃料电池中，识别部分可以包括有选择地装配到燃料盒的装配部分。这种结构可以防止将燃料盒安装在与燃料盒不配合的燃料电池上。

在本发明的燃料电池中，识别部分可以包括多个装配部分以及选择部分，该选择部分使这些装配部分中可使用的一个装配部分有选择地装配到特定燃料盒。选择部分可以是，例如仅使这多个装配部分中的一个装配部分敞开而覆盖其他装配部分的闸板(shutter)。装配部分具有与燃料盒的类型相对应的不同形状或者构造。这种结构确保了可以在燃料电池侧上选择任何一个装配部分，因而可以根据燃料电池使用的环境和场合，将恰当的燃料盒安装在燃料电池上。

本发明的燃料电池还可以包括检测装配部分是否装配到燃料盒的检测单元，其中当检测单元检测到装配部分装配到燃料盒时，燃料电池可以工作。检测单元可以用作检测容纳燃料盒的容器的盖子是否闭合的传感器或者用作检测电连接的单元。

在本发明的燃料电池中，识别部分可以包括有选择地与燃料盒电连接的端子。

在本发明的燃料电池中，识别部分可以包括多个端子和从这些端子中选择与特定燃料盒电连接的一个端子的选择部分。

燃料电池还可以包括对燃料盒和识别部分的端子之间的电连接情况进行检测的检测单元，其中选择部分可以用作使多个端子中的任何一个端子与检测单元电连接的开关。

本发明的燃料电池还可以包括检测端子是否与燃料盒电连接的检测单元，其中当检测单元检测到端子与燃料盒连接时，燃料电池可以工作。

在本发明的燃料电池中，识别部分可以包括多个端子以及检测这多个端子和安装在安装部分上的燃料盒之间的电连接情况的检测单元。

在本发明的燃料电池中，识别部分还可以包括判断部分和控制单元，其中判断部分根据这多个端子和燃料盒之间的电连接情况来判断填充在燃料盒中的燃料类型，控制单元根据判断部分判断出的燃料类型来控制运行状态。

根据本发明，提供一种燃料盒，包括可以由上述燃料电池的识别部分识别的标示部分。标示部分可以用作装配到燃料电池的装配部分的连接部分或者用作与燃料电池的端子电连接的端子。

根据本发明，提供一种燃料盒，包括可以由燃料电池的识别部分识别的标示部分，燃料盒还包括多个端子以及从这些端子中选择与燃料电池的端子电连接的一个端子的选择部分。

根据本发明，提供一种燃料电池系统，包括燃料盒和燃料电池体，其中燃料盒具有表示要填充的燃料的标示部分，燃料电池体具有对燃料盒的标示部分进行识别的识别部分。

根据本发明，提供一种燃料电池系统，包括燃料电池和接收关于燃料使用的规定信息的接收单元。而且，燃料电池系统的输出部分输出使用规定信息。此外，燃料电池的控制单元可以根据燃料判断部分得到的燃料判断结果和接收单元接收到的使用规定信息对燃料电池的运行进行控制。而且，开关部分可以根据接收单元接收到的使用规定信息对燃料电池的识别部分进行切换。

