DE60114892T2 - Stromversorgungsteil, bestehend aus abnehmbarem brennstofftank und stromquelle, elektrisches gerät welches von dem stromversorgungsteil betrieben wird, und biologisch abbaubarer brennstofftank - Google Patents

Stromversorgungsteil, bestehend aus abnehmbarem brennstofftank und stromquelle, elektrisches gerät welches von dem stromversorgungsteil betrieben wird, und biologisch abbaubarer brennstofftank Download PDF

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Description

  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Stromversorgungssystem und insbesondere auf ein tragbares Stromversorgungssystem, das in der Lage ist, eine Energiequelle wirkungsvoll zu nutzen, eine Brennstoffgruppe, die das Stromversorgungssystem bildet, und eine Vorrichtung, die von einem Stromgenerator und dem Stromversorgungssystem angetrieben wird.
  • In Haushalten und in der Industrie finden unterschiedliche Arten chemischer Zellen Verwendung. Beispielsweise wird eine Primärzelle, wie etwa eine alkalische Trockenzelle oder eine Mangantrockenzelle oft in Uhren, Kameras, Spielzeugen und tragbaren akustischen Vorrichtungen verwendet, wobei sie die Eigenschaft hat, dass sie global gesehen in großen Stückzahlen hergestellt wird, kostengünstig ist und einfach verfügbar ist.
  • Eine Sekundärzelle, wie etwa eine Bleispeicherbatterie, eine Nickelkadmium-Speicherbatterie, eine Nickelwasserstoff-Speicherbatterie oder eine Lithiumionenbatterie wird oft in Mobiltelefonen oder PDAs (Personal Digital Assistants) verwendet und findet weit verbreitet Verwendung in modernen tragbaren Vorrichtungen, wie etwa einer digitalen Videokamera oder einen digitalen Fotokamera, wobei sie die Eigenschaft hat, dass sie hinsichtlich der Wirtschaftlichkeit überlegen ist, da sie wiederholt aufgeladen und entladen werden kann. Von den Sekundärzellen wird die Bleispeicherbatterie als Startstromversorgung für Fahrzeuge und Marineschiffe oder als Notstromversorgung in industriellen oder medizinischen Einrichtungen und dergleichen verwendet.
  • In den vergangenen Jahren haben mit dem steigenden Interesse in Umweltbelangen oder Energieproblemen, Probleme die Abfallmaterialien betreffen, die nach der Verwendung von chemischen Zellen, wie jenen die oben beschrieben wurden, oder jene, die die Energieverbrauchseffizienz betreffen, größere Beach tung gefunden.
  • Die Primärzelle hat einen kostengünstigen Produktpreis und ist, wie es oben beschrieben wurde, leicht verfügbar, wobei es zahlreiche Vorrichtungen gibt, bei denen diese Zelle als Stromquelle Verwendung findet. Wenn daneben die Primärzelle einmal entladen ist, kann im Grunde genommen die Batteriekapazität nicht wiederhergestellt werden, d.h. sie kann lediglich einmal verwendet werden (womit es sich um eine sogenannte Einwegbatterie handelt). Die Menge der Abfallmaterialien pro Jahr überschreitet somit einige Millionen Tonnen. In diesem Zusammenhang gibt es sichere Informationen, die besagen, dass der Anteil der gesamten chemischen Zellen, die für eine Wiederverwertung gesammelt werden, nur etwa 20% beträgt und der Rest von etwa 80% in der Natur weggeworfen oder Mülldeponien zugeführt wird. Somit besteht die Gefahr der Umweltverschmutzung und der Zerstörung der Natur durch Schwermetall, wie etwa Quecksilber oder Indium, das in derartigen Batterien enthalten ist, die nicht gesammelt werden.
  • Die Überprüfung der oben beschriebenen chemischen Batterie im Hinblick auf die Effizienz der Verwendung als Energiequelle ergibt, dass die Energienutzungseffizienz weniger als 1% beträgt, da die Primärzelle mit einem Energieaufwand hergestellt wird, der etwa das 300-Fache der entladbaren Energie beträgt. Selbst im Fall der Sekundärzelle, die wiederholt geladen und entladen werden kann und eine bessere wirtschaftliche Effizienz aufweist, sinkt, wenn die Sekundärzelle aus einer häuslichen Stromversorgung (Steckdose) oder dergleichen aufgeladen wird, die Energienutzungseffizienz auf etwa 12% infolge der Stromerzeugungseffizienz in einem elektrischen Kraftwerk oder des Übertragungsverlustes. Daher kann nicht gesagt werden, dass die Energiequelle unbedingt wirtschaftlich genutzt wird.
  • Somit konzentriert sich die Aufmerksamkeit in jüngster Zeit auf unterschiedliche Arten von neuen Stromversorgungssystemen oder Stromerzeugungssystemen (die im folgenden im allgemeinen als "Stromversorgungssystem" bezeichnet werden), die eine Brennstoffbatterie umfassen, die eine geringe Auswirkung (Belastung) auf die Umwelt hat und in der Lage ist, eine extrem hohe Energienutzungseffizienz von beispielsweise 30 bis 40% zu realisieren. Zudem werden zum Zweck des Einsatzes bei einer Antriebsstromversorgung für Fahrzeuge oder bei einem Stromversorgungssystem für gewerbliche Zwecke, bei einem Kraftwärmekopplungssystem für häusliche und andere Verwendungen oder für den Ersatz der oben beschriebenen chemischen Zellen Untersuchungen und Entwicklungen für den praktischen Einsatz umfangreich durchgeführt.
  • Ein Beispiel einer Stromversorgung, die eine Brennstoffzelle nutzt, ist in WO-A-00/35032 beschrieben. Die Brennstoffzellen-Stromversorgung passt in eine Position, die für Batterien in einem Mobiltelefon eingerichtet ist, und ersetzt eine herkömmliche Batteriegruppe. Eine Brennstoffzellen-Stromversorgung enthält eine Brennstoffzellenanordnung und einen Brennstofftank. Der Tank besteht aus Kunststoff und ist mit einem transparenten Fenster versehen, um eine Beobachtung des Brennstoffstandes im Brennstofftank zu ermöglichen. Die elektrische Energie wird dem Mobiltelefon durch Kontakte zugeführt. Bei einer weiteren Ausführungsform ist die Brennstoffzellen-Stromversorgung an einem tragbaren Computer angebracht.
  • Beim Stromversorgungssystem mit der hohen Energienutzungseffizienz, wie etwa der Brennstoffzelle, sind Einrichtungen zum Wiederauffüllen des Brennstoffes durch einen einfachen Vorgang, wenn der gesammelte Brennstoff im Inneren verbraucht ist, nicht vorhanden. Darüber hinaus besteht ein Brennstoffzellenabschnitt im Stromversorgungssystem ebenfalls aus einem langlebigen Material, wobei insbesondere ein Katalysator im Inneren der Brennstoffzelle durch Verwendung eines Heizelementes oder dergleichen beeinträchtigt wird. Im allgemeinen hat ein derartiges System eine kürzere Lebensdauer als eine Vorrichtung, die vom Stromversorgungssystem betrieben wird, wobei ein Stromversorgungssystem, das integraler Bestandteil einer Vorrichtung ist, bei jeder Vorrichtung ersetzt oder bisweilen nach einiger Zeit repariert werden muss.
  • Darüber hinaus ist es nicht möglich, ein Problem zu vermeiden, das Bestandteile (wie etwa ein Brennstofftank und andere Bauteile) des Stromversorgungssystems als Abfallmaterialien entsorgt werden müssen, nachdem der Stromerzeugungsbrennstoff verbraucht ist oder seine Lebensdauer beendet ist, und es besteht die Möglichkeit, dass das Problem der Umweltverschmutzung oder der Zerstörung der Natur in ähnlicher Weise wie bei der oben beschriebenen chemischen Zelle auftritt.
  • Im Hinblick auf die oben beschriebenen Probleme hat die vorliegende Erfindung den Vorteil, dass die Umweltverschmutzung oder Zerstörung durch Abfallmaterialien, die nach der Verwendung entsorgt werden, mit einem Stromversorgungssystem, das als Ersatz für eine tragbare Zelle oder eine chemische Zelle verwendet werden kann, oder einem Brennstoffladeabschnitt oder einem Stromerzeugungsmodul, das als Teil des Stromversorgungssystem verwendet werden kann, verringert werden kann.
  • Im Hinblick auf die oben beschriebenen Probleme hat die vorliegende Erfindung den Vorteil, dass sie ein Stromerzeugungsmodul, eine Brennstoffgruppe und ein Stromversorgungssystem, das diese Elemente enthält, bereitstellt, die eine Vorrichtung stabil und exzellent betätigen können, die eine chemische Allzweckzelle als elektrischen Betriebsstrom verwendet, und eine effektive Nutzung einer Energieressource durch Verringerung der Verschwendung eines Stromerzeugungsbrennstoffes erzielen.
  • Weiterhin haben bei bestehenden tragbaren Vorrichtungen oder dergleichen, die eine chemische Zelle als Betriebsstromquelle verwenden (ein Mobiltelefon, oder ein PDA, die insbesondere in jüngerer Zeit weit verbreitet Verwendung finden), die meisten eine Funktion des Erfassens eines Verbrauchszustands der Batterie und des fortwährenden Anzeigens der Menge einer verbleibenden Batterieleistung, eine Funktion des Meldens eines Alarms, einer Nachricht oder dergleichen, um auf das Ersetzen oder Entnehmen der Batterie und anderes hinzuweisen, wenn eine Ausgangsspannung der Batterie einen vorbestimmten unteren Grenzwert erreicht hat (die im folgenden aus Gründen der Einfachheit allgemein "Restmengenmeldefunktion" genannt wird).
  • Da es insbesondere als Änderungstendenz im Laufe der Zeit bei einer Ausgangsspannung in einer allgemeinen chemischen Zelle (Charakteristik der elektromotorischen Kraft) bekannt ist, dass sich die Charakteristik der elektromotorischen Kraft Sp im Laufe der Zeit durch die Entladung verschlechtert und die Ausgangsspannung allmählich abnimmt, wie es in 76 dargestellt ist, wird eine Änderung der Ausgangsspannung erfasst und eine Restmenge der Batterie oder eine angenommene Zeit, über die die Vorrichtung betrieben werden kann, periodisch oder fortwährend angezeigt oder eine Nachricht zum Ersetzen oder Entnehmen der Batterie (Restmengenmeldung) für einen Benutzer einer Vorrichtung angezeigt, wenn eine Ausgangsspannung geringer ist als ein Spannungsbereich (garantierter Betriebsspannungsbereich), in dem der Betrieb in einer tragbaren Vorrichtung oder dergleichen normal ausgeführt wird.
  • Da im Gegensatz dazu die meisten Stromversorgungssysteme mit der hohen Energienutzungseffizienz, die eine Brennstoffzelle enthalten, im Grunde genommen Stromerzeugungsvorrichtungen sind, die einen vorbestimmten Brennstoff verwenden, ist eine Ausgangsspannungscharakteristik (Charakteristik der elektromotorischen Kraft) Sf des Stromversorgungssystems willkürlich auf der Basis einer Menge des Brennstoffes, der einem Stromerzeugungsabschnitt oder dergleichen zugeführt werden soll, ohne Rücksicht auf das Verstreichen der Zeit eingestellt (d.h. eine Restmenge des Brennstoffes), die für das Entladen erforderlich ist, wie es in 77 gezeigt ist. Da das Stromversorgungssystem auf der Basis einer Spezifikation einer tragbaren Vorrichtung oder dergleichen derart ausgelegt ist, dass eine ideale konstante Spannung Vi ausgegeben wird, mit der ein stabiler Betrieb realisiert werden kann, wird somit eine unveränderliche Menge des Brennstoffes pro Zeiteinheit ohne Rücksicht auf eine Restmenge des Brennstoffes zugeführt und der Stromerzeugungsbetrieb im Stromversorgungssystem gestoppt sowie die Ausgangsspannung Vi unverzüglich auf 0 V geändert, wenn der Brennstoff verbraucht ist.
  • Wenn demzufolge ein Stromversorgungssystem (wie beispielsweise eine Brennstoffzelle), die eine derartige Charakteristik der elektromotorischen Kraft Sf hat, direkt als Stromversorgung für eine existierende tragbare Vorrichtung verwendet wird, kann, da eine Abnahme der Ausgangsspannung infolge der Entladung im Laufe der Zeit nicht erfasst werden kann, die oben beschriebene Restmengenmeldefunktion nicht vollständig benutzt werden, was für den Benutzer nicht zufriedenstellend ist, da er/sie den Brennstoffzustand nicht im voraus erfassen kann. Im Fall der Verwendung als Ersatz für eine chemische Zelle, muss, da die Vorrichtung nun mit Funktionen oder Einrichtungen ausgestattet sein muss, die eine Brennstoffrestmenge direkt erfassen und ein Auffüllen oder Erneuern des Brennstoffes oder ein Ersetzen des Stromversorgungssystems an sich verlangen, das Stromversorgungssystem, das die Brennstoffzelle als Stromversorgung für eine tragbare Vorrichtung oder dergleichen in der Zukunft enthält, der Aufbau der Peripheriebauteile des Stromversorgungsabschnittes oder dergleichen umfangreich neugestaltet werden, was zu einem Anstieg der Produktionskosten führt.
  • Demzufolge hat die vorliegende Erfindung im Hinblick auf die oben beschriebenen Probleme den Vorteil, dass sie ein Stromversorgungssystem bereitstellt, das in der Lage ist, wenigstens eine der Funktionen des Erfassens eines Abfalls einer Ausgangsspannung, des Anzeigens einer Restmenge der Batterie und des Aufforderns zum Ersetzen oder Laden der Batterie bei einer existierenden Vorrichtung, wie etwa einer tragbaren Vorrichtung, zu nutzen, die diese Funktionen aufweist.
  • Weitere Ausführungsformen und Vorteile der vorliegenden Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen ausgeführt.
  • Da das Gehäuse aus einem biologisch abbaubaren Material besteht, kann es zersetzt werden, ohne seine Form beizubehalten, auch wenn es im Erdboden deponiert wird, wobei die Möglichkeit besteht, die Umstände einer Sammlung wie im Falle einer Batterie für allgemeine Zwecke zu vermeiden, das es nicht giftig ist. Wenn die Brennstoffgruppe unbenutzt ist, wird darüber hinaus das Gehäuse nicht zersetzt, da die Brennstoffgruppe durch eine Schutzeinrichtung geschützt ist, wodurch die Brennstoffgruppe sicher aufbewahrt ist.
  • 1A und 1B sind Perspektivansichten zur schematischen Darstellung der Verwendung eines Stromversorgungssystems in unterschiedlichen Stadien gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
  • 2A, 2B und 2C sind Blockschaltbilder, die unterschiedliche Grundaufbauten des Stromversorgungssystems der vorliegenden Erfindung zeigen;
  • 3 ist ein Blockschaltbild einer ersten Ausführungsform eines Stromerzeugungsmoduls, das beim Stromversorgungssystems der vorliegenden Erfindung eingesetzt wird;
  • 4 ist ein Blockschaltbild eines Aufbaus eines Stromerzeugungsabschnittes des Stromversorgungssystems gemäß der Ausführungsform;
  • 5 ist eine Ansicht, die schematisch ein erstes Konstruktionsbeispiel eines Teilstromversorgungsabschnittes zeigt, der beim Stromerzeugungsmodul gemäß der Ausführungsform einsetzbar ist;
  • 6A und 6B sind eine Perspektivansicht und eine Querschnittsansicht, die schematisch ein zweites Konstruktionsbeispiel des Teilstromversorgungsabschnittes zeigen, der beim Stromerzeugungsmodul gemäß dieser Ausführungsform einsetzbar ist;
  • 7A, 7B und 7C sind Ansichten, die schematisch ein drittes Konstruktionsbeispiel des Teilstromversorgungsabschnittes darstellen, der beim Stromerzeugungsmodul gemäß der Ausführungsform einsetzbar ist;
  • 8A bis 8C sind Ansichten, die schematisch ein viertes Konstruktionsbeispiel des Teilstromversorgungsabschnittes zeigen, der beim Stromerzeugungsmodul gemäß der Ausführungsform einsetzbar ist;
  • 9A und 9B sind Ansichten, die schematisch ein fünftes Konstruktionsbeispiel des Teilstromversorgungsabschnittes zeigen, der beim Stromerzeugungsmodul gemäß der Ausführungsform einsetzbar ist;
  • 10 ist eine Ansicht, die schematisch ein sechstes Konstruktionsbeispiel des Teilstromversorgungsabschnittes zeigt, der beim Stromerzeugungsmodul gemäß der Ausführungsform einsetzbar ist;
  • 11A und 11B sind Ansichten, die schematisch ein siebtes Konstruktionsbeispiel des Teilstromversorgungsabschnittes zeigen, der beim Stromerzeugungsmodul gemäß der Ausführungsform einsetzbar ist;
  • 12 ist eine Ansicht, die schematisch ein achtes Konstruktionsbeispiel des Teilstromversorgungsabschnittes zeigt, der beim Stromerzeugungsmodul gemäß der Ausführungsform einsetzbar ist;
  • 13 ist eine schematische Ansicht, die einen Betriebszustand (Teil 1) bei einem weiteren Beispiel des achten Konstruktionsbeispiels des Teilstromversorgungsabschnittes zeigt, der beim Stromerzeugungsmodul gemäß der Ausführungsform einsetzbar ist;
  • 14 ist eine schematische Ansicht, die einen Betriebszustand (Teil 2) bei einem weiteren Beispiel des achten Konstruktionsbeispiels des Teilstromversorgungsabschnittes zeigt, der beim Stromerzeugungsmodul gemäß der Ausfüh rungsform einsetzbar ist;
  • 15 ist eine schematische Ansicht, die einen Betriebszustand (Teil 3) bei einem weiteren Beispiel des achten Konstruktionsbeispiels des Teilstromversorgungsabschnittes zeigt, der beim Stromerzeugungsmodul gemäß der Ausführungsform einsetzbar ist;
  • 16 ist eine schematische Ansicht, die einen Betriebszustand (Teil 1) bei einem weiteren Beispiel des achten Konstruktionsbeispiels des Teilstromversorgungsabschnittes zeigt, der beim Stromerzeugungsmodul gemäß der Ausführungsform einsetzbar ist;
  • 17 ist eine schematische Ansicht, die einen Betriebszustand (Teil 2) bei einem weiteren Beispiel des achten Konstruktionsbeispiels des Teilstromversorgungsabschnittes zeigt, der beim Stromerzeugungsmodul gemäß der Ausführungsform einsetzbar ist;
  • 18 ist eine schematische Ansicht, die einen Betriebszustand (Teil 3) bei einem weiteren Beispiel des achten Konstruktionsbeispiels des Teilstromversorgungsabschnittes zeigt, der beim Stromerzeugungsmodul gemäß der Ausführungsform einsetzbar ist;
  • 19 ist eine schematische Darstellung eines ersten Konstruktionsbeispiels eines Stromerzeugungsabschnittes, der beim Stromerzeugungsmodul gemäß der Ausführungsform einsetzbar ist;
  • 20A und 20B sind Ansichten eines Wasserstofferzeugungsvorgangs in einem Brennstoff-Reformierabschnitt, der beim Stromerzeugungsabschnitt gemäß der Ausführungsform einsetzbar ist;
  • 21A und 21B sind eine Perspektivansicht und eine Querschnittsansicht, die schematisch ein zweites Konstruktionsbeispiel des Stromerzeugungsabschnittes zeigen, der beim Stromerzeugungsmodul gemäß der Ausführungsform einsetzbar ist;
  • 22A bis 22D sind schematische Ansichten eines dritten Konstruktionsbeispiels des Stromerzeugungsabschnittes, der beim Stromerzeugungsmodul gemäß der Ausführungsform einsetzbar ist, in den anderen Betriebszuständen;
  • 23A und 23B sind Ansichten, die schematisch ein viertes Konstruktionsbeispiel des Stromerzeugungsabschnittes zeigen, der beim Stromerzeugungsmodul gemäß der Ausführungsform einsetzbar ist;
  • 24A und 24B sind Ansichten, die schematisch ein fünftes Konstrukti onsbeispiel des Stromerzeugungsabschnittes zeigen, der beim Stromerzeugungsmodul gemäß der Ausführungsform einsetzbar ist;
  • 25A und 25B sind Ansichten, die schematisch ein sechstes Konstruktionsbeispiel des Stromerzeugungsabschnittes zeigen, der beim Stromerzeugungsmodul gemäß der Ausführungsform einsetzbar ist;
  • 26 ist ein Blockschaltbild eines Primäraufbaus eines konkreten Beispiels des Stromerzeugungsmoduls, das beim Stromversorgungssystem gemäß der Ausführungsform einsetzbar ist;
  • 27 ist ein Flussdiagramm, das einen schematischen Betrieb des Stromversorgungssystems gemäß der Ausführungsform zeigt;
  • 28 ist eine Ansicht, die den Anfangsbetrieb (Bereitschaftsbetriebsart) des Stromversorgungssystems gemäß der Ausführungsform darstellt;
  • 29 ist eine Ansicht, die einen Startbetrieb des Stromversorgungssystems gemäß der Ausführungsform zeigt;
  • 30 ist eine Ansicht, die einen Dauerbetrieb (Dauerbetriebsart) des Stromversorgungssystems gemäß der Ausführungsform zeigt;
  • 31 ist eine Ansicht, die einen Stoppbetrieb des Stromversorgungssystems gemäß der Ausführungsform zeigt;
  • 32 ist ein Blockschaltbild einer zweiten Ausführungsform eines Stromerzeugungsmoduls, das beim Stromversorgungssystem gemäß der Erfindung verwendet wird;
  • 33 ist eine schematische Ansicht, die die elektrische Verbindungsbeziehung zwischen dem Stromversorgungssystem (Stromerzeugungsmodul) gemäß der Ausführungsform und einer Vorrichtung darstellt;
  • 34 ist ein Flussdiagramm eines schematischen Betriebs des Stromversorgungssystems gemäß der zweiten Ausführungsform;
  • 35 ist eine Betriebskonzeptansicht, die einen Anfangsbetrieb (Bereitschaftsbetriebsart) des Stromversorgungssystems gemäß der Ausführungsform zeigt;
  • 36 ist eine Betriebskonzeptansicht eines Startbetriebs (Teil 1) des Stromversorgungssystems gemäß der Ausführungsform;
  • 37 ist eine Betriebskonzeptansicht eines Startbetriebs (Teil 2) des Stromversorgungssystems gemäß der Ausführungsform;
  • 38 ist eine Betriebskonzeptansicht eines Dauerbetriebs (Teil 1) des Stromversorgungssystems gemäß der Ausführungsform;
  • 39 ist eine Betriebskonzeptansicht eines Dauerbetriebs (Teil 2) des Stromversorgungssystems gemäß der Ausführungsform;
  • 40 ist eine Betriebskonzeptansicht eines Stoppbetriebs (Teil 1) des Stromversorgungssystems gemäß der Ausführungsform;
  • 41 ist eine Betriebskonzeptansicht eines Stoppbetriebs (Teil 2) des Stromversorgungssystems gemäß der Ausführungsform;
  • 42 ist eine Betriebskonzeptansicht eines Stoppbetriebs (Teil 3) des Stromversorgungssystems gemäß der Ausführungsform;
  • 43 ist ein Blockschaltbild einer dritten Ausführungsform eines Stromerzeugungsmoduls, das beim Stromversorgungssystem gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet wird;
  • 44 ist ein Blockschaltbild einer vierten Ausführungsform eines Stromerzeugungsmoduls, das beim Stromversorgungssystem gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet wird;
  • 45A und 45B sind Ansichten, die schematisch ein erstes Konstruktionsbeispiel eines Teilstromversorgungsabschnittes zeigen, der beim Stromerzeugungsmodul gemäß der Ausführungsform einsetzbar ist;
  • 46A und 46B sind Ansichten, die schematisch ein zweites Konstruktionsbeispiel des Teilstromversorgungsabschnittes zeigen, der beim Stromerzeugungsmodul gemäß der Ausführungsform einsetzbar ist;
  • 47 ist ein Blockschaltbild einer Ausführungsform einer Nebenprodukt-Sammeleinrichtung, die beim Stromversorgungssystem gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet werden kann;
  • 48A bis 48C sind Ansichten, die schematisch unterschiedliche Vorgänge zum Aufnehmen eines Nebenproduktes durch die Nebenprodukt-Sammeleinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung zeigen;
  • 49 ist ein Blockschaltbild einer Ausführungsform einer Restmengen-Erfassungseinrichtung, die beim Stromversorgungssystem gemäß der vorliegenden Erfindung eingesetzt werden kann;
  • 50 ist eine Ansicht eines Startbetriebs des Stromversorgungssystems gemäß der Ausführungsform;
  • 51 ist eine Ansicht, die den Dauerbetrieb (Dauerbetriebsart) des Stromversorgungssystems gemäß der Ausführungsform zeigt;
  • 52 ist eine Ansicht, die einen Stoppbetrieb des Stromversorgungssystems gemäß der Ausführungsform zeigt;
  • 53 ist ein Blockschaltbild einer ersten Ausführungsform des Stromerzeugungsmoduls, das beim Stromversorgungssystem gemäß der vorliegenden Erfindung Verwendung findet;
  • 54 ist ein Flussdiagramm eines schematischen Betriebs des Stromversorgungssystems;
  • 55 ist eine Charakteristikdarstellung, die Änderungen einer Ausgangsspannung über die Zeit des Stromversorgungssystems gemäß der Ausführungsform darstellt;
  • 56 ist ein Blockschaltbild, das eine zweite Ausführungsform des Stromerzeugungsmoduls zeigt, das beim Stromversorgungssystem gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet wird;
  • 57 ist ein Blockschaltbild einer dritten Ausführungsform des Stromerzeugungsmoduls, das beim Stromversorgungssystem gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet wird;
  • 58 ist ein Blockschaltbild einer Ausführungsform einer Nebenprodukt-Sammeleinrichtung, die beim Stromversorgungssystem gemäß der vorliegenden Erfindung Verwendung finden kann;
  • 59 ist ein Blockschaltbild einer Ausführungsform einer Brennstoff-Stabilisiereinrichtung, die beim Stromversorgungssystem gemäß der vorliegenden Erfindung einsetzbar ist;
  • 60 ist ein Blockschaltbild einer Ausführungsform der Brennstoff-Stabilisiereinrichtung, die beim Stromversorgungssystem gemäß der vorliegenden Erfindung eingesetzt werden kann;
  • 61 ist eine Betriebskonzeptansicht, die einen Startbetrieb des Stromversorgungssystems gemäß der Ausführungsform zeigt;
  • 62 ist eine Betriebskonzeptansicht, die einen Stoppbetrieb des Stromversorgungssystems gemäß der Ausführungsform darstellt;
  • 63A bis 63F sind Perspektivansichten, die schematisch konkrete Beispiele unterschiedlicher äußerer Formen zeigen, die beim Stromversorgungssystem gemäß der Erfindung einsetzbar sind;
  • 64A bis 64C sind Perspektivansichten, die schematisch die Entsprechungsbeziehung zwischen den äußeren Formen, die beim Stromversorgungs system gemäß der vorliegenden Erfindung Verwendung finden können, und den äußeren Formen einer chemischen Allzweckzelle darstellen;
  • 65A bis 65H sind Ansichten, die schematisch die äußeren Formen einer Brennstoffgruppe und eines Halteabschnittes des Stromversorgungssystems gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung darstellen;
  • 66A und 66B sind eine Seitenansicht und eine Querschnittsansicht, die einen anbringbaren und abnehmbaren Aufbau des Stromerzeugungsmoduls und der Brennstoffgruppe im Stromversorgungssystem gemäß der Ausführungsform zeigen;
  • 67A bis 67G sind Ansichten, die schematisch eine Brennstoffgruppe des Stromversorgungssystems gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung und die äußeren Formen der Brennstoffgruppe zeigen;
  • 68A und 68B sind eine Seitenansicht und eine Querschnittsansicht, die einen anbringbaren und einen abnehmbaren Aufbau des Stromerzeugungsmoduls und der Brennstoffgruppe im Stromversorgungssystem gemäß der Ausführungsform zeigen;
  • 69A bis 69F sind Ansichten, die schematisch eine Brennstoffgruppe des Stromversorgungssystems gemäß der dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung und eine äußere Form der Brennstoffgruppe zeigen;
  • 70A bis 70C sind Ansichten, die schematisch einen anbringbaren und abnehmbaren Aufbau des Stromerzeugungsmoduls und der Brennstoffgruppe im Stromversorgungssystem der Ausführungsform darstellen;
  • 71A bis 71F sind Ansichten, die schematisch eine Brennstaffgruppe des Stromversorgungssystems gemäß der vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung und äußere Formen der Brennstoffgruppe darstellen;
  • 72A bis 72C sind Ansichten, die schematisch einen anbringbaren und abnehmbaren Aufbau des Stromerzeugungsmoduls und der Brennstoffgruppe im Stromversorgungssystem gemäß der Ausführungsform zeigen;
  • 73 ist eine teilweise weggeschnittene Perspektivansicht eines konkreten Konstruktionsbeispiels des gesamten Stromversorgungssystems gemäß der vorliegenden Erfindung;
  • 74 ist eine Perspektivansicht eines Konstruktionsbeispiels des Brennstoff-Reformierabschnittes, der beim konkreten Konstruktionsbeispiel Verwendung findet;
  • 75 ist eine Perspektivansicht eines weiteren Konstruktionsbeispiels des Brennstoff-Reformierabschnittes, der beim konkreten Konstruktionsbeispiel verwendet wird;
  • 76 ist eine Ansicht, die eine Änderungstendenz einer Ausgangsspannung (Charakteristik der elektromotorischen Kraft) im Laufe der Zeit bei einer chemischen Zelle für allgemeine Zwecke zeigt; und
  • 77 ist eine Ansicht der Charakteristik der elektromotorischen Kraft in einer Brennstoffzelle für die Ausgabe eine konstanten Spannung.
  • Ausführungsformen eines Stromversorgungssystems gemäß der vorliegenden Erfindung werden nun im folgenden unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben.
  • Zunächst wird der gesamte Umfang, in dem das Stromversorgungssystem gemäß der vorliegenden Erfindung eingesetzt wird, in Verbindung mit den Zeichnungen beschrieben.
  • 1A und 1B sind Konzeptansichten, die die Einsatzform des Stromversorgungssystems gemäß der Erfindung zeigen.
  • Wie es in 1A und 1B dargestellt ist, kann ein Teil des Stromversorgungssystems 301 gemäß der Erfindung oder dieses als Ganzes beliebig an einer bestehenden elektrischen/elektronischen Vorrichtung (1A und 1B zeigen einen PDA, der im folgenden allgemein "Vorrichtung" genannt wird) DVC, die mit einer Allzweck-Primärzelle oder -Sekundärzelle arbeitet, wie auch einer speziellen elektrischen/elektronischen Vorrichtung angebracht oder aus dieser entnommen werden. Das Stromversorgungssystem 310 ist derart eingerichtet, dass ein Teil desselben oder dieses als Ganzes unabhängig tragbar ist. Das Stromversorgungssystem 301 ist mit Elektroden, die eine positive Elektrode und eine negative Elektrode umfassen, um der Vorrichtung DVC Strom zuzuführen, an einer vorbestimmten Stelle ausgestattet (beispielsweise an einer Stelle, die der Allzweck-Primärzelle oder -Sekundärzelle entspricht, wie es später beschrieben wird).
  • Der grundlegende Aufbau des Stromversorgungssystems gemäß der vorliegen den Erfindung wird nun beschrieben.
  • 2A bis 2C sind Blockschaltbilder, die grundlegende Aufbauten des Stromversorgungssystems gemäß der vorliegenden Erfindung zeigen.
  • Wie in 2A gezeigt, enthält das Stromversorgungssystem 301 gemäß der vorliegenden Erfindung im wesentlichen: eine Brennstoffgruppe (Brennstoffeinfüllabschnitt) 20, in die ein Stromerzeugungsbrennstoff FL eingefüllt wird, der aus einem flüssigen Brennstoff und/oder einem Gasbrennstoff besteht; ein Stromerzeugungsmodul 10, das elektrischen Strom EG (Stromerzeugung) gemäß einem Betriebszustand (Ladezustand) der Vorrichtung DVC auf der Basis wenigstens des Stromerzeugungsbrennstoffes FL erzeugt, der von der Brennstoffgruppe 20 zugeführt wird; und einen Schnittstellenabschnitt (der im folgenden mit "I/F-Abschnitt" abgekürzt wird) 30, der mit einem Brennstoffzuführweg oder dergleichen ausgerüstet ist, um den Stromerzeugungsbrennstoff FL, der in die Brennstoffgruppe 20 gefüllt ist, dem Stromerzeugungsmodul 10 zuzuführen. Die entsprechenden Bauteile sind derart beschaffen, dass sie in willkürlicher Anordnung miteinander verbunden und voneinander getrennt werden können (anbringbar und entnehmbar), oder sind integral ausgebildet. Hier kann, wie in 2A gezeigt, der I/F-Abschnitt 30 unabhängig von der Brennstoffgruppe 20 und vom Stromerzeugungsmodul 10 ausgebildet sein oder integraler Bestandteil entweder der Brennstoffgruppe 20 oder des Stromerzeugungsmoduls 10 sein, wie es in 2B und 2C gezeigt ist. Alternativ kann der I/F-Abschnitt 30 so beschaffen sein, dass er sowohl für die Brennstoffgruppe 20 als auch das Stromerzeugungsmodul 10 unterteilt ist.
  • Der Aufbau jedes Blocks wird nun konkret beschrieben.
  • [Erste Ausführungsform]
  • (A) Stromerzeugungsmodul 10
  • 3 ist ein Blockschaltbild, das eine erste Ausführungsform eines Stromerzeu gungsmoduls darstellt, das beim Stromversorgungssystem der vorliegenden Erfindung Verwendung findet, und 4 eine schematische Ansicht, die einen Aufbau des Stromversorgungssystems gemäß dieser Ausführungsform zeigt.
  • Wie in 3 gezeigt, erzeugt ein Stromerzeugungsmodul 10A gemäß dieser Ausführungsform fortwährend autonom einen elektrischen Strom (zweiten elektrischen Strom) unter Verwendung eines Stromerzeugungsbrennstoffes, der von einer Brennstoffgruppe 20A durch einen I/F-Abschnitt 30A zugeführt wird, und gibt diesen elektrischen Betriebsstrom (elektrischen Controllerstrom) für einen Controller CNT aus, der in der Vorrichtung DVC enthalten ist, die mit wenigstens dem Stromversorgungssystem 310 verbunden ist, und führt eine Steuerung zum Betrieb eines Verbrauchers LD (ein Element oder ein Modul, das unterschiedliche Funktionen der Vorrichtung DVC hat) aus. Es ist ein Teilstromversorgungsabschnitt (zweite Stromversorgungseinrichtung) 11 vorgesehen, der Strom als Betriebsstrom für einen später beschriebenen Betriebssteuerabschnitt 13 ausgibt, der im Stromerzeugungsmodul 10A angeordnet ist. Weiterhin enthält das Stromerzeugungsmodul 10A: einen Betriebssteuerabschnitt 13, der mit Hilfe elektrischen Stroms arbeitet, der vom Teilstromversorgungsabschnitt 11 zugeführt wird, und den Betriebszustand des gesamten Stromversorgungssystems 301 steuert; einen Stromerzeugungsabschnitt (erste Stromversorgungseinrichtung) 12, der als Heizgerät (Heizeinrichtung), das je nach Erfordernis im Inneren angebracht ist, einen vorbestimmten elektrischen Strom (ersten elektrischen Strom) mit Hilfe des Stromerzeugungsbrennstoffes, der von der Brennstoffgruppe 20A durch den I/F-Abschnitt 30A zugeführt wird, oder einem festgelegten Brennstoffanteil erzeugt, der aus dem Stromerzeugungsbrennstoff extrahiert wird, und diesen als elektrischen Verbraucherbetriebs-Mindeststrom ausgibt, um unterschiedliche Arten von Funktionen (Verbraucher LD) der Vorrichtung DVC auszuführen, die mit dem Stromversorgungssystem 310 verbunden sind; einen Ausgangssteuerabschnitt 14, der wenigstens eine Menge eines zugeführten Stromerzeugungsbrennstoffes zum Stromerzeugungsabschnitt 12 steuert und eine Temperatur der Heizeinrichtung des Stromerzeugungsabschnittes 12 auf der Basis eines Betriebssteuersignals steuert, das vom Betriebssteuerabschnitt 13 ausgegeben wird; einen Startsteuerabschnitt 15, um wenigstens eine Steuerung derart auszuführen, dass der Stromerzeugungsabschnitt 12 von der Bereitschaftsbetriebsart in die Betriebsart, in der Strom erzeugt werden kann, auf der Basis eines Betriebssteuersignals vom Betriebssteuerabschnitt 13 verändert (aktiviert) wird; und einen Spannungsüberwachungsabschnitt (Spannungserfassungsabschnitt) 16, der eine Änderung in einer Spannungskomponente des elektrischen Stroms (elektrischer Steuerstrom oder elektrischer Verbraucherbetriebsstrom) erfasst, der vom Stromerzeugungsmodul 10A (der Teilstromversorgungsabschnitt 11 und der Stromerzeugungsabschnitt 12) an die Vorrichtung DVC ausgegeben wird.
  • Wie in 4 gezeigt, enthält der Stromerzeugungsabschnitt 12: einen Brennstoff-Reformierabschnitt (Brennstoff-Reformer) 210a zum Extrahieren eines vorbestimmten Brennstoffanteils (Wasserstoff), der im Stromerzeugungsbrennstoff FL enthalten ist, unter Anwendung einer vorbestimmten Reformier-Reaktion im Bezug auf den Stromerzeugungsbrennstoff FL, der von der Brennstoffgruppe 20 zugeführt wird; und einen Brennstoffzellenabschnitt 210b zum Erzeugen eines vorbestimmten elektrischen Stroms für den Betrieb der Vorrichtung DVC und/oder des Verbrauchers LD durch eine elektrochemische Reaktion, die den Brennstoffanteil verwendet, der durch den Brennstoff-Reformierabschnitt 210a extrahiert wird.
  • Der Brennstoff-Reformierabschnitt (Brennstoff-Reformer) 210a enthält: einen Dampfreformier-Reaktionsabschnitt 210X, der einen Brennstoff, der aus Alkohol und Wasser in der Brennstoffgruppe 20 besteht, vom Brennstoffsteuerabschnitt 14a des Ausgangssteuerabschnittes 14 erhält und Wasserstoff sowie Kohlendioxid als Nebenprodukt und eine geringe Menge Kohlenmonoxid erzeugt; einen Wasserverschiebungs-Reaktionsabschnitt 210Y, der Kohlenmonoxid, das vom Dampfreformier-Reaktionsabschnitt 210X zugeführt wird, mit Wasser, das vom Brennstoffsteuerabschnitt 14a und/oder dem Brennstoffzellenabschnitt 210b zugeführt wird, reagieren lässt und Kohlendioxid sowie Wasserstoff erzeugt; und einen ausgewählten Oxidationsreaktionsabschnitt 201Z, der Kohlendioxid, das nicht im Wasserverschiebungs-Reaktionsabschnitt 210Y reagiert hat, mit Sauerstoff reagieren lässt und Kohlendioxid erzeugt. Somit führt der Brennstoff-Reformierabschnitt 210a dem Brennstoffzellenabschnitt 210b Wasserstoff zu, den er durch Reformieren des Brennstoffes erhält, der in die Brennstoffgruppe 20 gefüllt ist, und führt eine Entgiftung an einer geringen Menge des erzeugten Kohlen monoxids aus. Das heißt, der Brennstoffzellenabschnitt 210b erzeugt den elektrischen Versorgungsstrom, der aus dem elektrischen Controllerstrom und dem elektrischen Verbraucheransteuerstrom besteht, unter Verwendung von Wasserstoffgas mit hoher Dichte, das im Dampfreformier-Reaktionsabschnitt 210X und im Wasserverschiebungs-Reaktionsabschnitt 210Y erzeugt wird.
  • Hier bilden der Betriebssteuerabschnitt 13, der Ausgangssteuerabschnitt 14, der Startsteuerabschnitt 15 und der Spannungsüberwachungsabschnitt 16 gemäß dieser Ausführungsform eine Systemsteuereinrichtung bei der vorliegenden Erfindung. Weiterhin sind das Stromversorgungssystem 301 und die Vorrichtung DVC gemäß der vorliegenden Erfindung derart aufgebaut, dass der elektrische Versorgungsstrom, der aus dem später beschriebenen Stromerzeugungsabschnitt 12 ausgegeben wird, gemeinsam dem Controller CNT und dem Verbraucher LD der Vorrichtung DVC durch einen einzigen Elektrodenanschluss EL zugeführt wird.
  • Daher ist das Stromversorgungssystem 301 gemäß dieser Ausführungsform so eingerichtet, dass es in der Lage ist, einen vorbestimmten elektrischen Strom (elektrischen Verbraucherbetriebsstrom) im Bezug auf die Vorrichtung DVC auszugeben, die mit dem Stromversorgungssystem 301 verbunden ist, ohne von der Brennstoffzuführung oder der Steuerung von außerhalb des Systems abhängig zu sein (im Gegensatz zum Stromerzeugungsmodul 10, der Brennstoffgruppe 20 und dem I/F-Abschnitt 30).
  • <Teilstromversorgungsabschnitt 11>
  • Wie es in 3 dargestellt ist, ist der Teilstromversorgungsabschnitt 11, der beim Stromerzeugungsmodul gemäß dieser Ausführungsform Verwendung findet, derart eingerichtet, dass er immer autonom einen vorbestimmten elektrischen Strom (zweiten elektrischen Strom) erzeugt, der für den Startbetrieb des Stromversorgungssystems 310 erforderlich ist, indem er die physikalische, chemische oder vergleichbare Energie des Stromerzeugungsbrennstoffes FL verwendet, der von der Brennstoffgruppe 20A zugeführt wird. Dieser elektrische Strom besteht grob gesagt aus dem elektrischen Strom E1 und dem elektrischen Strom E2. Der Strom E1 wird fortwährend als elektrischer Betriebsstrom (elektrischer Controllerstrom) für den Controller CNT zugeführt, der in der Vorrichtung DVC enthalten ist, und steuert den Betriebszustand unterschiedlicher Funktionen (Verbraucher LD) und den elektrischen Betriebsstrom des Betriebssteuerabschnittes 13, der den Betriebszustand des gesamten Stromerzeugungsmoduls 10A steuert. Der elektrische Strom E2 wird als elektrischer Startstrom (Spannung/elektrischer Strom) wenigstens dem Ausgangssteuerabschnitt 14 (der Stromerzeugungsabschnitt 12 kann in Abhängigkeit der Aufbauten enthalten sein) und dem Startsteuerabschnitt 15 zum Zeitpunkt des Starts des Stromerzeugungsmoduls 10A zugeführt.
  • Als konkreter Aufbau des Stromversorgungsabschnittes 11 ist es möglich, in exzellenter Art beispielsweise einen Aufbau einzusetzen, der die elektrochemische Reaktion (Brennstoffzelle) unter Verwendung des Stromerzeugungsbrennstoffes FL nutzt, der von der Brennstoffgruppe 20A zugeführt wird, oder einen Aufbau, der die thermische Energie (Stromerzeugung durch Temperaturunterschied) nutzt, die bei der katalytischen Verbrennungsreaktion oder dergleichen beteiligt ist. Daneben ist es möglich einen Aufbau einzusetzen, der die dynamische Energieumwandlungstätigkeit (Gasturbinen-Stromerzeugung) oder dergleichen nutzt, die einen Stromgenerator mit Hilfe eines Ladungsdrucks des Stromerzeugungsbrennstoffes FL, der in der Brennstoffgruppe 20A enthalten ist, oder einem Gasdruck dreht, der durch Verdampfung des Brennstoffes verursacht wird, und elektrischen Strom erzeugt, einen Aufbau, der Elektronen einfängt, die durch Metabolismus (Photosynthese, Atmung oder dergleichen) infolge von Mikroben erzeugt werden, deren Nahrungsquelle der Stromerzeugungsbrennstoff FL ist, und die Elektronen direkt in elektrischen Strom umwandelt (biochemische Stromerzeugung), einen Aufbau, der die Vibrationsenergie, die durch die Fluidenergie des Stromerzeugungsbrennstoffes FL auf der Basis des Ladungsdrucks oder des Gasdrucks erzeugt wird, in den elektrischen Strom unter Anwendung des Prinzips der elektromagnetischen Induktion umwandelt (Vibrationsstromerzeugung), einen Aufbau, der die Entladung aus der Einheit der elektrischen Stromspeichereinrichtung, wie etwa einer Sekundärzelle (Batterieladegerät) oder einem Kondensator nutzt, einen Aufbau, der den elektrischen Strom, der durch jedes Bauteil erzeugt wird, das die oben beschriebene Stromerzeugung ausführt, in einer elektrischen Stromspeichereinrichtung (wie etwa einer Sekundärzelle, einem Kondensator) speichert und diesen ausgibt, sowie andere Aufbauten.
  • Jede konkrete Beispiel wird nun im Detail unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben.
  • (Erstes Konstruktionsbeispiel eines Teilstromversorgungsabschnittes)
  • 5 ist eine Ansicht, die ein erstes Konstruktionsbeispiel des Teilstromversorgungsabschnittes zeigt, der beim Stromerzeugungsmodul dieser Ausführungsform einsetzbar ist. Hier wird das Beispiel in geeigneter Weise in Verbindung mit dem Aufbau des oben erläuterten Stromversorgungssystems (3) beschrieben.
  • Beim ersten Konstruktionsbeispiel als konkretes Beispiel hat der Teilstromversorgungsabschnitt einen Aufbau einer Brennstoffzelle mit Protonenaustauschmembran, die das Brennstoffdirektversorgungssystem bildet, durch das der Stromerzeugungsbrennstoff FL, der direkt von der Brennstoffgruppe 20A zugeführt wird, verwendet und der elektrische Strom (zweiter elektrischer Strom) durch die elektromechanische Reaktion erzeugt wird.
  • Wie es in 5 gezeigt ist, enthält der Teilstromversorgungsabschnitt 11A gemäß diesem Konstruktionsbeispiel im wesentlichen: eine Brennstoffelektrode (Kathode) 111, die aus einer Kohlenstoffelektrode besteht, an der vorbestimmte katalytische feine Partikel haften; eine Luftelektrode (Anode) 112, die aus einer Kohlenstoffelektrode besteht, an der vorbestimmte katalytische feine Partikel haften; und eine ionenleitfähige Membran (Austauschmembran) 113, die zwischen der Brennstoffelektrode 111 und der Luftelektrode 112 angeordnet ist. Hier wird der Stromerzeugungsbrennstoff (beispielsweise eine Substanz auf Alkoholbasis, wie etwa Methanol und Wasser), der in die Brennstoffgruppe 20A gefüllt ist, direkt der Brennstoffelektrode 111 zugeführt und Sauerstoffgas (O2) in der Luft der Luftelektrode 112 zugeführt.
  • Als Beispiel der elektrochemischen Reaktion im Teilstromerzeugungsabschnitt (Brennstoffzelle) 11A, insbesondere wenn Methanol (CH3OH) und Wasser (H2O) direkt der Brennstoffelektrode 111 zugeführt werden, wie es mit der folgenden chemischen Gleichung (1) ausgedrückt ist, wird das Elektron (e–) durch die Katalyse getrennt und das Wasserstoffion (Proton; H+) erzeugt, das zur Seite der Luftelektrode 112 durch die ionenleitfähige Membran 113 übergeht. Weiterhin wird das Elektron (e–) durch die Kohlstoffelektrode, die die Brennstoffelektrode 11 bildet, entnommen und dem Verbraucher 114 zugeführt (vorbestimmten Aufbauten innerhalb und außerhalb des Stromversorgungssystems; hier der Controller CNT der Vorrichtung DVC, der Betriebssteuerabschnitt 13, der Stromerzeugungsabschnitt 14 und dergleichen). Es wird darauf hingewiesen, dass eine geringe Menge Kohlendioxid (CO2), anders als das Wasserstoffion, das durch die Katalyse erzeugt wird, beispielsweise von der Seite der Brennstoffelektrode 111 in die Luft abgegeben wird. CH3OH + H2O → 6H+ + 6e– + CO2 (1)
  • Wenn Luft (Sauerstoff O2) der Luftelektrode 112 zugeführt wird, reagieren andererseits das Elektron (e–), das den Verbraucher 114 durch die Katalyse passiert hat, das Wasserstoffion (H+), das die ionenleitfähige Membran 113 durchlaufen hat, und das Sauerstoffgas (O2) in der Luft miteinander, wodurch Wasser (H2O) erzeugt wird. 6H+ + (3/2)O2 + 6e– → 3H2O (2)
  • Eine derartige Abfolge elektrochemischer Reaktionen (chemische Gleichungen (1) und (2)) läuft in einer Umgebung einer relativ geringen Temperatur ab, die etwa bei Raumtemperatur liegt. Hier kann durch Sammeln von Wasser (H2O) als Nebenprodukt, das an der Luftelektrode 112 erzeugt wird, und durch Zuführen einer notwendigen Menge von Wasser zur Seite der Brennstoffelektrode 111 dieses als Ursprungsmaterial der Katalyse verwendet werden, die durch die chemische Gleichung (1) beschrieben ist, und eine Menge Wassers (H2O), das zuvor in der Brennstoffgruppe 20A gespeichert (eingefüllt) wurde, in großem Umfang verringert werden. Somit kann die Kapazität der Brennstoffgruppe 20A deutlich verringert werden und der Teilstromversorgungsabschnitt 11 fortwährend für eine lange Zeitdauer betrieben werden, um einen vorbestimmten elektrischen Strom zuzuführen. Es wird darauf hingewiesen, dass der Aufbau einer Nebenprodukt-Sammeleinrichtung, die ein Nebenprodukt, wie etwa Wasser (H2O), das an der Luftelektrode 112 erzeugt wird, sammelt und wieder verwendet, später zusammen mit dem ähnlichen Aufbau im später zu beschreibenden Stromerzeugungsabschnitt 12 beschrieben wird.
  • Durch Verwenden der Brennstoffzelle, die einen derartigen Aufbau hat, beim Teilstromversorgungsabschnitt, kann, da im Gegensatz zu anderen Systemen der Peripherieaufbau nicht erforderlich ist (wie etwa die später zu beschreibende Brennstoffzelle des Brennstoff-Reformertyps), der Aufbau des Teilstromversorgungsabschnittes 11A vereinfacht und minimiert werden, wobei eine vorbestimmte Menge des Stromerzeugungsbrennstoffes automatisch dem Teilstromerzeugungsabschnitt 11A (Brennstoffelektrode 111) infolge des Kapillareffektes durch eine Brennstofftransportleitung, die sich im I/F-Abschnitt 30A befindet, zugeführt wird, indem lediglich der einfache Vorgang ausgeführt wird, beispielsweise die Brennstoffgruppe 20A mit dem Stromerzeugungsmodul 10A zu verbinden, wodurch der Stromerzeugungsbetrieb auf der Basis der oben erwähnten chemischen Gleichungen (1) und (2) begonnen und fortgeführt wird.
  • Somit wird ein vorbestimmter elektrischer Strom vom Teilstromversorgungsabschnitt 11A immer autonom erzeugt, so lange eine Versorgung des Stromerzeugungsbrennstoffes von der Brennstoffgruppe 20A anhält, wobei dieser elektrische Strom als elektrischer Controller-Strom der Vorrichtung DVC und als elektrischer Betriebsstrom des Betriebssteuerabschnittes 13 wie auch als elektrischer Startstrom für den Stromerzeugungsabschnitt 12 oder den Ausgangssteuerabschnitt 14 zugeführt werden kann. Da weiterhin bei der oben beschriebenen Brennstoffzelle der elektrische Strom unter Nutzung der elektrochemischen Reaktion mit Hilfe des Stromerzeugungsbrennstoffes direkt erzeugt wird, kann eine extrem hohe Effizienz der Stromerzeugung realisiert werden. Zudem kann der Stromerzeugungsbrennstoff wirkungsvoll genutzt und das Stromerzeugungsmodul, das den Stromversorgungsabschnitt enthält, minimiert werden. Da darüber hinaus keine Vibrationen oder Geräusche erzeugt werden, kann dieser Aufbau bei umfangreichen Vorrichtungen ähnlich der Allzweck-Primärzelle oder der Sekundärzelle verwendet werden.
  • Wenngleich bei der Brennstoffzelle dieses Konstruktionsbeispiels eine Beschreibung lediglich der Verwendung von Methanol als Stromerzeugungsbrennstoff erfolgte, der von der Brennstoffgruppe 20A zugeführt wird, ist die vorliegende Erfindung nicht darauf beschränkt, wobei jeder beliebige flüssige Brennstoff, ein verflüssigter Brennstoff und ein Gasbrennstoff, der wenigstens ein Wasserstoffelement enthält, ausreichend ist. Es ist insbesondere möglich, einen Flüssigbrennstoff auf Alkoholbasis, wie etwa Methanol, Ethanol oder Butanol, wie oben erwähnt, einen verflüssigten Brennstoff, der aus Kohlenwasserstoff, wie etwa Dimethyläther, Isobuten und einem natürlichen Gas (CNG) besteht, oder einen Gasbrennstoff, wie etwa Wasserstoffgas zu verwenden. Im speziellen besteht die Möglichkeit, einen derartigen Brennstoff, der sich, wenn er von der Brennstoffgruppe 20A zugeführt wird, unter vorbestimmten Umgebungsbedingungen, wie etwa herkömmlicher Temperatur oder herkömmlichem Druck, im Gaszustand befindet, in ausgezeichneter Weise beim Stromversorgungsabschnitt 11A einzusetzen.
  • (Zweites Konstruktionsbeispiel des Teilstromversorgungsabschnittes)
  • 6A und 6B sind Ansichten, die ein zweites Konstruktionsbeispiel des Teilstromversorgungsabschnittes darstellen, der beim Stromerzeugungsmodul gemäß dieser Ausführungsform einsetzbar ist.
  • Beim zweiten Konstruktionsbeispiel als konkretes Beispiel hat der Teilstromversorgungsabschnitt einen Aufbau als Stromerzeugungsvorrichtung, die eine Druckantriebsmaschine (Gasturbine) durch die Druckenergie (Ladedruck oder Gasdruck) des Stromerzeugungsbrennstoffes antreibt, der in der Brennstoffgruppe 20A enthalten ist, und die Antriebsenergie in elektrischen Strom umwandelt.
  • Wie es in 6A und 6B gezeigt ist, enthält der Teilstromversorgungsabschnitt 11B gemäß diesem Konstruktionsbeispiel: ein bewegliches Schaufelrad 122a, das so eingerichtet ist, dass eine Vielzahl von Schaufeln in einer vorbestimmten Umfangsrichtung gekrümmt sind, angeordnet in der Umfangsrichtung derart, dass sie in im wesentlichen radialer Richtung verlaufen und sich drehen können; einen Stromgenerator 125, der direkt mit dem Drehzentrum des beweglichen Schaufelrades 122a verbunden ist und die Rotationsenergie des beweglichen Schaufelrades 122a in elektrischen Strom auf der Basis des Prinzips der bekannten elektromagnetischen Induktion oder piezoelektrischer Umwandlungen umwandelt; ein feststehendes Schaufelrad 122b, das derart beschaffen ist, dass eine Vielzahl von Schaufeln in einer entgegengesetzten Richtung zu jener des beweglichen Schaufelrades 122a entlang der Außenumfangsseite des beweglichen Schaufelrades 122a gekrümmt sind, angeordnet im wesentlichen radial und im Bezug auf das bewegliche Schaufelrad 122a feststehend; einen Ansaugsteuerabschnitt 123 zum Steuern der Zufuhr des verdampften Stromerzeugungsbrennstoffes (Brennstoffgas) zur Gasturbine 122, die aus dem beweglichen Schaufelrad 122a und dem feststehenden Schaufelrad 122b besteht; und einen Ausstoßsteuerabschnitt 124, der den Ausstoß des Stromerzeugungsbrennstoffes steuert, nachdem dieser die Gasturbine 122 durchlaufen hat. Was den Aufbau des Teilstromversorgungsabschnittes 11B angeht, der durch die Gasturbine 122, den Ansaugsteuerabschnitt 123 und den Ausstoßsteuerabschnitt 124 ausgebildet ist, kann der Teilstromversorgungsabschnitt 11B beispielsweise auf engem Raum in einem einzigen Siliziumchip 121 integriert und in diesem ausgebildet sein, indem die Mikrofabrikationstechnologie und andere Technologien angewandt werden, die in der Halbleiterherstellungstechnologie und dergleichen zusammengefasst sind, die eine sogenannte Mikromaschinen-Fertigungstechnik ist. Um in 6A den Aufbau der Gasturbine 122 deutlichzumachen, sind das bewegliche Schaufelrad 122a und das feststehende Schaufelrad 122b aus Gründen der Einfachheit freiliegende dargestellt, wenngleich sie tatsächlich mit einer Abdeckung bedeckt sind, die sich mit Ausnahme des Zentrums des beweglichen Schaufelrades im oberen Teil befindet, wie es in 6B gezeigt ist.
  • Wenn bei einem derartigen Teilstromversorgungsabschnitt 11B, wie er in 6B gezeigt ist, das Brennstoffgas mit dem hohen Druck, den man durch Verdampfen des flüssigen Brennstoffes erhält, der in die Brennstoffgruppe 20 gefüllt ist, vom feststehenden Schaufelrad 122b zum beweglichen Schaufelrad 122a der Gasturbine 122 durch den Ansaugsteuerabschnitt 123 gesaugt wird (siehe die Pfeile P2), wird ein Wirbelstrom des Brennstoffgases entlang der Krümmungsrichtung des feststehenden Schaufelrades 122b erzeugt und das bewegliche Schaufelrad 122a in einer vorbestimmten Richtung durch den Wirbelstrom gedreht, wodurch der Stromgenerator 125 angetrieben wird. Infolgedessen wird die Druckenergie des Brennstoffgases in elektrischen Strom durch die Gasturbine 122 und den Stromgenerator 125 umgewandelt.
  • Das heißt der Stromerzeugungsbrennstoff, der dem Teilstromversorgungsabschnitt 11B gemäß diesem Konstruktionsbeispiel zugeführt wird, wird im Zustand eines Hochdruckgases angesaugt, wenn wenigstens der Ansaugsteuerabschnitt 123 geöffnet ist, der Brennstoff in die Gasturbine 122 gesaugt und das bewegliche Schaufelrad 122a in einer vorbestimmten Richtung mit einer vorbestimmten Drehzahl (oder einer Zahl von Umdrehungen) durch den Gasstrom auf der Basis eines Druckunterschiedes gedreht, wenn der Ausstoßsteuerabschnitt 124 geöffnet ist, wobei das Gas in der Gasturbine 122 zur Seite mit geringerem Luftdruck, wie etwa Umgebungsluft mit einem herkömmlichen Druck, ausgegeben wird, wodurch ein vorbestimmter elektrischer Strom im Stromgenerator 125 erzeugt wird.
