JP2008159482A - 燃料電池ユニット、電子機器及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】姿勢が変化しても発電が確実に継続することができる燃料電池ユニットを提供する。
【解決手段】燃料を蓄えた燃料タンクから気体と液体が混在する循環タンクへと燃料が供給され、前記循環タンクから蓄電器に並列に接続された燃料電池セルスタックへと燃料が供給され、前記循環タンクから水を蓄えて気体と液体が混在する水タンクへと炭酸ガスが供給され、前記水タンクから大気へ炭酸ガスが放出され、前記燃料電池セルスタックから前記循環タンクへと燃料が循環され、前記水タンクから前記循環タンクへと水が供給されて発電する燃料電池ユニットであって、前記燃料電池ユニット姿勢が変化した場合にも、前記発電が継続するように液体と気体が混在する前記循環タンクおよび前記水タンクの液体吸い出し口が、重力方向に、前記循環タンクおよび前記水タンクの気体吸い出し口が、反重力方向に自動的に移動するよう制御される構成となっている。
【選択図】図１

Description

この発明は、複写機やプリンタ等の電源部の燃料電池システムに関し、特に、姿勢が変化しても発電が確実に継続することができる燃料電池ユニットに関する。

一般に、複写機やプリンタ等の電源部には、電池の一種類として燃料電池を使用した燃料電池ユニットが設けられている。
図１３に、従来の燃料電池ユニットの概略構成図を示す。
図１３に示すように、この燃料電池ユニット３は、燃料電池セルスタック５、燃料電池制御部５２、およびその他の補機で構成され、その他の補機には、燃料タンク１７、燃料ポンプＰ１、循環タンク１１９、燃料供給路２７、循環ポンプＰ２、ブロワーＰ３、ラジエター３１、冷却風３７、ファン３５、水タンク１２０および水ポンプＰ４等が含まれる。
燃料電池制御部５２は、燃料電池ユニット３の全体制御を行うために、燃料ポンプＰ１、循環ポンプＰ２、ブロワーＰ３、ファン３５、および水ポンプＰ４に制御信号を送るようになっている。

そして、燃料ポンプＰ１および逆止弁７を介して燃料供給路４により燃料タンク１７から循環タンク１１９へと燃料が供給されるようになっており、燃料ポンプＰ２を介して燃料供給路２７により循環タンク１１９から燃料電池セルスタック５へと燃料が供給されるようになっており、燃料供給路１１により燃料電池セルスタック５から循環タンク１１９へと燃料が循環されるようになっている。また、水ポンプＰ４および逆止弁１５を介して水供給路１３により水タンク１２０から循環タンク１１９へと水が供給されるようになっている。また、循環タンク１１９から水タンク１２０へと炭酸ガスが供給され、水タンク１２０から大気へ炭酸ガスが放出される。
なお、ここで、循環タンク１１９の炭酸ガスの吐き出し口は、循環タンク１１９の上部に固定して設けられ、循環タンク１１９の燃料の吸出し口は、循環タンク１１９の下部に固定して設けられている。また、水タンク１２０の気体吐き出し口は、水タンク１２０の上部に固定して設けられ、水タンク１２０の水の吸出し口は、水タンク１２０の下部に固定して設けられている。

また、燃料電池セルスタック５は、メタノールを電気化学的酸化する触媒（メタノール酸化電極触媒）を有するアノード（燃料極）８と、酸素を選択的に電気化学的還元する触媒（酸素還元電極触媒）を有するカソード（空気極）１０との間に電解質膜１２とを有する構成となっている。そして、アノード（燃料極）８とカソード（空気極）１０の間には、アノード（燃料極）８側の片面に燃料を流す為の溝を設け、反対側、つまりカソード（空気極）１０側の片面に空気を流す為の溝を設けた導電性のセパレーター１４を有するようになっている。これらの溝によってアノード（燃料極）８に燃料を、カソード（空気極）１０に空気を供給することで発電が行われる。
なお、燃料電池セルスタック５は単セルとしても良いが、通常は必要な電圧を確保するため、単セルを直列接続したセルスタックが用いられる。
そして、燃料の濃度が高すぎると、アノード８で反応しなかった燃料が高分子電解質膜を通り過ぎてカソード１０で反応する「クロスオーバー現象」が発生する問題があった。このためアノード（燃料極）８へは数％程度に希釈されたメタノールを供給する必要がある。

また、発電を持続するためには、数％に希釈されたメタノールを発電している間中、燃料電池セルに供給し続ける必要がある。しかし、燃料タンク内の燃料を最初から数％程度に希釈されたメタノールを使用すると、燃料タンクが非常に大きくなってしまうので、燃料タンクには高濃度（例えば１００％）の燃料を入れておき、燃料タンクとは別に容器を設け、そこで、濃度が数％になるように薄めてから燃料電池セルに供給することにすれば燃料タンクを小さくしても長時間の運転を行うことができる。
また、イオン伝導性の固体高分子電解質膜を負極と正極の二つの電極に挟したセル又はセルスタックの、負極に循環タンクから供給する液体燃料はメタノールの水溶液であり、循環タンクに補給する液体燃料はそれに比べて高濃度のメタノールの水溶液、或いはメタノールとなっている。

