JP2008218033A - Fuel cell system and electronic equipment - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、燃料電池システム及びこの燃料電池システムを電源として用いた電子機器に関する。 The present invention relates to a fuel cell system and an electronic apparatus using the fuel cell system as a power source.
携帯電話機や携帯情報端末(PDA:Personal Digital Assistants)などの電子機器の小型化は目覚しいものがあり、これら電子機器の小型化とともに、電源として燃料電池を使用することが試みられている。燃料電池は、燃料と空気を供給するのみで、発電することができ、燃料のみを交換すれば連続して発電できるという利点を有するため、小型化が実現できれば、小型の電子機器の電源として極めて有効である。 There are remarkable miniaturizations of electronic devices such as mobile phones and personal digital assistants (PDAs), and attempts have been made to use fuel cells as a power source along with miniaturization of these electronic devices. A fuel cell has the advantage that it can generate electricity only by supplying fuel and air, and can generate electricity continuously by replacing only the fuel. Therefore, if it can be downsized, it can be used as a power source for small electronic devices. It is valid.
そこで、最近、燃料電池として、直接メタノール型燃料電池(以下、DMFC;Direct Methanol Fuel Cellと称する。)が注目されている。かかるDMFCは、液体燃料の供給方式によって分類され、気体供給型や液体供給型等のアクティブ方式のものと、燃料収容部内の液体燃料を電池内部で気化させて燃料極に供給する内部気化型等のパッシブ方式のものがあり、これらのうち、パッシブ方式のものはDMFCの小型化に対して特に有利である。 Therefore, a direct methanol fuel cell (hereinafter, referred to as DMFC; Direct Methanol Fuel Cell) has attracted attention as a fuel cell. Such DMFCs are classified according to the liquid fuel supply system, such as an active system such as a gas supply type and a liquid supply type, and an internal vaporization type that vaporizes the liquid fuel in the fuel storage section inside the battery and supplies it to the fuel electrode. Among these, the passive type is particularly advantageous for reducing the size of the DMFC.
従来、このようなパッシブ方式のDMFCとして、特許文献1に開示されるように、例えば燃料極、電解質膜および空気極を有する膜電極接合体(燃料電池セル)を、樹脂製の箱状容器からなる燃料収容部上に配置した構造のものが考えられている。 Conventionally, as such a passive DMFC, as disclosed in Patent Document 1, for example, a membrane electrode assembly (fuel cell) having a fuel electrode, an electrolyte membrane, and an air electrode is removed from a resin box-like container. The thing of the structure arrange | positioned on the fuel accommodating part which becomes is considered.
また、DMFCの燃料電池セルと燃料収容部とを流路を介して接続する構成のものも特許文献2〜4に開示されている。これら特許文献2〜4は、燃料収容部から供給された液体燃料を燃料電池セルに流路を介して供給することによって、流路の形状や径等に基づいて液体燃料の供給量を調整可能としたもので、特に、特許文献3では燃料収容部から流路にポンプで液体燃料を供給している。また、ポンプに代えて、流路に電気浸透流を形成する電界形成手段を用いることも記載されている。さらに特許文献4には電気浸透流ポンプを用いて液体燃料等を供給することが記載されている。
ところで、このようなDMFCを主発電部とした燃料電池システムでは、DMFCの出力側に、充放電可能な二次電池(例えばリチウムイオン充電池(LIB))や電気二重層コンデンサ)からなる補助電源が接続されている。この補助電源は、DMFCの発電出力により常時充電可能にしたもので、上述した燃料収容部からDMFCへ液体燃料を供給するためのポンプの駆動電源として用いられる他、負荷(電子機器)側の瞬間的な変動に対して電流を供給し、さらに、DMFCが燃料枯渇状態になって発電不能に陥った場合にも一時的に負荷(電子機器)の駆動電源として用いられている。 By the way, in such a fuel cell system using the DMFC as a main power generation unit, an auxiliary power source comprising a secondary battery (for example, a lithium ion rechargeable battery (LIB) or an electric double layer capacitor) that can be charged and discharged on the output side of the DMFC. Is connected. This auxiliary power source can be charged at all times by the power generation output of the DMFC. In addition to being used as a driving power source for the pump for supplying the liquid fuel from the fuel storage unit to the DMFC, the auxiliary power source can also be used at the moment on the load (electronic device) side. A current is supplied in response to a general fluctuation, and even when the DMFC is in a fuel-depleted state and cannot generate power, it is temporarily used as a drive power source for a load (electronic device).
