JP4179453B2 - 発電モジュール及び燃料パック - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は小型の発電型電源及びそれを用いた電子機器に関し、特に、携帯性に優れたデバイスに用いられる発電型電源及びそれを用いた電子機器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
化学反応の技術分野では、メタノール等の原燃料を改質する燃料改質系とこの燃料改質系で改質された改質燃料ガスにより発電する燃料電池が化学反応装置として提案されている（例えば、特許文献１）。
【０００３】
【特許文献１】
特開２０００−２７７１３９号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
このように、上記従来の化学反応装置システムでは、小型電子機器の電源として利用されることが考慮されていないために、化学反応装置システム自体が小型化の工夫がされていない。特に携帯性に優れたノートパソコン、ＰＤＡ（Personal Digital Assistance）、携帯電話に、このような化学反応装置システムを応用したときに、原燃料を収容している燃料蓄積部についても同様に小型化にする必要があるが、小型化すると長時間電子機器を駆動するのに充分な燃料を積み込めず、すぐに電子機器が使えなくなってしまうといった問題が生じてしまう。このような問題は、電子機器に電力を供給する発電モジュールと分離交換可能な燃料供給手段を採用することで解決できる。すなわち、燃料供給手段を交換するだけで継続的に電子機器を利用できるので、発電システムを含む電子機器自体を大型にすることを防止できる。しかし、従来の化学反応装置システムでは、副生成物として水等が生じてしまい、これが電子機器や発電モジュールから回収する必要があった。
【０００５】
そこで、この発明は、燃料供給手段を安全に交換を行うことができるとともに副生成物を安全に回収することができる発電モジュール及び燃料供給手段を提供することを利点とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発電モジュールは、燃料供給口及び前記燃料供給口と異なる形状又は寸法の副生成物回収口を有し且つ発電用燃料が封入されることが可能な燃料パックを収納できる燃料パック収納部と、
前記燃料パックを前記燃料パックの所定位置に収納するようにガイドする発電モジュール用ガイド部と、
を備え、
前記発電モジュール用ガイド部には、前記燃料パックに設けられた燃料パック用ガイド溝に嵌合する発電モジュール用ガイド突起、或いは前記燃料パックに設けられた燃料パック用ガイド突起に嵌合する発電モジュール用ガイド溝が設けられ、
前記燃料パック収納部は、前記燃料パックの前記燃料供給口に連結可能な燃料導入ポートと、前記燃料パックの前記副生成物回収口に連結可能であって前記燃料ポートと形状又は寸法の異なる副生成物回収ポートと、を有し、
前記副生成物回収ポートと前記発電モジュール用ガイド部との相対的距離が、前記燃料導入ポートと前記発電モジュール用ガイド部との相対的距離と異なり、
前記相対距離は、前記発電モジュールの上下方向の距離、前記発電モジュールの左右方向の距離、或いは前記各ポートと前記発電モジュール用ガイド部との間の最短距離であるようにしたものである。
【０００７】
請求項４記載の燃料パックは、燃料供給口及び前記燃料供給口と異なる形状又は寸法の副生成物回収口と、
発電モジュールに収納させるために、前記発電モジュールに設けられた発電モジュール用ガイド部と嵌合する燃料パック用ガイド部と、
を有し、
前記燃料パック用ガイド部には、前記発電モジュール用ガイド部に設けられた発電モジュール用ガイド突起に嵌合する燃料パック用ガイド溝、或いは前記発電モジュール用ガイド部に設けられた発電モジュール用ガイド溝に嵌合する燃料パック用ガイド突起が設けられ、
前記燃料供給口と前記燃料パック用ガイド部との相対的距離が、前記副生成物回収口と前記燃料パック用ガイド部との相対的距離と異なり、
前記相対距離は、前記燃料パックの上下方向の距離、前記燃料パックの左右方向の距離、或いは前記燃料パック用ガイド部との間の最短距離であるようにしたものである。
【０００８】
請求項１及び請求項４に記載の発明によれば、発電用燃料を燃料パックから発電モジュールに移動させるための口同士並びに発電モジュールで生成された副生成物を発電モジュールから燃料パックに移動させるための口同士が正常に嵌合するとともに発電用燃料を燃料パックから発電モジュールに移動させるための口と発電モジュールで生成された副生成物を発電モジュールから燃料パックに移動させるための口とが誤って嵌合しない構造になっているので、発電モジュールの損傷を引き起こすことを防止でき、燃料パックを安全に交換することができる。
【０００９】
この発電モジュールは、燃料供給口及び副生成物回収口を有し且つ発電用燃料が封入されることが可能な燃料パックを収納できる燃料パック収納部と、前記燃料パックを前記燃料パックの所定位置に収納するようにガイドする発電モジュール用ガイド部と、を備え、
前記燃料パック収納部は、前記燃料パックの前記燃料供給口に連結可能な燃料導入ポートと、前記燃料パックの前記副生成物回収口に連結可能であって、前記発電モジュール用ガイド部との相対的な距離が、前記燃料導入ポートと前記発電モジュール用ガイド部との相対的距離と異なる副生成物回収ポートと、を有するようにしたものである。
【００１０】
この燃料パックは、燃料供給口及び副生成物回収口を有し且つ発電モジュールに収納させるために、前記発電モジュールに設けられた発電モジュール用ガイド部と嵌合する燃料パック用ガイド部を有し、
前記燃料供給口と前記燃料パック用ガイド部との相対的距離は、前記副生成物回収口と前記燃料パック用ガイド部との相対的距離と異なるようにしたものである。
【００１２】
【発明の実施の形態】
図１はこの発明の一実施形態としての発電型ポータブル電源の一方の燃料パックを取り外した状態の平面図を示し、図２はその右側の側面図を示したものである。この発電型ポータブル電源では、１つの発電モジュール１に対して２つの燃料パック２１が取り外し可能に装着されるようになっている。
【００１３】
そして、詳細は後述するが、発電モジュール１は、外部のデバイスに電力を供給する電源であって、燃料改質方式の固体高分子型の燃料電池を備え、いずれか一方の燃料パック２１から供給される発電用燃料（例えば、水素を含む液体燃料、液化燃料及び気体燃料の少なくとも何れかに水が含まれたもの）を用いて発電し、一方の燃料パック２１内に発電動作に必要な十分な量の発電用燃料が残存しなくなると、発電用燃料の供給を一方の燃料パック２１からではなく他方の燃料パック２１から受けるように自動的に切り換えるようになっている。
【００１４】
発電モジュール１は、樹脂又は金属製のケース２を備えている。ケース２は、上方向から見ると略棒状で、横方向から見ると略半円形状であり、中央部に設けられた中央突出部３と両端部に設けられた端部突出部４との各間に燃料パック収納部５が設けられた構造となっている。ケース２の燃料パック収納部５側とは反対側の所定の箇所には、ノートパソコン等の携帯用デバイスのコネクタ（図示せず）に接続される正極端子６及び負極端子７が設けられている。
【００１５】
ケース２の中央突出部３の上面の左右両側に設けられた方形状の開口部８内には、その内側に左右方向移動可能に設けられた燃料パックロック用スライダ９の操作用突起９ａが配置されている。ケース２の中央突出部３の根元側の上面において各開口部８の近傍には燃料残量表示用ランプ１０が設けられている。燃料パックロック用スライダ９及び燃料残量表示用ランプ１０の詳細については、後で説明する。
【００１６】
両燃料残量表示用ランプ１０間におけるケース２の上面には、後述する燃料改質の過程で生成される副生成物の一部である有毒な一酸化炭素を酸化して二酸化炭素にするために必要な空気（酸素）を取り込む等のための複数のスリット１１が設けられている。中央突出部３と両端部突出部４との各間におけるケース２の上面の各所定の箇所には、後述する発電に必要な空気（酸素）を取り込む等のための複数のスリット１２が設けられている。
【００１７】
ここで、燃料パック２１の外部構成について説明する。燃料パック２１は、透明な高分子樹脂製の中空ほぼ半円柱状のケース２２を備えている。ケース２２の両側面の各所定の箇所にはガイド溝２３が設けられている。ケース２２の平坦な背面の両端部の各所定の箇所には燃料供給口２４及び副生成物回収口２５が設けられている。図１の各燃料パック２１の左側面の所定の２箇所及び右側面の所定の２箇所には、図２に示すように、係合孔２６が設けられている。燃料パック２１の内部構成については後で説明する。
【００１８】
そして、各燃料パック収納部５において、中央突出部３と端部突出部４との相対向する面の各所定の箇所には、燃料パック２１のガイド溝２３に対応して、ガイド突起１３が設けられている。また、各燃料パック収納部５において、中央突出部３と端部突出部４との間におけるケース２の両側の各所定の箇所には、燃料パック２１の燃料供給口２４及び副生成物回収口２５に対応して、燃料導入ポート１４及び副生成物回収ポート１５が設けられている。
【００１９】
この場合、２つの燃料パック２１は同一構造であり、ケース２の２つの燃料パック収納部５はともに、燃料導入ポート１４が左側に位置し、副生成物回収ポート１５が右側に位置している。したがって、燃料パック２１は左右のいずれの燃料パック収納部５にも収納可能である。そして、燃料導入ポート１４の嵌合形状及び副生成物回収ポート１５の嵌合形状は互いに異なり、また燃料供給口２４の嵌合形状及び副生成物回収口２５の嵌合形状は互いに異なるので、燃料供給口２４を誤って副生成物回収ポート１５に差し込むことはできず、また副生成物回収口２５を誤って燃料導入ポート１４に差し込むことができない。このように、利用者は単一の種類の燃料パック２１で、且つ各燃料パック収納部５の燃料導入ポート１４及び副生成物回収ポート１５の位置関係は同じなので左右の燃料パック収納部５によって異なる収納の仕方を覚える必要もなく、誤って燃料パック２１の上下を逆にして収納してしまうことがない。なお各燃料導入ポート１４の近傍におけるケース２の各所定の箇所には、各燃料パック収納部５内にそれぞれ燃料パック２１が収納されたことを検出するためのスイッチ１６が設けられている。
【００２０】
次に、図３は燃料パック２１の横断平面図を示したものである。ケース２２内には、一例として、メタノール水溶液からなる発電用燃料（以下、単に燃料という。）が封入されている。以下、この燃料が封入された部分は燃料封入部２７という。ケース２２内において副生成物回収口２５の内側には透明な可撓性高分子樹脂の副生成物回収部２８が取り付けられている。副生成物回収部２８内には、図示していないが、例えば赤色の色素がある程度封入されている。ケース２２及び副生成物回収部２８を透明とするのは、後で説明するが、燃料封入部２７内の燃料の残量を外部から光学的に検出することができるようにするためである。
【００２１】
燃料供給口２４は、逆止弁からなり、一例として、図４に示すように、円筒体２４ａの内側に弾性変形可能な板弁２４ｂが設けられた構造となっている。そして、燃料パック２１が発電モジュール１の燃料パック収納部５内に収納されていない状態では、燃料供給口２４は、板弁２４ｂ自体の弾性復帰力により、さらにはケース２２内に封入された燃料の大気圧より高い内圧により、閉じられている。副生成物回収口２５は形状は異なるが燃料供給口２４と同様な機能となっており、筒体及び板弁を有している。
【００２２】
次に、図５は燃料パック２１が発電モジュール１の燃料パック収納部５側に収納された状態で燃料パック２１が誤って発電モジュール１から外されないようにオートロックしている場合の図１に示す右側の燃料パックロック用スライダ９の部分の横断平面図を示し、図６はオートロックしている場合の同部分の縦断面図を示したものである。燃料パックロック用スライダ９は中央突出部３上面に露出された操作用突起９ａを有し、中央突出部３内部にスライダ本体３１を有している。燃料パック収納部５の一側部である支持部３５側のスライダ本体３１の一側面には、先端傾斜面３２ａを有する係合突起３２が設けられ、スライダ本体３１の他の側面には、軸３３が設けられている。軸３３の端部は中央突出部３内の軸支持部３０に設けられた貫通孔２９に左右方向移動可能に挿通されている。
【００２３】
また、通常の状態においては、燃料パックロック用スライダ９は、スライダ本体３１と左側の軸支持部３０との間で軸３３の周囲に巻かれたコイルスプリング３７の応力により右側に付勢されて、スライダ本体３１が支持部３５に当接する位置に位置決めされている。この状態では、係合突起３２の先端傾斜面３２ａの部分は支持部３５の外側における燃料パック収納部５内に突出されており、燃料パック２１のいずれか一方の係合孔２６は係合突起３２に引っ掛かることで燃料パック２１が発電モジュール１の燃料パック収納部５に固定される。
【００２４】
スライダ本体３１の下面には係合孔３４が設けられ、この下面の下方に電磁ソレノイド３８が設けられている。電磁ソレノイド３８は、円筒状のロッド３９と、ロッド３９の中央周囲を覆うように設けられ且つ内部に永久磁石及び電磁力コイルを有するプランジャ４０と、プランジャ４０を支持するとともにリニアボール軸受６６を介在させてロッド３９が長尺方向にスムースに移動できるようにする支持部６５と、を有する。電磁ソレノイド３８は、後述するようにオートロック状態を検知する発電モジュール１内の制御部５５がプランジャ４０内の電磁力コイルを制御することによりケース２内の所定の箇所に設けられた電磁ソレノイド３８のロッド３９の先端部が係合突起３２のスライド方向に対して直交方向に移動して燃料パックロック用スライダ９の係合孔３４内に挿入し、燃料パックロック用スライダ９がスライドできないように固定するようになっている。ただし、燃料パック２１が燃料パック収納部５内に収納されていない状態では、その状態を発電モジュール１内の制御部５５が検知して電磁ソレノイド３８のロッド３９の先端部は燃料パックロック用スライダ９の係合孔３４から抜け出て、燃料パックロック用スライダ９がスライド自在になる。
【００２５】
次に、一例として、右側の燃料パック２１を発電モジュール１の右側の燃料パック収納部５内に収納する場合について説明する。燃料パック収納部５内に燃料パック２１を収納していない初期状態では、すなわち、燃料パック２１がスイッチ１６を押していない状態では、制御部５５により電磁ソレノイド３８のロッド３９の先端部は燃料パックロック用スライダ９の係合孔３４外に移動する。このため、燃料パックロック用スライダ９がスライド自在の状態になっている。次いで、燃料パック２１のガイド溝２３をガイド突起１３にガイドさせながら、燃料パック２１を燃料パック収納部５内に収納すると、まず、燃料パックロック用スライダ９がその係合突起３２の先端傾斜面３２ａを燃料パック２１の左側面によって押されることによりコイルスプリング３７の力に抗して左側に移動し、燃料パック２１の燃料パック収納部５内への収納を許容する。
【００２６】
そして、燃料パック２１が燃料パック収納部５内に収納されると、燃料パックロック用スライダ９がコイルスプリング３７によって付勢されて右側に移動し、その係合突起３２の先端傾斜面３２ａの部分が燃料パック２１の所定の一方の係合孔２６内に挿入される。したがって、この状態では、燃料パック２１は燃料パック収納部５内の収納位置にロックされる。
【００２７】
また、燃料パック２１が燃料パック収納部５内に正常に収納されると、スイッチ１６が燃料パック２１によって押されてオン状態となることを制御部５５が検知して電磁ソレノイド３８のロッド３９が燃料パックロック用スライダ９の係合孔３４内に挿入される。したがって、燃料パック２１が収納された側の燃料パックロック用スライダ９は、係合突起３２が貫通孔３６を介して燃料パック２１のいずれか一方の係合孔２６に係合して燃料パック２１が発電モジュール１の燃料パック収納部５に固定された状態を維持したまま、スライドできないようにロックされる。
【００２８】
なお、上記オートロック制御は右側の燃料パック収納部５に関する説明であったが、発電モジュール１の左側の燃料パック収納部５にも同じ機能、動作を行う機構を具備していることはいうまでもない。また左側の燃料パックロック用スライダ９及び操作用突起９ａ並びに周辺の関連のロック機構構造は、図５に示す右側のそれらに対して鏡像となるようになっている。
【００２９】
このように、電磁ソレノイド３８によって燃料パックロック用スライダ９を燃料パック２１をロックしている位置にロックするのは、発電動作中、つまり後述する燃料蒸発部４４、燃料改質部４５、ＣＯ除去部４６、発電部５０の少なくとも一つが動作している間中、或いは燃料パック２１から発電用燃料が発電モジュール１供給されている間に、燃料パック２１が誤って取り外されるのを防止し、ひいては発電動作が異常停止する事故を未然に防止するためである。
【００３０】
図７（ａ）は、燃料パック２１が燃料パック収納部５内に収納された時に燃料供給口２４の円筒体２４ａの内側に円筒状の燃料導入ポート１４が挿入された時の略断面図であり、図７（ｂ）は、燃料パック２１が燃料パック収納部５内に収納された時に、副生成物回収口２５の縦断面での内形が矩形状の筒体２５ａの内側に、縦断面での外形が矩形である筒状の副生成物回収ポート１５が挿入された時の略断面図である。このとき、燃料供給口２４の板弁２４ｂが燃料導入ポート１４の先端部によって押されて弾性変形し、燃料導入ポート１４が燃料封入部２７と連通される。また、これと同様に、副生成物回収口２５の板弁２５ｂが副生成物回収ポート１５の先端部によって押されて弾性変形し、副生成物回収ポート１５が副生成物回収部２８内と連通される。
