(57)【要約】【課題】  超小型燃料電池システムを提供することを課題とする。【解決手段】  燃料の電気化学反応を起こして電力を出力することに用いる燃料電池発電部と、前記超小型燃料電池システム内の電気メッセージの送信、及び、電力伝送を提供することに用いる電気伝送メカニズムと、前記燃料、或いは、前記発電部の電気化学反応後の残存溶液の貯蔵、並びに、輸送に用いる燃料循環モジュールと、前記燃料の物理的性質の検出、並びに、前記物理的性質に対応する電気メッセージを出力できるセンサーモジュールと、前記物理的性質の電気メッセージに基づいて、対応する制御プロセスを選択し、且つ、実行する演算モジュール及び載置体を含み、前記発電部、前記電気伝送メカニズム、前記燃料循環モジュール、前記センサーモジュール、及び、前記演算モジュールが前記載置体内に設置されることを特徴とする。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料の電気化学反応を起こして電力を出力することに用いる燃料電池発電部と
前記超小型燃料電池システム内の電気メッセージの送信、及び、電力伝送を提供することに用いる電気伝送メカニズムと、
超小型燃料電池システム内の燃料を輸送するために用いる燃料流路を含んだ燃料循環モジュールと、
前記燃料流路局所の両相対側に対応するように設置され、前記燃料濃度の物理的性質を検出し、並びに、前記濃度の物理的性質電気メッセージを出力に用いる光センサーデバイス、及び、光源デバイスを含んだ濃度計と、
前記物理的性質の電気メッセージに基づいて、対応する制御プロセスを選択し、且つ、実行する演算モジュール、及び、
載置体を含み
前記燃料電池発電部、前記電気伝送メカニズム、前記燃料循環モジュール、前記濃度計及び前記演算モジュールが前記載置体内に設置されることを特徴とする、超小型燃料電池システム。
【請求項２】
請求項１記載の超小型燃料電池システムにおいて、前記載置体は板体構造であることを特徴とする、超小型燃料電池システム。
【請求項３】
請求項２記載の超小型燃料電池システムにおいて、前記載置体の板体構造は、板体構造で、また、前記燃料循環モジュールを設置された少なくとも１つの流路板、及び、回路板構造で、また、前記燃料電池発電部、前記電気伝送メカニズム、前記濃度計と前記演算モジュールを設置された少なくとも１つの両極板を含み、
前記燃料流路の少なくとも局所は、前記流路板内に設置され、且つ、前記流路板内の燃料流路の少なくとも一部が前記燃料電池発電部に対応すると共に燃料を前記燃料電池発電部へ送り込み、及び、前記燃料流路により残存燃料を前記燃料電池発電部から送り出すことに用いることを特徴とする、超小型燃料電池システム。
【請求項４】
請求項３記載の超小型燃料電池システムにおいて、前記燃料流路は、前記流路板の板体自体で形成する流体誘導構造であることを特徴とする、超小型燃料電池システム。
【請求項５】
請求項４記載の超小型燃料電池システムにおいて、前記燃料流路は、前記流路板内の局所の透かし彫りで形成することを特徴とする、超小型燃料電池システム。
【請求項６】
請求項４記載の超小型燃料電池システムにおいて、前記燃料循環モジュールには、前記流路板の板体自体が形成する局所中空の燃料収容空間で、且つ、前記燃料流路と連結する燃料容器を更に含むことを特徴とする、超小型燃料電池システム。
【請求項７】
請求項６記載の超小型燃料電池システムにおいて、前記燃料容器に対応して設置され、且つ、前記燃料循環モジュールの燃料容器内の燃料量に基づいて対応する電気メッセージを出力する水位計を更に含むことを特徴とする、超小型燃料電池システム。
【請求項８】
請求項７記載の超小型燃料電池システムにおいて、前記水位計には、前記燃料容器に対応して前記両極板に設置され、且つ、所定のキャパシタンス特性を具備し、また、前記燃料容器内の燃料量に基づいて対応するキャパシタンスメッセージを出力できるキャパシタンスセンサーデバイスを更に含むことを特徴とする、超小型燃料電池システム。
【請求項９】
請求項８記載の超小型燃料電池システムにおいて、前記キャパシタンスセンサーデバイスがストリップラインキャパシタンスであることを特徴とする、超小型燃料電池システム。
【請求項１０】
請求項８記載の超小型燃料電池システムにおいて、前記キャパシタンスセンサーデバイスはストリップラインキャパシタンスで、且つ、前記ストリップラインの等価キャパシタンス値、等価インダクタンス値、抵抗値、及び、これら電気信号から組み合わせたいずれかの電気信号が前記燃料の水位物理的特性のメッセージに対応することを特徴とする、超小型燃料電池システム。
【請求項１１】
請求項３記載の超小型燃料電池システムにおいて、前記流路板は前記流路板に設置されると共に前記燃料循環モジュールと連結する燃料注入口、及び、燃料流出口を更に具備することを特徴とする、超小型燃料電池システム。
【請求項１２】
