JP2006179276A - Heating system of hydrogen gas generation unit, electromagnetic induction heating unit, and hydrogen gas generation unit - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、燃料電池に供給する水素ガスを発生させるための水素ガス発生ユニットを加熱するための加熱システム及びこのシステムに用いられる電磁誘導加熱ユニット及び水素ガス発生システムに関するものである。 The present invention relates to a heating system for heating a hydrogen gas generation unit for generating hydrogen gas to be supplied to a fuel cell, and an electromagnetic induction heating unit and a hydrogen gas generation system used in this system.
燃料電池は、他の発電システムに比べると発電効率が高く、大気を汚染する物質を生成しないという点で注目されているエネルギー源である。燃料電池で発電を行わせるために、カソードへ空気(酸素)を供給し、アノードへ水素を供給する。水素はアノードでの触媒反応によって水素イオン及び電子となり、水素イオンは電解質内を移動し、カソードの触媒反応により酸素と反応して水となる。一方、電子は外部回路を伝わってカソードに移動する。この電子の移動により電気エネルギーが発生することになる。 A fuel cell is an energy source that is attracting attention because it has higher power generation efficiency than other power generation systems and does not generate substances that pollute the atmosphere. In order to generate power in the fuel cell, air (oxygen) is supplied to the cathode and hydrogen is supplied to the anode. Hydrogen becomes hydrogen ions and electrons by the catalytic reaction at the anode, and the hydrogen ions move through the electrolyte and react with oxygen by the catalytic reaction at the cathode to become water. On the other hand, the electrons travel through the external circuit and move to the cathode. Electric energy is generated by the movement of the electrons.
以上のように、燃料電池には燃料としての水素を供給する必要がある。そこで水素を発生するための装置が種々知られており、例えば、下記特許文献1,2に開示されている。これらはいずれも炭化水素を分解することで水素を発生させるものである。特許文献1,2における水素発生装置は、円筒形の熱供給器と同じく円筒形の反応器により構成されている。 As described above, it is necessary to supply hydrogen as a fuel to the fuel cell. Accordingly, various apparatuses for generating hydrogen are known and disclosed in, for example, Patent Documents 1 and 2 below. These all generate hydrogen by decomposing hydrocarbons. The hydrogen generators in Patent Documents 1 and 2 are constituted by a cylindrical reactor as well as a cylindrical heat supply device.
また、下記特許文献3に開示されている水素ガス発生ユニットは、水を収容するためのタンクと、水との化学反応により水素を生成する金属を収容する反応容器と、この反応容器に近接配置される加熱手段と、タンクに収容された水を反応容器に導入するための導入管と、反応容器で生成した水素及び未反応の水をタンク内に導入する戻り管と、タンク内の水素及び水を排出する排出管とを備えている。 In addition, a hydrogen gas generation unit disclosed in Patent Document 3 below includes a tank for containing water, a reaction vessel containing a metal that generates hydrogen by a chemical reaction with water, and a proximity to the reaction vessel. Heating means, an introduction pipe for introducing water contained in the tank into the reaction container, a return pipe for introducing hydrogen generated in the reaction container and unreacted water into the tank, hydrogen in the tank and And a discharge pipe for discharging water.
これらの水素ガス発生ユニットの場合、反応容器における反応を効率良く行わせるためには、反応に適した温度に加熱する必要があるが、そのために従来技術においても加熱手段が設けられている。特許文献3においては、この加熱手段として、抵抗加熱によるヒータや、正特性サーミスタ、化学反応の酸化熱を利用する加熱器、触媒燃焼による加熱器、誘導加熱による加熱器を用いることが開示されている。特許文献3では、水素ガス発生ユニットの運転を開始するため、水素ガスを発生させるための反応容器(水素発生部に相当)を一対の加熱手段の間に装着する。この加熱手段による加熱により、水蒸気と金属とを化学反応させて水素ガスを発生し、燃料電池セルに供給される。反応容器内の金属が酸化されて水素ガスの発生効率が低下すると、水素ガス発生ユニットの運転を停止させて、反応容器を一対の加熱手段の間から取り出す。そして、新たな金属を反応容器内に充填した上で再び装着する。このようにして、水素ガス発生ユニットによる水素ガスの発生を継続させることができる。 In the case of these hydrogen gas generation units, in order to efficiently perform the reaction in the reaction vessel, it is necessary to heat to a temperature suitable for the reaction. For this purpose, a heating means is also provided in the prior art. In Patent Document 3, it is disclosed that a heater by resistance heating, a positive temperature coefficient thermistor, a heater using oxidation heat of chemical reaction, a heater by catalytic combustion, or a heater by induction heating is used as this heating means. Yes. In Patent Document 3, in order to start the operation of the hydrogen gas generation unit, a reaction vessel (corresponding to a hydrogen generation unit) for generating hydrogen gas is mounted between a pair of heating means. By heating by this heating means, water vapor and metal are chemically reacted to generate hydrogen gas, which is supplied to the fuel cell. When the metal in the reaction vessel is oxidized and the generation efficiency of hydrogen gas decreases, the operation of the hydrogen gas generation unit is stopped and the reaction vessel is taken out between the pair of heating means. Then, a new metal is filled in the reaction container and then mounted again. In this way, the generation of hydrogen gas by the hydrogen gas generation unit can be continued.
