(57)【要約】【課題】燃料電池装置の運転時に、状況に応じて、反応装置本体から放出される輻射の量を変更する。【解決手段】反応物が反応する反応部１０６を含む反応装置本体１１１と、反応装置本体１１１を収容する第１の容器１２０とを有し、反応装置本体１１１には温度センサ１５３が設けられ、第１の容器１２０には反応装置本体１１からの輻射を透過する輻射透過領域１６０が設けられ、第１の容器１２０の外部には、輻射反射材１７２を更に備えた燃料電池装置である。昇温時には、輻射反射材１７２と輻射透過領域１６０とが重なる面積を大きくして、定常時には、温度センサ１５３により検知された値に応じて、輻射反射材１７２と輻射透過領域１６０とが重なる面積を変更する。【選択図】図１３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
反応物が反応する反応部を含む反応装置本体と、
前記反応装置本体を収容する第１の容器と、
前記反応装置本体の温度を検知する温度センサと、を有し、
前記第１の容器には前記反応装置本体からの輻射を透過する輻射透過領域が設けられ、
前記第１の容器の外部には、輻射反射材と、前記輻射反射材を前記輻射透過領域に重なる位置と前記輻射透過領域に重ならない位置との間で移動させる移動装置と、
前記移動装置を制御する制御部とを更に備え、
前記制御部は、前記温度センサにより検知された値に応じて、前記輻射反射材と前記輻射透過領域とが重なる面積を変更することを特徴とする反応装置。
【請求項２】
前記制御部は、前記反応装置本体の温度が前記反応部における反応に最適な設定温度よりも低い場合には、前記輻射反射材と前記輻射透過領域とが重なる面積が０であるか否かを検知し、前記輻射反射材と前記輻射透過領域とが重なる面積が０である場合には、前記反応装置本体の温度に応じて、前記輻射反射材と前記輻射透過領域とが重なる面積を変更することを特徴とする請求項１に記載の反応装置。
【請求項３】
前記制御部により制御され前記反応装置本体を加熱するヒーター、を更に備え、
前記制御部は、
前記反応装置本体の昇温時に、前記輻射反射材と前記輻射透過領域とを重ねた状態で前記ヒーターに通電し、
前記温度センサにより前記反応装置本体の温度が前記反応部における反応に最適な設定温度に到達した後に、前記温度センサの出力値に応じて、前記輻射反射材と前記輻射透過領域とが重なる面積を変更することを特徴とする請求項１または２に記載の反応装置。
【請求項４】
前記反応装置は、前記制御部により制御され前記反応装置本体を加熱するヒーターを更に備え、
前記制御部は、前記反応装置本体の温度が前記反応部における反応に最適な設定温度よりも高い場合には、前記ヒーターがオフであるか否かを検知し、オフである場合には、前記輻射反射材と前記輻射透過領域とが重なる面積が最大であるか否かを検知し、前記輻射反射材と前記輻射透過領域とが重なる面積が最大でない場合には、前記反応装置本体の温度に応じて、前記輻射反射材と前記輻射透過領域とが重なる面積を変更することを特徴とする請求項１または２に記載の反応装置。
【請求項５】
前記制御部は、
前記反応装置本体の昇温時に、前記輻射反射材と前記輻射透過領域とを重ねた状態で前記ヒーターに通電し、
前記温度センサにより前記反応装置本体の温度が前記反応部における反応に最適な設定温度に到達した後に、前記温度センサの出力値に応じて、前記輻射反射材と前記輻射透過領域とが重なる面積を変更することを特徴とする請求項４に記載の反応装置。
【請求項６】
反応物が反応する反応部を含む反応装置本体と、
前記反応装置本体を収容する第１の容器と、
前記反応装置本体の温度を検知する温度センサと、を有し、
前記第１の容器には前記反応装置本体からの輻射を透過する輻射透過領域が設けられ、
前記第１の容器の外部には、輻射反射材と、前記輻射反射材を前記輻射透過領域に重なる位置と前記輻射透過領域に重ならない位置との間で移動させる移動装置と、
前記移動装置を制御する制御部と、
前記制御部により制御され前記反応装置本体を加熱するヒーターと、を備え、
前記制御部は、
前記反応装置本体の昇温時に、前記輻射反射材と前記輻射透過領域とを重ねた状態で前記ヒーターに通電し、
前記温度センサにより前記反応装置本体の温度が前記反応部における反応に最適な設定温度に到達した後に、前記温度センサの出力値に応じて、前記輻射反射材と前記輻射透過領域とが重なる面積を変更することを特徴とする反応装置。
【請求項７】
前記反応部は、反応物の反応により電力を生成する燃料電池セルを含むことを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の反応装置。
【請求項８】
前記反応部は、燃料と水により水素を含むガスを生成する改質器を含み、
前記改質器において生成された水素の反応により電力を生成する燃料電池セルを更に含むことを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の反応装置。
【請求項９】
請求項７又は８に記載の反応装置と、前記燃料電池セルの電力により動作する電子機器本体とを備えることを特徴とする電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料電池装置等に用いる反応装置及び電子機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年では、エネルギー変換効率の高いクリーンな電源として、水素を燃料とする燃料電池が自動車や携帯機器などに応用され始めている。燃料電池は、燃料と大気中の酸素を電気化学的に反応させて、化学エネルギーから電力を直接取り出す装置である。
【０００３】
燃料電池に用いる燃料としては水素が挙げられるが、常温で気体であることによる取り扱い・貯蔵に問題がある。アルコール類及びガソリンといった液体燃料を用いる場合には、液体燃料を気化させる気化器、気化した燃料と高温の水蒸気を反応させることによって、発電に必要な水素を取り出す改質器、改質反応の副産物である一酸化炭素を除去する一酸化炭素除去器等が必要となる。
【０００４】
この気化器や一酸化炭素除去器の動作温度が高温であるため、これらの反応装置本体（高温体）を断熱容器（高温体収納装置）に収納し、放熱を抑制することが行われている（例えば、特許文献参照）。
【特許文献１】特開２００４−３０３６９５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、このような断熱容器において、反応装置本体から断熱容器に伝導する熱量を抑えると、反応装置本体の温度が上昇し、適切な反応温度を保てないおそれがある。一方、このような問題を避けるため、例えば、反応装置本体から断熱容器に伝導する熱量を増大させると、反応装置本体を備える外部の電子機器の温度が上昇するという問題がある。
【０００６】
このため、本出願人は、反応装置本体からの輻射を透過させる輻射透過窓を断熱容器に設け、反応装置本体の熱を輻射により断熱容器の外部へ放射することができる反応装置を検討している。
【０００７】
しかし、燃料電池装置の運転時に、状況に応じて、反応装置本体から放出される輻射の量を変更することはできなかった。
【０００８】
本発明の課題は、燃料電池装置の運転時に、状況に応じて、反応装置本体から放出される輻射の量を変更することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
以上の課題を解決するため、本発明の一の態様によれば、反応物が反応する反応部を含む反応装置本体と、前記反応装置本体を収容する第１の容器と、前記反応装置本体の温度を検知する温度センサと、を有し、前記第１の容器には前記反応装置本体からの輻射を透過する輻射透過領域が設けられ、前記第１の容器の外部には、輻射反射材と、前記輻射反射材を前記輻射透過領域に重なる位置と前記輻射透過領域に重ならない位置との間で移動させる移動装置と、前記移動装置を制御する制御部とを更に備え、前記制御部は、前記温度センサにより検知された値に応じて、前記輻射反射材と前記輻射透過領域とが重なる面積を変更することを特徴とする反応装置が提供される。
