RU2244988C2 - Power supply system that has detachable fuel block and power generation unit, electrical device actuated by power supply system, and biodegradable shell of fuel block used in system - Google Patents
Power supply system that has detachable fuel block and power generation unit, electrical device actuated by power supply system, and biodegradable shell of fuel block used in system Download PDFInfo
- Publication number
- RU2244988C2 RU2244988C2 RU2002125452/09A RU2002125452A RU2244988C2 RU 2244988 C2 RU2244988 C2 RU 2244988C2 RU 2002125452/09 A RU2002125452/09 A RU 2002125452/09A RU 2002125452 A RU2002125452 A RU 2002125452A RU 2244988 C2 RU2244988 C2 RU 2244988C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- fuel
- unit
- energy
- power supply
- power
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/50—Fuel cells
Landscapes
- Fuel Cell (AREA)
Abstract
Description
Область техникиTechnical field
Настоящее изобретение относится к системе источника питания и, в частности, к портативной системе источника питания, способной эффективно использовать энергетический ресурс, топливному блоку, составляющему систему источника питания, и устройству, приводимому в действие генератором энергии и системой источника питания.The present invention relates to a power supply system and, in particular, to a portable power supply system capable of efficiently utilizing an energy resource, a fuel unit constituting a power supply system, and a device driven by a power generator and a power supply system.
Предшествующий уровень техникиState of the art
Во всех областях домашнего хозяйства и промышленности используются гальванические элементы различных видов. Например, первичный элемент, такой как щелочной сухой элемент или марганцевый сухой элемент, часто используется в часах, фотоаппаратах, игрушках и портативных акустических устройствах, и он характеризуется тем, что производство таких элементов огромно с глобальной точки зрения, и он недорогой и легко доступен.In all areas of household and industry, various types of galvanic cells are used. For example, a primary element, such as an alkaline dry element or a manganese dry element, is often used in watches, cameras, toys and portable acoustic devices, and it is characterized by the fact that the production of such elements is huge from a global point of view, and it is inexpensive and easily available.
Вторичный элемент, такой как свинцовая аккумуляторная батарея, никель-кадмиевая аккумуляторная батарея, никель-водородная аккумуляторная батарея, ионно-литиевая батарея, часто используется в мобильных телефонах или персональных цифровых помощниках, которые широко применяются в современных портативных устройствах, таких как цифровая видеокамера или цифровой фотоаппарат, и имеет характеристики, которые выше по экономической эффективности, так как он может повторно заряжаться и разряжаться. Среди вторичных элементов свинцовая аккумуляторная батарея используется в качестве пускового источника питания для транспортных средств или морских судов или аварийного источника питания в промышленном оборудовании или медицинском оборудовании и т.п.A secondary element such as a lead battery, a nickel-cadmium battery, a nickel-hydrogen battery, a lithium-ion battery is often used in mobile phones or personal digital assistants, which are widely used in modern portable devices such as a digital video camera or digital the camera, and has characteristics that are higher in economic efficiency, since it can be recharged and discharged. Among the secondary cells, a lead storage battery is used as a starting power source for vehicles or marine vessels or an emergency power source in industrial equipment or medical equipment and the like.
В последние годы в связи со все возрастающей встревоженностью состоянием окружающей среды или энергетическими проблемами проводится тщательное исследование проблем, касающихся отходов, получаемых после использования гальванических элементов, таких как описанные выше, или тех, которые касаются эффективности преобразования энергии.In recent years, in connection with the increasing concern about the environment or energy problems, a thorough study of problems related to waste generated after the use of galvanic cells, such as those described above, or those related to the efficiency of energy conversion, has been carried out.
Первичный элемент имеет малую стоимость изделия и легко доступен, как описано выше, и существует много устройств, в которых используется этот элемент в качестве источника питания. Кроме того, в принципе, если первичный элемент один раз разрядился, емкость батареи не может быть восстановлена, т.е. он может быть использован только один раз (является одноразовой батареей). Объем отходов в год поэтому превышает несколько миллионов тонн. Для этого случая имеется статистическая информация, показывающая, что отношение всех гальванических элементов, которые собираются для утилизации отходов, составляет только приблизительно 20%, а оставшиеся приблизительно 80% выбрасываются в природную среду или подвергаются захоронению на мусорных свалках. Таким образом, существует опасность резкого ухудшения состояния окружающей среды и обезображивания природной среды под действием тяжелых металлов, таких как ртуть или индий, содержащихся в таких несобранных батареях.The primary element has a low cost of the product and is readily available, as described above, and there are many devices that use this element as a power source. In addition, in principle, if the primary cell is discharged once, the battery capacity cannot be restored, i.e. It can be used only once (is a disposable battery). The volume of waste per year therefore exceeds several million tons. For this case, there is statistical information showing that the ratio of all the galvanic cells that are collected for waste disposal is only approximately 20%, and the remaining approximately 80% is released into the natural environment or disposed of in landfills. Thus, there is a danger of a sharp deterioration of the environment and disfigurement of the environment under the influence of heavy metals such as mercury or indium contained in such unassembled batteries.
Проверка вышеописанной гальванической батареи в свете эффективности использования энергетического ресурса показала, что, так как первичный элемент производится с использованием энергии, которая примерно в 300 раз превышает энергию, отдаваемую в результате разряда, эффективность использования энергии составляет менее 1%. Даже в случае вторичного элемента, который может повторно заряжаться и разряжаться и имеет более высокие характеристики по экономической эффективности, если вторичный элемент заряжается от домашнего источника питания (обычной сетевой розетки) или т.п., эффективность использования энергии падает примерно до 12% из-за эффективности выработки энергии на электростанции или потерь при передаче электроэнергии. Поэтому нельзя сказать, что энергетический ресурс непременно эффективно используется.Verification of the above-described galvanic battery in the light of energy resource efficiency showed that, since the primary element is produced using energy that is about 300 times higher than the energy given as a result of the discharge, the energy efficiency is less than 1%. Even in the case of a secondary cell, which can be recharged and discharged and has higher cost-effectiveness characteristics, if the secondary cell is charged from a home power source (ordinary power outlet) or the like, energy efficiency drops to about 12% due to for the efficiency of energy generation in power plants or losses in the transmission of electricity. Therefore, it cannot be said that the energy resource is certainly effectively used.
Таким образом, в последнее время внимание привлечено к новым системам источника питания различных видов или системам выработки энергии (которые ниже в общем упоминаются как "система источника питания"), включающим в себя топливную батарею, которая оказывает меньшее влияние (нагрузку) на окружающую среду и способна реализовать очень высокую эффективность использования энергии, например примерно от 30 до 40%. Кроме того, с целью применения в качестве источника питания для приведения в движение транспортных средств или системы источника питания для промышленного применения, системы совместной выработки для домашнего применения и других или замены вышеописанных гальванических элементов, экстенсивно проводится исследование и разработка для практического применения.Thus, in recent years, attention has been attracted to new types of power supply systems or energy generation systems (which are generally referred to below as the “power supply system”), including a fuel battery, which has less impact (load) on the environment and able to realize very high energy efficiency, for example from about 30 to 40%. In addition, in order to use as a power source for driving vehicles or a power source system for industrial use, a joint production system for home use and others, or to replace the above-described galvanic cells, research and development for practical use is being extensively carried out.
В системе источника питания с высокой эффективностью использования энергии, такой как топливный элемент, не установлено средство, способное пополнять топливо посредством легкой операции, когда израсходуется накопленное внутри топливо. Кроме того, узел топливного элемента в системе источника питания также выполнен из материала с большим сроком службы, и, в частности, катализатор, предусмотренный внутри топливного элемента, подвержен разрушению в результате использования нагревателя или т.п. В общих чертах у такой системы срок службы истекает раньше, чем у устройства, приводимого в действие системой источника питания, и система источника питания, которая является объединенной с устройством, должна быть заменена для каждого устройства, или иногда имеет место значительное время ремонта.In a power source system with high energy efficiency, such as a fuel cell, no means is installed that is able to replenish fuel by an easy operation when the accumulated fuel is used up. In addition, the fuel cell assembly in the power supply system is also made of a material with a long service life, and, in particular, the catalyst provided inside the fuel cell is susceptible to destruction due to the use of a heater or the like. In general terms, such a system will expire earlier than a device driven by a power supply system, and the power supply system, which is integrated with the device, must be replaced for each device, or sometimes a significant repair time takes place.
Кроме того, невозможно устранить проблему, заключающуюся в том, что составляющие элементы (например, резервуар для топлива и другие) системы источника питания после израсходования топлива для выработки энергии или истечения их периода срока службы выбрасываются как отходы, и существует вероятность, что может возникнуть проблема резкого ухудшения состояния окружающей среды или обезображивание природной среды аналогично случаю с вышеописанным гальваническим элементом.In addition, it is impossible to eliminate the problem that the constituent elements (for example, a fuel tank and others) of the power supply system are thrown away as waste after the fuel has been consumed to generate energy or after its useful life has expired, and there is a possibility that a problem may arise sharp environmental degradation or disfigurement of the natural environment is similar to the case with the above-described galvanic cell.
Ввиду вышеописанных проблем настоящее изобретение имеет преимущество в том, что резкое ухудшение состояния окружающей среды или обезображивание природной среды отходами, выбрасываемыми после использования, может быть уменьшено при использовании системы источника питания, которая может быть использована в качестве заменителя портативного элемента или гальванического элемента, или в узле загрузки топлива или модуле выработки энергии, который может быть использован как часть системы источника питания.In view of the above-described problems, the present invention has the advantage that sharp environmental degradation or environmental degradation by waste generated after use can be reduced by using a power supply system that can be used as a substitute for a portable cell or a galvanic cell, or a fuel loading unit or an energy generation module that can be used as part of a power supply system.
Кроме того, для того чтобы уменьшить размеры и массу системы источника питания с высокой эффективностью использования энергии, такой как топливный элемент, и применить ее в качестве замены (взаимозаменяемого изделия) для переносного или портативного источника питания, например вышеописанного гальванического элемента, система источника питания имеет следующие проблемы.In addition, in order to reduce the size and weight of the power supply system with high energy efficiency, such as a fuel cell, and to use it as a replacement (interchangeable product) for a portable or portable power source, for example the above-described galvanic cell, the power supply system has following issues.
Обычно, хотя батарея топливных элементов вырабатывает энергию приведением спиртового топлива или газообразного водорода, включающего в себя элементарный водород, в соприкосновение с одним из электродов, топливный элемент сам не управляет началом и окончанием вырабатывания энергии. В системе источника питания, включающей в себя топливный элемент, используемый в качестве источника питания, в частности, для портативного устройства, даже если устройство находится в выключенном режиме или режиме ожидания и потребляет меньше энергии, электроэнергия, которая должна подаваться на устройство, постоянно выводится аналогично обычному гальваническому элементу, и энергия, следовательно, всегда вырабатывается, тем самым ухудшая эффективность потребления топлива. Для того чтобы привести объем и массу портативного устройства к таким значениям, что это портативное устройство может быть переносимо или использовано с системой источника питания, встроенной в него, количество топлива для выработки энергии для топливного элемента обязательно ограничивается, и желательно, чтобы осуществлялось управление, так что топливо для выработки энергии дополнительно эффективно потреблялось и была продлена длительность подачи энергии.Typically, although a fuel cell battery generates energy by bringing alcohol fuel or hydrogen gas, including elemental hydrogen, into contact with one of the electrodes, the fuel cell itself does not control the start and end of energy generation. In a power supply system including a fuel cell used as a power source, in particular for a portable device, even if the device is in the off or standby mode and consumes less power, the electric power that must be supplied to the device is constantly outputted similarly ordinary galvanic cell, and energy, therefore, is always generated, thereby impairing the efficiency of fuel consumption. In order to bring the volume and mass of the portable device to such values that the portable device can be portable or used with a power supply system built into it, the amount of fuel to generate energy for the fuel cell is necessarily limited, and it is desirable that control be performed so that fuel for energy generation was additionally efficiently consumed and the duration of the energy supply was extended.
Раскрытие изобретенияDisclosure of invention
Ввиду вышеописанных проблем настоящее изобретение имеет преимущество, заключающееся в создании модуля выработки энергии, топливного блока и системы источника питания, включающей в себя эти элементы, которые могут стабильно и с высоким качеством приводить в действие устройство, используя гальванический элемент общего назначения в виде рабочей электроэнергии, и достигать эффективного использования энергетического ресурса посредством уменьшения избыточного расхода топлива для выработки энергии.In view of the above-described problems, the present invention has the advantage of providing an energy generation module, a fuel unit and a power supply system including these elements, which can stably and with high quality drive a device using a general-purpose galvanic cell in the form of working electricity, and achieve efficient use of energy resources by reducing excess fuel consumption for energy production.
Далее, в существующих портативных устройствах или т.п., использующих гальванический элемент в качестве рабочего источника питания (мобильный телефон или персональный цифровой помощник, которые в последнее время особенно широко используются), большинство из них имеют функцию определения состояния расхода батареи и постоянного отображения количества оставшейся энергии батареи, функцию уведомления тревожным сигналом, сообщением или т.п. о срочной замене или разряде батареи, когда выходное напряжение батареи достигает заранее определенного нижнего предельного значения (которые ради удобства ниже в общем упоминаются как "функция уведомления об остаточном количестве"), и другие.Further, in existing portable devices or the like, using a galvanic cell as a working power source (a mobile phone or personal digital assistant, which have recently been especially widely used), most of them have the function of determining the state of battery consumption and constantly displaying the quantity remaining battery power, notification function by alarm, message or the like. urgent replacement or discharge of the battery when the output voltage of the battery reaches a predetermined lower limit value (which, for the sake of convenience, is generally referred to below as the "residual quantity notification function"), and others.
Конкретно, в качестве тенденции изменений во времени выходного напряжения в обычном гальваническом элементе (характеристика электродвижущей силы), поскольку известно, что характеристика Sp электродвижущей силы ухудшается во времени в результате разряда и выходное напряжение постепенно уменьшается, как показано на фиг.76, определяется изменение выходного напряжения и периодически или постоянно отображается остаточная емкость батареи или предполагаемое время приведения в действие устройства, или уведомление о необходимости замены или разряде батареи (уведомление об остаточном количестве Iр) выводится для пользователя устройства, когда выходное напряжение становится ниже диапазона напряжений (диапазона напряжений гарантируемой работы), при котором нормально выполняется работа в портативном устройстве и т.п.Specifically, as a tendency of the time variation of the output voltage in a conventional galvanic cell (characteristic of the electromotive force), since it is known that the characteristic Sp of the electromotive force deteriorates in time as a result of the discharge and the output voltage gradually decreases, as shown in Fig. 76, the change in the output voltage and periodically or constantly displays the remaining battery capacity or the estimated time to activate the device, or a notification about the need to replace a battery discharge (notification of the residual quantity of Ip) is displayed for the device user when the output voltage falls below the voltage range (voltage range of guaranteed operation), at which work in a portable device is performed normally, etc.
В противоположность этому, так как большинство систем источника питания с высокой эффективностью использования энергии, включающих в себя топливный элемент, представляют собой, в основном, устройства выработки энергии, использующие заранее определенное топливо, произвольно устанавливается характеристика Sf выходного напряжения (характеристика электродвижущей силы) системы источника питания, основываясь на количестве топлива, которое необходимо подать на узел выработки энергии или т.п. независимо от промежутка времени, определяемого разрядом (а именно остаточное количество топлива), как показано на фиг.77. Поэтому, так как система источника питания разрабатывается, основываясь на технических требованиях на портативное устройство или т.п. так, что может выводиться идеальное постоянное напряжение Vi, способное осуществлять стабильную работу, фиксированное количество топлива подается в единицу времени независимо от остаточного количества топлива, и работа по выработке энергии в системе источника питания останавливается, и выходное напряжение Vi мгновенно становится равным 0 В, когда израсходуется топливо.In contrast, since most power supply systems with high energy efficiency including a fuel cell are mainly power generation devices using a predetermined fuel, the output voltage characteristic Sf (electromotive force characteristic) of the source system is arbitrarily set power supply based on the amount of fuel that needs to be supplied to the power generation unit or the like. regardless of the time period determined by the discharge (namely, the residual amount of fuel), as shown in Fig.77. Therefore, since the power supply system is developed based on the technical requirements for a portable device or the like. so that an ideal constant voltage Vi capable of performing stable operation can be output, a fixed amount of fuel is supplied per unit time regardless of the residual amount of fuel, and the power generation work in the power supply system is stopped, and the output voltage Vi instantly becomes 0 V when running out of fuel.
Следовательно, когда система источника питания (например, топливный элемент), имеющая такую характеристику Sf электродвижущей силы, непосредственно применяется в качестве источника питания для существующего портативного устройства, так как не может быть определено уменьшение выходного напряжения по истечении времени, вызванного разрядом, не может быть полностью использована вышеописанная функция уведомления об остаточном количестве, и, таким образом, пользователь испытывает неудобство, так как он/она не может заранее оценить состояние топлива. Кроме того, в случае использования, в виде замены гальванического элемента, системы источника питания, включающей в себя топливный элемент, в качестве источника питания для портативного устройства и т.п. в будущем, так как устройство вновь должно быть обеспечено функциями или устройствами для непосредственного определения остаточного количества топлива и напоминания о заполненности или пополнении топливом или замене самой системы источника питания, должна быть в значительной степени создана заново структура периферийных частей узла источника питания в портативном устройстве или т.п., что приводит к увеличению себестоимости изделия.Therefore, when a power supply system (e.g., a fuel cell) having such an electromotive force characteristic Sf is directly used as a power source for an existing portable device, since the decrease in the output voltage after the time caused by the discharge cannot be determined cannot be fully used the above function of notification of residual quantities, and, thus, the user experiences inconvenience, since he / she can not pre-evaluate the status e fuel. In addition, when used, in the form of a replacement of a galvanic cell, a power supply system including a fuel cell as a power source for a portable device, and the like. in the future, since the device must again be provided with functions or devices for directly determining the residual amount of fuel and a reminder of the filling or replenishment of fuel or replacing the power supply system itself, the structure of the peripheral parts of the power supply unit in the portable device must be substantially re-created etc., which leads to an increase in the cost of the product.
Следовательно, ввиду вышеописанных проблем настоящее изобретение имеет преимущество, заключающееся в создании системы источника питания, способной использовать по меньшей мере одну из функций для определения падения выходного напряжения батареи, отображения остаточного количества емкости батареи и напоминания о замене или наполнении батареи в отношении существующего устройства, такого как портативное устройство, имеющее эти функции.Therefore, in view of the above-described problems, the present invention has the advantage of providing a power supply system capable of using at least one of the functions for detecting a drop in the output voltage of a battery, displaying a remaining amount of battery capacity, and reminding about replacing or filling a battery with respect to an existing device as a portable device with these features.
В соответствии с настоящим изобретением создана система источника питания для подачи электроэнергии на внешнее устройство, содержащая:In accordance with the present invention, a power supply system for supplying electricity to an external device, comprising:
узел загрузки топлива, имеющий топливо, загруженное в нем; иa fuel loading unit having fuel loaded therein; and
узел выработки энергии, который может быть присоединен к узлу загрузки топлива и отсоединен от него без ограничения и который вырабатывает электроэнергию с использованием топлива, подаваемого от узла загрузки топлива.a power generation unit that can be connected to and disconnected from the fuel loading unit without limitation and which generates electricity using fuel supplied from the fuel loading unit.
В соответствии с настоящим изобретением, так как узел загрузки топлива может быть произвольно присоединен к узлу выработки энергии и отсоединен от него, узел загрузки топлива легко может быть заменен новым узлом загрузки топлива, имеющим в нем топливо, когда топливо будет израсходовано. Кроме того, если система источника питания выполнена так, что она может быть присоединена к внешнему устройству и отсоединена от него без ограничения, узел выработки энергии может быть заменен новым узлом выработки энергии, который обычно вырабатывает энергию, когда у узла выработки энергии почти истек срок службы. Поэтому, так как легко может быть заменен узел выработки энергии, который относительно много расходуется вследствие ухудшения катализатора, устройство не нужно заменять или ремонтировать. Так как настоящее изобретение имеет такую конструкцию, что может быть достаточной замена только минимально необходимых узлов, можно уменьшить избыточный расход ресурса.According to the present invention, since the fuel loading unit can be arbitrarily connected to and disconnected from the energy generating unit, the fuel loading unit can easily be replaced by a new fuel loading unit having fuel therein when the fuel is consumed. In addition, if the power supply system is designed so that it can be connected to and disconnected from an external device without limitation, the power generation unit can be replaced by a new energy generation unit, which typically generates energy when the energy generation unit has nearly expired . Therefore, since the power generation unit, which is consumed relatively much due to catalyst deterioration, can easily be replaced, the device does not need to be replaced or repaired. Since the present invention has such a structure that it can be sufficient to replace only the minimum necessary components, it is possible to reduce the excess resource consumption.
В соответствии с настоящим изобретением создан топливный блок, имеющий полость для размещения в ней топлива, содержащий: основной корпус топливной оболочки, который свободно может быть соединен с узлом выработки энергии и отсоединен от него, который вырабатывает энергию с использованием топлива и имеет незакрытый узел, который является незащищенным от вырабатывания энергии, когда соединен с узлом выработки энергии; и выпускной проход для подачи топлива на узел выработки энергии.In accordance with the present invention, there is provided a fuel unit having a cavity for containing fuel, comprising: a main body of the fuel shell, which can be freely connected to and disconnected from the power generation unit, which generates energy using fuel and has an open unit that is unprotected from energy generation when connected to an energy generation unit; and an exhaust passage for supplying fuel to the power generation unit.
Посредством создания таким образом незакрытого узла топливного блока легко можно определить остаточное количество топлива и использовать без образования каких бы то ни было отходов, и топливный блок легко может быть вынут из незакрытого узла при замене топливного блока.By creating an unclosed fuel block assembly in this manner, it is easy to determine the residual amount of fuel and use without generating any waste, and the fuel block can easily be removed from the unclosed assembly when replacing the fuel block.
В соответствии с другим аспектом настоящего изобретения создан топливный блок, содержащий оболочку, которая имеет выпускное отверстие для подачи топлива наружу и выполнена из биоразлагающегося материала.In accordance with another aspect of the present invention, a fuel block is provided comprising a shell that has an outlet for supplying fuel to the outside and is made of biodegradable material.
Так как оболочка выполнена из биоразлагающегося материала, она может разлагаться без сохранения своей формы, даже если она находится на мусорной свалке в почве, и можно уменьшить заботы по сбору, также как в случае батареи общего назначения, так как она не является токсичной. Кроме того, если топливный блок не используется, оболочка не разлагается, когда топливный блок защищен защитным средством, таким образом можно безопасно хранить топливный блок.Since the shell is made of biodegradable material, it can decompose without preserving its shape, even if it is in a landfill in the soil, and collection concerns can be reduced, as is the case with a general purpose battery, as it is not toxic. Furthermore, if the fuel block is not used, the shell does not decompose when the fuel block is protected by a protective means, so that the fuel block can be stored safely.
В соответствии с другим аспектом настоящего изобретения создан генератор энергии, содержащий: модуль выработки энергии для вырабатывания электроэнергии из топлива; первый интерфейс, позволяющий присоединять узел хранения топлива, имеющий полость для размещения в ней топлива, к модулю выработки энергии и отсоединять от него без ограничения и извлекающий топливо из узла хранения топлива в модуль выработки энергии; и второй интерфейс, позволяющий присоединять модуль выработки энергии к внешнему устройству, имеющему нагрузку, и отсоединять от него без ограничения и выдающий электроэнергию, вырабатываемую модулем выработки энергии, на внешнее устройство.In accordance with another aspect of the present invention, an energy generator is provided, comprising: an energy generation module for generating electricity from a fuel; a first interface that allows you to connect the fuel storage unit having a cavity for placing fuel in it to the power generation module and disconnect from it without limitation and extracting fuel from the fuel storage unit to the power generation module; and a second interface that allows you to connect the power generation module to an external device that has a load, and disconnect from it without limitation and issuing electricity generated by the power generation module to an external device.
В соответствии с настоящим аспектом, так как генератор энергии может быть произвольно присоединен к внешнему устройству и отсоединен от него, генератор энергии может быть заменен новым генератором энергии, который нормально вырабатывает энергию, когда почти или полностью истек срок службы генератора энергии. Поэтому, так как генератор энергии, который относительно сильно расходуется вследствие ухудшения катализатора или т.п., легко может быть заменен, нет необходимости заменять или ремонтировать устройство. Так как настоящее изобретение имеет такую конструкцию, что может быть достаточна замена только минимально необходимых частей, как описано выше, можно уменьшить избыточный расход ресурса.In accordance with the present aspect, since the energy generator can be arbitrarily connected to and disconnected from the external device, the energy generator can be replaced with a new energy generator that normally generates energy when the life of the energy generator has almost or completely expired. Therefore, since the power generator, which is relatively consumed due to deterioration of the catalyst or the like, can easily be replaced, there is no need to replace or repair the device. Since the present invention is structured so that it can be sufficient to replace only the minimum necessary parts, as described above, it is possible to reduce the excess resource consumption.
Кроме того, в результате обеспечения конденсатора в модуле выработки энергии не должен выполняться неэкономный разряд посредством предварительного выполнения автоматического заряда, и может быть повышена эффективность использования энергии.In addition, as a result of providing a capacitor in the power generation module, an uneconomical discharge should not be performed by first performing an automatic charge, and energy efficiency may be improved.
В соответствии с другим аспектом настоящего изобретения создано устройство, содержащее:In accordance with another aspect of the present invention, an apparatus is provided comprising:
нагрузку, функционирующую под действием электроэнергии;load functioning under the influence of electricity;
иand
систему источника питания, которая может быть присоединена к устройству и отсоединена от него без ограничения и которая подает электроэнергию, вырабатываемую с использованием топлива, на нагрузку.a power supply system that can be connected to and disconnected from the device without limitation and which supplies electricity generated using fuel to a load.
Так как система источника питания является съемной, как описано выше, когда, например, малый топливный элемент применяется в качестве системы источника питания, система источника питания легко может быть отсоединена от устройства, когда истек строк службы топливного элемента, и, следовательно, не нужно менять систему источника питания, соответствующую каждому устройству, тем самым уменьшая стоимость.Since the power supply system is removable, as described above, when, for example, a small fuel cell is used as the power supply system, the power supply system can easily be disconnected from the device when the fuel cell service lines have expired, and therefore, it is not necessary to change a power supply system corresponding to each device, thereby reducing cost.
В соответствии с другим аспектом настоящего изобретения создан генератор энергии, содержащий:In accordance with another aspect of the present invention, an energy generator is provided comprising:
средство выработки энергии для вырабатывания энергии посредством использования топлива, загруженного в съемное средство загрузки топлива; иenergy generating means for generating energy by using fuel loaded in a removable fuel loading means; and
средство управления для изменения во времени выходного напряжения, подаваемого в нагрузку, посредством электроэнергии, вырабатываемой средством выработки энергии.control means for varying in time the output voltage supplied to the load by means of electric power generated by the power generating means.
В соответствии с настоящим аспектом, так как можно реализовать портативный источник питания, имеющий характеристику выходного напряжения в соответствии с тенденцией изменений напряжения гальванического элемента общего назначения или подобной, даже если генератор энергии непосредственно используется в качестве источника питания для существующего портативного устройства или подобного, без затруднения могут быть использованы функции для определения изменения выходного напряжения, отображения остаточного количества емкости батареи или предполагаемого времени приведения в действие устройства или напоминания о замене или заряде батареи, тем самым создавая генератор энергии с высокой совместимостью с гальваническим элементом.In accordance with the present aspect, since it is possible to realize a portable power supply having an output voltage characteristic in accordance with a trend in voltage of a general purpose cell or the like, even if the power generator is directly used as a power source for an existing portable device or the like, without difficulty functions can be used to determine the change in output voltage, display the remaining amount of battery capacity or the estimated time it takes to operate the device or a reminder to replace or charge the battery, thereby creating an energy generator with high compatibility with the galvanic cell.
Краткое описание чертежейBrief Description of the Drawings
На фиг.1А и 1В представлены в изометрии изображения для схематической иллюстрации применения системы источника питания в различных состояниях в соответствии с одним вариантом выполнения настоящего изобретения.1A and 1B are perspective views for schematically illustrating application of a power supply system in various states in accordance with one embodiment of the present invention.
На фиг.2А, 2В и 2С представлены блок-схемы, изображающие различные базовые конструкции системы источника питания в соответствии с настоящим изобретением.2A, 2B, and 2C are block diagrams depicting various basic structures of a power supply system in accordance with the present invention.
На фиг.3 представлена блок-схема, изображающая первый вариант выполнения модуля выработки энергии, применяемого для системы источника питания в соответствии с настоящим изобретением.Figure 3 presents a block diagram depicting a first embodiment of a power generation module used for a power supply system in accordance with the present invention.
На фиг.4 представлена блок-схема, изображающая конструкцию узла выработки энергии системы источника питания в соответствии с вариантом выполнения.Figure 4 presents a block diagram depicting the design of the power generation unit of the power supply system in accordance with an embodiment.
На фиг.5 представлен вид, схематически изображающий первый пример конструкции узла источника вспомогательного питания, применимого для модуля выработки энергии в соответствии с вариантом выполнения.FIG. 5 is a view schematically showing a first example of a construction of an auxiliary power supply assembly applicable to an energy generation module according to an embodiment.
На фиг.6А и 6В представлено перспективное изображение и поперечный разрез, схематически изображающие второй пример конструкции узла источника вспомогательного питания, применимого для модуля выработки энергии в соответствии с этим вариантом выполнения.6A and 6B are a perspective view and a cross-sectional view schematically showing a second example of the construction of the auxiliary power supply assembly applicable to the power generation module in accordance with this embodiment.
На фиг.7А, 7В и 7С представлены виды, схематически изображающие третий пример конструкции узла источника вспомогательного питания, применимого для модуля выработки энергии в соответствии с вариантом выполнения.7A, 7B, and 7C are views schematically showing a third example of a design of an auxiliary power supply assembly applicable to an energy generation module in accordance with an embodiment.
На фиг.8А-8С представлены виды, схематически изображающие четвертый пример конструкции узла источника вспомогательного питания, применимого для модуля выработки энергии в соответствии с вариантом выполнения.On figa-8C presents views schematically depicting a fourth example of the design of the node of the auxiliary power source, applicable to the power generation module in accordance with the embodiment.
На фиг.9А и 9В представлены виды, схематически изображающие пятый пример конструкции узла источника вспомогательного питания, применимого для модуля выработки энергии в соответствии с вариантом выполнения.9A and 9B are views schematically illustrating a fifth example of a design of an auxiliary power supply assembly applicable to the power generation module according to an embodiment.
На фиг.10 представлен вид, схематически изображающий шестой пример конструкции узла источника вспомогательного питания, применимого для модуля выработки энергии в соответствии с вариантом выполнения.FIG. 10 is a view schematically showing a sixth example of a design of an auxiliary power supply assembly applicable to an energy generation module in accordance with an embodiment.
На фиг.11А и 11В представлены виды, схематически изображающие седьмой пример конструкции узла источника вспомогательного питания, применимого для модуля выработки энергии в соответствии с вариантом выполнения.11A and 11B are views schematically showing a seventh example of a design of an auxiliary power supply assembly applicable to an energy generation module in accordance with an embodiment.
На фиг.12 представлен схематический вид, изображающий восьмой пример конструкции узла источника вспомогательного питания, применимого для модуля выработки энергии в соответствии с вариантом выполнения.12 is a schematic view showing an eighth example of a construction of an auxiliary power supply assembly applicable to an energy generation module according to an embodiment.
На фиг.13 представлен схематический вид, изображающий рабочее состояние (часть 1) в другом примере восьмого примера конструкции узла источника вспомогательного питания, применимого для модуля выработки энергии в соответствии с вариантом выполнения.13 is a schematic view depicting an operating state (part 1) in another example of an eighth construction example of an auxiliary power supply assembly applicable to an energy generation module according to an embodiment.
На фиг.14 представлен схематический вид, изображающий рабочее состояние (часть 2) в другом примере восьмого примера конструкции узла источника вспомогательного питания, применимого для модуля выработки энергии в соответствии с вариантом выполнения.On Fig presents a schematic view depicting the operating state (part 2) in another example of the eighth example of the design of the assembly of the auxiliary power source applicable to the power generation module in accordance with the embodiment.
На фиг.15 представлен схематический вид, изображающий рабочее состояние (часть 3) в другом примере восьмого примера конструкции узла источника вспомогательного питания, применимого для модуля выработки энергии в соответствии с вариантом выполнения.On Fig presents a schematic view depicting the operating state (part 3) in another example of the eighth example of the design of the assembly of the auxiliary power source, applicable to the power generation module in accordance with the embodiment.
На фиг.16 представлен схематический вид, изображающий рабочее состояние (часть 1) в еще одном примере восьмого примера конструкции узла источника вспомогательного питания, применимого для модуля выработки энергии в соответствии с вариантом выполнения.On Fig presents a schematic view depicting the operating state (part 1) in another example of the eighth example of the design of the node of the auxiliary power source, applicable to the power generation module in accordance with the embodiment.
На фиг.17 представлен схематический вид, изображающий рабочее состояние (часть 2) в другом примере восьмого примера конструкции узла источника вспомогательного питания, применимого для модуля выработки энергии в соответствии с вариантом выполнения.17 is a schematic view depicting an operating state (part 2) in another example of an eighth example of a design of an auxiliary power supply assembly applicable to an energy generation module according to an embodiment.
На фиг.18 представлен схематический вид, изображающий рабочее состояние (часть 3) в еще одном примере восьмого примера конструкции узла источника вспомогательного питания, применимого для модуля выработки энергии в соответствии с вариантом выполнения.On Fig presents a schematic view depicting the operating state (part 3) in another example of the eighth example of the design of the node of the auxiliary power source, applicable to the power generation module in accordance with the embodiment.
На фиг.19 представлен схематический вид, изображающий первый пример конструкции узла выработки энергии, применимого для модуля выработки энергии в соответствии с вариантом выполнения.FIG. 19 is a schematic view showing a first example of the construction of the power generation unit applicable to the power generation module according to the embodiment.
На фиг.20А и 20В представлены виды, изображающие процесс образования водорода в узле реформинга топлива, применимом для узла выработки энергии в соответствии с вариантом выполнения.On figa and 20B presents views depicting the process of hydrogen formation in the site of the reforming fuel, applicable to the site of the generation of energy in accordance with a variant implementation.
На фиг.21А и 21В представлены перспективное изображение и поперечный разрез, схематически изображающие второй пример конструкции узла выработки энергии, применимого для модуля выработки энергии в соответствии с вариантом выполнения.21A and 21B are a perspective view and a cross-sectional view schematically showing a second example of the construction of the power generation unit applicable to the power generation unit according to the embodiment.
На фиг.22А-22D представлены схематические виды, изображающие третий пример конструкции узла выработки энергии, применимого для модуля выработки энергии в соответствии с вариантом выполнения в различных рабочих состояниях.On figa-22D presents schematic views depicting a third example of the construction of the power generation unit applicable to the power generation module in accordance with the embodiment in various operating conditions.
На фиг.23А и 23В представлены виды, схематически изображающие четвертый пример конструкции узла выработки энергии, применимого для модуля выработки энергии в соответствии с вариантом выполнения.FIGS. 23A and 23B are views schematically illustrating a fourth example construction of a power generation unit applicable to the power generation module according to an embodiment.
На фиг.24А и 24В представлены виды, схематически изображающие пятый пример конструкции узла выработки энергии, применимого для модуля выработки энергии в соответствии с вариантом выполнения.FIGS. 24A and 24B are views schematically illustrating a fifth example construction of an energy generation assembly applicable to the energy generation module in accordance with an embodiment.
На фиг.25А и 25В представлены виды, схематически изображающие шестой пример конструкции узла выработки энергии, применимого для модуля выработки энергии в соответствии с вариантом выполнения.FIGS. 25A and 25B are views schematically showing a sixth example of the construction of an energy generation unit applicable to the energy generation module according to an embodiment.
На фиг.26 представлена блок-схема, изображающая первичную структуру конкретного примера модуля выработки энергии, применимого для системы источника питания в соответствии с вариантом выполнения.FIG. 26 is a block diagram showing a primary structure of a specific example of a power generation module applicable to a power supply system in accordance with an embodiment.
На фиг.27 представлена блок-схема, схематически изображающая принцип действия системы источника питания в соответствии с вариантом выполнения.On Fig presents a block diagram schematically depicting the principle of operation of the power supply system in accordance with a variant implementation.
На фиг.28 представлен вид, изображающий начальную стадию работы (режим ожидания) системы источника питания в соответствии с вариантом выполнения.On Fig presents a view depicting the initial stage of operation (standby) of the power supply system in accordance with a variant implementation.
На фиг.29 представлен вид, изображающий пусковую стадию работы системы источника питания в соответствии с вариантом выполнения.On Fig presents a view depicting the start-up stage of the power supply system in accordance with a variant implementation.
На фиг.30 представлен вид, изображающий установившуюся стадию работы (установившийся режим) системы источника питания в соответствии с вариантом выполнения.FIG. 30 is a view showing a steady state operation stage (steady state) of a power supply system in accordance with an embodiment.
На фиг.31 представлен вид, изображающий стадию останова работы системы источника питания в соответствии с вариантом выполнения.On Fig presents a view showing the stage of shutdown of the power supply system in accordance with a variant implementation.
На фиг.32 представлена блок-схема, изображающая второй вариант выполнения модуля выработки энергии, применимого для системы источника питания в соответствии с настоящим изобретением.On Fig presents a block diagram depicting a second embodiment of a power generation module applicable to the power supply system in accordance with the present invention.
На фиг.33 представлен схематический вид, изображающий электрические соединения в системе источника питания (модулем выработки энергии) в соответствии с вариантом выполнения и устройством.FIG. 33 is a schematic view showing electrical connections in a power supply system (power generation module) in accordance with an embodiment and device.
На фиг.34 представлена блок-схема, схематически изображающая последовательность действий системы источника питания в соответствии со вторым вариантом выполнения.On Fig presents a block diagram schematically depicting the sequence of actions of the power supply system in accordance with the second embodiment.
На фиг.35 изображено концептуальное представление функционирования, иллюстрирующее начальную стадию работы (режим ожидания) системы источника питания в соответствии с вариантом выполнения.Fig. 35 is a conceptual representation of operation illustrating an initial stage of operation (standby) of a power supply system in accordance with an embodiment.
На фиг.36 изображено концептуальное представление функционирования, иллюстрирующее пусковую стадию работы (часть 1) системы источника питания в соответствии с вариантом выполнения.36 is a conceptual representation of operation illustrating the start-up phase (part 1) of a power supply system in accordance with an embodiment.
На фиг.37 изображено концептуальное представление функционирования, иллюстрирующее пусковую стадию работы (часть 2) системы источника питания в соответствии с вариантом выполнения.On Fig depicts a conceptual representation of the operation, illustrating the starting stage of operation (part 2) of the power supply system in accordance with a variant implementation.
На фиг.38 изображено концептуальное представление функционирования, иллюстрирующее установившуюся стадию работы (часть 1) системы источника питания в соответствии с вариантом выполнения.On Fig depicts a conceptual representation of the operation, illustrating the steady state stage of operation (part 1) of the power supply system in accordance with a variant implementation.
На фиг.39 изображено концептуальное представление функционирования, иллюстрирующее установившуюся стадию работы (часть 2) системы источника питания в соответствии с вариантом выполнения.On Fig depicts a conceptual representation of the operation, illustrating the steady state stage (part 2) of the power supply system in accordance with a variant implementation.
На фиг.40 изображено концептуальное представление функционирования, иллюстрирующее стадию останова работы (часть 1) системы источника питания в соответствии с вариантом выполнения.40 is a conceptual representation of operation illustrating a shutdown stage (part 1) of a power supply system in accordance with an embodiment.
На фиг.41 изображено концептуальное представление функционирования, иллюстрирующее стадию останова работы (часть 2) системы источника питания в соответствии с вариантом выполнения.FIG. 41 is a conceptual representation of operation illustrating a shutdown stage (part 2) of a power supply system in accordance with an embodiment.
На фиг.42 изображено концептуальное представление функционирования, иллюстрирующее стадию останова работы (часть 3) системы источника питания в соответствии с вариантом выполнения.42 is a conceptual representation of operation illustrating a shutdown stage (part 3) of a power supply system in accordance with an embodiment.
На фиг.43 представлена блок-схема, изображающая третий вариант выполнения модуля выработки энергии, применимого для системы источника питания в соответствии с настоящим изобретением.Fig. 43 is a block diagram depicting a third embodiment of a power generation module applicable to a power supply system in accordance with the present invention.
На фиг.44 представлена блок-схема, изображающая четвертый вариант выполнения модуля выработки энергии, применимого для системы источника питания в соответствии с настоящим изобретением.On Fig presents a block diagram depicting a fourth embodiment of a power generation module applicable to the power supply system in accordance with the present invention.
На фиг.45А и 45В представлены виды, схематически изображающие первый пример конструкции узла источника вспомогательного питания, применимого для модуля выработки энергии в соответствии с вариантом выполнения.Figs. 45A and 45B are views schematically showing a first example of a design of an auxiliary power supply assembly applicable to an energy generation module according to an embodiment.
На фиг.46А и 46В представлены виды, схематически изображающие второй пример конструкции узла источника вспомогательного питания, применимого для модуля выработки энергии в соответствии с вариантом выполнения.FIGS. 46A and 46B are views schematically showing a second example of the construction of an auxiliary power supply assembly applicable to the power generation module according to an embodiment.
На фиг.47 представлена блок-схема, изображающая вариант выполнения средства сбора побочного продукта, применимого для системы источника питания в соответствии с настоящим изобретением.On Fig presents a block diagram depicting an embodiment of a means of collecting by-product applicable to the power supply system in accordance with the present invention.
На фиг.48А-48С представлены виды, схематически изображающие различные операции для сохранения побочного продукта средством сбора побочного продукта в соответствии с настоящим изобретением.Figures 48A-48C are views schematically illustrating various operations for storing a by-product by the by-product collection means of the present invention.
На фиг.49 представлена блок-схема, изображающая вариант выполнения средства определения остаточного количества, применимого для системы источника питания в соответствии с настоящим изобретением.On Fig presents a block diagram depicting an embodiment of a means for determining the residual amount applicable to the power supply system in accordance with the present invention.
На фиг.50 представлен вид, изображающий пусковую стадию работы системы источника питания в соответствии с вариантом выполнения.Fig. 50 is a view showing a starting stage of operation of a power supply system in accordance with an embodiment.
На фиг.51 представлен вид, изображающий установившуюся стадию работы (установившийся режим) системы источника питания в соответствии с вариантом выполнения.Fig. 51 is a view showing a steady state operation stage (steady state) of a power supply system in accordance with an embodiment.
На фиг.52 представлен вид, изображающий стадию останова работы системы источника питания в соответствии с вариантом выполнения.On Fig presents a view depicting the stage of shutdown of the power supply system in accordance with a variant implementation.
На фиг.53 представлена блок-схема, изображающая первый вариант выполнения модуля выработки энергии, применимого для системы источника питания в соответствии с настоящим изобретением.Fig. 53 is a block diagram showing a first embodiment of a power generation module applicable to a power supply system in accordance with the present invention.
На фиг.54 представлена блок-схема, схематически изображающая последовательность действий системы источника питания.On Fig presents a block diagram schematically depicting the sequence of actions of the power supply system.
На фиг.55 представлены характеристики, изображающие изменения во времени выходного напряжения системы источника питания в соответствии с вариантом выполнения.On Fig presents characteristics depicting changes in time of the output voltage of the power supply system in accordance with a variant implementation.
На фиг.56 представлена блок-схема, изображающая второй вариант выполнения модуля выработки энергии, применимого для системы источника питания в соответствии с настоящим изобретением.Fig. 56 is a block diagram depicting a second embodiment of a power generation module applicable to a power supply system in accordance with the present invention.
На фиг.57 представлена блок-схема, изображающая третий вариант выполнения модуля выработки энергии, применимого для системы источника питания в соответствии с настоящим изобретением.On Fig presents a block diagram depicting a third embodiment of a power generation module applicable to the power supply system in accordance with the present invention.
На фиг.58 представлена блок-схема, изображающая вариант выполнения средства сбора побочного продукта, применимого для системы источника питания в соответствии с настоящим изобретением.On Fig presents a block diagram depicting an embodiment of a means of collecting by-product applicable to the power supply system in accordance with the present invention.
На фиг.59 представлена блок-схема, изображающая вариант выполнения средства стабилизации топлива, применимого для системы источника питания в соответствии с настоящим изобретением.Fig. 59 is a block diagram showing an embodiment of a fuel stabilization means applicable to a power supply system in accordance with the present invention.
На фиг.60 представлена блок-схема, изображающая вариант выполнения средства стабилизации топлива, применимого для системы источника питания в соответствии с настоящим изобретением.Fig. 60 is a block diagram showing an embodiment of a fuel stabilization means applicable to a power supply system in accordance with the present invention.
На фиг.61 изображено концептуальное представление функционирования, иллюстрирующее пусковую стадию работы системы источника питания в соответствии с вариантом выполнения.On Fig depicts a conceptual representation of the operation, illustrating the start-up phase of the power supply system in accordance with a variant implementation.
На фиг.62 изображено концептуальное представление функционирования, иллюстрирующее стадию останова работы системы источника питания в соответствии с вариантом выполнения.62 is a conceptual representation of operation illustrating a shutdown stage of a power supply system in accordance with an embodiment.
На фиг.63А-63Г представлены в изометрии изображения, схематически изображающие конкретные примеры различных внешних форм, применяемых для системы источника питания в соответствии с настоящим изобретением.On figa-63G presented in isometric image, schematically depicting specific examples of various external forms used for the power supply system in accordance with the present invention.
На фиг.64А-64С представлены в изометрии изображения, схематически изображающие соотношение соответствия между внешними формами, применяемыми для системы источника питания согласно настоящему изобретению, и внешними формами гальванического элемента общего назначения.On figa-64C presents in isometric image, schematically depicting the relationship between the external forms used for the power supply system according to the present invention, and external forms of a galvanic cell of General purpose.
На фиг.65А-65Н представлены виды, схематически изображающие внешние формы топливного блока и узла держателя системы источника питания в соответствии с первым вариантом выполнения настоящего изобретения.65A-65H are views schematically illustrating external forms of a fuel block and a holder assembly of a power supply system in accordance with a first embodiment of the present invention.
На фиг.66А и 66В представлены вид сбоку и поперечный разрез, изображающие присоединяемую и отсоединяемую конструкцию модуля выработки энергии и топливного блока в системе источника питания в соответствии с вариантом выполнения.66A and 66B are a side view and a cross-sectional view illustrating an attachable and detachable structure of an energy generation module and a fuel unit in a power supply system in accordance with an embodiment.
На фиг.67А-67G представлены виды, схематически изображающие топливный блок системы источника питания в соответствии со вторым вариантом выполнения настоящего изобретения и внешние формы топливного блока.FIGS. 67A-67G are views schematically showing a fuel block of a power supply system in accordance with a second embodiment of the present invention and external shapes of a fuel block.
На фиг.68А и 68В представлены вид сбоку и поперечный разрез, изображающие присоединяемую и отсоединяемую конструкцию модуля выработки энергии и топливного блока в системе источника питания в соответствии с вариантом выполнения.On figa and 68B presents a side view and a cross section depicting the attachable and detachable design of the power generation module and the fuel unit in the power supply system in accordance with a variant implementation.
На фиг.69А-69F представлены виды, схематически изображающие топливный блок системы источника питания в соответствии с третьим вариантом выполнения настоящего изобретения и внешние формы топливного блока.FIGS. 69A-69F are views schematically illustrating a fuel block of a power supply system in accordance with a third embodiment of the present invention and external shapes of a fuel block.
На фиг.70А-70С представлены виды, схематически изображающие присоединяемую и отсоединяемую конструкцию модуля выработки энергии и топливного блока в системе источника питания в варианте выполнения.On figa-70C presents views schematically showing the connected and detachable design of the power generation module and the fuel block in the power supply system in the embodiment.
На фиг.71А-71F представлены виды, схематически изображающие топливный блок системы источника питания в соответствии с четвертым вариантом выполнения настоящего изобретения и внешние формы топливного блока.71A-71F are views schematically illustrating a fuel block of a power supply system in accordance with a fourth embodiment of the present invention and external shapes of a fuel block.
На фиг.72А-72С представлены виды, схематически изображающие присоединяемую и отсоединяемую конструкцию модуля выработки энергии и топливного блока в системе источника питания в соответствии с вариантом выполнения.72A-72C are views schematically illustrating the attachable and detachable structure of the power generation module and the fuel block in the power supply system in accordance with an embodiment.
На фиг.73 представлено в изометрии изображение с местным разрезом, иллюстрирующее конкретный пример конструкции всей системы источника питания в соответствии с настоящим изобретением.FIG. 73 is an isometric cutaway view illustrating a specific construction example of an entire power supply system in accordance with the present invention.
На фиг.74 представлено в изометрии изображение, иллюстрирующее пример конструкции узла реформинга топлива, применимого для конкретного примера конструкции.74 is an isometric view illustrating an example of the construction of a fuel reforming assembly applicable to a specific construction example.
На фиг.75 представлено перспективное изображение, иллюстрирующее другой пример конструкции узла реформинга топлива, применимого для конкретного примера конструкции.Fig. 75 is a perspective view illustrating another example of the construction of a fuel reforming assembly applicable to a specific construction example.
На фиг.76 представлен вид, изображающий тенденцию изменений во времени выходного напряжения (характеристики электродвижущей силы) гальванического элемента общего назначения.On Fig presents a view depicting a trend over time of the output voltage (characteristics of the electromotive force) of the galvanic cell of General purpose.
На фиг.77 представлен вид, изображающий характеристику электродвижущей силы в топливном элементе для выдачи постоянного напряжения.On Fig presents a view depicting a characteristic of an electromotive force in a fuel cell for issuing a constant voltage.
Лучший вариант осуществления изобретенияThe best embodiment of the invention
Ниже описываются варианты выполнения системы источника питания в соответствии с настоящим изобретением со ссылкой на прилагаемые чертежи.Embodiments of a power supply system in accordance with the present invention are described below with reference to the accompanying drawings.
Сначала описаны совместно с чертежами взятые в целом основные принципы, с которыми применяется система источника питания в соответствии с настоящим изобретением.First, together with the drawings, the general principles are generally described with which the power supply system of the present invention is applied.
На фиг.1А и 1В изображены концептуальные представления, иллюстрирующие применение системы источника питания в соответствии с настоящим изобретением.1A and 1B are conceptual views illustrating the use of a power supply system in accordance with the present invention.
Например, как показано на фиг.1А и 1В, часть или вся система 301 источника питания в соответствии с настоящим изобретением может быть произвольно присоединена (см. стрелку Р1) к существующему электрическому/электронному устройству DVC (на фиг.1А и 1В показан персональный цифровой помощник, который ниже вообще упоминается как "устройство") и отсоединена от него, который работает от первичного элемента или вторичного элемента общего назначения, а также специального электрического/электронного устройства. Система 301 источника питания выполнена так, что часть ее или она вся может быть независимо портативной. В системе 301 источника питания предусмотрены электроды, положительный электрод и отрицательный электрод, для подачи электроэнергии на устройство DVC в заранее определенном положении (например, положении, эквивалентном первичному элементу или вторичному элементу общего назначения, как описано ниже).For example, as shown in FIGS. 1A and 1B, part or all of the
Ниже описывается базовая конструкция системы источника питания в соответствии с настоящим изобретением.The following describes the basic design of a power supply system in accordance with the present invention.
На фиг.2А-2С представлены блок-схемы, изображающие базовые конструкции системы источника питания в соответствии с настоящим изобретением.On figa-2C presents a block diagram depicting the basic structure of the power supply system in accordance with the present invention.
Как показано на фиг.2А, система 301 источника питания в соответствии с настоящим изобретением содержит: топливный блок 20 (узел загрузки топлива), в котором загружено топливо FL для выработки энергии, состоящее из жидкого топлива и/или газообразного топлива; модуль 10 выработки энергии для вырабатывания электроэнергии EG (выработки энергии) в соответствии с состоянием приведения в действие (состоянием нагрузки) устройства DVC, основываясь, по меньшей мере, на топливе FL для выработки энергии, подаваемом от топливного блока 20; и интерфейсный узел 30 (который ниже сокращенно упоминается как "интерфейсный узел"), снабженный каналом или подобным средством подачи топлива для подачи топлива FL для выработки энергии, загруженного в топливный блок 20, на модуль 10 выработки энергии. Соответствующие составляющие элементы выполнены так, что они могут быть подсоединены и отсоединены друг от друга (подсоединяемые и отсоединяемые) в произвольном соответствии, или они могут быть выполнены интегрально. В этом случае, как показано на фиг.2А, интерфейсный узел 30 может быть выполнен независимо от топливного блока 20 и модуля 10 выработки энергии или выполнен объединенным образом либо с топливным блоком 20, либо с модулем 10 выработки энергии, как показано на фиг.2В и 2С. Альтернативно, интерфейсный узел 30 может быть выполнен разделенным как для топливного блока 20, так и для модуля 10 выработки энергии.As shown in FIG. 2A, the
Ниже подробно описывается конструкция каждого блока.The construction of each unit is described in detail below.
[Первый вариант выполнения][First embodiment]
(А) Модуль 10 выработки энергии(A)
На фиг.3 представлена блок-схема, изображающая первый вариант выполнения модуля выработки энергии, применяемого для системы источника питания в соответствии с настоящим изобретением, и на фиг.4 представлен схематический вид, изображающий структуру системы источника питания в соответствии с этим вариантом выполнения.FIG. 3 is a block diagram depicting a first embodiment of a power generation module used for a power supply system in accordance with the present invention, and FIG. 4 is a schematic view showing a structure of a power supply system in accordance with this embodiment.
