CN1511354A - 由可拆卸燃料包和发电单元构成的电源系统、由所述电源系统驱动的电装置、和该系统中使用的可生物降解的燃料箱 - Google Patents

由可拆卸燃料包和发电单元构成的电源系统、由所述电源系统驱动的电装置、和该系统中使用的可生物降解的燃料箱 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种电源系统，尤其是能够有效使用能源的便携式电源系统，构成电源系统的燃料包，和由发电机与电源系统驱动的装置。第一方面，公开了一种向外部装置提供电能的电源系统，包括燃料填充部分和发电部分，其能够与燃料填充部分自由连接和移去，并且通过使用从燃料填充部分提供的燃料产生电能。还公开了一种具有用于储存燃料的空间的燃料包，包括燃料盒主体，能够和通过使用所述燃料发电的发电部分连接和取出，并且具有与所述发电部分连接时从所述发电部分露出的露出部分；和馈送口，用于将所述燃料提供给所述发电部分。进而公开了一种具有用于储存燃料的空间的燃料包，包括盒体，具有将所述燃料排到外部的馈送口，并由生物可降解材料组成。

Description

由可拆卸燃料包和发电单元构成的电源系统、由所述电源系统驱 动的电装置、和该系统中使用的可生物降解的燃料箱
技术领域
本发明涉及一种电源系统，尤其是能够有效使用能源的便携式电源系统，构成电源系统的燃料包，和由发电机与电源系统驱动的装置。
背景技术
在整个家庭和工业领域中，各种化学电池被使用。例如，象碱性干电池或锰干电池这样的原电池经常在手表、照相机、玩具和便携音响装置中使用，从整体来看它具有生产数量大并且低廉和易于买到的特性。
象铅蓄电池，镍镉蓄电池，镍氢蓄电池，锂离子电池这样的蓄电池经常在移动电话或个人数字助理(PDA)中使用，它在最近的例如数字视频摄象机或数字静止照相机这样的便携式装置中被广泛使用，因为它能够重复充电和放电，使它具有在经济效率上占优势的特性。在蓄电池中，铅蓄电池作为车辆或船只的启动电源或在工业设施或医疗设施等中作为应急电源使用。
近年来，随着对环境影响或能源问题关注的提高，有关使用象上述的化学电池以后产生的废弃物质的问题或有关能源转换效率的问题已经被密切研究。
如上所述，原电池具有低廉的产品价格并且易于买到，有许多装置使用这种电池作为电源。此外，基本上当原电池一旦放电，电池容量就不能恢复，即，它只能使用一次(即所谓的一次性电池)。因此每年废弃物的数量超出几百万吨。这里有个统计信息记载，被收集再利用的整个化学电池比例仅为20％左右，剩余的80％左右被丢弃在自然界中或被垃圾处理。因此，包括在这些未收集的电池中的重金属例如汞或铟对自然环境的环境破坏和损害令人担心。
根据能源使用效率来检验上述化学电池，由于原电池是通过使用约300倍的可放电能量产生的，所以能量使用效率小于1％。即使是能够重复充电和放电、经济效率有优势的蓄电池，当蓄电池从家用电源(方便插座)等充电时，能量使用效率由于发电厂发电的效率或传输损耗而降为约12％。因此不能说能源被有效使用。
因此，最近开始重视各种新的电源系统或发电系统(下文中一般将称为“电源系统”)，其包括对环境影响(负担)小并能够实现例如约30-40％的相当高的能量使用效率的燃料电池。此外，为了车辆驱动电源或商用电源系统，家用和其它的联合发电(cogeneration)系统或替换上述化学电池的应用目的，对实际应用进行了广泛的研究和开发。
在例如燃料电池的高能量使用效率的电源系统中，没有能够在其中存储的燃料用完时用简单的操作补充燃料的装置。此外，电源系统中的燃料电池部分还是耐用物质，而且特别地，由于加热器等的使用，燃料电池中的催化剂易于劣化。通常，这样的系统比电源系统驱动的装置使用期短，并且与装置一体化的电源系统必须为每个装置替换或有时需要大量的修理时间。
此外，不能避免电源系统的组成部分(例如，燃料箱等)在发电燃料已经用完或超过它的使用期以后被作为废弃物丢掉的问题，而且有可能和上述化学电池一样发生自然环境的环境破坏或损害问题。
考虑到上述问题，本发明具有这样的优点：在能够用于替换便携电池或化学电池，或能够用作电源系统一部分的燃料填充部分或发电模块的电源系统中，能够抑制由废弃物使用后丢弃造成的环境破坏或损害。
此外，为了减少象燃料电池这样具有高能量使用效率的电源系统的尺寸和重量，并作为便携或轻便电源例如上述化学电池的替换品(可互换产品)应用，电源系统具有以下问题。
通常，虽然燃料电池通过将醇燃料或包括氢元素的氢气与电极之一接触来发电，但是燃料电池本身不控制发电的开始和结束。因此，在包括燃料电池尤其作为便携装置的电池使用的电源系统中，即使装置是关闭模式或备用模式而需要较少电源，提供给装置的电能仍然象通常的化学电池一样持续输出并且因此一直发电，从而劣化了燃料的消耗效率。为了将便携装置的体积和重量设置为便携装置能够和装在其中的电源系统一起携带或提拿的数值，燃料电池发电燃料的数量必须被限制，并且希望进行控制，从而发电燃料被进一步有效地使用并且延长电源期限。
发明内容
考虑到上述问题，本发明具有提供发电模块，燃料包和包括这些部件的电源系统的优点，这些部件能够稳定和良好地驱动使用通用化学电池作为工作电源的装置，并通过抑制发电燃料的浪费实现能源的有效使用。
进一步，在现有使用化学电池作为工作电源的便携装置等(特别是最近广泛使用的移动电话或个人数字助理)中，大多数都具有检测电池消耗状态并持续显示剩余电池电量的功能，它是一种用于在电池的输出电压达到预定下限值或其它情况时通知警告、消息等要求电池更换或卸下的功能(在下文中为了方便一般将称为“剩余量通知功能”)。
详细地，对于普通化学电池中输出电压随时间变化的倾向(电动势特性)，由于公知电动势Sp因放电和输出电压如图76所示逐渐降低而随时间劣化，所以输出电压的变化被检测并且电池剩余量或能够驱动装置的假设时间被周期或连续显示，或者当输出电压低于在便携装置等中正常进行工作的电压范围(工作保证电压范围)时向装置的用户发出要求电池更换或卸下的通知(剩余量通知Ip)。
相反，由于大多数包括燃料电池的高能量使用效率的电源系统基本上是使用预定燃料的发电装置，电源系统的输出电压特性(电动势特性)Sf根据提供给发电部分等的燃料量而被任意设置，而不管图77所示的放电时间的流逝(即剩余燃料量)。因此，由于电源系统根据便携装置等的规格等以能够输出能够实现稳定工作的理想恒定电压Vi的方式设计，所以每单位时间提供固定量的燃料，而不管燃料的剩余量，并且在燃料用尽时电源系统中的发电操作停止，输出电压Vi瞬时变为0V。
因此当具有这种电动势特性Sf的电源系统(例如燃料电池)直接作为现有便携装置的电源应用时，因为归因于放电时间流逝造成的输出电压的降低不能被检测到，上述剩余量通知功能不能完全利用，这样用户因为他/她不能事先掌握燃料的状态而感到不方便。此外，将来，当替代化学电池而使用包括燃料电池的电源系统作为便携装置等的电源时，因为装置必须重新配备直接检测燃料剩余量并要求燃料添加或补充或者替换电源系统本身的功能或结构，所以便携装置等中的电源外围部分的结构必须大量重新设计，导致了产品成本的增加。
因此，考虑到上述问题，就现有装置例如具有这些功能的便携装置来说，本发明具有提供能够实现以下功能的至少一个的电源系统的优点：检测电池输出电压的下降，显示电池剩余量，和要求电池替换或充电。
按照本发明，提供一种向外部装置提供电能的电源系统，包括：
其中填充有燃料的燃料填充部分；和
发电部分，能够与燃料填充部分自由连接和移去，并且通过使用从燃料填充部分提供的燃料产生电能。
按照本发明，由于燃料填充部分能够与发电部分任意连接和移去，当燃料用完时，燃料填充部分能够很容易地用其中具有燃料的新燃料填充部分替换。而且，如果电源系统设计为能够与外部装置自由连接和移去，当发电部分到期时，发电部分能够用正常发电的新发电部分替换。因此，由于因催化剂劣化而相对非常消耗的发电部分能够易于替换，就不需要替换装置或修理装置。因为本发明具有仅替换所需最小部分就足够的结构，所以能够抑制资源的浪费。
按照本发明，提供一种其中具有容纳燃料的空间的燃料包，包括：
燃料盒主体，能够与通过使用燃料发电的发电部分自由连接和移去，并且具有当和发电部分连接时从发电部分露出的露出部分；和
出口端，用于向发电部分提供燃料。
通过以这种方式为燃料包提供露出部分，燃料剩余量能够易于确认并且使用不浪费，而且替换燃料包时燃料包能够容易地从露出部分取出。
按照本发明的另一个方面，提供一种燃料包，包括：
盒体，具有将燃料馈送到外边的出口并由可生物降解的材料构成。
由于盒体是由可生物降解的材料构成，即使被填埋在土里，它也能够分解而不保留形状，并且由于它是无毒的，因此能够省去通用电池情况中收集的麻烦。此外，如果燃料包不使用，当燃料包被保护装置保护时盒体不会分解，从而安全地存储了燃料包。
按照本发明的又一个方面，提供一种发电机，包括：
发电模块，用于从燃料产生电能；
第一接口，用于使其中具有容纳燃料的空间的燃料保持部分与发电模块自由连接和移去，并将燃料从燃料保持部分取到发电模块中；和
第二接口，用于使发电模块与具有负载的外部装置自由连接和移去，并将从发电模块产生的电能输出给外部装置。
按照本方面，由于发电机能够和外部装置任意连接和移去，当发电机几乎或完全到期时，发电机能够被正常发电的新发电机替换。因此，由于因催化剂的劣化等相对非常消耗的发电机能够容易地更换，所以不需要替换或修理装置。因为本发明具有如上所述的仅替换所需的最小部分就足够的结构，所以能够抑制资源的浪费。
另外，通过向发电模块提供电容器，事先执行自动充电，就不必进行不经济的放电，并且能够改善能量使用效率。
按照本发明的又一个方面，提供一种装置，包括：
由电能运行的负载；和
电源系统，能够与装置自由连接和移去并向负载提供通过使用燃料产生的电能。
由于电源系统如上所述可以分离，当应用例如小燃料电池作为电源系统时，在燃料电池到期时，电源系统能够容易地从装置移去，因此电源系统不必依据每个装置而更换，从而限制了成本。
按照本发明的再一个方面，提供一种发电机，包括：
发电装置，用于通过使用在可分离的燃料填充装置中填充的燃料发电；和
控制装置，用于随时间改变由发电装置产生电能提供给负载的输出电压。
按照本发明，由于能够实现具有按照通用化学电池等电压变化倾向的输出电压特性的便携电源，即使发电机直接作为现有便携装置等的电源使用，也能够不费力地利用检测输出电压中的变化，显示电池剩余量或能够驱动装置的假设时间，或者要求电池替换或充电的功能，从而提供与化学电池高度兼容的发电机。
附图简述
图1A和1B是示意性示出按照本发明一个优选实施例的不同状态的电源系统应用的透视图；
图2A，2B和2C是示出按照本发明电源系统的不同基本结构的框图；
图3是示出按照本发明应用于电源系统的发电模块第一实施例的框图；
图4是示出按照该实施例电源系统发电部分结构的框图；
图5是示意性示出按照该实施例适用于发电模块的子电源部分第一结构示例的图；
图6A和6B是示意性示出按照该实施例适用于发电模块的子电源部分第二结构示例的透视图和横截面图；
图7A，7B和7C是示出按照该实施例适用于发电模块的子电源部分第三结构示例的图；
图8A-8C是示意性示出按照该实施例适用于发电模块的子电源部分第四结构示例的图；
图9A和9B是示意性示出按照该实施例适用于发电模块的子电源部分第五结构示例的图；
图10是示意性示出按照该实施例适用于发电模块的子电源部分第六结构示例的图；
图11A和11B是示意性示出按照该实施例适用于发电模块的子电源部分第七结构示例的图；
图12是示意性示出按照该实施例适用于发电模块的子电源部分第八结构示例的图；
图13是示出按照该实施例适用于发电模块的子电源部分第八结构示例的另一示例中的工作状态(第1部分)示意图；
图14是示出按照该实施例适用于发电模块的子电源部分第八结构示例的另一示例中的工作状态(第2部分)示意图；
图15是示出按照该实施例适用于发电模块的子电源部分第八结构示例的另一示例中的工作状态(第3部分)示意图；
图16是示出按照该实施例适用于发电模块的子电源部分第八结构示例的又一示例中的工作状态(第1部分)示意图；
图17是示出按照该实施例适用于发电模块的子电源部分第八结构示例的又一示例中的工作状态(第2部分)示意图；
图18是示出按照该实施例适用于发电模块的子电源部分第八结构示例的又一示例中的工作状态(第3部分)示意图；
图19是示出按照该实施例适用于发电模块的发电部分的第一结构示例的示意图；
图20A和20B是示出按照该实施例适用于发电部分的燃料转化部分中的氢产生过程图；
图21A和21B是示意性示出按照该实施例适用于发电模块的发电部分第二结构示例的透视图和横截面图；
图22A-22D是示出按照该实施例不同工作状态中适用于发电模块的发电部分第三结构示例的示意图；
图23A和23B是示意性示出按照该实施例适用于发电模块的发电部分第四结构示例的图；
图24A和24B是示意性示出按照该实施例适用于发电模块的发电部分的第五结构示例图；
图25A和25B是示意性示出按照该实施例适用于发电模块的发电部分的第六结构示例图；
图26是示出按照该实施例适用于电源系统的发电模块具体示例的基本结构框图；
图27是示出按照该实施例的电源系统示意性工作的流程图；
图28是示出按照该实施例的电源系统初始工作(备用模式)的图；
图29是示出按照该实施例的电源系统启动工作的图；
图30是示出按照该实施例的电源系统稳定工作(稳定模式)的图；
图31是示出按照该实施例的电源系统停止工作的图；
图32是示出按照本发明应用于电源系统的发电模块第二实施例的框图；
图33是示出按照该实施例的电源系统(发电模块)与装置之间电连接关系的示意图；
图34是示出按照第二实施例的电源系统示意性工作的流程图；
图35是示出按照该实施例的电源系统初始工作(备用模式)的工作原理图；
图36是示出按照该实施例的电源系统启动工作(第1部分)的工作原理图；
图37是示出按照该实施例的电源系统启动工作(第2部分)的工作原理图；
图38是示出按照该实施例的电源系统稳定工作(第1部分)的工作原理图；
图39是示出按照该实施例的电源系统稳定工作(第2部分)的工作原理图；
图40是示出按照该实施例的电源系统停止工作(第1部分)的工作原理图；
图41是示出按照该实施例的电源系统停止工作(第2部分)的工作原理图；
图42是示出按照该实施例的电源系统停止工作(第3部分)的工作原理图；
图43是示出按照本发明的应用于电源系统的发电模块第三实施例的框图；
图44是示出按照本发明的应用于电源系统的发电模块第四实施例的框图；
图45A和45B是示意性示出按照该实施例适用于发电模块的子电源部分第一结构示例的图；
图46A和46B是示意性示出按照该实施例适用于发电模块的子电源部分第二结构示例的图；
图47是示出按照本发明适用于电源系统的副产品收集装置示例的框图；
图48A-48C是示意性示出按照本发明由副产品收集装置保持副产品的不同工作的图；
图49是示出按照本发明适用于电源系统的剩余量检测装置的一个实施例的框图；
图50是示出按照本发明的电源系统启动工作的图；
图51是示出按照该实施例的电源系统稳定工作(稳定模式)的图；
图52是示出按照该实施例的电源系统停止工作的图；
图53是示出按照本发明适用于电源系统的发电模块第一示例的框图；
图54是示出电源系统示意性工作的流程图；
图55是示出按照该实施例的电源系统输出电压随时间变化的特性图；
图56是示出按照本发明适用于电源系统的发电模块第二示例的框图；
图57是示出按照本发明适用于电源系统的发电模块第三示例的框图；
图58是示出按照本发明适用于电源系统的副产品收集装置示例的框图；
图59是示出按照本发明适用于电源系统的燃料稳定装置示例的框图；
图60是示出按照本发明的适用于电源系统的燃料稳定装置的实施例的框图；
图61是示出按照该实施例的电源系统启动工作的工作原理图；
图62是示出按照该实施例的电源系统停止工作的工作原理图
图63A-63F是示意性示出按照本发明的适用于电源系统的不同外型的具体示例透视图；
图64A-64C是示意性示出按照本发明的适用于电源系统的外型和通用化学电池的外型之间对应关系的透视图；
图65A-65H是示意性示出按照本发明第一实施例的电源系统的燃料包和保持部分外型的图；
图66A和66B是示出按照该实施例的电源系统中的发电模块和燃料包的连接和分离结构的侧视图和横截面图；
图67A-67G是示意性示出按照本发明第二实施例的电源系统的燃料包与燃料包外型的图；
图68A和68B是示出按照该实施例的电源系统中的发电模块和燃料包的连接和分离结构的侧视图和横截面图；
图69A-69F是示意性示出按照本发明第三实施例的电源系统的燃料包与燃料包外型的图；
图70A-70C是示意性示出该实施例中电源系统中的发电模块和燃料包的连接和分离结构的图；
图71A-71F是示意性示出按照本发明第四实施例的电源系统的燃料包与燃料包外型的图；
图72A-72C是示意性示出按照该实施例的电源系统中的发电模块和燃料包的连接和分离结构的图；
图73是示出按照本发明的整个电源系统的具体结构示例的部分剖面透视图；
图74是示出适用于具体结构示例的燃料转化部分的结构示例透视图；
图75是示出适用于具体结构示例的燃料转化部分的另一结构示例透视图；
图76是示出通用化学电池中输出电压随时间变化的倾向(电动势特性)的图；
图77是示出输出恒定电压的燃料电池中电动势特性的图。
实现发明的最佳方式
按照本发明的电源系统的实施例将在下文中参考相应的附图说明。
按照本发明的电源系统应用的整个轮廓将首先结合附图说明。
图1A和1B是示出按照本发明的电源系统应用构造的原理图。
例如，如图1A和1B所示，按照本发明的电源系统301的部分或全部，能够与现有的通过通用原电池或蓄电池工作的电/电子装置(图1A和1B示出个人数字助理：在下文中将一般称为“装置”)DVC，以及特定电/电子装置任意连接和移去。电源系统301被配置，从而其部分或全部能够独立地携带。为电源系统30 1提供了具有正极和负极的电极，用于在预定位置(例如，将如下所述的、相当于通用原电池或蓄电池的位置)为装置DVC提供电能。
现在将说明按照本发明的电源系统的基本结构。
图2A-2C是示出按照本发明电源系统的基本结构的框图。
如图2A所示，按照本发明的电源系统301大致包括：燃料包(燃料充电部分)20，其中填充了由液体燃料和/或气体燃料组成的发电燃料FL；发电模块10，用于至少在燃料包20提供的发电燃料FL的基础上根据装置DVC的驱动状态(负载状态)产生电能EG(发电)；和接口部分(在下文中将简称为“I/F部分”)30，配备有燃料馈送通道等，用于将燃料包20中填充的发电燃料FL提供给发电模块10。各组成部分被配置，从而它们能够以任意构造相互连接和分离(连接和分离)，或者它们被整体配置。这里，如图2A所示，I/F部分30可以独立于燃料包20和发电模块10而构成，或者是如图2B和2C，和燃料包20或发电模块10之一整体构成。可选地，I/F部分30可以配置成针对燃料包20和发电模块10进行划分。
现在将具体说明每个块的结构。
[第一实施例]
(A)发电模块10
图3是示出按照本发明应用于电源系统的发电模块第一实施例的框图，图4是示出按照该实施例的电源系统结构的示意图。
如图3所示，按照该实施例的发电模块10A通过使用燃料包20A经I/F部分30A提供的发电燃料持续而独立地产生预定的电能(第二电能)，并输出作为控制器CNT的驱动电能(控制器电能)，该控制器被包括在至少和电源系统301连接的装置DVC中，并控制以驱动负载LD(具有装置DVC的各种功能的部件或模块)。这里提供有子电源部分(第二电源装置)11，用于输出电能作为以后说明的放置在发电模块10A中的工作控制部分13的工作电能。此外，发电模块10A包括：工作控制部分13，使用子电源部分11提供的电能工作，并控制整个电源系统301的工作状态；发电部分(第一电源装置)12，在其中根据需要配备有加热器(加热装置)，通过使用燃料包20A经I/F部分30A提供的发电燃料或从发电燃料提取的特定燃料成分产生预定电能(第一电能)，并输出至少作为负载驱动电能，用于驱动与电源系统301连接的装置DVC的各种功能(负载LD)；输出控制部分14，根据工作控制部分13的工作控制信号，至少控制向发电部分12提供的发电燃料的数量和/或控制发电部分12的加热器温度；启动控制部分15，用于根据工作控制部分13的工作控制信号，至少进行控制从而将发电部分12从备用模式转换(激活)到能够发电的工作模式；电压监视部分(电压检测部分)16，用于检测发电模块10A(子电源部分11和发电部分12)输出给装置DVC的电能(控制电能或负载驱动电能)的电压分量中的变化。
如图4所示，发电部分12包括：燃料转化部分(燃料转化器)210a，用于就燃料包20提供的发电燃料FL通过利用预定转化反应提取包含在发电燃料FL中的预定燃料成分(氢)；和燃料电池部分210b，用于通过利用由燃料转化部分210a提取的燃料成分的电气化学反应产生驱动装置DVC和/或负载LD的预定电能。
燃料转化部分(燃料转化器)210a包括：蒸气转化反应部分210X，从输出控制部分14的燃料控制部分14a接收燃料包20中的醇和水形成的燃料，并产生氢气，作为副产品的二氧化碳以及少量的一氧化碳；水转换反应部分210Y，使蒸气转化反应部分210X提供的一氧化碳和燃料控制部分14a和/或燃料电池部分210b提供的水反应并产生二氧化碳和氢气；和选定氧化反应部分210Z，使水转换反应部分210Y中没有反应的一氧化碳和氧气作用并产生二氧化碳。因此，燃料转化部分210a向燃料电池部分210b提供通过转化填充在燃料包20中的燃料获得的氢气，并对产生的少量一氧化碳进行解毒。即，燃料电池部分210b通过使用蒸气转化反应部分210X和水转换反应部分210Y中产生的高密度氢气，产生控制器电能和负载驱动电能组成的供电电能。
这里，按照该实施例的工作控制部分13，输出控制部分14，启动控制部分15和电压监视部分16在本发明中构成系统控制装置。此外，按照该实施例的电源系统301和装置DVC以这样的方式构成，从而以后说明的发电部分12输出的供电电能一般通过单电极端EL提供给装置DVC的控制器CNT和负载LD。
因此，按照该实施例的电源系统301被配置成能够对与电源系统301连接的装置DVC输出预定的电能(负载驱动电能)，而不用依赖于系统外部的燃料供应或控制(除了发电模块10，燃料包20和I/F部分30)。
<子电源部分11>
如图3所示，按照该实施例应用于发电模块的子电源部分11被配置成通过使用燃料包20A提供的发电燃料FL的物理或化学能等，始终自发地产生电源系统301的启动工作所需的预定电能(第二电能)。该电能大致由电能E1和电能E2组成。电能E1被持续提供作为控制器CNT的驱动电能(控制器电能)，该CNT包括在装置DVC中并控制各种功能(负载LD)的驱动状态，E1还作为控制整个发电模块10A的工作状态的工作控制部分13的工作电能。电能E2作为启动电能(电压/电流)在发电模块10A启动时至少提供给输出控制部分14(根据结构可以包括发电部分12)和启动控制部分15。
对于子电源部分11的具体结构，能够最好应用例如，利用使用燃料包20A提供的发电燃料FL的电气化学反应(燃料电池)的结构，或利用涉及催化燃烧反应等的热能(温差发电)的结构。此外，还能够应用利用动力换能作用(燃气涡轮发电)等的结构，它通过使用包括在燃料包20A中的发电燃料FL的充气压力或由于燃料的蒸气造成的气压来旋转发电机并产生电能；捕获因微生物滋养源是发电燃料FL而通过代谢作用(光合作用，吸气等)产生的电子并直接将电子转换为电能(生物化学发电)的结构；通过利用电磁感应原理，将由发电燃料FL的流体能在充气压力或气压的基础上产生的振动能转换为电能(振动发电)的结构；利用电能存储装置的器件例如蓄电池(电池充电器)或电容器放电的结构；将执行上述发电的每个组成部分产生的电能存储在电能存储装置(例如蓄电池，电容器)中并释放出电能(放电)的结构，等等。
现在将在下文中参考相应附图详细说明每个具体的示例。
(子电源部分的第一结构示例)
图5是示出按照该实施例适用于发电模块的子电源部分第一结构示例的图。这里，将结合上述电源系统(图3)的结构适当地说明示例。
在第一结构示例中，作为具体示例，子电源部分具有采用燃料直接提供系统的质子交换膜燃料电池的结构，通过该燃料直接提供系统，使用从燃料包20A直接提供的发电燃料FL并且通过电气化学反应产生电能(第二电能)。
如图5所示，按照该结构示例的子电源部分11A一般包括：由粘附预定催化微粒的碳电极组成的燃料电极(阴极)111；由粘附预定催化微粒的碳电极组成的空气电极(阳极)112；插入在燃料电极111和空气电极112之间的离子导电膜(交换膜)113。这里，填充在燃料包20A中的发电燃料(例如，象甲醇和水这样的醇基物质)被直接提供给燃料电极111，而空气中的氧气(O2)被提供给空气电极112。
对于子电源部分(燃料电池)11A中的电气化学反应的示例，详细地，当甲醇(CH3OH)和水(H2O)被直接提供给燃料电极111时，如下列化学方程式(1)所示，电子(e-)被催化剂分离出，并且产生氢离子(质子；H+)，通过离子导电膜113传到空气电极112侧。此外，电子(e-)被构成燃料电极111的碳电极取出并提供给负载114(电源系统内部和外部的预定结构；这里是装置DVC的控制器CNT，工作控制部分13，发电部分12，输出控制部分14等)。注意，除了催化剂产生的氢离子以外，还有少量的二氧化碳(CO2)从例如燃料电极111侧释放到空气中。
                       …(1)
另一方面，当空气(氧气O2)被提供给空气电极112时，已经通过催化剂穿过负载114的电子(e-)，已经穿过离子导电膜113的氢离子(H+)和空气中的氧气(O2)相互反应而产生了水(H2O)。
                        …(2)
这样的一系列电气化学反应(化学方程式(1)和(2))在大约是室温的相对低温度的环境中进行。这里，通过将作为空气电极1 1 2处产生的副产品的水(H2O)收集起来并向燃料电极111侧提供一定量的水，它能够被再利用作为化学方程式(1)所示的催化剂的原料，并且以前存储(填充)在燃料包20A中的水(H2O)量能够被大大减少。因此，能够相当大地减少燃料包20A的容量，并且子电源部分11能够长时间连续工作以便提供预定电能。应当注意，收集和再利用象空气电极112处产生的水(H2O)这样的副产品的副产品收集装置的结构将在以后与下述发电部分12中的类似结构一起解释。
通过将具有这种结构的燃料电池应用给子电源部分，由于和其它系统相比(例如下述燃料转化型燃料电池)不需要外围结构，所以子电源部分11A的结构能够简化和最小化，并且仅用很简单的操作，例如将燃料包20A连接到发电模块10A，预定量的发电燃料就通过毛细现象经配备在I/F部分30A的燃料输送管自动馈送到子电源部分11A(燃料电极111)，从而在上述化学方程式(1)和(2)的基础上启动和继续发电工作。
因此，只要燃料包20A继续提供发电燃料，预定电能始终由子电源部分11A自发地产生，并且该电能能够既作为发电部分12或输出控制部分14的启动电能提供，也作为装置DVC的控制器电能和工作控制部分13的工作电能提供。此外，在上述燃料电池中，由于电能是利用电气化学反应使用发电燃料直接产生的，所以能够实现非常高的发电效率。而且，发电燃料能够被有效利用，包括子电源部分的发电模块能够最小化。此外，由于不产生振动或噪声，该结构能够象通用原电池或蓄电池一样被大量装置利用。
