JP5841396B2 - 燃料電池 - Google Patents
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Description
かかる特徴によれば、燃料電池から電力の供給を受けなくてもロックの制御や燃料容器の残量の確認を行うことができる。
かかる特徴によれば、燃料電池の状態に応じて燃料容器の交換を制御することができる。
かかる特徴によれば、燃料容器の内圧を把握し、内圧に応じて燃料容器の交換を制御することができる。特に燃料容器の内圧が高く、燃料容器の取り扱いに危険が伴うようなときには、燃料容器を取り外すことができないようにすることができる。
かかる特徴によれば、燃料容器の温度を把握し、温度に応じて燃料容器の交換を制御することができる。特に燃料容器が高温で燃料容器の取り扱いに危険が伴うような状態のときには、燃料容器を取り外すことができないようにすることができる。
かかる特徴によれば、発電部の発電時間を把握し、燃料容器の交換を制御に反映することができる。
かかる特徴によれば、補助電源部の出力電圧を把握し、燃料容器の交換を制御に反映することができる。
かかる特徴によれば、使用者が燃料容器の状態や交換時のサインを確認することができる。
かかる特徴によれば、使用者が燃料容器の状態や交換時のサインを確認することができる。
かかる特徴によれば、発電部が発電していない場合でも燃料容器の取り外しの制御が可能であり、またカートリッジが取り外された状態であっても燃料容器の残量の確認を行うことが可能である。
かかる特徴によれば、カートリッジが取り外された状態であっても燃料容器の残量の確認を行うことが可能である。
かかる特徴によれば、燃料容器と発電部との接続を断つ際に弁部を閉とし燃料の漏洩を防ぐことができる。
(第1実施形態)
図1、図2、図3は、本発明の第1の実施の形態における燃料電池の例を示す。
図1に示すように、燃料電池100は、容器105と、容器105に接続可能な燃料容器1とを有する。容器105は、燃料容器1の燃料で発電する発電部101と、発電部101の発電状態を検出する発電状態検出部103とを有する。
制御部5は、補助電源部6の出力電圧を検出する。補助電源部6は、制御部5と燃料検出部7とロック機構4に電力を供給する。
燃料収容部2の燃料が所定以下となり開回路電圧が0.5V以下のときであり、発電部101の出力電流が0A以下のとき、制御部5は、弁部8を閉状態としてからロック機構4のロック状態を解除し、燃料容器1の取り外しを可能とする。なお、発電状態検出部103の発電状態信号の値は、測定誤差やノイズの影響を考慮し、燃料電池の出力電流が0A以下であることと等価であればよい。
また、弁部8は、ロック機構4と連動して動作するように構成し、発電部101に燃料容器1を接続しロック機構4がロック状態となると弁部8は開状態となり、ロック機構4のロック状態が解除される際には、弁部8が閉状態となるように制御部5が制御するように構成する。
また、燃料容器1を発電部101から取り外し可能な条件のときに、制御部5は、発信器104に燃料容器1を取り外し可能であることを示すアイコンを表示させる構成とすると、使用者が安全に燃料容器1を取り外すタイミングがわかりやすくなる。
図4は、本発明の第2の実施の形態における燃料電池の例を示す。
前述した第1実施形態と共通する構成については、同じ符号とし、説明は省略する。
制御部5は、発電部101の発電状態を検出する発電状態検出部103からの発電状態信号と燃料検出部7が検出する出力電圧とが送信される。発電部101が発電状態である場合は、発電部101に接続する負荷が電力を要求している状態であるため、そのときに発電部101と燃料容器1との接続を解除した場合、発電部101への燃料の供給が経たれるため、発電部101での発電が滞り、負荷に十分な電力を供給できない恐れが生じる。さらに、燃料検出部12である圧力センサーが反応部の圧力を一定以上検出する場合は、収容部2の燃料が所定以上残っている場合であるため、発電部101と燃料容器1との接続を解除した場合、燃料が収容部2から漏れ出したり、あるいは収容部2に残る燃料が無駄となる。
制御部5は、発電状態検出部103の発電部101の出力電流の検出値が0A以下であって、かつ燃料検出部12の検出値が、絶対圧で1気圧以下のとき、弁部8を閉としてロック機構4のロック状態を解除する。逆に、発電状態検出部103の発電部101の出力電流の検出値が0Aより大きいか、あるいは燃料検出部12の検出値が、絶対圧で1気圧より高いとき、制御部5はロック機構4のロック状態を解除しない。
図5は、本発明の第3の実施の形態における燃料電池の例を示す。
前述した第2実施形態と共通する構成については、同じ符号とし、説明は省略する。
前述した第2実施形態と異なる点は、燃料検出部12の圧力センサーの代わりに、燃料検出部13として温度センサーを用いた点である。燃料検出部13は補助電源部6から電力の供給を受け、燃料容器1の表面温度を検出し、検出値を制御部5に送信する構成である。
制御部5は、発電部101の発電状態を検出する発電状態検出部103からの発電状態信号と燃料検出部7が検出する出力電圧とが送信される。発電部101が発電状態である場合は、発電部101に接続する負荷が電力を要求している状態であるため、そのときに発電部101と燃料容器1との接続を解除した場合、発電部101への燃料の供給が経たれるため、発電部101での発電が滞り、負荷に十分な電力を供給できない恐れが生じる。さらに、燃料検出部13である温度センサーが反応部の温度を一定以上検出する場合は、反応部が高温となっており、使用者が燃料容器に触れることは、危険である。