Как показано на фиг.3, модуль 10А выработки энергии в соответствии с этим вариантом выполнения постоянно и автономно вырабатывает заранее определенную электроэнергию (вторую электроэнергию) с использованием топлива для выработки энергии, подаваемого от топливного блока 20А через интерфейсный узел 30А, и выдает ее в виде электроэнергии приведения в действие (электроэнергии контроллера) на контроллер CNT, который включен в устройство DVC, подсоединенное, по крайней мере, к системе 301 источника питания, и управляет приведением в действие нагрузки LD (элемента или модуля, обладающего различными видами функций устройства DVC). Обеспечивается узел 11 источника вспомогательного питания (второе средство источника питания) для выдачи энергии в виде рабочей энергии для нижеописанного узла 13 управления работой, который расположен в модуле 10А выработки энергии. Кроме того, модуль 10А выработки энергии содержит: узел 13 управления работой, который работает с использованием электроэнергии, подаваемой от узла 11 источника вспомогательного питания, и управляет рабочим состоянием всей системы 301 источника питания; узел 12 выработки энергии (первое средство источника питания), который имеет нагреватель (нагревательное средство), предусмотренный внутри согласно потребностям, вырабатывает заранее определенную электроэнергию (первую электроэнергию) в результате использования топлива для выработки энергии, подаваемого от топливного блока 20А через интерфейсный узел 30А, или указанной топливной составляющей (компонента топлива), извлеченной из топлива для выработки энергии, и выводит ее, по меньшей мере, в виде электроэнергии приведения в действие нагрузки для осуществления функций различного вида (нагрузки LD) устройства DVC, подсоединенного к системе 301 источника питания; узел 14 управления выводом, который, по меньшей мере, управляет количеством топлива для выработки энергии, подаваемого на узел 12 выработки энергии, и/или управляет температурой нагревателя узла 12 выработки энергии, основываясь на сигнале управления работой от узла 13 управления работой; узел 15 управления пуском, по меньшей мере, для управления переводом (приведением в действие) узла 12 выработки энергии из режима ожидания в режим работы, при котором вырабатывается энергия, основываясь на сигнале управления работой от узла 13 управления работой; и узел 16 контроля напряжения (узел определения напряжения) для определения изменения составляющей напряжения электроэнергии (электроэнергии управления или электроэнергии приведения в действие нагрузки), выдаваемой от модуля 10А выработки энергии (узла 11 источника вспомогательного питания и узла 12 выработки энергии) на устройство DVC.As shown in FIG. 3, the
Как показано на фиг.4, узел 12 выработки энергии содержит: узел 210а реформинга топлива (устройство реформинга топлива) для извлечения заранее определенной топливной составляющей (водорода), содержащейся в топливе FL для выработки энергии, посредством использования заранее определенной реакции реформинга в отношении топлива FL для выработки энергии, подаваемого от топливного блока 20; и узел 210b топливного элемента для вырабатывания заранее определенной электроэнергии для приведения в действие устройства DVC и/или нагрузки LD посредством электрохимической реакции, использующей топливную составляющую, извлеченную узлом 210а реформинга топлива.As shown in FIG. 4, the
Узел 210а реформинга топлива (устройство реформинга топлива) содержит: узел 210Х реакции реформинга пара, который принимает топливо, образованное из спирта и воды в топливном блоке 20, от узла 14а управления топливом узла 14 управления выводом и образует водород, углекислый газ в качестве побочного продукта и небольшое количество угарного газа; узел 210Y реакции конверсии водой, который вызывает подачу угарного газа от узла 210Х реакции реформинга пара и подачу воды от узла 14а управления топливом и/или узла 210b топливного элемента и образует углекислый газ и водород; и узел 210Z избирательной окислительной реакции для реакции угарного газа, который не вступил в реакцию в узле 210Y реакции конверсии водой, с кислородом и образования углекислого газа. Поэтому узел 210а реформинга топлива подает на узел 210b топливного элемента водород, полученный в результате реформинга топлива, загруженного в топливный блок 20, и выполняет детоксикацию до незначительной величины образуемого угарного газа. Т.е. узел 210b топливного элемента вырабатывает электроэнергию питания, состоящую из электроэнергии контроллера и электроэнергии приведения в действие нагрузки, посредством использования газообразного водорода с высокой плотностью, образуемого в узле 210Х реакции реформинга пара и узле 210Y реакции конверсии водой.The
В этом случае узел 13 управления работой, узел 14 управления выводом, узел 15 управления пуском и узел 16 контроля напряжения в соответствии с этим вариантом выполнения составляют средство управления системой в настоящем изобретении. Кроме того, система 301 источника питания и устройство DVC в соответствии с этим вариантом выполнения составлены так, что электроэнергия питания, выводимая от нижеописанного узла 12 выработки энергии, обычно подается на контроллер CNT и нагрузку LD устройства DVC через единственную клемму EL электрода.In this case, the
Поэтому система 301 источника питания в соответствии с этим вариантом выполнения выполнена так, что она может выдавать заранее определенную электроэнергию (электроэнергию приведения в действие нагрузки) в отношении устройства DVC, подсоединенного к системе 301 источника питания вне зависимости от подачи или управления топливом извне системы (не от модуля 10 выработки энергии, топливного блока 20 и интерфейсного узла 30).Therefore, the
<Узел 11 источника вспомогательного питания><
Как показано на фиг.3, узел 11 источника вспомогательного питания, применяемый для модуля выработки энергии в соответствии с этим вариантом выполнения, выполнен так, что всегда автономно вырабатывает заранее определенную электроэнергию (вторую электроэнергию), необходимую для пусковой стадии работы системы 301 источника питания, посредством использования физической или химической энергии или подобной топливу FL для выработки энергии, подаваемому от топливного блока 20А. Эта электроэнергия в первом приближении состоит из электроэнергии Е1 и электроэнергии Е2. Энергия Е1 постоянно подается в виде электроэнергии приведения в действие (электроэнергии контроллера) для контроллера CNT, который включен в устройство DVC и управляет состоянием осуществления функций различного вида (нагрузки LD), и рабочей электроэнергии узла 13 управления работой, управляющего рабочим состоянием всего модуля 10А выработки энергии. Электроэнергия Е2 подается в виде электроэнергии пуска (напряжение/электрический ток), по меньшей мере, на узел 14 управления выводом (узел 12 выработки энергии может быть включен в состав в зависимости от конструкций) и узел 15 управления пуском в момент пуска модуля 10А выработки энергии.As shown in FIG. 3, the auxiliary
В качестве конкретной структуры узла 11 источника вспомогательного питания лучше всего можно применить, например, узел, использующий электрохимическую реакцию, (топливный элемент), использующий топливо FL для выработки энергии, подаваемое от топливного блока 20А, или узел, использующий тепловую энергию (выработка энергии на основе разности температур), возникающую в результате реакции каталитического горения, и т.п. Кроме того, можно применить узел, использующий операцию преобразования динамической энергии (выработку энергии газовой турбиной) или т.п., который производит вращение генератора энергии посредством использования давления загрузки топлива FL для выработки энергии, содержащегося в топливном блоке 20А, или давления газа, создаваемого в результате испарения топлива, и вырабатывает электроэнергию, узел, который захватывает электроны, генерируемые в результате метаболизма (фотосинтеза, аспирации или т.п.) благодаря микроорганизмам, источником питания которых является топливо FL для выработки энергии и которые непосредственно превращают электроны в электроэнергию (биохимическая выработка энергии), узел, который преобразует энергию колебаний, генерируемую топливной энергией топлива FL для выработки энергии, основываясь на давлении загрузки или давлении газа, в электроэнергию посредством использования принципа электромагнитной индукции (выработка энергии на основе колебаний), узел, использующий разряд от блока средства хранения электроэнергии, такого как вторичный элемент (зарядное устройство батареи) или конденсатор, узел, который хранит электроэнергию, выработанную каждым составляющим элементом, выполняющим вышеописанную выработку энергии в средстве хранения электроэнергии (например, вторичный элемент, конденсатор), и излучает (разряжает) его и другие.As a specific structure of the auxiliary
Ниже подробно описывается каждый конкретный пример со ссылкой на прилагаемые чертежи.Each specific example is described in detail below with reference to the accompanying drawings.
(Первый пример конструкции узла источника вспомогательного питания)(The first example of the design of the auxiliary power supply unit)
На фиг.5 представлен вид, изображающий первый пример конструкции узла источника вспомогательного питания, применимого для модуля выработки энергии в соответствии с этим вариантом выполнения. В этом случае пример описывается соответствующим образом со ссылками на структуру вышеописанной системы источника питания (фиг.3).5 is a view showing a first example of a design of an auxiliary power supply assembly applicable to the power generation module in accordance with this embodiment. In this case, the example is described accordingly with reference to the structure of the power supply system described above (FIG. 3).
В первом примере конструкции в качестве конкретного примера узел источника вспомогательного питания имеет конструкцию топливного элемента с протонообменной мембраной, использующего систему непосредственной подачи топлива, в соответствии с которой используется топливо FL для выработки энергии, непосредственно подаваемое от топливного блока 20А, и электроэнергия (вторая электроэнергия) вырабатывается в результате электрохимической реакции.In the first construction example, as a specific example, the auxiliary power supply unit has a proton exchange membrane fuel cell structure using a direct fuel supply system, according to which the FL fuel is used to generate energy directly supplied from the
Как показано на фиг.5, узел 11А источника вспомогательного питания в соответствии с этим примером конструкции, в основном, содержит: топливный электрод 111 (катод), состоящий из угольного электрода, к которому прилеплены заранее определенные мелкие частицы катализатора; воздушный электрод 112 (анод), состоящий из угольного электрода, к которому прилеплены заранее определенные мелкие частицы катализатора; ионопроводящую мембрану 113 (обменную мембрану), установленную между топливным электродом 111 и воздушным электродом 112. В этом случае топливо для выработки энергии (например, вещество на основе спирта, такое как метанол и вода), загруженное в топливный блок 20А, непосредственно подается на топливный электрод 111, и газообразный кислород (O2) в воздухе подается на воздушный электрод 112.As shown in FIG. 5, the auxiliary
В качестве примера электрохимической реакции в узле 11А источника вспомогательного питания (топливном элементе) конкретно, когда метанол (СН3ОН) и вода (H2O) непосредственно подаются к топливному электроду 111, как указано следующим химическим уравнением (1), электрон (е-) отделяется катализатором, и образуется ион водорода (протон; Н+), и проходит на часть воздушного электрода 112 через ионопроводящую мембрану 113. Кроме того, электрон (е-) захватывается угольным электродом, составляющим топливный электрод 111, и подается на нагрузку 114 (заранее определенные структурные узлы внутри и снаружи системы источника питания; в данном случае контроллер СNТ устройства DVC, узел 13 управления работой, узел 12 выработки энергии, узел 14 управления выводом и т.п.). Необходимо заметить, что небольшое количество углекислого газа (CO2), отличного от ионов водорода, образуемых катализатором, выпускается в воздух со стороны, например, топливного электрода 111.As an example of an electrochemical reaction in the auxiliary power supply unit (fuel cell)
С другой стороны, когда воздух (кислород O2) подается на воздушный электрод 112, электрон (е-), который прошел через нагрузку 114 под действием катализа, ион водорода (Н+), который прошел через ионопроводящую мембрану 113, и газообразный кислород (О2) в воздухе реагируют друг с другом с образованием воды (H2O).On the other hand, when air (oxygen O 2 ) is supplied to the
Такая последовательность электрохимических реакций (химические уравнения (1) и (2)) происходит в окружающей среде при относительно низкой температуре, которая приблизительно равна комнатной температуре. В этом случае в результате сбора воды (H2O) в качестве побочного продукта, образуемого на воздушном электроде 112, и подачи необходимого количества воды на часть топливного электрода 111 она может быть повторно использована в качестве исходного материала катализа, указанного химическим уравнением (1), и может быть значительно снижено количество воды (H2O), ранее хранимое (загруженное) в топливном блоке 20А. Поэтому емкость топливного блока 20А может быть значительно уменьшена, и узел 11 источника вспомогательного питания может непрерывно работать в течение длительного времени, подавая заранее определенную электроэнергию. Необходимо заметить, что конструкция средства сбора побочного продукта, которое собирает и повторно использует побочный продукт, такой как вода (H2O), образуемый на воздушном электроде 112, описывается ниже вместе с аналогичной структурой нижеописанного узла 12 выработки энергии.Such a sequence of electrochemical reactions (chemical equations (1) and (2)) occurs in the environment at a relatively low temperature, which is approximately equal to room temperature. In this case, as a result of collecting water (H 2 O) as a by-product formed on the
В результате применения топливного элемента, имеющего такую конструкцию, для узла источника вспомогательного питания, поскольку не требуется периферийная конструкция по сравнению с другими системами (например, типа нижеописанного топливного элемента реформинга топлива), конструкция узла 11А источника вспомогательного питания может быть упрощена и минимизирована, и заранее определенное количество топлива для выработки энергии автоматически подается на узел 11А источника вспомогательного питания (топливный электрод 111) под действием капиллярного явления через канал переноса топлива, предусмотренный в интерфейсном узле 30А, посредством только очень простой операции, например соединения топливного блока 20А с модулем 10А выработки энергии, тем самым инициируя и продолжая работу по выработке энергии, основанную на вышеупомянутых химических уравнениях (1) и (2).As a result of using a fuel cell having such a structure for the auxiliary power supply assembly, since a peripheral structure is not required compared to other systems (for example, such as the fuel reforming fuel cell described below), the design of the auxiliary
Поэтому заранее определенная электроэнергия всегда автономно вырабатывается узлом 11А источника вспомогательного питания до тех пор, пока продолжается подача топлива для выработки энергии от топливного блока 20А, и эта электроэнергия может быть подана в качестве электроэнергии для контроллера устройства DVC и рабочей электроэнергии для узла 13 управления работой, а также электроэнергии пуска для узла 12 выработки энергии или узла 14 управления выводом. Кроме того, в вышеописанном топливном элементе, поскольку электроэнергия непосредственно вырабатывается в результате использования электрохимической реакции с использованием топлива для выработки энергии, может быть реализована очень высокая эффективность выработки энергии. Также, может быть эффективно использовано топливо для выработки энергии, и может быть минимизирован модуль выработки энергии, включающий в себя узел источника вспомогательного питания. Кроме того, так как не создаются вибрации или шумы, такая конструкция может быть использована для разнообразных устройств, аналогичных первичному элементу или вторичному элементу общего назначения.Therefore, the predetermined electric power is always autonomously generated by the auxiliary
В топливном элементе согласно этому примеру конструкции, хотя ниже приведено описание применения только метанола в качестве топлива для выработки энергии, подаваемого от топливного блока 20А, настоящее изобретение не ограничивается этим, и может быть достаточным любое жидкое топливо, сжиженное топливо и газообразное топливо, включающее, по меньшей мере, элементарный водород. Конкретно, можно использовать жидкое топливо на основе спирта, такое как вышеупомянутые метанол, этанол или бутанол, сжиженное топливо, состоящее из углеводорода, такое как диметиловый спирт, изобутен, природный газ (сжиженный природный газ) или газообразное топливо, такое как газообразный водород. В частности, лучше всего применить такое топливо, которое находится в газообразном состоянии при заранее определенных окружающих условиях, таких как нормальная температура или нормальное давление, при подаче от топливного блока 20А на узел 11А источника вспомогательного питания.In the fuel cell according to this construction example, although the following describes the use of only methanol as fuel for generating energy supplied from the
(Второй пример конструкции узла источника вспомогательного питания)(Second example of the design of the auxiliary power supply unit)
На фиг.6А и 6В представлены виды, изображающие второй пример конструкции узла источника вспомогательного питания, применяемого для модуля выработки энергии в соответствии с этим вариантом выполнения.6A and 6B are views showing a second construction example of an auxiliary power supply assembly used for the power generation module in accordance with this embodiment.
Во втором примере конструкции, в качестве конкретного примера, узел источника вспомогательного питания имеет конструкцию в виде устройства выработки энергии, которое приводит в действие двигатель, приводимый в действие давлением, (газовую турбину) посредством энергии давления (давления загрузки или давления газа) топлива для выработки энергии, содержащегося в топливном блоке 20А, и превращает энергию движения в электроэнергию.In a second construction example, as a specific example, the auxiliary power supply unit has a structure in the form of an energy generation device that drives a pressure-driven engine (gas turbine) by means of pressure energy (loading pressure or gas pressure) of the fuel to generate energy contained in the
Как показано на фиг.6А и 6В, узел 11В источника вспомогательного питания в соответствии с этим примером конструкции содержит: подвижный диск 122а с лопатками, выполненный так, что множество лопаток изогнуты в заранее определенном направлении вдоль окружности, расположены по направлению вдоль окружности, так что проходят, по существу, радиально, и имеют возможность вращения; генератор 125 энергии, который непосредственно соединен с центром вращения подвижного диска 122а с лопатками и преобразует энергию вращения подвижного диска 122а с лопатками в электроэнергию, основываясь на принципе известной электромагнитной индукции или пьезоэлектрического преобразования; неподвижный диск 122b с лопатками, выполненный так, что множество лопаток изогнуты в противоположном направлении направлению подвижного диска 122а с лопатками вдоль внешней периферийной части подвижного диска 122а с лопатками, расположены по существу радиально и относительно неподвижны по отношению к подвижному диску 122а с лопатками; узел 123 управления всасыванием для управления подачей парообразного топлива для выработки энергии (топливного газа) на газовую турбину 122, состоящую из подвижного диска 122а с лопатками и неподвижного диска 122b с лопатками; и узел 124 управления выпуском для управления выпуском топлива для выработки энергии после прохождения через газовую турбину 122. В данном случае, в отношении конструкции узла 11В источника вспомогательного питания, образуемого газовой турбиной 122, узел 123 управления всасыванием и узел 124 управления выпуском, узел 11В источника вспомогательного питания могут быть интегрированы и образованы, например, в небольшой полости на одном кремниевом кристалле 121 посредством применения метода микрообработки и других методов из технологии производства полупроводников и подобных, который является так называемым методом производства посредством микрообработки. На фиг.6А, для того чтобы разъяснить конструкцию газовой турбины 122, хотя подвижный диск 122а с лопатками и неподвижный диск 122b с лопатками открыты для удобства, они фактически закрыты крышкой, предусмотренной в верхней части, за исключением центра подвижного диска с лопатками, как показано на фиг.6В.As shown in FIGS. 6A and 6B, the auxiliary
В таком узле 11В источника вспомогательного питания, например, как показано на фиг.6В, когда топливный газ с высоким давлением, получаемый в результате испарения жидкого топлива, загруженного в топливный блок 20А, засасывается (см. стрелки Р2) со стороны неподвижного диска 122b с лопатками по направлению к подвижному диску 122а с лопатками газовой турбины 122 через узел 123 управления всасыванием, образуется вихревой поток топливного газа вдоль направления изгиба неподвижного диска 122b с лопатками, и подвижный диск 122а с лопатками вращается в заранее определенном направлении вихревым потоком, таким образом приводя в действие генератор 125 энергии. В результате энергия давления топливного газа преобразуется в электроэнергию при помощи газовой турбины 122 и генератора 125 энергии.In such an auxiliary
Т.е. топливо для выработки энергии, применяемое для узла 11В источника вспомогательного питания в соответствии с этим примером конструкции, засасывается в газообразном состоянии под высоким давлением, по меньшей мере, тогда, когда открыт узел 123 управления всасыванием, и топливо засасывается в газовую турбину 122, и подвижный диск 122а с лопатками вращается в заранее определенном направлении с заранее определенной скоростью вращения (или количеством оборотов) в результате протекания газа, основываясь на разности давлений, создаваемой тогда, когда открыт узел 124 управления выпуском, и газ в газовой турбине 122 выпускается на сторону с более низким давлением воздуха, например наружного воздуха, имеющего нормальное давление, тем самым вырабатывая заранее определенную электроэнергию в генераторе 125 энергии.Those. fuel for energy generation used for the auxiliary
Газообразное топливо, которое способствовало вращению подвижного диска 122а с лопатками и давление которого снизилось (была израсходована энергия давления), выпускается наружу из узла 11В источника вспомогательного питания через узел 124 управления выпуском. Кстати, в модуле 10А выработки энергии, показанном на фиг.3, хотя описание приведено для конструкции с непосредственным выпуском топливного газа (отработанного газа), выпускаемого от узла 11 источника вспомогательного питания наружу из системы 301 источника питания, настоящее изобретение не ограничивается этим и может иметь конструкцию для повторного использования топливного газа в качестве топлива для выработки энергии в узле 12 выработки энергии, что описано в следующем варианте выполнения.Gaseous fuel, which facilitated the rotation of the
В узле 11В источника вспомогательного питания в соответствии с этим примером конструкции поэтому топливо FL для выработки энергии (топливный газ), подаваемое от топливного блока 20А, необязательно должно обладать сгораемостью (или воспламеняемостью), и в конструкции для непосредственного выпуска топливного газа, используемого для вырабатывания электроэнергии, наружу из системы 301 источника питания, в частности, желательно, чтобы топливо для выработки энергии обладало несгораемостью или стойкостью к воспламенению и не было токсичным, принимая во внимание выпуск топлива FL для выработки энергии в качестве отработанного газа. Кстати, само собой разумеется, что необходима обработка по повышению стойкости к воспламенению или обработка по детоксикации перед выпуском отработанного газа наружу, если топливо для выработки энергии содержит вещество, обладающее сгораемостью или включающее в себя токсичную составляющую.In the auxiliary
Как в узле 11В источника вспомогательного питания в соответствии с этим примером конструкции, в конструкции для вырабатывания электроэнергии, основанной на энергии давления топливного газа, топливный газ проходит только через узел 11В источника вспомогательного питания (газовую турбину 122), и побочный продукт (например, вода) не образуется, как в случае электрохимической реакции в вышеописанном топливном элементе. Таким образом, когда вещество, обладающее несгораемостью или стойкостью к воспламенению, но не являющееся токсичным, применяется в качестве топлива для выработки энергии или когда используется конструкция для выполнения обработки по повышению стойкости к воспламенению или обработки по детоксикации перед выпуском топлива для выработки энергии наружу из системы 301 источника питания, даже если топливо для выработки энергии является веществом, обладающим стойкостью к воспламенению или токсичностью, необязательно создавать средство для сбора отработанного газа.As in the auxiliary
В результате применения устройства выработки энергии, имеющего такую конструкцию, для узла источника вспомогательного питания, аналогично вышеупомянутому первому примеру конструкции, топливо FL для выработки энергии с высоким давлением (топливный газ) может автоматически подаваться на узел 11В источника вспомогательного питания (газовую турбину 122) через интерфейсный узел 30А посредством только очень простой операции, т.е. соединения топливного блока 20А с модулем 10А выработки энергии, и может быть начата и продолжена работа по выработке энергии. Также, заранее определенная электроэнергия всегда может автоматически вырабатываться узлом 11В источника вспомогательного питания, пока продолжается подача топлива FL для выработки энергии, тем самым подавая эту электроэнергию на заранее определенные конструкции внутри и снаружи системы 301 источника питания.As a result of using the power generation device having such a structure for the auxiliary power supply unit, similarly to the aforementioned first construction example, the high pressure fuel FL (fuel gas) can be automatically supplied to the auxiliary
(Третий пример конструкции узла источника вспомогательного питания)(The third example of the design of the auxiliary power supply unit)
На фиг.7А-7С представлены виды, изображающие третий пример конструкции узла источника вспомогательного питания, применимого для модуля выработки энергии в соответствии с этим вариантом выполнения.7A-7C are views showing a third example of the construction of an auxiliary power supply assembly applicable to the power generation module in accordance with this embodiment.
В третьем примере конструкции, в качестве конкретного примера, узел источника вспомогательного питания имеет конструкцию в виде устройства выработки энергии, которое приводит в действие двигатель, приводимый в действие давлением, (роторно-поршневой двигатель) посредством энергии давления (давления загрузки или давления газа) топлива FL для выработки энергии, загруженного в топливной блок 20А, и преобразует энергию приведения в действие в электроэнергию.In the third construction example, as a specific example, the auxiliary power supply unit has a structure in the form of an energy generation device that drives a pressure driven motor (rotary piston engine) by means of pressure energy (loading pressure or gas pressure) of the fuel FL to generate energy loaded in the
Как показано на чертежах, узел 11С источника вспомогательного питания в соответствии с третьим примером конструкции содержит: кожух 131, имеющий рабочую полость 131а, поперечное сечение которой, по существу, эллиптическое; ротор 132, который вращается вокруг центрального вала 133 вдоль внутренней стенки рабочей полости 131а и имеет, по существу, треугольное поперечное сечение; и генератор энергии (не показан), непосредственно подсоединенный к центральному валу 133. В этом случае, что касается конструкции узла 11С источника вспомогательного питания, узел 11С источника вспомогательного питания может быть интегрирован и образован, например, в небольшой полости порядка миллиметра в результате применения метода производства посредством микрообработки, аналогично каждому вышеупомянутому варианту выполнения.As shown in the drawings, the auxiliary
В узле 11С источника вспомогательного питания, имеющем такую конструкцию, рабочая полость 131а поддерживается, по существу, при нормальной температуре. Когда топливо загружается в жидком виде в рабочую полость 131а из впускного отверстия 134а, топливо испаряется и расширяется, и образуется разность атмосферного давления в соответствующих рабочих камерах, образованных внутренней стенкой рабочей полости 131а и ротором 132, посредством поддержания со стороны выпускного отверстия 134b низкого давления, например нормального давления. Как показано на фиг.7А-7С, внутренняя периферия ротора 132 вращается по внешней периферии центрального вала 133 под действием давления топливного газа в результате протекания испарившегося топливного газа от впускного отверстия 134а к выпускному отверстию 134b (стрелки Р3). В результате энергия давления топливного газа преобразуется в энергию вращения центрального вала 133 и затем преобразуется в электроэнергию посредством генератора энергии, подсоединенного к центральному валу 133.In the
В этом случае в качестве генератора энергии, применяемого для этого примера конструкции, лучше всего можно применить генератор энергии, использующий известный принцип, например, электромагнитной индукции или пьезоэлектрического преобразования, аналогично вышеупомянутому второму примеру конструкции.In this case, as an energy generator used for this construction example, it is best to use a power generator using a known principle, for example, electromagnetic induction or piezoelectric conversion, similarly to the above second construction example.
В этом примере конструкции, поскольку также используется конструкция для вырабатывания электроэнергии, основанная на энергии давления топливного газа, топливный газ проходит только через узел 11С источника вспомогательного питания (рабочую полость 131а в кожухе 131) для вырабатывания электроэнергии, и, следовательно, топливный газ необязательно должен обладать сгораемостью (или воспламеняемостью) в качестве топлива для выработки энергии. Лучше всего применять топливный газ, пока он является веществом, который становится топливным газом под высоким давлением, который испаряется и расширяется до заранее определенного объема, выраженного в единицах объема, по меньшей мере, при заранее определенных окружающих условиях, таких как нормальная температура или нормальное давление, когда он подается на узел 11С источника вспомогательного питания.In this design example, since a power generation structure based on fuel gas pressure energy is also used, fuel gas only passes through the auxiliary
В результате применения устройства выработки энергии, имеющего такую конструкцию, для узла источника вспомогательного питания, аналогично каждому вышеупомянутому варианту выполнения, топливо FL для выработки энергии под высоким давлением (топливный газ) автоматически подается на узел 11С источника вспомогательного питания (рабочую полость 131а) через интерфейсный узел 30А посредством только очень простой операции, т.е. соединения топливного блока 20А с модулем 10А выработки энергии, и может быть начата и продолжена операция выработки энергии. Также, заранее определенная электроэнергия всегда может автономно вырабатываться узлом 11С источника вспомогательного питания, пока продолжается подача топлива FL для выработки энергии, тем самым подавая электроэнергию на заранее определенные конструкции внутри и снаружи системы 301 источника питания.As a result of using an energy generation device having such a design for the auxiliary power supply unit, similarly to each of the aforementioned embodiment, the high-pressure fuel FL (fuel gas) is automatically supplied to the auxiliary
(Четвертый пример конструкции узла источника вспомогательного питания)(The fourth example of the design of the auxiliary power supply unit)
На фиг.8А-8С представлены схематические виды конструкции, изображающие четвертый пример конструкции узла источника вспомогательного питания, применимого для модуля выработки энергии в соответствии с этим вариантом выполнения.FIGS. 8A-8C are schematic views of a structure showing a fourth construction example of an auxiliary power supply assembly applicable to an energy generation module in accordance with this embodiment.
В четвертом примере конструкции, в качестве конкретного примера, узел источника вспомогательного питания имеет конструкцию в виде устройства выработки энергии, которое вырабатывает электроэнергию посредством выработки энергии термоэлектрическим преобразованием с использованием разности температур, вызванной образованием тепловой энергии, на основании реакции каталитического горения топлива FL для выработки энергии, загруженного в топливный блок 20А.In a fourth construction example, as a specific example, the auxiliary power supply unit has a structure in the form of an energy generation device that generates electricity by generating energy by thermoelectric conversion using a temperature difference caused by the generation of thermal energy based on the catalytic combustion of fuel FL to generate energy loaded into the
Как показано на фиг.8А, узел 11D источника вспомогательного питания в соответствии с четвертым примером конструкции имеет конструкцию генератора энергии на основе разности температур, в основном, содержащую: узел 141 каталитического горения для выработки тепловой энергии, подвергающий топливо FL для выработки энергии каталитическому горению; узел 142 с фиксированной температурой для поддержания, по существу, фиксированной температуры и элемент 143 термоэлектрического преобразования, подсоединенный между концами с первой и второй температурой, причем узел 141 каталитического горения определяется как конец с первой температурой и узлом 142 с фиксированной температурой в качестве конца со второй температурой. В этом случае, как показано на фиг.8В, элемент 143 термоэлектрического преобразования имеет конструкцию, в которой концы МА и MB из полупроводников или металлов двух видов (которые ниже упоминаются как "металл или т.п." ради удобства) соединены друг с другом (например, металл или т.п. МB соединяется с обоими концами металла или т.п. МА), и соответствующие соединительные узлы N1 и N2 соединяются соответственно с узлом 141 каталитического горения (концом с первой температурой) и узлом 142 с фиксированной температурой (концом со второй температурой). Узел 142 с фиксированной температурой имеет, например, конструкцию, которая постоянно открыта для наружного воздуха через отверстие или т.п., предусмотренный для устройства DVC, к которому система 301 источника питания присоединена и поддерживает, по существу, фиксированную температуру. Что касается конструкции узла 11D источника вспомогательного питания, состоящего из изображенного генератора энергии на основе разности температур, аналогично каждому вышеупомянутому варианту выполнения, то узел 11D источника вспомогательного питания может быть интегрирован и образован в небольшой полости в результате применения способа производства посредством микрообработки.As shown in FIG. 8A, the auxiliary
В узле 11D источника вспомогательного питания, имеющем такую конструкцию, как показано на фиг.8С, когда топливо FL для выработки энергии (рабочий газ, образованный продуктами сгорания), загруженное в топливный блок 20А, подается на узел 141 каталитического горения через интерфейсный узел 30А, образуется тепло в результате реакции каталитического горения, и повышается температура узла 141 каталитического горения (конца с первой температурой). С другой стороны, так как узел 142 с фиксированной температурой выполнен так, чтобы поддерживать свою температуру, по существу, постоянной, образуется разность температур между узлом 141 каталитического горения и узлом 142 с фиксированной температурой. Затем, образуется заранее определенная электродвижущая сила, и создается электроэнергия в результате термоэлектрического эффекта в элементе 143 термоэлектрического преобразования, основанного на этой разности температур.In the auxiliary
Конкретно, в тех случаях, когда температура в конце с первой температурой (соединительный узел N1) определяется как Та и температура в конце со второй температурой (соединительный узел N2) - как Тb (<Та), если разность между температурами Та и Тb небольшая, образуется напряжение Vab=Sab×(Та-Тb) между выходными клеммами Оа и Ob, показанными на фиг.8В. В этом случае Sab обозначает относительный коэффициент термоэдс (коэффициент Зеебека) металлов или т.п. МА и MB.Specifically, in those cases when the temperature at the end with the first temperature (connecting node N1) is defined as Ta and the temperature at the end with the second temperature (connecting node N2) is defined as Tb (<Ta), if the difference between the temperatures Ta and Tb is small, a voltage Vab = Sab × (Ta-Tb) is generated between the output terminals Oa and Ob shown in FIG. In this case, Sab stands for the relative thermoelectric coefficient (Seebeck coefficient) of metals or the like. MA and MB.
В результате применения устройства выработки энергии, имеющего такую конструкцию, для узла источника вспомогательного питания, аналогично каждому вышеупомянутому примеру конструкции, топливо для выработки энергии (жидкое топливо или сжиженное топливо, или газообразное топливо) автоматически подается на узел 11D источника вспомогательного питания (узел 141 каталитического горения) через интерфейсный узел 30А посредством только очень простой операции, т.е. соединения топливного блока 20А с модулем 10А выработки энергии, при этом образуется тепловая энергия, возникающая в результате реакции каталитического горения, и может быть начата и продолжена операция по выработке энергии посредством генератора энергии на основе разности температур. Также, заранее определенная электроэнергия всегда может вырабатываться узлом 11D источника вспомогательного питания, пока продолжается подача топлива FL для выработки энергии, тем самым подавая эту электроэнергию на заранее определенные конструкции внутри и снаружи системы 301 источника питания.As a result of using an energy generating device having such a design for an auxiliary power supply unit, similarly to each of the aforementioned design examples, fuel for generating energy (liquid fuel or liquefied fuel, or gaseous fuel) is automatically supplied to the auxiliary
Хотя описание приведено в отношении генератора энергии на основе разности температур, который вырабатывает электроэнергию в результате термоэлектрического эффекта, основанного на разности температур между узлом 141 каталитического горения и узлом 142 с фиксированной температурой в этом примере конструкции, настоящее изобретение не ограничивается этим и может иметь конструкцию, в которой электроэнергия вырабатывается на основе явления термоэлектронной эмиссии, в результате которой свободные электроны излучаются металлической поверхностью при нагревании металла.Although the description has been made with respect to a temperature difference energy generator that generates electricity as a result of a thermoelectric effect based on a temperature difference between the
(Пятый пример конструкции узла источника вспомогательного питания)(Fifth example of the design of the auxiliary power supply unit)
На фиг.9А и 9В представлены схемы, изображающие пятый пример конструкции узла источника вспомогательного питания, применимого для модуля выработки энергии в соответствии с этим вариантом выполнения.FIGS. 9A and 9B are diagrams depicting a fifth example of a design of an auxiliary power supply assembly applicable to the power generation module in accordance with this embodiment.
В пятом примере конструкции, в качестве конкретного примера, узел источника вспомогательного питания имеет структуру в виде устройства выработки энергии, которое вырабатывает электроэнергию посредством выработки энергии термоэлектрическим преобразованием, используя разность температур, вызванной тогда, когда топливо FL для выработки энергии (жидкое топливо), загруженное в топливный блок 20А, поглощает тепловую энергию, полученную на основе реакции испарения.In the fifth construction example, as a specific example, the auxiliary power supply unit has a structure in the form of an energy generation device that generates electricity by generating energy by thermoelectric conversion using the temperature difference caused when the fuel FL for power generation (liquid fuel) is charged into the
Как показано на фиг.9А, узел 11Е источника вспомогательного питания в соответствии с пятым примером конструкции имеет конструкцию генератора энергии на основе разности температур, в основном, содержащего: узел 151 сохранения тепла и холода для сохранения тепла и холода, реализуемый посредством поглощения тепловой энергии, когда испаряется топливо FL для выработки энергии (в частности, сжиженное топливо); узел 152 с фиксированной температурой для поддержания, по существу, фиксированной температуры и элемент 153 термоэлектрического преобразования, подсоединенный между концами с первой и второй температурами, причем узел 151 сохранения тепла и холода определяется как конец с первой температурой и узел 152 с фиксированной температурой - как конец со второй температурой. В этом случае элемент 153 термоэлектрического преобразования имеет конструкцию, эквивалентную конструкции, показанной в вышеупомянутом четвертом примере конструкции (см. фиг.8 В). Кроме того, узел 152 с фиксированной температурой выполнен так, чтобы поддерживать, по существу, фиксированную температуру посредством контактирования с другими областями или оставляя незащищенными другие области внутри и снаружи системы 301 источника питания. Кстати, что касается конструкции узла 11Е источника вспомогательного питания, состоящего из генератора энергии на основе разности температур, показанного на чертежах, то узел 11Е источника вспомогательного питания интегрирован и образован в небольшой полости, аналогично каждому вышеупомянутому примеру конструкции.As shown in FIG. 9A, the auxiliary
В узле 11Е источника вспомогательного питания, имеющем такую конструкцию, как показано на фиг.9В, когда топливо FL для выработки энергии (сжиженное топливо), загруженное в топливный блок 20А при условиях с заранее определенным давлением, подается на узел 11Е источника вспомогательного питания через интерфейсный узел 30А и преобразуется в состояние с заранее определенными окружающими условиями, такими как нормальная температура или нормальное давление, испаряется топливо FL для выработки энергии. В этом случае тепловая энергия поглощается из окружающей среды, и понижается температура узла 151 сохранения тепла и холода. С другой стороны, так как узел 152 с фиксированной температурой выполнен так, чтобы поддерживать свою температуру, по существу, постоянной, разность температур образуется между узлом 151 сохранения тепла и холода и узлом 152 с фиксированной температурой. Затем образуется заранее определенная электродвижущая сила и вырабатывается электроэнергия в результате термоэлектрического эффекта в элементе 153 термоэлектрического преобразования, основываясь на этой разности температур, аналогично вышеупомянутому четвертому примеру конструкции.In the auxiliary
В результате применения устройства выработки энергии, имеющего такую конструкцию, к узлу источника вспомогательного питания, аналогично каждому вышеупомянутому примеру конструкции, топливо FL для выработки энергии (сжиженное топливо) автоматически подается на узел 11Е выработки вспомогательной энергии через интерфейсный узел 30А посредством только очень простой операции, т.е. соединения топливного блока 20А с модулем 10А выработки энергии, при этом тепловая энергия поглощается в результате реакции испарения, образуя тепло и холод, и может быть начата и продолжена операция выработки энергии посредством генератора энергии на основе разности температур. Также, заранее определенная электроэнергия всегда может автономно вырабатываться посредством узла 11Е источника вспомогательного питания, пока продолжается подача топлива FL для выработки энергии, тем самым подавая эту электроэнергию на заранее определенные конструкции внутри и снаружи системы 301 источника питания.As a result of applying the power generation device having such a design to the auxiliary power supply unit, similarly to each of the aforementioned design examples, the power generating fuel FL (liquefied fuel) is automatically supplied to the auxiliary
В этом примере конструкции, хотя описание приведено в отношении генератора энергии на основе разности температур, который вырабатывает электроэнергию в результате термоэлектрического эффекта, основанного на разности температур между узлом 151 сохранения тепла и холода и узлом 152 с фиксированной температурой, настоящее изобретение не ограничивается этим и может иметь конструкцию для вырабатывания электроэнергии, основанную на явлении термоэлектронной эмиссии.In this construction example, although a description is made with respect to a temperature difference power generator that generates electricity as a result of a thermoelectric effect based on a temperature difference between the heat and
(Шестой пример конструкции узла источника вспомогательного питания)(Sixth example of the design of the auxiliary power supply unit)
На фиг.10 представлен вид, изображающий шестой пример конструкции узла источника вспомогательного питания, применимого для модуля выработки энергии в соответствии с этим вариантом выполнения.10 is a view showing a sixth construction example of an auxiliary power supply assembly applicable to the power generation module in accordance with this embodiment.
В шестом примере конструкции, в качестве конкретного примера, узел источника вспомогательного питания имеет конструкцию в виде устройства выработки энергии, которое вырабатывает электроэнергию посредством использования биохимической реакции в отношении топлива для выработки энергии, загруженного в топливный блок 20А.In a sixth construction example, as a specific example, the auxiliary power supply unit has a structure in the form of an energy generation device that generates electricity by using a biochemical reaction with respect to fuel to generate energy loaded in the
Как показано на фиг.10, узел 11F источника вспомогательного питания в соответствии с шестым примером конструкции, в основном, содержит: резервуар 161 с биокультурой, в котором хранятся микробы или биокатализатор BIO (которые ниже для удобства упоминаются как "микробы или т.п."), которые растут при сохранении топлива для выработки энергии в качестве источника пищи; и электрод 161а на стороне анода и электрод 161b на стороне катода, предусмотренные в резервуаре 161 с биокультурой. В такой конструкции посредством подачи топлива FL для выработки энергии от топливного блока 20А через интерфейсный узел 30А метаболизм и т.п.(биохимическая реакция), такой как аспирация микробами или т.п. BIO, создается в резервуаре 161 с биокультурой, и образуется электрон (е-). Захват этого электрона электродом 161а на части анода может создать заранее определенную электроэнергию на выходных клеммах Оа и Ob.As shown in FIG. 10, the auxiliary
В результате применения устройства выработки энергии, имеющего такую конструкцию, к узлу источника вспомогательного питания, аналогично каждому вышеупомянутому примеру конструкции, топливо FL для выработки энергии, которое может быть источником питания для микробов или т.п. ВIO, автоматически подается на узел 11F источника вспомогательного питания (резервуар 161 с биокультурой) через интерфейсный узел 30А посредством только очень простой операции, т.е. соединения топливного блока 20А с модулем 10А выработки энергии, и начинается операция выработки энергии в результате биохимической реакции микробов или т.п. ВIO. Также, заранее определенная электроэнергия всегда может автономно вырабатываться, пока продолжается подача топлива для выработки энергии, тем самым подавая эту электроэнергию на заранее определенные конструкции внутри и снаружи системы 301 источника питания.As a result of applying the power generation device having such a design to the auxiliary power supply unit, similarly to each of the aforementioned design examples, fuel FL for generating energy, which may be a power source for microbes or the like. The BIO is automatically supplied to the auxiliary
При биохимической реакции, в случае выработки электроэнергии в результате использования фотосинтеза микробами или т.п. ВIO, заранее определенная электроэнергия может постоянно и автономно вырабатываться и подаваться посредством применения, например, конструкции, в которой наружный свет может поступать через отверстия или т.п., предусмотренные в устройстве DVC, к которому присоединена система 301 источника питания.In a biochemical reaction, in the case of the generation of electricity as a result of the use of photosynthesis by microbes or the like. BIO, predetermined electric power can be continuously and autonomously generated and supplied by applying, for example, a design in which external light can come through openings or the like provided in the DVC device to which the
(Седьмой пример конструкции узла источника вспомогательного питания)(Seventh example of the design of the auxiliary power supply unit)
На фиг.11А и 11В представлены виды, изображающие седьмой пример конструкции узла источника вспомогательного питания, применимого для модуля выработки энергии в соответствии с этим вариантом выполнения.11A and 11B are views showing a seventh example of a design of an auxiliary power supply assembly applicable to the power generation module in accordance with this embodiment.
В седьмом примере конструкции, в качестве конкретного примера, узел источника вспомогательного питания имеет конструкцию в виде устройства выработки энергии, которое преобразует энергию колебаний, создаваемую движением текучей среды топлива для выработки энергии, подаваемого от топливного блока 20А, в электроэнергию.In a seventh design example, as a specific example, the auxiliary power supply unit has a structure in the form of an energy generation device that converts vibrational energy generated by the movement of the fuel fluid to generate energy supplied from the
Как показано на фиг.11А, узел 11G источника вспомогательного питания в соответствии с седьмым примером конструкции имеет конструкцию в виде генератора энергии на основе колебаний, в основном, содержащего: цилиндрический вибратор 171, который выполнен так, что по меньшей мере одна его концевая часть может колебаться, когда топливо для выработки энергии, состоящее из жидкости или газа, перемещается в заранее определенном направлении, и имеет электромагнитную катушку 173, предусмотренную на его колебательном конце 171а; и статор 172, который вставлен в этот вибратор, имеет постоянный магнит 174, предусмотренный для того, чтобы противодействовать электромагнитной катушке 173, и не создает колебаний относительно движения топлива для выработки энергии. В такой конструкции, как показано на фиг.11В, в результате подачи топлива FL для выработки энергии от топливного блока 20А через интерфейсный узел 30А вибратор 171 (колебательный конец 171а) создает колебание с заранее определенным количеством колебаний относительно статора 172 в направлении (стрелка Р4 на чертеже), по существу, ортогональном направлению протекания топлива FL для выработки энергии. В результате этого колебания меняется относительное расположение между постоянным магнитом 174 и электромагнитной катушкой 173, и в результате этого образуется электромагнитная индукция, таким образом получая заранее определенную электроэнергию при помощи электромагнитной катушки 173.As shown in FIG. 11A, the auxiliary
В результате применения устройства выработки энергии, имеющего такую конструкцию, к узлу источника вспомогательного питания, аналогично вышеупомянутому каждому примеру конструкции, топливо FL для выработки энергии в виде текучей среды автоматически подается на узел 11G источника вспомогательного питания через интерфейсный узел 30А посредством только очень простой операции, т.е. соединения топливного блока 20А с модулем 10А выработки энергии, и начинается операция выработки энергии в результате преобразования энергии колебаний вибратора 171, вызванных движением текучей среды. Также, заранее определенная электроэнергия может постоянно и автономно вырабатываться, пока продолжается подача топлива FL для выработки энергии, таким образом подавая электроэнергию на заранее определенные конструкции внутри и снаружи системы 301 источника питания.As a result of applying the power generation device having such a design to the auxiliary power supply unit, similarly to the above each construction example, the fuel for generating energy in the form of a fluid is automatically supplied to the auxiliary
Каждый вышеупомянутый пример конструкции иллюстрирует только отдельный пример узла 11 источника вспомогательного питания, применяемого для модуля 10А выработки энергии, и не служит ограничением конструкции системы источника питания в соответствии с настоящим изобретением. Вкратце, узел 11 источника вспомогательного питания, применяемый с настоящим изобретением, может иметь любую другую конструкцию до тех пор, пока электроэнергия может вырабатываться внутри узла 11 источника вспомогательного питания, основанного на действии по преобразованию энергии, таком как электрохимическая реакция, электромагнитная индукция, образование тепла или разности температур, вызванной эндотермической реакцией, когда непосредственно подается жидкое топливо или сжиженное топливо, или газообразное топливо, загруженное в топливный блок 20А. Например, это может быть комбинация двигателя, приводимого в действие давлением газа, не в виде газовой турбины или роторно-поршневого двигателя, с генератором энергии, использующим электромагнитную индукцию или пьезоэлектрическое преобразование. Альтернативно, как описано ниже, можно применить конструкцию, в которой предусмотрено накапливающее электроэнергию средство (конденсирующее устройство) в дополнение к устройству выработки энергии, эквивалентное каждому вышеупомянутому узлу 11 источника вспомогательного питания, электроэнергия (вторая электроэнергия), вырабатываемая узлом 11 источника вспомогательного питания, частично аккумулируется, и затем она может быть подана в качестве электроэнергии пуска на узел 12 выработки энергии или узел 14 управления выводом при пуске системы 301 источника питания (узла 12 выработки энергии).Each aforementioned construction example illustrates only a separate example of the auxiliary
(Восьмой пример конструкции узла источника вспомогательного питания)(The eighth example of the design of the auxiliary power supply unit)
На фиг.12, фиг.13-15 и фиг.16-18 представлены схематические виды конструкции, изображающие восьмой пример конструкции и рабочее состояние узла источника вспомогательного питания, применяемого для модуля выработки энергии в соответствии с этим вариантом выполнения, и стрелки вдоль соединений на чертежах обозначают направления, по которым протекает электрический ток.On Fig, Fig.13-15 and Fig.16-18 presents schematic views of the structure, depicting the eighth example of the design and the operating state of the auxiliary power supply unit used for the power generation module in accordance with this embodiment, and arrows along the connections on the drawings indicate the directions in which electric current flows.
Как показано на фиг.12, узел 11Н источника вспомогательного питания в соответствии с восьмым примером конструкции выполнен так, что, в основном, содержит: устройство 181 выработки энергии (например, узел источника вспомогательного питания, описанный в каждом вышеупомянутом примере конструкции), способное автономно вырабатывать электроэнергию (вторую электроэнергию), когда топливо FL для выработки энергии (жидкое топливо или сжиженное топливо, или газообразное топливо), загруженное в топливный блок 20, непосредственно подается через канал подачи топлива, предусмотренный в интерфейсном узле 30, под действием капиллярного явления; узел 182 хранения заряда, который хранит часть электроэнергии, выработанной устройством 181 выработки энергии, и состоит из вторичного элемента, конденсатора или т.п.; и переключатель 183 для переключения и установки хранения и разряда электроэнергии на узле 182 хранения заряда, основываясь на сигнале управления работой от узла 13 управления работой.As shown in FIG. 12, the auxiliary
В такой конструкции электроэнергия, вырабатываемая устройством 181 выработки энергии, которое постоянно приводится в действие, в то время как продолжается подача топлива для выработки энергии от топливного блока, выводится в виде электроэнергии контроллера устройства DVC и рабочей электроэнергии узла 13 управления работой, и часть этой электроэнергии соответствующим образом хранится в узле 182 хранения заряда при помощи переключателя 183. Затем, например, когда узел 13 управления работой определяет начало функционирования устройства DVC (нагрузки LD) посредством определения изменения напряжения электроэнергии питания при помощи узла 16 контроля напряжения, состояние соединения переключателя 183 изменяется на основе сигнала управления работой, выводимого узлом 13 управления работой, и электроэнергия, хранимая в узле 182 хранения заряда, подается в качестве электродвижущей силы на узел 12 выработки энергии или узел 14 управления выводом.In this design, the electric power generated by the
В этом случае, когда заряд в узле 182 хранения заряда, расходуемый узлом 12 выработки энергии или узлом 14 управления выводом, уменьшается до некоторой степени, поскольку устройство DVC приводится в действие в течение длительного периода времени, можно управлять так, чтобы узел 182 хранения заряда не мог полностью разряжаться посредством переключения узла 12 выработки энергии для подачи электроэнергии на устройство DVC и узел 182 хранения заряда. Кроме того, устройство 181 выработки энергии может непрерывно осуществлять заряд узла 182 хранения заряда, в то время как узел 12 выработки энергии подает электроэнергию на устройство DVC. Кстати, в нижеописанном втором варианте выполнения при применении этого примера конструкции в качестве узла 11 источника вспомогательного питания узел 13 управления работой определяет функционирование устройства DVC (нагрузки LD) и выводит сигнал управления работой для переключения состояния соединения переключателя 183 посредством приема через клеммный узел ELx информации о приведении в действие нагрузки, которая выводится контроллером CNT устройства DVC и обозначает, что нагрузка LD приведена в действие из выключенного состояния и переключена во включенное состояние.In this case, when the charge in the
В соответствии с узлом источника вспомогательного питания, имеющим такую конструкцию, поэтому, даже если электроэнергия, вырабатываемая в единицу времени устройством 181 выработки энергии, устанавливается малой (слабая электрическая сила), электроэнергия, имеющая достаточно высокую характеристику электроэнергии приведения в действие, может быть подана на узел 12 выработки энергии или узел 14 управления выводом посредством немедленного разряда электроэнергии, накопленной в узле 182 хранения заряда. Таким образом, так как способность выработки энергии устройства 181 выработки энергии может быть установлена достаточной низкой, может быть минимизирована конструкция узла 11 источника вспомогательного питания.According to the auxiliary power supply unit having such a structure, therefore, even if the electric power generated per unit time by the
В качестве узла источника вспомогательного питания в соответствии с этим примером конструкции, как показано на фиг.13-15, можно применить структуру, в которой исключено устройство 181 выработки энергии и предусмотрен только узел 182 хранения заряда, состоящий из предварительно заряженного конденсатора.As the auxiliary power supply unit in accordance with this construction example, as shown in FIGS. 13-15, a structure can be applied in which the
Изображенный на фиг.13-15 узел 182 хранения заряда имеет функцию подачи электроэнергии на узел 14 управления выводом при помощи переключателя 183а в соответствии с потребностями в дополнение к функции, способной непрерывно подавать электроэнергию контроллера для контроллера CNT и электроэнергию приведения в действие нагрузки для нагрузки LD с клеммы EL (+) положительного электрода и клеммы EL (-) отрицательного электрода на устройство DVC.13-15, the
Контроллер CNT имеет функцию, вызывающую включение переключателя LS для подачи электроэнергии на нагрузку LD, когда устройство DVC запускается приведением в действие оператором устройства DVC или по некоторой другой причине.The CNT has a function that causes the LS switch to turn on to supply power to the LD load when the DVC device is started by the operator activating the DVC device or for some other reason.