ところが、DMFCは、燃料電池セル自身或いは燃料電池セルへ液体燃料を供給する流路に液漏れを生じ、これが原因で燃料電池セルの発電能力が低下して出力を低下することがある。このような場合、この状態が長く継続すると、補助電源が負荷(電子機器)の電源として長い時間使用され続けるため、補助電源の電池残量が低下していき、遂には放電停止状態に陥り、負荷(電子機器)への給電が完全停止して使用が全くできなくなることがあった。また、流出した燃料が燃料電池システム内部の構成要素に腐食などを生じさせ、故障の原因となることがあるので、このような事態は最小限度に抑える必要が求められる。 However, the DMFC leaks in the fuel cell itself or in the flow path for supplying the liquid fuel to the fuel cell, and this may cause the power generation capacity of the fuel cell to decrease and the output to decrease. In such a case, if this state continues for a long time, the auxiliary power source continues to be used as a power source for the load (electronic device) for a long time, so the battery level of the auxiliary power source decreases, eventually falling into a discharge stop state, In some cases, the power supply to the load (electronic device) is completely stopped and cannot be used at all. In addition, since the spilled fuel may cause corrosion or the like in the components inside the fuel cell system and cause a failure, it is necessary to minimize such a situation.
また、このような燃料電池システムを電源とする携帯用電子機器は、ポケットや鞄に入れて持ち運びされることが多く、時として、DMFCの燃料電池セルに酸化剤である空気を取り込む空気取り入れ口が塞がれてしまうことがある。この場合も、DMFCの出力が急激に低下し、この間、補助電源が使用され続けると放電停止状態に陥り、携帯用電子機器への給電が完全停止し、使用ができなくなることがあった。 In addition, portable electronic devices powered by such a fuel cell system are often carried in pockets or bags, and sometimes an air intake port that takes in air as an oxidant into a fuel cell of a DMFC May be blocked. Also in this case, the output of the DMFC drops rapidly. During this time, if the auxiliary power supply continues to be used, the discharge is stopped, and the power supply to the portable electronic device is completely stopped, making it impossible to use.
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、発電異常を速やかに検出することにより、常に安定した電源供給を可能にした燃料電池システム及び電子機器を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a fuel cell system and an electronic apparatus that can always stably supply power by quickly detecting a power generation abnormality.
請求項1記載の発明は、起電部を構成する燃料電池発電部、液体燃料を収容する燃料収容部及び前記燃料収容部から前記燃料電池発電部への燃料の供給を制御する燃料移送制御手段を有する燃料電池本体と、前記燃料電池本体の発電出力により充電されるとともに、前記燃料供給制御手段の駆動電源として用いられる補助電源と、前記燃料電池本体の出力及び温度の少なくとも一方の異常を検出する異常検出手段と、を具備し、前記異常検出手段の異常検出により前記燃料電池本体の発電を停止させることを特徴としている。 The invention according to claim 1 is a fuel cell power generation unit that constitutes an electromotive unit, a fuel storage unit that stores liquid fuel, and a fuel transfer control unit that controls the supply of fuel from the fuel storage unit to the fuel cell power generation unit. A fuel cell main body having power, an auxiliary power source used as a drive power source for the fuel supply control means, and at least one abnormality of the output and temperature of the fuel cell main body is detected. An abnormality detecting means for stopping the power generation of the fuel cell body by detecting an abnormality of the abnormality detecting means.
請求項2記載の発明は、請求項1記載において、報知手段を有し、前記報知手段は、前記異常検出手段の異常検出により前記燃料電池本体の出力及び温度少なくとも一方の異常を報知することを特徴としている。 According to a second aspect of the present invention, in the first aspect of the present invention, there is provided a notifying means, wherein the notifying means notifies the abnormality of at least one of the output and temperature of the fuel cell body by detecting an abnormality of the abnormality detecting means. It is a feature.
