KR100548679B1 - 교환가능한 연료팩을 갖는 전자장치의 발전모듈 - Google Patents

교환가능한 연료팩을 갖는 전자장치의 발전모듈 Download PDF

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Abstract

장치로 전원을 공급하기 위한 발전형 전원장치는 발전모듈을 포함한다. 상기 모듈은 공급된 발전연료를 이용함으로서 전력을 생성하기 위한 발전부, 상기 발전연료를 포장할 수 있는 복수의 연료팩들을 수용할 수 있고, 복수의 연료팩들이 독립적으로 제거될 수 있는 연료팩 수용부, 및 상기 연료팩 수용부내에 수용된 복수의 연료팩들중 하나로부터 상기 발전연료가 공급되는 동안 복수의 연료팩들중 나머지 연료팩으로부터 발전연료의 공급이 이루어지지 않도록 하는 제어가 이루어지는 제어부를 포함한다.
발전, 연료, 생분해, 배터리, 밸브, 포트, 노트북, 컴퓨터, 팩, 전환

Description

교환가능한 연료팩을 갖는 전자장치의 발전모듈{POWER GENERATION MODULE FOR ELECTRONIC DEVICES WITH EXCHANGEABLE FUEL PACKS}
본 특허출원은 2002년 2월 28일에 출원된 일본특허출원 제 2002-053005호와 2002년 12월 18일에 출원된 일본특허출원 제 2002-366010호에 기초를 두고 우선권의 이익을 주장하며, 양 출원의 완전한 내용이 이하에 조합되어 있다. 본 발명은 발전형 전원장치 및 전자장치에 관한 것이다.
근래에, 다양한 전자장치들의 사용이 증가하고, 특히 휴대용 전자장치의 사용은 주목할만 하다. 이들 휴대용 전자장치들은 내부의 배터리들에 의해 구동되기 때문에, 장치에는 하나 또는 복수의 일련으로 연결된 배터리들이 포함된다. 배터리가 1차배터리 또는 2차배터리인지 여부에 무관하게, 배터리의 사용수명은 짧다. 따라서, 장시간동안 장치를 계속적으로 사용하려면 사용 도중에 배터리가 교체되어야 한다.
예를 들면, 노트북 개인용 컴퓨터의 작동중에 예를 들면, 키보드의 램프에 의해 배터리 교체 경고가 발생하면, 사용자는 응용 프로그램을 닫고 전원을 꺼서 일시적으로 작동을 중단하고, 배터리를 교체한 후에 전원을 켜서 컴퓨터를 다시 부팅해야 한다. 즉, 교체와 재부팅을 위해 상당한 시간이 필요하다.
또한, 1차배터리 또는 2차배터리인지 여부에 상관없이 배터리가 화학배터리이면, 최근의 증가하는 환경문제와 에너지 사용효율의 문제의 관심에 따라 사용된 화학배터리의 폐기에 따른 환경문제와 에너지 사용효율의 문제가 주목받고 있다.
본 발명은 장치가 계속적으로 사용되는 동안에 교체가 이루어질 수 있는 발전형 전원장치 및 전자장치를 제공하는 것이 장점이다.
본 발명은 또한 효과적으로 환경문제, 에너지 사용효율 문제 등을 해결할 수 있는 발전형 전원장치를 제공하는 것이 장점이다.
본 발명의 제 1 측면에 따른 장치에 전력을 공급하는 발전형 전원장치는,
공급되는 발전연료를 사용하여 발전하는 발전부;
발전연료를 채울수 있는 연료팩을 수용하고, 그로부터 복수의 연료팩들이 독립적으로 제거될 수 있는 연료팩 수용부; 및
연료팩 수용부에 수용된 복수의 연료팩들 중의 제 1 연료팩으로부터 발전연료가 공급되는 동안에, 복수의 연료팩들 중의 제 2 연료팩으로부터 발전연료가 공급되지 않도록 제어를 수행하는 제어부를 포함하는 발전모듈을 포함한다.
이 발전형 전원장치에서, 제 2 연료팩의 발전연료의 양이 발전동작을 하는데 필요한 양보다 작거나 이 제 2 연료팩이 제거되면, 다른 연료팩으로부터 발전연료가 발전모듈로 공급되는 동안에 하나의 연료팩이 제거될 수 있고 또는 발전에 필요한 발전연료를 포함하는 새로운 연료팩으로 교체될 수 있다. 따라서, 발전연료가 발전동작에 필요한 양보다 적은 연료팩을 선택적으로 교체함에 의해, 이 발전 모듈 을 전원장치로 사용하는 외부 장치로 전력이 계속적으로 공급될 수 있다. 결과적으로, 발전연료가 장치의 전기적 작동의 중단을 야기하지 않고 효과적으로 교체될 수 있다.
본 발명의 또 다른 측면에 따른, 발전형 전원장치는
발전연료를 포장할 수 있는 N(N은 2이상의 정수)개의 연료팩들을 수용하는 연료팩 수용부; 및
연료팩 수용부에 수용된 연료팩의 수가 1개 또는 그 이상 그리고 (N-1) 또는 그 이하일 때에도, 수용된 연료팩으로부터 선택적으로 발전연료가 공급됨에 의해 발전을 하는 발전부;를 포함하여 구성된다.
이러한 측면에서, 어떤 연료팩의 발전연료가 발전에 필요한 양보다 적게 될 때에도, 발전부는 연료팩 수용부의 남겨진 적어도 하나 이상의 연료팩으로부터 선택적으로 발전연료를 공급함에 의해 계속적으로 발전을 할 수 있다. 이 발전형 전원장치는 연료가 없는 연료팩을 교체함에 의해 계속적으로 전력을 생성할 수 있다. 따라서, 이러한 전원장치로부터의 전력으로 작동하는 장치는 일시적인 전기적 차단없이 작동될 수 있다.
더욱 다른 측면에 따르면, 전자적 장치는,
공급된 발전연료를 사용하여 발전하는 발전부를 갖는 발전모듈, 그리고 발전연료를 채울 수 있는 N(N은 2 이상의 정수)개의 연료팩들을 수용하고 그로부터 연료팩들이 독립적으로 제거될 수 있으며, 1(포함) 내지 (N-1)(포함)개의 연료팩들이 연료팩 수용부에 수용된 때에 그 연료팩으로부터 발전연료를 받을 수 있는 연료팩 수용부; 및
발전부에 의해 발전되는 전력을 기초로 구동되는 부하를 포함하여 구성된다.
이러한 측면에 따라, 모든 연료팩 수용부들에 연료팩들이 수용되어 있지 않은 때에도, 발전모듈은 수용된 연료팩으로부터 발전연료를 받아들일 수 있다. 따라서, 발전부에 의해 발전된 전력을 기초로 부하가 전기적 동작을 수행하는 동안에 발전연료가 발전동작에 필요한 양보다 적게 된 연료팩이 제거된다 할 지라도, 발전연료를 담고 있는 연료팩으로부터 발전동작에 요구되는 양보다 같거나 많은 양의 발전연료를 받을 수 있고, 따라서 전력이 계속적으로 생산될 수 있다. 결과적으로, 부하의 구동을 일시적으로 멈추지 않고도 발전연료가 효과적으로 교체될 수 있다.
본 발명에서, 발전모듈 또는 전자적 장치의 발전부에 의해 발전되는 전력이 충전되는 충전부가 포함되어 있더라도, 동작이 진행되면서 충전부에 의해 충전된 전하는 감소된다. 따라서, 발전부는 언제나 안정적으로 전력을 공급하는데 필요한 양의 전력을 충전하기 위해 발전해야 한다. 전력이 장시간 소비되는 경우에는, 따라서, 발전연료를 교체하는 것이 물론 필요하다. 상기한 바와 같이 전자장치가 계속하여 작동하는 동안에 발전연료가 교체되기 때문에, 전자장치를 재부팅하는 것과 같은 시간소모적인 동작이 수행될 필요가 없다. 이것은 특히 발전모듈을 소형화하기 위해 충전부의 부피를 축소시켜야 하는 경우에 효과적이다.
본 발명의 추가적인 목적 및 장점은 이하 따르는 상세한 설명에서 보여질 것이고, 일부는 그로부터 자명하게 될 것이며, 본 발명의 실시예에 의해 교시될 것이다. 본 발명의 목적 및 장점은 특히 이하에서 지적되는 수단 및 조합에 의해 획득 되고 실현될 것이다.
상세한 설명의 일부로서 포함되고 구성되는 첨부된 도면들은 상기한 개괄적인 설명과 후술될 상세한 설명과 함께 본 발명의 실시예들을 설명하고 본 발명의 요지를 설명할 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 발전형 휴대용 전원장치의 연료팩의 상태를 나타내는 평면도,
도 2는 도 1에 나타난 발전형 휴대용 전원장치의 우측면도,
도 3은 연료팩의 단면도,
도 4는 연료팩의 연료공급밸브의 단면도,
도 5는 연료팩 잠금 슬라이더의 일부 단면도,
도 6은 연료팩 잠금 슬라이더의 축방향 우측단면도,
도 7a 및 7b 각각은 연료팩이 연료팩 수용부에 수용된 상태의 부분을 나타내는 단면도,
도 8은 발전모듈의 일부와 연료팩 및 발전모듈에 의해 구동되는 장치의 주요 구성을 나타내는 블록도,
도 9는 발전모듈의 케이스의 내부 배치의 윤곽을 나타내는 평면도,
도 10은 연료증발부의 일부를 나타낸 사시도,
도 11은 연료개질부의 일부를 나타낸 사시도,
도 12는 CO 제거부의 일부를 나타낸 사시도,
도 13은 발전부의 개략도,
도 14는 연료팩의 연료의 잔류량의 검출의 예를 설명하는 단면도,
도 15는 연료팩의 잔류량의 검출의 또 다른 예를 설명하는 단면도,
도 16a는 발전형 휴대용 전원장치의 측면으로부터 보여지는, 발전형 휴대용 전원장치 및 발전형 휴대용 전원장치가 장착된 장치인 노트북 퍼스널 컴퓨터를 나타낸 측면도,
도 16b는 위로부터 보았을 때의 발전형 휴대용 전원장치가 장착된 장치의 정면도,
도 16c는 측면으로부터 보았을 때의, 발전형 휴대용 전원장치가 장착된 장치의 측면도,
도 17은 본 발명에 따른 발전형 휴대용 전원장치 및 노트북 개인용 컴퓨터의 외관을 나타낸 사시도,
도 18a는 발전형 휴대용 전원장치의 측면에서 보았을 때의, 또 다른 발전형 휴대용 전원장치 및 발전형 휴대용 전원장치가 장착된 장치인 노트북 개인용 컴퓨터를 나타내는 측면도,
도 18b는 위로부터 보았을 때의, 발전형 휴대용 전원장치가 장착된 장치의 평면도,
도 18c는 측면으로부터 보았을 때의, 발전형 휴대용 전원장치가 장착된 장치의 측면도이다.
도 1은 본 발명의 실시예로서 발전형 휴대용 전원장치의 연료팩이 제거된 상태를 나타낸 평면도이다. 도 2는 도 1의 우측면도이다. 이 발전형 휴대용 전원장치에서, 연료팩은 하나의 발전모듈(1)에 탈착가능하게 부착될 수 있다.