【００１０】
好ましくは、前記制御部は、前記反応装置本体の温度が前記反応部における反応に最適な設定温度よりも低い場合には、前記輻射反射材と前記輻射透過領域とが重なる面積が０であるか否かを検知し、前記輻射反射材と前記輻射透過領域とが重なる面積が０である場合には、前記反応装置本体の温度に応じて、前記輻射反射材と前記輻射透過領域とが重なる面積を変更する。
好ましくは、前記制御部により制御され前記反応装置本体を加熱するヒーター、を更に備え、前記制御部は、前記反応装置本体の昇温時に、前記輻射反射材と前記輻射透過領域とを重ねた状態で前記ヒーターに通電し、前記温度センサにより前記反応装置本体の温度が前記反応部における反応に最適な設定温度に到達した後に、前記温度センサの出力値に応じて、前記輻射反射材と前記輻射透過領域とが重なる面積を変更する。
好ましくは、前記反応装置は、前記制御部により制御され前記反応装置本体を加熱するヒーターを更に備え、前記制御部は、前記反応装置本体の温度が前記反応部における反応に最適な設定温度よりも高い場合には、前記ヒーターがオフであるか否かを検知し、オフである場合には、前記輻射反射材と前記輻射透過領域とが重なる面積が最大であるか否かを検知し、前記輻射反射材と前記輻射透過領域とが重なる面積が最大でない場合には、前記反応装置本体の温度に応じて、前記輻射反射材と前記輻射透過領域とが重なる面積を変更する。
好ましくは、前記制御部は、前記反応装置本体の昇温時に、前記輻射反射材と前記輻射透過領域とを重ねた状態で前記ヒーターに通電し、前記温度センサにより前記反応装置本体の温度が前記反応部における反応に最適な設定温度に到達した後に、前記温度センサの出力値に応じて、前記輻射反射材と前記輻射透過領域とが重なる面積を変更する。
【００１１】
本発明の他の態様によれば、反応物が反応する反応部を含む反応装置本体と、前記反応装置本体を収容する第１の容器と、前記反応装置本体の温度を検知する温度センサと、を有し、前記第１の容器には前記反応装置本体からの輻射を透過する輻射透過領域が設けられ、前記第１の容器の外部には、輻射反射材と、前記輻射反射材を前記輻射透過領域に重なる位置と前記輻射透過領域に重ならない位置との間で移動させる移動装置と、前記移動装置を制御する制御部と、前記制御部により制御され前記反応装置本体を加熱するヒーターと、を備え、前記制御部は、前記反応装置本体の昇温時に、前記輻射反射材と前記輻射透過領域とを重ねた状態で前記ヒーターに通電し、前記温度センサにより前記反応装置本体の温度が前記反応部における反応に最適な設定温度に到達した後に、前記温度センサの出力値に応じて、前記輻射反射材と前記輻射透過領域とが重なる面積を変更することを特徴とする反応装置が提供される。
好ましくは、前記反応部は、反応物の反応により電力を生成する燃料電池セルを含む。
好ましくは、前記反応部は、燃料と水により水素を含むガスを生成する改質器を含み、前記改質器において生成された水素の反応により電力を生成する燃料電池セルを更に含む。
【００１２】
本発明の他の態様によれば、前記燃料電池セルを含む反応部を含む反応装置と、前記燃料電池セルの電力により動作する電子機器本体とを備えることを特徴とする電子機器が提供される。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、燃料電池装置の運転時に、状況に応じて、反応装置本体から放出される輻射の量を変更することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下に、本発明を実施するための最良の形態について図面を用いて説明する。但し、以下に述べる実施形態には、本発明を実施するために技術的に好ましい種々の限定が付されているが、発明の範囲を以下の実施形態及び図示例に限定するものではない。
【００１５】
〔第１実施形態〕
図１は本発明の第１実施形態に係る電子機器１００を示すブロック図である。この電子機器１００はノート型パーソナルコンピュータ、ＰＤＡ、電子手帳、デジタルカメラ、携帯電話機、腕時計、ゲーム機器等といった携帯型の電子機器である。
【００１６】
電子機器１００は、燃料電池装置１３０と、燃料電池装置１３０から供給される電力により駆動される電子機器本体１０１と、等を含む。燃料電池装置１３０は後述するように、電力を生成し電子機器本体１０１に供給する。
【００１７】
次に、燃料電池装置１３０について説明する。この燃料電池装置１３０は、電子機器本体１０１に出力する電力を生成するものであり、燃料容器１０２、送液ポンプ１０３、反応装置１１０、燃料電池セル１４０、ＤＣ／ＤＣコンバータ１３１、二次電池１３２、制御部１３３、シャッター駆動モーター１３４、シャッター機構１７０等を備える。
【００１８】
燃料容器１０２には、液体の原燃料（例えば、メタノール、エタノール、ジメチルエーテル）と水との混合液が貯留されている。なお、液体の原燃料と水とを燃料容器１０２内で別々に貯留してもよい。
燃料容器１０２内の混合液は、送液ポンプ１０３により反応装置１１０の気化器１０４に送液される。
【００１９】
反応装置１１０は、気化器１０４、改質器１０５、一酸化炭素除去器１０６、熱交換器１０７、触媒燃焼器１０９等からなる。
気化器１０４は燃料容器１０２から送られた混合液を電気ヒーター兼温度センサ１５３や改質器１０５からの伝熱により約１１０〜１６０℃程度に加熱し、気化させる。気化器１０４で気化した混合気は改質器１０５へ送られる。
【００２０】
改質器１０５は内部に流路が形成され、流路の壁面に改質触媒が担持されている。改質触媒としては、Ｃｕ／ＺｎＯ系触媒やＰｄ／ＺｎＯ系触媒等が用いられる。改質器１０５は電気ヒーター兼温度センサ１５５や触媒燃焼器１０９からの伝熱により気化器１０４から送られる混合気を約３００〜４００℃程度に加熱し、流路内の触媒により改質反応を起こさせる。すなわち、原燃料と水の触媒反応によって、燃料としての水素、二酸化炭素、及び、副生成物である微量な一酸化炭素等の混合気体（改質ガス）が生成される。
【００２１】
ここで、原燃料がメタノールの場合、改質器１０５では主に次の化学反応式（１）に示すような主反応である水蒸気改質反応が起こる。
ＣＨ3ＯＨ＋Ｈ2Ｏ→３Ｈ2＋ＣＯ2  …（１）
なお、化学反応式（１）についで逐次的に起こる次の化学反応式（２）のような副反応によって、副生成物として一酸化炭素が微量に（１％程度）生成される。
Ｈ2＋ＣＯ2→Ｈ2Ｏ＋ＣＯ  …（２）
化学反応式（１）及び（２）の反応による生成物（改質ガス）は一酸化炭素除去器１０６に送出される。
【００２２】
一酸化炭素除去器１０６の内部には流路が形成され、その流路の壁面に一酸化炭素を選択的に酸化する選択酸化触媒が担持されている。選択酸化触媒としては、例えばＰｔ／Ａｌ2Ｏ3等を用いることができる。
【００２３】
一酸化炭素除去器１０６には改質器１０５で生成された改質ガス及び、外部の空気が送られる。改質ガスが空気と混合して一酸化炭素除去器１０６の流路を流れ、改質器１０５や電気ヒーター兼温度センサ１５５からの伝熱により約１１０〜１６０℃程度に加熱される。そして、改質ガスのうち一酸化炭素が触媒により次の化学反応式（３）のような主反応により優先的に酸化される。これにより主生成物として二酸化炭素が生成され、改質ガス中の一酸化炭素を燃料電池セル１４０に供給可能な１０ｐｐｍ程度まで低濃度化することができる。
２ＣＯ＋Ｏ2→２ＣＯ2  …（３）
化学反応式（３）の反応は発熱反応であるため、吸熱反応（混合液の気化）が行われる気化器１０４と隣接して配置される。
一酸化炭素除去器１０６を通過した改質ガスは燃料電池セル１４０に送出される。
【００２４】
触媒燃焼器１０９には燃料電池セル１４０の燃料供給流路１４４ａを通過した改質ガス（オフガス）及び空気が送られ、改質ガス中に残留する水素が空気により燃焼される。熱交換器１０７は一酸化炭素除去器１０６と隣接して配置され、燃料電池セル１４０から触媒燃焼器１０９に供給されるオフガス及び空気が通過する過程で、一酸化炭素除去器１０６の熱によりオフガス及び空気を加熱する。
