JP5320711B2 - Power generator - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a power generating device capable of removing certainly gas leaked from a fuel cell without discharging it as it is. <P>SOLUTION: The power generating device 300 is provided with a power generating cell 220 which is housed in a case 501 and generates power using fuel and at least one of combustion parts 91, 92 which burn gas flowing in the case 501 at the outside of the power generating cell 220. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&amp;INPIT

Description

本発明は、発電装置に関する。   The present invention relates to a power generator.

近年では、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。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。今日では、一次電池及び二次電池の代替えのために、高いエネルギー容量を実現できる燃料電池についての研究・開発が盛んに行われている。   In recent years, small electronic devices such as mobile phones, notebook personal computers, digital cameras, watches, PDAs (Personal Digital Assistance), and electronic notebooks have made remarkable progress and development. As power sources for electronic devices, primary batteries such as alkaline dry batteries and manganese dry batteries, or secondary batteries such as nickel-cadmium storage batteries, nickel-hydrogen storage batteries, and lithium ion batteries are used. Today, research and development of fuel cells capable of realizing a high energy capacity are actively carried out as an alternative to primary batteries and secondary batteries.

燃料電池は、燃料と大気中の酸素とを電気化学的に反応させて化学エネルギーを電気エネルギーに変換するものである。従来の燃料電池はセパレータと膜電極接合体とを交互に積層することでスタック化されており、二つのセパレータに挟持された膜電極接合体を１つの発電セルとしている。膜電極接合体は固体高分子電解質膜の両面にガス拡散層を積層したものであり、セパレータは両面に流路を形成したものであり、セパレータの一方の面に形成された流路にはアノードガスが流れ、他方の面に形成された流路にはカソードガスが流れる。
このようなスタック化された燃料電池においては、配管の継手部や樹脂部等にガスシールを行うものの、一体で作られた配管等に比べて気体が漏れ易い。そこで、燃料電池から漏れ出た気体を冷却用のファンなどで空気を送って発電システム内に篭らないようにしている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００５−１０８７１８号公報 A fuel cell converts chemical energy into electrical energy by electrochemically reacting fuel and oxygen in the atmosphere. Conventional fuel cells are stacked by alternately laminating separators and membrane electrode assemblies, and a membrane electrode assembly sandwiched between two separators is used as one power generation cell. The membrane electrode assembly is a laminate in which gas diffusion layers are laminated on both sides of a solid polymer electrolyte membrane. The separator is a channel in which a channel is formed on both sides. The channel formed on one side of the separator has an anode. The gas flows, and the cathode gas flows through the flow path formed on the other surface.
In such a stacked fuel cell, although gas sealing is performed on a joint portion or a resin portion of a pipe, gas is likely to leak as compared with an integrally formed pipe or the like. In view of this, gas leaked from the fuel cell is sent by a cooling fan or the like so as not to enter the power generation system (see, for example, Patent Document 1).
JP-A-2005-108718

しかしながら、上記特許文献１では、冷却用のファンなどで発電システム内に空気を送って上述の気体が篭らないようにしているのみで、漏れ出た気体を除去してそのまま排出させないような具体的な対策が望まれている。
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、燃料電池から漏れ出した気体をそのまま排出させることなく確実に除去することのできる発電装置を提供することを目的としている。 However, in the above-mentioned Patent Document 1, only air is sent into the power generation system by a cooling fan or the like so that the above-mentioned gas is not trapped, and the leaked gas is removed and not discharged as it is. Measures are desired.
The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a power generator that can reliably remove the gas leaking from the fuel cell without exhausting it as it is.

上記課題を解決するため、請求項１の発明は、
筐体内に収容されて、燃料を用いて発電を行う発電セルと、
前記燃料を貯留する燃料貯留部と、前記燃料貯留部から前記燃料を前記発電セルに送出した後に、前記発電セルから生成される生成物を放熱させる放熱部と、前記放熱部によって凝縮した液体と凝縮しない気体とを分離する気液分離膜と、前記気液分離膜によって分離した液体を回収する液体回収部と、を有する燃料容器と、
前記凝縮しない気体が前記発電セルの周囲を流れるように設けられた流路と、
前記流路を流れた前記凝縮しない気体を燃焼する第１燃焼部と、
を備え、
前記凝縮しない気体は、前記流路の上流側から下流側に流れて、
前記発電セルは、前記流路内において、前記流路の上流側端部と下流側端部との間に配置され、
前記第１燃焼部は、前記流路の下流側端部に設けられていることを特徴とする。 In order to solve the above problems, the invention of claim 1
A power generation cell housed in a housing and generating power using fuel;
A fuel storage section for storing the fuel, a heat dissipation section for radiating a product generated from the power generation cell after the fuel is sent from the fuel storage section to the power generation cell, and a liquid condensed by the heat dissipation section, A fuel container having a gas-liquid separation membrane that separates a gas that does not condense, and a liquid recovery unit that recovers the liquid separated by the gas-liquid separation membrane;
A flow path provided so that the non-condensing gas flows around the power generation cell ;
A first combustion section for burning the non-condensed gas that has flowed through the flow path;
With
The non-condensing gas flows from the upstream side of the flow path to the downstream side,
The power generation cell is disposed in the flow path between the upstream end and the downstream end of the flow path,
The first combustion section is provided at a downstream end of the flow path.

好ましくは、前記第１燃焼部は、前記気体を燃焼させる燃焼触媒と、前記燃焼触媒の両面を挟む不燃性網とを備える。  Preferably, the first combustion unit includes a combustion catalyst that combusts the gas and a noncombustible net that sandwiches both surfaces of the combustion catalyst.
好ましくは、前記第１燃焼部は、前記筐体の外部との排気口を兼ねている。  Preferably, the first combustion unit also serves as an exhaust port with the outside of the housing.
好ましくは、前記燃料が供給されて前記燃料の改質反応を起こすことによって改質ガスを生成し、前記改質ガスを前記発電セルに供給する改質器が、前記筐体内において、前記流路の外側の空間に配置され、  Preferably, a reformer that generates a reformed gas by causing a reforming reaction of the fuel when supplied with the fuel and supplies the reformed gas to the power generation cell is provided in the casing in the flow path. Placed in the space outside
前記筐体内において、前記流路の外側の空間内の気体を燃焼する第２燃焼部を、さらに備える。  The housing further includes a second combustion section for burning the gas in the space outside the flow path.
好ましくは、前記第２燃焼部は、前記気体を燃焼させる燃焼触媒と、前記燃焼触媒の両面を挟む不燃性網とを備える。  Preferably, the second combustion unit includes a combustion catalyst that combusts the gas, and a noncombustible net that sandwiches both surfaces of the combustion catalyst.
好ましくは、前記気液分離膜によって分離した気体を前記第１燃焼部で燃焼させる。  Preferably, the gas separated by the gas-liquid separation membrane is burned in the first combustion section.

本発明によれば、燃料電池から漏れ出した気体をそのまま外に排出させることなく、確実に除去することができる。   According to the present invention, the gas leaking from the fuel cell can be reliably removed without being discharged to the outside as it is.

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。   The best mode for carrying out the present invention will be described below with reference to the drawings. However, although various technically preferable limitations for implementing the present invention are given to the embodiments described below, the scope of the invention is not limited to the following embodiments and illustrated examples.

[第一の実施の形態]
図１は、燃料容器１の分解斜視図、図２(a)は、金属板６の下面図、(b)は、容器本体２の上面図、図３(a)は、切断線IIIＡ−IIIＡに沿って切断した際の矢視断面図、(b)は、切断線IIIＢ−IIIＢに沿って切断した際の矢視断面図、図４(a)は、燃料容器１の上面図、(b)は、切断線IVＢ−IVＢに沿って切断した際の矢視断面図である。
燃料容器１は、内部空間が形成された容器本体２と、容器本体２の内側に収容された燃料貯留部４と、容器本体２の外側上面に外装された金属板（放熱部）６と、容器本体２に取り付けられた気液分離膜８と、を備える。
容器本体２は全体として箱状を成しており、容器本体２の内側に空間が形成されている。容器本体２は透明又は半透明な部材であって、例えばポリエチレン、ポリプロピレン、ポリカーボネート、アクリル等の材料からなる。なお、容器本体２がＡＢＳといった不透明な樹脂からなるものでも良いし、金属からなるものでも良い。 [First embodiment]
1 is an exploded perspective view of the fuel container 1, FIG. 2 (a) is a bottom view of the metal plate 6, (b) is a top view of the container body 2, and FIG. 3 (a) is a cutting line IIIA-IIIA. (B) is a cross-sectional view taken along the cutting line IIIB-IIIB, FIG. 4 (a) is a top view of the fuel container 1, and (b) is a cross-sectional view taken along the cutting line IIIB-IIIB. ) Is a cross-sectional view taken along the line IVB-IVB.
The fuel container 1 includes a container body 2 in which an internal space is formed, a fuel storage part 4 accommodated inside the container body 2, a metal plate (heat radiating part) 6 sheathed on the outer upper surface of the container body 2, A gas-liquid separation membrane 8 attached to the container body 2.
The container body 2 has a box shape as a whole, and a space is formed inside the container body 2. The container body 2 is a transparent or translucent member, and is made of a material such as polyethylene, polypropylene, polycarbonate, or acrylic. The container body 2 may be made of an opaque resin such as ABS, or may be made of metal.

容器本体２の下面左端部には、係合部２８が設けられている。係合部２８は容器本体２の下面から下方に突出し、係合部２８を左右方向に見て係合部２８はＴ字型を成している。   An engaging portion 28 is provided at the left end portion of the lower surface of the container body 2. The engaging portion 28 protrudes downward from the lower surface of the container main body 2, and the engaging portion 28 has a T shape when viewed in the left-right direction.

容器本体２の内側には、燃料貯留部４が収容されている。燃料貯留部４は袋状を成しており、容器本体２の内部空間がこの燃料貯留部４によって燃料貯留部４の内側の燃料貯留空間４１と、燃料貯留部４の外側であって容器本体２の内側の液体回収空間（液体回収部）２１とに区画されている。これにより、燃料貯留空間４１と液体回収空間２１が燃料貯留部４によって仕切られている。   A fuel reservoir 4 is accommodated inside the container body 2. The fuel storage portion 4 is formed in a bag shape, and the internal space of the container main body 2 is outside the fuel storage portion 4 and the fuel storage space 41 inside the fuel storage portion 4 by the fuel storage portion 4. 2 is divided into a liquid recovery space (liquid recovery part) 21 inside. Thereby, the fuel storage space 41 and the liquid recovery space 21 are partitioned by the fuel storage portion 4.

液体回収空間２１は、燃料貯留部４の外側であって容器本体２内の空間部分とされている。また、液体回収空間２１には予め液体９９が少量注入されている。なお、予め貯留されている液体９９は水であっても良いし、水以外の液体であっても良いし、更には液体９９の代わりに吸湿性の塩化カルシウム等の薬剤を含む固体が液体回収空間２１に収容されていても良い。   The liquid recovery space 21 is outside the fuel storage unit 4 and is a space part in the container body 2. A small amount of liquid 99 is injected into the liquid recovery space 21 in advance. The liquid 99 stored in advance may be water or a liquid other than water, and a solid containing a chemical such as hygroscopic calcium chloride instead of the liquid 99 may be recovered. It may be accommodated in the space 21.

燃料貯留部４内には燃料４９が貯留されている。燃料貯留部４が可撓性を有しており、内部の燃料４９の量の増減に応じて燃料貯留部４が収縮し、燃料貯留部４の内容積が増減する。   A fuel 49 is stored in the fuel storage unit 4. The fuel storage unit 4 has flexibility, and the fuel storage unit 4 contracts in accordance with the increase or decrease of the amount of the internal fuel 49, and the internal volume of the fuel storage unit 4 increases or decreases.

