(57)【要約】【課題】  アルデヒドやカルボン酸等の有害物質を排出を抑制すること。【解決手段】  光触媒分解器１３は、内部空間を形成した容器４１と、容器４１の内部空間を仕切る光触媒基板４４と、を備える。光触媒基板４４の両面には、光触媒膜４４a，４４aが成膜されている。また、容器４１の側面４１aには、第１の光取込窓４２が形成され、反対の側面４１bには、第２の光取込窓４３が形成されている。第１の光取込窓４２は液晶ディスプレイ７の蛍光管３２に対向している。第２の光取込窓４３は、上筐体８に形成された採光窓８bに対向している。改質器１６で生成されたアルデヒド、カルボン酸及び余剰な水が容器４１内に供給されると、光触媒膜４４aの光触媒作用により分解される。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部空間を有する容器と、前記容器内に設けられた光触媒と、を備え、前記容器が光を透過するよう設けられたことを特徴とする光触媒分解器。
【請求項２】
前記光触媒として遷移金属酸化物又は遷移金属オキシナイトライドを用いたことを特徴とする請求項１に記載の光触媒分解器。
【請求項３】
前記容器内に光を取り込む光取込窓を前記容器に形成したことを特徴とする請求項１又は２に記載の光触媒分解器。
【請求項４】
前記光触媒は、メッシュ状に形成されたフィルターに担持されていることを特徴とする請求項１から３の何れか一項に記載の光触媒分解器。
【請求項５】
前記光触媒は、それ自体がメッシュ状の構造体であることを特徴とする請求項１から３の何れか一項に記載の光触媒分解器。
【請求項６】
前記光触媒は、酸化物ナノホールアレイであることを特徴とする請求項５に記載の光触媒分解器。
【請求項７】
請求項１から６の何れか一項に記載の光触媒分解器と、
燃料と水の混合物を水素に改質する改質器と、
前記改質器によって生成された水素と酸素の電気化学反応により電気エネルギーを生成する燃料電池と、を備え、
前記改質器によって生成された生成物が前記容器の内部空間に供給されるよう設けられたことを特徴とする発電装置。
【請求項８】
請求項１から６の何れか一項に記載の光触媒分解器と、
燃料と水の混合物を水素に改質する改質器と、
前記改質器によって生成された水素と酸素の電気化学反応により電気エネルギーを生成する燃料電池と、
燃焼熱を発して、燃焼熱を前記改質器に供給する燃焼器と、を備え、
前記燃料電池によって生成された生成物が前記容器の内部空間に供給され、前記容器から生成物が前記燃焼器に供給されるよう設けられたことを特徴とする発電装置。
【請求項９】
請求項１から６の何れか一項に記載の光触媒分解器と、
燃料と水の混合物を水素に改質する改質器と、
前記改質器によって生成された水素と酸素の電気化学反応により電気エネルギーを生成する燃料電池と、
水素と酸素と二酸化炭素を分離する分離器と、を備え、
前記燃料電池によって生成された生成物が前記容器の内部空間に供給され、前記容器から生成物が前記分離器に供給されるよう設けられたことを特徴とする発電装置。
【請求項１０】
前記分離器で分離された水素が前記燃料電池に供給されるよう設けられたことを特徴とする請求項９に記載の発電装置。
【請求項１１】
前記改質器から供給された生成物中の一酸化炭素を酸化させることにより一酸化炭素を除去する一酸化炭素除去器を更に備え、
前記分離器で分離された酸素が前記一酸化炭素除去器に供給されるよう設けられたことを特徴とする請求項９又は１０に記載の発電装置。
【請求項１２】
請求項１から６の何れか一項に記載の光触媒分解器と、
燃料と酸素により電気エネルギーを生成する燃料電池と、を備え、
前記燃料電池によって生成された生成物が前記容器の内部空間に供給されるよう設けられたことを特徴とする発電装置。
【請求項１３】
請求項１から６の何れか一項に記載の光触媒分解器と、
燃料と酸素により電気エネルギーを生成する燃料電池と、
前記光触媒分解器から供給された流体の少なくとも一部を燃焼して燃焼熱を発する燃焼器と、
を備えることを特徴とする発電装置。
【請求項１４】
請求項１から６の何れか一項に記載の光触媒分解器と、
燃料と酸素により電気エネルギーを生成する燃料電池と、
前記光触媒分解器から供給された流体から水素と酸素の少なくともいずれかを分離する分離器と、
を備えることを特徴とする発電装置。
【請求項１５】
前記燃料電池は、前記分離器で分離された酸素又は水素の少なくともいずれか一方が取り込まれることを特徴とする請求項１４に記載の発電装置。
【請求項１６】
請求項３に記載の光触媒分解器と、
光を発する光源と、を備え、
前記光取込窓を前記光源に対向させたことを特徴とする電子機器。
【請求項１７】
前記光源が液晶ディスプレイのバックライトであることを特徴とする請求項１６に記載の電子機器。
【請求項１８】
請求項３に記載の光触媒分解器と、
前記光触媒分解器を収容した筐体と、を備え、
光を前記筐体内に取り込む採光窓を前記筐体に形成し、前記光取込窓を前記採光窓に対向させた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、光触媒を用いて化学物質を分解する光触媒分解器に関するとともに、該光触媒分解器を備えた発電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、水素の電気化学反応により電気エネルギーを生成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。水素は取扱いが困難であることから、貯留した水素を燃料電池に供給するのではなく、通常はメタノール等のアルコールを貯留し、貯留したアルコールを触媒の存在下で反応させることにより水素リッチなガスを生成し、水素リッチなガスを燃料電池に供給することが行われている。また、アルコールの電気化学反応により電気エネルギーを生成するダイレクトアルコール方式の燃料電池も開発されている。
【０００３】
アルコールを水素に改質した場合でも、直接アルコールを燃料電池に供給した場合でも、アルコールが分解されて、アルデヒドやカルボン酸が生成される（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平７−３１５８２５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
アルデヒドやカルボン酸は有害物質であるため、アルデヒドやカルボン酸を回収することが望まれている。しかし、アルデヒドやカルボン酸が他の生成物と混じっているため、アルデヒドやカルボン酸を他の生成物から分離して回収することができない。他の生成物とともにアルデヒドやカルボン酸をまとめて回収しようとしても、回収した生成物を貯留する容器がかさばってしまう。特に、アルデヒドやカルボン酸等の生成物を貯留する容器を携帯機器に設けることは、携帯機器の大型化を招き、携帯機器の利便性が損なわれてしまう。
そこで、本発明は、上記のような問題点を解決しようとしてなされたものであり、アルデヒドやカルボン酸等の有害物質の排出を抑制することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
以上の課題を解決するために、本発明の光触媒分解器は、内部空間を有する容器と、前記容器内に設けられた光触媒と、を備え、前記容器が光を透過するよう設けられたことを特徴とする。
前記光触媒として遷移金属酸化物又は遷移金属オキシナイトライドを用いることが好ましい。
前記容器内に光を取り込む光取込窓を前記容器に形成することが好ましい。
【０００７】
以上のような光触媒分解器では、容器に光取込窓を設けること、容器を透明な材料とすること等によって、光が容器を透過するので、光が容器内の光触媒に入射する。そのため、アルデヒドやカルボン酸等の有害物質が容器内に供給されると、光触媒の作用により分解される。そのため、アルデヒドやカルボン酸等の有害物質の排出を抑制できる。
【０００８】
また、光触媒はメッシュ状に形成されたフィルターに担持されていることが好ましい。さらに、光触媒自体がメッシュ状の構造体であること、もしくは、酸化物ナノホールアレイであることが好ましい。
【０００９】
光触媒をこのような構成とすることによって、アルデヒドやカルボン酸等の有害物質が光触媒に接触する面積が増え、有害物質を確実にかつ効率良く分解することができる。
特に、光触媒自体がメッシュ状の構造体や酸化物ナノホールアレイであれば、フィルター等を設ける必要もなく、光触媒担持部の高効率化及び小型化に寄与することができる。
【００１０】