而且，该燃料电池可以包括用于发送使用规定信息的发送器。此外，在该燃料电池系统中，接收单元和/或发送器可以通过无线电通信发送和接收使用规定信息。

根据这种结构，可以根据工作环境使用恰当的燃料，即使在对燃料的使用进行规定的情况下，这样能够提高安全性。

根据上述提及的本发明，燃料电池设置有对要安装的燃料盒进行识别的识别部分，因此能够以简单结构和构造将填充恰当燃料的燃料盒装配在燃料电池中。

附图说明

参考下面描述的优选实施方案和下面与其相关的附图，本发明的上述目的、其他目的、特征和优点将更加明显。

图1为示出本发明实施方案中燃料电池的结构的代表性视图。

图2为图1中示出的燃料电池中的燃料盒装配机构的一个实施例的透视图。

图3为燃料盒装配在图2中燃料电池上这一状态下的前视图。

图4为图1燃料电池中燃料盒的连接部分的透视图。

图5为燃料盒的连接部分和形状与燃料盒连接部分相配合的燃料电池装配部分的视图。

图6为燃料盒的连接部分和形状与燃料盒连接部分相配合的燃料电池装配部分的视图。

图7为燃料盒的连接部分和形状与燃料盒连接部分相配合的燃料电池装配部分的视图。

图8为图1中示出的燃料电池中燃料盒装配机构的另一个实施例的透视图。

图9为本发明实施方案中与燃料电池的装配部分相对应的燃料盒的连接部分的另一个实施例的代表性视图。

图10为本发明实施方案中与燃料电池的装配部分相对应的燃料盒的连接部分的另一个实施例的代表性视图。

图11为本发明实施方案中燃料电池的装配部分的一个实施例的代表性视图。

图12为可安装在图11中燃料电池上的燃料盒的连接部分的视图。

图13为可安装在图11中燃料电池上的燃料盒的连接部分的视图。

图14为可安装在图11中燃料电池上的燃料盒的连接部分的视图。

图15为图11中燃料电池安装在图12中燃料盒上这一状态下的横截面视图。

图16为本发明实施方案中与燃料电池的装配部分相对应的燃料盒的连接部分的另一个实施例的代表性视图。

图17为本发明实施方案中与燃料电池的装配部分相对应的燃料盒的连接部分的另一个实施例的代表性视图。

图18为图9中燃料电池的装配部分的另一个实施例的代表性视图。

图19为图9中燃料电池的装配部分的另一个实施例的代表性视图。

图20为本发明实施方案中燃料电池构造的一个实施例的代表性方框图。

图21为图20中示出的燃料电池的存储单元的内部结构的视图。

图22为本发明实施方案中燃料电池的另一实施例的视图。

图23为本发明实施方案中燃料电池的另一个实施例的框图。

图24为本发明实施方案中燃料电池构造的另一个实施例的代表性框图。

图25为图24中示出的燃料电池的运行过程的一个实施例的流程图。

图26为本发明实施方案中燃料电池系统的示意性构造的框图。

图27为图26中示出的燃料电池系统的运行过程的一个实施例的流程图。

图28为图26中示出的燃料电池系统的运行过程的另一个实施例的流程图。

图29为本发明实施方案中燃料电池和燃料盒的另一个实施例的框图。

图30为本发明实施方案中燃料电池和燃料盒的另一个实施例的框图。

图31为本发明实施方案中燃料电池的另一个实施例的横截面视图。

具体实施方式

参考附图对本发明的实施方案进行说明。在下述所有附图中，相同的结构部件由相同的附图标记表示，并且在下述说明中适当地不再对这些部件的细节说明进行描述。

在本实施方案中的燃料电池可用于小型电子设备，如便携式电话、笔记本型或其他类型的便携式个人电脑、PDA(个人数字助理)、各种类型的照相机、导航系统和便携式音乐再现播放器。而且，燃料电池使用可替换的燃料盒。

(第一实施方案)

在本实施方案中，燃料盒设置有与要被注入的燃料相对应的连接部分，燃料电池设置有与该燃料盒的连接部分相配合以安装适当的燃料盒的装配部分。

图1为本实施方案中燃料电池的构造的代表性视图。图1(A)为侧置图以及图1(B)为前置图。

燃料电池100设置有电池堆叠体1201和容纳电池堆叠体1201的外壳1203。容纳燃料124的燃料盒1220装配在燃料电池100上。燃料盒1220包括容纳燃料124的燃料室1221、通向燃料室1221并且燃料124从其中注入到燃料电池100中的注入口1223、以及形状与要被注入的燃料124相对应的连接部分1225。在此，使连接部分1225与注入口1223一体形成。

燃料电池100包括装配部分1205、燃料供应通路1207、燃料循环通路1209、泵1211和排气扇1213。装配部分1205从燃料盒1220的注入口1223接收燃料124。而且，装配部分1205以可拆卸的方式与燃料盒1220安装在一起，并且装配部分1205有选择地装配到燃料盒1220的连接部分1225。燃料供应通路1207将燃料124从装配部分1205供应到电池堆叠体1201中。燃料循环通路1209使从电池堆叠体1201排出的燃料124循环。泵1211设置在燃料供应通路1207上，从燃料盒1220中抽取燃料124并且使燃料124通过燃料循环通路1209循环。排气扇1213将外壳1213中的湿气和反应产物气体从排放口(图中未示出)排放到外壳1203的外部。

电池堆叠体1201包括多个单元电池(图中未示出)，每个单元电池具有固体电解质膜(图中未示出)、彼此相对设置并且将固体电解质膜夹在中间的燃料电极(图中未示出)和氧化剂电极(图中未示出)。从燃料盒1220中供应的燃料124输送到燃料电极，空气作为氧化剂输送到氧化剂电极。作为替换，可以输送氧气作为氧化剂。

在本发明的燃料电池100中，例如，有机液体燃料，包括甲醇、乙醇、二甲醚或其他醇类或液体碳氢化合物，如环烷，可以用作燃料124。有机液体燃料可以是水溶液。

图2为图1中示出的燃料电池100和燃料盒1220的透视图。此外，图3为燃料盒1220如图2中所示地装配在燃料电池100上这一状态下的前视图。

燃料电池100设置有以可拆卸的方式将燃料盒1220装配在外壳1203上的燃料盒装配机构。在本实施方案中，燃料盒1220设置有在其上设置连接部分1225的装配平面1226、设置在与装配平面1226相对侧的按压平面1227和在侧面方向上与装配平面1226基本垂直的两个侧面1228。而且，燃料盒1120包括分别形成在两个侧面1228上的凹槽1229。

燃料电池100的外壳1203设置有接收平面1215，当安装燃料盒1220时，接收平面1226与燃料盒1220的装配平面1226相面对。燃料盒装配机构包括：沿着基本上与外壳1203的接收平面1215相垂直的方向延伸的一对引导部分1231；设置在该对引导部分1231中彼此相对的两个侧面1232的纵向方向上的导轨部分1233，并且导轨部分1233分别具有与燃料盒1220的凹槽1229相配合的形状；以可在作为旋转轴的销1234上枢轴旋转的方式设置在引导部分之一上的盖子1235；由弹性部件制得并且朝向盖子1235的内部突起的抵压部分1239，其设置在面对燃料盒1220的平面1237上并且相对于外壳1203侧面抵压燃料盒1220的按压平面1227；以及固定盖子从而在另一个引导部分1231的侧面上处于闭合状态的固定部分(图中未示出)。

当燃料盒1220安装在以这种方式构成的燃料电池100上时，使燃料盒1220的装配平面1226面向外壳1203的接收平面1215，从而沿着引导部分1231的导轨部分1233将燃料盒1220的凹槽1229插入。接着，燃料盒1220的连接部分1225装配在外壳1203的装配部分1205上，然后将盖子1235闭合以通过固定部分使盒固定。通过这个过程，设置在盖子1235内侧上的抵压部分1239使燃料盒1220抵压外壳1203并且如图3中所示稳固地固定在外壳1203上。