燃料４９は、液体状の化学燃料又は液体状の化学燃料と水の混合液である。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ジメチルエーテル等のエーテル類、ガソリンといった化学組成に水素原子を含む化合物である。
燃料貯留部４には燃料排出管４２が連結され、この燃料排出管４２が容器本体２の右壁２２を貫通して容器本体２の外に突出している。燃料排出管４２には逆止弁（図示しない）が嵌め込まれている。この逆止弁は燃料排出管４２を通って燃料貯留部４の内から外に不要に燃料が排出するのを阻止するものであり、この逆止弁に挿入材が挿入されることによって逆止弁が開き、これにより燃料貯留部４の内の燃料が燃料排出管４２を通って外へ流れるのが許容される。具体的には、この逆止弁は可撓性・弾性を有する材料をダックビル状に形成したダックビル弁であり、この逆止弁はそのダックビル状の先端を燃料貯留部４の内側に向けた状態で燃料排出管４２に嵌め込まれている。 The fuel 49 is a liquid chemical fuel or a liquid mixture of liquid chemical fuel and water. Chemical fuels include alcohols such as methanol and ethanol, ethers such as dimethyl ether, and compounds containing hydrogen atoms in the chemical composition such as gasoline.
A fuel discharge pipe 42 is connected to the fuel storage portion 4, and the fuel discharge pipe 42 penetrates the right wall 22 of the container body 2 and projects out of the container body 2. A check valve (not shown) is fitted in the fuel discharge pipe 42. This check valve prevents unnecessary fuel from being discharged from the inside of the fuel reservoir 4 through the fuel discharge pipe 42, and the check valve is inserted by inserting an insert into the check valve. The valve is opened, thereby allowing the fuel in the fuel reservoir 4 to flow out through the fuel discharge pipe 42. Specifically, this check valve is a duckbill valve in which a flexible and elastic material is formed in a duckbill shape, and this check valve is in a state where its duckbill-shaped tip is directed to the inside of the fuel reservoir 4. And is fitted into the fuel discharge pipe 42.

容器本体２の右壁２２には、後述の発電モジュール２００に燃料４９が供給されることによって生成された生成物が導入される生成物導入路２３が形成されている。生成物導入路２３の一端２４が容器本体２の右端面において開口するとともに、生成物導入路２３がその開口から右壁２２の内部を通って容器本体２の上面に至って、生成物導入路２３の他端２５が容器本体２の上面において開口している。生成物導入路２３には逆止弁が設けられており、その逆止弁によって他端２５から一端２４に向かった流体の流れが阻止され、その逆の流れは許容される。生成物導入路２３に設けられた逆止弁は、燃料排出管４２に設けられた逆止弁と同様のものを使用することができる。
また、容器本体２の右壁２２には、生成物導入路２３から導入された生成物のうち凝縮しなかった気体をさらに発電モジュール２００で燃焼させるために排出させる気体排出路３１が形成されている。気体排出路３１の一端３２が容器本体２の上面において開口するとともに、気体排出路３１がその開口から上面の内部を通って容器本体２の右壁２２に至って、気体排出路３１の他端３３が容器本体２の右壁２２において開口している。気体排出路３１には逆止弁が設けられており、その逆止弁によって他端３３から一端３２に向かった流体の流れが阻止され、その逆の流れは許容される。気体排出路３１に設けられた逆止弁は、燃料排出管４２に設けられた逆止弁と同様のものを使用することができる。 Formed on the right wall 22 of the container body 2 is a product introduction path 23 into which a product produced by supplying fuel 49 to a power generation module 200 described later is introduced. One end 24 of the product introduction path 23 opens at the right end surface of the container body 2, and the product introduction path 23 passes through the inside of the right wall 22 from the opening to the upper surface of the container body 2, and the product introduction path 23. The other end 25 is open on the upper surface of the container body 2. The product introduction path 23 is provided with a check valve, which prevents the flow of fluid from the other end 25 toward the one end 24 and allows the reverse flow. As the check valve provided in the product introduction path 23, the same check valve as that provided in the fuel discharge pipe 42 can be used.
Further, the right wall 22 of the container body 2 is formed with a gas discharge path 31 that discharges the gas that has not been condensed among the products introduced from the product introduction path 23 in order to be burned by the power generation module 200. Yes. One end 32 of the gas discharge path 31 opens on the upper surface of the container main body 2, and the gas discharge path 31 passes through the inside of the upper surface from the opening to the right wall 22 of the container main body 2, and the other end 33 of the gas discharge path 31. Is open in the right wall 22 of the container body 2. The gas discharge passage 31 is provided with a check valve, which prevents the flow of fluid from the other end 33 toward the one end 32 and allows the reverse flow. As the check valve provided in the gas discharge path 31, the same check valve as that provided in the fuel discharge pipe 42 can be used.

容器本体２の上面左端部には、小孔２７及び矩形状の排気孔部２６が形成されている。小孔２７及び排気孔部２６は容器本体２の上壁を貫通して液体回収空間２１まで通じている。   A small hole 27 and a rectangular exhaust hole 26 are formed at the left end of the upper surface of the container body 2. The small hole 27 and the exhaust hole portion 26 penetrate to the liquid recovery space 21 through the upper wall of the container body 2.

排気孔部２６に気液分離膜８が設けられ、排気孔部２６が気液分離膜８によって閉塞されている。気液分離膜８は、その膜の表面に接触される液体に対してその膜の厚み方向への透過させない液体遮断性を有するとともに、その膜の表面に接触される気体に対してその膜の厚み方向へ透過させる気体透過性を有する。気液分離膜８としては、疎水性多孔質膜が好適であり具体的には、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリアクリロニトリル、ポリメチルメタクリレート、セルロースアセテートやセルローストリアセテートなどのセルロース系樹脂、ポリエーテルスルホンやポリスルホンなどのポリスルホン系樹脂等からなるものが挙げられる。   The gas / liquid separation membrane 8 is provided in the exhaust hole portion 26, and the exhaust hole portion 26 is closed by the gas / liquid separation membrane 8. The gas-liquid separation membrane 8 has a liquid barrier property that does not allow permeation of the liquid in contact with the surface of the membrane in the thickness direction of the membrane, and also prevents the gas in contact with the surface of the membrane It has gas permeability that allows it to permeate in the thickness direction. As the gas-liquid separation membrane 8, a hydrophobic porous membrane is suitable. Specifically, polyethylene, polypropylene, polyacrylonitrile, polymethyl methacrylate, cellulose resins such as cellulose acetate and cellulose triacetate, polyethersulfone, polysulfone, etc. And those made of a polysulfone-based resin.

金属板６の熱伝導率は容器本体２の熱伝導率よりも高く、金属板６には、熱伝導率の高い熱伝導性の金属を使用することが好ましい。例えば、金属板６には、アルミニウム（熱伝導率２３７Ｗ／ｍ・Ｋ）、銅（熱伝導率３９８Ｗ／ｍ・Ｋ）、マグネシウム（熱伝導率１５６Ｗ／ｍ・Ｋ）その他単体金属（チタン、SUS等）やこれらの合金を使用することができる。また、その熱伝導率が低くければ、樹脂からなるものでも良い。
The heat conductivity of the metal plate 6 is higher than the heat conductivity of the container body 2, and it is preferable to use a heat conductive metal having a high heat conductivity for the metal plate 6. For example, the metal plate 6 includes aluminum (thermal conductivity 237 W / m · K), copper (thermal conductivity 398 W / m · K), magnesium (thermal conductivity 156 W / m · K), and other single metals (titanium, SUS). Etc.) and alloys thereof. Further, it may be made of resin as long as its thermal conductivity is low.

金属板６の下面であって容器本体２の外側上面に対向する面には、気体を液体回収空間
２１に流入させる第一の流路６１が第一の溝部として凹設されている。第一の流路６１は、金属板６の右端部から左端部にかけて葛折り状に蛇行した形状を成している。 A first flow path 61 for allowing gas to flow into the liquid recovery space 21 is formed as a first groove on the lower surface of the metal plate 6 and facing the outer upper surface of the container body 2. The first flow path 61 has a shape meandering in a twisted manner from the right end portion to the left end portion of the metal plate 6.

金属板６の下面左端部には凹部６３が凹設されている。また、金属板６の下面には、第二の流路６２が第二の溝部として凹設され、第二の溝部の左端部が凹部６３に連通しており、金属板６の右端部へと直線状に延在している。第一の流路６１と第二の流路６２とは交差しておらず、互いに独立している。   A recess 63 is provided in the lower left end portion of the metal plate 6. Further, a second flow path 62 is provided as a second groove portion on the lower surface of the metal plate 6, and the left end portion of the second groove portion communicates with the recess portion 63, leading to the right end portion of the metal plate 6. It extends in a straight line. The first channel 61 and the second channel 62 do not intersect with each other and are independent of each other.

金属板６はその下面を容器本体２の上面に対向させた状態で、容器本体２の上面に貼着され、これによって第一の溝部及び第二の溝部である第一の流路６１、第二の流路６２が容器本体２の上面によって蓋をされる。そして、第一の流路６１の右端部が生成物導入路２３の他端２５に重なり、第一の流路６１が生成物導入路２３を介して外部に通じ、第一の流路６１の左端部が小孔２７に重なり、液体回収空間２１に通じている。金属板６の凹部６３は容器本体２の換気孔部２６に重なり、第二の流路６２が凹部６３を介して排気孔部２６に通じている。そして、排気孔部２６を閉塞した気液分離膜８は凹部６３に収まっている。また、第二の流路６２の左端部が排気孔部２６に重なり、液体回収空間２１に通じ、右端部が気体排出路３１の一端３２に重なり、第二の流路６２が気体排出路３１を介して容器外部に通じている。   The metal plate 6 is attached to the upper surface of the container body 2 with its lower surface facing the upper surface of the container body 2, whereby the first channel 61 and the first channel 61, which are the first and second grooves, The second channel 62 is covered with the upper surface of the container body 2. The right end of the first flow path 61 overlaps the other end 25 of the product introduction path 23, the first flow path 61 communicates with the outside through the product introduction path 23, and the first flow path 61 The left end overlaps with the small hole 27 and communicates with the liquid recovery space 21. The concave portion 63 of the metal plate 6 overlaps the ventilation hole portion 26 of the container body 2, and the second flow path 62 communicates with the exhaust hole portion 26 through the concave portion 63. The gas-liquid separation membrane 8 that closes the exhaust hole 26 is contained in the recess 63. Further, the left end portion of the second flow path 62 overlaps with the exhaust hole portion 26, communicates with the liquid recovery space 21, the right end portion overlaps with one end 32 of the gas exhaust path 31, and the second flow path 62 becomes the gas exhaust path 31. To the outside of the container.

次に、上述の燃料容器１の動作について説明する。
燃料容器１において、燃料貯留部４内の燃料４９内は、燃料排出管４２を介して後述の発電モジュール２００に供給される。よって、燃料貯留部４内の燃料４９が減少するにつれて燃料貯留空間４１の体積が小さくなるので、逆に液体回収空間２１の容積が大きくなり、その容積分の水等の液体９９を回収することができる。 Next, the operation of the above-described fuel container 1 will be described.
In the fuel container 1, the inside of the fuel 49 in the fuel storage unit 4 is supplied to a power generation module 200 described later via a fuel discharge pipe 42. Therefore, since the volume of the fuel storage space 41 decreases as the fuel 49 in the fuel storage unit 4 decreases, the volume of the liquid recovery space 21 increases, and the liquid 99 such as water corresponding to the volume is recovered. Can do.

発電モジュール２００では、供給された燃料４９から生成物（水蒸気その他の気体を含む）が生成される。発電モジュール２００で生成された生成物が生成物導入路２３に導入され、第一の流路６１を生成物導入路２３側から小孔２７へと流れる。   In the power generation module 200, a product (including water vapor and other gases) is generated from the supplied fuel 49. The product generated by the power generation module 200 is introduced into the product introduction path 23 and flows through the first flow path 61 from the product introduction path 23 side to the small hole 27.

生成物が第一の流路６１を流れている間、生成物の熱が金属板６に吸収され、さらに金属板６から外部に放熱される。これにより生成物が放熱され、生成物中の水蒸気が凝縮して液化する。生成物が生成物導入路２３側から小孔２７へと流れるので、金属板６の右から金属板６の左に向かうにつれて温度が低くなる温度勾配が金属板６に生じる。   While the product flows through the first flow path 61, the heat of the product is absorbed by the metal plate 6 and further radiated from the metal plate 6 to the outside. Thereby, the product is dissipated and water vapor in the product is condensed and liquefied. Since the product flows from the product introduction path 23 side to the small hole 27, a temperature gradient is generated in the metal plate 6 such that the temperature decreases from the right of the metal plate 6 toward the left of the metal plate 6.

