JP4720759B2 - 燃料容器、燃料電池装置及び電子機器 - Google Patents
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Description
図1は、本発明が適用される電子機器90を示すブロック図である。この電子機器90はノート型パーソナルコンピュータ、PDA、電子手帳、デジタルカメラ、携帯電話機、腕時計、ゲーム機器等といった携帯型の電子機器である。
燃料電池装置本体30は、筐体95(図2参照)内に収納され、電子機器本体94と着脱自在な構造になっている。
なお、筐体95及び燃料容器10の具体的な構造については、後述する。
次に、燃料電池装置本体30について詳細に説明する。燃料電池装置本体30は、燃料容器10に貯留された燃料の電気化学反応により電気エネルギーを生成するものであり、流路基板40と、反応装置60と、燃料電池セル80と、DC/DCコンバータ92と、DC/DCコンバータ92に接続される二次電池93と、これらを制御する制御部91と、を備える。
流路基板40には燃料容器10が着脱可能に設けられるとともに、反応装置60、燃料電池セル80が固定されている。
流路基板40には、ポンプ41A、41B、エアポンプ42、エアフィルタ43、各種流路44、水回収器45、各種バルブ46及び流量計47等が設けられている。また、後述するように、流路基板40には、燃料容器10との対向面に、光源48及び複数配列された光センサ49,49,・・・を備える。
ポンプ41A、41Bはそれぞれ燃料容器10に貯留された水18及び液体の原燃料(例えば、メタノール、エタノール、ジメチルエーテル)17を吸引して、反応装置60内の気化器61に送液する。
エアポンプ42は、エアフィルタ43を透過した空気を後述する一酸化炭素除去器63、燃焼器64、及び燃料電池セル80の酸素極に供給する。
ポンプ41A、41B、エアポンプ42、各種バルブ46及び流量計47は、制御部91により制御される。
反応装置60は、気化器61、改質器62、一酸化炭素除去器63、燃焼器64及び、これらを収容する箱状の断熱容器65を備える。
気化器61はポンプ41A、41Bから送られた混合液を燃焼器64から発生する熱、図示しないヒーターから発生する熱、改質器62からの伝熱により約110〜160℃程度に加熱し、気化させる。気化器61で気化した混合気は改質器62へ送られる。
CH3OH+H2O→3H2+CO2 …(1)
一酸化炭素は化学反応式(1)についで逐次的に起こる次式(2)のような式によって微量に副生される。
H2+CO2→H2O+CO …(2)
(1)式及び(2)式の反応による生成物(改質ガス)は一酸化炭素除去器63に送出される。
一酸化炭素除去器63は、改質器62で(2)式の反応により発生した一酸化炭素を酸素と反応させ、(3)式に示す反応により除去する。
CO+1/2O2→CO2・・・(3)
一酸化炭素除去器63の反応は約110〜160℃程度で行われる。なお、一酸化炭素除去器63は気化器61と一体に設けられており、燃焼器64から発生する熱または図示しないヒーターから発生する熱、改質器62からの伝熱により加熱される。
一酸化炭素が除去された改質ガスは燃料電池セル80に送出される。
燃料電池セル80は、電解質81と、その一方の面に形成された燃料極82(アノード)と、他方の面に形成された酸素極83(カソード)とを備え、反応装置60で生成された水素の電気化学反応により電気エネルギーを生成する。
燃料極82には反応装置60で生成された水素を含む改質ガスが供給され、酸素極83には空気が供給される。
H2→2H++2e-・・・(4)
2H++1/2O2+2e-→H2O・・・(5)
生成した水は水回収器45により回収され、改質反応に再利用される。
O2+4e-→2O2- …(6)
H2+O2-→H2O+2e- …(7)
なお、固体酸化物型の燃料電池セルを用いた場合には、燃料極82で水が生成するので、オフガスの燃焼器64への流路の途中に水回収器45を設ければよい。
CO+O2-→CO2+2e- …(8)
次に、電子機器90の具体的な構成について例を挙げて説明する。
図2は電子機器90の後部を示す斜視図である。なお、この電子機器90はノート型パーソナルコンピュータである。
筐体95には燃料電池装置本体30が内蔵されており、筐体95の後部には、燃料容器10を連結する連結部98を備えている。連結部98には、各燃料容器10の上面及び下面に形成された溝形状のレール部71、71にスライド移動自在に係合するガイド部92と、後述する燃料容器10の燃料排出部14及び水排出部15とそれぞれ着脱自在の着脱部96,97と、が設けられている。
着脱部96は、ゴム等の復元力のある蛇腹状の弾性被覆体と、燃料排出部14に連結される燃料導入管51と、を備えている。弾性被覆体に燃料排出部14が押しつけられた際に弾性被覆体が収縮して燃料導入管51が露出するような切り込み99が弾性被覆体に設けられている。
