(57)【要約】【課題】燃料電池等の電源システムをポータブル電源に適用する場合に、電気エネルギーの発生時に生成される副生成物によるデバイスや自然環境への影響を極力抑制した電源システムを提供する。【解決手段】本発明に係る電源システムが、発電用燃料が封入された燃料封入部１０と、発電用燃料を用いて電気エネルギーを発生する発電モジュール２０と、電気エネルギーを発生する際に生成される副生成物を分離、回収する分離回収手段２４と、副生成物を吸収保持する吸収保持部材が封入された保持手段１１と、発電用燃料の残量を検知する残量検知手段を備える。従って、燃料封入部交換時等に、副生成物の電源システム外部への漏出を抑制できる。また、使用者が燃料封入部内の発電用燃料の残量を把握でき、燃料封入部の交換時期を正確に認識することができる。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
発電用燃料が封入された所定の容量を有する燃料封入部と、前記発電用燃料を用いて電気エネルギーを発生する発電モジュールと、を備えた電源システムにおいて、
前記電気エネルギーを発生する際に生成される副生成物のうち、少なくとも特定成分を分離、回収する分離回収手段と、
少なくとも前記分離回収手段により回収された前記特定成分を前記燃料封入部内に保持する保持手段と、
前記保持手段内に、前記特定成分を吸収保持可能な吸収保持部材を備える事を特徴とする電源システム。
【請求項２】
請求項１記載の電源システムであって、
前記吸収保持部材が高吸水性ポリマーで構成されていることを特徴とする電源システム。
【請求項３】
請求項１または２記載の電源システムであって、
前記吸収保持部材が生分解性を有することを特徴とする電源システム。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか一つに記載の電源システムであって、
前記燃料封入部内の発電用燃料の残量を検知する残量検知手段を備えることを特徴とする電源システム。
【請求項５】
発電用燃料が封入された所定の容量を有する燃料封入部と、前記燃料封入部から供給される前記発電用燃料を用いて電気エネルギーを発生する発電モジュールと、を備えた電源システムにおいて、
前記電気エネルギーを発生する際に生成される副生成物のうち、少なくとも特定成分を分離、回収する分離回収手段と、
少なくとも前記分離回収手段により回収された前記特定成分を前記燃料封入部内に保持する保持手段と、
前記燃料封入部内の発電用燃料の残量を検知する残量検知手段を備えることを特徴とする電源システム。
【請求項６】
請求項４または５記載の電源システムであって、
前記残量検知手段が、前記燃料封入部から供給される前記発電用燃料の流入量に基づき、前記燃料封入部内の発電用燃料の残量を算出する残量算出手段を備え、
前記発電モジュールに前記残量算出手段と、該残量算出手段が算出した発電用燃料の残量を表示する残量表示手段とが配設されることを特徴とする電源システム。
【請求項７】
請求項４または５記載の電源システムであって、
前記残量検知手段が、前記燃料封入部内の所定位置に配設され、前記特定成分の保持に伴い膨張する前記保持手段により押圧されることで光の反射方向を所定範囲内で変更する反射板と、前記反射板に光を照射する光照射手段と、前記反射板から反射した光の反射方向の変更を検出する光検出手段と、を備えることを特徴とする電源システム。
【請求項８】
請求項７記載の電源システムであって、
前記反射板が、前記保持手段が膨張する方向に沿って複数配設され、各反射板に対応して前記光照射手段及び前記光検出手段が配設されることを特徴とする電源システム。
【請求項９】
請求項４または５記載の電源システムであって、
前記燃料封入部が、該燃料封入部の外部から内部へ光を透過可能な光透過部を備え、
前記残量検知手段が、前記燃料封入部の外部から、前記光透過部を介して前記燃料封入部内に光を照射する光照射手段と、
前記光照射手段が照射した光を検出する光検出手段と、
を備えることを特徴とする電源システム。
【請求項１０】
請求項４または５記載の電源システムであって、
前記残量検知手段が、前記燃料封入部内において前記保持手段の表面から外部に突出して配設されると共に、前記保持手段の前記特定成分の保持による膨張に伴い前記燃料封入部内を移動する複数の導電体と、
前記導電体に対向して配設される複数の電極と、
前記燃料封入部内の前記導電体と前記電極の間に配設され、これら導電体と電極とを電気的に絶縁する絶縁体と、
前記燃料封入部内を移動する前記導電体が、前記絶縁体を挿通し、前記電極に接触することによる該電極の導通状態を検知する導通検知手段と、
を備えることを特徴とする電源システム。
【請求項１１】
請求項４または５記載の電源システムであって、
前記残量検知手段が、前記特定成分と化学的に反応可能な反応剤を内部に保持すると共に、前記保持手段の表面の少なくとも一部を覆うように配設され、該保持手段の前記特定成分の保持による膨張に伴い前記燃料封入部内を移動する反応剤保持手段と、
前記燃料封入部内の所定位置において前記反応剤保持手段に対向して配設される突起と、
前記突起が、前記燃料封入部内を移動する前記反応剤保持手段及び前記保持手段内を挿通することで、前記反応剤と前記特定成分とが化学的に反応し、この化学反応を検知する反応検知手段と、
を備えることを特徴とする電源システム。
【請求項１２】
請求項４または５記載の電源システムであって、
前記燃料封入部が、該燃料封入部の外部から内部を透視可能な透視部を備え、
前記保持手段の少なくとも一部が前記特定成分を前記透視部から透視可能な構造を備えると共に、該保持手段内に前記特定成分を着色する所定量の色素が封入され、
前記残量検知手段が、前記燃料封入部の外部に配設され、前記透視部を介して前記保持手段内の前記特定成分の色濃度を検出する濃度検出手段と、
を備えることを特徴とする電源システム。
【請求項１３】
請求項４または５記載の電源システムであって、
前記残量検知手段が、前記特定成分を保持した状態の前記保持手段の抵抗率を検出する抵抗率検出手段を備えることを特徴とする電源システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電源システムに関し、特に、エネルギーの利用効率が高い可搬型の電源システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、民生用や産業用のあらゆる分野において、様々な化学電池が使用されている。例えば、アルカリ乾電池やマンガン乾電池等の一次電池は、時計やカメラ、玩具、携帯型の音響機器等に多用されており、我が国に限らず、世界的な観点からも最も生産数量が多く、安価かつ入手が容易という特徴を有している。
【０００３】
一方、ニッケル・カドミウム蓄電池やニッケル・水素蓄電池、リチウムイオン電池等の二次電池は、近年普及が著しい携帯電話や携帯情報端末（ＰＤＡ）、デジタルビデオカメラやデジタルスチルカメラ等の携帯機器に多用されており、繰り返し充放電ができることから経済性に優れた特徴を有している。また、二次電池のうち、鉛蓄電池は、車両や船舶の起動用電源、あるいは、産業設備や医療設備における非常用電源等として利用されている。
【０００４】
ところで、近年、環境問題やエネルギー問題への関心の高まりに伴い、上述したような化学電池の使用後の廃棄に関する問題やエネルギー変換効率の問題がクローズアップされている。
とくに、一次電池においては、上述したように、製品価格が安価で入手が容易なうえ、電源として利用する機器も多く、しかも、基本的に一度放電されると電池容量を回復することができない、一回限りの利用（いわゆる、使い捨て）しかできないため、年間の廃棄量が数百万トンに上っている。ここで、化学電池全体では、リサイクルにより回収される比率は、概ね２０％程度に過ぎず、残りの８０％程度が自然界に投棄または埋め立て処理されている、とする統計資料もあり、このような未回収の電池に含まれる水銀やインジウム等の重金属による環境破壊や、自然環境の美観の悪化が懸念されている。
【０００５】
また、エネルギー資源の利用効率の観点から上記化学電池を検証すると、一次電池においては、放電可能エネルギーの概ね３００倍のエネルギーを使用して生産されているため、エネルギー利用効率が１％にも満たない。これに対して、繰り返し充放電が可能で経済性に優れたある二次電池であっても、家庭用電源（コンセント）等から充電を行う場合、発電所における発電効率や送電損失等により、エネルギー利用効率が概ね１２％程度にまで低下してしまうため、必ずしもエネルギー資源の有効利用が図られているとは言えなかった。
【０００６】
そこで、近年、環境への影響が少なく、かつ、３０〜４０％程度の極めて高いエネルギー利用効率を実現することができる、いわゆる、燃料電池が注目され、車両用の駆動電源や家庭用のコジェネレーションシステム等への適用を目的として、あるいは、上述したような化学電池の代替えを目的として、実用化のための研究、開発が盛んに行われている。なお、燃料電池の具体的な構成等については、発明の詳細な説明において詳述する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、今後、燃料電池等のエネルギー利用効率が高い電源システムを小型軽量化して、可搬型又は携帯型のポータブル電源、例えば、上述したような化学電池の代替え（互換品）として適用するためには、様々な問題を解決する必要がある。
【０００８】
具体的には、燃料電池等においては、一般の化学電池と出力電圧の経時的変位の傾向が異なり、その出力電圧から残量を検出することが困難なため、利用者が電池交換時期を判断することができなかった。また、燃料の化学エネルギーを直接電気エネルギーに変換する電気化学反応を利用しているので、該反応に伴って、複生成物が生成され、排出される。このような副生成物は、大半は水（Ｈ２Ｏ）であり、その他に、二酸化炭素（ＣＯ２）、二酸化窒素（ＮＯ２）等も生成されることがある。
【０００９】
ここで、ポータブル電源として燃料電池を適用する場合にあっては、生成された水（又は、水分）を外部に排出したり、あるいは、漏出が生じたりすると、燃料電池が接続、又は、装着された機器本体や周辺機器（以下、「デバイス」と総称する）において、漏電や電気部品の劣化、接触不良等を生じるという問題を有していた。また、二酸化炭素や二酸化窒素等についても、微量ながらも外部に排出することにより、地球温暖化等の環境への悪影響を及ぼすという問題を有していた。
【００１０】
本発明の課題は、上述の問題を考慮し、燃料電池等の電源システムをポータブル電源に適用する場合に、電池寿命が容易に判断でき、電気エネルギーの発生時に生成される副生成物によるデバイスや自然環境への影響を極力抑制した電源システムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記の課題を解決するため、請求項１記載の電源システムは、発電用燃料が封入された所定の容量を有する燃料封入部と、前記発電用燃料を用いて電気エネルギーを発生する発電モジュールと、を備え、さらに前記電気エネルギーを発生する際に生成される副生成物のうち、少なくとも特定成分を分離、回収する分離回収手段と、少なくとも前記分離回収手段により回収された前記特定成分を前記燃料封入部内に保持する保持手段と、前記保持手段内に、前記特定成分を吸収保持可能な吸収保持部材を備える事を特徴とする。
【００１２】
請求項１記載の電源システムによれば、燃料封入部（燃料パック）に充填、封入された液体又は気体からなる発電用燃料（又は、該発電用燃料から供給される特定の燃料成分）を用いて発電を行う発電モジュール（発電器）を備えたポータブル型の電源システムにおいて、発電モジュールにより電気エネルギーを発生する際に生成される副生成物、例えば、二酸化炭素（ＣＯ２）、水（Ｈ２Ｏ）、窒素酸化物（ＮＯｘ）、硫黄酸化物（ＳＯｘ）、酸素（Ｏ２）等のうち、少なくとも１成分が保持手段（回収袋）内の吸収保持部材に吸収・保持される。
【００１３】
これにより、副生成物が燃料封入部内に保持されて、例えば、燃料封入部使用時や燃料封入部交換時等に、電源システム外部への排出又は漏出が抑制されるので、副生成物によるデバイスの動作不良や劣化等を防止することができる。
また、吸収保持部材が副生成物を燃料封入部内で不可逆的に保持するので、副生成物を燃料封入部から外部に取り出し、燃料封入部に発電用燃料を充填する行為（発電用燃料の詰め替え）を防止することができる。
【００１４】
請求項２記載の電源システムは、請求項１記載の電源システムであって、前記吸収保持部材が高吸水性ポリマーで構成されていることを特徴とする。
【００１５】
請求項２記載の電源システムによれば、請求項１と同様の効果を得られると共に、副生成物の保持力が向上することで、副生成物の漏洩をより確実に防止でき、また、発電用燃料の詰め替えをより確実に防止できる。
また、高吸水性ポリマーを用いることで吸水能力が向上する、即ち一定量の副生成物を吸収・保持するために必要となる吸収保持部材の体積が少量で済むため、結果的に、一定容量の燃料封入部内において、発電用燃料が充填される空間（第１の空間）が占める割合を大きくすることができ、発電用燃料の燃料封入部内における体積効率を向上させることができる。
【００１６】