制御部5は、発電状態検出部103の発電部101の出力電流の検出値が0A以下であって、かつ燃料検出部13の検出値が、40℃以下の燃料容器1を発電部101から取り外し可能な条件のとき、弁部8を閉としてロック機構4のロック状態を解除し、使用者によって燃料容器1の取り外しを可能とする。逆に発電状態検出部103の発電部101の出力電流の検出値が0Aより大きく、あるいは燃料検出部13の検出値が40℃より高いとき、制御部5はロック機構4のロック状態を解除しない。なお、燃料容器1を取り外し可能とする為の燃料検出部13の検出値は必ずしも40℃以下で無くても良く、使用者が取り扱いの際に危険でない温度に変更することが可能である。
図6は、本発明の第4の実施の形態における燃料容器の例を示す。
前述した第3実施形態と共通する構成については、同じ符号とし、説明は省略する。
前述した第3実施形態と異なる点は、燃料検出部13の温度センサーの代わりに、燃料検出部16にロック機構4がロックしている時間を検出するタイマー17を備える点である。
制御部5は、発電部101の発電状態を検出する発電状態検出部103からの発電状態信号と燃料検出部7が検出する出力電圧とが送信される。発電部101が発電状態である場合は、発電部101に接続する負荷が電力を要求している状態であるため、そのときに発電部101と燃料容器1との接続を解除した場合、発電部101への燃料の供給が経たれるため、発電部101での発電が滞り、負荷に十分な電力を供給できない恐れが生じる。さらに、燃料検出部16であるタイマーがロック機構4がロックしている時間を一定以上検出する場合は、反応部9が発電部101に燃料を供給するために反応し続けており、反応部9が高温となっていると判断でき、使用者が燃料容器に触れることは、危険である。
燃料検出部16は、発電状態検出部103の発電部101の出力電流の検出値が0A以下になってからの時間を計時する構成とする。燃料検出部16による計時が10分以上のとき、制御部5は、弁部8を閉としてロック機構4のロック状態を解除し、使用者によって燃料容器1の取り外しを可能とさせる構成とする。燃料検出部16による計時が10分未満のときは、制御部5はロック機構4のロック状態を解除しない。なお、燃料容器1を取り外し可能とする為の計時時間は10分で無くても良く、燃料容器1を取り外し燃料容器1を安全に取り扱いができるだけの十分な時間を確保すればよい。
図7は、本発明の第4の実施の形態における燃料容器の例を示す。
前述した第3実施形態と共通する構成については、同じ符号とし、説明は省略する。
前述した第3実施形態と異なる点は、補助電源部6の燃料電池の代わりに、補助電源部15としてリチウムイオン二次電池を用いた点である。補助電源部15は、発電部101の出力によって充電され、燃料容器1のロック機構4、制御部5、弁部8、燃料検出部13に電力を供給する構成とした。
2 燃料収容部
3、14 接続部
4 ロック機構
5 制御部
6、15 補助電源部
7、12、13 燃料検出部
8 弁部
9 反応部
10 溶液収容部
11 逆止弁
16、102 通信端子
100 燃料電池
101 発電部
103 発電状態検出部
104 発信器
105 容器
Claims (10)
- 燃料の供給によって電力を発生する発電部と、
前記発電部と着脱可能に接続し、前記燃料を収容し、前記発電部に前記燃料を供給する燃料容器と、
前記発電部の発電状態を検出する発電状態検出部と、
前記発電部または前記燃料容器の内部状態を検出する燃料検出部とを有し、
前記燃料容器は、
前記発電状態検出部が検出した発電検出値と、前記燃料検出部が検出した前記内部状態とにより、前記燃料容器と前記発電部との接続をロックするロック機構を制御する制御部と、
前記制御部に電力を供給する補助電源部とを有し、
前記制御部は、前記発電状態検出部が検出した発電検出値が所定値以下であり、前記燃料検出部が検出した前記内部状態が所定値以下であるとき、前記燃料容器と前記発電部との接続のロックを解除するように前記ロック機構を制御し、前記発電状態検出部が検出した発電検出値が所定値以上であり、前記燃料検出部が検出した前記内部状態が所定値以上であるとき、前記燃料容器と前記発電部との接続のロックを解除しないように前記ロック機構を制御することを特徴とする燃料電池。 - 前記燃料検出部は、前記燃料容器の内圧を検出する圧力検出部であることを特徴とする請求項1に記載の燃料電池。
- 前記燃料検出部は、前記燃料容器の温度を検出する温度検出部であることを特徴とする請求項1に記載の燃料電池。
- 前記燃料検出部は、前記発電部の発電時間を検出する発電時間検出部であることを特徴とする請求項1に記載の燃料電池。
- 前記燃料検出部は、前記補助電源部の出力電圧を検出する電圧検出部であることを特徴とする請求項1に記載の燃料電池。
- 前記燃料容器は、前記発電状態と前記内部状態とに関する信号を発信する発信器を有することを特徴とする請求項1乃至請求項5のいずれか一項に記載の燃料電池。
- 前記発電部は、前記発電検出値と前記内部状態とに関する信号を発信する発信器を有することを特徴とする請求項1乃至請求項5のいずれか一項に記載の燃料電池。
- 前記補助電源部は、前記燃料の供給によって電力を発生することを特徴とする請求項1乃至請求項6のいずれか一項に記載の燃料電池。
- 前記補助電源部は、充放電可能な二次電池であることを特徴とする請求項1乃至請求項7のいずれか一項に記載の燃料電池。
- 前記燃料容器は、前記制御部の制御に連動し、前記発電部への前記燃料の供給を制御する弁部を有することを特徴とする請求項1乃至請求項9のいずれか一項に記載の燃料電池。
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