本発明の発電装置は、前記光触媒分解器と、燃料と水の混合物を水素に改質する改質器と、前記改質器によって生成された水素と酸素の電気化学反応により電気エネルギーを生成する燃料電池と、を備え、前記改質器によって生成された生成物が前記容器の内部空間に供給されるよう設けられたことを特徴とする。
【００１１】
以上のような発電装置では、改質器において燃料から水素が生成される際に、一部の燃料が分解し、アルデヒドやカルボン酸等の有害物質が生成されるが、改質器によって生成された生成物が光触媒分解器の容器の内部空間に供給されるので、有害物質が光触媒の作用により分解される。
【００１２】
また、改質器に供給される水が燃料に比較して余剰となる場合、余剰の水が光触媒分解器の容器の内部空間に供給されるので、その水が光触媒の作用により水素と酸素に分解される。
【００１３】
本発明の別の発電装置は、前記光触媒分解器と、燃料と水の混合物を水素に改質する改質器と、前記改質器によって生成された水素と酸素の電気化学反応により電気エネルギーを生成する燃料電池と、燃焼熱を発して、燃焼熱を前記改質器に供給する燃焼器と、を備え、前記燃料電池によって生成された生成物が前記容器の内部空間に供給され、前記容器から生成物が前記燃焼器に供給されるよう設けられたことを特徴とする。
【００１４】
以上のような発電装置では、改質器において燃料から水素が生成される際に、一部の燃料が分解し、アルデヒドやカルボン酸等の有害物質が生成されるが、改質器によって生成された生成物が燃料電池を介して光触媒分解器の容器の内部空間に供給されるので、有害物質が光触媒の作用により分解される。また、燃料電池における電気化学反応により水が生成されるが、水が光触媒の作用により水素と酸素に分解され、生成された水素及び酸素が燃焼器において酸化して燃焼する。これにより燃焼熱が発生する。
【００１５】
本発明の別の発電装置は、前記光触媒分解器と、燃料と水の混合物を水素に改質する改質器と、前記改質器によって生成された水素と酸素の電気化学反応により電気エネルギーを生成する燃料電池と、水素と酸素と二酸化炭素を分離する分離器と、を備え、前記燃料電池によって生成された生成物が前記容器の内部空間に供給され、前記容器から生成物が前記分離器に供給されるよう設けられたことを特徴とする。
前記分離器で分離された水素が前記燃料電池に供給されることが好ましい。
また、前記発電装置が、前記改質器から供給された生成物中の一酸化炭素を酸化させることにより一酸化炭素を除去する一酸化炭素除去器を更に備え、前記分離器で分離された酸素が前記一酸化炭素除去器に供給されるよう設けられたことが好ましい。
【００１６】
以上のような発電装置では、改質器において燃料から水素が生成される際に、一部の燃料が分解し、アルデヒドやカルボン酸等の有害物質が生成されるが、改質器によって生成された生成物が燃料電池を介して光触媒分解器の容器の内部空間に供給されるので、有害物質が光触媒の作用により分解される。また、燃料電池における電気化学反応により水が生成されるが、水が光触媒の作用により水素と酸素に分解され、生成された水素が燃料電池に供給されるので、燃料電池において電気エネルギーが生成される。更には、水の分解により生成された酸素が一酸化炭素除去器に供給されるので、一酸化炭素除去器において一酸化炭素が酸化して除去される。
【００１７】
本発明の別の発電装置は、前記光触媒分解器と、燃料と酸素により電気エネルギーを生成する燃料電池と、を備え、前記燃料電池によって生成された生成物が前記容器の内部空間に供給されるよう設けられたことを特徴とする。
【００１８】
以上のような発電装置では、燃料電池において燃料から電気エネルギーが生成される際に、一部の燃料が分解し、アルデヒドやカルボン酸等の有害物質が生成されるが、燃料電池によって生成された生成物が光触媒分解器の容器の内部空間に供給されるので、有害物質が光触媒の作用により分解される。
また、燃料電池に供給される水が燃料に比較して余剰となる場合、余剰の水が光触媒分解器の容器の内部空間に供給されるので、その水が光触媒の作用により水素と酸素に分解される。
【００１９】
本発明の別の発電装置は、前記光触媒分解器と、燃料と酸素により電気エネルギーを生成する燃料電池と、前記光触媒分解器から供給された流体の少なくとも一部を燃焼して燃焼熱を発する燃焼器と、を備えることを特徴とする。
【００２０】
本発明の別の発電装置は、前記光触媒分解器と、燃料と酸素により電気エネルギーを生成する燃料電池と、前記光触媒分解器から供給された流体から水素と酸素の少なくともいずれかを分離する分離器と、を備えることを特徴とする。
前記燃料電池は、前記分離器で分離された酸素又は水素の少なくともいずれか一方が取り込まれることが好ましい。
分離器は水素及び酸素を透過し、二酸化炭素を遮蔽するガラス状高分子からなる気体分離膜や、水素を透過し、酸素を遮蔽する金属パラジウムからなる気体分離膜を有していることが好ましく、前記容器から生成された生成物を、ガラス状高分子からなる気体分離膜を通過させた後に金属パラジウムからなる気体分離膜を通過させることが良い。これによって、ガラス状高分子からなる気体分離膜によって二酸化炭素と、水素及び酸素を分離することができ、その後、金属パラジウムからなる気体分離膜によって水素と酸素とを分離することができる。
【００２１】
以上のような発電装置では、燃料電池において燃料と水の混合物から電気エネルギーが生成される際に、一部の燃料が分解し、アルデヒドやカルボン酸等の有害物質が生成されるが、燃料電池によって生成された生成物が光触媒分解器の容器の内部空間に供給されるので、有害物質が光触媒の作用により分解される。また、燃料電池における電気化学反応により水が生成されるが、水が光触媒の作用により水素と酸素に分解され、生成された水素又は酸素の少なくともいずれか一方が燃料電池に供給されるので、燃料電池において電気エネルギーが生成される。
【００２２】
本発明の電子機器は、前記容器内に光を取り込む光取込窓を前記容器に形成した光触媒分解器と、光を発する光源と、を備え、前記光取込窓を前記光源に対向させたことを特徴とする。
前記光源が液晶ディスプレイのバックライトであることが好ましい。
【００２３】
以上の電子機器では、光源の光が光取込窓を通じて容器内の光触媒に入射する。そのため、アルデヒドやカルボン酸等の有害物質が容器内に供給されると、光触媒の作用により分解される。従って、アルデヒドやカルボン酸等の有害物質を排出しないようにすることができる。また、電子機器に設けられた液晶ディスプレイのバックライトを光源として用いれば、光触媒のために別途光源を電子機器に設けなくても済み、電子機器をシンプルにすることができる。
【００２４】
本発明の別の電子機器は、前記容器内に光を取り込む光取込窓を前記容器に形成した光触媒分解器と、前記光触媒分解器を収容した筐体と、を備え、光を取り込む採光窓を前記筐体に形成し、前記光取込窓を前記採光窓に対向させたことを特徴とする。
【００２５】
以上の電子機器では、筐体に採光窓が設けられているので、外光が採光窓及び光取込窓を通じて容器内の光触媒に入射する。そのため、アルデヒドやカルボン酸等の有害物質が容器内に供給されると、光触媒の作用により分解される。そのため、アルデヒドやカルボン酸等の有害物質を排出しないようにすることができる。
【発明の効果】
【００２６】
本発明によれば、アルデヒドやカルボン酸等の有害物質の排出を抑制することができる。そのため、アルデヒドやカルボン酸等の有害物質を回収して貯留するための容器を設置する必要がなくなり、携帯機器などの大型化を抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】電子機器１の斜視図である。
【図２】第１実施形態における発電モジュール４のブロック図である。
【図３】上筐体８を透視した状態で上筐体８の内部を示した斜視図である。
【図４】図３の面ＩＶに沿った断面図である。
【図５】第２実施形態における発電モジュール１０４のブロック図である。
【図６】第３実施形態における発電モジュール２０４のブロック図である。
【図７】分離器２５０の断面図である。
【図８】分離器２７０の断面図である。
【図９】第４実施形態における発電モジュール３０４のブロック図である。
【図１０】第５実施形態における発電モジュール４０４のブロック図である。
【図１１】第６実施形態における発電モジュール５０４のブロック図である。
【図１２】第７実施形態における発電モジュール６０４のブロック図である。
【図１３】光触媒の変形例を示すためのもので、図３の面ＩＶに沿った断面図である。
