JP2002289210A - 電源システム - Google Patents

電源システム

Info

Publication number
JP2002289210A
JP2002289210A JP2001279334A JP2001279334A JP2002289210A JP 2002289210 A JP2002289210 A JP 2002289210A JP 2001279334 A JP2001279334 A JP 2001279334A JP 2001279334 A JP2001279334 A JP 2001279334A JP 2002289210 A JP2002289210 A JP 2002289210A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
fuel
power
power supply
power generation
supply system
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2001279334A
Other languages
English (en)
Other versions
JP3909662B2 (ja
Inventor
Masaharu Shiotani
雅治 塩谷
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Casio Computer Co Ltd
Original Assignee
Casio Computer Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Casio Computer Co Ltd filed Critical Casio Computer Co Ltd
Priority to JP2001279334A priority Critical patent/JP3909662B2/ja
Publication of JP2002289210A publication Critical patent/JP2002289210A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP3909662B2 publication Critical patent/JP3909662B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30—Hydrogen technology
    • Y02E60/50—Fuel cells

Landscapes

  • Fuel Cell (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 負荷の駆動状態に応じた発電動作を行うこと
ができるとともに、エネルギー資源の利用効率の高いポ
ータブル型の電源システムを提供する。 【解決手段】 電源システム１は、発電用燃料ＦＬが封
入された燃料パック２０と、該燃料パック２０から供給
される発電用燃料ＦＬに基づいて、所定の負荷を駆動す
る電力を発生する発電モジュール１０と、を有し、発電
モジュール１０は、少なくとも動作制御部１３に動作電
力となる電力Ｅ１を、常時自立的に発生する副発電部１
１と、動作制御部１３からの動作制御信号に基づいて、
燃料パック２０から供給される発電用燃料ＦＬを用いて
負荷駆動電力となる電力を発生する主発電部１２と、電
源システム１に接続されるデバイスＤＶＣ（負荷ＬＤ）
の駆動状態に基づいて、主発電部１２における起動動作
や電力の発生量を制御する動作制御部１３と、を備えて
いる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、電源システムに関
し、特に、エネルギーの利用効率が高い可搬型の電源シ
ステムに関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、民生用や産業用のあらゆる分野に
おいて、様々な化学電池が使用されている。例えば、ア
ルカリ乾電池やマンガン乾電池等の一次電池は、時計や
カメラ、玩具、携帯型の音響機器等に多用されており、
我が国に限らず、世界的な観点からも最も生産数量が多
く、安価かつ入手が容易という特徴を有している。
【０００３】一方、ニッケル・カドミウム蓄電池やニッ
ケル・水素蓄電池、リチウムイオン電池等の二次電池
は、近年普及が著しい携帯電話や携帯情報端末（ＰＤ
Ａ）、デジタルビデオカメラやデジタルスチルカメラ等
の携帯機器に多用されており、繰り返し充放電ができる
ことから経済性に優れた特徴を有している。また、二次
電池のうち、鉛蓄電池は、車両や船舶の起動用電源、あ
るいは、産業設備や医療設備における非常用電源等とし
て利用されている。
【０００４】ところで、近年、環境問題やエネルギー問
題への関心の高まりに伴い、上述したような化学電池の
使用後の廃棄に関する問題やエネルギー変換効率の問題
がクローズアップされている。特に、一次電池において
は、上述したように、製品価格が安価で入手が容易なう
え、電源として利用する機器も多く、しかも、基本的に
一度放電されると電池容量を回復することができない、
一回限りの利用（いわゆる、使い捨て）しかできないた
め、年間の廃棄量が数百万トンに上っている。ここで、
化学電池全体では、リサイクルにより回収される比率
は、概ね２０％程度に過ぎず、残りの８０％程度が自然
界に投棄、又は、埋め立て処理されている、とする統計
資料もあり、このような未回収の電池に含まれる水銀や
インジウム等の重金属による環境破壊や、自然環境の美
観の悪化が懸念されている。
【０００５】また、エネルギー資源の利用効率の観点か
ら上記化学電池を検証すると、一次電池においては、放
電可能エネルギーの概ね３００倍のエネルギーを使用し
て生産されているため、エネルギー利用効率が１％にも
満たない。これに対して、繰り返し充放電が可能で経済
性に優れた二次電池であっても、家庭用電源（コンセン
ト）等から充電を行う場合、発電所における発電効率や
送電損失等により、エネルギー利用効率が概ね１２％程
度にまで低下してしまうため、必ずしもエネルギー資源
の有効利用が図られているとは言えなかった。
【０００６】そこで、近年、環境への影響（負担）が少
なく、かつ、例えば、３０〜４０％程度の極めて高いエ
ネルギー利用効率を実現することができる燃料電池をは
じめとする各種の新たな電源システムや発電システム
（以下、「電源システム」と総称する）が注目され、車
両用の駆動電源や家庭用のコジェネレーションシステム
等への適用を目的として、あるいは、上述したような化
学電池の代替えを目的として、実用化のための研究、開
発が盛んに行われている。なお、燃料電池をはじめとす
る各種の電源システムの具体的な構成等については、発
明の詳細な説明において詳述する。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、今後、
燃料電池等のエネルギー利用効率が高い電源システムを
小型軽量化して、可搬型又は携帯型のポータブル電源、
例えば、上述したような化学電池の代替え（互換品）と
して適用するためには、様々な問題を解決する必要があ
る。
【０００８】具体的には、例えば、既存の化学電池にお
いては、基本的に正極及び負極の端子を負荷に接続する
だけで、所定の電圧及び電流が供給されて負荷を駆動す
ることができるのに対して、燃料電池等においては、燃
料の化学エネルギーを直接的又は間接的に電力に変換す
る発電器としての機能を有しているので、効率的な発電
用燃料の消費を行うために、電力の発生量（発電量）を
調整制御する必要がある。
【０００９】ここで、燃料電池等の電源システムを可搬
型のポータブル電源として適用する場合においては、上
記電力の発生量を調整制御するための手段に対して、電
源システムの外部（例えば、電源システムに接続される
既存の電気機器等）から動作電力の供給や制御信号の入
力を行うことは、予めそのような機能を備えた特定の機
器等に接続する場合を除いて、基本的にできないため、
負荷の駆動状態に関わらず、比較的大きな一定の（最大
負荷を駆動するために必要な）電力を継続的に発生する
ことが必要になり、発電用燃料が無駄に消費されて、エ
ネルギー資源の利用効率が低下するという問題を有して
いる。
【００１０】そこで、本発明は、上述した問題点に鑑
み、燃料電池等の電源システムをポータブル電源に適用
する場合に、発電用燃料の浪費を抑制して、エネルギー
資源の利用効率の高い電源システムを提供することを目
的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明に係る電源システ
ムは、発電用燃料が封入された燃料封入部と、該燃料封
入部から供給される前記発電用燃料を用いて電力を発生
する発電モジュールと、を備え、前記発電モジュール
は、前記発電用燃料を用いて所定の負荷を駆動するため
の第１の電力を発生する第１の電源手段と、少なくと
も、前記第１の電源手段を動作制御するための第２の電
力を出力する第２の電源手段と、前記第２の電力により
動作し、少なくとも、前記第１の電源手段における動作
状態を制御するシステム制御手段と、を具備しているこ
とを特徴としている。
【００１２】ここで、システム制御手段は、少なくと
も、第１の電源手段を起動状態に設定する起動制御部
と、第１の電源手段の動作状態を制御して、第１の電力
の発生量を調整する出力制御部と、少なくとも、負荷の
駆動状態に応じて、起動制御部及び出力制御部を制御
し、第１の電源手段により生成される第１の電力の発生
量を制御する動作制御部と、を備えた構成を有してい
る。そして、この出力制御部による第１の電力の調整
は、動作制御手段からの制御信号に基づいて、第１の電
源手段への発電用燃料の供給量を制御することにより実
行される。
【００１３】すなわち、燃料封入部（燃料パック）に充
填、封入された液体又は気体からなる発電用燃料、又
は、該発電用燃料から供給される特定の成分（例えば、
水素）を用いて発電を行う発電モジュール（発電器）を
備えたポータブル型の電源システムにおいて、第２の発
電手段により生成される第２の電力に基づいてシステム
制御手段（起動制御部、出力制御部、システム制御手
段）が駆動され、負荷の駆動状態に応じて、第１の電源
手段への発電用燃料の供給量が制御されることにより、
第１の発電手段における第１の電力の発生量（発電状
態）が制御される。
【００１４】これにより、電源システムの外部から燃料
等の供給を受けることなく、発電モジュールにより自立
的に発電状態を制御することができるので、負荷の駆動
状態に応じた適切な電力を発生、出力することができ、
発電用燃料の浪費を抑制して、エネルギー資源の利用効
率を高めた電源システムを提供することができるととも
に、汎用の化学電池と同等の形状、寸法、電気的特性及
び簡易な取り扱いを実現することができる。
【００１５】上記電源システムにおいて、第１の電源手
段に適用される形態は、燃料封入部から供給される発電
用燃料を用いて、第１の電力を発生する発電装置であっ
てもよいし、燃料封入部から供給され、第２の電源手段
における第２の電力の出力のために消費された後の発電
用燃料を用いて、第１の電力を発生する発電装置であっ
てもよい。また、第２の電源手段に適用される形態は、
燃料封入部から供給される発電用燃料を用いて、第２の
電力を常時自立的に発生する発電装置であってもよい
し、燃料封入部から供給される発電用燃料を用いること
なく、第２の電力を常時出力する電源装置であってもよ
い。
【００１６】上記電源システムにおいて、より好ましい
態様は、第１の電源手段及び第２の電源手段が、共に燃
料封入部から供給される発電用燃料を用いた電気化学反
応により、第１の電力及び第２の電力を発生する燃料電
池を有している構成である。これにより、汎用の化学電
池に比較して、極めてエネルギー利用効率の高い燃料電
池を用いて、電源システムの動作電力及び負荷の駆動電
力を生成することができるので、エネルギーの有効利用
を図ることができるとともに、既存の化学電池と同等の
電気的特性を得るために必要となる電源システム（発電
モジュール及び燃料封入部）の規模を小型化することが
できる。
【００１７】また、上記電源システムにおいて、第１の
電源手段のみを上記燃料電池により構成したものであっ
てもよい。この場合、第１の電源手段は、発電用燃料を
改質して、特定の成分を抽出する燃料改質器と、該特定
の成分が供給される燃料極と、空気中の酸素が供給され
る空気極と、を備えた燃料改質型の燃料電池としての構
成を適用することが好ましい。このような燃料改質型の
燃料電池を適用した構成によれば、燃料電池に供給され
る発電用燃料の量を制御することにより、第１の電源手
段により生成される第１の電力の量を簡易に制御するこ
とができるとともに、発電用燃料の有する化学エネルギ
ーから極めて高いエネルギー変換効率で電力を生成する
ことができる電源システムを実現することができる。
【００１８】なお、上記電源システムにおいて、第１の
電源手段に適用可能な構成としては、上記燃料電池の他
に、燃料封入部から供給される発電用燃料の燃焼エネル
ギーに基づいて、第１の電力を発生する発電装置（ガス
燃焼タービン、ロータリーエンジン、スターリングエン
ジン、パルス燃焼エンジン等と、電磁誘導や圧電変換の
原理を用いた発電器との組み合わせ）や、発電用燃料を
用いた燃焼反応により生じる熱エネルギーによる高温と
電源システム内外の他の領域における定温との温度差に
基づいて、熱電変換により電力を発生する発電装置（温
度差発電器）、発電用燃料を用いた熱音響効果による外
力発生効果に基づいて、電力を発生する発電装置（熱音
響効果発電器）、発電用燃料を用いた電磁流体発電によ
り電力を発生する発電装置（電磁流体力学発電器）等で
あってもよい。
【００１９】また、上記電源システムにおいて、第２の
電源手段のみを上記燃料電池により構成したものであっ
てもよい。この場合、第２の電源手段は、発電用燃料が
直接的に供給される燃料極と、空気中の酸素が供給され
る空気極と、を備えた燃料直接供給型の燃料電池として
の構成を適用することが好ましい。このような燃料直接
供給型の燃料電池を適用した構成によれば、簡易な構成
の燃料電池に燃料封入部から発電用燃料を供給するだけ
で、自立的かつ継続的に高いエネルギー変換効率で所定
の電力（第２の電力）を生成してシステム制御手段に動
作電力として供給することができるので、特別な操作を
必要とすることなく、負荷の駆動状態に応じて第１の電
力を出力することができ、汎用の化学電池と同等の簡易
な取り扱いが可能な電源システムを提供することができ
るとともに、第２の電源手段の規模を小型化することが
できる。
【００２０】なお、上記電源システムにおいて、第２の
電源手段に適用可能な構成としては、上記燃料電池の他
に、燃料封入部に封入された液体燃料又は高圧液化燃料
からなる発電用燃料の気化反応により生じる圧力エネル
ギーに基づいて、第２の電力を発生する発電装置（ガス
タービン、ロータリーエンジン等と、電磁誘導や圧電変
換の原理を用いた発電器との組み合わせ）や、電源シス
テムの周辺と内部における温度差、又は、発電用燃料を
用いた触媒燃焼反応により生じる熱エネルギーによる高
温と電源システム内外の他の領域における定温との温度
差、もしくは、燃料封入部に封入され、液化された前記
発電用燃料の気化反応により吸収される熱エネルギーに
よる低温と前記電源システム内外の他の領域における定
温との温度差等に基づいて、熱電変換により電力を発生
する発電装置（温度差発電器）、発電用燃料を用いた生
物化学的反応に基づいて、前記第２の電力を発生する発
電装置（生物電池）、発電用燃料の流体移動により生じ
る振動エネルギーに基づいて、前記第２の電力を発生す
る発電装置（振動発電器）、電源システムの外部から入
射する光エネルギーに基づいて、光電変換により前記第
２の電力を発生する発電装置（太陽電池）、電力の蓄
積、放出が可能な蓄電装置（二次電池、コンデンサ等）
等であってもよい。
【００２１】したがって、本発明に係る電源システムに
おいては、第１及び第２の電源手段として、発電用燃料
を用いて高いエネルギー変換効率で第１及び第２の電力
を生成することができ、かつ、小型化や微細化が可能な
構成を有する発電装置や蓄電装置の中から、電源システ
ムの外形形状や電気的特性等に応じて適宜組み合わせた
任意の構成を適用することができる。
【００２２】ここで、第１の電源手段又は出力制御部の
少なくともいずれか一方は、第２の発電手段から出力さ
れる第２の電力に基づいて、又は、上記燃料電池又は発
電装置から出力される電力を蓄積する蓄電装置から放出
された電力（第２の電力）に基づいて動作するものであ
ってもよい。これによれば、第２の電源手段により生成
される電力の駆動電力特性に応じて、第２の電源手段か
ら直接供給される電力、又は、蓄電装置に蓄積され、駆
動電力特性が高められた電力を起動電源として用いて、
第１の電源手段を良好に起動して第１の電力を生成する
発電動作に移行することができる。
【００２３】また、上記電源システムに適用される発電
用燃料は、少なくとも、水素を主成分とする、又は、水
素からなる液体燃料、液化燃料、及び気体燃料のいずれ
か、具体的には、メタノールやエタノール、ブタノール
等のアルコール系の液体燃料や、ジメチルエーテルやイ
ソブタン、天然ガス等の炭化水素からなる液化燃料、あ
るいは、水素ガス等の気体燃料であって、特に、燃料封
入部から発電モジュールに供給される際の常温、常圧等
の所定の環境条件の下で気体状態にあるものを良好に適
用することができる。これにより、第１及び第２の電源
手段における発電動作において、高いエネルギー変換効
率で電力を生成することができるとともに、この発電動
作に伴って電力以外に生成される副生成物を比較的簡易
な処理で無毒化や難燃化することができ、自然環境等へ
の影響を大幅に抑制することができる。
【００２４】また、上記電源システムは、第１の電源手
段から出力される第１の電力により駆動する負荷に対し
て、システム全体が着脱可能な構成、もしくは、該負荷
に対して、少なくとも燃料封入部が着脱可能な構成、又
は、発電モジュールに対して、燃料封入部が着脱可能な
構成を有していることが好ましい。これによれば、燃料
封入部に封入された発電用燃料がなくなったときや少な
くなったときに、燃料封入部を発電モジュールから取り
外して新たな燃料封入部に交換、あるいは、燃料封入部
に発電用燃料を注入して補充することができるので、発
電モジュールを継続的に利用することができるととも
に、電源システム全体又は燃料封入部をあたかも汎用の
化学電池のように簡便に使用することができる。また、
燃料封入部の交換や回収が可能となるので、電源システ
ム自体の廃棄量を削減することができる。
【００２５】なお、上記電源システムは、少なくとも、
発電モジュール（第１の電源手段、第２の電源手段）
が、微細加工技術を用いて微小空間に集積化された構成
を適用することもできる。このような構成によれば、燃
料封入部及び発電モジュールを組み合わせた電源システ
ム全体の物理的外形形状を、円形電池や単１型等のよう
に日本工業規格で規格化された汎用の化学電池の外形形
状及び寸法と同等に構成することもできるので、電気的
特性のみならず、外形形状においても、汎用の化学電池
との完全な互換性を備えることができ、極めてエネルギ
ー変換効率の高い電源システムを既存の化学電池の市場
に良好に普及させることができる。
【００２６】
【発明の実施の形態】以下、本発明に係る電池システム
の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
まず、本発明に係る電源システムが適用される全体の概
要について、図面を参照して説明する。図１は、本発明
に係る電源システムの適用形態を示す概念図である。
【００２７】本発明に係る電源システム１は、例えば、
図１（ａ）、（ｂ）に示すように、特定の電気・電子機
器のほか、汎用の一次電池や二次電池により動作する既
存の電気・電子機器（図１では、情報携帯端末を示す：
以下、「デバイス」と総称する）ＤＶＣに対して、その
全体もしくは一部が任意に装着及び取り外し（矢印Ｐ１
参照）が可能であるとともに、該電源システム１の全体
もしくはその一部が単独で携帯が可能なように構成さ
れ、かつ、電源システム１の所定の位置（例えば、後述
するように、汎用の一次電池や二次電池と同等の位置）
にプラス（＋）極及びマイナス（−）極からなる電極が
設けられた構成を有している。
【００２８】次に、本発明に係る電池システムの基本構
成について説明する。図２は、本発明に係る電源システ
ムの基本構成を示すブロック図である。本発明に係る電
源システム１は、図２（ａ）に示すように、大別して、
液体燃料又は液化燃料又は気体燃料からなる発電用燃料
ＦＬが封入された燃料パック（燃料封入部）２０と、少
なくとも、該燃料パック２０から供給される発電用燃料
ＦＬに基づいて、上記デバイスＤＶＣの駆動状態（負荷
状態）に対応した電力ＥＧを発生（発電）する発電モジ
ュール１０と、燃料パック２０及び発電モジュール１０
相互を結合するとともに、燃料パック２０に封入された
発電用燃料ＦＬを発電モジュール１０に供給する燃料送
出経路等を備えたインターフェース部（以下、「Ｉ／Ｆ
部」と略記する）３０と、を有し、各構成が相互に、も
しくは、任意の形態で分離（着脱）可能に、あるいは、
一体的に構成されている。ここで、Ｉ／Ｆ部３０は、図
２（ａ）に示したように、上記燃料パック２０及び発電
モジュール１０と独立した構成を有しているものであっ
てもよいし、図２（ｂ）、（ｃ）に示すように、上記燃
料パック２０又は発電モジュール１０のいずれかと一体
的に構成されているものであってもよい。
【００２９】以下、各ブロック構成について、具体的に
説明する。 ［第１の実施形態］ （Ａ）発電モジュール１０ 図３は、本発明に係る電源システムに適用される発電モ
ジュールの第１の実施形態を示すブロック図である。
【００３０】図３に示すように、本実施形態に係る発電
モジュール１０Ａは、大別して、Ｉ／Ｆ部３０を介して
燃料パック２０から供給される発電用燃料を用いて、所
定の電力（第２の電力）を、常時、自立的に発生して、
少なくとも、電源システム１に接続されるデバイスＤＶ
Ｃに内蔵され、負荷ＬＤ（デバイスＤＶＣの各種機能を
有する素子又はモジュール）の駆動制御を行うコントロ
ーラＣＮＴの駆動電源（コントローラ電力）、及び、発
電モジュール１０Ａ内に設けられた後述する動作制御部
１３の動作電力として出力する副電源部（第２の電源手
段）１１と、副電源部１１から供給される電力により動
作し、電源システム１全体の動作状態を制御する動作制
御部１３と、Ｉ／Ｆ部３０を介して燃料パック２０から
供給される発電用燃料又は該発電用燃料から抽出された
特定の燃料成分を用いて、所定の電力（第１の電力）を
発生して、少なくとも、電源システム１に接続されるデ
バイスＤＶＣの各種機能（負荷ＬＤ）を駆動する負荷駆
動電力として出力する主発電部（第１の電源手段）１２
と、動作制御部１３からの動作制御信号に基づいて、少
なくとも、主発電部１２への発電用燃料の供給量を制御
する出力制御部１４と、動作制御部１３からの動作制御
信号に基づいて、少なくとも、主発電部１２を待機状態
から発電可能な動作状態に移行（起動）するように制御
する起動制御部１５と、を有して構成されている。ここ
で、本実施形態に係る動作制御部１３、出力制御部１４
及び起動制御部１５は、本発明におけるシステム制御手
段を構成する。すなわち、本実施形態に係る電源システ
ム１は、システムの外部（発電モジュール１０Ａ、燃料
パック２０及びＩ／Ｆ部３０以外）からの燃料供給や制
御に依存することなく、電源システム１に接続されるデ
バイスＤＶＣに対して、所定の電力（負荷駆動電力）を
出力可能なように構成されている。
【００３１】＜副電源部１１＞本実施形態に係る発電モ
ジュールに適用される副電源部１１は、図３に示したよ
うに、燃料パック２０から供給される発電用燃料ＦＬが
有する物理的又は化学的エネルギー等を用いて、電源シ
ステム１の起動動作に必要な所定の電力（第２の電力）
を、常時、自立的に発生する構成を有している。そし
て、この電力は、大別して、デバイスＤＶＣに内蔵さ
れ、その駆動状態を制御するコントローラの駆動電力
（コントローラ電力）、及び、発電モジュール１０Ａ全
体の動作状態を制御する動作制御部１３の動作電力とし
て常時供給される電力Ｅ１と、発電モジュール１０Ａの
起動時に、少なくとも、出力制御部１４（構成によって
は、主発電部１２を含む）及び起動制御部１５に対し
て、起動電力（電圧・電流）として供給される電力Ｅ２
からなる。
【００３２】副電源部１１の具体的な構成としては、例
えば、燃料パック２０から供給される発電用燃料ＦＬを
用いた電気化学反応や触媒燃焼反応によるもの（燃料電
池、温度差発電等）を良好に適用することができるほ
か、燃料パック２０に封入された発電用燃料ＦＬの封入
圧力や燃料の気化によって生じるガス圧力を用いて発電
器を回転させて電力を発生する力学的なエネルギー変換
作用等によるもの（ガスタービン発電等）、また、発電
用燃料ＦＬを栄養源とする微生物等による代謝（光合
成、呼吸等）により生じる電子を捕獲し、直接電力へと
変換するもの（生物化学発電）、上記封入圧力やガス圧
力に基づく発電用燃料ＦＬの流体エネルギーにより生じ
る振動エネルギーを電磁誘導の原理を利用して電力に変
換するもの（振動発電）、二次電池（充電池）やコンデ
ンサ等の電力蓄積手段単体からの放電によるもの、さら
には、上述した発電を行う各構成により生成された電力
を、電力蓄積手段（二次電池やコンデンサ等）に蓄積し
て放出（放電）させるようにしたもの等を適用すること
ができる。
【００３３】以下に、各々の具体例について、図面を参
照して簡単に説明する。 （副電源部の第１の構成例）図４は、本実施形態に係る
電源モジュールに適用可能な副電源部の第１の構成例を
示す概略構成図である。ここでは、上述した電源システ
ムの構成（図３）を適宜参照しながら説明する。第１の
構成例においては、副電源部の具体例として、燃料パッ
ク２０から直接供給される発電用燃料ＦＬを用い、電気
化学反応により電力（第２の電力）を発生する燃料直接
供給方式を採用した固体高分子型の燃料電池の構成を有
している。
【００３４】図４に示すように、本構成例に係る副電源
部１１Ａは、概略、所定の触媒微粒子が付着した炭素電
極からなる燃料極（カソード）１１１と、所定の触媒微
粒子が付着した炭素電極からなる空気極（アノード）１
１２と、燃料極１１１と空気極１１２の間に介装された
イオン導電膜（交換膜）１１３と、を有して構成されて
いる。ここで、燃料極１１１には、燃料パック２０に封
入された発電用燃料（例えば、メタノール等のアルコー
ル類及び水）が直接供給され、一方、空気極１１２には
大気中の酸素ガス（Ｏ２）が供給される。
【００３５】この副電源部（燃料電池）１１Ａにおける
電気化学反応の一例は、具体的には、メタノール（ＣＨ
３ＯＨ）及び水（Ｈ２Ｏ）が燃料極１１１に直接供給さ
れると、次の化学反応式（１）に示すように、触媒反応
により電子（ｅ−）が分離して水素イオン（プロトン；
Ｈ＋）が発生し、イオン導電膜１１３を介して空気極１
１２側に通過するとともに、燃料極１１１を構成する炭
素電極により電子（ｅ −）が取り出されて負荷１１４
（電源システム内外の所定の構成；ここでは、デバイス
ＤＶＣのコントローラＣＮＴ、動作制御部１３、主発電
部１２、出力制御部１４等）に供給される。なお、この
触媒反応により生成される水素イオン以外の微量の二酸
化炭素（ＣＯ２）は、例えば、燃料極１１１側から大気
中に排出される。 ＣＨ３ＯＨ＋Ｈ２Ｏ → ６Ｈ＋＋６ｅ−＋ＣＯ２ ・・・（１）
【００３６】一方、空気極１１２に空気（酸素Ｏ２）が
供給されると、次の化学反応式（２）に示すように、触
媒反応により負荷１１４を経由した電子（ｅ−）とイオ
ン導電膜１１３を通過した水素イオン（Ｈ＋）と空気中
の酸素ガス（Ｏ２）が反応して水（Ｈ２Ｏ）が生成され
る。 ６Ｈ＋＋（３／２）Ｏ２＋６ｅ− → ３Ｈ２Ｏ ・・・（２）
【００３７】このような一連の電気化学反応（化学反応
式（１）及び（２））は、概ね室温程度の比較的低温の
環境下で進行する。ここで、空気極１１２で発生する副
生成物である水（Ｈ２Ｏ）を回収し、燃料極１１１側に
必要量を供給することにより、上記化学反応式（１）に
示した触媒反応の原料物質として再利用することができ
るとともに、燃料パック２０に予め備蓄（封入）される
水（Ｈ２Ｏ）の量を大幅に減らすことができるので、燃
料パック２０の容積を大幅に縮小しつつ、副電源部１１
を長時間、継続的に動作させて、所定の電力を供給する
ことが可能となる。なお、空気極１１２で発生する水
（Ｈ２Ｏ）等の副生成物を回収、再利用する副生成物回
収手段の構成については、後述する主発電部１２におけ
る構成と併せて説明する。
【００３８】このような構成を有する燃料電池を副電源
部に適用することにより、他の方式（例えば、後述する
燃料改質型の燃料電池）に比較して周辺構成を必要とし
ないので、副電源部１１Ａの構成を簡素化かつ小型化す
ることができるとともに、例えば、発電モジュール１０
Ａに対して燃料パック２０を結合する極めて簡易な操作
のみで、Ｉ／Ｆ部３０に設けられた燃料輸送管を介して
毛細管現象により所定量の発電用燃料が副電源部１１Ａ
（燃料極１１１）に自動的に送入されて、上記化学反応
式（１）及び（２）に基づく、発電動作を開始、継続す
ることができる。
【００３９】したがって、燃料パック２０からの発電用
燃料の供給が継続する限り、副電源部１１Ａにより所定
の電力が常時、自立的に生成され、デバイスＤＶＣのコ
ントローラ電力及び動作制御部１３の動作電力、さらに
は、主発電部１２又は出力制御部１４に対する起動電力
として供給することができる。また、上述したような燃
料電池においては、発電用燃料から電気化学反応を利用
して直接電力を発生しているので、極めて高い発電効率
を実現することができ、発電用燃料の有効利用や副電源
部を含む発電モジュールの小型化を図ることができると
ともに、振動や騒音がないので、汎用の一次電池や二次
電池と同様に、広範な機器への利用が可能となる。
【００４０】なお、本構成例における燃料電池において
は、燃料パック２０から供給される発電用燃料としてメ
タノールを適用した場合についてのみ示したが、本発明
はこれに限定されるものではなく、少なくとも、水素を
主成分とする、又は、水素からなる液体燃料、液化燃
料、及び気体燃料のいずれかであればよい。具体的に
は、上述したメタノールやエタノール、ブタノール等の
アルコール系の液体燃料や、ジメチルエーテルやイソブ
タン、天然ガス（ＣＮＧ）等の炭化水素からなる液化燃
料、あるいは、水素ガス等の気体燃料であって、特に、
燃料パック２０から副電源部１１Ａに供給される際の常
温、常圧等の所定の環境条件の下で気体状態にあるもの
を良好に適用することができる。
【００４１】（副電源部の第２の構成例）図５は、本実
施形態に係る電源モジュールに適用可能な副電源部の第
２の構成例を示す概略構成図である。第２の構成例にお
いては、副電源部の具体例として、燃料パック２０に封
入された発電用燃料が有する圧力エネルギー（封入圧力
やガス圧力）により圧力駆動機関（ガスタービン）を駆
動し、その駆動エネルギーを電力に変換する発電装置と
しての構成を有している。
【００４２】図５（ａ）、（ｂ）に示すように、本構成
例に係る副電源部１１Ｂは、概略、複数の羽根が円周の
所定の方向に沿って湾曲しつつ、略放射状に配列され、
かつ、自在に回転が可能なように構成された可動羽根１
２２ａと、可動羽根１２２ａの回転中心に直結され、周
知の電磁誘導あるいは圧電変換の原理に基づいて、可動
羽根１２２ａの回転エネルギーを電力に変換する発電器
１２５と、複数の羽根が可動羽根１２２ａの外周側に沿
って、可動羽根１２２ａとは逆方向に湾曲しつつ、略放
射状に配列され、かつ、可動羽根１２２ａに対して相対
的に固定された固定羽根１２２ｂと、可動羽根１２２ａ
と固定羽根１２２ｂとからなるガスタービン１２２への
気化された発電用燃料（燃料ガス）の供給を制御する吸
気制御部１２３と、ガスタービン１２２通過後の発電用
燃料の排出を制御する排気制御部１２４と、を有して構
成されている。ここで、ガスタービン１２２、吸気制御
