JP5062101B2 - 電子機器 - Google Patents

Description

本発明は、電子機器に関する。

近年では、エネルギー変換効率の高いクリーンな電源として、水素を燃料とする燃料電池が自動車や携帯機器などに応用され始めている。燃料電池は、燃料と大気中の酸素を電気化学的に反応させて、化学エネルギーから電力を直接取り出す装置である。

燃料電池に用いる燃料としては水素が挙げられるが、常温で気体であることによる取り扱い・貯蔵に問題がある。アルコール類及びガソリンといった液体燃料を用いる場合には、液体燃料を気化させる気化器、液体燃料と高温の水蒸気を反応させることによって、発電に必要な水素を取り出す改質器、改質反応の副産物である一酸化炭素を除去する一酸化炭素除去器等が必要となる。

この気化器や一酸化炭素除去器の動作温度が高温であるため、これらの反応装置本体（高温体）を断熱容器（高温体収納装置）に収納し、放熱を抑制することが行われている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００４−３０３６９５号公報

ところで、このような断熱容器において、反応装置本体から断熱容器に伝導する熱量を抑えると、反応装置本体の温度が上昇し、適切な反応温度を保てないおそれがある。一方、このような問題を避けるため、例えば、反応装置本体から断熱容器に伝導する熱量を増大させると、反応装置本体を備える外部の電子機器の温度が上昇するという問題がある。

このため、本出願人は、反応装置本体からの輻射を透過させる輻射透過窓を断熱容器に設け、反応装置本体の熱を輻射により断熱容器の外部へ放射することができる反応装置を検討している。

しかし、輻射透過窓と対向する位置に何らかの障害物があるときは、障害物の温度が上昇するという問題が考えられる。

本発明の課題は、熱源を有しかつ熱源からの輻射を放出する電子機器において、外部に存在する障害物を検出することができる電子機器を提供することである。

以上の課題を解決するため、請求項１に記載の発明は、電子機器であって、熱源と、前記熱源を内部に収容しかつ前記熱源からの輻射を透過させる輻射透過領域を有する容器と、前記容器を収容しかつ前記輻射透過領域を外部に露出させる開口を有する筐体と、前記開口の近傍に配置され、前記開口から放出され外部の障害物により反射された輻射を検出するセンサとを備えることを特徴とする。
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の電子機器であって、前記センサにより障害物を検出したことをユーザーに報知する報知手段を備えることを特徴とする。
請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の電子機器であって、前記熱源は反応物が反応する反応部を有することを特徴とする。
請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の電子機器であって、前記反応部を制御する制御回路をさらに備え、前記センサにより所定時間以上継続して障害物を検出し続けたときに前記制御回路が前記反応部を停止させることを特徴とする。
請求項５に記載の発明は、請求項３または４に記載の電子機器であって、前記反応部は、燃料及び水を気化して混合気を生成する気化器を含むことを特徴とする。
請求項６に記載の発明は、請求項３〜５のいずれか一項に記載の電子機器であって、前記反応部は、気化された燃料及び水から改質ガスを生成する改質器を含むことを特徴とする。
請求項７に記載の発明は、請求項３〜６のいずれか一項に記載の電子機器であって、前記反応部は、反応物の反応により電力を生成する燃料電池セルを含むことを特徴とする。

本発明によれば、熱源を有しかつ熱源からの輻射を放出する電子機器が、熱源から外部に放出されて外部の障害物により反射された輻射を検出するセンサを備えるので、外部に存在する障害物を検出することができる。

以下に、本発明を実施するための最良の形態について図面を用いて説明する。但し、以下に述べる実施形態には、本発明を実施するために技術的に好ましい種々の限定が付されているが、発明の範囲を以下の実施形態及び図示例に限定するものではない。

〔第１実施形態〕
図１は本発明の第１実施形態に係る電子機器１００を示すブロック図である。この電子機器１００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。

電子機器１００は、燃料電池装置１３０と、燃料電池装置１３０から供給される電力により駆動される電子機器本体１７０と、等を含む。燃料電池装置１３０は後述するように、電力を生成し電子機器本体１７０に供給する。

次に、燃料電池装置１３０について説明する。この燃料電池装置１３０は、電子機器本体１７０に出力する電力を生成するものであり、燃料容器１０２、送液ポンプ１０３、反応装置１１０、燃料電池セル１４０、ＤＣ／ＤＣコンバータ１３１、二次電池１３２等を備える。

燃料容器１０２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）と水との混合液が貯留されている。なお、液体の原燃料と水とを燃料容器１０２内で別々に貯留してもよい。
燃料容器１０２内の混合液は、送液ポンプ１０３により反応装置１１０の気化器１０４に送液される。

反応装置１１０は、気化器１０４、改質器１０５、一酸化炭素除去器１０６、熱交換器１０７、触媒燃焼器１０９等からなる。
気化器１０４は燃料容器１０２から送られた混合液を電気ヒーター兼温度センサ１５３や改質器１０５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１０４で気化した混合気は改質器１０５へ送られる。

改質器１０５は内部に流路が形成され、流路の壁面に改質触媒が担持されている。改質触媒としては、Ｃｕ／ＺｎＯ系触媒やＰｄ／ＺｎＯ系触媒等が用いられる。改質器１０５は電気ヒーター兼温度センサ１５５や触媒燃焼器１０９からの伝熱により気化器１０４から送られる混合気を約３００〜４００℃程度に加熱し、流路内の触媒により改質反応を起こさせる。すなわち、原燃料と水の触媒反応によって、燃料としての水素、二酸化炭素、及び、副生成物である微量な一酸化炭素等の混合気体（改質ガス）が生成される。