第一の流路６１を流れた生成物が凝縮した水とともに小孔２７を通って液体回収空間２１に導入される。凝縮した水は、液体回収空間２１に貯留される。液体回収空間２１に導入された生成物中のうち凝縮しなかった水蒸気はさらに液体９９によって冷却されて液化するので、液体回収空間２１の容積を抑えながら効率的に水回収を促進している。   The product flowing through the first flow path 61 is introduced into the liquid recovery space 21 through the small hole 27 together with the condensed water. The condensed water is stored in the liquid recovery space 21. Since the water vapor not condensed in the product introduced into the liquid recovery space 21 is further cooled and liquefied by the liquid 99, the water recovery is efficiently promoted while suppressing the volume of the liquid recovery space 21.

液体回収空間２１に導入された生成物のうち凝縮しなかった気体は気液分離膜８を通過し、水等の液体は気液分離膜８を通過せずに液体９９として液体回収空間２１に貯留される。気液分離膜８を通過した気体は、第二の流路６２を凹部６３から気体排出路３１側へと流れ、気体排出路３１を通って後述の発電モジュール２００内のフード５０６へと流れる。   Of the products introduced into the liquid recovery space 21, the gas that has not been condensed passes through the gas-liquid separation membrane 8, and the liquid such as water does not pass through the gas-liquid separation membrane 8 and becomes the liquid 99 in the liquid recovery space 21. Stored. The gas that has passed through the gas-liquid separation membrane 8 flows through the second flow path 62 from the recess 63 toward the gas discharge path 31, and then flows through the gas discharge path 31 to the hood 506 in the power generation module 200 described later.

図５は、上記燃料容器１と発電モジュール２００とを備えた発電装置３００の概略構成を示した図で、(a)は発電装置３００の上面図、(b)は切断線V−Vに沿って切断した際の矢視断面図である。
発電装置３００は、上述の燃料容器１と、燃料容器１から供給された燃料によって発電する発電モジュール２００とから構成され、発電モジュール２００の発電セル２２０で発電するとともに、発電セル２２０で生成された生成物を燃料容器１の第一の流路６１で凝縮し、凝縮された液体を液体回収空間２１で回収する一方、凝縮されなかった気体を発電モジュール２００内の発電セル２２０の周囲に送った後に、発電セル２２０から漏れ出た極微量の水素や一酸化炭素及びメタノール蒸気等の可燃性気体を掃引して第一の燃焼部９１において燃焼させる。
発電モジュール２００は、燃料容器１の燃料貯留部４から供給された燃料及び水から水素を生成する反応装置２１０と、水素の電気化学反応により電気エネルギーを生成する発電セル２２０と、発電セル２２０から漏れ出た気体を発電セル２２０の周囲で燃焼させる第一の燃焼部９１と、後述する反応装置２１０の改質器２１２や流路基板５０４から漏れ出た気体を改質器２１２の周囲で燃焼させる第二の燃焼部９２と、発電した電力を蓄積する二次電池２４１、空気ポンプＰ２等を備え、これらが筐体５０１内に収容されている。また、筐体５０１内には、燃料容器１が着脱自在に収容されている。 5A and 5B are diagrams showing a schematic configuration of a power generation apparatus 300 including the fuel container 1 and the power generation module 200. FIG. 5A is a top view of the power generation apparatus 300, and FIG. 5B is along the cutting line VV. It is arrow sectional drawing at the time of cut | disconnecting.
The power generation apparatus 300 includes the fuel container 1 described above and a power generation module 200 that generates power using the fuel supplied from the fuel container 1. The power generation apparatus 300 generates power in the power generation cell 220 of the power generation module 200 and is generated in the power generation cell 220. The product is condensed in the first flow path 61 of the fuel container 1, and the condensed liquid is recovered in the liquid recovery space 21, while the uncondensed gas is sent around the power generation cell 220 in the power generation module 200. Later, a very small amount of hydrogen, carbon monoxide, and methanol vapor leaking from the power generation cell 220 is swept and burned in the first combustion section 91.
The power generation module 200 includes a reactor 210 that generates hydrogen from the fuel and water supplied from the fuel storage unit 4 of the fuel container 1, a power generation cell 220 that generates electrical energy by an electrochemical reaction of hydrogen, and a power generation cell 220. The first combustion unit 91 that combusts the leaked gas around the power generation cell 220, and the gas leaked from the reformer 212 and the flow path substrate 504 of the reactor 210 described later burns around the reformer 212. And a secondary battery 241 that stores the generated power, an air pump P2, and the like, which are housed in a housing 501. In addition, the fuel container 1 is detachably accommodated in the housing 501.

筐体５０１は、内部に複数の空洞を有する矩形箱状をなし、筐体５０１内には図５(a)中、前面５０１b側に燃料容器１が筐体５０１の長手方向に沿って設けられ、筐体５０１の背面５０１c側で筐体５０１の左端部側から順に二次電池２４１、反応装置２１０、発電セル２２０が設けられている。さらに、燃料容器１の右側には、前面５０１bから背面５０１c側にかけて燃料容器インターフェース５０３が設けられ、燃料容器インターフェース５０３の右側には、前面５０１bから背面５０１c側にかけて空気ポンプＰ２が設けられている。また、二次電池２４１、反応装置２１０、発電セル２２０、燃料容器インターフェース５０３及び空気ポンプＰ２の背面には筐体５０１の長手方向内壁面に沿って流路基板５０４が設けられている。これら燃料容器１、二次電池２４１、反応装置２１０、発電セル２２０、燃料容器インターフェース５０３及び空気ポンプＰ２は、筐体５０１の空洞を形成する内壁面によってそれぞれ区画されて収容されている。
また、この筐体５０１は、燃料容器１を差し込んで筐体５０１の内部に収容できるように、上面５０１d、左側面及び前面５０１bの一部が開口している。また、筐体５０１の内部の空洞を形成する底部の左端部には、燃料容器１の底面に形成された係合部２８（図１参照）に係合するレール部４０５（後述の図８(b)参照）が形成されている。よって、燃料容器１は金属板６が上面となるようにして、左側の開口から右方向へスライド移動させるとともに、係合部２８をレール部４０５に係合させることによって筐体５０１内の空間に燃料容器１が装着される。 The casing 501 has a rectangular box shape having a plurality of cavities inside, and the fuel container 1 is provided in the casing 501 along the longitudinal direction of the casing 501 on the front surface 501b side in FIG. A secondary battery 241, a reaction device 210, and a power generation cell 220 are provided in this order from the left end side of the housing 501 on the back surface 501c side of the housing 501. Further, a fuel container interface 503 is provided on the right side of the fuel container 1 from the front surface 501b to the back surface 501c side, and an air pump P2 is provided on the right side of the fuel container interface 503 from the front surface 501b to the back surface 501c side. Further, a flow path substrate 504 is provided along the inner wall surface in the longitudinal direction of the housing 501 on the back surface of the secondary battery 241, the reaction device 210, the power generation cell 220, the fuel container interface 503, and the air pump P2. The fuel container 1, the secondary battery 241, the reactor 210, the power generation cell 220, the fuel container interface 503, and the air pump P <b> 2 are each partitioned and accommodated by an inner wall surface that forms a cavity of the housing 501.
In addition, the housing 501 has a top surface 501d, a left side surface, and a part of the front surface 501b that are open so that the fuel container 1 can be inserted and accommodated inside the housing 501. Further, a rail portion 405 (see FIG. 8 (described later)) engages with an engagement portion 28 (see FIG. 1) formed on the bottom surface of the fuel container 1 at the left end portion of the bottom portion forming a cavity inside the housing 501. b)) is formed. Therefore, the fuel container 1 is slid in the right direction from the opening on the left side so that the metal plate 6 is on the upper surface, and the engagement portion 28 is engaged with the rail portion 405 so that the space in the housing 501 is obtained. A fuel container 1 is attached.

流路基板５０４には、多数の流路（図示しない）が形成されており、流路を介して、燃料容器１から燃料が反応装置２１０に送られる。具体的には後述する図７に示すように、まず、気化器２１１に送られて、気化器２１１で気化された燃料が改質器２１２に送られ、その後、改質器２１２で反応することにより生成された改質ガスが一酸化炭素除去器２１４に送られる。一酸化炭素除去器２１４で一酸化炭素が除去された改質ガスが発電セル２２０に送られて、さらに発電セル２２０で後述する化学反応により電力が生成された後の水を主成分とする生成物が排出される。そして、その中に含まれている水素及び極々微量の一酸化炭素を触媒燃焼器２１３で燃焼して改質に必要なエネルギーを供給するとともに、生成物を無害化した後、カソードの生成物と合流され、この生成物中の凝縮した液体が燃料容器１で回収されるとともに、凝縮されなかった気体がフード５０６の第一及び第二の傾斜板５０６a，５０６b間に配置された発電セル２２０の周囲に送られて発電セル２２０を冷却するようになっている。   A large number of flow paths (not shown) are formed in the flow path substrate 504, and fuel is sent from the fuel container 1 to the reaction device 210 via the flow paths. Specifically, as shown in FIG. 7 to be described later, first, the fuel that is sent to the vaporizer 211 and vaporized in the vaporizer 211 is sent to the reformer 212, and then reacts in the reformer 212. The reformed gas generated by the above is sent to the carbon monoxide remover 214. The reformed gas from which the carbon monoxide has been removed by the carbon monoxide remover 214 is sent to the power generation cell 220, and further, the power generation cell 220 generates water by the chemical reaction described later, and then generates water as a main component. Things are discharged. Then, hydrogen and an extremely small amount of carbon monoxide contained therein are combusted in the catalytic combustor 213 to supply energy necessary for reforming, and after detoxifying the product, the cathode product and The condensed liquid in the product is collected in the fuel container 1 and the uncondensed gas is collected from the first and second inclined plates 506a and 506b of the hood 506. The power generation cell 220 is cooled by being sent to the surroundings.

フード５０６は、発電セル２２０の右端面側に設けられて筐体５０１の上面５０１dから底面５０１aにかけて発電セル２２０の右端面に向けて傾斜する第一の傾斜板５０６aと、発電セル２２０の左端面側に設けられて筐体５０１の上面から下面にかけて反応装置２１０側（発電セル２２０の左端面から離れる向き）に向けて傾斜する第二の傾斜板５０６bと、を備えている。そして、第一及び第二の傾斜板５０６a，５０６b、筐体５０１の上面５０１d及び底面５０１a、流路基板５０４、燃料容器１と発電セル２２０とを区画する筐体５０１の内壁面５０１eによって発電セル２２０の周囲が囲まれている。   The hood 506 is provided on the right end surface side of the power generation cell 220, and a first inclined plate 506 a that is inclined from the upper surface 501 d to the bottom surface 501 a of the housing 501 toward the right end surface of the power generation cell 220, and the left end surface of the power generation cell 220. And a second inclined plate 506b that is provided on the side and is inclined from the upper surface to the lower surface of the housing 501 toward the reaction device 210 side (direction away from the left end surface of the power generation cell 220). The first and second inclined plates 506a and 506b, the upper surface 501d and the bottom surface 501a of the casing 501, the flow path substrate 504, and the inner wall surface 501e of the casing 501 that partitions the fuel container 1 and the power generation cell 220 are used. The periphery of 220 is surrounded.

また、流路基板５０４に形成されて、フード５０６内に連通する連通穴５０４aを通って燃料容器１で回収された生成物のうち放熱により凝縮しなかった気体が送り込まれるようになっている。さらに、フード５０６内を形成する筐体５０１の底面５０１aで、反応装置２１０と発電セル２２０との間には、筐体５０１の外部に連通する排気口５０５が形成されている。
排気口５０５には第一の燃焼部９１が設けられている。 Further, a gas which is formed in the flow path substrate 504 and passes through the communication hole 504 a communicating with the inside of the hood 506 and is not condensed due to heat radiation is sent in the product collected in the fuel container 1. Further, an exhaust port 505 communicating with the outside of the housing 501 is formed between the reactor 210 and the power generation cell 220 on the bottom surface 501a of the housing 501 forming the inside of the hood 506.
A first combustion section 91 is provided at the exhaust port 505.