請求項３記載の電源システムは、請求項１または２記載の電源システムであって、前記吸収保持部材が生分解性を有することを特徴とする。
【００１７】
請求項３記載の電源システムによれば、請求項１または２と同様の効果を得られると共に、吸収保持部材として生分解性を有する部材を用い、燃料封入部全体が生分解性を有する部材から構成されるものとすれば、燃料封入部の投棄や埋め立て処理時等において、燃料封入部が水と二酸化炭素等に分解されるので、自然環境への悪影響を防止できる。
【００１８】
請求項４記載の電源システムは、請求項１〜３のいずれか一つに記載の電源システムであって、前記燃料封入部内の発電用燃料の残量を検知する残量検知手段を備えることを特徴とする。
【００１９】
請求項４記載の電源システムによれば、請求項１〜３のいずれか一つと同様の効果を得られると共に、使用者が燃料封入部内の発電用燃料の残量を把握でき、燃料封入部の交換時期を正確に認識することができる。
【００２０】
請求項５記載の電源システムは、発電用燃料が封入された所定の容量を有する燃料封入部と、前記燃料封入部から供給される前記発電用燃料を用いて電気エネルギーを発生する発電モジュールと、を備え、さらに前記電気エネルギーを発生する際に生成される副生成物のうち、少なくとも特定成分を分離、回収する分離回収手段と、少なくとも前記分離回収手段により回収された前記特定成分を前記燃料封入部内に保持する保持手段と、前記燃料封入部内の発電用燃料の残量を検知する残量検知手段を備えることを特徴とする。
【００２１】
請求項５記載の電源システムによれば、使用者が燃料封入部内の発電用燃料の残量を把握でき、燃料封入部の交換時期を正確に認識することができる。
【００２２】
請求項６記載の電源システムは、請求項４または５記載の電源システムであって、前記残量検知手段が、前記燃料封入部から供給される前記発電用燃料の流入量に基づき、前記燃料封入部内の発電用燃料の残量を算出する残量算出手段を備え、前記発電モジュールに前記残量算出手段と、該残量算出手段が算出した発電用燃料の残量を表示する残量表示手段とが配設されることを特徴とする。
【００２３】
請求項６記載の電源システムによれば、請求項４または５と同様の効果を得られると共に、前記発電モジュールに前記残量算出手段と、該残量算出手段が算出した発電用燃料の残量を表示する残量表示手段とを配設することにより、燃料封入部自体に、発電用燃料の残量を検知するための機構を設ける必要がなく、燃料封入部の製造コストを抑えることができる。
【００２４】
請求項７記載の電源システムは、請求項４または５記載の電源システムであって、前記残量検知手段が、前記燃料封入部内の所定位置に配設され、前記特定成分の保持に伴い膨張する前記保持手段により押圧されることで光の反射方向を所定範囲内で変更する反射板と、前記反射板に光を照射する光照射手段と、前記反射板から反射した光の反射方向の変更を検出する光検出手段と、を備えることを特徴とする。
【００２５】
請求項７記載の電源システムによれば、請求項４または５と同様の効果を得られると共に、発電用燃料の残量を燃料封入部毎に表示することができ、燃料封入部毎に発電用燃料の残量を把握できる。
【００２６】
請求項８記載の電源システムは、請求項７記載の電源システムであって、前記反射板が、前記保持手段が膨張する方向に沿って複数配設され、各反射板に対応して前記光照射手段及び前記光検出手段が配設されることを特徴とする。
【００２７】
請求項８記載の電源システムによれば、請求項７と同様の効果を得られると共に、発電用燃料の残量を、複数の段階で表示することができ、発電用燃料の残量をより正確に把握することができる。
【００２８】
請求項９記載の電源システムは、請求項４または５記載の電源システムであって、前記燃料封入部が、該燃料封入部の外部から内部へ光を透過可能な光透過部を備え、前記残量検知手段が、前記燃料封入部の外部から、前記光透過部を介して前記燃料封入部内に光を照射する光照射手段と、前記光照射手段が照射した光を検出する光検出手段と、を備えることを特徴とする。
【００２９】
請求項９記載の電源システムによれば、請求項４または５と同様の効果を得られると共に、燃料封入部内部に発電用燃料の残量を検知するための機構を設ける必要がなく、電源システムの製造が容易となる。
【００３０】
請求項１０記載の電源システムは、請求項４または５記載の電源システムであって、前記残量検知手段が、前記燃料封入部内において前記保持手段の表面から外部に突出して配設されると共に、前記保持手段の前記特定成分の保持による膨張に伴い前記燃料封入部内を移動する複数の導電体と、前記導電体に対向して配設される複数の電極と、前記燃料封入部内の前記導電体と前記電極の間に配設され、これら導電体と電極とを電気的に絶縁する絶縁体と、前記燃料封入部内を移動する前記導電体が、前記絶縁体を挿通し、前記電極に接触することによる該電極の導通状態を検知する導通検知手段と、を備えることを特徴とする。
【００３１】
請求項１０記載の電源システムによれば、請求項４または５と同様の効果を得られると共に、導電体、電極、導通検知手段等の比較的簡易かつ安価な装置を用いて、発電用燃料の残量を容易に把握でき、また、電源システムの製造コストを抑えることができる。
【００３２】
請求項１１記載の電源システムは、請求項４または５記載の電源システムであって、前記残量検知手段が、前記特定成分と化学的に反応可能な反応剤を内部に保持すると共に、前記保持手段の表面の少なくとも一部を覆うように配設され、該保持手段の前記特定成分の保持による膨張に伴い前記燃料封入部内を移動する反応剤保持手段と、前記燃料封入部内の所定位置において前記反応剤保持手段に対向して配設される突起と、前記突起が、前記燃料封入部内を移動する前記反応剤保持手段及び前記保持手段内を挿通することで、前記反応剤と前記特定成分とが化学的に反応し、この化学反応を検知する反応検知手段と、を備えることを特徴とする。
【００３３】
請求項１１記載の電源システムによれば、請求項４または５と同様の効果を得られると共に、反応剤、反応剤保持手段、反応検知手段等の比較的簡易かつ安価な装置を用いて、発電用燃料の残量を容易に把握でき、また、電源システムの製造コストを抑えることができる。
【００３４】
請求項１２記載の電源システムは、請求項４または５記載の電源システムであって、前記燃料封入部が、該燃料封入部の外部から内部を透視可能な透視部を備え、前記保持手段の少なくとも一部が前記特定成分を前記透視部から透視可能な構造を備えると共に、該保持手段内に前記特定成分を着色する所定量の色素が封入され、前記残量検知手段が、前記燃料封入部の外部に配設され、前記透視部を介して前記保持手段内の前記特定成分の色濃度を検出する濃度検出手段と、を備えることを特徴とする。
【００３５】
請求項１２記載の電源システムによれば、請求項４または５と同様の効果を得られると共に、燃料封入部の内部に発電用燃料の残量を検知するための機構を設ける必要がなく、電源システムを容易に製造できる。
また、任意の色濃度に対応した発電用燃料の残量を表示可能な残量表示手段を追加構成とすれば、発電用燃料の残量をリアルタイムで把握できる。
【００３６】
請求項１３記載の電源システムは、請求項４または５記載の電源システムであって、前記残量検知手段が、前記特定成分を保持した状態の前記保持手段の抵抗率を検出する抵抗率検出手段と、を備えることを特徴とする。
【００３７】
請求項１３記載の電源システムによれば、請求項４または５と同様の効果を得られると共に、燃料封入部の内部に発電用燃料の残量を検知するための機構を設ける必要がなく、電源システムを容易に製造できる。
また、任意の抵抗率に対応した発電用燃料の残量を表示可能な残量表示手段を追加構成とすれば、発電用燃料の残量をリアルタイムで把握できる。
【発明の効果】
【００３８】
以上説明したように、本発明によれば、電気エネルギーを発生する際に生成される副生成物が保持手段内の吸収保持部材に吸収・保持されるので、例えば、燃料封入部使用時や燃料封入部交換時等に、電源システム外部への排出又は漏出が抑制され、副生成物によるデバイスの動作不良や劣化等を防止することができる。
また、吸収保持部材が副生成物を燃料封入部内で不可逆的に保持するので、副生成物を燃料封入部から外部に取り出し、燃料封入部に発電用燃料を充填する行為を防止することができる。
また、燃料封入部内の発電用燃料の残量を検知する残量検知手段を備えることにより、使用者が燃料封入部内の発電用燃料の残量を把握でき、燃料封入部の交換時期を正確に認識することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明に係る電源システムの第一の実施の形態を示すブロック図である。
【図２】第一の実施の形態に係る発電モジュールに適用される発電部の構成例を示す概略構成図である。
【図３】第一の実施の形態に係る燃料パックと回収保持部との関係を示す概略図である。
【図４】第一の実施の形態に係る回収袋内に吸収保持部材が封入された状態を示す概略図である。
【図５】第二の実施の形態に係る電源システムを示すブロック図である。
【図６】第二の実施の形態に係る電源システムの出力電圧の経時変化を示す特性図である。
【図７】第三の実施の形態に係る燃料パックと残量検知手段との関係を示す概略図である。
【図８】第三の実施の形態に係る燃料パックと残量検知手段との関係を示す概略図である。
【図９】第四の実施の形態に係る燃料パックと残量検知手段との関係を示す概略図である。
【図１０】第五の実施の形態に係る燃料パックと残量検知手段との関係を示す概略図である。
【図１１】第六の実施の形態に係る燃料パックと残量検知手段との関係を示す概略図である。
【図１２】第七の実施の形態に係る燃料パックと残量検知手段との関係を示す概略図である。
【図１３】第八の実施の形態に係る燃料パックと残量検知手段との関係を示す概略図である。
【図１４】第九の実施の形態に係る燃料パックと残量検知手段との関係を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００４０】
以下、本発明に係る電源システムの実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
〔第１の実施形態〕
図１は、本発明に係る電源システムの第一の実施形態を示すブロック図である。ここで、本実施形態に係る電源システムにおいては、発電モジュールを構成する発電部の例として、燃料改質方式を採用した固体高分子型の燃料電池を有しているものとして説明する。
【００４１】
本実施形態に係る電源システムは、図１に示すように、大別して、発電用燃料が封入された燃料パック１０（燃料封入部）と、該燃料パック１０が着脱可能に結合され、燃料パック１０から供給される発電用燃料に基づいて、電気エネルギーを発生（発電）する発電モジュール２０と、を有して構成され、燃料パック１０には回収保持部１１（保持手段）が設けられ、また、発電モジュール２０には発電部２１（発電手段）、動作制御部２２、出力制御部２３、分離回収部２４（分離回収手段）が設けられている。
【００４２】
以下、各構成について具体的に説明する。
燃料パック１０は、その組成に水素を含有する液体（又は、液化）燃料又は気体燃料が、充填、封入された密閉性の高い一定容積の燃料貯蔵容器であって、上記発電モジュール２０に対して、着脱可能に結合された構成を有している。燃料パック１０に封入された発電用燃料は、燃料パック１０が発電モジュール２０に結合された状態でのみ、出力制御部２３を介して、発電部２１により負荷３４に出力される電気エネルギーを生成するために必要な所定の供給量が取り込まれる。
【００４３】
また、燃料パック１０の内部、又は、その一部に、後述する発電モジュール２０において電気エネルギーを発生する際に生成、排出される副生成物のうち、分離回収部２４により分離、回収された特定の成分又は物質のみを保持するための回収保持部１１が設けられている。具体的には、後述するが、燃料パック１０が発電モジュール２０に結合された状態でのみ、発電モジュール１０の発電部２１における電気化学反応や燃焼反応等により電気エネルギーが発生する際に生成される水（Ｈ２Ｏ）や窒素酸化物（ＮＯｘ）、硫黄酸化物（ＳＯｘ）等の副生成物（特定の成分又は物質）の全て、又は、これらの一部が、回収保持部１１（又は、燃料パック１０）の外部に漏出又は排出しないように、不可逆的に保持するように構成されている。
【００４４】
ここで、水（Ｈ２Ｏ）は常温常圧下で液体であるので、回収保持部１１内及び燃料パック１０の気圧を高めて液化するための手段は特に必要ないが、電気エネルギーを発生する際に生成される恐れの有る窒素酸化物（ＮＯｘ）及び硫黄酸化物（ＳＯｘ）との気化点は、常圧で概ね常温未満であり、これらの副生成物ガスの量が多く、回収保持部１１内で回収した水に溶けきれない分が回収保持部１１の容積を越える恐れがある場合、回収保持部１１内及び分離回収部２４内の気圧を高くすることにより液化して副生成物の体積を縮小して回収保持部１１に収容させる。
【００４５】
したがって、回収保持部１１に適用される構成としては、上記特定の成分又は物質を不可逆的に吸収、吸着固定、定着等することができるように、吸収保持部材としての吸収ポリマーや、あるいは逆支弁等を備えていることが好ましい。なお、燃料パック１０及び回収保持部１１の具体的な構成例及び作用については、後述する。
【００４６】