請求項１１記載の超小型燃料電池システムにおいて、収容する中空構造を具備し、且つ、各々前記流路板上の燃料注入口と前記燃料流出口に対応し、且つ、各々対応する燃料注入口、及び、燃料流出口と互いに機械的に噛み合い、並びに、連結する燃料流出口、及び、燃料注入口を具える前記燃料カートリッジを更に含むことを特徴とする、超小型燃料電池システム。
【請求項１３】
請求項３記載の超小型燃料電池システムにおいて、前記載置体は、流路板の両側に各々両極板を接合することで構成され、前記流路板の両側で各々燃料を前記両極板上の燃料電池発電部へ誘導し、また、残存燃料を前記燃料電池発電部から流出するよう誘導するための燃料流路を形成することを特徴とする、超小型燃料電池システム。
【請求項１４】
請求項３記載の超小型燃料電池システムにおいて、前記載置体は、FR４基板、FR５基板、エポキシ樹脂基板、ガラス繊維基板、セラミック基板、高分子プラスチック基板、及び、複合材料基板内のいずれかの材質から選択することを特徴とする、超小型燃料電池システム。
【請求項１５】
請求項３記載の超小型燃料電池システムにおいて、前記電気伝送メカニズムには、前記両極板内に設置され、電気的接続、及び、機械的結合を提供する電気的なアクセス構造の電気コネクタを含むことを特徴とする、超小型燃料電池システム。
【請求項１６】
請求項３記載の超小型燃料電池システムにおいて、前記電気伝送メカニズムには、前記流路板に設置され、且つ、各々燃料流路と連結し、また、前記燃料流路の対外連結に提供するための燃料注入口、及び、燃料流出口を更に含むことを特徴とする、超小型燃料電池システム。
【請求項１７】
請求項３記載の超小型燃料電池システムにおいて、前記燃料電池の燃料温度の物理的性質を検出するための温度センサーデバイスを更に含むことを特徴とする、超小型燃料電池システム。
【請求項１８】
請求項１７記載の超小型燃料電池システムにおいて、前記温度センサーデバイスは、前記両極板上に設置されると共に前記燃料流路に対応することを特徴とする、超小型燃料電池システム。
【請求項１９】
請求項１７記載の超小型燃料電池システムにおいて、前記温度センサーデバイスは、前記両極板上に設置されると共に前記燃料容器に対応することを特徴とする、超小型燃料電池システム。
【請求項２０】
請求項１記載の超小型燃料電池システムにおいて、前記光源は、赤外線、可視光、及び、単一周波数の光のいずれかの光源から選択することを特徴とする、超小型燃料電池システム。
【請求項２１】
請求項１記載の超小型燃料電池システムにおいて、前記載置体には、第１局所、及び、第２局所を含み、前記燃料電池発電部、前記電気伝送メカニズムの局所、及び、前記燃料循環モジュールの局所が前記載置体の第１局所に設置され、且つ、前記電気伝送メカニズムのもう一つの局所、前記燃料循環モジュールのもう一つの局所、前記濃度計、及び、前記演算モジュールが前記載置体の第２局所に設置されることを特徴とする、超小型燃料電池システム。
【請求項２２】
請求項２１記載の超小型燃料電池システムにおいて、前記載置体の第１局所が板体構造で、前記載置体の第２局所がもう一つの板体構造で、且つ、前記第１局所は第１システム内部コネクタを含み、前記第２局所が第２システム内部コネクタを含み、且つ、前記第１システム内部コネクタと前記第２局所の第２システム内部コネクタに電気的接続と機械的結合の構造、及び、前記載置体の第１局所と第２局所に対応する燃料循環モジュールと連結する構造を含むことを特徴とする、超小型燃料電池システム。
【請求項２３】
請求項２２記載の超小型燃料電池システムにおいて、前記第１局所の第１システム内部コネクタは、前記第１局所流路板内の燃料流路と両極板内の電気伝送メカニズムの伝送インターフェースとして用いることを特徴とする、超小型燃料電池システム。
【請求項２４】
請求項２２記載の超小型燃料電池システムにおいて、前記燃料循環モジュールの燃料容器は、前記第２局所が形成する局所中空の燃料収容空間で、且つ、前記第２局所の第２システム内部コネクタは前記第２局所の燃料流路と電気伝送メカニズムの伝送インターフェースとして用いることを特徴とする、超小型燃料電池システム。
【請求項２５】
請求項２２記載の超小型燃料電池システムにおいて、前記載置体の第１局所は、各々板体構造である少なくとも1つの流路板、及び、少なくとも１つの両極板を更に含むことを特徴とする、超小型燃料電池システム。
【請求項２６】
請求項２５記載の超小型燃料電池システムにおいて、前記燃料循環モジュールは、前記燃料流路に連結する陽極流路を更に含み、前記陽極流路が前記載置体第１局所の流路板内に設置されると共に前記燃料電池発電部に対応し、且つ、前記燃料電池発電部が前記載置体第１局所の両極板内に設置されることを特徴とする、超小型燃料電池システム。
【請求項２７】
請求項２６記載の超小型燃料電池システムにおいて、前記載置体の第１局所の流路板の材質は、FR４基板、FR５基板、エポキシ樹脂基板、ガラス繊維基板、セラミック基板、高分子プラスチック基板、及び、複合材料基板内のいずれかの材質から選択することを特徴とする、超小型燃料電池システム。
【請求項２８】