図６(a)は、第一の燃焼部９１の平面図、図６(b)は、第一の燃焼部９１の側断面図である。
第一の燃焼部９１は、水素燃焼触媒９１１と、水素燃焼触媒９１１の上下両面を挟む不燃性網９１２と、を備えている。水素燃焼触媒９１１は、水素ガス・メタノールガスといった可燃性ガスの燃焼を起こさせる触媒成分(例えば、白金、パラジウム)を含むものであり、ミクロな担体（例えば、アルミナ）に触媒成分を担持させたもの（例えば、白金−アルミナ系触媒、パラジウム−アルミナ系触媒）でも良いし、担体よりもマクロな支持体（アルミニウム支持体、ステンレス鋼支持体、セラミック支持体、ガラス支持体）に触媒を担持させたものでも良いし、触媒成分を固めたもの（例えば、白金系触媒、パラジウム系触媒）でも良い。
水素燃焼触媒９１１の具体的な形状は、網状であっても良いし、シート状又は板状であっても良いし、複数の球状の集合体であっても良い。水素燃焼触媒９１１が網状の場合、網状支持体に触媒成分を担持させたものを水素燃焼触媒９１１として用いる。水素燃焼触媒９１１がシート状又は板状の場合、シート状支持体又は板状支持体に触媒成分を塗りつけたもの又は触媒成分をシート状又は板状に固めたものを水素燃焼触媒９１１として用いる。水素燃焼触媒９１１が球状集合体の場合、複数の球状支持体に触媒成分を付けたもの又は触媒成分を球状に固めたものの集合体を用いる。なお、図６に示す水素燃焼触媒９１１は、網状の場合を示している。
不燃性網９１２は具体的には金属からなる金網であり、二枚の金網の間に水素燃焼触媒９１１が挟み込まれている。水素燃焼触媒９１１が不燃性網９１２によって覆われることによって、水素燃焼触媒９１１による燃焼により生じた炎が不燃性網９１２よりも外に燃え上がらないようになっている。
なお、水素燃焼触媒９１１の代わりに電熱線といったヒータを設けて、そのヒータの熱によって水素ガスを燃焼させても良い。
そして、このような不燃性網９１２と水素燃焼触媒９１１とを備える第一の燃焼部９１が、排気口５０５に嵌め込まれている。 FIG. 6A is a plan view of the first combustion unit 91, and FIG. 6B is a side sectional view of the first combustion unit 91.
The first combustion unit 91 includes a hydrogen combustion catalyst 911 and an incombustible net 912 that sandwiches the upper and lower surfaces of the hydrogen combustion catalyst 911. The hydrogen combustion catalyst 911 includes a catalyst component (for example, platinum, palladium) that causes combustion of a combustible gas such as hydrogen gas / methanol gas, and the catalyst component is supported on a micro carrier (for example, alumina). The catalyst (eg, platinum-alumina catalyst, palladium-alumina catalyst) may be supported, and the catalyst is supported on a macro support (aluminum support, stainless steel support, ceramic support, glass support) than the support. The catalyst component may be a solid catalyst (for example, a platinum-based catalyst or a palladium-based catalyst).
The specific shape of the hydrogen combustion catalyst 911 may be a net shape, a sheet shape or a plate shape, or a plurality of spherical aggregates. In the case where the hydrogen combustion catalyst 911 is a net, a catalyst obtained by supporting a catalyst component on a net support is used as the hydrogen combustion catalyst 911. When the hydrogen combustion catalyst 911 is in the form of a sheet or plate, the sheet support or plate support coated with a catalyst component or a catalyst component solidified in a sheet or plate is used as the hydrogen combustion catalyst 911. When the hydrogen combustion catalyst 911 is a spherical aggregate, an aggregate obtained by adding a catalyst component to a plurality of spherical supports or a catalyst component solidified in a spherical shape is used. Note that the hydrogen combustion catalyst 911 shown in FIG. 6 shows a net-like case.
The noncombustible mesh 912 is specifically a metal mesh made of metal, and a hydrogen combustion catalyst 911 is sandwiched between two metal meshes. By covering the hydrogen combustion catalyst 911 with the noncombustible mesh 912, the flame generated by the combustion by the hydrogen combustion catalyst 911 does not burn out beyond the noncombustible mesh 912.
Note that a heater such as a heating wire may be provided instead of the hydrogen combustion catalyst 911, and hydrogen gas may be burned by the heat of the heater.
And the 1st combustion part 91 provided with such a nonflammable net | network 912 and the hydrogen combustion catalyst 911 is engage | inserted by the exhaust port 505. FIG.

また、筐体５０１内で反応装置２１０の改質器２１２と二次電池２４１との間には、第二の燃焼部９２が設けられている。第二の燃焼部９２は、流路基板５０４の壁面から改質器２１２と二次電池２４１との間に延出するように設けられており、水素燃焼触媒と、水素燃焼触媒の上下両面を挟む不燃性網と、を備えている。なお、水素燃焼触媒及び不燃性網は、上述した第一の燃焼部９１の水素燃焼触媒９１１及び不燃性網９１２と同様のものである。   In addition, a second combustion unit 92 is provided between the reformer 212 of the reaction device 210 and the secondary battery 241 in the housing 501. The second combustion unit 92 is provided so as to extend between the reformer 212 and the secondary battery 241 from the wall surface of the flow path substrate 504, and the hydrogen combustion catalyst and the upper and lower surfaces of the hydrogen combustion catalyst are disposed on the upper and lower surfaces. And a non-combustible net sandwiched therebetween. The hydrogen combustion catalyst and the noncombustible net are the same as the hydrogen combustion catalyst 911 and the noncombustible net 912 of the first combustion unit 91 described above.

さらに、筐体５０１の底面５０１aには、下方に突出する脚部５０２，５０２が左右に形成されている。脚部５０２，５０２は、後述するように電子機器４００（図８参照）に使用した場合に、筐体５０１の底面５０１aと電子機器４００を設置した設置面との間に空間が形成されるようになっている。したがって、排気口５０５が設置面によって塞がれることがなく、熱がこもるのを防止できる。
また、筐体５０１内に収容された燃料容器１は、金属板６が筐体５０１の内部の空洞の上面開口から露出し、外気に直接触れるため、放熱性が良く水回収率が高く、外部への水漏れが防止される。金属板６からの放熱による温度は発電セル２２０の動作温度より十分低く、金属板６によって液化される水等の液体の量も燃料容器１の容器本体の容量の一部に過ぎないので、例えば後述の電子機器４００のＣＰＵの放熱による熱量より十分小さいため安全である。 Furthermore, legs 502 and 502 projecting downward are formed on the left and right sides of the bottom surface 501a of the housing 501. As described later, when the legs 502 and 502 are used in the electronic device 400 (see FIG. 8), a space is formed between the bottom surface 501a of the housing 501 and the installation surface on which the electronic device 400 is installed. It has become. Therefore, the exhaust port 505 is not blocked by the installation surface, and heat can be prevented from being accumulated.
Further, the fuel container 1 accommodated in the casing 501 has a metal plate 6 exposed from the upper surface opening of the cavity inside the casing 501 and directly touching the outside air. Leakage of water is prevented. The temperature due to heat radiation from the metal plate 6 is sufficiently lower than the operating temperature of the power generation cell 220, and the amount of liquid such as water liquefied by the metal plate 6 is only a part of the capacity of the container body of the fuel container 1, for example, It is safe because it is sufficiently smaller than the amount of heat generated by the heat radiation of the CPU of the electronic device 400 described later.

次に、発電装置３００の機能面について説明する。図７は、発電装置３００の概略構成を示したブロック図である。
発電装置３００は、上述のように燃料容器１と、発電モジュール２００とを備え、発電モジュール２００は、燃料容器１から供給された燃料と水から水素を生成する反応装置２１０と、水素の電気化学反応により電気エネルギーを生成する発電セル２２０と、を備えている。また、発電モジュール２００は、反応装置２１０で生成された水素を加湿して発電セル２２０のアノードに供給する第一の加湿器２２１、発電セル２２０のカソードに供給する空気を加湿する第二の加湿器２２２を備えている。発電セル２２０の電解質膜は、第一の加湿器２２１及び第二の加湿器２２２によって加湿された空気及び改質ガスにより加湿されており、電解質膜内の水素イオンが移動しやすい状態となっている。第一の加湿器２２１及び第二の加湿器２２２への水の供給の開始時期は、発電セル２２０が発電を開始する直前が好ましく、水供給期間は、発電セル２２０が発電している間供給されていてもよく、また発電セル２２０が発電する際に生じる水と排出される水がバランスするのであれば、発電を開始する直前のみであってもよい。
さらに、発電モジュール２００は、二次電池２４１、ＤＣ／ＤＣコンバータ２４０及び制御部２３０等を備えている。 Next, functional aspects of the power generator 300 will be described. FIG. 7 is a block diagram illustrating a schematic configuration of the power generation device 300.
The power generation apparatus 300 includes the fuel container 1 and the power generation module 200 as described above. The power generation module 200 includes a reaction apparatus 210 that generates hydrogen from the fuel and water supplied from the fuel container 1, and hydrogen electrochemistry. And a power generation cell 220 that generates electric energy by reaction. The power generation module 200 also humidifies the hydrogen generated in the reactor 210 and supplies the first humidifier 221 supplied to the anode of the power generation cell 220, and the second humidification humidifies the air supplied to the cathode of the power generation cell 220. A container 222 is provided. The electrolyte membrane of the power generation cell 220 is humidified by the air and the reformed gas humidified by the first humidifier 221 and the second humidifier 222, so that hydrogen ions in the electrolyte membrane easily move. Yes. The start timing of water supply to the first humidifier 221 and the second humidifier 222 is preferably immediately before the power generation cell 220 starts power generation, and the water supply period is supplied while the power generation cell 220 is generating power. As long as the water generated when the power generation cell 220 generates power balances with the discharged water, it may be just before starting the power generation.
Furthermore, the power generation module 200 includes a secondary battery 241, a DC / DC converter 240, a control unit 230, and the like.

反応装置２１０は、燃料容器１から供給された燃料と水を気化させて燃料ガス（気化された燃料と水蒸気の混合気）を生成する気化器２１１と、化学反応式（１）に示すように気化器２１１から供給された燃料ガスを改質して改質ガスを生成する改質器２１２と、改質器２１２を加熱して化学反応式（１）の反応を良好に行うために必要な温度に設定する燃料触媒器２１３と、化学反応式（１）についで逐次的に起こる化学反応式（２）によって微量に副成される一酸化炭素ＣＯを、化学反応式（３）に示すように酸化させて除去する一酸化炭素除去器２１４と、を備えている。また、気化器２１１、触媒燃焼器２１３及び一酸化炭素除去器２１４を加熱する電気ヒータとして機能するとともにこれらの温度を測定する温度計としても機能するヒータ兼温度計（図示しない）とを備えている。
ＣＨ３ＯＨ＋Ｈ２Ｏ→３Ｈ２＋ＣＯ２・・・（１）
Ｈ２＋ＣＯ２→Ｈ２Ｏ＋ＣＯ・・・（２）
２ＣＯ＋Ｏ２→２ＣＯ２・・・（３） The reactor 210 includes a vaporizer 211 that vaporizes the fuel and water supplied from the fuel container 1 to generate fuel gas (a mixture of vaporized fuel and water vapor), and a chemical reaction formula (1) as shown in FIG. Necessary for performing the reaction of the chemical reaction formula (1) satisfactorily by reforming the fuel gas supplied from the vaporizer 211 and generating the reformed gas, and heating the reformer 212. As shown in the chemical reaction formula (3), the carbon monoxide CO by-produced in a trace amount by the fuel catalyst 213 set to the temperature and the chemical reaction formula (2) that occurs sequentially after the chemical reaction formula (1). And a carbon monoxide remover 214 that oxidizes and removes the carbon monoxide. Also, a heater / thermometer (not shown) that functions as an electric heater that heats the vaporizer 211, the catalytic combustor 213, and the carbon monoxide remover 214 and that also functions as a thermometer that measures these temperatures is provided. Yes.
CH 3 OH + H 2 O → 3H 2 + CO 2 (1)
H 2 + CO 2 → H 2 O + CO (2)
2CO + O 2 → 2CO 2 (3)

第一の加湿器２２１は、一酸化炭素除去器２１４で一酸化炭素が除去された改質ガスを、水によって加湿して発電セル２２０のアノードに供給する。
第二の加湿器２２２は、空気ポンプＰ２から供給された空気を水によって加湿して、発電セル２２０のカソードに供給する。 The first humidifier 221 humidifies the reformed gas from which the carbon monoxide has been removed by the carbon monoxide remover 214 with water and supplies the reformed gas to the anode of the power generation cell 220.
The second humidifier 222 humidifies the air supplied from the air pump P <b> 2 with water and supplies it to the cathode of the power generation cell 220.

