JP5104900B2 - 発電装置 - Google Patents

Description

本発明は、発電装置に関する。

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応用され始めている。燃料電池の燃料源となる水素は取扱いが困難であることから、水素を直接的な燃料源とするのではなく、通常はメタノールと水とを触媒上で反応させて水素を製造し、その水素を燃料電池に供給する（例えば、特許文献１、特許文献２参照。）。

一方、携帯電話機、ノート型パーソナルコンピュータ、デジタルカメラ、腕時計、ＰＤＡ（Personal Digital Assistance）、電子手帳等といった小型電子機器がめざましい進歩・発展を遂げている。上記のような電子機器の電源として、アルカリ乾電池、マンガン乾電池といった一次電池又はニッケル−カドミウム蓄電池、ニッケル−水素蓄電池、リチウムイオン電池といった二次電池が用いられている。ところが、一次電池及び二次電池は、エネルギーの利用効率の観点から検証すると、必ずしもエネルギーの有効利用が図られているとは言えない。そのため、今日では、一次電池及び二次電池の代替えとして、高いエネルギー利用効率を実現できる燃料電池を電子機器に応用するために、研究・開発が行われている。

燃料電池を電子機器に応用する場合、燃料電池を電子機器に搭載するほか、メタノールと水を貯留する燃料容器、燃料容器の燃料を水素に改質する改質器、燃料容器内の燃料を取り込んで改質器に供給するポンプ、ポンプ及び改質器を制御する制御回路も電子機器に搭載する必要がある。

特開平６−２６７５７６号公報 特開平９−１４７８９７号公報

ところで、電子機器は機種毎に定格電圧・定格電流が異なる。従って、電子機器に燃料
電池を搭載する場合には、その電子機器の定格電圧・定格電流に最適な燃料電池、改質器、ポンプ、制御回路の設計を行わなければならない。機種毎に最適設計を行う必要があり、開発に時間が掛かる。
そこで、本発明は、上記のような問題点を解決しようとしてなされたものであり、機種毎に燃料電池等の最適設計を行わなくても済むような発電装置を提供することを目的とする。

本発明の発電装置は、燃料容器から供給される燃料から電気化学反応により電気エネルギーを生成する燃料電池を含む発電モジュール本体を有する発電装置であって、この発電モジュール本体を複数並列配置した状態で、前記燃料容器の排出口から当該発電装置が搭載される電子機器を介して一方の発電モジュール本体に供給される燃料が一方の発電モジュール本体を介して他方の発電モジュール本体に供給できるように複数の発電モジュール本体の間で互いに連結自在の燃料供給流路を有することを特徴とする。

前記発電モジュール本体の前記燃料供給流路は、複数並列配置した状態で前記並列の方向に貫通していることが好ましい。

また、前記発電モジュール本体は、前記発電モジュール本体を複数並列配置した状態で前記並列の方向の一端に位置する前記発電モジュール本体の前記燃料供給流路から前記燃料を供給する場合、前記並列の方向の他端に位置する前記発電モジュール本体の露出した前記燃料供給流路を閉塞する蓋部材が取り付けできることが好ましい。

さらに、前記燃料電池で生成された電気エネルギーを出力するための陽極端子と陰極端子とを前記発電モジュール本体の外面のうち前記発電モジュール本体を複数並列配置した状態において隠されない面に設けることで容易に電子機器本体に出力することができる。

また、前記発電モジュール本体は、前記発電モジュール本体を複数並列配置した状態で、一方の発電モジュール本体の前記燃料電池の燃料極から排出された排気を他方の発電モジュール本体を介して外に排出できるように複数の発電モジュール本体の間で互いに連結自在の第１の排気流路を有することが望ましい。

また、前記発電モジュール本体は、前記発電モジュール本体を複数並列配置した状態で、一方の発電モジュール本体の前記燃料電池の空気極と他方の発電モジュール本体の前記燃料電池の空気極とが連通自在の空気流路を有することが好ましい。

また、前記発電モジュール本体は、前記発電モジュール本体を複数並列配置した状態で、一方の発電モジュール本体の前記燃料電池の空気極から排出される排気を他方の発電モジュール本体を介して外に排出できるように複数の発電モジュール本体の間で互いに連結自在の第２の排気流路を有することが望ましい。

また、前記発電モジュール本体は、前記燃料供給流路と連通し、外部から前記燃料を取り込む取り込み穴を有することが望ましい。
また、前記発電モジュール本体は、燃料を反応させて生成物を生成する反応装置を含み、前記燃料電池は、前記反応装置で生成された生成物と酸素と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って、前記発電モジュール本体は、前記反応装置と、前記燃料電池と、燃料を前記反応装置に送るとともに空気を前記燃料電池に送る駆動部と、前記駆動部の制御を行う制御部と、を一体に設けたものであることが望ましい。
また、前記発電モジュール本体の前記燃料供給流路は、前記駆動部を介して前記反応装置に通じていることが望ましい。

本発明は、燃料容器から供給される燃料から電気化学反応により電気エネルギーを生成する燃料電池を含む発電モジュール本体を有する発電装置であって、この発電モジュール本体を複数並列配置した状態で、前記燃料容器の排出口から当該発電装置が搭載される電子機器を介して一方の発電モジュール本体に供給される燃料が一方の発電モジュール本体を介して他方の発電モジュール本体に供給できるように複数の発電モジュール本体の間で互いに連結自在の燃料供給流路を有するようにしたものであるので、一つの発電モジュールを搭載しただけでは、その一つの発電モジュールで生成される電気エネルギーが小さいために電子機器本体を動作させることができない場合には、複数の発電モジュールをその電子機器本体に搭載すれば良い。

本発明によれば、発電モジュールを様々な機種の電子機器本体に使い回すことができ、機種毎に最適設計を行わなくても済むことが可能となる。

電子機器１００の斜視図である。 電子機器１２０の斜視図である。 発電モジュール２０の側面図である。 発電モジュール２０の平面図である。 発電モジュール２０のブロック図である。 図４に示された切断線VI−VIに沿った断面図である。 セパレータ７１の平面図である。 反応装置４５の斜視図である。 図８に示された切断線IX−IXに沿った断面図である。 コネクタ３４を組み付けた発電モジュール２０の平面図である。 コネクタ３４を組み付けた発電モジュール２０の側面図である。 組み付けた２つの発電モジュール２０，２０の平面図である。 組み付けた２つの発電モジュール２０，２０の側面図である。

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。

図１は、本発明の電子機器を適用した実施形態における電子機器１００の斜視図である。
図１に示すように、この電子機器１００は、携帯型の電子機器であって、特にノート型パーソナルコンピュータである。電子機器１００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した本体１と、本体１に対して着脱自在であり、燃料を貯留した燃料容器１０と、本体１に対して着脱自在であり、燃料容器１０の燃料を用いて発電を行い、生成した電気エネルギーを本体１に供給することにより本体１を駆動する発電モジュール２０と、を備える。

本体１は、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を備え付けた上筐体５と、を備える。上筐体５は下筐体３に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本体１を折り畳むことができるように構成されている。

ヒンジ結合部とは反対側の上筐体５の側面には第１の開口部６が形成されており、第１の開口部６に面する第１の収納空間７が上筐体５の内部に設けられている。また、燃料を貯留した燃料容器１０が第１の開口部６に対して挿抜自在に設けられ、この燃料容器１０は上筐体５に対して着脱自在となるように収納空間７に収納されるようになっている。

燃料容器１０の底部には、内部の燃料を排出するための排出口１１が形成されており、排出口１１には、外部から燃料容器１０に圧力が加えられても排出口１１から内部の燃料が無用に流出することを阻止する逆止弁が設けられている。一方、第１の収納空間７内には管が設けられており、燃料容器１０が第１の収納空間７に収納された場合に、この管が逆止弁に挿入されることにより逆止弁が開口するようになっている。これにより、燃料容器１０の内部の燃料が本体１に供給される。なお、第１の開口部６には蓋が開閉自在に設けられている。

燃料容器１０に貯留された燃料は、液状の化学燃料と水の混合液であり、化学燃料としてはメタノール、エタノール等のアルコール類やガソリンといった水素元素を含む化合物が適用可能である。ここでは、燃料としてメタノールと水の混合液を適用する。