在该结构示例的燃料电池中，虽然已经仅对将甲醇作为燃料包20A提供的发电燃料的应用给出了说明，但是，本发明不限于此，任何至少包括氢元素的液体燃料、液化燃料和气体燃料都能够使用。详细地，能够使用例如上述的甲醇、乙醇或丁醇的醇基液体燃料，例如二甲醚、异丁烯(isobutene)、天然气(CNG)由氢碳化物组成的液化燃料，或例如氢气的气体燃料。特别是，当由燃料包20A向子电源部分11A提供时，它能够极好地应用在例如常温或常压的预定环境条件下呈气态的这种燃料。
(子电源部分的第二结构示例)
图6A和6B是示出按照该实施例适用于发电模块的子电源部分第二结构示例的图。
在第二结构示例中，作为具体示例，子电源部分具有发电装置的结构，它通过包括在燃料包20A中的发电燃料的压能(充气压力或气压)驱动压力驱动发动机(燃气轮机)，并将驱动能量转换为电能。
如图6A和6B所示，按照该结构示例的子电源部分11B包括：可移动叶片122a，设置为多个叶片向预定圆周方向弯曲、沿圆周方向排列，从而以基本上辐射的方式延伸并且能够旋转的方式；发电机125，直接和可移动叶片122a的旋转中心连接，并根据已知的电磁感应或压电转换原理将可移动叶片122a的旋转能量转换为电能；固定叶片122b，设置为多个叶片沿可移动叶片122a的外周边向可移动叶片122a的弯曲相反的方向弯曲，基本上辐射地排列，并且就可移动叶片122a来说相对固定；吸入控制部分123，用于控制汽化发电燃料(燃气)向可移动叶片122a和固定叶片122b组成的燃气轮机122的提供；和排出控制部分124，用于控制发电燃料经过燃气轮机122后的排出。这里，对于由燃气轮机122、吸入控制部分123和排出控制部分124组成的子电源部分11B的结构，通过应用微加工技术和半导体制造工艺积累的其它技术等所谓的显微机械加工制造技术，子电源部分11B能够一体化和形成在例如一个硅片121上的小空间中。在图6A中，为了阐明燃气轮机122的结构，虽然可移动叶片122a和固定叶片122b为了方便起见而露在外面，实际上如图6B所示，除了可移动叶片的中心以外，它们是用上部分提供的盖子覆盖着的。
在这样的子电源部分11B中，例如如图6B所示，当通过汽化填充在燃料包20中的液体燃料而获得的高压燃气，经吸入控制部分123从燃气轮机122的固定叶片122b向可移动叶片122a侧吸入(见箭头P2)时，沿固定叶片122b弯曲的方向产生了燃气涡流，并且涡流使可移动叶片122a向预定方向旋转，从而驱动发电机125。结果，燃气压能经燃气轮机122和发电机125被转换为电能。
即，按照该结构示例应用于子电源部分11B的发电燃料，至少在吸入控制部分123打开而燃料被吸入燃气轮机122时以高压气体的状态吸入，并且根据当排出控制部分124打开而燃气轮机122中的气体向低气压侧例如具有常压的外部空气放出时造成的压差，通过气体流动，可移动叶片122a以预定旋转速度(或旋转数目)沿预定方向旋转，从而在发电机125中生成预定电能。
促使可移动叶片122a旋转的、压力已经减小(压能已经被消耗)的燃气经排出控制部分124释放到子电源部分11B的外边。顺便说一下，在图3所示的发电模块10A中，虽然已经对直接将子电源部分11释放的燃气(废气)放到电源系统301的外边的结构给出了说明，但是，本发明不限于此，它可以具有重复利用燃气作为发电部分12中的发电燃料的结构，如将在下面的实施例中说明的。
在按照该结构示例的子电源部分11B中，燃料包20A提供的发电燃料(燃气)FL不必一定具有燃烧性(或易燃性)，并且尤其在直接将用于产生电能的燃气释放到电源系统301外部的结构，当考虑将发电燃料FL作为废气释放时，希望发电燃料具有不燃性或耐火性以及无毒。顺便说一下，如果发电燃料由具有燃烧性或包括有毒成分的物质组成，在向外界释放废气以前需要防火处理或去毒处理是不必说的。
对于按照该结构示例的子电源部分11B，在根据燃气的压能产生电能的结构中，燃气仅穿过子电源部分11B(燃气轮机122)，并且不象上述燃料电池中的电气化学反应产生副产品(例如水)。因此，当具有不燃性或耐火性但无毒的物质作为发电燃料应用时，或者即使发电燃料是具有耐火性或有毒的物质，采用在将发电燃料释放到电源系统301的外部以前执行防火处理或去毒处理的结构时，也不需要提供收集废气的装置。
通过将具有这种结构的发电装置应用给子电源部分，类似上述第一结构示例，通过很简单的操作，即将燃料包20A连接到发电模块10A，高压的发电燃料(燃气)FL就能够经I/F部分30A自动馈送到子电源部分11B(燃气轮机122)，并且发电工作能够启动和继续。而且，只要继续提供发电燃料FL，预定电能就能够始终由子电源部分11B自发地产生，从而将该电能提供给电源系统301的内部和外部预定结构。
(子电源部分的第三结构示例)
图7A-7C是示出按照该实施例适用于发电模块的子电源部分第三结构示例的图。
在第三结构示例中，作为具体示例，子电源部分具有发电装置的结构，它通过填充在燃料包20A中的发电燃料FL的压能(充气压力或气压)驱动压力驱动发动机(转子发动机)，并将驱动能量转换为电能。
如图所示，按照第三结构示例的子电源部分11C包括：机壳131，具有横截面基本是椭圆形的工作空间131a；转子132，沿工作空间131a的内壁绕中轴133旋转，并具有基本是三角形的横截面；和直接与中轴133连接的发电机(未示出)。这里，对于子电源部分11C的结构，通过应用和上述每个实施例类似的显微机械加工制造技术，子电源部分11C能够一体化并形成在例如毫米级的小空间中。
在具有这种结构的子电源部分11C中，工作空间131a保持基本常温。当燃料以液体形式从入口134a填充到工作空间131a中时，燃料被汽化并膨胀，并且通过控制出口134b侧为低压例如常压，在工作空间131a的内壁和转子132形成的各工作室中产生气压差。如图7A-7C所示，通过汽化燃气从入口134a到出口134b的流动(箭头P3)产生的燃气压，转子132的内圆周沿中轴133的外圆周旋转。结果，燃气的压能被转换为中轴133的转动能，然后由和中轴133连接的发电机转换为电能。
这里，对于应用于该结构示例的发电机，它能够极好地应用使用例如和上述第二结构示例类似的电磁感应或压电转换的已知原理的发电机。
在该结构示例中，由于还使用了根据燃气压能产生电能的结构，燃气仅穿过子电源部分11C(机壳131中的工作空间131a)以便产生电能，因此燃气不必一定具有象发电燃料一样的燃烧性(或易燃性)。在被提供给子电源部分11C时，至少在预定环境条件例如常温或常压下变为汽化并膨胀到预定立方体积的高压燃气，只要燃气是这样的物质，就能够极好地应用该燃气。
因此，通过将具有这种结构的发电装置应用给子电源部分，类似上述每个实施例，通过非常简单的操作，即将燃料包20A和发电模块10A连接，高压发电燃料(燃气)FL经I/F部分30A被自动馈送到子电源部分11C(工作空间131a)，并且发电工作能够启动和继续。而且，只要继续提供发电燃料FL，预定电能就能够始终由子电源部分11C自发地产生，从而将电能提供给电源系统301内部和外部的预定结构。
(子电源部分的第四结构示例)
图8A-8C是示出按照该实施例适用于发电模块的子电源部分第四结构示例的示意性结构图。
在第四结构示例中，作为具体示例，子电源部分具有发电装置的结构，它在填充在燃料包20A中的发电燃料FL的催化燃烧反应的基础上，使用热能的产生引起的温差，通过热电转换发电产生电能。
如图8A所示，按照第四结构示例的子电源部分11D具有温差发电机的结构，一般包括：催化燃烧部分141，用于通过将发电燃料FL经过催化燃烧来产生热能；固定温度部分142，用于保持基本固定的温度；热电转换部件143，连接在第一和第二温度端之间，催化燃烧部分141被确定为第一温度端，而固定温度部分142为第二温度端。这里，如图8B所示，热电转换部件143具有两种类型的半导体或金属(为了方便起见，在下文中将称为“金属等”)MA和MB的末端相互接合(例如，金属等MB和金属等MA的两端接合)并且各接合部分N1和N2分别与催化燃烧部分141(第一温度端)和固定温度部分142(第二温度端)连接的结构。固定温度部分142具有例如总是经配备在与电源系统301连接的装置DVC的开口部分等而露在外部空气中并保持基本固定温度的结构。对于由所示温差发电机组成的子电源部分11D的结构，和上述每个实施例类似，通过应用显微机械加工制造技术，子电源部分11D能够一体化并形成在小空间中。
在具有这种结构的子电源部分11D中，如图8C所示，当填充在燃料包20A中的发电燃料(燃烧气)FL经I/F部分30A提供给催化燃烧部分141时，热量通过催化燃烧反应而产生，并且催化燃烧部分141(第一温度端)的温度提高。另一方面，由于固定温度部分142被配置为保持它的温度基本恒定，所以在催化燃烧部分141和固定温度部分142之间产生温差。然后，在温差的基础上，通过热电转换部件143中的塞贝克效应，产生预定电动势并生成电能。
详细地，在第一温度端(接合部分N1)中的温度被定义为Ta，而第二温度端(接合部分N2)的温度为Tb(＜Ta)的情况中，如果温度Ta和Tb之间的差小，在图8B所示的输出端Oa和Ob之间产生Vab＝Sab×(Ta-Tb)的电压。这里，Sab表示金属等MA和MB的相对塞贝克系数。
因此，通过将具有这种结构的发电装置应用给子电源部分，类似上述每个结构示例，仅通过非常简单的操作，即将燃料包20A和发电模块10A连接，发电燃料(液体燃料或液化燃料或气体燃料)经I/F部分30A被自动馈送到子电源部分11D(催化燃烧部分141)，产生涉及催化燃烧反应的热能，并且温差发电机的发电工作能够启动和继续。而且，只要继续提供发电燃料FL，预定电能能够始终由子电源部分11D自发地产生，从而将该电能提供给电源系统301内部和外部的预定结构。
在该结构实施例中，温差发电机在催化燃烧部分141和固定温度部分142之间的温差的基础上，通过塞贝克效应产生电能，虽然已经对该温差发电机给出了说明，但是本发明不限于此，而可以具有在通过加热金属使自由电子从金属表面发射的热电子发射现象的基础上产生电能的结构。
(子电源部分的第五结构示例)
图9A和9B是示出按照该实施例适用于发电模块的子电源部分第五结构示例的图。
在第五结构示例中，作为具体示例，子电源部分具有发电装置的结构，它在蒸发反应的基础上，利用填充在燃料包20A中的发电燃料(液体燃料)FL吸收热能时引起的温差，通过热电转换发电产生电能。
如图9A所示，按照第五结构示例的子电源部分11E具有温差发电机的结构，一般包括：热和冷保持部分151，用于保持通过发电燃料(特别是液化燃料)FL蒸发时吸收热能实现的热和冷；固定温度部分152，用于保持基本固定的温度；和热电转换部件153，连接在第一和第二温度端之间，热和冷保持部分151被确定为第一温度端，而固定温度部分152为第二温度端。这里，热电转换部件153具有和上述第四结构(参见图8B)示例所示相当的结构。此外，固定温度部分152被配置为通过将其接触或露在电源系统301内部和外部的其它区域来保持基本固定的温度。顺便说一下，对于由附图所示的温差发电机组成的子电源部分11E的结构，和上述每个实施例类似，子电源部分11E一体化并形成在小空间中。
在具有这种结构的子电源部分11E中，如图9B所示，当填充在燃料包20A中的预定压力条件下的发电燃料(液化燃料)FL经I/F部分30A提供给子电源部分11E并转变为预定环境条件例如常温或常压时，发电燃料FL被蒸发。此时，热能从周围吸收，热和冷保持部分151的温度降低。另一方面，由于固定温度部分152被配置为保持它的温度基本恒定，所以在热和冷保持部分151和固定温度部分152之间产生温差。然后，类似上述第四结构示例，在该温差的基础上，通过热电转换部件153中的塞贝克效应，产生预定电动势并生成电能。
因此，通过将具有这种结构的发电装置应用给子电源部分，类似上述每个结构示例，仅通过非常简单的操作，即将燃料包20A和发电模块10A连接，发电燃料(液化燃料)FL经I/F部分30A被自动馈送到子电源部分11E，热能被蒸发反应吸收生成热和冷，并且温差发电机的发电工作能够启动和继续。而且，只要继续提供发电燃料FL，预定电能能够始终由子电源部分11E自发地产生，从而将该电能提供给电源系统301内部和外部的预定结构。
在该结构示例中，该温差发电机在热和冷保持部分151和固定温度部分152之间的温差的基础上，通过塞贝克效应产生电能，虽然已经对该温差发电机给出了说明，但是本发明不限于此，而可以具有在热电子发射现象的基础上产生电能的结构。
(子电源部分的第六结构示例)
图10是示出按照该实施例适用于发电模块的子电源部分第六结构示例的图。
在第六结构示例中，作为具体示例，子电源部分具有发电装置的结构，它通过利用与填充在燃料包20A中的发电燃料有关的生物化学反应产生电能。
如图10所示，按照第六结构示例的子电源部分11F一般包括：生物培养箱161，其中存放有用发电燃料FL作为滋养源培植的微生物或生物催化剂(为了方便起见，在下文中将称为“微生物等”)BIO；阳极侧电极161a和阴极侧电极161b，配备在生物培养箱161中。在该结构中，通过从燃料包20A经I/F部分30A提供发电燃料FL，在生物培养箱161中产生微生物等BIO的新陈代谢等(生物化学反应)，例如吸气，并且产生电子(e-)。通过阳极侧电极161a捕获该电子，能够从输出端Oa和Ob获得预定电能。
因此，通过将具有这种结构的发电装置应用给子电源部分，类似上述每个结构示例，仅通过非常简单的操作，即将燃料包20A和发电模块10A连接，能够作为微生物等BIO的滋养源的发电燃料FL经I/F部分30A被自动馈送到子电源部分11F(生物培养箱161)，并且微生物等BIO的生物化学反应的发电工作被启动。而且，只要继续提供发电燃料，预定电能能够始终自发地产生，从而将该电能提供给电源系统301内部和外部的预定结构。
在生物化学反应中，当通过利用微生物等BIO的光合作用产生电能时，通过配备给与电源系统301连接的装置DVC的开口部分等，采用例如外部光线能够经该开口进入的结构，预定电能能够恒定自发地产生和提供。
(子电源部分的第七结构示例)
图11A和11B是示出按照该实施例适用于发电模块的子电源部分第七结构示例的图。
在第七结构示例中，作为具体示例，子电源部分具有发电装置的结构，它将燃料包20A提供的发电燃料的液体移动生成的振动能转换为电能。
如图11A所示，按照第七结构示例的子电源部分11G具有振动发电机的结构，一般包括：筒型振动器171，配置为当由液体或气体组成的发电燃料沿预定方向移动时至少它的一端侧能够振动的方式，并具有配备在它的振动端171a的电磁线圈173；定子172，插入该振动器，配备有永久磁铁174，从而和电磁线圈173相对并且相对于发电燃料的移动不产生振动。在这样的结构中，如图11B所示，通过经I/F部分30A从燃料包20A提供发电燃料FL，振动器171(振动端171a)沿基本垂直于发电燃料FL的流动方向的方向(图中的箭头P4)相对于定子172产生具有预定振动数目的振动。永久磁铁174和电磁线圈173之间的相对位置被该振动改变，从而产生电磁感应，这样就通过电磁线圈173获得了预定电能。
因此，通过将具有这种结构的发电装置应用给子电源部分，类似上述每个结构示例，仅通过非常简单的操作，即将燃料包20A和发电模块10A连接，液体发电燃料FL经I/F部分30A被自动馈送到子电源部分11G，并且通过涉及液体移动的振动器171的振动能转换的发电工作被启动。而且，只要继续提供发电燃料FL，预定电能能够持续自发地产生，从而将电能提供给电源系统301内部和外部的预定结构。
上述每个结构示例仅说明了应用于发电模块10A的子电源部分11的实例，而不是要限制按照本发明的电源系统的结构。简单地说，应用于本发明的子电源部分11可以具有任何其它的结构，只要在例如电气化学反应，电磁感应，生热或当填充在燃料包20A中的液体燃料或液化燃料或气体燃料被直接提供时涉及吸热反应的温差这些能量转换反应的基础上电能能够在子电源部分11中产生。例如，可以是气压驱动发动机而不是燃气轮机或转子发动机与利用电磁感应或压电转换的发电机的组合。可选地，如下面将说明的，能够应用除了和上述每个子电源部分11相当的发电装置以外还配备电能压缩方式(压缩装置)的结构，子电源部分11产生的电能(第二电能)被部分存储，然后当启动电源系统301(发电部分12)时，能够作为启动电能提供给发电部分12或输出控制部分14。
(子电源部分的第八结构示例)
图12、图13-15和图16-18是示出按照该实施例适用于发电模块的子电源部分的第八结构示例和工作状态的示意性结构图，图中沿线箭头表示电流流动的方向。
如图12所示，按照第八结构示例的子电源部分11H被配置为一般包括：发电装置(例如，在上述每个结构示例中说明的子电源部分)181，当填充在燃料包20中的发电燃料(液体燃料或液化燃料或气体燃料)FL通过毛细现象经配备给I/F部分30的燃料传输通道直接提供时，能够自发地产生电能(第二电能)；电荷存储部分182，存储发电装置181产生的一部分电能，并且由蓄电池、电容器等组成；和开关183，用于根据工作控制部分13的工作控制信号对电荷存储部分182切换和设置电能的存储和放电。
在这样的结构中，当连续提供燃料包的发电燃料时，被持续驱动的发电装置181产生的电能被输出作为装置DVC的控制器电能和工作控制部分13的工作电能，并且该电能的一部分经开关183被适当存储在电荷存储部分182中。随后，例如当通过电压监视部分16检测供电电能的电压变化，通过工作控制部分13检测装置DVC(负载LD)驱动的启动时，开关183的连接状态根据工作控制部分13输出的工作控制信号而改变，并且存储在电荷存储部分182中的电能作为电动势提供给发电部分12或输出控制部分14。
这里，当由于装置DVC被长时间驱动而发电部分12或输出控制部分14消耗的电荷存储部分182中的电荷减少到某个程度时，能够以这种方式进行控制：通过切换发电部分12从而将电能再提供给装置DVC和电荷存储部分182，使电荷存储部分182不会被完全放电。此外，当发电部分12向装置DVC提供电能时，发电装置181可以对电荷存储部分182连续充电。顺便说一下，在下述第二实施例中，当应用该结构示例作为子电源部分11时，工作控制部分13通过终端部分ELx接收装置DVC的控制器CNT输出的、表示负载LD从关闭状态激活并切换到开启状态的负载驱动信息，来检测装置DVC(负载LD)的驱动，并输出切换开关183连接状态的工作控制信号。
因此，按照具有这种结构的子电源部分，即使发电装置181每单位时间产生的电能设置得较低(弱电力)，通过瞬间放电存储在电荷存储部分182中的电能，也能够将具有足够高驱动电能特性的电能提供给发电部分12或输出控制部分14。这样，由于发电装置181的发电能力能够设置得很低，子电源部分11的结构能够最小化。
对于按照该结构示例的子电源部分，如图13-15所示，能够应用省去发电装置181而仅配备由以前充电了的电容器组成的电荷存储部分182的结构。
在图13-15中，电荷存储部分182除了能够从正电极端EL(+)和负电极端EL(-)向装置DVC持续提供控制器CNT的控制器电能和负载LD的负载驱动电能的功能，还具有根据需要通过开关183a将电能提供给输出控制部分14的功能。
控制器CNT具有在由装置DVC操作者的操作或其它原因启动装置DVC时使开关LS接通以便将电能提供给负载LD的功能。
工作控制部分13具有检测电荷存储部分182中电荷存储状态的功能。不管负载LD的驱动状态如何，仅当电荷存储部分182中存储的电荷量不够时，工作控制部分13才接通开关183a，驱动输出控制部分14并启动发电部分12。
在这种结构中，图13所示情况是，因为装置DVC的负载LD不被驱动而在备用模式，所以开关LS断开，并且电荷存储部分182将电能提供给控制器CNT。此时，由于电荷存储部分182存储着足够提供预定量电能的电荷，所以工作控制部分13断开开关183a。
图14所示情况是，备用模式被类似设置，但是工作控制部分13检测到电荷存储部分182电荷量的减少低于预定量并接通开关183a。输出控制部分14用电荷存储部分182的电能开始驱动并将燃料包20的预定量燃料等提供给发电部分12。而且，输出控制部分14以这样的方式将电能提供给发电部分12，从而发电部分12的加热器在预定时间中达到预定温度。结果，发电部分12产生电能，电荷存储部分182通过使用该电能进入充电模式存储电荷，并保持备用放电模式，以便继续控制器CNT的驱动。然后，从该状态，当预定量电荷存储在电荷存储部分182中时，如上述图13所示，工作控制部分13将开关183a转为断开状态。
图15所示情况是，已经检测到装置DVC被装置DVC的操作员的操作或其它原因启动的控制器CNT接通开关LS。当工作控制部分13检测到存储在电荷存储部分182中的电荷量由于装置DVC的负载LD和控制器CNT中的电能消耗而减少到低于预定量时，工作控制部分13接通作为启动控制部分而运行的开关183a，并且输出控制部分14驱动发电部分12发电，从而充电电荷存储部分182。然后，当电荷在电荷存储部分182中充满时，工作控制部分13检测该状态并断开开关183a，以便停止发电部分12中的发电和工作控制部分13中的驱动。
工作控制部分13检测到开关183a必须接通时相应于电荷存储部分182中充电量的门限值，和它检测到开关183a必须断开时相应于电荷存储部分182中充电量的门限值可以被设置得基本相等，而断开开关183a时的门限值可以设置得较大。
在具有这种结构的电源系统中，该系统的结构和功能操作和上述图12所示的电源系统不同在：子电源部分本身没有产生电能的功能；发电部分12不管负载LD的驱动状态如何而根据电荷存储部分182的充电状态产生电能；工作控制部分13检测电荷存储部分182的充电状态然后控制开关183a；和电荷存储部分182向装置DVC提供电能。此外，由于电源系统具有这样的结构，所以发电部分12仅用电荷存储部分182中的电荷充电状态控制发电和发电的停止就足够了，而不用从装置DVC的控制器CNT获得负载驱动信息。因此，不再需要用于输入负载驱动信息的终端部分Elx，并且能够采用双电极终端结构，这带来和任何其它普通电池兼容性的优点。此外，由于发电部分12停止时作为子电源部分的电荷存储部分182不继续消耗燃料包20中的燃料来产生电能，所以还具有不浪费地消耗燃料包20中的燃料的优点。此外，还具有装置DVC不必包括从控制器CNT向电源系统提供负载驱动信息的电路的优点。
现在将参考图16-18说明具有按照该结构示例的电荷存储型子电源部分的又一个电源系统。
在图16-18中，电荷存储部分182除了从正电极端EL(+)和负电极端EL(-)向装置DVC持续提供控制器CNT的控制器电能的功能，还具有根据需要通过开关183b将电能提供给输出控制部分14以便驱动发电部分12的功能。
控制器CNT具有在由装置DVC操作者的操作或其它原因激活装置DVC时使开关LS接通以便将电能提供给负载LD的功能。
工作控制部分13具有检测电荷存储部分182中电荷存储状态的功能。不管负载LD的驱动状态如何，仅当电荷存储部分182中存储的电荷量不够时，工作控制部分13才接通开关183b，并驱动输出控制部分14使发电部分12产生电能。此外，工作控制部分13接通开关183c并将发电部分12中产生的电能和电荷存储部分182中的电能一起输出，作为控制器CNT的控制器电能和负载LD的负载驱动电能。
在这种结构中，图16所示情况是，当装置DVC在备用模式而工作控制部分13确定电荷存储部分182将足够的电荷存储在其中时，工作控制部分13断开开关183(开关183b和开关183c)并停止发电部分12和输出控制部分14的驱动，并且电荷存储部分182将电能提供给控制器CNT。
图17所示情况是，当装置DVC在备用模式并且工作控制部分13确定电荷存储部分182中存储的电荷衰减到预定量并且因为不驱动负载LD所以衰减过程慢时，工作控制部分13接通开关183b并接通开关183c，从电荷存储部分182向输出控制部分14提供驱动电能，从而驱动输出控制部分14和发电部分12，并且用发电部分12中产生的电能在电荷存储部分182中存储电荷。此时，输出控制部分14用电荷存储部分182的电能开始驱动，将燃料包20的预定量燃料等提供给发电部分12，并且将电能提供给发电部分12，从而发电部分12的加热器能够在预定时间内达到预定温度。同时，电荷存储部分182将电能持续提供给控制器CNT。然后，从该状态，当预定量电荷存储在电荷存储部分182中时，如上述图16所示，工作控制部分13断开开关183(开关183b和开关183c)。
图18所示情况是，由控制器CNT接通开关LS驱动负载LD，当工作控制部分13确定存储在电荷存储部分182中的电荷量衰减到预定量并且由于负载LD驱动而衰减过程快时，工作控制部分13接通开关183b，并驱动输出控制部分14使发电部分12发电，并且工作控制部分13还接通开关183c并将发电部分12中产生的电能和电荷存储部分182中的电能一起输出作为控制器CNT的控制器电能和负载LD的负载驱动电能。发电部分12中每单位产生的电能量可以设置得大于图17所示在电荷存储部分182中存储电荷(充电)时的量。
<发电部分12>
按照该实施例应用于发电模块的发电部分12具有图3所示的结构：在工作控制部分13的启动控制的基础上，通过使用燃料包20提供的发电燃料FL的物理或化学能，产生驱动装置DVC(负载LD)所需的预定电能(第一电能)。对于发电部分12的具体结构，能够应用各种构造，例如，使用燃料包20(燃料电池)提供的发电燃料FL的电气化学反应的构造；使用涉及燃烧反应的热能(温差发电)的构造；使用动能转换作用等，通过使用涉及燃烧反应等的压能来旋转发电机而产生电能(内燃/外燃机发电)的构造；或利用电磁感应等原理将发电燃料FL的流体能或热能转换为电能(电磁液体机械发电机，热声效应发电机等)的构造。
这里，由于发电部分12产生的电能(第一电能)是驱动整个装置DVC的各种功能(负载LD)的主电源，驱动电源特性被高设置。因此，当上述子电源部分11(电荷存储部分182)将装置DVC的控制器电能或工作电能等提供给工作控制部分13、输出控制部分14和发电部分12，并且发电部分12将负载驱动电能提供给负载LD时，电源部分11(第二电能)提供的电能和发电部分12提供的电能特性不同。
现在将参考附图在下文中简要说明每个具体示例。
(发电部分的第一结构示例)
图19是示出按照该实施例适用于发电模块的发电部分的第一结构示例的图，而图20A和20B是示出按照该结构示例适用于发电部分的燃料转化部分中的氢产生过程图。这里，将通过适当参考上述电源系统(图3)的结构进行说明。
在第一结构示例中，作为具体示例，发电部分具有质子交换膜燃料电池的结构，采用使用燃料包20A经输出控制部分14提供的发电燃料FL，并通过电气化学反应产生电能的燃料转化系统。
如图19所示，发电部分12A被配置为大致包括：燃料转化部分(燃料转化器)210a，用于通过利用涉及燃料包20A提供的发电燃料FL的预定转化反应，提取包含在发电燃料FL中的预定燃料成分(氢)；和燃料电池部分210b，用于利用燃料转化部分210a提取的燃料成分通过电气化学反应，产生驱动负载214(装置DVC或负载LD)的预定电能(第一电能)。
