由可拆卸燃料包和發電單元構成的電源系統、由所述電源系統驅動的電裝置、和該系統中...的制作方法

專利名稱：由可拆卸燃料包和發電單元構成的電源系統、由所述電源系統驅動的電裝置、和該系統中 ...的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種電源系統，尤其是能夠有效使用能源的便攜式電源系統，構成電源系統的燃料包，和由發電機與電源系統驅動的裝置。
背景技術：
在整個家庭和工業領域中，各種化學電池被使用。例如，象堿性干電池或錳干電池這樣的原電池經常在手表、照相機、玩具和便攜音響裝置中使用，從整體來看它具有生產數量大并且低廉和易于買到的特性。
象鉛蓄電池，鎳鎘蓄電池，鎳氫蓄電池，鋰離子電池這樣的蓄電池經常在移動電話或個人數字助理(PDA)中使用，它在最近的例如數字視頻攝象機或數字靜止照相機這樣的便攜式裝置中被廣泛使用，因為它能夠重復充電和放電，使它具有在經濟效率上占優勢的特性。在蓄電池中，鉛蓄電池作為車輛或船只的啟動電源或在工業設施或醫療設施等中作為應急電源使用。
近年來，隨著對環境影響或能源問題關注的提高，有關使用象上述的化學電池以后產生的廢棄物質的問題或有關能源轉換效率的問題已經被密切研究。
如上所述，原電池具有低廉的產品價格并且易于買到，有許多裝置使用這種電池作為電源。此外，基本上當原電池一旦放電，電池容量就不能恢復，即，它只能使用一次(即所謂的一次性電池)。因此每年廢棄物的數量超出幾百萬噸。這里有個統計信息記載，被收集再利用的整個化學電池比例僅為20％左右，剩余的80％左右被丟棄在自然界中或被垃圾處理。因此，包括在這些未收集的電池中的重金屬例如汞或銦對自然環境的環境破壞和損害令人擔心。
根據能源使用效率來檢驗上述化學電池，由于原電池是通過使用約300倍的可放電能量產生的，所以能量使用效率小于1％。即使是能夠重復充電和放電、經濟效率有優勢的蓄電池，當蓄電池從家用電源(方便插座)等充電時，能量使用效率由于發電廠發電的效率或傳輸損耗而降為約12％。因此不能說能源被有效使用。
因此，最近開始重視各種新的電源系統或發電系統(下文中一般將稱為“電源系統”)，其包括對環境影響(負擔)小并能夠實現例如約30-40％的相當高的能量使用效率的燃料電池。此外，為了車輛驅動電源或商用電源系統，家用和其它的聯合發電(cogeneration)系統或替換上述化學電池的應用目的，對實際應用進行了廣泛的研究和開發。
在例如燃料電池的高能量使用效率的電源系統中，沒有能夠在其中存儲的燃料用完時用簡單的操作補充燃料的裝置。此外，電源系統中的燃料電池部分還是耐用物質，而且特別地，由于加熱器等的使用，燃料電池中的催化劑易于劣化。通常，這樣的系統比電源系統驅動的裝置使用期短，并且與裝置一體化的電源系統必須為每個裝置替換或有時需要大量的修理時間。
此外，不能避免電源系統的組成部分(例如，燃料箱等)在發電燃料已經用完或超過它的使用期以后被作為廢棄物丟掉的問題，而且有可能和上述化學電池一樣發生自然環境的環境破壞或損害問題。
考慮到上述問題，本發明具有這樣的優點在能夠用于替換便攜電池或化學電池，或能夠用作電源系統一部分的燃料填充部分或發電模塊的電源系統中，能夠抑制由廢棄物使用后丟棄造成的環境破壞或損害。
此外，為了減少象燃料電池這樣具有高能量使用效率的電源系統的尺寸和重量，并作為便攜或輕便電源例如上述化學電池的替換品(可互換產品)應用，電源系統具有以下問題。
通常，雖然燃料電池通過將醇燃料或包括氫元素的氫氣與電極之一接觸來發電，但是燃料電池本身不控制發電的開始和結束。因此，在包括燃料電池尤其作為便攜裝置的電池使用的電源系統中，即使裝置是關閉模式或備用模式而需要較少電源，提供給裝置的電能仍然象通常的化學電池一樣持續輸出并且因此一直發電，從而劣化了燃料的消耗效率。為了將便攜裝置的體積和重量設置為便攜裝置能夠和裝在其中的電源系統一起攜帶或提拿的數值，燃料電池發電燃料的數量必須被限制，并且希望進行控制，從而發電燃料被進一步有效地使用并且延長電源期限。

發明內容
考慮到上述問題，本發明具有提供發電模塊，燃料包和包括這些部件的電源系統的優點，這些部件能夠穩定和良好地驅動使用通用化學電池作為工作電源的裝置，并通過抑制發電燃料的浪費實現能源的有效使用。
進一步，在現有使用化學電池作為工作電源的便攜裝置等(特別是最近廣泛使用的移動電話或個人數字助理)中，大多數都具有檢測電池消耗狀態并持續顯示剩余電池電量的功能，它是一種用于在電池的輸出電壓達到預定下限值或其它情況時通知警告、消息等要求電池更換或卸下的功能(在下文中為了方便一般將稱為“剩余量通知功能”)。
詳細地，對于普通化學電池中輸出電壓隨時間變化的傾向(電動勢特性)，由于公知電動勢Sp因放電和輸出電壓如圖76所示逐漸降低而隨時間劣化，所以輸出電壓的變化被檢測并且電池剩余量或能夠驅動裝置的假設時間被周期或連續顯示，或者當輸出電壓低于在便攜裝置等中正常進行工作的電壓范圍(工作保證電壓范圍)時向裝置的用戶發出要求電池更換或卸下的通知(剩余量通知Ip)。
相反，由于大多數包括燃料電池的高能量使用效率的電源系統基本上是使用預定燃料的發電裝置，電源系統的輸出電壓特性(電動勢特性)Sf根據提供給發電部分等的燃料量而被任意設置，而不管圖77所示的放電時間的流逝(即剩余燃料量)。因此，由于電源系統根據便攜裝置等的規格等以能夠輸出能夠實現穩定工作的理想恒定電壓Vi的方式設計，所以每單位時間提供固定量的燃料，而不管燃料的剩余量，并且在燃料用盡時電源系統中的發電操作停止，輸出電壓Vi瞬時變為0V。
因此當具有這種電動勢特性Sf的電源系統(例如燃料電池)直接作為現有便攜裝置的電源應用時，因為歸因于放電時間流逝造成的輸出電壓的降低不能被檢測到，上述剩余量通知功能不能完全利用，這樣用戶因為他/她不能事先掌握燃料的狀態而感到不方便。此外，將來，當替代化學電池而使用包括燃料電池的電源系統作為便攜裝置等的電源時，因為裝置必須重新配備直接檢測燃料剩余量并要求燃料添加或補充或者替換電源系統本身的功能或結構，所以便攜裝置等中的電源外圍部分的結構必須大量重新設計，導致了產品成本的增加。
因此，考慮到上述問題，就現有裝置例如具有這些功能的便攜裝置來說，本發明具有提供能夠實現以下功能的至少一個的電源系統的優點檢測電池輸出電壓的下降，顯示電池剩余量，和要求電池替換或充電。
按照本發明，提供一種向外部裝置提供電能的電源系統，包括其中填充有燃料的燃料填充部分；和發電部分，能夠與燃料填充部分自由連接和移去，并且通過使用從燃料填充部分提供的燃料產生電能。
按照本發明，由于燃料填充部分能夠與發電部分任意連接和移去，當燃料用完時，燃料填充部分能夠很容易地用其中具有燃料的新燃料填充部分替換。而且，如果電源系統設計為能夠與外部裝置自由連接和移去，當發電部分到期時，發電部分能夠用正常發電的新發電部分替換。因此，由于因催化劑劣化而相對非常消耗的發電部分能夠易于替換，就不需要替換裝置或修理裝置。因為本發明具有僅替換所需最小部分就足夠的結構，所以能夠抑制資源的浪費。
按照本發明，提供一種其中具有容納燃料的空間的燃料包，包括燃料盒主體，能夠與通過使用燃料發電的發電部分自由連接和移去，并且具有當和發電部分連接時從發電部分露出的露出部分；和出口端，用于向發電部分提供燃料。
通過以這種方式為燃料包提供露出部分，燃料剩余量能夠易于確認并且使用不浪費，而且替換燃料包時燃料包能夠容易地從露出部分取出。
按照本發明的另一個方面，提供一種燃料包，包括盒體，具有將燃料饋送到外邊的出口并由可生物降解的材料構成。
由于盒體是由可生物降解的材料構成，即使被填埋在土里，它也能夠分解而不保留形狀，并且由于它是無毒的，因此能夠省去通用電池情況中收集的麻煩。此外，如果燃料包不使用，當燃料包被保護裝置保護時盒體不會分解，從而安全地存儲了燃料包。
按照本發明的又一個方面，提供一種發電機，包括發電模塊，用于從燃料產生電能；第一接口，用于使其中具有容納燃料的空間的燃料保持部分與發電模塊自由連接和移去，并將燃料從燃料保持部分取到發電模塊中；和第二接口，用于使發電模塊與具有負載的外部裝置自由連接和移去，并將從發電模塊產生的電能輸出給外部裝置。
按照本方面，由于發電機能夠和外部裝置任意連接和移去，當發電機幾乎或完全到期時，發電機能夠被正常發電的新發電機替換。因此，由于因催化劑的劣化等相對非常消耗的發電機能夠容易地更換，所以不需要替換或修理裝置。因為本發明具有如上所述的僅替換所需的最小部分就足夠的結構，所以能夠抑制資源的浪費。
另外，通過向發電模塊提供電容器，事先執行自動充電，就不必進行不經濟的放電，并且能夠改善能量使用效率。
按照本發明的又一個方面，提供一種裝置，包括由電能運行的負載；和電源系統，能夠與裝置自由連接和移去并向負載提供通過使用燃料產生的電能。
由于電源系統如上所述可以分離，當應用例如小燃料電池作為電源系統時，在燃料電池到期時，電源系統能夠容易地從裝置移去，因此電源系統不必依據每個裝置而更換，從而限制了成本。
按照本發明的再一個方面，提供一種發電機，包括
發電裝置，用于通過使用在可分離的燃料填充裝置中填充的燃料發電；和控制裝置，用于隨時間改變由發電裝置產生電能提供給負載的輸出電壓。
按照本發明，由于能夠實現具有按照通用化學電池等電壓變化傾向的輸出電壓特性的便攜電源，即使發電機直接作為現有便攜裝置等的電源使用，也能夠不費力地利用檢測輸出電壓中的變化，顯示電池剩余量或能夠驅動裝置的假設時間，或者要求電池替換或充電的功能，從而提供與化學電池高度兼容的發電機。
附圖簡述圖1A和1B是示意性示出按照本發明一個優選實施例的不同狀態的電源系統應用的透視圖；圖2A，2B和2C是示出按照本發明電源系統的不同基本結構的框圖；圖3是示出按照本發明應用于電源系統的發電模塊第一實施例的框圖；圖4是示出按照該實施例電源系統發電部分結構的框圖；圖5是示意性示出按照該實施例適用于發電模塊的子電源部分第一結構示例的圖；圖6A和6B是示意性示出按照該實施例適用于發電模塊的子電源部分第二結構示例的透視圖和橫截面圖；圖7A，7B和7C是示出按照該實施例適用于發電模塊的子電源部分第三結構示例的圖；圖8A-8C是示意性示出按照該實施例適用于發電模塊的子電源部分第四結構示例的圖；圖9A和9B是示意性示出按照該實施例適用于發電模塊的子電源部分第五結構示例的圖；圖10是示意性示出按照該實施例適用于發電模塊的子電源部分第六結構示例的圖；圖11A和11B是示意性示出按照該實施例適用于發電模塊的子電源部分第七結構示例的圖；圖12是示意性示出按照該實施例適用于發電模塊的子電源部分第八結構示例的圖；圖13是示出按照該實施例適用于發電模塊的子電源部分第八結構示例的另一示例中的工作狀態(第1部分)示意圖；圖14是示出按照該實施例適用于發電模塊的子電源部分第八結構示例的另一示例中的工作狀態(第2部分)示意圖；圖15是示出按照該實施例適用于發電模塊的子電源部分第八結構示例的另一示例中的工作狀態(第3部分)示意圖；圖16是示出按照該實施例適用于發電模塊的子電源部分第八結構示例的又一示例中的工作狀態(第1部分)示意圖；圖17是示出按照該實施例適用于發電模塊的子電源部分第八結構示例的又一示例中的工作狀態(第2部分)示意圖；圖18是示出按照該實施例適用于發電模塊的子電源部分第八結構示例的又一示例中的工作狀態(第3部分)示意圖；圖19是示出按照該實施例適用于發電模塊的發電部分的第一結構示例的示意圖；圖20A和20B是示出按照該實施例適用于發電部分的燃料轉化部分中的氫產生過程圖；圖21A和21B是示意性示出按照該實施例適用于發電模塊的發電部分第二結構示例的透視圖和橫截面圖；圖22A-22D是示出按照該實施例不同工作狀態中適用于發電模塊的發電部分第三結構示例的示意圖；
圖23A和23B是示意性示出按照該實施例適用于發電模塊的發電部分第四結構示例的圖；圖24A和24B是示意性示出按照該實施例適用于發電模塊的發電部分的第五結構示例圖；圖25A和25B是示意性示出按照該實施例適用于發電模塊的發電部分的第六結構示例圖；圖26是示出按照該實施例適用于電源系統的發電模塊具體示例的基本結構框圖；圖27是示出按照該實施例的電源系統示意性工作的流程圖；圖28是示出按照該實施例的電源系統初始工作(備用模式)的圖；圖29是示出按照該實施例的電源系統啟動工作的圖；圖30是示出按照該實施例的電源系統穩定工作(穩定模式)的圖；圖31是示出按照該實施例的電源系統停止工作的圖；圖32是示出按照本發明應用于電源系統的發電模塊第二實施例的框圖；圖33是示出按照該實施例的電源系統(發電模塊)與裝置之間電連接關系的示意圖；圖34是示出按照第二實施例的電源系統示意性工作的流程圖；圖35是示出按照該實施例的電源系統初始工作(備用模式)的工作原理圖；圖36是示出按照該實施例的電源系統啟動工作(第1部分)的工作原理圖；圖37是示出按照該實施例的電源系統啟動工作(第2部分)的工作原理圖；
圖38是示出按照該實施例的電源系統穩定工作(第1部分)的工作原理圖；圖39是示出按照該實施例的電源系統穩定工作(第2部分)的工作原理圖；圖40是示出按照該實施例的電源系統停止工作(第1部分)的工作原理圖；圖41是示出按照該實施例的電源系統停止工作(第2部分)的工作原理圖；圖42是示出按照該實施例的電源系統停止工作(第3部分)的工作原理圖；圖43是示出按照本發明的應用于電源系統的發電模塊第三實施例的框圖；圖44是示出按照本發明的應用于電源系統的發電模塊第四實施例的框圖；圖45A和45B是示意性示出按照該實施例適用于發電模塊的子電源部分第一結構示例的圖；圖46A和46B是示意性示出按照該實施例適用于發電模塊的子電源部分第二結構示例的圖；圖47是示出按照本發明適用于電源系統的副產品收集裝置示例的框圖；圖48A-48C是示意性示出按照本發明由副產品收集裝置保持副產品的不同工作的圖；圖49是示出按照本發明適用于電源系統的剩余量檢測裝置的一個實施例的框圖；圖50是示出按照本發明的電源系統啟動工作的圖；圖51是示出按照該實施例的電源系統穩定工作(穩定模式)的圖；
圖52是示出按照該實施例的電源系統停止工作的圖；圖53是示出按照本發明適用于電源系統的發電模塊第一示例的框圖；圖54是示出電源系統示意性工作的流程圖；圖55是示出按照該實施例的電源系統輸出電壓隨時間變化的特性圖；圖56是示出按照本發明適用于電源系統的發電模塊第二示例的框圖；圖57是示出按照本發明適用于電源系統的發電模塊第三示例的框圖；圖58是示出按照本發明適用于電源系統的副產品收集裝置示例的框圖；圖59是示出按照本發明適用于電源系統的燃料穩定裝置示例的框圖；圖60是示出按照本發明的適用于電源系統的燃料穩定裝置的實施例的框圖；圖61是示出按照該實施例的電源系統啟動工作的工作原理圖；圖62是示出按照該實施例的電源系統停止工作的工作原理63A-63F是示意性示出按照本發明的適用于電源系統的不同外型的具體示例透視圖；圖64A-64C是示意性示出按照本發明的適用于電源系統的外型和通用化學電池的外型之間對應關系的透視圖；圖65A-65H是示意性示出按照本發明第一實施例的電源系統的燃料包和保持部分外型的圖；圖66A和66B是示出按照該實施例的電源系統中的發電模塊和燃料包的連接和分離結構的側視圖和橫截面圖；
圖67A-67G是示意性示出按照本發明第二實施例的電源系統的燃料包與燃料包外型的圖；圖68A和68B是示出按照該實施例的電源系統中的發電模塊和燃料包的連接和分離結構的側視圖和橫截面圖；圖69A-69F是示意性示出按照本發明第三實施例的電源系統的燃料包與燃料包外型的圖；圖70A-70C是示意性示出該實施例中電源系統中的發電模塊和燃料包的連接和分離結構的圖；圖71A-71F是示意性示出按照本發明第四實施例的電源系統的燃料包與燃料包外型的圖；圖72A-72C是示意性示出按照該實施例的電源系統中的發電模塊和燃料包的連接和分離結構的圖；圖73是示出按照本發明的整個電源系統的具體結構示例的部分剖面透視圖；圖74是示出適用于具體結構示例的燃料轉化部分的結構示例透視圖；圖75是示出適用于具體結構示例的燃料轉化部分的另一結構示例透視圖；圖76是示出通用化學電池中輸出電壓隨時間變化的傾向(電動勢特性)的圖；圖77是示出輸出恒定電壓的燃料電池中電動勢特性的圖。
實現發明的最佳方式按照本發明的電源系統的實施例將在下文中參考相應的