なお、先行技術としては、特許文献１として、タンク部材１１０内に延在し液体燃料１８５の供給を行う燃料供給管１２０に柔軟性を持たせ、かつ燃料供給管における液体燃料の吸引口１２１の近傍に重り部材１２２を設け、吸引口は常に液体燃料部分へ移動可能とし、常に液体燃料に浸され、よって、燃料電池を携帯用の電子機器に設けた場合であっても安定した燃料供給が可能となる技術が開示されている。
特許文献２として、燃料電池１１の燃料貯蔵部２１の燃料が所定値まで少なくなると、第１電圧変換部１４又は第２電圧変換部１５のいずれか一方の動作を停止させ、機能回路３における必要最低限の機能だけを作動させて電力消費量を低減させる技術が開示されている。
特開２００５−３３２５９２公報 特開２００４−２２７８０５公報

しかしながら、上記従来の従来の燃料電池ユニットには以下のような問題点があった。 すなわち、燃料電池は例えば鞄などに入れて持ち運び中もノートパソコンへ充電出来るように、姿勢が変化しても発電可能な方が望ましい。
しかしながら、以上説明したように、循環タンク１１９や水タンク１２０の液体の吸い出し口はタンクの下部に、気体の吐き出し口はタンク上部に固定して設けられているので、例えば、持ち運び中に引っくり返すと、図１４に示すように、液体が重力で下方向に移動する為、燃料タンクのメタノール吸い出し口は空中に露出し、燃料タンクからは高濃度メタノールではなく空気しか吸い出せなくなってしまう。
そして、循環タンクも希釈されたメタノールを燃料電池セルに、供給出来なくなり空気しか送れなくなってしまう、また、炭酸ガス吐き出し口は数％のメタノール水溶液中に没してしまうので、気体ではなく希釈されたメタノール水溶液を水タンク２０内へ吐き出す事になる。
また、水タンクも本来、空気と炭酸ガスを排出するパイプから、気体ではなく水を空になるまで排出する事になるので、当然、発電を続ける事は出来なくなるだけでなく、燃料電池セルに深刻なダメージを与えてしまう。
本発明は、上記従来の問題点を解決するためになされたもので、その目的は、姿勢が変化しても発電が確実に継続するようにした燃料電池ユニットを提供することである。

上述の目的を達成するために、請求項１記載の発明は、燃料を蓄えた燃料タンクから気体と液体が混在する循環タンクへと燃料が供給され、前記循環タンクから蓄電器に並列に接続された燃料電池セルスタックへと燃料が供給され、前記循環タンクから水を蓄えて気体と液体が混在する水タンクへと炭酸ガスが供給され、前記水タンクから大気へ炭酸ガスが放出され、前記燃料電池セルスタックから前記循環タンクへと燃料が循環され、前記水タンクから前記循環タンクへと水が供給されて発電する燃料電池ユニットであって、前記燃料電池ユニット姿勢が変化した場合にも、前記発電が継続するように液体と気体が混在する前記循環タンクおよび前記水タンクの液体吸い出し口が、重力方向に、前記循環タンクおよび前記水タンクの気体吸い出し口が、反重力方向に自動的に移動するよう制御されることを特徴とする。

また、請求項２記載の発明は、前記循環タンクおよび前記水タンクの液体吸い出し口が、重りの付けられた屈曲自在なチューブに接続され、前記循環タンクおよび前記水タンクの気体吸い出し口が、浮きの付けられた屈曲自在なチューブに接続されていることを特徴とする。
また、請求項３記載の発明は、前記液体吸い出し口が接続されたチューブが重りのほぼ中央を貫通していることを特徴とする。
また、請求項４記載の発明は、前記重りの材質は、前記チューブの端部の開口部に近い方が重く、遠い方が軽くなっていることを特徴とする。
また、請求項５記載の発明は、前記気体吸い出し口が接続されたチューブが浮きのほぼ中央を貫通していることを特徴とする。

また、請求項６記載の発明は、前記浮きの材質は、前記チューブの端部の開口部に近い方が軽く、遠い方が重くなっていることを特徴とする。
また、請求項７記載の発明は、前記液体吸い出し口を有するチューブの固定部と、前記気体吸い出し口を有するチューブの固定部が、前記タンクの対向する壁面に設置されていることを特徴とする。
また、請求項８記載の発明は、前記チューブが、前記タンク内で接触が不可能な短いチューブ長であることを特徴とする。
また、請求項９記載の発明は、前記チューブが前記タンク内で接触が不可能なように前記タンク内に隔壁が設けられていることを特徴とする。

