JP4983170B2

JP4983170B2 - 反応器及び電子機器

Info

Publication number: JP4983170B2
Application number: JP2006245435A
Authority: JP
Inventors: 直嗣小椋
Original assignee: Casio Computer Co Ltd
Current assignee: Casio Computer Co Ltd
Priority date: 2006-09-11
Filing date: 2006-09-11
Publication date: 2012-07-25
Anticipated expiration: 2026-09-11
Also published as: JP2008063206A

Description

本発明は、燃料装置に搭載される反応器及び電子機器に関する。

近年、ノート型ＰＣや携帯電話等の携帯型の電子機器に搭載が期待される発電装置が開発されている。発電装置には、メタノールと水とが混合された燃料を貯留する燃料タンクと、燃料を化学反応させて水素ガスを抽出する反応器と、反応器により抽出された水素ガスを基に発電を行う発電セルを含む燃料電池等が設けられている。この発電燃料電池から供給される電力によって、上述の電子機器が動作する。反応器は周囲を容器により形成されていて（例えば特許文献１参照）、その容器は反応器内部の熱が外部に伝導しないように断熱性を有している。
特開２００４−３６２８１１

ところで、上記した反応器は、断熱容器によりその外周が形成されているが、故障等によって内部の反応器が熱的に暴走してしまうと、温度上昇に伴って断熱容器が破損し、内部の燃料が漏れ出てしまうおそれがあった。
本発明の課題は、万が一断熱容器が破損したとしても燃料が外部に漏れ出ることを防止することである。

請求項１記載の発明に係る反応器は、
燃料を水と化学反応させて水素を生成する反応本体部と、
前記反応本体部を収納するとともに外気との熱交換を抑制することにより前記反応本体部を断熱する断熱容器と、
前記断熱容器の周囲を覆う保護部材と、
前記保護部材の内側で前記断熱容器の外周を覆い、液体を吸収する液体吸収部材とを備えることを特徴としている。

請求項２記載の発明に係る反応器は、
請求項１記載の発明において、
前記液体吸収部材は前記保護部材の表面上に設けられていることを特徴としている。

請求項３記載の発明に係る電子機器は、請求項１又は２に記載の反応器と、
前記反応器の化学反応で生成される水素によって発電を行う燃料電池と、
前記燃料電池から供給される電力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している。

請求項１又は３記載の発明によれば、断熱容器が保護部材により覆われているので、万が一断熱容器が破損したとしても、反応器の基材や燃料が外部に飛散することを保護部材により防止することが可能となる。また、請求項２記載の発明によれば、断熱容器にヒビが入ったとしても、液体吸収部材によって燃料を吸収することができ、燃料が外部に漏れ出ることも防止することができる。

本発明によれば、反応本体部及び断熱容器の少なくとも一方が保護部材により覆われているので、万が一反応器や断熱容器が破損したとしても、反応器の基材や燃料が外部に飛散することを保護部材により防止することが可能となる。

以下、本発明の好適な実施形態について説明する。図１は本発明に係る反応器を備える電子機器の一例であるノート型ＰＣの概略構成を表す斜視図である。この図１に示すように、ノート型ＰＣ１には、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するとともにキーボード２を備え付けた下筐体３と、液晶ディスプレイ４を備えた上筐体５とが備えられている。下筐体３と上筐体５とはヒンジ結合されており、上筐体５を下筐体３に重ねてキーボード２に液晶ディスプレイ４を相対させた状態で折り畳むことができるようになっている。下筐体３の一側面から底面にかけて、反応器１０を内蔵した発電ユニット７を装着するための装着部８が設けられている。この装着部８に発電ユニット７を装着すると、発電ユニット７で発電された電力によりノート型ＰＣ１が動作する。

発電ユニット７には、燃料タンク７１と、燃料タンク７１から燃料を流出させるポンプ７２と、ポンプ７２から供給された燃料を反応させる反応器１０と、反応器１０により生成された水素ガスを基に発電する燃料電池７３と、これらを制御する回路が搭載された回路基板７４とが設けられている。