如图20A所示，燃料转化部分210a的蒸气转化反应部分210X一般通过每个由蒸发和蒸气转化反应组成的处理，经输出控制部分14从燃料包20A提供的发电燃料FL提取燃料成分。例如，在作为发电燃料FL使用的甲醇(CH3OH)和水(H2O)产生氢气(H2)的情况中，在蒸发步骤中，通过将作为液体燃料的甲醇和水放置在输出控制部分14控制的加热器的约沸点温度条件下的环境中，甲醇(CH3OH)和水(H2O)首先被蒸发。
然后，在蒸气转化反应过程中，通过使用加热器将环境设置在约300℃的温度条件下来蒸发甲醇(CH3OH)和水(H2O)，49.4kJ/mol的热能被吸收，并且如下列化学方程式(3)所示产生了氢(H2)和少量的二氧化碳(CO2)。在蒸气转化反应过程中，除了氢(H2)和二氧化碳(CO2)，可能还产生少量的一氧化碳(CO)作为副产品。
                         …(3)
这里，如图20B所示，用于消除蒸气转化反应过程中作为副产品产生的一氧化碳(CO)的选定氧化催化剂部分210Y可以配备在蒸气转化反应部分210X后面的阶段，从而一氧化碳(CO)能够经过由水转换反应和选定氧化反应组成的各处理，转换为二氧化碳(CO2)和氢(H2)，从而抑制有害物质的释放。详细地，在选定氧化催化剂部分210Y的水转换反应处理中，通过使水(蒸气；H2O)和一氧化碳(CO)反应，产生40.2kJ/mol的热能，并且如下列化学方程式(4)所示产生二氧化碳(CO2)和氢(H2)。
                             …(4)
此外，选定氧化反应部分210Z可以配备在选定氧化催化剂部分210Y后面的阶段。在选定氧化反应处理中，通过使氧气(O2)和还没有被水转换反应转换成二氧化碳(CO2)和氢(H2)的一氧化碳(CO)反应产生283.5kJ/mol的热能，并且如下列化学方程式(5)所示产生二氧化碳(CO2)。该选定氧化反应部分210Z可以配备在蒸气转化反应部分210X后面的阶段。
                            …(5)
除了上述一系列燃料转化反应产生的氢以外，少量产物(主要是二氧化碳)经过配备在发电模块10A的释放口(未示出；这将在下面的具体结构示例中说明)释放到空气中。
具有这种功能的燃料转化部分的具体结构将在下面的具体结构示例中和其它结构一起说明。
如图19所示，类似应用于上述子电源部分11的燃料直接提供型燃料电池，燃料电池部分210b一般包括：由粘附例如铂、钯、铂钌催化微粒的碳电极组成的燃料电极(阴极)211；由粘附例如铂催化微粒的碳电极组成的空气电极(阳极)212；插入在燃料电极211和空气电极212之间的薄膜似的离子导电膜(交换膜)。这里，燃料转化部分210a提取的氢气(H2)从下述输出控制部分14控制其提供量的发电燃料FL提供给燃料电极211，同时空气中的氧气(O2)被提供给空气电极212。结果，通过下列电气化学反应完成发电，并且能够是预定驱动电能(电压/电流)的电能被提供给负载214(装置DVC的负载LD)。此外，燃料电池部分210b中产生的一部分电能根据需要提供给燃料控制部分14a和/或加热器控制部分14e。
详细地，对于该结构示例的发电部分12中的电气化学反应的示例，当氢气(H2)提供给燃料电极211时，电子(e-)在燃料电极211被催化剂分离出，氢离子(质子；H+)被产生并通过离子导电膜213传到空气电极212侧，而且电子(e-)被构成燃料电极211的碳电极取出并提供给负载214，如下列化学方程式(6)所示。
                              …(6)
当空气被提供给空气电极212时，已经通过空气电极212的催化剂穿过负载214的电子(e-)，已经穿过离子导电膜的氢离子(H+)，和空气中的氧气(O2)相互反应，从而产生了水(H2O)，如下列化学方程式(7)所示。
                     …(7)
这样的一系列电气化学反应(化学方程式(6)和(7))在大约60-80℃的相对低温度的环境中进行，并且除了电能(负载驱动电能)以外的副产品基本上仅是水(H2O)。这里，通过将作为空气电极212产生的副产品的水(H2O)收集起来并向上述燃料转化部分210a提供一定量的水，水能够被再利用于发电燃料FL的燃料转化反应或水转换反应，事先为燃料转化反应而存储(填充)在燃料包20A中的水(H2O)量能够被大大减少，并且配备在燃料包20A中并收集副产品的副产品收集装置中的收集量能够相当大地减少。应当注意，收集和再利用象空气电极212产生的水(H2O)这样的副产品的副产品收集装置的结构将在以后和上述子电源部分11中的副产品收集装置一起说明。
通过上述电气化学反应生成并提供给负载214的电能取决于提供给发电部分12A(燃料电池部分210b的燃料电极211)的氢气(H2)量。提供给装置DVC的电能能够通过控制经输出控制部分14提供给发电部分12的发电燃料FL(基本上是氢气)的量而任意调整，并且例如，能够设置从而和通用化学电池之一相当。
通过将具有这种结构的燃料转化型燃料电池应用于发电部分，由于能够通过输出控制部分14控制提供的发电燃料FL的量来有效地产生任意的电能，所以在负载驱动信息的基础上，能够实现根据装置DVC(负载LD)的驱动状态的适当发电工作。此外，通过将该结构应用于燃料电池，由于电能能够通过电气化学反应从发电燃料FL直接生成，所以能够实现非常高的发电效率，并且发电燃料FL能够有效使用，或者包括发电部分12的发电模块10A能够最小化。
类似上述子电源部分11(参见第一结构示例)，虽然已经仅对将甲醇作为发电燃料FL应用的情况给出了说明，但是本发明不限于此，至少包括氢元素的液体燃料或液化燃料或气体燃料都能够使用。因此，它能够极好地应用例如甲醇、乙醇或丁醇的醇基液体燃料，诸如二甲醚、异丁烯或天然气由能够在常压常温下蒸发的氢碳化物组成的液化燃料，诸如氢气的气体燃料，等等。
这里，在使用作为发电燃料FL的液化氢或氢气的情况中，能够采用将其提供量单独由输出控制部分14控制的发电燃料FL直接提供给燃料电池部分210b的结构，而不需要在该结构示例中所述的燃料转化部分210a。此外，虽然仅燃料转化型燃料电池已经作为发电部分12的结构说明，但是本发明不限于此。类似上述子电源部分(参见第一结构示例)11，虽然发电效率低，但是可以应用燃料直接提供型燃料电池，并且可以使用液体燃料、液化燃料、气体燃料等产生电能。
(发电部分的第二结构示例)
图21A和21B是示出按照该实施例适用于发电模块的发电部分第二结构示例的图。
在第二结构示例中，作为具体示例，发电部分具有发电装置的结构，它使用经输出控制部分14从燃料包20A提供的发电燃料FL，通过涉及燃烧反应的压能驱动燃气轮机(内燃机)，并将驱动能量转换为电能。
如图21A和21B所示，按照该结构示例的发电部分12B一般包括：可移动叶片222，设置为多个叶片向圆周上的预定方向弯曲的，并且，排列在圆周上而基本上辐射地延伸的吸入叶片222in和排出叶片222out相互同轴连接并能够旋转；固定叶片223，由吸入叶片223in和排出叶片223out组成，设置为多个叶片沿可移动叶片222的外周边向可移动叶片222(吸入叶片222in和排出叶片222out)相反的方向弯曲，在圆周上排列而基本上辐射地延伸并且相对于可移动叶片222固定；燃烧室224，用于燃烧可移动叶片222吸入的发电燃料(燃气)FL预定时间；点火部分225，用于点燃吸入燃烧室224的燃气；发电机228，和可移动叶片222的旋转中心连接，并根据已知的电磁感应或压电转换原理将可移动叶片222的旋转能量转换为电能；吸入控制部分226，用于控制汽化燃气向可移动叶片222和固定叶片223组成的燃气轮机的提供(吸入量)；和排出控制部分227，用于控制燃气在燃气轮机中燃烧后的排出。对于包括燃气轮机、吸入控制部分226和排出控制部分227的发电部分12B的结构，通过应用类似上述子电源部分11的显微机械加工制造技术，发电部分12B能够一体化并形成在例如硅片221上的毫米级的小空间中。在图21A中，为了阐明燃气轮机的结构，所示吸入叶片222in和223in为了方便起见而露在外面。
在这样的发电部分12B中，例如如图21B所示，当经吸入控制部分226从燃气轮机的吸入叶片222in和223in侧吸入的燃气被点火部分225点燃，在燃烧室224中燃烧预定时间并从排除叶片222out和223out侧释放出时(箭头P5)，沿可移动叶片222和固定叶片223弯曲的方向产生了燃气涡流，并且燃气的吸入和排出是通过涡流自动完成的。此外，可移动叶片122a向预定方向连续旋转，从而驱动发电机228。结果，通过燃气获得的燃料能经燃气轮机和发电机228被转换为电能。
由于按照该结构示例的发电部分12B具有通过使用燃气的燃烧能产生电能的结构，燃料包20A提供的发电燃料(燃气)FL必须至少具有可燃性或燃烧性。例如，它能够极好地应用例如甲醇、乙醇或丁醇的醇基液体燃料，例如二甲醚、异丁烯或天然气、由在常压常温下蒸发的氢碳化物组成的液化燃料，或例如氢气的气体燃料。
在应用燃烧后的燃气直接排放到电源系统301外部的结构的情况中，如果废气包含可燃或有毒的成分，在向外界释放废气以前必须执行防火处理或去毒处理，或者必须配备用于收集废气的装置是不必说的。
通过将具有这种结构的燃气轮机应用给发电部分，类似上述第一结构示例，由于通过调整所提供的发电燃料FL的量的简单控制方法能够产生任意电能，所以能够实现根据DVC的驱动状态的适当发电工作。此外，通过应用微加工燃气轮机的结构，能够产生具有相对高能量转换效率的电能，并且在有效利用发电燃料FL的同时，能够最小化包括发电部分12的发电模块10A。
(发电部分的第三结构示例)
图22A-22D是示出按照该实施例适用于发电模块的发电部分第三结构示例工作的图。
在第三结构示例中，作为具体示例，发电部分具有发电装置的结构，它使用燃料包20A经输出控制部分14提供的发电燃料FL，通过燃烧反应获得的压能驱动转子发动机(内燃机)，并将驱动能量转换为电能。
如这些图所示，按照第三结构示例的发电部分12C包括：机壳231，具有横截面基本是椭圆形的工作空间231a；转子232，沿工作空间231a的内壁偏心地旋转，并具有基本是三角形的横截面；已知转子发动机，配备有点燃和燃烧压缩燃气的点燃部分234；和直接与中轴233连接的发电机(未示出)。对于由转子发动机组成的发电部分12C的结构，类似上述每个结构示例，通过应用显微机械加工制造技术，发电部分12C能够一体化并形成在小空间中，
在具有这种结构的发电部分12C中，通过重复由转子232的旋转完成的吸入、压缩、燃烧(爆炸)和排出的每个冲程，因燃气燃烧引起的压能被转换为旋转能，并且转换的能量被传输给发电机。即，在吸入冲程中，如图22A所示，燃气从入口235a吸入并填充到工作空间231a的内壁和转子232形成的预定工作室AS中，随后，如图22B所示，工作室AS中的燃气在压缩冲程中被压缩而具有高压以后，如图22C所示，燃气在燃烧冲程中以预定时间被点燃部分234点燃和燃烧(爆炸)，并且如图22D所示，燃烧后的废气在排出冲程中经出口235b从工作室AS放出。在该系列驱动冲程中，预定方向的转子232的旋转(箭头P6)由涉及燃烧冲程中的燃气爆炸和燃烧的压能保持，并且旋转能持续向中轴233传输。结果，由燃气获得的燃烧能被转换为中轴233的旋转能，并进一步通过和中轴233连接的发电机(未示出)转换为电能。
对于该示例中的发电机的结构，能够类似上述第二结构示例应用利用电磁感应或压电转换的已知发电机。
此外，由于该结构示例还具有根据燃气的燃烧能产生电能的结构，因此发电燃料(燃气)FL必须至少具有可燃性或燃烧性。此外，在应用直接将燃烧后的燃气(废气)释放到电源系统301外部的结构的情况中，能够理解，在将废气释放到外界以前必须执行防火处理或去毒处理，或者如果废气包含可燃或有毒物质，必须配备用于收集废气的装置。
通过将具有这种结构的转子发动机应用给发电部分，类似上述每个实施例，由于通过调整所提供的发电燃料FL的量的简单控制方法能够产生任意电能，所以能够实现根据装置的驱动状态的适当发电工作。此外，通过应用微加工转子发动机的结构，在通过相对简单的结构产生电能并且工作产生的振动少的同时，能够最小化包括发电部分12的发电模块10A。
(发电部分的第四结构示例)
图23A和23B是示出按照该实施例适用于发电模块的发电部分第四结构示例的示意性结构图。这里，仅示出了应用于第四结构示例的已知斯特林发动机的基本结构(双活塞型和置换型)，并且将以简单的方式说明工作。
在第四结构示例中，作为具体示例，发电部分具有发电装置的结构，它使用经输出控制部分14从燃料包20A提供的发电燃料FL，通过燃烧反应获得的热能驱动斯特林发动机(外燃机)，并将驱动能量转换为电能。
在按照第四结构示例的发电部分12D中，如图23A所示，双活塞型斯特林发动机一般包括：高温(膨胀)侧汽缸241a和低温(压缩)侧汽缸242a，构建成使工作气体能够往复；高温侧活塞241b和低温侧活塞242b，配备在这些汽缸241a和242a中，并与曲轴243连接，从而以90°的相位差往复运动；加热器244，用于加热高温侧汽缸241a；冷却器245，用于冷却低温侧汽缸242a；已知斯特林发动机，配备有和曲轴243的轴连接的飞轮246；发电机(未示出)，直接和曲轴243连接。
在具有这种结构的发电部分12D中，高温侧汽缸241a通过涉及燃气燃烧的热能保持被持续加热，同时，低温侧汽缸242a通过接触或露出电源系统301的内部和外部的其它区域例如外部空气保持被持续冷却，并且等容加热、等温膨胀、等容冷却和等温压缩的每个冲程被重复。结果，高温侧活塞241b和低温侧活塞242b往复运动的动能被转换为曲轴243的旋转能并传输给发电机。
即，在等容加热过程中，当工作气体的热膨胀开始并且高温侧活塞241b开始向下移动时，在具有和高温侧汽缸241a相通空间的小容积的低温侧汽缸242a中，低温侧活塞242b被涉及高温侧活塞241b突然下降的压力减少而向上移动，并且低温侧汽缸242a的冷却工作气体流入高温侧汽缸241a。随后，在等温膨胀冲程中，已经流入高温侧汽缸241a的冷却工作气体充分热膨胀并增加高温侧汽缸241a和低温侧汽缸242a中的空间压力，并且高温侧活塞241b和低温侧活塞242b都向下移动。
然后，在等容冷却冲程中，低温侧汽缸242a中的空间随低温侧活塞242b的下降而增加，并且高温侧汽缸241a中的空间在此基础上缩小。此外，高温侧活塞241b向上移动，并且高温侧汽缸241a的工作气体流入低温侧汽缸242a并冷却。此后，在等温压缩冲程中，填充在低温侧汽缸242a内的空间中的冷却工作气体缩小，并且低温侧汽缸242a和高温侧汽缸241a中的连续空间压力减少。此外，高温侧活塞241b和低温侧活塞242b都向上移动，并且工作气体压缩。在这一系列驱动冲程中，预定方向(箭头P7)的曲轴243的旋转由归因于燃气的加热和冷却的活塞往复运动保持。结果，工作气体的压能转换为曲轴243的旋转能，然后由与曲轴243连接的发电机(未示出)转换为电能。
另一方面，在按照第四结构示例的发电部分12D中，如图23B所示，置换型斯特林发动机配置为一般包括：汽缸241c，具有由置换活塞241d划分并且工作气体能够在其中往复的高温空间和低温空间；置换活塞241d，配备在汽缸241c中并配置为能够往复运动；动力活塞242d，根据汽缸241c中的压力变化而往复运动；曲轴243，置换活塞241d和动力活塞242d与其连接，从而具有90°的相位差；加热器244，用于加热汽缸241c的一端侧(高温空间侧)；冷却器245，用于冷却汽缸241c的另一端侧(低温空间侧)；已知斯特林发动机，配备有和曲轴243的轴中心连接的飞轮246；和直接与曲轴243连接的发电机(未示出)。
在具有这种结构的发电部分12D中，汽缸241c的高温侧通过涉及燃气燃烧的热能保持被持续加热，同时，其低温侧保持被持续冷却。此外，通过重复等容加热、等温膨胀、等容冷却和等温压缩的每个冲程，往复运动具有预定相位差的置换活塞241d和动力活塞242d的动能被转换为曲轴243的旋转能并传输给发电机。
即，在等容加热冲程中，当通过加热器244工作气体热膨胀开始并且置换活塞241d开始向上移动时，在低温空间侧的工作气体流到高温空间侧并被加热。随后，在等温膨胀冲程中，高温空间侧的增加工作气体被热膨胀并且压力增加。结果，动力活塞242d向上移动。
然后，在等容冷却冲程中，当置换活塞241d通过加热器244热膨胀的工作气体的流入到低温空间侧而向下移动时，高温空间侧的工作气体流入低温空间侧并冷却。此后，在等温压缩冲程中，低温空间侧汽缸241c中冷却的工作气体缩小并且低温空间侧汽缸241c中的压力减小，这导致动力活塞242d的下降。在这一系列驱动冲程中，预定方向(箭头P7)的曲轴243的旋转由工作气体的加热和涉及冷却的活塞往复运动来保持。结果，工作气体的压能转换为曲轴243的旋转能，并进一步由与曲轴243连接的发电机(未示出)转换为电能。
这里，对于发电机的结构，类似上述第二和第三结构示例，能够应用利用电磁感应或压电转换的已知发电机。此外，对于配备有图23A和图23B所示的斯特林发动机的发电部分12D的结构，该发电部分也能够类似上述每个结构示例而一体化和形成在小空间中。此外，在该结构示例中，由于使用了根据涉及燃气燃烧的热能产生电能的结构，所以发电燃料(燃气)必须至少具有可燃性或燃烧性。
通过将具有这种结构的斯特林发动机应用给发电部分，类似上述第三结构示例，通过调整所提供的发电燃料FL的量的简单控制方法能够产生任意电能，因此能够实现根据装置DVC(负载LD)的驱动状态的适当发电工作。此外，通过应用最小化斯特林发动机的结构，在通过相对简单的结构产生电能并且工作振动少的同时，能够最小化包括发电部分12的发电模块10A。
顺便说一下，在上述第二至第四结构示例中，虽然配备有燃气轮机、转子发动机和斯特林发动机的发电装置已经作为将发电燃料FL燃烧反应基础上的气压变化经旋转能量转换为电能的发电装置举例说明，但是本发明不限于此。它能够应用各种例如脉动式(pulse)燃烧发动机的内燃机或外燃机的合并使用，和利用已知电磁感应或压电转换原理的发电机，这是不必说的。
(发电部分的第五结构示例)
图24A和24B是示出按照该实施例适用于发电模块的发电部分的第五结构示例的示意性结构图。
在第五结构示例中，作为具体示例，发电部分具有发电装置的结构，它使用经输出控制部分14从燃料包20A提供的发电燃料FL，并通过利用燃烧反应(氧化反应)基础上生成热能引起的温差的热电转换发电来产生电能。
如图24A所示，按照第五结构示例的发电部分12E具有温差发电的结构，一般包括：燃烧加热器251，用于通过使发电燃料FL经过燃烧反应(氧化反应)来产生热能；固定温度部分252，用于保持基本固定的温度；和热电转换部件253，连接在第一和第二温度端之间，燃烧加热器251被确定为第一温度端，而固定温度部分252为第二温度端。这里，热电转换部件253具有和图8B所示相当的结构。燃烧加热器251通过接收发电燃料FL而连续保持燃烧反应以维持高温，同时，固定温度部分252被配置为通过将其接触或露在电源系统301内部和外部的其它区域来保持基本固定的温度(例如，常温或低温)。对于由图24A所示的温差发电机组成的发电部分12E的结构，发电部分12E也类似上述每个结构示例而一体化并形成在小空间中。
在具有这种结构的发电部分12E中，如图24B所示，当填充在燃料包20A中的发电燃料经输出控制部分14提供给燃烧加热器251时，燃烧(氧化)反应根据提供的发电燃料量进行，并且产生热，从而提高了燃烧加热器251的温度。另一方面，由于固定温度部分252的温度被确定设置为基本恒定，在燃烧加热器251和固定温度部分252之间生成了温差。在该温差的基础上，在热电转换部件253中，通过塞贝克效应产生了预定电动势，并且然后生成了电能。
通过应用具有这种结构的温差发电装置，类似上述每个结构示例，通过调整所提供的发电燃料FL的量的简单控制方法能够产生任意电能，并且因此能够实现根据装置DVC(负载LD)的驱动状态的适当发电工作。此外，通过应用微加工温差发电机的结构，在通过相对简单的结构产生电能并且工作振动少的同时，能够最小化包括发电部分12的发电模块10A。
顺便说一下，该温差发电机在燃烧加热器251和固定温度部分252之间的温差的基础上，通过塞贝克效应产生电能，虽然已经对该温差发电机给出了说明，但是本发明不限于此，而可以具有在热电子发射现象的基础上产生电能的结构。
(发电部分的第六结构示例)
图25A和25B是示出按照该实施例适用于发电模块的发电部分的第六结构示例的示意性结构图。
在第六结构示例中，作为具体示例，发电部分具有发电装置的结构，它使用经输出控制部分14从燃料包20A提供的发电燃料FL，并在磁流体动力学原理的基础上产生电能(电动势)。
如图25A所示，按照第六结构示例的发电部分12F具有MHD(磁流体动力学)发电机的结构，一般包括：一对电极ELa和ELb，构成流动通道的侧壁并相对放置，由导电流体组成的发电燃料FL沿该流动通道以预定通量的形式穿过；磁场产生装置MG，包括Nd-Fe-B基钕永久磁铁，它在正交于电极ELa和ELb相对方向和发电燃料FL流动通道方向的方向上产生具有预定强度的磁场；和输出端Oc和Od，各自与各电极ELa和ELb连接。这里，发电燃料FL是导电流体(工作流体)，例如等离子体，液态金属，包含导电物质的液体，或者气体，并且它的流动通道形成为发电燃料FL能够沿平行于电极ELa和ELb的方向(箭头P8)流动。注意，按照该结构示例的发电部分12F也能够类似上述每个结构示例通过应用微型机械加工制造技术而一体化并形成在小空间中。
在具有这种结构的发电部分12F中，如图25B所示，通过磁场产生装置MG产生垂直于发电燃料流动通道方向的磁场B，并通过将具有通量u的发电燃料(导电流体)FL移入流动通道方向，在电磁感应的法拉第定理基础上，当发电燃料FL穿过磁场时感应出电动势u×B，发电燃料FL具有的焓被转换为电能，并且使电流流向连接在输出端Oc和Od之间的负载(未示出)。结果，发电燃料FL具有的热能被直接转换为电能。
顺便说一下，在将该结构应用于直接将已经沿MHD发电机的流动通道穿过的发电燃料(导电流体)FL释放到电源系统301外部的情况中，在将发电燃料FL释放到外部之前必须执行防火处理或去毒处理，或者如果发电燃料FL包含易燃性或有毒成分必须配备收集发电燃料FL的装置，这些是不必说的。
通过将具有这种结构的MHD发电机应用到发电部分，由于通过调整沿流动通道移动的发电燃料FL的速度的简单控制方法能够产生任意电能，所以能够实现根据装置DVC的驱动状态的适当发电工作。此外，通过应用微加工MHD发电机的结构，在用不需要驱动部分的很简单的结构产生电能的同时，能够最小化包括发电部分12的发电模块10A。
上述每个结构示例只是应用于发电模块10A的发电部分12的示例，而不是要限制按照本发明的电源系统的结构。简单地说，应用于本发明的发电部分12可以具有任何其它的结构，只要它在燃料包20A中填充的液体燃料或液化燃料或气体燃料直接或间接向其提供时，能够在发电部分12中的以下反应的基础上产生电能：电气化学反应或生热，涉及吸热反应的温差，压能或热能的转换反应，电磁感应等。例如，它能够极好地应用利用热声效应的外力产生装置与利用电磁感应或压电转换等的发电机的合并使用。
在上述各结构示例中，应用第二至第五结构示例的发电部分12被配置为使用子电源部分11提供的电能(第二电能)作为上述的启动电能，在通过将提供给发电部分12的发电燃料FL经过燃烧反应等取出热能时用于点火工作，如图3所示。
<工作控制部分13>
如图3所示，按照该实施例应用于发电模块的工作控制部分13通过上述子电源部分11提供的工作电能(第二电能)工作，根据按照该实施例的电源系统301的内部和外部的各种信息产生并输出工作控制信号，即，有关根据与电源系统301连接的装置DVC(负载LD)的驱动状态而改变的供电电能电压分量(输出电压)变化的信息(详细地，来自下述电压监视部分16的检测电压)，并控制下述发电部分12中的工作状态。
即，详细地，当发电部分12不工作时，工作控制部分13用子电源部分11产生的电能驱动。当负载LD的启动命令信息从提供给装置DVC的控制电能电压中的变化检测到时，工作控制部分13向下述的启动控制部分15输出工作控制信号，用于启动输出控制部分14(启动控制)。此外，发电部分12在工作模式中，当表示在驱动负载LD所需的电能和从发电部分12输出给负载LD的电能之间产生差的信息，从提供给装置DVC(控制器CNT)的控制电能电压中的变化检测到时，工作控制部分13向下述输出控制部分14输出工作控制信号，用于调整发电部分12中产生的电能量(发电量)。这样，提供给装置DVC(负载LD)的负载驱动电能能够根据负载LD的驱动状态而是适当的值(反馈控制)。
另一方面，发电部分12在工作模式中，当不管反馈控制的执行如何，提供给装置DVC(负载LD)的负载驱动电能电压中的变化关于反馈控制偏离了预定电压范围而变得过大的状态被连续检测了预定时间时，工作控制部分13向启动控制部分15输出工作控制信号用于停止输出控制部分14的工作(紧急停止控制)。
此外，发电部分12在工作模式中，当负载LD的驱动停止命令信息从提供给装置DVC的控制电能电压中的变化检测到时，工作控制部分13向启动控制部分15输出工作控制信号用于停止驱动输出控制部分14(正常停止控制)。
如下所述，在类似通用化学电池，应用通过仅使用正和负端电极建立与装置DVC的电连接的结构，作为电源系统301的外型的情况中，通过将由控制器电能或负载驱动电能组成的供电电能经正和负电极提供给装置DVC，并通过使用电压监视部分16持续监视供电电能电压分量的波动，能够检测负载LD的驱动状态。此外，如果装置DVC具有能够从控制器CNT输出有关装置DVC(负载LD)驱动状态的负载驱动信息的结构，除了正和负端电极，电源系统301还可以配备有输入负载驱动信息的终端。
<输出控制部分14>
如图3所示，按照该实施例应用于发电模块的输出控制部分14在工作控制部分13输出的工作控制信号的基础上，通过上述子电源部分11直接或经过启动控制部分15提供的电能(启动电能)工作，并控制发电部分12中的工作状态(启动工作、备用工作、停止工作、产生的电能量(发电量))。
详细地，输出控制部分14包括，例如流速调整装置(燃料控制部分14a)，用于调整流速量或发电燃料的卸出量，流速调整装置(空气控制部分14b)，用于调整发电氧气的流速或卸出量，加热器温度调整装置(加热器控制部分14e)，用于调整配备在发电部分12等的加热器温度。在上述每个结构示例中示出的发电部分12中，输出控制部分14根据工作控制信号控制流速调整装置和加热器温度调整装置，用于提供其量用于产生和输出由预定电能组成的负载驱动电能的发电燃料(液体燃料，液化燃料或气体燃料)，并优化在发电部分12等中用于促进各种反应的加热器的温度。
图26是示出按照该实施例适用于电源系统的发电模块一个具体示例的基本结构框图。
即，在上述实施例中，当以上第一结构示例(参见图19)所示的燃料转化型燃料电池的结构作为发电部分12应用时，能够提供燃料控制部分14a和空气控制部分14b作为图26所示的输出控制部分14的结构，其中14a根据工作控制部分13的工作控制信号，控制提供给发电部分12A的发电燃料(提供给燃料电池部分210b的氢气)的量，14b控制提供给发电部分12A的空气(提供给燃料电池部分210b的氧气)的量。