【００３１】
ここで、円筒体２４ａの縦断面での内形と副生成物回収ポート１５の縦断面での外形とは形状が異なり、また筒体２５ａの縦断面での内形と燃料導入ポート１４の縦断面での外形は形状が異なっている。さらに、燃料導入ポート１４の縦断面での外形の径Ｄは筒体２５ａの縦断面での内形の高さＨより長いために燃料導入ポート１４は筒体２５ａに挿入することができず、副生成物回収ポート１５の縦断面での外形の幅Ｗは円筒体２４ａの縦断面での内形の径Ｄより長いため、副生成物回収ポート１５は円筒体２４ａに挿入することができないので、誤って燃料パック２１の燃料供給口２４及び副生成物回収口２５をそれぞれ副生成物回収ポート１５及び燃料導入ポート１４に差し込むことはない。
【００３２】
このように、燃料導入ポート１４及び副生成物回収ポート１５の形状を互いに異ならせる燃料パック２１を用い、この燃料パック２１に応じて燃料供給口２４の円筒体２４ａ及び副生成物回収口２５の筒体２５ａの形状を互いに異ならせることにより誤って燃料パック２１を逆に差し込むことを防止できる。
【００３３】
ここで、燃料残量表示用ランプ１０について説明する。右側の燃料残量表示用ランプ１０は右側の燃料パック収納部５に収納される燃料パック２１に対応し、左側の燃料残量表示用ランプ１０は左側の燃料パック収納部５に収納される燃料パック２１に対応するものである。
【００３４】
そして、燃料残量表示用ランプ１０は、燃料パック収納部５内に燃料パック２１が収納されていないとき、つまりスイッチ１６が燃料パック２１に押しつけられていないときに消灯し、燃料パック収納部５内に収納された燃料パック２１の燃料封入部２７内の燃料の残量が発電動作に必要な十分な量であるとき、緑色点灯し、燃料パック収納部５内に収納された燃料パック２１の燃料封入部２７内の燃料の残量が発電動作に必要な十分な量でないとき、赤色点灯するようになっている。また、このような燃料残量データをデバイス１０１に出力するよう機能を有していてもよい。この場合、正極端子６及び負極端子７以外に燃料残量データをデバイス１０１に出力する端子を発電モジュール１に設け、且つデバイス１０１に各燃料パック２１の残量状態を表示するインジケータを設けることにより、操作者がデバイス１０１を操作中に、発電モジュール１の燃料残量表示用ランプ１０を確認することなく、燃料パック２１の交換時期を認識することができる。残量データは、燃料パック２１の燃料封入部２７内の燃料の残量が発電動作に必要な十分な量であるか否かの二値でもよいが、残量データを、例えば７５％以上、５０％以上７５％未満、発電に必要な量以上５０％未満、発電に必要な量未満のように多段階以上に分類されたデータでもよく、このようなデータにしたがってデバイス１０１が残量状態を細かく表示することで操作者は燃料パック２１の交換時期を容易に予測しながらデバイス１０１を操作することができる。なお、燃料パック収納部５内に収納された燃料パック２１の燃料封入部２７内の燃料の残量の検出については、後で説明する。
【００３５】
次に、図８は発電モジュール１及び燃料パック２１の要部と発電モジュール１により駆動されるノートパソコン等のデバイス１０１の要部とのブロック図を示したものである。ただし、図８では、燃料パック２１等のように、２つあるものについては、１つしか図示していない。そして、以下の説明においては、この図８と併せて説明する。ただし、ここで、デバイス１０１のみについて説明すると、デバイス１０１は、コントローラ１０２と、このコントローラ１０２によって駆動制御される負荷１０３とを備えている。
【００３６】
次に、図９は発電モジュール１のケース２の内部の概略構成の平面図を示したものである。まず、ケース２の中央部及びその近傍の部分について説明する。各燃料導入ポート１４は流路４１を介してマイクロポンプ（燃料流量制御部）４２の流入側に接続されている。マイクロポンプ４２の流出側は流路４３を介して燃料蒸発部４４に接続されている。燃料蒸発部４４は、燃料パック２１から供給されるメタノール水溶液からなる燃料を、制御部５５の制御により後述する薄膜ヒータ６３で加熱して気化させる。
【００３７】
燃料蒸発部４４の流出側は燃料改質部４５の流入側に接続されている。燃料改質部４５は、マイクロケミカルリアクタと呼ばれる小型反応炉で構成され、燃料蒸発部４４から供給される気化された燃料を改質して水素と副生成物の二酸化炭素と微量の一酸化炭素とを生成し、そのうちの二酸化炭素を分離してスリット１１を介して大気中に放出するものであり、その具体的な構造については後で説明する。また、必要に応じて、図示しない流路を介して、マイクロポンプ４２及び／または後述する発電部５０から供給される水を受け、そのうちの一酸化炭素と水とを反応させて水素と副生成物の二酸化炭素とを生成し、そのうちの二酸化炭素を分離してスリット１１を介して大気中に放出してもよく、その具体的な構造については後で説明する。
【００３８】
燃料改質部４５の流出側はＣＯ（一酸化炭素）除去部４６の流入側に接続されている。ＣＯ除去部４６は、マイクロケミカルリアクタで構成され、燃料改質部４５から供給される水素とともに含まれている一酸化炭素を、スリット１１を介して取り込まれる酸素とを反応させて二酸化酸素にし、この二酸化炭素を水素と分離してスリット１１を介して大気中に放出するものであり、その具体的な構造については後で説明する。
【００３９】
ＣＯ除去部４６の流出側は流路４７を介して２つのマイクロポンプ４８の各流入側に接続されている。各マイクロポンプ４８の流出側はそれぞれ流路４９を介して発電部５０の流入側に接続されている。各発電部５０は、各燃料パック収容部５の部分におけるケース２の内部に設けられている。発電部５０は、ＣＯ除去部４６から供給される水素を受け、この水素とスリット１２を介して取り込まれる酸素とを用いて発電し、発電電力を充電部５１に供給し、またそのときに生成する水を流路５２に放出するものであり、その具体的な構造については後で説明する。
【００４０】
流路５２は、図９では、マイクロポンプ５３に向かって下る傾斜している流路であり、その下端はマイクロポンプ５３の流入側に接続されている。マイクロポンプ５３の流出側は、流路５９を介して副生成物回収ポート１５に接続されている。したがって、マイクロポンプ５３の流出側は、燃料パック収納部５に燃料パック２１が収納された状態では、副生成物回収ポート１５及び副生成物回収口２５を介して副生成物回収部２８内に接続されている。右側の燃料パック収納部５のスイッチ１６が押されていない状態、つまり燃料パック２１が右側の燃料パック収納部５に収納されていない状態では、制御部５５により右側のマイクロポンプ４２、４８、５３の動作を停止し、左側の燃料パック収納部５のスイッチ１６が押されていない状態、つまり燃料パック２１が左側の燃料パック収納部５に収納されていない状態では、制御部５５により左側のマイクロポンプ４２、４８、５３の動作を停止する。
【００４１】
充電部５１は、図９では図示していないが、ケース２の中央部の内部に設けられている。充電部５１は、発電部５０からの発電電力の供給を受けて充電するコンデンサ等を有し、充電電力を副充電部５４、デバイス１０１の負荷１０３及びコントローラ１０２に供給するものである。
【００４２】
副充電部５４は、図９では図示していないが、ケース２の中央部の内部に設けられている。副充電部５４は、充電部５１又は発電部５０からの電力の供給を受けて充電するコンデンサ等を有し、マイクロポンプ４２、４８、５３、制御部５５、温度制御部５６、発光部５７、燃料残量表示用ランプ１０に必要な電力を出力するものである。
【００４３】
制御部５５は、図９では図示していないが、ケース２の中央部の内部に設けられている。制御部５５は、発電モジュール１内のすべての駆動動作を制御するものである。温度制御部５６は、図９では図示していないが、ケース２の中央部の内部に設けられている。温度制御部５６は、燃料蒸発部４４、燃料改質部４５、ＣＯ除去部４６の温度を制御し、場合によっては発電部５０の温度を制御するものである。
【００４４】
発光部５７は、左側の端部突出部４における燃料パック収納部５に面する位置及びケース２の中央突出部３の右側における燃料パック収納部５に面する位置にそれぞれ設けられている。これらの発光部５７と対向する燃料パック収納部５に面する中央突出部３の左側及び右側の端部突出部４には、それぞれ光検知部５８が設けられている。そして、発光部５７及び光検知部５８は、後で説明するように、燃料パック収納部５内に収納された燃料パック２１の燃料封入部２７内の燃料の残量を燃料パック２１の外部から光学的に検出するものである。
【００４５】
次に、この発電型ポータブル電源の発電動作について説明する。今、上述の如く、発電モジュール１の２つの燃料パック収納部５内にそれぞれ燃料パック２１が収納されて燃料パックロック用スライダ９によってロックされ、且つ、各燃料パックロック用スライダ９が各電磁ソレノイド３８によってロックされたとする。すると、各スイッチ１６が各燃料パック２１によって押されてオン状態となる。
【００４６】
制御部５５は、各スイッチ１６がオン状態になると、各燃料パック収納部５内にそれぞれ燃料パック２１が収納されたと判断し、また発光部５７及び光検知部５８による検知信号を受けて、２つの燃料パック２１のうち、より燃料の残量が少ない方を判別する。より燃料の残量が少なく且つ発電するには十分な残量があると判断された燃料パック２１のみから燃料が供給されるように、より燃料の少ない燃料パック２１に連通するマイクロポンプ４２を駆動させるため、制御部５５は、副充電部５４が、より燃料の少ない燃料パック２１に連通するマイクロポンプ４２に駆動電力を供給するとともに、より燃料の多い燃料パック２１に連通するマイクロポンプ４２には駆動電力を供給しないような指令信号を出力する。
【００４７】
すると、より燃料の少ない燃料パック２１に連通するマイクロポンプ４２は駆動し、より燃料の少ない燃料パック２１の燃料封入部２７内のメタノール水溶液を燃料蒸発部４４に供給する。ここで、燃料蒸発部４４の具体的な構造について、図１０を参照して説明する。燃料蒸発部４４は、シリコンやガラスやアルミニウム合金等からなる基板６１の一面に蛇行した流路６２が形成され、基板６１の他面に薄膜ヒータ６３及びヒータ配線（図示せず）が形成され、基板６１の一面側の流路６２がガラス板６７で覆われた構造となっている。この場合、基板６１の流路６２の一端部の部分には流入口６４が設けられ、ガラス板６７の流路６２の他端部に対応する部分には流出口６８が設けられている。
【００４８】
次に、燃料改質部４５の具体的な構造について、図１１を参照して説明する。燃料改質部４５は、シリコンやガラスやアルミニウム合金等からなる基板７１の一面に蛇行した流路７２が形成され、流路７２の内壁面にＣｕ／ＺｎＯ／Ａｌ2Ｏ3等の触媒（図示せず）が付着され、基板７１の他面に薄膜ヒータ７３及びヒータ配線（図示せず）が形成され、基板７１の一面側の流路７２がガラス板７５で覆われた構造となっている。この場合、基板７１の流路７２の一端部の部分には流入口７４が設けられ、ガラス板７５の流路７２の他端部に対応する部分には流出口７６が設けられている。
【００４９】
次に、ＣＯ除去部４６の具体的な構造について、図１２を参照して説明する。ＣＯ除去部４６は、シリコンやガラスやアルミニウム合金等からなる基板８１の一面に蛇行した流路８２が形成され、流路８２の内壁面にＰｔ／Ａｌ2Ｏ3等の触媒（図示せず）が付着され、基板８１の他面に薄膜ヒータ８３及びヒータ配線（図示せず）が形成され、基板８１の一面側の流路８２がガラス板８５で覆われた構造となっている。この場合、基板８１の流路８２の一端部の部分には流入口８４が設けられ、ガラス板８５の流路８２の他端部に対応する部分には流出口８６が設けられている。
【００５０】
そして、温度制御部５６は、制御部５５からの指令信号にしたがって、所定の電力を燃料蒸発部４４の薄膜ヒータ６３に供給し、薄膜ヒータ６３を加熱する。燃料蒸発部４４には、制御部５５からの指令信号にしたがって燃料封入部２７から供給された所定量の液体状態の燃料（メタノール水溶液）を蒸発部４４の流入口６４に送出する。すると、薄膜ヒータ６３が発熱し（１２０℃程度）、流路６２内に供給されたメタノール水溶液を蒸発させる。気化された流体は、流路６２の内圧により流入口６４から流出口６８に向けて移動し、燃料改質部４５の流入口７４に到達する。
【００５１】
燃料改質部４５は、制御部５５からの指令信号にしたがって薄膜ヒータ７３が適温（２００℃〜３００℃程度）で加熱されている。そして燃料改質部４５の流入口７６に到達したメタノール及び水は、流路７２内において、薄膜ヒータ７３の加熱により次の式（１）に示すような吸熱反応を引き起こし、水素と副生成物の二酸化炭素とを生成する。ただし、この場合、微量の一酸化炭素も生成される。
ＣＨ3ＯＨ＋Ｈ2Ｏ→３Ｈ2＋ＣＯ2……（１）
【００５２】
また、上記式（１）の左辺のおける水（Ｈ2Ｏ）は反応の初期では、燃料パック２１の燃料封入部２７の燃料に含まれているものでよいが、発電部５０の発電に伴い生成される水を回収して燃料改質部４５を供給することが可能になり、燃料封入部２７で封入された燃料のうちメタノール等の水素を含む液体燃料または液化燃料または気体燃料の封入比率を高い状態にすることで燃料封入部２７の単位容積当たりの上記式（１）の反応量が増大し、より長時間電力を供給することが可能となる。発電部５０の発電中の式（１）の左辺のおける水の供給源は、発電部５０及び燃料封入部２７でもよく、燃料封入部２７のみでもよく、また初期反応時に燃料封入部２７の水を利用し、発電部５０で水が生成されたら発電部５０の水に切り替えてもよい。なお、このとき微量ではあるが、一酸化炭素が燃料改質部４５内で生成されることがある。
【００５３】
生成された水素、副生成物である二酸化炭素、一酸化炭素は気化された状態で流出口７４からＣＯ除去部４６の流入口８４に移動する。このとき、温度制御部５６は、制御部５５からの指令信号にしたがって、所定の電力を薄膜ヒータ８３に供給しているため、薄膜ヒータ８３が発熱し（１２０℃〜２２０℃程度）、流路８２内に供給された水素、一酸化炭素、水のうち、一酸化炭素と水とが反応し、次の式（２）に示すように、水素と副生成物の二酸化炭素とが生成される水性シフト反応が引き起こされる。
ＣＯ＋Ｈ2Ｏ→Ｈ2＋ＣＯ2……（２）
【００５４】
上記式（２）の左辺における水は、（Ｈ2Ｏ）は反応の初期では、燃料パック２１の燃料封入部２７の燃料に含まれているものでよいが、発電部５０の発電に伴い生成される水を回収して燃料改質部４５を供給することが可能である。発電部５０の発電中の式（２）の左辺のおける水の供給源は、発電部５０及び燃料封入部２７でもよく、燃料封入部２７のみでもよく、また初期反応時に燃料封入部２７の水を利用し、発電部５０で水が生成されたら発電部５０の水に切り替えてもよい。
【００５５】
最終的にＣＯ除去部４６の流出口８４に到達する流体はそのほとんどが水素、二酸化炭素となる。なお、流出口８４に到達する流体に極微量の一酸化炭素が含まれる場合、残存する一酸化炭素をスリット１１から逆止弁を介して取り込まれた酸素に接触させることで式（３）に示すように、二酸化炭素が生成される選択酸化反応を引き起こし、これにより一酸化炭素が確実に除去される。
ＣＯ＋（１／２）Ｏ2→ＣＯ2……（３）
【００５６】
上記一連の反応後の生成物は水素及び二酸化炭素（場合によって微量の水を含む）で構成されるが、これらの生成物のうち、二酸化炭素は水素から分離されてスリット１１から大気中に放出される。
【００５７】
したがって、発電部５０には、ＣＯ除去部４６からの水素のみが供給される。この場合、ＣＯ除去部４６からの水素は、制御部５５からの指令信号にしたがって、副充電部５４から電力の供給を受けて駆動するマイクロポンプ４８の駆動により、発電部５０に供給される。
【００５８】
ここで、発電部５０の具体的な構造について、図１３を参照して説明する。発電部５０は、周知の固体高分子型の燃料電池である。すなわち、発電部５０は、Ｐｔ／Ｃ等の触媒が付着された炭素電極からなるカソード９１と、Ｐｔ／Ｒｕ／Ｃ等の触媒が付着された炭素電極からなるアノード９２と、カソード９１とアノード９２との間に介在されたフィルム状のイオン導電膜９３と、を有して構成され、カソード９１とアノード９２との間に設けられた負荷９４に電力を供給するものである。負荷９４は図８に示す充電部５１であってもデバイス１０１の負荷１０３であってもよい。
【００５９】
この場合、カソード９１の外側には空間部９５が設けられている。この空間部９５内にはＣＯ除去部４６からの水素が供給される。また、アノード９２の外側には空間部つまり流路５２が設けられている。この流路５２内にはスリット１２から取り込まれた酸素が供給される。
【００６０】
そして、カソード９１側では、次の式（４）に示すように、水素から電子（ｅ−）が分離した水素イオン（プロトン；Ｈ+）が発生し、イオン導電膜９３を介してアノード９２側に通過するとともに、カソード９１により電子（ｅ-）が取り出されて負荷９４に供給される。
３Ｈ2→６Ｈ+＋６ｅ-……（４）
【００６１】
一方、アノード９２側では、次の式（５）に示すように、負荷９４を経由して供給された電子（ｅ-）とイオン導電膜６３を通過した水素イオン（Ｈ+）と酸素とが反応して副生成物の水が生成される。
６Ｈ+＋（３／２）Ｏ2＋６ｅ-→３Ｈ2Ｏ……（５）
【００６２】