下筐体３の側面には、第２の開口部８が形成され、第２の開口部８に面する第２の収納空間９が下筐体３の内部に設けられている。燃料を用いて発電を行う発電モジュール２０が第２の開口部８に対して挿抜自在に設けられ、この発電モジュール２０は下筐体３に対して着脱自在となるように第２の収納空間９に収納されるようになっている。第１の収納空間７内で燃料容器１０の排出口１１に連結する管は、上筐体５及び下筐体３の内部を通じてこの第２の収納空間９まで配管され、第２の収納空間９に収納された発電モジュール２０に連結される。これにより、燃料容器１０内の燃料が本体１内の管を通じて発電モジュール２０に供給されるようになっている。

図１は、電子機器１００に用いる発電モジュール２０の数が一つの場合である。一方、発電モジュール２０を２つ用いる場合には、図２のようになる。ここで、図２は、本発明の電子機器を適用した実施形態における電子機器１２０の斜視図である。

図２に示すように、別の機種の電子機器１２０においては、本体１０１の定格電圧・定格電流が、電子機器１００の本体１の定格電圧・定格電流よりも大きいため、電子機器１２０の本体１０１に搭載可能な発電モジュール２０の数が２つとなっており、２つの発電モジュール２０，２０は重ねた状態で並列配置されている。２つの発電モジュール２０，２０を第２の開口部１０８を通じて第２の収納空間１０９に収納されるようになっており、２つの発電モジュール２０，２０から本体１０１に電気エネルギーが供給される。ここで、２つの発電モジュール２０，２０を組み合わせた装置が、本発明を適用した実施形態における発電装置である。

つまり、電子機器に搭載可能な発電モジュール２０の数はその電子機器本体の定格電圧・定格電流によって決まる。従って、更に別の機種の電子機器の本体には、発電モジュール２０を三つ搭載しても良いし、更に多くの発電モジュール２０を搭載しても良い。なお、図１、図２では、第２の収納空間９，１０９及び第２の開口部８，１０８に比較して発電モジュール２０を大きく図示する。また、図２では、電子機器１２０において、電子機器１００のいずれかの部分と同一の部分に対しては同一の符号を付し、同一の部分についての説明は省略する。

図３、図４、図５を用いて発電モジュール２０について説明する。
ここで、図３は発電モジュール２０の側面図であり、図４は発電モジュール２０の平面図であり、図５は発電モジュール２０の機能ブロック図である。図３に示すように、発電モジュール２０は、裏面側の第１の多層基板２１と、正面側の第２の多層基板２２と、第１の多層基板２１と第２の多層基板２２との間に挟持された積層型（スタックセル型）の燃料電池（Fuel Cell）２３と、を備える。第１の多層基板２１、燃料電池２３、第２の多層基板２２の何れも図４の図示方向に見て（平面視して）同じ外形形状を呈し、その外形形状は矩形状となっている。これらの第１の多層基板２１、燃料電池２３、第２の多層基板２２がこの順に積み重ねられ、これら第１の多層基板２１、燃料電池２３、第２の多層基板２２全体として略直方体の形状を呈している。そして、第１の多層基板２１、燃料電池２３及び第２の多層基板２２を積層したものが、発電モジュール２０の本体となる。

図４に示すように、発電モジュール２０の正面内の外縁付近には、８つの貫通穴２８，２８，…が発電モジュール２０の正面外縁に沿ってほぼ等間隔に配列されている。これら貫通穴２８，２８，…は何れも円形の穴であり、発電モジュール２０の正面（つまり、第２の多層基板２２の上面）から発電モジュール２０の裏面（つまり、第１の多層基板２１の下面）までほぼ一直線状となって貫通している。

図４に示すように、発電モジュール２０の正面内の長手方向両端のうち一方の端には、燃料取り込み用の第１流路２４及び排気用の第２流路２５が形成されており、もう一方の端には、空気取り込み用の第３流路２６及び排気用の第４流路２７が形成されている。第１流路２４、第２流路２５、第３流路２６及び第４流路２７は何れも円形の穴であり、発電モジュール２０の正面から発電モジュール２０の裏面までほぼ一直線状となって貫通している。

図３に示すように、第１流路２４、第２流路２５、第３流路２６及び第４流路２７の両側開口には蓋部材３３を着脱自在に嵌め込めるようになっており、第１流路２４、第２流路２５、第３流路２６及び第４流路２７の開口を蓋部材３３によって閉塞することができるようになっている。また、第１流路２４、第２流路２５、第３流路２６及び第４流路２７の両側開口にはリング状のパッキン３５を着脱自在に装着できるようになっている。つまり、蓋部材３３とパッキン３５とを交換して第１流路２４、第２流路２５、第３流路２６及び第４流路２７の両側開口それぞれに装着できるようになっている。

図４に示すように、発電モジュール２０の長手方向両端の側面のうち一方の側面には、燃料取り込み用の穴２９及び排気用の穴３０が形成されており、他方の側面には空気取り込み用の穴３１及び排気用の穴３２が形成されている。燃料取り込み穴２９は第１流路２４に対して直交して第１流路２４まで通じており、排気穴３０は第２流路２５に対して直交して第２流路２５まで通じている。空気取り込み穴３１は第３流路２６に対して直交して第３流路２６まで通じており、排気穴３２は第４流路２７に対して直交して第４流路２７まで通じている。

燃料取り込み穴２９、排気穴３０、空気取り込み穴３１及び排気穴３２の何れにも蓋部材３３を着脱自在に嵌め込めるようになっており、燃料取り込み穴２９、排気穴３０、空気取り込み穴３１及び排気穴３２を蓋部材３３によって閉塞することができるようになっている。また、燃料取り込み穴２９、排気穴３０、空気取り込み穴３１及び排気穴３２の何れにも、貫通した内部流路３４ａを形成したコネクタ３４を着脱自在に嵌め込めるようになっている。つまり、蓋部材３３とコネクタ３４とを交換して燃料取り込み穴２９、排気穴３０、空気取り込み穴３１及び排気穴３２それぞれに嵌め込めることができるようになっている。

第１の多層基板２１及び第２の多層基板２２は、どちらもセラミック、プラスチック、ガラス、シリコン等の材料（セラミックがより好ましい。）から板状に形成された基板を複数枚積層したものである。図６に示すように、第１の多層基板２１及び第２の多層基板２２を構成した複数の基板には溝２１ａ，２２ａ、穴、その他の溝が形成されており、これら複数の基板を積層することによって、溝、穴による流路がそれぞれ第１の多層基板２１、第２の多層基板２２に幾つか形成されている。ここで、図６は図４に示された切断線VI−VIに沿った断面図である。図６において第１の多層基板２１、第２の多層基板２２及び燃料電池２３の厚さを強調して図示し、第２の多層基板２２の上層側の図示を省略する。

図６に示すように、燃料電池２３は、第１の多層基板２１側から順にセパレータ７１、膜電極接合体（ＭＥＡ：Membrane Electrode Assembly）７２、両面セパレータ７３、膜電極接合体７４、セパレータ７５を積層した構造を有している。セパレータ７１、膜電極接合体７２、両面セパレータ７３、膜電極接合体７４及びセパレータ７５の何れも図４の図示方向に見て（平面視して）同じ外形形状を呈し、その外形形状は第１の多層基板２１及び第２の多層基板２２と同形の矩形状となっている。

セパレータ７１、両面セパレータ７３、セパレータ７５の何れも、セラミック、シリコン、アルミニウム、ガラス等の材料（セラミックがより好ましい。）を板状に形成したものである。図７は、セパレータ７１の膜電極接合体７２との接合面の平面図である。図７に示すように、セパレータ７１の膜電極接合体７２との接合面には葛折り状の溝（マイクロ流路）７１ａが凹んだ状態に形成されており、この溝７１ａに蓋をするようにセパレータ７１に膜電極接合体７２を接合することによって、この溝７１ａがセパレータ７１と膜電極接合体７２との接合部に設けられたマイクロ流路となる。また、セパレータ７１の膜電極接合体７２との接合面からセパレータ７１の側面の一部にかけて、金メッキ等の導電性薄膜が成膜されている。また、マイクロ流路７１ａの一方の端部７１ｂには、第１の多層基板２１及び第２の多層基板２２に形成された流路を介してバルブ６５（バルブ６５については後述する。）に通じており、マイクロ流路７１ａの他方の端部７１ｃには、第１の多層基板２１及び第２の多層基板２２に形成された流路を介して第２流路２５に通じている。