ここで、原燃料がメタノールの場合、改質器１０５では主に次の化学反応式（１）に示すような主反応である水蒸気改質反応が起こる。
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の化学反応式（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）
化学反応式（１）及び（２）の反応による生成物（改質ガス）は一酸化炭素除去器１０６に送出される。

一酸化炭素除去器１０６の内部には流路が形成され、その流路の壁面に一酸化炭素を選択的に酸化する選択酸化触媒が担持されている。選択酸化触媒としては、例えばＰｔ／Ａｌ₂Ｏ₃等を用いることができる。

一酸化炭素除去器１０６には改質器１０５で生成された改質ガス及び、外部の空気が送られる。改質ガスが空気と混合して一酸化炭素除去器１０６の流路を流れ、改質器１０５や電気ヒーター兼温度センサ１５５からの伝熱により約１１０〜１６０℃程度に加熱される。そして、改質ガスのうち一酸化炭素が触媒により次の化学反応式（３）のような主反応により優先的に酸化される。これにより主生成物として二酸化炭素が生成され、改質ガス中の一酸化炭素を燃料電池セル１４０に供給可能な１０ｐｐｍ程度まで低濃度化することができる。
２ＣＯ＋Ｏ₂→２ＣＯ₂ …（３）
化学反応式（３）の反応は発熱反応であるため、吸熱反応（混合液の気化）が行われる気化器１０４と隣接して配置される。
一酸化炭素除去器１０６を通過した改質ガスは燃料電池セル１４０に送出される。

触媒燃焼器１０９には燃料電池セル１４０の燃料供給流路１４４ａを通過した改質ガス（オフガス）及び空気が送られ、改質ガス中に残留する水素が空気により燃焼される。熱交換器１０７は一酸化炭素除去器１０６と隣接して配置され、燃料電池セル１４０から触媒燃焼器１０９に供給されるオフガス及び空気が通過する過程で、一酸化炭素除去器１０６の熱によりオフガス及び空気を加熱する。

燃料電池セル１４０は固体高分子型燃料電池であり、固体高分子電解質膜１４１と、固体高分子電解質膜１４１の両面に形成された燃料極１４２（アノード）及び酸素極１４３（カソード）と、燃料極１４２に改質ガスを供給する燃料供給流路１４４ａが設けられた燃料極セパレータ１４４と、酸素極１４３に酸素を供給する酸素供給流路１４５ａが設けられた酸素極セパレータ１４５と、が積層されている。

固体高分子電解質膜１４１は水素イオンを透過するが、酸素分子、水素分子、二酸化炭素、電子を通さない性質を有する。
燃料極１４２には燃料供給流路１４４ａを介して改質ガスが送られる。燃料極１４２では改質ガス中の水素による次の電気化学反応式（４）に示す反応が起こる。
Ｈ₂→２H⁺＋２ｅ^- …（４）
生成した水素イオンは固体高分子電解質膜１４１を透過して酸素極１４３に到達する。生成した電子はアノード出力電極１４６に供給される。

酸素極１４３には、空気が酸素供給流路１４５ａを介して送られる。酸素極１４３では固体高分子電解質膜１４１を透過した水素イオンと、空気中の酸素とカソード出力電極１４７より供給される電子とにより、次の電気化学反応式（５）に示すように水が生成される。
２H⁺＋１／２Ｏ₂＋２ｅ^-→Ｈ₂Ｏ …（５）
なお、固体高分子電解質膜１４１の両面には、電気化学反応式（４）、（５）の反応を促進する図示しない触媒が設けられている。

アノード出力電極１４６及びカソード出力電極１４７は外部回路であるＤＣ／ＤＣコンバータ１３１と接続されており、アノード出力電極１４６に到達した電子はＤＣ／ＤＣコンバータ１３１を通ってカソード出力電極１４７に供給される。

ＤＣ／ＤＣコンバータ１３１は燃料電池セル１４０により生成された電力を適切な電圧に変換したのちに電子機器本体１７０に供給するとともに、電力を二次電池１３２に充電する。

燃料電池装置１３０の各部は、電子機器本体１７０に設けられた反応器制御回路１７７により制御される。

〔反応装置の構造〕
次に、反応装置１１０の構造について説明する。図２は反応装置１１０の模式断面図である。反応装置１１０は、反応装置本体１１１と、反応装置本体１１１を収容する断熱容器（第１の容器）１２０とからなる。断熱容器１２０は電子機器本体１７０の筐体１８０内に収容されている。

反応装置本体１１１は、第１連結部１１２と、低温反応部１１３と、第２連結部１１４と、高温反応部１１５とからなる。反応装置本体１１１の外壁面には、輻射放熱膜１１３ａが設けられた部分を除き、輻射を防止する輻射防止膜１１１ａが設けられている。輻射防止膜１１１ａの材料には、波長約１μｍ以上の赤外領域での輻射率が１０％以下となるＡｕ，Ａｌ，Ａｇ，Ｃｕ等の材料や、波長約２μｍ以上の赤外領域での輻射率が１０％以下となるＲｈ等の材料を用いることができる。輻射防止膜１１１ａにより、反応装置本体１１１からの輻射による断熱容器１２０への熱量の移動が抑制される。