以上のような一連の電気化学反応（式（４）及び式（５））は概ね室温〜８０℃程度の比較的低温の環境下で進行し、電力以外の副生成物は、基本的に水のみとなる。この場合、上述したような電気化学反応により負荷９４に間接的または直接的に供給される電力（電圧・電流）は、上記式（４）及び式（５）に示したように、発電部５０のカソード９１に供給される水素の量に依存する。
【００６３】
そこで、制御部５５は、発電部５０に所定の電力を生成、出力するために必要な量の水素となる分の燃料が供給されるように、マイクロポンプ４２を駆動制御する。なお、上記式（４）、（５）の反応を促進するために温度制御部５６が発電部５０を所定温度に設定してもよい。
【００６４】
発電部５０で生成された電力は発電モジュール１内の充電部５１に供給され、これにより充電部５１が充電される。そして、充電部５１から充電電力が必要に応じてデバイス１０１の負荷１０３及びコントローラ１０２に供給される。なお、発電部５０で生成された電力を、直接、デバイス１０１の負荷１０３及びコントローラ１０２に供給するようにしてもよい。
【００６５】
発電部５０で生成された副生成物としての水は、制御部５５からの指令信号にしたがって、副充電部５４から電力の供給を受けて駆動するマイクロポンプ５３の駆動により、燃料パック２１内の副生成物回収袋２８内に回収される。この場合、上述の如く、発電部５０で生成された水の少なくとも一部を燃料改質部４５に供給するようにすると、燃料パック２１の燃料封入部２７内に当初封入される水の量を減らすことができ、また副生成物回収袋２８内に回収される水の量を減らすことができる。
【００６６】
そして、上記発電動作がある程度行われると、図１４に示すように、発電動作のために消費した燃料の量に応じて燃料封入部２７の容積が小さくなり、これに伴い、燃料パック２１内の副生成物回収袋２８内に回収される水の量が増加することにより、副生成物回収袋２８の容積が大きくなる。
【００６７】
一方、制御部５５は、発電動作中、燃料封入部２７内の燃料の残量を常時監視している。次に、この燃料残量監視について説明する。発光部５７から出た光は、図１４において矢印で示すように、透明なケース２２及び副生成物回収袋２８を透過して光検知部５８に入射される。
【００６８】
この場合、副生成物回収袋２８内には予め例えば赤色の色素がある程度封入されているので、副生成物回収袋２８内に回収される水の量が増加するにしたがって、色素の濃度が薄くなり、副生成物回収袋２８内の色素を含む水中の光の透過率が高くなる。
【００６９】
そこで、制御部５５は、発電動作中、常時、光検知部５８で受光された光量に応じた検出信号の供給を受け、この検出信号に対応する燃料残量データが予め設定された設定燃料残量データ未満であるか否かを判断する。図１４に示す場合には、燃料封入部２７の容積がケース２２の容積の半分以上であり、燃料封入部２７内に発電動作に必要な十分な量の燃料が残存している。
【００７０】
したがって、この場合には、制御部５５は、光検知部５８からの検出信号に基づいて、図１の右側の燃料パック２１の燃料封入部２７内に発電動作に必要な十分な量の燃料が残存していると判断し、右側の表示ランブ１０の緑色点灯を継続し、また電磁ソレノイド３８による燃料パックロック用スライダ９に対するロック動作を継続し、そして燃料残量監視を続行する。ここで、両表示ランブ１０は、制御部５５による当初の燃料残量監視の結果、当初から緑色点灯している。
【００７１】
一方、図１５に示すように、上記発電動作の継続により、燃料封入部２７の容積がかなり小さくなり、燃料封入部２７内に発電動作に必要な十分な量の燃料が残存しなくなった場合には、副生成物回収袋２８内に回収される水の量がかなり増加し、色素の濃度がかなり薄くなり、副生成物回収袋２８内の色素を含む水中の光の透過率がかなり高い。
【００７２】
したがって、この場合には、制御部５５は、光検知部５８からの検出信号に基づいて、図１の右側の燃料パック２１の燃料封入部２７内に発電動作に必要な十分な量の燃料が残存していないと判断し、後述する供給燃料切り換えを行うとともに、右側の表示ランブ１０を赤色点灯に切り換え、使用者に右側の燃料パック２１の交換を促し、また右側の電磁ソレノイド３８への通電を停止する。
【００７３】
右側の電磁ソレノイド３８への通電が停止されると、そのロッド３９の先端部が右側の燃料パックロック用スライダ９の係合孔３４から抜け出て、右側の燃料パックロック用スライダ９に対するロックが解除される。そこで、右側の表示ランブ１０を赤色点灯により右側の燃料パック２１の交換を促された使用者は、右側の燃料パックロック用スライダ９を操作する等により、右側の燃料パック２１を新品の燃料パックと交換することが可能となる。
【００７４】
右側の燃料パック２１が新品或いは燃料の残量が設定燃料残量データ以上の燃料パックと交換されると、上記の場合と同様に、この燃料パックが右側の燃料パックロック用スライダ９によってロックされてから、制御部５５が設定燃料残量データ以上であることを確認した上で、右側の燃料パックロック用スライダ９を電磁ソレノイド３８によってロックし、右側の表示ランブ１０は緑色点灯する。
【００７５】
このような右側の燃料パック２１の交換時に、左側の燃料パックロック用スライダ９が誤って交換されようとしても、左側の燃料パックロック用スライダ９はそれ専用の電磁ソレノイド３８によってロックされているので、左側の燃料パックロック用スライダ９が誤って取り外されることはない。
【００７６】
ここで、供給燃料切り換えについて説明する。制御部５５は、光検知部５８からの検出信号に基づいて、図１の一方の燃料パック２１の燃料封入部２７内に発電動作に必要な十分な量の燃料が残存していないと判断すると、副充電部５４に他方の燃料パック２１側のマイクロポンプ４２のみに電力を供給するように指令信号を出力し、また他方の燃料パック２１側のマイクロポンプ４２に駆動制御信号を出力する。
【００７７】
すると、他方の燃料パック２１側のマイクロポンプ４２が駆動開始し、他方の燃料パック２１の燃料封入部２７内のメタノール水溶液からなる燃料を燃料蒸発部４４に供給する。このように、一方の燃料パック２１内の燃料が十分な量の燃料が無くなったとき、他方の燃料パック２１から燃料の供給が自動的に行われるので、一方の燃料パック２１を新品の燃料パックと交換することなく、デバイス１０１の使用を継続することができる。
【００７８】
ここで、上記発電動作により、少なくとも充電部５１が十分に充電された場合には、デバイス１０１の負荷１０３に電力を供給している、いないに関わらず、制御部５５は、充電部５１から十分に充電されたことを内容とする信号を受け、この信号に基づいて、上記発電動作を停止する。一方、発電動作停止中に、充電部５１から充電電力がデバイス１０１の負荷１０３及びコントローラ１０２に供給され、充電部５１の充電量がある値未満となった場合には、デバイス１０１の負荷１０３に電力を供給している、いないに関わらず、制御部５５は、充電部５１から充電量がある値未満となったことを内容とする信号を受け、この信号に基づいて、上記発電動作を再開する。
【００７９】
また、制御部５５は、上記発電動作を停止すると、両電磁ソレノイド３８への通電を停止し、両燃料パックロック用スライダ９を操作可能状態とする。したがって、発電動作停止中は、両燃料パック２１を取り外すことができる。この場合、燃料パック２１のケース２２が透明であるので、取り外した燃料パック２１の燃料封止部２７内の燃料の残量を目視することができる。
【００８０】
ここで、両燃料パック２１を取り外し、この取り外した両燃料パック２１を誤って元とは別の燃料パック収納部５内に収納した場合には、新たな他方の燃料パック２１は使用中で燃料が満杯ではなく、新たな一方の燃料パック２１は未使用で燃料が満杯である。そこで、このような場合には、両燃料パック２１の燃料の残量を検出し、制御部５５が残量のより少ない側の燃料パック２１を選択して、少ない側の燃料パック２１から供給される燃料を用いて発電する。両燃料パック２１が共に新品で等量と判断された場合には、予め設定された一方の例えば右側の燃料パック２１を選択して、右側の燃料パック２１から供給される燃料を用いて発電する。
【００８１】
ところで、現在、研究開発が行われている燃料改質方式の燃料電池に適用されている燃料としては、発電部５０により、比較的高いエネルギ変換効率で電気エネルギを生成することができる燃料であって、例えば、メタノール、エタノール、ブタノール等のアルコール系の液体燃料や、ジメチルエーテル、イソブタン、天然ガス（ＣＮＧ）等の液化ガス等の常温常圧で気化される水素からなる液体燃料、あるいは、水素ガス等の気体燃料等の流体物質を良好に適用することができる。
【００８２】
なお、上述したメタノール水溶液の蒸発改質反応に限定されるものではなく、少なくとも、所定の熱条件下で生じる化学反応（吸熱反応）であれば、良好に適用することができる。また、化学反応により生成される所定の流体物質を発電用燃料として用いて発電を行うことができるものであれば、上記燃料電池に限定されるものではない。
【００８３】
したがって、化学反応により生成された流体物質の燃焼反応に伴う熱エネルギによるもの（温度差発電）や、燃焼反応等に伴う圧力エネルギを用いて発電器を回転させて電力を発生する力学的なエネルギ変換作用等によるもの（ガス燃焼タービンやロータリーエンジン、スターリングエンジン等の内燃、外燃機関発電）、また、発電用燃料の流体エネルギや熱エネルギを電磁誘導の原理等を利用して電力に変換するもの（電磁流体力学発電、熱音響効果発電等）等、種々の形態を有する発電装置を用いることができる。
【００８４】
また、燃料として液化水素や水素ガスをそのまま利用する場合には、燃料蒸発部４４、燃料改質部４５及びＣＯ除去部４６を省略し、燃料を発電部５０に直接供給するようにしてもよい。
【００８５】
そして、発電モジュール１をノートパソコン１０１に組み込むことが可能となる。図１６（ａ）は、発電型ポータブル電源が差し込まれたノートパソコン１０１を発電型ポータブル電源側から見た側面図であり、図１６（ｂ）は、発電型ポータブル電源が差し込まれたノートパソコン１０１を上側から見た正面図であり、図１６（ｃ）は、発電型ポータブル電源が差し込まれたノートパソコン１０１を横側から見た側面図である。
【００８６】
ノートパソコン１０１は、上面にキーボードが設けられ、内部にマザーボード等が内蔵された本体部９７と、本体部９７の奥側に位置するバッテリー支持部９８と、液晶等の表示パネル部９９と、表示パネル部９９を本体部９７に対し回動自在にするパネル支持部１００と、を有している。発電モジュール１はその両端に、ノートパソコン１０１のバッテリー支持部９８に設けられたガイド突起１０４に嵌合するように、溝９６を有している。
【００８７】
図１７に示すように、発電モジュール１の両端の溝９６を、ノートパソコン１０１の二つのバッテリー支持部９８の内側に設けられたガイド突起１０４に合わせて、発電モジュール１の正極端子６及び負極端子７がノートパソコン１０１のコネクタ１０７に差し込まれるまで発電モジュール１をスライドさせると発電型ポータブル電源として機能する。
【００８８】
ノートパソコン１０１が待機時に内部電池のみで駆動される状態以外であって、内部電池以外の電気的に駆動を要求している場合、発電型ポータブル電源はノートパソコン１０１から外れないように自動的にロックするように設定してもよい。
【００８９】
また、他の発電型ポータブル電源をノートパソコン１０１に組み込むことが可能となる。図１８（ａ）は、発電型ポータブル電源が差し込まれたノートパソコン１０１を発電型ポータブル電源側から見た側面図であり、図１８（ｂ）は、発電型ポータブル電源が差し込まれたノートパソコン１０１を上側から見た正面図であり、図１８（ｃ）は、発電型ポータブル電源が差し込まれたノートパソコン１０１を横側から見た側面図である。
【００９０】
本実施形態の発電型ポータブル電源の燃料パック２１のケース１０６は、バクテリア等の分解要因により自然分解する生分解性高分子で構成されている点及びサイズが燃料パック収納部５より一回り小さい点を除き上記実施形態のケース２２と同様である。
【００９１】
また、ケース１０６が燃料パック収納部５に収納された後、ケース１０６を使用中に何らかの外的原因で分解してしまい燃料が漏洩することを防止するために、ケース１０６を密閉するように発電モジュール１に嵌合するとともに生分解性高分子以外の材料からなる保護ケース１０５が設けられている。このとき、保護ケース１０５は、透明にすることで、保護ケースが発電モジュール１に装着した状態で燃料パック２１（ケース１０６）が入っているかどうか容易に確認することができる。
【００９２】
このようにケース１０６を生分解性高分子で構成したことにより使用済みのケース１０６を土壌中に投棄しても環境への影響（負担）を軽減することにより、既存の化学電池の投棄や埋め立て処理による環境問題を解決するためである。
【００９３】
ここで、燃料パック２１のケース１０６は高分子樹脂からなるので、未使用の場合、ケース１０６の周囲をバクテリア等の分解要因から保護するために、生分解性高分子以外の材料からなるパッケージで覆い、この状態で市販されることが望ましい。そして、燃料パック２１の装着時には、燃料パック２１からパッケージを剥がせばよい。
【００９４】
上記各実施形態の発電モジュール１は、二つの燃料パック収納部５にそれぞれ収納された複数の燃料パック個々に独立して取り外すことができる。そして、収納されている燃料パックのうちの一つのみが発電するのに必要な量の発電用燃料を封入されている場合であっても、発電モジュール１がその燃料パックから選択的に発電用燃料を受給するように、マイクロポンプ４２を動作する。このとき、発電するのに必要な量の発電用燃料がない燃料パックに対応するマイクロポンプ４２は発電用燃料を受給するような動作をしないことで容易にこの燃料パックを取り外して発電するのに必要な量の発電用燃料を封入されている燃料パックを交換することができる。
【００９５】
上記各実施形態の発電モジュール１は、複数の燃料パック収納部５に一つの燃料パックしか収納されていなくても、その収納された燃料パックが発電するのに必要な量あれば、発電モジュールがその燃料パックから選択的に発電用燃料を受給し、発電動作を行うことができる。
【００９６】
上記各実施形態の発電モジュール１は、燃料パック収納部５に二つの燃料パックがそれぞれ収納され、収納されている燃料パックのうちの両方が発電するのに必要な量の発電用燃料を封入されている場合、収納された両方の燃料パックの発電用燃料の量を比較し、より少ない量の燃料パック群のみから発電モジュールに発電用燃料が供給されるよう選択的にマイクロポンプ４２を動作する。
【００９７】
また上記各実施形態の発電モジュール１の燃料パック収納部は、互いに同一構造の前記燃料パックを収納することができるため、単種類の燃料パックを利用するだけでよいので利用者が個々の燃料パックを燃料収納部５に収納する度に同じ取り付け方だけ覚えていればよく操作性が簡易となる。
【００９８】
さらに、複数の燃料パック収納部５に収納され、少なくとも一つの燃料パックが発電モジュールに発電用燃料を供給している間、制御部は、その燃料パックが発電モジュールから取り外しできないようにロックし、発電用燃料を供給していない燃料パックをロックしないように設定することで正常に発電動作が起きるような安全構造になっている。勿論、複数の燃料パックのいずれも発電モジュール１に発電用燃料を供給していない間であれば、全ての燃料パックをロック解除されているので容易に取り外しできる。
【００９９】
このような構成とすることで、第一燃料パック及び第二燃料パックが燃料パック収納部５に収納されている状態で、第一燃料パックから発電モジュール１に発電用燃料が供給されている間、第一燃料パック内に残存する発電用燃料の量を検出し、この燃料残量検出信号に基づいて、第一燃料パック内に発電動作に必要な十分な量の発電用燃料が残存していないと判断したとき、制御部が、発電部への発電用燃料の供給を第一燃料パックから第二燃料パックに切り換え、燃料パックの供給の切替の際に、制御部が、ロックされている第一燃料パックのロックを解除し、ロックされていない第二燃料パックをロックするように設定することができる。
【０１００】
また、上記各実施形態では、燃料パック収納部５が収納できる燃料パックをＫ個（Ｋは２以上の整数）としてもよく、１つ以上Ｋ個以下の燃料パックを同時に差し込んで動作させてもよい。このような発電モジュールは、燃料パック収納部に収納された燃料パックの個数が１個以上（Ｋ−１）個以下であっても、その収納された燃料パックが発電するのに必要な量あれば、発電モジュールがその燃料パックから選択的に発電用燃料を受給することができる。またこの発電モジュールは、同時に２つ以上の燃料パックから発電用燃料を受給することができるように設定されてもよい。その他、上記各実施形態では発電型ポータブル電源の発電部５０となる燃料電池を燃料パックの個数に合わせて２つ設けたが１つでもよく、また燃料パック収納部５が３つ以上の場合、燃料電池を燃料パック収納部５と同数設けても、異なる数だけ設けてもよい。そして、発電モジュール１の燃料パック収納部５が３つ以上の燃料パック２１を収納する際に、全部の燃料パック２１から同時に燃料を供給するのでなければ同時に複数の燃料パック２１から燃料を供給するように設定されていてもよい。
【０１０１】
また、上記各実施形態では、発電モジュール１の出力端子は、正極端子６及び負極端子７の２端子であったが、正極端子６、負極端子７に加え、薄膜ヒータによる燃料蒸発部、燃料改質部、ＣＯ除去部、発電モジュール内の発電部の少なくともいずれか１つの温度検知及び温度データのデバイス１０１への送信のための温度センサ用信号入出力端子、制御部５５へクロック信号を出力する制御回路クロックライン用端子、制御部５５とデバイス１０１との間で必要に応じたデータを入出力する制御回路データライン端子、制御部５５からの燃料の残量等のデータをデバイス１０１に出力する残量データ出力端子、等の入出力端子を設けてもよい。