一方、燃料電池は種々の電子機器に対して使用することができ、例えば、ノートパソコン用の電源として使用することができる。この場合、燃料電池セルと水素ガス発生ユニットとを分けてノートパソコンに組み込み、水素ガス発生ユニットだけをノートパソコンに対して着脱自在とすることが好ましい。これは、水素ガスを発生させる化学反応に使用される金属や水を消耗した場合には、これらを新たなものに交換する必要があるからである。また、水素ガス発生ユニットにおける化学反応を開始するためには、化学反応を効率よく行わせるために加熱する必要がある。この場合、ノートパソコン内に設けたヒーターを駆動することで加熱することができるが、ノートパソコンを長時間使用しない状態が続くと、ノートパソコン内部のヒーターで加熱できないことがある。これは、ノートパソコン内に設けられている2次電池が充電されていない状態となっているためであり、2次電池によるヒーターの駆動ができないからである。従って、かかる場合には、水素ガス発生ユニットをスムーズに立ち上げることが難しくなるという問題がある。 On the other hand, the fuel cell can be used for various electronic devices, for example, it can be used as a power source for notebook computers. In this case, it is preferable that the fuel battery cell and the hydrogen gas generation unit are separately installed in a notebook computer, and only the hydrogen gas generation unit is detachable from the notebook computer. This is because when metal or water used for a chemical reaction that generates hydrogen gas is consumed, it is necessary to replace them with new ones. Moreover, in order to start the chemical reaction in the hydrogen gas generation unit, it is necessary to heat the chemical reaction efficiently. In this case, it can be heated by driving a heater provided in the notebook computer, but if the notebook computer is not used for a long time, it may not be heated by the heater inside the notebook computer. This is because the secondary battery provided in the notebook computer is not charged, and the heater cannot be driven by the secondary battery. Therefore, in such a case, there is a problem that it is difficult to smoothly start up the hydrogen gas generation unit.
特許文献3に開示されるシステムでは加熱手段に対して反応容器を着脱可能に構成しているが、金属の充填を行うとき以外は、常に加熱手段と共に使用される。従って、ノートパソコンのような小型の機器に組み込むには不都合であり、仮に組み込んだとしても長時間不使用時における問題は残っている。水素ガス発生ユニットのみをノートパソコンとは別に設置し、商用電源を利用して加熱させる方法も考えられるが使い勝手が低下する。
本発明は上記実情に鑑みてなされたものであり、その課題は、機器に装着される水素ガス発生ユニットを効率よく起動させる水素ガス発生ユニットの加熱システム及び電磁誘導加熱ユニット及び水素ガス発生ユニットを提供することである。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and its problem is to provide a heating system for a hydrogen gas generation unit, an electromagnetic induction heating unit, and a hydrogen gas generation unit for efficiently starting a hydrogen gas generation unit mounted on a device. Is to provide.