また、燃料パック１０は、人為的な過熱・焼却処理や薬品・化学処理等を行った場合であっても、有機塩素化合物（ダイオキシン類；ポリ塩化ジベンゾパラジオキシン、ポリ塩化ジベンゾフラン）や塩化水素ガス、重金属等の有害物質、環境汚染物質の発生が少ない、又は、抑制された材料により構成されているものであってもよい。
【００４７】
また、本実施携帯に係る電源システムに用いられる発電用燃料としては、少なくとも、発電用の燃料が封入された上記燃料パック１０が、自然界に投棄又は埋め立て処理されて、大気中や土壌中、水中に漏れ出した場合であっても、自然環境に対して汚染物質とならず、かつ、後述する発電モジュール２０の主発電部２１Ａにおいて、高いエネルギー変換効率で電気エネルギーを生成することができる燃料、具体的には、メタノール、エタノール、ブタノール等のアルコールからなる液体燃料や、ジメチルエーテル、ブタン、天然ガス（ＣＮＧ）等の炭化水素物からなる液化ガス、水素ガス等の気体燃料を良好に適用することができる。
【００４８】
このような構成を有する燃料パック１０及び発電用燃料によれば、本実施形態に係る電源システムにおいて電気エネルギーを発生する際に生成される副生成物が、燃料パック１０内に設けられた回収保持部１１に不可逆的に保持されるので、仮に、自然環境や、電源システムが接続又は装着されるデバイスに対して有害な副生成物（ＮＯｘ、ＳＯｘ、Ｈ２Ｏ等）が生成された場合であっても、該副生成物が電源システムの外部に排出されることがないので、大気汚染、地球温暖化等の環境への影響や、デバイスの漏電や電気部品の劣化、接触不良等の発生を抑制することができる。
【００４９】
また、燃料パック１０を発電モジュール２０に対して、着脱可能に構成することにより、封入された発電用燃料の残量が減少、又は、なくなった場合には、燃料パック１０への発電用燃料の補充や燃料パック１０の再利用（リサイクル）を行うことができるので、燃料パック１０や発電モジュール２０の廃棄量を大幅に削減することができる。ここで、単一の発電モジュール２０に対して、新たな燃料パックを交換して取り付けることができるので、汎用の化学電池と同様に、簡便な使用形態を提供することができる。
また、発電用燃料がなくなった燃料パック１０を回収することにより、回収保持部１１に保持された副生成物を自然環境に負担を与えない方法で適切に処理することができるので、副生成物による自然環境の汚染や地球温暖化等を防止することができる。
【００５０】
図２は、本実施形態に係る発電モジュールに適用される発電部の第１の構成例を示す概略構成図である。
【００５１】
発電モジュール２０は、図１に示すように、燃料パック１０から供給される発電用燃料を用いて、電気化学反応や燃焼反応等により、少なくとも、電源システムに接続された負荷（電池で動作する電子機器）３４の内部に搭載され、負荷３４に駆動電源（電圧／電流）となる電気エネルギーを発生し、出力する発電部２１と、負荷３４の駆動状態（負荷駆動情報）に基づいて、動作制御信号を出力して、発電部２１の動作状態を制御する動作制御部２２と、動作制御部２２からの動作制御信号に基づいて、発電部２１における起動動作や電気エネルギーの発生量（発電量）等の発電状態を制御する出力制御部２３と、発電部２１における電気エネルギーの発生の際に生成される副生成物のうち、特定の成分又は物質を分離して、当該特定の成分又は物質のみを燃料パック１０内に設けられた回収保持部１１に不可逆的に回収、保持させる分離回収部２４と、を有して構成されている。
【００５２】
動作制御部２２は、発電モジュール２０の内部で生成、あるいは、発電モジュール２０の外部から供給される電気エネルギー（動作電源）により動作し、本実施形態に係る電源システムに接続された負荷３４の駆動状態に関する情報（負荷駆動情報）に基づいて、後述する発電部２１の発電状態を制御する。具体的には、発電部２１が駆動していない状態で、負荷３４を起動する指令を検出した場合には、後述する出力制御部２３に対して、発電部２１を起動させるための動作制御信号を出力し、また、発電部２１が駆動している状態で、負荷３４を停止する指令を検出した場合には、出力制御部２３に対して、発電部２１を停止させるための動作制御信号を出力する。
【００５３】
一方、発電部２１が駆動している状態で、負荷３４の駆動状態の変動を検出した場合には、出力制御部２３に対して、発電部２１から負荷３４に供給される電気エネルギーが負荷３４の駆動状態に対応した適切な値となるように、発電部２１における電気エネルギーの発生量（発電量）を調整するための動作制御信号を出力する。
【００５４】
ここで、動作制御部２２において検出される指令等の負荷３４の駆動状態に関する情報（負荷駆動情報）とは、負荷３４となる周辺機器側から、その駆動状態（起動／変動）に応じて出力される特定の情報信号であってもよいし、汎用の化学電池のように正（＋）極と負（−）極のみにより負荷３４と電気的に接続された構成にあっては、例えば、後述する待機状態において、正（＋）極及び負（−）極を介して、負荷３４に対して常時モニタ電圧を供給して、その変動を常時監視することにより、負荷３４の起動状態を検出し、また、後述する定常状態において、正（＋）極及び負（−）極を介して、負荷３４に供給される駆動電源となる電気エネルギー（特に、駆動電圧）の変動を常時監視することにより、負荷３４の変動状態を検出するものであってもよい。
【００５５】
出力制御部２３は、図１に示すように、上記動作制御部２２からの動作制御信号に基づいて、発電部２１への発電用燃料（水素ガス）の供給量を制御する燃料制御部２３ｂと、発電部２１への空気（酸素ガス）の供給量を制御する空気制御部２３ｃと、発電用燃料を改質して、発電用燃料に含有される水素をガス化して供給する原料や生成物が導通する流路幅及び／又は高さが１０μｍ〜１０００μｍのマイクロリアクタからなる改質部２３ｄと、液体燃料からの燃料や水により自発的に発電し、少なくとも負荷３４のオフ時に、燃料制御部２３ｂ、空気制御部２３ｃ、改質部２３ｄに電力を供給する副発電部２３ｅと、を有して構成されている。
【００５６】
副発電部２３ｅは、燃料パック１０に連通する管から毛細管現象により送出された液体燃料が改質器なしに直接供給されることにより発電する直接型燃料電池、或いは燃料パック１０から送出された液体燃料が気化する際に上昇する圧力でタービンを回転し発電するガスタービン型やロータリーエンジン型発電器により構成され、少なくとも負荷３４がオフ時に動作制御部２２が負荷駆動情報をモニタリングするために必要な電力を動作制御部２２に供給するとともに、オフ時の待機電力を負荷３４に供給している。ここで、動作制御部２２は、発電部２１が駆動していない状態で、負荷３４がオフ時からオン時に切り替わるときの負荷駆動情報信号を受け取ると、燃料制御部２３ｂ及び空気制御部２３ｃ（燃料制御部２３ｂのみの場合もある）を起動させる。燃料制御部２３ｂは副発電部２３ｅから供給された電力で駆動し、所定の量の液体燃料や水を改質部２３ｄに送出し、改質部２３ｄ及び空気制御部２３ｃが発電部２１にそれぞれ水素ガス（Ｈ２）及び酸素ガス（Ｏ２）を供給することにより、発電部２１を起動させて、所定の電気エネルギーを発生する動作状態（定常状態）に移行させる。
【００５７】
また、動作制御部２２は、発電部２１が駆動している状態で、負荷３４がオン時からオフ時に切り替わるときの負荷駆動情報信号を受け取ると、燃料制御部２３ｂ（燃料制御部２３ｂ及び空気制御部２３ｃの場合は燃料及び空気の供給を停止）を制御して、発電部２１への燃料や水の供給を停止することにより、改質部２３ｄの水素改質を停止することにより発電部２１における電気エネルギーの発生（発電）を停止させて、待機状態に移行させる。
【００５８】
燃料制御部２３ｂは、動作制御部２２から出力される動作制御信号に基づいて、発電部２１において、所定の電気エネルギーを生成、出力するために必要な量の水素ガス（Ｈ２）となる分の燃料や水等を燃料パック１０から供給して、改質部２３ｄにより水素ガス（Ｈ２）に改質して、後述する発電部２１（図２参照）の燃料極３１に供給する制御を行い、また、空気制御部２３ｃは、発電部２１の空気極３２に供給する酸素ガス（Ｏ２）の量を制御する。これらの制御部２３ｂ、２３ｃによる発電部２１への水素ガス（Ｈ２）及び酸素ガス（Ｏ２）の供給量を調整することにより、発電部（燃料電池本体）２１における電気化学反応の進行状態が制御され、電気エネルギーの発生量（発電量）が制御される。
【００５９】
ここで、空気制御部２３ｃは、発電部２１の空気極３２に供給する酸素ガスの量を電気的にポンプを駆動して供給するように設定されていてもよく、また、発電部２１における単位時間当たりの酸素の最大消費量に相当する空気（大気）を供給できるものであれば、空気制御部２３ｃを大気と発電部が繋がった通気孔とし、発電部２１における電気化学反応に用いられる量の空気が通気孔を介して、常時供給されるように構成とすることで、出力制御部２３が電気化学反応の進行状態を燃料制御部２３ｂのみで制御することができる。
【００６０】
また、改質部２３ｄは、上述したように、燃料パック１０に封入された発電用燃料に含まれる水素成分を抽出してガス化し、発電部２１に供給する。燃料パック１０内の発電用燃料は、メタノール（ＣＨ３ＯＨ）のほかに、メタノールと等モルの水（Ｈ２Ｏ）が存在し、水とメタノールとは、均一に混合された状態で燃料パック１０から出力制御部２３に供給されるか、別途改質部２３ｄに供給されることで改質部２３ｄ内で混合されるように設定されている。これらのメタノール等の水素を含む液体燃料（アルコール類）と水との混合物が、改質部２３ｄ内のヒータにより一旦気化し、さらにヒータの熱及び触媒作用により次の化学反応式（１）に示すように、水蒸気改質反応を引き起こして、水素ガス（Ｈ２）を生成する。なお、この改質反応により生成される水素以外の微量の生成物（主に、ＣＯ２）は、大気中に排出される。
ＣＨ３ＯＨ＋Ｈ２Ｏ→３Ｈ２＋ＣＯ２・・・（１）
【００６１】
また、発電部２１は、図２に示すように、大別して、例えば、白金や白金・ルテニウム等の触媒微粒子が付着した炭素電極からなる燃料極(カソード)３１と、白金等の触媒微粒子が付着した炭素電極からなる空気極(アノード)３２と、燃料極３１と空気極３２の間に介装されたフィルム状のイオン導電膜(交換膜)３３と、を有して構成されている。ここで、燃料極３１には、上述した改質部２３ｄを介して抽出された水素ガス（Ｈ２）が供給され、一方、空気極３２には大気中の酸素ガス（Ｏ２）が供給されることにより、電気化学反応により発電が行なわれ、負荷３４に対して所定の駆動電源（電圧／電流）となる電気エネルギーが供給される。
【００６２】
具体的には、燃料極３１に水素ガス（Ｈ２）が供給されると、次の化学反応式(２)に示すように、上記触媒により電子（ｅ−）が分離した水素イオン(プロトン；Ｈ+)が発生し、イオン導電膜３３を介して空気極３２側に通過するとともに、燃料極３１を構成する炭素電極により電子が取り出されて負荷３４に供給される。
３Ｈ２→６Ｈ＋＋６ｅ−  ・・・（２）
【００６３】
一方、空気極３２に空気が供給されると、次の化学反応式（３）に示すように、上記触媒により負荷３４を経由した電子とイオン導電膜３３を通過した水素イオンと空気中の酸素ガスが反応して水が生成される。
６Ｈ＋＋３／２Ｏ２+６ｅ−→３Ｈ２Ｏ  ・・・（３）
このような一連の電気化学反応（（２）式及び（３）式）は、概ね６０〜８０℃の比較的低温の環境下で進行する。なお、上記化学反応式（１）〜（３）には記載していないが、副生成物として、水の他に燃料中に存在する微量の窒素、硫黄成分から合成される窒素酸化物（ＮＯｘ）と、硫黄酸化物（ＳＯｘ）が生じることがある。
【００６４】
なお、上述したような電気化学反応により負荷３４に供給される駆動電力は、発電部２１の燃料極３１に供給される水素ガス（Ｈ２）の量に依存する。したがって、改質部２３ｄによって発電部２１の燃料極３１に供給される水素ガス（Ｈ２）の量を制御することにより、ひいては燃料制御部２３ｂによって水及びメタノール等の液体燃料の量を制御することにより負荷３４に供給される電気エネルギーを任意に調整することができる。
【００６５】
そして、分離回収部２４は、上述した出力制御部２３及び発電部２１において、電気エネルギーを発生するための一連の化学反応に伴って生成される副生成物のうち、少なくとも一種類又はそれ以上の、特定の成分又は物質を分離して、上記燃料パック１０に設けられた回収保持部１１に送出する。
【００６６】
具体的には、本実施形態に係る電源システムにおいては、出力制御部２３の改質部２３ｄにおける水蒸気改質反応（化学反応式（１））に伴って、水素ガスと共に生成される二酸化炭素（ＣＯ２）、及び、発電部２１における電気化学反応（化学反応式（２）、（３））に伴って、電気エネルギーの発生とともに生成される水（Ｈ２Ｏ）が、改質部２３ｄ及び発電部２１から排出されるが、二酸化炭素（ＣＯ２）は極めて微量であり、デバイスへの影響もほとんどないため、非回収物質として電源システム外に排出され、一方、水（Ｈ２Ｏ）等が分離回収部２４により回収されて回収保持部１１に送出され、不可逆的に保持される。
【００６７】
ここで、発電部２１における電気化学反応（化学反応式（２）、（３））は、概ね６０〜９０℃程度で進行するため、発電部２１において生成される水（Ｈ２Ｏ）は、ほぼ水蒸気（気体）の状態で排出される。そこで、分離回収部２４は、例えば、発電部２１から排出される水蒸気を冷却することにより、あるいは、圧力を加えることにより、水（Ｈ２Ｏ）の成分のみを液化して、他の成分から分離、回収する。