請求項２６記載の超小型燃料電池システムにおいて、前記載置体の第１局所の両極板の材質は、FR４基板、FR５基板、エポキシ樹脂基板、ガラス繊維基板、セラミック基板、高分子プラスチック基板、及び、複合材料基板内のいずれかの材質から選択することを特徴とする、超小型燃料電池システム。
【請求項２９】
請求項２６記載の超小型燃料電池システムにおいて、前記燃料流路と陽極流路は、前記載置体の第１局所の流路板自体で形成する流体誘導構造であることを特徴とする、超小型燃料電池システム。
【請求項３０】
請求項２２記載の超小型燃料電池システムにおいて、前記載置体の第２局所は、各々板体構造である少なくとも１つの流路板、及び、少なくとも１つの回路板を更に含むことを特徴とする、超小型燃料電池システム。
【請求項３１】
請求項３０記載の超小型燃料電池システムにおいて、前記載置体の第２局所に設置された前記燃料循環モジュールの局所電気を前記載置体の第２局所の流路板上に設置され、及び、前記載置体第２局所に設置された前記電気伝送メカニズムの局所、前記濃度計、及び、前記演算モジュールの電気を前記載置体第２局所の回路板上に設置させることを特徴とする、超小型燃料電池システム。
【請求項３２】
請求項３１記載の超小型燃料電池システムにおいて、前記燃料循環モジュールには、前記載置体第２局所の流路板自体が形成する局所中空の燃料収容空間で、且つ、前記燃料流路と連結する燃料容器を更に含むことを特徴とする、超小型燃料電池システム。
【請求項３３】
請求項３２記載の超小型燃料電池システムにおいて、前記燃料容器に対応して設置され、且つ、前記燃料循環モジュールの燃料容器内の燃料量に基づいて対応する電気メッセージを出力する水位計を更に含むことを特徴とする、超小型燃料電池システム。
【請求項３４】
請求項３３記載の超小型燃料電池システムにおいて、前記水位計には、前記燃料容器に対応して前記載置体第２局所の回路板に設置され、且つ、所定のキャパシタンス特性を具備し、また、前記燃料容器内の燃料量に基づいて対応するキャパシタンスメッセージを出力できるキャパシタンスセンサーデバイスを更に含むことを特徴とする、超小型燃料電池システム。
【請求項３５】
請求項３４記載の超小型燃料電池システムにおいて、前記キャパシタンスセンサーデバイスがストリップラインキャパシタンスであることを特徴とする、超小型燃料電池システム。
【請求項３６】
請求項３５記載の超小型燃料電池システムにおいて、前記キャパシタンスセンサーデバイスはストリップラインキャパシタンスで、且つ、前記ストリップラインの等価キャパシタンス値、等価インダクタンス値、抵抗値、及び、これら電気信号から組み合わせたいずれかの電気信号が前記燃料の水位物理的特性のメッセージに対応することを特徴とする、超小型燃料電池システム。
【請求項３７】
請求項１記載の超小型燃料電池システムにおいて、前記燃料循環モジュールは、前記燃料流路内の燃料、及び、残存溶液の循環を駆動するための流体駆動器を更に含むことを特徴とする、超小型燃料電池システム。
【請求項３８】
請求項３７記載の超小型燃料電池システムにおいて、前記流体駆動器には、
流体の単一方向に流動するよう制限するデバイスである少なくとも１つの逆止弁と、
前記燃料流路の前記燃料電池発電部付近において形成するエリアで、その中の流体が前記燃料電池発電部の電気化学反応の反応熱による加熱できる加熱部、及び、
前記燃料循環モジュールの前記燃料容器側付近に位置するエリアで、前記冷却部の流体が低温環境に相対して冷却させることができる冷却部を含むことを特徴とする、超小型燃料電池システム。
【請求項３９】
請求項３７記載の超小型燃料電池システムにおいて、前記流体駆動器には、
流体の単一方向に流動するよう制限するデバイスである少なくとも１つの逆止弁と、
前記燃料循環モジュール内に設置され、燃料を加熱することに用いる加熱器、及び、
前記燃料循環モジュールの前記燃料容器側付近に位置するエリアで、前記冷却部の流体が低温環境に相対して冷却させることができる冷却部を含むことを特徴とする、超小型燃料電池システム。
【請求項４０】
請求項３９記載の超小型燃料電池システムにおいて、前記加熱器が電気抵抗式加熱線で構成されることを特徴とする、超小型燃料電池システム。
【請求項４１】
請求項１記載の超小型燃料電池システムにおいて、前記電気伝送メカニズムは、出力した電力を所定の電圧出力に変換するための電圧変換手段を含むことを特徴とする、超小型燃料電池システム。
【請求項４２】
請求項４１記載の超小型燃料電池システムにおいて、前記電圧変換手段は昇圧手段、降圧手段、及び、昇降圧手段のいずれかの手段から選択することを特徴とする、超小型燃料電池システム。
【請求項４３】
請求項１記載の超小型燃料電池システムにおいて、前記演算モジュールには、ロジック演算、及び、制御プログラムを搭載できるマイクロコントローラーを更に含むことを特徴とする、超小型燃料電池システム。
【請求項４４】