発電セル２２０は、触媒微粒子を担持したアノードと、触媒微粒子を担持したカソードと、アノードとカソードとの間に介在されたフィルム状の固体高分子電解質膜とセパレーターをユニット化した燃料電池である。発電セル２２０のアノードには、一酸化炭素除去器２１４を通った改質ガスが供給され、発電セル２２０のカソードには、後述の空気ポンプＰ２によって外部から空気が供給される。アノードにおいては、改質ガス中の水素が、電気化学反応式（４）に示すように、アノードの触媒微粒子の作用を受けて水素イオンと電子とに分離する。水素イオンは固体高分子電解質膜を通じてカソードに伝導し、電子はアノードにより電気エネルギー（発電電力）として取り出される。カソードにおいては、電気化学反応式（５）に示すように、カソードに移動した電子と、空気中の酸素と、固体高分子電解質膜を通過した水素イオンとが反応して水が生成される。そして、アノードで未反応の水素を含むオフガスは触媒燃焼器２１３に送られ、カソードで生成された水や未反応の空気は生成物として燃料容器１に送られるようになっている。
Ｈ２→２Ｈ＋＋２ｅ−・・・（４）
２Ｈ＋＋１／２Ｏ２＋２ｅ−→Ｈ２Ｏ・・・（５） The power generation cell 220 is a fuel cell in which an anode carrying catalyst fine particles, a cathode carrying catalyst fine particles, a film-like solid polymer electrolyte membrane interposed between the anode and the cathode, and a separator are unitized. The reformed gas that has passed through the carbon monoxide remover 214 is supplied to the anode of the power generation cell 220, and air is supplied to the cathode of the power generation cell 220 from the outside by an air pump P2 described later. At the anode, as shown in the electrochemical reaction formula (4), hydrogen in the reformed gas is separated into hydrogen ions and electrons under the action of the catalyst fine particles of the anode. Hydrogen ions are conducted to the cathode through the solid polymer electrolyte membrane, and electrons are taken out as electric energy (generated power) by the anode. At the cathode, as shown in the electrochemical reaction equation (5), electrons moved to the cathode, oxygen in the air, and hydrogen ions that have passed through the solid polymer electrolyte membrane react to generate water. The off-gas containing unreacted hydrogen at the anode is sent to the catalytic combustor 213, and the water and unreacted air produced at the cathode are sent to the fuel container 1 as products.
H 2 → 2H + + 2e − (4)
2H + + 1 / 2O 2 + 2e − → H 2 O (5)

発電セル２２０の周囲には、上述のフード５０６が設けられている。フード５０６は、第二のバルブＶ２を介して燃料容器１の第一の流路６１及び液体回収空間２１に繋がっており、燃料容器１に送られた生成物のうちの第一の流路６１で凝縮されずに、かつ、液体回収空間２１で回収されなかった気体が、再度、第二の流路６２を介して、フード５０６内に送り込まれて発電セル２２０が冷却されるようになっている。そして、発電セル２２０を冷却した後、発電セル２２０から漏れ出た極微量の気体を掃引するとともに、上述した筐体５０１の底面５０１aに形成された排気口５０５に設けられた第一の燃焼部９１の水素燃焼触媒９１１に接する。気体中の水素や一酸化炭素は空気中の酸素を用いて燃焼されて除去され、水蒸気が排気口５０５から排出される。
また、改質器２１２や流路基板５０４等から漏れ出た気体は、改質器２１２の周囲に設けられた第二の燃焼部９２の水素燃焼触媒に接し、改質器２１１の周囲の酸素を用いて燃焼され除去される。 The above-described hood 506 is provided around the power generation cell 220. The hood 506 is connected to the first flow path 61 of the fuel container 1 and the liquid recovery space 21 via the second valve V <b> 2, and the first flow path 61 of the products sent to the fuel container 1. The gas that has not been condensed by the liquid recovery space 21 and is not recovered in the liquid recovery space 21 is sent again into the hood 506 via the second flow path 62 to cool the power generation cell 220. Yes. Then, after cooling the power generation cell 220, a very small amount of gas leaking from the power generation cell 220 is swept, and the first combustion unit provided in the exhaust port 505 formed in the bottom surface 501a of the casing 501 described above. 91 is in contact with the hydrogen combustion catalyst 911. Hydrogen and carbon monoxide in the gas are burned and removed using oxygen in the air, and water vapor is discharged from the exhaust port 505.
Further, the gas leaking from the reformer 212, the flow path substrate 504, etc. comes into contact with the hydrogen combustion catalyst of the second combustion section 92 provided around the reformer 212, and oxygen around the reformer 211 Is burned and removed.

また、発電装置３００は、燃料容器１、反応装置２１０及び発電セル２２０等の他に、燃料容器１内の燃料を気化器２１１に供給する燃料ポンプＰ１と、外気から発電装置３００中に空気を導入する空気ポンプＰ２とを備えている。また、空気ポンプＰ２には、エアフィルタが設けられている。
燃料ポンプＰ１には、第一のバルブＶ１が接続され、第一のバルブＶ１には第一の流量計Ｆ１が接続されている。第一のバルブＶ１は、燃料ポンプＰ１と気化器２１１との間に設けられており、その開閉動作で燃料ポンプＰ１から気化器２１１への燃料の流通を遮断又は許容するようになっている。第一の流量計Ｆ１は第一のバルブＶ１と気化器２１１との間に設けられており、第一のバルブＶ１を通過した燃料の流量を測定するようになっている。
また、燃料ポンプＰ１と燃料容器１との間には、燃料容器１と発電モジュール２００とを連結する燃料容器インターフェース５０３及び燃料容器１に貯蔵された燃料の残量検出を行う燃料残量センサＳ１が設けられている。燃料残量センサＳ１は、燃料貯留部４に貯蔵された燃料の残量を測定し、その測定結果となる電気信号を制御部２３０に出力する。 In addition to the fuel container 1, the reactor 210, the power generation cell 220, and the like, the power generation apparatus 300 includes a fuel pump P1 that supplies the fuel in the fuel container 1 to the vaporizer 211, and air from the outside air into the power generation apparatus 300. And an air pump P2 to be introduced. The air pump P2 is provided with an air filter.
A first valve V1 is connected to the fuel pump P1, and a first flow meter F1 is connected to the first valve V1. The first valve V <b> 1 is provided between the fuel pump P <b> 1 and the carburetor 211, and the flow of fuel from the fuel pump P <b> 1 to the carburetor 211 is blocked or allowed by the opening / closing operation thereof. The first flow meter F1 is provided between the first valve V1 and the carburetor 211, and measures the flow rate of the fuel that has passed through the first valve V1.
Between the fuel pump P1 and the fuel container 1, a fuel container interface 503 that connects the fuel container 1 and the power generation module 200 and a fuel remaining amount sensor S1 that detects the remaining amount of fuel stored in the fuel container 1 are provided. Is provided. The remaining fuel sensor S <b> 1 measures the remaining amount of fuel stored in the fuel storage unit 4, and outputs an electric signal as a measurement result to the control unit 230.

発電セル２２０のカソードと燃料容器１の第一の流露６１との間には、第二のバルブＶ２が接続されている。第二のバルブＶ２は、その開閉動作で、発電セル２２０のカソードまたは触媒燃焼器２１３から第一の流路６１への生成物（水、水蒸気を含む気体、オフガス等）の流通を遮断又は許容するようになっている。   A second valve V <b> 2 is connected between the cathode of the power generation cell 220 and the first dew 61 of the fuel container 1. The second valve V <b> 2 shuts or allows the flow of products (water, gas containing water vapor, off-gas, etc.) from the cathode of the power generation cell 220 or the catalytic combustor 213 to the first flow path 61 by the opening / closing operation. It is supposed to be.

空気ポンプＰ２には、第三のバルブＶ３、第四のバルブＶ４及び第二の加湿器２２２が接続されている。第三のバルブＶ３は、空気ポンプＰ２と触媒燃焼器２１３との間に設けられており、第三のバルブＶ３と触媒燃焼器２１３との間には第二の流量計Ｆ２が設けられている。そして、第三のバルブＶ３は、その開閉動作で、空気ポンプＰ２から触媒燃焼器２１３への空気の流通を遮断又は流量調整を行なうようになっている。第四のバルブは、空気ポンプＰ２と一酸化炭素除去器２１４との間に設けられており、第四のバルブＶ４と一酸化炭素除去器２１４との間には第三の流量計Ｆ３が設けられている。そして、第四のバルブＶ４は、その開閉動作で、空気ポンプＰ２から一酸化炭素除去器２１４への空気の流通を遮断又は流量調整を行なうようになっている。   A third valve V3, a fourth valve V4, and a second humidifier 222 are connected to the air pump P2. The third valve V3 is provided between the air pump P2 and the catalytic combustor 213, and the second flow meter F2 is provided between the third valve V3 and the catalytic combustor 213. . The third valve V3 is configured to shut off or adjust the flow of air from the air pump P2 to the catalytic combustor 213 by the opening / closing operation. The fourth valve is provided between the air pump P2 and the carbon monoxide remover 214, and a third flow meter F3 is provided between the fourth valve V4 and the carbon monoxide remover 214. It has been. The fourth valve V4 is configured to shut off or adjust the flow of air from the air pump P2 to the carbon monoxide remover 214 by the opening / closing operation.

制御部２３０には、燃料ポンプＰ１及び空気ポンプＰ２がドライバＤ１，Ｄ２を介して電気的に接続されている。制御部２３０は、例えば汎用のＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＲＯＭ（Read Only Memory）等から構成され
ているもので、燃料ポンプＰ１及び空気ポンプＰ２に制御信号を送信し、燃料ポンプＰ１及び空気ポンプＰ２の各ポンピング動作（送出量の調整を含む。）を制御するようになっている。 A fuel pump P1 and an air pump P2 are electrically connected to the controller 230 via drivers D1 and D2. The controller 230 includes, for example, a general-purpose CPU (Central Processing Unit), RAM (Random Access Memory), ROM (Read Only Memory), and the like, and transmits control signals to the fuel pump P1 and the air pump P2. The pumping operations (including adjustment of the delivery amount) of the fuel pump P1 and the air pump P2 are controlled.

また、制御部２３０には、第一〜第四のバルブＶ１〜Ｖ４がドライバＤ１１〜Ｄ１４を介して電気的に接続され、また、第一の流量計Ｆ１〜第三の流量計Ｆ３も電気的に接続されている。制御部２３０は、第一の流量計Ｆ１〜第三の流量計Ｆ３の測定結果を受けて燃料及び水の流量を認識することができるとともに、第一〜第四のバルブＶ１〜Ｖ４の開閉動作（開き量の調整を含む。）を制御することができるようになっている。   Further, the control unit 230 is electrically connected with first to fourth valves V1 to V4 via drivers D11 to D14, and the first flow meter F1 to the third flow meter F3 are also electrically connected. It is connected to the. The control unit 230 can recognize the flow rates of the fuel and water in response to the measurement results of the first flow meter F1 to the third flow meter F3, and opens and closes the first to fourth valves V1 to V4. (Including adjustment of the opening amount) can be controlled.

さらに、制御部２３０には、気化器２１１、触媒燃焼器２１３及び一酸化炭素除去器２１４をそれぞれ加熱する電気ヒータがドライバＤ２１を介して電気的に接続されている。制御部２３０は、電気ヒータの発熱量とその停止とを制御するとともに、温度によって変化する電気ヒータの抵抗値等の電気的特性を計測することによって気化器２１１、触媒燃焼器２１３及び一酸化炭素除去器２１４の各反応器の温度を検出することができるようになっている。電気ヒータは、反応装置２１０の起動時に気化器２１１、触媒燃焼器２１３及び一酸化炭素除去器２１４を加熱し、触媒燃焼器２１３が安定して加熱できるようになったら、停止あるいは熱量を低減させてもよい。   Furthermore, an electric heater for heating the vaporizer 211, the catalytic combustor 213, and the carbon monoxide remover 214 is electrically connected to the controller 230 via a driver D21. The control unit 230 controls the calorific value, the catalytic combustor 213, and the carbon monoxide by controlling the amount of heat generated by the electric heater and stopping the electric heater, and by measuring the electric characteristics such as the resistance value of the electric heater that changes depending on the temperature. The temperature of each reactor of the remover 214 can be detected. The electric heater heats the vaporizer 211, the catalytic combustor 213, and the carbon monoxide remover 214 when the reactor 210 is started, and when the catalytic combustor 213 can be stably heated, it stops or reduces the amount of heat. May be.

