(57)【要約】  【課題】燃料電池の燃料供給を行うマイクロポンプの動作状態をマイクロホンにより収集された音によって検出し、検出結果に基づいて燃料供給を適切に行う。  【解決手段】マイクロポンプの圧電アクチュエータ３が振動制御電圧Ｖａによって駆動される。圧電アクチュエータ３の動作時に発生する音がマイクロホン７によって収集される。オーディオ信号Ｖｄがアンプ５７に供給され、アンプ５７からオーディオ信号ＳＶｄが出力される。オーディオ信号ＳＶｄは、加圧力Ｆに比例して大きくなる。オーディオ信号ＳＶｄがデジタルデータＤｄに変換され、ＣＰＵ５１に供給される。ＣＰＵ５１は、デジタルデータに基づいて、ドライスタートから定常運転への切り替えの制御、ポンプ室内が空になったことの検出、燃料供給量を適切とする制御を行う。【選択図】図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料容器から発電部に至る燃料供給経路内に配置され、駆動信号に応じて燃料を前記発電部に供給する機能を有する圧電素子によりダイヤフラムを駆動するポンプと、
前記ポンプに対して前記駆動信号を供給する駆動部と、
前記ポンプの近傍に配置され、前記ポンプが発生する音を収集するマイクロホンと、
前記マイクロホンからのオーディオ信号が供給され、前記駆動信号を制御する制御部とを備え、
前記制御部によって、前記オーディオ信号が前記ポンプ室内圧が低い状態を示す動作開始時に、前記駆動信号による駆動周期を、前記オーディオ信号が前記ポンプ室内圧が高い状態を示す定常運転時の前記駆動周期に比してより短いものとする燃料電池装置。
【請求項２】
燃料容器から発電部に至る燃料供給経路内に配置され、駆動信号に応じて燃料を前記発電部に供給する機能を有する圧電素子によりダイヤフラムを駆動するポンプと、
前記ポンプに対して前記駆動信号を供給する駆動部と、
前記ポンプの近傍に配置され、前記ポンプが発生する音を収集するマイクロホンと、
前記マイクロホンからのオーディオ信号が供給され、前記駆動信号を制御する制御部とを備え、
前記制御部によって、前記オーディオ信号によって前記ポンプ室内の燃料がほぼ空の状態を検出する場合に前記ポンプの動作を停止し、
前記オーディオ信号によって前記発電部に対する燃料供給量が過大なことを検出する場合に、前記駆動信号による駆動周期をより長いものとする燃料電池装置。
【請求項３】
前記発電部は、燃料が供給されるアノード電極と、空気が供給されるカソード電極と、前記アノード電極および前記カソード電極により挟まれる膜電極接合体と、前記アノード電極と積層されたアノード板状部材とを有する請求項１または２記載の燃料電池装置。
【請求項４】
前記燃料ポンプの動作を停止し、通知を発生する請求項２記載の燃料電池装置。
【請求項５】
燃料容器から発電部に至る燃料供給経路内に配置され、駆動信号に応じて燃料を前記発電部に供給する機能を有する圧電素子によりダイヤフラムを駆動するポンプと、前記ポンプの近傍に配置され、前記ポンプが発生する音を収集するマイクロホンとを備える燃料制御方法において、
前記マイクロホンからのオーディオ信号が前記ポンプ室内圧が低い状態を示す動作開始時に、前記駆動信号による駆動周期を、前記マイクロホンからの前記オーディオ信号が前記ポンプ室内圧が高い状態を示す定常運転時の前記駆動周期に比してより短いものとする燃料制御方法。
【請求項６】
燃料容器から発電部に至る燃料供給経路内に配置され、駆動信号に応じて燃料を前記発電部に供給する機能を有する圧電素子によりダイヤフラムを駆動するポンプと、前記ポンプの近傍に配置され、前記ポンプが発生する音を収集するマイクロホンとを備える燃料制御方法において、
前記オーディオ信号によって前記ポンプ室内の燃料がほぼ空の状態を検出する場合に前記ポンプの動作を停止し、
前記オーディオ信号によって前記発電部に対する燃料供給量が過大なことを検出する場合に、前記駆動信号による駆動周期をより長いものとする燃料制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、燃料電池例えば直接メタノール型燃料電池に適用可能な燃料電池装置および燃料制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