【０１０２】
図７（ａ）及び図７（ｂ）では、円筒状の燃料導入ポート１４の外径及び燃料供給口２４の円筒体２４ａの内径をともにＤとし、副生成物回収ポート１５の外形の高さ及び筒体２５ａの内形の高さをともにＨとし、副生成物回収ポート１５の外形の幅及び筒体２５ａの内形の幅をともにＷとしたが、厳密には、図１９（ａ）及び図１９（ｂ）に示すように、燃料導入ポート１４の外径をＤ、副生成物回収ポート１５の外形の高さをＨ、副生成物回収ポート１５の外形の幅をＷとし、燃料供給口２４の円筒体２４ａの内径をＤ’、筒体２５ａの内形の高さをＨ’、筒体２５ａの内形の幅Ｗ’とすると、燃料供給口２４の円筒体２４ａの内径をＤ’は外径Ｄより若干長く、筒体２５ａの内形の高さをＨ’は外径の高さＨより若干長く、筒体２５ａの内形の幅Ｗ’は幅Ｗより若干長く設定されていることで、燃料導入ポート１４が円筒体２４ａに嵌合することができ、副生成物回収ポート１５が筒体２５ａに嵌合することができる。
【０１０３】
図７（ａ）及び図７（ｂ）では、燃料導入ポート１４及び副生成物回収ポート１５の形状を互いに異ならせる燃料パック２１を用い、この燃料パック２１に応じて燃料供給口２４の円筒体２４ａ及び副生成物回収口２５の筒体２５ａの形状を互いに異ならせることにより誤って燃料パック２１を逆に差し込むことを防止したが、燃料導入ポート１４及び副生成物回収ポート１５の寸法を互いに異ならせ、燃料供給口２４の筒体２４ａ及び副生成物回収口２５の筒体２５ａの寸法を互いに異ならせるだけでも同様の効果を得ることができる。つまり、燃料導入ポート１４、副生成物回収ポート１５、燃料供給口２４の円筒体２４ａ及び副生成物回収口２５の縦断面がいずれも同一形状であっても寸法が異なることにより筒体２４ａ及び筒体２５ａの少なくとも一方は収納することができなくなるのでスイッチ１６を完全に押すことができないので発電動作を開始することはない。
【０１０４】
燃料導入ポート１４及び燃料供給口２４は、燃料パック２１の発電用燃料ができるだけ流路４１に効率よく滴下できるように、燃料パック２１のより下側に配置されており、望ましくは燃料パック２１内の発電用燃料が滴下することで燃料パック２１内の残量が１０％以下になる程度に下側に配置されている。
【０１０５】
副生成物回収ポート１５及び副生成物回収口２５は、副生成物の水ができるだけ副生成物回収袋に効率よく滴下できるように、燃料パック２１のより上側に配置されており、望ましくは生成された水のうち、不要となって回収されるべき量の５０％以上の水が、副生成物回収袋２８に滴下できる程度に上側に配置されている。
【０１０６】
また、上記各実施形態では、燃料導入ポート１４の燃料供給口２４と嵌合する箇所の縦断面外形及び燃料供給口２４の燃料導入ポート１４と嵌合する箇所の縦断面内形が円であったが、燃料導入ポート１４に副生成物回収口２５が嵌合せず、副生成物回収ポート１５に燃料供給口２４が嵌合しなければ必ずしもこの形状に限らず、矩形のような多角形円形状等でもよい。同様に上記各実施形態では、副生成物回収ポート１５の副生成物回収口２５と嵌合する箇所の縦断面外形及び副生成物回収口２５の副生成物回収ポート１５と嵌合する箇所の縦断面内形が矩形であったが、副生成物回収ポート１５に燃料供給口２４が嵌合せず、燃料導入ポート１４に副生成物回収口２５が嵌合しなければ必ずしもこの形状に限らず、その他の多角形や円、楕円形状等でもよい。
【０１０７】
このような場合、燃料導入ポート１４の所定方向ｘの口の長さを副生成物回収ポート１５の所定方向ｘの口の長さより短くし（例えば所定方向ｘは図７（ａ）及び図７（ｂ）の左右方向）、且つ燃料導入ポート１４の所定方向ｘと異なる所定方向ｙの口の長さを副生成物回収ポート１５の所定方向ｙの口の長さより長くし（例えば所定方向ｙは図７（ａ）及び図７（ｂ）の上下方向）、これに応じて燃料パック２１の筒体２４ａの所定方向ｘの口の長さを副生成物回収口２５の筒体２５ａ所定方向ｘの口の長さより短くし、且つ筒体２４ａの所定方向ｙの口の長さを筒体２５ａの口の長さより長くすることで、燃料パック２１の燃料供給口２４は燃料導入ポート１４と嵌合せず、副生成物回収口２５は副生成物回収ポート１５と嵌合しないようにすることができる。
【０１０８】
上記各実施形態では、燃料導入ポート１４及び副生成物回収ポート１５の形状や寸法を互いに異ならせ、燃料供給口２４及び副生成物回収口２５の形状や寸法を互いに異ならせることによって、燃料パック２１の燃料供給口２４及び副生成物回収口２５を誤ってそれぞれ燃料パック収納部５の副生成物回収ポート１５及び燃料導入ポート１４に連結させないようにしていたが、図２０（ａ）及び図２０（ｂ）に示すように、形状又は寸法を互いに同一にしてもよい。すなわち、発電モジュール１の上下方向でのガイド突起１３と燃料導入ポート１４の外形との間の長さＬ１と、発電モジュール１の上下方向でのガイド突起１３と副生成物回収ポート１５の外形との間の長さＬ２と、を異ならせ、燃料パック２１の上下方向でのガイド溝２３と燃料供給口２４の内形との間の長さＬ１’（嵌合させるためＬ１よりわずかに短い）と、燃料パック２１の上下方向でのガイド溝２３と副生成物回収口２５の内形との間の長さＬ２’（嵌合させるためＬ２よりわずかに短い）と、を異ならせることで、燃料パック２１の燃料供給口２４及び副生成物回収口２５を誤ってそれぞれ燃料パック収納部５の副生成物回収ポート１５及び燃料導入ポート１４に連結させないようにすることができる。
【０１０９】
また図２１（ａ）及び図２１（ｂ）に示すように、発電モジュール１の横方向でのガイド突起１３と燃料導入ポート１４の外形との間の長さＬ３と、発電モジュール１の横方向でのガイド突起１３と副生成物回収ポート１５の外形との間の長さＬ４と、を異ならせ、燃料パック２１の横方向でのガイド溝２３と燃料供給口２４の内形との間の長さＬ３’（嵌合させるためＬ３よりわずかに短い）と、燃料パック２１の横方向でのガイド溝２３と副生成物回収口２５の内形との間の長さＬ４’（嵌合させるためＬ４よりわずかに短い）と、を異ならせることでも同様な効果を得ることができる。
【０１１０】
またその他にも、図２２（ａ）及び図２２（ｂ）に示すように、ガイド突起１３と燃料導入ポート１４の外形との最短距離Ｌ５と、ガイド突起１３と副生成物回収ポート１５の外形との最短距離Ｌ６と、を異ならせ、ガイド溝２３と燃料供給口２４の内形との最短距離Ｌ５’（嵌合させるためＬ５よりわずかに短い）と、ガイド溝２３と副生成物回収口２５の内形との最短距離Ｌ６’（嵌合させるためＬ６よりわずかに短い）と、を異ならせることでも同様な効果を得ることができる。
【０１１１】
図２０〜図２２に示す各実施形態では、燃料導入ポート１４及び副生成物回収ポート１５は互いに同一形状や同一寸法でもよく、また互いに異なる形状や異なる寸法でもよい。
【０１１２】
上記各実施形態では、燃料導入ポート１４がガイド突起１３よりも相対的に上に位置し、副生成物回収ポート１５がガイド突起１３よりも相対的に下に位置していたがこれに限らなくてもよい。
【０１１３】
また上記各実施形態では、燃料パック収納部５において燃料導入ポート１４を副生成物回収ポート１５よりも左側に配置させたが右側でもよく、同様に、燃料パック２１において燃料供給口２４を副生成物回収口２５よりも左側に配置させたが右側でもよい。
【０１１４】
また図２３（ａ）に示すように燃料導入ポート１４及び副生成物回収ポート１５を燃料パック収納部５互いに同じ側に設けてもよい。図２３（ｂ）に示すように燃料供給口２４及び副生成物回収口２５を互いに同じ側に設けてもよい。この場合、発電モジュール１の上下方向でのガイド突起１３と燃料導入ポート１４の外形との間の長さＬ１と、発電モジュール１の上下方向でのガイド突起１３と副生成物回収ポート１５の外形との間の長さＬ２と、が異なっていても、一致していてもよく、同様に燃料パック２１の上下方向でのガイド溝２３と燃料供給口２４の内形との間の長さＬ１’と、燃料パック２１の上下方向でのガイド溝２３と副生成物回収口２５の内形との間の長さＬ２’と、が異なっていても、一致していてもよい。また、図２３（ａ）及び図２３（ｂ）に示す発電モジュール１及び燃料パック２１では、発電モジュール１の横方向でのガイド突起１３と燃料導入ポート１４の外形との間の長さＬ３と、発電モジュール１の横方向でのガイド突起１３と副生成物回収ポート１５の外形との間の長さＬ４と、が異なっていても、一致していてもよく、同様に燃料パック２１の横方向でのガイド溝２３と燃料供給口２４の内形との間の長さＬ３’と、燃料パック２１の横方向でのガイド溝２３と副生成物回収口２５の内形との間の長さＬ４’と、が異なっていても、一致していてもよい。また図２３（ａ）及び図２３（ｂ）に示す発電モジュール１及び燃料パック２１では、ガイド突起１３と燃料導入ポート１４の外形との最短距離Ｌ５と、ガイド突起１３と副生成物回収ポート１５の外形との最短距離Ｌ６と、が異なっていても、一致していてもよく、ガイド溝２３と燃料供給口２４の内形との最短距離Ｌ５’と、ガイド溝２３と副生成物回収口２５の内形との最短距離Ｌ６’と、が異なっていても、一致していてもよい。
【０１１５】
また上記各実施形態では、ガイド突起１３やガイド溝２３が発電モジュールの燃料パック収納部５の両側部に設けられていたが、一側部のみでもよく、図２４（ａ）及び図２４（ｂ）に示すように、燃料パック収納部５の上下方向に設けてもよく、上又は下側のみに設けてもよい。このとき、燃料導入ポート１４並びに副生成物回収ポート１５と、ガイド突起１３と、の間の各距離は、図２０〜図２２のいずれかに示すような関係であることが望ましく、燃料供給口２４並びに副生成物回収口２５と、ガイド溝２３と、の間の各距離は、図２０〜図２２のいずれかに示すような関係であることが望ましい。
【０１１６】
また上記各実施形態では、発電モジュール１にガイド突起１３を設け、燃料パック２１にガイド溝２３を設けたが、代わりに発電モジュール１３にガイド溝を設け、燃料パック２１にこのガイド溝に合ったガイド突起を設けてもよく、あるいは発電モジュール１にガイド突起及びガイド溝を設け、これらに嵌合するように燃料パック２１にそれぞれガイド溝及びガイド突起を設けてもよい。
【０１１７】
また上記各実施形態では、ガイド突起１３やガイド溝２３を起点として発電モジュールと燃料パックとの上下方向の相対的位置や横方向の相対的位置を設定していたが、ガイド部分がない発電モジュールや燃料パックの場合、収納の際にガイド以外に相対的位置を設定する部材と、燃料導入ポート１４、副生成物回収ポート１５、燃料供給口２４、及び副生成物回収口２５と、の各相対的位置は上記各実施形態のように設定することで誤って収納することを防止できる。
【０１１８】
また上記各実施形態では、燃料パック２１の燃料供給口２４の筒体２４ａ及び及び副生成物回収口２５の筒体２５ａが、それぞれ発電モジュール１の燃料導入ポート１４及び副生成物回収ポート１５を覆うようにして連結していたが、図２５（ａ）及び図２５（ｂ）に示すように、発電モジュール１の燃料導入ポート１４及び副生成物回収ポート１５が、それぞれ燃料パック２１の燃料供給口２４及び及び副生成物回収口２５を覆うようにして連結することで、燃料導入ポート１４の弁１４ａ及び副生成物回収ポート１５の弁１５ａが開き、発電用燃料や水の移動が可能となるように設定されていてもよい。
【０１１９】
上記各実施形態では、燃料パック２１が正常に燃料パック収納部５に収納されているかどうかを１つのスイッチ１６により認識させたが、複数個あってもよい。
【０１２０】
そして、本実施形態の発電型ポータブル電源は、ノートパソコンに限らず、携帯電話、ＰＤＡ（Personal Digital Assistance）、デジタルスチルカメラ、デジタルビデオカメラ等の携帯性に優れた電子機器の電源として利用することができる。
【０１２１】
特に携帯電話の通話中や、デジタルビデオカメラ等の撮影中に一方の燃料パックが消費され、発電するのに十分な量で無くなったとしても他方の燃料パックから発電用燃料が供給されるように切り替えられるので、電子機器をオフすることなく、つまり通話や撮影を一旦終了することなく連続して使用できる。
【０１２２】
【発明の効果】
本願発明によれば、発電用燃料を燃料パックから発電モジュールに移動させるための口同士並びに発電モジュールで生成された副生成物を発電モジュールから燃料パックに移動させるための口同士が正常に嵌合するとともに発電用燃料を燃料パックから発電モジュールに移動させるための口と発電モジュールで生成された副生成物を発電モジュールから燃料パックに移動させるための口とが誤って嵌合しない構造になっているので、発電モジュールの損傷を引き起こすことを防止でき、燃料パックを安全に交換することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の一実施形態としての発電型ポータブル電源の一方の燃料パックを取り外した状態の平面図。
【図２】図１に示す発電型ポータブル電源の右側面図。
【図３】燃料パックの横断平面図。
【図４】燃料パックの燃料供給口の部分の断面図。
【図５】燃料パックロック用スライダの部分の横断平面図。
【図６】燃料パックロック用スライダの部分の縦断右側面図。
【図７】（ａ）、（ｂ）は、燃料パックを燃料パック収納部内に収納した状態の一部の横断平面図。
【図８】発電モジュール及び燃料パックの要部と発電モジュールにより駆動されるデバイスの要部とを示すブロック図。
【図９】発電モジュールのケースの内部の概略構成の平面図。
【図１０】燃料蒸発部の一部の斜視図。
【図１１】燃料改質部の一部の斜視図。
【図１２】ＣＯ除去部の一部の斜視図。
【図１３】発電部の概略構成図。
【図１４】燃料パック内の燃料の残量の検出の一例を説明するために示す横断平面図。
【図１５】燃料パック内の燃料の残量の検出の他の例を説明するために示す横断平面図。
【図１６】（ａ）は、発電型ポータブル電源及び発電型ポータブル電源が差し込まれたデバイスであるノートパソコンを発電型ポータブル電源側から見た側面図であり、（ｂ）は、発電型ポータブル電源が差し込まれたデバイスを上側から見た正面図であり、（ｃ）は、発電型ポータブル電源が差し込まれたデバイスを横側から見た側面図。
【図１７】この発明の発電型ポータブル電源及びノートパソコンの外形を示す構造図。
【図１８】（ａ）は、他の発電型ポータブル電源及びこの発電型ポータブル電源が差し込まれたデバイスであるノートパソコンを発電型ポータブル電源側から見た側面図であり、（ｂ）は、発電型ポータブル電源が差し込まれたデバイスを上側から見た正面図であり、（ｃ）は、発電型ポータブル電源が差し込まれたデバイスを横側から見た側面図。
【図１９】燃料パック収納部の燃料導入ポート及び副生成物回収ポートの大きさ、並びに燃料パックの燃料供給口２４及び副生成物回収口２５の大きさを示す正面図。
【図２０】他の実施形態における燃料パック収納部及び燃料パックを示す正面図。
【図２１】他の実施形態における燃料パック収納部及び燃料パックを示す正面図。
【図２２】他の実施形態における燃料パック収納部及び燃料パックを示す正面図。
【図２３】他の実施形態における燃料パック収納部及び燃料パックを示す正面図。
【図２４】他の実施形態における燃料パック収納部及び燃料パックを示す正面図。
【図２５】他の実施形態において燃料パックを燃料パック収納部内に収納した状態の一部の横断平面図。
【符号の説明】
１ 発電モジュール
２ ケース
５ 燃料パック収納部
９ 燃料パックロック用スライダ
１０ 燃料残量表示用ランプ
１１、１２ スリット
１４ 燃料導入ポート
１５ 副生成物回収ポート
２１ 燃料パック
２２ ケース
２４ 燃料供給口
２５ 副生成物回収口
２７ 燃料封入部
２８ 副生成物回収袋
３８ 電磁ソレノイド
４２ マイクロポンプ
４４ 燃料蒸発部
４５ 燃料改質部
４６ ＣＯ除去部
４８ マイクロポンプ
５０ 発電部
５１ 充電部
５３ マイクロポンプ
５４ 副充電部
５５ 温度制御部
５６ 発光素子
５７ 受光素子
【発明の属する技術分野】
この発明は小型の発電型電源及びそれを用いた電子機器に関し、特に、携帯性に優れたデバイスに用いられる発電型電源及びそれを用いた電子機器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
化学反応の技術分野では、メタノール等の原燃料を改質する燃料改質系とこの燃料改質系で改質された改質燃料ガスにより発電する燃料電池が化学反応装置として提案されている（例えば、特許文献１）。
【０００３】
【特許文献１】
特開２０００−２７７１３９号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
このように、上記従来の化学反応装置システムでは、小型電子機器の電源として利用されることが考慮されていないために、化学反応装置システム自体が小型化の工夫がされていない。特に携帯性に優れたノートパソコン、ＰＤＡ（Personal Digital Assistance）、携帯電話に、このような化学反応装置システムを応用したときに、原燃料を収容している燃料蓄積部についても同様に小型化にする必要があるが、小型化すると長時間電子機器を駆動するのに充分な燃料を積み込めず、すぐに電子機器が使えなくなってしまうといった問題が生じてしまう。このような問題は、電子機器に電力を供給する発電モジュールと分離交換可能な燃料供給手段を採用することで解決できる。すなわち、燃料供給手段を交換するだけで継続的に電子機器を利用できるので、発電システムを含む電子機器自体を大型にすることを防止できる。しかし、従来の化学反応装置システムでは、副生成物として水等が生じてしまい、これが電子機器や発電モジュールから回収する必要があった。