部１２３及び排気制御部１２４からなる副電源部１１Ｂ
の構成は、半導体製造技術等により蓄積された微細加工
技術をはじめとする、いわゆる、マイクロマシン製造技
術を適用することにより、例えば、単一のシリコンチッ
プ１２１上の微小空間に集積化して形成することができ
る。なお、図５（ａ）においては、ガスタービン１２２
の構成を明確にするために、可動羽根１２２ａ及び固定
羽根１２２ｂが便宜的に露出するように示した。
【００４３】このような副電源部１１Ｂにおいて、例え
ば、図５（ｂ）に示すように、吸気制御部１２３を介し
てガスタービン１２２の固定羽根１２２ｂ側から可動羽
根１２２ａ側に、燃料パック２０内に封入された液体燃
料が気化した高圧の燃料ガスを吸入（矢印Ｐ２参照）す
ることにより、固定羽根１２２ｂの湾曲方向に沿って燃
料ガスの渦流が生じ、該渦流によって、可動羽根１２２
ａが所定の方向に回転して、発電器１２５を駆動する。
これにより、燃料ガスが有する圧力エネルギーがガスタ
ービン１２２及び発電器１２５を介して電力に変換され
る。
【００４４】すなわち、本構成例に係る副電源部１１Ｂ
に適用される発電用燃料は、少なくとも、吸気制御部１
２３が開放されてガスタービン１２２に吸入される際に
高圧気体の状態で吸入され、また、排気制御部１２４が
開放されてガスタービン１２２内の気体が、気圧の低い
方、例えば、常圧である外気に向けて排出されることに
伴って生じる圧力差に基づく気体の流動により、可動羽
根１２２ａを所定の方向に所定の回転速度（又は、回転
数）で回転させ、発電器１２５において所定の電力を発
生する。
【００４５】そして、可動羽根１２２ａの回転に寄与
し、圧力が低下した（圧力エネルギーが消費された）燃
料ガスは、排気制御部１２４を介して副電源部１１Ｂの
外部に排出される。なお、図３に示した発電モジュール
１０Ａにおいては、副電源部１１から排出された燃料ガ
ス（排出ガス）をそのまま電源システム１の外部に排出
する構成を示したが、本発明はこれに限定されるもので
はなく、後述する実施形態に示すように、主発電部１２
における発電用燃料として再度利用する構成を有するも
のであってもよい。
【００４６】したがって、本構成例に係る副電源部１１
Ｂにおいては、燃料パック２０から供給される発電用燃
料（燃料ガス）ＦＬは、必ずしも燃焼性（あるいは、可
燃性）を有している必要はなく、特に、電力の生成に利
用された燃料ガスを、そのまま電源システム１の外部に
排出する構成にあっては、発電用燃料ＦＬを排出ガスと
して排出することを考慮すれば、不燃性又は難燃性を有
し、さらに、毒性がない方が望ましい。なお、発電用燃
料が燃焼性又は毒性がある成分を含む物質からなる場合
は、排出ガスを外部に排出する前に難燃化や無毒化する
処理が必要となることはいうまでもない。
【００４７】なお、本構成例に係る副電源部１１Ｂのよ
うに、燃料ガスの圧力エネルギーに基づいて、電力を発
生する構成においては、燃料ガスが副電源部１１Ｂ（ガ
スタービン１２２）内を通過するのみで、上述した燃料
電池における電気化学反応のように、副生成物（水等）
が発生することがないので、発電用燃料として不燃性又
は難燃性であって、毒性がない物質を適用する場合や、
燃焼性又は毒性を有する物質であっても、電源システム
１の外部に排出する前に難燃化や無毒化する処理を行う
構成を有している場合には、排出ガスを回収する手段を
備える必要はない。
【００４８】このような構成を有する発電装置を副電源
部に適用することにより、上述した第１の構成例と同様
に、発電モジュール１０Ａに対して燃料パック２０を結
合する極めて簡易な操作のみで、Ｉ／Ｆ部３０を介して
高圧の発電用燃料（燃料ガス）ＦＬが副電源部１１Ｂ
（ガスタービン１２２）に自動的に送入されて、上記発
電動作を開始、継続することができ、さらに、発電用燃
料ＦＬの供給が継続する限り、副電源部１１Ｂにより所
定の電力が常時、自立的に生成され、電源システム１内
外の所定の構成に供給することができる。
【００４９】（副電源部の第３の構成例）図６は、本実
施形態に係る電源モジュールに適用可能な副電源部の第
３の構成例を示す概略構成図である。第３の構成例にお
いては、副電源部の具体例として、燃料パック２０に封
入された発電用燃料ＦＬが有する圧力エネルギー（封入
圧力やガス圧力）により圧力駆動機関（ロータリーエン
ジン）を駆動し、その駆動エネルギーを電力に変換する
発電装置としての構成を有している。
【００５０】図６に示すように、第３の構成例に係る副
電源部１１Ｃは、外周が概略、楕円型の作動空間１３１
ａを有するハウジング１３１と、作動空間１３１ａの内
壁に沿って中心軸１３３の周囲を回転する略三角形状の
断面を有するローター１３２と、中心軸１３３に直結さ
れた発電器（図示を省略）と、を有して構成されてい
る。ここで、副電源部１１Ｃの構成は、上述した各構成
例と同様に、マイクロマシン製造技術を適用することに
より、例えば、ミリメートルオーダーの微小空間に集積
化して形成することができる。
【００５１】このような構成を有する副電源部１１Ｃに
おいて、作動空間１３１ａはほぼ常温に保たれており、
液体の状態で吸気口１３４ａから作動空間１３１ａに燃
料を封入すると、気化膨張するとともに、排気口１３４
ｂ側を低圧、例えば、常圧に制御することにより、作動
空間１３１ａの内壁とローター１３２により形成される
各作動室間に気圧差が生じ、図６（ａ）〜（ｃ）に示す
ように、気化した燃料ガスが吸入口１３４ａから排気口
１３４ｂ方向に流動することにより、燃料ガスの圧力に
よりローター１３２がその内周を中心軸１３３の外周に
沿うように回転する（矢印Ｐ３）。これにより、燃料ガ
スが有する圧力エネルギーが中心軸１３３の回転エネル
ギーに変換されて、該中心軸１３３に接続された発電器
により電力に変換される。
【００５２】ここで、本構成例に適用される発電器は、
上述した第２の構成例と同様に、電磁誘導や圧電変換等
の周知の原理を用いた発電器を良好に適用することがで
きる。また、本構成例においても、燃料ガスの圧力エネ
ルギーに基づいて、電力を発生する構成を有しているの
で、燃料ガスは副電源部１１Ｃ（ハウジング１３１内の
作動空間１３１ａ）内を通過するのみで、電力が生成さ
れるので、発電用燃料として必ずしも燃焼性（あるい
は、可燃性）を有している必要はなく、少なくとも、副
電源部１１Ｃに供給される際の常温、常圧等の所定の環
境条件の下で、気化して所定の体積に膨張されるような
高圧の燃料ガスとなる物質であれば良好に適用すること
ができる。
【００５３】したがって、このような構成を有する発電
装置を副電源部に適用することにより、上述した各構成
例と同様に、発電モジュール１０Ａに対して燃料パック
２０を結合する極めて簡易な操作のみで、Ｉ／Ｆ部３０
を介して高圧の発電用燃料（燃料ガス）ＦＬが副電源部
１１Ｃ（作動空間１３１ａ）に自動的に送入されて、上
記発電動作を開始、継続することができ、さらに、発電
用燃料ＦＬの供給が継続する限り、副電源部１１Ｃによ
り所定の電力が常時、自立的に生成され、電源システム
１内外の所定の構成に供給することができる。
【００５４】（副電源部の第４の構成例）図７は、本実
施形態に係る電源モジュールに適用可能な副電源部の第
４の構成例を示す概略構成図である。第４の構成例にお
いては、副電源部の具体例として、燃料パック２０に封
入された発電用燃料ＦＬの触媒燃焼反応に基づいて熱エ
ネルギーを発生することにより生じる温度差を利用した
熱電変換発電により電力を発生する発電装置としての構
成を有している。
【００５５】図７（ａ）に示すように、第４の構成例に
係る副電源部１１Ｄは、概略、発電用燃料ＦＬを触媒燃
焼させて熱エネルギーを発生させる触媒燃焼部１４１
と、概ね一定の温度を保持する定温部１４２と、触媒燃
焼部１４１を第１の温度端、定温部１４２を第２の温度
端として、該第１及び第２の温度端間に接続された熱電
変換素子１４３と、を備えた温度差発電器の構成を有し
ている。ここで、熱電変換素子１４３は、図７（ｂ）に
示すように、２種類の半導体又は金属（以下、便宜的に
「金属等」という）ＭＡ、ＭＢの端部相互が接合（例え
ば、金属等ＭＡの両端部に、各々金属等ＭＢが接合）さ
れ、各接合部Ｎ１、Ｎ２が上記触媒燃焼部１４１（第１
の温度端）及び定温部１４２（第２の温度端）に各々接
続された構成を有している。また、定温部１４２は、例
えば、電源システム１が装着されるデバイスＤＶＣに設
けられた開口部等を介して、常時外気に晒され、略一定
の温度を保持するように構成されている。なお、図７に
示した温度差発電器からなる副電源部１１Ｄの構成は、
上述した各構成例と同様に、マイクロマシン製造技術を
適用することにより、微小空間に集積化して形成するこ
とができる。
【００５６】このような構成を有する副電源部１１Ｄに
おいて、図７（ｃ）に示すように、燃料パック２０に封
入された発電用燃料（燃焼ガス）ＦＬがＩ／Ｆ部３０を
介して、触媒燃焼部１４１に供給されると、触媒燃焼反
応により発熱して、触媒燃焼部１４１（第１の温度端）
の温度が上昇する。一方、定温部１４２の温度は、ほぼ
一定に保持されるように構成されているので、触媒燃焼
部１４１と定温部１４２との間には温度差が発生する。
そして、この温度差に基づいて、熱電変換素子１４３に
おけるゼーベック効果により、所定の起電力が発生して
電力が生成される。
【００５７】具体的には、第１の温度端（接合部Ｎ１）
における温度をＴａ、第２の温度端（接合部Ｎ２）にお
ける温度をＴｂ（＜Ｔａ）と規定した場合、該温度Ｔ
ａ、Ｔｂ間の差が微小である場合には、図７（ｂ）に示
した出力端子Ｏａ、Ｏｂ間に、Ｖab＝Ｓab×（Ｔａ−Ｔ
ｂ）の電圧が生じる。ここで、Ｓabは、金属等ＭＡ、Ｍ
Ｂの相対ゼーベック係数である。
【００５８】したがって、このような構成を有する発電
装置を副電源部に適用することにより、上述した各構成
例と同様に、発電モジュール１０Ａに対して燃料パック
２０を結合する極めて簡易な操作のみで、Ｉ／Ｆ部３０
を介して発電用燃料（液体燃料又は液化燃料又は気体燃
料）が副電源部１１Ｄ（触媒燃焼部１４１）に自動的に
送入されて、触媒燃焼反応に伴う熱エネルギーが発生
し、上記温度差発電器による発電動作を開始、継続する
ことができ、さらに、発電用燃料ＦＬの供給が継続する
限り、副電源部１１Ｄにより所定の電力が常時、自立的
に生成され、電源システム１内外の所定の構成に供給す
ることができる。
【００５９】なお、本構成例においては、触媒燃焼部１
４１と定温部１４２における温度差に基づいて、ゼーベ
ック効果により電力を発生する温度差発電器について説
明したが、本発明は、これに限定されるものではなく、
金属の加熱により金属表面から自由電子が放出される熱
電子放出現象に基づいて、電力を発生する構成を有する
ものであってもよい。
【００６０】（副電源部の第５の構成例）図８は、本実
施形態に係る電源モジュールに適用可能な副電源部の第
５の構成例を示す概略構成図である。第５の構成例にお
いては、副電源部の具体例として、燃料パック２０に封
入された発電用燃料（液体燃料）ＦＬが気化反応に基づ
いて熱エネルギーを吸収することにより生じる温度差を
利用した熱電変換発電により電力を発生する発電装置と
しての構成を有している。
【００６１】図８（ａ）に示すように、第５の構成例に
係る副電源部１１Ｅは、概略、発電用燃料（特に、液化
燃料）ＦＬを気化させた場合に熱エネルギーを吸収する
ことにより実現される冷熱を保持する冷熱保持部１５１
と、概ね一定の温度を保持する定温部１５２と、冷熱保
持部１５１を第１の温度端、定温部１５２を第２の温度
端として、第１及び第２の温度端間に接続された熱電変
換素子１５３と、を備えた温度差発電器の構成を有して
いる。ここで、熱電変換素子１５３は、上述した第４の
構成例（図７（ｂ）参照）に示したものと同等の構成を
有している。また、定温部１５２は、電源システム１内
外の他の領域に接触又は晒されることにより、略一定の
温度を保持するように構成されている。なお、図８に示
した温度差発電器からなる副電源部１１Ｅの構成も、上
述した各構成例と同様に、微小空間に集積化して形成さ
れる。
【００６２】このような構成を有する副電源部１１Ｅに
おいて、図８（ｂ）に示すように、例えば、燃料パック
２０に所定の圧力条件で封入された発電用燃料（液化燃
料）ＦＬがＩ／Ｆ部３０を介して、副電源部１１Ｅに供
給され、常温、常圧等の所定の環境条件に移行すること
により、発電用燃料ＦＬが気化し、その際、周囲から熱
エネルギーを吸収して、冷熱保持部１５１の温度が低下
する。一方、定温部１５２の温度は、ほぼ一定に保持さ
れるように構成されているので、冷熱保持部１５１と定
温部１５２との間には温度差が発生する。そして、この
温度差に基づいて、熱電変換素子１５３におけるゼーベ
ック効果により、上述した第４の構成例に示したものと
同様に、所定の起電力が発生して電力が生成される。
【００６３】したがって、このような構成を有する発電
装置を副電源部に適用することにより、上述した各構成
例と同様に、発電モジュール１０Ａに対して燃料パック
２０を結合する極めて簡易な操作のみで、Ｉ／Ｆ部３０
を介して発電用燃料（液化燃料）ＦＬが副電源部１１Ｅ
に自動的に送入されて、気化反応により熱エネルギーが
吸収されて冷熱が生じ、上記温度差発電器による発電動
作を開始、継続することができ、さらに、発電用燃料Ｆ
Ｌの供給が継続する限り、副電源部１１Ｅにより所定の
電力が常時、自立的に生成され、電源システム１内外の
所定の構成に供給することができる。なお、本構成例に
おいては、冷熱保持部１５１と定温部１５２における温
度差に基づいて、ゼーベック効果により電力を発生する
温度差発電器について説明したが、本発明は、これに限
定されるものではなく、熱電子放出現象に基づいて、電
力を発生する構成を有するものであってもよい。
【００６４】（副電源部の第６の構成例）図９は、本実
施形態に係る電源モジュールに適用可能な副電源部の第
６の構成例を示す概略構成図である。第６の構成例にお
いては、副電源部の具体例として、燃料パック２０に封
入された発電用燃料に対する生物化学的な反応を利用し
て電力を発生する発電装置としての構成を有している。
【００６５】図９に示すように、第６の構成例に係る副
電源部１１Ｆは、概略、発電用燃料を栄養源として成育
する微生物や生体触媒（以下、便宜的に「微生物等」と
いう）ＢＩＯが貯蔵された生体培養槽１６１と、該生体
培養槽１６１内に設けられた陽極側電極１６１ａ及び陰
極側電極１６１ｂと、を備えた構成を有している。この
ような構成において、燃料パック２０からＩ／Ｆ部３０
を介して発電用燃料ＦＬを供給することにより、上記生
体培養槽１６１内で微生物等ＢＩＯによる呼吸等の代謝
等（生物化学的反応）が生じて電子（ｅ−）が生成され
る。そして、この電子を陽極側電極１６１ａにより捕獲
することにより、出力端子Ｏａ、Ｏｂから所定の電力が
得られる。
【００６６】したがって、このような構成を有する発電
装置を副電源部に適用することにより、上述した各構成
例と同様に、発電モジュール１０Ａに対して燃料パック
２０を結合する極めて簡易な操作のみで、Ｉ／Ｆ部３０
を介して微生物等ＢＩＯの栄養源となる発電用燃料ＦＬ
が副電源部１１Ｆ（生体培養槽１６１）に自動的に送入
されて、微生物等ＢＩＯの生物化学的な反応による発電
動作が開始され、さらに、発電用燃料の供給が継続する
限り、所定の電力が常時、自立的に生成され、電源シス
テム１内外の所定の構成に供給することができる。な
お、上記生物化学的反応において、微生物等ＢＩＯによ
る光合成を利用して電力の生成を行う場合にあっては、
例えば、電源システム１が装着されるデバイスＤＶＣに
設けられた開口部等を介して、外光が入射するように構
成することにより、所定の電力を常時自立的に生成して
供給することができる。
【００６７】（副電源部の第７の構成例）図１０は、本
実施形態に係る電源モジュールに適用可能な副電源部の
第７の構成例を示す概略構成図である。第７の構成例に
おいては、副電源部の具体例として、燃料パック２０か
ら供給される発電用燃料の流体移動により生じる振動エ
ネルギーを電力に変換する発電装置としての構成を有し
ている。
【００６８】図１０（ａ）に示すように、第７の構成例
に係る副電源部１１Ｇは、概略、液体又は気体からなる
発電用燃料が所定方向に移動することにより、少なくと
も一端側が振動可能なように構成され、その振動端１７
１ａに電磁コイル１７３が設けられた振動子１７１と、
電磁コイル１７３に対向して永久磁石１７４が設けら
れ、発電用燃料の移動に対して振動を生じない固定子１
７２と、を備えた振動発電器としての構成を有してい
る。このような構成において、図１０（ｂ）に示すよう
に、燃料パック２０からＩ／Ｆ部３０を介して発電用燃
料ＦＬを供給することにより、発電用燃料ＦＬの流動方
向に対して概ね直交する方向（図中、矢印Ｐ４）に、固
定子１７２に対して振動子１７１（振動端１７１ａ）が
所定の振動数で振動を生じる。この振動により永久磁石
１７４と電磁コイル１７３間の相対位置に変化が生じる
ことにより、電磁誘導が発生して、電磁コイル１７３を
通じて所定の電力が得られる。
【００６９】したがって、このような構成を有する発電
装置を副電源部に適用することにより、上述した各構成
例と同様に、発電モジュール１０Ａに対して燃料パック
２０を結合する極めて簡易な操作のみで、Ｉ／Ｆ部３０
を介して流体としての発電用燃料ＦＬが副電源部１１Ｇ
に自動的に送入されて、流体移動に伴う振動子１７１の
振動エネルギーの変換による発電動作が開始され、さら
に、発電用燃料ＦＬの供給が継続する限り、所定の電力
が常時、自立的に生成され、電源システム１内外の所定
の構成に供給することができる。
【００７０】なお、上述した各構成例は、発電モジュー
ル１０Ａに適用される副電源部１１の一例を示したに過
ぎず、本発明に係る電源システムの構成を何ら限定する
ものではない。要するに、本発明に適用される副電源部
１１は、燃料パック２０に封入された液体燃料又は液化
燃料又は気体燃料が直接的に供給されることにより、副
電源部１１内部で電気化学反応や電磁誘導、発熱、吸熱
反応に伴う温度差等、エネルギーの変換作用に基づいて
電力を発生することができるものであれば、他の構成を
有するものであってもよく、例えば、ガスタービンやロ
ータリーエンジン以外のガス圧力駆動エンジンと電磁誘
導や圧電変換による発電器とを組み合わせたものであっ
てもよいし、次に示すように、上述した各副電源部１１
と同等の発電装置に付加して、電力蓄積手段（蓄電装
置）を備え、副電源部１１により発電された電力（第２
の電力）の一部を蓄電した後、電源システム１（主発電
部１２）の起動時に、主発電部１２又は出力制御部１４
に対して起動電力として供給するように構成したものを
適用することもできる。
【００７１】（副電源部の第８の構成例）図１１は、本
実施形態に係る電源モジュールに適用可能な副電源部の
第８の構成例を示す概略構成図である。図１１に示すよ
うに、第８の構成例に係る副電源部１１Ｈは、概略、燃
料パック２０に封入された発電用燃料（液体燃料又は液
化燃料又は気体燃料）ＦＬがＩ／Ｆ部３０に設けられ燃
料輸送管を介して毛細管現象により直接的に供給される
ことにより自立的に電力（第２の電力）を発生すること
ができる発電装置（例えば、上述した各構成例に示した
副電源部）１８１と、該発電装置１８１により生成され
た電力の一部を蓄積する２次電池又はコンデンサ等から
なる電荷蓄積部１８２と、動作制御部１３からの動作制
御信号に基づいて、電荷蓄積部１８２への電力の蓄積、
放出を切り換え設定するスイッチ１８３と、を備えた構
成を有している。
【００７２】このような構成において、燃料パックから
の発電用燃料の供給が持続している間、常時駆動してい
る発電装置１８１により生成された電力は、デバイスＤ
ＶＣのコントローラ電力及び動作制御部１３の動作電力
として出力されるとともに、その一部がスイッチ１８３
を介して電荷蓄積部１８２に適宜蓄積される。そして、
例えば、動作制御部１３が、デバイスＤＶＣのコントロ
ーラＣＮＴから出力される、負荷ＬＤがオフ状態から起
動してオン状態に切り替わる負荷駆動情報を端子部１８
４を介して受け取り、デバイスＤＶＣ（負荷ＬＤ）の駆
動を検出した場合には、動作制御部１３から出力される
動作制御信号に基づいて、スイッチ１８３の接続状態が
切り替わり、電荷蓄積部１８２に蓄積されていた電力が
主発電部１２又は出力制御部１４に対して起動電力とし
て供給される。
【００７３】したがって、このような構成を有する副電
源部によれば、発電装置１８１により単位時間当たりに
生成される電力を駆動電力特性の低いもの（微弱な電
力）に設定した場合であっても、電荷蓄積部１８２に蓄
積された電力を瞬時に放出することにより、主発電部１
２又は出力制御部１４に対して、十分に駆動電力特性が
高い電力を供給することができる。よって、発電装置１
８１の発電能力を十分小さいものに設定することができ
るので、副電源部１１の構成を小型化することができ
る。
【００７４】＜主発電部１２＞本実施形態に係る発電モ
ジュールに適用される主発電部１２は、図３に示したよ
うに、動作制御部１３による起動制御に基づいて、燃料
パック２０から供給される発電用燃料ＦＬが有する物理
的又は化学的エネルギー等を用いて、デバイスＤＶＣ
（負荷ＬＤ）を駆動するために必要な所定の電力（第１
の電力）を発生する構成を有している。例えば、燃料パ
ック２０から供給される発電用燃料ＦＬを用いた電気化
学反応によるもの（燃料電池）や、燃焼反応に伴う熱エ
ネルギーによるもの（温度差発電）、燃焼反応等に伴う
圧力エネルギーを用いて発電器を回転させて電力を発生
する力学的なエネルギー変換作用等によるもの（内燃、
外燃機関発電）、また、発電用燃料ＦＬの流体エネルギ
ーや熱エネルギーを電磁誘導の原理等を利用して電力に
変換するもの（電磁流体力学発電、熱音響効果発電等）
等、種々の形態を適用することができる。
【００７５】ここで、主発電器１２により生成される電
力（第１の電力）は、デバイスＤＶＣ全体の各種機能
（負荷ＬＤ）の駆動を行う主電源であるため、駆動電力
特性が高く設定される。したがって、上述した副電源部
１１により生成され、デバイスＤＶＣのコントローラ電
力や動作制御部１３の動作電力等となる電力（第２の電
力）とはその性質を異にする。
【００７６】以下に、各々の具体例について、図面を参
照して簡単に説明する。 （主発電部の第１の構成例）図１２は、本実施形態に係
る電源モジュールに適用可能な主発電部の第１の構成例
を示す概略構成図であり、図１３は、本構成例に係る主
発電部に適用される燃料改質部における水素生成過程を
示す概念図である。ここでは、上述した電源システムの
構成（図３）を適宜参照しながら説明する。第１の構成
例においては、主発電部の具体例として、燃料パック２
０から出力制御部１４を介して供給される発電用燃料Ｆ
Ｌを用い、電気化学反応により電力を発生する燃料改質
方式を採用した固体高分子型の燃料電池の構成を有して
いる。
【００７７】図１２に示すように、主発電部１２Ａは、
大別して、燃料パック２０から供給される発電用燃料Ｆ
Ｌに対して所定の改質反応を利用して、発電用燃料ＦＬ
に含有される所定の燃料成分（水素）を抽出する燃料改
質部（燃料改質器）２１０ａと、燃料改質部２１０ａに
より抽出された燃料成分を利用して電気化学反応によ
り、負荷２１４（デバイスＤＶＣ）を駆動するための所
定の電力（第１の電力）を発生する燃料電池本体２１０
ｂと、を有して構成されている。
【００７８】燃料改質部２１０ａは、図１３（ａ）に示
すように、概略、燃料パック２０から出力制御部１４を
介して供給される発電用燃料ＦＬに対して、蒸発及び水
蒸気改質反応からなる各過程を介して、燃料成分を抽出
し、燃料電池本体２１０ｂに供給する。例えば、メタノ
ール（ＣＨ３ＯＨ）及び水（Ｈ２Ｏ）を発電用燃料ＦＬ
として、水素ガス（Ｈ２）を生成する場合にあっては、
まず、蒸発過程において、液体燃料であるメタノール及
び水に対してヒータで概ね１００℃以上の温度条件の雰
囲気に設定することにより、メタノール（ＣＨ３ＯＨ）
及び水（Ｈ２Ｏ）を気化させる。
【００７９】次いで、水蒸気改質反応過程においては、
上記気化したメタノール（ＣＨ３ＯＨ）及び水（Ｈ
２Ｏ）に対してヒータで概ね３００℃の温度条件の雰囲
気を設定することにより、４９．４kJ/molの熱エネルギ
ーを吸熱して、次の化学反応式（３）に示すように、水
素（Ｈ２）と微量の二酸化炭素（ＣＯ２）が生成され
る。なお、この水蒸気改質反応においては、水素
（Ｈ２）と二酸化炭素（ＣＯ２）以外に副生成物として
微量の一酸化炭素（ＣＯ）が生成される場合がある。 ＣＨ３ＯＨ＋Ｈ２Ｏ → ３Ｈ２＋ＣＯ２ ・・・（３）
【００８０】ここで、図１３（ｂ）に示すように、水蒸
気改質反応において副生成物として生成される一酸化炭
素（ＣＯ）を除去するための選択酸化触媒部２１０ｃを
燃料改質部２１０ａの後段に付設して、水性シフト反応
及び選択酸化反応からなる各過程を介して、一酸化炭素
（ＣＯ）を二酸化炭素（ＣＯ２）及び水素（Ｈ２）に変
換して、有害物質の排出を抑止するように構成してもよ
い。具体的には、水性シフト反応過程において、一酸化
炭素（ＣＯ）に対して水（水蒸気；Ｈ２Ｏ）を反応させ
ることにより４０．２kJ/molの熱エネルギーを発熱し
て、次の化学反応式（４）に示すように、二酸化炭素
（ＣＯ２）と水素（Ｈ２）が生成される。 ＣＯ＋Ｈ２Ｏ →ＣＯ２＋Ｈ２ ・・・（４）
【００８１】さらに、選択酸化反応過程において、水性
シフト反応により二酸化炭素（ＣＯ ２）と水素（Ｈ２）
に変換されなかった一酸化炭素（ＣＯ）に対して酸素
（Ｏ２）を反応させることにより２８３．５kJ/molの熱
エネルギーを発熱して、次の化学反応式（５）に示すよ
うに、二酸化炭素（ＣＯ２）が生成される。 ＣＯ＋（１／２）Ｏ２ →ＣＯ２ ・・・（５）
【００８２】上記一連の燃料改質反応により生成される
水素以外の微量の生成物（主に、二酸化炭素）は、発電
モジュール１０Ａに設けられた排出孔（図示を省略；具
体構成例において後述する）を介して、大気中に排出さ
れる。なお、このような機能を有する燃料改質部の具体
的な構成については、他の構成とともに、後述する具体
構成例において詳しく説明する。
【００８３】燃料電池本体２１０ｂは、図１２に示すよ
うに、上述した副電源部１１に適用される燃料直接供給
方式の燃料電池と同様に、概略、例えば、白金やパラジ
ウム、さらには白金・ルテニウム等の触媒微粒子が付着
した炭素電極からなる燃料極（カソード）２１１と、白
金等の触媒微粒子が付着した炭素電極からなる空気極
（アノード）２１２と、燃料極２１１と空気極２１２の
間に介装されたフィルム状のイオン導電膜（交換膜）２
１３と、を有して構成されている。ここで、燃料極２１
１には、後述する出力制御部１４により供給量が制御さ
れた発電用燃料ＦＬから、上記燃料改質部２１０ａによ
り抽出された水素ガス（Ｈ２）が供給され、一方、空気
極２１２には大気中の酸素ガス（Ｏ２）が供給される。
これにより、以下に示す電気化学反応により発電が行わ
れ、負荷２１４（デバイスＤＶＣの負荷ＬＤ）に対して
所定の駆動電力（電圧・電流）となる電力が供給され
る。
【００８４】本構成例に係る主発電部１２における電気
化学反応の一例は、具体的には、燃料極２１１に水素ガ
ス（Ｈ２）が供給されると、次の化学反応式（６）に示
すように、燃料極２１１における触媒反応により電子
（ｅ−）が分離して水素イオン（プロトン；Ｈ＋）が発
生し、イオン導電膜２１３を介して空気極２１２側に通
過するとともに、燃料極２１１を構成する炭素電極によ
り電子（ｅ−）が取り出されて負荷２１４に供給され
る。 ３Ｈ２ → ６Ｈ＋＋６ｅ− ・・・（６）
【００８５】一方、空気極２１２に空気が供給される
と、次の化学反応式（７）に示すように、空気極２１２
における触媒反応により負荷２１４を経由した電子（ｅ
−）とイオン導電膜２１３を通過した水素イオン
（Ｈ＋）と空気中の酸素ガス（Ｏ２）が反応して水（Ｈ
２Ｏ）が生成される。 ６Ｈ＋＋（３／２）Ｏ２＋６ｅ− → ３Ｈ２Ｏ ・・・（７）
【００８６】このような一連の電気化学反応（化学反応
式（６）及び（７））は、概ね６０〜８０℃の比較的低
温の環境下で進行し、電力（負荷駆動電力）以外の副生
成物は、基本的に水（Ｈ２Ｏ）のみとなる。ここで、空
気極２１２において生成される副生成物である水（Ｈ２
Ｏ）を回収し、上述した燃料改質部２１０ａに必要量を
供給することにより、発電用燃料ＦＬの燃料改質反応や
水性シフト反応に再利用することができるとともに、燃
料改質反応のために燃料パック２０に予め備蓄（封入）
される水（Ｈ２Ｏ）の量を大幅に減らすことができ、さ
らには、燃料パック２０内に設けられた副生成物を回収
する副生成物回収手段への回収量を大幅に減らすことが
できる。なお、空気極２１２で発生する水（Ｈ２Ｏ）等
の副生成物を回収、再利用する副生成物回収手段の構成
については、上述した副電源部１１における副生成物回
収手段（副電源部１１の第１の構成例参照）とともに併
せて後述する。
【００８７】なお、上述したような電気化学反応により
生成され、負荷２１４に供給される電力は、主発電部１
２Ａ（燃料電池本体２１０ｂの燃料極２１１）に供給さ
れる水素ガス（Ｈ２）の量に依存する。したがって、出
力制御部１４を介して主発電部１２に供給される発電用
燃料（実質的には水素ガス）ＦＬの量を制御することに
より、デバイスＤＶＣに供給される電力を任意に調整す
ることができ、例えば、汎用の化学電池のうちの１種と
同等になるように設定することができる。
【００８８】このような構成を有する燃料改質方式の燃
料電池を主発電部に適用することにより、出力制御部１
４により発電用燃料ＦＬの供給量を制御することによ
り、より効果的に任意の電力を発生することができるの
で、負荷駆動情報に基づいて、デバイスＤＶＣ（負荷Ｌ
Ｄ）の駆動状態に応じた適切な発電動作を実現すること
ができる。また、燃料電池としての構成を適用すること
により、電気化学反応により発電用燃料ＦＬから直接電
力を発生することができるので、極めて高い発電効率を
実現することができ、発電用燃料ＦＬの有効利用や主発
電部１２を含む発電モジュール１０Ａの小型化を図るこ
とができる。
【００８９】なお、上述した副電源部（第１の構成例参
照）１１と同様に、発電用燃料ＦＬとしてメタノールを
適用した場合についてのみ示したが、本発明はこれに限
定されるものではなく、少なくとも、水素を主成分とす
る、又は、水素からなる液体燃料、液化燃料、及び気体
燃料のいずれかであればよい。したがって、メタノール
やエタノール、ブタノール等のアルコール系の液体燃料
や、ジメチルエーテルやイソブタン、天然ガス等の常温
常圧で気化される炭化水素からなる液化燃料、あるい
は、水素ガス等の気体燃料等を良好に適用することがで
きる。
【００９０】ここで、発電用燃料ＦＬとして、液化され
た水素や水素ガスをそのまま利用する場合にあっては、
本構成例に示したような燃料改質部２１０ａを必要とす
ることなく、出力制御部１４により供給量のみを制御し
た発電用燃料ＦＬを、燃料電池本体２１０ｂに直接供給
する構成を適用することができる。また、主発電部１２
の構成として、燃料改質方式の燃料電池のみを示した
が、本発明はこれに限定されるものではなく、上述した
副電源部（第１の構成例参照）１１と同様に、電力発生
効率は低いが燃料直接供給方式の燃料電池を適用して、
上記液体燃料や液化燃料、気体燃料等を用いて電力を発
生するものであってもよい。
【００９１】（主発電部の第２の構成例）図１４は、本
実施形態に係る電源モジュールに適用可能な主発電部の
第２の構成例を示す概略構成図である。第２の構成例に
おいては、主発電部の具体例として、燃料パック２０か
ら出力制御部１４を介して供給される発電用燃料ＦＬを
用い、燃焼反応に伴う圧力エネルギーによりガス燃焼タ
ービン（内燃機関）を駆動し、その駆動エネルギーを電
力に変換する発電装置としての構成を有している。
【００９２】図１４（ａ）、（ｂ）に示すように、本構
成例に係る主発電部１２Ｂは、概略、複数の羽根が円周
の所定の方向に沿って湾曲しつつ、略放射状に配列され
た吸気羽根２２２in及び排気羽根２２２outが連結し
て、自在に回転が可能なように構成された可動羽根２２
２と、複数の羽根が可動羽根２２２（吸気羽根２２２in
及び排気羽根２２２out）の外周側に沿って、可動羽根
