JP2009199984A

JP2009199984A - Power generator and electronic device

Info

Publication number: JP2009199984A
Application number: JP2008042692A
Authority: JP
Inventors: Kimiyasu Mifuji; 仁保美藤
Original assignee: Casio Computer Co Ltd
Current assignee: Casio Computer Co Ltd
Priority date: 2008-02-25
Filing date: 2008-02-25
Publication date: 2009-09-03

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a power generator and an electronic device capable of easily acquiring pure water including no impurities from an exhaust gas wherein a liquid generated from a power generation cell is mixed and performing good reforming reaction by reusing the acquired pure water. SOLUTION: The power generator 300 comprises a power generation cell 220 for generating power by using a fuel, a gas-liquid separator 250 for separating a gas only and a liquid including a part of the gas from a gas and the liquid generated by the power generation cell 220, and a water collector 260 for collecting water acquired by condensing the gas only separated by the gas-liquid separator 250. The water collected by the water collector 260 is used for the reforming reaction. COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、発電用燃料及び水が供給されて電気化学反応により発電する発電装置及びそれを備える電子機器に関する。 The present invention relates to a power generation device that is supplied with power generation fuel and water and generates power through an electrochemical reaction, and an electronic device including the power generation device.

近年では、携帯電話機、ノート型パーソナルコンピュータ、デジタルカメラ、腕時計、ＰＤＡ（Personal Digital Assistance）、電子手帳等といった小型電子機器がめざましい進歩・発展を遂げている。電子機器の電源として、アルカリ乾電池、マンガン乾電池といった一次電池又はニッケル−カドミウム蓄電池、ニッケル−水素蓄電池、リチウムイオン電池といった二次電池が用いられている。今日では、一次電池及び二次電池の代替えのために、高いエネルギー利用効率を実現できる燃料電池についての研究・開発が盛んに行われている。 In recent years, small electronic devices such as mobile phones, notebook personal computers, digital cameras, watches, PDAs (Personal Digital Assistance), and electronic notebooks have made remarkable progress and development. As power sources for electronic devices, primary batteries such as alkaline dry batteries and manganese dry batteries, or secondary batteries such as nickel-cadmium storage batteries, nickel-hydrogen storage batteries, and lithium ion batteries are used. Today, research and development of fuel cells capable of realizing high energy use efficiency are actively conducted for replacement of primary batteries and secondary batteries.

燃料電池は、燃料と大気中の酸素とを電気化学的に反応させて化学エネルギーを電気エネルギーに変換するものであり、燃料の化学エネルギーを直接電気エネルギーに変換する電気化学反応を利用しているので、該反応に副生成物が生成され排出される。このような副生成物は、大半は水であり、その他に二酸化炭素も生成されることがあり、また、未反応の水素や空気等が排出される。このような排出物は燃料電池システム（発電装置）に搭載された燃料カートリッジ内に回収する場合がある。
従来の燃料電池システムにおいては、燃料電池の燃料極で化学反応した後の廃燃料は、希釈水に混合されて再利用され、空気極で生成された水を含む液体や気体は回収された後、そのまま希釈水として再利用されていた（例えば、特許文献１参照）。
また、空気極で生成された水を再利用する場合には、逆浸透膜装置、イオン交換樹脂装置、電気透析装置等の脱塩処理手段によって脱塩処理して不純物等を浄化してから用いていた（例えば、特許文献２参照）。
特開２００５−２６７９９４号公報特開２０００−３３１７０３号公報 A fuel cell is an element that converts chemical energy into electrical energy by electrochemically reacting fuel and oxygen in the atmosphere, and uses an electrochemical reaction that directly converts the chemical energy of the fuel into electrical energy. Therefore, a by-product is generated and discharged in the reaction. Most of such by-products are water, carbon dioxide may also be generated, and unreacted hydrogen or air is discharged. Such emissions may be collected in a fuel cartridge mounted on the fuel cell system (power generation device).
In the conventional fuel cell system, the waste fuel after the chemical reaction at the fuel electrode of the fuel cell is mixed with the diluted water and reused, and the liquid or gas containing water generated at the air electrode is recovered. It was reused as dilution water as it is (see, for example, Patent Document 1).
Also, when water generated at the air electrode is reused, it is used after purifying impurities etc. by desalinating by desalinating means such as reverse osmosis membrane device, ion exchange resin device, electrodialyzer etc. (For example, refer to Patent Document 2).
JP 2005-267994 A JP 2000-331703 A

しかしながら、上記特許文献１のような燃料電池システムにおいては、水回収する際に発電セルから出てきた液体と気体をそのまま水回収器に入れて水を回収していたので、発電セルから液体とともに流出してくるカーボンや白金触媒、白金ルテニウム触媒、硫酸基を含んでしまい、そのままで改質用の水として再利用することはできず、メッシュのフィルターやケミカル・フィルター、また、上記特許文献２のような脱塩処理手段によりそれらを除去してから使用せざるを得なかった。
しかし、これらのフィルターや脱塩処理手段は体積が大きく、効率の低下やエネルギーの低下、また、大型化し重量が増加するなど携帯機器に使用するには不向きであった。また、フィルターの交換も必要なため、コンシューマ製品には搭載が困難であった。
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、発電セルで生成された液体が混在した排気から不純物を含まない純水を容易に得ることができ、これを再利用して良好な改質反応を行うことができる発電装置及び電子機器を提供することを目的としている。 However, in the fuel cell system as in Patent Document 1 above, the liquid and gas that have come out of the power generation cell when water is recovered are directly put into the water recovery device to recover the water. It contains outflowing carbon, platinum catalyst, platinum ruthenium catalyst, sulfuric acid group, and cannot be reused as it is as reforming water. Mesh filters, chemical filters, and the above-mentioned Patent Document 2 They had to be used after removing them by means of desalting.
However, these filters and desalting treatment means have a large volume and are unsuitable for use in portable devices such as a decrease in efficiency, a decrease in energy, and an increase in size and weight. In addition, since it is necessary to replace the filter, it was difficult to install in consumer products.
The present invention has been made in view of the above circumstances, and it is possible to easily obtain pure water containing no impurities from the exhaust gas mixed with the liquid generated in the power generation cell. It aims at providing the electric power generating apparatus and electronic device which can react.

上記課題を解決するため、請求項１の発明は、燃料を用いて発電を行う発電セルと、
前記発電セルによって生成された気体と液体から、気体のみと、一部の気体を含む液体とに分離する気液分離手段と、
前記気液分離手段によって分離した気体のみを凝縮して得られた水を回収する回収手段と、を備え、
前記回収手段によって回収した水を前記発電セルの発電のために利用することを特徴とする。 In order to solve the above problems, the invention of claim 1 is a power generation cell that generates power using fuel,
Gas-liquid separation means for separating only the gas and the liquid containing a part of the gas from the gas and liquid generated by the power generation cell;
A recovery means for recovering water obtained by condensing only the gas separated by the gas-liquid separation means,
The water collected by the collecting means is used for power generation of the power generation cell.

請求項２の発明は、請求項１に記載の発電装置において、
前記燃料が供給されて前記燃料の改質反応を起こすことによって改質ガスを生成し、前記改質ガスを前記発電セルに供給する改質器を備え、
前記回収手段によって回収した水を、前記改質器における改質ガスの生成又は前記発電セルの加湿の少なくとも一方に利用することを特徴とする。
請求項３の発明は、請求項１又は２に記載の発電装置において、
前記気液分離手段を保温又は加熱することを特徴とする。
請求項４の発明は、請求項３に記載の発電装置において、
前記気液分離手段を、前記発電セルの発熱を利用して保温又は加熱することを特徴とする。
請求項５の発明は、請求項１〜４のいずれか一項に記載の発電装置において、
前記気液分離手段によって分離された一部の気体を含む液体を、前記発電セルの加湿に利用することを特徴とする。
請求項６の発明は、請求項２に記載の発電装置において、
前記気液分離手段によって分離された気体のみから前記回収手段によって回収した水と、
前記気液分離手段によって分離された一部の気体を含む液体から回収された水とを用途に応じて使い分けることを特徴とする。
請求項７の発明は、請求項６に記載の発電装置において、
前記気液分離手段によって分離された気体のみから前記回収手段によって回収した水を前記改質器における改質ガスの生成に利用し、
前記気液分離手段によって分離された一部の気体を含む液体から回収された水を前記発電セルの加湿に利用することを特徴とする。
請求項８の発明は、電子機器において、
請求項１〜７のいずれか一項に記載の発電装置と、
前記発電装置により発生された電気エネルギーによって動作する電子機器本体と、を備えることを特徴とする。 The invention of claim 2 is the power generator according to claim 1,
A reformer is provided that generates a reformed gas by causing a reforming reaction of the fuel when supplied with the fuel, and supplies the reformed gas to the power generation cell,
The water recovered by the recovery means is used for at least one of generation of reformed gas in the reformer and humidification of the power generation cell.
The invention of claim 3 is the power generator according to claim 1 or 2,
The gas-liquid separation means is kept warm or heated.
According to a fourth aspect of the present invention, in the power generation device according to the third aspect,
The gas-liquid separation means is characterized by being kept warm or heated using heat generated by the power generation cell.
Invention of Claim 5 is the electric power generating apparatus as described in any one of Claims 1-4,
A liquid containing a part of the gas separated by the gas-liquid separation means is used for humidification of the power generation cell.
The invention of claim 6 is the power generator according to claim 2,
Water recovered by the recovery means only from the gas separated by the gas-liquid separation means;
The water recovered from the liquid containing a part of the gas separated by the gas-liquid separation means is used depending on the application.
The invention of claim 7 is the power generator according to claim 6,
Utilizing the water recovered by the recovery means only from the gas separated by the gas-liquid separation means for the generation of reformed gas in the reformer,
Water recovered from a liquid containing a part of gas separated by the gas-liquid separation means is used for humidifying the power generation cell.
The invention of claim 8 is an electronic apparatus,
A power generation device according to any one of claims 1 to 7,
And an electronic device main body that operates by electric energy generated by the power generation device.

本発明によれば、発電セルで生成された液体が混在した排気から、触媒やカーボン、硫酸基などの不純物を含まない純水を簡単に得ることができ、これを再利用して良好な改質反応を行うことができる。 According to the present invention, it is possible to easily obtain pure water that does not contain impurities such as catalyst, carbon, and sulfate groups from the exhaust gas mixed with the liquid generated in the power generation cell. A quality reaction can be performed.

以下、本発明を実施するための最良の形態について図面を用いて説明する。但し、以下に述べる実施形態には、本発明を実施するために技術的に好ましい種々の限定が付されているが、発明の範囲を以下の実施形態及び図示例に限定するものではない。
［第一の実施の形態］
図１は、発電装置３００の概略構成を示したブロック図である。
発電装置３００は、燃料容器１と、発電モジュール２００とを備え、発電モジュール２００は、燃料容器１から供給された燃料と水から水素を生成する反応装置２１０と、水素の電気化学反応により電気エネルギーを生成する発電セル２２０と、を備えている。また、発電モジュール２００は、反応装置２１０で生成された水素を加湿して発電セル２２０のアノードに供給する第一の加湿器２２１、発電セル２２０のカソードに供給する空気を加湿する第二の加湿器２２２を備えている。発電セル２２０の電解質膜は、第一の加湿器２２１及び第二の加湿器２２２によって加湿された空気及び改質ガスにより加湿されており、電解質膜内の水素イオンが移動しやすい状態となっている。第一の加湿器２２１及び第二の加湿器２２２への水の供給の開始時期は、発電セル２２０が発電を開始する直前が好ましく、水供給期間は、発電セル２２０が発電している間供給されていてもよく、また発電セル２２０が発電する際に生じる水と排出される水がバランスしたら停止してもよい。
さらに、発電モジュール２００は、二次電池２４１、ＤＣ／ＤＣコンバータ２４０及び制御部２３０等を備えている。 The best mode for carrying out the present invention will be described below with reference to the drawings. However, although various technically preferable limitations for implementing the present invention are given to the embodiments described below, the scope of the invention is not limited to the following embodiments and illustrated examples.
[First embodiment]
FIG. 1 is a block diagram illustrating a schematic configuration of the power generation device 300.
The power generation apparatus 300 includes a fuel container 1 and a power generation module 200. The power generation module 200 generates electric energy by a reaction apparatus 210 that generates hydrogen from the fuel and water supplied from the fuel container 1, and an electrochemical reaction of hydrogen. A power generation cell 220 for generating The power generation module 200 also humidifies the hydrogen generated in the reactor 210 and supplies the first humidifier 221 supplied to the anode of the power generation cell 220, and the second humidification humidifies the air supplied to the cathode of the power generation cell 220. A container 222 is provided. The electrolyte membrane of the power generation cell 220 is humidified by the air and the reformed gas humidified by the first humidifier 221 and the second humidifier 222, so that hydrogen ions in the electrolyte membrane easily move. Yes. The start timing of water supply to the first humidifier 221 and the second humidifier 222 is preferably immediately before the power generation cell 220 starts power generation, and the water supply period is supplied while the power generation cell 220 is generating power. In addition, the water generated when the power generation cell 220 generates power may be stopped when the water discharged is balanced.
Furthermore, the power generation module 200 includes a secondary battery 241, a DC / DC converter 240, a control unit 230, and the like.