【０００５】
そこで、この発明は、燃料供給手段を安全に交換を行うことができるとともに副生成物を安全に回収することができる発電モジュール及び燃料供給手段を提供することを利点とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発電モジュールは、燃料供給口及び前記燃料供給口と異なる形状又は寸法の副生成物回収口を有し且つ発電用燃料が封入されることが可能な燃料パックを収納できる燃料パック収納部と、
前記燃料パックを前記燃料パックの所定位置に収納するようにガイドする発電モジュール用ガイド部と、
を備え、
前記発電モジュール用ガイド部には、前記燃料パックに設けられた燃料パック用ガイド溝に嵌合する発電モジュール用ガイド突起、或いは前記燃料パックに設けられた燃料パック用ガイド突起に嵌合する発電モジュール用ガイド溝が設けられ、
前記燃料パック収納部は、前記燃料パックの前記燃料供給口に連結可能な燃料導入ポートと、前記燃料パックの前記副生成物回収口に連結可能であって前記燃料ポートと形状又は寸法の異なる副生成物回収ポートと、を有し、
前記副生成物回収ポートと前記発電モジュール用ガイド部との相対的距離が、前記燃料導入ポートと前記発電モジュール用ガイド部との相対的距離と異なり、
前記相対距離は、前記発電モジュールの上下方向の距離、前記発電モジュールの左右方向の距離、或いは前記各ポートと前記発電モジュール用ガイド部との間の最短距離であるようにしたものである。
【０００７】
請求項４記載の燃料パックは、燃料供給口及び前記燃料供給口と異なる形状又は寸法の副生成物回収口と、
発電モジュールに収納させるために、前記発電モジュールに設けられた発電モジュール用ガイド部と嵌合する燃料パック用ガイド部と、
を有し、
前記燃料パック用ガイド部には、前記発電モジュール用ガイド部に設けられた発電モジュール用ガイド突起に嵌合する燃料パック用ガイド溝、或いは前記発電モジュール用ガイド部に設けられた発電モジュール用ガイド溝に嵌合する燃料パック用ガイド突起が設けられ、
前記燃料供給口と前記燃料パック用ガイド部との相対的距離が、前記副生成物回収口と前記燃料パック用ガイド部との相対的距離と異なり、
前記相対距離は、前記燃料パックの上下方向の距離、前記燃料パックの左右方向の距離、或いは前記燃料パック用ガイド部との間の最短距離であるようにしたものである。
【０００８】
請求項１及び請求項４に記載の発明によれば、発電用燃料を燃料パックから発電モジュールに移動させるための口同士並びに発電モジュールで生成された副生成物を発電モジュールから燃料パックに移動させるための口同士が正常に嵌合するとともに発電用燃料を燃料パックから発電モジュールに移動させるための口と発電モジュールで生成された副生成物を発電モジュールから燃料パックに移動させるための口とが誤って嵌合しない構造になっているので、発電モジュールの損傷を引き起こすことを防止でき、燃料パックを安全に交換することができる。
【０００９】
この発電モジュールは、燃料供給口及び副生成物回収口を有し且つ発電用燃料が封入されることが可能な燃料パックを収納できる燃料パック収納部と、前記燃料パックを前記燃料パックの所定位置に収納するようにガイドする発電モジュール用ガイド部と、を備え、
前記燃料パック収納部は、前記燃料パックの前記燃料供給口に連結可能な燃料導入ポートと、前記燃料パックの前記副生成物回収口に連結可能であって、前記発電モジュール用ガイド部との相対的な距離が、前記燃料導入ポートと前記発電モジュール用ガイド部との相対的距離と異なる副生成物回収ポートと、を有するようにしたものである。
【００１０】
この燃料パックは、燃料供給口及び副生成物回収口を有し且つ発電モジュールに収納させるために、前記発電モジュールに設けられた発電モジュール用ガイド部と嵌合する燃料パック用ガイド部を有し、
前記燃料供給口と前記燃料パック用ガイド部との相対的距離は、前記副生成物回収口と前記燃料パック用ガイド部との相対的距離と異なるようにしたものである。
【００１２】
【発明の実施の形態】
図１はこの発明の一実施形態としての発電型ポータブル電源の一方の燃料パックを取り外した状態の平面図を示し、図２はその右側の側面図を示したものである。この発電型ポータブル電源では、１つの発電モジュール１に対して２つの燃料パック２１が取り外し可能に装着されるようになっている。
【００１３】
そして、詳細は後述するが、発電モジュール１は、外部のデバイスに電力を供給する電源であって、燃料改質方式の固体高分子型の燃料電池を備え、いずれか一方の燃料パック２１から供給される発電用燃料（例えば、水素を含む液体燃料、液化燃料及び気体燃料の少なくとも何れかに水が含まれたもの）を用いて発電し、一方の燃料パック２１内に発電動作に必要な十分な量の発電用燃料が残存しなくなると、発電用燃料の供給を一方の燃料パック２１からではなく他方の燃料パック２１から受けるように自動的に切り換えるようになっている。
【００１４】
発電モジュール１は、樹脂又は金属製のケース２を備えている。ケース２は、上方向から見ると略棒状で、横方向から見ると略半円形状であり、中央部に設けられた中央突出部３と両端部に設けられた端部突出部４との各間に燃料パック収納部５が設けられた構造となっている。ケース２の燃料パック収納部５側とは反対側の所定の箇所には、ノートパソコン等の携帯用デバイスのコネクタ（図示せず）に接続される正極端子６及び負極端子７が設けられている。
【００１５】
ケース２の中央突出部３の上面の左右両側に設けられた方形状の開口部８内には、その内側に左右方向移動可能に設けられた燃料パックロック用スライダ９の操作用突起９ａが配置されている。ケース２の中央突出部３の根元側の上面において各開口部８の近傍には燃料残量表示用ランプ１０が設けられている。燃料パックロック用スライダ９及び燃料残量表示用ランプ１０の詳細については、後で説明する。
【００１６】
両燃料残量表示用ランプ１０間におけるケース２の上面には、後述する燃料改質の過程で生成される副生成物の一部である有毒な一酸化炭素を酸化して二酸化炭素にするために必要な空気（酸素）を取り込む等のための複数のスリット１１が設けられている。中央突出部３と両端部突出部４との各間におけるケース２の上面の各所定の箇所には、後述する発電に必要な空気（酸素）を取り込む等のための複数のスリット１２が設けられている。
【００１７】
ここで、燃料パック２１の外部構成について説明する。燃料パック２１は、透明な高分子樹脂製の中空ほぼ半円柱状のケース２２を備えている。ケース２２の両側面の各所定の箇所にはガイド溝２３が設けられている。ケース２２の平坦な背面の両端部の各所定の箇所には燃料供給口２４及び副生成物回収口２５が設けられている。図１の各燃料パック２１の左側面の所定の２箇所及び右側面の所定の２箇所には、図２に示すように、係合孔２６が設けられている。燃料パック２１の内部構成については後で説明する。
【００１８】
そして、各燃料パック収納部５において、中央突出部３と端部突出部４との相対向する面の各所定の箇所には、燃料パック２１のガイド溝２３に対応して、ガイド突起１３が設けられている。また、各燃料パック収納部５において、中央突出部３と端部突出部４との間におけるケース２の両側の各所定の箇所には、燃料パック２１の燃料供給口２４及び副生成物回収口２５に対応して、燃料導入ポート１４及び副生成物回収ポート１５が設けられている。
【００１９】
この場合、２つの燃料パック２１は同一構造であり、ケース２の２つの燃料パック収納部５はともに、燃料導入ポート１４が左側に位置し、副生成物回収ポート１５が右側に位置している。したがって、燃料パック２１は左右のいずれの燃料パック収納部５にも収納可能である。そして、燃料導入ポート１４の嵌合形状及び副生成物回収ポート１５の嵌合形状は互いに異なり、また燃料供給口２４の嵌合形状及び副生成物回収口２５の嵌合形状は互いに異なるので、燃料供給口２４を誤って副生成物回収ポート１５に差し込むことはできず、また副生成物回収口２５を誤って燃料導入ポート１４に差し込むことができない。このように、利用者は単一の種類の燃料パック２１で、且つ各燃料パック収納部５の燃料導入ポート１４及び副生成物回収ポート１５の位置関係は同じなので左右の燃料パック収納部５によって異なる収納の仕方を覚える必要もなく、誤って燃料パック２１の上下を逆にして収納してしまうことがない。なお各燃料導入ポート１４の近傍におけるケース２の各所定の箇所には、各燃料パック収納部５内にそれぞれ燃料パック２１が収納されたことを検出するためのスイッチ１６が設けられている。
【００２０】
次に、図３は燃料パック２１の横断平面図を示したものである。ケース２２内には、一例として、メタノール水溶液からなる発電用燃料（以下、単に燃料という。）が封入されている。以下、この燃料が封入された部分は燃料封入部２７という。ケース２２内において副生成物回収口２５の内側には透明な可撓性高分子樹脂の副生成物回収部２８が取り付けられている。副生成物回収部２８内には、図示していないが、例えば赤色の色素がある程度封入されている。ケース２２及び副生成物回収部２８を透明とするのは、後で説明するが、燃料封入部２７内の燃料の残量を外部から光学的に検出することができるようにするためである。
【００２１】
燃料供給口２４は、逆止弁からなり、一例として、図４に示すように、円筒体２４ａの内側に弾性変形可能な板弁２４ｂが設けられた構造となっている。そして、燃料パック２１が発電モジュール１の燃料パック収納部５内に収納されていない状態では、燃料供給口２４は、板弁２４ｂ自体の弾性復帰力により、さらにはケース２２内に封入された燃料の大気圧より高い内圧により、閉じられている。副生成物回収口２５は形状は異なるが燃料供給口２４と同様な機能となっており、筒体及び板弁を有している。
【００２２】
次に、図５は燃料パック２１が発電モジュール１の燃料パック収納部５側に収納された状態で燃料パック２１が誤って発電モジュール１から外されないようにオートロックしている場合の図１に示す右側の燃料パックロック用スライダ９の部分の横断平面図を示し、図６はオートロックしている場合の同部分の縦断面図を示したものである。燃料パックロック用スライダ９は中央突出部３上面に露出された操作用突起９ａを有し、中央突出部３内部にスライダ本体３１を有している。燃料パック収納部５の一側部である支持部３５側のスライダ本体３１の一側面には、先端傾斜面３２ａを有する係合突起３２が設けられ、スライダ本体３１の他の側面には、軸３３が設けられている。軸３３の端部は中央突出部３内の軸支持部３０に設けられた貫通孔２９に左右方向移動可能に挿通されている。
【００２３】
また、通常の状態においては、燃料パックロック用スライダ９は、スライダ本体３１と左側の軸支持部３０との間で軸３３の周囲に巻かれたコイルスプリング３７の応力により右側に付勢されて、スライダ本体３１が支持部３５に当接する位置に位置決めされている。この状態では、係合突起３２の先端傾斜面３２ａの部分は支持部３５の外側における燃料パック収納部５内に突出されており、燃料パック２１のいずれか一方の係合孔２６は係合突起３２に引っ掛かることで燃料パック２１が発電モジュール１の燃料パック収納部５に固定される。
【００２４】
スライダ本体３１の下面には係合孔３４が設けられ、この下面の下方に電磁ソレノイド３８が設けられている。電磁ソレノイド３８は、円筒状のロッド３９と、ロッド３９の中央周囲を覆うように設けられ且つ内部に永久磁石及び電磁力コイルを有するプランジャ４０と、プランジャ４０を支持するとともにリニアボール軸受６６を介在させてロッド３９が長尺方向にスムースに移動できるようにする支持部６５と、を有する。電磁ソレノイド３８は、後述するようにオートロック状態を検知する発電モジュール１内の制御部５５がプランジャ４０内の電磁力コイルを制御することによりケース２内の所定の箇所に設けられた電磁ソレノイド３８のロッド３９の先端部が係合突起３２のスライド方向に対して直交方向に移動して燃料パックロック用スライダ９の係合孔３４内に挿入し、燃料パックロック用スライダ９がスライドできないように固定するようになっている。ただし、燃料パック２１が燃料パック収納部５内に収納されていない状態では、その状態を発電モジュール１内の制御部５５が検知して電磁ソレノイド３８のロッド３９の先端部は燃料パックロック用スライダ９の係合孔３４から抜け出て、燃料パックロック用スライダ９がスライド自在になる。
【００２５】
次に、一例として、右側の燃料パック２１を発電モジュール１の右側の燃料パック収納部５内に収納する場合について説明する。燃料パック収納部５内に燃料パック２１を収納していない初期状態では、すなわち、燃料パック２１がスイッチ１６を押していない状態では、制御部５５により電磁ソレノイド３８のロッド３９の先端部は燃料パックロック用スライダ９の係合孔３４外に移動する。このため、燃料パックロック用スライダ９がスライド自在の状態になっている。次いで、燃料パック２１のガイド溝２３をガイド突起１３にガイドさせながら、燃料パック２１を燃料パック収納部５内に収納すると、まず、燃料パックロック用スライダ９がその係合突起３２の先端傾斜面３２ａを燃料パック２１の左側面によって押されることによりコイルスプリング３７の力に抗して左側に移動し、燃料パック２１の燃料パック収納部５内への収納を許容する。
【００２６】
そして、燃料パック２１が燃料パック収納部５内に収納されると、燃料パックロック用スライダ９がコイルスプリング３７によって付勢されて右側に移動し、その係合突起３２の先端傾斜面３２ａの部分が燃料パック２１の所定の一方の係合孔２６内に挿入される。したがって、この状態では、燃料パック２１は燃料パック収納部５内の収納位置にロックされる。
【００２７】
また、燃料パック２１が燃料パック収納部５内に正常に収納されると、スイッチ１６が燃料パック２１によって押されてオン状態となることを制御部５５が検知して電磁ソレノイド３８のロッド３９が燃料パックロック用スライダ９の係合孔３４内に挿入される。したがって、燃料パック２１が収納された側の燃料パックロック用スライダ９は、係合突起３２が貫通孔３６を介して燃料パック２１のいずれか一方の係合孔２６に係合して燃料パック２１が発電モジュール１の燃料パック収納部５に固定された状態を維持したまま、スライドできないようにロックされる。
【００２８】
なお、上記オートロック制御は右側の燃料パック収納部５に関する説明であったが、発電モジュール１の左側の燃料パック収納部５にも同じ機能、動作を行う機構を具備していることはいうまでもない。また左側の燃料パックロック用スライダ９及び操作用突起９ａ並びに周辺の関連のロック機構構造は、図５に示す右側のそれらに対して鏡像となるようになっている。
【００２９】
このように、電磁ソレノイド３８によって燃料パックロック用スライダ９を燃料パック２１をロックしている位置にロックするのは、発電動作中、つまり後述する燃料蒸発部４４、燃料改質部４５、ＣＯ除去部４６、発電部５０の少なくとも一つが動作している間中、或いは燃料パック２１から発電用燃料が発電モジュール１供給されている間に、燃料パック２１が誤って取り外されるのを防止し、ひいては発電動作が異常停止する事故を未然に防止するためである。
【００３０】
図７（ａ）は、燃料パック２１が燃料パック収納部５内に収納された時に燃料供給口２４の円筒体２４ａの内側に円筒状の燃料導入ポート１４が挿入された時の略断面図であり、図７（ｂ）は、燃料パック２１が燃料パック収納部５内に収納された時に、副生成物回収口２５の縦断面での内形が矩形状の筒体２５ａの内側に、縦断面での外形が矩形である筒状の副生成物回収ポート１５が挿入された時の略断面図である。このとき、燃料供給口２４の板弁２４ｂが燃料導入ポート１４の先端部によって押されて弾性変形し、燃料導入ポート１４が燃料封入部２７と連通される。また、これと同様に、副生成物回収口２５の板弁２５ｂが副生成物回収ポート１５の先端部によって押されて弾性変形し、副生成物回収ポート１５が副生成物回収部２８内と連通される。
【００３１】
ここで、円筒体２４ａの縦断面での内形と副生成物回収ポート１５の縦断面での外形とは形状が異なり、また筒体２５ａの縦断面での内形と燃料導入ポート１４の縦断面での外形は形状が異なっている。さらに、燃料導入ポート１４の縦断面での外形の径Ｄは筒体２５ａの縦断面での内形の高さＨより長いために燃料導入ポート１４は筒体２５ａに挿入することができず、副生成物回収ポート１５の縦断面での外形の幅Ｗは円筒体２４ａの縦断面での内形の径Ｄより長いため、副生成物回収ポート１５は円筒体２４ａに挿入することができないので、誤って燃料パック２１の燃料供給口２４及び副生成物回収口２５をそれぞれ副生成物回収ポート１５及び燃料導入ポート１４に差し込むことはない。
【００３２】
このように、燃料導入ポート１４及び副生成物回収ポート１５の形状を互いに異ならせる燃料パック２１を用い、この燃料パック２１に応じて燃料供給口２４の円筒体２４ａ及び副生成物回収口２５の筒体２５ａの形状を互いに異ならせることにより誤って燃料パック２１を逆に差し込むことを防止できる。
【００３３】
ここで、燃料残量表示用ランプ１０について説明する。右側の燃料残量表示用ランプ１０は右側の燃料パック収納部５に収納される燃料パック２１に対応し、左側の燃料残量表示用ランプ１０は左側の燃料パック収納部５に収納される燃料パック２１に対応するものである。
【００３４】