図６に示すように、膜電極接合体７２は、固体高分子電解質膜７２ａと、固体高分子電解質膜７２ａの両面それぞれに接合されたガス拡散層（ＧＤＬ：Gas Diffusion Layer）電極７２ｂ，７２ｃと、固体高分子電解質膜７２ａの外周部を挟持したガスケット７２ｄ，７２ｅと、から構成されている。

固体高分子電解質膜７２ａは、平面視して（図４の図示方向に見て）、第１の多層基板２１、セパレータ７１、両面セパレータ７３、セパレータ７５及び第２の多層基板２２と同じ外形形状を呈し、その外形形状は矩形状となっている。ガスケット７２ｄ，７２ｅは矩形枠状に形成されており、ガスケット７２ｄ，７２ｅの間に固体高分子電解質膜７２ａの外周部が挟持されている。ガスケット７２ｄ，７２ｅの内側において固体高分子電解質膜７２ａがガス拡散層電極７２ｂ，７２ｃの間に挟持されている。この膜電極接合体７２は、そのガス拡散層電極７２ｂがマイクロ流路７１ａに面するように、セパレータ７１に接合されている。なお、第１流路２４、第２流路２５、第３流路２６、第４流路２７及び貫通穴２８，２８，…はガスケット７２ｄ，７２ｅにおいて膜電極接合体７２を貫通している。

固体高分子電解質膜７２ａは、水素イオン（Ｈ⁺）を選択的に透過させるものである。ガス拡散層電極７２ｂ，７２ｃはともに水素、水、酸素等のガスを透過して拡散させるものであり、例えば炭素微粒子からなる担体としての膜に白金微粒子を触媒として担持させたものである。

両面セパレータ７３の膜電極接合体７２，７４それぞれとの接合面には、マイクロ流路７３ａ，７３ｂとしての葛折り状の溝が凹んだ状態に形成されている。マイクロ流路７３ａ，７３ｂの各一端部は、第２の多層基板２２に形成された流路を介して一酸化炭素除去器５３（一酸化炭素除去器５３については後述する。）の開口部５３ｆ（図８に図示。）に通じており、マイクロ流路７３ａ，７３ｂの各他端部は、第２の多層基板２２に形成された流路を介して第４流路２７に通じている。両面セパレータ７３の膜電極接合体７２，７４それぞれとの接合面から両面セパレータ７３の側面の一部にかけて、金メッキ等の導電性薄膜が成膜されている。両面セパレータ７３は、膜電極接合体７２のガス拡散層電極７２ｃがマイクロ流路７３ａに面するように、膜電極接合体７２に接合されている。

膜電極接合体７４は、膜電極接合体７２と同一の構成をしており、固体高分子電解質膜７４ａと、固体高分子電解質膜７４ａを挟持した一対のガス拡散層電極７４ｂ，７４ｃと、固体高分子電解質膜７４ａの外周部を挟持した一対のガスケット７４ｄ，７４ｅと、から構成されている。膜電極接合体７４は、そのガス拡散層電極７４ｃがマイクロ流路７３ｂに面するように、両面セパレータ７３に接合されている。

セパレータ７５の膜電極接合体７４との接合面には、マイクロ流路７５ａとしての葛折り状の溝が凹んだ状態に形成されており、ガス拡散層電極７４ｂがマイクロ流路７５ａに面するように、セパレータ７５と膜電極接合体７４とが接合されている。また、セパレータ７５の膜電極接合体７４との接合面からセパレータ７５の側面の一部にかけて、金メッキ等の導電性薄膜が成膜されている。また、マイクロ流路７５ａの一方の端部は、第２の多層基板２２に形成された流路を通じてバルブ６５に通じており、マイクロ流路７５ａの他方の端部は、第２の多層基板２２に形成された流路を通じて第２流路２５に通じている。

以上の燃料電池２３では、マイクロ流路７３ａ，７３ｂそれぞれには一酸化炭素除去器５３から水素ガスが供給され、膜電極接合体７２のガス拡散層電極７２ｃ及び膜電極接合体７４のガス拡散層電極７４ｃ中に水素ガスが浸透・拡散し、水素ガスが電気化学反応式（１）に示すように触媒の作用を受けて水素イオンと電子とに分離する。
Ｈ₂→２Ｈ⁺＋２ｅ^- … （１）

水素イオンは固体高分子電解質膜７２ａ，７４ａを通じて対側のガス拡散層電極７２ｂ，７４ｂに伝導し、電子はガス拡散層電極７２ｃ，７４ｃにより取り出される。従って、ガス拡散層電極７２ｃ，７４ｃが燃料極（カソード）として機能し、ガス拡散層電極７２ｃ，７４ｃに接した両面セパレータ７３の導電性薄膜が集電体として機能する。なお、ガス拡散層電極７２ｃ，７４ｃに接した両面セパレータ７３の導電性薄膜は充放電制御部９０（図５に図示。充放電制御部９０については後述する。）に接続されている。

一方、マイクロ流路７１ａ，７５ａそれぞれにはバルブ６５から空気が供給され、空気中の酸素ガスが膜電極接合体７２のガス拡散層電極７２ｂ及び膜電極接合体７４のガス拡散層電極７４ｂ中に浸透・拡散する。そして、電気化学反応式（２）に示すように、浸透した酸素ガスと、固体高分子電解質膜７２ａ，７４ａを通過した水素イオンと、ガス拡散層電極７２ｃ，７４ｃにより取り出された電子とが反応して水が生成物として生成される。ガス拡散層電極７２ｂ，７４ｂで生成された水はガス拡散層電極７２ｂ，７４ｂを透過して、マイクロ流路７１ａ，７５ａにまで拡散する。
２Ｈ⁺＋１／２Ｏ₂＋２ｅ^-→Ｈ₂Ｏ … （２）

燃料電池２３で上記（１），（２）に示す電気化学反応が起こることにより電気エネルギーが生成される。ここで、ガス拡散層電極７２ｂ，７４ｂが空気極（アノード）として機能し、ガス拡散層電極７２ｂ，７４ｂに接したセパレータ７１，７５の導電性薄膜が集電体として機能する。また、ガス拡散層電極７２ｂ，７４ｂに接したセパレータ７１，７５の導電性薄膜が充放電制御部９０に接続されており、生成された電気エネルギーが充放電制御部９０に供給されるようになっている。

図４に示すように、第２の多層基板２２の上面（発電モジュール２０の正面）には、平面視して正方形状又は矩形状を呈した三つの凹部４１，４２，４３が凹んだ状態に形成されている。凹部４１，４２，４３は、この順に発電モジュール２０の長手方向に沿って配列されている。図４の図示方向に見て左側の凹部４１には制御回路４４が搭載され、中央の凹部４２にはマイクロリアクタで構成された反応装置４５が搭載され、右側の凹部４３には検出駆動部４６が搭載されている。制御回路４４、反応装置４５及び検出駆動部４６の高さはそれぞれ凹部４１，４２，４３の深さよりも低く、制御回路４４、反応装置４５及び検出駆動部４６が第２の多層基板２２の上面よりも没している。

図４及び図５を用いて検出駆動部４６について説明する。検出駆動部４６は、燃料ポンプ６１と、燃料用のバルブ６２と、空気ポンプ６３と、空気用の２つのバルブ６４，６５と、三つの流量センサ６６，６７，６８と、から構成されている。

燃料ポンプ６１の取り込み口は、第２の多層基板２２に形成された流路を通じて燃料取り込み用の第１流路２４に連繋しており、燃料ポンプ６１の排出口は、第２の多層基板２２に形成された流路を通じて燃料用のバルブ６２に連繋している。燃料用のバルブ６２は、第２の多層基板２２に形成された流路を通じて反応装置４５の気化器５１（気化器５１については後述する。）の開口部５１ｄ（図８に図示。）に連繋しており、燃料用のバルブ６２から気化器５１までの間の流路に流量センサ６６が設けられている。

燃料ポンプ６１は、燃料を取り込み口から取り込んで排出口から排出することによって、燃料の液送を行うものである。燃料用のバルブ６２は、燃料ポンプ６１によって液送される燃料の流量を調節するものである。流量センサ６６は、燃料ポンプ６１によって液送される燃料の流量を検知し、検知した流量に応じた大きさの電流、電圧を出力するように設けられている。