２２２とは逆方向に湾曲しつつ、略放射状に配列され、
かつ、可動羽根２２２に対して相対的に固定された吸気
羽根２２３in及び排気羽根２２３outからなる固定羽根
２２３と、可動羽根２２２により吸入された発電用燃料
（燃料ガス）ＦＬを所定のタイミングで燃焼する燃焼室
２２４と、燃焼室２２４に吸入された燃料ガスに点火す
る点火部２２５と、可動羽根２２２の回転中心に直結さ
れ、周知の電磁誘導あるいは圧電変換の原理に基づい
て、可動羽根２２２の回転エネルギーを電力に変換する
発電器２２８と、可動羽根２２２と固定羽根２２３から
なるガス燃焼タービンへの気化された燃料ガスの供給
（吸入）を制御する吸気制御部２２６と、ガス燃焼ター
ビンにおける燃焼後の燃料ガス（排出ガス）の排出を制
御する排気制御部２２７と、を有して構成されている。
ここで、ガス燃焼タービン、吸気制御部２２６及び排気
制御部２２７を備えた主発電部１２Ｂの構成は、上述し
た副電源部１１と同様に、マイクロマシン製造技術を適
用することにより、例えば、シリコンチップ２２１上の
ミリメートルオーダーの微小空間に集積化して形成する
ことができる。なお、図１４（ａ）においては、ガス燃
焼タービンの構成を明確にするために、吸気羽根２２２
in、２２３inが便宜的に露出するように示した。
【００９３】このような主発電部１２Ｂにおいて、例え
ば、図１４（ｂ）に示すように、吸気制御部２２６を介
してガス燃焼タービンの吸気羽根２２２in、２２３in側
から吸入した燃料ガスを、燃焼室２２４において所定の
タイミングで点火部２２５で点火、燃焼し、排気羽根２
２２out、２２３out側から排出することにより（矢印Ｐ
５）、可動羽根２２２及び固定羽根２２３の湾曲方向に
沿って燃料ガスの渦流が生じ、該渦流によって、燃料ガ
スの吸入、排出が自動的に行われて、可動羽根２２２が
所定の方向に連続的に回転し、発電器２２８を駆動す
る。これにより、燃料ガスによる燃料エネルギーがガス
燃焼タービン及び発電器２２８を介して電力に変換され
る。
【００９４】したがって、本構成例に係る主発電部１２
Ｂにおいては、燃料ガスの燃焼エネルギーを用いて電力
を発生する構成を有しているので、燃料パック２０から
供給される発電用燃料（燃料ガス）ＦＬは、少なくと
も、発火性又は燃焼性を有することが要であり、例え
ば、メタノールやエタノールブタノール等のアルコール
系の液体燃料やジメチルエーテルやイソブタン、天然ガ
ス等の常温常圧で気化される炭化水素からなる液化燃
料、水素ガス等の気体燃料を良好に適用することができ
る。なお、燃焼後の燃料ガス（排出ガス）を電源システ
ム１の外部にそのまま排出する構成を適用する場合にあ
っては、排出ガスが燃焼性又は毒性がある成分を含む場
合は、排出ガスを外部に排出する前に難燃化や無毒化す
る処理を行うか、該排出ガスを回収する手段を備える必
要があることはいうまでもない。
【００９５】このような構成を有するガス燃焼タービン
を主発電部に適用することにより、上述した第１の構成
例と同様に、発電用燃料ＦＬの供給量を調整する簡易な
制御方法により、任意の電力を発生することができるの
で、デバイスＤＶＣの駆動状態に応じた適切な発電動作
を実現することができる。また、微細化したガス燃焼タ
ービンとしての構成を適用することにより、比較的高い
エネルギー変換効率で電力を発生して、発電用燃料ＦＬ
の有効利用を図りつつ、主発電部１２を含む発電モジュ
ール１０Ａの小型化を図ることができる。
【００９６】（主発電部の第３の構成例）図１５は、本
実施形態に係る電源モジュールに適用可能な主発電部の
第３の構成例を示す概略構成図である。第３の構成例に
おいては、主発電部の具体例として、燃料パック２０か
ら出力制御部１４を介して供給される発電用燃料ＦＬを
用い、燃焼反応による圧力エネルギーによりロータリー
エンジン（内燃機関）を駆動し、その駆動エネルギーを
電力に変換する発電装置としての構成を有している。
【００９７】図１５に示すように、第３の構成例に係る
主発電部１２Ｃは、外周が概略、楕円型の作動空間２３
１ａを有するハウジング２３１、及び、作動空間２３１
ａの内壁に沿って偏心しながら回転する略三角形状の断
面を有するローター２３２、圧縮された燃料ガスを点
火、燃焼させる点火部２３４を備えた周知のロータリー
エンジンと、中心軸２３３に直結された発電器（図示を
省略）と、を有して構成されている。ここで、ロータリ
ーエンジンからなる主発電部１２Ｃの構成は、上述した
各構成例と同様に、マイクロマシン製造技術を適用する
ことにより、微小空間に集積化して形成することができ
る。
【００９８】このような構成を有する主発電部１２Ｃに
おいて、ローター２３２が回転することによる吸気、圧
縮、燃焼（爆発）、排気の各行程を繰り返すことによ
り、燃料ガスの燃焼により生じる圧力エネルギーを回転
エネルギーに変換して発電器に伝達する。すなわち、吸
気行程においては、図１５（ａ）に示すように、吸気口
２３５ａから燃料ガスが吸入されて、作動空間２３１ａ
の内壁とローター２３２により形成される所定の作動室
ＡＳに充填され、次いで、圧縮行程において、図１５
（ｂ）に示すように、作動室ＡＳ内の燃料ガスが高い圧
力に圧縮された後、燃焼行程において、図１５（ｃ）に
示すように、所定のタイミングで点火部２３４により燃
料ガスを点火、燃焼（爆発）させ、排気行程において、
図１５（ｄ）に示すように、燃焼後の排出ガスが作動室
ＡＳから排気口２３５ｂを介して排出される。この一連
の駆動行程において、燃焼行程における燃料ガスの爆
発、燃焼に伴う圧力エネルギーにより、ローター２３２
の所定方向（矢印Ｐ６）への回転が維持されて、中心軸
２３３への回転エネルギーの伝達が継続される。これに
より、燃料ガスによる燃焼エネルギーが中心軸２３３の
回転エネルギーに変換されて、該中心軸２３３に接続さ
れた発電器（図示を省略）により電力に変換される。
【００９９】ここで、発電器の構成は、上述した第２の
構成例と同様に、電磁誘導や圧電変換による周知の発電
器を適用することができる。また、本構成例において
も、燃料ガスの燃焼エネルギーに基づいて、電力を発生
する構成を有しているので、発電用燃料（燃料ガス）Ｆ
Ｌは、少なくとも、発火性又は燃焼性を有することを必
要とする。また、燃焼後の燃料ガス（排出ガス）を電源
システム１の外部にそのまま排出する構成を適用する場
合にあっては、排出ガスが燃焼性又は毒性がある成分を
含む場合は、排出ガスを外部に排出する前に難燃化や無
毒化する処理を行うか、該排出ガスを回収する手段を備
える必要があることはいうまでもない。
【０１００】このような構成を有するロータリーエンジ
ンを主発電部に適用することにより、上述した各構成例
と同様に、発電用燃料ＦＬの供給量を調整する簡易な制
御方法により、任意の電力を発生することができるの
で、デバイスの駆動状態に応じた適切な発電動作を実現
することができる。また、微細化したロータリーエンジ
ンとしての構成を適用することにより、比較的簡易な構
成、かつ、振動の少ない動作により電力を発生しつつ、
主発電部１２を含む発電モジュール１０Ａの小型化を図
ることができる。
【０１０１】（主発電部の第４の構成例）図１６は、本
実施形態に係る電源モジュールに適用可能な主発電部の
第４の構成例を示す概略構成図である。ここでは、第４
の構成例に適用される周知のスターリングエンジンの基
本構造（２ピストン形、ディスプレーサ形）のみを示
し、その動作を簡単に説明する。第４の構成例において
は、主発電部の具体例として、燃料パック２０から出力
制御部１４を介して供給される発電用燃料ＦＬを用い、
燃焼反応による熱エネルギーによりスターリングエンジ
ン（外燃機関）を駆動し、その駆動エネルギーを電力に
変換する発電装置としての構成を有している。
【０１０２】第４の構成例に係る主発電部１２Ｄにおい
て、２ピストン形スターリングエンジンは、図１６
（ａ）に示すように、概略、互いに作動ガスが往復可能
に構成された高温（膨張）側のシリンダ２４１ａ及び低
温（圧縮）側のシリンダ２４２ａ、これらのシリンダ２
４１ａ、２４２ａ内にあって、互いに９０°の位相差を
有して往復運動するようにクランク軸２４３に接続され
た高温側ピストン２４１ｂ及び低温側ピストン２４２
ｂ、高温側のシリンダ２４１ａを加熱する加熱器２４
４、低温側のシリンダ２４２ａを冷却する冷却器２４
５、クランク軸２４３の軸芯に接続されたフライホイー
ル２４６を備えた周知のスターリングエンジンと、クラ
ンク軸２４３に直結された発電器（図示を省略）と、を
有して構成されている。
【０１０３】このような構成を有する主発電部１２Ｄに
おいては、高温側のシリンダ２４１ａを燃料ガスの燃焼
に伴う熱エネルギーにより常時加熱し、低温側のシリン
ダ２４２ａを外気等、電源システム１内外の他の領域に
接触又は晒されることにより常時冷却した状態に保持
し、等容加熱、等温膨張、等容冷却、等温圧縮の各行程
を繰り返すことにより、高温側ピストン２４１ｂ及び低
温側ピストン２４２ｂを往復運動させる運動エネルギー
を、クランク軸２４３の回転エネルギーに変換して発電
器に伝達する。
【０１０４】すなわち、等容加熱行程においては、作動
ガスの熱膨張を開始して高温側ピストン２４１ｂが下降
し始めると、高温側シリンダ２４１ａと連続した空間で
ある小さい容積の低温側のシリンダ２４２ａは、高温側
ピストン２４１ｂの急下降に伴う減圧により低温側ピス
トン２４２ｂが上昇し、低温側シリンダ２４２ａの冷却
した作動ガスが高温側シリンダ２４１ａに流入する。次
いで、等温膨張行程においては、高温側シリンダ２４１
ａ内に流入された冷却された作動ガスは、十分熱膨張し
て高温側シリンダ２４１ａ及び低温側のシリンダ２４２
ａ内の空間の圧力を上昇し、高温側ピストン２４１ｂ及
び低温側ピストン２４２ｂがともに下降する。次いで、
等容冷却行程においては、低温側ピストン２４２ｂの下
降により低温側シリンダ２４２ａ内の空間が増大され、
それに伴い高温側シリンダ２４１ａ内の空間が収縮して
高温側ピストン２４１ｂが上昇し、高温側シリンダ２４
１ａの作動ガスが低温側シリンダ２４２ａに流入して冷
却される。そして、等温圧縮行程においては、低温側シ
リンダ２４２ａ内の空間を満たす冷却された作動ガスは
収縮し、連続した低温側シリンダ２４２ａ及び高温側シ
リンダ２４１ａ内の空間はともに減圧され、高温側ピス
トン２４１ｂ及び低温側ピストン２４２ｂがともに上昇
して、作動ガスが圧縮される。この一連の駆動行程にお
いて、燃料ガスの加熱、冷却に伴うピストンの往復運動
により、クランク軸２４３の所定方向（矢印Ｐ７）への
回転が維持される。これにより、作動ガスの圧力エネル
ギーがクランク軸２４３の回転エネルギーに変換され
て、該クランク軸２４３に接続された発電器（図示を省
略）により電力に変換される。
【０１０５】一方、第４の構成例に係る主発電部１２Ｄ
において、ディスプレーサ形スターリングエンジンは、
図１６（ｂ）に示すように、概略、ディスプレーサピス
トン２４１ｄにより隔壁され、互いに作動ガスが往復可
能な高温空間と低温空間を有するシリンダ２４１ｃ、こ
のシリンダ２４１ｃ内にあって、往復運動可能に構成さ
れたディスプレーサピストン２４１ｄ、シリンダ２４１
ｃ内の圧力変化に応じて往復運動するパワーピストン２
４２ｄ、ディスプレーサピストン２４１ｄ及びパワーピ
ストン２４２ｄが互いに９０°の位相差を有するように
接続されたクランク軸２４３、シリンダ２４１ｃの一端
側（高温空間側）を加熱する加熱器２４４、シリンダ２
４１ｃの他端側（低温空間側）を冷却する冷却器２４
５、クランク軸２４３の軸芯に接続されたフライホイー
ル２４６を備えた周知のスターリングエンジンと、クラ
ンク軸２４３に直結された発電器（図示を省略）と、を
有して構成されている。
【０１０６】このような構成を有する主発電部１２Ｄに
おいては、シリンダ２４１ｃの高温空間側を燃料ガスの
燃焼に伴う熱エネルギーにより常時加熱し、低温空間側
を常時冷却した状態に保持し、等容加熱、等温膨張、等
容冷却、等温圧縮の各行程を繰り返すことにより、ディ
スプレーサピストン２４１ｄ及びパワーピストン２４２
ｄを所定の位相差で往復運動させる運動エネルギーを、
クランク軸２４３の回転エネルギーに変換して発電器に
伝達する。
【０１０７】すなわち、等容加熱行程においては、ディ
スプレーサピストン２４１ｄが加熱器２４４による作動
ガスの熱膨張が開始し上昇し始めると、低温空間側の作
動ガスが高温空間側に流入して加熱される。次いで、等
温膨張行程においては、増量した高温空間側の作動ガス
が熱膨張して圧力が上昇することにより、パワーピスト
ン２４２ｄが上昇する。次いで、等容冷却行程において
は、加熱器２４４による熱膨張した作動ガスの低温空間
側への流入によりディスプレーサピストン２４１ｄが下
降すると、高温空間側の作動ガスが低温空間側に流入し
て冷却される。そして、等温圧縮行程においては、低温
空間側のシリンダ２４１ｃ内で冷却された作動ガスが収
縮して低温空間側のシリンダ２４１ｃ内を減圧し、パワ
ーピストン２４２ｄが下降する。この一連の駆動行程に
おいて、作動ガスの加熱、冷却に伴うピストンの往復運
動により、クランク軸２４３の所定方向（矢印Ｐ７）へ
の回転が維持される。これにより、作動ガスの圧力エネ
ルギーがクランク軸２４３の回転エネルギーに変換され
て、該クランク軸２４３に接続された発電器（図示を省
略）により電力に変換される。
【０１０８】ここで、発電器の構成は、上述した第２、
第３の構成例と同様に、電磁誘導や圧電変換による周知
の発電器を適用することができる。また、図１６に示し
たスターリングエンジンを備えた主発電部１２Ｄの構成
も、上述した各構成例と同様に、微小空間に集積化して
形成される。さらに、本構成例においても、燃料ガスの
燃焼に伴う熱エネルギーに基づいて、電力を発生する構
成を有しているので、発電用燃料（燃料ガス）は、少な
くとも、発火性又は燃焼性を有している必要がある。
【０１０９】このような構成を有するスターリングエン
ジンを主発電部に適用することにより、上述した第３の
構成例と同様に、発電用燃料ＦＬの供給量を調整する簡
易な制御方法により、任意の電力を発生することができ
るので、デバイスＤＶＣ（負荷ＬＤ）の駆動状態に応じ
た適切な発電動作を実現することができる。また、微細
化したスターリングエンジンとしての構成を適用するこ
とにより、比較的簡易な構成、かつ、振動の少ない動作
により電力を発生しつつ、主発電部１２を含む発電モジ
ュール１０Ａの小型化を図ることができる。
【０１１０】なお、上述した第２乃至第４の構成例にお
いては、発電用燃料ＦＬの燃焼反応に基づくガス圧力の
変化を回転エネルギーを介して電力に変換する発電装置
として、ガス燃焼タービン、ロータリーエンジン及びス
ターリングエンジンを備えたものを示したが、本発明は
これに限定されるものではなく、パルス燃焼エンジン等
の各種の内燃機関又は外燃機関と、周知の電磁誘導ある
いは圧電変換の原理を適用した発電器とを組み合わせた
ものを適用できることはいうまでもない。
【０１１１】（主発電部の第５の構成例）図１７は、本
実施形態に係る電源モジュールに適用可能な主発電部の
第５の構成例を示す概略構成図である。第５の構成例に
おいては、主発電部の具体例として、燃料パック２０か
ら出力制御部１４を介して供給される発電用燃料ＦＬを
用い、燃焼反応（酸化反応）に基づいて熱エネルギーを
発生することにより生じる温度差を利用した熱電変換発
電により電力を発生する発電装置としての構成を有して
いる。
【０１１２】図１７（ａ）に示すように、第５の構成例
に係る主発電部１２Ｅは、概略、発電用燃料ＦＬを燃焼
反応（酸化反応）させて熱エネルギーを発生させる燃焼
加熱器２５１と、概ね一定の温度を保持する定温部２５
２と、燃焼加熱器２５１を第１の温度端、定温部２５２
を第２の温度端として、第１及び第２の温度端間に接続
された熱電変換素子２５３と、を備えた温度差発電器の
構成を有している。ここで、熱電変換素子２５３は、図
７（ｂ）に示したものと同等の構成を有している。ま
た、燃焼加熱器２５１は、発電用燃料ＦＬが供給される
ことにより、燃焼反応を継続的に維持して高温を保持
し、一方、定温部２５２は、電源システム１内外の他の
領域に接触又は晒されることにより、略一定の温度（例
えば、常温又は低温）を保持するように構成されてい
る。なお、図１７に示した温度差発電器からなる主発電
部１２Ｅの構成も、上述した各構成例と同様に、微小空
間に集積化して形成される。
【０１１３】このような構成を有する主発電部１２Ｅに
おいて、図１７（ｂ）に示すように、燃料パック２０に
封入された発電用燃料が出力制御部１４を介して、燃焼
加熱器２５１に供給されると、発電用燃料の供給量に応
じて燃焼（酸化）反応が進行して発熱し、燃焼加熱器２
５１の温度が上昇する。一方、定温部２５２の温度は、
ほぼ一定に設定されるように構成されているので、燃焼
加熱器２５１と定温部２５２との間には温度差が発生す
る。そして、この温度差に基づいて、熱電変換素子２５
３におけるゼーベック効果により、所定の起電力が発生
して電力が生成される。
【０１１４】このような構成を有する温度差発電器を主
発電部に適用することにより、上述した各構成例と同様
に、発電用燃料ＦＬの供給量を調整する簡易な制御方法
により、任意の電力を発生することができるので、デバ
イスＤＶＣ（負荷ＬＤ）の駆動状態に応じた適切な発電
動作を実現することができる。また、微細化した温度差
発電器としての構成を適用することにより、比較的簡易
な構成、かつ、振動のない動作により電力を発生しつ
つ、主発電部１２を含む発電モジュール１０Ａの小型化
を図ることができる。なお、本構成例においては、燃焼
加熱器２５１と定温部２５２における温度差に基づい
て、ゼーベック効果により電力を発生する温度差発電器
について説明したが、本発明は、これに限定されるもの
ではなく、熱電子放出現象に基づいて、電力を発生する
構成を有するものであってもよい。
【０１１５】（主発電部の第６の構成例）図１８は、本
実施形態に係る電源モジュールに適用可能な主発電部の
第６の構成例を示す概略構成図である。第６の構成例に
おいては、主発電部の具体例として、燃料パック２０か
ら出力制御部１４を介して供給される発電用燃料ＦＬを
用い、電磁流体力学の原理により電力（起電力）を発生
する発電装置としての構成を有している。
【０１１６】図１８（ａ）に示すように、第６の構成例
に係る主発電部１２Ｆは、概略、導電性流体からなる発
電用燃料ＦＬが所定の流束で通過する流路の側壁を構成
し、相互に対向する一対の電極ＥＬａ、ＥＬｂと、電極
ＥＬａ、ＥＬｂの対向方向及び発電用燃料ＦＬの流路方
向のいずれにも垂直な方向に所定の強さの磁界を発生す
るＮｄ−Ｆｅ−Ｂ系のネオジム永久磁石からなる磁界発
生手段ＭＧと、各電極ＥＬａ、ＥＬｂに個別に接続され
た出力端子Ｏｃ、Ｏｄと、を備えたＭＨＤ（Magneto-Hy
dro-Dynamics；電磁流体力学）発電器の構成を有してい
る。ここで、発電用燃料ＦＬは、プラズマや液体金属、
導電性物質を含有する液体又は気体等の導電性流体（作
動流体）であって、電極ＥＬａ、ＥＬｂに平行な方向
（矢印Ｐ８）に流動するように流路が形成されている。
なお、本構成例に係る主発電部１２Ｆにおいても、上述
した各構成例と同様に、マイクロマシン製造技術を適用
して、微小空間に集積化して形成される。
【０１１７】このような構成を有する主発電部１２Ｆに
おいて、図１８（ｂ）に示すように、磁界発生手段ＭＧ
により発電用燃料の流路方向に垂直に磁界Ｂを発生さ
せ、流束ｕで発電用燃料（導電性流体）ＦＬを流路方向
に移動させることにより、ファラデーの電磁誘導の法則
に基づいて、発電用燃料ＦＬが磁界を横切るときに起電
力ｕ×Ｂが誘導され、発電用燃料ＦＬが有するエンタル
ピーが電力に変換され、出力端子Ｏｃ、Ｏｄ間に接続さ
れた負荷（図示を省略）に電流が流れる。これにより、
発電用燃料ＦＬが有する熱エネルギーが直接電力に変換
される。
【０１１８】なお、ＭＨＤ発電器の流路通過後の発電用
燃料（導電性流体）ＦＬを電源システム１の外部にその
まま排出する構成を適用する場合にあっては、発電用燃
料ＦＬが燃焼性又は毒性がある成分を含む場合は、発電
用燃料ＦＬを外部に排出する前に難燃化や無毒化する処
理を行うか、該発電用燃料ＦＬを回収する手段を備える
必要があることはいうまでもない。
【０１１９】このような構成を有するＭＨＤ発電器を主
発電部に適用することにより、流路を移動する発電用燃
料ＦＬの速度を調整する簡易な制御方法により、任意の
電力を発生することができるので、デバイスＤＶＣの駆
動状態に応じた適切な発電動作を実現することができ
る。また、微細化したＭＨＤ発電器としての構成を適用
することにより、駆動部品を必要としない極めて簡易な
構成により電力を発生しつつ、主発電部１２を含む発電
モジュール１０Ａの小型化を図ることができる。
【０１２０】なお、上述した各構成例は、発電モジュー
ル１０Ａに適用される主発電部１２の一例を示したに過
ぎず、本発明に係る電源システムの構成を何ら限定する
ものではない。要するに、本発明に適用される主発電部
１２は、燃料パック２０に封入された液体燃料又は液化
燃料又は気体燃料が直接的又は間接的に供給されること
により、主発電部１２内部で電気化学反応や発熱、吸熱
反応に伴う温度差、圧力エネルギーや熱エネルギーの変
換作用、電磁誘導等に基づいて電力を発生することがで
きるものであれば、他の構成を有するものであってもよ
く、例えば、熱音響効果による外力発生手段と電磁誘導
や圧電変換による発電器とを組み合わせたもの等を良好
に適用することができる。
【０１２１】また、上述した各構成例のうち、第２乃至
第５の構成例を適用した主発電部１２においては、主発
電部１２に供給された発電用燃料ＦＬを燃焼反応等させ
て熱エネルギーを取り出す際の点火動作のために、図３
に示したように、上述した副発電部１１から供給される
電力（第２の電力）を起動電力として用いるように構成
されている。
【０１２２】＜動作制御部１３＞本実施形態に係る発電
モジュールに適用される動作制御部１３は、図３に示す
ように、上述した副発電部１１から供給される動作電力
（第２の電力）により動作し、本実施形態に係る電源シ
ステム１内外の各種情報、すなわち、電源システム１に
接続されるデバイスＤＶＣ（負荷ＬＤ）の駆動状態に関
する情報（負荷駆動情報）や、燃料パック２０に封入さ
れた発電用燃料の残量等の電源システム１の動作状態に
関する情報に基づいて、動作制御信号を生成、出力し、
後述する主発電部１２における動作状態を制御する。こ
こで、負荷駆動情報とは、デバイスＤＶＣにおいて、コ
ントローラＣＮＴにより負荷ＬＤを駆動制御する際に出
力される特定の信号情報や、負荷ＬＤの駆動状態（起動
／負荷変動等）に応じて変動する負荷駆動電力（第１の
電力）の電圧変化等をいう。
【０１２３】すなわち、動作制御部１３は、具体的に
は、主発電部１２が動作していない状態で、例えば、デ
バイスＤＶＣ（負荷ＬＤ）の起動に伴って、コントロー
ラＣＮＴから出力された負荷駆動情報を検出した場合に
は、後述する起動制御部１５に対して、出力制御部１４
及び主発電部１２を起動させるための動作制御信号を出
力し（起動制御）、また、主発電部１２が動作している
状態で、例えば、デバイスＤＶＣ（負荷ＬＤ）の駆動状
態の変動に伴って、負荷駆動電力の電圧変化に関連した
負荷駆動情報を検出した場合には、出力制御部１４に対
して、主発電部１２から負荷ＬＤに供給される負荷駆動
電力（第１の電力）が、負荷ＬＤの駆動状態に対応した
適切な値となるように、主発電部１２における電力の発
生量（発電量）を調整するための動作制御信号を出力す
る（フィードバック制御）。
【０１２４】一方、動作制御部１３は、主発電部１２が
動作している状態で、例えば、上記フィードバック制御
を実行しているにも関わらず、デバイスＤＶＣ（負荷Ｌ
Ｄ）に供給されている負荷駆動電力が過剰となる状態に
関連した負荷駆動情報を所定の時間継続して検出した場
合には、起動制御部１５に対して、出力制御部１４及び
主発電部１２の動作を停止させるための動作制御信号を
出力する（停止制御）。
【０１２５】なお、電源システム１の外形形状として、
後述するように、汎用の化学電池のように正極と負極の
端子電極のみによりデバイスＤＶＣ（負荷ＬＤ）と電気
的に接続された構成を適用する場合にあっては、正極及
び負極を介して、デバイスＤＶＣに対して上記コントロ
ーラ電力や負荷駆動電力となる電力を供給するととも
に、その変動を動作制御部１３により常時監視すること
により、負荷ＬＤの駆動状態を検出するように構成する
ことができる。
【０１２６】＜出力制御部１４＞図１９は、本発明に係
る電源システムに適用される発電モジュールの一実施形
態の他の例の要部構成を示すブロック図である。本実施
形態に係る発電モジュールに適用される出力制御部１４
は、図３に示すように、直接又は起動制御部１５を介し
て、動作制御部１３から出力される動作制御信号に基づ
いて、上述した副発電部１１から供給される電力（起動
電力）により動作し、主発電部１２における動作状態
（起動動作、定常動作、停止動作電力の発生量（発電
量））を制御する。
【０１２７】具体的には、例えば、発電用燃料の流量や
吐出量を調整する流量調整手段等を備え、上述した各構
成例に示した主発電部１２において、所定の電力からな
る負荷駆動電力を生成、出力するために必要な量の発電
用燃料（液体燃料、液化燃料又は気体燃料）が供給され
るように、動作制御信号に基づいて流量調整手段を制御
する。
【０１２８】なお、本実施形態において、主発電部１２
として上述した第１の構成例（図１２参照）に示した燃
料改質方式の燃料電池の構成を適用した場合にあって
は、図１９に示すように、出力制御部１４の構成とし
て、動作制御部１３からの動作制御信号に基づいて、主
発電部１２Ａに供給される発電用燃料（燃料電池本体２
１０ｂに供給する水素ガス）の量を制御する燃料制御部
１４ａと、主発電部１２Ａに供給される空気（燃料電池
本体２１０ｂに供給される酸素ガス）の量を制御する空
気制御部１４ｂと、を備えるようにしてもよい。
【０１２９】この場合、燃料制御部１４ａは、動作制御
部１３から出力される動作制御信号に基づいて、燃料電
池本体２１０ｂにおいて、所定の電力（第１の電力）を
発生するために必要な量の水素ガス（Ｈ２）となる分の
発電用燃料や水等を、燃料パック２０から取り込んで燃
料改質部２１０ａに供給する制御を行い、また、空気制
御部１４ｂは、上記水素ガスを用いた電気化学反応（化
学反応式（６）及び（７）参照）に応じた必要な量の酸
素ガス（Ｏ２）を、大気中から取り込んで燃料電池本体
２１０ｂの空気極２１２に供給する制御を行う。このよ
うな燃料制御部１４ａ及び空気制御部１４ｂにより主発
電部１２への水素ガス（Ｈ２）及び酸素ガス（Ｏ２）の
供給量を調整することにより、主発電部１２（燃料電池
本体２１０ｂ）における電気化学反応の進行状態が制御
され、負荷駆動電力となる電力の発生量（発電量）が制
御される。
【０１３０】ここで、空気制御部１４ｂは、主発電部１
２における単位時間当たりの酸素の最大消費量に相当す
る空気を供給することができるものであれば、主発電部
１２の空気極２１２に供給する酸素ガスの量を制御する
ことなく、主発電部１２の動作時に常に供給するように
設定されていてもよい。すなわち、図１９に示した発電
モジュール１０Ａの構成においては、出力制御部１４
は、電気化学反応の進行状態を燃料制御部１４ａのみで
制御し、空気制御部１４ｂの代わりに後述するような通
気孔（スリット）を設け、主発電部１２における電気化
学反応に用いられる最低限以上の量の空気（酸素）が該
通気孔を介して、常時供給されるように構成されている
ものであってもよい。
【０１３１】＜起動制御部１５＞本実施形態に係る発電
モジュールに適用される起動制御部１５は、図３に示し
たように、上述した副発電部１１から供給される電力に
より動作し、動作制御部１３から出力される動作制御信
号に基づいて、少なくとも、出力制御部１４（構成によ
っては、主発電部１２を含む）に対して電力（起動電
力）を供給して、主発電部１２を待機状態から発電可能
な動作状態に移行する起動制御を行う。
【０１３２】具体的には、図１９に示した構成にあって
は、起動制御部１５は、主発電部１２Ａ（燃料電池本体
２１０ｂ）が動作していない状態で、動作制御部１３か
ら主発電部１２Ａを起動させるための動作制御信号を受
け取ると、燃料制御部１４ａ、空気制御部１４ｂ及び主
発電部１２Ａ（燃料改質部２１０ａ）に対して、副電源
部１１から出力される起動電力を供給して動作状態に制
御し、燃料電池本体２１０ｂの燃料極２１１に水素ガス
（Ｈ２）を、また、空気極２１２に酸素ガス（Ｏ２）を
供給することにより、燃料電池本体２１０ｂを起動させ
て、所定の電力（第１の電力）を発生する動作状態（定
常状態）に移行させる。
【０１３３】また、起動制御部１５は、主発電部１２Ａ
が駆動している状態で、動作制御部１３から主発電部１
２Ａ（燃料電池本体２１０ｂ）を停止させるための動作
制御信号を受け取ると、少なくとも、燃料制御部１４ａ
及び空気制御部１４ｂを制御して、燃料電池本体２１０
ｂへの水素ガス（Ｈ２）及び酸素ガス（Ｏ２）の供給を
停止することにより、燃料電池本体２１０ｂにおける電
力の生成（発電）を停止させて、副発電部１１、及び、
該副発電部１１からの電力（動作電力、コントローラ電
力）により動作制御部１３及びデバイスＤＶＣのコント
ローラＣＮＴのみが動作している待機状態に移行させ
る。
【０１３４】なお、ここでは、主発電部１２として、燃
料改質方式の燃料電池を適用し、起動制御部１５により
出力制御部１４（燃料制御部１４ａ及び空気制御部１４
ｂ）及び主発電部１２Ａへの起動電力の供給を制御し
て、主発電部１２Ａへの発電用燃料及び空気の供給、遮
断を制御することにより、主発電部１２Ａの動作状態
（起動動作、停止動作）を制御する場合について説明し
たが、上述した他の構成例（例えば、内燃機関や外燃機
関等を備えた発電装置）を主発電部１２に適用する場合
であっても、略同等の制御により、主発電部１２の動作
状態が制御される。また、主発電部１２として、燃料直
接供給方式の燃料電池を適用する場合等、主発電部１２
において起動電力を必要とすることなく、発電用燃料の
供給、遮断を制御するだけで、起動制御部１５により出
力制御部１４（燃料制御部１４ａ）に対してのみ起動電
力の供給を制御するものであってもよい。
【０１３５】さらに、図３に示した構成においては、起
動制御部１５及び出力制御部１４（図１９に示した構成
においては、燃料制御部１４ａ）には、副発電部１１か
らの電力が動作電力又は起動電力として供給されるが、
主発電部１２の定常動作時に出力制御部１４等で消費す
る電力が副発電部１１から供給される電力のみでは十分
でない場合には、副発電部１１からの電力に加えて、主
発電部１２で生成される電力の一部を出力制御部１４等
に出力することにより維持することができる（図３、図
１９中、点線矢印参照）。このとき、電源システムとし
て、デバイスに駆動電力として供給される電力が損なわ
れないように、出力制御部１４は、出力制御部１４自体
で消費される電力の上積み分に相当する発電用燃料及び
デバイスに供給される電力分に相当する発電用燃料の総
量を、主発電部１２に供給するように制御する。なお、
図１８に示した構成にあっては、燃料制御部１４ａによ
り、上記発電用燃料の総量を燃料改質部２１０ａを介し
て燃料電池本体２１０ｂの燃料極２１１に供給するとと
もに、空気制御部１４ｂにより、燃料電池本体２１０ｂ
において十分な電力を発生（発電）するために必要な酸
素量を満たす空気を燃料電池本体２１０ｂの空気極２１
２に供給するように制御する。
【０１３６】（Ｂ）燃料パック２０ 本発明に係る電源システムに適用される燃料パック２０
は、例えば、その組成成分に水素を含有する液体燃料や
液化燃料、又は、気体燃料からなる発電用燃料ＦＬが、
充填、封入された密閉性の高い燃料貯蔵容器であって、
図２に示したように、発電モジュール１０に対して、Ｉ
／Ｆ部３０を介して着脱可能に結合された構成、又は、
一体的に結合された構成を有している。ここで、燃料パ
ック２０に封入された発電用燃料ＦＬは、後述するＩ／
Ｆ部３０に設けられた燃料送出経路を介して発電モジュ
ール１０に取り込まれ、上述した出力制御部１４によ
り、デバイスＤＶＣの駆動状態（負荷状態）に応じた所
定の電力（第１の電力）を発生するために必要な供給量