Узел 13 управления работой обладает функцией для определения состояния хранения электрического заряда в узле 182 хранения заряда. Узел 13 управления работой включает переключатель 183а, приводит в действие узел 14 управления выводом и запускает узел 12 выработки энергии только тогда, когда величина хранимого электрического заряда в узле 182 хранения заряда недостаточна, независимо от состояния приведения в действие нагрузки LD.The
В такой структуре на фиг.13 изображен случай, когда переключатель LS выключен, так как нагрузка LD устройства DVC не приводится в действие и находится в режиме ожидания, и узел 182 хранения заряда подает электроэнергию на контроллер CNT. В этот момент, так как узел 182 хранения заряда хранит электрический заряд, который достаточен для подачи заранее определенного количества электроэнергии, узел 13 управления работой выключает переключатель 183а.In such a structure, FIG. 13 shows a case where the LS switch is turned off since the load LD of the DVC device is not powered and is in standby mode, and the
На фиг.14 показан случай, когда аналогично установлен режим ожидания, но узел 13 управления работой определяет снижение величины заряда узла 182 хранения заряда ниже заранее определенного количества и включает переключатель 183а. Узел 14 управления выводом начинает подавать электроэнергию от узла 182 хранения заряда и подает заранее определенное количество топлива или т.п. от топливного блока 20 на узел 12 выработки энергии. Также, узел 14 управления выводом подает электроэнергию на узел 12 выработки энергии так, что нагреватель узла 12 выработки энергии достигает заранее определенной температуры через заранее определенное время. В результате узел 12 выработки энергии вырабатывает электроэнергию, узел 182 хранения заряда переходит в режим заряда для хранения электрического заряда посредством использования этой электроэнергии и поддерживает режим ожидания с разрядом энергии для продолжения приведения в действие контроллера CNT. Затем, из этого состояния, когда заранее определенная величина электрического заряда будет накоплена в узле 182 хранения заряда, узел 13 управления работой переключает переключатель 183а в вышеупомянутое выключенное состояние, как показано на фиг.13.On Fig shows a case where the standby mode is similarly set, but the
На фиг.15 показан случай, когда переключатель LS включен контроллером CNT, который определил, что был произведен пуск устройства DVC оператором устройства DVC или по некоторой другой причине. Когда узел 13 управления работой определяет, что величина электрического заряда, хранимого в узле 182 хранения заряда, уменьшилась ниже заранее определенной величины в результате расходования электроэнергии в нагрузке LD и контроллере CNT устройства DVC, узел 13 управления работой включает переключатель 183а, функционирующий в качестве узла управления пуском, и узел 14 управления выводом приводит в действие узел 12 выработки энергии для выработки энергии, тем самым подавая заряд в узел 182 хранения заряда. Затем, когда произойдет достаточное накопление электрического заряда в узле 182 хранения электрического заряда, узел 13 управления работой определяет это состояние и выключает переключатель 183а, чтобы остановить выработку энергии в узле 12 выработки энергии и приведение в действие узла 13 управления работой.FIG. 15 shows a case where the LS switch is turned on by the CNT, which determined that the DVC device was started by the operator of the DVC device or for some other reason. When the
Пороговое значение, соответствующее величине заряда в узле 182 хранения заряда, когда узел 13 управления работой определил, что переключатель 183а должен быть включен, и пороговое значение, соответствующее величине заряда в узле 182 хранения заряда, когда он определил, что переключатель 183а должен быть выключен, могут быть установлены так, чтобы они по существу были равны друг другу, и пороговое значение для отключения переключателя 183а может быть установлено равным большему значению.The threshold value corresponding to the amount of charge in the
В системе источника питания, имеющей такую конструкцию, структура и функционирование этой системы отличается от вышеописанной системы источника питания, показанной на фиг.12, тем, что: сам узел источника вспомогательного питания не имеет функцию выработки электроэнергии; узел 12 выработки энергии вырабатывает электроэнергию в соответствии с состоянием заряда узла 182 хранения заряда независимо от состояния приведения в действие нагрузки LD; узел 13 управления работой определяет состояние заряда узла 182 хранения заряда и затем управляет переключателем 183а и узел 182 хранения заряда подает электроэнергию на устройство DVC. Далее, так как система источника питания имеет такую структуру, то достаточно, что узел 12 выработки энергии управляет выработкой энергии и останавливает выработку энергии только в зависимости от величины заряда электрического заряда в узле 182 хранения заряда без получения информации о приведении в действие нагрузки от контроллера CNT устройства DVC. Поэтому клеммный узел ELx для ввода информации о приведении в действии нагрузки больше не является необходимым, и может быть применена клеммная конструкция с двойным электродом, которая приводит к преимуществу, заключающемуся в высокой совместимости с любым другим обычным элементом. Кроме того, так как узел 182 хранения заряда в качестве узла источника вспомогательного питания не расходует постоянно топливо в топливном блоке 20 для вырабатывания электроэнергии, в то время как остановлен узел 12 выработки энергии, существует преимущество, заключающееся в том, что топливо в топливном блоке 20 не расходуется неэкономно. Более того, также существует преимущество в том, что устройство DVC не должно включать в себя схему для передачи информации о приведении в действие нагрузки от контроллера CNT на систему источника питания.In a power supply system having such a structure, the structure and operation of this system differs from the power supply system described above in FIG. 12 in that: the auxiliary power supply unit itself does not have a power generation function; the
Другая система источника питания, имеющая узел источника вспомогательного питания типа хранения заряда, в соответствии с этим структурным примером ниже описывается со ссылкой на фиг.16-18.Another power supply system having an auxiliary power supply assembly of a charge storage type, in accordance with this structural example, is described below with reference to FIGS. 16-18.
На фиг.16-18 узел 182 хранения заряда имеет функцию подачи электроэнергии на узел 14 управления выводом через переключатель 183b в соответствии с потребностями, чтобы приводить в действие узел 12 выработки энергии, в дополнение к функции постоянной подачи электроэнергии контроллера к контроллеру CNT от клеммы EL (+) положительного электрода и клеммы EL (-) отрицательного электрода на устройство DVC.In Figs. (+) the positive electrode and the terminal EL (-) of the negative electrode to the DVC device.
Контроллер CNT имеет функцию включения переключателя LS для подачи электроэнергии на нагрузку LD, когда устройство DVC активизировано оператором устройства DVC или по некоторой другой причине.The CNT has the function of turning on the LS switch to supply power to the LD load when the DVC device is activated by the DVC device operator or for some other reason.
Узел 13 управления работой имеет функцию определения состояния хранения электрического заряда в узле 182 хранения заряда. Узел 13 управления работой включает переключатель 183b и приводит в действие узел 14 управления выводом, вызывая вырабатывание электроэнергии узлом 12 выработки энергии только тогда, когда не является достаточной величина электрического заряда, хранимого в узле 182 хранения заряда, независимо от состояния приведения в действие нагрузки LD. Кроме того, узел 13 управления работой включает переключатель 183с и выдает электроэнергию, вырабатываемую в узле 12 выработки энергии, вместе с электроэнергией узла 182 хранения заряда в качестве электроэнергии контроллера для контроллера CNT и электроэнергии приведения в действие нагрузки для нагрузки LD.The
На фиг.16 изображен в такой структуре случай, когда узел 13 управления работой выключает переключатель 183 (переключатель 183b и переключатель 183с) и останавливает работу узла 12 выработки энергии и узла 14 управления выводом, и узел 182 хранения заряда подает электроэнергию на контроллер CNT, когда устройство DVC находится в режиме ожидания, и узел 13 управления работой определяет, что узел 182 хранения заряда имеет достаточный электрический заряд, хранимый в нем.FIG. 16 depicts in such a structure a case where the
На фиг.17 изображен случай, когда, если устройство DVC находится в режиме ожидания и узел 13 управления работой определяет, что электрический заряд, хранимый в узле 182 хранения заряда, уменьшился до заранее определенной величины, и процесс уменьшения медленный, так как нагрузка LD не приводится в действие, узел 13 управления работой включает переключатель 183b и включает переключатель 183с для подачи электроэнергии приведения в действие от узла 182 хранения заряда на узел 14 управления выводом, тем самым приводятся в действие узел 14 управления выводом и узел 12 выработки энергии, и электрический заряд сохраняется в узле 182 хранения заряда с электроэнергией, вырабатываемой в узле 12 выработки энергии. В этом случае узел 14 управления выводом начинает питаться электроэнергией от узла 182 хранения заряда, подает заранее определенное количество топлива или т.п. от топливного блока 20 на узел 12 выработки энергии и подает электроэнергию на узел 12 выработки энергии, так что нагреватель узла 12 выработки энергии может достигать заранее определенной температуры через заранее определенное время. Тем временем узел 182 хранения заряда постоянно подает электроэнергию на контроллер CNT. Затем, когда будет накоплена заранее определенная величина электрического заряда в узле 182 хранения заряда от этого вышеупомянутого состояния, как показано на фиг.16, узел 13 управления работой выключает переключатель 183 (переключатель 183b и переключатель 183с).17 shows a case where if the DVC is in standby mode and the
На фиг.18 показан случай, когда, поскольку нагрузка LD приводится в действие посредством включения переключателя LS контроллером CNT, то, когда узел 13 управления работой определяет, что электрический заряд, хранимый в узле 182 хранения заряда, уменьшился до заранее определенной величины и процесс уменьшения быстрый, так как нагрузка LD приводится в действие, узел 13 управления работой включает переключатель 183b и приводит в действие узел 14 управления выводом, вызывая вырабатывание энергии узлом 12 выработки энергии, и узел 13 управления работой также включает переключатель 183с и выдает электроэнергию, выработанную в узле 12 выработки энергии, вместе с электроэнергией от узла 182 хранения заряда в качестве электроэнергии контроллера для контроллера CNT и энергии приведения в действие нагрузки для нагрузки LD.FIG. 18 shows a case where, since the load LD is actuated by turning the LS switch on by the CNT controller, when the
Количество электроэнергии, вырабатываемой в единицу времени в узле 12 выработки энергии, может быть установлено большим, чем его величина при хранении электрического заряда в узле 182 хранения заряда (зарядка), показанном на фиг.17.The amount of electricity generated per unit time in the
<Узел 12 выработки энергии><
Узел 12 выработки энергии, применяемый для модуля выработки энергии в соответствии с этим вариантом выполнения, имеет, как показано на фиг.3, структуру для вырабатывания заранее определенной электроэнергии (первой электроэнергии), необходимой для приведения в действие устройства DVC (нагрузки LD), посредством использования физической или химической энергии топлива FL для выработки энергии, подаваемого от топливного блока 20, основываясь на управлении пуском узлом 13 управления работой. В качестве конкретной конструкции узла 12 выработки энергии можно применить различные виды устройств, например устройство, использующее электрохимическую реакцию с использованием топлива FL для выработки энергии, подаваемого от топливного блока 20 (топливный элемент), устройство, использующее тепловую энергию, получаемую в результате реакции горения (выработка энергии на основе разности температур), устройство, использующее действие или т.п. по преобразованию динамической энергии для вырабатывания электроэнергии посредством вращения генератора энергии в результате использования энергии давления, получаемой в результате реакции горения или т.п. (выработка энергии двигателем внутреннего/внешнего сгорания), или устройство для преобразования энергии текучей среды или тепловой энергии топлива FL для выработки энергии в электроэнергию посредством использования принципа электромагнитной индукции или т.п. (генератор энергии на электромагнитном механизме текучей среды, генератор энергии на термоакустическом эффекте или т.п.).The
В этом случае, так как электроэнергия (первая электроэнергия), вырабатываемая узлом 12 выработки энергии, представляет собой основной источник питания для осуществления различных функций (нагрузки LD) всего устройства DVC, установлена равной высокому значению характеристика энергии приведения в действие. Поэтому, когда вышеописанный узел 11 источника вспомогательного питания (узел 182 хранения заряда) подает электроэнергию контроллера устройства DVC или рабочую электроэнергию или т.п. для узла 13 управления работой, узла 14 управления выводом и узла 12 выработки энергии и узел 12 выработки энергии подает электроэнергию приведения в действие нагрузки для нагрузки LD, электроэнергия, подаваемая от узла 11 источника вспомогательного питания (вторая электроэнергия), отличается по свойствам от электроэнергии, подаваемой от узла 12 выработки энергии.In this case, since the electric power (first electric power) generated by the
Каждый конкретный пример ниже кратко описывается со ссылкой на чертежи.Each specific example is briefly described below with reference to the drawings.
(Первый пример конструкции узла выработки энергии)(The first example of the design of the power generation unit)
На фиг.19 представлен вид, изображающий первый пример конструкции узла выработки энергии, применяемый для модуля выработки энергии в соответствии с этим вариантом выполнения, и на фиг.20А и 20В представлены виды, изображающие процесс образования водорода в узле реформинга топлива, применяемом с узлом выработки энергии в соответствии с этим примером конструкции. В этом случае описание приводится с соответствующей ссылкой на конструкцию вышеописанной системы источника питания (фиг.3).Fig. 19 is a view showing a first example of the construction of the power generation unit used for the power generation module in accordance with this embodiment, and Figs. 20A and 20B are views showing the process of hydrogen generation in the fuel reforming unit used with the generation unit energy in accordance with this construction example. In this case, the description is given with appropriate reference to the design of the above power supply system (figure 3).
В первом примере конструкции, в качестве конкретного примера, узел выработки энергии имеет конструкцию топливного элемента с протонообменной мембраной, использующего систему реформинга топлива, посредством которой используется топливо FL для выработки энергии, подаваемое от топливного блока 20А через узел 14 управления выводом, и электроэнергия вырабатывается в результате электрохимической реакции.In a first construction example, as a specific example, the power generation unit has a proton exchange membrane fuel cell structure using a fuel reforming system by which the fuel FL is used to generate energy supplied from the
Как показано на фиг.19, узел 12А выработки энергии выполнен так, что в общих чертах содержит: узел 210а реформинга топлива (устройство реформинга топлива) для извлечения заранее определенной топливной составляющей (водорода), содержащейся в топливе FL для выработки энергии, посредством использования заранее определенной реакции реформинга в отношении топлива FL для выработки энергии, подаваемого от топливного блока 20А; и узел 210b топливного элемента для вырабатывания заранее определенной электроэнергии (первой электроэнергии) для приведения в действие нагрузки 214 (устройства DVC или нагрузки LD) посредством электрохимической реакции, использующей топливную составляющую, извлекаемую узлом 210а реформинга топлива.As shown in FIG. 19, the
Как показано на фиг.20А, узел 210Х реакции реформинга пара узла 210а реформинга топлива, в основном, извлекает топливную составляющую из топлива FL для выработки энергии, подаваемого от топливного блока 20А через узел 14 управления выводом, посредством каждого процесса, состоящего из реакций испарения и реформинга пара. Например, в случае образования газообразного водорода (H2) с метанолом (СН3ОН) и водой (H2O), используемых в качестве топлива FL для выработки энергии, на этапе парообразования метанол (СН3ОН) и вода (H2O) сначала испаряются помещением метанола и воды в виде жидкого топлива в атмосферу с температурой, примерно равной точке кипения, посредством нагревателя, управляемого узлом 14 управления выводом.As shown in FIG. 20A, the steam reforming
Затем в процессе реакции реформинга пара в результате установки атмосферы с температурой примерно 300°С для парообразного метанола (СН3ОН) и воды (H2O) посредством использования нагревателя поглощается тепловая энергия 49,4 кДж/моль и образуется водород (H2) и небольшое количество углекислого газа (CO2), как указывается следующим химическим уравнением (3). В процессе реформинга пара может образовываться небольшое количество угарного газа (СО) в качестве побочного продукта кроме кислорода (H2) и углекислого газа (CO2).Then, during the steam reforming reaction, as a result of setting the atmosphere at a temperature of about 300 ° C for vapor methanol (CH 3 OH) and water (H 2 O), the heat energy is absorbed by using a heater, 49.4 kJ / mol and hydrogen (H 2 ) is formed and a small amount of carbon dioxide (CO 2 ), as indicated by the following chemical equation (3). During the steam reforming process, a small amount of carbon monoxide (CO) can be formed as a by-product other than oxygen (H 2 ) and carbon dioxide (CO 2 ).
В этом случае, как показано на фиг.20В, узел 210Y с катализатором для избирательного окисления для устранения угарного газа (СО), вырабатываемого в качестве побочного продукта при реакции реформинга пара, может быть предусмотрен на последней стадии узла 210Х реакции реформинга пара, так что угарный газ (СО) может быть преобразован в углекислый газ (CO2) и водород (H2) при помощи соответствующих процессов, состоящих из реакции конверсии водой и избирательной окислительной реакции, тем самым устраняя выпуск вредных веществ. Конкретно, при процессе реакции конверсии водой в узле 210Y с катализатором для избирательного окисления образуется тепловая энергия 40,2 кДж/моль в результате реакции воды (пара; H2O) с угарным газом (СО), и образуются углекислый газ (CO2) и водород (H2), как указывается следующим химическим уравнением (4):In this case, as shown in FIG. 20B, a
Кроме того, может быть предусмотрен узел 210Z избирательной окислительной реакции на последней стадии узла 210Y с катализатором для избирательного окисления. При процессе избирательной окислительной реакции образуется тепловая энергия 283,5 кДж/моль, вызывая реакцию кислорода (O2) с угарным газом (СО), который не был превращен в углекислый газ (CO2) и водород (H2) в результате реакции конверсии водой, и образуется углекислый газ (CO2), как указывается следующим химическим уравнением (5). Этот узел 210Z избирательной окислительной реакции может быть предусмотрен на последней стадии узла 210Х реакции реформинга пара.In addition, a selective
Небольшое количество продукта (главным образом углекислого газа) кроме водорода, образуемого в результате последовательности вышеупомянутых реакций реформинга топлива, выпускается в воздух через выпускное отверстие (не показано; оно будет описано ниже в конкретном примере конструкции), предусмотренное в модуле 10А выработки энергии.A small amount of product (mainly carbon dioxide) other than hydrogen generated as a result of the sequence of the aforementioned fuel reforming reactions is discharged into the air through an outlet (not shown; it will be described below in a specific construction example) provided in the
Конкретная конструкция узла реформинга топлива, имеющего такую функцию, описана ниже в следующем конкретном примере конструкции вместе с другими конструкциями.The specific design of the fuel reforming unit having such a function is described below in the following specific example of the structure together with other structures.
Как показано на фиг.19, аналогично топливному элементу с непосредственной подачей топлива, применяемому с вышеописанным узлом 11 источника вспомогательного питания, узел 210b топливного элемента обычно содержит: топливный электрод 211 (катод), состоящий из угольного электрода, к которому прилеплены мелкие частицы катализатора, например, из платины, палладия, платино-рутения; воздушный электрод 212 (анод), состоящий из угольного электрода, к которому прилеплены мелкие частицы катализатора, например, из платины; и пленкообразную ионопроводящую мембрану (обменную мембрану), расположенную между топливным электродом 211 и воздушным электродом 212. В этом случае газообразный водород (H2), извлекаемый узлом 210а реформинга топлива, подается на топливный электрод 211 из топлива FL для выработки энергии, подаваемая величина которого управляется нижеописанным узлом 14 управления выводом, тем временем газообразный кислород (О2) воздуха подается на воздушный электрод 212. В результате выработка энергии осуществляется посредством следующей электрохимической реакции, и электроэнергия, которой может быть заранее определенная электроэнергия приведения в действие (напряжение/электрический ток), подается на нагрузку 214 (нагрузку LD устройства DVC). Далее, часть электроэнергии, вырабатываемой в узле 210b топливного элемента, подается на узел 14а управления топливом и/или узел 14е управления нагревателем в зависимости от потребностей.As shown in FIG. 19, similarly to the direct fuel supply fuel cell used with the auxiliary
Конкретно, в качестве примера электрохимической реакции в узле 12 выработки энергии в этом примере конструкции, когда газообразный водород (H2) подается на топливный электрод 211, электрон (е-) отделяется посредством катализа на топливном электроде 211, образуется ион водорода (протон; Н+) и поступает на часть воздушного электрода 212 через ионопроводящую мембрану 213, и электрон (е-) захватывается угольным электродом, составляющим топливный электрод 211, и подается на нагрузку 214, как указывается следующим химическим уравнением (6):Specifically, as an example of an electrochemical reaction in the
Когда воздух подается на воздушный электрод 212, электрон (е-), который прошел через нагрузку 214 в результате катализа на воздушном электроде 212, ион водорода (Н+), который прошел через ионопроводящую мембрану, и газообразный кислород (O2) в воздухе реагируют друг с другом и таким образом образуется вода (H2O), как указывается следующим химическим уравнением (7):When air is supplied to the
Такая последовательность электрохимических реакций (химические уравнения (6) и (7)) происходит в окружающей среде при относительно низкой температуре, примерно 60-80°С, и побочным продуктом, кроме электроэнергии (электроэнергии приведения в действие нагрузки), в основном, является только вода (H2O). В этом случае посредством сбора воды (H2O) в качестве побочного продукта, образуемого на воздушном электроде 212, и подачи необходимого количества воды на вышеупомянутый узел 210а реформинга топлива вода может быть повторно использована для реакции реформинга топлива или реакции конверсии водой топлива FL для выработки энергии, может быть значительно снижено количество воды (H2O), заранее хранимое (загруженное) в топливном блоке 20А для реакции реформинга топлива, и может быть значительно снижено собираемое количество в средстве сбора побочного продукта, которое предусмотрено в топливном блоке 20А и которое собирает побочные продукты. Необходимо заметить, что конструкция средства сбора побочного продукта для сбора и повторного использования побочного продукта, такого как вода (H2O), образуемого на воздушном электроде 212, описана ниже вместе со средством сбора побочного продукта в вышеописанном узле 11 источника вспомогательного питания.Such a sequence of electrochemical reactions (chemical equations (6) and (7)) occurs in the environment at a relatively low temperature, approximately 60-80 ° C, and the by-product, in addition to electricity (power to drive the load), is mainly only water (H 2 O). In this case, by collecting water (H 2 O) as a by-product formed on the
Электроэнергия, генерируемая в результате вышеописанной электрохимической реакции и подаваемая на нагрузку 214, зависит от количества газообразного водорода (H2), подаваемого на узел 12А выработки энергии (топливный электрод 211 узла 210b топливного элемента). Электроэнергия, подаваемая на устройство DVC, может произвольно регулироваться посредством управления количеством топлива FL для выработки энергии (по существу газообразного водорода), подаваемого на узел 12 выработки энергии через узел 14 управления выводом, и, например, она может быть установлена такой, чтобы быть эквивалентной одному из гальванических элементов общего назначения.The electric power generated by the above electrochemical reaction and supplied to the
При применении топливного элемента типа реформинга топлива, имеющего такую конструкцию, с узлом выработки энергии, так как произвольная электроэнергия может эффективно вырабатываться посредством управления количеством подаваемого топлива FL для выработки энергии узлом 14 управления выводом, может быть реализована соответствующая работа по выработке энергии в соответствии с состоянием функционирования устройства DVC (нагрузки LD), основываясь на информации о функционировании нагрузки. Кроме того, при применении конструкции в виде топливного элемента, так как электроэнергия может вырабатываться непосредственно из топлива FL для выработки энергии в результате электрохимической реакции, может быть реализована очень высокая эффективность выработки энергии и может эффективно использоваться топливо FL для выработки энергии или может быть минимизирован модуль 10А выработки энергии включающий в себя узел 12 выработки энергии.When using a fuel cell of a fuel reforming type having such a structure with an energy generation unit, since arbitrary electricity can be efficiently generated by controlling the amount of fuel supplied FL for energy generation by the
Аналогично вышеупомянутому узлу 11 источника вспомогательного питания (см. первый пример конструкции), хотя описание приведено только для случая, когда применяется метанол в качестве топлива FL для выработки энергии, настоящее изобретение не ограничивается этим, и может быть достаточным жидкое топливо или сжиженное топливо, или газообразное топливо, включающее в себя, по меньшей мере, элементарный водород. Лучше всего поэтому можно применять жидкое топливо на основе спирта, такое как метанол, этанол или бутанол, сжиженное топливо, состоящее из углеводорода, который может испаряться при нормальной температуре и при нормальном давлении, например диметиловый эфир, изобутен или природный газ, газообразное топливо, такое как газообразный водород или т.п.Similar to the aforementioned auxiliary power supply unit 11 (see the first construction example), although the description is given only for the case where methanol is used as FL fuel for power generation, the present invention is not limited thereto, and liquid fuel or liquefied fuel may be sufficient, or gaseous fuel, including at least elemental hydrogen. Best therefore, alcohol-based liquid fuels such as methanol, ethanol or butanol, liquefied fuels consisting of a hydrocarbon that can vaporize at normal temperature and at normal pressure, such as dimethyl ether, isobutene or natural gas, gaseous fuels, such like hydrogen gas or the like
При этом в случае использования сжиженного водорода или газообразного водорода, как в случае топлива FL для выработки энергии, можно применить конструкцию, в которой топливо FL для выработки энергии, подаваемое количество которого управляется исключительно узлом 14 управления выводом, непосредственно подается на узел 210b топливного элемента, не требуя узел 210а реформинга топлива, такой как описанный в этом примере конструкции. Кроме того, хотя был описан только топливный элемент типа реформинга топлива в качестве конструкции узла 12 выработки энергии, настоящее изобретение не ограничивается этим. Аналогично вышеописанному узлу 11 источника вспомогательного питания (см. первый пример конструкции), хотя эффективность выработки электроэнергии низкая, может быть применен топливный элемент с непосредственной подачей топлива, и жидкое топливо, сжиженное топливо, газообразное топливо или т.п. могут быть использованы для вырабатывания электроэнергии.In this case, in the case of using liquefied hydrogen or gaseous hydrogen, as in the case of fuel FL for power generation, it is possible to apply a design in which fuel FL for power generation, the supplied amount of which is controlled exclusively by the
(Второй пример конструкции узла выработки энергии)(Second example of the design of the power generation unit)
На фиг.21А и 21В представлены виды, изображающие второй пример конструкции узла выработки энергии, применимого для модуля выработки энергии в соответствии с этим вариантом выполнения.FIGS. 21A and 21B are views showing a second example of the construction of the power generation unit applicable to the power generation module in accordance with this embodiment.
Во втором примере конструкции, в качестве конкретного примера, узел выработки энергии имеет конструкцию в виде устройства выработки энергии, которое использует топливо FL для выработки энергии, подаваемое от топливного блока 20А через узел 14 управления выводом, приводит в действие газовую турбину внутреннего сгорания (двигатель внутреннего сгорания) под действием энергии давления, получаемой в результате реакции горения, и преобразует энергию приведения в действие в электрическую энергию.In a second construction example, as a specific example, the power generation unit has a structure in the form of an energy generation device that uses fuel FL to generate energy supplied from the
Как показано на фиг.21А и 21В, узел 12В выработки энергии в соответствии с этим примером конструкции, в основном, содержит: подвижный диск 222 с лопатками, выполненный так, что множество лопаток изогнуты в заранее определенном направлении по окружности, и лопатки 222in всасывания и выпускные лопатки 222out, которые расположены по окружности, по существу, по радиальному направлению, соосно соединены друг с другом и могут вращаться; неподвижный диск 223 с лопатками, состоящий из лопаток 223in всасывания и выпускных лопаток 223out, которые выполнены так, что множество лопаток изогнуты в противоположном направлении относительно направления подвижного диска 222 с лопатками (лопаток 222in всасывания и выпускных лопаток 222out) по внешней периферийной части подвижного диска 222 с лопатками, расположены по окружности, по существу, по радиальному направлению и неподвижны относительно подвижного диска 222 с лопатками; камеру 224 сгорания для сжигания топлива FL для выработки энергии (топливного газа), засасываемого подвижным диском 222 с лопатками с заранее определенным распределением моментов времени; узел 225 зажигания для зажигания топливного газа, засасываемого в камеру 224 сгорания; генератор 228 энергии, который соединен с центром вращения подвижного диска 222 с лопатками и преобразует энергию вращения подвижного диска 222 с лопатками в электроэнергию, основываясь на принципе известной электромагнитной индукции или пьезоэлектрического преобразования; узел 226 управления всасыванием для управления подачей (впуском) парообразного топливного газа в газовую турбину внутреннего сгорания, состоящую из подвижного диска 222 с лопатками и неподвижного диска 223 с лопатками; и узел 227 управления выпуском для управления выпуском топливного газа (отработанного газа) после сгорания в газовой турбине внутреннего сгорания. Что касается конструкции узла 12В выработки энергии, включающего в себя газовую турбину внутреннего сгорания, узел 226 управления всасыванием и узел 227 управления выпуском, то узел 12В выработки энергии может быть интегрирован и образован в небольшой полости порядка миллиметра, например, на кремниевом кристалле 221 применением метода производства посредством микрообработки, аналогично вышеописанному узлу 11 источника вспомогательного питания. На фиг.21А, для того чтобы разъяснить конструкцию газовой турбины внутреннего сгорания, лопатки 222in и 223in всасывания изображены как незакрытые ради удобства.As shown in FIGS. 21A and 21B, the power generation unit 12B in accordance with this construction example mainly comprises: a movable blade 222 with blades configured so that a plurality of blades are curved in a predetermined circumferential direction, and suction blades 222in and exhaust vanes 222out, which are arranged in a circumferential direction in a substantially radial direction, are coaxially connected to each other and can rotate; a fixed blade disk 223, consisting of suction blades 223in and exhaust blades 223out, which are configured so that a plurality of blades are bent in the opposite direction with respect to the direction of the blade blades 222 (suction blades and exhaust blades 222out) on the outer peripheral part of the movable disk 222 with blades, located around the circumference, essentially in a radial direction and fixed relative to the movable disk 222 with blades; a combustion chamber 224 for burning fuel FL to generate energy (fuel gas) sucked in by a movable blade 222 with vanes with a predetermined distribution of time points; an ignition unit 225 for igniting a fuel gas sucked into a combustion chamber 224; an energy generator 228, which is connected to the rotation center of the movable blade 222 with blades and converts the rotation energy of the movable blade 222 with blades into electricity, based on the principle of known electromagnetic induction or piezoelectric conversion; a suction control unit 226 for controlling the supply (inlet) of vaporous fuel gas to an internal combustion gas turbine consisting of a movable disk 222 with vanes and a stationary disk 223 with vanes; and an exhaust control unit 227 for controlling the release of fuel gas (exhaust gas) after combustion in the internal combustion gas turbine. Regarding the design of the
В таком узле 12В выработки энергии, например, как показано на фиг.21В, когда топливный газ, засасываемый со стороны лопаток 222in и 223in всасывания газовой турбины внутреннего сгорания через узел 226 управления всасыванием, воспламеняется узлом 225 зажигания в камере 224 сгорания с заранее определенным распределением моментов времени, сгорает и выпускается со стороны выпускных лопаток 222out и 223out (стрелки Р5), вихревой поток топливного газа образуется вдоль изогнутого направления подвижного диска 222 с лопатками и неподвижного диска 223 с лопатками, и всасывание и выпуск топливного газа выполняется автоматически посредством вихревого потока. Кроме того, подвижный диск 222 с лопатками непрерывно вращается в заранее определенном направлении, тем самым приводя в действие генератор 228 энергии. Следовательно, энергия топлива, полученная от топливного газа, преобразуется в электроэнергию при помощи газовой турбины внутреннего сгорания и генератора 228 энергии.In such a
Так как узел 12В выработки энергии в соответствии с этим примером конструкции имеет конструкцию для вырабатывания электроэнергии посредством использования энергии сгорания топливного газа, топливо FL для выработки энергии (топливный газ), подаваемое от топливного блока 20А, должно обладать, по меньшей мере, воспламеняемостью или сгораемостью. Например, лучше всего можно применить жидкое топливо на основе спирта, такое как метанол, этанол или бутанол, сжиженное топливо, состоящее из углеводорода, который испаряется при нормальной температуре и при нормальном давлении, например диметиловый эфир, изобутен или природный газ, или газообразное топливо, такое как газообразный водород.Since the
В случае применения конструкции, в которой топливный газ (отработанный газ) после сгорания непосредственно выпускается наружу из системы 301 источника питания, само собой разумеется, что должна быть проведена обработка по повышению стойкости к воспламенению или обработка по детоксикации перед выпуском отработанного газа наружу или должно быть предусмотрено средство для сбора отработанного газа, если отработанный газ содержит воспламеняющуюся или токсичную составляющую.In the case of a structure in which fuel gas (exhaust gas) is directly discharged after combustion directly from the
В результате применения газовой турбины внутреннего сгорания, имеющей такую конструкцию, для узла выработки энергии, аналогично вышеописанному первому примеру конструкции, так как произвольная электроэнергия может вырабатываться посредством простого способа управления для регулировки количества подаваемого топлива FL для выработки энергии, может быть реализована соответствующая работа по выработке энергии в соответствии с состоянием приведения в действие устройства DVC. Кроме того, в результате применения конструкции в виде газовой турбины внутреннего сгорания, выполненной посредством микрообработки, электроэнергия может вырабатываться с относительно высокой эффективностью преобразования энергии, и может быть минимизирован модуль 10А выработки энергии, включающий в себя узел 12 выработки энергии, в то же самое время эффективно используя топливо FL для выработки энергии.As a result of using an internal combustion gas turbine having such a structure for the power generation unit, similarly to the first construction example described above, since arbitrary electricity can be generated by a simple control method to adjust the amount of supplied fuel FL for power generation, corresponding generation work can be implemented energy in accordance with the state of actuation of the DVC device. In addition, as a result of the application of the micro-processing gas turbine design, electric power can be generated with relatively high energy conversion efficiency, and the
(Третий пример конструкции узла выработки энергии)(Third example of the design of the power generation unit)
На фиг.22А-22D представлены схемы для иллюстрации принципа действия третьего примера конструкции узла выработки энергии, применяемого для модуля выработки энергии в соответствии с этим вариантом выполнения.On figa-22D presents a diagram to illustrate the principle of operation of a third example of the construction of the power generation unit used for the power generation module in accordance with this embodiment.
В третьем примере конструкции, в качестве конкретного примера, узел выработки энергии имеет конструкцию в виде устройства выработки энергии, которое использует топливо FL для выработки энергии, подаваемое от топливного блока 20А через узел 14 управления выводом, приводит в действие роторно-поршневой двигатель (двигатель внутреннего сгорания) посредством энергии давления, получаемой в результате реакции горения, и преобразует энергию приведения в действие в электроэнергию.In a third construction example, as a specific example, the power generation unit has a structure in the form of an energy generation device that uses fuel FL to generate energy supplied from the
Как показано на этих чертежах, узел 12С выработки энергии в соответствии с третьим примером конструкции содержит: кожух 231, имеющий рабочую полость 231а, поперечное сечение которой, по существу, эллиптическое; ротор 232, который вращается, будучи эксцентрическим, по внутренней стенке рабочей полости 231а и имеет, по существу, треугольное поперечное сечение; известный роторно-поршневой двигатель, снабженный узлом 234 зажигания, который воспламеняет и сжигает сжатый топливный газ; и генератор энергии (не показан), непосредственно соединенный с центральным валом 233. Что касается конструкции узла 12С выработки энергии, составляющего роторно-поршневой двигатель, аналогично каждому вышеупомянутому примеру конструкции, узел 12С выработки энергии может быть интегрирован и образован в небольшой полости с использованием метода производства посредством микрообработки.As shown in these figures, the
В узле 12С выработки энергии, имеющем такую конструкцию, при повторении каждого такта впуска, сжатия, расширения (рабочего) и выпуска, выполняемых при вращении ротора 232, энергия давления, полученная в результате сгорания топливного газа, преобразуется в энергию вращения, и преобразованная энергия передается на генератор энергии. Т.е. во время такта впуска, как показано на фиг.22А, топливный газ засасывается через впускное отверстие 235а и загружается в заранее определенную рабочую камеру AS, образованную внутренней стенкой рабочей полости 231а и ротором 232. Затем, после того как топливный газ в рабочей камере AS будет сжат и иметь высокое давление во время такта сжатия, как показано на фиг.22В, топливный газ воспламеняется и сгорает (взрывается) под действием узла 234 зажигания с заранее определенным распределением моментов времени во время такта расширения, как показано на фиг.22С, и отработанный газ после сгорания выпускается из рабочей камеры AS через выпускное отверстие 235b во время такта выпуска, как показано на фиг.22D. При этой последовательности тактов приведения в действие вращение ротора 232 в заранее определенном направлении (стрелки Р6) поддерживается энергией давления, получаемой в результате воспламенения и сгорания топливного газа во время такта расширения, и продолжается передача энергии вращения центральному валу 233. В результате энергия сгорания, полученная под действием топливного газа, преобразуется в энергию вращения центрального вала 233 и далее преобразуется в электроэнергию генератором энергии (не показан), соединенным с центральным валом 233.In the
Что касается конструкции генератора энергии в этом примере, то может быть применен известный генератор энергии, использующий электромагнитную индукцию или пьезоэлектрическое преобразование, аналогично вышеупомянутому второму примеру конструкции.As for the design of the energy generator in this example, a known energy generator using electromagnetic induction or piezoelectric conversion can be applied, similarly to the above second construction example.
Кроме того, так как этот пример конструкции также имеет конструкцию для вырабатывания электроэнергии, основанную на энергии сгорания топливного газа, то топливо FL для выработки энергии (топливный газ) должно обладать, по меньшей мере, воспламеняемостью или сгораемостью. Кроме того, в случае применения конструкции для непосредственного выпуска топливного газа после сгорания (отработанного газа) наружу относительно системы 301 источника питания понятно, что должна быть выполнена обработка по повышению стойкости к воспламенению или обработка по детоксикации перед выпуском отработанного газа наружу, или должно быть предусмотрено средство для сбора отработанного газа, если отработанный газ содержит воспламеняемое или токсичное вещество.In addition, since this design example also has a structure for generating electricity based on the energy of combustion of the fuel gas, the fuel FL for energy generation (fuel gas) must have at least flammability or combustibility. In addition, in the case of using the design for the direct release of fuel gas after combustion (exhaust gas) to the outside with respect to the
В результате применения роторно-поршневого двигателя, имеющего такую конструкцию, для узла выработки энергии, аналогично каждому вышеупомянутому примеру конструкции, так как произвольная электроэнергия может вырабатываться посредством простого способа управления для регулировки количества подаваемого топлива FL для выработки энергии, может быть реализована соответствующая работа по выработке энергии в соответствии с состоянием функционирования устройства. Кроме того, в результате применения конструкции в виде роторно-поршневого двигателя на основе микрообработки, может быть минимизирован модуль 10А выработки энергии, включающий в себя узел 12 выработки энергии, в то же самое время вырабатывая электроэнергию посредством относительно простой конструкции и принципа действия, создающего малые вибрации.As a result of using a rotary piston engine having such a structure for the power generation unit, similarly to each of the aforementioned design examples, since arbitrary electric power can be generated by a simple control method to adjust the amount of supplied fuel FL for power generation, corresponding generation work can be implemented energy in accordance with the state of operation of the device. In addition, by applying the microprocessor-based rotary piston engine design, the
(Четвертый пример конструкции узла выработки энергии)(The fourth example of the design of the power generation unit)
На фиг.23А и 23В представлены схемы, изображающие четвертый пример конструкции узла выработки энергии, применяемого для модуля выработки энергии в соответствии с этим вариантом выполнения. В этом случае изображены только основные конструкции (двухпоршневого типа и вытеснительного типа) известного двигателя Стирлинга, применяемого в четвертом примере конструкции, и приводится простое описание принципа действия.FIGS. 23A and 23B are diagrams depicting a fourth example of the construction of the power generation unit used for the power generation module in accordance with this embodiment. In this case, only the main structures (two-piston type and displacement type) of the well-known Stirling engine used in the fourth design example are shown, and a simple description of the principle of operation is given.
В четвертом примере конструкции, в качестве конкретного примера, узел выработки энергии имеет конструкцию в виде устройства выработки энергии, которое использует топливо FL для выработки энергии, подаваемое от топливного блока 20А через узел 14 управления выводом, приводит в действие двигатель Стирлинга (двигатель внешнего сгорания) посредством тепловой энергии, получаемой в результате реакции горения, и преобразует энергию приведения в действие в электроэнергию.In a fourth construction example, as a specific example, the power generation unit has a structure in the form of an energy generation device that uses the fuel FL to generate energy supplied from the
В узле 12D выработки энергии в соответствии с четвертым примером конструкции, как показано на фиг.23А, двигатель Стирлинга двухпоршневого типа, в основном, содержит: цилиндр 241а высокотемпературной части (расширения) и цилиндр 242а низкотемпературной части (сжатия), которые выполнены так, что рабочий газ совершает возвратно-поступательное движение; поршень 241b высокотемпературной части и поршень 242b низкотемпературной части, которые предусмотрены в этих цилиндрах 241а и 242а и соединены с коленчатым валом 243, для того чтобы совершать возвратно-поступательное движение с разностью фаз в 90°; нагреватель 244 для нагревания цилиндра 241a высокотемпературной части; охладитель 245 для охлаждения цилиндра 242а низкотемпературной части; известный двигатель Стирлинга, снабженный маховиком 246, соединенным с валом коленчатого вала 243; и генератор энергии (не показан), непосредственно соединенный с коленчатым валом 243.In the
В узле 12D выработки энергии, имеющем такую конструкцию, цилиндр 241a высокотемпературной части поддерживается постоянно нагретым тепловой энергией, получаемой в результате сгорания топливного газа, в то время как цилиндр 242а низкотемпературной части поддерживается постоянно охлажденным приведением его в соприкосновение с другими зонами или оставляя его незащищенным от них внутри и снаружи системы 301 источника питания, такими как наружный воздух, и повторяется каждый такт изохорического нагревания, изотермического расширения, изохорического охлаждения и изотермического сжатия. В результате кинетическая энергия возвратно-поступательного движения поршня 241b высокотемпературной части и поршня 242b низкотемпературной части преобразуется в энергию вращения коленчатого вала 243 и передается на генератор энергии.In the
Т.е. в процессе изохорического нагревания, когда начинается тепловое расширение рабочего газа и поршень 241b высокотемпературной части начинает перемещаться вниз, в цилиндре 242а низкотемпературной части, имеющем небольшую емкость, которая представляет собой полость, сообщающуюся с цилиндром 241а высокотемпературной части, поршень 242b низкотемпературной части перемещается вверх в результате снижения давления, образуемого в результате внезапного опускания поршня 241b высокотемпературной части, и охлажденный рабочий газ цилиндра 242а низкотемпературной части перетекает в цилиндр 241a высокотемпературной части. Затем, в такте изотермического расширения охлажденный рабочий газ, который перетек в цилиндр 241а высокотемпературной части, достаточно термически расширился и увеличил давление в полости цилиндра 241а высокотемпературной части и цилиндра 242а низкотемпературной части, и как поршень 241b высокотемпературной части, так и поршень 242b низкотемпературной части опускаются вниз.Those. during isochoric heating, when the thermal expansion of the working gas begins and the
Затем в такте изохорического охлаждения объем в цилиндре 242а низкотемпературной части увеличивается в результате опускания поршня 242b низкотемпературной части, и объем в цилиндре 241a высокотемпературной части уменьшается на основе этого. Кроме того, поршень 241b высокотемпературной части перемещается вверх, и рабочий газ цилиндра 241а высокотемпературной части перетекает в цилиндр 242а низкотемпературной части и охлаждается. После этого, при такте изотермического сжатия охлажденный рабочий газ, наполняющий полость внутри цилиндра 242а низкотемпературной части, сжимается, и уменьшается давление в обеих непрерывных полостях в цилиндре 242а низкотемпературной части и цилиндре 241а высокотемпературной части. Кроме того, как поршень 241b высокотемпературной части, так и поршень 242b низкотемпературной части оба поднимаются, и рабочий газ сжимается. При этой последовательности тактов работы вращение коленчатого вала 243 в заранее определенном направлении (стрелки Р7) поддерживается, вследствие нагревания и охлаждения топливного газа, возвратно-поступательным движением поршней. В результате энергия давления рабочего газа преобразуется в энергию вращения коленчатого вала 243 и затем преобразуется в электроэнергию посредством генератора энергии (не показан), подсоединенного к коленчатому валу 243.Then, in the isochoric cooling stroke, the volume in the
С другой стороны, в узле 12D выработки энергии в соответствии с четвертым примером конструкции, как показано на фиг.23В, двигатель Стирлинга вытеснительного типа выполнен так, что, в основном, содержит: цилиндр 241с, имеющий высокотемпературную полость и низкотемпературную полость, которые разделены поршнем 241d вытеснителя и в которых рабочий газ может совершать возвратно-поступательное движение; поршень 241d вытеснителя, который предусмотрен в цилиндре 241с и выполнен так, что способен совершать возвратно-поступательное движение; силовой поршень 242d, который совершает возвратно-поступательное движение в соответствии с изменением давления в цилиндре 241с; коленчатый вал 243, с которым соединены поршень 241d вытеснителя и силовой поршень 242d так, что сдвиг по фазе составляет 90°; нагреватель 244 для нагревания одной торцевой части (части высокотемпературной полости) цилиндра 241с; охладитель 245 для охлаждения другой торцевой части (части низкотемпературной полости) цилиндра 241с; известный двигатель Стирлинга, снабженный маховиком 246, соединенным с центром вала коленчатого вала 243; и генератор энергии (не показан), непосредственно соединенный с коленчатым валом 243.On the other hand, in the
В узле 12D выработки энергии, имеющем такую конструкцию, высокотемпературная часть цилиндра 241с поддерживается постоянно нагретой тепловой энергией, получаемой в результате сгорания топливного газа, в то время как полость низкотемпературной части его поддерживается постоянно охлажденной. Кроме того, в результате повторения каждого такта изохорического нагревания, изотермического расширения, изохорического охлаждения и изотермического сжатия кинетическая энергия возвратно-поступательного движения поршня 241d вытеснителя и силового поршня 242d с заранее определенной разностью фаз преобразуется в энергию вращения коленчатого вала 243 и передается на генератор энергии.In the
Т.е. во время такта изохорического нагревания, когда начинается тепловое расширение рабочего газа нагревателем 244 и поршень 241 вытеснителя начинает подниматься, рабочий газ со стороны низкотемпературной полости перетекает на сторону высокотемпературной полости и нагревается. Затем, при такте изотермического расширения увеличенный рабочий газ на стороне высокотемпературной полости термически расширяется и давление увеличивается. В результате силовой поршень 242d поднимается. Затем при такте изохорического охлаждения, когда поршень 241d вытеснителя опускается в результате втекания рабочего газа, термически расширенного нагревателем 244, в низкотемпературную полость, рабочий газ из высокотемпературной полости течет в низкотемпературную полость и охлаждается. После этого, при такте изотермического сжатия рабочий газ, охлажденный в цилиндре 241с в низкотемпературной полости, сжимается, и понижается давление в цилиндре 241с на стороне низкотемпературной полости, что приводит к опусканию силового поршня 242d. При такой последовательности тактов приведения в действие вращение коленчатого вала 243 в заранее определенном направлении (стрелки Р7) поддерживается нагреванием рабочего газа и возвратно-поступательным движением поршней, вызванным охлаждением. Следовательно, энергия давления рабочего газа преобразуется в энергию вращения коленчатого вала 243 и далее преобразуется в электроэнергию генератором энергии (не показан), подсоединенным к коленчатому валу 243.Those. during the isochoric heating cycle, when the thermal expansion of the working gas begins with the
В этом случае, что касается конструкции генератора энергии, аналогично второму и третьему примерам конструкции, то может быть применен известный генератор энергии, использующий электромагнитную индукцию или пьезоэлектрическое преобразование. Далее, что касается конструкции узла 12D выработки энергии, снабженного двигателем Стирлинга, показанным на фиг.23А и 23В, то этот узел выработки энергии также может быть интегрирован и образован в небольшой полости, аналогично каждому вышеупомянутому примеру конструкции. Кроме того, в этом примере конструкции, так как используется конструкция для вырабатывания электроэнергии, основанная на тепловой энергии, получаемой в результате сгорания топливного газа, топливо для выработки энергии (топливный газ) должно обладать, по меньшей мере, воспламеняемостью или сгораемостью.In this case, as regards the construction of the energy generator, similarly to the second and third examples of the construction, a known energy generator using electromagnetic induction or piezoelectric conversion can be applied. Further, with regard to the design of the
В результате применения двигателя Стирлинга, имеющего такую конструкцию для узла выработки энергии, аналогично вышеописанному третьему примеру конструкции, произвольное количество электроэнергии может вырабатываться посредством простого управления с целью регулировки количества подаваемого топлива FL для выработки энергии, и, следовательно, может быть реализована соответствующая работа по выработке энергии в соответствии с состоянием приведения в действие устройства DVC (нагрузки LD). Более того, в результате применения конструкции в виде минимизированного двигателя Стирлинга, может быть минимизирован модуль 10А выработки энергии, включающий в себя узел 12 выработки энергии, в то же самое время вырабатывая электроэнергию при относительно простой конструкции и работе при меньших вибрациях.As a result of using a Stirling engine having such a structure for the power generation unit, similarly to the third construction example described above, an arbitrary amount of electricity can be generated by simple control to adjust the amount of supplied fuel FL for power generation, and therefore, corresponding generation work can be implemented energy in accordance with the state of actuation of the DVC device (LD load). Moreover, as a result of the application of the design in the form of a minimized Stirling engine, the
Кстати, в вышеупомянутых примерах конструкции со второго по четвертый, хотя устройство выработки энергии, снабженное газовой турбиной внутреннего сгорания, роторно-поршневым двигателем и двигателем Стирлинга, было приведено в качестве примера устройства выработки энергии для преобразования изменения давления газа, основанного на реакции горения топлива FL для выработки энергии, в электроэнергию при помощи энергии вращения, настоящее изобретение не ограничивается этим. Само собой разумеется, что можно применить объединенное использование двигателя внутреннего сгорания или двигателя внешнего сгорания различных видов, таких как двигатель пульсационного сгорания и генератор энергии, использующий принцип известной электромагнитной индукции или пьезоэлектрического преобразования.Incidentally, in the above-mentioned second to fourth construction examples, although the power generation device provided with the internal combustion gas turbine, the rotary piston engine, and the Stirling engine, was given as an example of the power generation device for converting a gas pressure change based on the fuel combustion reaction FL to generate energy into electricity by using rotational energy, the present invention is not limited to this. It goes without saying that the combined use of an internal combustion engine or an external combustion engine of various kinds, such as a pulsed combustion engine and an energy generator using the principle of known electromagnetic induction or piezoelectric conversion, can be applied.
(Пятый пример конструкции узла выработки энергии)(Fifth example of the design of the power generation unit)
На фиг.24А и 24В представлены схематические виды конструкции, изображающие пятый пример конструкции узла выработки энергии, применяемого для модуля выработки энергии в соответствии с этим вариантом выполнения.24A and 24B are schematic views of a structure depicting a fifth example of a structure of an energy generation unit used for an energy generation module in accordance with this embodiment.
В пятом примере конструкции, в качестве конкретного примера, узел выработки энергии имеет конструкцию устройства выработки энергии, которое использует топливо FL для выработки энергии, подаваемое от топливного блока 20А через узел 14 управления выводом, и вырабатывает электроэнергию посредством термоэлектрического преобразования, используя разность температур, полученную в результате образования тепловой энергии, основанной на реакции горения (окислительной реакции).In the fifth construction example, as a specific example, the power generation unit has a power generation device design that uses the fuel FL to generate power supplied from the
Как показано на фиг.24А, узел 12Е выработки энергии в соответствии с пятым примером конструкции имеет конструкцию для выработки энергии на основе разности температур, в основном, содержащую: нагреватель 251, работающий на основе сгорания, для вырабатывания тепловой энергии, подвергая топливо FL для выработки энергии реакции горения (окислительной реакции); узел 252 с фиксированной температурой для поддержания, по существу, фиксированной температуры и элемент 253 термоэлектрического преобразования, подсоединенный между концами с первой и второй температурой, причем нагреватель 251, работающий на основе сгорания, определяется как конец с первой температурой и узел 252 с фиксированной температурой - как конец со второй температурой. В этом случае элемент 253 термоэлектрического преобразования имеет конструкцию, эквивалентную той, которая показана на фиг.8В. Нагреватель 251, работающий на основе сгорания, непрерывно поддерживает реакцию горения для сохранения высокой температуры посредством получения топлива FL для выработки энергии, в то время как узел 252 с фиксированной температурой выполнен так, что поддерживает, по существу, фиксированную температуру (например, нормальную температуру или низкую температуру) посредством приведения в соприкосновение с другими зонами внутри и снаружи системы 301 источника питания или выполнением, незащищенным от них. Что касается конструкции узла 12Е выработки энергии, состоящего из генератора энергии на основе разности температур, показанного на фиг.24А, то узел выработки энергии также интегрируется и формируется в небольшой полости, аналогично каждому вышеупомянутому примеру конструкции.As shown in FIG. 24A, the
В узле 12Е выработки энергии, имеющем такую конструкцию, как показано на фиг.24В, когда топливо для выработки энергии, загруженное в топливный блок 20А, подается на нагреватель 251, работающий на основе сгорания, через узел 14 управления выводом, реакция горения (окислительная реакция) происходит в соответствии с количеством подаваемого топлива для выработки энергии, и образуется тепло, тем самым повышая температуру нагревателя 251, работающего на основе сгорания. С другой стороны, так как температура узла 252 с фиксированной температурой, как определено, устанавливается по существу постоянной, создается разность температур между нагревателем 251, работающим на основе сгорания, и узлом 252 с фиксированной температурой. Основываясь на этой разности температур, образуется заранее определенная электродвижущая сила и затем создается электроэнергия в результате термоэлектрического эффекта в элементе 253 термоэлектрического преобразования.In the
В результате применения генератора энергии на основе разности температур, имеющего такую конструкцию, аналогично каждому вышеупомянутому примеру конструкции, произвольное количество электроэнергии может вырабатываться посредством простого способа управления с целью регулировки количества подаваемого топлива FL для выработки энергии, и, следовательно, может быть реализована соответствующая работа по выработке энергии в соответствии с состоянием функционирования устройства DVC (нагрузки LD). Кроме того, в результате применения конструкции в виде генератора энергии на основе разности температур, выполненного с использованием микрообработки, может быть минимизирован модуль 10А выработки энергии, включающий в себя узел 12 выработки энергии, в то же самое время вырабатывая электроэнергию при относительно простой конструкции и работе при меньших вибрациях.As a result of the use of an energy generator based on a temperature difference having such a structure, similar to each of the aforementioned design examples, an arbitrary amount of electricity can be generated by a simple control method to adjust the amount of supplied fuel FL for energy generation, and therefore, corresponding work can be implemented power generation in accordance with the functioning state of the DVC device (LD load). In addition, as a result of applying the design in the form of an energy generator based on the temperature difference made using microprocessing, the
Кстати, хотя описание приведено в отношении генератора энергии на основе разности температур для вырабатывания электроэнергии в результате термоэлектрического эффекта, основанного на разности температур в нагревателе 251, работающем на основе сгорания, и узле 252 с фиксированной температурой, настоящее изобретение не ограничивается этим и может иметь конструкцию для вырабатывания электроэнергии, основанную на явлении термоэлектронной эмиссии.By the way, although the description is given in relation to an energy generator based on a temperature difference for generating electricity as a result of a thermoelectric effect based on a temperature difference in a
(Шестой пример конструкции узла выработки энергии)(Sixth example of a power generation unit design)
На фиг.25А и 25В представлены схематические виды конструкции, изображающие шестой пример конструкции узла выработки энергии, применимого для модуля выработки энергии в соответствии с этим вариантом выполнения.25A and 25B are schematic views of a structure depicting a sixth example of a structure of an energy generation unit applicable to the energy generation module in accordance with this embodiment.
