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反應(yīng)流體供給裝置的制作方法

文檔序號:6426091閱讀:109來源:國知局
專利名稱:反應(yīng)流體供給裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及一種反應(yīng)流體供給裝置,尤其涉及一種可以向通過液體燃料來工作的燃料電池供給燃料的反應(yīng)流體供給裝置。
背景技術(shù)
作為燃料電池的一種形式,近年來比較關(guān)注直接型甲醇燃料電池(Direct Methanol Fuel Cell以下稱為“DMFC”)。DMFC是無需對作為燃料的甲醇進(jìn)行改性即可直接供給負(fù)極,通過甲醇與氧的電化學(xué)反應(yīng)而獲得電力的裝置。甲醇,與氫相比,其每單位體積的能量高,又適于貯藏,爆炸等危險(xiǎn)也小,因此,有望利用到汽車、便攜設(shè)備等的電源上(例如,參照特開2002-32154號公報(bào))。
為了將燃料電池系統(tǒng)利用在便攜設(shè)備的電源上,需要實(shí)現(xiàn)燃料電池系統(tǒng)的進(jìn)一步小型化及輕量化。本發(fā)明者們,為了盡量使燃料電池系統(tǒng)小型化及輕量化,想到了從各種角度來改進(jìn)燃料電池系統(tǒng)的技術(shù)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是鑒于當(dāng)前現(xiàn)狀而做出的,其目的在于提供一種可實(shí)現(xiàn)燃料電池系統(tǒng)的小型化或輕量化的反應(yīng)流體供給裝置。
為此,本發(fā)明涉及用于燃料電池系統(tǒng)的反應(yīng)流體供給裝置。該反應(yīng)流體供給裝置,是向燃料電池供給燃料或氧化劑的反應(yīng)流體供給裝置,其特征在于包括反應(yīng)流體流通部,該反應(yīng)流體流通部,通過層疊多個部件,而形成有燃料或氧化劑的流路。據(jù)此,可簡化用于反應(yīng)流體流通的管路,能夠使燃料電池系統(tǒng)小型化及輕量化。
另外,在上述反應(yīng)流體供給裝置中,其特征在于該反應(yīng)流體供給裝置包括使燃料或氧化劑在反應(yīng)流體流通部的流路進(jìn)行流通的流體流通機(jī)構(gòu)。據(jù)此,能夠適當(dāng)調(diào)整反應(yīng)流體的流量。
而且,該反應(yīng)流體供給裝置,其特征在于反應(yīng)流體流通部,至少具有1個形成有燃料或氧化劑的流路的第1部件,包含第1部件的多個部件組合起來而呈一體化。據(jù)此,能夠使用于反應(yīng)流體流通的反應(yīng)流體流通部緊湊化。并且,第1部件,可以通過注射成形而制得,也可以通過樹脂等材料構(gòu)成。因此,能夠降低制造成本。
另外,該反應(yīng)流體供給裝置,其特征在于反應(yīng)流體流通部與燃料電池相鄰配置。據(jù)此,能夠進(jìn)一步使燃料電池系統(tǒng)小型化及輕量化。
而且,該反應(yīng)流體供給裝置,其特征在于燃料電池包括具有層疊多個電池單元而構(gòu)成的結(jié)構(gòu)的電池組,該電池單元具有一對電極層和插在電極層之間的反應(yīng)層;反應(yīng)流體流通部具有作為用于緊固電池組的端板的功能。據(jù)此,可進(jìn)一步簡化構(gòu)成,能夠使燃料電池系統(tǒng)小型化及輕量化。
其中所需說明的是,將以上的構(gòu)成要件的任何組合、本發(fā)明的表現(xiàn)在方法、裝置、系統(tǒng)、記錄媒體、電腦程序等之間進(jìn)行的轉(zhuǎn)換作為本發(fā)明的形式也有效果。
根據(jù)本發(fā)明,能夠提供一種使燃料電池系統(tǒng)小型化或輕量化的技術(shù)。


圖1是模式地表示本發(fā)明的燃料電池系統(tǒng)的整體構(gòu)成的圖。
圖2是表示作為搭載本發(fā)明的實(shí)施例1的燃料電池系統(tǒng)的電子設(shè)備的一例的筆記本型的個人電腦的外觀的圖。