の発電用燃料ＦＬが、主発電部１２に随時供給される。
【０１３７】また、副発電部１１として、上述したよう
に、燃料パック２０に封入された発電用燃料ＦＬの一部
を用い、電気化学反応や触媒燃焼反応、力学的なエネル
ギー変換作用等を利用して、電力（第２の電力）を発生
する構成を適用する場合には、少なくとも、デバイスＤ
ＶＣのコントローラ電力及び動作制御部１３の動作電力
となる電力を発生するために必要な最低限の供給量の発
電用燃料ＦＬが、Ｉ／Ｆ部３０を介して副発電部１１に
常時供給される。
【０１３８】特に、電源システム１として、発電モジュ
ール１０と燃料パック２０が着脱可能な構成を適用した
場合にあっては、燃料パック２０が発電モジュール１０
に結合された状態でのみ、発電モジュール１０に発電用
燃料ＦＬを供給する。この場合、燃料パック２０は、発
電モジュール１０に結合されていない状態では、内部に
封入された発電用燃料ＦＬが燃料パック２０外部に漏出
しないように、例えば、燃料パック２０内部の燃料封入
圧力やバネ等の物理的な圧力等により閉止する制御弁等
からなる燃料漏出防止手段を備え、Ｉ／Ｆ部３０を介し
て発電モジュール１０に結合されることにより、Ｉ／Ｆ
部３０に設けられ、燃料漏出防止手段による漏出防止機
能を解除する手段（漏出防止解除手段）が接触又は押圧
することによって、例えば、上記制御弁の閉止状態を解
除して、燃料パック２０に封入された発電用燃料ＦＬを
Ｉ／Ｆ部３０を介して発電モジュール１０に供給する。
なお、この構成を有する燃料パック２０においては、燃
料パック２０に封入された発電用燃料ＦＬがなくなる前
に、発電モジュール１０から燃料パック２０が分離され
た場合には、上記燃料漏出防止手段の漏出防止機能が再
び作動することにより（例えば、漏出防止解除手段が非
接触状態となることにより、上記制御弁が再び閉止状態
になって）、発電用燃料ＦＬの漏出が防止され、燃料パ
ック２０単独での持ち運びが可能となる。
【０１３９】ここで、燃料パック２０は、上述したよう
な燃料貯蔵容器としての機能を有しつつ、特定の環境条
件下において、元来自然界に存在し、かつ、自然を構成
する物質、又は、環境汚染等の発生を生じない物質への
変換が可能な材料により構成されていることが好まし
い。すなわち、燃料パック２０は、例えば、自然界に投
棄又は埋め立て処理された場合であっても、土壌中の微
生物や酵素等の働き、あるいは、太陽光線の照射、雨水
や大気等により、自然界に無害な物質（元来自然界に存
在し、かつ、自然を構成する物質、例えば、水と二酸化
炭素等）に変換される各種の分解反応からなる特性、例
えば、生分解性や光分解性、加水分解性、酸化分解性等
の分解特性を有する高分子材料（プラスチック）等によ
り構成することができる。
【０１４０】また、燃料パック２０は、人為的な加熱・
焼却処理や薬品・化学処理等を行った場合であっても、
有機塩素化合物（ダイオキシン類；ポリ塩化ジベンゾパ
ラジオキシン、ポリ塩化ジベンゾフラン）や塩化水素ガ
ス、重金属等の有害物質もしくは環境汚染物質を発生し
ない、又は、発生が抑制された材料により構成されてい
るものであってもよい。ここで、燃料パック２０を構成
する材料（例えば、上記高分子材料）は、封入される発
電用燃料ＦＬとの接触により、少なくとも短期間で分解
されるおそれがなく、また、封入される発電用燃料ＦＬ
を、少なくとも短期間で燃料としての利用が不可能とな
るほど変質させるものではないことはいうまでもなく、
さらに、該高分子材料により構成された燃料パック２０
が、外的な物理的応力に対して十分な強度を有している
ものであることもいうまでもない。
【０１４１】なお、上述したように、化学電池のリサイ
クルによる回収率は、僅か２０％程度に過ぎず、残りの
８０％程度が自然界に投棄、又は、埋め立て処理されて
いる現状を鑑みると、燃料パック２０の材料としては、
分解特性を有する材料、特に、生分解性プラスチックを
適用することが望ましく、具体的には、石油系又は植物
系原料から合成される化学合成型の有機化合物を含む高
分子材料（ポリ乳酸、脂肪族ポリエステル、共重合ポリ
エステル等）や、微生物産生型のバイオポリエステル、
トウモロコシやサトウキビ等の植物系原料から抽出され
るでんぷんやセルロース、キチン、キトサン等からなる
天然物利用型の高分子材料等を良好に適用することがで
きる。
【０１４２】また、本実施形態に係る電源システム１に
用いられる発電用燃料ＦＬとしては、少なくとも、発電
用燃料ＦＬが封入された上記燃料パック２０が、自然界
に投棄、又は、埋め立て処理されて、大気中や土壌中、
水中に漏れ出した場合であっても、自然環境に対して汚
染物質とならないこと、上述した発電モジュール１０の
主発電部１２において、高いエネルギー変換効率で電力
を発生することができること、所定の封入条件（圧力、
温度等）の下で安定した液体状態又は気体状態を保持
し、好ましくは、常温、常圧下で気化して気体の状態で
発電モジュール１０に供給される燃料物質であることが
好ましく、具体的には、上述したメタノールやエタノー
ル、ブタノール等のアルコール系の液体燃料や、常温、
常圧下で気体であるジメチルエーテルやイソブタン、天
然ガス等の炭化水素からなる液化燃料、もしくは、水素
ガス等の気体燃料を良好に適用することができる。な
お、後述するように、燃料パック内の発電用燃料の封入
状態を安定化させる燃料安定化手段等の構成を設けて、
電源システムの安全性をより高めるようにすることもで
きる。
【０１４３】このような構成を有する燃料パック２０及
び発電用燃料ＦＬによれば、本実施形態に係る電源シス
テム１の全部又は一部（燃料パック２０や発電用燃料Ｆ
Ｌ等）が、仮に自然界に投棄された場合や、人為的に埋
め立て処理、焼却処分、薬品処理等された場合であって
も、自然環境に対して大気や土壌、水質の汚染、あるい
は、環境ホルモンの生成等を大幅に抑制することがで
き、環境破壊の防止や自然環境の美観悪化の抑制、人体
に対する悪影響の防止に寄与することができる。
【０１４４】また、燃料パック２０を発電モジュール１
０に対して、着脱可能に構成した場合にあっては、封入
された発電用燃料の残量が減少、又は、なくなった場合
には、燃料パック２０への発電用燃料ＦＬの補充や燃料
パック２０の交換、再利用（リサイクル）を行うことが
できるので、燃料パック２０や発電モジュール１０の廃
棄量を大幅に削減することができるリサイクルシステム
の構築に寄与することができる。また、単一の発電モジ
ュール１０に対して、新たな燃料パック２０を交換して
取り付け、デバイスＤＶＣに装着して利用することがで
きるので、汎用の化学電池と略同様に、簡便な使用形態
の電源システムを提供することができる。
【０１４５】なお、発電モジュール１０の副電源部１１
及び主発電部１２における電力の発生に際し、電力以外
に副生成物が生じる場合であって、該副生成物が周辺環
境に悪影響を及ぼす場合や、デバイスＤＶＣに対して動
作不良等の機能上の影響を及ぼす場合等には、後述する
副生成物回収手段により回収された該副生成物を保持す
る手段を、燃料パック２０内部に設けた構成を適用する
ことができる。この場合、燃料パック２０は、発電モジ
ュール１０から取り外された状態では、燃料パック２０
内（回収保持手段）に一旦回収保持された副生成物が燃
料パック２０外部に漏出しないように、例えば、副生成
物を吸収、吸着固定、定着等することができる吸収ポリ
マーや、バネ等の物理的な圧力等により閉止する制御弁
等を備えた構成を適用することができる。副生成物の回
収保持手段の構成については、上記副生成物回収手段と
ともに併せて後述する。
【０１４６】（Ｃ）Ｉ／Ｆ部３０ 本発明に係る電源システムに適用されるＩ／Ｆ部３０
は、図２に示したように、少なくとも、発電モジュール
１０と燃料パック２０を物理的に結合するとともに、燃
料パック２０に封入された発電用燃料ＦＬを、燃料送出
経路を介して、所定の状態で発電モジュール１０に供給
する機能を備えている。ここで、上述したように、電源
システム１として、発電モジュール１０と燃料パック２
０が着脱可能な構成を適用した場合にあっては、Ｉ／Ｆ
部３０は、上記燃料送出経路に加え、燃料パック２０に
設けられた燃料漏出防止手段の漏出防止機能を解除する
漏出防止解除手段を備えている。さらに、後述するよう
に、発電モジュール１０の副電源部１１及び主発電部１
２において生成される副生成物を回収する副生成物回収
手段をも備えた構成を適用する場合にあっては、該副生
成物を燃料パック２０内に送出するための副生成物回収
経路を設けた構成を有している。
【０１４７】Ｉ／Ｆ部３０は、具体的には、燃料送出経
路を介して、燃料パック２０に所定の条件（温度、圧力
等）の下で封入された発電用燃料ＦＬを液体燃料や液化
燃料として、あるいは、気化して気体燃料（燃料ガス）
として発電モジュール１０（副電源部１１及び主発電部
１２）に供給する。したがって、発電モジュール１０と
燃料パック２０がＩ／Ｆ部３０を介して一体的に構成さ
れた電源システムにおいては、燃料パック２０に封入さ
れた発電用燃料ＦＬが、燃料送出経路を介して、常時発
電モジュール１０に常時供給可能な状態にあり、一方、
発電モジュール１０と燃料パック２０がＩ／Ｆ部３０を
介して着脱可能に構成された電源システムにおいては、
燃料パック２０が発電モジュール１０に結合されること
により、燃料パック２０に設けられた燃料漏出防止手段
の漏出防止機能が漏出防止解除手段により解除され、燃
料送出経路を介して、発電モジュール１０に発電用燃料
ＦＬが供給可能な状態となる。
【０１４８】なお、発電モジュール１０と燃料パック２
０がＩ／Ｆ部３０を介して一体的に構成された電源シス
テムにおいては、当該電源システムをデバイスに装着す
るか否かに関わらず、常時発電用燃料が発電モジュール
に供給され、副電源部１１において電力の生成が行われ
るため、発電用燃料の有効利用が図れない場合がある。
したがって、例えば、少なくとも、電源システムの使用
前（デバイスへの装着前）においては、Ｉ／Ｆ部３０の
燃料送出経路を遮断（遮蔽）状態に保持し、使用に際し
て上記遮断状態を解除し、燃料送出経路を燃料供給可能
状態に不可逆的に制御（貫通）する構成を適用すること
により、発電用燃料の有効利用を図ることができる。
【０１４９】＜全体動作＞次に、上述した構成を有する
電源システムの全体動作について、図面を参照して説明
する。図２０は、電源システムの概略動作を示すフロー
チャートである。上述した構成を有する電源システム１
は、図２０に示すように、大別して、燃料パック２０に
封入された発電用燃料ＦＬを発電モジュール１０Ａに供
給して、副電源部１１において上記動作電力及びコント
ローラ電力となる電力（第２の電力）を常時継続的に生
成して出力する初期動作（ステップＳ１０１、Ｓ１０
２）と、デバイスＤＶＣにおける負荷ＬＤの駆動に基づ
いて、燃料パック２０に封入された発電用燃料ＦＬを主
発電部１２に供給して、負荷駆動電力となる電力（第１
の電力）を発生して出力する起動動作（ステップＳ１０
３〜Ｓ１０６）と、上記負荷ＬＤの駆動状態の変化に基
づいて、主発電部１２に供給される発電用燃料ＦＬの量
を調整して、負荷の駆動状態に応じた電力を発生して出
力するフィードバック制御を行う定常動作（ステップＳ
１０７〜Ｓ１１０）と、上記負荷ＬＤの停止に基づい
て、主発電部１２への発電用燃料ＦＬの供給を遮断し
て、電力の生成を停止する停止動作（ステップＳ１１１
〜Ｓ１１４）と、を実行するように制御される。これに
より、既存のデバイスＤＶＣにおいても適用可能な電源
システムが実現される。
【０１５０】（Ａ）初期動作 まず、初期動作においては、発電モジュール１０Ａと燃
料パック２０がＩ／Ｆ部３０を介して一体的に構成され
た電源システムにおいては、例えば、デバイスへの装着
に際して、Ｉ／Ｆ部３０の燃料送出経路の遮断状態を解
除することにより、燃料送出経路の毛細管現象により燃
料パック２０に封入された発電用燃料が燃料送出経路内
を移動して、発電モジュール１０Ａの副電源部１１に自
動的に供給され（ステップＳ１０１）、副電源部１１に
おいて、少なくとも、動作制御部１３の動作電力、及
び、デバイスＤＶＣに内蔵されたコントローラＣＮＴの
駆動電力（コントローラ電力）となる電力（第２の電
力）が自立的に生成され、常時継続的に出力される（電
源システムがデバイスＤＶＣに接続されるまでは、動作
制御部１３の動作電力となる電力のみが出力される）
（ステップＳ１０２）。
【０１５１】一方、発電モジュール１０Ａと燃料パック
２０が着脱可能に構成された電源システムにおいては、
燃料パック２０をＩ／Ｆ部３０を介して発電モジュール
１０Ａに結合することにより、燃料パック２０に設けら
れた燃料漏出防止手段の漏出防止機能が解除され、燃料
パック２０に封入された発電用燃料が燃料送出経路の毛
細管現象により燃料送出経路内を移動して、発電モジュ
ール１０Ａの副電源部１１に自動的に供給され（ステッ
プＳ１０１）、副電源部１１において、少なくとも、上
記動作電力及びコントローラ電力となる電力（第２の電
力）が自立的に生成され、常時継続的に出力される（電
源システムがデバイスＤＶＣに接続されるまでは、動作
制御部１３の動作電力となる電力のみが出力される）
（ステップＳ１０２）。
【０１５２】これにより、発電モジュール１０Ａの動作
制御部１３が動作状態になって、デバイスＤＶＣからの
負荷駆動情報を監視する。また、電源システムがデバイ
スＤＶＣに接続されることにより、デバイスＤＶＣに内
蔵されたコントローラＣＮＴが駆動状態になって、デバ
イスＤＶＣの負荷ＬＤの駆動を制御するとともに、該駆
動状態を電源システム１（発電モジュール１０Ａ）の動
作制御部１３に負荷駆動情報として通知する。
【０１５３】（Ｂ）起動動作 次いで、起動動作においては、デバイスＤＶＣのユーザ
ー等が負荷ＬＤを駆動するための操作を行うと、コント
ローラＣＮＴから発電モジュール１０Ａの動作制御部１
３に対して負荷駆動電力となる電力（第１の電力）の供
給を要求する電力供給要求信号が負荷駆動情報として出
力される。動作制御部１３は、電源システム１の端子部
１８４を介して入力される電圧変位からなる該負荷駆動
情報を受け取ると（ステップＳ１０３）、起動制御部１
５に対して主発電部における動作を開始（起動）するた
めの動作制御信号を出力する（ステップＳ１０４）。起
動制御部１５は、動作制御部１３からの動作制御信号に
基づいて、出力制御部１４及び主発電部１２に対して、
副電源部１１により生成される電力の一部を起動電源と
して供給することにより（ステップＳ１０５）、燃料パ
ック２０に封入された発電用燃料ＦＬを、出力制御部１
４を介して主発電部１２に供給して、負荷駆動電力とな
る電力（第１の電力）を発生してデバイスＤＶＣ（負荷
ＬＤ）に出力する動作を行う（ステップＳ１０６）。こ
れにより、負荷ＬＤの駆動に対して、発電用燃料が供給
されて主発電部１２が自動的に起動し、所定の出力電圧
からなる負荷駆動電力が供給されるので、汎用の化学電
池と略同等の電力的特性を実現しつつ、負荷ＬＤを良好
に駆動することができる。
【０１５４】なお、この起動動作において、動作制御部
１３は、主発電部１２により生成され、デバイスＤＶＣ
に供給される電力（負荷駆動電力）の電圧変化を負荷駆
動情報の一つとして監視し、該電圧データそのもの、も
しくは、所定の電圧に到達したことを示す起動終了信号
を、デバイスＤＶＣのコントローラＣＮＴに出力するよ
うに構成されているものであってもよい。これにより、
負荷駆動電力の電圧値に基づいて、負荷ＬＤの駆動状態
を制御する構成を有するデバイスＤＶＣに対しても、電
力として良好に適用することができる。
【０１５５】（Ｃ）定常動作 次いで、定常動作においては、動作制御部１３は、主発
電部１２により生成され、デバイスＤＶＣに供給される
負荷駆動電力の出力電圧の変化を負荷駆動情報として常
時監視し、該負荷駆動電力の出力電圧が所定の電圧範囲
（例えば、汎用の化学電池における出力電圧の変動範
囲）内に設定されるように、主発電部１２において生成
される電力の量（発電量）を増減制御するための動作制
御信号を出力制御部１４に出力する。出力制御部１４
は、動作制御部１３からの動作制御信号に基づいて、主
発電部１２に供給する発電用燃料ＦＬの量を調整して、
デバイスＤＶＣに供給される負荷駆動電力の出力電圧が
上記電圧範囲に設定されるようにフィードバック制御を
行う。これにより、デバイスＤＶＣ側の負荷ＬＤの駆動
状態（負荷状態）の変化により、負荷駆動電力に電圧変
化が生じた場合であっても、該負荷ＬＤの駆動に伴って
変化するデバイスＤＶＣの消費電力に対応した電力を供
給することができる。
【０１５６】また、デバイスＤＶＣのコントローラＣＮ
Ｔにより、負荷ＬＤの駆動状態が把握され、該駆動状態
に応じた電力の供給を電源システム側に要求する機能を
備えている場合にあっては、動作制御部１３は、コント
ローラＣＮＴからの電力変更要求信号を負荷駆動情報と
して受け取り（ステップＳ１０７）、主発電部１２にお
いて生成される電力を上記要求に応じた出力電圧に設定
するための動作制御信号を出力制御部１４に出力する
（ステップＳ１０８）。出力制御部１４は、動作制御部
１３からの動作制御信号に基づいて、主発電部１２に供
給する発電用燃料ＦＬの量を調整して（ステップＳ１０
９）、デバイスＤＶＣに供給される負荷駆動電力の出力
電圧が上記要求に応じた電圧に設定されるように制御す
る（ステップＳ１１０）。これにより、デバイスＤＶＣ
側の負荷ＬＤの駆動状態（負荷状態）に応じて適切な電
力が供給されるので、負荷ＬＤの駆動状態の変化に伴う
負荷駆動電力の電圧変化が大幅に抑制され、デバイスＤ
ＶＣにおける動作異常の発生を抑制することができる。
【０１５７】（Ｄ）停止動作 次いで、上述した定常動作においてフィードバック制御
中に、デバイスＤＶＣがオン状態からオフ状態に移行す
る場合、あるいは、何らかの理由によりデバイスＤＶＣ
や電源システム１が異常動作を引き起こした場合には、
デバイスＤＶＣに供給される負荷駆動電力の出力電圧が
所定の電圧範囲を逸脱する状態が所定時間に達するまで
継続されるので、この電圧範囲及び継続時間の条件を満
たしたと動作制御部１３が判定すると、該出力電圧異常
を負荷駆動情報として扱い（ステップＳ１１１）、主発
電部１２における電力の生成を停止するための動作制御
信号を出力制御部１４に出力する（ステップＳ１１
２）。出力制御部１４は、動作制御部１３からの動作制
御信号に基づいて、主発電部１２への発電用燃料ＦＬの
供給を遮断するとともに、水素生成のための吸熱反応を
促進するためのヒータの加熱を停止して（ステップＳ１
１３）、デバイスＤＶＣへの負荷駆動電力の供給を停止
する（ステップＳ１１４）。すなわち、デバイスＤＶＣ
のユーザー等が負荷ＬＤを停止する操作を行うことによ
り、あるいは、電源システム１がデバイスＤＶＣから取
り外されること等により、負荷がなくなると、上述した
定常動作において、負荷駆動電力の出力電圧を所定の電
圧範囲に設定するフィードバック制御を行った場合であ
っても、予め設定した負荷駆動電力の電圧範囲を大きく
逸脱するため、動作制御部１３により、このような状態
が一定時間以上継続して検出された場合には、デバイス
ＤＶＣの負荷ＬＤが停止または無くなったと判断して主
発電部１２における発電動作を停止する。
【０１５８】また、デバイスＤＶＣのコントローラＣＮ
Ｔにより、負荷ＬＤの停止状態が把握され、電力の供給
停止を電源システム側に要求する機能を備えている場合
にあっては、動作制御部１３は、コントローラＣＮＴか
らの電力停止要求信号を負荷駆動情報として受け取り
（ステップＳ１１１）、主発電部１２における電力の生
成を停止するための動作制御信号を出力制御部１４に出
力する（ステップＳ１１２）。出力制御部１４は、動作
制御部１３からの動作制御信号に基づいて、主発電部１
２への発電用燃料ＦＬの供給を遮断して（ステップＳ１
１３）、主発電部１２の動作を停止し（ステップＳ１１
４）、デバイスＤＶＣへの負荷駆動電力の供給を停止す
る。これにより、デバイスＤＶＣにおける負荷ＬＤの停
止等に対して、発電用燃料の供給が遮断されて主発電部
１２が自動的に停止するので、デバイスＤＶＣが正常に
駆動する間だけ主発電部１２が発電することになり、発
電用燃料の有効利用を図りつつ、長期にわたって起電力
を維持することができる。
【０１５９】このように、本実施形態に係る電源システ
ムによれば、電源システムの外部から燃料等の供給を受
けることなく、電源システムに接続される負荷（機器
等）の駆動状態（負荷駆動情報）に応じて、所定の駆動
電力となる電力の供給、停止制御、及び、電力の発生量
の調整制御を行うことができるので、発電用燃料を効率
的に消費することができる。したがって、汎用の化学電
池と略同等の電気的特性を実現しつつ、環境への負担が
小さく、かつ、エネルギーの利用効率が極めて高い電源
システムを提供することができる。
【０１６０】また、本実施形態に係る電源システムにお
いては、後述するように、発電モジュールを、マイクロ
マシン製造技術を適用して微小空間に集積化して形成す
ることにより小型軽量化し、単３型等のように日本工業
規格（ＪＩＳ）等の規格に則った汎用の化学電池と同等
の形状及び寸法になるように構成することにより、外形
形状及び電気的特性（電圧／電流特性）のいずれにおい
ても汎用の化学電池との高い互換性を実現することがで
き、既存の電池市場における普及を一層容易なものとす
ることができる。これにより、環境問題やエネルギー利
用効率等の点で課題が多い既存の化学電池に替えて、燃
料電池等の有害物質の排出が大幅に抑制され、かつ、高
いエネルギー利用効率を実現することができる発電装置
を適用した電源システムを容易に普及させることができ
るので、環境への影響を抑制しつつ、エネルギー資源の
利用効率を図ることができる。
【０１６１】［第２の実施形態］次に、本発明に係る電
源システムに適用される発電モジュールの第２の実施形
態について、図面を参照して説明する。図２１は、本発
明に係る電源システムに適用される発電モジュールの第
２の実施形態を示すブロック図である。ここで、上述し
た第１の実施形態と同等の構成については、同一の符号
を付して、その説明を簡略化又は省略する。
【０１６２】上述した第１の実施形態に係る発電モジュ
ール１０Ａにおいては、副電源部１１において利用され
た発電用燃料ＦＬを排出ガスとして電源システム１の外
部にそのまま排出するか、あるいは、後述する副生成物
回収手段により回収する構成について言及したが、本実
施形態に係る発電モジュール１０Ｂにおいては、副電源
部１１における発電動作が発電用燃料ＦＬの成分変化を
伴わない場合、もしくは、成分変化を伴った場合であっ
ても特定の燃料成分が含まれている場合には、副電源部
１１において利用された発電用燃料ＦＬを、主発電部１
２における発電用燃料として、そのまま、もしくは、特
定の燃料成分を抽出して再度利用する構成を有してい
る。
【０１６３】具体的には、図２１に示すように、本実施
形態に係る発電モジュール１０Ｂは、上述した第１の実
施形態（図３参照）と同様の構成及び機能を有する副電
源部１１と、主発電部１２と、動作制御部１３と、出力
制御部１４と、起動制御部１５とを備え、特に、副電源
部１１において電力の生成に利用された後の発電用燃料
（排出ガス）の全部又はその一部が、発電モジュール１
０Ｂの外部に排出されることなく、出力制御部１４を介
して、主発電部１２に供給されるように構成されてい
る。
【０１６４】すなわち、本実施形態に適用される副電源
部１１は、燃料パック２０からＩ／Ｆ部３０を介して供
給される発電用燃料ＦＬの燃料成分を消費、変換するこ
となく、所定の電力（第２の電力）を発生、出力するこ
とができる構成（例えば、上述した第１の実施形態にお
ける第２、第３、第５又は第７の構成例に示した発電装
置）、もしくは、発電用燃料ＦＬの燃料成分を消費、変
換する場合であっても、主発電部１２における発電動作
に利用可能な燃料成分を含む排出ガスを生成する構成
（例えば、上述した第１の実施形態における第４又は第
６の構成例に示した発電装置）を有している。
【０１６５】また、主発電部１２として、上述した第１
の実施形態における第１乃至第６の構成例に示した発電
装置を適用する場合にあっては、燃料パック２０に封入
される発電用燃料ＦＬとして、発火性又は燃焼性を有す
る燃料物質、例えば、メタノールやエタノールブタノー
ル等のアルコール系の液体燃料やジメチルエーテルやイ
ソブタン、天然ガス等の炭化水素からなる液化燃料、水
素ガス等の気体燃料が適用される。
【０１６６】すなわち、上記液体燃料や液化燃料は、所
定の封入条件（温度、圧力等）で燃料パック２０に封入
された状態では液体であり、副電源部１１に供給される
際の常温、常圧等の所定の環境条件に移行することによ
り、気化して高圧の燃料ガスとなり、また、気体燃料
は、所定の圧力で圧縮した状態で燃料パック２０に封入
され、副電源部１１に供給される際に、封入圧力に応じ
た高圧の燃料ガスとなるので、このような発電用燃料Ｆ
Ｌにより、例えば、副電源部１１において燃料ガスの圧
力エネルギーを用いて電力（第２の電力）を発生した
後、主発電部１２において副電源部１１の排出ガスを用
いた電気化学反応や燃焼反応等により電力（第１の電
力）を発生することができる。
【０１６７】［第３の実施形態］次に、本発明に係る電
源システムに適用される発電モジュールの第３の実施形
態について、図面を参照して説明する。図２２は、本発
明に係る電源システムに適用される発電モジュールの第
３の実施形態を示すブロック図である。ここで、上述し
た第１の実施形態と同等の構成については、同一の符号
を付して、その説明を簡略化又は省略する。
【０１６８】上述した第１及び第２の実施形態に係る発
電モジュール１０Ａ、１０Ｂにおいては、副電源部１１
として、燃料パック２０から供給される発電用燃料ＦＬ
を用いて、所定の電力（第２の電力）を常時、自立的に
発生する構成を適用した場合について説明したが、本実
施形態に係る発電モジュールにおいては、副電源部が燃
料パック２０に封入された発電用燃料ＦＬを用いること
なく、所定の電力を常時、自立的に発生する構成を有し
ている。
【０１６９】具体的には、図２２に示すように、本実施
形態に係る発電モジュール１０Ｃは、上述した第１の実
施形態（図３参照）と同様の構成及び機能を有する主発
電部１２と、動作制御部１３と、出力制御部１４と、起
動制御部１５とを備えるとともに、燃料パック２０に封
入された発電用燃料ＦＬを用いることなく、所定の電力
（第２の電力）を常時、自立的に発生する副電源部１１
Ｓを備えた構成を有している。副電源部１１Ｓの具体的
な構成としては、例えば、電源システム１の周辺環境に
おける温度差に基づく熱電変換によるもの（温度差発
電）のほか、電源システム１の外部から入射する光エネ
ルギーに基づく光電変換によるもの（太陽光発電）等を
良好に適用することができる。
【０１７０】以下に、副電源部１１Ｓの具体例を図面を
参照して簡単に説明する。 （非燃料型副電源部の第１の構成例）図２３は、本実施
形態に係る電源モジュールに適用可能な副電源部の第１
の構成例を示す概略構成図である。第１の構成例におい
ては、副電源部の具体例として、電源システム１内外の
周辺環境における温度差を利用した熱電変換発電により
電力を発生する発電装置としての構成を有している。
【０１７１】図２３（ａ）に示すように、第１の構成例
に係る副電源部１１Ｓは、例えば、電源システム１の一
端側に設けられた第１の温度保持部３１１と、電源シス
テム１の他端側に設けられた第２の温度保持部３１２
と、第１の温度保持部３１１側に一端側が接続されると
ともに、第２の温度保持部３１２側に他端側が接続され
た熱電変換素子３１３と、を備えた温度差発電器の構成
を有している。ここで、第１及び第２の温度保持部３１
１、３１２は、電源システム１内外の周辺環境の温度状
態に応じて、その保持する熱量が随時変化するように構
成されているとともに、第１及び第２の温度保持部３１
１、３１２における温度が相互に異なるように、配置位
置が設定されている。
【０１７２】具体的には、例えば、第１及び第２の温度
保持部３１１、３１２のいずれか一方が、電源システム
１が装着されるデバイスＤＶＣに設けられた開口部等
（図示を省略）を介して、常時外気に晒され、定温に保
持されるようにした構成を適用することができる。ま
た、熱電変換素子３１３は、上述した第１の実施形態に
おける第４の構成例（図７（ｂ）参照）に示したものと
同等の構成を有している。なお、本構成例においても、
温度差発電器からなる副電源部１１Ｓの構成は、上述し
た実施形態に示した構成と同様に、マイクロマシン製造
技術を適用することにより、微小空間に集積化して形成
することができる。
【０１７３】このような構成を有する副電源部１１Ｓに
おいて、図２３（ｂ）に示すように、電源システム１の
周辺環境における温度分布の偏りに伴って、第１及び第
２の温度保持部３１１、３１２間に温度勾配が生じるこ
とにより、熱電変換素子３１３におけるゼーベック効果
により、該温度勾配による熱エネルギーに応じた起電力
が発生して電力が生成される。
【０１７４】したがって、このような構成を有する発電
装置を副電源部に適用することにより、電源システム１
の周辺環境において温度分布の偏りが存在する限り、副
電源部１１Ｓにより所定の電力が常時、自立的に生成さ
れ、電源システム１内外の各構成に供給することができ
る。また、この構成によれば、燃料パック２０に封入さ
れた発電用燃料ＦＬの全てを主発電部１２における電力
（第１の電力）の生成に利用することができるので、発
電用燃料の有効利用を図ることができるとともに、負荷
駆動電源としての電力を長期にわたってデバイスＤＶＣ
に供給することができる。
【０１７５】なお、本構成例においては、周辺環境にお
ける温度分布の偏りに対して、ゼーベック効果により電
力を発生する温度差発電器について説明したが、本発明
は、これに限定されるものではなく、金属の加熱により
金属表面から自由電子が放出される熱電子放出現象に基
づいて、電力を発生する構成を有するものであってもよ
い。
【０１７６】（非燃料型副電源部の第２の構成例）図２
４は、本実施形態に係る電源モジュールに適用可能な副
電源部の第２の構成例を示す概略構成図である。第２の
構成例においては、副電源部の具体例として、電源シス
テム１の外部から入射する光エネルギーを利用した光電
変換発電により電力を発生する発電装置としての構成を
有している。
【０１７７】図２４（ａ）に示すように、第１の構成例
に係る副電源部１１Ｔは、例えば、ｐ型半導体３２１と
ｎ型半導体３２２を接合させた周知の光電変換セル（太
陽電池）を備えた構成を有している。このような光電変
換セルに所定の波長の光（光エネルギー）ＬＴが照射さ
れると、光起電力効果によりｐ−ｎ接合部３２３付近に
おいて電子−正孔対が発生し、光電変換セル内の電界に
よって分極した電子（−）がｎ型半導体３２２に、ま
た、正孔（＋）がｐ型半導体３２１に拡散（ドリフト）
してｐ型半導体３２１及びｎ型半導体３２２の各々に設
けられた電極間（出力端子Ｏｅ、Ｏｆ間）に起電力が発
生して電力が生成される。
【０１７８】ここで、一般に、既存のデバイスにおける
電池（又は、電源ユニット）の収納スペースは、デバイ
スの背面側等の光エネルギー（具体的には、太陽光や照
明光）が入射しにくい位置に配置されていたり、デバイ
ス内部に完全に収納する構成を有していたりするため、
副電源部に対して光が十分に入射しない可能性がある。
したがって、本構成例に係る副電源部１１Ｔを適用した
電源システム１を、デバイスＤＶＣに装着する場合にあ
っては、図２４（ｂ）に示すように、少なくとも、副電
源部１１Ｔ又は発電モジュール１０Ｃ部分が露出するよ
うに、デバイスＤＶＣに予め開口部ＨＬを設けた構成
や、デバイスＤＶＣの筐体を透明もしくは半透明の部材
により構成することにより、副電源部１１Ｔにおいて所
定の電力を発生するために必要な最低限の光エネルギー
（所定の波長の光ＬＴ）が入射するような構成を適用す
る必要がある。
【０１７９】したがって、このような構成を有する発電
装置を副電源部に適用することにより、デバイスＤＶＣ
を屋外や屋内等の所定の光エネルギーが入射する環境の
下で使用する限り、副電源部１１Ｔにより所定の電力が
常時、自立的に生成され、電源システム１内外の各構成
に供給することができる。また、この構成によれば、燃
料パック２０に封入された発電用燃料ＦＬの全てを主発