В шестом примере конструкции, в качестве конкретного примера, узел выработки энергии имеет конструкцию в виде устройства выработки энергии, которое использует топливо FL для выработки энергии, подаваемое от топливного блока 20А через узел 14 управления выводом, и вырабатывает электроэнергию (электродвижущую силу) на основе принципа магнитогидродинамики.In the sixth construction example, as a specific example, the power generation unit has a structure in the form of an energy generation device that uses the fuel FL to generate energy supplied from the
Как показано на фиг.25А, узел 12F выработки энергии в соответствии с шестым примером конструкции имеет конструкцию магнитогидродинамического генератора энергии (МГД-генератора энергии), в основном, содержащего: пару электродов ELa и ELb, которые составляют боковые стенки пути протекания, вдоль которого проходит топливо FL для выработки энергии, состоящее из проводящей текучей среды, в виде заранее определенного потока, и которые расположены друг напротив друга; средство MG образования магнитного поля, включающее неодимовый постоянный магнит на основе Nd-Fe-B, который образует магнитное поле, имеющее заранее определенную напряженность в направлении, перпендикулярном как противоположному направлению электродов ELa и ELb, так и направлению пути протекания топлива FL для выработки энергии; и выходные клеммы Ос и Od, индивидуально подсоединенные к соответствующим электродам ELa и ELb. В этом случае топливом FL для выработки энергии является проводящая текучая среда (рабочая текучая среда), такая как плазма, жидкий металл, жидкость, содержащая проводящие вещества, или газ, и путь его протекания образован так, что топливо FL для выработки энергии может протекать по направлению (стрелка Р8), параллельному электродам ELa и ELb. Необходимо заметить, что узел 12F выработки энергии в соответствии с этим примером конструкции также может быть интегрирован и образован в небольшой полости в результате использования производства посредством микрообработки, аналогично каждому вышеописанному примеру конструкции.As shown in FIG. 25A, the
В узле 12F выработки энергии, имеющем такую конструкцию, как показано на фиг.25В, посредством образования магнитного поля В вертикально относительно направления пути протекания топлива для выработки энергии при помощи средства MG образования магнитного поля и в результате перемещения топлива FL для выработки энергии (проводящей текучей среды) с магнитным потоком u по направлению пути протекания наводится электродвижущая сила u×В, когда топливо FL для выработки энергии пересекает магнитное поле, основываясь на законе Фарадея, энтальпия, которую имеет топливо FL для выработки энергии, преобразуется в электроэнергию, и электрический ток протекает в нагрузку (не показана), подключенную между выходными клеммами Ос и Od. В результате тепловая энергия, которую имеет топливо FL для выработки энергии, непосредственно преобразуется в электроэнергию.In the
Кстати, в случае применения конструкции для непосредственного выпуска топлива FL для выработки энергии (проводящей текучей среды), которое прошло по пути протекания МГД-генератора энергии наружу из системы 301 источника питания, само собой разумеется, что должна быть проведена обработка по повышению стойкости к воспламенению или обработка по детоксикации перед выпуском наружу топлива FL для выработки энергии, или должно быть предусмотрено средство для сбора топлива FL для выработки энергии, если топливо FL для выработки энергии содержит воспламеняемую или токсичную составляющую.By the way, in the case of using the design for the direct release of FL fuel to generate energy (conductive fluid), which went along the path of the MHD energy generator to the outside of the
В результате применения МГД-генератора энергии, имеющего такую конструкцию, для узла выработки энергии, так как произвольное количество электроэнергии может вырабатываться посредством простого способа управления для регулировки скорости перемещения топлива FL для выработки энергии по пути протекания, может быть реализована соответствующая операция по выработке энергии в соответствии с состоянием приведения в действие устройства DVC. Далее, в результате применения конструкции в виде МГД-генератора энергии, выполненного посредством микрообработки, может быть минимизирован модуль 10А выработки энергии, включающий в себя узел 12 выработки энергии, в то же самое время вырабатывая электроэнергию при очень простой конструкции, не требующей подвижных частей.As a result of the use of an MHD energy generator having such a design for an energy generation unit, since an arbitrary amount of electricity can be generated by a simple control method for adjusting the FL fuel speed to generate energy along the flow path, a corresponding energy generation operation can be implemented in according to the state of actuation of the DVC device. Further, as a result of applying the structure in the form of a MHD energy generator made by microprocessing, the
Каждый вышеупомянутый пример конструкции представляет собой просто пример узла 12 выработки энергии, применяемого для модуля 10А выработки энергии, и не предназначен для ограничения конструкции системы источника питания в соответствии с настоящим изобретением. Вкратце, узел 12 выработки энергии, применяемый в настоящем изобретении, может иметь любую другую конструкцию, которая может вырабатывать электроэнергию, основываясь на электрохимической реакции или образовании тепла, разности температур, получаемой в результате эндотермической реакции, действии по преобразованию энергии давления или тепловой энергии, электромагнитной индукции и т.п. в узле 12 выработки энергии, когда жидкое топливо или сжиженное топливо, или газообразное топливо, загруженное в топливный блок 20А, непосредственно или косвенно подается на него. Например, лучше всего можно применить объединенное использование средства образования внешней силы, использующего термоакустический эффект, и генератора энергии, использующего электромагнитную индукцию или пьезоэлектрическое преобразование, или т.п.Each aforementioned construction example is simply an example of a
Среди соответствующих вышеописанных примеров конструкции узел 12 выработки энергии, для которого применяются примеры конструкции со второго по пятый, выполнен так, что использует электроэнергию (вторую электроэнергию), подаваемую от узла 11 источника вспомогательного питания в качестве электроэнергии пуска, как упомянуто выше, для операции зажигания при извлечении тепловой энергии, подвергая топливо FL для выработки энергии, подаваемое на узел 12 выработки энергии, действию реакции горения или т.п., как показано на фиг.3.Among the corresponding construction examples described above, the
<Узел 13 управления работой><
Как показано на фиг.3, узел 13 управления работой, применяемый для модуля выработки энергии в соответствии с этим вариантом выполнения, оперирует рабочей электроэнергией (второй электроэнергией), подаваемой от вышеописанного узла 11 источника вспомогательного питания, вырабатывает и выдает сигнал управления работой, основанный на информации различного вида внутри и снаружи системы 301 источника питания в соответствии с этим вариантом выполнения, а именно информации (конкретно, определенное напряжение от нижеописанного узла 16 контроля напряжения), касающейся изменения составляющей напряжения (выходного напряжения) электроэнергии питания, которая изменяется в соответствии с состоянием приведения в действие устройства DVC (нагрузки LD), подсоединенного к системе 301 источника питания, и управляет рабочим состоянием нижеописанного узла 12 выработки энергии.As shown in FIG. 3, the
Т.е. конкретно, узел 13 управления работой приводится в действие электроэнергией, вырабатываемой узлом 11 источника вспомогательного питания, когда узел 12 выработки энергии не работает. Когда определяется информация о команде на пуск для нагрузки LD в результате изменения напряжения электроэнергии управления, подаваемой на устройство DVC, узел 13 управления работой выводит на нижеописанный узел 15 управления пуском сигнал управления работой для пуска узла 14 управления выводом (управление пуском). Кроме того, если узел 12 выработки энергии находится в рабочем режиме, когда информация, указывающая на образование разности между электроэнергией, необходимой для приведения в действие нагрузки LD, и электроэнергией, выдаваемой на нагрузку LD от узла 12 выработки энергии, определяется, исходя из изменения напряжения электроэнергии управления, подаваемой на устройство DVC (контроллер CNT), узел 13 управления работой выводит на нижеописанный узел 14 управления выводом сигнал управления работой для регулировки величины вырабатываемой электроэнергии (величины выработки энергии) в узле 12 выработки энергии. Таким образом, электроэнергия приведения в действие нагрузки, подаваемая на устройство DVC (нагрузку LD), может иметь соответствующую величину согласно состоянию приведения в действие нагрузки LD (управление с обратной связью).Those. specifically, the
С другой стороны, если узел 12 выработки энергии находится в рабочем режиме, когда состояние, при котором изменение напряжения электроэнергии для функционирования нагрузки, подаваемой на устройство DVC (нагрузку LD), выходит за пределы заранее определенного диапазона напряжений, относящегося к управлению с обратной связью, и становится чрезмерным, непрерывно определяется в течение заранее определенного времени независимо от выполнения управления с обратной связью, узел 13 управления работой выдает на узел 15 управления пуском сигнал управления работой для останова работы узла 14 управления выводом (управление аварийным остановом).On the other hand, if the
Кроме того, если узел 12 выработки энергии находится в рабочем режиме, когда определяется информация о команде на останов функционирования нагрузки LD, исходя из изменения напряжения электроэнергии управления, подаваемой на устройство DVC, узел 13 управления работой выдает на узел 15 управления пуском сигнал управления работой для прекращения работы узла 14 управления выводом (управление нормальным остановом).In addition, if the
Как описано ниже, в случае применения конструкций, устанавливающих электрическое соединение с устройством DVC (нагрузкой LD) посредством использования только положительных и отрицательных клеммных электродов в виде внешней формы системы 301 источника питания, аналогично гальваническомуAs described below, in the case of designs that make electrical connections to the DVC device (LD load) by using only the positive and negative terminal electrodes in the external form of the
элементу общего назначения, состояние функционирования нагрузки LD может быть определено подачей электроэнергии питания, состоящей из электроэнергии контроллера или электроэнергии для приведения в действие нагрузки, на устройство DVC через положительные и отрицательные электроды и постоянным контролированием отклонения составляющей напряжения электроэнергии питания посредством использования узла 16 контроля напряжения. Кроме того, если устройство DVC имеет конструкцию, способную выводить информацию о приведении в действии нагрузки, касающуюся состояния функционирования устройства DVC (нагрузки LD) от контроллера CNT, система 301 источника питания может быть снабжена клеммой для ввода информации о функционировании нагрузки кроме положительных и отрицательных клеммных электродов.for a general purpose element, the state of the functioning of the LD load can be determined by supplying power to the DVC via positive and negative electrodes and constantly monitoring the deviation of the voltage component of the power supply by using the
<Узел 14 управление выводом><
Как показано на фиг.3, узел 14 управления выводом, применяемый для модуля выработки энергии в соответствии с этим вариантом выполнения, оперирует электроэнергией (электроэнергией пуска), подаваемой от вышеописанного узла 11 источника вспомогательного питания, непосредственно или через узел 15 управления пуском, основываясь на сигнале управления работой, выводимом от узла 13 управления работой, и управляет рабочим состоянием (пусковой стадией работы, установившейся стадией работы, стадией останова работы, величиной вырабатываемой электроэнергии (величиной выработки энергии)) в узле 12 выработки энергии.As shown in FIG. 3, the
Конкретно, узел 14 управления выводом содержит, например, средство регулировки расхода (узел 14а управления топливом) для регулировки количества расхода или количества выпуска топлива для выработки энергии, средство регулировки расхода (узел 14b управления воздухом) для регулировки расхода или количества выпуска кислорода для выработки энергии, средство регулировки температуры нагревателя (узел 14е управления нагревателем) для регулировки температуры нагревателя, предусмотренного для узла 12 выработки энергии, или т.п. В узле 12 выработки энергии, изображенном в каждом вышеупомянутом примере конструкции, узел 14 управления выводом управляет средством регулировки расхода и средством регулировки температуры нагревателя, основываясь на сигнале управления работой для подачи топлива для выработки энергии (жидкого топлива, сжиженного топлива или газообразного топлива), количество которого необходимо для вырабатывания и выдачи электроэнергии для функционирования нагрузки, состоящей из заранее определенной электроэнергии, и для оптимизации температуры нагревателя, способствуя реакциям различного вида в узле 12 выработки энергии, или т.п.Specifically, the
На фиг.26 представлена блок-схема, изображающая первичную структуру одного конкретного примера модуля выработки энергии, применяемого для системы источника питания в соответствии с этим вариантом выполнения.FIG. 26 is a block diagram showing a primary structure of one specific example of an energy generation module used for a power supply system in accordance with this embodiment.
Т.е. в вышеописанном варианте выполнения, когда конструкция топливного элемента с реформингом топлива, изображенного в вышеупомянутом первом примере конструкцииThose. in the above embodiment, when the design of the fuel cell with reforming the fuel depicted in the above-mentioned first construction example
(см. фиг.19), применяется в качестве узла 12 выработки энергии, можно создать узел 14а управления топливом для управления количеством топлива для выработки энергии (газообразного водорода, подаваемого на узел 210b топливного элемента), подаваемого на узел 12А источника питания, основываясь на сигнале управления работой от узла 13 управления работой, и узел 14b управления воздухом для управления количеством воздуха (газообразного кислорода, подаваемого на узел 210b топливного элемента), подаваемого на узел 12А выработки энергии, в качестве структуры узла 14 управления выводом, как показано на фиг.26.(see FIG. 19), used as the
В этом случае узел 14а управления топливом выполняет управление для извлечения из топливного блока 20А топлива для выработки энергии, воды и т.п. для образования газообразного водорода (H2), количество которого необходимо для получения заранее определенной электроэнергии (первой электроэнергии), реформинга их в газообразный водород (H2) посредством узла 210а реформинга топлива и подачи полученного газа на топливный электрод 211 узла 210b топливного элемента. Кроме того, узел 14b управления воздухом осуществляет управление для извлечения из атмосферы необходимого количества газообразного кислорода (O2) в соответствии с электрохимической реакцией (см. химические уравнения (6) и (7)), используя газообразный водород, и затем подачи его на воздушный электрод 212 узла 210b топливного элемента. Посредством регулировки количества газообразного водорода (H2) и газообразного кислорода (O2), подлежащих подаче на узел 12 выработки энергии, посредством такого узла 14а управления топливом и такого узла 14b управления воздухом можно управлять этапами развития электрохимической реакции в узле 12 выработки энергии (узле 210b топливного элемента) и можно управлять величиной электроэнергии, необходимой для выработки в виде электроэнергии для функционирования нагрузки, или выходным напряжением.In this case, the
В этом случае узел 14b управления воздухом может быть установлен в режим постоянной подачи воздуха, когда узел 12 выработки энергии находится в рабочем режиме без управления количеством газообразного кислорода, необходимого для подачи на воздушный электрод 212 узла 12 выработки энергии, пока узел 14b управления воздухом может подавать воздух, соответствующий максимальному потреблению кислорода в единицу времени в узле 12 выработки энергии. Т.е. в конструкции модуля 10А выработки энергии, показанного на фиг.26, узел 14 управления выводом может быть выполнен для управления этапами развития электрохимической реакции только в виде узла 14а управления топливом. Кроме того, может быть предусмотрено нижеописанное воздушное отверстие (щель) вместо узла 14b управления воздухом, так что воздух (кислород) в количестве, превышающем минимальное количество, используемое для электрохимической реакции в узле 12 выработки энергии, может постоянно подаваться через воздушное отверстие.In this case, the
<Узел 15 управления пуском><
Как показано на фиг.3, узел 15 управления пуском, применяемый для модуля выработки энергии в соответствии с этим вариантом выполнения, оперирует с электроэнергией, подаваемой от вышеупомянутого узла 11 источника вспомогательного питания, и выполняет управление пуском для перевода узла 12 выработки энергии из режима ожидания в режим работы, способный вырабатывать энергию посредством подачи электроэнергии (электроэнергии пуска), по меньшей мере, на узел 14 управления выводом (может быть включен в состав узел 12 выработки энергии в зависимости от конструкций), основываясь на сигнале управления работой, выводимом узлом 13 управления работой.As shown in FIG. 3, the
Конкретно, в структуре, показанной на фиг.26, если узел 12А выработки энергии (узел 210b топливного элемента) является неактивным, когда узел 15 управления пуском принимает сигнал управления работой для пуска узла 12А выработки энергии от узла 13 управления работой, электроэнергия пуска, выдаваемая от узла 11 источника вспомогательного питания, подается на узел 14а управления топливом узла 14 управления выводом, и электроэнергия пуска, выдаваемая узлом 11 источника вспомогательного питания, подается на узел 14е управления нагревателем узла 14 управления выводом. В результате узел 14а управления топливом управляет количеством топлива или т.п., необходимым для подачи на узел 210а реформинга топлива (или как на узел 210а реформинга топлива, так и на узел 210b топливного элемента), и узел 14е управления нагревателем регулирует величину электроэнергии, необходимой для подачи на нагреватель узла 210а реформинга топлива (или нагреватель узла 210а реформинга топлива и нагреватель узла 210b топливного элемента), тем самым управляя температурой нагревателя. Узел 210а реформинга топлива подает газообразный водород (H2), реформируемый из топлива или т.п. в нем, на топливный электрод узла 210b топливного элемента, и узел 14b управления воздухом подает газообразный кислород (О2) на воздушный электрод. Следовательно, узел 210b топливного элемента автоматически запускается и переводится в режим работы (установившийся режим) для вырабатывания заранее определенной электроэнергии (первой электроэнергии).Specifically, in the structure shown in FIG. 26, if the
При функционирующем узле 12А выработки энергии, когда узел 15 управления пуском принимает сигнал управления работой для останова узла 12А выработки энергии (узла 210b топливного элемента) от узла 13 управления работой, он прекращает подачу газообразного водорода (H2) и газообразного кислорода (O2) на узел 210b топливного элемента посредством управления, по меньшей мере, узлом 14а управления топливом, узлом 14b управления воздухом и узлом 14е управления нагревателем. Таким образом, останавливается выработка электроэнергии (выработка энергии) для узла 210b топливного элемента, так что узел 210b топливного элемента переводится в режим ожидания, при котором работает только узел 11 источника вспомогательного питания, и узел 13 управления работой, нижеописанный узел 16 контроля напряжения и контроллер CNT устройства DVC, которые принимают электроэнергию (рабочую электроэнергию, электроэнергию контроллера) от узла 11 источника вспомогательного питания.With a functioning
При этом, хотя описание приведено для случая, когда применяется топливный элемент типа реформинга топлива в качестве узла 12 выработки энергии и состояние работы (пусковая стадия работы, стадия останова работы) узла 12А выработки энергии управляется посредством управления подачей электроэнергии пуска на узел 14 управления выводом (узел 14а управления топливом и узел 14b управления воздухом) и узел 12А выработки энергии посредством узла 15 управления пуском для управления подачей/прекращением подачи топлива для выработки энергии и воздуха на узел 12А выработки энергии, рабочее состояние узла 12 выработки энергии может управляться, по существу, аналогичным управлением, даже если другие вышеупомянутые примеры конструкции (например, устройство выработки энергии, снабженное двигателем внутреннего сгорания, двигателем внешнего сгорания или т.п.) применяются для узла 12 выработки энергии. Кроме того, при применении топливного элемента с непосредственной подачей топлива, способного вырабатывать энергию при комнатной температуре в качестве узла 12 выработки энергии, нагреватель в узле 12 выработки энергии, узел 210а реформинга топлива или узел 14е управления нагревателем больше не нужны, и количество электроэнергии, необходимое для вырабатывания в узле 12 выработки энергии, может управляться только управлением подачей/прекращением подачи топлива для выработки энергии. Узел 15 управления пуском может поэтому управлять подачей электроэнергии пуска только на узел 14а управления топливом узла 14 управления выводом.In this case, although the description is given for the case when a fuel cell of the fuel reforming type is used as the
Дополнительно, хотя электроэнергия от узла 11 источника вспомогательного питания подается на узел 15 управления пуском и узел 14 управления выводом (узел 14а управления топливом в конструкции, показанной на фиг.26) в виде рабочей электроэнергии или электроэнергии пуска в конструкции, показанной на фиг.3, если электроэнергии, подаваемой от узла 11 источника вспомогательного питания, может быть недостаточно для электроэнергии, потребляемой узлом 14 управления выводом или т.п. во время установившейся стадии работы узла 12 выработки энергии, выдача электроэнергии может сопровождаться выдачей части электроэнергии, вырабатываемой в узле 12 выработки энергии, на узел 14 управления выводом или т.п. в дополнение к электроэнергии от узла 11 источника вспомогательного питания (см. стрелки пунктиром на фиг 3 и 26).Additionally, although electric power from the auxiliary
В этом случае, в качестве системы источника питания, узел 14 управления выводом управляет общим количеством топлива для выработки энергии, соответствующей увеличенной части электроэнергии, потребляемой самим узлом 14 управления выводом, и топлива для выработки энергии, соответствующего электроэнергии, подаваемой на устройство DVC, необходимой для подачи на узел 12 выработки энергии с тем, чтобы не уменьшить электроэнергию, подаваемую на устройство DVC (нагрузку LD) в виде электроэнергии функционирования нагрузки. Кстати, в конструкции, показанной на фиг.26, узел 14а управления топливом выполняет управление для подачи общего количества электроэнергии выработки энергии на топливный электрод 211 узла 210b топливного элемента через узел 210a реформинга топлива, и узел 14b управления воздухом выполняет управление для подачи воздуха в таком количестве, чтобы удовлетворялась потребность в кислороде, необходимом для вырабатывания достаточной электроэнергии (выработки энергии) в узле 210b топливного элемента, на воздушный электрод 212 узла 210b топливного элемента.In this case, as the power supply system, the
<Узел 16 контроля напряжения><
Как показано на фиг.3 и 4, узел 16 контроля напряжения, применяемый для модуля выработки энергии в соответствии с настоящим вариантом выполнения, определяет составляющую напряжения, смещенную в соответствии с состоянием (увеличение/уменьшение производительности) устройства DVC, приводимого в действие выходной электроэнергией, которая вырабатывается вышеописанным узлом 12 выработки энергии и выводится через клемму EL электрода (конкретно, клемму положительного электрода и клемму отрицательного электрода, описанные ниже, или любую другую клемму), предусмотренную в системе источника питания, а именно, посредством подачи электроэнергии, подаваемой на устройство DVC, подсоединенное к клемме EL электрода, и выводит ее на узел 13 управления работой.As shown in FIGS. 3 and 4, the
Конкретно, когда нагрузка LD в устройстве DVC не функционирует, узел 16 контроля напряжения определяет изменение составляющей напряжения электроэнергии контроллера, которая вырабатывается узлом 11 источника вспомогательного питания и подается на устройство DVC (контроллер CNT) через клемму EL электрода. С другой стороны, когда нагрузка LD в устройстве DVC приведена в действие, узел 16 контроля напряжения определяет изменение составляющей напряжения электроэнергии для функционирования нагрузки, которая вырабатывается узлом 12 выработки энергии и подается на устройство DVC (нагрузку LD) через клемму EL электрода. В результате узел 13 управления работой выполняет управление пуском, управление с обратной связью, управление остановом и другие, которые описаны ниже, для системы источника питания, основываясь на определенном напряжении. В этом варианте выполнения поэтому каждая из электроэнергии контроллера и электроэнергии приведения в действие нагрузки, которые вырабатываются узлом 11 источника вспомогательного питания или узлом 12 выработки энергии и подаются на устройство DVC, является целевым объектом определения напряжения (напряжением контроля) узлом 16 контроля напряжения.Specifically, when the LD load in the DVC device is not functioning, the
(В) Топливный блок 20(B)
Топливный блок 20А, применяемый для системы источника питания в соответствии с настоящим изобретением, представляет собой, например, контейнер для хранения топлива с высокой степенью герметизации, который наполняется и загружается топливом FL для выработки энергии, состоящим из жидкого топлива, сжиженного топлива или газообразного топлива, включающего в себя водород в его композиционных составляющих. Как показано на фиг.3, топливный блок 20А имеет конструкцию для соединения с модулем 10А выработки энергии через интерфейсный узел 30А присоединяемым и отсоединяемым образом или конструкцию, интегрально соединяемую с ним. Топливо FL для выработки энергии, загруженное в топливной блок 20А, отбирается в модуль 10А выработки энергии через канал подачи топлива, предусмотренный для нижеописанного интерфейсного узла 30А, и топливо FL для выработки энергии, количество которого необходимо для вырабатывания электроэнергии (первой электроэнергии), имеющей заранее определенную характеристику напряжения в соответствии с состоянием (состоянием нагрузки) устройства DVC, подается на узел 12 выработки энергии посредством вышеописанного узла 14 управления выводом в любой данный момент времени.The
В случае применения в качестве узла 11 источника вспомогательного питания конструкции для вырабатывания электроэнергии (второй электроэнергии) посредством использования части топлива FL для выработки энергии, загруженного в топливный блок 20А, как описано выше, и использования электрохимической реакции, реакции каталитического горения или действия по преобразованию динамической энергии и т.п., по меньшей мере минимальное количество топлива для выработки энергии, необходимое для вырабатывания электроэнергии, которой может быть электроэнергия контроллера устройства DVC и рабочая энергия узла 13 управления работой, постоянно подается на узел 11 источника вспомогательного питания через интерфейсный узел 30А.In the case where an auxiliary power supply structure is used as the
В частности, в случае применения в качестве системы 301 источника питания конструкции, в которой модуль 10А выработки энергии и топливный блок 20А могут подсоединяться и отсоединяться без ограничения, топливо FL для выработки энергии подается на модуль 10А выработки энергии только тогда, когда топливный блок 20А связан с модулем 10А выработки энергии. В этом случае, когда топливный блок 20А не связан с модулем 10А выработки энергии, топливный блок 20А снабжен, например, средством предотвращения утечки топлива, имеющим клапан управления или т.п., который перекрывает давление загрузки топлива внутри топливного блока 20А или физическое давление пружины или т.п., чтобы предотвратить загруженное в нем топливо FL для выработки энергии от утечки наружу из топливного блока 20А. Когда топливный блок 20А соединен с модулем 10А выработки энергии через интерфейсный узел 30А и средство (средство отключения предотвращения утечки), которое предусмотрено в интерфейсном узле 30А и которое отключает функцию предотвращения утечки под действием средства предотвращения утечки топлива, таким образом вводится в контакт с топливным блоком 20А или оказывает давление на него, таким образом переключается закрытое состояние клапана управления, и, например, топливо FL для выработки энергии, загруженное в топливный блок 20А, подается на модуль 10А выработки энергии через интерфейсный узел 30А.In particular, when a structure is used as the
В топливном блоке 20А, имеющем такую конструкцию, когда топливный блок 20А отделен от модуля 10А выработки энергии до израсходования топлива FL для выработки энергии, загруженного в топливный блок 20А, может быть предотвращена утечка топлива FL для выработки энергии повторным приведением в действие функции предотвращения утечки средства предотвращения утечки топлива (например, приведением средства отключения предотвращения утечки в состояние отсутствия контакта, снова вызывая закрытие клапана управления), и топливный блок 20А может переноситься независимо.In the
Предпочтительно, чтобы топливный блок 20А имел то же назначение, что и вышеописанный контейнер для хранения топлива и был выполнен из материала, который в принципе существует в природе при определенных окружающих условиях и может быть превращен в вещества, которые составляют природу, или вещества, которые не вызывают загрязнение окружающей среды.Preferably, the
Т.е. топливный блок 20А может быть выполнен из полимерного материала (пластмассы) или т.п., имеющего свойства, включающие в себя реакции разложения различного вида так, что материал может быть превращен в вещества, которые не являются вредными для природы (вещества, которые, в принципе, существуют в природе и составляют природу, например вода и углекислый газ или т.п.), под действием микробов или ферментов в почве, облучения солнечными лучами, дождевой воды, атмосферного воздуха или т.п., даже если весь или часть топливного блока 20А выбрасывается в природу или подвергается захоронению на мусорной свалке, например свойства разложения микробиологическим разрушением, свойства фотолиза, гидролизования, окислительной деструкции и т.п.Those.
Топливный блок 20А может состоять из материала, из которого не образуются вредные вещества, такие как хлорсодержащие органические соединения (диоксиновой группы; хлорсодержащий дибенз-n-диоксин, хлорсодержащий дибензофуран), хлористоводородный газ или тяжелый металл, или загрязняющие окружающую среду вещества, или образование таких веществ устраняется, даже если выполняется искусственная обработка нагреванием/сжиганием или обработка реагентом/химическая обработка. Само собой разумеется, что материал (например, полимерный материал), составляющий топливный блок 20А, не может разлагаться, по меньшей мере, за короткое время в результате контакта с загруженным топливом FL для выработки энергии и не ухудшает загруженное топливо FL для выработки энергии, по меньшей мере, за короткое время до такой степени, что оно не может быть использовано в качестве топлива. Также, само собой разумеется, что топливный блок 20А, состоящий из полимерного материала, имеет достаточную прочность в отношении внешних физических нагрузок.
Как описано выше, принимая во внимание то состояние, что количество собираемых гальванических элементов для утилизации составляет только примерно 20%, а оставшиеся 80% выбрасываются в природу или подлежат захоронению на мусорной свалке, желательно применить материал, обладающий свойством разложения, и в особенности биоразлагающую пластмассу в качестве материала топливного блока 20А. Конкретно, лучше всего можно применить полимерный материал, включающий в себя органические соединения типа химического синтеза, синтезированные из нефтяного или растительного исходного материала (полимер молочной кислоты, алифатического сложного полиэфира, сложного сополиэфира или т.п.), микробный сложный биополиэфир, естественный продукт, использующий полимерный материал, включающий в себя крахмал, целлюлозу, хитин, хитозан или т.п., извлеченные из растительного исходного материала, такого как зерно или сахарный тростник, или другие.As described above, taking into account the condition that the amount of collected galvanic cells for recycling is only about 20%, and the remaining 80% is thrown into nature or disposed of in a landfill, it is advisable to use a material with decomposition property, and in particular biodegradable plastic as the material of the
Что касается топлива FL для выработки энергии, используемого в системе 301 источника питания в соответствии с этим вариантом выполнения, предпочтительно, чтобы он не был загрязняющим веществом для природной среды, даже если топливный блок 20А, имеющий загруженное в нем топливо FL для выработки энергии, выбрасывается в природу или подвергается захоронению на мусорной свалке и вытекает в воздух, почву или воду, чтобы электроэнергия могла вырабатываться с высокой эффективностью преобразования энергии в узле 12 выработки энергии модуля 10А выработки энергии и чтобы само топливное вещество могло сохранять стабильное жидкое состояние или газообразное состояние при заранее определенных условиях загрузки (давлении, температуре или т.п.) и могло подаваться на модуль 10А выработки энергии. Конкретно, лучше всего можно применить жидкое топливо на основе спирта, такое как вышеупомянутый метанол, этанол или бутанол, сжиженное топливо, состоящее из углеводорода, например диметиловый эфир, изобутан или природный газ, которые являются газом при нормальной температуре и нормальном давлении, или газообразное топливо, такое как газообразный водород. Кстати, как описано ниже, безопасность системы источника питания может быть повышена путем создания конструкции, например, средства стабилизации топлива для стабилизации загруженного состояния топлива для выработки энергии в топливном блоке.As for the fuel FL for generating energy used in the
В соответствии с топливным блоком 20А и топливом FL для выработки энергии, имеющим такую структуру, даже если вся или часть системы 301 источника питания в соответствии с этим вариантом выполнения выбрасывается в природу или искусственно подвергается захоронению на мусорной свалке, могут быть значительно уменьшены сжигание или химическая обработка, загрязнение воздуха, почвы или воды природной среды или образование гормона среды, тем самым способствуя предотвращению резкого ухудшения состояния окружающей среды, устранению обезображивания окружающей среды и предотвращению неблагоприятного влияния на тело человека.According to the
В случае выполнения топливного блока 20А так, что он может быть присоединен к модулю 10А выработки энергии или отсоединен от него без ограничения, когда количество оставшегося загруженного топлива FL для выработки энергии снижается или это топливо израсходуется, топливом FL для выработки энергии можно пополнить топливный блок 20А или топливный блок 20А может быть заменен или повторно использован (утилизирован). Это может поэтому способствовать значительному снижению количества выбрасываемых топливных блоков 20А или модулей 10А выработки энергии. Кроме того, так как новый топливный блок 20А может быть заменен и подсоединен к единственному модулю 10А выработки энергии и этот модуль может быть присоединен к устройству DVC и использован, то можно создать систему источника питания, которая легко может быть использована в качестве элемента, аналогичного гальваническому элементу общего назначения.If the
В случае вырабатывания электроэнергии в узле 11 источника вспомогательного питания и узле 12 выработки энергии модуля 10А выработки энергии, даже если кроме электроэнергии образуется побочный продукт и этот побочный продукт неблагоприятно влияет на окружающую среду или если он, возможно, может оказывать свое влияние на функции, например он может вызывать неисправность устройства DVC, то можно применить конструкцию, в которой в топливном блоке 20А предусмотрено средство для хранения побочного продукта, собранного нижеописанным средством сбора побочного продукта. В этом случае, когда топливный блок 20А отсоединен от модуля 10A выработки энергии, можно применить конструкцию, имеющую, например, поглощающий полимер, способный поглощать, как поглощать, так и фиксировать, или фиксировать побочный продукт, для того чтобы предотвратить утечку побочного продукта, временно собранного и хранимого в топливном блоке 20А (средстве сбора/хранения), наружу из топливного блока 20А, или клапан управления, который закрывается физическим давлением, например, пружины. Конструкция средства сбора/хранения для побочного продукта описана ниже вместе со средством сбора побочного продукта.In the case of power generation in the auxiliary
(С) Интерфейсный узел 30(C)
Интерфейсный узел 30, применяемый для системы источника питания в соответствии с настоящим изобретением, расположен между, по меньшей мере, модулем 10 выработки энергии и топливным блоком 20. Как показано на фиг.3, интерфейсный узел 30А, применяемый в качестве примера, имеет функцию для физического соединения друг с другом модуля 10А выработки энергии и топливного блока 20А и подачи топлива FL для выработки энергии, загруженного в топливный блок 20А, в заранее определенном состоянии на модуль 10А выработки энергии через канал подачи топлива. При этом, как описано выше, в случае применения в качестве системы 301 источника питания конструкции, в которой модуль 10А выработки энергии и топливный блок 20А могут быть соединены и разъединены без ограничения, интерфейсный узел 30А содержит средство отключения предотвращения утечки (трубку 52f подачи топлива) для отключения функции предотвращения утечки средства предотвращения утечки топлива (клапана 24А подачи топлива), предусмотренного в топливном блоке 20А в дополнение к каналу подачи топлива. Кроме того, как описано ниже, в случае применения конструкции, также предусматривающей средство сбора побочного продукта для сбора побочного продукта, образуемого в узле 11 источника вспомогательного питания и узле 12 выработки энергии модуля 10А выработки энергии, интерфейсный узел 30А выполнен так, что содержит канал 52е сбора побочного продукта для подачи побочного продукта в топливный блок 20А.The
Конкретно, интерфейсный узел 30А подает на модуль 10А выработки энергии (узел 11 источника вспомогательного питания и узел 12 выработки энергии) топливо FL для выработки энергии, загруженное в топливный блок 20А, при заранее определенных условиях (температура, давление и др.) в виде жидкого топлива, сжиженного топлива или газообразного топлива (топливного газа), получаемого в результате испарения топлива, по каналу подачи топлива. В системе источника питания, в которой модуль 10А выработки энергии и топливный блок 20А выполнены интегрально при помощи интерфейсного узла 30А, топливо FL для выработки энергии, загруженное в топливный блок 20А, может постоянно подаваться на модуль 10А выработки энергии по каналу подачи топлива. С другой стороны, в системе источника питания, в которой модуль 10А выработки энергии и топливный блок 20А могут быть соединены и отсоединены без ограничения при помощи интерфейсного узла 30А, функция предотвращения утечки средства предотвращения утечки топлива, предусмотренного в топливном блоке 20А, отключается средством отключения предотвращения утечки, когда топливный блок 20А соединен с модулем 10А выработки энергии, и топливо FL для выработки энергии может подаваться на модуль 10А выработки энергии по каналу подачи топлива.Specifically, the
Кстати, в системе источника питания, в которой модуль 10А выработки энергии и топливный блок 20А интегрально образованы при помощи интерфейсного узла 30А, топливо FL для выработки энергии постоянно подается на модуль 10А выработки энергии независимо от присоединения системы источника питания к устройству DVC и отсоединения от него. Поэтому, когда электроэнергия вырабатывается в узле 11 источника вспомогательного питания, в некоторых случаях не может эффективно расходоваться топливо для выработки энергии. Таким образом, например, перед использованием системы источника питания (перед присоединением ее к устройству) может быть реализовано эффективное расходование топлива для выработки энергии посредством применения конструкции, в которой канал подачи топлива интерфейсного узла 30А поддерживается в выключенном (перекрытом) состоянии, выключенное состояние отключается при использовании системы источника питания, и канал подачи топлива окончательно переводится (по нему разрешается прохождение топлива) в состояние разрешения подачи топлива.Incidentally, in a power supply system in which the
<Общий принцип действия первого варианта выполнения><General principle of operation of the first embodiment>
Общий принцип действия системы источника питания, имеющей вышеописанную конструкцию, ниже описывается со ссылкой на чертежи.The general principle of operation of a power supply system having the above construction is described below with reference to the drawings.
На фиг.27 представлена блок-схема, изображающая схематический принцип действия системы источника питания в соответствии с этим вариантом выполнения. На фиг.28 представлен вид, изображающий начальное рабочее состояние (режим ожидания) системы источника питания в соответствии с этим вариантом выполнения. На фиг.29 представлен вид, изображающий рабочее состояние пуска системы источника питания в соответствии с этим вариантом выполнения. На фиг.30 представлен вид, изображающий установившееся рабочее состояние системы источника питания в соответствии с этим вариантом выполнения. На фиг.31 представлен вид, изображающий рабочее состояние останова системы источника питания в соответствии с этим вариантом выполнения. Здесь описывается принцип действия, в то же самое время осуществляя соответствующие ссылки на конструкцию вышеописанной системы источника питания (фиг.3 и 4).On Fig presents a block diagram depicting a schematic principle of operation of the power supply system in accordance with this embodiment. FIG. 28 is a view showing an initial operating state (standby) of a power supply system in accordance with this embodiment. On Fig presents a view depicting the operating state of the start-up system of the power source in accordance with this embodiment. FIG. 30 is a view showing the steady state operating state of a power supply system in accordance with this embodiment. FIG. 31 is a view showing an operating state of a shutdown of a power supply system in accordance with this embodiment. The principle of operation is described here while at the same time making appropriate references to the design of the power supply system described above (FIGS. 3 and 4).
Как показано на фиг.27, система 301 источника питания, имеющая конструкцию в соответствии с этим вариантом выполнения, управляется, в основном, для выполнения начальной стадии работы (шаги S101 и S102) для подачи топлива FL для выработки энергии, загруженного в топливный блок 20А, на модуль 10А выработки энергии, постоянно и непрерывно вырабатывая электроэнергию (вторую электроэнергию), которой может быть рабочая электроэнергия и электроэнергия контроллера в узле 11 источника вспомогательного питания, и выдачи этой электроэнергии на устройство DVC (контроллер CNT) через клеммы EL электродов (конкретно, клемму EL (+) положительного электрода и клемму EL (-) отрицательного электрода, показанные на фиг.28-31); пусковой стадии работы (шаги S103-S106) для подачи топлива FL для выработки энергии, загруженного в топливный блок 20А, на узел 12 выработки энергии, основываясь на приведении в действие нагрузки LD (переводя из нерабочего режима в режим функционирования) в устройстве DVC, вырабатывания электроэнергии (первой электроэнергии), которой может быть электроэнергия приведения в действие нагрузки, и вывода этой энергии на устройство DVC (нагрузку LD) через клеммы EL электродов (EL (+), EL (-)); установившейся стадии работы (шаги S107-S110) для регулировки количества топлива FL для выработки энергии, подлежащего подаче на узел 12 выработки энергии, основываясь на изменении состояния функционирования для нагрузки LD, и вырабатывания и вывода электроэнергии (первой электроэнергии), имеющей составляющую напряжения в соответствии с состоянием функционирования нагрузки; и стадии останова работы (шаги S111-S114) для отключения подачи топлива FL для выработки энергии на узел 12 выработки энергии, основываясь на останове нагрузки LD (переходе из состояния приведения в действие в состояние неприведения в действие), и останова вырабатывания электроэнергии (первой электроэнергии).As shown in FIG. 27, a power supply system 301 having a structure in accordance with this embodiment is controlled mainly to perform an initial operation step (steps S101 and S102) for supplying fuel FL to generate energy loaded into the fuel unit 20A , to the power generation module 10A, continuously and continuously generating electricity (the second electricity), which may be the working electric power and the electric power of the controller in the auxiliary power supply unit 11, and delivering this electric power to the DVC device (to ntroller CNT) through the electrode terminals EL (specifically, the terminal EL (+) and the positive electrode terminal EL (-) of the negative electrode shown in fig.28-31); the start-up operation (steps S103-S106) for supplying fuel FL for generating energy loaded in the fuel unit 20A to the power generating unit 12 based on driving the load LD (from the idle mode to the operating mode) in the DVC generating unit electricity (the first electricity), which may be the electricity to drive the load, and output this energy to the DVC device (LD load) through the terminals of the electrodes EL (EL (+), EL (-)); the steady-state operation stage (steps S107-S110) for adjusting the amount of fuel FL for generating energy to be supplied to the power generating unit 12 based on a change in the operating state for the load LD, and generating and outputting electric power (first electric power) having a voltage component in accordance with the state of functioning of the load; and a shutdown stage (steps S111-S114) for shutting off the fuel supply FL for generating power to the power generating unit 12, based on the shutdown of the load LD (transition from the driving state to the non-actuating state) and the stopping of power generation (first electricity )
Ниже подробно описывается каждая стадия работы со ссылкой на фиг.28-31.Each stage of operation is described in detail below with reference to FIGS. 28-31.
(А) Начальная стадия работы первого варианта выполнения(A) The initial stage of the first embodiment
Сначала, на начальной стадии работы, в системе источника питания, в которой модуль 10А выработки энергии и топливный блок 20А выполнены объединенными друг с другом при помощи интерфейсного узла 30, например, посредством отмены отключенного состояния канала подачи топлива интерфейсного узла 30 в момент присоединения к устройству DVC, как показано на фиг.28, топливо для выработки энергии, загруженное в топливный блок 20А, перемещается по каналу подачи топлива под действием капиллярного явления канала подачи топлива и автоматически подается на узел 11 источника вспомогательного питания модуля 10А выработки энергии (шаг S101). Затем в узле 11 источника вспомогательного питания автономно вырабатывается и выводится, по меньшей мере, электроэнергия E1 (вторая электроэнергия), которой может быть рабочая электроэнергия узла 13 управления работой, и электроэнергия приведения в действие (электроэнергия контроллера) для контроллера CNT, включенного в устройство DVC, и она затем непрерывно подается на узел 13 управления работой и контроллер CNT (шаг S102).At first, at the initial stage of operation, in a power supply system in which the
С другой стороны, в системе источника питания, в которой модуль 10А выработки энергии и топливный блок 20А могут быть присоединены и отсоединены без ограничения посредством соединения топливного блока 20А с модулем 10А выработки энергии через интерфейсный узел 30, как показано на фиг.28, отключается функция предотвращения утечки средства предотвращения утечки топлива, предусмотренного в топливном блоке 20А, и топливо для выработки энергии, загруженное в топливный блок 20А, перемещается по каналу подачи топлива под действием капиллярного явления канала подачи топлива и автоматически подается на узел 11 источника вспомогательного питания модуля 10А выработки энергии (шаг S101). В узле 11 источника вспомогательного питания автономно вырабатывается и выводится электроэнергия Е1 (вторая электроэнергия), которой может быть рабочая электроэнергия и электроэнергия контроллера, и она затем непрерывно подается на узел 13 управления работой, узел 16 контроля напряжения и контроллер CNT (шаг S102).On the other hand, in the power supply system in which the
Во всех случаях выдается только электроэнергия, которой может быть рабочая электроэнергия узла 13 управления работой и узла 16 контроля напряжения, пока система источника питания подсоединена к устройству DVC.In all cases, only electricity is generated, which may be the working electricity of the
В результате соединения топливного блока 20А с модулем 10А выработки энергии через интерфейсный узел 30 система переходит в режим ожидания, при котором работают только узел 13 управления работой модуля 10А выработки энергии, узел 16 контроля напряжения и контроллер CNT устройства DVC. В этом режиме ожидания электроэнергия питания (электроэнергия контроллера; часть электроэнергии Е1), подаваемая на устройство DVC (контроллер CNT) через клемму EL (+) положительного электрода и клемму EL (-) отрицательного электрода, незначительно потребляется узлом 13 управления работой, узлом 16 контроля напряжения и контроллером CNT устройства DVC. Напряжение Vdd, которое несколько понизилось в результате расходования, определяется узлом 16 контроля напряжения в любой данный момент времени, и изменение напряжения Vdd контролируется узлом 13 управления работой. Кроме того, состояние функционирования нагрузки LD устройства DVC управляется контроллером CNT.By connecting the
(В) Пусковая стадия работы первого варианта выполнения(B) The start-up phase of the first embodiment
Затем на пусковой стадии работы, как показано на фиг.29, когда контроллер CNT управляет переключателем LS для подачи электроэнергии в нагрузку LD, находящимся в проводящем состоянии в результате срабатывания для приведения в действие нагрузки LD, например в результате приведения в действие переключателя PS источника питания или т.п. (включение), предусмотренного в устройстве DVC, пользователем устройства DVC, часть электроэнергии питания (электроэнергия управления), подаваемая на контроллер CNT, подается на нагрузку в режиме ожидания, что приводит к резкому падению напряжения Vdd электроэнергии питания.Then, at the start-up stage of operation, as shown in FIG. 29, when the CNT controller controls the switch LS to supply power to the load LD, which is in the conductive state as a result of actuation to drive the load LD, for example, as a result of the actuation of the PS switch of the power supply or the like (inclusion) provided in the DVC device by the user of the DVC device, a part of the power supply (control power) supplied to the CNT is supplied to the load in the standby mode, which leads to a sharp drop in the power supply voltage Vdd.
При определении резкого падения напряжения Vdd посредством узла 16 контроля напряжения (шаг S103) узел 13 управления работой выводит на узел 15 управления пуском сигнал управления работой для начала работы по выработке энергии (пуск) в узле выработки энергии (шаг S104). В результате подачи части электроэнергии (электроэнергии Е2), вырабатываемой узлом 11 подачи вспомогательной энергии, на узел 14 управления выводом (или узел 14 управления выводом и узел 12 выработки энергии) в виде электроэнергии пуска, основываясь на сигнале управления работой от узла 13 управления работой (шаг S105), узел 15 управления пуском подает топливо FL для выработки энергии, загруженное в топливный блок 20А, на узел 12 выработки энергии через узел 14 управления выводом и вырабатывает и выводит электроэнергию (первую электроэнергию), которой может быть электроэнергия для приведения в действие нагрузки. Электроэнергия, предназначенная для приведения в действие нагрузки, выдается в виде электроэнергии питания вместе с электроэнергией контроллера, вырабатываемой вышеописанным узлом 11 источника питания, через клемму EL (+) положительного электрода и клемму EL (-) отрицательного электрода и подается на контроллер CNT и нагрузку LD устройства DVC (шаг S106).When determining a sharp drop in voltage Vdd by means of the voltage monitoring unit 16 (step S103), the
Поэтому, когда электроэнергия для приведения в действие нагрузки, вырабатываемая узлом 12 выработки энергии, подается на устройство DVC, напряжение Vdd электроэнергии питания постепенно повышается из состояния низкого уровня и достигает напряжения, достаточного для запуска нагрузки LD. Т.е., что касается приведения в действие нагрузки LD, то автоматически подается топливо FL для выработки энергии, и узел 12 выработки энергии начинает работу по выработке энергии. Кроме того, электроэнергия приведения в действие нагрузки, имеющая заранее определенное напряжение Vdd, автономно подается на устройство DVC (нагрузку LD). Следовательно, нагрузка LD может лучше всего приводиться в действие, а то же самое время обеспечивая характеристику электроэнергии, по существу, эквивалентную характеристике гальванического элемента общего назначения.Therefore, when the electric power for driving the load generated by the
(С) Стадия установившейся работы первого варианта выполнения(C) The steady state stage of the first embodiment
Затем на стадии установившейся работы, как показано на фиг.30, узел 13 управления работой контролирует изменение напряжения Vdd (по существу изменение напряжения электроэнергии приведения в действие нагрузки) электроэнергии питания, подаваемой на устройство DVC через узел 16 контроля напряжения, в любой данный момент времени (шаг S107). Если узел 13 управления работой определяет изменение напряжения Vdd, так что напряжение электроэнергии питания выходит за пределы диапазона напряжений относительно заранее определенного значения (например, диапазона отклонения выходного напряжения в гальваническом элементе общего назначения), узел 13 управления работой выдает на узел 14 управления выводом сигнал управления работой для управления увеличением/уменьшением величины электроэнергии (величины выработки энергии), вырабатываемой в узле 12 выработки энергии, так что напряжение Vdd может быть установлено в пределах диапазона напряжений (шаг S108).Then, at the steady-state operation stage, as shown in FIG. 30, the
Узел 14 управления выводом регулирует количество топлива FL для выработки энергии, подаваемого на узел 12 выработки энергии, основываясь на сигнале управления работой от узла 13 управления работой (шаг S109), и выполняет управление с обратной связью, так что напряжение Vdd электроэнергии питания (электроэнергии приведения в действие нагрузки), подаваемой на устройство DVC, устанавливается в пределах заранее определенного диапазона напряжений (шаг S110). В результате, даже если меняется состояние функционирования нагрузки LD (состояние нагрузки) на стороне устройства DVC, можно управлять так, что напряжение электроэнергии питания может стремиться к соответствующему диапазону напряжений в соответствии с состоянием работы нагрузки LD, и может быть, следовательно, подана электроэнергия в соответствии с потреблением энергии устройством DVC (нагрузкой LD).The
(D) Стадия останова работы первого варианта выполнения(D) Stage shutdown of the first embodiment
Затем, на вышеописанной стадии установившейся работы, когда устройство DVC переходит из включенного состояния в выключенное состояние во время управления с обратной связью для электроэнергии питания или когда по некоторой причине вызывается непредусмотренная работа устройства DVC или системы 301 источника питания, узел 13 управления работой непрерывно определяет в течение заранее определенного времени состояние, что напряжение Vdd электроэнергии питания (электроэнергии приведения в действие нагрузки), подлежащей подаче на устройство DVC, выходит за пределы заранее определенного диапазона напряжений, при помощи узла 16 контроля напряжения. Когда определяется, что удовлетворяются условия для этого диапазона напряжений и непрерывного промежутка времени (шаг S111), узел 13 управления работой выполняет обработку определенного состояния, в качестве ошибки напряжения электроэнергии питания, и выдает на узел 14 управления выводом сигнал управления работой для останова вырабатывания электроэнергии в узле 12 выработки энергии (шаг S112). Основываясь на сигнале управления работой от узла 13 управления работой, узел 14 управления выводом отключает подачу топлива FL для выработки энергии на узел 12 выработки энергии и останавливает нагрев нагревателя, способствующего эндотермической реакции для вырабатывания водорода (шаг S113). В результате останавливается работа по вырабатыванию энергии в узле 12 выработки энергии, и останавливается подача электроэнергии (электроэнергии для приведения в действие нагрузки), кроме электроэнергии контроллера, на устройство DVC (шаг S114).Then, in the above-described steady-state operation stage, when the DVC device switches from the on state to the off state during feedback control for the power supply, or when, for some reason, the abnormal operation of the DVC device or the
Т.е., например, если нагрузка LD прекращает работу при переводе переключателя LS, подающего электроэнергию на нагрузку LD, в выключенное состояние с использованием контроллера CNT, когда пользователь устройства DVC приводит в действие переключатель PS источника питания или т.п. (выключение), или если нагрузка останавливается (прекращает действие), когда система 301 источника питания удаляется из устройства DVC, напряжение электроэнергии питания может в значительной степени отклониться от заранее определенного диапазона напряжений, даже после выполнения управления с обратной связью для установки напряжения электроэнергии питания в диапазоне напряжений на вышеописанной стадии установившейся работы. Поэтому, когда такое состояние непрерывно определяется в течение заранее определенного периода времени узлом 13 управления работой, узел 13 управления работой определяет, что нагрузка LD устройства DVC остановлена или прекратила работу, и останавливает работу по вырабатыванию энергии в узле 12 выработки энергии. В результате, так как прекращается подача топлива FL для выработки энергии и узел 12 выработки энергии автоматически отключается в связи с остановом или т.п. нагрузки LD в устройстве DVC, узел 12 выработки энергии вырабатывает электроэнергию только тогда, когда устройство DVC нормально приводится в действие, и электродвижущая сила может поддерживаться в течение длительного периода времени, в то же самое время эффективно используя топливо для выработки энергии.That is, for example, if the LD load stops working when the LS switch supplying the electric power to the LD load is turned off using the CNT, when the DVC user drives the PS switch of the power supply or the like. (shutdown), or if the load stops (stops) when the
Как описано выше, в соответствии с системой источника питания этого варианта выполнения, так как можно выполнять управление подачей и отключением подачи электроэнергии, которой может быть заранее определенная электроэнергия приведения в действие нагрузки, и управление с целью регулировки величины вырабатываемой электроэнергии в соответствии с состоянием функционирования нагрузки (устройства или т.п.), подсоединенной к системе источника питания, без осуществления подачи топлива или т.п. извне системы источника питания, можно эффективно расходовать топливо для выработки энергии. Поэтому может быть создана система источника питания, которая имеет меньшую нагрузку на окружающую среду и обладает очень высокой эффективностью использования энергии, в то же самое время реализуя электрическую характеристику, которая, по существу, эквивалентна характеристике гальванического элемента общего назначения.As described above, in accordance with the power supply system of this embodiment, since it is possible to control the supply and shutdown of the power supply, which may be a predetermined power to drive the load, and control to adjust the amount of generated power in accordance with the state of the load (device or the like) connected to the power supply system without supplying fuel or the like. From outside the power supply system, it is possible to efficiently consume fuel to generate energy. Therefore, a power supply system can be created that has a lower environmental load and has a very high energy efficiency, while at the same time realizing an electrical characteristic that is essentially equivalent to that of a general-purpose galvanic cell.
