(57)【要約】【課題】重力方向に対する傾きが変化したときに、回収装置に導入される気体の導入口が水に浸されないようにすることのできる回収装置、発電システム及び電子機器を提供する。【解決手段】水回収器８は、燃料が供給されることにより発電する発電セル３で生成される排出物を回収する回収器本体８０と、排出物が導入される第一及び第二の導入口８２，８３と、を備える。そして、第一及び第二の導入口８２，８３は、例えば、回収器本体８０の互いに対向する対向面８０a，８０bに設けられ、これらの対向面８０a，８０bに対して平行方向から見た際に、回収器本体８０における対角関係となる位置に配置されている。【選択図】図２
2009076312.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
気体が導入されるとともに液体を回収する回収器本体と、
前記液体が流通して前記回収器本体に回収される導入口と、を備え、
前記導入口は前記回収器内において前記液体によって覆われないことを特徴とする回収装置。
【請求項２】
前記導入口を複数備えるとともに前記複数の導入口のうち少なくとも一つは前記液体によって覆われないことを特徴とする請求項１に記載の回収装置。
【請求項３】
前記回収器本体は液体を通さないで気体を通す気液分離膜を備え、
前記気体が前記気液分離膜から排出されることを特徴とする請求項１又は２に記載の回収装置。
【請求項４】
前記気液分離膜は前記回収器内において前記液体によって全面が覆われないことを特徴とする請求項３に記載の回収装置。
【請求項５】
前記気液分離膜を複数備えるとともに前記複数の気液分離膜のうち少なくとも一つは前記回収器内において前記液体によって全面が覆われないことを特徴とする請求項３に記載の回収装置。
【請求項６】
前記導入口の上流側に設けられて前記導入口に前記液体を供給する又は前記液体の供給を停止する導入口開閉手段と、
前記回収器本体の傾きを検出する傾き検出手段と、
前記傾き検出手段によって検出した傾きに応じて前記導入口から前記液体を導入するよう前記導入口開閉手段の開閉を制御する制御部と、
を備えることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の回収装置。
【請求項７】
前記複数の導入口の上流側に設けられて前記複数の導入口にそれぞれ前記液体を供給する又は前記液体の供給を停止する導入口開閉手段と、
前記回収器本体の傾きを検出する傾き検出手段と、
前記傾き検出手段によって検出した傾きに応じて前記複数の導入口のうち前記回収器本体の重力方向に対して上側に位置する導入口から前記液体を導入するよう前記複数の導入口開閉手段の開閉を制御する制御部と、
を備えることを特徴とする請求項２〜５のいずれか一項に記載の回収装置。
【請求項８】
前記回収器本体に設けられて前記回収器本体に供給された前記気体及び液体のうち前記気液分離膜によって分離された液体を排出する排出口を更に備えることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の回収装置。
【請求項９】
前記排出口を複数備え、
前記複数の排出口の下流側に設けられて前記複数の排出口からそれぞれ前記液体を排出する又は前記液体の排出を停止する排出口開閉手段と、
前記回収器本体の傾きを検出する傾き検出手段と、
前記傾き検出手段によって検出した傾きに応じて前記複数の排出口のうち前記回収器本体の重力方向に対して下側に位置する排出口から前記液体を排出するよう前記複数の排出口開閉手段の開閉を制御する制御部と、
を備えることを特徴とする請求項８に記載の回収装置。
【請求項１０】
前記気体及び液体は、燃料が供給されることにより発電する発電部で生成される副生成物であることを特徴とする請求項１〜９のいずれか一項に記載の回収装置。
【請求項１１】
燃料を貯留する燃料容器と、
前記燃料容器に対して着脱自在に設けられ、前記燃料容器から燃料が供給されることにより発電する発電部と、
請求項１〜１０のいずれか一項に記載の回収装置と、を備えることを特徴とする発電システム。
【請求項１２】
前記回収装置は前記燃料容器の一部に設けられていることを特徴とする請求項１１に記載の発電システム。
【請求項１３】
