(57)【要約】【課題】発電セル（燃料電池）から生成された水を再利用できるとともに、水を回収する水回収部の容積を最小限に抑えて、小型化を図ることのできる発電システムを提供する。【解決手段】発電システム１００は、発電用燃料及び水が供給される反応装置２と、反応装置２により処理された発電用ガスが供給されて電気化学反応により発電する発電セル３と、発電セル３によって生成される水のうち、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して回収するとともに、余剰の水を排出ガスとして排出する水回収部８と、を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
発電用燃料及び水が供給される化学反応部と、
前記化学反応部により処理された発電用ガスが供給されて電気化学反応により発電する発電セルと、
前記発電セルによって生成される水のうち、前記化学反応部又は前記発電セルで再利用するために必要な水量を凝縮して回収するとともに、余剰の水を排出ガスとして排出する水回収部と、を備えることを特徴とする発電システム。
【請求項２】
前記水回収部から排出された排出ガスを、空気で希釈して放出する際に、希釈空気の温度及び湿度に応じて、前記希釈空気の供給量の調整を行う送風手段を備えることを特徴とする請求項１に記載の発電システム。
【請求項３】
前記送風手段は、前記希釈空気の温度及び湿度に応じた飽和水蒸気圧を推定し、前記排出ガスと前記希釈空気とを混合しても飽和水蒸気圧に達しないように、前記希釈空気の供給量の調整を行うことを特徴とする請求項２に記載の発電システム。
【請求項４】
前記水回収部から排出された前記排出ガスの排出口の近傍に、前記排出ガスが接触し、親水性を有する親水部が設けられていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の発電システム。
【請求項５】
前記発電セルの少なくとも一部が親水性を有する親水部を備え、前記排出口の近傍に前記発電セルの親水部が配置されていることを特徴とする請求項４に記載の発電システム。
【請求項６】
前記水回収部の上流側に、前記発電セルによって生成される水のうち、前記化学反応部又は前記発電セルで再利用する必要な水量を凝縮する熱交換手段が設けられていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の発電システム。
【請求項７】
前記熱交換手段の少なくとも一部が親水性を有する親水部を備え、前記排出口の近傍に前記熱交換手段の親水部が配置されていることを特徴とする請求項６に記載の発電システム。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか一項に記載の発電システムと、
前記発電システムにより発生された電気エネルギーによって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、発電用燃料及び水が供給されて電気化学反応により発電する発電システム及びそれを備える電子機器に関する。
【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、該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。
従来の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多い。
例えば、特許文献１では、生成水回収装置からの排気ガスをパッケージ外部の換気ファンの吹き出し口の側方に減速しつつ案内し、案内された排気ガスを限定された空間内で換気ファンの吹き出し空気と混合することにより水蒸気濃度を下げて外部に放出している。
また、特許文献２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】特開平８−２９３３１６号公報
【特許文献２】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】
しかしながら、上記特許文献１に示す燃料電池装置は大型であり、排気ガスの減速構造を設けているが、小型の燃料電池においてはそのような減速構造をとる空間が少ないという問題がある。
一方、上記特許文献２に示すように燃料カートリッジに吸着剤を設けて生成水を回収する場合、吸着された水を再利用することが困難であった。また、生成水と同体積の燃料カートリッジが必要となるため、小型の燃料電池においてはその容積の確保が困難であった。
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、発電セル（燃料電池）から生成された水を再利用できるとともに、水を回収する水回収部の容積を最小限に抑えて、小型化を図ることのできる発電システム及びそれを備える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、発電システムにおいて、発電用燃料及び水が供給される化学反応部と、
前記化学反応部により処理された発電用ガスが供給されて電気化学反応により発電する発電セルと、