請求項3記載の発明は、請求項1記載において、前記燃料電池本体は、前記異常検出手段の異常検出により前記燃料供給制御手段による前記燃料電池発電部への燃料の供給を停止させることを特徴としている。 According to a third aspect of the present invention, in the first aspect, the fuel cell main body stops the supply of fuel to the fuel cell power generation unit by the fuel supply control unit when the abnormality is detected by the abnormality detection unit. It is said.
請求項4記載の発明は、請求項3記載において、前記燃料供給制御手段は、前記液体燃料を前記燃料電池発電部に移送するためのポンプ又は前記燃料電池本体への燃料の供給を遮断可能にした燃料遮断バルブであることを特徴としている。 According to a fourth aspect of the present invention, in the third aspect, the fuel supply control means can cut off the supply of fuel to the pump or the fuel cell main body for transferring the liquid fuel to the fuel cell power generation unit. It is characterized by being a fuel cutoff valve.
請求項5記載の発明は、請求項1乃至4のいずれかに記載の燃料電池システムを電源として使用した電子機器である。 A fifth aspect of the present invention is an electronic device using the fuel cell system according to any one of the first to fourth aspects as a power source.
本発明によれば、発電異常を速やかに検出することで、常に安定した電源供給を可能にした燃料電池システム及び電子機器を提供できる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the fuel cell system and electronic device which always enabled stable power supply by detecting power generation abnormality rapidly can be provided.
以下、本発明の実施の形態を図面に従い説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
(第1の実施の形態)
図1は、本発明の第1の実施の形態にかかる燃料電池システムの概略構成を示している。
(First embodiment)
FIG. 1 shows a schematic configuration of a fuel cell system according to a first embodiment of the present invention.
図1において、1は燃料電池本体(DMFC)で、この燃料電池本体1は、起電部を構成する燃料電池発電部(セル)101、液体燃料を収容する燃料収容部102、燃料収容部102と燃料電池発電部(セル)101を接続する流路103及び燃料収容部102から燃料電池発電部(セル)101に液体燃料を移送するための燃料供給制御手段としてのポンプ104を有している。
In FIG. 1, reference numeral 1 denotes a fuel cell main body (DMFC). The fuel cell main body 1 includes a fuel cell power generation unit (cell) 101 that constitutes an electromotive unit, a
図2は、このような燃料電池本体1をさらに詳細に説明するための断面図である。 FIG. 2 is a cross-sectional view for explaining the fuel cell main body 1 in more detail.
この場合、燃料電池発電部101は、アノード触媒層11とアノードガス拡散層12とを有するアノード(燃料極)13と、カソード触媒層14とカソードガス拡散層15とを有するカソード(空気極/酸化剤極)16と、アノード触媒層11とカソード触媒層14とで挟持されたプロトン(水素イオン)伝導性の電解質膜17とから構成される膜電極接合体(Membrane Electrode Assembly:MEA)を有している。
In this case, the fuel cell
ここで、アノード触媒層11やカソード触媒層14に含有される触媒としては、例えばPt、Ru、Rh、Ir、Os、Pd等の白金族元素の単体、白金族元素を含有する合金等が挙げられる。アノード触媒層11にはメタノールや一酸化炭素等に対して強い耐性を有するPt−RuやPt−Mo等を用いることが好ましい。カソード触媒層14にはPtやPt−Ni等を用いることが好ましい。ただし、触媒はこれらに限定されるものではなく、触媒活性を有する各種の物質を使用することができる。触媒は炭素材料のような導電性担持体を使用した担持触媒、あるいは無担持触媒のいずれであってもよい。
Here, examples of the catalyst contained in the
電解質膜17を構成するプロトン伝導性材料としては、例えばスルホン酸基を有するパーフルオロスルホン酸重合体のようなフッ素系樹脂(ナフィオン(商品名、デュポン社製)やフレミオン(商品名、旭硝子社製)等)、スルホン酸基を有する炭化水素系樹脂等の有機系材料、あるいはタングステン酸やリンタングステン酸等の無機系材料が挙げられる。ただし、プロトン伝導性の電解質膜17はこれらに限られるものではない。 Examples of the proton conductive material constituting the electrolyte membrane 17 include a fluorine-based resin (Nafion (trade name, manufactured by DuPont) or Flemion (trade name, manufactured by Asahi Glass Co., Ltd.) such as a perfluorosulfonic acid polymer having a sulfonic acid group. Etc.), organic materials such as hydrocarbon resins having sulfonic acid groups, or inorganic materials such as tungstic acid and phosphotungstic acid. However, the proton conductive electrolyte membrane 17 is not limited to these.