在这种情况中，燃料控制部分14a执行控制从燃料包20A取出发电燃料、水等，用于产生生成预定电能(第一电能)所需量的氢气(H2)，通过燃料转换部分210a将它们转化为氢气(H2)并将获得的气体提供给燃料电池部分210b的燃料电极211。此外，空气控制部分14b执行控制根据使用氢气的电气化学反应(参见化学方程式(6)和(7))从大气取出一定量的氧气(O2)，然后将其提供给燃料电池部分210b的空气电极212。通过这种燃料控制部分14a和空气控制部分14b来调整提供给发电部分12的氢气(H2)和氧气(O2)的量，能够控制发电部分12(燃料电池部分210b)中的电气化学反应的进展阶段，并且能够控制作为负载驱动电能产生的电能的量或输出电压。
这里，空气控制部分14b可以设置为当发电部分12在工作模式中时持续提供空气，而不控制提供给发电部分12的空气电极212的氧气量，只要空气控制部分14b能够提供对应于发电部分12中每单位时间氧的最大消耗的空气。即，在图26所示的发电模块10A的结构中，输出控制部分14可以配置为仅由燃料控制部分14a控制电气化学反应的进展阶段。另外，可以提供下述气孔(缝隙)来替代空气控制部分14b，从而在发电部分12中用于电气化学反应的最少量以上的空气(氧)能够通过气孔持续提供。
<启动控制部分15>
如图3所示，按照该实施例应用于发电模块的启动控制部分15通过上述子电源部分11提供的电能工作，并在工作控制部分13输出的工作控制信号的基础上执行启动控制，通过将电能(启动电能)至少提供给输出控制部分14(根据结构，可以包括发电部分12)，将发电部分12从备用模式转变为能够发电的工作模式。
详细地，在图26所示的结构中，发电部分12A(燃料电池部分210b)不起作用，当启动控制部分15从工作控制部分13接收启动发电部分12A的工作控制信号时，子电源部分11输出的启动电能提供给输出控制部分14的燃料控制部分14a，并且子电源部分11输出的启动电能提供给输出控制部分14的加热器控制部分14e。结果，燃料控制部分14a控制提供给燃料转换部分210a(或燃料转换部分210a和燃料电池部分210b)的燃料等的量，并且加热器控制部分14e调整提供给燃料转换部分210a的加热器(或燃料转换部分210a的加热器和燃料电池部分210b的加热器)的电能量，从而控制加热器的温度。燃料转换部分210a将从燃料等中转化的氢气(H2)提供给燃料电池部分210b的燃料电极，并且空气控制部分14b将氧气(O2)提供给空气电极。随后，燃料电池部分210b自动启动并转变为产生预定电能(第一电能)的工作模式(稳定模式)。
当发电部分12A被驱动，启动控制部分15从工作控制部分13接收停止发电部分12A(燃料电池部分210b)的工作控制信号时，它通过至少控制燃料控制部分14a、空气控制部分14b和加热器控制部分14e停止氢气(H2)和氧气(O2)向燃料电池部分210b的提供。这样，燃料电池部分210b的电能产生(发电)停止，从而燃料电池部分210b转变为备用模式，其中仅子电源部分11和工作控制部分13，下述的电压监视部分16，和从子电源部分11接收电能(工作电能，控制器电能)的装置DVC的控制器CNT工作。
这里，虽然已经对以下情况给出说明，即燃料转化型燃料电池作为发电部分12应用，并且通过启动控制部分15控制启动电能向输出控制部分14(燃料控制部分14a和空气控制部分14b)和发电部分12A的提供以便控制发电燃料和空气向发电部分12A的提供/切断，来控制发电部分12A的工作状态(启动工作，停止工作)，但是，即使上述其它结构示例(例如，配备内燃机、外燃机等的发电装置)被应用于发电部分12，发电部分12的工作状态也能够通过基本相等的控制来控制。另外，当应用能够在室温下发电的燃料直接提供型燃料电池作为发电部分12时，不再需要发电部分12中的加热器、燃料转化部分210a或加热器控制部分14e，并且发电部分12中产生的电能量能够仅通过控制发电燃料的提供/切断来控制。启动控制部分15因此可以仅控制向输出控制部分14的燃料控制部分14a的启动电能的提供。
此外，虽然在图3所示的结构中，子电源部分11的电能提供给启动控制部分15和输出控制部分14(图26所示的结构中的燃料控制部分14a)作为工作电能或启动电能，但是如果子电源部分11提供的电能不能满足发电部分12稳定工作时输出控制部分14等消耗的电能，除了子电源部分11的电能，电能还能够通过将发电部分12中产生的一部分电能输出给输出控制部分14等来保持(参见图3和26中的虚线箭头)。
此时，对于电源系统，输出控制部分14控制提供给发电部分12的、与输出控制部分14本身消耗的电能增加部分对应的发电燃料和与提供给装置DVC的电能对应的发电燃料的总量，以便不减少提供给装置DVC(负载LD)作为负载驱动电能的电能。顺便说一下，在图26所示的结构中，燃料控制部分14a执行控制，经燃料转化部分210a向燃料电池部分210b的燃料电极211提供发电电能总量，并且空气控制部分14b执行控制，向燃料电池部分210b的空气电极212提供在燃料电池部分210b中满足产生足够电能(发电)所需氧气量的空气。
<电压监视部分16>
如图3和4所示，按照本实施例应用于发电模块的电压监视部分16检测根据装置DVC的驱动状态(容量的增加/减少)检测移位的电压分量，并将其输出给工作控制部分13，其中通过上述发电部分12产生的、并经配备在电源系统中的电极终端EL(详细地，下述正电极端和负电极端，或者任何其它端子)输出的输出电能，即，通过提供给与电极终端EL连接的装置DVC的供电电能来驱动DVC。
详细地，当没有驱动装置DVC中的负载LD时，电压监视部分16检测子电源部分11产生的、并经电极终端EL提供给装置DVC(控制器CNT)的控制器电能电压分量中的变化。另一方面，当驱动装置DVC中的负载LD时，电压监视部分16检测发电部分12产生的、并经电极终端EL提供给装置DVC(负载LD)的负载驱动电能电压分量中的变化。结果，工作控制部分13在检测电压的基础上对电源系统执行下面将说明的启动控制、反馈控制、停止控制等。因此在该实施例中，各子电源部分11产生的或发电部分12产生的、并提供给装置DVC的控制器电能和负载驱动电能是电压监视部分16的电压检测(监视电压)的目标。
(B)燃料包20
按照本发明应用于电源系统的燃料包20是例如具有高密封性的燃料存储箱，由在组成成分中包含氢的液体燃料、液化燃料或气体燃料组成的发电燃料FL装满和填充在其中。如图3所示，燃料包20A具有以连接和分离方式经I/F部分30A与发电模块10A连接的结构，或者与10A一体化连接的结构。填充在燃料包20A中的发电燃料FL经配备给下述I/F部分30A的燃料馈送通道取入发电模块10A，并且，根据装置DVC的驱动状态(负载状态)产生具有预定电压特性的电能(第一电能)所需燃料量的发电燃料FL，在任何给定时间通过上述输出控制部分14提供给发电部分12。
对于子电源部分11，在应用通过如上所述使用填充在燃料包20A中的部分发电燃料FL，并利用电气化学反应、催化燃烧反应或动能转换反应等来产生电能(第二电能)的结构的情况中，产生能够是装置DVC的控制器电能和工作控制部分13的工作电能的电能所需的发电燃料的至少最小数量经I/F部分30A持续提供给子电源部分11。
特别地，在应用发电模块10A和燃料包20A能够自由连接和分离的结构作为电源系统301的情况中，发电燃料FL仅当燃料包20A与发电模块10A连接时提供给发电模块10A。在这种情况中，当燃料包20A没有与发电模块10A连接时，燃料包20A配备有例如具有控制阀等的燃料防漏装置，其中控制阀等通过燃料包20A内的燃料填充压力或者弹簧等的物理压力而关闭，以便防止其中提供的发电燃料FL泄漏到燃料包20A的外面。当燃料包20A经I/F部分30A与发电模块10A连接，从而配备给I/F部分30A并释放燃料防漏装置的防漏功能的装置(防漏释放装置)与燃料包20A接触或按压时，控制阀的关闭状态被释放，并且燃料包20A中填充的发电燃料FL例如经I/F部分30A提供给发电模块10A。
在具有这种结构的燃料包20A中，当燃料包20A中填充的发电燃料FL用完以前燃料包20A与发电模块10A分离时，通过再次启动燃料防漏装置的防漏功能(例如，通过使防漏释放装置处于非接触状态来使控制阀再次关闭)，能够防止发电燃料FL的泄漏，并且燃料包20A能够独立携带。
最好是，燃料包20A具有上述燃料存储箱的功能，并且由在特定环境条件下的自然界中基本存在的材料组成，并且该材料能够转换为构成自然界的物质或不引起环境污染的物质。
即，燃料包20A能够由具有下述特性的聚合材料(塑料)等组成，其中，该特性由各种分解反应构成，例如，生物降解能力、光解性质、水解能力、氧化降解等分解特性，即使全部或部分燃料包20A被丢弃在自然界中或经过垃圾掩埋处理，通过土壤中的微生物或酶、光束的照射、雨水、大气等的作用，材料也能够被转变为对自然界无害的物质(自然界基本存在的并构成自然界的物质，例如，水和二氧化碳等)。
燃料包20A可以由这样的材料构成，通过该材料，即使执行人工加热/焚烧处理或媒介/化学处理，有害物质例如氯化有机化合物(二氧芑族；多氯化二苯-对-二氧芑，多氯化二苯呋喃)，氯化氢气体或重金属，或者环境污染物质也不会产生，或者这种物质的产生被抑制。构成燃料包20A的材料(例如，聚合材料)至少在短时间内不能通过与填充的发电燃料FL接触而分解，并且至少在短时间内不将填充的发电燃料FL退化到它不能作为燃料使用的程度，这些是不必说的。而且，由聚合材料构成的燃料包20A相对于外部物理压力具有足够的强度也是不必说的。
如上所述，考虑到用于回收的化学电池的收集率仅为20％左右并且剩余80％被丢弃在自然界中或经过垃圾掩埋处理的状态，希望应用具有分解性质的材料并且特别是生物可降解的塑料作为燃料包20A的材料。详细地，能够极好地应用包含有从石油或植物原料(聚乳酸，脂肪族聚酯，共聚多酯等)合成的化学合成型有机化合物的聚合材料，微生物生物聚酯，利用从例如玉米或甘蔗等植物原材料提取的、包括淀粉、纤维素、几丁质、脱乙酰几丁质等聚合材料的自然产品。
对于按照该实施例在电源系统301中使用的发电燃料FL，即使将发电燃料FL填充其中的燃料包20A被丢弃在自然界中或经过垃圾掩埋处理并且泄漏到空气、土壤或水中，它也最好能够不是自然环境的污染物，最好电能能够在发电模块10A的发电部分12中高能量转换效率地产生，并且最好是在预定填充条件下(压力，温度等)能够保持稳定液态或气态并能够提供给发电模块10A的燃料物质。详细地，它能够极好地应用例如上述的甲醇、乙醇或丁醇的醇基液体燃料，例如能够在常压常温下呈气体的二甲醚、异丁烷(isobutane)或天然气的由氢碳化物组成的液化燃料，例如氢气的气体燃料。顺便说一下，如下所述，电源系统的安全能够通过配备有例如燃料稳定装置的结构来提高，用以稳定燃料包中的发电燃料的填充状态。
按照具有这种结构的燃料包20A和发电燃料FL，即使按照该实施例的电源系统301的全部或部分被丢弃在自然界中或人工经过垃圾掩埋处理、焚烧或化学处理，也能够极大地抑制对自然环境的空气、土壤或水的污染或环境激素的产生，从而有利于防止环境破坏，抑制自然环境的毁形，和防止对人体的负作用。
在构成能够与发电模块自由连接和分离的燃料包20A的情况中，当填充的剩余发电燃料FL的量减少或者该燃料用完，发电燃料FL能够补充到燃料包20A中，或者燃料包20A能够被替换或再利用(回收)。从而能够有利于大量减少丢弃的燃料包20A或发电模块10A的数量。此外，由于新的燃料包20A能够替换和连接到单独的发电模块10A而且该模块能够连接到装置DVC并使用，所以能够提供象通用化学电池一样易于使用的电源系统。
在发电模块10A的子电源部分11和发电部分12中产生电能的情况中，即使除了电能还产生副产品，并且该副产品损害环境，或者如果它可能将它的影响作用到功能上，例如，它可能造成装置DVC的故障，也能够应用在燃料包20A中配备保持装置的结构，用于保持由下述副产品收集装置收集的副产品。在这种情况中，当燃料包20A从发电模块10A分离时，能够应用具有以下装置的结构，例如，副产品吸收聚合物，能够吸收、吸收和凝固或凝固副产品，以便防止在燃料包20A(收集/保持装置)中临时收集并保持的副产品泄漏到燃料包20A之外，或控制阀，通过例如弹簧的物理压力而关闭。副产品收集/保持装置的结构将在下面和副产品收集装置一起说明。
(C)I/F部分30
按照本发明应用于电源系统的I/F部分30至少插入在发电模块10和燃料包20之间。如图3所示，作为示例应用的I/F部分30A具有相互物理连接发电模块10A和燃料包20A的功能，并将以预定状态填充在燃料包20A中的发电燃料FL经燃料馈送通道提供给发电模块10A。这里，如上所述，在对于电源系统301应用发电模块10A和燃料包20A能够自由连接和分离的结构的情况中，除了燃料馈送通道以外，I/F部分30A还包括防漏释放装置(燃料馈送管52f)，用于释放配备给燃料包20A的燃料防漏装置(燃料馈送阀24A)的防漏功能。此外，如下所述，当应用也提供副产品收集装置的结构来收集发电模块10A的子电源部分11和发电部分12中产生副产品的情况中，I/F部分30A被配置为包括副产品收集通道52e，用于将副产品馈送到燃料包20A中。
详细地，I/F部分30A经燃料馈送通道向发电模块10A(子电源部分11和发电部分12)提供填充在燃料包20A中的发电燃料FL，在预定条件下(温度，压力等)是液体燃料、液化燃料或通过蒸发燃料获得的气体燃料(燃气)。因此，在发电模块10A和燃料包20A经I/F部分30A而一体化配置的电源系统中，填充在燃料包20A中的发电燃料FL能够经燃料馈送通道持续提供给发电模块10A。另一方面，在发电模块10A和燃料包20A能够经I/F部分30A自由连接和分离的电源系统中，当燃料包20A与发电模块10A连接时，配备给燃料包20A的燃料防漏装置的防漏功能通过防漏释放装置被释放，并且发电燃料FL能够经燃料馈送通道提供给发电模块10A。
顺便说一下，在发电模块10A和燃料包20A经I/F部分30A而一体化构成的电源系统中，发电燃料FL被持续提供给发电模块10A而不管电源系统与装置DVC的连接/分离。因此，当电能在子电源部分11中产生时，在有些情况中，发电燃料不能有效消耗。因此，例如，在使用发电系统以前(将它与装置连接以前)，发电燃料的有效消耗能够通过应用I/F部分30A的燃料馈送通道保持切断(屏蔽)状态的结构来实现，该切断状态在使用电源系统时释放，并且燃料馈送通道被不可逆地控制(允许从中通过燃料)到燃料提供启动状态。
<第一实施例的整体工作>
现在将参考附图说明具有上述结构的电源系统的整体工作。
图27是示出按照该实施例的电源系统示意性工作的流程图。图28是示出按照该实施例的电源系统初始工作状态(备用模式)的图。图29是示出按照该实施例的电源系统启动工作状态的图。图30是示出按照该实施例的电源系统稳定工作状态的图。图31是示出按照该实施例的电源系统停止工作状态的图。这里，将在适当参考上述电源系统结构(图3和4)的同时说明该工作。
如图27所示，具有按照该实施例结构的电源系统301一般被控制执行：初始工作(步骤S101和S102)，将燃料包20A中填充的发电燃料FL提供给发电模块10A，持续并连续地在子电源部分11中产生能够是工作电能和控制器电能的电能(第二电能)，并经电极终端EL(详细地，图28-31所示的正电极端EL(+)和负电极端EL(-))将该电能输出给装置DVC(控制器CNT)；启动工作(步骤S103-S106)，根据装置DVC中的负载LD的驱动(从非驱动模式变为驱动模式)将燃料包20A中填充的发电燃料FL提供给发电部分12，产生能够是负载驱动电能的电能(第一电能)，并经电极终端EL(EL(+)，EL(-))将该电能输出给装置DVC(负载LD)；稳定工作(步骤S107-S110)，根据负载LD驱动状态中的变化调整提供给发电部分12的发电燃料FL的量，并产生和输出具有按照负载驱动状态的电压分量的输出电能(第一电能)；和停止工作(步骤S111-S114)，根据负载LD的停止(从驱动状态变为非驱动状态)切断发电燃料FL向发电部分12的提供，并停止电能(第一电能)的产生。
现在将在下文中参考附图28-31详细说明每个工作。
(A)第一实施例的初始工作
首先，在初始工作中，在发电模块10A和燃料包20A经I/F部分30相互一体化构成的电源系统中，例如，如图28所示，通过在与装置DVC连接时释放I/F部分30的燃料馈送通道的关闭状态，填充在燃料包20A中的发电燃料通过燃料馈送通道的毛细现象移动到燃料馈送通道中，并自动提供给发电模块10A的子电源部分11(步骤S101)。随后，在子电源部分11中，至少能够是工作控制部分13的工作电能和包括在装置DVC中的控制器CNT的驱动电能(控制器电能)的电能(第二电能)E1自发地产生并输出，然后连续提供给各工作控制部分13和控制器CNT(步骤S102)。
另一方面，在通过将燃料包20A经I/F部分30连接到发电模块10A使发电模块10A和燃料包20A能够自由连接和分离的电源系统中，如图28所示，配备给燃料包20A的燃料防漏装置的防漏功能被释放，并且填充在燃料包20A中的发电燃料通过燃料馈送通道的毛细现象移动到燃料馈送通道中，并自动提供给发电模块10A的子电源部分11(步骤S101)。在子电源部分11中，能够是工作电能和控制器电能的电能(第二电能)E1自发地产生并输出，然后连续提供给工作控制部分13、电压监视部分16和控制器CNT(步骤S102)。
在所有情况中，直到电源系统与装置DVC连接为止，仅能够是工作控制部分13和电压监视部分16的工作电能的电能被输出。
通过将燃料包20A经I/F部分30连接到发电模块10A，模式被转变为备用模式，其中仅发电模块10A的工作控制部分13、电压监视部分16和装置DVC的控制器CNT工作。在该备用模式中，经正电极端EL(+)和负电极端EL(-)提供给装置DVC(控制器CNT)的供电电能(控制器电能；电能E1的一部分)被工作控制部分13、电压监视部分16和装置DVC的控制器CNT轻微消耗。已经被消耗而轻微降低的电压Vdd在任意给定时间被电压监视部分16检测，并且电压Vdd中的变化被工作控制部分13监视。此外，装置DVC的负载LD的驱动状态被控制器CNT控制。
(B)第一实施例的启动工作
随后，在启动工作中，如图29所示，当通过驱动负载LD的操作例如通过装置DVC的用户对配备给装置DVC的电源开关PS等的操作(导通)，控制器CNT控制将电能提供给负载LD的开关LS，使其进入导电状态时，提供给控制器CNT的一部分供电电能(控制电能)被提供给备用模式中的负载LD，造成供电电能的电压Vdd中的突然下降。
通过电压监视部分16检测电压Vdd中的突然变化(步骤S103)，工作控制部分13向启动控制部分15输出工作控制信号，用于启动发电部分中的发电工作(启动)(步骤S104)。根据工作控制部分13的工作控制信号，启动控制部分15通过将子电源部分11产生的一部分电能(电能E2)提供给输出控制部分14(或输出控制部分14和发电部分12)作为启动电能(步骤S105)，经输出控制部分14将填充在燃料包20A中的发电燃料FL提供给发电部分12，并产生和输出能够是负载驱动电能的电能(第一电能)。负载驱动电能作为供电电能与上述电源部分11产生的控制器电能一起经正电极端EL(+)和负电极端EL(-)输出，并提供给装置DVC的控制器CNT和负载LD(步骤S106)。
因此，当发电部分12产生的负载驱动电能提供给装置DVC时，供电电能的电压Vdd逐渐从下降状态增加并达到适于启动负载LD的电压。即，对于负载LD的驱动，发电燃料FL自动提供，并且发电部分12开始发电工作。此外，具有预定电压Vdd的负载驱动电能自发地提供给装置DVC(负载LD)。因此，负载LD能够被极好地驱动，同时实现了基本等于通用化学电池特性的电能特性。
(C)第一实施例的稳定工作
随后，在稳定工作中，如图30所示，在任意给定时间，工作控制部分13经电压监视部分16监视提供给装置DVC的供电电能的电压Vdd中的变化(基本是负载驱动电能的电压中的变化)(步骤S107)。如果工作控制部分13检测电压Vdd中的变化从而供电电能的电压偏离预定特定值基础上的电压范围(例如，通用化学电池中输出电压的波动范围)，工作控制部分13向输出控制部分14输出输出控制信号，控制发电部分12中产生的电能量(发电量)增加/减少，从而电压Vdd能够设置在电压范围内(步骤S108)。
输出控制部分14根据工作控制部分13的工作控制信号调整提供给发电部分12的发电燃料FL的量(步骤S109)，并执行反馈控制，从而提供给装置DVC的供电电能(负载驱动电能)的电压Vdd被设置在预定电压范围内(步骤S110)。结果，即使装置DVC侧的负载LD的驱动状态变化，也能够根据负载LD的驱动状态进行控制，从而供电电能的电压能够集中在适当的电压范围内，并且因此能够按照装置DVC(负载LD)的电能消耗提供电能。
(D)第一实施例的停止工作
随后，在上述稳定工作中，当装置DVC在供电电能的反馈控制期间从打开状态变为关闭状态时，或者当因某些原因引起装置DVC或电源系统301的不正常工作时，工作控制部分13继续经电压监视部分16检测提供给装置DVC的供电电能(负载驱动电能)的电压Vdd偏离预定电压范围的状态并持续预定时间。当确定该电压范围和所持续的时间这两个条件都满足时(步骤S111)，工作控制部分13对检测的状态执行处理，作为供电电能的电压误差，并向输出控制部分14输出工作控制信号，用于停止发电部分12中的电能产生(步骤S112)。在工作控制部分13的工作控制信号的基础上，输出控制部分14切断发电燃料FL向发电部分12的提供并停止促进产生氢的吸热反应的加热器的加热(步骤S113)。结果，停止了发电部分12中的发电工作，并且停止向装置DVC提供除了控制器电能的电能(负载驱动电能)  (步骤S114)。
即，例如，如果在装置DVC的用户操作电源开关PS等(断开)时，通过使用控制器CNT控制向负载LD提供电能的开关LS至切断状态使负载LD停止，或者如果当电源系统301从装置DVC移去时负载用完(终止)，供电电能的电压可能大大偏离预定电压范围，即使是在上述稳定工作中执行反馈控制，将供电电能的电压设置到电压范围内以后。因此，当这种状态被工作控制部分13连续检测超过预定时间段时，工作控制部分13就确定装置DVC的负载LD停止或用完，并停止发电部分12中的发电工作。结果，由于相对于装置DVC中的负载LD的停止等，发电燃料FL的提供被切断，并且发电部分12自动关闭，所以发电装置12仅在装置DVC正常驱动时才产生电能，并且在有效利用发电燃料的同时，电动势能够保持很长时间。
如上所述，按照该实施例的电源系统，由于能够执行控制，提供和关闭能够是预定负载驱动电能的电能，并按照与电源系统连接的负载(装置等)的驱动状态调整产生的电能量，其中负载不从电源系统之外接收燃料等的提供，所以发电燃料能够被有效消耗。因此，在实现基本等于通用化学电池性能的电特性的同时，能够提供对环境负担少并且具有高能量利用效率的电源系统。
此外，如将在下面说明的，按照该实施例的电源系统通过应用显微机械加工制造技术将发电模块一体化和形成在小空间中而减少了尺寸和重量，并且构成从而具有基本等于通用化学电池的形状和尺寸，例如满足象日本工业标准(JIS)这样的标准的AA号电池的形状和尺寸。结果，能够在外型和电特性(电压/电流特性)上实现与通用化学电池的高兼容性，并且能够进一步促进在现有电池市场中的普及。因此，代替在例如环境关系或能量利用效率中有许多问题的现有化学电池，能够很容易地推广应用了下述发电装置的电源系统，其中所述发电装置能够大大抑制燃料电池等的有害物质的释放并且能够实现高能量利用效率，并且因此在抑制对环境的影响的同时，能够有效利用能源。
[第二实施例]
现在将参考附图说明按照本发明应用于电源系统的发电模块的第二实施例。
图32是示出按照本发明应用于电源系统的发电模块第二实施例的框图，图33是示意性示出按照实施例的电源系统(发电模块)与装置之间电连接关系的图。这里，相同的参考号表示与上述第一实施例类似的结构，因此简化或省略它们的说明。
如图32所示，按照该实施例的发电模块10B一般包括：子电源部分(第二电源装置)11，具有类似上述实施例中的功能(参见图3)；发电部分(第一电源装置)12；工作控制部分13；输出控制部分14；启动控制部分15；电压监视部分(电压检测部分)16；和终端部分ELx，用于通知与包括在电源系统所连接的装置DVC中的控制器CNT有关的预定信息。在该实施例中，电源系统被配置为：至少根据经终端部分ELx从包括在装置DVC中的控制器CNT通知的并相应于负载LD驱动状态的负载驱动信息(电能请求)，控制发电模块10B(尤其是发电部分12)中的发电状态。
在该实施例中，与电源系统连接的装置DVC的控制器CNT根据负载LD的驱动状态向电源系统通知负载驱动信息(电能请求)，并具有负载驱动控制装置的功能，用于在电能请求的基础上，根据表示电源系统发电状态的发电信息(有关电压分量的信息、启动工作结束信息和工作停止信息)控制负载LD的驱动状态。
在按照该实施例的电源系统中，如图33所示，由从各子电源部分11和发电部分12输出的控制器电能和负载驱动电能组成的供电电能，同样一般地经单电极端EL提供给装置DVC的控制器CNT和负载LD，并且该供电电能(基本是负载驱动电能)的电压分量被电压监视部分16在任意给定时间检测并被工作控制部分13监视。
<第二实施例的整体工作>
现在将参考附图说明具有上述结构的电源系统的整体工作。
图34是示出按照第二实施例的电源系统示意性工作的流程图。图35是示出按照该实施例的电源系统初始工作状态(备用模式)的图。图36和37是示出按照该实施例的电源系统启动工作状态的图。图38和39是示出按照该实施例的电源系统稳定工作状态的图。图40-42是示出按照该实施例的电源系统停止工作状态的图。这里，将在适当参考上述电源系统结构(图32和33)的同时说明该工作。
在该实施例中，通过接收从包含在装置DVC中的控制器CNT经除了正电极端EL(+)和负电极端EL(-)以外的终端部分ELx通知的涉及负载驱动控制的负载驱动信息，配备给发电模块10B的工作控制部分13执行下述的一系列工作控制。除了下述的该实施例的整体工作，上述第一实施例的整体工作的全部或仅一部分可以并行地同时执行。
即，如图34所示，类似上述第一实施例，具有按照该实施例的结构的电源系统301一般被控制执行：初始工作(步骤S201和S202)，通过子电源部分11持续并连续地产生和输出能够是工作控制部分13的工作电能和控制器CNT的驱动电能(控制器电能)的电能；启动工作(步骤S203-S206)，通过根据负载LD的驱动将启动电能提供给发电部分12和输出控制部分14，产生和输出能够是负载驱动电能的电能；稳定工作(步骤S207-S210)，通过根据负载LD的驱动状态中的变化调整提供给发电部分12的发电燃料FL的量，按照负载驱动状态产生和输出电能(负载驱动电能)；和停止工作(步骤S211-S214)，通过根据负载LD的停止来关闭切断发电燃料FL向发电部分12的提供，中断能够是负载驱动电能的电能的产生。