  • Das Brennstoffgas, das zu einer Rotation des beweglichen Schaufelrades 122a beigetragen hat und dessen Druck verringert wurde (die Druckenergie wurde verbraucht), wird an die Außenseite des Teilstromerzeugungsabschnittes 11B durch den Ausstoßsteuerabschnitt 124 ausgegeben. Wenngleich das Stromerzeugungsmodul 10A, das in 3 mit einem Aufbau erläutert wurde, bei dem das Brennstoffgas (Ausstoßgas) direkt vom Teilstromversorgungsabschnitt 11 an die Außenseite des Stromversorgungssystems abgegeben wird, ist die vorliegende Erfindung nicht darauf beschränkt und kann einen Aufbau haben, bei dem das Brennstoffgas als Stromerzeugungsbrennstoff im Stromerzeugungsabschnitt 12 wiederverwendet wird, wie es in der folgenden Ausführungsform erläutert wird.
  • Beim Teilstromversorgungsabschnitt 11B gemäß diesem Konstruktionsbeispiel muss daher der Stromerzeugungsbrennstoff (Brennstoffgas) FL, der von der Brennstoffgruppe 20A zugeführt wird, nicht notwendigerweise die Brennbarkeit (oder Entflammbarkeit) haben, wobei es beim Aufbau für die direkte Ausgabe des Brennstoffgases, das für die Erzeugung von elektrischem Strom verwendet wird, an die Außenseite des Stromversorgungssystems 301 insbesondere erwünscht ist, dass der Stromerzeugungsbrennstoff die Unbrennbarkeit oder die Nichtentflammbeständigkeit hat und nicht giftig ist, wenn die Emission des Stromerzeugungsbrennstoffes FL als Ausstoßgas in Betracht gezogen wird. Es erübrigt sich zu sagen, dass die Bearbeitung zur Entflammbeständigkeit oder zur Entgiftung erforderlich ist, bevor das Ausstoßgas an die Außenseite abgegeben wird, wenn der Stromerzeugungsbrennstoff aus einer Substanz besteht, die brennbar ist und einen giftigen Bestandteil enthält.
  • Wie beim Teilstromversorgungsabschnitt 11B gemäß diesem Konstruktionsbeispiel durchläuft beim Aufbau zum Erzeugen elektrischen Stroms auf der Basis der Druckenergie des Brennstoffgases das Brennstoffgas lediglich den Teilstromversorgungsabschnitt 11B (Gasturbine 122), wobei ein Nebenprodukt (wie etwa Wasser) nicht erzeugt wird, wie es bei der elektromechanischen Reaktion bei der oben beschriebenen Brennstoffzelle der Fall ist. Wenn somit eine Substanz, die die Unbrennbarkeit oder die Entflammbeständigkeit jedoch keine Giftigkeit aufweist, als Stromerzeugungsbrennstoff zugeführt wird, oder wenn ein Aufbau dazu eingerichtet ist, die Bearbeitung zur Entflammbeständigkeit oder der Entgiftung auszuführen, bevor der Stromerzeugungsbrennstoff aus dem Stromversorgungssystem 310 ausgegeben wird, ist es, selbst wenn der Stromerzeugungsbrennstoff eine Substanz ist, die die Entflammbeständigkeit oder die Giftigkeit aufweist, nicht erforderlich, eine Einrichtung vorzusehen, die das Ausstoßgas sammelt.
  • Durch Verwenden der Stromerzeugungsvorrichtung mit einem derartigen Aufbau beim Teilstromerzeugungsabschnitt in ähnlicher Weise wie beim ersten Konstruktionsbeispiel, das oben erwähnt ist, kann der Stromerzeugungsbrennstoff mit dem Hochdruckgas (Brennstoffgas) FL automatisch dem Teilstromversorgungsabschnitt 11B (der Gasturbine 122) durch den I/F-Abschnitt 30A durch den sehr einfachen Vorgang, d.h. durch Verbinden der Brennstoffgruppe 20A mit dem Stromerzeugungsmodul 10A, zugeführt und der Stromerzeugungsbetrieb begonnen und fortgeführt werden. Zudem kann ein vorbestimmter elektrischer Strom immer autonom durch den Teilstromversorgungsabschnitt 11B erzeugt werden, solange die Zufuhr des Stromerzeugungsbrennstoffes FL fortschreitet, wodurch dieser elektrische Strom vorbestimmten Aufbauten innerhalb und außerhalb des Stromversorgungssystems 301 zugeführt wird.
  • (Drittes Konstruktionsbeispiel des Teilstromversorgungsabschnittes)
  • 7A bis 7C sind Ansichten, die ein drittes Konstruktionsbeispiel des Teilstromversorgungsabschnittes zeigen, der beim Stromerzeugungsmodul gemäß dieser Ausführungsform eingesetzt werden kann.
  • Beim dritten Konstruktionsbeispiel als konkretes Beispiel hat der Teilstromversorgungsabschnitt einen Aufbau als Stromerzeugungsvorrichtung, die eine Druckantriebsvorrichtung (Rotationsmaschine) durch Druckenergie (Ladungsdruck oder Gasdruck) des Stromerzeugungsbrennstoffes FL antreibt, der in die Brennstoffgruppe 20A gefüllt ist, und die Antriebsenergie in elektrischen Strom umwandelt.
  • Wie in den Zeichnungen dargestellt, enthält der Teilstromversorgungsabschnitt 11C gemäß dem dritten Konstruktionsbeispiel: ein Gehäuse 131 mit einem Arbeitsraum 131a, dessen Querschnitt im wesentlichen elliptisch ist; einen Rotationskörper 132, der sich um eine zentrale Welle 133 entlang der Innenwand des Arbeitsraumes 131a dreht und einen im wesentlichen dreieckigen Querschnitt hat; und einen Stromgenerator (nicht gezeigt), der direkt mit der zentralen Welle 133 verbunden ist. Was den Aufbau des Teilstromversorgungsabschnittes 11C angeht, kann der Teilstromversorgungsabschnitt 11C beispielsweise auf engem Raum im Millimeterbereich durch Einsatz der Mikromaschinen-Herstellungstechnik integriert und ausgebildet sein, ähnlich wie bei jeder Ausführungsform, die oben erwähnt wurden.
  • Beim Teilstromversorgungsabschnitt 11C, der einen derartigen Aufbau hat, wird der Arbeitsraum 131a auf einer im wesentlichen gewöhnlichen Temperatur gehalten. Wenn der Brennstoff in flüssiger Form in den Arbeitsraum 131a durch einen Einlass 134a eingefüllt wird, verdampft der Brennstoff und dehnt sich aus, wobei ein Unterschied des Atmosphärendrucks in entsprechenden Arbeitskammern, die durch die Innenwand des Arbeitsraumes 131a und den Rotationskörper 132 ausgebildet werden, erzeugt wird, indem die Auslassseite auf einen geringen, wie etwa herkömmlichen, Druck gesteuert wird. Wie es in 7A bis 7C gezeigt ist, wird der Innenumfang des Rotationskörpers 132 entlang des Außenumfangs der zentralen Welle 133 mit dem Druck des Brennstoffgases durch den Strom des verdampften Brennstoffgases vom Einlass 134a zum Auslass 134b gedreht (Pfeile P3). Infolgedessen wird die Druckenergie des Brennstoffgases in die Rotationsenergie der zentralen Welle 133 umgewandelt und anschließend in elektrischen Strom durch den Stromgenerator konvertiert, der mit der zentralen Welle 133 verbunden ist.
  • Was den Stromgenerator angeht, der bei diesem Konstruktionsbeispiel verwendet wird, so besteht hier die Möglichkeit, einen Stromgenerator unter Nutzung des bekannten Prinzips, wie etwa der elektromagnetischen Induktion oder der piezoelektrischen Umwandlung, in ähnlicher Weise wie beim zweiten Konstruktionsbeispiel, das oben erwähnt wurde, exzellent einzusetzen.
  • Da bei diesem Konstruktionsbeispiel ebenfalls der Aufbau für die Erzeugung elektrischen Stroms auf der Basis der Druckenergie des Brennstoffgases verwendet wird, durchläuft das Brennstoffgas lediglich den Teilstromversorgungsabschnitt 11C (Arbeitsraum 131a im Gehäuse 131), um elektrischen Strom zu erzeugen, und somit muss das Brennstoffgas nicht unbedingt die Brennbarkeit (oder Nichtentflammbarkeit) als Stromerzeugungsbrennstoff haben. Es ist möglich, in exzellenter Weise das Brennstoffgas zu verwenden, solange es eine Substanz ist, die zum Hochdruck-Brennstoffgas wird, das auf ein vorbestimmtes kubisches Volumen wenigstens unter vorbestimmten Umgebungsbedingungen, wie etwa herkömmlicher Temperatur oder einem herkömmlichen Druck, verdampft und sich ausdehnt, wenn es dem Teilstromerzeugungsabschnitt 11C zugeführt wird.
  • Durch Verwenden der Stromerzeugungsvorrichtung mit einem derartigen Aufbau beim Teilstromversorgungsabschnitt wird, ähnlich zu jeder Ausführungsform, die zuvor erwähnt wurde, der Hochdruck-Stromerzeugungsbrennstoff (Brennstoffgas) FL automatisch dem Teilstromversorgungsabschnitt 11C (Arbeitsraum 131a) durch die I/F-Schnittstelle 30A durch den sehr einfachen Vorgang, d.h. das Verbinden der Brennstoffgruppe 20A mit dem Stromerzeugungsmodul 10A, zugeführt, wobei der Stromerzeugungsbetrieb begonnen und fortgeführt werden kann. Zudem kann vorbestimmter elektrischer Strom immer autonom durch den Teilstromversorgungsabschnitt 11C erzeugt werden, so lange die Zufuhr des Stromerzeugungsbrennstoffes FL anhält, wodurch der elektrische Strom vorbestimmten Aufbauten innerhalb und außerhalb des Stromversorgungssystems 301 zugeführt wird.
  • (Viertes Konstruktionsbeispiel des Teilstromversorgungsabschnittes)
  • 8A bis 8C sind schematische Konstruktionsansichten, die ein viertes Konstruktionsbeispiel des Teilstromversorgungsabschnittes darstellen, der beim Stromerzeugungsmodul gemäß dieser Ausführungsform einsetzbar ist.
  • Beim vierten Konstruktionsbeispiel als konkretes Beispiel hat der Teilstromversorgungsabschnitt einen Aufbau als Stromerzeugungsvorrichtung, die elektrischen Strom durch thermoelektrische Umwandlungsstromerzeugung unter Nutzung eines Temperaturunterschiedes erzeugt, der infolge der Erzeugung von thermischer Energie auf der Basis der katalytischen Verbrennungsreaktion des Stromerzeugungsbrennstoffes FL verursacht wird, der in die Brennstoffgruppe 20A gefüllt ist.
  • Wie es in 8A gezeigt ist hat der Teilstromerzeugungsabschnitt 11D gemäß dem vierten Konstruktionsbeispiel einen Aufbau eines Temperaturdifferenz-Stromgenerators, der im allgemeinen umfasst: einen katalytischen Verbrennungsabschnitt 141 zum Erzeugen der thermischen Energie dadurch, dass der Stromerzeugungsbrennstoff FL einer katalytischen Verbrennung unterzogen wird; einen Festtemperaturabschnitt 142, der eine im wesentlichen feste Temperatur hält; und ein thermoelektrisches Umwandlungselement 143, das zwischen ein erstes und ein zweites Temperaturende geschaltet ist, wobei der katalytische Verbrennungsabschnitt 141 als des erste Temperaturende und der Festtemperaturabschnitt 142 als das zweite Temperaturende festgelegt ist. Hier hat, wie in 8B gezeigt, das thermoelektrische Umwandlungselement 143 einen Aufbau, der in zwei Typen von Halbleitern oder Metallen MA und MB endet (die im folgenden aus Gründen der Einfachheit "Metall oder dergleichen" genannt werden), die miteinander verbunden sind (beispielsweise ist das Metall oder dergleichen MB mit den beiden Enden des Metalls oder dergleichen MA verbunden), wobei entsprechende Verbindungsabschnitte N1 und N2 mit dem katalytischen Verbrennungsabschnitt 141 (erstes Temperaturende) bzw. dem Festtemperaturabschnitt 142 (zweites Temperaturende) verbunden sind. Der Festtemperaturabschnitt 142 hat beispielsweise einen derartigen Aufbau, dass er fortwährend der Außenluft durch einen Öffnungsabschnitt oder dergleichen ausgesetzt ist, der in der Vorrichtung DVC vorgesehen ist, an dem das Stromversorgungssystem 301 angebracht ist, und eine im wesentlichen feste Temperatur beibehält. Was den Aufbau des Teilstromversorgungsabschnittes 11D angeht, der aus dem dargestellten Temperaturdifferenz-Stromgenerator besteht, kann, ähnlich wie bei jeder oben erwähnten Ausführungsform, der Teilstromversorgungsabschnitt 11D auf engem Raum durch Anwendung der Mikromaschinen-Herstellungstechnik integriert und ausgebildet sein.
  • Beim Teilstromversorgungsabschnitt 11D, der einen derartigen Aufbau hat, wird, wie es in 8C gezeigt ist, wenn der Stromerzeugungsbrennstoff (Verbrennungsgas) FL, der in die Brennstoffgruppe 20A gefüllt ist, dem katalytischen Verbrennungsabschnitt 141 durch den I/F-Abschnitt 30A zugeführt wird, Wärme durch die katalytische Verbrennungsreaktion erzeugt und eine Temperatur des katalytischen Verbrennungsabschnittes 141 (erstes Temperaturende) erhöht. Da andererseits der Festtemperaturabschnitt 142 so beschaffen ist, dass er die Temperatur im wesentlichen konstanthält, wird eine Temperaturdifferenz zwischen dem katalytischen Verbrennungsabschnitt 141 und dem Festtemperaturabschnitt 142 erzeugt. Anschließend wird eine vorbestimmte elektromotorische Kraft erzeugt und elektrischer Strom durch den Seebeck-Effekt im thermoelektrischen Umwandlungselement 143 auf der Basis dieser Temperaturdifferenz erzeugt.
  • Insbesondere in dem Fall, bei dem die Temperatur im ersten Temperaturende (Verbindungsabschnitt N1) als Ta definiert ist und jene im zweiten Temperaturen de (Verbindungsabschnitt N2) als Tb (< Ta) definiert ist, wird, sofern ein Unterschied zwischen den Temperaturen Ta und Tb gering ist, eine Spannung Vab = Sab × (Ta – Tb) zwischen den Ausgangsanschlüssen Oa und Ob erzeugt, wie es in 8B gezeigt ist. Hier kennzeichnet Sab einen relativen Seebeck-Koeffizient von Metallen oder dergleichen MA und MB.
  • Durch Verwenden der Stromerzeugungsvorrichtung mit einem derartigen Aufbau beim Teilstromversorgungsabschnitt wird, ähnlich wie bei jedem oben erwähnten Konstruktionsbeispiel, der Stromerzeugungsbrennstoff (ein flüssiger Brennstoff, ein verflüssigter Brennstoff oder ein Gasbrennstoff) dem Teilstromversorgungsabschnitt 11D (katalytischer Verbrennungsabschnitt 141) durch den I/F-Abschnitt 30A lediglich durch den sehr einfachen Vorgang, d.h. Verbinden der Brennstoffgruppe 20A mit dem Stromerzeugungsmodul 10A, automatisch zugeführt, die thermische Energie, die bei der katalytischen Verbrennungsreaktion beteiligt ist, erzeugt und kann der Stromerzeugungsbetrieb durch den Temperaturdifferenz-Stromgenerator begonnen und fortgeführt werden. Zudem kann ein vorbestimmter elektrischer Strom fortwährend autonom durch den Teilstromversorgungsabschnitt 11D erzeugt werden, solange die Zufuhr des Stromerzeugungsbrennstoffes FL fortschreitet, wodurch dieser elektrische Strom vorbestimmten Aufbauten innerhalb und außerhalb des Stromversorgungssystems 301 zugeführt wird.
  • Wenngleich bei diesem Konstruktionsbeispiel eine Beschreibung des Temperaturdifferenz-Stromgenerators erfolgte, der elektrischen Strom durch den Seebeck-Effekt auf der Basis eines Temperaturunterschiedes zwischen dem katalytischen Verbrennungsabschnitt 141 und dem Festtemperaturabschnitt 142 erzeugt, ist die vorliegende Erfindung nicht darauf beschränkt und kann einen Aufbau haben, bei dem elektrischer Strom auf der Basis des thermoionischen Emissionsphänomens erzeugt wird, bei dem freie Elektronen von der Metalloberfläche durch Erwärmen des Metalls abgegeben werden.
  • (Fünftes Konstruktionsbeispiel des Teilstromversorgungsabschnittes)
  • 9A und 9B sind Ansichten, die ein fünftes Konstruktionsbeispiel des Teil stromversorgungsabschnittes darstellen, der beim Stromerzeugungsmodul gemäß dieser Ausführungsform eingesetzt werden kann.
  • Beim fünften Konstruktionsbeispiel als konkretes Beispiel hat der Teilstromversorgungsabschnitt einen Aufbau als Stromerzeugungsvorrichtung, die elektrischen Strom durch thermoelektrische Umwandlungsstromerzeugung unter Nutzung einer Temperaturdifferenz erzeugt, die verursacht wird, wenn der Stromerzeugungsbrennstoff (flüssiger Brennstoff) FL, der in die Brennstoffgruppe 20A gefüllt ist, die thermische Energie auf der Basis der Verdampfungsreaktion absorbiert.
  • Wie es in 9A gezeigt ist, hat der Teilstromversorgungsabschnitt 11E gemäß dem fünften Konstruktionsbeispiel einen Aufbau eines Temperaturdifferenz-Stromgenerators, der im allgemeinen enthält: einen Wärme- und Kältehalteabschnitt 151 zum Halten von Wärme und Kälte, die durch Absorbieren der thermischen Energie entsteht, wenn der Stromerzeugungsbrennstoff (insbesondere flüssiger Brennstoff) FL verdampft wird; einen Festtemperaturabschnitt 152 zum Beibehalten einer im wesentlichen festen Temperatur; und ein thermoelektrisches Umwandlungselement 153, das zwischen ein erstes und ein zweites Temperaturende geschaltet ist, wobei der Wärme- und Kältehalteabschnitt 151 als das erste Temperaturende und der Festtemperaturabschnitt 152 als das zweite Temperaturende festgelegt ist. Hier hat das thermoelektrische Umwandlungselement 153 einen Aufbau, der äquivalent zu jenem ist, der beim vierten Beispiel dargestellt ist (siehe 8B), das oben erwähnt ist. Darüber hinaus ist der Festtemperaturabschnitt 152 dazu eingerichtet, eine im wesentlichen feste Temperatur zu halten, indem er mit anderen Bereichen innerhalb und außerhalb des Stromversorgungssystems 301 in Kontakt gebracht oder diesen ausgesetzt wird. Was den Aufbau des Teilstromversorgungsabschnittes 11E angeht, der aus dem Temperaturdifferenz-Stromgenerator besteht, der in den Zeichnungen dargestellt ist, ist der Teilstromversorgungsabschnitt 11E auf engem Raum integriert und ausgebildet, ähnlich wie bei jedem zuvor erwähnten Konstruktionsbeispiel.
  • Beim Teilstromversorgungsabschnitt 11E, der einen derartigen Aufbau hat, wie er in 9B gezeigt ist, wird, wenn der Stromerzeugungsbrennstoff (verflüssigter Brennstoff) FL, der in die Brennstoffgruppe 20A unter einem vorbestimmten Druckzustand gefüllt ist, dem Teilstromversorgungsabschnitt 11E durch den I/F-Abschnitt 30A zugeführt und zu vorbestimmten Umgebungsbedingungen, wie etwa einer herkömmlichen Temperatur oder einem herkömmlichen Druck, überführt wird, der Stromerzeugungsbrennstoff verdampft. In diesem Moment wird die thermische Energie aus dem Umfang absorbiert und eine Temperatur des Wärme- und Kältehalteabschnitts 151 angesenkt. Da andererseits der Festtemperaturabschnitt 152 derart eingerichtet ist, dass er seine Temperatur im wesentlichen konstanthält, wird eine Temperaturdifferenz zwischen dem Wärme- und Kältehalteabschnitt 151 und dem Festtemperaturabschnitt 152 erzeugt. Anschließend wird eine elektromotorische Kraft erzeugt und elektrischer Strom durch den Seebeck-Effekt im thermoelektrischen Umwandlungselement 153 auf der Basis dieser Temperaturdifferenz in ähnlicher Weise erzeugt, wie beim vierten Konstruktionsbeispiel, das oben erwähnt ist.
  • Durch Verwenden der Stromerzeugungsvorrichtung mit einem derartigen Aufbau beim Teilstromversorgungsabschnitt wird somit, ähnlich wie beim Konstruktionsbeispiel, das oben erwähnt wurde, der Stromerzeugungsbrennstoff (verflüssigter Brennstoff) FL automatisch dem Teilstromversorgungsabschnitt 11E durch den I/F-Abschnitt 30A durch einen einfachen Vorgang, d.h. das Verbinden der Brennstoffgruppe 20A mit dem Stromerzeugungsmodul 10A, zugeführt, die thermische Energie durch die Verdampfungsreaktion absorbiert, um Wärme und Kälte zu erzeugen, und kann der Stromerzeugungsbetrieb durch den Temperaturdifferenz-Stromgenerator begonnen und fortgeführt werden. Zudem kann ein vorbestimmter elektrischer Strom immer autonom durch den Teilstromversorgungsabschnitt 11E erzeugt werden, solange die Zufuhr des Stromerzeugungsbrennstoffes FL anhält, wodurch dieser elektrische Strom vorbestimmten Aufbauten innerhalb und außerhalb des Stromversorgungssystems 301 zugeführt wird.
  • Wenngleich bei diesem Konstruktionsbeispiel eine Beschreibung des Temperaturdifferenz-Stromerzeugungsgenerators erfolgte, der elektrischen Strom durch den Seebeck-Effekt auf der Basis einer Temperaturdifferenz zwischen dem Wärme- und Kältehalteabschnitt 151 und dem Festtemperaturabschnitt 152 erzeugt, ist die vorliegende Erfindung nicht darauf beschränkt und kann einen Aufbau zum Erzeugen elektrischen Stroms auf der Basis des thermoionischen Emissionsphänomens haben.
  • (Sechstes Konstruktionsbeispiel des Teilstromversorgungsabschnittes)
  • 10 ist eine Ansicht, die ein sechstes Konstruktionsbeispiel des Teilstromversorgungsabschnittes zeigt, der beim Stromerzeugungsmodul gemäß dieser Ausführungsform verwendet werden kann.
  • Beim sechsten Konstruktionsbeispiel als konkretes Beispiel hat der Teilstromversorgungsabschnitt den Aufbau einer Stromerzeugungsvorrichtung, die elektrischen Strom unter Nutzung einer biochemischen Reaktion im Bezug auf den Stromerzeugungsbrennstoff erzeugt, der in die Brennstoffgruppe 20A gefüllt ist.
  • Wie in 10 dargestellt, enthält der Teilstromversorgungsabschnitt 11F gemäß dem sechsten Konstruktionsbeispiel im allgemeinen: einen Biokulturtank 161, in dem Mikroben oder ein Biokatalysator (die im folgenden aus Gründen der Einfachheit "Mikroben oder dergleichen" genannt werden) BIO gespeichert sind, die mit dem Stromerzeugungsbrennstoff als Nahrungsmittelquelle anwachsen; und eine anodenseitige Elektrode 161a sowie eine kathodenseitige Elektrode 161b, die sich im Biokulturtank 161 befinden. Bei einem derartigen Aufbau wird durch Zuführen des Stromerzeugungsbrennstoffes FL aus der Brennstoffgruppe 20A durch den I/F-Abschnitt ein Metabolismus und dergleichen (biochemische Reaktion), wie etwa eine Aspiration durch die Mirkoben oder dergleichen BIO im Biokulturtank 161 hervorgerufen und das Elektron (e–) erzeugt. Das Einfangen dieses Elektrons durch die anodenseitige Elektrode 161a kann einen vorbestimmten elektrischen Strom aus den Ausgangsanschlüssen Oa und Ob erzeugen.
  • Durch Verwenden der Stromerzeugungsvorrichtung, die einen derartigen Aufbau hat, beim Teilstromversorgungsabschnitt wird demzufolge ähnlich wie bei jedem oben erwähnten Konstruktionsbeispiel der Stromerzeugungsbrennstoff FL, der eine Nahrungsquelle für die Mikroben oder dergleichen BIO sein kann, automatisch dem Teilstromversorgungsabschnitt 11F (Biokulturtank 161) durch den I/F- Abschnitt 30A durch den sehr einfachen Vorgang, d.h. den Anschluss der Brennstoffgruppe 20A an das Stromerzeugungsmodul 10A, automatisch zugeführt und der Stromerzeugungsbetrieb durch die biochemische Reaktion der Mikroben oder dergleichen BIO begonnen. Zudem kann der vorbestimmte elektrische Strom immer autonom erzeugt werden, solange die Zufuhr des Stromerzeugungsbrennstoffes anhält, wodurch dieser elektrische Strom vorbestimmten Aufbauten innerhalb und außerhalb des Stromversorgungssystems 301 zugeführt wird.
  • Bei der biochemischen Reaktion kann im Falle der Erzeugung elektrischen Stroms durch Nutzung der Photosynthese durch die Mikroben BIO oder dergleichen vorbestimmter elektrischer Strom konstant autonom erzeugt und zugeführt werden, indem beispielsweise ein Aufbau eingerichtet ist, bei dem das Umgebungslicht durch einen Öffnungsabschnitt oder dergleichen eintreten kann, der in der Vorrichtung DVC ausgebildet ist, an der das Stromversorgungssystem angebracht ist.
  • (Siebtes Konstruktionsbeispiel des Teilstromversorgungsabschnittes)
  • 11A und 11B sind Ansichten eines siebten Konstruktionsbeispiels des Teilstromversorgungsabschnittes, der beim Stromerzeugungsmodul gemäß dieser Ausführungsform einsetzbar ist.
  • Beim siebten Konstruktionsbeispiel als konkretes Beispiel hat der Teilstromversorgungsabschnitt einen Aufbau als Stromversorgungsvorrichtung, die die Vibrationsenergie, die durch eine Fluidbewegung des Stromerzeugungsbrennstoffes, der von der Brennstoffgruppe 20A zugeführt wird, verursacht wird, in elektrischen Strom umwandelt.
  • Wein 11A dargestellt, hat der Teilstromversorgungsabschnitt 11G gemäß dem siebten Konstruktionsbeispiel einen Aufbau als Oszillationsstromgenerator, der im allgemeinen enthält: einen zylindrischen Oszillator 171, der derart eingerichtet ist, dass wenigstens seine eine Stirnseite oszillieren kann, wenn sich der Stromerzeugungsbrennstoff, der aus einer Flüssigkeit oder Gas besteht, in eine vorbestimmte Richtung bewegt, und eine elektromagnetische Spule 173 an seinem Oszillationsende 171a aufweist; und einen Stator 172, der in den Oszillator eingefügt ist und einen Dauermagnet 174 hat, der derart angeordnet ist, dass er der elektromagnetischen Spule 173 gegenüberliegt und keine Oszillation im Bezug auf die Bewegung des Stromerzeugungsbrennstoffes erzeugt. Bei einem derartigen Aufbau, wie er in 11B gezeigt ist, erzeugt durch Zuführen des Stromerzeugungsbrennstoffes FL von der Brennstoffgruppe 20A durch den I/F-Abschnitt 30A der Oszillator 171 (das Oszillationsende 171a) eine Oszillation mit einer vorbestimmten Schwingungszahl im Bezug auf den Stator 172 in einer Richtung (Pfeil P4 in der Zeichnung) im wesentlichen orthogonal zur Flussrichtung des Stromerzeugungsbrennstoffes FL. Die Relativposition zwischen dem Dauermagnet 174 und der elektromagnetischen Spule 173 ändert sich durch diese Oszillation, wodurch eine elektromagnetische Induktion erzeugt wird, womit man einen vorbestimmten elektromagnetischen Strom durch die elektromagnetische Spule 173 erhält.
  • Durch Verwenden der Stromerzeugungsvorrichtung mit einem derartigen Aufbau beim Teilstromversorgungsabschnitt wird somit ähnlich wie bei jedem zuvor erwähnten Konstruktionsbeispiel der Stromerzeugungsbrennstoff FL als Fluid automatisch dem Teilstromversorgungsabschnitt 11G durch den I/F-Abschnitt 30A durch den sehr einfachen Vorgang, d.h. Verbinden der Brennstoffgruppe 20A mit dem Stromerzeugungsmodul 10A, automatisch zugeführt und der Stromerzeugungsbetrieb durch Umwandeln der Oszillationsenergie des Oszillators 171 begonnen, die durch die Fluidbewegung bedingt ist. Zudem kann ein vorbestimmter elektrischer Strom konstant autonom erzeugt werden, solange die Zufuhr des Stromerzeugungsbrennstoffes FL anhält, wodurch der elektrische Strom vorbestimmten Aufbauten innerhalb und außerhalb des Stromversorgungssystems 301 zugeführt wird.
  • Jedes oben erwähnte Konstruktionsbeispiel stellt ein Beispiel des Teilstromversorgungsabschnittes 11 dar, der beim Stromerzeugungsmodul 10A verwendet wird, und soll nicht den Aufbau des Stromversorgungssystems gemäß der vorliegenden Erfindung einschränken. Kurz gesagt kann der Teilstromversorgungsabschnitt 11, der bei der vorliegenden Erfindung zur Anwendung kommt, einen ande ren Aufbau haben, solange elektrischer Strom innerhalb des Teilstromversorgungsabschnittes 11 auf der Basis der Energieumwandlung, wie etwa der elektrochemischen Reaktion, der elektromagnetischen Induktion, der Wärmeerzeugung oder des Temperaturunterschiedes infolge einer endothermen Reaktion erzeugt werden kann, wenn der Flüssigbrennstoff oder der verflüssigte Brennstoff oder der Gasbrennstoff, der in die Brennstoffgruppe 20A gefüllt ist, direkt zugeführt wird. Es kann beispielsweise eine Kombination einer anderen Gasdruckantriebsmaschine als der Gasturbine oder der Rotationsmaschine mit dem Stromgenerator sein, der eine elektromagnetische Induktion oder eine piezoelektrische Umwandlung nutzt. Alternativ ist es, wie später beschrieben, möglich, einen Aufbau einzusetzen, bei dem eine elektrische Stromverdichtungseinrichtung (Verdichtungsvorrichtung) zusätzlich zur Stromerzeugungsvorrichtung äquivalent zu jedem oben erwähnten Teilstromversorgungsabschnitt 11 vorgesehen ist, elektrischer Strom (zweiter elektrischer Strom), der vom Teilstromversorgungsabschnitt 11 erzeugt wird, teilweise gespeichert wird und dieser anschließend als elektrischer Startstrom dem Stromerzeugungsabschnitt 12 oder dem Ausgangssteuerabschnitt 14 zugeführt werden kann, wenn das Stromversorgungssystem 301 (Stromerzeugungsabschnitt 12) gestartet wird.
  • (Achtes Konstruktionsbeispiel des Teilstromversorgungsabschnittes)
  • 12, 13 bis 15 und 16 bis 18 sind schematische Konstruktionsansichten, die das achte Konstruktionsbeispiel und den Betriebszustand des Teilstromversorgungsabschnittes darstellen, der beim Stromerzeugungsmodul gemäß dieser Ausführungsform eingesetzt werden kann, wobei Pfeile entlang der Leitungen in den Zeichnungen Richtung anzeigen, in denen der elektrische Strom fließt.
  • Wie es in 12 dargestellt ist, ist der Teilstromversorgungsabschnitt 11H gemäß dem achten Konstruktionsbeispiel so aufgebaut, dass er im allgemeinen enthält: eine Stromerzeugungsvorrichtung (wie etwa den Teilstromversorgungsabschnitt, der bei jedem zuvor erwähnten Konstruktionsbeispiel erwähnt wurde) 181, die in der Lage ist, autonom elektrischen Strom (zweiten elektrischen Strom) zu erzeugen, wenn der Stromerzeugungsbrennstoff (ein flüssiger Brennstoff oder ein verflüssigter Brennstoff oder ein Gasbrennstoff) FL, der in die Brennstoffgruppe 20 gefüllt ist, direkt durch eine Brennstofftransportleitung, die sich im I/F-Abschnitt 30 befindet, durch den Kapillareffekt zugeführt wird; einen Ladungsspeicherabschnitt 182, der einen Teil des elektrischen Stroms speichert, der durch die Stromerzeugungsvorrichtung 181 erzeugt wird, und aus einer Sekundärzelle, einem Kondensator oder dergleichen besteht; und einen Schalter 183 zum Umschalten und Einstellen der Speicherung und der Entladung des elektrischen Stroms an den Ladungsspeicherabschnitt 182 auf der Basis eines Betriebssteuersignals vom Betriebssteuerabschnitt 13.
  • Bei einem derartigen Aufbau wird der elektrische Strom, der von der Stromerzeugungsvorrichtung 181 erzeugt wird, die fortwährend betrieben wird, während die Zufuhr des Stromerzeugungsbrennstoffes von der Brennstoffgruppe anhält, als elektrischer Controllerstrom der Vorrichtung DVC und elektrischer Betriebsstrom des Betriebssteuerabschnittes 13 ausgegeben, wobei ein Teil dieses elektrischen Stroms in geeigneter Weise im Ladungsspeicherabschnitt 182 durch den Schalter 183 gespeichert wird. Wenn anschließend beispielsweise der Steuerabschnitt 13 den Beginn des Betriebs der Vorrichtung DVC (Verbraucher LD) durch Erfassen einer Änderung der Spannung des zugeführten elektrischen Stroms durch den Spannungsüberwachungsabschnitt 16 erfasst, wird der Verbindungszustand des Schalters 183 auf der Basis des Betriebssteuersignals umgeschaltet, das vom Betriebssteuerabschnitt 13 ausgegeben wird, und der elektrische Strom, der im Ladungsspeicherabschnitt 182 gespeichert ist, als elektromotorische Kraft dem Stromerzeugungsabschnitt 12 oder dem Ausgangssteuerabschnitt 14 zugeführt.
  • Wenn hier die Ladung im Ladungsspeicherabschnitt 182, die durch den Stromerzeugungsabschnitt 12 oder den Ausgangssteuerabschnitt 14 verbraucht wird, in einem gewissen Umfang verringert wird, weil die Vorrichtung DVC für eine lange Zeitdauer betrieben wurde, besteht die Möglichkeit einer Steuerung derart, dass der Ladungsspeicherabschnitt 182 nicht vollständig entladen werden kann, indem der Stromerzeugungsabschnitt 12 umgeschaltet wird, um so den elektrischen Strom der Vorrichtung DVC und dem Ladungsspeicherabschnitt 182 zuzuführen.
  • Darüber hinaus kann die Stromerzeugungsvorrichtung 181 fortwährend den Ladungsspeicherabschnitt 182 laden, während der Stromerzeugungsabschnitt 12 den elektrischen Strom der Vorrichtung DVC zuführt. Wenn bei der später zu beschreibenden zweiten Ausführungsform dieses Konstruktionsbeispiel als Teilstromversorgungsabschnitt 11 eingesetzt wird, erfasst der Betriebssteuerabschnitt 13 den Betrieb der Vorrichtung DVC (Verbraucher LD) und gibt ein Betriebssteuersignal zum Umschalten des Verbindungszustandes des Schalters 183 aus, indem er durch einen Anschlussabschnitt ELx Verbraucherbetriebsinformationen empfängt, die vom Controller CNT der Vorrichtung DVC ausgegeben werden, und zeigt an, dass der Verbraucher LD aus dem Aus-Zustand aktiviert und in den Ein-Zustand umgeschaltet ist.
  • Gemäß dem Teilstromversorgungsabschnitt, der über einen derartigen Aufbau verfügt, kann daher selbst wenn der elektrische Strom, der pro Zeiteinheit von der Stromerzeugungsvorrichtung 181 erzeugt wird, geringer eingestellt ist (schwache elektrische Kraft), der elektrische Strom, der die ausreichend hohe elektrische Antriebsstromcharakteristik hat, dem Stromerzeugungsabschnitt 12 oder dem Ausgangssteuerabschnitt 14 durch unverzögertes Entladen des elektrischen Stroms zugeführt werden, der im Ladungsspeicherabschnitt 182 gespeichert ist. Da die Stromerzeugungsfähigkeit der Stromerzeugungsvorrichtung 181 ausreichend niedrig eingestellt werden kann, kann somit der Aufbau des Teilstromversorgungsabschnittes 11 minimiert werden.
  • Was den Teilstromversorgungsabschnitt gemäß diesem Konstruktionsbeispiel angeht, ist es, wie in 13 bis 15 gezeigt, möglich, einen Aufbau einzusetzen, bei dem auf die Stromerzeugungsvorrichtung 181 verzichtet wird und lediglich der Ladungsspeicherabschnitt 182 vorgesehen ist, der aus einem Kondensator besteht, der zuvor geladen wurde.
  • In 13 bis 15 hat der Ladungsspeicherabschnitt 182 die Funktion des Zuführens von elektrischem Strom zum Ausgangssteuerabschnitt 14 durch den Schalter 183a je nach Bedarf zusätzlich zu einer Funktion, mit der der elektrische Controllerstrom für den Controller CNT und der elektrische Verbraucherbetriebsstrom für den Verbraucher LD von einem positiven Elektrodenanschluss EL (+) und ei nem negativen Elektrodenanschluss EL (–) der Vorrichtung DVC zugeführt werden kann.
  • Der Controller CNT hat die Funktion, den Schalter LS anzuschalten, um elektrischen Strom dem Verbraucher LD zuzuführen, wenn die Vorrichtung DVC durch eine Tätigkeit der Bedienperson der Vorrichtung DVC oder aus einem anderen Grund gestartet wird.
  • Der Betriebssteuerabschnitt 13 hat die Funktion des Erfassens des Speicherzustandes der elektrischen Ladung im Ladungsspeicherabschnitt 182. Der Betriebssteuerabschnitt 13 schaltet den Schalter 183a ein, steuert den Ausgangsteuerabschnitt 14 an und startet den Stromerzeugungsabschnitt nur dann, wenn eine Größe der gespeicherten elektrischen Ladung im Ladungsspeicherabschnitt 182 unabhängig vom Betriebszustand des Verbrauchers LD unzureichend ist.
  • Bei einem derartigen Aufbau zeigt 13 einen Umstand, bei dem der Schalter LS ausgeschaltet ist, weil der Verbraucher LD der Vorrichtung DVC nicht in Betrieb ist und sich in der Bereitschaftsbetriebsart befindet, und der Ladungsspeicherabschnitt 182 dem Controller CNT elektrischen Strom zuführt. Da der Ladungsspeicherabschnitt 182 die elektrische Ladung speichert, die ausreichend ist, um eine vorbestimmte Menge elektrischen Stroms zuzuführen, schaltet in diesem Moment der Betriebssteuerabschnitt 13 den Schalter 183a ab.
  • 14 zeigt einen Umstand, bei dem die Bereitschaftsbetriebsart in ähnlicher Weise eingestellt ist, aber der Betriebssteuerabschnitt 13 die Verringerung einer Ladungsgröße des Ladungsspeicherabschnittes 182 unter eine vorbestimmte Menge feststellt und den Schalter 183a einschaltet. Der Ausgangssteuerabschnitt 14 beginnt den Betrieb mit dem elektrischen Strom vom Ladungsspeicherabschnitt 182 und führt eine vorbestimmte Menge des Brennstoffes oder dergleichen aus der Brennstoffgruppe 20 dem Stromerzeugungsabschnitt 12 zu. Zudem führt der Ausgangssteuerabschnitt 14 elektrischen Strom dem Stromerzeugungsabschnitt 12 in derart zu, dass die Heizeinrichtung des Stromerzeugungsabschnittes 12 eine vorbestimmte Temperatur in einer vorbestimmten Zeit erreicht. Infolge dessen erzeugt der Stromerzeugungsabschnitt 12 elektrischen Strom, tritt der Ladungsspeicherabschnitt 182 in die Ladebetriebsart ein, um die elektrische Ladung unter Verwendung dieses elektrischen Stroms zu speichern, und behält die Bereitschaftsstrom-Entladungsbetriebsart bei, um mit dem Betrieb des Controller CNT fortzufahren. Wenn eine bestimmte Menge elektrischer Ladung im Ladungsspeicherabschnitt 182 gespeichert ist, schaltet aus diesem Zustand der Betriebssteuerabschnitt 13 den Schalter 183a in den Aus-Zustand um, wie es in 13 gezeigt und oben erwähnt ist.
  • 15 zeigt einen Fall, bei dem der Schalter LS durch den Controller CNT eingeschaltet wird, der erfasst hat, dass die Vorrichtung DVC durch die Tätigkeit einer Bedienperson der Vorrichtung DVC oder aus einem anderen Grund gestartet wird. Wenn der Betriebssteuerabschnitt 13 erfasst, dass eine Menge der elektrischen Ladung, die im Ladungsspeicherabschnitt 182 gespeichert ist, unter eine vorbestimmte Größe durch den elektrischen Stromverbrauch im Verbraucher LD und dem Controller CNT der Vorrichtung DVC verringert ist, schaltet der Betriebssteuerabschnitt 13 den Schalter 183a, der als Startsteuerabschnitt fungiert, ein, und der Ausgangssteuerabschnitt 14 steuert den Stromerzeugungsabschnitt 12 an, um Strom zu erzeugen, wodurch der Ladungsspeicherabschnitt 182 geladen wird. Ist die Ladung im elektrischen Ladungsspeicherabschnitt 182 in ausreichendem Maße aufgeladen, erfasst anschließend der Betriebssteuerabschnitt 13 diesen Zustand und schaltet den Schalter 183a ab, um die Stromerzeugung im Stromerzeugungsabschnitt 12 und den Betrieb des Betriebssteuerabschnittes 13 zu stoppen.
  • Ein Schwellenwert entsprechend einer Größe der Ladung im Ladungsspeicherabschnitt 182, wenn der Betriebssteuerabschnitt 13 erfasst hat, dass der Schalter 183a eingeschaltet werden muss, und ein Schwellenwert entsprechend einer Größe der Ladung im Ladungsspeicherabschnitt 182, wenn selbiger erfasst hat, dass der Schalter 183a ausgeschaltet werden muss, können so eingestellt sein, dass sie im wesentlichen einander gleichen, und der Schwellenwert, wann der Schalter 183a ausgeschaltet wird, kann so eingestellt sein, dass er höher ist.
  • Beim Stromversorgungssystem, das einen derartigen Aufbau hat, unterschieden sich der Aufbau und der Funktionsbetrieb dieses Systems vom oben beschriebenen Stromversorgungssystem in 12 in folgendem: der Teilstromversorgungsabschnitt an sich hat keine Funktion für die Erzeugung elektrischen Stroms; der Stromerzeugungsabschnitt 12 erzeugt elektrischen Strom in Übereinstimmung mit dem Ladezustand des Ladungsspeicherabschnittes 182 ohne Rücksicht auf den Betriebszustand des Verbrauchers LD; der Betriebssteuerabschnitt 13 erfasst den Ladezustand des Ladungsspeicherabschnittes 182 und steuert anschließend den Schalter 183a; und der Ladungsspeicherabschnitt 182 führt der Vorrichtung elektrischen Strom zu. Da das Stromversorgungssystem einen derartigen Aufbau hat, reicht es weiterhin aus, dass der Stromerzeugungsabschnitt 12 die Stromerzeugung und das Stoppen der Stromerzeugung lediglich mit dem Ladungszustand der elektrischen Ladung im Ladungsspeicherabschnitt 182 steuert, ohne Verbraucher-Betriebsinformationen vom Controller CNT der Vorrichtung DVC zu erhalten. Somit ist der Anschlussabschnitt ELx zum Eingeben der Verbraucherbetriebsinformationen nicht länger erforderlich, weshalb ein Dualelektroden-Anschlussaufbau eingerichtet werden kann, der zu einem Vorteil einer besseren Kompatibilität mit anderen allgemeinen Zellen führt. Da weiterhin der Ladungsspeicherabschnitt 182 als der Teilstromversorgungsabschnitt nicht fortwährend den Brennstoff in der Brennstoffgruppe 20 verbraucht, um elektrischen Strom zu erzeugen, während der Stromerzeugungsabschnitt 12 gestoppt ist, besteht zudem der Vorteil, dass der Brennstoff in der Brennstoffgruppe 20 nicht verschwenderisch verbraucht wird. Zudem gibt es den Vorteil, dass die Vorrichtung DVC keine Schaltung enthalten muss, die die Verbraucherbetriebsinformationen vom Controller CNT zum Stromversorgungssystem leitet.
  • Es wird nun ein weiteres Stromversorgungssystem, das über den Ladungsspeichertyp-Teilstromversorgungsabschnitt gemäß diesem Konstruktionsbeispiel verfügt, unter Bezugnahme auf 16 bis 18 erläutert.
  • In 16 bis 18 hat der Ladungsspeicherabschnitt 182 die Funktion des Zuführens von elektrischem Strom zum Ausgangssteuerabschnitt 14 durch den Schalter 183b gemäß den Erfordernissen, um den Stromerzeugungsabschnitt 12 anzusteuern, zusätzlich zu der Funktion des fortwährenden Zuführens des elektrischen Controllerstroms für den Controller CNT vom positiven Elektrodenanschluss EL (+) und negativen Elektrodenanschluss EL (–) zur Vorrichtung DVC.
  • Der Controller CNT hat eine Funktion des Einschaltens des Schalters LS, um elektrischen Strom dem Verbraucher LD zuzuführen, wenn die Vorrichtung DVC durch eine Betätigung einer Bedienperson der Vorrichtung DVC oder aus einem anderen Grunde aktiviert wird.
  • Der Betriebssteuerabschnitt 13 hat eine Funktion des Erfassens des Speicherzustandes der elektrischen Ladung im Ladungsspeicherabschnitt 182. Der Betriebssteuerabschnitt 13 schaltet den Schalter 183b ein und steuert den Ausgangssteuerabschnitt 14 an, um den Stromerzeugungsanschluss 12 zu veranlassen, elektrischen Strom nur dann zu erzeugen, wenn eine Menge elektrischer Ladung, die im Ladungsspeicherabschnitt 182 gespeichert ist, nicht ausreichend ist, unabhängig vom Betriebszustand des Verbrauchers LD. Darüber hinaus schaltet der Betriebssteuerabschnitt 13 den Schalter 183c ein und gibt den elektrischen Strom, der im Stromerzeugungsabschnitt 12 erzeugt wird, zusammen mit dem elektrischen Strom des Ladungsspeicherabschnittes 182 als elektrischen Controllerstrom für den Controller CNT und den Verbraucherbetriebsstrom für den Verbraucher LD aus.
  • 16 siegt bei einem derartigen Aufbau einen Fall, bei dem der Betriebssteuerabschnitt 13 den Schalter 183 (den Schalter 183b und den Schalter 183c) abschaltet und die Ansteuerung des Stromerzeugungsabschnittes 12 und des Ausgangssteuerabschnittes 14 stoppt, wobei der Ladungsspeicherabschnitt 182 elektrischen Strom dem Controller CNT zuführt, wenn sich die Vorrichtung DVC in der Bereitschaftsbetriebsart befindet und der Betriebssteuerabschnitt 13 ermittelt, dass sich im Ladungsspeicherabschnitt 182 eine ausreichende elektrische Ladung befindet.
  • 17 zeigt einen Umstand, bei dem, wenn sich die Vorrichtung DVC in der Bereitschaftsbetriebsart befindet und der Betriebssteuerabschnitt 13 ermittelt, dass die elektrische Ladung, die im Ladungsspeicherabschnitt 182 gespeichert ist, auf eine vorbestimmte Menge abnimmt und der Abnahmefortschritt langsam ist, weil der Verbraucher LD nicht in Betriebs ist, der Betriebssteuerabschnitt 13 den Schalter 183b einschaltet und den Schalter 183c einschaltet, um elektrischen Betriebsstrom vom Ladungsspeicherabschnitt 182 dem Ausgangssteuerabschnitt 14 zuzuführen, wobei der Ausgangsteuerabschnitt 14 und der Stromerzeugungsabschnitt 12 dadurch angesteuert werden und die elektrische Ladung im Ladungsspeicherabschnitt 182 mit dem elektrischen Strom gespeichert wird, der im Stromerzeugungsabschnitt 12 erzeugt wird. In diesem Moment beginnt der Ausgangssteuerabschnitt 14 einen Betrieb mit dem elektrischen Strom vom Ladungsspeicherabschnitt 182, führt eine vorbestimmte Menge Brennstoff oder dergleichen von der Brennstoffgruppe 20 dem Stromerzeugungsabschnitt 12 zu und führt den elektrischen Strom dem Stromerzeugungsabschnitt 12 derart zu, dass die Heizeinrichtung des Stromerzeugungsabschnittes 12 eine vorbestimmter Temperatur in einer vorbestimmten Zeit erreichen kann. In der Zwischenzeit führt der Ladungsspeicherabschnitt 182 fortwährend den elektrischen Strom dem Controller CNT zu. Anschließend, wenn eine vorbestimmte Menge elektrischer Ladung im Ladungsspeicherabschnitt 182 aus diesem Zustand gespeichert ist, wie es in 16 gezeigt ist, die oben erwähnt wurde, schaltet der Betriebssteuerabschnitt 13 den Schalter 183 (den Schalter 183b und den Schalter 183c) aus.
  • 18 zeigt einen Fall, bei dem bei Ausgeben der Ladung LD durch Einschalten des Schalters LS durch den Controller CNT, wenn der Betriebssteuerabschnitt 13 ermittelt, dass die elektrische Ladung, die im Ladungsspeicherabschnitt 182 gespeichert ist, auf eine vorbestimmte Menge verringert wird und der Fortschritt der Verminderung schnell ist, weil die Ladung LD ausgegeben wird, der Betriebssteuerabschnitt 13 den Schalter 183b einschaltet und den Ausgangssteuerabschnitt 14 ansteuert, um den Stromerzeugungsabschnitt 12 zu veranlassen, elektrischen Strom zu erzeugen, wobei der Betriebssteuerabschnitt 13 zudem den Schalter 183c einschaltet und elektrischen Strom, der im Stromerzeugungsabschnitt 12 erzeugt wird, zusammen mit dem elektrischen Strom vom Ladungsspeicherabschnitt 182 als elektrischen Controllerstrom für den Controller CNT und den Verbraucherbetriebsstrom für den Verbraucher LD ausgibt. Eine Menge des elektrischen Stroms, der pro Zeiteinheit im Stromerzeugungsabschnitt 12 erzeugt wird, kann so eingestellt sein, dass sie größer ist als eine Menge, wenn elektrische Ladung im Ladungsspeicherabschnitt 182 (Laden) gespeichert wird, wie es in 17 gezeigt ist.
  • <Stromerzeugungsabschnitt 12>
  • Der Stromerzeugungsabschnitt 12, der beim Stromerzeugungsmodul gemäß dieser Ausführungsform verwendet wird, hat, wie in 3 gezeigt, einen Aufbau zum Erzeugen eines vorbestimmten elektrischen Stroms (erster elektrischer Strom), der für den Betrieb der Vorrichtung DVC (Verbraucher LD) erforderlich ist, durch Nutzung der physikalischen oder chemischen Energie des Stromerzeugungsbrennstoffes FL, der von der Brennstoffgruppe auf der Basis der Startsteuerung durch den Betriebssteuerabschnitt 13 zugeführt wird. Als ein konkreter Aufbau des Stromerzeugungsabschnittes 12 ist es möglich, unterschiedliche Arten von Aufbauten zu verwenden, wie etwa einen Aufbau, bei dem die elektrochemische Reaktion unter Verwendung des Stromerzeugungsbrennstoffes FL genutzt wird, der von der Brennstoffgruppe 20 (Brennstoffzelle) zugeführt wird, einen Aufbau, der die thermische Energie nutzt, die bei der Verbrennungsreaktion (Temperaturdifferenz-Stromerzeugung) anfällt, einen Aufbau, der die dynamische Energieumwandlung oder dergleichen nutzt, um elektrischen Strom durch Rotation des Stromgenerators unter Verwendung der Druckenergie zu erzeugen, die bei der Verbrennungsreaktion oder dergleichen (Stromerzeugung durch eine Innenverbrennungs-/Außenverbrennungsmaschine) entsteht, oder einen Aufbau zum Umwandeln der Fluidenergie oder der thermischen Energie des Stromerzeugungsbrennstoffes FL in elektrischen Strom durch Nutzung des Prinzips der elektromagnetischen Induktion oder dergleichen (elektromagnetischer Fluidmechanismus-Stromgenerator, Thermoakustikeffekt-Stromgenerator oder dergleichen).
  • Da der elektrische Strom (erster elektrischer Strom), der durch den Stromerzeugungsabschnitt 12 erzeugt wird, die Hauptstromversorgung zum Betreiben unterschiedlicher Funktionen (Verbraucher LD) der gesamten Vorrichtung DVC ist, ist hier die Betriebsstromcharakteristik hoch eingestellt. Wenn der oben beschriebene Teilstromversorgungsabschnitt 11 (Ladungsspeicherabschnitt 182) den elektrischen Controllerstrom der Vorrichtung DVC oder den elektrischen Betriebsstrom oder dergleichen für den Betriebssteuerabschnitt 13, den Ausgangssteuerabschnitt 14 und den Stromerzeugungsabschnitt 12 zuführt und der Stromerzeu gungsabschnitt 12 den elektrischen Verbraucherstrom für den Verbraucher LD zuführt, unterscheidet sich somit der elektrische Strom, der vom Teilstromversorgungsabschnitt 11 (zweiter elektrischer Strom) zugeführt wird, vom elektrischen Strom, der vom Stromerzeugungsabschnitt 12 zugeführt wird, hinsichtlich der Eigenschaft.
  • Jedes konkrete Beispiel wird nun kurz unter Bezugnahme auf die Zeichnungen erläutert.
  • (Erstes Konstruktionsbeispiel des Stromerzeugungsabschnittes)
  • 19 ist eine Ansicht eines ersten Konstruktionsbeispiels des Stromerzeugungsabschnittes, der beim Stromerzeugungsmodul gemäß dieser Ausführungsform eingesetzt werden kann, und 20A sowie 20B sind Ansichten, die einen Wasserstoffkonzentrationsvorgang im Brennstoff-Reformierabschnitt darstellen, der beim Stromerzeugungsabschnitt gemäß diesem Konstruktionsbeispiel Verwendung finden kann. Hier erfolgt eine Beschreibung unter geeigneter Bezugnahem auf den Aufbau des oben beschriebenen Stromversorgungssystems (3).
  • Beim ersten Konstruktionsbeispiel als konkretes Beispiel hat der Stromerzeugungsabschnitt einen Aufbau einer Protonenaustauschmembran-Brennstoffzelle, die ein Brennstoff-Reformiersystem bildet, von dem der Stromerzeugungsbrennstoff FL, der von der Brennstoffgruppe 20A durch den Ausgangssteuerabschnitt 13 zugeführt wird, verwendet und elektrischer Strom durch elektrochemische Reaktion erzeugt wird.
  • Wie in 19 dargestellt, ist der Stromerzeugungsabschnitt 12A derart eingerichtet, dass er im wesentlichen enthält: einen Brennstoff-Reformierabschnitt (Brennstoff-Reformer) 210a, der einen vorbestimmten Brennstoffbestandteil (Wasserstoff), der im Stromerzeugungsbrennstoff FL enthalten ist, mit Hilfe einer vorbestimmten Reformierreaktion am Stromerzeugungsbrennstoff FL extrahiert, der von der Brennstoffgruppe 20A zugeführt wird; und einen Brennstoffzellenabschnitt 210b, der einen vorbestimmten elektrischen Strom (ersten elektrischen Strom) zum Betreiben des Verbrauchers 214 (die Vorrichtung DVC oder der Verbraucher LD) durch die elektrochemische Reaktion unter Verwendung des Brennstoffbestandteils erzeugt, der durch den Brennstoff-Reformierabschnitt 210a extrahiert wird.
  • Wie in 20A gezeigt, extrahiert ein Verdampfungsreformier-Reaktionsabschnitt 210X des Brennstoff-Reformierabschnittes im wesentlichen den Brennstoffbestandteil aus dem Stromerzeugungsbrennstoff FL, der von der Brennstoffgruppe 20A über den Ausgangssteuerabschnitt 14 zugeführt wird, jeweils durch den Vorgang, der aus Verdampfungs- und Dampfreformierreaktionen besteht. Für den Fall, beispielsweise, bei dem Wasserstoffgas (H2) mit Methanol (CH3OH) und Wasser erzeugt wird, das als Stromerzeugungsbrennstoff FL verwendet wird, werden in einem Verdampfungsschritt Methanol (CH3OH) und Wasser (H2O) zunächst verdampft, indem Methanol und Wasser als Flüssigbrennstoff in der Atmosphäre einem Temperaturzustand von annähernd dem Siedepunkt durch die Heizeinrichtung ausgesetzt werden, die durch den Ausgangssteuerabschnitt 14 gesteuert wird.
  • Anschließend wird beim Verdampfungsreformier-Reaktionsvorgang durch einrichten einer Atmosphäre auf einen Temperaturzustand von etwa 300°C für verdampftes Methanol (CH3OH) und Wasser (H2O) unter Verwendung der Heizeinrichtung die thermische Energie von 49.4 kJ/mol absorbiert und Wasserstoff (H2) sowie eine geringe Menge Kohlendioxid (CO2) erzeugt, wie es durch die folgende chemische Gleichung (3) dargestellt ist. Beim Verdampfungsreformiervorgang kann eine geringe Menge Kohlenmonoxid (CO) als Nebenprodukt neben Wasserstoff (H2) und Kohlendioxid (CO2) erzeugt werden. CH3OH + H2O → 3H2 + CO2 (3)
  • Hier kann, wie in 20B gezeigt, ein gewählter Oxidationskatalysatorabschnitt 210Y zum Eliminieren von Kohlenmonoxid (CO), das als Nebenprodukt bei der Verdampfungsreformierreaktion erzeugt wird, an einer hinteren Stufe des Dampfreformier-Reaktionsabschnittes 210X vorgesehen sein, so dass Kohlen monoxid (CO) in Kohlendioxid (CO2) und Wasserstoff (H2) durch die entsprechenden Vorgänge umgewandelt werden kann, die aus der Wasserverschiebungsreaktion und der gewählten Oxidationsreaktion bestehen, wodurch eine Emission schädlicher Substanzen unterdrückt wird. Insbesondere beim Wasserverschiebungsreaktionsvorgang im gewählten Oxidationskatalysatorabschnitt 210Y wird die thermische Energie von 40,2 kJ/mol erzeugt, indem bewirkt wird, dass Wasser (Dampf; H2O) mit Kohlenmonoxid (CO) reagiert, und es werden Kohlendioxid (CO2) und Wasserstoff (H2) erzeugt, wie es mit der folgenden chemischen Reaktion (4) dargestellt ist. CO + H2O → CO2 + H2 (4)
  • Zusätzlich kann ein gewählter Oxidationsreaktionsabschnitt 210Z an der hinteren Stufe des gewählten Oxidationskatalysatorabschnitt 210Y vorgesehen sein. Beim gewählten Oxidationsreaktionsvorgang, wird die thermische Energie von 283,5 kJ/mol erzeugt, indem bewirkt wird, dass Sauerstoff (O2) mit Kohlenmonoxid (CO), das nicht in Kohlendioxid (CO2) umgewandelt wurde, und Wasserstoff (H2) durch die Wasserverschiebungsreaktion reagiert, und es wird Kohlendioxid (CO2) erzeugt, wie es mit der folgenden chemischen Gleichung (5) dargestellt ist. Dieser gewählte Oxidationsreaktionsabschnitt 210Z kann an der hinteren Stufe des Dampfreformier-Reaktionsabschnittes 210X vorgesehen sein. CO + (1/2)O2 → CO2 (5)
  • Eine geringe Menge eines anderen Produktes (hauptsächlich Kohlendioxid) als Wasserstoff, erzeugt durch eine Abfolge von Brennstoff-Reformierreaktionen, die oben erwähnt wurden, wird an die Luft durch ein Emissionsloch (nicht gezeigt; dies wird später beim konkreten Konstruktionsbeispiel erläutert) abgegeben, das sich im Stromerzeugungsmodul 10A befindet.