前記発電セルによって生成される水のうち、前記化学反応部又は前記発電セルで再利用するために必要な水量を凝縮して回収するとともに、余剰の水を排出ガスとして排出する水回収部と、を備えることを特徴とする。
【０００６】
請求項２の発明は、請求項１に記載の発電システムにおいて、
前記水回収部から排出された排出ガスを、空気で希釈して放出する際に、希釈空気の温度及び湿度に応じて、前記希釈空気の供給量の調整を行う送風手段を備えることを特徴とする。
請求項３の発明は、請求項２に記載の発電システムにおいて、
前記送風手段は、前記希釈空気の温度及び湿度に応じた飽和水蒸気圧を推定し、前記排出ガスと前記希釈空気とを混合しても飽和水蒸気圧に達しないように、前記希釈空気の供給量の調整を行うことを特徴とする。
請求項４の発明は、請求項１〜３のいずれか一項に記載の発電システムにおいて、
前記水回収部から排出された前記排出ガスの排出口の近傍に、前記排出ガスが接触し、親水性を有する親水部が設けられていることを特徴とする。
請求項５の発明は、請求項４に記載の発電システムにおいて、
前記発電セルの少なくとも一部が親水性を有する親水部を備え、前記排出口の近傍に前記発電セルの親水部が配置されていることを特徴とする。
請求項６の発明は、請求項１〜３のいずれか一項に記載の発電システムにおいて、
前記水回収部の上流側に、前記発電セルによって生成される水のうち、前記化学反応部又は前記発電セルで再利用する必要な水量を凝縮する熱交換手段が設けられていることを特徴とする。
請求項７の発明は、請求項６に記載の発電システムにおいて、
前記熱交換手段の少なくとも一部が親水性を有する親水部を備え、前記排出口の近傍に前記熱交換手段の親水部が配置されていることを特徴とする。
請求項８の発明は、電子機器において、
請求項１〜７のいずれか一項に記載の発電システムと、
前記発電システムにより発生された電気エネルギーによって動作する電子機器本体と、
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、発電セルから生成された水を再利用できるとともに、水を回収する水回収部の容積を最小限に抑え、小型化を図ることができる。
【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。
図１は、電子機器本体１０００を含めた、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から供給された燃料（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（化学反応部）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。
さらに、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として排出され、排出された水素を含むアノードオフガスのうちの一部（後述するように、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）のうち反応装置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熱交換器（熱交換手段）７、熱交換器７によって凝縮された水量のみ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（水回収部）８と、水回収器８から排出された排出ガスを外部から導入した空気で希釈して飽和水蒸気圧を低下させて外部に放出させる放出部９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】
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後に、電子機器本体１０００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１０００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。制御部１２は、上述した制御に加え、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０を制御し、電子機器本体１０００に安定して電気エネルギーが供給されるような制御も行う。
【００１０】
このように、電気エネルギーが生成され、生成された電気エネルギーによって発電システム１００に接続された電子機器本体１０００が駆動される。
【００１１】
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、一般的には、化学燃料単体、あるいは化学燃料と水との混合物が用いられる。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、メタノールを用いるものとする。
ここでは、詳細は後述するように、水回収を行い再利用するシステムであるので、後段に、メタノールと水とが均一に混合された所定の濃度の混合物が送られるように、燃料容器１には１００％のメタノールが収容されている構成で説明する。