また、請求項１０記載の発明は、燃料を蓄えた燃料タンクから気体と液体が混在する循環タンクへと燃料が供給され、前記循環タンクから蓄電器に並列に接続された燃料電池セルスタックへと燃料が供給され、前記循環タンクから水を蓄えて気体と液体が混在する水タンクへと炭酸ガスが供給され、前記水タンクから大気へ炭酸ガスが放出され、前記燃料電池セルスタックから前記循環タンクへと燃料が循環され、前記水タンクから前記循環タンクへと水が供給されて発電する燃料電池ユニットであって、前記燃料電池ユニット姿勢が変化した場合にも、前記発電が継続するように液体と気体が混在する前記循環タンクおよび前記水タンクの液体吸い出し口が、重力方向に、前記循環タンクおよび前記水タンクの気体吸い出し口が、反重力方向に自動的に移動するよう制御される燃料電池ユニットを有する電子機器を特徴とする。

また、請求項１１記載の発明は、燃料を蓄えた燃料タンクから気体と液体が混在する循環タンクへと燃料が供給され、前記循環タンクから蓄電器に並列に接続された燃料電池セルスタックへと燃料が供給され、前記循環タンクから水を蓄えて気体と液体が混在する水タンクへと炭酸ガスが供給され、前記水タンクから大気へ炭酸ガスが放出され、前記燃料電池セルスタックから前記循環タンクへと燃料が循環され、前記水タンクから前記循環タンクへと水が供給されて発電する燃料電池ユニットであって、前記燃料電池ユニット姿勢が変化した場合にも、前記発電が継続するように液体と気体が混在する前記循環タンクおよび前記水タンクの液体吸い出し口が、重力方向に、前記循環タンクおよび前記水タンクの気体吸い出し口が、反重力方向に自動的に移動するよう制御される燃料電池ユニットを有する画像形成装置を特徴とする。
また、請求項１２記載の発明は、前記燃料はメタノールの水溶液であり、前記循環タンクに補給する液体燃料はそれに比べて高濃度のアルコールの水溶液、或いはアルコールであることを特徴とする。

本発明によれば、姿勢が変化しても発電が確実に継続するよう液体と気体が混在するタンクからの液体吸い出し口は、チューブの先端付近に重りを付ける事で、重力方向に移動しチューブ先端が常に液体中に有るようにし、液体と気体が混在するタンクの気体吐出口は、チューブの先端付近に浮きを付ける事で、反重力方向に自動的に移動し、チューブ先端が常に液体から飛び出した状態にしているので、姿勢が変化しても液体と気体が混在するタンクからポンプは常に液体を吸い出して燃料電池セルへ供給し、姿勢が変化しても気体を排出する事ができる。

以下に添付の図を参照してこの発明の実施形態を詳細に説明する。
［実施例］
図１は、本発明による燃料電池ユニットの一実施形態の概略構成図である。
図１に示すように、この燃料電池ユニット３は、燃料電池セルスタック５、燃料電池制御部５２、およびその他の補機で構成され、その他の補機には、燃料タンク１７、燃料ポンプＰ１、循環タンク１９、燃料供給路２７、循環ポンプＰ２、ブロワーＰ３、ラジエター３１、冷却風３７、ファン３５、水タンク２０および水ポンプＰ４等が含まれる。
燃料電池制御部５２は、燃料電池ユニット３の全体制御を行うために、燃料ポンプＰ１、循環ポンプＰ２、ブロワーＰ３、ファン３５、および水ポンプＰ４に制御信号を送るようになっている。
そして、燃料ポンプＰ１および逆止弁７を介して燃料供給路４により燃料タンク１７から循環タンク１９へと燃料が供給されるようになっており、燃料ポンプＰ２を介して燃料供給路２７により循環タンク１９から燃料電池セルスタック５へと燃料が供給されるようになっており、燃料供給路１１により燃料電池セルスタック５から循環タンク１９へと燃料が循環されるようになっている。また、水ポンプＰ４および逆止弁１５を介して水供給路１３により水タンク２０から循環タンク１９へと水が供給されるようになっている。また、循環タンク１９から水タンク２０へと炭酸ガスが供給され、水タンク２０から大気へ炭酸ガスが放出される。