【００２５】
燃料電池セル１４０は固体高分子型燃料電池であり、固体高分子電解質膜１４１と、固体高分子電解質膜１４１の両面に形成された燃料極１４２（アノード）及び酸素極１４３（カソード）と、燃料極１４２に改質ガスを供給する燃料供給流路１４４ａが設けられた燃料極セパレータ１４４と、酸素極１４３に酸素を供給する酸素供給流路１４５ａが設けられた酸素極セパレータ１４５と、が積層されている。
【００２６】
固体高分子電解質膜１４１は水素イオンを透過するが、酸素分子、水素分子、二酸化炭素、電子を通さない性質を有する。
燃料極１４２には燃料供給流路１４４ａを介して改質ガスが送られる。燃料極１４２では改質ガス中の水素による次の電気化学反応式（４）に示す反応が起こる。
Ｈ2→２Ｈ+＋２ｅ-  …（４）
生成した水素イオンは固体高分子電解質膜１４１を透過して酸素極１４３に到達する。生成した電子はアノード出力電極１４６に供給される。
【００２７】
酸素極１４３には、空気が酸素供給流路１４５ａを介して送られる。酸素極１４３では固体高分子電解質膜１４１を透過した水素イオンと、空気中の酸素とカソード出力電極１４７より供給される電子とにより、次の電気化学反応式（５）に示すように水が生成される。
２Ｈ+＋１／２Ｏ2＋２ｅ-→Ｈ2Ｏ  …（５）
なお、固体高分子電解質膜１４１の両面には、電気化学反応式（４）、（５）の反応を促進する図示しない触媒が設けられている。
【００２８】
アノード出力電極１４６及びカソード出力電極１４７は外部回路であるＤＣ／ＤＣコンバータ１３１と接続されており、アノード出力電極１４６に到達した電子はＤＣ／ＤＣコンバータ１３１を通ってカソード出力電極１４７に供給される。
【００２９】
ＤＣ／ＤＣコンバータ１３１は燃料電池セル１４０により生成された電力を適切な電圧に変換したのちに電子機器本体１０１に供給するとともに、電力を二次電池１３２に充電する。
【００３０】
制御部１３３は、燃料電池装置１３０の各部を制御する。また、制御部１３３は、電気ヒーター兼温度センサ１５３，１５５に供給する電圧、電流を制御するとともに、検知されたヒーター兼温度センサ１５３，１５５の抵抗値から気化器１０４、改質器１０５の温度を算出する。
また、制御部１３３は、シャッター駆動モーター１３４を制御してシャッター機構１７０の開閉動作を行う。シャッター駆動モーター１３４は、制御部１３３の制御に従ってシャッター機構１７０を駆動する。なお、シャッター駆動モーター１３４の動力には二次電池１３２の電力が用いられる。
シャッター機構１７０は、反応装置１１０の外側に設けられる。シャッター機構１７０については、後述する。
【００３１】
〔反応装置の構造〕
次に、反応装置１１０の構造について説明する。図２は反応装置１１０の模式断面図である。反応装置１１０は、反応装置本体１１１と、反応装置本体１１１を収容する断熱容器（第１の容器）１２０とからなる。断熱容器１２０は燃料電池装置１３０の筐体１３５内に収容されており、断熱容器１２０と筐体１３５との間にはシャッター機構１７０が設けられている。
【００３２】
反応装置本体１１１は、第１連結部１１２と、低温反応部１１３と、第２連結部１１４と、高温反応部１１５とからなる。反応装置本体１１１の外壁面には、後述する輻射放熱膜１１３ａが設けられた部分を除き、輻射を防止する輻射防止膜１１１ａが設けられている。輻射防止膜１１１ａの材料には、後述する反射膜１２１ａと同様の材料を用いることができる。輻射防止膜１１１ａにより、反応装置本体１１１からの輻射による断熱容器１２０への熱量の移動が抑制される。
高温反応部１１５には、改質器１０５となる改質流路１０５ａ及び触媒燃焼器１０９となる触媒燃焼流路１０９ａが設けられる。また、高温反応部１１５には、電気ヒーター兼温度センサ１５５が設けられており、高温反応部１１５は電気ヒーター兼温度センサ１５５により約３００〜４００℃に保たれる。電気ヒーター兼温度センサ１５５は、断熱容器１２０を貫通するリード線１５５ｃに接続されており、リード線１５５ｃを介して断熱容器１２０の外部より電力が供給される。電気ヒーター兼温度センサ１５５は、絶縁膜１５５ａ，１５５ｂにより他の部材と絶縁されている。
【００３３】
低温反応部１１３には、気化器１０４となる気化流路１０４ａ、一酸化炭素除去器１０６となる一酸化炭素除去流路１０６ａ、熱交換器１０７となる熱交換流路１０７ａが設けられている。また、低温反応部１１３には、電気ヒーター兼温度センサ１５３が設けられており、低温反応部１１３は電気ヒーター兼温度センサ１５３により約１１０〜１６０℃に保たれる。電気ヒーター兼温度センサ１５３は、断熱容器１２０を貫通するリード線１５３ｃに接続されており、リード線１５３ｃを介して断熱容器１２０の外部より電力が供給される。電気ヒーター兼温度センサ１５３は、絶縁膜１５３ａ，１５３ｂにより他の部材と絶縁されている。
なお、図２において、リード線１５３ｃ、１５５ｃは高圧側または低圧側の１本だけを図示した。また、図２は簡明に示すため、図中のリード線１５３ｃ、１５５ｃが重畳しないように記載したが、実際は横方向から見た場合に重畳してもよい。
【００３４】
また、低温反応部１１３の外表面には、輻射放熱膜１１３ａが設けられている。輻射放熱膜１１３ａには、１μｍ〜３０μｍの赤外領域での輻射率が０．５以上、より好ましくは０．８以上である高輻射率の材料を用いることができる。
【００３５】
輻射放熱膜１１３ａは、反応装置本体１１１の表面全体に輻射防止膜１１１ａを成膜した後に、輻射防止膜１１１ａと重ねて成膜してもよい。
輻射放熱膜１１３ａの材料としては、作成方法が簡便である材料を選択することができ、ＳｉＯ2やアルミナ（Ａｌ2Ｏ3）に代表される各種酸化物や、カオリン等の粘土鉱物、セラミック等を用いることができる。例えば、ＳｉＯ2、Ａｌ2Ｏ3、カオリンやＲＦｅＯ3（Ｒは希土類）、ハフニウム酸化物やＹＳＺや、チタン酸化物を含有する耐熱輻射塗料などを用いることができる。
輻射放熱膜１１３ａは、例えば高輻射率の材料を含有するエマルジョン液体を基板等に塗布し、乾燥させることでシート状に形成することができる。
あるいは、断熱容器２０内のガスを吸着する非蒸発型ゲッターにより輻射放熱膜１１３ａを形成してもよい。
【００３６】
一方、電気伝導性を有するもの、例えば通常の金属や可視光領域で黒色に見えるグラファイトは、赤外領域を含む長波長領域において輻射率が低くなるため、輻射放熱膜１１３ａの材料として用いることはできない。
【００３７】
また、輻射放熱膜１１３ａとしては、陽極酸化等の手法により、Ａｌ2Ｏ3を低温反応部１１３の外表面に多孔質体状に形成することができる。あるいは、細いグラスファイバーを用いた布を輻射放熱膜１１３ａとして用いることもできる。
輻射放熱膜１１３ａは、断熱容器１２０の内壁面の後述する輻射透過窓１６０と対向配置される。
【００３８】
第２連結部１１４は高温反応部１１５や低温反応部１１３において反応する反応物や生成する生成物の流路となる配管を含み、高温反応部１１５と低温反応部１１３との間を接続する。また、第２連結部１１４は、一端で高温反応部１１５に接続され、他端で低温反応部１１３に接続されるとともに、高温反応部１１５から低温反応部１１３に反応物や生成物を送る流路となる第３配管（流出配管）１１４ｂと、低温反応部１１３から高温反応部１１５に反応物や生成物を送る第４配管（流入配管）１１４ｃとを備える。
第１連結部１１２は高温反応部１１５や低温反応部１１３において反応する反応物や生成する生成物の流路となる配管を含む。第１連結部１１２は、他端側で断熱容器１２０を貫通するとともに、一端で低温反応部１１３に接続され、他端で送液ポンプ１０３、燃料電池セル１４０、図示しないエアポンプ等に接続される。また、第１連結部１１２は、低温反応部１１３から断熱容器１２０の外部に反応物や生成物を送る流路となる第１配管（流出配管）１１２ｂと、断熱容器１２０の外部から低温反応部１１３に反応物や生成物を送る第２配管（流入配管）１１２ｃとを備える。