高温反応部１１５には、改質器１０５となる改質流路１０５ａ及び触媒燃焼器１０９となる触媒燃焼流路１０９ａが設けられる。また、高温反応部１１５には、電気ヒーター兼温度センサ１５５が設けられており、高温反応部１１５は電気ヒーター兼温度センサ１５５により約３００〜４００℃に保たれる。電気ヒーター兼温度センサ１５５は、断熱容器１２０を貫通するリード線１５５ｃに接続されており、リード線１５５ｃを介して断熱容器１２０の外部より電力が供給される。電気ヒーター兼温度センサ１５５は、絶縁膜１５５ａ，１５５ｂにより他の部材と絶縁されている。

低温反応部１１３には、気化器１０４となる気化流路１０４ａ、一酸化炭素除去器１０６となる一酸化炭素除去流路１０６ａ、熱交換器１０７となる熱交換流路１０７ａが設けられている。また、低温反応部１１３には、電気ヒーター兼温度センサ１５３が設けられており、低温反応部１１３は電気ヒーター兼温度センサ１５３により約１１０〜１６０℃に保たれる。電気ヒーター兼温度センサ１５３は、断熱容器１２０を貫通するリード線１５３ｃに接続されており、リード線１５３ｃを介して断熱容器１２０の外部より電力が供給される。電気ヒーター兼温度センサ１５３は、絶縁膜１５３ａ，１５３ｂにより他の部材と絶縁されている。

なお、図２において、リード線１５３ｃ、１５５ｃは高圧側または低圧側の１本だけを図示した。また、図２は簡明に示すため、図中のリード線１５３ｃ、１５５ｃが重畳しないように記載したが、実際は横方向から見た場合に重畳してもよい。

また、低温反応部１１３の外表面には、輻射放熱膜１１３ａが設けられている。輻射放熱膜１１３ａには、１μｍ〜３０μｍの赤外領域での輻射率が０．５以上、より好ましくは０．８以上である高輻射率の材料を用いることができる。

輻射放熱膜１１３ａは、反応装置本体１１１の表面全体に輻射防止膜１１１ａを成膜した後に、輻射防止膜１１１ａと重ねて成膜してもよい。
輻射放熱膜１１３ａの材料としては、作成方法が簡便である材料を選択することができ、ＳｉＯ₂やアルミナ（Ａｌ₂Ｏ₃）に代表される各種酸化物や、カオリン等の粘土鉱物、セラミック等を用いることができる。例えば、ＳｉＯ₂、Ａｌ₂Ｏ₃、カオリンやＲＦｅＯ₃（Ｒは希土類）、ハフニウム酸化物やＹＳＺや、チタン酸化物を含有する耐熱輻射塗料などを用いることができる。
輻射放熱膜１１３ａは、例えば高輻射率の材料を含有するエマルジョン液体を基板等に塗布し、乾燥させることでシート状に形成することができる。
あるいは、断熱容器２０内のガスを吸着する非蒸発型ゲッターにより輻射放熱膜１１３ａを形成してもよい。

一方、電気伝導性を有するもの、例えば通常の金属や可視光領域で黒色に見えるグラファイトは、赤外領域を含む長波長領域において輻射率が低くなるため、輻射放熱膜１１３ａの材料として用いることはできない。

また、輻射放熱膜１１３ａとしては、陽極酸化等の手法により、Ａｌ₂Ｏ₃を低温反応部１１３の外表面に多孔質体状に形成することができる。あるいは、細いグラスファイバーを用いた布を輻射放熱膜１１３ａとして用いることもできる。
輻射放熱膜１１３ａは、断熱容器１２０の内壁面の後述する輻射透過窓１６０と対向配置される。

第２連結部１１４は、一端で高温反応部１１５に接続され、他端で低温反応部１１３に接続される。第２連結部１１４は、高温反応部１１５から低温反応部１１３に反応物や生成物を送る流路となる配管と、低温反応部１１３から高温反応部１１５に反応物や生成物を送る配管とを備える。

第１連結部１１２は高温反応部１１５や低温反応部１１３において反応する反応物や生成する生成物の流路となる配管を含む。第１連結部１１２は、他端側で断熱容器１２０を貫通するとともに、一端で低温反応部１１３に接続され、他端で送液ポンプ１０３、燃料電池セル１４０、図示しないエアポンプ等に接続される。第１連結部１１２は、低温反応部１１３から断熱容器１２０の外部に反応物や生成物を送る流路となる配管と、断熱容器１２０の外部から低温反応部１１３に反応物や生成物を送る配管とを備える。

断熱容器１２０の内部空間は気体分子による熱伝導や対流を防ぐため、例えば１０Ｐａ以下、より好ましくは、１Ｐａ以下、といった大気圧よりも低い圧力に維持されている。
断熱容器１２０は、筐体１２１と、輻射透過窓１６０とから概略構成される。
筐体１２１の内壁面には、反応装置本体１１１からの輻射による熱損失を抑制するために、輻射を反射する反射膜１２１ａが形成されている。反射膜１２１ａには、波長約１μｍ以上の赤外領域での輻射の反射率が９０％以上となるＡｕ，Ａｌ，Ａｇ，Ｃｕ等の材料や、波長約２μｍ以上の赤外領域での輻射の反射率が９０％以上となるＲｈ等の材料を用いることができる。反射膜１２１ａにより、反応装置本体１１１からの輻射による筐体１２１への熱量の移動が抑制される。

また、断熱容器１２０には、図２に示すように、輻射放熱膜１１３ａと対向する部分に輻射透過窓１６０が設けられている。輻射透過窓１６０は、断熱容器１２０の内壁面の反射膜１２１ａが設けられた領域と比較して、赤外領域での輻射の透過率が高い。輻射透過窓１６０は低温反応部１１３の輻射放熱膜１１３ａから放射される輻射を透過させて断熱容器１２０の外部に放出する。