また、制御部２３０には、燃料残量センサＳ１が電気的に接続されている。制御部２３０は、燃料残量センサＳ１で測定された残量が所定量未満であれば、発電装置３００を起動しない又は動作を停止し、残量が所定量以上であれば、発電装置３００を起動する又は動作を維持するよう制御している。   Further, the remaining fuel amount sensor S1 is electrically connected to the control unit 230. If the remaining amount measured by the remaining fuel amount sensor S1 is less than a predetermined amount, the control unit 230 does not start or stops the operation of the power generation device 300, and if the remaining amount is equal to or greater than the predetermined amount, Controls to start or maintain operation.

発電セル２２０には、ＤＣ／ＤＣコンバータ２４０が接続されており、ＤＣ／ＤＣコンバータ２４０には外部機器（負荷）が接続されている。ＤＣ／ＤＣコンバータ２４０は発電セル２２０から出力された電圧を外部電子機器の規格に応じて所定の電圧に変換して外部電子機器に出力する装置であり、制御部２３０に接続され、制御部２３０は発電セル２２０からＤＣ／ＤＣコンバータ２４０に入力される入力電力を検出することができるようになっている。
さらに、ＤＣ／ＤＣコンバータ２４０には２次電池２４１が接続されている。そして、例えば発電セル２２０で得た余剰の電気エネルギーを蓄え、発電セル２２０での電気エネルギーが不足している場合に発電セル２２０の補助として外部電子機器に電力を供給できるようになっている。制御部２３０や、各ドライバＤ１，Ｄ２、Ｄ１１〜Ｄ１４，Ｄ２１、燃料残量センサＳ１、反応装置２１０の電気ヒータは、起動時において、ＤＣ／ＤＣコンバータ２４０を介して２次電池２４１の出力の一部によって電気的に駆動され、発電セル２２０の出力が定常状態になったら、ＤＣ／ＤＣコンバータ２４０を介して発電セル２２０の出力の一部によって電気的に駆動される。 A DC / DC converter 240 is connected to the power generation cell 220, and an external device (load) is connected to the DC / DC converter 240. The DC / DC converter 240 is a device that converts the voltage output from the power generation cell 220 into a predetermined voltage according to the standard of the external electronic device and outputs the voltage to the external electronic device. The DC / DC converter 240 is connected to the control unit 230 and is connected to the control unit 230. Can detect the input power input from the power generation cell 220 to the DC / DC converter 240.
Further, a secondary battery 241 is connected to the DC / DC converter 240. For example, surplus electrical energy obtained in the power generation cell 220 is stored, and when the electrical energy in the power generation cell 220 is insufficient, power can be supplied to an external electronic device as an auxiliary to the power generation cell 220. The controller 230, the drivers D 1, D 2, D 11 to D 14, D 21, the remaining fuel sensor S 1, and the electric heater of the reaction device 210 output the output of the secondary battery 241 via the DC / DC converter 240 at the time of startup. When part of the power generation cell 220 is electrically driven and the output of the power generation cell 220 reaches a steady state, the part of the output of the power generation cell 220 is electrically driven via the DC / DC converter 240.

上記構成を具備する発電装置３００は、例えば、デスクトップ型パーソナルコンピュータ、ノート型パーソナルコンピュータ、携帯電話機、ＰＤＡ(Personal Digital Assistant)、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（外部電子機器）内に備え付けられるものであり、外部電子機器を作動させるための電源として用いられる。   The power generation apparatus 300 having the above configuration includes, for example, a desktop personal computer, a notebook personal computer, a mobile phone, a PDA (Personal Digital Assistant), an electronic notebook, a wristwatch, a digital still camera, a digital video camera, a game machine, and a game machine. These are installed in household electric devices and other electronic devices (external electronic devices), and are used as a power source for operating the external electronic devices.

次に、発電装置３００の動作について説明する。
発電装置３００が作動し、制御部２３０がドライバＤ１，Ｄ２を介して燃料ポンプＰ１及び空気ポンプＰ２を作動させ、さらにドライバＤ２１を介して電気ヒータを発熱させる。ここで、発電装置３００の作動は、外部電子機器から通信用端子、通信用電極を介して制御部２３０に作動信号が入力されることによって開始する。 Next, the operation of the power generator 300 will be described.
The power generator 300 is activated, and the controller 230 activates the fuel pump P1 and the air pump P2 via the drivers D1 and D2, and further causes the electric heater to generate heat via the driver D21. Here, the operation of the power generation apparatus 300 starts when an operation signal is input from the external electronic device to the control unit 230 via the communication terminal and the communication electrode.

発電装置３００の作動中、制御部２３０は、各電気ヒータからフィードバックされた温度のデータに基づき、各電気ヒータが所定温度になるように温度制御を行う。
燃料ポンプＰ１が作動すると、燃料容器１の燃料貯留部４内の燃料が燃料排出管１１から第一のバルブＶ１、第一の流量計Ｆ１を介して反応装置２１０の気化器２１１に向けて送られる。さらに、第一及び第二の加湿器２２１，２２２に外部から水が送られる。
空気ポンプＰ２が作動すると、外気の空気が第三のバルブＶ３を介して触媒燃焼器２１３に送られ、第四のバルブＶ４を介して一酸化炭素除去器２１４に送られる。また、空気ポンプＰ２の作動により、外気の空気が第二の加湿器２２２に送られる。ここで、制御部２３０は、各流量計Ｆ１〜Ｆ３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各バルブＶ１〜Ｖ４を制御する。 During the operation of the power generation apparatus 300, the control unit 230 performs temperature control so that each electric heater has a predetermined temperature based on temperature data fed back from each electric heater.
When the fuel pump P1 is activated, the fuel in the fuel reservoir 4 of the fuel container 1 is sent from the fuel discharge pipe 11 to the vaporizer 211 of the reactor 210 via the first valve V1 and the first flow meter F1. It is done. Furthermore, water is sent from the outside to the first and second humidifiers 221 and 222.
When the air pump P2 is activated, the outside air is sent to the catalytic combustor 213 via the third valve V3 and sent to the carbon monoxide remover 214 via the fourth valve V4. In addition, the outside air is sent to the second humidifier 222 by the operation of the air pump P2. Here, the control part 230 controls each valve | bulb V1-V4 so that it may become a predetermined | prescribed flow volume based on the data of the flow volume fed back from each flowmeter F1-F3.

気化器２１１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２１２に供給される。
改質器２１２では、気化器２１１から供給された混合気中のメタノールと水蒸気が触媒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（１）参照））。また、改質器２１２では、化学反応式（１）についで逐次的に一酸化炭素が生成される（上記化学反応式（２）参照）。そして、改質器２１２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２１４に供給される。 In the vaporizer 211, the supplied fuel is heated and vaporized (evaporated), and is supplied to the reformer 212 as a mixture of methanol and water (steam).
In the reformer 212, methanol and water vapor in the gas mixture supplied from the vaporizer 211 react with each other by a catalyst to generate carbon dioxide and hydrogen (see the above chemical reaction formula (1)). In the reformer 212, carbon monoxide is sequentially generated following the chemical reaction formula (1) (see the chemical reaction formula (2)). Then, an air-fuel mixture composed of carbon monoxide, carbon dioxide, hydrogen and the like generated in the reformer 212 is supplied to the carbon monoxide remover 214.

一酸化炭素除去器２１４では、改質器２１２から供給された改質ガス中の一酸化炭素と、第四のバルブＶ４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る（上記化学反応式（３）参照）。   In the carbon monoxide remover 214, carbon monoxide in the reformed gas supplied from the reformer 212 reacts with oxygen contained in the air supplied from the fourth valve V4 to generate carbon dioxide. (See the above chemical reaction formula (3)).

このように、反応装置２１０の気化器２１１、改質器２１２及び一酸化炭素除去器２１４を経た燃料から水素と二酸化炭素が生成される。反応装置２１０で生成された改質ガス（水素及び二酸化炭素等）は、第一の加湿器２２１に供給される。第一の加湿器２２１は、中空糸膜の一方に外部から供給された水を通流するとともに他方に改質ガスを通流し中空糸膜を介して水分子を移動させることで、改質ガスを加湿した後、発電セル２２０のアノードに供給する。
発電セル２２０のアノードに供給された改質ガス中の水素が上記化学反応式（４）に示すように水素イオンと電子とに分離する。 Thus, hydrogen and carbon dioxide are produced from the fuel that has passed through the vaporizer 211, the reformer 212, and the carbon monoxide remover 214 of the reactor 210. The reformed gas (such as hydrogen and carbon dioxide) generated in the reactor 210 is supplied to the first humidifier 221. The first humidifier 221 allows the water supplied from the outside to flow through one of the hollow fiber membranes, and also allows the reformed gas to flow through the other to move water molecules through the hollow fiber membrane, thereby allowing the reformed gas to move. Is supplied to the anode of the power generation cell 220.
Hydrogen in the reformed gas supplied to the anode of the power generation cell 220 is separated into hydrogen ions and electrons as shown in the chemical reaction formula (4).

一方、空気ポンプＰ２を介して第二の加湿器２２２に空気が供給される。第二の加湿器２２２は、中空糸膜の外側に外部から供給された水を通流するとともに内側に空気を通流し中空糸膜を介して水分子を移動させることで、空気を加湿した後、発電セル２２０のカソードに供給する。
発電セル２２０のカソードに供給された空気は、空気中の酸素が上記化学反応式（５）に示すように水素イオンと電子と反応し、水が生成される。 On the other hand, air is supplied to the second humidifier 222 via the air pump P2. After humidifying the air, the second humidifier 222 flows water supplied from the outside to the outside of the hollow fiber membrane and air flows inside to move water molecules through the hollow fiber membrane. , And supplied to the cathode of the power generation cell 220.
In the air supplied to the cathode of the power generation cell 220, oxygen in the air reacts with hydrogen ions and electrons as shown in the chemical reaction formula (5) to generate water.

ここで、アノード側では未反応の水素はオフガスとして触媒燃焼器２１３に送られて燃焼されて、改質反応及び蒸発のエネルギーとして利用された後、燃料容器１の第一の流路６１に送られる。そして、第一の流路６１で凝縮された後、水は液体回収空間２１で回収され、気体は気液分離膜８から放出されて、第二の流路６２を介して、フード５０６内に送り込まれた後、発電セル２２０から漏れ出た気体を掃引するとともに、漏れ出た気体中の水素や一酸化炭素が第一の燃焼部９１で燃焼されて除去される。
カソード側では、供給された空気が副生成物である水とともに排出され、燃料容器１の第一の流路６１に送られる。そして、上記と同様にして第一の流路６１で凝縮されて液体となった水は液体回収空間２１で回収され、液体とならなかった気体は気液分離膜８を介して放出されて、第二の流路６２を介して、フード５０６内に送り込まれた後、発電セル２２０から漏れ出た気体を掃引するとともに、気体中の水素や一酸化炭素が第一の燃焼部９１で燃焼されて除去される。
なお、反応装置２１０の改質器２１２や流路基板５０４等から漏れ出た気体は、第二の燃焼部９２で燃焼されて気体中の水素や一酸化炭素が除去される。 Here, on the anode side, unreacted hydrogen is sent to the catalytic combustor 213 as off-gas and combusted and used as energy for reforming reaction and evaporation, and then sent to the first flow path 61 of the fuel container 1. It is done. Then, after being condensed in the first flow path 61, water is recovered in the liquid recovery space 21, and the gas is discharged from the gas-liquid separation film 8, and then enters the hood 506 via the second flow path 62. After being sent in, the gas leaking from the power generation cell 220 is swept, and hydrogen and carbon monoxide in the leaked gas are burned and removed by the first combustion unit 91.
On the cathode side, the supplied air is discharged together with water as a by-product, and is sent to the first flow path 61 of the fuel container 1. In the same manner as described above, the water that has been condensed in the first flow path 61 to become liquid is recovered in the liquid recovery space 21, and the gas that has not become liquid is discharged through the gas-liquid separation membrane 8. After being fed into the hood 506 via the second flow path 62, the gas leaking from the power generation cell 220 is swept, and hydrogen and carbon monoxide in the gas are burned in the first combustion unit 91. Removed.
Note that the gas leaked from the reformer 212, the flow path substrate 504, and the like of the reactor 210 is burned in the second combustion unit 92, and hydrogen and carbon monoxide in the gas are removed.

