JP4720797B2 - 燃料電池装置及び電子機器 - Google Patents
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Description
燃料容器21には、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)、あるいは原燃料と水との混合液が貯留される。なお、液体の原燃料と水とを別々の容器に貯留してもよい。燃料容器21には混合液が排出される供給部22が設けられており、供給部22は流路基板3のポンプ31の吸液部31aと接続される。この供給部22は例えば、可撓性・弾性を有する材料(例えば、エラストマー)をダックビル状に形成したダックビル弁であり、そのダックビル状の先端を燃料カートリッジ2の内部に向けた状態で嵌め込まれている。供給部22が逆止弁であるため、混合液が燃料排出孔から燃料カートリッジ2の外への漏れを防止することができる。吸液部31aが供給部22に挿入されることで、燃料カートリッジ2内の燃料容器21からポンプ31に混合液が供給される。
排気流路25には排気ガスに含まれる液体の水を除去する気液分離膜26が設けられている。排気流路25は流路基板3の排出バルブ33cを介して水回収器35と接続される。
ポンプ31,31はそれぞれ供給部22に接続され、燃料容器21に貯留された原燃料あるいは混合液を吸引し、燃料供給バルブ33aを通して反応装置4内の気化器41に送液する。
エアポンプ32は、エアフィルタ24を透過した空気を吸引し、空気供給バルブ33bを通して後述する一酸化炭素除去器43、触媒燃焼器45、及び燃料電池セル5の酸素極に供給する。
水回収器35は触媒燃焼器45及び燃料電池セル5の酸素極から排出される排ガス中の水を凝集させて回収し、残った気体を排出バルブ33c、排気流路25及び気液分離膜26を介して外部へ排出する。また、水回収器35は加湿器51で空気を加湿するのに用いられた水も回収する。
なお、水回収器35はポンプも兼ねており、回収した水を気化器41や加湿器51に供給する。
気化器41は燃料カートリッジ2から送られた原燃料と、水回収器35から送られた水とを改質器42やヒーター兼温度センサ44等からの伝熱等により約110〜160℃程度に加熱し、気化させる。気化器41で気化した混合気は改質器42へ送られる。
CH3OH+H2O→3H2+CO2 …(1)
なお、化学反応式(1)についで逐次的に起こる次式(2)のような副反応によって、副生成物として一酸化炭素が微量に(1%程度)生成される。
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43に送出される。
2CO+O2→2CO2 …(3)
なお、一酸化炭素除去器43は起動時にはヒーター兼温度センサ44の熱により、定常運転時には(3)式の反応及び改質器42からの熱伝導により加熱される。
一酸化炭素除去器43を通過した改質ガスは流路基板3の改質ガス供給バルブ33dを通って燃料電池セル5に送出される。なお、必要に応じて、改質ガス供給バルブ33eを開き、改質ガスを触媒燃焼器45に供給する。
H2→2H++2e- …(4)
生成した水素イオンは固体高分子電解質膜を透過して酸素極側に到達する。生成した電子は外部回路を通って酸素極側に到達する。ここで、外部回路とはDC/DCコンバータ6である。
2H++1/2O2+2e-→H2O …(5)
なお、空気供給バルブ33bを通って酸素極側に供給される空気は、事前に加湿器51により充分に加湿される。
次に、燃料電池装置1の具体的な構造について説明する。図4は燃料電池装置1の上面、背面及び左側面を示す斜視図であり、図5は燃料電池装置1の上面、正面及び左側面を示す斜視図である。
燃料カートリッジ2の正面の右端部には、ポンプ31と接続される供給部22が設けられている。
なお、貫通孔206の凹部202側には、外周に沿ってゴムシート207が設けられている。ゴムシート207は吸気口32aと吸気流路23との隙間を閉塞する。
フレーム301の上下には、カートリッジ搬送体400がエアポンプ32の外周部に沿って配置されている。
カートリッジ搬送体400は、軸突起401と、接続部402と、カートリッジ保持部403と、ギヤ部404と、を備える。
カートリッジ保持部403は、エアポンプ32の外周部に沿って略円弧状に形成されており、前端にガイドプレート410及びカートリッジ固定部420が設けられ、後端に係止部430が設けられている。ガイドプレート410は燃料カートリッジ2の正面と当接し、燃料カートリッジ2をカートリッジ保持部403に向けて案内する。