輻射透過窓１６０としては、輻射放熱膜１１３ａから放射される輻射の透過率が高い材料を選択することができる。一方、輻射放熱膜１１３ａから放射される輻射の透過率が低く吸収率が高い材料は、輻射放熱膜１１３ａから放射される輻射を吸収することにより輻射透過窓１６０の温度が上昇し、断熱容器１２０を介して外部の装置へと伝熱してしまうため、適していない。

輻射透過窓１６０に適した材料としては、例えば、超高真空用の覗き窓の材料として利用されているＣａＦ₂（フッ化カルシウム；０．１５−１２）、ＢａＦ₂（フッ化バリウム；０．２５−１５）、ＺｎＳｅ（セレン化亜鉛；０．６−１８）、ＭｇＦ₂（フッ化マグネシウム；０．１３−１０）、ＫＲＳ−５（臭沃化タリウム；０．６−６０）、ＫＲＳ−６（０．４１−３４）、ＬｉＦ（フッ化リチウム；０．１１−８）、ＳｉＯ₂（光学用合成石英；０．１６−８）、ＣｓＩ（ヨウ化セシウム；０．２−７０）、ＫＢｒ（臭化カリウム；０．２−４０）等を用いることができる。なお、括弧内の数字は透過領域波長（μｍ）である。

この他にも、ＡｌＦ₃（０．２２−１２）、ＮａＣｌ（０．２１−２６）、（０．１６−１５）、ＫＣｌ（０．２１−３０）、ＣｓＣｌ（０．１９−２５）、ＣｓＢｒ（０．２４−４０）、ＣｓＦ（０．２７−１８）、ＮａＢｒ（０．２２−２３）、ＣａＣＯ_３（０．３−５．５）、ＫＩ（０．３−３０）、ＮａＩ（０．２５−２５）、ＡｇＣｌ（０．４−３０）、ＡｇＢｒ（０．４５−３３）、ＴｌＢｒ（０．９−４０）、Ａｌ₂Ｏ₃（０．２−０．８）、ＢｉＦ₃（０．２６−２０）、ＣｄＳｅ（０．７−２５）、ＣｄＳ（０．５５−１８）、ＣｄＴｅ（０．８６−２８）、ＣｅＦ₃（０．３−１２）、ＣｅＯ₂（０．４−１６）、Ｃｒ₂Ｏ₃（１．２−１０）、ＤｙＦ₂（０．２２−１２）、Ｆｅ₂Ｏ₃（０．８−）、ＧａＡｓ（０．９−１８）、ＧａＳｅ（０．６５−１７）、Ｇｄ₂Ｏ₃（０．３２−１５）、Ｇｅ（１．７−２５）、ＨｆＯ₂（０．２３−１２）、ＨｏＦ₃（０．２５−）、Ｈｏ₂Ｏ₃（０．３−）、Ｌａ₂Ｏ₃（０．２６−１１）、ＭｇＯ（０．２３−９）、ＮａＦ（０．１３−１５）、Ｎｂ₂Ｏ₅（０．３２−８）、ＰｂＦ₂（０．２４−２０）、Ｓｉ（１．１−１．４）、Ｓｉ₃Ｎ₄（０．２５−９）、ＳｒＦ₂（０．２−１０）、ＴｌＣｌ（０．４−２０）、ＹＦ₃（０．２−１４）、Ｙ₂Ｏ₃（０．２５−２）、ＺｎＯ（０．３５−２０）、ＺｎＳ（０．３８−１４）、ＺｒＯ₂（０．３−８）等を用いることができる。

電子機器本体１７０の筐体１８０には、輻射透過窓１６０と対応する位置に開口１８１が設けられている。輻射放熱膜１１３ａからの輻射が輻射透過窓１６０及び開口１８１を透過するため、低温反応部１１３で生じた熱量の一部が輻射により断熱容器１２０の内部から筐体１８０の外部へ放出される。したがって、第１連結部１１２を介して反応装置本体１１１から断熱容器１２０に伝導する熱量を抑えるとともに、高温反応部１１５からの伝熱により低温反応部１１３の温度が必要以上に上昇することを防いで、低温反応部１１３の温度を適正に維持することができる。

また、電子機器本体１７０には、断熱容器１２０と隣接して、障害物検知センサ１７１が設けられており、筐体１８０には、開口１８１の近傍に、障害物検知センサ１７１を露出させる開口１８２が設けられている。

〔電子機器本体〕
次に、電子機器本体１７０について説明する。図３は電子機器本体１７０を示すブロック図であり、図４は電子機器本体１７０の斜視図である。電子機器本体１７０は、障害物検知センサ１７１と、受光回路１７２と、反射光判定回路１７３と、制御回路１７４と、障害物有り報知回路１７５と、報知手段１７６と、反応器制御回路１７７とを備える。

障害物検知センサ１７１は、例えば図４に示すように、開口１８２と対向する位置に存在する障害物１９０を検出するセンサである。即ち、輻射透過窓１６０を介して低温反応部１１３から放射され、開口１８２から電子機器本体１７０の筐体１８０外部に放出された輻射が、開口１８２の近傍に存在する障害物１９０の外表面において反射され、この反射された輻射を検出することにより、障害物１９０の存在を検出する。障害物検知センサ１７１としては、輻射放熱膜１１３ａからの輻射波長を検出する赤外線センサを用いることができる。例えば、サーモパイル素子、焦電素子等、反射した輻射線を吸収することによる温度変化を検出する熱型センサを用いることができる。
受光回路１７２は、障害物検知センサ１７１を駆動する回路である。