そして、発電セル２２０によって生成された電気エネルギーは、ＤＣ／ＤＣコンバータ２４０に供給され、ＤＣ／ＤＣコンバータ２４０によって直流電流の所定電圧に変換され、外部電子機器に供給されるとともに二次電池２４１にも充電される。外部電子機器は、供給された電気エネルギーにより動作する。   The electric energy generated by the power generation cell 220 is supplied to the DC / DC converter 240, converted into a predetermined voltage of a direct current by the DC / DC converter 240, supplied to the external electronic device, and supplied to the secondary battery 241. Is also charged. The external electronic device operates with the supplied electric energy.

次に、上記発電装置３００を電子機器４００に適用した場合を説明する。特に、携帯型の電子機器であって、ノート型パーソナルコンピュータに適用した場合である。図８(a)
は、電子機器４００の上面図、(b)は(a)における電子機器４００を前側から見た際の前面図、(c)は(a)における電子機器４００を左側から見た際の左側面図である。なお、以下の説明において、前面及び背面、左右方向とは、図８(a)から見た場合を基準に説明する。
電子機器４００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４０１と、本体４０１に対して着脱自在の発電装置３００とを備える。
発電装置３００は、上述した図５に示すように、筐体５０１内に収納自在な燃料容器１と、燃料容器１の燃料を用いて発電を行う発電モジュール２００とを備え、生成した電気エネルギーを本体４０１に供給することにより本体４０１を駆動する。なお、燃料容器１及び発電モジュール２００の構成や動作は上述と同様のためその説明を省略する。 Next, a case where the power generation device 300 is applied to the electronic device 400 will be described. In particular, this is a portable electronic device applied to a notebook personal computer. FIG. 8 (a)
(B) is a front view when the electronic device 400 in (a) is viewed from the front side, and (c) is a left side surface when the electronic device 400 in (a) is viewed from the left side. FIG. In the following description, the front surface, the back surface, and the left-right direction will be described based on the case seen from FIG.
The electronic device 400 includes a main body 401 that includes an arithmetic processing circuit composed of a CPU, a RAM, a ROM, and other electronic components, and a power generator 300 that is detachable from the main body 401.
As shown in FIG. 5 described above, the power generation apparatus 300 includes the fuel container 1 that can be stored in the housing 501 and the power generation module 200 that generates power using the fuel in the fuel container 1, and generates the generated electric energy. The main body 401 is driven by supplying the main body 401. In addition, since the structure and operation | movement of the fuel container 1 and the electric power generation module 200 are the same as that of the above-mentioned, the description is abbreviate | omitted.

本体４０１は、キーボードを備え付けた下筐体４０２と、液晶等のディスプレイパネルを備え付けた上筐体４０３とを備える。上筐体４０３は下筐体４０２にヒンジ４０６で結合されており、上筐体４０３を下筐体４０２に重ねてキーボードにディスプレイパネルを相対させた状態で本体４０１を折り畳むことができるように構成されている。
発電装置３００は、下筐体４０２の前側で露出した形で電子機器４００に電力を供給するように下筐体４０２に連結されている。発電装置３００は下筐体４０２から取り外し自在に設定されているので、電子機器４００は発電装置３００及び発電装置３００と同サイズ、同型状のリチウムイオンバッテリのいずれに対しても装着可能であり、これらから出力される電力によって動作することが可能である。 The main body 401 includes a lower casing 402 provided with a keyboard and an upper casing 403 provided with a display panel such as a liquid crystal. The upper housing 403 is coupled to the lower housing 402 by a hinge 406, and the main body 401 can be folded with the upper housing 403 superimposed on the lower housing 402 and the display panel facing the keyboard. Has been.
The power generation device 300 is coupled to the lower housing 402 so as to supply power to the electronic device 400 in a form exposed on the front side of the lower housing 402. Since the power generation device 300 is set so as to be detachable from the lower housing 402, the electronic device 400 can be attached to both the power generation device 300 and the lithium ion battery of the same size and shape as the power generation device 300. It is possible to operate with electric power output from these.

以上のように、発電装置３００の筐体５０１内には、発電セル２２０の外側を流れる気体を燃焼させる第一及び第二の燃焼部９１，９２が設けられているので、発電セル２２０や改質器２１２、流路基板５０４等から漏れ出て筐体５０１内を流れる気体を第一及び第二の燃焼部９１，９２で確実に燃焼させて除去することができる。
特に、発電セル２２０の周囲はフード５０６で囲まれて、フード５０６を形成する筐体５０１の底面５０１aに筐体５０１の外部に連通する排気口５０５が形成され、排気口５０５に第一の燃焼部９１が設けられており、発電セル２２０で生成された生成物のうち、燃料容器１に一旦送られて凝縮しなかった気体がフード５０６内に再度送り込まれるように構成されているので、この送り込まれた気体によって発電セル２２０の周囲の気体を掃引して第一の燃焼部９１を通して排出させることにより、発電セル２２０から漏れ出た気体中の水素や一酸化炭素を第一の燃焼部９１で燃焼させて確実に除去することができる。
また、第二の燃焼部９２は改質器２１２の近傍に設けられているので、改質器２１２や流路基板５０４からの気体の漏れにも対応することができる。
さらに、第一及び第二の燃焼部９１，９２はそれぞれ水素燃焼触媒９１１を備え、水素燃焼触媒９１１は網状に形成されているので、触媒面積を広く、かつ、圧力損失を低く抑えることができる。 As described above, the first and second combustion sections 91 and 92 for burning the gas flowing outside the power generation cell 220 are provided in the casing 501 of the power generation apparatus 300. Gas that leaks out of the mass device 212, the flow path substrate 504, etc. and flows in the housing 501 can be reliably burned and removed by the first and second combustion sections 91 and 92.
In particular, the periphery of the power generation cell 220 is surrounded by a hood 506, and an exhaust port 505 communicating with the outside of the housing 501 is formed on the bottom surface 501 a of the housing 501 that forms the hood 506. Part 91 is provided, and among the products generated in the power generation cell 220, the gas once sent to the fuel container 1 and not condensed is sent into the hood 506 again. The gas around the power generation cell 220 is swept by the supplied gas and discharged through the first combustion unit 91, whereby hydrogen and carbon monoxide leaked from the power generation cell 220 are removed from the first combustion unit 91. It can be reliably removed by burning.
In addition, since the second combustion unit 92 is provided in the vicinity of the reformer 212, it is possible to cope with gas leakage from the reformer 212 and the flow path substrate 504.
Furthermore, since the first and second combustion sections 91 and 92 are each provided with a hydrogen combustion catalyst 911 and the hydrogen combustion catalyst 911 is formed in a net shape, the catalyst area can be widened and the pressure loss can be kept low. .

［第二の実施の形態］
上記第一の実施の形態では、発電セル２２０で生成された生成物のうち、放熱により凝縮しなかった気体を、フード５０６内に送り込んで発電セル２２０の冷却及び掃引に使用していたが、第二の実施の形態では発電セル２２０Ａの冷却及び掃引をしない場合である。 [Second Embodiment]
In the first embodiment, among the products generated in the power generation cell 220, the gas that has not been condensed due to heat dissipation was sent into the hood 506 and used for cooling and sweeping the power generation cell 220. In the second embodiment, the power generation cell 220A is not cooled and swept.

図９は、燃料容器１Ａの分解斜視図、図１０は、燃料容器１Ａと発電モジュール２００Ａとを備えた発電装置３００Ａの概略成を示した図で、(a)は発電装置３００Ａの上面図、(b)は切断線X−Xに沿って切断した際の矢視断面図である。
なお、図９及び図１０において、第一の実施の形態と同様の構成部分については同様の数字に英字Ａを付してその説明を省略する。
図９に示すように、第二の実施の形態における燃料容器１Ａは、第一の実施の形態の燃料容器１とは異なり、金属板６Ａの左端部には開口６５Ａが形成され、開口６５Ａは金属板６Ａの下面から上面にまで貫通している。さらに、金属板６Ａの下面であって容器本体２Ａの外側上面に対向する面に、気体を液体回収空間２１Ａに流入させる第一の流路６１Ａが第一の溝部として凹設されている。第一の流路６１Ａは、金属板６Ａの右端部から左端部にかけて葛折り状に蛇行した形状を成している。 FIG. 9 is an exploded perspective view of the fuel container 1A, FIG. 10 is a diagram showing a schematic configuration of a power generator 300A including the fuel container 1A and a power generation module 200A, and FIG. 9A is a top view of the power generator 300A. (b) is arrow sectional drawing at the time of cut | disconnecting along the cutting line XX.
In FIG. 9 and FIG. 10, the same numerals are given to the same components as those in the first embodiment, and the description thereof will be omitted.
As shown in FIG. 9, the fuel container 1A in the second embodiment is different from the fuel container 1 of the first embodiment in that an opening 65A is formed at the left end portion of the metal plate 6A, and the opening 65A is The metal plate 6A penetrates from the lower surface to the upper surface. Further, a first channel 61A for allowing gas to flow into the liquid recovery space 21A is recessed as a first groove on the lower surface of the metal plate 6A and facing the outer upper surface of the container body 2A. 61 A of 1st flow paths have comprised the shape which meandered in the shape of a zigzag from the right end part of the metal plate 6A to the left end part.

金属板６Ａはその下面を容器本体２Ａの上面に対向させた状態で、容器本体２Ａの上面に貼着され、これによって第一の溝部である第一の流路６１Ａが容器本体２Ａの上面によって蓋をされる。そして、第一の流路６１Ａの右端部が生成物導入路２３Ａの他端に重なり、第一の流路６１Ａが生成物導入路２３Ａを介して外部に通じ、第一の流路６１Ａの左端部が小孔２７Ａに重なり、液体回収空間２１Ａに通じている。金属板６Ａの開口６５Ａは容器本体２Ａの換気孔部２６Ａに重なっている。そして、排気孔部２６Ａを閉塞した気液分離膜８Ａは開口６５Ａに収まっている。
このように、第二の実施の形態の燃料容器１Ａは第一の実施の形態の燃料容器１と異なり、第二の流路６２がなく、第一の流路６１Ａを通過して凝縮された液体は液体回収空間２１Ａに回収され、凝縮しなかった気体は液体回収空間２１Ａから気液分離膜８Ａを通過して、外部に排出されるようになっている。 The metal plate 6A is attached to the upper surface of the container main body 2A with the lower surface thereof facing the upper surface of the container main body 2A, whereby the first channel 61A, which is the first groove, is formed by the upper surface of the container main body 2A. Covered. The right end of the first flow path 61A overlaps the other end of the product introduction path 23A, the first flow path 61A communicates with the outside through the product introduction path 23A, and the left end of the first flow path 61A. The portion overlaps the small hole 27A and communicates with the liquid recovery space 21A. The opening 65A of the metal plate 6A overlaps the ventilation hole 26A of the container body 2A. The gas-liquid separation membrane 8A that closes the exhaust hole portion 26A is accommodated in the opening 65A.
Thus, unlike the fuel container 1 of the first embodiment, the fuel container 1A of the second embodiment does not have the second flow path 62 and is condensed through the first flow path 61A. The liquid is recovered in the liquid recovery space 21A, and the gas that has not been condensed passes through the gas-liquid separation membrane 8A from the liquid recovery space 21A and is discharged to the outside.