상세한 점을 후술될 것이나, 발전모듈(1)은 외부 장치로 전력을 공급하는 전원장치이고, 연료 개질형 고체 고분자 전해 연료셀을 포함한다. 이 발전모듈(1)은 연료팩(21)들 중의 하나로부터 공급되는 발전연료(예를 들면, 물을 포함하는, 수소를 함유한 액체연료, 액화연료 및 가스 연료 중의 적어도 하나)를 사용하여 발전한다. 이 연료팩(21)에 발전에 필요한 충분량의 발전연료가 남아있지 않게 되면, 발전연료의 공급은 이 연료팩(21)에서 다른 연료팩(21)으로 자동적으로 전환된다.
발전모듈(1)은 수지성 또는 금속의 케이스(2)를 갖는다. 이 케이스(2)는 도 1에 도시된 바와 같이 위에서 보면 얇고 길며, 도 2에 도시된 바와 같이 옆에서 보면 반원형이다. 즉, 케이스(2)는 평평한 후면, 실질적으로 반원형 표면(상면과 측면을 정의함) 및 평평한 밑면을 갖는다. 케이스(2)는 또한 중앙부에 형성되고 전방으로 돌출한 중앙돌출부(3)와 양단에 형성되고 전방으로 돌출된 끝단돌출부(4)를 갖는다. 수용 부분의 연료팩 수용부(5)는 이들 돌출부들(3, 4)의 사이에 형성된다. 노트북 개인용 컴퓨터와 같은 휴대형 장치의 커넥터(미도시)에 연결된 양극단자(6) 및 음극단자(7)는 케이스(2)의 후면의 소정부분에 형성된다.
장방형 개구(8)들은 중앙돌출부(3)의 상면에서 상호간 좌측 그리고 우측으로 떨어져서 형성된다. 각 개구에서, 좌우로 움직일 수 있는 연료팩 잠금 슬라이더(9)의 작동돌출(9a)이 위치한다. 잔류 연료량 표시램프(10)는 중앙돌출부(3)의 뒤쪽의 상면의 각 개구(8)에 인접하게 형성된다. 연료팩 잠금 슬라이더(9) 및 잔류 연료량 표시램프(10)의 상세한 점은 후술될 것이다.
2개의 잔류 연료량 표시램프(10)들의 사이에서, 케이스(2)의 상면에 복수의 슬릿(11)들이 형성된다. 이 슬릿(11)들은, 연료개질과정에서 생성되는 부산물의 하나인, 독성 일산화탄소를 이산화탄소로 산화시키는데 필요한 공기를 흡입한다. 중앙돌출부(3)와 각 끝단돌출부(4)들의 사이에는, (후술될)발전에 필요한 공기를 흡입하는 복수의 슬릿(12)들이 케이스(2)의 상면의 소정의 부분에 형성된다.
연료팩(21)의 외부 배열이 다음으로 설명될 것이다. 이 연료팩(21)은 평평한 후면과 반원형 측면들(상면, 전면 및 밑면을 정의함)을 갖는다. 연료팩(21)은 투과성의 고분자수지로 만들어진 중공의, 실질적으로 반원통형 케이스(22)를 포함한다. 이 케이스(22)의 양단부면 각각의 중앙에, 앞뒤로 연장되는 안내홈(23)이 형성된다. 케이스(22)의 평평한 후면에, 상기 2개의 끝단부들에 인접하게 연료공급밸브(24)와 부산물 수집밸브(25)가 형성된다. 도 2에 도시된 바와 같이, 도 1에 도시된 각 연료팩(21)의 각 단부면에 수직방향으로 각각이 떨어져서 2개의 결합공(26)이 형성된다. 연료팩(21)의 내부 배치는 후술한다.
사이의 연료팩 수용부(5)를 정의하는 중앙돌출부(3)와 끝단돌출부(4)의 대향면에, 연료팩(21)의 안내홈에 각각이 들어맞는 전후로 연장되는 직선안내돌출(13)들이 형성된다. (이하에서 케이스 기저부로 지칭될) 중앙돌출부(3)와 각 끝단돌출부(4)들의 사이의 케이스(2)의 부분의 평평한 전면에, 각 연료팩(21)의 연료공급밸브(24) 및 부산물 수집밸브(25)에 들어맞고 소통하도록 연료공급포트(14)와 부산물 수집포트(15)가 형성된다.
본 실시예에서, 2개의 연료팩(21)은 동일한 구조를 갖는다. 케이스(2)의 연료팩 수용부(5) 각각에, 케이스 기저부의 좌측과 우측 각각에 연료공급포트(14)와 부산물 수집포트(15)가 위치한다. 따라서, 각 연료팩(21)은 좌측의 그리고 우측의 연료팩 수용부(5)에 수용될 수 있다. 연료공급포트(14)와 부산물 수집포트(15)는 상이한 결합부 형상 또는 구성을 갖고, 연료공급밸브(24)와 부산물 수집밸브(25)의 결합부 형상 또한 상이하다. 따라서, 연료공급밸브(25)는 실수로 부산물 수집포트(15)에 결합될 수 없고, 부산물 수집밸브(25)는 실수로 연료공급포트(14)에 결합될 수 없다. 즉, 연료팩(21)은 동일한 형태이고, 두 연료팩 수용부(5)의 연료공급포트(14)와 부산물 수집포트(15)는 동일한 위치관계를 갖는다. 그러므로, 사용자는 좌측 및 우측 연료팩 수용부(5)를 위해 다른 수용방법을 기억할 필요가 없고, 실수로 연료팩(21)을 반대로 설치할 수 없다. 각 케이스부의 전면의 연료공급포트에 인접하게, 연료팩(21)이 연료팩 수용부(5)에 수용되었는지를 검출하는 스위치(16)가 형성된다.
도 3은 연료팩(21)의 평면단면도이다. 예를 들면, 수성 메탄올 용제로 만들어진 (이하에서 간략히 연료라고 지칭될)발전연료는 케이스(22)에 채워진다. 연료가 채워질 이 부분은 이하에서 연료팩부(27)라고 지칭할 것이다. 케이스(22)에, 투과성의 유연한 고분자수지로 만들어지고 부산물 수집밸브(25)의 내부에 연결되는 부산물 수집부(28)가 형성된다. 도시되지는 않았지만, 일정량의 예를 들면 적색 염료가 이 부산물 수집부(28)에 채워진다. 세목은 이후에 서술될지라도, 케이스(22) 와 부산물 수집부(28)는 연료팩부(27)의 연료 잔류량을 외부에서 시각적으로 검출할 수 있도록 투명하게 만들어진다.
연료공급밸브(24)는 체크밸브이다. 도 4의 예에 도시된 바와 같이, 이 연료공급밸브(24)는 일점 쇄선으로 지시된 바와 같이 탄성적으로 변형할 수 있는 플레이트 밸브(24b)가 원통형 부재(24a)의 내부에 형성되는 구조를 갖는다. 발전모듈(1)의 연료팩 수용부(5)에 연료팩(21)이 수용되어 있지 않을 때에는, 연료공급밸브(24)는 원통형 부재(24a)의 개구가 플레이트 밸브(24b) 자체의 탄성 복원력과 대기압보다 높은 케이스(22)에 채워진 연료의 내부 압력에 의해 플레이트 밸브(24b)로 닫혀지는 폐쇄상태에 있다. 형태는 다를지라도, 부산물 수집밸브(25)는 연료공급밸브(24)와 동일한 체크기능을 갖고 파이프 부재와 플레이트 밸브를 갖는다.
도 5는 발전모듈(1)의 연료팩 수용부(5)에 수용된 연료팩(21)이 실수로 발전모듈(1)로부터 제거되지 않도록 자동적으로 잠궈진 때의, 도 1에 나타낸 연료팩 잠금 슬라이더의 일부의 우측의 부분 평면단면도이다. 도 6은 연료팩(21)이 자동적으로 잠궈진 때의 동일한 부분의 축방향 단면도이다. 연료팩 잠금 슬라이더(9)는 그 상부에 중앙돌출부(3)의 상면으로부터 노출된 작동돌출(9a)을 갖고, 이 중앙돌출부(3)의 내부에 구비된 슬라이더 본체(31)를 갖는다. 연료팩 수용부(5)의 하나의 측부로서 지지벽(35)에 대면하는 슬라이더 본체(31)의 측면은 그 전방 단면으로서 경사진 단부면(32a)을 갖는 결합돌출(32)을 갖는다. 이 슬라이더 본체의 다른 측면은 돌출축(33)을 갖는다. 축(33)의 연장된 단부는 (케이스(2)의 축방향에 서)좌우로 움직일 수 있도록 중앙돌출부(3)에 형성된 축지지부(30)의 관통공(29)에 삽입된다.
보통 상태에서, 연료팩 잠금 슬라이더(9)는 슬라이더 본체(31)와 축지지부(30)의 사이에서 왼손방향으로 축(33)에 감겨진 압축된 코일 스프링(37)의 편향력에 의해 오른쪽으로 편향되어 있다. 따라서, 슬라이더 본체(31)는 지지벽(35)의 내면과 접촉하도록 위치한다(도 5). 이 상태에서, 결합돌출(32)의 경사진 단부면(32a)은 지지벽(35)의 외면으로부터 연료팩 수용부(5)로 돌출한다. 결합돌출의 단부가 결합공(26)(도 2)의 하나에 잡힌 때에, 연료팩(21)은 잠궈지거나 발전모듈(1)의 연료팩 수용부(5)에 고정된다.
체결공(34)은 슬라이더 본체(31)의 밑면에 형성되고, 전자기 솔레노이드(38)는, 도 6에 도시된 바와 같이, 이 밑면의 아래에 위치한다. 이 전자기 솔레노이드(38)는 실린더형 로드(39), 플런저(40) 및 지지부(65)를 포함한다. 플런저(40)는 로드(39)의 중앙부를 덮도록 형성되고, 영구자석 및 전자기력 코일을 포함한다. 지지부(65)는 플런저(40)를 지지하고 로드(39)가 직선형 볼베어링(66)을 통해 축방향으로 원활하게 움직이도록 허용한다. 전자기 솔레노이드(38)는 다음과 같이 동작한다. 발전모듈(1)에 형성되고 자동-잠금 상태를 감지하는 제어부 또는 제어기(55)(도 8)는 플런저(40)의 전자기력 코일을 제어하고, 이에 따라 케이스(2)의 소정의 부분에 형성된 전자기 솔레노이드(38)의 로드(39)의 말단부가 결합돌출(32)의 미끄럼방향에 수직한 방향에서 움직이도록 한다. 말단부는 연료팩 잠금 슬라이더(9)의 체결공(34)으로 삽입되고 연료팩 잠금 슬라이더(9)가 슬라이드 하지 않도록 고정한다. 그러나, 연료팩 수용부(5)에 연료팩(21)이 수용되어 있지 않으면, 발전모듈(1)의 제어부(55)는 이 상태를 감지한다. 따라서, 전자기 솔레노이드(38)의 로드(39)의 말단부는 연료팩 잠금 슬라이더(9)의 체결공(34)으로부터 해제되고 연료팩 잠금 슬라이더(9)가 자유롭게 슬라이드 하는 것을 허용한다.