(A)第二实施例的初始工作
首先，在初始工作中，如图35所示，类似第一实施例，填充在燃料包20B中的发电燃料通过配备给I/F部分30B的燃料馈送通道自动提供给发电模块10B的子电源部分11(步骤S201)，并且能够是工作电能和控制器电能的电能(第二电能)通过子电源部分11自发地产生并输出。另外，工作电能连续提供给工作控制部分13，并且电源系统连接到装置DVC。结果，控制器电能作为供电电能(电压Vs)经配备给电源系统的正电极端EL(+)和负电极端EL(-)提供给安装在装置DVC中的控制器CNT。(步骤S202)。随后，模式被转变为备用模式，其中仅发电模块10A的工作控制部分13和装置DVC的控制器CNT工作。在该备用模式中，工作控制部分13持续监视根据负载驱动状态经终端部分ELx从装置DVC的控制器CNT通知的负载驱动信息(下述各种电能请求)。
(B)第二实施例的启动工作
随后，在启动工作中，如图36所示，例如，当通过装置DVC的用户操作配备给装置DVC的电源开关PS等时(导通)，请求提供能够是负载驱动电能的电能的电能提供请求信号首先作为负载驱动信息从控制器CNT经终端部分ELx输出给发电模块10B的工作控制部分13。通过从控制器CNT接收负载驱动信息(步骤S203)，工作控制部分13向启动控制部分15输出工作控制信号，用于启动发电部分12中的工作(启动)  (步骤S204)。根据工作控制部分13的工作控制信号，通过将子电源部分11产生的一部分电能(电能E2)作为启动电能提供给输出控制部分14(或输出控制部分14和发电部分12)，启动控制部分15经输出控制部分14将填充在燃料包20B中的发电燃料FL提供给发电部分12并产生和输出能够是负载驱动电能的电能(第一电能)  (步骤S205)。负载驱动电能作为供电电能与上述电源部分11产生的控制器电能一起经正电极端EL(+)和负电极端EL(-)提供给装置DVC(步骤S206)。此时，提供给装置的供电电能的电压变化从而逐渐从上述备用模式中的电压Vs增长。
这里，在上述启动工作中，如图36所示，当在步骤S204输出工作控制信号用于启动发电部分12时，通过控制开关MS到导通状态从而将电压监视部分16连接在正电极端EL(+)和负电极端EL(-)之间，在任意给定时间经电压监视部分16，工作控制部分13检测由发电部分12产生和输出并提供给装置DVC的供电电能(基本是负载驱动电能)电压中的变化。然后，如图37所示，工作控制部分13经终端部分ELx向装置DVC的控制器CNT通知由电压监视部分16在任意给定时间检测的供电电能的电压数据本身，或者表示电能提供请求基础上的预定电压Va已经达到的事实的启动工作结束信号作为发电工作信息。当经正电极端EL(+)和负电极端EL(-)提供的供电电能的电压已经达到适于驱动负载LD的电压Va时，根据工作控制部分13的发电工作信息，控制器CNT控制开关LS到导通状态并从电源系统提供供电电能(负载驱动电能)，以便驱动负载LD。
(C)第二实施例的稳定工作
随后，在稳定工作中，如图38所示，类似连同第一实施例说明的步骤S107-S110，在任意给定时间，工作控制部分13经电压监视部分16监视提供给装置DVC的供电电能的电压Va中的变化(基本是负载驱动电能的电压中的变化)并执行反馈控制，从而供电电能电压能够设置在预定特定值基础上的电压范围内。
在该稳定工作中，当负载LD的新驱动状态被装置DVC的控制器CNT控制和掌握时，如图39所示，根据负载LD的驱动状态请求提供新电能(例如，具有电压Vb的供电电能)的电能变化请求信号经终端部分ELx输出给工作控制部分13作为负载驱动信息。通过接收负载驱动信息，工作控制部分13向输出控制部分14输出工作控制信号，将发电部分12相对于启动控制部分15产生并输出的电能设置为按照负载LD的新驱动状态的负载驱动电能(步骤S208)。
根据工作控制部分13的工作控制信号，输出控制部分14调整提供给发电部分12的发电燃料FL的量，或加热器的加热时间和加热温度(步骤S209)，并进行控制从而提供给装置DVC的供电电能(负载驱动电能)能够具有相应于负载LD的新驱动状态的电压(步骤S210)。即，通过接收电能变化请求信号，工作控制部分13改变特定值，将有关反馈控制的电压范围设置为根据电能变化请求信号的电压Vb，并控制发电部分12中的发电量，从而能够产生具有相应于改变的电压范围的电压的负载驱动电能。结果，由于适当的电能根据装置DVC侧上的负载LD的驱动状态(负载状态)提供，所以能够提供相应于装置DVC(负载LD)电能消耗的电能，并且能够很好地驱动负载LD。而且，由于涉及负载LD的驱动状态中的变化的供电电能电压中的大的变化能够被抑制，所以，能够降低装置DVC中的工作故障等的产生。
(D)第二实施例的停止工作
随后，在上述稳定工作中，如图40所示，类似连同第一实施例说明的步骤S111-S114，作为装置DVC在供电电能的反馈控制期间从导通状态变为关断状态(例如将负载驱动电能提供给负载LD的开关LS被控制为切断)的结果，或者作为因某些原因引起装置DVC或电源系统301的不正常工作的结果，当供电电能的电压Va偏离预定电压范围的状态被连续检测了预定时间段，工作控制部分13对该检测到的状态执行处理，作为电压故障，并向输出控制部分14输出工作控制信号。从而工作控制部分13例如切断发电燃料FL向发电部分12的提供，并控制停止发电部分12中的发电工作(自动电源切断(自动关电)工作)。
进一步，在备用工作中，如图41所示，如果当装置DVC的用户操作电源开关PS等(断开)时通过使用控制器CNT控制向负载LD提供电能的开关LS至切断状态，负载LD停止，或者如果通过将电源系统301从装置DVC移去使负载用完(终止)，驱动负载LD的停止被装置DVC的控制器CNT控制和掌握，并且请求停止电源系统供电电能提供的电能停止请求信号经终端部分ELx输出给工作控制部分13作为负载驱动信息。通过接收负载驱动信息(步骤S211)，工作控制部分13向输出控制部分14输出工作控制信号，停止发电部分12中电能的产生(步骤S212)。根据工作控制部分13的工作控制信号，输出控制部分14切断向发电部分12提供的发电燃料FL，并停止促进产生氢的吸热反应的加热器的加热(步骤S213)。从而输出控制部分14停止发电部分12中的发电工作，并且停止向装置DVC提供除了控制器电能以外的电能(负载驱动电能)(步骤S214)。
然后，在图40或41所示的停止工作中，当如图42所示，通过例如输出工作控制信号停止发电部分12中电能的产生，或通过检测被发电部分12的关闭波动的供电电能(基本是负载驱动电能)电压中的变化，工作控制部分13在任意给定时间经电压监视部分16掌握发电部分12的关闭时，工作控制部分13将电压监视部分16从正电极端EL(+)和负电极端EL(-)之间电分离，并经终端部分ELx向装置DVC中的控制器CNT通知表示发电部分12中的发电工作停止的电源切断通知信号(自动关电通知信号)或工作停止信号作为发电工作信息。结果，发电燃料的提供被切断，并且发电部分12相应于装置DVC中驱动负载LD的停止而自动关闭。然后，装置DVC的负载驱动电能的提供停止，并且电源系统301和装置DVC再次进入上述的备用模式。
如上所述，按照该实施例的电源系统，类似第一实施例，用于提供和关闭能够是预定驱动电能的电能的控制，和用于调整产生的电能量的控制，能够按照与电源系统连接的装置(负载)的驱动状态来进行，特别是，发电部分12仅在装置DVC正常驱动的工作模式期间能够执行发电工作。因此，能够有效消耗发电燃料，并且电动势能够保持很长时间。从而能够提供能够实现基本等于通用化学电池性能的电特性、对环境负担少并且具有极高能量利用效率的电源系统。
在该实施例中，虽然已经说明了双向信息通知，其中负载驱动信息从装置DVC通知给电源系统，并且发电工作信息从电源系统通知给装置DVC，但是本发明不限于此。通过执行负载驱动信息从装置DVC通知给电源系统的至少一路信息通知，可以在电源系统(发电模块)中按照负载驱动状态产生并输出负载驱动电能。
[第三实施例]
现在将参考附图说明按照本发明应用于电源系统的发电模块的第三实施例。
图43是示出按照本发明应用于电源系统的发电模块第三实施例的框图。这里，类似上述第二实施例，虽然将对预定信息在电源系统和电源系统经终端部分ELx所连接的装置之间进行通知的结构给出说明，但是，可以提供电源系统仅通过电极端(正电极端和负电极端)与装置连接，并且任何特殊的通知象第一实施例一样不能在电源系统和装置之间执行的结构，这是不必说的。此外，相同的参考号表示与上述第一和第二实施例相当的部件，因此简化或省略它们的说明。
在按照第一和第二实施例的发电模块10A和10B中，已经对将子电源部分11利用的发电燃料FL直接排到电源系统301之外作为废气，或通过下述副产品收集装置收集发电燃料FL的结构给出了说明。在按照该实施例的发电模块10C中，当对于发电燃料FL混合物包含特定燃料成分，例如氢或氢化合物时，即使子电源部分11中的发电工作包括或不包括成分的变化，子电源部分11中利用的发电燃料FL也直接作为发电部分12中的发电燃料再利用，或者通过提取特定燃料成分再利用。
详细地，如图43所示，按照该实施例的发电模块10C一般包括：子电源部分11，具有类似上述第二实施例中的结构和功能(参见图32)；发电部分12；工作控制部分13；输出控制部分14；启动控制部分15；电压监视部分16；和电极部分ELx。特别地，发电模块10C被以下述方式配置为：在子电源部分11中产生电能所使用的发电燃料的全部或部分(为了方便起见，将称为“排出燃气”)能够经输出控制部分14提供给发电部分12，而不释放到发电模块10C之外。
应用于该实施例的子电源部分11具有能够产生和输出预定电能(第二电能)而不消耗和转换燃料包20经I/F部分30提供的发电燃料FL的燃料成分(例如，在上述第一实施例中的第二、第三、第五或第七结构示例所示的发电装置)的结构，或者产生包含能够用于发电部分12中的发电工作的燃料成分的排出燃气，即使发电燃料FL的燃料成分被消耗和转换(例如，在上述第一实施例中的第四或第六结构示例所示的发电装置)的结构。
在应用上述第一实施例中的第一至第六结构示例所示的发电装置作为发电部分12的情况中，对于燃料包20中填充的发电燃料FL，应用了具有可燃性或燃烧性的燃料物质，例如，象甲醇、乙醇或丁醇这样的醇基液体燃料，或象二甲醚、异丁烷或天然气这样的由氢碳化物组成的液化燃料，或象氢气这样的气体燃料。
即，当在预定填充条件(温度，压力等)下被填充在燃料包20中时，液体燃料或液化燃料是液体。当提供给子电源部分11而转变到预定环境条件例如常温或常压时，这样的燃料被蒸发变为具有高压力的燃气。而且，当气体燃料用预定压力压缩填充到燃料包20中并提供给子电源部分11时，它根据填充压力变为具有高压的燃气。因此，通过在子电源部分11中使用例如燃气的压能从这样的发电燃料FL产生电能(第二电能)以后，在发电部分12中使用子电源部分11的排出燃气能够通过电气化学反应、燃烧反应等生成电能(第一电能)。
[第四实施例]
现在将参考附图说明按照本发明应用于电源系统的发电模块的第四实施例。
图44是示出按照本发明应用于电源系统的发电模块第四实施例的框图。这里，虽然类似上述第二和第三实施例将对预定信息在电源系统和电源系统所连接的装置之间进行通知的结构给出说明，但是可以采用任何特殊的通知不在电源系统和装置之间执行的结构(连同第一实施例说明的结构)。此外，相同的参考号表示与上述第一至第三实施例相当的部分，因此简化或省略它们的说明。
对于按照上述第一至第三实施例的发电模块10A和10B中，已经对子电源部分11的结构应用给出了说明，其中，预定电能(第二电能)通过使用燃料包20A和20B提供的发电燃料FL持续自发地产生。但是，按照该实施例的发电模块具有子电源部分11不使用燃料包中填充的发电燃料FL而持续自发地产生预定电能的结构。
详细地，如图44所示，按照该实施例的发电模块10D一般包括：发电部分12，具有类似上述第二实施例中的结构和功能(参见图32)；工作控制部分13；输出控制部分14；启动控制部分15；电压监视部分16；和电极部分ELx，并且还具有子电源部分11，用于不使用燃料包中填充的发电燃料FL而持续自发地产生预定电能(第二电能)。
对于子电源部分11的具体结构，能够极好地应用，例如，在电源系统301周围环境中的温差基础上利用热电转换的结构(温差发电)，以及在从电源系统301外部进入的光能的基础上利用光电转换的结构(光电发电)。
现在将参考附图在下文中说明子电源部分11的具体示例。
(非燃料型子电源部分的第一结构示例)
图45A和45B是示出按照该实施例适用于发电模块的子电源部分第一结构示例的示意性结构图。
在第一结构示例，作为具体示例，子电源部分11S具有发电装置的结构，用于利用电源系统301内部和外部的周围环境温差通过热电转换发电来产生电能。
如图45A所示，按照第一结构示例的子电源部分11S具有例如温差发电机的结构，包括：第一温度保持部分311，配备在电源301的一端侧；第二温度保持部分312，配备在电源301的另一端侧；热电转换部件313，一端侧与第一温度保持部分311连接，另一端侧与第二温度保持部分312连接。这里，第一和第二温度保持部分311和312构成为它们的热量在任意给定时间根据电源系统301内部和外部的周围环境的温度状态而变化，并且它们排列的位置被设置为第一和第二温度保持部分311和312中的温度相互不同。
详细地，例如，能够应用第一和第二温度保持部分311和312的任意一个经配备给电源系统301所连接的装置DVC的开口部分等(未示出)一直露出外部空气或大气的结构，从而能够保持固定的温度。此外，热电转换部件313具有相当于上述第一实施例中第四结构示例(参见图8B)所示的结构。顺便说一下，对于具有温差发电机结构的子电源部分11S，类似上述实施例的结构，在该实施例中，子电源部分11S也能够通过应用显微机械加工制造技术一体化和形成在小空间中。
在具有这种结构的子电源部分11S中，如图45B所示，当受电源系统301周围的温度分布的影响，温度渐变在第一和第二温度保持部分311和312之间生成时，根据温差渐变获得的热能的电动势通过塞贝克效应在热电转换部件313中产生，从而生成电能。
通过将具有这种结构的发电装置应用给子电源部分，从而只要在电源系统301周围有温度分布的影响，预定电能就通过子电源部分11S持续自发地产生，并且能够提供给电源系统301的内部和外部的每个结构。此外，按照该结构，由于填充在燃料包20中的所有发电燃料FL都能够用于在发电装置12中产生电能(第一电能)，所以发电燃料能够有效使用，并且作为负载驱动电能的电能能够长时间提供给装置DVC。
虽然已经对在该结构实施例中通过塞贝克效应相对于周围温度分布的影响产生电能的温差发电机给出了说明，但是本发明不限于此，而可以具有在通过加热金属使自由电子从金属表面发射的热电子发射现象的基础上产生电能的结构。
(非燃料型子电源部分的第二结构示例)
图46A和46B是示出按照该实施例适用于发电模块的子电源部分11T第二结构示例的示意性结构图。
在第二结构示例，作为具体示例，子电源部分具有发电装置的结构，用于利用从电源系统301外部进入的光能通过光电转换发电来产生电能。
如图46A所示，按照第一结构示例的子电源部分11T组成例如具有连接在一起的p型半导体321和n型半导体322的已知光电转换电池(太阳能电池)。
当这样的光电转换电池用具有预定波长的光(光能)LT照射时，电子空穴对通过光电效应在p-n结部分323的附近产生，并且在空穴(+)漂移到p型半导体321的同时，被光电转换电池中的电场极化的电子(-)漂移到n型半导体322，并且电动势在分别配备给p型半导体和n型半导体的电极之间(输出端Oe和Of之间)产生，从而生成电能。
这里，通常由于现有装置中的电池(供电单元)容纳空间被安排在装置的后表面侧等光能(详细地，日光或照明光)难以进入的位置，或者该空间具有完全将电池容纳在装置中的结构，所以可能光不能够充分进入子电源部分。因此，在应用按照该结构示例的子电源部分11T的电源部分301与装置DVC连接的情况中，如图46B所示，需要应用这样的结构，其中通过采用一个或多个开口部分HL事先配备给装置DVC的结构，或者装置DVC的机壳由透明或半透明部件构成的结构，从而至少子电源部分11或发电模块10C能够露出，在子电源部分11T中产生预定电能所需的最小光能(具有预定波长的光LT)能够进入。
通过将具有这种结构的发电装置应用给子电源部分，从而只要装置DVC在预定光能能够进入的环境例如室外或室内环境中使用，预定电能就通过子电源部分11T持续自发地产生，并且能够提供给电源系统301的内部和外部的每个结构。此外，按照该结构，由于填充在燃料包20中的所有发电燃料FL都能够用于在发电装置12中生成电能(第一电能)，所以发电燃料能够有效利用。
顺便说一下，在该结构示例中，在图46B中，虽然已经仅说明了光电转换电池(太阳能电池)的最基本结构，但是本发明不限于此，而可以应用具有更高发电效率的任何其它构造或原理基础上的结构。
<副产品收集装置>
现在将参考附图说明按照上述每个实施例适用于电源系统的副产品收集装置。
图47是示出按照本发明适用于电源系统的副产品收集装置实施例的框图。这里，类似上述第二至第四实施例，虽然将对预定信息在电源系统和电源系统所连接的装置之间通知的结构给出说明，但是可以使用任何特定信息不在电源系统和装置之间通知的结构(连同第一实施例说明的结构)。此外，相同的参考号表示与上述每个实施例相当的部分，因此简化或省略它们的说明。
在上述每个实施例中，当对于发电部分12或子电源部分11应用通过使用填充在燃料包20E中的发电燃料FL用电气化学反应或燃烧反应产生预定电能的结构时(以上每个结构示例所示的发电部分或子电源部分)，除了电能，可能还释放出副产品。由于这种副产品可能包含当释放到自然界时能够引起环境破坏的物质，或者在有些情况中能够是电源系统所连接装置故障的因素的物质，所以最好应用包括下述这样的副产品收集装置的结构，因为这种副产品的释放必须尽可能地抑制。
在具有与上述每个实施例相当的结构和功能的发电模块10E、燃料包20E和I/F部分30E中，如图47所示，按照本发明适用于电源系统的副产品收集装置具有这样的配置，其中，例如，收集在发电部分12中产生电能时产生的所有或部分副产品的分离收集部分17配备在发电模块10E中，而固定地保持收集的副产品的收集保持部分21配备在燃料包20E中。顺便说一下，虽然仅发电部分12中产生的副产品被收集的情况将被详细说明，但是这样的结构能够类似地应用于子电源部分11是不必说的。
分离收集部分17具有前述每个实施例所示的结构。在产生能够是关于电源系统301所连接的装置DVC的负载驱动电能(电压/电流)的电能的发电部分12(可以包括子电源部分11)中，分离收集部分17分离产生电能时产生的副产品或副产品中的特定成分，并经I/F部分30E中配置的副产品收集通道，将其提供给配备在燃料包20E中的收集保持部分21。
顺便说一下，在前述每个实施例应用的发电部分12(可以包括子电源部分11)中，对于产生电能时产生的副产品，有水(H2O)，氮氧化物(NOx)，硫氧化物(SOx)等，并且全部或部分或者仅特定成分被分离收集部分17收集并提供给副产品收集通道。同时，如果收集的副产品为液态，通过形成其内部直径能够连续变化的副产品收集通道，能够利用毛细现象从而自动将副产品从分离收集部分17提供给收集保持部分21。
进一步，收集保持部分21被配备在燃料包20E的内部或一部分，并配置为能够仅在燃料包20E和发电模块10E连接时应用和保持分离收集部分17收集的副产品。即，在配置为燃料包20E能够与发电模块10E自由连接和分离的电源系统中，将燃料包20E从发电模块10E分离，收集和保持的副产品或特定成分能够固定地或不可逆地保持在收集保持部分21中，从而副产品或特定成分不会泄漏或排到燃料包20E以外。
这里，如上所述，在水(H2O)，氮氧化物(NOx)，或硫氧化物(SOx)通过发电部分12中的发电生成为副产品的情况中，由于水(H2O)在常温常压下是液态，副产品能够极好地经副产品收集通道提供给收集保持部分21。但是，在汽化点低于常温常压并且是气态的副产品例如氮氧化物(NOx)，硫氧化物(SOx)的情况中，由于它的立方体积有可能变得过大并超出收集保持部分21的预置容量，所以，收集的副产品可以被液化并且它的立方体积可以通过增加分离收集部分17和收集保持部分21中的气压来减少，从而在收集保持部分21中保持副产品。
因此，对于收集保持部分21的具体结构，能够极好地应用能够例如不可逆地吸收、吸收并固定、或固定收集的副产品或特定成分的结构，例如吸收聚合物装在收集保持部分21中的结构，或包括收集材料防漏装置的结构，例如类似上述配备给燃料包20的燃料防漏装置，通过收集保持部分21的内压或弹簧等的物理压力关闭的控制阀。
此外，在配备有具有这种结构的副产品收集装置的电源系统中，在应用图19所示的这种燃料转化型燃料电池作为发电部分12的情况中，涉及燃料转化部分210a中的蒸发转化反应、水转换反应和选定氧化反应(参见化学方程式(1)-(3))与氢气(H2)一起产生的二氧化碳(CO2)，和涉及燃料电池部分210b中的电气化学反应(参见化学方程式(6)和(7))与电能的产生一起产生的水(H2O)，从发电部分12排出作为副产品。但是，由于提供的二氧化碳(CO2)的量非常小并且几乎对装置没有影响，所以它被释放到电源系统以外作为非收集物质，而另一方面，水(H2O)等被分离收集部分17收集。然后，例如通过利用毛细现象，经副产品收集通道提供给燃料包20E中的收集保持部分21，并不可逆地保持在收集保持部分21中。
这里，由于发电部分12(燃料电池部分)中的电气化学反应(化学方程式(2)和(3))在约60-80℃的温度下进行，发电部分12中产生的水(H2O)以基本水蒸气(气体)的状态排出。因此，通过例如冷却发电部分12释放的水蒸气或通过应用压力，分离收集部分17仅液化水(H2O)成分并从其它气体成分中分离它，从而收集该成分。
顺便说一下，在该实施例中，已经对燃料转化型燃料电池作为发电部分12的结构应用并且甲醇(CH3OH)作为发电燃料应用的情况给出了说明。因此，当涉及发电的大部分副产品是水(H2O)并且还有少量的二氧化碳(CO2)排出到电源系统以外时，分离收集部分17中的特定成分(即，水)的分离和收集能够相对容易地实现。但是，当除了甲醇以外的物质作为发电燃料应用时，或当除了燃料电池以外的结构作为发电部分12应用时，相对大量的二氧化碳(CO2)、氮氧化物(NOx)、硫氧化物(SOx)等有时可能和水(H2O)一起产生。
在这种情况中，在通过上述分离方法从分离收集部分17中大量产生的任何其它特定气体成分(二氧化碳等)分离出例如作为液体的水以后，它们可以一起或分别保持在单个或多个配备在燃料包20E中的收集保持部分21中。
如上所述，按照应用该实施例的副产品收集装置的电源系统，由于能够通过在配备在燃料包20E中的收集保持部分21中不可逆地保持由发电模块10E产生电能时产生的副产品的至少一个成分来抑制副产品向电源系统以外的释放或泄漏，所以能够防止副产品(例如，水)引起的装置的故障或退化。而且，通过收集其中保持副产品的燃料包20E，副产品能够通过不对自然环境造成负担的方法被适当处理，从而防止副产品(例如，二氧化碳)引起的自然环境的污染或全球变暖。
上述分离收集方法收集的副产品通过以下保持操作被收集保持部分不可逆地保持。
图48A-48C是示出按照该实施例由副产品收集装置保持副产品的工作的图。这里，相同的参考号表示与前述每个实施例相当的结构，因此简化或省略它们的说明。
如图48A所示，按照该实施例的燃料包20具有固定容量，并包括：燃料填充空间22A，其中填充或装满发电燃料FL例如甲醇；收集保持空间22B，在其中保持分离收集部分17提供的副产品例如水；收集包23，相对改变收集保持空间22B的容量，并如下面将说明的，将收集保持空间22B从燃料填充空间22A完全分离开；燃料供给阀24A，向输出控制部分14提供填充在燃料填充空间22A中的发电燃料FL；副产品进气阀(进气口)24B，将分离收集部分17提供的副产品取到收集保持空间22B。
如上所述，燃料供给阀24A和副产品进气阀24B具有提供例如止回阀功能的结构，从而仅在燃料包20经I/F部分30E与发电模块10E连接时能够进行发电燃料FL的供给或副产品的进气。顺便说一下，代替如上所述向副产品进气阀24B提供止回阀功能，可以使用吸收(水吸收)聚合物等装满在收集保持空间22B中的结构。
在具有这种结构的燃料包20中，当填充在燃料填充空间22A中的发电燃料经燃料供给阀24A提供给发电模块10E(发电部分12，子电源部分11)时，产生预定电能的工作被执行，并且和电能的产生一起由分离收集部分17产生的副产品中仅特定成分(例如，水)被分离和收集。然后，经副产品收集通道和副产品进气阀24B被取来并保持在收集保持空间22B中。
结果，如图48B和48C所示，填充在燃料填充空间22A中的发电燃料FL的容量减少，并且总体地，保持在收集保持空间22B中的特定成分或物质的容量增加。此时，应用吸收聚合物等装满在收集保持空间22B中的结构能够控制收集保持空间22B的容量，从而收集保持空间22B能够具有大于取来的副产品的基本容量的容量。
因此，对于燃料填充空间22A和22B之间的关系，这些空间不是随发电模块10中产生电能(发电)的工作而简单地相对增加或减少，而是按照收集保持空间22B中保持的副产品量，如图48B所示，通过用预定压力向外推压收集包23，将压力应用于填充在燃料填充空间22A中的发电燃料FL。发电燃料FL向发电模块10E的提供能够因此适当执行，并且如图48C所示，通过收集保持空间22B中保持的副产品，填充在燃料填充空间22A中的发电燃料FL能够一直提供直到完全用完。
顺便说一下，在该实施例中，已经对额外配备给发电模块10E的分离收集部分17分离和收集的全部或部分副产品被收集和保持在燃料包20中并且非收集物质被释放到电源系统301以外的情况给出了说明。但是，可以应用收集的全部或部分副产品(例如，水)在发电模块10E(特别地，发电部分12和子电源部分11)中产生电能时被再作为燃料成分使用的结构。详细地，在燃料电池组成的发电装置作为发电部分12(可以包括子电源部分11)应用的结构中，水作为副产品的一部分而产生。但是如上所述，在燃料转换型燃料电池中，由于水是发电燃料的蒸发转化反应等所需要的，所以能够采用收集的副产品中的一部分水提供给发电部分12并再利用于图47中虚线箭头所示(标记为“再利用的收集材料”)的这种反应的结构。按照该结构，由于为蒸发转化反应等和发电燃料FL一起事先填充在燃料包20中的水量和保持在收集保持部分21中的副产品(水)量能够减少，所以更大的发电燃料FL的量能够填充在具有固定容量的燃料包20中，从而改善了电源系统的电源提供能力。
<剩余量检测装置>
现在将参考附图说明按照前述每个实施例适用于电源系统的发电燃料剩余量检测装置。
图49是示出按照本发明适用于电源系统的剩余量检测装置示例的框图。此外，图50是示出按照该实施例的电源系统启动工作状态的图；图51是示出按照该实施例的电源系统稳定工作状态的图；和图52是示出按照该实施例的电源系统停止工作状态的图。这里，类似上述第二至第四实施例，将对预定信息在电源系统和电源系统所连接的装置之间通知的结构给出说明。但是，能够应用任何特定信息不在电源系统和装置之间通知的结构(第一实施例所示的结构)。此外，相同的参考号表示与前述每个实施例相当的部分，因此简化或省略它们的说明。