燃料電池は、電解質の違い等により様々なタイプのものに分類されるが、代表的なものに、電解質として固体高分子電解質を用いた固体高分子型燃料電池（ＰＥＦＣ：Polymer
Electrolyte Fuel Cell)が知られている。固体高分子型燃料電池は、低コスト化が可能で、小型化、薄型化、軽量化も容易であり、電池性能の点でも高い出力密度を有することから、電子機器の駆動電源に適している。この固体高分子型燃料電池は、水素の他にメタノールや天然ガスを改質して水素を生成させて燃料とするものも開発されている。近年では、メタノールを燃料として直接燃料電池に供給し発電を行う直接メタノール燃料電池（ＤＭＦＣ(Direct Methanol Fuel Cell)）が開発されている。
【０００３】
直接メタノール型燃料電池は、ベースプレート上に電解質膜と一対の電極とを一体化した膜電極接合体（ＭＥＡ(Membrane and Electrode Assembly) ）と、一方の面に燃料流路、他方の面に酸化剤ガス流路を有する平板状セパレータとを交互に積層させる。燃料流路にメタノール水溶液を供給し、酸化剤ガス流路に空気を供給することにより電解質膜上で発電反応が行われる。直接メタノール燃料電池では、生成物として水と二酸化炭素が生成され、これらが排出される。
【０００４】
燃料電池として、複数の単位セル（燃料電池セル）を熱可塑性樹脂シート上に平面的に配し、複数の単位セルを直列に接続する構造の薄型の燃料電池ユニットが提案されている。薄型の燃料電池例えば直接メタノール燃料電池の場合、燃料としてのメタノール水溶液が燃料カートリッジから燃料電極（以下、アノード電極と称する）に供給される。酸素（空気）が外装筐体の開口を通じて空気電極（以下、カソード電極と称する）に供給される。メタノール水溶液の供給量、空気供給量、発電温度等の運転条件が設計された最適な状態に維持されることが必要である。
【０００５】
燃料電池への燃料の供給をポンプ等を使用する方式と、発電による生成物（水，二酸化炭素）をポンプ等の補機を使った排出する方式と、メタノール水溶液や空気等の自然拡散を利用し、補機を使わない方式が提案されている。一例として、圧電素子駆動タイプのダイヤフラムポンプ（以下、マイクロポンプと称する）が使用される。マイクロポンプは、ＭＥＭＳ(Micro Electro Mechanical Systems)技術によって提供される。
【０００６】
下記の特許文献１には、マイクロポンプにおける圧電素子の挙動を検出することが記載されている。特許文献１では、ダイヤフラム駆動用圧電素子に対して検出用圧電素子を貼り付け、駆動用圧電素子に駆動信号を印加した時の立ち上がり波形からポンプ動作の異常を検出している。例えば、空気が入っていること等を検出している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平０３−２２５０８５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
マイクロポンプ内の燃料が空の状態から動作を開始する（以下、ドライスタートと適宜称する）時と、定常運転時とでは、マイクロポンプの運転条件を変えることが望ましい。ドライスタート時には、マイクロポンプの室内になるべく早く燃料を吸い込むことがドライスタートから定常運転に移行するまでの時間を短くできるので、望ましい。一方、室内に燃料がほぼ満ちている定常運転時には、ドライスタート時に比して燃料吸い込み量を少なくしないと、クロスオーバーが発生する問題がある。クロスオーバーは、メタノールの一部が空気極側にぬけてしまい、出力が大幅に低下する問題である。
【０００９】