請求項１記載の超小型燃料電池システムにおいて、前記演算モジュールには、任意のロジック制御のゲートチップであるマイクロコントローラーを更に含むことを特徴とする、超小型燃料電池システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一種の超小型燃料電池システムに関り、燃料電池の数種類のセンサー装置を統合することに用い、且つ、特に、回路板構造（ＰＣＢ ｂａｓｅ）を通じて統合した超小型燃料電池システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の燃料電池は、低汚染、燃料本体の補充が簡単、高いエネルギー密度と高いエネルギー転換効率等の特徴を有し、将来電池の主流になると予測され、特に携帯型電子商品の使用において、更にその重要性が増している。しかしながら、従来の燃料電池において、小型化とモジュール化設計について、この種の技術が不足していた。
【０００３】
これにより、本発明の発明者は、従来の燃料電池の欠陥に鑑み、小型化とモジュール化した燃料電池システムを提供するため一種の超小型燃料電池システムを発明するに至った。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明である超小型燃料電池システムの主な目的は、回路板構造で統合した超小型燃料電池システムを提供することで、燃料電池の体積を縮小することにある。
【０００５】
本発明である超小型燃料電池システムの別の目的は、マイクロ微細化したセンサーデバイスを提供することで、小型化した燃料電池を達成することにある。
【０００６】
さらに、本発明である超小型燃料電池システムの別の目的は、回路板構造において、電気的接続と機械結合を提供することで、モジュール化された燃料電池を達成することにある。
【０００７】
さらに、本発明である超小型燃料電池システムの別の目的は、流体駆動器を提供し、燃料電池の燃料循環の提供に用いることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前述の目的を達成するため、本発明の超小型燃料電池システムには、燃料の電気化学反応を起こして電力を出力することに用いる燃料電池発電部と、前記超小型燃料電池システム内の電気メッセージの送信及び電力伝送を提供することに用いる電気伝送メカニズムと、前記燃料或いは前記発電部の電気化学反応後の残存溶液の貯蔵並びに輸送に用いる燃料循環モジュールと、前記燃料の物理的性質の検出、並びに前記物理的性質に対応する電気メッセージを出力できるセンサーモジュールと、前記物理的性質の電気メッセージに基づいて、対応する制御プロセスを選択し、且つ実行する演算モジュール及び載置体を含み、前記発電部、前記電気伝送メカニズム、前記燃料循環モジュール、前記センサーモジュール及び前記演算モジュールが前記載置体内に設置される。
【０００９】
前述の燃料循環モジュールは、前記燃料流路内の燃料及び残存溶液の循環を駆動するための流体駆動器を更に具える。前記流体駆動器は、少なくとも逆止弁、加熱部及び冷却部を更に含む。逆止弁は、流体を単一方向に流動するよう制限するデバイスで、加熱部は前記燃料流路の前記発電部付近において形成するエリアで、前記加熱部の流体が前記発電部の電気化学反応の反応熱による加熱させることができ、及び冷却部は前記燃料循環モジュールの前記燃料容器側付近に位置するエリアで、前記冷却部の流体が低温環境に相対して冷却させることができる。その他、更に加熱器を増設することで、前記加熱部の作用を代替することに用い、また前記加熱器を通じて前記燃料循環モジュールの局所を加熱することで、前記燃料循環モジュール内の燃料流動を生じさせる。
【００１０】
前記技術を熟知する者に本発明の目的、特徴及び効果について理解していただくため、下記の具体的な実施例を介し付属の図面を組み合わせることで、本発明に対する詳細な説明を後記のとおり行うものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
図１は、本発明である超小型燃料電池システムのシステムデバイス関係図で、前記超小型燃料電池システムは発電部１、電気伝送メカニズム２、燃料循環モジュール３、センサーモジュール４及び演算モジュール５を具備し、前記発電部１の運転に要する燃料の提供並びに燃料の濃度、温度或いは燃料量等の物理的性質を監視し、且つ前記発電部１が対応する負荷６に要する電力の出力を同時に制御できるよう用いている。本発明の超小型燃料電池システムにおいて、前記燃料電池の発電部１は、触媒物質のエネルギー変換器を具備し、且つ水素リッチ燃料及び酸素燃料と同時に電気化学反応を起こし、また更に化学エネルギーを電気エネルギーに転換して出力することに用いることができ、例えば直接メタノール型燃料電池はＤｕＰｏｎｔ社製のＮａｆｉｏｎ膜でエネルギー転換を提供する媒介を使用することができ、またメタノール溶液と酸素ガスの電気化学反応を起こすことで電力を発生して出力することができる。前記電気伝送メカニズム２は、前記発電部１の電力を外部の前記負荷６へ伝送することに用いる。前記燃料循環モジュール３は、前記発電部１の運転に要する燃料或いは前記発電部１の電気化学反応後の残存溶液を貯蔵並びに輸送することに用いる。前記センサーモジュール４は、前記燃料電池の燃料の濃度、容量或いは温度等の物理的性質を検出することに用い、且つ前記センサーモジュール４がこれら物理的性質に対応した電気メッセージを出力できる。及び前記演算モジュール５は、前記センサーモジュール４がフィードバック（ｆｅｅｄｂａｃｋ）した電気メッセージを捕捉でき、また前記フィードバックした電気メッセージに基づいて対応した制御プロセスを実行することができる。