如图49所示，在具有和上述每个实施例相当结构和功能的发电模块10F、燃料包20F和I/F部分30F中，按照本发明适用于电源系统的燃料剩余量检测装置具有这样的配置，其中，用于检测燃料包20F中剩余的发电燃料FL量(剩余量)并将它的剩余量检测信号输出给工作控制部分13的剩余量检测装置18，配备在发电模块10F、燃料包20F和I/F部分30F的任意一个的内部(这里是发电模块10F的内部)。
剩余量检测装置18用于检测燃料包20F中剩余的发电燃料FL量。例如当发电燃料FL以液态填充在燃料包20F中时，通过采用光学传感器等测量燃料液位的技术或测量穿过燃料的光波动中的变化(变暗比例)的技术来检测发电燃料FL的剩余量。然后，剩余量检测装置18检测的发电燃料FL的剩余量被作为剩余量检测信号输出给工作控制部分13。在剩余量检测信号的基础上，工作控制部分13将控制发电部分12中的工作状态的工作控制信号输出给输出控制部分14，并将有关发电燃料剩余量的信息输出给包含在装置DVC中的控制器CNT。注意，在每次将发电燃料FL填充其中的燃料包20F与发电模块10F和I/F部分30F连接时，剩余量检测装置18用子电源部分11的电能驱动。
在具有这种结构的电源系统中，能够基本地应用和上述第二实施例相当的工作控制(包括第一实施例中的工作控制并行地同时执行的情况)，并且除了上述控制，能够应用例如下述的该实施例特有的工作控制。
首先，在连同第一和第二实施例说明的整体工作中的启动工作中(参见图27和34)，当工作控制部分13经电压监视部分16检测供电电能电压中的变化时，或当它接收包含在装置DVC中的控制器CNT通知的负载驱动信息并请求电能提供时，工作控制部分13参考剩余量检测装置18的剩余量检测信号，并判断在向启动控制部分15输出启动发电部分12的工作控制信号的工作(步骤S104或S204)以前是否剩余了其量足够正常启动发电部分12的发电燃料FL。
当工作控制部分13在剩余量检测信号的基础上确定具有发电部分12启动工作所需的足够量的发电燃料保持在燃料包20F中时，工作控制部分13执行连同上述第一或第二实施例说明的启动工作(步骤S104-S106或S204-S206)，通过发电部分12产生负载驱动电能，并将预定供给能力提供给装置DVC。
另一方面，如图50所示，当工作控制部分13在剩余量检测信号的基础上确定具有启动工作所需的足够量的发电燃料保持在燃料包20F中时(当它检测到剩余量错误时)，工作控制部分13在剩余量错误的基础上经终端部分ELx向装置DVC中的控制器CNT通知启动错误信号作为发电工作信息。结果，控制器CNT能够向装置DVC的用户通知有关剩余量错误的信息并要求适当的处理，例如替换电源系统或补充发电燃料。
此外，在连同第一或第二实施例说明的整体工作中的稳定工作中(参见图27和34)，如图51所示，工作控制部分13能够继续监视经剩余量检测装置18检测的剩余量检测信号(剩余量)，并经终端部分ELx向装置DVC中的控制器CNT通知诸如假定剩余时间的剩余量信息信号，其中实际剩余量数据本身，剩余量比例或电能能够输出给包含在装置DVC中的控制器CNT作为发电工作信息。
如图51所示，工作控制部分13可以根据经剩余量检测装置18检测的发电燃料FL的剩余量，向输出控制部分14输出例如控制发电部分12中电能产生量的工作控制信号，调整提供给发电部分12的发电燃料FL量，从而在发电燃料FL的剩余量降低时被减少，并控制发电部分12产生的负载驱动电能(基本上是提供给装置DVC的供电电能的电压)随时间逐渐变化(降低)。
随后，控制器CNT能够在剩余量信息信号或供电电能电压中的变化的基础上，精确掌握电源系统中发电燃料的剩余量或能够驱动装置DVC的假定时间，并向用户通知要求更换电源系统或补充发电燃料的信息。因此，例如，向装置的用户通知电池剩余量的功能能够在电源输出电压或电池剩余量的基础上极好地被操作，从而实现与应用通用化学电池作为装置的工作电能的情况基本相当的使用构造。
在该稳定工作中，当工作控制部分13在图52所示的供电电能(发电部分12产生的负载驱动电能)反馈控制期间，经剩余量检测装置18检测到剩余量错误例如发电燃料FL剩余量中的突然下降时，工作控制部分13切断向发电部分12的发电燃料的提供，并通过向输出控制部分14输出停止发电部分12中电能产生的工作控制信号作为发电工作信息，来停止发电部分12的发电工作。此外，工作控制部分13停止促进产生氢的吸热反应的加热器的加热，并在剩余量错误或发电部分12中工作停止的基础上，经终端部分ELx向装置DVC中的控制器CNT通知不正常停止信号作为发电工作信息。结果，控制器CNT能够向装置DVC的用户通知有关剩余量错误引起的工作停止的信息，并要求对发生发电燃料FL从燃料包20F向电源系统301外部泄漏等事件采取适当措施。
现在将在下文中具体说明每块的结构。
[第五实施例]
(A)发电模块10
现在将参考图53对按照本发明适用于电源系统的发电模块的第五实施例给出说明。这里，相同的参考号表示与第一实施例相当的结构，因此简化或省略它们的说明。
按照该实施例的发电模块10G被配置为一般包括：子电源部分(第二电源装置)11，用于通过使用燃料包20G经I/F部分30G提供的发电燃料持续自发地产生预定电能，并将其输出至少作为控制器CNT的驱动电能(控制器电能)，和作为下述配备在发电模块10G中的工作控制部分13的工作电能，其中CNT包括在与电源系统301连接的装置DVC中，并控制驱动负载LD(装置DVC的具有各种功能的部件或模块)；工作控制部分13，使用子电源部分11提供的电能工作，并控制整个电源系统301的工作状态。
发电部分(第一电源装置)12，通过使用燃料包20G经I/F部分30G提供的发电燃料或从发电燃料提取的特定燃料成分产生预定电能(第一电能)，并将其输出至少作为负载驱动电能，用于驱动与电源系统301连接的装置DVC的各种功能(负载LD)；输出控制部分14，根据工作控制部分13的工作控制信号，至少控制向发电部分12提供的发电燃料量和/或提供的电能量；启动控制部分15，根据工作控制部分13的工作控制信号，至少控制发电部分12从而从备用模式转换到能够发电的工作模式。按照该实施例的工作控制部分13、输出控制部分14和启动控制部分15在本发明中构成系统控制装置。
发电模块10G具有这样的结构，其中，用于检测燃料包20G中剩余的发电燃料FL量(剩余量)并将它的剩余量检测信号输出给工作控制部分13的剩余量检测装置18，配备在发电模块10G、I/F部分30G或燃料包20G的任意一个的内部(这里是发电模块10G的内部)
即，按照该实施例的电源系统301被配置为能够将预定电能(负载驱动电能)输出给与电源系统301连接的装置DVC，而不依赖于系统以外的燃料提供和控制(除了发电模块10G、燃料包20G和I/F部分30G)。
<第五实施例中的子电源部分11>
如图53所示，按照该实施例应用于发电模块的子电源部分11被配置成通过使用燃料包20G提供的发电燃料FL的物理或化学能，持续自发地产生电源系统301的启动工作所需的预定电能(第二电能)。另外，该电能大致这样组成：包含在装置DVC中并控制它的驱动状态的控制器的驱动电能(控制器电能)；电能E1，作为控制整个发电模块10G的工作状态的工作控制部分13和检测燃料包20G中填充的发电燃料FL剩余量的剩余量检测装置18的工作电能被持续提供；和电能E2，在发电模块10G启动时至少提供给输出控制部分14(根据结构可以包括发电部分12)、启动控制部分15和剩余量检测装置18作为启动电能(电压/电流)。注意，能够是剩余量检测装置18的工作电能的电能既可以持续提供，也可以配置为在启动控制部分15启动发电模块10G以后提供。
对于子电源部分11的具体结构，例如，能够极好地应用：利用燃料包20G提供的发电燃料FL的电气化学反应(燃料电池)的结构，或利用涉及催化燃烧反应的热能(温差发电)的结构。而且还能够应用利用动能转换作用(燃气涡轮发电)等的结构，通过使用填充在燃料包20G中的发电燃料FL的充气压力或通过燃料的蒸气产生的气压来旋转发电机产生电能；捕获使用发电燃料FL作为滋养源的微生物从代谢作用(光合作用，吸气等)产生的电子并直接将其转换为电能(生物化学发电)的结构；通过利用电磁感应原理，将由发电燃料FL的流体能在充气压力或气压的基础上产生的振动能转换为电能(振动发电)的结构；利用一组电能存储装置例如蓄电池(电池充电器)或电容器放电的结构；将执行发电的每个结构产生的电能存储在电能存储装置(例如蓄电池，电容器等)中并释放出(放电)的结构，等等。
<第五实施例的整体工作>
现在将参考附图说明具有上述结构的电源系统的整体工作。
图54是示出电源系统示意性工作的流程图。这里，将在适当参考上述电源系统结构(图53)的同时给出说明。
如图54所示，具有上述结构的电源系统301一般被控制执行：初始工作(步骤S101和S102)，将燃料包20中填充的发电燃料FL提供给发电模块10，并持续连续地在子电源部分11中产生和输出能够是工作电能和控制器电能的电能(第二电能)；
启动工作(步骤S103-S106)，根据燃料包20中的发电燃料的剩余量和装置DVC中的负载LD的驱动，将燃料包20中填充的发电燃料FL提供给发电部分12，并产生和输出能够是负载驱动电能的电能(第一电能)；稳定工作(步骤S109-S113)，根据发电燃料的剩余量和负载LD的驱动状态，调整提供给发电部分12的发电燃料FL的量，并执行反馈控制，按照负载LD的驱动状态产生和输出电能；和停止工作(步骤S114-S116)，根据负载LD的停止切断发电燃料FL向发电部分12的提供，并停止电能的产生。结果，能够实现甚至在现有装置DVC中适用的电源系统。
(A)第五实施例的初始工作
首先，在初始工作中，在发电模块10和燃料包20经I/F部分30一体化配置的电源系统中，通过在与装置DVC连接时释放I/F部分30的燃料馈送通道的关闭状态，填充在燃料包20中的发电燃料通过燃料馈送通道的毛细现象移动到燃料馈送通道中，并自动提供给发电模块10的子电源部分11(步骤S101)。在子电源部分11中，至少能够是工作控制部分13的工作电能和包括在装置DVC中的控制器CNT的驱动电能(控制器电能)的电能(第二电能)自发地产生并持续连续地输出(直到电源系统与装置连接为止，仅输出能够是工作控制部分13和剩余量检测部分18的工作电能的电能)(步骤S102)。
另一方面，在通过将燃料包20经I/F部分30连接到发电模块10使发电模块10和燃料包20能够自由连接和分离的这种方式配置的电源系统中，配备给燃料包20的燃料防漏装置的防漏功能被释放，并且填充在燃料包20中的发电燃料通过燃料馈送通道的毛细现象移动到燃料馈送通道中，并自动提供给发电模块10的子电源部分11(步骤S101)。在子电源部分11中，能够至少是工作电能和控制器电能的电能(第二电能)自发地产生并持续连续地输出(直到电源系统与装置连接为止，仅输出能够是工作控制部分13和剩余量检测部分18的工作电能的电能)(步骤S102)。
结果，发电模块10的工作控制部分13和剩余量检测部分16开始运转并监视装置DVC的负载驱动信息和剩余量检测部分16的剩余量检测信号。另外，当电源系统与装置DVC连接时，子电源部分11产生的部分电能提供给包含在装置DVC中的控制器CNT作为控制器电能，并且控制器CNT被驱动来控制装置DVC的负载LD的驱动。而且，驱动状态作为负载驱动信息通知给电源系统301(发电模块10)的工作控制部分13。
(B)第五实施例的启动工作
随后，在启动工作中，当装置DVC的用户等执行驱动负载LD的操作时，向发电模块10的工作控制部分13请求提供能够是负载驱动电能的电能(第一电能)的电能提供请求信号从控制器CNT输出作为负载驱动信息。通过接收经电源系统301的终端部分ELx输入的表示电压移位的负载驱动信息(步骤S103)，工作控制部分13在剩余量检测部分16输出的剩余量检测信号的基础上参考发电燃料FL的剩余量数据，并判断在发电模块10的启动工作以前是否存在具有能够正常执行启动工作(步骤S104)的量的发电燃料FL。
这里，当在发电燃料FL的剩余量中检测到错误(例如，当剩余量为零时)，工作控制部分13将有关剩余量中的错误的燃料剩余量信息输出给装置DVC的控制器CNT，将该错误通知给装置DVC的用户并停止启动工作。另一方面，当它确定充足的发电燃料FL保持在燃料包20中时，工作控制部分13向启动控制部分15输出开始发电部分12中的发电工作(启动)的工作控制信号(步骤S105)。
在工作控制部分13的工作控制信号的基础上，通过将子电源部分11产生的一部分电能提供给输出控制部分14和发电部分12作为启动电能(步骤S106)，启动控制部分15经输出控制部分14将填充在燃料包20中的发电燃料FL提供给发电部分12，并执行操作，产生能够是负载驱动电能的电能(第一电能)和将其输出给装置DVC(负载LD)(步骤S107)。结果，通过接收发电燃料，发电部分12响应驱动装置DVC中负载LD的请求而自动启动，并且由预定输出电压组成的负载驱动电能被提供。因此，负载LD能够被极好地驱动，同时实现了基本等于通用化学电池特性的电能特性。
在该启动工作中，工作控制部分13可以配置为监视发电部分12产生和提供给装置DVC的电能(负载驱动电能)电压中的变化，作为负载驱动信息之一，并将表示达到预定电压的启动结束信号输出给装置DVC的控制器CNT。从而，在负载驱动电能的电压值基础上，本发明也能够极好地作为电源应用于具有控制负载LD驱动状态的结构的装置DVC。
(C)第五实施例的稳定工作
然后，在上述启动工作以后的稳定工作中，对于负载驱动电能输出电压的整体控制(随时间的电压控制)，直到工作控制部分13根据例如负载LD的停止转换到下述停止工作为止，工作控制部分13持续或定期地检测剩余量检测部分16的剩余量检测信号并监视发电燃料FL的剩余量数据(步骤S109)；参考预定的相关性表，其中发电燃料的剩余量和输出电压之间的相关性根据剩余量数据确定(步骤S110)；并向输出控制部分14输出工作控制信号，用于控制发电部分12中产生的电能量(发电量)按照预定输出电压特性变化(步骤S111)。
这里，通过参考相关性表，工作控制部分13输出工作控制信号，控制发电模块10输出的负载驱动电能的输出电压变化，同时表现出输出电压特性等于例如一种通用化学电池(例如，锰电池，碱性电池，纽扣型碱性电池，硬币形锂电池等)中电压随时间变化的倾向。此时，工作控制部分13向包括在装置DVC中的控制器CNT输出能够输出电能的实际剩余量数据本身或剩余量比例或估计的剩余时间，作为燃料剩余量信息。
在工作控制部分13的工作控制信号的基础上，输出控制部分14调整提供给发电部分12的发电燃料FL量(步骤S112)，并以这种方式进行控制，从而提供给装置DVC的负载驱动电能的输出电压能够被设置为按照输出电压特性的电压(步骤S113)。结果，由于电源系统301提供给装置DVC的负载驱动电能的输出电压表现出等于通用化学电池的随时间变化的倾向，所以现有包括在装置DVC中的控制器CNT所具有的剩余量通知功能能够在输出电压或燃料剩余量信息的基础上极好地工作，并且装置DVC的用户能够定期或连续获悉电池的剩余量或负载能够被驱动的估计时间。
此外，对于负载驱动电能输出电压的局部控制(个别电压控制)，除了上述整体控制以外，工作控制部分13可以接收发电部分12提供给装置DVC的负载驱动电能输出电压中的变化作为负载驱动信息，并向输出控制部分14输出工作控制信号，控制发电部分12中产生的电能量(发电量)以这种方式增加或减少，其中负载驱动电能的输出电压能够设置在预定电压范围内(按照上述通用化学电池中输出电压特性变化的输出电压的波动允许范围)。结果，在工作控制部分13的工作控制信号的基础上，输出控制部分14调整提供给发电部分12的发电燃料FL量，并且反馈控制被执行，从而提供给装置DVC的负载驱动电能的输出电压能够被设置在上述电压范围内。因此，即使负载驱动电能电压因装置DVC侧的负载LD的驱动状态(负载状态)中的变化而变化，也能够按照装置DVC(负载LD)随负载LD的驱动而变化的电能消耗来提供电能。
此外，如果负载LD的驱动状态被装置DVC的控制器CNT掌握，并且提供按照在电源系统侧的驱动状态请求提供电能的功能，作为进一步的负载驱动电能输出电压的局部控制，工作控制部分13可以从控制器CNT接收电能变化请求信号作为负载驱动信息，并向输出控制部分14输出工作控制信号，将发电部分12中产生的电能设置为按照请求的输出电压。结果，在工作控制部分13的工作控制信号的基础上，输出控制部分14调整提供给发电部分12的发电燃料FL量，该控制以这种方式执行，其中提供给装置DVC的负载驱动电能的输出电压能够被设置为按照请求的电压，并且适当的电能能够按照装置DVC侧的负载LD的驱动状态(负载状态)提供。因此，涉及负载LD驱动状态中的变化的负载驱动电能电压中的变化能够被相当大地抑制，并且装置DVC中工作错误的发生能够被降低。
这里，将对上述应用于负载驱动电能输出电压的整体控制的输出电压特性给出详细说明。
图55是示出按照该实施例的电源系统输出电压中随时间的变化的特性图。这里，在适当参考上述电源系统的结构(图53)的同时，将对通用化学电池和现有技术的燃料电池之间电动势特性(输出电压特性；参见图76和77)的比较给出说明。
如图55所示，对于按照该实施例的电源系统中的输出电压特性(为了便于说明，将写作“第一输出电压特性Sa”)，例如，输出电压被控制而表现出与涉及图76所示通用化学电池中放电输出电压随时间变化的倾向(电动势特性Sp)基本相当的变化倾向。即，至少由输出控制部分14提供给发电部分12的发电燃料FL的量被控制(设置为减少)，从而发电模块20的发电部分12中的发电状态能够按照涉及放电的逝去时间(换句话说，燃料包20中的液体燃料的剩余量)来减弱。
详细地，对于按照该实施例控制输出电压的方法，如上所述，燃料包20中剩余的发电燃料FL量首先由剩余量检测部分16检测，并且它的剩余量检测信号被持续(连续)或定期输入给工作控制部分13。但是这里，发电燃料FL的剩余量按照涉及发电部分12中电能产生的逝去时间而减少，并且因此发电燃料FL的剩余量和逝去时间具有紧密的相关性。
另一方面，工作控制部分13配备有具有第一输出电压特性Sa的相关性表，通过它，发电燃料FL的剩余量和输出电压之间的相关性被唯一地确定，从而对应于涉及图76事先所示的通用化学电池(锰电池，碱性电池，纽扣型碱性电池，硬币形锂电池等)中放电的输出电压随时间变化的倾向。结果，工作控制部分13将通过剩余量检测信号获得的发电燃料FL的剩余量与涉及放电的逝去时间相关联，在图55所示的特性曲线(第一输出电压特性Sa)的基础上唯一地确定输出电压，并执行调整从而将其量与该输出电压对应的发电燃料FL提供给发电部分12。这里，唯一定义液体燃料剩余量和输出电压之间的相关性是指输出电压值或输出电能值对应于发电燃料FL的剩余量的关系如图4所示一一对应，并且不限于表现为由图55中的特性曲线所示的曲线表示的变化倾向关系，而可以是以基本直线的形式变化的关系。
此外，对于通用化学电池的输出，由于输出电压随时间的移位变化依赖于每个例如D到AAAA型电池或硬币形电池的容量，所以按照该实施例的电源系统的形状和尺寸可以依照下面将说明的通用化学电池的标准而与通用化学电池的形状和尺寸一致，并且工作控制部分13的相关性表(输出电压特性)可以以这种方式设置，其中按照发电燃料FL剩余量的输出电压和按照同类化学电池剩余使用期限的输出电压一致或相近或相似。因此，例如，按照本发明的D型燃料电源系统输出电压随时间变化的轨迹被设置得符合各种化学电池的任意一种，诸如按照JIS的D型锰电池，的电动势中衰减的输出电压随时间变化的轨迹，或沿时间轴增大或减少。
即，如上所述，虽然发电燃料FL的剩余量和逝去时间具有紧密的相关性，但是该相关性不必符合通用化学电池的电池剩余量和充电时的逝去时间之间的关系。即，在应用燃料电池等作为发电部分12结构的情况中，由于具有能量转换效率比通用化学电池高的特性，电压可以在比通用化学电池中电压随时间变化倾向所相应的第一输出电压特性Sa更长的时间单位中变化(降低)，例如图55中第二输出电压特性所示。
详细地，在第一输出电压特性Sa中，假定工作保证电压范围的下限是电压V0，并且到达电压V0所需的时间是T0，时间T0的1/2的时间，即剩余使用期限变为一半时的时间被确定为T0.5，并且此时的电压被确定为V0.5。这里，预先设置为当包括在装置DVC中的控制器CNT检测到电源系统的输出电压已经达到电压V0时剩余量通知Ia被执行。
另一方面，在第二输出电压特性Sb中，假设发电燃料FL的剩余量基本为零时的电压被设置为基本等于化学电池的电压V0，并且到达电压V0所需的时间是T0’，时间T0’的1/2的时间，即剩余使用期限变为一半时的时间被确定为T0.5’，并且此时的电压被设置为等于化学电池的电压V0.5。
即，由输出控制部分14设置的要提供的发电燃料FL的量或要提供的氧或空气的量以这种方式控制，其中当填充在燃料包20中的发电燃料FL的剩余量变为一半时，发电模块10输出的电压等于通用化学电池工作保证电压范围中的电动势剩余量变为一半时的电压，并且发电燃料FL的剩余量基本为零时的电压等于通用化学电池工作保证电压范围中的电动势剩余量基本为零时的电压。
如上所述，在按照该实施例的电源系统作为装置DVC的电源应用的情况中，当根据发电燃料FL的剩余量唯一确定的输出电压达到低于装置DVC的工作保证电压范围的电压时，不管涉及放电的逝去时间如何，要求电池替换或装料的剩余量通知Ib被装置DVC执行，并且该定时不必符合使用通用化学电池时的剩余量通知Ia的定时。
因此，按照该实施例的电源系统的使用期限T0’(随发电燃料FL的减少输出电压变得低于装置DVC工作保证电压范围的下限的时间点)不必符合通用化学电池的使用期限T0，并且画出沿时间轴T增大或减少的轨迹的时间-输出电压特性就足够了。顺便说一下，剩余量检测部分16可以检测详细划分的发电燃料FL剩余量，例如在剩余量是33％或25％时，而不是仅将检测限制在发电燃料FL剩余量变为一半或基本为零时的时间。至少，设置基本符合按照化学电池电动势剩余量的输出电压的输出电压就行了。
按照具有这种输出电压特性的电源系统，当应用于现有装置DVC作为工作电能时，由于电源系统的输出电压表现出和通用化学电池相当的随时间变化的倾向，当通过配备在装置DVC中的控制器CNT检测该输出电压中的变化使现有剩余量通知功能被极好地操作时，电池的剩余量或装置DVC能够被驱动的估计时间能够定期或连续显示，或者当电压低于装置DVC的工作保证电压范围时，要求电池替换或装料的剩余量通知能够被装置DVC精确执行。
另外，如将说明的，当按照该实施例的电源系统(发电模块)通过应用显微机械加工制造技术、减小尺寸和重量以及配置为具有相当于商业上现有化学电池的外型或尺寸，从而一体化在小空间中时，能够在外型和电压特性上实现和商业上现有的化学电池的完全兼容，并且能够进一步促进在现有电池市场中的普及。结果，由于具有高能量利用效率的诸如燃料电池的电源系统能够毫无问题地代替在环境关系或能量利用效率中具有许多问题的现有化学电池而被推广，从而在抑制环境影响的同时能够有效利用能源。
(D)第五实施例的停止工作
随后，在停止工作中，当工作控制部分13接收有关负载LD停止的负载驱动信息时(步骤S108)，它向输出控制部分14输出工作控制信号，用于停止发电部分12中的电能的产生(步骤S114)。在工作控制部分13的工作控制信号的基础上，输出控制部分14切断发电燃料FL向发电部分12的提供(步骤S115)，停止发电部分12的工作(步骤S116)并且停止向装置DVC提供负载驱动电能。
详细地，即使反馈控制在上述稳定工作中执行，当工作控制部分13连续检测到提供给装置DVC的负载驱动电能输出电压偏离预定电压范围的状态维持了预定时间的时候，工作控制部分13将输出电压错误作为负载驱动信息处理，并向输出控制部分14输出工作控制信号，用于停止发电部分12中的电能的产生。
即，当装置DVC的用户实施停止负载LD的工作时，或当通过例如将电源系统301从装置DVC移去时负载用完时，即使将负载驱动电能的输出电压设置到预定电压范围内的反馈控制等在上述稳定工作中执行，输出电压也偏离了负载驱动电能的预定电压范围。因此，当这种状态被工作控制部分13连续检测超过预定时间时，它就确定装置DVC的负载LD停止或用完，并停止发电部分12中的发电工作。
另外，当负载LD的停止状态被装置DVC的控制器CNT掌握，并且提供请求停止向电源系统侧提供电能的功能时，工作控制部分13从控制器CNT接收电能停止请求信号作为负载驱动信息，并向输出控制部分14输出工作控制信号，停止发电部分12中电能的产生。
结果，由于相对于装置DVC中的负载LD的停止等，发电燃料FL的提供被切断，并且发电部分12自动关闭，所以在有效消耗发电燃料FL的同时，能够实现与通用化学电池基本相当的电能特性。
进一步，当剩余量检测部分16检测到剩余量错误例如发电燃料FL剩余量的突然减少时，工作控制部分13可以在有关剩余量错误的检测信号的基础上向输出控制部分14输出停止发电部分12中电能产生的工作控制信号，停止发电部分12的发电工作，并将有关剩余量错误的信息输出给包括在装置DVC中的控制器CNT，从而装置DVC的用户能够获悉该信息。结果，能够迅速检测不正常状态例如发电燃料FL从燃料包20泄漏到电源系统301之外的发生，并通知装置DVC的用户采取适当措施。
如上所述，按照该实施例的电源系统，能够按照与电源系统连接的负载LD的驱动状态(负载驱动信息)和发电燃料FL的剩余量，控制能够是预定驱动电源的电能的提供，电能的停止和产生的电能量的调整，而不从电源系统外部接收燃料等的提供。因此，在实现基本等于通用化学电池的电特性的同时，能够提供对环境负担少但具有很高能量转换效率的电源系统。从而，代替在环境关系或能量利用效率中具有许多问题的现有化学电池，按照该实施例的电源系统能够毫无问题地在现有电池市场中推广。顺便说一下，虽然在该实施例中输出电压是按照发电燃料FL的剩余量变化，但是本发明不限于此，而可以是输出电流值变化。
[第六实施例]
现在将参考相应附图对按照本发明应用于电源系统的发电模块的第六实施例给出说明。
图56是示出按照本发明应用于电源系统的发电模块第六实施例的框图。这里，相同的参考号表示与上述第五实施例相当的结构，因此简化或省略它们的说明。
在按照上述第五实施例的发电模块10G中，已经对子电源部分11中利用的发电燃料FL直接释放到电源系统301以外作为废气或被下述副产品收集装置收集的结构给出说明。但是在按照该实施例的发电模块10H中，当子电源部分11中的发电工作不包括发电燃料FL成分的变化时，或者即使当包括成分的变化也包含特定燃料成分时，子电源部分11中使用的发电燃料FL被再利用作为发电部分12中的发电燃料，或在提取特定燃料成分以后再利用。
详细地，如图56所示，按照该实施例的发电模块10H包括：子电源部分11；发电部分12；工作控制部分13；输出控制部分14；启动控制部分15；剩余量检测部分16，它们都具有类似上述第五实施例的结构和功能(参见图53)，并且，特别地，它被配置为：在子电源部分11中产生电能所使用的全部或部分发电燃料(废气)能够经输出控制部分14提供给发电部分12，而不释放到发电模块10H之外。