上記課題を解決するため本発明に係る水素ガス発生ユニットの加熱システムは、
燃料電池に供給する水素ガスを発生させるための水素ガス発生ユニットを加熱するための加熱システムであって、
前記水素ガス発生ユニットに設けられた、化学反応により水素ガスを発生する水素発生部と、
水素ガス発生ユニットが着脱自在に形成され、前記水素発生部を加熱するための電磁誘導加熱ユニットと、
水素発生部が所定温度に加熱されたことを検出して外部表示させる制御部とを備えていることを特徴とするものである。
In order to solve the above problems, a heating system for a hydrogen gas generation unit according to the present invention includes:
A heating system for heating a hydrogen gas generation unit for generating hydrogen gas to be supplied to a fuel cell,
A hydrogen generation unit provided in the hydrogen gas generation unit for generating hydrogen gas by a chemical reaction;
A hydrogen gas generation unit is detachably formed, and an electromagnetic induction heating unit for heating the hydrogen generation unit;
And a control unit that detects that the hydrogen generating unit is heated to a predetermined temperature and displays the hydrogen generating unit externally.
かかる構成による加熱システムの作用・効果を説明する。水素ガス発生ユニットは水素発生部を備えており、化学反応により水素ガスを発生する機能を有する。例えば、純鉄と水蒸気とを反応させることで水素ガスを発生させることができるが、この化学反応を効率よく行わせるためには、加熱する必要がある。そのため電磁誘導加熱ユニットを設けており、水素ガス発生ユニットを着脱自在としている。例えば、ノートパソコン用に使用する場合、ノートパソコンから水素ガス発生ユニットを取り外し、これを電磁誘導加熱ユニットに装着する。電磁誘導加熱ユニットに水素ガス発生ユニットを装着すれば、水素発生部を加熱させて化学反応を効率よく開始することができる。また、水素発生部が所定温度に加熱されたことを検出して、所定温度になったことを表示させることができる。この表示に基づいて、電磁誘導加熱ユニットから水素ガス発生ユニットを取り外し、ノートパソコン等の機器に再び装着することができる。その結果、機器に装着される水素ガス発生ユニットを効率よく起動させる水素ガス発生ユニットを提供することができる。 The operation and effect of the heating system having such a configuration will be described. The hydrogen gas generation unit includes a hydrogen generation part and has a function of generating hydrogen gas by a chemical reaction. For example, hydrogen gas can be generated by reacting pure iron and water vapor, but heating is necessary to efficiently perform this chemical reaction. Therefore, an electromagnetic induction heating unit is provided, and the hydrogen gas generation unit is detachable. For example, when used for a notebook computer, the hydrogen gas generation unit is removed from the notebook computer, and this unit is attached to the electromagnetic induction heating unit. If a hydrogen gas generation unit is attached to the electromagnetic induction heating unit, the hydrogen generation unit can be heated to start a chemical reaction efficiently. Further, it is possible to detect that the hydrogen generating part has been heated to a predetermined temperature and display that the predetermined temperature has been reached. Based on this display, the hydrogen gas generation unit can be removed from the electromagnetic induction heating unit and mounted again on a device such as a notebook computer. As a result, it is possible to provide a hydrogen gas generation unit that efficiently activates the hydrogen gas generation unit mounted on the device.
本発明に係る前記水素ガス発生ユニットは、前記水素発生部の周囲を覆う断熱部を備えていることが好ましい。加熱手段による加熱を行う場合に、その熱が外部に容易に逃げていく構造では加熱効率が低下し、無駄なエネルギーを消費することになる。例えば、鉄と水を反応させて水素ガスを発生する場合の適切な温度は100℃〜300℃であるが、効率良く反応を行わせるためには、できるだけ300℃に近い方が望ましい。そのためにも、熱が逃げないような構造が必要とされる。そこで、水素発生部の周囲を覆う断熱部を設けることで、熱が逃げていかないような構成とすることができる。 The hydrogen gas generation unit according to the present invention preferably includes a heat insulating portion that covers the periphery of the hydrogen generating portion. When heating by the heating means is performed, the structure in which the heat easily escapes to the outside reduces the heating efficiency and consumes useless energy. For example, the appropriate temperature when hydrogen gas is generated by reacting iron and water is 100 ° C. to 300 ° C., but it is desirable that the temperature be as close to 300 ° C. as possible in order to perform the reaction efficiently. Therefore, a structure that does not allow heat to escape is required. Then, it can be set as the structure which heat does not escape by providing the heat insulation part which covers the circumference | surroundings of a hydrogen generation part.