【００１２】
図２及び図３について、図２は本発明である超小型燃料電池システムの具体的な実施例の立体透視図で、図３が本発明である超小型燃料電池システムの両極板の表面側面図である。本発明の超小型燃料電池システムは、更に載置体７を備し、前記載置体７は前述の前記超小型燃料電池システムの発電部１、電気伝送メカニズム２、燃料循環モジュール３、センサーモジュール４及び演算モジュール５を設置することに用い、前記載置体７が第１局所７１及び第２局所７２を含み、前記発電部１を前記載置体７の第１局所７１に設置し、且つ前記電気伝送メカニズム２、前記燃料循環モジュール３、前記センサーモジュール４及び前記演算モジュール５を前記載置体７の第２局所７２に設置する。更に、前記載置体７を板体構造とすることができ、且つ前記載置体７の材質はFR４基板、FR５基板、エポキシ樹脂基板、ガラス繊維基板、セラミック基板、高分子プラスチック基板及び複合材料基板のいずれかの材質を選択できる。
【００１３】
前述の電気伝送メカニズム２には、前記超小型燃料電池システム内の各種電気的接続を含み、且つ少なくともシステム外部コネクタ８を具備し、前記システム外部コネクタ８は電気的なアクセス構造で、前記負荷６まで電気的接続（ｅｌｅｃｔｒｉｃ ｃｏｎｎｅｃｔ）及び機械的結合（ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ｅｎｇａｇｅｍｅｎｔ）を提供することで、前記演算モジュール５と前記負荷６のメッセージ出力或いは入力を達成し、及び前記発電部１で発生した電力を前記負荷６への伝送を達成する。その他、前記システム外部コネクタ８は、更に前記燃料流路３２の対外連結として使用する燃料注入口８１と燃料流出口８２を含み、及び前記電気伝送メカニズム２の電気的接続に用いる電気コネクタ８３も含む。
【００１４】
前述の燃料循環モジュール３は、燃料容器３１及び燃料流路３２を具備し、前記燃料容器３１は前記発電部１の運転に要する燃料或いは前記発電部１の電気化学反応後の残存溶液を貯蔵し、且つ前記燃料流路３２は前記発電部１の運転に要する燃料或いは前記発電部１の電気化学反応後の残存溶液を輸送する。前記燃料容器３１は、前記載置体７の第２局所７２内の収容空間に設置され、前記燃料流路３２が前記載置体７内の流体誘導構造に設置され、且つ前記燃料流路３２の局所が陽極流路３３を形成することで、前記陽極流路３３が前記発電部１の陽極反応部に対応して、前記発電部１の電気化学反応に要する陽極燃料を提供させることができる。
【００１５】
前述のセンサーモジュール４は、濃度計４１、水位計４２及び温度センサーデバイス４３を具備し、各々前記燃料電池の燃料濃度、容量或いは温度等の物理的性質を検出することに用いる。
【００１６】
前述の電気伝送メカニズム２は、電圧変換器２１を具備し、前記電圧変換器２１は昇圧変換器、降圧変換器或いは昇降圧の直流変換器とすることができ、出力した電力を所定の電圧出力に変換することに用い、且つ前記電圧変換器２１が前記載置体７の両極板７４に設置され、また回路板技術を通じて達成する。
【００１７】
図４及び図６について、図４は本発明である超小型燃料電池システムの流路板の立体図で、且つ図６が本発明である超小型燃料電池システムの側断面図である。前記燃料容器３１は、前記載置体７の流路板７３局所の透かし彫りで形成し、同様に、前記燃料流路３２及び前記陽極流路３３も前記載置体７の流路板７３内の局所を透かし彫りで形成しい、且つ前記燃料容器３１と前記燃料流路３２及び前記陽極流路３３が相互に連結し、前記陽極流路３３は前記発電部１の陽極部に対応し、前記燃料容器３１の燃料を、前記燃料流路３２を経由して前記陽極流路３３へ送り込むことで、更に前記発電部１の陽極部に供給させることができる。
【００１８】