第１配管及び第２配管との間、第３配管及び第４配管との間でそれぞれ熱交換が行われるようにしてもよい。
【００３９】
断熱容器１２０の内部空間は気体分子による熱伝導や対流を防ぐため、例えば１０Ｐａ以下、より好ましくは、１Ｐａ以下、といった大気圧よりも低い圧力に維持されている。
断熱容器１２０は、筐体１２１と、輻射透過窓１６０とから概略構成される。
筐体１２１の内壁面には、反応装置本体１１１からの輻射による熱損失を抑制するために、輻射を反射する反射膜１２１ａが形成されている。反射膜１２１ａにより、反応装置本体１１１からの輻射による筐体１２１への熱量の移動が抑制される。
【００４０】
図３は輻射防止膜１１１ａ及び反射膜１２１ａの材料の候補となるＡｕ，Ａｌ，Ａｇ，Ｃｕ，Ｒｈの反射率の波長依存性を示すグラフである。図３に示すように、Ａｕ，Ａｌ，Ａｇ，Ｃｕは１００℃〜１０００℃の反応部から放射される約１μｍ以上の赤外領域での輻射の反射率が９０％以上であり、輻射防止膜１１１ａ及び反射膜１２１ａとして用いることができる。また、Ｒｈは波長約２μｍ以上の赤外領域での輻射の反射率が９０％以上であるので、反応部の温度が５００℃以下であれば、反射膜１２１ａとして用いることができる。
【００４１】
また、断熱容器１２０には、図２に示すように、輻射放熱膜１１３ａと対向する部分に輻射透過窓１６０が設けられている。輻射透過窓１６０は、断熱容器１２０の内壁面の反射膜１２１ａが設けられた領域と比較して、赤外領域での輻射の透過率が高い。輻射透過窓１６０は低温反応部１１３の輻射放熱膜１１３ａから放射される輻射を透過させて断熱容器１２０の外部に放出する。
【００４２】
図４、図５は輻射透過窓１６０の材料の候補となる物質の透過率と光の波長との関係を示すグラフである。輻射透過窓１６０としては、輻射放熱膜１１３ａから放射される輻射の透過率が高い材料を選択することができる。一方、輻射放熱膜１１３ａから放射される輻射の透過率が低く吸収率が高い材料は、輻射放熱膜１１３ａから放射される輻射を吸収することにより輻射透過窓１６０の温度が上昇し、断熱容器１２０を介して外部の装置へと伝熱してしまうため、適していない。
【００４３】
輻射透過窓１６０に適した材料としては、例えば、超高真空用の覗き窓の材料として利用されているＣａＦ2（フッ化カルシウム；０．１５−１２）、ＢａＦ2（フッ化バリウム；０．２５−１５）、ＺｎＳｅ（セレン化亜鉛；０．６−１８）、ＭｇＦ2（フッ化マグネシウム；０．１３−１０）、ＫＲＳ−５（臭沃化タリウム；０．６−６０）、ＫＲＳ−６（０．４１−３４）、ＬｉＦ（フッ化リチウム；０．１１−８）、ＳｉＯ2（光学用合成石英；０．１６−８）、ＣｓＩ（ヨウ化セシウム；０．２−７０）、ＫＢｒ（臭化カリウム；０．２−４０）等を用いることができる。なお、括弧内の数字は透過領域波長（μｍ）である。
【００４４】
この他にも、ＡｌＦ3（０．２２−１２）、ＮａＣｌ（０．２１−２６）、（０．１６−１５）、ＫＣｌ（０．２１−３０）、ＣｓＣｌ（０．１９−２５）、ＣｓＢｒ（０．２４−４０）、ＣｓＦ（０．２７−１８）、ＮａＢｒ（０．２２−２３）、ＣａＣＯ３（０．３−５．５）、ＫＩ（０．３−３０）、ＮａＩ（０．２５−２５）、ＡｇＣｌ（０．４−３０）、ＡｇＢｒ（０．４５−３３）、ＴｌＢｒ（０．９−４０）、Ａｌ2Ｏ3（０．２−０．８）、ＢｉＦ3（０．２６−２０）、ＣｄＳｅ（０．７−２５）、ＣｄＳ（０．５５−１８）、ＣｄＴｅ（０．８６−２８）、ＣｅＦ3（０．３−１２）、ＣｅＯ2（０．４−１６）、Ｃｒ2Ｏ3（１．２−１０）、ＤｙＦ2（０．２２−１２）、Ｆｅ2Ｏ3（０．８−）、ＧａＡｓ（０．９−１８）、ＧａＳｅ（０．６５−１７）、Ｇｄ2Ｏ3（０．３２−１５）、Ｇｅ（１．７−２５）、ＨｆＯ2（０．２３−１２）、ＨｏＦ3（０．２５−）、Ｈｏ2Ｏ3（０．３−）、Ｌａ2Ｏ3（０．２６−１１）、ＭｇＯ（０．２３−９）、ＮａＦ（０．１３−１５）、Ｎｂ2Ｏ5（０．３２−８）、ＰｂＦ2（０．２４−２０）、Ｓｉ（１．１−１．４）、Ｓｉ3Ｎ4（０．２５−９）、ＳｒＦ2（０．２−１０）、ＴｌＣｌ（０．４−２０）、ＹＦ3（０．２−１４）、Ｙ2Ｏ3（０．２５−２）、ＺｎＯ（０．３５−２０）、ＺｎＳ（０．３８−１４）、ＺｒＯ2（０．３−８）等を用いることができる。
【００４５】
輻射放熱膜１１３ａからの輻射が輻射透過窓１６０を透過するため、低温反応部１１３で生じた熱量の一部が輻射により断熱容器１２０の外部へ放出される。したがって、第１連結部１１２を介して反応装置本体１１１から断熱容器１２０に伝導する熱量を抑えるとともに、高温反応部１１５からの伝熱により低温反応部１１３の温度が必要以上に上昇することを防いで、低温反応部１１３の温度を適正に維持することができる。
【００４６】
筐体１３５には、図２に示すように、輻射透過窓１６０と対向する部分に開口１３６が設けられている。開口１３６はシャッター機構１７０により開閉される。
【００４７】
次に、シャッター機構１７０について説明する。図６はシャッター１７２を閉じた状態における図２のVI矢視図であり、図７は図６のVII−VII矢視断面図である。また、図８はシャッター１７２を閉じた状態におけるシャッター機構１７０を示す斜視図である。図２、図６〜図８に示すように、シャッター機構１７０は、１対のレール１７１，１７１と、シャッター１７２と、１対のガイドローラ１７５，１７５と、１対の歯車１７６，１７６とからなる。
【００４８】
レール１７１，１７１は、図２、図８に示すように、断面略Ｃ字状の樹脂材からなり、その凹部が互いに対向するように配置され、凹部においてシャッター１７２をレール１７１，１７１の長さ方向に移動可能に挟持する。レール１７１，１７１は断熱容器１２０の外側に沿ってＬ字状に折り曲げた形状に形成されており、シャッター１７２を断熱容器１２０の外周面に沿って移動可能に保持する。
【００４９】
シャッター１７２はレール１７１，１７１に沿って可撓性を有する材料であればよい。シャッター１７２の材料としては、例えばＰＥＥＫ、ＰＰＳ、ＰＴＥＥ、ＰＣ、ＲＥＮＹ樹脂等の耐熱性をもつ高分子材料を用いることができる。このように耐熱性をもつ材料を用いることで、シャッター１７２が熱くなったとしても融解、変形することがない。
図２に示すように、シャッター１７２の輻射透過窓１６０と対向する面には、反射膜１７３が設けられる。反射膜１７３は輻射防止膜１１１ａや反射膜１２１ａと同様の材料からなり、Ａｕ，Ａｌ，Ａｇ，Ｃｕ，Ｒｈ等を用いることができる。
なお、反射膜１７３を設ける代わりに、シャッター１７２自体を輻射率の高い金属から形成し、輻射透過窓１６０と対向する面を研磨して反射率が高くなるようにしてもよい。
【００５０】
また、シャッター１７２には、歯車１７６，１７６と噛み合うラック１７４が形成されている。
ガイドローラ１７５，１７５は、レール１７１，１７１の折り曲げ部においてシャッター１７２を挟持するように設けられ、シャッター１７２がレール１７１，１７１に沿って移動する際の屈曲部での抵抗を緩和する。
歯車１７６，１７６は、ラック１７４と噛み合い、シャッター駆動モーター１３４により回転され、シャッター１７２をレール１７１，１７１に沿って移動させる。
【００５１】
図９はシャッター１７２を開いた状態における図２のVI矢視図であり、図１０は図９のX−X矢視断面図である。また、図１１はシャッター１７２を開いた状態におけるシャッター機構１７０を示す斜視図である。シャッター１７２は燃料電池装置１３０が作動している状態では、図９〜図１１に示すように、輻射透過窓１６０がある部分から退避される。
【００５２】
次に、燃料電池装置１３０の開始動作、定常運転動作、停止動作においてシャッター機構１７０を開閉させる制御について図面を用いて説明する。
【００５３】
〔開始動作〕
図１２は、燃料電池装置１３０の開始動作における制御部１３３の動作を示すフローチャートである。なお、開始動作とは、反応装置本体１１１を動作させるために必要な設定温度へ昇温させるまでの動作をいい、具体的には低温反応部１１３を設定温度Ｔｓに昇温させるまでの動作をいう。