従来では、発電による温度上昇を検出してドライスタートから定常運転に移行することを検出している。しかしながら、時間的な遅れが発生し、クロスオーバーが発生する問題があった。さらに、発電による温度変化を検出して定常運転時の燃料供給を適性に制御する方法も、同様の問題を生じるおそれがあった。さらに、燃料容器内の燃料が無くなったことは、目視により確認しており、自動的に燃料が無くなったことを検出することが行われていなかった。特許文献１に記載のものは、運転時の異常の検出を目的としており、燃料電池におけるドライスタートから定常運転に移行する時の問題、定常運転時の適性な燃料の供給の制御、燃料の無くなったことの検出についての技術を提供するものではなかった。
【００１０】
したがって、この発明の目的は、燃料の供給を適切に制御することが可能な燃料電池装置および燃料制御方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上述した課題を解決するために、この発明は、燃料容器から発電部に至る燃料供給経路内に配置され、駆動信号に応じて燃料を発電部に供給する機能を有する圧電素子によりダイヤフラムを駆動するポンプと、
ポンプに対して駆動信号を供給する駆動部と、
ポンプの近傍に配置され、ポンプが発生する音を収集するマイクロホンと、
マイクロホンからのオーディオ信号が供給され、駆動信号を制御する制御部とを備え、
制御部によって、オーディオ信号がポンプ室内圧が低い状態を示す動作開始時に、駆動信号による駆動周期を、オーディオ信号がポンプ室内圧が高い状態を示す定常運転時の駆動周期に比してより短いものとする燃料電池装置である。
この発明は、燃料容器から発電部に至る燃料供給経路内に配置され、駆動信号に応じて燃料を発電部に供給する機能を有する圧電素子によりダイヤフラムを駆動するポンプと、
ポンプに対して駆動信号を供給する駆動部と、
ポンプの近傍に配置され、ポンプが発生する音を収集するマイクロホンと、
マイクロホンからのオーディオ信号が供給され、駆動信号を制御する制御部とを備え、
制御部によって、オーディオ信号によってポンプ室内の燃料がほぼ空の状態を検出する場合にポンプの動作を停止し、
オーディオ信号によって発電部に対する燃料供給量が過大なことを検出する場合に、駆動信号による駆動周期をより長いものとする燃料電池装置である。
【００１２】
この発明は、燃料容器から発電部に至る燃料供給経路内に配置され、駆動信号に応じて燃料を発電部に供給する機能を有する圧電素子によりダイヤフラムを駆動するポンプと、ポンプの近傍に配置され、ポンプが発生する音を収集するマイクロホンとを備える燃料制御方法において、
マイクロホンからのオーディオ信号がポンプ室内圧が低い状態を示す動作開始時に、駆動信号による駆動周期を、マイクロホンからのオーディオ信号がポンプ室内圧が高い状態を示す定常運転時の駆動周期に比してより短いものとする燃料制御方法である。
この発明は、燃料容器から発電部に至る燃料供給経路内に配置され、駆動信号に応じて燃料を発電部に供給する機能を有する圧電素子によりダイヤフラムを駆動するポンプと、ポンプの近傍に配置され、ポンプが発生する音を収集するマイクロホンとを備える燃料制御方法において、
オーディオ信号によってポンプ室内の燃料がほぼ空の状態を検出する場合にポンプの動作を停止し、
オーディオ信号によって発電部に対する燃料供給量が過大なことを検出する場合に、駆動信号による駆動周期をより長いものとする燃料制御方法である。
【発明の効果】
【００１３】
この発明によれば、ドライスタート時から定常運転時への移行の時間を短縮でき、定常運転時の燃料供給を適性に制御でき、さらに、ポンプ室内の燃料がほぼ空になったことを自動的に検出できる。発電による温度変化を検出するのと比較して、制御動作が遅れることを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】この発明の一実施の形態の概略的な断面図である。
【図２】この発明の一実施の形態に使用できるマイクロホンの一例の断面図である。
【図３】この発明の一実施の形態に使用できる燃料電池の説明に用いる分解斜視図である。
【図４】この発明の一実施の形態に使用できる圧電アクチュエータの説明に用いる略線図である。
【図５】この発明の一実施の形態における圧電アクチュエータの振動制御電圧と変位の振幅の関係を示す波形図である。
【図６】この発明の一実施の形態の駆動制御部の一例の接続図である。