예로서, 발전모듈(1)의 우측 연료팩 수용부(5)에 우측 연료팩(21)이 수용된 케이스(2)를 이하에서 설명한다. 연료팩 수용부(5)에 연료팩(21)이 수용되지 않은 초기 상태에서, 예를 들면, 스위치(16)가 팩(21)에 의해 눌려지지 않은 상태에서, 전자기 솔레노이드(38)의 로드(39)의 말단부는 제어기(55)에 의해 연료팩 잠금 슬라이더(9)의 체결공(34)의 외측에서 움직여 왔다. 따라서, 연료팩 잠금 슬라이더(9)는 자유롭게 슬라이드 할 수 있다. 연료팩(21)이 연료팩 수용부(5)에 수용될 수 있도록 안내홈(23)을 대응하는 안내돌출(13)로 안내함에 의해 후방으로 이동한 후에, 연료팩 잠금 슬라이더(9)의 결합돌출(32)의 경사진 말단부면(32a)이 연료팩(21)의 좌측면에 의해 밀려지고 코일 스프링(37)의 힘에 저항하여 좌측으로 이동하고, 이에 따라 연료팩 수용부(5)에 연료팩(21)이 수용되는 것을 허용한다.
연료팩(21)이 연료팩 수용부(5)에 완전히 장착된 후에는, 연료팩 잠금 슬라이더(9)는 압축된 스프링(37)에 의해 우측으로 편향되고, 결합돌출(32)의 경사진 말단부면(32a)에 의해 정의되는 말단부가 연료팩(21)의 소정의 결합공(26)들 중의 하나에 삽입된다. 이 상태에서, 따라서, 연료팩(21)은 연료팩 수용부(5)의 수용위치에 고정된다.
따라서 연료팩(21)이 연료팩 수용부(5)에 장착된 때에, 팩(21)의 전면에 의 해 스위치(16)가 눌려지고 켜진다. 제어부(55)가 이 상태를 감지하고 전자기 솔레노이드(38)의 로드(39)를 연료팩 잠금 슬라이더(9)의 체결공(34)으로 삽입한다. 따라서, 슬라이더(9)의 결합돌출(32)은 연료팩(21)이 수용되는 측부에 홀(36)을 관통하여 연장되고 연료팩(21)의 결합공(26)의 하나와 결합된다. 이런 방식으로, 슬라이더(9)는 연료팩(21)이 발전모듈(1)의 연료팩 수용부(5)에 고정되어 유지되는 동안에 슬라이드하지 않도록 고정된다.
상기한 자동-잠금 제어는 우측 연료팩 수용부(5)에 관한 설명이다. 그러나, 발전모듈(1)의 좌측 연료팩 수용부(5)는 자연적으로 동일한 기능과 동작을 획득하는 메커니즘을 포함한다. 또한, 연료팩 잠금 슬라이더(9), 동작돌출(9a) 및 관계된 주변의 잠금 메커니즘 구조는 도 5에 나타난 우측의 그것들의 미러 이미지이다.
상기한 바와 같이, 연료팩 잠금 슬라이더(9)와 연료팩(21)은 발전동작 중에, 예를 들면 적어도 하나 이상의 연료증발부(44), 연료개질부(45), CO 제거부(46) 및 발전부(50)(이 부분들은 이후에 도 8을 참조하여 설명될 것이다)가 동작하는 동안에 또는 발전연료가 연료팩(21)으로부터 발전모듈(1)로 공급되는 동안에, 실수로 연료팩(21)이 제거되는 것을 방지하기 위해 전자기 솔레노이드(38)에 의해 잠겨지고, 이에 따라 발전동작이 비정상적으로 중단되는 사고를 방지한다.
도 7a는 연료팩(21)이 연료팩 수용부(5)에 수용된 경우에 원통형 연료지지포트(14)가 연료공급밸브(24)의 원통형 부재(24a)로 삽입된 때를 나타낸 개략적인 단면도이다. 도 7b는 연료팩(21)이 연료팩 수용부(5)에 수용된 경우에 그 축선방향으로 장방형 외부형상을 갖는 파이프형 부산물 수집포트(15)가 부산물 수집밸브(25) 의 그 축선방향으로 장방형의 내부형상을 갖는 파이프 부재(25a)에 삽입된 때를 나타낸 개략적 단면도이다. 이 경우, 연료공급밸브(24)의 플레이트 밸브(24b)는 연료공급포트(14)의 말단부에 의해 가압되고 탄성적으로 변형하며, 이는 연료공급포트(14)가 연료팩부(27)와 소통하도록 한다. 마찬가지로, 부산물 수집밸브(25)의 플레이트 밸브(25b)는 부산물 수집포트(15)의 말단부에 의해 가압되고 탄성적으로 변형되며, 부산물 수집포트(15)가 부산물 수집부(28)와 소통하도록 한다.
상기한 바와 같이, 원통형 부재(24a)의 유동경로의 축선방향 단면형상은 부산물 수집부(15)의 축선방향 단면형상과 다르며, 파이프 부재(25a)의 유동경로의 축선방향 단면형상은 연료공급포트(14)의 단면형상과 다르다. 게다가, 연료공급포트(14)의 외경(D)은 파이프 부재(25a)의 장방형 유동경로의 높이(H)보다 크고, 따라서 연료공급포트(14)는 파이프 부재(25a)에 삽입될 수 없다. 또한, 장방형 부산물 수집포트(15)의 폭(W)은 원통형 부재(24a)의 내경(포트 외경)(D)보다 크고, 따라서 부산물 수집포트(15)는 원통형 부재(24a)에 삽입될 수 없다. 따라서, 연료팩(21)의 연료공급밸브(24)와 부산물 수집밸브(25)는 각각 부산물 수집포트(15)와 연료공급포트(14)에 실수로 결합될 수 없다.
잔류 연료량 표시램프(10)는 이하에서 설명될 것이다. 표시램프(10)는 우측 연료팩 수용부(5)에 수용된 연료팩(21)에 대응한다. 좌측 잔류 연료량 표시램프(10)는 좌측 연료팩 수용부(5)에 수용된 연료팩(21)에 대응한다.
각 잔류 연료량 표시램프(10)는 연료팩 수용부(5)에 연료팩(21)이 장착되지 않은 때에, 예를 들면 스위치(16)가 연료팩(21)에 의해 눌려지지 않은 때에 꺼진 다. 표시램프(10)는 연료팩 수용부(5)에 장착된 연료팩(21)의 연료팩부(27)의 연료의 잔류량이 발전에 충분한 때에 녹색광을 발광하고, 연료팩 수용부(5)에 수용된 연료팩(21)의 연료팩부(27)의 잔류 연료량이 발전에 불충분한 때에 적색광을 발광한다. 이 잔류 연료량 데이터는 또한 이후 기술될 장치(101)(도 8)로 출력될 수 있다. 이 경우에, 발전모듈(1)은 양극단자(6) 및 음극단자(7)에 부가하여 장치(101)로 잔류 연료량 데이터를 출력하는 단자를 구비하고, 장치(101)는 각 연료팩(21)의 잔류량을 표시하는 표시기를 구비한다. 이는 장치(101)를 작동하는 작업자가 발전모듈(1)의 잔류 연료량 표시램프(10)를 체크하지 않고도 연료팩(21)의 교체시간을 인식할 수 있도록 한다. 잔류량 데이터는 연료팩(21)의 연료팩부(27)의 잔류 연료량이 발전에 충분한지 여부를 표시하는 이진 데이터가 될 수 있다. 이 잔류량 데이터는, 예를 들면 발전에 필요한 양과 같거나 그보다 큰 75%이상, 50%이상 75%미만 그리고 발전에 필요한 양보다 작은 50%미만의, 복수의 단계들로 분류될 수 있다. 그 장치(101)는 이러한 데이터에 따라서 잔류량을 정교하게 나타낸다. 이는 작업자가 연료팩(21)의 교체 시간을 쉽게 예측하면서 상기 장치(101)를 동작하도록 하게 한다. 연료팩 수용부(5)에 수용되는 연료팩(21)의 연료팩부(27)내의 연료의 잔류량의 검출은 이하에서 기술될 것이다.
도 8은 발전모듈(1)의 주요부와 연료팩(21)과 발전모듈(1)에 의하여 구동되는 노트북 퍼스널 컴퓨터와 같은 장치(101)의 주요부를 도시하는 블럭도이다. 도 8은 연료팩들(21)과 같은 각 요소의 쌍중에서 단지 하나만을 도시한다. 이하의 설명은 도 8을 포함하는 첨부 도면을 참조하여 기술될 것이다. 그 장치(101)는 제어기(102)와 이러한 제어기에 의하여 제어되는 부하(103)를 포함한다는 것을 주의한다.
도 9는 발전모듈(1)의 케이스(2)의 내부 배열의 개요를 나타내는 평면도이다. 우선, 상기 케이스(2)의 중심부와 주변부가 이하에서 기술될 것이다. 각 연료공급부(14)는 유동경로(41)를 경유하여 미세펌프(연료 유동 제어기)(42)의 유입측에 연결된다. 이 미세펌프(42)의 유출측은 유동경로(43)를 통하여 연료증발부(44)에 연결된다. 연료증발부(44)는, 제어부(55)의 제어하에 박막히터(63)(이하에서 기술됨)를 사용함에 의하여, 연료팩(21)으로부터 제공되고 수성 에탄올 용액으로 이루어진 연료를 가열하고 기화시킨다.
연료증발부(44)의 유출측은 연료개질부(45)의 유입측에 연결된다. 이 연료개질부(45)는 마이크로 화학 반응기로 불리는 작은 반응기이다. 연료개질부(45)는 수소, 이산화탄소를 부산물로 그리고 소량의 일산화탄소를 생성하는 연료증발부(44)로부터 제공된 기화된 연료를 개질한다. 연료개질부(45)는 상기 케이스내에 형성된 슬릿(11)을 통하여 대기로 이산화탄소를 분리하여 방출한다. 실제적인 구조는 이하에서 논할 것이다. 필요할 때, 미세펌프(42) 및/또는 발전부(50)(이하 논의됨)로부터 유동경로(미도시)를 통하여 제공되는 물을 받아서, 일산화탄소가 이 물과 반응하여 부산물로서 수소와 이산화탄소를 생성하도록 하고, 슬릿(11)을 통하여 대기로 그 이산화탄소를 분리하고 방출하는 것이 또한 가능하다. 실제적인 구조는 이하에서 논할 것이다.
연료개질부(45)의 유출측은 CO(일산화탄소) 제거부(46)의 유입측에 연결된 다. 이 CO 제거부(46)는 마이크로 화학 반응기이다. 그 반응기(46)는 연료개질부(45)로부터 제공된 수소내에 포함된 일산화탄소가 슬릿(11)으로부터 제공되는 산소와 반응하여 이산화탄소를 생성하도록 하고, 수소로부터 이 이산화탄소를 분리하여, 슬릿(11)을 통하여 대기중으로 이산화탄소를 방출한다. 실제적인 구조는 이하에서 논할 것이다.