水素発生部は断熱部に対して着脱自在に構成されることが好ましい。水素発生部の内部に充填される金属材料を消耗した場合など、水素発生部を着脱自在とすることで新たな金属材料の充填や新たな水素発生部の装着(交換)を容易に行うことができる。 It is preferable that the hydrogen generation unit is configured to be detachable from the heat insulating unit. When the metal material filled in the hydrogen generation unit is exhausted, the hydrogen generation unit can be attached or detached easily so that a new metal material can be filled or a new hydrogen generation unit can be attached (replaced). it can.
本発明に係る断熱部は、真空断熱であることが好ましい。例えば、筐体部の内部を真空引きすることにより、筐体部の内部に断熱部を形成することができる。これにより、水素発生部を加熱した熱が外部に伝わりにくくすることができる。 The heat insulating part according to the present invention is preferably vacuum heat insulating. For example, the heat insulation part can be formed inside the housing part by evacuating the inside of the housing part. Thereby, the heat which heated the hydrogen generating part can be made hard to be transmitted outside.
本発明において、前記断熱部と水素発生部の境界部にヒーターを配置していることが好ましい。水素ガス発生ユニットを立ち上げるきっかけは電磁誘導加熱ユニットにより行われるが、水素ガス発生ユニットが一旦機器に装着された後は、ヒーターにより行われる。このヒーターは、断熱部と水素発生部の境界部に配置することで、効率よくヒーターによる加熱を行うことができる。 In the present invention, it is preferable that a heater is disposed at a boundary portion between the heat insulating portion and the hydrogen generating portion. The start-up of the hydrogen gas generation unit is performed by an electromagnetic induction heating unit, but is performed by a heater after the hydrogen gas generation unit is once mounted on the device. This heater can be efficiently heated by the heater by being arranged at the boundary between the heat insulating portion and the hydrogen generating portion.
本発明において、前記水素発生部を構成するカバー部材は電磁誘導により加熱されやすい金属材料とし、前記断熱部を構成するカバー部材は電磁誘導により加熱されない、もしくは加熱されにくい材料としたことが好ましい。 In the present invention, it is preferable that the cover member constituting the hydrogen generating part is made of a metal material that is easily heated by electromagnetic induction, and the cover member constituting the heat insulating part is made of a material that is not heated or hardly heated by electromagnetic induction.
水素ガス発生ユニットを加熱する場合に、カバー部材が熱くなると手で触りにくくなる。そこで、水素発生部を構成するカバー部材は電磁誘導により加熱されやすい材料(例えば、ステンレス)とし、断熱部を構成するカバー部材は電磁誘導により加熱されない材料もしくは加熱されにくい材料(例えば、アルミニウム)とする。これにより、一番外側のカバー部材は電磁誘導加熱ユニットにより加熱されない(加熱されにくい)ので、容易に手で触れることができ、機器への装着も容易に行うことができる。 When the hydrogen gas generation unit is heated, it becomes difficult to touch with a hand if the cover member becomes hot. Therefore, the cover member constituting the hydrogen generating part is made of a material that is easily heated by electromagnetic induction (for example, stainless steel), and the cover member constituting the heat insulating part is made of a material that is not heated by electromagnetic induction or is hardly heated (for example, aluminum). To do. Thereby, since the outermost cover member is not heated by the electromagnetic induction heating unit (it is difficult to be heated), it can be easily touched by hand and can be easily attached to the device.
本発明に係る水素ガス発生ユニットの加熱システムの好適な実施形態を図面を用いて説明する。まず、水素ガス発生ユニットを含む燃料電池モジュールをノートパソコンに搭載する場合の構成例を図1により説明する。 A preferred embodiment of a heating system for a hydrogen gas generation unit according to the present invention will be described with reference to the drawings. First, a configuration example when a fuel cell module including a hydrogen gas generation unit is mounted on a notebook computer will be described with reference to FIG.