（燃料容器）
図２(a)は燃料容器１を上面から見た際の透視図、(b)は切断線II−IIに沿って切断した際の矢視断面図である。
燃料容器１は、内部空間が形成された容器本体２と、容器本体２の内側に収容された燃料貯留部４と、容器本体２の外側上面に外装された金属板６と、容器本体２に取り付けられた気液分離膜８と、を備える。
容器本体２は全体として箱状を成しており、容器本体２の内側に空間が形成されている。容器本体２は透明又は半透明な部材であって、例えばポリエチレン、ポリプロピレン、ポリカーボネート、アクリル等の材料からなる。なお、容器本体２がＡＢＳといった不透明な樹脂からなるものでも良いし、金属からなるものでも良い。 (Fuel container)
FIG. 2A is a perspective view when the fuel container 1 is viewed from above, and FIG. 2B is a cross-sectional view taken along the cutting line II-II.
The fuel container 1 includes a container body 2 in which an internal space is formed, a fuel storage unit 4 accommodated inside the container body 2, a metal plate 6 sheathed on the outer upper surface of the container body 2, and the container body 2. And a gas-liquid separation membrane 8 attached thereto.
The container body 2 has a box shape as a whole, and a space is formed inside the container body 2. The container body 2 is a transparent or translucent member, and is made of a material such as polyethylene, polypropylene, polycarbonate, or acrylic. The container body 2 may be made of an opaque resin such as ABS, or may be made of metal.

容器本体２の下面左端部には、係合部２８が設けられている。係合部２８は容器本体２の下面から下方に突出し、係合部２８を左右方向に見て係合部２８はＴ字型を成している。 An engaging portion 28 is provided at the left end portion of the lower surface of the container body 2. The engaging portion 28 protrudes downward from the lower surface of the container main body 2, and the engaging portion 28 has a T shape when viewed in the left-right direction.

容器本体２の内側には、燃料貯留部４が収容されている。燃料貯留部４は袋状を成しており、容器本体２の内部空間がこの燃料貯留部４によって燃料貯留部４の内側の燃料貯留空間４１と、燃料貯留部４の外側であって容器本体２の内側の液体回収空間２１とに区画されている。これにより、燃料貯留空間４１と液体回収空間２１が燃料貯留部４によって仕切られている。 A fuel reservoir 4 is accommodated inside the container body 2. The fuel storage portion 4 is formed in a bag shape, and the internal space of the container main body 2 is outside the fuel storage portion 4 and the fuel storage space 41 inside the fuel storage portion 4 by the fuel storage portion 4. 2 is divided into a liquid recovery space 21 inside. Thereby, the fuel storage space 41 and the liquid recovery space 21 are partitioned by the fuel storage portion 4.

液体回収空間２１は、燃料貯留部４の外側であって容器本体２内の空間部分とされている。また、液体回収空間２１には予め液体９９が少量注入されている。なお、予め貯留されている液体９９は水であっても良いし、水以外の液体であっても良いし、更には液体９９の代わりに吸湿性の塩化カルシウム等の薬剤を含む固体が液体回収空間２１に収容されていても良い。 The liquid recovery space 21 is outside the fuel storage unit 4 and is a space part in the container body 2. A small amount of liquid 99 is injected into the liquid recovery space 21 in advance. The liquid 99 stored in advance may be water or a liquid other than water, and a solid containing a chemical such as hygroscopic calcium chloride instead of the liquid 99 may be recovered. It may be accommodated in the space 21.

燃料貯留部４内には燃料４９が貯留されている。燃料貯留部４が可撓性を有しており、内部の燃料４９の量の増減に応じて燃料貯留部４が収縮し、燃料貯留部４の内容積が増減する。 A fuel 49 is stored in the fuel storage unit 4. The fuel storage unit 4 has flexibility, and the fuel storage unit 4 contracts in accordance with the increase or decrease of the amount of the internal fuel 49, and the internal volume of the fuel storage unit 4 increases or decreases.

燃料４９は、液体状の化学燃料又は液体状の化学燃料と水の混合液である。化学燃料としては、メタノール、エタノール等のアルコール類やジメチルエーテル等のエーテル類、ガソリンといった化学組成に水素原子を含む化合物である。
燃料貯留部４には燃料排出管４２が連結され、この燃料排出管４２が容器本体２の右壁２２を貫通して容器本体２の外に突出している。燃料排出管４２には逆止弁（図示しない）が嵌め込まれている。この逆止弁は燃料排出管４２を通って燃料貯留部４の内から外に不要に燃料が排出するのを阻止するものであり、この逆止弁に挿入材が挿入されることによって逆止弁が開き、これにより燃料貯留部４の内の燃料が燃料排出管４２を通って外へ流れるのが許容される。具体的には、この逆止弁は可撓性・弾性を有する材料をダックビル状に形成したダックビル弁であり、この逆止弁はそのダックビル状の先端を燃料貯留部４の内側に向けた状態で燃料排出管４２に嵌め込まれている。 The fuel 49 is a liquid chemical fuel or a liquid mixture of liquid chemical fuel and water. Chemical fuels include alcohols such as methanol and ethanol, ethers such as dimethyl ether, and compounds containing hydrogen atoms in the chemical composition such as gasoline.
A fuel discharge pipe 42 is connected to the fuel storage portion 4, and the fuel discharge pipe 42 penetrates the right wall 22 of the container body 2 and projects out of the container body 2. A check valve (not shown) is fitted in the fuel discharge pipe 42. This check valve prevents unnecessary fuel from being discharged from the inside of the fuel reservoir 4 through the fuel discharge pipe 42, and the check valve is inserted by inserting an insert into the check valve. The valve is opened, thereby allowing the fuel in the fuel reservoir 4 to flow out through the fuel discharge pipe 42. Specifically, this check valve is a duckbill valve in which a flexible and elastic material is formed in a duckbill shape, and this check valve is in a state where its duckbill-shaped tip is directed to the inside of the fuel reservoir 4. And is fitted into the fuel discharge pipe 42.

容器本体２の右壁２２には、後述の発電モジュール２００に燃料４９が供給されることによって生成された生成物が導入される生成物導入路２３が形成されている。生成物導入路２３の一端２４が容器本体２の右端面において開口するとともに、生成物導入路２３がその開口から右壁２２の内部を通って容器本体２の上面に至って、生成物導入路２３の他端２５が容器本体２の上面において開口している。生成物導入路２３には逆止弁が設けられており、その逆止弁によって他端２５から一端２４に向かった流体の流れが阻止され、その逆の流れは許容される。生成物導入路２３に設けられた逆止弁は、燃料排出管４２に設けられた逆止弁と同様のものを使用することができる。 Formed on the right wall 22 of the container body 2 is a product introduction path 23 into which a product produced by supplying fuel 49 to a power generation module 200 described later is introduced. One end 24 of the product introduction path 23 opens at the right end surface of the container body 2, and the product introduction path 23 passes through the inside of the right wall 22 from the opening to the upper surface of the container body 2, and the product introduction path 23. The other end 25 is open on the upper surface of the container body 2. The product introduction path 23 is provided with a check valve, which prevents the flow of fluid from the other end 25 toward the one end 24 and allows the reverse flow. As the check valve provided in the product introduction path 23, the same check valve as that provided in the fuel discharge pipe 42 can be used.

容器本体２の上面左端部には、小孔２７及び排気孔部２６が形成されている。小孔２７は容器本体２の上壁を貫通し液体回収空間２１まで通じており、排気孔部２６は容器本体２の上壁及び左壁に跨って切り欠かれ、液体回収空間２１に通じている。 A small hole 27 and an exhaust hole 26 are formed at the left end of the upper surface of the container body 2. The small hole 27 passes through the upper wall of the container body 2 and leads to the liquid recovery space 21, and the exhaust hole portion 26 is cut out across the upper wall and the left wall of the container body 2 and leads to the liquid recovery space 21. Yes.

排気孔部２６には気液分離膜８が設けられ、排気孔部２６が気液分離膜８によって閉塞されている。気液分離膜８は、その膜の表面に接触される液体に対してその膜の厚み方向への透過させない液体遮断性を有するとともに、その膜の表面に接触される気体に対してその膜の厚み方向へ透過させる気体透過性を有する。気液分離膜８としては、疎水性多孔質膜が好適であり具体的には、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリアクリロニトリル、ポリメチルメタクリレート、セルロースアセテートやセルローストリアセテートなどのセルロース系樹脂、ポリエーテルスルホンやポリスルホンなどのポリスルホン系樹脂等からなるものが挙げられる。 A gas-liquid separation membrane 8 is provided in the exhaust hole portion 26, and the exhaust hole portion 26 is closed by the gas-liquid separation membrane 8. The gas-liquid separation membrane 8 has a liquid blocking property that does not allow permeation of the liquid in contact with the surface of the membrane in the thickness direction of the membrane, and the gas of the membrane against the gas in contact with the surface of the membrane. It has gas permeability that allows it to permeate in the thickness direction. As the gas-liquid separation membrane 8, a hydrophobic porous membrane is suitable. Specifically, polyethylene, polypropylene, polyacrylonitrile, polymethyl methacrylate, cellulose resins such as cellulose acetate and cellulose triacetate, polyethersulfone, polysulfone, etc. And those made of a polysulfone-based resin.

金属板６の熱伝導率は容器本体２の熱伝導率よりも高く、金属板６には、熱伝導率の高い熱伝導性の金属を使用することが好ましい。例えば、金属板６には、アルミニウム（熱伝導率２３７Ｗ／ｍ・Ｋ）、銅（熱伝導率３９８Ｗ／ｍ・Ｋ）、マグネシウム（熱伝導率１５６Ｗ／ｍ・Ｋ）その他単体金属（チタン、SUS等）やこれらの合金を使用することができる。また、その熱伝導率が高ければ、樹脂からなるものでも良い。 The heat conductivity of the metal plate 6 is higher than the heat conductivity of the container body 2, and it is preferable to use a heat conductive metal having a high heat conductivity for the metal plate 6. For example, the metal plate 6 includes aluminum (thermal conductivity 237 W / m · K), copper (thermal conductivity 398 W / m · K), magnesium (thermal conductivity 156 W / m · K) and other single metals (titanium, SUS). Etc.) and alloys thereof. Moreover, as long as the heat conductivity is high, what consists of resin may be sufficient.

金属板６の下面であって容器本体２の外側上面に対向する面には、気体を液体回収空間２１に流入させる冷却流路６１が冷却溝部として凹設されている。冷却流路６１は、金属板６の右端部から左端部にかけて葛折り状に蛇行した形状を成している。 A cooling channel 61 for allowing gas to flow into the liquid recovery space 21 is recessed as a cooling groove on the lower surface of the metal plate 6 and facing the outer upper surface of the container body 2. The cooling flow path 61 has a meandering shape from the right end portion to the left end portion of the metal plate 6.

