KR100615955B1 - 모듈 및 연료 패키지 - Google Patents

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Abstract

연료를 사용하여 전력을 생산하기 위한 발전모듈은 연료패키지를 수용할 수 있는 연료패키지 수용부를 갖고, 이는 연료공급홀 및 상기 연료공급홀의 그것과 다른 형상 또는 크기를 갖는 수집홀을 갖고, 그리고 연료가 밀봉될 수 있다. 연료공급포트는 연료패키지의 연료공급홀에 연결될 수 있다. 연료공급포트의 그것과 다른 형상 또는 크기를 갖는 수집포트는 연료패키지의 수집홀에 연결될 수 있다. ㅂ라전모듈은 연료공급포트로부터 공급된 연료를 사용함으로서 전력을 생산하는 발전기를 더 포함한다.
연료, 전지, 개질, 공급포트, 부산물, 수집포트, 안내돌기, 패캐지, 수용부

Description

모듈 및 연료 패키지{Module and fuel package}
본 발명은 콤팩트 발전형 전원장치 및 이를 이용한 전자장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 휴대성이 매우 높은 장치에 사용하기 위한 발전형 전원장치 및 이를 이용한 전자장치에 관한 것이다.
화학반응의 기술분야에서, 일본 특개평 제 2000-277139호는 화학반응장치로서, 메탄가스와 같은 비가공 연료를 개질하기 위한 연료 개질기를 제안하고 있고, 이러한 연료 개질기에 의해 얻어진 개질된 연료가스를 사용하여 발전을 하는 연료전지를 제안하고 있다.
소형 전자장치의 전원 공급장치로서 이러한 종래의 화학반응장치 시스템을 사용하는 것은 고려되지 않았었고, 따라서 화학 반응장치 시스템 그 자체의 축소화는 시도되지 않았다. 특히, 이러한 화학 반응장치 시스템이 노트북 PC, PDA, 및 휴대폰 등과 같이 휴대성이 매우 높은 장치에 응용될 때, 미가공 연료를 포함하는 연료저장유닛도 반드시 작아져야만 한다. 그러나, 이러한 연료저장유닛이 축소된다면, 오랜 기간동안 전자장치를 구동하는데 필요한 충분한 연료를 더 이상 담을 수 없기 때문에 전자장치는 단시간내에 무용지물이 된다. 이러한 문제점은 교체 가능한 연료 공급수단의 사용에 의해 해결될 수 있고, 이는 전자장치에 전력을 공급하 기 위한 발전모듈로부터 분리가능하다. 즉, 전자장치가 이러한 연료공급수단의 교체에 의해서만 연속적으로 사용될 수 있기 때문에 발전 시스템을 포함하는 전자장치 그 자체의 크기를 증가시킬 필요는 없다. 불행히도, 종래의 화학 반응장치 시스템은 부산물로 물 등을 만들고, 따라서 이러한 부산물은 전자장치와 발저모듈로부터 수집되어야만 한다.
연료공급수단이 안전하게 교체될 수 있고 부산물이 안전하게 수집될 수 있는 발전모듈과 연료공급수단을 제공하는 것이 본 발명의 장점이다.
본 발명의 관점에 따라 연료를 사용함으로서 전력을 생산하기 위한 발전모듈은
연료공급홀 및 상기 연료공급홀과 다른 형상 또는 크기를 가진 수집홀을 가지고, 연료가 밀봉된 연료패키지를 수용할 수 있는 연료패키지 수용부,
상기 연료패키지의 연료공급홀에 연결될 수 있는 연료공급포트,
상기 연료패키지의 수집홀과 연결 가능하고, 상기 연료공급포트와 다른 형상 또는 크기를 갖는 수집포트, 및
상기 연료공급포트로부터 공급된 연료를 사용하여 전력을 생산하는 발전기로 구성된다.
본 발명에 따라 연료가 밀봉될 수 있는 연료 패키지는,
연료를 공급하기 위한 연료공급홀, 및
상기 연료공급홀과 다른 형상 또는 크기를 갖는 수집홀로 구성된다.
이러한 관점의 본 발명은 연료패키지로부터 발전모듈로 연료를 옮기기 위한 개구들이 통상적으로 고정되고, 발전모듈에 만들어진 생산물과 상기 발전모듈내의 미반응 연료를 발전모듈로부터 연료패키지로 옮기기 위한 개구들이 통상적으로 고정되고, 그리고 연료를 연료패키지로부터 발전모듈로 옮기기 위한 개구들과 발전모듈에 의해 만들어진 생산물과 상기 발전모듈내의 미반응 연료를 발전모듈로부터 연료패키지로 옮기기 위한 개구들이 실수로 고정되지 않은 구조를 갖는다. 따라서, 발전모듈에 대한 손상은 방지될 수 있고, 연료패키지는 안전하게 교체될 수 있다.
본 발명의 또 다른 관점에 따르면 연료를 사용함으로서 전력을 생산하기 위한 발전모듈은:
상기 연료가 밀봉될 수 있고, 연료공급홀과 수집홀을 갖는 연료패키지를 수용할 수 있는 연료패키지 수용부,
연료패키지를 상기 연료패키지 수용부의 소정위치내에 수용하도록 안내하는 안내부,
상기 연료패키지의 연료공급홀에 연결될 수 있는 연료공급포트,
상기 연료공급포트와 안내부 사이의 상대거리와 다르게 상기 안내부에 대해 상대적인 거리를 가지며, 상기 연료패키지의 수집홀에 연결될 수 있는 수집포트, 및
상기 연료공급포트로부터 공급되는 연료를 사용함으로서 전력을 생산하는 발전기로 구성된다.
본 발명의 또 다른 관점에 따르면, 연료가 밀봉될 수 있는 연료패키지는,
발전모듈로 연료를 공급하기 위한 연료공급홀;
상기 발전모듈로부터 수집되어야 할 대상물을 수집하기 위한 수집홀; 및
상기 발전모듈의 연료패키지 안내부내에 수용될 수 있고, 수집홀과의 상대거리와 다르게 상기 연료공급홀에 대해 상대거리를 갖는 발전모듈 안내부로 구성된다.
이러한 본 발명들은 연료패키지로부터 발전모듈로 연료를 옮기기 위한 개구들이 통상적으로 고정되고, 발전모듈에 만들어진 생산물과 상기 발전모듈내의 미반응 연료를 발전모듈로부터 연료패키지로 옮기기 위한 개구들이 통상적으로 고정되고, 그리고 연료를 연료패키지로부터 발전모듈로 옮기기 위한 개구들과 발전모듈에 의해 만들어진 부산물과 상기 발전모듈내의 미반응 연료를 발전모듈로부터 연료패키지로 옮기기 위한 개구들이 실수로 고정되지 않은 구조를 갖는다. 따라서, 발전모듈에 대한 손상은 방지될 수 있고, 연료패키지는 안전하게 교체될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예로서 발전형 휴대용 전원 공급장치로부터 하나의 연료패키지가 제거된 상태를 도시한 평면도이다;
도 2는 도 1에 도시된 발전형 휴대용 전원 공급장치의 우측면도이다;
도 3은 연료패키지의 단면도이다;
도 4는 연료패키지의 연료 공급포트의 단면도이다;
도 5는 연료패키지 록킹 슬라이더의 단면도이다;
도 6은 연료패키지 록킹 슬라이더의 길이방향 우측 단면도이다;
도 7a 및 도 7b는 연료패키지가 연료패키지 수용부내에 수용된 상태의 일부를 각각 도시한 단면도이다;
도 8은 발전모듈과 연료패키지의 주된 부분 및 발전모듈에 의해 구동되는 장치의 주된 부분을 나타내는 블럭도이다;
도 9는 발전모듈의 케이스내의 내부 배치의 외곽선을 도시한 평면도이다;
도 10은 연료 증발기의 일부에 대한 사시도이다;
도 11은 연료 개질기의 일부에 대한 사시도이다;
도 12는 CO 제거기의 일부에 대한 사시도이다;
도 13은 발전기의 배열 외곽선을 도시한 도면이다;
도 14는 연료패키지에서 연료 잔량의 검출예를 설명하기 위한 단면도이다;
도 15는 연료패키지에서 연료 잔량의 또 다른 검출예를 설명하기 위한 단면도이다;
도 16a는 발전형 휴대용 전원 공급장치의 측면으로부터 관찰되었을 때, 발전형 휴대용 전원 공급장치 및 발전형 휴대용 전원 공급장치가 삽입된 노트북 퍼스널 컴퓨터를 도시한 측면도이고, 도 16b는 발전형 휴대용 전원 공급장치가 삽입된 장치를 위로부터 도시한 정면도이고, 그리고 도 16c는 발전형 휴대용 전원 공급장치가 삽입된 장치를 측면에서부터 도시한 측면도이다;
도 17은 본 발명의 노트북 퍼스널 컴퓨터와 발전형 휴대용 전원 공급장치의 외부모습을 도시한 도면이다;
도 18a는 발전형 휴대용 전원 공급장치의 측면으로부터 관찰되었을 때, 또 다른 발전형 휴대용 전원 공급장치 및 상기 발전형 휴대용 전원 공급장치가 삽입된 노트북 퍼스널 컴퓨터를 도시한 측면도이고, 도 18b는 발전형 휴대용 전원 공급장치가 삽입된 장치를 위로부터 도시한 정면도이고, 그리고 도 18c는 발전형 휴대용 전원 공급장치가 삽입된 장치를 측면에서부터 도시한 측면도이다;
도 19a 및 도 19b는 연료패키지 수용부의 연료공급포트와 부산물 수집포트의 크기, 및 연료패키지의 연료공급홀(24)과 부산물 수집홀(25)의 크기를 도시한 정면도이다;
도 20a 및 도 20b는 또 다른 실시예에 따라 연료패키지 수용부와 연료패키지를 각각 도시한 정면도이다;
도 21a 및 도 21b는 또 역시 다른 실시예에 따라 연료패키지 수용부와 연료패키지를 각각 도시한 정면도이다;
도 22a 및 도 22b는 또 역시 다른 실시예에 따라 연료패키지 수용부와 연료패키지를 각각 도시한 정면도이다;
도 23a 및 도 23b는 또 역시 다른 실시예에 따라 연료패키지 수용부와 연료패키지를 각각 도시한 정면도이다;
도 24a 및 도 24b는 또 역시 다른 실시예에 따라 연료패키지 수용부와 연료패키지를 각각 도시한 정면도이다; 그리고,
도 25a 및 도 25b는 또 역시 다른 실시예에 따라 연료패키지 수용부내에 연료패키지가 수용된 상태의 일부를 각각 도시한 단면도이다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따라 발전형 휴대용 전원 공급장치로부터 하나의 연료패키지가 제거된 상태를 도시한 평면도이다. 도 2는 연료패키지와 전원 공급장치의 우측면도이다. 이러한 발전형 휴대용 전원 공급장치에서, 2개의 연료패키지(21)가 하나의 발전모듈(1)에 부착됨으로서 상호 독립적으로 착탈 가능하다.
비록, 상세한 설명은 추후 이루어지겠지만, 발전모듈(1)은 연료 개질형 폴리머 전해질 연료전지를 포함하고, 이는 외부장치에 전력을 공급하기 위한 전원 공급장치이다. 발전모듈(1) 내의 제어기(55)(도 8)는 하나의 연료패키지(21)로부터 공급되는 발전연료(예를 들어, 수소-포함 액체연료, 액화연료, 및 가스연료, 물을 포함하는 것들중 적어도 하나인 연료)를 사용함으로서 전력을 생산한다. 하나의 연료팩(21)에 남겨진 발전연료의 양이 발전에 불충분할 경우라면, 제어기(55)는 자동적으로 연료팩을 전환함으로서 발전연료가 한 연료팩(21)으로부터가 아니라 다른 연료팩(21)으로부터 공급되도록 한다.
발전모듈(1)은 수지 또는 금속 케이스(2)를 갖는다. 케이스(2)는 위에서 보았을 때 거의 봉과 같은 형상을 갖고, 측면에서 보았을 때 거의 반원형이다. 연료팩 수용부(5)는 중앙영역에 형성된 중앙돌출부(3)와 양단부에 형성된 양단돌출부(4) 사이에 형성된다. 연료팩 수용부(5)가 형성된 측면으로부터 떨어진 케이스(2) 측면의 소정영역상에는, 도 17에 도시된 노트북 퍼스널 컴퓨터 등과 같은 휴대용 장치(101)의 커넥터(107)에 연결되어질 양극단자(6)와 음극단자(7)가 형성된다.