アノード触媒層11に積層されるアノードガス拡散層12は、アノード触媒層11に燃料を均一に供給する役割を果たすと同時に、アノード触媒層11の集電体も兼ねている。カソード触媒層14に積層されるカソードガス拡散層15は、カソード触媒層14に酸化剤を均一に供給する役割を果たすと同時に、カソード触媒層14の集電体も兼ねている。アノードガス拡散層12およびカソードガス拡散層15は多孔質基材で構成されている。
The anode
アノードガス拡散層12やカソードガス拡散層15には、必要に応じて導電層が積層される。これら導電層としては、例えばAuのような導電性金属材料からなるメッシュ、多孔質膜、薄膜等が用いられる。電解質膜17と後述する燃料分配機構105およびカバープレート18との間には、それぞれゴム製のOリング19が介在されており、これらによって燃料電池発電部101からの燃料漏れや酸化剤漏れを防止している。
A conductive layer is laminated on the anode
カバープレート18は酸化剤である空気を取入れるための不図示の開口を有している。カバープレート18とカソード16との間には、必要に応じて保湿層や表面層が配置される。保湿層はカソード触媒層14で生成された水の一部が含浸されて、水の蒸散を抑制すると共に、カソード触媒層14への空気の均一拡散を促進するものである。表面層は空気の取入れ量を調整するものであり、空気の取入れ量に応じて個数や大きさ等が調整された複数の空気導入口を有している。
The
燃料電池発電部101のアノード(燃料極)13側には、燃料分配機構105が配置されている。燃料分配機構105には配管のような燃料の流路103を介して燃料収容部102が接続されている。
A
燃料収容部102には、燃料電池発電部101に対応した液体燃料が収容されている。液体燃料としては、各種濃度のメタノール水溶液や純メタノール等のメタノール燃料が挙げられる。液体燃料は必ずしもメタノール燃料に限られるものではない。液体燃料は、例えばエタノール水溶液や純エタノール等のエタノール燃料、プロパノール水溶液や純プロパノール等のプロパノール燃料、グリコール水溶液や純グリコール等のグリコール燃料、ジメチルエーテル、ギ酸、その他の液体燃料であってもよい。いずれにしても、燃料収容部102には燃料電池発電部101に応じた燃料が収容される。
Liquid fuel corresponding to the fuel cell
燃料分配機構105には燃料収容部102から流路103を介して燃料が導入される。流路103は燃料分配機構105や燃料収容部102と独立した配管に限られるものではない。例えば、燃料分配機構105と燃料収容部102とを積層して一体化する場合、これらを繋ぐ液体燃料の流路であってもよい。燃料分配機構105は流路103を介して燃料収容部102と接続されていればよい。
Fuel is introduced into the
ここで、燃料分配機構105は図3に示すように、燃料が流路103を介して流入する少なくとも1個の燃料注入口21と、液体燃料やその気化成分を排出する複数個の燃料排出口22とを有する燃料分配板23を備えている。燃料分配板23の内部には図2に示すように、燃料注入口21から導かれた燃料の通路となる空隙部24が設けられている。複数の燃料排出口22は燃料通路として機能する空隙部24にそれぞれ直接接続されている。
Here, as shown in FIG. 3, the
燃料注入口21から燃料分配機構105に導入された燃料は空隙部24に入り、この燃料通路として機能する空隙部24を介して複数の燃料排出口22にそれぞれ導かれる。複数の燃料排出口22には、例えば燃料の気化成分のみを透過し、液体成分は透過させない気液分離体(図示せず)を配置してもよい。これによって、燃料電池発電部101のアノード(燃料極)13には燃料の気化成分が供給される。なお、気液分離体は燃料分配機構105とアノード13との間に気液分離膜等として設置してもよい。液体燃料の気化成分は複数の燃料排出口22からアノード13の複数個所に向けて排出される。
The fuel introduced into the
燃料排出口22は燃料電池発電部101の全体に燃料を供給することが可能なように、燃料分配板23のアノード13と接する面に複数設けられている。燃料排出口22の個数は2個以上であればよいが、燃料電池発電部101の面内における燃料供給量を均一化する上で、0.1〜10個/cm2の燃料排出口22が存在するように形成することが好ましい。
A plurality of
燃料分配機構105と燃料収容部102の間を接続する流路103には、ポンプ104が挿入されている。このポンプ104は燃料を循環される循環ポンプではなく、あくまでも燃料収容部102から燃料分配機構105に燃料を移送する燃料供給ポンプである。このようなポンプ104で必要時に燃料を送液することによって、燃料供給量の制御性を高めるものである。この場合、ポンプ104としては、少量の燃料を制御性よく送液することができ、さらに小型軽量化が可能という観点から、ロータリーベーンポンプ、電気浸透流ポンプ、ダイアフラムポンプ、しごきポンプ等を使用することが好ましい。ロータリーベーンポンプはモータで羽を回転させて送液するものである。電気浸透流ポンプは電気浸透流現象を起こすシリカ等の焼結多孔体を用いたものである。ダイアフラムポンプは電磁石や圧電セラミックスによりダイアフラムを駆動して送液するものである。しごきポンプは柔軟性を有する燃料流路の一部を圧迫し、燃料をしごき送るものである。これらのうち、駆動電力や大きさ等の観点から、電気浸透流ポンプや圧電セラミックスを有するダイアフラムポンプを使用することがより好ましい。