また、燃料電池セルスタック５は、メタノールを電気化学的酸化する触媒（メタノール酸化電極触媒）を有するアノード（燃料極）８と、酸素を選択的に電気化学的還元する触媒（酸素還元電極触媒）を有するカソード（空気極）１０との間に電解質膜１２とを有する構成となっている。そして、アノード（燃料極）８とカソード（空気極）１０の間には、アノード（燃料極）８側の片面に燃料を流す為の溝を設け、反対側、つまりカソード（空気極）１０側の片面に空気を流す為の溝を設けた導電性のセパレーター１４を有するようになっている。これらの溝によってアノード（燃料極）８に燃料を、カソード（空気極）１０に空気を供給することで発電が行われる。
なお、燃料電池セルスタック５は単セルとしても良いが、通常は必要な電圧を確保するため、単セルを直列接続したセルスタックが用いられる。
そして、燃料の濃度が高すぎると、アノード８で反応しなかった燃料が高分子電解質膜を通り過ぎてカソード１０で反応する「クロスオーバー現象」が発生する問題があった。このためアノード（燃料極）８へは数％程度に希釈されたメタノールを供給する必要がある。

また、発電を持続するためには、数％に希釈されたメタノールを発電している間中、燃料電池セルに供給し続ける必要がある。しかし、燃料タンク内の燃料を最初から数％程度に希釈されたメタノールを使用すると、燃料タンクが非常に大きくなってしまうので、燃料タンクには高濃度（例えば１００％）の燃料を入れておき、燃料タンクとは別に容器を設け、そこで、濃度が数％になるように薄めてから燃料電池セルに供給することにすれば燃料タンクを小さくしても長時間の運転を行うことができる。
また、イオン伝導性の固体高分子電解質膜を負極と正極の二つの電極に挟持したセル又はセルスタックの、負極に循環タンクから供給する液体燃料はメタノールの水溶液であり、循環タンクに補給する液体燃料はそれに比べて高濃度のメタノールの水溶液、或いはメタノールとなっている。
そして、本発明に実施形態では、姿勢が変化しても発電を継続するよう液体と気体が混在するタンクからの液体吸い出し口は重力方向に、気体吸い出し口は反重力方向に自動的に移動するよう制御するようにしている。これにより、燃料電池システムの姿勢が変化しても、発電を継続可能とし、例えばノートパソコン等の電子機器を、鞄などに入れて持ち運び中も発電を継続し、負荷となる電子機器に必要な電力を供給できる燃料電池システムを実現できるようになる。

そして、姿勢が変化しても発電を継続するよう液体と気体が混在するタンクからの液体吸い出し口は重力方向に、気体吸い出し口は反重力方向に自動的に移動するよう制御するためには、負極と正極の二つの電極に挟持されたイオン伝導性の固体高分子電解質膜を有し、負極に循環タンクから液体燃料を循環供給し、正極に酸化剤ガスが供給される単セルまたはこの単セルを二つ以上積層されたセルッスタックからなる燃料電池セルッスタックと燃料電池セルッスタックに並列に接続され負荷に電力を供給する蓄電器を備えた、燃料電池システムにおいて、姿勢が変化しても、液体の吸い出し口は常に液中に没していなければならない、また気体吐出口は常に気体中になければならない。
そのため、この実施形態では、気体と液体が共存するタンクである循環タンク１９や水タンク２０等の姿勢が変化しても発電を継続するように、循環タンク１９の液体吸い出し口は、そのフレキシブルなチューブ２２の先端付近に重り２４を付け、循環タンク１９の気体吐出口は、そのチューブ２６の先端付近に浮き２８を付けるようにしている。

また、水タンク２０の液体吸い出し口は、そのフレキシブルなチューブ３２の先端付近に重り３４を付け、水タンク２０の気体吐出口は、そのチューブ３６の先端付近に浮き３８を付けるようにしている。
このようにすることで、図２に示すように、この燃料電池ユニット３を引っくり返した場合でも、循環タンク１９の液体吸い出し口は、そのフレキシブルなチューブ２２の先端付近の重り２４が重力方向に移動するので、常に液体中にあるようになり、循環タンク１９の気体吐出口は、そのチューブ２６の先端付近の浮き２８が反重力方向に自動的に移動するので、常に液体から飛び出した状態になる。
同様に、図２に示すように、この燃料電池ユニット３を引っくり返した場合でも、水タンク２０の液体吸い出し口は、そのフレキシブルなチューブ３２の先端付近の重り３４が重力方向に移動するので、常に液体中にあるようになり、水タンク２０の気体吐出口は、そのチューブ３６の先端付近の浮き３８が反重力方向に自動的に移動するので、常に液体から飛び出した状態になる。
こうすることで、姿勢が変化しても循環ポンプＰ２は常に循環タンク１９から低濃度燃料を吸い出して燃料電池セルスタック５のアノード８へ供給する事が出来、また、炭酸ガスも液体と分離して水タンク２０に送る事が出来る。
なお、ここでは、チューブ２２、３２が重り２４、３４の中心部を貫通するようになっている。