케이스(2)의 중앙돌출부(3)의 상면중 좌측과 우측영역내에 형성된 각각의 사각개구(8)에는, 개구(8)내에서 좌측과 우측으로 움직일 수 있도록 형성된 연료팩 록킹 슬라이더(9)의 동작돌기(9a)가 위치한다. 연료잔량 지시등(10)은 케이스(2)의 중앙돌출부(3) 근저의 상부면상에 각 개구(8) 근처에 형성된다. 연료패키지 록킹 슬라이더(9)와 연료잔량 지시등(10)의 상세는 추후 설명될 것이다.
2개의 연료잔량 지시등(10) 사이에 있는 케이스(2)의 상부면에는, 유독한 일산화탄소를 이산화탄소로 산화시키는데 필요한 산소가 포함된 공기를 빨아들이기 위한 슬릿(11)이 연료패키지 수용부(5)와 일대일로 대응하도록 형성된다. 중앙돌출부(3)와 양단돌출부(4) 사이중 케이스(2)의 상부면 소정위치에는, 추후 설명될 발전에 필요한 산소가 포함된 공기를 빨아들이기 위한 복수의 슬릿(12)이 2개의 연료패키지 수용부(5)에 대해 개별적으로 형성되어 있다. 또한, 연료 개질과정중 만들어지는 이산화탄소를 배출하기 위한 복수의 슬릿(80)은 2개의 연료패키지 수용부(5)를 위한 슬릿(12)과 일렬을 이루면서 개별적으로 형성되어 있다.
연료패키지(21)의 외부 배치가 이하에서 설명될 것이다. 연료패키지(21)는 투명한 고분자 수지로 만들어진 중공 반원형의 기둥상 케이스(22)를 갖는다. 안내홈(23)은 케이스(22)의 양단 표면의 소정위치에 형성된다. 연료공급홀(24)과 부산물 공급홀(25)은 케이스(22)의 평평한 후면상에 형성된다. 도 1에 도시된 연료패키지(21)의 좌측과 우측 각 측면에는 도 2에 도시된 바와 같은 물림홀(26)이 형성된다(도 2에는 우측면의 것이 도시됨). 연료패키지(21)의 내부 배치가 이하에서 설명될 것이다.
각 연료패키지 수용부(5)에서, 연료패키지(21)의 안내홈(23)과 일대일로 대응하는 안내돌기 또는 리브(13)가 중앙돌출부(3)와 끝단 돌출부(4)의 표면상의 소 정위치에 상호 대항하도록 형성된다. 또한, 각 연료패키지 수용부(5)에서, 연료공급포트(14)와 부산물 수집포트(15)는, 연료패키지(21)의 연료공급홀(24)과 부산물 수집홀(25)에 일대일로 각각 대응하도록 중앙돌출부(3)와 끝단돌출부(4) 사이의 케이스(2) 양측의 소정위치상에 형성된다.
2개의 연료패키지(21)는 실질적으로 동일한 구조를 갖는다. 케이스(2)중 2개의 연료패키지 수용부(5) 각각에서, 연료공급포트(14)는 좌측에 위치하고, 부산물 수집포트(15)는 우측에 위치한다. 따라서, 각 연료패키지(21)는 좌측 또는 우측 연료패키지 수용부(5)에 수용될 수 있다. 덧붙여, 연료공급포트(14)와 부산물 수집포트(15)의 고정형상은 다르고, 연료공급홀(24)과 부산물 수집홀(25)의 고정형상 역시 다르다. 따라서, 연료공급홀(24)은 실수로 부산물 수집포트(15)상에 고정될 수 없고, 부산물 수집홀(25)은 실수로 연료공급포트(14)상에 고정될 수 없다. 위에서 설명한 바와 같이, 연료패키지(21)는 동일한 형태이고, 2개의 연료패키지 수용부(5)는 연료공급포트(14)와 부산물 수집포트(15) 사이에서 동일한 위치관계를 갖는다. 따라서, 사용자는 좌측과 우측 연료패키지 수용부(5)를 위한 수용방식의 차이를 기억할 필요가 없고, 연료패키지(21)를 실수로 뒤집어 수용하지 않을 것이다. 각 연료공급포트(14) 근처의 케이스의 소정위치에는, 연료패키지 수용부(5)내에 연료패키지(21)가 수용된 것을 검출하기 위한 스위치(16)가 형성된다. 연료패키지(21)가 연료패키지 수용부(5)내에 수용될 때, 스위치(16)는 연료패키지(21)에 의해 눌려지므로 부서지고, 따라서 제어기(55)에 연료패키지(21)가 연료패키지 수용부(5)내에 수용되었음을 알린다. 연료패키지(21)가 연료패키지 수용부(5)로부터 제거 될 때, 스위치(16)는 내부 스프링 등의 복원력에 의해 원래 위치로 되돌아오고, 따라서 제어기(55)에 연료패키지(21)가 연료패키지 수용부(5)로부터 제거되었음을 알린다. 스위치(16)는 이러한 스위치 구조를 갖는다.
도 3은 초기상태에 있는 연료패키지(21)의 단면도이다. 케이스(22)에는, 수용성 메탄올 용액으로 만들어진 발전연료(111)가 밀봉된다. 연료(111)가 밀봉되는 이 영역은 이하에서 연료밀봉부(27)로 언급될 것이다. 케이스(22)에는, 투명한 가요성 고분자 수지로 만들어진 부산물 수집유닛(28)이 부산물 수집홀(25)내에 부착된다. 비록 미도시 되었지만, 예를 들어 일정량의 적색염료가 부산물 수집유닛(28)내에 밀봉되어 있다. 추후 설명되는 바와 같이, 연료밀봉부(27)내의 연료(111) 잔량을 외부에서 육안으로 관찰하기 위하여 케이스(22)와 부산물 수집유닛(28)은 투명하다.
도 4에 도시된 바와 같이, 연료공급홀(24)은 예를 들어 체크밸브 구조를 갖고, 이는 탄성적으로 변형될 수 있는 밸브(24b)가 실린더(24a)의 원심 끝단에 부착된다. 연료패키지(21)가 발전모듈(1)내의 연료패키지 수용부(5)내에 수용되지 않을 때, 연료공급홀(24)은 가변밸브(24b)의 탄성 복원력과 케이스(22)내에 밀봉된 연료(111)의 내압에 의하여 폐쇄되고, 이 때 내압은 대기압 보다 높다. 부산물 수집홀(25)도 연료공급홀(24)과 형상만 다른, 유사한 구조의 체크밸브를 갖고, 또한 실린더와 가변밸브를 갖는다.
도 5는 도 1의 우측상에서 연료패키지 록킹 슬라이더(9)의 단면도이고, 연료패키지(21)가 발전모듈(1)의 연료패키지 수용부(5)내에 수용되어 자동적으로 록킹 됨으로서 발전모듈(1)로부터 제거될 수 없도록 하는 상태를 도시한다. 도 6은 자동적으로 록킹된 상태에서 동일한 영역의 길이방향 단면도(세로방향에서의 단면도)이다. 연료팩 록킹 슬라이더(9)는 중앙돌출부(3)의 상면에 노출되는 동작돌기(9a)를 갖고, 중앙돌출부(3) 내부에 슬라이더 본체(31)를 갖는다. 경사진 단면(32a)을 갖는 물림돌기(32)는 슬라이더 본체(31)의 그 측면상에 형성되고, 이는 연료패키지 수용부(5)의 일측부로서 지지부(35)를 대면한다. 축(33)은 슬라이더 본체(31)의 타측면상에 형성된다. 축(33)의 단부는 중앙돌출부(3)중 축지지부(30)내에 형성된 관통홀(29)내로 수평적으로 이동 가능하게 삽입된다.
연료패키지(21)가 발전모듈(1)의 연료패키지 수용부(5)내에 수용될 때, 스위치(16)는 연료패키지(21)에 의해 눌려지고, 이로서 제어기(55)는 연료패키지(21)가 연료패키지 수용부(5)내에 정상적으로 수용된 것으로 검출하며, 연료(111)가 연료 증발기(44), 연료 개질기(45), 및 CO 제거기(46)(추후 설명됨)에 의해 개질될 수 있는지를 판단한다. 만약 충전기(51)의 충전량이 작기 때문에 제어기(55)가 연료전지를 포함하는 발전기(50)에 의한 발전이 필요하다고 판단하면, 제어기(55)가 제어함으로서 연료패키지 록킹 슬라이더(9)는 좌측에서 슬라이더 본체(31)와 축지지부(30) 사이에서 축(33)의 둘레를 감고 있는 스프링의 힘에 의하여 우측으로 편향되고, 이로서 슬라이더 본체(31)가 지지부(35)와 접촉되게 하며, 그리고 연료 증발기(44), 연료 개질기(45), 및 CO 제거기(46)에 연료(111)를 개질하라고 명령한다. 이러한 상태에서, 물림부(32)의 경사단면(32a)은 지지부(35)밖에서 연료패키지 수용부(5)내로 돌출된다. 연료패키지(21)의 물림홀(26)들중 하나는 연료패키지(21)를 발전모듈(1)의 연료패키지 수용부(5)에 고정하기 위하여 물림돌기(32)에 의하여 걸려진다.
물림홀(34)은 슬라이더 본체(31)의 하면에 형성되고, 전자기 솔레노이드(38)가 이 하면의 아래에 놓여진다. 전자기 솔레노이드(38)는 실린더형 로드(39), 상기 로드(39)의 중심영역의 원주면을 둘러싸고, 영구자석과 전자기력 코일을 포함하는 플런저(40), 및 상기 플런저(40)를 지지하고 로드(39)가 선형 볼베어링(66)을 통해 길이방향으로 부드럽게 움직이도록 하는 지지부(65)를 갖는다. 추후 설명되는 바와 같이 록킹 상태를 자동적으로 감지하는, 발전모듈(1)내의 제어기(55)가 플런저(40)의 전자기력 코일을 제어할 때, 케이스(2)의 소정위치에 위치한 전자기 솔레노이드(38)의 로드(39)의 원심단부는 물림돌기(32)의 슬라이딩 방향(측면방향)에 수직한 방향으로 움직여 연료패키지 록킹 슬라이더(9)의 물림홀(34)로 들어감으로서, 측면방향 슬라이딩을 방지하도록 하기 위해 연료패키지 록킹 슬라이더(9)를 고정한다. 만약, 연료패키지(21)가 연료패키지 수용부(5)내에 수용되지 않았다면, 발전모듈(1)내의 제어기955)는 이러한 상태를 감지하고, 그리고 전자기 솔레노이드(38)의 로드(39)의 원심단부는 연료패키지 록킹 슬라이더(9)의 물림홀(34)을 떠남으로서, 연료패키지 록킹 슬라이더(9)가 자유롭게 슬라이딩 가능하게 한다.
일예로서, 우측 연료패키지(21)가 발전모듈(1)의 우측 연료패키지 수용부(5)에 수용되어지는 경우가 이하에서 설명될 것이다. 연료패키지(21)가 연료패키지 수용부(5)내에 수용되지 않은 초기상태, 즉 스위치(16)가 연료패키지(21)에 의해 눌려지지 않은 상태에서, 전자기 솔레노이드(38)의 로드(39)의 원심단부는 제어기 (55)에 의해 연료패키지 록킹 슬라이더(9)의 물림홀(34) 밖으로 움직이곤 한다. 따라서, 연료패키지 록킹 슬라이더(9)는 자유롭게 슬라이딩 할 수 있다. 그 후, 연료패키지(21)가 안내 돌기(13)를 따라 연료패키지(21)의 안내홈(23)을 안내함으로서 연료패키지 수용부(5)내로 수용될 때, 연료패키지 록킹 슬라이더(9)가 코일 스프링(37)의 힘을 이기고 우측으로 움직이도록 하기 위하여 연료패키지 록킹 슬라이더(9)의 물림돌기(32)의 경사단면(32a)은 연료패키지(21)의 우측면에 의해 밀려지고, 이로서 연료패키지(21)가 연료패키지 수용부(5)내에 수용되어지도록 한다.
연료패키지(21)가 연료패키지 수용부(5)내에 수용될 때, 연료패키지 록킹 슬라이더(9)는 코일 스프링(37)에 의해 우측으로 편향되고, 물림돌기(32)의 경사단면(32a)은 연료패키지(21)의 물림홀(26)둘중 소정의 하나내로 삽입된다. 따라서, 이러한 상태에서, 연료패키지(21)는 연료패키지 수용부(5)내의 수용위치내에 록킹된다.