。
按照本發明的電源系統應用的整個輪廓將首先結合

。
圖1A和1B是示出按照本發明的電源系統應用構造的原理圖。
例如，如圖1A和1B所示，按照本發明的電源系統301的部分或全部，能夠與現有的通過通用原電池或蓄電池工作的電/電子裝置(圖1A和1B示出個人數字助理在下文中將一般稱為“裝置”)DVC，以及特定電/電子裝置任意連接和移去。電源系統301被配置，從而其部分或全部能夠獨立地攜帶。為電源系統30 1提供了具有正極和負極的電極，用于在預定位置(例如，將如下所述的、相當于通用原電池或蓄電池的位置)為裝置DVC提供電能。
現在將說明按照本發明的電源系統的基本結構。
圖2A-2C是示出按照本發明電源系統的基本結構的框圖。
如圖2A所示，按照本發明的電源系統301大致包括燃料包(燃料充電部分)20，其中填充了由液體燃料和/或氣體燃料組成的發電燃料FL；發電模塊10，用于至少在燃料包20提供的發電燃料FL的基礎上根據裝置DVC的驅動狀態(負載狀態)產生電能EG(發電)；和接口部分(在下文中將簡稱為“I/F部分”)30，配備有燃料饋送通道等，用于將燃料包20中填充的發電燃料FL提供給發電模塊10。各組成部分被配置，從而它們能夠以任意構造相互連接和分離(連接和分離)，或者它們被整體配置。這里，如圖2A所示，I/F部分30可以獨立于燃料包20和發電模塊10而構成，或者是如圖2B和2C，和燃料包20或發電模塊10之一整體構成。可選地，I/F部分30可以配置成針對燃料包20和發電模塊10進行劃分。
現在將具體說明每個塊的結構。
(A)發電模塊10圖3是示出按照本發明應用于電源系統的發電模塊第一實施例的框圖，圖4是示出按照該實施例的電源系統結構的示意圖。
如圖3所示，按照該實施例的發電模塊10A通過使用燃料包20A經I/F部分30A提供的發電燃料持續而獨立地產生預定的電能(第二電能)，并輸出作為控制器CNT的驅動電能(控制器電能)，該控制器被包括在至少和電源系統301連接的裝置DVC中，并控制以驅動負載LD(具有裝置DVC的各種功能的部件或模塊)。這里提供有子電源部分(第二電源裝置)11，用于輸出電能作為以后說明的放置在發電模塊10A中的工作控制部分13的工作電能。此外，發電模塊10A包括工作控制部分13，使用子電源部分11提供的電能工作，并控制整個電源系統301的工作狀態；發電部分(第一電源裝置)12，在其中根據需要配備有加熱器(加熱裝置)，通過使用燃料包20A經I/F部分30A提供的發電燃料或從發電燃料提取的特定燃料成分產生預定電能(第一電能)，并輸出至少作為負載驅動電能，用于驅動與電源系統301連接的裝置DVC的各種功能(負載LD)；輸出控制部分14，根據工作控制部分13的工作控制信號，至少控制向發電部分12提供的發電燃料的數量和/或控制發電部分12的加熱器溫度；啟動控制部分15，用于根據工作控制部分13的工作控制信號，至少進行控制從而將發電部分12從備用模式轉換(激活)到能夠發電的工作模式；電壓監視部分(電壓檢測部分)16，用于檢測發電模塊10A(子電源部分11和發電部分12)輸出給裝置DVC的電能(控制電能或負載驅動電能)的電壓分量中的變化。
如圖4所示，發電部分12包括燃料轉化部分(燃料轉化器)210a，用于就燃料包20提供的發電燃料FL通過利用預定轉化反應提取包含在發電燃料FL中的預定燃料成分(氫)；和燃料電池部分210b，用于通過利用由燃料轉化部分210a提取的燃料成分的電氣化學反應產生驅動裝置DVC和/或負載LD的預定電能。
燃料轉化部分(燃料轉化器)210a包括蒸氣轉化反應部分210X，從輸出控制部分14的燃料控制部分14a接收燃料包20中的醇和水形成的燃料，并產生氫氣，作為副產品的二氧化碳以及少量的一氧化碳；水轉換反應部分210Y，使蒸氣轉化反應部分210X提供的一氧化碳和燃料控制部分14a和/或燃料電池部分210b提供的水反應并產生二氧化碳和氫氣；和選定氧化反應部分210Z，使水轉換反應部分210Y中沒有反應的一氧化碳和氧氣作用并產生二氧化碳。因此，燃料轉化部分210a向燃料電池部分210b提供通過轉化填充在燃料包20中的燃料獲得的氫氣，并對產生的少量一氧化碳進行解毒。即，燃料電池部分210b通過使用蒸氣轉化反應部分210X和水轉換反應部分210Y中產生的高密度氫氣，產生控制器電能和負載驅動電能組成的供電電能。
這里，按照該實施例的工作控制部分13，輸出控制部分14，啟動控制部分15和電壓監視部分16在本發明中構成系統控制裝置。此外，按照該實施例的電源系統301和裝置DVC以這樣的方式構成，從而以后說明的發電部分12輸出的供電電能一般通過單電極端EL提供給裝置DVC的控制器CNT和負載LD。
因此，按照該實施例的電源系統301被配置成能夠對與電源系統301連接的裝置DVC輸出預定的電能(負載驅動電能)，而不用依賴于系統外部的燃料供應或控制(除了發電模塊10，燃料包20和I/F部分30)。
<子電源部分11>
如圖3所示，按照該實施例應用于發電模塊的子電源部分11被配置成通過使用燃料包20A提供的發電燃料FL的物理或化學能等，始終自發地產生電源系統301的啟動工作所需的預定電能(第二電能)。該電能大致由電能E1和電能E2組成。電能E1被持續提供作為控制器CNT的驅動電能(控制器電能)，該CNT包括在裝置DVC中并控制各種功能(負載LD)的驅動狀態，E1還作為控制整個發電模塊10A的工作狀態的工作控制部分13的工作電能。電能E2作為啟動電能(電壓/電流)在發電模塊10A啟動時至少提供給輸出控制部分14(根據結構可以包括發電部分12)和啟動控制部分15。
對于子電源部分11的具體結構，能夠最好應用例如，利用使用燃料包20A提供的發電燃料FL的電氣化學反應(燃料電池)的結構，或利用涉及催化燃燒反應等的熱能(溫差發電)的結構。此外，還能夠應用利用動力換能作用(燃氣渦輪發電)等的結構，它通過使用包括在燃料包20A中的發電燃料FL的充氣壓力或由于燃料的蒸氣造成的氣壓來旋轉發電機并產生電能；捕獲因微生物滋養源是發電燃料FL而通過代謝作用(光合作用，吸氣等)產生的電子并直接將電子轉換為電能(生物化學發電)的結構；通過利用電磁感應原理，將由發電燃料FL的流體能在充氣壓力或氣壓的基礎上產生的振動能轉換為電能(振動發電)的結構；利用電能存儲裝置的器件例如蓄電池(電池充電器)或電容器放電的結構；將執行上述發電的每個組成部分產生的電能存儲在電能存儲裝置(例如蓄電池，電容器)中并釋放出電能(放電)的結構，等等。
現在將在下文中參考相應附圖詳細說明每個具體的示例。
(子電源部分的第一結構示例)圖5是示出按照該實施例適用于發電模塊的子電源部分第一結構示例的圖。這里，將結合上述電源系統(圖3)的結構適當地說明示例。
在第一結構示例中，作為具體示例，子電源部分具有采用燃料直接提供系統的質子交換膜燃料電池的結構，通過該燃料直接提供系統，使用從燃料包20A直接提供的發電燃料FL并且通過電氣化學反應產生電能(第二電能)。
如圖5所示，按照該結構示例的子電源部分11A一般包括由粘附預定催化微粒的碳電極組成的燃料電極(陰極)111；由粘附預定催化微粒的碳電極組成的空氣電極(陽極)112；插入在燃料電極111和空氣電極112之間的離子導電膜(交換膜)113。這里，填充在燃料包20A中的發電燃料(例如，象甲醇和水這樣的醇基物質)被直接提供給燃料電極111，而空氣中的氧氣(O2)被提供給空氣電極112。
對于子電源部分(燃料電池)11A中的電氣化學反應的示例，詳細地，當甲醇(CH3OH)和水(H2O)被直接提供給燃料電極111時，如下列化學方程式(1)所示，電子(e-)被催化劑分離出，并且產生氫離子(質子；H+)，通過離子導電膜113傳到空氣電極112側。此外，電子(e-)被構成燃料電極111的碳電極取出并提供給負載114(電源系統內部和外部的預定結構；這里是裝置DVC的控制器CNT，工作控制部分13，發電部分12，輸出控制部分14等)。注意，除了催化劑產生的氫離子以外，還有少量的二氧化碳(CO2)從例如燃料電極111側釋放到空氣中。
…(1)另一方面，當空氣(氧氣O2)被提供給空氣電極112時，已經通過催化劑穿過負載114的電子(e-)，已經穿過離子導電膜113的氫離子(H+)和空氣中的氧氣(O2)相互反應而產生了水(H2O)。
…(2)這樣的一系列電氣化學反應(化學方程式(1)和(2))在大約是室溫的相對低溫度的環境中進行。這里，通過將作為空氣電極1 1 2處產生的副產品的水(H2O)收集起來并向燃料電極111側提供一定量的水，它能夠被再利用作為化學方程式(1)所示的催化劑的原料，并且以前存儲(填充)在燃料包20A中的水(H2O)量能夠被大大減少。因此，能夠相當大地減少燃料包20A的容量，并且子電源部分11能夠長時間連續工作以便提供預定電能。應當注意，收集和再利用象空氣電極112處產生的水(H2O)這樣的副產品的副產品收集裝置的結構將在以后與下述發電部分12中的類似結構一起解釋。
通過將具有這種結構的燃料電池應用給子電源部分，由于和其它系統相比(例如下述燃料轉化型燃料電池)不需要外圍結構，所以子電源部分11A的結構能夠簡化和最小化，并且僅用很簡單的操作，例如將燃料包20A連接到發電模塊10A，預定量的發電燃料就通過毛細現象經配備在I/F部分30A的燃料輸送管自動饋送到子電源部分11A(燃料電極111)，從而在上述化學方程式(1)和(2)的基礎上啟動和繼續發電工作。
因此，只要燃料包20A繼續提供發電燃料，預定電能始終由子電源部分11A自發地產生，并且該電能能夠既作為發電部分12或輸出控制部分14的啟動電能提供，也作為裝置DVC的控制器電能和工作控制部分13的工作電能提供。此外，在上述燃料電池中，由于電能是利用電氣化學反應使用發電燃料直接產生的，所以能夠實現非常高的發電效率。而且，發電燃料能夠被有效利用，包括子電源部分的發電模塊能夠最小化。此外，由于不產生振動或噪聲，該結構能夠象通用原電池或蓄電池一樣被大量裝置利用。
在該結構示例的燃料電池中，雖然已經僅對將甲醇作為燃料包20A提供的發電燃料的應用給出了說明，但是，本發明不限于此，任何至少包括氫元素的液體燃料、液化燃料和氣體燃料都能夠使用。詳細地，能夠使用例如上述的甲醇、乙醇或丁醇的醇基液體燃料，例如二甲醚、異丁烯(isobutene)、天然氣(CNG)由氫碳化物組成的液化燃料，或例如氫氣的氣體燃料。特別是，當由燃料包20A向子電源部分11A提供時，它能夠極好地應用在例如常溫或常壓的預定環境條件下呈氣態的這種燃料。
(子電源部分的第二結構示例)圖6A和6B是示出按照該實施例適用于發電模塊的子電源部分第二結構示例的圖。
在第二結構示例中，作為具體示例，子電源部分具有發電裝置的結構，它通過包括在燃料包20A中的發電燃料的壓能(充氣壓力或氣壓)驅動壓力驅動發動機(燃氣輪機)，并將驅動能量轉換為電能。
如圖6A和6B所示，按照該結構示例的子電源部分11B包括可移動葉片122a，設置為多個葉片向預定圓周方向彎曲、沿圓周方向排列，從而以基本上輻射的方式延伸并且能夠旋轉的方式；發電機125，直接和可移動葉片122a的旋轉中心連接，并根據已知的電磁感應或壓電轉換原理將可移動葉片122a的旋轉能量轉換為電能；固定葉片122b，設置為多個葉片沿可移動葉片122a的外周邊向可移動葉片122a的彎曲相反的方向彎曲，基本上輻射地排列，并且就可移動葉片122a來說相對固定；吸入控制部分123，用于控制汽化發電燃料(燃氣)向可移動葉片122a和固定葉片122b組成的燃氣輪機122的提供；和排出控制部分124，用于控制發電燃料經過燃氣輪機122后的排出。這里，對于由燃氣輪機122、吸入控制部分123和排出控制部分124組成的子電源部分11B的結構，通過應用微加工技術和半導體制造工藝積累的其它技術等所謂的顯微機械加工制造技術，子電源部分11B能夠一體化和形成在例如一個硅片121上的小空間中。在圖6A中，為了闡明燃氣輪機122的結構，雖然可移動葉片122a和固定葉片122b為了方便起見而露在外面，實際上如圖6B所示，除了可移動葉片的中心以外，它們是用上部分提供的蓋子覆蓋著的。
在這樣的子電源部分11B中，例如如圖6B所示，當通過汽化填充在燃料包20中的液體燃料而獲得的高壓燃氣，經吸入控制部分123從燃氣輪機122的固定葉片122b向可移動葉片122a側吸入(見箭頭P2)時，沿固定葉片122b彎曲的方向產生了燃氣渦流，并且渦流使可移動葉片122a向預定方向旋轉，從而驅動發電機125。結果，燃氣壓能經燃氣輪機122和發電機125被轉換為電能。
即，按照該結構示例應用于子電源部分11B的發電燃料，至少在吸入控制部分123打開而燃料被吸入燃氣輪機122時以高壓氣體的狀態吸入，并且根據當排出控制部分124打開而燃氣輪機122中的氣體向低氣壓側例如具有常壓的外部空氣放出時造成的壓差，通過氣體流動，可移動葉片122a以預定旋轉速度(或旋轉數目)沿預定方向旋轉，從而在發電機125中生成預定電能。
促使可移動葉片122a旋轉的、壓力已經減小(壓能已經被消耗)的燃氣經排出控制部分124釋放到子電源部分11B的外邊。順便說一下，在圖3所示的發電模塊10A中，雖然已經對直接將子電源部分11釋放的燃氣(廢氣)放到電源系統301的外邊的結構給出了說明，但是，本發明不限于此，它可以具有重復利用燃氣作為發電部分12中的發電燃料的結構，如將在下面的實施例中說明的。
在按照該結構示例的子電源部分11B中，燃料包20A提供的發電燃料(燃氣)FL不必一定具有燃燒性(或易燃性)，并且尤其在直接將用于產生電能的燃氣釋放到電源系統301外部的結構，當考慮將發電燃料FL作為廢氣釋放時，希望發電燃料具有不燃性或耐火性以及無毒。順便說一下，如果發電燃料由具有燃燒性或包括有毒成分的物質組成，在向外界釋放廢氣以前需要防火處理或去毒處理是不必說的。
對于按照該結構示例的子電源部分11B，在根據燃氣的壓能產生電能的結構中，燃氣僅穿過子電源部分11B(燃氣輪機122)，并且不象上述燃料電池中的電氣化學反應產生副產品(例如水)。因此，當具有不燃性或耐火性但無毒的物質作為發電燃料應用時，或者即使發電燃料是具有耐火性或有毒的物質，采用在將發電燃料釋放到電源系統301的外部以前執行防火處理或去毒處理的結構時，也不需要提供收集廢氣的裝置。
通過將具有這種結構的發電裝置應用給子電源部分，類似上述第一結構示例，通過很簡單的操作，即將燃料包20A連接到發電模塊10A，高壓的發電燃料(燃氣)FL就能夠經I/F部分30A自動饋送到子電源部分11B(燃氣輪機122)，并且發電工作能夠啟動和繼續。而且，只要繼續提供發電燃料FL，預定電能就能夠始終由子電源部分11B自發地產生，從而將該電能提供給電源系統301的內部和外部預定結構。
(子電源部分的第三結構示例)圖7A-7C是示出按照該實施例適用于發電模塊的子電源部分第三結構示例的圖。
在第三結構示例中，作為具體示例，子電源部分具有發電裝置的結構，它通過填充在燃料包20A中的發電燃料FL的壓能(充氣壓力或氣壓)驅動壓力驅動發動機(轉子發動機)，并將驅動能量轉換為電能。
如圖所示，按照第三結構示例的子電源部分11C包括機殼131，具有橫截面基本是橢圓形的工作空間131a；轉子132，沿工作空間131a的內壁繞中軸133旋轉，并具有基本是三角形的橫截面；和直接與中軸133連接的發電機(未示出)。這里，對于子電源部分11C的結構，通過應用和上述每個實施例類似的顯微機械加工制造技術，子電源部分11C能夠一體化并形成在例如毫米級的小空間中。
在具有這種結構的子電源部分11C中，工作空間131a保持基本常溫。當燃料以液體形式從入口134a填充到工作空間131a中時，燃料被汽化并膨脹，并且通過控制出口134b側為低壓例如常壓，在工作空間131a的內壁和轉子132形成的各工作室中產生氣壓差。如圖7A-7C所示，通過汽化燃氣從入口134a到出口134b的流動(箭頭P3)產生的燃氣壓，轉子132的內圓周沿中軸133的外圓周旋轉。結果，燃氣的壓能被轉換為中軸133的轉動能，然后由和中軸133連接的發電機轉換為電能。
這里，對于應用于該結構示例的發電機，它能夠極好地應用使用例如和上述第二結構示例類似的電磁感應或壓電轉換的已知原理的發電機。
在該結構示例中，由于還使用了根據燃氣壓能產生電能的結構，燃氣僅穿過子電源部分11C(機殼131中的工作空間131a)以便產生電能，因此燃氣不必一定具有象發電燃料一樣的燃燒性(或易燃性)。在被提供給子電源部分11C時，至少在預定環境條件例如常溫或常壓下變為汽化并膨脹到預定立方體積的高壓燃氣，只要燃氣是這樣的物質，就能夠極好地應用該燃氣。
因此，通過將具有這種結構的發電裝置應用給子電源部分，類似上述每個實施例，通過非常簡單的操作，即將燃料包20A和發電模塊10A連接，高壓發電燃料(燃氣)FL經I/F部分30A被自動饋送到子電源部分11C(工作空間131a)，并且發電工作能夠啟動和繼續。而且，只要繼續提供發電燃料FL，預定電能就能夠始終由子電源部分11C自發地產生，從而將電能提供給電源系統301內部和外部的預定結構。
(子電源部分的第四結構示例)圖8A-8C是示出按照該實施例適用于發電模塊的子電源部分第四結構示例的示意性結構圖。
在第四結構示例中，作為具體示例，子電源部分具有發電裝置的結構，它在填充在燃料包20A中的發電燃料FL的催化燃燒反應的基礎上，使用熱能的產生引起的溫差，通過熱電轉換發電產生電能。
如圖8A所示，按照第四結構示例的子電源部分11D具有溫差發電機的結構，一般包括催化燃燒部分141，用于通過將發電燃料FL經過催化燃燒來產生熱能；固定溫度部分142，用于保持基本固定的溫度；熱電轉換部件143，連接在第一和第二溫度端之間，催化燃燒部分141被確定為第一溫度端，而固定溫度部分142為第二溫度端。這里，如圖8B所示，熱電轉換部件143具有兩種類型的半導體或金屬(為了方便起見，在下文中將稱為“金屬等”)MA和MB的末端相互接合(例如，金屬等MB和金屬等MA的兩端接合)并且各接合部分N1和N2分別與催化燃燒部分141(第一溫度端)和固定溫度部分142(第二溫度端)連接的結構。固定溫度部分142具有例如總是經配備在與電源系統301連接的裝置DVC的開口部分等而露在外部空氣中并保持基本固定溫度的結構。對于由所示溫差發電機組成的子電源部分11D的結構，和上述每個實施例類似，通過應用顯微機械加工制造技術，子電源部分11D能夠一體化并形成在小空間中。
在具有這種結構的子電源部分11D中，如圖8C所示，當填充在燃料包20A中的發電燃料(燃燒氣)FL經I/F部分30A提供給催化燃燒部分141時，熱量通過催化燃燒反應而產生，并且催化燃燒部分141(第一溫度端)的溫度提高。另一方面，由于固定溫度部分142被配置為保持它的溫度基本恒定，所以在催化燃燒部分141和固定溫度部分142之間產生溫差。然后，在溫差的基礎上，通過熱電轉換部件143中的塞貝克效應，產生預定電動勢并生成電能。
詳細地，在第一溫度端(接合部分N1)中的溫度被定義為Ta，而第二溫度端(接合部分N2)的溫度為Tb(＜Ta)的情況中，如果溫度Ta和Tb之間的差小，在圖8B所示的輸出端Oa和Ob之間產生Vab＝Sab×(Ta-Tb)的電壓。這里，Sab表示金屬等MA和MB的相對塞貝克系數。
因此，通過將具有這種結構的發電裝置應用給子電源部分，類似上述每個結構示例，僅通過非常簡單的操作，即將燃料包20A和發電模塊10A連接，發電燃料(液體燃料或液化燃料或氣體燃料)經I/F部分30A被自動饋送到子電源部分11D(催化燃燒部分141)，產生涉及催化燃燒反應的熱能，并且溫差發電機的發電工作能夠啟動和繼續。而且，只要繼續提供發電燃料FL，預定電能能夠始終由子電源部分11D自發地產生，從而將該電能提供給電源系統301內部和外部的預定結構。
在該結構實施例中，溫差發電機在催化燃燒部分141和固定溫度部分142之間的溫差的基礎上，通過塞貝克效應產生電能，雖然已經對該溫差發電機給出了說明，但是本發明不限于此，而可以具有在通過加熱金屬使自由電子從金屬表面發射的熱電子發射現象的基礎上產生電能的結構。
(子電源部分的第五結構示例)圖9A和9B是示出按照該實施例適用于發電模塊的子電源部分第五結構示例的圖。
在第五結構示例中，作為具體示例，子電源部分具有發電裝置的結構，它在蒸發反應的基礎上，利用填充在燃料包20A中的發電燃料(液體燃料)FL吸收熱能時引起的溫差，通過熱電轉換發電產生電能。
如圖9A所示，按照第五結構示例的子電源部分11E具有溫差發電機的結構，一般包括熱和冷保持部分151，用于保持通過發電燃料(特別是液化燃料)FL蒸發時吸收熱能實現的熱和冷；固定溫度部分152，用于保持基本固定的溫度；和熱電轉換部件153，連接在第一和第二溫度端之間，熱和冷保持部分151被確定為第一溫度端，而固定溫度部分152為第二溫度端。這里，熱電轉換部件153具有和上述第四結構(參見圖8B)示例所示相當的結構。此外，固定溫度部分152被配置為通過將其接觸或露在電源系統301內部和外部的其它區域來保持基本固定的溫度。順便說一下，對于由附圖所示的溫差發電機組成的子電源部分11E的結構，和上述每個實施例類似，子電源部分11E一體化并形成在小空間中。
在具有這種結構的子電源部分11E中，如圖9B所示，當填充在燃料包20A中的預定壓力條件下的發電燃料(液化燃料)FL經I/F部分30A提供給子電源部分11E并轉變為預定環境條件例如常溫或常壓時，發電燃料FL被蒸發。此時，熱能從周圍吸收，熱和冷保持部分151的溫度降低。另一方面，由于固定溫度部分152被配置為保持它的溫度基本恒定，所以在熱和冷保持部分151和固定溫度部分152之間產生溫差。然后，類似上述第四結構示例，在該溫差的基礎上，通過熱電轉換部件153中的塞貝克效應，產生預定電動勢并生成電能。
因此，通過將具有這種結構的發電裝置應用給子電源部分，類似上述每個結構示例，僅通過非常簡單的操作，即將燃料包20A和發電模塊10A連接，發電燃料(液化燃料)FL經I/F部分30A被自動饋送到子電源部分11E，熱能被蒸發反應吸收生成熱和冷，并且溫差發電機的發電工作能夠啟動和繼續。而且，只要繼續提供發電燃料FL，預定電能能夠始終由子電源部分11E自發地產生，從而將該電能提供給電源系統301內部和外部的預定結構。
在該結構示例中，該溫差發電機在熱和冷保持部分151和固定溫度部分152之間的溫差的基礎上，通過塞貝克效應產生電能，雖然已經對該溫差發電機給出了說明，但是本發明不限于此，而可以具有在熱電子發射現象的基礎上產生電能的結構。
(子電源部分的第六結構示例)圖10是示出按照該實施例適用于發電模塊的子電源部分第六結構示例的圖。
在第六結構示例中，作為具體示例，子電源部分具有發電裝置的結構，它通過利用與填充在燃料包20A中的發電燃料有關的生物化學反應產生電能。
如圖10所示，按照第六結構示例的子電源部分11F一般包括生物培養箱161，其中存放有用發電燃料FL作為滋養源培植的微生物或生物催化劑(為了方便起見，在下文中將稱為“微生物等”)BIO；陽極側電極161a和陰極側電極161b，配備在生物培養箱161中。在該結構中，通過從燃料包20A經I/F部分30A提供發電燃料FL，在生物培養箱161中產生微生物等BIO的新陳代謝等(生物化學反應)，例如吸氣，并且產生電子(e-)。通過陽極側電極161a捕獲該電子，能夠從輸出端Oa和Ob獲得預定電能。
因此，通過將具有這種結構的發電裝置應用給子電源部分，類似上述每個結構示例，僅通過非常簡單的操作，即將燃料包20A和發電模塊10A連接，能夠作為微生物等BIO的滋養源的發電燃料FL經I/F部分30A被自動饋送到子電源部分11F(生物培養箱161)，并且微生物等BIO的生物化學反應的發電工作被啟動。而且，只要繼續提供發電燃料，預定電能能夠始終自發地產生，從而將該電能提供給電源系統301內部和外部的預定結構。
在生物化學反應中，當通過利用微生物等BIO的光合作用產生電能時，通過配備給與電源系統301連接的裝置DVC的開口部分等，采用例如外部光線能夠經該開口進入的結構，預定電能能夠恒定自發地產生和提供。
(子電源部分的第七結構示例)圖11A和11B是示出按照該實施例適用于發電模塊的子電源部分第七結構示例的圖。
在第七結構示例中，作為具體示例，子電源部分具有發電裝置的結構，它將燃料包20A提供的發電燃料的液體移動生成的振動能轉換為電能。
如圖11A所示，按照第七結構示例的子電源部分11G具有振動發電機的結構，一般包括筒型振動器171，配置為當由液體或氣體組成的發電燃料沿預定方向移動時至少它的一端側能夠振動的方式，并具有配備在它的振動端171a的電磁線圈173；定子172，插入該振動器，配備有永久磁鐵174，從而和電磁線圈173相對并且相對于發電燃料的移動不產生振動。在這樣的結構中，如圖11B所示，通過經I/F部分30A從燃料包20A提供發電燃料FL，振動器171(振動端171a)沿基本垂直于發電燃料FL的流動方向的方向(圖中的箭頭P4)相對于定子172產生具有預定振動數目的振動。永久磁鐵174和電磁線圈173之間的相對位置被該振動改變，從而產生電磁感應，這樣就通過電磁線圈173獲得了預定電能。
因此，通過將具有這種結構的發電裝置應用給子電源部分，類似上述每個結構示例，僅通過非常簡單的操作，即將燃料包20A和發電模塊10A連接，液體發電燃料FL經I/F部分30A被自動饋送到子電源部分11G，并且通過涉及液體移動的振動器171的振動能轉換的發電工作被啟動。而且，只要繼續提供發電燃料FL，預定電能能夠持續自發地產生，從而將電能提供給電源系統301內部和外部的預定結構。
上述每個結構示例僅說明了應用于發電模塊10A的子電源部分11的實例，而不是要限制按照本發明的電源系統的結構。簡單地說，應用于本發明的子電源部分11可以具有任何其它的結構，只要在例如電氣化學反應，電磁感應，生熱或當填充在燃料包20A中的液體燃料或液化燃料或氣體燃料被直接提供時涉及吸熱反應的溫差這些能量轉換反應的基礎上電能能夠在子電源部分11中產生。例如，可以是氣壓驅動發動機而不是燃氣輪機或轉子發動機與利用電磁感應或壓電轉換的發電機的組合。可選地，如下面將說明的，能夠應用除了和上述每個子電源部分11相當的發電裝置以外還配備電能壓縮方式(壓縮裝置)的結構，子電源部分11產生的電能(第二電能)被部分存儲，然后當啟動電源系統301(發電部分12)時，能夠作為啟動電能提供給發電部分12或輸出控制部分14。
(子電源部分的第八結構示例)圖12、圖13-15和圖16-18是示出按照該實施例適用于發電模塊的子電源部分的第八結構示例和工作狀態的示意性結構圖，圖中沿線箭頭表示電流流動的方向。
如圖12所示，按照第八結構示例的子電源部分11H被配置為一般包括發電裝置(例如，在上述每個結構示例中說明的子電源部分)181，當填充在燃料包20中的發電燃料(液體燃料或液化燃料或氣體燃料)FL通過毛細現象經配備給I/F部分30的燃料傳輸通道直接提供時，能夠自發地產生電能(第二電能)；電荷存儲部分182，存儲發電裝置181產生的一部分電能，并且由蓄電池、電容器等組成；和開關183，用于根據工作控制部分13的工作控制信號對電荷存儲部分182切換和設置電能的存儲和放電。
在這樣的結構中，當連續提供燃料包的發電燃料時，被持續驅動的發電裝置181產生的電能被輸出作為裝置DVC的控制器電能和工作控制部分13的工作電能，并且該電能的一部分經開關183被適當存儲在電荷存儲部分182中。隨后，例如當通過電壓監視部分16檢測供電電能的電壓變化，通過工作控制部分13檢測裝置DVC(負載LD)驅動的啟動時，開關183的連接狀態根據工作控制部分13輸出的工作控制信號而改變，并且存儲在電荷存儲部分182中的電能作為電動勢提供給發電部分12或輸出控制部分14。
這里，當由于裝置DVC被長時間驅動而發電部分12或輸出控制部分14消耗的電荷存儲部分182中的電荷減少到某個程度時，能夠以這種方式進行控制通過切換發電部分12從而將電能再提供給裝置DVC和電荷存儲部分182，使電荷存儲部分182不會被完全放電。此外，當發電部分12向裝置DVC提供電能時，發電裝置181可以對電荷存儲部分182連續充電。順便說一下，在下述第二實施例中，當應用該結構示例作為子電源部分11時，工作控制部分13通過終端部分ELx接收裝置DVC的控制器CNT輸出的、表示負載LD從關閉狀態激活并切換到開啟狀態的負載驅動信息，來檢測裝置DVC(負載LD)的驅動，并輸出切換開關183連接狀態的工作控制信號。
因此，按照具有這種結構的子電源部分，即使發電裝置181每單位時間產生的電能設置得較低(弱電力)，通過瞬間放電存儲在電荷存儲部分182中的電能，也能夠將具有足夠高驅動電能特性的電能提供給發電部分12或輸出控制部分14。這樣，由于發電裝置181的發電能力能夠設置得很低，子電源部分11的結構能夠最小化。
對于按照該結構示例的子電源部分，如圖13-15所示，能夠應用省去發電裝置181而僅配備由以前充電了的電容器組成的電荷存儲部分182的結構。
在圖13-15中，電荷存儲部分182除了能夠從正電極端EL(+)和負電極端EL(-)向裝置DVC持續提供控制器CNT的控制器電能和負載LD的負載驅動電能的功能，還具有根據需要通過開關183a將電能提供給輸出控制部分14的功能。
控制器CNT具有在由裝置DVC操作者的操作或其它原因啟動裝置DVC時使開關LS接通以便將電能提供給負載LD的功能。
工作控制部分13具有檢測電荷存儲部分182中電荷存儲狀態的功能。不管負載LD的驅動狀態如何，僅當電荷存儲部分182中存儲的電荷量不夠時，工作控制部分13才接通開關183a，驅動輸出控制部分14并啟動發電部分12。
在這種結構中，圖13所示情況是，因為裝置DVC的負載LD不被驅動而在備用模式，所以開關LS斷開，并且電荷存儲部分182將電能提供給控制器CNT。此時，由于電荷存儲部分182存儲著足夠提供預定量電能的電荷，所以工作控制部分13斷開開關183a。
圖14所示情況是，備用模式被類似設置，但是工作控制部分13檢測到電荷存儲部分182電荷量的減少低于預定量并接通開關183a。輸出控制部分14用電荷存儲部分182的電能開始驅動并將燃料包20的預定量燃料等提供給發電部分12。而且，輸出控制部分14以這樣的方式將電能提供給發電部分12，從而發電部分12的加熱器在預定時間中達到預定溫度。結果，發電部分12產生電能，電荷存儲部分182通過使用該電能進入充電模式存儲電荷，并保持備用放電模式，以便繼續控制器CNT的驅動。然后，從該狀態，當預定量電荷存儲在電荷存儲部分182中時，如上述圖13所示，工作控制部分13將開關183a轉為斷開狀態。
圖15所示情況是，已經檢測到裝置DVC被裝置DVC的操作員的操作或其它原因啟動的控制器CNT接通開關LS。當工作控制部分13檢測到存儲在電荷存儲部分182中的電荷量由于裝置DVC的負載LD和控制器CNT中的電能消耗而減少到低于預定量時，工作控制部分13接通作為啟動控制部分而運行的開關183a，并且輸出控制部分14驅動發電部分12發電，從而充電電荷存儲部分182。然后，當電荷在電荷存儲部分182中充滿時，工作控制部分13檢測該狀態并斷開開關183a，以便停止發電部分12中的發電和工作控制部分13中的驅動。
工作控制部分13檢測到開關183a必須接通時相應于電荷存儲部分182中充電量的門限值，和它檢測到開關183a必須斷開時相應于電荷存儲部分182中充電量的門限值可以被設置得基本相等，而斷開開關183a時的門限值可以設置得較大。
在具有這種結構的電源系統中，該系統的結構和功能操作和上述圖12所示的電源系統不同在子電源部分本身沒有產生電能的功能；發電部分12不管負載LD的驅動狀態如何而根據電荷存儲部分182的充電狀態產生電能；工作控制部分13檢測電荷存儲部分182的充電狀態然后控制開關183a；和電荷存儲部分182向裝置DVC提供電能。此外，由于電源系統具有這樣的結構，所以發電部分12僅用電荷存儲部分182中的電荷充電狀態控制發電和發電的停止就足夠了，而不用從裝置DVC的控制器CNT獲得負載驅動信息。因此，不再需要用于輸入負載驅動信息的終端部分Elx，并且能夠采用雙電極終端結構，這帶來和任何其它普通電池兼容性的優點。此外，由于發電部分12停止時作為子電源部分的電荷存儲部分182不繼續消耗燃料包20中的燃料來產生電能，所以還具有不浪費地消耗燃料包20中的燃料的優點。此外，還具有裝置DVC不必包括從控制器CNT向電源系統提供負載驅動信息的電路的優點。
現在將參考圖16-18說明具有按照該結構示例的電荷存儲型子電源部分的又一個電源系統。
在圖16-18中，電荷存儲部分182除了從正電極端EL(+)和負電極端EL(-)向裝置DVC持續提供控制器CNT的控制器電能的功能，還具有根據需要通過開關183b將電能提供給輸出控制部分14以便驅動發電部分12的功能。
控制器CNT具有在由裝置DVC操作者的操作或其它原因激活裝置DVC時使開關LS接通以便將電能提供給負載LD的功能。
工作控制部分13具有檢測電荷存儲部分182中電荷存儲狀態的功能。不管負載LD的驅動狀態如何，僅當電荷存儲部分182中存儲的電荷量不夠時，工作控制部分13才接通開關183b，并驅動輸出控制部分14使發電部分12產生電能。此外，工作控制部分13接通開關183c并將發電部分12中產生的電能和電荷存儲部分182中的電能一起輸出，作為控制器CNT的控制器電能和負載LD的負載驅動電能。
在這種結構中，圖16所示情況是，當裝置DVC在備用模式而工作控制部分13確定電荷存儲部分182將足夠的電荷存儲在其中時，工作控制部分13斷開開關183(開關183b和開關183c)并停止發電部分12和輸出控制部分14的驅動，并且電荷存儲部分182將電能提供給控制器CNT。
圖17所示情況是，當裝置DVC在備用模式并且工作控制部分13確定電荷存儲部分182中存儲的電荷衰減到預定量并且因為不驅動負載LD所以衰減過程慢時，工作控制部分13接通開關183b并接通開關183c，從電荷存儲部分182向輸出控制部分14提供驅動電能，從而驅動輸出控制部分14和發電部分12，并且用發電部分12中產生的電能在電荷存儲部分182中存儲電荷。此時，輸出控制部分14用電荷存儲部分182的電能開始驅動，將燃料包20的預定量燃料等提供給發電部分12，并且將電能提供給發電部分12，從而發電部分12的加熱器能夠在預定時間內達到預定溫度。同時，電荷存儲部分182將電能持續提供給控制器CNT。然后，從該狀態，當預定量電荷存儲在電荷存儲部分182中時，如上述圖16所示，工作控制部分13斷開開關183(開關183b和開關183c)。
圖18所示情況是，由控制器CNT接通開關LS驅動負載LD，當工作控制部分13確定存儲在電荷存儲部分182中的電荷量衰減到預定量并且由于負載LD驅動而衰減過程快時，工作控制部分13接通開關183b，并驅動輸出控制部分14使發電部分12發電，并且工作控制部分13還接通開關183c并將發電部分12中產生的電能和電荷存儲部分182中的電能一起輸出作為控制器CNT的控制器電能和負載LD的負載驅動電能。發電部分12中每單位產生的電能量可以設置得大于圖17所示在電荷存儲部分182中存儲電荷(充電)時的量。
<發電部分12>
按照該實施例應用于發電模塊的發電部分12具有圖3所示的結構在工作控制部分13的啟動控制的基礎上，通過使用燃料包20提供的發電燃料FL的物理或化學能，產生驅動裝置DVC(負載LD)所需的預定電能(第一電能)。對于發電部分12的具體結構，能夠應用各種構造，例如，使用燃料包20(燃料電池)提供的發電燃料FL的電氣化學反應的構造；使用涉及燃燒反應的熱能(溫差發電)的構造；使用動能轉換作用等，通過使用涉及燃燒反應等的壓能來旋轉發電機而產生電能(內燃/外燃機發電)的構造；或利用電磁感應等原理將發電燃料FL的流體能或熱能轉換為電能(電磁液體機械發電機，熱聲效應發電機等)的構造。
這里，由于發電部分12產生的電能(第一電能)是驅動整個裝置DVC的各種功能(負載LD)的主電源，驅動電源特性被高設置。因此，當上述子電源部分11(電荷存儲部分182)將裝置DVC的控制器電能或工作電能等提供給工作控制部分13、輸出控制部分14和發電部分12，并且發電部分12將負載驅動電能提供給負載LD時，電源部分11(第二電能)提供的電能和發電部分12提供的電能特性不同。
現在將參考附圖在下文中簡要說明每個具體示例。
(發電部分的第一結構示例)圖19是示出按照該實施例適用于發電模塊的發電部分的第一結構示例的圖，而圖20A和20B是示出按照該結構示例適用于發電部分的燃料轉化部分中的氫產生過程圖。這里，將通過適當參考上述電源系統(圖3)的結構進行說明。
在第一結構示例中，作為具體示例，發電部分具有質子交換膜燃料電池的結構，采用使用燃料包20A經輸出控制部分14提供的發電燃料FL，并通過電氣化學反應產生電能的燃料轉化系統。
如圖19所示，發電部分12A被配置為大致包括燃料轉化部分(燃料轉化器)210a，用于通過利用涉及燃料包20A提供的發電燃料FL的預定轉化反應，提取包含在發電燃料FL中的預定燃料成分(氫)；和燃料電池部分210b，用于利用燃料轉化部分210a提取的燃料成分通過電氣化學反應，產生驅動負載214(裝置DVC或負載LD)的預定電能(第一電能)。
如圖20A所示，燃料轉化部分210a的蒸氣轉化反應部分210X一般通過每個由蒸發和蒸氣轉化反應組成的處理，經輸出控制部分14從燃料包20A提供的發電燃料FL提取燃料成分。例如，在作為發電燃料FL使用的甲醇(CH3OH)和水(H2O)產生氫氣(H2)的情況中，在蒸發步驟中，通過將作為液體燃料的甲醇和水放置在輸出控制部分14控制的加熱器的約沸點溫度條件下的環境中，甲醇(CH3OH)和水(H2O)首先被蒸發。
然后，在蒸氣轉化反應過程中，通過使用加熱器將環境設置在約300℃的溫度條件下來蒸發甲醇(CH3OH)和水(H2O)，49.4kJ/mol的熱能被吸收，并且如下列化學方程式(3)所示產生了氫(H2)和少量的二氧化碳(CO2)。在蒸氣轉化反應過程中，除了氫(H2)和二氧化碳(CO2)，可能還產生少量的一氧化碳(CO)作為副產品。
…(3)這里，如圖20B所示，用于消除蒸氣轉化反應過程中作為副產品產生的一氧化碳(CO)的選定氧化催化劑部分210Y可以配備在蒸氣轉化反應部分210X后面的階段，從而一氧化碳(CO)能夠經過由水轉換反應和選定氧化反應組成的各處理，轉換為二氧化碳(CO2)和氫(H2)，從而抑制有害物質的釋放。詳細地，在選定氧化催化劑部分210Y的水轉換反應處理中，通過使水(蒸氣；H2O)和一氧化碳(CO)反應，產生40.2kJ/mol的熱能，并且如下列化學方程式(4)所示產生二氧化碳(CO2)和氫(H2)。
…(4)此外，選定氧化反應部分210Z可以配備在選定氧化催化劑部分210Y后面的階段。在選定氧化反應處理中，通過使氧氣(O2)和還沒有被水轉換反應轉換成二氧化碳(CO2)和氫(H2)的一氧化碳(CO)反應產生283.5kJ/mol的熱能，并且如下列化學方程式(5)所示產生二氧化碳(CO2)。該選定氧化反應部分210Z可以配備在蒸氣轉化反應部分210X后面的階段。
…(5)除了上述一系列燃料轉化反應產生的氫以外，少量產物(主要是二氧化碳)經過配備在發電模塊10A的釋放口(未示出；這將在下面的具體結構示例中說明)釋放到空氣中。
具有這種功能的燃料轉化部分的具體結構將在下面的具體結構示例中和其它結構一起說明。