図２は反応器１０の概略構成を表す斜視図であり、図３は反応器１０の概略構成を表す断面図である。この図２及び図３に示すように、反応器１０には、燃料を化学反応させる反応本体部１１と、反応本体部１１を収納するとともに外気との熱交換を抑制することにより反応本体部１１を断熱する断熱容器１２と、高分子樹脂から形成され、断熱容器１２の周囲を覆う保護部材１３と、保護部材１３の内側で断熱容器１２の外周を覆う液体吸収部材１４とが備えられている。

反応本体部１１には、比較的高温に加熱されて改質反応が起こる高温反応部１５と、高温反応部１５の設定温度より低い温度に加熱されて選択酸化反応が起きる低温反応部１６と、高温反応部１５と低温反応部１６との間で反応物や生成物を送る連結部１７とが備えられている。

高温反応部１５には主に第二燃焼器１８と、第二燃焼器１８の上に設けられた改質器１９とが設けられている。第二燃焼器１８には空気と気体燃料（例えば、水素、メタノール、エタノール、ジメチルエーテル、ブタン、ガソリン等）がそれぞれ別々にあるいは混合気として供給され、これらの触媒燃焼によって熱が発する。

改質器１９には気化器２０から水と液体燃料が気化された混合気が供給され、改質器１９が第二燃焼器１８によって加熱される。改質器１９では水蒸気と気化された液体燃料から水素ガス等が触媒反応により生成され、更に微量ながら一酸化炭素ガスが生成される。燃料がメタノールの場合には、次式（１）、（２）のような化学反応が起こる。なお、水素が生成される反応は吸熱反応であって、第二燃焼器１８の燃焼熱が用いられる。
ＣＨ_３ＯＨ＋Ｈ_２Ｏ→３Ｈ_２＋ＣＯ_２ …（１）
Ｈ₂＋ＣＯ₂→Ｈ₂Ｏ＋ＣＯ …（２）

低温反応部１６には主に一酸化炭素除去器２１が設けられている。一酸化炭素除去器２１には、改質器１９から水素ガス及び上記（２）の化学反応によって生成された微量の一酸化炭素ガス等を含む混合気が供給されるとともに、更に空気が供給される。一酸化炭素除去器２１では第一燃焼器２２によって加熱されることにより、混合気のうち一酸化炭素が選択的に酸化され、これにより一酸化炭素が除去される。一酸化炭素が除去された状態の混合気（水素リッチガス）が燃料電池の燃料極に供給される。

連結部１７には高温反応部１５へ反応物を供給する流路や高温反応部１５における生成物を低温反応部１６へ搬送する流路が設けられている。具体的には、第二燃焼器１８に燃料及び空気を供給する流路、第二燃焼器１８の排ガスを排出する流路、気化器２０で気化された水及び燃料を改質器１９に供給する流路、改質器１９の生成物を一酸化炭素除去器２１に搬送する流路が設けられている。

そして、断熱容器１２は、断熱性を有するガラス、シリコン、セラミックス、金属などで形成されている。断熱容器１２と反応本体部１１との間には、真空層２４が設けられている。真空層２４内の圧力は、断熱効果が得られる１０Ｐａ以下であることが好ましい。

保護部材１３は、例えば最高使用温度が２００℃以上のポリベンゾイミダゾール、ポリテトラフルオロエチレン、ポリイミド等の高分子樹脂により形成されている。なお、保護部材１３は、高分子樹脂以外にも、断熱性のＡｌ２Ｏ３やＳｉＯ２などを成分としたセラミックス繊維や、例えばアラミド、ポリペンズアゾール系ポリマーなどの高分子樹脂繊維等から形成されていてもよい。

液体吸収部材１４は、例えば、アクリル酸、ポリアクリル酸塩、ポリビニルアルコール等の高分子吸収樹脂により形成されている。図４は液体吸収部材１４と保護部材１３とを表す拡大図である。この図４に示すように液体吸収部材１４は、接着剤２３によって保護部材１３の内表面に固定されている。