따라서, 연료패키지(21)가 연료패키지 수용부(5)내에 통상적으로 수용될 때, 제어기(55)는 스위치(16)가 연료패키지(21)에 눌려지는 것을 감지하고, 그리고 연료(111)가 연료증발기(44), 연료 개질기(45) 및 CO제거기(46)에 의하여 개질될 수 있는지를 판단한다. 만약, 충전기(51)의 충전량이 작기 때문에 제어기(55)가 연료전지를 포함하는 발전기(50)에 의한 발전이 필요하다고 판단하면, 전자기 솔레노이드(38)의 로드(39)는 연료패키지 록킹 슬라이더(9)의 물림홀(34)내로 삽입된다. 따라서, 연료패키지(21)가 수용되어 있는 측면상의 연료패키지 록킹 슬라이더(9)의 물림돌기(32)는 관통홀(36)을 통해 연료패키지(21)의 한 물림홀(26)에 물려지고, 연료패키지(21)가 발전모듈(1)의 연료패키지 수용부(5)에 계속 고정되는 동안 미끄러지지 않도록 연료패키지 록킹 슬라이더(9)는 록킹된다. 그 후, 연료 증발기(44), 연료 개질기(45) 및 CO 제거기(46)가 연료(111)의 개질을 시작한다.
위에서 설명한 자동-록 제어는 우측 연료패키지 수용부(5)에 관련된 설명이다. 그러나, 발전모듈(1)의 좌측 연료패키지 수용부(5)도 물론 동일한 기능과 동작을 수행하는 메카니즘을 포함한다. 또한, 좌측의 연료패키지 록킹 슬라이더(9), 동작 돌기(9a), 및 관련된 주변 록킹 메카니즘 구조는 도 5에 도시된 우측과 거울 대칭을 이룬다.
연료 증발기(44), 연료 개질기(45), CO제거기(46) 및 발전기(50)중 적어도 하나가 동작되는 동안 또는 발전연료(111)가 연료패키지(21)로부터 발전모듈(1)로 공급되는 동안, 연료패키지 록킹 슬라이더(9)는 개질 작동부터 발전작동까지의 기간동안 실수에 의한 연료패키지(21)의 제거를 방지하기 위하여 위에서 설명했던 바와 같이 연료패키지(21)가 록킹되는 위치에서 전자기 솔레노이드(38)에 의해 록킹된다. 이로써 발전작동이 비정상적으로 멈추는 사고를 방지할 수 있다.
도 7a는 실린더형 연료공급포트(14)가 연료패키지 수용부(5)내에 수용된 연료패키지(21)와 함께 연료공급홀(24)의 실린더형 부재(24a)내로 삽입될 때의 길이방향 및 단면방향(측면방향의 단면 절단)의 단면도를 도시한 것이다. 도 7b는, 외형상 사각형의 길이방향 단면을 갖는 파이프형 부산물 수집포트(15)가 연료패키지 수용부(5)내에 수용된 연료패키지(21)와 함께 부산물 수집홀(25)의 내부형상이 사각형의 길이방향 단면을 갖는 파이프부재(25a)내로 삽입될 때, 길이방향과 단면방 향의 단면도를 도시한 것이다. 이러한 경우, 연료공급홀(24)의 가변밸브(24b)는 연료공급포트(14)의 원심단부에 의하여 눌려져서 탄성적으로 변형되고 그리고 이것은 연료공급포트(14)가 연료밀봉부(27)와 연통되도록 한다. 한편, 부산물 수집홀(25)의 가변밸브(25b)는 부산물 수집포트(15)의 원심단부에 의하여 눌려져서 탄성적으로 변형되고 그리고 이것은 부산물 공급포트(15)가 부산물 수집부(28)와 연통되도록 한다.
실린더부재(24a)의 길이방향 단면 내부형상은 부산물 수집포트(15)의 길이방향 단면 외부형상과 다르고, 파이프부재(25a)의 길이방향 단면 내부형상은 연료공급포트(14)의 길이방향 단면 외부형상과 다르다. 연료공급포트(14)의 길이방향 단면 외부형상의 직경(D)은 파이프부재(25a)의 길이방향 단면 내부형상의 높이(H)보다 더 크기 때문에, 연료공급포트(14)는 파이프부재(25a) 내부로 삽입될 수 없다. 부산물 공급포트(15)의 길이방향 단면 외부형상의 폭(W)은 실린더부재(24a)의 길이방향 단면 내부형상의 직경(D) 보다 더 크기 때문에, 부산물 수집포트(15)는 실린더부재(24a) 내부로 삽입될 수 없다. 따라서, 연료패키지(21)의 연료공급홀(24)과 부산물 수집홀(25)은 각각 부산물 수집포트(15)와 연료공급포트(14)에 실수로 끼워질 수 없다.
앞서 설명한 바와 같이, 연료패키지(21)의 연료공급포트(14)와 부산물 수집포트(15)은 다른 형상을 갖고, 연료공급홀(24)의 실린더부재(24a) 및 부산물 수집홀(25)의 파이프부재(25a)의 형상은 연료패키지(21)에 따라 서로 다르게 만들어진다. 이것은 연료패키지(21)가 꺼꾸로 끼워지는 것을 방지하는 것을 가능하게 한다.
연료잔량 지시등(10)이 이하에서 설명될 것이다. 도 1을 참조하면, 우측 연료잔량 지시등(10)은 우측 연료패키지 수용부(5)에 수용된 연료패키지(21)에 대응하고, 좌측 연료잔량 지시등(10)은 좌측 연료패키지 수용부(5)에 수용된 연료패키지(21)에 대응한다.
각 연료잔량 지시등(10)은 연료패키지(21)가 연료패키지 수용부(5)내에 수용되지 않았을 때, 즉 스위치(16)가 연료패키지(21)로 인해 눌려지지 않았을 때 꺼진다. 연료잔량 지시등(10)은 연료패키지 수용부(5)내에 수용된 연료패키지(21)의 연료밀봉부(27)내의 연료(111)의 잔량이 발전에 충분할 때 녹색을 발광하고, 연료패키지 수용부(5)내에 수용된 연료패키지(21)의 연료밀봉부(27)내의 연료(111)의 잔량이 발전에 불충분할 때 적색을 발광한다. 발전모듈(1)도 발전모듈(1)의 전력에 의해 동작되는 장치(101)에 대해 이러한 연료 잔량 데이터를 출력하는 기능을 갖는다. 이러한 경우에, 발전모듈(1)은 연료 잔량 데이터를 장치(101)로 출력하기 위한 단자를 양극단자(6)와 음극단자(7)와 덧불어 갖추고 있고, 장치(101)는 각 연료패키지(21)의 잔량을 나타내기 위한 지시기를 갖추고 있다. 이는 장치(101)를 조작하는 조작자가 발전모듈(1)의 연료잔량 지시등(10)을 체크할 필요없이 연료패키지(21)의 교체 시기를 인식할 수 있도록 한다. 잔량 데이터는 연료패키지(21)의 연료밀봉부(27)내의 연료(111) 잔량이 발전에 충분한가 여부를 나타내는 2진 데이터가 될 수 있다. 이와 같은 잔량 데이터는 또한 다단계로 구분될 수 있고, 이는 예를 들어, 75% 또는 그 이상, 50% 이상 또는 75% 미만, 50% 미만이면서 발전에 필요한 양과 같거나 더 큰 경우, 및 발전에 필요한 양 미만 등이다. 장치(101)가 이러한 데이터에 따라 잔량을 정밀하게 나타내기 때문에, 연료패키지(21)의 교체 시기를 쉽게 예측하면서 장치(101)를 작동시킬 수 있다. 연료패키지 수용부(5)내에 수용된 연료패키지(21)의 연료밀봉부(27)내의 연료 잔량 검출이 추후 설명될 것이다.
도 8은 발전모듈(1)과 연료패키지(21) 및 이러한 발전모듈(1)에 의해 구동되는 노트북 퍼스널 컴퓨터와 같은 장치(101)의 주요부품을 나타내는 블럭도이다. 도 8은 연료패키지(21)와 같은 한 쌍의 부품중 하나만을 도시한다. 장치(101)는 제어기(102)와 상기 제어기(102)에 의해 제어되는 부하(103)를 포함한다.
도 9는 발전모듈(1) 케이스(2)의 내부 배열의 외관을 도시한 평면도이다. 우선, 케이스(2)의 중심부와 그 주변이 이하에서 설명될 것이다. 각 연료공급포트(14)는 유동로(41)를 통해 미세펌프(연료 유동 제어기)(42)의 입구와 연결된다. 미세펌프(42)의 출구는 유동로(43)를 통해 미세 화학 반응기라고 불리우는 소형 반응기인 연료 증발기(44)와 연결된다. 제어기(55)는 오직 하나의 연료패키지(21)로부터 연료(111)가 공급되도록 하기 위해 2개의 미세펌프(42)중 하나를 동작시킨다. 연료증발기(44)는 제어기(55)의 제어하에 박막히터(63)(추후 설명됨)를 사용함으로서 연료패키지(21)로부터 공급된 수용성 메탄올 용액으로 만들어진 연료(111)를 가열하여 증발시킨다.
연료 증발기(44)의 출구는 미세 화학 반응기인 연료 개질기(45)의 입구에 연결된다. 연료 개질기(45)는 연료 증발기(44)로부터 공급된 기화 연료를 개질하여 수소, 부산물로서 이산화탄소, 및 소량의 일산화탄소를 만든다.
연료 개질기(45)의 출구는 미세 화학 반응기인 CO(일산화탄소) 제거기(46)의 입구와 연결된다. 미세 화학 반응기인 CO 제거기(46)는 연료 개질기(45)로부터 공급된 수소내에 포함된 일산화탄소를 발전모듈(1) 밖에서 미세펌프(60)에 의해 슬릿(11)을 통해 흡입된 대기중의 산소와 재반응시키도록 하고, 이로써 이산화탄소를 만들어낸다.
CO 제거기(46)의 출구는 유동로(47)를 통해 2개의 미세펌프(48) 입구들과 연결된다. 각 미세펌프(48)의 출구는 유동로(49)를 통해 발전기(50)의 입구와 연결된다. 제어기(55)는 충전기(51)의 전하량에 따라 2개의 미세펌프(48)들중 하나 또는 둘 다를 동작시킴으로서 발전기(50)의 발전을 시작한다. 각 발전기(50)는 케이스(2)중 연료패키지 수용부(5)에 대응하는 위치내에 형성된다. 발전기(50)는 CO 제거기(46)로부터 공급되는 수소를 받고, 이 수소와 슬릿(12)을 통해 흡입한 산소를 이용하여 전력을 생산하며, 생성된 전력을 충전기(51)로 공급하고, 그리고 스페이스(87)를 통해 만들어진 물(112)을 방출한다. 실질적인 구조가 추후 설명될 것이다.
스페이스(87)는 유동로(52)와 연결되고, 유동로(52)는 미세펌프(53)와 연결되며, 유동로(52)의 하단부는 미세펌프(53)의 입구와 연결된다. 미세펌프(53)의 출구는 유동로(59)를 통해 부산물 수집포트(15)와 연결된다. 따라서, 연료패키지 수용부(5)내에 수용된 연료패키지(21)와 함께, 미세펌프(53)의 출구는 부산물 수집포트(15)와 부산물 수집홀(25)을 통해 부산물 수집부(28)에 연결된다. 우측 연료패키지 수용부(5)의 스위치(16)가 눌려지지 않았을 때, 즉, 연료패키지(21)가 우측 연료패키지 수용부(5)내에 수용되지 않았을 때, 제어기(55)는 우측 미세펌프(42)의 동작을 멈춘다. 좌측 연료패키지 수용부(5)의 스위치(16)가 눌려지지 않았을 때, 즉 연료패키지(21)가 좌측 연료패키지 수용부(5)내에 수용되지 않았을 때, 제어기(55)는 좌측 미세펌프(42)의 동작을 멈춘다.
미세펌프(90)는 제어기(55)의 제어하에 슬릿(12)으로부터 공급된 산소를 스페이스(87)로 공급한다.
충전기(51)는 케이스(2)의 중앙부 내부에 형성된다. 충전기(51)는 발전기(50)로부터 만들어진 전력의 공급을 받음으로써 충전되는 캐패시터와 같은 2차 배터리를 갖는다. 충전기(51)는 충전된 전력을 서브-충전기(54)로 그리고 장치(101)의 부하(103)와 제어기(102)로 공급한다.
서브-충전기(54)는 케이스(2)의 중앙부 내부에 형성된다. 서브-충전기(54)는 충전기(51) 또는 발전기(50)로부터의 전력의 공급을 받음으로써 충전되는 캐패시터와 같은 2차 배터리를 갖는다. 서브-충전기(54)는 미세펌프(42, 48, 53), 미세펌프(60, 70, 90), 제어기(55), 온도제어기(56), 발광부(57), 및 연료잔량 지시등(10)에 필요한 전력을 출력한다.
제어기(55)는 케이스(2)의 중앙부 내부에 형성된다. 제어기(55)는 발전모듈(1)내의 모든 구동 동작을 제어한다. 온도제어기(56)는 케이스(2)의 중앙부 내부에 형성된다. 온도제어기(56)는 연료증발기(44), 연료 개질기(45), 및 CO제거기(46)를 제어함으로써, 이들의 온도가 적절한 온도가 되도록 하고, 때때로 발전기(5)의 온도를 제어한다.