電部１２における電力（第１の電力）の生成に利用する
ことができるので、発電用燃料の有効利用を図ることが
できる。なお、本構成例においては、図２４（ａ）にお
いて、光電変換セル（太陽電池）の最も基本的な構成の
みを示したが、本発明は、これに限定されるものではな
く、より発電効率の高い他の構成や原理に基づくものを
適用するものであってもよい。
【０１８０】＜副生成物回収手段＞次に、上述した各実
施形態に係る電源システムに適用可能な副生成物回収手
段について、図面を参照して説明する。図２５は、本発
明に係る電源システムに適用可能な副生成物回収手段の
一実施例を示すブロック図である。ここで、上述した各
実施形態と同等の構成については、同一の符号を付し
て、その説明を簡略化又は省略する。
【０１８１】上述した各実施形態において、主発電部１
２や副電源部１１として、燃料パック２０に封入された
発電用燃料ＦＬを用いて、電気化学反応や燃焼反応等に
より所定の電力を発生する構成（上記各構成例に示した
主発電部や副電源部）を適用した場合にあっては、電力
以外に副生成物が排出される場合がある。このような副
生成物の中には、自然界に排出されることにより環境汚
染の原因となる物質や、電源システムが装着されている
デバイスの動作不良の原因となる物質を含む場合もある
ため、このような副生成物の排出を極力抑制する必要性
から、以下に示すような副生成物回収手段を備えた構成
を適用することが好ましい。
【０１８２】本発明に係る電源システムに適用可能な副
生成物回収手段は、図２５に示すように、上述した各実
施形態と同等の構成及び機能を有する発電モジュール１
０Ｄ、燃料パック２０Ｄ及びＩ／Ｆ部３０Ｄにおいて、
例えば、発電モジュール１０Ｄ内に、主発電部１２にお
ける電力の発生に際して生成される副生成物の全部又は
その一部の成分を回収する分離回収部１６が設けられて
いるとともに、燃料パック２０Ｄ内に、上記回収された
副生成物を固定的に保持する回収保持部２１が設けられ
た構成を有している。なお、ここでは、主発電部１２に
おいて生成される副生成物を回収する場合についてのみ
詳しく説明するが、副電源部１１に対しても同様に適用
が可能であることはいうまでもない。
【０１８３】分離回収部１６は、上述した各構成例に示
した構成を有し、燃料パック２０Ｄから供給される発電
用燃料ＦＬを用いた電気化学反応や燃焼反応等により、
少なくとも、電源システム１が装着されたデバイスＤＶ
Ｃに対して、負荷駆動電力（電圧・電流）となる電力を
発生する主発電部１２（副電源部１１を含むものであっ
てもよい）において、該電力の発生の際に生成される副
生成物、もしくは、該副生成物のうち特定の成分を分離
して、Ｉ／Ｆ部３０Ｄに設けられた副生成物回収経路を
介して、燃料パック２０Ｄ内に設けられた回収保持部２
１に送出する。
【０１８４】なお、上述した各構成例を適用した主発電
部１２（副電源部１１を含むものであってもよい）にお
いて、電力を発生する際に生成される副生成物として
は、水（Ｈ２Ｏ）や窒素酸化物（ＮＯＸ）、硫黄酸化物
（ＳＯＸ）等があり、これらの全て、又は、その一部、
もしくは、特定の成分のみが分離回収部１６により回収
されて副生成物回収経路に送出される。なお、回収され
た副生成物が液体状態の場合には、例えば、副生成物回
収経路の内径を連続的に変化するように形成することに
より、毛細管現象を利用して分離回収部１６から回収保
持部２１へ副生成物を自動的に送出することができる。
【０１８５】また、回収保持部２１は、燃料パック２０
Ｄの内部、又は、その一部に設けられ、燃料パック２０
Ｄが発電モジュール１０Ｄに結合された状態においての
み、上記分離回収部１６により回収された副生成物の送
入、保持が可能となるように構成されている。すなわ
ち、燃料パック２０Ｄが発電モジュール１０Ｄに対して
着脱可能に構成された電源システムにおいては、燃料パ
ック２０Ｄが発電モジュール１０Ｄから分離された状態
で、回収、保持された副生成物又は特定の成分が燃料パ
ック２０Ｄの外部に漏出もしくは排出されないように、
回収保持部２１に固定的又は不可逆的に保持されるよう
に構成されている。
【０１８６】ここで、上述したように、主発電部１２に
おける電力の生成により、水（Ｈ２Ｏ）や窒素酸化物
（ＮＯＸ）、硫黄酸化物（ＳＯＸ）が副生成物として生
成される場合にあっては、水（Ｈ２Ｏ）は常温常圧下で
液体状態であるので、副生成物回収経路を介して、回収
保持部２１に良好に送出されるが、窒素酸化物（Ｎ
ＯＸ）や硫黄酸化物（ＳＯＸ）等のように、気化点が常
圧で概ね常温未満であり、気体状態にある副生成物の場
合には、体積が膨大になり、予め設定された回収保持部
２１の容積を超過する可能性があるので、分離回収部１
６内及び回収保持部２１内の気圧を高くすることによ
り、回収された副生成物を液化して当該体積を縮小して
回収保持部２１に保持されるように構成してもよい。
【０１８７】したがって、回収保持部２１の具体的な構
成としては、上記回収された副生成物や特定の成分を不
可逆的に吸収、吸着固定、定着等することができる構
成、例えば、回収保持部２１内に吸収ポリマーが充填さ
れた構成や、上述した燃料パック２０に備えられた燃料
漏出防止手段と同様に、回収保持部２１の内部圧力やバ
ネ等の物理的な圧力等により閉止する制御弁等の回収物
漏出防止手段を備えた構成を良好に適用することができ
る。
【０１８８】そして、このような構成を有する副生成物
回収手段を備えた電源システムにおいて、図１２に示し
たような燃料改質方式の燃料電池を主発電部１２Ａに適
用した場合にあっては、燃料改質部２１０ａにおける水
蒸気改質反応、水性シフト反応及び選択酸化反応（化学
反応式（１）〜（３））に伴って、水素ガス（Ｈ２）と
ともに生成される二酸化炭素（ＣＯ２）、及び、燃料電
池本体２１０ｂにおける電気化学反応（化学反応式
（６）、（７））に伴って、電力（第１の電力）の発生
とともに生成される水（Ｈ２Ｏ）が、副生成物として主
発電部１２から排出されることになるが、二酸化炭素
（ＣＯ２）の排出量は極めて微量であり、デバイスへの
影響もほとんどないため、非回収物質として電源システ
ム外に排出され、一方、水（Ｈ２Ｏ）等が分離回収部１
６により回収されて、例えば、毛細管現象等を利用して
副生成物回収経路を介して、燃料パック２０Ｄ内の回収
保持部２１に送出され、不可逆的に保持される。
【０１８９】ここで、主発電部１２（燃料電池本体）に
おける電気化学反応（化学反応式（２）、（３））は、
概ね６０〜８０℃程度で進行するため、主発電部１２に
おいて生成される水（Ｈ２Ｏ）は、ほぼ水蒸気（気体）
の状態で排出される。そこで、分離回収部１６は、例え
ば、主発電部１２から排出される水蒸気を冷却すること
により、あるいは、圧力を加えることにより、水（Ｈ２
Ｏ）の成分のみを液化して、他の気体成分から分離する
ことにより回収する。
【０１９０】なお、本実施例においては、少なくとも、
主発電部１２の構成として燃料改質方式の燃料電池を適
用し、発電用燃料としてメタノール（ＣＨ３ＯＨ）を適
用した場合を示したため、電力の発生に伴う副生成物の
大半が水（Ｈ２Ｏ）であって、その他、微量の二酸化炭
素（ＣＯ２）を電源システム外に排出することにより、
分離回収部１６における特定の成分（すなわち、水）の
分離、回収を比較的簡易に実現することができるが、発
電用燃料としてメタノール以外の物質を適用した場合
や、主発電部１２として燃料電池以外の構成を適用した
場合には、水（Ｈ ２Ｏ）とともに、例えば、比較的大量
の二酸化炭素（ＣＯ２）や窒素酸化物（ＮＯＸ）、硫黄
酸化物（ＳＯＸ）等が生成される場合もある。このよう
な場合には、分離回収部１６において上述した分離方法
により、例えば、液体である水と、その他の大量に生成
される特定の気体成分（二酸化炭素等）を分離した後、
燃料パック２０Ｄ内に設けられた単一又は複数の回収保
持部２１に、合一又は個別に保持するようにしてもよ
い。
【０１９１】このように、本実施例に係る副生成物回収
手段を適用した電源システムによれば、発電モジュール
１０Ｄにより電力を発生する際に生成される副生成物の
うち、少なくとも１成分が燃料パック２０Ｄ内に設けら
れた回収保持部２１に不可逆的に保持されることによ
り、電源システム外部への排出又は漏出が抑制されるの
で、副生成物（例えば、水）によるデバイスの動作不良
や劣化等の発生を防止することができるとともに、副生
成物を保持した燃料パック２０Ｄを回収することによ
り、該副生成物を自然環境に負担を与えない方法で適切
に処理して、副生成物（例えば、二酸化炭素）による自
然環境の汚染や地球温暖化等を防止することができる。
【０１９２】なお、上述したような分離回収方法により
回収された副生成物は、以下に示すような保持動作によ
り回収保持部内に不可逆的に保持される。図２６は、本
実施例に係る副生成物回収手段による副生成物の保持動
作を示す概略図である。ここで、上述した各実施形態と
同等の構成については、同一の符号を付して、その説明
を簡略化又は省略する。
【０１９３】図２６（ａ）に示すように、本実施例に係
る燃料パック２０Ｄは、一定の容積を有し、例えば、メ
タノール等の発電用燃料ＦＬが封入、充填された燃料封
入空間２２Ａと、分離回収部１６から送出される水等の
副生成物が保持される回収保持空間２２Ｂと、後述する
ように、回収保持空間２２Ｂの容積を相対的に可変し、
回収保持空間２２Ｂを燃料封入空間２２Ａから隔絶する
回収袋２３と、燃料封入空間２２Ａに封入された発電用
燃料ＦＬを出力制御部１４に供給する燃料供給弁２４Ａ
と、分離回収部１６から送出される副生成物を回収保持
空間２２Ｂに取り込むための副生成物取込弁２４Ｂと、
を有して構成されている。
【０１９４】ここで、燃料供給弁２４Ａ及び副生成物取
込弁２４Ｂは、上述したように、いずれも、燃料パック
２０ＤがＩ／Ｆ部３０Ｄを介して発電モジュール１０Ｄ
に結合された状態でのみ、発電用燃料ＦＬの供給や副生
成物の取り込みが可能となるように、例えば、逆止弁の
機能を備えた構成を有している。なお、上述したよう
に、副生成物取込弁２４Ｂに逆止弁の機能を設ける替わ
りに、回収保持空間２２Ｂに吸収（吸水）ポリマー等を
充填した構成を有するものであってもよい。
【０１９５】このような構成を有する燃料パック２０Ｄ
において、図２６（ａ）に示すように、燃料封入空間２
２Ａに封入された発電用燃料が燃料供給弁２４Ａを介し
て発電モジュール１０Ｄ（主発電部１２、副電源部１
１）に供給されることにより、所定の電力を発生する動
作が実行されるとともに、上記分離回収部１６により電
力の発生に伴って生成された副生成物のうち、特定の成
分（例えば、水）のみが分離、回収されて、副生成物回
収経路及び副生成物取込弁２４Ｂを介して回収保持空間
２２Ｂに取込、保持される。
【０１９６】これにより、図２６（ｂ）、（ｃ）に示す
ように、燃料封入空間２２Ａに封入された発電用燃料Ｆ
Ｌの容積が減少するとともに、相対的に、回収保持空間
２２Ｂに保持される特定の成分又は物質の容積が増大す
る。このとき、回収保持空間２２Ｂに吸収ポリマー等を
充填した構成を適用することにより、回収され、取り込
まれた副生成物の実質的な容積に比較して、より大きな
容積を有するように回収保持空間２２Ｂの容積を制御す
ることができる。
【０１９７】したがって、燃料封入空間２２Ａと２２Ｂ
の関係は、発電モジュール１０における電力の発生（発
電）動作に伴って、単に、相対的に増減するだけでな
く、回収保持空間２２Ｂに保持された副生成物の量に応
じて、図２６（ｂ）に示すように、所定の圧力で回収袋
２３を外方に押圧することにより、燃料封入空間２２Ａ
に封入された発電用燃料ＦＬに圧力が印加されることに
なるので、発電モジュール１０Ｄへの発電用燃料ＦＬの
供給を適切に行うことができ、図２６（ｃ）に示すよう
に、回収保持空間２２Ｂに保持される副生成物により、
燃料封入空間２２Ａに封入された発電用燃料ＦＬをほぼ
完全になくなるまで供給することができる。
【０１９８】なお、本実施例においては、発電モジュー
ル１０Ｄに付設された分離回収部１６により分離、回収
した副生成物の全て又は一部を回収して燃料パック２０
Ｄ内に保持するとともに、非回収物質を電源システム１
外に排出する場合について説明したが、回収された副生
成物（例えば、水）の全部又は一部を発電モジュール１
０Ｄ（特に、主発電部１２、副電源部１１）における電
力の発生の際の燃料成分として再利用する構成を有する
ものであってもよい。具体的には、主発電部１２（副電
源部１１を含むものであってもよい）として、燃料電池
からなる発電装置を適用した構成にあっては、水が副生
成物の一部として生成されるが、上述したように、燃料
改質方式の燃料電池においては、発電用燃料の水蒸気改
質反応等において水を必要とするので、図２５中、点線
矢印で示すように、回収された副生成物のうち、水の一
部を主発電部１２に供給して、これらの反応に再利用す
るように構成することができる。これによれば、水蒸気
改質反応等のために発電用燃料ＦＬとともに燃料パック
２０Ｄに予め封入しておく水の量、また、回収保持部２
１に保持される副生成物（水）の量を削減することがで
きるので、一定の容量の燃料パック２０Ｄに対してより
多くの発電用燃料ＦＬを封入することができ、電源シス
テムとしての電力供給能力の向上を図ることができる。
【０１９９】＜残量検出手段＞次に、上述した各実施形
態に係る電源システムに適用可能な発電用燃料の残量検
出手段について、図面を参照して説明する。図２７は、
本発明に係る電源システムに適用可能な残量検出手段の
一実施例を示すブロック図である。ここで、上述した各
実施形態と同等の構成については、同一の符号を付し
て、その説明を簡略化又は省略する。
【０２００】本発明に係る電源システムに適用可能な燃
料残量検出手段は、図２７に示すように、上述した各実
施形態と同等の構成及び機能を有する発電モジュール１
０Ｅ、燃料パック２０Ｅ及びＩ／Ｆ部３０Ｅにおいて、
発電モジュール１０Ｅ内又はＩ／Ｆ部３０Ｅ内もしくは
燃料パック２０Ｅ内のいずれか（ここでは、発電モジュ
ール１０Ｅ内）に、燃料パック２０Ｅに残存する発電用
燃料ＦＬの量（残量）を検出し、その残量検出信号を動
作制御部１３に出力する残量検出部１７が設けられた構
成を有している。
【０２０１】残量検出部１７は、燃料パック２０Ｅ内に
残存する発電用燃料ＦＬの量を検出するものであって、
例えば、燃料パック２０Ｅ内に発電用燃料ＦＬが液体の
状態で封入されている場合には、光学センサ等により燃
料の液面を計測する手法や燃料を透過した光の減衰（減
光率）等の変化を計測する手法等を採用することによ
り、発電用燃料ＦＬの残量を検出する。
【０２０２】そして、残量検出部１７により検出された
発電用燃料ＦＬの残量は、残量検出信号として動作制御
部１３に出力され、動作制御部１３は該残量検出信号に
基づいて、主発電部１２における動作状態を制御するた
めの動作制御信号を出力制御部１４に対して出力すると
ともに、デバイスＤＶＣに内蔵されたコントローラＣＮ
Ｔに対して、該発電用燃料の残量に関する情報（燃料残
量情報）を出力する。
【０２０３】具体的には、上述した電源システムの全体
動作（図２０参照）において、電源システムを起動動作
する場合に、動作制御部１３は事前に残量検出部１７か
らの残量検出信号を参照し、起動動作を正常に実行可能
な量の発電用燃料ＦＬが残存しているか否かを判断した
後、当該動作を実行する。ここで、発電用燃料ＦＬの残
量に異常が検出された場合（例えば、残量が急激に減少
した場合）には、動作制御部１３は、デバイスＤＶＣに
内蔵されたコントローラＣＮＴに対して、残量異常に関
する情報を出力して、デバイスＤＶＣの使用者に通知す
る。
【０２０４】また、上述した電源システムの全体動作
（図２０参照）において、電源システムの定常動作（フ
ィードバック制御）を継続する場合に、動作制御部１３
は残量検出部１７からの残量検出信号を逐次参照し、発
電用燃料ＦＬの残量に応じて、例えば、主発電部１２に
おける電力の発生量を制御するための動作制御信号を出
力制御部１４に対して出力し、例えば、発電用燃料ＦＬ
の残量が減少するにしたがって、主発電部１２により生
成される電力（特に、出力電圧）を経時的に徐々に変化
（低下）させるように制御するか、あるいは、デバイス
ＤＶＣに内蔵されたコントローラＣＮＴに対して、実際
の残量データ自体や残量比率もしくは電力を出力するこ
とが可能な推定残り時間等を燃料残量情報として出力す
る。これにより、既存のデバイスに標準的に搭載されて
いる、電源からの出力電圧や電池残量に基づいて、デバ
イスＤＶＣの使用者に電池残量を通知する機能を良好に
動作させることができる。
【０２０５】さらに、この場合、残量検出部１７により
発電用燃料ＦＬの残量の急激な減少等の残量異常が検出
された場合には、動作制御部１３は該残量異常に関する
検出信号に基づいて、主発電部１２における電力の生成
を停止するための動作制御信号を出力制御部１４に対し
て出力して、主発電部１２の発電動作を停止するととも
に、残量異常に関する情報をデバイスＤＶＣに内蔵され
たコントローラＣＮＴに対して出力して、デバイスＤＶ
Ｃの使用者に通知する。これにより、燃料パック２０Ｅ
から電源システム１外部への発電用燃料ＦＬの異常な漏
出の発生等を迅速に検出して、デバイスＤＶＣの使用者
に対して、適切な対処を講じるように報知することがで
きる。
【０２０６】＜燃料安定化手段＞次に、上述した各実施
形態に係る電源システムに適用可能な燃料安定化手段に
ついて、図面を参照して説明する。図２８は、本発明に
係る電源システムに適用可能な燃料安定化手段の一実施
例を示すブロック図である。ここで、上述した各実施形
態と同等の構成については、同一の符号を付して、その
説明を簡略化又は省略する。
【０２０７】本発明に係る電源システムに適用可能な燃
料安定化手段は、図２８に示すように、上述した各実施
形態と同等の構成及び機能を有する発電モジュール１０
Ｆ、燃料パック２０Ｆ及びＩ／Ｆ部３０Ｆにおいて、Ｉ
／Ｆ部３０Ｆ又は燃料パック２０Ｆのいずれか（ここで
は、燃料パック２０Ｆ）に、燃料パック２０Ｆに封入さ
れた発電用燃料ＦＬの封入状態（温度、圧力等）を検知
して、該封入状態が所定のしきい値を超過した場合に、
燃料パック２０Ｆから発電モジュール１０Ｆ（副電源部
１１、主発電部１２）への発電用燃料ＦＬの供給を停止
する供給制御弁２５と、燃料パック２０Ｆ内の発電用燃
料ＦＬの封入状態（温度、圧力等）を検知して、該封入
状態を所定の安定化状態に制御する圧力制御弁２６が設
けられた構成を有している。
【０２０８】供給制御弁２５は、燃料パック２０Ｆに封
入された発電用燃料ＦＬの温度が所定のしきい値を超過
して上昇することにより自動的に作動して、燃料送出経
路への発電用燃料ＦＬの送出を遮断する。具体的には、
発電用燃料ＦＬの温度の上昇に伴って燃料パック２０Ｆ
内の圧力が上昇することにより、弁が閉じる逆止弁を良
好に適用することができる。
【０２０９】また、圧力制御弁２６は、燃料パック２０
Ｆに封入された発電用燃料ＦＬの温度の上昇に伴って、
燃料パック２０Ｆ内の圧力が所定のしきい値を超過して
上昇することにより自動的に作動して、燃料パック２０
Ｆ内の圧力を低下させる。具体的には、燃料パック２０
Ｆ内の圧力が上昇することにより、弁が開く圧力開放弁
（リリース弁）を良好に適用することができる。
【０２１０】これにより、例えば、電源システムをデバ
イスＤＶＣに装着した状態で、発電モジュール１０Ｆに
おける電力の生成やデバイスの負荷の駆動に伴う発熱等
により、燃料パック２０Ｆ内の温度や圧力が上昇した場
合には、自動的に発電用燃料ＦＬの供給停止動作、圧力
開放動作が行われるので、発電用燃料ＦＬの封入状態を
安定化することができる。
【０２１１】そして、上述した電源システムの全体動作
（図２０参照）において、電源システムを起動動作する
場合に、動作制御部１３は事前に供給制御弁２５の動作
状態、すなわち、燃料パック２０Ｆからの発電用燃料Ｆ
Ｌの供給状態を参照し、発電用燃料ＦＬが正常に供給さ
れているか否かを判断した後、当該動作を実行する。こ
こで、上述した燃料安定化手段（特に、圧力制御弁２
６）による発電用燃料ＦＬの封入状態の安定化動作にも
関わらず、発電用燃料ＦＬの供給遮断が検出された場合
には、動作制御部１３は、デバイスＤＶＣに内蔵された
コントローラＣＮＴに対して、発電用燃料ＦＬの封入異
常に関する情報を出力して、デバイスＤＶＣの使用者に
通知する。
【０２１２】また、上述した電源システムの全体動作
（図２０参照）において、電源システムの定常動作（フ
ィードバック制御）を継続する場合に、動作制御部１３
は供給制御弁２５の動作状態、すなわち、燃料パック２
０Ｆからの発電用燃料ＦＬの供給状態を逐次参照し、燃
料安定化手段（特に、圧力制御弁２６）による安定化動
作にも関わらず、発電用燃料ＦＬの供給遮断が検出され
た場合には、動作制御部１３は主発電部１２における電
力の生成を停止するための動作制御信号を出力制御部１
４に対して出力して、主発電部１２の発電動作を停止す
るとともに、発電用燃料ＦＬの封入異常に関する情報を
デバイスＤＶＣに内蔵されたコントローラＣＮＴに対し
て出力して、デバイスＤＶＣの使用者に通知する。
【０２１３】これにより、燃料パック２０Ｆ内の発電用
燃料ＦＬの封入条件（温度、圧力等）の異常に起因する
発電用燃料ＦＬの変質や発電モジュール１０Ｆにおける
動作異常（例えば、出力電圧不良）、燃料パック２０Ｆ
から電源システム１外部への発電用燃料ＦＬの漏出等の
発生を未然に防止して、燃焼性の発電用燃料ＦＬの安全
性を確保した信頼性の高い電源システムを提供すること
ができる。
【０２１４】＜外形形状＞次に、本発明に係る電源シス
テムに適用可能な外形形状について、図面を参照して説
明する。図２９は、本発明に係る電源システムに適用可
能な外形形状の具体例を示す概略構成図であり、図３０
は、本発明に係る電源システムに適用される外形形状
と、汎用の化学電池の外形形状との対応関係を示す概念
図である。
【０２１５】上述したような構成を有する電源システム
において、燃料パック２０をＩ／Ｆ部３０を介して発電
モジュール１０に結合した状態、又は、これらを一体的
に構成した状態における外形形状は、例えば、図２９に
示すように、ＪＩＳ規格に則った汎用の化学電池に多用
されている円形電池４１、４２、４３や、特殊形状の電
池（非円形電池）４４、４５、４６の規格に則って、こ
れらのいずれかと同等の外形形状及び寸法を有するよう
に形成されているとともに、上述した発電モジュール１
０の副電源部１１又は主発電部１２により生成される電
力（第１及び第２の電力）が、図２９に示す各電池形状
の正極（＋）及び負極（−）の電極端子を介して出力さ
れるように構成されている。
【０２１６】ここで、発電モジュール１０には上部に正
極の端子が付属し、燃料パック２０には負極の端子が付
属しており、図示しないが、負極の端子は発電モジュー
ル１０に配線を介して接続されている。そして、発電モ
ジュール１０の側部に帯状に周回する端子部１８４が設
けられ、デバイスＤＶＣに電源システム１が収容される
と、自動的に内部のコントローラＣＮＴと端子部１８４
とが電気的に接続され、負荷駆動情報を受信することが
可能となる。なお、端子部１８４が正極及び負極と絶縁
されていることはいうまでもない。
【０２１７】具体的には、燃料パック２０と発電モジュ
ール１０が結合した状態で、例えば、燃料電池を適用し
た主発電部（図１２参照）においては、燃料電池本体２
１０ｂの燃料極２１１が負極端子に、また、空気極２１
２が正極端子に電気的に接続された構成を有している。
また、ガス燃焼エンジンやロータリーエンジン等の内
燃、外燃機関と電磁誘導等を利用した発電器（図１４乃
至図１６参照）とを組み合わせた構成や、温度差発電器
やＭＨＤ発電器を適用した主発電部（図１７、図１８参
照）においては、各々の発電器の出力端子が正極端子及
び負極端子に電気的に接続された構成を有している。
【０２１８】ここで、円形電池４１、４２、４３は、具
体的には、市販のマンガン乾電池やアルカリ乾電池、ニ
ッケル・カドミウム電池、リチウム電池等に最も多用さ
れ、対応する機器も多いシリンダ型（円柱型：図２９
（ａ））や、腕時計等に利用されるボタン型（図２９
（ｂ））、カメラや電子手帳等に利用されるコイン型
（図２９（ｃ））等の外形形状を有している。
【０２１９】一方、非円形電池４４、４５、４６は、具
体的には、コンパクトカメラやデジタルスチルカメラ
等、使用する機器の形状等に対応して個別に設計（カス
タマイズ）された特殊形状型（図２９（ｄ））や、携帯
音響機器や携帯電話等の小型薄型化に対応した角形（図
２９（ｅ））、平型（図２９（ｆ））等の外形形状を有
している。
【０２２０】なお、上述したように、本実施形態に係る
電源システムに搭載される発電モジュール１０の各構成
は、既存のマイクロマシン製造技術を適用することによ
り、例えば、ミリメートルオーダー乃至ミクロンオーダ
ーにマイクロチップ化、あるいは、マイクロプラント化
することができる。また、発電モジュール１０の主発電
部１２として、例えば、高いエネルギー利用効率を実現
することができる燃料電池やガス燃料タービン等を適用
することにより、既存の化学電池と同等（又は、それ以
上）の電池容量を実現するために必要となる発電用燃料
の量を比較的少量に抑制することができる。
【０２２１】したがって、本実施形態に係る電源システ
ムにおいて、図２９に示した既存の電池形状を良好に実
現することができ、例えば、図３０（ａ）、（ｂ）に示
すように、燃料パック２０を発電モジュール１０に結合
した状態、又は、両者を一体的に構成した状態における
外形寸法（例えば、長さＬａ、直径Ｄａ）が、図３０
（ｃ）に示すような汎用の化学電池４７の外形寸法（例
えば、長さＬｐ、直径Ｄｐ）と略同等になるように構成
することができる。
【０２２２】なお、図３０においては、本発明に係る電
源システムの着脱構造（結合関係）と外観形状との関係
を概念的に示したものにすぎず、具体的な電極構造等を
考慮したものではない。本発明に係る電源システムに各
電池形状を適用した場合の、発電モジュール１０及び燃
料パック２０の着脱構造と、電極構造との関係について
は、後述する実施例において詳しく説明する。
【０２２３】また、図２９に示した外形形状はいずれ
も、日本国内の規格に則って市販、又は、デバイスに付
属して流通、販売されている化学電池の一例であって、
本発明の適用が可能な構成例のごく一部を示したものに
過ぎない。すなわち、本発明に係る電源システムに適用
可能な外形形状は、上記具体例以外であってもよく、例
えば、世界各国で流通、販売されている化学電池、ある
いは、将来実用化が予定されている化学電池の形状に合
致し、さらには、電気的特性をも合致するように設計す
ることができることはいうまでもない。
【０２２４】次いで、本発明に係る電源システムに上述
した各電池形状を適用した場合の発電モジュール１０及
び燃料パック２０の着脱構造と、電極構造との関係につ
いて、図面を参照して詳しく説明する。 （着脱構造の第１の実施例）図３１（ａ）〜図３１
（ｄ）及び図３１（ｅ）〜図３１（ｈ）は、それぞれ本
発明の第１の実施例に係る電源システムの燃料パック及
びホルダー部を上方向、前方向、横方向、後方向から見
た外形形状を示す概略構成図であり、図３２は、本実施
例に係る電源システムにおける発電モジュール及び燃料
パックの着脱構造を示す概略図である。ここで、上述し
た各実施形態と同等の構成については、その説明を簡略
化又は省略する。
【０２２５】図３１（ａ）〜図３１（ｄ）及び図３１
（ｅ）〜図３１（ｈ）に示すように、本実施例に係る電
源システムは、発電用燃料が所定の条件で封入された燃
料パック５１と、該燃料パックが着脱可能に構成された
ホルダー部５２と、を備えて構成されている。ここで、
燃料パック５１は、上述した各実施形態と同等の構成及
び機能を有しているので、その説明を省略する。
【０２２６】ホルダー部５２は、大別して、上述した実
施形態と同等の構成を有する発電モジュール１０Ｘ及び
Ｉ／Ｆ部が収納され、正極端子ＥＬ（＋）が設けられた
発電部５２ａと、負極端子ＥＬ（−）が設けられた対向
部５２ｂと、発電部５２ａと対向部５２ｂを連結すると
ともに、発電部５２ａと負極端子ＥＬ（−）を電気的に
接続する連結部５２ｃと、を有して構成されている。こ
こで、発電部５２ａ、対向部５２ｂ及び連結部５２ｃに
より囲まれた貫通した空間ＳＰ１が、上記燃料パック５
１を結合した際の収納位置となる。
【０２２７】このような構成を有する電源システムにお
いて、図３２（ａ）に示すように、発電部５２ａ、対向
部５２ｂ及び連結部５２ｃにより構成される空間ＳＰ１
に対して、燃料パック５１の燃料送出口（一端側）５１
ａを発電部５２ａ側の燃料送出経路（Ｉ／Ｆ部；図示を
省略）に当接させて支点とし、燃料パック５１の他端側
５１ｂを旋回させて押し込むことにより（図中、矢印Ｐ
９）、図３２（ｂ）に示すように、該燃料パック５１の
他端側５１ｂが対向部５２ｂに当接して、燃料パック５
１が空間ＳＰ１に収納されるとともに、燃料パック５１
の漏出防止機能が解除されて、燃料パック５１に封入さ
れた発電用燃料ＦＬが燃料送出経路を介して、発電部５
２ａに内蔵された発電モジュール１０Ｘに供給される。
【０２２８】ここで、電源システムは、燃料パック５１
が空間ＳＰ１に収納され、ホルダー部５２に結合された
状態において、例えば、上述した円柱形状の汎用の化学
電池（図２９（ａ）、図３０（ｃ）参照）と略同等の外
形形状及び寸法を有するように構成されている。また、
このとき、燃料パック５１が空間ＳＰ１に正常に収納さ
れた状態で、燃料パック５１の燃料送出口５１ａが発電
部５２ａ側の燃料送出経路に良好に当接して接続するよ
うに、燃料パック５１の他端側５１ｂを適当な力で押圧
するとともに、燃料パック５１がホルダー部５２から不
用意に脱落することを防止するために、燃料パック５１
の他端側５１ｂと対向部５２ｂの当接部分が適当な押圧
力で係合するように構成されていることが望ましい。具
体的には、図３２（ａ）、（ｂ）に示すように、例え
ば、燃料パック５１の他端側５１ｂに凹部５１ｃが形成
され、対向部５２ｂの当接部分にバネ材等の弾性を有す
る凸部５１ｄを備えた係合機構を適用することができ
る。
【０２２９】これにより、上述した全体動作（図２０参
照）において説明したように、副電源部１１において、
自立的に電力（第２の電力）が生成されて、少なくと
も、発電モジュール１０内の動作制御部１３に動作電力
が供給される。また、本実施形態に係る電源システムが
所定のデバイスＤＶＣに装着されることにより、副電源
部１１により生成された電力の一部が発電部５２ａに設
けられた正極端子ＥＬ（＋）及び対向部５２ｂに設けら
れた負極端子ＥＬ（−）を介して、デバイスＤＶＣに内
蔵されたコントローラＣＮＴに駆動電力として供給され
る（初期動作）。
【０２３０】したがって、汎用の化学電池と同様に簡易
に取り扱うことができ、汎用の化学電池と同一又は同等
の外形形状及び寸法（ここでは、円柱形状）を有すると
ともに、同一又は同等の電気的特性を有する電力を供給
することができる完全互換の電源システムを実現するこ
とができるので、既存の携帯機器等のデバイスに対し
て、汎用の化学電池と全く同様に、動作電力として適用
することができる。
【０２３１】特に、本実施例に係る電源システムにおい
て、発電モジュールとして燃料電池を備えた構成を適用
し、かつ、発電部５２ａ（発電モジュール１０Ｘ）に対
して着脱可能に構成された燃料パック５１として、上述
した分解性プラスチック等の材料を適用することによ
り、環境への影響（負担）を抑制しつつ、高いエネルギ
ー利用効率を実現することができるので、既存の化学電
池の投棄や埋め立て処理による環境問題やエネルギー利
用効率の問題等を良好に解決することができる。また、
本実施例に係る電源システムによれば、燃料パック５１
が収納されるホルダー部５２側の空間ＳＰ１が、貫通形
状を有しているので、燃料パック５１の対向する側面部
を把持しながらホルダー部５２に着脱することができる
ので、燃料パック５１の着脱を簡易かつ確実に行うこと
ができる。
【０２３２】（着脱構造の第２の実施例）図３３（ａ）
〜図３３（ｃ）は、それぞれ本発明の第２の実施例に係
る電源システムの燃料パックを前方向、横方向、後方向
から見た外形形状を示す概略構成図であり、図３３
（ｄ）〜図３１（ｇ）は、それぞれ本発明に係る電源シ