【図７】この発明の一実施の形態における加圧力とオーディオ信号の振幅の関係を示すグラフである。
【図８】この発明の一実施の形態のマイクロポンプの動作の説明に用いる略線図である。
【図９】この発明の一実施の形態のマイクロポンプの駆動制御処理の流れを示すフローチャートである。
【図１０】この発明の一実施の形態のマイクロポンプの駆動制御処理の流れを示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、この発明の実施の形態について説明する。なお、説明は、以下の順序で行う。
＜１．一実施の形態＞
＜２．変形例＞
なお、以下に説明する実施の形態は、この発明の好適な具体例であり、技術的に好ましい種々の限定が付されているが、この発明の範囲は、以下の説明において、特にこの発明を限定する旨の記載がない限り、これらの実施の形態に限定されないものとする。
【００１６】
＜１．一実施の形態＞
「全体の構成」
図１は、この発明の一実施の形態による燃料電池装置の断面を概略的に示す。燃料電池は、アルコール、糖分、脂質、など各種の材料を燃料としても良い。ここでは、メタノールを燃料とするいわゆるダイレクトメタルール型燃料電池（ＤＭＦＣ）を例として説明する。
【００１７】
ガラス基板１上にマイクロポンプがＭＥＭＳの技術でもって形成される。すなわち、薄板のダイヤフラム２が形成され、ダイヤフラム２に圧電アクチュエータ３が積層される。ダイヤフラム２の面と対向して閉空間のポンプ室４が形成される。
【００１８】
圧電アクチュエータ３が駆動制御部からの駆動信号によって駆動され、圧電アクチュエータ３が厚み方向に振動する。圧電アクチュエータ３に貼り付けられたダイヤフラム２が振動し、吸入口５を通じて燃料カートリッジ（図示せず）からの燃料例えばメタノール水溶液が配管（図示せず）を介してポンプ室４内に吸入される。さらに、ポンプ室４内に吸引された燃料が排出口６から排出される。吸入口５および排出口６のそれぞれに駆動制御部からの制御信号によって開閉が制御可能な弁が設けられている。一例として、マイクロポンプが駆動された場合、燃料の吸入量と排出量とが等しいものとされている。
【００１９】
圧電アクチュエータ３の近傍にＭＥＭＳの技術によってマイクロホン７が配置されている。マイクロホン７によって圧電アクチュエータ３によって動作するマイクロホンの音が収集される。マイクロホン７は、例えばマイクロポンプと共通のガラス基板１上に形成される。マイクロポンプに対して発電部１１が積層される。発電部１１は、マイクロポンプの排出口６から燃料が供給されるアノード電極と、空気が供給されるカソード電極と、アノード電極およびカソード電極により挟まれる膜電極接合体と、アノード電極と積層されたアノード板状部材とを有する。
【００２０】
「マイクロホンの構造」
ＭＥＭＳマイクロホン７の構造の一例を図２に示す。プリント配線基板２５上にダイヤフラム２６およびバックプレート電極２７が形成される。蓋２８に音孔２８ａが形成されている。プリント配線基板２５上にＣＭＯＳ(Complementary Metal Oxide Semiconductor)のＩＣ(Integrated Circuit) ２９が設けられている。ＩＣ２９には、例えばプリアンプが含まれている。なお、マイクロホン７としては、図２に示す構成に限らず、他の箇所に音孔を設けたマイクロホン等を使用できる。
【００２１】
「燃料電池の構造」
図示せぬシャーシ上にメイン基板および燃料電池が取り付けられる。メイン基上には、燃料電池制御回路、制御用のＣＰＵ(Central Processing Unit)、メモリ等の回路部品が
マウントされている。シャーシに取り付けられる燃料電池の一例を図３に示す。
【００２２】
燃料電池は、発電部１１を有する。発電部１１は、例えば６個の発電ユニットが平面状に配置され、互いに直列に接続された構成を有する。発電部１１は、アノード電極およびカソード電極によって電解質膜を挟んだ構造の膜電極接合体が絶縁シート等によって互いに連結されたものである。図２に示すように、集電体および絶縁層からなるカソードプレート（カソード板状部材）１２およびアノードプレート（アノード板状部材）１３によって膜電極接合体１４が挟まれている。発電部１１から正負の電極に対応するリード１５ａおよび１５ｂが導出されている。