발광부(57)는 연료패키지 수용부(5)에 노출된 좌측단의 돌출부(4) 표면상에 형성되고, 그리고, 연료패키지 수용부(5)에 노출된 케이스(2)의 중앙 돌출부(3)의 우측면상의 표면상에 형성된다. 광센서(58)는 연료패키지 수용부(5)내에 노출된 중앙돌출부(3)의 좌측면상의 표면과 연료패키지 수용부(5)내에 노출된 중앙돌출부(3)의 우측단 돌출부(4)의 표면상에 형성되고, 이는 광센서(58)가 발광부(57)에 대항하는 곳이다. 추후 설명하는 바와 같이, 발광부(57)와 광센서(58)는 연료패키지 수용부(5)내에 수용된 연료패키지(21)의 연료밀봉부(27)내의 연료(111)의 잔량을 연료패키지(21)의 외부로부터 광학적으로 감지한다.
이와 같은 발전형 휴대용 전원 공급장치의 발전동작에 관하여 이하에서 설명될 것이다. 앞서 설명한 바와 같이, 연료패키지(21)는 발전모듈(1)중 2개의 연료패키지 수용부(5)내에 수용되고, 그리고 연료패키지 록킹 슬라이더(9)에 의해 잠겨지며, 이러한 연료패키지 록킹 슬라이더(9)는 전자기 솔레노이드(38)에 의해 록킹되는 것으로 가정한다. 결과적으로, 스위치(16)는 연료패키지(21)에 의해 밀려서 켜진다.
스위치(16)가 켜졌을 때, 제어기(55)는 연료패키지(21)가 연료패키지 수용부(5)내에 수용되었는지를 판단하고, 발광부(57)와 광센서(58)로부터 감지신호를 수신한다. 2개의 연료패키지(21)들중 하나로부터만 연료(111)를 공급하기 위하여, 이러한 연료패키지는 나머지 것보다 더 적은 연료잔량을 갖고 있으나 아직 발전에는 충분한 것이고, 제어기(55)는 더 적은 양의 연료(111)를 가진 연료패키지(21)와 통신하는 미세펌프(42)로 구동력을 공급하고, 그리고 더 많은 양의 연료(111)를 가진 연료패키지(21)와 통신하는 미세펌프(42)로 구동력을 공급하지 않음으로서 더 적은 양의 연료(111)를 가진 연료패키지(21)와 통신하는 미세펌프(42)를 구동하도록 하 는 명령어 신호를 출력한다.
결과적으로, 더 적은 양의 연료(111)를 가진 연료패키지(21)와 통신하는 미세펌프(42)가 연료증발기(42)로 더 적은 양의 연료(111)를 갖는 연료패키지(21)의 연료밀봉부(27)내에 포함된 수용성 메탄올 용액을 공급하도록 구동된다. 연료증발기(44)의 구체적인 구조가 도 10을 참조하여 이하에서 설명될 것이다. 연료 증발기(44)는 실리콘, 유리 또는 알루미늄 합금으로 만들어지고 지그재그형 트랜치가 형성된 면을 갖는 기판(61), 상기 기판(61)의 타측면상에 형성되어 전압이 인가되었을 때 발열하는 박막히터(63) 및 히터권선(미도시), 그리고 유리판 등으로 만들어지고 상기 기판(61)의 일표면에서 트랜치를 덮음으로서 유동로(62)를 형성하는 기판(67)을 갖는다. 입구(64)는 기판(61)중 유동로(62)의 일단부에 대응되는 영역에 형성된다. 출구(68)는 기판(67)중 유동로(62)의 타단부에 대응되는 영역에 형성된다.
연료개질기(45)의 구체적인 구조가 도 11을 참조하여 이하에서 설명될 것이다. 연료개질기(45)는 실리콘, 유리 또는 알루미늄 합금으로 만들어지고 지그재그형 트랜치가 형성된 면을 갖는 기판(71), 상기 기판(71)의 타측면상에 형성되어 전압이 인가되었을 때 발열하는 박막히터(73) 및 히터권선(미도시), 그리고 유리판 등으로 만들어지고 상기 기판(71)의 일표면에서 트랜치를 덮음으로서 유동로(72)를 형성하는 기판(75)을 갖는다. 입구(74)는 기판(71)중 유동로(72)의 일단부에 대응되는 영역에 형성된다. 출구(76)는 기판(75)중 유동로(72)의 타단부에 대응되는 영 역에 형성된다. 추가로, Cu / ZnO / Al2O3 와 같은 촉매(미도시)가 유동로(72)의 내벽면에 접착된다.
CO 제거기(46)의 구체적인 구조가 도 12를 참조하여 이하에서 설명될 것이다. CO 제거기(46)는 실리콘, 유리 또는 알루미늄 합금으로 만들어지고 지그재그형 트랜치가 형성된 면을 갖는 기판(81), 상기 기판(81)의 타측면상에 형성되어 전압이 인가되었을 때 발열하는 박막히터(83) 및 히터권선(미도시), 그리고 유리판 등으로 만들어지고 상기 기판(81)의 일표면에서 트랜치를 덮음으로서 유동로(82)를 형성하는 기판(85)을 갖는다. 입구(84)는 기판(81)중 유동로(82)의 일단부에 대응되는 영역에 형성된다. 출구(86)는 기판(85)중 유동로(82)의 타단부에 대응되는 영역에 형성된다. 추가로, Pt / Al2O3 와 같은 촉매(미도시)가 유동로(82)의 내벽면에 접착된다.
연료증발기(44), 연료개질기(45), 및 CO 제거기(46) 각각에서 각 유동로(62, 72, 82)의 길이는 바람직하게는 3cm(포함) 내지 20cm(포함) 이다. 각 유동로(62, 72, 82)의 폭과 깊이는 약 100 내지 1,000㎛ 이다.
제어기(55)로부터의 명령어 신호에 따라서, 온도제어기(56)는 소정의 전력을 연료증발기(44)의 박막히터(63)로 공급하고, 이로써 박막히터(63)가 발열한다. 액체상태인 소정량의 연료(111)(수용성 메탄올 용액)가 제어기(55)로부터의 명령어 신호에 따라 연료밀봉부(27)로부터 연료증발기(44)의 입구(64)로 공급된다. 박막히터(63)는 발열(약 120℃)하고, 유동로(62)내로 공급된 수용성 메탄올 용액을 기화 시킨다. 기화된 유체는 유동로(62)의 내부 압력에 의하여 입구(64)로부터 출구(68)로 움직이고, 연료 개질기(45)의 입구(74)에 도달한다.
연료개질기(45)에서, 박막히터(73)는 제어기(55)로부터의 명령어 신호에 따라 적절한 온도(약 250 내지 320℃)로 가열된다. 유동로(72)에서, 연료개질기(45)의 입구에 도달하는 메탄올과 물은 박막히터(73)에 의해 가열됨으로서 이하에서 나타나는 흡열반응을 일으킨다.
CH3OH + H2O →3H2 + CO2
이로서, 수소와 이산화탄소가 부산물로 만들어진다. 이러한 반응은 소량의 일산화탄소도 만들어낸다.
반응의 초기상태에서, [화학식 1]의 좌측에 있는 물(H2O)은 연료패키지(21)의 연료밀봉부(27)내의 연료(111)내에 포함된 물일 수 있다. 그러나, 발전기(50)에 의한 발전이 진행됨에 따라, 만들어진 물(112)을 수집하여 연료개질기(45)로 공급하는 것이 가능해진다. 연료밀봉부(27)에서 단위체적당 [화학식 1]의 반응량은 연료밀봉부(27)에 밀봉된 수소-포함 액체연료, 액화연료, 또는 메탄올과 같은 연료(111)의 가스 연료의 밀봉율을 높임으로서 증가한다. 이것은 전력이 더 오랜시간동안 공급되도록 한다. 발전기(50)에 의해 발전을 하는 동안 [화학식 1]의 좌측상에 있는 물의 공급원은 발전기(50)와 연료밀봉부(27) 또는 연료밀봉부(27) 단독이 될 수 있다. 선택적으로, 물(112)이 발전기(50)에서 만들어질 때, 반응의 초기단계 에서 연료밀봉부(27)내의 물을 사용하기 위하여 발전기(50)내의 물(112)로 전환하는 것이 가능하다. 연료개질기(45)내에서 비록 소량이지만 일산화탄소도 때때로 만들어진다.
부산물로서 만들어진 수소, 이산화탄소 및 일산화탄소는 기화된 상태로 출구(74)로부터 CO 제거기(46)의 입구(84)까지 움직인다. 제어기(55)로부터의 명령어 신호에 따라 온도제어기(56)가 박막히터(83)에 소정의 전력을 공급하기 때문에, 박막히터(83)는 발열(약 120 내지 220℃)한다. 그에 따라, 유동로(82)내로 공급된 수소, 일산화탄소 및 물에서, 일산화탄소와 물이 수용성 전이반응에 다다르게 되고, 이는 다음에서 나타나는 바와 같이 수소와 이산화탄소를 부산물로서 만들어낸다.
CO + H20 →H2 + CO2
반응의 초기단계에서, 상기 [화학식 2]의 좌측에 있는 물(H20)은 연료패키지(21)의 연료밀봉부(27)내의 연료(111)에 포함된 물이 될 수 있다. 그러나, 발전기(50)에 의한 발전이 진행됨에 따라, 만들어진 물(112)을 수집하여 연료개질기(45)로 공급하는 것이 가능해진다. 발전기(50)에 의해 발전을 하는 동안 [화학식 2]의 좌측상에 있는 물의 공급원은 발전기(50)와 연료밀봉부(27) 또는 연료밀봉부(27) 단독이 될 수 있다. 선택적으로, 물(112)이 발전기(50)에서 만들어질 때, 반응의 초기단계에서 연료밀봉부(27)내의 물을 사용하기 위하여 발전기(50)내의 물(112)로 전환하는 것이 가능하다.
CO 제거기(46)의 출구(84)에 최종적으로 도달하는 유체의 대부분은 수소와 이산화탄소를 포함한다. 만약 극소량의 일산화탄소가 출구(84)에 도달한 유체내에 포함되어 있다면, 이러한 잔류 일산화탄소는 미세펌프(60)를 통해 발전모듈(1)의 외부로부터 슬릿(11)을 통해 흡입된 산소와 접촉하게 되고, 이하에서 나타난 바와 같이 이산화탄소를 만드는 선택적 산화반응을 일으킴으로서 확실하게 제거될 수 있다.
CO + (1/2)O2 → CO2
앞에서 설명한 일련의 반응후에 만들어진 것은 수소와 이산화탄소(어떤 경우에는 소량의 물을 포함하기도 함)로 이루어진 것이다. 이러한 유체 혼합물은 미세펌프(48)를 구동함으로서 발전기(50)로 공급되고, 이러한 미세펌프는 제어기(55)로부터의 명령어 신호에 따라 서브-충전기(54)로부터 전력을 공급받음으로써 동작된다.
발전기(50)의 구체적인 구조가 도 13을 참조하여 이하에서 설명될 것이다. 발전기(50)는 잘 알려진 고분자 전해질 연료전지이다. 즉, 발전기(50)는 Pt / C 와 같은 촉매가 접착된 탄소전극으로 만들어진 연료전극(91), Pt / Ru / C와 같은 촉매가 접착된 탄소전극으로 만들어진 산소전극(92), 및 연료전극(91)과 산소전극(92) 사이에 게재되는 철도전막(93)을 포함한다. 발전기(50)는 연료전극(91)과 산소전극(92) 사이에 형성된 부하(94)로 전력을 공급한다. 부하(94)는 도 8에 도시된 바와 같이 충전기(51) 또는 부하(103)가 될 수도 있다.
이러한 구조에서, 스페이스(95)는 연료전극(91)의 외부에 형성된다. 스페이스(95)의 내부로, CO 제거기(46)로부터의 수소와 이산화탄소가 공급된다. 또한, 스페이스 또는 유동로(52)가 산소전극(92)의 밖에 형성된다. 유동로(52)의 내부로, 슬릿(12)으로부터 흡입된 산소가 공급된다.
연료전극(91)의 측면에서, 수소이온(양성자; H+)을 생성하기 위하여 전자(e-)가 수소로부터 분리되고, 이는 철도전막(93)을 통해 산소전극(92)으로 이동하며, 연료전극(91)은 전자(e-)를 축출하여 부하(94)로 공급한다. 이는 이하의 화학식과 같다.
3H2 →6H+ + 6e
산소전극(92)의 측면에서, 부하(94)를 통해 공급된 전자(e-), 철도전막(93)을 통과한 수소이온(H+), 및 산소는 이하의 화학식과 같이 부산물로서 물을 만들기 위하여 함께 반응한다.