金属板６の左端部で気液分離膜８の上方に当たる箇所には、金属板６の上下面に貫通する矩形状の開口部６３が形成されている。開口部６３は冷却流路６１と連通しておらず、独立している。 A rectangular opening 63 penetrating the upper and lower surfaces of the metal plate 6 is formed at a position where the left end portion of the metal plate 6 is above the gas-liquid separation film 8. The opening 63 does not communicate with the cooling channel 61 and is independent.

金属板６はその下面を容器本体２の上面に対向させた状態で、容器本体２の上面に貼着され、これによって冷却溝部である冷却流路６１が容器本体２の上面によって蓋をされる。そして、冷却流路６１の右端部が生成物導入路２３の他端２５に重なり、冷却流路６１が生成物導入路２３を介して外部に通じ、冷却流路６１の左端部が小孔２７に重なり、液体回収空間２１に通じている。金属板６の開口部６３は容器本体２の換気孔部２６に重なっている。そして、排気孔部２６を閉塞した気液分離膜８は開口部６３に収まっている。 The metal plate 6 is attached to the upper surface of the container body 2 with the lower surface thereof opposed to the upper surface of the container body 2, whereby the cooling channel 61, which is a cooling groove, is covered with the upper surface of the container body 2. . The right end portion of the cooling flow path 61 overlaps the other end 25 of the product introduction path 23, the cooling flow path 61 communicates with the outside through the product introduction path 23, and the left end portion of the cooling flow path 61 is the small hole 27. And communicates with the liquid recovery space 21. The opening 63 of the metal plate 6 overlaps the ventilation hole 26 of the container body 2. The gas-liquid separation membrane 8 that closes the exhaust hole 26 is accommodated in the opening 63.

ここで、上述の燃料容器１の動作について説明する。
燃料容器１において、燃料貯留部４内の燃料４９は、燃料排出管４２を介して後述の発電モジュール２００に供給される。よって、燃料貯留部４内の燃料４９が減少するにつれて燃料貯留空間４１の体積が小さくなるので、逆に液体回収空間２１の容積が大きくなり、その容積分の水等の液体９９を回収することができる。 Here, the operation of the above-described fuel container 1 will be described.
In the fuel container 1, the fuel 49 in the fuel storage unit 4 is supplied to the power generation module 200 described later via the fuel discharge pipe 42. Therefore, since the volume of the fuel storage space 41 decreases as the fuel 49 in the fuel storage unit 4 decreases, the volume of the liquid recovery space 21 increases, and the liquid 99 such as water corresponding to the volume is recovered. Can do.

発電モジュール２００では、供給された燃料４９から生成物（水蒸気その他の気体を含む）が生成される。発電モジュール２００で生成された生成物が生成物導入路２３に導入され、冷却流路６１を生成物導入路２３側から小孔２７へと流れる。 In the power generation module 200, a product (including water vapor and other gases) is generated from the supplied fuel 49. The product generated by the power generation module 200 is introduced into the product introduction path 23 and flows through the cooling channel 61 from the product introduction path 23 side to the small hole 27.

生成物が冷却流路６１を流れている間、生成物の熱が金属板６に吸収され、さらに金属板６から外部に放熱される。これにより生成物が放熱され、生成物中の水蒸気が凝縮して液化する。 While the product flows through the cooling flow path 61, the heat of the product is absorbed by the metal plate 6 and further radiated from the metal plate 6 to the outside. Thereby, the product is dissipated and water vapor in the product is condensed and liquefied.

冷却流路６１を流れた生成物が凝縮した水とともに小孔２７を通って液体回収空間２１に導入される。凝縮した水は、液体回収空間２１に貯留される。液体回収空間２１に導入された生成物中のうち凝縮しなかった水蒸気はさらに液体９９によって冷却されて液化するので、液体回収空間２１の容積を抑えながら効率的に水回収を促進している。 The product flowing through the cooling channel 61 is introduced into the liquid recovery space 21 through the small holes 27 together with the condensed water. The condensed water is stored in the liquid recovery space 21. Since the water vapor not condensed in the product introduced into the liquid recovery space 21 is further cooled and liquefied by the liquid 99, the water recovery is efficiently promoted while suppressing the volume of the liquid recovery space 21.

液体回収空間２１に導入された生成物のうち凝縮しなかった水及び気体は気液分離膜８を通過し、水等の液体は気液分離膜８を通過せずに液体９９として液体回収空間２１に貯留される。気液分離膜８を通過した気体は容器本体１の外側へと放出される。 Of the products introduced into the liquid recovery space 21, the water and gas that have not been condensed pass through the gas-liquid separation membrane 8, and the liquid such as water does not pass through the gas-liquid separation membrane 8 as the liquid 99. 21 is stored. The gas that has passed through the gas-liquid separation membrane 8 is released to the outside of the container body 1.

（反応装置）
反応装置２１０は、燃料容器１から供給された燃料と水を気化させて燃料ガス（気化された燃料と水蒸気の混合気）を生成する気化器２１１と、化学反応式（１）に示すように気化器２１１から供給された燃料ガスを改質して改質ガスを生成する改質器２１２と、改質器２１２を加熱して化学反応式（１）の反応を良好に行うために必要な温度に設定する触媒燃焼器２１３と、化学反応式（１）についで逐次的に起こる化学反応式（２）によって微量に副成される一酸化炭素ＣＯを、化学反応式（３）に示すように酸化させて除去する一酸化炭素除去器２１４とを備えている。また、気化器２１１、触媒燃焼器２１３及び一酸化炭素除去器２１４を加熱する電気ヒータとして機能するとともにこれらの温度を測定する温度計としても機能するヒータ兼温度計（図示しない）とを備えている。
ＣＨ_３ＯＨ＋Ｈ_２Ｏ→３Ｈ_２＋ＣＯ_２・・・（１）
Ｈ_２＋ＣＯ_２→Ｈ_２Ｏ＋ＣＯ・・・（２）
ＣＯ＋1/2Ｏ_２→ＣＯ_２・・・（３） (Reactor)
The reactor 210 includes a vaporizer 211 that vaporizes the fuel and water supplied from the fuel container 1 to generate fuel gas (a mixture of vaporized fuel and water vapor), and a chemical reaction formula (1) as shown in FIG. Necessary for performing the reaction of the chemical reaction formula (1) satisfactorily by reforming the fuel gas supplied from the vaporizer 211 and generating the reformed gas, and heating the reformer 212. As shown in the chemical reaction formula (3), the catalytic combustor 213 that sets the temperature, and the carbon monoxide CO by-produced in a trace amount by the chemical reaction formula (2) that occurs sequentially after the chemical reaction formula (1) And a carbon monoxide remover 214 that oxidizes and removes the carbon monoxide. Also, a heater / thermometer (not shown) that functions as an electric heater that heats the vaporizer 211, the catalytic combustor 213, and the carbon monoxide remover 214 and that also functions as a thermometer that measures these temperatures is provided. Yes.
CH ₃ OH + H ₂ O → 3H ₂ + CO ₂ (1)
H ₂ + CO ₂ → H ₂ O + CO (2)
CO + 1 / 2O ₂ → CO ₂ (3)

第一の加湿器２２１は、一酸化炭素除去器２１４で一酸化炭素が除去された改質ガスを、水によって加湿して発電セル２２０のアノードに供給する。
第二の加湿器２２２は、空気ポンプＰ２から供給された空気を水によって加湿して、発電セル２２０のカソードに供給する。 The first humidifier 221 humidifies the reformed gas from which the carbon monoxide has been removed by the carbon monoxide remover 214 with water and supplies the reformed gas to the anode of the power generation cell 220.
The second humidifier 222 humidifies the air supplied from the air pump P 2 with water and supplies it to the cathode of the power generation cell 220.

（発電セル）
発電セル２２０は、触媒微粒子を担持したアノードと、触媒微粒子を担持したカソードと、アノードとカソードとの間に介在されたフィルム状の固体高分子電解質膜とセパレーターをユニット化した燃料電池である。発電セル２２０のアノードには、一酸化炭素除去器２１４を通った改質ガスが供給され、発電セル２２０のカソードには、後述の空気ポンプＰ２によって外部から空気が供給される。アノードにおいては、改質ガス中の水素が、電気化学反応式（４）に示すように、アノードの触媒微粒子の作用を受けて水素イオンと電子とに分離する。水素イオンは固体高分子電解質膜を通じてカソードに伝導し、電子はアノードにより電気エネルギー（発電電力）として取り出される。カソードにおいては、電気化学反応式（５）に示すように、カソードに移動した電子と、空気中の酸素と、固体高分子電解質膜を通過した水素イオンとが反応して水が生成される。
そして、アノードで未反応の水素を含むオフガスは触媒燃焼器２１３に送られ、カソードで生成された水や未反応の空気は生成物として、気液分離器２５０に送られるようになっている。
Ｈ_２→２Ｈ^＋＋２ｅ⁻・・・（４）
２Ｈ^＋＋１／２Ｏ_２＋２ｅ⁻→Ｈ_２Ｏ・・・（５）
発電セル２２０の周囲には気液分離器２５０が設けられている。 (Power generation cell)
The power generation cell 220 is a fuel cell in which an anode carrying catalyst fine particles, a cathode carrying catalyst fine particles, a film-like solid polymer electrolyte membrane interposed between the anode and the cathode, and a separator are unitized. The reformed gas that has passed through the carbon monoxide remover 214 is supplied to the anode of the power generation cell 220, and air is supplied to the cathode of the power generation cell 220 from the outside by an air pump P2 described later. At the anode, as shown in the electrochemical reaction formula (4), hydrogen in the reformed gas is separated into hydrogen ions and electrons under the action of the catalyst fine particles of the anode. Hydrogen ions are conducted to the cathode through the solid polymer electrolyte membrane, and electrons are taken out as electric energy (generated power) by the anode. At the cathode, as shown in the electrochemical reaction equation (5), electrons moved to the cathode, oxygen in the air, and hydrogen ions that have passed through the solid polymer electrolyte membrane react to generate water.
The off gas containing unreacted hydrogen at the anode is sent to the catalytic combustor 213, and the water and unreacted air produced at the cathode are sent to the gas-liquid separator 250 as products.
H ₂ → 2H ⁺ + 2e ⁻ (4)
2H ⁺ + 1 / 2O ₂ + 2e ⁻ → H ₂ O (5)
A gas-liquid separator 250 is provided around the power generation cell 220.