  • Der konkrete Aufbau des Brennstoff-Reformierabschnittes, der über eine derartige Funktion verfügt, wird später beim folgenden konkreten Konstruktionsbeispiel zusammen mit anderen Aufbauten beschrieben.
  • Wein 19 dargestellt, enthält der Brennstoffzellenabschnitt, ähnlich wie bei der Brennstoffdirektversorgungs-Brennstoffzelle, die beim oben beschriebenen Stromversorgungsabschnitt 11 verwendet wird: eine Brennstoffelektrode (Kathode) 211, die aus einer Kohlenstoffelektrode besteht, an der feine Katalysatorpartikel etwa aus Platin, Palladium oder Platinruthenium haften; eine Luftelektrode (Anode) 212, die aus einer Kohlstoffelektrode besteht, an der feine Katalysatorpartikel etwa aus Platin haften; und eine filmähnliche ionenleitfähige Membran (Austauschmembran), die zwischen der Brennstoffelektrode 211 und der Luftelektrode 212 angeordnet ist. Hier wird das Wasserstoffgas (H2), das durch den Brennstoff-Reformierabschnitt 210a extrahiert wird, der Brennstoffelektrode 211 aus dem Stromerzeugungsbrennstoff FL zugeführt, dessen zugeführte Menge durch den später zu beschreibenden Ausgangssteuerabschnitt 14 gesteuert wird, wobei gleichzeitig Sauerstoffgas (O2) in der Luft der Luftelektrode 212 zugeführt wird. Infolgedessen wird die Stromerzeugung durch die folgende elektrochemische Reaktion ausgeführt und elektrischer Strom, der ein vorbestimmter elektrischer Betriebsstrom sein kann (Spannung/elektrischer Strom), dem Verbraucher 214 (der Verbraucher LD der Vorrichtung DVC) zugeführt. Weiterhin wird ein Teil des elektrischen Stroms, der im Brennstoffzellenabschnitt 210b erzeugt wird, dem Brennstoffsteuerabschnitt 14a und/oder dem Heizeinrichtungssteuerabschnitt 14e gemäß den Erfordernissen zugeführt.
  • Insbesondere wenn als Beispiel der elektrochemischen Reaktion im Stromerzeugungsabschnitt 12 bei diesem Konstruktionsbeispiel Wasserstoffgas (H2) der Brennstoffelektrode 2111 zugeführt wird, wird das Elektron (e–) durch die Katalyse an der Brennstoffelektrode 211 gelöst, wird das Wasserstoffion (Proton; H+) erzeugt und geht zur Luftelektrode 212 durch die ionenleitfähige Membran 213 über und wird das Elektron (e–) von der Kohlenstoffelektrode, die die Brennstoffelektrode 211 bestimmt, entnommen und dem Verbraucher 214 zugeführt, wie es mit der folgenden chemischen Gleichung (6) dargestellt ist. 3H2 → 6H+ + 6e– (6)
  • Wenn Luft der Luftelektrode 212 zugeführt wird, reagieren das Elektron (e–), das den Verbraucher 214 durch die Katalyse an der Luftelektrode 212 durchlaufen hat, das Wasserstoffion (H+), das die ionenleitfähige Membran durchlaufen hat, und das Sauerstoffgas (O2) in der Luft miteinander, wodurch Wasser (H2O) erzeugt wird, wie es in der folgenden chemischen Gleichung (7) dargestellt ist. 6H+ + (3/2)O2 + 6e– → 3H2O (7)
  • Eine derartige Abfolge elektrochemischer Reaktionen (chemische Gleichungen (6) und (7)) schreitet in der Umgebung einer relativ geringen Temperatur von etwa 60 bis 80°C fort, wobei das andere Nebenprodukt als der elektrische Strom (elektrischer Verbraucherbetriebsstrom) im Grunde genommen lediglich Wasser (H2O) ist. Hier kann durch Sammeln des Wassers (H2O) als Nebenprodukt, das an der Luftelektrode 212 erzeugt wird, und durch Zuführen einer geeigneten Wassermenge zum Brennstoff-Reformierabschnitt 210a, der oben erwähnt wurde, Wasser für die Brennstoff-Reformierreaktion oder die Wasserverschiebungsreaktion des Stromerzeugungsbrennstoffes FL wiederverwendet werden, eine Menge Wassers (H2O), die in der Brennstoffgruppe 20A im voraus für die Brennstoff-Reformierreaktion gespeichert (eingefüllt) wurde, umfangreich verringert werden und eine Sammelmenge in der Nebenproduktsammeleinrichtung, die sich in der Brennstoffgruppe 20A befindet und die Nebenprodukte sammelt, beträchtlich verringert werden. Es wird darauf hingewiesen, dass der Aufbau der Nebenproduktsammeleinrichtung zum Sammeln und Wiederverwenden des Nebenproduktes, wie etwa Wasser (H2O), das an der Luftelektrode 212 erzeugt wird, später zusammen mit der Nebenproduktsammeleinrichtung im oben beschriebenen Teilstromversorgungsabschnitt 11 erläutert wird.
  • Der elektrische Strom, der durch die oben beschriebene chemische Reaktion erzeugt und dem Verbraucher 214 zugeführt wird, hängt von einer Menge des Wasserstoffgases (H2) ab, das dem Stromerzeugungsabschnitt 12A (der Brennstoffelektrode 211 des Brennstoffzellenabschnittes 210b) zugeführt wird. Der elektrische Strom, der der Vorrichtung DVC zugeführt wird, kann willkürlich eingestellt werden, indem eine Menge des Stromerzeugungsbrennstoffes FL (im wesentlichen Wasserstoffgas) gesteuert wird, der dem Stromerzeugungsabschnitt 12 durch den Ausgabesteuerabschnitt 14 zugeführt wird, wobei diese beispielsweise derart eingestellt sein kann, dass sie äquivalent zu jener der chemischen Allzweckzellen ist.
  • Mit dem Einsatz einer Brennstoff-Reformier-Brennstoffzelle, die einen derartigen Aufbau hat, beim Stromerzeugungsabschnitt, kann, da willkürlicher elektrischer Strom wirkungsvoll dadurch erzeugt werden kann, dass eine Menge des zugeführten Stromerzeugungsbrennstoffes FL durch den Ausgabesteuerabschnitt 14 gesteuert wird, ein geeigneter Stromerzeugungsbetrieb gemäß dem Betriebszustand der Vorrichtung (Verbraucher LD) auf der Basis der Verbraucherbetriebsinformationen realisiert werden. Da mit dem Einsatz des Aufbaus als Brennstoffzelle der elektrische Strom direkt aus dem Stromerzeugungsbrennstoff FL durch die elektrochemische Reaktion erzeugt werden kann, kann eine sehr hohe Stromerzeugungseffizienz realisiert werden und der Stromerzeugungsbrennstoff FL wirkungsvoll genutzt oder das Stromerzeugungsmodul 10A, das den Stromerzeugungsabschnitt 112 enthält, minimiert werden.
  • Ähnlich wie beim Teilstromversorgungsabschnitt 11 (siehe das erste Konstruktionsbeispiel), der oben erwähnt wurde, ist, wenngleich die Beschreibung nur für den Fall erfolgte, das Methanol als Stromerzeugungsbrennstoff FL verwendet wurde, die vorliegende Erfindung nicht darauf beschränkt, und es kann ein Flüssigbrennstoff oder ein verflüssigter Brennstoff oder ein Gasbrennstoff, der wenigstens ein Wasserstoffelement enthält, ausreichend sein. Daher besteht die Möglichkeit einen Flüssigbrennstoff auf Alkoholbasis, wie etwa Methanol, Ethanol oder Butanol, einen verflüssigten Brennstoff, der aus einem Kohlenwasserstoff besteht, der bei einer herkömmlichen Temperatur unter einem herkömmlichen Druck verdampft werden kann, wie etwa Dimethyläther, Isobuten oder ein natürliches Gas, einen Gasbrennstoff, wie etwa Wasserstoffgas, oder dergleichen in exzellenter Weise zu verwenden.
  • Für den Fall, dass verflüssigter Wasserstoff oder Wasserstoffgas als solches als Stromerzeugungsbrennstoff FL verwendet wird, ist es hier möglich, den Aufbau einzurichten, bei dem der Stromerzeugungsbrennstoff FL, dessen Menge lediglich durch Steuerung des Ausgangssteuerabschnittes 14 zugeführt wird, direkt zum Brennstoffzellenabschnitt 210b zugeführt wird, ohne dass ein Brennstoff- Reformierabschnitt 210a erforderlich ist, wie er bei diesem Konstruktionsbeispiel beschrieben ist. Wenngleich lediglich die Brennstoffreformier-Brennstoffzelle als Aufbau des Stromerzeugungsabschnittes 112 beschrieben wurde, ist die vorliegende Erfindung nicht darauf beschränkt. Ähnlich wie beim oben beschriebenen Teilstromversorgungsabschnitt (siehe erstes Konstruktionsbeispiel) 11, kann, obwohl die Effizienz der Erzeugung elektrischen Stroms gering ist, die Brennstoffdirektzuführ-Brennstoffzelle verwendet werden und ein Flüssigbrennstoff, ein verflüssigter Brennstoff, ein Gasbrennstoff oder dergleichen verwendet werden, um elektrischen Strom zu erzeugen.
  • (Zweites Konstruktionsbeispiel des Stromerzeugungsabschnittes)
  • 21A und 21B sind Ansichten, die ein zweites Konstruktionsbeispiel des Stromerzeugungsabschnittes zeigen, der beim Stromerzeugungsmodul gemäß dieser Ausführungsform einsetzbar ist.
  • Beim zweiten Konstruktionsbeispiel als Konkretes Beispiel hat der Stromerzeugungsabschnitt einen Aufbau als Stromerzeugungsvorrichtung, die den Stromerzeugungsbrennstoff FL verwendet, der von der Brennstoffgruppe 20A durch den Ausgangssteuerabschnitt 14 zugeführt wird, die Gasverbrennungsturbine (Innenverbrennungsmaschine) durch die Druckenergie der Verbrennungsreaktion antreibt und die Antriebsenergie in elektrischen Strom umwandelt.
  • Wie in 21A und 21B gezeigt, enthält der Stromerzeugungsabschnitt 12B gemäß diesem Konstruktionsbeispiel im allgemeinen: ein bewegliches Schaufelrad 222, das so eingerichtet ist, dass eine Vielzahl von Schaufeln in einer vorbestimmten Umfangsrichtung gekrümmt sind, und Ansaugschaufeln 222ein sowie Ausstoßschaufeln 222aus, die auf dem Umfang angeordnet sind, um sich im wesentlichen radial zu erstrecken, und koaxial miteinander verbunden sind und in der Lage sind, sich zu drehen; ein feststehendes Schaufelrad 223, das aus Ansaugschaufeln 223ein und Ausstoßschaufeln 223 aus besteht und derart eingerichtet ist, dass eine Vielzahl von Schaufeln in einer entgegengesetzten Richtung zu jener des beweglichen Schaufelrades 222 (die Ansaugschaufeln 222ein und die Ausstoßschaufeln 222 aus) entlang der Außenumfangsseite des beweglichen Schaufelrades 222 gekrümmt sind, derart angeordnet auf dem Umfang, dass sie im wesentlichen radial verlaufen und relativ zum beweglichen Schaufelrad 222 feststehend sind; eine Brennkammer 224 zum Verbrennen des Stromerzeugungsbrennstoffes (Brennstoffgas) FL, der vom beweglichen Schaufelrad 222 angesaugt wird, mit einer vorbestimmten Zeitgabe; einen Zündabschnitt 225 zum Zünden des Brennstoffgases, das in die Brennkammer 224 gesaugt wird; einen Stromgenerator 228, der mit dem Rotationszentrum des beweglichen Schaufelrades 222 verbunden ist und die Rotationsenergie des beweglichen Schaufelrades 222 in elektrischen Strom auf der Basis des Prinzips der bekannten elektromagnetischen Induktion umwandelt; einen Ansaugsteuerabschnitt 226 zum Steuern der Zufuhr (der Ansaugung) des dampfförmigen Brennstoffgases in die Gasverbrennungsturbine, die aus dem beweglichen Schaufelrad 222 und dem feststehenden Schaufelrad 223 besteht; und einen Ausstoßsteuerabschnitt 227 zum Steuern des Ausstoßes des Brennstoffgases (Ausstoßgas) nach der Verbrennung in der Gasverbrennungsturbine. Was den Aufbau des Stromerzeugungsabschnittes 12B angeht, der die Gasverbrennungsturbine, den Ansaugsteuerabschnitt 226 und den Ausstoßsteuerabschnitt 227 enthält, kann der Stromerzeugungsabschnitt 12B auf kleinem Raum im Millimeterbereich beispielsweise auf einem Siliziumchip 221 durch Anwendung der Mikromaschinen-Herstellungstechnik integriert und ausgebildet sein, ähnlich wie dies beim oben beschriebenen Teilstromversorgungsabschnitt 11 der Fall ist. Um in 21A den Aufbau der Gasverbrennungsturbine zu verdeutlichen, sind die Ansaugschaufeln 222ein und 223ein aus Gründen der Einfachheit so dargestellt, das sie freiliegen.
  • Wenn bei einem derartigen Stromerzeugungsabschnitt 12B, wie er beispielsweise in 21B gezeigt ist, das Brennstoffgas, das von der Seite der Ansaugschaufeln 222ein und 223ein der Gasverbrennungsturbine durch den Ansaugsteuerabschnitt 226 angesaugt wird, durch den Zündabschnitt 225 in der Brennkammer 224 mit einer vorbestimmten Zeitgabe gezündet, verbrannt und von den Ausstoßschaufeln 222aus und 223aus (Pfeile P5) ausgegeben wird, wird ein Wirbelstrom des Brennstoffgases entlang der gekrümmten Richtung des beweglichen Schaufelrades 222 und des feststehenden Schaufelrades 223 erzeugt und die Ansaugung sowie der Ausstoß des Brennstoffgases automatisch durch den Wirbelstrom ausgeführt. Weiterhin dreht sich das bewegliche Schaufelrad 222 fortwährend in eine vorbestimmte Richtung, wodurch der Stromgenerator 228 angetrieben wird. Demzufolge wird die Brennstoffenergie, die man durch das Brennstoffgas erhält, in elektrischen Strom durch die Gasverbrennungsturbine und den Stromgenerator 228 erzeugt.
  • Da der Stromerzeugungsabschnitt 12B gemäß diesem Konstruktionsbeispiel einen Aufbau für die Erzeugung elektrischen Stroms unter Nutzung der Verbrennungsenergie des Brennstoffgases hat, muss der Stromerzeugungsbrennstoff (Brennstoffgas) FL, der von der Brennstoffgruppe 20A zugeführt wird, wenigstens zündbar oder brennbar sein. Es ist beispielsweise möglich, in exzellenter Weise einen Flüssigbrennstoff auf Alkoholbasis, wie etwa Methanol, Ethanol oder Butanol, einen verflüssigten Brennstoff, der aus einem Kohlenwasserstoff besteht, der bei normaler Temperatur unter normalem Druck verdampft, etwa Dimethyläther, Isobuten oder ein natürliches Gas oder einen Gasbrennstoff, wie etwa Wasserstoffgas einzusetzen.
  • Für den Fall, dass der Aufbau verwendet wird, bei dem das Brennstoffgas (Ausstoßgas) nach der Verbrennung direkt an die Außenseite des Stromversorgungssystems 301 abgegeben wird, erübrigt es sich zu sagen, dass die Verarbeitung zur Entflammbeständigkeit oder zur Entgiftung ausgeführt werden muss, bevor das Ausstoßgas nach außen abgegeben wird, oder es muss eine Einrichtung zum Sammeln des Ausstoßgases vorgesehen sein, sofern das Gas einen brennbaren oder giftigen Bestandteil enthält.
  • Durch Einsetzen der Gasverbrennungsturbine, die einen derartigen Aufbau hat, im Stromerzeugungsabschnitt, kann, ähnlich wie beim oben beschriebenen ersten Konstruktionsbeispiel, da der willkürliche elektrische Strom durch das einfache Steuerverfahren zum Einstellen der Menge des zuzuführenden Stromerzeugungsbrennstoffes FL erzeugt werden kann, ein geeigneter Stromerzeugungsbetrieb gemäß dem Betriebszustand der Vorrichtung DVC realisiert werden. Durch Verwenden des Aufbaus als durch Mikrofertigungstechnik hergestellte Gasverbrennungsturbine kann elektrischer Strom mit einer relativ hohen Effizienz der Energieumwandlung erzeugt werden und das Stromerzeugungsmodul 10A, das den Stromerzeugungsabschnitt 12 enthält, minimiert werden, während der Stromerzeugungsbrennstoff FL wirkungsvoll genutzt wird.
  • (Drittes Konstruktionsbeispiel des Stromerzeugungsabschnittes)
  • 22A bis 22D sind Ansichten, die den Betrieb eines dritten Konstruktionsbeispiels des Stromerzeugungsabschnittes zeigen, der beim Stromerzeugungsmodul gemäß dieser Ausführungsform eingesetzt werden kann.
  • Beim dritten Konstruktionsbeispiel als konkretes Beispiel hat der Stromerzeugungsabschnitt einen Aufbau als Stromerzeugungsvorrichtung, die den Stromerzeugungsbrennstoff FL nutzt, der von der Brennstoffgruppe 20A durch den Ausgangssteuerabschnitt 14 zugeführt wird, eine Rotationsmaschine (Innenverbrennungsmaschine) durch die Druckenergie antreibt, die man durch die Verbrennungsreaktion erhält, und die Antriebsenergie in elektrischen Strom umwandelt.
  • Wie es in diesen Zeichnungen dargestellt ist, enthält der Stromerzeugungsabschnitt 12C gemäß diesem Konstruktionsbeispiel: ein Gehäuse 231 mit einem Arbeitsraum 231a, dessen Querschnitt im wesentlichen elliptisch ist; einen Rotationskörper 232 der sich dreht, wobei er entlang der Innenwand des Arbeitsraums 231a exzentrisch ist und einen im wesentlichen dreieckigen Querschnitt aufweist; eine bekannte Rotationsmaschine, die mit einem Zündabschnitt 234 versehen ist, der das komprimierte Brennstoffgas zündet und verbrennt; und einen Stromgenerator (nicht gezeigt), der direkt mit einer zentralen Welle 233 verbunden ist. Was den Aufbau des Stromerzeugungsabschnittes 12C angeht, der aus der Rotationsmaschine besteht, kann, ähnlich wie bei jedem Konstruktionsbeispiel, das zuvor erwähnt wurde, der Stromerzeugungsabschnitt 12C auf kleinem Raum durch Anwendung der Mikrofabrikationstechnik integriert und ausgebildet sein.
  • Beim Stromerzeugungsvorgang 12C, der über einen derartigen Aufbau verfügt, wird durch Wiederholen jedes Taktes der Ansaugung, der Kompression, der Verbrennung (Explosion) und des Ausstoßes, die durch die Drehung des Rotationskörpers 232 ausgeführt werden, die Druckenergie infolge der Verbrennung des Brennstoffgases in Rotationsenergie umgewandelt und die umgewandelte Energie zum Stromgenerator übertragen. Das heißt, beim Ansaugtakt, wird, wie in 22A gezeigt, das Brennstoffgas von einem Einlass 235a angesaugt und in eine vorbestimmte Arbeitskammer AS eingefüllt, die durch die Innenwand des Arbeitsraumes 231a und den Rotationskörper 232 ausgebildet ist. Nachdem das Brennstoffgas in der Arbeitskammer AS durch den Kompressionstakt, wie in 22B gezeigt, auf einen hohen Druck komprimiert wurde, wird das Brennstoffgas durch den Zündabschnitt 234 mit einer vorbestimmten Zeitgabe beim Verbrennungstakt gezündet und verbrannt, wie es in 22C gezeigt ist, und das Ausstoßgas nach der Verbrennung aus der Arbeitskammer AS durch den Auslass 235b beim Ausstoßtakt ausgegeben, wie es in 22D gezeigt ist. Bei dieser Abfolge von Antriebstakten wird die Drehung des Rotationskörpers 232 in einer vorbestimmten Richtung (Pfeile P6) durch die Druckenergie der Explosion und der Verbrennung des Brennstoffgases beim Verbrennungstakt beibehalten und die Übertragung der Rotationsenergie auf die zentrale Welle 233 fortgesetzt. Infolge dessen wird die Verbrennungsenergie, die man durch das Brennstoffgas erhält, in die Rotationsenergie der zentralen Welle 233 und weiter in elektrischen Strom durch den Stromgenerator (nicht gezeigt) umgewandelt, der mit der zentralen Welle 233 verbunden ist.
  • Was den Aufbau des Stromgenerators bei diesem Beispiel angeht, kann ein bekannter Stromgenerator, der die elektromagnetische Induktion oder die piezoelektrische Umwandlung nutzt, ähnlich wie beim oben erwähnten zweiten Konstruktionsbeispiel verwendet werden.
  • Da dieses Konstruktionsbeispiel ebenfalls den Aufbau zum Erzeugen elektrischen Stroms auf der Basis der Verbrennungsenergie des Brennstoffgases hat, muss darüber hinaus das Stromerzeugungsgas (Brennstoffgas) FL wenigstens zündfähig und verbrennbar sein. Für den Fall, dass der Aufbau verwendet wird, bei dem das Brennstoffgas nach der Verbrennung (Ausstoßgas) direkt aus dem Stromversorgungssystem abgegeben wird, versteht es sich darüber hinaus, dass die Bearbeitung zur Entflammbeständigkeit oder die Entgiftung ausgeführt werden muss, bevor das Ausstoßgas nach außen abgegeben wird, oder es muss eine Einrichtung zum Sammeln des Ausstoßgases vorgesehen sein, sofern das Aus stoßgas eine brennbare oder giftige Substanz enthält.
  • Durch Verwendung der Rotationsmaschine, die einen derartigen Aufbau hat, im Stromerzeugungsabschnitt ähnlich wie bei jedem Konstruktionsbeispiel, das oben erwähnt wurde, kann, da willkürlicher Strom durch das einfache Steuerverfahren zum Einstellen einer Menge des zuzuführenden Stromerzeugungsbrennstoffes FL erzeugt werden kann, ein geeigneter Stromerzeugungsbetrieb gemäß dem Betriebszustand der Vorrichtung realisiert werden. Weiterhin kann durch Einsatz des Aufbaus als durch Mikrofabrikation hergestellte Rotationsmaschine das Stromerzeugungsmodul 10A, das den Stromerzeugungsabschnitt 12 enthält, minimiert werden, wobei elektrischer Strom durch den relativ einfachen Aufbau erzeugt wird und der Betrieb weniger Vibration erzeugt.
  • (Viertes Konstruktionsbeispiel des Stromerzeugungsabschnittes)
  • 23A und 23B sind schematische Konstruktionsansichten, die ein viertes Konstruktionsbeispiel des Stromerzeugungsabschnittes zeigen, der beim Stromerzeugungsmodul gemäß dieser Ausführungsform eingesetzt werden kann. Hier sind lediglich die Grundbestandteile (Zweikolbentyp und Verdrängungstyp) eines bekannten Stirlingmotors gezeigt, der beim vierten Konstruktionsbeispiel Verwendung findet, wobei der Betrieb vereinfacht erläutert wird.
  • Beim vierten Konstruktionsbeispiel als konkretes Beispiel hat der Stromerzeugungsabschnitt einen Aufbau als Stromerzeugungsvorrichtung, die den Stromerzeugungsbrennstoff FL verwendet, der von der Brennstoffgruppe 20A durch den Ausgangssteuerabschnitt 14 zugeführt wird, einen Stirlingmotor (Außenverbrennungsmaschine) durch die thermische Energie antreibt, die bei der Verbrennungsreaktion entsteht, und die Antriebsenergie in elektrischen Strom umwandelt.
  • Beim Stromerzeugungsabschnitt 12D gemäß dem vierten Konstruktionsbeispiel enthält, wie in 23A gezeigt, der Zweikolben-Stirlingmotor im wesentlichen: einen hochtemperaturseitigen (Ausdehnungs-) Zylinder 241a und einen niedertemperaturseitigen (Kompressions-) Zylinder 242a, die so beschaffen sind, dass sich Arbeitsgas hin- und herbewegen kann; einen hochtemperaturseitigen Kolben 241b und einen niedertemperaturseitigen Kolben 242b, die sich in diesem Zylindern 241a und 241b befinden und mit einer Kurbelwelle 243 derart verbunden sind, dass sie sich mit einer Phasendifferenz von 90° hin- und herbewegen; eine Heizeinrichtung 244 zum Erwärmen des hochtemperaturseitigen Zylinders 241a; eine Kühleinrichtung 245 zum Kühlen des niedertemperaturseitigen Zylinders 242a; einen bekannten Stirlingmotor, der mit einem Schwungrad 246 ausgestattet ist, das mit der Welle der Kurbelwelle 243 verbunden ist; und einen Stromgenerator (nicht gezeigt), der direkt mit der Kurbelwelle 243 verbunden ist.
  • Beim Stromerzeugungsabschnitt 12D, der einen derartigen Aufbau hat, wird der hochtemperaturseitige Zylinder 241a durch die thermische Energie der Verbrennung des Brennstoffgases fortwährend erwärmt gehalten, während der niedertemperaturseitige Zylinder 242a fortwährend gekühlt gehalten wird, indem er mit Bereichen innerhalb oder außerhalb des Stromversorgungssystems 301, wie etwa der Außenluft in Berührung gebracht oder dieser ausgesetzt wird, wobei jeweils der Takt der isochoren Erwärmung, der isothermen Ausdehnung, der isochoren Kühlung und der isothermen Kompression wiederholt wird. Infolgedessen wird die kinetische Energie zum Hin- und Herbewegen des hochtemperaturseitigen Kolbens 241b und des niedertemperaturseitigen Kolbens 242b in die Rotationsenergie der Kurbelwelle 243 umgewandelt und auf den Stromgenerator übertragen.
  • Das heißt, wenn beim isochoren Erwärmungsvorgang die thermische Ausdehnung des Arbeitsgases beginnt und der hochtemperaturseitige Kolben 241b beginnt, sich nach unten zu bewegen, bewegt sich im niedertemperaturseitigen Zylinder 242a, der eine geringe Kapazität hat, die ein Raum ist, der mit dem hochtemperaturseitigen Zylinder 241a in Verbindung steht, der niedertemperaturseitige Kolben 242b durch die Verringerung des Drucks infolge eines plötzlichen Absenkens des hochtemperaturseitigen Kolbens 241b nach oben, und das gekühlte Arbeitsgas des niedertemperaturseitigen Zylinders 242a strömt in den hochtemperaturseitigen Zylinder 241a. Anschließend wird beim isothermen Ausdehnungstakt das gekühlte Arbeitsgas, das in den hochtemperaturseitigen Zylinder 241a geströmt ist, in ausreichendem Maße ausgedehnt und erhöht den Druck des Raumes im hochtemperaturseitigen Zylinder 241a sowie im niedertemperaturseitigen Zylinder 242a, wobei sich sowohl der hochtemperaturseitige Kolben 241b als auch der niedertemperaturseitige Kolben 242b nach unten bewegen.
  • Anschließend wird beim isochoren Kühlungstakt der Raum im niedertemperaturseitigen Zylinder 242a durch ein Absenken des niedertemperaturseitigen Kolbens 242b erhöht und auf dieser Basis der Raum im hochtemperaturseitigen Zylinder 241a verkleinert. Weiterhin bewegt sich der hochtemperaturseitige Kolben 241b nach oben und das Arbeitsgas des hochtemperaturseitigen Zylinders 241a strömt in den niedertemperaturseitigen Zylinder 242a und wird gekühlt. Anschließend zeight sich beim isothermen Kompressionstakt das gekühlte Arbeitsgas, das in den Raum im niedertemperaturseitigen Zylinder 242a eingefüllt ist, zusammen, wobei sich der Druck in beiden zusammenhängenden Räumen im niedertemperaturseitigen Zylinder 242a und im hochtemperaturseitigen Zylinder 241 verringert. Darüber hinaus bewegen sich sowohl der hochtemperaturseitige Kolben 241b als auch der niedertemperaturseitige Kolben 242b nach oben, wobei das Arbeitsgas komprimiert wird. Bei dieser Abfolge von Betriebstakten, wird die Drehung der Kurbelwelle 243 in einer vorbestimmten Richtung (Pfeil P7) durch die Hin- und Herbewegung der Kolben infolge der Erwärmung und der Kühlung des Arbeitsgases beibehalten. Infolgedessen wird die Druckenergie des Betriebsgases in die Rotationsenergie der Kurbelwelle 243 und anschließend in elektrischen Strom durch den Stromgenerator (nicht gezeigt) umgewandelt, der mit der Kurbelwelle 243 verbunden ist.
  • Andererseits ist beim Stromerzeugungsabschnitt 12D gemäß dem vierten Konstruktionsbeispiel, wie in 23B gezeigt, der Verdrängungs-Stirlingmotor derart beschaffen, dass er im allgemeinen enthält: einen Zylinder 241c, der einen Hochtemperaturraum und einen Niedertemperaturraum aufweist, die durch einen Verdrängungskolben 241d getrennt sind und in denen sich Arbeitsgas hin- und herbewegen kann; einen Verdrängungskolben 241d, der sich im Zylinder 241c befindet und so beschaffen ist, dass er sich hin- und herbewegen kann; einen Kraftkolben 242d, der sich in Übereinstimmung mit einer Druckänderung im Zylinder 241c bewegt; eine Kurbelwelle 243, mit der der Verdrängungskolben 241d und der Kraftkolben 242d derart verbunden sind, dass sie eine Phasendifferenz von 90° haben; eine Heizeinrichtung 244 zum Erwärmen einer Stirnseite (Hochtemperaturraumseite) des Zylinders 241c; eine Kühleinrichtung 245 zum Kühlen der anderen Stirnseite (Niedertemperaturraumseite) des Zylinders 241c; einen bekannten Stirlingmotor, der mit einem Schwungrad 246 ausgestattet ist, das mit dem Wellenzentrum der Kurbelwelle 243 verbunden ist; und einen Stromgenerator (nicht gezeigt), der direkt mit der Kurbelwelle 243 verbunden ist.
  • Beim Stromerzeugungsabschnitt 12D mit einem derartigen Aufbau wird die Hochtemperaturseite des Zylinders 241c durch die thermische Energie infolge der Verbrennung des Brennstoffgases konstant erwärmt gehalten, während die Niedertemperaturraumseite desselben konstant gekühlt gehalten wird. Darüber hinaus wird durch Wiederholen jeweils des Taktes der isochoren Erwärmung, der isothermen Expansion, der isochoren Kühlung und der isothermen Kompression die kinetische Energie zum hin- und Herbewegen des Verdrängungskolbens 241d und des Kraftkolbens 242d mit einer vorbestimmten Phasendifferenz in die Rotationsenergie der Kurbelwelle 243 umgewandelt und auf den Stromgenerator übertragen.
  • Das heißt, wenn beim isochoren Takt die thermische Ausdehnung des Arbeitsgases durch die Heizeinrichtung 244 begonnen wird und der Verdrängungskolben 241 beginnt, sich nach oben zu bewegen, fließt das Arbeitsgas auf der Niedertemperaturraumseite zur Hochtemperaturraumseite und wird erwärmt. Anschließend wird beim isothermen Ausdehnungstakt das vermehrte Arbeitsgas auf der Hochtemperaturraumseite thermisch ausgedehnt und der Druck erhöht. Infolgedessen bewegt sich der Kraftkolben 242d nach oben. Wenn sich beim isochoren Kühlungstakt der Verdrängungskolben 241d durch das Einströmen des Arbeitsgases, das durch die Heizeinrichtung 244 zur Niedertemperaturraumseite thermisch ausgedehnt wurde, nach unten bewegt, strömt das Arbeitsgas auf der Hochtemperaturseite auf die Niedertemperaturraumseite und wird gekühlt. Anschließend zieht sich beim isothermen Kompressionstakt das Arbeitsgas, das im Zylinder 241c auf der Niedertemperaturseite gekühlt wurde, zusammen und verringert sich der Druck im Zylinder 241c auf der Niedertemperaturraumseite, was zu einem Absenken des Kraftkolbens 242d führt. Bei dieser Abfolge von Betriebstakten wird die Drehung der Kurbelwelle 243 in eine vorbestimmte Richtung (Pfeile P7) durch die Erwärmung des Arbeitsgases und die Hin- und Herbewegung der Kolben infolge der Kühlung beibehalten. Demzufolge wird die Druckenergie des Arbeitsgases in die Rotationsenergie der Kurbelwelle und weiter in elektrischen Strom durch den Stromgenerator (nicht gezeigt) umgewandelt, der mit der Kurbelwelle 243 verbunden ist. Was den Aufbau des Stromgenerators angeht, kann hier, ähnlich wie beim zweiten und dritten Konstruktionsbeispiel, ein bekannter Stromgenerator, die die elektromagnetische Induktion oder die piezoelektrische Umwandlung nutzt, verwendet werden. Was weiterhin den Aufbau des Stromerzeugungsabschnittes 12D angeht, der mit dem Stirlingmotor ausgestattet ist, der in 23A und 23B dargestellt ist, kann dieser Stromerzeugungsabschnitt ebenfalls auf engem Raum, ähnlich wie bei jedem oben erwähnten Konstruktionsbeispiel, integriert und ausgebildet sein. Da bei diesem Konstruktionsbeispiel weiterhin der Aufbau zum Erzeugen elektrischen Stroms auf der Basis der thermischen Energie verwendet wird, die bei der Verbrennung des Brennstoffgases beteiligt ist, muss der Stromerzeugungsbrennstoff (Brennstoffgas) wenigstens entzündlich oder verbrennbar sein.
  • Mit dem Einsatz des Stirlingmotors, der einen derartigen Aufbau hat, beim Stromerzeugungsabschnitt, kann, ähnlich wie beim oben erwähnten dritten Konstruktionsbeispiel, willkürlich elektrischer Strom durch das einfache Steuerverfahren zum Einstellen der Menge des zuzuführenden Stromerzeugungsbrennstoffes FL erzeugt und somit ein geeigneter Stromerzeugungsbetrieb gemäß dem Betriebszustand der Vorrichtung DVC (Verbraucher LD) realisiert werden. Darüber hinaus kann durch Verwendung eines Aufbaus als minimierter Stirlingmotor das Stromerzeugungsmodul 10A, das den Stromerzeugungsabschnitt 12 enthält, minimiert werden, während elektrischer Strom mit dem relativ einfachen Aufbau erzeugt wird und der Betrieb mit weniger Vibration erfolgt.
  • Obwohl beim zweiten bis vierten Konstruktionsbeispiel, die oben erwähnt wurden, die Stromerzeugungsvorrichtung mit der Gasverbrennungsturbine, der Rotationsmaschine und dem Stirlingmotor beispielhaft als Stromerzeugungsvorrichtung erläutert wurde, die eine Änderung des Gasdrucks auf der Basis der Verbrennungsreaktion des Stromerzeugungsbrennstoffes FL in elektrischen Strom durch die Rotationsenergie umwandelt, ist die vorliegende Erfindung nicht darauf be schränkt. Es erübrigt sich zu sagen, dass die Möglichkeit besteht, eine kombinierte Verwendung unterschiedlicher Arten der Maschine mit innerer Verbrennung oder der Maschine mit äußerer Verbrennung, wie etwa einer Impulsverbrennungsmaschine, und den Stromgenerator einzusetzen, der das Prinzip der elektromagnetischen Induktion oder der piezoelektrischen Umwandlung nutzt.
  • (Fünftes Konstruktionsbeispiel des Stromerzeugungsabschnittes)
  • 24A und 24B sind schematische Konstruktionsansichten, die ein fünftes Konstruktionsbeispiel des Stromerzeugungsabschnittes zeigen, der beim Stromerzeugungsmodul gemäß dieser Ausführungsform einsetzbar ist.
  • Beim fünften Konstruktionsbeispiel als konkretes Beispiel hat der Stromerzeugungsabschnitt einen Aufbau einer Stromerzeugungsvorrichtung, die Stromerzeugungsbrennstoff FL, der von der Brennstoffgruppe 20A durch den Ausgangssteuerabschnitt 14 zugeführt wird, verwendet und elektrischen Strom durch die thermoelektrische Umwandlungsstromerzeugung unter Verwendung eines Temperaturunterschiedes erzeugt, der infolge der Erzeugung von thermischer Energie auf der Basis der Verbrennungsreaktion (Oxidationsreaktion) entsteht.
  • Wie in 24A dargestellt, hat der Stromerzeugungsabschnitt 12E gemäß dem fünften Konstruktionsbeispiel den Aufbau einer Temperaturdifferenz-Stromerzeugungsvorrichtung, die im allgemeinen enthält: eine Verbrennungsheizeinrichtung 251 zum Erzeugen der thermischen Energie, indem der Stromerzeugungsbrennstoff FL der Verbrennungsreaktion (Oxidationsreaktion) unterzogen wird; einen Festtemperaturabschnitt 252, der eine im wesentlichen unveränderte Temperatur beibehält; und ein thermoelektrisches Umwandlungselement 253, das zwischen ein erstes und ein zweites Temperaturende geschaltet ist, wobei die Verbrennungsheizeinrichtung 251 als das erste Temperaturende und der Festtemperaturabschnitt 252 als das zweite Temperaturende festgelegt ist. Hier hat das thermoelektrische Umwandlungselement 253 den Aufbau, der zu jenem aus 8B äquivalent ist. Die Verbrennungsheizeinrichtung 251 hält die Verbrennungsreaktion fortwährend aufrecht, um eine hohe Temperatur zu halten, indem sie den Stromerzeugungsbrennstoff FL empfängt, während der Festtemperaturabschnitt 252 derart beschaffen ist, dass er eine im wesentlichen unveränderte Temperatur (wie etwa eine normale Temperatur oder eine geringe Temperatur) beibehält, indem er mit Bereichen innerhalb oder außerhalb des Stromversorgungssystems 301 ausgesetzt oder mit diesen in Berührung gebracht wird. Was den Aufbau des Stromerzeugungsabschnittes 12E angeht, der aus dem Temperaturdifferenz-Stromgenerator besteht, der in 24A gezeigt ist, ist der Stromerzeugungsabschnitt ebenfalls auf engem Raum, ähnlich wie bei jedem zuvor erwähnten Konstruktionsbeispiel, integriert und ausgebildet.
  • Beim Stromerzeugungsabschnitt 12E, der einen derartigen Aufbau hat, wie es in 24B gezeigt ist, schreitet, wenn der Stromerzeugungsbrennstoff, der in die Brennstoffgruppe 20A gefüllt ist, der Verbrennungsheizeinrichtung 251 durch den Ausgangssteuerabschnitt 14 zugeführt wird, der Verbrennungs- (Oxidations-) Reaktionsvorgang gemäß einer Menge des zuzuführenden Stromerzeugungsbrennstoffes fort, wobei Wärme erzeugt wird, wodurch eine Temperatur der Verbrennungsheizeinrichtung 251 ansteigt. Da andererseits eine Temperatur des Festtemperaturabschnittes 252 so festgelegt ist, dass sie im wesentlichen konstant eingestellt ist, wird eine Temperaturdifferenz zwischen der Verbrennungsheizeinrichtung 251 und dem Festtemperaturabschnitt 252 erzeugt. Auf der Basis dieser Temperaturdifferenz wird eine vorbestimmte elektromotorische Kraft erzeugt und anschließend elektrischer Strom durch den Seebeck-Effekt im thermoelektrischen Umwandlungselement 253 erzeugt.
  • Durch Einsetzen des Temperaturdifferenz-Stromgenerators, der einen derartigen Aufbau hat, kann, ähnlich wie bei jedem zuvor erwähnten Konstruktionsbeispiel willkürlicher elektrischer Strom durch ein einfaches Steuerverfahren zum Einstellen einer Menge des zuzuführenden Stromerzeugungsbrennstoffes erzeugt und somit ein geeigneter Stromerzeugungsbetrieb gemäß dem Betriebszustand der Vorrichtung DVC (Verbraucher LD) realisiert werden. Darüber hinaus kann durch Verwenden des Aufbaus als durch Mikrofabrikation hergestellter Temperaturdifferenz-Stromgenerator das Stromerzeugungsmodul 10A, das den Stromerzeugungsabschnitt 12 enthält, minimiert werden, während elektrischer Strom durch einen relativ simplen Aufbau erzeugt werden kann und die Betrieb mit weniger Vibrationen erfolgt.
  • Wenngleich die Beschreibung eines Temperaturdifferenz-Stromgenerators zum Erzeugen elektrischen Stroms durch den Seebeck-Effekt auf der Basis einer Temperaturdifferenz in der Verbrennungsheizeinrichtung 251 und dem Festtemperaturabschnitt 252 beschrieben wurde, ist die vorliegende Erfindung nicht darauf beschränkt und kann einen Aufbau zum Erzeugen elektrischen Stroms auf der Basis des thermoelektrischen Emissionsphänomens haben.
  • (Sechstes Konstruktionsbeispiel des Stromerzeugungsabschnittes)
  • 25A und 25B sind schematische Konstruktionsansichten, die ein sechstes Konstruktionsbeispiel des Stromerzeugungsabschnittes zeigen, der beim Stromerzeugungsmodul gemäß dieser Ausführungsform einsetzbar ist.
  • Beim sechsten Konstruktionsbeispiel als konkretes Beispiel hat der Stromerzeugungsabschnitt einen Aufbau als Stromerzeugungsvorrichtung, die den Stromerzeugungsbrennstoff FL, der von der Brennstoffgruppe 20A durch den Ausgangssteuerabschnitt 14 zugeführt wird, verwendet und elektrischen Strom (elektromotorische Kraft) auf der Basis des Prinzips der Magneto-Hydro-Dynamik erzeugt.
  • Wie in 25A dargestellt, hat der Stromerzeugungsabschnitt 12F gemäß dem sechsten Konstruktionsbeispiel einen Aufbau eines MHD- (Magneto-Hydro-Dynamik-) Stromgenerators, der im allgemeinen enthält: zwei Elektroden ELa und ELb, die Seitenwände eines Strömungswegs bilden, entlang dessen der Stromerzeugungsbrennstoff FL, der aus einem leitfähigen Fluid besteht, mit einer bestimmten Durchflussmenge fließt, und die einander gegenüberliegen; eine Magnetfelderzeugungseinrichtung MG mit einem Nd-Fe-B-basierten Neodym-Dauermagneten, der ein Magnetfeld erzeugt, das eine vorbestimmte Stärke in einer Richtung senkrecht zu den beiden entgegengesetzten Richtungen der Elektroden ELa und ELb und der Strömungswegrichtung des Stromerzeugungsbrennstoffes FL erzeugt; und Ausgangsanschlüsse Oc sowie Od, die einzeln mit den entsprechenden Elektroden ELa und ELb verbunden sind. Hier ist der Stromer zeugungsbrennstoff FL ein leitfähiges Fluid (Arbeitsfluid), wie etwa ein Plasma, ein flüssiges Metall, eine Flüssigkeit, die leitfähige Substanzen enthält, oder ein Gas, wobei dessen Strömungsweg derart beschaffen ist, dass der Stromerzeugungsbrennstoff FL in einer Richtung (Pfeil P8) parallel zu den Elektroden ELa und ELb strömen kann. Es wird darauf hingewiesen, dass der Stromerzeugungsabschnitt 12F gemäß diesem Konstruktionsbeispiel ebenfalls auf engem Raum durch Anwendung der Mikromaschinen-Fertigungstechnik integriert und ausgebildet sein kann, ähnlich wie bei jedem Konstruktionsbeispiel, das oben beschrieben wurde.
  • Beim Stromerzeugungsabschnitt 12F, der einen derartigen Aufbau hat, wie es in 25B gezeigt ist, wird durch Erzeugen eine Magnetfeldes B vertikal zur Strömungswegrichtung des Stromerzeugungsbrennstoffes durch die Magnetfelderzeugungseinrichtung MG und durch Bewegen des Stromerzeugungsbrennstoffes (leitfähiges Fluid) FL mit der Durchflussmenge u in der Strömungswegrichtung die elektromotorische Kraft u × B, wenn der Stromerzeugungsbrennstoff FL das Magnetfeld erreicht, auf der Basis des Faraday-Gesetzes der elektromagnetischen Induktion induziert, die Enthalpie die der Stromerzeugungsbrennstoff FL aufweist in elektrischen Strom umgewandelt und bewirkt, dass ein elektrischer Strom zum Verbraucher (nicht gezeigt) fließt, der zwischen die Ausgangsanschlüsse Oc und Od geschaltet ist. Infolgedessen wird die thermische Energie, über die der Stromerzeugungsbrennstoff FL verfügt, direkt in elektrischen Strom umgewandelt.
  • Für den Fall, dass der Aufbau zum direkten Ausgeben des Stromerzeugungsbrennstoffes (leitfähiges Fluid) FL, der den Strömungsweg des MHD-Stromgenerators aus dem Stromversorgungssystem durchlaufen hat, verwendet wird, erübrigt es sich zu sagen, dass die Bearbeitung zur Entflammbeständigkeit oder die Bearbeitung zur Entgiftung ausgeführt werden muss, bevor der Stromerzeugungsbrennstoff FL ausgegeben wird, oder es muss eine Einrichtung zum Sammeln des Stromerzeugungsbrennstoffes FL vorgesehen sein, sofern der Stromerzeugungsbrennstoff FL einen entflammbaren oder giftigen Bestandteil enthält.
  • Durch Einsetzen des MHD-Stromgenerators mit einem derartigen Aufbau beim Stromerzeugungsabschnitt, kann, da willkürlicher Strom durch das einfache Steuerverfahren erzeugt werden kann, mit dem die Geschwindigkeit des Stromerzeugungsbrennstoffes FL eingestellt werden kann, der sich entlang des Strömungsweges bewegt, ein geeigneter Stromerzeugungsbetrieb gemäß dem Betriebszustand der Vorrichtung DVC realisiert werden. Weiterhin kann durch Einsatz des Aufbaus als durch Mikrofabrikation hergestellter MHD-Stromgenerator, das Stromerzeugungsmodul 10A, das den Stromerzeugungsabschnitt 12 enthält, minimiert werden, während elektrischer Strom mit einem sehr einfachen Aufbau erzeugt wird, der keine Antriebsteile erfordert.
  • Jedes Konstruktionsbeispiel, das oben erwähnt wurde, ist lediglich ein Beispiel des Stromerzeugungsabschnittes 12, der beim Stromerzeugungsmodul eingesetzt wird, und dient nicht der Einschränkung des Aufbaus des Stromversorgungssystems gemäß der vorliegenden Erfindung. Kurz gesagt kann der Stromerzeugungsabschnitt 12, der bei der vorliegenden Erfindung Verwendung findet, einen anderen Aufbau haben, solange er elektrischen Strom auf der Basis der elektrochemischen Reaktion oder der Wärmeerzeugung, einer Temperaturdifferenz infolge endergonischer Reaktion, der Umwandlung der Druckenergie oder thermischen Energie, der elektromagnetischen Induktion und dergleichen im Stromerzeugungsabschnitt 12 erzeugen kann, wenn ein Flüssigbrennstoff oder ein verflüssigter Brennstoff oder ein Gasbrennstoff, der in die Brennstoffgruppe 20A eingefüllt ist, diesem direkt oder indirekt zugeführt wird. Es besteht beispielsweise die Möglichkeit, eine kombinierte Nutzung einer externen Krafterzeugungseinrichtung, die den thermoakustischen Effekt nutzt, und eines Stromgenerators, der die elektromagnetische Induktion oder die piezoelektrische Umwandlung nutzt, oder dergleichen in exzellenter Weise zu verwenden.
  • Unter den jeweiligen Konstruktionsbeispielen, die oben beschrieben wurden, ist der Stromerzeugungsabschnitt 12, bei dem das zweite bis fünfte Konstruktionsbeispiel Verwendung finden, derart eingerichtet, dass er elektrischen Strom (zweiten elektrischen Strom), der vom Teilstromerzeugungsabschnitt 11 zugeführt wird, als elektrischen Startstrom, wie oben erwähnt, für den Zündvorgang verwendet, wenn er die thermische Energie entnimmt, indem er den Stromerzeugungs brennstoff FL, der dem Stromerzeugungsabschnitt 12 zugeführt wird, der Verbrennungsreaktion oder dergleichen unterzieht, wie es in 3 gezeigt ist.
  • <Betriebssteuerabschnitt 13>
  • Wie es in 3 dargestellt ist, arbeitet der Betriebssteuerabschnitt 13, der beim Stromerzeugungsmodul gemäß dieser Ausführungsform verwendet wird, mit dem elektrischen Betriebsstrom (zweiten elektrischen Strom), der vom oben beschriebenen Teilstromversorgungsabschnitt 11 zugeführt wird, erzeugt er ein Betriebssteuersignal auf der Basis unterschiedlicher Arten von Informationen innerhalb und außerhalb des Stromversorgungssystems 301 und gibt er dieses aus, d.h. Informationen (insbesondere eine erfasste Spannung von einem später zu beschreibenden Spannungsüberwachungsabschnitt 16), die eine Änderung einer Spannungskomponente (Ausgangsspannung) des elektrischen Versorgungsstroms betreffen, der sich gemäß dem Betriebszustand der Vorrichtung DVC (Verbraucher LD) ändert, der mit dem Stromversorgungssystem 301 verbunden ist, und steuert er den Betriebszustand im später zu beschreibenden Stromerzeugungsabschnitt 12.
  • Das heißt, insbesondere wird der Betriebssteuerabschnitt 13 mit elektrischem Strom betrieben, der vom Teilstromversorgungsabschnitt erzeugt wird, wenn der Stromerzeugungsabschnitt 12 nicht in Betrieb ist. Wenn die Startbefehlsinformationen für den Verbraucher LD aus einer Änderung der Spannung des elektrischen Steuerstromes erfasst werden, der der Vorrichtung DVC zugeführt wird, gibt der Betriebssteuerabschnitt 13 an den später zu beschreibenden Startsteuerabschnitt 15 ein Betriebssteuersignal zum Starten des Ausgangssteuerabschnittes 14 (Startsteuerung) aus. Wenn während des Betriebszustandes des Stromerzeugungsabschnittes 12 Informationen, die eine Erzeugung eines Unterschieds zwischen dem elektrischen Strom, der für das Betreiben des Verbrauchers LD erforderlich ist, und dem elektrischen Strom kennzeichnen, der an den Verbraucher LD vom Stromerzeugungsabschnitt 12 ausgegeben wird, aus einer Spannungsänderung des elektrischen Steuerstroms erfasst werden, der der Vorrichtung DVC (dem Controller CNT) zugeführt wird, gibt der Betriebssteuerabschnitt 13 an den später zu beschreibenden Ausgangssteuerabschnitt 14 ein Betriebssteuersignal zum Einstellen einer Menge eines elektrischen Stroms aus, der im Stromerzeugungsabschnitt 12 erzeugt werden soll (Stromerzeugungsmenge). Somit kann der elektrische Verbraucherstrom, der der Vorrichtung DVC (Verbraucher LD) zugeführt wird, ein entsprechender Wert gemäß dem Betriebszustand des Verbrauchers LD sein (Rückmeldungssteuerung).
  • Wenn andererseits in der Betriebsart des Stromerzeugungsabschnittes 12 der Zustand, dass eine Änderung der Spannung des elektrischen Verbraucherbetriebsstroms, der der Vorrichtung DVC (dem Verbraucher LD) zugeführt wird, von einem vorbestimmten Spannungsbereich, der die Rückmeldesteuerung betrifft, abweicht und zu groß wird, fortwährend für eine bestimmte Zeit unabhängig von der Ausführung der Rückmeldesteuerung erfasst wird, gibt der Betriebssteuerabschnitt 13 an den Startsteuerabschnitt 15 ein Betriebssteuersignal zum Stoppen des Betriebs des Ausgangssteuerabschnittes 14 (Notfallstoppsteuerung) aus.
  • Wenn weiterhin in der Betriebsart des Stromerzeugungsabschnittes 12 die Betriebsstoppbefehlsinformationen für den Verbraucher LD aus einer Änderung der Spannung des elektrischen Steuerstroms erfasst werden, der der Vorrichtung DVC zugeführt wird, gibt der Betriebssteuerabschnitt 13 an den Startsteuerabschnitt 15 ein Betriebssteuersignal zum Stoppen des Betriebs des Ausgangssteuerabschnittes 14 (Normalstoppsteuerung) aus.
  • Wie es später beschrieben wird, kann im Fall der Verwendung der Aufbauten, die die elektrische Verbindung mit der Vorrichtung DVC (Verbraucher LD) einrichten, lediglich mit Hilfe der positiven und der negativen Anschlusselektrode als äußere Erscheinungsform des Stromversorgungssystems 301 in ähnlicher Weise wie bei einer chemischen Allzweckzelle der Betriebszustand des Verbrauchers LD erfasst werden, indem der elektrische Versorgungsstrom, der aus dem elektrischen Controllerstrom oder dem elektrischen Verbraucherbetriebsstrom besteht, der Vorrichtung DVC durch die positive und die negative Elektrode zugeführt und fortwährend Schwankungen der Spannungskomponente des elektrischen Versorgungsstroms mit Hilfe des Spannungsüberwachungsabschnittes 16 überwacht werden. Wenn darüber hinaus die Vorrichtung einen Aufbau hat, mit dem es mög lich ist, die Verbraucherbetriebsinformationen, die den Betriebszustand der Vorrichtung DVC (Verbraucher LD) betreffen, aus dem Controller CNT auszugeben, kann das Stromversorgungssystem 301 mit einem Anschluss zum Eingeben der Verbraucherbetriebsinformationen neben einer positiven und negativen Anschlusselektrode ausgestattet sein.
  • <Ausgangssteuerabschnitt 14>
  • Wie es in 3 dargestellt ist, arbeitet der Ausgangssteuerabschnitt 14, der beim Stromerzeugungsmodul gemäß dieser Ausführungsform verwendet wird, mit elektrischem Strom (elektrischer Startstrom), der vom oben erwähnten Teilstromversorgungsabschnitt 11 direkt oder durch den Startsteuerabschnitt 15 auf der Basis des Betriebssteuersignals vom Betriebssteuerabschnitt 13 zugeführt wird, und steuert den Betriebszustand (den Startbetrieb, den Dauerbetrieb, den Stoppbetrieb, eine Menge zu erzeugenden elektrischen Stroms (Umfang der Stromerzeugung)) im Stromerzeugungsabschnitt 12.
  • Insbesondere enthält der Ausgangssteuerabschnitt 14 beispielsweise eine Durchflussraten-Einstelleinrichtung (Brennstoffsteuerabschnitt 14a) zum Einstellen der Menge einer Durchflussrate oder einer Menge der Abgabe des Stromerzeugungsbrennstoffes, eine Durchflussraten-Einstelleinrichtung (Luftsteuerabschnitt 14b) zum Einstellen einer Durchflussrate oder einer Abgabemenge des Stromerzeugungssauerstoffes, eine Heizeinrichtungstemperatur-Einstelleinrichtung (Heizeinrichtungssteuerabschnitt 14e) zum Einstellen einer Temperatur einer Heizeinrichtung, die dem Stromerzeugungsabschnitt 12 zugeführt wird, oder dergleichen. Beim Stromerzeugungsabschnitt 12, der in jedem oben erwähnten Konstruktionsbeispiel dargestellt ist, steuert der Ausgangssteuerabschnitt 14 die Durchflussraten-Einstelleinrichtung und die Heizeinrichtungstemperatur-Einstelleinrichtung auf der Basis des Betriebssteuersignals für die Zufuhr des Stromerzeugungsbrennstoffes (ein Flüssigbrennstoff, ein verflüssigter Brennstoff, oder ein Gasbrennstoff), dessen Menge für die Erzeugung und die Ausgabe des elektrischen Verbraucherbetriebsstroms, der aus einem vorbestimmten elektrischen Strom besteht, und für die Optimierung einer Temperatur der Heizeinrichtung erforderlich ist, um unterschiedliche Arten von Reaktionen im Stromerzeugungsabschnitt 12 oder dergleichen zu ermöglichen.
  • 26 ist ein Blockschaltbild, das einen Primäraufbau eines konkreten Beispiels des Stromerzeugungsmoduls darstellt, das beim Stromversorgungssystem gemäß dieser Ausführungsform zur Verwendung gelangt.
  • Das heißt, wenn bei der oben beschriebenen Ausführungsform der Aufbau der Brennstoffreformier-Brennstoffzelle, die beim ersten oben erwähnten Konstruktionsbeispiel dargestellt ist (siehe 19), beim Stromerzeugungsabschnitt 12 verwendet wird, besteht die Möglichkeit, einen Brennstoffsteuerabschnitt 14a zum Steuern einer Menge des Stromerzeugungsbrennstoffes (Wasserstoffgas, das dem Brennstoffzellenabschnitt 210b zugeführt wird), der vom Stromversorgungsabschnitt 12A auf der Basis des Betriebssteuersignals vom Betriebssteuerabschnitt 13 zugeführt wird, und einen Luftsteuerabschnitt 14b zum Steuern einer Luftmenge (Sauerstoffgas, das dem Brennstoffzellenabschnitt 210b zugeführt wird), die dem Stromerzeugungsabschnitt 12A zugeführt wird, als Aufbau des Ausgangssteuerabschnittes 14 vorzusehen, wie es in 26 gezeigt ist.
  • In diesem Fall führt der Brennstoffsteuerabschnitt 14a eine Steuerung aus, um aus der Brennstoffgruppe 20A den Stromerzeugungsbrennstoff, Wasser und dergleichen zum Erzeugen von Wasserstoffgas (H2) abzurufen, dessen Menge zur Erzeugung eines vorbestimmten elektrischen Stroms (erster elektrischer Strom) notwendig ist, abzurufen, diese zu Wasserstoffgas (H2) durch den Brennstoffreformierabschnitt 210a zu reformieren und das erzeugte Gas der Brennstoffelektrode 211 des Brennstoffzellenabschnittes 210b zuzuführen. Darüber hinaus führt der Luftsteuerabschnitt 14b eine Steuerung aus, um aus der Atmosphäre eine erforderliche Menge Sauerstoffgas (O2) in Übereinstimmung mit der elektrochemischen Reaktion (siehe die chemischen Gleichungen (6) und (7)) unter Verwendung von Wasserstoffgas zu beziehen und dieses anschließend der Luftelektrode 212 des Brennstoffzellenabschnittes 210b zuzuführen. Durch Einstellen der Mengen des Wasserstoffgases (H2) und des Sauerstoffgases (O2), die dem Stromerzeugungsabschnitt 12 zugeführt werden sollen, mit einem derartigen Brennstoffsteuerabschnitt 14a und Luftsteuerabschnitt 14b, können die Stufen des Fort gangs der elektrochemischen Reaktion im Stromerzeugungsabschnitt 12 (Brennstoffzellenabschnitt 210b) gesteuert werden, und es können eine Menge des elektrischen Stroms, der als elektrischer Verbraucherbetriebsstrom erzeugt werden soll, oder eine Ausgangsspannung gesteuert werden.