6H+ + (3/2)O2 + 6e- → 3H2O
앞에서 설명한 일련의 전자화학반응[화학식 4, 5]은 실온에서 부터 약 80℃ 까지의 상대적으로 낮은 온도 환경에서 일어난다. 전력 이외의 부산물은 기본적으로 물(112)뿐이다. 앞에서 [화학식 4, 5]로 나타나는 바와 같이, 앞서 설명한 전자-화학반응에 의해 부하(94)에 직접적으로 또는 간접적으로 공급되는 전력(전압ㆍ전류)은 발전기(50)의 연료전극(91)에 공급되는 수소의 양에 따라 달라진다.
따라서, 제어기(55)는 소정의 전력을 생산하여 출력하는데 필요한 양만큼의 수소를 만드는 연료(111)를 발전기(50)로 공급하기 위하여 미세펌프(42)의 구동을 제어하고, 그리고 또한 만들어진 수소를 발전기(50)로 공급하기 위하여 미세펌프(42)의 구동을 제어한다. 온도제어기(56)도 [화학식 4, 5]의 반응을 증진하기 위하여 소정의 온도로 발전기(50)를 설정한다. 스페이스(95)에서, 이산화탄소의 내부농도는 발전이 진행되고 수소가 철도전막(93)을 통과함에 따라 상승한다. 스페이스(95)내의 수소가 고갈되더라도 이러한 수소농도가 폭발이 일어나지 않는 농도에 도달할 때, 스페이스(95)내의 대기는 미세펌프(70)에 의해 슬릿들로부터 밖으로 고갈된다.
발전기(50)에 의해 생산된 전력은 발전모듈(1)내의 충전기(51)로 공급되어 충전기(51)를 충전시킨다. 충전된 전력은 필요에 따라 충전기(51)로부터 장치(101)의 부하(103)와 제어기(102)로 공급된다. 발전기(50)에 의해 생산된 전력도 장치(101)의 부하(103)와 제어기(102)로 직접 공급된다.
제어기(55)로부터의 명령어 신호에 따라, 발전기(50)에 의해 스페이스(87)내에서 만들어진 부산물로서의 물(112)은 미세펌프(53)에 의해 연료패키지(21)의 부산물 수집백(28)내에 수집되며, 이러한 미세펌프(53)는 서브-충전기(54)로부터 전 력의 공급을 받아 동작된다. 발전기(50)에 의해 만들어진 물(112)의 적어도 일부가 앞서 설명한 바와 같이 연료개질기(45)에 공급될 때, 연료패키지(21)의 연료밀봉부(27)내에 초기 밀봉된 물의 양은 줄어들 수 있다. 또한, 부산물 수집백(28)내에 수집된 물(112)의 양도 줄어들 수 있다.
앞서 설명한 발전동작이 도 14에 도시된 바와 같이 어느 정도로 수행되었을 때, 연료밀봉부(27)의 체적은 발전동작에서 소모한 연료(111)의 양에 따라 줄어든다. 따라서, 연료패키지(21)의 부산물 수집백(28)내에 수집된 물(112)의 양은 증가한다. 이것은 부산물 수집백(28)의 체적을 증가시킨다.
발전동작동안, 제어기(55)는 연료밀봉부(27)내의 연료(111)의 잔량을 항시 모니터링 한다. 이러한 연료잔량의 모니터는 이하에서 설명될 것이다. 도 14에서 화살표로 나타낸 바와 같이, 발광부(57)로부터 조사된 빛은 투명한 케이스(22)와 부산물 수집백(28)을 통해 광센서(58)로 들어간다.
부산물 수집백(28)에는, 일정량의 적색염료가 미리 밀봉되어 있다. 따라서, 부산물 수집백(28)내에 수집된 물(112)의 양이 증가함에 따라 염료의 농도는 줄어들고, 이것은 부산물 수집백(28)에서 염료-포함된 물의 광투과성을 상승시킨다.
따라서, 발전동작동안, 제어기(55)는 광센서(58)에 의해 수신된 광량에 대응하는 감지신호를 항시 수신하여, 감지신호에 대응하는 연료잔량 데이터가 미리 설정된 연료 잔량 데이터 보다 더 작은지를 체크한다. 도 14를 참조하면, 연료밀봉부(27)의 체적은 케이스(22)의 체적 절반보다 더 크고, 따라서 발전에 필요한 충분한 연료(111)가 연료밀봉부(27)내에 남는다.
따라서, 이러한 경우, 광센서(58)로부터의 감지신호에 기초하여, 제어기(55)는 발전에 필요한 충분한 연료(111)가 도 1의 우측면상의 연료패키지(21)내의 연료밀봉부(27)내에 남아 있는지를 결정한다. 따라서, 제어기(55)는 우측 지시등(10)이 항상 녹색을 발광하도록 하고, 전자기 솔레노이드(38)가 연료패키지 록킹 슬라이더(9)가 록킹 상태를 유지하도록 하며, 연료잔량을 계속 모니터링 하도록 한다. 제어기(55)에 의한 초기 연료 잔량의 모니터링의 결과로서 시작부터 2개의 지시등(10)은 녹색빛을 조사한다.
도 15에 도시된 바와 같이, 만약 앞서 설명한 발전동작이 연료밀봉부(27)의 체적을 상당히 감소시키도록 계속된다면, 그리고 발전에 필요한 충분한 연료(111)가 연료밀봉부(27)에 더 이상 남아있지 않다면, 부산물 수집백(28)내에 수집된 물(112)의 양은 상당히 증가하게 되고, 그리고 염료의 농도도 상당히 줄어들게 된다. 이것은 부산물 수집백(28)내에서 염료-포함된 물의 광투과성을 상당히 상승시킨다.
따라서, 광센서(58)로부터의 감지신호에 기초하여 제어기(55)는 발전에 필요한 충분한 연료(111)가 도 1의 우측면상의 연료패키지(21)내의 연료밀봉부(27)내에 남아 있지 않은지를 결정하고, 연료 공급 전환(추후 설명됨)을 수행한다. 덧붙여, 사용자가 우측 연료패키지(21)를 교체하도록 하기 위해 제어기(55)는 우측 지시등(10)에 의한 빛의 표시를 적색빛으로 전환하고, 그리고 우측 전자기 솔레노이드(38)로의 전력 공급을 중단한다.
우측 전자기 솔레노이드(38)로의 전력 공급이 멈췄을 때, 로드(39)의 원심단부는 우측 연료패키지 록킹 슬라이더(9)의 물림홀(34)로부터 물림해제되고, 따라서 우측 연료패키지 록킹 슬라이더(9)의 록킹은 해제된다. 따라서, 우측 지시등(10)에 의해 지시된 적색빛으로 우측 연료패키지(21)의 교체를 하고자 하는 사용자는 우측 연료패키지 록킹 슬라이더(9)를 동작함으로서 새로운 연료패키지로 우측 연료패키지(21)를 교체할 수 있다.
따라서, 우측 연료패키지(21)가 새로운 연료패키지 또는 연료(111)의 잔량이 설정된 연료 잔량 데이터와 같거나 더 큰 연료패키지로 교체될 때, 이러한 연료패키지는 앞서 설명한 바와 같은 동일한 방식으로 우측 연료패키지 록킹 슬라이더(9)에 의해 록킹된다. 연료(111)의 잔량이 설정된 연료 잔량 데이터와 같거나 더 크다고 확인된 후, 제어기(55)는 전자기 솔레노이드(38)에 의해 우측 연료패키지 록킹 슬라이더(9)를 록킹하고, 이로서 우측 지시등(10)은 녹색빛을 조사하게 된다.
앞서 설명한 바와 같이 우측 연료패키지(21)가 교체되어야 할 때, 사용자가 실수로 좌측 연료패키지 록킹 슬라이더(9)를 교체하고자 할지라도, 좌측 연료패키지 슬라이더(9)가 제공된 전자기 솔레노이드(38)에 의해 록킹되어 있기 때문에 실수로 제거되지 않는다.
연료 공급 전환이 이하에서 설명될 것이다. 만약, 광센서(58)로부터의 감지신호에 기초하여, 도 1에 도시된 하나의 연료패키지(21)의 연료밀봉부(27)내에 발전에 필요한 충분한 연료(111)가 남아 있지 않다고 제어기(55)가 판단하면, 제어기(55)는 발전기(50)가 전력을 생산하기 전에, 다른 쪽 연료패키지(21)의 미세펌프(42)로만 전력을 공급하기 위하여 서브-충전기(54)로 명령어 신호를 출력한다. 또한, 제어기(55)는 다른 쪽 연료패키지(21)의 미세펌프(42)로 구동 제어신호를 출력 한다.
결과적으로, 다른 쪽 연료패키지(21)의 미세펌프(42)는 다른 쪽 연료패키지(21)의 연료밀봉부(27)내의 수용성 메탄올 용액으로 만들어진 연료(111)를 연료증발기(44)로 공급하기 위하여 동작을 시작한다. 이러한 방식에서, 불충분한 연료(111)가 한 연료패키지(21)내에 더 오래 남아 있을 때, 연료(111)는 다른 쪽 연료패키지(21)로부터 자동적으로 공급된다. 이것은 이전 연료패키지(21)를 새로운 것으로 교체함이 없이 장치(101)가 계속적으로 사용되도록 한다.
적어도 충전기(51)가 앞서 설명한 발전동작에 의해 잘 충전되었을 때, 제어기(55)는 충전기(51)가 잘 충전되었음을 나타내는 신호를 충전기(51)로부터 수신한다. 이러한 신호에 기초하여, 제어기(55)는 앞서의 발전동작을 멈춘다. 한편으로, 발전동작이 멈춘동안, 충전된 전력이 충전기(51)로부터 장치(101)의 부하(103)와 제어기(102)로 공급되고 그리고 충전기(51)의 충전량이 일정값 보다 더 작아진다면, 전력이 장치(101)의 부하(103)에 공급되는지 여부와 상관없이 제어기(55)는 충전량이 일정값 보다 더 작음을 나타내는 신호를 충전기(51)로부터 수신한다. 이러한 신호에 기초하여, 제어기(55)는 발전동작을 재시작한다.
발전동작이 멈췄을 때, 제어기(55)는 양쪽 전자기 솔레노이드(38)로의 전원공급을 멈추고, 그리고 양쪽 연료패키지 록킹 슬라이더(9)가 동작 가능하도록 한다. 따라서 양쪽 연료패키지(21)는 발전동작이 멈춘동안 제거될 수 있다. 연료패키지(21)의 케이스(22)가 투명하기 때문에, 제거된 연료패키지(21)의 연료밀봉부(27)내의 연료(111) 잔량은 육안으로 체크될 수 있다.
만약 양쪽 연료패키지(21)가 제거되고 그리고 제거된 연료패키지(21)가 실수로 원래 위치와 다른 연료패키지 수용부(5)내에 수용된다면, 연료(111)가 꽉 채워지지 않은 한쪽 연료패키지(21)는 사용되고, 연료(111)가 꽉 채워진 다른 쪽 연료패키지(21)는 사용되지 않는다. 이와 같은 경우에 있어서, 2개의 연료패키지(21)내의 연료(111) 잔량이 검출되고, 그리고 제어기(55)는 더 작은 잔량을 갖는 연료패키지(21)를 선택하며, 그리고 더 작은 잔량을 갖는 연료패키지(21)로부터 공급되는 연료(111)를 사용하여 전력을 생산한다. 만약 제어기(55)가 양쪽 2개의 연료패키지(21)는 새로운 제품이고 그들이 동일한 연료량을 포함하고 있다고 판단한다면, 제어기(55)는 소정의 것, 예를 들어 우측 연료패키지(21)를 선택하고, 우측 연료패키지(21)로부터 공급되는 연료(111)를 사용하여 전력을 생산한다.
현재 연구되고 개발되고 있는 연료개질형 연료전지로 공급되는 연료는 발전기(50)가 상대적으로 높은 에너지 변환효율로 전기에너지를 생산할 수 있다. 일예로는, 메탄올, 에탄올 및 부탄올, 실온과 대기중에서 기화하는, 예를 들어 디메틸에테르, 이소부탄, 및 천연가스(CNG)와 같은 액화가스와 같은 수소함유 액체연료 및 수소가스와 같은 가스연료들이다. 바람직하게는 이들 유체물질들이 사용될 수 있다.
본 발명은 수용성 메탄올 용액의 전술한 증발과 개질반응에 한정되지 않는다. 즉, 적어도 소정의 가열조건하에서 일어나는 어떠한 화학반응도 바람직하게는 적용될 수 있다. 덧붙여, 본 출원은 앞서 설명한 연료전지에 국한되지 않으며, 발전연료(111)로서 화학반응에 의해 만들어지는 소정의 유체물질을 사용하여 전력을 생산할 수 있음을 제공한다.