A
また、ポンプ104には、後述する燃料供給制御回路5が接続され、ポンプ104の動作が制御される。この点については後述する。
A fuel
このような構成において、燃料収容部102に収容された液体燃料は、ポンプ104により流路103を移送され、燃料分配機構105に供給される。そして、燃料分配機構105から放出された燃料は、燃料電池発電部101のアノード(燃料極)13に供給される。燃料電池発電部101内において、燃料はアノードガス拡散層12を拡散してアノード触媒層11に供給される。液体燃料としてメタノール燃料を用いた場合、アノード触媒層11で下記の(1)式に示すメタノールの内部改質反応が生じる。なお、メタノール燃料として純メタノールを使用した場合には、カソード触媒層14で生成した水や電解質膜17中の水をメタノールと反応させて(1)式の内部改質反応を生起させる。あるいは、水を必要としない他の反応機構により内部改質反応を生じさせる。
In such a configuration, the liquid fuel stored in the
CH3OH+H2O → CO2+6H++6e- …(1)
この反応で生成した電子(e-)は集電体を経由して外部に導かれ、いわゆる出力として負荷側に供給された後、カソード(空気極)16に導かれる。また、(1)式の内部改質反応で生成したプロトン(H+)は電解質膜17を経てカソード16に導かれる。カソード16には酸化剤として空気が供給される。カソード16に到達した電子(e-)とプロトン(H+)は、カソード触媒層14で空気中の酸素と下記の(2)式にしたがって反応し、この反応に伴って水が生成される。
CH 3 OH + H 2 O → CO 2 + 6H + + 6e − (1)
Electrons (e − ) generated by this reaction are guided to the outside via a current collector, supplied to the load side as so-called output, and then guided to the cathode (air electrode) 16. Further, protons (H + ) generated by the internal reforming reaction of the formula (1) are guided to the
6e-+6H++(3/2)O2 → 3H2O …(2)
図1に戻って、このように構成された燃料電池本体1には、出力調整手段としてDC−DCコンバータ(電圧調整回路)2が接続されている。このDC−DCコンバータ2は、不図示のスイッチング要素とエネルギー蓄積要素を有し、これらスイッチング要素とエネルギー蓄積要素により燃料電池本体1で発電された電気エネルギーを蓄積/放出させ、燃料電池本体1からの比較的低い出力電圧を十分の電圧まで昇圧して生成される出力を発生する。このDC−DCコンバータ2の出力は、負荷である電子機器本体3に供給される。
6e − + 6H + + (3/2) O 2 → 3H 2 O (2)
Returning to FIG. 1, a DC-DC converter (voltage adjustment circuit) 2 is connected to the fuel cell body 1 configured as described above as output adjustment means. The DC-
なお、ここでは標準的な昇圧型のDC−DCコンバータ2を示したが、昇圧動作が可能なものならば、他の回路方式のものでも実施可能である。
Although the standard boost type DC-
DC−DCコンバータ2の出力端には、出力検出部6を介して補助電源4が接続されている。出力検出部6については後述する。補助電源4は、DC−DCコンバータ2の出力により充電可能としたもので、電子機器本体3の瞬間的な負荷変動に対して電流を供給し、また、燃料枯渇状態になって前記燃料電池本体1が発電不能に陥った場合に電子機器本体3の駆動電源として用いられる。この補助電源4には、充放電可能な二次電池(例えばリチウムイオン充電池(LIB))や電気二重層コンデンサ)が用いられる。
An auxiliary power supply 4 is connected to the output end of the DC-
補助電源4には、燃料供給制御回路5が接続されている。この燃料供給制御回路5は、補助電源4を電源としてポンプ104の動作を制御するもので、周囲の温度情報や電子機器本体3の運転状態情報などに基づいてポンプ104をオン/オフ制御する制御信号を出力する。
A fuel
DC−DCコンバータ2の出力端には、出力検出部6が接続されている。この出力検出部6は、DC−DCコンバータ2からの出力(燃料電池本体1の出力)、例えば電流を検出する。出力検出部6には、異常検出部7が接続されている。この異常検出部7は、燃料電池本体1の発電中の異常を検出する。この場合、異常検出部7は、燃料電池の温度(燃料電池発電部101に設けられた温度センサ8の検出出力)及び出力検出部6で検出される電流の状態を常時監視し、電流値が予め設定された所定値を下回った場合、或いは電流値が急激に低下することで電流の時間低下率が予め設定された所定値を下回った場合もしくは燃料電池の温度があらかじめ設定された温度を下回った場合に燃料電池本体1の異常を検出し異常信号を出力する。