また、燃料電池セルスタック５から循環タンク１９に戻ってくる低濃度燃料の入り口に多孔質の部材が設けられている。それにより、低濃度燃料が、その小さな穴を経由して循環タンクに導かれ、ひっくり返った姿勢の時に、チューブから直接、気体を液体中に放出すると大きな泡になりブクブクと大きな音が発生するが、多孔質の部材を経由して液体中に放出することで、細かな多数の泡にする事で大きな音が出ない様になる。
もちろん、上記説明したように、チューブの先端付近に浮きを付けるやりかたでも大きな音は発生しなくなるので、その場合は多孔質の部材を付ける必要は無いが、多孔質の部材を付けた方が自由に動くチューブがいらないので装置が簡単になる。
また、燃料ポンプにより送り込まれる高濃度燃料や水ポンプにより送り込まれる水の入り口は、姿勢により気体中だったり液体中だったりするがどちらでも問題ないので特に対策は取らない。また、燃料ポンプＰ１や水ポンプＰ４の下流の逆止弁７、１５は、循環タンク１９より燃料タンク１７や水タンク２０が低い位置でもポンプが停止中に逆流するのを防止するためのものである。

なお、循環タンク１９から燃料ポンプＰ１により吸い出されたメタノール水溶液は、燃料電池セルスタック５に送られ、発電する事でメタ−ノールを消費するので、循環タンク１９に戻ってくるメタノール水溶液濃度は低下している。そのため、発電を続ければ循環タンク１９内のメタノール水溶液濃度はどんどん低下してしまうので、図示しない濃度センサーでメタノール水溶液濃度を監視し、濃度が低ければ燃料ポンプＰ１を駆動し、燃料タンク１７から高濃度メタノールを補給し一定の濃度になるように制御する。
また、この燃料電池ユニット３の姿勢が変わっても高濃度メタノールを供給する為に、高濃度メタノールを貯蔵している燃料タンク１７は剛体ではなく柔らかい袋で出来ていて、中には気体は全く無く高濃度メタノールだけが入っているようになっている。例えば、点滴の薬品の入った袋と同じ袋が使用可能である。
また、燃料ポンプＰ１を動作させると、燃料タンク１７の内部は負圧になり気圧で燃料タンク１７が押しつぶされるので、ひっくり返された状態でも燃料タンク１７から循環タンク１９へ高濃度メタノール供給する事が出来る。この時、正常な姿勢では循環タンク１９の気体部分に高濃度メタノールが送られたが、ひっくり返った状態では希釈されたメタノール中に送り込まれる事になるが問題は無い。

また、ブロワーＰ３によって、燃料電池セルスタック５のカソード側に空気が供給される。希釈されたメタノールと空気の供給された燃料電池セルスタック５では、アノード８とカソード１０との間に電力が生じるとともに、アノード側には炭酸ガスが発生し、カソード側には水が発生する。アノード側で発生した炭酸ガスは、循環タンク１９で回収される。また、燃料電池内部温度が高く空気の流れが速い為、カソード側で発生した水は、小さな水滴となって空気と混在しているが、ラジエター３１を通過する際に冷却され、水と空気に分離されて水タンク２０に戻される。尚、ラジエター３１はファン３５で作られた冷却風３７で冷却される。
また、水タンク２０で回収された水は、燃料タンク１７から循環タンク１９へ供給された高濃度メタノールを希釈するために用いられる。その他不要な水は水蒸気として、炭酸ガスとともに循環タンク１９から排出される。

また、発電に伴いメタノールだけでなく水も消費するので循環タンク１９には図示しない液面センサーで希釈されたメタノール量を監視し、循環タンク１９内の希釈されたメタノール量が少なくなると、水ポンプＰ４が動作して、水を水タンク２０から循環タンク１９に供給する。水タンク２０の液体や気体の入り口及び出口の姿勢に対する動きは循環タンク１９で説明したのと同じなので説明を省略する。
循環タンク１９内では、燃料電池セルスタック５から回収された水で希釈され、数％のメタノール水溶液となる。循環タンク１９と燃料電池セルスタック５とをつなぐ燃料供給路２７には循環ポンプＰ２が配置されており、このポンプは、循環タンク１９内の希釈されたメタノールを燃料電池セルスタック５のアノード側に供給する。
本実施形態によれば、重りがタンクの底に沈む事でチューブの開口部が、液体を底の付近から吸い出す事が出来るので液体の残量を少なく出来る。
また、本実施形態によれば、重りがタンクの底に沈んだ状態の時チューブの開口部は成るべく下の方が液体の残量を少なく出来るので、チューブが重りの中心部を貫通するようになっている。チューブが重りの中心部でなく端部を貫通した構造やチューブに重りを貼り付けたような構造だと、重りがタンクの底に沈んだ状態によってはチューブの開口部が重りの上の方になり液体の残量が多くなるので、重りのほぼ中央を貫通したチューブとする事で液体の残量を更に少なく出来る。