<ノートパソコンにおける燃料電池の搭載>
図1において、ノートパソコンは、固定本体部10と可動本体部11とを備えており、可動本体部11は固定本体部10に対して開閉可能に取り付けられており、ノートパソコンを使用する時には、可動本体部11を開いた状態にする。可動本体部11は、2箇所のヒンジ部12により、固定本体部10に対して回動可能に支持されている。固定本体部10の内部には、コンピュータ制御部としてのCPUやメモリ、これらを搭載したマザーボード、ハードディスク及びそのコントローラ、外部記憶媒体を駆動する装置などが組み込まれている。可動本体部11には、表示パネルとして液晶表示パネル14が搭載されている。液晶表示パネル14を駆動するための配線を固定本体部10から接続するために、配線接続部13も設けられている。
<Installation of fuel cell in notebook computer>
In FIG. 1, the notebook computer includes a fixed
本実施形態のノートパソコンは、商用電源だけでなく、ノートパソコンの内部に搭載される燃料電池モジュールにより駆動することができる。燃料電池モジュールは、可動本体部11の液晶表示パネル14の裏面側に搭載される発電ユニット20と、固定本体部10内の適宜の個所に搭載される水素ガス発生ユニット21と、水素ガス発生ユニット21により発生した燃料ガスを発電ユニット20に供給するためのガス供給チューブ22(ガス供給路に相当)とを備えている。ガス供給チューブ22は、配線接続部13を経由して接続される。水素ガス発生ユニット21は、固定本体部10に対して着脱自在に取り付けられる。
The notebook computer of this embodiment can be driven not only by a commercial power supply but also by a fuel cell module mounted inside the notebook computer. The fuel cell module includes a
<燃料電池モジュール>
図2は、燃料電池モジュールの構成を示す図である。既に説明したように、燃料電池モジュールは、可動本体部11に搭載される発電ユニット20と、固定本体部10に搭載される水素ガス発生ユニット21とを備えている。発電ユニット20は、8つの燃料電池セルSが平面的に並べて配置されており、回路基板23(平板状の支持基板に相当)に対して接続されている。燃料電池セルSは平板状であり、これを平面的に並べて配置することで、出力電圧を大きくできると共に、発電ユニット20全体を薄型化することができる。なお、本発明として燃料電池セルSを何個搭載するかは、適宜決めることができる。
<Fuel cell module>
FIG. 2 is a diagram showing the configuration of the fuel cell module. As already described, the fuel cell module includes the
回路基板23の燃料電池セルSが搭載される面とは反対側の面には、電子回路が搭載され、主に昇圧回路と定電圧回路が搭載される。1つの燃料電池セルSによる電気出力はごくわずかであるので、燃料電池セルSを複数直列接続することで、出力電圧を大きくすることができる。この出力電圧をさらに昇圧することで、コンピュータを駆動するのに適した電圧値にすることができる。また、燃料電池セルSの出力は安定していないため、これを安定化させるための定電圧回路を設けることで、安定した電圧をコンピュータに供給することができる。回路基板23には、不図示の電極(正極及び負極)が設けられており、これらを介してコンピュータに電源が供給される。
An electronic circuit is mounted on the surface of the
<水素ガス発生ユニットの構成>
次に水素ガス発生ユニット21の構成を図3及び図4により説明する。水素ガス発生ユニット21は、ノートパソコンに対して着脱自在に構成されている。水素ガスを発生させるために純鉄と水を使用するが、これらは消耗品であり、新規のものに交換する必要がある。そのための作業を行いやすくするため、水素ガス発生ユニット21のみをノートパソコンから取り外せるように構成している。
<Configuration of hydrogen gas generation unit>
Next, the configuration of the hydrogen