請求項１２に記載の発電システムと、前記発電システムにおいて生成された電力が供給され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、燃料が供給されることにより発電する発電部で生成される副生成物を回収する回収装置、この回収装置を備えた発電システム及びこの発電システムを備えた電子機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年では、携帯電話機、ノート型パーソナルコンピュータ、デジタルカメラ、腕時計、ＰＤＡ（Personal Digital Assistance）、電子手帳等といった小型電子機器がめざましい進歩・発展を遂げている。電子機器の電源として、アルカリ乾電池、マンガン乾電池といった一次電池又はニッケル−カドミウム蓄電池、ニッケル−水素蓄電池、リチウムイオン電池といった二次電池が用いられている。今日では、一次電池及び二次電池の代替えのために、高いエネルギー利用効率を実現できる燃料電池についての研究・開発が盛んに行われている。
【０００３】
燃料電池は、燃料と大気中の酸素とを電気化学的に反応させて化学エネルギーを電気エネルギーに変換するものであり、燃料の化学エネルギーを直接電気エネルギーに変換する電気化学反応を利用しており、この反応の際に水素と酸素から水が生成される。その他、二酸化炭素や未反応の水素や空気等も排出され、このような排気ガスに含まれて生成水が排出される。
重力方向が一定であり傾いたりすることがない大型の装置においては、生成水を回収するために排気ガスは熱交換器などで冷却され、液化した生成水は容器にためられて、気体は容器の上部から大気に排気されることが検討されている。
例えば、特許文献１の携帯機器用の小型燃料電池においては、燃料カートリッジ内に吸着剤を設けて燃料電池から排出された生成水を回収している。
【特許文献１】特開２００５−２３５５７５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
比較的大型の装置においては、重力方向が一定であり傾いたりすることがないので、ガスの排気経路を確保することができる。一方、携帯機器のように重力のかかる方向が一定でない場合には、傾きによってはガスの排気経路が容易に塞がれてしまう可能性がある。また、特に携帯機器に搭載される水を回収するための容器は水が漏れ出ないように気液分離膜を備えるものがあり、上述のようにガスの排出経路が塞がれた場合には、気液分離膜に必要以上の圧力が印加され、そこから水が漏れ出るおそれがあるという問題がある。
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、重力方向に対する傾きが変化したときに、回収装置に導入される気体の導入口が水に浸されないようにすることのできる回収装置、発電システム及び電子機器を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を解決するため、請求項１の発明は、気体が導入されるとともに液体を回収する回収器本体と、
前記液体が流通して前記回収器本体に回収される導入口と、を備え、
前記導入口は前記回収器内において前記液体によって覆われないことを特徴とする。
【０００６】
請求項２の発明は、請求項１に記載の回収装置において、
前記導入口を複数備えるとともに前記複数の導入口のうち少なくとも一つは前記液体によって覆われないことを特徴とする。
請求項３の発明は、請求項１又は２に記載の回収装置において、
前記回収器本体は液体を通さないで気体を通す気液分離膜を備え、
前記気体が前記気液分離膜から排出されることを特徴とする。
請求項４の発明は、請求項３に記載の回収装置において、
前記気液分離膜は前記回収器内において前記液体によって全面が覆われないことを特徴とする。
請求項５の発明は、請求項３に記載の回収装置において、
前記気液分離膜を複数備えるとともに前記複数の気液分離膜のうち少なくとも一つは前記回収器内において前記液体によって全面が覆われないことを特徴とする。
請求項６の発明は、請求項１〜５のいずれか一項に記載の回収装置において、
前記導入口の上流側に設けられて前記導入口に前記液体を供給する又は前記液体の供給を停止する導入口開閉手段と、
前記回収器本体の傾きを検出する傾き検出手段と、
前記傾き検出手段によって検出した傾きに応じて前記導入口から前記液体を導入するよう前記導入口開閉手段の開閉を制御する制御部と、
を備えることを特徴とする。
請求項７の発明は、請求項２〜５のいずれか一項に記載の回収装置において、
前記複数の導入口の上流側に設けられて前記複数の導入口にそれぞれ前記液体を供給する又は前記液体の供給を停止する導入口開閉手段と、
前記回収器本体の傾きを検出する傾き検出手段と、
前記傾き検出手段によって検出した傾きに応じて前記複数の導入口のうち前記回収器本体の重力方向に対して上側に位置する導入口から前記液体を導入するよう前記複数の導入口開閉手段の開閉を制御する制御部と、
を備えることを特徴とする。
請求項８の発明は、請求項１〜５のいずれか一項に記載の回収装置において、
前記回収器本体に設けられて前記回収器本体に供給された前記気体及び液体のうち前記気液分離膜によって分離された液体を排出する排出口を更に備えることを特徴とする。