（気液分離器）
図３(a)は気液分離器２５０を上面から見た際の透視図、(b)は気液分離器２５０を正面から見た際の透視図、図４は発電セル２２０と気液分離器２５０の概略側面図である。
気液分離器２５０は、内部空間が形成された分離器本体２５１と、分離器本体２５１の内部に取り付けられた気液分離膜２５２と、を備える。そして、気液分離膜２５２によって発電セル２２０のカソードで生成された生成物（水）と排気を気体と液体とに分離する。気液分離膜２５２で分離された水蒸気を含む気体は、後述する水回収器２６０へと送られ、気液分離膜２５２で分離された液体及び一部の気体は、燃料容器１へと送られるようになっている。
分離器本体２５１は全体として箱状を成しており、分離器本体２５１の内側に空間が形成されている。分離器本体２５１の内側には、気液分離膜２５２が分離器本体２５１の上下面に対して水平となるように固定されており、気液分離膜２５２によって分離器本体２５１の内部空間が上下に区画されている。内部空間のうち、気液分離膜２５２によって区画された下側の空間２５１aには気液分離膜２５２を通過しない液体と一部の気体が貯留され、上側の空間２５１bには気液分離膜２５２を通過した気体が流通するようになっている。
また、下側の空間２５１aには発電セル２２０のカソードから排出された液体及び気体が導入される気液導入管２５６が連結され、この気液導入管２５６は分離器本体２５１の空間を形成する右側の内壁を貫通して分離器本体２５１の上面において開口している。そして、この気液導入管２５６の開口端部が発電セル２２０のカソードに繋がっている。
さらに、分離器本体２５１の底面には下側の空間２５１aに貯留された液体及び一部の気体が外部に排出される排出口２５３a，２５３bが左右に二箇所形成されており、分離器本体２５１の上面には上側の空間２５１bを流通する気体が外部に排出される排出口２５４a，２５４bが左右に二箇所形成されている。これら排出口２５３a，２５３b，２５４a，２５４bは先端部が上側又は下側を向くように円錐状に形成されている。
なお、気液分離膜２５２としては、上述した燃料容器１に設けられた気液分離膜８と同様のものを使用することができる。
このような気液分離器２５０は、図４に示すように、その側面を発電セル２２０に接触して設けられており、発電セル２２０の発熱により気液分離器２５０が保温又は加熱されるようになっている。また、気液分離器２５０の発電セル２２０と反対側の側面には流路基板２５５が設けられている。 (Gas-liquid separator)
3A is a perspective view when the gas-liquid separator 250 is viewed from above, FIG. 3B is a perspective view when the gas-liquid separator 250 is viewed from the front, and FIG. 4 is a power cell 220 and gas-liquid separation. FIG.
The gas-liquid separator 250 includes a separator body 251 in which an internal space is formed, and a gas-liquid separation membrane 252 attached to the inside of the separator body 251. Then, the product (water) and exhaust gas generated at the cathode of the power generation cell 220 are separated into gas and liquid by the gas-liquid separation membrane 252. The gas containing water vapor separated by the gas-liquid separation membrane 252 is sent to a water recovery device 260 described later, and the liquid and part of the gas separated by the gas-liquid separation membrane 252 are sent to the fuel container 1. It is like that.
The separator main body 251 has a box shape as a whole, and a space is formed inside the separator main body 251. A gas-liquid separation membrane 252 is fixed inside the separator body 251 so as to be horizontal with respect to the upper and lower surfaces of the separator body 251, and the internal space of the separator body 251 is vertically moved by the gas-liquid separation film 252. It is divided into. Of the internal space, the lower space 251 a partitioned by the gas-liquid separation membrane 252 stores a liquid that does not pass through the gas-liquid separation membrane 252 and part of the gas, and the upper space 251 b stores the gas-liquid separation membrane 252. The gas that has passed through the circulates.
The lower space 251a is connected to a gas / liquid introduction pipe 256 into which liquid and gas discharged from the cathode of the power generation cell 220 are introduced. The gas / liquid introduction pipe 256 forms a space of the separator body 251. An opening is formed in the upper surface of the separator body 251 through the right inner wall. The open end of the gas-liquid inlet tube 256 is connected to the cathode of the power generation cell 220.
Further, the bottom surface of the separator body 251 is formed with two outlets 253a and 253b on the left and right sides for discharging the liquid stored in the lower space 251a and a part of the gas to the outside. On the upper surface, there are formed two outlets 254a and 254b on the left and right sides through which the gas flowing through the upper space 251b is discharged to the outside. These discharge ports 253a, 253b, 254a, and 254b are formed in a conical shape so that the tip ends face upward or downward.
As the gas-liquid separation membrane 252, the same gas-liquid separation membrane 8 provided in the fuel container 1 described above can be used.
As shown in FIG. 4, such a gas-liquid separator 250 is provided such that its side surface is in contact with the power generation cell 220, and the gas-liquid separator 250 is kept warm or heated by the heat generation of the power generation cell 220. It has become. A flow path substrate 255 is provided on the side surface of the gas-liquid separator 250 opposite to the power generation cell 220.

（水回収器）
図５(a)は水回収器２６０を上面から見た際の透視図、(b)は水回収器２６０を左側面から見た際の透視図、(c)は水回収器２６０を右側面から見た際の透視図、(d)は水回収器２６０を正面から見た際の透視図である。図６(a)は冷却器２６１の上面図、(b)は切断線VI−VIに沿って切断した際の矢視断面図である。
水回収器２６０は、内部空間が形成された水タンク２６３と、水タンク２６３の内部に取り付けられた気液分離膜２６２と、水タンク２６３に取り付けられた冷却器２６１と、を備える。そして、気液分離器２５０で分離された気体のみを冷却器２６１で凝縮させ、凝縮された液体が純水となって水タンク２６３内に貯留される。冷却器２６１により凝縮しない気体は、さらに気液分離膜２６２を透過した後、燃料容器１へと送られるようになっている。
また、後述するが水タンク２６３には水量を検出する水位検出器２６４が設けられており、水タンク２６３内の水量が所定量以上となった場合に後述の第五のバルブＶ５を閉鎖し、水タンク２６３内の水量が所定量未満である場合には第五のバルブＶ５を開放するようになっている。 (Water recovery device)
5A is a perspective view when the water recovery device 260 is viewed from the top surface, FIG. 5B is a perspective view when the water recovery device 260 is viewed from the left side surface, and FIG. (D) is a perspective view when the water recovery device 260 is viewed from the front. 6A is a top view of the cooler 261, and FIG. 6B is a cross-sectional view taken along the cutting line VI-VI.
The water recovery device 260 includes a water tank 263 in which an internal space is formed, a gas-liquid separation membrane 262 attached to the inside of the water tank 263, and a cooler 261 attached to the water tank 263. Then, only the gas separated by the gas-liquid separator 250 is condensed by the cooler 261, and the condensed liquid becomes pure water and is stored in the water tank 263. The gas that is not condensed by the cooler 261 further passes through the gas-liquid separation membrane 262 and is then sent to the fuel container 1.
As will be described later, the water tank 263 is provided with a water level detector 264 for detecting the amount of water, and when the amount of water in the water tank 263 exceeds a predetermined amount, a fifth valve V5 described later is closed, When the amount of water in the water tank 263 is less than a predetermined amount, the fifth valve V5 is opened.

水タンク２６３は全体として箱状をなしており、水タンク２６３の内側に空間が形成されている。水タンク２６３の内側には、気液分離膜２６２が水タンク２６３の上下面に対して水平となるように固定されており、気液分離膜２６２によって水タンク２６３の内部空間が上下に区画されている。内部空間のうち、気液分離膜２６２によって区画された下側の空間２６３aには気液分離膜２６２を通過しない液体である純水が貯留され、上側の空間２６３bには気液分離膜２６２を通過した水蒸気を含む気体が流通するようになっている。
また、水タンク２６３の右側の内壁には気液分離器２５０から送り込まれた気体を冷却器２６１に導入する気体導入管２６６が埋設されている。この気体導入管２６６は、水タンク２６３の底面及び上面に開口しており、気体導入管２６６の上端開口は水タンク２６３の上面に設けられた冷却器２６１の冷却流路２６９に連通し、下端開口は気液分離器２５０に連結されている。
また、下側の空間２６３aには冷却器２６１で冷却された気体及び液体が導入される気液導入管２６５が連結され、この気液導入管２６５は水タンク２６３の下側の空間２６３aを形成する右側の内壁を貫通して水タンク２６３の上面において開口し、冷却器２６１の冷却流路２６９と連通している。
さらに、下側の空間２６３aには、回収された液体を外部に排出する二つの液体排出管２６４a，２６４bが左右にそれぞれ連結され、これら液体排出管２６４a，２６４bは水タンク２６３の下側の空間２６３aを形成する左右の内壁をそれぞれ貫通して水タンク２６３の底面において開口し、後述の第一の水ポンプＰ３や第二の水ポンプＰ４に連結されている。
また、水タンク２６３の上側の空間２６３bには、気液分離膜２６２で分離された気体を外部に排出する気体排出管２６７が連結され、この気体排出管２６７は水タンク２６３の左側の内壁を貫通して水タンク２６３の底面において開口し、後述の第二のバルブＶ２に連結されている。
なお、気液分離膜２６２としては、上述した燃料容器１に設けられた気液分離膜８と同様のものを使用することができる。
さらに、下側の空間２６３aで気液分離膜２６２の下面には、水タンク２６３の側面に水位検出器２６８が設けられている。水位検出器２６８としては、例えばＬＥＤとフォトセンサー等を用いて空気と水の屈折率の違いにより水の有無を検出する光学式水検出器等が利用できる。 The water tank 263 has a box shape as a whole, and a space is formed inside the water tank 263. Inside the water tank 263, a gas-liquid separation membrane 262 is fixed so as to be horizontal with respect to the upper and lower surfaces of the water tank 263, and the internal space of the water tank 263 is partitioned vertically by the gas-liquid separation membrane 262. ing. Of the internal space, pure water, which is a liquid that does not pass through the gas-liquid separation membrane 262, is stored in the lower space 263a partitioned by the gas-liquid separation membrane 262, and the gas-liquid separation membrane 262 is provided in the upper space 263b. A gas containing water vapor that has passed therethrough circulates.
In addition, a gas introduction pipe 266 for introducing the gas sent from the gas-liquid separator 250 into the cooler 261 is embedded in the right inner wall of the water tank 263. The gas introduction pipe 266 opens to the bottom and top surfaces of the water tank 263, and the upper end opening of the gas introduction pipe 266 communicates with the cooling channel 269 of the cooler 261 provided on the top surface of the water tank 263, and the bottom end The opening is connected to the gas-liquid separator 250.
The lower space 263 a is connected to a gas-liquid introduction pipe 265 into which the gas and liquid cooled by the cooler 261 are introduced. The gas-liquid introduction pipe 265 forms a lower space 263 a of the water tank 263. The water tank 263 is opened at the upper surface through the inner wall on the right side and communicates with the cooling flow path 269 of the cooler 261.
Furthermore, two liquid discharge pipes 264a and 264b for discharging the recovered liquid to the outside are connected to the left and right sides of the lower space 263a. These liquid discharge pipes 264a and 264b are connected to the lower space of the water tank 263, respectively. The left and right inner walls forming the H.263a are respectively opened through the bottom surface of the water tank 263, and are connected to a first water pump P3 and a second water pump P4 described later.
In addition, a gas discharge pipe 267 for discharging the gas separated by the gas-liquid separation film 262 to the outside is connected to the space 263b above the water tank 263. The gas discharge pipe 267 is connected to the left inner wall of the water tank 263. It penetrates and opens at the bottom of the water tank 263, and is connected to a second valve V2 described later.
In addition, as the gas-liquid separation membrane 262, the same gas-liquid separation membrane 8 provided in the fuel container 1 described above can be used.
Furthermore, a water level detector 268 is provided on the side surface of the water tank 263 on the lower surface of the gas-liquid separation membrane 262 in the lower space 263a. As the water level detector 268, for example, an optical water detector that detects the presence or absence of water based on the difference in refractive index between air and water using an LED and a photo sensor can be used.

冷却器２６１は、図５に示すように、水タンク２６３の外側上面に取り付けられており、金属板２７０からなる。
金属板２７０の熱伝導率は水タンク２６３の熱伝導率よりも高く、金属板２７０には、熱伝導率の高い熱伝導性の金属を使用することが好ましい。例えば、金属板２７０には、燃料容器１に備えられた金属板８と同様に、アルミニウム（熱伝導率２３７Ｗ／ｍ・Ｋ）、銅（熱伝導率３９８Ｗ／ｍ・Ｋ）、マグネシウム（熱伝導率１５６Ｗ／ｍ・Ｋ）その他単体金属（チタン、SUS等）やこれらの合金を使用することができる。また、その熱伝導率が高ければ、樹脂からなるものでも良い。 As shown in FIG. 5, the cooler 261 is attached to the outer upper surface of the water tank 263 and is made of a metal plate 270.
The thermal conductivity of the metal plate 270 is higher than the thermal conductivity of the water tank 263, and it is preferable to use a thermally conductive metal having a high thermal conductivity for the metal plate 270. For example, similar to the metal plate 8 provided in the fuel container 1, the metal plate 270 includes aluminum (thermal conductivity 237 W / m · K), copper (thermal conductivity 398 W / m · K), magnesium (thermal conductivity). 156 W / m · K) and other single metals (titanium, SUS, etc.) and alloys thereof can be used. Moreover, as long as the heat conductivity is high, what consists of resin may be sufficient.