而且，燃料电池100可以构造成设置有检测燃料盒1220安装以及盖子1235闭合的检测单元(图中未示出)，其中当检测单元检测到盖子1235闭合时，可以使燃料电池100运行。

在上述实施例的描述中，盖子1235围绕作为中心枢轴的销1234旋转并且闭合，由此装上燃料盒1220。然而，安装燃料盒1220的方法不局限于此，而是可以使用其他方法安装燃料盒，包括用钩爪等钩住燃料盒或用滑锁系统来结合燃料盒。

图4为多个燃料盒的各种不同形状的连接部分的透视图。图4(A)中示出的连接部分1225为环形，图4(B)中示出的连接部分1225为矩形以及图4(C)中示出的连接部分1225大致为L型。亦即，这些连接部分具有彼此不重叠的形状。在本实施方案中，这些燃料盒1220是要容纳不同类型的燃料。

图5、图6和图7为图4(A)、图4(B)和图4(C)中示出的燃料盒1220的连接部分，和燃料电池100侧各装配部分1205的视图，装配部分1205在该侧装配到燃料盒1220的连接部分1225。图5(A)、图6(A)和图7(A)分别为燃料盒1220的连接部分1225的前视图。图5(B)、图6(B)和图7(B)分别为沿着图5(A)到图7(A)中各线A-A的横截面视图。图5(D)、图6(D)和图7(D)分别为装配部分1205的前视图。图5(C)、图6(C)和图7(C)分别为沿着图5(D)到图7(D)中各线B-B的横截面视图。

如图5(A)和图5(B)中所示，燃料盒1220的连接部分1225设置有形成在燃料盒1220的装配平面1226上的环形注入口1223，和从注入口1223朝向基本垂直于装配平面1226的方向突起的圆柱形插入口1241。在插入口1241的末端部分1243设置密封燃料124的膜片1245。膜片1245优选由弹性、可拉伸的且不使燃料124透过的材料制得。

如图5(C)和图5(D)中所示，形成燃料电池100的装配部分1205，使得其尺寸和形状允许燃料盒1220的连接部分1225装配于此。具体地，装配部分1205包括：环形开口部分1251，其直径略微大于燃料盒1220的连接部分1225的注入口1223并且形状与连接部分1225的注入口1223几乎相同；从开口部分1251沿着与外壳1203的接收平面1215基本垂直的方向延伸的圆柱形导入部分1253；形成在导入部分1253末端的环形底部1255；和从底部1255的中心沿着基本平行于导入部分1253的中心轴朝向外壳1203的内部和外部延伸的中空针1257。在外壳1203的接收平面1215上形成开口部分1251。

当燃料盒1220的连接部分1225插入在燃料电池100的装配部分1205中时，燃料盒1220的膜片1245被燃料电池100的装配部分1205的中空针1257刺穿，结果燃料盒1220的燃料室1221和燃料电池100的燃料供应通路1207(参见图1)通过中空针1257彼此连通。此处，膜片1245优选由当燃料注入到燃料供应通道1207中时可延伸到足以遮挡膜片和中空针1257之间刺破的部分的材料构成。膜片1245可以由高密度橡胶或隔膜制得。

当图2中示出的盖子1235在这种情况下闭合时，设置在盖子1235内侧的抵压部分1239使燃料盒1220抵压住外壳1203，使得燃料盒1220的装配平面1226与燃料电池100的外壳1203的接收平面1215接触，由此装上燃料盒1220(参加图3)。

此外，在图6(A)和图6(B)中示出的构造中，燃料盒1220的连接部分1225包括方形注入口1223和插入部分1241。

在图6(C)和图6(D)中示出的构造中，燃料电池100的装配部分1205的尺寸和形状允许图6(A)和图6(B)中示出的燃料盒1220的连接部分1225装配到燃料电池100上。

而且，在图6中，当燃料盒1220的连接部分1225插入到燃料电池100的装配部分1205中时，燃料盒1220的膜片1245被燃料电池100的装配部分1205的中空针1257刺穿，结果燃料盒1220的燃料室1221和燃料供应通路1207(参加图1)以与参考图5说明的情况相同的方式通过中空针1257彼此连通。

此外，在图7(A)和图7(B)中示出的构造中，燃料盒1220的连接部分1225包括L形注入口1223和插入部分1241。

在图7(C)和图7(D)中示出的构造中，燃料电池100的装配部分1205的尺寸和形状允许图7(A)和图7(B)中示出的燃料盒1220的连接部分1225装配到燃料电池100上。

而且，在图7中，当燃料盒1220的连接部分1225插入到燃料电池100的装配部分1205中时，燃料盒1220的膜片1245被燃料电池100的装配部分1205的中空针1257刺穿，结果燃料盒1220的燃料室1221和燃料供应通路1207以与参考图5说明的情况相同的方式通过中空针1257彼此连通。

在本实施方案中，使容纳不同类型燃料的燃料盒1220的连接部分1225构造成具有不同形状。燃料盒1220设置有可以通过要被填充的燃料类型和浓度和/或添加剂的存在或不存来区分的连接部分1225。而且，形成燃料电池100的装配部分1205以装配到如上构成燃料盒1220的连接部分1225。

参考图1到图7提供对以上述方式构造的本实施方案的燃料电池运作的说明。

此处，设置有形状如图4(A)中所示的连接部分1225的燃料盒1220容纳10％的甲醇水溶液，设置有形状如图4(B)中所示的连接部分1225的燃料盒1220容纳30％的甲醇水溶液，设置有形状如图4(C)中所示的连接部分1225的燃料盒1220容纳50％的甲醇水溶液。基于这种假设，下面对燃料电池进行说明。