【００６８】
なお、本実施形態においては、発電用燃料としてメタノール（ＣＨ３ＯＨ）を適用した場合を示したので、電気エネルギーの発生に伴う副生成物は、大半が水（Ｈ２Ｏ）であって、微量の二酸化炭素（ＣＯ２）を電源システム外に排出する態様を採用することにより、分離回収部２４における特定の成分又は物質（すなわち、水）の分離、回収を比較的簡易な構成により実現することができるが、発電用燃料として他の物質を適用した場合には、水（Ｈ２Ｏ）とともに比較的大量の二酸化炭素（ＣＯ２）等が生成される場合もある。
【００６９】
このような場合には、分離回収部２４により、例えば、水（Ｈ２Ｏ）と、その他の大量に生成される特定の成分又は物質（二酸化炭素）を分離した後、燃料パック１０に設けた単一又は複数の回収保持部１１に、合一又は個別に保持するように構成してもよい。
【００７０】
このように、本実施形態に係る電源システムによれば、発電モジュール２０により電気エネルギーを発生する際に生成される副生成物、例えば、二酸化炭素（ＣＯ２）、水（Ｈ２Ｏ）等のうち、少なくとも１成分が燃料パック１０内に設けられた回収保持部１１に保持されることにより、副生成物が燃料パック１０内に不可逆的に保持されて、電源システム外部への排出又は漏出が抑制されるので、複製製物（水）によるデバイスの動作不良や劣化等を防止することができるとともに、燃料封入部に保持された副生成物を自然環境に負担を与えない方法で適切に処理することができるので、副生成物（二酸化炭素）による自然環境の汚染や地球温暖化等を防止することができる。また、窒素酸化物（ＮＯｘ）、硫黄酸化物（ＳＯｘ）についても、水（Ｈ２Ｏ）とは別の回収保持部１１に回収するようにしてもよい。
【００７１】
また、本実施形態に係る電源システムにおいては、電源システムに接続される負荷（デバイス）３４の駆動状態（負荷駆動情報）に応じて、所定の駆動電源となる電気エネルギーの供給、停止制御、及び、電気エネルギーの発生量の調整制御を行うことができるので、発電用燃料を効率的に消費することができる。したがって、所定の電気的特性を実現しつつ、エネルギーの利用効率が極めて高い電源システムを提供することができる。
【００７２】
さらに、本実施形態にかかる電源システムにおいては、後述するように、本実施形態に係る電源システム（発電モジュール）を、半導体製造技術を適用して小型軽量化し、汎用の化学電池と同等の形状になるように構成することにより、外形状及び電気的特性（電圧／電流特性）のいずれにおいても汎用の化学電池との高い互換性を実現することができ、既存の電池市場における普及を一層容易なものとすることができる。これにより、環境問題やエネルギー利用効率等の点で課題が多い既存の科学電池に替えて、燃料電池を用いた電源システムを容易に普及させることができるので、環境への影響を抑制しつつ、高いエネルギー利用効率を実現することができる。
【００７３】
次に、本実施形態に係る燃料パックの具体的な構成と、燃料パックと回収保持部との関係について、図面を参照して説明する。
図３は、本実施形態に係る燃料パックと回収保持部との関係を示す概略図である。
【００７４】
図３（ａ）に示すように、本実施形態に係る燃料パック１０は、一定の容積を有し、上述したような分解性を有する高分子材料（プラスチック）により構成されているとともに、例えば、メタノール等の発電用燃料が充填された空間１２Ａ（第１の空間）と、分離回収部２４から送出される水等の副生成物（特定の成分又は物質）が保持される空間１２Ｂ（第２の空間）と、後述するように、空間１２Ｂの容積を相対的に可変し、空間１２Ｂを空間１２Ａから隔絶する回収袋（保持手段）１３と、分離回収部２４から送出される副生成物を空間１２Ｂ、即ち、回収袋内に取り込むための副生成物取込弁１４Ｂとを有して構成されている。そして、発電モジュール２０には、燃料パック１０の空間１２Ａに封入された発電用燃料を燃料制御部２３ｂに供給する燃料供給管１４Ａが設けられ、燃料パック１０に嵌合することにより燃料供給管１４Ａが空間１２Ａ内に挿入され、分離回収部２４が副生成物取込弁１４Ｂと接続される。
【００７５】
ここで、副生成物取込管１４Ｂは、燃料パック１０が発電モジュール２０に結合された状態でのみ、発電用燃料の供給や、副生成物の取り込みが可能となるように、逆止弁が設けられている。これにより、燃料パック１０が発電モジュール２０から取り外された状態においては、空間１２Ａに封入された発電用燃料及び空間１２Ｂに保持された副生成物は、燃料パック１０の外部に漏出することがない（漏出を防止できる）。なお、副生成物取込弁１４Ｂに逆止弁の機能を設ける替わりに、または、逆止弁の機能を設けると共に、後述するように、空間１２Ｂ（回収袋１３）に吸収（吸水）ポリマー等の吸収保持部材を充填した構成を有するものであってもよい。
【００７６】
このような構成を有する燃料パック１０において、空間１２Ａに封入された発電用燃料が燃料供給管１４Ａを介して発電モジュール２０（発電部２１）に供給されることにより、所定の電気エネルギーを発生する動作が実行されるとともに、上記分離回収部２４により電気エネルギーの発生に伴って生成された副生成物のうち、特定の成分又は物質（例えば、水）のみが回収されて、副生成物取込弁１４Ｂを介して空間１２Ｂに取込、保持される。
【００７７】
これにより、空間１２Ａに封入された発電用燃料の容積が減少するとともに、相対的に、空間１２Ｂに保持される特定の成分又は物質の容積が増大する。
このとき、後述するように、空間１２Ｂ（回収袋１３）に吸収保持部材が充填されていれば、回収され、取り込まれた副生成物の実質的な容積に比較して、より大きな容積を有するように空間１２Ｂの容積を制御することができる。
【００７８】
したがって、空間１２Ａと１２Ｂの関係は、発電モジュール２０における電気エネルギーの発生（発電）動作に伴って、単に、相対的に増減するだけでなく、空間１２Ｂに保持された副生成物の量に応じて、図３（ｂ）に示すように、所定の圧力で回収袋１３を押圧することにより、空間１２Ａに封入された発電用燃料に圧力が印加されることになるので、発電モジュール２０への発電用燃料の供給を適切に行うことができ、図３（ｃ）に示すように、空間１２Ｂに保持される副生成物により、空間１２Ａに封入された発電用燃料をほぼ完全になくなるまで供給することができる。
【００７９】
ここで、上記（１）式〜（３）式により、１モルのメタノール（ＣＨ３ＯＨ）及び１モルの水（Ｈ２Ｏ）に対して、３モルの割合で水（Ｈ２Ｏ）が生成されるが、液体の状態で１モルのメタノール（ＣＨ３ＯＨ）は、４０．５６ｃｍ３程度であるのに対して、１モルの水（Ｈ２Ｏ）は、１８．０２ｃｍ３程度であるので、燃料パック１０の空間１２Ａに初期状態で封入されたメタノール（ＣＨ３ＯＨ）をＭｃｍ３とすると、空間１２Ａは水を含めて１．４４４Ｍｃｍ３の容積となる。
【００８０】
そして、全てのメタノール（ＣＨ３ＯＨ）が反応すると、副生成物の水（Ｈ２Ｏ）は１．３３３Ｍｃｍ３となり、初期状態の液体燃料（メタノール（ＣＨ３ＯＨ）と水（Ｈ２Ｏ）との混合物）との体積比が９２．３１％程度になるので、副生成物の容積のほとんどを水が占める場合、副生成物が生成されるにしたがって、燃料パック１０の空間１２Ａ内の発電用燃料の容積と空間１２Ｂ内の複生成物の容積との和は減少するため、予め液体燃料が入らない複生成物用の空間１２Ｂを大きく設ける必要がないので、初期状態で燃料パック１０内に有効に液体燃料を充填することができる。
【００８１】
また、上述のように回収袋１３内には吸収保持部材４０が封入されている（図４を参照）。
吸収保持部材４０は、副生成物（特定の成分又は物質）を回収袋１３内に不可逆的に吸収、吸着固定、定着するための部材である。
吸収保持部材４０としては、副生成物と化学的に安定で、親和性が高く、かつ副生成物を吸収することで膨潤する性質を有する部材を用いる。このような性質を有する部材としては、例えば、多孔質の発泡体（吸水スポンジ）等が挙げられる。
【００８２】
吸収保持部材４０として吸水スポンジを用いる場合、図４（ａ）に示すように、初期状態、つまり回収袋１３内に副生成物が存在しない状態では、吸水スポンジは圧縮されている。そして、空間１２Ａに封入された発電用燃料が燃料制御部２３ｂへ供給されるに従い、分離回収部２４から空間１２Ｂ（回収袋１３）に副生成物が送出される。そして、回収袋１３に封入された吸水スポンジが副生成物を吸収するに従って、図４（ｂ）に示すように、この吸水スポンジは燃料パック１０内において、空間１２Ａ方向に膨張していき、最終的には、図４（ｃ）に示すように、燃料パック１０内のほぼ全域にまで膨張する。
【００８３】
このように、吸収保持部材４０として吸水スポンジを用いることにより、副生成物が燃料パック１０内に保持されるので、例えば、燃料パック１０使用時や燃料パック１０交換時等に、副生成物が副生成物取込弁１４Ｂを介して外部に漏洩することを防止できる。
また、吸水スポンジが副生成物を燃料パック１０内で不可逆的に保持するので、副生成物取込弁１４Ｂを介して副生成物を外部に取り出し、第１の空間１２Ａの容量を拡大し、燃料供給管１４Ａを介して、この第１の空間に発電用燃料を充填する行為（発電用燃料の詰め替え）を防止することができる。
【００８４】
また、副生成物の大部分を水が占める場合には、吸収保持部材４０としていわゆる高吸水（吸収）性ポリマーを用いても良い。
高吸水性ポリマーは、水を瞬時に吸収し、膨張して、水をゲル化させる性質を有しており、また、吸収した水に対して高い保持力を有し、圧力を加えても離水しにくいという性質も有している。
高吸水性ポリマーとしては、例えば、デンプン系のグラフト重合体、カルボキシルメチル化体、セルロース系のグラフト重合体、カルボキシルメチル化体、合成ポリマーとしてのポリアクリル酸系、ポリアクリル酸塩系、ポリビニルアルコール系、ポリアクリルアミド系、ポリオキシエチレン系、イソブチレンマレイン酸塩系等の単体もしくはこれら各々の合成体、又は、デンプン系、セルロース系、合成ポリマー系の各混合体等が挙げられる。
【００８５】
このように、吸収保持部材４０として高吸水性ポリマーを用いることにより、吸収保持部材４０として吸水スポンジを用いた場合と比較して、以下のような効果を奏することができる。
まず、副生成物の保持力が向上することで、副生成物の漏洩をより確実に防止でき、また、発電用燃料の詰め替えをより確実に防止できる。
また、吸水能力が向上する、即ち一定量の副生成物を吸収・保持するために必要となる高吸水性ポリマーの体積が、吸水スポンジの体積と比較して少量で済むため、結果的に、一定容量の燃料パック１０内において、発電用燃料が充填される空間１２Ａ（第１の空間）が占める割合を大きくすることができ、発電用燃料の燃料パック１０内体積効率を向上させることができる。
【００８６】
また、吸収保持部材４０として、土壌や水中の微生物により分解される生分解性を有する部材を用いても良い。
このような特性を有する部材としては、例えば、生分解性を有する原料により多孔質あるいは中空構造を備えるように製造された繊維部材が挙げられる。そして、毛細管現象を利用し、この繊維部材が副生成物を吸収・保持するものとしても良い。
生分解性を有する原料としては、天然高分子、合成高分子、微生物により作られたものが挙げられ、例えば、植物細胞膜の主成分をなす多糖類であるセルロース、デンプン、脂肪族ポリエステル等の周知の原料を使用できる。
【００８７】
このように、吸収保持部材４０として生分解性を有する部材を用いることにより、燃料パック１０全体が生分解性を有し、燃料パック１０の投棄や埋め立て処理時等において、燃料パック１０が水と二酸化炭素等に分解されるので、自然環境への悪影響を防止できる。
【００８８】
なお、上述した構成は、発電モジュール２０に適用される発電部２１の一例を示したに過ぎず、本発明に係る電源システムの構成を何ら限定するものではない。要するに、本発明に適用される発電部２１は、燃料パック１０に封入された液体燃料又は気体燃料が直接又は間接的に供給されることにより、発電部２１内部で電気化学反応や燃焼反応等により電気エネルギーを発生することができるものであれば、他の構成を有するものであってもよく、例えば、ロータリーエンジンやスターリングエンジン、パルス燃焼エンジン等の内燃機関又は外燃機関（エンジン）と電磁誘導や圧電変換による発電器とを組み合わせたもの、熱音響効果による外力発生手段と電磁誘導や圧電変換による発電器とを組み合わせたもの、あるいは、電磁流体力学（ＭＨＤ）発電器等を良好に適用することができる。
【００８９】
次に、上記第一の実施の形態に示した電源システムの構成に、燃料パック１０内の発電用燃料の残量を検知するための残量検知手段を付加した場合の電源システムの構成を第二から第九の実施の形態として図を用いて説明する。なお、以下の実施の形態にかかる電源システムにおいて、上記第一の実施の形態と同様の構成となる部分には図面中同一の符号を付し、それらの説明は省略する。また、以下の各実施の形態の説明においては、電源システムが一つの燃料パック１０に対して一つの残量検知手段を備えるものとしたが、一つの燃料パック１０に対して複数の残量検知手段を備えるものとしても良い。
【００９０】
〔第二の実施の形態〕