水素ガス発生ユニット21は、大きく分けて水素発生部30と真空断熱部31により構成される。図4に示すように、水素発生部30は真空断熱部31に対して着脱自在に構成されている。前述のように消耗品の交換等を行う場合には、水素発生部30のみを真空断熱部31から取り外すようにしている。真空断熱部31は、消耗品ではなく新規のものに交換する必要性がないからである。純鉄や水を消耗した場合(純鉄は酸化鉄となる)には、水素発生部30の全体を新しいものに取り替えるか、純鉄と水のみを取り替えるようにする。水素発生部30全体を取り替えるような場合でも、古い水素発生部30は廃棄するのではなく再利用に供するようにする。酸化鉄は、還元することで、もとの純鉄に戻すことができる。
The hydrogen
水素発生部30は、鉄収容部32と水収容部33とを有している。鉄収容部32には、純鉄の粉末もしくは純鉄のタブレットが封入される。タブレットは、純鉄の粉末を金型に入れて圧縮成形することで得られる。鉄収容部32の上部はノートパソコン側のガス供給チューブ22と接続される接続チューブ34が取り付けられている。接続チューブ34の先端部21aが、ガス供給チューブ22に連結される。水素ガス発生ユニット21をノートパソコンから取り外したときには、先端部21aが閉鎖されるような構成とすることが好ましい。
The
鉄収容部32の接続チューブ34とは反対側に、脱脂綿35が設けられる。この脱脂綿35は水保持部材として機能する。脱脂綿35が設けられる空間と、純鉄が封入される空間とは、ネット状部材36により仕切られている。これにより、鉄収容部32内の純鉄が脱脂綿35の側に移動しないようにされる。脱脂綿35に対して水が供給されるように開口部37が形成されている。この開口部37を介して、水収容部33に封入されている水が供給される。水収容部33は、鉄収容部32のほぼ全周囲を覆うように配置されている。なお、水収容部33の配置は、これに限定されるものではない。水収容部33を構成するカバー部材38と、鉄収容部32を構成するカバー部材39とは、ステンレスのような磁性材料により形成される。これは、電磁誘導加熱により加熱されやすい金属材料に相当するものである。ステンレス以外の好ましい金属材料としては、鉄、鉄系合金、ニッケル、ニッケル系合金などがあげられる。
水素発生部30の接続チューブ34の周囲には、蓋部40が設けられており、この蓋部40の内部空間40aは真空断熱による断熱部を構成している。これにより、水素発生部30を加熱した場合の熱が、容易に外に逃げていき難い構造となっている。蓋部40を構成するカバー部材41は、アルミニウムのような非磁性材料とし、電磁誘導による加熱が行われないようにしている。これにより、水素発生部30から容易に熱が逃げないような構成としている。アルミニウム以外の好ましい材料としては、チタン、セラミック、耐熱性樹脂などがあげられる。
A
真空断熱部31は、水素発生部30の周囲(蓋部40が設けられている部分を除く)を覆うように配置されており、内部空間31aは真空断熱されている。真空断熱部31は、水素発生部30を収容するための収容凹部31bが形成されている。収容凹部31bは、水素発生部30よりも少し大きなサイズとなるように設定される。また、収容凹部31bの内壁面にはフィルムヒーター42が貼り付けられている。このフィルムヒーター42は、水素発生部30に対する加熱作用を行う機能を有する。フィルムヒーター42を用いることで、薄型とすることができ、ノートパソコンに装着する場合に支障が無い。フィルムヒーター42を駆動する加熱回路は、ノートパソコンの内部に設けられており、この加熱回路と接続するための不図示の端子が真空断熱部31に設けられている。すなわち、フィルムヒーター42が駆動されるのは、水素ガス発生ユニット21をノートパソコンに装着したときだけである。真空断熱部31を構成するカバー部材43は、アルミニウムのような非磁性金属を用いることが好ましい。これにより、真空断熱部31に対して、電磁誘導による加熱が行われないようにすることができる。
The vacuum
次に、水素発生部30において水素ガスを発生させるときの化学反応について説明する。鉄収容部32に収容されている純鉄を水あるいは水蒸気と反応させることで、純水素を発生する。発生した水素は、接続チューブ34に接続されたガス供給チューブ22を通って、燃料電池セルSへと供給される。
Next, a chemical reaction when generating hydrogen gas in the
水素を発生するときの化学反応は、次の式に示すとおりである。
[化1]
4H2O+3Fe → Fe3O4+4H2
すなわち、 純鉄に水(水蒸気)を供給すると、これらが反応し、酸化鉄と水素ガスを生成する。この化学反応では、二酸化炭素や一酸化炭素のような環境に対して悪影響を与えるガスを発生しない。すなわち、 クリーンなエネルギーであるということができる。水素ガスのみ(純水素)が、燃料電池セルSに対して供給されることになる。水収容部33には、水が収容されているが、加熱することにより水蒸気を発生させ、これを鉄収容部32へと供給することが可能である。
The chemical reaction for generating hydrogen is as shown in the following formula.