当燃料电池100使用10％的甲醇水溶液作为燃料124时，燃料电池100设置有图5(C)和图5(D)中示出的装配部分1205。这种装配部分1205仅可以装配在图5(A)中示出的连接部分1225上，而设置有图6(A)和图7(A)中示出的连接部分1225的燃料盒1220可以装配在这种燃料电池100上。由于唯有具有图5(A)中示出的连接部分1225的燃料盒1220可以以这种方式装配在燃料盒100上，所以可以防止错误地装配填充有除10％甲醇水溶液之外的燃料的燃料盒1220。

同样地，当燃料电池100使用30％的甲醇水溶液作为燃料124时，燃料电池100可以只设置有图6(C)和图6(D)中示出的装配部分1205。而且，当燃料电池100使用50％的甲醇水溶液作为燃料124时，燃料电池100可以设置有图7(C)和图7(D)中示出的装配部分1205。

燃料盒1220设置有根据燃料的类型和浓度以及添加剂的存在或不存在来区分的连接部分1225，并且燃料电池100设置有与连接部分1205相对应的装配部分1205，由此能够有选择地将恰当的燃料盒1220装配到燃料电池100上。这样可以避免将包含不能使用的燃料124的燃料盒100错误地装配到燃料电池100上这种情况。

在上述实施方案中的说明对燃料盒1220的连接部分1225为凸起形状并且燃料电池100的装配部分为凹入形状这样的实施方案进行了描述。本发明不局限于该实施方案，凹凸关系可以反过来或者两者可以分别具有凹凸形状。

此外，图4示出了连接部分1225为环形、矩形或者大致为L形的实施例。然而，连接部分1225的形状不局限于此，并且连接部分1225可以采用各种形状。

此外，燃料电池100和燃料盒1220可以具有图8中示出的构造。此处，燃料盒1220包括在装配平面1226上形成的连接部分1225和在其两侧表面1228上沿着基本上垂直于装配平面1226的纵向方向形成的凹槽1229。

燃料电池100设置有具有开口并且以可安装方式容纳燃料盒1220的容纳单元1240。容纳单元1240设置有装配部分1205。而且，在容纳单元1240的开口部分中形成导轨部分1233，导轨部分1233的形状为当安装了燃料盒1220时其装配到凹槽1229中。此处虽然没有示出，但是燃料电池100可以与图2中示出的形式相同，包括例如盖子、抵压部分和固定部分。而且，燃料电池100的装配部分1205和燃料盒1220的连接部分1225可以具有图4到图7中示出的各种形状。以这种方式构成的燃料电池100中也可以获得与上述相同的效果。

图9为燃料电池100和燃料盒1220的其他实施的例视图。

此处，通过使连接部分1225的插入部分1241具有不同高度，使得燃料盒1220构成为具有与燃料电池100配合的形状。燃料电池100的装配部分1205的深度为可以使燃料盒1220的连接部分1225的插入部分1241中的每一个能够被装配上。

而且，设置在每个燃料电池100的装配部分1205中的中空针1257设计成具有仅具有所需长度且足以刺穿燃料盒1220中连接部分1225的膜片1245的突起。这种结构确保了，当例如图9(A)中的燃料盒1220安装在图9(B)中的燃料电池100上时，虽然燃料盒1220的连接部分1225可以插入，但是中空针1257没有触及燃料盒1220的膜片1245，因此燃料盒1220的燃料室1221没有通过中空针1257而与燃料电池100的燃料供应通路1207连通。

而且，燃料电池100构造成可以检测是否安装了恰当的燃料盒1220。燃料电池100可以构造成仅在安装了恰当的燃料盒1220时才可以运行。可以通过盖子123(参见图2)是否闭合来判断是否恰当地安装了燃料盒1220。这确保了，当例如图9(C)中的燃料盒1220安装在图9(A)燃料电池100上时，盖子1235不能闭合，因此燃料电池100不运行，由此可以防止不恰当的燃料盒1220被安装。

图10为燃料电池100和燃料盒1220的另一个实施例。

通过使连接部分1225具有不同的垂直截面形状，使得燃料盒1220可以具有与燃料电池100配合的形状。燃料电池100的装配部分1205包括形状与燃料盒1220的连接部分1125配合的导入部分1253。

在该实施方案中，如上所述，燃料盒1220设置有与要被填充的燃料相对应的连接部分1225，并且燃料电池100设置有与连接部分1205相对应的装配部分1205，这使得能够将填充有恰当的燃料的燃料盒1220装配到燃料电池100上。

(第二实施方案)

在本实施方案中，燃料电池100具有这样的结构，其中可以选择正确的装配部分，从而可以根据工作环境和场所选择填充有恰当燃料的燃料盒。

图11为本实施方案中燃料电池的安装部分的一个实施例的代表性视图，其中图11(A)为前视图，以及图11(B)为沿图11(A)中线A-A的横截面视图。

在本实施方案中，在燃料电池100的外壳1203的接收平面1215上设置有多个接收孔1261a、1261b和1261c(图11中为三个)、仅使这些接收孔1261a到1261c中的一个打开而其余的孔关闭的闸板1263、中空针1257、定位凸起部分1267a和定位凹入部分1267b。闸板1263设置在接收平面1215的背面或前面。这里，示出了闸板1263设置在接收平面1215的背面的结构。中空针1257设置成基本上垂直于接收平面1215的状态。

在本实施方案中，由多个接收孔1261a到1261c、闸板1263、定位凸起部分1267a和定位凹入部分1267b来实现装配部分1205的功能。这多个接收孔1261a、1261b和1261c在与中空针1257为同心轴的圆周上以预定角度间隔排列。接收孔1257的数量可以与例如可切换使用的燃料的类型数量相对应。