圖3是表示將本發(fā)明的實(shí)施例1的燃料電池系統(tǒng)連接在筆記本型個人電腦的后面的狀況的圖。
圖4是模式地表示本發(fā)明的實(shí)施例1的燃料電池系統(tǒng)的各單元的布局的圖。
圖5是表示本發(fā)明的實(shí)施例1的燃料電池系統(tǒng)的外觀的圖。
圖6是表示在本發(fā)明的實(shí)施例1的燃料電池系統(tǒng)上連接燃料罐的狀況的圖。
圖7是表示在本發(fā)明的實(shí)施例1的燃料罐的帽上連接連接器的狀況的圖。
圖8是模式地表示本發(fā)明的實(shí)施例1的燃料電池裝置的內(nèi)部構(gòu)成的一部分的圖。
圖9是表示本發(fā)明的實(shí)施例1的副機(jī)單元的構(gòu)成的圖。
圖10是表示從本發(fā)明的實(shí)施例1的副機(jī)單元的氣泵向燃料罐的空氣室輸入空氣的狀況的圖。
圖11是表示從本發(fā)明的實(shí)施例1的燃料罐向緩沖罐供給高濃度液體燃料的狀況的圖。
圖12是表示向本發(fā)明的實(shí)施例1的燃料電池裝置的燃料極供給保持在緩沖罐中的低濃度的液體燃料的狀況的圖。
圖13是表示向本發(fā)明的實(shí)施例1的燃料電池裝置的空氣極供給空氣的狀況的圖。
圖14是表示作為搭載本發(fā)明的實(shí)施例2的燃料電池系統(tǒng)的電子設(shè)備的一例的筆記本型的個人電腦的外觀的圖。
圖15是模式地表示本發(fā)明的實(shí)施例2的燃料電池系統(tǒng)的各單元的布局的圖。
圖16是表示本發(fā)明的實(shí)施例2的燃料電池系統(tǒng)的外觀的圖。
圖17是表示在本發(fā)明的實(shí)施例2的燃料電池系統(tǒng)上連接燃料罐的狀況的圖。
圖18是在本發(fā)明的實(shí)施例2的燃料罐的帽上連接連接器的狀況的圖。
圖中10-個人電腦,20-本體,22-蓋體,30-顯示裝置,100、200-燃料電池系統(tǒng),201-筐體,202-冷卻風(fēng)扇,203、204-狹縫,110、210-燃料罐,111、211-燃料室,112、212-空氣室,113、213-內(nèi)囊,114、214-連接器,115a-空氣用插針,115b-燃料用插針,215-燃料管,116、216-帽,117a-空氣接口,117b、217-燃料接口,217’-單向閥,118a、118b、218a、218b-導(dǎo)軌(突起),119a、119b、219a、219b-溝槽,120、220-燃料電池裝置,121-空氣極側(cè)隔板,122-燃料極側(cè)隔板,123-空氣入口岐管,124-燃料入口岐管,125-排氣口,130、230-副機(jī)單元,132、134、234-氣泵,136、236、237-燃料泵,136a-馬達(dá),136b-風(fēng)扇,138、238-緩沖罐,140、240-控制單元,150、250-輔助電源,160-PC連接器,260-電源輸出連接器,261-電源輸出電纜,170-管路單元,172-第1部件,174-第2部件,176-第3部件。
具體實(shí)施例方式
以下,參照

本發(fā)明的實(shí)施方式。
圖1模式地表示燃料電池系統(tǒng)100的整體構(gòu)成。圖1是用于說明燃料電池系統(tǒng)100的工作的模式圖,但并未圖示出本發(fā)明的燃料電池系統(tǒng)100的全部構(gòu)成。燃料電池系統(tǒng)100具有作為向燃料電池裝置120供給液體燃料的燃料供給裝置的一例的燃料罐110、通過液體燃料來工作的燃料電池裝置120、向燃料罐110內(nèi)的空氣室112輸送空氣的氣泵132、稀釋并保持燃料罐110內(nèi)的液體燃料的緩沖罐138、將保持在緩沖罐138內(nèi)的低濃度的液體燃料輸送給燃料電池裝置120的燃料泵136、及向燃料電池裝置120輸送空氣的氣泵134。
燃料電池裝置120,包括層疊多個電池單元而形成的電池組,該電池單元包括膜電極接合體(Membrane Electrode Assembly以下,表示為“MEA”)和一對導(dǎo)電性的隔板,上述膜電極接合體包括一對電極層和插在該一對電極層之間的Nafion(注冊商標(biāo))等具有氫離子傳導(dǎo)性的固體高分子電解質(zhì)膜,上述隔板夾持MEA設(shè)置,刻有用于流動氣體或液體燃料等液體的流路。也可以在MEA與隔板之間設(shè)有用于使氣體或液體燃料均勻地在膜上擴(kuò)散的擴(kuò)散層。本發(fā)明的燃料電池裝置120中,在負(fù)極(燃料極)可不用改性直接供給甲醇、乙醇等醇類或醚類等液體燃料,在正極(空氣極)供給含有氧的空氣。
燃料電池系統(tǒng)100在工作時(shí),通過氣泵132向燃料罐110內(nèi)的空氣室112輸送空氣,使空氣室112膨脹,而壓出液體燃料供給緩沖罐138。在緩沖罐138中,向從燃料罐110供給的高濃度的液體燃料混合從燃料電池裝置120排出的未反應(yīng)的低濃度的液體燃料和在燃料電池裝置120中產(chǎn)生的水,而稀釋液體燃料并進(jìn)行貯藏。被稀釋的液體燃料通過燃料泵136供給燃料電池裝置120的燃料極。另外,通過氣泵134將空氣供給燃料電池裝置120的空氣極。對于燃料電池裝置120中,在燃料極,液體燃料與水反應(yīng)生成二氧化碳與氫離子,在空氣極,空氣中的氧與氫離子反應(yīng)生成水。通過反應(yīng)產(chǎn)生的二氧化碳及水、和未反應(yīng)的液體燃料及空氣被送至緩沖罐138。緩沖罐138,如后述,也具有作為氣液分離槽的功能,將二氧化碳及空氣在緩沖罐138中分離排出到系統(tǒng)外。
在本發(fā)明中,考慮將燃料電池系統(tǒng)100利用到個人電腦10等便攜式電子設(shè)備的電源上,通過相鄰設(shè)置各構(gòu)成而減少管路,并且可最小限度地抑制設(shè)在現(xiàn)有的燃料電池系統(tǒng)100中的換熱器、氣液分離槽等副機(jī)類的數(shù)量。據(jù)此,能夠?qū)崿F(xiàn)小型、輕量的燃料電池系統(tǒng)100。
實(shí)施例1[燃料電池系統(tǒng)的外形尺寸]圖2(a)、(b)、(c)、(d)表示作為搭載實(shí)施例1的燃料電池系統(tǒng)100的電子設(shè)備的一例的筆記本型個人電腦10的外觀。個人電腦10具有在本體20上可開閉地軸支撐蓋體22的構(gòu)成,該蓋體22上設(shè)有顯示裝置30等結(jié)構(gòu),使用時(shí),從面前向上打開蓋體22,就可目視設(shè)在其內(nèi)側(cè)的顯示裝置30。燃料電池系統(tǒng)100與個人電腦100的本體20相連接,具有作為向個人電腦10供給電力的電源單元的功能。圖2(a)表示在個人電腦10的本體20的后面連接燃料電池系統(tǒng)100的例子。另外,如圖2(b)、(c)、(d)所示,燃料電池系統(tǒng)100最好配合筆記本型個人電腦10的本體20的形狀而設(shè)計(jì)。即,燃料電池系統(tǒng)100的長度也可以與本體20上連接燃料電池系統(tǒng)100的一邊長度基本相同。并且,燃料電池系統(tǒng)100的厚度也可以與本體20的厚度大致相同。
圖3表示將實(shí)施例1的燃料電池系統(tǒng)100連接在筆記本型個人電腦10的后面的狀況。在個人電腦10使用時(shí),打開蓋體22,在燃料電池系統(tǒng)100的厚度比本體20的厚度厚的情況下,會限制打開蓋體22的角度,而有可能妨礙顯示裝置30的可視性。因此,通過使燃料電池系統(tǒng)100的與個人電腦10的連接面的上邊傾斜設(shè)置,而不會妨礙蓋體22的打開。據(jù)此,因?yàn)榭沙浞执蜷_蓋體22來調(diào)整顯示裝置30的角度,所以能夠提高顯示裝置30的可視性。
圖4模式地表示實(shí)施例1的燃料電池系統(tǒng)100的各單元的布局。在燃料電池系統(tǒng)100中,包括燃料罐110、具有氣泵132、134及燃料泵136等結(jié)構(gòu)的副機(jī)單元130、和燃料電池裝置120按該順序相對于個人電腦10的本體20的連接面平行配置。通過將具有向燃料電池裝置120供給液體燃料及空氣的功能的副機(jī)單元130單元化配置在燃料罐110與燃料電池裝置120之間,而可節(jié)省空間,能夠有助于裝置的小型化及輕量化。另外,液體燃料從燃料罐110經(jīng)由副機(jī)單元130供給燃料電池裝置120,并且,通過采用以燃料電池裝置120的電池組的層疊方向?yàn)榕c該燃料供給線(圖4中箭頭所示方向)相同的方向的方式配置燃料電池裝置120的構(gòu)成,而能夠簡化管路、岐管等的構(gòu)成??偫刂迫剂想姵叵到y(tǒng)100的控制單元140被沿向個人電腦10的本體20的連接面設(shè)置。據(jù)此,除了能夠使用于在與個人電腦10之間進(jìn)行通信的布線、以及用于與燃料罐110、副機(jī)單元130及燃料電池裝置120連接的布線簡單化之外,也能夠隔離燃料供給線與控制單元140,可抑制水蒸氣等繞回到控制單元140中。
圖5表示實(shí)施例1的燃料電池系統(tǒng)100的外觀。如上所述,在燃料電池系統(tǒng)100中,燃料罐110、副機(jī)單元130、燃料電池裝置120被以該順序相對于個人電腦10的本體20的連接面平行配置。副機(jī)單元130包括氣泵132、134、燃料泵136及管路單元170。管路單元170,如后詳述,是內(nèi)部形成有液體燃料及空氣流路的板狀的單元。在本實(shí)施例中,該管路單元170也具有作為用于給燃料電池裝置120的電池組施加規(guī)定的面壓的端板的功能。換句話說,在端板的內(nèi)部形成有液體燃料、空氣等的管路,并相鄰配置端板與各副機(jī)類。據(jù)此,簡化了燃料電池系統(tǒng)100的構(gòu)成,能夠使燃料電池系統(tǒng)100小型化及輕量化。在管路單元170的上面設(shè)有排氣口125,用于將從燃料電池裝置120排出的空氣、二氧化碳等氣體排出到系統(tǒng)外。
在燃料電池系統(tǒng)100的向個人電腦10的連接部分上設(shè)有控制單元140??刂茊卧?40包括承擔(dān)燃料電池系統(tǒng)100的控制功能的控制電路、將由燃料電池裝置120發(fā)出的電力轉(zhuǎn)換成個人電腦10可以利用的形式的轉(zhuǎn)換電路、輔助電源150等。在燃料電池裝置120產(chǎn)生的電力通過轉(zhuǎn)換電路被轉(zhuǎn)換成適當(dāng)?shù)碾妷?,再介由PC連接器160供給個人電腦10。另外,在燃料電池裝置120產(chǎn)生的電力的一部分也供給輔助電源150,用于對輔助電源150進(jìn)行充電。輔助電源150向副機(jī)單元130的泵、馬達(dá)等供給電力。
圖6(a)、(b)表示在實(shí)施例1的燃料電池系統(tǒng)100上連接燃料罐110的狀況。圖6(a)表示圖5所示的燃料電池系統(tǒng)100的左側(cè)面、圖6(b)表示上面。如圖6(a)所示,在燃料電池系統(tǒng)100中設(shè)有可滑動地支撐燃料罐110的導(dǎo)軌118a及118b。在將燃料罐110連接在燃料電池系統(tǒng)100上時(shí),使設(shè)在燃料罐110上的溝槽119a及119b咬合在導(dǎo)軌118a及118b上,而使燃料罐110在與上述的燃料供給線平行的方向上滑動,將燃料罐110的帽116推入設(shè)在燃料電池系統(tǒng)100上的連接器114中。在從燃料電池系統(tǒng)100拆下燃料罐110時(shí),使燃料罐110向與連接時(shí)相反的方向滑動。在本實(shí)施方式中,因?yàn)樵谌剂瞎?10的側(cè)面與底面設(shè)有與導(dǎo)軌118a及118b相咬合的溝槽119a及119b,所以穩(wěn)定性好,能夠防止燃料罐110錯位或脫落。另外,能夠在將燃料電池系統(tǒng)100連接于個人電腦10等設(shè)備上的狀態(tài)下,拆裝燃料罐110。
燃料罐110的、與燃料電池系統(tǒng)100接觸的面以外的側(cè)面,即,除了設(shè)有溝槽119a的側(cè)面、設(shè)有溝槽119b的底面、及設(shè)有帽116的側(cè)面之外的3面自身構(gòu)成燃料電池系統(tǒng)100的筐體面。也就是說,在燃料電池系統(tǒng)100的燃料罐110的連接部分上不設(shè)置筐體面,而在連接燃料罐110時(shí),其燃料罐110的側(cè)面成為筐體面。通過這種結(jié)構(gòu),可使燃料電池系統(tǒng)小型化、輕量化并且能夠容易拆裝燃料罐110。燃料罐110的上面或側(cè)面,為了可以目視確認(rèn)內(nèi)部的液體燃料的剩余量,也可以設(shè)成透明或半透明。燃料罐110,最好至少將與液體燃料相接觸的內(nèi)面由具有耐液體燃料性能的樹脂等材料構(gòu)成。
圖7(a)、(b)表示在燃料罐110的帽116上連接連接器114的狀況。如圖7(a)所示,在連接器114上設(shè)有空氣用插針115a和燃料用插針115b,在燃料罐110的帽116上設(shè)有空氣接口117a及燃料接口117b。在空氣接口117a及燃料接口117b設(shè)有由硅橡膠或特氟隆(注冊商標(biāo))等材料構(gòu)成的密封部,在將燃料罐110連接在燃料電池系統(tǒng)100上時(shí),如圖7(b)所示,通過以貫通密封部的方式將空氣用插針115a插到帽116的空氣接口117a中、將燃料用插針115b插到帽116的燃料接口117b中,可以流通空氣及液體燃料。密封部具有柔軟性,以使插針容易貫通插入,并且,密封部也具有彈性與粘接性,以便在拔出插針時(shí),堵塞插針插入部分的貫通孔,而防止液體燃料的漏出。
燃料罐110的內(nèi)部設(shè)有由具有耐液體燃料性能的材料制成的內(nèi)囊113,用以將其內(nèi)部分隔成保持高濃度的液體燃料的燃料室111和充滿空氣的空氣室112。在供給液體燃料時(shí),通過氣泵132將空氣送入空氣室112,使空氣室112的體積增加,從而壓縮內(nèi)囊113,壓出燃料室111的液體燃料。據(jù)此構(gòu)成,無論在哪方向配置燃料罐110均能夠同樣供給液體燃料。也可以取代內(nèi)囊113而具有通過可滑動的板材來分隔液體燃料與空氣的活塞結(jié)構(gòu)。
圖8模式地表示燃料電池裝置120的內(nèi)部構(gòu)成的一部分。燃料電池裝置120包括部件與電池組,該部件形成有空氣入口岐管123、燃料入口岐管124、使空氣出口與燃料出口的岐管共用的緩沖罐138??諝鈴呐c燃料供給線平行形成的空氣入口岐管123供給,通過空氣極側(cè)隔板121的流路,向緩沖罐138排出。液體燃料從與燃料供給線平行形成的燃料入口岐管124供給,通過燃料極側(cè)隔板122的流路,向緩沖罐138排出。緩沖罐138也具有作為氣液分離槽的功能,在具有L字型的形狀的緩沖罐138的側(cè)面部分139a氣液分離的空氣、二氧化碳等氣體,如圖13所示,從上面部分139b介由副機(jī)單元130排出到系統(tǒng)外。
另外,緩沖罐138,也具有作為對保持在燃料罐110中的高濃度的液體燃料進(jìn)行稀釋、來調(diào)整成適于燃料電池裝置120的工作的濃度的功能,如圖11所示,向緩沖罐138的上面部分139b供給的高濃度的液體燃料,在側(cè)面部分139a,與從燃料電池裝置120排出的水、未反應(yīng)的低濃度的液體燃料混合進(jìn)行稀釋。也可以設(shè)置檢測緩沖罐138內(nèi)的液體燃料的濃度的傳感器,控制單元140可以根據(jù)由傳感器取得的濃度信息來調(diào)整從燃料罐110向緩沖罐138供給的高濃度的液體燃料的量。
圖9表示副機(jī)單元130的構(gòu)成。副機(jī)單元130的管路單元170,包括第1部件172、第2部件174及第3部件176這3個板狀的部件,并在各部件上形成有用于將液體燃料或、空氣向燃料電池裝置120供給的管路。氣泵132及134被配置在泵設(shè)置位置200處,該泵被設(shè)在第1部件172及第2部件174上。燃料泵136的驅(qū)動用馬達(dá)136a的旋轉(zhuǎn)軸介由設(shè)在第1部件172上的貫通孔202與風(fēng)扇136b相連接,通過馬達(dá)136a帶動風(fēng)扇136b旋轉(zhuǎn),而使液體燃料循環(huán)。通過將這些泵直接連接在燃料電池裝置120上,而可使構(gòu)成簡單,并且能夠?qū)崿F(xiàn)受溫度的影響小的穩(wěn)定的燃料電池系統(tǒng)。板狀單元170可以由樹脂等材料形成,并可以通過注射成形制得。據(jù)此,可降低部件的制造成本。另外,通過使管路系統(tǒng)單元化,可以緊湊地組裝,并且能夠提高組裝時(shí)的作業(yè)性。
圖10表示從氣泵132向燃料罐110的空氣室112輸送空氣的狀況。空氣從氣泵132通過第2部件的管路210、第3部件的管路212、第2部件的管路214、第1部件的管路216,再經(jīng)燃料接口117a向空氣室112中供給。
圖11表示從燃料罐110向緩沖罐138供給高濃度的液體燃料的狀況。從燃料罐110的燃料接口117b介由燃料用插針115b送出的液體燃料通過第1部件172的管路220、第2部件的管路222、第3部件的管路224,向緩沖罐138的上面部分139b供給,并在側(cè)面部分139a稀釋后保持。
圖12表示將保持在緩沖罐138的低濃度的液體燃料向燃料電池裝置120的燃料極供給的狀況。保持在緩沖罐138中的液體燃料通過燃料泵136吸出,通過第2部件174的管路230、第3部件176的管路232,向燃料電池裝置120的燃料入口岐管124供給。從燃料電池裝置120的燃料極排出的未反應(yīng)的液體燃料及生成的二氧化碳在緩沖罐138的側(cè)面部分139a氣液分離。在緩沖罐138如上述那樣添加高濃度的液體燃料,再由燃料泵136吸出進(jìn)行循環(huán)。
圖13表示空氣向燃料電池裝置120的空氣極供給的狀況??諝鈴臍獗?34通過第2部件174的管路240、第3部件176的管路242向燃料電池裝置120的空氣入口岐管123供給。從燃料電池裝置120的空氣極排出的未反應(yīng)的空氣及生成的水在緩沖罐138的側(cè)面部分139a氣液分離??諝?、二氧化碳等氣體從緩沖罐138的上面部分139b介由第3部件的管路244、設(shè)在第2部件174上的排氣口125排出到系統(tǒng)外。
實(shí)施例2[燃料電池系統(tǒng)的外形]圖14表示搭載實(shí)施例2的燃料電池系統(tǒng)200的筆記本型個人電腦10的外觀。其中,與實(shí)施例1重復(fù)的說明省略,實(shí)施例2的燃料電池系統(tǒng)200,介由電源輸出連接器260及電源輸出電纜261連接在個人電腦10的本體20上,具有作為向個人電腦10供給電力的電源單元的功能。實(shí)施例2的燃料電池系統(tǒng)200因?yàn)樵O(shè)定可通過電纜261任意設(shè)定與電力供給對象(例如,個人電腦10)的距離,所以,無需考慮電力供給對象的形狀來進(jìn)行外形設(shè)計(jì),通過使用通用的電源輸出連接器260,就可以利用在通用的電源單元上。
圖15模式地表示實(shí)施例2的燃料電池系統(tǒng)200的各單元的布局。燃料電池系統(tǒng)200中,燃料罐210,具有氣泵234、燃料泵236、237等結(jié)構(gòu)的副機(jī)單元230,和燃料電池裝置220按該順序配置。并且,通過總括控制燃料電池系統(tǒng)200的控制單元240設(shè)在燃料電池系統(tǒng)200的端部、尤其與燃料電池裝置220相鄰的端部,而除可縮短在與個人電腦10之間進(jìn)行通信的布線、與燃料電池裝置220的電力布線之外,還能夠隔離燃料供給線與控制單元240,抑制水蒸氣等向控制單元240繞回。另外,因?yàn)槿剂想姵匮b置220即使在燃料電池系統(tǒng)200內(nèi)的構(gòu)成部件中其重量也最大,因此要以使燃料電池裝置220的幾何中心落入到燃料電池裝置220中的方式配置燃料電池裝置220,這樣則燃料電池系統(tǒng)200的幾何中心與重心的位置接近,即使燃料被消耗使燃料罐210的重量變化也能夠保證幾何中心與重心的位置相接近的狀態(tài),而提高燃料電池系統(tǒng)200的物理穩(wěn)定性。
圖16表示實(shí)施例2的燃料電池系統(tǒng)200的外觀。如上所述,在燃料電池系統(tǒng)200中,燃料罐210及緩沖罐238、副機(jī)單元230、和燃料電池裝置220被以該順序配置。副機(jī)單元230由氣泵234、燃料泵236、237及管路單元270等構(gòu)成。在本實(shí)施例中,由于通過相鄰配置燃料罐210與緩沖罐238,可縮短連接燃料罐210與緩沖罐238的管路,因此能夠防止高濃度的甲醇水溶液在管路的中途揮發(fā)形成氣泡。
在本實(shí)施例的燃料電池系統(tǒng)200的筐體201的側(cè)面設(shè)有用于冷卻燃料電池裝置220的冷卻風(fēng)扇202,并夾持燃料電池220在與該冷卻風(fēng)扇202相對向的位置配置用于吸入冷卻空氣的狹縫203。另外,設(shè)在筐體201的上面的狹縫204位于緩沖罐238的上部,起到介由過濾器239向系統(tǒng)外排出氣體的排氣口的作用,且該過濾器239有選擇地透過從燃料電池裝置220排出并經(jīng)緩沖罐238氣液分離的空氣、二氧化碳等氣體。
在燃料電池系統(tǒng)200的向個人電腦10的連接部分上設(shè)有控制單元240。控制單元240包括承擔(dān)燃料電池系統(tǒng)200的控制功能的控制電路、將由燃料電池裝置220發(fā)出的電力轉(zhuǎn)換成個人電腦10可以利用的形式的轉(zhuǎn)換電路、輔助電源250等。在燃料電池裝置220產(chǎn)生的電力通過轉(zhuǎn)換電路被轉(zhuǎn)換成適當(dāng)?shù)碾妷?,再介由電源輸出連接器260及電源輸出電纜261供給個人電腦10。另外,在燃料電池裝置220產(chǎn)生的電力的一部分也供給輔助電源250,用于對輔助電源250進(jìn)行充電。輔助電源250,在啟動燃料電池200時(shí),用于向副機(jī)單元230的泵、馬達(dá)及風(fēng)扇等供給電力,或在個人電腦10突然成為高負(fù)載狀態(tài)時(shí),用于與燃料電池裝置220并行供給電力。
圖17(a)、(b)表示在實(shí)施例2的燃料電池系統(tǒng)200上連接燃料罐210的狀況。圖17(a)表示圖16所示的燃料電池系統(tǒng)200的上面、圖17(b)表示正面。如圖17(a)所示,在燃料電池系統(tǒng)200中設(shè)有可滑動地支撐燃料罐210的導(dǎo)軌(突起)218a及溝槽219b,燃料罐210也在與燃料電池系統(tǒng)200對應(yīng)的位置設(shè)有溝槽219a及導(dǎo)軌(突起)218b。在將燃料罐210連接在燃料電池系統(tǒng)200上時(shí),分別使設(shè)在燃料電池系統(tǒng)200及燃料罐210上的突起218a及218b、溝槽219a及219b相咬合,而將燃料罐210的帽216推入設(shè)在燃料電池系統(tǒng)200上的連接器214中。在從燃料電池系統(tǒng)200拆下燃料罐210時(shí),使燃料罐210向與連接時(shí)相反的方向滑動。
在本實(shí)施方式中,在將燃料電池系統(tǒng)200連接于個人電腦10等設(shè)備上的狀態(tài)下,也可容易拆裝燃料罐210。另外,因?yàn)槿剂瞎?10的側(cè)面中的2面構(gòu)成燃料電池系統(tǒng)200的筐體面,所以可使燃料電池系統(tǒng)小型化、輕量化并且能夠容易拆裝燃料罐210。燃料罐210中的、構(gòu)成燃料電池系統(tǒng)200的筐體201的側(cè)面,為了可以目視確認(rèn)內(nèi)部的液體燃料的剩余量,也可以設(shè)成透明或半透明。燃料罐210,最好至少將與液體燃料相接觸的內(nèi)面由具有耐液體燃料性能的樹脂等材料構(gòu)成。
圖18(a)、(b)表示在燃料罐210的帽216上連接連接器214的狀況。如圖18(a)所示,在連接器214上設(shè)有燃料管215,在燃料罐210的帽216上設(shè)有燃料接口217。在燃料接口217設(shè)有由硅橡膠或特氟隆(注冊商標(biāo))等材料構(gòu)成的單向閥217’,在將燃料罐210連接在燃料電池系統(tǒng)200上時(shí),如圖18(b)所示,通過以貫通單向閥217’的方式將燃料管215插到帽216的燃料接口217中,可以流通液體燃料。
燃料罐210的內(nèi)部設(shè)有由具有耐液體燃料性能和具有如橡膠氣球那樣的伸縮性或如四棱錐氣囊那樣的柔軟性的材料制成的內(nèi)囊213,用以將其內(nèi)部分隔成保持高濃度的液體燃料的燃料室211和充滿空氣的空氣室212。在供給液體燃料時(shí),通過燃料泵237從燃料室211吸引液體燃料,并且,在燃料罐210的壁面上設(shè)置空氣孔,從系統(tǒng)外向空氣室212吸入空氣。據(jù)此構(gòu)成,無論在哪方向配置燃料罐210均能夠同樣供給液體燃料。也可以取代內(nèi)囊213而具有通過可滑動的板材來分隔液體燃料與空氣的活塞結(jié)構(gòu)。