起動時には、後述の水回収室８１に予め収容しておいた起動用の水を、後述の水用ポンプＰ５により、燃料容器１側のメタノールと所定の濃度になるように混合して、後述の気化器２１側に供給されるようにしている。
【００１２】
反応装置２は、燃料容器１から後述の燃料用ポンプＰ６によって供給されたメタノール燃料と後述の水用ポンプＰ５によって供給された水の混合物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、真空にされた断熱パッケージ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）
【００１３】
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。
【００１４】
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）
【００１５】
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。
【００１６】
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のうち、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必要な水量だけを凝縮させて、凝縮させた水を含む排出物を水回収器８に送る。
具体的には、熱交換器７の特性を調節することにより行なう。（熱交換器の形態によるが、送風機構を備えるものであれば、その風量を調整することにより調節することができる。）その際、気化器２１に送られるメタノールと水の濃度調整は後述の水用ポンプＰ５を調節することにより行なわれるので、後述の第一及び第二の加湿器４，５で再利用される分も含めて、水の濃度が下回らないように、少し多めに水を回収することが望ましい。
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室８１と、気体のみを透過する気液分離膜８２と、を備えている。そして、熱交換器７から送られた排出物のうち、液体である水のみが回収室８１で回収されて、気体である排出ガスは気液分離膜８２を透過して放出部９に送られる。
回収室８１で回収された水は、水用ポンプＰ５によって、燃料容器１の燃料用ポンプＰ６から供給される燃料と混合されたり、水用ポンプＰ４により第一及び第二の加湿器４，５に供給されて再利用されたりする。なお、排出ガス（排出ガス温度の飽和水蒸気圧分の水蒸気を含む）は、気液分離膜８２を透過して水回収器８から排出される。
具体的には、回収室８１で回収される水量（すなわち、燃料容器１から供給される燃料との混合や、第一及び第二の加湿器４，５で再利用される水量）は、例えば、一般的なノートＰＣ用途（２０Ｗ発電）の場合、一時間当たり約２０〜３０ｇであり、発電システム１００で発生する水量と、上記必要な水量とを考慮すると、概ね１時間当たり１０ｇの水が不要となる。この毎時１０ｇの不要な水を大気に放出する方法として、排出される水分を除いた排出ガス量が毎分約１６００ｍｌであることから、熱交換器７での排出物の冷却温度を約５０℃とすると、排出物に水蒸気として含まれる水量が毎時約１０ｇとなり、この約１０ｇの水蒸気を含む排出ガスが水回収器８の気液分離膜８２を透過して排出される。
水回収器８の気液分離膜８２を透過した排出ガスは、放出部９へと送られる。
【００１７】
ここで、放出部９の構成について具体的に説明する。図２は、放出部９の概略構成を示した斜視断面図である。
放出部９は、排気管９１を備え、排気管９１は、水回収器８の気液分離膜８２を透過した水分を含んだ排出ガスが発電システム１００の構成部品、特に制御部１２に接触しないように設けられている。排気管９１の内部には、水回収器８に連結されて、気液分離膜８２を透過した排出ガスが排出される排出口９２と、排出口９２の近傍に設けられた親水部９３と、外部から空気を導入して排出口９２から排出された排出ガス中の水分を希釈する送風手段９４と、送風手段９４の近傍に設けられて送風手段９４が導入する空気の温度を測定する温度センサ９５と、湿度を測定する湿度センサ９６と、を備えている。
親水部９３は、矩形板状をなし、その表面に親水材料であるシリカが形成されている。そして、排出口９２が親水部９３に排出ガスが吹き付けられるような角度で設置されている。排出ガスの温度は約５０℃であるが、排気管９１の内部の温度が室温に近くなっており、そのため、排出ガスに含まれる水分は、排出口９２で結露して水滴を形成し、排気ガスにより親水部９３上に吐出されたり、親水部９３上で結露したりする。このとき、親水部９３の表面に形成されたシリカによって、表面積が大きくなり、排出ガス中の水分が液滴状では存在せずに、薄い水膜となって表面に拡散されて気化されるようになっている。