空気ポンプ６３の取り込み口は、第２の多層基板２２に形成された流路を通じて空気取り込み用の第３流路２６に連繋しており、空気ポンプ６３の排出口は、第２の多層基板２２に形成された流路を通じて空気用のバルブ６４及びバルブ６５に連繋している。一方の空気用バルブ６４は、第２の多層基板２２に形成された流路を通じて反応装置４５の一酸化炭素除去器５３（一酸化炭素除去器５３については後述する。）に通じており、空気用バルブ６４から一酸化炭素除去器５３までの間の流路に流量センサ６７が設けられている。他方の空気用バルブ６５は、第２の多層基板２２に形成された流路を通じて燃料電池２３のマイクロ流路７５ａに通じており、更に第２の多層基板２２に形成された流路及び第１の多層基板２１に形成された流路を通じて燃料電池２３のマイクロ流路７１ａにも通じている。

空気ポンプ６３は、空気取り込み孔３１から取り込んだ空気を取り込み口から取り込みして排気口から排出することによって、空気を送るものである。一方の空気用バルブ６４は、空気ポンプ６３によって一酸化炭素除去器５３へ送られる空気の流量を調節するものであり、他方の空気用バルブ６５は、空気ポンプ６３によって燃料電池２３へ送られる空気の流量を調節するものである。流量センサ６７は、空気ポンプ６３から気化器５１へ送られる空気の流量を検知し、検出した流量に応じた大きさの電流、電圧を出力するように設けられている。流量センサ６８は、空気ポンプ６３から燃料電池２３へ送られる空気の流量を検知し、検出した流量に応じた大きさの電流、電圧を出力するように設けられている。

図５、図８及び図９を用いて反応装置４５について説明する。ここで、図８は、反応装置４５の裏面側から見て示した斜視図であり、図９は、図８に示された切断線IX−IXに沿った断面図である。反応装置４５は、燃料用バルブ６２から送られた燃料を加熱することにより燃料を気化する微小化学反応炉である気化器５１と、気化器５１から送られた混合気を水素と二酸化炭素に改質する微小化学反応炉である改質器５２と、改質器５２から送られた混合気に含まれる一酸化炭素を除去する微小化学反応炉である一酸化炭素除去器５３と、を具備し、気化器５１、改質器５２及び一酸化炭素除去器５３を連ねた構造を有する。

気化器５１は、セラミック、シリコン、アルミニウム、ガラス等の材料（シリコン、ガラスがより好ましい。）から板状に形成された２枚の基板５１ａ，５１ｂを互いに重ね合わせて接合した構造を有している。一方の基板５１ａの他方の基板５１ｂとの接合面には葛折り状の溝がエッチング法又はサンドブラス法により凹んだ状態に形成されており、この溝に蓋をするように一方の基板５１ａに他方の基板５１ｂを接合することによって、この溝が２枚の基板５１ａ，５１ｂの接合部に設けられたマイクロ流路５１ｃとなる。

基板５１ｂの接合面とは反対側の面にはマイクロ流路５１ｃの一方の端にまで通じる開口部５１ｄが形成されている。この開口部５１ｄは、第２の多層基板２２に形成された流路に連結し、この流路によって燃料用バルブ６２に通じている。これにより、燃料がバルブ６２から開口部５１ｄを通じてマイクロ流路５１ｃに供給されるようになっている。

基板５１ａの接合面とは反対側の面には薄膜ヒータ５４が形成されている。薄膜ヒータ５４は電気エネルギーにより発熱する電熱膜であり、具体的には電気抵抗性発熱体、半導体性発熱体を薄膜状に成膜したものである。薄膜ヒータ５４は電気的特性（例えば、抵抗値）が温度に依存する材料から形成されたものであり、薄膜ヒータ５４の温度が定まれば電気的特性が一義的に定まるようになっている。特に、薄膜ヒータ５４の温度と電気的特性との関係は線形関係となっている。従って、薄膜ヒータ５４の抵抗、電流、電圧から薄膜ヒータ５４の温度を求めることができる。

改質器５２は気化器５１と同様に２枚の基板５２ａ，５２ｂを接合した構造を有し、２枚の基板５２ａ，５２ｂの接合部にマイクロ流路５２ｃが設けられており、基板５２ａの接合面とは反対側の面に薄膜ヒータ５５が成膜されている。改質器５２のマイクロ流路５２ｃの一方の端部は、気化器５１のマイクロ流路５１ｃの他方の端部（開口部５１ｄとは反対側の端部）に連繋している。

一酸化炭素除去器５３も気化器５１と同様に２枚の基板５３ａ，５３ｂを接合した構造を有し、２枚の基板５３ａ，５３ｂの接合部にマイクロ流路５３ｃが設けられており、基板５３ａの接合面とは反対側の面に薄膜ヒータ５６が成膜されている。一酸化炭素除去器５３のマイクロ流路５３ｃの一方の端部は、改質器５２のマイクロ流路５２ｃの他方の端部に連結している。基板５３ｂの接合面とは反対側の面にはマイクロ流路５３ｃの一方の端部にまで通じる開口部５３ｅが形成されている。この開口部５３ｅは、第２の多層基板２２に形成された流路に連結し、この流路によって空気用バルブ６４に通じている。更に、基板５３ｂの接合面とは反対側の面にはマイクロ流路５３ｃの他方の端部にまで通じる開口部５３ｆが形成されている。この開口部５３ｆは、第２の多層基板２２に形成された流路に連結し、この流路によって燃料電池２３のマイクロ流路７３ａ，７３ｂに通じている。

改質器５２のマイクロ流路５２ｃの壁面には、触媒５２ｄが形成されている。触媒５２ｄは、メタノールと水の混合気を水素と二酸化炭素に改質する（下記化学反応式（３）参照。）触媒である。一例を挙げると、触媒５２ｄは、担体としてアルミニウム酸化物に銅及び亜鉛を担持させたＣｕＯ−ＺｎＯ系触媒（ＣｕＯ／ＺｎＯ／Ａｌ₂Ｏ₃化合物）である。
ＣＨ₃ＯＨ＋Ｈ₂Ｏ→３Ｈ₂＋ＣＯ₂ … （３）

なお、触媒５２ｄによってメタノールと水蒸気が完全に二酸化炭素及び水素に改質されない場合もあり、この場合、化学反応式（４）のように、メタノールと水蒸気が反応して二酸化炭素、一酸化炭素及び水蒸気が生成される。
２ＣＨ₃ＯＨ＋Ｈ₂Ｏ→５Ｈ₂＋ＣＯ＋ＣＯ₂ … （４）

一酸化炭素除去器５３のマイクロ流路５３ｃの壁面には、触媒５３ｄが形成されている。触媒５３ｄは、一酸化炭素と水の混合気を水素と二酸化炭素とに水性シフトする（下記化学反応式（５）参照）触媒であったり、一酸化炭素を選択的に酸化する（下記化学反応式（６）参照）触媒であったりする。一例を挙げると、触媒５３ｄは、担体としてアルミニウム酸化物に白金及びレニウムを担持させた触媒である。
ＣＯ＋Ｈ₂Ｏ→ＣＯ₂＋Ｈ₂ … （５）
２ＣＯ＋Ｏ₂→２ＣＯ₂ … （６）
なお、一酸化炭素除去器５３が上記化学反応式（５）の反応のみをもたらす反応器であった場合、バルブ６４、流量センサ６７は必要ない。

次に、図５を用いて制御回路４４について説明する。
制御回路４４は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）８０と、ＲＡＭ（Random Access Memory）８１と、ＲＯＭ（Read Only Memory）８２と、Ｄ／Ａ（Digital to Analog）コンバータ８３と、Ａ／Ｄ（Analog to Digital）コンバータ８４と、ドライバ８５，８６，８７，８８，８９と、充放電制御部９０と、二次電池９１と、ＤＣ／ＤＣ（Direct Current to Direct Current）コンバータ９２と、から構成されている。第２の多層基板２２にはプリント回路基板（ＰＣＢ：Print Circuit Board）としてバス、配線等が形成されており、ＣＰＵ８０、ＲＡＭ８１、ＲＯＭ８２、Ｄ／Ａコンバータ８３、Ａ／Ｄコンバータ８４、ドライバ８５，８６，８７，８８，８９、充放電制御部９０、二次電池９１及びＤＣ／ＤＣコンバータ９２が凹部４１に搭載され、更にバス、配線に接続されることによって、制御回路４４が構成されている。