따라서, 다양한 형태를 가진 발전기가 사용될 수 있다. 화학반응에 의해 만들어진 유체물질의 연소로 만들어진 열에너지를 사용하는 발전(열에너지 변환), 연소에 의해 만들어진 압력에너지를 사용하여 발전기를 회전시킴으로서 생산되는 전력인 동적 에너지 변환을 사용하는 발전(가스 연소터빈, 로터리 엔진 및 스틸링 엔진 등과 같은 내연 및 외연기관), 및 발전연료의 유체에너지 또는 열에너지가 전자기 유도의 원리를 사용함으로서 전력으로 변환하는 발전(즉, MHD(Magneto-Hydro-Dynamics) 및 열음향효과 발전)이 일예이다.
액화수소 또는 수소가스가 연료(111)로서 직접 사용될 때, 연료(111)는 연료증발기(44), 연료개질기(45) 및 CO 제거기(46)를 생략한 채 발전기(50)로 직접 공급될 수 있다.
발전모듈(1)이 노트북 퍼스널 컴퓨터(101)내에 병합될 수 있다. 도 16a는 발전형 휴대용 전원 공급장치의 측면에서 보았을 때 발전형 휴대용 전원공급장치가 삽입된 노트북 퍼스널 컴퓨터(101)의 측면도이다. 도 16b는 발전형 휴대용 전원공급장치가 삽입된 노트북 퍼스널 컴퓨터(101)의 정면도이다. 도 16c는 발전형 휴대용 전원공급장치가 삽입된 노트북 퍼스널 컴퓨터(101)의 측면도이다.
노트북 퍼스널 컴퓨터(101)는 그 상면에 있는 키보드, 마더보드등을 포함하는 본체(97), 본체(97)의 뒤에 위치하는 배터리 지지부(98), 액정표시장치와 같은 표시패널(99), 표시패널(99)이 본체(97)에 대해 자유롭게 피봇 지지되도록 하는 패널 지지부(100)를 포함한다. 발전모듈(1)은 그 양단부에 홈(96)을 갖고, 따라서 홈 (96)은 노트북 퍼스널 컴퓨터(101)의 배터리 지지부(98)상에 형성된 안내돌기(104)에 고정된다.
도 17에 도시된 바와 같이, 발전모듈(1)의 양단에 있는 홈(96)(도 17에서는 하나만 도시됨)이 퍼스널 노트북 컴퓨터(101)의 2개의 배터리 지지부(98)내에 형성된 안내돌기(104)에 고정되는 동안, 발전모듈(1)의 양극단자(6)와 음극단자(7)가 노트북 퍼스널 컴퓨터(101)의 커넥터(107)내로 미끌어져 삽입되었을 때 발전모듈(1)은 발전형 휴대용 전원 공급장치로서 기능한다.
노트북 퍼스널 컴퓨터(101)가 대기상태에서 내부 배터리로 구동될 때를 제외하고 내부 배터리에 의한 것과 다른 전기 구동이 필요하다면, 노트북 퍼스널 컴퓨터(101)로부터 제거되지 않도록 하기 위하여 이러한 발전형 휴대용 전원 공급장치는 자동적으로 록킹된다.
다른 형태의 발전형 휴대용 전원 공급장치가 노트북 퍼스널 컴퓨터(101)내에 병합될 수 있다. 도 18a는 발전형 휴대용 전원 공급장치의 측면에서 보았을 때 이러한 발전형 휴대용 전원공급장치가 삽입된 노트북 퍼스널 컴퓨터(101)의 측면도이다. 도 18b는 발전형 휴대용 전원공급장치가 삽입된 노트북 퍼스널 컴퓨터(101)의 정면도이다. 도 18c는 발전형 휴대용 전원공급장치가 삽입된 노트북 퍼스널 컴퓨터(101)의 측면도이다.
본 실시예의 발전형 휴대용 전원 공급장치의 연료패키지(21)의 케이스(106)는 상기 실시예의 케이스(22)와 같고, 다만 케이스(106)가 박테리아와 같은 분재인자들에 의해 자연적으로 분해되는 생분해성 고분자로 만들어졌다는 것이고, 그리고 케이스(106)는 연료패키지 수용부(5) 보다 더 작은 크기이다.
생분해성 고분자와 다른 물질로 만들어지고 케이스(106)를 단단히 덮기 위해 발전모듈(1)상에 고정된 보호 케이스(105)는 케이스(106)가 연료패키지 수용부(5)내에 수용된 후 사용되는 동안 외부 원인들에 의한 케이스(106)의 분해를 방지함으로서 연료(111)의 누설을 방지하도록 형성된다. 보호 케이스(105)가 투명할 때, 연료패키지(21)가 설치되었는지 여부는 발전모듈(1)에 부착된 보호 케이스를 체크함으로서 쉽게 알 수 있다.
앞서 설명한 바와 같이 케이스(106)가 생분해성 고분자로 만들어졌기 때문에, 사용된 케이스(106)가 흙속에 버려지더라도 환경에 미치는 영향은 줄어들 수 있다. 이것은 현존하는 화학 배터리를 버리거나 매립함으로서 야기되는 환경문제를 해결할 수 있다.
연료패키지(21)의 케이스(106)는 고분자 수지로 만들어진다. 따라서, 미사용된 케이스(106)의 주위 표면을 박테리아와 같은 분해인자로부터 보호하기 위하여, 케이스(106)는 생분해성 고분자 이외의 물질로 만들어진 패키지로 덮히고, 이러한 상태로 시장에 내놓는 것이 바람직하다. 연료패키지(21)가 부착되었을 때, 패키지는 연료패키지(21)로부터 벗기기만 하면 된다.
앞서 설명한 각 실시예의 발전모듈(1)에서, 2개의 연료패키지 수용부(5)내에 수용된 복수의 연료패키지는 발전기(50)가 전력을 생산하지 않는 동안 독립적으로 제거될 수 있고, 연료(111)가 공급되지 않는 연료패키지(21)는 발전기(50)가 전력을 생산하는 동안 제거될 수 있다. 수용된 연료패키지들중 하나에서만 발전에 필요 한 양의 발전연료(111)가 밀봉되어 있더라도, 미세펌프(42)가 그렇게 동작되어 발전모듈(1)은 이러한 연료패키지로부터 발전연료(111)를 선택적으로 받아들인다. 발전에 필요한 양만큼의 발전연료(111)를 포함하고 있지 않은 연료패키지에 대응하는 미세펌프(42)는 발전연료(111)를 공급하기 위해 동작되지 않는다. 따라서, 이러한 연료패키지는 쉽게 제거될 수 있고, 발전연료가 발전에 필요한 양만큼 밀봉된 연료패키지로 교체될 수 있다.
하나의 연료패키지가 복수의 연료패키지 수용부(5)내에 수용된 경우라도, 만약 수용된 연료패키지가 발전에 필요한 연료량을 갖고 있다면, 각 실시예의 발전모듈(1)은 이러한 연료패키지로부터 발전연료(111)를 선택적으로 받아들임으로서 전력을 생산할 수 있다.
만약, 2개의 연료패키지가 연료패키지 수용부(5)내에 수용되고 그리고 발전에 필요한 발전연료(111)의 양이 각각 수용된 연료패키지들내에 밀봉되어 있다면, 각 실시예의 발전모듈(1)은 2개의 수용된 연료패키지들내의 발전연료(111)의 양을 비교하여 더 작게 갖고 있지만 발전에는 충분한 양을 가진 연료패키지로부터만 발전모듈(1)로 발전연료(111)가 공급될 수 있도록 하기 위해 선택적으로 미세펌프(42)를 동작한다.
또한, 각 실시예의 발전모듈(1)의 연료패키지 수용부(5)는 동일한 구조를 갖는 연료 패키지들을 수용할 수 있다. 오직 한 형태의 연료패키지만이 사용에 필요하기 때문에, 연료패키지를 연료패키지 수용부(5)내에 설치할 때면 언제라도 사용자는 동일한 설치방법만을 기억하는 것이 필요하다. 이것은 조작을 간단하게 한다.
더욱이, 복수의 연료패키지 수용부(5)내에 수용된 적어도 하나의 연료패키지가 발전모듈로 발전연료(111)를 공급하는 동안, 제어기는 이러한 연료패키지가 발전모듈로부터 제거되지 않도록 록킹하고, 발전연료(111)가 공급되지 않는 연료패키지는 록킹을 해제한 상태로 유지함으로서, 통상의 발전동작이 일어나는 안전한 구조를 실현한다. 연료패키지들중 어느 것도 발전모듈(1)로 발전연료(111)를 공급하지 않는다면, 이들 모든 연료패키지들은 록킹 해제되고 이로서 쉽게 제거될 수 있다.
이러한 배치에서, 연료패키지 수용부(5)내에 제 1 연료패키지, 제 2 연료패키지가 수용된 채, 제 1 연료패키지가 발전모듈(1)로 발전연료(111)를 공급하는 동안, 제 1 연료패키지내에 남은 발전연료(111)의 양이 검출된다. 제어기는 이와 같은 연료잔량의 검출신호에 기초하여, 제 1 연료패키지에 발전에 필요한 충분한 발전연료(111)가 남아 있지 않은 것으로 판단하면, 제어기는 발전기로의 발전연료(111)의 공급을 제 1 연료패키지로부터 제 2 연료패키지로 전환한다. 이와 같은 연료패키지 공급전환 과정동안, 제어기는 록킹된 제 1 연료패키지를 록킹해제하고 록킹해제된 제 2 연료패키지를 록킹한다.
각 실시예에서, 연료패키지 수용부(5)내에 수용될 수 있는 연료패키지의 갯수를 "K" (K는 2 또는 그 이상의 정수)로 설정할 수 있고, 1부터 K개의 연료패키지는 동시에 삽입되어 동작될 수 있다. 연료패키지 수용부내에 수용된 연료패키지의 갯수가 1부터 (K-1)개 일지라도, 수용된 연료패키지가 발전에 충분한 연료를 가진다면, 발전모듈은 이 연료패키지로부터 발전연료(111)를 선택적으로 받을 수 있다. 또한, 이 발전모듈은 2개 또는 그 이상의 연료패키지로부터 동시에 발전연료(111)를 받을 수 있도록 설정할 수도 있다. 각 실시예에서, 발전형 휴대용 전원 공급장치의 발전기(50)로서의 2개의 연료전지들은 연료패키지의 갯수에 따라 사용된다. 그러나, 오직 한개의 연료전지만이 사용될 수도 있다. 만약 3개 또는 그 이상의 연료패키지 수용부(5)가 형성되었다면, 연료전지의 갯수는 연료패키지 수용부(5)의 갯수와 같거나 또는 다를 수 있다. 연료패키지(21)가 발전모듈(1)의 3개 또는 그 이상의 연료패키지 수용부(5)내에 수용될 때, 연료(111)는 복수의 연료패키지(21)로부터 동시에 공급될 수 있고, 연료(111)가 모든 연료패키지(21)로부터 동시에 공급되지 않도록 구비할 수도 있다.
각 실시예에서, 발전모듈(1)은 양극단자(6)와 음극단자(7)인 2개의 출력단자를 갖는다. 그러나, 양극단자(6)와 음극단자(7)에 덧붙여,
발전모듈내에서 각각 박막히터를 사용하는 연료증발기, 연료개질기, CO제거기, 및 발전기중 적어도 하나의 온도를 감지하고, 그리고 온도 데이터를 장치(101)로 전송하기 위한 온도센서 신호의 입력/출력단자와 같은 입력/출력 단자, 제어기(55)로 클럭신호를 출력하기 위한 제어회로 클럭라인 단자, 제어기(55)와 장치(101) 사이에서 필요한 데이터를 교환하기 위한 제어회로 데이터라인 단자, 및 제어기(55)로부터 장치(101)로 연료(111)의 잔량을 나타내는 데이터를 출력하기 위한 잔량 데이터 출력단자를 형성하는 것도 가능하다.