An
異常検出部7には、電子機器本体3が接続されるとともに、燃料供給制御回路5及びDC−DCコンバータ2が接続されている。電子機器本体3は、報知手段としての表示部31及び記憶部32が設けられている。表示部31は、異常検出部7の異常信号によりその旨を表示するもので、例えばLEDが用いられる。この場合、表示部31は、電流値が予め設定された所定値を下回った場合と電流の時間低下率が予め設定された所定値を下回った場合あるいは燃料電池の温度の低下とで、例えば点灯と点滅など表示内容を異ならしている。勿論、報知手段としてブザーなど音を発生する手段を用いることもできる。記憶部32は、異常検出部7の異常信号を記憶する。この場合、記憶部32に記憶される情報は、燃料電池本体1の異常内容の解析などに用いられる。
The abnormality detection unit 7 is connected to the electronic device
また、燃料供給制御回路5及びDC−DCコンバータ2は、異常検出部7の異常信号が入力されると、それぞれの動作を強制的に停止される。つまり、電子機器本体3の発電中の異常により燃料供給制御回路5の動作を停止させて燃料電池本体1の発電動作を強制的に停止し、同時にDC−DCコンバータ2の動作を停止させる。
The fuel
このような構成において、いま、補助電源4の出力が、燃料供給制御回路5に電源として供給されると、燃料供給制御回路5は、周囲の温度情報や電子機器本体3の運転状態情報などに基づいてポンプ104をオン/オフ制御する制御信号を出力する。
In such a configuration, when the output of the auxiliary power supply 4 is supplied to the fuel
これにより、燃料収容部102に収容される液体燃料がポンプ104により流路103を介して燃料電池発電部101に供給され、燃料電池発電部101より発電出力が発生する。
As a result, the liquid fuel stored in the
燃料電池発電部101の発電出力は、DC−DCコンバータ2により昇圧され、電子機器本体3に供給される。同時に、補助電源4は、DC−DCコンバータ2の出力により充電される。これにより、電子機器本体3は、DC−DCコンバータ2から供給される電力を電源として動作される。
The power generation output of the fuel cell
この状態で、例えば、燃料電池発電部101自身或いは燃料電池発電部101へ液体燃料を供給する流路103に液漏れを生じ、これが原因で燃料電池発電部101の発電能力が低下すると、出力検出部6で検出される電流値あるいは燃料電池の温度も低下する。そして、これらの電流値が予め設定された所定値を下回ると、異常検出部7より異常信号が出力される。
In this state, for example, when the fuel cell
この異常信号は、電子機器本体3の表示部31に送られ、燃料電池発電部101の異常が表示され、また、記憶部32にも記憶され、後日、燃料電池本体1の異常内容の解析などに用いられる。また、異常信号は、燃料供給制御回路5及びDC−DCコンバータ2に送られる。これにより、燃料供給制御回路5によるポンプ104の制御が停止し、燃料電池本体1の発電動作が強制的に停止される。また、DC−DCコンバータ2も、動作を停止される。つまり、燃料電池発電部101の異常検出により燃料供給制御回路5によるポンプ104の駆動を止めて燃料の供給を遮断し、燃料電池本体1の発電動作を強制的に停止させ、同時にDC−DCコンバータ2の動作も停止させる。
This abnormality signal is sent to the
一方、電子機器をポケットや鞄に入れて持ち運びされる際に、燃料電池本体1に空気を取り込む空気取り入れ口(不図示)が塞がれると、発電出力が急激に低下する。そして、出力検出部6で検出される電流の時間低下率が予め設定された所定値を下回ると、異常検出部7より異常信号が出力される。この場合も、上述したと同様に電子機器本体3の表示部31に燃料電池発電部101の異常が表示され、また、記憶部32に異常信号が記憶される。さらに燃料供給制御回路5によるポンプ104の制御が停止し、燃料電池本体1の発電動作が強制的に停止される。この場合、表示部31での異常表示の内容を上述した液漏れが原因の場合と異ならせることでユーザに異常内容を正確に伝えることができる。
On the other hand, when an electronic device is carried in a pocket or bag, if the air intake (not shown) for taking air into the fuel cell main body 1 is blocked, the power generation output is rapidly reduced. When the time reduction rate of the current detected by the