着脱部97は、ゴム等の復元力のある蛇腹状の弾性被覆体と、水排出部15に連結される水導入管50と、を備えている。弾性被覆体に水排出部15が押しつけられた際に弾性被覆体が収縮して水導入管50が露出するような切り込み100が弾性被覆体に設けられている。
なお、筐体95の後面の燃料容器10の側面との対向部は、後述する光源48より放出される波長の光に対する透過性を有する透過材95Aにより形成されている。透過材95Aとしては、例えばポリエチレン、ポリプロピレン、ポリカーボネート、アクリル等の材料を用いることができる。また連結部98は、着脱部96,97に燃料排出部14及び水排出部15が連結される位置まで、燃料容器10がレール部71、71をガイド部92、92に沿ってスライドしたときに、燃料容器10が筐体95から取り外されないように燃料容器10の後部に形成されたロック溝73を係合するフック部72が設けられている。
また、図4に示すように、流路基板40の後面の中央部には、連結部98内に配置されたポンプ41A、41B、エアポンプ42及びエアフィルタ43が設けられている。ポンプ41Aは、水導入管50を介して燃料容器10内の水18を取り込み、ポンプ41Bは、燃料導入管51を介して燃料容器10内の燃料17を取り込み、取り込まれた水18及び燃料17は、混合された状態で気化器61に導入される。
なお、光センサ49,49,・・・の配列方向は、後述する筐体11内の移動体20の移動方向である。
筐体11内には、燃料貯蔵部12と、水貯蔵部13とが設けられている。
図7に示すように、筐体11の筐体95との対向面には、長手方向の端部に、燃料排出部14と、水排出部15とが設けられている。燃料排出部14は、燃料17が貯蔵された燃料貯蔵部12に連通しており、着脱部96と接続されて燃料17を燃料電池装置本体30に供給する。水排出部15は、水18が貯蔵された水貯蔵部13に連通しており、着脱部97と接続されて水18を燃料電池装置本体30に供給する。
筐体11の透過材95Aと対向する部分が透過材11Aにより形成されているため、後述する固定反射鏡19や移動反射鏡21を筐体11の内部に設けることができる。
なお、光を遮光または吸収する材料としては、例えばアルミニウム塩を用いることができる。このようなアルミニウム塩としては、例えばナガセケムテックス株式会社製NIR−AM1〜4等を用いることができる。このような光を遮光または吸収する材料を表面で被膜する場合、反射してノイズとならないように表面粗さの大きくして曇らせる無鏡面構造であることが好ましい。
また、燃料貯蔵部12の内壁には、燃料排出部14に連通するのと反対側の端部に、固定反射鏡19が設けられている。固定反射鏡19は筐体11を筐体95に取り付けたときに光源48と対応する位置に配置される。固定反射鏡19は透過材95A、透過材11Aを透過した光源48からの光を移動体20に向けて反射する。
図11は第1の変形例に係る燃料容器110を示す断面図である。なお、上述の実施形態と同様の構成については、下2桁に同符号を付して説明を割愛する。
図12は第2の変形例に係る燃料容器210を示す断面図である。本変形例においては、燃料電池装置230には、燃料容器220の燃料排出部14が設けられたのと反対側の側面と対向するように、光源248が設けられている。
また上記各実施形態では、センサを燃料容器内に設けることなく、また燃料容器内に抵抗を図るための導電端子を設けることなく、光の光路を変えて容易に燃料の残量を検出することができる。
また上記各実施形態では、複数の光センサに対応した光源を一つだけ設けるだけで済み、簡易な構造で燃料の残量を検出することができる。
11 筐体
11A,95A 透過材
12 燃料貯蔵部
17 燃料
19,21 反射鏡
20 移動体
30 燃料電池装置本体
48 光源
49 光センサ
80 燃料電池セル
90 電子機器
Claims (5)
- 単一の光源及び複数配列された光センサを有する本体に着脱自在に設けられ、内部に燃料を収容する筐体と、前記筐体内において燃料の収容量に従って前記光センサの配列方向に移動する移動体とを備え、
前記移動体の前記燃料が収容された側と逆側の面には前記単一の光源から出射された光を前記複数配列された光センサのいずれかの方向へ反射する移動反射鏡が設けられていることを特徴とする燃料容器。 - 前記筐体内には前記単一の光源からの光を前記移動反射鏡に反射する固定反射鏡が設けられていることを特徴とする請求項1に記載の燃料容器。
- 前記筐体の前記光源及び前記光センサとの対向部は前記光源からの光を透過することを特徴とする請求項1または2に記載の燃料容器。
- 請求項1〜3のいずれか一項に記載の燃料容器に光を照射する単一の光源と、前記燃料容器からの光を受光する複数配列された光センサと、前記燃料容器より供給される燃料を用いて発電する燃料電池セルを備える本体と、
を備えることを特徴とする燃料電池装置。 - 請求項4に記載の燃料電池装置を備えることを特徴とする電子機器。
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