闸板1263为环形板，设置有使接收孔1261a到1261c中之一打开的开口部分1265。闸板驱动机构(图中未示出)使闸板1263可以围绕与中空针1257的同心轴旋转，并且可以在三个不同的位置上使接收孔1261a到1261c中的各个打开。可以用手或在自动控制下用电机(图中未示出)改变闸板1263的位置。这使得能够在上述三个位置中的每一个位置上都只使燃料电池100的装配部分1205的多个接收孔1261a到1261c中的一个孔打开。

图12、图13和图14分别为可安装在图11中燃料电池上的燃料盒的连接部分的视图。图12(A)、13(A)和14(A)为前视图，图12(B)、13(B)和14(B)为沿图12(A)、13(A)和14(A)中的线A-A的横截面视图。

在本实施方案中，当图11中示出的闸板1263的开口部分1265使接收孔1261a打开时，图12中示出的燃料盒1220装配到燃料电池100上。燃料盒1220包括设置在燃料盒1220的装配平面1226上的注入口1223、沿着基本垂直于装配平面1226的方向突起的圆柱形连接部分1225、以及覆盖注入口1223以使燃料124密封的膜片1245。燃料盒1220还包括定位凹入部分1269a和定位凸起部分1269b，其分别装配到燃料电池100的装配部分1205中的定位凸起部分1267a和定位凹入部分1267b上。

当图11中示出的闸板1263的开口部分1265使接收孔1261b打开时，图13中示出的燃料盒1220装配到燃料电池100上。同样地，当图11中示出的闸板1263的开口部分1265使接收孔1261c打开时，图14中示出的燃料盒1220装配到燃料电池100上。

图15为图12中示出的燃料盒安装到图11中的燃料电池上这种状态下的横截面视图。当燃料盒1220的连接部分1225插入到燃料电池100的装配部分1205的接收孔1261a中时，设置在燃料盒1220的注入口1223上的膜片1245被燃料电池100的中空针1257刺穿，结果燃料盒1220的燃料室1221通过中空针与燃料供应通路1207连通。此时，燃料盒1220的装配平面1226与燃料电池100的接收平面1215接触。

在本实施方案中，燃料电池100的闸板1263转动使所需要的接收孔打开，由此可以确定能够被装配到燃料电池100上的燃料盒1220。这使得能够根据燃料电池100使用的环境和场所来选择能够被装配到燃料电池100上的燃料盒。

在上述实施例中，已经描述了设置三个接收孔的情况。然而，这里不限制接收孔的数量。

图16为燃料电池100和燃料盒1220的其他实施例的视图。

如图16(A)中所示，燃料电池100可以具有设置一个接收孔1281的结构。接收孔1281为与中空针1257同轴形成的扇形开口。闸板1263为环形板，其具有使接收孔1281的一部分打开的开口部分1265。此处，闸板1263的开口部分1265仅仅使分成三部分的接收孔1281中的一部分的区域打开。闸板驱动机构(图中未示出)使闸板1263可以围绕与中空针1257的同心轴旋转，并且在三个不同的位置上。

图16(B)到图16(D)分别为具有连接部分1225的燃料盒1220的视图，其中当图16(A)中示出的燃料电池100的闸板1263位于三个不同的位置上时，连接部分1225可以有选择地装配在接收孔1281中。

在以这种方式构成的燃料电池100和燃料盒1220中，根据闸板1263的开口部分1265打开接收孔1281的位置，图16(B)到图16(D)中示出的燃料盒1220中的任何一个均可装配到燃料电池100上。因此可以有选择地设定要被装配到燃料电池100上的燃料盒1220。

图17为燃料电池100和燃料盒1220的其他实施例的视图。

如图17(A)中所示，燃料电池10采用的结构中可以包括设置有开口部分1265的滑动闸板1263，其中通过滑动闸板1281来改变接收孔1281的开口位置。闸板驱动机构(图中未示出)可以使闸板1263沿着图中的横向方向移动并且处于三个不同的位置。

图17(B)到图17(D)分别为具有连接部分1225的燃料盒1220的视图，其中当图17(A)中示出的燃料电池100的闸板1263处于三个不同的位置上时，连接部分可以有选择地装配在接收孔1281上。

而且，以与参考图5到7说明的第一实施方案相同的方式，可以采用这样的结构，即燃料电池100设置有多个形状不同的装配部分1205，并且这些装配部分中的任何一个均由闸板1263打开。

而且，以与参考图9说明的第一实施方案相同的方式，可以采用这样的结构，即装配部分1205具有不同深度，并且这些装配部分中的任何一个均由这闸板1263打开。

图18和19为燃料电池100的另一个实施例的视图。此处，燃料电池100设置有改变装配部分1205中导入部分1253的深度的机构。此时，与图9中示出的燃料盒相同的燃料盒1220装配到燃料电池100上。

在图18中，燃料电池100包括使装配部分1205的导入部分1253的底部1255沿着导入部分1253的深度方向移动的底部移动部分1271。此处，中空针1257设置在底部1255的中央并且连同底部1255一起移动。在该燃料电池100中，底部移动部分1271使底部1255移动，由此改变装配部分1205的导入部分1253的深度。

在图19中，燃料电池100包括使接收平面1215沿着中空针1257轴向移动的接收平面移动单元1275。在该燃料电池100中，接收平面移动单元1275使接收平面1215移动，由此改变装配部分1205的导入部分1253的深度。