Кроме того, как описано ниже, уменьшаются размеры и масса системы источника питания в соответствии с этим вариантом выполнения в результате интегрирования и формирования модуля выработки энергии в небольшой полости с применением метода производства посредством микрообработки, и она выполнена так, что имеет форму и размеры, по существу, идентичные форме и размерам гальванического элемента общего назначения, например батарейки размера АА, выполняя требования стандарта, такого как Японский промышленный стандарт. В результате можно достичь высокой совместимости с гальваническим элементом общего назначения как в отношении внешней формы, так и электрической характеристики (характеристики напряжение/электрический ток), что может способствовать дополнительной популяризации на существующих рынках элементов. Следовательно, вместо существующих гальванических элементов, имеющих многочисленные проблемы, например воздействие на состояние окружающей среды или эффективность использования энергии, можно легко распространить систему источника питания, применяющую устройство выработки энергии, посредством которого можно в значительной степени уменьшить выделение вредного вещества топливного элемента или т.п. и которое может достичь высокой эффективности использования энергии, и, следовательно, можно эффективно использовать энергетический ресурс, в то же самое время уменьшая влияние на окружающую среду.In addition, as described below, the size and weight of the power supply system are reduced in accordance with this embodiment as a result of integration and formation of a power generation module in a small cavity using the microprocessing production method, and it is configured to have a shape and dimensions that are essentially identical to the shape and size of a general purpose cell, such as AA size batteries, meeting the requirements of a standard such as the Japanese Industrial Standard. As a result, it is possible to achieve high compatibility with a general-purpose galvanic cell both in terms of its external form and electric characteristics (voltage / electric current characteristics), which can contribute to additional popularization in existing markets for cells. Therefore, instead of existing galvanic cells having numerous problems, such as environmental impacts or energy efficiency, it is easy to distribute a power supply system using an energy generating device by which the emission of a harmful substance of a fuel cell or the like can be significantly reduced. . and which can achieve high energy efficiency, and therefore, it is possible to efficiently use the energy resource, while at the same time reducing the environmental impact.
[Второй вариант выполнения][Second embodiment]
Второй вариант выполнения модуля выработки энергии, применяемого для системы источника питания в соответствии с настоящим изобретением, ниже описывается со ссылкой на чертежи.A second embodiment of the power generation module used for the power supply system of the present invention is described below with reference to the drawings.
На фиг.32 представлена блок-схема, изображающая второй вариант выполнения модуля выработки энергии, применяемого для системы источника питания в соответствии с настоящим изобретением, и на фиг.33 представлен вид, схематически изображающий взаимосвязь электрических соединений между системой источника питания (модуля выработки энергии) в соответствии с этим вариантом выполнения и устройством. В этом случае одинаковые позиции обозначают структуры, аналогичные структурам в вышеописанном первом варианте выполнения, тем самым упрощая или опуская их описание.On Fig presents a block diagram depicting a second embodiment of a power generation module used for the power supply system in accordance with the present invention, and Fig. 33 is a view schematically showing the relationship of electrical connections between the power source system (power generation module) in accordance with this embodiment and device. In this case, the same reference numbers indicate structures similar to the structures in the above-described first embodiment, thereby simplifying or omitting their description.
Как показано на фиг.32, модуль 10В выработки энергии в соответствии с этим вариантом выполнения, в основном, содержит: узел 11 источника вспомогательного питания (второе средство источника питания), имеющий функции, аналогичные функциям вышеописанного первого варианта выполнения (см. фиг.3); узел 12 выработки энергии (первое средство источника питания); узел 13 управления работой; узел 14 управления выводом; узел 15 управления пуском; узел 16 контроля напряжения (узел определения напряжения) и клеммный узел ELx для передачи заранее определенной информации, относящейся к контроллеру CNT, включенному в устройство DVC, к которому подсоединена система источника питания. В этом варианте выполнения система источника питания выполнена так, что управляет состоянием выработки энергии в модуле 10В выработки энергии (в частности, узлом 12 выработки энергии), основываясь, по меньшей мере, на информации о функционировании нагрузки (запросе электроэнергии), которая передается от контроллера CNT, включенного в устройство DVC, через клеммный узел ELx и соответствует состоянию приведения в действие нагрузки LD.As shown in FIG. 32, the
В этом варианте выполнения контроллер CNT устройства DVC, подсоединенного к системе источника питания, уведомляет систему источника питания информацией о приведении в действии нагрузки (запрос электроэнергии) в соответствии с состоянием функционирования нагрузки LD и имеет функцию в качестве средства управления приведением в действие нагрузки для управления состоянием работы нагрузки LD в соответствии с информацией о выработке энергии (информации, касающейся составляющих напряжения, информации об окончании пусковой стадии работы и информации об останове работы), указывающей состояние выработки энергии системы источника питания, основываясь на запросе электроэнергии.In this embodiment, the CNT controller of the DVC connected to the power supply system notifies the power supply system with information about the actuation of the load (power request) in accordance with the functioning state of the LD load and has a function as a means of controlling the actuation of the load to control the state operation of the LD load in accordance with the information on energy generation (information regarding voltage components, information about the end of the start-up phase of operation and information stop operation), indicating the state of energy production of the power supply system based on the request for electricity.
В системе источника питания в соответствии с этим вариантом выполнения, как показано на фиг.33, электроэнергия питания, состоящая из электроэнергии контроллера и электроэнергии приведения в действие нагрузки, выдаваемой от узла 11 источника вспомогательного питания и узла 12 выработки энергии, аналогичным образом обычно подается на контроллер СNТ и нагрузку LD устройства DVC через клемму EL единственного электрода, и составляющая напряжения этой электроэнергии питания (по существу электроэнергии приведения в действие нагрузки) определяется узлом 16 контроля напряжения в любой данный момент времени и контролируется узлом 13 управления работой.In the power supply system in accordance with this embodiment, as shown in FIG. 33, power supply, consisting of controller power and load power supplied from the auxiliary
<Общий принцип действия второго варианта выполнения><General principle of operation of the second embodiment>
Общий принцип действия системы источника питания, имеющей вышеописанную конструкцию, ниже описывается со ссылкой на чертежи.The general principle of operation of a power supply system having the above construction is described below with reference to the drawings.
На фиг.34 представлена блок-схема последовательности операций, изображающая схематично принцип действия системы источника питания в соответствии со вторым вариантом выполнения. На фиг.35 представлен вид, изображающий начальное состояние работы (режим ожидания) системы источника питания в соответствии с этим вариантом выполнения. На фиг.36 и 37 представлены виды, изображающие пусковое состояние работы системы источника питания в соответствии с этим вариантом выполнения. На фиг.38 и 39 представлены виды, изображающие состояние установившейся работы системы источника питания в соответствии с этим вариантом выполнения. На фиг.40-42 представлены виды, изображающие состояние останова работы системы источника питания в соответствии с этим вариантом выполнения. При этом описывается принцип действия с соответствующими ссылками на структуру вышеописанной системы источника питания (фиг.32 и 33}.On Fig presents a block diagram of a sequence of operations, depicting schematically the principle of operation of the power supply system in accordance with the second embodiment. On Fig presents a view depicting the initial state of operation (standby) of the power supply system in accordance with this embodiment. On Fig and 37 presents views depicting the starting state of the power supply system in accordance with this embodiment. On Fig and 39 presents views depicting the steady state operation of the power supply system in accordance with this embodiment. FIGS. 40-42 are views showing a shutdown state of a power supply system in accordance with this embodiment. This describes the principle of operation with corresponding links to the structure of the above-described power supply system (Fig.32 and 33}.
В этом варианте выполнения при приеме информации о приведении в действие нагрузки, касающейся управления приведением в действие нагрузки, передаваемой от контроллера CNT, включенного в устройство DVC, через клеммный узел ELx, кроме клеммы EL (+) положительного электрода и клеммы EL (-) отрицательного электрода, узел 13 управления работой, предусмотренный в модуле 10В выработки энергии, выполняет последовательность управления работой, описанную ниже. В дополнение к общему принципу действия этого варианта выполнения, описанному ниже, весь или только часть общего принципа действия вышеупомянутого первого варианта выполнения может одновременно выполняться параллельным образом.In this embodiment, when receiving load actuation information regarding load actuation control transmitted from the CNT controller included in the DVC through the ELx terminal assembly, except for the positive electrode terminal EL (+) and the negative terminal EL (-) the electrode, the
Т.е., как показано на фиг.34, аналогично вышеописанному первому варианту выполнения, система 301 источника питания, имеющая структуру в соответствии с этим вариантом выполнения, в основном, управляется для выполнения: начальной стадии работы (шаги S201 и S202) для постоянного и непрерывного вырабатывания и вывода электроэнергии, которой может быть рабочая электроэнергия для узла 13 управления работой и электроэнергия функционирования контроллера CNT (электроэнергия контроллера), посредством узла 11 источника вспомогательного питания; пусковой стадии работы (шаги S203-S206) для вырабатывания и вывода электроэнергии, которой может быть электроэнергия приведения в действие нагрузки, посредством подачи электроэнергии пуска на узел 12 выработки энергии и узел 14 управления выводом, основываясь на приведении в действие нагрузки LD; стадии установившейся работы (шаги S207-S210) для вырабатывания и вывода электроэнергии (электроэнергии приведения в действие нагрузки) в соответствии с состоянием функционирования нагрузки посредством регулировки количества топлива FL для выработки энергии, подаваемого на узел 12 выработки энергии, основываясь на изменении состояния нагрузки LD; и стадии останова работы (шаги S211-S214) для окончания вырабатывания электроэнергии, которой может быть электроэнергия приведения в действие нагрузки посредством прекращения подачи топлива FL для выработки энергии на узел 12 выработки энергии, основываясь на останове нагрузки LD.That is, as shown in FIG. 34, similarly to the first embodiment described above, the power supply system 301 having a structure in accordance with this embodiment is mainly controlled to perform: an initial operation stage (steps S201 and S202) for constant and continuously generating and outputting electric power, which may be working electric power for the operation control unit 13 and CNT controller operation electric power (controller electric power), by the auxiliary power supply unit 11; the start-up operation stage (steps S203-S206) for generating and outputting electric power, which may be electric power to drive the load, by supplying electric power to the starting unit 12 of the power generation unit and the output control unit 14, based on driving the load LD; steady state steps (steps S207-S210) for generating and outputting electric power (power to drive the load) in accordance with the state of load operation by adjusting the amount of fuel FL to generate power supplied to the power generating unit 12 based on the change in the state of the load LD; and a shutdown stage (steps S211-S214) for ending generating electricity, which may be the electric power to drive the load by cutting off the fuel supply FL to generate power to the power generating unit 12, based on the shutdown of the load LD.
(А) Начальная стадия работы второго варианта выполнения(A) Initial Stage of the Second Embodiment
Сначала, на начальной стадии работы, как показано на фиг.35, аналогично первому варианту выполнения, топливо для выработки энергии, загруженное в топливный блок 20В, автоматически подается на узел 11 источника вспомогательного питания модуля 10В выработки энергии через канал подачи топлива, предусмотренный в интерфейсном узле 30В (шаг S201), и электроэнергия (вторая электроэнергия), которой может быть рабочая электроэнергия и электроэнергия контроллера, автономно вырабатывается и выводится узлом 11 источника вспомогательного питания. Кроме того, рабочая электроэнергия непрерывно подается на узел 13 управления работой, и система источника питания подсоединена к устройству DVC. В результате электроэнергия контроллера подается в качестве электроэнергии питания (напряжение Vs) на контроллер CNT, встроенный в устройство DVC, через клемму EL (+) положительного электрода и клемму EL (-) отрицательного электрода, предусмотренные в системе источника питания (шаг S202). Затем режим переключается в режим ожидания, при котором работают только узел 13 управления работой модуля 10А выработки энергии и контроллер CNT устройства DVC. В режиме ожидания узел 13 управления работой постоянно контролирует информацию о приведении в действие нагрузки (вышеописанные запросы электроэнергии различных видов), передаваемую от контроллера CNT устройства DVC через клеммный узел ELx в соответствии с состоянием приведения в действие нагрузки.First, at the initial stage of operation, as shown in FIG. 35, similarly to the first embodiment, the fuel for generating energy loaded into the
(В) Пусковая стадия работы второго варианта выполнения(B) Start-up phase of the second embodiment
Затем на пусковой стадии работы, как показано на фиг.36, например, когда пользователь устройства DVC приводит в действие переключатель PS источника питания или т.п., предусмотренный в устройстве DVC, (включение), сигнал запроса подачи электроэнергии, запрашивающий подачу электроэнергии (первой электроэнергии), которой может быть электроэнергия приведения в действие нагрузки, сначала выводится в виде информации о приведении в действии нагрузки от контроллера CNT на узел 13 управления работой модуля 10В выработки энергии через клеммный узел ELx. После приема информации о приведении в действие нагрузки от контроллера CNT (шаг S203) узел 13 управления работой выводит на узел 15 управления пуском сигнал управления работой для начала работы (пуска) узла 12 выработки энергии (шаг S204). Основываясь на сигнале управления работой от узла 13 управления работой, узел 15 управления пуском подает топливо FL для выработки энергии, загруженное в топливный блок 20В, на узел 12 выработки энергии через узел 14 управления выводом и вырабатывает и выводит электроэнергию (первую электроэнергию), которой может быть электроэнергия приведения в действие нагрузки, посредством подачи части электроэнергии (электроэнергии Е2), вырабатываемой узлом 11 источника вспомогательного питания, в виде электроэнергии пуска на узел 14 управления выводом (или узел 14 управления выводом и узел 12 выработки энергии) (шаг S205). Электроэнергия приведения в действие нагрузки подается на устройство DVC в виде электроэнергии питания вместе с электроэнергией контроллера, вырабатываемой вышеописанным узлом 11 источника вспомогательного питания, через клемму EL (+) положительного электрода и клемму EL (-) отрицательного электрода (шаг S206). В этом отношении напряжение электроэнергии питания, подаваемой на устройство, изменяется, с тем чтобы постепенно увеличиваться от напряжения Vs в вышеописанном режиме ожидания.Then, at the start-up stage of operation, as shown in FIG. 36, for example, when a user of a DVC device drives a power supply switch PS or the like provided in the DVC device (on), a power supply request signal requesting power supply ( first electric power), which may be electric power to drive the load, is first output in the form of information on the actuation of the load from the CNT controller to the
В этом случае, на вышеописанной пусковой стадии работы, как показано на фиг.36, при выводе сигнала управления работой для пуска узла 12 выработки энергии на шаге S204 узел 13 управления работой определяет изменение напряжения электроэнергии питания (по существу, электроэнергии приведения в действие нагрузки), которая вырабатывается и выдается узлом 12 выработки энергии и подается на устройство DVC через узел 16 контроля напряжения в любой данный момент времени посредством перевода переключателя MS в проводящее состояние, с тем чтобы подключить узел 16 контроля напряжения между клеммой EL (+) положительного электрода и клеммой EL (-) отрицательного электрода. Затем, как показано на фиг.37, узел 13 управления работой передает через клеммный узел ELx от контроллера CNT в устройстве DVC сами данные о напряжении электроэнергии питания, определенные узлом 16 контроля напряжения в любой данный момент времени, или сигнал окончания пусковой стадии работы, указывающий на то, что было достигнуто заранее определенное напряжение Va, основываясь на запросе подачи электроэнергии, в качестве информации о работе по выработке энергии. Когда напряжение электроэнергии питания, подаваемой через клемму EL (+) положительного электрода и клемму EL (-) отрицательного электрода, достигнет напряжения Va, подходящего для приведения в действие нагрузки LD, контроллер CNT переводится переключателем LS в проводящее состояние и подает электроэнергию питания (электроэнергию приведения в действие нагрузки) от системы источника питания для приведения в действие нагрузки LD, основываясь на информации о работе по выработке энергии, передаваемой от узла 13 управления работой.In this case, in the above-described starting operation stage, as shown in FIG. 36, when outputting the operation control signal for starting the
(С) Стадия установившейся работы второго варианта выполнения(C) The steady state stage of the second embodiment
Затем на стадии установившейся работы, как показано на фиг.38, аналогично шагам S107-S110, описанным в связи с первым вариантом выполнения, узел 13 управления работой контролирует изменение напряжения Va электроэнергии питания (по существу, изменение напряжения электроэнергии приведения в действие нагрузки), подаваемой на устройство DVC, посредством узла 16 контроля напряжения в любой данный момент времени и выполняет управление с обратной связью, так что напряжение электроэнергии питания может быть установлено в пределах диапазона напряжений, основываясь на заранее определенном указанном значении.Then, at the steady-state operation stage, as shown in FIG. 38, similarly to steps S107-S110 described in connection with the first embodiment, the
При такой стадии установившейся работы, когда новое состояние нагрузки LD управляется и устанавливается контроллером CNT устройства DVC, как показано на фиг.39, сигнал запроса изменения электроэнергии, запрашивающий подачу новой электроэнергии (например, подачу электроэнергии питания, имеющей напряжение Vb) в соответствии с состоянием функционирования нагрузки LD, выводится на узел 13 управления работой через клеммный узел ELx в качестве информации о функционировании нагрузки. После приема информации о функционировании нагрузки узел 13 управления работой выводит на узел 14 управления выводом сигнал управления работой для задания электроэнергии, вырабатываемой и выводимой узлом 12 выработки энергии в отношении узла 15 управления пуском, равной величине электроэнергии приведения в действие нагрузки в соответствии с новым состоянием функционирования нагрузки LD (шаг S208).At this stage of steady state operation, when the new LD load state is controlled and set by the CNT controller of the DVC device, as shown in FIG. 39, a power change request signal requesting a new power supply (for example, a power supply having a voltage Vb) in accordance with the state load operation LD is output to the
Основываясь на сигнале управления работой от узла 13 управления работой, узел 14 управления выводом регулирует количество топлива FL для выработки энергии, подлежащего подаче на узел 12 выработки энергии, или время нагрева и температуру нагрева нагревателя (шаг S209) и управляет так, что электроэнергия питания, подаваемая на устройство DVC, (электроэнергия приведения в действие нагрузки) может иметь напряжение, соответствующее новому состоянию функционирования нагрузки LD (шаг S210). Т.е. узел 13 управления работой изменяет указанное значение для установки диапазона напряжений, относящегося к управлению с обратной связью, равным напряжению Vb, основываясь на сигнале запроса изменения электроэнергии посредством приема сигнала запроса изменения электроэнергии, и управляет величиной выработки энергии в узле 12 выработки энергии, так что может вырабатываться электроэнергия приведения в действие нагрузки, имеющая напряжение, соответствующее измененному диапазону напряжений. В результате, так как соответствующая электроэнергия подается в соответствии с состоянием функционирования (состоянием нагрузки) нагрузки LD на стороне устройства DVC, может быть подана электроэнергия, соответствующая потреблению энергии устройством DVC (нагрузкой LD), и может должным образом приводиться в действие нагрузка LD. Также, так как может быть уменьшено большое изменение напряжения электроэнергии питания, вызванное изменением состояния нагрузки LD, можно держать под контролем появление эксплуатационной неисправности или т.п. в устройстве DVC.Based on the operation control signal from the
(D) Стадия останова работы второго варианта выполнения(D) Stage shutdown of the second embodiment
Затем на вышеупомянутой стадии установившейся работы, как показано на фиг.40, аналогично шагам S111-S114, описанным в связи с первым вариантом выполнения, в результате перевода устройства DVC из включенного состояния в выключенное состояние (например, переключатель LS для подачи электроэнергии приведения в действие нагрузки на нагрузку LD переводится в положение отключения) во время управления с обратной связью электроэнергией питания или в результате неисправности устройства DVC или системы 301 источника питания, вызванной какой-либо причиной, когда состояние, при котором напряжение Va электроэнергии питания выходит за пределы заранее определенного диапазона напряжений, постоянно определяется в течение заранее определенного периода времени, узел 13 управления работой выполняет обработку этого определенного состояния как неверного напряжения и выдает сигнал управления работой на узел 14 управления выводом. Тем самым узел 13 управления работой, например, отключает подачу топлива FL для выработки энергии на узел 12 выработки энергии и управляет остановом работы по выработке энергии в узле 12 выработки энергии (операция автоматического отключения источника питания (автоматическое отключение энергии)).Then, at the aforementioned steady-state operation stage, as shown in FIG. 40, similarly to steps S111-S114 described in connection with the first embodiment, as a result of the DVC device being switched from the on state to the off state (for example, the LS switch for supplying electric power to the drive load load, the LD is put into the off position) during feedback control of the power supply or as a result of a malfunction of the DVC or the
Далее, на стадии установившейся работы, как показано на фиг.41, если нагрузка LD останавливается посредством перевода переключателя LS, подающего электроэнергию на нагрузку LD, в состояние отключения контроллером CNT, когда пользователь устройства DVC приводит в действие переключатель PS источника питания или т.п. (выключение), или если нагрузка остановилась (прекратила свою работу) в результате удаления системы 301 источника питания из устройства DVC, останов функционированием нагрузки LD управляется и воспринимается контроллером CNT устройства DVC, и сигнал запроса останова подачи электроэнергии, запрашивающий останов подачи электроэнергии питания (электроэнергии приведения в действие нагрузки) от системы источника питания, выдает на узел 13 управления работой через клеммный узел ELx информацию о приведении в действие нагрузки. После приема информации о приведении в действие нагрузки (шаг S211) узел 13 управления работой выводит на узел 14 управления выводом сигнал управления работой для останова выработки электроэнергии в узле 12 выработки энергии (шаг S212). Основываясь на сигнале управления работой от узла 13 управления работой, узел 14 управления выводом отключает подачу топлива FL для выработки энергии на узел 12 выработки энергии и останавливает нагрев нагревателя, способствующего эндотермической реакции для образования водорода (шаг S213). Узел 14 управления выводом тем самым останавливает работу по выработке энергии в узле 12 выработки энергии и останавливает подачу электроэнергии (электроэнергии приведения в действие нагрузки), кроме электроэнергии контроллера, на устройство DVC (шаг S214).Further, in the steady state operation stage, as shown in FIG. 41, if the LD load is stopped by putting the switch LS supplying electric power to the LD load to the shutdown state by the CNT when the user of the DVC device drives the PS switch of the power supply or the like . (shutdown), or if the load stopped (ceased to work) as a result of removing the
Затем на стадии останова работы, изображенной на фиг.40 или 41, когда узел 13 управления работой выполняет отключение узла 12 выработки энергии посредством, например, вывода сигнала управления работой для останова выработки электроэнергии в узле 12 выработки энергии или посредством определения изменения напряжения электроэнергии питания (по существу, электроэнергии приведения в действие нагрузки), которое понижается в результате отключения узла 12 выработки энергии, при помощи узла 16 контроля напряжения в любой данный момент времени, как показано на фиг.42, узел 13 управления работой электрически отключает узел 16 контроля напряжения из положения между клеммой EL (+) положительного электрода и клеммой EL (-) отрицательного электрода и уведомляет через клеммный узел ELx контроллер CNT в устройстве DVC сигналом уведомления об отключении источника питания (сигналом уведомления об автоматическом отключении энергии), указывающим на останов работы по выработке энергии в узле 12 выработки энергии, или сигналом останова работы в виде информации о работе по выработке энергии. В результате прекращается подача топлива для выработки энергии, и узел 12 выработки энергии автоматически отключается для останова функционирования нагрузки LD в устройстве DVC. Затем останавливается подача электроэнергии приведения в действие нагрузки на устройство DVC, и система 301 источника питания и устройство DVC снова переходят в вышеописанный режим ожидания.Then, at the stopping stage of operation shown in FIGS. 40 or 41, when the
Как описано выше, в соответствии с системой источника питания этого варианта выполнения, аналогично первому варианту выполнения, управление подачей и остановом подачи электроэнергии, которой может быть заранее определенная электроэнергия приведения в действие, и управление регулировкой величины подлежащей вырабатыванию электроэнергии может быть активизировано в соответствии с состоянием устройства (нагрузки), подсоединенного к системе источника питания, и, в частности, узел 12 выработки энергии может выполнять работу по выработке энергии только в течение рабочего режима, при котором устройство DVC может нормально функционировать. Поэтому может эффективно расходоваться топливо для выработки энергии, и электродвижущая сила может поддерживаться в течение длительного времени. Следовательно, можно создать систему источника питания, которая может реализовать электрическую характеристику, по существу, эквивалентную характеристике гальванического элемента общего назначения, оказывает меньшую нагрузку на окружающую среду и обладает очень высокой эффективностью использования энергии.As described above, in accordance with the power supply system of this embodiment, similarly to the first embodiment, the control of power supply and shutdown of power supply, which may be a predetermined actuation power, and the control of adjusting the amount of power to be generated can be activated in accordance with the state device (load) connected to the power supply system, and in particular, the
В этом варианте выполнения, хотя описание было приведено в отношении двунаправленного уведомления об информации, при котором информация о состоянии нагрузки передается от устройства DVC на систему источника питания и информация о работе по выработке энергии передается от системы источника питания на устройство DVC, настоящее изобретение не ограничивается этим. Электроэнергия приведения в действие нагрузки в соответствии с состоянием нагрузки может вырабатываться и выводиться в системе источника питания (модуле выработки энергии) посредством выполнения, по меньшей мере, одностороннего уведомления об информации, что информация о приведении в действие нагрузки передается от устройства DVC на систему источника питания.In this embodiment, although a description has been made regarding a bi-directional notification of information in which load state information is transmitted from a DVC device to a power source system and power generation operation information is transmitted from a power source system to a DVC device, the present invention is not limited by this. Electricity to drive the load in accordance with the state of the load can be generated and output in the power supply system (power generation module) by performing at least one-sided notification of information that the information on the actuation of the load is transmitted from the DVC device to the power supply system .
[Третий вариант выполнения][Third Embodiment]
Третий вариант выполнения модуля выработки энергии, применяемого для системы источника питания в соответствии с настоящим изобретением, ниже описывается со ссылкой на чертежи.A third embodiment of the power generation module used for the power supply system of the present invention is described below with reference to the drawings.
На фиг.43 представлена блок-схема, изображающая третий вариант выполнения модуля выработки энергии, применяемого для системы источника питания в соответствии с настоящим изобретением. При этом, аналогично вышеупомянутому второму варианту выполнения, хотя описание приведено в отношении конструкции, в которой заранее определенная информация передается между системой источника питания и устройством, к которому подсоединена система источника питания через клеммный узел ELx, само собой разумеется, что может быть создана конструкция, в которой система источника питания соединена с устройством только через клеммы электродов (клемму положительного электрода и клемму отрицательного электрода), и не осуществляется никакое специальное уведомление между системой источника питания и устройством, аналогично первому варианту выполнения. Кроме того, одинаковые позиции обозначают элементы, эквивалентные элементам в вышеупомянутых первом и втором вариантах выполнения, тем самым упрощая или опуская их описание.On Fig presents a block diagram depicting a third embodiment of a power generation module used for the power supply system in accordance with the present invention. Moreover, similarly to the aforementioned second embodiment, although the description is given with respect to a structure in which predetermined information is transmitted between the power supply system and the device to which the power supply system is connected via the ELx terminal unit, it goes without saying that a structure can be created, in which the power supply system is connected to the device only through the terminals of the electrodes (the terminal of the positive electrode and the terminal of the negative electrode), and no etsialnoe notified between the power supply system and the device, similarly to the first embodiment. In addition, the same reference numbers indicate elements equivalent to the elements in the aforementioned first and second embodiments, thereby simplifying or omitting their description.
В модулях 10А и 10В выработки энергии в соответствии с первым и вторым вариантом выполнения описание было приведено в отношении конструкции для непосредственного выпуска топлива FL для выработки энергии, используемого в узле 11 источника вспомогательного питания, наружу из системы 301 источника питания в виде отработанного газа или сбора топлива FL для выработки энергии нижеописанным средством сбора побочного продукта. В модуле 10С выработки энергии в соответствии с этим вариантом выполнения, однако, когда содержится конкретная топливная составляющая, такая как водород или водородное соединение, даже если операция по выработке энергии в узле 11 источника вспомогательного питания подразумевает или не подразумевает изменение составляющей в качестве соединения топлива FL для выработки энергии, топливо FL для выработки энергии, используемое в узле 11 источника вспомогательного питания, непосредственно повторно используется в качестве топлива для выработки энергии в узле 12 выработки энергии или повторно используется посредством извлечения конкретной составляющей топлива.In the
Конкретно, как показано на фиг.43, модуль 10С выработки энергии в соответствии с этим вариантом выполнения содержит: узел 11 источника вспомогательного питания, имеющий структуру и функцию, аналогичные структуре и функции в вышеописанном втором варианте выполнения (см. фиг.32); узел 12 выработки энергии; узел 13 управления работой; узел 14 управления выводом; узел 15 управления пуском; узел 16 контроля напряжения и электродный узел ELx. В частности, модуль 10С выработки энергии выполнен так, что все топливо для выработки энергии или часть его, используемого для вырабатывания электроэнергии в узле 11 источника вспомогательного питания (которое ради удобства ниже упоминается как "отработанный топливный газ"), может подаваться на узел 12 выработки энергии через узел 14 управления выводом без выпуска наружу из модуля 10С выработки энергии.Specifically, as shown in FIG. 43, the
Узел 11 источника вспомогательного питания, применяемый для этого варианта выполнения, имеет конструкцию, способную вырабатывать и выдавать заранее определенную электроэнергию (вторую электроэнергию) без расходования и преобразования топливной составляющей топлива FL для выработки энергии, подаваемого от топливного блока 20 через интерфейсный узел 30 (например, устройство выработки энергии, показанное во втором, третьем, пятом или седьмом примере конструкции в вышеописанном первом варианте выполнения), или конструкцию для вырабатывания отработанного топливного газа, содержащего топливную составляющую, которая может быть использована для работы по выработке энергии в узле 12 выработки энергии, даже если расходуется и преобразуется топливная составляющая топлива FL для выработки энергии (например, устройство выработки энергии, показанное в четвертом или шестом примере конструкции в вышеописанном первом варианте выполнения).The auxiliary
В случае применения устройства выработки энергии, показанного в примерах конструкции с первого по шестой вышеупомянутого первого варианта выполнения, в качестве узла 12 выработки энергии в качестве топлива FL для выработки энергии, загруженного в топливный блок 20, применяется топливное вещество, обладающее воспламеняемостью или сгораемостью, например жидкое топливо на основе спирта, такое как метанол, этанол или бутанол, или сжиженное топливо, состоящее из углеводорода, такое как диметиловый эфир, изобутан или природный газ, или газообразное топливо, такое как газообразный водород.In the case of using the power generation device shown in the first to sixth construction examples of the aforementioned first embodiment, as a
Т.е. жидкое топливо или сжиженное топливо представляет собой жидкость, когда оно загружено в топливный блок 20 при заранее определенных условиях загрузки (температуре, давлении и др.). Такое топливо испаряется и становится топливным газом, имеющим высокое давление при переходе в заранее определенные окружающие условия, такие как нормальная температура или нормальное давление, в момент подачи на узел 11 источника вспомогательного питания. Также, когда топливный газ сжимается заранее определенным давлением для загрузки в топливный блок 20 и подачи на узел 11 источника вспомогательного питания, оно становится топливным газом, имеющим высокое давление в соответствии с давлением загрузки. Поэтому после вырабатывания электроэнергии (второй электроэнергии) из такого топлива FL для выработки энергии посредством использования, например, энергии давления топливного газа в узле 11 источника вспомогательного питания электроэнергия (первая электроэнергия) может быть получена в результате электрохимической реакции, реакции горения или т.п., используя отработанный топливный газ от узла 11 источника вспомогательного питания в узле 12 выработки энергии.Those. liquid fuel or liquefied fuel is a liquid when it is loaded into the
[Четвертый вариант выполнения][Fourth Embodiment]
Четвертый вариант выполнения модуля выработки энергии, применяемого для системы источника питания в соответствии с настоящим изобретением, ниже описывается со ссылкой на чертежи.A fourth embodiment of the power generation module used for the power supply system of the present invention is described below with reference to the drawings.
На фиг.44 представлена блок-схема, изображающая четвертый вариант выполнения модуля выработки энергии, применяемого для системы источника питания в соответствии с настоящим изобретением. Здесь, хотя описание приводится в отношении структуры, в которой заранее определенная информация передается между системой источника питания и устройством, к которому подсоединена система источника питания, аналогично вышеупомянутым второму и третьему вариантам выполнения, может быть применена структура (структура, описанная в связи с первым вариантом выполнения), в которой никакое специальное уведомление не осуществляется между системой источника питания и устройством. Кроме того, одинаковые позиции обозначают элементы, эквивалентные элементам вышеупомянутых вариантов выполнения с первого по третий, тем самым упрощая или опуская их описание.On Fig presents a block diagram depicting a fourth embodiment of a power generation module used for the power supply system in accordance with the present invention. Here, although a description is given regarding a structure in which predetermined information is transmitted between a power supply system and a device to which a power supply system is connected, similarly to the aforementioned second and third embodiments, a structure can be applied (the structure described in connection with the first embodiment execution), in which no special notification is made between the power supply system and the device. In addition, the same reference numbers indicate elements equivalent to the elements of the aforementioned first to third embodiments, thereby simplifying or omitting their description.
Что касается модулей 10А и 10В выработки энергии в соответствии с вышеупомянутыми вариантами выполнения с первого по третий, то описание приводится в отношении применения конструкции в качестве узла 11 источника вспомогательного питания, в которой заранее определенная электроэнергия (вторая электроэнергия) постоянно и автономно вырабатывается в результате использования топлива для выработки энергии, подаваемого от топливного блока 20А и 20В. Однако модуль выработки энергии в соответствии с этим вариантом выполнения имеет структуру, в которой узел 11 источника вспомогательного питания постоянно и автономно вырабатывает заранее определенную электроэнергию без использования топлива FL для выработки энергии, загруженного в топливный блок.As for the
Конкретно, как показано на фиг.44, модуль 10D выработки энергии в соответствии с этим вариантом выполнения содержит: узел 12 выработки энергии, имеющий структуру и функцию, аналогичные структуре и функции вышеупомянутого второго варианта выполнения (см. фиг.32); узел 13 управления работой; узел 14 управления выводом; узел 15 управления пуском; узел 16 контроля напряжения и электродный узел ELx, а также имеет узел 11 источника вспомогательного питания для постоянного и автономного вырабатывания заранее определенной электроэнергии (второй электроэнергии) без использования топлива FL для выработки энергии, загруженного в топливный блок.Specifically, as shown in FIG. 44, the
В качестве конкретной конструкции узла 11 источника вспомогательного питания лучше всего можно применить, например, узел, использующий термоэлектрическое преобразование, основанное на разности температур в кольцевой среде системы 301 источника питания (выработка энергии на основе разности температур), а также узел, использующий фотоэлектрическое преобразование, основанное на световой энергии, поступающей извне системы 301 источника питания (фотоэлектрическая выработка).As a specific design of the auxiliary
Конкретный пример узла 11 источника вспомогательного питания ниже описывается со ссылкой на чертежи.A specific example of the auxiliary
(Первый пример конструкции узла источника вспомогательного питания нетопливного типа)(The first example of the design of the Assembly of the auxiliary power source of non-fuel type)
На фиг.45А и 45В представлены схематические виды конструкции, изображающие первый пример конструкции узла источника вспомогательного питания, применяемого для модуля выработки энергии в соответствии с этим вариантом выполнения.Figures 45A and 45B are schematic views of a structure depicting a first construction example of an auxiliary power supply assembly used for an energy generation module in accordance with this embodiment.
В первом примере конструкции, в качестве конкретного примера, узел 11S источника вспомогательного питания имеет конструкцию в виде устройства выработки энергии для вырабатывания электроэнергии посредством вырабатывания энергии термоэлектрическим преобразованием, используя разность температур в кольцевой среде внутри и снаружи системы 301 источника питания.In a first construction example, as a specific example, the auxiliary
Как показано на фиг.45А, узел 11S источника вспомогательного питания в соответствии с первым примером конструкции имеет, например, конструкцию генератора энергии на основе разности температур, содержащего: узел 311 сохранения первой температуры, предусмотренный на одной торцевой части системы 301 источника питания; узел 312 сохранения второй температуры, предусмотренный на другой торцевой части системы 301 источника питания; элемент 313 термоэлектрического преобразования, одна торцевая часть которого подсоединена к части 311 узла сохранения первой температуры, а другой торец подсоединен к части 312 узла сохранения второй температуры. При этом узлы 311 и 312 сохранения первой и второй температуры выполнены так, что их количество теплоты изменяется в любой данный момент времени в соответствии с температурным состоянием кольцевой среды внутри и снаружи системы 301 источника питания, и их место размещения устанавливается так, что температуры в узлах 311 и 312 сохранения первой и второй температуры отличаются друг от друга.As shown in FIG. 45A, the auxiliary
Конкретно, например, можно применить конструкцию, в которой любой один из узлов 311 и 312 сохранения первой и второй температуры постоянно открыт для наружного воздуха или атмосферы через отверстие или т.п. (не показан), предусмотренное в устройстве DVC, к которому подсоединяется система 301 источника питания, так что он может поддерживаться при фиксированной температуре. Кроме того, элемент 313 термоэлектрического преобразования имеет конструкцию, эквивалентную конструкции, показанной в четвертом примере конструкции (см. фиг.8В) в вышеописанном первом варианте выполнения. Кстати, что касается конструкции узла 11S источника вспомогательного питания, имеющего генератор энергии на основе разности температур, то узел 11S источника вспомогательного питания также может быть интегрирован и образован в небольшой полости в результате применения метода производства посредством микрообработки в этом варианте выполнения, аналогично конструкции вышеописанных вариантов выполнения.Specifically, for example, it is possible to apply a design in which any one of the
В узле 11S источника вспомогательного питания, имеющем такую конструкцию, как показано на фиг.45В, когда температурный градиент образуется между узлами 311 и 312 сохранения первой и второй температуры со смещением распределения температур в окрестности системы 301 источника питания, электродвижущая сила в соответствии с тепловой энергией, получаемой от температурного градиента, вырабатывается в результате термоэлектрического эффекта в элементе 313 термоэлектрического преобразования, таким образом создавая электроэнергию.In the auxiliary
В результате применения устройства выработки энергии, имеющего такую конструкцию, для узла источника вспомогательного питания поэтому заранее определенная электроэнергия постоянно и автономно вырабатывается узлом 11S источника вспомогательного питания, пока существует смещение распределения температур в окрестности системы 301 источника питания, и она может быть подана на каждую конструкцию внутри и снаружи системы 301 источника питания. Кроме того, в соответствии с этой конструкцией, так как все топливо FL для выработки энергии, загруженное в топливный блок 20, может быть использовано для выработки электроэнергии (первой электроэнергии) в узле 12 выработки энергии, то может эффективно использоваться топливо для выработки энергии, и электроэнергия в качестве электроэнергии приведения в действие нагрузки может подаваться на устройство DVC в течение длительного периода времени.As a result of the application of the power generation device having such a design for the auxiliary power supply unit, therefore, predetermined electric power is continuously and autonomously generated by the auxiliary
Хотя описание было приведено в отношении генератора энергии на основе разности температур для вырабатывания электроэнергии в зависимости от смещения распределения температур в окрестности в результате термоэлектрического эффекта в этом примере конструкции, настоящее изобретение не ограничивается этим, и оно может иметь конструкцию для вырабатывания электроэнергии, основанную на явлении термоэлектронной эмиссии, когда свободные электроны испускаются с металлической поверхности в результате нагрева металла.Although a description has been made regarding an energy generator based on a temperature difference for generating electricity depending on a shift in the temperature distribution in the vicinity as a result of the thermoelectric effect in this design example, the present invention is not limited to this, and it may have a structure for generating electricity based on the phenomenon thermionic emission, when free electrons are emitted from a metal surface as a result of heating a metal.
(Второй пример конструкции узла источника вспомогательного питания нетопливного типа)(The second example of the design of the node of the auxiliary power source of non-fuel type)
На фиг.46А и 46В представлены схематические виды конструкции, изображающие второй пример конструкции узла 11Т источника вспомогательного питания, применимого для модуля выработки энергии в соответствии с этим вариантом выполнения.Figures 46A and 46B are schematic views of a structure showing a second construction example of an auxiliary
Во втором примере конструкции, в качестве конкретного примера, узел источника вспомогательного питания имеет конструкцию в виде устройства выработки энергии для вырабатывания электроэнергии посредством выработки энергии фотоэлектрическим преобразованием, использующей световую энергию, поступающую извне системы 301 источника питания.In a second construction example, as a specific example, the auxiliary power supply unit has a structure in the form of an energy generation device for generating electricity by generating energy by photoelectric conversion using light energy coming from outside the
Как показано на фиг.46А, узел 11Т источника вспомогательного питания в соответствии с первым примером конструкции составляет, например, известный элемент с фотоэлектрическим преобразованием (солнечный элемент), имеющий полупроводник 321 р-типа и полупроводник 322 n-типа, соединенные вместе.As shown in FIG. 46A, the auxiliary
Когда такой элемент с фотоэлектрическим преобразованием освещается светом LT (световой энергией), имеющим заранее определенную длину волны, образуются пары электрон-положительная дырка вблизи узла 323 р-n-перехода в результате фотогальванического эффекта, и электроны (-), поляризованные электрическим полем в элементе с фотоэлектрическим преобразованием, дрейфуют к полупроводнику 322 n-типа, тогда как положительные дырки (+) дрейфуют к полупроводнику 321 р-типа, и образуется электродвижущая сила между электродами (между выходными клеммами Ое и Of), предусмотренными соответственно на полупроводнике р-типа и полупроводнике n-типа, тем самым создавая электроэнергию.When such a photoelectric conversion element is illuminated with LT light (light energy) having a predetermined wavelength, pairs of an electron-positive hole are formed near the
Здесь, вообще говоря, так как полость для размещения элемента (или блока источника питания) в существующем устройстве расположена там, где затрудненно поступление световой энергии (конкретно, солнечных лучей или света освещения) на заднюю сторону поверхности или т.п. устройства, или эта полость имеет конструкцию для размещения элемента полностью в устройстве, существует вероятность, что свет не сможет в достаточном количестве поступать на узел источника вспомогательного питания. В случае присоединения системы 301 источника питания, с которой применяется узел 11Т источника вспомогательного питания в соответствии с этим примером конструкции, к устройству DVC поэтому, как показано на фиг.46В, необходимо применить такую конструкцию, чтобы могла поступать минимальная световая энергия (свет LT, имеющий заранее определенную длину волны), необходимая для вырабатывания заранее определенной электроэнергии в узле 11Т источника вспомогательного питания, в результате применения конструкции, в которой открытая часть или часть HL заранее предусмотрены в устройстве DVC, или конструкцию, чтобы корпус устройства DVC состоял из прозрачного или полупрозрачного элемента, так чтобы, по меньшей мере, мог быть открытым узел 11 источника вспомогательного питания или модуль 10С выработки энергии.Here, generally speaking, since the cavity for accommodating the element (or power supply unit) in the existing device is located where it is difficult to receive light energy (specifically, sunlight or lighting light) on the back side of the surface or the like. devices, or this cavity has a structure for placing the element completely in the device, there is a possibility that the light will not be able to enter the node of the auxiliary power supply in sufficient quantities. In the case of connecting the
В результате применения устройства выработки энергии, имеющего такую конструкцию, для узла источника вспомогательного питания поэтому заранее определенная электроэнергия может постоянно и автономно вырабатываться узлом 11Т источника вспомогательного питания и подаваться на каждую конструкцию внутри и снаружи системы 301 источника питания, пока устройство DVC используется в окружающей среде, где может поступать заранее определенная световая энергия, например наружная среда или внутренняя среда. Кроме того, в соответствии с этой конструкцией, так как все топливо FL для выработки энергии, загруженное в топливный блок 20, может быть использовано для создания электроэнергии (первой электроэнергии) в узле 12 выработки энергии, может эффективно использоваться топливо для выработки энергии.As a result of using an energy generating device having such a structure for the auxiliary power supply unit, therefore, predetermined electric power can be continuously and autonomously generated by the auxiliary
Кстати, в этом примере конструкции на фиг.46В, хотя была описана только наиболее общая конструкция элемента с фотоэлектрическим преобразованием (солнечного элемента), настоящее изобретение не ограничивается этим, может быть применена конструкция, основанная на любой другой конфигурации или принципе, имеющем более высокую эффективность выработки энергии.Incidentally, in this construction example in FIG. 46B, although only the most general construction of a photovoltaic cell (solar cell) element has been described, the present invention is not limited thereto, a structure based on any other configuration or principle having higher efficiency can be applied. energy production.
<Средство сбора побочного продукта><By-product collection facility>
Средство сбора побочного продукта, применяемое для системы источника питания в соответствии с каждым вышеупомянутым вариантом выполнения, ниже описывается со ссылкой на чертежи.The by-product collection means used for the power supply system in accordance with each of the aforementioned embodiments is described below with reference to the drawings.
На фиг.47 представлена блок-схема, изображающая вариант выполнения средства сбора побочного продукта, применяемого для системы источника питания в соответствии с настоящим изобретением. Здесь, аналогично вышеупомянутым вариантам выполнения со второго по четвертый, хотя описание приведено в отношении структуры, в которой заранее определенная информация передается между системой источника питания и устройством, к которому подсоединена система источника питания, может быть использована структура, в которой не передается никакая специальная информация между системой источника питания и устройством (структура, описанная в связи с первым вариантом выполнения). Кроме того, одинаковые позиции обозначают элементы, эквивалентные элементам в каждом вышеупомянутом варианте выполнения, тем самым упрощая или опуская их описание.On Fig presents a block diagram depicting an embodiment of a means of collecting by-product used for the power supply system in accordance with the present invention. Here, similarly to the aforementioned second to fourth embodiments, although a description is given regarding a structure in which predetermined information is transmitted between the power supply system and a device to which the power supply system is connected, a structure in which no special information is transmitted can be used. between the power supply system and the device (structure described in connection with the first embodiment). In addition, the same reference numbers indicate elements equivalent to elements in each of the aforementioned embodiments, thereby simplifying or omitting their description.
В каждом из вышеописанных вариантов выполнения, когда применяется в качестве узла 12 выработки энергии или узла 11 источника вспомогательного питания конструкция для вырабатывания заранее определенной электроэнергии при помощи электрохимической реакции или реакции горения в результате использования топлива FL для выработки энергии, загруженного в топливный блок 20Е (узел выработки энергии или узел источника вспомогательного питания, показанные в каждом из вышеупомянутых примеров конструкции), кроме электроэнергии может выпускаться побочный продукт. Так как такой побочный продукт может содержать вещество, которое может вызывать резкое ухудшение состояния окружающей среды при его выпуске в природу, или вещество, которое в некоторых случаях может быть условием неисправности устройства, к которому присоединена система источника питания, то предпочтительно применять конструкцию, включающую в себя средство сбора такого побочного продукта, как описано ниже, так как необходимо насколько возможно устранить выпуск такого побочного продукта.In each of the above-described embodiments, when a structure for generating a predetermined electric power by means of an electrochemical reaction or a combustion reaction as a result of using fuel FL to generate energy charged to the
В модуле 10Е выработки энергии, топливном блоке 20Е и интерфейсном узле 30Е, имеющими структуру и функции, эквивалентные конструкциям и функциям в каждом из вышеописанных вариантов выполнения, как показано на фиг.47, средство сбора побочного продукта, применяемое для системы источника питания в соответствии с настоящим изобретением, имеет конфигурацию, в которой, например, узел 17 сбора отделенного продукта для сбора всего побочного продукта или его части, образуемого во время вырабатывания электроэнергии в узле 12 выработки энергии, предусмотрен в модуле 10Е выработки энергии, и узел 21 хранения собранного продукта для постоянного хранения собранного побочного продукта предусмотрен в топливном блоке 20Е. Кстати, хотя ниже подробно описан только случай, когда собирается побочный продукт, образуемый в узле 12 выработки энергии, само собой разумеется, что такая структура аналогичным образом может быть применена для узла 11 источника вспомогательного питания.In the
Узел 17 сбора отделенного продукта имеет конструкцию, показанную в каждом из вышеописанных вариантов выполнения. В узле 12 выработки энергии (может быть включен узел 11 источника вспомогательного питания) для вырабатывания электроэнергии, которой может быть электроэнергия приведения в действие нагрузки (напряжение/электрический ток) в отношении устройства DVC, к которому присоединяется система 301 источника питания, узел 17 сбора отделенного продукта отделяет побочный продукт, образуемый во время вырабатывания электроэнергии, или конкретную составляющую в побочном продукте и подает ее на узел 21 хранения собранного продукта, предусмотренный в топливном блоке 20Е, по каналу сбора побочного продукта, расположенному в интерфейсном узле 30Е.The separated
Кстати, в узле 12 выработки энергии (может быть включен в состав узел 11 источника вспомогательного питания), к которому применяется каждый из вышеупомянутых вариантов выполнения, побочными продуктами, образуемыми во время вырабатывания электроэнергии, являются вода (H2O), окись азота (NOx), окись серы (SOx) и др., и все они или часть их, или только конкретная составляющая собирается узлом 17 сбора отделенного продукта и подается на канал сбора побочного продукта. Тем временем, если собранный побочный продукт находится в жидком состоянии, может быть использовано капиллярное явление для автоматической подачи побочного продукта от узла 17 сбора отделенного продукта на узел 21 хранения собранного продукта посредством образования канала сбора побочного продукта, так что его внутренний диаметр может непрерывно изменяться.By the way, in the power generation unit 12 (the auxiliary
Далее, узел 21 хранения собранного продукта предусмотрен внутри топливного блока 20Е или как его часть и выполнен так, что он способен подавать и хранить побочный продукт, собранный узлом 17 сбора отделенного продукта только тогда, когда топливный блок 20Е соединен с модулем 10Е выработки энергии. Т.е. в системе источника питания, выполненной так, что топливный блок 20Е может быть подсоединен к модулю 10Е выработки энергии или отсоединен от него без ограничения, когда топливный блок 20Е отделяется от модуля 10Е выработки энергии, собранный и сохраняемый побочный продукт или конкретная составляющая могут постоянно или безвозвратно храниться в узле 21 хранения собранного продукта, так что побочный продукт или конкретная составляющая не могут вытекать или выпускаться наружу из топливного блока 20Е.Further, the assembled
При этом, как описано выше, в тех случаях, когда вода (H2O), окись азота (NOx) или окись серы (SОх) образуются в качестве побочного продукта в результате вырабатывания энергии в узле 12 выработки энергии, так как вода (H2O) находится в жидком состоянии при нормальной температуре и при нормальном давлении, побочный продукт лучше всего можно подавать на узел 21 хранения собранного продукта по каналу сбора побочного продукта. Однако в случае побочного продукта, такого как окись азота (NOx) или окись серы (SОх), температура испарения которых ниже нормальной температуры при нормальном давлении и которые находятся в газообразном состоянии, поскольку существует возможность, что их кубический объем станет чрезмерно большим и превысит заранее установленную емкость узла 21 хранения собранного продукта, собранный побочный продукт может быть сжижен, и его кубический объем может быть уменьшен посредством увеличения давления воздуха в узле 17 сбора отделенного продукта и в узле 21 хранения собранного продукта, таким образом сохраняя побочный продукт в узле 21 хранения собранного продукта.Moreover, as described above, in cases where water (H 2 O), nitric oxide (NOx) or sulfur oxide (SOx) are formed as a by-product as a result of energy generation in the
Поэтому в качестве конкретной конструкции узла 21 хранения собранного продукта лучше всего можно применить конструкцию, способную, например, необратимо поглощать, как поглощать, так и фиксировать или фиксировать собранный побочный продукт или конкретную составляющую, например конструкцию, в которой поглощающий полимер наполняет узел 21 хранения собранного продукта, или конструкцию, включающую в себя средство предотвращения утечки собранного материала, такое как клапан управления, который закрывается внутренним давлением узла 21 хранения собранного продукта или физическим давлением пружины, или т.п., аналогично вышеописанному средству предотвращения утечки топлива, предусмотренному в топливном блоке 20.Therefore, as a specific design of the assembled
Кроме того, в системе источника питания, обеспеченной средством сбора побочного продукта, имеющим такую конструкцию, в случае применения в качестве узла 12 выработки энергии такого топливного элемента типа реформинга топлива, как показано на фиг.19, углекислый газ (CO2), образуемый вместе с газообразным водородом (H2), получаемым в результате реакции реформинга пара, реакции конверсии водой и избирательной окислительной реакции (см. химические реакции (1)-(3)) в узле 210а реформинга топлива, вода (H2O), образуемая вместе с вырабатыванием электроэнергии (первой электроэнергии), получаемой в результате электрохимической реакции (см. химические уравнения (6) и (7)) в узле 210b топливного элемента, выпускаются из узла 12 выработки энергии в качестве побочных продуктов. Однако, так как количество подлежащего подаче углекислого газа (CO2) очень незначительно и почти нет влияния на устройство, он выпускается наружу из системы источника питания как несобираемое вещество, и, с другой стороны, вода (H2O) или т.п. собирается узлом 17 сбора отделенного продукта. Затем она подается на узел 21 хранения собранного продукта в топливном блоке 20Е по каналу сбора побочного продукта, используя капиллярное явление, и, например, необратимо сохраняется в узле 21 хранения собранного продукта.In addition, in a power supply system provided with a by-product collection means having such a structure, when using such a fuel cell as a
В этом случае, так как электрохимическая реакция (химические уравнения (2) и (3) ) в узле 12 выработки энергии (узле топливного элемента) происходит при температуре примерно 60-80°С, вода (H2O), образуемая в узле 12 выработки энергии, выпускается, по существу, в парообразном (газообразном) состоянии. Таким образом, узел 17 сбора отделенного продукта сжижает только водную (H2O) составляющую, например, посредством охлаждения паров, выпускаемых узлом 12 выработки энергии, или посредством приложения давления и отделяет ее от других газообразных составляющих, таким образом собирая эту составляющую.In this case, since the electrochemical reaction (chemical equations (2) and (3)) in the power generation unit 12 (fuel cell unit) occurs at a temperature of about 60-80 ° C, water (H 2 O) formed in the
Кстати, в этом варианте выполнения описание приведено для случая, когда топливный элемент с реформингом топлива применяется в качестве конструкции узла 12 выработки энергии, и метанол (СН3ОН) применяется в качестве топлива для выработки энергии. Поэтому относительно легко может быть реализовано отделение и сбор конкретной составляющей (а именно воды) в узле 17 сбора отделенного продукта, когда большей частью побочного продукта, получаемого в результате вырабатывания энергии, является вода (Н2О), а также небольшое количество углекислого газа (CO2) выпускается наружу из системы источника питания. Однако, когда отличное от метанола вещество применяется в качестве топлива для выработки энергии или когда отличная от топливного элемента конструкция применяется в качестве узла 12 выработки энергии, в некоторых случаях вместе с водой (H2O) может образовываться относительно большое количество углекислого газа (CO2), диоксида азота (NOx), диоксида серы (SОх) или т.п.By the way, in this embodiment, the description is given for the case where the fuel cell with fuel reforming is used as the design of the
В этом случае после отделения, например, воды в виде жидкости от любой другой конкретной газообразной составляющей (углекислого газа или т.п.), образуемой в больших количествах в узле 17 сбора отделенного продукта посредством вышеописанного метода отделения, они могут храниться вместе или отдельно в одном или множестве узлов 21 хранения собранного продукта, предусмотренных в топливном блоке 20Е.In this case, after the separation, for example, of water in the form of a liquid from any other specific gaseous component (carbon dioxide or the like) formed in large quantities in the
Как описано выше, в соответствии с системой источника питания, для которой применяется средство сбора побочного продукта в соответствии с этим вариантом выполнения, так как выпуск или утечка побочного продукта наружу из системы источника питания может быть уменьшена посредством необратимого хранения в узле 21 хранения собранного продукта, предусмотренном в топливном блоке 20Е, по меньшей мере одной составляющей побочного продукта, образуемой при вырабатывании электроэнергии модулем 10Е выработки энергии, можно предотвратить неисправность или ухудшение качеств устройства из-за побочного продукта (например, воды). Также, посредством сбора топливным блоком 20Е, удерживающим в себе побочный продукт, побочный продукт может быть соответствующим образом обработан способом, который не оказывает нагрузку на природную среду, тем самым предотвращая загрязнение природной среды или глобальное потепление из-за побочного продукта (например, углекислого газа).As described above, in accordance with the power source system for which the by-product collection means is used in accordance with this embodiment, since the release or leakage of the by-product to the outside of the power source system can be reduced by irreversibly storing the collected product in the
Побочный продукт, собранный вышеописанным способом сбора отделенного продукта, необратимо сохраняется в узле хранения собранного продукта посредством следующей операции хранения.The by-product collected by the above-described method of collecting the separated product is irreversibly stored in the storage unit of the collected product by the following storage operation.