【図１４】(a)は光触媒担持体４７の平面図、(b)は光触媒担持体４７を有害物質が通過する状態を表した模式図、(c)は光触媒担持体４７が酸化物ナノホールアレイである場合の模式図である。
【図１５】光触媒分解器１３が蛍光管３２から離れた位置に配置され、上筐体８内に光集光部９が収容された場合であり、上筐体８を透視した状態で上筐体８の内部を示した斜視図である。
【図１６】図１５の面ＩＶに沿った断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
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。
なお、本発明において、発電モジュールは燃料改質型の発電モジュールであっても良いし、燃料直接型の発電モジュールであっても良く、以下に示す第１〜第５の実施の形態は燃料改質型の発電モジュールの場合であり、第６〜第７の実施の形態は燃料直接型の発電モジュールの場合である。
【００２９】
〔第１の実施の形態〕
図１は、電子機器１の斜視図である。
図１に示すように、この電子機器１は、携帯型の電子機器であって、特にノート型パーソナルコンピュータである。電子機器１は、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ、その他の電子部品から構成された演算処理回路等を内蔵した電子機器本体２と、電子機器本体２に対して着脱可能に設けられ、燃料と水を貯留した燃料容器３と、燃料容器３内の燃料と水を用いて発電を行い、生成した電気エネルギーを電子機器本体２に供給することにより電子機器本体２を駆動する発電モジュール４と、を備える。
【００３０】
電子機器本体２は、キーボード５を備え付けた下筐体６と、液晶ディスプレイ７を備え付けた上筐体８と、を有する。上筐体８はヒンジによって回動可能となって下筐体６に接続されており、上筐体８を下筐体６に重ねてキーボード５に液晶ディスプレイ７を相対させた状態で電子機器本体２を折り畳むことができるよう構成されている。
【００３１】
ヒンジ結合部とは反対側の上筐体８の側面にはスライド扉をずらすことによって開口される開口部９が形成されており、開口部９に面する収納空間１０が上筐体８の内部に形成されている。また、燃料容器３が開口部９に対して挿抜可能に設けられ、この燃料容器３が上筐体８に対して着脱可能となるよう収納空間１０に収納されるようになっている。
【００３２】
燃料容器３には燃料と水が液体の状態で別々に貯留されており、燃料は後述する改質器１６で改質される発電燃料と燃焼器１４で燃焼される燃焼燃料とがあるが、ともに同じ組成でもよく、また異なっていてもよい。燃料容器３に貯留された燃料は、メタノール、エタノール等のアルコール類やエーテル類である。ここでは、一例として、燃料容器３に貯留された燃料を一級アルコールとしてメタノールとする。燃料容器３が収納空間１０に収納されると、燃料容器３内の燃料と水が発電モジュール４に供給されるようになっている。
【００３３】
次に、発電モジュール４について説明する。
発電モジュール４は、燃料容器３から供給された燃料と水を用いて水素を生成するマイクロリアクタ１１と、マイクロリアクタ１１で生成された水素の電気化学反応により電気エネルギーを生成する燃料電池１２と、マイクロリアクタ１１で生成された生成物に含まれるアルデヒド、カルボン酸等の有害物質を光触媒反応により分解する光触媒分解器１３と、を備える。
【００３４】
燃料電池１２は、触媒微粒子を担持した燃料極と、触媒微粒子を担持した空気極と、燃料極と空気極との間に介在されたフィルム状の固体高分子電解質膜と、を備える。
【００３５】
図２は発電モジュール４のブロック図である。図２に示すように、マイクロリアクタ１１は、燃料容器３から供給された燃料を燃焼させることにより燃焼熱を発生する燃焼器１４と、燃料容器３から供給された燃料と水を気化させる気化器１５と、気化器１５から供給された燃料と水の混合気から水素ガスを生成する改質器１６と、改質器１６から光触媒分解器１３を介して供給された混合気から一酸化炭素を除去する一酸化炭素除去器１７と、を備える。燃焼器１４、気化器１５、改質器１６及び一酸化炭素除去器１７は何れも２枚の基板を接合した構造を有し、どちらか一方又は両方の基板の接合面に葛折り状のマイクロ流路が形成されている。燃焼器１４では、燃焼触媒がマイクロ流路の壁面に形成され、改質器１６では、水蒸気改質触媒がマイクロ流路の壁面に形成され、一酸化炭素除去器１７では、選択酸化触媒がマイクロ流路の壁面に形成されている。なお、燃料容器３と燃焼器１４との間に燃料を気化する燃焼燃料気化器が介在されていてもよい。
【００３６】
燃料容器３から燃料が燃焼器に供給され、外部から空気が燃焼器１４に取り込まれる。燃料及び空気が燃焼器１４のマイクロ流路を流動し、燃料が燃焼触媒により酸化することによって燃焼熱が発生する。発生した燃焼熱は、気化器１５における気化熱、改質器１６における改質反応熱、一酸化炭素除去器１７における一酸化炭素酸化反応熱に用いられる。
【００３７】
燃料容器３から気化器１５に燃料及び水が供給される。ここで、燃料に対して水が余剰となるよう、特に燃料と水のモル比が１：１．２となるよう、燃料及び水が気化器１５に供給される。供給された燃料及び水が気化器１５のマイクロ流路を流動し、燃料及び水が燃焼器１４の燃焼熱により加熱されて蒸発する。
【００３８】
気化器１５で気化した水と燃料の混合気が改質器１６に供給され、水と燃料の混合気が改質器１６のマイクロ流路を流動し、水と燃料が化学反応式（１）のように改質触媒によって水蒸気改質反応を起こす。また、燃料と水が完全に二酸化炭素及び水素に改質されない場合もあり、炭素、一酸化炭素も微量ながら生成される。但し、水が燃料に比較して余剰であるため、炭素の生成が抑制されている。燃料と水とから一酸化炭素が生成される化学反応は化学反応式（２）のように表される。
ＣＨ3ＯＨ＋Ｈ2Ｏ→３Ｈ2＋ＣＯ2  …（１）
２ＣＨ3ＯＨ＋Ｈ2Ｏ→５Ｈ2＋ＣＯ＋ＣＯ2  …  （２）
【００３９】
また、改質器１６においては、化学反応式（３）のようにメタノールの酸化反応によりアルデヒドとしてホルムアルデヒドが生成されるとともに、例えば化学反応式（４）のようにカルボン酸としてギ酸が生成される。
ＣＨ3ＯＨ＋１／２Ｏ2→ＨＣＨＯ＋Ｈ2Ｏ  …  （３）
ＨＣＨＯ＋Ｈ2Ｏ→ＨＣＯＯＨ＋Ｈ2  …  （４）
これらホルムアルデヒドやギ酸は、燃料電池１２に対して被毒性を有し発電効率を低減させる要因となっていた。
【００４０】
改質器１６から水素、一酸化炭素、二酸化炭素、アルデヒド、カルボン酸、水等の生成物に、余剰のため未反応の水が加わった混合物が光触媒分解器１３に供給され、光触媒分解器１３においてアルデヒド及びカルボン酸が光触媒により水素、二酸化炭素、一酸化炭素に分解する。これにより、アルデヒド及びカルボン酸が除去される。また、改質器１６で未反応の余剰な水が、光触媒分解器１３において光触媒により水素と酸素に分解する。光触媒分解器１３で分解された水素は、改質器１６で生成された水素とともに、後述する燃料電池１２での電気化学反応によって引き起こされる発電の燃料源として利用することができる。
【００４１】
光触媒分解器１３から水素、一酸化炭素、二酸化炭素等の混合気が一酸化炭素除去器１７に供給され、外部から空気が一酸化炭素除去器１７に供給される。一酸化炭素除去器１７では、混合気がマイクロ流路を流動している時に、一酸化炭素が選択酸化触媒の作用を受けて特異的に酸化する。これにより、一酸化炭素が除去される。
【００４２】
そして、一酸化炭素除去器１７から生成物の混合気が燃料電池１２の燃料極に供給され、外部から空気が燃料電池１２の空気極に供給される。燃料極においては、電気化学反応式（５）に示すように、混合気中の水素が燃料極の触媒微粒子の作用を受けて水素イオンと電子とに分離する。水素イオンは固体高分子電解質膜を通じて酸素極に伝導し、電子は燃料極により取り出される。
Ｈ2→２Ｈ+＋２ｅ-  …  （５）
【００４３】
酸素極においては、電気化学反応式（６）に示すように、空気中の酸素と、固体高分子電解質膜を通過した水素イオンと、電子とが反応して水が生成される。
２Ｈ+＋１／２Ｏ2＋２ｅ-→Ｈ2Ｏ  …  （６）
【００４４】
燃料電池１２において生成された電気エネルギーは、電子機器本体２（図１に図示）を駆動するために用いられる。図１に示すように、以上のように構成された発電モジュール４は上筐体８に内蔵されているが、発電モジュール４のうちマイクロリアクタ１１及び燃料電池１２が下筐体６に内蔵されていても良い。発電モジュール４のうち光触媒分解器１３は液晶ディスプレイ７の近傍、特に液晶ディスプレイ７のバックライトの近傍において上筐体８に内蔵されている。