【００５４】
ユーザーが電子機器本体の電源をオンにすると、通信端子を介して、電子機器本体の制御部（不図示）から制御部１３３に制御信号が入力される。制御信号が入力された制御部１３３は、シャッター１７２が開いている場合、シャッター駆動モーター１３４を制御して歯車１７６，１７６を回転させ、シャッター１７２を図６〜図８の状態に閉じる（ステップＳ１）。こうして、シャッター１７２と輻射透過窓１６０とが重なる面積を大きくする。
【００５５】
次に、制御部１３３は、初期電流を電気ヒーター兼温度センサ１５３，１５５に供給する（ステップＳ２）。
次に、制御部１３３は、検知された電気ヒーター兼温度センサ１５３の抵抗値から、低温反応部１１３の現在温度Ｔｓを算出する。そして、ＴｐとＴｓとの値の大小を比較する（ステップＳ３）。
【００５６】
Ｔｐ≦Ｔｓである場合（ステップＳ３→Ｎｏ）には、制御部１３３は、ＴｐとＴｓの差から、電気ヒーター兼温度センサ１５３に通電させる電流値を設定する（ステップＳ４）。
ここで、電流値の設定には、例えばＰＩＤ制御を用いることができる。具体的には、ＴｐとＴｓの差、その積分、および微分の３つの要素によって電流値の変化量を算出する。なお、ファジィ制御その他のフィードバック制御を用いてもよい。
【００５７】
その後、制御部１３３は、設定した電流を電気ヒーター兼温度センサ１５３に投入する（ステップＳ５）。以上のステップＳ３〜Ｓ５を、Ｔｐ＞Ｔｓとなるまで繰り返す。
【００５８】
Ｔｐ＞Ｔｓとなったら（ステップＳ３→Ｙｅｓ）、制御部１３３は、電気ヒーター兼温度センサ１５３をオフにする（ステップＳ６）。ここで、電気ヒーター兼温度センサ１５３をオフにするとは、電気ヒーター兼温度センサ１５３の抵抗値を検知するのに必要な最低限の電流のみを供給することをいう。
【００５９】
その後、制御部１３３は、シャッター駆動モーター１３４を制御して歯車１７６，１７６を回転させ、シャッター１７２を所定の初期開口度まで開く（ステップＳ７）。こうして、シャッター１７２と輻射透過窓１６０とが重なる面積を小さくする。ここで、所定の初期開口度とは、定常運転動作時に低温反応部１１３から生じる熱量及び第２連結部１１４から伝導する熱量の和と、第１連結部１１２より断熱容器１２０へ伝導する熱量との差となる熱量が、輻射透過窓１６０から放出されるような開口度である。
その後、制御部１３３は、開始動作を終了し、定常運転動作に移行する。
【００６０】
〔定常運転動作〕
図１３は、燃料電池装置１３０の定常運転動作における制御部１３３の動作を示すフローチャートである。なお、定常運転動作とは、低温反応部１１３が設定温度Ｔｓとなった後、燃料電池セル１４０に供給する水素を反応装置本体１１１により生成する動作をいう。
まず、制御部１３３は、検知された電気ヒーター兼温度センサ１５３の抵抗値から、低温反応部１１３の現在温度Ｔｐを算出する。そして、ＴｐとＴｓとの値の大小を比較する（ステップＳ８）。
【００６１】
Ｔｐ＜Ｔｓの場合には、制御部１３３は、シャッター１７２が全閉であるかを判断する（ステップＳ９）。シャッター１７２が全閉でない場合（ステップＳ９→Ｎｏ）、制御部１３３は、目標とする時間でＴｐがＴｓに近づくように、シャッター開口度を決める（ステップＳ１０）。
【００６２】
ここで、シャッター開口度の設定には、例えばＰＩＤ制御を用いることができる。具体的には、ＴｐとＴｓの差、その積分、および微分の３つの要素によってシャッター開口度の変化量を算出する。なお、ファジィ制御その他のフィードバック制御を用いてもよい。
【００６３】
その後、制御部１３３は、シャッター駆動モーター１３４を制御して歯車１７６，１７６を回転させ、設定した開口度へシャッター１７２を閉動作させ（ステップＳ１１）、ステップＳ８に戻る。こうして、シャッター１７２と輻射透過窓１６０とが重なる面積を大きくする。
【００６４】
シャッター１７２が全閉である場合（ステップＳ９→Ｙｅｓ）、制御部１３３は、目標とする時間でＴｐがＴｓに近づくように、電気ヒーター兼温度センサ１５３に通電させる電流を設定する（ステップＳ１２）。
【００６５】
ここで、電気ヒーター兼温度センサ１５３に通電させる電流の設定には、例えばＰＩＤ制御を用いることができる。具体的には、ＴｐとＴｓの差、その積分、および微分の３つの要素によって電流の変化量を算出する。なお、ファジィ制御その他のフィードバック制御を用いてもよい。
【００６６】
その後、制御部１３３は、電気ヒーター兼温度センサ１５３に設定した電流を供給し（ステップＳ１３）、ステップＳ８に戻る。
【００６７】
Ｔｐ＞Ｔｓの場合には、制御部１３３は、電気ヒーター兼温度センサ１５３がオフであるか否かを判断する（ステップＳ１４）。電気ヒーター兼温度センサ１５３がオフでない場合（ステップＳ１４→Ｎｏ）、制御部１３３は、電気ヒーター兼温度センサ１５３をオフにし（ステップＳ１５）、ステップＳ８に戻る。
【００６８】
電気ヒーター兼温度センサ１５３がオフである場合（ステップＳ１４→Ｙｅｓ）、制御部１３３は、シャッター１７２が全開であるかを判断する（ステップＳ１６）。シャッター１７２が全開でない場合（ステップＳ１６→Ｎｏ）、制御部１３３は、目標とする時間でＴｐがＴｓに近づくように、シャッター開口度を決める（ステップＳ１７）。
【００６９】
ここで、シャッター開口度の設定には、例えばＰＩＤ制御を用いることができる。具体的には、ＴｐとＴｓの差、その積分、および微分の３つの要素によってシャッター開口度の変化量を算出する。なお、ファジィ制御その他のフィードバック制御を用いてもよい。
【００７０】
その後、制御部１３３は、シャッター駆動モーター１３４を制御して歯車１７６，１７６を回転させ、設定した開口度へシャッター１７２を開動作させ（ステップＳ１８）、ステップＳ８に戻る。こうして、シャッター１７２と輻射透過窓１６０とが重なる面積を小さくする。
【００７１】
シャッター１７２が全開である場合（ステップＳ１６→Ｙｅｓ）、制御部１３３は、Ｔｐが最大許容温度Ｔｍａｘを超えたか否かを判断する（ステップＳ１９）。ＴｐがＴｍａｘ以下であれば（ステップＳ１９→Ｎｏ）、ステップＳ８に戻る。
以上の動作を、ユーザーが電子機器本体の電源をオフにするまで繰り返す。ユーザーが電子機器本体の電源をオフにしたときは、停止動作を行う。
【００７２】
なお、ＴｐがＴｍａｘを超えた場合には（ステップＳ１９→Ｙｅｓ）、制御部１３３は反応装置本体１１１の動作を緊急停止させる。
【００７３】
〔停止動作〕
図１４は停止動作時における制御部１３３の動作を示すフローチャートである。なお、停止動作とは、燃料電池セル１４０による発電を停止し、反応装置本体１１１の温度を低下させる動作をいう。
ユーザーが電子機器本体の電源をオフにすると、通信端子を介して、電子機器本体の制御部（不図示）から制御部１３３に制御信号が送られる。これにより、制御部１３３は、まず、送液ポンプ１０３を停止させて燃料容器１０２から気化器１０４に原燃料および水を送ることを停止する。次に、制御部１３３は、電気ヒーター兼温度センサ１５３をオフにする（ステップＳ２０）。その後、制御部１３３は、シャッター駆動モーター１３４を制御して歯車１７６，１７６を回転させ、シャッター１７２を全開にする（ステップＳ２１）。こうして、シャッター１７２と輻射透過窓１６０とが重なる面積を小さくする。以上により、停止動作が終了する。
【００７４】
以上示したように、本実施形態によれば、反応装置本体１１１の昇温時には、シャッター１７２を閉じているため、反応装置本体１１１から輻射が放出されることを抑制でき、昇温時のエネルギー効率を高く維持することができる。また、反応装置本体１１１の定常時には、低温反応部１１３の温度が上昇したとき、電気ヒーター兼温度センサ１５３をオフにするとともに、シャッター１７２を開いて放熱をするため、反応装置本体１１１を適切な温度に保つことができる。
【００７５】