  • Hier kann der Luftsteuerabschnitt 14b derart eingestellt sein, dass er fortwährend Luft zuführt, wenn sich der Stromerzeugungsabschnitt 12 im Betriebszustand befindet, ohne das eine Sauerstoffmenge gesteuert wird, die der Luftelektrode 212 des Stromerzeugungsabschnittes 12 zugeführt werden soll, solange der Luftsteuerabschnitt 14b Luft entsprechend dem Maximalverbrauch von Sauerstoff pro Zeiteinheit im Stromerzeugungsabschnitt 12 zuführen kann. Das heißt, beim Aufbau des Stromerzeugungsmoduls 10A, der in 26 gezeigt ist, kann der Ausgangssteuerabschnitt 14 derart beschaffen sein, dass er die Stufen der Fortgangs der elektrochemischen Reaktion lediglich durch den Brennstoffsteuerabschnitt 14a steuert. Darüber hinaus kann ein später zu beschreibendes Luftloch (Schlitz) anstelle des Luftsteuerabschnittes 14b vorgesehen sein, so dass Luft (Sauerstoff) über der Minimalmenge, die für die elektrochemische Reaktion im Stromerzeugungsabschnitt 12 verwendet wird, fortwährend durch das Luftloch zugeführt werden kann.
  • <Startsteuerabschnitt>
  • Wie es in 3 gezeigt ist, arbeitet der Startsteuerabschnitt 15, der beim Stromerzeugungsmodul gemäß dieser Ausführungsform verwendet wird, mit elektrischem Strom, der vom oben erwähnten Teilstromversorgungsabschnitt 11 zugeführt wird, und führt die Startsteuerung zum Verschieben des Stromerzeugungsabschnittes 12 von der Bereitschaftsbetriebsart zur Betriebsart aus, in der eine Stromerzeugung möglich ist, indem elektrischer Strom (elektrischer Startstrom) wenigstens dem Ausgangssteuerabschnitt 14 (der Stromerzeugungsabschnitt 12 kann in Abhängigkeit der Aufbauten enthalten sein) auf der Basis des Betriebssteuersignals zugeführt wird, das vom Betriebssteuerabschnitt 13 ausgegeben wird.
  • Insbesondere wird bei Inaktivität des Stromerzeugungsabschnittes 12A (Brennstoffzellenabschnitt 210b) beim Aufbau, der in 26 gezeigt ist, wenn der Startsteuerabschnitt 15 das Betriebssteuersignal zum Starten des Stromerzeugungsabschnittes 12A vom Betriebssteuerabschnitt 13 empfängt, der elektrische Startstrom, der vom Teilstromversorgungsabschnitt 11 ausgegeben wird, dem Brennstoffsteuerabschnitt 14a des Ausgangssteuerabschnittes 14 zugeführt und der elektrische Startstrom, der vom Teilstromversorgungsabschnitt 11 ausgegeben wird, dem Heizeinrichtungssteuerabschnitt 14e des Ausgangssteuerabschnittes 14 zugeführt. Infolgedessen steuert der Brennstoffsteuerabschnitt 14a eine Brennstoffmenge oder dergleichen, die dem Brennstoffreformierabschnitt 210a (oder sowohl dem Brennstoffreformierabschnitt 210a als auch dem Brennstoffzellenabschnitt 210b) zugeführt werden soll, und der Heizeinrichtungssteuerabschnitt 14e stellt eine Menge elektrischen Stroms ein, die der Heizeinrichtung des Brennstoffreformierabschnittes 210a (oder der Heizeinrichtung des Brennstoffreformierabschnittes 210a und der Heizeinrichtung des Brennstoffzellenabschnittes 210b) zugeführt werden soll, wodurch die Temperatur der Heizeinrichtung gesteuert wird. Der Brennstoffreformierabschnitt 210a führt Wasserstoffgas (H2), das dort aus dem Brennstoff oder dergleichen reformiert wurde, der Brennstoffelektrode des Brennstoffzellenabschnittes 210b zu, und der Luftsteuerabschnitt 14b führt der Luftelektrode Sauerstoffgas (O2) zu. Demzufolge wird der Brennstoffzellenabschnitt 210b automatisch gestartet und zum Betriebszustand (Dauerbetriebsart) verschoben, um den vorbestimmten elektrischen Strom (ersten elektrischen Strom) zu erzeugen.
  • Wenn während des Betriebs des Stromerzeugungsabschnittes 12A der Startsteuerabschnitt 15 das Betriebssteuersignal zum Stoppen des Stromerzeugungsabschnittes 12A (Brennstoffzellenabschnitt 210b) vom Betriebssteuerabschnitt 13 empfängt, stoppt er die Zufuhr des Wasserstoffgases (H2) und des Sauerstoffgases (O2) zum Brennstoffzellenabschnitt 210b durch Steuerung wenigstens des Brennstoffsteuerabschnittes 14a, des Luftsteuerabschnittes 14b und des Heizeinrichtungssteuerabschnittes 14e. Somit wird die Erzeugung elektrischen Stroms (Stromerzeugung) des Brennstoffzellenabschnittes 210b gestoppt, so dass der Brennstoffzellenabschnitt 210b in die Bereitschaftsbetriebsart verschoben wird, in der lediglich der Teilstromversorgungsabschnitt 11 und der Betriebssteuerab schnitt 13, der später zu beschreibende Spannungsüberwachungsabschnitt 16 und der Controller CNT der Vorrichtung DVC arbeiten, die den elektrischen Strom (elektrischen Betriebsstrom, elektrischen Controllerstrom) vom Teilstromerzeugungsabschnitt 11 empfangen.
  • Wenngleich hier eine Beschreibung für den Fall erfolgte, bei dem die Brennstoffreformier-Brennstoffzelle als Stromerzeugungsabschnitt 12 eingesetzt wird und der Betriebszustand (Startbetrieb, Stoppbetrieb) des Stromerzeugungsabschnittes 12A durch Steuerung der Zufuhr des elektrischen Startstromes zum Ausgangssteuerabschnitt 14 (der Brennstoffsteuerabschnitt 14a und der Luftsteuerabschnitt 14b) und zum Stromerzeugungsabschnitt 12A durch den Startsteuerabschnitt 15 gesteuert wird, um die Zufuhr/Abschaltung des Stromerzeugungsbrennstoffes und der Luft zum Stromerzeugungsabschnitt 12A zu steuern, kann der Betriebszustand des Stromerzeugungsabschnittes 12 durch die im wesentlichen gleiche Steuerung selbst dann gesteuert werden, wenn andere Konstruktionsbeispiele, die oben erwähnt wurden (wie etwa die Stromerzeugungsvorrichtung, die mit der Innenverbrennungsmaschine, der Außenverbrennungsmaschine oder dergleichen ausgestattet ist), beim Stromerzeugungsabschnitt 12 verwendet werden. Wenn darüber hinaus die Brennstoffdirektversorgungs-Brennstoffzelle als Stromerzeugungsabschnitt 12 verwendet wird, die in der Lage ist, Strom bei Raumtemperatur zu erzeugen, sind die Heizeinrichtung im Stromerzeugungsabschnitt 12, der Brennstoffreformierabschnitt 210a oder der Heizeinrichtungssteuerabschnitt nicht länger erforderlich, und es kann eine Menge elektrischen Stroms, die im Stromerzeugungsabschnitt 12 erzeugt werden soll, lediglich durch Steuern der Zufuhr/Abschaltung des Stromerzeugungsbrennstoffes gesteuert werden. Der Startsteuerabschnitt 15 kann daher die Zufuhr des elektrischen Startsteuerstroms lediglich zum Brennstoffsteuerabschnitt 14a des Ausgangssteuerabschnittes 14 steuern.
  • Obwohl der elektrische Strom vom Teilstromversorgungsabschnitt 11 dem Startsteuerabschnitt 15 und dem Ausgangsteuerabschnitt 14 (der Brennstoffsteuerabschnitt 14a im Aufbau, der in 26 gezeigt ist) als elektrischer Betriebsstrom oder elektrischer Startstrom beim Aufbau in 3 zugeführt wird, kann, sofern der elektrische Strom, der vom Teilstromversorgungsabschnitt 11 zugeführt wird, nicht den elektrischen Strom ersetzen kann, der vom Ausgangssteuerabschnitt 14 oder dergleichen zur Zeit des Dauerbetriebs des Stromerzeugungsabschnittes 12 verbraucht wird, der elektrische Strom durch Ausgeben eines Teils des elektrischen Stroms, der im Stromerzeugungsabschnitt 12 erzeugt wird, an den Ausgangssteuerabschnitt 14 oder dergleichen zusätzlich zum elektrischen Strom vom Teilstromversorgungsabschnitt 11 (siehe gepunktete Pfeile in 3 und 26) beibehalten werden.
  • In diesem Moment steuert als Stromversorgungssystem der Ausgangssteuerabschnitt 14 die Gesamtmenge des Stromerzeugungsbrennstoffes entsprechend einem erhöhten Anteil des elektrischen Stroms, der vom Ausgangssteuerabschnitt 14 an sich verbraucht wird, und einen Stromerzeugungsbrennstoff entsprechend dem elektrischen Strom, der der Vorrichtung DVC zugeführt wird, der dem Stromerzeugungsabschnitt 12 zugeführt werden soll, um so nicht den elektrischen Strom zu beeinträchtigen, der der Vorrichtung (Verbraucher LD) als elektrischer Verbraucherbetriebsstrom zugeführt wird. Beim Aufbau, der in 26 dargestellt ist, führt der Brennstoffsteuerabschnitt 14a eine Steuerung aus, um eine Gesamtmenge des Stromerzeugungsbrennstoffes zur Brennstoffelektrode 211 des Brennstoffzellenabschnittes 210b durch den Brennstoffreformierabschnitt 210a zu steuern, und der Luftsteuerabschnitt 14b führt eine Steuerung aus, um Luft, die eine Sauerstoffmenge deckt, die für die Erzeugung eines ausreichenden elektrischen Stroms (Stromerzeugung) im Brennstoffzellenabschnitt 210b erforderlich ist, der Luftelektrode 212 des Brennstoffzellenabschnittes 210b zuzuführen.
  • <Spannungsüberwachungsabschnitt>
  • Wie in 3 und 4 dargestellt, erfasst der Spannungsüberwachungsabschnitt 16, der beim Stromerzeugungsmodul gemäß der vorliegenden Ausführungsform Verwendung findet, eine Spannungskomponente, die gemäß dem Betriebszustand (Anstieg/Verringerung der Kapazität) der Vorrichtung DVC verschoben ist, die mit dem elektrischen Ausgangsstrom betrieben wird, der vom oben erwähnten Stromerzeugungsabschnitt 12 erzeugt und durch den Elektrodenanschluss EL (insbesondere der positive Elektrodenanschluss und der negative Elektrodenanschluss, die später beschrieben werden oder ein beliebiger anderer Anschluss) ausgegeben wird, der im Stromversorgungssystem angebracht ist, d.h. durch den elektrischen Versorgungsstrom, der der Vorrichtung DVC zugeführt wird, die mit dem Elektrodenanschluss EL verbunden ist, und gibt sie an den Betriebssteuerabschnitt 13 aus.
  • Insbesondere wenn der Verbraucher LD in der Vorrichtung DVC nicht in Betrieb ist, erfasst der Spannungsüberwachungsabschnitt 16 eine Änderung der Spannungskomponente des elektrischen Controllerstroms, die vom Teilstromversorgungsabschnitt 11 erzeugt und der Vorrichtung DVC (Controller CNT) durch den Elektrodenanschluss EL zugeführt wird. Wenn andererseits der Verbraucher LD in der Vorrichtung DVC in Betrieb ist, erfasst der Spannungsüberwachungsabschnitt 16 eine Änderung der Spannungskomponente des elektrischen Verbraucherbetriebsstroms, der durch den Stromerzeugungsabschnitt 12 erzeugt und der Vorrichtung DVC (Verbraucher LD) durch den Elektrodenanschluss EL zugeführt wird. Infolgedessen führt der Betriebssteuerabschnitt 13 eine Startsteuerung, eine Rückmeldesteuerung, eine Stoppsteuerung und weitere Steuerung, die später beschrieben wird, für das Stromversorgungssystem auf der Basis der erfassten Spannung aus. Bei dieser Ausführungsform ist somit jeweils der elektrische Controllerstrom und der elektrische Verbraucherbetriebsstrom, die vom Teilstromversorgungsabschnitt 11 oder vom Stromerzeugungsabschnitt 12 erzeugt und der Vorrichtung DVC zugeführt werden, ein Ziel der Spannungserfassung (Überwachungsspannung) durch den Spannungsüberwachungsabschnitt 16.
  • (B) Brennstoffgruppe
  • Die Brennstoffgruppe 20A, die beim Stromversorgungssystem gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet wird, ist beispielsweise ein Brennstoffspeicherbehälter mit hoher Dichtigkeit, in dem der Stromerzeugungsbrennstoff FL eingefüllt und geladen ist, der aus einem Flüssigbrennstoff, einem verflüssigten Brennstoff oder einem Gasbrennstoff besteht, der Wasserstoff in seinen Zusammensetzungsbestandteilen enthält. Wie es in 3 gezeigt ist, ist die Brennstoffgruppe 20A so beschaffen, dass sie mit dem Stromerzeugungsmodul 10A durch den I/F-Abschnitt 30A in anbringbarer oder abnehmbarer Weise verbunden ist, oder derart beschaffen, dass sie mit diesem integral verbunden ist. Der Stromerzeugungsbrennstoff FL, der in die Brennstoffgruppe 20A gefüllt ist, wird in das Stromerzeugungsmodul 10A durch die Brennstoffzuführleitung aufgenommen, die sich im später zu beschreibenden I/F-Abschnitt 30A befindet, und der Stromerzeugungsbrennstoff FL, dessen Menge für die Erzeugung elektrischen Stroms (ersten elektrischen Stroms), der eine vorbestimmte Spannungscharakteristik gemäß dem Betriebszustand (Zustand des Verbrauchers) der Vorrichtung DVC hat, erforderlich ist, wird dem Stromerzeugungsabschnitt 12 durch den oben beschriebenen Ausgangssteuerabschnitt 14 zu gegebener Zeit zugeführt.
  • Für den Fall, dass als Teilstromversorgungsabschnitt 11 der Aufbau zum Erzeugen elektrischen Stroms (zweiten elektrischen Stroms) unter Verwendung eines Teils des Stromerzeugungsbrennstoffes FL, der in die Brennstoffgruppe 10A gefüllt ist, verwendet wird, wie es oben beschrieben ist, und eine elektrochemische Reaktion, eine katalytische Verbrennungsreaktion oder eine dynamische Energieumwandlung und dergleichen angewendet wird, wird wenigstens eine minimale Menge des Stromerzeugungsbrennstoffes, die für die Erzeugung elektrischen Stroms, der der elektrische Controllerstrom der Vorrichtung DVC und der Betriebsstrom des Betriebssteuerabschnittes 13 sein kann, fortwährend dem Teilstromversorgungsabschnitt 11 durch den I/F-Abschnitt 30A zugeführt.
  • Insbesondere für den Fall, dass als Stromversorgungssystem 301 der Aufbau verwendet wird, bei dem das Stromerzeugungsmodul 10A und die Brennstoffgruppe ohne Einschränkung angebracht und abgenommen werden können, wird der Stromerzeugungsbrennstoff FL dem Stromerzeugungsmodul 10A nur dann zugeführt, wenn die Brennstoffgruppe 20A mit dem Stromerzeugungsmodul 10A verbunden ist. Wenn in diesem Fall die Brennstoffgruppe 20A nicht mit dem Stromerzeugungsmodul 10A verbunden ist, ist die Brennstoffgruppe 20A beispielsweise mit einer Brennstoffaustritts-Verhinderungseinrichtung versehen, die ein Steuerventil oder dergleichen aufweist, das sich bei einem Brennstoffladedruck im Inneren der Brennstoffgruppe 20A oder einem physikalischen Druck einer Feder oder dergleichen schließt, um zu verhindern, dass eingefüllter Stromerzeu gungsbrennstoff FL aus der Brennstoffgruppe 20A austritt. Wenn die Brennstoffgruppe 20A mit dem Stromerzeugungsmodul 10A durch den I/F-Abschnitt 30A verbunden wird und eine Einrichtung (Austrittsverhinderungs-Aufhebungseinrichtung), die am I/F-Abschnitt 30A angebracht ist und die Austrittsverhinderungsfunktion durch die Brennstoffaustritts-Verhinderungseinrichtung aufhebt, dadurch mit der Brennstoffgruppe 20A in Kontakt gebracht wird oder gegen dieser drückt, wird auf diese Weise der geschlossene Zustand des Steuerventils aufgehoben und der Stromerzeugungsbrennstoff FL, der in die Brennstoffgruppe 20A gefüllt ist, dem Stromerzeugungsmodul 10A beispielsweise durch den I/F-Abschnitt 30A zugeführt.
  • Bei der Brennstoffgruppe 20A, die einen derartigen Aufbau hat, kann, wenn die Brennstoffgruppe 20A vom Stromerzeugungsmodul 10A getrennt wird, bevor der Stromerzeugungsbrennstoff FL in der Brennstoffgruppe 20A verbraucht ist, verhindert werden, dass der Stromerzeugungsbrennstoff FL austritt, indem die Austrittsverhinderungsfunktion der Brennstoffaustritts-Verhinderungseinrichtung erneut aktiviert wird (beispielsweise dadurch, dass die Austrittsverhinderungs-Aufhebungseinrichtung in den Nicht-Kontaktzustand gebracht wird, um zu bewirken, dass sich das Steuerventil wieder schließt), wodurch die Brennstoffgruppe 20A unabhängig mitgeführt werden kann.
  • Es ist zu bevorzugen, dass die Brennstoffgruppe 20A eine Funktion des oben beschriebenen Brennstoffspeicherbehälters hat und aus einem Material besteht, das in der Natur in einer bestimmten Umgebungsbedingung vorkommt und in Substanzen, die Bestandteil der Natur sind, oder in Substanzen zerlegt werden kann, die keine Umweltverschmutzung verursachen.
  • Das heißt, die Brennstoffgruppe 20A kann aus einem Polymermaterial (Kunststoff) oder dergleichen bestehen, die die Eigenschaften haben, aus unterschiedlichen Arten von Zerlegungsreaktionen zu bestehen, so dass das Material in Substanzen, die für die Umwelt nicht schädlich sind (Substanzen, die im wesentlichen in der Natur vorhanden sind und Bestandteil der Natur sind, wie etwa Wasser, Kohlendioxid oder dergleichen), durch die Tätigkeit von Mikroben oder Enzymen im Erdboden, durch Sonneneinstrahlung, Regenwasser, atmosphärische Luft oder dergleichen selbst dann umgewandelt werden können, wenn die Brennstoffgruppe 20A oder ein Teil derselben in der Natur weggeworfen oder auf einer Mülldeponie entsorgt wird, wie etwa die Zerlegungseigenschaften der biologischen Abbaubarkeit, der fotolytischen Eigenschaft, der Hydrolisierbarkeit, der oxidativen Abbaubarkeit oder dergleichen.
  • Die Brennstoffgruppe 20A kann aus einem Material bestehen, durch das keine schädlichen Substanzen, wie etwa chlorinierte organische Verbindungen (Dioxingruppe; polychloriniertes Dibenzo-p-Dioxin, polychloriniertes Dibenzofuran), Chlorwasserstoffgase oder Schwermetalle oder umweltverschmutzende Substanzen erzeugt werden oder durch das eine Erzeugung derartiger Substanzen auch dann unterdrückt wird, wenn die künstliche Erwärmung/Verbrennung oder die Verarbeitung des Agens/der Chemikalie ausgeführt wird. Es erübrigt sich darauf hinzuweisen, dass ein Material (wie etwa das Polymermaterial), aus dem die Brennstoffgruppe 20A besteht, wenigstens für eine kurze Zeit durch Berührung mit dem eingefüllten Stromerzeugungsbrennstoff FL nicht zerlegt werden kann und den eingefüllten Stromerzeugungsbrennstoff wenigsten für eine kurze Zeit in einem derartigen Ausmaß nicht zerlegen kann, dass er nicht als Brennstoff verwendet werden kann. Zudem brauch nicht erwähnt zu werden, dass die Brennstoffgruppe 20A, die aus einem Polymermaterial besteht, eine ausreichende Festigkeit hinsichtlich äußerer physikalischer Beanspruchungen aufweist.
  • Berücksichtigt man, wie oben erwähnt, den Zustand, dass die Sammelrate der chemischen Zellen für die Wiederverwertung lediglich bei etwa 20% liegt und die verbleibenden 80% in die Umwelt weggeworfen oder einer Mülldeponie zugeführt werden, so ist es wünschenswert, ein Material, das die Zerlegungseigenschaft hat, und einen biologisch abbaubaren Kunststoff insbesondere als Material für die Brennstoffgruppe 20A zu verwenden. Insbesondere ist es möglich, in exzellenter Weise ein Polymermaterial zu verwenden, das eine chemisch synthetisierte organische Verbindung, die aus Petroleum oder einem pflanzlichen Rohmaterial (Polymilchsäure, aliphatischem Polyester, Copolyester oder dergleichen) synthetisiert wird, mikrobischen Biopolyester, ein natürliches Erzeugnis mit einem Polymermaterial, das Stärke enthält, Zellulose, Chitin, Chitosan oder dergleichen, das aus einem pflanzlichen Material, wie etwa Mais oder Zuckerrohr extrahiert wird, oder andere Substanzen enthält.
  • Was den Stromerzeugungsbrennstoff FL angeht, der beim Stromversorgungssystem 301 gemäß dieser Ausführungsform verwendet wird, ist es vorzuziehen, dass dieser keine umweltverschmutzende Substanz ist, selbst wenn die Brennstoffgruppe 20A, in der sich der Stromerzeugungsbrennstoff FL befindet, in die Umwelt weggeworfen oder einer Mülldeponie zugeführt wird und er an die Luft, in den Boden oder in das Wasser austritt, dass der elektrische Strom mit einer hohen Energieumwandlungseffizienz im Stromerzeugungsabschnitt 12 des Stromerzeugungsmoduls 10A erzeugt werden kann, und dass er eine Brennstoffsubstanz ist, die einen stabilen flüssigen Zustand oder einen Luftzustand unter vorbestimmten Einfüllbedingungen (Druck, Temperatur oder dergleichen) beibehalten und dem Stromerzeugungsmodul 10A zugeführt werden kann. Insbesondere ist es möglich, in exzellenter Weise einen Flüssigbrennstoff auf Alkoholbasis, wie etwa Methanol, der oben erwähnt wurde, Ethanol oder Buthanol, einen verflüssigten Brennstoff, der aus einem Kohlenwasserstoff, wie etwa Dimethyläther besteht, Isobutan oder Naturgas, die Gase bei einer herkömmlichen Temperatur unter einem herkömmlichen Druck sind, oder einen Gasbrennstoff, wie etwa Wasserstoffgas, zu verwenden. Wie es später beschrieben wird, kann die Sicherheit des Stromversorgungssystems dadurch verbessert werden, dass ein Aufbau, wie etwa eine Brennstoffstabilisiereinrichtung zum Stabilisieren des Füllzustandes des Stromerzeugungsbrennstoffes in der Brennstoffgruppe, eingesetzt wird.
  • Gemäß der Brennstoffgruppe 20A und dem Stromerzeugungsbrennstoff FL, die einen derartigen Aufbau haben, kann, selbst wenn das Stromversorgungssystem 301 gemäß dieser Ausführungsform oder ein Teil desselben in die Umwelt weggeworfen oder einer Mülldeponie zugeführt wird, bei der Verbrennung oder der chemischen Bearbeitung die Verschmutzung der Luft, des Bodens oder des Wassers in der Umwelt oder die Erzeugung eines Umwelthormons umfangreich verringert werden, wodurch zur Verhinderung der Umweltzerstörung, zur Verminderung der Verunstaltung der natürlichen Umgebung und zur Verhinderung des nachteiligen Einflusses durch den Menschen beigetragen wird.
  • Für den Fall, dass die Brennstoffgruppe 20A derart eingerichtet ist, dass sie ohne Einschränkung am Stromerzeugungsmodul 10A angebracht und von diesem abgenommen werden kann, kann, wenn eine Menge des restlichen eingefüllten Stromerzeugungsbrennstoffes FL abnimmt oder dieser Brennstoff verbraucht ist, die Brennstoffgruppe mit dem Stromerzeugungsbrennstoff FL wiederbefüllt werden, oder die Brennstoffgruppe 20A ersetzt oder wiederverwendet (Wiederverwertung) werden. Dies kann somit umfangreich zu einer Verringerung der Menge von Brennstoffgruppen 20A oder Stromerzeugungsmodulen 10A beitragen, die weggeworfen werden. Da eine neue Brennstoffgruppe 20A ausgetauscht und an einem einzelnen Stromerzeugungsmodul 10A angebracht werden kann und dieses Modul an der Vorrichtung DCV angebracht und verwendet werden kann, ist es weiterhin möglich, das Stromversorgungssystem bereitzustellen, das ohne Probleme in derselben Weise verwendet werden kann, wie eine chemische Allzweckzelle.
  • Für den Fall der Erzeugung elektrischen Stroms im Teilstromversorgungsabschnitt 11 und im Stromerzeugungsabschnitt 12 des Stromerzeugungsmoduls 10A ist es, selbst wenn ein Nebenprodukt neben dem elektrischen Strom erzeugt wird und dieses Nebenprodukt nachteilig die Umgebung beeinflusst oder es sich auf die Funktionen auswirkt, wie etwa dass es eine Fehlfunktion der Vorrichtung DCV verursacht, möglich, den Aufbau einzusetzen, bei dem eine Einrichtung zum Aufbewahren des Nebenproduktes, das von einer später zu beschreibenden Nebenprodukt-Sammeleinrichtung gesammelt wird, in der Brennstoffgruppe 20A vorgesehen ist. Wenn in diesem Fall die Brennstoffgruppe 20A vom Stromerzeugungsmodul 10A abgenommen wird, besteht die Möglichkeit, den Aufbau zu verwenden, der beispielsweise ein absorbierendes Polymer hat, das in der Lage ist, das Nebenprodukt zu absorbieren, sowohl zu absorbieren und zu fixieren oder zu fixieren, um zu verhindern, dass das Nebenprodukt, das in der Brennstoffgruppe 20A vorübergehend gesammelt und aufbewahrt wird (Sammel-/Aufbewahrungseinrichtung), aus der Brennstoffgruppe austritt, oder ein Steuerventil, das sich durch den physikalischen Druck beispielsweise einer Feder schließt. Der Aufbau der Sammel-/Aufbewahrungseinrichtung für das Nebenprodukt wird später zusammen mit der Nebenprodukt-Sammeleinrichtung beschrieben.
  • (C) I/F-Abschnitt 30
  • Der I/F-Abschnitt 30, der beim Stromversorgungssystem gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet wird, befindet sich wenigstens zwischen dem Stromerzeugungsmodul 10 und der Brennstoffgruppe. Wie es in 3 gezeigt ist, hat der I/F-Abschnitt 30A, der als Beispiel verwendet wird, die Funktion, das Stromerzeugungsmodul 10A und die Brennstoffgruppe 20A physikalische miteinander zu Verbinden und den Stromerzeugungsbrennstoff FL, der in die Brennstoffgruppe 20A gefüllt ist, in einem vorbestimmten Zustand dem Stromerzeugungsmodul 10A durch den Brennstoffzuführweg zuzuführen. Hier enthält, wie es oben beschrieben wurde, für den Fall, dass als Stromzuführsystem 301 der Aufbau verwendet wird, bei dem das Stromerzeugungsmodul 10A und die Brennstoffgruppe 20A ohne Einschränkung angebracht und abgenommen werden können, der I/F-Abschnitt 30A einen Austrittsverhinderungs-Aufhebungsmechanismus (Brennstoffzuführleitung 52f) zum Aufheben der Austrittsverhinderungsfunktion der Brennstoffaustritts-Verhinderungseinrichtung (Brennstoffzuführventil 24A), der an der Brennstoffgruppe 20A zusätzlich zum Brennstoffzuführweg angebracht ist. Für den Fall, dass, wie es später beschrieben wird, der Aufbau Verwendung findet, der zudem eine Nebenprodukt-Sammeleinrichtung zum Sammeln eines Nebenproduktes bereitstellt, das im Teilstromversorgungsabschnitt 11 und im Stromerzeugungsabschnitt 12 des Stromerzeugungsmoduls 10A erzeugt wird, ist der I/F-Abschnitt 30A so beschaffen, dass er einen Nebenprodukt-Sammelweg 52e zum Zuführen des Nebenproduktes in die Brennstoffgruppe 20A enthält.
  • Insbesondere transportiert der I/F-Abschnitt 30A zum Stromerzeugungsmodul 10A (der Teilstromversorgungsabschnitt 11 und der Stromversorgungsabschnitt 12) den Stromerzeugungsbrennstoff FL, der in die Brennstoffgruppe 20 unter vorbestimmten Bedingungen (Temperatur, Druck und andere Bedingungen) eingefüllt ist, als Flüssigbrennstoff, verflüssigten Brennstoff oder als Gasbrennstoff (Brennstoffgas), das man durch Verdampfen des Brennstoffes erhält, durch den Brennstoffzuführweg. Beim Stromversorgungssystem, bei dem das Stromerzeugungsmodul 10A und die Brennstoffgruppe 20A integral durch den I/F-Abschnitt 30A eingerichtet sind, kann somit der Stromerzeugungsbrennstoff FL, der in die Brenn stoffgruppe 20A gefüllt ist, fortwährend dem Stromerzeugungsmodul 10A durch den Brennstoffzuführweg zugeführt werden. Andererseits wird beim Stromversorgungssystem, bei dem das Stromerzeugungsmodul 10A und die Brennstoffgruppe 20A durch den I/F-Abschnitt 30A ohne Einschränkung angebracht und abgenommen werden können, die Austrittsverhinderungsfunktion der Brennstoffaustritts-Verhinderungseinrichtung, die an der Brennstoffgruppe 20A vorgesehen ist, durch die Austrittsverhinderungs-Aufhebungseinrichtung aufgehoben, wenn die Brennstoffgruppe 20A mit dem Stromerzeugungsmodul 10A verbunden ist, und der Stromerzeugungsbrennstoff FL kann dem Stromerzeugungsmodul 10A durch den Brennstoffzuführweg zugeführt werden.
  • Beim Stromversorgungssystem, bei dem das Stromerzeugungsmodul 10A und die Brennstoffgruppe 20A integral durch den I/F-Abschnitt 30A eingerichtet sind, wird der Stromerzeugungsbrennstoff FL fortwährend dem Stromerzeugungsmodul 10A unabhängig vom Anbringen/Abnehmen des Stromversorgungssystems am/von der Vorrichtung DVC zugeführt. Wenn elektrischer Strom im Teilstromversorgungsabschnitt 11 erzeugt wird, kann somit in einigen Fällen der Stromerzeugungsbrennstoff nicht wirkungsvoll verbraucht werden. Daher kann beispielsweise, bevor das Stromversorgungssystem verwendet wird (bevor as an der Vorrichtung angebracht wird), ein wirkungsvoller Verbrauch des Stromerzeugungsbrennstoffes dadurch realisiert werden, dass ein Aufbau verwendet wird, bei dem der Brennstoffzuführweg des I/F-Abschnittes 30A im Absperr- (Abschirm-) Zustand gehalten wird, der Absperrzustand aufgehoben wird, wenn das Stromversorgungssystem verwendet wird und der Brennstoffzuführweg unwiderruflich in den Brennstoffzufuhr-Inkraftsetzzustand (Brennstoff darf ihn durchfließen) gesteuert wird.
  • <Gesamtbetrieb der ersten Ausführungsform>
  • Der Gesamtbetrieb des Stromversorgungssystems mit dem oben beschriebenen Aufbau wird nun unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.
  • 27 ist ein Flussdiagramm, das einen schematischen Betrieb des Stromver sorgungssystems gemäß dieser Ausführungsform zeigt. 28 ist eine Ansicht die einen Anfangsbetriebszustand (Bereitschaftsbetriebsart) des Stromversorgungssystems gemäß dieser Ausführungsform zeigt. 29 ist eine Ansicht, die einen Startbetriebszustand gemäß dieser Ausführungsform zeigt. 30 ist eine Ansicht, die einen Dauerbetriebszustand des Stromerzeugungssystems gemäß dieser Ausführungsform darstellt. 31 ist eine Ansicht, die einen Stoppbetriebszustand des Stromversorgungssystems gemäß dieser Ausführungsform darstellt. Hier wird der Betrieb erläutert, während in geeigneter Weise Bezug auf den Aufbau des oben beschriebenen Stromversorgungssystems (3 und 4) Bezug genommen wird.
  • Wie in 27 dargestellt, wird das Stromversorgungssystem 301 mit dem Aufbau gemäß der Erfindung im allgemeinen gesteuert, um einen Anfangsbetrieb auszuführen (Schritte S101 und S102) und so den Stromerzeugungsbrennstoff FL, der in die Brennstoffgruppe 20A gefüllt ist, dem Stromerzeugungsmodul 10A zuzuführen, fortwährend und ununterbrochen elektrischen Strom (zweiter elektrischer Strom), der der elektrische Betriebsstrom und der elektrische Controllerstrom im Teilstromversorgungsabschnitt 11 sein kann, zu erzeugen und diesen elektrischen Strom an die Vorrichtung DVC (Controller CNT) durch die Elektrodenanschlüsse EL (Insbesondere der positive Elektrodenanschluss EL (+) und der negative Elektrodenanschluss EL (–), die in 28 bis 31 gezeigt sind) auszugeben; einen Startbetrieb auszuführen (Schritte S103 bis S106), um den Stromerzeugungsbrennstoff FL, der in die Brennstoffgruppe 20A gefüllt ist, dem Stromerzeugungsabschnitt 112 auf der Basis des Betriebs des Verbrauchers LD (der sich von der Nicht-Betriebsart in die Betriebs-Betriebsart ändert) in der Vorrichtung DCV zuzuführen, den elektrischen Strom (erster elektrischer Strom) zu erzeugen, der der Verbraucherbetriebsstrom sein kann, und diesen Strom zur Vorrichtung DVC (Verbraucher LD) durch die Elektrodenanschlüsse EL (EL (+), EL (–)) auszugeben; einen Dauerbetrieb auszuführen (Schritt S107 bis S110), um eine Menge des Stromerzeugungsbrennstoffes FL, der dem Stromerzeugungsabschnitt 12 zugeführt werden soll, auf der Basis einer Änderung des Betriebszustandes des Verbrauchers LD einzustellen und einen elektrischen Ausgabestrom (ersten elektrischen Strom) zu erzeugen, der eine Spannungskomponente gemäß dem Betriebszustand des Verbrauchers hat; und einen Stoppbetrieb auszuführen (Schritte S111 bis S114), um die Zufuhr des Stromerzeugungsbrennstoffes FL zum Stromerzeugungsabschnitt 12 auf der Basis des Stopps des Verbrauchers LD (der sich vom Betriebs-Betriebszustand zum Nicht-Betriebszustand ändert) abzuschalten und die Erzeugung von elektrischem Strom (erster elektrischer Strom) zu stoppen.
  • Jeder Betrieb wird nun im Detail im folgenden unter Bezugnahme auf 28 bis 31 beschrieben.
  • (A) Anfangsbetrieb der ersten Ausführungsform
  • Beim Anfangsbetrieb bewegt sich im Stromversorgungssystem, in dem das Stromerzeugungsmodul 10A und die Brennstoffgruppe 20A integral miteinander durch den I/F-Abschnitt 30 eingerichtet sind, beispielsweise durch Aufheben des Absperrzustandes des Brennstoffzuführweges des I/F-Abschnittes 30 zum Zeitpunkt des Anbringens an der Vorrichtung, wie in 28 gezeigt, der Stromerzeugungsbrennstoff, der in die Brennstoffgruppe 20A gefüllt ist, im Brennstoffzuführweg durch den Kapillareffekt des Brennstoffzuführweges und wird automatisch dem Teilstromversorgungsabschnitt 11 des Stromerzeugungsmoduls 10A zugeführt (Schritt S101). Anschließend wird im Teilstromversorgungsabschnitt 11 wenigstens elektrischer Strom (zweiter elektrischer Strom) E1, der der elektrische Betriebsstrom des Betriebssteuerabschnittes 13 und der elektrische Betriebsstrom (elektrischer Controllerstrom) für den Controller CNT sein kann, der in der Vorrichtung DVC enthalten ist, autonom erzeugt und ausgegeben und anschließend ununterbrochen dem Betriebssteuerabschnitt 13 und dem Controller CNT zugeführt (Schritt S102).
  • Andererseits wird beim Stromversorgungssystem, bei dem das Stromerzeugungsmodul 10A und die Brennstoffgruppe 20 ohne Einschränkung angebracht und abgenommen werden können, indem die Brennstoffgruppe 20A mit dem Stromerzeugungsmodul 10A durch den I/F-Abschnitt 30 verbunden wird, wie es in 28 gezeigt ist, die Austrittsverhinderungsfunktion des der Brennstoffaustritts-Verhinderungseinrichtung, die an der Brennstoffgruppe 20A angebracht ist, auf gehoben, und der Stromerzeugungsbrennstoff, der in die Brennstoffgruppe 20A gefüllt ist, bewegt sich im Brennstoffzuführweg durch den Kapillareffekt des Brennstoffzuführweges und wird automatisch dem Teilstromversorgungsabschnitt 11 des Stromerzeugungsmoduls 10 zugeführt (Schritt S101). Im Teilstromversorgungsabschnitt 11 wird elektrischer Strom (zweiter elektrischer Strom E1, der der elektrische Betriebsstrom und der elektrische Controllerstrom sein kann, autonom erzeugt und ausgegeben und anschließend ununterbrochen dem Betriebssteuerabschnitt 13, dem Spannungsüberwachungsabschnitt 16 und dem Controller CNT zugeführt (Schritt S102).
  • In sämtlichen Fällen wird lediglich elektrischer Strom, der der elektrische Betriebsstrom des Betriebssteuerabschnittes 13 und des Spannungsüberwachungsabschnittes 16 sein kann, ausgegeben, bis das Stromversorgungssystem mit der Vorrichtung DVC verbunden ist.
  • Durch Verbinden der Brennstoffgruppe 20A mit dem Stromerzeugungsmodul 10A durch den I/F-Abschnitt 30 wird die Betriebsart in die Bereitschaftsbetriebsart verschoben, in der nur der Betriebssteuerabschnitt 13 des Stromerzeugungsmoduls 10A, der Spannungsüberwachungsabschnitt 16 und der Controller CNT der Vorrichtung DVC arbeiten. In dieser Bereitschaftsbetriebsart wird der elektrische Versorgungsstrom (der elektrische Controllerstrom; ein Teil des elektrischen Stroms E1), der der Vorrichtung DVC (der Controller CNT) durch den positiven Elektrodenanschluss EL (+) und den negativen Elektrodenanschluss (–) zugeführt wird, in geringem Maße durch den Betriebssteuerabschnitt 13, den Spannungsüberwachungsabschnitt 16 und den Controller CNT der Vorrichtung DVC verbraucht. Die Spannung Vdd, die durch den Verbrauch leicht abfällt, wird vom Spannungsüberwachungsabschnitt 16 zu einer beliebigen Zeit erfasst, und eine Änderung der Spannung Vdd wird vom Betriebssteuerabschnitt 13 überwacht. Weiterhin wird der Betriebszustand des Verbrauchers LD der Vorrichtung DVC durch den Controller CNT gesteuert.
  • (B) Startbetrieb der ersten Ausführungsform
  • Wenn anschließend beim Startbetrieb, wie es in 29 gezeigt ist, der Controller CNT den Schalter LS zum Zuführen elektrischen Stroms zum Verbraucher LD in den leitfähigen Zustand durch eine Tätigkeit zum Betreiben des Verbrauchers LD, wie etwa durch eine Tätigkeit eines Stromzuführschalters PS oder dergleichen (Einschalten), der Bestandteil der Vorrichtung DVC ist, durch einen Benutzer der Vorrichtung DVC steuert, wird ein Teil des elektrischen Versorgungsstroms (elektrischer Steuerstrom), der dem Controller CNT zugeführt wird, dem Verbraucher LD in der Bereitschaftsbetriebsart zugeführt, was zu einem plötzlichen Abfall der Spannung Vdd des elektrischen Versorgungsstroms führt.
  • Bei Erfassen einer plötzlichen Änderung der Spannung Vdd durch den Spannungsüberwachungsabschnitt 16 (Schritt S103) gibt der Betriebssteuerabschnitt 13 an den Startsteuerabschnitt 15 ein Betriebssteuersignal zum Starten des Stromerzeugungsbetriebs (Start) im Stromerzeugungsabschnitt aus (Schritt S104). Durch Zuführen eines Teils des elektrischen Stroms (elektrischer Strom E2), der durch den Teilstromversorgungsabschnitt 11 erzeugt wird, zum Ausgangssteuerabschnitt 14 (oder zum Ausgangssteuerabschnitt 14 und zum Stromerzeugungsabschnitt 12) als elektrischer Startstrom auf der Basis des Betriebssteuersignals vom Betriebssteuerabschnitt 13 (Schritt S105), führt der Startsteuerabschnitt 15 den Stromerzeugungsbrennstoff FL, der in die Brennstoffgruppe 20A gefüllt ist, dem Stromerzeugungsabschnitt 12 durch den Ausgangssteuerabschnitt 14 zu und erzeugt einen elektrischen Strom (ersten elektrischen Strom), der ein elektrischer Verbraucherbetriebsstrom sein kann, und gibt diesen aus. Der elektrische Verbraucherbetriebsstrom wird als elektrischer Versorgungsstrom zusammen mit dem elektrischen Controllerstrom, der durch den oben beschriebenen Stromversorgungsabschnitt 11 erzeugt wird, durch den positiven Elektrodenanschluss EL (+) und den negativen Elektrodenanschluss EL (–) ausgegeben und dem Controller CNT sowie dem Verbraucher LD der Vorrichtung DVC zugeführt (Schritt S106).
  • Wenn der elektrische Verbraucherbetriebsstrom, der durch den Stromerzeugungsabschnitt 12 erzeugt wird, der Vorrichtung DVC zugeführt wird, wird somit die Spannung Vdd des elektrischen Versorgungsstroms vorn abgefallenen Zustand erhöht und erreicht eine Spannung, die sich für den Start des Verbrauchers LD eignet. Da heißt, im Bezug auf den Betrieb des Verbrauchers LD wird der Stromerzeugungsbrennstoff FL automatisch zugeführt, und der Stromerzeugungsabschnitt 12 beginnt den Stromerzeugungsbetrieb. Darüber hinaus wird der elektrische Verbraucherbetriebsstrom, der die vorbestimmte Spannung Vdd hat, autonom der Vorrichtung DVC (dem Verbraucher LD) zugeführt. Demzufolge kann der Verbraucher LD exzellent betrieben werden, während die Charakteristik des elektrischen Stroms realisiert wird, die im wesentlichen gleich jener der chemischen Allzweckzelle ist.
  • (C) Dauerbetrieb der ersten Ausführungsform
  • Anschließend überwacht, wie in 30 gezeigt, im Dauerbetrieb der Betriebssteuerabschnitt 13 eine Änderung der Spannung Vdd (im wesentlichen eine Änderung der Spannung des elektrischen Verbraucherbetriebsstroms) des elektrischen Versorgungsstroms, der der Vorrichtung DVC zugeführt wird, durch den Spannungsüberwachungsabschnitt 16 zu einer gegebenen Zeit (Schritt S107). Wenn der Betriebssteuerabschnitt 13 eine Änderung der Spannung Vdd derart erfasst, dass die Spannung des elektrischen Versorgungsstroms von einem Spannungsbereich auf der Basis eines vorbestimmten festgelegten Wertes (wie etwa ein Schwankungsbereich der Ausgangsspannung in der chemischen Allzweckzelle) abweicht, gibt der Betriebssteuerabschnitt 13 an den Ausgangssteuerabschnitt 14 ein Betriebssteuersignal zum Steuern einer Menge des elektrischen Stroms (Menge der Stromerzeugung), der im Stromerzeugungsabschnitt 12 erzeugt wird, aus, so dass dieser erhöht/verringert wird, damit die Spannung Vdd innerhalb des Spannungsbereiches eingestellt werden kann (Schritt S108).
  • Der Ausgangssteuerabschnitt 14 stellt eine Menge des Stromerzeugungsbrennstoffes FL, der dem Stromerzeugungsabschnitt 12 zugeführt werden soll, auf der Basis eines Betriebssteuersignals vom Betriebssteuerabschnitt 13 ein (Schritt S109) und führt die Rückkopplungssteuerung derart aus, dass die Spannung Vdd des elektrischen Versorgungsstroms (des elektrischen Verbraucherbetriebsstroms), der der Vorrichtung DVC zugeführt werden soll, innerhalb eines vorbestimmten Spannungsbereiches eingestellt wird (Schritt S110). Selbst wenn sich der Betriebszustand des Verbrauchers LD (Verbraucherzustand) auf der Seite der Vorrichtung DVC ändert, ist es infolgedessen möglich, eine Steuerung derart auszuführen, dass die Spannung des elektrischen Versorgungsstroms einem geeigneten Spannungsbereich gemäß dem Betriebszustand des Verbrauchers LD angenähert und elektrischer Strom gemäß dem Stromverbrauch der Vorrichtung DVC (dem Verbraucher LD) somit zugeführt werden kann.
  • (D) Stoppbetrieb der Ersten Ausführungsform
  • Wenn im oben beschriebenen Dauerbetrieb anschließend die Vorrichtung DVC vom Ein-Zustand zum Aus-Zustand während der Rückkopplungssteuerung für den elektrischen Versorgungsstrom wechselt, oder der anormale Betrieb der Vorrichtung DVC oder des Stromversorgungssystems 301 aus einem Grund hervorgerufen wird, erfasst der Betriebssteuerabschnitt ununterbrochen für eine vorbestimmte Zeit den Zustand, dass die Spannung Vdd des elektrischen Versorgungsstroms (elektrischer Verbraucherbetriebsstrom), der der Vorrichtung zugeführt werden soll, vom vorbestimmten Spannungsbereich abweicht, durch den Spannungsüberwachungsabschnitt 16. Wenn bestimmt wird, dass die Bedingungen für diesen Spannungsbereich und die ununterbrochene Zeit erfüllt sind (Schritt S111), führt der Betriebssteuerabschnitt 13 die Verarbeitung für den erfassten Zustand in Form des Spannungsfehlers des elektrischen Versorgungsstroms aus und gibt an den Ausgangssteuerabschnitt 14 ein Betriebssteuersignal zum Stoppen der Erzeugung des elektrischen Stroms im Stromerzeugungsabschnitt 12 aus (Schritt S112). Auf der Basis des Betriebsteuersignals vom Betriebssteuerabschnitt 13 schaltet der Ausgangssteuerabschnitt 14 die Zufuhr des Stromerzeugungsbrennstoffes FL zum Stromerzeugungsabschnitt 12 ab und stoppt die Erwärmung der Heizeinrichtung, um die endergonische Reaktion zum Erzeugen von Wasserstoff zu ermöglichen (Schritt S113). Infolgedessen wird der Stromerzeugungsbetrieb im Stromerzeugungsabschnitt 12 gestoppt und die Zufuhr des elektrischen Stroms (elektrischer Verbraucherbetriebstrom) mit Ausnahme des elektrischen Controllerstroms zur Vorrichtung DVC gestoppt (Schritt S114).
  • Das heißt, wenn beispielsweise der Verbraucher durch Steuern des Schalters LS, der den elektrischen Strom dem Verbraucher LD zuführt, in den Abschaltzustand gestoppt wird, indem der Controller CNT verwendet wird, wenn ein Benutzer der Vorrichtung DVC den Stromversorgungsschalter PS oder dergleichen betätigt (abschaltet), oder der Verbraucher seinen Betrieb beendet (einstellt), wenn das Stromversorgungssystem 301 aus der Vorrichtung DVC entnommen wird, kann die Spannung des elektrischen Versorgungsstroms in großem Maße vom vorbestimmten Spannungsbereich selbst nach der Durchführung der Rückmeldungssteuerung zum Einstellen der Spannung des elektrischen Versorgungsstroms im Spannungsbereich beim oben beschriebenen Dauerbetrieb abweichen. Wenn ein derartiger Zustand ununterbrochen über eine vorbestimmte Zeit durch den Betriebssteuerabschnitt 13 erfasst wird, ermittelt der Betriebssteuerabschnitt 13, dass der Verbraucher LD der Vorrichtung DVC gestoppt oder sein Betrieb beendet ist, und stoppt den Stromerzeugungsbetrieb im Stromerzeugungsabschnitt 12. Da die Zufuhr des Stromerzeugungsbrennstoffes FL abgeschaltet ist und der Stromerzeugungsabschnitt 12 automatisch abgeschaltet wird, um den Verbraucher LD in der Vorrichtung zu stoppen oder dergleichen, erzeugt der Stromerzeugungsabschnitt 12 elektrischen Strom nur dann, wenn die Vorrichtung normal betrieben wird, wobei die elektromotorische Kraft für lange Zeit beibehalten werden kann, während der Stromerzeugungsbrennstoff wirkungsvoll genutzt wird.
  • Des es, wie es oben erläutert wurde, gemäß dem Stromversorgungssystem dieser Ausführungsform möglich ist, eine Steuerung zum Zuführen und Abschalten des elektrischen Stroms, der der vorbestimmte Verbraucherbetriebsstrom sein kann, und eine Steuerung zum Einstellen einer Menge des elektrischen Stroms auszuführen, der gemäß dem Betriebszustand des Verbrauchers (Vorrichtung oder dergleichen) erzeugt werden soll, die mit dem Stromversorgungssystem verbunden ist, ohne dass eine Zufuhr von Brennstoff oder dergleichen von außerhalb des Stromversorgungssystems empfangen wird, kann der Stromerzeugungsbrennstoff wirkungsvoll verbraucht werden. Somit kann das Stromversorgungssystem angegeben werden, das eine geringere Belastung der Umwelt darstellt und eine sehr hohe Energienutzungseffizienz hat, während die elektrische Charakteristik realisiert wird, die im wesentlichen äquivalent zu jener der chemischen Allzweckzelle ist.
  • Wie es später beschrieben werden wird, ist darüber hinaus das Stromversorgungssystem gemäß dieser Ausführungsform in Größe und Gewicht verringert, indem das Stromerzeugungsmodul auf engem Raum durch Anwenden der Mikrofabrikationstechnik integriert und ausgebildet ist, und derart eingerichtet, dass es die Form und die Abmessungen hat, die im wesentlichen gleich jenen der chemischen Allzweckzelle sind, wie etwa einer AA-Größen-Batterie, die die Standards, wie etwa die Japanese Industrial Standards (JIS) erfüllt. Infolgedessen ist es möglich, die große Kompatibilität mit der chemischen Allzweckzelle sowohl hinsichtlich der äußeren Form als auch der elektrischen Eigenschaft (Charakteristik des elektrischen Stroms/der Spannung) zu realisieren, wodurch eine Verbreitung auf den bestehenden Zellenmärkten einfacher durchgesetzt werden kann. Demzufolge ist es im Gegensatz zur existierenden chemischen Zelle, die zahlreiche Probleme beispielsweise hinsichtlich Umweltbelangen oder der Energienutzungseffizienz aufweist, möglich, das Stromversorgungssystem, auf einfache Weise zu verbreiten, bei dem die Stromverzeugungsvorrichtung Verwendung findet, durch die die Emission einer schädlichen Substanz der Brennstoffzelle oder dergleichen unfangreich verringert werden kann, und mit dem die hohe Energienutzungseffizienz realisiert werden kann, wodurch die Energieressource effizient genutzt werden kann, während die Einfluss auf die Umwelt verringert werden kann.
  • [Zweite Ausführungsform]
  • Eine zweite Ausführungsform des Stromerzeugungsmoduls, das beim Stromversorgungssystem gemäß der vorliegenden Erfindung Verwendung findet, wird nun unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.
  • 32 ist ein Blockschaltbild, das eine zweite Ausführungsform des Stromerzeugungsmoduls zeigt, das beim Stromversorgungssystem gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet wird, und 33 ist eine Ansicht, die schematisch die elektrische Anschlussbeziehung zwischen dem Stromversorgungssystem (Stromerzeugungsmodul) gemäß dieser Ausführungsform und der Vorrichtung darstellt. Hier kennzeichnen ähnliche Bezugszeichen Aufbauten, die jenen der oben beschriebenen ersten Ausführungsform gleichen, weshalb ihre Erläuterung vereinfacht oder auf diese Verzichtet wird.
  • Wie es in 32 dargestellt ist, enthält das Stromerzeugungsmodul 10B gemäß dieser Ausführungsform im wesentlichen: einen Teilstromversorgungsanschluss (zweite Stromversorgungseinrichtung) 11 mit Funktionen, die jenen der oben beschriebenen ersten Ausführungsform (siehe 3) gleichen; einen Stromerzeugungsabschnitt (erste Stromversorgungseinrichtung) 12; einen Betriebssteuerabschnitt 13; einen Ausgangssteuerabschnitt 14; einen Startsteuerabschnitt 15; einen Spannungsüberwachungsabschnitt (Spannungserfassungsabschnitt) 16; und einen Anschlussabschnitt ELx, um vorbestimmte Informationen im Bezug auf einen Controller CNT zu melden, der in einer Vorrichtung DVC enthalten ist, mit dem das Stromversorgungssystem verbunden ist. Bei dieser Ausführungsform ist das Stromversorgungssystem derart eingerichtet, dass es den Stromerzeugungszustand im Stromerzeugungsmodul 10B (insbesondere den Stromerzeugungsabschnitt 12) auf der Basis wenigstens der Verbraucherbetriebsinformationen (Bedarf an elektrischem Strom) steuert, die vom Controller CNT, der in der Vorrichtung DVC enthalten ist, durch den Anschlussabschnitt ELx gemeldet werden und dem Betriebszustand des Verbrauchers LD entsprechen.
  • Bei dieser Ausführungsform setzt der Controller CNT der Vorrichtung DVC, die mit dem Stromversorgungssystem verbunden ist, das Stromversorgungssystem über die Verbraucherbetriebsinformationen (Bedarf an elektrischem Strom) in Übereinstimmung mit dem Betriebszustand des Verbraucher in Kenntnis und hat die Funktion einer Verbraucherbetriebs-Steuereinrichtung zum Steuern des Betriebszustandes des Verbrauchers LD in Übereinstimmung mit Stromerzeugungsinformationen (Informationen, die Spannungskomponenten betreffen, Startbetriebsende-Informationen und Betriebsstoppinformationen), die den Stromerzeugungszustand des Stromversorgungssystems auf der Basis des elektrischen Strombedarfs kennzeichnen.
  • Bei diesem Stromversorgungssystem gemäß dieser Ausführungsform, wird, wie in 33 gezeigt, der elektrische Versorgungsstrom, der aus dem elektrischen Controllerstrom und dem elektrischen Verbraucherbetriebsstrom besteht, der jeweils aus dem Teilstromversorgungsabschnitt 11 und dem Stromerzeugungsabschnitt 12 ausgegeben wird, in ähnlicher weise gemeinsam dem Controller CNT und dem Verbraucher LD der Vorrichtung DVC durch einen einzelnen Elektrodenanschluss EL zugeführt, wobei die Spannungskomponente dieses elektrischen Versorgungsstroms (im wesentlichen der elektrische Verbraucherbetriebsstrom) durch den Spannungsüberwachungsabschnitt 16 zu einer beliebigen Zeit erfasst und durch den Betriebssteuerabschnitt 13 überwacht wird.
  • <Gesamtbetrieb der zweiten Ausführungsform>
  • Der Gesamtbetrieb des Stromversorgungssystems, das den oben beschriebenen Aufbau hat, wird nun unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.
  • 34 ist ein Flussdiagramm, das einen schematischen Betrieb des Stromversorgungssystems gemäß der zweiten Ausführungsform zeigt. 35 ist eine Ansicht, die einen Anfangsbetriebszustand (Bereitschaftsbetriebsart) des Stromversorgungssystems gemäß dieser Ausführungsform zeigt. 36 und 37 sind Ansichten, die einen Startbetriebszustand des Stromversorgungssystems gemäß dieser Ausführungsform zeigen. 38 und 39 sind Ansichten, die einen Dauerbetriebszustand des Stromversorgungssystems gemäß dieser Ausführungsform darstellen. 40 bis 42 sind Ansichten, die einen Stoppbetriebszustand des Stromversorgungssystems gemäß dieser Ausführungsform zeigen. Hier wird der Betrieb erläutert, während in geeigneter Weise auf den Aufbau des oben beschriebenen Stromversorgungssystems (32 und 33) Bezug genommen wird.
  • Beim Empfangen der Verbraucherbetriebsinformationen, die die Betriebssteuerung für den Verbraucher betreffen, die vom Controller CNT, der in der Vorrichtung DVC enthalten ist, gemeldet werden, durch einen anderen Anschlussabschnitt ELx als einen positiven Elektrodenanschluss EL (+) und einen negativen Elektrodenanschluss EL (–) führt der Betriebssteuerabschnitt 13, der sich im Stromerzeugungsmodul 10B befindet, eine Abfolge der Betriebssteuerungen aus, die unten erwähnt sind. Zusätzlich zum Gesamtbetrieb dieser Ausführungsform, die un ten beschrieben ist, kann der vollständige Gesamtbetrieb der oben beschriebenen ersten Ausführungsform oder lediglich ein Teil desselben simultan parallel dazu ausgeführt werden.
  • Das heißt, wie in 34 gezeigt, wird, ähnlich wie bei der oben beschriebenen ersten Ausführungsform, das Stromversorgungssystem 301 mit dem Aufbau gemäß dieser Ausführungsform im wesentlichen derart gesteuert, dass es ausführt: den Anfangsbetrieb (Schritte S201 und S202) zum konstanten und ununterbrochenen Erzeugen und Ausgeben elektrischen Stroms, der der elektrische Betriebsstrom für den Betriebssteuerabschnitt 13 und der elektrische Betriebsstrom für den Controller CNT (elektrischer Controllerstrom) sein kann, durch den Stromversorgungsabschnitt 11; den Startbetrieb (Schritte S203 bis S206) zum Erzeugen und Ausgeben elektrischen Stroms, der der elektrische Verbraucherbetriebsstrom sein kann, durch Zuführen des elektrischen Startstroms zum Stromerzeugungsabschnitt 12 und dem Ausgangssteuerabschnitt 14 auf der Basis des Betriebs des Verbrauchers LD; den Dauerbetrieb (Schritte S207 bis S210) zum Erzeugen und Ausgeben elektrischen Stroms (elektrischer Verbraucherbetriebsstrom) gemäß dem Betriebszustand des Verbrauchers durch Einstellen einer Menge des Stromerzeugungsbrennstoffes FL, der dem Stromerzeugungsabschnitt 12 zugeführt wird, auf der Basis einer Änderung des Betriebszustands des Verbrauchers LD; und den Stoppbetrieb (Schritte S211 bis S214) zum Beenden der Erzeugung elektrischen Stroms, der der elektrische Verbraucherbetriebsstrom sein kann, durch Abschalten der Zufuhr des Stromerzeugungsbrennstoffes FL zum Stromerzeugungsabschnitt 12 auf der Basis des Stopps des Verbrauchers LD.