도 7a와 7b를 참조하면, 실린더형 연료공급포트(14)의 외경과 연료공급홀(24)의 실린더부재(24a)의 내경은 둘 다 D 이고, 부산물 수집포트(15)의 외관형상 의 높이와 파이프부재(25a)의 내부형상의 높이는 둘 다 H 이고, 부산물 수집포트(15)의 외관형상의 폭과 파이프부재(25a)의 내부형상의 폭은 둘 다 W 이다. 그러나, 엄격하게 말하면, 도 19a와 도 19b에 도시된 바와 같이, 연료공급포트(14)의 외경은 D 이고, 부산물 수집포트(15)의 외관형상의 높이는 H 이고, 부산물 수집포트(15)의 외관형상의 폭은 W 이고, 연료공급홀(24)의 실린더형 부재(24a)의 내경은 D' (D'는 외경 D 보다 조금 더 크다)이고, 파이프부재(25a)의 내부형상의 높이는 H'(H'는 외경의 높이 H 보다 조금 더 크다)이고, 파이프부재(25a)의 내부형상의 폭은 W'(W'는 폭 W 보다 조금 더 크다) 이다. 이러한 배열에서, 연료공급포트(14)는 실린더형 부재(24a)내에 쉽게 고정될 수 있고, 부산물 수집포트(15)는 파이프부재(25a)내에 고정될 수 있다. 연료공급포트(14)의 외경(D)이 부산물 수집홀(25)의 높이(H')보다 더 크기 때문에, 부산물 수집홀(25)은 연료공급포트(14)상에 고정될 수 없다. 이와 유사하게, 부산물 수집포트(15)의 폭(W)은 연료공급홀(24)의 내경(D') 보다 더 크고, 따라서, 연료공급홀(24)은 부산물 수집포트(15)상에 고정될 수 없다.
도 7a와 도 7b에 도시된 바와 같이, 형상적으로 서로 다른 연료공급홀(14)과 부산물 수집포트(15)를 갖는 연료패키지(21)가 사용된다. 연료패키지(21)에 따라 연료공급포트(24)의 실린더형 부재(24a)의 형상과 부산물 수집홀(25)의 파이프부재(25a)의 형상을 상호 다른게 만듦으로서, 연료패키지(21)가 꺼꾸로 삽입되는 것을 방지할 수 있다. 그러나, 연료공급포트(14)와 부산물 수집포트(15)의 크기를 상호 다르게 만들고, 그리고 연료공급홀(24)의 파이프 부재(24a)와 부산물 수집홀(25)의 파이프부재(25a)의 크기를 서로 다르게 만듦으로서만 동일한 효과도 얻어질 수 있는 것이다. 즉, 만약 연료공급포트(14), 부산물 수집포트(15), 연료공급홀(24)의 실린더형 부재(24a), 및 부산물 수집홀(25)의 길이방향 단면이 동일한 형상이고, 크기만 다르다면, 파이프 부재(24a, 25a)중 적어도 하나는 수용될 수 없다. 스위치(16)가 완전히 눌려질 수 없기 때문에, 어떠한 발전 동작도 시작될 수 없다.
연료공급포트(14)와 연료공급홀(24)은 연료 패키지(21)의 하부에 위치함으로서, 연료패키지(21)내의 발열 연료(111)는 효율적으로 유동로(41)내로 떨어지고, 그리고 연료패키지(21)내의 발전연료(111)가 떨어질 때 하부위치에서 연료패키지(21)내의 잔량이 10% 또는 그 미만이 되는 정도에 위치하는 것이 바람직하다.
부산물 수집포트(15)와 부산물 수집홀(25)은 연료패키지(21)의 상부에 위치함으로서, 부산물인 물은 부산물 수집백 내로 효과적으로 떨어지고, 그리고 부산물 수집백(28)내로 효과적으로 떨어지는, 만들어진 물의 수집되어질 불필요한 양의 50% 또는 그 이상이 되는 정도에 위치하는 것이 바람직하다.
각 실시예에서, 연료공급홀(24)내에 고정되어질, 연료공급포트(14)중 해당 부분의 길이방향 단면의 외부형상 및 연료공급포트(14)내에 고정되어질, 연료공급홀(24)중 해당 부분의 길이방향 단면의 내부형상은 원형이다. 그러나, 이들 외부형상 및 내부형상은 원형에 국한되지 않고, 예를 들어 사각형과 같은 다각형이 될 수 있고, 부산물 수집홀(25)은 연료공급포트(14)상에 고정되지 않고, 연료공급홀(24)은 부산물 수집포트(15)내에 고정되지 않는 것을 제공한다. 유사하게, 각 실시예에서, 부산물 수집홀(25)내에 고정되어질, 부산물 수집포트(15)의 해당부분의 길이방 향 단면 외부형상과 부산물 수집포트(15)상에 고정되어질, 부산물 수집홀(25)의 해당부분의 길이방향 단면 내부형상은 사각형이다. 그러나, 이들 외부형상 및 내부형상은 사각형일 필요는 없고, 예를 들어 원형 또는 타원형과 같은 다른 다각형이 될 수 있고, 연료공급홀(24)은 부산물 수집포트(15)상에 고정되지 않고, 부산물 수집홀(25)은 연료공급포트(14)상에 고정되지 않는 것을 제공한다.
더욱 상세하게는, 연료공급포트(14)의 소정방향(x)내의 개구 길이는 부산물 수집포트(15)의 소정방향(x)내의 개구 길이 보다 더 작게 만들고(즉, 소정방향(x)은 도 7a와 도 7b에서 측면방향이다), 연료공급포트(14)의 소정방향(y)내의 개구 길이는 부산물 수집포트(15)의 소정방향(y)내의 개구 길이 보다 더 크게 만들고(소정의 방향(y)은 도 7a와 도 7b에서 길이방향이다), 여기서 소정방향(y)은 소정방향(x)와 다르다. 이러한 치수들과 관련하여, 연료패키지(21)의 연료공급포트(24)의 파이프부재(24a)의 소정방향(x)내의 개구 길이는 부산물 수집홀(25)의 파이프부재(25a)의 소정방향(x)내의 개구 길이 보다 더 작게 만들어지고, 파이프부재(24a)의 소정방향(y)내의 개구길이는 파이프부재(25a)의 개구 길이 보다 더 크게 만들어진다. 이러한 방식에서, 연료패키지(21)의 연료공급홀(24)이 부산물 수집포트(15)내에 고정되는 것을 방지할 수 있고, 부산물 수집홀(25)이 연료공급포트(14)상에 고정되는 것을 방지하는 것이 가능하다.
각 실시예에서, 연료공급포트(14)와 부산물 수집포트(15)의 형상이나 크기들은 서로 다르게 만들어지고, 연료공급홀(24)과 부산물 수집홀(25)의 형상이나 크기들은 서로 다르게 만들어짐으로서, 연료패키지(21)의 연료공급홀(24)과 부산물 수 집홀(25)이 연료패키지 수용부(5)의 부산물 수집포트(15)와 연료공급포트(14)에 각각 실수로 결합되는 것을 방지한다. 그러나, 이들 형상이나 크기들은 도 20a 와 도 20b에 도시된 바와 같을 수도 있다. 즉, 안내돌기(13)와 발전모듈(1)의 길이방향에서 연료공급포트(14)의 외부형상 사이의 길이(L1)와 안내돌기(13)와 발전모듈(1)의 길이방향에서 부산물 수집포트(15)의 외부형상 사이의 길이(L2)는 서로 다르게 만들어지고, 그리고 안내홈(23)과 연료패키지(21)의 길이방향에서 연료공급홀(24)의 내부형상 사이의 길이(L1')(L1'은 고정을 가능하게 하기 위하여 L1 보다 조금 짧음)와 안내홈(23)과 연료패키지(21)의 길이방향에서 부산물 수집홀(25)의 내부형상 사이의 길이(L2')(L2'은 고정을 가능하게 하기 위하여 L2 보다 조금 짧음)는 서로 다르게 만들어진다. 이러한 방식에서, 연료패키지(21)의 연료공급홀(24)과 부산물 수집홀(25)이 연료패키지 수용부(5)내의 부산물 수집포트(15)와 연료공급포트(14)에 각각 실수로 연결되는 것을 방지할 수 있다.
도 21a와 도 21b에 도시된 바와 같이, 안내돌기(13)와 발전모듈(1)의 측면방향에서 연료공급포트(14)의 외부형상 사이의 길이(L3)와 안내돌기(13)와 발전모듈(1)의 측면방향에서 부산물 수집포트(15)의 외부형상 사이의 길이(L4)는 서로 다르게 만들어지고, 그리고, 안내홈(23)과 연료패키지(21)의 측면방향에서 연료공급홀(24)의 내부형상 사이의 길이(L3')(L3'은 고정을 가능하게 하기 위하여 L3 보다 조금 짧음)와 안내홈(23)과 연료패키지(21)의 측면방향에서 부산물 수집홀(25)의 내부형상 사이의 길이(L4')(L4'은 고정을 가능하게 하기 위하여 L4 보다 조금 짧음)는 서로 다르게 만들어진다. 이러한 배열로 동일한 효과가 얻어질 수 있다.
선택적으로는, 도 22a와 도 22b에 도시된 바와 같이, 안내돌기(13)와 연료공급포트(14)의 외부형상 사이의 최단길이(L5)와 안내돌기(13)와 부산물 수집포트(15)의 외부형상 사이의 최단길이(L6)는 서로 다르게 만들어지고, 그리고, 안내홈(23)과 연료공급홀(24)의 내부형상 사이의 최단길이(L5')(L5'은 고정을 가능하게 하기 위하여 L5 보다 조금 짧음)와 안내홈(23)과 부산물 수집홀(25)의 내부형상 사이의 길이(L6')(L6'은 고정을 가능하게 하기 위하여 L6 보다 조금 짧음)는 서로 다르게 만들어진다. 이러한 배열로 동일한 효과가 얻어질 수 있다.
도 20a 내지 도 22b에 도시된 실시예에서, 연료공급포트(14)와 부산물 수집포트(15)는 동일한 형상과 크기를 가진다. 그러나, 연료공급포트(14)와 부산물 수집포트(15)는 다른 형상 또는 다른 크기를 가질 수도 있다.
각 실시예에서, 연료공급포트(14)는 안내돌기(13) 위에 위치하고, 그리고 부산물 수집포트(15)는 안내돌기(13)의 아래에 위치한다. 그러나, 본 발명은 이러한 위치관계에 국한되지 않는다.
또한 각 실시예에서, 연료공급포트(14)는 연료패키지 수용부(5)내의 부산물 수집포트(15)의 좌측면상에 위치한다. 그러나, 연료공급포트(14)는 우측면상에도 위치할 수 있다. 비슷하게, 비록 연료공급홀(24)이 연료패키지(21)내의 부산물 수집홀(24)의 좌측면상에 위치하나, 연료공급홀(24)도 우측면상에 위치될 수 있다.
도 23a에 도시된 바와 같이, 연료공급포트(14)와 부산물 수집포트(15)는 연료패키지 수용부(5)내의 동일 측면상에 형성될 수도 있다. 또한 도 23b에 도시된 바와 같이, 연료공급홀(24)과 부산물 수집홀(25)은 동일 측면상에 형성될 수도 있 다. 이러한 경우에서, 안내돌기(13)와 발전모듈(1)의 길이방향에서 연료공급포트(14)의 외부형상 사이의 길이(L1)와 안내돌기(13)와 발전모듈(1)의 길이방향에서 부산물 수집포트(15)의 외부형상 사이의 길이(L2)는 다르거나 또는 같게 될 수 있다. 같은 방식으로, 안내홈(23)과 연료패키지(21)의 길이방향에서 연료공급홀(24)의 내부형상 사이의 길이(L1')와 안내홈(23)과 연료패키지(21)의 길이방향에서 부산물 수집홀(25)의 내부형상 사이의 길이(L2')는 다르거나 또는 같게 될 수 있다. 덧붙여, 도 23a와 도 23b에 도시된 발전모듈(1)과 연료패키지(21)에서, 안내돌기(13)와 발전모듈(1)의 측면방향에서 연료공급포트(14)의 외부형상 사이의 길이(L3)와 안내돌기(13)와 발전모듈(1)의 측면방향에서 부산물 수집포트(15)의 외부형상 사이의 길이(L4)는 다르거나 또는 같게 될 수 있고, 그리고 안내홈(23)과 연료패키지(21)의 측면방향에서 연료공급홀(24)의 내부형상 사이의 길이(L3')와 안내홈(23)과 연료패키지(21)의 측면방향에서 부산물 수집홀(25)의 내부형상 사이의 길이(L4')는 다르거나 또는 같게 될 수 있다. 더욱이, 도 23a와 도 23b에 도시된 발전모듈(1)과 연료패키지(21)에서,
안내돌기(13)와 연료공급포트(14)의 외부형상 사이의 최단길이(L5)와 안내돌기(13)와 부산물 수집포트(15)의 외부형상 사이의 최단길이(L6)는 서로 다르거나 또는 같게 될 수 있고, 그리고, 안내홈(23)과 연료공급홀(24)의 내부형상 사이의 최단길이(L5')와 안내홈(23)과 부산물 수집홀(25)의 내부형상 사이의 길이(L6')는 다르거나 또는 같게 될 수 있다.