負荷３４が、例えば一般的なデジタルビデオ、デジタルスチルカメラのように、汎用の電池により駆動し、汎用の電池の出力電圧の変位より電池残量を算出して残量を表示部で示すものである場合、図５に示すように、第二の実施の形態に係る電源システムは残量検知手段５０を備え、残量検知手段５０は残量に応じた発電用燃料情報となる信号を検知して出力制御部２３に制御信号を出力すると、出力制御部２３は生成する水素量を制御し、結果として発電部２１から出力される出力電圧値を変位するように設定されている。負荷３４は、発電モジュール２０内からの出力電圧の電圧値を検知する出力電圧検知手段５３と、出力電圧検知手段５３により検知された電圧値に応じて所定のテーブルを参照して電池残量を算出する電池残量算出手段５４と、電池残量算出手段５４により判断された電池の残量を負荷３４の利用者に表示する残量表示手段５２と、を備えている。
発電用燃料情報となる信号は、後述する第三の実施の形態以降の各実施の形態での情報でもよい。
【００９１】
次いで、本実施形態に係る電源システムの出力電圧特性について、図面を参照して説明する。
図６は、本実施形態に係る電源システムの出力電圧の経時変化を示す特性図である。ここでは、上述した電源システムの構成（図１）を適宜参照する。また、本実施形態に係る電源システムの有効性を明確にするために、汎用の化学電池及び従来の燃料電池における起電力特性と対比しながら説明する。
【００９２】
図６に示すように、本実施形態に係る電源システムにおける第１の出力電圧特性Ｓａは、一般に汎用された化学電池における放電に伴う出力電圧特性の経時的な変化傾向と略同等の変化傾向を示すように出力電圧が制御される。すなわち、発電モジュール２０の発電部２１における発電状態が、放電に伴う時間の経過（換言すれば、燃料パック１０における液体燃料の残量）に応じて減衰するように、少なくとも改質部２３ｂによる発電部２１の燃料極３１への水素ガスの供給量が減少するように設定される。
【００９３】
具体的には、出力電圧の制御方法は、まず、残量検知手段５０により燃料パック１０に残存する液体燃料の量が検出され、その残量検出信号が継続的又は定期的に燃料制御部２３ｂに入力される。ここで、液体燃料の残量は、放電に伴う時間の経過に応じて減少するので、液体燃料の残量と経過時間とは密接な相関関係を有することになる。
【００９４】
一方、燃料制御部２３ｂは、汎用の化学電池（マンガン電池、アルカリ電池、アルカリボタン電池、リチウムコイン電池、二次電池等）における放電に伴う出力電圧の経時的な変化傾向と同様に、液体燃料の残量と出力電圧との相関関係が一義的に規定された出力電圧特性Ｓａに基づく相関テーブルを備えている。そして、燃料制御部２３ｂは、残量検出信号による液体燃料の残量（すなわち、放電に伴う時間の経過）に基づいて、一義的に出力電圧を決定し、この出力電圧に対応した量の水素ガスを発電部２１に供給するように、液体燃料の供給量を調整する。ここで、液体燃料の残量と出力電圧との相関関係を一義的に規定するとは、図６に示したように、液体燃料の残量に対して出力電圧が１対１で対応する関係を意味し、曲線的な変化傾向を示すものに限らず、一次直線的に変化するものであってもよい。
【００９５】
また、汎用の化学電池の出力は、例えば、単１型〜単５型やコイン型のように容量に応じて出力電圧の経時的変位は異なるので、本発明に係る燃料電池の形状、大きさは、規格に則った汎用の化学電池の形状、大きさに従うとともに、燃料電池の燃料の残存量に応じた出力電圧は、同一型の化学電池の残りの寿命に応じた出力電圧に合わせるように出力制御部２３が設定されている。したがって、例えば、単１型の燃料電池の出力電圧の経時的変化の軌跡は、単一型のマンガン電池等の各種化学電池のいずれかの起電力の減衰する出力電圧の経時的変化の軌跡に合同、或いは、時間軸に沿って拡大又は縮小する。
【００９６】
このような出力電圧特性を有する電源システムによれば、動作電源として既存の携帯機器等に適用した場合、電源システムからの出力電圧が、一般的な化学電池の場合と同等の経時的な変化傾向を示すので、負荷３４となる携帯機器側で既存の構成を用いて、この出力電圧の変化を出力電圧検知手段５３で検出することにより、所定のテーブルを参照して電池残量算出手段５４が電池の残量を判断し、定期的又は継続的に電池残量や機器の駆動可能時間を残量表示手段５２で表示したり、携帯機器等の動作保証電圧範囲を下回る電圧に達した場合に、携帯機器等のデバイスが電池の交換や充電等を促す残量通知を正確に行うことができる。
【００９７】
また、後述するように、本実施形態に係る電源システム（発電モジュール）を、半導体製造技術を適用して小型軽量化し、市販の化学電池と同等の形状を適用することにより、外形形状及び電圧特性において市販の化学電池との完全な互換生を実現することができ、既存の電池市場における普及を一層容易なものとすることができる。これにより、環境問題やエネルギー利用効率等の点で課題が多い既存の化学電池に替えて、燃料電池を用いた電源システムを普及させることができるので、環境への影響を抑制しつつ、高いエネルギー利用効率を実現することができる。
【００９８】
なお、上述したように、液体燃料の残量と経過時間とは密接な相関関係を有するものであるが、その関係は、必ずしも汎用の化学電池における電池残量と放電に伴う経過時間との関係とは一致しなくてもよい。したがって、燃料電池においては、エネルギー変換効率が汎用の化学電池に比較して極めて高い特徴を有しているので、例えば、図６における第２の出力電圧特性Ｓｂに示すように、汎用の化学電池における経時的な電圧変化傾向に対応した第１の出力電圧特性Ｓａよりも長い時間単位で電圧が変化（低下）するものであってもよい。
【００９９】
ここで、第１の出力電圧特性Ｓａにおいては、動作保証電圧範囲の下限を電圧Ｖ０とし、電圧Ｖ０に至るまでの時間をＴ０としたときに、時間Ｔ０の半分の時間、つまり、残りの寿命が半分になるときの時間をＴ０.５とし、そのときの電圧をＶ０.５とする。そして、携帯機器等のデバイスが、電池の出力電圧を電圧Ｖ０に達したと検知すると残量通知Ｉａを行うように予め設定されている。
【０１００】
また、燃料電池の第２の出力電圧特性Ｓｂにおいては、燃料電池の残量がほぼなくなるときの電圧を上記化学電池の電圧Ｖ０と等しくなるようにし、電圧Ｖ０に至るまでの時間をＴ０′としたときに、時間Ｔ０′の半分の時間、つまり、残りの寿命が半分になるときの時間をＴ０.５′とし、そのときの電圧を上記化学電池の電圧Ｖ０.５と等しくなるように設定されている。
【０１０１】
すなわち、本発明の燃料電池の燃料の残量が半分になったときの電圧が、汎用の化学電池の動作保証電圧範囲での起電力の残量が半分になったときの電圧と等しく、本発明の燃料電池の燃料の残量がほぼなくなりかけたときの電圧が、汎用の化学電池の動作保証電圧範囲での起電力の残量がほぼなくなりかけたときの電圧と等しいように、出力制御部２３が燃料の供給量や酸素又は空気の供給量を制御する。
【０１０２】
このように、携帯機器等のデバイスに本発明の燃料電池を用いた場合、放電に伴う経過時間に関わらず、液体燃料の残量に基づいて一義的に決定された出力電圧が、携帯機器等の動作保証電圧範囲を下回る電圧に達した場合に、携帯機器等のデバイスが電池の交換や充電等を促す残量通知Ｉｂが行われることになり、このタイミングは、汎用化学電池を用いたときの残量通知Ｉａのタイミングと一致させる必要はない。
【０１０３】
したがって、本発明の燃料電池の寿命Ｔ０′は一般の化学電池の寿命Ｔ０と一致させる必要はなく、時間軸Ｔに沿って拡大又は縮小した軌跡を描くような時間−出力電圧特性にすればよい。なお、残量検知手段５０は、残量が半分やほぼなくなるときのみに限らず残量が３３％、２５％のとき等のように、より細かく分割された残量を検知してもよく、いずれも化学電池の起電力の残量に応じた出力電圧とほぼ一致するような出力電圧に設定すればよい。
【０１０４】
〔第三の実施の形態〕
図７に示すように、第三の実施の形態に係る電源システムの残量検知手段６０は、光照射手段６１と、反射板６２と、光検出手段６３と、残量表示手段（図示せず）とを備える。なお、残量表示手段については後述する第九の実施の形態で示した残量表示手段５２と同様のものを用いるものとする。
光照射手段６１は、発光ダイオード（ＬＥＤ）などの発光素子を備え、燃料パック１０の外部から後述する反射板６２に光を照射するために配設される。
【０１０５】
反射板６２は、前記光照射手段６１により照射される光を反射するための部材であり、燃料パック１０内の所定位置に回転可能に軸支される。なお、所定位置とは、回収袋１３が所定量の副生成物を保持した際に、膨張した回収袋１３の前面部分に反射板６２の背面側が当接する位置を指す。そして、反射板６２は、膨張する回収袋１３により押圧され、所定位置まで回転することで光の反射方向を所定範囲内で変更する。
光検出手段６３は、上述のように、回収袋１３に押圧され所定位置まで回転した状態の反射板６２からの反射光を受光（検知）するために設けられる。光検出手段６３としては、例えば、周知の光学センサを用いる。
なお、燃料パック１０の一部には、光照射手段６１からの照射光及び反射板６２からの反射光を透過するための光透過部１０ａが形成されている。
【０１０６】
このような構成を備える電源システムにおいては、まず、図７（ａ）に示すように、光照射手段６１から反射板６２に対して光が照射され、この反射板６２からの反射光は、光検知手段により検知されない方向（図７では上方）に反射する。そして、図７（ｂ）に示すように、副生成物の保持に伴い左方向に膨張する回収袋１３により反射板６２が押圧され、半時計回りに所定位置まで回転する。この反射板６２の回転により、反射光の進行方向が変わり、所定位置に配設された光検出手段６３に検出される。そして、光検出手段６３が反射光を検出した時点で、予め設定されている発電用燃料の残量が残量表示手段に表示される。
【０１０７】
本実施の形態で示した電源システムによれば、前記第一の実施の形態で示した電源システムと同様の効果を得られると共に、発電用燃料の残量を燃料パック１０毎に表示することができ、燃料パック１０毎に発電用燃料の残量を把握できる。
なお、図８（ａ）〜（ｃ）に示すように、残量検知手段６０を回収袋１３が膨張する方向（左方向）に沿って複数（例えば３つ）配設してもよい。即ち、前記反射板６２を、回収袋１３が膨張する方向（左方向）に沿って複数配設し、各反射板６２に対応して前記光照射手段６１及び前記光検出手段６３を配設するものとしてもよい。この場合は、発電用燃料の残量を複数の段階で表示することができ、発電用燃料の残量をより正確に把握することができる。
【０１０８】
また、本実施の形態においては、反射板６２が回収袋１３に押圧される前の状態では、反射板６２からの反射光が、光検出手段６３によって検出されない方向に反射しているものとしたが、これに限らず、反射板６２が回収袋１３に押圧される前の状態において、反射光が光検出手段６３によって検知される方向に反射しており、その後、反射板６２が回収袋１３に押圧されることによって、反射光の進行方向が光検出手段６３により検知されない方向に変更されるものとしてもよい。
【０１０９】
〔第四の実施の形態〕
図９に示すように、第四の実施の形態に係る電源システムの残量検知手段７０は、光照射手段７１と、光検出手段７２と、残量表示手段とを備える。なお、残量表示手段については前記第九の実施の形態で示した残量表示手段５２と同様のものを用いるものとする。
燃料パック１０は、後述する光照射手段７１により照射される光を透過させるための光透過部１０ｂを備える。
光照射手段７１は、発光ダイオード（ＬＥＤ）などの発光素子を備え、所定位置において燃料パック１０の外部から前記光透過部１０ｂを介して燃料パック１０内に光を照射するために設けられる。
光検出手段７２は、前記光照射手段７１が照射し、燃料パック１０内を通過した光を、燃料パック１０の外部において検出するために設けられる。光検出手段７２としては、例えば周知の光学センサを用いる。
【０１１０】
このような構成を備える電源システムにおいては、光照射手段７１より光検出手段７２に対して常時光が照射されている。そして、副生成物の保持に伴い、左方向に膨張する回収袋１３が光を遮断し、光検出手段７２が光を検出できなくなった時点で、予め設定されている発電用燃料の残量が残量表示手段に表示される。
【０１１１】
本実施の形態で示した電源システムによれば、前記第一の実施の形態で示した電源システムと同様の効果を得られると共に、燃料パック１０内部に、例えば前記第三の実施の形態で示した反射板６２のような発電用燃料の残量を検知するための機構を設ける必要がなく、電源システムの製造が容易となる。
【０１１２】
〔第五の実施の形態〕
図１０に示すように、第五の実施の形態に係る電源システムの残量検知手段８０は、導電体８１と、電極８２と、絶縁体８３と、導通検知手段８４と、残量表示手段とを備える。なお、残量表示手段については前記第九の実施の形態で示した残量表示手段５２と同様のものを用いるものとする。
導電体８１は、燃料パック１０内において前記回収袋１３の表面から外部に突出して配設され、燃料パック１０の副生成物の保持による膨張に伴い、燃料パック１０内を左方向に移動する。
電極８２は、燃料パック１０の左端側に、前記導電体８１に対向して複数配設される。
絶縁体８３は、燃料パック１０内において、前記導電体８１と電極８２の間に配設され、これら導電体８１と電極８２とを電気的に絶縁するために配設される。