ＲＯＭ８２は、ＣＰＵ８０にとって読取可能且つ実行可能なプログラムが格納されている。ＣＰＵ８０は、ＲＯＭ８２に格納されたプログラムを読み込み、そのプログラムに従った処理を行うことによって制御回路４４全体の制御を行うように設けられている。ＲＡＭ８１は、ＣＰＵ８０に作業領域を提供するものであり、プログラムに従ってＣＰＵ８０が実行した処理により生成されたデータ、ＣＰＵ８０が読み出したデータを一時的に記憶するように設けられている。

ドライバ８５は、ＣＰＵ８０の指令に従って燃料ポンプ６１を駆動し、燃料ポンプ６１の動作速度を制御するように設けられている。ドライバ８６は、ＣＰＵ８０の指令に従って空気ポンプ６３を駆動し、空気ポンプ６３の動作速度を制御するように設けられている。

Ｄ／Ａコンバータ８３は、ＣＰＵ８０から出力されたデジタルの流量調節データをアナログの電流又は電圧の大きさに変換し、その大きさの電流、電圧をバルブ６２，６４，６５それぞれに供給するように設けられている。これにより、バルブ６２による燃料の流量調節、バルブ６４による空気の流量調節、バルブ６５による空気の流量調節がＣＰＵ８０によって制御されるようになっている。

Ａ／Ｄコンバータ８４は、流量センサ６６，６７，６８それぞれから入力した電気信号（電流の大きさ、電圧の大きさ）をデジタルの流量データに変換し、変換した流量データをＣＰＵ８０に出力するように設けられている。これにより、燃料ポンプ６１によって液送される燃料の流量のデータ、空気ポンプ６３から気化器５１へ送られる空気の流量のデータ、及び、空気ポンプ６３から燃料電池２３へ送られる空気の流量のデータが、ＣＰＵ８０にフィードバックされる。ＣＰＵ８３は、流量センサ６６，６７，６８それぞれからフィードバックされた流量のデータに基づき、バルブ６２，６４，６５の制御を行う機能を有する。このようなＣＰＵ８０のフィードバック制御機能は、ＣＰＵ８０がＲＯＭ８２から読み込んだプログラムにより実現される。

ドライバ８７，８８，８９は、ＣＰＵ８０の指令に従って薄膜ヒータ５４，５５，５６をそれぞれ駆動し、それぞれの薄膜ヒータ５４，５５，５６に供給する電流、電圧を制御することによりそれぞれの薄膜ヒータ５４，５５，５６の温度を制御するように設けられている。薄膜ヒータ５４，５５，５６の電気的特性が温度に依存するので、ドライバ８７，８８，８９からそれぞれの薄膜ヒータ５４，５５，５６に供給される電流、電圧が温度データとしてＣＰＵ８０にフィードバックされ、ＣＰＵ８３は、薄膜ヒータ５４，５５，５６それぞれからフィードバックされた温度のデータに基づき、薄膜ヒータ５４，５５，５６それぞれの温度制御を行う機能を有する。このようなＣＰＵ８３の温度制御機能は、ＣＰＵ８３がＲＯＭ８２から読み込んだプログラムにより実現される。

二次電池９１は、ニッケル−カドミウム蓄電池、ニッケル−水素蓄電池、リチウムイオン電池、鉛蓄電池等の充放電可能な電池である。

充放電制御部９０は、ＣＰＵ８０の指令に従って、燃料電池２３から供給された電気エネルギーを二次電池９１に充電させたり、二次電池９１から電気エネルギーを放電させてＤＣ／ＤＣコンバータ９２に供給したり、燃料電池２３から供給された電気エネルギーをＤＣ／ＤＣコンバータ９２に供給したりするように設けられている。

ＤＣ／ＤＣコンバータ９２は、ＣＰＵ８０の指令に従って、充放電制御部９０から供給された電気エネルギーとしての直流電流の電圧を変換し、外部に供給するように設けられている。

図３に示すように、発電モジュール２０の側面のうち主に第２の多層基板２２の側面には、ＤＣ／ＤＣコンバータ９２の出力端子である陽極端子９２ａと陰極端子９２ｂが設けられている。なお、制御回路４４全体への電気エネルギーの供給はＤＣ／ＤＣコンバータ９２によって行われる。

また、発電モジュール２０の側面のうち主に第２の多層基板２２の側面には、複数の通信用電極９３，９３，…が本体１，１０１や他の発電モジュール２０とデータの入出力を行うインターフェースとして設けられている。通信用電極９３，９３，…は、第２の多層基板２２に形成されたバスに接続されている。

また、発電モジュール２０の側面のうち主に第２の多層基板２２の側面には、２つの主副設定用電極９４，９４が図５に示された主副設定用スイッチ８５として設けられている。主副設定用電極９４，９４は、第２の多層基板２２に形成されたバスに接続されている。主副設定用電極９４，９４は、本体１０１に発電モジュール２０を複数搭載する場合において、親（主）用の発電モジュール２０と子（副）用の発電モジュール２０を設定するために用いられる。つまり、主副設定用電極９４，９４を導電させると（この場合、主副設定用スイッチ８５がオンである。）、ＣＰＵ８０はその発電モジュール２０を親として認識するように設けられ、主副設定用電極９４，９４を絶縁させると（この場合、主副設定用スイッチ８５がオフである。）、ＣＰＵ８０はその発電モジュール２０を子として認識するように設けられている。このようなＣＰＵ８０の主副認識機能は、ＣＰＵ８０がＲＯＭ８２から読み込んだプログラムにより実現される。

次に、本体１に一つの発電モジュール２０を搭載して用いる場合に、電子機器１００の使用法及び電子機器１００の動作について説明する。
図１０、図１１に示すように、第１流路２４、第２流路２５、第３流路２６、第４流路２７の両側開口それぞれに蓋部材３３を嵌めて、第１流路２４、第２流路２５、第３流路２６及び第４流路２７の開口を蓋部材３３によって閉塞する。また、燃料取り込み穴２９、排気穴３０、空気取り込み穴３１、排気穴３２それぞれにコネクタ３４を嵌め込む。

次に、燃料容器１０を本体１（図１に図示。）の第１の収納空間７に装着する。次に、発電モジュール２０を本体１の第２の収納空間９に装着すると、燃料取り込み穴２９、排気穴３０、空気取り込み穴３１、排気穴３２それぞれに嵌め込んだ四つのコネクタ３４，３４，…が本体１に連結する。詳細には、燃料取り込み穴２９に嵌め込んだコネクタ３４が、第１の収納空間７内で燃料容器１０の排出口１１に通じる管に連結し、空気取り込み穴３１に嵌め込んだコネクタ３４は、本体１に設けられた空気フィルタに通じる管に連結し、排気穴３０，３２に嵌め込んだコネクタ３４は、本体１に設けられた排気口に通じる管に連結する。これにより、燃料容器１０から本体１を介して発電モジュール２０に燃料の供給が可能となり、外気から空気フィルタ、本体１を介して発電モジュール２０に空気の供給が可能となる。

また、本体１の第２の収納空間９の壁面には、主副設定用電極９４，９４を互いに接続させるための主設定用端子と、主設定用端子によって主となった発電モジュール２０の通信用通信用電極９３，９３，…とそれぞれ接続するための通信用端子と、電気エネルギー入力用端子とが設けられており、発電モジュール２０を本体１の第２の収納空間９に装着すると、主副設定用電極９４，９４が主設定用端子に共通接続することによって導電し、通信用電極９３，９３，…がそれぞれ通信用端子に接続し、陽極端子９２ａ、陰極端子９２ｂがそれぞれ電気エネルギー入力用端子に接続する。主副設定用電極９４，９４を主設定用端子によって導電させると、発電モジュール２０のＣＰＵ８０がその発電モジュール２０を親として認識する。通信用電極９３，９３，…をそれぞれ通信用端子に接続させると、本体１と発電モジュール２０との間でデータの入出力が可能となる。また、陽極端子９２ａ、陰極端子９２ｂをそれぞれ電気エネルギー入力端子に接続させると、発電モジュール２０から本体１に電気エネルギーの供給することが可能となる。

そして、発電モジュール２０が作動し、ＣＰＵ８０がドライバ８６、８７それぞれを介して空気ポンプ６３、燃料ポンプ６１を作動させ、更にドライバ８７，８８，８９それぞれを介して薄膜ヒータ５４，５５，５６を発熱させる。ここで、発電モジュール２０の作動は、本体１から通信用端子、通信用電極９３，９３，９３を介してＣＰＵ８０に作動信号が入力されることによって開始する。