如圖19所示，類似應用于上述子電源部分11的燃料直接提供型燃料電池，燃料電池部分210b一般包括由粘附例如鉑、鈀、鉑釕催化微粒的碳電極組成的燃料電極(陰極)211；由粘附例如鉑催化微粒的碳電極組成的空氣電極(陽極)212；插入在燃料電極211和空氣電極212之間的薄膜似的離子導電膜(交換膜)。這里，燃料轉化部分210a提取的氫氣(H2)從下述輸出控制部分14控制其提供量的發電燃料FL提供給燃料電極211，同時空氣中的氧氣(O2)被提供給空氣電極212。結果，通過下列電氣化學反應完成發電，并且能夠是預定驅動電能(電壓/電流)的電能被提供給負載214(裝置DVC的負載LD)。此外，燃料電池部分210b中產生的一部分電能根據需要提供給燃料控制部分14a和/或加熱器控制部分14e。
詳細地，對于該結構示例的發電部分12中的電氣化學反應的示例，當氫氣(H2)提供給燃料電極211時，電子(e-)在燃料電極211被催化劑分離出，氫離子(質子；H+)被產生并通過離子導電膜213傳到空氣電極212側，而且電子(e-)被構成燃料電極211的碳電極取出并提供給負載214，如下列化學方程式(6)所示。
…(6)當空氣被提供給空氣電極212時，已經通過空氣電極212的催化劑穿過負載214的電子(e-)，已經穿過離子導電膜的氫離子(H+)，和空氣中的氧氣(O2)相互反應，從而產生了水(H2O)，如下列化學方程式(7)所示。
…(7)這樣的一系列電氣化學反應(化學方程式(6)和(7))在大約60-80℃的相對低溫度的環境中進行，并且除了電能(負載驅動電能)以外的副產品基本上僅是水(H2O)。這里，通過將作為空氣電極212產生的副產品的水(H2O)收集起來并向上述燃料轉化部分210a提供一定量的水，水能夠被再利用于發電燃料FL的燃料轉化反應或水轉換反應，事先為燃料轉化反應而存儲(填充)在燃料包20A中的水(H2O)量能夠被大大減少，并且配備在燃料包20A中并收集副產品的副產品收集裝置中的收集量能夠相當大地減少。應當注意，收集和再利用象空氣電極212產生的水(H2O)這樣的副產品的副產品收集裝置的結構將在以后和上述子電源部分11中的副產品收集裝置一起說明。
通過上述電氣化學反應生成并提供給負載214的電能取決于提供給發電部分12A(燃料電池部分210b的燃料電極211)的氫氣(H2)量。提供給裝置DVC的電能能夠通過控制經輸出控制部分14提供給發電部分12的發電燃料FL(基本上是氫氣)的量而任意調整，并且例如，能夠設置從而和通用化學電池之一相當。
通過將具有這種結構的燃料轉化型燃料電池應用于發電部分，由于能夠通過輸出控制部分14控制提供的發電燃料FL的量來有效地產生任意的電能，所以在負載驅動信息的基礎上，能夠實現根據裝置DVC(負載LD)的驅動狀態的適當發電工作。此外，通過將該結構應用于燃料電池，由于電能能夠通過電氣化學反應從發電燃料FL直接生成，所以能夠實現非常高的發電效率，并且發電燃料FL能夠有效使用，或者包括發電部分12的發電模塊10A能夠最小化。
類似上述子電源部分11(參見第一結構示例)，雖然已經僅對將甲醇作為發電燃料FL應用的情況給出了說明，但是本發明不限于此，至少包括氫元素的液體燃料或液化燃料或氣體燃料都能夠使用。因此，它能夠極好地應用例如甲醇、乙醇或丁醇的醇基液體燃料，諸如二甲醚、異丁烯或天然氣由能夠在常壓常溫下蒸發的氫碳化物組成的液化燃料，諸如氫氣的氣體燃料，等等。
這里，在使用作為發電燃料FL的液化氫或氫氣的情況中，能夠采用將其提供量單獨由輸出控制部分14控制的發電燃料FL直接提供給燃料電池部分210b的結構，而不需要在該結構示例中所述的燃料轉化部分210a。此外，雖然僅燃料轉化型燃料電池已經作為發電部分12的結構說明，但是本發明不限于此。類似上述子電源部分(參見第一結構示例)11，雖然發電效率低，但是可以應用燃料直接提供型燃料電池，并且可以使用液體燃料、液化燃料、氣體燃料等產生電能。
(發電部分的第二結構示例)圖21A和21B是示出按照該實施例適用于發電模塊的發電部分第二結構示例的圖。
在第二結構示例中，作為具體示例，發電部分具有發電裝置的結構，它使用經輸出控制部分14從燃料包20A提供的發電燃料FL，通過涉及燃燒反應的壓能驅動燃氣輪機(內燃機)，并將驅動能量轉換為電能。
如圖21A和21B所示，按照該結構示例的發電部分12B一般包括可移動葉片222，設置為多個葉片向圓周上的預定方向彎曲的，并且，排列在圓周上而基本上輻射地延伸的吸入葉片222in和排出葉片222out相互同軸連接并能夠旋轉；固定葉片223，由吸入葉片223in和排出葉片223out組成，設置為多個葉片沿可移動葉片222的外周邊向可移動葉片222(吸入葉片222in和排出葉片222out)相反的方向彎曲，在圓周上排列而基本上輻射地延伸并且相對于可移動葉片222固定；燃燒室224，用于燃燒可移動葉片222吸入的發電燃料(燃氣)FL預定時間；點火部分225，用于點燃吸入燃燒室224的燃氣；發電機228，和可移動葉片222的旋轉中心連接，并根據已知的電磁感應或壓電轉換原理將可移動葉片222的旋轉能量轉換為電能；吸入控制部分226，用于控制汽化燃氣向可移動葉片222和固定葉片223組成的燃氣輪機的提供(吸入量)；和排出控制部分227，用于控制燃氣在燃氣輪機中燃燒后的排出。對于包括燃氣輪機、吸入控制部分226和排出控制部分227的發電部分12B的結構，通過應用類似上述子電源部分11的顯微機械加工制造技術，發電部分12B能夠一體化并形成在例如硅片221上的毫米級的小空間中。在圖21A中，為了闡明燃氣輪機的結構，所示吸入葉片222in和223in為了方便起見而露在外面。
在這樣的發電部分12B中，例如如圖21B所示，當經吸入控制部分226從燃氣輪機的吸入葉片222in和223in側吸入的燃氣被點火部分225點燃，在燃燒室224中燃燒預定時間并從排除葉片222out和223out側釋放出時(箭頭P5)，沿可移動葉片222和固定葉片223彎曲的方向產生了燃氣渦流，并且燃氣的吸入和排出是通過渦流自動完成的。此外，可移動葉片122a向預定方向連續旋轉，從而驅動發電機228。結果，通過燃氣獲得的燃料能經燃氣輪機和發電機228被轉換為電能。
由于按照該結構示例的發電部分12B具有通過使用燃氣的燃燒能產生電能的結構，燃料包20A提供的發電燃料(燃氣)FL必須至少具有可燃性或燃燒性。例如，它能夠極好地應用例如甲醇、乙醇或丁醇的醇基液體燃料，例如二甲醚、異丁烯或天然氣、由在常壓常溫下蒸發的氫碳化物組成的液化燃料，或例如氫氣的氣體燃料。
在應用燃燒后的燃氣直接排放到電源系統301外部的結構的情況中，如果廢氣包含可燃或有毒的成分，在向外界釋放廢氣以前必須執行防火處理或去毒處理，或者必須配備用于收集廢氣的裝置是不必說的。
通過將具有這種結構的燃氣輪機應用給發電部分，類似上述第一結構示例，由于通過調整所提供的發電燃料FL的量的簡單控制方法能夠產生任意電能，所以能夠實現根據DVC的驅動狀態的適當發電工作。此外，通過應用微加工燃氣輪機的結構，能夠產生具有相對高能量轉換效率的電能，并且在有效利用發電燃料FL的同時，能夠最小化包括發電部分12的發電模塊10A。
(發電部分的第三結構示例)圖22A-22D是示出按照該實施例適用于發電模塊的發電部分第三結構示例工作的圖。
在第三結構示例中，作為具體示例，發電部分具有發電裝置的結構，它使用燃料包20A經輸出控制部分14提供的發電燃料FL，通過燃燒反應獲得的壓能驅動轉子發動機(內燃機)，并將驅動能量轉換為電能。
如這些圖所示，按照第三結構示例的發電部分12C包括機殼231，具有橫截面基本是橢圓形的工作空間231a；轉子232，沿工作空間231a的內壁偏心地旋轉，并具有基本是三角形的橫截面；已知轉子發動機，配備有點燃和燃燒壓縮燃氣的點燃部分234；和直接與中軸233連接的發電機(未示出)。對于由轉子發動機組成的發電部分12C的結構，類似上述每個結構示例，通過應用顯微機械加工制造技術，發電部分12C能夠一體化并形成在小空間中，在具有這種結構的發電部分12C中，通過重復由轉子232的旋轉完成的吸入、壓縮、燃燒(爆炸)和排出的每個沖程，因燃氣燃燒引起的壓能被轉換為旋轉能，并且轉換的能量被傳輸給發電機。即，在吸入沖程中，如圖22A所示，燃氣從入口235a吸入并填充到工作空間231a的內壁和轉子232形成的預定工作室AS中，隨后，如圖22B所示，工作室AS中的燃氣在壓縮沖程中被壓縮而具有高壓以后，如圖22C所示，燃氣在燃燒沖程中以預定時間被點燃部分234點燃和燃燒(爆炸)，并且如圖22D所示，燃燒后的廢氣在排出沖程中經出口235b從工作室AS放出。在該系列驅動沖程中，預定方向的轉子232的旋轉(箭頭P6)由涉及燃燒沖程中的燃氣爆炸和燃燒的壓能保持，并且旋轉能持續向中軸233傳輸。結果，由燃氣獲得的燃燒能被轉換為中軸233的旋轉能，并進一步通過和中軸233連接的發電機(未示出)轉換為電能。
對于該示例中的發電機的結構，能夠類似上述第二結構示例應用利用電磁感應或壓電轉換的已知發電機。
此外，由于該結構示例還具有根據燃氣的燃燒能產生電能的結構，因此發電燃料(燃氣)FL必須至少具有可燃性或燃燒性。此外，在應用直接將燃燒后的燃氣(廢氣)釋放到電源系統301外部的結構的情況中，能夠理解，在將廢氣釋放到外界以前必須執行防火處理或去毒處理，或者如果廢氣包含可燃或有毒物質，必須配備用于收集廢氣的裝置。
通過將具有這種結構的轉子發動機應用給發電部分，類似上述每個實施例，由于通過調整所提供的發電燃料FL的量的簡單控制方法能夠產生任意電能，所以能夠實現根據裝置的驅動狀態的適當發電工作。此外，通過應用微加工轉子發動機的結構，在通過相對簡單的結構產生電能并且工作產生的振動少的同時，能夠最小化包括發電部分12的發電模塊10A。
(發電部分的第四結構示例)圖23A和23B是示出按照該實施例適用于發電模塊的發電部分第四結構示例的示意性結構圖。這里，僅示出了應用于第四結構示例的已知斯特林發動機的基本結構(雙活塞型和置換型)，并且將以簡單的方式說明工作。
在第四結構示例中，作為具體示例，發電部分具有發電裝置的結構，它使用經輸出控制部分14從燃料包20A提供的發電燃料FL，通過燃燒反應獲得的熱能驅動斯特林發動機(外燃機)，并將驅動能量轉換為電能。
在按照第四結構示例的發電部分12D中，如圖23A所示，雙活塞型斯特林發動機一般包括高溫(膨脹)側汽缸241a和低溫(壓縮)側汽缸242a，構建成使工作氣體能夠往復；高溫側活塞241b和低溫側活塞242b，配備在這些汽缸241a和242a中，并與曲軸243連接，從而以90°的相位差往復運動；加熱器244，用于加熱高溫側汽缸241a；冷卻器245，用于冷卻低溫側汽缸242a；已知斯特林發動機，配備有和曲軸243的軸連接的飛輪246；發電機(未示出)，直接和曲軸243連接。
在具有這種結構的發電部分12D中，高溫側汽缸241a通過涉及燃氣燃燒的熱能保持被持續加熱，同時，低溫側汽缸242a通過接觸或露出電源系統301的內部和外部的其它區域例如外部空氣保持被持續冷卻，并且等容加熱、等溫膨脹、等容冷卻和等溫壓縮的每個沖程被重復。結果，高溫側活塞241b和低溫側活塞242b往復運動的動能被轉換為曲軸243的旋轉能并傳輸給發電機。
即，在等容加熱過程中，當工作氣體的熱膨脹開始并且高溫側活塞241b開始向下移動時，在具有和高溫側汽缸241a相通空間的小容積的低溫側汽缸242a中，低溫側活塞242b被涉及高溫側活塞241b突然下降的壓力減少而向上移動，并且低溫側汽缸242a的冷卻工作氣體流入高溫側汽缸241a。隨后，在等溫膨脹沖程中，已經流入高溫側汽缸241a的冷卻工作氣體充分熱膨脹并增加高溫側汽缸241a和低溫側汽缸242a中的空間壓力，并且高溫側活塞241b和低溫側活塞242b都向下移動。
然后，在等容冷卻沖程中，低溫側汽缸242a中的空間隨低溫側活塞242b的下降而增加，并且高溫側汽缸241a中的空間在此基礎上縮小。此外，高溫側活塞241b向上移動，并且高溫側汽缸241a的工作氣體流入低溫側汽缸242a并冷卻。此后，在等溫壓縮沖程中，填充在低溫側汽缸242a內的空間中的冷卻工作氣體縮小，并且低溫側汽缸242a和高溫側汽缸241a中的連續空間壓力減少。此外，高溫側活塞241b和低溫側活塞242b都向上移動，并且工作氣體壓縮。在這一系列驅動沖程中，預定方向(箭頭P7)的曲軸243的旋轉由歸因于燃氣的加熱和冷卻的活塞往復運動保持。結果，工作氣體的壓能轉換為曲軸243的旋轉能，然后由與曲軸243連接的發電機(未示出)轉換為電能。
另一方面，在按照第四結構示例的發電部分12D中，如圖23B所示，置換型斯特林發動機配置為一般包括汽缸241c，具有由置換活塞241d劃分并且工作氣體能夠在其中往復的高溫空間和低溫空間；置換活塞241d，配備在汽缸241c中并配置為能夠往復運動；動力活塞242d，根據汽缸241c中的壓力變化而往復運動；曲軸243，置換活塞241d和動力活塞242d與其連接，從而具有90°的相位差；加熱器244，用于加熱汽缸241c的一端側(高溫空間側)；冷卻器245，用于冷卻汽缸241c的另一端側(低溫空間側)；已知斯特林發動機，配備有和曲軸243的軸中心連接的飛輪246；和直接與曲軸243連接的發電機(未示出)。
在具有這種結構的發電部分12D中，汽缸241c的高溫側通過涉及燃氣燃燒的熱能保持被持續加熱，同時，其低溫側保持被持續冷卻。此外，通過重復等容加熱、等溫膨脹、等容冷卻和等溫壓縮的每個沖程，往復運動具有預定相位差的置換活塞241d和動力活塞242d的動能被轉換為曲軸243的旋轉能并傳輸給發電機。
即，在等容加熱沖程中，當通過加熱器244工作氣體熱膨脹開始并且置換活塞241d開始向上移動時，在低溫空間側的工作氣體流到高溫空間側并被加熱。隨后，在等溫膨脹沖程中，高溫空間側的增加工作氣體被熱膨脹并且壓力增加。結果，動力活塞242d向上移動。
然后，在等容冷卻沖程中，當置換活塞241d通過加熱器244熱膨脹的工作氣體的流入到低溫空間側而向下移動時，高溫空間側的工作氣體流入低溫空間側并冷卻。此后，在等溫壓縮沖程中，低溫空間側汽缸241c中冷卻的工作氣體縮小并且低溫空間側汽缸241c中的壓力減小，這導致動力活塞242d的下降。在這一系列驅動沖程中，預定方向(箭頭P7)的曲軸243的旋轉由工作氣體的加熱和涉及冷卻的活塞往復運動來保持。結果，工作氣體的壓能轉換為曲軸243的旋轉能，并進一步由與曲軸243連接的發電機(未示出)轉換為電能。
這里，對于發電機的結構，類似上述第二和第三結構示例，能夠應用利用電磁感應或壓電轉換的已知發電機。此外，對于配備有圖23A和圖23B所示的斯特林發動機的發電部分12D的結構，該發電部分也能夠類似上述每個結構示例而一體化和形成在小空間中。此外，在該結構示例中，由于使用了根據涉及燃氣燃燒的熱能產生電能的結構，所以發電燃料(燃氣)必須至少具有可燃性或燃燒性。
通過將具有這種結構的斯特林發動機應用給發電部分，類似上述第三結構示例，通過調整所提供的發電燃料FL的量的簡單控制方法能夠產生任意電能，因此能夠實現根據裝置DVC(負載LD)的驅動狀態的適當發電工作。此外，通過應用最小化斯特林發動機的結構，在通過相對簡單的結構產生電能并且工作振動少的同時，能夠最小化包括發電部分12的發電模塊10A。
順便說一下，在上述第二至第四結構示例中，雖然配備有燃氣輪機、轉子發動機和斯特林發動機的發電裝置已經作為將發電燃料FL燃燒反應基礎上的氣壓變化經旋轉能量轉換為電能的發電裝置舉例說明，但是本發明不限于此。它能夠應用各種例如脈動式(pulse)燃燒發動機的內燃機或外燃機的合并使用，和利用已知電磁感應或壓電轉換原理的發電機，這是不必說的。
(發電部分的第五結構示例)圖24A和24B是示出按照該實施例適用于發電模塊的發電部分的第五結構示例的示意性結構圖。
在第五結構示例中，作為具體示例，發電部分具有發電裝置的結構，它使用經輸出控制部分14從燃料包20A提供的發電燃料FL，并通過利用燃燒反應(氧化反應)基礎上生成熱能引起的溫差的熱電轉換發電來產生電能。
如圖24A所示，按照第五結構示例的發電部分12E具有溫差發電的結構，一般包括燃燒加熱器251，用于通過使發電燃料FL經過燃燒反應(氧化反應)來產生熱能；固定溫度部分252，用于保持基本固定的溫度；和熱電轉換部件253，連接在第一和第二溫度端之間，燃燒加熱器251被確定為第一溫度端，而固定溫度部分252為第二溫度端。這里，熱電轉換部件253具有和圖8B所示相當的結構。燃燒加熱器251通過接收發電燃料FL而連續保持燃燒反應以維持高溫，同時，固定溫度部分252被配置為通過將其接觸或露在電源系統301內部和外部的其它區域來保持基本固定的溫度(例如，常溫或低溫)。對于由圖24A所示的溫差發電機組成的發電部分12E的結構，發電部分12E也類似上述每個結構示例而一體化并形成在小空間中。
在具有這種結構的發電部分12E中，如圖24B所示，當填充在燃料包20A中的發電燃料經輸出控制部分14提供給燃燒加熱器251時，燃燒(氧化)反應根據提供的發電燃料量進行，并且產生熱，從而提高了燃燒加熱器251的溫度。另一方面，由于固定溫度部分252的溫度被確定設置為基本恒定，在燃燒加熱器251和固定溫度部分252之間生成了溫差。在該溫差的基礎上，在熱電轉換部件253中，通過塞貝克效應產生了預定電動勢，并且然后生成了電能。
通過應用具有這種結構的溫差發電裝置，類似上述每個結構示例，通過調整所提供的發電燃料FL的量的簡單控制方法能夠產生任意電能，并且因此能夠實現根據裝置DVC(負載LD)的驅動狀態的適當發電工作。此外，通過應用微加工溫差發電機的結構，在通過相對簡單的結構產生電能并且工作振動少的同時，能夠最小化包括發電部分12的發電模塊10A。
順便說一下，該溫差發電機在燃燒加熱器251和固定溫度部分252之間的溫差的基礎上，通過塞貝克效應產生電能，雖然已經對該溫差發電機給出了說明，但是本發明不限于此，而可以具有在熱電子發射現象的基礎上產生電能的結構。
(發電部分的第六結構示例)圖25A和25B是示出按照該實施例適用于發電模塊的發電部分的第六結構示例的示意性結構圖。
在第六結構示例中，作為具體示例，發電部分具有發電裝置的結構，它使用經輸出控制部分14從燃料包20A提供的發電燃料FL，并在磁流體動力學原理的基礎上產生電能(電動勢)。
如圖25A所示，按照第六結構示例的發電部分12F具有MHD(磁流體動力學)發電機的結構，一般包括一對電極ELa和ELb，構成流動通道的側壁并相對放置，由導電流體組成的發電燃料FL沿該流動通道以預定通量的形式穿過；磁場產生裝置MG，包括Nd-Fe-B基釹永久磁鐵，它在正交于電極ELa和ELb相對方向和發電燃料FL流動通道方向的方向上產生具有預定強度的磁場；和輸出端Oc和Od，各自與各電極ELa和ELb連接。這里，發電燃料FL是導電流體(工作流體)，例如等離子體，液態金屬，包含導電物質的液體，或者氣體，并且它的流動通道形成為發電燃料FL能夠沿平行于電極ELa和ELb的方向(箭頭P8)流動。注意，按照該結構示例的發電部分12F也能夠類似上述每個結構示例通過應用微型機械加工制造技術而一體化并形成在小空間中。
在具有這種結構的發電部分12F中，如圖25B所示，通過磁場產生裝置MG產生垂直于發電燃料流動通道方向的磁場B，并通過將具有通量u的發電燃料(導電流體)FL移入流動通道方向，在電磁感應的法拉第定理基礎上，當發電燃料FL穿過磁場時感應出電動勢u×B，發電燃料FL具有的焓被轉換為電能，并且使電流流向連接在輸出端Oc和Od之間的負載(未示出)。結果，發電燃料FL具有的熱能被直接轉換為電能。
順便說一下，在將該結構應用于直接將已經沿MHD發電機的流動通道穿過的發電燃料(導電流體)FL釋放到電源系統301外部的情況中，在將發電燃料FL釋放到外部之前必須執行防火處理或去毒處理，或者如果發電燃料FL包含易燃性或有毒成分必須配備收集發電燃料FL的裝置，這些是不必說的。
通過將具有這種結構的MHD發電機應用到發電部分，由于通過調整沿流動通道移動的發電燃料FL的速度的簡單控制方法能夠產生任意電能，所以能夠實現根據裝置DVC的驅動狀態的適當發電工作。此外，通過應用微加工MHD發電機的結構，在用不需要驅動部分的很簡單的結構產生電能的同時，能夠最小化包括發電部分12的發電模塊10A。
上述每個結構示例只是應用于發電模塊10A的發電部分12的示例，而不是要限制按照本發明的電源系統的結構。簡單地說，應用于本發明的發電部分12可以具有任何其它的結構，只要它在燃料包20A中填充的液體燃料或液化燃料或氣體燃料直接或間接向其提供時，能夠在發電部分12中的以下反應的基礎上產生電能電氣化學反應或生熱，涉及吸熱反應的溫差，壓能或熱能的轉換反應，電磁感應等。例如，它能夠極好地應用利用熱聲效應的外力產生裝置與利用電磁感應或壓電轉換等的發電機的合并使用。
在上述各結構示例中，應用第二至第五結構示例的發電部分12被配置為使用子電源部分11提供的電能(第二電能)作為上述的啟動電能，在通過將提供給發電部分12的發電燃料FL經過燃燒反應等取出熱能時用于點火工作，如圖3所示。
<工作控制部分13>
如圖3所示，按照該實施例應用于發電模塊的工作控制部分13通過上述子電源部分11提供的工作電能(第二電能)工作，根據按照該實施例的電源系統301的內部和外部的各種信息產生并輸出工作控制信號，即，有關根據與電源系統301連接的裝置DVC(負載LD)的驅動狀態而改變的供電電能電壓分量(輸出電壓)變化的信息(詳細地，來自下述電壓監視部分16的檢測電壓)，并控制下述發電部分12中的工作狀態。
即，詳細地，當發電部分12不工作時，工作控制部分13用子電源部分11產生的電能驅動。當負載LD的啟動命令信息從提供給裝置DVC的控制電能電壓中的變化檢測到時，工作控制部分13向下述的啟動控制部分15輸出工作控制信號，用于啟動輸出控制部分14(啟動控制)。此外，發電部分12在工作模式中，當表示在驅動負載LD所需的電能和從發電部分12輸出給負載LD的電能之間產生差的信息，從提供給裝置DVC(控制器CNT)的控制電能電壓中的變化檢測到時，工作控制部分13向下述輸出控制部分14輸出工作控制信號，用于調整發電部分12中產生的電能量(發電量)。這樣，提供給裝置DVC(負載LD)的負載驅動電能能夠根據負載LD的驅動狀態而是適當的值(反饋控制)。
另一方面，發電部分12在工作模式中，當不管反饋控制的執行如何，提供給裝置DVC(負載LD)的負載驅動電能電壓中的變化關于反饋控制偏離了預定電壓范圍而變得過大的狀態被連續檢測了預定時間時，工作控制部分13向啟動控制部分15輸出工作控制信號用于停止輸出控制部分14的工作(緊急停止控制)。
此外，發電部分12在工作模式中，當負載LD的驅動停止命令信息從提供給裝置DVC的控制電能電壓中的變化檢測到時，工作控制部分13向啟動控制部分15輸出工作控制信號用于停止驅動輸出控制部分14(正常停止控制)。
如下所述，在類似通用化學電池，應用通過僅使用正和負端電極建立與裝置DVC的電連接的結構，作為電源系統301的外型的情況中，通過將由控制器電能或負載驅動電能組成的供電電能經正和負電極提供給裝置DVC，并通過使用電壓監視部分16持續監視供電電能電壓分量的波動，能夠檢測負載LD的驅動狀態。此外，如果裝置DVC具有能夠從控制器CNT輸出有關裝置DVC(負載LD)驅動狀態的負載驅動信息的結構，除了正和負端電極，電源系統301還可以配備有輸入負載驅動信息的終端。
<輸出控制部分14>
如圖3所示，按照該實施例應用于發電模塊的輸出控制部分14在工作控制部分13輸出的工作控制信號的基礎上，通過上述子電源部分11直接或經過啟動控制部分15提供的電能(啟動電能)工作，并控制發電部分12中的工作狀態(啟動工作、備用工作、停止工作、產生的電能量(發電量))。
詳細地，輸出控制部分14包括，例如流速調整裝置(燃料控制部分14a)，用于調整流速量或發電燃料的卸出量，流速調整裝置(空氣控制部分14b)，用于調整發電氧氣的流速或卸出量，加熱器溫度調整裝置(加熱器控制部分14e)，用于調整配備在發電部分12等的加熱器溫度。在上述每個結構示例中示出的發電部分12中，輸出控制部分14根據工作控制信號控制流速調整裝置和加熱器溫度調整裝置，用于提供其量用于產生和輸出由預定電能組成的負載驅動電能的發電燃料(液體燃料，液化燃料或氣體燃料)，并優化在發電部分12等中用于促進各種反應的加熱器的溫度。
圖26是示出按照該實施例適用于電源系統的發電模塊一個具體示例的基本結構框圖。
即，在上述實施例中，當以上第一結構示例(參見圖19)所示的燃料轉化型燃料電池的結構作為發電部分12應用時，能夠提供燃料控制部分14a和空氣控制部分14b作為圖26所示的輸出控制部分14的結構，其中14a根據工作控制部分13的工作控制信號，控制提供給發電部分12A的發電燃料(提供給燃料電池部分210b的氫氣)的量，14b控制提供給發電部分12A的空氣(提供給燃料電池部分210b的氧氣)的量。
在這種情況中，燃料控制部分14a執行控制從燃料包20A取出發電燃料、水等，用于產生生成預定電能(第一電能)所需量的氫氣(H2)，通過燃料轉換部分210a將它們轉化為氫氣(H2)并將獲得的氣體提供給燃料電池部分210b的燃料電極211。此外，空氣控制部分14b執行控制根據使用氫氣的電氣化學反應(參見化學方程式(6)和(7))從大氣取出一定量的氧氣(O2)，然后將其提供給燃料電池部分210b的空氣電極212。通過這種燃料控制部分14a和空氣控制部分14b來調整提供給發電部分12的氫氣(H2)和氧氣(O2)的量，能夠控制發電部分12(燃料電池部分210b)中的電氣化學反應的進展階段，并且能夠控制作為負載驅動電能產生的電能的量或輸出電壓。
這里，空氣控制部分14b可以設置為當發電部分12在工作模式中時持續提供空氣，而不控制提供給發電部分12的空氣電極212的氧氣量，只要空氣控制部分14b能夠提供對應于發電部分12中每單位時間氧的最大消耗的空氣。即，在圖26所示的發電模塊10A的結構中，輸出控制部分14可以配置為僅由燃料控制部分14a控制電氣化學反應的進展階段。另外，可以提供下述氣孔(縫隙)來替代空氣控制部分14b，從而在發電部分12中用于電氣化學反應的最少量以上的空氣(氧)能夠通過氣孔持續提供。
<啟動控制部分15>
如圖3所示，按照該實施例應用于發電模塊的啟動控制部分15通過上述子電源部分11提供的電能工作，并在工作控制部分13輸出的工作控制信號的基礎上執行啟動控制，通過將電能(啟動電能)至少提供給輸出控制部分14(根據結構，可以包括發電部分12)，將發電部分12從備用模式轉變為能夠發電的工作模式。
詳細地，在圖26所示的結構中，發電部分12A(燃料電池部分210b)不起作用，當啟動控制部分15從工作控制部分13接收啟動發電部分12A的工作控制信號時，子電源部分11輸出的啟動電能提供給輸出控制部分14的燃料控制部分14a，并且子電源部分11輸出的啟動電能提供給輸出控制部分14的加熱器控制部分14e。結果，燃料控制部分14a控制提供給燃料轉換部分210a(或燃料轉換部分210a和燃料電池部分210b)的燃料等的量，并且加熱器控制部分14e調整提供給燃料轉換部分210a的加熱器(或燃料轉換部分210a的加熱器和燃料電池部分210b的加熱器)的電能量，從而控制加熱器的溫度。燃料轉換部分210a將從燃料等中轉化的氫氣(H2)提供給燃料電池部分210b的燃料電極，并且空氣控制部分14b將氧氣(O2)提供給空氣電極。隨后，燃料電池部分210b自動啟動并轉變為產生預定電能(第一電能)的工作模式(穩定模式)。
當發電部分12A被驅動，啟動控制部分15從工作控制部分13接收停止發電部分12A(燃料電池部分210b)的工作控制信號時，它通過至少控制燃料控制部分14a、空氣控制部分14b和加熱器控制部分14e停止氫氣(H2)和氧氣(O2)向燃料電池部分210b的提供。這樣，燃料電池部分210b的電能產生(發電)停止，從而燃料電池部分210b轉變為備用模式，其中僅子電源部分11和工作控制部分13，下述的電壓監視部分16，和從子電源部分11接收電能(工作電能，控制器電能)的裝置DVC的控制器CNT工作。
這里，雖然已經對以下情況給出說明，即燃料轉化型燃料電池作為發電部分12應用，并且通過啟動控制部分15控制啟動電能向輸出控制部分14(燃料控制部分14a和空氣控制部分14b)和發電部分12A的提供以便控制發電燃料和空氣向發電部分12A的提供/切斷，來控制發電部分12A的工作狀態(啟動工作，停止工作)，但是，即使上述其它結構示例(例如，配備內燃機、外燃機等的發電裝置)被應用于發電部分12，發電部分12的工作狀態也能夠通過基本相等的控制來控制。另外，當應用能夠在室溫下發電的燃料直接提供型燃料電池作為發電部分12時，不再需要發電部分12中的加熱器、燃料轉化部分210a或加熱器控制部分14e，并且發電部分12中產生的電能量能夠僅通過控制發電燃料的提供/切斷來控制。啟動控制部分15因此可以僅控制向輸出控制部分14的燃料控制部分14a的啟動電能的提供。
此外，雖然在圖3所示的結構中，子電源部分11的電能提供給啟動控制部分15和輸出控制部分14(圖26所示的結構中的燃料控制部分14a)作為工作電能或啟動電能，但是如果子電源部分11提供的電能不能滿足發電部分12穩定工作時輸出控制部分14等消耗的電能，除了子電源部分11的電能，電能還能夠通過將發電部分12中產生的一部分電能輸出給輸出控制部分14等來保持(參見圖3和26中的虛線箭頭)。
此時，對于電源系統，輸出控制部分14控制提供給發電部分12的、與輸出控制部分14本身消耗的電能增加部分對應的發電燃料和與提供給裝置DVC的電能對應的發電燃料的總量，以便不減少提供給裝置DVC(負載LD)作為負載驅動電能的電能。順便說一下，在圖26所示的結構中，燃料控制部分14a執行控制，經燃料轉化部分210a向燃料電池部分210b的燃料電極211提供發電電能總量，并且空氣控制部分14b執行控制，向燃料電池部分210b的空氣電極212提供在燃料電池部分210b中滿足產生足夠電能(發電)所需氧氣量的空氣。
<電壓監視部分16>
如圖3和4所示，按照本實施例應用于發電模塊的電壓監視部分16檢測根據裝置DVC的驅動狀態(容量的增加/減少)檢測移位的電壓分量，并將其輸出給工作控制部分13，其中通過上述發電部分12產生的、并經配備在電源系統中的電極終端EL(詳細地，下述正電極端和負電極端，或者任何其它端子)輸出的輸出電能，即，通過提供給與電極終端EL連接的裝置DVC的供電電能來驅動DVC。
詳細地，當沒有驅動裝置DVC中的負載LD時，電壓監視部分16檢測子電源部分11產生的、并經電極終端EL提供給裝置DVC(控制器CNT)的控制器電能電壓分量中的變化。另一方面，當驅動裝置DVC中的負載LD時，電壓監視部分16檢測發電部分12產生的、并經電極終端EL提供給裝置DVC(負載LD)的負載驅動電能電壓分量中的變化。結果，工作控制部分13在檢測電壓的基礎上對電源系統執行下面將說明的啟動控制、反饋控制、停止控制等。因此在該實施例中，各子電源部分11產生的或發電部分12產生的、并提供給裝置DVC的控制器電能和負載驅動電能是電壓監視部分16的電壓檢測(監視電壓)的目標。
(B)燃料包20按照本發明應用于電源系統的燃料包20是例如具有高密封性的燃料存儲箱，由在組成成分中包含氫的液體燃料、液化燃料或氣體燃料組成的發電燃料FL裝滿和填充在其中。如圖3所示，燃料包20A具有以連接和分離方式經I/F部分30A與發電模塊10A連接的結構，或者與10A一體化連接的結構。填充在燃料包20A中的發電燃料FL經配備給下述I/F部分30A的燃料饋送通道取入發電模塊10A，并且，根據裝置DVC的驅動狀態(負載狀態)產生具有預定電壓特性的電能(第一電能)所需燃料量的發電燃料FL，在任何給定時間通過上述輸出控制部分14提供給發電部分12。
對于子電源部分11，在應用通過如上所述使用填充在燃料包20A中的部分發電燃料FL，并利用電氣化學反應、催化燃燒反應或動能轉換反應等來產生電能(第二電能)的結構的情況中，產生能夠是裝置DVC的控制器電能和工作控制部分13的工作電能的電能所需的發電燃料的至少最小數量經I/F部分30A持續提供給子電源部分11。
特別地，在應用發電模塊10A和燃料包20A能夠自由連接和分離的結構作為電源系統301的情況中，發電燃料FL僅當燃料包20A與發電模塊10A連接時提供給發電模塊10A。在這種情況中，當燃料包20A沒有與發電模塊10A連接時，燃料包20A配備有例如具有控制閥等的燃料防漏裝置，其中控制閥等通過燃料包20A內的燃料填充壓力或者彈簧等的物理壓力而關閉，以便防止其中提供的發電燃料FL泄漏到燃料包20A的外面。當燃料包20A經I/F部分30A與發電模塊10A連接，從而配備給I/F部分30A并釋放燃料防漏裝置的防漏功能的裝置(防漏釋放裝置)與燃料包20A接觸或按壓時，控制閥的關閉狀態被釋放，并且燃料包20A中填充的發電燃料FL例如經I/F部分30A提供給發電模塊10A。
在具有這種結構的燃料包20A中，當燃料包20A中填充的發電燃料FL用完以前燃料包20A與發電模塊10A分離時，通過再次啟動燃料防漏裝置的防漏功能(例如，通過使防漏釋放裝置處于非接觸狀態來使控制閥再次關閉)，能夠防止發電燃料FL的泄漏，并且燃料包20A能夠獨立攜帶。
最好是，燃料包20A具有上述燃料存儲箱的功能，并且由在特定環境條件下的自然界中基本存在的材料組成，并且該材料能夠轉換為構成自然界的物質或不引起環境污染的物質。
即，燃料包20A能夠由具有下述特性的聚合材料(塑料)等組成，其中，該特性由各種分解反應構成，例如，生物降解能力、光解性質、水解能力、氧化降解等分解特性，即使全部或部分燃料包20A被丟棄在自然界中或經過垃圾掩埋處理，通過土壤中的微生物或酶、光束的照射、雨水、大氣等的作用，材料也能夠被轉變為對自然界無害的物質(自然界基本存在的并構成自然界的物質，例如，水和二氧化碳等)。
燃料包20A可以由這樣的材料構成，通過該材料，即使執行人工加熱/焚燒處理或媒介/化學處理，有害物質例如氯化有機化合物(二氧芑族；多氯化二苯-對-二氧芑，多氯化二苯呋喃)，氯化氫氣體或重金屬，或者環境污染物質也不會產生，或者這種物質的產生被抑制。構成燃料包20A的材料(例如，聚合材料)至少在短時間內不能通過與填充的發電燃料FL接觸而分解，并且至少在短時間內不將填充的發電燃料FL退化到它不能作為燃料使用的程度，這些是不必說的。而且，由聚合材料構成的燃料包20A相對于外部物理壓力具有足夠的強度也是不必說的。
如上所述，考慮到用于回收的化學電池的收集率僅為20％左右并且剩余80％被丟棄在自然界中或經過垃圾掩埋處理的狀態，希望應用具有分解性質的材料并且特別是生物可降解的塑料作為燃料包20A的材料。詳細地，能夠極好地應用包含有從石油或植物原料(聚乳酸，脂肪族聚酯，共聚多酯等)合成的化學合成型有機化合物的聚合材料，微生物生物聚酯，利用從例如玉米或甘蔗等植物原材料提取的、包括淀粉、纖維素、幾丁質、脫乙酰幾丁質等聚合材料的自然產品。
對于按照該實施例在電源系統301中使用的發電燃料FL，即使將發電燃料FL填充其中的燃料包20A被丟棄在自然界中或經過垃圾掩埋處理并且泄漏到空氣、土壤或水中，它也最好能夠不是自然環境的污染物，最好電能能夠在發電模塊10A的發電部分12中高能量轉換效率地產生，并且最好是在預定填充條件下(壓力，溫度等)能夠保持穩定液態或氣態并能夠提供給發電模塊10A的燃料物質。詳細地，它能夠極好地應用例如上述的甲醇、乙醇或丁醇的醇基液體燃料，例如能夠在常壓常溫下呈氣體的二甲醚、異丁烷(isobutane)或天然氣的由氫碳化物組成的液化燃料，例如氫氣的氣體燃料。順便說一下，如下所述，電源系統的安全能夠通過配備有例如燃料穩定裝置的結構來提高，用以穩定燃料包中的發電燃料的填充狀態。
按照具有這種結構的燃料包20A和發電燃料FL，即使按照該實施例的電源系統301的全部或部分被丟棄在自然界中或人工經過垃圾掩埋處理、焚燒或化學處理，也能夠極大地抑制對自然環境的空氣、土壤或水的污染或環境激素的產生，從而有利于防止環境破壞，抑制自然環境的毀形，和防止對人體的負作用。
在構成能夠與發電模塊自由連接和分離的燃料包20A的情況中，當填充的剩余發電燃料FL的量減少或者該燃料用完，發電燃料FL能夠補充到燃料包20A中，或者燃料包20A能夠被替換或再利用(回收)。從而能夠有利于大量減少丟棄的燃料包20A或發電模塊10A的數量。此外，由于新的燃料包20A能夠替換和連接到單獨的發電模塊10A而且該模塊能夠連接到裝置DVC并使用，所以能夠提供象通用化學電池一樣易于使用的電源系統。
在發電模塊10A的子電源部分11和發電部分12中產生電能的情況中，即使除了電能還產生副產品，并且該副產品損害環境，或者如果它可能將它的影響作用到功能上，例如，它可能造成裝置DVC的故障，也能夠應用在燃料包20A中配備保持裝置的結構，用于保持由下述副產品收集裝置收集的副產品。在這種情況中，當燃料包20A從發電模塊10A分離時，能夠應用具有以下裝置的結構，例如，副產品吸收聚合物，能夠吸收、吸收和凝固或凝固副產品，以便防止在燃料包20A(收集/保持裝置)中臨時收集并保持的副產品泄漏到燃料包20A之外，或控制閥，通過例如彈簧的物理壓力而關閉。副產品收集/保持裝置的結構將在下面和副產品收集裝置一起說明。
(C)I/F部分30按照本發明應用于電源系統的I/F部分30至少插入在發電模塊10和燃料包20之間。如圖3所示，作為示例應用的I/F部分30A具有相互物理連接發電模塊10A和燃料包20A的功能，并將以預定狀態填充在燃料包20A中的發電燃料FL經燃料饋送通道提供給發電模塊10A。這里，如上所述，在對于電源系統301應用發電模塊10A和燃料包20A能夠自由連接和分離的結構的情況中，除了燃料饋送通道以外，I/F部分30A還包括防漏釋放裝置(燃料饋送管52f)，用于釋放配備給燃料包20A的燃料防漏裝置(燃料饋送閥24A)的防漏功能。此外，如下所述，當應用也提供副產品收集裝置的結構來收集發電模塊10A的子電源部分11和發電部分12中產生副產品的情況中，I/F部分30A被配置為包括副產品收集通道52e，用于將副產品饋送到燃料包20A中。
詳細地，I/F部分30A經燃料饋送通道向發電模塊10A(子電源部分11和發電部分12)提供填充在燃料包20A中的發電燃料FL，在預定條件下(溫度，壓力等)是液體燃料、液化燃料或通過蒸發燃料獲得的氣體燃料(燃氣)。因此，在發電模塊10A和燃料包20A經I/F部分30A而一體化配置的電源系統中，填充在燃料包20A中的發電燃料FL能夠經燃料饋送通道持續提供給發電模塊10A。另一方面，在發電模塊10A和燃料包20A能夠經I/F部分30A自由連接和分離的電源系統中，當燃料包20A與發電模塊10A連接時，配備給燃料包20A的燃料防漏裝置的防漏功能通過防漏釋放裝置被釋放，并且發電燃料FL能夠經燃料饋送通道提供給發電模塊10A。
順便說一下，在發電模塊10A和燃料包20A經I/F部分30A而一體化構成的電源系統中，發電燃料FL被持續提供給發電模塊10A而不管電源系統與裝置DVC的連接/分離。因此，當電能在子電源部分11中產生時，在有些情況中，發電燃料不能有效消耗。因此，例如，在使用發電系統以前(將它與裝置連接以前)，發電燃料的有效消耗能夠通過應用I/F部分30A的燃料饋送通道保持切斷(屏蔽)狀態的結構來實現，該切斷狀態在使用電源系統時釋放，并且燃料饋送通道被不可逆地控制(允許從中通過燃料)到燃料提供啟動狀態。
<第一實施例的整體工作>
現在將參考