反射光判定回路１７３は、障害物検知センサ１７１の出力レベルを判定し、所定レベル以上の出力が得られた場合にのみ、「障害物有り」と判定し、所定の信号を制御回路１７４に出力する回路である。

制御回路１７４は、障害物有り報知回路１７５及び反応器制御回路１７７を駆動する回路である。

障害物有り報知回路１７５は、報知手段１７６を駆動する。報知手段１７６は、例えば電子機器本体１６０に設けられた表示部１７６ａ、ＬＥＤ１７６ｂ、スピーカ１７６ｃ等である。

また、制御回路１７４は、反応器制御回路１７７を駆動する。反応器制御回路１７７は、燃料電池装置１３０の各部を制御する。

次に、障害物検知センサ１７１により障害物１９０が検出されるときの電子機器本体１７０の動作について説明する。
障害物１９０が障害物検知センサ１７１と対向する位置にあり、障害物検知センサ１７１からの出力レベルが所定レベル以上であると、反射光判定回路１７３は、「障害物有り」と判定し、所定の信号を制御回路１７４に出力する。

上記所定の信号が入力された制御回路１７４は、まず、障害物有り報知回路１７５を駆動し、報知手段１７６により、ユーザーに対し、障害物１９０により輻射線が遮蔽されていることを報知する。例えば図４に示すように、表示部１７６ａに「障害物があります。」と表示する、ＬＥＤ１７６ｂを点灯または点滅させる、スピーカ１７６ｃよりブザー、音声を出力する等により報知する。

さらに、制御回路１７４は、一定時間以上、継続して反射光判定回路１７３から上記所定の信号が入力されているときに、反応器制御回路１７７により燃料電池装置１３０の停止動作を行う。

以上示したように、本実施形態によれば、輻射透過窓１６０を介して低温反応部１１３から放射され、開口１８２から電子機器本体１７０の筐体１８０外部に放出された輻射が、開口１８２の近傍に存在する障害物１９０の外表面において反射され、この反射された輻射を検出することにより、障害物１９０の存在を検出することができる。また、報知手段１７６により、障害物１９０の存在をユーザーに報知することができる。さらに、輻射透過窓１６０の近傍に継続して障害物１９０がある場合には、燃料電池装置１３０の停止動作を行うことができる。

〔第２実施形態〕
次に、本発明の第２実施形態について説明する。図５は本発明の第２実施形態に係る電子機器２００を示すブロック図である。なお、第１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。

本実施形態においては、反応装置２１０が、気化器２０４、改質器２０５、第１の熱交換器２０７、第２の熱交換器２０８、触媒燃焼器２０９、燃料電池セルスタック２４０等を含む。
気化器２０４と第１の熱交換器２０７とは一体に設けられており、改質器２０５と第２の熱交換器２０８とは一体に設けられている。また、燃料電池セルスタック２４０と触媒燃焼器２０９とは一体に設けられている。

図６は反応装置２１０の模式断面図である。燃料電池セルスタック２４０は、図６に示すように、複数の燃料電池セル２４０Ａ，２４０Ｂ，２４０Ｃ，２４０Ｄを積層してなる。なお、燃料電池セル２４０Ａ，２４０Ｂ，２４０Ｃ，２４０Ｄは溶融炭酸塩型であり、一酸化炭素除去器は用いられない。一体化された燃料電池セルスタック２４０及び触媒燃焼器２０９は第２の容器２５０に収容され、第２の容器２５０は断熱容器２２０に収容されている。第２の容器２５０は、第２の容器２５０によって仕切られる空間の間で気体が流通しないようにするためのものであり、アノード出力電極２４６及びカソード出力電極２４７、リード線２５７ｃ及び第３連結部２１６が貫通する部分は気密封止される
。

なお、図５では、複数の燃料電池セル２４０Ａ，２４０Ｂ，２４０Ｃ，２４０Ｄのうち単一の燃料電池セル２４０Ａのみを示し、符号の末尾のアルファベットを省略している。また、図６は簡明に示すため、図中のリード線２５３ｃ、２５５ｃ、２５７ｃが重畳しないように記載したが、実際は横方向から見た場合に重畳してもよい。また、図６において、リード線２５３ｃ、２５５ｃ、２５７ｃは高圧側または低圧側の１本だけを図示すとともに、カソード出力電極２４７を図示していない。

以下、単一の燃料電池セル２４０及び触媒燃焼器２０９で生じる反応について説明する。
燃料電池セル２４０は、電解質２４１と、電解質２４１の両面に形成された燃料極２４２（アノード）及び酸素極２４３（カソード）と、燃料極２４２に改質ガスを供給する燃料供給流路２４４ａが設けられた燃料極セパレータ２４４と、酸素極２４３に酸素を供給する酸素供給流路２４５ａが設けられた酸素極セパレータ２４５と、が積層されている。

電解質２４１は炭酸イオンを透過するが、酸素分子、水素分子、一酸化炭素、二酸化炭素、電子を通さない性質を有する。
燃料極２４２には燃料供給流路２４４ａを介して改質ガスが送られる。燃料極２４２では改質ガス中の水素、一酸化炭素及び電解質２４１を通過した炭酸イオンによる次の電気化学反応式（６）、（７）に示す反応が起こる。
Ｈ₂＋ＣＯ₃ ^2-→Ｈ₂Ｏ＋ＣＯ₂＋２ｅ^- …（６）
ＣＯ＋ＣＯ₃ ^2-→２ＣＯ₂＋２ｅ^- …（７）
生成した電子はアノード出力電極２４６に供給される。生成した水、二酸化炭素及び未反応の水素、一酸化炭素からなる混合気体（オフガス）は触媒燃焼器２０９に供給される。