請求項９の発明は、請求項８に記載の回収装置において、
前記排出口を複数備え、
前記複数の排出口の下流側に設けられて前記複数の排出口からそれぞれ前記液体を排出する又は前記液体の排出を停止する排出口開閉手段と、
前記回収器本体の傾きを検出する傾き検出手段と、
前記傾き検出手段によって検出した傾きに応じて前記複数の排出口のうち前記回収器本体の重力方向に対して下側に位置する排出口から前記液体を排出するよう前記複数の排出口開閉手段の開閉を制御する制御部と、
を備えることを特徴とする。
請求項１０の発明は、請求項１〜９のいずれか一項に記載の回収装置において、
前記気体及び液体は、燃料が供給されることにより発電する発電部で生成される副生成物であることを特徴とする。
請求項１１の発明は、発電システムにおいて、
燃料を貯留する燃料容器と、
前記燃料容器に対して着脱自在に設けられ、前記燃料容器から燃料が供給されることにより発電する発電部と、
請求項１〜１０のいずれか一項に記載の回収装置と、を備えることを特徴とする。
請求項１２の発明は、請求項１１に記載の発電システムにおいて、
前記回収装置は前記燃料容器の一部に設けられていることを特徴とする。
請求項１３の発明は、電子機器において、
請求項１２に記載の発電システムと、前記発電システムにおいて生成された電力が供給される電子機器本体とを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、重力方向に対する傾きが変化したときに、回収装置に導入される気体の導入口が水に浸されないようにすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、図面を参照しながら本発明を実施するための最良の形態について説明する。ただし、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。
[第一の実施の形態]
図１は、発電システム１００の概略構成を示したブロック図である。
発電システム１００は、燃料容器１と、燃料容器１から供給された発電用燃料と、後述の発電セル３から排出された水とから水素を生成する反応装置２と、水素の電気化学反応により電気エネルギーを生成する発電セル（発電部）３と、を備えている。また、発電システム１００は、反応装置２で生成された水素ガスを加湿して発電セル３のアノードに供給する第一の加湿器４、発電セル３のカソードに供給する空気を加湿する第二の加湿器５を備えている。
発電システム１００は、発電セル３のアノードで未反応の水素がアノードオフガス（副生成物）として排出される。発電システム１００は、さらに、排出された水素を含むアノードオフガスのうちの一部（後述の反応装置２の熱供給用燃焼器２３に供給された後の余剰分のアノードオフガス）を燃焼させる排ガス用燃焼器６と、排ガス用燃焼器６後に排出される排出ガス（水蒸気）から反応装置２又は発電セル３で再利用するための水を凝縮する熱交換器７、熱交換器７によって凝縮された水及び凝縮されなかった水蒸気を回収するとともに、余剰の排出ガスを排出する水回収器（回収装置）８と、を備えている。
さらに、発電システム１００は、発電セル３により生成された電気エネルギーを適切な電圧に変換するＤＣ／ＤＣコンバータ１０と、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０に接続される２次電池１１と、発電システム１００全体を制御する制御部１２等を備えている。
【０００９】
燃料容器１には、発電用燃料が収容されており、発電用燃料としては、化学燃料単体、あるいは化学燃料と水との混合物であり、化学燃料としては、例えばメタノール、エタノール等のアルコール類やジメチルエーテル等のエーテル類、ガソリンといった水素原子を含む化合物を使用することができる。本実施の形態では、メタノール等の化学燃料を用いるものとする。なお、化学燃料と水との混合物としては、例えばメタノールと水とが均一に混合した混合物が化学反応材料として用いられる。
【００１０】
反応装置２は、燃料容器１から供給された燃料と水を気化させて燃料ガス（気化された燃料と水蒸気の混合気）を生成する気化器２１と、化学反応式（１）に示すように気化器２１から供給された燃料ガスを改質して改質ガスを生成する改質器２２と、改質器２２を加熱して化学反応式（１）の反応を良好に行うために必要な温度に設定する熱供給用燃焼器２３と、化学反応式（１）についで逐次的に起こる化学反応式（２）によって微量に副成される一酸化炭素ＣＯを、化学反応式（３）に示すように、空気用ポンプＰ１から供給された空気によって酸化させて除去する一酸化炭素除去器２４と、を備えている。また、熱供給用燃焼器２３は、空気用ポンプＰ２によって外部から空気が供給されている。なお、気化器２１、熱供給用燃焼器２３及び一酸化炭素除去器２４を加熱する電気ヒータとして機能するとともにこれらの温度を測定する温度計としても機能するヒータ兼温度計（図示しない）とを備えている。また、改質器２２、一酸化炭素除去器２４及び熱供給用燃焼器２３は、真空（例えば、１０Ｐａ以下より好ましくは１Ｐａ以下）にされた断熱容器２５内に収容されることで断熱されている。