また、図１０に示すように、発電セル２２０Ａの周囲には第一の実施の形態のようなフード５０６が設けられておらず、筐体５０１Ａの上面で発電セル２２０Ａの近傍に吸排気口５０７Ａが設けられ、さらに、筐体５０１の下面で反応装置２１０Ａの改質器２１２Ａと二次電池２４１Ａとの間にも吸排気口５０８Ａが形成されている。そして、これら吸排気口５０７Ａ，５０８Ａに第三の燃焼部９３Ａ及び第四の燃焼部９４Ａが設けられている。さらに、流路基板５０４Ａの壁面から発電セル２２０Ａと改質器２１２Ａとの間に延出するように第五の燃焼部９５Ａが設けられている。第三〜第五の燃焼部９３Ａ〜９５Ａは、第一の実施の形態の第一の燃焼部９１と同様に水素燃焼触媒と不燃性網とを備えた構成である。
発電セル２２０Ａの周囲から漏れ出た気体中の水素や一酸化炭素は、発電セル２２０Ａの周囲の空気によって、筐体５０１Ａの上面及び下面の吸排気口５０７Ａ，５０８Ａに設けられた第三及び第四の燃焼部９３Ａ，９４Ａによって燃焼される。また、発電セル２２０Ａと改質器２１２Ａとの間に設けられた第五の燃焼部９５Ａによっても燃焼されるようになっている。一方、燃焼後の水蒸気は、二つの吸排気口５０７Ａ，５０８Ａを介して外部に排出される。
なお、第二の実施の形態における発電装置３００Ａも、図８に示すような電子機器４００に適用することができる。 Further, as shown in FIG. 10, the hood 506 as in the first embodiment is not provided around the power generation cell 220A, and the intake / exhaust port 507A is located near the power generation cell 220A on the upper surface of the housing 501A. In addition, an intake / exhaust port 508A is also formed between the reformer 212A of the reactor 210A and the secondary battery 241A on the lower surface of the housing 501. The intake and exhaust ports 507A and 508A are provided with a third combustion part 93A and a fourth combustion part 94A. Furthermore, a fifth combustion section 95A is provided so as to extend from the wall surface of the flow path substrate 504A between the power generation cell 220A and the reformer 212A. The 3rd-5th combustion part 93A-95A is the structure provided with the hydrogen combustion catalyst and the nonflammable net | network similarly to the 1st combustion part 91 of 1st embodiment.
The hydrogen and carbon monoxide in the gas leaked from the periphery of the power generation cell 220A are third and second provided in the intake and exhaust ports 507A and 508A on the upper and lower surfaces of the housing 501A by the air around the power generation cell 220A. It is burned by the four combustion parts 93A, 94A. Moreover, it is combusted also by the 5th combustion part 95A provided between the power generation cell 220A and the reformer 212A. On the other hand, the water vapor after combustion is discharged to the outside through the two intake / exhaust ports 507A and 508A.
Note that the power generation device 300A in the second embodiment can also be applied to an electronic apparatus 400 as shown in FIG.

以上のように、筐体５０１Ａの上面５０１bＡ及び底面５０１aＡで発電セル２２０Ａの近傍に形成された吸排気口５０７Ａ，５０８Ａに、それぞれ第三及び第四の燃焼部９３Ａ，９４Ａが設けられているので、発電セル２２０Ａから漏れ出た気体を第三及び第四の燃焼部９３Ａ，９４Ａによって燃焼させて、水素や一酸化炭素を確実に除去することができる。
また、第五の燃焼部９５Ａは改質器２１２Ａの近傍に設けられているので、改質器２１２Ａや流路基板５０４Ａからの気体の漏れにも対応することができる。
さらに、第三〜第五の燃焼部９３Ａ〜９５Ａはそれぞれ水素燃焼触媒を備え、水素燃焼触媒は網状に形成されているので、触媒面積を広く、かつ、圧力損失を低く抑えることができる。 As described above, the third and fourth combustion portions 93A and 94A are provided in the intake and exhaust ports 507A and 508A formed in the vicinity of the power generation cell 220A on the upper surface 501bA and the bottom surface 501aA of the housing 501A, respectively. The gas leaked from the power generation cell 220A can be burned by the third and fourth combustion sections 93A and 94A to reliably remove hydrogen and carbon monoxide.
Further, since the fifth combustion section 95A is provided in the vicinity of the reformer 212A, it can cope with gas leakage from the reformer 212A and the flow path substrate 504A.
Furthermore, since the third to fifth combustion sections 93A to 95A are each provided with a hydrogen combustion catalyst and the hydrogen combustion catalyst is formed in a net shape, the catalyst area can be widened and the pressure loss can be kept low.

なお、本発明は、上記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
例えば、第一の実施の形態において、発電セル２２０及び反応装置２１０で排出された気体のうち、燃料容器１で放熱させて凝縮しなかった気体を、発電装置２２０の冷却や掃引に使用するとしたが、従来のようにファン等を使用して冷却及び掃引しても良い。
また、上記実施の形態では、固体高分子型燃料電池の場合について説明したが、本発明はこれに限ることはなく、固体酸化物型燃料電池や他の種類の燃料電池についても適用することができる。 In addition, this invention is not limited to the said embodiment, In the range which does not deviate from the summary, it can change suitably.
For example, in the first embodiment, among the gases discharged from the power generation cell 220 and the reaction device 210, the gas that has been radiated from the fuel container 1 and has not been condensed is used for cooling or sweeping the power generation device 220. However, it may be cooled and swept using a fan or the like as in the prior art.
In the above embodiment, the case of a solid polymer fuel cell has been described. However, the present invention is not limited to this, and can be applied to a solid oxide fuel cell and other types of fuel cells. it can.

燃料容器１の分解斜視図である。1 is an exploded perspective view of a fuel container 1. FIG. (a)は、金属板６の下面図、(b)は、容器本体２の上面図である。(a) is a bottom view of the metal plate 6, and (b) is a top view of the container body 2. (a)は、切断線IIIＡ−IIIＡに沿って切断した際の矢視断面図、(b)は、切断線IIIＢ−IIIＢに沿って切断した際の矢視断面図である。(a) is an arrow sectional view at the time of cutting along cutting line IIIA-IIIA, (b) is an arrow sectional view at the time of cutting along cutting line IIIB-IIIB. (a)は、燃料容器１の上面図、(b)は、切断線IVＢ−IVＢに沿って切断した際の矢視断面図である。(a) is a top view of the fuel container 1, and (b) is a cross-sectional view taken along the line IVB-IVB. 燃料容器１と発電モジュール２００とを備えた発電装置３００の概略構成を示した図で、(a)は発電装置３００の上面図、(b)は切断線V−Vに沿って切断した際の矢視断面図である。It is the figure which showed schematic structure of the electric power generating apparatus 300 provided with the fuel container 1 and the electric power generation module 200, (a) is a top view of the electric power generating apparatus 300, (b) is at the time of cut | disconnecting along the cutting line VV. It is arrow sectional drawing. (a)は、第一の燃焼部９１の平面図、(b)は、第一の燃焼部９１の側断面図である。(a) is a plan view of the first combustion section 91, and (b) is a side sectional view of the first combustion section 91. 発電装置３００の概略構成を示したブロック図である。3 is a block diagram illustrating a schematic configuration of a power generation device 300. FIG. (a)は、電子機器４００の上面図、(b)は(a)における電子機器４００を前側から見た際の前面図、(c)は(a)における電子機器４００を左側から見た際の左側面図である。(a) is a top view of the electronic device 400, (b) is a front view when the electronic device 400 in (a) is viewed from the front side, and (c) is when the electronic device 400 in (a) is viewed from the left side. FIG. 燃料容器１Ａの分解斜視図である。It is a disassembled perspective view of 1 A of fuel containers. 燃料容器１Ａと発電モジュール２００Ａとを備えた発電装置３００Ａの概略成を示した図で、(a)は発電装置３００Ａの上面図、(b)は切断線X−Xに沿って切断した際の矢視断面図である。It is the figure which showed schematic composition of power generator 300A provided with fuel container 1A and power generation module 200A, (a) is a top view of power generator 300A, and (b) at the time of cutting along cutting line XX It is arrow sectional drawing.

符号の説明Explanation of symbols

１，１Ａ 燃料容器
４，４Ａ 燃料貯留部
６，６Ａ 金属板（放熱部）
８，８Ａ 気液分離膜
２１，２１Ａ 液体回収空間（液体回収部）
９１ 第一の燃焼部
９２ 第二の燃焼部
９３Ａ 第三の燃焼部
９４Ａ 第四の燃焼部
９５Ａ 第五の燃焼部
２１２，２１２Ａ 改質器
２２０，２２０Ａ 燃料電池
３００，３００Ａ 発電装置
５０１，５０１Ａ 筐体
５０７Ａ，５０８Ａ 吸排気口
９１１ 水素燃焼触媒 1,1A Fuel container 4, 4A Fuel storage part 6, 6A Metal plate (heat radiation part)
8,8A Gas-liquid separation membrane 21, 21A Liquid recovery space (liquid recovery part)
91 1st combustion part 92 2nd combustion part 93A 3rd combustion part 94A 4th combustion part 95A 5th combustion part 212,212A Reformer 220,220A Fuel cell 300,300A Electric power generation apparatus 501,501A Body 507A, 508A Intake / exhaust port 911 Hydrogen combustion catalyst

Claims (6)

筐体内に収容されて、燃料を用いて発電を行う発電セルと、
前記燃料を貯留する燃料貯留部と、前記燃料貯留部から前記燃料を前記発電セルに送出した後に、前記発電セルから生成される生成物を放熱させる放熱部と、前記放熱部によって凝縮した液体と凝縮しない気体とを分離する気液分離膜と、前記気液分離膜によって分離した液体を回収する液体回収部と、を有する燃料容器と、
前記凝縮しない気体が前記発電セルの周囲を流れるように設けられた流路と、
前記流路を流れた前記凝縮しない気体を燃焼する第１燃焼部と、
を備え、
前記凝縮しない気体は、前記流路の上流側から下流側に流れて、
前記発電セルは、前記流路内において、前記流路の上流側端部と下流側端部との間に配置され、
前記第１燃焼部は、前記流路の下流側端部に設けられていることを特徴とする発電装置。 A power generation cell housed in a housing and generating power using fuel;
A fuel storage section that stores the fuel, a heat dissipation section that dissipates a product generated from the power generation cell after the fuel is sent from the fuel storage section to the power generation cell, and a liquid condensed by the heat dissipation section, A fuel container having a gas-liquid separation membrane that separates a gas that does not condense, and a liquid recovery unit that recovers the liquid separated by the gas-liquid separation membrane;
A flow path provided so that the non-condensing gas flows around the power generation cell ;
A first combustion section for burning the non-condensed gas that has flowed through the flow path;
With
The non-condensing gas flows from the upstream side of the flow path to the downstream side,
The power generation cell is disposed in the flow path between the upstream end and the downstream end of the flow path,
The first combustion section is provided at a downstream end of the flow path. 前記第１燃焼部は、前記気体を燃焼させる燃焼触媒と、前記燃焼触媒の両面を挟む不燃性網とを備えることを特徴とする請求項１に記載の発電装置。   The power generator according to claim 1, wherein the first combustion unit includes a combustion catalyst that combusts the gas, and an incombustible net that sandwiches both surfaces of the combustion catalyst. 前記第１燃焼部は、前記筐体の外部との排気口を兼ねていることを特徴とする請求項１又は２のいずれか一項に記載の発電装置。   The power generator according to claim 1, wherein the first combustion unit also serves as an exhaust port for the outside of the housing. 前記燃料が供給されて前記燃料の改質反応を起こすことによって改質ガスを生成し、前記改質ガスを前記発電セルに供給する改質器が、前記筐体内において、前記流路の外側の空間に配置され、
前記筐体内において、前記流路の外側の空間内の気体を燃焼する第２燃焼部を、さらに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発電装置。 A reformer, which is supplied with the fuel to generate a reformed gas by causing a reforming reaction of the fuel and supplies the reformed gas to the power generation cell, is provided outside the flow path in the casing. Placed in space,
The power generator according to any one of claims 1 to 3, further comprising a second combustion section that burns a gas in a space outside the flow path in the housing. 前記第２燃焼部は、前記気体を燃焼させる燃焼触媒と、前記燃焼触媒の両面を挟む不燃性網とを備えることを特徴とする請求項４に記載の発電装置。   The power generation apparatus according to claim 4, wherein the second combustion unit includes a combustion catalyst that combusts the gas and a noncombustible net that sandwiches both surfaces of the combustion catalyst. 前記気液分離膜によって分離した気体を前記第１燃焼部で燃焼させることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の発電装置。   6. The power generation device according to claim 1, wherein the gas separated by the gas-liquid separation membrane is burned in the first combustion unit.
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