【００２３】
さらに、燃料をアノード電極に供給するための上述したマイクロポンプ１６がパッキング１７を介して設けられている。マイクロポンプ１６によって燃料が発電部１１に供給される。カソードプレート１２の集電体としては、ステンレス、アルミニウム等のパンチングメタルやメッシュが用いられる。
【００２４】
発電部１１、パッキング１７およびマイクロポンプ１６が積層され、フレーム１８内に収納される。さらに、フレーム１９およびビスによって積層状態が固定される。フレーム１９は、各コーナーに取り付け用のタブ２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄを有する。フレーム１８にも同様の位置に取り付け用のタブが設けられ、積層した状態でタブ同士が重なり合うようにされる。各タブには、ビスを貫通させる孔が形成されている。さらに、マイクロポンプ１６には、燃料受入部２１が形成されている。
【００２５】
シャーシまたは筐体に対してビスによって燃料電池が取り付けられる。さらに、燃料供給用のチューブの端部がマイクロポンプ１６の燃料受入部２１に接続される。さらに、配線用のハーネス（図示せず）が接続される。
【００２６】
「圧電アクチュエータの一例」
図４Ａおよび図４Ｂに示すように、圧電アクチュエータ３は、給電電極３１、圧電素子３２、給電電極３３が積層されたものである。圧電素子３２としては、ＰＺＴ等の圧電セラミックスを材料とするものを使用できる。給電電極３１からリードＬ１が導出され、給電電極３３からリードＬ２が導出される。
【００２７】
図４Ｂに示すように、給電電極３１および３３の間にアクチュエータ振動制御電圧Ｖａが印加される。振動制御電圧Ｖａに応じて圧電素子３２が撓む。圧電素子３２としては、１枚の圧電素子の板から構成に限らず、２枚以上の圧電素子の板を積層した構成のものを使用できる。
【００２８】
図５Ａに示すように、例えば４Ｖpp(Peak to Peak)のパルス波形のアクチュエータ振動制御電圧Ｖａが印加された場合の圧電素子３２の変位について説明する。マイクロポンプのポンプ室４（図１参照）内に燃料が殆ど入っておらず、ポンプ室４の圧力が低い場合には、図５Ａに示すように、圧電素子３２の変位の振幅は、例えば２０．５μｍとなる。一方、マイクロポンプのポンプ室４内が燃料で満たされ、ポンプ室４の圧力が高い場合には、図５Ｂに示すように、同じ振動制御電圧Ｖａを印加した場合に、圧電素子３２の変位の振幅は、例えば１８．３μｍとなる。
【００２９】
すなわち、ポンプ室４の内圧が高い場合、内圧が低い場合に比して変位の振幅が小となる。変位の振幅が大きい場合、変位の振幅が小さい場合に比して振動時に発生する音が大きい。したがって、ポンプ室４の圧力が低い場合に比してその圧力が高い場合は、マイクロホン７により検出されるオーディオ信号が小となる。後述するように、マイクロホン７の出力オーディオ信号を増幅するアンプとして反転アンプを使用しているので、検出信号としてのオーディオ信号の振幅がポンプ室４の圧力に比例したものとなる。なお、実際の振動制御電圧Ｖａとしては、例えば圧電アクチュエータ３の共振周波数に等しい周波数の正弦波が所定時間継続する期間と、正弦波が存在しない期間とが交互に存在する波形が使用される。
【００３０】
「圧電アクチュエータの駆動制御部」
図６においては、圧電アクチュエータ３に対して加わるポンプ室４の内圧に相当する加圧力がＦでもって示されている。Ｄ／Ａコンバータ５４から振動制御信号ＳＶａが出力される。振動制御信号ＳＶａが出力アンプ５５に供給され、出力アンプ５５からの振動制御電圧Ｖａが圧電アクチュエータ３の圧電素子３２に対して印加される。圧電素子３２が振動制御電圧Ｖａによって駆動される。Ｄ／Ａコンバータ５４と、出力アンプ５５とがアクチュエータ駆動回路５３を構成する。
【００３１】