ＣＨ３ＯＨ＋Ｈ２Ｏ→３Ｈ２＋ＣＯ２・・・（１）
Ｈ２＋ＣＯ２→Ｈ２Ｏ＋ＣＯ・・・（２）
２ＣＯ＋Ｏ２→２ＣＯ２・・・（３）
【００１１】
第一の加湿器４は、一酸化炭素除去器２４で一酸化炭素が除去された改質ガスを、水用ポンプＰ４から供給された水によって加湿して発電セル３のアノードに供給する。
第二の加湿器５は、空気用ポンプＰ３から供給された空気を、水用ポンプＰ４から供給された水によって加湿して、発電セル３のカソードに供給する。
【００１２】
発電セル３は、触媒微粒子を担持したアノードと、触媒微粒子を担持したカソードと、アノードとカソード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ている。発電セル３のアノードには、一酸化炭素除去器２４を通った改質ガスが第一の加湿器４で加湿されて供給され、発電セル３のカソードには、第二の加湿器５で加湿された空気が供給される。アノードにおいては、改質ガス中の水素が、電気化学反応式（４）に示すように、アノード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カソードに伝導し、電子はアノードにより電気エネルギー（発電電力）として取り出される。カソードにおいては、電気化学反応式（５）に示すように、カソードに移動した電子と、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が反応して水が生成される。そして、アノードで未反応の水素を含むアノードオフガス（副生成物）は熱供給用触媒燃焼器２３に送られ、熱供給用触媒燃焼器２３でさらに排出されたアノードオフガスは排ガス用燃焼器６に送られる。カソードで生成された水や未反応の空気を含むカソードオフガス（副生成物）は、排ガス用燃焼器６に供給されて、熱供給用触媒燃焼器２３から排出されたアノードオフガスと混合するようになっている。
Ｈ２→２Ｈ＋＋２ｅ−・・・（４）
２Ｈ＋＋１／２Ｏ２＋２ｅ−→Ｈ２Ｏ・・・（５）
【００１３】
排ガス用燃焼器６は、発電セル３のアノードで未反応の水素を含むアノードオフガスのうちの熱供給用燃焼器２３に供給された後の余剰分のアノードオフガスが供給され、酸化剤として発電セル３のカソードオフガスに含まれる未反応の酸素が供給されて、完全燃焼する。排ガス用燃焼器６後の排出物には、発電セル３のカソードで生成された水や、熱供給用燃焼器２３及び排ガス用燃焼器６での水素燃焼により発生した水、空気用ポンプＰ３で供給した空気に含まれる水が含まれる。この排出物に含まれる水は、排ガス用燃焼器６から排出されたときに水蒸気として排出される。そして、排出された水蒸気を含む排出物は、熱交換器７に供給される。
【００１４】
熱交換器７は、上述したように排ガス用燃焼器６から供給される排出物から、第一及び第二の加湿器４，５又は燃料容器１から供給される燃料に混合して再利用するための水を凝縮させて、凝縮させた水及び凝縮されなかった水蒸気を含む排出物を水回収器８に送る。
【００１５】
図２は、水平に載置した平常状態における水回収器８の概略構成を示した斜視図である。
水回収器８は、熱交換器７から送られた排出物のうち、液体である水を回収する回収空間８１を有する回収器本体８０と、回収器本体８０に設けられて熱交換器７から回収空間８１に排出物を導入する第一及び第二の導入口８２，８３と、各導入口８２，８３にそれぞれ連結された第一及び第二の導入バルブ（導入口開閉手段）Ｖ１，Ｖ２と、回収空間８１に回収された水を回収空間８１の外部に排出する第一〜第四の排出口８４〜８７と、各排出口８４〜８７にそれぞれ連結された第一〜第四の排出バルブ（排出口開閉手段）Ｖ１１〜Ｖ１４と、回収器本体８０に設けられて液体を透過しないで気体のみを透過する第一及び第二の気液分離膜（気体排出口）８８，８９と、を備えている。
【００１６】
回収器本体８０は、略直方体状をなした筐体であって、内部に回収空間８１を有する。回収器本体８０の側面のうち互いに対向する面８０a，８０bに二つの略長方形状の開口部（図示しない）が形成されている。一方の開口部は、一方の側面８０aのうちの長手方向中央部よりも左側に形成され、他方の開口部は、他方の側面８０bのうちの長手方向中央部よりも右側に形成され、これら各開口部に第一の気液分離膜８８及び第二の気液分離膜８９が貼り付けられている。