なお、上記実施形態においては、低温反応部１１３に輻射放熱膜１１３ａを設けたが、高温反応部１１５に設け、合わせて対向する輻射透過窓を設けてもよい。その場合には、筐体１３５の輻射透過窓と対応する位置に開口を設けるとともに、上記実施形態のシャッター機構１７０と同様のシャッター機構を別途設ける。また、上記実施形態においては、シャッター１７２はレール１７１，１７１に沿って可撓性を有する材料であればよいとしたが、レール１７１，１７１が屈曲部を有さずに直線状をなしている場合は、必ずしも可撓性を有していなくてもよい。
【００７６】
さらに、上記実施形態においては、制御部１３３が、シャッター駆動モーター１３４を制御してシャッター機構１７０の開閉動作を行うとしたが、燃料電池装置１３０の昇温時に、シャッター機構１７０の開閉動作を手動で行うようにしてもよい。この場合、燃料電池装置１３０にＬＥＤ（不図示）を設けて、制御部１３３が、電気ヒーター兼温度センサ１５３により検知された抵抗値により低温反応部１１３の現在温度がＴｓ以上となったことを検知すると、ＬＥＤを消灯する。そして、ＬＥＤが消灯したことを確認したユーザーが、シャッター機構１７０を開く。また、シャッター機構１７０は開閉レバー（不図示）に接続され、燃料電池装置１３０における開閉レバーを設ける位置に、開口度に対応する目盛りを設けておくとともに、ユーザーに開口度を報知する報知手段を備えるようにしてもよい。これにより、ユーザーが開閉レバーによってシャッター機構１７０を適切な開口度に開くことができる。
【００７７】
〔第２実施形態〕
次に、本発明の第２実施形態について説明する。図１５は本発明の第２実施形態に係る電子機器２００を示すブロック図である。なお、第１実施形態と同様の構成については、下２桁に同符号を付して説明を割愛する。
【００７８】
本実施形態においては、反応装置２１０が、気化器２０４、改質器２０５、第１の熱交換器２０７、第２の熱交換器２０８、触媒燃焼器２０９、燃料電池セルスタック２４０等を含む。
気化器２０４と第１の熱交換器２０７とは一体に設けられており、改質器２０５と第２の熱交換器２０８とは一体に設けられている。また、燃料電池セルスタック２４０と触媒燃焼器２０９とは一体に設けられている。
【００７９】
図１６は反応装置２１０の模式断面図である。燃料電池セルスタック２４０は、図１６に示すように、複数の燃料電池セル２４０Ａ，２４０Ｂ，２４０Ｃ，２４０Ｄを積層してなる。なお、燃料電池セル２４０Ａ，２４０Ｂ，２４０Ｃ，２４０Ｄは溶融炭酸塩型であり、一酸化炭素除去器は用いられない。一体化された燃料電池セルスタック２４０及び触媒燃焼器２０９は第２の容器２５０に収容され、第２の容器２５０は断熱容器２２０に収容されている。第２の容器２５０は、第２の容器２５０によって仕切られる空間の間で気体が流通しないようにするためのものであり、アノード出力電極２４６及びカソード出力電極２４７、リード線２５７ｃ及び第３連結部２１６が貫通する部分は気密封止される。
なお、図１５では、複数の燃料電池セル２４０Ａ，２４０Ｂ，２４０Ｃ，２４０Ｄのうち単一の燃料電池セル２４０Ａのみを示し、符号の末尾のアルファベットを省略している。また、図１６は簡明に示すため、図中のリード線２５３ｃ、２５５ｃ、２５７ｃが重畳しないように記載したが、実際は横方向から見た場合に重畳してもよい。また、図１６において、リード線２５３ｃ、２５５ｃ、２５７ｃは高圧側または低圧側の１本だけを図示すとともに、カソード出力電極２４７を図示していない。
【００８０】
以下、単一の燃料電池セル２４０及び触媒燃焼器２０９で生じる反応について説明する。
燃料電池セル２４０は、電解質２４１と、電解質２４１の両面に形成された燃料極２４２（アノード）及び酸素極２４３（カソード）と、燃料極２４２に改質ガスを供給する燃料供給流路２４４ａが設けられた燃料極セパレータ２４４と、酸素極２４３に酸素を供給する酸素供給流路２４５ａが設けられた酸素極セパレータ２４５と、が積層されている。
【００８１】
電解質２４１は炭酸イオンを透過するが、酸素分子、水素分子、一酸化炭素、二酸化炭素、電子を通さない性質を有する。
燃料極２４２には燃料供給流路２４４ａを介して改質ガスが送られる。燃料極２４２では改質ガス中の水素、一酸化炭素及び電解質２４１を通過した炭酸イオンによる次の電気化学反応式（６）、（７）に示す反応が起こる。
Ｈ2＋ＣＯ32-→Ｈ2Ｏ＋ＣＯ2＋２ｅ-  …（６）
ＣＯ＋ＣＯ32-→２ＣＯ2＋２ｅ-  …（７）
生成した電子はアノード出力電極２４６に供給される。生成した水、二酸化炭素及び未反応の水素、一酸化炭素からなる混合気体（オフガス）は触媒燃焼器２０９に供給される。
【００８２】
触媒燃焼器２０９には、第１の熱交換器２０７及び第２の熱交換器２０８により加熱された酸素（空気）と、オフガスとが混合されて供給される。触媒燃焼器２０９では、水素及び一酸化炭素が燃焼され、燃焼熱は燃料電池セルスタック２４０を加熱するのに用いられる。
触媒燃焼器２０９の排ガス（水、酸素及び二酸化炭素の混合気体）は酸素供給流路２４５ａを介して酸素極２４３に供給される。
【００８３】
酸素極２４３では酸素供給流路２４５ａより供給される酸素、二酸化炭素と、カソード出力電極２４７より供給される電子とにより、次の電気化学反応式（８）に示す反応が起こる。
２ＣＯ2＋Ｏ2＋４ｅ-→２ＣＯ32-  …（８）
生成した炭酸イオンは電解質２４１を通過して燃料極２４２に供給される。
【００８４】
次に、反応装置２１０の構造について説明する。なお、第１実施形態と同様の構成については、下２桁に同符号を付して説明を割愛する。
反応装置２１０は、図１６に示すように、反応装置本体２１１と、反応装置本体２１１を収容する断熱容器２２０とからなる。なお、第１実施形態と同様の構成については、下２桁に同符号を付して説明を割愛する。
【００８５】
反応装置本体２１１は、高温反応部２１７と、中温反応部２１５と、低温反応部２１３と、第１連結部２１２と、第２連結部２１４と、第３連結部２１６とからなる。
高温反応部２１７には、燃料電池セル２４０Ａ，２４０Ｂ，２４０Ｃ，２４０Ｄが積層された燃料電池セルスタック２４０及び触媒燃焼器２０９となる触媒燃焼流路２０９ａが設けられる。
【００８６】
燃料電池セル２４０Ａの酸素極セパレータと燃料電池セル２４０Ｂの燃料極セパレータ、燃料電池セル２４０Ｂの酸素極セパレータと燃料電池セル２４０Ｃの燃料極セパレータ、燃料電池セル２４０Ｃの酸素極セパレータと燃料電池セル２４０Ｄの燃料極セパレータは、それぞれ一体化された両面セパレータ２４８となっている。燃料電池セル２４０Ａの燃料極セパレータ２４４にアノード出力電極２４６が接続され、燃料電池セル２４０Ｄの酸素極セパレータ２４５にカソード出力電極２４７が接続されている。アノード出力電極２４６及びカソード出力電極２４７は断熱容器２２０を貫通しており、燃料電池セルスタック２４０で生成された電力を外部に出力する。
【００８７】
また、高温反応部２１７には、電気ヒーター兼温度センサ２５７が設けられており、高温反応部２１７は電気ヒーター兼温度センサ２５７により約６００〜７００℃に保たれる。電気ヒーター兼温度センサ２５７は、断熱容器２２０を貫通するリード線２５７ｃに接続されており、リード線２５７ｃを介して断熱容器２２０の外部より電力が供給される。電気ヒーター兼温度センサ２５７は、絶縁膜２５７ａにより他の部材と絶縁されている。
【００８８】
中温反応部２１５には、改質器２０５となる改質流路２０５ａ及び第２の熱交換器２０８となる熱交換流路２０８ａが設けられている。
また、中温反応部２１５には、電気ヒーター兼温度センサ２５５が設けられており、中温反応部２１５は電気ヒーター兼温度センサ２５５により約３００〜４００℃に保たれる。電気ヒーター兼温度センサ２５５は、断熱容器２２０を貫通するリード線２５５ｃに接続されており、リード線２５５ｃを介して断熱容器２２０の外部より電力が供給される。電気ヒーター兼温度センサ２５５は、絶縁膜２５５ａ，２５５ｂにより他の部材と絶縁されている。