【００４５】
上筐体８の内部は、図３のように設けられている。ここで、図３は、上筐体８の一部を透視した状態で上筐体８内に収容された光触媒分解器１３を示した斜視図である。
【００４６】
図３に示すように、上筐体８の内部には、液晶ディスプレイ７の液晶ディスプレイパネルの背面に対向した導光板３１が設置され、導光板３１の側面３１ａに沿って側面３１ａに対向した冷陰極蛍光管等の蛍光管３２が上筐体８の内部に設けられている。蛍光管３２は液晶ディスプレイ７のバックライトであり、紫外線波長域から可視光線波長域にわたる光を発光する。蛍光管３２で発した光が導光板３１中を伝播し、導光板３１の表面から液晶ディスプレイパネルの背面に向かって出射する。
【００４７】
光触媒分解器１３は容器４１を有する。容器４１は内部に空間を形成した直方体状の箱体である。容器４１の側面４１ａが導光板３１の側面３１ａに対向し、容器４１の側面４１ａと導光板３１の側面３１ａとの間に蛍光管３２が配置され、この容器４１の長手方向が蛍光管３２の長手方向と平行となるよう設けられている。
【００４８】
図４は、図３の面IVに沿った断面図である。図４に示すように、光、特に紫外線を透過する第１の光取込窓４２が容器４１の側面４１ａに設けられ、第１の光取込窓４２が蛍光管３２に対向し、蛍光管３２で発した光が第１の光取込窓４２を通じて容器４１内に取り込まれる。第１の光取込窓４２は、穴として設けられているのではなく、光を透過する材料から構成されている。
【００４９】
側面４１ａの反対となる側面４１ｂにも、光を透過する第２の光取込窓４３が設けられ、第２の光取込窓４３も第１の光取込窓４２と同様に光を透過する材料から構成されている。
【００５０】
容器４１の側面４１ｂは、上筐体８の側面８ａに形成された採光窓８ｂに対向している。この採光窓８ｂは、穴として設けられているか、又は、光を透過する材料から構成されている。後述される流入管４５から流入される流体は、反応が十分促進されるように改質器１６で２５０℃以上に加熱されており、後述される流出管４６から流出される流体は、反応が十分促進されるように一酸化炭素除去器１７で１５０℃〜２００℃の温度に制御されるので、採光窓８ｂは、改質器１６と一酸化炭素除去器１７との間でこのような温度変化になるように蓄熱又は放熱される構造であることが好ましい。
【００５１】
なお、容器４１に光取込窓４２，４３を設ける代わりに、容器４１全体が光を透過する材料から形成されていても良い。すなわち、容器４１のうち少なくとも蛍光管３２及び採光窓８ｂに対向する部分が、光を透過するよう設けられていれば良い。
【００５２】
容器４１の内部空間には、不透明又は反射性の光触媒基板４４が配設されている。この光触媒基板４４の両面がそれぞれ光取込窓４２，４３に対向し、容器４１の内部空間が光触媒基板４４によって第１の光取込窓４２側の領域と第２の光取込窓４３側の領域に仕切られている。光触媒基板４４の長さは容器４１の長手方向の長さよりも短く、光触媒基板４４が容器４１内の一方の底面に接するとともに容器４１内の他方の底面から離れ、内部空間の第１の光取込窓４２側の領域が内部空間の第２の光取込窓４３側の領域に通じている。光触媒基板４４は不透明又は反射性なので、蛍光管３２からの光が採光窓８ｂから外部に漏洩しないので液晶ディスプレイ７から効率よく表示光を出射することができる。
【００５３】
光触媒基板４４の両面には、光触媒膜４４ａ，４４ａが成膜されている。光触媒膜４４ａ，４４ａは、光触媒をバインダに分散させた膜である。光触媒としては、酸化チタン（ＴｉＯ2）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、酸化スズ（ＳｎＯ2）、チタン酸ストロンチウム（ＳｒＴｉＯ3）、酸化タングステン（ＷＯ3）、酸化ビスマス（Ｂｉ2Ｏ3）、酸化鉄（Ｆｅ2Ｏ3）、酸化ニオブ、その他の遷移金属酸化物の中から選ばれる一種又は二種以上の物質を用いることができ、ここでは、紫外線に対して活性を示す酸化チタンを光触媒膜４４ａ，４４ａに用いる。酸化チタンは、アナターゼ型とルチル型があり本発明では何れも使用することができる。また、可視光に対して活性を示すよう、遷移金属オキシナイトライド（例えば、ＬａＴｉＯ2Ｎ、ＬａＴａＯＮ2、ＴａＯＮ、Ｔａ3Ｎ5、ＣａＴａＯ2Ｎ等）を光触媒膜４４ａ，４４ａの光触媒として用いても良い。光触媒膜４４ａの光触媒が活性を示す光波長は、蛍光管３２から発する光の波長領域に含まれるようにする。
【００５４】
なお、光触媒基板４４の両面に光触媒膜４４ａ，４４ａを成膜する代わりに、光触媒基板４４全体が光触媒を分散させたバインダを板状に設けたものでも良い。また、光触媒基板４４の代わりに、光触媒を含有していない基板を設け、光取込窓４２，４３が光触媒を分散させたバインダ（但し、光透過性の材料）から形成したものでも良い。すなわち、光触媒基板４４に光触媒が含有されている場合であっても、光取込窓４２，４３に光触媒が含有されている場合であっても、光触媒が容器４１内に設けられていることになる。
【００５５】
さらに、光触媒の他の変形例について図１３〜図１４に基づいて説明する。なお、図１３は、図４と同様に図３の面ＩＶに沿った断面図であり、光触媒基板４４Ａの他に光触媒担持体４７が容器４１Ａ内に所定間隔に複数設けられている。つまり、容器４１Ａ内は、図４と同様に光、特に紫外線等のように光触媒基板４４Ａ及び光触媒担持体４７で担持された光触媒を励起する波長域の励起光を通過する第１の光取込窓４２Ａが容器４１Ａの側面４１Ａaに設けられ、この側面４１Ａaの反対となる側面４１Ａbにも第２の光取込窓４３Ａが設けられている。容器４１Ａの内部空間には、図４と同様の光触媒基板４４Ａが配設され、これによって容器４１Ａの内部空間を第１の光取込窓４２Ａ側の領域と第２の光取込窓４３Ａ側の領域に仕切られている。そして、第１の光取込窓４２Ａ側の領域及び第２の光取込窓４３Ａ側の領域に容器４１Ａの長手方向に沿って複数の光触媒担持体４７が配設されている。
図１４(a)は光触媒担持体４７の平面図、図１４(b)は第１又は第２の光取込窓４２Ａ，４３Ａ側の領域において光触媒担持体４７をメタノール、水、二酸化炭素、有害物質が通過する状態を表した模式図である。光触媒担持体４７は、図１４(a)、(b)に示すように円環部材４７１の開口部にメッシュ状のフィルター４７２が設けられた支持体４７３において、メッシュ状のフィルター４７２に光触媒を担持させてなるものである。すなわち、メッシュ状のフィルター４７２が容器４１Ａの長手方向に沿って面すように各光触媒担持体４７が容器４１Ａ内に設けられている。フィルター４７２の目の粗さ及びフィルター４７２同士の間の距離は、燃料等の流速を損なわない程度に設定されていることが好ましい。
ここで、支持体４７３は金属、高分子等において、支持体４７３に接触するアルデヒドやカルボン酸等の有害物質を含む流体の成分に対し耐性があるものであれば特に限定しないものとする。図１４(c)は、光触媒担持体４７Ａが酸化物ナノホールアレイである場合の模式図であり、このように光触媒自体がメッシュ状の構造体であれば、図１４(a)のように支持体４７３を設ける必要はなく、特に光触媒担持体４７の高効率化及び小型化に寄与することが可能となる。
以上のように光触媒をフィルター構造とすることによって、燃料電池１２から供給されたアルデヒドやカルボン酸等の有害物質が、フィルター４７２面に担持された光触媒担持体４７に確実に接触することとなり、また、複数の光触媒担持体４７によってアルデヒドやカルボン酸等の有害物質を効率良く分解することができる。
なお、容器４１Ａが筒状のチューブであっても構わない。その場合には、上述の容器４１Ａの場合と同様に、複数の光触媒担持体４７をそのフィルター４７２面が筒状のチューブの長手方向に沿って配列するようにチューブ内に設ける。
【００５６】
容器４１の一方の底面には、流入管４５及び流出管４６が取り付けられている。流入管４５は改質器１６から容器４１の内部空間のうち第１の光取込窓４２側の領域まで接続されている。一方、流出管４６は容器４１の内部空間のうち第２の光取込窓４３側の領域から一酸化炭素除去器１７まで接続されている。
【００５７】
この光触媒分解器１３においては、改質器１６で生成された生成物の混合気（Ｈ2、ＣＯ2、ＣＯ、ＨＣＨＯ、ＨＣＯＯＨ、Ｈ2Ｏ等からなる）が流入管４５を容器４１内に流れ込む。容器４１内では、混合気が流入管４５から流出管４６へ流動する。
【００５８】