更に、前記センサーモジュール４の濃度計４１は、光センサーデバイス４１ａ及び光源デバイス４１ｂを具備し、前記光センサーデバイス４１ａは少なくとも光センサーを具え、前記光センサーデバイス４１ａは光感光性デバイスを利用して光信号を電気信号に変換するセンサーで、且つ前記光センサーは受光量に基づいて対応する電気メッセージを出力し、一般的に電流メッセージを出力する。及び前記光源デバイス４１ｂは光源を提供し、且つ前記光源が赤外線、可視光或いは単一周波数の光とすることがきる。更に、前記光センサーデバイス４１ａ及び光源デバイス４１ｂの設置は、前記燃料循環モジュール３の燃料容器３１に合わせ、前記光源デバイス４１ｂから出射した光源は前記燃料容器３１内の燃料を透過して前記光センサーデバイス４１ａが燃料を通過して出射された光源を受けることができる。光源デバイス４１ｂが燃料を照射する時、前記燃料容器３１内の燃料が異なる濃度の状態において、前記燃料は異なる光学的性質を有し、前記光センサーの出力した電気メッセージが燃料濃度と関係性を持ち、且つ前記演算モジュール５が前記光センサーの出力した電気メッセージと燃料濃度との関連情報を保存する。これにより、前記センサーモジュール４の濃度計４１が電気メッセージを前記演算モジュール５へフィードバックした時、前記演算モジュール５が前記関係情報に基づいて、対応する燃料濃度を取得して判断し、且つ前記演算モジュール５は同時に対応する制御プロセスを実行できる。
【００１９】
前述の光センサーデバイス４１ａ及び光源デバイス４１ｂは、前記燃料循環モジュール３の燃料流路３２（図２に示す）或いは前記燃料循環モジュール３内のいずれかの構成部材箇所に合わせて設置することで、前記光源デバイス４１ｂの出射した光源が前記燃料循環モジュール３内の燃料を透過してから前記光センサーデバイス４１ａは燃料を通過して出射された光源を受け取ることができる。
【００２０】
その他、前述の温度センサーデバイス４３は前記載置体７の流路板７３内に設置でき、また前記燃料循環モジュール３の燃料容器３１に対応し、燃料の温度を検知することに用いることができる。
【００２１】
図２及び図５について、図５は本発明である超小型燃料電池システム両極板の別の表面側面図である。前記センサーモジュール４の水位計４２は、キャパシタンスセンサーデバイス４２ａを具備し、前記キャパシタンスセンサーデバイス４２ａが所定のキャパシタンス特性を具え、且つ前記キャパシタンスセンサーデバイス４２ａは前記燃料循環モジュール３の燃料容器３１内の燃料量に基づき対応するキャパシタンスメッセージを出力する。更に、前記キャパシタンスセンサーデバイス４２ａの設置は、前記燃料循環モジュール３の燃料容器３１に合わせ、前記キャパシタンスセンサーデバイス４２ａが前記燃料容器３１内の燃料量或いは燃料の高度が変更した後、前記キャパシタンスセンサーデバイス４２ａは異なる燃料容量に基づいて異なるキャパシタンス値を有することができ、且つ前記演算モジュール５が前記キャパシタンスセンサーデバイス４２ａと出力したキャパシタンスメッセージとキャパシタンス値との関連情報を保存する。これにより、前記センサーモジュール４の水位計４２が電気メッセージを前記演算モジュール５へフィードバックした時、前記演算モジュール５は前記関連情報に基づいて、対応する燃料量を取得して判断でき、且つ前記演算モジュール５は同時に対応する制御プロセスを実行できる。
【００２２】
前述の前記キャパシタンスセンサーデバイス４２ａは、その他ストリップラインｓｔｒｉｐ ｌｉｎｅで代替することができ、これにより前記ストリップラインの電気信号の測定を通じて燃料の物理的特性メッセージを得ることができ、且つ測定したストリップラインの電気信号はストリップラインデバイスの等価キャパシタンス値、等価インダクタンス値、抵抗値或いはこれら電気信号の組み合わせとすることができる。前述の演算モジュール５は、更にマイクロコントローラー５１を具備し、前記マイクロコントローラー５１はロジック演算及び制御プログラムを搭載でき、若しくは前記マイクロコントローラー５１も任意のロジック制御のゲートチップとすることができる。これにより、前記マイクロコントローラー５１を通じて前記電気伝送メカニズム２が伝送したメッセージを読み取ることができ、これらメッセージには前記センサーモジュール４がフィードバックする各電気メッセージを含むことができる。
【００２３】
図２と図６を再度見ると、本発明である超小型燃料電池システムの載置体７は、少なくとも１つの流路板７３及び少なくとも１つの両極板７４を含み、前記流路板７３と前記両極板７４は各々板体構造で、且つ前記載置体７は前記流路板７３と前記両極板７４の相互接合によって構成される。前述の燃料流路３２の局所を前記流路板７３内に設置し、前記両極板７４の前記載置体７の第１局所７１に対応する箇所が前記発電部１を構成し、且つ前記流路板７３内の燃料流路３２の少なくとも一部が前記発電部１に対応し、前記流路板７３内の燃料流路３２を通じて前記燃料容器３１の燃料を前記発電部１へ送り込み、若しくは前記燃料流路３２を経由して前記発電部１の電気化学反応後の残存物を前記発電部１から送り出すことに用いる。更に、前記流路板７３と前記両極板７４の材質は各々FR４基板、FR５基板、エポキシ樹脂基板、ガラス繊維基板、セラミック基板、高分子プラスチック基板及び複合材料基板内のいずれかの材質から選択することができる。その他、前記燃料流路３２は、前記流路板７３の板体本体で形成する流体誘導構造である。
【００２４】
前述の両極板７４は、回路板構造として形成することができ、且つ前記電気伝送メカニズム２、前記センサーモジュール４及び前記演算モジュール５は各々回路板技術を通じて前記両極板７４上に設置することができる。更に、前記燃料循環モジュール３も前記流路板７３に設置することができ、且つ前記燃料容器３１は前記流路板７３の板体本体で形成する局所中空の燃料収容空間である。