そして、燃料残量表示用ランプ１０は、燃料パック収納部５内に燃料パック２１が収納されていないとき、つまりスイッチ１６が燃料パック２１に押しつけられていないときに消灯し、燃料パック収納部５内に収納された燃料パック２１の燃料封入部２７内の燃料の残量が発電動作に必要な十分な量であるとき、緑色点灯し、燃料パック収納部５内に収納された燃料パック２１の燃料封入部２７内の燃料の残量が発電動作に必要な十分な量でないとき、赤色点灯するようになっている。また、このような燃料残量データをデバイス１０１に出力するよう機能を有していてもよい。この場合、正極端子６及び負極端子７以外に燃料残量データをデバイス１０１に出力する端子を発電モジュール１に設け、且つデバイス１０１に各燃料パック２１の残量状態を表示するインジケータを設けることにより、操作者がデバイス１０１を操作中に、発電モジュール１の燃料残量表示用ランプ１０を確認することなく、燃料パック２１の交換時期を認識することができる。残量データは、燃料パック２１の燃料封入部２７内の燃料の残量が発電動作に必要な十分な量であるか否かの二値でもよいが、残量データを、例えば７５％以上、５０％以上７５％未満、発電に必要な量以上５０％未満、発電に必要な量未満のように多段階以上に分類されたデータでもよく、このようなデータにしたがってデバイス１０１が残量状態を細かく表示することで操作者は燃料パック２１の交換時期を容易に予測しながらデバイス１０１を操作することができる。なお、燃料パック収納部５内に収納された燃料パック２１の燃料封入部２７内の燃料の残量の検出については、後で説明する。
【００３５】
次に、図８は発電モジュール１及び燃料パック２１の要部と発電モジュール１により駆動されるノートパソコン等のデバイス１０１の要部とのブロック図を示したものである。ただし、図８では、燃料パック２１等のように、２つあるものについては、１つしか図示していない。そして、以下の説明においては、この図８と併せて説明する。ただし、ここで、デバイス１０１のみについて説明すると、デバイス１０１は、コントローラ１０２と、このコントローラ１０２によって駆動制御される負荷１０３とを備えている。
【００３６】
次に、図９は発電モジュール１のケース２の内部の概略構成の平面図を示したものである。まず、ケース２の中央部及びその近傍の部分について説明する。各燃料導入ポート１４は流路４１を介してマイクロポンプ（燃料流量制御部）４２の流入側に接続されている。マイクロポンプ４２の流出側は流路４３を介して燃料蒸発部４４に接続されている。燃料蒸発部４４は、燃料パック２１から供給されるメタノール水溶液からなる燃料を、制御部５５の制御により後述する薄膜ヒータ６３で加熱して気化させる。
【００３７】
燃料蒸発部４４の流出側は燃料改質部４５の流入側に接続されている。燃料改質部４５は、マイクロケミカルリアクタと呼ばれる小型反応炉で構成され、燃料蒸発部４４から供給される気化された燃料を改質して水素と副生成物の二酸化炭素と微量の一酸化炭素とを生成し、そのうちの二酸化炭素を分離してスリット１１を介して大気中に放出するものであり、その具体的な構造については後で説明する。また、必要に応じて、図示しない流路を介して、マイクロポンプ４２及び／または後述する発電部５０から供給される水を受け、そのうちの一酸化炭素と水とを反応させて水素と副生成物の二酸化炭素とを生成し、そのうちの二酸化炭素を分離してスリット１１を介して大気中に放出してもよく、その具体的な構造については後で説明する。
【００３８】
燃料改質部４５の流出側はＣＯ（一酸化炭素）除去部４６の流入側に接続されている。ＣＯ除去部４６は、マイクロケミカルリアクタで構成され、燃料改質部４５から供給される水素とともに含まれている一酸化炭素を、スリット１１を介して取り込まれる酸素とを反応させて二酸化酸素にし、この二酸化炭素を水素と分離してスリット１１を介して大気中に放出するものであり、その具体的な構造については後で説明する。
【００３９】
ＣＯ除去部４６の流出側は流路４７を介して２つのマイクロポンプ４８の各流入側に接続されている。各マイクロポンプ４８の流出側はそれぞれ流路４９を介して発電部５０の流入側に接続されている。各発電部５０は、各燃料パック収容部５の部分におけるケース２の内部に設けられている。発電部５０は、ＣＯ除去部４６から供給される水素を受け、この水素とスリット１２を介して取り込まれる酸素とを用いて発電し、発電電力を充電部５１に供給し、またそのときに生成する水を流路５２に放出するものであり、その具体的な構造については後で説明する。
【００４０】
流路５２は、図９では、マイクロポンプ５３に向かって下る傾斜している流路であり、その下端はマイクロポンプ５３の流入側に接続されている。マイクロポンプ５３の流出側は、流路５９を介して副生成物回収ポート１５に接続されている。したがって、マイクロポンプ５３の流出側は、燃料パック収納部５に燃料パック２１が収納された状態では、副生成物回収ポート１５及び副生成物回収口２５を介して副生成物回収部２８内に接続されている。右側の燃料パック収納部５のスイッチ１６が押されていない状態、つまり燃料パック２１が右側の燃料パック収納部５に収納されていない状態では、制御部５５により右側のマイクロポンプ４２、４８、５３の動作を停止し、左側の燃料パック収納部５のスイッチ１６が押されていない状態、つまり燃料パック２１が左側の燃料パック収納部５に収納されていない状態では、制御部５５により左側のマイクロポンプ４２、４８、５３の動作を停止する。
【００４１】
充電部５１は、図９では図示していないが、ケース２の中央部の内部に設けられている。充電部５１は、発電部５０からの発電電力の供給を受けて充電するコンデンサ等を有し、充電電力を副充電部５４、デバイス１０１の負荷１０３及びコントローラ１０２に供給するものである。
【００４２】
副充電部５４は、図９では図示していないが、ケース２の中央部の内部に設けられている。副充電部５４は、充電部５１又は発電部５０からの電力の供給を受けて充電するコンデンサ等を有し、マイクロポンプ４２、４８、５３、制御部５５、温度制御部５６、発光部５７、燃料残量表示用ランプ１０に必要な電力を出力するものである。
【００４３】
制御部５５は、図９では図示していないが、ケース２の中央部の内部に設けられている。制御部５５は、発電モジュール１内のすべての駆動動作を制御するものである。温度制御部５６は、図９では図示していないが、ケース２の中央部の内部に設けられている。温度制御部５６は、燃料蒸発部４４、燃料改質部４５、ＣＯ除去部４６の温度を制御し、場合によっては発電部５０の温度を制御するものである。
【００４４】
発光部５７は、左側の端部突出部４における燃料パック収納部５に面する位置及びケース２の中央突出部３の右側における燃料パック収納部５に面する位置にそれぞれ設けられている。これらの発光部５７と対向する燃料パック収納部５に面する中央突出部３の左側及び右側の端部突出部４には、それぞれ光検知部５８が設けられている。そして、発光部５７及び光検知部５８は、後で説明するように、燃料パック収納部５内に収納された燃料パック２１の燃料封入部２７内の燃料の残量を燃料パック２１の外部から光学的に検出するものである。
【００４５】
次に、この発電型ポータブル電源の発電動作について説明する。今、上述の如く、発電モジュール１の２つの燃料パック収納部５内にそれぞれ燃料パック２１が収納されて燃料パックロック用スライダ９によってロックされ、且つ、各燃料パックロック用スライダ９が各電磁ソレノイド３８によってロックされたとする。すると、各スイッチ１６が各燃料パック２１によって押されてオン状態となる。
【００４６】
制御部５５は、各スイッチ１６がオン状態になると、各燃料パック収納部５内にそれぞれ燃料パック２１が収納されたと判断し、また発光部５７及び光検知部５８による検知信号を受けて、２つの燃料パック２１のうち、より燃料の残量が少ない方を判別する。より燃料の残量が少なく且つ発電するには十分な残量があると判断された燃料パック２１のみから燃料が供給されるように、より燃料の少ない燃料パック２１に連通するマイクロポンプ４２を駆動させるため、制御部５５は、副充電部５４が、より燃料の少ない燃料パック２１に連通するマイクロポンプ４２に駆動電力を供給するとともに、より燃料の多い燃料パック２１に連通するマイクロポンプ４２には駆動電力を供給しないような指令信号を出力する。
【００４７】
すると、より燃料の少ない燃料パック２１に連通するマイクロポンプ４２は駆動し、より燃料の少ない燃料パック２１の燃料封入部２７内のメタノール水溶液を燃料蒸発部４４に供給する。ここで、燃料蒸発部４４の具体的な構造について、図１０を参照して説明する。燃料蒸発部４４は、シリコンやガラスやアルミニウム合金等からなる基板６１の一面に蛇行した流路６２が形成され、基板６１の他面に薄膜ヒータ６３及びヒータ配線（図示せず）が形成され、基板６１の一面側の流路６２がガラス板６７で覆われた構造となっている。この場合、基板６１の流路６２の一端部の部分には流入口６４が設けられ、ガラス板６７の流路６２の他端部に対応する部分には流出口６８が設けられている。
【００４８】
次に、燃料改質部４５の具体的な構造について、図１１を参照して説明する。燃料改質部４５は、シリコンやガラスやアルミニウム合金等からなる基板７１の一面に蛇行した流路７２が形成され、流路７２の内壁面にＣｕ／ＺｎＯ／Ａｌ2Ｏ3等の触媒（図示せず）が付着され、基板７１の他面に薄膜ヒータ７３及びヒータ配線（図示せず）が形成され、基板７１の一面側の流路７２がガラス板７５で覆われた構造となっている。この場合、基板７１の流路７２の一端部の部分には流入口７４が設けられ、ガラス板７５の流路７２の他端部に対応する部分には流出口７６が設けられている。
【００４９】
次に、ＣＯ除去部４６の具体的な構造について、図１２を参照して説明する。ＣＯ除去部４６は、シリコンやガラスやアルミニウム合金等からなる基板８１の一面に蛇行した流路８２が形成され、流路８２の内壁面にＰｔ／Ａｌ2Ｏ3等の触媒（図示せず）が付着され、基板８１の他面に薄膜ヒータ８３及びヒータ配線（図示せず）が形成され、基板８１の一面側の流路８２がガラス板８５で覆われた構造となっている。この場合、基板８１の流路８２の一端部の部分には流入口８４が設けられ、ガラス板８５の流路８２の他端部に対応する部分には流出口８６が設けられている。
【００５０】
そして、温度制御部５６は、制御部５５からの指令信号にしたがって、所定の電力を燃料蒸発部４４の薄膜ヒータ６３に供給し、薄膜ヒータ６３を加熱する。燃料蒸発部４４には、制御部５５からの指令信号にしたがって燃料封入部２７から供給された所定量の液体状態の燃料（メタノール水溶液）を蒸発部４４の流入口６４に送出する。すると、薄膜ヒータ６３が発熱し（１２０℃程度）、流路６２内に供給されたメタノール水溶液を蒸発させる。気化された流体は、流路６２の内圧により流入口６４から流出口６８に向けて移動し、燃料改質部４５の流入口７４に到達する。
【００５１】
燃料改質部４５は、制御部５５からの指令信号にしたがって薄膜ヒータ７３が適温（２００℃〜３００℃程度）で加熱されている。そして燃料改質部４５の流入口７６に到達したメタノール及び水は、流路７２内において、薄膜ヒータ７３の加熱により次の式（１）に示すような吸熱反応を引き起こし、水素と副生成物の二酸化炭素とを生成する。ただし、この場合、微量の一酸化炭素も生成される。
ＣＨ3ＯＨ＋Ｈ2Ｏ→３Ｈ2＋ＣＯ2……（１）
【００５２】
また、上記式（１）の左辺のおける水（Ｈ2Ｏ）は反応の初期では、燃料パック２１の燃料封入部２７の燃料に含まれているものでよいが、発電部５０の発電に伴い生成される水を回収して燃料改質部４５を供給することが可能になり、燃料封入部２７で封入された燃料のうちメタノール等の水素を含む液体燃料または液化燃料または気体燃料の封入比率を高い状態にすることで燃料封入部２７の単位容積当たりの上記式（１）の反応量が増大し、より長時間電力を供給することが可能となる。発電部５０の発電中の式（１）の左辺のおける水の供給源は、発電部５０及び燃料封入部２７でもよく、燃料封入部２７のみでもよく、また初期反応時に燃料封入部２７の水を利用し、発電部５０で水が生成されたら発電部５０の水に切り替えてもよい。なお、このとき微量ではあるが、一酸化炭素が燃料改質部４５内で生成されることがある。
【００５３】
生成された水素、副生成物である二酸化炭素、一酸化炭素は気化された状態で流出口７４からＣＯ除去部４６の流入口８４に移動する。このとき、温度制御部５６は、制御部５５からの指令信号にしたがって、所定の電力を薄膜ヒータ８３に供給しているため、薄膜ヒータ８３が発熱し（１２０℃〜２２０℃程度）、流路８２内に供給された水素、一酸化炭素、水のうち、一酸化炭素と水とが反応し、次の式（２）に示すように、水素と副生成物の二酸化炭素とが生成される水性シフト反応が引き起こされる。
ＣＯ＋Ｈ2Ｏ→Ｈ2＋ＣＯ2……（２）
【００５４】
上記式（２）の左辺における水は、（Ｈ2Ｏ）は反応の初期では、燃料パック２１の燃料封入部２７の燃料に含まれているものでよいが、発電部５０の発電に伴い生成される水を回収して燃料改質部４５を供給することが可能である。発電部５０の発電中の式（２）の左辺のおける水の供給源は、発電部５０及び燃料封入部２７でもよく、燃料封入部２７のみでもよく、また初期反応時に燃料封入部２７の水を利用し、発電部５０で水が生成されたら発電部５０の水に切り替えてもよい。
【００５５】
最終的にＣＯ除去部４６の流出口８４に到達する流体はそのほとんどが水素、二酸化炭素となる。なお、流出口８４に到達する流体に極微量の一酸化炭素が含まれる場合、残存する一酸化炭素をスリット１１から逆止弁を介して取り込まれた酸素に接触させることで式（３）に示すように、二酸化炭素が生成される選択酸化反応を引き起こし、これにより一酸化炭素が確実に除去される。
ＣＯ＋（１／２）Ｏ2→ＣＯ2……（３）
【００５６】
上記一連の反応後の生成物は水素及び二酸化炭素（場合によって微量の水を含む）で構成されるが、これらの生成物のうち、二酸化炭素は水素から分離されてスリット１１から大気中に放出される。
【００５７】
したがって、発電部５０には、ＣＯ除去部４６からの水素のみが供給される。この場合、ＣＯ除去部４６からの水素は、制御部５５からの指令信号にしたがって、副充電部５４から電力の供給を受けて駆動するマイクロポンプ４８の駆動により、発電部５０に供給される。
【００５８】
ここで、発電部５０の具体的な構造について、図１３を参照して説明する。発電部５０は、周知の固体高分子型の燃料電池である。すなわち、発電部５０は、Ｐｔ／Ｃ等の触媒が付着された炭素電極からなるカソード９１と、Ｐｔ／Ｒｕ／Ｃ等の触媒が付着された炭素電極からなるアノード９２と、カソード９１とアノード９２との間に介在されたフィルム状のイオン導電膜９３と、を有して構成され、カソード９１とアノード９２との間に設けられた負荷９４に電力を供給するものである。負荷９４は図８に示す充電部５１であってもデバイス１０１の負荷１０３であってもよい。
【００５９】
この場合、カソード９１の外側には空間部９５が設けられている。この空間部９５内にはＣＯ除去部４６からの水素が供給される。また、アノード９２の外側には空間部つまり流路５２が設けられている。この流路５２内にはスリット１２から取り込まれた酸素が供給される。
【００６０】
そして、カソード９１側では、次の式（４）に示すように、水素から電子（ｅ−）が分離した水素イオン（プロトン；Ｈ+）が発生し、イオン導電膜９３を介してアノード９２側に通過するとともに、カソード９１により電子（ｅ-）が取り出されて負荷９４に供給される。
３Ｈ2→６Ｈ+＋６ｅ-……（４）
【００６１】
一方、アノード９２側では、次の式（５）に示すように、負荷９４を経由して供給された電子（ｅ-）とイオン導電膜６３を通過した水素イオン（Ｈ+）と酸素とが反応して副生成物の水が生成される。
６Ｈ+＋（３／２）Ｏ2＋６ｅ-→３Ｈ2Ｏ……（５）
【００６２】
以上のような一連の電気化学反応（式（４）及び式（５））は概ね室温〜８０℃程度の比較的低温の環境下で進行し、電力以外の副生成物は、基本的に水のみとなる。この場合、上述したような電気化学反応により負荷９４に間接的または直接的に供給される電力（電圧・電流）は、上記式（４）及び式（５）に示したように、発電部５０のカソード９１に供給される水素の量に依存する。
【００６３】
そこで、制御部５５は、発電部５０に所定の電力を生成、出力するために必要な量の水素となる分の燃料が供給されるように、マイクロポンプ４２を駆動制御する。なお、上記式（４）、（５）の反応を促進するために温度制御部５６が発電部５０を所定温度に設定してもよい。
【００６４】
発電部５０で生成された電力は発電モジュール１内の充電部５１に供給され、これにより充電部５１が充電される。そして、充電部５１から充電電力が必要に応じてデバイス１０１の負荷１０３及びコントローラ１０２に供給される。なお、発電部５０で生成された電力を、直接、デバイス１０１の負荷１０３及びコントローラ１０２に供給するようにしてもよい。
【００６５】
発電部５０で生成された副生成物としての水は、制御部５５からの指令信号にしたがって、副充電部５４から電力の供給を受けて駆動するマイクロポンプ５３の駆動により、燃料パック２１内の副生成物回収袋２８内に回収される。この場合、上述の如く、発電部５０で生成された水の少なくとも一部を燃料改質部４５に供給するようにすると、燃料パック２１の燃料封入部２７内に当初封入される水の量を減らすことができ、また副生成物回収袋２８内に回収される水の量を減らすことができる。
【００６６】
そして、上記発電動作がある程度行われると、図１４に示すように、発電動作のために消費した燃料の量に応じて燃料封入部２７の容積が小さくなり、これに伴い、燃料パック２１内の副生成物回収袋２８内に回収される水の量が増加することにより、副生成物回収袋２８の容積が大きくなる。