应用于该实施例的子电源部分11具有能够产生和输出预定电能(第二电能)而不消耗和转换燃料包20G经I/F部分30G提供的发电燃料FL的燃料成分(例如，在上述第一实施例中的第二、第三、第五或第七结构示例中说明的发电装置)的结构，或者即使发电燃料FL的燃料成分被消耗和转换，产生的废气也包含能够用于发电部分12中的发电工作的燃料成分(例如，在上述第一实施例中的第四或第六结构示例中说明的的发电装置)的结构。
进一步，在应用上述第一实施例中的第一至第六结构示例所示的发电装置作为发电部分12的情况中，对于燃料包20G中填充的发电燃料FL，应用了具有可燃性或燃烧性的燃料物质，例如，象甲醇、乙醇或丁醇这样的醇基液体燃料，或象二甲醚、异丁烷这样的由氢碳化物组成的液化燃料，或象氢气这样的气体燃料。
当在预定填充条件(温度，压力等)下被填充在燃料包20G中时，液体燃料或液化燃料是液体。如果该燃料在提供给子电源部分11时转变到预定环境条件例如常温或常压，它被蒸发变为高压燃气。而且，当气体燃料以用预定压力压缩的状态填充到燃料包20G中并提供给子电源部分11时，它根据填充压力变为高压燃气。因此，用这样的发电燃料FL，例如，通过在子电源部分11中使用燃气的压能产生电能(第二电能)以后，使用子电源部分11的废气通过电气化学反应、燃烧反应等，能够在发电部分12中产生电能(第一电能)。
[第七实施例]
现在将参考附图说明按照本发明应用于电源系统的发电模块的第七实施例。
图57是示出按照本发明应用于电源系统的发电模块第七实施例的框图。这里，相同的参考号表示与第一实施例相当的结构，因此简化或省略它们的说明。
在按照上述第五和第六实施例的发电模块10G和10H中，已经对于子电源部分11应用通过使用燃料包20G提供的发电燃料FL持续自发地产生预定电能(第二电能)的结构的情况给出了说明。但是在按照该实施例的发电模块中，子电源部分具有不使用燃料包20G中填充的发电燃料FL而持续自发地产生预定电能的结构。
详细地，如图57所示，按照该实施例的发电模块10J包括：发电部分12；工作控制部分13；输出控制部分14；启动控制部分15；剩余量检测部分16，它们都具有类似上述第五实施例的结构和功能(参见图53)，并且发电模块10J还配备有子电源部分11，用于不使用燃料包20中填充的发电燃料FL而持续自发地产生预定电能(第二电能)。
对于子电源部分11的具体结构，能够极好地应用，在电源系统301周围环境中的温差基础上利用热电转换的结构(温差发电)，在从电源系统301外部进入的光能的基础上利用光电转换的结构(光电发电)，等等。
<其它的副产品收集装置>
现在将参考附图说明按照前述每个实施例适用于电源系统的其它副产品收集装置。
图58是示出按照本发明适用于电源系统的副产品收集装置实施例的框图。这里，相同的参考号表示与前述每个实施例相当的结构，因此简化或省略它们的说明。
在上述每个实施例中，当对于发电部分12或子电源部分11(上述每个结构示例所示的发电部分或子电源部分)应用通过使用填充在燃料包20中的发电燃料FL用电气化学反应或燃烧反应产生预定电能的结构时，除了电能，有时可能还释放出副产品。由于这种副产品可能包含当释放到自然界时能够引起环境污染的物质，或者在有些情况中能够是电源系统所连接装置故障的因素的物质，所以最好应用配备有下述副产品收集装置的结构，因为这种副产品的释放必须尽可能地抑制。
例如，如图58所示，按照本发明适用于电源系统的副产品收集装置具有这样的结构，其中，收集在发电部分12中产生电能时产生的所有或部分副产品成分的分离收集部分17配备在具有类似前述每个实施例的结构和功能的发电模块10K、燃料包20K和I/F部分30K中，例如在该示例中是在发电模块10K中，并且固定地保持收集的副产品的收集保持部分21配备在燃料包20K中。顺便说一下，这里，虽然将仅对发电部分12中产生的副产品被收集的情况给出说明，但是这样的结构能够类似地应用于子电源部分11是不必说的。
分离收集部分17具有前述每个实施例所示的结构。在使用燃料包20K提供的发电燃料FL通过电气化学反应或燃烧反应，至少向电源系统301所连接的装置DVC产生能够是负载驱动电能(电压/电流)的电能的发电部分12(可以包括子电源部分11)中，分离收集部分17分离发电时产生的副产品或副产品中的特定成分，并经配备给I/F部分30K的副产品收集通道，将其馈送给配备在燃料包20K中的收集保持部分21。
在前述每个结构示例中应用的发电部分12(可以包括子电源部分11)中，对于产生电能时产生的副产品，有水(H2O)，氮氧化物(NOx)，硫氧化物(SOx)等，其全部或部分或者仅特定成分被分离收集部分17收集并馈送给副产品收集通道。顺便说一下，如果收集的副产品为液态，通过例如形成副产品收集通道的内径能够连续变化，能够利用毛细现象从而自动将副产品从分离收集部分17馈送给收集保持部分21。
收集保持部分21被配备在燃料包20K的内部或其内部的一部分。收集保持部分21配置为能够仅在燃料包20K和发电模块10K连接时馈送和保持分离收集部分17收集的副产品。即，在燃料包20K能够与发电模块10K自由连接和分离的电源系统中，当燃料包20K从发电模块10K分离时，收集和保持的副产品或特定成分被固定地或不可逆地保持在收集保持部分21中，从而不会泄漏或释放到燃料包20K以外。
如上所述，当水(H2O)，氮氧化物(NOx)和/或硫氧化物(SOx)因发电部分12中的发电而产生作为副产品时，由于水(H2O)在常温常压下是液态，水能够极好地经副产品收集通道馈送给收集保持部分21。但是，在汽化点一般低于常温常压并且是气态的副产品例如氮氧化物(NOx)或硫氧化物(SOx)的情况中，它的立方体积可能变得过大并超出收集保持部分21的预置容量。因此，能够采用这样的结构，其中通过增加分离收集部分17和收集保持部分21中的气压，收集的副产品被液化并且立方体积减少，从而副产品能够保持在收集保持部分21中。
因此，对于收集保持部分21的具体结构，能够极好地应用能够不可逆地吸收、吸收并固定、和固定收集的副产品或特定成分的结构，例如吸收聚合物装在收集保持部分21中的结构，或配备有收集材料防漏装置的结构，例如通过收集保持部分21的内压或例如弹簧的物理压力等关闭的控制阀，类似配备在上述燃料包20的燃料防漏装置。
在配备具有这种结构的副产品收集装置的电源系统中，当图26所示的这种燃料转化型燃料电池应用于发电部分12时，通过燃料转化部分210a中的蒸气转化反应、水转换反应和选定氧化反应(化学方程式(1)-(3))与氢气(H2)一起产生的二氧化碳(CO2)，和通过电气化学反应(化学方程式(6)和(7))与电能(第一电能)的产生一起生成的水(H2O)，从发电部分12释放出作为副产品。但是，由于二氧化碳(CO2)对装置没有任何影响，所以它被释放到电源系统以外作为非收集物质，而另一方面，水(H2O)等被分离收集部分17收集，通过利用毛细现象等，经副产品收集通道提供给燃料包20K中的收集保持部分21，并不可逆地保持在收集保持部分21中。这里，由于发电部分12(燃料电池部分)中的电气化学反应(化学方程式(2)和(3))在约60-80℃的温度下进行，发电部分12中产生的水(H2O)以基本水蒸气(气体)的状态排出。因此，通过例如冷却发电部分12释放的水蒸气或通过应用压力，分离收集部分17仅液化水(H2O)成分并从其它气体成分中分离它，从而收集该成分。
顺便说一下，在该实施例中，已经对燃料转化型燃料电池作为发电部分12的结构来应用并且甲醇(CH3OH)作为发电燃料来应用的情况给出了说明。因此，当涉及发电的大部分副产品是水(H2O)并且还有少量的二氧化碳(CO2)排出到电源系统以外时，分离收集部分17中的特定成分(即，水)的分离和收集能够相对容易地实现。但是，当除了甲醇以外的物质作为发电燃料应用时，或当除了燃料电池以外的结构作为发电部分12应用时，相对大量的二氧化碳(CO2)、氮氧化物(NOx)、硫氧化物(SOx)等有时可能和水(H2O)一起产生。
在这种情况中，在通过上述分离方法从分离收集部分17中大量产生的其它特定气体成分(二氧化碳等)分离出例如作为液体的水以后，它们可以一起或分别保持在单个或多个配备在燃料包20E中的收集保持部分21中。
如上所述，按照应用该实施例的副产品收集装置的电源系统，由于能够通过在配备在燃料包20E中的收集保持部分21中不可逆地保持由发电模块10E产生电能时产生的副产品的至少一个成分来抑制副产品向电源系统以外的释放或泄漏，所以能够防止副产品(例如，水)引起的装置的故障或退化。而且，通过收集其中保持副产品的燃料包20E，副产品能够由不对自然环境造成负担的方法适当处理，从而防止副产品(例如，二氧化碳)引起的自然环境的污染或全球变暖。
上述分离收集方法收集的副产品通过参考图48A-48C说明的保持操作被不可逆地保持在收集保持部分。
<燃料稳定装置>
现在将参考附图对按照前述每个实施例适用于电源系统的燃料稳定装置给出说明。
图59是示出按照本发明适用于电源系统的燃料稳定装置实施例的框图。这里，相同的参考号表示与前述每个实施例相当的结构，因此简化或省略它们的说明。
如图59所示，在具有类似上述每个实施例的结构和功能的发电模块10L、燃料包20L和I/F部分30L中，按照本发明适用于电源系统的燃料稳定装置具有这样的结构，其中供给控制阀25，用于检测填充在燃料包20L中的发电燃料FL的填充状态(温度，压力等)，并在填充状态超出预定门限值时停止燃料包20L中的发电燃料FL向发电模块10L(子电源部分11和发电部分12)的供给；和压力控制阀26，用于检测燃料包20L中的发电燃料FL的填充状态(温度，压力等)，并将填充状态控制到预定稳定状态，它们被配备在I/F部分30L和燃料包20L的任意一个中(在该实施例中是燃料包20L)。
当填充在燃料包20L中的发电燃料FL的温度增加到超出预定门限值时，供给控制阀25自动起动，并切断发电燃料FL向燃料馈送通道的提供。具体地，能够极好地应用当燃料包20L中的压力随发电燃料FL温度的增加而增加时关闭的控制阀。
进一步，当燃料包20L中的压力随燃料包20L中填充的发电燃料FL温度的增加而增加到超出预定门限值时，压力控制阀26自动起动，并减少燃料包20L中的压力。具体地，能够极好地应用当燃料包20L中的压力增加时打开的压力释放阀(释放阀)。
结果，例如对于和装置DVC连接的电源系统，当燃料包20L中的温度或压力因例如涉及发电模块10L中电能产生或驱动装置的负载的生热而增加时，停止提供发电燃料FL的工作或释放压力的工作被自动执行，从而稳定了发电燃料FL的填充状态。
然后，在上述电源系统的整体工作中(参见图54)，当执行启动电源系统的工作时，工作控制部分13事先参考供给控制阀25的工作状态，即，燃料包20L的发电燃料FL的提供状态，判断发电燃料FL是否被正常提供，然后执行上述工作。这里，当检测到发电燃料FL的提供切断时，不管上述燃料稳定装置(特别是压力控制阀26)稳定发电燃料FL的填充状态的工作如何，工作控制部分13向包括在装置DVC中的控制器CNT输出有关发电燃料FL填充错误的信息，并向装置DVC的用户通知该错误。
此外，在上述电源系统的整体工作中(参见图54)，当继续电源系统的稳定工作(反馈控制)时，工作控制部分13继续参考供给控制阀25的工作状态，即，燃料包20L的发电燃料FL的提供状态。然后，当检测到发电燃料FL的提供切断时，或接收到装置DVC的负载驱动电能的突然下降作为负载驱动信息时，不管上述燃料稳定装置(特别是压力控制阀26)的稳定工作如何，工作控制部分13向包括在装置DVC中的控制器CNT输出有关发电燃料FL填充错误的信息，并向装置DVC的用户通知该错误。
结果，能够提供具有高可靠性的电源系统，它迅速检测因燃料包20L的发电燃料FL的填充条件(温度，压力等)的错误、发电模块10L中的工作错误(例如，输出电压缺陷)或发电燃料FL从燃料包20L向电源系统301以外的泄漏而引起的发电燃料FL劣化的发生，并保证具有燃烧性的发电燃料FL的安全。
现在将参考附图对按照上述每个实施例适用于电源系统的其它燃料稳定装置给出说明。
图60是示出按照本发明适用于电源系统的燃料稳定装置一个实施例的框图。此外，图61是示出按照该实施例的电源系统启动工作状态的图，而图62是示出按照该实施例的电源系统停止工作状态的图。这里，类似上述第二至第四实施例，虽然将对预定信息在电源系统和电源系统所连接的装置之间通知的情况给出说明，但是也能够应用任何特定通知不在电源系统和装置之间执行的结构(连同第一实施例说明的结构)。此外，相同的参考号表示与前述每个实施例相当的部分，因此简化或省略它们的说明。
如图60所示，在具有和上述每个实施例相当的结构和功能的发电模块10M、燃料包20L和I/F部分30L中，按照本发明适用于电源系统的燃料稳定装置具有这样的结构，其中供给控制阀25，用于检测填充在燃料包20L中的发电燃料FL的填充状态(温度，压力等)，并在填充状态超出预定门限值时停止发电燃料FL从燃料包20L向发电模块10M(子电源部分11和发电部分12)的提供；和压力控制阀26，用于检测燃料包20L中的发电燃料FL的填充状态(温度，压力等)，并将填充状态控制到预定稳定状态，它们被配备在I/F部分30L和燃料包20L的任意一个中(在该示例中是燃料包20L)。
当填充在燃料包20L中的发电燃料FL的温度增加到超出预定门限值时，供给控制阀25自动起动，并切断发电燃料FL向燃料馈送通道的提供。具体地，能够极好地应用当燃料包20L中的压力随发电燃料FL温度的增加而增加时关闭的止回阀。
当燃料包20L中的压力随燃料包20L中填充的发电燃料FL温度的增加而增加到超出预定门限值时，压力控制阀26自动起动，并减少燃料包20L中的压力。具体地，能够极好地应用当燃料包20L中的压力增加时打开的压力释放阀(释放阀)。
结果，例如对于和装置DVC连接的电源系统，当燃料包20L中的温度或压力因例如涉及发电模块10M中电能产生或驱动装置的负载的生热而增加时，停止提供发电燃料FL的工作或释放压力的工作被自动执行，从而自发地稳定了发电燃料FL的填充状态。
在具有这种结构的电源系统中，基本上能够应用和上述第二实施例相当的工作控制(包括第一实施例中的工作控制被并列地充分执行的情况)。除此以外，还能够应用下列该实施例特有的工作控制。
在连同第一或第二实施例说明的整体工作中的启动工作中(参见图27和34)，当工作控制部分13经电压监视部分16检测供电电能电压中的变化时，或当工作控制部分13接收请求电能提供的装置DVC中所包含的控制器CNT通知的负载驱动信息时，工作控制部分13参考供给供给控制阀25的工作状态，即，在向启动控制部分15输出启动发电部分12的工作控制信号的工作以前燃料包20L的发电燃料FL的提供状态(步骤S104或S204)，并判断发电燃料FL的填充状态是否正常(或发电燃料是否能够提供给发电部分12)。
在供给控制阀25的工作状态的基础上，当工作控制部分13确定发电燃料FL的填充状态正常并且发电燃料能够提供给发电部分12时，工作控制部分13执行连同上述第一或第二实施例说明的启动工作(步骤S104-S106或S204-S206)，通过发电部分12产生负载驱动电能，并将预定供给电能提供给装置DVC。
如图61所示，在供给控制阀25的工作状态的基础上，当工作控制部分13确定发电燃料FL的填充状态不正常并且发电燃料向发电部分12的提供被切断时(当检测到填充错误时)，它在填充错误的基础上经终端部分ELx向装置DVC中的控制器CNT通知启动错误信号，作为发电工作信息。
在连同第一或第二实施例说明的整体工作中的稳定工作中(参见图27和34)，在对电源系统的反馈控制期间，工作控制部分13继续监视供给控制阀25的工作状态。然后，当工作控制部分13检测到发电燃料FL的填充状态的错误时，不管稳定燃料包20L中的发电燃料FL的填充状态的压力控制阀26的压力释放工作(稳定工作)如何，通过向输出控制部分14输出停止发电部分12中电能产生的工作控制信号，它切断发电燃料向发电部分12的提供，并停止发电部分12的发电工作。而且，工作控制部分13停止促进生成氢的吸热反映的加热器的加热，并在填充错误或发电部分12工作关闭的基础上经终端部分ELx向装置DVC中的控制器CNT通知错误停止信号，作为发电工作信息。
结果，能够防止例如因燃料包20L中发电燃料FL的填充条件(温度，压力等)的错误、发电模块10M中的工作错误(例如，供电电能的电压缺陷)或发电燃料FL从燃料包20L向电源系统301以外的泄漏而引起的发电燃料FL劣化的发生。而且，能够向装置DVC的用户通知有关填充错误的信息并要求采取适当措施，例如，装置使用环境的改善或电源系统的替换。因此能够提供保证具有燃烧性的发电燃料FL的安全的高可靠性的电源系统。
就副产品收集装置、剩余量检测装置和燃料稳定装置来说，虽然已经对它们分别应用于前述实施例的情况给出了说明，但是本发明不限于此。它们能够被适当地选择并且任意组合的使用能够被应用，这是不必说的。因此，能够进一步改善例如按照本发明的电源系统的环境负担、能量转换效率、使用构造、安全等。
<外形>
现在将参考附图说明按照本发明适用于电源系统的外形。
图63A-63F是示出按照本发明适用于电源系统的外型的具体示例的图，而图64A-64C是示出按照本发明适用于电源系统的外型以及该形状与通用化学电池的外型之间对应关系的图。
在具有上述结构的电源系统中，如图63A-63F分别示例所示，燃料包20经I/F部分30与发电模块10连接或这些部件一体化配置的外形被形成为具有和圆形电池41、42和43之一或者具有特定形状的电池(非圆形电池)44、45和46相当的外形和尺寸，其中圆形电池作为符合JIS或国际标准的通用化学电池而大量使用，非圆形电池也符合这些电池的标准。而且，外形以这种方式配置，其中上述发电模块10的子电源部分11或发电部分12产生的电能(第一和第二电能)能够经每个所示电池形状的正(+)和负(-)电极端输出。
这里，正电极端附加在发电模块10的上部，同时负电极端附加在燃料包20上，并且虽然未示出，但是负电极端经配线连接到发电模块10。另外，可以提供以带状围绕发电模块10在其侧面部分缠绕的终端部分ELx。当电源系统301容纳在装置DVC中时，内部控制器CNT和终端部分ELx相互自动电连接，从而能够接收负载驱动信息。顺便说一下，终端部分ELx与正电极和负电极绝缘是不必说的。
详细地，燃料包20和发电模块10相互连接时，例如，应用燃料电池的发电部分具有燃料电池部分210b的燃料电极211与负电极端电连接并且空气电极212与正电极端电连接的结构。进一步，在例如燃气发动机或转子发动机的内和外燃机利用电磁感应等与发电机结合的结构中(参见图21-23)，或在应用温差发电机或MHD发电机的发电部分中(参见图24和25)，提供了每个发电机的输出端与正电极端和负电极端电连接的结构。
这里，具体地，圆形电池41、42和43被大量使用作为商业上现有的锰干电池、碱性干电池、镍镉电池、锂电池等，并且具有以下外形，例如许多装置能够处理的柱形(柱形：图63A)，腕表等中使用的纽扣型(图63B)，照相机、电子笔记本等中使用的硬币型(图63C)，等等。
另一方面，具体地，非圆形电池44、45和46具有以下外形，按照所使用的装置例如小型照相机或数字静止照相机的形状个别设计的特定形状型(图63D)，相应于便携音响装置或移动电话侧面或厚度的减少的棱角型(图63E)，扁平型(图63F)等。
顺便说一下，如上所述，按照该实施例安装在电源系统上的发电模块10的每个结构能够通过应用现有显微机械加工制造技术实现为毫米级或微米级的微芯片或者微型装置。进一步，应用能够实现高能量利用效率的燃料电池、燃气轮机等作为发电模块10的发电部分12，能够将实现等于(或大于)现有化学电池的电池容量所需的发电燃料量抑制到相对较小的值。
在按照该实施例的电源系统中，能够极好地实现附图所示的现有电池形状。例如，如图64A和64B所示，能够提供燃料包20和发电模块10连接时或它们一体化构成时外尺寸(例如，长度La和直径Da)变得基本等于图64C所示的这种通用化学电池47的外形(例如，长度Lp和直径Dp)的结构。
顺便说一下，图64A-64C只是在概念上示出按照本发明的电源系统连接和分离结构之间的关系(连接关系)和外表形状，而具体电极结构等没有考虑。发电模块10和燃料包20连接和分离结构之间的关系和每个电池形状应用于按照本发明的电源系统时的电极结构将连同下述实施例详细说明。
此外，每个示出的外形只是符合日本标准的商业上现有的或者附加给装置而分发或销售的化学电池的示例。仅本发明能够应用的部分结构示例被示出。即，可以采用适用于按照本发明的电源系统的除上述具体示例以外的外形。例如，这种外形符合全世界分发或销售的化学电池或将来将进入实际使用的化学电池的形状，并且这些外形能够设计为符合电特性是不必说的。
现在将参考附图对发电模块10和燃料包20连接和分离结构之间的关系和以上电池形状应用于按照本发明的电源系统时的电极结构给出详细的说明。
(连接和分离结构的第一实施例)
图65A-65D和图65E-65H是示出从上方、前方、横向和后方看时按照本发明第一实施例的电源系统的燃料包和保持部分外型的图。图66A和66B是示出按照该实施例的电源系统中的发电模块和燃料包的连接和分离结构的图。这里，相同的参考号表示与前述每个实施例相当的结构，因此简化或省略它们的说明。
如图65A-65D和图65E-65H所示，按照该实施例的电源系统配置为包括：燃料包51(对应于燃料包20)，发电燃料在预定条件下填充其中；和保持部分52，作为发电模块10和I/F部分30运行，燃料包与其分开处理。这里，当燃料包51是燃料FL填充其中的透明可降解聚合盒体并且不使用时，盒体的外围用包装53覆盖以保护免于降解因素例如细菌的影响。此外，当连接燃料包51时，如将在下面说明的，将包装53从燃料包51剥去就行了。另外，由于燃料包51是透明盒体并且标记51c被刻画在上面，所以能够确定透明燃料的剩余量。
保持部分52配置为一般包括：发电部分52a，其中容纳了具有等于前述每个实施例的结构的发电模块10和I/F部分30并且配备了正电极端EL(+)；相对部分52b，配备了负电极部分EL(-)；和连接部分52c，电连接发电部分52a和相对部分52b，并且电连接发电部分52a和负电极端EL(-)。发电部分52a、相对部分52b和连接部分52c围绕的贯穿空间SP1成为连接燃料包51时的容纳位置。保持部分52包括：凸起部分52d，在相对部分52b的接触部分周围具有弹簧等的弹性并且在中间有孔(参见图66A)；和副产品收集通道52e，连接凸起部分52d的孔和发电模块10的副产品供给通道17a。由于标记52h代替燃料包51的标记51c刻画在保持部分52上，所以能够确定透明燃料的剩余量。此时，在连接部分52c不透明时，标记52h能够很容易地直观确定。
在具有这种结构的电源系统中，如图66A所示，相对于发电部分52a、相对部分52b和连接部分52c构成的空间SP1，向其提供燃料包51的燃料供给阀24A的燃料馈送口(一端侧)51a与保持部分52接触并且该接触点被确定为支撑点，同时使用手指FN1和FN2支撑已经去除包装53的燃料包51，并且燃料包51的另一端侧51b被旋转推进(图中的箭头P9)。结果，如图66B所示，燃料包51的底部(另一端侧)51b与相对部分52b接触，并且燃料包51容纳在空间SP1中。此时，能够是燃料馈送通道的燃料馈送管52f(图73)推下其状态被弹簧固定的燃料供给阀24A，从而释放燃料包51的防漏功能。而且，填充在燃料包51中的发电燃料FL通过毛细管52g(图73)和燃料馈送管52f中的表面张力自动运送和提供给发电模块10。图66B示出了放入燃料包51和保持部分52的未使用电源系统。在该图中，盒体的外围覆盖了包装54，用于保护免于降解因素例如细菌的影响。当该电源系统作为装置等的电源使用时，剥去包装54就行了。此外，如果对于使用直供型燃料电池等子发电部分11消耗燃料包51的燃料并持续发电，用于提供氧和释放二氧化碳的孔54a可以配备给发电模块10附近的包装54。如果对于使用电容器等子发电部分11不消耗燃料，就不必配备孔54a。
这里，当燃料包51容纳在空间SP1中并与保持部分52连接时，电源系统被配置为具有基本等于上述柱形通用化学电池的外形和尺寸(参见图63A和64C)。另外，此时，燃料包51正常容纳在空间SP1中时，最好燃料包51的另一端侧51b被适当的力按压，从而燃料包51的燃料馈送口51a能够极好地和发电部分52a侧上的燃料馈送通道接触和连接，并且燃料包51的另一端侧51b通过使用适当的压力和相对部分52b的接触部分接合，从而防止燃料包从保持部分52意外脱落。
详细地，如图66A和66B所示，安装了在燃料包51的另一端侧51b上形成的副产品取出阀24B以便收集水等作为副产品的凹下部分和在相对部分52b的接触部分周围具有弹簧等的弹性的凸起部分52d之间能够应用接合结构。此时，当通过凸起部分52d推上时，副产品取出阀24B从关闭状态变为开启状态，并且和副产品收集通道52e连接。因此，从副产品收集通道52e取出的副产品能够收集到配备在燃料包51中的收集包23中。
结果，如整体工作所述(参见图27和34)电能(第二电能)自发地在子电源部分11中产生并且工作电能被至少提供给发电模块10中的工作控制部分13。另外，当按照该实施例的电源系统和预定装置DVC连接时，子电源部分11产生的部分电能作为驱动电能(控制器电能)经配备给发电部分52a的正电极端EL(+)和配备给相对部分52b的负电极端EL(-)提供给包括在装置DVC中的控制器CNT(初始工作)。
因此，能够实现完全兼容的电源系统，能够象通用化学电池一样易于处理，具有等于或类似于通用化学电池的外形和尺寸(该实施例中时柱形)，并且能够提供具有相同或类似电特性的电能。因此，电能能够作为工作电能类似通用化学电池一样提供给装置，例如现有便携装置。
特别地，在按照该实施例的电源系统中，当配备有燃料电池的结构应用于发电模块并且材料例如上述可降解塑料应用于配置为与发电部分52a(发电模块10)自由连接或分离的燃料包51时，能够实现高能量利用效率，同时抑制对环境的影响(负担)。因此，能够极好地解决例如因现有化学电池的倾倒或垃圾掩埋处理引起的环境关系或者能量利用效率的问题。
另外，按照该实施例的电源系统，由于保持部分52上的容纳燃料包51的空间SP1具有带两个开口部分的贯穿形状，所以燃料包51能够在用手指FN1和FN2夹住燃料包51的相对侧部分的同时容易地连接到保持部分52，并且通过从两个开口部分的另一个推燃料包51，使燃料包51从两个开口部分的一个推出，从而容易而安全地移去燃料包51。
(连接和分离结构的第二实施例)
图67A-67C是示意性示出从前方、横向和后方看时按照本发明第二实施例的电源系统的燃料包外型的图。当燃料包61是燃料FL填充其中的透明可降解聚合盒体并且不使用时，盒体的外围用包装63覆盖以保护免于降解因素例如细菌的影响。此外，当连接燃料包61时，如将在下面说明的，从燃料包61刺穿包装63就行了。另外，由于燃料包61是透明盒体并且标记61b被刻画在上面，所以能够确定透明燃料的剩余量。
图67D-67G是示意性示出从前方、上方、后方和横向看时按照本发明的电源系统的保持部分62外型的图，而图68A和68B是示出按照该实施例的电源系统中的发电模块和燃料包的连接和分离结构的图。