また、排出ガスを排出口９２から排出している際に、送風手段９４は外部からの空気を供給しており、排出される水分を気化させても、外部温度での飽和水蒸気圧に達しない量の空気で排出ガスを希釈している。すなわち、後述するが、温度センサ９５と湿度センサ９６により供給空気に含まれる水分量とその温度の飽和蒸気量の差から、排出される水分を水蒸気として含有できる希釈空気の供給量が算出されて、算出された供給量となるように希釈空気が供給される。なお、図２中、排気管９１の右側端部から、気化された排出ガスが発電システム１００の外部へと放出される。
【００１８】
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７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、温度センサ９５や湿度センサ９６によって測定された排出ガスを希釈する供給空気の温度や湿度に基づいて、供給空気の飽和蒸気圧を推定（算出）し、さらに、供給空気量を推定（算出）してその算出結果に基づいた供給空気量となるように送風手段９４の送風量を制御している。
【００１９】
次に、発電システム１００の動作とともに、制御部１２が行う希釈空気の供給量の推定（計算）処理について説明する。
まず、外部電子機器から通信用端子、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。
【００２０】
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たり、混合気の中から特異的に選択された一酸化炭素と、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たり（上記化学反応式（３）参照）して、混合気中の一酸化炭素が除かれる。
【００２１】
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。
【００２２】
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。凝縮後の水は水回収部８で回収され、余剰分を排出ガスとして気液分離膜８２を介して排出される。気液分離膜８２を透過した排出ガスは、放出部９の排出口９２から排出されて、送風手段９４によって外部から導入された空気によって飽和水蒸気圧とならないように希釈されるとともに、親水部９３に吹き付けられて水膜となって気化される。
【００２３】
このとき、制御部１２は、送風手段９４による希釈空気の供給量を次のようにして算出する。図３は、排出ガスを希釈する希釈空気の供給量の計算処理を示したフローチャートである。なお、飽和水蒸気圧を近似する数式は各種あるが、本実施形態ではＳｏｎｎｔａｇ式を用いた。
まず、排出ガスに含まれる水分量Wを、以下の式（６）〜（８）により算出する（ステップＳ１）。
ew=exp｛-6096.9385×T-1+21.2409642-2.711193×10-2×T+1.673952×10-5×T2+2.433502×ln(T)｝  ・・・（６）
ew：飽和水蒸気圧(Pa)  T：温度(K)
気体状態式から排出ガス（ドライ）量をfとすると、
nw=fw/(R×T)  ・・・（７）
nw：排出ガスモル流量(mol/min)  fw：排出ガス（ドライ）流量(ml/min)  R：気体定数  
排出ガスに含まれる水分量Wは、水蒸気と排出ガスの分圧比と水モル量と排出ガスモル量比が等しくなることから、
W=nw×ew/(101325-ew)×18.016×60  ・・・（８）
W：排出ガス中の水分量（ｇ／ｈ）
そして、上記３式（式（６）〜（８））から、排出ガス中の水分量Wを算出する。
【００２４】
次いで、希釈空気の供給量を以下の手順によって算出する。予め希釈空気の温度を温度センサ９５で測定しておき（ステップＳ２）、測定結果に基づいて式（６）から希釈空気の飽和水蒸気圧を算出する（ステップＳ３）。さらに、希釈空気の湿度を湿度センサ９６で測定して（ステップＳ４）、測定結果に基づいて下記式（９）より実際の希釈空気の水蒸気圧を算出する（ステップＳ５）。
er=ea×(x/100)  ・・・（９）
eｒ：希釈空気の水蒸気圧（Ｐａ）  ea：希釈空気の飽和水蒸気圧（Ｐａ）  x：希釈空気の相対湿度（％）
希釈空気の飽和水蒸気圧と実際の希釈空気の水蒸気圧の差の水蒸気圧分の水分を希釈空気は含有できるので、排出ガスに含まれる水分量Wと上記水蒸気圧差から希釈空気の供給量faを下記式（１０）より求める（ステップＳ６）。
fa=W×{101325-(ea-er)}/{(ea-er)×18.016×60}×R×T
=W×{101325-(ea×(100-x)/100)}/{( ea×(100-x)/100)}×18.016×60}×R×T・・・（１０）
fa：希釈空気の供給量(ml/min)
上述のようにして、希釈空気の供給量を算出して、算出結果に基づいて制御部１２は供給手段９４による希釈空気の供給量を制御する（ステップＳ７）。
【００２５】
図４に式（６）、式（１０）を用いて、本実施例で希釈空気の温度を２５℃としたときの湿度３０％から６０％での希釈空気の供給量と、飽和蒸気圧に到達するまでの水分量（飽和までの気化可能量）の関係を示した。この結果から毎時１０ｇの水分量を含有するために、湿度が６０％の場合には毎分１８０００ｍｌ以上供給する必要があり、湿度が３０％の場合は毎分１００００ｍｌ以上で良いことが分かる。