金属板２７０の下面であって水タンク２６３の外側上面に対向する面には、気体を水タンク２６３の下側の空間２６３aに流入させる冷却流路２６９が冷却溝部２７１として凹設されている。冷却流路２６９は、金属板２７０の長手方向における一方の側面の右端部から長手方向における他方の側面の右端部にかけて葛折り状に蛇行した形状を成している。 A cooling channel 269 for allowing gas to flow into the space 263 a below the water tank 263 is recessed as a cooling groove 271 on the lower surface of the metal plate 270 and facing the outer upper surface of the water tank 263. The cooling flow path 269 has a meandering shape from the right end portion of one side surface in the longitudinal direction of the metal plate 270 to the right end portion of the other side surface in the longitudinal direction.

冷却溝部２７１の一端部２７１aは気体導入管２６６に連結されている。また、冷却溝部２７１の他端部２７１bも気液導入管２６５に連結されている。 One end portion 271 a of the cooling groove portion 271 is connected to the gas introduction pipe 266. Further, the other end 271 b of the cooling groove 271 is also connected to the gas-liquid introduction pipe 265.

金属板２７０はその下面を水タンク２６３の上面に対向させた状態で、水タンク２６３の上面に貼着され、これによって冷却溝部２７１である冷却流路２６９が水タンク２６３の上面によって蓋をされる。そして、冷却流路２６９の一端部２６９aが気体導入管２６６の上端部に連通し、冷却流路２６９の他端部２６９bが気液導入管２６５の上端部に連通している。 The metal plate 270 is attached to the upper surface of the water tank 263 with its lower surface facing the upper surface of the water tank 263, whereby the cooling channel 269, which is the cooling groove 271, is covered with the upper surface of the water tank 263. The One end 269 a of the cooling channel 269 communicates with the upper end of the gas introduction tube 266, and the other end 269 b of the cooling channel 269 communicates with the upper end of the gas-liquid introduction tube 265.

なお、金属板２７０と、水タンク２６３とは、発電セル２２０の筐体２２３に、筐体２２３側から順に金属板２７０、水タンク２６３の順に重ねられてネジＮにより締結されている。 In addition, the metal plate 270 and the water tank 263 are overlapped on the casing 223 of the power generation cell 220 in this order from the casing 223 side in order of the metal plate 270 and the water tank 263 and fastened with screws N.

また、図１に示すように、発電装置３００は、燃料容器１、反応装置２１０及び発電セル２２０等の他に、燃料容器１内の燃料を気化器２１１に供給する燃料ポンプＰ１と、外気から発電装置３００中に空気を導入する空気ポンプＰ２とを備えている。また、空気ポンプＰ２には、エアフィルタが設けられている。
燃料ポンプＰ１には、第一のバルブＶ１が接続され、第一のバルブＶ１には第一の流量計Ｆ１が接続されている。第一のバルブＶ１は、燃料ポンプＰ１と気化器２１１との間に設けられており、その開閉動作で燃料ポンプＰ１から気化器２１１への燃料の流通を遮断又は許容するようになっている。第一の流量計Ｆ１は第一のバルブＶ１と気化器２１１との間に設けられており、第一のバルブＶ１を通過した燃料の流量を測定するようになっている。
また、燃料ポンプＰ１と燃料容器１との間には、燃料容器１と発電モジュール２００とを連結する燃料容器インターフェース５０３及び燃料容器１に貯蔵された燃料の残量検出を行う燃料残量センサＳ１が設けられている。燃料残量センサＳ１は、燃料貯留部４に貯蔵された燃料の残量を測定し、その測定結果となる電気信号を制御部２３０に出力する。
また、水タンク２６３と気化器２１１との間には、第一の水ポンプＰ３が接続され、第一の水ポンプＰ３には第六のバルブＶ６及び第四の流量計Ｆ４が接続されている。第六のバルブＶ６は、その開閉動作で第一の水ポンプＰ３から気化器２１１への水の流通を遮断又は許容するようになっている。第四の流量計Ｆ４は第六のバルブＶ６と気化器２１１との間に設けられており、第六のバルブＶ６を通過した水の流量を測定するようになっている。
さらに、水タンク２６３と第二の加湿器２２２との間には第二の水ポンプＰ４が接続されており、水タンク２６３で回収した水を第二の加湿器２２２や第一の加湿器２２１に送られて再利用されるようになっている。 Further, as shown in FIG. 1, in addition to the fuel container 1, the reactor 210, the power generation cell 220, and the like, the power generation apparatus 300 includes a fuel pump P1 that supplies fuel in the fuel container 1 to the vaporizer 211, and external air. An air pump P 2 that introduces air into the power generation apparatus 300 is provided. The air pump P2 is provided with an air filter.
A first valve V1 is connected to the fuel pump P1, and a first flow meter F1 is connected to the first valve V1. The first valve V 1 is provided between the fuel pump P 1 and the carburetor 211, and the flow of fuel from the fuel pump P 1 to the carburetor 211 is blocked or allowed by the opening / closing operation thereof. The first flow meter F1 is provided between the first valve V1 and the carburetor 211, and measures the flow rate of the fuel that has passed through the first valve V1.
Between the fuel pump P1 and the fuel container 1, a fuel container interface 503 that connects the fuel container 1 and the power generation module 200 and a fuel remaining amount sensor S1 that detects the remaining amount of fuel stored in the fuel container 1 are provided. Is provided. The remaining fuel sensor S 1 measures the remaining amount of fuel stored in the fuel storage unit 4, and outputs an electric signal as a measurement result to the control unit 230.
A first water pump P3 is connected between the water tank 263 and the vaporizer 211, and a sixth valve V6 and a fourth flow meter F4 are connected to the first water pump P3. . The sixth valve V6 is configured to block or allow the flow of water from the first water pump P3 to the vaporizer 211 by the opening / closing operation thereof. The fourth flow meter F4 is provided between the sixth valve V6 and the vaporizer 211, and measures the flow rate of water that has passed through the sixth valve V6.
Further, a second water pump P4 is connected between the water tank 263 and the second humidifier 222, and the water collected in the water tank 263 is used for the second humidifier 222 and the first humidifier 221. Sent to and reused.

燃料容器１と水回収器２６０との間には、第二のバルブＶ２が接続されている。この第二のバルブＶ２は、気液分離器２５０にも接続され、また、第五のバルブＶ５を介して第二の加湿器２２２にも接続されている。さらに、第二のバルブＶ２は触媒燃焼器２１３にも接続されている。そして、燃料電池停止時や燃料容器取り外し時等に第二のバルブＶ２の開閉動作で、発電セル２２０のカソードから燃料容器１への生成物（水、水蒸気を含む気体、オフガス等）の流通を遮断又は許容、触媒燃焼器２１３におけるオフガス等の流通を遮断又は許容するようになっている。
第五のバルブＶ５は、第二の加湿器２２２から排出された水の流通を遮断又は許容するようになっており、水タンク２６３に設けられた水位検出器２６４によって水タンク２６３内の水が所定量未満である場合には、水タンク２６３側への流路を開放し燃料容器１側を閉鎖して水を循環し、水タンク２６３内の水が所定量以上である場合には、水タンク２６３側への流路を閉鎖して燃料容器１側を開放し排水する。 A second valve V 2 is connected between the fuel container 1 and the water collector 260. The second valve V2 is also connected to the gas-liquid separator 250, and is also connected to the second humidifier 222 via the fifth valve V5. Furthermore, the second valve V2 is also connected to the catalytic combustor 213. Then, when the fuel cell is stopped or the fuel container is removed, the second valve V2 is opened and closed to distribute the product (water, gas containing water vapor, off gas, etc.) from the cathode of the power generation cell 220 to the fuel container 1. Blocking or allowing, the flow of off-gas etc. in the catalytic combustor 213 is blocked or allowed.
The fifth valve V5 is configured to block or allow the flow of the water discharged from the second humidifier 222, and the water level detector 264 provided in the water tank 263 allows the water in the water tank 263 to flow. If the amount is less than the predetermined amount, the flow to the water tank 263 side is opened and the fuel container 1 side is closed to circulate the water. If the water in the water tank 263 is equal to or greater than the predetermined amount, The flow path to the tank 263 side is closed and the fuel container 1 side is opened to drain water.

空気ポンプＰ２には、第三のバルブＶ３、第四のバルブＶ４及び第二の加湿器２２２が接続されている。第三のバルブＶ３は、空気ポンプＰ２と触媒燃焼器２１３との間に設けられており、第三のバルブＶ３と触媒燃焼器２１３との間には第二の流量計Ｆ２が設けられている。そして、第三のバルブＶ３は、その開閉動作で、空気ポンプＰ２から触媒燃焼器２１３への空気の流通を遮断又は流量調整を行なうようになっている。第四のバルブは、空気ポンプＰ２と一酸化炭素除去器２１４との間に設けられており、第四のバルブＶ４と一酸化炭素除去器２１４との間には第三の流量計Ｆ３が設けられている。そして、第四のバルブＶ４は、その開閉動作で、空気ポンプＰ２から一酸化炭素除去器２１４への空気の流通を遮断又は流量調整を行なうようになっている。 A third valve V3, a fourth valve V4, and a second humidifier 222 are connected to the air pump P2. The third valve V3 is provided between the air pump P2 and the catalytic combustor 213, and the second flow meter F2 is provided between the third valve V3 and the catalytic combustor 213. . The third valve V3 is configured to shut off or adjust the flow of air from the air pump P2 to the catalytic combustor 213 by the opening / closing operation. The fourth valve is provided between the air pump P2 and the carbon monoxide remover 214, and a third flow meter F3 is provided between the fourth valve V4 and the carbon monoxide remover 214. It has been. The fourth valve V4 is configured to shut off or adjust the flow of air from the air pump P2 to the carbon monoxide remover 214 by the opening / closing operation.

制御部２３０には、燃料ポンプＰ１、空気ポンプＰ２、第一の水ポンプＰ３及び第二の水ポンプＰ４がドライバＤ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４を介して電気的に接続されている。制御部２３０は、例えば汎用のＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＲＯＭ（Read Only Memory）等から構成されているもので、燃料ポンプＰ１、空気ポンプＰ２、第一の水ポンプＰ３及び第二の水ポンプＰ４に制御信号を送信し、燃料ポンプＰ１、空気ポンプＰ２、第一の水ポンプＰ３及び第二の水ポンプＰ４の各ポンピング動作（送出量の調整を含む。）を制御するようになっている。 A fuel pump P1, an air pump P2, a first water pump P3, and a second water pump P4 are electrically connected to the control unit 230 via drivers D1, D2, D3, and D4. The control unit 230 includes, for example, a general-purpose CPU (Central Processing Unit), RAM (Random Access Memory), ROM (Read Only Memory), and the like, and includes a fuel pump P1, an air pump P2, and a first water pump. Control signals are transmitted to P3 and the second water pump P4, and each pumping operation (including adjustment of the delivery amount) of the fuel pump P1, the air pump P2, the first water pump P3 and the second water pump P4 is performed. It comes to control.

また、制御部２３０には、第一〜第六のバルブＶ１〜Ｖ６がドライバＤ１１〜Ｄ１６を介して電気的に接続され、また、第一の流量計Ｆ１〜第四の流量計Ｆ４も電気的に接続されている。制御部２３０は、第一の流量計Ｆ１〜第四の流量計Ｆ４の測定結果を受けて燃料及び水の流量を認識することができるとともに、第一〜第六のバルブＶ１〜Ｖ６の開閉動作（開き量の調整を含む。）を制御することができるようになっている。 The control unit 230 is electrically connected to first to sixth valves V1 to V6 via drivers D11 to D16, and the first flow meter F1 to the fourth flow meter F4 are also electrically connected. It is connected to the. The control unit 230 can recognize the flow rates of the fuel and water in response to the measurement results of the first flow meter F1 to the fourth flow meter F4, and opens and closes the first to sixth valves V1 to V6. (Including adjustment of the opening amount) can be controlled.