発電モジュール２０の作動中、ＣＰＵ８０は、薄膜ヒータ５４，５５，５６それぞれからフィードバックされた温度のデータに基づき、薄膜ヒータ５４，５５，５６それぞれが所定温度になるように温度制御を行う。

燃料ポンプ６１が作動すると、燃料容器１０の燃料が燃料取り込み穴２９を通じて発電モジュール２０に供給され、発電モジュール２０に供給された燃料がバルブ６２、流量センサ６６を介して気化器５１に液送される。また、空気ポンプ６３が作動すると、外気の空気が空気取り込み穴３１を通じて発電モジュール２０に供給され、発電モジュール２０に供給された空気がバルブ６４、流量センサ６７を介して一酸化炭素除去器５３に送られるとともにバルブ６５、流量センサ６８を介して燃料電池２３に送られる。ここで、ＣＰＵ８０は、流量センサ６６，６７，６８それぞれからフィードバックされた流量のデータに基づき、所定の流量となるようにバルブ６２，６４，６５それぞれを制御する。

気化器５１では、供給された燃料が加熱されて気化（蒸発）し、メタノール及び水（水蒸気）の混合気となって改質器５２のマイクロ流路５２ｃに供給される。

改質器５２では、気化器５１から供給された混合気が改質器５２のマイクロ流路５２ｃを流動している時に、混合気中のメタノールと水蒸気が触媒５２ｄにより反応して二酸化炭素及び水素が生成される（上記化学反応式（３）を参照。）。また、改質器５２では、混合気中のメタノールと水蒸気が完全に二酸化炭素及び水素に改質されない場合もあり、この場合、化学反応式（４）のように、メタノールと水蒸気が反応して二酸化炭素、一酸化炭素が生成される（上記化学反応式（４）を参照。）。改質器５２で生成された一酸化炭素、二酸化炭素及び水素等からなる混合気が一酸化炭素除去器５３に供給される。

一酸化炭素除去器５３では、改質器５２から供給された混合気がマイクロ流路５３ｃを流動している時に、混合気中の一酸化炭素と水蒸気から二酸化炭素及び水素が生成されたり、混合気の中から特異的に選択された一酸化炭素と、バルブ６５から供給された空気に含まれる酸素とが反応して二酸化炭素が生成されたりする（上記化学反応式（５）、（６）を参照。）。

このように、反応装置４５の気化器５１、改質器５２及び一酸化炭素除去器５３を経た燃料から二酸化炭素と水素が生成される。反応装置４５で生成された生成物（二酸化炭素及び水素等）は、燃料電池２３に供給される。

燃料電池２３に供給された混合気がマイクロ流路７３ａ，７３ｂを流動し、混合気中の水素が膜電極接合体７２のガス拡散層電極７２ｃ及び膜電極接合体７４のガス拡散層電極７４ｃの触媒作用を受けて水素イオンと電子とに分離する（上記電気化学反応式（１）を参照。）。生成された水素イオンは、固体高分子電解質膜７２ａ，７４ａを透過する。

マイクロ流路７３ａ，７３ｂを流動し終わった混合気（水素が非常に希薄である。）は、第４流路２７及び排気穴３２を通じて本体１へ排気され、更に本体１から外部に排気される。

一方、燃料電池２３に供給された空気がマイクロ流路７１ａ，７５ａを流動し、空気中の酸素が膜電極接合体７２のガス拡散層電極７２ｂ及び膜電極接合体７４のガス拡散層電極７４ｂの作用を受けて水素イオンと電子と反応し、水が生成される（上記電気化学反応式（２）を参照。）。

マイクロ流路７１ａ，７５ａを流動し終わった空気（酸素が希薄である。）は、第２流路２５及び排気穴３０を通じて本体１へ排気され、更に本体１から外部に排気される。

燃料電池２３によって生成された電気エネルギーは、充放電制御部９０によって二次電池９１に充電される。更には、生成された電気エネルギーは、充放電制御部９０によってＤＣ／ＤＣコンバータ９２に供給され、ＤＣ／ＤＣコンバータ９２によって直流電流の所定電圧に変換され、陽極端子９２ａ及び陰極端子９２ｂを通じて本体１に供給される。本体１は、供給された電気エネルギーにより動作する。

発電モジュール２０に動作している時、ＣＰＵ８０が通信用電極９３，９３，…及び通信用端子を介して、本体１に対してデータの入出力を行う。

次に、本体１０１に複数の発電モジュール２０，２０を搭載して用いる場合に、電子機器１２０の使用方法及び電子機器１２０の動作について説明する。

図１２、図１３に示すように、一方の発電モジュール２０の第１流路２４、第２流路２５、第３流路２６、第４流路２７をそれぞれ他方の発電モジュール２０の第１流路２４、第２流路２５、第３流路２６、第４流路２７に位置合わせをし、一方の発電モジュール２０に他方の発電モジュール２０を重ねる。ここで、一方の発電モジュール２０の下面を他方の発電モジュール２０の上面に当接させ、その当接面側の第１流路２４、第２流路２５、第３流路２６、第４流路２７の開口にパッキン３５を装着する。更には、発電モジュール２０に他方の発電モジュール２０を重ねることで、一方の発電モジュール２０の貫通穴２８，２８，…を他方の発電モジュール２０の貫通穴２８，２８，…にそれぞれ位置合わせする。

次に、貫通穴２８，２８，…にボルト３８，３８，…をそれぞれ挿入し、反対側から出たボルト３８，３８，…の先端部にナット３９，３９，…をそれぞれ螺合させる。ここで、何れのボルト３８も、貫通穴２８に挿通するロッド部３８ｂと、ロッド部３８ｂの一方の端部に一体形成された係合部としての頭部３８ａと、から構成されており、ロッド部３８ｂの外周には螺旋状のねじ切りが形成されており、頭部３８ａの直径はロッド部３８ｂの直径よりも大きい。別の係合部としてのナット３９をロッド部３８ｂの先端部に螺合することにより、ボルト３８の頭部３８ａが貫通穴２８の周囲において一方の発電モジュール２０に係合し、別の係合部としてのナット３９が貫通穴２８の反対側の周囲において他方の発電モジュール２０に係合し、頭部３８ａとナット３９が互いに近づく方向に発電モジュール２０，２０を締め付け合う。以上のようにして、２つの発電モジュール２０，２０を組み付ける。

次に、第１流路２４、第２流路２５、第３流路２６、第４流路２７の両側開口それぞれに蓋部材３３を嵌めて、第１流路２４、第２流路２５、第３流路２６及び第４流路２７の開口を蓋部材３３によって閉塞する。

次に、２つの発電モジュール２０，２０の燃料取り込み穴２９，２９のうち一方にコネクタ３４を嵌め込み、他方に蓋部材３３を嵌め込む。２つの排気穴３０，３０、２つの空気取り込み穴３１，３１、２つの排気穴３２，３２についても同様に、一方にコネクタ３４を嵌め込み、他方に蓋部材３３を嵌め込む。

次に、燃料容器１０を本体１０１（図２に図示。）の第１の収納空間７に装着する。次に、組み付けた２つの発電モジュール２０，２０を本体１０１の第２の収納空間１０９に装着すると、燃料取り込み穴２９、排気穴３０、空気取り込み穴３１、排気穴３２それぞれに嵌め込んだ四つのコネクタ３４，３４，…が本体１０１に連結する。詳細には、燃料取り込み穴２９に嵌め込んだコネクタ３４が、第１の収納空間７内で燃料容器１０の排出口１１に通じる管に連結し、空気取り込み穴３１に嵌め込んだコネクタ３４は、本体１０１に設けられた空気フィルタに通じる管に連結し、排気穴３０，３２に嵌め込んだコネクタ３４は、本体１０１に設けられた排気口に通じる管に連結する。これにより、燃料容器１０から本体１０１を介して発電モジュール２０に燃料の供給が可能となり、外気から空気フィルタ、本体１０１を介して発電モジュール２０に空気の供給が可能となる。