На фиг.48А-48С представлены виды, изображающие принцип действия хранения побочного продукта средством сбора побочного продукта в соответствии с этим вариантом выполнения. Здесь одинаковые позиции обозначают конструкции, эквивалентные конструкциям в каждом из вышеупомянутых вариантов выполнения, тем самым упрощая или опуская их описание.On figa-48C presents views depicting the principle of storage of a by-product by means of collecting a by-product in accordance with this embodiment. Here, the same reference numbers indicate structures equivalent to the structures in each of the above embodiments, thereby simplifying or omitting their description.
Как показано на фиг.48А, топливный блок 20 в соответствии с этим вариантом выполнения имеет фиксированный объем и содержит: полость 22А загрузки топлива, в которую загружается или которую наполняет топливо FL для выработки энергии, такое как метанол; полость 22В хранения собранного продукта для хранения в ней побочного продукта, такого как вода, подаваемого от узла 17 сбора отделенного продукта; и пакет 23 сбора, который соответствующим образом изменяет емкость полости 22В хранения собранного продукта и полностью отделяет полость 22В хранения собранного продукта от полости 22А загрузки топлива, как описано ниже; клапан 24А подачи топлива для подачи на узел 14 управления выводом топлива FL для выработки энергии, загруженного в полость 22А загрузки топлива; и клапан 24В впуска побочного продукта (впускной проход) для впуска побочного продукта, подаваемого от узла 17 сбора отделенного продукта в полость 22В хранения собранного продукта.As shown in FIG. 48A, the
Как описано выше, как клапан 24А подачи топлива, так и клапан 24В впуска побочного продукта имеют конструкцию, снабженную, например, функцией обратного клапана, так что подача топлива FL для выработки энергии или впуск побочного продукта может быть разрешен только тогда, когда топливный блок 20 соединен с модулем 10Е выработки энергии через интерфейсный узел 30Е. Кстати, вместо обеспечения функции обратного клапана для клапана 24В впуска побочного продукта, как описано выше, может быть использована конструкция, в которой поглощающим (поглощающим воду) полимером или т.п. заполнен узел 22В хранения собранного продукта.As described above, both the
В топливном блоке 20, имеющем такую конструкцию, когда топливо для выработки энергии, загруженное в полость 22А загрузки топлива, подается на модуль 10Е выработки энергии (узел 12 выработки энергии, узел 11 источника вспомогательного питания) через клапан 24А подачи топлива, выполняется операция по вырабатыванию заранее определенной электроэнергии, и отделяется и собирается только конкретная составляющая (например, вода) в побочном продукте, образуемая узлом 17 сбора отделенного продукта при вырабатывании электроэнергии. Затем она извлекается и сохраняется в полости 22В хранения собранного продукта при помощи канала сбора побочного продукта и клапана 24В впуска побочного продукта.In the
В результате, как показано на фиг.48В и 48С, уменьшается объем топлива FL для выработки энергии, загруженного в полость 22А загрузки топлива, и, в целом, увеличивается объем конкретной составляющей или вещества, сохраняемого в полости 22В хранения собранного продукта. В этом случае применение конструкции, в которой поглощающий полимер или т.п. наполняет полость 22В хранения собранного продукта, может управлять объем полости 22В хранения собранного продукта, так что полость 22В хранения собранного продукта может иметь большую емкость, чем реальная емкость извлекаемого побочного продукта.As a result, as shown in FIGS. 48B and 48C, the volume of fuel FL for generating energy loaded into the
Поэтому, что касается зависимости между полостями 22А и 22В загрузки топлива, то эти полости не просто увеличиваются или уменьшаются относительно друг друга при работе по вырабатыванию электроэнергии (выработке энергии) в модуле 10 выработки энергии, а давление прикладывается к топливу FL для выработки энергии, загруженному в полость 22А загрузки топлива, растягивая пакет 23 сбора в направлении наружу посредством заранее определенного давления, как показано на фиг.48В, в соответствии с количеством побочного продукта, хранимого в полости 22В хранения собранного продукта. Подача топлива FL для выработки энергии на модуль 10Е выработки энергии может быть поэтому выполнена соответствующим образом, и топливо FL для выработки энергии, загруженное в полость 22А загрузки топлива, может подаваться до тех пор, пока оно не израсходуется полностью, посредством побочного продукта, хранимого в полости 22В хранения собранного продукта, как показано на фиг.48С.Therefore, with regard to the relationship between the
Кстати, в этом варианте выполнения описание приведено для случая, когда весь побочный продукт или часть его, отделенный и собранный узлом 17 сбора отделенного продукта, дополнительно предусмотренным в модуле 10Е выработки энергии, собирается и сохраняется в топливном блоке 20, и несобираемое вещество выпускается наружу из системы 301 источника питания. Однако может быть применена конструкция, в которой весь собранный побочный продукт или часть его (например, вода) повторно используется в качестве топливной составляющей при вырабатывании электроэнергии в модуле 10Е выработки энергии (в частности, узле 12 выработки энергии и узле 11 источника вспомогательного питания). Конкретно, в конструкции, в которой устройство выработки энергии, состоящее из топливногоBy the way, in this embodiment, the description is given for the case when all or part of the by-product separated and collected by the separated
элемента, применяется в качестве узла 12 выработки энергии (может быть включен в состав узел 11 источника вспомогательного питания), вода образуется как часть побочного продукта. Как описано выше, однако, в топливном элементе типа реформинга топлива, так как вода необходима для реакции реформинга пара или т.п. топлива для выработки энергии, можно применить конструкцию, в которой часть воды в собранном побочном продукте подается на узел 12 выработки энергии и повторно используется для такой реакции, как указано пунктирными линиями (обозначенными как "собираемый материал, подлежащий повторному использованию") на фиг.47. В соответствии с этой конструкцией, так как может быть снижено количество воды, заранее загружаемое в топливный блок 20 вместе с топливом FL для выработки энергии для реакции реформинга пара или т.п., и количество побочного продукта (воды), сохраняемого в узле 21 хранения собранного продукта, большее количество топлива FL для выработки энергии может быть загружено в топливный блок 20, имеющий фиксированную емкость, тем самым улучшая возможности источника электроэнергии как системы источника питания.element, used as a
<Средство определения остаточного количества><Residual Detector>
Средство определения остаточного количества для топлива для выработки энергии, применяемое для системы источника питания в соответствии с каждым из вышеупомянутых вариантов выполнения, ниже описывается со ссылкой на чертежи.A means for determining a residual amount for fuel for energy generation used for a power supply system in accordance with each of the aforementioned embodiments is described below with reference to the drawings.
На фиг.49 представлена блок-схема, изображающая вариант выполнения средства определения остаточного количества, применяемого для системы источника питания в соответствии с настоящим изобретением. Далее, на фиг.50 представлен вид, изображающий состояние в пусковой стадии работы системы источника питания в соответствии с этим вариантом выполнения; на фиг.51 представлен вид, изображающий состояние стадии установившейся работы системы источника питания в соответствии с этим вариантом выполнения; и на фиг.52 представлен вид, изображающий состояние стадии останова работы системы источника питания в соответствии с этим вариантом выполнения. Здесь, аналогично вариантам выполнения со второго по четвертый, описание приведено для случая, когда заранее определенная информация передается между системой источника питания и устройством, к которому подсоединена система источника питания. Можно, однако, применить структуру, в которой не осуществляется никакое специальное уведомление между системой источника питания и устройством (конструкция, показанная в первом варианте выполнения). Кроме того, одинаковые позиции обозначают структурные элементы, эквивалентные элементам в каждом из вышеупомянутых вариантов выполнения, тем самым упрощая или опуская их описание.On Fig presents a block diagram depicting an embodiment of a means for determining the residual amount used for the power supply system in accordance with the present invention. Next, FIG. 50 is a view showing a starting state of a power supply system in accordance with this embodiment; Fig. 51 is a view showing a state of a steady state stage of a power supply system in accordance with this embodiment; and FIG. 52 is a view showing a state of a shutdown stage of a power supply system in accordance with this embodiment. Here, similarly to the second to fourth embodiments, a description is given for the case where predetermined information is transmitted between the power supply system and the device to which the power supply system is connected. However, it is possible to apply a structure in which no special notification is made between the power supply system and the device (design shown in the first embodiment). In addition, the same reference numbers indicate structural elements equivalent to the elements in each of the above embodiments, thereby simplifying or omitting their description.
Как показано на фиг.49, в модуле 10F выработки энергии, топливном блоке 20F и интерфейсном узле 30F, имеющих структуру и функцию, эквивалентные структурам и функциям в каждом из вышеупомянутых вариантов выполнения, средство определения остаточного количества топлива, применяемое для системы источника питания в соответствии с настоящим изобретением, имеет структуру, в которой узел 18 определения остаточного количества для определения количества топлива FL для выработки энергии, оставшегося в топливном блоке 20F, (остаточное количество) и выдачи его сигнала определения остаточного количества на узел 13 управления работой предусмотрен внутри любого из модуля 10F выработки энергии, интерфейсного узла 30F и топливного блока 20F (здесь внутри модуля 10F выработки энергии).As shown in FIG. 49, in the
Узел 18 определения остаточного количества используется для определения количества топлива FL для выработки энергии, оставшегося в топливном блоке 20F. Например, когда топливо FL для выработки энергии загружается в топливный блок 20F в жидком состоянии, остаточное количество топлива FL для выработки энергии определяется посредством применения метода измерения уровня жидкости топлива оптическим датчиком или т.п. или метода измерения изменения ослабления света (коэффициента уменьшения силы света), прошедшего через топливо. Затем остаточное количество топлива FL для выработки энергии, определенное узлом 18 определения остаточного количества, выводится на узел 13 управления работой в виде сигнала определения остаточного количества. Основываясь на сигнале определения остаточного количества, узел 13 управления работой выводит сигнал управления работой для управления состоянием работы в узле 12 выработки энергии на узел 14 управления выводом и выводит информацию, касающуюся остаточного количества топлива для выработки энергии, на контроллер CNT, содержащийся в устройстве DVC. Необходимо заметить, что узел 18 определения остаточного количества приводится в действие электроэнергией от узла 11 источника вспомогательного питания всякий раз, когда топливный блок 20F, имеющий топливо FL для выработки энергии, загруженное в нем, соединяется с модулем 10F выработки энергии и интерфейсным узлом 30F.The residual
В системе источника питания, имеющей такую конструкцию, в основном, может быть применено управление работой, эквивалентное управлению в вышеупомянутом втором варианте выполнения (включая случай, когда управление работой в первом варианте выполнения одновременно выполняется параллельным образом), и управление работой, присущее этому варианту выполнения, такое как описанное ниже, может быть применено в дополнение к вышеуказанному управлению.In a power supply system having such a design, operation control equivalent to control in the aforementioned second embodiment can mainly be applied (including the case where operation control in the first embodiment is simultaneously executed in parallel) and operation control inherent in this embodiment , such as described below, can be applied in addition to the above control.
Сначала на пусковой стадии работы при общем принципе работы, описанном в связи с первым и вторым вариантами выполнения (см. фиг.27 и 34), когда узел 13 управления работой определяет изменение напряжения электроэнергии питания при помощи узла 16 контроля напряжения или когда он принимает информацию о приведении в действие нагрузки, которая передается с контроллера СNТ, содержащегося в устройстве DVC, и запрашивает подачу электроэнергии, узел 13 управления работой обращается к сигналу определения остаточного количества от узла 18 определения остаточного количества и принимает решение, остается ли топливо FL для выработки энергии, количество которого достаточно для нормального пуска узла 12 выработки энергии, перед работой по выводу на узел 15 управления пуском сигнала управления работой для пуска узла 12 выработки энергии (шаги S104 или S204).First, at the starting stage of operation, with the general principle of operation described in connection with the first and second embodiments (see Figs. 27 and 34), when the
Когда узел 13 управления работой определяет, что топливо для выработки энергии имеется в достаточном количестве, необходимом для пусковой стадии работы для узла 12 выработки энергии, остается в топливном блоке 20F, основываясь на сигнале определения остаточного количества, узел 13 управления работой выполняет пусковую стадию работы (шаги S104-S106 или S204-S206), описанную в связи с вышеупомянутым первым или вторым вариантом выполнения, вырабатывает электроэнергию приведения в действие нагрузки узлом 12 выработки энергии и подает заранее определенную мощность питания на устройство DVC.When the
С другой стороны, как показано на фиг.50, когда узел 13 управления работой определяет, что топливо для выработки энергии в достаточном количестве, необходимом для пусковой стадии работы, остается в топливном блоке 20F, основываясь на сигнале определения остаточного количества (когда он определяет ошибку остаточного количества), узел 13 управления работой уведомляет контроллер CNT в устройстве DVC о сигнале ошибки пуска, основываясь на ошибке остаточного количества, в качестве информации о работе по выработке энергии через клеммный узел ELx. В результате контроллер CNT может уведомить пользователя устройства DVC об информации, касающейся ошибки остаточного количества, и предпринять соответствующую обработку, такую как замена системы источника питания или пополнение топливом для выработки энергии.On the other hand, as shown in FIG. 50, when the
Кроме того, на стадии установившейся работы, описанной в связи с первым или вторым вариантом выполнения (см. фиг.27 и 34), как показано на фиг.51, узел 13 управления работой может последовательно контролировать сигнал определения остаточного количества (остаточное количество), определяемого при помощи узла 18 определения остаточного количества, и уведомляет через клеммный узел ELx контроллер CNT в устройстве DVC об информационном сигнале об остаточном количестве, таком как предполагаемое оставшееся время, в течение которого сами данные о фактическом остаточном количестве, относительно остаточного количества или электроэнергия могут выводиться на контроллер CNT, содержащийся в устройстве DVC, в виде информации о работе по выработке энергии.In addition, at the steady state stage described in connection with the first or second embodiment (see FIGS. 27 and 34), as shown in FIG. 51, the
Как показано на фиг.51, узел 13 управления работой может выдавать на узел 14 управления выводом, например, сигнал управления работой для управления количеством вырабатывания электроэнергии в узле 12 выработки энергии в соответствии с остаточным количеством топлива FL для выработки энергии, определенным узлом 18 определения остаточного количества, регулировать с целью уменьшения количество топлива для выработки энергии, подаваемого на узел 12 выработки энергии, так как уменьшается остаточное количество топлива FL для выработки энергии, и управлять электроэнергией приведения в действие нагрузки (по существу, напряжением электроэнергии питания, подаваемой на устройство DVC), вырабатываемой узлом 12 выработки энергии для постепенного изменения (уменьшения) во времени.As shown in FIG. 51, the
Следовательно, контроллер CNT может точно определять остаточное количество топлива для выработки энергии в системе источника питания или предполагаемое время, позволяющее приводить в действие устройство DVC, основываясь на информационном сигнале об остаточном количестве или изменении напряжения электроэнергии питания, и уведомлять пользователя информации о замене системы источника питания или пополнении топливом для выработки энергии. Поэтому, например, функция уведомления пользователя устройства об остаточном количестве в элементе лучше всего может работать, основываясь на выходном напряжении от источника питания или остаточном количестве в элементе, тем самым реализуя эксплуатационное соответствие, по существу, эквивалентное соответствию в случае применения гальванического элемента общего назначения в качестве рабочей электроэнергии устройства.Consequently, the CNT can accurately determine the residual amount of fuel to generate energy in the power supply system or the estimated time to enable the DVC to operate based on the information signal about the residual amount or change in voltage of the power supply, and notify the user of information about replacing the power supply system or replenishing fuel to generate energy. Therefore, for example, the function of notifying the user of the device about the residual quantity in the cell can best work based on the output voltage from the power source or the residual quantity in the cell, thereby realizing operational compliance that is essentially equivalent to matching in the case of a general-purpose galvanic cell the quality of the operating power of the device.
На этой установившейся стадии работы, когда узел 13 управления работой определяет ошибку остаточного количества, такую как внезапное падение остаточного количества топлива FL для выработки энергии от узла 18 определения остаточного количества, во время управления с обратной связью электроэнергией питания (электроэнергией приведения в действие нагрузки, вырабатываемой узлом 12 выработки энергии), как показано на фиг.52, узел 13 управления работой отключает подачу топлива для выработки энергии на узел 12 выработки энергии и останавливает работу по выработке энергии узла 12 выработки энергии посредством вывода на узел 14 управления выводом сигнала управления работой для останова вырабатывания электроэнергии в узле 12 выработки энергии в качестве информации о работе по выработке энергии. Кроме того, узел 13 управления работой прекращает нагрев нагревателем, способствующим эндотермической реакции для образования водорода, и уведомляет через клеммный узел ELx контроллер CNT в устройстве DVC о сигнале ненормального останова, основанного на ошибке остаточного количества, или останове работы в узле 12 выработки энергии в качестве информации о работе по выработке энергии. В результате контроллер CNT может уведомить пользователя устройства DVC об информации, касающейся останова работы, вызванного ошибкой остаточного количества, и побудить к принятию соответствующих мер против появления утечки или т.п. топлива FL для выработки энергии из топливного блока 20F наружу из системы 301 источника питания.At this steady state stage of operation, when the
Ниже конкретно описывается конструкция каждого блока.The construction of each unit is specifically described below.
[Пятый вариант выполнения][Fifth Embodiment]
(А) Модуль 10 выработки энергии(A)
Ниже приведено описание в отношении пятого варианта выполнения модуля выработки энергии, применяемого для системы источника питания в соответствии с настоящим изобретением, со ссылкой на фиг.53. Здесь одинаковые позиции обозначают структурные элементы, эквивалентные структурным элементам в первом варианте выполнения, тем самым упрощая или опуская их описание.The following is a description with respect to the fifth embodiment of the power generation module used for the power supply system in accordance with the present invention, with reference to FIG. Here, the same positions denote structural elements equivalent to structural elements in the first embodiment, thereby simplifying or omitting their description.
Модуль 10G выработки энергии в соответствии с этим вариантом выполнения выполнен так, что, в основном, содержит: узел 11 источника вспомогательного питания (второе средство источника питания), который постоянно и автономно вырабатывает заранее определенную электроэнергию (вторую электроэнергию) посредством использования топлива для выработки энергии, подаваемого от топливного блока 20G через интерфейсный узел 30G, и подает ее, по меньшей мере, как электроэнергию приведения в действие (электроэнергию контроллера) на контроллер CNT, который включен в устройство DVC, подсоединенное к системе 301 источника питания, и управляет приведением в действие нагрузки LD (элемента или модуля, имеющего функции различного вида для устройства DVC), и рабочую электроэнергию для нижеописанного узла 13 управления работой, который предусмотрен в модуле 10G выработки энергии; узел 13 управления работой, который работает от электроэнергии, подаваемой от узла 11 источника вспомогательного питания, и управляет рабочим состоянием всей системы 301 источника питания; узел 12 выработки энергии (первое средство источника питания), который вырабатывает заранее определенную электроэнергию (первую электроэнергию) посредством использования топлива для выработки энергии, подаваемого от топливного блока 20G через интерфейсный узел 30G, или конкретной топливной составляющей, извлекаемой из топлива для выработки энергии, и выдает ее, по меньшей мере, как электроэнергию приведения в действие нагрузки для осуществления функций (нагрузки LD) различного вида устройства DVC, подсоединенного к системе 301 источника питания; узел 14 управления выводом, который управляет, по меньшей мере, количеством топлива для выработки энергии, подлежащего подаче на узел 12 выработки энергии, и/или подлежащей подаче величины электроэнергии, основываясь на сигнале управления работой от узла 13 управления работой; и узел 15 управления пуском, который управляет, по меньшей мере, узлом 12 выработки энергии для перевода из режима ожидания в режим работы, при котором вырабатывается энергия, основываясь на сигнале управления работой от узла 13 управления работой. Узел 13 управления работой, узел 14 управления выводом и узел 15 управления пуском в соответствии с этим вариантом выполнения образуют средство управления системой в настоящем изобретении.The power generation module 10G in accordance with this embodiment is configured to mainly comprise: an auxiliary power supply unit 11 (second power source means) that continuously and autonomously generates predetermined electricity (second electricity) by using fuel to generate energy supplied from the fuel block 20G through the interface node 30G, and supplies it at least as electric power to drive (electric power of the controller) to the CNT controller, which includes is connected to the DVC device connected to the power supply system 301, and controls the driving of the LD load (element or module having various functions for the DVC device) and the operating electric power for the operation control unit 13 described below, which is provided in the power generation unit 10G ; the operation control unit 13, which is powered by electric power supplied from the auxiliary power supply unit 11, and controls the operational state of the entire power supply system 301; an energy generation unit 12 (first power source means) that generates predetermined electricity (first electricity) by using fuel to generate energy supplied from the fuel unit 20G via the interface unit 30G, or a specific fuel component extracted from the fuel to generate energy, and gives it at least as electric power to drive the load to perform functions (LD load) of various types of DVC devices connected to the power supply system 301 and I; an output control unit 14 that controls at least the amount of fuel to generate energy to be supplied to the power generation unit 12 and / or the amount of electric power to be supplied based on the operation control signal from the operation control unit 13; and a start control unit 15 that controls at least a power generation unit 12 for switching from a standby mode to an operation mode in which energy is generated based on the operation control signal from the operation control unit 13. The
Модуль 10G выработки энергии имеет структуру, в которой узел 18 определения остаточного количества для определения количества топлива FL для выработки энергии, оставшегося в топливном блоке 20G, (остаточное количество) и вывода его сигнала определения остаточного количества на узел 13 управления работой предусмотрено внутри любого из модулей: модуля 10G выработки энергии, интерфейсного узла 30G или топливного блока 20G (здесь внутри модуля 10G выработки энергии).The power generation unit 10G has a structure in which the residual
Т.е. система 301 источника питания в соответствии с этим вариантом выполнения выполнена так, что она способна выдавать заранее определенную электроэнергию (электроэнергию приведения в действие нагрузки) на устройство DVC, подсоединенное к системе 301 источника питания, вне зависимости от подачи топлива или управления извне системы (кроме модуля 10G выработки энергии, топливного блока 20G и интерфейсного узла 30G).Those. the
<Узел 11 источника вспомогательного питания в пятом варианте выполнения><
Как показано на фиг.53, узел 11 источника вспомогательного питания, применяемый для модуля выработки энергии в соответствии с этим вариантом выполнения, выполнен так, что постоянно и автономно вырабатывает заранее определенную электроэнергию (вторую электроэнергию), необходимую для пусковой стадии работы системы 301 источника питания, посредством использования физической или химической энергии топлива FL для выработки энергии, подаваемого от топливного блока 20G. Кроме того, эта электроэнергия в общем случае состоит из: электроэнергии приведения в действие (электроэнергии контроллера) контроллера, который включен в устройство DVC и управляет его состоянием; электроэнергии Е1, которая постоянно подается в качестве рабочей электроэнергии на узел 13 управления работой для управления рабочим состоянием всего модуля 10G выработки энергии и узел 18 определения остаточного количества для определения остаточного количества топлива FL для выработки энергии, загруженного в топливный блок 20G; и электроэнергии Е2, которая подается, по меньшей мере, на узел 14 управления выводом (в состав может быть включен узел 12 выработки энергии в зависимости от конструкций), узел 15 управления пуском и узел 18 определения остаточного количества в качестве электроэнергии пуска (напряжение/электрический ток) во время пуска модуля 10G выработки энергии. Необходимо заметить, что электроэнергия, которой может быть рабочая электроэнергия для узла 18 определения остаточного количества, может подаваться после пуска модуля 10G выработки энергии посредством узла 15 управления пуском, а также позже подаваться постоянно.As shown in FIG. 53, the auxiliary
В качестве конкретной конструкции узла 11 источника вспомогательного питания, например, лучше всего может быть применена конструкция, использующая электрохимическую реакцию с использованием топлива FL для выработки энергии, подаваемого от топливного блока 20G (топливного элемента), или конструкция, использующая тепловую энергию, получаемую в результате реакции каталитического горения (выработка энергии на основе разности температур). Также можно применить конструкцию, использующую действие по преобразованию динамической энергии или т.п. для вырабатывания электроэнергии посредством вращения генератора энергии с использованием давления загрузки для топлива FL для выработки энергии, загруженного в топливный блок 20G, или давления газа, образованного испарением топлива (выработка энергии при помощи газовой турбины), конструкцию, захватывающую электрон, образованный в результате метаболизма (фотосинтеза, аспирации или т.п.) посредством микробов, использующих топливо FL для выработки энергии в качестве источника питания и непосредственно превращающих его в электроэнергию (биохимическая выработка энергии), конструкцию, преобразующую энергию колебаний, создаваемую из энергии жидкости топлива FL для выработки энергии, основываясь на давлении загрузки или давлении газа, в электроэнергию посредством использования принципа электромагнитной индукции (колебательная выработка энергии), конструкцию, использующую разряд от блока средства хранения электроэнергии, такого как вторичный элемент (зарядное устройство батарей) или конденсатор, конструкцию, хранящую электроэнергию, вырабатываемую каждой конструкцией, выполняющей выработку энергии в средстве хранения электроэнергии (вторичный элемент, конденсатор или т.п.), и испускающую (производящую разряд) ее, или т.п.As a specific design of the auxiliary
<Общий принцип работы пятого варианта выполнения><General principle of operation of the fifth embodiment>
Общий принцип работы системы источника питания, имеющей вышеописанную конструкцию, ниже описывается со ссылкой на чертежи.The general principle of operation of a power supply system having the above construction is described below with reference to the drawings.
На фиг.54 представлена блок-схема последовательности операций, изображающая схематический принцип действия системы источника питания. Описание приводится с соответствующими ссылками на структуру вышеописанной системы источника питания (фиг.53).On Fig presents a block diagram of a sequence of operations depicting a schematic principle of operation of the power supply system. A description is given with corresponding references to the structure of the above-described power supply system (Fig. 53).
Как показано на фиг.54, система 301 источника питания, имеющая вышеописанную структуру, управляется так, что, в основном, выполняет: начальную стадию работы (шаги S101 и S102) для подачи топлива FL для выработки энергии, загруженного в топливный блок 20, на модуль 10 выработки энергии и постоянного и непрерывного вырабатывания и выдачи электроэнергии (второй электроэнергии), которой может быть рабочая электроэнергия и электроэнергия контроллера в узле 11 источника вспомогательного питания; пусковую стадию работы (шаги S103-S106) для подачи топлива FL для выработки энергии, загруженного в топливный блок 20, на узел 12 выработки энергии, основываясь на остаточном количестве топлива для выработки энергии в топливном блоке 20, и приведении в действие нагрузки LD в устройстве DVC, и вырабатывания и выдачи электроэнергии (первой электроэнергии), которой может быть электроэнергия приведения в действие нагрузки; стадию установившейся работы (шаги S109-S113) для регулировки количества топлива FL для выработки энергии, подаваемого на узел 12 выработки энергии, основываясь на остаточном количестве топлива для выработки энергии и состоянии нагрузки LD, и выполнения управления с обратной связью для вырабатывания и вывода электроэнергии в соответствии с состоянием нагрузки LD и стадию останова работы (шаги S114-S116) для отключения подачи топлива FL для выработки энергии на узел 12 выработки энергии, основываясь на останове нагрузки LD и останове вырабатывания электроэнергии. В результате может быть реализована система источника питания, применяемая даже в существующем устройстве DVC.As shown in FIG. 54, the power supply system 301 having the structure described above is controlled so that it basically performs: an initial operation step (steps S101 and S102) for supplying fuel FL for generating energy loaded into the fuel unit 20, to a module 10 for generating energy and continuously and continuously generating and delivering electricity (second electricity), which may be working electric power and electric power of a controller in the auxiliary power supply unit 11; the start-up stage of operation (steps S103-S106) for supplying fuel FL for generating energy loaded in the fuel unit 20 to the power generating unit 12 based on the remaining amount of fuel for generating energy in the fuel unit 20 and driving the load LD in the device DVC, and the generation and delivery of electricity (first electricity), which may be the electricity to drive the load; a steady-state operation step (steps S109-S113) for adjusting the amount of fuel FL for generating power supplied to the power generating unit 12 based on the residual amount of fuel for generating power and a load condition LD, and performing feedback control to generate and output electricity to in accordance with the state of the LD load and the shutdown stage (steps S114-S116) for shutting off the fuel supply FL for generating power to the power generating unit 12, based on the shutdown of the LD load and the shutdown of power generation roenergii. As a result, a power supply system can be implemented even in an existing DVC device.
(А) Начальная стадия работы пятого варианта выполнения(A) Initial Stage of the Fifth Embodiment
Сначала на начальной стадии работы в системе источника питания, в которой модуль 10 выработки энергии и топливный блок 20 выполнены интегрально с интерфейсным узлом 30, посредством вывода из состояния отключения канала подачи топлива интерфейсного узла 30 во время, например, присоединения к устройству, топливо для выработки энергии, загруженное в топливный блок 20, перемещается по каналу подачи топлива под действием капиллярного явления канала подачи топлива и автоматически подается на узел 11 источника вспомогательного питания модуля 10 выработки энергии (шаг S101). В узле 11 источника вспомогательного питания, по меньшей мере, электроэнергия (вторая электроэнергия), которой может быть рабочая электроэнергия для узла 13 управления работой, и электроэнергия приведения в действие (электроэнергия контроллера) контроллера CNT, включенного в устройство DVC, автономно вырабатывается и постоянно и непрерывно выдается (только электроэнергия, которой может быть рабочая электроэнергия для узла 13 управления работой и узла 18 определения остаточного количества, выдается до тех пор, пока система источника питания подсоединена к устройству) (шаг S102).First, at the initial stage of work in the power supply system, in which the
С другой стороны, в системе источника питания, выполненной так, что модуль 10 выработки энергии и топливный блок 20 могут быть соединены и отсоединены без ограничения посредством соединения топливного блока 20 с модулем 10 выработки энергии через интерфейсный блок 30, отключается функция предотвращения утечки средства предотвращения утечки топлива, предусмотренного в топливном блоке 20, и топливо для выработки энергии, загруженное в топливном блоке 20, перемещается по каналу подачи топлива под действием капиллярного явления канала подачи топлива и автоматически подается на узел 11 источника вспомогательного питания модуля 10 выработки энергии (шаг S101). В узле 11 источника вспомогательного питания электроэнергия (вторая электроэнергия), которой может быть, по меньшей мере, рабочая электроэнергия и электроэнергия контроллера, автономно вырабатывается и постоянно и непрерывно выдается (только электроэнергия, которой может быть рабочая электроэнергия для узла 13 управления работой и узла 16 определения остаточного количества, выводится до тех пор, пока система источника питания подсоединена к устройству) (шаг S102).On the other hand, in the power supply system configured so that the
В результате узел 13 управления работой и узел 18 определения остаточного количества модуля 10 выработки энергии начинают работать и контролируют информацию о приведении в действие нагрузки от устройства DVC и сигнал определения остаточного количества от узла 16 определения остаточного количества. Кроме того, когда система источника питания соединена с устройством DVC, часть электроэнергии, вырабатываемой узлом 11 источника вспомогательного питания, подается на контроллер CNT, содержащийся в устройстве DVC, в качестве электроэнергии контроллера, и контроллер CNT приводится в действие и управляет приведением в действие нагрузки LD устройства DVC. Также, узел 13 управления работой системы 301 источника питания (модуль 10 выработки энергии) информируется о состоянии приведения в действие в качестве информации о приведении в действие нагрузки.As a result, the
(В) Пусковая стадия работы пятого варианта выполнения(B) Launch Stage of the Fifth Embodiment
Затем на пусковой стадии работы, когда пользователь устройства DVC или т.п. выполняет операцию по приведению в действие нагрузки LD, сигнал запроса подачи электроэнергии, запрашивающий подачу электроэнергии (первой электроэнергии), которой может быть электроэнергия приведения в действие нагрузки для узла 13 управления работой модуля 10 выработки энергии, выводится от контроллера CNT в качестве информации о приведении в действие нагрузки. После приема информации о приведении в действие нагрузки, указывающей на отклонение напряжения, вводимого через клеммный узел ELx системы 301 источника питания (шаг S103), узел 13 управления работой обращается к данным об остаточном количестве топлива FL для выработки энергии, основываясь на сигнале определения остаточного количества, выводимом от узла 16 определения остаточного количества, и принимает решение, присутствует или нет топливо FL для выработки энергии, имеющее количество, способное нормально выполнить пусковую стадию работы (шаг S104), перед пусковой стадией работы модуля 10 выработки энергии.Then, at the start-up stage, when the user is a DVC device or the like. performs an operation to drive the load LD, an electric power request signal requesting the electric power supply (first electric power), which may be the electric power to drive the load for the
При этом, когда определяется ошибка в остаточном количестве топлива FL для выработки энергии (например, когда остаточное количество равно нулю), узел 13 управления работой выводит информацию об остаточном количестве топлива, касающуюся ошибки в остаточном количестве, на контроллер CNT устройства DVC, уведомляет пользователя устройства DVC об этой ошибке и останавливает пусковую стадию работы. С другой стороны, когда определяется, что достаточное количество топлива FL для выработки энергии остается в топливном блоке 20, узел 13 управления работой выводит на узел 15 управления пуском сигнал управления работой для начала работы узла выработки энергии (пуска) в узле 12 выработки энергии (шаг S105).At the same time, when an error is determined in the residual amount of fuel FL for energy generation (for example, when the residual amount is zero), the
Основываясь на сигнале управления работой от узла 13 управления работой, посредством подачи части электроэнергии, вырабатываемой узлом 11 источника вспомогательного питания, на узел 14 управления выводом и узел 12 выработки энергии в качестве электроэнергии пуска (шаг S106), узел 15 управления пуском подает топливо FL для выработки энергии, загруженное в топливном блоке 20, на узел 12 выработки энергии через узел 14 управления выводом и выполняет работу по выработке электроэнергии (первой электроэнергии), которой может быть электроэнергия приведения в действие нагрузки, и выводу ее на устройство DVC (нагрузку LD) (шаг S107). В результате после приема топлива для выработки энергии узел 12 выработки энергии автоматически начинает работу в ответ на запрос на приведение в действие нагрузки LD в устройстве DVC, и подается электроэнергия приведения в действие нагрузки, состоящая из заранее определенного выходного напряжения. Поэтому нагрузка LD должным образом может приводиться в действие, в то же самое время реализуя характеристику электроэнергии, по существу эквивалентную характеристике гальванического элемента общего назначения.Based on the operation control signal from the
На этой пусковой стадии работы узел 13 управления работой может быть выполнен так, что контролирует изменение напряжения электроэнергии (электроэнергии приведения в действие нагрузки), вырабатываемой узлом 12 выработки энергии и подаваемой на устройство DVC в качестве одного вида информации о приведении в действие нагрузки, и выводит сигнал окончания пуска, указывающий, что заранее определенное напряжение достигнуто, на контроллер СNТ устройства DVC. Следовательно, основываясь на величине напряжения электроэнергии приведения в действие нагрузки, настоящее изобретение также нужным образом может быть применимо в качестве источника питания для устройства DVC, имеющего конструкцию для управления состоянием приведения в действие нагрузки LD.At this starting stage of operation, the
(С) Стадия установившейся работы пятого варианта выполнения(C) Steady-state work of the fifth embodiment
Затем на стадии установившейся работы после вышеупомянутой пусковой стадии работы, в качестве общего управления (управления напряжением во времени) выходным напряжением электроэнергии приведения в действие нагрузки, пока узел 13 управления работой не перейдет в нижеописанную стадию останова работы, на основании, например, остановки нагрузки LD, узел 13 управления работой постоянно или периодически определяет сигнал определения остаточного количества от узла 18 определения остаточного количества и контролирует данные об остаточном количестве топлива FL для выработки энергии (шаг S109); обращается к заранее определенной корреляционной таблице, в которой определена корреляция между остаточным количеством топлива для выработки энергии и выходным напряжением, основанная на данных об остаточном количестве (шаг S110); и выдает на узел 14 управления выводом сигнал управления работой для управления так, что величина подлежащей вырабатыванию электроэнергии (величина выработки энергии) в узле 12 выработки энергии изменяется в соответствии с заранее определенной характеристикой выходного напряжения (шаг S111).Then, at the steady-state operation stage after the aforementioned start-up operation stage, as a general control (time voltage control) of the output voltage of the electric power to drive the load, until the
Здесь, обращаясь к корреляционной таблице, узел 13 управления работой выдает сигнал управления работой для управления так, что изменяется выходное напряжение электроэнергии приведения в действие нагрузки, выводимой от модуля 10 выработки энергии, в то же самое время обеспечивая характеристику выходного напряжения, эквивалентную, например, тенденции изменения напряжения во времени в гальванических элементах общего назначения одного типа (например, марганцевый элемент, щелочной элемент, щелочной элемент кнопочного типа, литиевый элемент по форме монеты и др.). В этот момент узел 13 управления работой выдает на контроллер CNT, включенный в устройство DVC, сами данные о фактическом остаточном количестве или относящиеся к остаточному количеству или предполагаемому оставшемуся времени, в течение которого может выводиться электроэнергия, в качестве информации об остаточном количестве топлива.Here, referring to the correlation table, the
Основываясь на сигнале управления работой от узла 13 управления работой, узел 14 управления выводом регулирует количество топлива FL для выработки энергии, подаваемого на узел 12 выработки энергии (шаг S112), и управляет так, что выходное напряжение электроэнергии приведения в действие нагрузки, подаваемой на устройство DVC, может быть установлено равным напряжению в соответствии с характеристикой выходного напряжения (шаг S113). В результате, так как выходное напряжение электроэнергии приведения в действие нагрузки, подаваемой от системы 301 источника питания на устройство DVC, демонстрирует тенденцию изменения во времени, эквивалентно изменению в гальваническом элементе общего назначения, существующая функция уведомления об остаточном количестве, которую имеет контроллер CNT, включенный в устройство DVC, лучше всего может быть реализована, основываясь на выходном напряжении или информации об остаточном количестве топлива, и пользователь устройства DVC может периодически или непрерывно получать информацию об остаточном количестве в элементе или предполагаемом времени, в течение которого может приводиться в действие нагрузка LD.Based on the operation control signal from the
Кроме того, в качестве частичного управления выходным напряжением электроэнергии приведения в действие нагрузки (индивидуального управления напряжением), в дополнение к вышеописанному общему управлению, узел 13 управления работой может принимать изменение выходного напряжения электроэнергии приведения в действие нагрузки, подаваемой от узла 12 выработки энергии на устройство DVC в качестве информации о приведении в действие нагрузки, и выдает на узел 14 управления выводом сигнал управления работой для управления величиной электроэнергии (величиной выработки энергии), вырабатываемой в узле 12 выработки энергии, для ее увеличения или уменьшения так, что выходное напряжение электроэнергии приведения в действие нагрузки может быть установлено в пределах заранее определенного диапазона напряжений (диапазона с допустимыми отклонениями выходного напряжения, которое изменяется в соответствии с характеристикой выходного напряжения в вышеупомянутом гальваническом элементе общего назначения). В результате узел 14 управления выводом регулирует количество топлива FL для выработки энергии, подаваемого на узел 12 выработки энергии, основываясь на сигнале управления работой от узла 13 управления работой, и выполняется управление с обратной связью, так что выходное напряжение электроэнергии приведения в действие нагрузки, подаваемой на устройство DVC, может быть установлено в пределах вышеописанного диапазона напряжений. Поэтому, даже если напряжение электроэнергии приведения в действие нагрузки изменяется вследствие изменения состояния приведения в действие (состояния нагрузки) нагрузки LD на стороне устройства DVC, то можно подавать электроэнергию в соответствии с потреблением энергии устройством DVC, которое изменяется с приведением в действие нагрузки LD.In addition, as a partial control of the output voltage of the electric power to drive the load (individual voltage control), in addition to the above-described general control, the
Кроме того, если состояние приведения в действие нагрузки LD определяется контроллером CNT устройства DVC и предусмотрена функция для запроса подачи электроэнергии в соответствии с состоянием приведения в действие части системы источника питания, узел 13 управления работой может, в качестве дополнительного частичного управления выходным напряжением электроэнергии приведения в действие нагрузки, принимать сигнал запроса на изменение электроэнергии от контроллера CNT в качестве информации о состоянии нагрузки и выдает на узел 14 управления выводом сигнал управления работой для установки электроэнергии, вырабатываемой в узле 12 выработки энергии, равной выходному напряжению в соответствии с запросом. В результате, основываясь на сигнале управления работой от узла 13 управления работой, узел 14 управления выводом регулирует количество топлива FL для выработки энергии, подаваемого на узел 12 выработки энергии, управление осуществляется так, что выходное напряжение электроэнергии приведения в действие нагрузки, подаваемой на устройство DVC, может быть установлено равным напряжению в соответствии с запросом, и соответствующая электроэнергия может подаваться в соответствии с состоянием функционирования (состоянием нагрузки) нагрузки LD на стороне устройства DVC. Поэтому могут быть значительно уменьшены изменения напряжения электроэнергии при работе нагрузки, вызванные изменениями состояния нагрузки LD, и можно держать под контролем появление ошибок работы в устройстве DVC.In addition, if the drive load actuation state LD is determined by the CNT of the DVC device and a function is provided for requesting power supply in accordance with the drive state of the power supply system part, the
Ниже описание приведено в отношении характеристики выходного напряжения, применяемой для общего управления выходным напряжением электроэнергии для работы нагрузки, подробно описанным выше.The following is a description with respect to the output voltage characteristic used for the general control of the output voltage of the electric power to operate the load described in detail above.
На фиг.55 представлен график, изображающий изменения во времени выходного напряжения системы источника питания в соответствии с этим вариантом выполнения. Здесь описание приведено при сравнении характеристики электродвижущей силы (характеристики выходного напряжения; см. фиг.76 и 77) между гальваническим элементом общего назначения и топливным элементом известного уровня техники, в то же самое время ссылаясь на конструкцию вышеописанной системы источника питания (фиг.53).On Fig presents a graph depicting changes in time of the output voltage of the power supply system in accordance with this embodiment. Here, the description is given when comparing the characteristics of the electromotive force (characteristics of the output voltage; see Figs. 76 and 77) between a general purpose galvanic cell and a prior art fuel cell, while at the same time referring to the design of the power supply system described above (Fig. 53) .
Как показано на фиг.55, что касается характеристики выходного напряжения (которая ниже называется "первая характеристика Sа выходного напряжения" ради удобства описания) в системе источника питания в соответствии с этим вариантом выполнения, например, выходное напряжение управляется так, что демонстрирует тенденцию изменений, эквивалентную, по существу, тенденции изменений во времени выходного напряжения (характеристика Sp электродвижущей силы), вызванной разрядом в гальваническом элементе общего назначения, показанном на фиг.76. Т.е. управляется (устанавливается на уменьшение), по меньшей мере, количество топлива FL для выработки энергии, подлежащего подаче на узел 12 выработки энергии посредством узла 14 управления выводом, так что состояние выработки энергии в узле 12 выработки энергии модуля 20 выработки энергии может уменьшаться в зависимости от времени, вызванного разрядом (другими словами, остаточным количеством жидкого топлива в топливном блоке 20).As shown in FIG. 55, with regard to the output voltage characteristic (which is referred to below as the “first output voltage characteristic S a” for convenience of description) in the power supply system according to this embodiment, for example, the output voltage is controlled so that it shows a tendency to change, essentially equivalent to the tendency of changes in time of the output voltage (characteristic Sp of the electromotive force) caused by a discharge in the general-purpose galvanic cell shown in Fig. 76. Those. at least the amount of fuel FL for generating energy to be supplied to the
Конкретно, что касается способа управления выходным напряжением в соответствии с этим вариантом выполнения, как описано выше, количество топлива FL для выработки энергии, остающееся в топливном блоке 20, сначала определяется узлом 16 определения остаточного количества, и его сигнал определения остаточного количества постоянно (непрерывно) или периодически подается на узел 13 управления работой. Здесь остаточное количество топлива FL для выработки энергии, однако, уменьшается в зависимости от времени, вызванного вырабатыванием электроэнергии в узле 12 выработки энергии, и, следовательно, имеют близкую корреляцию остаточное количество топлива FL для выработки энергии и прошедшее время.Specifically, with regard to the method of controlling the output voltage in accordance with this embodiment, as described above, the amount of fuel FL for generating energy remaining in the
С другой стороны, узел 13 управления работой снабжен корреляционной таблицей, имеющей первую характеристику Sа выходного напряжения, посредством которой однозначно определяется корреляция между остаточным количеством топлива FL для выработки энергии и выходным напряжением, с тем чтобы соответствовать тенденции изменений во времени выходного напряжения, вызванного разрядом в гальваническом элементе общего назначения (марганцевый элемент, щелочной элемент, щелочной элемент кнопочного типа, литиевый элемент по форме монеты и др.), показанным ниже на фиг.76. В результате узел 13 управления работой ставит в соответствие остаточное количество топлива FL для выработки энергии, получаемое посредством сигнала определения остаточного количества, с течением времени, вызванным разрядом, однозначно определяет выходное напряжение, основываясь на характеристической кривой (первой характеристике Sа выходного напряжения), показанной на фиг.55, и выполняет регулировку, с тем чтобы подать топливо FL для выработки энергии, количество которого соответствует этому выходному напряжению, на узел 12 выработки энергии. Здесь однозначное определение корреляции между остаточным количеством жидкого топлива и выходным напряжением означает зависимость, что величина выходного напряжения или величина выдаваемой электроэнергии соответствует, один к одному, остаточному количеству топлива FL для выработки энергии, как показано на фиг.4, и это не ограничивается зависимостью, демонстрирующей тенденцию изменений, указанную кривой, как показано характеристической кривой на фиг.55, но может быть зависимостью, которая изменяется в виде исходной прямой линии.On the other hand, the
Кроме того, что касается выходного напряжения гальванического элемента общего назначения, так как отклонение выходного напряжения во времени отличается в зависимости от каждой емкости, например, батарей с размерами от D до АААА или батареи по форме монеты, форма и размеры системы источника питания в соответствии с этим вариантом выполнения могут соответствовать форме и размерам гальванического элемента общего назначения согласно нормам на гальванический элемент общего назначения, как описано ниже, и корреляционная таблица (характеристика выходного напряжения) узла 13 управления работой может быть установлена так, что выходное напряжение в соответствии с остаточным количеством топлива FL для выработки энергии соответствует или аппроксимирует, или становится аналогичным выходному напряжению в соответствии с оставшейся длительностью работы гальванического элемента этого типа. Поэтому, например, кривая изменений во времени выходного напряжения топливной системы источника питания размера D в соответствии с настоящим изобретением устанавливается так, что она соответствует кривой изменений во времени уменьшаемого выходного напряжения электродвижущей силы какого-нибудь из различных типов гальванического элемента, такого как марганцевый элемент размера D в соответствии с Японским промышленным стандартом, или она увеличивается или уменьшается по оси времени.In addition, with regard to the output voltage of a general-purpose cell, since the deviation of the output voltage in time differs depending on each capacity, for example, batteries with sizes from D to AAAA or a battery in the shape of a coin, the shape and dimensions of the power supply system in accordance with this embodiment can correspond to the shape and size of the general-purpose cell according to the norms for the general-purpose cell, as described below, and the correlation table (character output voltage ika)
Т.е., как описано выше, хотя остаточное количество топлива FL для выработки энергии и прошедшее время имеют близкую корреляцию, эта зависимость необязательно соответствует зависимости заряда между остаточным количеством в батарее гальванического элемента общего назначения и прошедшим временем. Именно, в случае применения топливного элемента или т.п. в качестве конструкции узла 12 выработки энергии, из-за того, что существует особенность, заключающаяся в том, что эффективность преобразования энергии становится более высокая, чем эффективность гальванического элемента общего назначения, напряжение может изменяться (понижаться) в единицах большего времени, чем изменение первой характеристики Sа выходного напряжения, соответствующей тенденции изменений напряжения во времени в гальваническом элементе общего назначения, как указано, например, второй характеристикой Sb выходного напряжения на фиг.55.That is, as described above, although the residual amount of fuel FL for energy generation and elapsed time have a close correlation, this dependence does not necessarily correspond to the dependence of the charge between the residual amount in the battery of a general-purpose cell and elapsed time. Namely, in the case of a fuel cell or the like. as a design of the
Конкретно, для первой характеристики Sа выходного напряжения, предполагая, что нижний предел диапазона напряжений гарантируемой работы равен напряжению V0 и время, необходимое для достижения напряжения V0, равно Т0, время, которое составляет 1/2 от времени Т0, а именно время, когда оставшаяся продолжительность срока службы становится равной половине, определяется как Т0,5 и напряжение в этом случае определяется как V0,5. В этом случае предварительно устанавливается, что уведомление Iа об остаточном количестве выполняется тогда, когда контроллер СNТ, включенный в устройство DVC, определяет, что выходное напряжение системы источника питания достигло напряжения V0.Specifically, for the first output voltage characteristic Sa, assuming that the lower limit of the voltage range of the guaranteed operation is equal to voltage V 0 and the time required to reach voltage V 0 is T 0 , a time that is 1/2 of time T 0 , namely the time when the remaining service life becomes equal to half is determined as T 0.5 and the voltage in this case is determined as V 0.5 . In this case, it is preliminarily established that the notification Ia of the remaining amount is performed when the CNT controller included in the DVC determines that the output voltage of the power supply system has reached a voltage of V 0 .
С другой стороны, для второй характеристики Sb выходного напряжения, предполагая, что напряжение, когда остаточное количество топлива FL для выработки энергии, по существу, равно нулю, устанавливается равным напряжению V0 гальванического элемента, и время, необходимое для достижения напряжения V0, равно Т0’, время, которое составляет 1/2 от времени Т0’, а именно время, когда оставшийся срок службы становится равным половине, определяется как Т0,5’, и напряжение в этом случае устанавливается равным напряжению V0,5 гальванического элемента.On the other hand, for the second output voltage characteristic Sb, assuming that the voltage when the residual amount of fuel FL for power generation is substantially equal to zero is set to the voltage V 0 of the galvanic cell, and the time required to reach the voltage V 0 is T 0 ', a time that is 1/2 of the time T 0 ', namely the time when the remaining service life becomes equal to half, is defined as T 0.5 ', and the voltage in this case is set equal to the voltage V 0.5 galvanic item.
Т.е. количество подлежащего подаче топлива FL для выработки энергии или количество подлежащего подаче кислорода или воздуха, устанавливаемое узлом 14 управления выводом, управляется так, что напряжение, выводимое от модуля 10 выработки энергии, когда становится равным половине остаточное количество топлива FL для выработки энергии, загруженного в топливный блок 20, равно напряжению, когда остаточная величина электродвижущей силы в диапазоне напряжений гарантируемой работы гальванического элемента общего назначения становится равной половине, и напряжение, когда остаточное количество топлива FL для выработки энергии, по существу, равно нулю, равно напряжению, когда остаточная величина электродвижущей силы в диапазоне напряжений гарантируемой работы гальванического элемента общего назначения, по существу, равна нулю.Those. the amount of fuel to be supplied FL for energy generation or the amount of oxygen or air to be supplied set by the
Как описано выше, в случаях, когда система источника питания в соответствии с этим вариантом выполнения применяется в качестве источника питания устройства DVC, когда выходное напряжение, однозначно определяемое на основе остаточного количества топлива FL для выработки энергии, достигает значения напряжения ниже диапазона напряжений гарантируемой работы устройства DVC, независимо от прошедшего времени, вызванного разрядом, уведомление Ib об остаточном количестве для напоминания о срочной замене или загрузке элемента осуществляется устройством DVC, и это распределение моментов времени не должно соответствовать распределению моментов времени уведомления Iа об остаточном количестве при использовании гальванического элемента общего назначения.As described above, in cases where the power supply system according to this embodiment is used as the power source of the DVC device, when the output voltage uniquely determined based on the residual amount of fuel FL for energy generation reaches a voltage value below the voltage range of the guaranteed operation of the device DVC, regardless of the elapsed time caused by the discharge, notification of the remaining quantity to Ib to remind about urgent replacement or loading of an element DVC, and this distribution of time points should not correspond to the distribution of time points of notification Ia of the residual quantity when using a general-purpose galvanic cell.