ここで、蛍光管３２で発した光が、第１の光取込窓４２を透過して容器４１内に取り込まれ、光触媒膜４４ａに入射する。一方、外部の光が、採光窓８ｂ及び第２の光取込窓４３を透過して容器４１内に取り込まれ、光触媒膜４４ａに入射する。これにより、光触媒膜４４ａにおいて活性酸素種が生成される。容器４１内を流動している混合気のうちアルデヒド及びカルボン酸が活性酸素種によって分解反応を引き起こす。アルデヒドの一例として、ホルムアルデヒドの分解反応を化学反応式（７）に示し、カルボン酸としてギ酸の分解反応を化学反応式（８）に示す。このような反応によりホルムアルデヒド及びギ酸が分解され、水素、一酸化炭素、二酸化炭素が生成される。
ＨＣＨＯ→Ｈ2＋ＣＯ  …（７）
ＨＣＯＯＨ→Ｈ2Ｏ＋ＣＯ→Ｈ2＋ＣＯ2  …（８）
【００５９】
また光触媒として酸化チタンを適用し４００ｎｍ以下の紫外線を照射した場合、化学反応式（９）に示す反応を引き起こす。
ＴｉＯ2＋ｈν→ｅ-＋ｈ+  …（９）
ここで、ｈνは、光子（４００ｎｍ以下の紫外線）が持つ固有の禁制帯以上のエネルギーであり、ｈ+は正孔である。
余剰のため未反応の水や副生成物として生成された水のうち、光触媒作用によって水素や酸素に分解されなかった水は、この正孔ｈ+との間で化学反応式（１０）に示す反応を引き起こす。
ｈ+＋Ｈ2Ｏ→Ｈ+＋ＯＨ・  …（１０）
ここでラジカルＯＨ・は改質器１６で生成された副生成物のうち触媒の触媒作用を劣化させる有機物質を分解することができる。
一方、光触媒分解器１３に酸素を導入すると、正孔ｈ+とともに生成された電子ｅ-が、酸素との間で化学反応式（１１）に示す反応を引き起こす。
ｅ-＋Ｏ2→Ｏ2-  …（１１）
スーパーオキシドイオンＯ2-は、改質器１６で生成された副生成物のうち触媒の触媒作用を劣化させる炭素等を分解することができる。
このように、光触媒分解器１３は余剰の水から水素や酸素を生成するばかりでなく、触媒の触媒作用を劣化させる有機物質を分解することができる。
また、容器４１内の流動している混合気のうち水が光触媒作用によって分解して、水素と酸素が生成され、このうちの水素は、改質器１６で生成された水素とともに、後述する燃料電池１２での電気化学反応によって引き起こされる発電の燃料源として利用することができ、このうちの酸素は、一酸化炭素除去器１７において、一酸化炭素を酸化して二酸化炭素にする酸素として利用することができる。改質器１６で生成される一酸化炭素濃度は１％程度以下と低いので、余剰の水で生成された酸素のうち容器４１から排出される酸素の残量が十分であれば、一酸化炭素除去器１７に外気から直接酸素を取り込む空気供給管を設けなくてもよい。したがってこのような空気供給管から熱が外に伝搬することがないので、一酸化炭素除去器１７に供給される混合気を著しく低減させることを防止し、一酸化炭素除去器１７は効率よく反応を引き起こすことができる。
【００６０】
なお、上記の説明では光触媒分解器１３が蛍光管３２の近傍に配置した場合について説明したが、光触媒分解器１３が蛍光管３２から離れた位置に配置しても良い。この場合、光ファイバ、導光板等の導光体によって蛍光管３２の光を容器４１の光取込窓４２，４３に導くようにしても良いし、別の蛍光管等の光源（主に可視光線を発し、部分的に紫外線を発するもの）を光取込窓４２，４３に対向するよう配置しても良い。
図１５及び図１６は光ファイバ９１aを使用した一例を示しており、図１５は図３と同様に上筐体８の一部を透視した状態で上筐体８内に収容された光集光部９を示した斜視図であり、図１６は、図１５の面ＩＶに沿った断面図である。なお、光集光部９以外の上筐体８に収容された導光板３１、蛍光管３２等は上述した導光板３１、蛍光管３２等と同様であるので、対応する部分に対して同一の符号を伏し、その説明は省略する。図１５及び図１６に示すように、光集光部９は、多数の光ファイバ９１aからなる光ファイバ群９１と、光ファイバ群９１を内部に形成された空間内に収容する直方体状の容器９２とを備えている。光ファイバ９１aは、光触媒を励起する波長域の励起光を選択的に伝搬するようなコア及びクラッドで構成されている。容器９２の導光板３１に対向する側面９２aには、蛍光管３２からの光を取り入れるための集光レンズ９３aが所定間隔に複数嵌め込まれている。また、容器９２の採光窓８bに対向する側面９２bには、採光窓８bから取り込まれた外光を取り入れるための集光レンズ９３bが所定間隔に複数嵌め込まれている。容器９２内に収容された光ファイバ９１aは、その端面が各集光レンズ９３a，９３bに面するように配置されている。そして、蛍光管３２の光や採光窓８bから取り込まれた外光が各集光レンズ９３a，９３bを介して容器９２内の各光ファイバ９１a端面に対して十分に収束された光となって光ファイバ９１a内へと導かれるようになっている。光ファイバ９１a内に導かれた光のうち、励起光が選択的に発電モジュール４内の光触媒分解器１３へと導かれる。
【００６１】
また、常時改質器１６から生成物を光触媒分解器１３に供給するのではなく、通常は改質器１６から生成物を一酸化炭素除去器１７に供給し、発電モジュール４の起動時、停止時、負荷変動時のみ改質器１６から生成物を光触媒分解器１３に供給しても良い。
【００６２】
以上のように、本実施の形態では、改質器１６で生成されたアルデヒドやカルボン酸が光触媒分解器１３において分解されるので、アルデヒドやカルボン酸等の有害物質を排出しないようにすることができる。そのため、アルデヒドやカルボン酸を他の生成物から分離して回収する機構を必要とせず、電子機器１の大型化を抑えることができる。
【００６３】
また、光触媒分解器１３の下流に一酸化炭素除去器１７が設けられているので、光触媒分解器１３におけるアルデヒドやカルボン酸の分解によって生成された一酸化炭素が一酸化炭素除去器１７において分解される。そのため、燃料電池１２の燃料極が一酸化炭素によって劣化することを防止することができる。また、ギ酸の分解により水素が発生するので燃料電池１２に供給される水素濃度を向上することができる。
【００６４】
〔第２の実施の形態〕
次に、図５を用いて第２の実施の形態について説明する。図５は、第２の実施の形態における発電モジュール１０４のブロック図である。ここで、図５では、第２の実施の形態の発電モジュール１０４においては、第１の実施の形態の発電モジュール４の何れかの部分に対応する部分に対して同一の符号を付し、発電モジュール４の何れかの部分に対応する発電モジュール１０４の各部についての説明は省略する。
【００６５】
この発電モジュール１０４は、マイクロリアクタ１１１と、光触媒分解器１３と、燃料電池１２と、第２の光触媒分解器１１３と、を備え、第１実施形態の発電モジュール４の代わりに電子機器１に内蔵されている。
【００６６】
光触媒分解器１３及び燃料電池１２は、第１の実施の形態における光触媒分解器１３及び燃料電池１２とそれぞれ同じである。マイクロリアクタ１１１は、第１実施形態におけるマイクロリアクタ１１と同じく、気化器１５、改質器１６及び一酸化炭素除去器１７を備えるが、燃焼器１４の代わりに燃焼器１１４を備える。この燃焼器１１４は、後述する第２の光触媒分解器１１３から供給された水素を酸化させることにより燃焼熱を発するものであり、燃焼器１１４で発した燃焼熱が気化器１５、改質器１６及び一酸化炭素除去器１７の反応に要する熱に利用される。なお、燃焼器１１４内部に形成された燃焼触媒は、水素の酸化を促進させる触媒である。
【００６７】
第２の光触媒分解器１１３は図４に示した光触媒分解器１３と同一の構成をしているため、第２の光触媒分解器１１３の各部は対応する光触媒分解器１３の各部と同一の符号を援用し、第２の光触媒分解器１１３と光触媒分解器１３との互いに異なる部分について説明する。
【００６８】
第２の光触媒分解器１１３においては、流入管４５が燃料電池１２の燃料極と空気極の両方に接続され、燃料極からは二酸化炭素や電気化学反応式（５）に示す反応を起こさなかった未反応の水素が、酸素極からは水が、流入管４５を通じて容器４１内に供給される。容器４１内では、二酸化炭素、水素、水等が流入管４５から流出管４６へ流動するが、容器４１内を流動している混合気のうち水が光触媒作用によって分解して、水素と酸素が生成される。
【００６９】
また、第２の光触媒分解器１１３においては、流出管４６が燃焼器１１４に接続され、第２の光触媒分解器１１３で生成された水素を含む混合気が流出管４６を通じて燃焼器１１４に供給される。燃焼器１１４においては、上述したように水素の酸化反応により燃焼熱が発する。
【００７０】
本実施形態においても、アルデヒドやカルボン酸が光触媒分解器１３において分解されるので、アルデヒドやカルボン酸等の有害物質を排出しないようにすることができる。