また、本体１０１の第２の収納空間１０９の壁面には、主副設定用電極９４，９４を互いに接続させるための主設定用端子と、主設定用端子によって親（主）となった発電モジュール２０の通信用通信用電極９３，９３，…とそれぞれ接続するための主通信用端子と、主となった発電モジュール２０の通信用通信用電極９３，９３，…と子（副）となった発電モジュール２０の通信用通信用電極９３，９３，…とを互いに接続させるための主副間通信用端子と、発電モジュール２０，２０が本体１０１の定格出力に応じて並列接続または直列接続するように、陽極端子９２ａ，９２ａ、陰極端子９２ｂ，９２ｂを適宜接続させて出力させるための電気エネルギー入力用端子と、が設けられている。ここで、発電モジュール２０，２０を本体１０１の第２の収納空間１０９に装着すると、一方の発電モジュール２０の主副設定用電極９４，９４が主設定用端子に接続して導電し、他方の発電モジュール２０の主副設定用電極９４，９４は絶縁されたままとなる。これにより、一方の発電モジュール２０のＣＰＵ８０がその発電モジュール２０を親として認識し、他方の発電モジュール２０のＣＰＵ８０がその発電モジュール２０を子として認識する。

更に、発電モジュール２０，２０を本体１０１の第２の収納空間１０９に装着すると、２つの発電モジュール２０，２０の通信用電極９３，９３，…がそれぞれ主副間通信用端子に接続する。そして、また親となる発電モジュール２０は、その通信用電極９３が本体１０１の主通信用端子と接続され、主副通信用端子を介して子となった発電モジュール２０の発電状態等の情報を一元管理して本体１０１にその管理情報を主通信用端子を介して伝達する。これにより、本体１０１は親となる発電モジュール２０との間の接続だけで親及び子の発電モジュール２０，２０の情報を知ることができる。

更には、発電モジュール２０，２０を本体１０１の第２の収納空間１０９に装着すると、２つの発電モジュール２０，２０の陽極端子９２ａ，９２ａ、陰極端子９２ｂ，９２ｂが電気エネルギー入力用端子に接続する。これにより、２つの発電モジュール２０，２０から本体１０１に電気エネルギーの供給することが可能となるが、２つの発電モジュール２０，２０が直列接続であっても良いし、並列接続であっても良い。直列接続とは、一方の発電モジュール２０の陽極端子９２ａが本体１０１の電気エネルギー入力端子に接続し、一方の発電モジュール２０の陰極端子９２ｂが本体１０１の収納空間１０９に設けられた短絡端子によって他方の発電モジュール２０の陽極端子９２ａに接続され、他方の発電モジュール２０の陰極端子９２ｂが本体１０１の別の電気エネルギー入力端子に接続した状態をいう。並列接続とは、両方の発電モジュール２０，２０の陽極端子９２ａ，９２ａが本体１０１の電気エネルギー入力端子に共通接続され、両方の発電モジュール２０，２０の陰極端子９２ｂ，９２ｂが本体１０１の別の電気エネルギー入力端子に共通接続された状態をいう。

発電モジュール２０，２０がそれぞれ作動する。これにより、上記のような発電モジュール２０が１つの場合と同様に、発電モジュール２０，２０がそれぞれ発電を行い、発電モジュール２０，２０から本体１０１に電気エネルギーが供給される。本体１０１は、供給された電気エネルギーにより動作する。

発電モジュール２０，２０で発電が行われている最中には、どちらの発電モジュール２０，２０のＣＰＵ８０，８０も、上記のような発電モジュール２０が一つの場合と同様にフィードバック制御を行う。ここで、発電モジュール２０，２０に動作している時、どちらのＣＰＵ８０，８０も通信用電極９３，９３，…及び通信用端子を介して、本体１０１に対してデータの入出力を行う。更には、ＣＰＵ８０，８０同士も通信用電極９３，９３，…及び通信用端子を介してデータの入出力を行うが、親として設定された発電モジュール２０のＣＰＵ８０が子として設定された発電モジュール２０のＣＰＵ８０に対しての通信制御を行い、親の発電モジュール２０のＣＰＵ８０が子の発電モジュール２０の動作状況を確認する。親の発電モジュール２０のＣＰＵ８０が子の発電モジュール２０の動作状況に応じて、親の発電モジュール２０のＣＰＵ８０が子の発電モジュール２０のＣＰＵ８０に指令を出力し、これにより両方の発電モジュール２０，２０の出力電力を均一化するとともに安定化させる。

更には、子の発電モジュール２０に異常が発生した場合、親の発電モジュール２０のＣＰＵ８０が親の発電モジュール２０のバルブ６２，６４，６５による流量を上げて、親の発電モジュール２０の出力電力を上昇させる。

更には、子の発電モジュール２０のＣＰＵ８０に異常が発生した場合、親の発電モジュール２０のＣＰＵ８０が、子の発電モジュール２０のＣＰＵ８０に代わって、通信用電極９３，９３，…及び通信用端子を通じて、子の発電モジュール２０のバルブ６２，６４，６５、燃料ポンプ６１、空気ポンプ６３、充放電制御部９０、ＤＣ／ＤＣコンバータ９２等の通信制御を行う。

以上のように、本実施の形態によれば、発電モジュール２０が制御回路４４、反応装置４５、検出駆動部４６及び燃料電池２３を一体にしてユニット化したものであるため、燃料及び空気を供給すること、燃料から水素を生成すること、水素と空気を電気化学反応させて電気エネルギーを生成すること、全体の制御を行うことが、一つの発電モジュール２０で可能となる。このような発電モジュール２０が本体１，１０１に対して着脱自在となっているため、その発電モジュール２０を２機種の本体１，１０１の間で使い回すことができる。従って、本体１，１０１それぞれに対して、最適な燃料電池、反応装置、検出駆動部、制御回路の設計を行わなくても済むことが可能となる。複数機種の電子機器を設計するに際して、それぞれの機種に対して燃料電池等の最適設計を行わなくても良いため、設計コストの削減を図ることができる。
なお、副（子）となる発電モジュール２０が複数の場合に、本体１０１の第２の収納空間１０９の壁面には、副となった発電モジュール２０の通信用通信用電極９３，９３，…と他の副となった発電モジュール２０の通信用通信用電極９３，９３，…とを互いに接続させるための副副間通信用端子が設けられていてもよい。

また、発電モジュール２０の正面から裏面に貫通する第１流路２４、第２流路２５、第３流路２６、第４流路２７が形成されているため、２つの発電モジュール２０，２０を積み重ねるだけで、燃料取り込み用、空気取り込み用、排気用の穴を共通化することができる。

また、発電モジュール２０の正面から裏面に貫通する貫通穴２８，２８，…が形成されているため、上述したように２つの発電モジュール２０，２０を積み重ねた場合、ボルト３８とナット３９による締結によって２つの発電モジュール２０，２０を簡単に組み付けることができる。

また、燃料取り込み穴２９、空気取り込み穴３１、排気穴３０，３２に装着する部材は蓋部材３３、コネクタ３４から選択するだけで、更に、流路２４〜２７の両側開口に装着する部材は蓋部材３３、パッキン３５から選択するだけで、発電モジュール２０を一個でも複数でも運転動作させることができる。また、電子機器の本体の定格電力等に応じた数の発電モジュール２０を重ねることにより、その本体の設計変更を行うことなく、その本体用の電源として簡単確実に用いることができる。

また、発電モジュール２０の側面に陽極端子９２ａと陰極端子９２ｂが設けられているので、発電モジュール２０を本体１，１０１に搭載するだけで、発電モジュール２０で本体１，１０１を動作させることが可能となる。発電モジュール２０の側面に陽極端子９２ａと陰極端子９２ｂが設けられているので、電子機器の本体に設けられた端子と陽極端子９２ａと陰極端子９２ｂとの配線構造を変更するだけで、並列接続や直列接続に設計変更することが簡単に行える。

また、燃料電池２３が第１の多層基板２１と第２の多層基板２２との間に挟持されているため、反応装置４５に設けられた薄膜ヒータ５４，５５，５６の熱が燃料電池２３に伝導し、燃料電池２３も加熱される。従って、燃料電池２３における電気化学反応の効率が熱によって向上する。更には、中央の凹部４２に反応装置４５が搭載されているので、発電モジュール２０全体での熱損失を減少させることができる。このように、発電モジュール２０全体での熱エネルギーを効率よく用いることができる。