如上所述，在本实施方案中，可以有选择地设定与要被装配到燃料电池100侧的燃料盒1220的连接部分1225相对应的装配部分1205。因此可以根据燃料电池100的使用环境和场所，选择能够被装配到燃料电池100上的燃料盒。

(第三实施方案)

在本实施方案中，根据与燃料盒1220的电连接状态，燃料电池100识别所安装的燃料盒1220。而且，燃料电池100对所安装的燃料盒1220中包含的燃料的类型进行检测，并且根据燃料的类型对运行状态进行控制。

图20为本实施方案中燃料电池100和燃料盒1220的视图。

燃料盒1220包括多个连接端子X1、X2、X3和X4以及使连接端子X1有选择地与连接端子X2、X3和X4中的任何一个连接的端子Z。燃料盒1220构造成，能够根据要被填充的燃料的类型，从连接端子X2到X4中选择哪一个与连接端子X1连接。而且，虽然此处假定连接端子X1是固定的，但是可以采用燃料盒1220设置有有选择地与连接端子X1到X4中的两个端子连接的端子这种结构。

燃料电池100包括：多个连接端子Y1、Y2、Y3和Y4，对这些连接端子Y1到Y4中的电连接状态进行检测的检测单元1291，控制单元1293和存储单元1294。

存储单元1294是例如非易失性存储装置，并且存储有关这些连接端子Y1到Y4的电连接状态和燃料盒1220容纳的燃料类型以及二者之间关系的信息。

此处，当图20中示出的燃料盒1220中含有浓度为10％的燃料时，连接端子X1和X2通过端子Z彼此电连接，当燃料盒1220中含有浓度为30％的燃料时，连接端子X1和X3通过端子Z彼此电连接，以及当燃料盒1220中含有浓度为50％的燃料时，连接端子X1和X4通过端子Z彼此电连接。当含有浓度为10％的燃料的燃料盒1220安装到燃料电池100上时，检测单元1291对连接端子Y1和Y2与燃料盒1220的连接端子X1和X2的电连接进行检测。同样地，当含有浓度为30％的燃料的燃料盒1220安装到燃料电池100上时，检测单元1291对连接端子Y1和Y3与燃料盒1220的连接端子X1和X3的电连接进行检测。同样地，当含有浓度为50％的燃料的燃料盒1220安装到燃料电池100上时，检测单元1291对连接端子Y1和Y4与燃料盒1220的连接端子X1和X4的电连接进行检测。存储单元1294存储有关检测单元1291检测到的连接端子类型和燃料盒1220中含有的燃料类型以及二者之间关系的记忆，如图21中所示。

根据检测单元1291检测到的电连接状态，控制单元1293参考存储单元1294识别所安装的燃料盒1220中含有的燃料类型。控制单元1293根据所安装的燃料盒1220中含有的燃料类型对燃料电池100的运行进行控制。控制单元1293可以根据所安装的燃料盒1220中含有的燃料类型对图1中示出的泵1211的驱动进行控制。控制单元1293可以驱动泵1211，从而在含有高浓度燃料的燃料盒1220安装在燃料电池100上时抑制燃料的流速，或者在含有低浓度燃料的燃料盒1210安装在燃料电池100上时增大燃料的流速。

而且，燃料电池100可以包括使开口部分打开和闭合的机构(图中未示出)，如对开口部分1251的打开和闭合进行控制的闸板(参见图5)。检测单元1291还可以通过对使开口部分打开和闭合的机构进行控制来调整开口部分1251的开口程度，从而对由燃料盒1220供应的燃料124的流速进行控制。

控制单元1293可以是CPU(中央处理器)或IC(集成电路)，并且根据预先编程并存储在存储装置(图中未示出)中的程序运行。而且控制单元1293可以设计成使用继电器的时序电路。

图22为燃料电池100以及燃料盒1220的其他实施例的视图。

此处，形成装配部分1205和连接部分1225，使它们的形状彼此配合。

如图22(A)中所示，燃料电池100的装配部分1205配置有：在装配部分1205的周边上设置的定位凹入部分1285，设置在定位凹入部分1285中且由金属板制得的连接端子Y1，以及以固定间隔设置在装配部分1205的导入部分1253内表面的周边且均由金属板制得的三个连接端子Y2、Y3和Y4。

如图22(B)中所示，燃料盒1220的连接部分1225设置有要装配到定位凹入部分1285上的定位凸起部分1287和设置在定位凸起部分1287上的连接端子X1。而且，连接部分1225设置有连接端子X2、X3和X4中的任何一个。此处，示出了连接部分1225设置有连接端子X2的实施例。

当燃料电池100具有这种结构时，当燃料盒1220的连接部分1225装配到燃料电池100的装配部分1205上时，根据连接端子Y1到Y4和连接端子X1到X4的连接状态，能够检测到安装了哪种燃料盒1220。

而且，如图23中所示，燃料电池100可以设置有根据检测单元1291检测到的信息来通报所安装的燃料盒1220的类型的通报单元1299。通报单元1229可以是：例如显示器，如LED和液晶显示器；声频输出扬声器；或输出数字和/或模拟输出信号的输出端子。此外，通报单元1299可以是这样的一个通报单元，其通知所安装的燃料盒1220是否适合燃料电池100。

(第四实施方案)

图24为本实施方案中的燃料电池100的视图。在本实施方案中，除了第三实施方案中说明且在图2中示出的结构之外，燃料电池100还包括指示接收单元1296和开关1297，其中指示接收单元1296接收使用者关于所要安装到燃料电池100上的燃料盒1220的选择的指示，根据指示接收单元1296接收到的信息中燃料盒1220的类型，开关1297进行切换以选择连接端子Y2、Y3和Y4中的任何一个。在本实施方案中，燃料盒1220的结构与第三实施方案中说明的相同。