具有上述結構的電源系統的整體工作。
圖27是示出按照該實施例的電源系統示意性工作的流程圖。圖28是示出按照該實施例的電源系統初始工作狀態(備用模式)的圖。圖29是示出按照該實施例的電源系統啟動工作狀態的圖。圖30是示出按照該實施例的電源系統穩定工作狀態的圖。圖31是示出按照該實施例的電源系統停止工作狀態的圖。這里，將在適當參考上述電源系統結構(圖3和4)的同時說明該工作。
如圖27所示，具有按照該實施例結構的電源系統301一般被控制執行初始工作(步驟S101和S102)，將燃料包20A中填充的發電燃料FL提供給發電模塊10A，持續并連續地在子電源部分11中產生能夠是工作電能和控制器電能的電能(第二電能)，并經電極終端EL(詳細地，圖28-31所示的正電極端EL(+)和負電極端EL(-))將該電能輸出給裝置DVC(控制器CNT)；啟動工作(步驟S103-S106)，根據裝置DVC中的負載LD的驅動(從非驅動模式變為驅動模式)將燃料包20A中填充的發電燃料FL提供給發電部分12，產生能夠是負載驅動電能的電能(第一電能)，并經電極終端EL(EL(+)，EL(-))將該電能輸出給裝置DVC(負載LD)；穩定工作(步驟S107-S110)，根據負載LD驅動狀態中的變化調整提供給發電部分12的發電燃料FL的量，并產生和輸出具有按照負載驅動狀態的電壓分量的輸出電能(第一電能)；和停止工作(步驟S111-S114)，根據負載LD的停止(從驅動狀態變為非驅動狀態)切斷發電燃料FL向發電部分12的提供，并停止電能(第一電能)的產生。
現在將在下文中參考附圖28-31詳細說明每個工作。
(A)第一實施例的初始工作首先，在初始工作中，在發電模塊10A和燃料包20A經I/F部分30相互一體化構成的電源系統中，例如，如圖28所示，通過在與裝置DVC連接時釋放I/F部分30的燃料饋送通道的關閉狀態，填充在燃料包20A中的發電燃料通過燃料饋送通道的毛細現象移動到燃料饋送通道中，并自動提供給發電模塊10A的子電源部分11(步驟S101)。隨后，在子電源部分11中，至少能夠是工作控制部分13的工作電能和包括在裝置DVC中的控制器CNT的驅動電能(控制器電能)的電能(第二電能)E1自發地產生并輸出，然后連續提供給各工作控制部分13和控制器CNT(步驟S102)。
另一方面，在通過將燃料包20A經I/F部分30連接到發電模塊10A使發電模塊10A和燃料包20A能夠自由連接和分離的電源系統中，如圖28所示，配備給燃料包20A的燃料防漏裝置的防漏功能被釋放，并且填充在燃料包20A中的發電燃料通過燃料饋送通道的毛細現象移動到燃料饋送通道中，并自動提供給發電模塊10A的子電源部分11(步驟S101)。在子電源部分11中，能夠是工作電能和控制器電能的電能(第二電能)E1自發地產生并輸出，然后連續提供給工作控制部分13、電壓監視部分16和控制器CNT(步驟S102)。
在所有情況中，直到電源系統與裝置DVC連接為止，僅能夠是工作控制部分13和電壓監視部分16的工作電能的電能被輸出。
通過將燃料包20A經I/F部分30連接到發電模塊10A，模式被轉變為備用模式，其中僅發電模塊10A的工作控制部分13、電壓監視部分16和裝置DVC的控制器CNT工作。在該備用模式中，經正電極端EL(+)和負電極端EL(-)提供給裝置DVC(控制器CNT)的供電電能(控制器電能；電能E1的一部分)被工作控制部分13、電壓監視部分16和裝置DVC的控制器CNT輕微消耗。已經被消耗而輕微降低的電壓Vdd在任意給定時間被電壓監視部分16檢測，并且電壓Vdd中的變化被工作控制部分13監視。此外，裝置DVC的負載LD的驅動狀態被控制器CNT控制。
(B)第一實施例的啟動工作隨后，在啟動工作中，如圖29所示，當通過驅動負載LD的操作例如通過裝置DVC的用戶對配備給裝置DVC的電源開關PS等的操作(導通)，控制器CNT控制將電能提供給負載LD的開關LS，使其進入導電狀態時，提供給控制器CNT的一部分供電電能(控制電能)被提供給備用模式中的負載LD，造成供電電能的電壓Vdd中的突然下降。
通過電壓監視部分16檢測電壓Vdd中的突然變化(步驟S103)，工作控制部分13向啟動控制部分15輸出工作控制信號，用于啟動發電部分中的發電工作(啟動)(步驟S104)。根據工作控制部分13的工作控制信號，啟動控制部分15通過將子電源部分11產生的一部分電能(電能E2)提供給輸出控制部分14(或輸出控制部分14和發電部分12)作為啟動電能(步驟S105)，經輸出控制部分14將填充在燃料包20A中的發電燃料FL提供給發電部分12，并產生和輸出能夠是負載驅動電能的電能(第一電能)。負載驅動電能作為供電電能與上述電源部分11產生的控制器電能一起經正電極端EL(+)和負電極端EL(-)輸出，并提供給裝置DVC的控制器CNT和負載LD(步驟S106)。
因此，當發電部分12產生的負載驅動電能提供給裝置DVC時，供電電能的電壓Vdd逐漸從下降狀態增加并達到適于啟動負載LD的電壓。即，對于負載LD的驅動，發電燃料FL自動提供，并且發電部分12開始發電工作。此外，具有預定電壓Vdd的負載驅動電能自發地提供給裝置DVC(負載LD)。因此，負載LD能夠被極好地驅動，同時實現了基本等于通用化學電池特性的電能特性。
(C)第一實施例的穩定工作隨后，在穩定工作中，如圖30所示，在任意給定時間，工作控制部分13經電壓監視部分16監視提供給裝置DVC的供電電能的電壓Vdd中的變化(基本是負載驅動電能的電壓中的變化)(步驟S107)。如果工作控制部分13檢測電壓Vdd中的變化從而供電電能的電壓偏離預定特定值基礎上的電壓范圍(例如，通用化學電池中輸出電壓的波動范圍)，工作控制部分13向輸出控制部分14輸出輸出控制信號，控制發電部分12中產生的電能量(發電量)增加/減少，從而電壓Vdd能夠設置在電壓范圍內(步驟S108)。
輸出控制部分14根據工作控制部分13的工作控制信號調整提供給發電部分12的發電燃料FL的量(步驟S109)，并執行反饋控制，從而提供給裝置DVC的供電電能(負載驅動電能)的電壓Vdd被設置在預定電壓范圍內(步驟S110)。結果，即使裝置DVC側的負載LD的驅動狀態變化，也能夠根據負載LD的驅動狀態進行控制，從而供電電能的電壓能夠集中在適當的電壓范圍內，并且因此能夠按照裝置DVC(負載LD)的電能消耗提供電能。
(D)第一實施例的停止工作隨后，在上述穩定工作中，當裝置DVC在供電電能的反饋控制期間從打開狀態變為關閉狀態時，或者當因某些原因引起裝置DVC或電源系統301的不正常工作時，工作控制部分13繼續經電壓監視部分16檢測提供給裝置DVC的供電電能(負載驅動電能)的電壓Vdd偏離預定電壓范圍的狀態并持續預定時間。當確定該電壓范圍和所持續的時間這兩個條件都滿足時(步驟S111)，工作控制部分13對檢測的狀態執行處理，作為供電電能的電壓誤差，并向輸出控制部分14輸出工作控制信號，用于停止發電部分12中的電能產生(步驟S112)。在工作控制部分13的工作控制信號的基礎上，輸出控制部分14切斷發電燃料FL向發電部分12的提供并停止促進產生氫的吸熱反應的加熱器的加熱(步驟S113)。結果，停止了發電部分12中的發電工作，并且停止向裝置DVC提供除了控制器電能的電能(負載驅動電能) (步驟S114)。
即，例如，如果在裝置DVC的用戶操作電源開關PS等(斷開)時，通過使用控制器CNT控制向負載LD提供電能的開關LS至切斷狀態使負載LD停止，或者如果當電源系統301從裝置DVC移去時負載用完(終止)，供電電能的電壓可能大大偏離預定電壓范圍，即使是在上述穩定工作中執行反饋控制，將供電電能的電壓設置到電壓范圍內以后。因此，當這種狀態被工作控制部分13連續檢測超過預定時間段時，工作控制部分13就確定裝置DVC的負載LD停止或用完，并停止發電部分12中的發電工作。結果，由于相對于裝置DVC中的負載LD的停止等，發電燃料FL的提供被切斷，并且發電部分12自動關閉，所以發電裝置12僅在裝置DVC正常驅動時才產生電能，并且在有效利用發電燃料的同時，電動勢能夠保持很長時間。
如上所述，按照該實施例的電源系統，由于能夠執行控制，提供和關閉能夠是預定負載驅動電能的電能，并按照與電源系統連接的負載(裝置等)的驅動狀態調整產生的電能量，其中負載不從電源系統之外接收燃料等的提供，所以發電燃料能夠被有效消耗。因此，在實現基本等于通用化學電池性能的電特性的同時，能夠提供對環境負擔少并且具有高能量利用效率的電源系統。
此外，如將在下面說明的，按照該實施例的電源系統通過應用顯微機械加工制造技術將發電模塊一體化和形成在小空間中而減少了尺寸和重量，并且構成從而具有基本等于通用化學電池的形狀和尺寸，例如滿足象日本工業標準(JIS)這樣的標準的AA號電池的形狀和尺寸。結果，能夠在外型和電特性(電壓/電流特性)上實現與通用化學電池的高兼容性，并且能夠進一步促進在現有電池市場中的普及。因此，代替在例如環境關系或能量利用效率中有許多問題的現有化學電池，能夠很容易地推廣應用了下述發電裝置的電源系統，其中所述發電裝置能夠大大抑制燃料電池等的有害物質的釋放并且能夠實現高能量利用效率，并且因此在抑制對環境的影響的同時，能夠有效利用能源。

現在將參考

按照本發明應用于電源系統的發電模塊的第二實施例。
圖32是示出按照本發明應用于電源系統的發電模塊第二實施例的框圖，圖33是示意性示出按照實施例的電源系統(發電模塊)與裝置之間電連接關系的圖。這里，相同的參考號表示與上述第一實施例類似的結構，因此簡化或省略它們的說明。
如圖32所示，按照該實施例的發電模塊10B一般包括子電源部分(第二電源裝置)11，具有類似上述實施例中的功能(參見圖3)；發電部分(第一電源裝置)12；工作控制部分13；輸出控制部分14；啟動控制部分15；電壓監視部分(電壓檢測部分)16；和終端部分ELx，用于通知與包括在電源系統所連接的裝置DVC中的控制器CNT有關的預定信息。在該實施例中，電源系統被配置為至少根據經終端部分ELx從包括在裝置DVC中的控制器CNT通知的并相應于負載LD驅動狀態的負載驅動信息(電能請求)，控制發電模塊10B(尤其是發電部分12)中的發電狀態。
在該實施例中，與電源系統連接的裝置DVC的控制器CNT根據負載LD的驅動狀態向電源系統通知負載驅動信息(電能請求)，并具有負載驅動控制裝置的功能，用于在電能請求的基礎上，根據表示電源系統發電狀態的發電信息(有關電壓分量的信息、啟動工作結束信息和工作停止信息)控制負載LD的驅動狀態。
在按照該實施例的電源系統中，如圖33所示，由從各子電源部分11和發電部分12輸出的控制器電能和負載驅動電能組成的供電電能，同樣一般地經單電極端EL提供給裝置DVC的控制器CNT和負載LD，并且該供電電能(基本是負載驅動電能)的電壓分量被電壓監視部分16在任意給定時間檢測并被工作控制部分13監視。
<第二實施例的整體工作>
現在將參考