また、他の実施形態によれば、重りの材質または密度を変えて重りのチューブの端部の開口部に近い方を重く、遠い方を軽くして、チューブの端部の開口部が下になるようにすれば、更に液体の残量を更に少なく出来る。具体的には、図３に示す様に重りを比重の違う二つの物質から構成したり、一方だけを中空にする事で実現する事が出来る。
また、他の実施形態によれば、図４に示す様に、チューブ２２、３２の液体吸い出し口から近い位置に重り２４、３４を取り付け、さらに、遠い位置に浮き４２を取り付けるようにすれば、チューブ２２、３２がより垂直になるので液体の残量を更に少なく出来る。
また、他の実施形態によれば、浮きが水面に浮かんだ状態の時、チューブの開口部は成るべく水面より高い方が姿勢変化時に水面が波立つても確実に気体を吸い込む事が出来るので、浮き２８、３８の中心部をチューブ２６ 、３６が貫通するようにしている。浮き２８、３８の中心部でなく端部を貫通していたりチューブに浮きを貼り付けたような構造だと、浮きは水面に浮いていても状態によってはチューブの開口部が浮きの下の方になり液体を吸い込んでしまう危険性が高くなる。

また、他の実施形態によれば、浮き２８、３８の材質または密度を変えて浮き２８、３８のチューブの端部の開口部に近い方を軽く、遠い方を重くした方がチューブが垂直に近くなるので更に液体を吸い込んでしまう危険性が低くなる。具体的には、図５に示す様に、浮２８、３８を比重の違う二つの物質から構成したり、中空にした体積をそれぞれ変えて実現する事が出来る。
また、他の実施形態によれば、図６に示す様に、チューブ２６、３６の気体吐き出し口から近い位置に浮２８、３８を取り付け、さらに、遠い位置に軽めの重り４４を取り付けるようにすれば、チューブ２６、３６がより垂直になるので更に液体を吸い込んでしまう危険性が低くなる。
また、重りがタンクの底に沈んだ状態のチューブと浮きが水面に浮かんだ状態のチューブは燃料電池システムの姿勢を変えても常に同じ状態で無ければならないが、その為にはチューブの長さがどんな姿勢の時でも底や水面に届くだけの長さが必要である。
それだけの長さのチューブだと固定部分がタンクの同一面や隣接する面にあると姿勢を変えた時にチューブ同士が絡まってしまう。そこで、他の実施形態によれば、図７に示すように、液体吸い出し口を有するチューブの固定部と、気体吸い出し口を有するチューブの固定部は、タンクの同じ壁面や隣接する壁面を避けて設置したり、対向する壁面に設置するようにしている。

また、他の実施形態によれば、姿勢の変化が前後３６０°に限定（左右方向には回転しない）した燃料電池システム液体と気体が混在するタンクからの液体吸い出し口は重りにより重力方向に、気体吸い出し口は浮きにより反重力方向に自動的に移動する際に、図８に示す様に接触が不可能な短いチューブ長にすることにより、絡まる事をより防止できる。
また、他の実施形態によれば、姿勢が変化しても液体と気体が混在するタンクからの液体吸い出し口は重りにより重力方向に、気体吸い出し口は浮きにより反重力方向に自動的に移動する際に接触しないように図９に示す様に斜めに隔壁を設けることにより、より絡まる事を防止できる。ただし、その隔壁には例えば液体は自由に通過出来るが、重りや浮が通過するには小さすぎる孔を多数設ける必要が有る。
なお、図１に示した燃料電池ユニット３は、インクジェットプリンターの電源部に組み込まれる。
すなわち、図１０は、燃料電池ユニット３が組み込まれるインクジェットプリンターの電源部１００のブロック図である。

ここで、本実施形態の記録装置の記録制御を実行するための制御回路について、図１０を用いて説明する。
図１０において、１００は記録装置の記録動作を行うのに必要な電力を供給する電源ユニット、１０１はこの記録装置の動作制御及びデータ処理を実行するためのＣＰＵ、１０２はＣＰＵ１０１の制御プログラムやフォント処理のための各種データを格納するＲＯＭ、１０３は受信した画像データを含め各種データを一時格納するＲＯＭ、１０４はホストコンピュータ等の外部機器から送られてくる画像データを取り込むためのデータ受信部である。そして、電源ユニット１００では、燃料電池ユニット３の燃料電池セルスタック５に電力を供給する蓄電器５３が並列に設けられている。
また、１０５はデータ受信部１０４で受信した画像データをＲＡＭ１０３へＤＭＡ転送したり、ＣＰＵ１０１からＲＡＭ１０３へのアクセスを制御するＤＭＡ／ＲＡＭコントローラである。また１０６はプリンタ固有のパラメータを格納するＥＥＰＲＯＭ等からなる不揮発性メモリ、１０７は記録ヘッドＩＪＨを駆動するヘッドドライバ、１０８はＣＰＵ１０１からの制御によりヘッドドライバ１０７への画像データの転送とヒートパルス信号を発生するヘッドコントローラである。