ステムのホルダー部を前方向、上方向、後方向、横方向
から見た外形形状を示す概略構成図であり、図３４は、
本実施例に係る電源システムにおける発電モジュール及
び燃料パックの着脱構造を示す概略図である。ここで、
上述した各実施形態と同等の構成については、その説明
を簡略化又は省略する。
【０２３３】図３３（ａ）〜図３３（ｇ）に示すよう
に、本実施例に係る電源システムは、発電用燃料が所定
の条件で封入された燃料パック６１と、該燃料パック６
１が着脱可能に構成されたホルダー部６２と、を備えて
構成されている。ここで、燃料パック６１は、上述した
各実施形態と同等の構成及び機能を有しているので、そ
の説明を省略する。
【０２３４】ホルダー部６２は、大別して、発電モジュ
ール１０Ｘが収納され、正極端子ＥＬ（＋）が設けられ
た発電部６２ａと、負極端子ＥＬ（−）が設けられた対
向部６２ｂと、発電部６２ａと対向部６２ｂを連結する
とともに、発電部６２ａと負極端子ＥＬ（−）を電気的
に接続する連結部６２ｃと、を有して構成されている。
ここで、発電部６２ａ、対向部６２ｂ及び連結部６２ｃ
により囲まれた凹状の空間ＳＰ２が、上記燃料パック６
１を結合した際の収納位置となる。
【０２３５】このような構成を有する電源システムにお
いて、図３４（ａ）に示すように、発電部６２ａ、対向
部６２ｂ及び連結部６２ｃにより構成される空間ＳＰ２
に対して、燃料パック６１の燃料送出口６１ａを発電部
６２ａ側の燃料送出経路に当接させつつ、燃料パック６
１を嵌合させることにより（図中、矢印Ｐ１０）、図３
４（ｂ）に示すように、燃料パック６１が空間ＳＰ２に
収納されるとともに、燃料パック６１の漏出防止機能が
解除されて、燃料パック６１に封入された発電用燃料Ｆ
Ｌが燃料送出経路を介して、発電部６２ａに内蔵された
発電モジュール１０Ｘに供給される。
【０２３６】ここで、電源システムは、上述した第１の
実施例と同様に、燃料パック６１が空間ＳＰ２に収納さ
れ、ホルダー部６２に結合された状態において、例え
ば、上述した円柱形状の汎用の化学電池（図２９
（ａ）、図３０（ｃ）参照）と略同等の形状及び寸法を
有するように構成されている。また、このとき、燃料パ
ック６１が空間ＳＰ２に正常に収納された状態で、燃料
パック６１がホルダー部６２から不用意に脱落すること
を防止するために、燃料パック６１の外形形状がホルダ
ー部６２の空間ＳＰ２の内部形状に係合する構成を有す
ることが望ましい。
【０２３７】これにより、上述した第１の実施例と同様
に、汎用の化学電池と同様に簡易に取り扱うことがで
き、かつ、汎用の化学電池と同一又は同等の外形形状及
び電気的特性を有する完全互換型のポータブル型の電源
システムを実現することができる。また、発電モジュー
ルに適用する発電装置の構成や着脱可能な燃料パックの
構成材料を適切に選択することにより、環境への影響を
大幅に抑制して、既存の化学電池の投棄や埋め立て処理
による環境問題やエネルギー利用効率の問題等を良好に
解決することができる。
【０２３８】（着脱構造の第３の実施例）図３５（ａ）
〜図３５（ｃ）は、それぞれ本発明の第３の実施例に係
る電源システムの燃料パックを前方向、横方向、後方向
から見た外形形状を示す概略構成図であり、図３５
（ｄ）〜図３５（ｆ）は、それぞれ本発明に係る電源シ
ステムのホルダー部を前方向、横方向、後方向から見た
外形形状を示す概略構成図であり、図３６は、本実施例
に係る電源システムにおける発電モジュール及び燃料パ
ックの着脱構造を示す概略図である。ここで、上述した
各実施形態と同等の構成については、その説明を簡略化
又は省略する。
【０２３９】図３５（ａ）〜図３５（ｆ）に示すよう
に、本実施例に係る電源システムは、発電用燃料が所定
の条件で封入された燃料パック７１と、該燃料パック７
１が複数本収納可能に構成されたホルダー部７２と、を
備えて構成されている。ここで、燃料パック７１は、上
述した各実施形態と同等の構成及び機能を有しているの
で、その説明を省略する。
【０２４０】ホルダー部７２は、大別して、発電モジュ
ール１０Ｘが収納され、同一端面に正極端子ＥＬ（＋）
及び負極端子ＥＬ（−）が設けられた発電部７２ａと、
発電部７２ａとの間に空間ＳＰ３を有するように設けら
れた上部カバー７２ｂと、空間ＳＰ３への燃料パック７
１の収納、取り出しを可能とするとともに、空間ＳＰ３
内に収納された燃料パック７１を押圧固定する開閉カバ
ー７２ｃと、を有して構成されている。
【０２４１】このような構成を有する電源システムにお
いて、図３６（ａ）に示すように、ホルダー部７２の開
閉カバー７２ｃを開状態として空間ＳＰ３の一面側を開
放状態として、複数本（ここでは、２本）の燃料パック
７１を同一の向きに挿入した後、図３６（ｂ）、（ｃ）
に示すように、開閉カバー７２ｃを閉状態とすることに
より、燃料パック７１が空間ＳＰ３に収納されるととも
に、開閉カバー７２ｃが燃料パック７１の他端側７１ｂ
を押圧して、燃料パック７１の燃料送出口７１ａを発電
部７２ａ側の燃料送出経路（Ｉ／Ｆ部；図示を省略）に
当接させることにより、燃料パック７１の漏出防止機能
が解除されて、燃料パック７１に封入された発電用燃料
ＦＬが燃料送出経路を介して、発電部７２ａに内蔵され
た発電モジュール１０Ｘに供給される。ここで、電源シ
ステムは、燃料パック７１が空間ＳＰ３に収納され、ホ
ルダー部７２に結合された状態において、例えば、上述
した特殊形状の化学電池（図２９（ｄ）参照）と略同等
の外形形状及び寸法を有するように構成されている。
【０２４２】これにより、上述した各実施例と同様に、
既存の化学電池と同一又は同等の外形形状及び電気的特
性を有する完全互換型のポータブル型の電源システムを
実現することができるとともに、発電モジュールに適用
する発電装置の構成や着脱可能な燃料パックの構成材料
を適切に選択することにより、環境への影響を大幅に抑
制して、既存の化学電池の投棄や埋め立て処理による環
境問題やエネルギー利用効率の問題等を良好に解決する
ことができる。
【０２４３】（着脱構造の第４の実施例）図３７（ａ）
〜図３７（ｃ）は、それぞれ本発明の第４の実施例に係
る電源システムの燃料パックを前方向、横方向、後方向
から見た外形形状を示す概略構成図であり、図３７
（ｄ）〜図３１（ｆ）は、それぞれ本発明に係る電源シ
ステムのホルダー部を上方向、横方向、前方向から見た
外形形状を示す概略構成図であり、図３８は、本実施例
に係る電源システムにおける発電モジュール及び燃料パ
ックの着脱構造を示す概略図である。ここで、上述した
各実施形態と同等の構成については、その説明を簡略化
又は省略する。
【０２４４】図３７（ａ）〜図３７（ｆ）に示すよう
に、本実施例に係る電源システムは、発電用燃料が所定
の条件で封入された燃料パック８１と、該燃料パック８
１が複数本収納可能に構成されたホルダー部８２と、を
備えて構成されている。ここで、燃料パック８１は、上
述した各実施形態と同等の構成及び機能を有しているの
で、その説明を省略する。
【０２４５】ホルダー部８２は、大別して、発電モジュ
ール１０Ｘが収納され、同一端面に正極端子ＥＬ（＋）
及び負極端子ＥＬ（−）が設けられた発電部８２ａと、
発電部８２ａと対向する面を有する対向部８２ｂと、発
電部８２ａと対向部８２ｂを連結するベース部８２ｃ
と、を有して構成されている。ここで、発電部８２ａ、
対向部８２ｂ及びベース部８２ｃにより囲まれた凹状の
空間ＳＰ４が、上記燃料パック８１を結合した際の収納
位置となる。
【０２４６】このような構成を有する電源システムにお
いて、図３８（ａ）に示すように、発電部８２ａ、対向
部８２ｂ及びベース部８２ｃにより構成される空間ＳＰ
４に対して、燃料パック８１の燃料送出口（一端側）８
１ａを発電部８２ａ側の燃料送出経路（Ｉ／Ｆ部；図示
を省略）に当接させて支点とし、燃料パック８１の他端
側８１ｂを旋回させて押し込むことにより（図中、矢印
Ｐ１１）、図３８（ｂ）に示すように、該燃料パック８
１の他端側８１ｂが対向部８２ｂに当接して固定され、
複数本（ここでは、２本）の燃料パック８１が空間ＳＰ
４に同一の向きに収納される。このとき、燃料パック８
１の漏出防止機能が解除されて、燃料パック８１に封入
された発電用燃料ＦＬが燃料送出経路を介して、発電部
８２ａに内蔵された発電モジュール１０Ｘに供給され
る。
【０２４７】ここで、電源システムは、燃料パック８１
が空間ＳＰ４に収納され、ホルダー部８２に結合された
状態において、例えば、上述した特殊形状の化学電池
（図２９（ｄ）参照）と略同等の外形形状及び寸法を有
するように構成されている。また、このとき、燃料パッ
ク８１が空間ＳＰ４に正常に収納された状態で、燃料パ
ック８１の燃料送出口８１ａが発電部８２ａ側の燃料送
出経路に良好に当接して接続するとともに、燃料パック
８１がホルダー部８２から不用意に脱落することを防止
するために、上述した第１の実施例と同様に、図３８
（ａ）、（ｂ）に示すように、燃料パック８１の他端側
８１ｂと対向部８２ｂの当接部分が適当な押圧力で係合
するように構成されている。これにより、上述した各実
施例と同様の作用効果を有する電源システムを実現する
ことができる。
【０２４８】（具体的構成例）次に、上述した各実施形
態（各構成例を含む）のいずれかを適用した電源システ
ム全体の具体構成例について、図面を参照して説明す
る。図３９は、本発明に係る電源システム全体の具体構
成例を示す概略構成図である。また、図４０は、本具体
構成例に適用される燃料改質部の一構成例を示す概略図
であり、図４１は、本具体構成例に適用される燃料改質
部の他の構成例を示す概略図である。ここでは、発電モ
ジュールに設けられる副電源部１１として燃料直接供給
方式の燃料電池が適用され、主発電部１２として燃料改
質方式の燃料電池が適用されているものとする。また、
上述した各実施形態及び各構成例を適宜参照し、同等の
構成については、同一の符号を付して、その説明を簡略
化する。
【０２４９】図３９に示すように、本具体構成例に係る
電源システム１Ａは、図２に示したように、発電モジュ
ール１０と燃料パック２０がＩ／Ｆ部３０を介して着脱
可能に構成され、全体として図２９（ａ）又は図３０に
示したように円柱形状からなる外形形状を有している。
また、これらの構成（特に、発電モジュール１０）が、
マイクロマシン製造技術等を用いて微小空間に構成さ
れ、汎用の化学電池と同等の外形寸法を有するように構
成されている。
【０２５０】発電モジュール１０は、概略、円柱形状の
円周側面に沿って延在し、相互に分離して積層形成され
た燃料電池からなる副電源部１１及び主発電部１２と、
円柱状の発電モジュール１０内部に、深さ及び幅がそれ
ぞれ５００μｍ以下の燃料流路が接続されるように積層
形成された水蒸気改質反応ユニット２１０Ａ（燃料改質
部２１０ａ）と選択酸化反応ユニット２１０Ｃと、発電
モジュール１０内部にマイクロチップ化されて収納され
た動作制御部１３及び起動制御部１５等を搭載したコン
トロールチップ９０と、発電モジュール１０の円柱側面
から上記副電源部１１及び主発電部１２の空気極１１
２、２１２まで貫通し、外部の空気を取り入れる複数の
通気孔（スリット）１４ｃと、上記空気極１１２、２１
２側において生成される副生成物（水等）を液化（凝
縮）して分離回収する分離回収部１６と、回収した副生
成物の一部を水蒸気改質反応ユニット２１０Ａに供給す
る副生成物供給経路１６ａと、円柱上面から上記主発電
部１２の空気極まで貫通し、少なくとも、主発電部の燃
料極側や水蒸気改質反応ユニット２１０Ａ、選択酸化反
応ユニット２１０Ｃにおいて生成され、非回収物質であ
る副生成物（二酸化炭素等）を発電モジュールの外部に
排出する排出孔１４ｄと、を備えて構成されている。
【０２５１】燃料パック２０は、概略、図２６に示した
構成と同様に、副電源部１１及び主発電部１２に供給さ
れる発電用燃料ＦＬが充填、封入される燃料封入空間２
２Ａと、上記分離回収部１６により回収された副生成物
（水）を固定的に保持する回収保持空間２２Ｂ（回収保
持部２１）と、発電モジュール１０との境界にあって、
発電用燃料ＦＬの漏出を防止する燃料供給弁２４Ａ（燃
料漏出防止手段）と、回収保持された副生成物（回収
物）の漏出を防止する副生成物取込弁２４Ｂ（回収物漏
出防止手段）と、を有して構成されている。ここで、燃
料パック２０は、上述したような分解性プラスチックに
より形成されている。
【０２５２】また、Ｉ／Ｆ部３０は、燃料パック２０に
封入された発電用燃料ＦＬを副電源部１１及び主発電部
１２に供給する燃料送出経路３１と、上記副電源部１１
及び主発電部１２において生成され、分離回収部１６に
より回収された副生成物（水）の全部又は一部を、燃料
パック２０に送出する副生成物回収経路３２と、を有し
て構成されている。なお、図示を省略したが、燃料パッ
ク２０又はＩ／Ｆ部３０には、図２７、図２８に示した
ように、燃料パック２０に封入された発電用燃料ＦＬの
残量を検出する残量検出手段や、発電用燃料の封入状態
を安定化させる燃料安定化手段が設けられた構成を有し
ていてもよい。
【０２５３】ここで、本具体構成例に係る電源システム
に適用される水蒸気改質反応ユニット２１０Ａの構成
は、例えば、図４０に示すように、シリコン等の微小基
板２０１の一面側に、半導体製造技術等の微細加工技術
を用いて、所定の溝形状及び所定の平面パターンを有す
るように設けられた燃料吐出部２０２ａ、水吐出部２０
２ｂ、燃料気化部２０３ａ、水気化部２０３ｂ、混合部
２０３ｃ、改質反応流路２０４、水素ガス排気部２０５
と、上記改質反応流路２０４の形成領域に対応する領域
であって、例えば、微小基板２０１の他面側に設けられ
た薄膜ヒータ２０６と、を備えて構成されている。
【０２５４】燃料吐出部２０２ａ及び水吐出部２０２ｂ
は、上述したような水蒸気改質反応における原料物質と
なる発電用燃料及び水を、例えば、所定の単位量ごとに
液状粒として流路内に吐出する流体吐出機構を有してい
る。したがって、燃料吐出部２０２ａ及び水吐出部２０
２ｂにおける発電用燃料又は水の吐出量に基づいて、例
えば、上記化学反応式（３）式に示した水蒸気改質反応
の進行状態が制御されることになるため（詳しくは、後
述する薄膜ヒータ２０６からの熱量も密接に関連す
る）、燃料吐出部２０２ａ及び水吐出部２０２ｂは、上
述した出力制御部１４（燃料制御部１４ａ）における燃
料供給量の調整機能の一部を担う構成を有している。
【０２５５】燃料気化部２０３ａ及び水気化部２０３ｂ
は、それぞれ発電用燃料及び水の沸点等の揮発条件に応
じて加熱されるヒータであって、燃料吐出部２０２ａ及
び水吐出部２０２ｂから液状粒として吐出された発電用
燃料又は水を、加熱処理あるいは減圧処理等することに
より、図１３（ａ）に示した蒸発過程を実行して気化
し、混合部２０３ｃにおいて、燃料ガスと水蒸気の混合
ガスを生成する。
【０２５６】改質反応流路２０４及び薄膜ヒータ２０６
は、上記混合部２０３ｃにおいて生成された混合ガスを
改質反応流路２０４に導入し、改質反応流路２０４の内
壁面に付着形成された銅-錫（Ｃｕ-Ｚｎ）系の触媒（図
示を省略）、及び、改質反応流路２０４の形成領域に対
応して設けられた薄膜ヒータ２０６から、改質反応流路
２０４に供給される所定の熱エネルギーに基づいて、図
１３（ａ）及び上記化学反応式（３）に示した水蒸気改
質反応を生じさせて、水素ガス（Ｈ２）を生成する（水
蒸気改質反応過程）。
【０２５７】水素ガス排気部２０５は、改質反応流路２
０４において生成された水素ガスを排出して、選択酸化
反応ユニット２１０Ｃにおける水性シフト反応過程及び
選択酸化反応過程を介して、一酸化炭素（ＣＯ）を除去
した後、主発電部１２を構成する燃料電池の燃料極に供
給する。これにより、主発電部１２において、上記化学
反応式（６）及び（７）に基づく一連の電気化学反応が
生じて、所定の電力が生成される。
【０２５８】このような構成を有する電源システムにお
いて、上述した全体動作（初期動作、起動動作、定常動
作、停止動作）に則して、例えば、Ｉ／Ｆ部３０を介し
て発電モジュール１０に燃料パック２０が結合される
と、燃料供給弁２４Ａ（燃料漏出防止手段）による漏出
防止機能が解除されて、燃料パック２０の燃料封入空間
２２Ａに封入された発電用燃料（例えば、メタノール）
ＦＬが、燃料送出経路３１を介して直接副電源部１１を
構成する燃料電池の燃料極に供給されて、第２の電力が
生成される。この電力は、コントロールチップ９０に搭
載された動作制御部１３に動作電力として供給されると
ともに、電源システム１Ａが図示を省略した正極端子及
び負極端子を介して電気的に接続されたデバイスＤＶＣ
（図示を省略）に内蔵されたコントローラＣＮＴに駆動
電力として供給される。
【０２５９】そして、動作制御部１３が上記コントロー
ラＣＮＴからデバイスＤＶＣの負荷ＬＤの駆動状態に関
する情報を受け取ると、起動制御部１５に動作制御信号
を出力して、副電源部１１により生成される電力の一部
を用いて、水蒸気改質反応ユニット２１０Ａの薄膜ヒー
タ２０６を加熱するとともに、所定量の発電用燃料及び
水を水蒸気改質反応ユニット２１０Ａの改質反応流路２
０４に吐出する。これにより、上述した化学反応式
（３）〜（５）に示した水蒸気改質反応及び選択酸化反
応により、水素ガス（Ｈ２）及び二酸化炭素（ＣＯ２）
が生成され、水素ガス（Ｈ２）は、主発電部１２を構成
する燃料電池の燃料極に供給されて第１の電力が生成さ
れ、デバイスＤＶＣの負荷ＬＤに負荷駆動電力として供
給されるとともに、二酸化炭素（ＣＯ２）は、例えば、
発電モジュール１０の上面に設けられた排出孔１４ｄを
介して発電モジュール１０（電源システム１Ａ）の外部
に排出される。
【０２６０】また、主発電部１２における発電動作に際
して生成される副生成物（水蒸気等の気体）は、分離回
収部１６において、冷却されて液化されることにより、
水とそれ以外の気体成分とに分離し、水のみを回収して
一部を副生成物供給経路１６ａを介して、上記水蒸気改
質反応ユニット２１０Ａに供給するとともに、それ以外
の水を副生成物回収経路３２を介して、燃料パック２０
内の回収保持空間２２Ｂに不可逆的に保持される。
【０２６１】したがって、本具体構成例に係る電源シス
テム１Ａによれば、電源システム１Ａの外部から燃料の
補給を受けることなく、駆動される負荷（デバイスＤＶ
Ｃ）の駆動状態に応じた適切な電力（第１の電力）を自
立的に出力することができるので、汎用の化学電池と同
等の電気的特性及び簡易な取り扱いを実現しつつ、高い
エネルギー変換効率で発電動作を行うことができるとと
もに、少なくとも燃料パック２０の自然界への投棄、埋
め立て等に対して、環境への負担が少ないポータブル型
の電源システムを実現することができる。
【０２６２】なお、本具体構成例においては、主発電部
１２や水蒸気改質反応ユニット２１０Ａ等において生成
され、回収された副生成物（水）の一部を水蒸気改質反
応ユニット２１０Ａに供給して再利用する構成を示した
が、このような構成を適用しない電源システムにおいて
は、燃料パック２０に発電用燃料（メタノール等）とと
もに封入された水を利用して、水蒸気改質反応ユニット
２１０Ａにおける水蒸気改質反応を実行する。
【０２６３】したがって、このように予め水が混合して
封入された発電用燃料を用いて発電動作を行う場合にあ
っては、図４１に示すように、水蒸気改質反応ユニット
２１０Ａの構成として、微小基板２０１の一面側に、燃
料吐出部２０２、燃料気化部２０３、改質反応流路２０
４及び水素ガス排気部２０５のみからなる単一の流路が
形成された構成を適用することができる。
【０２６４】本発明に係る電源システムは、上述した各
構成例の部材、各実施形態の発電モジュール、並びに各
実施例の着脱構造を任意に組合せてなるものであり、場
合によっては、副電源部や主発電部の少なくとも一方を
複数個を並列に設けたり、複数種を並列に設けてもよ
く、このような構成によりデバイスの起動状態に応じて
主発電部の駆動が制御されるので発電用燃料の浪費を抑
制して、エネルギー資源の利用効率を向上することがで
き、リムーバルの汎用電池を電源として用いていた携帯
電話や携帯情報端末（ＰＤＡ）、ノート型パーソナルコ
ンピュータ、デジタルビデオカメラやデジタルスチルカ
メラ等の携帯機器に広く利用することができる。
【０２６５】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
燃料封入部（燃料パック）に充填、封入された液体又は
気体からなる発電用燃料、又は、該発電用燃料から供給
される特定の成分（例えば、水素）を用いて発電を行う
発電モジュール（発電器）を備えたポータブル型の電源
システムにおいて、第２の発電手段により生成される第
２の電力に基づいてシステム制御手段（起動制御部、出
力制御部、システム制御手段）が駆動され、負荷の駆動
状態に応じて、第１の電源手段への発電用燃料の供給量
が制御されることにより、第１の発電手段における第１
の電力の発生量（発電状態）が制御される。
【０２６６】これにより、電源システムの外部から燃料
等の供給を受けることなく、発電モジュールにより自立
的に発電状態を制御することができるので、負荷の駆動
状態に応じた適切な電力を発生、出力することができ、
発電用燃料の浪費を抑制して、エネルギー資源の利用効
率を高めた電源システムを提供することができるととも
に、汎用の化学電池と同等の電気的特性及び簡易な取り
扱いを実現することができる。
【０２６７】上記電源システムにおいて、より好ましい
態様は、第１の電源手段及び第２の電源手段が、共に燃
料封入部から供給される発電用燃料を用いた電気化学反
応により、第１の電力及び第２の電力を発生する燃料電
池を有している構成であり、これによれば、汎用の化学
電池に比較して、極めてエネルギー利用効率の高い燃料
電池を用いて、電源システムの動作電力及び負荷の駆動
電力を生成することができるので、エネルギーの有効利
用を図ることができるとともに、既存の化学電池と同等
の電気的特性を得るために必要となる電源システム（発
電モジュール及び燃料封入部）の規模を小型化すること
ができる。
【０２６８】また、上記電源システムにおいて、第１の
電源手段のみを上記燃料電池により構成したものであっ
てもよく、この場合、第１の電源手段は、発電用燃料を
改質して、特定の成分を抽出する燃料改質器と、該特定
の成分が供給される燃料極と、空気中の酸素が供給され
る空気極と、を備えた燃料改質型の燃料電池としての構
成を適用することが好ましい。このような燃料改質型の
燃料電池を適用した構成によれば、燃料電池に供給され
る発電用燃料の量を制御することにより、第１の電源手
段により生成される第１の電力の量を簡易に制御するこ
とができるとともに、発電用燃料の有する化学エネルギ
ーから極めて高いエネルギー変換効率で電力を生成する
ことができる電源システムを実現することができる。
【０２６９】また、上記電源システムにおいて、第２の
電源手段のみを上記燃料電池により構成したものであっ
てもよく、この場合、第２の電源手段は、発電用燃料が
直接的に供給される燃料極と、空気中の酸素が供給され
る空気極と、を備えた燃料直接供給型の燃料電池として
の構成を適用することが好ましい。このような燃料直接
供給型の燃料電池を適用した構成によれば、簡易な構成
の燃料電池に燃料封入部から発電用燃料を供給するだけ
で、自立的かつ継続的に高いエネルギー変換効率で所定
の電力（第２の電力）を生成してシステム制御手段に動
作電力として供給することができるので、特別な操作を
必要とすることなく、負荷の駆動状態に応じて第１の電
力を出力することができ、汎用の化学電池と同等の簡易
な取り扱いが可能な電源システムを提供することができ
るとともに、第２の電源手段の規模を小型化することが
できる。
【０２７０】なお、上記電源システムにおいて、第１及
び第２の電源手段としては、上述した燃料電池の他、発
電用燃料を用いて高いエネルギー変換効率で第１及び第
２の電力を生成することができ、かつ、小型化や微細化
が可能な構成を有する種々の発電装置や蓄電装置の中か
ら、電源システムの外形形状や電気的特性等に応じて適
宜組み合わせた任意の構成を適用することができる。
【０２７１】ここで、第１の電源手段又は出力制御部の
少なくともいずれか一方は、第２の発電手段から出力さ
れる第２の電力に基づいて、又は、上記燃料電池又は発
電装置から出力される電力を蓄積する蓄電装置から放出
された電力（第２の電力）に基づいて動作するものであ
ってもよく、これによれば、第２の電源手段により生成
される電力の駆動電力特性に応じて、第２の電源手段か
ら直接供給される電力、又は、蓄電装置に蓄積され、駆
動電力特性が高められた電力を起動電力として用いるこ
とができるので、第１の電源手段を良好に起動して第１
の電力を生成する発電動作に移行することができる。
【０２７２】なお、上記電源システムに適用される発電
用燃料は、少なくとも、水素を主成分とする、又は、水
素からなる液体燃料、液化燃料、及び気体燃料のいずれ
か、具体的には、メタノールやエタノール、ブタノール
等のアルコール系の液体燃料や、ジメチルエーテルやイ
ソブタン、天然ガス等の炭化水素からなる液化燃料、あ
るいは、水素ガス等の気体燃料であって、特に、燃料封
入部から発電モジュールに供給される際の常温、常圧等
の所定の環境条件の下で気体状態にあるものを良好に適
用することができるので、第１及び第２の電源手段にお
ける発電動作において、高いエネルギー変換効率で電力
を生成することができるとともに、この発電動作に伴っ
て電力以外に生成される副生成物を比較的簡易な処理で
無毒化や難燃化することができ、自然環境等への影響を
大幅に抑制することができる。
【０２７３】また、上記電源システムは、第１の電源手
段から出力される第１の電力により駆動する負荷に対し
て、システム全体が着脱可能な構成、もしくは、該負荷
に対して、少なくとも燃料封入部が着脱可能な構成、又
は、発電モジュールに対して、燃料封入部が着脱可能な
構成を有していることが好ましい。これによれば、燃料
封入部に封入された発電用燃料がなくなったときや少な
くなったときに、燃料封入部を発電モジュールから取り
外して新たな燃料封入部に交換、あるいは、燃料封入部
に発電用燃料を注入して補充することができるので、発
電モジュールを継続的に利用することができるととも
に、電源システム全体又は燃料封入部をあたかも汎用の
化学電池のように簡便に使用することができる。また、
燃料封入部の交換や回収が可能となるので、電源システ
ム自体の廃棄量を削減することができる。
【０２７４】さらに、上記電源システムは、少なくと
も、発電モジュール（第１の電源手段、第２の電源手
段）が、微細加工技術を用いて微小空間に集積化された
構成を適用することもできる。このような構成によれ
ば、燃料封入部及び発電モジュールを組み合わせた電源
システム全体の物理的外形形状を、汎用の化学電池の外
形形状及び寸法と同等に構成することもできるので、電
気的特性のみならず、外形形状においても、汎用の化学
電池との完全な互換性を備えることができ、極めてエネ
ルギー変換効率の高い電源システムを既存の化学電池の
市場に良好に普及させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る電源システムの適用形態を示す概
念図である。
【図２】本発明に係る電源システムの基本構成を示すブ
ロック図である。
【図３】本発明に係る電源システムに適用される発電モ
ジュールの第１の実施形態を示すブロック図である。
【図４】本実施形態に係る電源モジュールに適用可能な
副電源部の第１の構成例を示す概略構成図である。
【図５】本実施形態に係る電源モジュールに適用可能な
副電源部の第２の構成例を示す概略構成図である。
【図６】本実施形態に係る電源モジュールに適用可能な
副電源部の第３の構成例を示す概略構成図である。
【図７】本実施形態に係る電源モジュールに適用可能な
副電源部の第４の構成例を示す概略構成図である。
【図８】本実施形態に係る電源モジュールに適用可能な
副電源部の第５の構成例を示す概略構成図である。
【図９】本実施形態に係る電源モジュールに適用可能な
副電源部の第６の構成例を示す概略構成図である。
【図１０】本実施形態に係る電源モジュールに適用可能
な副電源部の第７の構成例を示す概略構成図である。
【図１１】本実施形態に係る電源モジュールに適用可能
な副電源部の第８の構成例を示す概略構成図である。
【図１２】本実施形態に係る電源モジュールに適用可能
な主発電部の第１の構成例を示す概略構成図である。
【図１３】本構成例に係る主発電部に適用される燃料改
質部における水素生成過程を示す概念図である。
【図１４】本実施形態に係る電源モジュールに適用可能
な主発電部の第２の構成例を示す概略構成図である。
【図１５】本実施形態に係る電源モジュールに適用可能
な主発電部の第３の構成例を示す概略構成図である。
【図１６】本実施形態に係る電源モジュールに適用可能
な主発電部の第４の構成例を示す概略構成図である。
【図１７】本実施形態に係る電源モジュールに適用可能
な主発電部の第５の構成例を示す概略構成図である。
【図１８】本実施形態に係る電源モジュールに適用可能
な主発電部の第６の構成例を示す概略構成図である。
【図１９】本発明に係る電源システムに適用される発電
モジュールの一実施形態の他の例の要部構成を示すブロ
ック図である。
【図２０】電源システムの概略動作を示すフローチャー
トである。
【図２１】本発明に係る電源システムに適用される発電
モジュールの第２の実施形態を示すブロック図である。
【図２２】本発明に係る電源システムに適用される発電
モジュールの第３の実施形態を示すブロック図である。
【図２３】本実施形態に係る電源モジュールに適用可能
な副電源部の第１の構成例を示す概略構成図である。
【図２４】本実施形態に係る電源モジュールに適用可能
な副電源部の第２の構成例を示す概略構成図である。
【図２５】本発明に係る電源システムに適用可能な副生
成物回収手段の一実施例を示すブロック図である。
【図２６】本実施例に係る副生成物回収手段による副生
成物の保持動作を示す概略図である。
【図２７】本発明に係る電源システムに適用可能な残量
検出手段の一実施例を示すブロック図である。
【図２８】本発明に係る電源システムに適用可能な燃料
安定化手段の一実施例を示すブロック図である。
【図２９】本発明に係る電源システムに適用可能な外形
形状の具体例を示す概略構成図である。
【図３０】本発明に係る電源システムに適用される外形
形状と、汎用の化学電池の外形形状との対応関係を示す
概念図である。
【図３１】本発明に係る電源システムに既存の化学電池
の外形形状を適用した場合の第１の実施例を示す概略構
成図である。
【図３２】本実施例に係る電源システムにおける発電モ
ジュール及び燃料パックの着脱構造を示す概略図であ
る。
【図３３】本発明に係る電源システムに既存の化学電池
の外形形状を適用した場合の第２の実施例を示す概略構
成図である。
【図３４】本実施例に係る電源システムにおける発電モ
ジュール及び燃料パックの着脱構造を示す概略図であ
る。
【図３５】本発明に係る電源システムに既存の化学電池
の外形形状を適用した場合の第３の実施例を示す概略構
成図である。
【図３６】本実施例に係る電源システムにおける発電モ
ジュール及び燃料パックの着脱構造を示す概略図であ
る。
【図３７】本発明に係る電源システムに既存の化学電池
の外形形状を適用した場合の第４の実施例を示す概略構
成図である。
【図３８】本実施例に係る電源システムにおける発電モ
ジュール及び燃料パックの着脱構造を示す概略図であ
る。
【図３９】本発明に係る電源システム全体の具体構成例
を示す概略構成図である。
【図４０】本具体構成例に適用される燃料改質部の一構
成例を示す概略図である。
【図４１】本具体構成例に適用される燃料改質部の他の
構成例を示す概略図である。
【符号の説明】
１ 電源システム １０、１０Ａ〜１０Ｆ 発電モジュール １１、１１Ａ〜１１Ｈ 副電源部 １２、１２Ａ〜１２Ｆ 主発電部 １３ 動作制御部 １４ 出力制御部 １５ 起動制御部 １６ 分離回収部 １７ 残量検出部 ２０、２０Ｄ〜２０Ｆ 燃料パック ３０、３０Ｄ〜３０Ｆ Ｉ／Ｆ部 ＤＶＣ デバイス ＬＤ 負荷 ＣＮＴ コントローラ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０１Ｍ 8/06 Ｈ０１Ｍ 8/06 Ｚ // Ｈ０１Ｍ 8/10 8/10