【００２５】
その他、前述の載置体７は、流路板７３の両側に各々両極板７４を接合して構成されることができる。前記流路板７３の両側が燃料を前記両極板７４上の発電部１まで誘導することで、出力できる電力の電気化学反応を起こし、また反応後の残存物を前記発電部１から流出するよう誘導するため各々燃料流路３２を形成する。
【００２６】
図７は、本発明である超小型燃料電池システムの別の具体的な実施例の側面図である。本発明の超小型燃料電池システム載置体７の第１局所７１と第２局所７２は、分離構造で、前記第１局所７１は更に少なくとも１つの流路板７５、少なくとも１つの両極板７６及び第１システム内部コネクタ９Ａを含み、且つ前記第２局所７２は更に少なくとも１つの第２システム内部コネクタ９Ｂを含む。前記流路板７５と前記両極板７６は各々板体構造で、前記第１システム内部コネクタ９Ａと前記第２局所７２の第２システム内部コネクタ９Ｂは電気的接続と機械的結合を具備すると共に同時に相互が噛合できるコネクタ構造で、且つ前記流路板７５と前記両極板７６は側面の相互接合で構成される。前述の燃料流路３２の局所が前記流路板７５内に設置され、前記燃料流路３２のもう一つの局所が前記第２局所７２内に設置され、前記電気伝送メカニズム２の局所が前記両極板７６内に設置され、前記電気伝送メカニズム２のもう一つの局所が前記第２局所７２内に設置され、前記センサーモジュール４及び前記演算モジュール５が各々回路板技術を通じて前記第２局所７２内に設置することができ、前記発電部１が前記両極板７６内に設置され、及び前記流路板７５内の燃料流路３２の一部が前記発電部１に対応し、前記燃料容器３１の燃料を前記発電部１へ送り込み、或いは前記燃料流路３２により前記発電部１の電気化学反応後の残存物を前記発電部１から送り出すことに用いる。
【００２７】
前記第１局所７１の流路板７５、前記第１局所７１の両極板７６及び前記第２局所７２の材質は、各々FR４基板、FR５基板、エポキシ樹脂基板、ガラス繊維基板、セラミック基板、高分子プラスチック基板及び複合材料基板内のいずれかの材質を選択できる。
【００２８】
その他、前記第１局所７１の第１システム内部コネクタ９Ａは、前記第１局所７１流路板７５内の燃料流路３２と両極板７６内の電気伝送メカニズム２の伝送インターフェースとして用いる。前記第２局所７２の第２システム内部コネクタ９Ｂは、前記第２局所７２の燃料流路３２と電気伝送メカニズム２の伝送インターフェースとして用いる。これにより、前記第１システム内部コネクタ９Ａと前記第２システム内部コネクタ９Ｂの噛合を通じて、前記第１局所７１内の燃料流路３２を前記第２局所７２内の燃料流路３２に連結させることができ、且つ前記第１局所７１内の電気伝送メカニズム２を前記第２局所７２内の電気伝送メカニズム２に電気的に接続させることができる。
【００２９】
更に、前記燃料循環モジュール３の燃料容器３１は、前記第２局所７２で形成した局所中空の燃料収容空間である。
【００３０】
その他、前述の燃料循環モジュール３内の燃料流路３２は、重力効果及びサイフォン現象を通じて燃料或いは残存溶液を輸送する。
【００３１】
図８は、本発明である超小型燃料電池システムの燃料循環モジュールの局所デバイスの断面図である。本発明の超小型燃料電池システムにおいて、前述の燃料循環モジュール３は、前記燃料流路３２内の燃料及び残存溶液の循環を駆動するための流体駆動器３４を更に具える。前記流体駆動器３４は、少なくとも逆止弁３４ａ、加熱部３４ｂ及び冷却部３４ｃを更に含む。逆止弁３４ａは、流体を単一方向に流動するよう制限するデバイスで、加熱部３４ｂは前記燃料流路３２の前記発電部１付近において形成するエリアで、前記加熱部３４ｂの流体が前記発電部１の電気化学反応の反応熱による加熱させることができ、及び冷却部３４ｃは前記燃料循環モジュール３の前記燃料容器３１側付近に位置するエリアで、前記冷却部３４ｃの流体が低温環境に相対して冷却させることができる。これにより、本発明である超小型燃料電池システムの発電部１で電気化学反応が起こった時、前記燃料循環モジュール３内の燃料が前記逆止弁３４ａで制限された流体の流動方向に従って流動させることで、燃料及び残存溶液の循環を達成できる。
【００３２】
前述の流体駆動器３４は、更に加熱器３４dを含み、前記加熱器３４dは電気抵抗式加熱線で構成され、また前記燃料流路３２内に設置されることで、前記加熱部３４ｂの加熱機能を代替できる。
【００３３】
前述の各実施例に基づき、本発明である超小型燃料電池システムの発電部１が電気化学反応を起こしている時、前記燃料循環モジュール３の燃料容器３１内の燃料が前記燃料流路３２により前記発電部１へ送り込み、且つ前記発電部１で電気化学反応を起こした後に形成した残存溶液がもう一度前記燃料流路３２を経由して前記燃料容器３１へ送り込む。更に、本発明である超小型燃料電池システムの発電部１が電気化学反応を起こして電力を出力する時、前記電気伝送メカニズム２を通じて電気を前記超小型燃料電池システムの外部負荷６へ伝送し、且つその電力が前記電気伝送メカニズム２内の電圧変換器２１を経由した時、前記負荷６の電力需要に合わせるため、所定電圧の電力を出力することができる。