【００８９】
低温反応部２１３には、気化器２０４となる気化流路２０４ａ、一酸化炭素除去器２０６となる一酸化炭素除去流路２０６ａ、熱交換器２０７となる熱交換流路２０７ａが設けられている。また、低温反応部２１３には、電気ヒーター兼温度センサ２５３が設けられており、低温反応部２１３は電気ヒーター兼温度センサ２５３により約１１０〜１６０℃に保たれる。電気ヒーター兼温度センサ２５３は、断熱容器２２０を貫通するリード線２５３ｃに接続されており、リード線２５３ｃを介して断熱容器２２０の外部より電力が供給される。電気ヒーター兼温度センサ２５３は、絶縁膜２５３ａ，２５３ｂにより他の部材と絶縁されている。
【００９０】
第１連結部２１２は高温反応部２１７、中温反応部２１５や低温反応部２１３において反応する反応物や生成する生成物が流れる流路となる配管を含む。第１連結部２１２は、他端側で断熱容器２２０を貫通するとともに、一端で低温反応部２１３に接続され、他端で送液ポンプ２０３、図示しないエアポンプ等に接続される。第１連結部２１２は、低温反応部２１３から断熱容器２２０の外部に反応物や生成物を送る流路となる第１配管（流出配管）２１２ｂと、断熱容器２２０の外部から低温反応部２１３に反応物や生成物を送る第２配管（流入配管）２１２ｃとを備える。
【００９１】
第２連結部２１４は中温反応部２１５において反応する反応物や生成する生成物が流れる流路となる配管を含み、中温反応部２１５と低温反応部２１３との間を接続する。
第３連結部２１６は高温反応部２１７において反応する反応物や生成する生成物が流れる流路となる配管を含み、高温反応部２１７と中温反応部２１５との間を接続する。
第１配管及び第２配管との間、第３配管及び第４配管との間、第５配管及び第６配管との間でそれぞれ熱交換が行われるようにしてもよい。
【００９２】
本実施形態においては、図１６に示すように、高温反応部２１７に輻射放熱膜２１７ａが設けられており、断熱容器２２０における輻射放熱膜２１７ａと対向する部分に第１実施形態と同様に輻射透過窓２６０が設けられている。さらに、筐体２３５の輻射透過窓２６０と対応する位置に開口２３６が設けられるとともにシャッター機構２７０が設けられている。シャッター機構２７０については、第１実施形態と同様であるので説明を割愛する。
【００９３】
本実施形態においても、高温反応部２１７の設定温度をＴｓとすることで、第１実施形態と同様の開始動作、定常運転動作、停止動作が行われる。このため、反応装置本体２１１の昇温時には、シャッター２７２を閉じているため、反応装置本体２１１から輻射が放出されることを抑制でき、昇温時のエネルギー効率を高く維持することができる。また、反応装置本体２１１の定常時には、高温反応部２１７の温度が上昇したとき、電気ヒーター兼温度センサ２５７をオフにするとともに、シャッター２７２を開いて放熱をするため、反応装置本体２１１を適切な温度に保つことができる。
【００９４】
したがって、第１連結部２１２を介して反応装置本体２１１から断熱容器２２０に伝導する熱量を抑えるとともに、高温反応部２１７からの伝熱により中温反応部２１５の温度が必要以上に上昇することを防いで、中温反応部２１５の温度を適正に維持することができる。
【００９５】
また、本実施形態においては、触媒燃焼器２０９は第２の容器２５０の近傍に配置されるか、接触または接合されて、燃料電池セルスタック２４０及び触媒燃焼器２０９で生じた熱が第２の容器２５０に伝導しやすくなっている。そして、輻射放熱膜２１７ａは、第２の容器２５０における触媒燃焼器２０９に対応する部分に設けられている。これらの構成により、燃料電池セルスタック２４０及び触媒燃焼器２０９で生じた熱は、第２の容器２５０のうち特に輻射放熱膜２１７ａに伝導されやすくなっていて、ひいては、燃料電池セルスタック２４０及び触媒燃焼器２０９から断熱容器２２０の外部へ輻射放熱される熱量を増大することができる。
【００９６】
〔第３実施形態〕
次に、本発明の第３実施形態について説明する。図１７は本発明の第３実施形態に係る電子機器３００を示すブロック図である。図１８は反応装置３１０の模式断面図である。以下、本実施形態の第３実施形態と異なる点について説明し、第３実施形態と同様の構成については、下２桁に同符号を付して説明を割愛する。
【００９７】
燃料電池セルスタック３４０は固体酸化物型であり、複数の燃料電池セル３４０Ａ，３４０Ｂ，３４０Ｃ，３４０Ｄを積層してなる。第２実施形態と同様に、反応装置３１０Ａには一酸化炭素除去器は用いられない。
なお、図１８では、複数の燃料電池セル３４０Ａ，３４０Ｂ，３４０Ｃ，３４０Ｄのうち単一の燃料電池セル３４０Ａのみを示し、符号の末尾のアルファベットを省略している。
【００９８】
以下、単一の燃料電池セル３４０及び触媒燃焼器３０９で生じる反応について説明する。
燃料電池セル３４０は、電解質３４１と、電解質３４１の両面に形成された燃料極３４２（アノード）及び酸素極３４３（カソード）と、燃料極３４２に改質ガスを供給する燃料供給流路３４４ａが設けられた燃料極セパレータ３４４と、酸素極３４３に酸素を供給する酸素供給流路３４５ａが設けられた酸素極セパレータ３４５と、が積層されている。
【００９９】
電解質３４１は酸素イオンを透過するが、酸素分子、水素分子、一酸化炭素、二酸化炭素、電子を通さない性質を有する。
燃料極３４２には燃料供給流路３４４ａを介して改質ガスが送られる。燃料極３４２では改質ガス中の水素、一酸化炭素及び電解質３４１を通過した酸素イオンによる次の電気化学反応式（９）、（１０）に示す反応が起こる。
Ｈ2＋Ｏ2-→Ｈ2Ｏ＋２ｅ-  …（９）
ＣＯ＋Ｏ2-→ＣＯ2＋２ｅ-  …（１０）
生成した電子はアノード出力電極３４６に供給される。未反応の改質ガス（オフガス）は触媒燃焼器３０９に供給される。
【０１００】
酸素極３４３には酸素供給流路３４５ａを介して、第１の熱交換器３０７及び第２の熱交換器３０８により加熱された酸素（空気）が供給される。酸素極３４３では、酸素と、カソード出力電極３４７より供給される電子とにより、次の電気化学反応式（１１）に示す反応が起こる。
１／２Ｏ2＋２ｅ-→Ｏ2-  …（１１）
生成した酸素イオンは電解質３４１を通過して燃料極３４２に供給される。未反応の酸素（空気）は触媒燃焼器３０９に供給される。
【０１０１】
触媒燃焼器３０９では、燃料供給流路３４４ａを通過したオフガスと、酸素供給流路３４５ａを通過した酸素（空気）とが混合され、オフガス中の水素及び一酸化炭素が燃焼される。燃焼熱は燃料電池セルスタック３４０を加熱するのに用いられる。
触媒燃焼器３０９の排ガス（水、酸素及び二酸化炭素の混合気体）は第２の熱交換器３０８及び第１の熱交換器３０７において熱を放出した後に、排出される。
【０１０２】
本実施形態においては、燃料電池セルスタック３４０及び触媒燃焼器３０９が一体化された高温反応部３１７は、電気ヒーター兼温度センサ３５７及び触媒燃焼器３０９により約８００〜１０００℃に保たれる。
【０１０３】
図１８に示すように、反応装置３１０には、高温反応部３１７に輻射放熱膜３１７ａが設けられており、断熱容器３２０における輻射放熱膜３１７ａと対向する部分に輻射透過窓３６０Ａが設けられている。
【０１０４】
本実施形態においても、輻射放熱膜３１７ａからの輻射は輻射透過窓３６０Ａを透過するため、高温反応部３１７で生じた熱量の一部が輻射により断熱容器３２０の外部へ放出される。したがって、第１連結部３１２を介して反応装置本体３１１から断熱容器３２０に伝導する熱量を抑えるとともに、高温反応部３１７からの伝熱により中温反応部３１５の温度が必要以上に上昇することを防いで、中温反応部３１５の温度を適正に維持することができる。
【０１０５】