第一の気液分離膜８８と第二の気液分離膜８９とは、それぞれの貼り付けられた面８０a，８０bに対して垂直方向から見た場合（側面８０a側から見た場合）に少なくとも一部が重ならないように配置され、かつ、面８０a，８０bに対して平行方向から見た場合（上面側から見た場合）に回収器本体８０において対角関係となるように配置されている。ここで、回収器に含まれる水がこの回収器の容積の半分以下である場合には、回収器本体８０がいかなる状態に傾いた場合であっても、回収空間８１に回収された水によって第一及び第二の気液分離膜８８，８９の全面が覆われないように、第一及び第二の気液分離膜８８，８９の位置及び大きさが設定されている。
【００１７】
第一及び第二の気液分離膜８８，８９は、その膜の表面に接触される液体はその膜の厚み方向に透過させないが、その膜の表面に接触される気体はその膜の厚み方向へ透過させる。第一及び第二の気液分離膜８８，８９としては、疎水性多孔質膜が好適であり具体的には、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリアクリロニトリル、ポリメチルメタクリレート、セルロースアセテートやセルローストリアセテートなどのセルロース系樹脂、ポリエーテルスルホンやポリスルホンなどのポリスルホン系樹脂等からなるものが挙げられる。
そして、回収器本体８０の各側面のうち、第一の気液分離膜８８が形成されている面８０aには、第一の導入口８２及び第一の排出口８４が形成され、回収器本体８０の各側面のうち、第二の気液分離膜８９が形成されている面８０bには、第二の導入口８３及び第二の排出口８５が形成されている。
【００１８】
第一の導入口８２は、図中左上側のコーナー部８０cに対して第一の気液分離膜８８よりも近傍に形成され、第一の排出口８４は、図中左下側のコーナー部８０dに対して第一の気液分離膜８８よりも近傍に形成されている。
第二の導入口８３は、図中右下側のコーナー部８０eに対して第二の気液分離膜８９よりも近傍に形成され、第二の排出口８５は、図中右上側のコーナー部８０fに対して第二の気液分離膜８９よりも近傍に形成されている。
そして、第一の導入口８２と第二の導入口８３とは、回収器本体８０において互いに対角関係の位置にあり、第一の排出口８４と第二の排出口８５も、回収器本体８０において互いに対角関係の位置にある。ここで、回収器に含まれる水がこの回収器の容積の半分以下である場合には、回収器本体８０がいかなる状態に傾いた場合であっても、回収空間８１に回収された水によって、少なくとも一方の導入口が回収器本体８０内の気体中に臨んで、水に浸されないように、第一及び第二の導入口８２，８３の位置が設定されている。
さらに、第一の気液分離膜８８が設けられた面８０aにおいて、第一の導入口８２と第一の排出口８４との間で、かつ、前記二つのコーナー部８０c，８０dと反対側の二つのコーナー部８０g，８０h側には、第三の排出口８６が形成されている。同様にして、第二の気液分離膜８９が設けられた面８０bにおいて、第二の導入口８３と第二の排出口８５との間で、かつ、前記二つのコーナー部８０e，８０fと反対側の二つのコーナー部８０i，８０j側には、第四の排出口８７が形成されている。
第一及び第二の導入口８２，８３には、熱交換器７と水回収器８とを繋ぐ第一及び第二の導入管８２１，８３１がそれぞれ接続されており、これら各導入管８２１，８３１には導入バルブＶ１，Ｖ２が設けられている。また、第一〜第四の排出口８４〜８７には、水回収器８の回収空間８１から外部に水を排出するための第一〜第四の排出管８４１，８５１，８６１，８７１がそれぞれ接続されており、これら各排出管８４１，８５１，８６１，８７１には排出バルブＶ１１〜Ｖ１４が設けられている。
なお、第一の導入管８２１と第二の導入管８３１とは、上流側で一本の導入本管８２２に繋がっており、その導入本管８２２の各導入管８２１，８３１への分岐部分にそれぞれの導入バルブＶ１，Ｖ２が設けられている。また、第一〜第四の排出管８４１，８５１，８６１，８７１は、下流側で一本の排出本管８４２に繋がっており、その排出本管８４２の各排出管８４１，８５１，８６１，８７１への分岐部分にそれぞれの排出バルブＶ１１〜Ｖ１４が設けられている。これら導入バルブＶ１，Ｖ２、排出バルブＶ１１〜Ｖ１４は、後述の制御部１２によってその開閉動作が制御されている。
【００１９】
また、図１に示すように、水回収器８には、水回収器８が傾いた状態のときの傾きを検出する角度センサ（傾き検出手段）９が設けられている。角度センサ９は、梁に固定された小型の錘が変形した量を計測する加速度センサが好ましく、特に微細加工技術により微小サイズに構成できるピエゾ抵抗型が好ましい。