具有上述結構的電源系統的整體工作。
圖34是示出按照第二實施例的電源系統示意性工作的流程圖。圖35是示出按照該實施例的電源系統初始工作狀態(備用模式)的圖。圖36和37是示出按照該實施例的電源系統啟動工作狀態的圖。圖38和39是示出按照該實施例的電源系統穩定工作狀態的圖。圖40-42是示出按照該實施例的電源系統停止工作狀態的圖。這里，將在適當參考上述電源系統結構(圖32和33)的同時說明該工作。
在該實施例中，通過接收從包含在裝置DVC中的控制器CNT經除了正電極端EL(+)和負電極端EL(-)以外的終端部分ELx通知的涉及負載驅動控制的負載驅動信息，配備給發電模塊10B的工作控制部分13執行下述的一系列工作控制。除了下述的該實施例的整體工作，上述第一實施例的整體工作的全部或僅一部分可以并行地同時執行。
即，如圖34所示，類似上述第一實施例，具有按照該實施例的結構的電源系統301一般被控制執行初始工作(步驟S201和S202)，通過子電源部分11持續并連續地產生和輸出能夠是工作控制部分13的工作電能和控制器CNT的驅動電能(控制器電能)的電能；啟動工作(步驟S203-S206)，通過根據負載LD的驅動將啟動電能提供給發電部分12和輸出控制部分14，產生和輸出能夠是負載驅動電能的電能；穩定工作(步驟S207-S210)，通過根據負載LD的驅動狀態中的變化調整提供給發電部分12的發電燃料FL的量，按照負載驅動狀態產生和輸出電能(負載驅動電能)；和停止工作(步驟S211-S214)，通過根據負載LD的停止來關閉切斷發電燃料FL向發電部分12的提供，中斷能夠是負載驅動電能的電能的產生。
(A)第二實施例的初始工作首先，在初始工作中，如圖35所示，類似第一實施例，填充在燃料包20B中的發電燃料通過配備給I/F部分30B的燃料饋送通道自動提供給發電模塊10B的子電源部分11(步驟S201)，并且能夠是工作電能和控制器電能的電能(第二電能)通過子電源部分11自發地產生并輸出。另外，工作電能連續提供給工作控制部分13，并且電源系統連接到裝置DVC。結果，控制器電能作為供電電能(電壓Vs)經配備給電源系統的正電極端EL(+)和負電極端EL(-)提供給安裝在裝置DVC中的控制器CNT。(步驟S202)。隨后，模式被轉變為備用模式，其中僅發電模塊10A的工作控制部分13和裝置DVC的控制器CNT工作。在該備用模式中，工作控制部分13持續監視根據負載驅動狀態經終端部分ELx從裝置DVC的控制器CNT通知的負載驅動信息(下述各種電能請求)。
(B)第二實施例的啟動工作隨后，在啟動工作中，如圖36所示，例如，當通過裝置DVC的用戶操作配備給裝置DVC的電源開關PS等時(導通)，請求提供能夠是負載驅動電能的電能的電能提供請求信號首先作為負載驅動信息從控制器CNT經終端部分ELx輸出給發電模塊10B的工作控制部分13。通過從控制器CNT接收負載驅動信息(步驟S203)，工作控制部分13向啟動控制部分15輸出工作控制信號，用于啟動發電部分12中的工作(啟動) (步驟S204)。根據工作控制部分13的工作控制信號，通過將子電源部分11產生的一部分電能(電能E2)作為啟動電能提供給輸出控制部分14(或輸出控制部分14和發電部分12)，啟動控制部分15經輸出控制部分14將填充在燃料包20B中的發電燃料FL提供給發電部分12并產生和輸出能夠是負載驅動電能的電能(第一電能) (步驟S205)。負載驅動電能作為供電電能與上述電源部分11產生的控制器電能一起經正電極端EL(+)和負電極端EL(-)提供給裝置DVC(步驟S206)。此時，提供給裝置的供電電能的電壓變化從而逐漸從上述備用模式中的電壓Vs增長。
這里，在上述啟動工作中，如圖36所示，當在步驟S204輸出工作控制信號用于啟動發電部分12時，通過控制開關MS到導通狀態從而將電壓監視部分16連接在正電極端EL(+)和負電極端EL(-)之間，在任意給定時間經電壓監視部分16，工作控制部分13檢測由發電部分12產生和輸出并提供給裝置DVC的供電電能(基本是負載驅動電能)電壓中的變化。然后，如圖37所示，工作控制部分13經終端部分ELx向裝置DVC的控制器CNT通知由電壓監視部分16在任意給定時間檢測的供電電能的電壓數據本身，或者表示電能提供請求基礎上的預定電壓Va已經達到的事實的啟動工作結束信號作為發電工作信息。當經正電極端EL(+)和負電極端EL(-)提供的供電電能的電壓已經達到適于驅動負載LD的電壓Va時，根據工作控制部分13的發電工作信息，控制器CNT控制開關LS到導通狀態并從電源系統提供供電電能(負載驅動電能)，以便驅動負載LD。
(C)第二實施例的穩定工作隨后，在穩定工作中，如圖38所示，類似連同第一實施例說明的步驟S107-S110，在任意給定時間，工作控制部分13經電壓監視部分16監視提供給裝置DVC的供電電能的電壓Va中的變化(基本是負載驅動電能的電壓中的變化)并執行反饋控制，從而供電電能電壓能夠設置在預定特定值基礎上的電壓范圍內。
在該穩定工作中，當負載LD的新驅動狀態被裝置DVC的控制器CNT控制和掌握時，如圖39所示，根據負載LD的驅動狀態請求提供新電能(例如，具有電壓Vb的供電電能)的電能變化請求信號經終端部分ELx輸出給工作控制部分13作為負載驅動信息。通過接收負載驅動信息，工作控制部分13向輸出控制部分14輸出工作控制信號，將發電部分12相對于啟動控制部分15產生并輸出的電能設置為按照負載LD的新驅動狀態的負載驅動電能(步驟S208)。
根據工作控制部分13的工作控制信號，輸出控制部分14調整提供給發電部分12的發電燃料FL的量，或加熱器的加熱時間和加熱溫度(步驟S209)，并進行控制從而提供給裝置DVC的供電電能(負載驅動電能)能夠具有相應于負載LD的新驅動狀態的電壓(步驟S210)。即，通過接收電能變化請求信號，工作控制部分13改變特定值，將有關反饋控制的電壓范圍設置為根據電能變化請求信號的電壓Vb，并控制發電部分12中的發電量，從而能夠產生具有相應于改變的電壓范圍的電壓的負載驅動電能。結果，由于適當的電能根據裝置DVC側上的負載LD的驅動狀態(負載狀態)提供，所以能夠提供相應于裝置DVC(負載LD)電能消耗的電能，并且能夠很好地驅動負載LD。而且，由于涉及負載LD的驅動狀態中的變化的供電電能電壓中的大的變化能夠被抑制，所以，能夠降低裝置DVC中的工作故障等的產生。
(D)第二實施例的停止工作隨后，在上述穩定工作中，如圖40所示，類似連同第一實施例說明的步驟S111-S114，作為裝置DVC在供電電能的反饋控制期間從導通狀態變為關斷狀態(例如將負載驅動電能提供給負載LD的開關LS被控制為切斷)的結果，或者作為因某些原因引起裝置DVC或電源系統301的不正常工作的結果，當供電電能的電壓Va偏離預定電壓范圍的狀態被連續檢測了預定時間段，工作控制部分13對該檢測到的狀態執行處理，作為電壓故障，并向輸出控制部分14輸出工作控制信號。從而工作控制部分13例如切斷發電燃料FL向發電部分12的提供，并控制停止發電部分12中的發電工作(自動電源切斷(自動關電)工作)。
進一步，在備用工作中，如圖41所示，如果當裝置DVC的用戶操作電源開關PS等(斷開)時通過使用控制器CNT控制向負載LD提供電能的開關LS至切斷狀態，負載LD停止，或者如果通過將電源系統301從裝置DVC移去使負載用完(終止)，驅動負載LD的停止被裝置DVC的控制器CNT控制和掌握，并且請求停止電源系統供電電能提供的電能停止請求信號經終端部分ELx輸出給工作控制部分13作為負載驅動信息。通過接收負載驅動信息(步驟S211)，工作控制部分13向輸出控制部分14輸出工作控制信號，停止發電部分12中電能的產生(步驟S212)。根據工作控制部分13的工作控制信號，輸出控制部分14切斷向發電部分12提供的發電燃料FL，并停止促進產生氫的吸熱反應的加熱器的加熱(步驟S213)。從而輸出控制部分14停止發電部分12中的發電工作，并且停止向裝置DVC提供除了控制器電能以外的電能(負載驅動電能)(步驟S214)。
然后，在圖40或41所示的停止工作中，當如圖42所示，通過例如輸出工作控制信號停止發電部分12中電能的產生，或通過檢測被發電部分12的關閉波動的供電電能(基本是負載驅動電能)電壓中的變化，工作控制部分13在任意給定時間經電壓監視部分16掌握發電部分12的關閉時，工作控制部分13將電壓監視部分16從正電極端EL(+)和負電極端EL(-)之間電分離，并經終端部分ELx向裝置DVC中的控制器CNT通知表示發電部分12中的發電工作停止的電源切斷通知信號(自動關電通知信號)或工作停止信號作為發電工作信息。結果，發電燃料的提供被切斷，并且發電部分12相應于裝置DVC中驅動負載LD的停止而自動關閉。然后，裝置DVC的負載驅動電能的提供停止，并且電源系統301和裝置DVC再次進入上述的備用模式。
如上所述，按照該實施例的電源系統，類似第一實施例，用于提供和關閉能夠是預定驅動電能的電能的控制，和用于調整產生的電能量的控制，能夠按照與電源系統連接的裝置(負載)的驅動狀態來進行，特別是，發電部分12僅在裝置DVC正常驅動的工作模式期間能夠執行發電工作。因此，能夠有效消耗發電燃料，并且電動勢能夠保持很長時間。從而能夠提供能夠實現基本等于通用化學電池性能的電特性、對環境負擔少并且具有極高能量利用效率的電源系統。
在該實施例中，雖然已經說明了雙向信息通知，其中負載驅動信息從裝置DVC通知給電源系統，并且發電工作信息從電源系統通知給裝置DVC，但是本發明不限于此。通過執行負載驅動信息從裝置DVC通知給電源系統的至少一路信息通知，可以在電源系統(發電模塊)中按照負載驅動狀態產生并輸出負載驅動電能。
現在將參考

按照本發明應用于電源系統的發電模塊的第三實施例。
圖43是示出按照本發明應用于電源系統的發電模塊第三實施例的框圖。這里，類似上述第二實施例，雖然將對預定信息在電源系統和電源系統經終端部分ELx所連接的裝置之間進行通知的結構給出說明，但是，可以提供電源系統僅通過電極端(正電極端和負電極端)與裝置連接，并且任何特殊的通知象第一實施例一樣不能在電源系統和裝置之間執行的結構，這是不必說的。此外，相同的參考號表示與上述第一和第二實施例相當的部件，因此簡化或省略它們的說明。
在按照第一和第二實施例的發電模塊10A和10B中，已經對將子電源部分11利用的發電燃料FL直接排到電源系統301之外作為廢氣，或通過下述副產品收集裝置收集發電燃料FL的結構給出了說明。在按照該實施例的發電模塊10C中，當對于發電燃料FL混合物包含特定燃料成分，例如氫或氫化合物時，即使子電源部分11中的發電工作包括或不包括成分的變化，子電源部分11中利用的發電燃料FL也直接作為發電部分12中的發電燃料再利用，或者通過提取特定燃料成分再利用。
詳細地，如圖43所示，按照該實施例的發電模塊10C一般包括子電源部分11，具有類似上述第二實施例中的結構和功能(參見圖32)；發電部分12；工作控制部分13；輸出控制部分14；啟動控制部分15；電壓監視部分16；和電極部分ELx。特別地，發電模塊10C被以下述方式配置為在子電源部分11中產生電能所使用的發電燃料的全部或部分(為了方便起見，將稱為“排出燃氣”)能夠經輸出控制部分14提供給發電部分12，而不釋放到發電模塊10C之外。
應用于該實施例的子電源部分11具有能夠產生和輸出預定電能(第二電能)而不消耗和轉換燃料包20經I/F部分30提供的發電燃料FL的燃料成分(例如，在上述第一實施例中的第二、第三、第五或第七結構示例所示的發電裝置)的結構，或者產生包含能夠用于發電部分12中的發電工作的燃料成分的排出燃氣，即使發電燃料FL的燃料成分被消耗和轉換(例如，在上述第一實施例中的第四或第六結構示例所示的發電裝置)的結構。
在應用上述第一實施例中的第一至第六結構示例所示的發電裝置作為發電部分12的情況中，對于燃料包20中填充的發電燃料FL，應用了具有可燃性或燃燒性的燃料物質，例如，象甲醇、乙醇或丁醇這樣的醇基液體燃料，或象二甲醚、異丁烷或天然氣這樣的由氫碳化物組成的液化燃料，或象氫氣這樣的氣體燃料。
即，當在預定填充條件(溫度，壓力等)下被填充在燃料包20中時，液體燃料或液化燃料是液體。當提供給子電源部分11而轉變到預定環境條件例如常溫或常壓時，這樣的燃料被蒸發變為具有高壓力的燃氣。而且，當氣體燃料用預定壓力壓縮填充到燃料包20中并提供給子電源部分11時，它根據填充壓力變為具有高壓的燃氣。因此，通過在子電源部分11中使用例如燃氣的壓能從這樣的發電燃料FL產生電能(第二電能)以后，在發電部分12中使用子電源部分11的排出燃氣能夠通過電氣化學反應、燃燒反應等生成電能(第一電能)。
現在將參考

按照本發明應用于電源系統的發電模塊的第四實施例。
圖44是示出按照本發明應用于電源系統的發電模塊第四實施例的框圖。這里，雖然類似上述第二和第三實施例將對預定信息在電源系統和電源系統所連接的裝置之間進行通知的結構給出說明，但是可以采用任何特殊的通知不在電源系統和裝置之間執行的結構(連同第一實施例說明的結構)。此外，相同的參考號表示與上述第一至第三實施例相當的部分，因此簡化或省略它們的說明。
對于按照上述第一至第三實施例的發電模塊10A和10B中，已經對子電源部分11的結構應用給出了說明，其中，預定電能(第二電能)通過使用燃料包20A和20B提供的發電燃料FL持續自發地產生。但是，按照該實施例的發電模塊具有子電源部分11不使用燃料包中填充的發電燃料FL而持續自發地產生預定電能的結構。
詳細地，如圖44所示，按照該實施例的發電模塊10D一般包括發電部分12，具有類似上述第二實施例中的結構和功能(參見圖32)；工作控制部分13；輸出控制部分14；啟動控制部分15；電壓監視部分16；和電極部分ELx，并且還具有子電源部分11，用于不使用燃料包中填充的發電燃料FL而持續自發地產生預定電能(第二電能)。
對于子電源部分11的具體結構，能夠極好地應用，例如，在電源系統301周圍環境中的溫差基礎上利用熱電轉換的結構(溫差發電)，以及在從電源系統301外部進入的光能的基礎上利用光電轉換的結構(光電發電)。
現在將參考附圖在下文中說明子電源部分11的具體示例。
(非燃料型子電源部分的第一結構示例)圖45A和45B是示出按照該實施例適用于發電模塊的子電源部分第一結構示例的示意性結構圖。
在第一結構示例，作為具體示例，子電源部分11S具有發電裝置的結構，用于利用電源系統301內部和外部的周圍環境溫差通過熱電轉換發電來產生電能。
如圖45A所示，按照第一結構示例的子電源部分11S具有例如溫差發電機的結構，包括第一溫度保持部分311，配備在電源301的一端側；第二溫度保持部分312，配備在電源301的另一端側；熱電轉換部件313，一端側與第一溫度保持部分311連接，另一端側與第二溫度保持部分312連接。這里，第一和第二溫度保持部分311和312構成為它們的熱量在任意給定時間根據電源系統301內部和外部的周圍環境的溫度狀態而變化，并且它們排列的位置被設置為第一和第二溫度保持部分311和312中的溫度相互不同。
詳細地，例如，能夠應用第一和第二溫度保持部分311和312的任意一個經配備給電源系統301所連接的裝置DVC的開口部分等(未示出)一直露出外部空氣或大氣的結構，從而能夠保持固定的溫度。此外，熱電轉換部件313具有相當于上述第一實施例中第四結構示例(參見圖8B)所示的結構。順便說一下，對于具有溫差發電機結構的子電源部分11S，類似上述實施例的結構，在該實施例中，子電源部分11S也能夠通過應用顯微機械加工制造技術一體化和形成在小空間中。
在具有這種結構的子電源部分11S中，如圖45B所示，當受電源系統301周圍的溫度分布的影響，溫度漸變在第一和第二溫度保持部分311和312之間生成時，根據溫差漸變獲得的熱能的電動勢通過塞貝克效應在熱電轉換部件313中產生，從而生成電能。
通過將具有這種結構的發電裝置應用給子電源部分，從而只要在電源系統301周圍有溫度分布的影響，預定電能就通過子電源部分11S持續自發地產生，并且能夠提供給電源系統301的內部和外部的每個結構。此外，按照該結構，由于填充在燃料包20中的所有發電燃料FL都能夠用于在發電裝置12中產生電能(第一電能)，所以發電燃料能夠有效使用，并且作為負載驅動電能的電能能夠長時間提供給裝置DVC。
雖然已經對在該結構實施例中通過塞貝克效應相對于周圍溫度分布的影響產生電能的溫差發電機給出了說明，但是本發明不限于此，而可以具有在通過加熱金屬使自由電子從金屬表面發射的熱電子發射現象的基礎上產生電能的結構。
(非燃料型子電源部分的第二結構示例)圖46A和46B是示出按照該實施例適用于發電模塊的子電源部分11T第二結構示例的示意性結構圖。
在第二結構示例，作為具體示例，子電源部分具有發電裝置的結構，用于利用從電源系統301外部進入的光能通過光電轉換發電來產生電能。
如圖46A所示，按照第一結構示例的子電源部分11T組成例如具有連接在一起的p型半導體321和n型半導體322的已知光電轉換電池(太陽能電池)。
當這樣的光電轉換電池用具有預定波長的光(光能)LT照射時，電子空穴對通過光電效應在p-n結部分323的附近產生，并且在空穴(+)漂移到p型半導體321的同時，被光電轉換電池中的電場極化的電子(-)漂移到n型半導體322，并且電動勢在分別配備給p型半導體和n型半導體的電極之間(輸出端Oe和Of之間)產生，從而生成電能。
這里，通常由于現有裝置中的電池(供電單元)容納空間被安排在裝置的后表面側等光能(詳細地，日光或照明光)難以進入的位置，或者該空間具有完全將電池容納在裝置中的結構，所以可能光不能夠充分進入子電源部分。因此，在應用按照該結構示例的子電源部分11T的電源部分301與裝置DVC連接的情況中，如圖46B所示，需要應用這樣的結構，其中通過采用一個或多個開口部分HL事先配備給裝置DVC的結構，或者裝置DVC的機殼由透明或半透明部件構成的結構，從而至少子電源部分11或發電模塊10C能夠露出，在子電源部分11T中產生預定電能所需的最小光能(具有預定波長的光LT)能夠進入。
通過將具有這種結構的發電裝置應用給子電源部分，從而只要裝置DVC在預定光能能夠進入的環境例如室外或室內環境中使用，預定電能就通過子電源部分11T持續自發地產生，并且能夠提供給電源系統301的內部和外部的每個結構。此外，按照該結構，由于填充在燃料包20中的所有發電燃料FL都能夠用于在發電裝置12中生成電能(第一電能)，所以發電燃料能夠有效利用。
順便說一下，在該結構示例中，在圖46B中，雖然已經僅說明了光電轉換電池(太陽能電池)的最基本結構，但是本發明不限于此，而可以應用具有更高發電效率的任何其它構造或原理基礎上的結構。
<副產品收集裝置>
現在將參考

按照上述每個實施例適用于電源系統的副產品收集裝置。
圖47是示出按照本發明適用于電源系統的副產品收集裝置實施例的框圖。這里，類似上述第二至第四實施例，雖然將對預定信息在電源系統和電源系統所連接的裝置之間通知的結構給出說明，但是可以使用任何特定信息不在電源系統和裝置之間通知的結構(連同第一實施例說明的結構)。此外，相同的參考號表示與上述每個實施例相當的部分，因此簡化或省略它們的說明。
在上述每個實施例中，當對于發電部分12或子電源部分11應用通過使用填充在燃料包20E中的發電燃料FL用電氣化學反應或燃燒反應產生預定電能的結構時(以上每個結構示例所示的發電部分或子電源部分)，除了電能，可能還釋放出副產品。由于這種副產品可能包含當釋放到自然界時能夠引起環境破壞的物質，或者在有些情況中能夠是電源系統所連接裝置故障的因素的物質，所以最好應用包括下述這樣的副產品收集裝置的結構，因為這種副產品的釋放必須盡可能地抑制。
在具有與上述每個實施例相當的結構和功能的發電模塊10E、燃料包20E和I/F部分30E中，如圖47所示，按照本發明適用于電源系統的副產品收集裝置具有這樣的配置，其中，例如，收集在發電部分12中產生電能時產生的所有或部分副產品的分離收集部分17配備在發電模塊10E中，而固定地保持收集的副產品的收集保持部分21配備在燃料包20E中。順便說一下，雖然僅發電部分12中產生的副產品被收集的情況將被詳細說明，但是這樣的結構能夠類似地應用于子電源部分11是不必說的。
分離收集部分17具有前述每個實施例所示的結構。在產生能夠是關于電源系統301所連接的裝置DVC的負載驅動電能(電壓/電流)的電能的發電部分12(可以包括子電源部分11)中，分離收集部分17分離產生電能時產生的副產品或副產品中的特定成分，并經I/F部分30E中配置的副產品收集通道，將其提供給配備在燃料包20E中的收集保持部分21。
順便說一下，在前述每個實施例應用的發電部分12(可以包括子電源部分11)中，對于產生電能時產生的副產品，有水(H2O)，氮氧化物(NOx)，硫氧化物(SOx)等，并且全部或部分或者僅特定成分被分離收集部分17收集并提供給副產品收集通道。同時，如果收集的副產品為液態，通過形成其內部直徑能夠連續變化的副產品收集通道，能夠利用毛細現象從而自動將副產品從分離收集部分17提供給收集保持部分21。
進一步，收集保持部分21被配備在燃料包20E的內部或一部分，并配置為能夠僅在燃料包20E和發電模塊10E連接時應用和保持分離收集部分17收集的副產品。即，在配置為燃料包20E能夠與發電模塊10E自由連接和分離的電源系統中，將燃料包20E從發電模塊10E分離，收集和保持的副產品或特定成分能夠固定地或不可逆地保持在收集保持部分21中，從而副產品或特定成分不會泄漏或排到燃料包20E以外。
這里，如上所述，在水(H2O)，氮氧化物(NOx)，或硫氧化物(SOx)通過發電部分12中的發電生成為副產品的情況中，由于水(H2O)在常溫常壓下是液態，副產品能夠極好地經副產品收集通道提供給收集保持部分21。但是，在汽化點低于常溫常壓并且是氣態的副產品例如氮氧化物(NOx)，硫氧化物(SOx)的情況中，由于它的立方體積有可能變得過大并超出收集保持部分21的預置容量，所以，收集的副產品可以被液化并且它的立方體積可以通過增加分離收集部分17和收集保持部分21中的氣壓來減少，從而在收集保持部分21中保持副產品。
因此，對于收集保持部分21的具體結構，能夠極好地應用能夠例如不可逆地吸收、吸收并固定、或固定收集的副產品或特定成分的結構，例如吸收聚合物裝在收集保持部分21中的結構，或包括收集材料防漏裝置的結構，例如類似上述配備給燃料包20的燃料防漏裝置，通過收集保持部分21的內壓或彈簧等的物理壓力關閉的控制閥。
此外，在配備有具有這種結構的副產品收集裝置的電源系統中，在應用圖19所示的這種燃料轉化型燃料電池作為發電部分12的情況中，涉及燃料轉化部分210a中的蒸發轉化反應、水轉換反應和選定氧化反應(參見化學方程式(1)-(3))與氫氣(H2)一起產生的二氧化碳(CO2)，和涉及燃料電池部分210b中的電氣化學反應(參見化學方程式(6)和(7))與電能的產生一起產生的水(H2O)，從發電部分12排出作為副產品。但是，由于提供的二氧化碳(CO2)的量非常小并且幾乎對裝置沒有影響，所以它被釋放到電源系統以外作為非收集物質，而另一方面，水(H2O)等被分離收集部分17收集。然后，例如通過利用毛細現象，經副產品收集通道提供給燃料包20E中的收集保持部分21，并不可逆地保持在收集保持部分21中。
這里，由于發電部分12(燃料電池部分)中的電氣化學反應(化學方程式(2)和(3))在約60-80℃的溫度下進行，發電部分12中產生的水(H2O)以基本水蒸氣(氣體)的狀態排出。因此，通過例如冷卻發電部分12釋放的水蒸氣或通過應用壓力，分離收集部分17僅液化水(H2O)成分并從其它氣體成分中分離它，從而收集該成分。
順便說一下，在該實施例中，已經對燃料轉化型燃料電池作為發電部分12的結構應用并且甲醇(CH3OH)作為發電燃料應用的情況給出了說明。因此，當涉及發電的大部分副產品是水(H2O)并且還有少量的二氧化碳(CO2)排出到電源系統以外時，分離收集部分17中的特定成分(即，水)的分離和收集能夠相對容易地實現。但是，當除了甲醇以外的物質作為發電燃料應用時，或當除了燃料電池以外的結構作為發電部分12應用時，相對大量的二氧化碳(CO2)、氮氧化物(NOx)、硫氧化物(SOx)等有時可能和水(H2O)一起產生。
在這種情況中，在通過上述分離方法從分離收集部分17中大量產生的任何其它特定氣體成分(二氧化碳等)分離出例如作為液體的水以后，它們可以一起或分別保持在單個或多個配備在燃料包20E中的收集保持部分21中。
如上所述，按照應用該實施例的副產品收集裝置的電源系統，由于能夠通過在配備在燃料包20E中的收集保持部分21中不可逆地保持由發電模塊10E產生電能時產生的副產品的至少一個成分來抑制副產品向電源系統以外的釋放或泄漏，所以能夠防止副產品(例如，水)引起的裝置的故障或退化。而且，通過收集其中保持副產品的燃料包20E，副產品能夠通過不對自然環境造成負擔的方法被適當處理，從而防止副產品(例如，二氧化碳)引起的自然環境的污染或全球變暖。
上述分離收集方法收集的副產品通過以下保持操作被收集保持部分不可逆地保持。
圖48A-48C是示出按照該實施例由副產品收集裝置保持副產品的工作的圖。這里，相同的參考號表示與前述每個實施例相當的結構，因此簡化或省略它們的說明。
如圖48A所示，按照該實施例的燃料包20具有固定容量，并包括燃料填充空間22A，其中填充或裝滿發電燃料FL例如甲醇；收集保持空間22B，在其中保持分離收集部分17提供的副產品例如水；收集包23，相對改變收集保持空間22B的容量，并如下面將說明的，將收集保持空間22B從燃料填充空間22A完全分離開；燃料供給閥24A，向輸出控制部分14提供填充在燃料填充空間22A中的發電燃料FL；副產品進氣閥(進氣口)24B，將分離收集部分17提供的副產品取到收集保持空間22B。
如上所述，燃料供給閥24A和副產品進氣閥24B具有提供例如止回閥功能的結構，從而僅在燃料包20經I/F部分30E與發電模塊10E連接時能夠進行發電燃料FL的供給或副產品的進氣。順便說一下，代替如上所述向副產品進氣閥24B提供止回閥功能，可以使用吸收(水吸收)聚合物等裝滿在收集保持空間22B中的結構。
在具有這種結構的燃料包20中，當填充在燃料填充空間22A中的發電燃料經燃料供給閥24A提供給發電模塊10E(發電部分12，子電源部分11)時，產生預定電能的工作被執行，并且和電能的產生一起由分離收集部分17產生的副產品中僅特定成分(例如，水)被分離和收集。然后，經副產品收集通道和副產品進氣閥24B被取來并保持在收集保持空間22B中。
結果，如圖48B和48C所示，填充在燃料填充空間22A中的發電燃料FL的容量減少，并且總體地，保持在收集保持空間22B中的特定成分或物質的容量增加。此時，應用吸收聚合物等裝滿在收集保持空間22B中的結構能夠控制收集保持空間22B的容量，從而收集保持空間22B能夠具有大于取來的副產品的基本容量的容量。
因此，對于燃料填充空間22A和22B之間的關系，這些空間不是隨發電模塊10中產生電能(發電)的工作而簡單地相對增加或減少，而是按照收集保持空間22B中保持的副產品量，如圖48B所示，通過用預定壓力向外推壓收集包23，將壓力應用于填充在燃料填充空間22A中的發電燃料FL。發電燃料FL向發電模塊10E的提供能夠因此適當執行，并且如圖48C所示，通過收集保持空間22B中保持的副產品，填充在燃料填充空間22A中的發電燃料FL能夠一直提供直到完全用完。
順便說一下，在該實施例中，已經對額外配備給發電模塊10E的分離收集部分17分離和收集的全部或部分副產品被收集和保持在燃料包20中并且非收集物質被釋放到電源系統301以外的情況給出了說明。但是，可以應用收集的全部或部分副產品(例如，水)在發電模塊10E(特別地，發電部分12和子電源部分11)中產生電能時被再作為燃料成分使用的結構。詳細地，在燃料電池組成的發電裝置作為發電部分12(可以包括子電源部分11)應用的結構中，水作為副產品的一部分而產生。但是如上所述，在燃料轉換型燃料電池中，由于水是發電燃料的蒸發轉化反應等所需要的，所以能夠采用收集的副產品中的一部分水提供給發電部分12并再利用于圖47中虛線箭頭所示(標記為“再利用的收集材料”)的這種反應的結構。按照該結構，由于為蒸發轉化反應等和發電燃料FL一起事先填充在燃料包20中的水量和保持在收集保持部分21中的副產品(水)量能夠減少，所以更大的發電燃料FL的量能夠填充在具有固定容量的燃料包20中，從而改善了電源系統的電源提供能力。
<剩余量檢測裝置>
現在將參考