Claims (37)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 発電用燃料が封入された燃料封入部と、 該燃料封入部から供給される前記発電用燃料を用いて電
    力を発生する発電モジュールと、を備え、 前記発電モジュールは、 前記発電用燃料を用いて所定の負荷を駆動するための第
    １の電力を発生する第１の電源手段と、 少なくとも、前記第１の電源手段を動作制御するための
    第２の電力を出力する第２の電源手段と、 前記第２の電力により動作し、少なくとも、前記第１の
    電源手段における動作状態を制御するシステム制御手段
    と、を具備していることを特徴とする電源システム。
  2. 【請求項２】 前記システム制御手段は、少なくとも、 前記第１の電源手段を起動状態に設定する起動制御部
    と、 前記第１の電源手段の動作状態を制御して、前記第１の
    電力の発生量を調整する出力制御部と、 少なくとも、前記負荷の駆動状態に応じて、前記起動制
    御部及び前記出力制御部を制御し、前記第１の電源手段
    により生成される前記第１の電力の発生量を制御する動
    作制御部と、を備えていることを特徴とする請求項１記
    載の電源システム。
  3. 【請求項３】 前記出力制御部は、前記動作制御手段か
    らの制御信号に基づいて、前記第１の電源手段への前記
    発電用燃料の供給量を制御し、前記第１の電源手段にお
    ける前記第１の電力の発生量を調整することを特徴とす
    る請求項２記載の電源システム。
  4. 【請求項４】 前記第１の電源手段は、前記燃料封入部
    から供給される前記発電用燃料を用いて、前記第１の電
    力を発生する発電装置を有することを特徴とする請求項
    １乃至３のいずれかに記載の電源システム。
  5. 【請求項５】 前記第１の電源手段は、前記燃料封入部
    から供給され、前記第２の電源手段における前記第２の
    電力の出力のために消費された後の前記発電用燃料を用
    いて、前記第１の電力を発生する発電装置を有すること
    を特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の電源シ
    ステム。
  6. 【請求項６】 前記第２の電源手段は、前記燃料封入部
    から供給される前記発電用燃料を用いて、前記第２の電
    力を常時自立的に発生する発電装置を有することを特徴
    とする請求項１乃至５のいずれかに記載の電源システ
    ム。
  7. 【請求項７】 前記第２の電源手段は、前記燃料封入部
    から供給される前記発電用燃料を用いることなく、前記
    第２の電力を常時出力する電源装置を有することを特徴
    とする請求項１乃至４のいずれかに記載の電源システ
    ム。
  8. 【請求項８】 前記第１の電源手段及び前記第２の電源
    手段は、前記発電用燃料を用いた電気化学反応により、
    前記第１の電力及び第２の電力を発生する燃料電池を有
    することを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載
    の電源システム。
  9. 【請求項９】 前記第１の電源手段は、前記燃料封入部
    から供給される前記発電用燃料を用いた電気化学反応に
    より、前記第１の電力を発生する燃料電池を有すること
    を特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載の電源シ
    ステム。
  10. 【請求項１０】 前記第１の電源手段は、前記発電用燃
    料を改質して、特定の成分を抽出する燃料改質器と、該
    特定の成分が供給される燃料極と、空気中の酸素が供給
    される空気極と、を備えた燃料改質型の燃料電池を有す
    ることを特徴とする請求項８又は９記載の電源システ
    ム。
  11. 【請求項１１】 前記第１の電源手段は、前記燃料封入
    部から供給される前記発電用燃料の燃焼に基づいて、前
    記第１の電力を発生する発電装置を有することを特徴と
    する請求項１乃至７のいずれかに記載の電源システム。
  12. 【請求項１２】 前記第１の電源手段は、前記燃料封入
    部から供給される前記発電用燃料を用いた燃焼反応によ
    り生じる熱エネルギーによる高温と前記電源システム内
    外の他の領域における定温との温度差に基づいて、熱電
    変換により前記第１の電力を発生する発電装置を有する
    ことを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載の電
    源システム。
  13. 【請求項１３】 前記第１の電源手段は、前記燃料封入
    部から供給される前記発電用燃料を用いた熱音響効果に
    よる外力発生効果に基づいて、前記第１の電力を発生す
    る発電装置を有することを特徴とする請求項１乃至７の
    いずれかに記載の電源システム。
  14. 【請求項１４】 前記第１の電源手段は、前記燃料封入
    部から供給される前記発電用燃料を用いた電磁流体発電
    により前記第１の電力を発生する発電装置を有すること
    を特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載の電源シ
    ステム。
  15. 【請求項１５】 前記第２の電源手段は、前記燃料封入
    部から供給される前記発電用燃料を用いた電気化学反応
    により、前記第２の電力を発生する燃料電池を有するこ
    とを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の電源
    システム。
  16. 【請求項１６】 前記第２の電源手段は、前記発電用燃
    料が直接的に供給される燃料極と、空気中の酸素が供給
    される空気極と、を備えた燃料直接供給型の燃料電池を
    有することを特徴とする請求項１５記載の電源システ
    ム。
  17. 【請求項１７】 前記第２の電源手段は、前記燃料封入
    部に封入された液体燃料からなる前記発電用燃料の気化
    反応により生じる圧力エネルギーに基づいて、前記第２
    の電力を発生する発電装置を有することを特徴とする請
    求項１乃至６のいずれかに記載の電源システム。
  18. 【請求項１８】 前記第２の電源手段は、前記燃料封入
    部に封入された高圧液化燃料からなる前記発電用燃料の
    圧力エネルギーに基づいて、第２の電力を発生する発電
    装置を有することを特徴とする請求項１乃至６のいずれ
    かに記載の電源システム。
  19. 【請求項１９】 前記第２の電源手段は、前記電源シス
    テムの周辺と内部における温度差に基づいて、熱電変換
    により前記第２の電力を発生する発電装置を有すること
    を特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の電源シ
    ステム。
  20. 【請求項２０】 前記第２の電源手段は、前記燃料封入
    部から供給される前記発電用燃料を用いた触媒燃焼反応
    により生じる熱エネルギーによる高温と前記電源システ
    ム内外の他の領域における定温との温度差に基づいて、
    熱電変換により前記第２の電力を発生する発電装置を有
    することを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載
    の電源システム。
  21. 【請求項２１】 前記第２の電源手段は、前記燃料封入
    部に封入され、液化された前記発電用燃料の気化反応に
    より吸収される熱エネルギーによる低温と前記電源シス
    テム内外の他の領域における定温との温度差に基づい
    て、熱電変換により前記第２の電力を発生する発電装置
    を有することを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに
    記載の電源システム。
  22. 【請求項２２】 前記第２の電源手段は、前記燃料封入
    部から供給される前記発電用燃料を用いた生物化学的反
    応に基づいて、前記第２の電力を発生する発電装置を有
    することを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載
    の電源システム。
  23. 【請求項２３】 前記第２の電源手段は、前記燃料封入
    部から供給される前記発電用燃料の流体移動により生じ
    る振動エネルギーに基づいて、前記第２の電力を発生す
    る発電装置を有することを特徴とする請求項１乃至６の
    いずれかに記載の電源システム。
  24. 【請求項２４】 前記第２の電源手段は、前記電源シス
    テムの外部から入射する光エネルギーに基づいて、光電
    変換により前記第２の電力を発生する発電装置を有する
    ことを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の電
    源システム。
  25. 【請求項２５】 前記第２の電源手段は、電力の蓄積が
    可能な蓄電装置を有することを特徴とする請求項１乃至
    ５のいずれかに記載の電源システム。
  26. 【請求項２６】 前記第２の電源手段は、繰り返し充放
    電が可能な電気化学的な二次電池を有することを特徴と
    する請求項１乃至５のいずれかに記載の電源システム。
  27. 【請求項２７】 前記第２の電源手段は、繰り返し電荷
    の蓄積、放出が可能なコンデンサを有することを特徴と
    する請求項１乃至５のいずれかに記載の電源システム。
  28. 【請求項２８】 前記第１の電源手段又は前記出力制御
    部の少なくともいずれか一方は、前記第２の発電手段か
    ら出力される前記第２の電力に基づいて動作することを
    特徴とする請求項２乃至２７のいずれかに記載の電源シ
    ステム。
  29. 【請求項２９】 前記第２の電源手段は、前記燃料電池
    又は前記発電装置から出力される電力を蓄積する前記蓄
    電装置を備え、該蓄電装置に蓄積された前記電力を前記
    第２の電力として、前記第１の電源手段又は前記出力制
    御部の少なくともいずれか一方に出力することを特徴と
    する請求項１５乃至２７のいずれかに記載の電源システ
    ム。
  30. 【請求項３０】 前記電源システムは、少なくとも、前
    記発電モジュールに設けられる前記第１の電源手段及び
    前記第２の電源手段が、微細加工技術を用いて微小空間
    に集積化された構成を有していることを特徴とする請求
    項１乃至２９のいずれかに記載の電源システム。
  31. 【請求項３１】 前記発電用燃料は、少なくとも、水素
    を主成分とする、又は、水素からなる液体燃料、液化燃
    料、及び、気体燃料のいずれかを含むことを特徴とする
    請求項１乃至３０のいずれかに記載の電源システム。
  32. 【請求項３２】 前記発電用燃料は、アルコール系の液
    体燃料を含み、所定の環境条件下で気化することを特徴
    とする請求項３１記載の電源システム。
  33. 【請求項３３】 前記発電用燃料は、炭化水素からなる
    液化燃料を含み、所定の環境条件下で気化することを特
    徴とする請求項３１記載の電源システム。
  34. 【請求項３４】 前記電源システムは、前記第１の電源
    手段から出力される前記第１の電力により駆動する前記
    負荷に対して、着脱可能に構成されていることを特徴と
    する請求項１乃至３３のいずれかに記載の電源システ
    ム。
  35. 【請求項３５】 前記電源システムは、前記第１の電源
    手段から出力される前記第１の電力により駆動する前記
    負荷に対して、少なくとも前記燃料封入部が着脱可能に
    構成されていることを特徴とする請求項１乃至３３のい
    ずれかに記載の電源システム。
  36. 【請求項３６】 前記電源システムは、前記発電モジュ
    ールに対して、前記燃料封入部が、着脱可能に構成され
    ていることを特徴とする請求項１乃至３３のいずれかに
    記載の電源システム。
  37. 【請求項３７】 前記電源システムは、日本工業規格で
    規格化された電池の形状及び寸法規格に則った外形であ
    ることを特徴とする請求項１乃至３６のいずれかに記載
    の電源システム。
JP2001279334A 2001-01-19 2001-09-14 電源システム Expired - Fee Related JP3909662B2 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2001279334A JP3909662B2 (ja) 2001-01-19 2001-09-14 電源システム