  • (A) Anfangsbetrieb der zweiten Ausführungsform
  • Zunächst wird beim Anfangsbetrieb, wie in 35 gezeigt, ähnlich wie bei der ersten Ausführungsform, der Stromerzeugungsbrennstoff, der in die Brennstoffgruppe 20B gefüllt ist, automatisch dem Teilstromversorgungsabschnitt 11 des Stromerzeugungsmoduls 10B durch einen Brennstoffzuführweg zugeführt, der im I/F-Abschnitt 30B ausgebildet ist (Schritt S201), und elektrischer Strom (zweiter elektrischer Strom), der elektrischer Betriebsstrom und elektrischer Controller strom sein kann, wird durch den Teilstromversorgungsabschnitt 11 autonom erzeugt und von diesem ausgegeben. Darüber hinaus wird der elektrische Betriebsstrom fortwährend dem Betriebssteuerabschnitt 13 zugeführt und ist das Stromversorgungssystem mit der Vorrichtung DVC verbunden. Infolgedessen wird der elektrische Controllerstrom als elektrischer Versorgungsstrom (Spannung Vs) dem Controller CNT, der in die Vorrichtung DVC eingebaut ist, durch den positiven Elektrodenanschluss EL (+) und den negativen Elektrodenanschluss EL (–) zugeführt, die Bestandteil des Stromversorgungssystems sind (Schritt S202). Demzufolge wird die Betriebsart in die Bereitschaftsbetriebsart verschoben, in der lediglich der Betriebssteuerabschnitt 13 des Stromerzeugungsmoduls 10A und der Controller CNT der Vorrichtung DVC arbeiten. In der Bereitschaftsbetriebsart überwacht der Betriebssteuerabschnitt 13 fortwährend die Verbraucherbetriebsinformationen (später zu beschreibende unterschiedliche Arten des Bedarfs an elektrischem Strom), die vom Controller CNT der Vorrichtung DVC durch den Anschlussabschnitt ELx gemäß dem Betriebszustand des Verbrauchers gemeldet werden.
  • (B) Startbetrieb der zweiten Ausführungsform
  • Wenn anschließend beim Startbetrieb, wie in 36 gezeigt, ein Benutzer der Vorrichtung DVC beispielsweise einen Stromversorgungsschalter PS oder dergleichen betätigt (einschaltet), der an der Vorrichtung DVC angebracht ist, wird ein elektrisches Strombedarfssignal, das die Zufuhr elektrischen Stroms (erster elektrischer Strom) anfragt, der der elektrische Verbraucherbetriebsstrom sein kann, zuerst als Verbraucherbetriebsinformationen vom Controller 13 des Stromerzeugungsmoduls 10B durch den Anschlussabschnitt ELx ausgegeben. Bei Empfang der Verbraucherbetriebsinformationen vom Controller CNT (Schritt 203) gibt der Betriebssteuerabschnitt 13 zum Startsteuerabschnitt 15 ein Betriebssteuersignal zum Starten des Betriebs (Start) im Stromerzeugungsabschnitt 12 aus (Schritt S204). Auf der Basis des Betriebssteuersignals vom Betriebssteuerabschnitt 13 führt der Startsteuerabschnitt 15 den Stromerzeugungsbrennstoff FL, der in die Brennstoffgruppe 20B gefüllt ist, dem Stromerzeugungsabschnitt 12 durch den Ausgangssteuerabschnitt 14 zu und erzeugt und gibt elektrischen Strom (erster elektrischer Strom), der der Verbraucherbetriebsstrom sein kann, durch Zuführen eines Teils des elektrischen Stroms (erster elektrischer Strom E2), der vom Teilstromversorgungsabschnitt 11 als elektrischer Startstrom erzeugt wird, zum Ausgangssteuerabschnitt 14 (oder zum Ausgangssteuerabschnitt 14 und Stromerzeugungsabschnitt 12)(Schritt S205) aus. Der Verbraucherbetriebsstrom wird der Vorrichtung DVC als elektrischer Versorgungsstrom zusammen mit dem elektrischen Controllerstrom, der vom oben beschriebenen Teilstromversorgungsabschnitt 11 erzeugt wird, durch den positiven Elektrodenanschluss EL (+) und den negativen Elektrodenanschluss EL (–) zugeführt (Schritt S206). In diesem Moment ändert sich die Spannung des elektrischen Versorgungsstroms, die der Vorrichtung zugeführt wird, derart, dass sie sich allmählich von der Spannung Vs in der oben beschriebenen Bereitschaftsbetriebsart erhöht.
  • Wenn hier im oben beschriebenen Startbetrieb, wie es in 36 dargestellt ist, das Betriebssteuersignal zum Starten des Stromerzeugungsabschnittes 12 bei Schritt S204 ausgegeben wird, erfasst der Betriebssteuerabschnitt 13 eine Änderung der Spannung des elektrischen Versorgungsstroms (im wesentlichen der elektrische Verbraucherbetriebsstrom), der vom Stromerzeugungsabschnitt 12 erzeugt und ausgegeben und der Vorrichtung DVC durch den Spannungsüberwachungsabschnitt 16 zu einem gegebenen Zeitpunkt zugeführt wird, indem der Schalter MS in den leitfähigen Zustand gesteuert wird, so dass der Spannungsüberwachungsabschnitt 16 zwischen den positiven Elektrodenanschluss EL (+) und den negativen Elektrodenanschluss EL (–) geschaltet wird. Anschließend informiert, wie in 37 gezeigt, der Betriebssteuerabschnitt 13 durch den Anschlussabschnitt ELx den Controller CNT in der Vorrichtung DVC über die Spannungsdaten an sich des elektrischen Versorgungsstromes, die durch den Spannungsüberwachungsabschnitt 16 zu einem gegebenen Zeitpunkt erfasst werden, oder über ein Startbetriebsendsignal, dass für die Tatsache kennzeichnend ist, dass eine vorbestimmte Spannung Va auf der Basis der Anfrage nach elektrischem Versorgungsstrom erreicht ist, als Stromerzeugungsbetriebsinformationen. Wenn die Spannung des elektrischen Versorgungsstroms, der durch den positiven Elektrodenanschluss EL (+) und den negativen Elektrodenanschluss EL (–) zugeführt wird, die Spannung Va erreicht hat, die sich für den Betrieb des Verbrauchers LD eignet, steuert der Controller CNT den Schalter LS in den leitfä higen Zustand und führt den elektrischen Versorgungsstrom (elektrischen Verbraucherbetriebsstrom) vom Stromversorgungssystem, um den Verbraucher LD zu betreiben, auf der Basis der Stromerzeugungsbetriebsinformationen zu, die vom Betriebssteuerabschnitt 13 gemeldet werden.
  • (C) Dauerbetrieb der zweiten Ausführungsform
  • Anschließend überwacht beim Dauerbetrieb, wie es in 38 dargestellt ist, ähnlich wie bei den Schritten S107 bis S110, die in Verbindung mit der ersten Ausführungsform erläutert wurden, der Betriebssteuerabschnitt 13 eine Änderung der Spannung Va des elektrischen Versorgungsstroms (im wesentlichen eine Änderung der Spannung des elektrischen Verbraucherbetriebsstroms), der der Vorrichtung DVC zugeführt wird, durch den Spannungsüberwachungsabschnitt 16 zu einer gegebenen Zeit und führt eine Rückkopplungssteuerung derart aus, dass die Spannung des elektrischen Versorgungsstroms innerhalb eines Spannungsbereiches auf der Basis eines vorbestimmten festgelegten Wertes eingestellt werden kann.
  • Wenn in einem derartigen Dauerbetrieb der neue Betriebszustand des Verbrauchers LD durch den Controller CNT der Vorrichtung gesteuert und erfasst wird, wie es in 39 dargestellt ist, wird ein Anfragesignal zur Änderung des elektrischen Stroms, das eine Zufuhr eines neuen elektrischen Stroms anfragt (wie etwa des elektrischen Stroms, der eine Spannung Vb hat), gemäß dem Betriebszustand des Verbrauchers LD an den Betriebssteuerabschnitt 13 durch den Anschlussabschnitt ELx als Verbraucherbetriebsinformationen ausgegeben. Bei Empfang der Verbraucherbetriebsinformationen gibt der Betriebssteuerabschnitt 13 an den Ausgangssteuerabschnitt 14 ein Betriebssteuersignal aus, um elektrischen Strom, der vom Stromerzeugungsabschnitt 12 im Bezug auf den Startsteuerabschnitt 15 erzeugt und ausgegeben wird, auf den elektrischen Verbraucherbetriebsstrom gemäß dem neuen Betriebszustand des Verbrauchers LD einzustellen (Schritt S208).
  • Auf der Basis des Betriebssteuersignals vom Betriebssteuerabschnitt 13 stellt der Ausgangssteuerabschnitt 14 eine Menge des Stromerzeugungsbrennstoffes FL, der dem Stromerzeugungsabschnitt 12 zugeführt werden soll, oder eine Erwärmungszeit und eine Erwärmungstemperatur der Heizeinrichtung ein (Schritt S209) und führt eine Steuerung derart aus, dass der elektrische Versorgungsstrom, der der DVC (elektrischer Verbraucherbetriebsstrom) zugeführt wird, eine Spannung haben kann, die dem neuen Betriebszustand des Verbrauchers LD entspricht (Schritt S210). Das heißt, der Betriebssteuerabschnitt 13 ändert den festgelegten Wert zum Einstellen des Spannungsbereiches, der die Rückmeldungssteuerung zur Spannung Vb betrifft, auf der Basis des Anfragesignals zur Änderung des elektrischen Stroms durch Empfangen des Anfragesignals zur Änderung des elektrischen Stroms, und steuert einen Umfang der Stromerzeugung im Stromerzeugungsabschnitt 12 derart, dass der elektrischer Verbraucherbetriebsstrom erzeugt werden kann, der eine Spannung entsprechend dem geänderten Spannungsbereich hat. Da der geeignete elektrische Strom gemäß dem Betriebszustand (Verbraucherzustand) des Verbrauchers LD auf der Seite der Vorrichtung DVC zugeführt wird, kann demzufolge der elektrische Strom entsprechend dem Stromverbrauch der Vorrichtung DVC (Verbraucher LD) zugeführt und der Verbraucher LD exzellent betrieben werden. Da zudem eine große Änderung der Spannung des elektrischen Versorgungsstroms infolge einer Änderung des Betriebszustands des Verbrauchers LD unterdrückt werden kann, kann das Entstehen einer Betriebsfehlfunktion oder dergleichen der Vorrichtung DVC geringgehalten werden.
  • (D) Stoppbetrieb der zweiten Ausführungsform
  • Anschließend führt im Dauerbetrieb, der oben erwähnt wurde, wie in 40 gezeigt, ähnlich den Schritten S111 bis S114, die in Verbindung mit der ersten Ausführungsform beschrieben wurden, infolge einer Änderung der Vorrichtung DVC aus dem Ein-Zustand in den Aus-Zustand (beispielsweise wird der Schalter LS zum Zuführen des elektrischen Verbraucherbetriebsstroms zum Verbraucher auf eine Abschaltung gesteuert) während der Rückmeldungssteuerung für die Zufuhr elektrischen Stroms, oder infolge der Fehlfunktion der Vorrichtung DVC oder des Stromversorgungssystems 301, die aus einem bestimmten Grund verursacht wird, wenn der Zustand, dass die Spannung Va des elektrischen Versorgungsstroms von einem vorbestimmten Spannungsbereich abweicht, für einen vorbestimmten Zeitraum fortwährend erfasst wird, der Betriebssteuerabschnitt 13 eine Bearbeitung für diesen erfassten Zustand als Spannungsfehlfunktion aus und gibt ein Betriebssteuersignal an den Ausgangssteuerabschnitt 14 aus. Der Betriebssteuerabschnitt 13 schaltet dadurch beispielsweise die Zufuhr des Stromerzeugungsbrennstoffes FL zum Stromerzeugungsabschnitt 12 ab und führt eine Steuerung aus, um den Stromerzeugungsbetrieb im Stromerzeugungsabschnitt 12 zu stoppen (Betrieb der automatischen Stromerzeugungsabschaltung (Auto-Abschaltung).
  • Wenn weiterhin im Dauerbetrieb, wie es in 41 gezeigt ist, der Verbraucher LD gestoppt wird, indem der Schalter LS, der den elektrischen Strom dem Verbraucher zuführt, durch den Controller CNT in den Abschaltzustand gesteuert wird, sofern ein Benutzer der Vorrichtung DVC den Stromversorgungsschalter PS oder dergleichen betätigt (ausschaltet), oder der Verbraucher seinen Betrieb beendet (abschaltet), indem das Stromversorgungssystem 301 von der Vorrichtung DVC entfernt wird, wird das Stoppen des Betriebs des Verbrauchers LD durch den Controller CNT der Vorrichtung DVC gesteuert und erfasst und ein Anfragesignal des Stoppens des elektrischen Stroms, das das Stoppen der Zufuhr des elektrischen Versorgungsstroms (des elektrischen Verbraucherbetriebsstroms) vom Stromversorgungssystem anfragt, an den Betriebssteuerabschnitt 13 durch den Anschlussabschnitt ELx an den Betriebssteuerabschnitt 13 als Verbraucherbetriebsinformationen ausgegeben. Beim Empfangen der Betriebssteuerinformationen (Schritt S211) gibt der Betriebssteuerabschnitt 13 an den Ausgangsteuerabschnitt 14 ein Betriebssteuersignal zum Stoppen der Erzeugung von elektrischem Strom im Stromerzeugungsabschnitt 12 aus (Schritt S212). Auf der Basis des Betriebssteuersignals vom Betriebssteuerabschnitt 13 schaltet der Ausgangssteuerabschnitt 14 die Zufuhr des Stromerzeugungsbrennstoffes FL zum Stromerzeugungsabschnitt 12 ab und stoppt die Erwärmung der Heizeinrichtung, um die endergonische Reaktion zur Erzeugung von Wasserstoff zu ermöglichen (Schritt S213). Der Ausgangssteuerabschnitt 14 stoppt dadurch den Stromerzeugungsbetrieb im Stromerzeugungsabschnitt 12 und stoppt die Zufuhr des elektrischen Stroms (des Verbraucherbetriebstroms) mit Ausnahme des elektrischen Control lerstroms zur Vorrichtung DVC (Schritt S214).
  • Wenn anschließend beim Stoppbetrieb, der in 40 oder 41 gezeigt ist, der Betriebssteuerabschnitt 13 die Abschaltung des Stromerzeugungsabschnittes 12 beispielsweise durch Ausgeben des Betriebssteuersignals zum Stoppen von elektrischem Strom im Stromerzeugungsabschnitt 12 oder durch Erfassen einer Änderung der Spannung des elektrischen Versorgungsstroms (im wesentlichen des Verbraucherbetriebsstroms), der durch die Abschaltung des Stromerzeugungsabschnittes 12 vermindert wird, durch den Spannungsüberwachungsabschnitt 16 zu einer gegebenen Zeit erfasst, wie es in 42 gezeigt ist, trennt der Betriebssteuerabschnitt 13 elektrisch den Spannungsüberwachungsabschnitt 16 aus der Position zwischen dem positiven Elektrodenanschluss EL (+) und dem negativen Elektrodenanschluss EL (–) und meldet durch den Anschlussabschnitt ELx dem Controller CNT in der Vorrichtung DVC ein Stromversorgungsabschalt-Meldesignal (Auto-Abschalt-Meldesignal), das einen Stopp des Stromerzeugungsbetriebs im Stromerzeugungsabschnitt 12 kennzeichnet, oder ein Betriebsstoppsignal als Stromerzeugungsbetriebsinformation. Infolgedessen wird die Zufuhr des Stromerzeugungsbrennstoffes abgeschaltet und der Stromerzeugungsabschnitt 12 im Bezug auf den Betrieb des Verbrauchers LD in der Vorrichtung DVC abgeschaltet. Anschließend wird die Zufuhr des elektrischen Verbraucherbetriebsstroms zur Vorrichtung DVC gestoppt, worauf das Stromversorgungssystem 301 und die Vorrichtung DVC wieder in die oben beschriebene Bereitschaftsbetriebsart eintreten.
  • Wie es oben erläutert wurde, können gemäß dem Stromversorgungssystem dieser Ausführungsform, ähnlich wie bei der ersten Ausführungsform die Steuerung zum Zuführen und Stoppen des elektrischen Stroms, der ein vorbestimmter elektrischer Betriebsstrom sein kann, und die Steuerung zum Einstellen einer Menge des zu erzeugenden elektrischen Stroms in Übereinstimmung mit dem Betriebszustand der Vorrichtung (des Verbrauchers) in Kraft gesetzt werden, die mit dem Stromversorgungssystem verbunden ist, und insbesondere kann der Stromerzeugungsabschnitt 12 den Stromerzeugungsbetrieb nur in einer Periode der Betriebsart ausführen, in der die Vorrichtung DVC normal betrieben werden kann. Daher kann der Stromerzeugungsbrennstoff effizient verbraucht und die elektro motorische Kraft für lange Zeit aufrechterhalten werden. Demzufolge ist es möglich, das Stromversorgungssystem anzugeben, das die elektrische Charakteristik realisieren kann, die im wesentlichen äquivalent zu jener der chemischen Allzweckzelle ist, weniger Belastung für die Umwelt darstellt und eine extrem hohe Energienutzungseffizienz hat.
  • Wenngleich bei dieser Ausführungsform die Beschreibung einer bidirektionalen Informationsmeldung gegeben wurde, bei der die Verbraucherbetriebsinformationen von der Vorrichtung DVC zum Stromversorgungssystem und die Stromerzeugungsbetriebsinformationen vom Stromversorgungssystem zur Vorrichtung DVC gemeldet werden, ist die vorliegende Erfindung nicht darauf beschränkt. Der elektrische Verbraucherbetriebsstrom gemäß dem Betriebszustand des Verbrauchers kann im Stromversorgungssystem (Stromerzeugungsmodul) erzeugt und ausgegeben werden, indem wenigstens eine Einweg-Informationsmeldung ausgeführt wird, bei der die Verbraucherbetriebsinformationen von der Vorrichtung DVC dem Stromversorgungssystem gemeldet werden.
  • [Dritte Ausführungsform]
  • Eine dritte Ausführungsform des Stromerzeugungsmoduls, das beim Stromversorgungssystem gemäß der vorliegenden Erfindung Verwendung findet, wird nun unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.
  • 43 ist ein Blockschaltbild, das eine dritte Ausführungsform des Stromerzeugungsmoduls darstellt, das beim Stromversorgungssystem gemäß der vorliegenden Erfindung Verwendung findet. Wenngleich hier, ähnlich wie bei der zweiten Ausführungsform, eine Beschreibung des Aufbaus erfolgt, bei dem vorbestimmte Informationen zwischen dem Stromversorgungssystem und der Vorrichtung ausgetauscht werden, mit der das Stromversorgungssystem durch den Anschlussabschnitt ELx verbunden ist, erübrigt es sich zu sagen, dass ein Aufbau möglich ist, bei dem das Stromversorgungssystem mit der Vorrichtung lediglich durch die Elektrodenanschlüsse (der positive Elektrodenanschluss und der negative Elektrodenanschluss) verbunden ist und keine spezielle Meldung zwischen dem Stromversorgungssystem und der Vorrichtung, ähnlich wie bei der ersten Ausführungsform, ausgeführt wird. Weiterhin kennzeichnen ähnliche Bezugszeichen Elemente, die zu jenen in der oben erwähnten ersten und zweiten Ausführungsform äquivalent sind, wodurch deren Beschreibung vereinfacht oder auf diese verzichtet wird.
  • Bei den Stromerzeugungsmodulen 10A und 10B gemäß der ersten und zweiten Ausführungsform erfolgte die Beschreibung eines Aufbaus, bei dem der Stromerzeugungsbrennstoff FL, der im Teilstromversorgungsabschnitt 11 verwendet wird, direkt aus dem Stromversorgungssystem 301 als Ausstoß ausgegeben wird oder der Stromerzeugungsbrennstoff FL durch die später zu beschreibende Nebenprodukt-Sammeleinrichtung gesammelt wird. Beim Stromerzeugungsmodul 10C gemäß dieser Ausführungsform wird jedoch, wenn ein spezieller Brennstoffbestandteil, wie etwa Wasserstoff oder eine Wasserstoffverbindung, enthalten ist, selbst wenn der Stromerzeugungsbetrieb im Teilstromversorgungsabschnitt 11 eine Änderung des Bestandteils als eine Verbindung des Stromerzeugungsbrennstoffes beinhaltet oder nicht beinhaltet, der Stromerzeugungsbrennstoff FL, der im Teilstromversorgungsabschnitt 11 verwendet wird, als Stromerzeugungsbrennstoff im Stromerzeugungsabschnitt 12 direkt wiederverwendet oder wiederverwendet, indem ein spezieller Brennstoffbestandteil extrahiert wird.
  • Insbesondere enthält, wie in 43 gezeigt, das Stromerzeugungsmodul 10C gemäß dieser Ausführungsform: einen Stromversorgungsabschnitt 11 mit dem Aufbau und der Funktion, die jenen der oben beschriebenen zweiten Ausführungsform (siehe 32) gleichen; einen Stromerzeugungsabschnitt 12; einen Betriebssteuerabschnitt 13; einen Ausgangssteuerabschnitt 14; einen Startsteuerabschnitt 15; einen Spannungsüberwachungsabschnitt 16 und einen Elektrodenabschnitt ELx. Insbesondere ist das Stromerzeugungsmodul 10C derart eingerichtet, dass der gesamte oder ein Teil des Stromerzeugungsbrennstoffes, der zum Erzeugen elektrischen Stroms im Teilstromversorgungsabschnitt 11 verwendet wird (der aus Gründen der Einfachheit als "Ausstoßbrennstoffgas" bezeichnet wird), dem Stromerzeugungsabschnitt 12 durch den Ausgangsteuerabschnitt 14 zugeführt werden kann, ohne aus dem Stromerzeugungsmodul 10C ausgegeben zu werden.
  • Der Teilstromversorgungsabschnitt 11, der bei dieser Ausführungsform verwendet wird, hat einen Aufbau, der in der Lage ist, einen vorbestimmten elektrischen Strom (zweiten elektrischen Strom) zu erzeugen und auszugeben, ohne dass ein Brennstoffbestandteil des Stromerzeugungsbrennstoffes FL verbraucht und umgewandelt wird, der von der Brennstoffgruppe 20 durch den I/F-Abschnitt 30 zugeführt wird (beispielsweise die Stromerzeugungsvorrichtung, die beim zweiten, dritten, fünften oder siebten Konstruktionsbeispiel bei der oben beschriebenen ersten Ausführungsform gezeigt ist), oder einen Aufbau zum Erzeugen des Ausstoßbrennstoffgases, das einen Brennstoffbestandteil enthält, der für den Stromerzeugungsbetrieb im Stromerzeugungsabschnitt 12 verwendet werden kann, selbst wenn der Brennstoffbestandteil des Stromerzeugungsbrennstoffes FL verbraucht und umgewandelt wird (beispielsweise die Stromerzeugungsvorrichtung, die beim vierten oder sechsten Konstruktionsbeispiel der oben beschriebenen ersten Ausführungsform gezeigt ist).
  • Im Falle der Verwendung der Stromerzeugungsvorrichtung, die beim ersten bis sechsten Konstruktionsbeispiel der oben erwähnten ersten Ausführungsform als Stromerzeugungsabschnitt 12 verwendet wird, wird als Stromerzeugungsbrennstoff FL, der in die Brennstoffzelle 20 gefüllt ist, eine Brennstoffsubstanz verwendet, die entzündbar oder brennbar ist, wie etwa ein Flüssigbrennstoff auf Alkoholbasis, wie Methanol, Ethanol oder Butanol, oder ein verflüssigter Brennstoff, der aus einem Kohlenwasserstoff besteht, wie etwa Dimethyläther, Isobutan oder Naturgas, oder ein Gasbrennstoff, wie etwa Wasserstoffgas.
  • Das heißt der flüssige Brennstoff oder der verflüssigte Brennstoff ist eine Flüssigkeit, wenn er in die Brennstoffgruppe 20 unter bestimmten Einfüllbedingungen (Temperatur, Druck und dergleichen) eingefüllt ist. Ein derartiger Brennstoff wird zu einem Brennstoffgas mit hohem Druck verdampft, wenn eine Verschiebung zu vorbestimmten Umgebungsbedingungen, wie etwa einer herkömmlichen Temperatur oder einem herkömmlichen Druck, zum Zeitpunkt der Zufuhr zum Teilstromversorgungsabschnitt 11 erfolgt. Wenn zudem der Gasbrennstoff mit einem vorbestimmten Druck komprimiert wird, mit dem er in die Brennstoffgruppe 20 eingefüllt und dem Teilstromversorgungsabschnitt 11 zugeführt werden soll, wird er zu Brennstoffgas, das den hohen Druck gemäß dem Einfülldruck aufweist. Demzufolge kann nach Erzeugen elektrischen Stroms (zweiten elektrischen Stroms) aus einem derartigen Stromerzeugungsbrennstoff FL beispielsweise unter Verwendung der Druckenergie des Brennstoffgases im Teilstromversorgungsabschnitt 11, elektrischer Strom (erster elektrischer Strom) durch die elektrochemische Reaktion, die Verbrennungsreaktion oder dergleichen mit Hilfe des Ausstoßbrennstoffgases vom Teilstromversorgungsabschnitt 11 im Stromerzeugungsabschnitt 12 erzeugt werden.
  • [Vierte Ausführungsform]
  • Eine vierte Ausführungsform des Stromerzeugungsmoduls, das beim Stromversorgungssystem gemäß der vorliegenden Erfindung Verwendung findet, wird nun unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.
  • 44 ist ein Blockschaltbild, das eine vierte Ausführungsform des Stromerzeugungsmoduls darstellt, das beim Stromversorgungssystem gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet wird. Wenngleich hier eine Beschreibung eines Aufbaus erfolgt, bei dem vorbestimmte Informationen zwischen dem Stromversorgungssystem und der Vorrichtung ausgetauscht werden, mit der das Stromversorgungssystem verbunden ist, ähnlich wie es bei der zweiten und dritten Ausführungsform der Fall ist, die oben erwähnt wurden, kann der Aufbau (der Aufbau, der in Verbindung mit der ersten Ausführungsform beschrieben wurde) eingerichtet sein, bei dem ein spezieller Austausch zwischen dem Stromversorgungssystem und der Vorrichtung nicht ausgeführt wird. Weiterhin kennzeichnen ähnliche Bezugszeichen Teile, die zu jenen der oben erwähnten ersten bis dritten Ausführungsform äquivalent sind, wodurch deren Beschreibung vereinfacht oder auf diese verzichtet wird.
  • Was die Stromerzeugungsmodule 10A und 10B gemäß der ersten bis dritten Ausführungsform angeht, die oben erwähnt wurden, so erfolgte eine Beschreibung der Verwendung des Aufbaus als Teilstromversorgungsabschnitt 11, bei dem ein vorbestimmter elektrischer Strom (zweiter elektrischer Strom) fortwäh rend autonom mit Hilfe des Stromerzeugungsbrennstoffes erzeugt wird, der von den Brennstoffgruppen 20A und 20B zugeführt wird. Das Stromerzeugungsmodul gemäß dieser Ausführungsform hat jedoch den Aufbau, bei dem der Teilstromversorgungsabschnitt 11 fortwährend autonom einen vorbestimmten elektrischen Strom ohne den Stromerzeugungsbrennstoff FL erzeugt, der in die Brennstoffgruppe gefüllt ist.
  • Insbesondere, wie es in 44 gezeigt ist, enthält das Stromerzeugungsmodul 10D gemäß dieser Ausführungsform: einen Stromerzeugungsabschnitt 12 mit einem Aufbau und einer Funktion, die jenen in der zweiten Ausführungsform (siehe 32) gleichen, die oben erwähnt wurde; einen Betriebssteuerabschnitt 13; einen Ausgangssteuerabschnitt 14; Startsteuerabschnitt 15; einen Spannungsüberwachungsabschnitt 16 und einen Elektrodenabschnitt ELx und hat zudem einen Teilstromversorgungsabschnitt 11 zum fortwährenden autonomen Erzeugen vorbestimmten elektrischen Stroms (zweiten elektrischen Stroms) ohne die Verwendung des Stromerzeugungsbrennstoffes FL, der in die Brennstoffgruppe gefüllt ist.
  • Als konkreter Aufbau des Teilstromversorgungsabschnittes 11 ist es möglich, in exzellenter Weise beispielsweise einen Aufbau zu verwenden, der die thermoelektrische Umwandlung auf der Basis einer Temperaturdifferenz im Umkreis des Stromversorgungssystems 301 nutzt (Temperaturdifferenz-Stromerzeugung), wie auch einen Aufbau, der die photoelektrische Umwandlung auf der Basis der Lichtenergie nutz, die von außen in das Stromversorgungssystem 301 eintritt (Photovoltaikerzeugung).
  • Ein konkretes Beispiel des Teilstromversorgungsabschnittes 11 wird nun im folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.
  • (Erstes Konstruktionsbeispiel einen Nicht-Brennstoff-Teilstromversorgungsabschnittes)
  • 45A und 45B sind schematische Konstruktionsansichten, die ein erstes Kon struktionsbeispiel des Teilstromversorgungsabschnittes darstellen, der beim Stromerzeugungsmodul gemäß dieser Ausführungsform verwendet werden kann.
  • Beim ersten Konstruktionsbeispiel als konkretes Beispiel hat der Teilstromversorgungsabschnitt 11S einen Aufbau als Stromerzeugungsvorrichtung zum Erzeugen elektrischen Stroms durch thermoelektrische Umwandlungs-Stromerzeugung unter Nutzung einer Temperaturdifferenz im Umkreis innerhalb und außerhalb des Stromversorgungssystems 301.
  • Wie in 45A dargestellt, hat der Teilstromversorgungsabschnitt 11S gemäß dem ersten Konstruktionsbeispiel beispielsweise einen Aufbau eines Temperaturdifferenz-Stromgenerators, enthaltend: einen ersten Temperaturhalteabschnitt 311, der an einem Ende des Stromversorgungssystems 301 angebracht ist; einen zweiten Temperaturhalteabschnitt 312, der am anderen Ende des Stromversorgungssystems 301 angebracht ist, und ein thermoelektrisches Umwandlungselement 313, dessen eines Ende mit dem ersten Temperaturhalteabschnitt 311 verbunden ist und dessen anderes Ende mit dem zweiten Temperaturhalteabschnitt 312 verbunden ist. Hier sind der erste und der zweite Temperaturhalteabschnitt 311 und 312 derart beschaffen, dass ihre Wärmemengen zu einer gegebenen Zeit in Übereinstimmung mit einem Temperaturzustand des Umkreises innerhalb und außerhalb des Stromversorgungssystems 301 variieren, wobei ihre Anordnungspositionen so eingerichtet sind, dass sich Temperaturen im ersten und im zweiten Temperaturhalteabschnitt 311 und 312 voneinander unterscheiden.
  • Insbesondere ist es beispielsweise möglich, den Aufbau zu verwenden, bei dem ein beliebiger des ersten und des zweiten Temperaturhalteabschnittes 311 und 312 fortwährend der Außenluft oder der Atmosphäre durch einen Öffnungsabschnitt oder dergleichen (nicht gezeigt) in der Vorrichtung DVC ausgesetzt ist, an der das Stromversorgungssystem 310 angebracht ist, so dass er auf einer unveränderlichen Temperatur gehalten werden kann. Weiterhin hat das thermoelektrische Umwandlungselement 313 den Aufbau, der zu jenem äquivalent ist, der im vierten Konstruktionsbeispiel (siehe 8B) bei der oben beschriebenen ersten Ausführungsform dargestellt ist. Was den Aufbau des Stromversorgungsabschnitt 11S angeht, der den Temperaturdifferenz-Stromgenerator hat, so kann der Teilstromversorgungsabschnitt 11S bei dieser Ausführungsform ebenfalls auf kleinem Raum durch Anwenden der Mikromaschinen-Herstellungstechnik integriert und ausgebildet sein, ähnlich wie beim Aufbau der oben beschriebenen Ausführungsformen.
  • Beim Teilstromversorgungsabschnitt 11S mit einem derartigen Aufbau, wird, wie es in 45B gezeigt ist, wenn ein Temperaturgradient zwischen dem ersten und dem zweiten Temperaturhalteabschnitt 311 und 312 mit einer Verzerrung der Temperaturverteilung in der Umgebung des Stromversorgungssystems 301 erzeugt wird, die elektromotorische Kraft gemäß der thermischen Energie, die man aus dem Temperaturgradienten erhält, durch den Seebeck-Effekt im thermoelektrischen Umwandlungselement 313 erzeugt, wodurch elektrischer Strom erzeugt wird.
  • Durch Verwendung der Stromerzeugungsvorrichtung mit einem derartigen Aufbau beim Teilstromversorgungsabschnitt wird somit vorbestimmter elektrischer Strom fortwährend autonom durch den Teilstromversorgungsabschnitt 11S erzeugt, solange es eine Verzerrung der Temperaturverteilung in der Umgebung des Stromversorgungssystems 301 gibt, wobei dieser jedem Aufbau innerhalb und außerhalb des Stromversorgungssystems 301 zugeführt werden kann. Da darüber hinaus gemäß diesem Aufbau der gesamte Stromerzeugungsbrennstoff FL, der in die Brennstoffgruppe 20 gefüllt ist, zur Erzeugung elektrischen Stroms (ersten elektrischen Stroms) im Stromerzeugungsabschnitt 12 verwendet werden kann, kann der Stromerzeugungsbrennstoff effizient genutzt und der elektrische Strom als Verbraucherbetriebsstrom der Vorrichtung DVC für eine lange Zeitdauer zugeführt werden.
  • Obwohl ein Temperaturdifferenz-Stromgenerator zum Erzeugen elektrischen Stroms im Bezug auf eine Verzerrung der Temperaturverteilung in der Umgebung durch den Seebeck-Effekt bei diesem Konstruktionsbeispiel erläutert wurde, ist die vorliegende Erfindung nicht darauf beschränkt und kann einen Aufbau zum Erzeugen elektrischen Stroms auf der Basis des thermoelektrischen Emissionsphänomens haben, bei dem freie Elektronen von einer Metallfläche abgegeben werden, indem das Metall erwärmt wird.
  • (Zweites Konstruktionsbeispiel des Nicht-Brennstoff-Teilstromversorgungsabschnittes)
  • 46A und 46B sind schematische Konstruktionsansichten, die ein zweites Konstruktionsbeispiel des Teilstromversorgungsabschnittes 11T zeigen, das beim Stromerzeugungsmodul gemäß dieser Ausführungsform verwendet werden kann.
  • Beim zweiten Konstruktionsbeispiel als konkretes Beispiel hat der Teilstromversorgungsabschnitt einen Aufbau als Stromerzeugungsvorrichtung zum Erzeugen elektrischen Stroms durch photoelektrische Umwandlungs-Stromerzeugung mit Nutzung der Lichtenergie, die von außerhalb des Stromversorgungssystems 301 eintritt.
  • Wie in 46A dargestellt, bildet der Teilstromversorgungsabschnitt 11T gemäß dem ersten Konstruktionsbeispiel beispielsweise eine bekannte fotoelektrische Umwandlungszelle (Solarzelle), die einen P-Typ-Halbleiter 321 und einen N-Typ-Halbleiter 322 aufweist, die miteinander verbunden sind.
  • Wenn auf eine derartige fotoelektrische Umwandlungszelle Licht (Lichtenergie) LT mit einer vorbestimmten Wellenlänge strahlt, werden elektronpositive Lochpaare in der Nähe eines p-n-Verbindungsabschnittes 323 durch den fotovoltaischen Effekt erzeugt, wobei Elektronen (–), die durch das elektrische Feld in der fotoelektrischen Umwandlungszelle polarisiert werden, zum n-Typ-Halbleiter 322 driften, während positive Löcher (+) zum p-Typ-Halbleiter 321 driften und eine elektromotorische Kraft zwischen den Elektroden (zwischen den Ausgangsanschlüssen Oe und Of) erzeugt wird, die jeweils am p-Typ-Halbleiter und am n-Typ-Halbleiter angebracht sind, wodurch elektrischer Strom erzeugt wird.
  • Da hier im allgemeinen der Aufnahmeraum für eine Zelle (oder einer Stromversorgungseinheit) in einer bestehenden Vorrichtung an einer Stelle eingerichtet ist, an der die Lichtenergie (insbesondere der Sonnenstrahl oder das Beleuchtungslicht) auf der Rückseite oder dergleichen der Vorrichtung schwer eintreten kann, oder dieser Raum einen Aufbau hat, um die Zelle vollständig in der Vorrichtung aufzunehmen, besteht die Möglichkeit, dass das Licht nicht in ausreichendem Maße in den Teilstromversorgungsabschnitt eintreten kann. Für den Fall, dass das Stromversorgungssystem 301, an dem der Teilstromversorgungsabschnitt 11T gemäß diesem Konstruktionsbeispiel angebracht ist, bei der Vorrichtung DVC verwendet wird, ist es somit, wie in 46B gezeigt, erforderlich, einen Aufbau zu verwenden, bei dem die minimale Lichtenergie (Licht LT, das eine vorbestimmte Wellenlänge hat), die für die Erzeugung eines vorbestimmten elektrischen Stroms im Teilstromversorgungsabschnitt 11T notwendig ist, eintreten kann, indem der Aufbau derart eingerichtet ist, dass ein Öffnungsabschnitt oder -abschnitte HL im voraus an der Vorrichtung DVC ausgebildet sind, oder einen Aufbau, bei dem ein Gehäuse der Vorrichtung DVC durch ein transparentes oder halbtransparentes Element ausgebildet ist, so dass wenigstens der Teilstromversorgungsabschnitt 11 oder das Stromerzeugungsmodul 10C freiliegen können.
  • Durch Verwendung der Stromerzeugungsvorrichtung mit einem derartigen Aufbau beim Teilstromversorgungsabschnitt kann somit ein vorbestimmter elektrischer Strom fortwährend autonom durch den Teilstromversorgungsabschnitt 11T erzeugt und jedem Aufbau innerhalb und außerhalb des Stromversorgungssystems 301 zugeführt werden, so lange die Vorrichtung in einer Umgebung verwendet wird, in der vorbestimmte Lichtenergie eintreten kann, wie etwa in Gebäuden oder im Freien. Da darüber hinaus gemäß diesem Aufbau der gesamte Stromerzeugungsbrennstoff FL, der in die Brennstoffgruppe 20 gefüllt ist, zur Erzeugung elektrischen Stroms (ersten elektrischen Stroms) im Stromerzeugungsabschnitt 12 verwendet werden kann, kann der Stromerzeugungsbrennstoff Wirkungsvoll verwendet werden.
  • Wenngleich bei diesem Konstruktionsbeispiel in 46B lediglich der grundlegende Aufbau der fotoelektrischen Umwandlungszelle (Solarzelle) beschrieben wurde, ist die vorliegende Erfindung nicht darauf beschränkt, und es kann ein Aufbau auf der Basis einer beliebigen anderen Konfiguration oder eines anderen Prinzips verwendet werden, die eine größere Stromerzeugungseffizienz haben.
  • <Nebenprodukt-Sammeleinrichtung>
  • Eine Nebenprodukt-Sammeleinrichtung, die beim Stromversorgungssystem gemäß jeder Ausführungsform verwendet werden kann, die oben erwähnt wurde, wird nun unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.
  • 47 ist ein Blockschaltbild, das eine Ausführungsform einer Nebenprodukt-Sammeleinrichtung darstellt, die bei der vorliegenden Erfindung verwendet werden kann. Obwohl hier, ähnlich wie bei der zweiten bis vierten Ausführungsform, eine Beschreibung des Aufbaus erfolgt, bei dem vorbestimmte Informationen zwischen dem Stromversorgungssystem und der Vorrichtung ausgetauscht werden, mit der das Stromversorgungssystem verbunden ist, kann ein Aufbau verwendet werden, bei dem spezielle Informationen zwischen dem Stromversorgungssystem und der Vorrichtung nicht ausgetauscht werden (Aufbau der in Verbindung mit der ersten Ausführungsform beschrieben wurde). Darüber hinaus kennzeichnen ähnliche Bezugszeichen Teile, die zu jenen in jeder Ausführungsform, die zuvor beschrieben wurde, äquivalent sind, wodurch deren Beschreibung vereinfacht oder auf diese verzichtet wird.
  • Wenn bei jeder der oben beschriebenen Ausführungsformen als Stromerzeugungsabschnitt 12 oder als Teilstromversorgungsabschnitt 11 der Aufbau zum Erzeugen eines vorbestimmten elektrischen Stroms mit der elektrochemischen Reaktion oder der Verbrennungsreaktion unter Verwendung des Stromerzeugungsbrennstoffes FL, der in die Brennstoffgruppe 20E gefüllt ist (der Stromerzeugungsabschnitt oder der Teilstromerzeugungsabschnitt, der in jeder der oben erwähnten Konstruktionsbeispiel gezeigt ist), verwendet wird, kann ein Nebenprodukt neben dem elektrischen Strom ausgegeben werden. Da ein derartiges Nebenprodukt eine Substanz, die eine Umweltzerstörung bewirken kann, wenn sie an die Umwelt abgegeben wird, oder eine Substanz enthalten kann, die in manchen Fällen Ursache der Fehlfunktion der Vorrichtung sein kann, an der das Stromversorgungssystem angebracht ist, wird es bevorzugt, einen Aufbau zu ver wenden, der eine Nebenprodukt-Sammeleinrichtung enthält, wie sie im folgenden beschrieben wird, da eine Emission eines derartigen Nebenproduktes so weit wie möglich verringert werden muss.
  • Beim Stromerzeugungsmodul 10E, der Brennstoffgruppe 20E und dem I/F-Abschnitt 30E, die den Aufbau und die Funktionen haben, die zu jenen der oben beschriebenen Ausführungsformen äquivalent sind, hat, wie in 47 dargestellt, die Nebenprodukt-Sammeleinrichtung, die beim Stromversorgungssystem gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet werden kann, einen Aufbau, bei dem beispielsweise ein Trennsammelabschnitt 17 zum Sammeln des gesamten Nebenproduktes oder eines Teils desselben, das zum Zeitpunkt der Erzeugung des elektrischen Stroms im Stromerzeugungsabschnitt 12 erzeugt wird, im Stromerzeugungsmodul 10E vorgesehen ist und ein Sammelaufnahmeabschnitt 21 zum Aufnehmen des gesammelten Nebenproduktes in der Brennstoffgruppe 20E vorgesehen ist. Wenngleich nur der Fall im Detail beschrieben ist, bei dem das Nebenprodukt, das im Stromerzeugungsabschnitt 12 erzeugt wird, gesammelt wird, erübrigt es sich zu sagen, dass ein derartiger Aufbau in ähnlicher Weise beim Teilstromversorgungsabschnitt 11 verwendet werden kann.
  • Der Trennsammelabschnitt 17 hat den Aufbau, der in jeder der vorangehenden Ausführungsformen beschrieben ist. Beim Stromerzeugungsabschnitt 12 (der Teilstromversorgungsabschnitt 11 kann enthalten sein) zum Erzeugen elektrischen Stroms, der der Verbraucherbetriebsstrom (Spannung/elektrischer Strom) im Bezug auf die Vorrichtung DVC sein kann, an der das Stromversorgungssystem 301 angebracht ist, trennt der Trennsammelabschnitt 17 ein Nebenprodukt, das zum Zeitpunkt der Erzeugung des elektrischen Stroms erzeugt wird, oder einen speziellen Bestandteil im Nebenprodukt und führt ihn dem Sammelaufnahmeabschnitt 21, der sich in der Brennstoffgruppe 20E befindet, durch einen Nebenproduktsammelweg zu, der sich im I/F-Abschnitt 30E befindet.
  • Beim Stromerzeugungsabschnitt 12 (der Teilstromversorgungsabschnitt 11 kann enthalten sein), bei dem jede der zuvor genannten Ausführungsformen verwendet wird, werden als Nebenprodukt, das zum Zeitpunkt der Erzeugung von elektrischem Strom entsteht, Wasser (H2O), Stickoxid (NOx), Schwefeloxid (SOx) und andere in ihrer Gesamtheit oder zum Teil oder lediglich ein bestimmter Bestandteil durch den Trennsammelabschnitt 17 gesammelt und dem Nebenprodukt-Sammelweg zugeführt. Daneben kann, wenn sich das gesammelte Nebenprodukt in einem flüssigen Zustand befindet, der Kapillareffekt genutzt werden, um automatisch das Nebenprodukt aus dem Trennsammelabschnitt 17 dem Sammelaufnahmeabschnitt 21 zuzuführen, indem der Nebenprodukt-Sammelweg derart ausgebildet ist, dass sich dessen Innendurchmesser kontinuierlich ändern kann.
  • Weiterhin befindet sich der Sammelaufnahmeabschnitt 21 im Inneren oder in einem Teil der Brennstoffgruppe 20E und ist derart eingerichtet, dass er in der Lage ist, das Nebenprodukt, das durch den Trennsammelabschnitt 17 gesammelt wird, nur dann zuzuführen und aufzunehmen, wenn die Brennstoffgruppe 20E mit dem Stromerzeugungsmodul 10E verbunden ist. Das heißt, beim Stromversorgungssystem, das derart eingerichtet ist, dass die Brennstoffgruppe 20E am Stromerzeugungsmodul 10E ohne Einschränkung angebracht und davon gelöst werden kann, kann, wenn die Brennstoffgruppe 20E vom Stromerzeugungsmodul 10E getrennt ist, das Nebenprodukt oder ein bestimmter Bestandteil, der gesammelt und aufgenommen wird, fest oder irreversibel im Sammelaufnahmeabschnitt 21 aufgenommen werden, so dass das Nebenprodukt oder ein bestimmter Bestandteil aus der Brennstoffgruppe 20E nicht austreten oder aus dieser abgegeben werden können.
  • Hier kann, wie oben beschrieben, für den Fall, dass Wasser (H2O), Stickoxid (NOx) oder Schwefeloxid (SOx) als Nebenprodukt durch die Stromerzeugung im Stromerzeugungsabschnitt 12 entstehen, da sich Wasser (H2O) bei normaler Temperatur unter normalem Druck in flüssigem Zustand befindet, das Nebenprodukt ausgezeichnet dem Sammelaufnahmeabschnitt 21 durch den Nebenprodukt-Sammelweg zugeführt werden. Für den Fall eines Nebenproduktes, wie etwa Stickoxid (NOx) oder Schwefeloxid (SOx), dessen Verdampfungspunkt unter einer normalen Temperatur bei normalem Druck liegt und das sich im Gaszustand befindet, kann, da die Möglichkeit besteht, dass sich dessen kubisches Volumen übermäßig ausdehnt und eine vorbestimmte Kapazität des Sammelaufnahmeabschnittes 21 überschreitet, das gesammelte Nebenprodukt verflüssigt und sein kubisches Volumen verringert werden, indem der Luftdruck im Trennsammelabschnitt 17 und im Sammelaufnahmeabschnitt 21 erhöht wird, wodurch das Nebenprodukt im Nebenprodukt-Aufnahmeabschnitt 21 aufgenommen wird.
  • Als konkreten Aufbau des Sammelaufnahmeabschnittes 21 ist es somit möglich, in exzellenter Weise einen Aufbau zu verwenden, der beispielsweise in der Lage ist, das gesammelte Nebenprodukt oder einen bestimmten Bestandteil irreversibel zu absorbieren, zu absorbieren und zu fixieren oder zu fixieren, wie etwa einen Aufbau, bei dem das absorbierende Polymer in den Sammelaufnahmeabschnitt 21 gefüllt ist, oder einen Aufbau, der eine Sammelmaterial-Austrittsverhinderungseinrichtung, wie etwa ein Steuerventil enthält, das sich durch den Innendruck des Sammelaufnahmeabschnittes 21 oder den physikalischen Druck einer Feder oder dergleichen schließt, ähnlich wie bei der oben beschriebenen Brennstoffaustritts-Verhinderungseinrichtung, die Bestandteil der Brennstoffgruppe 20 ist.
  • Beim Stromversorgungssystem, das mit der Nebenproduktsammeleinrichtung ausgestattet ist, die einen derartigen Aufbau hat, werden bei Verwendung einer Brennstoffreformier-Brennstoffzelle als Stromerzeugungsabschnitt 12, wie es in 19 dargestellt ist, Kohlendioxid (CO2), das zusammen mit Wasserstoffgas (H2) erzeugt wird, das bei der Dampfreformierreaktion, der Wasserverschiebungsreaktion und der gewählten Oxidationsreaktion (siehe die chemischen Gleichungen (1) bis (3)) im Brennstoffreformierabschnitt 210a entsteht, und Wasser (H2O), das zusammen mit der Erzeugung von elektrischem Strom (erstem elektrischem Strom), der bei der elektrochemischen Reaktion beteiligt ist (siehe die chemischen Gleichungen (6) und (7)), im Brennstoffzellenabschnitt 210b erzeugt wird, aus dem Stromerzeugungsabschnitt 12 als Nebenprodukte ausgegeben. Da jedoch eine Menge von Kohlendioxid (CO2), die zugeführt werden soll, sehr klein ist und beinahe kein Einfluss auf die Vorrichtung besteht, wird es aus dem Stromversorgungssystem als nicht gesammelte Substanz ausgegeben, wohingegen Wasser (H2O) oder dergleichen durch den Trennsammelabschnitt 17 gesammelt wird. Anschließend wird es dem Sammelaufnahmeabschnitt 21 in der Brennstoffgruppe 20E durch den Nebenproduktsammelweg unter Ausnutzung des Kapillareffektes zugeführt und irreversibel beispielsweise im Sammelaufnahmeabschnitt 21 aufgenommen.
  • Da die elektrochemische Reaktion (chemische Gleichungen (2) und (3)) im Stromerzeugungsabschnitt 12 (Brennstoffzellenabschnitt) bei einer Temperatur von etwa 60 bis 80°C fortschreitet, wird hier Wasser (H2O), das im Stromerzeugungsabschnitt 12 erzeugt wird, in einem im wesentlichen dampfförmigen (gasförmigen) Zustand ausgestoßen. Somit verflüssigt der Trennsammelabschnitt 17 lediglich einen Wasserbestandteil beispielsweise durch Kühlen des Dampfes, der vom Stromerzeugungsabschnitt 12 ausgegeben wird, oder durch Aufwenden von Druck und trennt ihn von den Gasbestandteilen, wodurch dieser Bestandteil gesammelt wird.
  • Bei dieser Ausführungsform erfolgte eine Beschreibung für den Fall, bei dem die Brennstoffreformier-Brennstoffzelle als Aufbau des Stromerzeugungsabschnittes 12 verwendet und Methanol (CH3OH) als Stromerzeugungsbrennstoff eingesetzt wird. Daher kann das Trennen und Sammeln eines bestimmten Bestandteils (nämlich Wasser) im Trennsammelabschnitt 17 relativ einfach realisiert werden, wenn der Großteil des Nebenproduktes, der bei der Stromerzeugung beteiligt ist, Wasser (H2O) ist und zudem eine geringe Menge Kohlendioxid (CO2) aus dem Stromversorgungssystem ausgegeben wird. Wenn jedoch eine andere Substanz als Methanol als Stromerzeugungsbrennstoff verwendet wird, oder wenn ein anderer Aufbau als die Brennstoffzelle als Stromerzeugungsabschnitt 12 benutzt wird, kann in manchen Fällen eine relativ große Menge Kohlendioxid (CO2), Stickoxid (NOx), Schwefeloxid (SOx) oder dergleichen zusammen mit Wasser (H2O) erzeugt werden.
  • Nach dem Trennen beispielsweise von Wasser als Flüssigkeit aus einem anderen speziellen Gasbestandteil (Kohlendioxid oder dergleichen), der in großen Mengen im Trennsammelabschnitt 17 erzeugt wird, durch das oben beschriebene Trennverfahren, können diese zusammen oder einzeln in einem einzigen oder mehreren Sammelaufnahmeabschnitten 21 aufgenommen werden, die sich in der Brennstoffgruppe 20E befinden.
  • Da, wie oben beschrieben, gemäß dem Stromversorgungssystem, bei dem die Nebenprodukt-Sammeleinrichtung gemäß dieser Ausführungsform Verwendung findet, die Ausgabe oder das Austreten des Nebenproduktes aus dem Stromversorgungssystem unterdrückt werden kann, indem im Sammelhalteabschnitt 21, der sich in der Brennstoffgruppe 20E befindet, wenigstens ein Bestandteil des Nebenproduktes irreversibel aufgenommen wird, das bei der Erzeugung elektrischen Stroms durch das Stromerzeugungsmodul 10E entsteht, kann eine Fehlfunktion oder eine Beeinträchtigung der Vorrichtung infolge des Nebenproduktes (wie etwa Wasser) verhindert werden. Zudem kann durch Sammeln des Nebenproduktes in der Brennstoffgruppe 20E das Nebenprodukt in geeigneter Weise durch ein Verfahren verarbeitet werden, das die Umwelt nicht belastet, wodurch eine Verschmutzung der Umwelt oder eine globale Erwärmung durch das Nebenprodukt (wie etwa Kohlendioxid) verhindert wird.
  • Das Nebenprodukt, das durch das oben beschriebene Trennsammelverfahren gesammelt wird, wird irreversibel im Sammelaufnahmeabschnitt durch den folgen Vorgang aufgenommen.
  • 48A bis 48C sind Ansichten, die den Vorgang zum Aufnehmen des Nebenproduktes durch die Nebenprodukt-Sammeleinrichtung gemäß dieser Ausführungsform zeigen. Hier kennzeichnen ähnliche Bezugszeichen Aufbauten, die äquivalent zu jenen der vorangehenden Ausführungsformen sind, wodurch deren Erläuterung vereinfacht oder auf dieses verzichtet wird.
  • Wie in 48A gezeigt, hat die Brennstoffgruppe 20 gemäß dieser Ausführungsform eine unveränderliche Kapazität und enthält: einen Brennstofffüllraum 22A, in den der Stromerzeugungsbrennstoff FL, wie etwa Methanol, geladen oder eingefüllt ist; einen Sammelaufnahmeraum 22B zum Aufnehmen eines Nebenproduktes, wie etwa Wasser, das vom Trennsammelabschnitt 17 zugeführt wird; eine Sammeltasche 23, die eine Kapazität des Sammelaufnahmeraums 22B relativ ändert und den Sammelaufnahmeabschnitt 22B vollständig vom Brennstofffüllraum 22A trennt, wie es später erläutert wird; ein Brennstoffzuführventil 24A, um dem Ausgangssteuerabschnitt 14 den Stromerzeugungsbrennstoff FL zuzuführen, der in den Brennstofffüllraum 22A eingefüllt ist; und ein Nebenprodukt-Einlassventil (Einlassanschluss) 24B, um das Nebenprodukt, das aus dem Trennsammelabschnitt 17 zugeführt wird, in den Sammelaufnahmeabschnitt 22B zu holen.
  • Wie es oben erläutert wurde, haben sowohl das Brennstoffzuführventil 24A als auch das Nebenprodukt-Einlassventil 24B einen Aufbau, der beispielsweise mit einer Funktion eines Absperrventils ausgestattet ist, so dass die Zufuhr des Stromerzeugungsbrennstoffes FL oder der Einlass des Nebenproduktes nur dann in Kraft gesetzt werden kann, wenn die Brennstoffgruppe 20 mit dem Stromerzeugungsmodul 10E durch den I/F-Abschnitt 30E verbunden ist. Anstelle die Funktion eines Absperrventils für das Nebenprodukt-Einlassventil 24B vorzusehen, wie es oben beschrieben ist, kann eine Aufbau verwendet werden, bei dem das Absorptions- (Wasserabsorptions-) Polymer oder dergleichen in den Sammelaufnahmeabschnitt 22B gefüllt ist.
  • Wenn bei der Brennstoffgruppe 20 mit einem derartigen Aufbau der Stromerzeugungsbrennstoff, der in den Brennstofffüllraum 22A gefüllt ist, dem Stromerzeugungsmodul 10E (dem Stromerzeugungsabschnitt 12, dem Teilstromversorgungsabschnitt 11) durch das Brennstoff-Zuführventil 24A zugeführt wird, wird der Vorgang zum Erzeugen eines vorbestimmten elektrischen Stroms ausgeführt und nur ein bestimmter Bestandteil (wie etwa Wasser) im Nebenprodukt, das durch den Trennsammelabschnitt 17 bei der Erzeugung des elektrischen Stroms erzeugt wird, getrennt und gesammelt. Anschließend wird er durch den Nebenprodukt-Sammelweg und das Nebenprodukt-Einlassventil 24B geholt und im Sammelaufnahmeraum 22B aufgenommen.
  • Infolgedessen wird, wie in 48B und 48C gezeigt, die Kapazität des Stromerzeugungsbrennstoffes FL, der in den Brennstofffüllraum 22A gefüllt ist, verringert und insgesamt die Kapazität eines bestimmten Bestandteils oder einer Substanz, die im Sammelaufnahmeraum 22B aufgenommen ist, erhöht. In diesem Augenblick kann durch Verwenden des Aufbaus, bei dem das absorbierende Polymer oder dergleichen in den Sammelaufnahmeraum 22B gefüllt ist, die Kapazität des Sammelaufnahmeraums 22B derart gesteuert werden, dass der Sammelaufnahmeraum 22B eine größere Kapazität als eine wesentliche Kapazität des geholten Nebenproduktes hat.
  • Was die Beziehung zwischen den Brennstofffüllräumen 22A und 22B angeht, werden somit diese Räume mit dem Vorgang zum Erzeugen elektrischen Stroms (Stromerzeugung) im Stromerzeugungsmodul 10 nicht einfach relativ vergrößert oder verkleinert, sondern der Druck auf den Stromerzeugungsbrennstoff FL, der in den Brennstofffüllraum 22A gefüllt ist, ausgeübt, indem die Sammeltasche 23 mit einem vorbestimmten Druck, wie in 48B gezeigt, in Übereinstimmung mit einer Menge des Nebenproduktes, das im Sammelaufnahmeraum 22B aufgenommen ist, nach außen gedrückt wird. Die Zufuhr des Stromerzeugungsbrennstoffes FL zum Stromerzeugungsmodul 10E kann somit in geeigneter Weise ausgeführt werden und der Stromerzeugungsbrennstoff FL, der in den Brennstofffüllraum 22A gefüllt ist, solange zugeführt werden, bis er vollständig durch das Nebenprodukt verbraucht ist, das im Sammelaufnahmeraum 22B aufgenommen ist, wie es in 48C gezeigt ist.