CO 제거부(46)의 유출측은 유동경로(47)를 통하여 두개의 미세펌프(48)의 유입측에 연결된다. 각 미세펌프(48)의 유출측은 유동경로(49)를 통하여 발전부(50)의 유입측에 연결된다. 발전부(50)는 연료팩 수용부(5)내의 케이스(2) 내부에 형성된다. 이 발전부(50)는 CO 제거부(46)로부터 공급된 수소를 받아서 이 수소와 슬릿(12)을 통하여 제공된 산소를 사용함에 의하여 전력을 발생시킨다. 발전부(50)는 생성된 전력을 충전부(51)(도 8)에 공급하고 유동경로(52)에 생성된 물을 방출한다. 실제적인 구조는 이하에서 논할 것이다.
도 9를 참조하여, 유동경로(52)는 미세펌프(53)로 흘러내려오는 기울어진 채널이다. 이 유동경로(52)의 하부 일단은 미세펌프(53)의 유입측에 연결된다. 이 미세펌프(53)의 유출측은 상기한 부산물 수집부(15)에 연결된다. 따라서, 연료팩 수용부(5)에 적재된 연료팩(21)과 함께, 미세펌프(53)의 유출측은 부산물 수집포트(15)와 부산물 수집밸브(25)를 경유하여 부산물 수집부(28)에 연결된다. 우측 연료팩 수용부(5)의 스위치(16)가 눌리지 않을 때, 즉, 연료팩(21)이 이 우측 연료팩 수용부(5)내에 적재되지 않을 때, 제어부(55)는 우측상의 미세펌프(42, 48, 53)의 동작을 정지시킨다. 좌측 연료팩 수용부(5)의 스위치(16)가 눌리지 않을 때, 즉, 연료팩(21)이 이 좌측 연료팩 수용부(5)내에 적재되지 않을 때, 제어부(55)는 좌측상의 미세펌프(42, 48, 53)의 동작을 정지시킨다.
도 9에 미도시되었음에도 불구하고, 충전부(51)(도 8)는 케이스(2)의 중심부 내부에 형성된다. 이 충전부(51)는 발전부(50)로부터 생성된 전력을 제공받음에 의하여 충전되는 캐패시터 또는 기타 등등을 갖는다. 충전부(51)는 충전된 전력을 부충전부(54), 장치(101)의 부하(103), 및 제어기(102)에 제공한다.
도 9에 미도시되었음에도 불구하고, 도 8에 도시된 부충전부(54)는 케이스(2)의 중심부 내부에 제공된다. 이 부충전부(54)는 주충전부(51) 또는 발전부(50)로부터 전력을 제공받음에 의하여 충전되는 캐패시터 또는 기타 등등을 갖는다. 부 충전부(54)는 미세펌프(42, 48, 53), 제어부(55), 온도 제어부(56), 발광부(57), 및 잔류 연료량 표시램프(10)에 필요한 전력을 출력한다.
도 9에 미도시되었음에도 불구하고, 제어부(55)는 케이스(2)의 중심부 내부에 제공된다. 이 제어부(55)는 발전모듈(1)내의 모든 구동 동작을 제어한다. 도 9에 미도시되었음에도 불구하고, 온도 제어부(56)는 케이스(2)의 중심부 내부에 제공된다. 이 온도 제어부(56)는 연료증발부(44), 연료개질부(45), 및 CO 제거부(46)의 온도를 제어하고, 어떤 경우에는, 발전부(50)의 온도를 제어한다.
발광부(57)는 좌측 일단 돌출부(4)의 부분내와 연료팩 수용부(5)에 노출된 케이스(2)의 중앙돌출부(3)의 우측상의 부분내에 제공된다. 광검출부(58)는 중앙돌출부(3)의 좌측상의 부분과 연료팩 수용부(5)에 노출된 우측 일단 돌출부(4)의 부분내에 제공되고, 여기서 광검출부(58)는 발광부(57)에 대면한다. 후에 기술될 것 으로서, 발광부(57)와 광검출부(58)는, 연료팩(21)의 외부로부터, 연료팩 수용부(5)내에 수용된 연료팩(21)의 연료팩부(27)내의 연료 잔류량을 광학적으로 검출한다.
이 발전형 휴대용 전력 공급의 발전 동작은 이하에서 논할 것이다. 상기한 바와 같이, 연료팩(21)은 발전모듈(1)의 두개의 연료팩 수용부(5)내에 적재되고 연료팩 잠금 슬라이더(9)에 의하여 잠기고, 각 연료팩 잠금 슬라이더(9)는 대응하는 전자기 솔레노이드(38)에 의하여 잠긴다. 스위치들(16)은 연료팩(21)에 의하여 압박되고 켜진다.
이러한 스위치들(16)이 켜질 때, 제어부(55)는 연료팩이 연료팩 수용부(5)내에 수용되는 것을 판단한다. 또한, 제어부(55)는 발광부(57)와 광검출부(58)로부터의 검출신호를 수신하고, 두개의 연료팩(21)중 어느 것이 더 작은 잔류 연료량을 갖는지를 체크한다. 더 작고 발전을 위하여 여전히 충분한 잔류 연료량을 갖는 것으로 확인된 연료팩(21)으로부터 단지 연료를 제공하기 위하여, 제어부(55)는, 더 작은 연료량을 갖는 연료팩(21)과 연결된 미세펌프(42)를 구동하기 위하여, 더 작은 연료 잔류량을 갖는 이 연료팩(21)과 연결된 미세펌프(42)에 구동 전력을 제공하고, 더 큰 연료 잔류량을 갖는 연료팩(21)과 연결된 미세펌프(42)에 구동 전력을 제공하지 않기 위한 명령 신호를 출력한다.
결과적으로, 더 작은 연료량을 갖는 연료팩(21)과 연결된 미세펌프(42)는 연료증발부(44)에 더 작은 연료량을 갖는 연료팩(21)의 연료팩부(27)내에 포함된 수성 메탄올 용액을 제공하도록 구동된다. 연료증발부(44)의 실질적인 구조는 도 10 을 참조하여 이하에서 논할 것이다. 이 연료증발부(44)는 내부에, 예를 들어, 실리콘, 유리, 또는 알루미늄 합금으로 구성된 기판(61)의 일면에 지그재그 유동경로(62)가 형성되고, 기판(61)의 타면에 박막히터(63)와 히터 배선(미도시)이 형성되며, 기판(61) 표면내에 유동경로(62)가 유리판(67)으로 덮인 구조를 갖는다. 입구(64)는 기판(61)의 부분내에 형성되고, 유동경로(62)의 일단부에 대응한다. 출구(68)는 유리판(67)의 부분내에 형성되고, 유동경로(62)의 타단부에 대응한다.
연료개질부(45)의 실제적인 구조는 도 11을 참조하여 이하에서 논할 것이다. 이러한 연료개질부(45)는 내부에, 예를 들어, 실리콘, 유리, 또는 알루미늄 합금으로 구성된 기판(71)의 일면내에 지그재그 유동경로(72)가 형성되고, 구리/산화아연/산화알루미늄과 같은 촉매(미도시)가 유동경로(72)의 내부벽면에 부착되며, 박막히터(73)와 히터 배선(미도시)이 기판(71)의 타면상에 형성되고, 상기 기판(71)의 일면내에 유동경로(72)가 유리판(75)으로 덮인 구조를 갖는다. 입구(74)는 기판(71)의 부분내에 형성되고, 유동경로(72)의 일단부에 대응한다. 출구(76)는 유리판(75)의 부분내에 형성되고, 유동경로(72)의 타단부에 대응한다.
CO 제거부(46)의 실질적인 구조는 도 12를 참조하여 이하에서 논할 것이다. 이러한 CO 제거부(46)는 내부에, 예를 들어, 실리콘, 유리, 또는 알루미늄 합금으로 구성된 기판(81)의 일면내에 지그재그 유동경로(82)가 형성되고, 백금/산화알루미늄과 같은 촉매(미도시)가 유동경로(82)의 내부벽면에 부착되며, 박막히터(83)와 히터 배선(미도시)이 기판(81)의 타면상에 형성되고, 상기 기판(81)의 일면내에 유동경로(82)가 유리판(85)으로 덮인 구조를 갖는다. 입구(84)는 기판(81)의 부분내 에 형성되고, 유동경로(82)의 일단부에 대응한다. 출구(86)는 유리판(85)의 부분내에 형성되고, 유동경로(82)의 타단부에 대응한다.
제어부(55)의 명령 신호와 관련하여, 온도 제어부(56)는 연료증발부(44)의 박막히터(63)에 소정의 전력을 제공하여, 그에 따라 히터(63)를 가열한다. 제어부(55)의 명령 신호에 따라서 연료팩부(27)로부터 연료증발부(44)에 제공된 액체 상태의 소정의 연료량(수성 메탄올 용액)은 이러한 연료증발부(44)의 입구(64)로 제공된다. 박막히터(63)는 열(대략 120℃)을 발생시키고 유동경로(62)내로 제공되는 수성 메탄올 용액을 기화시킨다. 기화된 유체는 유동경로(62)의 내부 압력하에 입구(64)로부터 출구(68)로 이동하고, 연료개질부(45)의 입구(74)에 이른다.
연료개질부(45)내에서, 박막히터(73)는 제어부(55)로부터의 명령 신호에 따라서 적정한 온도(대략 200℃ 내지 300℃)로 가열된다. 유동경로(72)내에서, 연료개질부(45)의 출구(76)에 이르는 메탄올과 물은 박막히터(73)에 의하여 가열됨으로서 다음과 같은 흡열 반응을 일으키고, 그에 따라 부산물로서 수소와 이산화탄소를 생성한다.
CH3OH + H2O → 3H2 + CO2 … (1)
이 반응에서, 소량의 일산화탄소 또한 생성된다.
상기 반응식 (1)의 좌변의 물(H2O)은 반응의 초기 단계에서 연료팩(21)의 연료팩부(27)내의 연료내에 함유된 물일 수 있다. 그러나, 발전부(50)에 의한 발전에 의하여 형성된 물은 연료개질부(45)에 수집되고 공급될 수 있다. 연료팩부(27)내의 단위 부피당 반응식 (1)의 반응양은 연료팩부(27)내에 패킹된 연료중 메탄올, 액화 연료, 또는 가스 연료와 같은 수소함유 액체 연료의 함유비를 크게함에 의하여 증가될 수 있다. 이는 전력이 더 오랜 시간 공급될 수 있도록 한다. 발전부(50)에 의한 발전동안 반응식 (1)의 좌변의 물의 공급원은 발전부(50) 및 연료팩부(27) 또는 연료팩부(27) 자체일 수 있다. 선택적으로, 상기 반응의 초기 단계에서 이러한 연료팩부(27)내의 물을 사용하는 것이 가능하고, 물이 발전부(50)내에서 생성될 때, 이러한 발전부(50)내의 물로 전환하는 것이 가능하다. 일산화탄소는 비록 소량일지라도 연료개질부(45)내에서 때때로 형성될 수 있다는 것을 주의한다.