キャリッジモータドライバ１１０とキャリッジモータ２０８及びタイミング制御部１１２は、ＣＰＵ１０１から供給される制御信号とエンコーダ等による記録タイミングパルスによって記録ヘッドＩＪＨの移動（その方向を主走査方向と呼ぶ）を行う制御系であり、同様に、ラインフィードモータドライバ１１３とラインフィードモータ２０１は、ＣＰＵ１０１から供給される制御信号によって記録用紙２０９等の記録媒体の搬送（その方向を副走査方向と呼ぶ）を行う制御系である。
インク流量検出部１１４は、記録ヘッドＩＪＨに送られた記録信号から、所定時間内において記録のために吐出されたインク滴（ドット）の数をカウントし、インクタンクから記録ヘッドＩＪＨに供給されるインクの流量を検出する制御回路である。

次に、本実施形態の記録装置が実行する基本的な記録制御について、図１０を用いて説明する。
まず、データ受信部１０４によってホストコンピュータより入力された画像データは、ＤＭＡ／ＲＡＭコントローラ１０５を介してＲＡＭ１０３に一時格納され、ＲＯＭ１０２に格納された制御プログラムを実行してＣＰＵ１０１は受信コマンド、画像データ、文字コードの解析を行う。その後、入力された画像データは、ＣＰＵ１０１により記録データに変換され、順次、ＲＡＭ１０３に格納される。受信コマンドには記録制御情報が含まれ、この記録制御情報に応じた記録パス数により記録が行われる。
１ライン分の記録データの展開が終了するか、もしくはホストコンピュータから記録命令（受信コマンドの１つ）が入力された時点で、キャリッジモータドライバ１１０によりキャリッジモータ２０８が駆動される。そして、タイミング制御部１１２から出力される記録タイミングパルスに同期してＲＡＭ１０３に格納されている記録データが、ＤＭＡ／ＲＡＭコントローラ１０５及びヘッドコントローラ１０８を介してヘッドドライバ１０７に転送される。そして、ヘッドコントローラ１０８からヒートパルス信号がヘッドドライバ１０７に送られて記録ヘッドＩＪＨからインク滴を吐出する。
１ライン分の記録が終了するとラインフィードモータ２０１が駆動されて改行が行われ、１連の手順が終了する。このような手順を記録用紙２０９の１ページに渡って繰り返して行うことにより、１ページ分の記録動作が完了する。

また、燃料電池ユニット３が組み込まれるインクジェットプリンターの概略は図１１、図１２に示す。
図１２は本実施形態の記録装置の構成を示す概観斜視図である。図１１はその内部構造図である。
図１１において、記録ヘッドカートリッジ２０５は、記録ヘッドＩＪＨとインク供給源たるインクタンクとを一体としたものであり、この記録ヘッドカートリッジ２０５は、押さえ部材２０２によりキャリッジ２０６の上に固定されており、これらはシャフト２１１にそって長手方向に往復運動可能となっている。
記録ヘッドＩＪＨより吐出されたインク滴は、記録ヘッドＩＪＨと微小間隔をおいて、プラテン２１０に記録面を規制された記録用紙２０９に到達し、画像を形成する。記録ヘッドＩＪＨにはケーブル２０７及びこれに結合する端子を介して適宜のデータ供給源より画像データに応じた記録タイミングパルスが供給される。
記録ヘッドカートリッジ２０５は、用いるインク色等に応じて、１ないし複数個（図示例では２個）を設けることができる。２０８はキャリッジ２０６をシャフト２１１に沿って走査させるためのキャリッジモータ、２０３はモーター２０８の駆動力をキャリッジ２０６に伝達するためのワイヤである。また、２０１はプラテンローラ２１０に結合して記録用紙２０９を搬送させるためのラインフィードモータ、２０４はキャリッジ２０６の位置を検出するＨＰ（ホームポジション）センサーである。

本発明による燃料電池ユニットの一実施形態の概略構成図である。 図１に示した燃料電池ユニットをひっくり返した状態の概略構成図である。 本発明による燃料電池ユニットの他の実施形態の要部の概略構成図である。 本発明による燃料電池ユニットの他の実施形態の要部の概略構成図である。 本発明による燃料電池ユニットの他の実施形態の要部の概略構成図である。 本発明による燃料電池ユニットの他の実施形態の要部の概略構成図である。 本発明による燃料電池ユニットの他の実施形態の要部の概略構成図である。 本発明による燃料電池ユニットの他の実施形態の要部の概略構成図である。 本発明による燃料電池ユニットの他の実施形態の要部の概略構成図である。 図１に示した燃料電池ユニットが組み込まれるインクジェットプリンターの電源部のブロック図である。 図１に示した燃料電池ユニットが組み込まれるインクジェットプリンターの内部構造図である。 図１に示した燃料電池ユニットが組み込まれるインクジェットプリンターの構成を示す概観斜視図である。 従来の燃料電池ユニットの概略構成図である。 図１３に示した燃料電池ユニットをひっくり返した状態の概略構成図である。