图25为图24中示出的燃料电池的运行过程的一个实施例的流程图。

指示接受单元1296从使用者那里接收有关选择要用在燃料电池100中的燃料盒1220的类型的信息(步骤S101)。开关1297根据在步骤S101中选择的燃料盒1220的类型对端子进行切换，以使连接端子Y2到Y4中的任何一个与检测单元1291连接(步骤S102)。通过这种处理完成了燃料电池100的设定。

当在这种状态下将恰当的燃料盒1220安装在燃料电池100上时，检测单元1291检测到燃料盒1220和连接端子Y1到Y4之间导通(在步骤S103中为是)。这使得燃料电池100开始运行(步骤S104)。

在本实施方案中，如上所述，可以设定能够安装到燃料电池100侧的燃料盒1220的类型。因此可以根据工作环境任选地安装恰当的燃料盒1220。

(第五实施方案)

图26为本实施方案中的燃料电池系统的示意结构的框图。

在本实施方案中，使用燃料电池100的燃料电池系统包括：发送器1301，其在对燃料的类型和浓度有一些规定时，通过无线电通信发送使用规定信息；以及接收单元1303，其接收通过无线电通信从发送器1301发送的使用规定信息。接收单元1303和发送器1301可以通过无线电通信或有线通信来发送或接收信息。

图27为本实施方案中燃料电池系统的运行过程的一个实施例的流程图。

首先，判断接收单元1303是否从发送器1301接收到包括使用规定信息的信号(S201)。当接收单元1303接收到信号时(在步骤S201中为是)，控制单元1293读取使用规定信息(步骤S202)。控制单元1293根据基于显示由检测单元1291检测到的电连接状态的信息和在存储单元1294中存储的燃料盒中含有的燃料的信息而判断的燃料盒1220的类型，以及所述使用规定信息，判断此时安装的燃料盒1220是否处于规定的范围内(步骤S203)。当燃料盒1220处于规定范围内(在步骤S203中为是)时，燃料电池的运行继续(步骤S207)，然后结束该处理。反之，当燃料盒1220在规定范围之外(在步骤S203中为否)时，由通报单元1299向使用者通报该燃料盒在规定范围之外(步骤S204)。

在以这种方式构造的燃料电池系统中，根据由发送器1301发送的使用规定信息，向使用者通报所使用的燃料盒1220是否处于规定的范围内。因此可以避免错误地使用不恰当的燃料盒1220，能够提高安全性。

此外，在其他实施例中，可以执行如图28中示出的这种过程。此处，除了图27中的步骤S201到S204之外，还进行下述处理。具体而言，通报燃料盒1220在规定范围之外(S204)。在经过了固定时间之后，再次判断燃料盒1220是否处于规定范围内(步骤S205)。如果燃料盒1220在规定范围之外(步骤S205中为否)，控制单元1293强制停止燃料电池100的运行(步骤S206)。如果在步骤S203或S205中燃料盒1220处于规定的范围内，则周期性地连续接收信号并且使控制单元1293观测燃料电池100，使得燃料电池100可以总是在规定的范围内运行。

在以上述方式构造的燃料电池系统中，当燃料在规定范围之外时，能够强制地使燃料电池100停止运行，因此能够避免使用可能引起危险情况的不恰当燃料，确保燃料电池100的安全。

在本实施方案中，燃料电池系统可以包括向接收单元1303供电的电池电源(图中未示出)。这确保了即使在使用燃料电池的设备的电源关掉的时候，接收单元1303也能保持待机状态，从而能够接收使用规定信息。

在上述实施方案中，仅仅对接收燃料盒1220的信号(包括使用规定信息)的情况中的过程进行了描述。然而，燃料电池100可以设计成，当解除规定时，告知使用者该事实，从而恢复燃料电池100的运行。任选地，这些过程可以由运行控制单元1293的程序或电路改变。

由此，根据实施方案对本发明进行了说明。严格地讲，这些实施方案是示例性的，并且可以进行各种改动并且这些改动也在本发明的范围内，这对于本领域技术人员来说是显而易见的。

例如，燃料电池100可以具有仅在安装了预定燃料盒1220时它才导电这样的构造。在第三实施方案中，图20中示出的燃料电池100的结构中设置有连接端子Y1到Y4。然而，如图29中所示，燃料电池100的结构中可以仅设置有连接端子Y1和Y2，其中检测单元1291检测要与连接端子Y1和Y2电导通的燃料盒1220是否装配到燃料电池100上了。在这种情况下，燃料电池100的结构中可以不设置控制单元1293和存储单元1294，并且可以将燃料电池100设计成当检测单元1291检测到电导通时，燃料电池100才开始运行。

而且，例如，在第三实施方案中，检测单元1291对连接端子之间的电连接进行检测。然而，相反，燃料电池100可以具有这样的结构，其中检测单元1291对连接端子之间的电绝缘进行检测。而且，燃料电池100可以具有这样的结构，其中由检测单元1291检测多个端子之间电连接状态的多种模式，由此判断对各自含有燃料的燃料盒1220中的哪一个进行安装。

而且，在第三实施方案中，是在假设燃料电池100的结构中设置有控制单元1293的情况下对燃料电池100进行说明的。然而，燃料电池100可以设计成其结构包括电路，例如开关，其根据由检测单元1291而不是控制单元1293检测到的信息，启动或停止燃料电池100的运行。