次に、本実施形態の作用について説明する。
反応器１０が加熱された状態において、液体燃料と水の混合液がポンプ等によって連続的又は断続的に供給され、混合液は気化器２０で気化される。気化した混合気は低温反応部１６及び連結部１７を通って改質器１９内に流れ込む。その後、混合気は改質器１９内で加熱されて触媒反応することによって、水素ガス等が生成される（燃料がメタノールの場合には、上記化学反応式（１）、（２）を参照。）。

改質器１９で生成された混合気（水素ガス、二酸化炭素ガス、一酸化炭素ガス等を含む。）は連結部１７を通って一酸化炭素除去器２１へと流れ込む。一方、空気がポンプ等によって一酸化炭素除去器２１に供給され、水素ガス等の混合気と混合される。そして、混合気内の一酸化炭素ガスが一酸化炭素除去器２１内で選択的に酸化され、除去される。

そして、一酸化炭素が除去された状態の混合気が、燃料電池７３の燃料極等に供給される。燃料電池７３では水素ガスの電気化学反応により電気が生成され、未反応の水素ガス等を含むオフガスが燃料電池から排出される。

このとき、故障等によって反応器１０が熱的に暴走してしまい、温度上昇に伴って断熱容器１２が破損したとしても、内部の燃料が液体吸収部材１４に吸収されることになる。また、破損により発生した破片も保護部材１３によって保護部材１３の内部に留まることになる。

以上のように、本実施形態によれば、断熱容器１２が保護部材１３により覆われているので、万が一反応器１０や断熱容器１２が破損したとしても、反応器１０の基材や燃料が外部に飛散することを保護部材１３により防止することが可能となる。さらに、断熱容器１２にヒビが入ったとしても、液体吸収部材１４によって液体状の燃料を吸収することができ、液体状の燃料が外部に漏れ出ることも防止することができる。

なお、本発明は上記実施形態に限らず適宜変更可能である。
例えば、本実施形態では、保護部材１３及び液体吸収部材１４が断熱容器１２の外側に配置されている場合を例示して説明したが、保護部材１３及び液体吸収部材１４が、断熱容器１２の内側で反応本体部１１を覆うように配置されていてもよい。この場合、反応本体部１１の熱量が保護部材１３や液体吸収部材１４に伝達しにくくするために、反応本体部１１と保護部材１３や液体吸収部材１４との間に真空層を介在させておくことが好ましい。また、保護部材１３及び液体吸収部材１４が、断熱容器１２の内壁面に配置されていてもよい。更に、液体吸収部材１４は、図４に示すような粒状または点状に配置される様態に限られることはなく、面状に広く連続して配置される様態であってもよい。

本実施形態の反応器を備えるノート型ＰＣの斜視図である。本実施形態の反応器の概略構成を表す斜視図である。図２の反応器の断面図である。図２の反応器に備わる保護部材及び液体吸収部材の拡大図である。

符号の説明

１ノート型ＰＣ
２キーボード
３下筐体
４液晶ディスプレイ
５上筐体
７発電ユニット
８装着部
１０反応器
１１反応本体部
１２断熱容器
１３保護部材
１４液体吸収部材
１５高温反応部
１６低温反応部
１７連結部
１８第二燃焼器
１９改質器
２０気化器
２１一酸化炭素除去器
２２第一燃焼器
２３接着剤
２４真空層
７１燃料タンク
７２ポンプ
７３燃料電池
７４回路基板

Claims

燃料を水と化学反応させて水素を生成する反応本体部と、
前記反応本体部を収納するとともに外気との熱交換を抑制することにより前記反応本体部を断熱する断熱容器と、
前記断熱容器の周囲を覆う保護部材と、
前記保護部材の内側で前記断熱容器の外周を覆い、液体を吸収する液体吸収部材とを備えることを特徴とする反応器。
請求項１記載の発明において、
前記液体吸収部材は前記保護部材の表面上に設けられていることを特徴とする反応器。
請求項１又は２に記載の反応器と、
前記反応器の化学反応で生成される水素によって発電を行う燃料電池と、
前記燃料電池から供給される電力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電子機器。