Поэтому продолжительность срока службы Т0’ (точка во времени, когда выходное напряжение становится ниже нижнего предела диапазона напряжений гарантируемой работы устройства DVC со снижением топлива FL для выработки энергии) системы источника питания в соответствии с этим вариантом выполнения не должна сопоставляться с продолжительностью срока службы Т0 гальванического элемента общего назначения, и может быть достаточной характеристика время-выходное напряжение, так что образуется кривая, увеличенная или уменьшенная по оси Т времени. Кстати, узел 16 определения остаточного количества может определять поминутное остаточное количество топлива FL для выработки энергии, например, когда остаточное количество составляет 33% или 25% без ограничения определения только распределения моментов времени, когда остаточное количество топлива FL для выработки энергии становится равным половине или, по существу, нулю. Во всяком случае хорошо установить выходное напряжение, которое, по существу, согласуется с выходным напряжением в соответствии с остаточной величиной электродвижущей силы гальванического элемента.Therefore, the service life T 0 '(the point in time when the output voltage falls below the lower limit of the voltage range of the guaranteed operation of the DVC device with a decrease in fuel FL for energy generation) of the power supply system in accordance with this embodiment should not be compared with the service life T 0 of a general-purpose galvanic cell, and a time-output voltage characteristic may be sufficient, so that a curve increases or decreases along the T axis of time. By the way, the residual
В соответствии с системой источника питания, имеющей такую характеристику выходного напряжения, так как выходное напряжение от системы источника питания демонстрирует тенденцию изменений во времени, эквивалентную тенденции гальванического элемента общего назначения, при применении к существующему устройству DVC в качестве рабочей электроэнергии, когда существующая функция уведомления об остаточном количестве лучше всего работает посредством определения изменения этого выходного напряжения при помощи контроллера CNT, предусмотренного в устройстве DVC, может отображаться периодически или непрерывно остаточное количество в элементе или предполагаемое время, в течение которого может приводиться в действие устройство DVC, или уведомление об остаточном количестве, предлагающее замену или загрузку элемента, может точно осуществляться устройством DVC, когда достигается напряжение, которое находится ниже диапазона напряжений гарантируемой работы устройства DVC.According to a power supply system having such an output voltage characteristic, since the output voltage from the power supply system shows a tendency to change in time, equivalent to the tendency of a general-purpose cell, when applied to an existing DVC device as operating power when the existing notification function the residual amount works best by detecting a change in this output voltage using the CNT controller, provided In the DVC device, the residual quantity in the element or the estimated time during which the DVC device can be activated, or the residual quantity notification suggesting replacing or loading the element can be accurately displayed by the DVC device when voltage is reached, which is below the voltage range of the guaranteed operation of the DVC device.
Кроме того, как описано ниже, когда система источника питания (модуль выработки энергии) в соответствии с этим вариантом выполнения выполняется интегрально в небольшой полости в результате применения метода производства посредством микрообработки, с уменьшенными размерами и массой и таким образом, что имеет внешнюю форму или размеры, эквивалентные форме и размерам серийно выпускаемого гальванического элемента, то можно реализовать полную совместимость с серийно выпускаемым гальваническим элементом по внешней форме и характеристике напряжения, и это может дополнительно способствовать популяризации на существующем рынке элементов. В результате, так как система источника питания, такая как топливный элемент, имеющая высокую эффективность использования энергии, без затруднений может быть введена в общее употребление вместо существующего гальванического элемента, имеющего многие проблемы в отношении влияния на состояние окружающей среды или эффективности использования энергии, может эффективно использоваться энергетический ресурс, в то же самое время уменьшая воздействие на окружающую среду.In addition, as described below, when the power supply system (power generation module) according to this embodiment is performed integrally in a small cavity as a result of applying the manufacturing method by microprocessing, with reduced dimensions and weight, and thus having an external shape or dimensions equivalent to the shape and size of a commercially available galvanic cell, it is possible to realize full compatibility with a commercially available galvanic cell in appearance and characteristic apryazheniya, and it may further promote the popularization of the existing market elements. As a result, since a power supply system such as a fuel cell having a high energy efficiency can easily be put into general use instead of an existing galvanic cell having many problems with regard to environmental impact or energy efficiency, it can effectively use an energy resource while at the same time reducing environmental impact.
(D) Стадия останова работы пятого варианта выполнения(D) the Stage shutdown of the fifth embodiment
Затем на стадии останова работы, когда узел 13 управления работой принимает информацию о приведении в действие нагрузки, касающуюся останова нагрузки LD (S108), он выдает на узел 14 управления выводом сигнал управления работой для останова вырабатывания электроэнергии в узле 12 выработки энергии (шаг S114). Основываясь на сигнале управления работой от узла 13 управления работой, узел 14 управления выводом отключает подачу топлива FL для выработки энергии на узел 12 выработки энергии (шаг S115), останавливает работу узла 12 выработки энергии (шаг S116) и останавливает подачу электроэнергии приведения в действие нагрузки на устройство DVC.Then, at the stop operation stage, when the
Конкретно, даже если управление с обратной связью выполняется на вышеописанной стадии установившейся работы, когда узел 13 управления работой непрерывно определяет в течение заранее определенного времени состояние, что выходное напряжение электроэнергии приведения в действие нагрузки, подаваемой на устройство DVC, выходит за пределы заранее определенного диапазона напряжений, узел 13 управления работой обрабатывает ошибку выходного напряжения в качестве информации о приведении в действие нагрузки и выдает на узел 14 управления выводом сигнал управления работой для останова вырабатывания электроэнергии в узле 12 выработки энергии.Specifically, even if feedback control is performed at the above-described steady-state operation stage, when the
Т.е., когда пользователь устройства DVC проводит операцию останова нагрузки LD или когда нагрузка прекращает работу, например, посредством удаления системы 301 источника питания из устройства DVC, даже если управление с обратной связью или т.п. для установки выходного напряжения электроэнергии приведения в действие нагрузки в пределах заранее определенного диапазона напряжений осуществляется на вышеописанной стадии установившейся работы, выходное напряжение отклоняется от заранее заданного диапазона напряжений электроэнергии приведения в действие нагрузки. Поэтому, когда узел 13 управления работой непрерывно определяет, что такое состояние продолжается сверх заранее определенного периода времени, он определяет, что нагрузка LD устройства DVC остановлена или прекратила свое действие, и останавливает работу по выработке энергии в узле 12 выработки энергии.That is, when the user of the DVC device performs an operation to stop the LD load, or when the load stops working, for example, by removing the
Кроме того, когда останов состояния нагрузки LD определяется контроллером CNT устройства DVC и предусмотрена функция запроса останова подачи электроэнергии на сторону системы источника питания, узел 13 управления работой принимает сигнал запроса останова подачи электроэнергии от контроллера CNT в качестве информации о состоянии нагрузки и выдает на узел 14 управления выводом сигнал управления работой для останова вырабатывания электроэнергии в узле 12 выработки энергии.In addition, when the shutdown of the load state LD is determined by the CNT controller of the DVC device and the function of requesting the shutdown of power supply to the power supply system side is provided, the
В результате, так как подача топлива для выработки энергии прекращается и узел 12 выработки энергии автоматически отключается из-за останова или т.п. нагрузки LD в устройстве DVC, может быть реализована характеристика электроэнергии, по существу, эквивалентная характеристике гальванического элемента общего назначения, в то же самое время эффективно расходуя топливо FL для выработки энергии.As a result, since the fuel supply for power generation is stopped and the
Далее, когда узел 16 определения остаточного количества определяет ошибку остаточного количества, такую как внезапное снижение остаточного количества топлива FL для выработки энергии, узел 13 управления работой выдает на узел 14 управления выводом сигнал управления работой для останова вырабатывания электроэнергии в узле 12 выработки энергии, основываясь на сигнале определения, касающемся ошибки остаточного количества, останавливает работу по выработке энергии узла 12 выработки энергии и выдает информацию, касающуюся ошибки остаточного количества, на контроллер CNT, включенный в устройство DVC, так что пользователь устройства DVC может быть уведомлен об этой информации. В результате можно быстро определить появление ненормального состояния, такого как утечка топлива FL для выработки энергии из топливного блока 20 наружу из системы 301 источника питания, и информировать пользователя устройства DVC предпринять соответствующие меры.Further, when the residual
Как описано выше, согласно системе источника питания в соответствии с этим вариантом выполнения, можно управлять подачей электроэнергии, которой может быть подача заранее определенной энергии приведения в действие, останавливать электроэнергию и регулировку величины электроэнергии, подлежащей вырабатыванию в соответствии с состоянием приведения в действие (информацией о приведении в действие нагрузки) нагрузки LD, подсоединенной к системе источника питания, и остаточного количества топлива FL для выработки энергии без приема подачи топлива или т.п. извне системы источника питания. Поэтому может быть создана система источника питания, которая имеет меньшее влияние на окружающую среду, но очень высокую эффективность преобразования энергии, в то же самое время реализуя электрическую характеристику, по существу, эквивалентную характеристике гальванического элемента общего назначения.As described above, according to the power supply system in accordance with this embodiment, it is possible to control the supply of electricity, which can be the supply of a predetermined actuation energy, to stop the electricity and adjust the amount of electricity to be generated in accordance with the state of actuation (information about actuating the load) of the load LD connected to the power supply system and the residual amount of fuel FL to generate energy without receiving the supply t Pliva or the like from outside the power supply system. Therefore, a power supply system can be created that has a lesser impact on the environment but a very high energy conversion efficiency, while at the same time realizing an electrical characteristic substantially equivalent to that of a general purpose cell.
Следовательно, вместо существующего гальванического элемента, имеющего многие проблемы в отношении влияния на состояние окружающей среды или эффективности использования энергии, система источника питания в соответствии с этим вариантом выполнения без затруднений может быть популяризована на существующем рынке элементов. Кстати, хотя выходное напряжение изменяется в соответствии с остаточным количеством топлива FL для выработки энергии в этом варианте выполнения, настоящее изобретение не ограничивается этим, и может изменяться величина выходного электрического тока.Therefore, instead of an existing galvanic cell having many problems with regard to environmental effects or energy efficiency, a power supply system in accordance with this embodiment can be easily popularized in the existing cell market. By the way, although the output voltage varies in accordance with the residual amount of fuel FL for generating energy in this embodiment, the present invention is not limited to this, and the magnitude of the output electric current may vary.
[Шестой вариант выполнения][Sixth embodiment]
Ниже приведено описание в отношении шестого варианта выполнения модуля выработки энергии, применяемого для системы источника питания в соответствии с настоящим изобретением, со ссылкой на прилагаемые чертежи.The following is a description with respect to a sixth embodiment of the power generation module used for the power supply system of the present invention, with reference to the accompanying drawings.
На фиг.56 приведена блок-схема, изображающая шестой вариант выполнения модуля выработки энергии, применяемого для системы источника питания в соответствии с настоящим изобретением. Здесь одинаковые позиции обозначают элементы конструкции, эквивалентные элементам в вышеописанном пятом варианте выполнения, тем самым упрощая или опуская их описание.56 is a block diagram depicting a sixth embodiment of a power generation module used for a power supply system in accordance with the present invention. Here, the same positions denote structural elements equivalent to the elements in the fifth embodiment described above, thereby simplifying or omitting their description.
В модуле 10G выработки энергии в соответствии с вышеупомянутым пятым вариантом выполнения описание приведено для конструкции, в которой топливо FL для выработки энергии, используемое в узле 11 источника вспомогательного питания, непосредственно выпускается наружу из системы 301 источника питания в виде отработанного газа или собирается нижеописанным средством сбора побочного продукта. Однако в модуле 10Н выработки энергии в соответствии с этим вариантом выполнения, когда операция по вырабатыванию энергии в узле 11 источника вспомогательного питания не включает в себя изменение в составляющих топлива FL для выработки энергии или когда содержится конкретная топливная составляющая, даже если происходит изменение составляющих, топливо FL для выработки энергии, используемое в узле 11 источника вспомогательного питания, непосредственно повторно используется в качестве топлива для выработки энергии в узле 12 выработки энергии или повторно используется после извлечения конкретной топливной составляющей.In the power generation unit 10G according to the aforementioned fifth embodiment, a description is given for a structure in which the power generation fuel FL used in the auxiliary
Конкретно, как показано на фиг.56, модуль 10Н выработки энергии в соответствии с этим вариантом выполнения содержит: узел 11 источника вспомогательного питания; узел 12 выработки энергии; узел 13 управления работой; узел 14 управления выводом; узел 15 управления пуском и узел 16 определения остаточного количества, которые имеют структуры и функции, аналогичные элементам и функциям в вышеописанном пятом варианте выполнения (см. фиг.53), и, в частности, он выполнен так, что все топливо или часть топлива для выработки энергии (отработанного газа), используемого для вырабатывания электроэнергии в узле 11 источника вспомогательного питания, может подаваться на узел 12 выработки энергии через узел 14 управления выводом без выпуска наружу из модуля 10Н выработки энергии.Specifically, as shown in FIG. 56, the power generation module 10H according to this embodiment comprises: an auxiliary
Узел 11 источника вспомогательного питания, применяемый для этого варианта выполнения, имеет конструкцию, способную вырабатывать и выдавать заранее определенную электроэнергию (вторую электроэнергию) без расходования и преобразования топливной составляющей топлива FL для выработки энергии, подаваемого от топливного блока 20G через интерфейсный узел 30G (например, устройство выработки энергии, описанное во втором, третьем, пятом или седьмом примере конструкции в вышеупомянутом первом варианте выполнения), или конструкцию для вырабатывания отработанного газа, содержащего топливную составляющую, которая может быть использована для работы по выработке энергии в узле 12 выработки энергии, даже если расходуется и преобразуется топливная составляющая топлива FL для выработки энергии (например, устройство выработки энергии, описанное в четвертом или шестом примере конструкции в вышеупомянутом первом варианте выполнения).The auxiliary
Далее, в случае применения в качестве узла 12 выработки энергии устройства выработки энергии, показанного в примерах конструкции с первого по шестой в вышеописанном первом варианте выполнения, применяется в качестве топлива FL для выработки энергии, загруженного в топливный блок 20G, топливное вещество, обладающее воспламеняемостью или сгораемостью, например жидкое топливо на основе спирта, такое как метанол, этанол или бутанол, или сжиженное топливо, состоящее из углеводорода, например диметиловый эфир или изобутан, или газообразное топливо, такое как газообразный водород.Further, when the power generation device shown in the first to sixth construction examples in the above-described first embodiment is used as the
Жидкое топливо или сжиженное топливо является жидким, когда оно загружено в топливный блок 20G при заранее определенных условиях загрузки (температуре, давлении и др.). Если это топливо переводится в состояние с заранее определенными окружающими условиями, такими как нормальная температура, нормальное давление и др., при подаче на узел 11 источника вспомогательного питания, оно испаряется и становится топливным газом под высоким давлением. Далее, когда газообразное топливо загружается в топливный блок 20G в состоянии, сжатом заранее определенным давлением, и подается на узел 11 источника вспомогательного питания, оно становится топливным газом с высоким давлением согласно давлению загрузки. Поэтому с таким топливом FL для выработки энергии, например, после вырабатывания электроэнергии (второй электроэнергии) посредством использования энергии давления топливного газа в узле 11 источника вспомогательного питания электроэнергия (первая электроэнергия) может вырабатываться в узле 12 выработки энергии в результате электрохимической реакции, реакции горения или т.п., используя отработанный газ от узла 11 источника вспомогательного питания.Liquid fuel or liquefied fuel is liquid when it is loaded into the 20G fuel block under predetermined loading conditions (temperature, pressure, etc.). If this fuel is brought into a state with predetermined environmental conditions, such as normal temperature, normal pressure, etc., when an auxiliary power source is supplied to
[Седьмой вариант выполнения][Seventh Embodiment]
Седьмой вариант выполнения модуля выработки энергии, применяемого для системы источника питания в соответствии с настоящим изобретением, ниже описывается со ссылкой на чертежи.A seventh embodiment of a power generation module used for a power supply system in accordance with the present invention is described below with reference to the drawings.
На фиг.57 представлена блок-схема, изображающая седьмой вариант выполнения модуля выработки энергии, применяемого для системы источника питания в соответствии с настоящим изобретением. Здесь одинаковые позиции обозначают конструкции, эквивалентные конструкциям первого варианта выполнения, тем самым упрощая или опуская их описание.On Fig presents a block diagram depicting a seventh embodiment of the module power generation used for the power supply system in accordance with the present invention. Here, the same positions denote structures equivalent to the structures of the first embodiment, thereby simplifying or omitting their description.
В модулях 10G и 10Н выработки энергии в соответствии с вышеупомянутыми пятым и шестым вариантами выполнения описание приведено для случая, когда в качестве узла 11 источника вспомогательного питания применяется конструкция для постоянного и автономного вырабатывания заранее определенной электроэнергии (второй электроэнергии) посредством использования топлива FL для выработки энергии, подаваемого от топливного блока 20G. Однако в модуле выработки энергии в соответствии с этим вариантом выполнения узел источника вспомогательного питания имеет конструкцию для постоянного и автономного вырабатывания заранее определенной электроэнергии без использования топлива FL для выработки энергии, загруженного в топливный блок 20G.In the power generation units 10G and 10H in accordance with the aforementioned fifth and sixth embodiments, the description is given for the case where, as the auxiliary
Конкретно, как показано на фиг.57, модуль 10J выработки энергии в соответствии с этим вариантом выполнения содержит: узел 12 выработки энергии; узел 13 управления работой; узел 14 управления выводом; узел 15 управления пуском и узел 16 определения остаточного количества, которые имеют структуры и функции, аналогичные структурам и функциям вышеупомянутого пятого варианта выполнения (см. фиг.53), и модуль 10J выработки энергии также предусмотрен с узлом 11 источника вспомогательного питания для постоянного и автономного вырабатывания заранее определенной электроэнергии (второй электроэнергии) без использования топлива FL для выработки энергии, загруженного в топливный блок 20.Specifically, as shown in FIG. 57, the power generation unit 10J in accordance with this embodiment comprises: an
В качестве конкретной конструкции узла 11 источника вспомогательного питания с выгодой можно применить конструкцию, использующую термоэлектрическое преобразование, основанное на разности температур в периферийной среде системы 301 источника питания (выработка энергии на основе разности температур), конструкцию, использующую пьезоэлектрическое преобразование, основанное на световой энергии, поступающей извне системы 301 источника питания (фотоэлектрическая выработка), и др.As a specific design of the auxiliary
<Любое другое средство сбора побочного продукта><Any other by-product collection facility>
Любое другое средство сбора побочного продукта, применяемое для системы источника питания в соответствии с каждым из вышеуказанных вариантов выполнения, ниже описывается со ссылкой на чертежи.Any other by-product collection means used for the power supply system in accordance with each of the above embodiments is described below with reference to the drawings.
На фиг.58 представлена блок-схема, изображающая вариант выполнения средства сбора побочного продукта, применяемого для системы источника питания в соответствии с настоящим изобретением. Здесь одинаковые позиции обозначают структурные элементы, эквивалентные элементам каждого вышеуказанного варианта выполнения, тем самым упрощая или опуская их описание.On Fig presents a block diagram depicting an embodiment of a means of collecting by-product used for the power supply system in accordance with the present invention. Here, the same positions denote structural elements equivalent to the elements of each of the above embodiments, thereby simplifying or omitting their description.
В каждом вышеупомянутом варианте выполнения, когда в качестве узла 12 выработки энергии или узла 11 источника вспомогательного питания применяется конструкция (узел выработки энергии или узел источника вспомогательного питания, показанный в каждом из вышеописанных примеров конструкции) для вырабатывания заранее определенной электроэнергии в результате электрохимической реакции или реакции горения посредством использования топлива FL для выработки энергии, загруженного в топливный блок 20, в некоторых случаях кроме электроэнергии могут выпускаться побочные продукты. Поскольку такие побочные продукты могут включать в себя вещество, которое может вызывать загрязнение окружающей среды, когда оно выпускается в природу, или вещество, которое в некоторых случаях может быть причиной неисправности устройства, к которому подсоединена система источника питания, предпочтительно применять конструкцию, снабженную следующим средством сбора побочного продукта, так как выпуск таких побочных продуктов должен быть уменьшен в максимальной степени.In each aforementioned embodiment, when a structure (power generation unit or auxiliary power unit shown in each of the above construction examples) is used as the
Как показано на фиг.58, например, средство сбора побочного продукта, применяемое для системы источника питания в соответствии с настоящим изобретением, имеет конструкцию, в которой узел 17 сбора отделенного продукта для сбора всех или части составляющих побочного продукта, образуемого во время выработки энергии в узле 12 выработки энергии, предусмотрен в модуле 10К выработки энергии, топливном блоке 20 и интерфейсном узле 30К, имеющими конструкции и функции, аналогичные конструкциям и функциям в каждом из вышеуказанных вариантов выполнения, например в модуле 10К выработки энергии в этом примере и в топливном блоке 20К предусмотрен узел 21 хранения собранного продукта для постоянного хранения собранного побочного продукта. Кстати, в этом случае, хотя описание приведено в отношении только случая, когда собирается побочный продукт, образуемый в узле 12 выработки энергии, само собой разумеется, что эта конструкция аналогично может быть применена для узла 11 источника вспомогательного питания.As shown in FIG. 58, for example, the by-product collection means used for the power supply system of the present invention has a structure in which the separated
Узел 17 сбора отделенного продукта имеет конструкцию, показанную в каждом из вышеупомянутых вариантов выполнения. В узле 12 выработки энергии (может быть включен узел 11 источника вспомогательного питания), который выдает, по меньшей мере, на устройство DVC, к которому присоединена система 301 источника питания, электроэнергию, которой может быть электроэнергия приведения в действие нагрузки (напряжение/электрический ток) в результате электрохимической реакции или реакции горения, используя топливо FL для выработки энергии, подаваемое от топливного блока 20К, узел 17 сбора отделенного продукта отделяет побочный продукт, образуемый во время вырабатывания энергии, или конкретную составляющую в побочном продукте и подает ее на узел 21 хранения собранного продукта, предусмотренный в топливном блоке 20К, по каналу сбора побочного продукта, предусмотренному в интерфейсном узле 30К.The separated
В узле 12 источника питания (может быть включен в состав узел 11 источника вспомогательного питания), для которого применяется каждый вышеупомянутый пример конструкции, в качестве побочного продукта, образуемого при получении электроэнергии, используется вода (Н2О), окись азота (NOx), окись серы (SOx) и др., все или часть их, или только конкретная составляющая их собирается узлом 17 сбора отделенного продукта и подается на канал сбора побочного продукта. Кстати, если собранный побочный продукт находится в жидком состоянии, то может быть использовано капиллярное явление для автоматической подачи побочного продукта от узла 17 сбора отделенного продукта на узел 21 хранения собранного продукта, например, посредством выполнения внутреннего диаметра канала сбора побочного продукта так, что он непрерывно изменяется.In the power supply unit 12 (the auxiliary
Узел 21 хранения собранного продукта предусмотрен внутри топливного блока 20К или как часть его внутренности. Узел 21 хранения собранного продукта выполнен так, что он способен подавать и хранить побочный продукт, собираемый при помощи узла 17 сбора отделенного продукта только тогда, когда топливный блок 20К соединен с модулем 10К выработки энергии. Т.е. в системе источника питания, в которой топливный блок 20К может быть присоединен к модулю 10К выработки энергии или без ограничений отсоединен от него, когда топливный блок 20К отсоединен от модуля 10К выработки энергии, собранный и сохраняемый побочный продукт или конкретная составляющая постоянно или необратимо сохраняться в узле 21 хранения собранного продукта так, чтобы не было его утечки или выпуска наружу из топливного блока 20К.An
Как описано выше, когда вода (Н2О), окись азота (NOx) и/или окись серы (SОх) образуется в виде побочного продукта вследствие вырабатывания энергии в узле 12 выработки энергии, так как вода (Н2О) находится в жидком состоянии при нормальной температуре и нормальном давлении, вода лучше всего может быть подана на узел 21 хранения собранного продукта через канал сбора побочного продукта. Однако в случае побочного продукта, температура испарения которого, в основном, ниже нормальной температуры при нормальном давлении и который находится в газообразном состоянии, таком как окись азота (NOx) или окись серы (SОх), его кубический объем может стать чрезмерно большим и превысить заранее установленную емкость узла 21 хранения собранного продукта. Поэтому можно применить конструкцию, в которой собираемый побочный продукт сжижается и кубический объем уменьшается, так что побочный продукт может храниться в узле 21 хранения собранного продукта посредством увеличения давления воздуха в узле 17 сбора отделенного продукта и узле 21 хранения собранного продукта.As described above, when water (H 2 O), nitric oxide (NOx) and / or sulfur oxide (SOx) is formed as a by-product due to the generation of energy in the
Поэтому в качестве конкретной конструкции узла 21 хранения собранного продукта лучше всего можно применить конструкцию, способную необратимо поглощать, как поглощать, так и фиксировать и фиксировать собираемый побочный продукт или конкретную составляющую, например конструкцию, в которой поглощающим полимером наполнен узел 21 хранения собранного продукта, или конструкцию, снабженную средством предотвращения утечки собираемого материала, таким как клапан управления, который закрывается внутренним давлением узла 12 хранения собранного продукта или давлением физического средства или т.п., например пружины, аналогично средству предотвращения утечки топлива, предусмотренному в вышеупомянутом топливном блоке 20.Therefore, as a specific structure of the assembly for storing the assembled product, it is best to use a structure capable of irreversibly absorbing, both absorbing and fixing and fixing the collected by-product or a specific component, for example, a structure in which the
В системе источника питания, снабженной средством сбора побочного продукта, имеющим такую конструкцию, когда такой топливный элемент с реформингом топлива, как показанный на фиг.26, применяется для узла 12 выработки энергии, углекислый газ (CO2), образуемый вместе с газообразным водородом (H2) в результате реакции реформинга пара, реакции конверсии водой и избирательной окислительной реакции (химические уравнения (1)-(3)) в узле 210а реформинга топлива, и вода (Н2О), получаемая при вырабатывании электроэнергии (первой электроэнергии) в результате электрохимической реакции (химические уравнения (6) и (7)), выпускаются из узла 12 выработки энергии в качестве побочных продуктов. Однако, так как углекислый газ (CO2) редко может оказывать какое-либо влияние на устройство, он выпускается наружу из системы источника питания в виде несобираемого вещества. С другой стороны, вода (Н2О) или т.п. собирается узлом 17 сбора отделяемого продукта, подается на узел 21 хранения собранного продукта в топливном блоке 20К через канал сбора побочного продукта посредством использования капиллярного явления или т.п. и необратимо хранится в узле 21 хранения собранного продукта. Здесь, так как электрохимическая реакция (химические уравнения (2) и (3)) в узле 12 выработки энергии (узле топливного элемента) происходит при температуре примерно 60-80°С, вода (Н2О), образуемая в узле 12 выработки энергии, выпускается, по существу, в парообразном (газообразном) состоянии. Таким образом, узел 17 сбора отделенного продукта сжижает только водную (Н2О) составляющую, например, посредством охлаждения пара, выпускаемого из узла 12 выработки энергии, или посредством применения давления и отделяет ее от других газообразных составляющих, тем самым собирая эту составляющую.In a power supply system provided with a by-product collection means having such a construction when a fuel cell with fuel reforming as shown in FIG. 26 is used for the
Кстати, в этом варианте выполнения описание приведено для случая, когда топливный элемент с реформингом топлива применяется в качестве конструкции узла 12 выработки энергии, и метанол (СН3ОН) применяется в качестве топлива для выработки энергии. Поэтому относительно легко может быть реализовано отделение и сбор конкретной составляющей (а именно воды) в узле 17 сбора отделенного продукта, когда большая часть побочного продукта, получаемого при вырабатывании энергии, является водой (Н2О), и также небольшое количество углекислого газа (CO2) выпускается наружу из системы источника питания. Однако, когда вещество, отличное от метанола, применяется в качестве топлива для выработки энергии, или когда конструкция, отличная от топливного элемента, применяется в качестве узла 12 выработки энергии, в некоторых случаях может образовываться вместе с водой (Н2О) относительно большое количество углекислого газа (СО2), диоксида азота (NOx), диоксида серы (SOx) или т.п.By the way, in this embodiment, the description is given for the case where the fuel cell with fuel reforming is used as the design of the
В этом случае после отделения, например, воды в виде жидкости от любых других конкретных газообразных составляющих (углекислого газа или т.п.), образуемых в больших количествах в узле 17 сбора отделенного продукта посредством вышеописанного способа отделения, они могут храниться вместе или индивидуально в одном или множестве узлов 21 хранения собранного продукта, предусмотренных в топливном блоке 20Е.In this case, after separation, for example, of water in the form of a liquid from any other specific gaseous constituents (carbon dioxide or the like) formed in large quantities in the
Как описано выше, в соответствии с системой источника питания, для которой применяется средство сбора побочного продукта в соответствии с этим вариантом выполнения, так как выпуск или утечка побочного продукта наружу из системы источника питания может быть устранена посредством необратимого хранения в узле 21 хранения собранного продукта, предусмотренного в топливном блоке 20Е, по меньшей мере одной составляющей побочного продукта, образуемого при вырабатывании электроэнергии модулем 10Е выработки энергии, может быть предотвращено нарушение работы или ухудшение свойств устройства под действием побочного продукта (например, воды). Также, в результате сбора топливным блоком 20Е, хранящим в себе побочный продукт, побочный продукт может быть соответствующим образом обработан согласно способу, который не оказывает влияния на природную среду, тем самым предотвращая загрязнение природной среды или глобальное потепление из-за побочного продукта (например, углекислого газа).As described above, in accordance with the power source system for which the by-product collection means is used in accordance with this embodiment, since the release or leakage of the by-product to the outside of the power source system can be eliminated by irreversibly storing the collected product in the
Побочный продукт, собранный посредством вышеописанного способа сбора отделенного продукта, необратимо сохраняется в узле хранения собранного продукта посредством такой операции хранения, как описанная со ссылкой на фиг.48А-48С.The by-product collected by the above-described method of collecting the separated product is irreversibly stored in the storage unit of the collected product by such a storage operation as described with reference to FIGS. 48A-48C.
<Средство стабилизации топлива><Fuel Stabilizer>
Ниже приведено описание средства стабилизации топлива, применяемого для системы источника питания в соответствии с каждым из вышеупомянутых вариантов выполнения, со ссылкой на чертежи.The following is a description of the fuel stabilization means used for the power supply system in accordance with each of the above embodiments, with reference to the drawings.
На фиг.59 представлена блок-схема, изображающая вариант выполнения средства стабилизации топлива, применяемого для системы источника питания в соответствии с настоящим изобретением. Здесь одинаковые позиции обозначают структурные элементы, эквивалентные элементам в каждом из вышеупомянутых вариантов выполнения, тем самым упрощая или опуская их описание.On Fig presents a block diagram depicting an embodiment of a means of stabilization of fuel used for the power supply system in accordance with the present invention. Here, the same reference numbers indicate structural elements equivalent to the elements in each of the aforementioned embodiments, thereby simplifying or omitting their description.
Как показано на фиг.59, в модуле 10L выработки энергии, топливном блоке 20L и интерфейсном узле 30L, имеющими конструкции и функции, аналогичные конструкциям и функциям в каждом из вышеописанных вариантов выполнения, средство стабилизации топлива, применяемое для системы источника питания в соответствии с настоящим изобретением, имеет конструкцию, в которой клапан 25 управления подачей, который определяет состояние загруженного (температуру, давление и др.) топлива FL для выработки энергии, загруженного в топливный блок 20L, и останавливает подачу топлива FL для выработки энергии от топливного блока 20L на модуль 10L выработки энергии (узел 11 источника вспомогательного питания и узел 12 выработки энергии), когда загруженное состояние превышает заранее определенное пороговое значение, и клапан 26 управления давлением, который определяет состояние загруженного (температуру, давление и др.) топлива FL для выработки энергии в топливном блоке 20L и управляет загруженным состоянием до приведения его в заранее определенное стабилизированное состояние, предусмотрены в любом одном: в интерфейсном узле 30L и топливном блоке 20L (в топливном блоке 20L в этом примере).As shown in FIG. 59, in the power generation unit 10L, the
Клапан 25 управления подачей автоматически приводится в действие, когда температура топлива FL для выработки энергии, загруженного в топливный блок 20L, превышает заранее определенное пороговое значение, и отключает подачу топлива FL для выработки энергии на канал подачи топлива. Конкретно, лучше всего можно применить клапан управления, который закрывается, когда давление в топливном блоке 20L увеличивается с повышением температуры топлива FL для выработки энергии.The
Далее, клапан 26 управления давлением автоматически приводится в действие, когда давление в топливном блоке 20L увеличивается сверх заранее определенного порогового значения с повышением температуры топлива FL для выработки энергии, загруженного в топливный блок 20L, и понижает давление в топливном блоке 20L. Конкретно, лучше всего можно применить редукционный клапан (стравливающий клапан), который открывается, когда повышается давление в топливном блоке 20L.Further, the
В результате, например, если система источника питания присоединена к устройству DVC, когда температура или давление в топливном блоке 20L повышается вследствие, например, образования тепла, вызванного вырабатыванием электроэнергии в модуле 10L выработки энергии или приведением в действие нагрузки устройства, автоматически осуществляется операция по прекращению подачи топлива FL для выработки энергии или операция по сбросу давления, тем самым стабилизируя загруженное состояние топлива FL для выработки энергии.As a result, for example, if the power supply system is connected to the DVC device when the temperature or pressure in the
Затем, согласно общему принципу действия вышеописанной системы источника питания (см. фиг.54), в случае выполнения операции пуска системы источника питания, узел 13 управления работой заранее определяет рабочее состояние клапана 25 управления подачей, а именно состояние подачи топлива FL для выработки энергии от топливного блока 20L, определяет, нормально ли подается топливо FL для выработки энергии, и после этого выполняет вышеописанную операцию. Здесь, когда определяется отключение подачи топлива FL для выработки энергии независимо от работы по стабилизации состояния загруженного топлива FL для выработки энергии при помощи вышеописанного средства стабилизации топлива (в частности, клапана 26 управления давлением), узел 13 управления работой выводит на контроллер CNT, включенный в устройство DVC, информацию, касающуюся ошибки загрузки топлива FL для выработки энергии, и информирует пользователя устройства DVC об этой ошибке.Then, according to the general principle of operation of the power supply system described above (see Fig. 54), in the case of performing the start-up operation of the power supply system, the
Кроме того, согласно общему принципу действия вышеописанной системы источника питания (см. фиг.54), в случае продолжения установившейся стадии работы (управления с обратной связью) системы источника питания, узел 13 управления работой последовательно определяется рабочее состояние клапана 25 управления подачей, а именно состояние подачи топлива FL для выработки энергии от топливного блока 20L. Затем, когда определяется отключение подачи топлива FL для выработки энергии или когда принимается внезапное уменьшение количества электроэнергии для приведения в действие нагрузки на устройство DVC в качестве информации о приведении в действие нагрузки независимо от работы по стабилизации средством стабилизации топлива (в частности, клапаном 26 управления давлением), узел 13 управления работой выдает информацию, касающуюся ошибки загрузки топлива FL для выработки энергии, на контроллер CNT, включенный в устройство DVC, и информирует пользователя устройства DVC об этой ошибке.In addition, according to the general principle of operation of the power supply system described above (see Fig. 54), if the steady-state operation stage (feedback control) of the power supply system continues, the
В результате можно создать систему источника питания с высокой надежностью, которая быстро определяет появление ухудшения свойств топлива FL для выработки энергии из-за ошибки условий загрузки (температуры, давления и др.) топлива FL для выработки энергии в топливном блоке 20L, ошибки работы (например, неисправность выходного напряжения) в модуле 10L выработки энергии или утечки топлива FL для выработки энергии из топливного блока 20L для выдачи из системы 301 источника питания и обеспечивает безопасность в отношении топлива FL для выработки энергии, обладающего сгораемостью.As a result, it is possible to create a power supply system with high reliability, which quickly determines the occurrence of deterioration of the properties of the FL fuel for energy production due to an error in the loading conditions (temperature, pressure, etc.) of the FL fuel for energy generation in the
Ниже приведено описание в отношении любого другого средства стабилизации топлива, применяемого для системы подачи энергии в соответствии с каждым из вышеописанных вариантов выполнения, со ссылкой на чертежи.The following is a description with respect to any other fuel stabilization means used for the energy supply system in accordance with each of the above embodiments, with reference to the drawings.
На фиг.60 представлена блок-схема, изображающая вариант выполнения средства стабилизации топлива, применяемого для системы источника питания в соответствии с настоящим изобретением. Кроме того, на фиг.61 представлен вид, изображающий состояние пусковой стадии работы системы источника питания в соответствии с этим вариантом выполнения, и на фиг.62 представлен вид, изображающий состояние стадии останова работы системы источника питания в соответствии с этим вариантом выполнения. Здесь, аналогично вышеупомянутым вариантам выполнения со второго по четвертый, хотя описание приведено для случая, когда заранее определенная информация передается между системой источника питания и устройством, к которому подсоединена система источника питания, также можно применить конструкцию, в которой не осуществляется никакое специальное уведомление между системой источника питания и устройством (конструкция, описываемая в связи с первым вариантом выполнения). Кроме того, одинаковые позиции обозначают элементы структуры, эквивалентные элементам в каждом из вышеупомянутых вариантов выполнения, тем самым упрощая или опуская их описание.On Fig presents a block diagram depicting an embodiment of means for stabilizing the fuel used for the power supply system in accordance with the present invention. In addition, FIG. 61 is a view showing a start-up state of a power supply system in accordance with this embodiment, and FIG. 62 is a view showing a state of a shutdown stage of a power supply system in accordance with this embodiment. Here, similarly to the aforementioned second to fourth embodiments, although the description is given for the case where predetermined information is transmitted between the power supply system and the device to which the power supply system is connected, it is also possible to apply a design in which no special notification is made between the system power source and device (design described in connection with the first embodiment). In addition, the same reference numbers indicate structural elements equivalent to the elements in each of the aforementioned embodiments, thereby simplifying or omitting their description.
Как показано на фиг.60, в модуле 10М выработки энергии, топливном блоке 20L и интерфейсном узле 30L, имеющими структуру и функции, эквивалентные структуре и функциям каждого из вышеописанных вариантов выполнения, средство стабилизации топлива, применяемое для системы источника питания в соответствии с настоящим изобретением, имеет конструкцию, в которой клапан 25 управления подачей, который определяет загруженное состояние (температуру, давление и др.) топлива FL для выработки энергии, загруженного в топливный блок 20L, и останавливает подачу топлива FL для выработки энергии от топливного блока 20L на модуль 10М выработки энергии (узел 11 источника вспомогательного питания и узел 12 выработки энергии), когда загруженное состояние превышает заранее определенное пороговое значение, и клапан 26 управления давлением, который определяет загруженное состояние (температуру, давление и др.) топлива FL для выработки энергии в топливном блоке 20L и управляет загруженным состоянием до приведения его в заранее определенное стабилизированное состояние, предусмотрены в любом одном: интерфейсном узле 30L и топливном блоке 20L (топливном блоке 20L в этом примере).As shown in FIG. 60, in the
Клапан 25 управления подачей автоматически приводится в действие, когда температура топлива FL для выработки энергии, загруженного в топливный блок 20L, превышает заранее определенное пороговое значение, и отключает подачу топлива FL для выработки энергии на канал подачи топлива. Конкретно, выгоднее всего применять обратный клапан, который закрывается, когда давление в топливном блоке 20L повышается с повышением температуры топлива FL для выработки энергии.The
Клапан 26 управления давлением автоматически приводится в действие, когда давление в топливном блоке 20L превышает заранее определенное пороговое значение при повышении температуры топлива FL для выработки энергии, загруженного в топливный блок 20L, и понижает давление в топливном блоке 20L. Конкретно, выгоднее всего применять редукционный клапан (стравливающий клапан), который открывается, когда повышается давление в топливном блоке 20L.The
В результате, например, если система источника питания присоединена к устройству DVC, когда температура или давление в топливном блоке 20L повышается вследствие, например, образования тепла, получаемого при вырабатывании электроэнергии в модуле 10М выработки энергии, или приведения в действие нагрузки устройства, автоматически выполняется работа по останову подачи топлива FL для выработки энергии или работа по сбросу давления, тем самым автономно стабилизируя загруженное состояние топлива FL для выработки энергии.As a result, for example, if the power supply system is connected to the DVC device when the temperature or pressure in the
В системе источника питания, имеющей такую конструкцию, в основном, может быть применено управление работой, эквивалентное управлению в вышеописанном втором варианте выполнения (включая случай, когда управление работой в первом варианте выполнения выполняется, по существу, параллельно). В дополнение к этому может быть применено следующее управление работой, которое является характерным для этого варианта выполнения.In a power supply system having such a structure, operation control equivalent to control in the above-described second embodiment can mainly be applied (including the case where operation control in the first embodiment is performed substantially in parallel). In addition to this, the following job control, which is characteristic of this embodiment, can be applied.
На пусковой стадии работы (см. фиг.27 и 34), описанной в связи с первым или вторым вариантом выполнения, когда узел 13 управления работой определяет изменение напряжения электроэнергии питания при помощи узла 16 контроля напряжения или когда узел 13 управления работой принимает информацию о приведении в действие нагрузки, которая передается от контроллера CNT, включенного в устройство DVC, который запрашивает подачу электроэнергии, узел 13 управления работой обращается к рабочему состоянию клапана 25 управления подачей, а именно состоянию подачи топлива FL для выработки энергии от топливного блока 20L перед операцией по выводу на узел 15 управления пуском сигнала управления работой для пуска узла 12 выработки энергии (шаги S104 или S204), и определяет, является ли нормальным загруженное состояние топлива FL для выработки энергии (или может ли быть подано топливо для выработки энергии на узел 12 выработки энергии).At the starting operation stage (see FIGS. 27 and 34) described in connection with the first or second embodiment, when the
Основываясь на информации о рабочем состоянии клапана 25 управления подачей, когда узел 13 управления работой определяет, что загруженное состояние топлива FL для выработки энергии является нормальным и топливо для выработки энергии может быть подано на узел 12 выработки энергии, он выполняет пусковую стадию работы (шаги S104-S106 или S204-S206), описанную в связи с вышеупомянутым первым или вторым вариантом выполнения, вырабатывает электроэнергию приведения в действие нагрузки узлом 12 выработки энергии и подает заранее определенную электроэнергию питания на устройство DVC.Based on the operating state information of the
Как показано на фиг.61, основываясь на информации о рабочем состоянии клапана 25 управления подачей, когда узел 13 управления работой определяет, что состояние загруженного топлива FL для выработки энергии ненормальное, и отключается подача топлива для выработки энергии на узел 12 выработки энергии (когда определяется ошибка загрузки), он информирует контроллер CNT в устройстве DVC сигналом ошибки пуска, основанным на ошибке загрузки, в качестве информации о работе по выработке энергии через клеммный узел ELx.As shown in FIG. 61, based on the operating state information of the
На стадии установившейся работы (см. фиг.27 и 34), описанной в связи с первым или вторым вариантом выполнения, узел 13 управления работой последовательно контролирует рабочее состояние клапана 25 управления подачей во время управления с обратной связью электроэнергией питания. Затем, как показано на фиг.62, когда узел 13 управления работой определяет ошибку состояния загруженного топлива FL для выработки энергии независимо от работы по сбросу давления (операции стабилизации) клапаном 26 управления давлением для стабилизации загруженного состояния топлива FL для выработки энергии в топливном блоке 20L, он отключает подачу топлива для выработки энергии на узел 12 выработки энергии посредством вывода на узел 14 управления выводом сигнала управления работой для останова вырабатывания электроэнергии в узле 12 выработки энергии и останавливает работу по вырабатыванию энергии узла 12 выработки энергии. Также, узел 13 управления работой останавливает нагрев нагревателем, способствующим эндотермической реакции для получения водорода, и информирует контроллер CNT в устройстве DVC сигналом останова по ошибке, основанным на ошибке загрузки или прекращении работы узла 12 выработки энергии, в качестве информации о работе по выработке энергии через клеммный узел ELx.At the steady-state operation stage (see FIGS. 27 and 34) described in connection with the first or second embodiment, the
В результате можно исключить, например, ухудшения свойств топлива FL для выработки энергии вследствие ошибки условий загрузки (температура, давление и др.) топлива FL для выработки энергии в топливном блоке 20L, ошибки работы (например, неисправность напряжения электроэнергии питания) в модуле 10М выработки энергии или утечки топлива FL для выработки энергии из топливного блока 20L наружу из системы 301 источника питания. Также можно уведомлять пользователя устройства DVC информацией, касающейся ошибки загрузки, и напоминать о принятии соответствующих мер, таких как обновление устройства, использующего окружающую среду, или замена системы источника питания. Поэтому может быть создана высоконадежная система источника питания, которая обеспечивает безопасность обладающего сгораемостью топлива FL для выработки энергии.As a result, it is possible to exclude, for example, deterioration of the properties of the fuel FL for energy generation due to an error in the loading conditions (temperature, pressure, etc.) of the fuel FL for energy generation in the
В отношении средства сбора побочного продукта, средства определения остаточного количества и средства стабилизации топлива, хотя описание приведено для случая, когда они применяются индивидуально для вышеупомянутых вариантов выполнения, настоящее изобретение не ограничивается этим. Само собой разумеется, что они могут быть выбраны соответствующим образом, и может быть осуществлено использование с произвольным их объединением. В соответствии с этим можно дополнительно улучшить, например, влияние на окружающую среду системы источника питания в соответствии с настоящим изобретением, эффективность преобразования энергии, достижение соответствия при использовании, безопасность и др.With respect to the by-product collection means, the residual amount determination means and the fuel stabilization means, although a description has been made for the case when they are used individually for the above-mentioned embodiments, the present invention is not limited to this. It goes without saying that they can be selected accordingly, and use can be made with their arbitrary combination. In accordance with this, it is possible to further improve, for example, the environmental impact of the power supply system in accordance with the present invention, energy conversion efficiency, achievement of compliance in use, safety, etc.
<Внешняя форма><External form>
Ниже описываются внешние формы, применяемые для системы источника питания в соответствии с настоящим изобретением, со ссылкой на чертежи.The following describes the external forms used for the power supply system in accordance with the present invention, with reference to the drawings.
На фиг.63А-63F представлены виды, изображающие конкретные примеры внешней формы, применяемые для системы источника питания в соответствии с настоящим изобретением, и на фиг.64А-64С представлены виды, изображающие внешние формы, применяемые для системы источника питания в соответствии с настоящим изобретением, и отношение соответствия между такими формами и внешними формами гальванического элемента общего назначения.On figa-63F presents views depicting specific examples of the external form used for the power supply system in accordance with the present invention, and on figa-64C presents views depicting external forms used for the power supply system in accordance with the present invention , and the correspondence relation between such forms and external forms of a general-purpose galvanic cell.
В системе источника питания, имеющей вышеописанную конструкцию, как показано на фиг.63А-63F, например, соответственно, поскольку топливный блок 20 соединен с модулем 10 выработки энергии через интерфейсный узел 30 или эти элементы выполнены интегрально, внешняя форма выполнена такой, что она соответствует внешней форме и размерам, эквивалентным какому-нибудь из круглых элементов 41, 42 и 43, которые интенсивно используются в виде гальванических элементов общего назначения, соответствующих Японскому промышленному стандарту или международным стандартам, или элементов, имеющих особую форму (некруглые элементы) 44, 45 и 46 в соответствии с техническими требованиями на эти элементы. Также, внешняя форма выполнена такой, что электроэнергия (первая и вторая электроэнергии), вырабатываемая узлом 11 источника вспомогательного питания или узлом 12 выработки энергии вышеописанного модуля 10 выработки энергии, может выводиться через клеммы положительного (+) и отрицательного (-) электродов каждой из изображенных форм элементов.In a power supply system having the structure described above, as shown in FIGS. 63A-63F, for example, respectively, since the
В этом случае клемма положительного электрода присоединена к верхней части модуля 10 выработки энергии, тогда как клемма отрицательного электрода присоединена к топливному блоку 20, и клемма отрицательного электрода соединена с модулем 10 выработки энергии при помощи непоказанных межсоединений. Кроме того, может быть предусмотрен клеммный узел ELx, который обвит вокруг модуля 10 выработки энергии по его боковой части в виде зоны. Когда система 301 источника питания установлена в устройстве DVC, внутренний контроллер CNT и клеммный узел ELx автоматически и электрически соединяются друг с другом, таким образом позволяя принимать информацию о приведении в действие. Кстати, само собой разумеется, что клеммный узел ELx изолирован от положительного электрода и отрицательного электрода.In this case, the positive electrode terminal is connected to the upper part of the
Конкретно, поскольку топливный блок 20 и модуль 10 выработки энергии соединены, например, друг с другом, узел выработки энергии, для которого применяется топливный элемент (см. фиг.19), имеет конструкцию, в которой топливный электрод 211 узла 210ь топливного элемента электрически соединен с клеммой отрицательного электрода, и воздушный электрод 212 электрически соединен с клеммой положительного электрода. Далее, в конструкции, в которой двигатели внутреннего и внешнего сгорания, например двигатель, работающий на сжигании газа, или роторно-поршневой двигатель, объединены с генератором энергии, использующим электромагнитную индукцию или т.п. (см. фиг.21-23), или в узле выработки энергии, для которого применяется генератор энергии на основе разности температур или МГД-генератор энергии (см. фиг.24 и 25), предусмотрена конструкция, в которой выходная клемма каждого генератора энергии электрически соединена с клеммой положительного электрода и клеммой отрицательного электрода.Specifically, since the
В этом случае, конкретно, круглые элементы 41, 42 и 43 широко применяются в виде серийно выпускаемого марганцевого сухого элемента, щелочного сухого элемента, никель-кадмиевого элемента, литиевого элемента и др. и имеют внешнюю форму, например, цилиндрического типа, для которой приспособлены многие устройства (цилиндрический тип: фиг.63А), кнопочного типа, используемого в наручных часах и др. (фиг.63В), типа монеты, используемого в камерах, электронных записных книжках и др. (фиг.63С) или т.п.In this case, specifically, the
С другой стороны, конкретно, некруглые элементы 44, 45 и 46 имеют внешнюю форму типа особого вида, который индивидуально разрабатывается в соответствии с формой используемого устройства, например компактной камеры или цифровой фотокамеры (фиг.63D), углового типа, соответствующего уменьшенной стороне или толщине портативного акустического устройства или мобильного телефона (фиг.63Е), плоского типа (фиг.63F) или т.п.On the other hand, specifically, the
Кстати, как описано выше, каждая конструкция модуля 10 выработки энергии, установленного на системе источника питания в соответствии с этим вариантом выполнения, может быть реализована в виде микрокристалла порядка миллиметра или порядка микрона или в виде микроустановки в результате применения существующего метода производства посредством микрообработки. Далее, применение топливного элемента, турбины на газообразном топливе или т.п., способных реализовать высокую эффективность использования энергии, в качестве узла 12 выработки энергии модуля 10 выработки энергии может снизить количество топлива для выработки энергии, необходимого для реализации емкости батареи, эквивалентной (или превышающей) емкость существующего гальванического элемента, до относительно небольшой величины.By the way, as described above, each design of the
В системе источника питания, соответствующей этому варианту выполнения, лучше всего может быть реализована форма существующего элемента, показанная на чертежах. Например, как изображено на фиг.64А и 64В, можно создать конструкцию, в которой внешние размеры (например, длина La и диаметр Da), когда топливный блок 20 соединен с модулем 10 выработки энергии или когда они выполнены интегрально, становятся, по существу, эквивалентными внешней форме (например, длине Lp и диаметру Dp) такого гальванического элемента 47 общего назначения, как показанный на фиг.64С.In the power supply system of this embodiment, the shape of the existing element shown in the drawings can best be implemented. For example, as shown in FIGS. 64A and 64B, it is possible to create a structure in which the external dimensions (for example, length La and diameter Da) when the
Кстати, на фиг.64А-64С только концептуально показана зависимость между присоединяемой и отсоединяемой конструкцией системы источника питания в соответствии с настоящим изобретением (взаимное соединение) и внешней формой, и не принимается во внимание конкретная конструкция электродов и др. Соотношение между присоединяемой и отсоединяемой конструкцией модуля 10 выработки энергии и топливного блока 20 и конструкции электродов, когда каждая форма элемента применяется для системы источника питания в соответствии с настоящим изобретением, подробно описываются в связи с нижеописанным вариантом выполнения.By the way, FIGS. 64A-64C only conceptually show the relationship between the attachable and detachable design of the power supply system in accordance with the present invention (interconnection) and the external shape, and the specific design of the electrodes, etc. is not taken into account. The relationship between the attachable and detachable design a
Кроме того, каждая изображенная внешняя форма является только примером гальванического элемента, который серийно выпускается в соответствии со стандартами в Японии или присоединяется к устройству и распространяется, или есть в продаже. Показана только часть примеров конструкции, к которым может быть применено настоящее изобретение. Т.е. могут быть использованы внешние формы, применяемые для системы источника питания в соответствии с настоящим изобретением, кроме вышеуказанных конкретных примеров. Например, такие внешние формы согласовываются с формами гальванических элементов, которые распространяются или находятся в продаже по всему миру, или гальванических элементов, которые будут введены в практическое применение в будущем, и само собой разумеется, что эти внешние формы могут быть разработаны так, чтобы они соответствовали по электрической характеристике.In addition, each external form shown is only an example of a cell that is commercially available in accordance with Japanese standards or is attached to a device and distributed or sold. Only part of the construction examples to which the present invention can be applied is shown. Those. external forms used for the power supply system of the present invention may be used, in addition to the above specific examples. For example, such external forms are consistent with the forms of galvanic cells that are distributed or commercially available around the world, or galvanic cells that will be put into practical use in the future, and it goes without saying that these external forms can be designed so that they corresponded to the electrical characteristics.