親として設定された発電モジュール２０のＣＰＵ８０が子として設定された発電モジュール２０のＣＰＵ８０に対しての通信制御を行い、親の発電モジュール２０のＣＰＵ８０が子の発電モジュール２０の動作状況を確認し、子の発電モジュール２０に異常が発生した場合、親の発電モジュール２０の出力電力を上昇させるので、安定して電気エネルギーを生成することができる。

なお、本発明は、上記実施形態に限定されることなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、種々の改良並びに設計の変更を行っても良い。
例えば、上記実施形態では、燃料電池２３が水素と酸素と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ったが、燃料電池２３の代わりに、メタノールと水と酸素との電気化学反応により電気エネルギーを生成する燃料電池を設けても良い。この場合、その燃料電池の燃料極に面するマイクロ流路には、気化したメタノールと水の混合気が燃料ポンプの圧力によって供給され、その燃料電池の空気極に面するマイクロ流路には、空気が空気ポンプの圧力によって供給される。また、上記実施形態では反応装置４５が、気化器５１と、改質器５２と、一酸化炭素除去器５３と、を備えたものであるが、メタノールと水と酸素との電気化学反応により電気エネルギーを生成する燃料電池の場合には、このような反応装置４５の代わりに気化器を備えた反応装置を設ける。従って、反応装置における燃料の反応は燃料の化学変化を伴うことのみならず、反応装置４５の代わりに設けた反応装置（気化器）のように燃料の状態変化（液体から気体への気化）を伴うものであっても良く、この場合に生成物は燃料の気体（蒸気）である。ここで、メタノールと水と酸素との電気化学反応により電気エネルギーを生成する燃料電池の場合、燃料極では、電気化学反応式（７）に示すように、反応装置の気化器から供給された混合気が、燃料極の触媒の作用を受けて水素イオンと電子と二酸化炭素に分離する。水素イオンはイオン伝導膜を通じて空気極に伝導し、電子は燃料極により取り出される。一方、空気極では、電気化学反応式（８）に示すように、空気中の酸素と、燃料電池の電解質膜を通過した水素イオンと、燃料極により取り出された電子とが反応して水が副生成物として生成される。
ＣＨ₃ＯＨ＋Ｈ₂Ｏ→ＣＯ₂＋６Ｈ⁺＋６ｅ^- … （７）
６Ｈ⁺＋３／２Ｏ₂＋６ｅ^-→３Ｈ₂Ｏ … （８）

また、上記実施形態では、２つの発電モジュール２０，２０を積み重ねて用いた場合を例にして説明したが、３つ以上の発電モジュール２０，２０，…を積み重ねて、別の機種の本体に搭載して用いても良い。
上記実施形態では、燃料電池２３は、３つの領域（凹部）４１，４２，４３と重なるように形成されているが、３つの領域４１，４２，４３のうちの少なくとも１つの領域よりも広く形成されていれば、燃料電池２３の表面積が増大でき、迅速に本体１，１０１の定格出力を発電することができる。また燃料電池２３は１つの発電モジュール２０で２つ積層されていたが、３層以上であってもよく、出力電圧が比較的小さければ単層であってもよい。

また、上記実施形態では、電子機器１００，１２０としてノート型パーソナルコンピュータを例として挙げたが、携帯電話機、ＰＤＡ、電子手帳、腕時計、デジタルスチルカメラ、デジタルビデオカメラ、ゲーム機器、遊技機、家庭用電気機器、その他の電子機器にも本発明を適用することができる。これらの電子機器本体に一又は複数の発電モジュール２０を着脱自在に設けて用いる。
上記実施形態では、反応装置４５を加熱する手段として薄膜ヒータ５４，５５，５６を設けたが、薄膜ヒータ５４，５５，５６は、電圧信号によって迅速に温度制御が可能なので、薄膜ヒータ５４，５５，５６を気化器５１、改質器５２、一酸化炭素除去器５３の温度の微調整するための補助熱源として用い、さらに燃料に酸素を加えて燃焼することによって大きな熱量を気化器５１、改質器５２、一酸化炭素除去器５３に供給する燃焼器を反応装置４５内に設けて発熱効率を向上することが好ましい。このとき、燃焼器は気化器５１、改質器５２、一酸化炭素除去器５３毎に設けてもよく、また、一番高い反応温度を要する改質器５２近傍にのみ配置してもよい。後者の場合、燃焼器からの熱の伝搬によって気化器５１及び一酸化炭素除去器５３がそれぞれ要する反応温度に近づくように、基板５１ａ，５１ｂ、基板５２ａ，５２ｂ及び基板５３ａ，５３ｂの材料、寸法、形状を適宜設定して、最適の温度勾配が得られる構造にすることが好ましい。

１、１０１ … 本体
２０ … 発電モジュール
２３ … 燃料電池
２４ … 第１流路（燃料用の流路）
２５ … 第２流路（別の排気用の流路）
２６ … 第３流路（空気用の流路）
２７ … 第４流路（排気用の流路）
２８ … 貫通穴
３８ … ボルト
３８ａ … 頭部（係合部）
３８ｂ … ロッド部（ロッド）
３９ … ナット（別の係合部）
４４ … 制御回路（制御部）
４５ … 反応装置
４６ … 検出駆動部（駆動部）
６１ … 燃料ポンプ
６２、６４、６５ … バルブ
６３ … 空気ポンプ
９２ａ … 陽極端子
９２ｂ … 陰極端子
１００、１２０ … 電子機器

Claims (10)

1. 燃料容器から供給される燃料から電気化学反応により電気エネルギーを生成する燃料電池を含む発電モジュール本体を有する発電装置であって、
   この発電モジュール本体を複数並列配置した状態で、前記燃料容器の排出口から当該発電装置が搭載される電子機器を介して一方の発電モジュール本体に供給される燃料が一方の発電モジュール本体を介して他方の発電モジュール本体に供給できるように複数の発電モジュール本体の間で互いに連結自在の燃料供給流路を有することを特徴とする発電装置。
2. 前記発電モジュール本体の前記燃料供給流路は、複数並列配置した状態で前記並列の方向に貫通していることを特徴とする請求項１に記載の発電装置。
3. 前記発電モジュール本体は、前記発電モジュール本体を複数並列配置した状態で前記並列の方向の一端に位置する前記発電モジュール本体の前記燃料供給流路から前記燃料を供給する場合、前記並列の方向の他端に位置する前記発電モジュール本体の露出した前記燃料供給流路を閉塞する蓋部材が取り付けできることを特徴とする請求項１又は２に記載の発電装置。
4. 前記燃料電池で生成された電気エネルギーを出力するための陽極端子と陰極端子とを前記発電モジュール本体の外面のうち前記発電モジュール本体を複数並列配置した状態において隠されない面に設けることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の発電装置。
5. 前記発電モジュール本体は、前記発電モジュール本体を複数並列配置した状態で、一方の発電モジュール本体の前記燃料電池の燃料極から排出された排気を他方の発電モジュール本体を介して外に排出できるように複数の発電モジュール本体の間で互いに連結自在の第１の排気流路を有することを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の発電装置。
6. 前記発電モジュール本体は、前記発電モジュール本体を複数並列配置した状態で、一方の発電モジュール本体の前記燃料電池の空気極と他方の発電モジュール本体の前記燃料電池の空気極とが連通自在の空気流路を有することを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の発電装置。
7. 前記発電モジュール本体は、前記発電モジュール本体を複数並列配置した状態で、一方の発電モジュール本体の前記燃料電池の空気極から排出される排気を他方の発電モジュール本体を介して外に排出できるように複数の発電モジュール本体の間で互いに連結自在の第２の排気流路を有することを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に発電装置。
8. 前記発電モジュール本体は、前記燃料供給流路と連通し、外部から前記燃料を取り込む取り込み穴を有することを特徴とする請求項１から７のいずれか一項に発電装置。
9. 前記発電モジュール本体は、燃料を反応させて生成物を生成する反応装置を含み、
   前記燃料電池は、前記反応装置で生成された生成物と酸素と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って、
   前記発電モジュール本体は、
   前記反応装置と、前記燃料電池と、燃料を前記反応装置に送るとともに空気を前記燃料電池に送る駆動部と、前記駆動部の制御を行う制御部と、を一体に設けたものであることを特徴とする請求項１から８のいずれか一項に記載の発電装置。
10. 前記発電モジュール本体の前記燃料供給流路は、前記駆動部を介して前記反応装置に通じていることを特徴とする請求項９に記載の発電装置。

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