[Chemical 1]
4H 2 O + 3Fe → Fe 3 O 4 + 4H 2
That is, when water (steam) is supplied to pure iron, they react to produce iron oxide and hydrogen gas. This chemical reaction does not generate gases that adversely affect the environment, such as carbon dioxide and carbon monoxide. In other words, it can be said that it is clean energy. Only hydrogen gas (pure hydrogen) is supplied to the fuel cell S. Although water is accommodated in the
鉄収容部32における化学反応は、100℃〜400℃程度で行われる。鉄収容部32を上記温度範囲となるようにするために、前述したフィルムヒーター42が設けられる。フィルムヒーター42は、純鉄と水蒸気の反応を促進させる目的と、水収容部33内の水を水蒸気に変化させる目的とを有している。
The chemical reaction in the
<水素ガス発生ユニットの加熱システム>
次に、水素ガス発生ユニットを加熱するシステムについて説明する。水素ガス発生ユニット21において水素ガスを発生するためには、フィルムヒーター42により加熱をするが、ノートパソコンを長時間使用しなかった後に水素ガス発生ユニット21を立ち上げる場合、フィルムヒーター42による加熱を行えないことがある。例えば、ノートパソコン内に設けられている2次電池が蓄電されておらず、使用できなくなっている場合である。このような場合、水素ガス発生ユニット21をスムーズに立ち上げるための加熱システムが必要となる。そこで、図5の実施形態に示すような電磁誘導加熱ユニット50を用いた加熱システムを用いる。
<Heating system for hydrogen gas generation unit>
Next, a system for heating the hydrogen gas generation unit will be described. In order to generate hydrogen gas in the hydrogen
水素発生部30を加熱するための加熱手段として電磁コイル45が設けられている。電磁コイル45は、収容ケース46内に収容されている。収容ケース46には、収容凹部46aが形成されており、水素ガス発生ユニット21を着脱自在に挿入することができる。収容凹部46aの大きさは、水素ガス発生ユニット21の外形サイズよりも少し大きなサイズとなるように設定されている。電磁誘導加熱ユニット50には、商用電源に接続するためのコンセントが設けられており、例えば、家電製品の充電器と同じように取り扱うことが可能である。
An
駆動回路47は、電磁コイル45を駆動するための電子回路等により構成される。装着センサー48は、水素ガス発生ユニット21が電磁誘導加熱ユニット50に装着されたことを検出するセンサーである。例えば、反射型の光センサーにより構成される。装着検出部49は、装着センサー48の検出結果に基づいて、水素ガス発生ユニット21が装着されたか否かを検出する。タイマー設定部54は、水素発生部30が所定温度に加熱されたことを検出するために設けられており、予め決められた時間データが設定されている。制御部51は、水素ガス発生ユニット21が装着されたことが検出されると、駆動回路47に指令を与えて、電磁コイル45を駆動させる。
The
表示ランプ53は、水素ガス発生ユニット21が装着されたことや水素発生部30が所定温度になったことを表示させる。表示ランプ53は、例えばLEDを使用することができる。表示駆動回路52は、表示ランプ53の表示制御を行うための電子回路等により構成される。制御部51は、装着検出部49やタイマー設定部54に基づいて、表示ランプ53に対する表示制御を行うことができる。表示ランプ53の表示形態(例えば、点灯、点滅)は、表示させたい内容に応じて変化するように制御される。
The
<加熱動作>
次に、図5に示す水素ガス発生ユニットの加熱システムを用いて、水素発生部30の加熱を行う場合の動作を説明する。ノートパソコンから、水素ガス発生ユニット21を取り出し、電磁誘導加熱ユニット50に装着する。装着を完了すると、装着センサー48により水素ガス発生ユニット21が検出され、電磁コイル45に駆動が開始される。これと同時に、表示ランプ53が例えば点滅して表示される。この点滅表示により、水素発生部30が加熱中であることがわかる。水素発生部30のカバー部材38,39はステンレスであるので、電磁コイル45により加熱されるが、断熱部31のカバー部材43はアルミニウムであるので加熱されにくい。これにより、水素ガス発生ユニット21の内部にある水素発生部30のみを加熱することができる。
<Heating operation>
Next, the operation when the
電磁コイル45の加熱により水収容部33の水が加熱され水蒸気となる。この水蒸気が鉄収容部32へと供給され純鉄と反応する。これにより、水素ガスが発生する。電磁コイル45による加熱は鉄収容部32にも伝達されるため、水素ガスを発生させる化学反応を効率よく行うことができる。タイマー設定部54において設定されている所定時間が到達すると、制御部51は電磁コイル45による加熱を停止するように、駆動回路47に対して指令を与える。また、表示駆動回路52に対しても指令を与え、表示ランプ53の表示態様を点滅から点灯に切り替える。これにより、加熱が終了したことを認識することができる。そこで、電磁誘導加熱ユニット50から水素ガス発生ユニット21を取り出し、再びノートパソコンに装着させる。このとき、一番外側のカバー部材43は(ほとんど)加熱されないため、手で触れたとしても問題はない。