  • Bei dieser Ausführungsform erfolgte eine Beschreibung für den Fall, bei dem das gesamte Nebenprodukt oder ein Teil desselben, das vom Trennsammelabschnitt 17, der im zusätzlich im Stromerzeugungsmodul 10E vorgesehen ist, getrennt und gesammelt wird, in der Brennstoffgruppe 20 gesammelt und aufgenommen wird und eine nicht gesammelte Substanz aus dem Stromversorgungssystem 301 ausgegeben wird. Es kann jedoch ein Aufbau verwendet werden, bei dem das gesamte gesammelte Nebenprodukt oder ein Teil desselben (wie etwa Wasser) als Brennstoffbestandteil wieder verwendet wird, wenn elektrischer Strom im Stromerzeugungsmodul 10E (insbesondere im Stromerzeugungsabschnitt 12 und im Teilstromversorgungsabschnitt 11) erzeugt wird. Insbesondere bei dem Aufbau, bei dem die Stromerzeugungsvorrichtung, die aus einer Brennstoffzelle besteht, als Stromerzeugungsabschnitt 12 verwendet wird (der Teilstromversorgungsabschnitt 11 kann enthalten sein), wird Wasser als Teil des Nebenproduktes erzeugt. Da jedoch, wie oben beschrieben, in der Brennstoffreformier-Brennstoffzelle Wasser für die Dampfreformierreaktion oder dergl. des Stromerzeugungsbrennstoffes erforderlich ist, ist es möglich einen Aufbau einzurichten, bei dem ein Teil des Wassers im gesammelten Nebenprodukt dem Stromerzeugungsabschnitt 12 zugeführt und für eine derartige Reaktion wiederverwendet wird, wie es mit gepunkteten Pfeilen in 47 gezeigt ist (gekennzeichnet als "ge sammeltes Material für die Wiederverwendung"). Da gemäß diesem Aufbau eine Menge Wassers, das in die Brennstoffgruppe 20 im voraus eingefüllt ist, zusammen mit dem Stromerzeugungsbrennstoff FL für die Dampfreformierreaktion oder dergleichen und eine Menge eines Nebenproduktes (Wasser), das im Sammelaufnahmeabschnitt 21 aufgenommen ist, verringert werden kann, kann eine größere Menge des Stromerzeugungsbrennstoffes FL in die Brennstoffgruppe 20 mit unveränderlicher Kapazität eingefüllt sein, wodurch die Fähigkeit der elektrischen Stromversorgung als Stromversorgungssystem verbessert werden kann.
  • <Restmengenerfassungseinrichtung>
  • Die Restmengenerfassungseinrichtung für den Stromerzeugungsbrennstoff, die beim Stromversorgungssystem gemäß jeder der zuvor beschriebenen Ausführungsformen einsetzbar ist, wird nun unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.
  • 49 ist ein Blockschaltbild, das eine Ausführungsform der Restmengenerfassungseinrichtung zeigt, die beim Stromversorgungssystem gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet werden kann. Weiterhin ist 50 eine Ansicht, die einen Startbetriebszustand des Stromversorgungssystems gemäß dieser Ausführungsform zeigt; 51 eine Ansicht eines Dauerbetriebszustandes des Stromversorgungssystems gemäß dieser Ausführungsform; und 52 eine Ansicht eines Stoppbetriebszustandes des Stromversorgungssystems gemäß dieser Ausführungsform. Hier erfolgt, ähnlich wie bei der zweiten bis vierten Ausführungsform, eine Beschreibung für den Fall, dass vorbestimmte Informationen zwischen dem Stromversorgungssystem und der Vorrichtung ausgetauscht werden, mit der das Stromversorgungssystem verbunden ist. Es ist jedoch möglich, einen Aufbau zu verwenden bei dem ein spezieller Austausch zwischen dem Stromversorgungssystem und der Vorrichtung (der Aufbau, der in der ersten Ausführungsform dargestellt ist) nicht erfolgt. Weiterhin kennzeichnen ähnliche Bezugszeichen Aufbauten, die jenen bei jeder der vorgenannten Ausführungsformen äquivalent sind, wodurch deren Erläuterung vereinfacht oder auf diese verzichtet wird.
  • Wie in 49 gezeigt, hat beim Stromerzeugungsmodul 10F, der Brennstoffgruppe 20F und dem I/F-Abschnitt 30F, die den Aufbau und die Funktion haben, die zu jenen bei jeder der oben beschriebenen Ausführungsformen äquivalent sind, die Brennstoffrestmengen-Erfassungseinrichtung, die beim Stromversorgungssystem gemäß der vorliegenden Erfindung einsetzbar ist, einen Aufbau, bei dem ein Restmengenerfassungsabschnitt 18 zum Erfassen einer Menge des Stromerzeugungsbrennstoffes FL, der in der Brennstoffgruppe 20F übrig ist (Restmenge), und Ausgeben seines Restmengenerfassungssignals an den Betriebssteuerabschnitt 13 im Inneren des Stromerzeugungsmoduls 10F, des I/F-Abschnittes 30F oder der Brennstoffgruppe 20F (hier im Inneren des Stromerzeugungsmoduls 10F) vorgesehen ist.
  • Der Restmengenerfassungsabschnitt 18 wird verwendet, um eine Menge des Stromerzeugungsbrennstoffes FL zu erfassen, der in der Brennstoffgruppe 20F übrig ist. Wenn beispielsweise der Stromerzeugungsbrennstoff FL in die Brennstoffgruppe 20F in einem flüssigen Zustand eingefüllt ist, wird eine Restmenge des Stromerzeugungsbrennstoffes FL erfasst, indem eine Technik zum Messen eines Flüssigkeitspegels des Brennstoffes durch einen optischen Sensor oder dergleichen oder eine Technik zum Messen der Änderung der Abschwächung von Licht (Abdunklungsverhältnis) angewendet wird, das den Brennstoff durchlaufen hat. Anschließend wird eine Restmenge des Stromerzeugungsbrennstoffes FL, die durch den Restemengenerfassungsabschnitt 18 erfasst wird, an den Betriebssteuerabschnitt 13 als Restmengenerfassungssignal ausgegeben. Auf der Basis des Restmengenerfassungssignals gibt der Betriebssteuerabschnitt 13 ein Betriebssteuersignal zum Steuern des Betriebszustandes im Stromerzeugungsabschnitt 12 an den Ausgangssteuerabschnitt 14 aus und gibt Informationen, die eine Restmenge des Stromerzeugungsbrennstoffes betreffen, an den Controller CNT aus, der in der Vorrichtung enthalten ist. Es wird darauf hingewiesen, dass der Restmengenerfassungsabschnitt 18 mit elektrischem Strom aus dem Teilstromversorgungsabschnitt 11 immer dann betrieben wird, wenn die Brennstoffgruppe 20, in der sich der Stromerzeugungsbrennstoff befindet, mit dem Stromerzeugungsmodul 10F und dem I/F-Abschnitt 30F verbunden wird.
  • Beim Stromversorgungssystem, das einen derartigen Aufbau hat, kann die Be triebssteuerung äquivalent zu jener der oben erwähnten zweiten Ausführungsform (einschließlich dem Fall, bei dem die Betriebssteuerung in der ersten Ausführungsform simultan parallel ausgeführt wird) grundlegend angewendet werden, wobei eine Betriebssteuerung, die dieser Ausführungsform zueigen ist, wie etwa jene, die unten beschrieben ist, zusätzlich zur oben erwähnten Steuerung angewendet werden kann.
  • Wenn beim Startbetrieb des Gesamtbetriebs, der in Verbindung mit der ersten und zweiten Ausführungsform beschrieben ist (siehe 27 und 34), der Betriebssteuerabschnitt 13 eine Änderung der Spannung des elektrischen Versorgungsstroms durch den Spannungsüberwachungsabschnitt 16 erfasst, oder er Verbraucherbetriebsinformationen empfängt, die vom Controller CNT gemeldet werden, der in der Vorrichtung DVC enthalten ist und eine elektrische Stromversorgung verlangt, nimmt der Betriebssteuerabschnitt 13 zunächst Bezug auf das Restmengenerfassungssignal aus dem Restmengenerfassungsabschnitt 18 und beurteilt, ob der Stromerzeugungsbrennstoff FL, dessen Menge für einen normalen Start des Stromerzeugungsabschnittes 12 ausreichend ist, übrig ist, bevor der Betrieb zum Ausgeben des Betriebssteuersignals an den Startsteuerabschnitt 15 zum Starten des Stromerzeugungsabschnittes 12 ausgeführt wird (Schritt S104 oder S204).
  • Wenn der Betriebssteuerabschnitt 13 auf der Basis des Restmengenerfassungssignals ermittelt, dass der Stromerzeugungsbrennstoff in ausreichender Menge, die für den Startbetrieb des Stromerzeugungsabschnittes 12 in der Brennstoffgruppe 20B erforderlich ist, übrig ist, führt der Betriebssteuerabschnitt 13 den Startbetrieb (Schritte S104, bis S106 oder S204 bis S206) aus, der in Verbindung mit der oben erwähnten ersten und zweiten Ausführungsform beschrieben ist, erzeugt den elektrischen Verbraucherbetriebsstrom durch den Stromerzeugungsabschnitt 12 und leitet das vorbestimmte Versorgungsvermögen der Vorrichtung DVC zu.
  • Wenn andererseits, wie in 50 gezeigt, der Betriebssteuerabschnitt 13 auf der Basis des Restmengenerfassungssignals (wenn er einen Restmengenfehler erfasst) ermittelt, dass der Stromerzeugungsbrennstoff in ausreichender Menge, die für den Startbetrieb erforderlich ist, in der Brennstoffgruppe 20F übrig ist, benachrichtigt der Betriebssteuerabschnitt 13 den Controller CNT in der Vorrichtung über ein Startfehlersignal auf der Basis des Restmengenfehlers als Stromerzeugungsbetriebsinformationen durch den Anschlussabschnitt ELx. Infolgedessen kann der Controller CNT einem Benutzer der Vorrichtung DVC Informationen melden, die einen Restmengenfehler betreffen und zu entsprechenden Maßnahmen, wie etwa dem Ersetzen des Stromversorgungssystems oder der Wiederauffüllung des Stromerzeugungsbrennstoffes auffordern.
  • Weiterhin kann im Dauerbetrieb des Gesamtbetriebs, der in Verbindung mit der ersten oder der zweiten Ausführungsform (siehe 27 und 34) beschrieben ist, wie in 51 gezeigt, der Betriebssteuerabschnitt 13 sequentiell das Restemengenerfassungssignal (Restemenge), das durch den Restmengenerfassungsabschnitt 18 erfasst wird, überwachen und meldet durch den Anschlussabschnitt ELx dem Controller CNT in der Vorrichtung DVC ein Restemengeninformationssignal, wie etwa eine angenommene Restzeit, in dem aktuelle Restmengendaten an sich, ein Restmengenanteil oder der elektrische Strom an den Controller CNT, der in der Vorrichtung DVC enthalten ist, als Stromerzeugungsinformationen ausgegeben werden können.
  • Wie es in 51 gezeigt ist, kann der Betriebssteuerabschnitt 13 an den Ausgangssteuerabschnitt 14 beispielsweise ein Betriebssteuersignal zum Steuern eines Umfangs der elektrischen Stromerzeugung im Stromerzeugungsabschnitt 12 gemäß einer Restmenge des Stromerzeugungsbrennstoffes FL ausgeben, die durch den Restmengenerfassungsabschnitt 18 erfasst wird, eine Menge des Stromerzeugungsbrennstoffes, die dem Stromerzeugungsabschnitt 12 zugeführt wird, so einstellen, dass sie verringert wird, wenn eine Restemenge des Stromerzeugungsbrennstoffes FL abnimmt; und den Verbraucherbetriebsstrom (im wesentlichen eine Spannung des elektrischen Versorgungsstroms, der der Vorrichtung DVC zugeführt wird), der durch den Stromerzeugungsabschnitt 12 erzeugt wird, so steuern, dass er sich im Laufe der Zeit allmählich ändert (verringert).
  • Demzufolge kann der Controller CNT eine Restmenge des Stromerzeugungsbrennstoffes im Stromversorgungssystem oder eine angenommene Zeit, die ei nen Betrieb der Vorrichtung DVC ermöglicht, auf der Basis eines Restmengeninformationssignals oder einer Änderung der Spannung des elektrischen Versorgungsstroms präzise erfassen und einem Benutzer Informationen mitteilen, die zu einem Ersetzen des Stromversorgungssystems oder einem Auffüllen des Stromerzeugungsbrennstoffes auffordern. Somit kann beispielsweise die Funktion, einen Benutzer der Vorrichtung über die Restmenge in der Zelle zu informieren, auf der Basis einer Ausgangsspannung aus der Stromversorgung oder einer Restmenge in der Zelle ausgezeichnet ausgeführt werden, wodurch die Gebrauchsbestätigung realisiert wird, die im wesentlichen äquivalent zu jener im Falle der Verwendung der chemischen Allzweckzelle als elektrischer Betriebsstrom der Vorrichtung ist.
  • Wenn bei diesem Dauerbetrieb der Betriebssteuerabschnitt 13 einen Restmengenfehler, wie etwa einen plötzlichen Abfall einer Restmenge des Stromerzeugungsbrennstoffes FL aus dem Restmengenerfassungsabschnitt 18 während der Rückkopplungssteuerung des elektrischen Versorgungsstroms (des elektrischen Verbraucherbetriebsstroms, der durch den Stromerzeugungsabschnitt 12 erzeugt wird), wie in 52 gezeigt, erfasst, schaltet der Betriebssteuerabschnitt 13 die Zufuhr des Stromerzeugungsbrennstoffes zum Stromerzeugungsabschnitt 12 ab und stoppt den Stromerzeugungsbetrieb des Stromerzeugungsbetriebs 12 durch Ausgeben eines Betriebssteuersignals an den Ausgangssteuerabschnitt 14 zum Stoppen der Erzeugung des elektrischen Stroms im Stromerzeugungsabschnitt 12 als Stromerzeugungsbetriebsinformationen. Darüber hinaus stoppt der Betriebssteuerabschnitt 13 die Erwärmung durch die Heizeinrichtung, um die endergonische Reaktion zur Erzeugung von Wasserstoff zu ermöglichen, und informiert durch den Anschlussabschnitt ELx den Controller CNT in der Vorrichtung über ein anormales Stoppsignal auf der Basis des Restmengenfehlers oder eines Stopps des Betriebs im Stromerzeugungsabschnitt 12 als Stromerzeugungsbetriebsinformationen. Infolgedessen kann der Controller CNT einem Benutzer der Vorrichtung DVC Informationen mitteilen, die den Stopp des Betriebs betreffen, der durch den Restmengenfehler bedingt ist, und zu entsprechenden Maßnahmen wegen des Auftretens eines Austritts des Stromerzeugungsbrennstoffes FL aus der Brennstoffgruppe 20F aus dem Stromversorgungssystem 301 auffordern.
  • Der Aufbau jedes Blocks wird nun im folgenden konkret beschrieben.
  • [Fünfte Ausführungsform]
  • (A) Stromerzeugungsmodul 10
  • Es folgt nun eine Beschreibung einer fünften Ausführungsform des Stromerzeugungsmoduls, das beim Stromversorgungssystem gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet wird, unter Bezugnahme auf 53. Hier kennzeichnen ähnliche Bezugszeichen Aufbauten, die äquivalent zu jenen der ersten Ausführungsform sind, weshalb ihre Beschreibung vereinfacht oder auf diese verzichtet wird.
  • Das Stromerzeugungsmodul 10G gemäß dieser Ausführungsform ist derart beschaffen, dass es im wesentlichen enthält: einen Teilstromversorgungsabschnitt (zweite Stromversorgungseinrichtung) 11, der fortwährend autonom einen vorbestimmten elektrischen Strom (zweiten elektrischen Strom) mit Hilfe des Stromerzeugungsbrennstoffes erzeugt, der von der Brennstoffgruppe 20G durch den I/F-Abschnitt 30G zugeführt wird, und diesen wenigstens als elektrischen Betriebsstrom (elektrischen Controllerstrom) für den Controller CNT, der in der Vorrichtung DVC enthalten ist, die mit dem Stromversorgungssystem 301 verbunden ist, und den Betrieb des Verbrauchers (ein Element oder ein Modul, das unterschiedliche Arten von Funktionen für die Vorrichtung DVC hat) steuert und als elektrischen Betriebsstrom für den später zu beschreibenden Betriebssteuerabschnitt 13 ausgibt, der im Stromerzeugungsmodul 10G enthalten ist; einen Betriebssteuerabschnitt 13, der mit elektrischem Strom arbeitet, der vom Teilstromversorgungsabschnitt 11 zugeführt wird, und den Betriebszustand des gesamten Stromversorgungssystems 301 steuert; einen Stromerzeugungsabschnitt (erste Stromversorgungseinrichtung) 12, der einen vorbestimmten elektrischen Strom (ersten elektrischen Strom) unter Verwendung des Stromerzeugungsbrennstoffes, der von der Brennstoffgruppe 20G durch den I/F-Abschnitt 30G zugeführt wird, oder eines speziellen Brennstoffbestandteils erzeugt, der aus dem Stromerzeugungsbrennstoff extrahiert wird, und diesen wenigstens als elektrischen Betriebsstrom zum Betreiben unterschiedlicher Funktionen (Verbraucher LD) der Vorrichtung DVC ausgibt, die mit dem Stromversorgungssystem 301 verbunden ist; einen Ausgangssteuerabschnitt 14, der wenigstens eine Menge des Stromerzeugungsbrennstoffes, der dem Stromerzeugungsabschnitt 12 zugeführt werden soll, und/oder eine Menge des elektrischen Stroms, der zugeführt werden soll, auf der Basis eines Steuersignals vom Betriebssteuerabschnitt 13 steuert; und einen Startsteuerabschnitt 15, der wenigstens den Stromerzeugungsabschnitt 12 auf der Basis eines Betriebssteuersignals vom Betriebssteuerabschnitt 13 derart steuert, dass er von der Bereitschaftsbetriebsart in die Betriebsart verschoben wird, in der eine Stromerzeugung möglich ist. Der Betriebssteuerabschnitt 13, der Ausgangssteuerabschnitt 14 und der Startsteuerabschnitt 15 gemäß dieser Ausführungsform bilden die Systemsteuereinrichtung bei der vorliegenden Erfindung.
  • Das Stromerzeugungsmodul 10G hat einen Aufbau, bei dem ein Restmengenerfassungsabschnitt 18 zum Erfassen einer Menge des Stromerzeugungsbrennstoffes FL, der in der Brennstoffgruppe 20G zurückbleibt (Restmenge), und Ausgeben seines Restmengenerfassungssignals an den Betriebssteuerabschnitt 13 im Inneren des Stromerzeugungsmoduls 10G, des I/F-Abschnittes 30G oder der Brennstoffgruppe (hier im Inneren des Stromerzeugungsmoduls 10G) enthalten ist.
  • Das heißt, das Stromversorgungssystem 301 gemäß dieser Ausführungsform ist derart eingerichtet, dass es in der Lage ist, einen vorbestimmten elektrischen Strom (elektrischen Verbraucherbetriebsstrom) an die Vorrichtung DVC, die mit dem Stromversorgungssystem 301 verbunden ist, auszugeben, ohne von der Brennstoffzufuhr oder der Steuerung von außerhalb des Systems (mit Ausnahme des Stromerzeugungsmoduls 10G, der Brennstoffgruppe 20G und des I/F-Abschnittes 30G) abhängig zu sein.
  • <Teilstromversorgungsabschnitt 11 in der fünften Ausführungsform>
  • Wie es in 53 gezeigt ist, ist der Teilstromversorgungsabschnitt 11, der beim Stromerzeugungsmodul gemäß dieser Ausführungsform verwendet wird, derart eingerichtet, dass er fortwährend autonom einen vorbestimmten elektrischen Strom (zweiten elektrischen Strom), der für den Startbetrieb des Stromversorgungssystems 301 erforderlich ist, durch Nutzung der physikalischen oder chemischen Energie des Stromerzeugungsbrennstoffes FL erzeugt, der von der Brennstoffgruppe 20G zugeführt wird. Darüber hinaus besteht dieser elektrische Strom im wesentlichen aus: einem elektrischen Betriebsstrom (elektrischer Controllerstrom) für den Controller, der in der Vorrichtung DVC enthalten ist und deren Betriebszustand steuert; einem elektrischen Strom E1, der fortwährend als elektrischer Betriebsstrom für den Betriebssteuerabschnitt 13 zum Steuern des Betriebszustandes des gesamten Stromerzeugungsmoduls 10G und den Restmengenerfassungsabschnitt 18 zum Erfassen einer Restmenge des Stromerzeugungsbrennstoffes FL zugeführt wird, der in die Brennstoffgruppe 20G gefüllt ist; und einem elektrischen Strom E2, der wenigstens dem Ausgangssteuerabschnitt 14 (der Stromerzeugungsabschnitt 12 kann in Abhängigkeit der Aufbauten enthalten sein), dem Startsteuerabschnitt 15 und dem Restmengenerfassungsabschnitt 18 als elektrischer Startstrom (Spannung/elektrischer Strom) zum Startzeitpunkt des Stromerzeugungsmoduls 10G zugeführt wird. Es wird darauf hingewiesen, dass der elektrische Strom, der der elektrische Betriebsstrom für den Restemengenerfassungsabschnitt 18 sein kann, derart eingerichtet sein kann, dass er nach dem Starten des Stromerzeugungsmoduls 10G durch den Startsteuerabschnitt 15 wie auch konstant zugeführt werden kann.
  • Als konkreter Aufbau des Teilstromversorgungsabschnittes 11 kann in ausgezeichneter Weise ein Aufbau verwendet werden, der die elektrochemische Reaktion unter Verwendung des Stromerzeugungsbrennstoffes FL nutzt, der von der Brennstoffgruppe 20G (Brennstoffzelle) zugeführt wird, oder ein Aufbau, der die thermische Energie nutzt, die bei der katalytischen Verbrennungsreaktion (Temperaturdifferenz-Stromerzeugung) entsteht. Zudem ist es möglich, einen Aufbau zu verwenden, der die dynamische Energieumwandlung oder dergleichen zum Erzeugen elektrischen Stroms durch Rotation des Stromgenerators unter Verwendung eines Ladedrucks für den Stromerzeugungsbrennstoff FL, der in die Brennstoffgruppe 20G gefüllt ist, oder eines Gasdrucks nutzt, der durch Verdampfung des Brennstoffes entsteht (Gasturbinen-Stromerzeugung), einen Aufbau, der das Elektron einfängt, das aus dem Metabolismus (Fotosynthese, Aspiration oder dergleichen) durch Mikroben entsteht, die den Stromerzeugungsbrennstoff FL als Nahrungsquelle nutzen, und diesen direkt in elektrischen Strom (biochemische Stromerzeugung) umwandelt, einen Aufbau, der die Vibrationsenergie, die durch die Fluidenergie des Stromerzeugungsbrennstoffes FL auf der Basis des Ladungsdrucks oder des Gasdrucks erzeugt wird, in den elektrischen Strom unter Anwendung des Prinzips der elektromagnetischen Induktion umwandelt (Vibrationsstromerzeugung), einen Aufbau, der die Entladung aus der Einheit der elektrischen Stromspeichereinrichtung, wie etwa einer Sekundärzelle (Batterieladegerät) oder einem Kondensator nutzt, einen Aufbau, der den elektrischen Strom, der durch jeden Aufbau erzeugt wird, der die oben beschriebene Stromerzeugung ausführt, in einer elektrischen Stromspeichereinrichtung (wie etwa einer Sekundärzelle, einem Kondensator und dergleichen) speichert und diesen abgibt (entlädt), sowie andere Aufbauten.
  • <Gesamtbetrieb der fünften Ausführungsform>
  • Der Gesamtbetrieb des Stromversorgungssystems, das den oben beschriebenen Aufbau hat, wird nun unter Bezugnahme auf die Zeichnungen erläutert.
  • 54 ist ein Flussdiagramm, das einen schematischen Betrieb des Stromversorgungssystems zeigt. Hier erfolgt eine Beschreibung unter geeigneter Bezugnahme auf den Aufbau des oben beschriebenen Stromversorgungssystems (53).
  • Wie es in 54 dargestellt ist, wird das Stromversorgungssystem 301 mit dem oben beschriebenen Aufbau derart gesteuert, dass es im wesentlichen ausführt: einen Anfangsbetrieb (Schritte S103 bis S106), um so den Stromerzeugungsbrennstoff FL, der in die Brennstoffgruppe 20 gefüllt ist, dem Stromerzeugungsabschnitt 12 auf der Basis einer Restmenge des Stromerzeugungsbrennstoffes in der Brennstoffgruppe zuzuführen sowie elektrischen Strom (ersten elektrischen Strom) zu erzeugen, der der elektrische Verbraucherbetriebsstrom 11 sein kann; einen Dauerbetrieb (Schritte S109 bis S113), um eine Menge des Stromerzeugungsbrennstoffes FL, der dem Stromerzeugungsabschnitt 12 zugeführt werden soll, auf der Basis einer Restemenge des Stromerzeugungsbrennstoffes und des Betriebszustandes des Verbrauchers LD einzustellen und eine Rückmeldesteuerung zum Erzeugen und Ausgeben elektrischen Stroms gemäß dem Betriebszustand des Verbrauchers LD; und einen Stoppbetrieb (Schritte S114 bis S116), um die Zufuhr des Stromerzeugungsbrennstoffes FL zum Stromerzeugungsabschnitt 12 auf der Basis des Stopps des Verbrauchers LD abzuschalten und die Erzeugung von elektrischem Strom zu stoppen. Infolgedessen kann das Stromversorgungssystem realisiert werden, das selbst in einer bestehenden Vorrichtung DVC eingesetzt werden kann.
  • (A) Anfangsbetrieb der ersten Ausführungsform
  • Beim Anfangsbetrieb bewegt sich zunächst im Stromversorgungssystem, in dem das Stromerzeugungsmodul 10 und die Brennstoffgruppe 20 integral durch den I/F-Abschnitt 30 eingerichtet sind, durch Aufheben des Absperrzustandes des Brennstoffzuführweges des I/F-Abschnittes 30 beispielsweise zum Zeitpunkt des Anbringens an der Vorrichtung der Stromerzeugungsbrennstoff, der in die Brennstoffgruppe 20 gefüllt ist, im Brennstoffzuführweg durch den Kapillareffekt des Brennstoffzuführweges und wird automatisch dem Teilstromversorgungsabschnitt 11 des Stromerzeugungsmoduls 10 zugeführt (Schritt S101). Anschließend wird im Teilstromversorgungsabschnitt 11 wenigstens elektrischer Strom (zweiter elektrischer Strom), der der elektrische Betriebsstrom des Betriebssteuerabschnittes 13 und der elektrische Betriebsstrom (elektrischer Controllerstrom) für den Controller CNT sein kann, der in der Vorrichtung DVC enthalten ist, autonom erzeugt und fortwährend ununterbrochen ausgegeben (es wird nur elektrischer Strom ausgegeben, der der elektrische Betriebsstrom für den Betriebssteuerabschnitt 13 und den Restmengenerfassungsabschnitt 18 sein kann, bis das Stromversorgungssystem mit der Vorrichtung verbunden ist) (Schritt S102).
  • Andererseits wird beim Stromversorgungssystem, bei dem das Stromerzeugungsmodul 10 und die Brennstoffgruppe 20 ohne Einschränkung angebracht und abgenommen werden können, indem die Brennstoffgruppe 20 mit dem Stromerzeugungsmodul 10 durch den I/F-Abschnitt 30 verbunden wird, die Aus trittsverhinderungsfunktion der Brennstoffaustritts-Verhinderungseinrichtung, die an der Brennstoffgruppe 20 angebracht ist, aufgehoben, und der Stromerzeugungsbrennstoff, der in die Brennstoffgruppe 20 gefüllt ist, bewegt sich im Brennstoffzuführweg durch den Kapillareffekt des Brennstoffzuführweges und wird automatisch dem Teilstromversorgungsabschnitt 11 des Stromerzeugungsmoduls 10 zugeführt (Schritt S101). Im Teilstromversorgungsabschnitt 11 wird elektrischer Strom (zweiter elektrischer Strom), der wenigstens der elektrische Betriebsstrom und der elektrische Controllerstrom sein kann, autonom erzeugt und fortwährend ununterbrochen ausgegeben (es wird nur elektrischer Strom, der der Betriebsstrom für den Betriebssteuerabschnitt 13 und den Restmengenerfassungsabschnitt 16 sein kann, ausgegeben, bis das Stromversorgungssystem mit der Vorrichtung verbunden ist) (Schritt S102).
  • Infolgedessen beginnen der Betriebssteuerabschnitt 13 und der Restmengenerfassungsabschnitt 16 des Stromerzeugungsmoduls 10 zu arbeiten und überwachen die Verbraucherbetriebsinformationen von der Vorrichtung DVC und das Restmengenerfassungssignal vom Restmengenerfassungsabschnitt 16. Wenn darüber hinaus das Stromversorgungssystem mit der Vorrichtung DVC verbunden ist, wird ein Teil des elektrischen Stroms, der durch den Teilstromversorgungsabschnitt 11 erzeugt wird, dem Controller CNT, der in der Vorrichtung DVC enthalten ist, als elektrischer Controllerstrom zugeführt, wobei der Controller CNT angesteuert wird, um den Betrieb des Verbrauchers LD der Vorrichtung DVC zu steuern. Zudem wird der Betriebssteuerabschnitt 13 des Stromversorgungssystems 301 (Stromerzeugungsmodul 10) über den Betriebszustand als Betriebssteuerinformationen informiert.
  • (B) Startbetrieb der fünften Ausführungsform
  • Wenn anschließend beim Startbetrieb ein Benutzer der Vorrichtung DVC den Vorgang für den Betrieb des Verbrauchers LD ausführt, wird ein Signal zur Anfrage nach elektrischer Stromversorgung, das die Zufuhr elektrischen Stroms (ersten elektrischen Stroms) anfragt, der der elektrische Verbraucherbetriebsstrom für den Betriebssteuerabschnitt 13 des Stromerzeugungsmoduls 10 sein kann, aus dem Controller CNT als Verbraucherbetriebsinformationen ausgegeben. Bei Empfang der Verbraucherbetriebsinformationen, die für eine Spannungsverschiebung kennzeichnend sind, die durch den Anschlussabschnitt ELx des Stromversorgungssystems 301 eingegeben wird (Schritt S103), nimmt der Betriebssteuerabschnitt 13 auf die Restmengendaten des Stromerzeugungsbrennstoffes FL auf der Basis des Restmengenerfassungssignals Bezug, das vom Restmengenerfassungsabschnitt 16 ausgegeben wird, und beurteilt vor dem Startbetrieb des Stromerzeugungsmoduls 10, ob der Stromerzeugungsbrennstoff FL in einer Menge vorhanden ist, mit der der Startbetrieb normal ausgeführt werden kann oder nicht (Schritt S104).
  • Wenn hier ein Fehler in der Restmenge des Stromerzeugungsbrennstoffes FL erfasst wird (wie etwa, dass die Restmenge Null ist), gibt der Betriebssteuerabschnitt 13 Brennstoffrestmengeninformationen, die einen Fehler in der Restmenge betreffen, an den Controller CNT der Vorrichtung DVC aus, informiert den Benutzer der Vorrichtung DVC über diesen Fehler und stoppt den Startbetrieb. Wenn andererseits ermittelt wird, dass genügend Stromerzeugungsbrennstoff FL in der Brennstoffgruppe 20 übrig ist, gibt der Betriebssteuerabschnitt 13 an den Startsteuerabschnitt 15 ein Betriebssteuersignal aus, um die Stromerzeugung (Start) im Stromerzeugungsabschnitt 12 zu beginnen (Schritt S105).
  • Auf der Basis des Betriebssteuersignals vom Betriebssteuerabschnitt 13 führt durch Zuführen eines Teils des elektrischen Stroms, der durch den Teilstromversorgungsabschnitt 11 erzeugt wird, zum Ausgangssteuerabschnitt 14 und zum Stromerzeugungsabschnitt 12 als elektrischer Startstrom (Schritt S106) der Startsteuerabschnitt 15 den Stromerzeugungsbrennstoff FL, der in die Brennstoffgruppe 20 gefüllt ist, dem Stromerzeugungsabschnitt 12 durch den Ausgangssteuerabschnitt 14 zu und führt den Vorgang zum Erzeugen elektrischen Stroms (ersten elektrischen Stroms) aus, der der Verbraucherbetriebsstrom sein kann, und gibt ihn an die Vorrichtung DVC (den Verbraucher LD) aus (Schritt S107). Infolgedessen wird bei Erhalt des Stromerzeugungsbrennstoffes der Stromerzeugungsabschnitt 12 in Abhängigkeit einer Anfrage zum Betreiben des Verbrauchers LD in der Vorrichtung DVC automatisch gestartet und der elektrische Verbraucherbetriebsstrom zugeführt, der aus einer vorbestimmten Ausgangsspannung besteht. Daher kann der Verbraucher ausgezeichnet betrieben werden, während die Charakteristik des elektrischen Stroms realisiert wird, die im wesentlichen äquivalent zu jener der chemischen Allzweckzelle ist.
  • Bei diesem Startbetrieb kann der Betriebssteuerabschnitt 13 derart eingerichtet sein, dass er eine Änderung der Spannung des elektrischen Stroms (elektrischer Verbraucherbetriebsstrom), der vom Stromerzeugungsabschnitt 12 erzeugt und der Vorrichtung DVC zugeführt wird, als eine der Verbraucherbetriebsinformationen überwacht und ein Startendesignal, das anzeigt, dass eine vorbestimmte Spannung erreicht ist, an den Controller CNT der Vorrichtung DVC ausgibt. Demzufolge kann auf der Basis eines Spannungswertes des elektrischen Verbraucherbetriebsstroms die vorliegende Erfindung ebenfalls in ausgezeichneter Weise als Stromversorgung bei der Vorrichtung eingesetzt werden, die einen Aufbau zum Steuern des Betriebszustandes des Verbrauchers LD hat.
  • (C) Dauerbetrieb der fünften Ausführungsform
  • Im Dauerbetrieb nach dem oben erwähnten Startbetrieb erfasst als Gesamtsteuerung (Spannungssteuerung über die Zeit) für eine Ausgangsspannung des elektrischen Verbraucherbetriebsstroms bis der Betriebssteuerabschnitt 13 zum später zu beschreibenden Stoppbetrieb beispielsweise auf der Basis eines Stopps des Verbrauchers übergeht, der Betriebssteuerabschnitt 13 fortwährend oder periodisch ein Restmengenerfassungssignal aus dem Restmengenerfassungsabschnitt 16 und überwacht Restmengendaten des Stromerzeugungsbrennstoffes FL (Schritt S109), nimmt auf eine vorbestimmte Korrelationstabelle Bezug, in der die Korrelation zwischen einer Restmenge des Stromerzeugungsbrennstoffes und einer Ausgangsspannung auf der Basis der Restmengendaten ermittelt wird (Schritt S110), und gibt an den Ausgangssteuerabschnitt 14 ein Betriebssteuersignal für eine Steuerung in der Art aus, dass eine Menge des zu erzeugenden elektrischen Stroms (Umfang der Stromerzeugung) im Stromerzeugungsabschnitt 12 in Übereinstimmung mit einer vorbestimmten Charakteristik der Ausgangspannung variiert (Schritt S111).
  • Durch Bezugnahme auf die Korrelationstabelle gibt hier der Betriebssteuerabschnitt 13 ein Betriebssteuersignal zu Ausführen einer Steuerung der Art aus, dass eine Ausgangsspannung des elektrischen Versorgungsstroms, der aus dem Stromerzeugungsmodul 10 ausgegeben wird, variiert, während sich die Ausgangsspannungscharakteristik zeigt, die beispielsweise äquivalent zu einer Tendenz einer Spannungsänderung über die Zeit bei einem Typ chemischer Allzweckzellen ist (beispielsweise eine Manganzelle, eine Alkalizelle, eine alkalische Knopfzelle, eine münzenförmige Lithiumzelle und weitere). In diesem Moment gibt der Betriebssteuerabschnitt 13 an den Controller CNT, der in der Vorrichtung DVC enthalten ist, die tatsächlichen Restmengendaten an sich oder einen Restmengenanteil oder eine geschätzte Restzeit, mit der elektrischer Strom erzeugt werden kann, als Restmengeninformationen aus.
  • Auf der Basis des Betriebssteuersignals aus dem Betriebssteuerabschnitt 13 stellt der Ausgangssteuerabschnitt 14 eine Menge des Stromerzeugungsbrennstoffes ein, der dem Stromerzeugungsabschnitt 12 zugeführt werden soll (Schritt S112) und führt eine Steuerung derart aus, dass eine Ausgangsspannung des elektrischen Verbraucherbetriebsstroms, der der Vorrichtung DVC zugeführt wird, auf eine Spannung gemäß der Ausgangsspannungscharakteristik eingestellt werden kann (Schritt S113). Da die Ausgangsspannung des elektrischen. Verbraucherbetriebsstroms, der vom Stromversorgungssystem 301 der Vorrichtung 301 zugeführt wird, eine Tendenz zur Änderung über die Zeit aufweist, die äquivalent zu jener der chemischen Allzweckzelle ist, kann infolgedessen die bestehende Restmengenmeldefunktion, die der Controller CNT in der Vorrichtung DVC hat, ausgezeichnet auf der Basis der Ausgangsspannung oder der Brennstoffrestmengeninformationen ausgeführt und ein Benutzer der Vorrichtung DVC periodisch oder fortwährend über eine Restmenge der Zelle oder eine geschätzte Zeit informiert werden, mit der der Verbraucher LD betrieben werden kann.
  • Weiterhin kann als Teilsteuerung für die Ausgangsspannung des elektrischen Verbraucherbetriebsstroms (individuelle Spannungssteuerung) zusätzlich zur oben beschriebenen Gesamtsteuerung der Betriebssteuerabschnitt 13 eine Änderung der Ausgangsspannung des elektrischen Verbraucherbetriebsstroms, der vom Stromerzeugungsabschnitt 12 der Vorrichtung DVC zugeführt wird, als Verbraucherbetriebsinformationen empfangen und an den Ausgangssteuerabschnitt 14 ein Betriebssteuersignal zum Steuern einer Menge des elektrischen Stroms (Umfang der Stromerzeugung), der im Stromerzeugungsabschnitt 12 erzeugt wird, ausgeben, so dass er in der Weise erhöht oder verringert wird, dass die Ausgangsspannung des elektrischen Verbraucherbetriebsstroms innerhalb eines vorbestimmten Spannungsbereiches (eines zulässigen Schwankungsbereiches der Ausgangsspannung, die in Übereinstimmung mit der Ausgangsspannungscharakteristik in der oben erwähnten chemischen Allzweckzelle variiert) eingestellt werden kann. Infolgedessen stellt der Ausgangssteuerabschnitt 14 eine Menge des Stromerzeugungsbrennstoffes FL, der dem Stromerzeugungsabschnitt 12 zugeführt wird, auf der Basis des Betriebssteuersignals vom Betriebssteuerabschnitt 13 ein, wobei die Rückmeldesteuerung derart ausgeführt wird, dass die Ausgangsspannung des elektrischen Verbraucherbetriebsstroms, der der Vorrichtung DVC zugeführt wird, innerhalb des oben beschriebenen Spannungsbereiches eingestellt werden kann. Selbst wenn die Spannung des elektrischen Verbraucherbetriebsstroms infolge einer Änderung des Betriebszustandes (Verbraucherzustand) des Verbrauchers LD auf der Seite der Vorrichtung DVC variiert, ist es somit möglich, elektrischen Strom gemäß dem Stromverbrauch der Vorrichtung DVC zuzuführen, der sich mit dem Betrieb des Verbrauchers LD ändert.
  • Wenn weiterhin der Betriebszustand des Verbrauchers LD durch den Controller CNT der Vorrichtung DVC erfasst wird und eine Funktion zum Anfragen einer Zufuhr elektrischen Stroms gemäß dem Betriebszustand auf der Seite des Stromversorgungssystems vorgesehen ist, kann der Betriebssteuerabschnitt 13 als weitere Teilsteuerung der Ausgangsspannung des elektrischen Verbraucherbetriebsstroms ein Signal zur Anfrage der Änderung des elektrischen Stroms vom Controller CNT als Verbraucherbetriebsinformationen empfangen und an den Ausgangssteuerabschnitt 14 ein Betriebssteuersignal ausgeben, um den elektrischen Strom, der im Stromerzeugungsabschnitt 112 erzeugt wird, auf eine Ausgangsspannung gemäß der Anfrage einzustellen. Infolgedessen stellt auf der Basis des Betriebssteuersignals vom Betriebssteuerabschnitt 13 der Ausgangssteuerabschnitt 14 eine Menge des Stromerzeugungsbrennstoffes 12 ein, der dem Stromerzeugungsabschnitt 12 zugeführt wird, wird die Steuerung derart aus geführt, dass die Ausgangsspannung des elektrischen Verbraucherbetriebsstroms, der der Vorrichtung DVC zugeführt wird, auf eine Spannung gemäß der Anfrage eingestellt werden kann, und kann geeigneter elektrischer Strom gemäß dem Betriebszustand (Verbraucherzustand) des Verbrauchers LD auf der Seite der Vorrichtung DVC zugeführt werden. Somit können Änderungen der Spannung des elektrischen Verbraucherbetriebsstroms, die durch Änderungen des Betriebszustandes des Verbrauchers bedingt sind, beträchtlich unterdrückt und das Auftreten von Betriebsfehlern in der Vorrichtung DVC geringgehalten werden.
  • Hier folgt im Detail eine Beschreibung der Ausgangsspannungscharakteristik, die bei der Gesamtsteuerung für die Ausgangsspannung des elektrischen Verbraucherbetriebsstroms Verwendung findet.
  • 55 ist eine Charakteristikdarstellung, die Änderungen der Ausgangsspannung des Stromversorgungssystems gemäß dieser Ausführungsform über der Zeit darstellt. Hier folgt eine Beschreibung des Vergleiches der Charakteristik der elektromotorischen Kraft (Ausgangsspannungscharakteristik; siehe 76 und 77) zwischen der chemischen Allzweckzelle und der Brennstoffzelle nach dem Stand der Technik, während in geeigneter Weise auf den Aufbau des oben beschriebenen Stromversorgungssystems (53) Bezug genommen wird.
  • Wie in 55 dargestellt, wird, was die Ausgangsspannungscharakteristik (die als "erste Ausgangsspannungscharakteristik Sa" aus Gründen der einfacheren Erklärung bezeichnet wird) angeht, beim Stromversorgungssystem gemäß dieser Ausführungsform beispielsweise die Ausgangsspannung derart gesteuert, dass sie eine Tendenz zu Änderungen aufweist, die im wesentlichen äquivalent zu einer Änderungstendenz über die Zeit der Ausgangsspannung (Charakteristik der elektromotorischen Kraft Sp) ist, die bei der Entladung in der chemischen Allzweckzelle beteiligt ist, die in 76 gezeigt ist. Das heißt, wenigstens eine Menge des Stromerzeugungsbrennstoffes FL, der dem Stromerzeugungsabschnitt 12 durch den Ausgangssteuerabschnitt zugeführt werden soll, wird derart gesteuert (verringert), dass der Stromerzeugungszustand im Stromerzeugungsabschnitt 12 des Stromerzeugungsmoduls 20 in Übereinstimmung mit dem Verstreichen der Zeit der Entladung (mit anderen Worten eine Restmenge des Flüssigbrennstoffes in der Brennstoffgruppe) abgeschwächt werden kann.
  • Insbesondere im Hinblick auf das Verfahren zum Steuern der Ausgangsspannung gemäß dieser Ausführungsform wird, wie es oben beschrieben ist, eine Menge des Stromerzeugungsbrennstoffes FL, die in der Brennstoffgruppe 20 übrigbleibt, zunächst durch den Restmengen-Erfassungsabschnitt erfasst und dessen Restmengenerfassungssignal fortwährend (ununterbrochen) oder periodisch in den Betriebssteuerabschnitt 13 eingegeben. Hier wird jedoch eine Restmenge des Stromerzeugungsbrennstoffes FL in Übereinstimmung mit dem Verstreichen der Zeit bei der Erzeugung elektrischen Stroms im Stromerzeugungsabschnitt 12 verringert, weshalb eine Restmenge des Stromerzeugungsbrennstoffes FL und die verstrichenen Zeit eine enge Korrelation haben.
  • Andererseits ist der Betriebssteuerabschnitt 13 mit eine Korrelationstabelle ausgestattet, die über die erste Ausgangsspannungscharakteristik Sa verfügt, durch die die Korrelation zwischen einer Restmenge des Stromerzeugungsbrennstoffes FL und der Ausgangsspannung einzigartig definiert ist, so dass sie einer Änderungstendenz über der Zeit der Ausgangsspannung entspricht, die bei der Entladung der chemischen Allzweckzelle (einer Manganzelle, einer Alkalizelle, eine alkalischen Knopfzelle, einer münzenförmigen Lithiumzelle und anderen) auftritt, wie es zuvor in 76 gezeigt wurde. Infolgedessen ordnet der Betriebssteuerabschnitt 13 eine Restmenge des Stromerzeugungsbrennstoffes FL, den man durch das Restmengenerfassungssignal erhält, dem Verlauf der Zeit bei der Entladung zu, bestimmt einzigartig eine Ausgangsspannung auf der Basis der Charakteristikkurve (erste Ausgangsspannungscharakteristik Sa), die in 55 gezeigt ist, und führt eine Einstellung aus, so dass der Stromerzeugungsbrennstoff FL, dessen Menge dieser Ausgangsspannung entspricht, dem Stromerzeugungsabschnitt 12 zugeführt wird. Hier bedeutet das einzigartige Festlegen der Korrelation zwischen einer Restmenge des Flüssigbrennstoffes und der Ausgangsspannung die Beziehung, dass ein Ausgangsspannungswert oder ein Wert des elektrischen Ausgangsstroms einer Restmenge des Stromerzeugungsbrennstoffes FL eins zu eins entspricht, wie dies in 4 gezeigt ist, wobei sich dies nicht auf eine Korrelation beschränkt, die eine Änderungstendenz aufweist, die durch eine Kurve dargestellt ist, wie es mit der Charakteristikkurve in 55 gezeigt ist, sondern eine Korrelation sein kann, die in ihrer Form von einer primär geraden Linie abweicht.
  • Was darüber einen Ausgang der chemischen Allzweckzelle angeht, kann, da sich die Verschiebung der Ausgangsspannung im Laufe der Zeit in Abhängigkeit der jeweiligen Kapazität beispielsweise von Batterien der Größe D bis AAAA oder einer münzenförmigen Batterie ändert, die Form und die Größe des Stromversorgungssystems gemäß dieser Ausführungsform der Form und der Größe der chemischen Allzweckzelle gemäß den Standards der chemischen Allzweckzelle entsprechen, wie es später beschrieben wird, und die Korrelationstabelle (Ausgangsspannungscharakteristik) des Betriebssteuerabschnittes 13 derart eingestellt werden, dass die Ausgangsspannung gemäß einer Restmenge des Stromerzeugungsbrennstoffes FL mit der Ausgangsspannung gemäß der Restlebensdauer einer chemischen Zelle desselben Typs übereinstimmt, sich dieser annähert oder zu dieser analog wird. Daher ist beispielsweise eine Kurve der zeitlichen Änderungen der Ausgangsspannung des D-Größen-Stromversorgungssystems gemäß der vorliegenden Erfindung derart eingestellt, dass sie mit einer Kurve der zeitlichen Änderungen der verminderten Spannung in der elektromotorischen Kraft einer beliebigen unterschiedlicher Arten chemischer Zellen, wie etwa einer D-Größen-Manganzelle gemäß JIS übereinstimmt oder entlang der Zeitachse vergrößert oder verringert wird.
  • Das heißt, obwohl, wie oben beschrieben, eine Restmenge des Stromerzeugungsbrennstoffes FL und die abgelaufene Zeit eine enge Korrelation haben, muss diese Beziehung nicht zwangsläufig mit der Beziehung zwischen einer Batterierestmenge der chemischen Allzweckzelle und der verstrichenen Zeit der Ladung übereinstimmen. Für den Fall, dass die Brennstoffzelle oder dergleichen als Aufbau für den Stromerzerzeugungsabschnitt 12 verwendet wird, kann sich, da es eine Charakteristik gibt, dass der Energieumwandlungskoeffizient größer wird als jener der chemischen Allzweckzelle, die Spannung in Einheiten einer längeren Zeit als jene der ersten Ausgangsspannungscharakteristik Sa entsprechend einer Änderungstendenz der Spannung über der Zeit in der chemischen Allzweckzelle ändern (absenken), wie es beispielsweise durch eine zweite Ausgangsspannungscharakteristik Sb in 55 gezeigt ist.
  • Insbesondere bei der ersten Ausgangsspannungscharakteristik Sa wird unter der Voraussetzung, dass die Untergrenze der Betriebsgarantiespannung eine Spannung V0 und eine Zeit, die für das Erreichen der Spannung V0 erforderlich ist, T0 ist, ist eine Zeit, die 1/2 der Zeit T0 ist, d.h. die Zeit, zu der die Restlebensdauer die Hälfte ist, als T0,5 und eine Spannung als V0,5 bestimmt. Hier ist voreingestellt, dass die Restmengenmeldung Ia ausgeführt wird, wenn der Controller CNT, der in der Vorrichtung DVC enthalten ist, erfasst, dass die Ausgangsspannung des Stromversorgungssystems die Spannung V0 erreicht hat.
  • Andererseits ist bei der zweiten Ausgangsspannungscharakteristik Sb unter der Voraussetzung, dass eine Spannung, wenn eine Restmenge des Stromerzeugungsbrennstoffes FL im wesentlichen Null ist, so eingestellt ist, dass sie gleich der Spannung V0 der chemischen Zelle ist, und eine Zeit, die für das Erreichen des Spannung V0 erforderlich ist, T0' ist, eine Zeit, die 1/2 der Zeit T0' ist, d.h. die Zeit, wenn die Restlebensdauer die Hälfte ist, als T0,5' und eine Spannung in diesem Moment so eingestellt, dass sie gleich der Spannung V0,5 der chemischen Zelle ist.
  • Das heißt, eine Menge des Stromerzeugungsbrennstoffes FL, der zugeführt werden soll, oder eine Menge Sauerstoff oder Luft, die zugeführt werden soll, die durch den Ausgangssteuerabschnitt 14 eingestellt werden, werden derart gesteuert, dass die Spannung, die aus dem Stromerzeugungsabschnitt 10 ausgegeben wird, wenn eine Restmenge des Stromerzeugungsbrennstoffes FL, der in die Brennstoffgruppe 20 gefüllt ist, die Hälfte ist, gleich der Spannung ist, wenn eine Restgröße der elektromotorischen Kraft im Betriebsgarantiespannungsbereich der chemischen Allzweckzelle die Hälfte ist, und die Spannung, wenn eine Restmenge des Stromerzeugungsbrennstoffes im wesentlichen null ist, gleich der Spannung ist, wenn eine Restgröße der elektromotorischen Kraft im Betriebsgarantiespannungsbereich der chemischen Allzweckzelle im wesentlichen null ist.
  • Wie oben beschrieben, wird für die Fälle, dass das Stromerzeugungssystem gemäß dieser Ausführungsform als Stromversorgung der Vorrichtung DVC verwendet wird, wenn die Ausgangsspannung, die einzigartig auf der Basis einer Rest menge des Stromerzeugungsbrennstoffes FL bestimmt wird, eine Spannung unter dem Betriebsgarantiespannungsbereich der Vorrichtung DVC ohne Rücksicht auf die verstrichene Zeit erreicht, die bei der Entladung vergeht, die Restmengenmeldung Ib zur Aufforderung des Ersetzens oder Ladens der Zelle durch die Vorrichtung DVC ausgeführt, wobei diese Zeitabstimmung nicht mit der Zeitabstimmung der Restmengenmeldung Ia übereinstimmen muss, wenn die chemische Allzweckzelle verwendet wird.
  • Daher muss die Lebensdauer T0' (Zeitpunkt, zu dem die Ausgangsspannung unter die Untergrenze des Betriebsgarantiespannungsbereiches der Vorrichtung DVC bei einer Verringerung des Stromerzeugungsbrennstoffes FL fällt) des Stromversorgungssystems gemäß dieser Ausführungsform nicht mit der Lebensdauer T0 der chemischen Allzweckzelle übereinstimmen, wobei eine Zeit-Ausgangsspannungscharakteristik, wie etwa, dass eine Kurve gezeichnet wird, die entlang der Zeitachse vergrößert oder verkleinert ist, ausreichend ist. Der Restmengenerfassungsabschnitt 16 kann präzise aufgeteilte Restmengen des Stromerzeugungsbrennstoffes FL erfassen, wenn beispielsweise eine Restmenge 33% oder 25% ist, ohne dass die Erfassung nur auf den Zeitpunkt beschränkt ist, zu dem eine Restmenge des Stromerzeugungsbrennstoffes FL die Hälfte oder im wesentlichen null ist. Bei jeder Rate ist es ausreichend, eine Ausgangsspannung einzustellen, die im wesentlichen mit der Ausgangsspannung gemäß einer Restgröße der elektromotorischen Kraft der chemischen Zelle übereinstimmt.
  • Gemäß dem Stromerzeugungssystem, das eine derartige Ausgangsspannungscharakteristik hat, kann, da die Ausgangsspannung aus dem Stromerzeugungssystem eine zeitliche Änderungstendenz aufweist, die äquivalent zu jener der chemischen Allzweckzelle ist, bei Verwendung in der bestehenden Vorrichtung als elektrischer Betriebsstrom, wenn die bestehende Restmengenmeldungsfunktion in exzellenter Weise durch Erfassen einer Änderung in dieser Ausgangsspannung mit Hilfe des Controller CNT in der Vorrichtung DVC ausgeführt wird, eine Restmenge der Zelle oder eine geschätzte Zeit, über die die Vorrichtung DVC betrieben werden kann, periodisch oder fortwährend angezeigt werden oder die Restmengenmeldung die zu einem Ersetzen oder Laden der Zelle auffordert, präzise von der Vorrichtung DVC ausgeführt werden, wenn eine Spannung erreicht ist, die unter dem Betriebsgarantiespannungsbereich der Vorrichtung DVC liegt.
  • Wenn darüber hinaus, wie es beschrieben wird, das Stromersorgungssystem (Stromerzeugungsmodul) gemäß dieser Ausführungsform auf engem Raum durch die Anwendung der Mikromaschinen-Fabrikationstechnik integriert, in Größe und Gewicht verringert und so beschaffen ist, dass es die äußere Form und die Abmessungen hat, die zu jenen einer im Handel erhältlichen Zelle äquivalent sind, ist es möglich, die vollständige Kompatibilität mit der im Handel verfügbaren chemischen Zelle hinsichtlich der äußeren Form und der Spannungscharakteristik zu realisieren, wodurch die Verbreitung auf dem Bestehenden Zellenmark weiter erleichtert werden kann. Da das Stromerzeugungssystem, wie etwa die Brennstoffzelle, die über die hohe Energienutzungseffizienz verfügt, ohne Schwierigkeiten anstelle der existierenden chemischen Zelle generalisiert werden kann, die zahlreiche Probleme in Umweltbelangen oder bei der Energienutzungseffizienz bereitet, kann infolgedessen die Energieressource effizient genutzt werden, während die Auswirkungen auf die Umwelt verringert werden.
  • (D) Stoppbetrieb der fünften Ausführungsform
  • Wenn anschließend im Stoppbetrieb der Betriebssteuerabschnitt 13 die Verbraucherbetriebsinformationen empfängt, die einen Stopp des Verbrauchers LD (S108) betreffen, gibt er an den Ausgangssteuerabschnitt 14 ein Betriebssteuersignal zum Stoppen der Erzeugung elektrischen Stroms im Stromerzeugungsabschnitt 12 (Schritt S114) aus. Auf der Basis des Betriebssteuersignals aus dem Betriebssteuerabschnitt 13 schaltet der Ausgangssteuerabschnitt 14 die Zufuhr des Stromerzeugungsbrennstoffes FL zum Stromerzeugungsabschnitt 12 ab (Schritt S115), stoppt den Betrieb des Stromerzeugungsabschnittes 12 (Schritt S116) und stoppt die Zufuhr des elektrischen Verbraucherbetriebsstroms zur Vorrichtung DVC.
  • Obwohl die Ruckmeldesteuerung im oben beschriebenen Dauerbetrieb ausgeführt wird, behandelt, insbesondere wenn der Betriebssteuerabschnitt 13 fortwährend für eine bestimmte Zeit einen Zustand erfasst, dass eine Ausgangsspan nung des elektrischen Verbraucherbetriebsstroms, der der Vorrichtung zugeführt wird, von einem vorbestimmten Spannungsbereich abweicht, der Betriebssteuerabschnitt 13 den Ausgangsspannungsfehler als Verbraucherbetriebsinformationen und gibt an den Ausgangssteuerabschnitt 14 ein Betriebssteuersignal zum Stoppen der Erzeugung elektrischen Stroms im Stromerzeugungsabschnitt 12 aus.
  • Das heißt, wenn ein Benutzer der Vorrichtung DVC den Betrieb zum Stoppen des Verbrauchers LD ausführt, oder wenn der Verbraucher seinen Betrieb etwa durch Entnahme des Stromversorgungssystems 301 aus der Vorrichtung beendet, weicht, selbst wenn die Rückmeldungssteuerung oder dergleichen zum Einstellen der Ausgangsspannung des elektrischen Verbraucherbetriebsstroms innerhalb eines vorbestimmten Spannungsbereiches im oben beschriebenen Dauerbetrieb ausgeführt wird, die Ausgangsspannung vom voreingestellten Spannungsbereich des elektrischen Verbraucherbetriebsstroms ab. Wenn der Betriebssteuerabschnitt 13 fortwährend einen derartigen Zustand über einen vorbestimmten Zeitraum hinaus feststellt, bestimmt er somit, dass der Verbraucher LD der Vorrichtung DVC gestoppt oder seinen Betrieb eingestellt hat, und stoppt den Stromerzeugungsbetrieb im Stromerzeugungsabschnitt 12.
  • Wenn der gestoppte Zustand des Verbrauchers LD durch den Controller CNT der Vorrichtung erfasst wird und eine Funktion zum Anfragen eines Stopps der Zufuhr von elektrischem Strom zum Stromversorgungssystem vorhanden ist, empfängt der Betriebssteuerabschnitt 13 darüber hinaus ein Signal zur Anfrage des Stopps des elektrischen Stroms vom Controller CNT als Verbraucherbetriebsinformationen und gibt an den Betriebssteuerabschnitt 14 ein Betriebssteuersignal zum Stoppen der Erzeugung elektrischen Stroms im Stromerzeugungsabschnitt 12 aus.
  • Da die Zufuhr des Stromerzeugungsbrennstoffes abgeschaltet wird und der Stromerzeugungsabschnitt 12 im Bezug auf einen Stopp oder dergleichen des Verbrauchers LD in der Vorrichtung DVC automatisch abgeschaltet wird, kann infolgedessen die Charakteristik des elektrischen Stroms, die äquivalent zu jener der chemischen Allzweckzelle ist, realisiert werden, während der Stromerzeu gungsbrennstoff FL effizient verbraucht wird.