【００７１】
〔第３の実施の形態〕
次に、図６を用いて第３の実施の形態について説明する。図６は、第３の実施の形態における発電モジュール２０４のブロック図である。ここで、図６では、第３の実施の形態の発電モジュール２０４においては、第１の実施の形態の発電モジュール４の何れかの部分に対応する部分に対して同一の符号を付し、発電モジュール４の何れかの部分に対応する発電モジュール２０４の各部についての説明は省略する。
【００７２】
この発電モジュール２０４は、マイクロリアクタ１１と、光触媒分解器１３と、燃料電池１２と、第３の光触媒分解器２１３と、分離器２５０と、を備え、第１実施形態の発電モジュール４の代わりに電子機器１に内蔵されている。
【００７３】
マイクロリアクタ１１、光触媒分解器１３及び燃料電池１２は、第１の実施の形態におけるマイクロリアクタ１１、光触媒分解器１３及び燃料電池１２とそれぞれ同じである。但し、第３の実施の形態においては、マイクロリアクタ１１の一酸化炭素除去器１７には、空気に加えて後述する分離器２５０から酸素が供給され、燃料電池１２の燃料極には、一酸化炭素除去器１７からの混合気に加えて後述する分離器２５０から水素が供給される。
【００７４】
第３の光触媒分解器２１３は図４に示した光触媒分解器１３と同一の構成をしているため、第３の光触媒分解器２１３の各部は対応する光触媒分解器１３の各部と同一の符号を援用し、第３の光触媒分解器２１３と光触媒分解器１３との互いに異なる部分について説明する。
【００７５】
第３の光触媒分解器２１３においては、流入管４５が燃料電池１２の燃料極と空気極の両方に接続され、燃料極からは二酸化炭素や電気化学反応式（５）に示す反応を起こさなかった未反応の水素が、酸素極からは水が流入管４５を通じて容器４１内に供給される。容器４１内では、二酸化炭素、水素、水等が流入管４５から流出管４６へ流動するが、容器４１内を流動している混合気のうち水が光触媒作用によって分解して、水素と酸素が生成される。
【００７６】
また、第３の光触媒分解器２１３においては、流出管４６が分離器２５０の流入管２５１（図７に図示）に接続され、第３の光触媒分解器２１３で生成された水素を含む混合気が流出管４６及び流入管２５１を通じて分離器２５０の容器２５５（図７に図示）内に供給される。
【００７７】
図７に示すように、容器２５５の内部空間は、二酸化炭素遮蔽膜（酸素及び水素の選択透過膜）２５６及び酸素遮蔽膜（水素選択透過膜）２５７によって三つの室２５８，２５９，２６０に仕切られている。第１の室２５８と第２の室２５９との間には、二酸化炭素遮蔽膜２５６が介在し、第２の室２５９と第３の室２６０との間には酸素遮蔽膜２５７が介在する。二酸化炭素遮蔽膜２５６は、ポリイミド、酢酸セルロース、ポリスルフォン、ポリアミド、ポリエーテルイミドといったガラス状高分子からなる薄膜であり、二酸化炭素を遮蔽するとともに酸素と水素を透過する性質を有する。酸素遮蔽膜２５７は、例えばＰｄからなる薄膜であり、酸素を遮蔽するとともに水素を選択的に透過する性質を有する。
【００７８】
容器２５５には流入管２５１、二酸化炭素排出管２５２、酸素排出管２５３及び水素排出管２５４が取り付けられている。流入管２５１は、第３の光触媒分解器２１３の流出管４６から第１の室２５８に接続されている。酸素排出管２５３は、第２の室２５９から一酸化炭素除去器１７まで接続されている。水素排出管２５４は、第３の室２６０から燃料電池１２の燃料極まで接続されている。
【００７９】
第３の光触媒分解器２１３から流出管４６及び流入管２５１を通じて第１の室２５８に水素、酸素、二酸化炭素等の混合気が供給されると、混合気のうち水素と酸素が二酸化炭素遮蔽膜２５６を透過して第２の室２５９に移る。第１の室２５８内の二酸化炭素は二酸化炭素排出管２５２を通じて発電モジュール２０４の外部に排出される。
【００８０】
第２の室２５９に水素及び酸素が供給されると、水素が酸素遮蔽膜２５７を透過して第３の室２６０に移り、一酸化炭素を一酸化炭素除去器１７において酸化するために、酸素が酸素排出管２５３を通じて一酸化炭素除去器１７に供給される。第３の室２６０に供給された水素は電気化学反応式（５）に示す反応を引き起こすように水素排出管２５４を通じて燃料電池１２の燃料極に再び供給される。
【００８１】
なお、図７に示した分離器２５０では、二酸化炭素遮蔽膜２５６及び酸素遮蔽膜２５７が１つの容器２５５に収納されているが、図８のように別々の容器２６１，２６２に収納されていても良い。図８の分離器２７０においては、容器２６１の内部空間が二酸化炭素遮蔽膜２６７によって室２６３，２６４に仕切られ、容器２６２の内部空間が酸素遮蔽膜２６８によって室２６５，２６６に仕切られている。容器２６１の室２６４は連結管２６９によって容器２６２の室２６５に通じている。そして、流入管２７１は、第３の光触媒分解器２１３の流出管４６から室２６３に接続され、酸素排出管２７３は、室２６５から一酸化炭素除去器１７まで接続され、水素排出管２７４は、室２６６から燃料電池１２の燃料極まで接続されている。この分離器２７０においても分離器２５０と同様に水素、酸素、二酸化炭素が分離され、分離された水素が燃料電池１２の燃料極に供給され、分離された酸素が一酸化炭素除去器１７に供給され、分離された二酸化炭素は室２６３に連結された二酸化炭素排出管２７２を介して外部に排出される。また室２６４，２６５の空間を、流体が流れる方向に対して直交する方向に切断した断面積のよりも、連結管２６９の空間を同方向に切断した断面積の方が小さい。このため、室２６４内の流体が移動する速度ひいては室２６５内の流体が移動する速度が小さいので、水素が酸素排出管２７３まで移動する際に酸素遮蔽膜２６８に接する確率が高くなり、酸素遮蔽膜２６８の酸素と水素の分離割合を高くすることができる。
【００８２】
本実施形態においても、アルデヒドやカルボン酸が光触媒分解器１３において分解されるので、アルデヒドやカルボン酸等の有害物質を排出しないようにすることができる。
【００８３】
〔第４の実施の形態〕
次に、図９を用いて第４の実施の形態について説明する。図９は、第４の実施の形態における発電モジュール３０４のブロック図である。
【００８４】
第４の実施の形態における発電モジュール３０４は、光触媒分解器１３が設けられていない点が第２の実施の形態における発電モジュール１０４と異なる。つまり、第４の実施の形態の発電モジュール３０４では、改質器１６で生成された混合気が一酸化炭素除去器１７に供給され、次に、燃料電池１２の燃料極に供給される。
【００８５】
そのため、第２の実施形態では、光触媒分解器１３においてアルデヒド及びカルボン酸並びに余剰の水が分解されていたの対し、第４の実施形態では、第２の光触媒分解器１１３においてアルデヒド及びカルボン酸並びに余剰の水が分解される。燃料電池１２で生成された水も第２の光触媒分解器１１３によって水素と酸素に分解される。
【００８６】
図９では、第４の実施の形態の発電モジュール３０４においては、第２の実施の形態の発電モジュール１０４の何れかの部分に対応する部分に対して同一の符号を付し、発電モジュール１０４の何れかの部分に対応する発電モジュール３０４の各部についての説明は省略する。
【００８７】
本実施形態では、アルデヒドやカルボン酸が第２の光触媒分解器１１３において分解されるので、アルデヒドやカルボン酸等の有害物質を排出しないようにすることができる。
【００８８】
〔第５の実施の形態〕
次に、図１０を用いて第５の実施の形態について説明する。図１０は、第５の実施の形態における発電モジュール４０４のブロック図である。
【００８９】
第５の実施の形態における発電モジュール４０４は、光触媒分解器１３が設けられていない点が第３の実施の形態における発電モジュール２０４と異なる。つまり、第５の実施の形態の発電モジュール４０４では、改質器１６で生成された混合気が一酸化炭素除去器１７に供給され、次に、燃料電池１２の燃料極に供給される。
【００９０】
そのため、第３の実施形態では、光触媒分解器１３においてアルデヒド及びカルボン酸並びに余剰の水が分解されていたの対し、第５の実施形態では、第３の光触媒分解器２１３においてアルデヒド及びカルボン酸並びに余剰の水が分解される。燃料電池１２で生成された水も第３の光触媒分解器２１３によって水素と酸素に分解される。
【００９１】
図１０では、第５の実施の形態の発電モジュール４０４においては、第３の実施の形態の発電モジュール２０４の何れかの部分に対応する部分に対して同一の符号を付し、発電モジュール２０４の何れかの部分に対応する発電モジュール４０４の各部についての説明は省略する。