符号の説明

Ｐ１…燃料ポンプ、Ｐ２…循環ポンプ、Ｐ２…燃料ポンプ、Ｐ３…ブロワー、Ｐ４…水ポンプ、３…燃料電池ユニット、４…燃料供給路、５…燃料電池セルスタック、７…逆止弁、８…アノード、１０…カソード、１１…燃料電池、１２…電解質膜、１３…水供給路、１４…セパレーター、１４…第１電圧変換部、１５…第２電圧変換部、１５…逆止弁、１７…燃料タンク、１９…循環タンク、２０…水タンク、２１…燃料貯蔵部、２２、３２、２６、３６…チューブ、２７…燃料供給路、２８…浮、３１…ラジエター、３５…ファン、３７…冷却風、５２…燃料電池制御部、１００…電源部、１０１…ＣＰＵ、１０２…ＲＯＭ、１０３…ＲＡＭ、１０４…データ受信部、１０５…コントローラ、１０７…ヘッドドライバ、１０８…ヘッドコントローラ、１１０…キャリッジモータドライバ、１１０…タンク部材、１１２…タイミング制御部、１１３…ラインフィードモータドライバ、１１４…インク流量検出部、１２０…燃料供給管、１２１…吸引口、１２２…部材、１８５…液体燃料、２０１…ラインフィードモータ、２０２…部材、２０５…記録ヘッドカートリッジ、２０６…キャリッジ、２０７…ケーブル、２０８…キャリッジモータ、２０８…モーター、２０９…記録用紙、２１０…プラテン、２１０…プラテンローラ、２１１…シャフト

Claims (12)

1. 燃料を蓄えた燃料タンクから気体と液体が混在する循環タンクへと燃料が供給され、前記循環タンクから蓄電器に並列に接続された燃料電池セルスタックへと燃料が供給され、前記循環タンクから水を蓄えて気体と液体が混在する水タンクへと炭酸ガスが供給され、前記水タンクから大気へ炭酸ガスが放出され、前記燃料電池セルスタックから前記循環タンクへと燃料が循環され、前記水タンクから前記循環タンクへと水が供給されて発電する燃料電池ユニットであって、
   前記燃料電池ユニット姿勢が変化した場合にも、前記発電が継続するように液体と気体が混在する前記循環タンクおよび前記水タンクの液体吸い出し口が、重力方向に、前記循環タンクおよび前記水タンクの気体吸い出し口が、反重力方向に自動的に移動するよう制御されることを特徴とする燃料電池ユニット。
2. 前記循環タンクおよび前記水タンクの液体吸い出し口が、重りの付けられた屈曲自在なチューブに接続され、前記循環タンクおよび前記水タンクの気体吸い出し口が、浮きの付けられた屈曲自在なチューブに接続されていることを特徴とする請求項１に記載の燃料電池ユニット。
3. 前記液体吸い出し口が接続されたチューブが重りのほぼ中央を貫通していることを特徴とする請求項２に記載の燃料電池ユニット。
4. 前記重りの材質は、前記チューブの端部の開口部に近い方が重く、遠い方が軽くなっていることを特徴とする請求項２に記載の燃料電池ユニット。
5. 前記気体吸い出し口が接続されたチューブが浮きのほぼ中央を貫通していることを特徴とする請求項２に記載の燃料電池ユニット。
6. 前記浮きの材質は、前記チューブの端部の開口部に近い方が軽く、遠い方が重くなっていることを特徴とする請求項２に記載の燃料電池ユニット。
7. 前記液体吸い出し口を有するチューブの固定部と、前記気体吸い出し口を有するチューブの固定部が、前記タンクの対向する壁面に設置されていることを特徴とする請求項２に記載の燃料電池ユニット。
8. 前記チューブが、前記タンク内で接触が不可能な短いチューブ長であることを特徴とする請求項２に記載の燃料電池ユニット。
9. 前記チューブが前記タンク内で接触が不可能なように前記タンク内に隔壁が設けられていることを特徴とする請求項２に記載の燃料電池ユニット。
10. 特許請求項１乃至９の何れか一項に記載の燃料電池ユニットを有することを特徴とする電子機器。
11. 特許請求項１乃至９の何れか一項に記載の燃料電池ユニットを有することを特徴とする画像形成装置。
12. 前記燃料はメタノールの水溶液であり、前記循環タンクに補給する液体燃料はそれに比べて高濃度のアルコールの水溶液、或いはアルコールであることを特徴とする請求項１乃至９の何れか一項に記載の燃料電池ユニット。

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