触媒燃焼器２０９には、第１の熱交換器２０７及び第２の熱交換器２０８により加熱された酸素（空気）と、オフガスとが混合されて供給される。触媒燃焼器２０９では、水素及び一酸化炭素が燃焼され、燃焼熱は燃料電池セルスタック２４０を加熱するのに用いられる。
触媒燃焼器２０９の排ガス（水、酸素及び二酸化炭素の混合気体）は酸素供給流路２４５ａを介して酸素極２４３に供給される。

酸素極２４３では酸素供給流路２４５ａより供給される酸素、二酸化炭素と、カソード出力電極２４７より供給される電子とにより、次の電気化学反応式（８）に示す反応が起こる。
２ＣＯ₂＋Ｏ₂＋４ｅ^-→２ＣＯ₃ ^2- …（８）
生成した炭酸イオンは電解質２４１を通過して燃料極２４２に供給される。

次に、反応装置２１０の構造について説明する。なお、第１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。
反応装置２１０は、図６に示すように、反応装置本体２１１と、反応装置本体２１１を収容する断熱容器２２０とからなる。なお、第１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。

反応装置本体２１１は、高温反応部２１７と、中温反応部２１５と、低温反応部２１３と、第１連結部２１２と、第２連結部２１４と、第３連結部２１６とからなる。
高温反応部２１７には、燃料電池セル２４０Ａ，２４０Ｂ，２４０Ｃ，２４０Ｄが積層された燃料電池セルスタック２４０及び触媒燃焼器２０９となる触媒燃焼流路２０９ａが設けられる。

燃料電池セル２４０Ａの酸素極セパレータと燃料電池セル２４０Ｂの燃料極セパレータ、燃料電池セル２４０Ｂの酸素極セパレータと燃料電池セル２４０Ｃの燃料極セパレータ、燃料電池セル２４０Ｃの酸素極セパレータと燃料電池セル２４０Ｄの燃料極セパレータは、それぞれ一体化された両面セパレータ２４８となっている。燃料電池セル２４０Ａの燃料極セパレータ２４４にアノード出力電極２４６が接続され、燃料電池セル２４０Ｄの酸素極セパレータ２４５にカソード出力電極２４７が接続されている。アノード出力電極２４６及びカソード出力電極２４７は断熱容器２２０を貫通しており、燃料電池セルスタック２４０で生成された電力を外部に出力する。

また、高温反応部２１７には、電気ヒーター兼温度センサ２５７が設けられており、高温反応部２１７は電気ヒーター兼温度センサ２５７により約６００〜７００℃に保たれる。電気ヒーター兼温度センサ２５７は、断熱容器２２０を貫通するリード線２５７ｃに接続されており、リード線２５７ｃを介して断熱容器２２０の外部より電力が供給される。電気ヒーター兼温度センサ２５７は、絶縁膜２５７ａにより他の部材と絶縁されている。

中温反応部２１５には、改質器２０５となる改質流路２０５ａ及び第２の熱交換器２０８となる熱交換流路２０８ａが設けられている。
また、中温反応部２１５には、電気ヒーター兼温度センサ２５５が設けられており、中温反応部２１５は電気ヒーター兼温度センサ２５５により約３００〜４００℃に保たれる。電気ヒーター兼温度センサ２５５は、断熱容器２２０を貫通するリード線２５５ｃに接続されており、リード線２５５ｃを介して断熱容器２２０の外部より電力が供給される。電気ヒーター兼温度センサ２５５は、絶縁膜２５５ａ，２５５ｂにより他の部材と絶縁されている。

低温反応部２１３には、気化器２０４となる気化流路２０４ａ、一酸化炭素除去器２０６となる一酸化炭素除去流路２０６ａ、熱交換器２０７となる熱交換流路２０７ａが設けられている。また、低温反応部２１３には、電気ヒーター兼温度センサ２５３が設けられており、低温反応部２１３は電気ヒーター兼温度センサ２５３により約１１０〜１６０℃に保たれる。電気ヒーター兼温度センサ２５３は、断熱容器２２０を貫通するリード線２５３ｃに接続されており、リード線２５３ｃを介して断熱容器２２０の外部より電力が供給される。電気ヒーター兼温度センサ２５３は、絶縁膜２５３ａ，２５３ｂにより他の部材と絶縁されている。

第１連結部２１２は高温反応部２１７、中温反応部２１５や低温反応部２１３において反応する反応物や生成する生成物が流れる流路となる配管を含む。第１連結部２１２は、他端側で断熱容器２２０を貫通するとともに、一端で低温反応部２１３に接続され、他端で送液ポンプ２０３、図示しないエアポンプ等に接続される。第１連結部２１２は、低温反応部２１３から断熱容器２２０の外部に反応物や生成物を送る流路となる配管や、断熱容器２２０の外部から低温反応部２１３に反応物や生成物を送る配管を備える。

第２連結部２１４は中温反応部２１５において反応する反応物や生成する生成物が流れる流路となる配管を含み、中温反応部２１５と低温反応部２１３との間を接続する。
第３連結部２１６は高温反応部２１７において反応する反応物や生成する生成物が流れる流路となる配管を含み、高温反応部２１７と中温反応部２１５との間を接続する。

本実施形態においては、図６に示すように、高温反応部２１７に輻射放熱膜２１７ａが設けられており、断熱容器２２０における輻射放熱膜２１７ａと対向する部分に第１実施形態と同様に輻射透過窓２６０が設けられている。
反応装置２１０以外の構成は第１実施形態と同様であるので、説明を割愛する。