導通検知手段８４は、前記導電体８１が電極８２に接触することによる該電極８２の導通を検知するために設けられる。
【０１１３】
このような構成を備える電源システムにおいては、図１０（ａ）に示すように、回収袋１３内に副生成物が存在しない状態から、図１０（ｂ）に示すように、副生成物の保持によって回収袋１３が膨張し、図１０（ｃ）に示すように、燃料パック１０内を左方向に移動する導電体８１が、前記絶縁体８３を挿通し、前記電極８２に接触することによって電極８２が導通状態となる。そして、この導通状態を導通検知手段８４が検知し、この時点で、予め設定されている発電用燃料の残量が残量表示手段に表示される。
【０１１４】
本実施の形態で示した電源システムによれば、前記第一の実施の形態で示した電源システムと同様の効果を得られると共に、例えば前記第三及び第四の実施の形態で示した光照射手段６１、７１及び光検出手段６３、７２のような比較的複雑かつ高額な装置を設置する必要がなく、導電体８１、電極８２、導通検知手段８４等の比較的簡易かつ安価な装置を用いて、発電用燃料の残量を容易に把握でき、また、電源システムの製造コストを抑えることができる。
【０１１５】
〔第六の実施の形態〕
図１１に示すように、第六の実施の形態に係る電源システムの残量検知手段９０は、反応剤保持手段９１と、突起９２と、反応検知手段９３と、残量表示手段とを備える。なお、残量表示手段については前記第九の実施の形態で示した残量表示手段５２と同様のものを用いるものとする。
反応剤保持手段９１は、副生成物と化学的に反応可能な反応剤９４を内部に保持すると共に、前記回収袋１３前方の少なくとも一部を覆うように配設され、該回収袋１３の副生成物の保持による膨張に伴い燃料パック１０内を左方向に移動する部材である。なお、反応剤９４の種類としては、例えば、副生成物の大部分を水が占める場合には硫酸アンモニウムや尿素またはこれらの混合物等が挙げられるが、これらに限定されるものではなく、副生成物と化学的に反応可能であって、この化学反応が後述する反応検知手段９３により検知可能なものであればよい。
【０１１６】
突起９２は、燃料パック１０内の左端側に、反応剤保持手段９１に対向して配設される部材である。
反応検知手段９３は反応剤９４と副生成物との化学反応を検知するために配設される。なお、化学反応とは、例えば、発熱反応や吸熱反応であり、反応検知手段９３は、これら化学反応の種類に対応して、サーミスタ、熱電対、白金測温抵抗体等の温度センサを用いるものとする。
【０１１７】
このような構成を備える電源システムにおいては、図１１（ａ）に示すように、回収袋１３内に副生成物が存在しない状態から、図１１（ｂ）に示すように、副生成物の保持によって回収袋１３が膨張し、図１１（ｃ）に示すように、燃料パック１０内を左方向に移動する反応剤保持手段９１及び回収袋１３の内部を突起９２が挿通し、前記反応剤９４と前記副生成物とが化学的に反応し、この化学反応が反応検知手段９３により検知される。そして、この時点で、予め設定されている発電用燃料の残量が残量表示手段に表示される。
なお、反応剤保持手段９１及び回収袋１３を突起９２が挿通した際に、反応剤保持手段９１及び回収袋１３が大きく破断し、反応剤９４及び副生成物が発電用燃料が封入されていた第一の空間１２Ａにまで漏出しないように、反応剤保持手段９１及び回収袋１３の強度を予め調節しておくものとする。
【０１１８】
本実施の形態で示した電源システムによれば、前記第一の実施の形態で示した電源システムと同様の効果を得られると共に、例えば前記第三及び第四の実施の形態で示した光照射手段６１、７１及び光検出手段６３、７２のような比較的複雑かつ高額な装置を設置する必要がなく、反応剤９４、反応剤保持手段９１、反応検知手段９３等の比較的簡易かつ安価な装置を用いて、発電用燃料の残量を容易に把握でき、また、電源システムの製造コストを抑えることができる。
【０１１９】
〔第七の実施の形態〕
図１２に示すように、第七の実施の形態に係る電源システムの残量検知手段１００は、濃度検出手段１０１と、残量表示手段とを備える。なお、残量表示手段については前記第九の実施の形態で示した残量表示手段５２と同様のものを用いるものとする。
燃料パック１０は、所定位置において該燃料パック１０の外部から内部を透視可能な透視部１０ｃを備える。
【０１２０】
回収袋１３の少なくとも一部には、副生成物を前記透視部１０ｃから透視可能とする透明部１３ａが形成され、また、回収袋１３の内部には副生成物を着色するための所定量の色素が封入される。色素としては、副生成物に容易に溶解する、例えば染料等を用いるものとする。
濃度検出手段１０１は、燃料パック１０の外部に配設され、透視部１０ｃを介して回収袋１３内の副生成物の色濃度を検出するために配設される。濃度検出手段１０１には、予め副生成物の色濃度に対応した発電用燃料の残量が入力されている。なお、濃度検出手段１０１としては、例えば、周知の色センサを用いる。
【０１２１】
このような構成を備える電源システムにおいては、図１２（ａ）に示すように、回収袋１３内に副生成物が存在しない状態から、図１２（ｂ）に示すように、副生成物の保持によって回収袋１３が膨張し、図１２（ｃ）に示すように、色素により着色された副生成物の色（色濃度）が薄くなっていく。上述のように、濃度検出手段１０１には予め副生成物が示す色濃度に対応した発電用燃料の残量が入力されており、所定の色濃度毎の発電用燃料の残量が残量表示手段に表示される。
【０１２２】
本実施の形態で示した電源システムによれば、前記第一の実施の形態で示した電源システムと同様の効果を得られると共に、燃料パック１０内部に、例えば前記第三の実施の形態で示した反射板６２のような、発電用燃料の残量を検知するための機構を設ける必要がなく、電源システムを容易に製造できる。
また、任意の色濃度に対応した発電用燃料の残量を濃度検出手段１０１に入力しておくものとすれば、任意の色濃度における発電用燃料の残量を残量表示手段に表示でき、発電用燃料の残量をリアルタイムで把握できる。
【０１２３】
〔第八の実施の形態〕
図１３に示すように、第八の実施の形態に係る電源システムの残量検知手段１１０は、抵抗率検出手段１１１と、残量表示手段とを備える。なお、残量表示手段については前記第九の実施の形態で示した残量表示手段５２と同様のものを用いるものとする。また、本実施の形態においては、回収袋１３内には第一の実施の形態で示した高吸水性ポリマー等の吸収保持部材４０が常に封入されているものとする。
【０１２４】
抵抗率検出手段１１１は、副生成物（水）を保持した状態の吸収保持部材４０の抵抗率を検出するために設けられ、回収袋１３の内部にまで挿通する電極１１１ａを備える。また、抵抗率検出手段１１１には、副生成物の保持により変化する吸収保持部材４０の抵抗率に対応した発電用燃料の残量が入力されている。なお、この吸収保持部材４０の抵抗率に対応した発電用燃料の残量は、副生成物と吸収保持部材４０の組合せごとに設定されているものとする。
なお、高吸水性ポリマーは、極性が高い水と高い親和性を示すことから、一般に、水を吸収した状態で比較的高い導電率（低い抵抗率）を示す。また、導電率は水中における高吸水性ポリマーの濃度、即ち吸水量に依存し、吸水量が多くなれば導電率の低下、即ち抵抗値の上昇が起こる。一方、全く吸水していない状態の高吸水性ポリマーは高い抵抗値を示す。従って、高吸水性ポリマーが副生成物である水を吸収し始めると抵抗率は一旦低下し、その後吸収量が増加していくにつれて抵抗率が徐々に増加していくことになる。
【０１２５】
このような構成を備える電源システムにおいては、回収袋１３内の副生成物の量が増えるにしたがって、吸収保持部材４０中の副生成物の含有量が変化していき、吸収保持部材４０の抵抗率が変化していく。上述のように、抵抗率検出手段１１１には、予め吸収保持部材４０の抵抗率に対応した発電用燃料の残量が入力されており、抵抗率検出手段１１１が検出した所定の抵抗率に対応した発電用燃料の残量が残量表示手段に表示される。
本実施の形態で示した電源システムによれば、前記第一の実施の形態で示した電源システムと同様の効果を得られると共に、燃料パック１０内部に、例えば前記第三の実施の形態で示した反射板６２のような、発電用燃料の残量を検知するための機構を設ける必要がなく、電源システムを容易に製造できる。
また、任意の抵抗率に対応した発電用燃料の残量を抵抗率検出手段１１１に入力しておくものとすれば、任意の抵抗率における発電用燃料の残量を残量表示手段に表示でき、発電用燃料の残量をリアルタイムで把握できる。
【０１２６】
〔第九の実施の形態〕
図１４に示すように、第九の実施の形態に係る電源システムの残量検知手段５０は残量算出手段５１と残量表示手段５２とを備え、これら残量算出手段５１と残量表示手段５２は発電モジュール２０内に配設される。
残量算出手段５１は、燃料パック１０から発電モジュール２０に供給される発電用燃料の流入量を算出し、この発電用燃料の流入量に基づき、燃料パック１０内の発電用燃料の残量を算出するために配設される。
残量算出手段５１による具体的な発電用燃料の残量算出方法としては、例えば、残量算出手段５１に未使用状態の燃料パック１０に封入されている発電用燃料の容量（初期燃料量）を予め入力しておく。そして、この初期燃料量から、発電モジュール２０に供給された発電用燃料の流入量を減ずることにより算出する方法等が挙げられる。
【０１２７】
残量表示手段５２は、残量算出手段５１が算出した発電用燃料の残量を表示し、使用者が目視確認できるようにするために配設される。
残量表示手段５２は、使用者が発電用燃料の残量を目視可能な構造であればよく、例えば、液晶表示や指針による表示など、周知の表示手段を用いるものとする。負荷３４は、発電モジュール２０を収容する部位から残量表示手段５２が見えるような窓を設けてもよい。また、残量表示手段５２が、発電用燃料の残量以外であっても、例えば、燃料パック１０の取替え時期や、燃料パック１０の使用可能時間や、発電用燃料の残量が残りわずか（エンプティ状態）であることを表示するものとしてもよい。
【０１２８】
本実施の形態で示した電源システムによれば、前記第一の実施の形態で示した電源システムと同様の効果を得られると共に、使用者が燃料パック１０内の発電用燃料の残量を把握でき、燃料パック１０交換時期を正確に認識することができる。また、燃料パック１０自体に、発電用燃料の残量を検知するための機構を設ける必要がないので、燃料パック１０の製造コストを抑えることができる。
【符号の説明】
【０１２９】
１０    燃料封入部
１０ｂ  光透過部
１０ｃ  透視部
１１    保持手段
２０    発電モジュール
２４    分離回収手段
４０    吸収保持部材
５０    残量検知手段
５１    残量算出手段
５２    残量表示手段
６０    残量検知手段
６１    光照射手段
６２    反射板
６３    光検出手段
７０    残量検知手段
７１    光照射手段
７２    光検出手段
８０    残量検知手段
８１    導電体
８２    電極
８３    絶縁体
８４    導通検知手段
９０    残量検知手段
９１    反応剤保持手段
９２    突起
９３    反応検知手段
９４    反応剤
１００  残量検知手段
１０１  濃度検出手段
１１０  残量検知手段
１１１  抵抗率検出手段
【図１】
2010153394.tif 000003
【図２】
2010153394.tif 000004
【図３】
2010153394.tif 000005
【図４】
2010153394.tif 000006
【図５】
2010153394.tif 000007
【図６】
2010153394.tif 000008
【図７】
2010153394.tif 000009
【図８】
2010153394.tif 000010
【図９】
2010153394.tif 000011
【図１０】
2010153394.tif 000012
【図１１】
2010153394.tif 000013
【図１２】
2010153394.tif 000014
【図１３】
2010153394.tif 000015
【図１４】
2010153394.tif 000016
【手続補正書】
【提出日】平成22年4月21日(2010.4.21)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００８】
具体的には、燃料電池等においては、一般の化学電池と出力電圧の経時的変位の傾向が異なり、その出力電圧から残量を検出することが困難なため、利用者が電池交換時期を判断することができなかった。また、燃料の化学エネルギーを直接電気エネルギーに変換する電気化学反応を利用しているので、該反応に伴って、複生成物が生成され、排出される。このような副生成物は、大半は水（Ｈ2Ｏ）であり、その他に、二酸化炭素（ＣＯ2）、二酸化窒素（ＮＯ2）等も生成されることがある。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１２
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１３
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１４