まず、ガイドプレート410に沿って燃料カートリッジ2をカートリッジ保持部403に向けてスライドさせる。カートリッジ保持部403に燃料カートリッジの左端部が挿入されると、図15に示すように、燃料カートリッジの着脱部201が係止突起422と当接し、板バネ421が弾性変形して係止突起422が押し上げられる。
以上により、カートリッジ固定部420に燃料カートリッジ2が固定される。
回転軸503は、上端に切り欠き531が設けられており、上端がギヤ505の係合孔551に挿入されることでギヤ505と係合する。また、回転軸503は円環状の固定部材502の中央に挿入されているとともに、コイルスプリング504の中央に挿入されている。
なお、コイルスプリング504の代わりにゼンマイ等の弾性体を用いてもよい。
また、固定部材600と貫通孔431との間には隙間が形成されているため、固定部材600が吸気流路23を塞ぐことはない。
このとき、供給部22とポンプ31とが接続され、排気ポート302と接続孔203とが接続される。
一方、固定部材600を後方に引くことで燃料カートリッジ2を取り外すので、不用意にぶつかったりした場合であっても、燃料カートリッジが外れることがない。
2 燃料カートリッジ
22 供給部
32 エアポンプ(円筒形部材)
101 燃料電池装置本体
106 回転防止部
202 凹部
205A,205B 係合凹部
400 カートリッジ搬送体
403 カートリッジ保持部
420 カートリッジ固定部
422 係止突起
500 付勢装置
501 筐体
505 ギヤ
503 回転軸
504 弾性体
600 固定部材
601 係止爪
1001 電子機器本体
1000 電子機器
Claims (10)
- 内部に燃料が貯留される燃料カートリッジと、
前記燃料カートリッジ内の燃料を用いて発電する燃料電池装置本体と、
を備え、
前記燃料電池装置本体には前記燃料カートリッジが着脱されるカートリッジ搬送体が設けられ、
前記カートリッジ搬送体は前記燃料電池装置本体に対して回動可能に設けられ、
前記カートリッジ搬送体の回転中心と同軸に円筒形部材が配置されており、
前記燃料カートリッジには前記円筒形部材の外周面と当接する円弧状の凹部が形成されていることを特徴とする燃料電池装置。 - 前記燃料カートリッジは前記カートリッジ搬送体と反対方向に移動させることにより前記カートリッジ搬送体に対して着脱可能としたことを特徴とする請求項1に記載の燃料電池装置。
- 前記燃料カートリッジには前記カートリッジ搬送体に着脱される側と反対側の端部に前記燃料電池装置本体と接続され内部の燃料を供給する供給部を備えることを特徴とする請求項1または2に記載の燃料電池装置。
- 前記カートリッジ搬送体は内部に前記燃料カートリッジが挿入されるカートリッジ保持部を備え、
前記燃料カートリッジの前記カートリッジ保持部に挿入される部分の外側面には係合凹部が設けられ、
前記カートリッジ保持部には内側面に前記係合凹部に係合し前記燃料カートリッジを固定する係止突起が設けられたカートリッジ固定部を備えることを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項に記載の燃料電池装置。 - 前記カートリッジ固定部は弾性材からなることを特徴とする請求項4に記載の燃料電池装置。
- 前記カートリッジ固定部は前記係止突起が前記係合凹部以外の前記燃料カートリッジの外側面と当接しているときに前記カートリッジ保持部の外側面に突出し、
前記燃料電池装置本体は前記カートリッジ保持部の外側面に突出した前記カートリッジ固定部と当接し前記カートリッジ搬送体の回転を妨げる回転防止部を備えることを特徴とする請求項4または5に記載の燃料電池装置。 - 前記燃料カートリッジが前記燃料電池装置本体から離れる方向に回転するように前記カートリッジ搬送体を付勢する付勢装置を備えることを特徴とする請求項1〜6のいずれか一項に記載の燃料電池装置。
- 前記付勢装置は、前記燃料電池装置本体に固定される筐体と、前記筐体に対して回転可能に設けられたギヤと、前記筐体に一端が固定され前記ギヤの回転軸に他端が固定された弾性体とを備え、
前記ギヤを前記カートリッジ搬送体と噛み合わせることで前記カートリッジ搬送体を付勢することを特徴とする請求項7に記載の燃料電池装置。 - 前記燃料電池装置本体に対して回転可能に設けられるとともに、
前記付勢装置に付勢された前記カートリッジ搬送体を係止する係止爪を有する固定部材をさらに備えることを特徴とする請求項7または8に記載の燃料電池装置。 - 請求項1〜9のいずれか一項に記載の燃料電池装置と、前記燃料電池装置より電力が供給される電子機器本体とを備えることを特徴とする電子機器。
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