부산물로 생성된 생성된 수소, 이산화탄소와, 일산화탄소는 기화 상태로 출구(74)로부터 CO 제거부(46)의 입구(84)로 이동한다. 온도 제어부(56)는 제어부(55)로부터의 명령 신호에 따라서 박막히터(83)에 소정의 전력을 제공하기 때문에, 이러한 박막히터(83)는 열(대략 120℃ 내지 220℃)을 생성한다. 결과적으로, 수소, 일산화탄소, 및 유동경로(82)내로 제공된 물 중에서 일산화탄소와 물이 반응하여 부산물로서 수소 및 이산화탄소를 생성하는 수성 전환 반응을 다음과 같이 일으킨다.
CO + H2O → H2 + CO2 … (2)
상기 반응식 (2)의 좌변의 물(H2O)은 반응의 초기 단계에서 연료팩(21)의 연료팩부(27)내의 연료에 포함된 물일 수 있다. 그러나, 발전부(50)에 의한 발전에 의하여 형성된 물은 수집되어 연료개질부(45)에 제공될 수 있다. 발전부(50)에 의 한 발전 동안 반응식 (2)의 좌변의 물의 공급원은 발전부(50) 및 연료팩부(27) 또는 연료팩부(27) 자체일 수 있다. 선택적으로, 상기 반응의 초기 단계에서 이러한 연료팩부(27)내의 물을 사용하는 것이 가능하고, 물이 발전부(50)내에서 생성될 때, 이러한 발전부(50)내의 물로 전환하는 것이 가능하다.
CO 제거부(46)의 출구(84)에 최종적으로 이르는 유체의 대부분은 수소와 이산화탄소이다. 만약 출구(84)에 이르는 유체내에 아주 소량의 일산화탄소가 함유된다면, 이러한 나머지 일산화탄소는 체크 밸브를 경유하여 슬릿(11)으로부터 제공되는 산소와의 접촉할 수 있고, 이에 따라 이산화탄소를 생성하는 다음과 같은 선택적 산화 반응을 야기한다.
CO + (1/2)O2 → CO2 … (3)
결과적으로, 일산화탄소가 확실하게 제거된다.
상기한 일련의 반응후에 생성물은 수소와 이산화탄소이다(일부 경우에 소량의 물을 포함). 이러한 생성물중 이산화탄소는 물과 분리되어 슬릿(11)으로부터 대기로 방출된다.
따라서, CO 제거부(46)로부터 단지 수소만이 발전부(50)에 제공된다. CO 제거부(46)로부터의 이러한 수소는, 제어부(55)로부터의 명령 신호에 따라서, 부 충전부(54)로부터 전력 제공을 받음으로써 동작하는 미세펌프(48)에 의하여 발전부(50)로 제공된다.
발전부(50)의 실질적인 구조는 도 13을 참조하여 이하에서 논할 것이다. 이 러한 발전부(50)는 잘 알려진 고분자 전해 연료셀이다. 즉, 발전부(50)는 백금/탄소와 같은 촉매가 부착된 탄소 전극으로 형성된 캐소드(91), 백금/루테늄/탄소와 같은 촉매가 부착된 탄소 전극으로 형성된 애노드(92), 및 이러한 캐소드(91)와 애노드(92) 사이에 삽입된 이온 도전막(93)을 포함한다. 발전부(50)는 캐소드(91)와 애노드(92) 사이에 제공된 부하(94)에 전력을 공급한다. 이러한 부하(94)는 충전부(51) 또는 도 8에 도시된 장치(101)의 부하(103)일 수 있다.
이러한 구조에서, 공간(95)은 캐소드(91) 외부에 형성된다. 이러한 공간내로, CO 제거부(46)로부터 수소(H2)가 제공된다. 또한, 공간 또는 유동경로(52)는 애노드(92)의 외부에 형성된다. 이러한 유동경로(52)내로, 산소(O2)가 슬릿(12)으로부터 제공된다.
캐소드(91)측상에서, 전자(e-)가 수소로부터 분리되어 수소 이온(H+)을 발생시키고, 이러한 수소 이온은 애노드(92)에 이온 도전막(93)을 통하여 이르고, 캐소드(91)는 전자(e-)를 추출하여 부하(94)에 제공하는데, 다음과 같이 표현된다.
3H2 → 6H+ + 6e- … (4)
애노드(92)측상에서, 부하(94)를 경유하여 제공된 전자(e-), 이온 도전막(63)을 통하여 통과하는 수소 이온(H+), 및 산소는 서로 반응하여 다음과 같이 부산물로서 물을 생성한다.
6H+ + (3/2)O2 + 6e- → 3H2O … (5)
상기한 바와 같은 일련의 전기화학적 반응(반응식 (4) 및 (5))은 대략 80℃의 대략적인 통상 온도의 상대적 저온의 환경에서 진행한다. 전력과 다른 부산물은 기본적으로 물 자체이다. 상기한 반응식 (4) 및 (5)에 의하여 지시된 바와 같이, 상기한 전기화학적 반응에 의하여 부하(94)에 직접적으로 또는 간접적으로 제공된 전력(전압/전류)은 발전부(50)의 캐소드(91)에 제공되는 수소의 양에 의존한다.
그러므로, 제어부(55)는, 발전부(50)에, 소정의 전력을 발생시키고 출력하는데 필요한 양의 수소를 생성하는 연료를 제공하기 위하여 미세펌프(42)를 구동한다. 온도 제어부(56)는 또한 반응식 (4) 및 (5)의 반응을 촉진하기 위하여 소정의 온도에서 발전부(50)를 설정할 수 있음을 주의한다.
발전부(50)에 의하여 생성된 전력은 발전모듈(1)내의 충전부(51)에 제공되고, 그에 따라 이 충전부(51)를 충전한다. 상기 충전된 전력은 필요에 따라서 부하(103) 및 장치(101)의 제어기(102)에 제공될 수 있다. 발전부(50)에 의하여 생성된 전력은 부하(103) 및 장치(101)의 제어기(102)로 직접적으로 제공될 수 있다.
제어부(55)로부터 명령 신호에 따라서, 부 충전부(54)로부터 전력 공급을 받음에 의하여 동작하는 미세펌프(53)에 의하여 발전부(50)에 의하여 생성된 부산물로서 물은 연료팩(21)의 부산물 수집백(28)내에 수집된다. 발전부(50)에 의하여 생성된 물의 적어도 일부가 연료개질부(45)로 제공될 때, 연료팩(21)의 연료팩부(27) 내에 초기상태에서 함유된 물의 양은 감소될 수 있다. 또한, 부산물 수집백(28)내에 수집된 물의 양은 감소될 수 있다.
상기한 발전 동작이 어느 정도로 수행되었을 때, 도 14에 도시된 바와 같이, 연료팩부(27)의 부피는 발전 동작내에 소비된 연료의 양에 따라서 감소된다. 따라서, 연료팩(21)의 부산물 수집백(28)내에 수집된 물의 양은 증가한다. 이는 부산물 수집백(28)의 부피를 증가시킨다.
발전 동작 동안에, 제어부(55)는 연료팩부(27) 내의 잔류 연료량을 지속적으로 모니터한다. 이러한 잔류 연료량 모니터링은 다음에 설명될 것이다. 도 14의 화살표에 의하여 지시된 바와 같이, 발광부(57)로부터 방출된 광은 투명 케이스(22) 및 부산물 수집백(28)을 통하여 광검출부(58)로 들어간다.
이러한 부산물 수집백(28)내에서, 일정량의 붉은 염료가 미리 함유된다. 그러므로, 이러한 부산물 수집백(28)내에 수집된 물의 양이 증가함에 따라, 염료 농도가 감소되고, 이는 부산물 수집백(28)내의 염료 함유 물의 광 전송성을 높인다.
그러므로, 발전 동작 동안에, 제어부(55)는 광검출부(58)에 의하여 수신된 광량에 따라서 검출 신호를 지속적으로 수신하고, 검출 신호에 따라서 잔류 연료량 데이터가 소정의 잔류 연료량 데이터보다 작은지를 체크한다. 도 14를 참조하여, 연료팩부(27)의 부피는 케이스(22) 부피의 절반보다 크고, 그리하여 발전을 위하여 필요한 양의 연료가 연료팩부(27)내에 남는다.
그러므로, 이러한 경우에, 광검출부(58)로부터 검출 신호에 기초하여, 제어부(55)는 발전을 위하여 필요한 양의 연료가 도 1의 우측상의 연료팩(21)의 연료팩 부(27)내에 남아있는지를 판단한다. 따라서, 제어부(55)는 우측 표시램프(10)가 녹색광을 지속적으로 발광할 수 있도록 하고, 전자기 솔레노이드(38)가 연료팩 잠금 슬라이더(9)를 잠글 수 있도록 하며, 지속적으로 잔류량 모니터링을 유지한다. 두개의 표시램프(10)는 제어부(55)에 의한 초기 잔류 연료량 모니터링의 결과로서 시작부터 녹색광을 발광한다.
도 15에 도시된 바와 같이, 상기한 발전 동작이 연료팩부(27)의 부피를 상당히 지속적으로 감소시키고 그리하여 연료팩부(27)내에 발전을 위하여 필요한 양의 연료가 남아있지 않을 때, 부산물 수집백(28)내에 수집된 물의 양이 상당히 증가하고, 염료 농도가 상당히 감소한다. 이는 부산물 수집백(28) 내의 염료 함유 물의 광 전송성을 상당히 증가시킨다.
따라서, 광검출부(58)로부터의 검출 신호에 기초하여, 제어부(55)는 도 1의 우측상의 연료팩(21)의 연료팩부(27)내에 발전을 위하여 필요한 양의 연료가 없다는 것을 판단한다. 제어부(55)는 연료 공급 전환(이하 기술됨)을 수행하고, 사용자에게 우측 연료팩(21)을 교체할 것을 알리는 적색광으로 우측 표시램프(10)에 의하여 광표시를 켜고, 우측 전자기 솔레노이드(38)에 전력 공급을 중단한다.
이러한 우측 전자기 솔레노이드(38)에 전력 공급이 중단되었을 때, 로드(39)의 말단부는 우측 연료팩 잠금 슬라이더(9)의 채결공(34)으로부터 연결이 풀리고, 그에 따라 이러한 우측 연료팩 잠금 슬라이더(9)를 잠금해제한다. 그러므로, 우측 표시램프(10)에 의하여 표시된 적색광에 의하여 우측 연료팩(21)을 교체할 사용자는 이 우측 연료팩(21)을 새로운 연료팩으로, 예를 들어, 우측 연료팩 잠금 슬라이 더(9)를 동작시킴에 의하여, 교체할 수 있다.
우측 연료팩(21)이 이와 같이 새로운 연료팩 또는 잔류 연료량이 설정 잔류 연료량 데이터와 동일하거나 더 큰 연료팩으로 교체될 때, 이 연료팩은 상기한 방법과 동일한 방법으로 우측 연료팩 잠금 슬라이더(9)에 의하여 잠긴다. 잔류 연료량이 설정 잔류 연료량과 동일하거나 더 크다고 확인한 후, 제어부(55)는 전자기 솔레노이드(38)에 의하여 우측 연료팩 잠금 슬라이더(9)를 잠근다. 우측 표시램프(10)는 녹색광을 발광한다.