【００３４】
その他、本発明である超小型燃料電池システムの発電部１で電気化学反応を起こして電力を出力する過程において、前記センサーモジュール４の濃度計４１、水位計４２及び温度センサーデバイス４３が各々前記燃料電池の燃料の濃度、容量及び温度等の物理的性質を検出することができ、またこれら物理的性質の電気メッセージを前記演算モジュール５のマイクロコントローラー５１へフィードバックすることで、前記マイクロコントローラー５１が前記フィードバックした電気メッセージに基づいて、対応する制御プロセスを実行させることができる。
【００３５】
図９は、本発明である超小型燃料電池システムの更なる具体的な実施例の流路板の立体図である。前述の本発明である超小型燃料電池システムにおいて、前記燃料循環モジュール３は前記燃料流路３２と前記陽極流路３３から構成され、且つ前記濃度計４１と温度センサーデバイス４３を前記燃料流路３２の局所に設置でき、前記光センサーデバイス４１ａと光源デバイス４１ｂを対応する前記燃料流路３２の局所の両側に設置する。更に、本発明である超小型燃料電池システムは、更に一歩進んで燃料カートリッジ１０を含み、前記燃料カートリッジ１０は燃料を収容する中空構造を具備し、且つ前記燃料カートリッジ１０は各々前記流路板７３上の燃料注入口８１と燃料流出口８２に対応する燃料流出口１０１及び燃料注入口１０２を具えることで、前記燃料流出口１０１及び燃料注入口１０２と各々対応する燃料注入口８１及び燃料流出口８２が相互に機械噛合すると共に相互に連結することができる。これにより前記燃料カートリッジ１０内の燃料は、前記燃料流出口１０１及び前記燃料注入口８１を経由して前記流路板７３内の燃料流路３２に流入してから前記陽極流路３３を通じて前記発電部１に供給し、及び前記発電部１の残存燃料が前記燃料流出口８２及び前記燃料注入口１０２を経由して前記燃料カートリッジ１０内へ回収できる。
【００３６】
本発明は、具体的な実施例で上記のとおりに開示したが、開示した具体的な実施例が本発明として限定的に用いることではなく、当前記技術を熟知する者は本発明の精神と範囲に基づき各種の改変と修飾を行なうことができ、行なった改変或いは修飾も全て本発明の保護範疇にあり、本発明の保護範囲は、特許請求の範囲に定義するものを基準とする。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明である燃料電池システムのシステムデバイスの関係図である。
【図２】本発明である燃料電池システムの具体的な実施例の立体透視図である。
【図３】本発明である燃料電池システムの両極板の表面側面図である。
【図４】本発明である燃料電池システムの流路板の立体図である。
【図５】本発明である燃料電池システムの両極板の別の表面側面図である。
【図６】本発明である燃料電池システムの側断面図である。
【図７】本発明である燃料電池システムの別の具体的な実施例の側面図である。
【図８】本発明である燃料電池システムの燃料循環モジュールの局所デバイス断面図である。
【図９】本発明である超小型燃料電池システムの更なる具体的な実施例の流路板立体図である。
【符号の説明】
【００３８】
１  発電部
２  電気伝送メカニズム
２１  電圧変換器
３  燃料循環モジュール
３１  燃料容器
３２  燃料流路
３３  陽極流路
３４  流体駆動器
３４ａ  逆止弁
３４ｂ  加熱部
３４ｃ  冷却部
３４ｄ  加熱器
４  センサーモジュール
４１  濃度計
４１ａ  光センサーデバイス
４１ｂ  光源デバイス
４２  水位計
４２ａ  キャパシタンスセンサーデバイス
４３  温度センサーデバイス
５  演算モジュール
５１  マイクロコントローラー
６  負荷
７  載置体
７１  第１局所
７２  第２局所
７３  流路板
７４  両極板
７５  流路板
７６  両極板
８  システム外部コネクタ
８１  燃料注入口
８２  燃料流出口
８３  電気コネクタ
９Ａ  第１システム内部コネクタ
９Ｂ  第２システム内部コネクタ
１０  燃料カートリッジ
１０１  燃料流出口
１０２  燃料注入口
【図１】
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【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】
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【図８】
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【図９】
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