[发明专利]燃料重整装置和燃料电池系统

说明书

相关申请的交叉引用

本申请基于2006年9月27日提交的日本专利申请2006-263423并要求享有其优先权，其全部内容通过引用合并于此。

技术领域

本发明涉及安全性得到极大改善的燃料重整(reforming)装置，以及具有该燃料重整装置的燃料电池系统。

背景技术

近年来，各种电子设备如蜂窝电话、摄像机和个人计算机都随着半导体技术的发展而减小了尺寸，并且与此相关联地也需要进一步小型化。作为满足这些要求的电源，目前已采用简单和方便的一次或二次电池。但是，一次或二次电池功能上涉及运行时间的限制，从而采用这种电池的电子设备在运行时间方面存在限制。

也就是说，相对于一次电池的重量来说实际服务寿命较短，由此需要频繁更换电池，从而这种一次电池不适用于便携式电子设备。另一方面，由于在二次电池中需要用于充电的电源，因此可应用空间有限，而且为了二次电池中的充电需要相当长的时间。具体地说，当事先已经并入了二次电池的电子设备等等中的电池完全放电之后，很难更换该电池。在这种情况下，该电子设备的运行时间受到了限制。如上所述，难以通过扩展传统的一次或二次电池来满足用电池操作各种小项目达很长的时间的要求，因此需要适用于运行更长时间段的电池。

作为用于解决上述问题的措施，近来燃料电池引起人们的注意。燃料电池的优点不仅在于通过只提供燃料和氧化剂来实现发电，而且在于通过只更换燃料来连续地发电。因此，认为如果燃料电池可以减小尺寸，则它是驱动手持电子设备的极为有利的系统。

在一般燃料电池领域，开发了这种通过组合轻碳氢化合物如天然气和石脑油或醇(alcohol)如甲醇的原材料、用于重整这些原材料的具有催化剂的重整器、和燃料电池而获得的燃料电池系统。如上所述的燃料电池系统与使用液体燃料如甲醇的直接型甲醇燃料电池等等相比提供更高的输出电压和更高的效率，从而预计燃料电池系统的尺寸小而性能高。

在具有重整器的燃料电池系统中，采用碳氢化合物、醇和乙醚的材料作为燃料。将该材料加热到200℃到大约400℃的温度，以使得可以与重整器中的水蒸汽反应，由此该材料可以转换为氢和二氧化碳。例如，当采用甲醇作为燃料时，重整器外壳主体内的温度大约是300℃。

由于这种重整器如上所述要加热到高温，因此存在具有隔热容器的重整器，用于将重整器与环境热隔离开来以防止热量散逸到环境中。例如，存在容纳在真空隔热容器中的重整器，该容器的内部保持为真空。

在具有重整器的燃料电池系统用作手持电子设备的电源时，期望能有充分保证安全性的对策。例如，当向真空隔热容器施加任何撞击从而产生诸如真空隔热结构损坏的任何故障时，担心由于热量从重整器传递到环境中导致电子设备过热而引发破损，或对用户的燃烧伤害。为此，要求迅速检测诸如真空隔热容器的损坏的故障并对此采取足够的措施。

在JP-A 2004-178910(KOKAI)(下面称为“参考文件1”)中公开了一种用于检测具有重整器的燃料系统的故障(温度上升)的装置。参考文件1的燃料电池系统具有用作控制部件的CPU(中央处理单元)、温度传感器和RAM(随机存取存储器)，其中燃料电池系统通过该温度传感器检测重整器的温度。结果，当所检测的温度低于设定值时，控制部件判定在真空隔热容器中已经发生诸如真空隔热破损的故障，然后允许控制部件向通知部件告知真空隔热发生破损的可能性。此外，在专利参考文件1的说明书中，描述了当检测到发生故障时，控制部件向泵输出燃料供应控制信号以停止燃料供应，此外还向执行加热服务的加热器输出温度控制信号以停止用于执行加热服务的加热器中的加热操作(电流的供能)。

在JP-A 2003-221206(KOKAI)(下面称为“参考文件2”)中，描述了在用于家用的燃料电池的燃料重整装置中，从重整部件燃烧室排出的废气与水进行热交换以产生水蒸汽，在热交换之后排出废气的蒸发器的出口附近的温度由设置在该出口附近的温度传感器检测，当所检测的温度超过设定值时，控制器输出系统停止命令以停止该系统，还向水泵输出停止信号。