ここでは、近似式を用いて、必要な希釈空気の供給量を算出する例を示したが、より厳密に気温、湿度に対応するデータを予め測定したテーブルを持たせておき、そのテーブルを参照して希釈空気の供給量を推定する（決める）ようにしてもよい。その場合、温度、湿度以外のパラメータも考慮することができる。
【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、その他の電子機器に用いられる。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１０００を駆動するために用いられる。
【００２７】
以上、本発明の実施の形態によれば、発電セル３によって生成されてアノードから排出されるアノードオフガスやカソードから排出されるカソードオフガスが、熱供給用燃焼器２３や排ガス用燃焼器６で利用された後、排ガス用燃焼器６後の排出物が熱交換器７に送られて、さらに、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して、凝縮後の水が水回収部８で回収され、余剰分を排出ガスとして気液分離膜８２を介して排出するので、水回収部８の容積を最小限に抑えることができ、システム全体の小型化を図ることができる。また、発電セル３によって生成されたアノードオフガス及びカソードオフガスに含まれる水が再利用されることから、コスト削減にもつながる。
さらに、送風手段９４によって、水回収部８から排出された排出ガスを、常温の空気で希釈して、飽和水蒸気圧に達しないように希釈空気の供給量の調整を行うので、室温よりも高い温度で飽和水蒸気圧である排出ガスが、排出口９２付近で常温に近い温度となっても、空気で希釈されることによって、結露による水滴の発生を防止することができる。その結果、排気管９１内に水滴が溜まったり、排出口９２から水滴が流れ出たりする可能性もなく、排出ガスを放出させることができる。
放出部９の排出口９２の近傍に、排出ガスが接触し親水性を有する親水部９３が設けられているので、排出口９２から排出された排出ガスが水滴とならずに、親水部９３に水の薄膜が形成されて、気化し易くなる。
そして、送風手段９４では、温度及び湿度に対応した量の希釈空気のみを送風するようにしているので、余分なエネルギーを使わずに済み、効率のよいシステムを提供できる。
【００２８】
次に、放出部９の変形例について説明する。図５は、放出部９Ａの概略構成を示した斜視断面図である。
図５に示すように、効率良く熱交換を行うことができるように、駆動中に発熱する発電セル３Ａの少なくとも一部が排気管９１Ａの内部に突出するように構成しても良い。そして、突出した発電セル３Ａの少なくとも一部に親水性を持つように処理された親水部９３Ａを形成する。
【００２９】
図６は、放出部９Ｂの概略構成を示した斜視図である。
図６に示すように、熱交換器７Ｂの少なくとも一部が排気管９１Ｂの内部に突出するように構成しても良い。そして、突出した熱交換器７Ｂの少なくとも一部に親水性を持つように処理された親水部９３Ｂを形成する。このように熱交換器７Ｂの一部に親水部９３Ｂを形成することによっても効率良く熱交換を行うことができる。
その他、図５及び図６において、図２と同様の構成部分については同様の数字に英字Ａ又はＢを付してその説明を省略する。
また、熱放出部９が、ＰＣのＣＰＵ等多くの熱を発生する部分に設けられ、その部分の熱交換器を兼ねるようにするものであってもよい。
【００３０】
なお、上記実施の形態において、親水部９３の表面はシリカ微粉末からなるとしたが、チタニアなどの金属酸化物やゼオライトなどの親水性を示すものなら何でも良く、親水性の化学繊維などでも良い。あるいは親水部９３の表面を微細加工やプラズマ処理により微細な凹凸を形成するようにしても良い。また、親水部９３の形状は矩形板状に限らず適宜変更可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】電子機器本体１０００を含めた、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】放出部９の概略構成を示した斜視断面図である。
【図３】発電システム１００における排出ガスを希釈する供給空気量の計算処理を示したフローチャートである。
【図４】希釈空気の供給量と飽和水蒸気圧に到達するまでの水分量との関係を示した図である。
【図５】放出部９Ａの概略構成を示した斜視断面図である。
【図６】放出部９Ｂの概略構成を示した斜視断面図である。
【符号の説明】
【００３２】
２  反応装置（化学反応部）
３，３Ａ  発電セル
７，７Ｂ  熱交換器（熱交換手段）
８  水回収器（水回収部）
９２  排出口
９３，９３Ａ，９３Ｂ  親水部
９４  送風手段
１００  発電システム
１０００  電子機器本体
【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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