JP5012627B2 - 燃料供給方法 - Google Patents
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Description
前記予備タンク内の前記発電用燃料の残量を検知して、前記予備タンクに所定量以上の前記発電用燃料が貯えられているように前記主タンクから前記予備タンクへ発電用燃料を搬送する第1搬送工程と、
前記発電手段の発電に要する前記発電用燃料を前記予備タンクから前記発電手段に搬送する第2搬送工程と、
を含み、
前記燃料供給方法は、前記主タンク及び前記予備タンクの傾斜角度を検知する傾斜角度検知工程を含むことを特徴とする。
前記主タンク内の発電用燃料の残量情報を取得する残量情報取得工程と、
前記予備タンク内の発電用燃料の残量を予測する残量予測工程と、
を含むことを特徴とする。
前記発電手段による発電動作が正常であるか否かを判別する発電動作判別工程と、
前記発電手段による発電量の低下を検知する発電量低下検知工程と、
前記残量予測工程に用いる演算係数の値を補正する演算係数補正工程と、
を含むことを特徴とする。
図1〜図6を参照して第1の実施の形態を説明する。先ず、図1〜図3を参照して、本実施の形態の装置の特徴を説明する。図1は、本実施の形態の携帯機器10の内部構成の一例を示す図である。図2は、本実施の形態の携帯機器10に搭載された燃料電池システム20Aの内部構成を示す図である。図3は、携帯機器10の外観図であり、(a)は携帯機器10の正面図であり、(b)は携帯機器10の上面図であり、(c)は携帯機器10の右側面図である。
燃料カートリッジ21は、その組成に水素を含有する液体燃料又は液化燃料からなる発電用燃料が充填、封入された密閉性の高い燃料タンクとしての主タンク22と、主タンク22内の発電用燃料の残量を検出する残量センサ(主タンク残量検知手段)23とを備えて構成される。
ここで、第1のポンプ、第2のポンプの構造、サイズ等は特に限定するものではなく、所定の駆動信号によって搬送量が制御されるものであればよく、ポンプの構造として、例えば、ダイアフラムポンプを適用することができる。また、このようなポンプを、例えば、シリコン基板に微細加工することによって形成して、ポンプを小型化するようにしてもよい。
次に、発電モジュール30Aについて説明する。本実施の形態の発電モジュール30Aは、図2に示すように、CPU11とバス19を介した通信を行い、受信した指示信号に従って発電モジュール30Aの各部を制御するとともに、発電モジュール30Aに関する信号をCPU11へ送信する発電制御部31Aと、発電制御部31Aの制御信号に従って燃料カートリッジ21から供給される発電用燃料の搬送又は遮断をする第1のポンプ32と、内部に含浸材を含み、発電用燃料が充填、封入された密閉性の高い燃料タンクとしての予備タンク33と、発電制御部31Aの制御信号に従って予備タンク33から供給される発電用燃料の搬送又は遮断をする第2のポンプ34とを備える。
本実施の形態のように、メタノール(CH3OH)及び水(H2O)を発電用燃料とし、燃料電池41用の水素ガス(H2)を発生する場合にあっては、気化器36は、蒸発過程を介して、燃料カートリッジ21から供給される発電用燃料をヒータ39で加熱して気化する。そして、改質器37は、気化器36で気化された発電用燃料を、水蒸気改質反応過程を介して、水素(H2)と副生成物の二酸化炭素(CO2)との混合ガスに変換する。そして、CO除去器38は、改質器37により変換された混合ガスに微量の副生成物として含まれる一酸化炭素ガス(CO)を二酸化炭素ガスに変換して除去する。そして、燃料電池41は、改質器37及びCO除去器38において生成された高濃度の水素ガスにより、負荷への供給電力及び発電モジュール30Aの各部の動作電力を発生する。
CH3OH+H2O→3H2+CO2 ・・・(1)
CO+H2O→H2+CO2 ・・・(2)
2CO+O2→2CO2 ・・・(3)
3H2→6H++6e- ・・・(4)
6H++3/2O2+6e-→3H2O ・・・(5)
制御回路43は、燃料電池41から供給された電力の出力先を発電制御部31Aからの充電制御信号に基づいて制御することで、電力保持部42を充電したり、DC/DCコンバータ44への出力をしたりする。電力保持部42は、携帯機器10の起動時には燃料電池41に代わって主電源となる。
次に、発電制御部31Aの機能を説明する。発電制御部31Aは、基本的にCPU11の制御により各種制御機能を実現する。携帯機器10(負荷)の起動時には、電力保持部42に蓄積された電力がドライバ40に供給される。この起動動作において、発電制御部31Aは、図示しない温度センサにより検知された温度に基づき、温度制御信号をドライバ40へ出力してヒータ39の温度制御を行う。