本実施形態においても、輻射透過窓２６０を介して高温反応部２１７から放射され、開口２８１から電子機器本体２７０の筐体２８０外部に放出された輻射が、開口２８１の近傍に存在する障害物２９０の外表面において反射され、この反射された輻射を検出することにより、障害物２９０の存在を検出することができる。また、報知手段１７６により、障害物１９０の存在をユーザーに報知することができる。さらに、輻射透過窓２６０の近傍に継続して障害物２９０がある場合には、燃料電池装置２３０の停止動作を行うことができる。

〔第３実施形態〕
次に、本発明の第３実施形態について説明する。図７は本発明の第３実施形態に係る電子機器３００を示すブロック図であり、図８は反応装置３１０の模式断面図である。以下、本実施形態の第３実施形態と異なる点について説明し、第３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。

燃料電池セルスタック３４０は固体酸化物型であり、複数の燃料電池セル３４０Ａ，３４０Ｂ，３４０Ｃ，３４０Ｄを積層してなる。第２実施形態と同様に、反応装置３１０には一酸化炭素除去器は用いられない。
なお、図１８では、複数の燃料電池セル３４０Ａ，３４０Ｂ，３４０Ｃ，３４０Ｄのうち単一の燃料電池セル３４０Ａのみを示し、符号の末尾のアルファベットを省略している。

以下、単一の燃料電池セル３４０及び触媒燃焼器３０９で生じる反応について説明する。
燃料電池セル３４０は、電解質３４１と、電解質３４１の両面に形成された燃料極３４２（アノード）及び酸素極３４３（カソード）と、燃料極３４２に改質ガスを供給する燃料供給流路３４４ａが設けられた燃料極セパレータ３４４と、酸素極３４３に酸素を供給する酸素供給流路３４５ａが設けられた酸素極セパレータ３４５と、が積層されている。

電解質３４１は酸素イオンを透過するが、酸素分子、水素分子、一酸化炭素、二酸化炭素、電子を通さない性質を有する。
燃料極３４２には燃料供給流路３４４ａを介して改質ガスが送られる。燃料極３４２では改質ガス中の水素、一酸化炭素及び電解質３４１を通過した酸素イオンによる次の電気化学反応式（９）、（１０）に示す反応が起こる。
Ｈ₂＋Ｏ^2-→Ｈ₂Ｏ＋２ｅ^- …（９）
ＣＯ＋Ｏ^2-→ＣＯ₂＋２ｅ^- …（１０）
生成した電子はアノード出力電極３４６に供給される。未反応の改質ガス（オフガス）は触媒燃焼器３０９に供給される。

酸素極３４３には酸素供給流路３４５ａを介して、第１の熱交換器３０７及び第２の熱交換器３０８により加熱された酸素（空気）が供給される。酸素極３４３では、酸素と、カソード出力電極３４７より供給される電子とにより、次の電気化学反応式（１１）に示す反応が起こる。
１／２Ｏ₂＋２ｅ^-→Ｏ^2- …（１１）
生成した酸素イオンは電解質３４１を通過して燃料極３４２に供給される。未反応の酸素（空気）は触媒燃焼器３０９に供給される。

触媒燃焼器３０９では、燃料供給流路３４４ａを通過したオフガスと、酸素供給流路３４５ａを通過した酸素（空気）とが混合され、オフガス中の水素及び一酸化炭素が燃焼される。燃焼熱は燃料電池セルスタック３４０を加熱するのに用いられる。
触媒燃焼器３０９の排ガス（水、酸素及び二酸化炭素の混合気体）は第２の熱交換器３０８及び第１の熱交換器３０７において熱を放出した後に、排出される。

本実施形態においては、燃料電池セルスタック３４０及び触媒燃焼器３０９が一体化された高温反応部３１７は、電気ヒーター兼温度センサ３５７及び触媒燃焼器３０９により約８００〜１０００℃に保たれる。

図８に示すように、反応装置３１０には、高温反応部３１７に輻射放熱膜３１７ａが設けられており、断熱容器３２０における輻射放熱膜３１７ａと対向する部分に輻射透過窓３６０Ａが設けられている。

本実施形態においても、輻射放熱膜３１７ａからの輻射は輻射透過窓３６０Ａを透過するため、高温反応部３１７で生じた熱量の一部が輻射により断熱容器３２０の外部へ放出される。したがって、第１連結部３１２を介して反応装置本体３１１から断熱容器３２０に伝導する熱量を抑えるとともに、高温反応部３１７からの伝熱により中温反応部３１５の温度が必要以上に上昇することを防いで、中温反応部３１５の温度を適正に維持することができる。

また、本実施形態においては、図８に示すように、中温反応部３１５にも輻射放熱膜３１５ａが設けられており、断熱容器３２０における輻射放熱膜３１５ａと対向する部分に輻射透過窓３６０Ｂが設けられている。輻射放熱膜３１５ａからの輻射は輻射透過窓３６０Ｂを透過するため、中温反応部３１５で生じた熱量の一部が輻射により断熱容器３２０の外部へ放出される。したがって、第１連結部３１２を介して反応装置本体３１１から断熱容器３２０に伝導する熱量を抑えるとともに、中温反応部３１５からの伝熱により低温反応部３１３の温度が必要以上に上昇することを防いで、低温反応部３１３の温度を適正に維持することができる。