  • Wenn weiterhin der Restmengenerfassungsabschnitt 16 einen Restmengenfehler, wie etwa eine plötzlicher Verringerung einer Restmenge des Stromerzeugungsbrennstoffes FL erfasst, kann der Betriebssteuerabschnitt 13 an den Ausgangssteuerabschnitt 14 ein Betriebssteuersignal zum Stoppen der Erzeugung von elektrischem Strom im Stromerzeugungsabschnitt 12 auf der Basis eines Erfassungssignals senden, das den Restmengenfehler betrifft, den Stromerzeugungsbetrieb im Stromerzeugungsabschnitt 12 stoppen und Informationen, die den Restmengenfehler betreffen, an den Controller CNT ausgeben, der in der Vorrichtung DVC enthalten ist, so dass einem Benutzer der Vorrichtung DVC diese Informationen mitgeteilt werden können. Infolgedessen ist es möglich, schnell das Auftreten eines anormalen Zustandes, wie etwa ein Austreten des Stromerzeugungsbrennstoffes FL aus der Brennstoffgruppe 20, zu erfassen und einen Benutzer der Vorrichtung DVC zu informieren, geeignete Maßnahmen zu ergreifen.
  • Wie es oben beschrieben wurde, ist es gemäß dem Stromversorgungssystem dieser Ausführungsform möglich, die Zufuhr von elektrischem Strom, der ein vorbestimmter Betriebsversorgungsstrom sein kann, den Stopp von elektrischem Strom und die Einstellung einer Menge des elektrischen Stroms, der gemäß dem Betriebszustand (Verbraucherbetriebsinformationen) des Verbrauchers LD erzeugt werden soll, der mit dem Stromversorgungssystem verbunden ist, und eine Restmenge des Stromerzeugungsbrennstoffes FL zu steuern, ohne dass eine Zufuhr von Brennstoff oder dergleichen von außerhalb des Stromversorgungssystems empfangen wird. Somit kann das Stromversorgungssystem, das eine geringere Belastung der Umwelt darstellt, jedoch die sehr hohe Energieumwandlungseffizienz aufweist, angegeben werden, während die elektrische Charakteristik realisiert wird, die im wesentlichen äquivalent zu jener der chemischen Allzweckzelle ist. Demzufolge kann anstelle der existierenden chemischen Zelle, die zahlreiche Probleme hinsichtlich Umweltbelangen oder der Energienutzungseffizienz bereitet, das Stromversorgungssystem gemäß dieser Ausführungsform ohne Schwierigkeiten im bestehenden Zellenmarkt eingeführt werden. Obwohl die Ausgangsspannung gemäß einer Restmenge des Stromerzeugungsbrennstoffes FL bei dieser Ausführungsform geändert wird, ist die vorliegende Erfindung nicht darauf beschränkt, wobei ein elektrischer Ausgangsstrom ebenfalls geändert werden kann.
  • [Sechste Ausführungsform]
  • Es folgt nun eine Beschreibung einer sechsten Ausführungsform des Stromerzeugungsmoduls, das beim Stromversorgungssystem gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet wird, unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen.
  • 56 ist ein Blockschaltbild, das die sechste Ausführungsform des Stromerzeugungsmoduls zeigt, das beim Stromversorgungssystem gemäß der vorliegenden Erfindung Verwendung findet. Hier kennzeichnen ähnliche Bezugszeichen Aufbauten, die zu jenen der fünften Ausführungsform, die oben beschrieben wurde, äquivalent sind, wodurch ihre Erläuterung vereinfacht oder auf diese verzichtet wird.
  • Beim Stromerzeugungsmodul 10G gemäß der oben erwähnten fünften Ausführungsform erfolgte eine Beschreibung eines Aufbaus, bei dem der Stromerzeugungsbrennstoff FL, der im Teilstromversorgungsabschnitt 11 verwendet wird, direkt aus dem Stromversorgungssystem 301 als Ausstoßgas ausgegeben oder von der später zu beschreibenden Nebenprodukt-Sammeleinrichtung gesammelt wird. Wenn jedoch beim Stromerzeugungsmodul 10H gemäß dieser Ausführungsform der Stromerzeugungsbetrieb im Teilstromversorgungsabschnitt 11 keine Änderung der Bestandteile des Stromerzeugungsbrennstoffes FL beinhaltet, oder wenn ein spezieller Brennstoffbestandteil selbst dann enthalten ist, wenn eine Änderung der Bestandteile erfolgt, wird der Stromerzeugungsbrennstoff FL, der im Teilstromversorgungsabschnitt 11 verwendet wird, direkt als Stromerzeugungsbrennstoff im Stromerzeugungsabschnitt 12 wiederverwendet oder nach dem Extrahieren eines speziellen Brennstoffbestandteils wieder verwendet.
  • Insbesondere enthält, wie in 56 gezeigt, das Stromerzeugungsmodul 10H gemäß dieser Ausführungsform: einen Teilstromversorgungsabschnitt 11; einen Stromerzeugungsabschnitt 12, einen Betriebssteuerabschnitt 13; einen Aus gangssteuerabschnitt 14; einen Startsteuerabschnitt 15 und einen Restmengen-Erfassungsabschnitt 16, die die Aufbauten und Funktionen haben, die jenen bei der oben beschriebenen fünften Ausführungsform (siehe 53) gleichen, wobei es im besonderen derart eingerichtet ist, dass der gesamte Stromerzeugungsbrennstoff (Ausstoßgas) oder ein Teil desselben, der für die Erzeugung von elektrischem Strom im Teilstromversorgungsabschnitt 11 verwendet wird, dem Stromerzeugungsabschnitt 12 durch den Ausgangssteuerabschnitt 14 zugeführt werden kann, ohne aus dem Stromerzeugungsmodul 10H ausgegeben zu werden.
  • Der Teilstromversorgungsabschnitt 11, der bei dieser Ausführungsform Verwendung findet, hat einen Aufbau, der in der Lage ist, einen vorbestimmten elektrischen Strom (zweiten elektrischen Strom) zu erzeugen und auszugeben, ohne einen Brennstoffbestandteil des Stromerzeugungsbrennstoffes FL zu verbrauchen und umzuwandeln, der aus der Brennstoffgruppe 20G durch den I/F-Abschnitt 30G zugeführt wird (beispielsweise die Stromerzeugungsvorrichtung, die beim zweiten, dritten, fünften oder siebten Konstruktionsbeispiel der oben erwähnten ersten Ausführungsform beschrieben wurde), oder einen Aufbau zum Erzeugen eines Ausstoßgases, das einen Brennstoffbestandteil enthält, der für den Stromerzeugungsbetrieb im Stromerzeugungsabschnitt 12 verwendet werden kann, selbst wenn ein Brennstoffbestandteil des Stromerzeugungsbrennstoffes FL verbraucht und umgewandelt wird (beispielsweise die Stromerzeugungsvorrichtung, die beim vierten oder sechsten Konstruktionsbeispiel der oben erwähnten ersten Ausführungsform beschrieben wurde).
  • Weiterhin wird für den Fall, dass als Stromerzeugungsabschnitt 12 die Stromerzeugungsvorrichtung verwendet wird, die im ersten bis sechsten Konstruktionsbeispiel der oben beschriebenen ersten Ausführungsform dargestellt ist, als Stromerzeugungsbrennstoff FL, der in die Brennstoffgruppe 20G gefüllt ist, eine Brennstoffsubstanz verwendet, die entzündet werden kann und brennbar ist, wie etwa ein Flüssigbrennstoff auf Alkoholbasis, wie beispielsweise Methanol, Ethanol oder Butanol, oder ein verflüssigter Brennstoff, der aus Kohlenwasserstoff besteht, wie etwa Dimethyläther oder Isobutan, oder ein Gasbrennstoff, wie etwa Wasserstoffgas.
  • Der Flüssigbrennstoff oder der verflüssigte Brennstoff ist eine Flüssigkeit, die unter vorbestimmten Füllbedingungen (Temperatur, Druck und dergleichen) in die Brennstoffgruppe 20G eingefüllt ist. Wenn dieser Brennstoff auf vorbestimmte Umgebungsbedingungen, wie etwa eine herkömmliche Temperatur, einen herkömmlichen Druck und dergleichen geändert wird, wird er, wenn er dem Stromversorgungsabschnitt 11 zugeführt wird, verdampft, um zu einem Hochdruckbrennstoffgas überzugehen. Wenn weiterhin der Gasbrennstoff in die Brennstoffgruppe 20G unter einem vorbestimmten Druck komprimiert eingefüllt ist und dem Teilstromversorgungsabschnitt 11 zugeführt wird, wird es zu einem Hochdruckbrennstoffgas in Übereinstimmung mit dem Einfülldruck. Daher kann mit einem derartigen Stromerzeugungsbrennstoff FL beispielsweise nach dem Erzeugen elektrischen Stroms (zweiten elektrischen Stroms) unter Nutzung der Druckenergie des Brennstoffgases im Teilstromversorgungsabschnitt 11 elektrischer Strom (erster elektrischer Strom) im Stromerzeugungsabschnitt 12 durch die elektrische Reaktion, die Verbrennungsreaktion oder dergleichen unter Verwendung des Ausstoßgases aus dem Teilstromversorgungsabschnitt 11 erzeugt werden.
  • [Siebte Ausführungsform]
  • Eine siebte Ausführungsform des Stromerzeugungsmoduls, das beim Stromerzeugungssystem gemäß der vorliegenden Erfindung Verwendung findet, wird nun unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.
  • 57 ist ein Blockschaltbild, das eine siebte Ausführungsform des Stromerzeugungsmoduls zeigt, das beim Stromerzeugungssystem gemäß der vorliegenden Ausführungsform Verwendung findet. Hier kennzeichnen ähnliche Bezugszeichen Aufbauten, die zu jenen der ersten Ausführungsform äquivalent sind, wodurch deren Beschreibung vereinfacht oder auf diese verzichtet wird.
  • Bei den Stromerzeugungsmodulen 10G und 10H gemäß der fünften und sechsten Ausführungsform, die oben erwähnt wurden, erfolgte eine Beschreibung für den Fall, dass als Teilstromversorgungsabschnitt 11 der Aufbau zum konstanten autonomen Erzeugen eines vorbestimmten elektrischen Stroms (zweiten elektri schen Stroms) unter Verwendung des Stromerzeugungsbrennstoffes FL erzeugt wird, der von der Brennstoffgruppe 20G zugeführt wird. Beim Stromerzeugungsmodul gemäß dieser Ausführungsform hat der Teilstromversorgungsabschnitt den Aufbau zum konstanten autonomen Erzeugen vorbestimmten elektrischen Stroms ohne Verwendung des Stromerzeugungsbrennstoffes FL, der in die Brennstoffgruppe 20G gefüllt ist.
  • Insbesondere enthält, wie in 57 gezeigt, das Stromerzeugungsmodul 10J gemäß dieser Ausführungsform: einen Stromerzeugungsabschnitt 12; einen Betriebssteuerabschnitt 13; einen Ausgangssteuerabschnitt und einen Restmengen-Erfassungsabschnitt 16, die die Aufbauten und Funktionen ähnlich jenen der fünften Ausführungsform (siehe 53) haben, die oben erwähnt wurden, wobei das Stromerzeugungsmodul 10J zudem mit einem Teilstromversorgungsabschnitt 11 ausgerüstet ist, um fortwährend autonom einen vorbestimmten elektrischen Strom (zweiten elektrischen Strom) zu erzeugen, ohne den Stromerzeugungsbrennstoff FL zu verwenden, der in die Brennstoffgruppe 20 gefüllt ist.
  • Als konkreten Aufbau des Teilstromversorgungsabschnittes 11 ist es möglich, in ausgezeichneter Weise einen Aufbau, der die thermoelektrische Umwandlung auf der Basis einer Temperaturdifferenz in der Umgebung des Stromversorgungssystems 301 nutzt (Temperaturdifferenz-Stromerzeugung), einen Aufbau der die piezoelektrische Umwandlung auf der Basis der Lichtenergie nutzt, die von außen in das Stromversorgungssystem 301 eintritt (photovoltaische Stromerzeugung), sowie andere Aufbauten zu verwenden.
  • <Einrichtung zum Sammeln beliebiger anderer Nebenprodukte>
  • Eine Einrichtung zum Sammeln beliebiger anderer Nebenprodukte, die beim Stromversorgungssystem gemäß jeder der zuvor genannten Ausführungsformen verwendet werden kann, wird nun unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.
  • 58 ist ein Blockschaltbild, das eine Ausführungsform der Nebenprodukt- Sammeleinrichtung darstellt, die beim Stromversorgungssystem gemäß der vorliegenden Erfindung Verwendung finden kann. Hier kennzeichnen ähnliche Bezugszeichen Aufbauten, die zu jenen der vorangehenden Ausführungsformen äquivalent sind, wodurch deren Erläuterung vereinfacht oder auf diese verzichtet wird.
  • Wenn bei jeder der oben erwähnten Ausführungsformen als Stromerzeugungsabschnitt 12 oder Teilstromversorgungsabschnitt 11 der Aufbau (der Stromerzeugungsabschnitt oder der Teilstromversorgungsabschnitt, der in jedem der oben erwähnten Konstruktionsbeispiele dargestellt ist) zum Erzeugen eines vorbestimmten elektrischen Stroms durch die elektrochemische Reaktion oder die Verbrennungsreaktion unter Verwendung des Stromerzeugungsbrennstoffes FL, der in die Brennstoffgruppe 20 gefüllt ist, verwendet wird, können in einigen Fällen Nebenprodukte zusätzlich zum elektrischen Strom ausgegeben. werden. Da derartige Nebenprodukte eine Substanz, die eine Umweltverschmutzung zur Folge hat, wenn sie an die Umwalt abgegeben wird, oder eine Substanz enthalten können, die in manchen Fällen die Ursache einer Fehlfunktion der Vorrichtung sein kann, an der das Stromversorgungssystem angebracht ist, ist es zu bevorzugen, den Aufbau zu verwenden, der mit der folgenden Nebenprodukt-Sammeleinrichtung ausgestattet ist, da eine Emission derartiger Nebenprodukte, weitestgehend unterdrückt werden muss.
  • Wie in 58 gezeigt, hat die Nebenprodukt-Sammeleinrichtung, die beim Stromversorgungssystem gemäß der vorliegenden Erfindung Verwendung finden kann, den Aufbau, bei dem ein Trennsammelabschnitt 17 zum Sammeln der gesamten Bestandteile des Nebenproduktes, die zum Zeitpunkt der Stromversorgung im Stromerzeugungsabschnitt 12 erzeugt werden, oder ein Teil derselben im Stromerzeugungsmodul 10K vorhanden ist, wobei die Brennstoffgruppe 20 und der I/F-Abschnitt 30K die Aufbauten und Funktionen haben, die jenen bei jeder der vorangehenden Ausführungsformen ähnlich sind, wie etwa beim Stromerzeugungsmodul 10K in diesem Beispiel, und ein Sammelaufnahmeabschnitt 21 zum Aufnehmen des gesammelten Nebenproduktes in der Brennstoffgruppe 20K vorgesehen ist. Wenngleich hier die Beschreibung nur für den Fall erfolgt, dass das Nebenprodukt gesammelt wird, das im Stromerzeugungsabschnitt 12 gesammelt wird, erübrigt es sich zu sagen, dass dieser Aufbau in ähnlicher Weise beim Teilstromversorgungsabschnitt 11 Verwendung finden kann.
  • Der Trennsammelabschnitt 12 hat den Aufbau, der in jeder der vorangehenden Ausführungsformen beschrieben ist. Beim Stromerzeugungsabschnitt 12 (der Teilstromversorgungsabschnitt 11 kann enthalten sein), der wenigstens für die Vorrichtung DVC, an der das Stromversorgungssystem 301 angebracht ist, elektrischen Strom, der der elektrische Verbraucherbetriebsstrom (Spannung/elektrischer Strom) sein kann, durch die elektrochemische Reaktion oder die Verbrennungsreaktion unter Verwendung des Stromerzeugungsbrennstoffes FL erzeugt, der von der Brennstoffgruppe 20K zugeführt wird, trennt der Trennsammelabschnitt 17 ein Nebenprodukt, das zum Zeitpunkt der Stromerzeugung erzeugt wird, oder einen speziellen Bestandteil im Nebenprodukt und führt es dem Sammelaufnahmeabschnitt 21, der sich in der Brennstoffgruppe 20K befindet, durch einen Nebenprodukt-Sammelweg zu, der im I/F-Abschnitt 30K ausgebildet ist.
  • Im Stromerzeugungsabschnitt 12 (der Teilstromversorgungsabschnitt 11 kann enthalten sein), bei dem jedes Konstruktionsbeispiel, das oben erwähnt wurde, Verwendung findet, werden als Nebenprodukt bei der Erzeugung elektrischen Stroms Wasser (H2O), Stickstoffoxid (NOx), Schwefeloxid (SOx) und andere Substanzen in ihrer Gesamtheit oder ein Teil derselben oder lediglich ein bestimmter Bestandteil derselben durch den Trennsammelabschnitt 17 gesammelt und dem Nebenprodukt-Sammelweg zugeführt. Sofern sich das gesammelte Nebenprodukt im flüssigen Zustand befindet, kann der Kapillareffekt genutzt werden, um automatisch das Nebenprodukt vom Trennsammelabschnitt 17 dem Sammelaufnahmeabschnitt 21 zuzuführen, indem beispielsweise der Innendurchmesser des Nebenprodukt-Sammelweges derart ausgebildet ist, dass er sich kontinuierlich ändert.
  • Der Sammelaufnahmeabschnitt 21 ist im Inneren der Brennstoffgruppe 20K oder in einem Teil des Inneren derselben vorgesehen. Der Sammelaufnahmeabschnitt 21 ist derart eingerichtet, dass er in der Lage ist, das Nebenprodukt, das durch den Trennsammelabschnitt 17 gesammelt wurde, nur dann zuzuführen und auf zunehmen, wenn die Brennstoffgruppe 20K mit dem Stromerzeugungsmodul 10K verbunden ist. Das heißt, beim Stromversorgungssystem, bei dem die Brennstoffgruppe 20K am Stromerzeugungsmodul 10K ohne Einschränkung angebracht oder abgenommen werden kann, wird, wenn die Brennstoffgruppe 20K vom Stromerzeugungsmodul 10K abgenommen wird, das gesammelte und aufgenommene Nebenprodukt oder ein spezieller Bestandteil fest oder irreversibel im Sammelaufnahmeabschnitt 21 gehalten, so dass es nicht aus der Brennstoffgruppe 20K austreten oder ausgegeben werden kann.
  • Wie oben beschrieben, kann, für den Fall, dass Wasser (H2O), Stickstoffoxid (NOx) und/oder Schwefeloxid (SOx) als Nebenprodukt durch die Stromerzeugung im Stromerzeugungsabschnitt 12 entstehen, da sich Wasser (H2O) bei normaler Temperatur unter normalem Druck in flüssigem Zustand befindet, Wasser ausgezeichnet dem Sammelaufnahmeabschnitt 21 durch den Nebenprodukt-Sammelweg zugeführt werden. Für den Fall eines Nebenproduktes, dessen Verdampfungspunkt unter einer normalen Temperatur bei normalem Druck liegt und das sich im Gaszustand befindet, wie etwa Stickstoffoxid (NOx) oder Schwefeloxid (SOx), besteht die Möglichkeit, dass sich dessen kubisches Volumen übermäßig ausdehnt und einen vorbestimmte Kapazität des Sammelaufnahmeabschnittes 21 überschreitet. Daher ist es möglich, den Aufbau einzurichten, bei dem das gesammelte Nebenprodukt verflüssigt und das kubische Volumen derart verringert wird, dass das Nebenprodukt im Sammelaufnahmeabschnitt 21 aufgenommen werden kann, indem der Luftdruck im Trennsammelabschnitt 17 und im Sammelaufnahmeabschnitt 21 erhöht wird.
  • Als konkreten Aufbau des Sammelaufnahmeabschnittes 21 ist es somit möglich, in exzellenter Weise einen Aufbau zu verwenden, der in der Lage ist, das gesammelte Nebenprodukt oder einen bestimmten Bestandteil irreversibel zu absorbieren, zu absorbieren und zu fixieren oder zu fixieren, wie etwa den Aufbau, bei dem das absorbierende Polymer in den Sammelaufnahmeabschnitt 21 gefüllt ist, oder den Aufbau, der eine Sammelmaterial-Austrittsverhinderungseinrichtung, wie etwa ein Steuerventil enthält, das sich durch den Innendruck des Sammelaufnahmeabschnittes 21 oder den physikalischen Druck beispielsweise einer Feder oder dergleichen schließt, ähnlich wie bei der oben beschriebenen Brennstoffaus tritts-Verhinderungseinrichtung, die Bestandteil der Brennstoffgruppe 20 ist.
  • Beim Stromversorgungssystem, das mit der Nebenproduktsammeleinrichtung ausgestattet ist, die einen derartigen Aufbau hat, werden bei Verwendung einer Brennstoffreformier-Brennstoffzelle als Stromerzeugungsabschnitt 12, wie es in 26 dargestellt ist, Kohlendioxid (CO2), das zusammen mit Wasserstoffgas (H2) erzeugt wird, das bei der Dampfreformierreaktion, der Wasserverschiebungsreaktion und der gewählten Oxidationsreaktion (siehe die chemischen Gleichungen (1) bis (3)) im Brennstoffreformierabschnitt 210a entsteht, und Wasser (H2O), das zusammen mit der Erzeugung von elektrischem Strom (erstem elektrischem Strom), der bei der elektrochemischen Reaktion beteiligt ist (siehe die chemischen Gleichungen (6) und (7)), im Brennstoffzellenabschnitt 210b erzeugt wird, aus dem Stromerzeugungsabschnitt 12 als Nebenprodukte ausgegeben. Da jedoch Kohlendioxid (CO2) beinahe keinen Einfluss auf die Vorrichtung hat, wird es aus dem Stromversorgungssystem als nicht gesammelte Substanz ausgegeben. Andererseits wird Wasser (H2O) oder dergleichen durch den Trennsammelabschnitt 17 gesammelt, dem Sammelaufnahmeabschnitt 21 in der Brennstoffgruppe 20K durch den Nebenproduktsammelweg unter Ausnutzung des Kapillareffektes oder dergleichen zugeführt und irreversibel im Sammelaufnahmeabschnitt 21 aufgenommen. Da die elektrochemische Reaktion (chemische Gleichungen (2) und (3)) im Stromerzeugungsabschnitt 12 (Brennstoffzellenabschnitt) bei einer Temperatur von etwa 60 bis 80°C abläuft, wird hier Wasser (H2O), das im Stromerzeugungsabschnitt 12 erzeugt wird, im wesentlichen dampfförmig (gasförmig) ausgegeben. Somit verflüssigt der Trennsammelabschnitt 17 lediglich einen Bestandteil des Wassers (H2O) beispielsweise durch Kühlen des Dampfes, der aus dem Stromerzeugungsabschnitt 12 ausgegeben wird, oder durch Ausüben des Drucks und trennt ihn von anderen Gasbestandteilen, wodurch dieser Bestandteil gesammelt wird.
  • Bei dieser Ausführungsform erfolgte eine Beschreibung für den Fall, bei dem die Brennstoffreformier-Brennstoffzelle als Aufbau des Stromerzeugungsabschnittes 12 und Methanol (CH3OH) als Stromerzeugungsbrennstoff verwendet werden. Daher kann das Trennen und Sammeln eines bestimmten Bestandteils (nämlich Wasser) im Trennsammelabschnitt 17 relativ einfach realisiert werden, wenn der Großteil des Nebenproduktes, das bei der Stromerzeugung beteiligt ist, Wasser (H2O) ist und zudem eine geringe Menge Kohlendioxid (CO2) aus dem Stromversorgungssystem ausgegeben wird. Wenn jedoch eine andere Substanz als Methanol als Stromerzeugungsbrennstoff verwendet wird, oder wenn ein anderer Aufbau als die Brennstoffzelle als Stromerzeugungsabschnitt 12 Verwendung findet, kann in einigen Fällen eine relativ große Menge Kohlendioxid (CO2), Stickstoffoxid (NOx), Schwefeldioxid (SOx) oder dergleichen zusammen mit Wasser (H2O) erzeugt werden.
  • In einem derartigen Fall können diese beispielsweise nach dem Trennen von Wasser als Flüssigkeit aus einem beliebigen anderen Gasbestandteil (Kohlendioxid oder dergleichen), der in großen Mengen erzeugt wird, im Trennsammelabschnitt 17 durch das oben beschriebene Trennverfahren, zusammen oder einzeln, in einem einzigen oder mehreren Sammelaufnahmeabschnitten 21 aufgenommen werden, die in der Brennstoffgruppe 20E ausgebildet sind.
  • Da, wie oben beschrieben, gemäß dem Stromversorgungssystem, bei dem die Nebenproduktsammeleinrichtung gemäß dieser Ausführungsform Verwendung findet, die Emission oder das Austreten des Nebenproduktes aus dem Stromversorgungssystem unterdrückt werden kann, indem im Sammelaufnahmeabschnitt 21, der in der Brennstoffgruppe vorgesehen ist, wenigstens ein Bestandteil irreversibel aufgenommen wird, der bei der Erzeugung von elektrischem Strom durch das Stromerzeugungsmodul 10E entsteht, kann die Fehlfunktion oder Beeinträchtigung der Vorrichtung durch das Nebenprodukt (wie etwa Wasser) verhindert werden. Zudem kann durch Sammeln der Brennstoffgruppe 20E, in der das Nebenprodukt aufgenommen wird, das Nebenprodukt in geeigneter Weise durch ein Verfahren verarbeitet werden, das keine Belastung der Umwelt darstellt, wodurch eine Verschmutzung der Umwelt oder eine globale Erwärmung durch das Nebenprodukt (beispielsweise Kohlendioxid) verhindert wird.
  • Das Nebenprodukt, das durch das oben beschriebene Trennsammelverfahren gesammelt wird, wird irreversibel im Sammelaufnahmeabschnitt durch einen Aufnahmevorgang aufgenommen, wie er unter Bezugnahme auf 48A bis 48C beschrieben ist.
  • <Brennstoffstabilisiereinrichtung>
  • Es folgt nun eine Beschreibung einer Brennstoffstabilisiereinrichtung, die beim Stromversorgungssystem gemäß jeder der zuvor beschriebenen Ausführungsformen verwendet werden kann, unter Bezugnahme auf die Zeichnungen.
  • 59 ist ein Blockschaltbild, das eine Ausführungsform der Brennstoffstabilisiereinrichtung zeigt, die beim Stromversorgungssystem gemäß der vorliegenden Erfindung Verwendung finden kann. Hier kennzeichnen ähnliche Bezugszeichen Aufbauten, die zu jenen der vorangehenden Ausführungsformen äquivalent sind, wodurch deren Beschreibung vereinfacht oder auf diese verzichtet wird.
  • Wein 59 gezeigt, hat beim Stromerzeugungsmodul 10L mit der Brennstoffgruppe 20L und dem I/F-Abschnitt 30L, die den Aufbau und die Funktionen haben, die jenen bei jeder der oben beschriebenen Ausführungsformen gleichen, die Brennstoffstabilisiereinrichtung, die beim Stromversorgungssystem gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet werden kann, einen Aufbau, bei dem ein Zuführ-Steuerventil 25, das den Einfüllzustand (eine Temperatur, einen Druck und dergleichen) des Stromerzeugungsbrennstoffes FL, der in die Brennstoffgruppe 20L gefüllt ist, erfasst und die Zufuhr des Stromerzeugungsbrennstoffes FL von der Brennstoffgruppe 20L in das Stromerzeugungsmodul 10L (der Teilstromversorgungsabschnitt 11 und der Stromversorgungsabschnitt 12) stoppt, wenn der Einfüllzustand einen vorbestimmten Schwellenwert überschreitet, und ein Drucksteuerventil 26, das den Einfüllzustand (eine Temperatur, einen Druck und dergleichen) des Stromerzeugungsbrennstoffes FL in der Brennstoffgruppe 20L erfasst und den Einfüllzustand auf einen vorbestimmten stabilisierten Zustand steuert, im I/F-Abschnitt 30L oder in der Brennstoffgruppe 20L (bei diesem Beispiel die Brennstoffgruppe 20L) vorgesehen sind.
  • Das Zuführ-Steuerventil 25 wird automatisch betätigt, wenn eine Temperatur des Stromerzeugungsbrennstoffes FL, der in die Brennstoffgruppe 20L gefüllt ist, über einen vorbestimmten Schwellenwert ansteigt, und schaltet die Zufuhr des Stro merzeugungsbrennstoffes FL zum Brennstoffzuführweg ab. Konkret gesagt ist es möglich, in exzellenter Weise das Steuerventil zu verwenden, das sich schließt, wenn ein Druck in der Brennstoffgruppe 20L mit dem Anstieg der Temperatur des Stromerzeugungsbrennstoffes FL zunimmt.
  • Weiterhin wird das Drucksteuerventil 26 automatisch betätigt, wenn ein Druck in der Brennstoffgruppe 20L über einen vorbestimmten Schwellenwert mit dem Anstieg der Temperatur des Stromerzeugungsbrennstoffes FL, der in die Brennstoffgruppe 20L gefüllt ist, zunimmt, und verringert den Druck in der Brennstoffgruppe 20L. Konkret gesagt, ist es möglich, in exzellenter Weise das Druckablassventil (Überdruckventil) zu verwenden, das sich öffnet, wenn der Druck in der Brennstoffgruppe 20L zunimmt.
  • Infolgedessen wird beispielsweise bei an der Vorrichtung DVC angebrachtem Stromversorgungssystem, wenn die Temperatur oder der Druck in der Brennstoffgruppe 20L beispielsweise infolge der Erzeugung von Wärme, die beim der Erzeugung elektrischen Stroms im Stromerzeugungsmodul 10L entsteht, oder durch den Betrieb des Verbrauchers ansteigt, der Vorgang des Stoppens der Zufuhr des Stromerzeugungsbrennstoffes FL oder der Vorgang zum Abbauen des Drucks automatisch ausgeführt, wodurch der Einfüllzustand des Stromerzeugungsbrennstoffes FL stabilisiert wird.
  • Anschließend nimmt beim Gesamtbetrieb des oben beschriebenen Stromversorgungssystems (siehe 54) im Falle der Ausführung des Vorgangs zum Starten des Stromerzeugungssystems der Betriebssteuerabschnitt 13 im voraus Bezug auf den Betriebszustand des Zuführsteuerventils 25, d.h. den Zuführzustand des Stromerzeugungsbrennstoffes FL von der Brennstoffgruppe 20L, beurteilt dieser, ob der Stromerzeugungsbrennstoff FL normal zugeführt wird, und führt anschließend den oben beschriebenen Vorgang aus. Wenn hier die Abschaltung der Zufuhr des Stromerzeugungsbrennstoffes FL ohne Rücksicht auf den Vorgang zum Stabilisieren des Einfüllzustandes des Stromerzeugungsbrennstoffes FL durch die oben beschriebene Brennstoffstabilisiereinrichtung (insbesondere das Drucksteuerventil 26) erfasst wird, gibt der Betriebssteuerabschnitt 13 an den Controller CNT, der in der Vorrichtung DVC enthalten ist, Informationen aus, die den Einfüllfehler des Stromerzeugungsbrennstoffes FL betreffen, und informiert einen Benutzer der Vorrichtung DVC über diesen Fehler.
  • Weiterhin nimmt beim Gesamtbetrieb des oben beschriebenen Stromversorgungssystems (siehe 54) im Falle einer Fortführung des Dauerbetriebs (Rückmeldesteuerung) des Stromversorgungssystems der Betriebssteuerabschnitt 13 anschließend Bezug auf den Betriebszustand des Betriebssteuerventils 25, d.h. den Zuführzustand des Stromerzeugungsbrennstoffes FL aus der Brennstoffgruppe 20L. Wenn die Abschaltung der Zufuhr des Stromerzeugungsbrennstoffes FL erfasst wird, oder wenn ein plötzlicher Abfall des elektrischen Verbraucherbetriebsstroms zur Vorrichtung DVC als Verbraucherbetriebsinformationen ohne Rücksicht auf den Stabilisierungsvorgang durch die Brennstoffstabilisiereinrichtung (insbesondere das Drucksteuerventil 26) empfangen werden, gibt der Betriebssteuerabschnitt 13 Informationen, die einen Füllfehler des Stromerzeugungsbrennstoffes FL betreffen, an den Controller CNT, der in der Vorrichtung DVC enthalten ist, aus und informiert einen Benutzer der Vorrichtung DVC über diesen Fehler.
  • Infolgedessen ist es möglich, das Stromversorgungssystem mit der hohen Zuverlässigkeit anzugeben, das schnell das Auftreten der Beeinträchtigung des Stromerzeugungsbrennstoffes FL infolge eines Fehlers der Füllbedingungen (Temperatur, Druck und dergleichen) des Stromerzeugungsbrennstoffes FL in der Brennstoffgruppe 20L, einen Betriebsfehler (wie etwa einen Ausgangsspannungsdefekt) im Stromerzeugungsmodul 10L oder ein Austreten des Stromerzeugungsbrennstoffes FL aus der Brennstoffgruppe 301 erfasst und die Sicherheit des Stromerzeugungsbrennstoffes FL garantiert, der brennbar ist.
  • Es folgt nun eine Beschreibung einer weiteren Brennstoffstabilisiereinrichtung, die beim Stromversorgungssystem gemäß jeder der oben beschriebenen Ausführungsformen verwendet werden kann, unter Bezugnahme auf die Zeichnungen.
  • 60 ist ein Blockschaltbild, das eine Ausführungsform der Brennstoffstabilisiereinrichtung zeigt, die beim Stromversorgungssystem gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet werden kann. Darüber hinaus ist 61 eine Ansicht, die einen Startbetriebszustand des Stromversorgungssystems gemäß dieser Ausführungsform darstellt, und 62 eine Ansicht des Stoppbetriebszustands des Stromversorgungssystems gemäß dieser Ausführungsform. Wenngleich hier, ähnlich wie bei der zweiten bis vierten Ausführungsform, eine Beschreibung für den Fall erfolgt, bei dem vorbestimmte Informationen zwischen dem Stromversorgungssystem und der Vorrichtung, mit der das Stromversorgungssystem verbunden ist, ausgetauscht werden, ist es ebenfalls möglich, einen Aufbau zu verwenden, bei dem spezielle Informationen zwischen dem Stromversorgungssystem und der Vorrichtung nicht ausgetauscht werden (der Aufbau, der in Verbindung mit der ersten Ausführungsform beschrieben wurde). Darüber hinaus kennzeichnen ähnliche Bezugszeichen Aufbauten, die jenen bei jeder der zuvor erwähnten Ausführungsformen äquivalent sind, wodurch deren Erläuterung vereinfacht oder auf diese verzichtet wird.
  • Wie in 60 gezeigt, hat beim Stromerzeugungsmodul 10M, der Brennstoffgruppe 20L und dem I/F-Abschnitt 30L, die den Aufbau und die Funktionen haben, die jenen bei jeder der oben beschriebenen Ausführungsformen gleichen, die Brennstoffstabilisiereinrichtung, die beim Stromversorgungssystem gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet werden kann, einen Aufbau, bei dem ein Zuführ-Steuerventil 25, das den Einfüllzustand (eine Temperatur, einen Druck und dergleichen) des Stromerzeugungsbrennstoffes FL, der in die Brennstoffgruppe 20L gefüllt ist, erfasst und die Zufuhr des Stromerzeugungsbrennstoffes FL von der Brennstoffgruppe 20L in das Stromerzeugungsmodul 10M (der Teilstromversorgungsabschnitt 11 und der Stromversorgungsabschnitt 12) stoppt, wenn der Einfüllzustand einen vorbestimmten Schwellenwert überschreitet, und ein Drucksteuerventil 26, das den Einfüllzustand (eine Temperatur, einen Druck und dergleichen) des Stromerzeugungsbrennstoffes FL in der Brennstoffgruppe 20L erfasst und den Einfüllzustand auf einen vorbestimmten stabilisierten Zustand steuert, im I/F-Abschnitt 30L oder in der Brennstoffgruppe 20L (bei diesem Beispiel die Brennstoffgruppe 20L) vorgesehen sind.
  • Das Zuführ-Steuerventil 25 wird automatisch betätigt, wenn eine Temperatur des Stromerzeugungsbrennstoffes FL, der in die Brennstoffgruppe 20L gefüllt ist, über einen vorbestimmten Schwellenwert ansteigt, und schaltet die Zufuhr des Stro merzeugungsbrennstoffes FL zum Brennstoffzuführweg ab. Konkret gesagt ist es möglich, in exzellenter Weise ein Absperrventil zu verwenden, das sich schließt, wenn ein Druck in der Brennstoffgruppe 20L mit dem Anstieg der Temperatur des Stromerzeugungsbrennstoffes FL zunimmt.
  • Das Drucksteuerventil 26 wird automatisch betätigt, wenn ein Druck in der Brennstoffgruppe 20L über einen vorbestimmten Schwellenwert mit dem Anstieg der Temperatur des Stromerzeugungsbrennstoffes FL, der in die Brennstoffgruppe 20L gefüllt ist, zunimmt, und verringert den Druck in der Brennstoffgruppe 20L. Konkret gesagt, ist es möglich, in exzellenter Weise ein Druckablassventil (Überdruckventil) zu verwenden, das sich öffnet, wenn der Druck in der Brennstoffgruppe 20L zunimmt.
  • Infolgedessen wird beispielsweise bei an der Vorrichtung DVC angebrachtem Stromversorgungssystem, wenn die Temperatur oder der Druck in der Brennstoffgruppe 20L beispielsweise infolge der Erzeugung von Wärme, die beim der Erzeugung elektrischen Stroms im Stromerzeugungsmodul 10M entsteht, oder durch den Betrieb des Verbrauchers ansteigt, der Vorgang des Stoppens der Zufuhr des Stromerzeugungsbrennstoffes FL oder der Vorgang zum Abbauen des Drucks automatisch ausgeführt, wodurch der Einfüllzustand des Stromerzeugungsbrennstoffes FL autonom stabilisiert wird.
  • Beim Stromversorgungssystem mit einem derartigen Aufbau kann im Grunde genommen die Betriebssteuerung, die äquivalent zu jener der oben beschriebenen Ausführungsform ist (einschließlich dem Fall, bei dem die Betriebssteuerung der ersten Ausführungsform im wesentlichen parallel ausgeführt wird), verwendet werden. Darüber hinaus kann die folgende Betriebssteuerung benutzt werden, die eine Charakteristik dieser Ausführungsform darstellt.
  • Wenn beim Startbetrieb des Gesamtbetriebs (siehe 27 und 34), der in Verbindung mit der ersten oder zweiten Ausführungsform beschrieben ist, der Betriebssteuerabschnitt 13 eine Änderung der Spannung im elektrischen Versorgungsstrom durch den Spannungsüberwachungsabschnitt 16 feststellt, oder der Betriebssteuerabschnitt 13 die Verbraucherbetriebsinformationen empfängt, die vom Controller CNT gesendet werden, der in der Vorrichtung DVC enthalten ist, die die Zufuhr von elektrischem Strom anfragt, nimmt der Betriebssteuerabschnitt 13 Bezug auf den Betriebszustand des Zuführsteuerventils 25, d.h. den Zuführzustand des Stromerzeugungsbrennstoffes FL aus der Brennstoffgruppe, bevor er den Vorgang des Ausgebens eines Betriebssteuersignals zum Starten des Stromerzeugungsabschnittes 12 an den Startsteuerabschnitt 15 ausführt (Schritte S104 oder S204), und beurteilt, ob der Füllzustand des Stromerzeugungsbrennstoffs FL normal ist (oder ob der Stromerzeugungsbrennstoff dem Stromerzeugungsabschnitt 12 zugeführt werden kann).
  • Auf der Basis des Betriebszustands des Zuführsteuerventils 25 führt er, wenn der Betriebssteuerzustand 13 ermittelt, dass der Füllzustand des Stromerzeugungsbrennstoffes FL normal ist und der Stromerzeugungsbrennstoff FL dem Stromerzeugungsabschnitt 12 zugeführt werden kann, den Startbetrieb (Schritte S104 bis S106 oder S204 bis S206) aus, der in Verbindung mit der oben erwähnten ersten und zweiten Ausführungsform beschrieben wurde, erzeugt er den elektrischen Betriebsstrom mit dem Stromerzeugungsabschnitt 12 und führt vorbestimmten elektrischen Versorgungsstrom der Vorrichtung DVC zu.
  • Wie es in 61 gezeigt ist, informiert er, wenn der Betriebssteuerabschnitt 13 auf der Basis des Betriebszustands des Zuführsteuerventils 25 ermittelt, dass der Einfüllzustand des Stromerzeugungsbrennstoffes FL abnorm und die Zufuhr des Stromerzeugungsbrennstoffes zum Stromerzeugungsabschnitt 12 abgeschaltet ist (wenn ein Einfüllfehler erfasst wird), den Controller CNT in der Vorrichtung DVC über ein Startfehlersignal auf der Basis des Einfüllfehlers als Stromerzeugungsinformationen durch den Anschlussabschnitt ELx.
  • Während des Dauerbetriebs beim Gesamtbetrieb (siehe 27 und 34), der in Verbindung mit der ersten oder zweiten Ausführungsform beschrieben wurde, überwacht der Betriebssteuerabschnitt 13 anschließend den Betriebszustand des Zuführsteuerventils 25 während der Rückmeldesteuerung über den elektrischen Versorgungsstrom. Wenn anschließend, wie in 62 gezeigt, der Betriebssteuerabschnitt 13 einen Fehler des Füllzustandes des Stromerzeugungsbrennstoffes FL ohne Rücksicht auf den Druckablassvorgang (Stabilisiervorgang) durch das Drucksteuerventil 26 zum Stabilisieren des Einfüllzustands des Stromerzeugungsbrennstoffes FL in der Brennstoffgruppe 20L erfasst, schaltet er die Zufuhr des Stromerzeugungsbrennstoffes zum Stromerzeugungsabschnitt 12 ab, indem er an den Ausgangssteuerabschnitt 14 ein Betriebssteuersignal zum Stoppen der Erzeugung elektrischen Stroms im Stromerzeugungsabschnitt 12 ausgibt, und stoppt er den Stromerzeugungsbetrieb des Stromerzeugungsabschnittes 12. Zudem stoppt der Betriebssteuerabschnitt 13 die Erwärmung durch die Heizeinrichtung, um die endotherme Reaktion zum Erzeugen von Wasserstoff zu ermöglichen, und informiert den Controller CNT in der Vorrichtung DVC über ein Fehlerstoppsignal auf der Basis des Einfüllfehlers oder eines Abschaltens des Betriebs des Stromerzeugungsvorgangs 12 als Stromerzeugungsinformationen durch den Anschlussabschnitt ELx.
  • Infolgedessen ist es möglich, ein Auftreten beispielsweise der Beeinträchtigung des Stromerzeugungsbrennstoffes FL infolge eines Fehlers der Einfüllbedingungen (Temperatur, Druck und andere) des Stromerzeugungsbrennstoffes FL in der Brennstoffgruppe 20L, einen Betriebsfehler (beispielsweise einen Spannungsdefekt des elektrischen Versorgungsstroms) im Stromerzeugungsmodul 10M oder ein Austreten des Stromerzeugungsbrennstoffes FL aus der Brennstoffgruppe 20L aus dem Stromversorgungssystem 301 zu vermeiden. Zudem besteht die Möglichkeit, einen Benutzer der Vorrichtung DVC Informationen zuzuleiten, die den Einfüllfehler betreffen und die zur Ergreifung geeigneter Maßnahmen, wie etwa der Verbesserung der Vorrichtung mit Hilfe der Ausstattung oder der Ersetzung des Stromversorgungssystems, auffordern. Somit kann das äußerst zuverlässige Stromversorgungssystem angegeben werden, das die Sicherheit des brennbaren Stromerzeugungsbrennstoffes FL sicherstellt.
  • Wenngleich im Zusammenhang mit der Nebenproduktsammeleinrichtung, der Restemengenerfassungseinrichtung und der Brennstoffstabilisiereinrichtung die Beschreibung für den Fall erfolgte, bei dem diese einzeln bei den vorangehenden Ausführungsformen verwendet werden, ist die vorliegende Erfindung nicht darauf beschränkt. Es erübrigt sich zu sagen, dass sie in geeigneter Weise ausgewählt und willkürlich verwendet werden können. Demgemäß ist es möglich, beispielsweise die Belastung der Umwelt durch das Stromversorgungssystem gemäß der vorliegenden Erfindung, den Energieumwandlungskoeffizient, die Benutzungsbestätigung, die Sicherheit und weitere Dinge weiter zu verbessern.
  • <Äußere Form>
  • Die äußeren Formen, die beim Stromversorgungssystem gemäß der vorliegenden Erfindung Verwendung finden, werden nun unter Bezugnahme auf die Zeichnungen erläutert.
  • 63A und 63F sind Ansichten, die konkrete Beispiele der äußeren Form zeigen, die beim Stromerzeugungssystem gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet werden kann, und 64A bis 64C sind Ansichten, die die äußeren Formen, die beim Stromversorgungssystem gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet werden können, und die Entsprechungsbeziehungen zwischen derartigen Formen und der äußeren Formen der chemischen Allzweckzelle darstellen.
  • Beim Stromversorgungssystem, das den oben beschriebenen Aufbau hat, wie er jeweils beispielsweise in 63A bis 63F dargestellt ist, ist die äußere Form bei Verbindung der Brennstoffgruppe 20 mit dem Stromerzeugungsmodul 10 durch den I/F-Abschnitt 30 oder integraler Ausbildung dieser Elemente derart beschaffen, dass sie eine äußere Form und Abmessungen aufweist, die äquivalent zu einer der runden Zellen 41, 42 und 43 sind, die weit verbreitet als chemische Allzweckzellen verwendet werden, die JIS oder internationalen Standards entsprechen, oder zu Zellen, die eine besondere Form haben (nicht runde Zellen) 44, 45 und 46 und die Standards dieser Zellen erfüllen. Zudem ist die äußere Form derart beschaffen, dass elektrischer Strom (erster und zweiter elektrischer Strom), der durch den Teilstromversorgungsabschnitt 11 oder den Stromerzeugungsabschnitt 12 des oben beschriebenen Stromerzeugungsmoduls 10 erzeugt wird, durch den positiven (+) und negativen (–) Elektrodenanschluss jeder der dargestellten Zellenformen ausgegeben werden kann.
  • Hier ist der positive Elektrodenanschluss am oberen Teil des Stromerzeugungsmoduls 10 angebracht, während der negative Elektrodenanschluss an der Brenn stoffgruppe 20 angebracht ist, wobei der negative Elektrodenanschluss mit dem Stromerzeugungsmodul 10 durch den Draht verbunden ist, wenngleich dieser nicht dargestellt ist. Zudem kann ein Anschlussabschnitt ELx vorgesehen sein, der in Zonen um das Stromerzeugungsmodul 10 an dessen Seitenabschnitt gewunden ist. Wenn das Stromerversorgungssystem 301 in der Vorrichtung DVC aufgenommen wird, werden der interne Controller CNT und der Anschlussabschnitt ELx automatisch miteinander elektrische verbunden, wodurch ein Empfang der Verbraucherbetriebsinformationen ermöglicht wird. Es erübrigt sich zu sagen, dass der Anschlussabschnitt ELx von der positiven und negativen Elektrode isoliert ist.
  • Insbesondere bei Verbindung von Brennstoffgruppe 20 und Stromerzeugungsmodul 10 hat der Stromerzeugungsabschnitt, bei dem die Brennstoffzelle verwendet wird (siehe 19) den Aufbau, dass die Brennstoffelektrode 211 des Brennstoffzellenabschnittes 210b elektrisch mit dem negativen Elektrodenanschluss und die Luftelektrode 212 elektrisch mit dem positiven Elektrodenanschluss verbunden ist. Weiterhin wird bei einem Aufbau, bei dem Verbrennungsmaschinen mit innerer und äußerer Verbrennung verwendet werden, wie etwa dass eine Gasverbrennungsmaschine oder eine Rotationsmaschine mit dem Stromgenerator kombiniert sind, der die elektromagnetische Induktion oder dergleichen verwendet (siehe 21 bis 23), oder bei einem Stromerzeugungsabschnitt, bei dem ein Temperaturdifferenz-Stromgenerator oder ein MHD-Stromgenerator verwendet werden (siehe 24 und 25), der Aufbau erzeugt, bei dem der Ausgangsanschluss jedes Stromgenerators elektrisch mit dem positiven Elektrodenanschluss und dem negativen Elektrodenanschluss verbunden ist.
  • Hier werden konkret die runden Zellen 41, 42 und 43 vielfach als im Handel verfügbare Mangantrockenzellen, Alkalitrockenzellen, Nickelkadmiumzelle und andere Arten verwendet, die beispielsweise eine zylinderähnliche Form, die zu zahlreichen Vorrichtungen passt (zylindrische Form: 63A), eine knopfähnliche Form zur Verwendung in Armanduhren und anderen Geräten (63B), eine münzähnliche Form zur Verwendung in Kameras, Notebooks und anderen Gräten (63B), oder eine andere Form haben.
  • Andererseits haben die nicht runden Zellen 44, 45 und 46 konkret die äußere Form eines speziellen Typs, der individuell auf die Form eines zu verwendenden Gerätes, wie etwa einer Kompaktkamera und einer Digitalkamera (63D), angepasst ist, eines winkeligen Typs entsprechend der geringen Breite oder Dicke eines tragbaren akustischen Gerätes oder eines Mobiltelefons (63E), oder eines flachen Typs (63F) und dergleichen.
  • Wie es oben erläutert wurde, kann jeder Aufbau des Stromerzeugungsmoduls 10, das am Stromversorgungssystem gemäß dieser Ausführungsform angebracht ist, als Mikrochip in der Größenordnung von Millimetern oder Mikrometern oder als Mikrokraftwerk durch Anwendung existierender Mikromaschinen-Herstellungstechniken realisiert werden. Weiterhin kann durch die Verwendung einer Brennstoffzelle, einer Gasbrennstoffturbine oder dergleichen als Stromerzeugungsabschnitt 12 des Stromerzeugungsmoduls 10, die in der Lage sind, die hohe Energienutzungseffizienz zu nutzen, die Menge des Stromerzeugungsbrennstoffes, die für die Realisierung einer Batteriekapazität äquivalent zu (oder über) jener der existierenden chemischen Zelle erforderlich ist, auf einen relativ geringen Wert verringert werden.
  • Beim Stromerzversorgungssystem gemäß dieser Ausführungsform kann die existierende Zellenform, die in den Zeichnungen dargestellt ist, ausgezeichnet realisiert werden. Beispielsweise besteht, wie in 64A und 64B gezeigt, die Möglichkeit, den Aufbau vorzusehen, bei dem die Außenabmessungen (wie etwa eine Länge La und ein Durchmesser Da), wenn die Brennstoffgruppe 20 mit dem Stromerzeugungsmodul 10 gekoppelt ist oder diese integral ausgebildet sind, im wesentlichen äquivalent zur äußeren Form (wie etwa eine Länge Lp und ein Durchmesser Dp) einer derartigen chemischen Allzweckzelle 47 sind, wie es in 64C gezeigt ist.
  • 64A und 64C zeigen lediglich konzeptionell die Beziehung zwischen dem anbringbaren und abnehmbaren Aufbau des Stromversorgungssystems gemäß der vorliegenden Erfindung (Verbindungsbeziehung) und der Erscheinungsform, wobei ein konkreter Elektrodenaufbau und andere Aufbauten nicht berücksichtigt sind. Die Beziehung zwischen dem anbringbaren und abnehmbaren Aufbau des Stromerzeugungsmoduls 10 und der Brennstoffgruppe 20 sowie dem Elektrodenaufbau, wenn jede Zellenform am Stromversorgungssystem gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet wird, wird im Detail in Verbindung mit der später zu beschreibenden Ausführungsform erläutert.
  • Weiterhin ist jede dargestellte äußere Erscheinungsform lediglich ein Beispiel der chemischen Zelle, die gemäß den japanischen Standards verfügbar ist, an einer Vorrichtung angebracht ist und vertrieben wird oder zum Verkauf steht. Es ist lediglich ein Teil der Konstruktionsbeispiele dargestellt, bei denen die vorliegende Erfindung Verwendung finden kann. Das heißt, es können äußere Formen, die beim Stromversorgungssystem gemäß der vorliegenden Erfindung einsetzbar sind, eingerichtet werden, die sich von den obigen konkreten Beispielen unterscheiden. Beispielsweise stimmen derartige äußere Formen mit den Formen der chemischen Zellen überein, die weltweit vertrieben und verkauft werden, oder mit chemischen Zellen, die in Zukunft der praktischen Verwendung zugeführt werden, wobei es sich erübrigt zu sagen, dass diese äußeren Formen derart beschaffen sein können, dass sie mit der elektrischen Charakteristik übereinstimmen.
  • Es folgt nun eine detaillierte Beschreibung der Beziehung zwischen dem anbringbaren und abnehmbaren Aufbau des Stromerzeugungsmoduls 10 und der Brennstoffgruppe 20 sowie dem Elektrodenaufbau, wenn jede der oben erwähnten Zellenformen beim Stromversorgungssystem gemäß der vorliegenden verwendet wird, unter Bezugnahme auf die Zeichnungen.
  • (Erste Ausführungsform des anbringbaren und abnehmbaren Aufbaus)
  • 65A bis 65D und 65E bis 65H sind Ansichten, die die äußeren Formen der Brennstoffgruppe und eines Halteabschnittes des Stromversorgungssystems gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigen, betrachtet von oben, von vorne, von der Seite und von hinten. 66A und 66B sind Ansichten, die den anbringbaren und abnehmbaren Aufbau des Stromerzeugungsmoduls und der Brennstoffgruppe beim Stromversorgungssystem gemäß dieser Ausführungsform zeigen. Hier kennzeichnen ähnliche Bezugszeichen Auf bauten, die zu jenen bei jeder der vorangehenden Ausführungsform äquivalent sind, wodurch deren Erläuterung vereinfacht oder auf diese verzichtet wird.
  • Wie in 65A bis 65D und 65E bis 65H gezeigt, ist das Stromversorgungssystem gemäß dieser Ausführungsform derart beschaffen, dass es enthält: eine Brennstoffgruppe 51 (entsprechend der Brennstoffgruppe 20), in die der Stromerzeugungsbrennstoff unter bestimmten Bedingungen eingefüllt ist; und einen Halteabschnitt 52, der als Stromerzeugungsmodul 10 dient, sowie den I/F-Abschnitt 30, an dem die Brennstoffgruppe abnehmbar angebracht ist. Wenn die Brennstoffgruppe 51 ein transparentes abbaubares Polymergehäuse ist, in das der Brennstoff FL eingefüllt ist, und diese unbenutzt ist, ist hier der Umfang des Gehäuses mit einer Verpackung 53 umhüllt, um Schutz vor einem abbauenden Faktor, wie etwa Bakterien, zu bieten. Darüber hinaus kann beim Anbringen der Brennstoffgruppe 51, wie es später beschrieben wird, ein Abziehen der Verpackung 53 von der Brennstoffgruppe 51 ausreichend sein. Da die Brennstoffgruppe 51 ein transparentes Gehäuse ist und eine Füllstandsanzeige 51c eingraviert ist, ist es darüber hinaus möglich, die Restmenge des dadurch sichtbaren Brennstoffes zu überprüfen.
  • Der Halteabschnitt 52 ist so aufgebaut, dass er im wesentlichen enthält: einen Stromerzeugungsabschnitt 52a, in dem das Stromerzeugungsmodul 10 und der I/F-Abschnitt 30 aufgenommen sind, die einen Aufbau haben, der äquivalent zu jenem jeder zuvor erwähnten Ausführungsform ist, und ein positiver Elektrodenanschluss EL (+) ausgebildet ist; einen gegenüberliegenden Abschnitt 52b, an dem ein negativer Elektrodenanschluss EL (–) ausgebildet ist; und einen Verbindungsabschnitt 52c, der den Stromerzeugungsabschnitt 52a mit dem gegenüberliegenden Abschnitt 52b elektrisch verbindet und den Stromerzeugungsabschnitt 52a mit dem negativen Elektrodenanschluss EL (–) elektrisch verbindet. Ein Durchdringungsraum SP1, der vom Stromerzeugungsabschnitt 52a, vom gegenüberliegenden Abschnitt 52b und vom Verbindungsabschnitt 52c umgeben ist, wird zu einer Aufnahmeposition, wenn die Brennstoffgruppe 51 angeschlossen ist. Der Halteabschnitt 52 enthält: einen konvexen Abschnitt 52d, der die Elastizität einer Feder oder dergleichen um den Kontaktabschnitt des entgegengesetzten Abschnittes 52b hat und ein Loch in der Mitte aufweist (siehe 66A); und einen Nebenproduktsammelweg 52e, der das Loch des konvexen Abschnittes 52d mit dem Nebenproduktsammelweg 17a des Stromerzeugungsmoduls 10 verbindet. Da eine Füllstandsanzeige 52h in den Halteabschnitt 52 an der Stelle der Füllstandsanzeige 51c der Brennstoffgruppe 51 graviert ist, besteht die Möglichkeit, eine Restmenge des dadurch sichtbaren Brennstoffes zu prüfen. In diesem Moment kann die Füllstandsanzeige 52h auf einfache Weise visuell geprüft werden, wenn der Verbindungsabschnitt 52c nicht transparent ist.
  • Beim Stromversorgungssystem, das einen derartigen Aufbau hat, wie es in 66A gezeigt ist, wird im Bezug auf den Durchdringungsraum SP1, der durch den Stromerzeugungsabschnitt 52a, den entgegengesetzten Abschnitt 52b und den Verbindungsabschnitt 52c ausgebildet ist, der Brennstoffzuführanschluss (eine Stirnseite) 51a, an dem das Brennstoffzuführventil 24A der Brennstoffgruppe 51 angebracht ist, mit dem Halteabschnitt 52 in Berührung gebracht, wobei dieser Berührungspunkt als Tragpunkt bestimmt ist, während Finger FN1 und FN2 verwendet werden, um die Brennstoffgruppe 51 zu tragen, von der die Verpackung 53 entfernt wurde, wobei die andere Stirnseite 51b der Brennstoffgruppe 51 gedreht und geschoben wird (ein Pfeil P9 in der Zeichnung). Infolgedessen wird, wie in 66B gezeigt, ein unterer Abschnitt (die andere Stirnseite) 51b der Brennstoffgruppe 51 mit dem entgegengesetzten Abschnitt 52b in Berührung gebracht und die Brennstoffgruppe 51 im Durchdringungsraum SP1 aufgenommen. In diesem Augenblick drückt eine Brennstoffzuführleitung 52f, die der Brennstoffzuführweg sein kann (73), das Brennstoffzuführventil 24A, dessen Stellung durch die Feder fixiert ist, nach unten, wodurch die Austrittsverhinderungsfunktion der Brennstoffgruppe 51 aufgehoben wird. Zudem wird der Stromerzeugungsbrennstoff FL, der in die Brennstoffgruppe 51 gefüllt ist, automatisch dem Stromerzeugungsmodul 10 durch die Oberflächenspannung in einem Kapillarrohr 52g (73) und der Brennstoffzuführleitung 52f zugeführt. 66B zeigt das unbenutzte Stromversorgungssystem, in dem sich die Brennstoffgruppe 51 und der Halteabschnitt 52 befinden. In dieser Zeichnung ist der Umfang des Gehäuses von einer Verpackung 54 umhüllt, die vor einem abbauenden Faktor, wie etwa Bakterien, Schutz bietet. Wird dieses Stromversorgungssystem als Stromversorgung für eine Vorrichtung oder dergleichen verwendet, kann ein Abziehen der Verpackung 54 ausreichend sein. Wenn darüber hinaus der Teilstromversorgungsabschnitt 11 den Brennstoff der Brennstoffgruppe 51 verbraucht und fortwährend Strom wie mit einer Direkttyp-Brennstoffzelle oder dergleichen erzeugt, kann ein Loch 54a zum Zuführen von Sauerstoff und Abgeben von Kohlendioxid in der Verpackung 54 in der Nähe des Stromerzeugungsmoduls 10 ausgebildet sein. Wenn der Teilstromversorgungsabschnitt 11 den Brennstoff, wie bei einem Kondensator oder dergleichen, nicht verbraucht, muss das Loch 54a nicht unbedingt ausgebildet sein.