【００９２】
本実施形態では、アルデヒドやカルボン酸が第３の光触媒分解器２１３において分解されるので、アルデヒドやカルボン酸等の有害物質を排出しないようにすることができる。
【００９３】
〔第６の実施の形態〕
次に、図１１を用いて第６の実施の形態について説明する。図１１は、第６の実施の形態における発電モジュール５０４のブロック図である。
第６の実施の形態における発電モジュール５０４においては、燃料直接型の発電モジュールである。
【００９４】
発電モジュール５０４は、燃料容器３から供給された燃料と水を気化させる気化器１５と、気化器１５から供給された燃料と水の混合気から水素の電気化学反応により電気エネルギーを生成する燃料電池１２と、燃料電池１２の空気極及び燃料極からで排出される流体のうちの燃料電池１２で生成された生成物に含まれるアルデヒド、カルボン酸等の有害物質を光触媒反応により分解する第４の光触媒分解器５１３と、第４の光触媒分解器５１３によって生成された生成物を液体と燃料電池１２で未反応の燃料や電気化学反応を引き起こさなかった残留水素を含む気体とに分離する液体／気体分離器５１８と、液体／気体分離器５１８によって分離された水素と酸素とを燃焼させることにより燃焼熱を発生する燃焼器１４と、を備える。なお、燃料直接型の発電モジュールにおいて、気化器１５を省略して、液状の燃料を直接、燃料電池１２に供給するようにしてもよい。
【００９５】
燃料容器３から気化器１５に燃料及び水が供給される。ここで、燃料及び水が気化器１５において気化されてメタノール及び水蒸気の混合気となる。気化器１５において生成された混合気は燃料電池１２の燃料極に供給される。
【００９６】
燃料電池１２の燃料極では、電気化学反応式（１２）に示すように、気化器１５から供給された混合気を、燃料極の触媒の作用を受けて水素イオンと電子と二酸化炭素に分離する。水素イオンはイオン伝導膜を通じて空気極に伝導し、電子は燃料極により取り出される。
ＣＨ３ＯＨ＋Ｈ２Ｏ→ＣＯ２＋６Ｈ＋＋６ｅ−  …  （１２）
【００９７】
燃料電池１２の空気極には、空気が取り込まれて供給される。そして、電気化学反応式（１３）に示すように、空気中の酸素と、イオン伝導膜を通過した水素イオンと、燃料極により取り出された電子とが反応して水が副生成物として生成される。
６Ｈ＋＋３／２Ｏ２＋６ｅ−→３Ｈ２Ｏ  …  （１３）
【００９８】
以上のように、燃料電池１２で上記（１２）、（１３）に示す電気化学反応が起こることにより電気エネルギーが生成される。また、燃料電池１２において生成された水、二酸化炭素が生成されるとともに、余剰のため未反応のメタノールや水が燃料電池１２から排出される。さらに、第１の実施の形態の化学反応式（３）のようにメタノールの酸化反応によりアルデヒドとしてホルムアルデヒドが生成されるとともに、例えば上記化学反応式（４）のようにカルボン酸としてギ酸が生成される。また、未反応のメタノールや電気化学反応を引き起こさずに残った水素もこれら有害物質とともに、第４の光触媒分解器５１３に供給される。
【００９９】
第４の光触媒分解器５１３は図４に示した光触媒分解器１３と同一の構成をしているため、第４の光触媒分解器５１３の各部は対応する光触媒分解器１３の各部と同一の符号を援用し、第４の光触媒分解器５１３と光触媒分解器１３との互いに異なる部分について説明する。
【０１００】
第４の光触媒分解器５１３においては、流入管４５が燃料電池１２の燃料極と空気極の両方に接続され、燃料極からは二酸化炭素や未反応のメタノール、水が、酸素極からは、酸素と未反応の水素、燃料極を介して燃料極と酸素極との間に介在する電解質膜を通過したメタノールや、電気化学反応により生じた水が、流入管４５を通じて容器４１内に供給される。また、燃料電池１２の燃料極及び酸素極からアルデヒドやカルボン酸等の生成物も流入管４５を通じて容器４１内に供給される。容器４１内では、二酸化炭素、メタノール、水、アルデヒド及びカルボン酸が流入管４５から流出管４６へ流動するが、容器４１内を流動している混合気のうちアルデヒド及びカルボン酸が光触媒により水素、酸素、二酸化炭素に分解される。これにより、アルデヒド及びカルボン酸等の有害物質が除去される。また、燃料電池１２で未反応の余剰なメタノール及び水が、光触媒作用により水素と酸素に分解され、さらに余剰のメタノール、水も流出管４６から流出される。
【０１０１】
また、第４の光触媒分解器５１３においては、流出管４６が液体／気体分離器５１８に接続され、第４の光触媒分解器５１３で流出された水素、酸素、メタノール、水、二酸化炭素が流出管４６を通じて液体／気体分離器５１８に供給される。
液体／気体分離器５１８は、液体と気体とを分離する液体／気体分離膜を有しており、この液体／気体分離膜を透過することによってメタノールと水の液体、及び、水素、酸素、二酸化炭素からなる気体とに分離される。
また、液体／気体分離器５１８のうち液体流出管は気化器１５に接続され、液体／気体分離器５１８で分離されたメタノールと水を含む液体は気化器１５に供給される。
一方、液体／気体分離器５１８のうち気体流出管は燃焼器１４に接続され、第４の光触媒分解器５１３で生成された水素、酸素、二酸化炭素を含む混合気が気体流出管を通じて燃焼器１４に供給される。燃焼器１４においては、水素と酸素とを燃焼させて廃棄させるとともに、水素の酸化反応により燃焼熱が発する。そして、この発生した燃焼熱は少なくとも気化器１５、燃料電池１２のいずれかの反応を促進する熱に利用される。また、燃焼器１４からは二酸化炭素が発電モジュール５０４の外部に排出される。
【０１０２】
本実施形態においても、アルデヒドやカルボン酸が第４の光触媒分解器５１３において分解されるので、アルデヒドやカルボン酸等の有害物質を排出しないようにすることができる。
【０１０３】
〔第７の実施の形態〕
次に、図１２を用いて第７の実施の形態について説明する。図１２は、第７の実施の形態における発電モジュール６０４のブロック図である。
第７の実施の形態における発電モジュール６０４においては、燃料直接型の発電モジュールである。
【０１０４】
発電モジュール６０４は、気化器１５と、燃料電池１２と、第４の光触媒分解器５１３と、液体／気体分離器５１８と、分離器２５０と、を備える。
気化器１５、燃料電池１２、第４の光触媒分解器５１３及び液体／気体分離器５１８は、第６の実施の形態における気化器１５、燃料電池１２、第４の光触媒分解器５１３及び液体／気体分離器５１８とそれぞれ同じである。また、分離器２５０は、第３の実施の形態における分離器２５０と同じである。
【０１０５】
第７の実施の形態の発電モジュール６０４は、燃焼器１４の代わりに分離器２５０が設けられている点で第６の実施の形態の発電モジュール５０４と異なる。つまり、第７の実施の形態の発電モジュール６０４では、第４の光触媒分解器５１３において流出された水素、酸素、余剰メタノール、水、二酸化炭素が、液体／気体分離器５１８に供給された後、液体／気体分離膜を透過させることによってメタノールと水の液体、及び、水素、酸素、二酸化炭素からなる気体とに分離される。
また、液体／気体分離器５１８のうち液体流出管は気化器１５に接続され、液体／気体分離器５１８で分離されたメタノールと水を含む液体が気化器１５或いは燃料電池１２に直接供給される。一方、液体／気体分離器５１８のうち気体流出管は分離器２５０の流入管２５１に接続され、液体／気体分離器５１９で分離された水素、酸素、二酸化炭素を含む混合気が気体流出管及び流入管２５１を通じて分離器の容器２５５（図７に図示）内に供給される。
【０１０６】
液体／気体分離器５１８から気体流出管及び流入管２５１を通じて第１の室２５８に水素、酸素、二酸化炭素等の混合気が供給されると、混合気のうち水素と酸素が二酸化炭素遮蔽膜２５６を透過して第２の室２５９に移る。第１の室２５８内の二酸化炭素は二酸化炭素排出管２５２を通じて発電モジュール６０４の外部に排出される。
【０１０７】
第２の室２５９に水素及び酸素が供給されると、水素が酸素遮蔽膜２５７２を透過して第３の室に移り、電気化学反応式（６）に示す反応を引き起こすように酸素が酸素排出管２５３を通じて燃料電池１２の酸素極に供給されるか、発電モジュール６０４の外部に排出される。第３の室２６０に供給された水素は電気化学反応式（５）に示す反応を引き起こすように水素排出管２５４を通じて燃料電池１２の燃料極に再び供給される。
【０１０８】
本実施形態においても、アルデヒドやカルボン酸が第４の光触媒分解器５１３において分解されるので、アルデヒドやカルボン酸等の有害物質を排出しないようにすることができる。
【０１０９】