したがって、このようにすれば、燃料電池本体1の異常により発電能力が低下し、出力電流が所定値を下回るような場合、或いは電流の時間低下率が予め設定された所定値を下回るような場合、燃料供給制御回路5によるポンプ104の制御を停止し、燃料電池本体1の発電動作を強制的に停止させるようにした。これにより、従来、燃料電池本体1の発電能力が低下しているにも関わらず運転を続けることにより、補助電源が長時間続けて使用され、結果、放電停止状態となって電子機器が全く使用できなくなるような状況を未然に防止でき、電子機器に対して常に安定した電源供給が可能となる。また、燃料電池本体1が異常状態にあるにも関わらず運転を続けることによる無駄な燃料の消費を回避することもできる。
Accordingly, in this case, when the power generation capacity is reduced due to the abnormality of the fuel cell main body 1 and the output current is less than the predetermined value, or the time reduction rate of the current is less than the predetermined value set in advance. The control of the
また、燃料電池本体1の異常を表示部31に表示するようにしたので、ユーザは、燃料電池本体1の異常を速やかに知ることができ、異常に対する対応を早急に実行することにより、速やかな危険回避を実現できる。特に、表示部31において、燃料電池本体1の異常内容に対応させて異なる表示を行うことにより、ユーザに異常の内容を正確に伝えることもできるので、ユーザは、異常に対する最適な対応を確実に取ることもできる。
Further, since the abnormality of the fuel cell main body 1 is displayed on the
なお、本発明は、上記実施の形態に限定されるものでなく、実施段階では、その要旨を変更しない範囲で種々変形することが可能である。例えば、上述した実施の形態では、異常検出部7は、燃料電池本体1の出力及び温度の異常を検出する場合を述べたが、燃料電池本体1の出力及び温度の少なくとも一方の異常を検出するものでもよい。また、例えば、上述した実施の形態では、燃料分配機構105と燃料収容部102の間を接続する流路103に燃料移送制御手段としてのポンプ104を配置した例を述べたが、さらにポンプ104と直列に燃料遮断バルブを配置してもよい。この燃料遮断バルブは、長期保管時等におけるポンプ104からの液体燃料の蒸発を防止するために設けられるものであるが、ポンプ104の制御を停止する代わりに、異常検出部7の異常信号により燃料遮断バルブを強制的に遮断し燃料電池本体1への液体燃料の供給を断って、燃料電池本体1の発電動作を強制的に停止させる燃料供給制御手段の機能を持たせるようにしてもよい。さらには、燃料分配機構105から燃料電池発電部101への燃料供給が行われる構成であればポンプ104に代えて燃料遮断バルブのみを配置しても良い。この場合には、燃料遮断バルブは、流路による液体燃料の供給を制御するために設けられるものであるが、異常検出部7の異常信号により燃料遮断バルブを強制的に遮断し燃料電池本体1への液体燃料の供給を断って、燃料電池本体1の発電動作を強制的に停止させる燃料供給制御手段の機能を持たせるようにしてもよい。
In addition, this invention is not limited to the said embodiment, In the implementation stage, it can change variously in the range which does not change the summary. For example, in the above-described embodiment, the abnormality detection unit 7 has described the case of detecting an abnormality in the output and temperature of the fuel cell main body 1, but detects an abnormality in at least one of the output and temperature of the fuel cell main body 1. It may be a thing. Further, for example, in the above-described embodiment, the example in which the
さらに、上記実施の形態には、種々の段階の発明が含まれており、開示されている複数の構成要件における適宜な組み合わせにより種々の発明が抽出できる。例えば、実施の形態に示されている全構成要件から幾つかの構成要件が削除されても、発明が解決しようとする課題の欄で述べた課題を解決でき、発明の効果の欄で述べられている効果が得られる場合には、この構成要件が削除された構成が発明として抽出できる。 Furthermore, the above embodiments include inventions at various stages, and various inventions can be extracted by appropriately combining a plurality of disclosed constituent elements. For example, even if some constituent requirements are deleted from all the constituent requirements shown in the embodiment, the problem described in the column of the problem to be solved by the invention can be solved, and is described in the column of the effect of the invention. If the above effect is obtained, a configuration from which this configuration requirement is deleted can be extracted as an invention.