さらに、制御部２３０には、気化器２１１、触媒燃焼器２１３及び一酸化炭素除去器２１４をそれぞれ加熱する電気ヒータがドライバＤ２１を介して電気的に接続されている。制御部２３０は、電気ヒータの発熱量とその停止とを制御するとともに、温度によって変化する電気ヒータの抵抗値等の電気的特性を計測することによって気化器２１１、触媒燃焼器２１３及び一酸化炭素除去器２１４の各反応器の温度を検出することができるようになっている。電気ヒータは、反応装置２１０の起動時に気化器２１１、触媒燃焼器２１３及び一酸化炭素除去器２１４を加熱し、触媒燃焼器２１３が安定して加熱できるようになったら、停止あるいは熱量を低減させてもよい。 Furthermore, an electric heater for heating the vaporizer 211, the catalytic combustor 213, and the carbon monoxide remover 214 is electrically connected to the controller 230 via a driver D21. The control unit 230 controls the calorific value, the catalytic combustor 213, and the carbon monoxide by controlling the amount of heat generated by the electric heater and stopping the electric heater, and by measuring the electric characteristics such as the resistance value of the electric heater that changes depending on the temperature. The temperature of each reactor of the remover 214 can be detected. The electric heater heats the vaporizer 211, the catalytic combustor 213, and the carbon monoxide remover 214 when the reactor 210 is started, and when the catalytic combustor 213 can be stably heated, it stops or reduces the amount of heat. May be.

また、制御部２３０には、燃料残量センサＳ１が電気的に接続されている。制御部２３０は、燃料残量センサＳ１で測定された残量が所定量未満であれば、発電装置３００を起動しない又は動作を停止し、残量が所定量以上であれば、発電装置３００を起動する又は動作を維持するよう制御している。
さらに、制御部２３０には、水位検出器２６４が電気的に接続されている。制御部２３０は、水位検出器２６４で検出された水タンク２６３内の水量が所定量未満であれば、第五のバルブＶ５を水タンク２６３側のみ開放し循環し、水量が所定量以上であれば、第五のバルブＶ５を燃料容器１側のみ開放して排水するよう制御する。 Further, the remaining fuel amount sensor S1 is electrically connected to the control unit 230. If the remaining amount measured by the remaining fuel amount sensor S1 is less than a predetermined amount, the control unit 230 does not start or stops the operation of the power generation device 300, and if the remaining amount is equal to or greater than the predetermined amount, Controls to start or maintain operation.
Furthermore, a water level detector 264 is electrically connected to the control unit 230. If the amount of water in the water tank 263 detected by the water level detector 264 is less than a predetermined amount, the controller 230 opens and circulates the fifth valve V5 only on the water tank 263 side, and if the amount of water is greater than or equal to the predetermined amount. For example, the fifth valve V5 is controlled so as to open and drain only the fuel container 1 side.

発電セル２２０には、ＤＣ／ＤＣコンバータ２４０が接続されており、ＤＣ／ＤＣコンバータ２４０には外部機器（負荷）が接続されている。ＤＣ／ＤＣコンバータ２４０は発電セル２２０から出力された電圧を外部電子機器の規格に応じて所定の電圧に変換して外部電子機器に出力する装置であり、制御部２３０に接続され、制御部２３０は発電セル２２０からＤＣ／ＤＣコンバータ２４０に入力される入力電力を検出することができるようになっている。
さらに、ＤＣ／ＤＣコンバータ２４０には２次電池２４１が接続されている。そして、例えば発電セル２２０で得た余剰の電気エネルギーを蓄え、発電セル２２０での電気エネルギーが不足している場合に発電セル２２０の補助として外部電子機器に電力を供給できるようになっている。制御部２３０や、各ドライバＤ１，Ｄ２、Ｄ１１〜Ｄ１６，Ｄ２１、燃料残量センサＳ１、反応装置２１０の電気ヒータは、起動時において、ＤＣ／ＤＣコンバータ２４０を介して２次電池２４１の出力の一部によって電気的に駆動され、発電セル２２０の出力が定常状態になったら、ＤＣ／ＤＣコンバータ２４０を介して発電セル２２０の出力の一部によって電気的に駆動される。 A DC / DC converter 240 is connected to the power generation cell 220, and an external device (load) is connected to the DC / DC converter 240. The DC / DC converter 240 is a device that converts the voltage output from the power generation cell 220 into a predetermined voltage according to the standard of the external electronic device and outputs the voltage to the external electronic device. The DC / DC converter 240 is connected to the control unit 230 and is connected to the control unit 230. Can detect the input power input from the power generation cell 220 to the DC / DC converter 240.
Further, a secondary battery 241 is connected to the DC / DC converter 240. For example, surplus electrical energy obtained in the power generation cell 220 is stored, and when the electrical energy in the power generation cell 220 is insufficient, power can be supplied to an external electronic device as an auxiliary to the power generation cell 220. The controller 230, the drivers D 1, D 2, D 11 to D 16, D 21, the fuel remaining amount sensor S 1, and the electric heater of the reaction device 210 output the output of the secondary battery 241 via the DC / DC converter 240 at the time of startup. When part of the power generation cell 220 is electrically driven and the output of the power generation cell 220 reaches a steady state, the part of the output of the power generation cell 220 is electrically driven via the DC / DC converter 240.

上記構成を具備する発電装置３００は、例えば、デスクトップ型パーソナルコンピュータ、ノート型パーソナルコンピュータ、携帯電話機、ＰＤＡ(Personal Digital Assistant)、電子手帳、腕時計、デジタルスチルカメラ、デジタルビデオカメラ、ゲーム機器、遊技機、家庭用電気機器その他の電子機器（外部電子機器）内に備え付けられるものであり、外部電子機器を作動させるための電源として用いられる。 The power generation apparatus 300 having the above configuration includes, for example, a desktop personal computer, a notebook personal computer, a mobile phone, a PDA (Personal Digital Assistant), an electronic notebook, a wristwatch, a digital still camera, a digital video camera, a game machine, and a game machine. These are installed in household electric devices and other electronic devices (external electronic devices), and are used as a power source for operating the external electronic devices.

次に、発電装置３００の動作について説明する。
発電装置３００が作動し、制御部２３０がドライバＤ２１を介して電気ヒータを発熱させる。ここで、発電装置３００の作動は、外部電子機器から通信用端子、通信用電極を介して制御部２３０に作動信号が入力されることによって開始する。 Next, the operation of the power generator 300 will be described.
The power generation device 300 operates, and the control unit 230 causes the electric heater to generate heat through the driver D21. Here, the operation of the power generation apparatus 300 starts when an operation signal is input from the external electronic device to the control unit 230 via the communication terminal and the communication electrode.

発電装置３００の作動中、制御部２３０は、各電気ヒータからフィードバックされた温度のデータに基づき、各電気ヒータが所定温度になるように温度制御を行う。
燃料ポンプＰ１を作動させると、燃料容器１の燃料貯留部４内の燃料が燃料排出管１１から第一のバルブＶ１、第一の流量計Ｆ１を介して反応装置２１０の気化器２１１に向けて送られる。さらに、第一及び第二の加湿器２２１，２２２に水が送られる。
空気ポンプＰ２を作動させて、外気の空気が第三のバルブＶ３を介して触媒燃焼器２１３に送られ、第四のバルブＶ４を介して一酸化炭素除去器２１４に送られる。また、空気ポンプＰ２の作動により、外気の空気が第二の加湿器２２２に送られる。ここで、制御部２３０は、各流量計Ｆ１〜Ｆ３からフィードバックされた流量のデータに基づき、所定の流量となるように各バルブＶ１〜Ｖ４を制御する。 During the operation of the power generation apparatus 300, the control unit 230 performs temperature control so that each electric heater has a predetermined temperature based on temperature data fed back from each electric heater.
When the fuel pump P1 is operated, the fuel in the fuel reservoir 4 of the fuel container 1 is directed from the fuel discharge pipe 11 to the vaporizer 211 of the reactor 210 via the first valve V1 and the first flow meter F1. Sent. Further, water is sent to the first and second humidifiers 221 and 222.
The air pump P2 is operated, and the outside air is sent to the catalytic combustor 213 via the third valve V3 and sent to the carbon monoxide remover 214 via the fourth valve V4. In addition, the outside air is sent to the second humidifier 222 by the operation of the air pump P2. Here, the control part 230 controls each valve | bulb V1-V4 so that it may become a predetermined | prescribed flow volume based on the data of the flow volume fed back from each flowmeter F1-F3.

気化器２１１では、供給された燃料が加熱されて気化（蒸発）し、メタノール及び水（水蒸気）の混合気となって改質器２１２に供給される。
改質器２１２では、気化器２１１から供給された混合気中のメタノールと水蒸気が触媒により反応して水素及び二酸化炭素が生成される（上記化学反応式（１）参照））。また、改質器２１２では、化学反応式（１）についで逐次的に一酸化炭素が生成される（上記化学反応式（２）参照）。そして、改質器２１２で生成された一酸化炭素、二酸化炭素及び水素等からなる混合気が一酸化炭素除去器２１４に供給される。 In the vaporizer 211, the supplied fuel is heated and vaporized (evaporated), and is supplied to the reformer 212 as a mixture of methanol and water (steam).
In the reformer 212, methanol and water vapor in the gas mixture supplied from the vaporizer 211 are reacted by a catalyst to generate hydrogen and carbon dioxide (see the above chemical reaction formula (1)). In the reformer 212, carbon monoxide is sequentially generated following the chemical reaction formula (1) (see the chemical reaction formula (2)). Then, an air-fuel mixture composed of carbon monoxide, carbon dioxide, hydrogen and the like generated in the reformer 212 is supplied to the carbon monoxide remover 214.

一酸化炭素除去器２１４では、改質器２１２から供給された改質ガス中の一酸化炭素と、第四のバルブＶ４から供給された空気に含まれる酸素とが反応して二酸化炭素が生成される（上記化学反応式（３）参照）。 In the carbon monoxide remover 214, carbon monoxide in the reformed gas supplied from the reformer 212 reacts with oxygen contained in the air supplied from the fourth valve V4 to generate carbon dioxide. (See the above chemical reaction formula (3)).

このように、反応装置２１０の気化器２１１、改質器２１２及び一酸化炭素除去器２１４を経た燃料から水素と二酸化炭素が生成される。反応装置２１０で生成された改質ガス（水素及び二酸化炭素等）は、第一の加湿器２２１に供給される。第一の加湿器２２１は、中空糸膜の外側に供給された水を通流するとともに中空糸膜の内側に改質ガスを通流し中空糸膜を介して水分子を移動させることで、改質ガスを加湿した後、発電セル２２０のアノードに供給する。
発電セル２２０のアノードに供給された改質ガス中の水素が上記化学反応式（４）に示すように水素イオンと電子とに分離する。 Thus, hydrogen and carbon dioxide are produced from the fuel that has passed through the vaporizer 211, the reformer 212, and the carbon monoxide remover 214 of the reactor 210. The reformed gas (such as hydrogen and carbon dioxide) generated in the reactor 210 is supplied to the first humidifier 221. The first humidifier 221 allows the water supplied to the outside of the hollow fiber membrane to flow and the reformed gas to flow inside the hollow fiber membrane to move water molecules through the hollow fiber membrane, thereby improving the modification. After humidifying the quality gas, it is supplied to the anode of the power generation cell 220.
Hydrogen in the reformed gas supplied to the anode of the power generation cell 220 is separated into hydrogen ions and electrons as shown in the chemical reaction formula (4).

一方、空気ポンプＰ２から第二の加湿器２２２に空気が供給される。第二の加湿器２２２は、中空糸膜の外側に外部から供給された水を通流するとともに内側に空気を通流し中空糸膜を介して水分子を移動させることで、空気を加湿した後、発電セル２２０のカソードに供給する。
発電セル２２０のカソードに供給された空気は、空気中の酸素が上記化学反応式（５）に示すように水素イオンと電子と反応し、水が生成される。 On the other hand, air is supplied to the second humidifier 222 from the air pump P2. After humidifying the air, the second humidifier 222 flows water supplied from the outside to the outside of the hollow fiber membrane and air flows inside to move water molecules through the hollow fiber membrane. , And supplied to the cathode of the power generation cell 220.
In the air supplied to the cathode of the power generation cell 220, oxygen in the air reacts with hydrogen ions and electrons as shown in the chemical reaction formula (5) to generate water.