さらに、本実施形態においては、筐体３８０の輻射透過窓３６０Ａ，３６０Ｂと対応する位置に、開口３８１Ａ、３８１Ｂが設けられている。

なお、中温反応部３１５及び高温反応部３１７の両方に輻射放熱膜３１５ａ，３１７ａを設けたが、いずれか一方のみでもよい。また、輻射透過窓３６０Ａ，３６０Ｂについても、設けられる輻射放熱膜に対向する一方のみを設けるようにしてもよい。

本実施形態においても、輻射透過窓３６０Ａ，３６０Ｂを介して高温反応部３１７及び中温反応部３１５からそれぞれ放射され、開口３８１Ａ，３８１Ｂから電子機器本体３７０の筐体３８０外部に放出された輻射が、開口３８１Ａ，３８１Ｂの近傍に存在する障害物３９０の外表面において反射され、この反射された輻射を検出することにより、障害物３９０の存在を検出することができる。また、報知手段３７６により、障害物３９０の存在をユーザーに報知することができる。さらに、輻射透過窓３６０Ａ，３６０Ｂの近傍に継続して障害物３９０がある場合には、燃料電池装置３３０の停止動作を行うことができる。

〔第４実施形態〕
図９は本発明の第４実施形態に係る電子機器４００を示す模式断面図である。なお、反応装置４１０の構造については、第１〜第３の実施形態のいずれかと同様であるので説明を割愛する。

本実施形態においては、輻射透過窓４６０と、電子機器本体４７０の筐体４８０に設けられた開口４８１との間に、導波路４９０が設けられている。
導波路４９０は両端が開口した筒状であり、図９に示すように、一方の開口部４９１を輻射透過窓４６０と対向配置させ、他方の開口部４９２を開口４８１と対向配置させるように設けられている。
導波路４９０の内面には、反射膜４９３が設けられている。反射膜４９３には、輻射防止膜４１１ａや反射膜４２１ａと同様の材料を用いることができる。

反応装置本体４１１からの輻射は輻射透過窓４６０を透過し、さらに導波路４９０内で反射膜４９３により反射されながら筐体４８０の外部へ放出される。したがって、反応装置本体４１１の温度が必要以上に上昇することを防ぎ、温度を適正に維持することができる。

本実施形態においても、電子機器本体４７０には、断熱容器４２０と隣接して、障害物検知センサ４７１が設けられており、筐体４８０には、開口４８１の近傍に、障害物検知センサ４７１を露出させる開口４８２が設けられている。また、電子機器本体４７０は、第１〜第３の実施形態と同様に、障害物検知センサ４７１の他に、受光回路４７２と、反射光判定回路４７３と、制御回路４７４と、障害物有り報知回路４７５と、報知手段４７６と、反応器制御回路４７７とを備える。

本実施形態においては、輻射透過窓４６０を介して低温反応部４１１から放射され、開口４８１から電子機器本体４７０の筐体４８０外部に放出された輻射が、開口４８１の近傍に存在する障害物４９０の外表面において反射され、この反射された輻射を検出することにより、障害物４９０の存在を検出することができる。また、報知手段４７６により、障害物４９０の存在をユーザーに報知することができる。さらに、開口４８１の近傍に継続して障害物がある場合には、燃料電池装置の停止動作を行うことができる。

本発明の第１実施形態に係る電子機器１００を示すブロック図である。 反応装置１１０の模式断面図である。 電子機器本体１７０を示すブロック図である。 電子機器本体１７０の斜視図である。 本発明の第２実施形態に係る電子機器２００を示すブロック図である。 反応装置２１０の模式断面図である。 本発明の第３実施形態に係る電子機器３００を示すブロック図である。 反応装置３１０の模式断面図である。 本発明の第４実施形態に係る電子機器４００を示す模式断面図である。

符号の説明

１００，２００，３００ 電子機器
１０４，２０４，３０４ 気化器
１０５，２０５，３０５ 改質器

１１１，２１１，３１１ 反応装置本体（熱源）
１１３，１１５，２１３，２１５，２１７，３１３，３１５，３１７ 反応部
１２０，２２０，３２０ 断熱容器（容器）
１４０，２４０，３４０ 燃料電池セル
１６０，２６０，３６０Ａ，３６０Ｂ，４６０ 輻射透過窓（輻射透過領域）
１７１ 障害物検知センサ
１７７ 反応器制御回路

Claims (8)

1. 熱源と、
   前記熱源を内部に収容しかつ前記熱源からの輻射を透過させる輻射透過領域を有する容器と、
   前記容器を収容しかつ前記輻射透過領域を外部に露出させる開口を有する筐体と、
   前記開口から放出され外部の障害物により反射された輻射を検出するセンサとを備えることを特徴とする電子機器。
2. 前記センサにより障害物を検出したことをユーザーに報知する報知手段を備えることを特徴とする請求項１に記載の電子機器。
3. 前記熱源は反応物が反応する反応部を有することを特徴とする請求項１または２に記載の電子機器。
4. 前記反応部を制御する制御回路をさらに備え、
   前記センサにより所定時間以上継続して障害物を検出し続けたときに前記制御回路が前記反応部を停止させることを特徴とする請求項３に記載の電子機器。
5. 前記反応部は、燃料及び水を気化して混合気を生成する気化器を含むことを特徴とする請求項３または４に記載の電子機器。
6. 前記反応部は、気化された燃料及び水から水素を含むガスを生成する改質器を含むことを特徴とする請求項３〜５のいずれか一項に記載の電子機器。
7. 前記反応部は、反応物の反応により電力を生成する燃料電池セルを含むことを特徴とする請求項３〜６のいずれか一項に記載の電子機器。
8. 前記改質器において生成された水素の反応により電力を生成する燃料電池セルを更に含むことを特徴とする請求項６に記載の電子機器。

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