【００２０】
制御部１２は、気化器２１、改質器２２、一酸化炭素除去器２４、熱供給用燃焼器２３、第一及び第二の加湿器４，５、発電セル３、排ガス用燃焼器６、水回収器８を運転するために必要な燃料用ポンプＰ６、水用ポンプＰ４〜Ｐ５、空気用ポンプＰ１〜Ｐ３、バルブ類（図示しない）、そして、ヒータ類、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０等を制御し、安定して電気エネルギーが供給されるような制御を行う。
また、制御部１２は、角度センサ９によって検出された水回収器８の傾きに基づいて、第一及び第二の導入管８２，８３の導入バルブＶ１，Ｖ２、第一〜第四の排出管８４〜８７の排出バルブＶ１１〜Ｖ１４の開閉を制御している。具体的には、角度センサ９によって検出した回収器本体８０の傾き状態に応じて、回収器本体８０の重力方向に対して上側にあり、回収器本体８０内の気体中に臨む導入バルブＶ１（又はＶ２）を開放し、重力方向に対して下側にあり、回収器本体８０内の液体中に臨む導入バルブＶ２（又はＶ１）を閉鎖するように制御する。その後、排出バルブＶ１１〜Ｖ１４のうち、回収器本体８０の重力方向に対して下側にあり、回収器本体８０内の液体中に臨む排出バルブを開放し、その他の排出バルブを閉鎖するように制御する。
【００２１】
次に、発電システム１００の動作とともに、制御部１２が行う第一及び第二の導入管８２，８３の導入バルブＶ１，Ｖ２、第一〜第四の排出管８４〜８７の排出バルブＶ１１〜Ｖ１４の開閉動作について説明する。図３は、回収器本体８０のコーナー部８０dが下に頂点となるように傾いた状態の側面図であり、ここでは図３のように傾いた場合を例に挙げて説明する。
まず、外部電子機器１０２から通信用端子、通信用電極を介して制御部１２に作動信号が入力されることによって発電システム１００が作動する。これにより制御部１２が、空気用ポンプＰ１，Ｐ２を作動させるとともに、気化器２１、改質器２２、熱供給用燃焼器２３及び一酸化炭素除去器２４の各ヒータを発熱させて所定温度となるように温度制御する。
そして、制御部１２は、燃料用ポンプＰ６の作動及びバルブ（図示しない）の開閉動作を行い、これによって燃料及び水を気化器２１に供給する。気化器２１に供給された燃料及び水は加熱されて気化（蒸発）し、燃料ガス及び水蒸気の混合ガスとなって改質器２２に供給される。
改質器２２では、気化器２１から供給された混合ガス中のメタノールと水蒸気が触媒により反応して二酸化炭素及び水素が生成される（上記化学反応式（１）参照））。また、改質器２２では、化学反応式（１）についで逐次的に一酸化炭素が生成される（上記化学反応式（２）参照）。そして、改質器２２で生成された一酸化炭素、二酸化炭素及び水素等からなる混合気が一酸化炭素除去器２４に供給される。
【００２２】
一酸化炭素除去器２４では、改質器２２から供給された混合気中の一酸化炭素と水蒸気から二酸化炭素及び水素が生成され、また、混合気中の一酸化炭素と、空気用ポンプＰ１から供給された空気に含まれる酸素とが反応して二酸化炭素が生成され（上記化学反応式（３）参照）て、混合気中の一酸化炭素が除かれる。
【００２３】
このように気化器２１、改質器２２及び一酸化炭素除去器２４を経て二酸化炭素と水素が生成される。生成された改質ガス（二酸化炭素及び水素等）は、第一の加湿器４により加湿され、発電セル３の燃料極に供給される。
発電セル３では、燃料極に供給された水素ガスと、第二の加湿器５により加湿された酸素極に供給された空気とを基に発電する。
【００２４】
発電セル３から排出されたアノードオフガスの一部は熱供給用燃焼器２３に送られて反応に利用され、熱供給用燃焼器２３においてさらに排出された余剰のアノードオフガスは排ガス用燃焼器６に供給され、発電セル３から排ガス用燃焼器６に供給されたカソードオフガスと酸化反応に用いられる。また、排ガス用燃焼器６から排出された排出物が熱交換器７に送られて、熱交換器７において、反応装置２又は発電セル３で再利用する必要な水量のみを凝縮する。
そして、角度センサ９による検出結果に基づいて、水回収器８の重力方向に対して上側にあり、気体中に臨む第二の導入口８３の導入バルブＶ２を開放して、重力方向に対して下側にあり、液体中に臨む第一の導入口８２の導入バルブＶ１を閉鎖する。これによって開放された導入バルブＶ２の第二の導入口８２を介して、熱交換器７で凝縮された水及び排出ガスを含む排出物が回収空間８１内に導入される。そして、水回収器８の重力方向に対して下側にあり、液体中に臨む第一の排出口８４の排出バルブＶ１１を開放して、その他の第二〜第四の排出口８５〜８７の排出バルブＶ１２〜Ｖ１４を閉鎖する。これによって開放された排出バルブＶ１１の第一の排出口８４を介して回収空間８１外へと水が排出される。第一の排出口８４から排出された水は、改質器２２や発電セル３の第一及び第二の加湿器４，５に送られて再利用される。また、このとき、排出物中の排出ガスは、第一及び第二の気液分離膜８８，８９を透過して水回収器８の外部へと排出される。