【００６７】
一方、制御部５５は、発電動作中、燃料封入部２７内の燃料の残量を常時監視している。次に、この燃料残量監視について説明する。発光部５７から出た光は、図１４において矢印で示すように、透明なケース２２及び副生成物回収袋２８を透過して光検知部５８に入射される。
【００６８】
この場合、副生成物回収袋２８内には予め例えば赤色の色素がある程度封入されているので、副生成物回収袋２８内に回収される水の量が増加するにしたがって、色素の濃度が薄くなり、副生成物回収袋２８内の色素を含む水中の光の透過率が高くなる。
【００６９】
そこで、制御部５５は、発電動作中、常時、光検知部５８で受光された光量に応じた検出信号の供給を受け、この検出信号に対応する燃料残量データが予め設定された設定燃料残量データ未満であるか否かを判断する。図１４に示す場合には、燃料封入部２７の容積がケース２２の容積の半分以上であり、燃料封入部２７内に発電動作に必要な十分な量の燃料が残存している。
【００７０】
したがって、この場合には、制御部５５は、光検知部５８からの検出信号に基づいて、図１の右側の燃料パック２１の燃料封入部２７内に発電動作に必要な十分な量の燃料が残存していると判断し、右側の表示ランブ１０の緑色点灯を継続し、また電磁ソレノイド３８による燃料パックロック用スライダ９に対するロック動作を継続し、そして燃料残量監視を続行する。ここで、両表示ランブ１０は、制御部５５による当初の燃料残量監視の結果、当初から緑色点灯している。
【００７１】
一方、図１５に示すように、上記発電動作の継続により、燃料封入部２７の容積がかなり小さくなり、燃料封入部２７内に発電動作に必要な十分な量の燃料が残存しなくなった場合には、副生成物回収袋２８内に回収される水の量がかなり増加し、色素の濃度がかなり薄くなり、副生成物回収袋２８内の色素を含む水中の光の透過率がかなり高い。
【００７２】
したがって、この場合には、制御部５５は、光検知部５８からの検出信号に基づいて、図１の右側の燃料パック２１の燃料封入部２７内に発電動作に必要な十分な量の燃料が残存していないと判断し、後述する供給燃料切り換えを行うとともに、右側の表示ランブ１０を赤色点灯に切り換え、使用者に右側の燃料パック２１の交換を促し、また右側の電磁ソレノイド３８への通電を停止する。
【００７３】
右側の電磁ソレノイド３８への通電が停止されると、そのロッド３９の先端部が右側の燃料パックロック用スライダ９の係合孔３４から抜け出て、右側の燃料パックロック用スライダ９に対するロックが解除される。そこで、右側の表示ランブ１０を赤色点灯により右側の燃料パック２１の交換を促された使用者は、右側の燃料パックロック用スライダ９を操作する等により、右側の燃料パック２１を新品の燃料パックと交換することが可能となる。
【００７４】
右側の燃料パック２１が新品或いは燃料の残量が設定燃料残量データ以上の燃料パックと交換されると、上記の場合と同様に、この燃料パックが右側の燃料パックロック用スライダ９によってロックされてから、制御部５５が設定燃料残量データ以上であることを確認した上で、右側の燃料パックロック用スライダ９を電磁ソレノイド３８によってロックし、右側の表示ランブ１０は緑色点灯する。
【００７５】
このような右側の燃料パック２１の交換時に、左側の燃料パックロック用スライダ９が誤って交換されようとしても、左側の燃料パックロック用スライダ９はそれ専用の電磁ソレノイド３８によってロックされているので、左側の燃料パックロック用スライダ９が誤って取り外されることはない。
【００７６】
ここで、供給燃料切り換えについて説明する。制御部５５は、光検知部５８からの検出信号に基づいて、図１の一方の燃料パック２１の燃料封入部２７内に発電動作に必要な十分な量の燃料が残存していないと判断すると、副充電部５４に他方の燃料パック２１側のマイクロポンプ４２のみに電力を供給するように指令信号を出力し、また他方の燃料パック２１側のマイクロポンプ４２に駆動制御信号を出力する。
【００７７】
すると、他方の燃料パック２１側のマイクロポンプ４２が駆動開始し、他方の燃料パック２１の燃料封入部２７内のメタノール水溶液からなる燃料を燃料蒸発部４４に供給する。このように、一方の燃料パック２１内の燃料が十分な量の燃料が無くなったとき、他方の燃料パック２１から燃料の供給が自動的に行われるので、一方の燃料パック２１を新品の燃料パックと交換することなく、デバイス１０１の使用を継続することができる。
【００７８】
ここで、上記発電動作により、少なくとも充電部５１が十分に充電された場合には、デバイス１０１の負荷１０３に電力を供給している、いないに関わらず、制御部５５は、充電部５１から十分に充電されたことを内容とする信号を受け、この信号に基づいて、上記発電動作を停止する。一方、発電動作停止中に、充電部５１から充電電力がデバイス１０１の負荷１０３及びコントローラ１０２に供給され、充電部５１の充電量がある値未満となった場合には、デバイス１０１の負荷１０３に電力を供給している、いないに関わらず、制御部５５は、充電部５１から充電量がある値未満となったことを内容とする信号を受け、この信号に基づいて、上記発電動作を再開する。
【００７９】
また、制御部５５は、上記発電動作を停止すると、両電磁ソレノイド３８への通電を停止し、両燃料パックロック用スライダ９を操作可能状態とする。したがって、発電動作停止中は、両燃料パック２１を取り外すことができる。この場合、燃料パック２１のケース２２が透明であるので、取り外した燃料パック２１の燃料封止部２７内の燃料の残量を目視することができる。
【００８０】
ここで、両燃料パック２１を取り外し、この取り外した両燃料パック２１を誤って元とは別の燃料パック収納部５内に収納した場合には、新たな他方の燃料パック２１は使用中で燃料が満杯ではなく、新たな一方の燃料パック２１は未使用で燃料が満杯である。そこで、このような場合には、両燃料パック２１の燃料の残量を検出し、制御部５５が残量のより少ない側の燃料パック２１を選択して、少ない側の燃料パック２１から供給される燃料を用いて発電する。両燃料パック２１が共に新品で等量と判断された場合には、予め設定された一方の例えば右側の燃料パック２１を選択して、右側の燃料パック２１から供給される燃料を用いて発電する。
【００８１】
ところで、現在、研究開発が行われている燃料改質方式の燃料電池に適用されている燃料としては、発電部５０により、比較的高いエネルギ変換効率で電気エネルギを生成することができる燃料であって、例えば、メタノール、エタノール、ブタノール等のアルコール系の液体燃料や、ジメチルエーテル、イソブタン、天然ガス（ＣＮＧ）等の液化ガス等の常温常圧で気化される水素からなる液体燃料、あるいは、水素ガス等の気体燃料等の流体物質を良好に適用することができる。
【００８２】
なお、上述したメタノール水溶液の蒸発改質反応に限定されるものではなく、少なくとも、所定の熱条件下で生じる化学反応（吸熱反応）であれば、良好に適用することができる。また、化学反応により生成される所定の流体物質を発電用燃料として用いて発電を行うことができるものであれば、上記燃料電池に限定されるものではない。
【００８３】
したがって、化学反応により生成された流体物質の燃焼反応に伴う熱エネルギによるもの（温度差発電）や、燃焼反応等に伴う圧力エネルギを用いて発電器を回転させて電力を発生する力学的なエネルギ変換作用等によるもの（ガス燃焼タービンやロータリーエンジン、スターリングエンジン等の内燃、外燃機関発電）、また、発電用燃料の流体エネルギや熱エネルギを電磁誘導の原理等を利用して電力に変換するもの（電磁流体力学発電、熱音響効果発電等）等、種々の形態を有する発電装置を用いることができる。
【００８４】
また、燃料として液化水素や水素ガスをそのまま利用する場合には、燃料蒸発部４４、燃料改質部４５及びＣＯ除去部４６を省略し、燃料を発電部５０に直接供給するようにしてもよい。
【００８５】
そして、発電モジュール１をノートパソコン１０１に組み込むことが可能となる。図１６（ａ）は、発電型ポータブル電源が差し込まれたノートパソコン１０１を発電型ポータブル電源側から見た側面図であり、図１６（ｂ）は、発電型ポータブル電源が差し込まれたノートパソコン１０１を上側から見た正面図であり、図１６（ｃ）は、発電型ポータブル電源が差し込まれたノートパソコン１０１を横側から見た側面図である。
【００８６】
ノートパソコン１０１は、上面にキーボードが設けられ、内部にマザーボード等が内蔵された本体部９７と、本体部９７の奥側に位置するバッテリー支持部９８と、液晶等の表示パネル部９９と、表示パネル部９９を本体部９７に対し回動自在にするパネル支持部１００と、を有している。発電モジュール１はその両端に、ノートパソコン１０１のバッテリー支持部９８に設けられたガイド突起１０４に嵌合するように、溝９６を有している。
【００８７】
図１７に示すように、発電モジュール１の両端の溝９６を、ノートパソコン１０１の二つのバッテリー支持部９８の内側に設けられたガイド突起１０４に合わせて、発電モジュール１の正極端子６及び負極端子７がノートパソコン１０１のコネクタ１０７に差し込まれるまで発電モジュール１をスライドさせると発電型ポータブル電源として機能する。
【００８８】
ノートパソコン１０１が待機時に内部電池のみで駆動される状態以外であって、内部電池以外の電気的に駆動を要求している場合、発電型ポータブル電源はノートパソコン１０１から外れないように自動的にロックするように設定してもよい。
【００８９】
また、他の発電型ポータブル電源をノートパソコン１０１に組み込むことが可能となる。図１８（ａ）は、発電型ポータブル電源が差し込まれたノートパソコン１０１を発電型ポータブル電源側から見た側面図であり、図１８（ｂ）は、発電型ポータブル電源が差し込まれたノートパソコン１０１を上側から見た正面図であり、図１８（ｃ）は、発電型ポータブル電源が差し込まれたノートパソコン１０１を横側から見た側面図である。
【００９０】
本実施形態の発電型ポータブル電源の燃料パック２１のケース１０６は、バクテリア等の分解要因により自然分解する生分解性高分子で構成されている点及びサイズが燃料パック収納部５より一回り小さい点を除き上記実施形態のケース２２と同様である。
【００９１】
また、ケース１０６が燃料パック収納部５に収納された後、ケース１０６を使用中に何らかの外的原因で分解してしまい燃料が漏洩することを防止するために、ケース１０６を密閉するように発電モジュール１に嵌合するとともに生分解性高分子以外の材料からなる保護ケース１０５が設けられている。このとき、保護ケース１０５は、透明にすることで、保護ケースが発電モジュール１に装着した状態で燃料パック２１（ケース１０６）が入っているかどうか容易に確認することができる。
【００９２】
このようにケース１０６を生分解性高分子で構成したことにより使用済みのケース１０６を土壌中に投棄しても環境への影響（負担）を軽減することにより、既存の化学電池の投棄や埋め立て処理による環境問題を解決するためである。
【００９３】
ここで、燃料パック２１のケース１０６は高分子樹脂からなるので、未使用の場合、ケース１０６の周囲をバクテリア等の分解要因から保護するために、生分解性高分子以外の材料からなるパッケージで覆い、この状態で市販されることが望ましい。そして、燃料パック２１の装着時には、燃料パック２１からパッケージを剥がせばよい。
【００９４】
上記各実施形態の発電モジュール１は、二つの燃料パック収納部５にそれぞれ収納された複数の燃料パック個々に独立して取り外すことができる。そして、収納されている燃料パックのうちの一つのみが発電するのに必要な量の発電用燃料を封入されている場合であっても、発電モジュール１がその燃料パックから選択的に発電用燃料を受給するように、マイクロポンプ４２を動作する。このとき、発電するのに必要な量の発電用燃料がない燃料パックに対応するマイクロポンプ４２は発電用燃料を受給するような動作をしないことで容易にこの燃料パックを取り外して発電するのに必要な量の発電用燃料を封入されている燃料パックを交換することができる。
【００９５】
上記各実施形態の発電モジュール１は、複数の燃料パック収納部５に一つの燃料パックしか収納されていなくても、その収納された燃料パックが発電するのに必要な量あれば、発電モジュールがその燃料パックから選択的に発電用燃料を受給し、発電動作を行うことができる。
【００９６】
上記各実施形態の発電モジュール１は、燃料パック収納部５に二つの燃料パックがそれぞれ収納され、収納されている燃料パックのうちの両方が発電するのに必要な量の発電用燃料を封入されている場合、収納された両方の燃料パックの発電用燃料の量を比較し、より少ない量の燃料パック群のみから発電モジュールに発電用燃料が供給されるよう選択的にマイクロポンプ４２を動作する。
【００９７】
また上記各実施形態の発電モジュール１の燃料パック収納部は、互いに同一構造の前記燃料パックを収納することができるため、単種類の燃料パックを利用するだけでよいので利用者が個々の燃料パックを燃料収納部５に収納する度に同じ取り付け方だけ覚えていればよく操作性が簡易となる。
【００９８】
さらに、複数の燃料パック収納部５に収納され、少なくとも一つの燃料パックが発電モジュールに発電用燃料を供給している間、制御部は、その燃料パックが発電モジュールから取り外しできないようにロックし、発電用燃料を供給していない燃料パックをロックしないように設定することで正常に発電動作が起きるような安全構造になっている。勿論、複数の燃料パックのいずれも発電モジュール１に発電用燃料を供給していない間であれば、全ての燃料パックをロック解除されているので容易に取り外しできる。
【００９９】
このような構成とすることで、第一燃料パック及び第二燃料パックが燃料パック収納部５に収納されている状態で、第一燃料パックから発電モジュール１に発電用燃料が供給されている間、第一燃料パック内に残存する発電用燃料の量を検出し、この燃料残量検出信号に基づいて、第一燃料パック内に発電動作に必要な十分な量の発電用燃料が残存していないと判断したとき、制御部が、発電部への発電用燃料の供給を第一燃料パックから第二燃料パックに切り換え、燃料パックの供給の切替の際に、制御部が、ロックされている第一燃料パックのロックを解除し、ロックされていない第二燃料パックをロックするように設定することができる。
【０１００】
また、上記各実施形態では、燃料パック収納部５が収納できる燃料パックをＫ個（Ｋは２以上の整数）としてもよく、１つ以上Ｋ個以下の燃料パックを同時に差し込んで動作させてもよい。このような発電モジュールは、燃料パック収納部に収納された燃料パックの個数が１個以上（Ｋ−１）個以下であっても、その収納された燃料パックが発電するのに必要な量あれば、発電モジュールがその燃料パックから選択的に発電用燃料を受給することができる。またこの発電モジュールは、同時に２つ以上の燃料パックから発電用燃料を受給することができるように設定されてもよい。その他、上記各実施形態では発電型ポータブル電源の発電部５０となる燃料電池を燃料パックの個数に合わせて２つ設けたが１つでもよく、また燃料パック収納部５が３つ以上の場合、燃料電池を燃料パック収納部５と同数設けても、異なる数だけ設けてもよい。そして、発電モジュール１の燃料パック収納部５が３つ以上の燃料パック２１を収納する際に、全部の燃料パック２１から同時に燃料を供給するのでなければ同時に複数の燃料パック２１から燃料を供給するように設定されていてもよい。
【０１０１】
また、上記各実施形態では、発電モジュール１の出力端子は、正極端子６及び負極端子７の２端子であったが、正極端子６、負極端子７に加え、薄膜ヒータによる燃料蒸発部、燃料改質部、ＣＯ除去部、発電モジュール内の発電部の少なくともいずれか１つの温度検知及び温度データのデバイス１０１への送信のための温度センサ用信号入出力端子、制御部５５へクロック信号を出力する制御回路クロックライン用端子、制御部５５とデバイス１０１との間で必要に応じたデータを入出力する制御回路データライン端子、制御部５５からの燃料の残量等のデータをデバイス１０１に出力する残量データ出力端子、等の入出力端子を設けてもよい。
【０１０２】
図７（ａ）及び図７（ｂ）では、円筒状の燃料導入ポート１４の外径及び燃料供給口２４の円筒体２４ａの内径をともにＤとし、副生成物回収ポート１５の外形の高さ及び筒体２５ａの内形の高さをともにＨとし、副生成物回収ポート１５の外形の幅及び筒体２５ａの内形の幅をともにＷとしたが、厳密には、図１９（ａ）及び図１９（ｂ）に示すように、燃料導入ポート１４の外径をＤ、副生成物回収ポート１５の外形の高さをＨ、副生成物回収ポート１５の外形の幅をＷとし、燃料供給口２４の円筒体２４ａの内径をＤ’、筒体２５ａの内形の高さをＨ’、筒体２５ａの内形の幅Ｗ’とすると、燃料供給口２４の円筒体２４ａの内径をＤ’は外径Ｄより若干長く、筒体２５ａの内形の高さをＨ’は外径の高さＨより若干長く、筒体２５ａの内形の幅Ｗ’は幅Ｗより若干長く設定されていることで、燃料導入ポート１４が円筒体２４ａに嵌合することができ、副生成物回収ポート１５が筒体２５ａに嵌合することができる。
【０１０３】