ＭＥＭＳマイクロホン７からのオーディオ信号Ｖｄが反転増幅器の構成のアンプ５７に供給される。アンプ５７の出力に取り出されるオーディオ信号ＳＶｄの振幅は、図７に示すように、加圧力Ｆに比例して大きくなる。オーディオ信号ＳＶｄがＡ／Ｄコンバータ５８によってオーディオデータＤｄに変換される。
【００３２】
オーディオデータＤｄがコントローラとしてのＣＰＵ(Central Processing Unit)５１
のＡ／Ｄ入力ポートに供給される。ＣＰＵ５１に対してメモリ５２が接続されている。メモリ５２は、振動制御電圧Ｖａに対応する駆動パターンデータが格納されている。例えば短い周期の振動制御電圧を発生する駆動パターン、長い周期の振動制御電圧を発生する駆動パターン等のデータがメモリ５２に格納されている。
【００３３】
ＣＰＵ５１によってメモリ５２が制御され、ＣＰＵ５１が指定した駆動パターンデータＤｐがメモリ５２から読み出される。さらに、駆動パターンデータＤｐがＣＰＵ５１の制御によって、アクチュエータ駆動回路５３のＤ／Ａコンバータ５４に対して供給される。Ｄ／Ａコンバータ５４によって駆動パターンデータＤｐがアナログの振動制御信号ＳＶａへ変換される。振動制御信号ＳＶａが出力アンプ５５に供給され、出力アンプ５５から出力される振動制御電圧Ｖａが圧電アクチュエータ３に供給される。
【００３４】
「マイクロポンプの制御」
この発明の一実施の形態の理解を容易とするために、燃料供給用のマイクロポンプの基本動作について図８を参照して説明する。燃料カートリッジ７１が取り付けられる時は、マイクロポンプ７２の内部に殆ど燃料が存在していない。この状態から燃料のマイクロポンプ７２内への移送が開始される（ドライスタート動作）。
【００３５】
図８Ａに示すように、燃料カートリッジ７１内の燃料がマイクロポンプ７２内に移送されるように、駆動制御部７３がマイクロポンプ７２を制御する。駆動制御部７３は、図５を参照して説明したものである。ドライスタート時には、マイクロポンプ７２のポンプ室が空の状態からポンプの動作が開始する。そして、図８Ｂに示すように、ポンプ室に燃料がほぼ一杯になると、発電部１１に対して燃料の供給が開始される。発電部１１が発電動作を行う定常運転モードとなる。
【００３６】
ドライスタート時に、ポンプ室内に速く燃料を充填するために、マイクロポンプ７２が急速に燃料を吸入するようになされる。駆動制御部７３は、圧電アクチュエータ３に対する振動制御電圧Ｖａの周期を定常運転モードに比して短くする。例えば所定周期で１秒間に６回発生する振動制御電圧Ｖａでもってマイクロポンプ７２が駆動される。１個の振動制御電圧Ｖａによって所定量例えば２マイクロリットルの燃料の吸入、排出がなされる。定常運転時には、例えば１０秒間に１個のパルスによってマイクロポンプ７２が駆動される。
【００３７】
図８Ｃに示すように、定常運転モードでは、燃料カートリッジ７１の内圧の変動および発電部１１の内圧の変動が温度変化等によって生じる。その結果、マイクロポンプ７２から発電部７１に対して供給される燃料の量が変動し、発電部１１の出力が設定値と異なる問題が生じる。
【００３８】
さらに、図８Ｄに示すように、定常運転中に燃料カートリッジ７１内の燃料が空になると、燃料カートリッジ７１を交換する必要が生じる。燃料カートリッジ７１内の燃料の残存状態を目視によって確認するようになされていた。
【００３９】
この発明の一実施の形態においては、マイクロポンプ７２の動作が駆動制御部７３によって制御される。図９に示すように、ステップＳ１において、ドライスタートがなされる。マイクロポンプが短い周期の振動制御電圧Ｖａによって駆動され、燃料カートリッジ７１から燃料がポンプ室内に吸引される。燃料の供給に伴ってポンプ室の内圧が徐々に増大する。図９のフローチャートは、ＣＰＵ５１（図６参照）の制御によってなされる処理の流れを表している。なお、ＣＰＵ５１では、オーディオデータＤｄに基づいて制御を行うが、以下の説明では、オーディオデータＤｄの代わりにオーディオ信号ＳＶｄを使用するものとして説明する。
【００４０】