Ниже приведено подробное описание со ссылкой на чертежи в отношении зависимости между присоединяемой и отсоединяемой конструкцией модуля 10 выработки энергии и топливного блока 20 и конструкции электродов, когда каждая из вышеупомянутых форм элементов применяется для системы источника питания в соответствии с настоящим изобретением.The following is a detailed description with reference to the drawings with respect to the relationship between the attachable and detachable structure of the
(Первый вариант выполнения присоединяемой и отсоединяемой конструкции)(First embodiment of attachable and detachable structure)
На фиг.65А-65D и фиг.65Е-65Н представлены виды сверху, спереди, сбоку и сзади, изображающие внешние формы топливного блока и узла держателя системы источника питания в соответствии с первым вариантом настоящего изобретения. На фиг.66А и 66В представлены виды, изображающие присоединяемую и отсоединяемую конструкцию модуля выработки энергии и топливного блока в системе источника питания в соответствии с этим вариантом выполнения. Здесь одинаковые позиции обозначают конструкции, эквивалентные конструкциям в каждом из вышеупомянутых вариантов выполнения, тем самым упрощая или опуская их описание.FIGS. 65A-65D and FIGS. 65E-65H are top, front, side, and rear views showing exterior shapes of a fuel unit and a holder unit of a power supply system in accordance with a first embodiment of the present invention. FIGS. 66A and 66B are views showing the attachable and detachable structure of the power generation module and the fuel block in the power supply system in accordance with this embodiment. Here, the same reference numbers indicate structures equivalent to the structures in each of the above embodiments, thereby simplifying or omitting their description.
Как показано на фиг.65А-65D и фиг.65Е-65Н, система источника питания в соответствии с этим вариантом выполнения выполнена так, что содержит: топливный блок 51 (соответствующий топливному блоку 20), в котором топливо для выработки энергии загружено при заранее определенных условиях; и узел 52 держателя, функционирующий как модуль 10 выработки энергии и интерфейсный узел 30, к которому присоединен топливный блок с возможностью отсоединения. В этом случае, когда топливным блоком 51 является прозрачная разлагаемая полимерная оболочка, в которую загружено топливо FL, и она не используется, периферия оболочки закрывается пакетом 53 для защиты от разрушения, например, бактериями.As shown in FIGS. 65A-65D and FIGS. 65E-65H, the power supply system according to this embodiment is configured to include: a fuel unit 51 (corresponding to the fuel unit 20), in which fuel for generating energy is charged at predetermined conditions; and a
Кроме того, при присоединении топливного блока 51, как описано ниже, может быть достаточным снятие пакета 53 с топливного блока 51. Кроме того, так как топливный блок 51 представляет собой прозрачную оболочку и указатель 51с нанесен на ней, можно определить остаточное количество прозрачного топлива.In addition, when attaching the
Узел 52 держателя выполнен так, что, в основном, содержит: узел 52а выработки энергии, в котором размещены модуль 10 выработки энергии и интерфейсный узел 30, имеющие конструкцию, эквивалентную конструкции каждого вышеупомянутого варианта выполнения, и предусмотрена клемма EL (+) положительного электрода; расположенный напротив узел 52b, на котором предусмотрен узел EL (-) отрицательного электрода; и соединительный узел 52с, который электрически соединяет узел 52а выработки энергии с расположенным напротив узлом 52b и электрически соединяет узел 52а выработки энергии с клеммой EL (-) отрицательного электрода. Пересекающая полость SP1, окруженная узлом 52а выработки энергии, расположенным напротив узлом 52b и соединительным узлом 52с, становится позицией размещения, когда подсоединяется топливный блок 51. Узел 52 держателя содержит: выпуклый узел 52d, который обладает упругостью, например, пружины или т.п. вокруг контактного узла расположенного напротив узла 52b и имеет отверстие в центре (см. фиг.66А); и канал 52е сбора побочного продукта для соединения отверстия выпуклого узла 52d с каналом 17а подачи побочного продукта модуля 10 выработки энергии. Так как указатель 52h нанесен на узле 52 держателя вместо указателя 51с топливного блока 51, можно определить остаточное количество прозрачного топлива. В этом случае указатель 52h легко можно визуально наблюдать, когда соединительный узел 52с не является прозрачным.The
В системе источника питания, имеющей такую конструкцию, как показано на фиг.66А, что касается полости SP1, образованной узлом 52а выработки энергии, расположенным напротив узлом 52b и соединительным узлом 52с, проход 51а подачи топлива (одна торцевая часть), на котором предусмотрен клапан 24А подачи топлива топливного блока 51, вводится в соприкосновение с узлом 52 держателя, и эта точка соприкосновения определяется как опорная точка при использовании пальцев FN1 и FN2 для поддержания топливного блока 51, с которого снят пакет 53, и другая торцевая часть 51b топливного блока 51 поворачивается и проталкивается (стрелка Р9 на чертежах). В результате, как показано на фиг.66В, нижняя часть 51b (другая торцевая часть) топливного блока 51 вводится в соприкосновение с расположенным напротив узлом 52b и топливный блок 51 устанавливается в полости SP1. В этом случае трубка 52f подачи топлива, которой может быть канал подачи топлива (фиг.73), надавливает на клапан 24А подачи топлива, положение которого фиксируется пружиной, и, таким образом, отключается функция предотвращения утечки топливного блока 51. Также, топливо FL для выработки энергии, загруженное в топливный блок 51, автоматически переносится и подается на модуль 10 выработки энергии в результате поверхностного натяжения в капиллярной трубке 52g (фиг.73) и трубке 52f подачи топлива. На фиг.66В показана не используемая в данный момент система источника питания, на которую установлены топливный блок 51 и узел 52 держателя. На этом чертеже периферия оболочки закрыта пакетом 54 для защиты от фактора разрушения, такого как бактерии. Когда эта система источника питания используется в качестве источника питания для устройства или т.п., может быть достаточным снятие пакета 54. Кроме того, если узел 11 источника вспомогательного питания расходует топливо из топливного блока 51 и постоянно вырабатывает энергию, как, например, с топливным элементом непосредственного типа или т.п., отверстие 54а для подачи кислорода и выпуска углекислого газа может быть предусмотрено в пакете 54 вблизи модуля 10 выработки энергии. Если узел 11 источника вспомогательного питания не расходует топливо, как в случае с конденсатором или т.п., необязательно должно быть предусмотрено отверстие 54а.In a power supply system having such a structure as shown in FIG. 66A, with respect to the cavity SP1 formed by the
В этом случае, когда топливный блок 51 установлен в полости SP1 и соединен с узлом 52 держателя, система источника питания выполнена так, что имеет внешнюю форму и размеры, по существу, эквивалентные внешней форме и размерам вышеописанного цилиндрического гальванического элемента общего назначения (см. фиг.63А и 64С). Кроме того, в этом случае, поскольку топливный блок 51 нормально установлен в полости SP1, предпочтительно, чтобы другая торцевая часть 51b топливного блока 51 прижималась с соответствующим усилием так, чтобы проход 51а подачи топлива топливного блока 51 хорошо мог войти в соприкосновение с каналом подачи топлива и соединиться с ним на части узла 52а выработки энергии и чтобы другая торцевая часть 51b топливного блока 51 вошла в зацепление с контактным узлом расположенного напротив узла 52b посредством использования соответствующего прижимающего усилия для предотвращения случайного выскакивания топливного блока 51 из узла 52 держателя.In this case, when the
Конкретно, как показано на фиг.66А и 66В, может быть применен зацепляющий механизм между вогнутым узлом, на котором клапан 24В извлечения побочного продукта, образованный на другой торцевой части 51b топливного блока, расположен для сбора воды или т.п. в качестве побочного продукта, и выпуклым узлом 52d, имеющим упругость пружины или т.п., вокруг контактной части расположенного напротив узла 52b. В этом случае клапан 24В извлечения побочного продукта переходит из закрытого состояния в открытое состояние при нажатии выпуклым узлом 52d, и он соединяется с каналом 52е сбора побочного продукта. Побочный продукт, подаваемый от канала 52е сбора побочного продукта, может поэтому собираться в пакете 23 сбора, предусмотренном в топливном блоке 51.Specifically, as shown in FIGS. 66A and 66B, an engagement mechanism between the concave assembly may be applied on which a by-
В результате, как указано при описании общего принципа действия (см. фиг.27 и 34), электроэнергия (вторая электроэнергия) автономно вырабатывается в узле 11 источника вспомогательного питания, и рабочая электроэнергия подается, по меньшей мере, на узел 13 управления работой в модуле 10 выработки энергии. Кроме того, когда система источника питания в соответствии с этим вариантом выполнения подсоединяется к заранее определенному устройству DVC, часть электроэнергии, вырабатываемой узлом 11 источника вспомогательного питания, подается в качестве электроэнергии приведения в действие (электроэнергии контроллера) на контроллер CNT, включенный в устройство DVC, через клемму EL (+) положительного электрода, предусмотренную для узла 52а выработки энергии, и клемму EL (-) отрицательного электрода, предусмотренную для расположенного напротив узла 52b (начальная стадия работы).As a result, as indicated in the description of the general principle of operation (see Figs. 27 and 34), electricity (second electricity) is autonomously generated in the auxiliary
Поэтому можно реализовать полностью совместимую систему источника питания, с которой легко обращаться как с гальваническим элементом общего назначения, которая имеет внешнюю форму и размеры (цилиндрическая форма в этом примере), равные или аналогичные внешней форме и размерам гальванического элемента общего назначения, и может обеспечивать подачу электроэнергии, имеющей такую же или подобную электрическую характеристику. Следовательно, электроэнергия может применяться в качестве рабочей электроэнергии устройством, таким как существующее портативное устройство, аналогично гальваническому элементу общего назначения.Therefore, it is possible to implement a fully compatible power supply system, which is easy to handle as a general purpose galvanic cell, which has an external shape and dimensions (cylindrical shape in this example) equal to or similar to the external shape and dimensions of a general purpose galvanic cell, and can provide power electricity having the same or similar electrical characteristic. Therefore, electric power can be used as working electric power by a device, such as an existing portable device, similar to a general-purpose galvanic cell.
В частности, в системе источника питания в соответствии с этим вариантом выполнения, когда конструкция, снабжения топливным элементом, применяется в качестве модуля выработки энергии, и материал, такой как вышеописанная разлагаемая пластмасса, применяется в виде топливного блока 51, который выполнен подсоединяемым к узлу 52а выработки энергии (модулю 10 выработки энергии) или отсоединяемым от него без ограничения, может быть реализована высокая эффективность использования энергии, в то же самое время устраняя вредное воздействие (нагрузку) на окружающую среду. Можно поэтому наилучшим образом решить проблемы, такие как влияние на состояние окружающей среды, вызванное выбросом в отвал использованного гальванического элемента или захоронением на мусорной свалке, или эффективность использования энергии.In particular, in the power supply system in accordance with this embodiment, when the fuel cell supply structure is used as an energy generation module, and the material, such as the above-described degradable plastic, is used in the form of a
Кроме того, согласно системе источника питания в соответствии с этим вариантом выполнения, так как полость SP1 на части узла 52 держателя, в которой устанавливается топливный блок 51, имеет форму с двумя открытыми узлами, топливный блок 51 легко может быть присоединен к узлу 52 держателя, захватывая пальцами FN1 и FN2 участки противоположных сторон топливного блока 51, и топливный блок 51 выталкивается через один из двух открытых узлов посредством нажатия на топливный блок 51 с другого узла из двух открытых узлов, тем самым легко и безопасно удаляя топливный блок 51.In addition, according to the power supply system in accordance with this embodiment, since the cavity SP1 on the part of the
(Второй вариант выполнения присоединяемой и отсоединяемой конструкции)(Second embodiment of attachable and detachable structure)
На фиг.67А-67С представлены виды спереди, сбоку и сзади, схематически изображающие внешнюю форму топливного блока системы источника питания в соответствии со вторым вариантом выполнения настоящего изобретения. Если топливный блок 61 представляет собой прозрачную разлагаемую полимерную оболочку, в которой загружено топливо FL, и он не используется, периферия оболочки закрыта пакетом 63 для защиты от факторов разрушения, таких как бактерии. Далее, в случае присоединения топливного блока 61, как описано ниже, может быть достаточным снятие пакета 63 с топливного блока 61. Кроме того, так как топливный блок 61 является прозрачной оболочкой и указатель 61b нанесен на ней, то можно определить остаточное количество прозрачного топлива.On figa-67C presents front, side and rear views, schematically depicting the external shape of the fuel block of the power supply system in accordance with the second embodiment of the present invention. If the
На фиг.67D-67G представлены виды спереди, сверху, сзади и сбоку, схематически изображающие внешнюю форму узла 62 держателя системы источника питания в соответствии с настоящим изобретением, и на фиг.68А и 68В представлены виды, изображающие присоединяемую и отсоединяемую конструкцию модуля выработки энергии и топливного блока в системе источника питания в соответствии с этим вариантом выполнения. Так как указатель 62d нанесен на узле 62 держателя, функционирующем в качестве модуля 10 выработки энергии и интерфейсного узла 30, вместо указателя 61b на топливном блоке 61, можно определить остаточное количество прозрачного топлива. В этом случае, если соединительный узел 62с не является прозрачным, можно легко визуально определить указатель 62d. В этом случае описание конструкций, эквивалентных конструкциям в каждом из вышеупомянутых вариантов выполнения, упрощено или опущено. На фиг.68В показана неиспользуемая система источника питания, в которой установлены топливный блок 61 и узел 62 держателя. Периферия системы источника питания закрыта пакетом 64 для защиты от факторов разрушения, таких как бактерии. Когда система источника питания используется в качестве источника питания устройства или т.п., может быть достаточным выполнение отверстия в пакете 64. Кроме того, если узел 11 источника вспомогательного питания расходует топливо в топливном блоке 61 и постоянно вырабатывает электроэнергию, как в случае с топливным элементом непосредственного типа или т.п., отверстие 64а для подачи кислорода и выпуска углекислого газа может быть предусмотрено в пакете 64 вблизи модуля 10 выработки энергии. Если узел 11 источника вспомогательного питания не расходует топливо, как в случае конденсатора или т.п., необязательно должно быть предусмотрено отверстие 64а.FIGS. 67D-67G are front, top, rear, and side views schematically showing the external shape of the power supply
Как показано на фиг.67А-67G, система источника питания в соответствии с этим вариантом выполнения выполнена так, что содержит: топливный блок 61, в котором загружено топливо для выработки энергии при заранее определенных условиях; и узел 62 держателя, выполненный так, что топливный блок 61 может быть присоединен к нему и отсоединен от него без ограничения. В этом случае, так как топливный блок 61 имеет конструкцию и функцию, эквивалентные конструкции и функции каждого из вышеупомянутых вариантов выполнения, то, таким образом, опущено его описание.As shown in FIGS. 67A-67G, the power supply system in accordance with this embodiment is configured to include: a
Узел 62 держателя выполнен так, что, в общих чертах, содержит: узел 62а выработки энергии, в котором размещен модуль 10 выработки энергии и на котором предусмотрена клемма EL (+) положительного электрода; расположенный напротив узел 62b, на котором предусмотрена клемма EL (-) отрицательного электрода; и соединительный узел 62с, который электрически соединяет узел 62а выработки энергии с расположенным напротив узлом 62b и электрически соединяет узел 62а выработки энергии с клеммой EL (-) отрицательного электрода. Здесь вогнутая полость SP2, окруженная расположенным напротив узлом 62b и соединительным узлом 62с, представляет собой место размещения, когда присоединен топливный блок 61.The
В системе источника питания, имеющей такую конструкцию, как показано на фиг.68А, когда топливный блок 61 устанавливается в полость SP2, составленную узлом 62а выработки энергии, расположенным напротив узлом 62b и соединительным узлом 62с (стрелка Р10 на чертеже), в то же самое время обеспечивая контакт прохода 61а подачи топлива топливного блока 61, с которого снят пакет 63, с каналом подачи топлива на части узла 62а выработки энергии, топливный блок 61 размещается в полости SP2, как показано на фиг.68В, и отключается функция предотвращения утечки топливного блока 61. Кроме того, топливо FL для выработки энергии, загруженное в топливный блок 61, подается на модуль 10 выработки энергии, включенный в узел 62а выработки энергии, через канал подачи топлива.In a power supply system having such a structure as shown in FIG. 68A, when the
В этом случае, аналогично вышеописанному первому варианту выполнения, когда топливный блок 61 размещается в полости SP2 и соединяется с узлом 62 держателя, система источника питания выполняется так, что имеет форму и размеры, по существу эквивалентные форме и размерам, например, вышеописанного цилиндрического гальванического элемента общего назначения (см. фиг.63А и 64С). Кроме того, в этом случае, если топливный блок 61 нормально размещен в полости SP2, для того чтобы предотвратить случайное выпадение топливного блока 61 из узла 62 держателя, желательно создать конструкцию, в которой внешняя форма топливного блока 61 входит в зацепление с внутренней формой полости SP2 узла 62 держателя.In this case, similarly to the first embodiment described above, when the
В результате, аналогично вышеупомянутому первому варианту выполнения, можно реализовать полностью совместимую систему источника питания портативного типа, с которой легко можно обращаться как с гальваническим элементом общего назначения и которая имеет внешнюю форму и электрическую характеристику, равные или эквивалентные форме и характеристике гальванического элемента общего назначения. Далее, посредством соответствующего выбора конструкции устройства выработки энергии, применяемого для модуля выработки энергии, или материала, образующего присоединяемый и отсоединяемый топливный блок, можно значительно уменьшить воздействие на окружающую среду и можно решить проблемы, такие как влияние на состояние окружающей среды, вызванное выбросом в отвал или захоронением на мусорной свалке существующих гальванических элементов, или эффективность использования энергии.As a result, similarly to the aforementioned first embodiment, it is possible to implement a fully compatible portable type power supply system, which can be easily handled as a general-purpose cell and which has an external shape and electrical characteristic equal to or equivalent to the shape and characteristic of a general-purpose cell. Further, by appropriately selecting the design of the power generation device used for the power generation module or the material forming the attachable and detachable fuel block, the environmental impact can be significantly reduced and problems such as the environmental impact caused by dumping can be solved. or landfill of existing galvanic cells, or energy efficiency.
(Третий вариант выполнения присоединяемой и отсоединяемой конструкции)(Third Embodiment of an Attachable and Detachable Structure)
На фиг.69А-69С представлены виды спереди, сбоку и сзади, схематически изображающие внешнюю форму топливного блока системы источника питания в соответствии с третьим вариантом выполнения настоящего изобретения, на фиг.69D-69F представлены виды спереди, сбоку и сзади, схематически изображающие внешнюю форму узла держателя системы источника питания в соответствии с настоящим изобретением, и на фиг.70А-70С представлены виды, изображающие присоединяемую и отсоединяемую конструкцию модуля выработки энергии и топливного блока в системе источника питания в соответствии с этим вариантом выполнения. Здесь описание конструкций, эквивалентных конструкциям в каждом из вышеописанных вариантов выполнения, упрощено или опущено.On figa-69C presents front, side and rear views, schematically depicting the external shape of the fuel block of the power supply system in accordance with the third embodiment of the present invention, figs 69D-69F presents front, side and rear views schematically showing the external form of the holder unit of the power supply system in accordance with the present invention, and FIGS. 70A-70C are views showing the attachable and detachable structure of the power generation module and the fuel block in the power supply system Tanya according to this embodiment. Here, a description of structures equivalent to structures in each of the above embodiments is simplified or omitted.
Как показано на фиг.69А-69F, система источника питания в соответствии с этим вариантом выполнения содержит: прозрачный топливный блок 71, в котором загружено топливо для выработки энергии при заранее определенных условиях; и узел 72 держателя, который выполнен так, что в нем может быть размещено множество топливных блоков 71. Если топливным блоком 71 является прозрачная разлагаемая полимерная оболочка, в которой загружено топливо FL, и он не используется, периферия оболочки закрыта пакетом 73 для защиты от факторов разрушения, таких как бактерии. В случае присоединения топливного блока 71, как описано ниже, может быть достаточным выполнение отверстия в пакете 73 из топливного блока 71. Так как топливный блок 71 представляет собой прозрачную оболочку и указатель 71с нанесен на ней, легко можно определить остаточное количество прозрачного топлива. Далее, если узел 11 источника вспомогательного питания расходует топливо в топливном блоке 71 и постоянно вырабатывает энергию, как в случае с топливным элементом непосредственного типа или т.п., отверстие 74а для подачи кислорода и выпуска углекислого газа может быть предусмотрено в пакете 74 вблизи модуля 10 выработки энергии. Если узел 11 источника вспомогательного питания не расходует топлива, как в случае с конденсатором или т.п., необязательно должно быть предусмотрено отверстие 74а.As shown in FIGS. 69A-69F, the power supply system according to this embodiment comprises: a
Узел 72 держателя, функционирующий в качестве модуля 10 выработки энергии и интерфейсного узла 30, выполнен так, что, в основном, содержит: узел 72а выработки энергии, в котором размещен модуль 10 выработки энергии и на котором предусмотрен клеммный узел ELx для передачи/приема информации о приведении в действие нагрузки в дополнение к клемме EL (+) положительного электрода и клемме EL (-) отрицательного электрода на этой же торцевой поверхности; прозрачную оболочку 72b для размещения, предусмотренную так, что образована полость SP3 между ней и узлом 72а выработки энергии; и открывающуюся/закрывающуюся крышку 72с, которая позволяет размещать топливный блок 71 в полости SP3 или удалять из нее и прижимает и фиксирует топливный блок 71, размещенный в полости SP3. Так как указатель 72d нанесен на оболочке 72b для размещения вместо указателя 71с на топливном блоке 71, можно определять остаточное количество прозрачного топлива. Здесь описание конструкций, эквивалентных конструкциям каждого из вышеупомянутых вариантов выполнения, упрощено или опущено.The
В системе источника питания, имеющей такую конструкцию, как показано на фиг.70А, когда открыта открывающаяся/закрывающаяся крышка 72с узла 72 держателя и открыта одна боковая часть поверхности полости SP3, множество (два в этом примере) топливных блоков 71, с которых сняты пакеты 73, вставлены в одном и том же направлении, и открывающаяся/закрывающаяся крышка 72с затем закрывается, как показано на фиг.70В и 70С. В результате топливные блоки 71 размещаются в полости SP3, и открывающаяся/закрывающаяся крышка 72с нажимает на другую торцевую часть 71b топливных блоков 71, тем самым приводя проход 71а подачи топлива топливного блока 71 в соприкосновение с каналом подачи топлива (интерфейсный узел; не показан) на части узла 72а выработки энергии. Следовательно, отключается функция предотвращения утечки топливного блока 71, и топливо FL для выработки энергии, загруженное в топливный блок 71, подается на модуль 10 выработки энергии, включенный в узел 72а выработки энергии, через канал подачи топлива.In a power supply system having such a structure as shown in FIG. 70A, when the opening /
В этом случае система источника питания выполнена так, что имеет внешнюю форму и размеры, по существу, эквивалентные внешней форме и размерам, например, вышеописанного гальванического элемента, имеющего специальную форму, когда топливные блоки 71 размещены в полости SP3 и соединены с узлом 72 держателя. На фиг.70В и 70С показана не используемая в данный момент система источника питания, в которой установлены топливные блоки 71 и узел 72 держателя. Периферия оболочки закрыта пакетом 74 для защиты от факторов разрушения, таких как бактерии. В случае использования системы источника питания в качестве источника питания устройства или т.п. может быть достаточным выполнение отверстия в пакете 74.In this case, the power supply system is configured to have an external shape and dimensions substantially equivalent to the external shape and dimensions, for example, of the above-described galvanic cell having a special shape, when the fuel blocks 71 are placed in the cavity SP3 and connected to the
В результате, аналогично каждому из вышеупомянутых вариантов выполнения, можно реализовать полностью совместимую систему источника питания портативного типа, которая имеет внешнюю форму и электрическую характеристику, равные или эквивалентные внешней форме и электрической характеристике существующего гальванического элемента. Также, посредством соответствующего выбора конструкции устройства выработки энергии, применяемого для модуля выработки энергии, или материала, образующего присоединяемый и отсоединяемый топливный блок, может быть значительно снижено воздействие на окружающую среду, и можно наилучшим образом решить проблемы, такие как состояние окружающей среды, вызванные выбросом в отвал или захоронением на мусорной свалке существующих гальванических элементов, или эффективность использования энергии.As a result, similarly to each of the aforementioned embodiments, it is possible to implement a fully compatible portable type power supply system that has an external shape and electrical characteristic equal or equivalent to the external shape and electrical characteristic of an existing galvanic cell. Also, by appropriately selecting the design of the energy generation device used for the energy generation module or the material forming the attachable and detachable fuel unit, the environmental impact can be significantly reduced, and problems such as environmental conditions caused by emissions can be best solved. dump or landfill of existing galvanic cells, or energy efficiency.
(Четвертый вариант выполнения присоединяемой и отсоединяемой конструкции)(Fourth Embodiment of an Attachable and Detachable Structure)
На фиг.71А-71С представлены виды спереди, сбоку и сзади, схематически изображающие внешнюю форму топливного блока системы источника питания в соответствии с четвертым вариантом выполнения, на фиг.71D-71F представлены виды сверху, сбоку и спереди, схематически изображающие внешнюю форму узла держателя системы источника питания в соответствии с настоящим изобретением, и на фиг.72А-72С представлены схематические виды, изображающие присоединяемую и отсоединяемую конструкцию модуля выработки энергии и топливного блока в системе источника питания в соответствии с этим вариантом выполнения.On figa-71C presents front, side and rear views, schematically depicting the external shape of the fuel block of the power supply system in accordance with the fourth embodiment, Figs. 71D-71F presents top, side and front schematically depicting the external shape of the holder assembly a power supply system in accordance with the present invention, and FIGS. 72A-72C are schematic views showing a plug-in and detachable structure of a power generation module and a fuel block in a power supply system in accordance with this embodiment.
Как показано на фиг.71А-71F, система источника питания в соответствии с этим вариантом выполнения выполнена так, что содержит: топливный блок 81, в котором топливо для выработки энергии загружено при заранее определенных условиях; и узел 82 держателя, выполненный так, что в нем можно размещать множество топливных блоков 81. Здесь, когда топливный блок 81 представляет собой прозрачную разлагаемую полимерную оболочку, в которой загружено топливо FL, и он не используется, периферия оболочки закрыта пакетом 83 для защиты от факторов разрушения, таких как бактерии. Кроме того, в случае присоединения топливного блока 81, как описано ниже, может быть достаточным выполнение отверстия в пакете 83 от топливного блока 81. Далее, так как топливный блок 81 представляет собой прозрачную оболочку и на нем нанесен указатель 81с, можно определять остаточное количество прозрачного топлива. Кроме того, если узел 11 источника вспомогательного питания расходует топливо в топливном блоке 81 и постоянно вырабатывает энергию, как в случае с топливным элементом непосредственного типа или т.п., отверстие 84а для подачи кислорода и выпуска углекислого газа может быть предусмотрено в пакете 84 вблизи модуля 10 выработки энергии. Если узел 11 источника вспомогательного питания не расходует топливо, как в случае с конденсатором или т.п., необязательно должно быть предусмотрено отверстие 84а.As shown in FIGS. 71A-71F, the power supply system according to this embodiment is configured to include: a
Узел 82 держателя, функционирующий в качестве модуля 10 выработки энергии и интерфейсного блока 30, выполнен так, что, в основном, содержит: узел 82а выработки энергии, в котором размещен модуль 10 выработки энергии и для которого предусмотрен клеммный узел ELx для передачи/приема информации о состоянии нагрузки на этой же торцевой поверхности в дополнение к клемме EL (+) положительного электрода и клемме EL (-) отрицательного электрода; расположенный напротив узел 82b, имеющий поверхность, расположенную напротив узла 82а выработки энергии; и узел 82с основания для соединения узла 82а выработки энергии с расположенным напротив узлом 82b. Здесь, вогнутая полость SP4, окруженная узлом 82а выработки энергии, расположенным напротив узлом 82b и узлом 82с основания, представляет собой место размещения, когда присоединен топливный блок 81. Так как указатель 82d нанесен на узел 82 держателя вместо указателя 81с на топливном блоке 81, можно определять остаточное количество прозрачного топлива. В этом случае, если узел 82с основания не является прозрачным, легко можно визуально определить указатель 82d.The
В системе источника питания, имеющей такую конструкцию, как показано на фиг.72А, когда проход 81а подачи топлива (одна торцевая часть) топливного блока 81 вводится в соприкосновение с каналом подачи топлива (интерфейсный узел; не показан) на части узла 82а выработки энергии, так что контактная часть определяется как опорная точка, тогда как другая торцевая часть 81b топливного блока 81 поворачивается и проталкивается в полость SP4, составленную узлом 82а выработки энергии, расположенным напротив узлом 82b и узлом 82с основания (стрелка Р11 на чертеже), как показано на фиг.72В, другая торцевая часть 81b топливного блока 81 вводится в соприкосновение с расположенным напротив узлом 82b и фиксируется, и множество (два в этом примере) топливных блоков 81 размещаются в полости SP4 в одном и том же направлении. В этом случае отключается функция предотвращения утечки топливного блока 81, и топливо FL для выработки энергии, загруженное в топливный блок 81, подается на модуль 10 выработки энергии, включенный в узел 82а выработки энергии, через канал подачи топлива.In a power supply system having such a structure as shown in FIG. 72A, when the
При этом система источника питания выполнена так, что внешняя форма и размеры, по существу, эквивалентны внешней форме и размерам, например, вышеописанного гальванического элемента, имеющего специальную форму, когда топливные блоки 81 размещены в полости SP4 и соединены с узлом 82 держателя. Кроме того, в этом случае, когда топливные блоки 81 нормально размещены в полости SP4, проход 81а подачи топлива топливных блоков 81 наилучшим образом входит в соприкосновение с каналом подачи топлива и соединяются с ним на части узла 82а выработки энергии. Также, для того чтобы предотвратить случайное выскакивание топливных блоков 81 из узла 82 держателя, аналогично вышеупомянутому первому варианту выполнения, контактная часть между другой торцевой частью 81b топливных блоков 81 и расположенным напротив узлом 82b выполнена так, что входит в зацепление под действием соответствующего осевого усилия.In this case, the power supply system is designed so that the external shape and dimensions are essentially equivalent to the external shape and dimensions, for example, of the above-described galvanic cell having a special shape when the fuel blocks 81 are placed in the cavity SP4 and connected to the
В результате можно реализовать систему источника питания, имеющую цели и преимущества, аналогичные целям и преимуществам каждого из вышеупомянутых вариантов выполнения.As a result, it is possible to realize a power supply system having goals and advantages similar to the goals and advantages of each of the above embodiments.
На фиг.72В и 72С изображается не используемая в данный момент система источника питания, в которой установлены топливный блок 81 и узел 82 держателя. Периферия оболочки закрыта пакетом 84 для защиты от факторов разрушения, таких как бактерии. Во время использования системы источника питания в качестве источника питания устройства или т.п. может быть достаточным выполнение отверстия в пакете 84.72B and 72C depict a currently unused power supply system in which a
Кстати, трубка подачи топлива, имеющая назначение, эквивалентное назначению трубки 52f подачи топлива узла 52 держателя, предусмотрена для каждого узла 62, 72 и 82 держателя, и канал сбора побочного продукта, эквивалентный каналу 52е сбора побочного продукта, предусмотрен для каждого из этих узлов держателя.Incidentally, a fuel supply pipe having a function equivalent to that of the
(Конкретный пример конструкции)(Concrete construction example)
Ниже приведено описание в отношении конкретного примера конструкции всей системы источника питания, для которой применяется любой из вышеупомянутых вариантов выполнения (включая каждый пример конструкции), со ссылкой на чертежи.The following is a description with respect to a specific construction example of the entire power supply system for which any of the above embodiments (including each construction example) applies, with reference to the drawings.
На фиг.73 представлен вид, изображающий конкретный пример конструкции всей системы источника питания в соответствии с настоящим изобретением. Далее, на фиг.74 представлен вид, изображающий пример конструкции узла реформинга топлива для этого конкретного примера конструкции, и на фиг.75 представлен вид, изображающий другой пример конструкции узла реформинга топлива, применяемого для этого конкретного примера конструкции. Здесь определяется, что топливный элемент типа непосредственной подачи топлива применяется в качестве узла 11 источника вспомогательного питания, предусмотренного для модуля выработки энергии, и топливный элемент типа реформинга топлива применяется в качестве узла 12 выработки энергии. Кроме того, делается соответствующая ссылка на каждый вышеупомянутый вариант выполнения и каждый пример конструкции, и одинаковые позиции обозначают эквивалентные конструкции, тем самым упрощая их описание.FIG. 73 is a view showing a specific construction example of an entire power supply system in accordance with the present invention. Next, FIG. 74 is a view showing an example construction of a fuel reforming assembly for this particular construction example, and FIG. 75 is a view showing another construction example of a fuel reforming assembly used for this specific construction example. Here, it is determined that the fuel cell of the direct fuel supply type is used as the auxiliary
Как показано на фиг.73, система 301 источника питания в соответствии с этим конкретным примером конструкции имеет модуль 10 выработки энергии и топливный блок 20, выполненный присоединяемым к нему и отсоединяемым от него при помощи интерфейсного узла 30, как показано на фиг.2, и имеет цилиндрическую внешнюю форму в целом, как показано на фиг.63А или фиг.64А-64С. Кроме того, эти конструкции (модуль 10 выработки энергии, в частности) образованы в небольшой полости в результате использования метода производства посредством микрообработки или т.п., и эта система источника питания выполнена так, что имеет внешний размер, эквивалентный внешнему размеру гальванического элемента общего назначения.As shown in FIG. 73, the
Модуль 10 выработки энергии выполнен так, что, в основном, содержит: узел 210b топливного элемента, проходящий вдоль круговой боковой поверхности цилиндрической формы; реактор 210Х реформинга пapa (узел реакции реформинга пара), который имеет канал протекания топлива, глубина и ширина которого соответственно не превышают 500 мкм, и образованный в нем нагреватель для приведения полости в канале протекания к заранее определенной температуре в цилиндрическом модуле 10 выработки энергии; реактор 210Y конверсии водой (узел реакции конверсии водой), имеющий канал протекания топлива, глубина и ширина которого соответственно не превышают 500 мкм, и образованный в нем нагреватель для приведения полости в канале протекания к заранее определенной температуре; реактор 210Z избирательного окисления (узел избирательной окислительной реакции), имеющий канал протекания топлива, глубина и ширина которого соответственно не превышают 500 мкм, и образованный в нем нагреватель для приведения полости в канале протекания к заранее определенной температуре; кристалл 90 управления, который реализуется в виде микрокристалла и размещается в модуле 10 выработки энергии и имеет узел 13 управления работой и узел 15 управления пуском или т.п., установленные на нем; множество воздушных отверстий (прорезей) 14с, которые проходят от цилиндрической боковой поверхности модуля 10 выработки энергии к воздушным электродам 112 и 212 узла 11 источника вспомогательного питания и узла 12 выработки энергии и захватывают наружный воздух; узел 17 сбора отделенного продукта, который сжижает (конденсирует) побочный продукт (например, воду), образуемый на части воздушных электродов 112 и 212, отделяет и собирает его; канал 16а подачи побочного продукта для подачи части собранного побочного продукта на узел 210Х реакции реформинга пара; выпускное отверстие 14d, которое проходит от верхней лицевой поверхности цилиндра до воздушного электрода узла 12 выработки энергии и выпускает наружу из модуля выработки энергии, по меньшей мере, побочный продукт (например, углекислый газ) в качестве несобираемого материала, который образуется на части топливного электрода узла выработки энергии или в узле 210Х реакции реформинга пара и узле 210Z избирательной окислительной реакции; и узел 11 источника вспомогательного питания, несмотря на то, что он не описан. Узел 210Х реакции реформинга пара и узел 210Y реакции конверсии водой используют, по меньшей мере: воду, которая подается через канал 17а подачи побочного продукта и образуется в узле 210b топливного элемента, или воду в топливе FL в топливном блоке 51 в качестве воды, необходимой для реакции. Кроме того, углекислый газ, образуемый каждой реакцией в узле 210Х реакции реформинга пара, узле 210Y реакции конверсии водой и узле 210Z избирательной окислительной реакции, выпускается наружу из модуля 10 выработки энергии через выпускное отверстие 14d.The power generation module 10 is configured to basically comprise: a fuel cell assembly 210b extending along a circular cylindrical lateral surface; steam reforming reactor 210X (steam reforming reaction unit), which has a fuel flow channel, the depth and width of which respectively do not exceed 500 microns, and a heater formed therein to bring the cavity in the flow channel to a predetermined temperature in the cylindrical power generation unit 10; a water conversion reactor 210Y (a water conversion reaction unit) having a fuel flow channel, the depth and width of which respectively do not exceed 500 μm, and a heater formed therein to bring the cavity in the flow channel to a predetermined temperature; a selective oxidation reactor 210Z (selective oxidation reaction unit) having a fuel flow channel, the depth and width of which respectively do not exceed 500 μm, and a heater formed therein to bring the cavity in the flow channel to a predetermined temperature; a control crystal 90, which is implemented as a microcrystal and is located in the power generation unit 10 and has an operation control unit 13 and a start control unit 15 or the like mounted on it; a plurality of air holes (slots) 14 c that extend from the cylindrical side surface of the power generation unit 10 to the air electrodes 112 and 212 of the auxiliary power supply unit 11 and the power generation unit 12 and capture outside air; a collection unit 17 of the separated product that liquefies (condenses) a by-product (eg, water) formed on the parts of the air electrodes 112 and 212 separates and collects it; a by-product feed channel 16a for supplying a portion of the collected by-product to the steam reforming reaction unit 210X; an outlet 14d that extends from the upper face of the cylinder to the air electrode of the power generation unit 12 and discharges at least a by-product (e.g., carbon dioxide) from the power generation module as non-collecting material that forms on the fuel electrode portion of the assembly generating energy in either the steam reforming reaction unit 210X and the selective oxidizing reaction unit 210Z; and the auxiliary power supply unit 11, although not described. The steam reforming
Аналогично конструкции, показанной на фиг.48, топливный блок 20 (51, 61, 71, 81) выполнен так, что, в основном, содержит: полость 22А загрузки топлива, в которую наполняется и загружается топливо FL для выработки энергии, подлежащее подаче на узел 12 выработки энергии или узел 11 источника вспомогательного питания согласно потребностям; полость 22В хранения собранного продукта (узел 21 хранения собранного продукта) для постоянного хранения побочного продукта (воды), собранного узлом 17 сбора отделенного продукта; клапан 24А подачи топлива (средство предотвращения утечки топлива), который находится на границе с модулем 10 выработки энергии и предотвращает утечку топлива FL для выработки энергии; и клапан 24В извлечения побочного продукта (средство предотвращения утечки собранного материала) для предотвращения утечки собранного и хранимого побочного продукта (собранного материала). Здесь топливный блок 20 выполнен из разлагаемой пластмассы, такой как упомянутая выше.Similarly to the construction shown in FIG. 48, the fuel unit 20 (51, 61, 71, 81) is configured so that it basically comprises: a
Когда топливный блок 20, имеющий такую конструкцию, соединен с модулем 10 выработки энергии и интерфейсным узлом 30, трубка 52f подачи топлива нажимает на клапан 24А подачи топлива, положение которого фиксируется пружиной, и отключается функция предотвращения утечки топливного блока 51. Также, топливо FL для выработки энергии, загруженное в топливный блок 51, автоматически переносится на модуль 10 выработки энергии в результате поверхностного натяжения в капиллярной трубке 52g и трубке 52f подачи топлива. Кроме того, когда топливный блок 20 удаляется из модуля 10 выработки энергии и интерфейсного узла 30, клапан 24А подачи топлива снова закрывается под действием упругости пружины, так что может быть предотвращена утечка топлива FL для выработки энергии.When the
Интерфейсный узел 30 выполнен так, что содержит: канал 31 подачи топлива для подачи топлива FL для выработки энергии, загруженного в топливный блок 20, на узел 12 выработки энергии или узел 11 источника вспомогательного питания согласно потребностям; и канал 32 сбора побочного продукта для подачи на топливный блок 20 всего или части побочного продукта (воды), который образуется в узле 12 выработки энергии или узле 11 источника вспомогательного питания в некоторых случаях и собирается узлом 17 сбора отделенного продукта.The
Хотя это не показано, топливный блок 20 или интерфейсный узел 30 могут иметь конструкцию, в которой предусмотрено средство определения остаточного количества для определения остаточного количества топлива FL для выработки энергии, загруженного в топливный блок 20, или средство стабилизации топлива для стабилизации состояния загрузки топлива для выработки энергии, как показано на фиг.49 и 60.Although not shown, the
Узел 210Х реакции реформинга пара, применяемый для системы источника питания в соответствии с этим конкретным примером конструкции, например, как показано на фиг.74, выполнен так, что содержит: узел 202а выпуска топлива; узел 202b выпуска воды; узел 203а испарения топлива; узел 203b испарения воды; смешивающий узел 203с; канал 204 протекания реакции реформинга и узел 205 выпуска газообразного водорода, при этом каждый из этих элементов предусмотрен так, что имеет заранее определенную форму канавки и заранее определенный шаблон плоской поверхности на одной сторонеThe steam reforming
поверхности небольшой подложки 201, например, из кремния, в результате использования метода микрообработки, такого как метод изготовления полупроводников. Узел 210Х реакции реформинга пара также содержит тонкопленочный нагреватель 206, который находится в области, соответствующей области, в которой образован канал 204 протекания реакции реформинга и предусмотрен, например, на другой стороне поверхности небольшой подложки 201.the surface of a
Узел 202а выпуска топлива и узел 202b выпуска воды имеют механизм выпуска текучей среды для выпуска топлива для выработки энергии, которое может быть исходным материалом в реакции реформинга пара, и воды в канал протекания в виде частиц жидкости в соответствии с заранее определенным единичным количеством, например. Поэтому, так как этапы развития реакции реформинга пара, указанные, например, химическим уравнением (3), управляются на основе количества выпуска топлива для выработки энергии или воды в узле 202а выпуска топлива и узле 202b выпуска воды (конкретно, количество тепла от нижеописанного тонкопленочного нагревателя 206 также тесно связано с ними), узел 202а выпуска топлива и узел 202b выпуска воды имеют конструкцию, служащую в качестве части функции регулировки количества подачи топлива в вышеописанном узле 14 управления выводом (узле 14а управления топливом).The
Узел 203а испарения топлива и узел 203b испарения воды представляют собой нагреватели, нагреваемые до условий испарения, таких как точка кипения каждого из топлива для выработки энергии и воды, выполняют процесс испарения, показанный на фиг.20А, и испаряют топливо для выработки энергии или воду, выпускаемые из узла 202а выпуска топлива и узла 202b выпуска воды в виде частиц жидкости, подвергая топливо для выработки энергии или воду обработке нагреванием или обработке снижением давления, тем самым образуя смешанный газ, получаемый из топливного газа и пара в смешивающем узле 203с.The
Тонкопленочный нагреватель 206 направляет смешанный газ, образованный в смешивающем узле 203с, в канал 204 протекания реакции реформинга и вызывает реакцию реформинга пара, показанную на фиг.20А, и выполнение химического уравнения (3), основанного на катализаторе на основе меди-олова (Cu-Zn) (не показан), образованном для прилипания к поверхности внутренней стенки канала 204 протекания реакции реформинга, и заранее определенной тепловой энергии, подаваемой на канал 204 протекания реакции реформинга от тонкопленочного нагревателя 206, предусмотренного согласно области, в которой канал 204 протекания реакции реформинга образован для канала 204 протекания реакции реформинга, тем самым образуя газообразный водород (Н2О) (процесс реакции реформинга пара).The thin-
Узел 205 выпуска газообразного водорода выпускает газообразный водород, который образуется в канале 204 протекания реакции реформинга и содержит угарный газ и т.п., устраняет угарный газ (СО) посредством процесса реакции конверсии водой и процесса избирательной окислительной реакции в узле 210Z избирательной окислительной реакции и после этого подает полученный газ на топливный электрод топливного элемента, составляющего узел 12 выработки энергии. В результате в узле 12 выработки энергии создается последовательность электрохимических реакций, основанных на химических уравнениях (6) и (7), тем самым вырабатывая заранее определенную электроэнергию.The hydrogen
В системе источника питания, имеющей такую конструкцию, например, когда топливный блок 20 соединяется с модулем 10 выработки энергии через интерфейсный узел 30 в соответствии с вышеописанным принципом действия (начальная стадия работы, пусковая стадия работы, стадия установившейся работы и стадия останова работы), отключается функция предотвращения утечки посредством клапана 24А подачи топлива (средство предотвращения утечки топлива), и топливо FL для выработки энергии (например, метанол), загруженное в полость 22А загрузки топлива топливного блока 20, подается на топливный электрод батареи топливных элементов, непосредственно составляющей узел 11 источника вспомогательного питания, при помощи канала 31 подачи топлива, тем самым вырабатывая вторую электроэнергию. Эта электроэнергия подается на узел 13 управления работой, имеющийся на кристалле 90 управления, в качестве рабочей электроэнергии и также подается в качестве электроэнергии приведения в действие на контроллер CNT, включенный в устройство DVC (не показан), к которому электрически подсоединена система 301 источника питания через клемму положительного электрода и клемму отрицательного электрода, которые не изображены.In a power supply system having such a structure, for example, when the
Когда узел 13 управления работой принимает информацию, касающуюся состояния нагрузки LD устройства DVC, от контроллера CNT, узел 13 управления работой выводит сигнал управления работой на узел 15 управления пуском и использует часть электроэнергии, вырабатываемой узлом 11 источника вспомогательного питания, для нагрева тонкопленочного нагревателя 206 узла 210Х реакции реформинга пара. Также, узел 13 управления работой выпускает заранее определенные количества топлива для выработки энергии и воды в канал 204 протекания реакции реформинга узла 210Х реакции реформинга пара. В результате образуются газообразный водород (Н2) и углекислый газ (CO2) в результате реакции реформинга пара и избирательной окислительной реакции, указанные вышеупомянутыми химическими уравнениями (3)-(5), и газообразный водород (Н2) подается на топливный электрод топливного элемента, составляющего узел 12 выработки энергии, тем самым вырабатывая первую электроэнергию. Первая электроэнергия подается на нагрузку LD устройства DVC в виде электроэнергии приведения в действие нагрузки. Далее, углекислый газ (СО2) выпускается наружу из модуля 10 выработки энергии (системы 301 источника питания), например, через выпускное отверстие 14d, предусмотренное на верхней лицевой поверхности модуля 10 выработки энергии.When the
Побочный продукт (газ, такой как пар), образуемый во время работы по вырабатыванию энергии в узле 12 выработки энергии, охлаждается и сжижается в узле 17 сбора отделенного продукта. Следовательно, побочный продукт разделяется на воду и некоторые другие газовые составляющие, и только вода собирается и частично подается на узел 210Х реакции реформинга пара через канал 16а подачи побочного продукта. Кроме того, любая другая вода необратимо сохраняется в полости 22В хранения собранного продукта в топливном блоке 20 через канал 32 сбора побочного продукта.The by-product (gas, such as steam) generated during the energy generation operation in the
В соответствии с системой 301 источника питания, относящейся к этому конкретному примеру конструкции, соответствующая электроэнергия (первая электроэнергия) в соответствии с состоянием приводимой в действие нагрузки (устройства DVC) может автономно выводиться без осуществления пополнения запасов топлива извне системы 301 источника питания, операция по вырабатыванию энергии может осуществляться с высокой эффективностью преобразования энергии, в то же самое время реализуя электрическую характеристику, эквивалентную характеристике гальванического элемента общего назначения, и обеспечивая простое обращение. Кроме того, можно реализовать систему источника питания портативного типа, которая оказывает меньшее влияние на окружающую среду, по меньшей мере, в случае выбрасывания топливного блока 20 в природу или захоронения на мусорной свалке.According to the
В этом конкретном примере конструкции описание приведено для случая, когда часть побочного продукта (воды), образованного или собираемого в узле 12 выработки энергии, узле 210Х реакции реформинга пара или т.п., подается на узел 210Х реакции реформинга пара и повторно используется,In this specific construction example, a description is given for a case where a part of the by-product (water) generated or collected in the
используется вода, загруженная в топливной блок 20 вместе с топливом для выработки энергии (метанолом или т.п.), и реакция реформинга пара выполняется в узле 210Х реакции реформинга пара в системе источника питания, для которой такая конструкция не применяется.water is used that is loaded into the
В случае выполнения работы по вырабатыванию энергии с использованием загруженного топлива для выработки энергии, с которым вода заранее смешивается, следовательно, как показано на фиг.75, в качестве конструкции узла 210Х реакции реформинга пара можно применить конструкцию, в которой образован один канал протекания, состоящий только из узла 202 выпуска топлива, узла 203 испарения топлива, канала 204 протекания реакции реформинга и узла 205 выпуска газообразного водорода на одной стороне поверхности небольшой подложки 201.In the case of the work of generating energy using charged fuel to generate energy with which water is mixed in advance, therefore, as shown in FIG. 75, as a structure of the steam reforming
Как описано выше, система источника питания в соответствии с настоящим изобретением может быть выполнена произвольным объединением элементов в вышеупомянутых примерах конструкции, модулях выработки энергии в соответствующих вариантах выполнения и присоединяемых и отсоединяемых конструкциях в соответствующих вариантах выполнения. В некоторых случаях могут быть предусмотрены параллельно множество или узлов источника вспомогательного питания, или узлов выработки энергии, или множество их типов могут быть предусмотрены параллельно. Так как приведение в действие узла выработки энергии управляется в соответствии с состоянием пуска устройства посредством такой конструкции, может быть уменьшен избыточный расход топлива для выработки энергии, и может быть повышена эффективность использования энергетического ресурса. В частности, настоящее изобретение может быть экстенсивно использовано для портативного устройства, с которым применяется удаляемый элемент общего назначения в качестве источника питания, такого как мобильный телефон, персональный цифровой помощник, персональный компьютер размером с записную книжку, цифровая видеокамера, цифровой фотоаппарат и др., или блока отображения, такого как элемент на жидких кристаллах, электролюминесцентный элемент и др.As described above, the power supply system in accordance with the present invention can be performed by arbitrarily combining the elements in the aforementioned design examples, power generation modules in respective embodiments, and attachable and detachable structures in respective embodiments. In some cases, a plurality of either auxiliary power supply units or power generation units may be provided in parallel, or many types thereof may be provided in parallel. Since the actuation of the power generation unit is controlled in accordance with the start-up state of the device by such a design, the excess fuel consumption for energy generation can be reduced, and the energy resource utilization efficiency can be improved. In particular, the present invention can be extensively used for a portable device with which a removable general purpose element is used as a power source, such as a mobile phone, personal digital assistant, a personal computer the size of a notebook, digital video camera, digital camera, etc., or a display unit, such as an element on liquid crystals, an electroluminescent element, etc.
Claims (49)
Applications Claiming Priority (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000388398 | 2000-12-21 | ||
| JP2000-388398 | 2000-12-21 | ||
| JP2001-009373 | 2001-01-17 | ||
| JP2001009373 | 2001-01-17 | ||
| JP2001-280356 | 2001-09-14 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2002125452A RU2002125452A (en) | 2004-02-27 |
| RU2244988C2 true RU2244988C2 (en) | 2005-01-20 |
Family
ID=34978442
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2002125452/09A RU2244988C2 (en) | 2000-12-21 | 2001-12-19 | Power supply system that has detachable fuel block and power generation unit, electrical device actuated by power supply system, and biodegradable shell of fuel block used in system |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2244988C2 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2608760C2 (en) * | 2011-02-28 | 2017-01-24 | Николас КЕРНЕН | Power unit with safe and reliable device for hydrogen storage |
| RU2735322C1 (en) * | 2019-12-23 | 2020-10-30 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Московский автомобильно-дорожный государственный технический университет (МАДИ)" | Method for stabilizing frequency of output voltage of autonomous power supply source with power plant of internal combustion |
-
2001
- 2001-12-19 RU RU2002125452/09A patent/RU2244988C2/en not_active IP Right Cessation
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2608760C2 (en) * | 2011-02-28 | 2017-01-24 | Николас КЕРНЕН | Power unit with safe and reliable device for hydrogen storage |
| RU2735322C1 (en) * | 2019-12-23 | 2020-10-30 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Московский автомобильно-дорожный государственный технический университет (МАДИ)" | Method for stabilizing frequency of output voltage of autonomous power supply source with power plant of internal combustion |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2002125452A (en) | 2004-02-27 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP1670089B1 (en) | Power supply system consisting of a detachable fuel pack and a power generating unit | |
| EP1354368B1 (en) | Integrated fuel pack, reformer and gas purification device for fuel cell power generation system | |
| JP4487231B2 (en) | Power generation module, power supply system and device | |
| JP3858653B2 (en) | Power system | |
| JP4453206B2 (en) | Power system | |
| JP2002289211A (en) | Fuel filling part, power generation module and power supply system | |
| RU2244988C2 (en) | Power supply system that has detachable fuel block and power generation unit, electrical device actuated by power supply system, and biodegradable shell of fuel block used in system | |
| JP3909662B2 (en) | Power system | |
| JP5082476B2 (en) | Fuel enclosure and power supply system | |
| JP4208220B2 (en) | Power system | |
| CA2590609C (en) | Power supply system, fuel pack constituting the system, and device driven by power generator and power supply system | |
| JP5051049B2 (en) | Power system | |
| TWI222766B (en) | Power supply system and electronical mechanism |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20131220 |