ここで、アノード側では未反応の水素はオフガスとして触媒燃焼器２１３に送られて燃焼されて、改質反応及び蒸発のエネルギーとして利用された後、燃料容器１の冷却流路６１に送られる。そして、冷却流路６１で凝縮された後、水は液体回収空間２１で回収され、気体は気液分離膜８から燃料容器１外へと放出される。
カソード側では、供給された空気が副生成物である水とともに排出され、気液分離器２５０に送られる。そして、気液分離膜２５２を通過しない液体及び一部の気体は、第二のバルブＶ２を介して燃料容器１の冷却流路６１へと送られる。その後、冷却流路６１で凝縮されて液体となった水は液体回収空間２１で回収され、液体とならなかった気体は気液分離膜８を介して燃料容器１外へ放出される。
一方、気液分離器２５０の気液分離膜２５２を通過した気体は水回収器２６０に送られて、冷却器２６１で凝縮されて液体となった水は水タンク２６３に回収され、冷却器２６１で液体とならなかった気体はさらに気液分離膜２６２を通過して第二のバルブＶ２を介して燃料容器１の冷却流路６１へと送られる。
また、第一及び第二の加湿器２２１，２２２における使用後の水は、第五のバルブＶ５を介して水タンク２６３内に回収される。このとき、水位検出器２６４で検出された水量が所定量未満である場合には第五のバルブＶ５を水タンク２６３側に開放し循環し、所定量以上となった場合には第五のバルブＶ５を燃料容器１側に開放して、燃料容器１へと送られる。
上述のように、冷却器２６０で液体とされ水タンク２６３で回収された純水及び加湿器２２１，２２２から水タンク２６３に回収された純水は、その後、第一の水ポンプＰ３、第六のバルブＶ６を介して気化器２１１に送られるか、あるいは、第二の水ポンプＰ４を介して加湿器２２１，２２２へと送られて再利用される。 Here, on the anode side, unreacted hydrogen is sent to the catalytic combustor 213 as off-gas and burned for use as energy for reforming reaction and evaporation, and then sent to the cooling flow path 61 of the fuel container 1. Then, after being condensed in the cooling flow path 61, water is recovered in the liquid recovery space 21, and gas is released from the gas-liquid separation membrane 8 to the outside of the fuel container 1.
On the cathode side, the supplied air is discharged together with water as a by-product, and sent to the gas-liquid separator 250. The liquid and a part of the gas that do not pass through the gas-liquid separation membrane 252 are sent to the cooling flow path 61 of the fuel container 1 through the second valve V2. Thereafter, the water that has been condensed in the cooling flow path 61 to become liquid is recovered in the liquid recovery space 21, and the gas that has not become liquid is discharged to the outside of the fuel container 1 through the gas-liquid separation membrane 8.
On the other hand, the gas that has passed through the gas-liquid separation membrane 252 of the gas-liquid separator 250 is sent to the water recovery device 260, and the water condensed by the cooler 261 to be liquid is recovered in the water tank 263 and the cooler 261. Then, the gas that has not become liquid passes through the gas-liquid separation membrane 262 and is sent to the cooling flow path 61 of the fuel container 1 through the second valve V2.
Moreover, the water after use in the 1st and 2nd humidifiers 221 and 222 is collect | recovered in the water tank 263 via the 5th valve | bulb V5. At this time, when the amount of water detected by the water level detector 264 is less than a predetermined amount, the fifth valve V5 is opened to circulate to the water tank 263 side, and when it exceeds the predetermined amount, the fifth valve V5 is opened to the fuel container 1 side and sent to the fuel container 1.
As described above, the pure water that is made liquid by the cooler 260 and collected by the water tank 263 and the pure water that is collected from the humidifiers 221 and 222 to the water tank 263 are then supplied to the first water pump P3, the sixth Is sent to the vaporizer 211 via the valve V6, or sent to the humidifiers 221 and 222 via the second water pump P4 for reuse.

そして、発電セル２２０によって生成された電気エネルギーは、ＤＣ／ＤＣコンバータ２４０に供給され、ＤＣ／ＤＣコンバータ２４０によって直流電流の所定電圧に変換され、外部電子機器に供給されるとともに二次電池２４１にも充電される。外部電子機器は、供給された電気エネルギーにより動作する。 The electric energy generated by the power generation cell 220 is supplied to the DC / DC converter 240, converted into a predetermined voltage of a direct current by the DC / DC converter 240, supplied to the external electronic device, and supplied to the secondary battery 241. Is also charged. The external electronic device operates with the supplied electric energy.

次に、上記発電装置３００を電子機器４００に適用した場合を説明する。特に、携帯型の電子機器であって、ノート型パーソナルコンピュータに適用した場合である。
図７(a)は、電子機器４００の上面図、(b)は(a)における電子機器４００を前側から見た際の前面図、(c)は(a)における電子機器４００を左側から見た際の左側面図である。なお、以下の説明において、前面及び背面、左右方向とは、図７(a)から見た場合を基準に説明する。
電子機器４００は、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ、その他の電子部品から構成された演算処理回路を内蔵した本体４０１と、本体４０１に対して着脱自在の発電装置３００とを備える。
発電装置３００は、上述した図７に示すように、筐体５０１内に収納自在な燃料容器１と、燃料容器１の燃料を用いて発電を行う発電モジュール２００とを備え、生成した電気エネルギーを本体４０１に供給することにより本体４０１を駆動する。なお、燃料容器１及び発電モジュール２００の構成や動作は上述と同様のためその説明を省略する。 Next, a case where the power generation device 300 is applied to the electronic device 400 will be described. In particular, this is a portable electronic device applied to a notebook personal computer.
7A is a top view of the electronic device 400, FIG. 7B is a front view of the electronic device 400 in FIG. 7A viewed from the front side, and FIG. 7C is a front view of the electronic device 400 in FIG. FIG. In the following description, the front surface, the back surface, and the left-right direction will be described based on the case seen from FIG.
The electronic device 400 includes a main body 401 that includes an arithmetic processing circuit composed of a CPU, a RAM, a ROM, and other electronic components, and a power generator 300 that is detachable from the main body 401.
As shown in FIG. 7 described above, the power generation apparatus 300 includes the fuel container 1 that can be stored in the housing 501 and the power generation module 200 that generates power using the fuel in the fuel container 1, and generates the generated electric energy. The main body 401 is driven by supplying the main body 401. In addition, since the structure and operation | movement of the fuel container 1 and the electric power generation module 200 are the same as that of the above-mentioned, the description is abbreviate | omitted.

本体４０１は、キーボードを備え付けた下筐体４０２と、液晶等のディスプレイパネルを備え付けた上筐体４０３とを備える。上筐体４０３は下筐体４０２にヒンジ４０６で結合されており、上筐体４０３を下筐体４０２に重ねてキーボードにディスプレイパネルを相対させた状態で本体４０１を折り畳むことができるように構成されている。
発電装置３００は、下筐体４０２の前側で露出した形で電子機器４００に電力を供給するように下筐体４０２に連結されている。発電装置３００は下筐体４０２から取り外し自在に設定されているので、電子機器４００は発電装置３００及び発電装置３００と同サイズ、同型状のリチウムイオンバッテリのいずれに対しても装着可能であり、これらから出力される電力によって動作することが可能である。 The main body 401 includes a lower casing 402 provided with a keyboard and an upper casing 403 provided with a display panel such as a liquid crystal. The upper housing 403 is coupled to the lower housing 402 by a hinge 406, and the main body 401 can be folded with the upper housing 403 superimposed on the lower housing 402 and the display panel facing the keyboard. Has been.
The power generation device 300 is coupled to the lower housing 402 so as to supply power to the electronic device 400 in a form exposed on the front side of the lower housing 402. Since the power generation device 300 is set so as to be detachable from the lower housing 402, the electronic device 400 can be attached to both the power generation device 300 and the lithium ion battery of the same size and shape as the power generation device 300. It is possible to operate with electric power output from these.

以上の発電装置３００によれば、発電セル２２０と、気液分離器２５０と、水回収器２６０とを備え、発電セル２２０のカソード側で生成された液体が混在した排気のうち、気液分離器２５０の気液分離膜２５２によって分離された気体のみを水回収器２６０によって回収し、さらに冷却器２６１で凝縮することによって、触媒やカーボン、硫酸基などの不純物を含まない純水を得ることができる。そして、このような不純物を含まない純水を発電セル２２０の発電のために改質反応に利用するので、良好な改質反応を行うことができる。また、この純水を加湿器２２１，２２２でも再利用するので、加湿器２２１，２２２に新たに供給する水の量を減らすことができる。
一方、触媒やカーボン、硫酸基などの不純物を含む液体は、燃料容器１に設けられた金属板８により凝縮されて、回収された後、燃料容器１の交換とともに廃棄される。
さらに、気液分離器２５０を発電セル２２０に密着させて、発電セル２２０の発熱を利用して保温又は加熱するので、気体及び純水の回収率を向上させることができる。また、発電セル２２０の結露を防止することができる。 According to the power generation device 300 described above, gas-liquid separation is provided in the exhaust gas that includes the power generation cell 220, the gas-liquid separator 250, and the water recovery device 260, and in which the liquid generated on the cathode side of the power generation cell 220 is mixed. Only the gas separated by the gas-liquid separation membrane 252 of the vessel 250 is recovered by the water recovery device 260 and further condensed by the cooler 261 to obtain pure water that does not contain impurities such as catalyst, carbon, and sulfate groups. Can do. And since the pure water which does not contain such an impurity is used for the reforming reaction for the power generation of the power generation cell 220, a good reforming reaction can be performed. Further, since this pure water is reused in the humidifiers 221, 222, the amount of water newly supplied to the humidifiers 221, 222 can be reduced.
On the other hand, the liquid containing impurities such as catalyst, carbon, and sulfate groups is condensed by the metal plate 8 provided in the fuel container 1 and collected, and then discarded together with the replacement of the fuel container 1.
Furthermore, since the gas-liquid separator 250 is brought into close contact with the power generation cell 220 and heat is retained or heated using the heat generated by the power generation cell 220, the recovery rate of gas and pure water can be improved. Further, condensation of the power generation cell 220 can be prevented.

なお、上記実施の形態では、気液分離器２５０を発電セル２２０に密着させることにより温度を維持し、純水の回収率を向上させていたが、例えば図８に示すように発電セルの外周を電気ヒータ兼温度計で覆うことにより気液分離器の保温又は加熱を行っても良いし、図示しないが発電セルからの風を気液分離器の周囲に循環させることにより保温又は加熱を行っても良い。この場合、気液分離器の配置や設計の自由度を向上させることができる。
また、例えば図９に示すように、発電セルで生成された液体状の水と一部水蒸気も発電セルに供給する空気の加湿のために再利用するように第三の加湿器をさらに追加しても良い。このように発電セルで生成された液体状の水と一部の水蒸気を再利用することにより、気液分離器に送り込まれる液体及び気体の量が減少するとともに、第一及び第二の加湿器に別途供給する水の量も減少するので、気液分離器及び水回収器の小型化を図ることができる。また、液体の量と気体の量が減るので圧損が減り、空気ポンプの電力低減と小型化が図れるほか、循環水の量も減るため水ポンプの小型化にも役立つ。 In the above embodiment, the temperature is maintained by bringing the gas-liquid separator 250 into close contact with the power generation cell 220 and the recovery rate of pure water is improved. For example, as shown in FIG. The gas-liquid separator may be kept warm or heated by covering it with an electric heater / thermometer, or it is kept warm or heated by circulating wind from the power generation cell around the gas-liquid separator (not shown). May be. In this case, the degree of freedom of arrangement and design of the gas-liquid separator can be improved.
Further, as shown in FIG. 9, for example, a third humidifier is further added so that liquid water generated in the power generation cell and some water vapor are reused for humidification of air supplied to the power generation cell. May be. By reusing the liquid water and part of the water vapor generated in the power generation cell in this way, the amount of liquid and gas sent to the gas-liquid separator is reduced, and the first and second humidifiers Since the amount of water supplied separately is reduced, the gas-liquid separator and the water recovery device can be downsized. In addition, since the amount of liquid and the amount of gas are reduced, pressure loss is reduced, the power of the air pump can be reduced and the size can be reduced, and the amount of circulating water is also reduced, which helps to reduce the size of the water pump.