ポンプ室の内圧の増大に伴って圧電アクチュエータ３に対する加圧力が増大し、オーディオ信号ＳＶｄが増大する。ステップＳ２において、オーディオ信号ＳＶｄと予め設定されたしきい値Ｖth１とが比較される。ポンプ室内に燃料が徐々に供給され、ポンプ室内にほぼ燃料が充填されると、ステップＳ２において、（ＳＶｄ≧Ｖth１）と判定される。
【００４１】
ステップＳ２の判定結果が肯定となると、ステップＳ３において、ドライスタートから定常運転モードに切り替わる。定常運転モードでは、ドライスタート時の周期に比して長い周期の振動制御電圧Ｖａによってマイクロポンプ７２が駆動される。
【００４２】
次に、定常運転時のマイクロポンプ７２の制御について図１０を参照して説明する。定常運転時にステップＳ１１において、オーディオ信号ＳＶｄが予め設定されたしきい値Ｖth２と比較される。しきい値Ｖth２は、ポンプ室内が空となり、加圧力が最も低くなる状態に対応する値である。ステップＳ１１において、（ＳＶｄ＜Ｖth２）と判定されると、ポンプ室内の燃料が無くなったと判定される。したがって、燃料が無くなったことを自動的に検出することができる。
【００４３】
ステップＳ１１の判定が肯定となると、ステップＳ１４において、振動制御電圧Ｖａの供給が停止し、マイクロポンプ７１の駆動が停止される。そして、次のステップＳ１５において、終了モードとなる。終了モードは、燃料カートリッジが空になったことを通知する表示を行ったり、弁を閉じたりする処理である。終了モードになると、燃料カートリッジの交換が可能となる。
【００４４】
ポンプ室内に燃料が有るときは、ステップＳ１１の判定が否定となり、ステップＳ１２において、オーディオ信号ＳＶｄが予め設定されたしきい値Ｖth３と比較される。しきい値Ｖth３は、燃料カートリッジ７１の温度が上昇する等の原因によって、燃料カートリッジ７１からポンプ室内に流入する燃料が過多となる場合の加圧力に対応する値である。過流入の場合では、ポンプ室内に対する燃料の供給量が排出量より多くなり、ポンプ室内の加圧力が高くなりすぎたり、発電部１１への排出量が過大となったりする問題が発生する。しきい値Ｖth１、Ｖth２おいてＶth３の関係は、加圧力に対応して（Ｖth２＜Ｖth１＜Ｖth３）の関係を有する。
【００４５】
ステップＳ１２において、（ＳＶｄ＜Ｖth３）と判定されると、過流入ではないので、処理がステップＳ１１に戻る。ステップＳ１２において、（ＳＶｄ≧Ｖth３）と判定されると、過流入であることが推定され、ステップＳ１３において、駆動条件が変更される。すなわち、振動制御電圧Ｖａの周期がより長いものに変更される。
【００４６】
なお、ステップＳ１２において、過流入の検出に加えて、オーディオ信号ＳＶｄを二つの異なるしきい値と比較し、比較結果に応じて駆動条件を変更しても良い。常時、フィードバック制御が行われることによって、定常運転時に、ポンプ室内の加圧力が設定された範囲内に制御される。このような制御によって、燃料の安定な供給が可能となり、燃料電池の発電出力のばらつきを抑えることができる。
【００４７】
＜２．変形例＞
この発明は、上述の実施の形態に限定されるものではなく、この発明の技術的思想に基づく各種の変形が可能である。例えばこの発明は、着脱自在の燃料カートリッジに限らず、燃料タンクを使用する場合にも適用できる。燃料タンクに対しては、別の容器から燃料が注液される。さらに、図５に示す駆動制御部の構成は、一例であって、他の回路構成が可能である。さらに、マイクロホンによって収集されたオーディオ信号の振幅を検出する方法以外に、オーディオ信号の周波数の変化によってマイクロポンプのポンプ室内の圧力を検出するようにしても良い。
【符号の説明】
【００４８】
２・・・ダイヤフラム
３・・・圧電アクチュエータ
４・・・ポンプ室
５・・・吸入口
６・・・排出口
７・・・マイクロホン
１１・・・発電部
１４・・・膜電極集合体
１６・・・マイクロポンプ
３２・・・圧電素子
５１・・・ＣＰＵ
５３・・・アクチュエータ駆動回路
７１・・・燃料カートリッジ
７２・・・マイクロポンプ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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