さらに燃料電池発電部へ供給される液体燃料の気化成分においても、全て液体燃料の気化成分を供給してもよいが、一部が液体状態で供給される場合であっても本発明を適用することができる。 Further, the vaporized component of the liquid fuel supplied to the fuel cell power generation unit may be all supplied as the vaporized component of the liquid fuel, but the present invention is applied even when a part is supplied in the liquid state. be able to.
1…燃料電池本体、101…燃料電池発電部
102…燃料収容部、103…流路
104…ポンプ、105…燃料分配機構
2…DC/DCコンバータ、3…電子機器本体
31…表示部、32…記憶部、
4…補助電源、5…燃料供給制御回路
6…出力監視部、7…異常検出部、8…温度センサ
11…アノード触媒層、12…アノードガス拡散層
13…アノード、14…カソード触媒層
15…カソードガス拡散層、16…カソード
17…電解質膜、18…カバープレート
19…Oリング、21…燃料注入口
22…燃料排出口、23…燃料分配板
24…空隙部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Fuel cell main body, 101 ... Fuel cell electric
DESCRIPTION OF SYMBOLS 4 ... Auxiliary power supply, 5 ... Fuel
Claims (5)
前記燃料電池本体の発電出力により充電されるとともに、前記燃料供給制御手段の駆動電源として用いられる補助電源と、
前記燃料電池本体の出力及び温度の少なくとも一方の異常を検出する異常検出手段と、を具備し、
前記異常検出手段の異常検出により前記燃料電池本体の発電を停止させることを特徴とする燃料電池システム。 A fuel cell main body having a fuel cell power generation unit that constitutes an electromotive unit, a fuel storage unit that stores liquid fuel, and a fuel transfer control unit that controls supply of fuel from the fuel storage unit to the fuel cell power generation unit;
An auxiliary power source that is charged by the power generation output of the fuel cell body and used as a driving power source for the fuel supply control means;
An abnormality detection means for detecting an abnormality in at least one of the output and temperature of the fuel cell main body,
A fuel cell system, wherein power generation of the fuel cell main body is stopped by detecting an abnormality of the abnormality detecting means.
前記報知手段は、前記異常検出手段の異常検出により前記燃料電池本体の出力及び温度少なくとも一方の異常を報知することを特徴とする請求項1記載の燃料電池システム。 Having notification means,
2. The fuel cell system according to claim 1, wherein the notifying means notifies an abnormality of at least one of the output and temperature of the fuel cell main body by detecting an abnormality of the abnormality detecting means.
Priority Applications (1)
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