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１５
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１６
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１７
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１８
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１９
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正１１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２０】
上記の課題を解決するため、請求項１記載の電源システムは、発電用燃料が封入された所定の容量を有する燃料封入部と、前記燃料封入部から供給される前記発電用燃料を用いて電気エネルギーを発生する発電モジュールと、を備え、さらに前記電気エネルギーを発生する際に生成される副生成物のうち、少なくとも特定成分を分離、回収する分離回収手段と、少なくとも前記分離回収手段により回収された前記特定成分を前記燃料封入部内に保持し、前記特定成分の保持に伴って膨張する保持手段と、前記燃料封入部内の発電用燃料の残量を前記保持手段の膨張に伴って検知する残量検知手段を備えることを特徴とする。
【手続補正１２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２１】
請求項１記載の電源システムによれば、使用者が燃料封入部内の発電用燃料の残量を把握でき、燃料封入部の交換時期を正確に認識することができる。
【手続補正１３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２２
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正１４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２３
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正１５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２４】
請求項２記載の電源システムは、請求項１記載の電源システムであって、前記残量検知手段が、前記燃料封入部内の所定位置に配設され、前記特定成分の保持に伴い膨張する前記保持手段により押圧されることで光の反射方向を所定範囲内で変更する反射板と、前記反射板に光を照射する光照射手段と、前記反射板から反射した光の反射方向の変更を検出する光検出手段と、を備えることを特徴とする。
【手続補正１６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２５】
請求項２記載の電源システムによれば、請求項１と同様の効果を得られると共に、発電用燃料の残量を燃料封入部毎に表示することができ、燃料封入部毎に発電用燃料の残量を把握できる。
【手続補正１７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２６】
請求項３記載の電源システムは、請求項２記載の電源システムであって、前記反射板が、前記保持手段が膨張する方向に沿って複数配設され、各反射板に対応して前記光照射手段及び前記光検出手段が配設されることを特徴とする。
【手続補正１８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２７】
請求項３記載の電源システムによれば、請求項２と同様の効果を得られると共に、発電用燃料の残量を、複数の段階で表示することができ、発電用燃料の残量をより正確に把握することができる。
【手続補正１９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２８】
請求項４記載の電源システムは、請求項１記載の電源システムであって、前記燃料封入部が、該燃料封入部の外部から内部へ光を透過可能な光透過部を備え、前記残量検知手段が、前記燃料封入部の外部から、前記光透過部を介して前記燃料封入部内に光を照射する光照射手段と、前記光照射手段が照射した光を検出する光検出手段と、を備えることを特徴とする。
【手続補正２０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２９】
請求項４記載の電源システムによれば、請求項１と同様の効果を得られると共に、燃料封入部内部に発電用燃料の残量を検知するための機構を設ける必要がなく、電源システムの製造が容易となる。
【手続補正２１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３０】
請求項５記載の電源システムは、請求項１記載の電源システムであって、前記残量検知手段が、前記燃料封入部内において前記保持手段の表面から外部に突出して配設されると共に、前記保持手段の前記特定成分の保持による膨張に伴い前記燃料封入部内を移動する複数の導電体と、前記導電体に対向して配設される複数の電極と、前記燃料封入部内の前記導電体と前記電極の間に配設され、これら導電体と電極とを電気的に絶縁する絶縁体と、前記燃料封入部内を移動する前記導電体が、前記絶縁体を挿通し、前記電極に接触することによる該電極の導通状態を検知する導通検知手段と、を備えることを特徴とする。
【手続補正２２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３１】
請求項５記載の電源システムによれば、請求項１と同様の効果を得られると共に、導電体、電極、導通検知手段等の比較的簡易かつ安価な装置を用いて、発電用燃料の残量を容易に把握でき、また、電源システムの製造コストを抑えることができる。
【手続補正２３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３２】
請求項６記載の電源システムは、請求項１記載の電源システムであって、前記残量検知手段が、前記特定成分と化学的に反応可能な反応剤を内部に保持すると共に、前記保持手段の表面の少なくとも一部を覆うように配設され、該保持手段の前記特定成分の保持による膨張に伴い前記燃料封入部内を移動する反応剤保持手段と、前記燃料封入部内の所定位置において前記反応剤保持手段に対向して配設される突起と、前記突起が、前記燃料封入部内を移動する前記反応剤保持手段及び前記保持手段内を挿通することで、前記反応剤と前記特定成分とが化学的に反応し、この化学反応を検知する反応検知手段と、を備えることを特徴とする。
【手続補正２４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３３】
請求項６記載の電源システムによれば、請求項１と同様の効果を得られると共に、反応剤、反応剤保持手段、反応検知手段等の比較的簡易かつ安価な装置を用いて、発電用燃料の残量を容易に把握でき、また、電源システムの製造コストを抑えることができる。
【手続補正２５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３４
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正２６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３５
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正２７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３６
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正２８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３７
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正２９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４３】
また、燃料パック１０の内部、又は、その一部に、後述する発電モジュール２０において電気エネルギーを発生する際に生成、排出される副生成物のうち、分離回収部２４により分離、回収された特定の成分又は物質のみを保持するための回収保持部１１が設けられている。具体的には、後述するが、燃料パック１０が発電モジュール２０に結合された状態でのみ、発電モジュール１０の発電部２１における電気化学反応や燃焼反応等により電気エネルギーが発生する際に生成される水（Ｈ2Ｏ）や窒素酸化物（ＮＯx）、硫黄酸化物（ＳＯx）等の副生成物（特定の成分又は物質）の全て、又は、これらの一部が、回収保持部１１（又は、燃料パック１０）の外部に漏出又は排出しないように、不可逆的に保持するように構成されている。
【手続補正３０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４４】
ここで、水（Ｈ2Ｏ）は常温常圧下で液体であるので、回収保持部１１内及び燃料パック１０の気圧を高めて液化するための手段は特に必要ないが、電気エネルギーを発生する際に生成される恐れの有る窒素酸化物（ＮＯx）及び硫黄酸化物（ＳＯx）との気化点は、常圧で概ね常温未満であり、これらの副生成物ガスの量が多く、回収保持部１１内で回収した水に溶けきれない分が回収保持部１１の容積を越える恐れがある場合、回収保持部１１内及び分離回収部２４内の気圧を高くすることにより液化して副生成物の体積を縮小して回収保持部１１に収容させる。
【手続補正３１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４８】
このような構成を有する燃料パック１０及び発電用燃料によれば、本実施形態に係る電源システムにおいて電気エネルギーを発生する際に生成される副生成物が、燃料パック１０内に設けられた回収保持部１１に不可逆的に保持されるので、仮に、自然環境や、電源システムが接続又は装着されるデバイスに対して有害な副生成物（ＮＯx、ＳＯx、Ｈ2Ｏ等）が生成された場合であっても、該副生成物が電源システムの外部に排出されることがないので、大気汚染、地球温暖化等の環境への影響や、デバイスの漏電や電気部品の劣化、接触不良等の発生を抑制することができる。
【手続補正３２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５６】
副発電部２３ｅは、燃料パック１０に連通する管から毛細管現象により送出された液体燃料が改質器なしに直接供給されることにより発電する直接型燃料電池、或いは燃料パック１０から送出された液体燃料が気化する際に上昇する圧力でタービンを回転し発電するガスタービン型やロータリーエンジン型発電器により構成され、少なくとも負荷３４がオフ時に動作制御部２２が負荷駆動情報をモニタリングするために必要な電力を動作制御部２２に供給するとともに、オフ時の待機電力を負荷３４に供給している。ここで、動作制御部２２は、発電部２１が駆動していない状態で、負荷３４がオフ時からオン時に切り替わるときの負荷駆動情報信号を受け取ると、燃料制御部２３ｂ及び空気制御部２３ｃ（燃料制御部２３ｂのみの場合もある）を起動させる。燃料制御部２３ｂは副発電部２３ｅから供給された電力で駆動し、所定の量の液体燃料や水を改質部２３ｄに送出し、改質部２３ｄ及び空気制御部２３ｃが発電部２１にそれぞれ水素ガス（Ｈ2）及び酸素ガス（Ｏ2）を供給することにより、発電部２１を起動させて、所定の電気エネルギーを発生する動作状態（定常状態）に移行させる。
【手続補正３３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５８】
燃料制御部２３ｂは、動作制御部２２から出力される動作制御信号に基づいて、発電部２１において、所定の電気エネルギーを生成、出力するために必要な量の水素ガス（Ｈ2）となる分の燃料や水等を燃料パック１０から供給して、改質部２３ｄにより水素ガス（Ｈ2）に改質して、後述する発電部２１（図２参照）の燃料極３１に供給する制御を行い、また、空気制御部２３ｃは、発電部２１の空気極３２に供給する酸素ガス（Ｏ2）の量を制御する。これらの制御部２３ｂ、２３ｃによる発電部２１への水素ガス（Ｈ2）及び酸素ガス（Ｏ2）の供給量を調整することにより、発電部（燃料電池本体）２１における電気化学反応の進行状態が制御され、電気エネルギーの発生量（発電量）が制御される。
【手続補正３４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６０】
また、改質部２３ｄは、上述したように、燃料パック１０に封入された発電用燃料に含まれる水素成分を抽出してガス化し、発電部２１に供給する。燃料パック１０内の発電用燃料は、メタノール（ＣＨ3ＯＨ）のほかに、メタノールと等モルの水（Ｈ2Ｏ）が存在し、水とメタノールとは、均一に混合された状態で燃料パック１０から出力制御部２３に供給されるか、別途改質部２３ｄに供給されることで改質部２３ｄ内で混合されるように設定されている。これらのメタノール等の水素を含む液体燃料（アルコール類）と水との混合物が、改質部２３ｄ内のヒータにより一旦気化し、さらにヒータの熱及び触媒作用により次の化学反応式（１）に示すように、水蒸気改質反応を引き起こして、水素ガス（Ｈ２）を生成する。なお、この改質反応により生成される水素以外の微量の生成物（主に、ＣＯ2）は、大気中に排出される。