由于标记62d代替燃料包61的标记61b刻画在作为发电模块10和I/F部分30运行的保持部分62上，所以能够确定透明燃料的剩余量。此时，在连接部分62c不透明时，标记62d能够很容易地直观确定。这里，和前述每个实施例中相当的结构的说明将简化或省略。图68B示出了放置燃料包61和保持部分62的未使用电源系统。电源系统的外围覆盖了包装64，用于保护免于降解因素例如细菌的影响。当该电源系统作为装置等的电源使用时，刺穿包装64就行了。此外，如果对于使用直供型燃料电池等子发电部分11消耗燃料包61的燃料并持续产生电能，用于提供氧和排出二氧化碳的孔64a可以配备给发电模块10附近的包装64。如果对于使用电容器等子发电部分11不消耗燃料，就不必配备孔64a。
如图67A-67G所示，按照该实施例的电源系统配置为包括：燃料包61，发电燃料在预定条件下填充其中；和保持部分62，配置为燃料包61能够与其自由连接和分离。这里，由于燃料包61具有和前述每个实施例相当的结构和功能，因此省略它的说明。
保持部分62配置为一般包括：发电部分62a，其中容纳了发电模块10并且配备了正电极端EL(+)；相对部分62b，配备了负电极部分EL(-)；和连接部分62c，电连接发电部分62a和相对部分62b，并且电连接发电部分62a和负电极端EL(-)。这里，相对部分62b和连接部分62c围绕的凹下空间SP2是连接燃料包61时的容纳位置。
在具有这种结构的电源系统中，如图68A所示，当燃料包61装配在发电部分62a、相对部分62b和连接部分62c构成的空间SP2中(图中的箭头P10)同时将去除包装63的燃料包61的燃料馈送口61a与发电部分62a侧上的燃料馈送通道接触时，燃料包61如图68B容纳在空间SP2中，并且燃料包61的防漏功能被释放。而且，填充在燃料61中的发电燃料FL经燃料馈送通道提供给包括在发电部分62a中的发电模块10。
这里，类似上述的第一实施例，当燃料包61容纳在空间SP2中并与保持部分62连接时，电源系统被配置为具有基本等于例如上述柱形通用化学电池的外形和尺寸(参见图63A和64C)。另外，此时，燃料包61正常容纳在空间SP2中时，为了防止燃料包61从保持部分62意外脱落，期望提供燃料包61的外形和保持部分62的空间SP2的内部形状接合的结构。
结果，能够实现完全兼容的便携型电源系统，能够象使用通用化学电池一样易于处理，并且具有等于或类似于通用化学电池的外形和电特性。进一步，通过适当选择应用于发电模块的发电装置的结构或形成可连接和分离的燃料包的材料，能够大大抑制对环境的影响，并且能够解决例如因现有化学电池的倾倒或垃圾掩埋处理引起的环境关系或者能量利用效率的问题。
(连接和分离结构的第三实施例)
图69A-69C是示意性示出从前方、横向和后方看时按照本发明第三实施例的电源系统的燃料包外型的图，图69D-69F是示意性示出从前方、横向和后方看时按照本发明的电源系统的保持部分外型的图，和图70A-70C是示出按照该实施例的电源系统中的发电模块和燃料包的连接和分离结构的图。这里，和上述每个实施例相当的结构的说明将被简化或省略。
如图69A-69F所示，按照该实施例的电源系统配置为包括：透明燃料包71，发电燃料在预定条件下填充其中；和保持部分72，配置为多个燃料包71能够容纳其中。当燃料包71是燃料FL填充其中的透明可降解聚合盒体并且不使用时，盒体的外围用包装73覆盖以保护免于降解因素例如细菌的影响。在连接燃料包71的情况中，如将在下面说明的，从燃料包71刺穿包装73就行了。由于燃料包71是透明盒体并且标记71 c被刻画在上面，所以能够确定透明燃料的剩余量。此外，如果对于使用直供型燃料电池等子发电部分11消耗燃料包71的燃料并持续发电，用于提供氧和处理二氧化碳的孔74a可以配备给发电模块10附近的包装74。如果对于使用电容器等子发电部分11不消耗燃料，就不必配备孔74a。
作为发电模块10和I/F部分30运行的保持部分72配置为一般包括：发电部分72a，其中容纳了发电模块10，并且除了同一端面上的正电极端EL(+)和负电极部分EL(-)，还配备了发送/接收负载驱动信息的终端部分ELx；透明容纳盒72b，在它自己和发电部分72a之间具有空间SP3；和开/关盖72c，使燃料包71能够容纳在空间SP3中或从SP3移去，并按压和固定容纳在SP3中的燃料包71。由于标记72d代替燃料包71的标记71c刻画在容纳盒72b上，所以能够确定透明燃料的剩余量。这里，和前述每个实施例中相当的结构的说明将简化或省略。
在具有这种结构的电源系统中，如图70A所示，当保持部分72的开/关盖72c打开，并且空间SP3的一面侧打开时，去除包装73的多个燃料包71(该实施例中是两个)沿相同的方向插入，然后开/关盖72c如图70B和70C所示关闭。结果，燃料包71被容纳在空间SP3中，并且开/关盖72c推压燃料包71的另一端侧，从而使燃料包71的燃料馈送口71a与发电部分72a侧上的燃料馈送通道(I/F部分；未示出)接触。因此燃料包71的防漏功能被释放，并且填充在燃料71中的发电燃料FL经燃料馈送通道提供给包括在发电部分72a中的发电模块10。
这里，当燃料包71容纳在空间SP3中并与保持部分72连接时，电源系统被配置为具有基本等于例如上述具有特定形状的通用化学电池的外形和尺寸。图70B和70C示出了其中放置燃料包71和保持部分72的未使用电源系统。盒体的外围用包装74覆盖以保护免于降解因素例如细菌的影响。当利用电源系统作为装置等的电源时，刺穿包装74就行了。
结果，类似前述每个实施例，能够实现具有等于或相当于现有化学电池的外形和电特性的完全兼容的便携型电源系统。而且，通过适当选择应用于发电模块的发电装置的结构或形成可连接和分离燃料包的材料，能够相当大地抑制对环境的影响，并且能够极好地解决例如因现有化学电池的倾倒或垃圾掩埋处理引起的环境关系或者能量利用效率的问题。
(连接和分离结构的第四实施例)
图71A-71C是示意性示出从前方、横向和后方看时按照第四实施例的电源系统的燃料包外型的图，图71D-71F是示意性示出从上方、横向和前方看时按照本发明的电源系统的保持部分外型的图，和图72A-72C是示出按照该实施例的电源系统中的发电模块和燃料包的连接和分离结构的示意图。
如图71A-71F所示，按照该实施例的电源系统配置为包括：燃料包81，发电燃料在预定条件下填充其中；和保持部分82，构成为能够在其中容纳多个燃料包81。这里，当燃料包81是燃料FL填充其中的透明可降解聚合盒体并且不使用时，盒体的外围用包装83覆盖以保护免于降解因素例如细菌的影响。而且，在连接燃料包81的情况中，如将在下面说明的，从燃料包81刺穿包装83就行了。进一步，由于燃料包81是透明盒体并且标记81c被刻画在上面，所以能够确定透明燃料的剩余量。此外，如果对于使用直供型燃料电池等子发电部分11消耗燃料包81的燃料并持续发电，用于提供氧和排出二氧化碳的孔84a可以配备给发电模块10附近的包装84。如果对于使用电容器等子发电部分11不消耗燃料，就不必配备孔84a。
作为发电模块10和I/F部分30运行的保持部分82配置为一般包括：发电部分82a，其中容纳了发电模块10，并且除了正电极端EL(+)和负电极部分EL(-)，还在同一端面上配备了发送/接收负载驱动信息的终端部分ELx；相对部分82b，具有和发电部分82a相对的面；和基底部分82c，连接发电部分82a和相对部分82b。这里，发电部分82a、相对部分82b和基底部分82c围绕的凹下空间SP4是连接燃料包81时的容纳位置。由于标记82d代替燃料包81的标记81c刻画在保持部分82上，所以能够确定透明燃料的剩余量。此时，如果基底部分82c不透明，标记82d能够很容易地直观确定。
在具有这种结构的电源系统中，如图72A所示，当燃料包81的燃料馈送口(一端侧)81a与发电部分82a侧上的燃料馈送通道(I/F部分；未示出)接触从而接触部分被确定为支撑点，同时燃料包81的另一端侧81b被旋转推进发电部分82a、相对部分82b和基底部分82c构成的空间SP4(图中的箭头P11)时，如图72B所示，燃料包81的另一端侧81b与相对部分82b接触并固定，并且多个(该实施例中是两个)燃料包81沿相同的方向容纳在空间SP4中。此时，燃料包81的防漏功能被释放，并且填充在燃料81中的发电燃料FL经燃料馈送通道提供给包括在发电部分82a中的发电模块10。
这里，当燃料包81容纳在空间SP4中并与保持部分82连接时，电源系统被配置为具有基本等于例如上述具有特定形状的化学电池的外形和尺寸。此外，此时，燃料包81正常容纳在空间SP4中时，燃料包81的燃料馈送口81a极好地与发电部分82a侧上的燃料馈送通道进行接触和连接。而且，为了防止燃料包81从保持部分82意外脱落，类似上述第一实施例，燃料包81的另一端侧81b和相对部分82b之间的接触部分被配置为通过适当的推力接合。
结果，能够实现具有类似前述每个实施例的效果和优点的电源系统。
图72B和72C示出了其中放置燃料包81和保持部分82的未使用电源系统。盒体的外围用包装84覆盖以保护免于降解因素例如细菌的影响。当利用电源系统作为装置等的电源时，刺穿包装84就行了。
顺便说一下，具有和保持部分52的燃料馈送管52f相当功能的燃料馈送管被配备给每个保持部分62、72和82，并且和副产品收集通道52e相当的副产品收集通道被配备给上述每个保持部分。
(具体结构示例)
现在将参考附图对应用前述任意实施例(包括每个结构示例)的整个电源系统的具体结构示例给出说明。
图73是示出按照本发明的整个电源系统的具体结构示例的图。进一步，图74是示出应用于该具体结构示例的燃料转化部分的结构示例的图，和图75是示出应用于该具体结构示例的燃料转化部分的另一结构示例的图。这里，确定应用燃料直供型燃料电池作为配备给发电模块的子电源部分11，并且应用燃料转化型燃料的电池作为发电部分12。此外，适当参考前述每个实施例和每个结构示例，并且相同的参考号表示相当的结构，因此简化它们的说明。
如图73所示，按照该具体结构示例的电源系统301具有配置为如图2所示经I/F部分30相互连接和分离的发电模块10和燃料包20，并且总体上具有如图63A或图64A-64C所示的柱状外形。此外，这些结构(特别是发电模块10)通过使用显微机械加工制造技术等被构成在小空间中，并且该电源系统被配置为具有和通用化学电池相当的外部尺寸。
发电模块10被配置为一般包括：燃料电池部分210b，沿柱形的圆周侧面伸展；蒸气转化反应器(蒸气转化反应部分)210X，在柱形发电模块10中，具有形成在其中的深度和宽度分别不超过500μm的燃料流动通道和将流动通道中的空间设置到预定温度的加热器；水转换反应器(水转换反应部分)210Y，具有形成在其中的深度和宽度分别不超过500μm的燃料流动通道和将流动通道中的空间设置到预定温度的加热器；选定氧化反应器(选定氧化反应部分)210Z，具有形成在其中的深度和宽度分别不超过500m的燃料流动通道和将流动通道中的空间设置到预定温度的加热器；控制芯片90，实现为微芯片并容纳在发电模块10中，并且具有安装其上的工作控制部分13和启动控制部分15等；多个气孔(缝隙)14c，从发电模块10的圆柱侧面贯穿到子电源部分11和发电部分12的空气电极112和212并取入外部的空气；分离收集部分17，液化(冷凝)空气电极112和212侧上产生的副产品(例如，水)，分离和收集它；副产品供给通道16a，将部分收集的副产品提供给蒸气转化反应部分210X；排气孔14d，从圆柱的上面贯穿到发电部分12的空气电极并向发电模块的外部至少释放发电部分的燃料电极侧上或蒸气转化反应部分210X和选定氧化反应部分210Z中产生的副产品(例如，二氧化碳)作为非收集材料；和子电源部分11，虽然未说明。蒸气转化反应部分210X和水转换反应部分210Y利用经副产品供给通道17a提供并且在燃料电池部分210b中产生的水和燃料包51中的燃料FL中的水的至少一个作为反应所需的水。此外，蒸气转化反应部分210X、水转换反应部分210Y和选定氧化反应部分210Z中的每个反应产生的二氧化碳经排气孔14d释放到发电模块10的外部。
类似图48所示的结构，燃料包20(51、61、71、81)被配置为一般包括：燃料填充空间22A，根据需要提供给发电部分12或子电源部分11的发电燃料FL装满和填充其中；收集保持空间22B(收集保持部分21)，固定地保持分离收集部分17收集的副产品(水)；燃料供给阀24A(燃料防漏装置)，在发电模块10的边界上并防止发电燃料FL泄漏；和副产品进气阀24B(收集材料防漏装置)，防止收集和保持的副产品(收集材料)泄漏。这里，燃料包20由例如上述的可降解塑料形成。
当具有这种结构的燃料包20和发电模块10和I/F部分30连接时，燃料馈送管52f推下其状态被弹簧固定的燃料供给阀24A，并且燃料包51的防漏功能被释放。而且，填充在燃料包51中的发电燃料FL通过毛细管52g和燃料馈送管52f中的表面张力自动运送给发电模块10。而且，当燃料包20从发电模块10和I/F部分30移去时，燃料供给阀24A通过弹簧的弹力再次关闭从而能够防止发电燃料FL泄漏。
I/F部分30被配置为包括：燃料馈送通道31，根据需要将填充在燃料包20中的发电燃料FL提供给发电部分12或子电源部分11；和副产品收集通道32，向燃料包20提供在发电部分12或有时在子电源部分11中产生的并由分离收集部分17收集的全部或部分副产品(水)。
顺便说一下，虽然未示出，但是燃料包20或I/F部分30可以具有这样的结构，其中配备有检测填充在燃料包20中的发电燃料FL剩余量的剩余量检测装置或稳定发电燃料的填充状态的燃料稳定装置，如图49和60所示。
按照该具体结构示例应用于电源系统的蒸气转化反应部分210X例如如图74所示配置为包括：燃料卸出部分202a；水卸出部分202b；燃料蒸发部分203a；水蒸发部分203b；混合部分203c；转化反应流动通道204；和氢气排出部分205，通过使用微加工技术例如半导体制造技术，这些部件的每个被配备成在例如硅的小基片201的一个侧面上具有预定的凹槽形状和预定的平面图案。蒸气转化反应部分210X还包括薄膜加热器206，它是相应于转换反应流动通道204形成区域的区域，并且配备在例如小基片201的另一侧面上。
燃料卸出部分202a和水卸出部分202b具有液体卸出机构，例如按照预定单位量将能够是蒸气转化反应中的原料的发电燃料和水卸出到流动通道成为液体微粒。因此，由于例如化学方程式(3)所示的蒸气转化反应过程的阶段根据燃料卸出部分202a和水卸出部分202b中发电燃料或水的卸出量来控制(特别地，下述薄膜加热器206的热量也与其紧密相关)，燃料卸出部分202a和水卸出部分202b具有作为上述输出控制部分14(燃料控制部分14a)中燃料供给量的部分调整功能的结构。
燃料蒸发部分203a；水蒸发部分203b是在蒸发条件例如各发电燃料和水的沸点下加热的加热器，执行图20A所示的蒸发处理，并且通过使发电燃料或水经过加热处理或减压处理，蒸发以液体微粒从燃料卸出部分202a和水卸出部分202b卸出的发电燃料或水，从而在混合部分203c中产生由燃气和水蒸气获得的混合气体。
薄膜加热器206将混合部分203c中产生的混合气体导入转化反应流动通道204，并且在形成而附着在转化反应流动通道204内壁表面上的铜-锡(Cu-Zn)基催化剂(未示出)和按照转化反应流动通道204形成的区域提供给转化反应流动通道204的薄膜加热器206提供给转化反应流动通道204的预定热能的基础上，来引发图20A和化学方程式(3)所示的蒸气转化反应，从而产生氢气(H2O)(蒸气转化反应处理)。
氢气排出部分205释放转化反应流动通道204中产生的并且包含一氧化碳等的氢气，经过水转换反应处理和选定氧化反应部分210Z中的选定氧化反应处理除去一氧化碳(CO)，然后将获得的气体提供给构成发电部分12的燃料电池的燃料电极。结果，化学方程式(6)和(7)基础上的一系列电气化学反应在发电部分12中生成，从而产生预定电能。
在具有这种结构的电源系统中，例如，当按照上述整体工作(初始工作、启动工作、稳定工作和停止工作)燃料包20经I/F部分30连接到发电模块10时，燃料供给阀24A(燃料防漏装置)的防漏功能被释放，并且填充在燃料包20的燃料填充空间22A中的发电燃料(例如，甲醇)FL经燃料馈送通道31提供给直接构成子电源系统11的燃料电池的燃料电极，从而产生第二电能。该电能被提供给安装在控制芯片90上的工作控制部分13作为工作电能，还作为驱动电能提供给电源系统301经未示出的正电极端和负电极端所电连接的装置DVC(未示出)中包括的控制器CNT。
当工作控制部分13从控制器CNT接收到有关装置DVC负载LD的驱动状态的信息时，工作控制部分13向启动控制部分15输出工作控制信号，并使用子电源部分11产生的部分电能来加热蒸气转化反应部分210X的薄膜加热器206。而且，工作控制部分13将预定量的发电燃料和水卸出到蒸气转化反应部分210X的转化反应流动通道204。结果，氢气(H2)和二氧化碳(CO2)通过化学方程式(3)-(5)所示的蒸气转化反应和选定氧化反应产生，并且氢气(H2)被提供给构成发电部分12的燃料电池的燃料电极，从而产生第一电能。该第一电能被提供给装置DVC的负载LD作为负载驱动电能。进一步，二氧化碳(CO2)经例如配备在发电模块10顶面上的排气孔14d被释放到发电模块10(电源系统301)的外部。
发电部分12中的发电工作时产生的副产品(气体例如水蒸气)在分离收集部分17中被冷却和液化。结果，副产品被分离为水和其它的气体成分，而只有水被收集并经副产品供给通道16a部分地提供给蒸气转化反应部分210X。此外，其它的水经副产品收集通道32被不可逆地保持在燃料包20中的收集保持空间22B中。
因此，按照有关该具体结构示例的电源系统301，按照驱动的负载(装置DVC)的驱动状态的适当电能(第一电能)能够自发地输出，而不从电源系统301的外部接受燃料的再供给，发电功能能够以高能量转换效率实现，同时实现和通用化学电池相当的电特性并且易于操作。此外，至少在将燃料包20丢弃到自然界或进行垃圾掩埋处理的情况中，能够实现对环境负担小的便携型电源系统。
在该具体结构示例中，已经对发电部分12、蒸气转化反应部分210X等中产生或收集的部分副产品(水)提供给蒸气转化反应部分210X再利用的情况给出了说明，在没有应用该结构的电源系统中，和发电燃料(甲醇等)一起填充在燃料包20中的水被利用并且蒸气转化反应在蒸气转化反应部分210X中执行。
因此，在通过使用填充的事先混合了水的发电燃料执行发电工作的情况中，如图75所示，对于蒸气转化反应部分210X的结构，能够应用形成了仅由小基片201的一侧面上的燃料卸出部分202、燃料蒸发部分203、转化反应流动通道204和氢气排出部分205组成的单流动通道的结构。
如上所述，按照本发明的电源系统能够通过任意组合前述结构示例中的部件、各实施例中的发电模块和各实施例中的连接和分离结构来实现。有时，多个子电源部分或发电部分可以并列提供，或者它们的多种类型可以并列提供。由于发电部分的驱动由该结构根据装置的启动状态来控制，发电燃料的浪费能够被抑制，并且能源利用效率能够改善。特别地，本发明能够广泛地用于应用可移去通用化学电池作为电源的便携式装置，例如移动电话、个人数字助理(PDA)、笔记本型个人电脑、数字视频摄象机、数字静止照相机等，或者显示单元，例如液晶元件、电致发光元件等。

Claims (51)

1.一种向外部装置提供电能的电源系统，包括：
燃料填充部分，其中填充了燃料；和
发电部分，能够和所述燃料填充部分连接和分离，并且通过使用所述燃料填充部分提供的所述燃料产生电能。
2.按照权利要求1的电源系统，其中所述电源系统能够和所述外部装置自由连接和分离。
3.按照权利要求1的电源系统，其中所述电源系统配备有将电能提供给所述外部装置的终端。
4.按照权利要求1的电源系统，其中所述燃料填充部分具有由可降解材料组成的可降解部分，该材料能够转变为一种或多种构成自然界中的土壤的材料。
5.按照权利要求1的电源系统，其中所述燃料填充部分具有由至少在自然环境中可降解的材料组成的可降解部分。
6.按照权利要求5的电源系统，其中所述可降解部分由能够通过和自然界中的土壤接触而降解的材料组成。
7.按照权利要求6的电源系统，其中所述可降解部分由能够被微生物降解的生物可降解塑料组成。
8.按照权利要求1的电源系统，其中所述发电部分配备有能够使用所述燃料填充部分提供的所述燃料通过电化学反应产生所述电能的燃料电池。
9.按照权利要求8的电源系统，其中所述燃料电池是燃料转化型燃料电池，包括转化所述燃料并提取特定成分的燃料转化器、对其提供所述特定成分的燃料电极和对其提供氧的空气电极。
10.按照权利要求9的电源系统，其中所述燃料转化器配备有蒸气转化反应部分、水转换反应部分和选择的氧化反应部分中的至少一个。
11.按照权利要求9的电源系统，其中所述燃料转化器具有深度和宽度分别不超过500μm的流路。
12.按照权利要求9的电源系统，其中所述燃料转化器具有加热器。
13.按照权利要求1的电源系统，其中所述发电部分具有保持所述燃料填充部分的保持部分。
14.按照权利要求13的电源系统，其中所述燃料填充部分除了由发电部分的所述保持部分保持的部分以外还具有露出部分，并且能够通过施加于所述露出部分的物理压力从所述发电部分取出所述燃料填充部分。
15.按照权利要求13的电源系统，其中所述燃料填充部分除了由发电部分的所述保持部分保持的部分以外还具有露出部分，并且能够通过施加于所述露出部分的物理压力连接所述燃料填充部分和所述发电部分。
16.按照权利要求1的电源系统，
其中所述燃料填充部分包括：燃料馈送装置，将所述发电燃料馈送到所述发电部分；和副产品接收装置，至少接收一部分所述发电部分中产生的副产品，和
其中所述发电部分包括：燃料接收装置，接收所述燃料填充部分馈送的所述发电燃料；和副产品馈送装置，至少馈送一部分发电时产生的副产品。
17.按照权利要求16的电源系统，其中，当所述燃料填充部分和所述发电部分相互连接时，燃料填充部分的所述燃料馈送装置与所述发电部分的所述燃料接收装置连接，所述发电部分的所述副产品馈送装置与所述燃料填充部分的所述副产品接收装置连接。
18.一种具有用于储存燃料的空间的燃料包，包括：
燃料盒主体，能够和通过使用所述燃料发电的发电部分连接和取出，并且具有与所述发电部分连接时从所述发电部分露出的露出部分；和
馈送口，用于将所述燃料提供给所述发电部分。
19.按照权利要求18的燃料包，其中所述燃料包能够通过施加于所述露出部分的物理压力从所述发电部分取出。
20.按照权利要求18的燃料包，其中所述燃料包能够通过施加于所述露出部分的物理压力与所述发电部分连接。
21.按照权利要求18的燃料包，其中所述燃料包配备有用于收集所述发电部分产生的副产品的入口。
22.按照权利要求18的燃料包，其中所述燃料包和所述馈送口的至少一个包括生物可降解塑料。
23.按照权利要求18的燃料包，其中所述燃料盒的至少一部分是透明的。
24.按照权利要求18的燃料包，其中所述燃料盒是配备有用于测量所述燃料量的刻度的并且至少部分透明的盒体。
25.一种具有用于储存燃料的空间的燃料包，包括：
盒体，具有将所述燃料排到外部的馈送口，并由生物可降解材料组成。
26.按照权利要求25的燃料包，其中所述燃料包进一步包括保护装置，用于将生物可降解材料组成的所述盒体的一部分与降解所述部分的降解因素隔离开。
27.按照权利要求26的燃料包，其中所述保护装置由不被降解因素降解的材料组成，其中该因素降解由生物可降解材料组成的盒体的所述部分。
28.按照权利要求26的燃料包，其中所述保护装置具有覆盖由生物可降解材料组成的盒体的所述部分的膜。
29.按照权利要求26的燃料包，其中所述保护装置能够从所述盒体除去。
30.一种向负载提供电能的发电机，包括：
发电模块，用于从燃料产生所述电能；
第一接口，用于使其中具有储存所述燃料的空间的燃料保持部分能够与所述发电模块连接和分离，并用于将所述燃料从所述燃料保持部分取到所述发电模块中；和
第二接口，用于使所述发电模块能够与具有所述负载的外部装置连接和分离，并用于将所述发电模块产生的电能输出给所述外部装置。
31.按照权利要求30的发电机，其中所述发电机进一步包括将所述燃料保持部分中的燃料剩余量信息输出给所述外部装置的第三接口。
32.按照权利要求30的发电机，其中所述发电机进一步包括输入所述负载的驱动信息的第三接口。
33.按照权利要求30的发电机，其中所述第二接口包括正电极端和负电极端。
34.按照权利要求30的发电机，其中能够是所述燃料保持部分中的所述燃料剩余量标记的刻度被提供给所述发电机。
35.按照权利要求30的发电机，其中所述发电模块包括燃料电池，该燃料电池具有转化所述燃料并提取特定成分的燃料转化器、对其提供特定成分的燃料电极和对其提供氧的空气电极。
36.按照权利要求35的发电机，其中所述燃料转化器配备有蒸气转化反应部分、水转换反应部分和选择的氧化反应部分中的至少一个。
37.按照权利要求35的发电机，其中所述燃料转化器具有深度和宽度分别不超过500μm的流路和将所述流路中的一空间设置到预定温度的加热器。
38.按照权利要求30的发电机，其中所述发电模块具有电容器。
39.按照权利要求30的发电机，其中所述第一接口具有当所述燃料保持部分和所述发电模块连接时露出所述燃料保持部分的开口部分。
40.按照权利要求39的发电机，其中所述第一接口被配置为能够通过施加于所述开口部分的物理压力从所述发电模块取出所述燃料填充部分。
41.按照权利要求39的发电机，其中所述第一接口的所述开口部分具有第一开口部分和相对所述第一开口部分的第二开口部分，并且第一接口这样配置，其中所述燃料填充部分通过应用于所述第一开口部分的物理压力从所述第二开口部分推出。
42.按照权利要求39的发电机，其中所述第一接口被配置为能够通过应用于所述开口部分的物理压力将所述燃料填充部分连接到所述发电模块。
43.一种用电能驱动的装置，包括：
负载，用所述电能运行；和
电源系统，能够和所述装置自由连接和分离，并将从燃料产生的电能提供给所述负载。
44.按照权利要求43的装置，其中所述电源系统包括：
燃料填充部分，其中填充了所述燃料；和
发电部分，能够和所述燃料填充部分自由连接和分离，并且通过使用所述燃料填充部分提供的所述燃料产生所述电能。
45.按照权利要求43的装置，其中所述装置具有计算机。
46.按照权利要求43的装置，其中所述装置具有显示单元。
47.一种通过使用燃料发电的发电机，包括：
发电装置，通过使用填充在可分离的燃料填充装置中的所述燃料发电；和
控制装置，通过所述发电装置产生的电能随时间改变提供给负载的输出电压。
48.按照权利要求47的发电机，其中所述控制装置根据所述燃料填充装置中填充的所述燃料的剩余量来控制所述输出电压中的变化。
49.按照权利要求47的发电机，其中所述控制装置进一步具有检测所述燃料填充装置中填充的所述燃料剩余量的检测装置。
50.按照权利要求47的发电机，其中所述控制装置在所述燃料填充装置中填充的所述燃料剩余量减少时控制所述输出电压降低。
51.按照权利要求47的发电机，其中所述发电装置进一步包括能够用产生的电能充电的电容器。
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