The water in the
ノートパソコンに一旦装着した後は、フィルムヒーター42により水素発生部30を加熱することが可能である。ノートパソコンを長期の間、使用しなかった場合には、再び水素ガス発生ユニット21を取り出して電磁誘導加熱ユニット50にセットすればよい。
Once attached to the notebook computer, the
また、水素ガス発生ユニット21内の純鉄や水が消耗された場合には、図4に示すように水素発生部30のみを取り出して新しいものと交換すればよい。
Further, when pure iron or water in the hydrogen
<別実施形態>
本実施形態では、燃料電池をノートパソコンに使用する場合の構成例を説明したが、これに限定されるものではなく、ノートパソコン以外の任意の機器に使用する場合にも本発明は応用できるものである。図2に示す燃料電池セルSは一例を示すものであり、他のタイプの燃料電池セルに対しても、本発明は応用できるものである。
<Another embodiment>
In the present embodiment, the configuration example when the fuel cell is used in a notebook computer has been described. However, the present invention is not limited to this, and the present invention can also be applied when used in any device other than a notebook computer. It is. The fuel cell S shown in FIG. 2 shows an example, and the present invention can be applied to other types of fuel cells.
水素ガス発生ユニットの構成は、本実施形態のものに限定されるものではない。例えば、水素ガス発生ユニット21の全体形状は任意であり、直方体、立方体、円筒形など機器に合わせた形状とすることができる。ノートパソコンなどの携帯機器の場合は、薄型の直方体(平板状)とすることが好ましい。水素発生部30の形状や鉄収容部32と水収容部33の形状も任意とすることができる。鉄収容部32や水収容部33をそれぞれ独立して交換可能に構成してもよい。鉄収容部32と水収容部33とをパイプで接続するような構成でもよい。また、パイプの経路上にはポンプを設けて、水を供給するようにしても良い。水を加熱して水蒸気で供給する場合は、水蒸気圧により供給することができる。
The configuration of the hydrogen gas generation unit is not limited to that of this embodiment. For example, the overall shape of the hydrogen
表示ランプ53の表示場所については図5に限定されるものではなく、適宜の場所とすることができる。装着センサー48も収容凹部46aの底部以外の場所に設置してもよい。
The display location of the
本実施形態では、所定温度の検出をタイマー設定部54において設定されている時間に基づいて行っているが、これに代えて温度センサーにより水素発生部30の温度を検出して行ってもよい。
In the present embodiment, the detection of the predetermined temperature is performed based on the time set in the
21 水素ガス発生ユニット
30 水素発生部
31 断熱部
32 鉄収容部
33 水収容部
38 カバー部材
39 カバー部材
41 カバー部材
42 フィルムヒーター
43 カバー部材
45 電磁コイル
46 収容ケース
47 駆動回路
48 装着センサー
49 装着検出部
50 電磁誘導加熱ユニット
51 制御部
52 表示駆動回路
S 燃料電池セル
21 Hydrogen
Claims (8)
前記水素ガス発生ユニットに設けられた、化学反応により水素ガスを発生する水素発生部と、
水素ガス発生ユニットが着脱自在に形成され、前記水素発生部を加熱するための電磁誘導加熱ユニットと、
水素発生部が所定温度に加熱されたことを検出して外部表示させる制御部とを備えていることを特徴とする水素ガス発生ユニットの加熱システム。 A heating system for heating a hydrogen gas generation unit for generating hydrogen gas to be supplied to a fuel cell,
A hydrogen generation unit provided in the hydrogen gas generation unit for generating hydrogen gas by a chemical reaction;
An electromagnetic induction heating unit for heating the hydrogen generation part, wherein a hydrogen gas generation unit is detachably formed;
A heating system for a hydrogen gas generation unit, comprising: a control unit for detecting that the hydrogen generation unit is heated to a predetermined temperature and displaying the detection unit outside.
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