按照前述每個實施例適用于電源系統的發電燃料剩余量檢測裝置。
圖49是示出按照本發明適用于電源系統的剩余量檢測裝置示例的框圖。此外，圖50是示出按照該實施例的電源系統啟動工作狀態的圖；圖51是示出按照該實施例的電源系統穩定工作狀態的圖；和圖52是示出按照該實施例的電源系統停止工作狀態的圖。這里，類似上述第二至第四實施例，將對預定信息在電源系統和電源系統所連接的裝置之間通知的結構給出說明。但是，能夠應用任何特定信息不在電源系統和裝置之間通知的結構(第一實施例所示的結構)。此外，相同的參考號表示與前述每個實施例相當的部分，因此簡化或省略它們的說明。
如圖49所示，在具有和上述每個實施例相當結構和功能的發電模塊10F、燃料包20F和I/F部分30F中，按照本發明適用于電源系統的燃料剩余量檢測裝置具有這樣的配置，其中，用于檢測燃料包20F中剩余的發電燃料FL量(剩余量)并將它的剩余量檢測信號輸出給工作控制部分13的剩余量檢測裝置18，配備在發電模塊10F、燃料包20F和I/F部分30F的任意一個的內部(這里是發電模塊10F的內部)。
剩余量檢測裝置18用于檢測燃料包20F中剩余的發電燃料FL量。例如當發電燃料FL以液態填充在燃料包20F中時，通過采用光學傳感器等測量燃料液位的技術或測量穿過燃料的光波動中的變化(變暗比例)的技術來檢測發電燃料FL的剩余量。然后，剩余量檢測裝置18檢測的發電燃料FL的剩余量被作為剩余量檢測信號輸出給工作控制部分13。在剩余量檢測信號的基礎上，工作控制部分13將控制發電部分12中的工作狀態的工作控制信號輸出給輸出控制部分14，并將有關發電燃料剩余量的信息輸出給包含在裝置DVC中的控制器CNT。注意，在每次將發電燃料FL填充其中的燃料包20F與發電模塊10F和I/F部分30F連接時，剩余量檢測裝置18用子電源部分11的電能驅動。
在具有這種結構的電源系統中，能夠基本地應用和上述第二實施例相當的工作控制(包括第一實施例中的工作控制并行地同時執行的情況)，并且除了上述控制，能夠應用例如下述的該實施例特有的工作控制。
首先，在連同第一和第二實施例說明的整體工作中的啟動工作中(參見圖27和34)，當工作控制部分13經電壓監視部分16檢測供電電能電壓中的變化時，或當它接收包含在裝置DVC中的控制器CNT通知的負載驅動信息并請求電能提供時，工作控制部分13參考剩余量檢測裝置18的剩余量檢測信號，并判斷在向啟動控制部分15輸出啟動發電部分12的工作控制信號的工作(步驟S104或S204)以前是否剩余了其量足夠正常啟動發電部分12的發電燃料FL。
當工作控制部分13在剩余量檢測信號的基礎上確定具有發電部分12啟動工作所需的足夠量的發電燃料保持在燃料包20F中時，工作控制部分13執行連同上述第一或第二實施例說明的啟動工作(步驟S104-S106或S204-S206)，通過發電部分12產生負載驅動電能，并將預定供給能力提供給裝置DVC。
另一方面，如圖50所示，當工作控制部分13在剩余量檢測信號的基礎上確定具有啟動工作所需的足夠量的發電燃料保持在燃料包20F中時(當它檢測到剩余量錯誤時)，工作控制部分13在剩余量錯誤的基礎上經終端部分ELx向裝置DVC中的控制器CNT通知啟動錯誤信號作為發電工作信息。結果，控制器CNT能夠向裝置DVC的用戶通知有關剩余量錯誤的信息并要求適當的處理，例如替換電源系統或補充發電燃料。
此外，在連同第一或第二實施例說明的整體工作中的穩定工作中(參見圖27和34)，如圖51所示，工作控制部分13能夠繼續監視經剩余量檢測裝置18檢測的剩余量檢測信號(剩余量)，并經終端部分ELx向裝置DVC中的控制器CNT通知諸如假定剩余時間的剩余量信息信號，其中實際剩余量數據本身，剩余量比例或電能能夠輸出給包含在裝置DVC中的控制器CNT作為發電工作信息。
如圖51所示，工作控制部分13可以根據經剩余量檢測裝置18檢測的發電燃料FL的剩余量，向輸出控制部分14輸出例如控制發電部分12中電能產生量的工作控制信號，調整提供給發電部分12的發電燃料FL量，從而在發電燃料FL的剩余量降低時被減少，并控制發電部分12產生的負載驅動電能(基本上是提供給裝置DVC的供電電能的電壓)隨時間逐漸變化(降低)。
隨后，控制器CNT能夠在剩余量信息信號或供電電能電壓中的變化的基礎上，精確掌握電源系統中發電燃料的剩余量或能夠驅動裝置DVC的假定時間，并向用戶通知要求更換電源系統或補充發電燃料的信息。因此，例如，向裝置的用戶通知電池剩余量的功能能夠在電源輸出電壓或電池剩余量的基礎上極好地被操作，從而實現與應用通用化學電池作為裝置的工作電能的情況基本相當的使用構造。
在該穩定工作中，當工作控制部分13在圖52所示的供電電能(發電部分12產生的負載驅動電能)反饋控制期間，經剩余量檢測裝置18檢測到剩余量錯誤例如發電燃料FL剩余量中的突然下降時，工作控制部分13切斷向發電部分12的發電燃料的提供，并通過向輸出控制部分14輸出停止發電部分12中電能產生的工作控制信號作為發電工作信息，來停止發電部分12的發電工作。此外，工作控制部分13停止促進產生氫的吸熱反應的加熱器的加熱，并在剩余量錯誤或發電部分12中工作停止的基礎上，經終端部分ELx向裝置DVC中的控制器CNT通知不正常停止信號作為發電工作信息。結果，控制器CNT能夠向裝置DVC的用戶通知有關剩余量錯誤引起的工作停止的信息，并要求對發生發電燃料FL從燃料包20F向電源系統301外部泄漏等事件采取適當措施。
現在將在下文中具體說明每塊的結構。

(A)發電模塊10現在將參考圖53對按照本發明適用于電源系統的發電模塊的第五實施例給出說明。這里，相同的參考號表示與第一實施例相當的結構，因此簡化或省略它們的說明。
按照該實施例的發電模塊10G被配置為一般包括子電源部分(第二電源裝置)11，用于通過使用燃料包20G經I/F部分30G提供的發電燃料持續自發地產生預定電能，并將其輸出至少作為控制器CNT的驅動電能(控制器電能)，和作為下述配備在發電模塊10G中的工作控制部分13的工作電能，其中CNT包括在與電源系統301連接的裝置DVC中，并控制驅動負載LD(裝置DVC的具有各種功能的部件或模塊)；工作控制部分13，使用子電源部分11提供的電能工作，并控制整個電源系統301的工作狀態。
發電部分(第一電源裝置)12，通過使用燃料包20G經I/F部分30G提供的發電燃料或從發電燃料提取的特定燃料成分產生預定電能(第一電能)，并將其輸出至少作為負載驅動電能，用于驅動與電源系統301連接的裝置DVC的各種功能(負載LD)；輸出控制部分14，根據工作控制部分13的工作控制信號，至少控制向發電部分12提供的發電燃料量和/或提供的電能量；啟動控制部分15，根據工作控制部分13的工作控制信號，至少控制發電部分12從而從備用模式轉換到能夠發電的工作模式。按照該實施例的工作控制部分13、輸出控制部分14和啟動控制部分15在本發明中構成系統控制裝置。
發電模塊10G具有這樣的結構，其中，用于檢測燃料包20G中剩余的發電燃料FL量(剩余量)并將它的剩余量檢測信號輸出給工作控制部分13的剩余量檢測裝置18，配備在發電模塊10G、I/F部分30G或燃料包20G的任意一個的內部(這里是發電模塊10G的內部)
即，按照該實施例的電源系統301被配置為能夠將預定電能(負載驅動電能)輸出給與電源系統301連接的裝置DVC，而不依賴于系統以外的燃料提供和控制(除了發電模塊10G、燃料包20G和I/F部分30G)。
<第五實施例中的子電源部分11>
如圖53所示，按照該實施例應用于發電模塊的子電源部分11被配置成通過使用燃料包20G提供的發電燃料FL的物理或化學能，持續自發地產生電源系統301的啟動工作所需的預定電能(第二電能)。另外，該電能大致這樣組成包含在裝置DVC中并控制它的驅動狀態的控制器的驅動電能(控制器電能)；電能E1，作為控制整個發電模塊10G的工作狀態的工作控制部分13和檢測燃料包20G中填充的發電燃料FL剩余量的剩余量檢測裝置18的工作電能被持續提供；和電能E2，在發電模塊10G啟動時至少提供給輸出控制部分14(根據結構可以包括發電部分12)、啟動控制部分15和剩余量檢測裝置18作為啟動電能(電壓/電流)。注意，能夠是剩余量檢測裝置18的工作電能的電能既可以持續提供，也可以配置為在啟動控制部分15啟動發電模塊10G以后提供。
對于子電源部分11的具體結構，例如，能夠極好地應用利用燃料包20G提供的發電燃料FL的電氣化學反應(燃料電池)的結構，或利用涉及催化燃燒反應的熱能(溫差發電)的結構。而且還能夠應用利用動能轉換作用(燃氣渦輪發電)等的結構，通過使用填充在燃料包20G中的發電燃料FL的充氣壓力或通過燃料的蒸氣產生的氣壓來旋轉發電機產生電能；捕獲使用發電燃料FL作為滋養源的微生物從代謝作用(光合作用，吸氣等)產生的電子并直接將其轉換為電能(生物化學發電)的結構；通過利用電磁感應原理，將由發電燃料FL的流體能在充氣壓力或氣壓的基礎上產生的振動能轉換為電能(振動發電)的結構；利用一組電能存儲裝置例如蓄電池(電池充電器)或電容器放電的結構；將執行發電的每個結構產生的電能存儲在電能存儲裝置(例如蓄電池，電容器等)中并釋放出(放電)的結構，等等。
<第五實施例的整體工作>
現在將參考

具有上述結構的電源系統的整體工作。
圖54是示出電源系統示意性工作的流程圖。這里，將在適當參考上述電源系統結構(圖53)的同時給出說明。
如圖54所示，具有上述結構的電源系統301一般被控制執行初始工作(步驟S101和S102)，將燃料包20中填充的發電燃料FL提供給發電模塊10，并持續連續地在子電源部分11中產生和輸出能夠是工作電能和控制器電能的電能(第二電能)；啟動工作(步驟S103-S106)，根據燃料包20中的發電燃料的剩余量和裝置DVC中的負載LD的驅動，將燃料包20中填充的發電燃料FL提供給發電部分12，并產生和輸出能夠是負載驅動電能的電能(第一電能)；穩定工作(步驟S109-S113)，根據發電燃料的剩余量和負載LD的驅動狀態，調整提供給發電部分12的發電燃料FL的量，并執行反饋控制，按照負載LD的驅動狀態產生和輸出電能；和停止工作(步驟S114-S116)，根據負載LD的停止切斷發電燃料FL向發電部分12的提供，并停止電能的產生。結果，能夠實現甚至在現有裝置DVC中適用的電源系統。
(A)第五實施例的初始工作首先，在初始工作中，在發電模塊10和燃料包20經I/F部分30一體化配置的電源系統中，通過在與裝置DVC連接時釋放I/F部分30的燃料饋送通道的關閉狀態，填充在燃料包20中的發電燃料通過燃料饋送通道的毛細現象移動到燃料饋送通道中，并自動提供給發電模塊10的子電源部分11(步驟S101)。在子電源部分11中，至少能夠是工作控制部分13的工作電能和包括在裝置DVC中的控制器CNT的驅動電能(控制器電能)的電能(第二電能)自發地產生并持續連續地輸出(直到電源系統與裝置連接為止，僅輸出能夠是工作控制部分13和剩余量檢測部分18的工作電能的電能)(步驟S102)。
另一方面，在通過將燃料包20經I/F部分30連接到發電模塊10使發電模塊10和燃料包20能夠自由連接和分離的這種方式配置的電源系統中，配備給燃料包20的燃料防漏裝置的防漏功能被釋放，并且填充在燃料包20中的發電燃料通過燃料饋送通道的毛細現象移動到燃料饋送通道中，并自動提供給發電模塊10的子電源部分11(步驟S101)。在子電源部分11中，能夠至少是工作電能和控制器電能的電能(第二電能)自發地產生并持續連續地輸出(直到電源系統與裝置連接為止，僅輸出能夠是工作控制部分13和剩余量檢測部分18的工作電能的電能)(步驟S102)。
結果，發電模塊10的工作控制部分13和剩余量檢測部分16開始運轉并監視裝置DVC的負載驅動信息和剩余量檢測部分16的剩余量檢測信號。另外，當電源系統與裝置DVC連接時，子電源部分11產生的部分電能提供給包含在裝置DVC中的控制器CNT作為控制器電能，并且控制器CNT被驅動來控制裝置DVC的負載LD的驅動。而且，驅動狀態作為負載驅動信息通知給電源系統301(發電模塊10)的工作控制部分13。
(B)第五實施例的啟動工作隨后，在啟動工作中，當裝置DVC的用戶等執行驅動負載LD的操作時，向發電模塊10的工作控制部分13請求提供能夠是負載驅動電能的電能(第一電能)的電能提供請求信號從控制器CNT輸出作為負載驅動信息。通過接收經電源系統301的終端部分ELx輸入的表示電壓移位的負載驅動信息(步驟S103)，工作控制部分13在剩余量檢測部分16輸出的剩余量檢測信號的基礎上參考發電燃料FL的剩余量數據，并判斷在發電模塊10的啟動工作以前是否存在具有能夠正常執行啟動工作(步驟S104)的量的發電燃料FL。
這里，當在發電燃料FL的剩余量中檢測到錯誤(例如，當剩余量為零時)，工作控制部分13將有關剩余量中的錯誤的燃料剩余量信息輸出給裝置DVC的控制器CNT，將該錯誤通知給裝置DVC的用戶并停止啟動工作。另一方面，當它確定充足的發電燃料FL保持在燃料包20中時，工作控制部分13向啟動控制部分15輸出開始發電部分12中的發電工作(啟動)的工作控制信號(步驟S105)。
在工作控制部分13的工作控制信號的基礎上，通過將子電源部分11產生的一部分電能提供給輸出控制部分14和發電部分12作為啟動電能(步驟S106)，啟動控制部分15經輸出控制部分14將填充在燃料包20中的發電燃料FL提供給發電部分12，并執行操作，產生能夠是負載驅動電能的電能(第一電能)和將其輸出給裝置DVC(負載LD)(步驟S107)。結果，通過接收發電燃料，發電部分12響應驅動裝置DVC中負載LD的請求而自動啟動，并且由預定輸出電壓組成的負載驅動電能被提供。因此，負載LD能夠被極好地驅動，同時實現了基本等于通用化學電池特性的電能特性。
在該啟動工作中，工作控制部分13可以配置為監視發電部分12產生和提供給裝置DVC的電能(負載驅動電能)電壓中的變化，作為負載驅動信息之一，并將表示達到預定電壓的啟動結束信號輸出給裝置DVC的控制器CNT。從而，在負載驅動電能的電壓值基礎上，本發明也能夠極好地作為電源應用于具有控制負載LD驅動狀態的結構的裝置DVC。
(C)第五實施例的穩定工作然后，在上述啟動工作以后的穩定工作中，對于負載驅動電能輸出電壓的整體控制(隨時間的電壓控制)，直到工作控制部分13根據例如負載LD的停止轉換到下述停止工作為止，工作控制部分13持續或定期地檢測剩余量檢測部分16的剩余量檢測信號并監視發電燃料FL的剩余量數據(步驟S109)；參考預定的相關性表，其中發電燃料的剩余量和輸出電壓之間的相關性根據剩余量數據確定(步驟S110)；并向輸出控制部分14輸出工作控制信號，用于控制發電部分12中產生的電能量(發電量)按照預定輸出電壓特性變化(步驟S111)。
這里，通過參考相關性表，工作控制部分13輸出工作控制信號，控制發電模塊10輸出的負載驅動電能的輸出電壓變化，同時表現出輸出電壓特性等于例如一種通用化學電池(例如，錳電池，堿性電池，紐扣型堿性電池，硬幣形鋰電池等)中電壓隨時間變化的傾向。此時，工作控制部分13向包括在裝置DVC中的控制器CNT輸出能夠輸出電能的實際剩余量數據本身或剩余量比例或估計的剩余時間，作為燃料剩余量信息。
在工作控制部分13的工作控制信號的基礎上，輸出控制部分14調整提供給發電部分12的發電燃料FL量(步驟S112)，并以這種方式進行控制，從而提供給裝置DVC的負載驅動電能的輸出電壓能夠被設置為按照輸出電壓特性的電壓(步驟S113)。結果，由于電源系統301提供給裝置DVC的負載驅動電能的輸出電壓表現出等于通用化學電池的隨時間變化的傾向，所以現有包括在裝置DVC中的控制器CNT所具有的剩余量通知功能能夠在輸出電壓或燃料剩余量信息的基礎上極好地工作，并且裝置DVC的用戶能夠定期或連續獲悉電池的剩余量或負載能夠被驅動的估計時間。
此外，對于負載驅動電能輸出電壓的局部控制(個別電壓控制)，除了上述整體控制以外，工作控制部分13可以接收發電部分12提供給裝置DVC的負載驅動電能輸出電壓中的變化作為負載驅動信息，并向輸出控制部分14輸出工作控制信號，控制發電部分12中產生的電能量(發電量)以這種方式增加或減少，其中負載驅動電能的輸出電壓能夠設置在預定電壓范圍內(按照上述通用化學電池中輸出電壓特性變化的輸出電壓的波動允許范圍)。結果，在工作控制部分13的工作控制信號的基礎上，輸出控制部分14調整提供給發電部分12的發電燃料FL量，并且反饋控制被執行，從而提供給裝置DVC的負載驅動電能的輸出電壓能夠被設置在上述電壓范圍內。因此，即使負載驅動電能電壓因裝置DVC側的負載LD的驅動狀態(負載狀態)中的變化而變化，也能夠按照裝置DVC(負載LD)隨負載LD的驅動而變化的電能消耗來提供電能。
此外，如果負載LD的驅動狀態被裝置DVC的控制器CNT掌握，并且提供按照在電源系統側的驅動狀態請求提供電能的功能，作為進一步的負載驅動電能輸出電壓的局部控制，工作控制部分13可以從控制器CNT接收電能變化請求信號作為負載驅動信息，并向輸出控制部分14輸出工作控制信號，將發電部分12中產生的電能設置為按照請求的輸出電壓。結果，在工作控制部分13的工作控制信號的基礎上，輸出控制部分14調整提供給發電部分12的發電燃料FL量，該控制以這種方式執行，其中提供給裝置DVC的負載驅動電能的輸出電壓能夠被設置為按照請求的電壓，并且適當的電能能夠按照裝置DVC側的負載LD的驅動狀態(負載狀態)提供。因此，涉及負載LD驅動狀態中的變化的負載驅動電能電壓中的變化能夠被相當大地抑制，并且裝置DVC中工作錯誤的發生能夠被降低。
這里，將對上述應用于負載驅動電能輸出電壓的整體控制的輸出電壓特性給出詳細說明。
圖55是示出按照該實施例的電源系統輸出電壓中隨時間的變化的特性圖。這里，在適當參考上述電源系統的結構(圖53)的同時，將對通用化學電池和現有技術的燃料電池之間電動勢特性(輸出電壓特性；參見圖76和77)的比較給出說明。
如圖55所示，對于按照該實施例的電源系統中的輸出電壓特性(為了便于說明，將寫作“第一輸出電壓特性Sa”)，例如，輸出電壓被控制而表現出與涉及圖76所示通用化學電池中放電輸出電壓隨時間變化的傾向(電動勢特性Sp)基本相當的變化傾向。即，至少由輸出控制部分14提供給發電部分12的發電燃料FL的量被控制(設置為減少)，從而發電模塊20的發電部分12中的發電狀態能夠按照涉及放電的逝去時間(換句話說，燃料包20中的液體燃料的剩余量)來減弱。
詳細地，對于按照該實施例控制輸出電壓的方法，如上所述，燃料包20中剩余的發電燃料FL量首先由剩余量檢測部分16檢測，并且它的剩余量檢測信號被持續(連續)或定期輸入給工作控制部分13。但是這里，發電燃料FL的剩余量按照涉及發電部分12中電能產生的逝去時間而減少，并且因此發電燃料FL的剩余量和逝去時間具有緊密的相關性。
另一方面，工作控制部分13配備有具有第一輸出電壓特性Sa的相關性表，通過它，發電燃料FL的剩余量和輸出電壓之間的相關性被唯一地確定，從而對應于涉及圖76事先所示的通用化學電池(錳電池，堿性電池，紐扣型堿性電池，硬幣形鋰電池等)中放電的輸出電壓隨時間變化的傾向。結果，工作控制部分13將通過剩余量檢測信號獲得的發電燃料FL的剩余量與涉及放電的逝去時間相關聯，在圖55所示的特性曲線(第一輸出電壓特性Sa)的基礎上唯一地確定輸出電壓，并執行調整從而將其量與該輸出電壓對應的發電燃料FL提供給發電部分12。這里，唯一定義液體燃料剩余量和輸出電壓之間的相關性是指輸出電壓值或輸出電能值對應于發電燃料FL的剩余量的關系如圖4所示一一對應，并且不限于表現為由圖55中的特性曲線所示的曲線表示的變化傾向關系，而可以是以基本直線的形式變化的關系。
此外，對于通用化學電池的輸出，由于輸出電壓隨時間的移位變化依賴于每個例如D到AAAA型電池或硬幣形電池的容量，所以按照該實施例的電源系統的形狀和尺寸可以依照下面將說明的通用化學電池的標準而與通用化學電池的形狀和尺寸一致，并且工作控制部分13的相關性表(輸出電壓特性)可以以這種方式設置，其中按照發電燃料FL剩余量的輸出電壓和按照同類化學電池剩余使用期限的輸出電壓一致或相近或相似。因此，例如，按照本發明的D型燃料電源系統輸出電壓隨時間變化的軌跡被設置得符合各種化學電池的任意一種，諸如按照JIS的D型錳電池，的電動勢中衰減的輸出電壓隨時間變化的軌跡，或沿時間軸增大或減少。
即，如上所述，雖然發電燃料FL的剩余量和逝去時間具有緊密的相關性，但是該相關性不必符合通用化學電池的電池剩余量和充電時的逝去時間之間的關系。即，在應用燃料電池等作為發電部分12結構的情況中，由于具有能量轉換效率比通用化學電池高的特性，電壓可以在比通用化學電池中電壓隨時間變化傾向所相應的第一輸出電壓特性Sa更長的時間單位中變化(降低)，例如圖55中第二輸出電壓特性所示。
詳細地，在第一輸出電壓特性Sa中，假定工作保證電壓范圍的下限是電壓V0，并且到達電壓V0所需的時間是T0，時間T0的1/2的時間，即剩余使用期限變為一半時的時間被確定為T0.5，并且此時的電壓被確定為V0.5。這里，預先設置為當包括在裝置DVC中的控制器CNT檢測到電源系統的輸出電壓已經達到電壓V0時剩余量通知Ia被執行。
另一方面，在第二輸出電壓特性Sb中，假設發電燃料FL的剩余量基本為零時的電壓被設置為基本等于化學電池的電壓V0，并且到達電壓V0所需的時間是T0’，時間T0’的1/2的時間，即剩余使用期限變為一半時的時間被確定為T0.5’，并且此時的電壓被設置為等于化學電池的電壓V0.5。
即，由輸出控制部分14設置的要提供的發電燃料FL的量或要提供的氧或空氣的量以這種方式控制，其中當填充在燃料包20中的發電燃料FL的剩余量變為一半時，發電模塊10輸出的電壓等于通用化學電池工作保證電壓范圍中的電動勢剩余量變為一半時的電壓，并且發電燃料FL的剩余量基本為零時的電壓等于通用化學電池工作保證電壓范圍中的電動勢剩余量基本為零時的電壓。
如上所述，在按照該實施例的電源系統作為裝置DVC的電源應用的情況中，當根據發電燃料FL的剩余量唯一確定的輸出電壓達到低于裝置DVC的工作保證電壓范圍的電壓時，不管涉及放電的逝去時間如何，要求電池替換或裝料的剩余量通知Ib被裝置DVC執行，并且該定時不必符合使用通用化學電池時的剩余量通知Ia的定時。
因此，按照該實施例的電源系統的使用期限T0’(隨發電燃料FL的減少輸出電壓變得低于裝置DVC工作保證電壓范圍的下限的時間點)不必符合通用化學電池的使用期限T0，并且畫出沿時間軸T增大或減少的軌跡的時間-輸出電壓特性就足夠了。順便說一下，剩余量檢測部分16可以檢測詳細劃分的發電燃料FL剩余量，例如在剩余量是33％或25％時，而不是僅將檢測限制在發電燃料FL剩余量變為一半或基本為零時的時間。至少，設置基本符合按照化學電池電動勢剩余量的輸出電壓的輸出電壓就行了。
按照具有這種輸出電壓特性的電源系統，當應用于現有裝置DVC作為工作電能時，由于電源系統的輸出電壓表現出和通用化學電池相當的隨時間變化的傾向，當通過配備在裝置DVC中的控制器CNT檢測該輸出電壓中的變化使現有剩余量通知功能被極好地操作時，電池的剩余量或裝置DVC能夠被驅動的估計時間能夠定期或連續顯示，或者當電壓低于裝置DVC的工作保證電壓范圍時，要求電池替換或裝料的剩余量通知能夠被裝置DVC精確執行。
另外，如將說明的，當按照該實施例的電源系統(發電模塊)通過應用顯微機械加工制造技術、減小尺寸和重量以及配置為具有相當于商業上現有化學電池的外型或尺寸，從而一體化在小空間中時，能夠在外型和電壓特性上實現和商業上現有的化學電池的完全兼容，并且能夠進一步促進在現有電池市場中的普及。結果，由于具有高能量利用效率的諸如燃料電池的電源系統能夠毫無問題地代替在環境關系或能量利用效率中具有許多問題的現有化學電池而被推廣，從而在抑制環境影響的同時能夠有效利用能源。
(D)第五實施例的停止工作隨后，在停止工作中，當工作控制部分13接收有關負載LD停止的負載驅動信息時(步驟S108)，它向輸出控制部分14輸出工作控制信號，用于停止發電部分12中的電能的產生(步驟S114)。在工作控制部分13的工作控制信號的基礎上，輸出控制部分14切斷發電燃料FL向發電部分12的提供(步驟S115)，停止發電部分12的工作(步驟S116)并且停止向裝置DVC提供負載驅動電能。
詳細地，即使反饋控制在上述穩定工作中執行，當工作控制部分13連續檢測到提供給裝置DVC的負載驅動電能輸出電壓偏離預定電壓范圍的狀態維持了預定時間的時候，工作控制部分13將輸出電壓錯誤作為負載驅動信息處理，并向輸出控制部分14輸出工作控制信號，用于停止發電部分12中的電能的產生。
即，當裝置DVC的用戶實施停止負載LD的工作時，或當通過例如將電源系統301從裝置DVC移去時負載用完時，即使將負載驅動電能的輸出電壓設置到預定電壓范圍內的反饋控制等在上述穩定工作中執行，輸出電壓也偏離了負載驅動電能的預定電壓范圍。因此，當這種狀態被工作控制部分13連續檢測超過預定時間時，它就確定裝置DVC的負載LD停止或用完，并停止發電部分12中的發電工作。
另外，當負載LD的停止狀態被裝置DVC的控制器CNT掌握，并且提供請求停止向電源系統側提供電能的功能時，工作控制部分13從控制器CNT接收電能停止請求信號作為負載驅動信息，并向輸出控制部分14輸出工作控制信號，停止發電部分12中電能的產生。
結果，由于相對于裝置DVC中的負載LD的停止等，發電燃料FL的提供被切斷，并且發電部分12自動關閉，所以在有效消耗發電燃料FL的同時，能夠實現與通用化學電池基本相當的電能特性。
進一步，當剩余量檢測部分16檢測到剩余量錯誤例如發電燃料FL剩余量的突然減少時，工作控制部分13可以在有關剩余量錯誤的檢測信號的基礎上向輸出控制部分14輸出停止發電部分12中電能產生的工作控制信號，停止發電部分12的發電工作，并將有關剩余量錯誤的信息輸出給包括在裝置DVC中的控制器CNT，從而裝置DVC的用戶能夠獲悉該信息。結果，能夠迅速檢測不正常狀態例如發電燃料FL從燃料包20泄漏到電源系統301之外的發生，并通知裝置DVC的用戶采取適當措施。
如上所述，按照該實施例的電源系統，能夠按照與電源系統連接的負載LD的驅動狀態(負載驅動信息)和發電燃料FL的剩余量，控制能夠是預定驅動電源的電能的提供，電能的停止和產生的電能量的調整，而不從電源系統外部接收燃料等的提供。因此，在實現基本等于通用化學電池的電特性的同時，能夠提供對環境負擔少但具有很高能量轉換效率的電源系統。從而，代替在環境關系或能量利用效率中具有許多問題的現有化學電池，按照該實施例的電源系統能夠毫無問題地在現有電池市場中推廣。順便說一下，雖然在該實施例中輸出電壓是按照發電燃料FL的剩余量變化，但是本發明不限于此，而可以是輸出電流值變化。
現在將參考相應附圖對按照本發明應用于電源系統的發電模塊的第六實施例給出說明。
圖56是示出按照本發明應用于電源系統的發電模塊第六實施例的框圖。這里，相同的參考號表示與上述第五實施例相當的結構，因此簡化或省略它們的說明。
在按照上述第五實施例的發電模塊10G中，已經對子電源部分11中利用的發電燃料FL直接釋放到電源系統301以外作為廢氣或被下述副產品收集裝置收集的結構給出說明。但是在按照該實施例的發電模塊10H中，當子電源部分11中的發電工作不包括發電燃料FL成分的變化時，或者即使當包括成分的變化也包含特定燃料成分時，子電源部分11中使用的發電燃料FL被再利用作為發電部分12中的發電燃料，或在提取特定燃料成分以后再利用。
詳細地，如圖56所示，按照該實施例的發電模塊10H包括子電源部分11；發電部分12；工作控制部分13；輸出控制部分14；啟動控制部分15；剩余量檢測部分16，它們都具有類似上述第五實施例的結構和功能(參見圖53)，并且，特別地，它被配置為在子電源部分11中產生電能所使用的全部或部分發電燃料(廢氣)能夠經輸出控制部分14提供給發電部分12，而不釋放到發電模塊10H之外。
應用于該實施例的子電源部分11具有能夠產生和輸出預定電能(第二電能)而不消耗和轉換燃料包20G經I/F部分30G提供的發電燃料FL的燃料成分(例如，在上述第一實施例中的第二、第三、第五或第七結構示例中說明的發電裝置)的結構，或者即使發電燃料FL的燃料成分被消耗和轉換，產生的廢氣也包含能夠用于發電部分12中的發電工作的燃料成分(例如，在上述第一實施例中的第四或第六結構示例中說明的的發電裝置)的結構。
進一步，在應用上述第一實施例中的第一至第六結構示例所示的發電裝置作為發電部分12的情況中，對于燃料包20G中填充的發電燃料FL，應用了具有可燃性或燃燒性的燃料物質，例如，象甲醇、乙醇或丁醇這樣的醇基液體燃料，或象二甲醚、異丁烷這樣的由氫碳化物組成的液化燃料，或象氫氣這樣的氣體燃料。
當在預定填充條件(溫度，壓力等)下被填充在燃料包20G中時，液體燃料或液化燃料是液體。如果該燃料在提供給子電源部分11時轉變到預定環境條件例如常溫或常壓，它被蒸發變為高壓燃氣。而且，當氣體燃料以用預定壓力壓縮的狀態填充到燃料包20G中并提供給子電源部分11時，它根據填充壓力變為高壓燃氣。因此，用這樣的發電燃料FL，例如，通過在子電源部分11中使用燃氣的壓能產生電能(第二電能)以后，使用子電源部分11的廢氣通過電氣化學反應、燃燒反應等，能夠在發電部分12中產生電能(第一電能)。
現在將參考