상기한 바와 같이 우측 연료팩(21)이 교체되어야할 때 사용자가 실수로 좌측 연료팩 잠금 슬라이더(9)를 교체하려고 할지라도, 이러한 좌측 연료팩 잠금 슬라이더(9)는 전용 전자기 솔레노이드(38)에 의하여 잠기고 그리하여 실수로 제거되지 않는다.
연료 공급 전환은 이하에서 논할 것이다. 만약, 광검출부(58)로부터의 검출 신호에 기초하여, 제어부(55)가 도 1에 도시된 하나의 연료팩(21)의 연료팩부(27)내에 발전을 위해 필요한 양의 연료가 없다고 판단한다면, 제어부(55)는 단지 다른 연료팩(21)의 미세펌프(42)에 전력을 공급하는 부 충전부(54)에 명령 신호를 출력한다. 또한, 제어부(55)는 다른 연료팩(21)의 미세펌프(42)에 구동 제어 신호를 출력한다.
결과적으로, 다른 연료팩(21)의 미세펌프(42)는 다른 연료팩(21)의 연료팩부(27)내에 수성 메탄올 용액으로 만들어진 연료를 연료증발부(44)에 공급하도록 동작을 시작한다. 이러한 방식으로, 하나의 연료팩(21)내에 충분한 연료량이 남아있지 않을 때, 연료는 자동적으로 다른 연료팩(21)으로부터 공급된다. 이는 장치(101)가 전자의 연료팩을 새로운 것으로 교체하지 않고 지속적으로 사용될 수 있도록 한다.
적어도 충전부(51)가 상기한 발전 동작에 의하여 잘 충전되었을 때, 전력이 장치(101)의 로드(103)에 제공되었는지와 관계없이 제어부(55)는 충전부(51)로부터 이 충전부가 잘 충전되었다고 표시하는 신호를 수신한다. 이러한 신호에 기초하여, 제어부(55)는 상기 발전 동작을 중단한다. 반면에, 발전 동작이 중단되는 동안이라면, 충전된 전력이 충전부(51)로부터 장치(101)의 로드(103) 및 장치(101)의 제어기(102)로 공급된다. 충전부(51)의 충전량은 어떤 값보다 더 작게되고, 전력이 그 장치(101)의 로드(103)에 공급되었는지 여부에 관계없이, 제어부(55)는 충전부(51)로부터 충전량이 상기 어떤 값보다 작다는 것을 표시하는 신호를 수신한다. 이러한 신호를 기초로 하여, 제어부(55)는 발전 동작을 재시작한다.
발전 동작을 중단할 때, 제어부는 두개의 전자기 솔레노이드(38)에 전력 공급을 중단하고 두개의 연료팩 잠금 슬라이더(9)를 동작할 수 있도록 한다. 그러므로, 두개의 연료팩(21)은 발전 동작이 중단되는 동안 제거될 수 있다. 연료팩(21)의 케이스(22)는 투명하기 때문에, 제거된 연료팩(21)의 연료팩부(27)내의 잔류 연료량은 시각적으로 체크될 수 있다.
만약 두개의 연료팩(21)이 제거되고 이렇게 제거된 연료팩(21)이 원래의 것과 다른 연료팩 수용부(5)내에 실수로 적재된다면, 하나의 연료팩(21)은 사용되고 연료로 채워지지 않고, 다른 연료팩(21)은 사용되지 않고 연료로 채워진다. 이와 같은 경우에서, 두개의 연료팩(21)내의 잔류 연료량은 검출되고, 제어부(55)는 더 작은 잔류량을 갖는 연료팩(21)을 선택하여 더 작은 잔류량을 갖는 이 연료팩(21)으로부터 공급된 연료를 사용함에 의하여 전력을 생성한다. 만약 두개의 연료팩(21) 모두가 새것이고 그것들이 동일한 양의 연료를 포함한다면, 제어부(55)는 소정의 것, 예를 들어, 우측 연료팩(21)을 선택하고 이 우측 연료팩(21)으로부터 공급된 연료를 사용함에 의하여 전력을 생성한다.
현재 연구되고 개발되는 연료 개질형 연료셀에 적용되는 연료는 발전부(50)가 상대적으로 고에너지 변환 효율에서 전기 에너지를 발생시킬 수 있는 연료이다. 그 예로는 메탄올, 에탄올, 및 부탄올과 같은 알코올-기반 액체 연료, 예를 들어, 디메틸 에테르, 이소부탄, 및 천연 가스(CNG)와 같은 액화 가스인 실내 온도와 대기 압력에서 기화되는 수소-함유 액체 연료, 및 수소 가스와 같은 가스 연료가 있다. 이러한 유체 물질은 바람직하게 사용될 수 있다.
본 발명은 상기한 수성 메탄올 용액의 증발 및 개질 반응에 국한되지 않는다. 즉, 적어도 소정의 가열 조건하에 발생하는 어떤 화학 반응(흡열 반응)이 바람직하게 적용될 수 있다. 게다가, 발전 연료로서 화학 반응에 의하여 생성되는 소정의 유체 물질을 사용함에 의하여 전력이 생성될 수 있음에도 불구하고, 상기한 연료셀에 적용이 국한되지 않는다.
따라서, 다양한 형태를 갖는 발전기가 사용될 수 있다. 그 예로는 화학 반응에 의하여 생성되는 유체 물질의 조합에 의하여 발생하는 열 에너지를 사용하는 발전(열적 차이 발전), 예를 들어, 연소에 의하여 생성되는 압력 에너지를 사용함에 의하여 발전기를 회전시킴으로서 전력을 생성함에 의하여 동적 에너지 변환을 사용하는 발전(가스 연소 터빈, 로터리 엔진, 및 스터링 엔진과 같은 내연 및 외연 엔진에 의함), 및 예를 들어, 전자기 유도의 원리를 사용함에 의한 유체 에너지 또는 발전 연료의 열 에너지를 전력으로 변환됨에 의한 발전(예를 들어, 전자 유체 발전 및 열음파 효과 발전)이 있다.
액화 수소 및 수소 가스가 직접적으로 연료로서 사용될 때, 이러한 연료는 연료증발부(44), 연료개질부(45), 및 CO 제거부(46)를 생략함에 의하여 발전부(50)에 직접적으로 제공될 수 있다.
이것은 발전모듈(1)이 노트북 퍼스널 컴퓨터(101)내로 합치되어지는 것을 허용한다. 도 16a는 이러한 발전형 휴대용 전원장치가 삽입된 노트북 퍼스널 컴퓨터(101)를 발전형 휴대용 전원장치의 측면에서 바라본 측면도이다. 도 16b는 발전형 전원장치가 삽입된 노트북 퍼스널 컴퓨터(101)를 위에서 바라보았을 때의 정면도이다. 도 16c는 발전형 전원장치가 삽입된 노트북 퍼스널 컴퓨터(101)를 측면에서 바라보았을 때의 측면도이다.
노트북 퍼스널 컴퓨터(101)는 마더보드 등을 포함하는 본체(97)를 갖고, 그 상면에 키보드, 본체(97)의 뒷부분에 위치하는 배터리 지지부(98), 액정 표시장치와 같은 표시패널(99), 및 상기 표시패널(99)이 본체(97)에 대하여 자유롭게 피봇 지지되도록 하는 패널 지지부(100)를 구비하고 있다. 발전모듈(1)은 양단부에 홈(96)을 가지고 있고, 이로서 이들 홈(96)은 노트북 퍼스널 컴퓨터(101)의 배터리 지지부(98)상에 형성된 안내돌기(104)와 고정된다.
도 17에 도시된 바와 같이, 발전모듈(1)의 양단에 있는 홈(96)은 노트북 퍼스널 컴퓨터(101)의 2개의 배터리 지지부(98)내에 형성된 안내돌기(104)상에 고정된다. 이러한 발전모듈(1)의 양극단자(6)와 음극단자(7)가 노트북 퍼스널 컴퓨터(101)의 커넥터(107)내로 삽입될 때까지 미끄러질 때, 발전모듈(1)은 발전형 휴대용 전원장치로서 기능하게 된다.
노트북 퍼스널 컴퓨터(101)가 표준상태에서 내부 배터리로 동작될 때를 제외하고 내부 배터리외의 전기 구동이 필요하다면, 이러한 발전형 휴대용 전원장치는 노트북 퍼스널 컴퓨터(101)로부터 제거되지 않도록 자동적으로 잠긴다.
또 다른 발전형 휴대용 전원장치가 노트북 퍼스널 컴퓨터(101)내로 결합될 수 있다. 도 18a는 이러한 발전형 휴대용 전원장치가 삽입된 노트북 퍼스널 컴퓨터(101)를 발전형 휴대용 전원장치의 측면에서 바라본 측면도이다. 도 18b는 발전형 전원장치가 삽입된 노트북 퍼스널 컴퓨터(101)를 위에서 바라보았을 때의 정면도이다. 도 18c는 발전형 전원장치가 삽입된 노트북 퍼스널 컴퓨터(101)를 측면에서 바라보았을 때의 측면도이다.
본 실시예의 발전형 휴대용 전원장치에서 연료팩(21)의 케이스(106)는 케이스(106)가 박테리아와 같은 분해인자에 의해 자연적으로 분해되는 생분해성 고분자로 만들어졌다는 것을 제외하면 상기 실시예의 케이스(22)와 동일하고, 이러한 케이스(106)는 연료팩 수용부(5)보다 작은 크기를 갖는다.
덧붙여, 케이스(106)가 연료팩 수용부(5)내에 수용되어진 후 사용되는 동안 어떤 외부 원인에 의한 케이스(106)의 분해를 방지함으로서 연료의 누수를 방지하 기 위해 보호케이스(105)가 형성된다. 이러한 보호케이스(105)는 생분해성 고분자외의 재질로 만들어지고, 케이스(106)를 밀봉하기 위하여 발전모듈(1)상에 고정된다. 이러한 보호케이스(105)가 투명할 때, 연료팩(21)(케이스(106))이 셋팅되었는지 여부를 전원모듈(1)에 부착된 보호케이스로 쉽게 체크된다.
케이스(106)가 생분해성 고분자로 만들어졌기 때문에, 사용된 케이스(106)가 흙에 매립되더라도 환경에 대한 영향(부담)을 줄일 수 있다. 이것은 현재의 화학배터리를 매립하거나 소각함으로 인한 환경문제를 해결한다.
연료팩(21)의 케이스(106)는 고분자 수지로 만든다. 따라서, 미사용된 케이스(106)의 둘레표면을 박테리아와 같은 분해인자로부터 보호하기 위하여 케이스(106)는 생분해성 고분자이외의 물질로 만들어진 포장으로 덮어지는 것이 바람직하고, 이러한 상태로 매장에 비치된다. 연료팩(21)이 부착될 때 포장이 연료팩(21)로부터 벗겨진다.
앞서 설명한 각 실시예의 발전모듈(1)에서, 2개의 연료팩 수용부(수용섹션)(5)내에 적재되거나 수용된 복수의 연료팩들은 독립적으로 제거될 수 있다. 발전연료가 수용된 연료팩중 하나만의 발전에 필요한 양으로 포장된 경우라도, 발전모듈(1)이 이러한 연료팩으로부터 선택적으로 발전연료를 받도록 미세펌프(42)가 작동된다. 발전에 필요한 양만큼의 발전연료를 포함하지 않은 연료팩에 해당하는 미세펌프(42)는 발전연료를 공급하도록 작동하지 않는다. 따라서, 이러한 연료팩은 기꺼이 제거된 후 발전에 필요한 양만큼의 발전연료가 포장된 연료팩으로 교체된다.