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2001011727 2001-01-19
JP2001-11727 2001-01-19
JP2001279334A JP3909662B2 (ja) 2001-01-19 2001-09-14 電源システム

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2002289210A true JP2002289210A (ja) 2002-10-04
JP3909662B2 JP3909662B2 (ja) 2007-04-25

Family

ID=26607979

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2001279334A Expired - Fee Related JP3909662B2 (ja) 2001-01-19 2001-09-14 電源システム

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP3909662B2 (ja)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2005043664A1 (ja) * 2003-11-04 2005-05-12 Kabushiki Kaisha Toshiba 液体型燃料電池システムとその制御回路
JP2005122972A (ja) * 2003-10-15 2005-05-12 Matsushita Electric Ind Co Ltd 燃料電池システム及び燃料電池システムの動作方法
WO2005081353A1 (ja) * 2004-02-24 2005-09-01 Fujitsu Limited 燃料電池
JP2006228564A (ja) * 2005-02-17 2006-08-31 Canon Inc 電子機器及び電力供給システム
JP2008166228A (ja) * 2007-01-05 2008-07-17 Sharp Corp 燃料電池システム

Cited By (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005122972A (ja) * 2003-10-15 2005-05-12 Matsushita Electric Ind Co Ltd 燃料電池システム及び燃料電池システムの動作方法
WO2005043664A1 (ja) * 2003-11-04 2005-05-12 Kabushiki Kaisha Toshiba 液体型燃料電池システムとその制御回路
EP1691437A1 (en) * 2003-11-04 2006-08-16 Toshiba Life-Engineering Corporation Liquid-type fuel cell system and control circuit thereof
JPWO2005043664A1 (ja) * 2003-11-04 2007-11-29 株式会社東芝 液体型燃料電池システムとその制御回路
KR100831801B1 (ko) * 2003-11-04 2008-05-28 가부시끼가이샤 도시바 액체형 연료 전지 시스템과 그 제어 회로
EP1691437A4 (en) * 2003-11-04 2008-07-09 Toshiba Life Engineering Corp FUEL CELL SYSTEM OF LIQUID TYPE AND CONTROL UNIT FOR THIS
JP4649334B2 (ja) * 2003-11-04 2011-03-09 株式会社東芝 液体型燃料電池システムとその制御回路
WO2005081353A1 (ja) * 2004-02-24 2005-09-01 Fujitsu Limited 燃料電池
JPWO2005081353A1 (ja) * 2004-02-24 2008-01-17 富士通株式会社 燃料電池
JP2006228564A (ja) * 2005-02-17 2006-08-31 Canon Inc 電子機器及び電力供給システム
JP2008166228A (ja) * 2007-01-05 2008-07-17 Sharp Corp 燃料電池システム

Also Published As

Publication number Publication date
JP3909662B2 (ja) 2007-04-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100500173B1 (ko) 전원시스템, 시스템을 구성하는 연료 팩 및 발전기와전원시스템으로 구동되는 장치
JP4487231B2 (ja) 発電モジュール、電源システム及びデバイス
CN100452510C (zh) 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
JP3858653B2 (ja) 電源システム
JP4453206B2 (ja) 電源システム
JP2003036879A (ja) 電源システム
JP2002289211A (ja) 燃料封入部、発電モジュール及び電源システム
JP3909662B2 (ja) 電源システム
JP5082476B2 (ja) 燃料封入部及び電源システム
JP4208220B2 (ja) 電源システム
RU2244988C2 (ru) Система источника питания, состоящая из отсоединяемого топливного блока и узла выработки энергии, электрическое устройство, приводимое в действие системой источника питания, и биоразлагаемая оболочка топливного блока, используемого в системе
JP5051049B2 (ja) 電源システム
TWI222766B (en) Power supply system and electronical mechanism
CA2590609A1 (en) Power supply system, fuel pack constituting the system, and device driven by power generator and power supply system

Legal Events

Date Code Title Description
A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20060622

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20060807

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20061013

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20061211

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20070105

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20070118

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110202

Year of fee payment: 4

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120202

Year of fee payment: 5

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130202

Year of fee payment: 6

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130202

Year of fee payment: 6

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140202

Year of fee payment: 7

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees