專利名稱：用于燃料電池發(fā)電系統(tǒng)的集成的燃料包、轉(zhuǎn)化器和氣體凈化裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于供電系統(tǒng)中的消除副產(chǎn)品的裝置，更具體地涉及用于具有高能量利用效率的便攜式供電系統(tǒng)中的消除副產(chǎn)品裝置。
背景技術(shù)：
在家庭和工業(yè)領(lǐng)域中，有各種化學(xué)電池被使用。例如，原電池諸如堿干電池或錳干電池經(jīng)常被用于表、照相機(jī)、玩具和便攜式聲學(xué)裝置，有這樣一個(gè)特征，就是其生產(chǎn)量從全球的角度來看是很大的，很便宜以及容易獲得。
蓄電池諸如鉛蓄電池、鎳鎘蓄電池、鎳氫蓄電池、鋰離子電池經(jīng)常被用于移動(dòng)式電話或個(gè)人數(shù)字助理(PDA)中，所述個(gè)人數(shù)字助理(PDA)被廣泛應(yīng)用在近來的便攜式裝置諸如數(shù)字?jǐn)z像機(jī)或數(shù)字靜象照相機(jī)中，這種電池的特征是具有優(yōu)越的經(jīng)濟(jì)效率因?yàn)樗梢员恢貜?fù)充電及放電。在蓄電池中，所述鉛蓄電池被用作為車輛或船舶的啟動(dòng)電源或在工業(yè)設(shè)施或醫(yī)療設(shè)備中被用作應(yīng)急電源，等等。
近年來，隨著對環(huán)境狀況或能源問題越來越濃的興趣，與化學(xué)電池諸如上面描述的那些電池使用后產(chǎn)生的廢料有關(guān)的問題或者那些與能量轉(zhuǎn)換效率有關(guān)的問題已經(jīng)受到了密切的關(guān)注。
如上所述，由于原電池具有便宜的產(chǎn)品價(jià)格和容易獲得，所以有許多裝置在使用這種電池作為電源。此外，基本上，當(dāng)所述的原電池被放電一次的時(shí)候，其電池容量不能恢復(fù)，就是，它僅僅能被使用一次(這就是所謂的一次性電池)。所以每年大量的廢料超過幾百萬噸。這里，有一個(gè)統(tǒng)計(jì)信息提到被收集來重復(fù)利用的全部化學(xué)電池僅僅為大約20％，剩余的大約80％被丟棄在自然界或進(jìn)行垃圾填埋處理。因而，就存在著由包含在那些未被收集起來的電池中所包含的重金屬諸如汞或銦而造成的環(huán)境破壞和自然環(huán)境損壞。
按照能源的使用效率來檢驗(yàn)上述的化學(xué)電池，因?yàn)檫@種原電池的生產(chǎn)是應(yīng)用了可放出能量的大約300倍而制成，所以能量的使用效率小于1％。即使是在所述的蓄電池中，其可以重復(fù)地充電和放電并具有優(yōu)越的經(jīng)濟(jì)效率，但是當(dāng)該蓄電池從家庭電源(方便插座)等被充電時(shí)，由于發(fā)電廠中電力生產(chǎn)的效率或者輸電損失而使能量的使用效率也降低到大約12％。因此，不能說，能源一定是被有效利用了。
因而，近來，對各種新供電系統(tǒng)或發(fā)電系統(tǒng)(在下文中將被總體上稱為″供電系統(tǒng)″)產(chǎn)生了關(guān)注，包括燃料電池，該燃料電池對環(huán)境具有較少影響(負(fù)荷)并能夠?qū)崿F(xiàn)極高能量利用效率，例如約為30-40％。此外，為了應(yīng)用到車輛的驅(qū)動(dòng)電源或者商業(yè)使用的供電系統(tǒng)，民用和其它應(yīng)用的熱電聯(lián)合系統(tǒng)或者上文描述過的化學(xué)電池的替代品，為了實(shí)際應(yīng)用的研究和開發(fā)正廣泛地進(jìn)行著。
然而，在使得具有高能量利用效率的燃料電池的能量生成元件變得更小和更輕以及將它們用作便攜式或可攜帶的供電系統(tǒng)，如用作上面描述的化學(xué)電池的替代品，還存在各種各樣的問題，事實(shí)上，在下述的供電系統(tǒng)中，即，從一個(gè)包含氫的合金中放出氫而由氫產(chǎn)生電能，存在這樣的問題，即發(fā)電能力(電力濃度(powerconsistency))或每單位體積的包藏氫的合金產(chǎn)生的能量很低。此外，也存在這樣的問題，即在上述的燃料直接發(fā)電系統(tǒng)中電力濃度和輸出等級很低，所述的燃料直接發(fā)電系統(tǒng)將有機(jī)化學(xué)燃料直接供給到燃料電池。
一方面，燃料變換發(fā)電系統(tǒng)將氫氣從燃料轉(zhuǎn)化器(reformer)供給到所述燃料電池，所述的燃料轉(zhuǎn)化器將有機(jī)化學(xué)燃料，例如甲醇或甲烷氣轉(zhuǎn)化成氫氣。所述燃料轉(zhuǎn)化發(fā)電系統(tǒng)具有這樣一個(gè)優(yōu)點(diǎn)，即，與燃料直接發(fā)電系統(tǒng)或所述包藏氫的合金發(fā)電系統(tǒng)相比，燃料包每單位容量的能量數(shù)量較高。這里，在燃料轉(zhuǎn)化發(fā)電系統(tǒng)中將所述蒸氣燃料轉(zhuǎn)化器與氫-氧燃料電池結(jié)合起來，除了產(chǎn)生氫氣之外，副產(chǎn)品諸如二氧化碳?xì)庖脖划a(chǎn)生出來。還有這樣一個(gè)問題，即，發(fā)電效率下降，因?yàn)樵跉錃夂投趸細(xì)獾幕旌蠚怏w被簡單供給到燃料電池這種情形中，有助于發(fā)電的氫氣的濃度較低。此外，還有這樣一個(gè)問題，即，致命的一氧化碳也可能輕微地包含在所述混合氣體中。
此外，由于蒸氣燃料轉(zhuǎn)化器本身的體積的緣故，在現(xiàn)有技術(shù)中公知的發(fā)電系統(tǒng)不能獲得足夠便攜式或可攜帶供電系統(tǒng)使用的電力濃度。
然后，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是能夠很容易地獲得足夠的電力濃度和能量利用率，而無需盡可能地將副產(chǎn)品排盡。

發(fā)明內(nèi)容
用于根據(jù)本發(fā)明一個(gè)方面的副產(chǎn)品消除裝置，包括以下至少任何一個(gè)(a)燃料包，裝備有燃料填充部分，該燃料填充部分具有發(fā)電燃料，發(fā)電燃料具有包含在其中填充氫氣的流體或氣體；和(b)發(fā)電模塊，可以連接到所述燃料包或從所述燃料包分離，該模塊包括轉(zhuǎn)化部分和燃料電池，轉(zhuǎn)化部分用于將所述燃料填充部分提供的所述發(fā)電燃料轉(zhuǎn)化成包含氫氣和二氧化碳為主要組分的第一氣體，燃料電池用于利用第一氣體所包含的氫氣產(chǎn)生電能，該副產(chǎn)品消除裝置進(jìn)一步包括吸收劑填充部分，用于有選擇地吸收從該轉(zhuǎn)化部分提供的第一氣體包含的二氧化碳并將第二氣體提供給該燃料電池，第二氣體的二氧化碳濃度比第一氣體低。
也就是說，在副產(chǎn)品消除裝置中，充入燃料填充部分的包含氫元素的發(fā)電燃料首先由轉(zhuǎn)化部分轉(zhuǎn)化成氫氣(H2)-二氧化碳(CO2)混合氣體(第一氣體)。第一氣體通過吸收劑填充部分吸收和消除二氧化碳?xì)怏w轉(zhuǎn)化成主要是氫氣的第二氣體。第二氣體提供給氫氧燃料電池(燃料電池)。相比較發(fā)電單元不包含吸收劑填充部分的情況，第二氣體具有用于發(fā)電的高氫氣濃度，從而改進(jìn)燃料電池的發(fā)電效率。結(jié)果，有可能將燃料電池用作具有高能量利用效率和高功率濃度(power consistency)的便攜式或可攜帶供電系統(tǒng)，并可以很容易控制。
一種用于根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面的供電系統(tǒng)中使用的燃料包，包括燃料填充部分，可以連接到燃料包，包含要提供給轉(zhuǎn)化部分的燃料，轉(zhuǎn)化部分從該燃料產(chǎn)生氫氣和二氧化碳，因?yàn)樵谠撧D(zhuǎn)化部分產(chǎn)生二氧化碳，燃料填充部分的容積降低；和二氧化碳吸收部分，用于吸收該轉(zhuǎn)化部分產(chǎn)生的二氧化碳，因?yàn)樵撧D(zhuǎn)化部分產(chǎn)生的二氧化碳，二氧化碳吸收部分的容積增加。
當(dāng)二氧化碳吸收部分吸收二氧化碳時(shí)膨脹以便將高濃度的氫氣提供給燃料電池。但是，在燃料填充部分，因?yàn)樵谵D(zhuǎn)化部分產(chǎn)生二氧化碳燃料填充部分的容積降低，從而不必將燃料包做大。結(jié)果，可以獲得便攜式發(fā)電系統(tǒng)。
一種用于根據(jù)本發(fā)明的再一個(gè)方面的供電系統(tǒng)中使用的燃料包，包括燃料填充部分，包含要提供給轉(zhuǎn)化部分的燃料，轉(zhuǎn)化部分生成包含自該燃料產(chǎn)生的第一副產(chǎn)品和氫氣的混合氣體，因?yàn)樵谠撧D(zhuǎn)化部分產(chǎn)生第一副產(chǎn)品，燃料的容積降低；第一副產(chǎn)品吸收部分，用于通過從該混合氣體吸收第一個(gè)副產(chǎn)品而產(chǎn)生第二副產(chǎn)品，因?yàn)樵谠撧D(zhuǎn)化部分產(chǎn)生第一個(gè)副產(chǎn)品，第一副產(chǎn)品吸收部分的容積增加；和第二副產(chǎn)品吸收部分，用于吸收轉(zhuǎn)化部分提供的氫氣和從第一副產(chǎn)品吸收部分提供的第二副產(chǎn)品。
第一副產(chǎn)品吸收部分和第二副產(chǎn)品吸收部分分別吸收第一副產(chǎn)品和第二副產(chǎn)品，從而向燃料電池提供高濃度氫氣。
一種用于根據(jù)本發(fā)明的再一個(gè)方面的供電系統(tǒng)中使用的燃料包，包括燃料填充部分，包含要提供給轉(zhuǎn)化部分的燃料，轉(zhuǎn)化部分產(chǎn)生包含自該燃料產(chǎn)生的第一副產(chǎn)品和氫氣的混合氣體，因?yàn)樵谠撧D(zhuǎn)化部分產(chǎn)生第一副產(chǎn)品，燃料填充部分的容積降低；第一副產(chǎn)品吸收部分，用于從該混合氣體吸收第一副產(chǎn)品，因?yàn)樵谠撧D(zhuǎn)化部分產(chǎn)生第一副產(chǎn)品，第一副產(chǎn)品吸收部分的容積增加；和第二副產(chǎn)品吸收部分，用于收集來自燃料電池的第二副產(chǎn)品，燃料電池利用從第一個(gè)副產(chǎn)品吸收部分提供的氫氣發(fā)電并產(chǎn)生第二副產(chǎn)品，因?yàn)樵撊剂想姵剡M(jìn)行發(fā)電，所以第二副產(chǎn)品吸收部分的容積增加。
因此，直到進(jìn)行發(fā)電形成的副產(chǎn)品可以容納在其中。結(jié)果，可以控制發(fā)電時(shí)對環(huán)境的影響，高濃度氫氣可以提供給燃料電池，從而有效地進(jìn)行發(fā)電。
附圖簡短描述

圖1A和1B是透視圖，用于示出根據(jù)本發(fā)明的供電系統(tǒng)的應(yīng)用；圖2A到2C為方框圖，示出了根據(jù)本發(fā)明的供電系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)；
圖3是一個(gè)方框圖，示出了根據(jù)本發(fā)明，應(yīng)用到所述供電系統(tǒng)中的發(fā)電模塊的第一實(shí)施例；圖4是一個(gè)方框圖，示出根據(jù)上述實(shí)施例，所述供電系統(tǒng)的發(fā)電部分的結(jié)構(gòu)；圖5是一個(gè)示意視圖，所示的是適合于根據(jù)所述實(shí)施例的發(fā)電模塊中使用的子電源部分的第一結(jié)構(gòu)例子；圖6A和6B是一些示意圖，所示的是適合于根據(jù)這個(gè)實(shí)施例的發(fā)電模塊使用的子電源部分的第二結(jié)構(gòu)例子；圖7A到7C是一些示意圖，所示的是適合于根據(jù)所述實(shí)施例的發(fā)電模塊使用的子電源部分的第三結(jié)構(gòu)例子；圖8A到8C是一些示意圖，所示的是適合于根據(jù)所述實(shí)施例的發(fā)電模塊使用的子電源部分的第四結(jié)構(gòu)例子；圖9A和9B是兩個(gè)示意圖，所示的是適合于根據(jù)所述實(shí)施例的發(fā)電模塊使用的子電源部分的第五結(jié)構(gòu)例子；圖10是一個(gè)示意視圖，所示的是適合于根據(jù)所述實(shí)施例的發(fā)電模塊使用的子電源部分的第六結(jié)構(gòu)例子；圖11A和11B是兩個(gè)示意圖，所示的是適合于根據(jù)所述實(shí)施例的發(fā)電模塊使用的子電源部分的第七結(jié)構(gòu)例子；圖12是一個(gè)示意視圖，所示的是適合于根據(jù)所述實(shí)施例的發(fā)電模塊使用的子電源部分的第八結(jié)構(gòu)例子；圖13是一個(gè)示意圖，示出的是，在適合于根據(jù)所述實(shí)施例的發(fā)電模塊中使用的子電源部分的第八結(jié)構(gòu)例子的另一個(gè)例子中的一個(gè)工作狀態(tài)(部分1)；圖14是一個(gè)示意圖，示出的是，在適合于根據(jù)所述實(shí)施例的發(fā)電模塊中使用的子電源部分的第八結(jié)構(gòu)例子的另一個(gè)例子中的一個(gè)工作狀態(tài)(部分2)；圖15是一個(gè)示意圖，示出的是，在適合于根據(jù)所述實(shí)施例的發(fā)電模塊中使用的子電源部分的第八結(jié)構(gòu)例子的另一個(gè)例子中的一個(gè)工作狀態(tài)(部分3)；圖16是一個(gè)示意圖，示出的是，在適合于根據(jù)所述實(shí)施例的發(fā)電模塊中使用的子電源部分的第八結(jié)構(gòu)例子的另一個(gè)例子中的一個(gè)工作狀態(tài)(部分1)；圖17是一個(gè)示意圖，示出的是，在適合于根據(jù)所述實(shí)施例的發(fā)電模塊中使用的子電源部分的第八結(jié)構(gòu)例子的另一個(gè)例子中的一個(gè)工作狀態(tài)(部分2)；圖18是一個(gè)示意圖，示出的是，在適合于根據(jù)所述實(shí)施例的發(fā)電模塊中使用的子電源部分的第八結(jié)構(gòu)例子的另一個(gè)例子中的一個(gè)工作狀態(tài)(部分3)；圖19是一個(gè)示意圖，所示的是適合于根據(jù)所述實(shí)施例的發(fā)電模塊使用的發(fā)電部分的第一結(jié)構(gòu)例子中的一個(gè)氫氣產(chǎn)生過程；圖20A和20B是透視圖，示出的是被應(yīng)用到根據(jù)所述實(shí)施例的發(fā)電部分中的燃料轉(zhuǎn)化部分；圖21A和21B是兩個(gè)示意圖，所示的是適合于根據(jù)所述實(shí)施例的發(fā)電模塊使用的發(fā)電部分的第二結(jié)構(gòu)例子；圖22A到22D是一些示意圖，所示的是適合于根據(jù)所述實(shí)施例的發(fā)電模塊使用的發(fā)電部分的第三結(jié)構(gòu)例子；圖23A和23B是兩個(gè)示意圖，所示的是適合于根據(jù)所述實(shí)施例的發(fā)電模塊使用的發(fā)電部分的第四結(jié)構(gòu)例子；
圖24A和24B是兩個(gè)示意圖，所示的是適合于根據(jù)所述實(shí)施例的發(fā)電模塊使用的發(fā)電部分的第五結(jié)構(gòu)例子；圖25A和25B是兩個(gè)示意圖，所示的是適合于根據(jù)所述實(shí)施例的發(fā)電模塊使用的發(fā)電部分的第六結(jié)構(gòu)例子；圖26是一個(gè)示意圖，所示的是適合于根據(jù)所述實(shí)施例的供電系統(tǒng)使用的發(fā)電模塊的一個(gè)具體例子的主要結(jié)構(gòu)；圖27是一個(gè)流程圖，示出的是根據(jù)所述實(shí)施例的供電系統(tǒng)的概略性操作；圖28是一個(gè)視圖，示出的是根據(jù)所述實(shí)施例的供電系統(tǒng)的初始操作(備用模式)；圖29是一個(gè)視圖，示出的是根據(jù)所述實(shí)施例的供電系統(tǒng)的啟動(dòng)操作；圖30是一個(gè)視圖，示出的是根據(jù)所述實(shí)施例的供電系統(tǒng)的穩(wěn)定操作(穩(wěn)定模式)；圖31是一個(gè)操作概念視圖，示出的是根據(jù)所述實(shí)施例的供電系統(tǒng)的停止操作；圖32是一個(gè)方框圖，示出了應(yīng)用到根據(jù)本發(fā)明的供電系統(tǒng)中的發(fā)電模塊的第二實(shí)施例；圖33是一個(gè)示意圖，示出的是位于根據(jù)所述實(shí)施例的供電系統(tǒng)(發(fā)電模塊)與一個(gè)裝置之間的電連接關(guān)系；圖34是一個(gè)流程圖，示出的是根據(jù)第二實(shí)施例的供電系統(tǒng)的概略性操作；圖35是一個(gè)操作概念視圖，示出的是根據(jù)所述實(shí)施例的供電系統(tǒng)的初始操作(備用模式)；
圖36是一個(gè)操作概念視圖，示出的是根據(jù)該實(shí)施例的供電系統(tǒng)的啟動(dòng)操作(部分1)；圖37是一個(gè)操作概念視圖，示出的是根據(jù)該實(shí)施例的供電系統(tǒng)的啟動(dòng)操作(部分2)；圖38是一個(gè)操作概念視圖，示出的是根據(jù)該實(shí)施例的供電系統(tǒng)的穩(wěn)定操作(部分1)；圖39是一個(gè)操作概念視圖，示出的是根據(jù)該實(shí)施例的供電系統(tǒng)的穩(wěn)定操作(部分2)；圖40是一個(gè)操作概念視圖，示出的是根據(jù)該實(shí)施例的供電系統(tǒng)的停止操作(部分1)；圖41是一個(gè)操作概念視圖，示出的是根據(jù)該實(shí)施例的供電系統(tǒng)的停止操作(部分2)；圖42是一個(gè)操作概念視圖，示出的是根據(jù)該實(shí)施例的供電系統(tǒng)的停止操作(部分3)；圖43是一個(gè)方框圖，示出了應(yīng)用到根據(jù)本發(fā)明的供電系統(tǒng)中的發(fā)電模塊的第三實(shí)施例；圖44是一個(gè)方框圖，示出了應(yīng)用到根據(jù)本發(fā)明的供電系統(tǒng)中的發(fā)電模塊的第四實(shí)施例；圖45A和45B是兩個(gè)示意圖，所示的是適合于根據(jù)所述實(shí)施例的發(fā)電模塊的子電源部分的第一結(jié)構(gòu)例子；圖46A和46B是兩個(gè)示意圖，所示的是適合于根據(jù)所述實(shí)施例的發(fā)電模塊的子電源部分的第二結(jié)構(gòu)例子；圖47是一個(gè)方框圖，示出的是適合于根據(jù)本發(fā)明供電系統(tǒng)使用的副產(chǎn)品收集裝置的一個(gè)實(shí)施例；
圖48A到48C是概略性視圖，示出了通過根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的副產(chǎn)品收集裝置收集的副產(chǎn)品而進(jìn)行的操作；圖49是一個(gè)方框圖，示出的是適合于根據(jù)本發(fā)明的供電系統(tǒng)的副產(chǎn)品收集裝置的另一個(gè)實(shí)施例；圖50A到50C是概略性結(jié)構(gòu)視圖，示出的是圖49中示出的燃料包的外部形狀的例子；圖51是一個(gè)概略性結(jié)構(gòu)視圖，示出的是在一容納部分中的圖50A到50C中描繪的燃料包；圖52是一個(gè)方框圖，示出的是適合于根據(jù)本發(fā)明的供電系統(tǒng)使用的副產(chǎn)品收集裝置的又一個(gè)實(shí)施例；圖53是一個(gè)方框圖，示出的是適合于根據(jù)本發(fā)明的供電系統(tǒng)使用的副產(chǎn)品收集裝置的再一個(gè)實(shí)施例；圖54A到54C是示意結(jié)構(gòu)視圖，示出的是圖53中示出燃料包的外部形狀的例子；圖55是一個(gè)方框圖，示出的是適合于根據(jù)本發(fā)明的供電系統(tǒng)使用的副產(chǎn)品收集裝置的另外一個(gè)實(shí)施例；圖56是一個(gè)方框圖，示出的是適合于根據(jù)本發(fā)明的供電系統(tǒng)使用的副產(chǎn)品收集裝置的又一個(gè)實(shí)施例；圖57是一個(gè)方框圖，示出的是適合于根據(jù)本發(fā)明的供電系統(tǒng)使用的副產(chǎn)品收集裝置的再一個(gè)實(shí)施例；和圖58是一個(gè)方框圖，示出的是適合于根據(jù)本發(fā)明的供電系統(tǒng)使用的副產(chǎn)品收集裝置的另外一個(gè)實(shí)施例；圖59是一個(gè)方框圖，示出的是適合于根據(jù)本發(fā)明供電系統(tǒng)使用的殘留量檢測裝置的一個(gè)實(shí)施例；
圖60是一個(gè)視圖，示出的是根據(jù)所述實(shí)施例的供電系統(tǒng)的啟動(dòng)操作；圖61是一個(gè)視圖，示出的是根據(jù)所述實(shí)施例的供電系統(tǒng)的穩(wěn)定操作(穩(wěn)定模式)；圖62是一個(gè)操作概念視圖，示出的是根據(jù)所述實(shí)施例的供電系統(tǒng)的停止操作；圖63是一個(gè)方框圖，示出了應(yīng)用到根據(jù)本發(fā)明的所述供電系統(tǒng)中的發(fā)電模塊的第一實(shí)施例；圖64是一個(gè)流程圖，示出的是所述供電系統(tǒng)的概略性操作；圖65是一個(gè)特性圖，示出的是根據(jù)所述實(shí)施例的供電系統(tǒng)的輸出電壓隨時(shí)間的變化；圖66是一個(gè)方框圖，示出了應(yīng)用到根據(jù)本發(fā)明的所述供電系統(tǒng)中的發(fā)電模塊的第二實(shí)施例；圖67是一個(gè)方框圖，示出了應(yīng)用到根據(jù)本發(fā)明的所述供電系統(tǒng)中的發(fā)電模塊的第三實(shí)施例；圖68是一個(gè)方框圖，示出的是適合于根據(jù)本發(fā)明供電系統(tǒng)使用的副產(chǎn)品收集裝置的一個(gè)實(shí)施例；圖69是一個(gè)方框圖，示出的是適合于根據(jù)本發(fā)明供電系統(tǒng)使用的燃料穩(wěn)定裝置的一個(gè)實(shí)施例；圖70是一個(gè)方框圖，示出的是適合于根據(jù)本發(fā)明供電系統(tǒng)使用的燃料穩(wěn)定裝置的一個(gè)實(shí)施例；圖71是一個(gè)操作概念視圖，示出的是根據(jù)所述實(shí)施例的供電系統(tǒng)的啟動(dòng)操作；圖72是一個(gè)操作概念視圖，示出的是根據(jù)所述實(shí)施例的供電系統(tǒng)的停止操作；圖73A到73F是概略性視圖，示意地示出適合于根據(jù)本發(fā)明的供電系統(tǒng)使用的外部形狀的具體例子；圖74A到74C為概略性視圖，示意地示出在適合于根據(jù)本發(fā)明的供電系統(tǒng)的外部形狀與一個(gè)通用化學(xué)電池的外部形狀之間的對應(yīng)關(guān)系；圖75A到75H是一些概略性視圖，示意地示出根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的供電系統(tǒng)的基座部分和燃料包的外部形狀；圖76A和76B是概略性視圖，示意地示出在根據(jù)所述實(shí)施例的供電系統(tǒng)中所述發(fā)電模塊和所述燃料包的可連接和可分開結(jié)構(gòu)；圖77A到77G是概略性視圖，示意地示出根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例的供電系統(tǒng)的燃料包以及所述燃料包的外部形狀；圖78A和78B是概略性視圖，示意地示出在根據(jù)所述實(shí)施例的供電系統(tǒng)中所述發(fā)電模塊和所述燃料包的可連接和可分開結(jié)構(gòu)；圖79A到79F是概略性視圖，示意地示出根據(jù)本發(fā)明的第三實(shí)施例的供電系統(tǒng)的燃料包以及所述燃料包的外部形狀；圖80A到80C是概略性視圖，示意地示出在根據(jù)所述實(shí)施例的供電系統(tǒng)中所述發(fā)電模塊和所述燃料包的可連接和可分開結(jié)構(gòu)；圖81A到81F是概略性視圖，示意地示出根據(jù)本發(fā)明的第四實(shí)施例的供電系統(tǒng)的燃料包以及所述燃料包的外部形狀；圖82A到82C是概略性視圖，示意地示出在根據(jù)所述實(shí)施例的供電系統(tǒng)中所述發(fā)電模塊和所述燃料包的可連接和可分開結(jié)構(gòu)；圖83是一個(gè)透視圖，示出的是根據(jù)本發(fā)明的整個(gè)供電系統(tǒng)的具體結(jié)構(gòu)例子；圖84是一個(gè)透視圖，示出的是應(yīng)用到所述具體結(jié)構(gòu)例子上的燃料轉(zhuǎn)化部分的結(jié)構(gòu)例子；和圖85是另一個(gè)透視圖，示出的是應(yīng)用到所述具體結(jié)構(gòu)例子上的燃料轉(zhuǎn)化部分的另一個(gè)結(jié)構(gòu)例子。
具體實(shí)施例方式
根據(jù)本發(fā)明的供電系統(tǒng)的實(shí)施例將在下文中參照附圖進(jìn)行描述。
首先結(jié)合附圖來解釋應(yīng)用本發(fā)明的供電系統(tǒng)的整體概況。
圖1A和1B為概念視圖，所示的是本發(fā)明的供電系統(tǒng)的應(yīng)用結(jié)構(gòu)。
例如，如圖1A和1B所示，本發(fā)明的供電系統(tǒng)301的一部分或整個(gè)可以被任意地安裝到和卸自一個(gè)現(xiàn)有的電力/電子的裝置(圖1A和1B示出一個(gè)個(gè)人數(shù)字助理在下文中將泛指″裝置″)DVC上以及一個(gè)特定的電動(dòng)/電子裝置上，所述的DVC由一個(gè)通用的原電池或蓄電池來驅(qū)動(dòng)。
供電系統(tǒng)301被構(gòu)造成其一部分或整體可以獨(dú)立攜帶。該供電系統(tǒng)301設(shè)置有電極，用來在一預(yù)定位置(例如，一個(gè)相當(dāng)于所述通用原電池或蓄電池的位置，這將在下文中描述)將電力供給到所述裝置DVC，所述的電極包括正電極和負(fù)電極。
現(xiàn)在開始描述本發(fā)明的供電系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)。
圖2A到2C為方框圖，示出了根據(jù)本發(fā)明的供電系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)；如圖2A所示，根據(jù)本發(fā)明的供電系統(tǒng)301大致包括一個(gè)燃料包20，在其中充有發(fā)電燃料FL，該發(fā)電燃料由液體燃料和/或氣體燃料組成；一個(gè)發(fā)電模塊10，用于根據(jù)所述裝置DVC的驅(qū)動(dòng)狀態(tài)(負(fù)載狀態(tài))，基于從所述燃料包20供給的至少發(fā)電燃料FL來產(chǎn)生電能EG；和一個(gè)接口部分(在下文中將縮寫為″I/F部分″)30，設(shè)置有一個(gè)燃料供給路徑或類似物將所述充在所述燃料包20中的發(fā)電燃料FL供給到所述發(fā)電模塊10。所述各個(gè)構(gòu)成部分被構(gòu)造成它們可以以任意的結(jié)構(gòu)彼此結(jié)合和分離(可連接和可拆開)，或它們被整體構(gòu)造。這里，如圖2A所示，所述I/F部分30構(gòu)造成獨(dú)立于所述燃料包20和所述發(fā)電模塊10，或者如圖2B和2C所示被構(gòu)造成與燃料包20或發(fā)電模塊10整體地構(gòu)成?；蛘?，所述I/F部分30可以被構(gòu)造成與燃料包20和發(fā)電模塊10分開。
每一單元塊的結(jié)構(gòu)將在下文中詳細(xì)描述。
(A)發(fā)電模塊10圖3是一個(gè)方框圖，示出了應(yīng)用到根據(jù)本發(fā)明的供電系統(tǒng)中的發(fā)電模塊的第一實(shí)施例，圖4是一個(gè)概略性示意圖，示出了根據(jù)這個(gè)實(shí)施例的供電系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)。
如圖3所示，根據(jù)這個(gè)實(shí)施例的發(fā)電模塊10A使用經(jīng)過I/F部分30A由燃料包20A供給的發(fā)電燃料而不斷地自發(fā)產(chǎn)生預(yù)定電能(第二電能)，并將該電能作為控制器CNT的驅(qū)動(dòng)電能(控制器電能)輸出和控制驅(qū)動(dòng)一個(gè)載荷LD(一個(gè)元件或模塊，具有所述裝置DVC的多種功能)，所述的控制器CNT被包括在至少連接到所述供電系統(tǒng)301的裝置DVC內(nèi)。還提供了一個(gè)子電源部分(第二電源裝置)11，用來輸出電力作為下文將要描述的操作控制部分13的工作電力，所述的操作控制部分13被設(shè)置在所述發(fā)電模塊10A中。此外，所述發(fā)電模塊10A包括一個(gè)操作控制部分13，其操作使用從子電源部分11供給的電能并控制整個(gè)供電系統(tǒng)301的工作狀態(tài)；一個(gè)發(fā)電部分(第一電源裝置)12，其具有一個(gè)根據(jù)需要設(shè)置在內(nèi)部的加熱器(加熱裝置)，使用經(jīng)過所述I/F部分30A從所述燃料包20A供給的發(fā)電燃料或者使用一種從所述發(fā)電燃料提取的特定燃料成分而產(chǎn)生預(yù)定電能(第一電能)，并將該電能至少作為載荷驅(qū)動(dòng)電能而輸出來驅(qū)動(dòng)連接到所述供電系統(tǒng)301的裝置DVC的各種的功能(載荷LD)；一個(gè)輸出控制部分14，其根據(jù)來自所述操作控制部分13的操作控制信號，至少控制大量供給的發(fā)電燃料到發(fā)電部分12和/或控制所述發(fā)電部分12的加熱器的溫度；一個(gè)啟動(dòng)控制部分15，根據(jù)來自所述操作控制部分13的操作控制信號至少控制以使所述的發(fā)電部分12從所述備用模式變換(觸發(fā))到能夠產(chǎn)生電力的工作模式；一個(gè)電壓監(jiān)控部分(電壓檢測部分)16，用于檢測從所述發(fā)電模塊10A(所述子電源部分11和所述發(fā)電部分12)輸出到所述裝置DVC的電能(控制電能或載荷驅(qū)動(dòng)電能)的電壓分量的變化。
如圖4所示，所述發(fā)電部分12包括一個(gè)燃料轉(zhuǎn)化部分(燃料轉(zhuǎn)化器)210a，用于通過相對于從所述燃料包20供給的發(fā)電燃料FL而使用一種預(yù)定的轉(zhuǎn)化反應(yīng)，將包含于所述發(fā)電燃料FL中的預(yù)定燃料組成成分(氫氣)提取出來；和一個(gè)燃料電池部分210b，用于通過使用電化學(xué)反應(yīng)用由所述燃料轉(zhuǎn)化部分210a提取的所述燃料組成成分而產(chǎn)生預(yù)定的電能來驅(qū)動(dòng)所述裝置DVC和/或所述載荷LD。
所述燃料轉(zhuǎn)化部分(燃料轉(zhuǎn)化器)210a包括一個(gè)蒸氣轉(zhuǎn)化反應(yīng)部分210x，其在所述燃料包20中接收來自所述輸出控制部分14的燃料控制部分14a的由醇類和水形成的燃料并產(chǎn)生副產(chǎn)品氫、二氧化碳和少量的一氧化碳；一個(gè)水轉(zhuǎn)移反應(yīng)部分210Y，其使得從所述蒸氣轉(zhuǎn)化反應(yīng)部分210X供給的一氧化碳與帶有從燃料控制部分14a和/或燃料電池部分210b供給的水產(chǎn)生二氧化碳和氫；和一個(gè)選定的氧化反應(yīng)部分210Z，用于使得在所述的水轉(zhuǎn)移反應(yīng)部分210Y中沒有反應(yīng)的一氧化碳與氧氣發(fā)生發(fā)應(yīng)產(chǎn)生二氧化碳。因此，所述燃料轉(zhuǎn)化部分210a給所述燃料電池部分210b供給由充在所述燃料包20中的燃料轉(zhuǎn)化而來的氫氣并且進(jìn)行去毒作用而除去少量產(chǎn)生的一氧化碳。也就是說，所述燃料電池部分210b通過利用在所述蒸氣轉(zhuǎn)化反應(yīng)部分210x和水轉(zhuǎn)移反應(yīng)部分210Y中產(chǎn)生的高密度氫氣而產(chǎn)生由控制器電能和負(fù)載驅(qū)動(dòng)電能組成的供電能。
這里，根據(jù)本實(shí)施例的所述操作控制部分13，所述輸出控制部分14，所述啟動(dòng)控制部分15和所述電壓監(jiān)測部分16構(gòu)成了本發(fā)明的系統(tǒng)控制裝置。另外，根據(jù)這個(gè)實(shí)施例的所述供電系統(tǒng)301和裝置DVC這樣構(gòu)造，即，從稍后要描述的發(fā)電部分12輸出的供電能通常通過單個(gè)的電極端子而被提供給所述控制器CNT和所述裝置DVC的負(fù)載LD。
因此，根據(jù)這個(gè)實(shí)施例的供電系統(tǒng)301被構(gòu)造成能夠相對于連接到供電系統(tǒng)301上的裝置DVC而輸出預(yù)定的電能(負(fù)載驅(qū)動(dòng)電能)而不依賴于來自所述系統(tǒng)(除了所述發(fā)電模塊10，所述燃料包20和所述I/F部分30)外部的燃料供應(yīng)或控制。
(子電源部分11)如圖3所示，通過使用自所述燃料包20A提供的發(fā)電燃料FL的物理的或化學(xué)的能量或類似能量，應(yīng)用于根據(jù)這個(gè)實(shí)施例的發(fā)電模塊的子電源部分11被構(gòu)造成總是自發(fā)地產(chǎn)生所述供電系統(tǒng)301的起動(dòng)操作所需的預(yù)定電能(第二電能)。這個(gè)電能大致由電能E1和電能E2組成。所述電能E1被作為用于所述控制器CNT的驅(qū)動(dòng)電能(控制器電能)和所述操作控制部分13的操作電能而恒定地供給，所述的控制器CNT被包括在所述裝置DVC中并控制著各種功能的驅(qū)動(dòng)狀態(tài)(負(fù)載LD)，所述的操作控制部分13控制著整個(gè)發(fā)電模塊10A的工作狀態(tài)。所述電能E2在發(fā)電模塊10A啟動(dòng)的時(shí)候被作為啟動(dòng)電能(電壓/電流)供給到至少所述輸出控制部分14(根據(jù)結(jié)構(gòu)所述發(fā)電部分12可以被包含在其中)以及所述啟動(dòng)控制部分15。
作為子電源部分11的一種具體結(jié)構(gòu)，能夠很好地利用，例如，采用由所述燃料包20A供給的發(fā)電燃料FL發(fā)生的電化學(xué)反應(yīng)(燃料電池)或者利用熱能(溫差發(fā)電)或者類似情況，所述的利用熱能(溫差發(fā)電)被包含在催化燃燒反應(yīng)中。除此之外，也能夠采用通過利用包含在所述燃料包20A中的發(fā)電燃料FL的填充壓力或者由于燃料的蒸發(fā)產(chǎn)生的氣壓而使發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的動(dòng)態(tài)能量轉(zhuǎn)換作用(燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電)等；也能夠采用將營養(yǎng)源是發(fā)電燃料FL的微生物進(jìn)行新陳代謝(光合作用，呼吸作用等等)產(chǎn)生的電子俘獲并直接將該電子轉(zhuǎn)化成電能(生物化學(xué)發(fā)電)；以及也能夠采用利用電磁感應(yīng)原理將振動(dòng)能轉(zhuǎn)換變成電能(振動(dòng)發(fā)電)，所述振動(dòng)能由發(fā)電燃料FL的流體能量根據(jù)填充壓力或氣壓而產(chǎn)生；也可以采用從電能存儲裝置例如蓄電池(電池充電器)或電容器中放電；也可以采用通過每個(gè)構(gòu)成部分執(zhí)行上述發(fā)電過程而產(chǎn)生的電能存儲在電能存儲裝置(例如，蓄電池，電容器)并釋放(放電)，等等。
現(xiàn)在將參照附圖在下文詳細(xì)描寫每個(gè)具體的例子。
(子電源部分的第一個(gè)結(jié)構(gòu)例子)圖5是表示子電源部分第一個(gè)結(jié)構(gòu)例子的圖，該子電源部分適用于根據(jù)這個(gè)實(shí)施例的發(fā)電模塊。這里，這個(gè)例子將連同上述供電系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)(圖3)進(jìn)行適當(dāng)?shù)孛枋觥?br> 在第一個(gè)結(jié)構(gòu)例子中，舉一個(gè)具體的例子，子電源部分具有質(zhì)子交換膜燃料電池的結(jié)構(gòu)，這個(gè)質(zhì)子交換膜燃料電池采用燃料直接提供系統(tǒng)，由此可以使用直接從燃料包20A提供的發(fā)電燃料FL，并由電化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生電能(二次電能)。
如圖5所示，根據(jù)這個(gè)結(jié)構(gòu)例子的子電源部分11A通常包括燃料電極(陰極)111，由預(yù)定催化劑微粒的碳電極組成；空氣電極(陽極)112，由預(yù)定催化劑微粒粘附的碳電極組成；離子傳導(dǎo)膜(交換膜)113，插入在燃料電極111和空氣電極112之間。這里，充入燃料包20A的發(fā)電燃料(例如，基于醇類的物質(zhì)，比如甲醇和水)直接提供給燃料電極111，空氣中的氧氣(O2)提供給空氣電極112。
舉一個(gè)子電源部分(燃料電池)11A中的電化學(xué)反應(yīng)的例子來說，具體的說，當(dāng)甲醇(CH3OH)和水(H2O)直接由燃料電極111提供時(shí)，如下面的化學(xué)方程式(1)所示，電子(e-)通過催化作用隔離，氫離子(質(zhì)子；H+)產(chǎn)生并穿過離子傳導(dǎo)膜113傳到空氣電極112側(cè)。此外，電子(e-)由組成燃料電極111的碳電極取出并提供給負(fù)載114(供電系統(tǒng)內(nèi)外的預(yù)定結(jié)構(gòu)；這里，裝置DVC的控制器CNT，操作控制部分13、發(fā)電部分12、輸出控制部分14等等)。應(yīng)當(dāng)注意除了催化作用產(chǎn)生的氫離子之外少量的二氧化碳(CO2)也從例如燃料電極111側(cè)散發(fā)到空氣中。
(1)另一方面，當(dāng)空氣(氧氣O2)提供給空氣電極112時(shí)，通過催化作用傳遞到負(fù)載114的電子(e-)、通過離子傳導(dǎo)膜113的氫離子(H+)和空氣中的氧氣(O2)彼此反應(yīng)，并產(chǎn)生水(H2O)。
(2)這一系列電化學(xué)反應(yīng)(化學(xué)方程式(1)和(2))在大約是室溫的相對低溫的環(huán)境中進(jìn)行。這里，通過收集空氣電極112產(chǎn)生的作為副產(chǎn)品水(H2O)并向燃料電極111側(cè)提供必需的水量，它可以再用作化學(xué)方程式(1)所示的催化作用的源材料，預(yù)先存入(充入)燃料包20A的水(H2O)量會大大減少。所以，燃料包20A的容量可以大大縮小，子電源部分11可以連續(xù)地長時(shí)間工作，以便提供預(yù)定的電能。應(yīng)當(dāng)注意收集和再利用副產(chǎn)品，例如空氣電極112產(chǎn)生的水(H2O)的副產(chǎn)品收集裝置的結(jié)構(gòu)將與稍后描述的發(fā)電部分12的類似結(jié)構(gòu)一起進(jìn)行解釋。
通過將具有這種結(jié)構(gòu)的燃料電池應(yīng)用到子電源部分，因?yàn)橄啾容^其它的系統(tǒng)(例如，稍后描述的燃料轉(zhuǎn)化類型的燃料電池)不需要周圍結(jié)構(gòu)，子電源部分11A的結(jié)構(gòu)可以簡單化和最小化，只通過非常簡單的操作，例如連接燃料包20A與發(fā)電模塊10A，從而根據(jù)上述的化學(xué)方程式(1)和(2)，啟始并繼續(xù)發(fā)電操作，就能通過毛細(xì)現(xiàn)象，預(yù)定量的發(fā)電燃料穿過設(shè)置到I/F部分30A的燃料運(yùn)輸管自動(dòng)饋送給子電源部分11A(燃料電極111)。
所以，子電源部分11A總是自發(fā)地產(chǎn)生預(yù)定的電能，只要從燃料包20A延續(xù)提供發(fā)電燃料，這個(gè)電能可以作為裝置DVC的控制器電能和操作控制部分13的工作電能，以及發(fā)電部分12或輸出控制部分14的啟動(dòng)電能。此外，在上述的燃料電池中，因?yàn)槔冒l(fā)電燃料的電化學(xué)反應(yīng)直接產(chǎn)生電能，所以可以實(shí)現(xiàn)極高的發(fā)電效率。而且，可以有效地利用發(fā)電燃料，包括子電源部分的發(fā)電模塊可以最小化。而且，因?yàn)椴划a(chǎn)生振動(dòng)或噪音，這個(gè)結(jié)構(gòu)可用于類似于通用原電池或蓄電池的廣泛的裝置。
在具有這種結(jié)構(gòu)例子的燃料電池中，雖然只給出了將甲醇用作燃料包20A所提供的發(fā)電燃料的描述，但本發(fā)明并不局限于此，至少包括氫元素的任何液體燃料、液化燃料和氣體燃料都是足夠的。具體的說，有可能利用基于醇類的液體燃料，例如上述的甲醇、乙醇或丁醇，液化燃料由例如二甲醚、異丁烯、天然氣(CNG)的碳?xì)浠衔?、或例如氫氣的氣體燃料組成。特別是，有可能極好地將這種燃料用于子電源部分11A，這種燃料當(dāng)從燃料包20A提供時(shí)在預(yù)定環(huán)境條件下，例如常溫或常壓下處于氣體狀態(tài)。
(子電源部分的第二個(gè)結(jié)構(gòu)例子)圖6A和6B是表示子電源部分第二個(gè)結(jié)構(gòu)例子的圖，該子電源部分適用于根據(jù)這個(gè)實(shí)施例的發(fā)電模塊。
在第二個(gè)結(jié)構(gòu)例子中，舉一個(gè)具體的例子，子電源部分具有這種結(jié)構(gòu)，即發(fā)電裝置通過燃料包20A所包含的發(fā)電燃料的壓力能(充壓或氣壓)驅(qū)動(dòng)壓力發(fā)動(dòng)機(jī)(燃?xì)廨啓C(jī))并將驅(qū)動(dòng)能轉(zhuǎn)換成電能。
如圖6A和6B所示，根據(jù)這個(gè)結(jié)構(gòu)例子的子電源部分11B包括活動(dòng)葉片122a配置成這種模式，即多個(gè)葉片沿預(yù)定的圓周方向彎曲，沿圓周方向配置以使以大致徑向的方式延伸并能夠旋轉(zhuǎn)；發(fā)電機(jī)125，直接連接到活動(dòng)葉片122a的轉(zhuǎn)動(dòng)中心并根據(jù)公知的電磁感應(yīng)或壓電轉(zhuǎn)換原理將活動(dòng)葉片122a的轉(zhuǎn)動(dòng)能轉(zhuǎn)換成電能；固定葉片122b配置成這樣一種模式，即多個(gè)葉片沿著活動(dòng)葉片122a的外圍側(cè)以與活動(dòng)葉片122a相反的方向彎曲，它們大致徑向地配置并相對于活動(dòng)葉片122a被相對地固定；吸入控制部分123，用于控制汽化發(fā)電燃料(燃料氣體)提供給由活動(dòng)葉片122a和固定葉片122b組成的燃?xì)廨啓C(jī)122；和排氣控制部分124，用于控制發(fā)電燃料通過燃?xì)廨啓C(jī)122以后的排出。這里，至于由燃?xì)廨啓C(jī)122組成的子電源部分11B的結(jié)構(gòu)，通過應(yīng)用微制造技術(shù)和由半導(dǎo)體制造技術(shù)等等積累的其它技術(shù)，即所謂的微型機(jī)械制造工藝，吸力控制部分123和排氣控制部分124、子電源部分11B可以集成和形成在例如單個(gè)硅片121上的小空間中。在圖6A中，為了闡明燃?xì)廨啓C(jī)122的結(jié)構(gòu)，雖然為了方便陳述而暴露出活動(dòng)葉片122a和固定葉片122b，除了如圖6B所示的活動(dòng)葉片的中心以外，它們實(shí)際上被一上部的蓋子覆蓋。
在這種子電源部分11B中，例如，如圖6B所示，當(dāng)汽化充入燃料包20的液體燃料獲得的高壓燃料氣體從固定葉片122b側(cè)通過吸力控制部分123吸入到燃?xì)廨啓C(jī)122的活動(dòng)葉片122a側(cè)時(shí)，燃料氣體的渦流沿著固定葉片122b彎曲的方向產(chǎn)生，活動(dòng)葉片122a通過渦流以預(yù)定方向旋轉(zhuǎn)，從而驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)125。結(jié)果，燃料氣體的壓力能通過燃?xì)廨啓C(jī)122和發(fā)電機(jī)125轉(zhuǎn)換成電能。
也就是說，提供給根據(jù)這個(gè)結(jié)構(gòu)例子的子電源部分11B的發(fā)電燃料至少當(dāng)吸入控制部分123打開和燃料吸進(jìn)燃?xì)廨啓C(jī)122時(shí)進(jìn)入高壓氣體狀態(tài)，活動(dòng)葉片122a由于氣體的流動(dòng)以預(yù)定的轉(zhuǎn)速(或多次轉(zhuǎn)數(shù))沿預(yù)定方向旋轉(zhuǎn)，從而在發(fā)電機(jī)125產(chǎn)生預(yù)定的電能，氣體的流動(dòng)是根據(jù)排氣控制部分124打開和燃?xì)廨啓C(jī)122中的氣體散發(fā)到較低氣壓側(cè)，例如具有常壓的室外空氣時(shí)引起的壓力差而產(chǎn)生的。
有助于活動(dòng)葉片122a的旋轉(zhuǎn)且其壓力已經(jīng)減小(壓力能已經(jīng)耗費(fèi))的燃料氣體通過排氣控制部分124被排放到子電源部分11B的外部。順便提及，在圖3所示的發(fā)電模塊10A中，雖然就用于直接將子電源部分11散發(fā)的燃料氣體(廢氣)釋放到供電系統(tǒng)301外部的結(jié)構(gòu)給出了描述，但本發(fā)明并不局限于此，還可以具有將燃料氣體再利用為發(fā)電部分12的發(fā)電燃料的結(jié)構(gòu)，如下面的實(shí)施例所述。
因此，在根據(jù)這個(gè)結(jié)構(gòu)例子的子電源部分11B中，燃料包20A提供的發(fā)電燃料(燃料氣體)FL不一定必須具有易燃性(或可燃性)，在這種直接將用于產(chǎn)生電能的燃料氣體釋放到供電系統(tǒng)301外部的結(jié)構(gòu)中，當(dāng)考慮到發(fā)電燃料FL作為廢氣散發(fā)時(shí)，發(fā)電燃料理想的具有不可燃性或耐火性和沒有毒性。順便提及，不用說如果發(fā)電燃料由具有可燃性或包括有毒成分的物質(zhì)組成，在廢氣散發(fā)到外面以前需要耐火處理或解毒處理。
在根據(jù)這個(gè)結(jié)構(gòu)例子的子電源部分11B中，在根據(jù)燃料氣體的壓力能產(chǎn)生電能的結(jié)構(gòu)中，燃料氣體只通過子電源部分11B(燃?xì)廨啓C(jī)122)，就象上述的燃料電池的電化學(xué)反應(yīng)一樣不產(chǎn)生副產(chǎn)品(例如，水)。因此，當(dāng)具有不可燃性或耐火性但沒有毒性的物質(zhì)用作發(fā)電燃料時(shí)，或即使發(fā)電燃料是具有耐火性或毒性的物質(zhì)，當(dāng)采用一種能夠在將發(fā)電燃料散發(fā)到供電系統(tǒng)301外面以前執(zhí)行耐火處理或解毒處理的結(jié)構(gòu)時(shí)，也不必提供收集廢氣的裝置。
通過將具有這種結(jié)構(gòu)的發(fā)電裝置應(yīng)用到子電源部分，類似于上述的第一個(gè)結(jié)構(gòu)例子，只通過非常簡單的操作，即連接燃料包20A與發(fā)電模塊10A，高壓(燃料氣體)FL的發(fā)電燃料可以通過I/F部分30A自動(dòng)充入子電源部分11B(燃?xì)廨啓C(jī)122)，發(fā)電操作可以啟動(dòng)和繼續(xù)。而且，預(yù)定的電能總是由子電源部分11B自發(fā)地產(chǎn)生，只要發(fā)電燃料FL繼續(xù)提供，從而將電能提供給供電系統(tǒng)301內(nèi)外的預(yù)定結(jié)構(gòu)。
(子電源部分的第三個(gè)結(jié)構(gòu)例子)圖7A到7C是表示子電源部分第三結(jié)構(gòu)例子的圖，該子電源部分適用于根據(jù)這個(gè)實(shí)施例的發(fā)電模塊。
在第三個(gè)結(jié)構(gòu)例子中，舉一個(gè)具體的例子，子電源部分具有這種結(jié)構(gòu)，即發(fā)電裝置通過充入燃料包20A的發(fā)電燃料FL的壓力能(充壓或氣壓)驅(qū)動(dòng)一壓力驅(qū)動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)(轉(zhuǎn)缸式發(fā)動(dòng)機(jī))和將驅(qū)動(dòng)能轉(zhuǎn)換成電能。
如圖所示，按照第三個(gè)結(jié)構(gòu)例子的子電源部分110包括外殼131，具有橫截面大致為橢圓形的操作空間131a；轉(zhuǎn)子132，圍繞中心軸133沿著操作空間131a的內(nèi)壁旋轉(zhuǎn)，具有大致三角形的橫截面；和發(fā)電機(jī)(未示出)，直接連接到中心軸133。這里，關(guān)于子電源部分11C的結(jié)構(gòu)，通過應(yīng)用類似于上述每個(gè)實(shí)施例的微型機(jī)械制造工藝，子電源部分11C可以集成和形成在例如毫米數(shù)量級的小空間中。
在具有這種結(jié)構(gòu)的子電源部分11C中，操作空間131a保持在大致常溫。當(dāng)燃料以液態(tài)從進(jìn)口134a充入操作空間131a時(shí)，燃料被汽化和膨脹，通過將出口134b側(cè)控制到低氣壓，例如常壓，在由操作空間131a的內(nèi)壁和轉(zhuǎn)子132形成的操作室中產(chǎn)生氣壓差。如圖7A到7C所示，由于汽化的燃料氣體從進(jìn)口134a到出口134b(箭頭P3)的流動(dòng)產(chǎn)生的燃料氣體壓力，轉(zhuǎn)子132的內(nèi)圓周沿著中心軸133的外圓周旋轉(zhuǎn)。結(jié)果，燃料氣體的壓力能轉(zhuǎn)換成中心軸133的轉(zhuǎn)動(dòng)能，然后由連接到中心軸133的發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)換成電能。
這里，作為應(yīng)用于這個(gè)結(jié)構(gòu)例子的發(fā)電機(jī)，有可能極好地應(yīng)用一種發(fā)電機(jī)，該發(fā)電機(jī)利用例如電磁感應(yīng)或壓電轉(zhuǎn)換等公知的原理，類似于上述的第二個(gè)結(jié)構(gòu)例子。
在這個(gè)結(jié)構(gòu)例子中，因?yàn)檫€采用了根據(jù)燃料氣體的壓力能產(chǎn)生電能的結(jié)構(gòu)，燃料氣體只通過子電源部分11C(外殼131中的操作空間131a)以便產(chǎn)生電能，由此作為發(fā)電燃料的燃料氣體不需要一定具有可燃性(或易燃性)。有可能極好地應(yīng)用燃料氣體，只要當(dāng)它提供給子電源部分11C時(shí)，它是至少在預(yù)定環(huán)境條件下，例如常溫或常壓下變成汽化和膨脹為預(yù)定立方體積的高壓燃料氣體的物質(zhì)。
通過將具有這種結(jié)構(gòu)的發(fā)電裝置應(yīng)用到子電源部分，所以，類似于上述的每個(gè)實(shí)施例，只通過非常簡單的操作，即連接燃料包20A與發(fā)電模塊10A，高壓發(fā)電燃料(燃料氣體)FL可以通過I/F部分30A自動(dòng)充入子電源部分11C(操作空間131a)，且發(fā)電操作可以啟動(dòng)和繼續(xù)。而且，預(yù)定的電能總是由子電源部分11C自發(fā)地產(chǎn)生，只要發(fā)電燃料FL繼續(xù)提供，從而將電能提供給供電系統(tǒng)301內(nèi)外的預(yù)定結(jié)構(gòu)。
(子電源部分的第四個(gè)結(jié)構(gòu)例子)圖8A到8C是表示子電源部分第四結(jié)構(gòu)例子的示意結(jié)構(gòu)圖，該子電源部分適用于根據(jù)這個(gè)實(shí)施例的發(fā)電模塊。
在第四個(gè)結(jié)構(gòu)例子中，舉一個(gè)具體的例子，子電源部分具有這樣的結(jié)構(gòu)，即發(fā)電裝置通過熱電轉(zhuǎn)換發(fā)電產(chǎn)生電能，它利用充入燃料包20A的發(fā)電燃料FL的催化燃燒反應(yīng)產(chǎn)生的熱能而引起的溫差。
如圖8A所示，根據(jù)第四個(gè)結(jié)構(gòu)例子的子電源部分11D具有溫差發(fā)電機(jī)的結(jié)構(gòu)，通常包括催化燃燒部分141，用于通過使發(fā)電燃料FL進(jìn)行催化燃燒產(chǎn)生熱能；固定溫度部分142，用于保持大致固定的溫度；和熱電轉(zhuǎn)換單元143，連接在第一和第二溫度端之間，催化燃燒部分141確定為第一溫度端，固定溫度部分142為第二溫度端。這里，如圖8B所示，熱電轉(zhuǎn)換單元143具有這種結(jié)構(gòu)，即兩種半導(dǎo)體或金屬(為了方便此后將稱為″金屬等等″)的端子MA和MB彼此相連(例如，金屬等等MB連接到金屬等等MA的兩端)，各自的連接部分N1和N2分別連接到催化燃燒部分141(第一個(gè)溫度端)和固定溫度部分142(第二個(gè)溫度端)。固定溫度部分142例如具有這樣的結(jié)構(gòu)，即通過提供給裝置DVC的開口部分等等暴露于室外空氣中，供電系統(tǒng)301連接到裝置DVC并保持大致固定的溫度。關(guān)于由所說明的溫差發(fā)電機(jī)組成的子電源部分11D的結(jié)構(gòu)，類似于上述的每個(gè)實(shí)施例，通過應(yīng)用微型機(jī)械制造工藝，子電源部分11D可以集成和形成在小空間中。
在具有這種結(jié)構(gòu)的子電源部分11D中，如圖8C所示，當(dāng)充入燃料包20A的發(fā)電燃料(燃燒氣體)FL通過I/F部分30A提供給催化燃燒部分141，熱量通過催化燃燒反應(yīng)產(chǎn)生，催化燃燒部分141的溫度(第一溫度端)增加。另一方面，因?yàn)楣潭囟炔糠?42配置成保持其溫度大致恒定，在催化燃燒部分141和固定溫度部分142之間產(chǎn)生溫差。然后，產(chǎn)生預(yù)定的電動(dòng)勢，熱電轉(zhuǎn)換單元143根據(jù)這個(gè)溫差通過塞貝克效應(yīng)產(chǎn)生電能。
具體的說，在第一溫度端(連接部分N1)的溫度稱為Ta，第二溫度端(連接部分N2)的溫度稱為Tb(＜Ta)的情況下，如果溫度Ta和Tb的溫差小，則在圖8B所示的輸出端Oa和Ob之間產(chǎn)生Vab＝Sab*(Ta-Tb)的電壓。這里，Sab表示金屬等等MA和MB的相對塞貝克系數(shù)。
因此，通過將具有這種結(jié)構(gòu)的發(fā)電裝置應(yīng)用到子電源部分，類似于上述的每個(gè)結(jié)構(gòu)例子，只通過非常簡單的操作，即連接燃料包20A與發(fā)電模塊10A，發(fā)電燃料(液體燃料或液化燃料或氣體燃料)通過I/F部分30A自動(dòng)充入子電源部分11D(催化燃燒部分141)，產(chǎn)生催化燃燒反應(yīng)產(chǎn)生的熱能，溫差發(fā)電機(jī)的發(fā)電操作可以啟動(dòng)和繼續(xù)。而且，預(yù)定的電能總是由子電源部分11D自發(fā)地產(chǎn)生，只要發(fā)電燃料FL繼續(xù)提供，從而將電能提供給供電系統(tǒng)301內(nèi)外的預(yù)定結(jié)構(gòu)。
盡管已經(jīng)關(guān)于溫差發(fā)電機(jī)給出了描述，溫差發(fā)電機(jī)根據(jù)這個(gè)結(jié)構(gòu)例子的催化燃燒部分141和固定溫度部分142之間的溫差通過塞貝克效應(yīng)產(chǎn)生電能，本發(fā)明并不局限于此，還具有這樣的結(jié)構(gòu)，即根據(jù)通過加熱金屬而從金屬表面散發(fā)的自由電子的熱電子發(fā)射現(xiàn)象產(chǎn)生電能。
(子電源部分的第五個(gè)結(jié)構(gòu)例子)圖9A和9B是表示子電源部分第五個(gè)結(jié)構(gòu)例子的圖，該子電源部分適用于根據(jù)這個(gè)實(shí)施例的發(fā)電模塊。
在第五個(gè)結(jié)構(gòu)例子中，舉一個(gè)具體的例子，子電源部分具有這樣的結(jié)構(gòu)，即發(fā)電裝置通過熱電轉(zhuǎn)換發(fā)電產(chǎn)生電能，它利用充入燃料包20A的發(fā)電燃料(液體燃料)FL吸收汽化反應(yīng)的熱能引起的溫差。
如圖9A所示，根據(jù)第五個(gè)結(jié)構(gòu)例子的子電源部分11D具有溫差發(fā)電機(jī)的結(jié)構(gòu)，通常包括加熱和冷卻保持部分151，用于當(dāng)發(fā)電燃料(特別是液化燃料)FL汽化時(shí)，通過吸收熱能保持加熱和冷卻；固定溫度部分152，用于保持大致固定的溫度；和熱電轉(zhuǎn)換單元153，連接在第一和第二溫度端之間，加熱和冷卻保持部分151確定為第一溫度端，固定溫度部分152為第二溫度端。這里，熱電轉(zhuǎn)換單元153具有等同于上述第四個(gè)結(jié)構(gòu)例子(參見圖8B)所示的結(jié)構(gòu)。而且，固定溫度部分152通過接觸或暴露于供電系統(tǒng)301內(nèi)外的其它區(qū)域配置成保持大致固定的溫度。順便提及，關(guān)于由附圖所示的溫差發(fā)電機(jī)組成的子電源部分11E的結(jié)構(gòu)，類似于上述每個(gè)結(jié)構(gòu)例子，子電源部分11E集成和形成在一小空間中。
在具有這種結(jié)構(gòu)的子電源部分11E中，如圖9B所示，當(dāng)預(yù)定壓力情況下的充入燃料包20A的發(fā)電燃料(液化燃料)FL通過I/F部分30A提供給子電源部分11E并傳送到例如常溫或常壓的預(yù)定環(huán)境條件，發(fā)電燃料FL被汽化。此刻，熱能從周圍吸收，加熱和冷卻保持部分151的溫度降低。另一方面，因?yàn)楣潭囟炔糠?52配置成保持其溫度大致恒定，在加熱和冷卻保持部分151和固定溫度部分152之間產(chǎn)生溫差。然后，產(chǎn)生預(yù)定的電動(dòng)勢，熱電轉(zhuǎn)換單元153根據(jù)這個(gè)溫差，并通過塞貝克效應(yīng)產(chǎn)生電能，類似于上述的第四個(gè)結(jié)構(gòu)例子。
通過將具有這種結(jié)構(gòu)的發(fā)電裝置應(yīng)用到子電源部分，所以，類似于上述的每個(gè)結(jié)構(gòu)例子，只通過非常簡單的操作，即連接燃料包20A與發(fā)電模塊10A，發(fā)電燃料(液化燃料)FL通過I/F部分30A自動(dòng)充入子發(fā)電部分11E，熱能由汽化反應(yīng)吸收以加熱和冷卻，溫差發(fā)電機(jī)的發(fā)電操作可以啟動(dòng)和繼續(xù)。而且，預(yù)定的電能總是由子電源部分11E自發(fā)地產(chǎn)生，只要發(fā)電燃料FL繼續(xù)提供，從而將電能提供給供電系統(tǒng)301內(nèi)外的預(yù)定結(jié)構(gòu)。
在這個(gè)結(jié)構(gòu)例子，盡管已經(jīng)給出了溫差發(fā)電機(jī)的描述，即根據(jù)加熱和冷卻保持部分151和固定溫度部分152之間的溫差通過塞貝克效應(yīng)產(chǎn)生電能，但本發(fā)明并不局限于此，可還具有根據(jù)熱電子發(fā)射現(xiàn)象產(chǎn)生電能的結(jié)構(gòu)。
(子電源部分的第六個(gè)結(jié)構(gòu)例子)圖10是表示子電源部分第六個(gè)結(jié)構(gòu)例子的圖，該子電源部分適用于根據(jù)這個(gè)實(shí)施例的發(fā)電模塊。
在第六個(gè)結(jié)構(gòu)例子中，舉一個(gè)具體的例子，子電源部分具有這種結(jié)構(gòu)，即發(fā)電裝置相對于充入燃料包20A的發(fā)電燃料利用生化反應(yīng)產(chǎn)生電能。
如圖10所示，根據(jù)第六個(gè)結(jié)構(gòu)例子的子電源部分11F通常包括生物培養(yǎng)箱(bio-culture)161，其中存儲與作為營養(yǎng)源的發(fā)電燃料一起生長的微生物或生物催化劑(為了方便此后將稱為″微生物等等″)BIO；和在微生物培養(yǎng)箱161中設(shè)置的陽極側(cè)電極161a和陰極側(cè)電極161b。在這種結(jié)構(gòu)中，通過從燃料包20A通過I/F部分30A提供發(fā)電燃料FL，新陳代謝等等(生化反應(yīng))，例如微生物等等BIO的呼吸作用在生物培養(yǎng)箱161中產(chǎn)生并產(chǎn)生電子(e-)。陽極側(cè)電極161a俘獲這個(gè)電子可以從輸出端Oa和Ob獲得預(yù)定電能。
因此，通過將具有這種結(jié)構(gòu)的發(fā)電裝置應(yīng)用一源的營養(yǎng)用于子電源部分，類似于上述的每個(gè)結(jié)構(gòu)例子，只通過非常簡單的操作，即連接燃料包20A與發(fā)電模塊10A，可以是微生物等等BIO的營養(yǎng)源的發(fā)電燃料FL通過I/F部分30A自動(dòng)充入子電源部分11F(微生物培養(yǎng)箱161)，通過微生物等等BIO的生化反應(yīng)的發(fā)電操作開始。而且，能夠總是自發(fā)地產(chǎn)生預(yù)定的電能，只要繼續(xù)提供發(fā)電燃料，從而將電能提供給供電系統(tǒng)301內(nèi)外的預(yù)定結(jié)構(gòu)。
在生化反應(yīng)中，在利用微生物等等BIO的光合作用發(fā)電的情況下，通過采用例如這樣一種結(jié)構(gòu)能夠不斷自發(fā)地產(chǎn)生預(yù)定的電能，即外部光線能夠進(jìn)入提供給供電系統(tǒng)301所連接的裝置DVC的開口部分等等。
(子電源部分的第七個(gè)結(jié)構(gòu)例子)圖11A和11B是表示子電源部分的第七個(gè)結(jié)構(gòu)例子的圖，這個(gè)子電源部分適用于根據(jù)這個(gè)實(shí)施例的發(fā)電模塊。
在第七個(gè)結(jié)構(gòu)例子中，舉一個(gè)具體的例子，子電源部分具有這樣一種結(jié)構(gòu)，即發(fā)電裝置將燃料包20A提供的發(fā)電燃料的流體運(yùn)動(dòng)所產(chǎn)生的振動(dòng)能轉(zhuǎn)換成電能。
如圖11A所示，根據(jù)第七個(gè)結(jié)構(gòu)例子的子電源部分11G具有一種振動(dòng)發(fā)電機(jī)的結(jié)構(gòu)，通常包括圓柱形振動(dòng)器171，它被配置成這樣一種模式，即它的至少一端能夠在由液體或氣體組成的發(fā)電燃料沿一預(yù)定方向移動(dòng)時(shí)振動(dòng)，并具有在其振動(dòng)端171a設(shè)置的電磁線圈173；和被插入這個(gè)振動(dòng)器中的定子172，具有與電磁線圈173相對設(shè)置的永磁鐵174，并且相對于發(fā)電燃料的運(yùn)動(dòng)不產(chǎn)生振動(dòng)。在這樣一種結(jié)構(gòu)中，如圖11B所示，通過自燃料包20A通過I/F部分30A提供發(fā)電燃料FL，振動(dòng)器171(振動(dòng)端171a)沿著大體垂直于發(fā)電燃料FL流動(dòng)的方向(圖中的箭頭P4)相對于定子172產(chǎn)生預(yù)定數(shù)目的振動(dòng)。永磁鐵174和電磁線圈173之間的相對位置通過該振動(dòng)而變化，從而產(chǎn)生電磁感應(yīng)，因此通過電磁線圈173獲得預(yù)定的電能。
因此，通過將具有這樣一種結(jié)構(gòu)的發(fā)電裝置應(yīng)用于子電源部分，類似于上述的每個(gè)結(jié)構(gòu)例子，只通過非常簡單的操作，即連接燃料包20A與發(fā)電模塊10A，作為流體的發(fā)電燃料FL就可以通過I/F部分30A自動(dòng)饋送到子電源部分11G，并啟動(dòng)振動(dòng)器171的通過流體運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換振動(dòng)能的發(fā)電操作。而且，能夠不斷自發(fā)地產(chǎn)生預(yù)定的電功率，只要繼續(xù)提供發(fā)電燃料FL，從而將電功率提供給供電系統(tǒng)301內(nèi)外的預(yù)定結(jié)構(gòu)。
上述的每個(gè)結(jié)構(gòu)例子只說明了子電源部分11應(yīng)用于發(fā)電模塊10A的一個(gè)例子，并沒有打算限定根據(jù)本發(fā)明的供電系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)。簡言之，應(yīng)用于本發(fā)明的子電源部分11也能夠具有任何其它的結(jié)構(gòu)，只要能夠根據(jù)能量轉(zhuǎn)換作用在子電源部分11內(nèi)部產(chǎn)生電能，這些能量轉(zhuǎn)換作用例如是當(dāng)直接在燃料包20A中提供液體燃料或液化燃料或氣體燃料時(shí)電化學(xué)反應(yīng)、電磁感應(yīng)、吸熱反應(yīng)所包括的生熱或溫差。例如，它可能是氣壓驅(qū)動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)(而不是燃?xì)廨啓C(jī)或轉(zhuǎn)缸式發(fā)動(dòng)機(jī))與利用電磁感應(yīng)或壓電轉(zhuǎn)換的發(fā)電機(jī)的組合?；蛘撸绾笪乃枋龅?，能夠應(yīng)用這樣的結(jié)構(gòu)，即除了等同于上述每個(gè)子電源部分11的發(fā)電裝置之外還提供電能蓄電裝置(蓄電裝置-condensing device)，由子電源部分11產(chǎn)生的電能(二次電能)被部分積累，然后當(dāng)啟動(dòng)供電系統(tǒng)301(發(fā)電部分12)時(shí)，它能夠作為啟動(dòng)電能提供給發(fā)電部分12或輸出控制部分14。
(子電源部分的第八結(jié)構(gòu)例子)圖12、圖13到15、和圖16到18是表示子電源部分的第八個(gè)結(jié)構(gòu)例子和工作狀態(tài)的示意結(jié)構(gòu)圖，該子電源部分適用于根據(jù)這個(gè)實(shí)施例的發(fā)電模塊，沿著附圖布線的箭頭表示電流流動(dòng)的方向。
如圖12所示，根據(jù)第八個(gè)結(jié)構(gòu)例子配置的子電源部分11H通常包括發(fā)電裝置(例如，上述每個(gè)結(jié)構(gòu)例子中所述的子電源部分)181，當(dāng)充入燃料包20中的發(fā)電燃料(液體燃料或液化燃料或氣體燃料)FL直接通過設(shè)置至I/F部分30的燃料輸送管通過毛細(xì)現(xiàn)象提供時(shí)，能夠自發(fā)地產(chǎn)生電能(二次電能)；電荷存儲部分182，用于存儲由發(fā)電裝置181產(chǎn)生的電能的一部分并由蓄電池、電容器等等組成；和開關(guān)183，用于根據(jù)操作控制部分13的操作控制信號，轉(zhuǎn)換和設(shè)置電荷存儲部分182的電能存儲和釋放。
在這樣一種結(jié)構(gòu)中，發(fā)電裝置181所產(chǎn)生的電能輸出作為裝置DVC的控制器電能和操作控制部分13的操作電能，當(dāng)繼續(xù)從燃料包提供發(fā)電燃料時(shí)，發(fā)電裝置181被不斷地驅(qū)動(dòng)，一部分電能通過開關(guān)183適當(dāng)?shù)卮鎯υ陔姾纱鎯Σ糠?82中。隨后，例如，當(dāng)操作控制部分13通過電壓監(jiān)視部分16檢測到供電電壓發(fā)生變化而檢測到裝置DVC(負(fù)載LD)驅(qū)動(dòng)啟動(dòng)時(shí)，開關(guān)183的連接狀態(tài)根據(jù)從操作控制部分13輸出的操作控制信號而被改變，存儲在電荷存儲部分182的電能作為電動(dòng)勢提供給發(fā)電部分12或輸出控制部分14。
這里，當(dāng)因?yàn)檠b置DVC被長期驅(qū)動(dòng)而導(dǎo)致發(fā)電部分12或輸出控制部分14所消耗的電荷存儲部分182中的電荷減少到某種程度時(shí)，可能以這樣一種模式控制，即通過轉(zhuǎn)換發(fā)電部分12不能完全放電電荷存儲部分182，從而向裝置DVC和電荷存儲部分182提供電能。另外，當(dāng)發(fā)電部分12向裝置DVC提供電能時(shí)，發(fā)電裝置181可能連續(xù)地充電電荷存儲部分182。順便提及，在稍后描述的第二個(gè)實(shí)施例中，當(dāng)應(yīng)用這個(gè)結(jié)構(gòu)例子作為子電源部分11時(shí)，通過終端部分ELx接收從裝置DVC的控制器CNT輸出和表示負(fù)載LD從斷路狀態(tài)啟動(dòng)并轉(zhuǎn)換到接通狀態(tài)的負(fù)載驅(qū)動(dòng)信息，操作控制部分13檢測到裝置DVC(負(fù)載LD)的驅(qū)動(dòng)和輸出用于轉(zhuǎn)換開關(guān)183的連接狀態(tài)的操作控制信號。
因此，根據(jù)具有這樣一種結(jié)構(gòu)的子電源部分，即使發(fā)電裝置181每單位時(shí)間產(chǎn)生的電能設(shè)置得很低(弱電力)，也能夠通過瞬時(shí)放電電荷存儲部分182積累的電能將具有足夠高的驅(qū)動(dòng)電能特性的電能提供給發(fā)電部分12或輸出控制部分14。因此，因?yàn)榘l(fā)電裝置181的發(fā)電能力能夠設(shè)置得足夠低，子電源部分11的結(jié)構(gòu)可以最小化。
作為根據(jù)這個(gè)結(jié)構(gòu)例子的子電源部分，如圖13到15所示，能夠采用這樣的結(jié)構(gòu)其中省略發(fā)電裝置181，只提供由預(yù)先充電的電容器組成的電荷存儲部分182。
在圖13到15中，電荷存儲部分182除了具有能夠不斷地將用于控制器CNT的控制器電能和用于負(fù)載LD的負(fù)載驅(qū)動(dòng)電能從正電極終端EL(+)和負(fù)電極終端EL(-)提供到裝置DVC的功能之外，還具有根據(jù)需要通過開關(guān)183a將電能提供給輸出控制部分14的功能。
控制器CNT具有使開關(guān)LS打開的功能，以便當(dāng)裝置DVC通過裝置DVC操作員的操作或由于某種原因啟動(dòng)時(shí)向負(fù)載LD提供電能。
操作控制部分13具有檢測電荷存儲部分182中電荷存儲狀態(tài)的功能。操作控制部分13打開開關(guān)183a，只有當(dāng)電荷存儲部分182中存儲的電荷不足時(shí)驅(qū)動(dòng)輸出控制部分14和啟動(dòng)發(fā)電部分12，而與負(fù)載LD的驅(qū)動(dòng)狀態(tài)無關(guān)。
在這樣一種結(jié)構(gòu)中，圖13表示這樣一種情形，其中開關(guān)LS因?yàn)檠b置DVC的負(fù)載LD沒被驅(qū)動(dòng)和處于備用狀態(tài)而被關(guān)閉時(shí)，電荷存儲部分182向控制器CNT提供電能。此刻，因?yàn)殡姾纱鎯Σ糠?82存儲了足以提供預(yù)定量電能的電荷，所以操作控制部分13關(guān)閉開關(guān)183a。
圖14表示了類似設(shè)置備用狀態(tài)的環(huán)境，但是操作控制部分13檢測到電荷存儲部分182的電荷量減少到低于預(yù)定量并打開開關(guān)183a。輸出控制部分14利用來自電荷存儲部分182的電能開始驅(qū)動(dòng)并將預(yù)定量的燃料等等從燃料包20提供到發(fā)電部分12。而且，輸出控制部分14以這樣一種模式向發(fā)電部分12提供電能，即發(fā)電部分12的加熱器在預(yù)定時(shí)間內(nèi)達(dá)到預(yù)定的溫度。結(jié)果，發(fā)電部分12產(chǎn)生電能，電荷存儲部分182通過使用此電能進(jìn)入存儲電荷的充電模式并保持備用電源放電模式以便繼續(xù)驅(qū)動(dòng)控制器CNT。然后，由此狀態(tài)，當(dāng)預(yù)定量的電荷存儲在電荷存儲部分182時(shí)，操作控制部分13如上述的圖13所示將開關(guān)183a轉(zhuǎn)換到斷路狀態(tài)。
圖15表示這樣一種情形，即通過控制器CNT檢測到通過裝置DVC操作員的操作或由于某種原因使得DVC啟動(dòng)，開關(guān)LS被打開。當(dāng)操作控制部分13利用負(fù)載LD和裝置DVC的控制器CNT的電能消耗檢測到存儲在電荷存儲部分182的電荷量低于預(yù)定量時(shí)，操作控制部分13打開充當(dāng)啟動(dòng)控制部分的開關(guān)183a，輸出控制部分14驅(qū)動(dòng)發(fā)電部分12以產(chǎn)生電力，從而充電電荷存儲部分182。然后，當(dāng)電荷存儲部分182充入足夠的電荷時(shí)，操作控制部分13檢測到這個(gè)狀態(tài)和關(guān)閉開關(guān)183a，以便停止發(fā)電部分12的發(fā)電和操作控制部分13的驅(qū)動(dòng)。
與當(dāng)操作控制部分13檢測到開關(guān)183a必須打開時(shí)充入電荷存儲部分182電荷量所對應(yīng)的門限值和與當(dāng)操作控制部分13檢測到開關(guān)183a必須關(guān)閉時(shí)充入電荷存儲部分182電荷量所對應(yīng)的門限值可以設(shè)置成彼此大體上相等，關(guān)閉開關(guān)183a的門限值可以設(shè)置得較大。
在具有這樣一種結(jié)構(gòu)的供電系統(tǒng)中，這個(gè)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能操作與上述圖12所示的供電系統(tǒng)的區(qū)別在于子電源部分本身不具有產(chǎn)生電能的功能；發(fā)電部分12根據(jù)電荷存儲部分182的充電狀態(tài)產(chǎn)生電能，而與負(fù)載LD的驅(qū)動(dòng)狀態(tài)無關(guān)；操作控制部分13檢測到電荷存儲部分182的充電狀態(tài)，然后控制開關(guān)183a；和電荷存儲部分182向裝置DVC提供電能。另外，因?yàn)楣╇娤到y(tǒng)具有這樣一種結(jié)構(gòu)，它好到只利用電荷存儲部分182中電荷的充電狀態(tài)就足以使發(fā)電部分12控制發(fā)電和停止發(fā)電，而無需從裝置DVC的控制器CNT獲得負(fù)載驅(qū)動(dòng)信息。因此，用于輸入負(fù)載驅(qū)動(dòng)信息的端部ELx不再必要，可以采用雙電極端子結(jié)構(gòu)，從而導(dǎo)致與任何其它一般電池兼容的優(yōu)點(diǎn)。此外，因?yàn)楫?dāng)發(fā)電部分12停止時(shí)，作為子電源部分的電荷存儲部分182不連續(xù)地消耗燃料包20中的燃料發(fā)電，還具有不浪費(fèi)燃料包20中的燃料的優(yōu)點(diǎn)。而且，還具有這樣的優(yōu)點(diǎn)，即裝置DVC不必包括用于提供來自控制器CNT的負(fù)載驅(qū)動(dòng)信息給供電系統(tǒng)的電路。
現(xiàn)在將參照圖16到18描述根據(jù)這個(gè)結(jié)構(gòu)例子的具有電荷存儲類型的子電源部分的另一個(gè)供電系統(tǒng)。
在圖16到18中，電荷存儲部分182除了具有能夠不斷地將用于控制器CNT的控制器電能從正電極終端EL(+)和負(fù)電極終端EL(-)提供到裝置DVC的功能之外，還具有根據(jù)需要通過開關(guān)183b將電能提供給輸出控制部分14以便驅(qū)動(dòng)發(fā)電部分12的功能。
控制器CNT具有打開開關(guān)LS的功能，以便當(dāng)裝置DVC由于裝置DVC操作員的操作或由于某種原因被啟動(dòng)時(shí)向負(fù)載LD提供電能。
操作控制部分13具有檢測電荷存儲部分182中電荷存儲狀態(tài)的功能。只有當(dāng)存儲在電荷存儲部分182的電荷量不足時(shí)，操作控制部分13打開開關(guān)183b并驅(qū)動(dòng)輸出控制部分14，以使發(fā)電部分12產(chǎn)生電能，而與負(fù)載LD的驅(qū)動(dòng)狀態(tài)無關(guān)。而且，操作控制部分13打開開關(guān)183c，并輸出在發(fā)電部分12產(chǎn)生的電能以及電荷存儲部分182的電能，作為用于控制器CNT的控制器電能和用于負(fù)載LD的負(fù)載驅(qū)動(dòng)電能。
圖16表示在這樣一種結(jié)構(gòu)中這樣一種情形操作控制部分13關(guān)閉開關(guān)183(開關(guān)183b和開關(guān)183c)并停止驅(qū)動(dòng)發(fā)電部分12和輸出控制部分14，當(dāng)裝置DVC處于備用模式和操作控制部分13確定電荷存儲部分182具有足夠的電荷存儲在其中時(shí)，電荷存儲部分182向控制器CNT提供電能。
圖17表示這樣一種環(huán)境，即當(dāng)裝置DVC處于備用模式和操作控制部分13確定存儲在電荷存儲部分182的電荷減少到預(yù)定量時(shí)，因?yàn)椴或?qū)動(dòng)負(fù)載LD而使減少的過程很慢，操作控制部分13打開開關(guān)183b并且打開開關(guān)183c，以便從電荷存儲部分182向輸出控制部分14提供驅(qū)動(dòng)電能，輸出控制部分14和發(fā)電部分12從而被驅(qū)動(dòng)，電荷利用發(fā)電部分12產(chǎn)生的電能被存儲在電荷存儲部分182。此時(shí)，輸出控制部分14利用來自電荷存儲部分182的電能開始驅(qū)動(dòng)，將預(yù)定量的燃料等等從燃料包20提供到發(fā)電部分12，并且向發(fā)電部分12提供電能，以使發(fā)電部分12的加熱器在能夠預(yù)定時(shí)間內(nèi)達(dá)到預(yù)定的溫度。同時(shí)，電荷存儲部分182不斷地向控制器CN提供電能。然后，當(dāng)自此狀態(tài)預(yù)定量的電荷存儲在電荷存儲部分182中時(shí)，如上述的圖16所示，操作控制部分13關(guān)閉開關(guān)183(開關(guān)183b和183c)。
圖18表示這樣一種情況，即負(fù)載LD通過控制器CNT打開開關(guān)LS來驅(qū)動(dòng)，當(dāng)操作控制部分13確定存儲在電荷存儲部分182的電荷減少到預(yù)定量，且因?yàn)轵?qū)動(dòng)負(fù)載LD而使衰減過程很快時(shí)，操作控制部分13打開開關(guān)183b并驅(qū)動(dòng)輸出控制部分14，以使發(fā)電部分12發(fā)電，操作控制部分13還打開開關(guān)183c，并輸出在發(fā)電部分12產(chǎn)生的電能連同來自電荷存儲部分182的電能，作為用于控制器CNT的控制器電能和用于負(fù)載LD的負(fù)載驅(qū)動(dòng)電能。發(fā)電部分12每單位時(shí)間產(chǎn)生的電能量可以設(shè)置成大于當(dāng)如圖17所示將電荷存入電荷存儲部分182(充電)時(shí)的量。
<發(fā)電部分12>
應(yīng)用于根據(jù)這個(gè)實(shí)施例的發(fā)電模塊的發(fā)電部分12，如3所示，具有這樣一種結(jié)構(gòu)，即根據(jù)操作控制部分13的啟動(dòng)控制，利用燃料包20提供的發(fā)電燃料FL的物理或化學(xué)能，產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)裝置DVC(負(fù)載LD)所需的預(yù)定電能(第一電能)。舉一個(gè)發(fā)電部分12的具體結(jié)構(gòu)，有可能應(yīng)用各種結(jié)構(gòu)，例如利用燃料包20(燃料電池)提供的發(fā)電燃料的電化學(xué)反應(yīng)的結(jié)構(gòu)，利用燃燒反應(yīng)產(chǎn)生的熱能(溫差發(fā)電)的結(jié)構(gòu)，利用通過燃燒反應(yīng)等等產(chǎn)生的壓力能旋轉(zhuǎn)發(fā)電機(jī)產(chǎn)生電能的動(dòng)態(tài)能量轉(zhuǎn)換作用(內(nèi)燃/外燃機(jī)發(fā)電)的結(jié)構(gòu)，或利用電磁感應(yīng)原理等等將發(fā)電燃料FL的流體能或熱能轉(zhuǎn)換成電能(電磁流體機(jī)理發(fā)電機(jī)、熱聲效應(yīng)發(fā)電機(jī)等等)的結(jié)構(gòu)這里，因?yàn)榘l(fā)電部分12產(chǎn)生的電能(第一電能)是用于驅(qū)動(dòng)整個(gè)裝置DVC各種功能(負(fù)載LD)的主電源，驅(qū)動(dòng)電能特性設(shè)置得非常高。因此，當(dāng)上述的子電源部分11(電荷存儲部分182)提供裝置DVC的控制器電能或用于操作控制部分13，輸出控制部分14，發(fā)電部分12的操作電能等等且發(fā)電部分12提供用于負(fù)載LD的負(fù)載驅(qū)動(dòng)電能時(shí)，子電源部分11提供的電能(二次電能)本質(zhì)上不同于發(fā)電部分12提供的電能。
現(xiàn)在將參照附圖在下文簡短地描述每個(gè)具體的例子。
(發(fā)電部分的第一個(gè)結(jié)構(gòu)例子)圖19是表示適用于根據(jù)這個(gè)實(shí)施例的發(fā)電模塊的發(fā)電部分的第一個(gè)結(jié)構(gòu)例子的圖，圖20A和20B是表示適用于根據(jù)這個(gè)結(jié)構(gòu)例子的發(fā)電部分的燃料轉(zhuǎn)化部分中的氫氣產(chǎn)生過程的視圖，這里，將適當(dāng)?shù)貐⒖忌鲜龉╇娤到y(tǒng)的結(jié)構(gòu)(圖3)給出說明。
在第一個(gè)結(jié)構(gòu)例子中，舉一個(gè)具體的例子，發(fā)電部分具有采用燃料轉(zhuǎn)化系統(tǒng)的質(zhì)子交換膜燃料電池的結(jié)構(gòu)，由此使用從燃料包20A通過輸出控制部分14提供的發(fā)電燃料FL和通過電化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生電能。
如圖19所示，發(fā)電部分12A配置成大致包括燃料轉(zhuǎn)化部分(燃料轉(zhuǎn)化器)210a，相對于燃料包20A提供的發(fā)電燃料FL，利用預(yù)定的轉(zhuǎn)化反應(yīng)提取包含在發(fā)電燃料FL中的預(yù)定燃料組分(氫氣)；和燃料電池部分210b，通過利用燃料轉(zhuǎn)化部分210a提取的燃料組分的電化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)生用于驅(qū)動(dòng)負(fù)載214(裝置DVC或負(fù)載LD)的預(yù)定電能(第一電能)。
如圖20A所示，燃料轉(zhuǎn)化部分210a的氣體轉(zhuǎn)化反應(yīng)部分210X通常從燃料包20A經(jīng)輸出控制部分14提供的發(fā)電燃料FL，通過由蒸發(fā)和蒸氣轉(zhuǎn)化反應(yīng)組成的每個(gè)過程提取燃料組分。例如，在利用用作發(fā)電燃料FL的甲醇(CH3OH)和水(H2O)產(chǎn)生氫氣(H2)的情況下，在蒸發(fā)步驟，甲醇(CH3OH)和水(H2O)首先被輸出控制部分14控制的加熱器將作為液體燃料的甲醇和水設(shè)置在溫度條件大致在沸點(diǎn)的空氣中來蒸發(fā)。
然后，在蒸氣轉(zhuǎn)化反應(yīng)過程中，通過利用加熱器將空氣設(shè)置在用于蒸發(fā)甲醇(CH3OH)和水(H2O)的大致300℃的溫度條件下，吸收49.4kJ/mol的熱能，如下面的化學(xué)方程式(3)所示產(chǎn)生氫氣(H2)和少量的二氧化碳(CO2)。在蒸氣轉(zhuǎn)化過程中，除氫氣(H2)和二氧化碳(CO2)之外還會產(chǎn)生少量的一氧化碳(CO)作為副產(chǎn)品。
(3)
這里，如圖20B所示，可以在蒸氣轉(zhuǎn)化反應(yīng)部分210X的后級提供用于消除蒸氣轉(zhuǎn)化反應(yīng)中產(chǎn)生的副產(chǎn)品一氧化碳(CO)的一選擇的氧化催化劑部分210Y，因此一氧化碳(CO)可以通過各自的過程轉(zhuǎn)換成二氧化碳(CO2)和氫氣(H2)，這些過程由水轉(zhuǎn)移反應(yīng)和選定的氧化反應(yīng)組成，從而抑制有害物質(zhì)的散發(fā)。具體的說，在選定氧化催化劑部分210Y中的水轉(zhuǎn)移反應(yīng)過程中，使水(蒸氣；H2O)與一氧化碳(CO)反應(yīng)產(chǎn)生40.2kJ/mol的熱能，如下面的化學(xué)方程式(4)所示產(chǎn)生二氧化碳(CO2)和氫氣(H2)。
(4)另外，選定的氧化反應(yīng)部分210Z可以在選定的氧化催化劑部分210Y的后級提供。在選定的氧化反應(yīng)過程中，通過使氧氣(O2)與還沒有通過水轉(zhuǎn)移反應(yīng)變?yōu)槎趸?CO2)和氫氣(H2)的一氧化碳(CO)反應(yīng)產(chǎn)生283.5kJ/mol的熱能，如下面的化學(xué)方程式(5)所示產(chǎn)生二氧化碳(CO2)。選定的氧化反應(yīng)部分210Z可以在蒸氣轉(zhuǎn)化反應(yīng)部分210X的后級提供。
(5)上述一系列燃料轉(zhuǎn)化反應(yīng)產(chǎn)生的除了氫氣之外的少量產(chǎn)品(主要是二氧化碳)通過設(shè)置至發(fā)電模塊10A的散發(fā)孔(未示出；這將在具體的結(jié)構(gòu)例子中描述)散發(fā)到空中。
具有這種功能的燃料轉(zhuǎn)化部分的具體結(jié)構(gòu)將隨后在具體結(jié)構(gòu)例子以及其它結(jié)構(gòu)中解釋。
如圖19所示，類似于應(yīng)用于上述子電源部分11的燃料直接提供的燃料電池，燃料電池部分210b通常包括燃料電極(陰極)211，由例如鉑、鈀、鉑釕的催化劑微粒粘附的碳電極組成；空氣電極(陽極)212，由例如鉑的催化劑微粒粘附的碳電極組成；和插入在燃料電極211和空氣電極212之間的類似薄膜的離子傳導(dǎo)膜(交換膜)。這里，燃料轉(zhuǎn)化部分210a提取的氫氣(H2)從發(fā)電燃料FL提供給燃料電極211，提供的FL量受到后面描述的輸出控制部分14的控制，同時(shí)空氣中的氧氣(O2)提供給空氣電極212。因此，通過下面的電化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行發(fā)電，可以是預(yù)定驅(qū)動(dòng)電能(電壓/電流)的電能提供給負(fù)載214(裝置DVC的負(fù)載LD)。另外，燃料電池部分210b產(chǎn)生的一部分電能根據(jù)需要提供給燃料控制部分14a和/或加熱器控制部分14e。
具體的說，舉個(gè)這種結(jié)構(gòu)例子中的發(fā)電部分12中的電化學(xué)反應(yīng)的例子，當(dāng)氫氣(H2)提供給燃料電極211時(shí)，電子(e-)通過燃料電極211的催化作用分離，氫離子(質(zhì)子；H+)被產(chǎn)生和通過離子傳導(dǎo)膜213傳到空氣電極212側(cè)，電子(e-)由燃料電極211組成的碳電極取出并提供給負(fù)載214，如下面的化學(xué)方程式(6)所示。
(6)當(dāng)空氣提供給空氣電極212時(shí)，通過空氣電極212的催化作用通過負(fù)載214的電子(e-)，通過離子傳導(dǎo)膜的氫離子(H+)，和空氣中的氧氣(O2)彼此反應(yīng)，從而產(chǎn)生水(H2O)，如下面的化學(xué)方程式(7)所示。
(7)這一系列電化學(xué)反應(yīng)(化學(xué)方程式(6)和(7))在大致60到80℃的相對低溫環(huán)境中進(jìn)行，除了電能(負(fù)載驅(qū)動(dòng)電能)之外的副產(chǎn)品基本上只是水(H2O)。這里，通過收集在空氣電極212產(chǎn)生過的作為副產(chǎn)品的水(H2O)和向上述的燃料轉(zhuǎn)化部分210a提供必要的水量，水可被再用于發(fā)電燃料FL的燃料轉(zhuǎn)化反應(yīng)或水轉(zhuǎn)移反應(yīng)，預(yù)先存入(充入)燃料包20A中用于燃料轉(zhuǎn)化反應(yīng)的水(H2O)量可以極大地減少，在燃料包20A中設(shè)置并收集副產(chǎn)品的副產(chǎn)品收集裝置中的收集量也會大大減少。應(yīng)當(dāng)注意用于收集和再利用在空氣電極212產(chǎn)生的例如水(H2O)的副產(chǎn)品的副產(chǎn)品收集裝置的結(jié)構(gòu)將隨后和上述子電源部分11中的副產(chǎn)品收集裝置一起描述。
上述電化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生和提供給負(fù)載214的電能依賴提供給發(fā)電部分12A(燃料電池部分210b的燃料電極211)的氫氣(H2)量。提供給裝置DVC的電能可以通過控制通過輸出控制部分14提供給發(fā)電部分12的發(fā)電燃料FL(主要是氫氣)量來任意地調(diào)整，例如它可以設(shè)置成等同于一個(gè)通用化學(xué)電池。
將具有這種結(jié)構(gòu)的燃料轉(zhuǎn)化類型的燃料電池應(yīng)用到發(fā)電部分，因?yàn)橥ㄟ^輸出控制部分14控制電源再生燃料FL的量可以有效地產(chǎn)生任意的電能，根據(jù)負(fù)載驅(qū)動(dòng)信息可以實(shí)現(xiàn)基于裝置DVC(負(fù)載LD)驅(qū)動(dòng)狀態(tài)的適當(dāng)?shù)陌l(fā)電操作。此外，將這種結(jié)構(gòu)用作燃料電池，因?yàn)殡娔芸梢灾苯油ㄟ^電化學(xué)反應(yīng)從發(fā)電燃料FL中產(chǎn)生，所以可以實(shí)現(xiàn)非常高的發(fā)電效率，發(fā)電燃料FL也可以有效利用或者包括發(fā)電部分12的發(fā)電模塊10A可以被最小化。
類似于上述的子電源部分11(參見第一個(gè)結(jié)構(gòu)例子)，雖然只是給出了甲醇被用作發(fā)電燃料FL的情形的描述，但本發(fā)明并不局限于此，至少包括氫成分的液體燃料或者液化燃料或者氣體燃料就夠了。因此，極好地應(yīng)用基于醇類的液體燃料，例如甲醇、乙醇或丁醇，由碳?xì)浠衔锝M成的的液化燃料，這些碳?xì)浠衔锟梢栽诔撼叵抡舭l(fā)，例如二甲醚、異丁烯或天然氣、例如氫氣的氣體燃料等等。
這里，在實(shí)際將液化氫或氫氣用作發(fā)電燃料FL的情況下，有可能采用這樣的結(jié)構(gòu)，即其量只受到輸出控制部分14控制的發(fā)電燃料FL直接提供給燃料電池部分210b，而不需要例如在這個(gè)結(jié)構(gòu)例子中描述的燃料轉(zhuǎn)化部分210a。此外，雖然只是將燃料轉(zhuǎn)化類型的燃料電池描述為發(fā)電部分12的結(jié)構(gòu)，但本發(fā)明并不局限于此。類似于上述的子電源部分(參見第一個(gè)結(jié)構(gòu)例子)11，雖然發(fā)電效率低，但可以應(yīng)用燃料直接提供類型的燃料電池，和液體燃料、液化燃料、氣體燃料等等都可用于發(fā)電。
(發(fā)電部分的第二個(gè)結(jié)構(gòu)例子)圖21A和21B是表示發(fā)電部分的第二個(gè)結(jié)構(gòu)例子的圖，該發(fā)電部分適用于根據(jù)這個(gè)實(shí)施例的發(fā)電模塊。
在第二個(gè)結(jié)構(gòu)例子中，舉一個(gè)具體的例子，發(fā)電部分具有這樣一種結(jié)構(gòu)，即發(fā)電裝置使用通過輸出控制部分14從燃料包20A提供的發(fā)電燃料FL，通過燃燒反應(yīng)所產(chǎn)生的壓力能驅(qū)動(dòng)燃?xì)廨啓C(jī)(內(nèi)燃機(jī))和將驅(qū)動(dòng)能轉(zhuǎn)換成電能。
如圖21A和21B所示，根據(jù)這個(gè)結(jié)構(gòu)例子的發(fā)電部分12B通常包括活動(dòng)葉片222配置成這種模式，即多個(gè)葉片沿著圓周上的預(yù)定方向彎曲，吸入葉片222in和排出葉片222out大致徑向延伸地安排在圓周上，吸入葉片222in和排出葉片222out彼此同軸連接并能夠旋轉(zhuǎn)；固定葉片223由吸入葉片223in和排出葉片223out組成，它們被配置成這樣一種模式，即多個(gè)葉片沿著活動(dòng)葉片222的外圍側(cè)以與活動(dòng)葉片222(吸入葉片222in和排出葉片222out)相反的方向彎曲，它們大致徑向延伸地安排在圓周上并相對活動(dòng)葉片222固定；燃燒室224，用于燃燒通過活動(dòng)葉片222在預(yù)定時(shí)刻吸入的發(fā)電燃料(燃料氣體)FL；點(diǎn)火部分225，用于點(diǎn)燃吸進(jìn)燃燒室224的燃料氣體；發(fā)電機(jī)228，連接到活動(dòng)葉片222的旋轉(zhuǎn)中心，根據(jù)公知電磁感應(yīng)或壓電轉(zhuǎn)換的原理將活動(dòng)葉片的轉(zhuǎn)動(dòng)能轉(zhuǎn)換成電能；吸入控制部分226，用于控制氣態(tài)燃料氣體提供(吸入)給燃?xì)廨啓C(jī)，燃?xì)廨啓C(jī)由活動(dòng)葉片222和固定葉片223組成；和排氣控制部分227，用于控制燃?xì)廨啓C(jī)燃盡以后燃料氣體(尾氣)的排出。至于包括燃?xì)廨啓C(jī)、吸入控制部分226和排氣控制部分227的發(fā)電部分12B的結(jié)構(gòu)，通過應(yīng)用類似于上述子電源部分11的微型機(jī)械制造工藝，發(fā)電部分12B可以被集成和形成在例如硅芯片221上的毫米數(shù)量級的空間中。在圖21A中，為了闡明燃?xì)廨啓C(jī)的結(jié)構(gòu)，說明了吸入葉片222in和223in，以便于展示。
在這種發(fā)電部分12B中，例如，如圖21B所示，當(dāng)從燃?xì)廨啓C(jī)的吸入葉片222in和223in側(cè)通過吸入控制部分226吸入的燃料氣體被燃燒室224中的點(diǎn)火部分225在預(yù)定時(shí)刻點(diǎn)燃，從排出葉片222out和223out側(cè)燃燒和散發(fā)(箭頭P5)，燃料氣體的渦流沿著活動(dòng)葉片222和固定葉片223的彎曲方向產(chǎn)生，燃料氣體的吸入和排出自動(dòng)地通過渦流執(zhí)行。此外，活動(dòng)葉片222連續(xù)地沿預(yù)定方向旋轉(zhuǎn)，從而驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)228。因此燃料氣體獲得的燃料能通過發(fā)電機(jī)228和燃?xì)廨啓C(jī)轉(zhuǎn)換成電能。
因?yàn)楦鶕?jù)這個(gè)結(jié)構(gòu)例子的發(fā)電部分12B具有利用燃料氣體的燃燒能產(chǎn)生電能的結(jié)構(gòu)，燃料包20A提供的發(fā)電燃料(燃料氣體)FL必須至少具有易燃性或可燃性。例如，有可能極好地應(yīng)用基于醇類的液體燃料，例如由碳?xì)浠衔锝M成的甲醇、乙醇或丁醇，這些碳?xì)浠衔锟梢栽诔撼叵抡舭l(fā)，例如二甲醚、異丁烯或天然氣、例如氫氣的氣體燃料等等。
在采用燒盡以后的燃料氣體(尾氣)直接排出供電系統(tǒng)301以外的結(jié)構(gòu)的情況下，不用說必須在散發(fā)尾氣之前執(zhí)行耐火(resisting)處理或去毒處理，或者如果尾氣中包含易燃或有毒成分，必須提供收集尾氣的裝置。
通過將具有這種結(jié)構(gòu)的燃?xì)廨啓C(jī)提供給發(fā)電部分，類似于上述的第一個(gè)結(jié)構(gòu)例子，因?yàn)橥ㄟ^簡單的控制方法就可以產(chǎn)生任意的電能，該控制方法調(diào)整要提供的發(fā)電燃料FL的量，所以可以實(shí)現(xiàn)根據(jù)裝置DVC驅(qū)動(dòng)狀態(tài)的適當(dāng)?shù)陌l(fā)電操作。此外，通過采用這個(gè)結(jié)構(gòu)作為微型制造的燃?xì)廨啓C(jī)，電能可以比較高的能量轉(zhuǎn)換效率產(chǎn)生，包括發(fā)電部分12的發(fā)電模塊10A可以最小化，同時(shí)有效地利用發(fā)電燃料FL。
(發(fā)電部分的第三個(gè)結(jié)構(gòu)例子)圖22A到22D是說明發(fā)電部分的第三個(gè)結(jié)構(gòu)例子的操作圖，該發(fā)電部分適用于根據(jù)這個(gè)實(shí)施例的發(fā)電模塊。
在第三個(gè)結(jié)構(gòu)例子中，舉一個(gè)具體的例子，發(fā)電部分具有這樣一種結(jié)構(gòu)，即發(fā)電裝置使用通過輸出控制部分14從燃料包20A提供的發(fā)電燃料FL，通過燃燒反應(yīng)所產(chǎn)生的壓力能驅(qū)動(dòng)一轉(zhuǎn)缸式發(fā)動(dòng)機(jī)(內(nèi)燃機(jī))并將驅(qū)動(dòng)能轉(zhuǎn)換成電能。
如這些附圖所示，根據(jù)第三個(gè)結(jié)構(gòu)例子的發(fā)電部分12C包括外殼231，具有橫截面大致為橢圓的操作空間231a；轉(zhuǎn)子232，沿著操作空間231a的內(nèi)壁成偏心圓旋轉(zhuǎn)，并具有大致為三角形的橫截面；已知的轉(zhuǎn)缸式發(fā)動(dòng)機(jī)，裝備有點(diǎn)燃和燃燒壓縮的燃料氣體的點(diǎn)火部分234；和發(fā)電機(jī)(未示出)，直接連接到中心軸233。至于由轉(zhuǎn)缸式發(fā)動(dòng)機(jī)組成的發(fā)電部分12c的結(jié)構(gòu)，類似于上述的每個(gè)結(jié)構(gòu)例子，通過應(yīng)用微型機(jī)械制造工藝，發(fā)電部分12c可以集成和形成在一個(gè)小空間中。
在具有這種結(jié)構(gòu)的發(fā)電部分120中，通過重復(fù)轉(zhuǎn)子232的旋轉(zhuǎn)執(zhí)行的吸入、壓縮、燃燒(爆炸)和排出的每一沖程，由于燃料氣體的燃燒引起的壓力能轉(zhuǎn)換成轉(zhuǎn)動(dòng)能，轉(zhuǎn)換后的能量被傳輸?shù)桨l(fā)電機(jī)。也就是說，在進(jìn)氣沖程中，如圖22A所示，燃料氣體從進(jìn)口235a吸入并沖向由操作空間231a的內(nèi)壁和轉(zhuǎn)子232形成的預(yù)定操作室AS。隨后，在如圖22B所示的壓縮沖程中，在操作室AS的燃料氣體壓縮成具有高壓之后，在如圖22C所示的燃燒沖程中，燃料氣體由點(diǎn)火部分234在預(yù)定的時(shí)刻被點(diǎn)燃和燃燒(爆炸)，在如圖22D所示的排氣沖程中，燒盡以后的尾氣通過出口235b從操作室AS散發(fā)。在這一系列的驅(qū)動(dòng)沖程中，轉(zhuǎn)子232沿預(yù)定方向(箭頭P6)的轉(zhuǎn)動(dòng)通過燃燒沖程中燃料氣體的爆炸和燃燒產(chǎn)生的壓力能保持，而且轉(zhuǎn)動(dòng)能到中心軸233的傳輸繼續(xù)。因此，燃料氣體獲得的燃燒能被轉(zhuǎn)換成中心軸233的轉(zhuǎn)動(dòng)能，并進(jìn)一步由連接到中心軸233的發(fā)電機(jī)(未示出)轉(zhuǎn)換成電能。
至于這個(gè)例子中的發(fā)電機(jī)的結(jié)構(gòu)，利用電磁感應(yīng)或者壓電轉(zhuǎn)換的公知發(fā)電機(jī)可被采用類似于上述的第二個(gè)結(jié)構(gòu)例子。
另外，因?yàn)檫@個(gè)結(jié)構(gòu)例子還具有這樣一種結(jié)構(gòu)，用于根據(jù)燃料氣體的燃燒能產(chǎn)生電能，發(fā)電燃料(燃料氣體)FL必須至少具有易燃性或可燃性。另外，在采用燒盡以后的燃料氣體(尾氣)直接排出供電系統(tǒng)301以外的結(jié)構(gòu)的情況下，應(yīng)當(dāng)理解必須在散發(fā)尾氣之前執(zhí)行耐火處理或去毒處理，或者如果尾氣中包含易燃或有毒物質(zhì)，必須提供收集尾氣的裝置。
通過將具有這種結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)缸式發(fā)動(dòng)機(jī)應(yīng)用到發(fā)電部分，類似于上述的每一個(gè)結(jié)構(gòu)例子，因?yàn)橥ㄟ^簡單的控制方法就可以產(chǎn)生任意的電能，該控制方法調(diào)整要提供的發(fā)電燃料FL的量，所以可以實(shí)現(xiàn)根據(jù)裝置DVC驅(qū)動(dòng)狀態(tài)的適當(dāng)?shù)陌l(fā)電操作。另外，通過采用這種結(jié)構(gòu)作為微制造轉(zhuǎn)缸式發(fā)動(dòng)機(jī)，包括發(fā)電部分12的發(fā)電模塊10A可以最小化，同時(shí)利用相對簡單的結(jié)構(gòu)產(chǎn)生電能，該操作產(chǎn)生較少的振動(dòng)。
(發(fā)電部分的第四個(gè)結(jié)構(gòu)例子)圖23A和23B是表示發(fā)電部分的第四結(jié)構(gòu)例子的圖，該發(fā)電部分適用于根據(jù)這個(gè)實(shí)施例的發(fā)電模塊。這里，只說明了用于第四個(gè)結(jié)構(gòu)例子的公知斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)的基本結(jié)構(gòu)(雙活塞式和置換器-displacer)，將以簡單的模式描述操作。
在第四個(gè)結(jié)構(gòu)例子中，舉一個(gè)具體的例子，發(fā)電部分具有這樣一種結(jié)構(gòu)，即發(fā)電裝置使用通過輸出控制部分14從燃料包20A提供的發(fā)電燃料FL，通過燃燒反應(yīng)所產(chǎn)生的熱能驅(qū)動(dòng)斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)(外燃機(jī))和將驅(qū)動(dòng)能轉(zhuǎn)換成電能。
在根據(jù)第四個(gè)結(jié)構(gòu)例子的發(fā)電部分12D中，如圖23A所示，雙活塞式斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)通常包括高溫(膨脹)側(cè)汽缸241a和低溫(壓縮)側(cè)汽缸242a，它們被構(gòu)造成允許操作氣體互換；高溫側(cè)活塞241b和低溫側(cè)活塞242b被設(shè)置在這些汽缸241a和242a中并連接到曲軸243，以便用90°的相位差互換；加熱器244，用于加熱高溫側(cè)汽缸241a；冷卻器245，用于冷卻低溫側(cè)汽缸242a；公知的斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)，裝有連接到曲軸243的軸的飛輪246；和發(fā)電機(jī)(未示出)，直接連接到曲軸243。
在具有這種結(jié)構(gòu)的發(fā)電部分12D中，高溫側(cè)汽缸241a由燃料氣體燃燒產(chǎn)生的熱能不斷加熱來保持，同時(shí)低溫側(cè)汽缸242a通過接觸或暴露于供電系統(tǒng)301內(nèi)外的其它區(qū)域，例如室外空氣而不斷冷卻來保持，重復(fù)等體積加熱、等溫膨脹、等體積冷卻和等溫壓縮的每一個(gè)沖程。因此，用于互換高溫側(cè)活塞241b和低溫側(cè)活塞242b的動(dòng)能被轉(zhuǎn)換成曲軸243的轉(zhuǎn)動(dòng)能并被傳輸?shù)桨l(fā)電機(jī)。
也就是說，在等體積加熱過程中，當(dāng)操作氣體的熱膨脹開始和高溫側(cè)活塞241b開始下降時(shí)，在具有小容量的低溫側(cè)汽缸242a中，這個(gè)小容量是與高溫側(cè)汽缸241a互通的空間，低溫側(cè)活塞242b由于高溫側(cè)活塞241b的急劇下降所產(chǎn)生的壓力降低而上升，低溫側(cè)汽缸242a冷卻的操作氣體流入高溫側(cè)汽缸241a。隨后，在等溫膨脹沖程中，已經(jīng)流入高溫側(cè)汽缸241a的冷卻的操作氣體被充分熱膨脹并增加了高溫側(cè)汽缸241a和低溫側(cè)汽缸242a中的空間壓力，高溫側(cè)活塞241b和低溫側(cè)活塞242b都下降。
然后，在等體積冷卻沖程中，低溫側(cè)汽缸242a的空間隨著低溫側(cè)活塞242b的下降而增加，因此高溫側(cè)汽缸241a中的空間收縮。此外，高溫側(cè)活塞241b上升，高溫側(cè)汽缸241a的操作氣體流入低溫側(cè)汽缸242a并被冷卻。此后，在等溫壓縮沖程中，填入低溫側(cè)汽缸242a內(nèi)空間的冷卻的操作氣體收縮，低溫側(cè)汽缸242a中和高溫側(cè)汽缸241a的連續(xù)空間的壓力下降。而且，高溫側(cè)活塞241b和低溫側(cè)活塞242b都上升，操作氣體被壓縮。在這一系列驅(qū)動(dòng)沖程中，由于燃料氣體的加熱和冷卻和活塞的往復(fù)運(yùn)動(dòng)保持曲軸243沿預(yù)定方向(箭頭P7)轉(zhuǎn)動(dòng)。因此，操作氣體的壓力能轉(zhuǎn)換成曲軸243的轉(zhuǎn)動(dòng)能，然后由連接到曲軸243的發(fā)電機(jī)(未示出)轉(zhuǎn)換成電能。
另一方面，在根據(jù)第四個(gè)結(jié)構(gòu)例子的發(fā)電部分12D中，如圖23B所示，置換器斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)通常配置成包括汽缸241c，具有通過置換器活塞241d劃分的高溫空間和低溫空間，其中操作氣體可以互換；置換器活塞241d，提供于汽缸241c中，并配置成能夠互換；動(dòng)力活塞242d，根據(jù)汽缸241c中壓力的變化作往復(fù)運(yùn)動(dòng)；曲軸243，置換器活塞241d和動(dòng)力活塞242d與其連接，以便具有90°的相位差；加熱器244，用于加熱汽缸241c的一端側(cè)(高溫空間側(cè))；冷卻器245，用于冷卻汽缸241c的另一端側(cè)(低溫空間側(cè))；公知的斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)，裝有連接到曲軸243的軸心的飛輪246；和發(fā)電機(jī)(未示出)，直接連接到曲軸243。
在具有這種結(jié)構(gòu)的發(fā)電部分12D中，汽缸241c的高溫側(cè)通過燃料氣體燃燒產(chǎn)生的熱能不斷地加熱來保持，同時(shí)它的低溫側(cè)空間通過不斷地冷卻來保持。而且，通過重復(fù)等體積加熱、等溫膨脹、等體積冷卻和等溫壓縮的每一個(gè)沖程，使置換器活塞241d和具有預(yù)定相位差的動(dòng)力活塞242d往復(fù)運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能轉(zhuǎn)換成曲軸243的轉(zhuǎn)動(dòng)能并被傳輸?shù)桨l(fā)電機(jī)。
也就是說，在等體積加熱沖程中，當(dāng)操作氣體通過加熱器244熱膨脹開始和置換器活塞241開始上升時(shí)，低溫空間側(cè)上的操作氣體流到高溫空間側(cè)并被加熱。隨后，在等溫膨脹沖程中，高溫空間側(cè)上增加的操作氣體熱膨脹且壓力增加。因此動(dòng)力活塞242d上升。然后，在等體積冷卻沖程中，當(dāng)由于加熱器244熱膨脹的操作氣體流入低溫空間側(cè)，置換器活塞241開始下降時(shí)，高溫空間側(cè)的操作氣體流入低溫空間側(cè)并被冷卻。此后，在等溫壓縮沖程中，低溫空間側(cè)的汽缸241c中冷卻的操作氣體收縮，低溫空間側(cè)的汽缸241c中的壓力降低，導(dǎo)致動(dòng)力活塞242d的下降。在這一系列驅(qū)動(dòng)沖程中，通過操作氣體的加熱和冷卻產(chǎn)生的活塞的往復(fù)運(yùn)動(dòng)來保持曲軸243沿預(yù)定方向(箭頭P7)轉(zhuǎn)動(dòng)。因此，操作氣體的壓力能轉(zhuǎn)換成曲軸243的轉(zhuǎn)動(dòng)能，另外由連接到曲軸243的發(fā)電機(jī)(未示出)進(jìn)一步轉(zhuǎn)換成電能。
這里，至于發(fā)電機(jī)的結(jié)構(gòu)，類似于第二和第三個(gè)結(jié)構(gòu)例子，可以應(yīng)用利用電磁感應(yīng)或壓電轉(zhuǎn)換的公知發(fā)電機(jī)。另外，至于發(fā)電部分12D的結(jié)構(gòu)，發(fā)電部分12D裝有圖23A和23B所示的斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)，發(fā)電部分還可以集成和形成在一個(gè)小空間中，類似于上述的每一個(gè)結(jié)構(gòu)例子。此外，在這個(gè)結(jié)構(gòu)例子中，因?yàn)椴捎昧诉@樣一種結(jié)構(gòu)，即用于根據(jù)燃料氣體的燃燒產(chǎn)生的熱能產(chǎn)生電能，發(fā)電燃料(燃料氣體)FL必須至少具有易燃性或可燃性。
通過將具有這種結(jié)構(gòu)的斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)應(yīng)用到發(fā)電部分，類似于上述的第三個(gè)結(jié)構(gòu)例子，因?yàn)橥ㄟ^簡單的控制方法就可以產(chǎn)生任意的電能，該控制方法調(diào)整要提供的發(fā)電燃料FL的量，由此可以實(shí)現(xiàn)根據(jù)裝置DVC(負(fù)載LD)的驅(qū)動(dòng)狀態(tài)的適當(dāng)?shù)陌l(fā)電操作。而且，應(yīng)用這種結(jié)構(gòu)作為最小化斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)，包括發(fā)電部分12的發(fā)電模塊10A可以最小化，同時(shí)利用相對簡單的結(jié)構(gòu)產(chǎn)生電能，該操作具有較少的振動(dòng)。
順便提及，在上述的第二到第四個(gè)結(jié)構(gòu)例子中，雖然已經(jīng)舉例說明了裝有燃?xì)廨啓C(jī)、轉(zhuǎn)缸式發(fā)動(dòng)機(jī)和斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)的發(fā)電裝置，作為這樣一種發(fā)電裝置，用于根據(jù)發(fā)電燃料FL的燃燒反應(yīng)將氣壓的變化通過轉(zhuǎn)動(dòng)能轉(zhuǎn)換成電能，但本發(fā)明并不局限于此。不用說有可能應(yīng)用各種內(nèi)燃機(jī)或外燃機(jī)的組合，例如利用公知電磁感應(yīng)或壓電轉(zhuǎn)換原理的脈沖燃機(jī)和發(fā)電機(jī)。
(發(fā)電部分的第五個(gè)結(jié)構(gòu)例子)圖24A和24B是表示發(fā)電部分的第五個(gè)結(jié)構(gòu)例子的圖，該發(fā)電部分適用于根據(jù)這個(gè)實(shí)施例的發(fā)電模塊。
在第五個(gè)結(jié)構(gòu)例子中，舉一個(gè)具體的例子，發(fā)電部分具有一種發(fā)電裝置的結(jié)構(gòu)，即利用燃料包20A通過輸出控制部分14提供的發(fā)電燃料FL，和利用由于燃燒反應(yīng)(氧化反應(yīng))產(chǎn)生的熱能引起的溫差的熱電轉(zhuǎn)換發(fā)電來產(chǎn)生電能。
如圖24A所示，根據(jù)第五個(gè)結(jié)構(gòu)例子的發(fā)電部分12E具有溫差發(fā)電的結(jié)構(gòu)，通常包括燃?xì)饧訜崞?51，用于通過使發(fā)電燃料FL進(jìn)行燃燒反應(yīng)(氧化反應(yīng))產(chǎn)生熱能；固定溫度部分252，用于保持大致固定的溫度；和熱電轉(zhuǎn)換元件253，連接在第一和第二溫度端之間，燃?xì)饧訜崞?51被確定為第一溫度端，固定溫度部分252確定為第二溫度端。這里，熱電轉(zhuǎn)換元件253具有等同于圖8B所示的結(jié)構(gòu)。燃?xì)饧訜崞?51通過接收發(fā)電燃料FL連續(xù)地保持燃燒反應(yīng)以保持高溫，同時(shí)固定溫度部分252通過接觸或暴露于供電系統(tǒng)301內(nèi)外的其它區(qū)域配置成保持大致固定的溫度(例如，常溫或低溫)。至于發(fā)電部分12E的結(jié)構(gòu)，發(fā)電部分12E由圖24A所示的溫差發(fā)電機(jī)組成，發(fā)電部分還可以集成和形成在一個(gè)小空間中，類似于上述的每一個(gè)結(jié)構(gòu)例子。
在具有這種結(jié)構(gòu)的發(fā)電部分12E中，如圖24B所示，當(dāng)充入燃料包20A的發(fā)電燃料通過輸出控制部分14提供給燃?xì)饧訜崞?51時(shí)，根據(jù)所提供的發(fā)電燃料量進(jìn)行燃燒(氧化)反應(yīng)，產(chǎn)生熱量，從而增加燃?xì)饧訜崞?51的溫度。另一方面，因?yàn)楣潭囟炔糠?52的溫度確定被設(shè)置成大致恒定，在燃?xì)饧訜崞?51和固定溫度部分252之間產(chǎn)生溫差。根據(jù)這個(gè)溫差，產(chǎn)生預(yù)定的電動(dòng)勢，然后通過熱電轉(zhuǎn)換元件253的塞貝克效應(yīng)產(chǎn)生電能。
通過應(yīng)用具有這種結(jié)構(gòu)的溫差發(fā)電機(jī)，類似于上述的每一個(gè)結(jié)構(gòu)例子，因?yàn)橥ㄟ^簡單的控制方法就可以產(chǎn)生任意的電能，該控制方法調(diào)整要提供的發(fā)電燃料FL的量，由此可以實(shí)現(xiàn)根據(jù)裝置DVC(負(fù)載LD)的驅(qū)動(dòng)狀態(tài)的適當(dāng)?shù)陌l(fā)電操作。另外，通過應(yīng)用這種結(jié)構(gòu)作為微制造溫差發(fā)電機(jī)，包括發(fā)電部分12的發(fā)電模塊10A可以最小化，同時(shí)通過相對簡單的結(jié)構(gòu)生成電能，該操作具有較少的振動(dòng)。
順便提及，雖然已經(jīng)描述了根據(jù)燃?xì)饧訜崞?51和固定溫度部分252的溫差，通過塞貝克效應(yīng)產(chǎn)生電能的溫差發(fā)電機(jī)，但本發(fā)明并不局限于此，還可以具有根據(jù)熱電子發(fā)射現(xiàn)象產(chǎn)生電能的結(jié)構(gòu)。
(發(fā)電部分的第六個(gè)結(jié)構(gòu)例子)圖25A和25B是表示發(fā)電部分的第六結(jié)構(gòu)例子的圖，該發(fā)電部分適用于根據(jù)這個(gè)實(shí)施例的發(fā)電模塊。
在第六個(gè)結(jié)構(gòu)例子中，舉個(gè)具體的例子，發(fā)電部分具有這樣的結(jié)構(gòu)，即發(fā)電裝置使用從燃料包20A通過輸出控制部分14提供的發(fā)電燃料FL并根據(jù)磁流體動(dòng)力學(xué)原理產(chǎn)生電能(電動(dòng)勢)。
如圖25A所示，根據(jù)第六個(gè)結(jié)構(gòu)例子的發(fā)電部分12F具有MHD(磁流體動(dòng)力學(xué))發(fā)電機(jī)的結(jié)構(gòu)，通常包括一對電極E1a和E1b，它們組成一條流徑的側(cè)壁并彼此相對，沿著這條流徑由導(dǎo)電流體組成的發(fā)電燃料FL以預(yù)定流量的形式通過；磁場產(chǎn)生裝置MG，包括基于釹鐵硼的釹永磁鐵，它產(chǎn)生在一個(gè)方向具有預(yù)定強(qiáng)度的磁場，該方向垂直于電極ELa和ELb相對的方向和發(fā)電燃料FL的流徑方向；和輸出端Oc和Od，分別連接到各自的電極ELa和ELb。這里，發(fā)電燃料FL是一種導(dǎo)電流體(工作流體)，例如等離子體、液態(tài)金屬、包含傳導(dǎo)物質(zhì)的液體、或氣體，它的流徑是這樣形成的，即發(fā)電燃料FL可以平行于電極ELa和ELb的方向(箭頭P8)流入。應(yīng)當(dāng)注意，應(yīng)用微型機(jī)械制造工藝，根據(jù)這個(gè)結(jié)構(gòu)例子的發(fā)電部分12F還可以集成和形成在小空間中，類似于上述的每一個(gè)結(jié)構(gòu)例子。
在具有這種結(jié)構(gòu)的發(fā)電部分12F中，如圖25B所示，通過磁場產(chǎn)生裝置MG在垂直于發(fā)電燃料的流徑方向產(chǎn)生磁場B，并使得流量為u的發(fā)電燃料(導(dǎo)電流體)FL移向流徑方向，當(dāng)發(fā)電燃料FL經(jīng)過磁場時(shí)，根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律引起μ×B的電動(dòng)勢，發(fā)電燃料FL的焓被轉(zhuǎn)換成電能，電流被引入流向輸出端Oc和Od之間連接的負(fù)載(未示出)。因此，發(fā)電燃料FL的熱能直接轉(zhuǎn)換成電能。
順便提及，在將這個(gè)結(jié)構(gòu)用于直接將沿MHD發(fā)電機(jī)的流徑流過的發(fā)電燃料(導(dǎo)電流體)FL散發(fā)到供電系統(tǒng)301外部的情況下，不用說在將發(fā)電燃料FL散發(fā)到外部之前必須執(zhí)行耐火處理或去毒處理，或者如果發(fā)電燃料FL包含易燃或有毒成分，則必須提供收集發(fā)電燃料FL的裝置。
通過將具有這種結(jié)構(gòu)的MHD器應(yīng)用到發(fā)電部分，因?yàn)橥ㄟ^簡單的控制方法就可以產(chǎn)生任意的電能，該控制方法調(diào)整沿流徑流動(dòng)的發(fā)電燃料FL的速度，所以可以實(shí)現(xiàn)根據(jù)裝置DVC驅(qū)動(dòng)狀態(tài)的適當(dāng)?shù)陌l(fā)電操作。另外，通過應(yīng)用這種結(jié)構(gòu)作為微制造MHD發(fā)電機(jī)，包括發(fā)電部分12的發(fā)電模塊10A可以最小化，同時(shí)利用非常簡單的結(jié)構(gòu)產(chǎn)生電能而不需要驅(qū)動(dòng)部分。
上述的每個(gè)結(jié)構(gòu)例子正是發(fā)電部分12應(yīng)用于發(fā)電模塊10A的一個(gè)例子，并沒有打算限定根據(jù)本發(fā)明的供電系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)。簡言之，應(yīng)用于本發(fā)明的發(fā)電部分12也能夠具有任何其它的結(jié)構(gòu)，只要當(dāng)直接或間接向燃料包20A充入液體燃料或液化燃料或氣體燃料時(shí)，能夠根據(jù)發(fā)電部分12的電化學(xué)反應(yīng)、放熱、吸能反應(yīng)產(chǎn)生的溫差、壓力能或熱能的轉(zhuǎn)換作用、電磁感應(yīng)等等產(chǎn)生電能。例如，有可能極好地應(yīng)用這樣一種組合，即利用熱聲效應(yīng)的外力產(chǎn)生裝置和利用電磁感應(yīng)或壓電轉(zhuǎn)換等等的發(fā)電器。
在上述的各個(gè)結(jié)構(gòu)例子之中，應(yīng)用第二到第五個(gè)結(jié)構(gòu)例子的發(fā)電部分12配置成使用子電源部分11提供的電能(二次電能)作為啟動(dòng)電能，如上所述，當(dāng)提供給發(fā)電部分12的發(fā)電燃料FL進(jìn)行燃燒反應(yīng)而取出熱能時(shí)，該啟動(dòng)電能用于點(diǎn)火操作，如圖3所示。
<操作控制部分13>
如圖3所示，應(yīng)用于根據(jù)這個(gè)實(shí)施例的發(fā)電模塊的操作控制部分13利用上述子電源部分11提供的操作電能(二次電能)操作，根據(jù)這個(gè)實(shí)施例的供電系統(tǒng)301內(nèi)外的各種信息產(chǎn)生和輸出操作控制信號，即關(guān)于供電能的電壓分量(輸出電壓)的變化的信息(具體的說，是來自隨后描述的電壓監(jiān)視部分16的檢測到的電壓)，該電壓分量隨著連接到供電系統(tǒng)301的裝置DVC(負(fù)載LD)的驅(qū)動(dòng)狀態(tài)變化，并控制隨后描述的發(fā)電部分12的工作狀態(tài)。
即，具體的說，當(dāng)發(fā)電部分12不工作時(shí)，操作控制部分13利用子電源部分11產(chǎn)生的電能驅(qū)動(dòng)。當(dāng)用于負(fù)載LD的啟動(dòng)命令信息從提供給裝置DVC的控制電能的電壓變化中檢測到時(shí)，操作控制部分13向稍后描述的啟動(dòng)控制部分15輸出用于啟動(dòng)輸出控制部分14的操作控制信號(啟動(dòng)控制)。此外，發(fā)電部分12處于工作模式，當(dāng)從提供給裝置DVC(控制器CNT)的控制電能的電壓變化檢測到一信息，該信息表示驅(qū)動(dòng)負(fù)載LD所需的電能和從發(fā)電部分12輸出到負(fù)載LD的電能之間產(chǎn)生差別，操作控制部分13向稍后描述的輸出控制部分14輸出用于調(diào)整發(fā)電部分12所產(chǎn)生的電能量(發(fā)電量)的操作控制信號。因此，提供給裝置DVC(負(fù)載LD)的負(fù)載驅(qū)動(dòng)電能可以是根據(jù)負(fù)載LD的驅(qū)動(dòng)狀態(tài)的適當(dāng)值(反饋控制)。
另一方面，發(fā)電部分12處于工作模式，當(dāng)在預(yù)定時(shí)間內(nèi)連續(xù)檢測到這樣一種狀態(tài)時(shí)，即提供給裝置DVC(負(fù)載LD)的負(fù)載驅(qū)動(dòng)電能的電壓變化偏離反饋控制所涉及的預(yù)定電壓范圍并變得過多而不管反饋控制時(shí)，操作控制部分13向啟動(dòng)控制部分15輸出停止輸出控制部分14操作的操作控制信號(緊急停止控制)。
此外，發(fā)電部分12處于工作模式，當(dāng)從提供給裝置DVC的控制電能的電壓變化檢測到負(fù)載LD的驅(qū)動(dòng)停止命令信息時(shí)，操作控制部分13向啟動(dòng)控制部分15輸出操作控制信號，用于停止驅(qū)動(dòng)輸出控制部分14的驅(qū)動(dòng)(正常停止控制)。
正如隨后描述的，在應(yīng)用與裝置DVC(負(fù)載LD)建立電連接的結(jié)構(gòu)的情況下，即類似于通用化學(xué)電池，只利用正反端電極作為供電系統(tǒng)301的外部形狀，負(fù)載LD的驅(qū)動(dòng)狀態(tài)可以通過將由控制器電能或負(fù)載驅(qū)動(dòng)電能組成的供電能通過正負(fù)電極提供給裝置DVC并利用電壓監(jiān)視部分16不斷地監(jiān)視供電能的電壓分量的波動(dòng)來檢測。而且，如果裝置DVC具有能夠從CNT輸出關(guān)于裝置DVC(負(fù)載LD)驅(qū)動(dòng)狀態(tài)的負(fù)載驅(qū)動(dòng)信息，供電系統(tǒng)301除正負(fù)端電極之外還可以裝有用于輸入負(fù)載驅(qū)動(dòng)信息的端子。
<輸出控制部分14>
如圖3所示，應(yīng)用于根據(jù)這個(gè)實(shí)施例的發(fā)電模塊的輸出控制部分14利用從上述的子電源部分11直接提供或根據(jù)操作控制部分13輸出的操作控制信號通過啟動(dòng)控制部分15提供的電能(啟動(dòng)電能)工作，并控制發(fā)電部分12的工作狀態(tài)(啟動(dòng)操作、穩(wěn)定操作、停止操作、要產(chǎn)生的電能量(發(fā)電量))。
具體的說，輸出控制部分14例如包括流速調(diào)整裝置(燃料控制部分14a)，用于調(diào)整發(fā)電燃料的流速量和釋放量；流速調(diào)整裝置(空氣控制部分14b)，用于調(diào)整發(fā)電氧氣的流速或釋放量、加熱器溫度調(diào)整裝置(加熱器控制部分14e)，用于提供給調(diào)整發(fā)電部分12等的加熱器的溫度。在上述每個(gè)結(jié)構(gòu)例子說明的發(fā)電部分12中，輸出控制部分14根據(jù)操作控制信號控制流速調(diào)整裝置和加熱器溫度調(diào)整裝置，用于提供發(fā)電燃料(液體燃料、液化燃料、或氣體燃料)和優(yōu)化加熱器的溫度，發(fā)電燃料的量是產(chǎn)生和輸出由預(yù)定電能組成的負(fù)載驅(qū)動(dòng)電能所必須的，加熱器溫度的優(yōu)化用于促進(jìn)發(fā)電部分12等等中的各種反應(yīng)。
圖26是表示發(fā)電模塊的一個(gè)具體例子的初級結(jié)構(gòu)的方框圖，該發(fā)電模塊適用于根據(jù)這個(gè)實(shí)施例的供電系統(tǒng)。
也就是說，在上述實(shí)施例中，當(dāng)上述第一個(gè)結(jié)構(gòu)例子(參見圖19)說明的燃料轉(zhuǎn)化類型的燃料電池的結(jié)構(gòu)用作發(fā)電部分12時(shí)，有可能提供燃料控制部分14a和空氣控制部分14b，燃料控制部分14a用于根據(jù)來自操作控制部分13的操作控制信號控制提供給電源部分12A的發(fā)電燃料量(提供給燃料電池部分210b的氫氣)，空氣控制部分14b用于控制提供給發(fā)電部分12A的空氣量(提供給燃料電池部分210b的氧氣)，如同如圖26所示的輸出控制部分14的結(jié)構(gòu)。
在這種情況下，燃料控制部分14a執(zhí)行從燃料包20A取出發(fā)電燃料、水等等的控制，用于產(chǎn)生氫氣(H2)，氫氣量是產(chǎn)生預(yù)定電能(第一電能)所必須的、由燃料轉(zhuǎn)化部分210a將它們轉(zhuǎn)化成氫氣(H2)、和將獲得的氣體提供給燃料電池部分210b的燃料電極211。而且，空氣控制部分14b執(zhí)行從空氣中取出根據(jù)利用氫氣的電化學(xué)反應(yīng)(參見化學(xué)方程式(6)和(7))所必需的氧氣(O2)量的控制，然后將它提供給燃料電池部分210b的空氣電極212。通過調(diào)整要提供給發(fā)電部分12的氫氣(H2)和氧氣(O2)的量，利用這樣的燃料控制部分14a和空氣控制部分14b，可以控制發(fā)電部分12(燃料電池部分210b)中電化學(xué)反應(yīng)的進(jìn)展階段，可以控制產(chǎn)生作為負(fù)載驅(qū)動(dòng)電能或輸出電壓的電能量。
這里，空氣控制部分14b可以設(shè)置成不斷地提供空氣，當(dāng)發(fā)電部分12處于工作模式時(shí)，而不需要控制要提供給發(fā)電部分12的空氣電極212的氧氣量，只要空氣控制部分14b可以提供對應(yīng)于發(fā)電部分12每單位時(shí)間消耗的最大氧氣的空氣。也就是說，在圖26所示的發(fā)電模塊10A的結(jié)構(gòu)中，輸出控制部分14可以配置成只通過燃料控制部分14a控制電化學(xué)反應(yīng)的進(jìn)展階段。另外，隨后描述的氣孔(縫隙)可以提供而代替空氣控制部分14b，所以多于用于發(fā)電部分12的電化學(xué)反應(yīng)最低量的空氣(氧氣)可以通過這個(gè)氣孔不斷地提供。
<啟動(dòng)控制部分15>
如圖3所示，啟動(dòng)控制部分15應(yīng)用于根據(jù)這個(gè)實(shí)施例的發(fā)電模塊，利用從上述的子電源部分11提供的電能工作，并執(zhí)行啟動(dòng)控制用于根據(jù)從操作控制部分13輸出的操作控制信號，通過將電能(啟動(dòng)電能)至少提供給輸出控制部分14(根據(jù)結(jié)構(gòu)可以包括發(fā)電部分12)，將發(fā)電部分12從備用狀態(tài)轉(zhuǎn)變成能夠發(fā)電的工作模式。
具體地說，在圖26所示的結(jié)構(gòu)中，發(fā)電部分12A(燃料電池部分210b)不工作，當(dāng)啟動(dòng)控制部分15從操作控制部分13接收用于啟動(dòng)發(fā)電部分12A的操作控制信號，從子電源部分11輸出的啟動(dòng)電能提供給輸出控制部分14的燃料控制部分14a，從子電源部分11輸出的啟動(dòng)電能提供給輸出控制部分14的加熱器控制部分14e。結(jié)果，燃料控制部分14a控制要提供給燃料轉(zhuǎn)化部分210a(或燃料轉(zhuǎn)化部分210a和燃料電池部分210b兩者)的燃料量，且加熱器控制部分14e調(diào)整要提供給燃料轉(zhuǎn)化部分210a的加熱器(或燃料轉(zhuǎn)化部分210a的加熱器和燃料電池部分210b的加熱器)的電能量，從而控制加熱器的溫度。燃料轉(zhuǎn)化部分210a將從燃料等等轉(zhuǎn)化的氫氣(H2)提供給燃料電池部分210b的燃料電極，空氣控制部分14b將氧氣(O2)提供給空氣電極。因此，燃料電池部分210b自動(dòng)啟動(dòng)和轉(zhuǎn)變成工作模式(穩(wěn)定模式)，用于產(chǎn)生預(yù)定的電能(第一電能)。
發(fā)電部分12A被驅(qū)動(dòng)，當(dāng)啟動(dòng)控制部分15從操作控制部分13接收用于停止發(fā)電部分12A(燃料電池部分210b)的操作控制信號，它通過至少控制燃料控制部分14a、空氣控制部分14b和加熱器控制部分14e停止向燃料電池部分210b提供氫氣(H2)和氧氣(O2)。因此，停止燃料電池部分210b產(chǎn)生電能(發(fā)電)，所以燃料電池部分210b轉(zhuǎn)變成備用模式，其中只有從子電源部分11接收電能(工作電能、控制器電能)的子電源部分11、操作控制部分13、稍后描述的電壓監(jiān)控器部分16和裝置DVC的控制器CNT工作。
這里，盡管已經(jīng)給出了這種情形的描述，即燃料轉(zhuǎn)化類型的燃料電池用作發(fā)電部分12和發(fā)電部分12A的工作狀態(tài)(啟動(dòng)操作、停止操作)由啟動(dòng)控制部分15通過控制啟動(dòng)電能提供給輸出控制部分14(燃料控制部分14a和空氣控制部分14b)和發(fā)電部分12A來控制，以便控制發(fā)電燃料和空氣向發(fā)電部分12A供應(yīng)/停止，發(fā)電部分12的工作狀態(tài)可以通過大致相等的控制來控制，即使上述的其它結(jié)構(gòu)例子(例如，裝有內(nèi)燃機(jī)、外燃機(jī)等等的發(fā)電裝置)被用于發(fā)電部分12。另外，當(dāng)將能夠在室溫發(fā)電的燃料直接提供類型的燃料電池用作發(fā)電部分12時(shí)，發(fā)電部分12、燃料轉(zhuǎn)化部分210a或加熱器控制部分14e中的加熱器不再必要，發(fā)電部分12產(chǎn)生的電能量可以只通過控制發(fā)電燃料的供應(yīng)/停止來控制。所以，啟動(dòng)控制部分15可以控制只將啟動(dòng)電能提供給輸出控制部分14的燃料控制部分14a。
另外，盡管來自子電源部分11的電能提供給啟動(dòng)控制部分15和輸出控制部分14(在圖26所示結(jié)構(gòu)的燃料控制部分14a)，作為圖3所示結(jié)構(gòu)的工作電能或啟動(dòng)電能，如果子電源部分11提供的電能不能滿足發(fā)電部分12穩(wěn)定操作時(shí)輸出控制部分14等等消耗的電能，除了子電源部分11的電能之外，通過發(fā)電部分12產(chǎn)生的一部分電能輸出到輸出控制部分14等等(參見圖3和26的虛線箭頭)，可以保持電能。
此刻，作為供電系統(tǒng)，輸出控制部分14控制要提供給發(fā)電部分12的發(fā)電燃料總量，它相當(dāng)于輸出控制部分14本身所消耗增加的一部分電能的發(fā)電燃料和相當(dāng)于提供給裝置DVC的電能的發(fā)電燃料，免得削弱提供給裝置DVC(負(fù)載LD)的作為負(fù)載驅(qū)動(dòng)電能的電能。順便提及，在圖26所示的結(jié)構(gòu)中，燃料控制部分14a執(zhí)行通過燃料轉(zhuǎn)化部分210a將發(fā)電電能總量提供給燃料電池部分210b的燃料電極211的控制，空氣控制部分14b執(zhí)行將空氣提供給燃料電池部分210b的空氣電極212的控制，該空氣滿足燃料電池部分210b中產(chǎn)生足夠電能(發(fā)電)所必須的氧氣量。
<電壓監(jiān)控器部分16>
如圖3和4所示，適用于根據(jù)這個(gè)實(shí)施例的發(fā)電模塊的電壓監(jiān)視器部分16根據(jù)輸出電能驅(qū)動(dòng)的裝置DVC的驅(qū)動(dòng)狀態(tài)(容量的增加/下降)檢測到移位的電壓分量，該輸出電能由上述的發(fā)電部分12產(chǎn)生和通過供電系統(tǒng)中設(shè)置的電極端EL(具體的說，是隨后描述的陽極端和陰極端，或任何其它的端子)輸出，即提供給連接到電極端EL的裝置DVC的供電能，并將它輸出到操作控制部分13。
具體的說，當(dāng)裝置DVC的負(fù)載LD沒有驅(qū)動(dòng)時(shí)，電壓監(jiān)控器部分16檢測到控制器電能的電壓分量的變化，該控制器電能由子電源部分11產(chǎn)生并通過電極端EL提供給裝置DVC(控制器CNT)。另一方面，當(dāng)裝置DVC的負(fù)載LD被驅(qū)動(dòng)時(shí)，電壓監(jiān)控器部分16檢測到負(fù)載驅(qū)動(dòng)電能的電壓分量的變化，該負(fù)載驅(qū)動(dòng)電能由發(fā)電部分12產(chǎn)生并通過電極端EL提供給裝置DVC(負(fù)載LD)。結(jié)果，操作控制部分13根據(jù)檢測到的電壓執(zhí)行用于供電系統(tǒng)的啟動(dòng)控制、反饋控制、停止控制等等，將隨后描述。所以，在這個(gè)實(shí)施例中，子電源部分11或發(fā)電部分12產(chǎn)生和提供給裝置DVC的控制器電能和負(fù)載驅(qū)動(dòng)電能的每一個(gè)都是電壓監(jiān)控器部分16電壓檢測(監(jiān)視電壓)的目標(biāo)。
(B)燃料包20適用于根據(jù)本發(fā)明的供電系統(tǒng)的燃料包20A例如是具有高密封性能的燃料儲存容器，其中填充了由液體燃料、液化燃料或氣體燃料組成的發(fā)電燃料FL，發(fā)電燃料FL在組成成分中包含氫。如圖3所示，燃料包20A具有通過I/F部分30A以可連接和可拆卸的模式與發(fā)電模塊10A連接的結(jié)構(gòu)或與其整體連接的結(jié)構(gòu)。充入燃料包20A的發(fā)電燃料FL通過設(shè)置至稍后描述的I/F部分30A的燃料供給路徑進(jìn)入發(fā)電模塊10A，發(fā)電燃料FL由上述的輸出控制部分14在任何給定時(shí)刻提供給發(fā)電部分12，發(fā)電燃料FL量是根據(jù)裝置DVC的驅(qū)動(dòng)狀態(tài)(負(fù)載狀態(tài))產(chǎn)生具有預(yù)定電壓特性的電能(第一電能)所必須的。
在應(yīng)用情況下，作為子電源部分11，利用上述充入燃料包20A的一部分發(fā)電燃料FL和利用電化學(xué)反應(yīng)、催化燃燒反應(yīng)或動(dòng)能轉(zhuǎn)換作用等等產(chǎn)生電能(第二電能)的結(jié)構(gòu)，產(chǎn)生可以是裝置DVC的控制器電能和操作控制部分13的工作功率的電能所必須的至少最低量的發(fā)電燃料通過I/F部分30A不斷地提供給子電源部分11。
特別是，采用發(fā)電模塊10A和燃料包20A可以無限制地被連接和分離的結(jié)構(gòu)作為供電系統(tǒng)301的情況下，只有當(dāng)燃料包20A連接到發(fā)電模塊10A時(shí)發(fā)電燃料FL才提供給發(fā)電模塊10A。在這種情況下，當(dāng)燃料包20A沒有連接發(fā)電模塊10A時(shí)，燃料包20A裝備有例如具有控制閥等等的燃料防漏裝置，該控制閥通過燃料包20A內(nèi)部的燃料供應(yīng)壓力或彈簧等等的物理壓力封閉，以防止充入的發(fā)電燃料FL漏到燃料包20A外。當(dāng)燃料包20A通過I/F部分30A連接到發(fā)電模塊10A，且提供給I/F部分30A并解除燃料防漏裝置的防漏功能的裝置(防漏解除裝置)從而接觸或擠壓燃料包20A時(shí)，控制閥的關(guān)閉狀態(tài)解除，充入燃料包20A的發(fā)電燃料FL例如通過I/F部分30A提供給發(fā)電模塊10A。
在具有這種結(jié)構(gòu)的燃料包20A中，當(dāng)燃料包20A在充入燃料包20A的發(fā)電燃料FL用完之前從發(fā)電模塊10A分離時(shí)，通過再次啟動(dòng)燃料防漏裝置的防漏功能(例如，通過將防漏解除裝置變成無接觸狀態(tài)以使控制閥再次關(guān)閉)可以阻止發(fā)電燃料FL漏出，燃料包20A可以獨(dú)立運(yùn)送。
最好燃料包20A具有上述燃料儲存容器的功能，由基本上存在于具體環(huán)境條件下的自然界的物質(zhì)組成，可以轉(zhuǎn)換成組成自然界的物質(zhì)或不引起環(huán)境污染的物質(zhì)。
也就是說，燃料包20A由聚合物材料(塑料)等等形成，具有材料可以轉(zhuǎn)換成物質(zhì)的各種分解反應(yīng)的特性，它對自然界無害(基本上存在于自然界和組成自然的物質(zhì)，例如水和二氧化碳等等)，通過土壤中的微生物或酶的作用、日光的照射、雨水、大氣等等，即使所有或一部分燃料包20A投棄在自然界或受到垃圾填埋處理，例如生物降解能力的分解特性，光分解性質(zhì)、水解性、氧化降解性等等。
燃料包20A可由一種材料組成，其不會產(chǎn)生有害物質(zhì)，例如氯化有機(jī)化合物(二惡英基；多氯化二苯并-對-二惡英、多氯化二苯并呋喃)、氯化氫氣或重金屬、或環(huán)境污染物，或者即使實(shí)現(xiàn)了人工加熱/焚化處理或藥劑/化學(xué)處理，這種物質(zhì)的產(chǎn)生也受到抑制。不用說組成燃料包20A的材料(例如，聚合物材料)接觸到充入的發(fā)電燃料FL至少短時(shí)間內(nèi)不能分解和至少短時(shí)間內(nèi)不能劣化充入的發(fā)電燃料FL，甚至于它不能用作燃料。而且，不用說聚合物材料組成的燃料包20A對于外部物理應(yīng)力具有足夠的強(qiáng)度。
如上所述，考慮到化學(xué)電池用于再循環(huán)的收集比率只是大約20％，剩余的80％投棄到自然界或受到垃圾填埋處理的狀態(tài)，理想的是將具有分解性質(zhì)的材料和可生物降解的塑料特別用作燃料包20A的材料。具體的說，有可能極好地應(yīng)用聚合物材料，它包含化學(xué)合成類型的有機(jī)化合物，從石油或植物原料(聚乳酸、脂族聚酯、共聚多酯等等)、微生物的生物聚酯、利用聚合物材料的天然制品合成，聚合物材料包括從例如玉米或甘蔗或其它的植物原料提取的淀粉、纖維素、聚乙酰氨基葡萄糖、脫乙酰殼多糖等等。
作為用于根據(jù)這個(gè)實(shí)施例的供電系統(tǒng)301的發(fā)電燃料FL，它不能是自然環(huán)境的污染物，即使具有充入發(fā)電燃料FL的燃料包20A投棄在自然界或經(jīng)受垃圾填埋處理并漏向空氣、土壤或水，電能在發(fā)電模塊10A的發(fā)電部分12中可以高能量轉(zhuǎn)換效率產(chǎn)生，而且它是可以在預(yù)定填充條件(壓強(qiáng)、溫度等等)下保持穩(wěn)定的液態(tài)或氣態(tài)的燃料物質(zhì)并可以提供給發(fā)電模塊10A。具體的說，有可能極好地應(yīng)用基于醇類的液體燃料，例如上述的甲醇、乙醇或丁醇、由常溫常壓下是氣態(tài)的碳?xì)浠衔?，例如二甲醚、異丁烷或天然氣組成的液化燃料、或例如氫氣的氣體燃料。順便提及，正如隨后描述的，供電系統(tǒng)的安全可以例如通過設(shè)置燃料穩(wěn)定裝置的結(jié)構(gòu)而被加強(qiáng)，該燃料穩(wěn)定裝置用于穩(wěn)定燃料包中發(fā)電燃料的填充狀態(tài)。
根據(jù)具有這種結(jié)構(gòu)的燃料包20A和發(fā)電燃料FL，即使根據(jù)這個(gè)實(shí)施例的所有或一部分供電系統(tǒng)301投棄在自然界或人工地經(jīng)受垃圾填埋處理、焚化或化學(xué)處理，可以大大地抑制空氣、土壤或水質(zhì)對自然環(huán)境的污染，或產(chǎn)生環(huán)境激素，從而有助于防止環(huán)境破壞、抑制自然環(huán)境的缺陷、和防止對人體的副作用。
在組成燃料包20A的情況下，它可以無限制地連接和分離發(fā)電模塊10A，當(dāng)充入的剩余發(fā)電燃料FL量減少或用完時(shí)，發(fā)電燃料FL可以再裝滿燃料包20A，或者燃料包20A可以更換或再利用(再循環(huán))。所以，這可以有助于大大減少丟棄的燃料包20A的量或發(fā)電模塊10A的量。此外，因?yàn)樾碌娜剂习?0A可以更換和連接到單個(gè)發(fā)電模塊10A，這個(gè)模塊可以連接到裝置DVC并被使用，有可能提供可以容易使用的供電系統(tǒng)，與通用化學(xué)電池類似。
在發(fā)電模塊10A的子電源部分11和發(fā)電部分12產(chǎn)生電能的情況下，即使除電能外產(chǎn)生副產(chǎn)品和這個(gè)副產(chǎn)品不利于環(huán)境或者如果它有可能發(fā)揮對功能的影響，例如，它會引起裝置DVC的故障，有可能應(yīng)用這樣的結(jié)構(gòu)，其中在燃料包20A提供用于保持隨后描述的副產(chǎn)品收集裝置收集的副產(chǎn)品的裝置。在這種情況下，當(dāng)燃料包20A離開發(fā)電模塊10A時(shí)，有可能應(yīng)用具有例如吸收聚合物或通過例如彈簧的物理壓力封閉的控制閥的結(jié)構(gòu)，該吸收聚合物能夠吸收、吸收和固定、或固定副產(chǎn)品，以防止燃料包20A(收集/保持裝置)暫時(shí)收集和約束的副產(chǎn)品漏出燃料包20A外。收集/保持副產(chǎn)品的裝置的結(jié)構(gòu)將隨后和副產(chǎn)品收集裝置一起描述。
(C)I/F部分30適用于根據(jù)本發(fā)明的供電系統(tǒng)的I/F部分30至少插入在發(fā)電模塊10和燃料包20之間。如圖3所示，用作例子的I/F部分30A具有物理上彼此連接發(fā)電模塊10A和燃料包20A，并將以預(yù)定狀態(tài)充入燃料包20A中的發(fā)電燃料FL通過燃料供給路徑提供給發(fā)電模塊10A的功能。這里，如上所述，在采用發(fā)電模塊10A和燃料包20A可以無限制地連接和分離的結(jié)構(gòu)作為供電系統(tǒng)301的情況下，I/F部分30A包括防漏解除裝置(燃料輸送管411)，用于解除除燃料供給路徑之外的設(shè)置給燃料包20A的燃料防漏裝置(燃料供給閥24A)的防漏功能，如圖83所示。燃料供給閥24A被設(shè)置成通過按下燃料輸送管411而被打開。而且，正如隨后將描述的，在采用還提供副產(chǎn)品收集裝置的結(jié)構(gòu)的情況下，該副產(chǎn)品收集裝置用于收集發(fā)電模塊10A的子電源部分11和發(fā)電部分12產(chǎn)生的副產(chǎn)品，I/F部分30A配置成包括導(dǎo)水管416，用于將副產(chǎn)品送入燃料包20A。
具體的說，I/F部分30A通過燃料供給路徑向發(fā)電模塊10A(子電源部分11和發(fā)電部分12)提供預(yù)定條件(溫度、壓強(qiáng)等等)下充入燃料包20A的發(fā)電燃料FL，即液體燃料、液化燃料或通過汽化發(fā)電燃料FL獲得的氣體燃料(燃料氣體)。在供電系統(tǒng)中，發(fā)電模塊10A和燃料包20A通過I/F部分30A整體配置，所以，充入燃料包20A的發(fā)電燃料FL可以通過燃料供給路徑不斷地提供給發(fā)電模塊10A。另一方面，在供電系統(tǒng)中，發(fā)電模塊10A和燃料包20A可以通過I/F部分30A沒有限制地被連接和分離，當(dāng)燃料包20A連接到發(fā)電模塊10A時(shí)，設(shè)置給燃料包20A的燃料防漏裝置的防漏功能通過防漏解除裝置被解除，發(fā)電燃料FL可以通過燃料供給路徑被提供給發(fā)電模塊10A。
順便提及，在供電系統(tǒng)中，發(fā)電模塊10A和燃料包20A通過I/F部分30A整體構(gòu)成，發(fā)電燃料FL不斷地提供給發(fā)電模塊10A，而與供電系統(tǒng)連接到/分離自裝置DVC無關(guān)。因此，當(dāng)在子電源部分11產(chǎn)生電能時(shí)，發(fā)電燃料有時(shí)不能有效地消耗。因此，例如，在使用供電系統(tǒng)以前(在與裝置連接以前)，發(fā)電燃料的有效消耗可以采用這種結(jié)構(gòu)而實(shí)現(xiàn)，即I/F部分30A的燃料供給路徑保持在截止(屏蔽)狀態(tài)，當(dāng)使用供電系統(tǒng)時(shí)解除停止?fàn)顟B(tài)且燃料供給路徑不可逆地控制(允許通過燃料)成燃料供給允許狀態(tài)。
<第一實(shí)施例的整體操作>
現(xiàn)在將參照附圖描述具有上述結(jié)構(gòu)的供電系統(tǒng)的整體操作。
圖27是表示根據(jù)這個(gè)實(shí)施例的供電系統(tǒng)的概略性操作的流程圖。圖28是表示根據(jù)這個(gè)實(shí)施例的供電系統(tǒng)的初始操作狀態(tài)(備用模式)的圖。圖29是根據(jù)這個(gè)實(shí)施例的供電系統(tǒng)的啟動(dòng)操作狀態(tài)的示意圖。圖30是根據(jù)這個(gè)實(shí)施例的供電系統(tǒng)的穩(wěn)定操作狀態(tài)的示意圖。圖31是根據(jù)這個(gè)實(shí)施例的供電系統(tǒng)的停止操作狀態(tài)的示意圖。這里，將適當(dāng)?shù)貐⒄丈鲜龉╇娤到y(tǒng)(圖3和4)的結(jié)構(gòu)描述該操作。
如圖27所示，具有根據(jù)這個(gè)實(shí)施例的結(jié)構(gòu)的供電系統(tǒng)301通常被控制來執(zhí)行初始操作(步驟S101和S102)，用于將充入燃料包20A的發(fā)電燃料FL提供給發(fā)電模塊10A、不斷和連續(xù)地產(chǎn)生電能(第二電能)，該電能可以是子電源部分11的工作電能和控制器電能，并通過電極端EL輸出電能到裝置DVC(控制器CNT)(具體的說，圖28到31所示的陽極端EL(+)和陰極端EL(-))；啟動(dòng)操作(步驟S103到S106)，用于根據(jù)裝置DVC中負(fù)載LD的驅(qū)動(dòng)(從非驅(qū)動(dòng)模式變成驅(qū)動(dòng)模式)將充入燃料包20A的發(fā)電燃料FL提供給發(fā)電部分12、產(chǎn)生可以是負(fù)載驅(qū)動(dòng)電能的電能(第一電能)、并通過電極端EL(EL(+)、EL(-))輸出電能到裝置DVC(負(fù)載LD)；穩(wěn)定操作(步驟S107到S110)，用于根據(jù)負(fù)載LD的驅(qū)動(dòng)狀態(tài)的變化來調(diào)整提供給發(fā)電部分12的發(fā)電燃料FL的量、并根據(jù)負(fù)載的驅(qū)動(dòng)狀態(tài)產(chǎn)生和輸出具有電壓分量的電能(第一電能)；和停止操作(步驟S111到S114)，用于根據(jù)負(fù)載LD的停止(從驅(qū)動(dòng)狀態(tài)變成非驅(qū)動(dòng)狀態(tài))關(guān)閉發(fā)電燃料FL提供給發(fā)電部分12并停止電能(第一電能)的產(chǎn)生。
現(xiàn)在將參照圖28到31詳細(xì)描述每個(gè)操作。
(A)第一實(shí)施例的初始操作首先，在初始操作中，在供電系統(tǒng)中，發(fā)電模塊10A和燃料包20A通過I/F部分30彼此整體地構(gòu)成，例如，在連接裝置DVC時(shí)通過解除I/F部分30的燃料供給路徑的停止?fàn)顟B(tài)，如圖28所示，充入燃料包20A的發(fā)電燃料通過燃料供給路徑的毛細(xì)現(xiàn)象進(jìn)入燃料供給路徑并自動(dòng)提供給發(fā)電模塊10A的子電源部分11(步驟S101)。隨后，在子電源部分11中，至少電能(第二電能)E1自發(fā)地產(chǎn)生和輸出，該電能可以是裝置DVC所包含的操作控制部分13的工作電能和控制器CNT的驅(qū)動(dòng)電能(控制器電能)，然后該電能連續(xù)提供給操作控制部分13和控制器CNT的每一個(gè)(步驟S102)。
另一方面，在供電系統(tǒng)中，發(fā)電模塊10A和燃料包20A可以無限制地連接和分離，燃料包20A和發(fā)電模塊10A通過I/F部分30連接，如圖28所示，設(shè)置至燃料包20A的燃料防漏裝置的防漏功能被消除，且充入燃料包20A的發(fā)電燃料通過燃料供給路徑的毛細(xì)現(xiàn)象進(jìn)入燃料供給路徑并自動(dòng)提供給發(fā)電模塊10A的子電源部分11(步驟S101)。在子電源部分11中，可以是工作電能和控制器電能的電能(第二電能)E1自發(fā)地產(chǎn)生和輸出，然后該電能連續(xù)地提供給操作控制部分13、電壓監(jiān)視部分16和控制器CNT(步驟S102)。
在所有的情況下，只輸出可以是操作控制部分13和電壓監(jiān)視部分16的工作電能的電能，直到供電系統(tǒng)連接到裝置DVC。
通過I/F部分30連接燃料包20A與發(fā)電模塊10A，模式轉(zhuǎn)變到備用模式，即只有發(fā)電模塊10A的操作控制部分13、裝置DVC的電壓監(jiān)視部分16和控制器CNT工作。在備用模式中，通過陽極端EL(+)和陰極端EL(-)提供給裝置DVC(控制器CNT)的供電能(控制器電能；一部分電能E1)由操作控制部分13、電壓監(jiān)視部分16和裝置DVC的控制器CNT略微消耗。由于消耗而略微下降的電壓Vdd由電壓監(jiān)視部分16在任何給定時(shí)刻檢測到，電壓Vdd的變化由操作控制部分13監(jiān)視。此外，裝置DVC的負(fù)載LD的驅(qū)動(dòng)狀態(tài)由控制器CNT控制。
(B)第一實(shí)施例的啟動(dòng)操作隨后，在啟動(dòng)操作中，如圖29所示，當(dāng)控制器CNT控制提供電能給負(fù)載LD的開關(guān)LS處于導(dǎo)通狀態(tài)時(shí)，例如通過裝置DVC的用戶操作提供給裝置DVC的電源開關(guān)PS等等(打開)，提供給控制器CNT的一部分供電能(控制電能)提供給處于備用模式的負(fù)載LD，這導(dǎo)致供電能的電壓Vdd的急劇下降。
在通過電壓監(jiān)視部分16檢測到電壓Vdd的突變后(步驟S103)，操作控制部分13向啟動(dòng)控制部分15輸出操作控制信號，用于啟動(dòng)發(fā)電部分的發(fā)電操作(啟動(dòng))(步驟S104)。根據(jù)來自操作控制部分13的操作控制信號，將子電源部分11產(chǎn)生的一部分電能(電能E2)提供給輸出控制部分14(或輸出控制部分14和發(fā)電部分12)作為啟動(dòng)電能(步驟S105)，啟動(dòng)控制部分15通過輸出控制部分14將充入燃料包20A的發(fā)電燃料FL提供給發(fā)電部分12并產(chǎn)生和輸出可以是負(fù)載驅(qū)動(dòng)電能的電能(第一電能)。負(fù)載驅(qū)動(dòng)電能與上述的電源部分11通過陽極端EL(+)和陰極端EL(-)產(chǎn)生的控制器電能一起被輸出作為供電能，并提供給裝置DVC的控制器CNT和負(fù)載LD(步驟S106)。
因此，當(dāng)發(fā)電部分12產(chǎn)生的負(fù)載驅(qū)動(dòng)電能提供給裝置DVC，供電能的電壓Vdd從下降狀態(tài)逐漸增加并到達(dá)適合于啟動(dòng)負(fù)載LD的電壓。也就是說，關(guān)于負(fù)載LD的驅(qū)動(dòng)，發(fā)電燃料FL被自動(dòng)提供，發(fā)電部分12啟動(dòng)發(fā)電操作。而且，具有預(yù)定電壓Vdd的負(fù)載驅(qū)動(dòng)電能自發(fā)地提供給裝置DVC(負(fù)載LD)。于是，當(dāng)實(shí)現(xiàn)大致等同于通用化學(xué)電池的電能特性時(shí)，可以極好地驅(qū)動(dòng)負(fù)載LD。
(C)第一實(shí)施例的穩(wěn)定操作隨后，在穩(wěn)定操作，如圖30所示，操作控制部分13監(jiān)視在任何給定時(shí)刻通過電壓監(jiān)視部分16提供給裝置DVC的供電能的電壓Vdd的變化(大致是負(fù)載驅(qū)動(dòng)電能的電壓變化(步驟S107)。如果操作控制部分13檢測到電壓Vdd的變化使得供電能的電壓偏離根據(jù)預(yù)定額定值的電壓范圍(例如，通用化學(xué)電池的輸出電壓波動(dòng)幅度)，操作控制部分13向輸出控制部分14輸出操作控制信號，用于控制發(fā)電部分12產(chǎn)生的電能量(發(fā)電量)增加/減少，因此電壓Vdd可以設(shè)置在電壓范圍內(nèi)(步驟S108) 。
輸出控制部分14根據(jù)來自操作控制部分13的操作控制信號來調(diào)整提供給發(fā)電部分12的發(fā)電燃料FL量(步驟S109)，并執(zhí)行反饋控制，因此提供給裝置DVC的供電能(負(fù)載驅(qū)動(dòng)電能)的電壓Vdd設(shè)置在預(yù)定電壓范圍內(nèi)(步驟S110)。結(jié)果，即使裝置DVC側(cè)的負(fù)載LD的驅(qū)動(dòng)狀態(tài)(負(fù)載狀態(tài))變化，也有可能控制使供電能的電壓可以根據(jù)負(fù)載LD的驅(qū)動(dòng)狀態(tài)會聚到適當(dāng)?shù)碾妷悍秶?，可以因此提供根?jù)裝置DVC電耗的電能。
(D)第一實(shí)施例的停止操作隨后，在上述的穩(wěn)定操作中，當(dāng)裝置DVC在供電能的反饋控制期間從導(dǎo)通狀態(tài)變成斷開狀態(tài)時(shí)，或當(dāng)由于某種原因引起裝置DVC或供電系統(tǒng)301的異常運(yùn)行時(shí)，操作控制部分13在預(yù)定時(shí)間內(nèi)通過電壓監(jiān)視部分16連續(xù)檢測到這樣的狀態(tài)，即提供給裝置DVC的供電能(負(fù)載驅(qū)動(dòng)電能)的電壓Vdd偏離預(yù)定的電壓范圍。當(dāng)確定滿足這個(gè)電壓范圍和連續(xù)時(shí)間的條件(步驟S111)時(shí)，操作控制部分13執(zhí)行檢測到狀態(tài)的處理，作為供電能的電壓出錯(cuò)，和向輸出控制部分14輸出操作控制信號，用于停止發(fā)電部分12發(fā)電(步驟S112)。根據(jù)來自操作控制部分13的操作控制信號，輸出控制部分14關(guān)閉發(fā)電燃料FL提供給發(fā)電部分12并停止加熱器的加熱，用于促進(jìn)產(chǎn)生氫氣的吸能反應(yīng)(步驟S113)。結(jié)果，發(fā)電部分12的發(fā)電操作停止，除了控制器電能之外提供電能給裝置DVC被停止(步驟S114)。
也就是說，例如，如果當(dāng)裝置DVC的用戶操作電源開關(guān)PS等等(關(guān)閉)時(shí)使用控制器，或者如果當(dāng)供電系統(tǒng)301從裝置DVC除去時(shí)如果負(fù)載用完(停止)，負(fù)載LD通過將提供電能給負(fù)載LD的開關(guān)LS變成關(guān)閉狀態(tài)來停止，甚至在執(zhí)行將供電能的電壓設(shè)置在上述穩(wěn)定操作的電壓范圍的反饋控制以后，供電能的電壓會大大地偏離預(yù)定的電壓范圍。因此，當(dāng)操作控制部分13在預(yù)定時(shí)間段內(nèi)連續(xù)檢測到這種狀態(tài)時(shí)，操作控制部分13確定裝置DVC的負(fù)載LD停止或用完和停止發(fā)電部分12的發(fā)電操作。結(jié)果，因?yàn)橄鄬τ谘b置DVC的負(fù)載LD停止等等，發(fā)電燃料FL的提供停止，發(fā)電部分12自動(dòng)關(guān)閉，只有當(dāng)裝置DVC正常驅(qū)動(dòng)時(shí)發(fā)電部分12產(chǎn)生電能，電動(dòng)勢可以長時(shí)間保持，同時(shí)有效地利用發(fā)電燃料。
如上所述，根據(jù)這個(gè)實(shí)施例的供電系統(tǒng)，因?yàn)橛锌赡軋?zhí)行提供和關(guān)閉可以是預(yù)定負(fù)載驅(qū)動(dòng)電能的電能的控制和根據(jù)連接到供電系統(tǒng)的負(fù)載(裝置等等)的驅(qū)動(dòng)狀態(tài)調(diào)整要產(chǎn)生的電能量的控制，而不必從供電系統(tǒng)的外部接收燃料等等的提供，發(fā)電燃料可以被有效地消耗。因此，可以提供具有較少環(huán)境負(fù)荷和具有很高能量利用率的供電系統(tǒng)，同時(shí)實(shí)現(xiàn)大致等同于通用化學(xué)電池的電特性。
而且，正如隨后描述的，根據(jù)這個(gè)實(shí)施例的供電系統(tǒng)通過應(yīng)用微型機(jī)械制造工藝在小空間集成和形成發(fā)電模塊而使其大小和重量減小，并構(gòu)成形狀和尺寸大致等于通用化學(xué)電池，例如AA大小的電池，滿足例如日本工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)(JIS)的標(biāo)準(zhǔn)。結(jié)果，有可能實(shí)現(xiàn)在外部形狀和電特性(電壓/電流特性)方面與通用化學(xué)電池具有高兼容性，并可以進(jìn)一步促進(jìn)現(xiàn)有電池市場的普及。因此，代替例如在環(huán)境條件或能量利用率方面具有許多問題的現(xiàn)有化學(xué)電池，有可能很容易推廣應(yīng)用該發(fā)電裝置的供電系統(tǒng)，由此燃料電池等等有害物質(zhì)的散發(fā)可以大大抑制和可以實(shí)現(xiàn)高能量利用效率，由此能量資源可以有效地利用，同時(shí)抑制對環(huán)境的影響。
現(xiàn)在將參照附圖描述適用于根據(jù)本發(fā)明的供電系統(tǒng)的發(fā)電模塊的第二個(gè)實(shí)施例。
圖32是表示發(fā)電模塊的第二個(gè)實(shí)施例的方框圖，該發(fā)電模塊適用于根據(jù)本發(fā)明的供電系統(tǒng)，圖33是表示根據(jù)這個(gè)實(shí)施例的供電系統(tǒng)(發(fā)電模塊)和該裝置之間電連接關(guān)系的示意圖。這里，類似的附圖標(biāo)記表示類似于上述第一個(gè)實(shí)施例的結(jié)構(gòu)，從而簡化或省略它們的解釋。
如圖32所示，根據(jù)這個(gè)實(shí)施例的發(fā)電模塊10B通常包括子電源部分(第二電源裝置)11，具有類似于上述第一實(shí)施例的功能(參見圖3)；發(fā)電部分(第一電源裝置)12；操作控制部分13；輸出控制部分14；啟動(dòng)控制部分15；電壓監(jiān)視部分(電壓檢測部分)16；和終端部分ELx，用于向供電系統(tǒng)所連接的裝置DVC包含的控制器CNT通知預(yù)定信息。在這個(gè)實(shí)施例中，供電系統(tǒng)配置成根據(jù)至少負(fù)載驅(qū)動(dòng)信息(電能要求)控制發(fā)電模塊10B(特別是，發(fā)電部分12)的發(fā)電狀態(tài)，該負(fù)載驅(qū)動(dòng)信息通過終端部分ELx從裝置DVC包含的控制器CNT通知并相應(yīng)于負(fù)載LD的驅(qū)動(dòng)狀態(tài)。
在這個(gè)實(shí)施例中，連接到供電系統(tǒng)的裝置DVC的控制器CNT根據(jù)負(fù)載LD的驅(qū)動(dòng)狀態(tài)向供電系統(tǒng)通知負(fù)載驅(qū)動(dòng)信息(電能要求)，和具有負(fù)載驅(qū)動(dòng)控制裝置的功能，用于根據(jù)發(fā)電信息(關(guān)于電壓分量、啟動(dòng)操作端信息、和操作停止信息)控制負(fù)載LD的驅(qū)動(dòng)狀態(tài)，該發(fā)電信息表示根據(jù)電能要求的供電系統(tǒng)的發(fā)電狀態(tài)。
在根據(jù)這個(gè)實(shí)施例的供電系統(tǒng)中，如圖33所示，由從子電源部分11和發(fā)電部分12的每一個(gè)輸出的控制器電能和負(fù)載驅(qū)動(dòng)電能組成的供電能同樣共同通過單個(gè)電極端EL提供給控制器CNT和裝置DVC的負(fù)載LD，供電能(大致是負(fù)載驅(qū)動(dòng)電能)的電壓分量由電壓監(jiān)視部分16在任何給定時(shí)刻檢測和通過操作控制部分13監(jiān)視。
<第二實(shí)施例的整體操作>
現(xiàn)在將參照附圖描述具有上述結(jié)構(gòu)的供電系統(tǒng)的整體操作。
圖34是表示根據(jù)第二實(shí)施例的供電系統(tǒng)的示意操作的流程圖。圖35是表示根據(jù)這個(gè)實(shí)施例的供電系統(tǒng)的初始操作狀態(tài)(備用模式)的示意圖。圖36和37是根據(jù)這個(gè)實(shí)施例的供電系統(tǒng)的啟動(dòng)操作狀態(tài)的示意圖。圖38和39是根據(jù)這個(gè)實(shí)施例的供電系統(tǒng)的穩(wěn)定操作狀態(tài)的示意圖。圖40到42是根據(jù)這個(gè)實(shí)施例的供電系統(tǒng)的停止操作狀態(tài)的示意圖。這里，將適當(dāng)?shù)貐⒄丈鲜龉╇娤到y(tǒng)(圖32和33)的結(jié)構(gòu)描述操作。
在這個(gè)實(shí)施例中，在收到負(fù)載驅(qū)動(dòng)信息后，該信息涉及裝置DVC包含的控制器CNT通過除了正電極端EL(+)和陰極端EL(-)的終端部分ELx通知的負(fù)載驅(qū)動(dòng)控制，提供給發(fā)電模塊10B的操作控制部分13執(zhí)行一系列下述的操作控制。除了如下所述的這個(gè)實(shí)施例的整體操作之外，上述第一實(shí)施例的整體操作的全部或只有一部分可以同時(shí)并行地執(zhí)行。
也就是說，如圖34所示，類似于上述的第一個(gè)實(shí)施例，具有根據(jù)這個(gè)實(shí)施例的結(jié)構(gòu)的供電系統(tǒng)301通常被控制執(zhí)行初始操作(步驟S201和S202)，用于由子電源部分11不斷和連續(xù)地產(chǎn)生和輸出電能，該電能可以是操作控制部分13的工作電能和控制器CNT的驅(qū)動(dòng)電能(控制器電能)；啟動(dòng)操作(步驟S203到S206)，用于根據(jù)負(fù)載LD的驅(qū)動(dòng)將啟動(dòng)電能提供給發(fā)電部分12和輸出控制部分14，產(chǎn)生和輸出可以是負(fù)載驅(qū)動(dòng)電能的電能；穩(wěn)定操作(步驟S207到S210)，用于根據(jù)負(fù)載LD的驅(qū)動(dòng)狀態(tài)的變化調(diào)整提供給發(fā)電部分12的發(fā)電燃料FL量，根據(jù)負(fù)載的驅(qū)動(dòng)狀態(tài)產(chǎn)生和輸出電能(負(fù)載驅(qū)動(dòng)電能)；和停止操作(步驟S211到S214)，用于根據(jù)負(fù)載LD的停止來關(guān)閉發(fā)電燃料FL提供給發(fā)電部分12，終止可以是負(fù)載驅(qū)動(dòng)電能的電能。
(A)第二實(shí)施例的初始操作首先，在初始操作中，如圖35所示，類似于第一個(gè)實(shí)施例，充入燃料包20B的發(fā)電燃料自動(dòng)地通過提供給I/F部分30B的燃料供給路徑被提供給發(fā)電模塊10B的子電源部分11(步驟S201)，可以是工作電能和控制器電能的電能(第二電能)由子電源部分11自發(fā)地產(chǎn)生和輸出。另外，工作電能連續(xù)提供給操作控制部分13，供電系統(tǒng)連接到裝置DVC。結(jié)果，控制器電能作為供電能(電壓Vs)通過提供給發(fā)電系統(tǒng)的陽極端EL(+)和陰極端EL(-)提供給裝置DVC內(nèi)置的控制器CNT(步驟S202)。因此，模式轉(zhuǎn)變到只有發(fā)電模塊10A的操作控制部分13和裝置DVC的控制器CNT工作的備用模式。在備用模式中，操作控制部分13不斷地監(jiān)視負(fù)載驅(qū)動(dòng)信息(隨后描述的各種電能要求)，該信息根據(jù)負(fù)載的驅(qū)動(dòng)狀態(tài)通過終端部分ELx從裝置DVC的控制器CNT通知。
(B)第二實(shí)施例的啟動(dòng)操作隨后，在啟動(dòng)操作中，如圖36所示，例如，當(dāng)裝置DVC的用戶操作提供給裝置DVC的電源開關(guān)PS等等(打開)時(shí)，供電要求信號首先從控制器CNT通過終端部分ELx作為負(fù)載驅(qū)動(dòng)信息輸出到發(fā)電模塊10B的操作控制部分13，該要求信號要求提供可以是負(fù)載驅(qū)動(dòng)電能的電能(第一電能)。在從控制器CNT收到負(fù)載驅(qū)動(dòng)信息(步驟s203)后，操作控制部分13向啟動(dòng)控制部分15輸出操作控制信號，用于啟動(dòng)發(fā)電部分12的操作(啟動(dòng))(步驟S204)。根據(jù)來自操作控制部分13的操作控制信號，通過向輸出控制部分14(或輸出控制部分14和發(fā)電部分12)提供子電源部分11產(chǎn)生的作為啟動(dòng)電能的一部分電能(電能E2)，啟動(dòng)控制部分15通過輸出控制部分14將充入燃料包20B的發(fā)電燃料FL提供給發(fā)電部分12并產(chǎn)生和輸出可以是負(fù)載驅(qū)動(dòng)電能的電能(第一電能)(步驟S205)。負(fù)載驅(qū)動(dòng)電能提供給裝置DVC，與上述子電源部分11通過陽極端EL(+)和陰極端EL(-)產(chǎn)生的控制器電能一起作為供電能(步驟S206)。此刻，提供給該裝置的供電能的電壓從上述備用模式的電壓Vs逐漸增加地變化。
這里，在上述啟動(dòng)操作中，如圖36所示，當(dāng)在步驟S204輸出用于啟動(dòng)發(fā)電部分12的操作控制信號時(shí)，操作控制部分13檢測供電能(大致是負(fù)載驅(qū)動(dòng)電能)電壓的變化，該電能由發(fā)電部分12產(chǎn)生和輸出并通過電壓監(jiān)視部分16在任何給定時(shí)刻提供給裝置DVC，通過控制開關(guān)MS成導(dǎo)通狀態(tài)，以使電壓監(jiān)視部分16連接在陽極端EL(+)和陰極端EL(-)之間。然后，如圖37所示，操作控制部分13通過終端部分ELx向裝置DVC的控制器CNT通知供電能的電壓數(shù)據(jù)本身，該電壓數(shù)據(jù)由電壓監(jiān)視部分16在任何給定時(shí)刻檢測，或啟動(dòng)操作結(jié)束信號，該信號表示作為發(fā)電操作信息的根據(jù)供電要求的預(yù)定電壓Va已經(jīng)達(dá)到的事實(shí)。當(dāng)通過陽極端EL(+)和陰極端EL(-)提供的供電能的電壓達(dá)到適于驅(qū)動(dòng)負(fù)載LD的電壓Va時(shí)，控制器CNT控制開關(guān)LS到導(dǎo)通狀態(tài)并從供電系統(tǒng)提供供電能(負(fù)載驅(qū)動(dòng)電能)，以便根據(jù)從操作控制部分13通知的發(fā)電操作信息驅(qū)動(dòng)負(fù)載LD。
(C)第二實(shí)施例的穩(wěn)定操作隨后，在穩(wěn)定操作中，如圖38所示，類似于關(guān)于第一個(gè)實(shí)施例所述的步驟S107到S110，操作控制部分13在任何給定時(shí)刻通過電壓監(jiān)視部分16監(jiān)視提供給裝置DVC的供電能的電壓Va的變化(大致是負(fù)載驅(qū)動(dòng)電能的電壓變化)，并執(zhí)行反饋控制，以使供電能的電壓可以設(shè)置在根據(jù)預(yù)定額定值的電壓范圍內(nèi)。
在這種穩(wěn)定操作中，當(dāng)負(fù)載LD的新的驅(qū)動(dòng)狀態(tài)被裝置DVC的控制器CNT控制和捕獲時(shí)，如圖39所示，電能改變要求信號請求根據(jù)負(fù)載LD的驅(qū)動(dòng)狀態(tài)提供新的電能(例如，具有電壓Vb的供電能)，該電能改變要求信號通過終端部分ELx輸出到操作控制部分13，作為負(fù)載驅(qū)動(dòng)信息。在收到負(fù)載驅(qū)動(dòng)信息后，操作控制部分13向輸出控制部分14輸出操作控制信號，用于根據(jù)負(fù)載LD的新的驅(qū)動(dòng)狀態(tài)將發(fā)電部分12相對啟動(dòng)控制部分15產(chǎn)生和輸出的電能設(shè)置成負(fù)載驅(qū)動(dòng)電能(步驟S208)。
根據(jù)來自操作控制部分13的操作控制信號，輸出控制部分14調(diào)整提供給發(fā)電部分12的發(fā)電燃料FL量或加熱器的加熱時(shí)間和加熱溫度(步驟S209)，并控制使得提供給裝置DVC的供電能(負(fù)載驅(qū)動(dòng)電能)可以具有對應(yīng)于負(fù)載LD的新驅(qū)動(dòng)狀態(tài)的電壓(步驟S210)。也就是說，操作控制部分13通過接收電能改變要求信號來改變額定值，用于根據(jù)電能改變要求信號將涉及反饋控制的電壓范圍設(shè)置成電壓Vb，并控制發(fā)電部分12的發(fā)電量，以使可以產(chǎn)生具有對應(yīng)于變化的電壓范圍的電壓的負(fù)載驅(qū)動(dòng)電能。結(jié)果，因?yàn)楦鶕?jù)裝置DVC側(cè)的負(fù)載LD的驅(qū)動(dòng)狀態(tài)(負(fù)載狀態(tài))提供適當(dāng)?shù)碾娔?，可以提供對?yīng)于裝置DVC(負(fù)載LD)電耗的電能，并可以極好地驅(qū)動(dòng)負(fù)載LD。而且，因?yàn)榭梢砸种朴捎谪?fù)載LD驅(qū)動(dòng)狀態(tài)的變化所引起的供電能電壓的大變化，可以減少裝置DVC中操作故障等等的產(chǎn)生。
(D)第二實(shí)施例的停止操作隨后，在上述的穩(wěn)定操作中，如圖40所示，類似于關(guān)于第一個(gè)實(shí)施例所述的步驟S111到S114，作為供電能的反饋控制期間，裝置DVC從導(dǎo)通狀態(tài)到斷開狀態(tài)的變化(例如，提供負(fù)載驅(qū)動(dòng)電能到負(fù)載LD的開關(guān)LS被控制成關(guān)閉)的結(jié)果，或作為由于某種原因引起的裝置DVC或供電系統(tǒng)301的故障的結(jié)果，當(dāng)在預(yù)定時(shí)段內(nèi)連續(xù)檢測到供電能的電壓Va偏離預(yù)定電壓范圍的狀態(tài)時(shí)，操作控制部分13執(zhí)行這個(gè)已檢測狀態(tài)的處理作為電壓故障，并向輸出控制部分14輸出操作控制信號。例如，操作控制部分13從而停止發(fā)電燃料FL提供給發(fā)電部分12并控制停止發(fā)電部分12的發(fā)電操作(自動(dòng)電源關(guān)閉(自動(dòng)斷電)操作)。
另外，在穩(wěn)定操作中，如圖41所示，如果當(dāng)裝置DVC的用戶操作電源開關(guān)PS等等(關(guān)閉)時(shí)，通過將提供電能到負(fù)載LD的開關(guān)LS控制成關(guān)閉狀態(tài)來停止負(fù)載LD，或如果通過將供電系統(tǒng)301移出裝置DVC而將負(fù)載用完(停止)，驅(qū)動(dòng)負(fù)載LD的停止受到裝置DVC的控制器CNT的控制和捕獲，來自供電系統(tǒng)的要求停止提供供電能(負(fù)載驅(qū)動(dòng)電能)的電能停止請求信號作為負(fù)載驅(qū)動(dòng)信息通過終端部分ELx輸出到操作控制部分13。收到負(fù)載驅(qū)動(dòng)信息后(步驟S211)，操作控制部分13向輸出控制部分14輸出操作控制信號，用于停止發(fā)電部分12產(chǎn)生電能(步驟S212)。根據(jù)操作控制部分13的操作控制信號，輸出控制部分14關(guān)閉到發(fā)電部分12的發(fā)電燃料FL的提供并停止加熱器的加熱，用于促進(jìn)產(chǎn)生氫氣的吸能反應(yīng)(步驟S213)。輸出控制部分14從而停止發(fā)電部分12的發(fā)電操作，除了控制器電能之外停止向裝置DVC提供電能(負(fù)載驅(qū)動(dòng)電能)(步驟S214)。
然后，在圖40或41說明的停止操作中，當(dāng)例如通過輸出用于停止發(fā)電部分12產(chǎn)生電能的操作控制信號，或通過在任何給定時(shí)刻由電壓監(jiān)視部分16檢測到供電能(大致是負(fù)載驅(qū)動(dòng)電能)的電壓變化，操作控制部分13捕獲到發(fā)電部分12的關(guān)閉，該電壓變化由于發(fā)電部分12的關(guān)閉而被衰減，如圖42所示，操作控制部分13從陽極端EL(+)和陰極端EL(-)之間的位置電分離電壓監(jiān)視部分16并通過終端部分ELx向裝置DVC的控制器CNT通知電源表示發(fā)電部分12的發(fā)電操作停止的關(guān)閉通知信號(自動(dòng)斷電通知信號)，或操作停止信號作為發(fā)電操作信息。結(jié)果，發(fā)電燃料的提供停止且發(fā)電部分12相對于裝置DVC中負(fù)載LD驅(qū)動(dòng)的停止而自動(dòng)關(guān)閉。然后，負(fù)載驅(qū)動(dòng)電能向裝置DVC的提供停止，供電系統(tǒng)301和裝置DVC再次進(jìn)入上述的備用模式。
如上所述，根據(jù)這個(gè)實(shí)施例的供電系統(tǒng)，類似于第一個(gè)實(shí)施例，提供和停止可以是預(yù)定驅(qū)動(dòng)電能的電能的控制和調(diào)整要產(chǎn)生電能量的控制可以根據(jù)連接到供電系統(tǒng)的裝置(負(fù)載)的驅(qū)動(dòng)狀態(tài)而被啟動(dòng)，特別是發(fā)電部分12可以只在工作模式期間執(zhí)行發(fā)電操作，在工作模式期間裝置DVC可以正常驅(qū)動(dòng)。因此，發(fā)電燃料可有效地消耗，電動(dòng)勢可以長時(shí)間保持。于是，有可能提供實(shí)現(xiàn)大致等同于通用化學(xué)電池的電特性的供電系統(tǒng)，具有較少的環(huán)境負(fù)荷和具有極高的能量利用效率。
在這個(gè)實(shí)施例中，盡管已經(jīng)給出了雙向信息通知的描述，即負(fù)載驅(qū)動(dòng)信息從裝置DVC通知給發(fā)電系統(tǒng)，發(fā)電操作信息從供電系統(tǒng)通知給裝置DVC，但本發(fā)明并不局限于此。通過至少執(zhí)行單向信息通知，即負(fù)載驅(qū)動(dòng)信息從裝置DVC通知到發(fā)電系統(tǒng)，根據(jù)負(fù)載驅(qū)動(dòng)狀態(tài)的負(fù)載驅(qū)動(dòng)電能可以在供電系統(tǒng)(發(fā)電模塊)產(chǎn)生和輸出。
現(xiàn)在將參照附圖描述適用于根據(jù)本發(fā)明的供電系統(tǒng)的發(fā)電模塊的第三個(gè)實(shí)施例。
圖43是表示發(fā)電模塊第三個(gè)實(shí)施例的方框圖，該發(fā)電模塊適用于根據(jù)本發(fā)明的供電系統(tǒng)。這里，類似于上述的第二實(shí)施例，盡管將給出這樣結(jié)構(gòu)的描述，即預(yù)定信息在供電系統(tǒng)和供電系統(tǒng)通過終端部分ELx連接的裝置之間被通知，不用說可提供這樣的結(jié)構(gòu)，即供電系統(tǒng)只通過電極端(陽極端和陰極端)連接裝置，類似于第一個(gè)實(shí)施例，供電系統(tǒng)和裝置之間不進(jìn)行任何專門的通知。此外，類似的附圖標(biāo)記表示等同于上述第一和第二實(shí)施例的構(gòu)件，從而簡化或省略它們的解釋。
在根據(jù)第一和第二實(shí)施例的發(fā)電模塊10A和10B中，已經(jīng)給出了關(guān)于這種結(jié)構(gòu)的描述，即子電源部分11利用的發(fā)電燃料FL直接排放到供電系統(tǒng)301外，作為廢氣，或通過稍后描述的副產(chǎn)品收集裝置收集發(fā)電燃料FL。但是，在根據(jù)這個(gè)實(shí)施例的發(fā)電模塊10C中，當(dāng)包含一種具體的燃料組成成分，例如氫氣或氫化合物時(shí)，即使子電源部分11中的發(fā)電操作涉及或不涉及發(fā)電燃料FL的化合物成分的變化，子電源部分11所用的發(fā)電燃料FL直接再用作發(fā)電部分12的發(fā)電燃料，或通過提取一具體的燃料組成成分再利用。
具體的說，如圖43所示，根據(jù)這個(gè)實(shí)施例的發(fā)電模塊10C包括子電源部分11，具有類似于上述第二實(shí)施例的結(jié)構(gòu)和功能(參見圖32)；發(fā)電部分12；操作控制部分13；輸出控制部分14；啟動(dòng)控制部分15；電壓監(jiān)視部分16；和電極部分ELx。特別是，發(fā)電模塊10C配置成這種模式，即子電源部分11用來產(chǎn)生電能的全部或一部分發(fā)電燃料(為了方便將稱為″排出的燃料氣體″)可以通過輸出控制部分14提供給發(fā)電部分12，而不被排放到發(fā)電模塊10C外。
適用于這個(gè)實(shí)施例的子電源部分11，具有這種結(jié)構(gòu)，即能夠產(chǎn)生和輸出預(yù)定電能(第二電能)，而不必消耗和轉(zhuǎn)換通過I/F部分30從燃料包20提供的發(fā)電燃料FL的燃料組成成分(例如，上述第一個(gè)實(shí)施例的第二、第三、第五或第七個(gè)結(jié)構(gòu)例子所示的發(fā)電裝置)，或者具有這種結(jié)構(gòu)，即產(chǎn)生可用于發(fā)電部分12的發(fā)電操作的包含燃料組成成分的排出燃料氣體，即使發(fā)電燃料FL的燃料組成成分被消耗和轉(zhuǎn)換(例如，上述第一個(gè)實(shí)施例的第四或第六個(gè)結(jié)構(gòu)例子所示的發(fā)電裝置)。
在將上述第一個(gè)實(shí)施例的第一到第六個(gè)結(jié)構(gòu)例子所示的發(fā)電裝置情況下用作發(fā)電部分12的情況下，作為充入燃料包20的發(fā)電燃料FL，采用具有可燃性或易燃性的燃料物質(zhì)，例如基于醇類的液體燃料，例如甲醇、乙醇或丁醇、或由碳?xì)浠衔?，例如二甲醚、異丁烷或天然氣組成的液化燃料、或例如氫氣的氣體燃料。
也就是說，液體燃料或液化燃料是當(dāng)在預(yù)定填充情況下(溫度、壓強(qiáng)等等)充入燃料包20時(shí)是液體。當(dāng)提供給子電源部分11時(shí)轉(zhuǎn)變到預(yù)定環(huán)境條件，例如常溫或常壓時(shí)，這種燃料汽化變成具有高壓的燃料氣體。而且，當(dāng)氣體燃料用預(yù)定壓強(qiáng)壓縮充入燃料包20并提供給子電源部分11時(shí)，它變成具有根據(jù)充氣壓力的高壓的燃料氣體。因此，在例如使用子電源部分11中燃料氣體的壓力能從這種發(fā)電燃料FL產(chǎn)生電能(第二電能)之后，通過利用發(fā)電部分12中的子電源部分11排出的燃料氣體進(jìn)行電化學(xué)反應(yīng)、燃燒反應(yīng)等等產(chǎn)生電能(第一電能)。
現(xiàn)在將參照附圖描述適用于根據(jù)本發(fā)明的供電系統(tǒng)的發(fā)電模塊的第四個(gè)實(shí)施例。
圖44是表示發(fā)電模塊第四個(gè)實(shí)施例的方框圖，該發(fā)電模塊適用于根據(jù)本發(fā)明的供電系統(tǒng)。這里，盡管給出關(guān)于這種結(jié)構(gòu)的描述，其中類似于上述的第二和第三實(shí)施例，預(yù)定信息在供電系統(tǒng)和供電系統(tǒng)所連接的裝置之間被通知，但可以采用這種結(jié)構(gòu)(結(jié)合第一個(gè)實(shí)施例解釋的結(jié)構(gòu))，其中供電系統(tǒng)和裝置之間不進(jìn)行任何專門的通知。此外，類似的附圖標(biāo)記表示等同于上述第一到第三實(shí)施例的部分，從而簡化或省略它們的解釋。
關(guān)于根據(jù)上述第一到第三實(shí)施例的發(fā)電模塊10A和10B，將給出這個(gè)結(jié)構(gòu)用作子電源部分11的描述，其中利用從燃料包20A和20B提供的發(fā)電燃料能夠不斷自發(fā)地產(chǎn)生預(yù)定的電能(第二電能)。但是，根據(jù)這個(gè)實(shí)施例的發(fā)電模塊具有這種結(jié)構(gòu)，其中子電源部分11不斷自發(fā)地產(chǎn)生預(yù)定電能，而沒有利用充入燃料包的發(fā)電燃料FL。
具體的說，如圖44所示，根據(jù)這個(gè)實(shí)施例的發(fā)電模塊10D包括發(fā)電部分12，具有類似于上述第二實(shí)施例的結(jié)構(gòu)和功能(參見圖32)；操作控制部分13；輸出控制部分14；啟動(dòng)控制部分15；電壓監(jiān)視部分16；和電極部分ELx，還具有子電源部分11，用于不斷自發(fā)地產(chǎn)生預(yù)定電能(第二電能)，而不必利用充入燃料包的發(fā)電燃料FL。
作為子電源部分11的具體結(jié)構(gòu)，有可能極好地應(yīng)用例如根據(jù)供電系統(tǒng)301的周圍環(huán)境的溫差的熱電轉(zhuǎn)換(溫差發(fā)電)，以及根據(jù)從供電系統(tǒng)301外進(jìn)入的光能的光電變換(光電發(fā)電)。
現(xiàn)在將參照附圖描述子電源部分11的一個(gè)具體的例子。
(無燃料類型的子電源部分的第一個(gè)結(jié)構(gòu)例子)圖45A和45B是表示子電源部分第一個(gè)結(jié)構(gòu)例子的示意圖，該子電源部分適用于根據(jù)這個(gè)實(shí)施例的發(fā)電模塊。
在第一個(gè)結(jié)構(gòu)例子中，舉一個(gè)具體的例子，子電源部分11S具有這種結(jié)構(gòu)的發(fā)電裝置，用于利用供電系統(tǒng)301內(nèi)外周圍環(huán)境的溫差通過熱電轉(zhuǎn)換發(fā)電產(chǎn)生電能。
如圖45A所示，根據(jù)第一個(gè)結(jié)構(gòu)例子的子電源部分11S具有例如溫差發(fā)電機(jī)的結(jié)構(gòu)，包括第一溫度保持部分311，提供給供電系統(tǒng)301的一端側(cè)；第二溫度保持部分312，提供給供電系統(tǒng)301的另一個(gè)端側(cè)；熱電轉(zhuǎn)換單元313，一端連接到第一溫度保持部分側(cè)311，另一端連接到第二溫度保持部分側(cè)312。這里，第一和第二溫度保持部分311和312如此構(gòu)成，即它們的加熱量在任何給定時(shí)刻根據(jù)供電系統(tǒng)301內(nèi)外周圍環(huán)境的溫度狀態(tài)發(fā)生變化，它們布置位置設(shè)置成這種模式，即第一和第二溫度保持部分311和312的溫度彼此不同。
具體的說，例如，有可能應(yīng)用這種結(jié)構(gòu)，即第一和第二溫度保持部分311和312的任何一個(gè)通過開口部分等等(未示出)一直暴露于室外空氣或空氣中，開口部分等等設(shè)置到供電系統(tǒng)301所連接的裝置DVC，因此它可以保持在一固定溫度。此外熱電轉(zhuǎn)換單元313具有等同于上述第一個(gè)實(shí)施例的第四個(gè)結(jié)構(gòu)例子(參見圖8B)所示的結(jié)構(gòu)。順便提及，關(guān)于具有溫差發(fā)電機(jī)的子電源部分11S的結(jié)構(gòu)，子電源部分11S還可以應(yīng)用這個(gè)實(shí)施例的微型機(jī)械制造工藝被集成和形成在小空間中，類似于上述實(shí)施例的結(jié)構(gòu)。
在具有這種結(jié)構(gòu)的子電源部分11S中，如圖45B所示，當(dāng)隨著供電系統(tǒng)301周圍的溫度分布偏差在第一和第二溫度保持部分311和312之間產(chǎn)生溫度梯度時(shí)，根據(jù)從溫度梯度獲得的熱能的電動(dòng)勢由熱電轉(zhuǎn)換單元313通過塞貝克效應(yīng)產(chǎn)生，從而產(chǎn)生電能。
因此，通過將具有這種結(jié)構(gòu)的發(fā)電裝置用到子電源部分，預(yù)定電能由子電源部分11S不斷自發(fā)地產(chǎn)生，只要供電系統(tǒng)301周圍的溫度分布存在偏差，它可以提供給供電系統(tǒng)301內(nèi)外的每一個(gè)結(jié)構(gòu)。而且，根據(jù)這個(gè)結(jié)構(gòu)，因?yàn)槌淙肴剂习?0的所有發(fā)電燃料FL都可用于在發(fā)電部分12中產(chǎn)生電能(第一電能)，發(fā)電燃料可以有效地利用，作為負(fù)載驅(qū)動(dòng)電能的電能可以長時(shí)間提供給裝置DVC。
盡管已經(jīng)關(guān)于溫差發(fā)電機(jī)給出了描述，該溫差發(fā)電機(jī)相對于周圍溫度分布的偏差在這個(gè)結(jié)構(gòu)例子通過塞貝克效應(yīng)產(chǎn)生電能，但本發(fā)明并不局限于此，它還具有這樣一結(jié)構(gòu)，即根據(jù)加熱金屬從金屬表面散發(fā)自由電子的熱電子發(fā)射現(xiàn)象產(chǎn)生電能。
(無燃料類型的子電源部分的第二個(gè)結(jié)構(gòu)例子)圖46A和46B是表示子電源部分11T第二個(gè)結(jié)構(gòu)例子的示意圖，該子電源部分適用于根據(jù)這個(gè)實(shí)施例的發(fā)電模塊。
在第二個(gè)結(jié)構(gòu)例子中，舉一個(gè)具體的例子，子電源部分具有這種結(jié)構(gòu)的發(fā)電裝置，用于利用從供電系統(tǒng)301外進(jìn)入的光能通過光電變換發(fā)電產(chǎn)生電能。
如圖46A所示，根據(jù)第一個(gè)結(jié)構(gòu)例子的子電源部分11T例如構(gòu)成公知的光電變換電池(太陽能電池)，具有連接在一起的p型半導(dǎo)體321和年n型半導(dǎo)體322。
當(dāng)這種光電變換電池用具有預(yù)定波長的光(光能)LT照射時(shí)，電子空穴對通過光伏效應(yīng)在p-n接合部分323附近產(chǎn)生，由光電變換電池中電場的極化的電子(-)移向N型半導(dǎo)體322，空穴(+)移向p型半導(dǎo)體321，在p型半導(dǎo)體和n型半導(dǎo)體提供的電極之間(輸出端Oe和Of間)產(chǎn)生電動(dòng)勢，從而產(chǎn)生電能。
這里，通常，因?yàn)楝F(xiàn)有裝置中電池(或發(fā)電單元)的容納空間安排在裝置的后表面?zhèn)鹊鹊壬瞎饽?具體的說，日光或照明燈)很難進(jìn)入這個(gè)空間的位置，或該結(jié)構(gòu)具有完全容納裝置電池的結(jié)構(gòu)，存在光線不能充分進(jìn)入子電源部分的可能性。在連接供電系統(tǒng)301的情況下，其中根據(jù)這個(gè)結(jié)構(gòu)例子的子電源部分11T被用于裝置DVC，因此，如圖46B所示，必須應(yīng)用這種結(jié)構(gòu)以使通過預(yù)先采用提供給裝置DVC的開口部分或部分HL的結(jié)構(gòu)，以使子電源部分11T產(chǎn)生預(yù)定電能所必須的最小光能(具有預(yù)定波長的光LT)可以進(jìn)行或采用裝置DVC的外殼由透明或半透明的構(gòu)件構(gòu)成的結(jié)構(gòu)，以使至少子電源部分11或發(fā)電模塊10C可以暴露。。
因此，通過將具有這種結(jié)構(gòu)的發(fā)電裝置應(yīng)用到子電源部分，預(yù)定的電能可以由子電源部分11T不斷自發(fā)地產(chǎn)生和提供給供電系統(tǒng)301內(nèi)外的每個(gè)結(jié)構(gòu)，只要裝置DVC用于預(yù)定光能可以進(jìn)入的環(huán)境，例如室外或室內(nèi)環(huán)境。另外，根據(jù)這個(gè)結(jié)構(gòu)，因?yàn)槌淙肴剂习?0的所有發(fā)電燃料FL可被發(fā)電部分12用于產(chǎn)生電能(第一電能)，所以可以有效地利用發(fā)電燃料。
順便提及，在這個(gè)結(jié)構(gòu)例子中，在圖46B中，盡管已經(jīng)描述了光電變換電池(太陽能電池)的最基本的結(jié)構(gòu)，本發(fā)明并不局限于此，可以應(yīng)用根據(jù)任何其它構(gòu)造或原理的具有更高發(fā)電效率的結(jié)構(gòu)。
<副產(chǎn)品收集裝置>
現(xiàn)在將參照附圖描述適用于根據(jù)上述每個(gè)實(shí)施例的供電系統(tǒng)的副產(chǎn)品收集裝置。
圖47是表示副產(chǎn)品收集裝置第一個(gè)實(shí)施例的方框圖，該副產(chǎn)品收集裝置適用于根據(jù)本發(fā)明的供電系統(tǒng)。這里，類似于上述的第二到第四個(gè)實(shí)施例，盡管將給出這種結(jié)構(gòu)的描述，即在供電系統(tǒng)和供電系統(tǒng)所連接的裝置之間通知預(yù)定信息，但也可以利用在供電系統(tǒng)和裝置之間不通知任何專門信息的結(jié)構(gòu)(關(guān)于第一個(gè)實(shí)施例描述的結(jié)構(gòu))。另外，類似的附圖標(biāo)記表示等同于上述每個(gè)實(shí)施例的部分，從而簡化或省略它們的解釋。
在上述的每一個(gè)實(shí)施例中，當(dāng)這種結(jié)構(gòu)用作發(fā)電部分12或子電源部分11，即利用充入燃料包20E的發(fā)電燃料FL的電化學(xué)反應(yīng)或燃燒反應(yīng)產(chǎn)生預(yù)定電能(上述每一個(gè)結(jié)構(gòu)例子所示的子電源部分或發(fā)電部分)時(shí)，除電能之外還散發(fā)副產(chǎn)品。因?yàn)檫@種副產(chǎn)品可能包含當(dāng)散發(fā)到自然界時(shí)引起環(huán)境破壞的物質(zhì)或者可能是有時(shí)供電系統(tǒng)所連接裝置故障的因素的物質(zhì)，所以優(yōu)選采用包含下述副產(chǎn)品收集裝置的結(jié)構(gòu)，因?yàn)楸仨毐M可能地抑制這種副產(chǎn)品的散發(fā)。
在具有等同于上述每一個(gè)實(shí)施例的結(jié)構(gòu)和功能的發(fā)電模塊10E、燃料包20E和I/F部分30E中，如圖47所示，適用于根據(jù)本發(fā)明的供電系統(tǒng)的副產(chǎn)品收集裝置具有這種結(jié)構(gòu)，其中，例如，分離部分17在發(fā)電模塊10E中設(shè)置，分離部分17用于收集在發(fā)電部分12產(chǎn)生電能時(shí)產(chǎn)生的所有或一部分副產(chǎn)品，用于固定保持已收集副產(chǎn)品的副產(chǎn)品填充部分403在燃料包20E中設(shè)置。順便提及，盡管只詳細(xì)描寫了收集發(fā)電部分12產(chǎn)生的副產(chǎn)品的情形，不用說這種結(jié)構(gòu)同樣可以適用于子電源部分11。
分離部分17具有每一個(gè)上述實(shí)施例所示的結(jié)構(gòu)。在用于產(chǎn)生電能的發(fā)電部分12(可以包含子電源部分11)中，該電能可以是相對于供電系統(tǒng)301所連接的裝置DVC的負(fù)載驅(qū)動(dòng)電能(電壓/電流)，分離收集部分17分離在產(chǎn)生電能時(shí)產(chǎn)生的副產(chǎn)品或副產(chǎn)品中的具體成分，通過位于I/F部分30E中的副產(chǎn)品收集路徑將它提供給燃料包20E中所設(shè)置的副產(chǎn)品填充部分403。
順便提及，在采用每一個(gè)上述實(shí)施例的發(fā)電部分12(可以包含子電源部分11)中，作為在產(chǎn)生電能時(shí)產(chǎn)生的副產(chǎn)品，有水(H2O)等等，所有或一部分副產(chǎn)品或只有具體成分由分離部分17收集并提供給副產(chǎn)品收集路徑。同時(shí)，如果收集的副產(chǎn)品處于液態(tài)，可以利用毛細(xì)現(xiàn)象以通過形成副產(chǎn)品收集路徑，以便將副產(chǎn)品從分離部分17自動(dòng)提供給副產(chǎn)品填充部分403，以使該路徑的內(nèi)徑可以連續(xù)地變化。
另外，副產(chǎn)品填充部分403被設(shè)置在燃料包20E的內(nèi)部或其一部分1并被配置成只有當(dāng)燃料包20E連接到發(fā)電模塊10E時(shí)能夠提供和保持分離部分17收集的副產(chǎn)品。也就是說，在配置成使燃料包20E可以無限制地連接至和分離自發(fā)電模塊10E的供電系統(tǒng)中，燃料包20E從發(fā)電模塊10E分離，收集和保持的副產(chǎn)品或具體成分可以不變或不可逆地保持在副產(chǎn)品填充部分403中，因此副產(chǎn)品或具體成分不能漏出或排放到燃料包20E外。
這里，如上所述，如果發(fā)電部分12發(fā)電產(chǎn)生的副產(chǎn)品，水(H2O)、氮氧化物(NOx)或硫氧化物(SOx)，因?yàn)樗?H2O)在常溫常壓下處于液態(tài)，該副產(chǎn)品可以通過副產(chǎn)品收集路徑極好地提供給副產(chǎn)品填充部分403。但是，在視情況而定略微產(chǎn)生副產(chǎn)品，例如氮氧化物(NOx)或硫氧化物(SOx)時(shí)，它們的汽化點(diǎn)低于常溫常壓并處于氣態(tài)，因?yàn)橛兴鼈兊牧⒎襟w積變大并超過副產(chǎn)品填充部分403預(yù)置容積的可能性，收集的副產(chǎn)品可以被液化，它的立方體積可以通過增加分離部分17和副產(chǎn)品填充部分403的氣壓而降低，從而將副產(chǎn)品保持在副產(chǎn)品填充部分403。
因此，作為副產(chǎn)品填充部分403的具體結(jié)構(gòu)，有可能極好地應(yīng)用這種結(jié)構(gòu)，即能夠例如不可逆轉(zhuǎn)地吸收、吸收和固定、或固定已收集的副產(chǎn)品或具體成分，例如，吸收聚合物填入副產(chǎn)品填充部分403的結(jié)構(gòu)、或包含已收集材料防漏裝置，例如控制閥的結(jié)構(gòu)，該控制閥通過副產(chǎn)品填充部分403的內(nèi)壓力或彈簧等等的物理壓力而緊閉，類似于提供給燃料包20的上述燃料防漏裝置。
而且，在裝有具有這種結(jié)構(gòu)的副產(chǎn)品收集裝置的供電系統(tǒng)中，在將圖19所示的燃料轉(zhuǎn)化型燃料電池用作發(fā)電部分12的情況下，從發(fā)電部分12排出二氧化碳(CO2)和水(H2O)作為副產(chǎn)品，二氧化碳(CO2)在燃料轉(zhuǎn)化部分210a的蒸氣轉(zhuǎn)化反應(yīng)、水轉(zhuǎn)移反應(yīng)和選擇氧化反應(yīng)(參見化學(xué)方程式(1)到(3))產(chǎn)生的氫氣(H2)一起產(chǎn)生，在燃料電池部分210b中通過電化學(xué)反應(yīng)(參見化學(xué)方程式(6)和(7))產(chǎn)生的電能(第一電能)一起產(chǎn)生的水(H2O)。但是，因?yàn)樘峁┑亩趸?CO2)量非常小，并且對裝置幾乎沒有影響，它被排放到供電系統(tǒng)外作為未收集的物質(zhì)，另一方面水(H2O)等等由分離部分17收集。然后，通過利用毛細(xì)現(xiàn)象經(jīng)過副產(chǎn)品收集路徑它提供給燃料包20E中的副產(chǎn)品填充部分403并且不可逆轉(zhuǎn)地保持在收集保持部分21中，例如。
這里，因?yàn)榘l(fā)電部分12(燃料電池部分)中的電化學(xué)反應(yīng)(化學(xué)方程式(2)和(3))在大約60到80℃的溫度下進(jìn)行，發(fā)電部分12中產(chǎn)生的水(H2O)基本上以蒸氣(氣體)狀態(tài)排出。因此，分離部分17通過例如冷卻從發(fā)電部分12散發(fā)的蒸氣或通過施加壓力并將它從其它氣體成分分離，從而收集此成分來只液化水(H2O)成分。
順便提及，在這個(gè)實(shí)施例中，已經(jīng)給出關(guān)于這種情形的描述，即燃料轉(zhuǎn)化類型的燃料電池用作發(fā)電部分12的結(jié)構(gòu)且甲醇(CH3OH)用作發(fā)電燃料。因此，當(dāng)發(fā)電產(chǎn)生的副產(chǎn)品大部分是水和少量二氧化碳(CO2)排出供電系統(tǒng)外時(shí)，分離部分17對具體成分(即，水)的分離和收集可以相對容易地實(shí)現(xiàn)。但是，當(dāng)除了甲醇之外的物質(zhì)用作發(fā)電燃料時(shí)，或者當(dāng)除了燃料電池之外的結(jié)構(gòu)用作發(fā)電部分12時(shí)，有時(shí)可能有相對大量的二氧化碳(CO2)、二氧化氮(NOx)、二氧化硫(SOx)等等與水(H2O)一起產(chǎn)生。
在這種情況下，例如在分離部分17利用上述的分離方法將作為流體的水從大量產(chǎn)生的任何其它特定氣體組分(二氧化碳等等)分離之后，它們可以一起或單獨(dú)保持在單個(gè)或多個(gè)燃料包20E提供的副產(chǎn)品填充部分403中。
如上所述，根據(jù)這個(gè)實(shí)施例的采用該副產(chǎn)品收集裝置的供電系統(tǒng)，因?yàn)楦碑a(chǎn)品散發(fā)或漏到供電系統(tǒng)外可以通過將發(fā)電模塊10E產(chǎn)生電能時(shí)產(chǎn)生的至少一個(gè)成分的副產(chǎn)品不可逆轉(zhuǎn)地保持在燃料包20E中設(shè)置的副產(chǎn)品填充部分403中來抑制，可以防止由于副產(chǎn)品(例如，水)而導(dǎo)致的裝置故障或惡化。而且，通過收集保持副產(chǎn)品的燃料包20E，副產(chǎn)品可以適當(dāng)?shù)赝ㄟ^不對自然環(huán)境造成負(fù)荷的方法處理，從而防止自然環(huán)境的污染或由于副產(chǎn)品(例如，二氧化碳)致使全球變熱。
上述分離收集方法收集的副產(chǎn)品通過下面的保持操作不可逆轉(zhuǎn)地保持在收集保持部分。
圖48A到48C是表示由根據(jù)這個(gè)實(shí)施例的副產(chǎn)品收集裝置保持副產(chǎn)品的操作的示意圖。這里，類似的附圖標(biāo)記表示等同于每一個(gè)上述實(shí)施例的結(jié)構(gòu)，從而簡化或省略它們的解釋。
如圖48A所示，根據(jù)這個(gè)實(shí)施例的燃料包20具有固定容量，包括燃料填充部分401，其中填充例如甲醇的發(fā)電燃料FL；副產(chǎn)品填充部分403，用于在其中保持分離部分17提供的副產(chǎn)品，例如水；收集袋23，用于相對改變副產(chǎn)品填充部分403的容積和使副產(chǎn)品填充部分403完全分離燃料填充部分401，正如隨后描述的；燃料供給閥24A，用于向輸出控制部分14提供充入燃料填充部分401的發(fā)電燃料FL；和副產(chǎn)品進(jìn)入閥(進(jìn)入口)24B，用于將分離部分17提供的副產(chǎn)品帶到副產(chǎn)品填充部分403。
如上所述，燃料供給閥24A和副產(chǎn)品進(jìn)入閥24B具有例如止回閥功能的結(jié)構(gòu)，以使只有當(dāng)燃料包20通過I/F部分30E連接到發(fā)電模塊10E時(shí)，可以啟動(dòng)發(fā)電燃料FL的提供或副產(chǎn)品的進(jìn)入。順便提及，取代如上所述副產(chǎn)品進(jìn)入閥24B的止回閥功能，可能利用這種結(jié)構(gòu)，即吸收(吸水)聚合物等等填入副產(chǎn)品填充部分403。
在具有這種結(jié)構(gòu)的燃料包20中，當(dāng)充入燃料填充部分401的發(fā)電燃料通過燃料供給閥24A提供給發(fā)電模塊10E(發(fā)電部分12、子電源部分11)時(shí)，執(zhí)行產(chǎn)生預(yù)定電能的操作，只分離和收集由分離部分17在產(chǎn)生電能的同時(shí)產(chǎn)生的副產(chǎn)品中的具體成分(例如，水)。然后，它通過副產(chǎn)品收集路徑和副產(chǎn)品進(jìn)入閥24B取出和保持在副產(chǎn)品填充部分403中。
結(jié)果，如圖48B和48C所示，充入燃料填充部分401的發(fā)電燃料FL的容積減小，基本上副產(chǎn)品填充部分403保持的具體成分或物質(zhì)的容積增加。此刻，應(yīng)用這種結(jié)構(gòu)，其中吸收聚合物等等填入副產(chǎn)品填充部分403，可以控制副產(chǎn)品填充部分403的容積，因此副產(chǎn)品填充部分403可以具有比取出的副產(chǎn)品實(shí)際容積更大的容積。
因此，關(guān)于燃料填充部分401和403之間的關(guān)系，這些空間不會隨著發(fā)電模塊10產(chǎn)生電能(發(fā)電)的操作而相對簡單地增減，但是根據(jù)副產(chǎn)品填充部分403保持的副產(chǎn)品量，如圖48B所示，用預(yù)定壓力將收集袋23推向外部來將壓力施加至充入燃料填充部分401的發(fā)電燃料FL。因此將發(fā)電燃料FL提供到發(fā)電模塊10E可以適當(dāng)?shù)貓?zhí)行，充入燃料填充部分401的發(fā)電燃料FL可以提供，直到它由副產(chǎn)品填充部分403保持的副產(chǎn)品完全用完，如圖48C所示。
順便提及，在這個(gè)實(shí)施例中，已經(jīng)給出關(guān)于這種情形的描述，其中由附加設(shè)置給發(fā)電模塊10E的分離部分17分離和收集的所有或一部分副產(chǎn)品在燃料包20中收集和保持，未收集物質(zhì)被排放到供電系統(tǒng)301外。但是，可能利用這種結(jié)構(gòu)，其中當(dāng)發(fā)電模塊10E(特別是，發(fā)電部分12和子電源部分11)產(chǎn)生電能時(shí)，所有或一部分已收集副產(chǎn)品(例如，水)再用作燃料組成成分。具體的說，在這種結(jié)構(gòu)中，即發(fā)電裝置由用作發(fā)電部分12(可以包括子電源部分)的燃料電池組成，水產(chǎn)生作為一部分副產(chǎn)品。然而，如上所述，在燃料轉(zhuǎn)化類型的燃料電池中，因?yàn)樗前l(fā)電燃料的蒸氣轉(zhuǎn)化反應(yīng)等等所必須的，有可能采用這種結(jié)構(gòu)，即已收集副產(chǎn)品中的一部分水提供給發(fā)電部分12并再用于圖47的虛線箭頭(表示″要再利用的已收集材料″)所示的反應(yīng)。根據(jù)這個(gè)結(jié)構(gòu)，因?yàn)轭A(yù)先充入燃料包20的水量和用于蒸氣轉(zhuǎn)化反應(yīng)等等的發(fā)電燃料FL和保持在副產(chǎn)品填充部分403的副產(chǎn)品(水)量可以減少，更大量的發(fā)電燃料FL可以充入具有固定容量的燃料包20，從而提高供電系統(tǒng)的供電能力。
現(xiàn)在將參照附圖描述根據(jù)本發(fā)明的能夠收集副產(chǎn)品的副產(chǎn)品消除裝置的其它實(shí)施例。
圖49是表示一部分供電系統(tǒng)的方框圖。類似于圖2所示的供電系統(tǒng)，根據(jù)這個(gè)實(shí)施例的供電系統(tǒng)通常包括燃料包20C，在其中填充發(fā)電燃料(燃料)等等；和發(fā)電模塊10，它可拆卸地連接到燃料包20C并利用燃料包20C提供的燃料產(chǎn)生電能(發(fā)電)等等。燃料包20C被提供燃料填充部分401；吸收劑填充部分402；副產(chǎn)品填充部分403；和連接到這些填充部分401到403的I/F部分30C，等等。類似于圖47所示的供電系統(tǒng)，發(fā)電模塊10包括子電源部分11；發(fā)電部分12；操作控制部分13；輸出控制部分14；啟動(dòng)控制部分15；電壓監(jiān)視部分16；分離部分17等等。
如圖50A到50C所示，燃料包20C包括燃料填充部分401，具有可以無限制變化的整體形成的貯藏袋、吸收劑填充部分402、和副產(chǎn)品填充部分403。燃料包20由可生物降解的合成樹脂形成，燃料填充部分401、吸收劑填充部分402和副產(chǎn)品填充部分403彼此分離，免得彼此混淆，從而獲得具有高密封性能的結(jié)構(gòu)。
燃料填充部分401具有充入在其中的流體(或液化)化合物或氣體化合物和包括水的燃料FL，該化合物成分中含氫，例如甲醇或丁烷。只有當(dāng)燃料包20C連接到發(fā)電模塊10時(shí)，充入燃料填充部分401的發(fā)電燃料通過燃料轉(zhuǎn)化部分210a取出，該發(fā)電燃料的預(yù)定提供量是燃料電池部分210b產(chǎn)生輸出到負(fù)載LD的負(fù)載驅(qū)動(dòng)電能所必須的。
吸收劑填充部分402包括二氧化碳吸收部分404和碳酸鈣收集部分405。二氧化碳吸收部分404通過混合導(dǎo)氣管412連接到選擇氧化反應(yīng)部分210Z，通過氫氣供給管414連接到燃料電池部分210b。二氧化碳吸收部分404靠近碳酸鈣收集部分405，以便與其接觸，并有選擇地從氫(H2)-二氧化碳(CO2)混合氣體(第一氣體)中只清除二氧化碳?xì)怏w，該混合氣體由稍后描述的燃料轉(zhuǎn)化部分210a中燃料填充部分401提供的燃料的化學(xué)變化產(chǎn)生。具體的說，它配置成只有當(dāng)燃料包20C連接到發(fā)電模塊10時(shí)，來自混合導(dǎo)氣管412的第一氣體在燃料轉(zhuǎn)化部分210a產(chǎn)生，并向燃料電池部分210b供應(yīng)第二氣體，第二氣體是從第一氣體中消除二氧化碳(CO2)提取的，主要成分是氫氣(H2)。在燃料FL填入燃料填充部分401的初始狀態(tài)，碳酸鈣收集部分405是空置的，因?yàn)楦静皇占妓徕}，根本不在水收集部分407收集水。另外，副產(chǎn)品填充部分403大致是空的。
二氧化碳吸收劑填入二氧化碳吸收部分404。但是，作為二氧化碳吸收劑，利用一種物質(zhì)，它從燃料轉(zhuǎn)化部分210a產(chǎn)生的氫-二氧化碳混合氣體中只有選擇地吸收二氧化碳，通過吸收二氧化碳不會產(chǎn)生有害物質(zhì)或環(huán)境污染物，即使它被丟棄在自然界、填埋或燃燒。
氧化鈣(CaO)被用作二氧化碳吸收劑，通過化學(xué)反應(yīng)方程式(8)所示的反應(yīng)，從混合氣體中有選擇地排除二氧化碳。
…(8)氧化鈣是非常便宜的物質(zhì)。此外，利用這些物質(zhì)的二氧化碳吸收裝置在吸收二氧化碳?xì)怏w(CO2)時(shí)不需要高溫高壓等等的條件。通過將因此，這種物質(zhì)用作二氧化碳吸收劑，根據(jù)這個(gè)實(shí)施例的燃料包20C可以小規(guī)模的非常經(jīng)濟(jì)地制造。
而且，盡管化學(xué)反應(yīng)方程式(8)所示反應(yīng)產(chǎn)生的碳酸鈣容納在碳酸鈣收集部分405，它是對人體或自然環(huán)境無害的物質(zhì)。即使碳酸鈣丟棄在自然界、填埋或燃燒，它也不產(chǎn)生有害物質(zhì)。因此，具有氧化鈣或碳酸鈣的燃料包20可以在使用后進(jìn)行廢棄處理，而不會對環(huán)境有負(fù)面影響。
順便提及，因?yàn)榛瘜W(xué)反應(yīng)方程式(8)所示的反應(yīng)是放熱反應(yīng)，二氧化碳吸收部分404可以配置成將吸收二氧化碳產(chǎn)生的熱提供給稍后描述的燃料轉(zhuǎn)化部分210a等等。結(jié)果，根據(jù)這個(gè)實(shí)施例的供電系統(tǒng)的能量利用率可以進(jìn)一步改進(jìn)。
因?yàn)槊磕柼妓徕}的立方體積大于氧化鈣，碳酸鈣收集部分405隨著碳酸鈣的產(chǎn)生膨脹。另外，因?yàn)槿剂螰L根據(jù)燃料電池部分210b反應(yīng)的進(jìn)展而消耗，燃料電池部分210b產(chǎn)生的水供應(yīng)給水收集部分407，副產(chǎn)品填充部分403因此膨脹。因此，如圖50A所示，在初始狀態(tài)，盡管吸收劑填充部分402安排在左邊，吸收劑填充部分402包括只具有氧化鈣的二氧化碳吸收部分404，它移到右邊作為吸收劑填充部分402，當(dāng)進(jìn)行如圖5OB所示的反應(yīng)時(shí)，副產(chǎn)品填充部分403膨脹。然后，如圖50C所示，在最后的結(jié)果，當(dāng)燃料FL用盡時(shí)，燃料包20C大致被吸收劑填充部分402和副產(chǎn)品填充部分403占據(jù)。如圖51所示，薄片一樣的燃料包20C被卷繞和容納在容納部分409。然后，它連接到發(fā)電模塊10。在這種情況下，正如隨后將描述的，供電系統(tǒng)可以容易地形成具有大致與通用化學(xué)電池相同的外部形狀。
這里，盡管相對于1摩爾的甲醇(CH3OH)和1摩爾的水(H2O)通過化學(xué)反應(yīng)方程式(1)和(2)產(chǎn)生了3摩爾的水(H2O)，液態(tài)1摩爾甲醇(CH3OH)是40.56cm3，而1摩爾水(H2O)是18.02cm3。因此，假定初始狀態(tài)充入燃料填充部分401的甲醇是Mcm3，占據(jù)燃料填充部分401的液體燃料(甲醇(CH3OH)和水(H2O))的容積是1.444Mcm3。
然后，當(dāng)所有甲醇(CH3OH)反應(yīng)時(shí)，作為副產(chǎn)品的水的立方體積(H2O)是1.333Mcm3，水與初始狀態(tài)的液體燃料(甲醇(CH3OH)和水(H2O))的體積比變成大約是92.31％。因此，當(dāng)燃料FL用盡時(shí)，用于初始狀態(tài)燃料FL的燃料填充部分401的容積大致等于副產(chǎn)品填充部分403，而當(dāng)燃料FL用盡時(shí)產(chǎn)生的碳酸鈣的容積大致是初始狀態(tài)氧化鈣的兩倍。因此，因?yàn)楫?dāng)燃料FL用盡時(shí)燃料包20C具有大于初始狀態(tài)燃料包20C的容積，當(dāng)燃料FL用盡時(shí)，容納部分409的容積優(yōu)選以它大致充滿燃料包20C的模式設(shè)置。應(yīng)當(dāng)注意根據(jù)本發(fā)明的燃料包20C的外部形狀并不局限于上述的形狀。
分離部分17從當(dāng)燃料電池部分210b產(chǎn)生負(fù)載驅(qū)動(dòng)電能時(shí)產(chǎn)生的副產(chǎn)品當(dāng)中分離水(H2O)，通過導(dǎo)水管416提供給副產(chǎn)品填充部分403的水收集部分407，從發(fā)電模塊10將二氧化碳散發(fā)到外部。分離部分17分離的一部分水根據(jù)需要提供給蒸氣轉(zhuǎn)化反應(yīng)部分210X和/或水轉(zhuǎn)移反應(yīng)部分210Y并與一氧化碳組合。
I/F部分30C配置成可拆卸地連接燃料包20C和發(fā)電模塊10。另外，只有當(dāng)燃料包20C和發(fā)電模塊10通過I/F部分30C彼此連接時(shí)，發(fā)電燃料從燃料包20C提供到發(fā)電模塊10，當(dāng)產(chǎn)生電能時(shí)產(chǎn)生的副產(chǎn)品中的具體成分從發(fā)電模塊10散發(fā)到燃料包20C時(shí)，氣體在燃料包20C和發(fā)電模塊10之間提供/接收。I/F部分30C包括燃料輸送管411，用于通過毛細(xì)現(xiàn)象輸送燃料FL到發(fā)電模塊；混合導(dǎo)氣管412，用于將燃料轉(zhuǎn)化部分210轉(zhuǎn)化的氫和二氧化碳導(dǎo)通到二氧化碳吸附部分404；氫氣供給管414，用于將高濃度的氫從二氧化碳吸收部分404供給；和導(dǎo)水管416，用于將分離部分17分離的水導(dǎo)通到水收集部分407。I/F部分30C配置成能夠在連接發(fā)電模塊10之前或在使用期間解除連接時(shí)防止燃料或廢棄材料漏出。
燃料輸送管411插入燃料包20C。當(dāng)燃料包20C連接到發(fā)電模塊10時(shí)，燃料輸送管411嘗試通過毛細(xì)現(xiàn)象的燃料輸送管411將燃料輸送到操作控制部分13。但是，當(dāng)不驅(qū)動(dòng)燃料電池部分210b時(shí)，燃料輸送管411控制成緊閉操作控制部分13的閥。此外，當(dāng)負(fù)載LD從備用(關(guān)閉)狀態(tài)轉(zhuǎn)變到通過供電系統(tǒng)的正極和負(fù)極啟動(dòng)主要功能的狀態(tài)，電壓監(jiān)視部分16檢測到證明轉(zhuǎn)變的電勢。當(dāng)啟動(dòng)信號提供給操作控制部分13時(shí)，操作控制部分13利用子電源部分11的電能啟動(dòng)并打開燃料輸送管411的閥，從而提供燃料。而且，啟動(dòng)向燃料轉(zhuǎn)化部分210a提供預(yù)定量的燃料。
這里，燃料包20C可以由產(chǎn)生氯化有機(jī)化合物(二惡英基；多氯化二苯并-對-二惡英、多氯化二苯并呋喃)或氯化氫氣體的材料形成，有害物質(zhì)，例如重金屬，或環(huán)境污染物很少或有限，即使執(zhí)行人工加熱/焚化或化學(xué)處理等等。
而且，因?yàn)榘l(fā)電燃料用于根據(jù)這個(gè)實(shí)施例的供電系統(tǒng)，有可能極好地應(yīng)用這種燃料，它不能是自然環(huán)境的污染物，即使具有充入其中的發(fā)電燃料的燃料包20C丟棄在自然界或填埋和漏到空氣、土壤和水中，在發(fā)電模塊10的燃料電池部分210b中用高能量轉(zhuǎn)換效率產(chǎn)生電能，具體的說，具有醇類的液體化合物，例如甲醇、乙醇、丁醇等等，或氣體化合物，例如烴氣，例如二甲醚、異丁烷、天然氣(LPG)等等、或氫氣等等。
另外，盡管在如圖83所示的上述實(shí)施例中，分離部分17產(chǎn)生的二氧化碳通過排出孔14d散發(fā)，來自分離部分17的二氧化碳可以通過二氧化碳導(dǎo)管415被二氧化碳吸收部分404所吸收，如圖52所示。在這種供電系統(tǒng)中，因?yàn)楦碑a(chǎn)品幾乎不排出到外部，該供電系統(tǒng)作為裝置的電源特別有效，以使供電系統(tǒng)連接到一個(gè)閉合空間以使例如不漏氣，就象具有防水功能的手表。
另外，盡管上述實(shí)施例中吸收劑填充部分402由碳酸鈣收集部分405和具有氧化鈣的二氧化碳吸收部分404構(gòu)成，該二氧化碳吸收部分404也能用氫氧化鈣代替氧化鈣，氧化鈣可以提供作為吸水部分。
現(xiàn)在將參照附圖53描述根據(jù)本發(fā)明的一種變型，將氫氧化鈣應(yīng)用到二氧化碳吸收部分404。這里，類似的名稱和類似的附圖標(biāo)記給出等于上述實(shí)施例的結(jié)構(gòu)，從而簡化或省略它們的解釋。根據(jù)這個(gè)實(shí)施例的供電系統(tǒng)通常由具有充入其中的發(fā)電燃料(燃料)的燃料包20M和可拆卸地連接到燃料包20M的發(fā)電模塊10構(gòu)成，通過利用從燃料包20M提供的燃料產(chǎn)生電能(發(fā)電)等等。設(shè)置至燃料包20M的有燃料填充部分401、吸收劑填充部分402、副產(chǎn)品填充部分403、連接到這些填充部分401到403的I/F部分30E，等等。另外，類似于圖47所示的供電系統(tǒng)，發(fā)電模塊10由子電源部分11、發(fā)電部分12、操作控制部分13、輸出控制部分14、啟動(dòng)控制部分15、電壓監(jiān)視部分16、分離部分17等等構(gòu)成。
如圖54A到54C所示，燃料包20M包括燃料填充部分401，具有可以無限制變化的整體形成的貯藏袋、吸收劑填充部分402、和副產(chǎn)品填充部分403。燃料包20M由具有可生物降解性質(zhì)的合成樹脂等等形成，燃料填充部分401、吸收劑填充部分402和副產(chǎn)品填充部分403彼此分離，免得彼此混淆，從而提供具有高密封性能的結(jié)構(gòu)。
吸收劑填充部分402包括二氧化碳吸收部分404，包含氫氧化鈣；碳酸鈣收集部分405、和包含氧化鈣的吸水部分406。二氧化碳吸收部分404靠近碳酸鈣收集部分405和吸水部分406，以便與其接觸，并有選擇地從氫(H2)-二氧化碳(CO2)混合氣體(第一氣體)中只清除二氧化碳?xì)怏w，該混合氣體由燃料轉(zhuǎn)化部分210a中燃料填充部分401提供燃料的化學(xué)變化產(chǎn)生。具體的說，只有當(dāng)燃料包20M與發(fā)電模塊10連接時(shí)，燃料轉(zhuǎn)化部分210a產(chǎn)生的第一氣體從混合氣體導(dǎo)管412導(dǎo)出并從第一氣體中消除二氧化碳(CO2)。而且，副產(chǎn)品主要組分可能是氫氣(H2)和水，具有氫氣(H2)和水的第二氣體供應(yīng)給吸水部分406。
適用于二氧化碳吸收部分404的氫氧化鈣(Ca(OH)2)通過化學(xué)反應(yīng)方程式(9)所示的反應(yīng)從混合氣體中有選擇地消除二氧化碳。
…(9)氫氧化鈣(Ca(OH)2)是非常便宜的物質(zhì)。此外，利用這些物質(zhì)的二氧化碳吸收裝置當(dāng)吸收二氧化碳?xì)怏w(CO2)時(shí)不需要條件，例如高溫或高壓。因此，將這種物質(zhì)用作二氧化碳吸收劑等等，根據(jù)這個(gè)實(shí)施例的燃料包20M可以小規(guī)模的廉價(jià)制造。
而且，盡管反應(yīng)化學(xué)方程式(9)所示反應(yīng)產(chǎn)生的碳酸鈣(CaCO3)容納在碳酸鈣收集部分405，它是對人體或自然環(huán)境無害的物質(zhì)。而且，它不產(chǎn)生有害物質(zhì)，即使它丟棄在自然界、填埋或燃燒。因此，具有氧化鈣、氫氧化鈣或的燃料包20M可以在使用后丟棄，而不會對環(huán)境造成負(fù)面影響。
順便提及，因?yàn)榉磻?yīng)化學(xué)方程式(9)所示的反應(yīng)是放熱反應(yīng)，二氧化碳吸收部分404可以構(gòu)造成將吸收二氧化碳產(chǎn)生的熱提供給稍后描述的燃料轉(zhuǎn)化部分210a等等。結(jié)果，根據(jù)這個(gè)實(shí)施例的供電系統(tǒng)的能量利用率可以進(jìn)一步改進(jìn)。
這里，盡管當(dāng)二氧化碳吸收部分404的二氧化碳吸收劑吸收二氧化碳時(shí)產(chǎn)生水，通過化學(xué)反應(yīng)方程式(10)所示的反應(yīng)，吸水部分406通過水/氫氣移動(dòng)管413從二氧化碳吸收部分404吸收第二氣體中的水。因此，吸水部分406可以吸收二氧化碳吸附部分404產(chǎn)生的水和燃料轉(zhuǎn)化部分210a中與一氧化碳化學(xué)反應(yīng)剩余的水。
…(10)結(jié)果，通過氫氣供給管414從吸水部分406供給的第三氣體可以是高濃度的氫，等式(10)產(chǎn)生的氫氧化鈣可以充當(dāng)二氧化碳吸收部分404。
如圖54A所示，初始狀態(tài)下吸收劑填充部分402由包含氫氧化鈣的二氧化碳吸收部分404和包含氧化鈣的吸水部分406構(gòu)成。但是，氧化鈣、氫氧化鈣和碳酸鈣的化學(xué)反應(yīng)以上述順序進(jìn)行，最后吸收劑填充部分402大致由包含碳酸鈣的二氧化碳吸收部分404和碳酸鈣收集部分405構(gòu)成。
因?yàn)槊磕柼妓徕}的立方體積大于氧化鈣，碳酸鈣收集部分405隨著碳酸鈣的產(chǎn)生而膨脹。因?yàn)槊磕枤溲趸}的立方體積大于氧化鈣，二氧化碳吸收部分404隨著氫氧化鈣的而產(chǎn)生膨脹。但是，如上所述，氫氧化鈣轉(zhuǎn)變成碳酸鈣，因此不能注意到顯著的膨脹。此外，因?yàn)槿剂螰L根據(jù)燃料電池部分210b中反應(yīng)的進(jìn)展而消耗，燃料電池部分210b產(chǎn)生的水供應(yīng)給水收集部分407，副產(chǎn)品填充部分403因此膨脹。
因此，盡管吸收劑填充部分402安排在左邊，當(dāng)反應(yīng)進(jìn)行且吸收劑填充部分402和副產(chǎn)品填充部分403如圖54B所示膨脹時(shí)，它移到右邊。最后，如圖54C所示，當(dāng)燃料FL完全消耗時(shí)燃料包20M主要由吸收劑填充部分402和副產(chǎn)品填充部分403占據(jù)。如圖51所示，薄片一樣的燃料包20M被卷繞和容納在容納部分409。在此狀態(tài)下，燃料包20M可以連接到發(fā)電模塊10。在這種情況下，供電系統(tǒng)可以容易地形成具有與通用化學(xué)電池相同的外部形狀，正如隨后描述的。
初始狀態(tài)下具有填充在其中的燃料FL的燃料填充部分401的容積大致等于燃料FL完全消耗時(shí)副產(chǎn)品填充部分403的容積，然而燃料FL用完時(shí)產(chǎn)生的碳酸鈣具有是初始狀態(tài)時(shí)氧化鈣兩倍的容積。因此，因?yàn)楫?dāng)燃料FL用完時(shí)燃料包20M具有大于初始狀態(tài)燃料包20M的容積，當(dāng)燃料FL用完時(shí)，最好將容納部分409的容積設(shè)置成使容納部分409主要由燃料包20C占據(jù)。
分離部分17分離的二氧化碳可以通過排出孔14d排出，或可以通過提供二氧化碳導(dǎo)管415由二氧化碳吸收部分404吸收。而且，分離部分17分離的一部分水根據(jù)需要提供給蒸氣轉(zhuǎn)化反應(yīng)部分210X和/或水轉(zhuǎn)移反應(yīng)部分210Y并與一氧化碳組合。
盡管吸水部分406與圖53所示實(shí)施例的水收集部分403分開地設(shè)置，包含氧化鈣的吸水部分406還充當(dāng)如圖55所示的水收集部分。吸水部分406通過水/氫氣移動(dòng)管413從二氧化碳吸收部分404吸水，也從分離部分17通過I/F部分30N的漏水管416吸水。此刻，燃料包20N的吸水部分406可以是聚合物吸濕劑。
另外，二氧化碳經(jīng)混合氣體漏出管412通過上述實(shí)施例的蒸氣轉(zhuǎn)化反應(yīng)部分210X、水轉(zhuǎn)移反應(yīng)部分210Y和選擇氧化反應(yīng)部分210Z由二氧化碳吸收部分404吸收，但是，水轉(zhuǎn)移反應(yīng)部分210Y和選擇氧化反應(yīng)部分210Z產(chǎn)生的二氧化碳量很小，二氧化碳可以從蒸氣轉(zhuǎn)化反應(yīng)部分210X轉(zhuǎn)化的混合氣體，通過如圖56所示的混合導(dǎo)氣管412由包含氧化鈣的二氧化碳吸收部分404所吸收。這里，燃料包20P的二氧化碳吸收部分404通過I/F部分30P的混合導(dǎo)氣管412與蒸氣轉(zhuǎn)化反應(yīng)部分210X連接，還通過氫氣供給管414與水轉(zhuǎn)移反應(yīng)部分210Y相連接。盡管二氧化碳吸收部分404從蒸氣轉(zhuǎn)化反應(yīng)部分210X提供的氫氣、二氧化碳、少量水和少量一氧化碳當(dāng)中吸收二氧化碳，但二氧化碳吸收部分404并不局限于氧化鈣，也可以使用氫氧化鈣。在氫氧化鈣的情況下，吸收二氧化碳產(chǎn)生的水可以用于組合水轉(zhuǎn)移反應(yīng)部分210Y中的一氧化碳。順便提及，此刻，分離部分17分離的二氧化碳可以通過排出孔14d排出，且二氧化碳導(dǎo)管415可以提供，以使二氧化碳吸收部分404可以吸收二氧化碳。另外，氫氧化鈣可以代替氧化鈣應(yīng)用于二氧化碳吸收部分404。在這種情況下，如圖57所示，燃料包20Q可以裝有吸水部分406，以便吸收二氧化碳吸收部分404產(chǎn)生的水。吸水部分406包含氧化鈣和通過水/氫氣移動(dòng)管413連接到二氧化碳吸附部分404。而且，它通過I/F部分30Q的氫氣供給管414連接到水轉(zhuǎn)移反應(yīng)部分210Y。
分離部分17分離的二氧化碳可以通過排出孔14d排出，二氧化碳導(dǎo)管415可以提供，以使二氧化碳吸收部分404可以吸收二氧化碳。另外，分離部分17分離的一部分水根據(jù)需要提供給蒸氣轉(zhuǎn)化反應(yīng)部分210X和/或水轉(zhuǎn)移反應(yīng)部分210Y并與一氧化碳組合。
盡管二氧化碳吸收部分404只與上述實(shí)施例的一部分燃料轉(zhuǎn)化部分210a連接，它可能分別與燃料轉(zhuǎn)化部分210a的多個(gè)單元連接?，F(xiàn)在將參照圖58描述根據(jù)本發(fā)明的二氧化碳吸收部分的變型。
燃料包20R包括燃料填充部分401、吸收劑填充部分402和水收集部分403、并與I/F部分30R連接，該I/F部分30R裝有燃料輸送管411、第一混合導(dǎo)氣管421、第一氫氣供給管422、第二混合導(dǎo)氣管423、第二氫氣供給管424、第三混合導(dǎo)氣管425、氫氣供給管414和導(dǎo)水管416。
吸收劑填充部分402具有碳酸鈣收集部分405、包含氧化鈣的水收集部分406、第一二氧化碳吸收部分404A、第二二氧化碳吸收部分404B和二氧化碳吸收部分404C。碳酸鈣收集部分405初始狀態(tài)時(shí)是空的，第一二氧化碳吸收部分404A、第二二氧化碳吸收部分404B和二氧化碳吸收部分404C分別包含必需的最低量的氧化鈣。
第一二氧化碳吸收部分404A通過第一混合導(dǎo)氣管421與蒸氣轉(zhuǎn)化反應(yīng)部分210X連接，混合導(dǎo)氣管421用于導(dǎo)通包含氫氣、二氧化碳等等的第一混合氣體，還通過第一氫氣供給管422與水轉(zhuǎn)移反應(yīng)部分210Y相連接。
第二二氧化碳吸收部分404B通過第二混合導(dǎo)氣管423與蒸氣轉(zhuǎn)化反應(yīng)部分210Y連接，第二混合導(dǎo)氣管423用于導(dǎo)通包含水轉(zhuǎn)移反應(yīng)部分210Y產(chǎn)生的二氧化碳的混合氣體，還通過第二氫氣供給管424與選擇的氧化反應(yīng)部分210Z連接。
第三二氧化碳吸收部分404C通過第三導(dǎo)氣管425與選擇的氧化反應(yīng)部分210Y連接，第三導(dǎo)氣管425用于導(dǎo)通包含選擇的氧化反應(yīng)部分210Z產(chǎn)生的二氧化碳，還通過水/氫氣移動(dòng)管413與吸水部分406連接。
在第一二氧化碳吸收部分404A、第二二氧化碳吸收部分404B和第三二氧化碳吸收部分404C中，氫氧化鈣與混合氣體包含的二氧化碳反應(yīng)并產(chǎn)生碳酸鈣。此外，碳酸鈣提供給碳酸鈣收集部分405。在水吸收部分406中，氫氧化鈣與第一二氧化碳吸收部分404A、第二二氧化碳吸收部分404B和第三二氧化碳吸收部分404C產(chǎn)生的水反應(yīng)，并產(chǎn)生氫氧化鈣。然后，氫氧化鈣提供給第一二氧化碳吸收部分404A、第二二氧化碳吸收部分404B和第三二氧化碳吸收部分404C。當(dāng)燃料填充部分401中的燃料FL用完時(shí)，吸水部分406幾乎是氧化鈣，吸收劑填充部分402設(shè)置成碳酸鈣收集部分405的碳酸鈣占據(jù)吸收劑填充部分402內(nèi)部的大部分。
分離部分17分離的二氧化碳可以通過排出孔14d排出，二氧化碳導(dǎo)管415可以設(shè)置以使二氧化碳吸收部分404可以吸收二氧化碳。此外，分離部分17分離的一部分水根據(jù)需要提供給蒸氣轉(zhuǎn)化反應(yīng)部分210X和/或水轉(zhuǎn)移反應(yīng)部分210Y并與一氧化碳組合。而且，水收集部分403可以省略，吸水部分406和導(dǎo)水管416可以彼此連接。
在每一個(gè)上述的實(shí)施例中，盡管吸收劑填充部分402和/或水收集部分403整體構(gòu)成燃料填充部分401，可以在燃料填充部分401和吸收劑填充部分402和/或水收集部分403之間提供切斷線，因此吸收劑填充部分402和/或水收集部分403可以從燃料填充部分401切斷和丟棄。
在每一個(gè)上述的實(shí)施例中，盡管吸收劑填充部分402被提供給燃料包20，它也可能設(shè)置在發(fā)電模塊10中，如果要產(chǎn)生的碳酸鈣量足夠小。
<殘留量檢測裝置>
現(xiàn)在將參照附圖描述用于發(fā)電燃料的殘留量檢測裝置，該發(fā)電燃料適用于根據(jù)每一個(gè)上述實(shí)施例的供電系統(tǒng)。
圖59是表示殘留量檢測裝置的一個(gè)實(shí)施例的方框圖，該殘留量檢測裝置適用于根據(jù)本發(fā)明的供電系統(tǒng)。另外，圖60是根據(jù)這個(gè)實(shí)施例的供電系統(tǒng)的啟動(dòng)操作狀態(tài)示意圖。圖61是根據(jù)這個(gè)實(shí)施例的供電系統(tǒng)的穩(wěn)定操作狀態(tài)示意圖；和圖62是根據(jù)這個(gè)實(shí)施例的供電系統(tǒng)的停止操作狀態(tài)示意圖。這里，類似于第二到第四實(shí)施例，將給出關(guān)于這種情形的描述，即在供電系統(tǒng)和供電系統(tǒng)所連接的裝置之間通知預(yù)定信息。但是，有可能應(yīng)用這種結(jié)構(gòu)，其中在供電系統(tǒng)和裝置之間不執(zhí)行任何專門的通知(第一個(gè)實(shí)施例所示的結(jié)構(gòu))。此外，類似的附圖標(biāo)記表示等同于每一個(gè)上述實(shí)施例的結(jié)構(gòu)，從而簡化或省略它們的解釋。
如圖59所示，在發(fā)電模塊10F中，燃料包20F和I/F部分30F具有等同于每一個(gè)上述實(shí)施例的結(jié)構(gòu)和功能，適用于根據(jù)本發(fā)明的供電系統(tǒng)的燃料殘留量檢測裝置具有這種結(jié)構(gòu)，即殘留量檢測部分18提供給發(fā)電模塊10F、I/F部分30F和燃料包20F任何一個(gè)的內(nèi)部(這里，是發(fā)電模塊10F的內(nèi)部)，該殘留量檢測部分18用于檢測保持在燃料包20F中的發(fā)電燃料FL量(殘留量)并輸出它的殘留量檢測信號到操作控制部分13。
殘留量檢測部分18用于檢測保持在燃料包20F中的發(fā)電燃料FL量。例如，當(dāng)發(fā)電燃料FL以液態(tài)充入燃料包20F時(shí)，通過采用這種方法檢測發(fā)電燃料FL的殘留量，即由光學(xué)傳感器等等測量燃料的液面高度或測量穿過燃料的光的衰減變化(變暗比率)的技術(shù)。然后，殘留量檢測部分18檢測的發(fā)電燃料FL的殘留量作為殘留量檢測信號輸出到操作控制部分13。根據(jù)殘留量檢測信號，操作控制部分13將控制發(fā)電部分12工作狀態(tài)的操作控制信號輸出到輸出控制部分14并將關(guān)于發(fā)電燃料殘留量的信息輸出到裝置DVC包含的控制器CNT。應(yīng)當(dāng)注意，每當(dāng)發(fā)電燃料FL充入在其中的燃料包20F與發(fā)電模塊10F和I/F部分30F連接時(shí)，殘留量檢測部分18用子電源部分11的電能驅(qū)動(dòng)。
在具有這種結(jié)構(gòu)的供電系統(tǒng)中，可以基本上應(yīng)用等同于上述第二實(shí)施例的操作控制(包括同時(shí)并行執(zhí)行第一實(shí)施例的操作控制的情形)，除了上述的控制之外可以應(yīng)用如下所述的這個(gè)實(shí)施例固有的操作控制。
首先，在關(guān)于第一和第二實(shí)施例所述整體操作的啟動(dòng)操作中(參見圖27和34)，當(dāng)操作控制部分13通過電壓監(jiān)視部分16檢測到供電能電壓的變化時(shí)，或當(dāng)它從裝置DVC所包含的控制器CNT收到負(fù)載驅(qū)動(dòng)信息并請求供電時(shí)，操作控制部分13參照來自殘留量檢測部分18的殘留量檢測信號和判斷在將用于啟動(dòng)發(fā)電部分12的操作控制信號輸出到啟動(dòng)控制部分15的操作之前是否剩余足以正常啟動(dòng)發(fā)電部分12的發(fā)電燃料FL量(步驟S104或S204)。
當(dāng)操作控制部分13根據(jù)殘留量檢測信號判定保持在燃料包20F中的發(fā)電燃料具有發(fā)電部分12啟動(dòng)操作所必須的足夠量時(shí)，操作控制部分13執(zhí)行關(guān)于上述第一或第二實(shí)施例所述的啟動(dòng)操作(步驟S104到S106或S204到S206)、由發(fā)電部分12產(chǎn)生負(fù)載驅(qū)動(dòng)電能、并將預(yù)定供電能力提供給裝置DVC。
另一方面，如圖60所示，當(dāng)操作控制部分13根據(jù)殘留量檢測信號判定保持在燃料包20F中的發(fā)電燃料具有啟動(dòng)操作所必須的足夠量時(shí)(當(dāng)它檢測到殘留量出錯(cuò)時(shí))，操作控制部分13根據(jù)殘留量錯(cuò)誤通過終端部分ELx向裝置DVC的控制器CNT通知啟動(dòng)出錯(cuò)信號，作為發(fā)電操作信息。結(jié)果，控制器CNT可以通知裝置DVC用戶關(guān)于殘留量出錯(cuò)信息，并敦促適當(dāng)?shù)奶幚?，例如置換供電系統(tǒng)或補(bǔ)充發(fā)電燃料。
此外，在關(guān)于第一或第二實(shí)施例(參見圖27和34)所述的整體操作的穩(wěn)定操作中，如圖61所示，操作控制部分13可以序列地監(jiān)視通過殘留量檢測部分18檢測的殘留量檢測信號(殘留量)，通過終端部分ELx向裝置DVC中的控制器CNT通知?dú)埩袅啃畔⑿盘?，例如假定的剩余時(shí)間，其中實(shí)際的殘留量數(shù)據(jù)本身、殘留量比或電能可以輸出到裝置DVC所包含的控制器CNT，作為發(fā)電操作信息。
如圖61所示，操作控制部分13可向輸出控制部分14輸出例如操作控制信號，用于根據(jù)通過殘留量檢測部分18檢測的發(fā)電燃料FL的殘留量控制發(fā)電部分12的發(fā)電量，調(diào)整提供給發(fā)電部分12的發(fā)電燃料量，以便隨著發(fā)電燃料FL殘留量的減少而減少，并控制發(fā)電部分12產(chǎn)生的負(fù)載驅(qū)動(dòng)電能(主要是提供給裝置DVC的供電能的電壓)隨時(shí)間逐漸變化(降低)。
因此，控制器CNT可以根據(jù)殘留量信息信號或供電能電壓的變化精確地掌握供電系統(tǒng)中發(fā)電燃料的殘留量或啟動(dòng)裝置DVC驅(qū)動(dòng)的假定時(shí)間，并通知用戶催促置換供電系統(tǒng)或補(bǔ)充發(fā)電燃料的信息。因此，例如，根據(jù)電源的輸出電壓或電池殘留量可以極好地操作通知裝置用戶電池殘留量的功能，從而實(shí)現(xiàn)大致等同于將通用化學(xué)電池用作裝置工作電能情形的用途結(jié)構(gòu)。
在這個(gè)穩(wěn)定操作中，在如圖62所示的供電能(發(fā)電部分12產(chǎn)生的負(fù)載驅(qū)動(dòng)電能)反饋控制期間，當(dāng)操作控制部分13從殘留量檢測部分18檢測到殘留量出錯(cuò)，例如發(fā)電燃料FL殘留量的急劇下降時(shí)，通過向輸出控制部分14輸出用于停止發(fā)電部分12停止產(chǎn)生電能的操作控制信號作為發(fā)電操作信息，操作控制部分13關(guān)閉向發(fā)電部分12提供發(fā)電燃料，和停止發(fā)電部分12的發(fā)電操作。而且，操作控制部分13停止加熱器為了促進(jìn)產(chǎn)生氫氣的吸能反應(yīng)的加熱，并通過終端部分ELx根據(jù)殘留量出錯(cuò)或發(fā)電部分12停止操作向裝置DVC的控制器CNT通知不正常停止信號作為發(fā)電操作信息。結(jié)果，控制器CNT可以通知裝置DVC用戶關(guān)于殘留量出錯(cuò)所導(dǎo)致操作停止的信息，并促使對發(fā)電燃料FL從燃料包漏出到供電系統(tǒng)301外的出現(xiàn)采取適當(dāng)?shù)拇胧?br> 此后將具體地描述每個(gè)方框的結(jié)構(gòu)。
(A)發(fā)電模塊10現(xiàn)在將參照圖63給出關(guān)于發(fā)電模塊第五個(gè)實(shí)施例的描述，該發(fā)電模塊適用于根據(jù)本發(fā)明的供電系統(tǒng)。這里，類似的附圖標(biāo)記表示等同于上述第一個(gè)實(shí)施例的結(jié)構(gòu)，從而簡化或省略它們的解釋。
根據(jù)這個(gè)實(shí)施例的發(fā)電模塊10G配置成通常包括子電源部分(第二電源裝置)11，利用通過I/F部分30G從燃料包20G提供的發(fā)電燃料不斷自發(fā)地產(chǎn)生預(yù)定的電能(第二電能)并輸出它至少作為連接到供電系統(tǒng)301的裝置DVC所包含的并控制驅(qū)動(dòng)負(fù)載LD(具有各種功能的裝置DVC的單元或模塊)的控制器CNT的驅(qū)動(dòng)電能(控制器電能)和發(fā)電模塊10G中設(shè)置的稍后描述的操作控制部分13的工作電能；操作控制部分13，利用從子電源部分11提供的電能工作并控制整個(gè)供電系統(tǒng)301的工作狀態(tài)；發(fā)電部分(第一電源裝置)12利用通過I/F部分30G從燃料包20G提供的發(fā)電燃料或從發(fā)電燃料中提取的特定燃料組成成分產(chǎn)生預(yù)定電能(第一電能)，并輸出它至少作為連接到供電系統(tǒng)301的裝置DVC的各種功能(負(fù)載LD)的負(fù)載驅(qū)動(dòng)電能；輸出控制部分14，根據(jù)操作控制部分13的操作控制信號控制提供給發(fā)電部分12的發(fā)電燃料量和/或要提供的電能量；和啟動(dòng)控制部分15，根據(jù)操作控制部分13的操作控制信號控制至少發(fā)電部分12以從備用模式轉(zhuǎn)變到能夠發(fā)電的工作模式。根據(jù)這個(gè)實(shí)施例的操作控制部分13、輸出控制部分14和啟動(dòng)控制部分15構(gòu)成本發(fā)明的系統(tǒng)控制裝置。
發(fā)電模塊10G具有這種結(jié)構(gòu)，其中殘留量檢測部分18在發(fā)電模塊10G、I/F部分30G或燃料包20G內(nèi)部(這里，在發(fā)電模塊10G內(nèi)部)提供殘留量檢測部分18，用于檢測保持在燃料包20G中的發(fā)電燃料FL量(殘留量)并向操作控制部分13輸出殘留量檢測信號。
也就是說，根據(jù)這個(gè)實(shí)施例的供電系統(tǒng)301配置成能夠向連接到供電系統(tǒng)301的裝置DVC輸出預(yù)定的電能(負(fù)載驅(qū)動(dòng)電能)，而不必依賴燃料供給或來自系統(tǒng)(除了發(fā)電模塊10G、燃料包20G和I/F部分30G)外部的控制。
<第五個(gè)實(shí)施例中的子電源部分11>
如圖63所示，適用于根據(jù)該實(shí)施例的發(fā)電模塊的子電源部分11配置成能夠利用燃料包20G提供的發(fā)電燃料FL的物理或化學(xué)，不斷自發(fā)地產(chǎn)生供電系統(tǒng)301啟動(dòng)操作所必須的預(yù)定電能(第二電能)。另外，這個(gè)電能大致包括驅(qū)動(dòng)電能(控制器電能)，用于裝置DVC所包含并控制它的驅(qū)動(dòng)狀態(tài)的控制器；電能E1，不斷地提供作為用于控制整個(gè)發(fā)電模塊10G工作狀態(tài)的操作控制部分13和用于檢測充入燃料包20G的發(fā)電燃料FL殘留量的殘留量檢測部分18的工作電能；和電能E2，至少提供給輸出控制部分14(根據(jù)結(jié)構(gòu)還可以包括發(fā)電部分12)、啟動(dòng)控制部分15和殘留量檢測部分18，作為發(fā)電模塊10G啟動(dòng)時(shí)的啟動(dòng)電能(電壓/電流)。應(yīng)當(dāng)注意，可以是殘留量檢測部分18的工作電能的電能可以配置成在啟動(dòng)控制部分15啟動(dòng)發(fā)電模塊10G之后提供，以及不斷地提供。
作為子電源部分11的具體結(jié)構(gòu)，例如，可以極好地應(yīng)用利用燃料包20G是供的發(fā)電燃料FL的電化學(xué)反應(yīng)的結(jié)構(gòu)(燃料電池)，或利用催化燃燒反應(yīng)產(chǎn)生的熱能的結(jié)構(gòu)(溫差發(fā)電)。而且，有可能應(yīng)用這種結(jié)構(gòu)，即利用充入燃料包20G的發(fā)電燃料FL的充氣壓力或通過汽化燃料產(chǎn)生氣壓旋轉(zhuǎn)發(fā)電機(jī)產(chǎn)生電能的動(dòng)能轉(zhuǎn)換作用等等的結(jié)構(gòu)(燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電)；俘獲微生物利用作為營養(yǎng)源的發(fā)電燃料FL新陳代謝(光合作用、吸氣等)產(chǎn)生的電子和直接將它轉(zhuǎn)換成電能的結(jié)構(gòu)(生物化學(xué)發(fā)電)；利用電磁感應(yīng)原理根據(jù)填充壓力或充氣壓力將發(fā)電燃料FL的流體能產(chǎn)生的振動(dòng)能轉(zhuǎn)換成電能的結(jié)構(gòu)(振動(dòng)發(fā)電)；利用從電能存儲裝置，例如蓄電池(充電器)或電容器的單元放電的結(jié)構(gòu)；將每個(gè)進(jìn)行發(fā)電的結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的電能存儲到電能存儲裝置(蓄電池、電容器等等)和釋放(放電)的結(jié)構(gòu)等等。
<第五個(gè)實(shí)施例的整體操作>
現(xiàn)在將參照附圖描述具有上述結(jié)構(gòu)的供電系統(tǒng)的整體操作。
圖64是表示根據(jù)這個(gè)實(shí)施例的供電系統(tǒng)的示意操作的流程圖。這里，將適當(dāng)?shù)貐⒄丈鲜龉╇娤到y(tǒng)的結(jié)構(gòu)(圖63)給出描述。
如圖64所示，具有上述結(jié)構(gòu)的供電系統(tǒng)301通常被控制執(zhí)行初始操作(步驟S101和SI02)，用于將充入燃料包20的發(fā)電燃料FL提供給發(fā)電模塊10并不斷連續(xù)地產(chǎn)生和輸出電能(第二電能)，該電能可以是工作電能和子電源部分11中的控制器電能；啟動(dòng)操作(步驟S103到S106)，用于根據(jù)燃料包20中發(fā)電燃料的殘留量將充入燃料包20的發(fā)電燃料FL提供給發(fā)電部分12并驅(qū)動(dòng)裝置DVC中的負(fù)載LD，且產(chǎn)生和輸出可以是負(fù)載驅(qū)動(dòng)電能的電能(第一電能)；穩(wěn)定操作(步驟S109到S113)，用于根據(jù)發(fā)電燃料的殘留量和負(fù)載LD的驅(qū)動(dòng)狀態(tài)調(diào)整提供給發(fā)電部分12的發(fā)電燃料FL量、并根據(jù)負(fù)載LD的驅(qū)動(dòng)狀態(tài)執(zhí)行產(chǎn)生和輸出電能的反饋控制；和停止操作(步驟S114到S116)，用于根據(jù)負(fù)載LD的來停止關(guān)閉發(fā)電部分12的發(fā)電燃料FL的提供并停止產(chǎn)生電能。結(jié)果，可以實(shí)現(xiàn)甚至適用于現(xiàn)有裝置DVC的供電系統(tǒng)。
(A)第五個(gè)實(shí)施例的初始操作首先，在初始操作中，在供電系統(tǒng)中，發(fā)電模塊10和燃料包20通過I/F部分30整體地構(gòu)成，例如，在連接到該裝置時(shí)通過解除I/F部分30的燃料供給路徑的停止?fàn)顟B(tài)，充入燃料包20的發(fā)電燃料通過燃料供給路徑的毛細(xì)現(xiàn)象進(jìn)入燃料供給路徑并自動(dòng)提供給發(fā)電模塊10的子電源部分11(步驟S101)。在子電源部分11中，至少電能(第二電能)自發(fā)地產(chǎn)生和不斷連續(xù)地輸出(只輸出可以是操作控制部分13和殘留量檢測部分18的工作電能的電能，直到供電系統(tǒng)連接到裝置)，該電能可以是操作控制部分13的工作電能和裝置DVC所包含的控制器CNT的驅(qū)動(dòng)電能(控制器電能)(步驟S102)。
另一方面，在供電系統(tǒng)中，它配置成發(fā)電模塊10和燃料包20可以無限制地連接和分離，燃料包20和發(fā)電模塊10通過I/F部分30連接，解除提供給燃料包20的燃料防漏裝置的防漏功能，充入燃料包20的發(fā)電燃料通過燃料供給路徑的毛細(xì)現(xiàn)象進(jìn)入燃料供給路徑并自動(dòng)提供給發(fā)電模塊10的子電源部分11(步驟S101)。在子電源部分11，至少可以是工作電能和控制器電能的電能(第二電能)自發(fā)地產(chǎn)生和不斷連續(xù)地輸出(只輸出可以是操作控制部分13和殘留量檢測部分16的工作電能的電能直到供電系統(tǒng)連接到裝置)(步驟S102)。
結(jié)果，發(fā)電模塊10的操作控制部分13和殘留量檢測部分16開始工作，并監(jiān)視來自裝置DVC的負(fù)載驅(qū)動(dòng)信息和來自殘留量檢測部分16的殘留量檢測信號。另外，當(dāng)供電系統(tǒng)連接到裝置DVC時(shí)，子電源部分11產(chǎn)生的一部分電能提供給裝置DVC所包含的控制器CNT，作為控制器電能，且控制器CNT被驅(qū)動(dòng)來控制裝置DVC的負(fù)載LD的驅(qū)動(dòng)。而且，供電系統(tǒng)301(發(fā)電模塊10)的操作控制部分13被告知該驅(qū)動(dòng)信息作為負(fù)載驅(qū)動(dòng)信息。
(B)第五個(gè)實(shí)施例的啟動(dòng)操作隨后，在啟動(dòng)操作中，當(dāng)裝置DVC用戶等等執(zhí)行驅(qū)動(dòng)負(fù)載LD的操作時(shí)，請求提供電能(第一電能)的供電請求信號從控制器CNT輸出作為負(fù)載驅(qū)動(dòng)信息，該電能可以是用于發(fā)電模塊10的操作控制部分13的負(fù)載驅(qū)動(dòng)電能。在收到表示通過供電系統(tǒng)301的終端部分Elx輸入的電壓變化的負(fù)載驅(qū)動(dòng)信息后(步驟S103)，操作控制部分13根據(jù)從殘留量檢測部分16輸出的殘留量檢測信號參照發(fā)電燃料FL的殘留量數(shù)據(jù)，并在發(fā)電模塊10的啟動(dòng)操作之前，判斷是否存在能夠正常執(zhí)行啟動(dòng)操作(步驟S104)的發(fā)電燃料FL量。
這里，當(dāng)在發(fā)電燃料FL的殘留量中檢測到錯(cuò)誤(例如，當(dāng)殘留量是零)時(shí)，操作控制部分13向裝置DVC的控制器CNT輸出關(guān)于殘留量出錯(cuò)的燃料殘留量信息，向裝置DVC用戶通知這個(gè)錯(cuò)誤并停止啟動(dòng)操作。另一方面，當(dāng)確定有足夠的發(fā)電燃料FL保持在燃料包20中時(shí)，操作控制部分13向啟動(dòng)控制部分15輸出用于啟動(dòng)發(fā)電部分12的發(fā)電部分(啟動(dòng))的操作控制信號。
根據(jù)操作控制部分13的操作控制信號，通過將子電源部分11產(chǎn)生的一部分電能提供給輸出控制部分14和發(fā)電部分12作為啟動(dòng)電能(步驟S106)，啟動(dòng)控制部分15將充入燃料包20的發(fā)電燃料FL通過輸出控制部分14提供給發(fā)電部分12并執(zhí)行這樣的操作，即產(chǎn)生可以是負(fù)載驅(qū)動(dòng)電能的電能(第一電能)并將它輸出到裝置DVC(負(fù)載LD)(步驟S107)。結(jié)果，收到發(fā)電燃料后，發(fā)電部分12響應(yīng)驅(qū)動(dòng)裝置DVC的負(fù)載LD的請求被自動(dòng)啟動(dòng)，并提供由預(yù)定輸出電壓組成的負(fù)載驅(qū)動(dòng)電能。因此，當(dāng)實(shí)現(xiàn)大致等同于通用化學(xué)電池的電能特性時(shí)，可以極好地驅(qū)動(dòng)負(fù)載LD。
在這個(gè)啟動(dòng)操作中，操作控制部分13可以配置成監(jiān)視發(fā)電部分12產(chǎn)生并提供給裝置DVC的電能(負(fù)載驅(qū)動(dòng)電能)的電壓變化，作為其中一個(gè)負(fù)載驅(qū)動(dòng)信息提供給裝置DVC并輸出啟動(dòng)結(jié)束信號，表示預(yù)定電壓到達(dá)裝置DVC的控制器CNT。因此，根據(jù)負(fù)載驅(qū)動(dòng)電能的電壓值，本發(fā)明還可以極好地用作裝置DVC的電源，該裝置DVC具有用于控制負(fù)載LD的驅(qū)動(dòng)狀態(tài)的結(jié)構(gòu)。
(C)第五個(gè)實(shí)施例的穩(wěn)定操作然后，在上述啟動(dòng)操作之后的穩(wěn)定操作中，作為負(fù)載驅(qū)動(dòng)電能的輸出電壓的全面控制(隨時(shí)間控制電壓)，直到根據(jù)例如負(fù)載LD的停止，操作控制部分13轉(zhuǎn)變到稍后描述的停止操作，操作控制部分13不斷或周期地檢測來自殘留量檢測部分16的殘留量檢測信號并監(jiān)視發(fā)電燃料FL的殘留量數(shù)據(jù)(步驟S109)；參照預(yù)定相關(guān)表，其中根據(jù)殘留量數(shù)據(jù)，確定發(fā)電燃料的殘留量和輸出電壓之間的相關(guān)生(步驟S110)；并向輸出控制部分14輸出如此控制的操作控制信號，即發(fā)電部分12中要產(chǎn)生的電能量(發(fā)電量)根據(jù)預(yù)定輸出電壓特性而變化(步驟S111)。
這里，通過參照相關(guān)表，操作控制部分13輸出進(jìn)行如此控制的操作控制信號，即發(fā)電模塊10輸出的負(fù)載驅(qū)動(dòng)電能的輸出電壓變化，同時(shí)證明輸出電壓特性等同于例如一種通用化學(xué)電池(例如，錳電池、堿電池、鈕扣型堿電池、硬幣形狀的鋰電池、等等)中電壓隨時(shí)間改變的趨勢。此刻，操作控制部分13向裝置DVC所包含的控制器CNT輸出實(shí)際的殘留量數(shù)據(jù)本身或殘留量比或可以輸出電能的估計(jì)剩余時(shí)間，作為燃料殘留量信息。
根據(jù)來自操作控制部分13的操作控制信號，輸出控制部分14調(diào)整提供給發(fā)電部分12的發(fā)電燃料FL量(步驟S112)，并如此控制，即提供給裝置DVC的負(fù)載驅(qū)動(dòng)電能的輸出電壓可以根據(jù)輸出電壓特性而設(shè)置到一電壓(步驟S113)。結(jié)果，因?yàn)閺墓╇娤到y(tǒng)301向裝置DVC提供的負(fù)載驅(qū)動(dòng)電能的輸出電壓證明等同于通用化學(xué)電池的隨時(shí)間而變的趨勢，裝置DVC所包含的控制器CNT具有的現(xiàn)有殘留量通知功能可以極好地根據(jù)輸出電壓或燃料殘留量信息而被操作，裝置DVC的用戶可以周期地或連續(xù)地被通知電池的殘留量或負(fù)載LD可以被驅(qū)動(dòng)的估計(jì)時(shí)間。
另外，作為對負(fù)載驅(qū)動(dòng)電能輸出電壓的部分控制(單獨(dú)的電壓控制)，除了上述的全面控制，操作控制部分13可以接收從發(fā)電部分12向裝置DVC提供的負(fù)載驅(qū)動(dòng)電能的輸出電壓變化，作為負(fù)載驅(qū)動(dòng)信息，并向輸出控制部分14輸出操作控制信號，用于控制發(fā)電部分12產(chǎn)生電能的增減量(發(fā)電量)，如此負(fù)載驅(qū)動(dòng)電能的輸出電壓可以設(shè)置在預(yù)定電壓范圍內(nèi)(輸出電壓的波動(dòng)容許范圍，它根據(jù)上述的通用化學(xué)電池的輸出電壓特性變化)。結(jié)果，輸出控制部分14根據(jù)來自操作控制部分13的操作控制信號調(diào)整提供給發(fā)電部分12的發(fā)電燃料FL量，并執(zhí)行反饋控制，以使提供給裝置DVC的負(fù)載驅(qū)動(dòng)電能的輸出電壓可以設(shè)置在上述電壓范圍內(nèi)。因此，即使負(fù)載驅(qū)動(dòng)電能的電壓由于裝置DVC側(cè)負(fù)載LD的驅(qū)動(dòng)狀態(tài)(負(fù)載狀態(tài))的變化而變化，有可能根據(jù)裝置DVC的電耗提供電能，裝置DVC的電耗隨負(fù)載LD的驅(qū)動(dòng)而變。
此外，如果負(fù)載LD的驅(qū)動(dòng)狀態(tài)由裝置DVC的控制器CNT掌握，且提供根據(jù)供電系統(tǒng)側(cè)的驅(qū)動(dòng)狀態(tài)請求提供電能的功能，作為負(fù)載驅(qū)動(dòng)電能的輸出電壓的部分控制，操作控制部分13可以從控制器CNT接收電能改變要求信號作為負(fù)載驅(qū)動(dòng)信息，并向輸出控制部分14輸出操作控制信號，用于將發(fā)電部分12產(chǎn)生的電能設(shè)置到根據(jù)請求的輸出電壓。結(jié)果，根據(jù)來自操作控制部分13的操作控制信號，輸出控制部分14調(diào)整提供給發(fā)電部分12的發(fā)電燃料FL量，該控制如此執(zhí)行，即提供給裝置DVC的負(fù)載驅(qū)動(dòng)電能的輸出電壓可以根據(jù)請求設(shè)置至一電壓，根據(jù)裝置DVC側(cè)負(fù)載LD的驅(qū)動(dòng)狀態(tài)(負(fù)載狀態(tài))可以提供適當(dāng)?shù)碾娔?。因此，可以大大抑制由于?fù)載LD驅(qū)動(dòng)狀態(tài)的變化而導(dǎo)致的負(fù)載驅(qū)動(dòng)電能的電壓變化，同時(shí)可以減少裝置DVC的誤操作的出現(xiàn)。
這里，將詳細(xì)地給出關(guān)于輸出電壓特性的描述，該輸出電壓特性被用于負(fù)載驅(qū)動(dòng)電能的輸出電壓的全面控制。
圖65是表示根據(jù)這個(gè)實(shí)施例的供電系統(tǒng)的輸出電壓隨時(shí)間變化的特性圖。這里，將給出通用化學(xué)電池和現(xiàn)有技術(shù)燃料電池之間電動(dòng)勢特性的比較的描述，同時(shí)適當(dāng)?shù)貐⒄丈鲜龉╇娤到y(tǒng)的結(jié)構(gòu)(圖63)。
如圖65所示，關(guān)于根據(jù)這個(gè)實(shí)施例的供電系統(tǒng)的輸出電壓特性(為了方便解釋，它將寫作″第一輸出電壓特性Sa″)，控制輸出電壓以便顯示大致等同于通用化學(xué)電池放電產(chǎn)生的輸出電壓隨時(shí)間的變化趨勢的變化趨勢。也就是說，由輸出控制部分14控制提供給發(fā)電部分12的發(fā)電燃料FL量(設(shè)置成減少)，以使發(fā)電模塊10的發(fā)電部分12的發(fā)電狀態(tài)可以根據(jù)放電時(shí)間的逝去(換句話說，燃料包20中液體燃料的殘留量)變?nèi)酢?br> 具體的說，關(guān)于根據(jù)這個(gè)實(shí)施例控制輸出電壓的方法，如上所述，保持在燃料包20中的發(fā)電燃料FL量首先由殘留量檢測部分16檢測，它的殘留量檢測信號不斷地(連續(xù)地)或周期地輸入到操作控制部分13。這里，但是發(fā)電燃料FL的殘留量隨著發(fā)電部分12產(chǎn)生電能時(shí)間的逝去而減少，由此發(fā)電燃料FL的殘留量和逝去時(shí)間具有密切的相關(guān)性。
另一方面，操作控制部分13具備具有第一輸出電壓特性Sa的相關(guān)表，其中唯一地定義發(fā)電燃料FL的殘留量和輸出電壓之間的相關(guān)性，以便符合通用化學(xué)電池(錳電池、堿電池、鈕扣型堿電池、硬幣形狀的鋰電池等等)放電產(chǎn)生的輸出電壓隨時(shí)間變化的趨勢。結(jié)果，操作控制部分13使通過殘留量檢測信號獲得的發(fā)電燃料FL的殘留量與放電時(shí)間逝去相關(guān)聯(lián)，根據(jù)圖65所示的特性曲線(第一輸出電壓特性Sa)唯一地確定輸出電壓，并執(zhí)行調(diào)整以便將對應(yīng)于輸出電壓的發(fā)電燃料FL量提供給發(fā)電部分12。這里，唯一地定義液體燃料的殘留量和輸出電壓之間的相關(guān)性意味著輸出電壓值或輸出電能值符合發(fā)電燃料FL的殘留量一一對應(yīng)關(guān)系，如圖4所示，這并不局限于圖65特性曲線所示的變化趨勢，而是可以基本直線的形式變化。
而且，關(guān)于通用化學(xué)電池的輸出，因?yàn)檩敵鲭妷弘S時(shí)間的變化根據(jù)例如D到AAAA大小的電池或硬幣形狀的電池的每個(gè)容積而不同，根據(jù)這個(gè)實(shí)施例的供電系統(tǒng)的形狀和尺寸可以是遵守依照通用化學(xué)電池的標(biāo)準(zhǔn)的通用化學(xué)電池的形狀和尺寸，正如隨后描述的，且操作控制部分13的相關(guān)表(輸出電壓特性)可以設(shè)置成這種模式，即根據(jù)發(fā)電燃料FL的殘留量的輸出電壓符合或接近或變成類似于基于同種化學(xué)電池剩余壽命的輸出電壓。因此，例如，根據(jù)本發(fā)明的D號燃料供電系統(tǒng)的輸出電壓隨時(shí)間變化的軌跡被設(shè)置成與各種化學(xué)電池，例如根據(jù)JIS的D號錳電池的電動(dòng)勢中變?nèi)醯妮敵鲭妷弘S時(shí)間變化的軌跡相匹配或它沿著時(shí)間軸放大或減小。
也就是說，如上所述，盡管發(fā)電燃料FL的殘留量和逝去的時(shí)間具有緊密的相關(guān)性，這種關(guān)系不必與通用化學(xué)電池的電池殘留量和充電逝去時(shí)間的關(guān)系相匹配。也就是說，在將燃料電池等等用作發(fā)電部分12的結(jié)構(gòu)的情況下，因?yàn)槟芰哭D(zhuǎn)換效率變得高于通用化學(xué)電池的特性，電壓可以比第一輸出電壓特性Sa更長的單位時(shí)間的變化(降低)，Sa相應(yīng)于通用化學(xué)電池的電壓隨時(shí)間的變化趨勢，如例如圖65的第二輸出電壓特性Sb所示。
具體的說，在第一輸出電壓特性Sa中，假定保證操作的電壓范圍下限是電壓V0且達(dá)到電壓V0所必須的時(shí)間是T0，1/2T0的時(shí)間，即當(dāng)剩余持續(xù)時(shí)間變成一半的時(shí)間確定為T0.5且此刻的電壓確定為V0.5。這里，預(yù)先設(shè)置當(dāng)裝置DVC所包含的控制器CNT檢測到供電系統(tǒng)的輸出電壓達(dá)到電壓V0時(shí)，執(zhí)行殘留量通知Ia。
另一方面，在第二輸出電壓特性Sb，假定當(dāng)發(fā)電燃料FL的殘留量大致是零時(shí)電壓設(shè)置成等于化學(xué)電池的電壓V0和達(dá)到電壓V0必須的時(shí)間是T0′，1/2T0′的時(shí)間，即剩余的壽命變成一半時(shí)的時(shí)間確定為T0.5′，此刻的電壓設(shè)置成等于化學(xué)電池的電壓V0.5。
也就是說，輸出控制部分14設(shè)置的要提供的發(fā)電燃料FL量或要提供的氧氣或空氣量被如此控制，即當(dāng)充入燃料包20的發(fā)電燃料FL的殘留量變成一半時(shí)從發(fā)電模塊10輸出的電壓等于當(dāng)通用化學(xué)電池的操作保證電壓范圍中電動(dòng)勢殘留量變成一半時(shí)的電壓，當(dāng)發(fā)電燃料FL的殘留量大致是零時(shí)的電壓等于當(dāng)通用化學(xué)電池的操作保證電壓范圍中電動(dòng)勢殘留量大致是零的電壓。
如上所述，如果根據(jù)這個(gè)實(shí)施例的供電系統(tǒng)用作裝置DVC的電源，當(dāng)與放電逝去時(shí)間無關(guān)，根據(jù)發(fā)電燃料FL的殘留量唯一確定的輸出電壓達(dá)到低于裝置DVC的操作保證電壓范圍的電壓時(shí)，用于催促置換或充電電池的殘留量通知Ib由裝置DVC執(zhí)行，這個(gè)時(shí)間不必與利用通用化學(xué)電池時(shí)殘留量通知Ia的時(shí)間相匹配。
因此，根據(jù)這個(gè)實(shí)施例的供電系統(tǒng)的壽命T0′(隨著發(fā)電燃料FL的減少輸出電壓變成低于裝置1DVC的操作保證電壓范圍的下限的時(shí)間點(diǎn))不必與通用化學(xué)電池的壽命T0相匹配，可以滿足時(shí)間輸出電壓特性，以便畫出沿著時(shí)間軸T放大或減小的軌跡。順便提及，殘留量檢測部分16可以檢測發(fā)電燃料FL的微小劃分的殘留量，例如，當(dāng)殘留量是33％或25％，而不必局限于只檢測發(fā)電燃料FL的殘留量變成一半或大致是零的時(shí)間。總之，它將輸出電壓設(shè)置成大致與根據(jù)化學(xué)電池電動(dòng)勢的殘留量的輸出電壓相匹配。
根據(jù)具有這種輸出電壓特性的供電系統(tǒng)，因?yàn)楫?dāng)供電系統(tǒng)的輸出電壓應(yīng)用到現(xiàn)有裝置DVC作為工作電能時(shí)，供電系統(tǒng)的輸出電壓顯示這樣的變化趨勢，它等同于通用化學(xué)電池的變化趨勢，當(dāng)通過裝置DVC中設(shè)置的控制器CNT檢測輸出電壓的變化，現(xiàn)有殘留量通知功能被極好地操作時(shí)，電池殘留量或可以驅(qū)動(dòng)裝置DVC的估計(jì)時(shí)間周期地或連續(xù)地被顯示，或者當(dāng)達(dá)到低于裝置DVC的操作保證電壓范圍的電壓時(shí)，精確地執(zhí)行催促置換或充電電池的殘留量通知。
另外，正如將描述的，當(dāng)根據(jù)這個(gè)實(shí)施例的供電系統(tǒng)(發(fā)電模塊)通過應(yīng)用微型機(jī)械制造工藝集成到小空間，尺寸和重量減小，并配置成外部形狀或尺寸等同于市場上可買到的化學(xué)電池，有可能在外部形狀和電壓特性方面實(shí)現(xiàn)與市場上可買到的化學(xué)電池的完全兼容，并可以進(jìn)一步促進(jìn)現(xiàn)有電池市場的普及。結(jié)果，因?yàn)榭梢酝茝V具有高能量利用效率的供電系統(tǒng)，例如燃料電池，毫無障礙地代替對環(huán)境條件或能量利用率存在許多問題的現(xiàn)有化學(xué)電池，能量資源可以有效地利用，同時(shí)抑制對環(huán)境的影響。
(D)第五實(shí)施例的停止操作隨后，在停止操作中，當(dāng)操作控制部分13收到關(guān)于負(fù)載LD停止的負(fù)載驅(qū)動(dòng)信息時(shí)(S108)，操作控制部分13向輸出控制部分14輸出操作控制信號，用于停止發(fā)電部分12產(chǎn)生電能(步驟S114)。根據(jù)來自操作控制部分13的操作控制信號，輸出控制部分14關(guān)閉對發(fā)電部分12的發(fā)電燃料FL的提供(步驟S115)，停止發(fā)電部分12的操作(步驟S116)和停止向裝置DVC提供負(fù)載驅(qū)動(dòng)電能。
具體的說，即使上述穩(wěn)定操作中執(zhí)行反饋控制，當(dāng)操作控制部分在預(yù)定時(shí)間內(nèi)連續(xù)檢測到提供給裝置DVC的負(fù)載驅(qū)動(dòng)電能的輸出電壓偏離預(yù)定電壓范圍的狀態(tài)時(shí)，操作控制部分13將輸出電壓錯(cuò)誤處理成負(fù)載驅(qū)動(dòng)信息并向輸出控制部分14輸出用于停止發(fā)電部分12產(chǎn)生電能的操作控制信號。
也就是說，當(dāng)裝置DVC的用戶執(zhí)行停止負(fù)載LD的操作時(shí)，或負(fù)載由于例如供電系統(tǒng)301從裝置DVC拆除而用完時(shí)，即使在上述穩(wěn)定操作執(zhí)行反饋控制等等，用于將負(fù)載驅(qū)動(dòng)電能的輸出電壓設(shè)置在預(yù)定電壓范圍內(nèi)，輸出電壓也會偏離負(fù)載驅(qū)動(dòng)電能的預(yù)置電壓范圍。因此，當(dāng)操作控制部分13預(yù)定時(shí)間以外連續(xù)地檢測到這種狀態(tài)時(shí)，它確定裝置DVC的負(fù)載LD被停止或中止，并停止發(fā)電部分12的發(fā)電操作。
另外，當(dāng)負(fù)載LD的停止?fàn)顟B(tài)由裝置DVC的控制器CNT掌握時(shí)，提供請求發(fā)電系統(tǒng)側(cè)停止提供電能的功能，操作控制部分13從控制器CNT接收電能停止請求信號作為負(fù)載驅(qū)動(dòng)信息，并向輸出控制部分14輸出用于停止發(fā)電部分12產(chǎn)生電能的操作控制信號。
結(jié)果，因?yàn)榘l(fā)電燃料的提供關(guān)閉，發(fā)電部分12關(guān)于裝置DVC的負(fù)載LD的停止等等自動(dòng)關(guān)閉，所以可以實(shí)現(xiàn)大致等同于通用化學(xué)電池的電能特性，同時(shí)有效地消耗發(fā)電燃料FL。
另外，當(dāng)殘留量檢測部分16檢測到殘留量錯(cuò)誤，例如發(fā)電燃料FL的殘留量突然減少時(shí)，操作控制部分13可以根據(jù)關(guān)于殘留量錯(cuò)誤的檢測信號向輸出控制部分14輸出用于停止發(fā)電部分12產(chǎn)生電能的操作控制信號，停止發(fā)電部分12的發(fā)電操作，并向裝置DVC所包含的控制器CNT輸出關(guān)于殘留量錯(cuò)誤的信息，因此裝置DVC的用戶可以被告知這個(gè)信息。結(jié)果，有可能迅速檢測到反常狀態(tài)的出現(xiàn)，例如發(fā)電發(fā)電燃料FL從燃料包20漏出到供電系統(tǒng)301外，并通知裝置DVC的用戶采取適當(dāng)?shù)拇胧?br> 如上所述，根據(jù)這個(gè)實(shí)施例的供電系統(tǒng)，因?yàn)橛锌赡芨鶕?jù)連接到供電系統(tǒng)的負(fù)載LD的驅(qū)動(dòng)狀態(tài)(負(fù)載驅(qū)動(dòng)信息)和發(fā)電燃料FL的殘留量來控制可以是預(yù)定驅(qū)動(dòng)電能的電能的提供、電能的停止并調(diào)整要產(chǎn)生的電能量，而不必從供電系統(tǒng)的外部接收燃料等等的提供。因此，可以提供具有較少環(huán)境負(fù)荷但是很高能量轉(zhuǎn)換效率的供電系統(tǒng)，同時(shí)實(shí)現(xiàn)大致等同于通用化學(xué)電池的電特性。因此，代替在環(huán)境條件或能量利用率方面具有許多問題的現(xiàn)有化學(xué)電池，根據(jù)這個(gè)實(shí)施例的供電系統(tǒng)可以在現(xiàn)有電池市場沒有障礙地推廣。順便提及，盡管在這個(gè)實(shí)施例中輸出電壓根據(jù)發(fā)電燃料FL的殘留量變化，但本發(fā)明并不局限于此，可以改變輸出電流值。
現(xiàn)在將參照附圖給出關(guān)于發(fā)電模塊第六個(gè)實(shí)施例的描述，該發(fā)電模塊適用于根據(jù)本發(fā)明的供電系統(tǒng)。
圖66是表示發(fā)電模塊第四個(gè)實(shí)施例的方框圖，該發(fā)電模塊適用于根據(jù)本發(fā)明的供電系統(tǒng)。這里，類似的附圖標(biāo)記表示等同于上述第五個(gè)實(shí)施例的結(jié)構(gòu)，從而簡化或省略它們的解釋。
在根據(jù)上述第五個(gè)實(shí)施例的發(fā)電模塊10G中，已經(jīng)給出這種結(jié)構(gòu)的描述，其中子電源部分11利用的發(fā)電燃料FL直接排放到供電系統(tǒng)301外，作為廢氣或由稍后描述的副產(chǎn)品收集裝置收集。但是，在根據(jù)這個(gè)實(shí)施例的發(fā)電模塊10H中，當(dāng)子電源部分11中的發(fā)電操作不涉及發(fā)電燃料FL成分的變化時(shí)，或當(dāng)包含一種具體的燃料組成成分時(shí)，即使涉及成分的變化，用于子電源部分11的發(fā)電燃料FL直接再用作發(fā)電部分12的發(fā)電燃料，或通過提取一具體的燃料組成成分后再利用。
具體的說，如圖66所示，根據(jù)這個(gè)實(shí)施例的發(fā)電模塊10H包括子電源部分11；發(fā)電部分12；操作控制部分13；輸出控制部分14；啟動(dòng)控制部分15；和殘留量檢測部分16，它具有類似于上述第五個(gè)實(shí)施例(參見圖63)的結(jié)構(gòu)和功能，特別是它配置成子電源部分11用來產(chǎn)生電能的所有或一部分發(fā)電燃料(廢氣)可以通過輸出控制部分14提供給發(fā)電部分12，而不必排放到發(fā)電模塊10H外。
適用于這個(gè)實(shí)施例的子電源部分11，具有一種結(jié)構(gòu)，即能夠產(chǎn)生和輸出預(yù)定電能(第二電能)，而不必消耗和變換通過I/F部分30G從燃料包20G提供的發(fā)電燃料FL的燃料組成成分(例如，上述第一個(gè)實(shí)施例的第二、第三、第五或第七個(gè)結(jié)構(gòu)例子解釋的發(fā)電裝置)，或者具有一種結(jié)構(gòu)，即產(chǎn)生包含可用于發(fā)電部分12的發(fā)電操作的燃料組成成分的廢氣，即使發(fā)電燃料FL的燃料組成成分被消耗和變換(例如，上述第一個(gè)實(shí)施例的第四或第六個(gè)結(jié)構(gòu)例子解釋的發(fā)電裝置)。
另外，在將上述第一個(gè)實(shí)施例的第一到第六個(gè)結(jié)構(gòu)例子所示的發(fā)電裝置用作發(fā)電部分12的情況下，作為充入燃料包20G的發(fā)電燃料FL，應(yīng)用具有可燃性或易燃性的燃料物質(zhì)，例如基于醇類的液體燃料，例如甲醇、乙醇或丁醇、或由碳?xì)浠衔?，例如二甲醚、異丁烷或天然氣組成的液化燃料、或例如氫氣的氣體燃料。
液體燃料或液化燃料當(dāng)在預(yù)定填充情況下(溫度、壓強(qiáng)等等)充入燃料包20G時(shí)是液體。如果此燃料當(dāng)提供給子電源部分11時(shí)轉(zhuǎn)變到預(yù)定環(huán)境條件，例如常溫、常壓等等，它被汽化變成高壓燃料氣體。另外，當(dāng)氣體燃料以用預(yù)定壓力壓縮的狀態(tài)充入燃料包20G并提供給子電源部分11時(shí)，它根據(jù)充氣壓力變成高壓燃料氣體。因此，具有這種發(fā)電燃料FL，例如在使用子電源部分11中燃料氣體的壓力能產(chǎn)生電能(第二電能)之后，通過使用子電源部分11排出的廢氣，發(fā)電部分12進(jìn)行電化學(xué)反應(yīng)、燃燒反應(yīng)等等產(chǎn)生電能(第一電能)，[第七個(gè)實(shí)施例]現(xiàn)在將參照附圖描述適用于根據(jù)本發(fā)明的供電系統(tǒng)的發(fā)電模塊的第七個(gè)實(shí)施例。
圖67是表示發(fā)電模塊第七個(gè)實(shí)施例的方框圖，該發(fā)電模塊適用于根據(jù)本發(fā)明的供電系統(tǒng)。這里，類似的附圖標(biāo)記表示等同于上述第一個(gè)實(shí)施例的結(jié)構(gòu)，從而簡化或省略它們的解釋。
在根據(jù)上述第五和第六個(gè)實(shí)施例的發(fā)電模塊10G和10H中，已經(jīng)給出關(guān)于這種情況的描述，即通過利用燃料包20G提供的發(fā)電燃料FL不斷自發(fā)產(chǎn)生預(yù)定電能(第二電能)的結(jié)構(gòu)用作子電源部分11。但是，在根據(jù)這個(gè)實(shí)施例的發(fā)電模塊中，子電源部分具有這種結(jié)構(gòu)，即不斷自發(fā)地產(chǎn)生預(yù)定電能，而沒有利用充入燃料包20G的發(fā)電燃料FL。
具體的說，如圖67所示，根據(jù)這個(gè)實(shí)施例的發(fā)電模塊10J包括發(fā)電部分12；操作控制部分13；輸出控制部分14；啟動(dòng)控制部分15；和殘留量檢測部分16，具有類似于上述第五個(gè)實(shí)施例(參見圖63)的結(jié)構(gòu)和功能，發(fā)電模塊10J還裝有子電源部分11，用于不斷自發(fā)地產(chǎn)生預(yù)定電能(第二電能)，而沒有利用充入燃料包20的發(fā)電燃料FL。
作為子電源部分11的具體結(jié)構(gòu)，有可能極好地應(yīng)用根據(jù)供電系統(tǒng)301的周圍環(huán)境的溫差的熱電轉(zhuǎn)換(溫差發(fā)電)，以及根據(jù)從供電系統(tǒng)301外進(jìn)入的光能的壓電變換(光電發(fā)電)等等。
<任何其它的副產(chǎn)品收集裝置>
現(xiàn)在將參照附圖描述適用于根據(jù)每一個(gè)上述實(shí)施例的供電系統(tǒng)的任何其它的副產(chǎn)品收集裝置。
圖68是表示副產(chǎn)品收集裝置一個(gè)實(shí)施例的方框圖，該副產(chǎn)品收集裝置適用于根據(jù)本發(fā)明的供電系統(tǒng)。這里，類似的附圖標(biāo)記表示等同于每一個(gè)上述實(shí)施例的結(jié)構(gòu)，從而簡化或省略它們的解釋。
在上述的每一個(gè)實(shí)施例中，當(dāng)這種結(jié)構(gòu)用作發(fā)電部分12或子電源部分11，即利用充入燃料包20的發(fā)電燃料FL的電化學(xué)反應(yīng)或燃燒反應(yīng)產(chǎn)生預(yù)定電能(上述每一個(gè)結(jié)構(gòu)例子所示的子電源部分或發(fā)電部分)時(shí)，有時(shí)除電能之外還排放副產(chǎn)品。因?yàn)檫@種副產(chǎn)品可能包含當(dāng)排放到自然界時(shí)引起環(huán)境破壞的物質(zhì)或者可能是有時(shí)導(dǎo)致供電系統(tǒng)所連接裝置故障的因素的物質(zhì)，所以優(yōu)選應(yīng)用包含下述副產(chǎn)品收集裝置的結(jié)構(gòu)，因?yàn)楸仨毐M可能地抑制這種副產(chǎn)品的排放。
如圖68所示，例如，適用于根據(jù)本發(fā)明的供電系統(tǒng)的副產(chǎn)品收集裝置具有這種結(jié)構(gòu)，其中在結(jié)構(gòu)和功能類似于每一個(gè)上述實(shí)施例的發(fā)電模塊10K、燃料包20和I/F部分30K中，例如在這個(gè)例子的發(fā)電模塊10K中提供分離部分17，分離部分17用于收集在發(fā)電部分12發(fā)電時(shí)產(chǎn)生的所有或一部分副產(chǎn)品成分，在燃料包20K提供副產(chǎn)品填充部分403，用于固定地保持已收集的副產(chǎn)品。順便提及，這里，盡管只描寫了收集發(fā)電部分12產(chǎn)生的副產(chǎn)品的情形，不用說這種結(jié)構(gòu)同樣可以適用于子電源部分11。
分隔部分17具有每一個(gè)上述實(shí)施例所示的結(jié)構(gòu)。在發(fā)電部分12(可以包括子電源部分11)中，發(fā)電部分12至少為供電系統(tǒng)301與其連接的裝置DVC產(chǎn)生電能，該電能可以是利用燃料包20K提供的發(fā)電燃料FL的電化學(xué)反應(yīng)或燃燒反應(yīng)的負(fù)載驅(qū)動(dòng)電能(電壓/電流)分離收集部分17分離發(fā)電時(shí)產(chǎn)生的副產(chǎn)品或副產(chǎn)品中的具體成分，并通過提供給I/F部分30K的副產(chǎn)品收集路徑供應(yīng)到燃料包20K中提供的副產(chǎn)品填充部分403。
在應(yīng)用每一個(gè)上述實(shí)施例的發(fā)電部分12(可以包含子電源部分11)中，作為在產(chǎn)生電能時(shí)產(chǎn)生的副產(chǎn)品，有水(H2O)、氮氧化物(NOx)、硫氧化物(SOx)等等，所有或一部分副產(chǎn)品或其中的特定成分由分離部分17收集并提供給副產(chǎn)品收集路徑。順便提及，如果收集的副產(chǎn)品處于液態(tài)，則可以利用毛細(xì)現(xiàn)象通過形成副產(chǎn)品收集路徑的內(nèi)徑，以便將副產(chǎn)品從分離部分17自動(dòng)提供給副產(chǎn)品填充部分403，以使該路徑的內(nèi)徑可以連續(xù)地變化。
副產(chǎn)品填充部分403設(shè)置在燃料包20K內(nèi)部或內(nèi)部的一部分。收集保持部分21配置成只有當(dāng)燃料包20K連接到發(fā)電10K時(shí)才能夠供應(yīng)和保持分離部分17收集的副產(chǎn)品。也就是說，在供電系統(tǒng)中，燃料包20K可以無限制地連接至或分離自發(fā)電模塊10K，當(dāng)燃料包20K從發(fā)電模塊10K拆除時(shí)，收集和保持的副產(chǎn)品或特定成分固定或不可逆轉(zhuǎn)地保持在副產(chǎn)品填充部分403中，免得漏出或被排放到燃料包20K外。
如上所述，當(dāng)發(fā)電部分12發(fā)電產(chǎn)生的副產(chǎn)品，水(H2O)、氮氧化物(NOx)和/或硫氧化物(SOx)時(shí)，因?yàn)樗?H2O)在常溫常壓下處于液態(tài)，所以水可以通過副產(chǎn)品收集路徑極好地提供給副產(chǎn)品填充部分403。但是，在副產(chǎn)品的汽化點(diǎn)通常低于常溫常壓且處于氣體狀態(tài)，例如氮氧化物(NOx)或硫氧化物(SOx)的情況下，它的立方體積變大并超過副產(chǎn)品填充部分403預(yù)置的容積。因此，有可能采用這種結(jié)構(gòu)，即收集的副產(chǎn)品被液化，立方體積減少，因此副產(chǎn)品可以通過增加分離部分17和副產(chǎn)品填充部分403中的氣壓保持在副產(chǎn)品填充部分403中。
因此，作為副產(chǎn)品填充部分403的具體結(jié)構(gòu)，有可能極好地應(yīng)用這種結(jié)構(gòu)，即能夠不可逆轉(zhuǎn)地吸收、吸收和固定、或固定已收集的副產(chǎn)品或具體成分，例如，吸收聚合物被填入副產(chǎn)品填充部分403的結(jié)構(gòu)、或裝有已收集材料防漏裝置，例如控制閥的結(jié)構(gòu)，該控制閥通過副產(chǎn)品填充部分403的內(nèi)壓力或彈簧的物理壓力等等緊閉，類似于上述燃料包20中設(shè)置的燃料防漏裝置。
在裝有具有這種結(jié)構(gòu)的副產(chǎn)品收集裝置的供電系統(tǒng)中，在將圖26所示的燃料轉(zhuǎn)化型燃料電池用于發(fā)電部分12的情況下，從發(fā)電部分12排出二氧化碳(CO2)和水(H2O)作為副產(chǎn)品，二氧化碳(CO2)在燃料轉(zhuǎn)化部分210a的蒸氣轉(zhuǎn)化反應(yīng)、水轉(zhuǎn)移反應(yīng)和選擇氧化反應(yīng)(參見化學(xué)方程式(1)到(3))中與氫氣(H2)一起產(chǎn)生，在燃料電池部分210b通過電化學(xué)反應(yīng)(參見化學(xué)方程式(6)和(7))產(chǎn)生的電能(第一電能)一起產(chǎn)生的水(H2O)被排放。但是，因?yàn)槎趸?CO2)對裝置很少有任何影響，所以它作為未收集物質(zhì)排放到供電系統(tǒng)外。另一方面，水(H2O)等等由分離部分17收集，利用毛細(xì)現(xiàn)象等等通過副產(chǎn)品收集路徑提供給燃料包20K的副產(chǎn)品填充部分403，并不可逆地保持在副產(chǎn)品填充部分403中。這里，因?yàn)樵诎l(fā)電部分12(燃料電池部分)的電化學(xué)反應(yīng)(化學(xué)方程式(2)和(3))在大約60到80℃溫度下進(jìn)行，所以發(fā)電部分12產(chǎn)生的水(H2O)以大致為蒸氣(氣體)狀態(tài)排放。因此，分離部分17通過例如冷卻從發(fā)電部分12排放的蒸氣或通過施加壓力并將它從其它氣體成分分離，從而收集比成分來只液化水(H2O)成分。。
順便提及，在這個(gè)實(shí)施例中，已經(jīng)給出關(guān)于這種情形的描述，即燃料轉(zhuǎn)化類型的燃料電池用作發(fā)電部分12的結(jié)構(gòu)并且甲醇(CH3OH)用作發(fā)電燃料。因此，當(dāng)發(fā)電產(chǎn)生的副產(chǎn)品大部分是水且少量二氧化碳(CO2)被排出供電系統(tǒng)外時(shí)，分離收集部分17對特定成分(即，水)的分離和收集可以相對容易地實(shí)現(xiàn)。但是，當(dāng)除了甲醇之外的物質(zhì)用作發(fā)電燃料時(shí)，或者當(dāng)除了燃料電池之外的結(jié)構(gòu)用作發(fā)電部分12時(shí)，有時(shí)可能有相對大量的二氧化碳(CO2)、二氧化氮(NOx)、二氧化硫(SOx)等等與水(H2O)一起產(chǎn)生。
在這種情況下，例如在分離部分17利用上述的分離方法將作為流體的水從大量產(chǎn)生的任何其它特定氣體組分(二氧化碳等等)分離之后，它們可以保持一起或單獨(dú)保持在燃料包20E中設(shè)置的一個(gè)或多個(gè)收集保持部分21中。
如上所述，根據(jù)這個(gè)實(shí)施例的副產(chǎn)品收集裝置所應(yīng)用的供電系統(tǒng)，因?yàn)楦碑a(chǎn)品排放或漏到供電系統(tǒng)外可以通過將發(fā)電模塊10E產(chǎn)生電能時(shí)產(chǎn)生的至少一個(gè)成分的副產(chǎn)品不可逆轉(zhuǎn)地保持在燃料包20E中設(shè)置的收集保持部分21中來抑制，可以防止由于副產(chǎn)品(例如，水)而導(dǎo)致的裝置故障或劣化。而且，通過收集保持副產(chǎn)品的燃料包20E，副產(chǎn)品可以適當(dāng)?shù)赝ㄟ^不對自然環(huán)境造成負(fù)荷的方法處理，從而防止自然環(huán)境的污染或由于副產(chǎn)品(例如，二氧化碳)致使全球變熱。
通過參照圖48A到48C所述的保持操作，通過上述分離收集方法收集的副產(chǎn)品通過這樣的保持操作不可逆轉(zhuǎn)地保持在收集保持部分。
<燃料穩(wěn)定裝置>
現(xiàn)在將參照附圖給出關(guān)于燃料穩(wěn)定裝置的描述，該燃料穩(wěn)定裝置適用于根據(jù)每一個(gè)上述實(shí)施例的供電系統(tǒng)。
圖69是表示燃料穩(wěn)定裝置一個(gè)實(shí)施例的方框圖，該燃料穩(wěn)定裝置適用于根據(jù)本發(fā)明的供電系統(tǒng)。這里，類似的附圖標(biāo)記表示等同于每一個(gè)上述實(shí)施例的結(jié)構(gòu)，從而簡化或省略它們的解釋。
如圖69所示，在發(fā)電模塊10L中，燃料包20L和I/F部分30L具有類似于每一個(gè)上述實(shí)施例的結(jié)構(gòu)和功能，適用于根據(jù)本發(fā)明的供電系統(tǒng)的燃料穩(wěn)定裝置具有這種結(jié)構(gòu)，即在I/F部分30L和燃料包20L(這個(gè)例子中是燃料包20L)的任何一個(gè)提供支撐控制閥25和壓力控制閥26，支撐控制閥25用于檢測充入燃料包20L的發(fā)電燃料FL的填充狀態(tài)(溫度、壓強(qiáng)等等)，并當(dāng)填充狀態(tài)超過預(yù)定門限值時(shí)停止從燃料包20L向發(fā)電模塊10L(子電源部分11和發(fā)電部分12)供應(yīng)發(fā)電燃料FL，壓力控制閥26用于檢測燃料包20L中發(fā)電燃料FL的填充狀態(tài)(溫度、壓強(qiáng)等等)并將填充狀態(tài)控制到預(yù)定穩(wěn)定狀態(tài)。
當(dāng)充入燃料包20L的發(fā)電燃料FL的溫度超過預(yù)定門限值時(shí)，補(bǔ)給控制閥25自動(dòng)啟動(dòng)，并關(guān)閉向燃料供給路徑提供發(fā)電燃料FL。具體地，有可能極好地應(yīng)用這種控制閥，當(dāng)燃料包20L的壓力隨著發(fā)電燃料FL溫度的增加而增加時(shí)閉合。
另外，當(dāng)燃料包20L的壓力隨著充入燃料包20L的發(fā)電燃料FL的溫度增加而超過預(yù)定門限值時(shí)，壓力控制閥26被自動(dòng)啟動(dòng)，從而降低燃料包20L中的壓力。具體地說，有可能極好地應(yīng)用當(dāng)燃料包20L的壓力增加打開的減壓閥(解壓閥)。
結(jié)果，例如，隨著供電系統(tǒng)連接到裝置DVC，當(dāng)由于例如發(fā)電模塊10L發(fā)電生熱或驅(qū)動(dòng)裝置的負(fù)載，燃料包20L的溫度或壓力增加時(shí)，自動(dòng)執(zhí)行停止供應(yīng)發(fā)電燃料FL的操作或解除壓力的操作，從而穩(wěn)定發(fā)電燃料FL的填充狀態(tài)。
然后，在上述供電系統(tǒng)的整體操作中(參見圖64)，在執(zhí)行啟動(dòng)供電系統(tǒng)的操作的情況下，操作控制部分13預(yù)先參照補(bǔ)給控制閥25的工作狀態(tài)，即燃料包20L的發(fā)電燃料FL的提供狀態(tài)，判斷發(fā)電燃料FL是否正常地提供，此后執(zhí)行上述的操作。這里，當(dāng)檢測到發(fā)電燃料FL的提供關(guān)閉時(shí)，與上述燃料穩(wěn)定裝置(特別是壓力控制閥26)穩(wěn)定發(fā)電燃料FL的填充狀態(tài)的操作無關(guān)，操作控制部分13向裝置DVC所包含的控制器CNT輸出關(guān)于發(fā)電燃料FL填充錯(cuò)誤的信息，并通知裝置DVC用戶這個(gè)錯(cuò)誤。
此外，在上述供電系統(tǒng)的整體操作中(參見圖64)，在供電系統(tǒng)繼續(xù)穩(wěn)定操作(反饋控制)的情況下，操作控制部分13繼而參照補(bǔ)給控制閥25的工作狀態(tài)，即發(fā)電燃料FL從燃料包20L的提供狀態(tài)。然后，當(dāng)檢測到發(fā)電燃料FL的提供關(guān)閉時(shí)，或者當(dāng)裝置DVC的負(fù)載驅(qū)動(dòng)電能急劇下降被接收為負(fù)載驅(qū)動(dòng)信息時(shí)，與燃料穩(wěn)定裝置(特別是壓力控制閥26)的穩(wěn)定操作無關(guān)，操作控制部分13向裝置DVC所包含的控制器CNT輸出關(guān)于發(fā)電燃料FL的填充錯(cuò)誤的信息，并向裝置DVC用戶通知這個(gè)錯(cuò)誤。
結(jié)果，有可能為供電系統(tǒng)提供高可靠性，它迅速檢測到由于燃料包20L中發(fā)電燃料FL的填充條件(溫度、壓強(qiáng)等等)出錯(cuò)而出現(xiàn)發(fā)電燃料FL的惡化、發(fā)電模塊10L中的誤操作(例如，輸出電壓缺陷)或者燃料包20L的發(fā)電燃料FL漏出到供電系統(tǒng)301外，并保證具有易燃性的發(fā)電燃料FL的安全。
現(xiàn)在將參照附圖給出任何其它燃料穩(wěn)定裝置的描述，該燃料穩(wěn)定裝置適用于根據(jù)每一個(gè)上述實(shí)施例的供電系統(tǒng)。
圖70是表示燃料穩(wěn)定裝置一個(gè)實(shí)施例的方框圖，該燃料穩(wěn)定裝置適用于根據(jù)本發(fā)明的供電系統(tǒng)。而且，圖71是表示根據(jù)這個(gè)實(shí)施例的供電系統(tǒng)的啟動(dòng)操作狀態(tài)示意圖，和圖72是根據(jù)這個(gè)實(shí)施例的供電系統(tǒng)停止工作狀態(tài)示意圖。這里，類似于上述的第二到第四個(gè)實(shí)施例，盡管將給出這種情形的描述，即在供電系統(tǒng)和供電系統(tǒng)所連接的裝置之間通知預(yù)定的信息，但也可以利用在供電系統(tǒng)和裝置之間不執(zhí)行任何專門通知的結(jié)構(gòu)(結(jié)合第一個(gè)實(shí)施例解釋的結(jié)構(gòu))。另外，類似的附圖標(biāo)記表示等同于每一個(gè)上述實(shí)施例的結(jié)構(gòu)，從而簡化或省略它們的解釋。
如圖70所示，在發(fā)電模塊10M中，燃料包20L和I/F部分30L具有等同于每一個(gè)上述實(shí)施例的結(jié)構(gòu)和功能，適用于根據(jù)本發(fā)明的供電系統(tǒng)的燃料穩(wěn)定裝置具有這種結(jié)構(gòu)，即對I/F部分30L和燃料包20L(這個(gè)例子中是燃料包20L)的任何一個(gè)設(shè)置補(bǔ)給控制閥25和壓力控制閥26，補(bǔ)給控制閥25用于檢測充入燃料包20L的發(fā)電燃料FL的填充狀態(tài)(溫度、壓強(qiáng)等等)，并當(dāng)填充狀態(tài)超過預(yù)定門限值時(shí)停止從燃料包20L向發(fā)電模塊10M(子電源部分11和發(fā)電部分12)供應(yīng)發(fā)電燃料FL，壓力控制閥26用于檢測燃料包20L中發(fā)電燃料FL的填充狀態(tài)(溫度、壓強(qiáng)等等)并將填充狀態(tài)控制到預(yù)定穩(wěn)定狀態(tài)301。
當(dāng)充入燃料包20L的發(fā)電燃料FL的溫度超過預(yù)定門限值時(shí)，補(bǔ)給控制閥25自動(dòng)啟動(dòng)，并關(guān)閉向燃料供給路徑提供發(fā)電燃料FL。具體地說，有可能極好地應(yīng)用止回閥，當(dāng)燃料包20L的壓力隨著發(fā)電燃料FL溫度的增加而增加時(shí)閉合。
當(dāng)燃料包20L的壓力隨著充入燃料包20L的發(fā)電燃料FL的溫度增加而超過預(yù)定門限值時(shí)，壓力控制閥26自動(dòng)啟動(dòng)，從而降低然料包20L中的壓力。具體地說，當(dāng)燃料包20L的壓力增加時(shí)，減壓閥(解壓閥)被打開。
結(jié)果，例如，隨著供電系統(tǒng)連接到裝置DVC，當(dāng)由于例如發(fā)電模塊10M發(fā)電生熱或驅(qū)動(dòng)裝置的負(fù)載，燃料包20L的溫度或壓力增加時(shí)，自動(dòng)執(zhí)行停止供應(yīng)發(fā)電燃料FL的操作或解除壓力的操作，從而自發(fā)地穩(wěn)定發(fā)電燃料FL的填充狀態(tài)。
在具有這種結(jié)構(gòu)的供電系統(tǒng)中，基本上，可以采用等同于上述第二實(shí)施例的操作控制(包括并行執(zhí)行第一實(shí)施例的操作控制的情形)。除此之外，可以采用表現(xiàn)這個(gè)實(shí)施例特點(diǎn)的下面的操作控制。
在關(guān)于第一或第二實(shí)施例所述的整體操作(參見圖27和34)的啟動(dòng)操作中，當(dāng)操作控制部分13通過電壓監(jiān)視部分16檢測到供電能電壓的變化時(shí)，或當(dāng)操作控制部分13接收自請求提供電能的裝置DVC所包含的控制器CNT通知的負(fù)載驅(qū)動(dòng)信息，在向啟動(dòng)控制部分15輸出用于啟動(dòng)發(fā)電部分12的操作控制信號之前，操作控制部分13參照補(bǔ)給控制閥25的工作狀態(tài)，即燃料包20L的發(fā)電燃料FL的提供狀態(tài)(步驟S104或S204)，并判斷發(fā)電燃料FL的填充狀態(tài)是否正常(或者發(fā)電燃料是否提供給發(fā)電部分12)。
根據(jù)補(bǔ)給控制閥25的工作狀態(tài)，當(dāng)操作控制部分13判定發(fā)電燃料FL的填充狀態(tài)正常且發(fā)電燃料提供給發(fā)電部分12時(shí)，它執(zhí)行關(guān)于上述第一或第二實(shí)施例所述的啟動(dòng)操作(步驟S104到S106或S204到S206)、由發(fā)電部分12產(chǎn)生負(fù)載驅(qū)動(dòng)電能、并將預(yù)定供電能力提供給裝置DVC。
如圖71所示，根據(jù)補(bǔ)給控制閥25的工作狀態(tài)，當(dāng)操作控制部分13判定發(fā)電燃料FL的填充狀態(tài)異常且發(fā)電燃料對發(fā)電部分12的提供被關(guān)閉時(shí)(當(dāng)檢測到填充出錯(cuò)時(shí))，它根據(jù)填充錯(cuò)誤通過終端部分ELx向裝置DVC的控制器CNT通知啟動(dòng)誤差信號作為發(fā)電操作信息。
在關(guān)于第一或第二實(shí)施例所述的整體操作(參見圖27和34)中的穩(wěn)定操作中，操作控制部分13繼而在反饋控制供電能期間監(jiān)視補(bǔ)給控制閥25的工作狀態(tài)。然后，如圖72所示，當(dāng)操作控制部分13檢測到發(fā)電燃料FL的填充狀態(tài)出錯(cuò)時(shí)，與壓力控制閥26的減壓操作(穩(wěn)定操作)無關(guān)，壓力控制閥26用于穩(wěn)定燃料包20L中發(fā)電燃料FL的填充狀態(tài)，通過向輸出控制部分14輸出用于停止發(fā)電部分12產(chǎn)生電能的操作控制信號作為發(fā)電操作信息，操作控制部分13關(guān)閉向發(fā)電部分12提供發(fā)電燃料，并停止發(fā)電部分12的發(fā)電操作。而且，操作控制部分13停止用于促進(jìn)產(chǎn)生氫氣的吸熱反應(yīng)的加熱器的加熱，并通過終端部分ELx根據(jù)填充出錯(cuò)或發(fā)電部分12操作關(guān)閉向裝置DVC的控制器CNT通知錯(cuò)誤停止信號，作為發(fā)電操作信息。
結(jié)果，有可能避免出現(xiàn)例如由于燃料包20L中發(fā)電燃料FL的填充條件(溫度、壓強(qiáng)等等)出錯(cuò)導(dǎo)致的發(fā)電燃料FL惡化、發(fā)電模塊10M中的誤操作(例如，供電能的電壓缺乏)或者發(fā)電燃料FL從燃料包20L漏出供電系統(tǒng)301外。而且，有可能向裝置DVC用戶通知關(guān)于填充錯(cuò)誤的信息，并促使采取適當(dāng)?shù)拇胧缋铆h(huán)境改善裝置或者置換供電系統(tǒng)。因此，可以提供非?？煽康墓╇娤到y(tǒng)，該供電系統(tǒng)保證具有易燃性的發(fā)電燃料FL的安全。
關(guān)于副產(chǎn)品收集裝置、殘留量檢測裝置和燃料穩(wěn)定裝置、盡管已經(jīng)給出了它們逐一應(yīng)用于上述實(shí)施例的情形的描述，但本發(fā)明并不局限于此。不用說它們可以適當(dāng)?shù)剡x擇和任意組合使用。據(jù)此，根據(jù)本發(fā)明，有可能進(jìn)一步改進(jìn)供電系統(tǒng)對環(huán)境的負(fù)載、能量轉(zhuǎn)換效率、用途構(gòu)造、安全等等。
<外部形狀>
現(xiàn)在將參照附圖描述適用于根據(jù)本發(fā)明的供電系統(tǒng)的外部形狀。
圖73A到73F是表示外部形狀的具體例子的示意圖，該外部形狀適用于根據(jù)本發(fā)明的供電系統(tǒng)，圖74A到74C是表示適用于根據(jù)本發(fā)明的供電系統(tǒng)的外部形狀和這種形狀和通用化學(xué)電池外部形狀之間對應(yīng)關(guān)系的圖。
在具有上述結(jié)構(gòu)的供電系統(tǒng)中，例如分別如圖73A到73F所示，燃料包20通過I/F部分30與發(fā)電模塊10連接或者這些構(gòu)件被整體配置的外部形狀被形成，使得外部形狀和尺寸具有等同于任何圓形電池41、42和43，這種電池作為符合JIS或者國際標(biāo)準(zhǔn)的通用化學(xué)電池而被廣泛使用或者是符合這些電池標(biāo)準(zhǔn)的具有特定形狀(非圓形的電池)44、45和46的電池。而且，外部形狀配置成上述發(fā)電模塊10的子電源部分11或發(fā)電部分12產(chǎn)生的電能(第一和第二電能)可以通過每個(gè)所述電池形狀的正(+)負(fù)(-)電極端輸出。
這里，陽極端連接到發(fā)電模塊10的上部，同時(shí)負(fù)極端連接到燃料包20，負(fù)極端通過電線(盡管未示出)連接到發(fā)電模塊10。另外，可以提供在一側(cè)以帶狀形狀旋繞發(fā)電模塊10的終端部分ELx。當(dāng)供電系統(tǒng)301容納在裝置DVC中時(shí)，內(nèi)部控制器CNT和終端部分ELx自動(dòng)地彼此電連接，從而啟動(dòng)負(fù)載驅(qū)動(dòng)信息的接收。順便提及，不用說終端部分ELx與正極和負(fù)極絕緣。
具體的說，燃料包20和發(fā)電模塊10彼此連接，例如，采用燃料電池的發(fā)電部分(參見圖19)具有這種結(jié)構(gòu)，即燃料電池部分210b的燃料電極211電連接到負(fù)極端，空氣電極212電連接到正極端。另外，在例如氣體燃燒發(fā)動(dòng)機(jī)或轉(zhuǎn)缸式發(fā)動(dòng)機(jī)的內(nèi)部和外部燃燒發(fā)動(dòng)機(jī)與利用電磁感應(yīng)等等的發(fā)電機(jī)組合的結(jié)構(gòu)中(參見圖21到23)，或在采用溫差發(fā)電機(jī)或MHD發(fā)電機(jī)的發(fā)電部分中(參見圖24和25)，提供有這種結(jié)構(gòu)，即每個(gè)發(fā)電機(jī)的輸出端與正極端和負(fù)極端電連接。
這里，具體地說，圓形電池41、42和43廣泛用于市場上可買到的錳干電池、堿干電池、鎳鎘電池、鋰電池等等和具有許多裝置可以應(yīng)用的例如圓筒形(圓柱形圖73A)、用于手表等等的鈕扣型、用于攝像機(jī)、筆記本電腦等等的硬幣型(圖73C)等等的外部形狀。
另一方面，具體地說，非圓形電池44、45和46具有特定形狀的外部形狀，它們根據(jù)裝置的形狀而單獨(dú)設(shè)計(jì)，例如袖珍相機(jī)或數(shù)字相機(jī)(圖73D)、對應(yīng)于便攜式聲音裝置或移動(dòng)電話機(jī)的側(cè)面或厚度降低的角型(圖73E)、扁平型(圖73F)等等。
順便提及，如上所述，裝在根據(jù)這個(gè)實(shí)施例的供電系統(tǒng)的發(fā)電模塊10的每個(gè)結(jié)構(gòu)可以實(shí)現(xiàn)為毫米級或微米級微晶片或應(yīng)用現(xiàn)有微型機(jī)械制造工藝的微型設(shè)備。另外，將能夠?qū)崿F(xiàn)高能量利用效率的燃料電池、燃?xì)廨啓C(jī)等等用作發(fā)電模塊10的發(fā)電部分12，可以將實(shí)現(xiàn)等同于(和超過)現(xiàn)有化學(xué)電池電池容量所必須的發(fā)電燃料量抑制到相對較小的值。
在根據(jù)這個(gè)實(shí)施例的供電系統(tǒng)中，可以極好地實(shí)現(xiàn)附圖所示的現(xiàn)有電池形狀。例如，如圖74A和74B所示，有可能提供這種結(jié)構(gòu)，即當(dāng)燃料包20連接到發(fā)電模塊10或當(dāng)它們整體構(gòu)造時(shí)的外形尺寸(例如，長度La和直徑Da)變成大致等同于如圖74C所示的通用化學(xué)電池47的外部形狀(例如，長度Lp和直徑Dp)。
順便提及，圖74A到74C只概念地表示根據(jù)本發(fā)明的供電系統(tǒng)可連接和可拆卸結(jié)構(gòu)和外部形狀之間的關(guān)系，不考慮具體的電極結(jié)構(gòu)等等。將結(jié)合稍后所述的實(shí)施例詳細(xì)描寫當(dāng)每個(gè)電池形狀被用于根據(jù)本發(fā)明的供電系統(tǒng)時(shí)，發(fā)電模塊10和燃料包20的可連接和可拆卸結(jié)構(gòu)和電極結(jié)構(gòu)之間的關(guān)系。
此外，每個(gè)所述的外部形狀只是化學(xué)電池的一個(gè)例子，該化學(xué)電池可從市場上買到并符合日本標(biāo)準(zhǔn)、或連接到裝置并分配或正在銷售中。只表示可以應(yīng)用本發(fā)明的部分結(jié)構(gòu)例子。也就是說，可以采用除了上述具體例子之外的適用于根據(jù)本發(fā)明供電系統(tǒng)的外部形狀。例如，這種外部形狀與全世界發(fā)行或銷售的化學(xué)電池或者將來投入實(shí)際使用的形狀相匹配，不用說這些外部形狀可以設(shè)計(jì)成與電特性相匹配。
現(xiàn)在將參照附圖詳細(xì)說明當(dāng)每個(gè)上述電池形狀用于根據(jù)本發(fā)明的供電系統(tǒng)時(shí)，發(fā)電模塊10和燃料包20的可連接和可拆卸結(jié)構(gòu)和電極結(jié)構(gòu)之間的關(guān)系。
(可連接和可拆卸結(jié)構(gòu)的第一實(shí)施例)圖75A到75D和圖75E到75H是從上方、前方、橫向和后方看去根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的供電系統(tǒng)的燃料包和座(holder)部分的外部形狀圖。圖76A和76B是表示根據(jù)這個(gè)實(shí)施例的供電系統(tǒng)的發(fā)電模塊和燃料包的可連接和可拆卸結(jié)構(gòu)的圖。這里，類似的附圖標(biāo)記表示等同于每一個(gè)上述實(shí)施例的結(jié)構(gòu)，從而簡化或省略它們的解釋。
如圖75A到75D和圖75E到75H所示，根據(jù)這個(gè)實(shí)施例的供電系統(tǒng)配置成包括燃料包51(相當(dāng)于燃料包20)，其中在預(yù)定條件下填充發(fā)電燃料；和基座部分52，充當(dāng)發(fā)電模塊10和I/F部分30，燃料包可拆卸地配置至其。這里，當(dāng)燃料包51是其中填充燃料FL的透明可降解的聚合物殼體未被使用時(shí)，殼體周邊被外殼53覆蓋，用于保護(hù)免受降解因素，例如細(xì)菌的影響。而且，當(dāng)連接燃料包51時(shí)，正如隨后將描述的，可以滿足從燃料包51剝落外殼53。另外，因?yàn)槿剂习?1是一透明的殼體且在其上雕刻指數(shù)51c，有可能確認(rèn)透明燃料的殘留量。
基座部分52通常配置成包括發(fā)電部分52a，其中容納具有等同于每一個(gè)上述實(shí)施例的結(jié)構(gòu)的發(fā)電模塊10和I/F部分30并提供正極端EL(+)；相對部分52b，提供負(fù)極部分EL(-)；和連接部分52c，電連接發(fā)電部分52a與相對部分52b和電連接發(fā)電部分52a與負(fù)極端EL(-)。當(dāng)連接燃料包51時(shí)，由發(fā)電部分52a、相對部分52b和連接部分52c圍繞的穿孔空間SP1變成容納位置。基座部分52包括凸起部分52d，在相對部分52b的接觸部分周圍具有彈簧或類似物的彈性并在中心有一洞(參見圖76A)；和導(dǎo)水管416，用于連接凸起部分52d的洞與發(fā)電模塊10的副產(chǎn)品提供路徑17a。因?yàn)樵诨糠?2上雕刻指數(shù)52h代替燃料包51的指數(shù)51c，所以有可能確認(rèn)透明燃料的殘留量。此刻，當(dāng)連接部分52c不透明時(shí)，指數(shù)52h可以很容易從視覺上確認(rèn)。
在具有這種結(jié)構(gòu)的供電系統(tǒng)中，如圖76A所示，相對于發(fā)電部分52a、相對部分52b和連接部分52c構(gòu)造的空間SP1，設(shè)置有燃料包51的燃料供給閥24A的燃料供給端口(一端側(cè))51a接觸基座部分52，這個(gè)接觸點(diǎn)確定為當(dāng)用手指FN1和FN2支撐已除去外殼53的燃料包51的支撐點(diǎn)，燃料包51的另一端51b被旋轉(zhuǎn)和推壓(附圖中的箭頭P9)。結(jié)果，如圖76B所示，燃料包51的底部(另一端側(cè))51b接觸相對部分52b，燃料包51容納在空間SP1中。此刻，可以是燃料供給路徑(圖73)的燃料輸送管411按下其姿態(tài)由彈簧固定的燃料供給閥24A，從而解除燃料包51的防漏功能。而且，充入燃料包51的發(fā)電燃料FL通過毛細(xì)管52g的表面張力(圖73)自動(dòng)運(yùn)送并提供給發(fā)電模塊10和燃料輸送管411。圖76B表示設(shè)置有燃料包51和基座部分52的未使用的供電系統(tǒng)，殼體的周邊用外殼54覆蓋，用于保護(hù)免受降解因素，例如細(xì)菌的影響。當(dāng)供電系統(tǒng)被用作一裝置等等的電源時(shí)，可以滿足外殼54的剝脫。而且，如果子電源部分11就象直接型燃料電池等等消耗燃料包51的燃料和不斷地發(fā)電，可以在發(fā)電模塊10附近的外殼54設(shè)置供應(yīng)氧氣和排放二氧化碳的洞54a。如果子電源部分11就象電容器等等不消耗燃料，則不必提供洞54a。
這里，當(dāng)燃料包51容納在空間SP1中并與基座部分52連接時(shí)，供電系統(tǒng)的外部形狀和尺寸配置成大致等同于上述圓柱形通用化學(xué)電池(參見圖73A和74C)。另外，此刻，燃料包51正常容納在空間SP1中，最好用適當(dāng)?shù)牧D壓燃料包51的另一端51b，如此燃料包51的燃料供給端口51a可以極好地接觸并與發(fā)電部分52a側(cè)上的燃料供給路徑連接，而且利用適當(dāng)?shù)膲毫κ谷剂习?1的另一端51b與相對部分52b的接觸部分嚙合，以避免燃料包51意外離開基座部分52。
具體的說，如圖76A和76B所示，在凹入部分和凸起部分52d之間應(yīng)用嚙合機(jī)理，在凹入部分，在燃料包51另一端形成的副產(chǎn)品引出閥24B配置用來收集水等等作為副產(chǎn)品，凸起部分52d在相對部分52b的接觸部分周圍具有彈簧或類似物的彈性。此刻，當(dāng)凸起部分52d被上推時(shí)，副產(chǎn)品引出閥24b從關(guān)閉狀態(tài)變成打開狀態(tài)，它與導(dǎo)水管416連接。從導(dǎo)水管416供應(yīng)的副產(chǎn)品因此可以在燃料包51中設(shè)置的收集袋23中收集。
結(jié)果，正如整體操作(參見圖27和34)所述，電能(第二電能)在子電源部分11自發(fā)地產(chǎn)生，工作電能至少提供給發(fā)電模塊10的操作控制部分13。另外，當(dāng)根據(jù)這個(gè)實(shí)施例的供電系統(tǒng)連接到一預(yù)定裝置DVC時(shí)，子電源部分11產(chǎn)生的一部分電能作為驅(qū)動(dòng)電能(控制器電能)通過發(fā)電部分52a設(shè)置的正極端EL(+)和相對部分52b設(shè)置的負(fù)極端EL(-)提供給裝置DVC所包含的控制器CNT(初始操作)。
因此，有可能實(shí)現(xiàn)與通用化學(xué)電池完全兼容的可以很容易操作的供電系統(tǒng)，具有等于或類似于通用化學(xué)電池的外部形狀和尺寸(這個(gè)例子中是圓柱形形狀)，并可以提供具有相同或類似電特性的電能。于是，電能可以類似于通用化學(xué)電池用作一裝置，例如現(xiàn)有的便攜式裝置的工作電能。
特別是，在根據(jù)這個(gè)實(shí)施例的供電系統(tǒng)中，當(dāng)設(shè)置有燃料電池的結(jié)構(gòu)用作為發(fā)電模塊且例如上述可降解塑料的材料用作燃料包51時(shí)，燃料包51配置成可無限制地連接至和可拆除自發(fā)電部分52a(發(fā)電模塊10)，可以實(shí)現(xiàn)高能量利用效率，同時(shí)抑制對環(huán)境的影響(負(fù)擔(dān))。因此，有可能極好地解決例如由于丟棄現(xiàn)有化學(xué)電池或垃圾填埋處理引起的環(huán)境條件或能量利用率的問題。
另外，根據(jù)這個(gè)實(shí)施例的供電系統(tǒng)，因?yàn)槿菁{燃料包51的基座部分52側(cè)的空間SP1具有兩個(gè)開口部分的穿孔形狀，可以容易地連接基座部分52，同時(shí)用手指FN1和FN2夾住燃料包51的相對側(cè)部分，通過從兩個(gè)開口部分的一個(gè)開口推燃料包51，燃料包51從兩個(gè)開口部分的另一個(gè)開口推出，從而很容易和安全地除去燃料包51。
(可連接和可拆卸結(jié)構(gòu)的第二實(shí)施例)圖77A到77C是表示從前向、橫向和后向看去根據(jù)本發(fā)明第二個(gè)實(shí)施例的供電系統(tǒng)的燃料包的外部形狀示意圖。當(dāng)燃料包61是其中填充燃料FL的透明可降解的聚合物殼體且不使用燃料包61時(shí)，殼體周邊被外殼63覆蓋，用于保護(hù)免受降解因素，例如細(xì)菌的影響。另外，在連接燃料包61的情況下，正如隨后將描述的，可以滿足從燃料包61穿孔外殼63。此外，因?yàn)槿剂习?1是一透明的殼體并在其上雕刻指數(shù)61c，有可能確認(rèn)透明燃料的殘留量。
圖77D到77G是表示從上向、后向和橫向看去根據(jù)本發(fā)明第二個(gè)實(shí)施例的供電系統(tǒng)的基座部分62的外部形狀示意圖，圖78A和78B是表示根據(jù)這個(gè)實(shí)施例的供電系統(tǒng)的發(fā)電模塊和燃料包的可連接和可拆卸結(jié)構(gòu)的圖。因?yàn)樵诔洚?dāng)發(fā)電模塊10和I/F部分30的基座部分62雕刻指數(shù)62d，代替燃料包61的指數(shù)61b，有可能確認(rèn)透明燃料的殘留量。此刻，當(dāng)連接部分62c不透明時(shí)，指數(shù)62d可以很容易從視覺上確認(rèn)。這里，將簡化或省略等同于每一個(gè)上述實(shí)施例的結(jié)構(gòu)的解釋。圖78B表示設(shè)置有燃料包61和容器部分62的未使用的供電系統(tǒng)。供電系統(tǒng)的周邊被外殼64覆蓋，用于保護(hù)免受降解因素，例如細(xì)菌的影響。當(dāng)?shù)碾娤到y(tǒng)被用作裝置等等的電源時(shí)，可以滿足外殼64的穿孔。而且，如果子電源部分11就象直接型燃料電池等等消耗燃料包61的燃料并不斷地產(chǎn)生電能，可以在發(fā)電模塊10附近的外殼64設(shè)置洞64a，用于提供氧氣并拒絕二氧化碳。如果子電源部分11就象電容器等等不消耗燃料，則不必提供洞64a。
如圖77A到77G所示，根據(jù)這個(gè)實(shí)施例的供電系統(tǒng)配置成包括燃料包61，其中在預(yù)定條件下填充發(fā)電燃料；和容器部分62，配置成燃料包61可以無限制地連接至和分離自容器部分62。這里，因?yàn)槿剂习?1具有等同于每一個(gè)上述實(shí)施例的結(jié)構(gòu)和功能，從而省略它的解釋。
容器部分62通常配置成包括發(fā)電部分62a，其中容納發(fā)電模塊10并提供正電極端EL(+)；相對端62b，用于提供負(fù)極端EL(-)；和連接部分62c，用于電連接發(fā)電部分62a與相對部分62b和電連接發(fā)電部分62a與負(fù)極端EL(-)。這里，由相對部分62b和連接部分62c圍繞的凹入空間SP2是當(dāng)燃料包61連接時(shí)的容納位置。
在具有這種結(jié)構(gòu)的供電系統(tǒng)，如圖78A所示，當(dāng)燃料包61放進(jìn)由發(fā)電部分62a、相對部分62b和連接部分62c構(gòu)成的空間SP2時(shí)(附圖中的箭頭P10)，同時(shí)使得拆除外殼63的燃料包61的燃料供給端口61a接觸發(fā)電部分62a側(cè)上的燃料供給路徑，燃料包61容納在如圖78B所示的空間SP2中，解除燃料包61的防漏功能。另外，充入燃料包61的發(fā)電燃料FL通過燃料供給路徑提供給發(fā)電部分62a所包含的發(fā)電模塊10。
這里，類似于上述的第一實(shí)施例，當(dāng)燃料包61容納在空間SP2并與容器部分62連接時(shí)，供電系統(tǒng)的外部形狀和尺寸配置成大致等同于上述圓柱形通用化學(xué)電池(參見圖73A和74C)。另外，此刻，燃料包61正常容納在空間SP2，以免燃料包61意外離開容器部分62，理想的提供這種結(jié)構(gòu)，即燃料包61的外部形狀與容器部分62的空間SP2的內(nèi)部形狀嚙合。
結(jié)果，類似于上述的第一個(gè)實(shí)施例，有可能實(shí)現(xiàn)與通用化學(xué)電池完全兼容的很容易操作的便攜式供電系統(tǒng)，并具有等于或等同于通用化學(xué)電池的電特性。另外，通過適當(dāng)?shù)剡x擇適用于發(fā)電模塊的發(fā)電裝置的結(jié)構(gòu)或形成可連接和可拆卸燃料包的材料，可以大大地抑制對環(huán)境的影響，有可能解決由現(xiàn)有化學(xué)電池堆積或垃圾填埋處理引起的環(huán)境問題或能量利用率的問題。
(可連接和可拆卸結(jié)構(gòu)的第三實(shí)施例)圖79A到79C是表示從前向、橫向和后向看去根據(jù)本發(fā)明第三個(gè)實(shí)施例的供電系統(tǒng)的燃料包的外部形狀示意圖，圖79D到79F是表示從前向、橫向和后向看去根據(jù)本發(fā)明第三個(gè)實(shí)施例的供電系統(tǒng)的容器部分的外部形狀示意圖。和圖80A和80C是表示根據(jù)這個(gè)實(shí)施例的供電系統(tǒng)的發(fā)電模塊和燃料包的可連接和可拆卸結(jié)構(gòu)的圖。這里，將簡化或省略等同于每一個(gè)上述實(shí)施例的結(jié)構(gòu)的解釋。
如圖79A到79F所示，根據(jù)這個(gè)實(shí)施例的供電系統(tǒng)包括透明燃料包71，其中在預(yù)定條件下填充發(fā)電燃料；和容器部分72，它配置成多個(gè)燃料包71可以容納在其中的模式。當(dāng)燃料包71是其中填充燃料FL的透明可降解的聚合物殼體且未被使用時(shí)，殼體周邊被外殼73覆蓋，用于保護(hù)免受降解因素，例如細(xì)菌的影響。在連接燃料包71的情況下，正如隨后將描述的，可以滿足從燃料包71穿孔外殼73。因?yàn)槿剂习?1是一透明的殼體并在其上雕刻指數(shù)71c，所以可以確定透明燃料的殘留量。另外，如果子電源部分11就象直接型燃料電池等等消耗燃料包71的燃料并不斷地發(fā)電，可以在發(fā)電模塊10附近的外殼74提供供應(yīng)氧氣和除掉二氧化碳的洞74a。如果子電源部分11就象電容器等等不消耗燃料，則不必提供洞74a。
充當(dāng)發(fā)電模塊10和I/F部分30的容器部分72配置成通常包括發(fā)電部分72a，其中容納發(fā)電模塊10，在同一端面上除了提供正極端EL(+)和負(fù)極端EL(-)之外還提供用于發(fā)射/接收負(fù)載驅(qū)動(dòng)信息的終端部分ELx；透明容納殼體72b，提供用于在它自己和發(fā)電部分72a之間形成空間SP3；和打開/閉合蓋72c，使燃料包71能夠容納在空間SP3和從空間SP3拆除，和按壓和固定容納在空間SP3的燃料包71。因?yàn)樵谌菁{殼72b上雕刻指數(shù)72d代替燃料包71的指數(shù)71c，所以有可能確認(rèn)透明燃料的殘留量。這里，將簡化或省除等同于每一個(gè)上述實(shí)施例的結(jié)構(gòu)的解釋。
在具有這種結(jié)構(gòu)的供電系統(tǒng)中，如圖80A所示，容器部分72的打開/閉合蓋72c打開，空間SP3的一個(gè)表面?zhèn)却蜷_，拆除了外殼73的多個(gè)(這個(gè)例子中是兩個(gè))燃料包71沿同一方向插入，然后開口/閉合蓋72c關(guān)閉，如圖80B和80C所示。結(jié)果，燃料包71容納在空間SP3，打開/閉合蓋72c推動(dòng)燃料包71的另一個(gè)端71b，從而使燃料包71的燃料供給端口71a接觸發(fā)電部分72a側(cè)的燃料供給路徑(I/F部分；未示出)。因此，解除燃料包71的防漏功能，充入燃料包71的發(fā)電燃料FL通過燃料供給路徑提供給發(fā)電部分72a包含的發(fā)電模塊10。
這里，當(dāng)燃料包71容納在空間SP3并與容器部分72連接時(shí)，供電系統(tǒng)配置成具有大致等同于例如上述具有特定形狀的化學(xué)電池的外部形狀和尺寸。圖80B和80C表示設(shè)置燃料包71和容器部分72的未使用的供電系統(tǒng)。殼體的周邊被外殼74覆蓋，用于保護(hù)免受降解因素，例如細(xì)菌的影響。在將該供電系統(tǒng)用作一裝置等等的電源的情況下，可以滿足外殼74的穿孔。
結(jié)果，類似于每一個(gè)上述的實(shí)施例，有可能實(shí)現(xiàn)完全兼容的便攜式供電系統(tǒng)，該供電系統(tǒng)具有等于或等同于現(xiàn)有化學(xué)電池的外部形狀和電特性。而且，通過適當(dāng)?shù)剡x擇適用于發(fā)電模塊的發(fā)電裝置的結(jié)構(gòu)或形成可連接和可拆卸燃料包的材料，可以大大抑制對環(huán)境的影響，有可能極好地解決由現(xiàn)有化學(xué)電池傾倒或垃圾填埋處理引起的環(huán)境問題或能量利用率的問題。
(可連接和可拆卸結(jié)構(gòu)的第四實(shí)施例)圖81A到81C是表示從前向、橫向，后向看去根據(jù)本發(fā)明第四個(gè)實(shí)施例的供電系統(tǒng)的燃料包的外部形狀示意圖。圖81D到81F是表示從上方、橫向，后向看去根據(jù)本發(fā)明第四個(gè)實(shí)施例的供電系統(tǒng)的容器部分的外部形狀示意圖。和圖82A和82C是表示根據(jù)這個(gè)實(shí)施例的供電系統(tǒng)的發(fā)電模塊和燃料包的可連接和可拆卸結(jié)構(gòu)的示意圖。
如圖81A到81F所示，根據(jù)這個(gè)實(shí)施例的供電系統(tǒng)配置成包括燃料包81，其中在預(yù)定條件下填充發(fā)電燃料；和容器部分82，構(gòu)造成在其中能夠容納多個(gè)燃料包81。這里，當(dāng)燃料包81是其中填充燃料FL的透明的可降解的聚合物盒且未被使用時(shí)，盒周邊被外殼83覆蓋，用于保護(hù)可降解的因素，例如細(xì)菌。另外，在連接燃料包81的情況下，正如隨后將描述的，可以滿足從燃料包81穿孔外殼83。另外，因?yàn)槿剂习?1是一透明的殼體且在其上雕刻指數(shù)81c，有可能確認(rèn)透明燃料的殘留量。此外，如果子電源部分11就象直接型燃料電池等等消耗燃料包81的燃料并不斷地發(fā)電，可以在發(fā)電模塊10附近的外殼84提供供應(yīng)氧氣和除掉二氧化碳的洞84a。如果子電源部分11就象電容器等等不消耗燃料，則不必提供洞84a。
充當(dāng)發(fā)電模塊10和I/F部分30的容器部分82配置成通常包括發(fā)電部分82a，其中容納發(fā)電模塊10，在同一端面上除了提供正極端EL(+)和負(fù)極端EL(-)之外還提供用于發(fā)射/接收負(fù)載驅(qū)動(dòng)信息的終端部分ELx；相對部分82b，具有與發(fā)電部分82a相對的表面；和基座部分82c，用于連接發(fā)電部分82a與相對部分82b。這里，由發(fā)電部分82a、相對部分82b和基座部分82c圍繞的凹入空間SP4是當(dāng)連接燃料包81時(shí)的容納位置。因?yàn)樵谌萜鞑糠?2上雕刻指數(shù)82d，代替燃料包81的指數(shù)81c，有可能確認(rèn)透明燃料的殘留量。此刻，如果基座部分82c不透明，指數(shù)82d可以很容易從視覺上確認(rèn)。
在具有這種結(jié)構(gòu)的供電系統(tǒng)中，如圖82A所示，當(dāng)燃料包81的燃料供給端口(一端)81a接觸發(fā)電部分82a側(cè)的燃料供給路徑(I/F部分；未示出)，以使該接觸部分確定為支承點(diǎn)，燃料包81的的另一端81b旋轉(zhuǎn)和插進(jìn)由發(fā)電部分82a、相對部分82b和基座部分82c構(gòu)造的空間SP4中(附圖中的箭頭P11)，如圖82B所示，燃料包81的另一端81b接觸相對部分82b并固定，多個(gè)(這個(gè)例子中是兩個(gè))燃料包81在同一方向容納在空間SP4。此刻，解除燃料包81的防漏功能，充入燃料包81的發(fā)電燃料FL通過燃料供給路徑提供給發(fā)電部分82a包含的發(fā)電模塊10。
這里，當(dāng)燃料包81容納在空間SP4并與容器部分82連接時(shí)，供電系統(tǒng)配置成具有大致等同于例如上述具有特定形狀的化學(xué)電池的外部形狀和尺寸。而且，此刻，燃料包81正常容納在空間SP4中，燃料包81的燃料供給端口81a極好地接觸到并連接到發(fā)電部分82a側(cè)上的燃料供給路徑。而且，以免燃料包81意外地離開容器部分82，類似于上述的第一個(gè)實(shí)施例，燃料包81的另一端和相對部分82b之間的接觸部分配置成利用適當(dāng)?shù)耐屏Ш稀?br> 結(jié)果，有可能實(shí)現(xiàn)具有類似于每一個(gè)上述實(shí)施例的效果和優(yōu)點(diǎn)的供電系統(tǒng)。
圖82B和82C表示設(shè)置燃料包81和容器部分82的未使用的供電系統(tǒng)。殼體的周邊被外殼84覆蓋，用于保護(hù)可降解的因素，例如細(xì)菌。在將該供電系統(tǒng)用作一裝置等等的電源時(shí)，可以滿足外殼84的穿孔。
順便提及，具有等同于基座部分52的燃料輸送管411功能的燃料輸送管被提供給每一個(gè)容器部分62、72和82，等同于導(dǎo)水管416的副產(chǎn)品收集路徑被提供給每一個(gè)這些容器部分。
(具體的結(jié)構(gòu)例子)現(xiàn)在將參照附圖給出關(guān)于整個(gè)供電系統(tǒng)的一個(gè)具體結(jié)構(gòu)例子的描述，任何一個(gè)上述的實(shí)施例(包括每個(gè)結(jié)構(gòu)例子)被應(yīng)用至該供電系統(tǒng)。
圖83是表示根據(jù)本發(fā)明的整個(gè)供電系統(tǒng)的具體結(jié)構(gòu)例子的圖。另外，圖84是表示適用于這個(gè)具體結(jié)構(gòu)例子的燃料轉(zhuǎn)化部分的一個(gè)結(jié)構(gòu)例子圖，和圖85是表示適用于這個(gè)具體結(jié)構(gòu)例子的燃料轉(zhuǎn)化部分的另一個(gè)結(jié)構(gòu)例子。這里，確定燃料直接提供型燃料電池用作為提供給發(fā)電模塊的子電源部分11和燃料轉(zhuǎn)化型燃料電池用作為發(fā)電部分12。此外，將適當(dāng)?shù)貐⒄彰恳粋€(gè)上述的實(shí)施例和每一個(gè)結(jié)構(gòu)例子，類似的附圖標(biāo)記表示等同的結(jié)構(gòu)，從而簡化它們的解釋。
如圖83所示，根據(jù)這個(gè)具體結(jié)構(gòu)例子的供電系統(tǒng)301具有發(fā)電模塊10和燃料包20，如圖2所示，燃料包20配置成通過I/F部分30可連接至和可拆卸于發(fā)電模塊10，并具有總體上如圖73A或圖74A到74C所示的圓柱形外部形狀。而且，利用微型機(jī)減制造工藝等等，這些結(jié)構(gòu)(特別是發(fā)電模塊10)在小空間中構(gòu)造，這個(gè)供電系統(tǒng)配置成具有等同于通用化學(xué)電池的外形尺寸。
發(fā)電模塊10通常配置成包括燃料電池部分210b，沿著圓柱形形狀的環(huán)形側(cè)面延伸；蒸氣轉(zhuǎn)化反應(yīng)器(蒸氣轉(zhuǎn)化反應(yīng)部分)210X，具有深度和寬度分別至多為500*m的燃料流徑和，用于在圓柱形發(fā)電模塊10中將流徑中的空間設(shè)置成其中形成的預(yù)定溫度的加熱器；水轉(zhuǎn)移反應(yīng)器(水轉(zhuǎn)移反應(yīng)部分)210Y，具有深度和寬度分別至多為500μm的燃料流徑和用于將流徑中的空間設(shè)置成在其中形成的預(yù)定溫度的加熱器；選擇氧化反應(yīng)器(選擇氧化反應(yīng)部分)210Z，具有深度和寬度分別至多為500μm的燃料流徑和用于將流徑中的空間設(shè)置成在其中形成的預(yù)定溫度的加熱器；控制芯片90，它實(shí)現(xiàn)為微芯片并容納在發(fā)電模塊10，并在其上安裝有操作控制部分13和啟動(dòng)控制部分15；多個(gè)氣孔(縫隙)14c，它從發(fā)電模塊10的圓柱形側(cè)面穿到子電源部分11和發(fā)電部分12的空氣電極112和212并接受室外空氣；分離部分17，用于液化(濃縮)空氣電極112和212側(cè)產(chǎn)生的副產(chǎn)品(例如，水)、分離和收集它；副產(chǎn)品提供路徑16a，用于將一部分收集的副產(chǎn)品提供給蒸氣轉(zhuǎn)化反應(yīng)部分210X；排氣孔14d，從圓筒的頂面穿到發(fā)電部分12的空氣電極并向發(fā)電模塊外部排放至少副產(chǎn)品(例如，二氧化碳)作為未收集材料，未收集材料是在發(fā)電部分的在燃料電極側(cè)上或在蒸氣轉(zhuǎn)化反應(yīng)部分210X和選擇氧化反應(yīng)部分210Z中產(chǎn)生；和子電源部分11(盡管未描述)。蒸氣轉(zhuǎn)化反應(yīng)部分210X和水轉(zhuǎn)移反應(yīng)部分210Y利用通過副產(chǎn)品提供路徑17a提供并在燃料電池部分210b產(chǎn)生的至少一部分水和燃料包51中燃料FL中的水，作為反應(yīng)所必須的水。而且，蒸氣轉(zhuǎn)化反應(yīng)部分210X、水轉(zhuǎn)移反應(yīng)部分210Y和選擇氧化反應(yīng)部分210Z中的每個(gè)反應(yīng)產(chǎn)生的二氧化碳通過排氣孔14d被排放到發(fā)電模塊10外。
順便提及，有可能提供二氧化碳導(dǎo)管415代替排氣孔14d，如圖49到54所示，并吸收二氧化碳吸收部分404中的二氧化碳。
在這種情況下，該裝置由于其供電系統(tǒng)而特別有價(jià)值，該裝置例如可以附著在閉合空間到?jīng)]有漏出氣體的程度，因?yàn)楦碑a(chǎn)品很難從供電系統(tǒng)排放到外部。
類似于圖48所示的結(jié)構(gòu)，燃料包20(51、61、71、81)通常配置成包括燃料填充部分401，其中填充根據(jù)需要提供給發(fā)電部分12或子電源部分11的發(fā)電燃料FL；副產(chǎn)品填充部分403(收集保持部分21)，用于固定地保持分離部分17收集的副產(chǎn)品(水)；燃料供給閥24A(燃料防漏裝置)，它在發(fā)電模塊10的邊界并防止發(fā)電燃料FL漏出；和副產(chǎn)品引出閥24B(已收集材料防漏裝置)，用于防止已收集和保持的副產(chǎn)品(已收集材料)漏出。這里，燃料包20由例如上述的可降解塑料形成。
當(dāng)具有這種結(jié)構(gòu)的燃料包20連接發(fā)電模塊10和I/F部分30時(shí)，燃料輸送管411按下燃料供給閥24A，它的形態(tài)由彈簧固定，并解除燃料包51的防漏功能。而且，充入燃料包51的發(fā)電燃料FL通過毛細(xì)管52g的表面張力和燃料輸送管411自動(dòng)運(yùn)送給發(fā)電模塊10。另外，當(dāng)燃料包20從發(fā)電模塊10和I/F部分30拆除時(shí)，燃料供給閥24A再次由彈簧的回彈力閉合，因此可以阻止發(fā)電燃料FL漏出。
I/F部分30配置成包括燃料供給路徑31，用于根據(jù)需要將充入燃料包20的發(fā)電燃料FL提供給發(fā)電部分12或子電源部分11；和副產(chǎn)品收集路徑32，用于向燃料包20提供在某些情況下在發(fā)電部分12或子電源部分11產(chǎn)生且分離部分17收集的所有或一部分副產(chǎn)品(水)。
順便提及，盡管未示出，燃料包20或I/F部分30必須具有這種結(jié)構(gòu)，即提供用于檢測充入燃料包20的發(fā)電燃料FL的殘留量的殘留量檢測裝置或用于穩(wěn)定發(fā)電燃料充電狀態(tài)的燃料穩(wěn)定裝置，如圖59和70所示。
適用于根據(jù)這個(gè)具體結(jié)構(gòu)例子的蒸氣轉(zhuǎn)化反應(yīng)部分210X例如如圖84所示，配置成包括燃料排出部分202a；排水部分202b；燃料蒸發(fā)部分203a；水汽化部分203b；混合部分203c；轉(zhuǎn)化反應(yīng)流徑204；和氫氣排氣部分205，利用例如半導(dǎo)體制造工藝的微制造技術(shù)，這些構(gòu)件的每一個(gè)在例如硅的小基片201的一個(gè)表面?zhèn)壬咸峁┚哂蓄A(yù)定的槽形和預(yù)定的平面圖案。蒸氣形成反應(yīng)部分210X還包括薄膜加熱器206，它的面積相當(dāng)于形成轉(zhuǎn)化反應(yīng)流徑204的面積，和在例如小基片201的另一表面?zhèn)壬咸峁?br> 燃料排放部分202a和排水部分202b具有流體排放機(jī)理，用于例如根據(jù)預(yù)定單位量將可以是蒸氣轉(zhuǎn)化反應(yīng)原料的發(fā)電燃料和水排放到流徑作為流體顆粒。因此，因?yàn)楦鶕?jù)燃料排放部分202a和排水部分202b的發(fā)電燃料或水的排放量(具體的說，稍后描述的薄膜加熱器206的熱量也與此緊密相關(guān))控制例如化學(xué)方程式(3)所示的蒸氣轉(zhuǎn)化反應(yīng)的進(jìn)展階段，燃料排放部分202a和排水部分202b具有充當(dāng)上述輸出控制部分14(燃料控制部分14a)的一部分燃料供給量的調(diào)整功能。
燃料蒸發(fā)部分203a和水汽化部分203b在汽化條件下，例如每一個(gè)發(fā)電燃料和水的沸點(diǎn)被加熱器加熱，通過使發(fā)電燃料或水進(jìn)行加熱處理或減壓處理，執(zhí)行圖20A所示的汽化處理并汽化從燃料排放部分202a和排水部分202b排放的發(fā)電燃料或水作為流體顆粒，從而產(chǎn)生從混合部分203c中的燃料氣體和蒸氣獲得的混合氣體。
薄膜加熱器206將混合部分203c產(chǎn)生的混合氣體導(dǎo)入轉(zhuǎn)化反應(yīng)流徑204，并根據(jù)形成且在轉(zhuǎn)化反應(yīng)流徑204的內(nèi)壁表面粘附的銅鋅(Cu-Zn)基催化劑(未示出)進(jìn)行圖20A和化學(xué)方程式(3)所示的蒸氣轉(zhuǎn)化反應(yīng)，預(yù)定的熱能從根據(jù)一個(gè)區(qū)域提供的薄膜加熱器206提供給轉(zhuǎn)化反應(yīng)流徑204，在這個(gè)區(qū)域中形成轉(zhuǎn)化反應(yīng)流徑204，從而產(chǎn)生氫氣(H2O)(蒸氣轉(zhuǎn)化反應(yīng)處理)。
氫氣排放部分205排放在轉(zhuǎn)化反應(yīng)流徑204產(chǎn)生并包含一氧化碳等等的氫氣，通過選擇氧化反應(yīng)部分210Z中的水轉(zhuǎn)移反應(yīng)處理和選擇氧化反應(yīng)處理消除一氧化碳(CO)，此后將獲得的氣體提供到構(gòu)成發(fā)電部分12的燃料電池的燃料電極。結(jié)果，根據(jù)化學(xué)方程式(6)和(7)的一系列電化學(xué)反應(yīng)在發(fā)電部分12產(chǎn)生，從而產(chǎn)生預(yù)定的電能。
在具有這種結(jié)構(gòu)的供電系統(tǒng)中，例如，當(dāng)燃料包20根據(jù)上述的整體操作(初始操作、啟動(dòng)操作、穩(wěn)定操作、和停止操作)通過I/F部分30連接到發(fā)電模塊10，由燃料供給閥24A(燃料防漏裝置)解除防漏功能，且充入燃料填充部分401的發(fā)電燃料(例如，甲醇)FL通過燃料供給路徑31提供給直接構(gòu)成子電源部分11的燃料電池的燃料電極，從而產(chǎn)生第二電能。這個(gè)電能提供給安裝在控制芯片90上的操作控制部分13作為工作電能，以及提供給裝置DVC所包含的控制器CNT(未示出)作為驅(qū)動(dòng)電能，供電系統(tǒng)301通過沒有示出的正極端和負(fù)極端電連接到裝置DVC。
當(dāng)操作控制部分13從控制器CNT接收關(guān)于裝置DVC的負(fù)載LD的驅(qū)動(dòng)狀態(tài)的信息，操作控制部分13向啟動(dòng)控制部分15輸出操作控制信號，將子電源部分11產(chǎn)生的一部分電能用于加熱蒸氣轉(zhuǎn)化反應(yīng)部分210X的薄膜加熱器206。而且，操作控制部分13向蒸氣轉(zhuǎn)化反應(yīng)部分210X的轉(zhuǎn)化反應(yīng)流徑204排放預(yù)定量的發(fā)電燃料和水。結(jié)果，氫氣(H2)和二氧化碳(CO2)由上述化學(xué)方程式(3)到(5)所示的蒸氣轉(zhuǎn)化反應(yīng)和選擇氧化反應(yīng)產(chǎn)生，氫氣(H2)提供給構(gòu)成發(fā)電部分12的燃料電池的燃料電極，從而產(chǎn)生第一電能。第一電能提供給裝置DVC的負(fù)載LD作為負(fù)載驅(qū)動(dòng)電能。另外，二氧化碳(CO2)通過例如發(fā)電模塊10頂面設(shè)置的排氣孔14d排放到發(fā)電模塊10(供電系統(tǒng)301)外。
在發(fā)電部分12中發(fā)電操作時(shí)產(chǎn)生的副產(chǎn)品(氣體，例如蒸氣)在分離部分17被冷卻和液化。因此，副產(chǎn)品分離成水和任何其它的氣體組分，只有水通過副產(chǎn)品提供路徑16a收集并部分地提供給蒸氣轉(zhuǎn)化反應(yīng)部分210X。此外，任何其它的水不可逆轉(zhuǎn)地通過副產(chǎn)品收集路徑32保持在燃料包20的副產(chǎn)品填充部分403中。
因此，根據(jù)關(guān)于這個(gè)具體結(jié)構(gòu)例子的供電系統(tǒng)301，根據(jù)驅(qū)動(dòng)負(fù)載(裝置DVC)的驅(qū)動(dòng)狀態(tài)的適當(dāng)?shù)碾娔?第一電能)可以自發(fā)地輸出，而不必從供電系統(tǒng)301外再接受燃料的補(bǔ)給，發(fā)電操作可以產(chǎn)生高能量轉(zhuǎn)換效率的效果，同時(shí)實(shí)現(xiàn)等同于通用化學(xué)電池的電特性并容易處理。而且，有可能實(shí)現(xiàn)這種便攜式供電系統(tǒng)，至少在將燃料包20丟棄到自然界或經(jīng)受垃圾填埋處理的情況下對環(huán)境造成較少的負(fù)擔(dān)。
在這個(gè)具體的結(jié)構(gòu)例子中，已經(jīng)給出關(guān)于這種情況的描述，其中在發(fā)電部分12、蒸氣轉(zhuǎn)化反應(yīng)部分210X等等產(chǎn)生或收集的一部分副產(chǎn)品(水)提供給蒸氣轉(zhuǎn)化反應(yīng)部分210X并再利用，充入燃料包20的水和發(fā)電燃料(甲醇等等)一起被利用，且蒸氣轉(zhuǎn)化反應(yīng)在沒有應(yīng)用這種結(jié)構(gòu)的供電系統(tǒng)的蒸氣轉(zhuǎn)化反應(yīng)部分210X中執(zhí)行。
因此，在利用填充的預(yù)先混和水的發(fā)電燃料執(zhí)行發(fā)電操作的情況下，如圖85所示，作為蒸氣轉(zhuǎn)化反應(yīng)部分210X的結(jié)構(gòu)，有可能應(yīng)用一種結(jié)構(gòu)，即在小基片201的一個(gè)表面?zhèn)壬闲纬蓡蝹€(gè)流徑，該流徑只由燃料排放部分202、燃料蒸發(fā)部分203、轉(zhuǎn)化反應(yīng)流徑204和氫氣排放部分205組成。
如上所述，根據(jù)本發(fā)明的供電系統(tǒng)可以通過任意地組合上述結(jié)構(gòu)例子的構(gòu)件、各個(gè)的實(shí)施例的發(fā)電模塊和各個(gè)實(shí)施例的可連接和可拆卸的結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)。有時(shí)，多個(gè)子電源部分或發(fā)電部分可以并行提供，多種子電源部分或發(fā)電部分并行提供。因?yàn)榘l(fā)電部分的驅(qū)動(dòng)由這種結(jié)構(gòu)根據(jù)裝置的啟動(dòng)狀態(tài)控制，可以抑制發(fā)電燃料的浪費(fèi)、并改進(jìn)能量資源利用效率。特別是，本發(fā)明可以廣闊地應(yīng)用于可拆卸的通用電池用作電源的便攜式裝置，例如移動(dòng)電話、個(gè)人數(shù)字助理(PDA)、筆記本尺寸的個(gè)人電腦、數(shù)字?jǐn)z像機(jī)、數(shù)字靜象照相機(jī)等等、或例如液晶元件、電熒光元件等等的顯示單元。
權(quán)利要求
1.一種用于發(fā)電系統(tǒng)的副產(chǎn)品消除裝置，包括至少任何一個(gè)的a)燃料包，設(shè)置有燃料填充部分，該燃料填充部分中填充有發(fā)電燃料，發(fā)電燃料具有包含氫的流體或氣體；和b)發(fā)電模塊，可以連接到所述燃料包或從所述燃料包分離，該模塊包括一轉(zhuǎn)化部分和一燃料電池，該轉(zhuǎn)化部分用于將所述燃料填充部分提供的所述發(fā)電燃料轉(zhuǎn)化成包含氫氣和二氧化碳為主要組分的第一氣體，該燃料電池用于使用所述第一氣體所包含的氫氣來產(chǎn)生電能，所述副產(chǎn)品消除裝置進(jìn)一步包括一吸收劑填充部分，其用于有選擇地吸收從所述轉(zhuǎn)化部分提供的所述第一氣體包含的二氧化碳并將第二氣體提供給所述燃料電池，該第二氣體的二氧化碳濃度比所述第一氣體低。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的副產(chǎn)品消除裝置，其中因?yàn)槲樟硕趸?，所述吸收劑填充部分的容積增加。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的副產(chǎn)品消除裝置，其中所述吸收劑填充部分具有氧化鈣或氫氧化鈣。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的副產(chǎn)品消除裝置，其中所述吸收劑填充部分包括二氧化碳吸收部分和碳酸鈣收集部分，該碳酸鈣收集部分包含在所述二氧化碳吸收部分產(chǎn)生的碳酸鈣。
5.根據(jù)權(quán)利要求4的副產(chǎn)品消除裝置，其中所述二氧化碳吸收部分向所述碳酸鈣收集部分提供吸收二氧化碳時(shí)產(chǎn)生的碳酸鈣。
6.根據(jù)權(quán)利要求4的副產(chǎn)品消除裝置，其中所述二氧化碳吸收部分包含氧化鈣或氫氧化鈣。
7.根據(jù)權(quán)利要求1的副產(chǎn)品消除裝置，其中所述吸收劑填充部分包括二氧化碳吸收部分、用于收集在所述二氧化碳吸收部分產(chǎn)生的碳酸鈣的碳酸鈣收集部分、和吸收在所述二氧化碳吸收部分產(chǎn)生的水的吸水部分。
8.根據(jù)權(quán)利要求7的副產(chǎn)品消除裝置，其中所述吸水部分向所述二氧化碳吸收部分提供吸收水時(shí)產(chǎn)生的氫氧化鈣。
9.根據(jù)權(quán)利要求8的副產(chǎn)品消除裝置，其中所述二氧化碳吸收部分向所述碳酸鈣收集部分提供吸收二氧化碳時(shí)產(chǎn)生的碳酸鈣。
10.根據(jù)權(quán)利要求7的副產(chǎn)品消除裝置，其中所述吸水部分包含氧化鈣。
11.根據(jù)權(quán)利要求7的副產(chǎn)品消除裝置，所述二氧化碳吸收部分包含氫氧化鈣。
12.根據(jù)權(quán)利要求1的副產(chǎn)品消除裝置，其中在所述轉(zhuǎn)化部分中的轉(zhuǎn)化反應(yīng)包括產(chǎn)生氫氣的第一反應(yīng)和將隨著所述第一反應(yīng)產(chǎn)生的一氧化碳轉(zhuǎn)化成二氧化碳的第二反應(yīng)，且所述吸收劑填充部分可以吸收第二反應(yīng)產(chǎn)生的二氧化碳。
13.根據(jù)權(quán)利要求1的副產(chǎn)品消除裝置，其中所述轉(zhuǎn)化部分具有蒸氣轉(zhuǎn)化反應(yīng)部分、水轉(zhuǎn)移反應(yīng)部分和選擇氧化反應(yīng)部分中的至少一個(gè)。
14.根據(jù)權(quán)利要求1的副產(chǎn)品消除裝置，其中所述轉(zhuǎn)化部分具有一蒸氣轉(zhuǎn)化反應(yīng)部分和一水轉(zhuǎn)移反應(yīng)部分，且所述吸收劑填充部分被連接到所述蒸氣轉(zhuǎn)化反應(yīng)部分和所述水轉(zhuǎn)移反應(yīng)部分。
15.根據(jù)權(quán)利要求1的副產(chǎn)品消除裝置，進(jìn)一步包括一水收集部分，該水收集部分有選擇地至少收集從所述燃料電池排放的已排放物質(zhì)之中的水。
16.根據(jù)權(quán)利要求1的副產(chǎn)品消除裝置，其中所述副產(chǎn)品消除裝置包括有選擇地至少收集從所述燃料電池已排放物質(zhì)之中的水的水收集部分，和所述燃料填充部分，所述吸收劑填充部分和所述水收集部分被彼此分離。
17.根據(jù)權(quán)利要求1的副產(chǎn)品消除裝置，其中所述吸收劑填充部分被配置在所述燃料包中，且所述副產(chǎn)品消除裝置具有用來將從所述轉(zhuǎn)化部分提供的第一氣體從所述發(fā)電模塊提供到所述燃料包的一條路徑，和用來將從所述吸收劑填充部分提供的第二氣體從所述燃料包提供到所述發(fā)電模塊的一條路徑。
18.根據(jù)權(quán)利要求1的副產(chǎn)品消除裝置，其中所述轉(zhuǎn)化部分通過放熱反應(yīng)從所述發(fā)電燃料產(chǎn)生第一氣體，且所述吸收劑填充部分被設(shè)置成向所述轉(zhuǎn)化部分提供吸收二氧化碳產(chǎn)生的熱。
19.一種燃料包，可以無限制地連接到一發(fā)電模塊，包括燃料填充部分，包含要提供給一轉(zhuǎn)化部分的燃料，該轉(zhuǎn)化部分從所述燃料產(chǎn)生氫氣和二氧化碳，且因?yàn)樵谒鲛D(zhuǎn)化部分產(chǎn)生二氧化碳，該燃料填充部分的容積降低；和二氧化碳吸收部分，用于吸收所述轉(zhuǎn)化部分產(chǎn)生的二氧化碳，因?yàn)樗鲛D(zhuǎn)化部分產(chǎn)生二氧化碳，該二氧化碳吸收部分的容積增加。
20.一種燃料包，可以無限制地連接到一發(fā)電模塊，包括燃料填充部分，包含要提供給一轉(zhuǎn)化部分的燃料，該轉(zhuǎn)化部分從所述燃料產(chǎn)生包含氫氣和第一副產(chǎn)品的混合氣體，因?yàn)樵谒鲛D(zhuǎn)化部分產(chǎn)生第一副產(chǎn)品，燃料的容積降低；第一副產(chǎn)品吸收部分，用于通過從所述混合氣體吸收所述第一副產(chǎn)品而產(chǎn)生第二副產(chǎn)品，因?yàn)樵谒鲛D(zhuǎn)化部分產(chǎn)生所述第一副產(chǎn)品，第一副產(chǎn)品吸收部分的容積增加；和第二副產(chǎn)品吸收部分，用于吸收一混合物中的所述第二副產(chǎn)品，所述混合物包含所述氫氣和從所述第一副產(chǎn)品吸收部分提供的所述第二副產(chǎn)物。
21.根據(jù)權(quán)利要求20的燃料包，進(jìn)一步包括第三副產(chǎn)品吸收部分，用于吸收來自燃料電池的第三副產(chǎn)品，燃料電池在通過利用從所述第二副產(chǎn)品吸收部分提供的氫氣發(fā)電時(shí)產(chǎn)生所述第三副產(chǎn)品。
22.權(quán)利要求20的燃料包，其中所述第一副產(chǎn)品吸收部分和所述第二副產(chǎn)品吸收部分彼此連接，所述第三副產(chǎn)品吸收部分與所述第一副產(chǎn)品吸收部分和所述第二副產(chǎn)品吸收部分分離開。
23.一種燃料包，可以無限制地連接到一發(fā)電模塊，包括燃料填充部分，其包含要提供給一轉(zhuǎn)化部分的燃料，該轉(zhuǎn)化部分從所述燃料產(chǎn)生包含氫氣和第一副產(chǎn)品的混合氣體，因?yàn)樵谒鲛D(zhuǎn)化部分產(chǎn)生第一副產(chǎn)品，該燃料填充部分的容積降低；第一副產(chǎn)品吸收部分，用于從所述混合氣體吸收所述第一副產(chǎn)品，因?yàn)樵谒鲛D(zhuǎn)化部分產(chǎn)生所述第一副產(chǎn)品，第一副產(chǎn)品吸收部分的容積增加；和第二副產(chǎn)品吸收部分，用于收集來自燃料電池的第二副產(chǎn)品，該燃料電池利用從所述第一副產(chǎn)品吸收部分提供的所述氫氣發(fā)電，因?yàn)樵谒鋈剂想姵匕l(fā)電，所以第二副產(chǎn)品吸收部分的容積增加。
全文摘要
一種用于發(fā)電系統(tǒng)的副產(chǎn)品消除裝置包含裝有燃料填充部分的燃料包，燃料填充部分具有包含氫氣的發(fā)電液體燃料、發(fā)電模塊可拆卸地連接到燃料包，該模塊包含轉(zhuǎn)化部分，用于將填充部分提供的發(fā)電燃料轉(zhuǎn)化成包含氫氣和二氧化碳的第一氣體、和燃料電池，用于利用氫氣產(chǎn)生電能。該裝置包含吸收劑填充部分，用于有選擇地吸收第一氣體所包含的二氧化碳和向燃料電池提供第二氣體，第二氣體的二氧化碳濃度比第一氣體低。
文檔編號H01M8/04GK1460306SQ02800165
公開日2003年12月3日 申請日期2002年1月22日 優(yōu)先權(quán)日2001年1月24日
發(fā)明者鹽谷雅治 申請人:卡西歐計(jì)算機(jī)株式會社