【００２５】
図４は、回収器本体８０のコーナー部８０iが下に頂点となるように傾いた状態の平面図であり、図４に示すように傾いた場合の動作について説明する。
この場合には、角度センサ９による検出結果に基づいて、水回収器８の重力方向に対して上側にあり、気体中に臨む第二の導入口８３の導入バルブＶ２を開放して、重力方向に対して下側にあり、液体中に臨む第一の導入口８２の導入バルブＶ１を閉鎖する。これによって開放された導入バルブＶ２の第二の導入口８２を介して、熱交換器７で凝縮された水及び排出ガスを含む排出物が回収空間８１内に導入される。そして、水回収器８の重力方向に対して下側にあり、液体中に臨む第四の排出口８７の排出バルブＶ１４を開放して、その他の第一、第二、第三の排出口８３，８４，８５の排出バルブＶ１１，Ｖ１２，Ｖ１３を閉鎖する。これによって開放された排出バルブＶ１４の第四の排出口８７を介して回収空間８１外へと水が排出される。第四の排出口８７から排出された水は、上述と同様に改質器２２や発電セル３の第一及び第二の加湿器４，５に送られて再利用され、排出物中の排出ガスは、第一及び第二の気液分離膜８８，８９を透過して水回収器８の外部へと排出される。
【００２６】
以上のような発電システム１００は、携帯電話機、パーソナルコンピュータ、ＰＤＡ、電子手帳、腕時計、デジタルスチルカメラ、デジタルビデオカメラ、ゲーム機、遊技機、家庭用電気機器、その他の電子機器１０２に用いられる。電子機器１０２は電子機器本体１０１及び燃料電池システム１００を備え、燃料電池システム１００において生成された電力が供給されることにより動作する。この場合、反応装置２は電子機器本体１０１に搭載されており、燃料容器１は電子機器本体１０１を介して反応装置２に装着された場合、燃料容器１から気化器２１に混合液が供給されるようになっている。そして、発電セル３により生成された電気エネルギーは電子機器本体１０１を駆動するために用いられる。なお、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０は発電セル３により生成された電気エネルギーを適切な電圧に変換したのちに電子機器本体１０１に供給する機能の他に、発電セル３により生成された電気エネルギーを２次電池１１に充電し、発電セル３側が運転されていない時に、電子機器本体１０１に２次電池１１側から電気エネルギーを供給する機能も果たせるようになっている。
【００２７】
以上のように、水回収器８は、回収器本体８０と、回収器本体８０の互いに対向する対向面８０a，８０bにそれぞれ設けられて熱交換器７から送られた排出物のうち気体と液体とを分離する第一及び第二の気液分離膜８８，８９と、を備え、一方の対向面８０aに対して垂直方向から見た際に、第一及び第二の気液分離膜８８，８９は少なくとも一部が互いに重ならないように配置され、また、第一の気液分離膜８８と第二の気液分離膜８９とは、両対向面８０a，８０bに対して平行方向から見た際に、回収器本体８０における対角関係となる位置に配置されているので、回収器本体８０がどのような向きに傾いた場合であっても、回収した水によって第一及び第二の気液分離膜８８，８９の膜面が全て覆われることがなく、排出物中の排出ガスの排出経路を確実に確保することができる。
回収器本体８０に、排出物を導入する第一及び第二の導入口８２，８３が設けられ、回収器に含まれる水がこの回収器の容積の半分以下である場合には、回収器本体８０がどのように傾いた場合でも、少なくとも一つの導入口が回収器本体８０内の気体中に臨むように配置されており、少なくとも一つの導入口が排出物を、液体である水中に導入しないようになっている。すなわち、回収器本体８０の傾きを検出する角度センサ９を備え、角度センサ９で検出した回収器本体８０の傾きに応じて、第一又は第二の導入口８２，８３のうち重力方向に対して上側にあり、気体中に臨む導入口から排出物を導入するように導入バルブＶ１，Ｖ２の開閉を制御するため、水中に排出物が導入されることがなく、水がバブリングすることもない。その結果、第一又は第二の気液分離膜８８，８９から水が漏れることを防止できる。また、騒がしいバブリングの発生音も防止できる。
回収器本体８０に、回収された水を排出する第一〜第四の排出口８４〜８７が設けられ、角度センサ９で検出した回収器本体８０の傾きに応じて、第一〜第四の排出口８４〜８７のうち重力方向に対して下側にあり、液体中に臨む排出口から水を排出するように排出バルブＶ１１〜Ｖ１４の開閉を制御するため、確実に水を排出することができ、さらには回収した水を再利用することができる。