按照本發明應用于電源系統的發電模塊的第七實施例。
圖57是示出按照本發明應用于電源系統的發電模塊第七實施例的框圖。這里，相同的參考號表示與第一實施例相當的結構，因此簡化或省略它們的說明。
在按照上述第五和第六實施例的發電模塊10G和10H中，已經對于子電源部分11應用通過使用燃料包20G提供的發電燃料FL持續自發地產生預定電能(第二電能)的結構的情況給出了說明。但是在按照該實施例的發電模塊中，子電源部分具有不使用燃料包20G中填充的發電燃料FL而持續自發地產生預定電能的結構。
詳細地，如圖57所示，按照該實施例的發電模塊10J包括發電部分12；工作控制部分13；輸出控制部分14；啟動控制部分15；剩余量檢測部分16，它們都具有類似上述第五實施例的結構和功能(參見圖53)，并且發電模塊10J還配備有子電源部分11，用于不使用燃料包20中填充的發電燃料FL而持續自發地產生預定電能(第二電能)。
對于子電源部分11的具體結構，能夠極好地應用，在電源系統301周圍環境中的溫差基礎上利用熱電轉換的結構(溫差發電)，在從電源系統301外部進入的光能的基礎上利用光電轉換的結構(光電發電)，等等。
<其它的副產品收集裝置>
現在將參考

按照前述每個實施例適用于電源系統的其它副產品收集裝置。
圖58是示出按照本發明適用于電源系統的副產品收集裝置實施例的框圖。這里，相同的參考號表示與前述每個實施例相當的結構，因此簡化或省略它們的說明。
在上述每個實施例中，當對于發電部分12或子電源部分11(上述每個結構示例所示的發電部分或子電源部分)應用通過使用填充在燃料包20中的發電燃料FL用電氣化學反應或燃燒反應產生預定電能的結構時，除了電能，有時可能還釋放出副產品。由于這種副產品可能包含當釋放到自然界時能夠引起環境污染的物質，或者在有些情況中能夠是電源系統所連接裝置故障的因素的物質，所以最好應用配備有下述副產品收集裝置的結構，因為這種副產品的釋放必須盡可能地抑制。
例如，如圖58所示，按照本發明適用于電源系統的副產品收集裝置具有這樣的結構，其中，收集在發電部分12中產生電能時產生的所有或部分副產品成分的分離收集部分17配備在具有類似前述每個實施例的結構和功能的發電模塊10K、燃料包20K和I/F部分30K中，例如在該示例中是在發電模塊10K中，并且固定地保持收集的副產品的收集保持部分21配備在燃料包20K中。順便說一下，這里，雖然將僅對發電部分12中產生的副產品被收集的情況給出說明，但是這樣的結構能夠類似地應用于子電源部分11是不必說的。
分離收集部分17具有前述每個實施例所示的結構。在使用燃料包20K提供的發電燃料FL通過電氣化學反應或燃燒反應，至少向電源系統301所連接的裝置DVC產生能夠是負載驅動電能(電壓/電流)的電能的發電部分12(可以包括子電源部分11)中，分離收集部分17分離發電時產生的副產品或副產品中的特定成分，并經配備給I/F部分30K的副產品收集通道，將其饋送給配備在燃料包20K中的收集保持部分21。
在前述每個結構示例中應用的發電部分12(可以包括子電源部分11)中，對于產生電能時產生的副產品，有水(H2O)，氮氧化物(NOx)，硫氧化物(SOx)等，其全部或部分或者僅特定成分被分離收集部分17收集并饋送給副產品收集通道。順便說一下，如果收集的副產品為液態，通過例如形成副產品收集通道的內徑能夠連續變化，能夠利用毛細現象從而自動將副產品從分離收集部分17饋送給收集保持部分21。
收集保持部分21被配備在燃料包20K的內部或其內部的一部分。收集保持部分21配置為能夠僅在燃料包20K和發電模塊10K連接時饋送和保持分離收集部分17收集的副產品。即，在燃料包20K能夠與發電模塊10K自由連接和分離的電源系統中，當燃料包20K從發電模塊10K分離時，收集和保持的副產品或特定成分被固定地或不可逆地保持在收集保持部分21中，從而不會泄漏或釋放到燃料包20K以外。
如上所述，當水(H2O)，氮氧化物(NOx)和/或硫氧化物(SOx)因發電部分12中的發電而產生作為副產品時，由于水(H2O)在常溫常壓下是液態，水能夠極好地經副產品收集通道饋送給收集保持部分21。但是，在汽化點一般低于常溫常壓并且是氣態的副產品例如氮氧化物(NOx)或硫氧化物(SOx)的情況中，它的立方體積可能變得過大并超出收集保持部分21的預置容量。因此，能夠采用這樣的結構，其中通過增加分離收集部分17和收集保持部分21中的氣壓，收集的副產品被液化并且立方體積減少，從而副產品能夠保持在收集保持部分21中。
因此，對于收集保持部分21的具體結構，能夠極好地應用能夠不可逆地吸收、吸收并固定、和固定收集的副產品或特定成分的結構，例如吸收聚合物裝在收集保持部分21中的結構，或配備有收集材料防漏裝置的結構，例如通過收集保持部分21的內壓或例如彈簧的物理壓力等關閉的控制閥，類似配備在上述燃料包20的燃料防漏裝置。
在配備具有這種結構的副產品收集裝置的電源系統中，當圖26所示的這種燃料轉化型燃料電池應用于發電部分12時，通過燃料轉化部分210a中的蒸氣轉化反應、水轉換反應和選定氧化反應(化學方程式(1)-(3))與氫氣(H2)一起產生的二氧化碳(CO2)，和通過電氣化學反應(化學方程式(6)和(7))與電能(第一電能)的產生一起生成的水(H2O)，從發電部分12釋放出作為副產品。但是，由于二氧化碳(CO2)對裝置沒有任何影響，所以它被釋放到電源系統以外作為非收集物質，而另一方面，水(H2O)等被分離收集部分17收集，通過利用毛細現象等，經副產品收集通道提供給燃料包20K中的收集保持部分21，并不可逆地保持在收集保持部分21中。這里，由于發電部分12(燃料電池部分)中的電氣化學反應(化學方程式(2)和(3))在約60-80℃的溫度下進行，發電部分12中產生的水(H2O)以基本水蒸氣(氣體)的狀態排出。因此，通過例如冷卻發電部分12釋放的水蒸氣或通過應用壓力，分離收集部分17僅液化水(H2O)成分并從其它氣體成分中分離它，從而收集該成分。
順便說一下，在該實施例中，已經對燃料轉化型燃料電池作為發電部分12的結構來應用并且甲醇(CH3OH)作為發電燃料來應用的情況給出了說明。因此，當涉及發電的大部分副產品是水(H2O)并且還有少量的二氧化碳(CO2)排出到電源系統以外時，分離收集部分17中的特定成分(即，水)的分離和收集能夠相對容易地實現。但是，當除了甲醇以外的物質作為發電燃料應用時，或當除了燃料電池以外的結構作為發電部分12應用時，相對大量的二氧化碳(CO2)、氮氧化物(NOx)、硫氧化物(SOx)等有時可能和水(H2O)一起產生。
在這種情況中，在通過上述分離方法從分離收集部分17中大量產生的其它特定氣體成分(二氧化碳等)分離出例如作為液體的水以后，它們可以一起或分別保持在單個或多個配備在燃料包20E中的收集保持部分21中。
如上所述，按照應用該實施例的副產品收集裝置的電源系統，由于能夠通過在配備在燃料包20E中的收集保持部分21中不可逆地保持由發電模塊10E產生電能時產生的副產品的至少一個成分來抑制副產品向電源系統以外的釋放或泄漏，所以能夠防止副產品(例如，水)引起的裝置的故障或退化。而且，通過收集其中保持副產品的燃料包20E，副產品能夠由不對自然環境造成負擔的方法適當處理，從而防止副產品(例如，二氧化碳)引起的自然環境的污染或全球變暖。
上述分離收集方法收集的副產品通過參考圖48A-48C說明的保持操作被不可逆地保持在收集保持部分。
<燃料穩定裝置>
現在將參考附圖對按照前述每個實施例適用于電源系統的燃料穩定裝置給出說明。
圖59是示出按照本發明適用于電源系統的燃料穩定裝置實施例的框圖。這里，相同的參考號表示與前述每個實施例相當的結構，因此簡化或省略它們的說明。
如圖59所示，在具有類似上述每個實施例的結構和功能的發電模塊10L、燃料包20L和I/F部分30L中，按照本發明適用于電源系統的燃料穩定裝置具有這樣的結構，其中供給控制閥25，用于檢測填充在燃料包20L中的發電燃料FL的填充狀態(溫度，壓力等)，并在填充狀態超出預定門限值時停止燃料包20L中的發電燃料FL向發電模塊10L(子電源部分11和發電部分12)的供給；和壓力控制閥26，用于檢測燃料包20L中的發電燃料FL的填充狀態(溫度，壓力等)，并將填充狀態控制到預定穩定狀態，它們被配備在I/F部分30L和燃料包20L的任意一個中(在該實施例中是燃料包20L)。
當填充在燃料包20L中的發電燃料FL的溫度增加到超出預定門限值時，供給控制閥25自動起動，并切斷發電燃料FL向燃料饋送通道的提供。具體地，能夠極好地應用當燃料包20L中的壓力隨發電燃料FL溫度的增加而增加時關閉的控制閥。
進一步，當燃料包20L中的壓力隨燃料包20L中填充的發電燃料FL溫度的增加而增加到超出預定門限值時，壓力控制閥26自動起動，并減少燃料包20L中的壓力。具體地，能夠極好地應用當燃料包20L中的壓力增加時打開的壓力釋放閥(釋放閥)。
結果，例如對于和裝置DVC連接的電源系統，當燃料包20L中的溫度或壓力因例如涉及發電模塊10L中電能產生或驅動裝置的負載的生熱而增加時，停止提供發電燃料FL的工作或釋放壓力的工作被自動執行，從而穩定了發電燃料FL的填充狀態。
然后，在上述電源系統的整體工作中(參見圖54)，當執行啟動電源系統的工作時，工作控制部分13事先參考供給控制閥25的工作狀態，即，燃料包20L的發電燃料FL的提供狀態，判斷發電燃料FL是否被正常提供，然后執行上述工作。這里，當檢測到發電燃料FL的提供切斷時，不管上述燃料穩定裝置(特別是壓力控制閥26)穩定發電燃料FL的填充狀態的工作如何，工作控制部分13向包括在裝置DVC中的控制器CNT輸出有關發電燃料FL填充錯誤的信息，并向裝置DVC的用戶通知該錯誤。
此外，在上述電源系統的整體工作中(參見圖54)，當繼續電源系統的穩定工作(反饋控制)時，工作控制部分13繼續參考供給控制閥25的工作狀態，即，燃料包20L的發電燃料FL的提供狀態。然后，當檢測到發電燃料FL的提供切斷時，或接收到裝置DVC的負載驅動電能的突然下降作為負載驅動信息時，不管上述燃料穩定裝置(特別是壓力控制閥26)的穩定工作如何，工作控制部分13向包括在裝置DVC中的控制器CNT輸出有關發電燃料FL填充錯誤的信息，并向裝置DVC的用戶通知該錯誤。
結果，能夠提供具有高可靠性的電源系統，它迅速檢測因燃料包20L的發電燃料FL的填充條件(溫度，壓力等)的錯誤、發電模塊10L中的工作錯誤(例如，輸出電壓缺陷)或發電燃料FL從燃料包20L向電源系統301以外的泄漏而引起的發電燃料FL劣化的發生，并保證具有燃燒性的發電燃料FL的安全。
現在將參考附圖對按照上述每個實施例適用于電源系統的其它燃料穩定裝置給出說明。
圖60是示出按照本發明適用于電源系統的燃料穩定裝置一個實施例的框圖。此外，圖61是示出按照該實施例的電源系統啟動工作狀態的圖，而圖62是示出按照該實施例的電源系統停止工作狀態的圖。這里，類似上述第二至第四實施例，雖然將對預定信息在電源系統和電源系統所連接的裝置之間通知的情況給出說明，但是也能夠應用任何特定通知不在電源系統和裝置之間執行的結構(連同第一實施例說明的結構)。此外，相同的參考號表示與前述每個實施例相當的部分，因此簡化或省略它們的說明。
如圖60所示，在具有和上述每個實施例相當的結構和功能的發電模塊10M、燃料包20L和I/F部分30L中，按照本發明適用于電源系統的燃料穩定裝置具有這樣的結構，其中供給控制閥25，用于檢測填充在燃料包20L中的發電燃料FL的填充狀態(溫度，壓力等)，并在填充狀態超出預定門限值時停止發電燃料FL從燃料包20L向發電模塊10M(子電源部分11和發電部分12)的提供；和壓力控制閥26，用于檢測燃料包20L中的發電燃料FL的填充狀態(溫度，壓力等)，并將填充狀態控制到預定穩定狀態，它們被配備在I/F部分30L和燃料包20L的任意一個中(在該示例中是燃料包20L)。
當填充在燃料包20L中的發電燃料FL的溫度增加到超出預定門限值時，供給控制閥25自動起動，并切斷發電燃料FL向燃料饋送通道的提供。具體地，能夠極好地應用當燃料包20L中的壓力隨發電燃料FL溫度的增加而增加時關閉的止回閥。
當燃料包20L中的壓力隨燃料包20L中填充的發電燃料FL溫度的增加而增加到超出預定門限值時，壓力控制閥26自動起動，并減少燃料包20L中的壓力。具體地，能夠極好地應用當燃料包20L中的壓力增加時打開的壓力釋放閥(釋放閥)。
結果，例如對于和裝置DVC連接的電源系統，當燃料包20L中的溫度或壓力因例如涉及發電模塊10M中電能產生或驅動裝置的負載的生熱而增加時，停止提供發電燃料FL的工作或釋放壓力的工作被自動執行，從而自發地穩定了發電燃料FL的填充狀態。
在具有這種結構的電源系統中，基本上能夠應用和上述第二實施例相當的工作控制(包括第一實施例中的工作控制被并列地充分執行的情況)。除此以外，還能夠應用下列該實施例特有的工作控制。
在連同第一或第二實施例說明的整體工作中的啟動工作中(參見圖27和34)，當工作控制部分13經電壓監視部分16檢測供電電能電壓中的變化時，或當工作控制部分13接收請求電能提供的裝置DVC中所包含的控制器CNT通知的負載驅動信息時，工作控制部分13參考供給供給控制閥25的工作狀態，即，在向啟動控制部分15輸出啟動發電部分12的工作控制信號的工作以前燃料包20L的發電燃料FL的提供狀態(步驟S104或S204)，并判斷發電燃料FL的填充狀態是否正常(或發電燃料是否能夠提供給發電部分12)。
在供給控制閥25的工作狀態的基礎上，當工作控制部分13確定發電燃料FL的填充狀態正常并且發電燃料能夠提供給發電部分12時，工作控制部分13執行連同上述第一或第二實施例說明的啟動工作(步驟S104-S106或S204-S206)，通過發電部分12產生負載驅動電能，并將預定供給電能提供給裝置DVC。
如圖61所示，在供給控制閥25的工作狀態的基礎上，當工作控制部分13確定發電燃料FL的填充狀態不正常并且發電燃料向發電部分12的提供被切斷時(當檢測到填充錯誤時)，它在填充錯誤的基礎上經終端部分ELx向裝置DVC中的控制器CNT通知啟動錯誤信號，作為發電工作信息。
在連同第一或第二實施例說明的整體工作中的穩定工作中(參見圖27和34)，在對電源系統的反饋控制期間，工作控制部分13繼續監視供給控制閥25的工作狀態。然后，當工作控制部分13檢測到發電燃料FL的填充狀態的錯誤時，不管穩定燃料包20L中的發電燃料FL的填充狀態的壓力控制閥26的壓力釋放工作(穩定工作)如何，通過向輸出控制部分14輸出停止發電部分12中電能產生的工作控制信號，它切斷發電燃料向發電部分12的提供，并停止發電部分12的發電工作。而且，工作控制部分13停止促進生成氫的吸熱反映的加熱器的加熱，并在填充錯誤或發電部分12工作關閉的基礎上經終端部分ELx向裝置DVC中的控制器CNT通知錯誤停止信號，作為發電工作信息。
結果，能夠防止例如因燃料包20L中發電燃料FL的填充條件(溫度，壓力等)的錯誤、發電模塊10M中的工作錯誤(例如，供電電能的電壓缺陷)或發電燃料FL從燃料包20L向電源系統301以外的泄漏而引起的發電燃料FL劣化的發生。而且，能夠向裝置DVC的用戶通知有關填充錯誤的信息并要求采取適當措施，例如，裝置使用環境的改善或電源系統的替換。因此能夠提供保證具有燃燒性的發電燃料FL的安全的高可靠性的電源系統。
就副產品收集裝置、剩余量檢測裝置和燃料穩定裝置來說，雖然已經對它們分別應用于前述實施例的情況給出了說明，但是本發明不限于此。它們能夠被適當地選擇并且任意組合的使用能夠被應用，這是不必說的。因此，能夠進一步改善例如按照本發明的電源系統的環境負擔、能量轉換效率、使用構造、安全等。
<外形>
現在將參考