하나의 연료팩이 각 실시예의 발전모듈(1)내에 있는 복수의 연료팩 수용부(5)중 하나에 수용된 때라도, 수용된 연료팩이 발전에 필요한 양을 가졌다면, 발전모듈은 이 연료팩으로부터 선택적으로 발전연료를 받아 발전을 할 수 있다.
만약 2개의 연료팩이 연료팩 수용부(5)내에 적재되고 그리고 발전에 필요한 양만큼의 발전연료가 각각의 이들 수용된 연료팩내에 포장되었다면, 각 실시예의 발전모듈(1)은 2개의 수용된 연료팩내의 발전연료의 양을 비교한다. 발전모듈(1)은 미세펌프(42)를 선택적으로 동작시킴으로서 발전연료는 더 적은 양을 가진 연료팩으로부터만 발전모듈로 공급된다.
또한, 각 실시예의 발전모듈(1)의 연료팩 수용부는 동일한 구조를 갖는 연료팩을 수용할 수 있다. 한종류의 연료팩만이 사용에 필요하기 때문에, 연료팩을 연료 수용부(5)내에 셋팅할 때는 언제라도 동일한 설치방법만을 기억하는 것이 요구된다. 이것은 작동을 단순하게 만든다.
더욱이, 복수의 연료팩 수용부(5)내에 수용된 적어도 하나의 연료팩이 발전모듈로 발전연료를 공급하는 동안, 발전모듈로부터 제거되지 않도록 제어부는 이 연료팩을 잠그고, 아무런 발전연료의 공급이 없을 때는 연료팩을 해제상태로 유지함으로서 보통의 발전작동이 일어나는 안전한 구조를 만든다. 복수의 연료팩들중 어느 것도 발전모듈(1)로 발전연료를 공급하지 않는다면, 이들 모든 연료팩들은 해제되고 따라서 쉽게 제거될 수 있다.
이러한 배치로서, 제 1 및 제 2 연료팩이 연료팩 수용부(5)내에 적재된 상태 로 제 1 연료팩이 발전모듈(1)로 발전연료를 공급하는 동안, 제 1 연료팩내에 남은 발전연료의 양이 검출된다. 만약 이러한 잔류 연료량 검출신호에 기초하여 제어부가 제 1 연료팩내에 발전에 필요한 양만큼의 발전연료가 남아 있지 않다고 판단하고, 제어부는 발전부에 대한 발전연료의 공급을 제 1 연료팩으로부터 제 2 연료팩으로 전환한다. 이러한 연료팩 공급의 전환을 하는 동안, 제어부는 잠겨진 제 1 연료팩을 해제하고 해제된 제 2 연료팩을 잠근다.
각 실시예에서, 연료팩 수용부(5)내에 적재할 수 있는 연료팩의 숫자는 K(K는 2 또는 그 이상의 정수)로 설정할 수 있고, 1(1을 포함) 부터 K(K를 포함)까지의 연료팩들이 동시에 삽입되고 동작된다. 연료팩 수용부내에 적재된 연료팩들의 숫자가 1(1을 포함) 부터 (K-1)(K-1을 포함)일지라도, 적재된 연료팩이 발전에 필요한 양을 가졌다면 발전모듈은 이러한 연료팩으로부터 선택적으로 발전연료를 받는다. 또한, 이러한 발전모듈은 2개 또는 그 이상의 연료팩으로부터 동시에 발전연료를 받을 수 있도록 설정될 수도 있다. 각 실시예에서, 발전형 휴대용 전원장치의 발전부(50)인 2개의 연료셀이 연료팩의 숫자에 맞게 사용된다. 그러나, 하나의 연료셀만이 사용되기도 한다. 만약 3개 또는 그 이상의 연료팩 수용부(5)가 형성된다면, 연료셀의 숫자도 이들 연료팩 수용부(5)의 숫자와 같거나 또는 다를 수 있다. 연료팩(21)이 3개 또는 그 이상의 발전모듈(1)의 연료팩 수용부(5)내에 적재될 때 복수의 연료팩(21)으로부터 동시에 연료가 공급되고, 모든 연료팩(21)들로부터 동시에 연료가 공급되지 않도록 구비된다.
각 실시예에서, 발전모듈(1)은 2개의 출력단자, 즉 양극단자(6)와 음극단자(7)를 갖는다. 그러나, 양극단자(6)와 음극단자(7)에 덧붙여, 각각이 박막히터를 사용하는 연료증발부, 연료개질부, CO 제거부 및 발전모듈 발전부중 적어도 하나의 온도를 감지하여 온도 데이터를 장치(101)로 전송하기 위한 온도 감지신호 입력/출력과 같은 입력/출력단자, 클럭신호를 제어부(55)로 출력하기 위한 제어회로 클럭라인단자, 제어부(55)와 장치(101)사이에 필요한 데이터를 교환하기 위한 제어회로 데이터라인단자, 및 연료의 잔량 데이터를 제어부(55)로부터 장치(101)로 출력하기 위한 잔량데이터 출력단자를 형성하는 것도 가능하다.
각 실시예에서, 연료공급밸브(24)내에 고정된 연료공급포트(14)의 해당부분의 세로방향 단면의 외관형상은 원형이고, 연료공급포트(14)상에 고정된 연료공급밸브(24)의 해당부분의 세로방향 단면의 내부형상은 원형이다. 그러나, 부산물 수집밸브(25)가 연료공급포트(14)상에 고정되지 않고, 그리고 연료공급밸브(24)가 부산물 수집포트(15)상에 고정되지 않는 한 이들 외관 및 내부형상은 원형에 한정되지 않는다. 유사하게는, 각 실시예에서, 부산물 수집밸브(25)내에 고정된 부산물 수집포트(15)의 해당부분의 세로방향 단면의 외관형상은 사각형이고, 부산물 수집포트(15)내에 고정된 부산물 수집밸브(25)의 해당부분의 세로방향 단면의 내부형상은 사각형이다. 그러나, 연료공급밸브(24)가 부산물 수집포트(15)상에 고정되지 않고, 그리고 부산물 수집밸브(25)가 연료공급포트(14)상에 고정되지 않는 한 이들 외관 및 내부형상은 사각형에 한정되지 않는다.
본 실시예의 발전형 휴대용 전원장치는 노트북 퍼스널 컴퓨터 뿐만 아니라 휴대폰, PDA, 디지털 스틸 카메라, 및 디지털 비디오 카메라 등과 같은 고도의 휴대형 전자기기의 전원장치로서 사용될 수 있다.
특히, 사용자가 휴대폰으로 통화중이거나 디지털 비디오 카메라로 촬영중일때 하나의 연료팩이 소모되고 발전에 불충분한 양을 가졌을 때라도, 이 연료팩은 발전연료를 공급하기 위하여 다른 연료팩으로 전환된다. 따라서, 사용자는 전자기기를 끄지 않고도 즉 통화 또는 촬영을 중단하지 않고도 사용을 유지할 수 있다.
추가적인 장점과 수정들이 당해 기술분야의 당업자들에게 기꺼이 발생될 것이다. 따라서, 더 넓은 관점에서의 발명은 여기에서 설명된 상세한 설명과 도시된 대표적인 실시예에 국한되지 않는다. 따라서, 첨부된 특허청구범위와 그 균등물에 의하여 정의되는 발명의 요지나 범위로부터 벗어남이 없이 다양한 수정이 이루어질 수 있다.

Claims (28)

  1. 공급된 발전연료를 이용함으로서 전력을 생성하기 위한 발전부;
    상기 발전연료를 포장할 수 있는 적어도 제 1 및 제 2 연료팩을 포함하는 복수의 연료팩들을 수용할 수 있고, 상기 복수의 연료팩들이 독립적으로 제거될 수 있는 연료팩 수용부; 및
    상기 복수의 연료팩 중 상기 제 1 및 제 2 연료팩들 이외의 연료팩으로부터 발전연료가 공급되는 동안, 상기 연료팩 수용부내에 수용된 복수의 연료팩들중 상기 제 1 및 제 2 연료팩들 중의 하나로부터 발전연료가 공급되지 않도록 하는 제어가 이루어지는 제어부;로 구성되는 발전모듈을 포함하며,
    상기 제어부는,
    상기 제 1 및 제 2 연료팩들이 상기 연료팩 수용부내에 수용되어, 상기 제 1 및 제 2 연료팩들 중의 하나가 발전연료를 상기 발전모듈로 공급하는 동안, 상기 제 1 및 제 2 연료팩들이 상기 발전모듈로부터 제거되지 못하도록 상기 제 1 및 제 2 연료팩들을 잠금설정하고, 상기 제 1 및 제 2 연료팩들 이외의 연료팩들을 잠금해제상태로 유지하는 연료팩 잠금수단을 포함하는 전원을 장치로 공급하기 위한 발전형 전원장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 연료팩 수용부는 동일한 구조를 갖는 연료팩을 수용하는 발전형 전원장치.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 제어부는, 상기 제 1 및 제 2 연료팩이 상기 연료팩 수용부내에 수용될 때, 제 1 연료팩으로부터만 상기 발전모듈을 향해 발전연료가 공급되도록 하는 설정을 수행하는 연료공급 전환수단을 포함하고, 그리고
    상기 제 1 및 제 2 연료팩들 중의 하나는 발전동작에 필요한 양만큼의 발전연료를 포함하는 발전형 전원장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 제 1 및 제 2 연료팩이 상기 연료팩 수용부내에 수용될 때, 상기 제 1 및 제 2 연료팩들 중의 하나로부터 상기 발전모듈을 향해 발전연료가 공급되도록 하는 설정을 수행하는 연료공급 전환수단을 포함하고,
    여기서, 상기 제 1 및 제 2 연료팩들 중의 하나는 발전동작에 필요한 양만큼의 발전연료를 포함하고, 그리고 상기 제 1 및 제 2 연료팩들 이외의 연료팩들은 발전동작에 필요한 양만큼의 발전연료를 포함하지 않는 발전형 전원장치.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 제어부는,
    상기 제 1 및 제 2 연료팩이 상기 연료팩 수용부내에 수용되고 상기 제 1 및 제 2 연료팩들 중의 하나로부터 상기 발전모듈을 향해 발전연료가 공급되는 동안, 상기 제 1 및 제 2 연료팩들 중의 하나내의 발전연료 잔량을 검출하여 연료잔량 검출신호에 기초하여 상기 제 1 및 제 2 연료팩들 중의 하나내에 발전동작에 필요한 양의 발전연료가 남아 있지 않다고 판단할 때,
    상기 제 1 및 제 2 연료팩들 중의 하나로부터의 발전연료공급을 상기 제 1 및 제 2 연료팩들 이외의 연료팩들로부터의 발전연료공급으로 전환하는 연료공급 전환수단을 포함하는 발전형 전원장치.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 제어부는,
    상기 제 1 및 제 2 연료팩이 상기 연료팩 수용부내에 수용되고 상기 제 1 및 제 2 연료팩이 발전동작에 필요한 양만큼의 발전연료를 포함하는 동안,
    상기 제 1 연료팩내의 발전연료의 양을 상기 제 2 연료팩내의 발전연료의 양과 비교하여 상기 발전연료가 더 적은 양을 가진 연료팩으로부터 상기 발전모듈로 공급되도록 설정을 수행하는 연료공급 전환수단을 포함하는 발전형 전원장치.