図７（ａ）及び図７（ｂ）では、燃料導入ポート１４及び副生成物回収ポート１５の形状を互いに異ならせる燃料パック２１を用い、この燃料パック２１に応じて燃料供給口２４の円筒体２４ａ及び副生成物回収口２５の筒体２５ａの形状を互いに異ならせることにより誤って燃料パック２１を逆に差し込むことを防止したが、燃料導入ポート１４及び副生成物回収ポート１５の寸法を互いに異ならせ、燃料供給口２４の筒体２４ａ及び副生成物回収口２５の筒体２５ａの寸法を互いに異ならせるだけでも同様の効果を得ることができる。つまり、燃料導入ポート１４、副生成物回収ポート１５、燃料供給口２４の円筒体２４ａ及び副生成物回収口２５の縦断面がいずれも同一形状であっても寸法が異なることにより筒体２４ａ及び筒体２５ａの少なくとも一方は収納することができなくなるのでスイッチ１６を完全に押すことができないので発電動作を開始することはない。
【０１０４】
燃料導入ポート１４及び燃料供給口２４は、燃料パック２１の発電用燃料ができるだけ流路４１に効率よく滴下できるように、燃料パック２１のより下側に配置されており、望ましくは燃料パック２１内の発電用燃料が滴下することで燃料パック２１内の残量が１０％以下になる程度に下側に配置されている。
【０１０５】
副生成物回収ポート１５及び副生成物回収口２５は、副生成物の水ができるだけ副生成物回収袋に効率よく滴下できるように、燃料パック２１のより上側に配置されており、望ましくは生成された水のうち、不要となって回収されるべき量の５０％以上の水が、副生成物回収袋２８に滴下できる程度に上側に配置されている。
【０１０６】
また、上記各実施形態では、燃料導入ポート１４の燃料供給口２４と嵌合する箇所の縦断面外形及び燃料供給口２４の燃料導入ポート１４と嵌合する箇所の縦断面内形が円であったが、燃料導入ポート１４に副生成物回収口２５が嵌合せず、副生成物回収ポート１５に燃料供給口２４が嵌合しなければ必ずしもこの形状に限らず、矩形のような多角形円形状等でもよい。同様に上記各実施形態では、副生成物回収ポート１５の副生成物回収口２５と嵌合する箇所の縦断面外形及び副生成物回収口２５の副生成物回収ポート１５と嵌合する箇所の縦断面内形が矩形であったが、副生成物回収ポート１５に燃料供給口２４が嵌合せず、燃料導入ポート１４に副生成物回収口２５が嵌合しなければ必ずしもこの形状に限らず、その他の多角形や円、楕円形状等でもよい。
【０１０７】
このような場合、燃料導入ポート１４の所定方向ｘの口の長さを副生成物回収ポート１５の所定方向ｘの口の長さより短くし（例えば所定方向ｘは図７（ａ）及び図７（ｂ）の左右方向）、且つ燃料導入ポート１４の所定方向ｘと異なる所定方向ｙの口の長さを副生成物回収ポート１５の所定方向ｙの口の長さより長くし（例えば所定方向ｙは図７（ａ）及び図７（ｂ）の上下方向）、これに応じて燃料パック２１の筒体２４ａの所定方向ｘの口の長さを副生成物回収口２５の筒体２５ａ所定方向ｘの口の長さより短くし、且つ筒体２４ａの所定方向ｙの口の長さを筒体２５ａの口の長さより長くすることで、燃料パック２１の燃料供給口２４は燃料導入ポート１４と嵌合せず、副生成物回収口２５は副生成物回収ポート１５と嵌合しないようにすることができる。
【０１０８】
上記各実施形態では、燃料導入ポート１４及び副生成物回収ポート１５の形状や寸法を互いに異ならせ、燃料供給口２４及び副生成物回収口２５の形状や寸法を互いに異ならせることによって、燃料パック２１の燃料供給口２４及び副生成物回収口２５を誤ってそれぞれ燃料パック収納部５の副生成物回収ポート１５及び燃料導入ポート１４に連結させないようにしていたが、図２０（ａ）及び図２０（ｂ）に示すように、形状又は寸法を互いに同一にしてもよい。すなわち、発電モジュール１の上下方向でのガイド突起１３と燃料導入ポート１４の外形との間の長さＬ１と、発電モジュール１の上下方向でのガイド突起１３と副生成物回収ポート１５の外形との間の長さＬ２と、を異ならせ、燃料パック２１の上下方向でのガイド溝２３と燃料供給口２４の内形との間の長さＬ１’（嵌合させるためＬ１よりわずかに短い）と、燃料パック２１の上下方向でのガイド溝２３と副生成物回収口２５の内形との間の長さＬ２’（嵌合させるためＬ２よりわずかに短い）と、を異ならせることで、燃料パック２１の燃料供給口２４及び副生成物回収口２５を誤ってそれぞれ燃料パック収納部５の副生成物回収ポート１５及び燃料導入ポート１４に連結させないようにすることができる。
【０１０９】
また図２１（ａ）及び図２１（ｂ）に示すように、発電モジュール１の横方向でのガイド突起１３と燃料導入ポート１４の外形との間の長さＬ３と、発電モジュール１の横方向でのガイド突起１３と副生成物回収ポート１５の外形との間の長さＬ４と、を異ならせ、燃料パック２１の横方向でのガイド溝２３と燃料供給口２４の内形との間の長さＬ３’（嵌合させるためＬ３よりわずかに短い）と、燃料パック２１の横方向でのガイド溝２３と副生成物回収口２５の内形との間の長さＬ４’（嵌合させるためＬ４よりわずかに短い）と、を異ならせることでも同様な効果を得ることができる。
【０１１０】
またその他にも、図２２（ａ）及び図２２（ｂ）に示すように、ガイド突起１３と燃料導入ポート１４の外形との最短距離Ｌ５と、ガイド突起１３と副生成物回収ポート１５の外形との最短距離Ｌ６と、を異ならせ、ガイド溝２３と燃料供給口２４の内形との最短距離Ｌ５’（嵌合させるためＬ５よりわずかに短い）と、ガイド溝２３と副生成物回収口２５の内形との最短距離Ｌ６’（嵌合させるためＬ６よりわずかに短い）と、を異ならせることでも同様な効果を得ることができる。
【０１１１】
図２０〜図２２に示す各実施形態では、燃料導入ポート１４及び副生成物回収ポート１５は互いに同一形状や同一寸法でもよく、また互いに異なる形状や異なる寸法でもよい。
【０１１２】
上記各実施形態では、燃料導入ポート１４がガイド突起１３よりも相対的に上に位置し、副生成物回収ポート１５がガイド突起１３よりも相対的に下に位置していたがこれに限らなくてもよい。
【０１１３】
また上記各実施形態では、燃料パック収納部５において燃料導入ポート１４を副生成物回収ポート１５よりも左側に配置させたが右側でもよく、同様に、燃料パック２１において燃料供給口２４を副生成物回収口２５よりも左側に配置させたが右側でもよい。
【０１１４】
また図２３（ａ）に示すように燃料導入ポート１４及び副生成物回収ポート１５を燃料パック収納部５互いに同じ側に設けてもよい。図２３（ｂ）に示すように燃料供給口２４及び副生成物回収口２５を互いに同じ側に設けてもよい。この場合、発電モジュール１の上下方向でのガイド突起１３と燃料導入ポート１４の外形との間の長さＬ１と、発電モジュール１の上下方向でのガイド突起１３と副生成物回収ポート１５の外形との間の長さＬ２と、が異なっていても、一致していてもよく、同様に燃料パック２１の上下方向でのガイド溝２３と燃料供給口２４の内形との間の長さＬ１’と、燃料パック２１の上下方向でのガイド溝２３と副生成物回収口２５の内形との間の長さＬ２’と、が異なっていても、一致していてもよい。また、図２３（ａ）及び図２３（ｂ）に示す発電モジュール１及び燃料パック２１では、発電モジュール１の横方向でのガイド突起１３と燃料導入ポート１４の外形との間の長さＬ３と、発電モジュール１の横方向でのガイド突起１３と副生成物回収ポート１５の外形との間の長さＬ４と、が異なっていても、一致していてもよく、同様に燃料パック２１の横方向でのガイド溝２３と燃料供給口２４の内形との間の長さＬ３’と、燃料パック２１の横方向でのガイド溝２３と副生成物回収口２５の内形との間の長さＬ４’と、が異なっていても、一致していてもよい。また図２３（ａ）及び図２３（ｂ）に示す発電モジュール１及び燃料パック２１では、ガイド突起１３と燃料導入ポート１４の外形との最短距離Ｌ５と、ガイド突起１３と副生成物回収ポート１５の外形との最短距離Ｌ６と、が異なっていても、一致していてもよく、ガイド溝２３と燃料供給口２４の内形との最短距離Ｌ５’と、ガイド溝２３と副生成物回収口２５の内形との最短距離Ｌ６’と、が異なっていても、一致していてもよい。
【０１１５】
また上記各実施形態では、ガイド突起１３やガイド溝２３が発電モジュールの燃料パック収納部５の両側部に設けられていたが、一側部のみでもよく、図２４（ａ）及び図２４（ｂ）に示すように、燃料パック収納部５の上下方向に設けてもよく、上又は下側のみに設けてもよい。このとき、燃料導入ポート１４並びに副生成物回収ポート１５と、ガイド突起１３と、の間の各距離は、図２０〜図２２のいずれかに示すような関係であることが望ましく、燃料供給口２４並びに副生成物回収口２５と、ガイド溝２３と、の間の各距離は、図２０〜図２２のいずれかに示すような関係であることが望ましい。
【０１１６】
また上記各実施形態では、発電モジュール１にガイド突起１３を設け、燃料パック２１にガイド溝２３を設けたが、代わりに発電モジュール１３にガイド溝を設け、燃料パック２１にこのガイド溝に合ったガイド突起を設けてもよく、あるいは発電モジュール１にガイド突起及びガイド溝を設け、これらに嵌合するように燃料パック２１にそれぞれガイド溝及びガイド突起を設けてもよい。
【０１１７】
また上記各実施形態では、ガイド突起１３やガイド溝２３を起点として発電モジュールと燃料パックとの上下方向の相対的位置や横方向の相対的位置を設定していたが、ガイド部分がない発電モジュールや燃料パックの場合、収納の際にガイド以外に相対的位置を設定する部材と、燃料導入ポート１４、副生成物回収ポート１５、燃料供給口２４、及び副生成物回収口２５と、の各相対的位置は上記各実施形態のように設定することで誤って収納することを防止できる。
【０１１８】
また上記各実施形態では、燃料パック２１の燃料供給口２４の筒体２４ａ及び及び副生成物回収口２５の筒体２５ａが、それぞれ発電モジュール１の燃料導入ポート１４及び副生成物回収ポート１５を覆うようにして連結していたが、図２５（ａ）及び図２５（ｂ）に示すように、発電モジュール１の燃料導入ポート１４及び副生成物回収ポート１５が、それぞれ燃料パック２１の燃料供給口２４及び及び副生成物回収口２５を覆うようにして連結することで、燃料導入ポート１４の弁１４ａ及び副生成物回収ポート１５の弁１５ａが開き、発電用燃料や水の移動が可能となるように設定されていてもよい。
【０１１９】
上記各実施形態では、燃料パック２１が正常に燃料パック収納部５に収納されているかどうかを１つのスイッチ１６により認識させたが、複数個あってもよい。
【０１２０】
そして、本実施形態の発電型ポータブル電源は、ノートパソコンに限らず、携帯電話、ＰＤＡ（Personal Digital Assistance）、デジタルスチルカメラ、デジタルビデオカメラ等の携帯性に優れた電子機器の電源として利用することができる。
【０１２１】
特に携帯電話の通話中や、デジタルビデオカメラ等の撮影中に一方の燃料パックが消費され、発電するのに十分な量で無くなったとしても他方の燃料パックから発電用燃料が供給されるように切り替えられるので、電子機器をオフすることなく、つまり通話や撮影を一旦終了することなく連続して使用できる。
【０１２２】
【発明の効果】
本願発明によれば、発電用燃料を燃料パックから発電モジュールに移動させるための口同士並びに発電モジュールで生成された副生成物を発電モジュールから燃料パックに移動させるための口同士が正常に嵌合するとともに発電用燃料を燃料パックから発電モジュールに移動させるための口と発電モジュールで生成された副生成物を発電モジュールから燃料パックに移動させるための口とが誤って嵌合しない構造になっているので、発電モジュールの損傷を引き起こすことを防止でき、燃料パックを安全に交換することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の一実施形態としての発電型ポータブル電源の一方の燃料パックを取り外した状態の平面図。
【図２】図１に示す発電型ポータブル電源の右側面図。
【図３】燃料パックの横断平面図。
【図４】燃料パックの燃料供給口の部分の断面図。
【図５】燃料パックロック用スライダの部分の横断平面図。
【図６】燃料パックロック用スライダの部分の縦断右側面図。
【図７】（ａ）、（ｂ）は、燃料パックを燃料パック収納部内に収納した状態の一部の横断平面図。
【図８】発電モジュール及び燃料パックの要部と発電モジュールにより駆動されるデバイスの要部とを示すブロック図。
【図９】発電モジュールのケースの内部の概略構成の平面図。
【図１０】燃料蒸発部の一部の斜視図。
【図１１】燃料改質部の一部の斜視図。
【図１２】ＣＯ除去部の一部の斜視図。
【図１３】発電部の概略構成図。
【図１４】燃料パック内の燃料の残量の検出の一例を説明するために示す横断平面図。
【図１５】燃料パック内の燃料の残量の検出の他の例を説明するために示す横断平面図。
【図１６】（ａ）は、発電型ポータブル電源及び発電型ポータブル電源が差し込まれたデバイスであるノートパソコンを発電型ポータブル電源側から見た側面図であり、（ｂ）は、発電型ポータブル電源が差し込まれたデバイスを上側から見た正面図であり、（ｃ）は、発電型ポータブル電源が差し込まれたデバイスを横側から見た側面図。
【図１７】この発明の発電型ポータブル電源及びノートパソコンの外形を示す構造図。
【図１８】（ａ）は、他の発電型ポータブル電源及びこの発電型ポータブル電源が差し込まれたデバイスであるノートパソコンを発電型ポータブル電源側から見た側面図であり、（ｂ）は、発電型ポータブル電源が差し込まれたデバイスを上側から見た正面図であり、（ｃ）は、発電型ポータブル電源が差し込まれたデバイスを横側から見た側面図。
【図１９】燃料パック収納部の燃料導入ポート及び副生成物回収ポートの大きさ、並びに燃料パックの燃料供給口２４及び副生成物回収口２５の大きさを示す正面図。
【図２０】他の実施形態における燃料パック収納部及び燃料パックを示す正面図。
【図２１】他の実施形態における燃料パック収納部及び燃料パックを示す正面図。
【図２２】他の実施形態における燃料パック収納部及び燃料パックを示す正面図。
【図２３】他の実施形態における燃料パック収納部及び燃料パックを示す正面図。
【図２４】他の実施形態における燃料パック収納部及び燃料パックを示す正面図。
【図２５】他の実施形態において燃料パックを燃料パック収納部内に収納した状態の一部の横断平面図。
【符号の説明】
１ 発電モジュール
２ ケース
５ 燃料パック収納部
９ 燃料パックロック用スライダ
１０ 燃料残量表示用ランプ
１１、１２ スリット
１４ 燃料導入ポート
１５ 副生成物回収ポート
２１ 燃料パック
２２ ケース
２４ 燃料供給口
２５ 副生成物回収口
２７ 燃料封入部
２８ 副生成物回収袋
３８ 電磁ソレノイド
４２ マイクロポンプ
４４ 燃料蒸発部
４５ 燃料改質部
４６ ＣＯ除去部
４８ マイクロポンプ
５０ 発電部
５１ 充電部
５３ マイクロポンプ
５４ 副充電部
５５ 温度制御部
５６ 発光素子
５７ 受光素子
Claims (5)
- 燃料供給口及び前記燃料供給口と異なる形状又は寸法の副生成物回収口を有し且つ発電用燃料が封入されることが可能な燃料パックを収納できる燃料パック収納部と、
前記燃料パックを前記燃料パックの所定位置に収納するようにガイドする発電モジュール用ガイド部と、
を備え、
前記発電モジュール用ガイド部には、前記燃料パックに設けられた燃料パック用ガイド溝に嵌合する発電モジュール用ガイド突起、或いは前記燃料パックに設けられた燃料パック用ガイド突起に嵌合する発電モジュール用ガイド溝が設けられ、
前記燃料パック収納部は、前記燃料パックの前記燃料供給口に連結可能な燃料導入ポートと、前記燃料パックの前記副生成物回収口に連結可能であって前記燃料ポートと形状又は寸法の異なる副生成物回収ポートと、を有し、
前記副生成物回収ポートと前記発電モジュール用ガイド部との相対的距離が、前記燃料導入ポートと前記発電モジュール用ガイド部との相対的距離と異なり、
前記相対距離は、前記発電モジュールの上下方向の距離、前記発電モジュールの左右方向の距離、或いは前記各ポートと前記発電モジュール用ガイド部との間の最短距離であることを特徴とする発電モジュール。 - 前記燃料導入ポートの所定方向ｘの口の長さは前記副生成物回収ポートの所定方向ｘの口の長さより短く、前記燃料導入ポートの所定方向ｘと異なる所定方向ｙの口の長さは前記副生成物回収ポートの所定方向ｙの口の長さより長く設定され、前記所定方向ｘは前記発電モジュールの左右方向であり、前記所定方向ｙは前記発電モジュールの上下方向であることを特徴とする請求項１記載の発電モジュール。
- 前記燃料パックが前記燃料パック収納部内に正常に収納されることを確認するスイッチが前記燃料パック収納部に設けられていることを特徴とする請求項１記載の発電モジュール。
- 燃料供給口及び前記燃料供給口と異なる形状又は寸法の副生成物回収口と、
発電モジュールに収納させるために、前記発電モジュールに設けられた発電モジュール用ガイド部と嵌合する燃料パック用ガイド部と、
を有し、
前記燃料パック用ガイド部には、前記発電モジュール用ガイド部に設けられた発電モジュール用ガイド突起に嵌合する燃料パック用ガイド溝、或いは前記発電モジュール用ガイド部に設けられた発電モジュール用ガイド溝に嵌合する燃料パック用ガイド突起が設けられ、
前記燃料供給口と前記燃料パック用ガイド部との相対的距離が、前記副生成物回収口と前記燃料パック用ガイド部との相対的距離と異なり、
前記相対距離は、前記燃料パックの上下方向の距離、前記燃料パックの左右方向の距離、或いは前記燃料パック用ガイド部との間の最短距離であることを特徴とする燃料パック。 - 前記燃料供給口の所定方向ｘの口の長さは前記副生成物回収口の所定方向ｘの口の長さより短く、前記燃料供給口の所定方向ｘと異なる所定方向ｙの口の長さは前記副生成物回収口の所定方向ｙの口の長さより長く設定され、前記所定方向ｘは前記燃料パックの左右方向であり、前記所定方向ｙは前記燃料パックの上下方向であることを特徴とする請求項４記載の燃料パック。
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