なお、本発明は、上記各実施形態に限定されることなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、種々の改良並びに設計の変更を行っても良い。
上記各実施形態のように燃料としてメタノールを用いた場合には、メタノールから生成される副生成物は、ホルムアルデヒド、ギ酸であったが、エタノールを燃料として用いた場合、副生成物はアセトアルデヒド、酢酸となる。
また、上記各実施形態及び変形例を適宜組み合わせてもよい。
【符号の説明】
【０１１０】
１…電子機器
４、１０４、２０４、３０４、４０４、５０４、６０４…発電モジュール（発電装置）
８…上筐体
８ｂ…採光窓
１２…燃料電池
１３、１１３、２１３、５１３…光触媒分解器
１４、１１４…燃焼器
１６…改質器
３２…蛍光管（バックライト）
４１…容器
４２、４３…光取込窓
４４ａ…光触媒膜（光触媒）
４７、４７Ａ…光触媒担持体（光触媒）
２５０、２７０…分離器
２５６…二酸化炭素遮蔽膜（気体分離膜）
２５７…酸素遮蔽膜（気体分離膜）
４７２…フィルター
【図１】
2011031242.tif 000003
【図２】
2011031242.tif 000004
【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】
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【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】
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【図１６】
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【手続補正書】
【提出日】平成22年10月15日(2010.10.15)
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００１】
本発明は、光触媒を用いて化学物質を分解する光触媒分解器を備えた電子機器に関する。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００６】
以上の課題を解決するために、本発明の電子機器は、内部空間を有する容器と、前記容器内に設けられた光触媒と、前記容器に形成され前記容器内に光を取り込む光取込窓と、を備える光触媒分解器と、前記光触媒分解器を収容した筐体と、光源と、前記光源をバックライトとする液晶ディスプレイと、燃料と酸素により電気エネルギーを生成する燃料電池を有する発電装置と、前記燃料電池から流出する流体を前記光触媒分解器に導く流路と、を備え、前記筐体は、前記筐体外の光を前記筐体内に取り込む採光窓を有し、前記光取込窓は前記光源の光を前記容器内に取り込み、前記採光窓からの前記筐体外の光を前記容器内に取り込むよう配置されていることを特徴とする。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００７】
さらに、前記発電装置は、前記光触媒分解器から供給された流体の少なくとも一部を燃焼して燃焼熱を発する燃焼器を備えることが好ましい。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００８】
また、前記発電装置は、前記光触媒分解器から供給された流体から水素と酸素の少なくともいずれかを分離する分離器を備えることが好ましい。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００９】
また、前記燃料電池は、前記分離器で分離された酸素又は水素の少なくともいずれか一方が取り込まれることが好ましい。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１２
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１３
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正１１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１４
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正１２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１５
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正１３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１６
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正１４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１７
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正１５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１８
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正１６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１９
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正１７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２０
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正１８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２１
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正１９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２２
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正２０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２３
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正２１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２４
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正２２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２５
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正２３】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部空間を有する容器と、前記容器内に設けられた光触媒と、前記容器に形成され前記容器内に光を取り込む光取込窓と、を備える光触媒分解器と、
前記光触媒分解器を収容した筐体と、
光源と、
前記光源をバックライトとする液晶ディスプレイと、
燃料と酸素により電気エネルギーを生成する燃料電池を有する発電装置と、
前記燃料電池から流出する流体を前記光触媒分解器に導く流路と、
を備え、
前記筐体は、前記筐体外の光を前記筐体内に取り込む採光窓を有し、
前記光取込窓は前記光源の光を前記容器内に取り込み、前記採光窓からの前記筐体外の光を前記容器内に取り込むよう配置されていることを特徴とする電子機器。
【請求項２】
前記発電装置は、前記光触媒分解器から供給された流体の少なくとも一部を燃焼して燃焼熱を発する燃焼器を備えることを特徴とする請求項１に記載の電子機器。
【請求項３】
前記発電装置は、前記光触媒分解器から供給された流体から水素と酸素の少なくともいずれかを分離する分離器を備えることを特徴とする請求項１に記載の電子機器。
【請求項４】
前記燃料電池は、前記分離器で分離された酸素又は水素の少なくともいずれか一方が取り込まれることを特徴とする請求項３に記載の電子機器。