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 제 1 항에 있어서, 상기 제어부는, 상기 제 1 및 제 2 연료팩이 연료팩 수용부내에 수용되고 그리고 상기 제 1 및 제 2 연료팩중 어느 것도 발전모듈로 발전연료를 공급하지 않는 동안, 상기 제 1 및 제 2 연료팩을 잠금해제상태로 유지하는 상기 연료팩 잠금수단을 포함하는 발전형 전원장치.
  10. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 및 제 2 연료팩은 상기 연료팩 수용부내에 수용되고, 그리고
    상기 제어부는,
    발전연료가 상기 제 1 및 제 2 연료팩들 중의 하나로부터 발전모듈로 공급되는 동안 상기 제 1 및 제 2 연료팩들 중의 하나내의 상기 발전연료의 잔류량을 검출하고 그리고 잔류 연료량 검출신호에 기초하여 상기 제 1 및 제 2 연료팩들 중의 하나에 발전동작에 필요한 충분한 발전연료량이 남아 있지 않다고 판단될 때 상기 제 1 및 제 2 연료팩들 중의 하나로부터 상기 발전부로의 발전연료 공급을 상기 제 1 및 제 2 연료팩들 이외의 연료팩들로 전환하는 연료공급 전환수단; 및
    상기 제 1 및 제 2 연료팩들 중의 하나가 상기 발전모듈로 발전연료를 공급하는 동안 상기 제 1 및 제 2 연료팩들 중의 하나가 상기 발전모듈로부터 제거되지 못하도록 상기 제 1 및 제 2 연료팩들 중의 하나를 잠금설정하면서, 상기 제 1 및 제 2 연료팩들 이외의 연료팩들을 해제상태로 유지하며, 그리고 상기 연료공급 전환수단이 연료팩 공급 전환을 수행할 때 상기 제 1 및 제 2 연료팩들 중의 하나를 잠금해제하고 상기 제 1 및 제 2 연료팩들 이외의 연료팩들을 잠금설정하기 위한 상기 연료팩 잠금수단;을 포함하는 발전형 전원장치.
  11. 제 1 항에 있어서, 각 연료팩내의 발전연료의 잔류량을 나타내기 위한 잔류 연료량 표시수단을 더 포함하는 발전형 전원장치.
  12. 제 11 항에 있어서, 상기 잔류연료량 표시수단은 적어도 상기 연료팩내에 발전동작에 필요한 발전연료량이 남아 있는지 여부를 나타내는 발전형 전원장치.
  13. 제 1 항에 있어서, 상기 각 연료팩의 발전연료의 잔류량 데이터를 장치로 출력하기 위한 잔류연료량 데이터 출력수단을 더 포함하는 발전형 전원장치.
  14. 제 13 항에 있어서, 상기 잔류연료량 데이터 출력수단은 적어도 상기 연료팩내에 발전동작에 필요한 발전연료량이 남아 있는지 여부를 나타내는 데이터를 출력하는 발전형 전원장치.
  15. 제 1 항에 있어서, 상기 연료팩 수용부는 분해성 고분자로 만들어진 케이스를 갖는 연료팩을 수용하는 발전형 전원장치.
  16. 제 1 항에 있어서, 상기 발전모듈은 상기 발전연료를 수소로 변환하는 연료개질부를 갖는 발전형 전원장치.
  17. 제 1 항에 있어서, 상기 발전모듈은 상기 발전모듈에 의해 부산물로서 만들어지는 물을 배출하기 위한 부산물 수집포트를 갖는 발전형 전원장치.
  18. 제 1 항에 있어서, 상기 발전모듈은 상기 발전부에 의해 생성된 전력이 충전되는 충전부를 포함하는 발전형 전원장치.
  19. 발전연료를 포장할 수 있는 적어도 제 1 및 제 2 연료팩들을 포함하는 N(N은 2 보다 작지 않은 정수)개의 연료팩들이 수용되는 연료팩 수용부;
    상기 연료팩 수용부내에 수용된 연료팩의 숫자가 1(1을 포함) 내지 (N-1)(N-1을 포함)인 경우라도 수용된 연료팩으로부터 발전연료가 선택적으로 공급됨으로서 전력을 생성하는 발전부; 및
    상기 제 1 및 제 2 연료팩들 중의 하나가 발전연료를 상기 발전모듈로 공급하는 동안, 상기 제 1 및 제 2 연료팩들이 상기 발전모듈로부터 제거되지 못하도록 상기 제 1 및 제 2 연료팩들을 상기 연료팩 수용부내에서 잠금설정하고, 상기 제 1 및 제 2 연료팩들 이외의 연료팩들을 상기 연료팩 수용부내에서 잠금해제상태로 유지하는 연료팩 잠금수단;으로 구성된 발전모듈을 갖는 발전형 전원장치.
  20. 제 19 항에 있어서, 2개(2를 포함) 내지 N개(N을 포함)의 연료팩이 상기 연료팩 수용부내에 수용되고 그리고 수용된 연료팩의 상기 제 1 연료팩이 발전동작에 필요한 발전연료량을 포함하고 있을 때, 상기 발전연료가 제 1 연료팩만으로부터 발전모듈로 공급되도록 하는 설정을 수행하는 연료공급 전환수단을 더 포함하는 발전형 전원장치.
  21. 제 19 항에 있어서, 2개(2를 포함) 내지 N개(N을 포함)의 연료팩이 상기 연료팩 수용부내에 수용되고 그리고 수용된 연료팩의 상기 제 1 연료팩이 발전동작에 필요한 발전연료량을 포함하고 수용된 연료팩의 상기 제 2 연료팩이 발전동작에 필요한 발전연료량을 포함하고 있지 않을 때, 상기 발전연료가 제 1 연료팩으로부터 발전모듈로 공급되도록 하는 설정을 수행하는 연료공급 전환수단을 더 포함하는 발전형 전원장치.
  22. 제 19 항에 있어서, 2개(2를 포함) 내지 N개(N을 포함)의 연료팩이 상기 연료팩 수용부내에 수용되고 그리고 수용된 연료팩의 상기 제 1 연료팩이 상기 발전모듈로 발전연료를 공급하는 동안, 상기 제 1 연료팩내의 상기 발전연료의 잔류량을 검출하고 그리고 잔류 연료량 검출신호에 기초하여 상기 제 1 연료팩내에 발전동작에 필요한 발전연료량이 남아 있지 않다고 판단될 때, 상기 수용된 연료팩들 중의 상기 제 1 연료팩으로부터의 발전연료 공급을 상기 제 2 연료팩으로부터의 발전연료 공급으로 전환하는 연료공급 전환수단을 더 포함하는 발전형 전원장치.
  23. 제 19 항에 있어서, 2개(2를 포함) 내지 N개(N을 포함)의 연료팩이 상기 연료팩 수용부내에 수용되고 그리고 수용된 연료팩의 상기 제 1 및 제 2 연료팩이 발전동작에 필요한 발전연료량을 포함하고 있는 동안,
    상기 제 1 연료팩내의 발전연료의 양을 상기 제 2 연료팩내의 발전연료량과 비교하고 그리고 발전연료가 더 적은 양을 가진 연료팩으로부터 상기 발전모듈로 공급되도록 설정을 수행하는 연료공급 전환수단을 더 포함하는 발전형 전원장치.
  24. 제 19 항에 있어서, 상기 연료팩 잠금수단은, 2개(2를 포함) 내지 N개(N을 포함)의 연료팩들이 상기 연료팩 수용부내에 수용되고, 상기 연료팩들 중의 상기 제 1 연료팩이 발전모듈로 발전연료를 공급하는 동안, 상기 제 1 연료팩이 전원모듈로부터 제거되지 못하도록 잠금설정하는 발전형 전원장치.
  25. 삭제
  26. 제 24 항에 있어서, 상기 제어부는, 2개(2를 포함) 내지 N개(N을 포함)의 연료팩이 연료팩 수용부내에 수용되고 그리고 수용된 연료팩의 상기 제 1 및 제 2 연료팩중 어느 것도 발전모듈로 발전연료를 공급하지 않는 동안, 상기 상기 제 1 및 제 2 연료팩을 해제로 유지하는 연료팩 잠금수단을 포함하는 발전형 전원장치.
  27. 제 19 항에 있어서, 2개(2를 포함) 내지 N개(N을 포함)의 연료팩이 연료팩 수용부내에 수용되고 그리고
    상기 발전형 전원장치는,
    발전연료가 제 1 연료팩으로부터 발전모듈로 공급되는 동안 상기 제 1 연료팩내의 상기 발전연료의 잔류량을 검출하고 그리고 잔류 연료량 검출신호에 기초하여 상기 제 1 연료팩내에 발전동작에 필요한 발전연료량이 남아 있지 않다고 판단될 때 상기 수용된 연료팩의 제 1 연료팩으로부터 발전부로의 발전연료 공급을 상기 수용된 연료팩의 제 2 연료팩으로 전환하는 연료공급 전환수단; 및
    상기 제 1 연료팩이 발전모듈로 발전연료를 공급하는 동안 상기 발전모듈로부터 제거되지 못하도록 상기 제 1 연료팩을 잠그고 상기 제 2 연료팩의 해제를 유지하며, 그리고 상기 연료공급 전환수단이 연료팩 공급 전환을 수행할 때 상기 제 1 연료팩을 해제하고 상기 제 2 연료팩을 잠그기 위한 상기 연료팩 잠금수단;을 더 포함하는 발전형 전원장치.
  28. 공급된 발전연료의 사용에 의해 전력을 생성하는 발전부 및 발전연료를 포장할 수 있는 적어도 제 1 및 제 2 연료팩들을 포함하는 N(N은 2보다 작지 않은 정수)개의 연료팩을 수용하는 연료팩 수용부를 갖고, 이로서, 1(1을 포함) 내지 (N-1)(N을 포함)개의 연료팩이 상기 연료팩 수용부내에 수용될 때, 연료팩은 독립적으로 제거되고, 연료팩으로부터 발전연료를 받을 수 있는 발전모듈;
    상기 제 1 및 제 2 연료팩들 중의 하나가 발전연료를 상기 발전모듈로 공급하는 동안, 상기 제 1 및 제 2 연료팩들이 상기 발전모듈로부터 제거되지 못하도록 상기 제 1 및 제 2 연료팩들을 상기 연료팩 수용부내에서 잠금설정하고, 상기 제 1 및 제 2 연료팩들 이외의 연료팩들을 상기 연료팩 수용부내에서 잠금해제상태로 유지하는 연료팩 잠금수단; 및
    상기 발전부에 의해 생성된 전력에 기초하여 구동되는 부하를 갖는 전자장치.
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