また、本実施形態においては、図１８に示すように、中温反応部３１５にも輻射放熱膜３１５ａが設けられており、断熱容器３２０における輻射放熱膜３１５ａと対向する部分に輻射透過窓３６０Ｂが設けられている。輻射放熱膜３１５ａからの輻射は輻射透過窓３６０Ｂを透過するため、中温反応部３１５で生じた熱量の一部が輻射により断熱容器３２０の外部へ放出される。したがって、第１連結部３１２を介して反応装置本体３１１から断熱容器３２０に伝導する熱量を抑えるとともに、中温反応部３１５からの伝熱により低温反応部３１３の温度が必要以上に上昇することを防いで、低温反応部３１３の温度を適正に維持することができる。
【０１０６】
さらに、本実施形態においては、筐体３３５の輻射透過窓３６０Ａ，３６０Ｂと対応する位置に、開口３３６Ａ、３３６Ｂが設けられている。また、断熱容器３２０と筐体３３５との間には、シャッター機構３７０が設けられている。なお、シャッター機構３７０における第１実施形態と同様の構成については、下２桁に同符号を付して説明を割愛する。
【０１０７】
図１９はシャッター３７２により開口３３６Ａ、３３６Ｂを塞いだ状態におけるシャッター機構３７０を示す斜視図であり、図２０はシャッター３７２を開いた状態におけるシャッター機構３７０を示す斜視図である。
【０１０８】
本実施形態においても、高温反応部３１７（又は中温反応部３１５）の設定温度をＴｓ１（又はＴｓ２）とすることで、第１実施形態と同様の開始動作、定常運転動作、停止動作が行われる。このため、反応装置本体３１１の昇温時には、シャッター３７２を閉じているため、反応装置本体３１１から輻射が放出されることを抑制でき、昇温時のエネルギー効率を高く維持することができる。また、反応装置本体３１１の定常時には、高温反応部３１７（又は中温反応部３１５）の温度が上昇したとき、電気ヒーター兼温度センサ３５７（又は電気ヒーター兼温度センサ３５５）をオフにするとともに、シャッター３７２を開いて放熱をするため、反応装置本体３１１を適切な温度に保つことができる。
【０１０９】
したがって、第１連結部３１２を介して反応装置本体３１１から断熱容器３２０に伝導する熱量を抑えるとともに、高温反応部３１７（又は中温反応部３１５）からの伝熱により中温反応部３１５（又は低温反応部３１３）の温度が必要以上に上昇することを防いで、中温反応部３１５（又は低温反応部３１３）の温度を適正に維持することができる。
【０１１０】
また、本実施形態においては、シャッター機構を１つだけ設けるようにしたが、開口３３６Ａ、３３６Ｂのそれぞれに対応するように、シャッター機構を２つ設けるようにしてもよい。制御部３３３が、これら２つのシャッター機構を互いに独立に制御するようにすれば、各反応部から放出する輻射の量をよりきめ細かく制御することができる。
【０１１１】
なお、本実施形態においても、触媒燃焼器３０９は第２の容器３５０の近傍に配置されるか、接触または接合されて、燃料電池セルスタック３４０及び触媒燃焼器３０９で生じた熱が第２の容器３５０に伝導しやすくなっている。そして、輻射放熱膜３１７ａは、第２の容器３５０における触媒燃焼器３０９に対応する部分に設けられている。これらの構成により、燃料電池セルスタック３４０及び触媒燃焼器３０９で生じた熱は、第２の容器３５０のうち特に輻射放熱膜３１７ａに伝導されやすくなっていて、ひいては、燃料電池セルスタック３４０及び触媒燃焼器３０９から断熱容器３２０の外部へ輻射放熱される熱量を増大することができる。
【０１１２】
なお、上記実施形態においては、中温反応部３１５及び高温反応部３１７の両方に輻射放熱膜３１５ａ，３１７ａを設けたが、いずれか一方のみでもよい。また、輻射透過窓３６０Ａ，３６０Ｂについても、設けられる輻射放熱膜に対向する一方のみを設けるようにしてもよい。
【０１１３】
図２１は本実施形態に係る電子機器３００の形態例を示す斜視図である。なお、図２１に示す電子機器３００はノート型パーソナルコンピュータである。図２１に示すように、反応装置３１０は電子機器３００の背面側に取り付けられており、開口３３６Ａ、３３６Ｂは電子機器３００の外周面に沿って設けられている。このため、輻射放熱膜３１７ａ，３１５ａより放射され、輻射透過窓３６０Ａ，３６０Ｂを通過した輻射は開口３３６Ａ、３３６Ｂをそれぞれ透過して外部に放出されるため、電子機器本体３０１への輻射による伝熱を抑制して、電子機器本体３０１の温度上昇を抑制できる。この場合、電子機器本体３０１への伝熱を抑制できればよいので、開口３３６Ａ、３３６Ｂは必ずしも電子機器３００の最外面に配置する必要はなく、最外面から窪んだ位置や突出した位置に設けてもよい。開口３３６Ａ、３３６Ｂは後方向きに設けられているので、輻射が電子機器３００を使用中のユーザーに向けて輻射されることを抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【０１１４】
【図１】本発明の第１実施形態に係る電子機器１００を示すブロック図である。
【図２】反応装置１１０の模式断面図である。
【図３】輻射防止膜１１１ａ及び反射膜１２１ａの材料の候補となるＡｕ，Ａｌ，Ａｇ，Ｃｕ，Ｒｈの反射率の波長依存性を示すグラフである。
【図４】輻射透過窓１６０の材料の候補となる物質の透過率と光の波長との関係を示すグラフである。
【図５】輻射透過窓１６０の材料の候補となる物質の透過率と光の波長との関係を示すグラフである。
【図６】シャッター１７２を閉じた状態における図２のVI矢視図である。
【図７】図６のVII−VII矢視断面図である。
【図８】シャッター１７２を閉じた状態におけるシャッター機構１７０を示す斜視図である。
【図９】シャッター１７２を開いた状態における図２のVI矢視図である。
【図１０】図９のX−X矢視断面図である。
【図１１】シャッター１７２を開いた状態におけるシャッター機構１７０を示す斜視図である。
【図１２】燃料電池装置１３０の開始動作における制御部１３３の動作を示すフローチャートである。
【図１３】燃料電池装置１３０の定常運転動作における制御部１３３の動作を示すフローチャートである。
【図１４】停止動作時における制御部１３３の動作を示すフローチャートである。
【図１５】本発明の第２実施形態に係る電子機器２００を示すブロック図である。
【図１６】反応装置２１０の模式断面図である。
【図１７】本発明の第３実施形態に係る電子機器３００を示すブロック図である。
【図１８】反応装置３１０の模式断面図である。
【図１９】シャッター３７２により開口３３６Ａ、３３６Ｂを塞いだ状態におけるシャッター機構３７０を示す斜視図である。
【図２０】シャッター３７２を開いた状態におけるシャッター機構３７０を示す斜視図である。
【図２１】本実施形態に係る電子機器３００の形態例を示す斜視図である。
【符号の説明】
【０１１５】
１００，２００，３００  電子機器
１１０，２１０，３１０  反応装置
１１１，２１１，３１１  反応装置本体
１１３，１１５，２１３，２１５，２１７，３１３，３１５，３１７  反応部
１２０，２２０，３２０  断熱容器
１３０，２３０，３３０  燃料電池装置
１３４，２３４，３３４  シャッター駆動モーター（移動装置）
１４０，２４０，３４０  燃料電池セル
１５３，１５５，２１３，２１５，２１７，３１３，３１５，３１７  電気ヒーター兼温度センサ（温度センサ）
１６０，２６０，３６０Ａ，３６０Ｂ  輻射透過窓（輻射透過領域）
１７０，２７０，３７０  シャッター機構
１７２，２７２，３７２  シャッター（輻射反射材）
【図１】
2010067471.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2010067471.tif 000009
【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
2010067471.tif 000017
【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
2010067471.tif 000021
【図２０】
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【図２１】
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