  • Wenn die Brennstoffgruppe 51 im Durchdringungsraum SP1 aufgenommen und mit dem Halteabschnitt 52 verbunden ist, ist hier das Stromversorgungssystem derart eingerichtet, dass es die äußere Form und die Abmessungen hat, die zu jenen der oben erwähnten zylindrischen chemischen Allzweckzelle äquivalent sind (siehe 63A und 64C). Darüber hinaus ist es in diesem Augenblick, wenn die Brennstoffgruppe 51 normal im Durchdringungsraum SP1 aufgenommen ist, vorzuziehen, dass die andere Stirnseite 51b der Brennstoffgruppe 51 mit einer geeigneten Kraft derart gedrückt wird, dass der Brennstoffzuführanschluss 51a der Brennstoffgruppe 51 in exzellenter Weise in Kontakt mit dem Brennstoffzuführweg auf der Seite des Stromerzeugungsabschnittes 52a gebracht und mit diesem verbunden werden kann, und dass die andere Stirnseite 51b der Brennstoffgruppe 51 mit dem Kontaktabschnitt des gegenüberliegenden Abschnittes 52b in Eingriff gebracht wird, indem eine geeignete Druckkraft aufgewendet wird, um zu verhindern, dass sich die Brennstoffgruppe 51 versehentlich vom Halteabschnitt 52 löst.
  • Insbesondere kann, wie in 66A und 66B gezeigt, ein Eingreifmechanismus zwischen einem konkaven Abschnitt, an dem ein Nebenprodukt-Einlassventil 24B angeordnet ist, das auf der anderen Stirnseite 51b der Brennstoffgruppe 51 ausgebildet ist, um Wasser oder dergleichen als Nebenprodukt zu sammeln, und einem konvexen Abschnitt 52d verwendet werden, der die Elastizität einer Feder oder dergleichen um den Berührungsteil des gegenüberliegenden Abschnittes 52b hat. In diesem Augenblick wechselt das Nebenprodukt-Einlassventil 24B vom geschlossenen Zustand in den geöffneten Zustand, wenn es durch den konvexen Abschnitt 52d nach oben geschoben wird, und wird mit dem Nebenprodukt-Sammelweg 52e verbunden. Das Nebenprodukt, das vom Nebenprodukt-Sammelweg 52e zugeführt wird, kann daher in einer Sammeltasche 23 gesammelt werden, die sich in der Brennstoffgruppe 51 befindet.
  • Infolgedessen wird, wie beim Gesamtbetrieb beschrieben (siehe 27 und 34), elektrischer Strom (zweiter elektrischer Strom) autonom im Teilstromversorgungsabschnitt 11 erzeugt und der elektrische Betriebsstrom wenigstens dem Betriebssteuerabschnitt 13 im Stromerzeugungsmodul 10 zugeführt. Wenn das Stromversorgungssystem gemäß dieser Ausführungsform an einer vorbestimmten Vorrichtung DVC angebracht ist, wird darüber hinaus ein Teil des elektrischen Stroms, der im Teilstromversorgungsabschnitt 11 erzeugt wird, als elektrischer Betriebsstrom (elektrischer Controllerstrom) dem Controller CNT, der in der Vorrichtung DVC enthalten ist, durch den positiven Elektrodenanschluss EL (+), der am Stromerzeugungsabschnitt 52a angebracht ist, und den negativen Elektrodenanschluss EL (–) zugeführt, der am gegenüberliegenden Abschnitt 52b angebracht ist (Anfangsbetrieb).
  • Somit ist es möglich, das vollständig kompatible Stromversorgungssystem anzugeben, das wie mit der herkömmlichen chemischen Allzweckzelle gehandhabt werden kann, das die äußere Form und die Abmessungen aufweist (zylindrische Form bei diesem Beispiel), die jenen der chemischen Allzweckzelle gleichen oder dieser ähnlich sind, und das elektrischen Strom zuführen kann, der dieselbe oder ähnliche elektrische Charakteristik hat. Demzufolge kann elektrischer Strom als elektrischer Betriebsstrom bei einer Vorrichtung, wie etwa der existierenden tragbaren Vorrichtung, in ähnlicher Weise wie bei der chemischen Allzweckzelle verwendet werden.
  • Insbesondere wenn beim Stromversorgungssystem gemäß dieser Ausführungsform der Aufbau mit der Brennstoffzelle als Stromerzeugungsmodul verwendet wird und ein Material, wie etwa der oben beschriebene abbaubare Kunststoff, bei der Brennstoffgruppe 51 zur Verwendung gelangt, die derart beschaffen ist, dass sie am Stromerzeugungsabschnitt 52a (Stromerzeugungsmodul 10) ohne Einschränkung angebracht oder davon abgenommen werden kann, kann die hohe Energienutzungseffizienz realisiert werden, während die Auswirkung (Belastung) auf die Umwelt verringert wird. Es ist somit möglich, in exzellenter Weise Probleme, wie etwa Umweltbelange, die infolge des Wegwerfens der existierenden chemischen Zelle oder der Deponieentsorgung entstehen, oder der Energie nutzungseffizienz zu lösen.
  • Da gemäß dem Stromversorgungssystem dieser Ausführungsform der Durchdringungsraum SP1 auf der Seite des Halteabschnittes 52, in dem die Brennstoffgruppe 51 aufgenommen wird, eine Durchdringungsform mit zwei Öffnungsabschnitten hat, kann die Brennstoffgruppe 51 auf einfache Weise am Halteabschnitt 52 angebracht werden, während die gegenüberliegenden Seitenabschnitte der Brennstoffgruppe 51 mit den Fingern FN1 und FN2 gegriffen werden, wobei die Brennstoffgruppe 51 aus einem der beiden Öffnungsabschnitte geschoben wird, indem die Brennstoffgruppe 51 aus dem anderen der beiden Öffnungsabschnitte gedrückt wird, wodurch die Brennstoffgruppe 51 auf einfache Weise und sicher entfernt wird.
  • (Zweite Ausführungsform des anbringbaren und abnehmbaren Aufbaus)
  • 67A bis 67C sind Ansichten, die schematisch die äußere Form der Brennstoffgruppe und des Stromversorgungssystems gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellen, betrachtet von vorne, von der Seite und von hinten. Besteht die Brennstoffgruppe 61 aus einem transparenten abbaubaren Kunststoffgehäuse, in das der Brennstoff FL eingefüllt ist, und ist diese unbenutzt, so ist der Umfang des Gehäuses mit einer Verpackung 63 umhüllt, um einen Schutz vor abbauenden Faktoren, wie etwa Bakterien, zu bieten. Im Falle der Anbringung der Brennstoffgruppe 61, wie es später beschrieben werden wird, kann ein Perforieren der Verpackung 63 der Brennstoffgruppe 61 ausreichend sein. Da weiterhin die Brennstoffgruppe 61 ein transparentes Gehäuse ist und eine Füllstandsanzeige 61b in dieses graviert ist, ist es möglich, eine Restmenge des dadurch sichtbaren Brennstoffe zu überprüfen.
  • 67D bis 67G sind Ansichten, die schematisch eine äußere Form des Halteabschnittes 63 des Stromversorgungssystems gemäß der vorliegenden Erfindung darstellen, betrachtet von vorne, von oben, von hinten und von der Seite, und 68A sowie 68B sind Ansichten, die den anbringbaren und abnehmbaren Aufbau des Stromerzeugungsmoduls und der Brennstoffgruppe beim Stromversor gungssystem gemäß dieser Ausführungsform zeigen. Da eine Füllstandsanzeige 62d in den Halteabschnitt 62, der als Stromerzeugungsmodul 10 und I/F-Abschnitt 30 fungiert, an der Stelle der Füllstandsanzeige 61b der Brennstoffgruppe 61 graviert ist, besteht die Möglichkeit, eine Restmenge des dadurch sichtbaren Brennstoffes zu prüfen. Wenn in diesem Moment der Verbindungsabschnitt 62c nicht transparent ist, kann die Füllstandsanzeige 62d auf einfache Weise visuell geprüft werden. Hier wird die Erläuterung der Aufbauten, die äquivalent zu jenen bei jeder der vorangehenden Ausführungsformen sind, vereinfacht oder auf diese verzichtet. 68B zeigt ein unbenutztes Stromversorgungssystem, in das die Brennstoffgruppe 61 und der Halteabschnitt 62 eingesetzt sind. Der Umfang des Stromversorgungssystems ist mit einer Verpackung 64 umhüllt, um Schutz vor abbauenden Faktoren, wie etwa Bakterien, zu bieten. Wenn das Stromversorgungssystem als Stromversorgung einer Vorrichtung oder dergleichen Verwendet wird, kann eine Perforierung der Verpackung 64 ausreichend sein. Wenn darüber hinaus der Teilstromversorgungsabschnitt 11 den Brennstoff in der Brennstoffzelle 61 verbraucht und fortwährend elektrischen Strom wie bei der Direkttyp-Brennstoffzelle oder dergleichen erzeugt, kann ein Loch 64a für die Zufuhr von Sauerstoff und die Ausgabe von Kohlendioxid in der Verpackung 64 in der Nähe des Stromerzeugungsmoduls 10 ausgebildet sein. Wenn der Teilstromversorgungsabschnitt 11 keinen Brennstoff verbraucht, wie bei einem Kondensator oder dergleichen, muss das Loch nicht unbedingt vorgesehen sein.
  • Wie es in 67A bis 67G gezeigt ist, ist das Stromversorgungssystem dieser Ausführungsform derart beschaffen, dass es enthält: eine Brennstoffgruppe 61, in die Brennstoff unter vorbestimmten Bedingungen eingefüllt ist; und einen Halteabschnitt 62, der so eingerichtet ist, dass die Brennstoffgruppe 61 ohne Einschränkung an diesem angebracht und von diesem abgenommen werden kann. Da die Brennstoffgruppe 61 den Aufbau und die Funktionen hat, die zu jenen jeder der vorgenannten Ausführungsformen äquivalent sind, wird auf deren Erläuterung verzichtet.
  • Der Halteabschnitt 62 ist so eingerichtet, das er im wesentlichen enthält: einen Stromerzeugungsabschnitt 62a, in dem das Stromerzeugungsmodul 10 aufgenommen ist und an dem ein positiver Elektrodenanschluss (+) ausgebildet ist; einen gegenüberliegenden Abschnitt 62b, an dem ein negativer Elektrodenanschluss EL (–) ausgebildet ist; und einen Verbindungsabschnitt 62c, der den Stromerzeugungsabschnitt 62a mit dem gegenüberliegenden Abschnitt 62b elektrisch verbindet und den Stromerzeugungsabschnitt 62a mit dem negativen Elektrodenanschluss EL (–) verbindet. Hier ist ein konkaver Raum SP2, der vom entgegengesetzten Abschnitt 62b und vom Verbindungsabschnitt 62c umgeben ist, eine Aufnahmeposition, wenn die Brennstoffgruppe 61 angeschlossen ist.
  • Wenn beim Stromversorgungssystem, das einen derartigen Aufbau hat, wie es in 68A gezeigt ist, die Brennstoffgruppe 61 in den Raum SP2 eingesetzt wird, der durch den Stromerzeugungsabschnitt 62a, den gegenüberliegenden Abschnitt 62b und den Verbindungsabschnitt 62c gebildet ist (siehe Pfeil P10 in der Zeichnung), während ein Brennstoffzuführanschluss 61a der Brennstoffgruppe 61, von der die Verpackung 63 entfernt ist, in Kontakt mit dem Brennstoffzuführweg auf der Seite des Stromerzeugungsabschnittes 62a gebracht wird, wird die Brennstoffgruppe 61 im Raum SP2 aufgenommen, wie es in 68B gezeigt ist, und die Austrittsverhinderungsfunktion der Brennstoffgruppe 61 aufgehoben. Darüber hinaus wird der Stromerzeugungsbrennstoff FL, der in die Brennstoffgruppe 61 gefüllt ist, dem Stromerzeugungsmodul 10, das im Stromerzeugungsabschnitt 62a enthalten ist, durch den Brennstoffzuführweg zugeführt.
  • Wenn hier, ähnlich zur oben beschriebenen ersten Ausführungsform die Brennstoffgruppe 61 im Raum SP2 aufgenommen und mit dem Halteabschnitt 62 verbunden ist, ist das Stromversorgungssystem derart beschaffen, dass es die Form und die Abmessungen hat, die im wesentlichen äquivalent zu jenen der beispielsweise oben beschriebenen chemischen Allzweckzelle sind (siehe 63A und 64C). Darüber hinaus ist es, wenn die Brennstoffgruppe 61 normal im Raum SP2 aufgenommen ist, um zu verhindern, dass sich die Brennstoffgruppe 61 versehentlich vom Halteabschnitt 62 löst, wünschenswert, den Aufbau auszubilden, bei dem die äußere Form der Brennstoffgruppe 61 mit der inneren Form des Raumes SP2 des Halteabschnittes 62 in Eingriff steht.
  • Infolgedessen ist es, ähnlich wie bei der oben erwähnten ersten Ausführungsform möglich, das vollständig kompatible tragbare Stromversorgungssystem zu reali sieren, das wie bei einer chemischen Allzweckzelle einfach gehandhabt werden kann und eine äußere Form sowie die elektrische Charakteristik aufweist, die jenen der chemischen Allzweckzelle gleichen oder zu diesen kompatibel sind. Weiterhin kann durch geeignete Wahl eines Aufbaus der Stromerzeugungsvorrichtung, die beim Stromerzeugungsmodul verwendet wird, oder eines Materials, das die anbringbare und abnehmbare Brennstoffgruppe ausbildet, die Auswirkung auf die Umwelt umfangreich verringert werden, wobei es möglich ist, Probleme, wie etwa Umweltbelange, die durch Wegwerfen oder Deponieentsorgung der bestehenden chemischen Zelle entstehen, oder der Energienutzungseffizienz zu lösen.
  • (Dritte Ausführungsform des anbringbaren und abnehmbaren Aufbaus)
  • 69A bis 69C sind Ansichten, die schematisch eines äußere Form der Brennstoffgruppe des Stromversorgungssystems gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigen, dargestellt von vorne, von der Seite und von hinten, 69D bis 69F Ansichten, die schematisch eine äußere Form des Halteabschnittes des Stromversorgungssystems gemäß der vorliegenden Erfindung zeigen, dargestellt von vorne, von der Seite und von hinten, und 70A bis 70C Ansichten, die den anbringbaren und abnehmbaren Aufbau des Stromerzeugungsmoduls und der Brennstoffgruppe beim Stromversorgungssystem gemäß dieser Ausführungsform zeigen. Hier wird die Erläuterung der Aufbauten, die äquivalent zu jenen bei jeder der oben beschriebenen Ausführungsformen sind, vereinfacht oder auf diese verzichtet.
  • Wie es in 69A bis 69F gezeigt ist, enthält das Stromversorgungssystem gemäß dieser Ausführungsform: eine transparente Brennstoffgruppe 71, in die der Stromerzeugungsbrennstoff unter vorbestimmten Bedingungen eingefüllt ist; und einen Halteabschnitt 72, der so eingerichtet ist, dass eine Vielzahl der Brennstoffgruppen 71 darin aufgenommen werden können. Wenn die Brennstoffgruppe 71 ein transparentes abbaubares Kunststoffgehäuse ist, in das der Brennstoff FL eingefüllt ist, und diese unbenutzt ist, ist der Umfang des Gehäuses mit der Verpackung 73 umhüllt, um Schutz vor abbauenden Faktoren, wie etwa Bakterien zu bieten. Im Falle einer Anbringung der Brennstoffgruppe, wie es später erläutert wird, kann eine Perforierung der Verpackung 73 an der Brennstoffgruppe 71 ausreichend sein. Da die Brennstoffgruppe 71 ein transparentes Gehäuse ist und eine Füllstandsanzeige 71 in dieses graviert ist, kann eine Restmenge des dadurch sichtbaren Brennstoffes geprüft werden. Wenn weiterhin der Teilstromversorgungsabschnitt 11 den Brennstoff in der Brennstoffgruppe 71 verbraucht und fortwährend Strom erzeugt, wie bei einer Direktbrennstoff-Brennstoffzelle oder dergleichen, kann eine Loch 74a für die Zufuhr von Sauerstoff und die Ausgabe von Kohlendioxid in der Verpackung 74 in der Nähe des Stromerzeugungsmoduls 10 ausgebildet sein. Verbraucht der Teilstromversorgungsabschnitt 11 keinen Brennstoff, wie ein Kondensator oder dergleichen, muss das Loch 74a nicht unbedingt vorgesehen sein.
  • Der Halteabschnitt 72, der als Stromerzeugungsmodul 10 und I/F-Abschnitt 30 fungiert, ist derart beschaffen, dass er im allgemeinen enthält: einen Stromerzeugungsabschnitt 72a, in dem das Stromerzeugungsmodul 10 aufgenommen ist und an dem ein Anschlussabschnitt EIx zum Senden/Empfangen der Verbraucherbetriebsinformationen zusätzlich zu einem positiven Elektrodenanschluss EL (+) und einem negativen Elektrodenanschluss EL (–) an derselben Stirnfläche angebracht sind; ein transparentes Aufnahmegehäuse 72b, das derart angebracht ist, dass es einen Raum SP3 zwischen sich und dem Stromerzeugungsabschnitt 72a hat; und eine Öffnungs-/Verschlussabdeckung 72c, die es ermöglicht, dass die Brennstoffgruppe 71 im Raum SP3 aufgenommen oder aus diesem entnommen werden kann, und gegen die Brennstoffgruppe 71, die im Raum SP3 aufgenommen ist, drückt und presst. Da eine Füllstandsmarkierung 72d in das Aufnahmegehäuse 72b an der Stelle der Füllstandsmarkierung 71c der Brennstoffgruppe 71 graviert ist, besteht die Möglichkeit, eine Restmenge des dadurch sichtbaren Brennstoffes zu prüfen. Hier wird eine Beschreibung der Aufbauten, die zu jenen der vorangehenden Ausführungsformen äquivalent sind, vereinfacht oder auf diese verzichtet.
  • Bei einem Stromversorgungssystem, das einen derartigen Aufbau hat, wie es in 70A gezeigt ist, werden bei geöffneter Öffnungs-/Verschlussabdeckung 72c des Halteabschnittes 72 und bei einer geöffneten Oberflächenseite des Raumes SP3 eine Vielzahl (bei diesem Beispiel zwei) der Brennstoffgruppen 71, von denen die Verpackungen entfernt wurden, in derselben Richtung eingeführt, worauf die Öffnungs-/Verschlussabdeckung 72c geschlossen wird, wie es in 70B und 70C gezeigt ist. Infolgedessen sind die Brennstoffgruppen 71 im Raum SP3 aufgenommen, wobei die Öffnungs-/Verschlussabdeckung 72c gegen die andere Stirnseite 71b der Brennstoffgruppen 71 drückt, wodurch der Brennstoffzuführanschluss 71a der Brennstoffgruppe 71 mit dem Brennstoffzuführweg (I/F-Abschnitt, nicht gezeigt) auf der Seite des Stromerzeugungsabschnittes in Berührung gebracht wird. Demzufolge wird die Austrittsverhinderungsfunktion der Brennstoffgruppe 71 aufgehoben und der Stromerzeugungsbrennstoff FL, der in die Brennstoffgruppe 71 gefüllt ist, dem Stromerzeugungsmodul 10, das im Stromerzeugungsabschnitt 72a enthalten ist, durch den Brennstoffzuführweg zugeleitet.
  • Hier ist das Stromversorgungssystem derart eingerichtet, dass es die äußere Form und die Abmessungen hat, die im wesentlichen äquivalent beispielsweise zu jenen der oben beschriebenen chemischen Zelle sind, die eine besondere Form hat, wenn die Brennstoffgruppen 71 im Raum SP3 aufgenommen und mit dem Halteabschnitt 72 verbunden sind. 70B und 70C zeigen ein unbenutztes Stromversorgungssystem, bei dem die Brennstoffgruppen 71 und der Halteabschnitt 72 bereitgestellt sind. Der Umfang des Gehäuses ist mit einer Verpackung 74 umhüllt, um vor abbauenden Faktoren, wie etwa Bakterien, zu schützen. Im Falle der Verwendung des Stromversorgungssystems als Stromversorgungssystem der Vorrichtung oder dergleichen, kann eine Perforierung der Verpackung 74 ausreichend sein.
  • Infolgedessen ist es, ähnlich wie bei jeder der vorangehenden Ausführungsformen, möglich, ein vollständig kompatibles, tragbares Stromversorgungssystem zu realisieren, das die äußere Form und die elektrische Charakteristik hat, die jenen der existierenden Zelle gleichen oder zu diesen äquivalent sind. Zudem kann durch geeignete Wahl eines Aufbaus der Stromerzeugungsvorrichtung, die beim Stromerzeugungsmodul verwendet wird, oder eines Materials, das die anbringbare und die abnehmbare Brennstoffgruppe ausbildet, die Auswirkung auf die Umwelt verringert werden, wobei es möglich ist, in exzellenter Weise Probleme, wie etwa Umweltbelange, die durch Wegwerfen oder Deponieentsorgung des existierenden chemischen Zelle entstehen, und der Energienutzungseffizienz zu lösen.
  • (Vierte Ausführungsform des anbringbaren und abnehmbaren Aufbaus)
  • 71A bis 71C sind Ansichten, die schematisch die äußere Form der Brennstoffgruppe des Stromversorgungssystems gemäß der vierten Ausführungsform darstellen, betrachtet von vorne, von der Seite und von hinten. 71D bis 71F sind Ansichten, die schematisch die äußere Form des Halteabschnittes des Stromversorgungssystems gemäß der vorliegenden Erfindung darstellen, betrachtet von oben, von der Seite und von vorne, und 72A bis 72C sind schematische Ansichten, die den anbringbaren und abnehmbaren Aufbau des Stromerzeugungsmoduls und der Brennstoffgruppe beim Stromversorgungssystem gemäß dieser Ausführungsform zeigen.
  • Wie in 71A bis 71F gezeigt, ist das Stromversorgungssystem gemäß der vorliegenden Ausführungsform derart eingerichtet, dass es enthält: eine Brennstoffgruppe 81, in die der Stromerzeugungsbrennstoff unter vorbestimmten Bedingungen eingefüllt ist; und einen Halteabschnitt 82, der so beschaffen ist, dass darin mehrere der Brennstoffgruppen 81 aufgenommen werden können. Wenn die Brennstoffgruppe 81 ein transparentes abbaubares Polymergehäuse ist, in den der Brennstoff FL eingefüllt ist, und es unbenutzt ist, ist das Gehäuse hier mit einer 83 Verpackung umhüllt, die Schutz vor abbauenden Faktoren, wie etwa Bakterien, bieten. Darüber hinaus kann im Falle der Anbringung der Brennstoffgruppe 81, wie es später beschrieben wird, eine Perforierung der Verpackung 83 der Brennstoffgruppe 81 ausreichend sein. Da die Brennstoffgruppe 81 ein transparentes Gehäuse ist und eine Füllstandsanzeige 81c eingraviert ist, ist es zudem möglich, die Restmenge des dadurch sichtbaren Brennstoffes zu überprüfen. Wenn darüber hinaus der Teilstromversorgungsabschnitt 11 den Brennstoff in der Brennstoffgruppe 81 verbraucht und fortwährend Strom erzeugt, wie bei der Direktbrennstoff-Brennstoffzelle oder dergleichen, kann ein Loch 84a für die Zufuhr von Sauerstoff und die Abgabe von Kohlendioxid in der Verpackung 84 in der Nähe des Stromerzeugungsmoduls 10 ausgebildet sein. Verbraucht der Teilstromversorgungsabschnitt 11 keinen Brennstoff, wie bei einem Kondensator oder der gleichen, muss das Loch 84a nicht unbedingt vorgesehen sein.
  • Der Halteabschnitt 82, der als Stromerzeugungsmodul 10 und I/F-Abschnitt 30 fungiert, ist so eingerichtet, dass er im wesentlichen enthält: einen Stormerzeugungsabschnitt 82a, in dem das Stromerzeugungsmodul 10 aufgenommen wird und an dem ein Anschlussabschnitt EIx zum Senden/Empfangen von Verbraucherbetriebsinformationen auf derselben Oberfläche zusätzlich zu einem positiven Elektrodenanschluss EL (+) und einem negativen Elektrodenanschluss EL (–) ausgebildet ist; einen gegenüberliegenden Abschnitt 82b, der eine Oberfläche aufweist, die dem Stromerzeugungsabschnitt 82a gegenüberliegt; und einen Basisabschnitt 82c zum Verbinden des Stromerzeugungsabschnittes 82a mit dem entgegengesetzten Abschnitt 82b. Hier ist der konkave Raum SP4, der vom Stromerzeugungsabschnitt 82a, dem entgegengesetzten Abschnitt 82b und dem Basisabschnitt 82c umgeben ist, eine Aufnahmeposition, wenn die Brennstoffgruppe 81 angeschlossen ist. Da die Füllstandsanzeige 82d in den Halteabschnitt 82 an der Stelle der Füllstandsanzeige 81c der Brennstoffgruppe 81 graviert ist, besteht die Möglichkeit, eine Restmenge des dadurch sichtbaren Brennstoffes zu überprüfen. In diesem Moment kann, wenn der Basisabschnitt 82c nicht transparent ist, die Füllstandsanzeige auf einfache Art visuell überprüft werden.
  • Beim Stromversorgungssystem, das einen derartigen Aufbau hat, wie es in 72A gezeigt ist, wird, wenn ein Brennstoffzuführanschluss (eine Stirnseite) 81a der Brennstoffgruppe 81 mit einem Brennstoffzuführweg (I/F-Abschnitt, nicht gezeigt) auf der Seite des Stromerzeugungsabschnittes 82a in Berührung gebracht wird, so dass der Berührungspunkt als Tragepunkt bestimmt ist, während die andere Stirnseite 81b der Brennstoffgruppe 81 gedreht und in den Raum SP4 geschoben wird, der durch den Stromerzeugungsabschnitt 82a, den entgegengesetzten Abschnitt 82b und den Basisabschnitt 82c (Pfeil P11 in der Zeichnung), wie in 72B gezeigt, gebildet ist, die andere Stirnseite 81b der Brennstoffgruppe 81 mit dem gegenüberliegenden Abschnitt 82b in Berührung gebracht und fixiert und eine Vielzahl (zwei in diesem Beispiel) der Brennstoffgruppen 81 im Raum SP4 in derselben Richtung aufgenommen. In diesem Augenblick wird die Austrittsverhinderungsfunktion der Brennstoffgruppe aufgehoben und der Stromerzeugungsbrennstoff, der in die Brennstoffgruppe 81 gefüllt ist, dem Stromerzeugungsmodul 10, das im Stromerzeugungsabschnitt 82a enthalten ist, durch den Brennstoffzuführweg zugeführt.
  • Hier ist das Stromversorgungssystem derart eingerichtet, dass es die äußere Form und die Abmessungen aufweist, die beispielsweise zu jenen der oben beschriebenen chemischen Zelle, die eine spezielle Form hat, äquivalent sind, wenn die Brennstoffgruppen 81 im Raum SP4 aufgenommen und mit dem Halteabschnitt 82 verbunden sind. In diesem Moment gelangt bei normaler Aufnahme der Brennstoffgruppen 81 im Raum SP4 der Brennstoffzuführanschluss 81a der Brennstoffgruppen 81 in exzellenter Weise mit dem Brennstoffzuführweg auf der Seite des Stromerzeugungsabschnittes 82a in Berührung und wird mit diesem verbunden. Um zu verhindern, dass sich die Brennstoffgruppen 81 versehentlich vom Halteabschnitt 82 lösen, ist zudem, ähnlich wie bei der oben erwähnten ersten Ausführungsform, der Kontaktteil zwischen der anderen Stirnseite 81b der Brennstoffgruppen 81 und dem entgegengesetzten Abschnitt 82b so beschaffen, dass er durch eine geeignete Druckkraft in Eingriff gelangt.
  • Infolgedessen ist es möglich, das Stromversorgungssystem zu realisieren, das die Effekte und Vorteil hat, die jenen bei jeder der vorangehenden Ausführungsformen gleichen.
  • 72B und 72C zeigen ein unbenutztes Stromversorgungssystem, bei dem die Brennstoffgruppe 81 und der Halteabschnitt 82 bereitgestellt sind. Der Umfang des Gehäuses ist mit einer Verpackung 84 zum Schutz vor abbauenden Faktoren, wie etwa Bakterien, umhüllt. Zum Zeitpunkt der Verwendung des Stromversorgungssystems als Stromversorgung der Vorrichtung oder dergleichen kann eine Perforierung der Verpackung 84 ausreichend sein.
  • Eine Brennstoffzuführleitung, die die Funktion hat, die zu jener der Brennstoffzuführleitung 52f des Halteabschnittes 52 äquivalent ist, ist in jedem der Halteabschnitte 62, 72 und 82 vorgesehen, wobei ein Nebenproduktsammelweg, der äquivalent zum Nebenproduktsammelweg 52e ist, an jedem dieser Halteabschnitte angebracht ist.
  • (Konkretes Konstruktionsbeispiel)
  • Es folgt nun eine Beschreibung eines konkreten Konstruktionsbeispiels des gesamten Stromversorgungssystems, bei dem eine beliebige der vorgenannten Ausführungsformen (einschließlich jedem Konstruktionsbeispiel) Verwendung finden kann, unter Bezugnahme auf die Zeichnungen.
  • 73 ist eine Ansicht, die ein konkretes Konstruktionsbeispiel des gesamten Stromversorgungssystems gemäß der vorliegenden Erfindung darstellt. Weiterhin ist 74 eine Ansicht eines Konstruktionsbeispiels des Brennstoffreformierabschnittes, der bei diesem konkreten Konstruktionsbeispiel Verwendung findet, und 75 ist eine Ansicht, die ein weiteres Konstruktionsbeispiel des Brennstoffreformierabschnittes zeigt, der bei diesem konkreten Konstruktionsbeispiel Verwendung findet. Hier ist festgelegt, dass eine Brennstoffdirektzufuhr-Brennstoffzelle als Teilstromversorgungsabschnitt 11 verwendet wird, der im Stromerzeugungsmodul vorgesehen ist, und eine Brennstoffreformier-Brennstoffzelle als Stromerzeugungsabschnitt Verwendung findet. Des weiteren wird in geeigneter Weise auf jede der vorangehenden Ausführungsformen und jedes der Konstruktionsbeispiele Bezug genommen, wobei ähnliche Bezugszeichen äquivalente Aufbauten kennzeichnen, wodurch deren Beschreibung vereinfacht wird.
  • Wie in 73 gezeigt, sind beim Stromversorgungssystem 301 gemäß diesem konkreten Konstruktionsbeispiel das Stromerzeugungsmodul 10 und die Brennstoffgruppe 20 so beschaffen, dass sie an diesem durch den I/F-Abschnitt 30, wie in 2 gezeigt, angebracht und abgenommen werden können, wobei es insgesamt eine zylindrische Außenform hat, wie es in 63A oder 64A bis 64C gezeigt ist. Darüber hinaus sind diese Aufbauten (insbesondere das Stromerzeugungsmodul 10) auf engem Raum durch Anwendung der Mikromaschinen-Fabrikationstechnik oder dergleichen ausgebildet, wobei dieses Stromversorgungssystem derart eingerichtet ist, dass es eine äußere Form aufweist, die zu jener der chemischen Allzweckzelle äquivalent ist.
  • Das Stromerzeugungsmodul 10 ist derart beschaffen, dass es im wesentlichen enthält: einen Brennstoffzellenabschnitt 210b, der entlang der Umfangsseitenfläche der zylindrischen Form verläuft; einen Dampfreformierreaktor (Dampfreformier-Reaktionsabschnitt) 210X, der im zylindrischen Stromerzeugungsmodul 10 einen Brennstoffströmungsweg hat, dessen Tiefe und Breite jeweils nicht mehr als 500 μm betragen, wobei eine Heizeinrichtung, die einen Zwischenraum im Strömungsweg auf eine vorbestimmte Temperatur einstellt, darin ausgebildet ist; einen Wasserverschiebungsreaktor (Wasserverschiebungs-Reaktionsabschnitt) 210Y, der einen Brennstoffströmungsweg hat, dessen Tiefe und Breite jeweils nicht mehr als 500 μm betragen, wobei in diesem eine Heizeinrichtung ausgebildet ist, die einen Zwischenraum im Strömungsweg auf eine vorbestimmte Temperatur einstellt; einen ausgewählten Oxidationsabschnitt (ausgewählter Reaktorabschnitt für eine Oxidation) 210Z, der einen Brennstoffströmungsweg aufweist, dessen Tiefe und Breite jeweils nicht mehr als 500 μm betragen, wobei in diesem eine Heizeinrichtung ausgebildet ist, die einen Zwischenraum auf eine vorbestimmte Temperatur einstellt; einen Steuerchip 90, der als Mikrochip ausgeführt ist und im Stromerzeugungsmodul 10 aufgenommen ist und über einen Betriebssteuerabschnitt 13 und einen Startsteuerabschnitt 15 oder dergleichen verfügt; eine Vielzahl von Luftlöchern (Schlitze) 14c, die sich von der zylindrischen Seitenoberfläche des Stromerzeugungsmoduls 10 zu Luftelektroden 112 und 212 des Teilstromversorgungsabschnittes 11 und des Stromerzeugungsabschnittes 12 erstrecken und Außenluft ansaugen; einen Trennsammelabschnitt 17, der ein Nebenprodukt (wie etwa Wasser) verflüssigt (komprimiert), das auf der Seite der Luftelektroden 112 und 212 erzeugt wird, und dieses trennt und sammelt; einen Nebenproduktzuführweg 16a zum Zuführen eines Teils des gesammelten Nebenproduktes zum Dampfreformier-Reaktionsabschnitt 201X; ein Auslassloch 14d, das von der Oberseite des Zylinders zur Luftelektrode des Stromerzeugungsabschnittes 12 verläuft und aus dem Stromerzeugungsabschnitt 12 wenigstens ein nicht gesammeltes Material abgibt, das auf der Brennstoffelektrodenseite des Stromerzeugungsabschnittes 210X oder im Dampfreformierabschnitt 210X und im gewählten Oxidationsabschnitt 210Z erzeugt wird; und einen Teilstromversorgungsabschnitt 11, wenngleich dieser nicht beschrieben ist. Der Dampfreformierabschnitt 210X und der Wasserverschiebungs-Reaktionsabschnitt 210Y verwenden das Wasser, das durch den Nebenprodukt zuführweg 17a zugeleitet und im Brennstoffzellenabschnitt 210b erzeugt wird, und/oder Wasser im Brennstoff FL in der Brennstoffgruppe 51 als Wasser, das für die Reaktion benötigt wird. Darüber hinaus wird Kohlendioxid, das durch die jeweilige Reaktion im Dampfreformier-Reaktionsabschnitt 201X, Wasserverschiebungs-Reaktionsabschnitt 201Y und im gewählten Oxidationsreaktionsabschnitt 201Z erzeugt wird, aus dem Stromerzeugungsmodul 10 durch das Auslassloch 14d ausgegeben.
  • Ähnlich wie beim Aufbau, der in 48 gezeigt ist, ist die Brennstoffgruppe 20 (51, 61, 71, 81) derart beschaffen, das sie im wesentlichen enthält: einen Brennstoffeinfüllraum 22A, in den der Stromerzeugungsbrennstoff FL, der dem Stromerzeugungsabschnitt 12 oder dem Teilstromversorgungsabschnitt 11 je nach Bedarf zugeführt werden soll, eingefüllt und geladen ist; einen Sammelaufnahmeabschnitt 22B (Sammelaufnahmeabschnitt 21), um ein Nebenprodukt (Wasser) aufzunehmen, das durch den Trennsammelabschnitt 17 gesammelt wird; ein Brennstoffzuführventil 24A (Brennstoffaustritts-Verhinderungseinrichtung), das sich an der Grenze zum Stromerzeugungsmodul 10 befindet und verhindert, dass Stromerzeugungsbrennstoff FL austritt; und ein Nebenprodukt-Absperrventil 24B (Sammelmaterialaustritt-Verhinderungseinrichtung), das einen Austritt eines gesammelten und aufgenommenen Nebenproduktes (gesammeltes Material) verhindert. Hier besteht die Brennstoffgruppe 20 aus einem abbaubaren Kunststoff einer Art, wie er oben beschrieben wurde.
  • Wenn die Brennstoffgruppe 20, die einen derartigen Aufbau hat, mit dem Stromerzeugungsmodul 10 und dem I/F-Abschnitt 30 verbunden wird, drückt die Brennstoffzuführleitung 52f das Brennstoffzuführventil 24A, dessen Stellung durch eine Feder fixiert ist, nach unten, wodurch die Austrittsverhinderungsfunktion der Brennstoffgruppe 51 aufgehoben wird. Zudem wird der Stromerzeugungsbrennstoff FL, der in die Brennstoffgruppe 51 gefüllt ist, durch die Oberflächenspannung in einem Kapillarrohr 52g und der Zuführleitung 52f automatisch dem Stromerzeugungsmodul 10 zugeführt. Wenn die Brennstoffgruppe 20 aus dem Stromerzeugungsmodul 10 und dem I/F-Abschnitt 30 entfernt wird, wird darüber hinaus das Brennstoffzuführventil 24A durch die Federkraft der Feder wieder geschlossen, so dass ein Austritt des Stromerzeugungsbrennstoffes FL verhindert werden kann.
  • Der I/F-Abschnitt 30 ist derart eingerichtet, dass er enthält: einen Brennstoffzuführweg 31, der den Stromerzeugungsbrennstoff FL, der in die Brennstoffgruppe 20 gefüllt ist, dem Stromerzeugungsabschnitt 12 oder dem Teilstromversorgungsabschnitt 11 je nach Bedarf zuführt; und einen Nebenproduktsammelweg 32, der der Brennstoffgruppe 20 das gesamte oder einen Teil des Nebenproduktes (Wasser) zuführt, das im Stromerzeugungsabschnitt 12 oder in einigen Fällen im Teilstromversorgungsabschnitt 11 erzeugt und durch den Trennsammelabschnitt 17 gesammelt wird.
  • Wenngleich dies nicht dargestellt ist, können die Brennstoffgruppe 20 oder der I/F-Abschnitt 30 den Aufbau haben, bei dem eine Restemengen-Erfassungseinrichtung zum Erfassen einer Restmenge des Stromerzeugungsbrennstoffes FL, der in die Brennstoffgruppe 20 gefüllt ist, oder eine Stabilisiereinrichtung zum Stabilisieren des Einfüllzustands des Stromerzeugungsbrennstoffes vorgesehen sind, wie es in 49 und 60 gezeigt ist.
  • Der Dampfreformier-Reaktionsabschnitt 210X, der beim Stromversorgungssystem gemäß diesem konkreten Konstruktionsbeispiel verwendet wird, ist beispielsweise, wie in 74 gezeigt, derart beschaffen, dass er enthält: einen Brennstoffauslassabschnitt 202a, einen Wasserauslassabschnitt 202b; einen Brennstoffverdampfungsabschnitt 203a; einen Wasserverdampfungsabschnitt 203b; einen Mischabschnitt 203c; einen Reformierreaktions-Strömungsweg 204; und einen Wasserstoffgas-Auslassabschnitt 205, wobei jedes dieser Elemente derart ausgebildet ist, dass es eine vorbestimmte Rillenform und eine vorbestimmte flache Oberflächenstruktur auf einer Oberflächenseite eines kleinen Substrates 201 aus Silizium hat, die beispielsweise unter Anwendung der Mikrofabrikationstechnik, wie etwa der Halbleiterherstellungstechnik, ausgebildet sind. Der Dampfreformier-Reaktionsabschnitt 210X enthält zudem eine Dünnfilmheizeinrichtung 206, die sich in einem Bereich befindet, der einem Bereich entspricht, in dem der Reformierreaktions-Strömungsweg 204 ausgebildet ist, und beispielsweise auf der anderen Oberflächenseite des kleinen Substrates 201 ausgebildet ist.
  • Der Brennstoffausgabeabschnitt 202a und der Wasserausgabeabschnitt 202b haben einen Fluidausgabemechanismus zum Ausgeben des Stromerzeugungsbrennstoffes, der ein Rohmaterial sein kann, bei der Dampfreformierreaktion und von Wasser in den Strömungsweg als flüssige Partikel beispielsweise gemäß einer vorbestimmten Einheitsmenge. Da die Stufen des Fortschritts der Dampfreformierreaktion, die beispielsweise durch die chemische Gleichung (3) dargestellt sind, auf der Basis einer Auslassmenge des Stromerzeugungsbrennstoffes oder des Wassers im Brennstoffauslassabschnitt 202a und im Wasserauslassabschnitt 202b (insbesondere steht die Wärmemenge der später zu beschreibende Dünnfilmheizeinrichtung 206 ebenfalls in Enger Beziehung damit) gesteuert werden, haben somit der Brennstoffauslassabschnitt 202a und der Wasserauslassabschnitt 202b einen Aufbau, der als Teil der Einstellfunktion für die Brennstoffzuführmenge beim oben beschriebenen Ausgangssteuerabschnitt 14 (Brennstoffsteuerabschnitt 14a) dient.
  • Der Brennstoffverdampfungsabschnitt 203a und der Wasserverdampfungsabschnitt 203b sind Heizeinrichtungen, die unter Verdampfungsbedingungen, wie etwa dem Siedepunkt des Stromerzeugungsbrennstoffes und des Wassers erwärmt werden, den Verdampfungsvorgang aus 20A ausführen und den Stromerzeugungsbrennstoff oder das Wasser verdampfen, die aus dem Brennstoffauslassabschnitt 202a und dem Wasserauslassabschnitt 202b als flüssige Partikel ausgegeben werden, indem sie den Stromerzeugungsbrennstoff oder das Wasser einem Erwärmungsvorgang oder einem Druckverringerungsvorgang unterziehen, wodurch ein gemischtes Gas, das man aus dem Brennstoffgas und dem Dampf erhält, im Mischabschnitt 203c erzeugt wird.
  • Die Dünnfilmheizeinrichtung 206 leitet das gemischte Gas, das im Mischabschnitt 203c erzeugt wird, in den Reformierreaktionsströmungsweg 204 und bewirkt die Dampfreformierreaktion, die in 20A und mit der chemischen Gleichung (3) dargestellt ist, auf der Basis eines Kupfer-Zinn- (CU-Zn-) Katalysators (nicht gezeigt), der an der Innenfläche des Reformierreaktionsströmungswegs 204 haftet, und vorbestimmter thermischer Energie, die dem Reformierreaktionsströmungsweg 204 von der Dünnfilmheizeinrichtung 206 in Übereinstimmung mit einem Be reich zugeführt wird, in dem der Reformierreaktionsströmungsweg 204 ausgebildet ist, im Reformierreaktionsströmungsweg 204, wodurch Wasserstoffgas (H2O) erzeugt wird (Dampfreformier-Reaktionsvorgang).
  • Der Wasserstoffgas-Auslassabschnitt 205 gibt Wasserstoffgas, das im Reformierreaktions-Strömungsweg 204 erzeugt wird, und Kohlenmonoxid und dergleichen enthält, aus, beseitigt Kohlenmonoxid (CO) durch den Wasserverschiebungs-Reaktionsvorgang und den gewählten Oxidationsvorgang im gewählten Oxidations-Reaktionsabschnitt 201Z und führt anschließend das Gas der Brennstoffelektrode der Brennstoffzelle zu, die den Stromerzeugungsabschnitt 12 bildet. Infolgedessen wird eine Abfolge elektrochemischer Reaktionen auf der Basis der chemischen Gleichungen (6) und (7) im Stromerzeugungsabschnitt 12 erzeugt, wodurch der vorbestimmte elektrische Strom erzeugt wird.
  • Beim Stromversorgungssystem, das einen derartigen Aufbau hat, wird, wenn beispielsweise die Brennstoffgruppe 20 mit dem Stromerzeugungsmodul 10 durch den I/F-Abschnitt 30 verbunden wird, gemäß dem oben beschriebenen Gesamtbetrieb (der Anfangsbetrieb, der Startbetrieb, der Dauerbetrieb und der Stoppbetrieb) die Brennstoffaustrittsverhinderungsfunktion durch das Brennstoffzuführventil 24A (Brennstoffaustritts-Verhinderungseinrichtung) aufgehoben und der Stromerzeugungsbrennstoff (wie etwa Methanol) FL, der in den Brennstoffeinfüllraum 22A des Brennstoffgruppe 20 gefüllt ist, der Brennstoffelektrode der Brennstoffbatterie, die direkt den Teilstromversorgungsabschnitt 11 bildet, durch den Brennstoffzuführweg 31 zugeleitet, wodurch der zweite elektrische Strom erzeugt wird. Dieser elektrische Strom wird dem Betriebssteuerabschnitt 13, der auf dem Steuerchip 90 angebracht ist, als elektrischer Betriebsstrom und zudem als elektrischer Steuerstrom dem Controller CNT zugeführt, der in der Vorrichtung DVC (nicht gezeigt) enthalten ist, mit der das Stromversorgungssystem 301 durch den positiven Elektrodenanschluss und den negativen Elektrodenanschluss verbunden ist, die nicht dargestellt sind.
  • Wenn der Betriebssteuerabschnitt 13 Informationen, die den Betriebszustand des Verbrauchers LD der Vorrichtung DVC betreffen, vom Controller CNT empfängt, gibt der Betriebssteuerabschnitt 13 ein Betriebssteuersignal an den Startsteuer abschnitt 15 aus und verwendet einen Teil des elektrischen Stroms, der vom Teilstromversorgungsabschnitt 11 erzeugt wird, um die Dünnfilmheizeinrichtung 206 des Dampfreformier-Reaktionsabschnittes 210X aufzuheizen. Zudem gibt der Betriebssteuerabschnitt 13 vorbestimmte Mengen Stromerzeugungsbrennstoff und Wasser an den Reformierreaktionsströmungsweg 204 des Dampfreformier-Reaktionsabschnittes 210X aus. Infolgedessen werden Wasserstoffgas (H2) und Kohlendioxid (CO2) durch die Dampfreformierreaktion und die gewählte Oxidationsreaktion erzeugt, die mit den oben beschriebenen Gleichungen (3) bis (5) dargestellt sind, wobei Wasserstoffgas (H2) der Brennstoffelektrode der Brennstoffzelle zugeführt wird, die den Stromerzeugungsabschnitt 12 bildet, wodurch der erste elektrische Strom erzeugt wird. Der erste elektrische Strom wird dem Verbraucher LD der Vorrichtung DVC als elektrischer Verbrauchersteuerstrom zugeführt. Weiterhin wird Kohlendioxid (CO2) aus dem Stromerzeugungsmodul 10 (Stromversorgungssystem 301) beispielsweise durch das Auslassloch 14d ausgegeben, das auf der Oberseite des Stromerzeugungsmoduls 10 vorgesehen ist.
  • Ein Nebenprodukt (wie etwa Dampf), das zum Zeitpunkt des Stromerzeugungsbetriebs im Stromerzeugungsabschnitt 12 erzeugt wird, wird im Trennsammelabschnitt 17 gekühlt und verflüssigt. Demzufolge wird das Nebenprodukt in Wasser und andere Gasbestandteile getrennt und lediglich das Wasser gesammelt und Teilweise dem Dampfreformier-Reaktionsabschnitt 201X durch den Nebenproduktzuführweg 16a zugeführt. Weiterhin wird das gesamte andere Wasser irreversibel im Sammelaufnahmeabschnitt 22B in der Brennstoffgruppe durch den Nebenproduktsammelweg 32 aufgenommen.
  • Gemäß dem Stromversorgungssystem 301, das sich auf dieses konkrete Konstruktionsbeispiel bezieht, kann somit geeigneter elektrischer Strom (erster elektrischer Strom) gemäß dem Betriebszustand des betriebenen Verbrauchers (Vorrichtung DVC) autonom ausgegeben werden, ohne die Neuzuführung des Brennstoffes von außerhalb des Stromversorgungssystems 301 anzunehmen, wodurch der Stromerzeugungsbetrieb mit der hohen Energieumwandlungseffizienz ausgeführt werden kann, während die elektrische Charakteristik, die zu jener der chemische Allzweckzelle äquivalent ist, und eine einfache Handhabung realisiert werden. Darüber hinaus ist es möglich, ein tragbares Stromversorgungssystem zu realisieren, das eine geringere Umweltbelastung wenigstens im Falle des Wegwerfens der Brennstoffgruppe 20 in die Umwelt oder bei der Entsorgung desselben über eine Deponie darstellt.
  • Bei diesem konkreten Konstruktionsbeispiel erfolgte die Beschreibung für den Fall, bei dem ein Teil eines Nebenproduktes (Wasser), das im Stromerzeugungsabschnitt 12, dem Dampfreformier-Reaktionsabschnitt 210X oder dergleichen erzeugt und gesammelt wird, dem Dampfreformier-Reaktionsabschnitt 210X zugeführt und wiederverwendet wird, Wasser verwendet wird, das in die Brennstoffgruppe 20 zusammen mit dem Stromerzeugungsbrennstoff (Methanol oder dergleichen) gefüllt ist, verwendet wird und die Dampfreformier-Reaktion im Dampfreformier-Reaktionsabschnitt 210X in dem Stromversorgungssystem ausgeführt wird, bei dem ein derartiger Aufbau nicht verwendet wird.
  • Für den Fall, dass der Stromerzeugungsbetrieb unter Verwendung des eingefüllten Stromerzeugungsbrennstoffes ausgeführt wird, dem im voraus Wasser beigemengt wurde, ist es, wie in 75 gezeigt, möglich, als Aufbau des Dampfreformier-Reaktionsabschnittes 210X einen Aufbau zu verwenden, in dem ein einziger Strömungsweg ausgebildet ist, der lediglich aus dem Brennstoffauslassabschnitt 202, dem Brennstoffverdampfungsabschnitt 203, dem Reformierreaktions-Strömungsweg 204 und dem Wasserstoffgas-Auslassabschnitt 205 auf einer Oberflächenseite des kleinen Substrates 201 besteht.
  • Wie es oben beschrieben wurde, kann das Stromversorgungssystem gemäß der vorliegenden Erfindung dadurch erreicht werden, dass willkürlich Elemente der vorangehenden Konstruktionsbeispiele, die Stromerzeugungsmodule in den entsprechenden Ausführungsformen sowie die anbringbaren und abnehmbaren Aufbauten in den entsprechenden Ausführungsformen kombiniert werden. In einigen Fällen können eine Vielzahl entweder der Teilstromversorgungsabschnitte oder der Stromerzeugungsabschnitte parallel oder eine Vielzahl dieser Typen parallel vorgesehen sein. Da der Betrieb des Stromerzeugungsabschnittes in Übereinstimmung mit dem Startzustand der Vorrichtung durch einen derartigen Aufbau gesteuert wird, kann eine Verschwendung des Stromerzeugungsbrennstoffes verringert und die Nutzungseffizienz der Energieressourcen verbessert werden. Ins besondere kann die vorliegende Erfindung umfangreich bei einer tragbaren Vorrichtung verwendet werden, bei der eine entfernbare chemische Allzweckzelle als Stromversorgung verwendet wird, wie etwa bei einem Mobiltelefon, einem PDA (Personal Digital Assistant) einem PC in Notebookgröße, einer digitalen Kamera, einer Digitalbildkamera und dergleichen oder bei einer Anzeigeeinheit, wie etwa einem Flüssigkristallelement, einem elektrolumineszenten Element und dergleichen.

Claims (21)

  1. Stromversorgungssystem, das einer externen Vorrichtung elektrischen Strom zuführt und umfasst: einen Brennstoff-Einfüllabschnitt, in den ein Brennstoff eingefüllt wird; und einen Stromerzeugungsabschnitt, der an dem Brennstoff-Einfüllabschnitt angebracht und von ihm abgenommen werden kann und den elektrischen Strom unter Verwendung des Brennstoffs erzeugt, der von dem Brennstoff-Einfüllabschnitt zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, dass: der Brennstoff-Einfüllabschnitt einen abbaubaren Abschnitt hat, der aus einem abbaubarem Material besteht, das in eines oder eine Vielzahl von Materialien umgewandelt werden kann, die in der natürlichen Umgebung Erdboden bilden.
  2. Stromversorgungssystem nach Anspruch 1, wobei das Stromversorgungssystem ohne Einschränkung an der externen Vorrichtung angebracht und davon abgenommen werden kann.
  3. Stromversorgungssystem nach Anspruch 1, wobei das Stromversorgungssystem mit einem Anschluss versehen ist, der der externen Vorrichtung elektrischen Strom zuführt.
  4. Stromversorgungssystem nach Anspruch 1, wobei der abbaubare Abschnitt aus biologisch abbaubarem Kunststoff besteht, der durch Mikroben abgebaut werden kann.
  5. Stromversorgungssystem nach Anspruch 1, wobei der Stromerzeugungsabschnitt mit einer Brennstoffzelle versehen ist, die den elektrischen Strom durch die elektrochemische Reaktion unter Verwendung des von dem Kraftstoff-Einfüllabschnitts zugeführten Brennstoffs erzeugt.
  6. Stromversorgungssystem nach Anspruch 5, wobei die Brennstoffzelle eine Brennstoff-Reformer-Brennstoffzelle ist, die einen Brennstoff-Reformer, der den Brennstoff reformiert und eine spezielle Komponente extrahiert, eine Brennstoffelektrode, der die spezielle Komponente zugeführt wird, sowie eine Luftelektrode enthält, der Sauerstoff zugeführt wird.
  7. Stromversorgungssystem nach Anspruch 6, wobei der Brennstoff-Reformer mit wenigstens einem Dampfreformier-Reaktionsabschnitt, einem Wasserverschiebungs-Reaktionsabschnitt und einem ausgewählten Oxidations-Reaktionsabschnitt versehen ist.
  8. Stromversorgungssystem nach Anspruch 6, wobei der Brennstoff-Reformer einen Strömungsweg hat, dessen Tiefe und Breite jeweils nicht mehr als 500 μm betragen.
  9. Stromversorgungssystem nach Anspruch 6, wobei der Brennstoff-Reformer eine Heizeinrichtung aufweist.
  10. Stromversorgungssystem nach Anspruch 1, wobei der Stromerzeugungsabschnitt einen Aufnahmeabschnitt hat, der den Brennstoff-Einfüllabschnitt aufnimmt.
  11. Stromversorgungssystem nach Anspruch 10, wobei der Brennstoff-Einfüllabschnitt einen freiliegenden Abschnitt außer den Abschnitten hat, die von dem Aufnahmeabschnitt des Stromerzeugungsabschnitts aufgenommen werden, der den Brennstoff-Einfüllabschnitt durch die physische Belastung, die auf den freiliegenden Abschnitt ausgeübt wird, aus dem Stromerzeugungsabschnitt entnehmen kann.
  12. Stromversorgungssystem nach Anspruch 10, wobei der Brennstoff-Einfüllabschnitt einen freiliegenden Abschnitt außer den Abschnitten hat, die von dem Aufnahmeabschnitt des Stromerzeugungsabschnitts aufgenommen werden, der den Brennstoff-Einfüllabschnitt durch die physische Belastung, die auf den freiliegenden Abschnitt ausgeübt wird, mit dem Stromerzeugungsabschnitt koppeln kann.
  13. Stromversorgungssystem nach Anspruch 1, wobei der Brennstoff-Einfüllabschnitt enthält: eine Brennstoff-Zuführeinrichtung, die den Stromerzeugungs-Brennstoff dem Stromerzeugungsabschnitt zuführt; und eine Nebenprodukt-Aufnahmeeinrichtung, die wenigstens einen Teil eines Nebenproduktes aufnimmt, das in dem Stromerzeugungsabschnitt erzeugt wird, und wobei der Stromerzeugungsabschnitt enthält: eine Brennstoff-Aufnahmeeinrichtung, die den von dem Brennstoff-Einfüllabschnitt zugeführten Stromerzeugungs-Brennstoff aufnimmt; und eine Nebenprodukt-Zuführeinrichtung, die wenigstens einen Teil eines bei der Stromerzeugung erzeugten Nebenproduktes zuführt.
  14. Stromversorgungssystem nach Anspruch 13, wobei, wenn der Brennstoff-Einführabschnitt und der Stromerzeugungsabschnitt miteinander gekoppelt sind, die Brennstoff-Zuführeinrichtung des Brennstoff-Einfüllabschnitts mit der Brennstoff-Aufnahmeeinrichtung des Stromerzeugungsabschnitts verbunden ist und die Nebenprodukt-Zuführeinrichtung des Stromerzeugungsabschnitts mit der Nebenprodukt-Aufnahmeeinrichtung des Brennstoff-Einfüllabschnitts verbunden ist.
  15. Brennstoffgruppe, die einen Raum hat, der zum Aufbewahren eines Brennstoffs genutzt wird, und die umfasst: einen Brennstoffgehäuse-Hauptkörper, der mit einem Stromerzeugungsabschnitt, der Strom unter Verwendung des Brennstoffs erzeugt, gekoppelt und aus ihm entnommen werden kann, und einen freiliegenden Abschnitt aufweist, der von dem Stromerzeugungsabschnitt freiliegt, wenn er mit dem Stromerzeugungsabschnitt gekoppelt ist; und einen Zuführanschluss, der dazu dient, den Brennstoff dem Stromerzeugungsabschnitt zuzuführen, dadurch gekennzeichnet, dass: wenigstens der Brennstoffgehäuse-Hauptkörper oder der Zuführanschluss einen abbaubaren Abschnitt umfasst, der aus einem abbaubaren Material besteht, das in eines oder eine Vielzahl von Materialien umgewandelt werden kann, die in der natürlichen Umgebung Erdboden bilden.
  16. Brennstoffgruppe nach Anspruch 15, wobei die Brennstoffgruppe durch die physische Belastung, die auf den freiligenden Abschnitt ausgeübt wird, aus dem Stromerzeugungsabschnitt entnommen werden kann.
  17. Brennstoffgruppe nach Anspruch 15, wobei die Brennstoffgruppe durch die physische Belastung, die auf den freiliegenden Abschnitt ausgeübt wird, mit dem Stromerzeugungsabschnitt gekoppelt werden kann.
  18. Brennstoffgruppe nach Anspruch 15, wobei die Brennstoffgruppe mit einem Einlassanschluss versehen ist, der dazu dient, ein Nebenprodukt aufzufangen, das von dem Stromerzeugungsabschnitt erzeugt wird.
  19. Brennstoffgruppe nach Anspruch 15, wobei wenigstens der Brennstoffgehäuse-Hauptkörper oder der Zuführanschluss biologisch abbaubaren Kunststoff enthält.
  20. Brennstoffgruppe nach Anspruch 15, wobei wenigstens ein Teil des Brennstoffgehäuses transparent ist.
  21. Brennstoffgruppe nach Anspruch 15, wobei das Brennstoffgehäuse ein Gehäuse ist, an dem eine Skaleneinteilung, die zum Messen einer Menge des Brennstoffs dient, vorhanden ist, und das wenigstens teilweise transparent ist.
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