なお、本実施の形態では、回収器に含まれる水がこの回収器の容積の半分以下である場合に、回収器本体８０の傾きにかかわらず、第一及び第二の気液分離膜８８，８９の全面及び第一及び第二の導入口８２，８３が、回収空間８１に回収された水によって覆われないように設置されているとしたが、回収器に含まれる水がこの回収器の容積の半分以上であっても、気液分離膜及び導入口の個数や設置位置を適宜変更することにより、気液分離膜及び導入口のうちそれぞれ少なくとも一つが、回収空間に回収された水によって覆われないように設置することができる。従って、重力方向に対する傾きが変化したときに、回収器に導入される気体の導入口が水に浸されないようにすることができる。
【００２８】
[第二の実施の形態]
図５は、図３と同様に回収器本体８０Ａのコーナー部８０dが下に頂点となるように傾いた状態の水回収器８Ａの側面図である。
第二の実施の形態における水回収器８Ａは、第一の実施の形態の水回収器８における第一及び第二の導入口８２，８３の代わりに、回収器本体８０Ａの下面から回収空間８１Ａに向けて導入管８００が挿入されている。すなわち、導入管８００の先端部分である開口部８０１が回収器本体８０Ａの重心位置となるように、回収器本体８０Ａの下面に形成された挿入穴８０２に挿入されて回収空間８１内に導入管８００が配置されている。導入管８００の長さは、開口部８０１が、回収器に含まれる水がこの回収器の容積の半分以下である場合には、回収した回収水に達しないように設定されている。このように開口部８０１が回収器本体８０Ａ内の気体中に臨んでおり、水没しないことから、水中に排出物が導入されることがなく、水がバブリングすることもない。その結果、第一又は第二の気液分離膜８８，８９から水が漏れることを防止できる。また、騒がしいバブリングの発生音も防止できる。しかも、導入経路を切り替えるために、第一の実施の形態のような導入バルブＶ１，Ｖ２等を設ける必要がなくなる。
なお、図５において、第一及び第二の気液分離膜８８，８９、第一及び第二の導入口８２，８３、第一〜第四の排出口８４〜８７、導入バルブＶ１，Ｖ２、排出バルブＶ１１〜Ｖ１４等は、第一の実施の形態と同様の構成であるので、同様の数字を付してその説明を省略する。
【００２９】
また、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
例えば、上記角度センサ９としてピエゾ抵抗型のものを用いたが、静電容量や熱検知型、ジャイロセンサを用いても良い。
また、上記第一の実施の形態では、第一の導入口８２は第一の気液分離膜８８が設けられた面８０aに形成し、第二の導入口８３は第二の気液分離膜８９が設けられた面８０bに形成するとしたが、これに限らず、上記二つの面８０a，８０bに挟まれる各対向面８０k，８０mにそれぞれ形成しても構わない。
さらに、上記第一及び第二の実施の形態では、第一〜第四の排出口８４〜８７を設けたが、これら第一〜第四の排出口８４〜８７を設けずに、燃料容器１の一部に水回収器８，８Ａを構成しても良い。このように燃料容器１の一部に水回収器８，８Ａを構成することで、燃料容器１の着脱によって水回収器８，８Ａに回収された水を排水することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】発電システム１００の概略構成を示したブロック図である。
【図２】水平に載置した状態の水回収器８の概略構成を示した斜視図である。
【図３】回収器本体８０のコーナー部８０dが下に頂点となるように傾いた状態の側面図である。
【図４】回収器本体８０のコーナー部８０iが下に頂点となるように傾いた状態の平面図である。
【図５】回収器本体８０Ａのコーナー部８０dが下に頂点となるように傾いた状態の側面図である。
【符号の説明】
【００３１】
１  燃料容器
３  発電セル（発電部）
８  水回収器（回収装置）
９  角度センサ（傾き検出手段）
１２  制御部
８０  回収器本体
８０a，８０b  対向面
８２  第一の導入口
８３  第二の導入口
８４  第一の排出口
８５  第二の排出口
８６  第三の排出口
８７  第四の排出口
８８  第一の気液分離膜
８９  第二の気液分離膜
１００  発電システム
１０１  電子機器本体
１０２  電子機器
Ｖ１，Ｖ２  導入バルブ（導入口開閉手段）
Ｖ１１，Ｖ１２，Ｖ１３，Ｖ１４  排出バルブ（排出口開閉手段）
【図１】
2009076312.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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