각 실시예에서, 안내돌기(13)와 안내홈(23)은 발전모듈의 연료패키지 수용부 (5)의 양측면상에 형성된다. 그러나, 안내돌기(13)와 안내홈(23)은 일측면상에만 형상될 수도 있다. 도 24a와 도 24b에 도시된 바와 같이, 안내돌기(13)와 안내홈(23)은 연료패키지 수용부(5)의 길이방향에서 또는 상측 또는 하측에만 형성될 수도 있다. 만약, 도 24a에 도시된 연료공급포트(14)와 부산물 수집포트(15)가 동일한 형상과 크기를 갖는다면, 연료공급포트(14)와 안내돌기(13) 사이의 거리 및 부산물 수집포트(15)와 안내돌기(13) 사이의 거리는 도 20a 내지 도 22b에 도시된 상관관계들중 하나를 갖는 것이 바람직하다. 도 24b에 도시된 연료공급홀(24)과 부산물 수집홀(25)은 동일한 크기와 형상을 갖는다면, 연료공급홀(24)과 안내홈(23) 사이의 거리 및 부산물 수집홀(25)과 안내홈(23) 사이의 거리는 도 20a 내지 도 22b에 도시된 상관관계들중 하나를 갖는 것이 바람직하다. 실수로 인한 잘못된 고정은 도 24a 및 도 24b에 도시된 바와 같이, 연료공급포트(14)와 부산물 수집포트(15)에 주어진 서로 다른 형상 또는 크기에 의해 그리고 연료공급홀(24)과 부산물 수집홀(25)에 주어진 서로 다른 형상 또는 크기에 의해 방지될 수도 있다.
각 실시예에서, 안내돌기(13)는 발전모듈(1)상에 형성되고, 그리고 안내홈(23)은 연료패키지(21)상에 형성된다. 안내홈들을 발전모듈(1)상에 형성하여 돌기들이 연료패키지(21)의 안내홈들에 매칭되도록 안내하는 것도 가능하다. 선택적으로, 발전모듈(1)상에 안내돌기와 안내홈을 형성하고, 연료패키지(21)상에 대응하는 안내홈과 안내돌기를 각각 형성하는 것도 가능하다.
각 실시예에서, 발전모듈과 연료패키지의 길이방향 및 측면방향에서의 상대적인 위치들은 안내돌기(13)들과 안내홈(23)들을 기준점으로 사용함으로서 설정된 다. 그러나, 아무런 안내부도 없는 발전모듈과 연료패키지가 연결되려할 때, 앞서 설명한 각 실시예들에서 안내들과 연료공급포트(14), 부산물 수집포트(15), 연료공급홀(24) 및 부산물 수집홀(25) 보다는 상대위치 설정부재들 사이의 상대위치를 설정함으로서 잘못된 연결을 방지할 수 있다.
각 실시예에서, 연료공급포트(14)와 부산물 수집포트(15)를 각각 덮기 위하여 연료패키지(21)의 연료공급홀(24)의 파이프형 부재(24a)와 부산물 수집홀(25)의 파이프형 부재(25a)는 발전모듈(1)의 연료공급포트(14)와 부산물 수집포트(15)에 각각 연결된다. 그러나, 도 25a와 도 25b에 도시된 바와 같이, 연료공급홀(24)와 부산물 수집홀(25)를 각각 덮기 위하여 연료패키지 수용부(5)의 벽(103)상에 형성된 연료공급포트(14)와 부산물 수집포트(15)는 연료패키지(21)의 연료공급홀(24)과 부산물 수집홀(25)에 각각 연결될 수 있고, 이로서 발전연료와 물이 유동될 수 있도록 연료공급포트(14)의 밸브(14a)와 부산물 수집포트(15)의 밸브(15a)가 개방된다.
각 실시예에서, 연료패키지(21)가 연료패키지 수용부(5)내에 정상으로 수용되었는가 여부가 하나의 스위치(16)에 의해 체크된다. 그러나, 이러한 체크는 복수의 스위치를 사용하여 이루어질 수도 있다.
비록, 각 실시예가 개질형 연료전지에 관련되지만, 본 발명은 또한 연료가 연료전지에 직접 공급되는 직접 연료주입형 연료전지에도 적용될 수 있다. 이와 같은 연료 전지에서, 연료개질기(45)와 CO제거기(46)는 불필요하고, 스페이스(95)로 부터 공급된 연료의 미반응된 연료를 방출하기 위한 미반응된 연료수집포트가 부산물로서의 물 방출을 위한 부산물 수집포트(15)를 대신하여 형성된다. 덧붙여, 연료패키지(21)내에 고분자 수지로 만들어진 부산물 수집부(28)의 형성없이 연료패키지(21)에 의해 수집된 미반응된 연료가 연료공급홀(24)로부터 연료공급포트(14)로 제공될 수 있는 순환구조를 형성하는 것이 가능하다. 이러한 구조에서, 만약 조성에 있어서 연료전지에 의해 수소이온으로 축출된 수소를 포함하는 합성물이 연료패키지(21)내에서 수용성 용액의 형태로 유지된다면, 그리고 이러한 합성물의 특정 비중이 물 보다 더 낮다면, 연료공급포트(14)는 부산물 수집포트(15) 위에 위치하고, 그리고 연료공급홀(24)은 미반응된 연료 수집포트의 위에 위치한다. 이러한 방식에서 고농도의 합성물이 연료공급포트(14)로 가능한 한 많이 제공된다.
본 실시예의 발전형 휴대용 전원 공급장치는 노트북 퍼스널 컴퓨터 뿐만 아니라 휴대폰, PDA, 디지털 스틸 카메라, 및 디지털 비디오 카메라 등과 같이 휴대성이 높은 전자장치들의 전원 공급장치로 사용될 수 있다.
특히, 사용자가 휴대폰을 통화중이거나 또는 디지털 비디오 카메라로 영화를 찍는 동안, 하나의 연료패키지가 소모되고 발전에 불충분한 양을 가지고 있을 때라도, 본 연료패키지는 발전연료(111)를 공급하기 위하여 다른 연료패키지로 전환된다. 따라서, 사용자는 한번 끄지 않고 즉, 대화 또는 촬영을 한번 중단함이 없이 전자장치를 계속할 수 있게 된다.
본 발명은 연료패키지로부터 발전모듈로 발전연료(111)를 옮기기 위한 개구들이 정상으로 고정되고, 발전모듈에 의해 만들어진 부산물을 발전모듈로부터 연료 패키지로 옮기기 위한 개구들이 정상으로 고정되며, 그리고 연료패키지로부터 발전모듈로 발전연료(111)를 옮기기 위한 개구들과 발전모듈에 의해 만들어진 부산물을 발전모듈로부터 연료패키지로 옮기기 위한 개구들이 실수로 고정되지 않는 구조를 갖는다. 결과적으로, 발전모듈에 대한 손상이 방지될 수 있고, 연료 패키지는 안전하게 교체될 수 있다.

Claims (22)

  1. 연료공급홀 및 상기 연료공급홀과 다른 형상 및/또는 크기를 가진 수집홀을 갖고, 그리고 연료가 밀봉되는 연료패키지를 수용할 수 있는 연료패키지 수용부;
    상기 연료패키지의 연료공급홀에 연결될 수 있는 연료공급포트;
    상기 연료패키지의 수집홀과 연결 가능하고, 상기 연료공급포트와 다른 형상 및/또는 크기를 갖는 수집포트; 및
    상기 연료공급포트로부터 공급된 연료를 사용하여 전력을 생산하는 발전기로 구성되는 것을 특징으로 하는 연료를 사용하여 전력을 생산하는 발전모듈.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 연료공급포트의 소정방향(x)내에 있는 개구의 길이는 상기 수집포트의 소정방향(x)내에 있는 개구의 길이보다 더 작고, 그리고 상기 연료공급포트의 소정방향(x)와 다른 방향인 소정방향(y)내에 있는 개구의 길이는 수집포트의 소정방향(y)내에 있는 개구의 길이보다 더 큰 것을 특징으로 하는 발전모듈.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 연료패키지 수용부는 상기 연료패키지가 상기 연료패키지 수용부내에 정상으로 수용되었는지 여부를 체크하기 위한 스위치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 발전모듈.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 연료를 개질하는 개질기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 발전모듈.
  5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 수집포트는 발전동안 만들어진 부산물을 배출하기 위한 포트인 것을 특징으로 하는 발전모듈.
  6. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 수집포트는 상기 연료패키지로 공급되는 연료의 미반응된 연료를 배출하기 위한 미반응된 연료 수집포트인 것을 특징으로 하는 발전모듈.
  7. 연료공급홀 및 수집홀을 갖고, 그리고 연료가 밀봉되는 연료패키지를 수용할 수 있는 연료패키지 수용부;
    상기 연료패키지가 상기 연료패키지 수용부의 소정위치내로 수용될 수 있도록 안내하는 안내부;
    상기 연료패키지의 연료공급홀에 연결될 수 있는 연료공급포트;
    상기 연료패키지의 수집홀에 연결 가능하고, 상기 연료공급포트와 안내부 사이의 상대거리와 다른 상대거리를 상기 안내부와 갖는 수집포트; 및
    상기 연료공급포트로부터 공급된 연료를 사용하여 전력을 생산하는 발전기로 구성되는 것을 특징으로 하는 연료를 사용하여 전력을 생산하는 발전모듈.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 연료공급포트의 제 1 방향에 있는 개구의 길이는 상기 수집포트의 제 1 방향에 있는 개구의 길이보다 더 작게 만들어지고, 그리고
    상기 제 1 방향과 다른, 상기 연료공급포트의 제 2 방향에 있는 개구의 길이는 상기 수집포트의 제 2 방향에 있는 개구의 길이보다 더 크게 만든 것을 특징으로 하는 발전모듈.
  9. 제 7 항 또는 제 8 항에 있어서, 상기 연료패키지 수용부는 상기 연료패키지가 상기 연료패키지 수용부내에 정상으로 수용되었는지 여부를 체크하기 위한 스위치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 발전모듈.
  10. 제 7 항 또는 제 8 항에 있어서, 상기 연료를 개질하는 개질기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 발전모듈.
  11. 제 7 항 또는 제 8 항에 있어서, 상기 수집포트는 발전도중에 만들어진 부산물을 배출하기 위한 포트인 것을 특징으로 하는 발전모듈.
  12. 제 7 항 또는 제 8 항에 있어서, 상기 수집포트는 상기 연료패키지로 공급되는 연료의 미반응된 연료를 배출하기 위한 미반응된 연료 수집포트인 것을 특징으로 하는 발전모듈.
  13. 제 7 항 또는 제 8 항에 있어서, 상기 상대거리는 상기 발전모듈의 길이방향 상대거리인 것을 특징으로 하는 발전모듈.
  14. 제 7 항 또는 제 8 항에 있어서, 상기 상대거리는 상기 발전모듈의 측면방향 상대거리인 것을 특징으로 하는 발전모듈.
  15. 제 7 항 또는 제 8 항에 있어서, 상기 상대거리는 상기 안내부까지의 최단거리인 것을 특징으로 하는 발전모듈.
  16. 제 7 항 또는 제 8 항에 있어서, 상기 연료패키지 수용부는 상기 연료패키지가 상기 연료패키지 수용부내에 정상으로 수용되었는지 여부를 체크하기 위한 스위치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 발전모듈.
  17. 연료를 공급하기 위한 연료공급홀; 및
    상기 연료공급홀과 다른 형상 또는 크기를 갖는 수집홀;로 구성되고 연료가 밀봉될 수 있는 것을 특징으로 하는 연료패키지.
  18. 제 17 항에 있어서, 상기 연료공급포트의 제 1 방향에 있는 개구의 길이가 상기 수집포트의 제 1 방향에 있는 개구의 길이보다 더 작게 만들어지고, 그리고 상기 제 1 방향과 다른, 상기 연료공급포트의 제 2 방향에 있는 개구의 길이가 상기 수집포트의 제 2 방향에 있는 개구의 길이보다 더 크게 만들어진 것을 특징으로 하는 연료패키지.
  19. 발전모듈로 연료를 공급하기 위한 연료공급홀;
    상기 발전모듈로부터 수집되는 대상물을 수집하기 위한 수집홀; 및
    상기 발전모듈의 연료패키지 안내부내에 수용될 수 있고, 상기 수집홀과의 상대거리와 다르게, 상기 연료공급홀과 상대거리를 갖는 발전모듈 안내부;로 구성되고 연료가 밀봉될 수 있는 것을 특징으로 하는 연료패키지.
  20. 제 19 항에 있어서, 상기 상대거리는 상기 연료패키지의 길이방향 상대거리인 것을 특징으로 하는 연료패키지.
  21. 제 19 항에 있어서, 상기 상대거리는 상기 연료패키지의 측면방향 상대거리인 것을 특징으로 하는 연료패키지.
  22. 제 19 항에 있어서, 상기 상대거리는 상기 안내부까지의 최단거리인 것을 특징으로 하는 연료패키지.
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