按照本發明適用于電源系統的外形。
圖63A-63F是示出按照本發明適用于電源系統的外型的具體示例的圖，而圖64A-64C是示出按照本發明適用于電源系統的外型以及該形狀與通用化學電池的外型之間對應關系的圖。
在具有上述結構的電源系統中，如圖63A-63F分別示例所示，燃料包20經I/F部分30與發電模塊10連接或這些部件一體化配置的外形被形成為具有和圓形電池41、42和43之一或者具有特定形狀的電池(非圓形電池)44、45和46相當的外形和尺寸，其中圓形電池作為符合JIS或國際標準的通用化學電池而大量使用，非圓形電池也符合這些電池的標準。而且，外形以這種方式配置，其中上述發電模塊10的子電源部分11或發電部分12產生的電能(第一和第二電能)能夠經每個所示電池形狀的正(+)和負(-)電極端輸出。
這里，正電極端附加在發電模塊10的上部，同時負電極端附加在燃料包20上，并且雖然未示出，但是負電極端經配線連接到發電模塊10。另外，可以提供以帶狀圍繞發電模塊10在其側面部分纏繞的終端部分ELx。當電源系統301容納在裝置DVC中時，內部控制器CNT和終端部分ELx相互自動電連接，從而能夠接收負載驅動信息。順便說一下，終端部分ELx與正電極和負電極絕緣是不必說的。
詳細地，燃料包20和發電模塊10相互連接時，例如，應用燃料電池的發電部分具有燃料電池部分210b的燃料電極211與負電極端電連接并且空氣電極212與正電極端電連接的結構。進一步，在例如燃氣發動機或轉子發動機的內和外燃機利用電磁感應等與發電機結合的結構中(參見圖21-23)，或在應用溫差發電機或MHD發電機的發電部分中(參見圖24和25)，提供了每個發電機的輸出端與正電極端和負電極端電連接的結構。
這里，具體地，圓形電池41、42和43被大量使用作為商業上現有的錳干電池、堿性干電池、鎳鎘電池、鋰電池等，并且具有以下外形，例如許多裝置能夠處理的柱形(柱形圖63A)，腕表等中使用的紐扣型(圖63B)，照相機、電子筆記本等中使用的硬幣型(圖63C)，等等。
另一方面，具體地，非圓形電池44、45和46具有以下外形，按照所使用的裝置例如小型照相機或數字靜止照相機的形狀個別設計的特定形狀型(圖63D)，相應于便攜音響裝置或移動電話側面或厚度的減少的棱角型(圖63E)，扁平型(圖63F)等。
順便說一下，如上所述，按照該實施例安裝在電源系統上的發電模塊10的每個結構能夠通過應用現有顯微機械加工制造技術實現為毫米級或微米級的微芯片或者微型裝置。進一步，應用能夠實現高能量利用效率的燃料電池、燃氣輪機等作為發電模塊10的發電部分12，能夠將實現等于(或大于)現有化學電池的電池容量所需的發電燃料量抑制到相對較小的值。
在按照該實施例的電源系統中，能夠極好地實現附圖所示的現有電池形狀。例如，如圖64A和64B所示，能夠提供燃料包20和發電模塊10連接時或它們一體化構成時外尺寸(例如，長度La和直徑Da)變得基本等于圖64C所示的這種通用化學電池47的外形(例如，長度Lp和直徑Dp)的結構。
順便說一下，圖64A-64C只是在概念上示出按照本發明的電源系統連接和分離結構之間的關系(連接關系)和外表形狀，而具體電極結構等沒有考慮。發電模塊10和燃料包20連接和分離結構之間的關系和每個電池形狀應用于按照本發明的電源系統時的電極結構將連同下述實施例詳細說明。
此外，每個示出的外形只是符合日本標準的商業上現有的或者附加給裝置而分發或銷售的化學電池的示例。僅本發明能夠應用的部分結構示例被示出。即，可以采用適用于按照本發明的電源系統的除上述具體示例以外的外形。例如，這種外形符合全世界分發或銷售的化學電池或將來將進入實際使用的化學電池的形狀，并且這些外形能夠設計為符合電特性是不必說的。
現在將參考附圖對發電模塊10和燃料包20連接和分離結構之間的關系和以上電池形狀應用于按照本發明的電源系統時的電極結構給出詳細的說明。
(連接和分離結構的第一實施例)圖65A-65D和圖65E-65H是示出從上方、前方、橫向和后方看時按照本發明第一實施例的電源系統的燃料包和保持部分外型的圖。圖66A和66B是示出按照該實施例的電源系統中的發電模塊和燃料包的連接和分離結構的圖。這里，相同的參考號表示與前述每個實施例相當的結構，因此簡化或省略它們的說明。
如圖65A-65D和圖65E-65H所示，按照該實施例的電源系統配置為包括燃料包51(對應于燃料包20)，發電燃料在預定條件下填充其中；和保持部分52，作為發電模塊10和I/F部分30運行，燃料包與其分開處理。這里，當燃料包51是燃料FL填充其中的透明可降解聚合盒體并且不使用時，盒體的外圍用包裝53覆蓋以保護免于降解因素例如細菌的影響。此外，當連接燃料包51時，如將在下面說明的，將包裝53從燃料包51剝去就行了。另外，由于燃料包51是透明盒體并且標記51c被刻畫在上面，所以能夠確定透明燃料的剩余量。
保持部分52配置為一般包括發電部分52a，其中容納了具有等于前述每個實施例的結構的發電模塊10和I/F部分30并且配備了正電極端EL(+)；相對部分52b，配備了負電極部分EL(-)；和連接部分52c，電連接發電部分52a和相對部分52b，并且電連接發電部分52a和負電極端EL(-)。發電部分52a、相對部分52b和連接部分52c圍繞的貫穿空間SP1成為連接燃料包51時的容納位置。保持部分52包括凸起部分52d，在相對部分52b的接觸部分周圍具有彈簧等的彈性并且在中間有孔(參見圖66A)；和副產品收集通道52e，連接凸起部分52d的孔和發電模塊10的副產品供給通道17a。由于標記52h代替燃料包51的標記51c刻畫在保持部分52上，所以能夠確定透明燃料的剩余量。此時，在連接部分52c不透明時，標記52h能夠很容易地直觀確定。
在具有這種結構的電源系統中，如圖66A所示，相對于發電部分52a、相對部分52b和連接部分52c構成的空間SP1，向其提供燃料包51的燃料供給閥24A的燃料饋送口(一端側)51a與保持部分52接觸并且該接觸點被確定為支撐點，同時使用手指FN1和FN2支撐已經去除包裝53的燃料包51，并且燃料包51的另一端側51b被旋轉推進(圖中的箭頭P9)。結果，如圖66B所示，燃料包51的底部(另一端側)51b與相對部分52b接觸，并且燃料包51容納在空間SP1中。此時，能夠是燃料饋送通道的燃料饋送管52f(圖73)推下其狀態被彈簧固定的燃料供給閥24A，從而釋放燃料包51的防漏功能。而且，填充在燃料包51中的發電燃料FL通過毛細管52g(圖73)和燃料饋送管52f中的表面張力自動運送和提供給發電模塊10。圖66B示出了放入燃料包51和保持部分52的未使用電源系統。在該圖中，盒體的外圍覆蓋了包裝54，用于保護免于降解因素例如細菌的影響。當該電源系統作為裝置等的電源使用時，剝去包裝54就行了。此外，如果對于使用直供型燃料電池等子發電部分11消耗燃料包51的燃料并持續發電，用于提供氧和釋放二氧化碳的孔54a可以配備給發電模塊10附近的包裝54。如果對于使用電容器等子發電部分11不消耗燃料，就不必配備孔54a。
這里，當燃料包51容納在空間SP1中并與保持部分52連接時，電源系統被配置為具有基本等于上述柱形通用化學電池的外形和尺寸(參見圖63A和64C)。另外，此時，燃料包51正常容納在空間SP1中時，最好燃料包51的另一端側51b被適當的力按壓，從而燃料包51的燃料饋送口51a能夠極好地和發電部分52a側上的燃料饋送通道接觸和連接，并且燃料包51的另一端側51b通過使用適當的壓力和相對部分52b的接觸部分接合，從而防止燃料包從保持部分52意外脫落。
詳細地，如圖66A和66B所示，安裝了在燃料包51的另一端側51b上形成的副產品取出閥24B以便收集水等作為副產品的凹下部分和在相對部分52b的接觸部分周圍具有彈簧等的彈性的凸起部分52d之間能夠應用接合結構。此時，當通過凸起部分52d推上時，副產品取出閥24B從關閉狀態變為開啟狀態，并且和副產品收集通道52e連接。因此，從副產品收集通道52e取出的副產品能夠收集到配備在燃料包51中的收集包23中。
結果，如整體工作所述(參見圖27和34)電能(第二電能)自發地在子電源部分11中產生并且工作電能被至少提供給發電模塊10中的工作控制部分13。另外，當按照該實施例的電源系統和預定裝置DVC連接時，子電源部分11產生的部分電能作為驅動電能(控制器電能)經配備給發電部分52a的正電極端EL(+)和配備給相對部分52b的負電極端EL(-)提供給包括在裝置DVC中的控制器CNT(初始工作)。
因此，能夠實現完全兼容的電源系統，能夠象通用化學電池一樣易于處理，具有等于或類似于通用化學電池的外形和尺寸(該實施例中時柱形)，并且能夠提供具有相同或類似電特性的電能。因此，電能能夠作為工作電能類似通用化學電池一樣提供給裝置，例如現有便攜裝置。
特別地，在按照該實施例的電源系統中，當配備有燃料電池的結構應用于發電模塊并且材料例如上述可降解塑料應用于配置為與發電部分52a(發電模塊10)自由連接或分離的燃料包51時，能夠實現高能量利用效率，同時抑制對環境的影響(負擔)。因此，能夠極好地解決例如因現有化學電池的傾倒或垃圾掩埋處理引起的環境關系或者能量利用效率的問題。
另外，按照該實施例的電源系統，由于保持部分52上的容納燃料包51的空間SP1具有帶兩個開口部分的貫穿形狀，所以燃料包51能夠在用手指FN1和FN2夾住燃料包51的相對側部分的同時容易地連接到保持部分52，并且通過從兩個開口部分的另一個推燃料包51，使燃料包51從兩個開口部分的一個推出，從而容易而安全地移去燃料包51。
(連接和分離結構的第二實施例)圖67A-67C是示意性示出從前方、橫向和后方看時按照本發明第二實施例的電源系統的燃料包外型的圖。當燃料包61是燃料FL填充其中的透明可降解聚合盒體并且不使用時，盒體的外圍用包裝63覆蓋以保護免于降解因素例如細菌的影響。此外，當連接燃料包61時，如將在下面說明的，從燃料包61刺穿包裝63就行了。另外，由于燃料包61是透明盒體并且標記61b被刻畫在上面，所以能夠確定透明燃料的剩余量。
圖67D-67G是示意性示出從前方、上方、后方和橫向看時按照本發明的電源系統的保持部分62外型的圖，而圖68A和68B是示出按照該實施例的電源系統中的發電模塊和燃料包的連接和分離結構的圖。
由于標記62d代替燃料包61的標記61b刻畫在作為發電模塊10和I/F部分30運行的保持部分62上，所以能夠確定透明燃料的剩余量。此時，在連接部分62c不透明時，標記62d能夠很容易地直觀確定。這里，和前述每個實施例中相當的結構的說明將簡化或省略。圖68B示出了放置燃料包61和保持部分62的未使用電源系統。電源系統的外圍覆蓋了包裝64，用于保護免于降解因素例如細菌的影響。當該電源系統作為裝置等的電源使用時，刺穿包裝64就行了。此外，如果對于使用直供型燃料電池等子發電部分11消耗燃料包61的燃料并持續產生電能，用于提供氧和排出二氧化碳的孔64a可以配備給發電模塊10附近的包裝64。如果對于使用電容器等子發電部分11不消耗燃料，就不必配備孔64a。
如圖67A-67G所示，按照該實施例的電源系統配置為包括燃料包61，發電燃料在預定條件下填充其中；和保持部分62，配置為燃料包61能夠與其自由連接和分離。這里，由于燃料包61具有和前述每個實施例相當的結構和功能，因此省略它的說明。
保持部分62配置為一般包括發電部分62a，其中容納了發電模塊10并且配備了正電極端EL(+)；相對部分62b，配備了負電極部分EL(-)；和連接部分62c，電連接發電部分62a和相對部分62b，并且電連接發電部分62a和負電極端EL(-)。這里，相對部分62b和連接部分62c圍繞的凹下空間SP2是連接燃料包61時的容納位置。
在具有這種結構的電源系統中，如圖68A所示，當燃料包61裝配在發電部分62a、相對部分62b和連接部分62c構成的空間SP2中(圖中的箭頭P10)同時將去除包裝63的燃料包61的燃料饋送口61a與發電部分62a側上的燃料饋送通道接觸時，燃料包61如圖68B容納在空間SP2中，并且燃料包61的防漏功能被釋放。而且，填充在燃料61中的發電燃料FL經燃料饋送通道提供給包括在發電部分62a中的發電模塊10。
這里，類似上述的第一實施例，當燃料包61容納在空間SP2中并與保持部分62連接時，電源系統被配置為具有基本等于例如上述柱形通用化學電池的外形和尺寸(參見圖63A和64C)。另外，此時，燃料包61正常容納在空間SP2中時，為了防止燃料包61從保持部分62意外脫落，期望提供燃料包61的外形和保持部分62的空間SP2的內部形狀接合的結構。
結果，能夠實現完全兼容的便攜型電源系統，能夠象使用通用化學電池一樣易于處理，并且具有等于或類似于通用化學電池的外形和電特性。進一步，通過適當選擇應用于發電模塊的發電裝置的結構或形成可連接和分離的燃料包的材料，能夠大大抑制對環境的影響，并且能夠解決例如因現有化學電池的傾倒或垃圾掩埋處理引起的環境關系或者能量利用效率的問題。
(連接和分離結構的第三實施例)圖69A-69C是示意性示出從前方、橫向和后方看時按照本發明第三實施例的電源系統的燃料包外型的圖，圖69D-69F是示意性示出從前方、橫向和后方看時按照本發明的電源系統的保持部分外型的圖，和圖70A-70C是示出按照該實施例的電源系統中的發電模塊和燃料包的連接和分離結構的圖。這里，和上述每個實施例相當的結構的說明將被簡化或省略。
如圖69A-69F所示，按照該實施例的電源系統配置為包括透明燃料包71，發電燃料在預定條件下填充其中；和保持部分72，配置為多個燃料包71能夠容納其中。當燃料包71是燃料FL填充其中的透明可降解聚合盒體并且不使用時，盒體的外圍用包裝73覆蓋以保護免于降解因素例如細菌的影響。在連接燃料包71的情況中，如將在下面說明的，從燃料包71刺穿包裝73就行了。由于燃料包71是透明盒體并且標記71 c被刻畫在上面，所以能夠確定透明燃料的剩余量。此外，如果對于使用直供型燃料電池等子發電部分11消耗燃料包71的燃料并持續發電，用于提供氧和處理二氧化碳的孔74a可以配備給發電模塊10附近的包裝74。如果對于使用電容器等子發電部分11不消耗燃料，就不必配備孔74a。
作為發電模塊10和I/F部分30運行的保持部分72配置為一般包括發電部分72a，其中容納了發電模塊10，并且除了同一端面上的正電極端EL(+)和負電極部分EL(-)，還配備了發送/接收負載驅動信息的終端部分ELx；透明容納盒72b，在它自己和發電部分72a之間具有空間SP3；和開/關蓋72c，使燃料包71能夠容納在空間SP3中或從SP3移去，并按壓和固定容納在SP3中的燃料包71。由于標記72d代替燃料包71的標記71c刻畫在容納盒72b上，所以能夠確定透明燃料的剩余量。這里，和前述每個實施例中相當的結構的說明將簡化或省略。
在具有這種結構的電源系統中，如圖70A所示，當保持部分72的開/關蓋72c打開，并且空間SP3的一面側打開時，去除包裝73的多個燃料包71(該實施例中是兩個)沿相同的方向插入，然后開/關蓋72c如圖70B和70C所示關閉。結果，燃料包71被容納在空間SP3中，并且開/關蓋72c推壓燃料包71的另一端側，從而使燃料包71的燃料饋送口71a與發電部分72a側上的燃料饋送通道(I/F部分；未示出)接觸。因此燃料包71的防漏功能被釋放，并且填充在燃料71中的發電燃料FL經燃料饋送通道提供給包括在發電部分72a中的發電模塊10。
這里，當燃料包71容納在空間SP3中并與保持部分72連接時，電源系統被配置為具有基本等于例如上述具有特定形狀的通用化學電池的外形和尺寸。圖70B和70C示出了其中放置燃料包71和保持部分72的未使用電源系統。盒體的外圍用包裝74覆蓋以保護免于降解因素例如細菌的影響。當利用電源系統作為裝置等的電源時，刺穿包裝74就行了。
結果，類似前述每個實施例，能夠實現具有等于或相當于現有化學電池的外形和電特性的完全兼容的便攜型電源系統。而且，通過適當選擇應用于發電模塊的發電裝置的結構或形成可連接和分離燃料包的材料，能夠相當大地抑制對環境的影響，并且能夠極好地解決例如因現有化學電池的傾倒或垃圾掩埋處理引起的環境關系或者能量利用效率的問題。
(連接和分離結構的第四實施例)圖71A-71C是示意性示出從前方、橫向和后方看時按照第四實施例的電源系統的燃料包外型的圖，圖71D-71F是示意性示出從上方、橫向和前方看時按照本發明的電源系統的保持部分外型的圖，和圖72A-72C是示出按照該實施例的電源系統中的發電模塊和燃料包的連接和分離結構的示意圖。
如圖71A-71F所示，按照該實施例的電源系統配置為包括燃料包81，發電燃料在預定條件下填充其中；和保持部分82，構成為能夠在其中容納多個燃料包81。這里，當燃料包81是燃料FL填充其中的透明可降解聚合盒體并且不使用時，盒體的外圍用包裝83覆蓋以保護免于降解因素例如細菌的影響。而且，在連接燃料包81的情況中，如將在下面說明的，從燃料包81刺穿包裝83就行了。進一步，由于燃料包81是透明盒體并且標記81c被刻畫在上面，所以能夠確定透明燃料的剩余量。此外，如果對于使用直供型燃料電池等子發電部分11消耗燃料包81的燃料并持續發電，用于提供氧和排出二氧化碳的孔84a可以配備給發電模塊10附近的包裝84。如果對于使用電容器等子發電部分11不消耗燃料，就不必配備孔84a。
作為發電模塊10和I/F部分30運行的保持部分82配置為一般包括發電部分82a，其中容納了發電模塊10，并且除了正電極端EL(+)和負電極部分EL(-)，還在同一端面上配備了發送/接收負載驅動信息的終端部分ELx；相對部分82b，具有和發電部分82a相對的面；和基底部分82c，連接發電部分82a和相對部分82b。這里，發電部分82a、相對部分82b和基底部分82c圍繞的凹下空間SP4是連接燃料包81時的容納位置。由于標記82d代替燃料包81的標記81c刻畫在保持部分82上，所以能夠確定透明燃料的剩余量。此時，如果基底部分82c不透明，標記82d能夠很容易地直觀確定。
在具有這種結構的電源系統中，如圖72A所示，當燃料包81的燃料饋送口(一端側)81a與發電部分82a側上的燃料饋送通道(I/F部分；未示出)接觸從而接觸部分被確定為支撐點，同時燃料包81的另一端側81b被旋轉推進發電部分82a、相對部分82b和基底部分82c構成的空間SP4(圖中的箭頭P11)時，如圖72B所示，燃料包81的另一端側81b與相對部分82b接觸并固定，并且多個(該實施例中是兩個)燃料包81沿相同的方向容納在空間SP4中。此時，燃料包81的防漏功能被釋放，并且填充在燃料81中的發電燃料FL經燃料饋送通道提供給包括在發電部分82a中的發電模塊10。
這里，當燃料包81容納在空間SP4中并與保持部分82連接時，電源系統被配置為具有基本等于例如上述具有特定形狀的化學電池的外形和尺寸。此外，此時，燃料包81正常容納在空間SP4中時，燃料包81的燃料饋送口81a極好地與發電部分82a側上的燃料饋送通道進行接觸和連接。而且，為了防止燃料包81從保持部分82意外脫落，類似上述第一實施例，燃料包81的另一端側81b和相對部分82b之間的接觸部分被配置為通過適當的推力接合。
結果，能夠實現具有類似前述每個實施例的效果和優點的電源系統。
圖72B和72C示出了其中放置燃料包81和保持部分82的未使用電源系統。盒體的外圍用包裝84覆蓋以保護免于降解因素例如細菌的影響。當利用電源系統作為裝置等的電源時，刺穿包裝84就行了。
順便說一下，具有和保持部分52的燃料饋送管52f相當功能的燃料饋送管被配備給每個保持部分62、72和82，并且和副產品收集通道52e相當的副產品收集通道被配備給上述每個保持部分。
(具體結構示例)現在將參考附圖對應用前述任意實施例(包括每個結構示例)的整個電源系統的具體結構示例給出說明。
圖73是示出按照本發明的整個電源系統的具體結構示例的圖。進一步，圖74是示出應用于該具體結構示例的燃料轉化部分的結構示例的圖，和圖75是示出應用于該具體結構示例的燃料轉化部分的另一結構示例的圖。這里，確定應用燃料直供型燃料電池作為配備給發電模塊的子電源部分11，并且應用燃料轉化型燃料的電池作為發電部分12。此外，適當參考前述每個實施例和每個結構示例，并且相同的參考號表示相當的結構，因此簡化它們的說明。
如圖73所示，按照該具體結構示例的電源系統301具有配置為如圖2所示經I/F部分30相互連接和分離的發電模塊10和燃料包20，并且總體上具有如圖63A或圖64A-64C所示的柱狀外形。此外，這些結構(特別是發電模塊10)通過使用顯微機械加工制造技術等被構成在小空間中，并且該電源系統被配置為具有和通用化學電池相當的外部尺寸。
發電模塊10被配置為一般包括燃料電池部分210b，沿柱形的圓周側面伸展；蒸氣轉化反應器(蒸氣轉化反應部分)210X，在柱形發電模塊10中，具有形成在其中的深度和寬度分別不超過500μm的燃料流動通道和將流動通道中的空間設置到預定溫度的加熱器；水轉換反應器(水轉換反應部分)210Y，具有形成在其中的深度和寬度分別不超過500μm的燃料流動通道和將流動通道中的空間設置到預定溫度的加熱器；選定氧化反應器(選定氧化反應部分)210Z，具有形成在其中的深度和寬度分別不超過500m的燃料流動通道和將流動通道中的空間設置到預定溫度的加熱器；控制芯片90，實現為微芯片并容納在發電模塊10中，并且具有安裝其上的工作控制部分13和啟動控制部分15等；多個氣孔(縫隙)14c，從發電模塊10的圓柱側面貫穿到子電源部分11和發電部分12的空氣電極112和212并取入外部的空氣；分離收集部分17，液化(冷凝)空氣電極112和212側上產生的副產品(例如，水)，分離和收集它；副產品供給通道16a，將部分收集的副產品提供給蒸氣轉化反應部分210X；排氣孔14d，從圓柱的上面貫穿到發電部分12的空氣電極并向發電模塊的外部至少釋放發電部分的燃料電極側上或蒸氣轉化反應部分210X和選定氧化反應部分210Z中產生的副產品(例如，二氧化碳)作為非收集材料；和子電源部分11，雖然未說明。蒸氣轉化反應部分210X和水轉換反應部分210Y利用經副產品供給通道17a提供并且在燃料電池部分210b中產生的水和燃料包51中的燃料FL中的水的至少一個作為反應所需的水。此外，蒸氣轉化反應部分210X、水轉換反應部分210Y和選定氧化反應部分210Z中的每個反應產生的二氧化碳經排氣孔14d釋放到發電模塊10的外部。
類似圖48所示的結構，燃料包20(51、61、71、81)被配置為一般包括燃料填充空間22A，根據需要提供給發電部分12或子電源部分11的發電燃料FL裝滿和填充其中；收集保持空間22B(收集保持部分21)，固定地保持分離收集部分17收集的副產品(水)；燃料供給閥24A(燃料防漏裝置)，在發電模塊10的邊界上并防止發電燃料FL泄漏；和副產品進氣閥24B(收集材料防漏裝置)，防止收集和保持的副產品(收集材料)泄漏。這里，燃料包20由例如上述的可降解塑料形成。
當具有這種結構的燃料包20和發電模塊10和I/F部分30連接時，燃料饋送管52f推下其狀態被彈簧固定的燃料供給閥24A，并且燃料包51的防漏功能被釋放。而且，填充在燃料包51中的發電燃料FL通過毛細管52g和燃料饋送管52f中的表面張力自動運送給發電模塊10。而且，當燃料包20從發電模塊10和I/F部分30移去時，燃料供給閥24A通過彈簧的彈力再次關閉從而能夠防止發電燃料FL泄漏。
I/F部分30被配置為包括燃料饋送通道31，根據需要將填充在燃料包20中的發電燃料FL提供給發電部分12或子電源部分11；和副產品收集通道32，向燃料包20提供在發電部分12或有時在子電源部分11中產生的并由分離收集部分17收集的全部或部分副產品(水)。
順便說一下，雖然未示出，但是燃料包20或I/F部分30可以具有這樣的結構，其中配備有檢測填充在燃料包20中的發電燃料FL剩余量的剩余量檢測裝置或穩定發電燃料的填充狀態的燃料穩定裝置，如圖49和60所示。
按照該具體結構示例應用于電源系統的蒸氣轉化反應部分210X例如如圖74所示配置為包括燃料卸出部分202a；水卸出部分202b；燃料蒸發部分203a；水蒸發部分203b；混合部分203c；轉化反應流動通道204；和氫氣排出部分205，通過使用微加工技術例如半導體制造技術，這些部件的每個被配備成在例如硅的小基片201的一個側面上具有預定的凹槽形狀和預定的平面圖案。蒸氣轉化反應部分210X還包括薄膜加熱器206，它是相應于轉換反應流動通道204形成區域的區域，并且配備在例如小基片201的另一側面上。
燃料卸出部分202a和水卸出部分202b具有液體卸出機構，例如按照預定單位量將能夠是蒸氣轉化反應中的原料的發電燃料和水卸出到流動通道成為液體微粒。因此，由于例如化學方程式(3)所示的蒸氣轉化反應過程的階段根據燃料卸出部分202a和水卸出部分202b中發電燃料或水的卸出量來控制(特別地，下述薄膜加熱器206的熱量也與其緊密相關)，燃料卸出部分202a和水卸出部分202b具有作為上述輸出控制部分14(燃料控制部分14a)中燃料供給量的部分調整功能的結構。
燃料蒸發部分203a；水蒸發部分203b是在蒸發條件例如各發電燃料和水的沸點下加熱的加熱器，執行圖20A所示的蒸發處理，并且通過使發電燃料或水經過加熱處理或減壓處理，蒸發以液體微粒從燃料卸出部分202a和水卸出部分202b卸出的發電燃料或水，從而在混合部分203c中產生由燃氣和水蒸氣獲得的混合氣體。
薄膜加熱器206將混合部分203c中產生的混合氣體導入轉化反應流動通道204，并且在形成而附著在轉化反應流動通道204內壁表面上的銅-錫(Cu-Zn)基催化劑(未示出)和按照轉化反應流動通道204形成的區域提供給轉化反應流動通道204的薄膜加熱器206提供給轉化反應流動通道204的預定熱能的基礎上，來引發圖20A和化學方程式(3)所示的蒸氣轉化反應，從而產生氫氣(H2O)(蒸氣轉化反應處理)。
氫氣排出部分205釋放轉化反應流動通道204中產生的并且包含一氧化碳等的氫氣，經過水轉換反應處理和選定氧化反應部分210Z中的選定氧化反應處理除去一氧化碳(CO)，然后將獲得的氣體提供給構成發電部分12的燃料電池的燃料電極。結果，化學方程式(6)和(7)基礎上的一系列電氣化學反應在發電部分12中生成，從而產生預定電能。
在具有這種結構的電源系統中，例如，當按照上述整體工作(初始工作、啟動工作、穩定工作和停止工作)燃料包20經I/F部分30連接到發電模塊10時，燃料供給閥24A(燃料防漏裝置)的防漏功能被釋放，并且填充在燃料包20的燃料填充空間22A中的發電燃料(例如，甲醇)FL經燃料饋送通道31提供給直接構成子電源系統11的燃料電池的燃料電極，從而產生第二電能。該電能被提供給安裝在控制芯片90上的工作控制部分13作為工作電能，還作為驅動電能提供給電源系統301經未示出的正電極端和負電極端所電連接的裝置DVC(未示出)中包括的控制器CNT。
當工作控制部分13從控制器CNT接收到有關裝置DVC負載LD的驅動狀態的信息時，工作控制部分13向啟動控制部分15輸出工作控制信號，并使用子電源部分11產生的部分電能來加熱蒸氣轉化反應部分210X的薄膜加熱器206。而且，工作控制部分13將預定量的發電燃料和水卸出到蒸氣轉化反應部分210X的轉化反應流動通道204。結果，氫氣(H2)和二氧化碳(CO2)通過化學方程式(3)-(5)所示的蒸氣轉化反應和選定氧化反應產生，并且氫氣(H2)被提供給構成發電部分12的燃料電池的燃料電極，從而產生第一電能。該第一電能被提供給裝置DVC的負載LD作為負載驅動電能。進一步，二氧化碳(CO2)經例如配備在發電模塊10頂面上的排氣孔14d被釋放到發電模塊10(電源系統301)的外部。
發電部分12中的發電工作時產生的副產品(氣體例如水蒸氣)在分離收集部分17中被冷卻和液化。結果，副產品被分離為水和其它的氣體成分，而只有水被收集并經副產品供給通道16a部分地提供給蒸氣轉化反應部分210X。此外，其它的水經副產品收集通道32被不可逆地保持在燃料包20中的收集保持空間22B中。
因此，按照有關該具體結構示例的電源系統301，按照驅動的負載(裝置DVC)的驅動狀態的適當電能(第一電能)能夠自發地輸出，而不從電源系統301的外部接受燃料的再供給，發電功能能夠以高能量轉換效率實現，同時實現和通用化學電池相當的電特性并且易于操作。此外，至少在將燃料包20丟棄到自然界或進行垃圾掩埋處理的情況中，能夠實現對環境負擔小的便攜型電源系統。
在該具體結構示例中，已經對發電部分12、蒸氣轉化反應部分210X等中產生或收集的部分副產品(水)提供給蒸氣轉化反應部分210X再利用的情況給出了說明，在沒有應用該結構的電源系統中，和發電燃料(甲醇等)一起填充在燃料包20中的水被利用并且蒸氣轉化反應在蒸氣轉化反應部分210X中執行。
因此，在通過使用填充的事先混合了水的發電燃料執行發電工作的情況中，如圖75所示，對于蒸氣轉化反應部分210X的結構，能夠應用形成了僅由小基片201的一側面上的燃料卸出部分202、燃料蒸發部分203、轉化反應流動通道204和氫氣排出部分205組成的單流動通道的結構。
如上所述，按照本發明的電源系統能夠通過任意組合前述結構示例中的部件、各實施例中的發電模塊和各實施例中的連接和分離結構來實現。有時，多個子電源部分或發電部分可以并列提供，或者它們的多種類型可以并列提供。由于發電部分的驅動由該結構根據裝置的啟動狀態來控制，發電燃料的浪費能夠被抑制，并且能源利用效率能夠改善。特別地，本發明能夠廣泛地用于應用可移去通用化學電池作為電源的便攜式裝置，例如移動電話、個人數字助理(PDA)、筆記本型個人電腦、數字視頻攝象機、數字靜止照相機等，或者顯示單元，例如液晶元件、電致發光元件等。
權利要求
1.一種向外部裝置提供電能的電源系統，包括燃料填充部分，其中填充了燃料；和發電部分，能夠和所述燃料填充部分連接和分離，并且通過使用所述燃料填充部分提供的所述燃料產生電能。
2.按照權利要求1的電源系統，其中所述電源系統能夠和所述外部裝置自由連接和分離。
3.按照權利要求1的電源系統，其中所述電源系統配備有將電能提供給所述外部裝置的終端。
4.按照權利要求1的電源系統，其中所述燃料填充部分具有由可降解材料組成的可降解部分，該材料能夠轉變為一種或多種構成自然界中的土壤的材料。
5.按照權利要求1的電源系統，其中所述燃料填充部分具有由至少在自然環境中可降解的材料組成的可降解部分。
6.按照權利要求5的電源系統，其中所述可降解部分由能夠通過和自然界中的土壤接觸而降解的材料組成。
7.按照權利要求6的電源系統，其中所述可降解部分由能夠被微生物降解的生物可降解塑料組成。
8.按照權利要求1的電源系統，其中所述發電部分配備有能夠使用所述燃料填充部分提供的所述燃料通過電化學反應產生所述電能的燃料電池。
9.按照權利要求8的電源系統，其中所述燃料電池是燃料轉化型燃料電池，包括轉化所述燃料并提取特定成分的燃料轉化器、對其提供所述特定成分的燃料電極和對其提供氧的空氣電極。
10.按照權利要求9的電源系統，其中所述燃料轉化器配備有蒸氣轉化反應部分、水轉換反應部分和選擇的氧化反應部分中的至少一個。
11.按照權利要求9的電源系統，其中所述燃料轉化器具有深度和寬度分別不超過500μm的流路。
12.按照權利要求9的電源系統，其中所述燃料轉化器具有加熱器。
13.按照權利要求1的電源系統，其中所述發電部分具有保持所述燃料填充部分的保持部分。
14.按照權利要求13的電源系統，其中所述燃料填充部分除了由發電部分的所述保持部分保持的部分以外還具有露出部分，并且能夠通過施加于所述露出部分的物理壓力從所述發電部分取出所述燃料填充部分。
15.按照權利要求13的電源系統，其中所述燃料填充部分除了由發電部分的所述保持部分保持的部分以外還具有露出部分，并且能夠通過施加于所述露出部分的物理壓力連接所述燃料填充部分和所述發電部分。
16.按照權利要求1的電源系統，其中所述燃料填充部分包括燃料饋送裝置，將所述發電燃料饋送到所述發電部分；和副產品接收裝置，至少接收一部分所述發電部分中產生的副產品，和其中所述發電部分包括燃料接收裝置，接收所述燃料填充部分饋送的所述發電燃料；和副產品饋送裝置，至少饋送一部分發電時產生的副產品。
17.按照權利要求16的電源系統，其中，當所述燃料填充部分和所述發電部分相互連接時，燃料填充部分的所述燃料饋送裝置與所述發電部分的所述燃料接收裝置連接，所述發電部分的所述副產品饋送裝置與所述燃料填充部分的所述副產品接收裝置連接。
18.一種具有用于儲存燃料的空間的燃料包，包括燃料盒主體，能夠和通過使用所述燃料發電的發電部分連接和取出，并且具有與所述發電部分連接時從所述發電部分露出的露出部分；和饋送口，用于將所述燃料提供給所述發電部分。
19.按照權利要求18的燃料包，其中所述燃料包能夠通過施加于所述露出部分的物理壓力從所述發電部分取出。
20.按照權利要求18的燃料包，其中所述燃料包能夠通過施加于所述露出部分的物理壓力與所述發電部分連接。
21.按照權利要求18的燃料包，其中所述燃料包配備有用于收集所述發電部分產生的副產品的入口。
22.按照權利要求18的燃料包，其中所述燃料包和所述饋送口的至少一個包括生物可降解塑料。
23.按照權利要求18的燃料包，其中所述燃料盒的至少一部分是透明的。
24.按照權利要求18的燃料包，其中所述燃料盒是配備有用于測量所述燃料量的刻度的并且至少部分透明的盒體。
25.一種具有用于儲存燃料的空間的燃料包，包括盒體，具有將所述燃料排到外部的饋送口，并由生物可降解材料組成。
26.按照權利要求25的燃料包，其中所述燃料包進一步包括保護裝置，用于將生物可降解材料組成的所述盒體的一部分與降解所述部分的降解因素隔離開。
27.按照權利要求26的燃料包，其中所述保護裝置由不被降解因素降解的材料組成，其中該因素降解由生物可降解材料組成的盒體的所述部分。
28.按照權利要求26的燃料包，其中所述保護裝置具有覆蓋由生物可降解材料組成的盒體的所述部分的膜。
29.按照權利要求26的燃料包，其中所述保護裝置能夠從所述盒體除去。
30.一種向負載提供電能的發電機，包括發電模塊，用于從燃料產生所述電能；第一接口，用于使其中具有儲存所述燃料的空間的燃料保持部分能夠與所述發電模塊連接和分離，并用于將所述燃料從所述燃料保持部分取到所述發電模塊中；和第二接口，用于使所述發電模塊能夠與具有所述負載的外部裝置連接和分離，并用于將所述發電模塊產生的電能輸出給所述外部裝置。
31.按照權利要求30的發電機，其中所述發電機進一步包括將所述燃料保持部分中的燃料剩余量信息輸出給所述外部裝置的第三接口。
32.按照權利要求30的發電機，其中所述發電機進一步包括輸入所述負載的驅動信息的第三接口。
33.按照權利要求30的發電機，其中所述第二接口包括正電極端和負電極端。
34.按照權利要求30的發電機，其中能夠是所述燃料保持部分中的所述燃料剩余量標記的刻度被提供給所述發電機。
35.按照權利要求30的發電機，其中所述發電模塊包括燃料電池，該燃料電池具有轉化所述燃料并提取特定成分的燃料轉化器、對其提供特定成分的燃料電極和對其提供氧的空氣電極。
36.按照權利要求35的發電機，其中所述燃料轉化器配備有蒸氣轉化反應部分、水轉換反應部分和選擇的氧化反應部分中的至少一個。
37.按照權利要求35的發電機，其中所述燃料轉化器具有深度和寬度分別不超過500μm的流路和將所述流路中的一空間設置到預定溫度的加熱器。
38.按照權利要求30的發電機，其中所述發電模塊具有電容器。
39.按照權利要求30的發電機，其中所述第一接口具有當所述燃料保持部分和所述發電模塊連接時露出所述燃料保持部分的開口部分。
40.按照權利要求39的發電機，其中所述第一接口被配置為能夠通過施加于所述開口部分的物理壓力從所述發電模塊取出所述燃料填充部分。
41.按照權利要求39的發電機，其中所述第一接口的所述開口部分具有第一開口部分和相對所述第一開口部分的第二開口部分，并且第一接口這樣配置，其中所述燃料填充部分通過應用于所述第一開口部分的物理壓力從所述第二開口部分推出。
42.按照權利要求39的發電機，其中所述第一接口被配置為能夠通過應用于所述開口部分的物理壓力將所述燃料填充部分連接到所述發電模塊。
43.一種用電能驅動的裝置，包括負載，用所述電能運行；和電源系統，能夠和所述裝置自由連接和分離，并將從燃料產生的電能提供給所述負載。
44.按照權利要求43的裝置，其中所述電源系統包括燃料填充部分，其中填充了所述燃料；和發電部分，能夠和所述燃料填充部分自由連接和分離，并且通過使用所述燃料填充部分提供的所述燃料產生所述電能。
45.按照權利要求43的裝置，其中所述裝置具有計算機。
46.按照權利要求43的裝置，其中所述裝置具有顯示單元。
47.一種通過使用燃料發電的發電機，包括發電裝置，通過使用填充在可分離的燃料填充裝置中的所述燃料發電；和控制裝置，通過所述發電裝置產生的電能隨時間改變提供給負載的輸出電壓。
48.按照權利要求47的發電機，其中所述控制裝置根據所述燃料填充裝置中填充的所述燃料的剩余量來控制所述輸出電壓中的變化。
49.按照權利要求47的發電機，其中所述控制裝置進一步具有檢測所述燃料填充裝置中填充的所述燃料剩余量的檢測裝置。
50.按照權利要求47的發電機，其中所述控制裝置在所述燃料填充裝置中填充的所述燃料剩余量減少時控制所述輸出電壓降低。
51.按照權利要求47的發電機，其中所述發電裝置進一步包括能夠用產生的電能充電的電容器。
全文摘要
本發明涉及一種電源系統，尤其是能夠有效使用能源的便攜式電源系統，構成電源系統的燃料包，和由發電機與電源系統驅動的裝置。第一方面，公開了一種向外部裝置提供電能的電源系統，包括燃料填充部分和發電部分，其能夠與燃料填充部分自由連接和移去，并且通過使用從燃料填充部分提供的燃料產生電能。還公開了一種具有用于儲存燃料的空間的燃料包，包括燃料盒主體，能夠和通過使用所述燃料發電的發電部分連接和取出，并且具有與所述發電部分連接時從所述發電部分露出的露出部分；和饋送口，用于將所述燃料提供給所述發電部分。進而公開了一種具有用于儲存燃料的空間的燃料包，包括盒體，具有將所述燃料排到外部的饋送口，并由生物可降解材料組成。
文檔編號H01M8/04GK1511354SQ0180536
公開日2004年7月7日 申請日期2001年12月19日 優先權日2000年12月21日
發明者鹽谷雅治 申請人:卡西歐計算機株式會社