以上,以實(shí)施例為基礎(chǔ)對本發(fā)明進(jìn)行了說明。但該實(shí)施例是列舉的例子,在這些各構(gòu)成要件或者各處理流程的組合上可以有多種變形例、并且這樣的變形例也被涵蓋于本發(fā)明的范圍內(nèi)是對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來說是可聯(lián)想到的。
此外,所謂反應(yīng)流體供給裝置在本實(shí)施方式中是指向燃料電池裝置120、220供給液體燃料或空氣的裝置,所謂反應(yīng)流體流通部是包含如管路單元170那樣的燃料或氧化劑的流通路的部分。
另外,在本實(shí)施方式中,雖然使用甲醇水溶液等液體燃料進(jìn)行了說明,但燃料并不僅限于此,也可以使用甲醇以外的液體燃料或純氫。
在本實(shí)施方式中,雖然對于向筆記本型個人電腦供給電力的燃料電池系統(tǒng)進(jìn)行了說明,但燃料電池系統(tǒng)供給電力的負(fù)載并不僅限于此,也可以考慮利用在便攜電話、PDA等便攜設(shè)備、或熨斗、電吹風(fēng)、剃須刀、電動牙刷等可手提的設(shè)備上。
權(quán)利要求
1.一種反應(yīng)流體供給裝置,是向燃料電池供給燃料或氧化劑的反應(yīng)流體供給裝置,其特征在于包括反應(yīng)流體流通部,該反應(yīng)流體流通部,通過層疊多個部件,而形成有上述燃料或上述氧化劑的流路。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的反應(yīng)流體供給裝置,其特征在于上述反應(yīng)流體供給裝置包括使上述燃料或上述氧化劑在上述反應(yīng)流體流通部的上述流路內(nèi)進(jìn)行流通的流體流通機(jī)構(gòu)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的反應(yīng)流體供給裝置,其特征在于上述反應(yīng)流體流通部,至少具有1個形成有上述燃料或上述氧化劑的流路的第1部件,包含上述第1部件的上述多個部件組合起來而呈一體化。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的反應(yīng)流體供給裝置,其特征在于上述第1部件通過注射成形而制成。
5.根據(jù)權(quán)利要求1~4中任意一項(xiàng)所述的反應(yīng)流體供給裝置,其特征在于上述反應(yīng)流體流通部與上述燃料電池相鄰配置。
6.根據(jù)權(quán)利要求1~5中任意一項(xiàng)所述的反應(yīng)流體供給裝置,其特征在于上述燃料電池包括具有層疊多個電池單元而構(gòu)成的結(jié)構(gòu)的電池組,該電池單元具有一對電極層和插在上述電極層之間的反應(yīng)層;上述反應(yīng)流體流通部具有作為用于緊固上述電池組的端板的功能。
全文摘要
一種反應(yīng)流體供給裝置,其是向燃料電池裝置(120)供給燃料或氧化劑的反應(yīng)流體供給裝置(130),包括反應(yīng)流體流通部(170),該反應(yīng)流體流通部(170),通過層疊多個部件(174、176),而形成燃料或氧化劑的流路。并且,還包括使燃料或氧化劑在反應(yīng)流體流通部(170)進(jìn)行流通的流體流通機(jī)構(gòu)(134、136)。反應(yīng)流體流通部(170)與燃料電池裝置(120)相鄰配置。因此,這種反應(yīng)流體供給裝置,可實(shí)現(xiàn)燃料電池系統(tǒng)的小型化或輕量化。
文檔編號G06F1/26GK1595693SQ200410075179
公開日2005年3月16日 申請日期2004年9月2日 優(yōu)先權(quán)日2003年9月12日
發(fā)明者藤田悟朗, 株本浩揮, 矢野正也 申請人:三洋電機(jī)株式會社
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