さらに、上記実施の形態では水回収器２６０の冷却器２６１としてアルミニウム等の金属板２７０に冷却溝部２７１を設けて、それを発電セル２２０の筐体２２５に密着することにより冷却していたが、筐体２２５内に空気の流れがある場合や、ファンなどで冷却している場合には、図１０に示すような金属板２７０Ａの外側上面にフィン２７３Ａを設けた構造や、図１１に示すように水タンク２６３Ｂの外側上面にパイプ２７５Ｂを蛇行させて設け、パイプ２７５Ｂの長手方向に対して交差する方向から空気を流すことによって冷却させる構造としても良い。このように図１０や図１１の構造とすることによって熱交換が良く小型化することができる。なお、図１０において図６と同様の構成部分については同様の数字に英字Ａを付しており、図１１において図５と同様の構成部分については同様の数字に英字Ｂを付している。
また、図１１に示すように、水タンク２６３Ｂの下側の空間２６３aＢを吸水性のある繊維２７６Ｂで満たし、なおかつ底面に、水タンク２６３Ｂ外に水を排出させる液体ポンプ２７７Ｂを設置しても良い。このような構成することによって、少々の傾きや振動を伴う移動中の使用においても問題なく動作させることができる。 Furthermore, in the above embodiment, the cooling groove 271 is provided in the metal plate 270 such as aluminum as the cooler 261 of the water recovery device 260, and the cooling is performed by closely contacting the casing 225 of the power generation cell 220. When there is an air flow in the housing 225 or when it is cooled by a fan or the like, a structure in which fins 273A are provided on the outer upper surface of the metal plate 270A as shown in FIG. 10, or as shown in FIG. Alternatively, the pipe 275B may be provided meandering on the outer upper surface of the water tank 263B and cooled by flowing air from a direction intersecting the longitudinal direction of the pipe 275B. Thus, by using the structure of FIG. 10 or FIG. 11, heat exchange is good and the size can be reduced. In FIG. 10, the same numerals as those in FIG. 6 are given the same letter A, and in FIG. 11, the same numerals are given the same letters as the letters B in FIG.
As shown in FIG. 11, a liquid pump 277B that fills the lower space 263aB of the water tank 263B with water-absorbing fibers 276B and discharges water outside the water tank 263B may be installed on the bottom surface. . With such a configuration, it can be operated without any problem even during use with a slight inclination or vibration.

［第二の実施の形態］
図１２は、発電装置３００Ｃの概略構成を示したブロック図である。
第二の実施の形態の発電装置３００Ｃは、第一の実施の形態の発電装置３００と異なり、燃料容器１Ｃの気液分離膜８Ｃで分離された液体を、第三の水ポンプＰ５を介して第一及び第二の加湿器２２１Ｃ，２２２Ｃ用の水として再利用する構成となっている。
また、第一の実施の形態とは異なり、第二の加湿器２２２Ｃから排出された水は、水タンク２６３Ｃには送られることなく、第二のバルブＶ２を介して燃料容器１へと送り込まれるようになっている。
さらに、水回収器２６０Ｃの水タンク２６３Ｃに回収された純水は、反応装置２００Ｃの改質反応用として利用し、余剰の純水は第二の水ポンプＰ４５を介して燃料容器１Ｃ側へと送り込まれる。そして、燃料容器１Ｃへと送り込まれた純水は、上述のように第一及び第二の加湿器２２１Ｃ，２２２Ｃ用の水として再利用される。
その他、発電装置３００Ｃの構成は、第一の実施の形態の発電装置３００と同様の構成であるため、同様の構成部分には同様の数字に英字Ｃを付してその説明を省略する。 [Second Embodiment]
FIG. 12 is a block diagram illustrating a schematic configuration of the power generation device 300C.
Unlike the power generation apparatus 300 of the first embodiment, the power generation apparatus 300C of the second embodiment allows the liquid separated by the gas-liquid separation film 8C of the fuel container 1C to pass through the third water pump P5. It is configured to be reused as water for the first and second humidifiers 221C and 222C.
Further, unlike the first embodiment, the water discharged from the second humidifier 222C is sent to the fuel container 1 through the second valve V2 without being sent to the water tank 263C. It is like that.
Further, the pure water recovered in the water tank 263C of the water recovery device 260C is used for the reforming reaction of the reaction device 200C, and the excess pure water is passed to the fuel container 1C side via the second water pump P45. It is sent. Then, the pure water fed into the fuel container 1C is reused as water for the first and second humidifiers 221C and 222C as described above.
In addition, since the configuration of the power generation device 300C is the same as that of the power generation device 300 of the first embodiment, the same numerals are given to the same components and the description thereof is omitted.

以上の発電装置３００Ｃによれば、発電セル２２０Ｃと、気液分離器２５０Ｃと、水回収器２６０Ｃとを備え、発電セル２２０Ｃのカソード側で生成された液体が混在した排気のうち、気液分離器２５０Ｃの気液分離膜２５２Ｃによって分離された気体のみを水回収器２６０Ｃによって回収し、さらに冷却器２６１Ｃで凝縮して不純物が除去された純水を改質反応に利用するので、良好な改質反応を行うことができる。また、余剰の純水を加湿器２２１Ｃ，２２２Ｃでも再利用する。
一方、触媒やカーボン、硫酸基などの不純物を含む液体は、燃料容器１に設けられた金属板８により凝縮されて、回収された後、さらに加湿器２２１Ｃ，２２２Ｃに送られて加湿に利用するので、純水の使用量が減り、第一の実施の形態の場合よりも、水回収器２６０Ｃをより小型化することができる。 According to the power generation device 300C described above, the gas-liquid separation is performed in the exhaust gas that includes the power generation cell 220C, the gas-liquid separator 250C, and the water recovery unit 260C, and in which the liquid generated on the cathode side of the power generation cell 220C is mixed. Only the gas separated by the gas-liquid separation membrane 252C of the vessel 250C is recovered by the water recovery device 260C, and the pure water from which impurities have been removed by condensation in the cooler 261C is used for the reforming reaction. A quality reaction can be performed. In addition, excess pure water is reused in the humidifiers 221C and 222C.
On the other hand, the liquid containing impurities such as catalyst, carbon, and sulfate groups is condensed and recovered by the metal plate 8 provided in the fuel container 1, and then sent to the humidifiers 221C and 222C to be used for humidification. Therefore, the amount of pure water used is reduced, and the water recovery device 260C can be made smaller than in the case of the first embodiment.

なお、本発明は、上記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。 In addition, this invention is not limited to the said embodiment, In the range which does not deviate from the summary, it can change suitably.

発電装置３００の概略構成を示したブロック図である。3 is a block diagram illustrating a schematic configuration of a power generation device 300. FIG. (a)は燃料容器１を上面から見た際の透視図、(b)は切断線II−IIに沿って切断した際の矢視断面図である。(a) is a perspective view when the fuel container 1 is viewed from above, and (b) is a cross-sectional view taken along the cutting line II-II. (a)は気液分離器２５０を上面から見た際の透視図、(b)は気液分離器２５０を正面から見た際の透視図である。(a) is a perspective view when the gas-liquid separator 250 is viewed from above, and (b) is a perspective view when the gas-liquid separator 250 is viewed from the front. 発電セル２２０と気液分離器２５０の概略側面図である。3 is a schematic side view of a power generation cell 220 and a gas-liquid separator 250. FIG. (a)は水回収器２６０を上面から見た際の透視図、(b)は水回収器２６０を左側面から見た際の透視図、(c)は水回収器２６０を右側面から見た際の透視図、(d)は水回収器２６０を正面から見た際の透視図である。(a) is a perspective view when the water recovery device 260 is viewed from the top surface, (b) is a perspective view when the water recovery device 260 is viewed from the left side surface, and (c) is a perspective view when the water recovery device 260 is viewed from the right side surface. (D) is a perspective view when the water recovery device 260 is viewed from the front. (a)は冷却器２６１の上面図、(b)は切断線VI−VIに沿って切断した際の矢視断面図である。(a) is a top view of the cooler 261, and (b) is a cross-sectional view taken along the line VI-VI. (a)は、電子機器４００の上面図、(b)は(a)における電子機器４００を前側から見た際の前面図、(c)は(a)における電子機器４００を左側から見た際の左側面図である。(a) is a top view of the electronic device 400, (b) is a front view when the electronic device 400 in (a) is viewed from the front side, and (c) is when the electronic device 400 in (a) is viewed from the left side. FIG. 気液分離器２５０の変形例を模式的に示した図である。It is the figure which showed the modification of the gas-liquid separator 250 typically. 第三の加湿器を設けた場合の変形例を模式的に示した図である。It is the figure which showed typically the modification at the time of providing a 3rd humidifier. (a)は、冷却器２６１の変形例である冷却器２６１Ａの上面図、(b)は、切断線X−Xに沿って切断した際の矢視断面図である。(a) is a top view of a cooler 261A which is a modification of the cooler 261, and (b) is a cross-sectional view taken along the line X-X. (a)は水回収器２６０の変形例である水回収器２６０Ｂの上面図、(b)は水回収器２６０Ｂを左側面から見た際の透視図、(c)は水回収器２６０Ｂを右側面から見た際の透視図、(d)は水回収器２６０Ｂを正面から見た際の透視図である。(a) is a top view of a water recovery device 260B which is a modification of the water recovery device 260, (b) is a perspective view when the water recovery device 260B is viewed from the left side surface, and (c) is a right side view of the water recovery device 260B. A perspective view when seen from the surface, (d) is a perspective view when the water recovery device 260B is seen from the front. 発電装置３００Ｃの概略構成を示したブロック図である。It is a block diagram showing a schematic configuration of a power generator 300C.

Explanation of symbols

２１２，２１２Ｃ改質器
２２０，２２０Ｃ発電セル
２５０，２５０Ｃ気液分離器（気液分離手段）
２６０，２６０Ｃ水回収器（回収手段）
３００，３００Ｃ発電装置
４００電子機器
４０１電子機器本体 212, 212C Reformer 220, 220C Power generation cell 250, 250C Gas-liquid separator (gas-liquid separation means)
260, 260C Water recovery device (recovery means)
300,300C Power generation device 400 Electronic device 401 Electronic device body

Claims

A power generation cell that generates power using fuel;
Gas-liquid separation means for separating only the gas and the liquid containing a part of the gas from the gas and liquid generated by the power generation cell;
A recovery means for recovering water obtained by condensing only the gas separated by the gas-liquid separation means,
The power generation apparatus using the water recovered by the recovery means for power generation of the power generation cell.

A reformer is provided that generates a reformed gas by causing a reforming reaction of the fuel when supplied with the fuel, and supplies the reformed gas to the power generation cell,
The power generator according to claim 1, wherein the water recovered by the recovery means is used for at least one of generation of reformed gas in the reformer and humidification of the power generation cell.

The power generator according to claim 1 or 2, wherein the gas-liquid separation means is kept warm or heated.

The power generation apparatus according to claim 3, wherein the gas-liquid separation unit is heated or heated using heat generated by the power generation cell.

5. The power generation apparatus according to claim 1, wherein a liquid containing a part of gas separated by the gas-liquid separation unit is used for humidification of the power generation cell.

Water recovered by the recovery means only from the gas separated by the gas-liquid separation means;
The power generation apparatus according to claim 2, wherein water collected from a liquid containing a part of gas separated by the gas-liquid separation means is selectively used according to the application.

Water recovered by the recovery means only from the gas separated by the gas-liquid separation means is used for generation of reformed gas in the reformer,
The power generation apparatus according to claim 6, wherein water collected from a liquid containing a part of gas separated by the gas-liquid separation unit is used for humidification of the power generation cell.

A power generation device according to any one of claims 1 to 7,
An electronic device comprising: an electronic device main body that operates by electric energy generated by the power generation device.