而且，可以将第四实施方案中示出的指示接收部分1296的结构改成包括从燃料电池100的外部结收处理指示的接收单元，从而像第五实施方案中参考图26说明的燃料电池系统的情况一样，从外部接收指示。这样就能够(例如)从外部设定要被安装到燃料电池100上的燃料盒1220。

此外，在上述实施方案中，识别燃料盒的机械方法和电方法是分开的。然而，这些方法可以组合使用。图30为图9中示出的燃料电池100和燃料盒1220的变形例的视图。图30(A)示出燃料盒1220的前视图，图30(B)示出燃料电池100的装配部分1205的前视图。图30(C)为沿图30(A)中线A-A的横截面视图，图30(D)为沿图30(B)中线B-B的横截面视图。

燃料盒1220设置有通过连接线1289彼此电连接的两个连接端子X1和X2。连接线1289的表面由绝缘部件覆盖。连接端子X1设置在燃料盒1220中装配平面1226上的连接部分1225的周边，连接端子X2设置在燃料盒1220的连接部分1225中插入部分1241的末端1243的周边上。

燃料电池100设置有两个连接端子Y1和Y2。连接端子Y1设置在外壳1203的接收平面1215上的装配部分1205的周边上，连接端子Y2设置在装配部分1205的导入部分1253内表面上更接近底部1255的位置。

燃料盒1220的连接端子X1和X2和燃料电池100的连接端子Y1和Y2设置在，当燃料盒120安装到燃料电池100上时连接端子X1和X2与连接端子Y1和Y2电连接的位置。

这样确保了，当燃料盒1220的连接部分1225精确地装配到燃料电池100的装配部分1205上时，燃料盒1220的连接端子X1和X2分别与燃料电池100的连接端子Y1和Y2接触，由此建立电连接。另一方面，当安装了不恰当的燃料盒1220时，燃料盒1220的连接端子X1和X2中仅有一个端子与燃料电池100的连接端子接触，因此没有实现电连接。

因而，燃料电池100可以辨别出恰当的燃料盒1220。

而且，如图31中所示，燃料电池100可以设置有多个连接端子Y2、Y3和Y4，使这些端子以预定间隔排列在装配部分1205中导入部分1253的内表面上。此时，这些连接端子Y2、Y3和Y4设置在它们与设置在不同燃料盒的连接部分1225中插入部分1241的各末端1243上的连接端子是可电连接的位置上。

燃料电池100的结构与图20中示出的燃料电池100相同，由此当安装燃料盒1220时，检测单元1291检测到在其之间建立了电连接的连接端子，并且将连接端子的信息传输给控制单元。在控制单元1293中，根据显示由检测单元1291检测到的电连接状态的信息和在存储单元1294中存储的燃料盒的信息，识别燃料盒1220的类型，并判断识别出的燃料盒1220是否是恰当的：当燃料盒1220是恰当的，则启动燃料电池100的运行，当燃料盒1220是不恰当的，则停止燃料电池100的运行。

此外，可以采用如下这种结构：在燃料盒1220上粘贴条形码等，在燃料电池侧读取该条形码以检测填充在燃料电池盒中的燃料类型。

在上述实施方案中，作为实施例，所描述的说明为燃料124是有机燃料的情况。然而，在使用天然气和合成气，如氢气、甲烷、丙烷、丁烷或生物燃料气体(biomass gas)，作为燃料124时，也可以使用同样的结构。

Claims (10)

1.一种燃料电池，包括：

使填充有燃料的燃料盒以可拆卸方式安装的安装部分；以及

对要安装在所述安装部分上的燃料盒进行识别的识别部分，

其中所述识别部分包括：

多个装配部分；以及

选择部分，该选择部分使所述多个装配部分中可使用的一个

装配部分有选择地装配到特定燃料盒。

2.根据权利要求1所述的燃料电池，

其中所述装配部分还包括检测单元，检测所述装配部分是否装配到燃料盒；

其中当所述检测单元检测到所述装配部分装配到燃料盒时，燃料电池能够工作。

3.根据权利要求1或2所述的燃料电池，

其中所述识别部分包括有选择地与燃料盒电连接的端子。

4.根据权利要求1到3中任何一项所述的燃料电池，

其中所述识别部分包括多个端子；以及

选择部分，其从所述多个端子中选择与特定燃料盒电连接的一个端子。

5.根据权利要求3或4所述的燃料电池，所述燃料电池还包括：

检测所述端子是否与所述燃料盒电连接的检测单元；

其中，当所述检测单元检测到所述端子与所述燃料盒电连接时，所述燃料电池能够工作。

6.根据权利要求1或2所述的燃料电池，

其中所述识别部分包括：

多个端子；以及

检测单元，其对所述多个端子和安装到所述安装部分的燃料盒之间的电连接情况进行检测。

7.根据权利要求6所述的燃料电池，

其中所述识别部分还包括：

判断部分，其根据所述多个端子和所述燃料盒之间的电连接情况来判断填充在所述燃料盒中的燃料类型；以及

控制单元，其根据所述判断部分判断出的燃料类型来控制运行状态。

8.一种燃料盒，其包括由根据权利要求1到7中任何一项的燃料电池的所述识别部分识别的标示部分。

9.一种燃料盒，其包括可以由权利要求3到7中任何一项的燃料电池的所述识别部分识别的标示部分，所述燃料盒包括：

多个端子；以及

选择部分，其从所述多个端子中选择与所述燃料盒的所述端子电连接的一个端子。

10.一种燃料电池系统，包括：

燃料盒，其具有显示填充的燃料的标示部分；以及

燃料电池体，其包括对所述燃料盒的所述标示部分进行识别的识别部分。

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