ＣＨ3ＯＨ＋Ｈ2Ｏ→３Ｈ2＋ＣＯ2・・・（１）
【手続補正３５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６１】
また、発電部２１は、図２に示すように、大別して、例えば、白金や白金・ルテニウム等の触媒微粒子が付着した炭素電極からなる燃料極（カソード）３１と、白金等の触媒微粒子が付着した炭素電極からなる空気極（アノード）３２と、燃料極３１と空気極３２の間に介装されたフィルム状のイオン導電膜（交換膜）３３と、を有して構成されている。ここで、燃料極３１には、上述した改質部２３ｄを介して抽出された水素ガス（Ｈ2）が供給され、一方、空気極３２には大気中の酸素ガス（Ｏ2）が供給されることにより、電気化学反応により発電が行なわれ、負荷３４に対して所定の駆動電源（電圧／電流）となる電気エネルギーが供給される。
【手続補正３６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６２】
具体的には、燃料極３１に水素ガス（Ｈ2）が供給されると、次の化学反応式（２）に示すように、上記触媒により電子（ｅ-）が分離した水素イオン（プロトン；Ｈ+）が発生し、イオン導電膜３３を介して空気極３２側に通過するとともに、燃料極３１を構成する炭素電極により電子が取り出されて負荷３４に供給される。
３Ｈ2→６Ｈ+＋６ｅ-  ・・・（２）
【手続補正３７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６３】
一方、空気極３２に空気が供給されると、次の化学反応式（３）に示すように、上記触媒により負荷３４を経由した電子とイオン導電膜３３を通過した水素イオンと空気中の酸素ガスが反応して水が生成される。
６Ｈ+＋３／２Ｏ2+６ｅ-→３Ｈ2Ｏ  ・・・（３）
このような一連の電気化学反応（（２）式及び（３）式）は、概ね６０〜８０℃の比較的低温の環境下で進行する。なお、上記化学反応式（１）〜（３）には記載していないが、副生成物として、水の他に燃料中に存在する微量の窒素、硫黄成分から合成される窒素酸化物（ＮＯx）と、硫黄酸化物（ＳＯx）が生じることがある。
【手続補正３８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６４】
なお、上述したような電気化学反応により負荷３４に供給される駆動電力は、発電部２１の燃料極３１に供給される水素ガス（Ｈ2）の量に依存する。したがって、改質部２３ｄによって発電部２１の燃料極３１に供給される水素ガス（Ｈ2）の量を制御することにより、ひいては燃料制御部２３ｂによって水及びメタノール等の液体燃料の量を制御することにより負荷３４に供給される電気エネルギーを任意に調整することができる。
【手続補正３９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６６】
具体的には、本実施形態に係る電源システムにおいては、出力制御部２３の改質部２３ｄにおける水蒸気改質反応（化学反応式（１））に伴って、水素ガスと共に生成される二酸化炭素（ＣＯ2）、及び、発電部２１における電気化学反応（化学反応式（２）、（３））に伴って、電気エネルギーの発生とともに生成される水（Ｈ2Ｏ）が、改質部２３ｄ及び発電部２１から排出されるが、二酸化炭素（ＣＯ2）は極めて微量であり、デバイスへの影響もほとんどないため、非回収物質として電源システム外に排出され、一方、水（Ｈ2Ｏ）等が分離回収部２４により回収されて回収保持部１１に送出され、不可逆的に保持される。
【手続補正４０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６７】
ここで、発電部２１における電気化学反応（化学反応式（２）、（３））は、概ね６０〜９０℃程度で進行するため、発電部２１において生成される水（Ｈ2Ｏ）は、ほぼ水蒸気（気体）の状態で排出される。そこで、分離回収部２４は、例えば、発電部２１から排出される水蒸気を冷却することにより、あるいは、圧力を加えることにより、水（Ｈ2Ｏ）の成分のみを液化して、他の成分から分離、回収する。
【手続補正４１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６８】
なお、本実施形態においては、発電用燃料としてメタノール（ＣＨ3ＯＨ）を適用した場合を示したので、電気エネルギーの発生に伴う副生成物は、大半が水（Ｈ2Ｏ）であって、微量の二酸化炭素（ＣＯ2）を電源システム外に排出する態様を採用することにより、分離回収部２４における特定の成分又は物質（すなわち、水）の分離、回収を比較的簡易な構成により実現することができるが、発電用燃料として他の物質を適用した場合には、水（Ｈ2Ｏ）とともに比較的大量の二酸化炭素（ＣＯ2）等が生成される場合もある。
【手続補正４２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６９】
このような場合には、分離回収部２４により、例えば、水（Ｈ2Ｏ）と、その他の大量に生成される特定の成分又は物質（二酸化炭素）を分離した後、燃料パック１０に設けた単一又は複数の回収保持部１１に、合一又は個別に保持するように構成してもよい。
【手続補正４３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００７０】
このように、本実施形態に係る電源システムによれば、発電モジュール２０により電気エネルギーを発生する際に生成される副生成物、例えば、二酸化炭素（ＣＯ2）、水（Ｈ2Ｏ）等のうち、少なくとも１成分が燃料パック１０内に設けられた回収保持部１１に保持されることにより、副生成物が燃料パック１０内に不可逆的に保持されて、電源システム外部への排出又は漏出が抑制されるので、複製製物（水）によるデバイスの動作不良や劣化等を防止することができるとともに、燃料封入部に保持された副生成物を自然環境に負担を与えない方法で適切に処理することができるので、副生成物（二酸化炭素）による自然環境の汚染や地球温暖化等を防止することができる。また、窒素酸化物（ＮＯx）、硫黄酸化物（ＳＯx）についても、水（Ｈ2Ｏ）とは別の回収保持部１１に回収するようにしてもよい。
【手続補正４４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００７９】
ここで、上記（１）式〜（３）式により、１モルのメタノール（ＣＨ3ＯＨ）及び１モルの水（Ｈ2Ｏ）に対して、３モルの割合で水（Ｈ2Ｏ）が生成されるが、液体の状態で１モルのメタノール（ＣＨ3ＯＨ）は、４０．５６ｃｍ3程度であるのに対して、１モルの水（Ｈ2Ｏ）は、１８．０２ｃｍ3程度であるので、燃料パック１０の空間１２Ａに初期状態で封入されたメタノール（ＣＨ3ＯＨ）をＭｃｍ3とすると、空間１２Ａは水を含めて１．４４４Ｍｃｍ3の容積となる。
【手続補正４５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００８０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００８０】
そして、全てのメタノール（ＣＨ3ＯＨ）が反応すると、副生成物の水（Ｈ2Ｏ）は１．３３３Ｍｃｍ3となり、初期状態の液体燃料（メタノール（ＣＨ3ＯＨ）と水（Ｈ2Ｏ）との混合物）との体積比が９２．３１％程度になるので、副生成物の容積のほとんどを水が占める場合、副生成物が生成されるにしたがって、燃料パック１０の空間１２Ａ内の発電用燃料の容積と空間１２Ｂ内の複生成物の容積との和は減少するため、予め液体燃料が入らない複生成物用の空間１２Ｂを大きく設ける必要がないので、初期状態で燃料パック１０内に有効に液体燃料を充填することができる。
【手続補正４６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００９９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００９９】
ここで、第１の出力電圧特性Ｓａにおいては、動作保証電圧範囲の下限を電圧Ｖ0とし、電圧Ｖ0に至るまでの時間をＴ0としたときに、時間Ｔ0の半分の時間、つまり、残りの寿命が半分になるときの時間をＴ0.5とし、そのときの電圧をＶ0.5とする。そして、携帯機器等のデバイスが、電池の出力電圧を電圧Ｖ0に達したと検知すると残量通知Ｉａを行うように予め設定されている。
【手続補正４７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１００
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１００】
また、燃料電池の第２の出力電圧特性Ｓｂにおいては、燃料電池の残量がほぼなくなるときの電圧を上記化学電池の電圧Ｖ0と等しくなるようにし、電圧Ｖ0に至るまでの時間をＴ0′としたときに、時間Ｔ0′の半分の時間、つまり、残りの寿命が半分になるときの時間をＴ0.5′とし、そのときの電圧を上記化学電池の電圧Ｖ0.5と等しくなるように設定されている。
【手続補正４８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１０３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１０３】
したがって、本発明の燃料電池の寿命Ｔ0′は一般の化学電池の寿命Ｔ0と一致させる必要はなく、時間軸Ｔに沿って拡大又は縮小した軌跡を描くような時間−出力電圧特性にすればよい。なお、残量検知手段５０は、残量が半分やほぼなくなるときのみに限らず残量が３３％、２５％のとき等のように、より細かく分割された残量を検知してもよく、いずれも化学電池の起電力の残量に応じた出力電圧とほぼ一致するような出力電圧に設定すればよい。
【手続補正４９】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発電用燃料が封入された所定の容量を有する燃料封入部と、前記燃料封入部から供給される前記発電用燃料を用いて電気エネルギーを発生する発電モジュールと、を備えた電源システムにおいて、
前記電気エネルギーを発生する際に生成される副生成物のうち、少なくとも特定成分を分離、回収する分離回収手段と、
少なくとも前記分離回収手段により回収された前記特定成分を前記燃料封入部内に保持し、前記特定成分の保持に伴って膨張する保持手段と、
前記燃料封入部内の発電用燃料の残量を前記保持手段の膨張に伴って検知する残量検知手段を備えることを特徴とする電源システム。
【請求項２】
請求項１記載の電源システムであって、
前記残量検知手段が、前記燃料封入部内の所定位置に配設され、前記特定成分の保持に伴い膨張する前記保持手段により押圧されることで光の反射方向を所定範囲内で変更する反射板と、前記反射板に光を照射する光照射手段と、前記反射板から反射した光の反射方向の変更を検出する光検出手段と、を備えることを特徴とする電源システム。
【請求項３】
請求項２記載の電源システムであって、
前記反射板が、前記保持手段が膨張する方向に沿って複数配設され、各反射板に対応して前記光照射手段及び前記光検出手段が配設されることを特徴とする電源システム。
【請求項４】
請求項１記載の電源システムであって、
前記燃料封入部が、該燃料封入部の外部から内部へ光を透過可能な光透過部を備え、
前記残量検知手段が、前記燃料封入部の外部から、前記光透過部を介して前記燃料封入部内に光を照射する光照射手段と、
前記光照射手段が照射した光を検出する光検出手段と、
を備えることを特徴とする電源システム。
【請求項５】
請求項１記載の電源システムであって、
前記残量検知手段が、前記燃料封入部内において前記保持手段の表面から外部に突出して配設されると共に、前記保持手段の前記特定成分の保持による膨張に伴い前記燃料封入部内を移動する複数の導電体と、
前記導電体に対向して配設される複数の電極と、
前記燃料封入部内の前記導電体と前記電極の間に配設され、これら導電体と電極とを電気的に絶縁する絶縁体と、
前記燃料封入部内を移動する前記導電体が、前記絶縁体を挿通し、前記電極に接触することによる該電極の導通状態を検知する導通検知手段と、
を備えることを特徴とする電源システム。
【請求項６】
請求項１記載の電源システムであって、
前記残量検知手段が、前記特定成分と化学的に反応可能な反応剤を内部に保持すると共に、前記保持手段の表面の少なくとも一部を覆うように配設され、該保持手段の前記特定成分の保持による膨張に伴い前記燃料封入部内を移動する反応剤保持手段と、
前記燃料封入部内の所定位置において前記反応剤保持手段に対向して配設される突起と、
前記突起が、前記燃料封入部内を移動する前記反応剤保持手段及び前記保持手段内を挿通することで、前記反応剤と前記特定成分とが化学的に反応し、この化学反応を検知する反応検知手段と、
を備えることを特徴とする電源システム。