ここで、図4〜図6を参照して、携帯機器10において、燃料カートリッジ21内の発電用燃料を化学反応部35に供給する燃料供給動作を説明する。図4は、起動時供給処理を示すフローチャートである。図5は、稼動時供給処理を示すフローチャートである。図6は、燃料切れ時制御処理を示すフローチャートである。燃料供給動作として、携帯機器10の起動時の発電用燃料の供給を行う起動時供給処理と、携帯機器10の稼動中の発電用燃料の供給を行う稼動時供給処理と、第1のポンプ32の燃料切れを判別する燃料切れ時制御処理とを順に説明する。
P1D=K1*(F2−T2R)/T1(T1R,S) ・・・(6)
但し、F2は予備タンク33の全容量である。K1は演算に用いる係数である。係数K1は、FROM14に記憶されて、その使用時に読み出される。また、第1の駆動量P1Dは、予備タンク33を満杯(残量100%)にするように算出される。
T2R(New)=T2R(Old)−K2*T2(T2R,S)*P2D ・・・(7)
の式により算出される。ただし、K2は演算のための係数である。また、係数K2は、FROM14に書き換え可能に記憶されている。式(7)の計算時には、FROM14から係数K2が読み出されて算出される。
K2(New)=K2(Old)*F2/(F2−T2R) ・・・(8)
の式により算出される。
図7を参照して、第2の実施の形態を説明する。図7は、本実施の形態の携帯機器10に搭載された燃料電池システム20Bの内部構成を示す図である。本実施の形態は、第1の実施の形態同様の構成を有するものである。説明の重複を防ぐために、第1の実施の形態と異なる部分を主として説明する。本実施の形態の携帯機器10は、第1の実施の形態の燃料電池システム20Aに代えて、燃料電池システム20Bを有するものである。
(第2のポンプの駆動量)*(第2のポンプの最大搬送量)<(第1のポンプの駆動量)*(第1のポンプの最小搬送量)
とするように、第1のポンプ32を駆動させるだけでよい。
また、第1の実施の形態において、燃料供給に関する各種処理(起動時供給処理、稼動時供給処理及び燃料切れ時制御処理)を、CPU11、ROM12、RAM13及びFROM14の協働で行っているが、これに限るものではない。例えば、発電制御部31AにROM、RAM及びFROMを設け、発電制御部31Aが各種処理の主体となる構成でもよい。
11 CPU
12 ROM
13 RAM
14 FROM
15 LCD
16 LCDドライバ
17 タッチパネル
18 通信I/F
19 バス
20A,20B 燃料電池システム
21 燃料カートリッジ
22 主タンク
23 残量センサ
30A,30B 発電モジュール
31A,31B 発電制御部
32 第1のポンプ
33 予備タンク
34 第2のポンプ
35 化学反応部
36 気化器
37 改質器
38 CO除去器
39 ヒータ
40 ドライバ
41 燃料電池
42 電力保持部
43 制御回路
44 DC/DCコンバータ
45 傾斜センサ
46 自由流路
47 逆流防止弁
Claims (3)
- 主タンクから搬送される発電用燃料を一時的に貯える予備タンクを備え、該予備タンクから供給される前記発電用燃料を用いて発電する発電手段を備えた電源システムにおける前記発電用燃料の燃料供給方法であって、
前記予備タンク内の前記発電用燃料の残量を検知して、前記予備タンクに所定量以上の前記発電用燃料が貯えられているように前記主タンクから前記予備タンクへ発電用燃料を搬送する第1搬送工程と、
前記発電手段の発電に要する前記発電用燃料を前記予備タンクから前記発電手段に搬送する第2搬送工程と、
を含み、
前記燃料供給方法は、前記主タンク及び前記予備タンクの傾斜角度を検知する傾斜角度検知工程を含むことを特徴とする燃料供給方法。 - 前記燃料供給方法は、
前記主タンク内の発電用燃料の残量情報を取得する残量情報取得工程と、
前記予備タンク内の発電用燃料の残量を予測する残量予測工程と、
を含むことを特徴とする請求項1に記載の燃料供給方法。 - 前記燃料供給方法は、
前記発電手段による発電動作が正常であるか否かを判別する発電動作判別工程と、
前記発電手段による発電量の低下を検知する発電量低下検知工程と、
前記残量予測工程に用いる演算係数の値を補正する演算係数補正工程と、
を含むことを特徴とする請求項1または2に記載の燃料供給方法。
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