(57)【要約】      （修正有）【課題】二次電池の交換などのメンテナンスの頻度を大幅に低減し、かつ天候や周囲の環境に左右されることなく長期に連続駆動が可能な可搬型電源システム、並びにそれを用いた計測又は観測システムを提供する。【解決手段】少なくとも、ダイレクトメタノール型燃料電池と二次電池とから構成され、燃料電池は二次電池を充電し、燃料電池かつ及び二次電池から外部への電力供給手段を有する電源システムであり、（１）燃料電池の出力が１０〜１５０Ｗの範囲であり、（２）二次電池の２０時間率での蓄電容量が５〜７０Ａｈであり、（３）外部への電力供給は、直接、ＤＣ／ＤＣコンバーター、及びＤＣ／ＡＣインバーターからなる群より選ばれる１種以上の手段によって行われ、（４）電源システムを構成する機器が、運搬補助機構を有する１個以上の筐体に収納され、（５）電源システムの筐体を含む総重量が４０ｋｇ以下である可搬型電源システム。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも、ダイレクトメタノール型燃料電池と二次電池とから構成され、該ダイレクトメタノール型燃料電池は該二次電池を充電し、かつ該ダイレクトメタノール型燃料電池及び該二次電池から外部への電力供給手段を有する電源システムであって、（１）該ダイレクトメタノール型燃料電池の出力が１０〜１５０Ｗの範囲であり、（２）該二次電池の２０時間率での蓄電容量が５〜７０Ａｈであり、（３）該外部への電力供給は、直接、ＤＣ／ＤＣコンバーター、及びＤＣ／ＡＣインバーターからなる群より選ばれる１種以上の手段によって行われ、（４）該電源システムを構成する機器が、運搬補助機構を有する１個以上の筐体に収納され、（５）該電源システムの筐体を含む総重量が４０ｋｇ以下であることを特徴とする可搬型電源システム。
【請求項２】
前記二次電池に対し、自然エネルギーによる充電機構を有していることを特徴とする、請求項１に記載の可搬型電源システム。
【請求項３】
前記自然エネルギーによる充電機構が太陽光発電装置であることを特徴とする、請求項２に記載の可搬型電源システム。
【請求項４】
前記二次電池が、鉛蓄電池であることを特徴とする、請求項１〜３のいずれかに記載の可搬型電源システム。
【請求項５】
前記二次電池の電圧が降下して下限設定値Ａ以下になった場合に前記ダイレクトメタノール型燃料電池による発電によって二次電池への充電を行い、前記二次電池の電圧が上昇して上限設定値Ｂ以上になった場合に前記ダイレクトメタノール燃料電池による発電を停止し二次電池への充電を停止する機構を有しており、下限設定値Ａ及び上限設定値Ｂがいずれも変更可能であることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の可搬型電源システム。
【請求項６】
前記限設定値Ａ及び上限設定値Ｂは、前記二次電池が収納された筐体内の温度によって制御されることを特徴とする、請求項５に記載の可搬型電源システム。
【請求項７】
前記可搬型電源システムの筐体の内部もしくは外部に、前記ダイレクトメタノール燃料電池に供給する燃料を保持する燃料タンクが設置されていることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の可搬型電源システム。
【請求項８】
前記燃料タンクの容積が０．１〜８０Ｌの範囲であることを特徴とする請求項７に記載の可搬型電源システム。
【請求項９】
前記筐体が２個以上の筐体から構成され、各筐体の総重量がいずれも２０ｋｇ以下であることを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載の可搬型電源システム。
【請求項１０】
請求項１〜９のいずれかに記載の可搬型電源システムから供給された電力を用いて作動する計測又は観測システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、天候や周囲環境に左右されず、メンテナンスすることなく長時間の連続駆動が可能な可搬型電源システムである。例えば、温度による路面凍結の監視、地滑り、地震などの災害監視、周辺環境や状態の監視に必要な計測又は観測システムに用いることができる。
【背景技術】
【０００２】
これまで、可搬型電源システムの例として二次電池を用いたものが多数提案されている。例えば、可搬式のリチウムイオン電池は多数市販されているが、長期間連続的に使用するためには、二次電池の容量を増やすしかなく、容量に比例して重量が増加するため可搬性が低下するという問題がある。特に屋外で計測又は監視システムに使用する例としてＣＯ２計測（特許文献１）、温度などの環境計測（特許文献２）、災害の検知（特許文献３）などが挙げられるが、二次電池が重く、容易には運べない問題がある。また頻繁に充電する必要があった。
【０００３】
また、二次電池に電気エネルギーを補給するために、風力発電装置や太陽光発電を組み合わせることも多数提案されているが、自然エネルギーを利用した発電システムであるため、安定的な電源確保が困難であった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１２―８３２９４号公報
【特許文献２】特開２００９―８９６０５号公報
【特許文献３】特開２００１―２８３３４８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
商用電源に接続されていなくても、二次電池の交換などのメンテナンスの頻度を大幅に低減し、かつ天候や周囲の環境に左右されることなく長期に連続駆動が可能な、例えば計測又は監視システムに用いることが可能な可搬型電源システム並びに計測又は観測システムを提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、本発明は、次に示す可搬型電源システム並びに計測又は監視システムを提供する。
【０００７】
（１）少なくとも、ダイレクトメタノール型燃料電池と二次電池とから構成され、該ダイレクトメタノール型燃料電池は該二次電池を充電し、かつ該燃料電池及び該二次電池から外部への電力供給手段を有する電源システムであって、（１）該ダイレクトメタノール型燃料電池の出力が１０〜１５０Ｗの範囲であり、（２）該二次電池の２０時間率での蓄電容量が５〜７０Ａｈであり、（３）該外部への電力供給は、直接、ＤＣ／ＤＣコンバーター、及びＤＣ／ＡＣインバーターからなる群より選ばれる１種以上の手段によって行われ、（４）該電源システムを構成する機器が、運搬補助機構を有する１個以上の筐体に収納され、（５）該電源システムの筐体を含む総重量が４０ｋｇ以下であることを特徴とする可搬型電源システム。
（２）前記二次電池に対し、自然エネルギーによる充電機構を有していることを特徴とする、（１）に記載の可搬型電源システム。
（３）  前記自然エネルギーによる充電機構が太陽光発電装置であることを特徴とする、（２）に記載の可搬型電源システム。
（４）前記二次電池が、鉛蓄電池であることを特徴とする、（１）〜（３）のいずれかに記載の可搬型電源システム。
（５）前記二次電池の電圧が降下して下限設定値Ａ以下になった場合に前記ダイレクトメタノール型燃料電池による発電によって二次電池への充電を行い、前記二次電池の電圧が上昇して上限設定値Ｂ以上になった場合に前記ダイレクトメタノール燃料電池による発電を停止し二次電池への充電を停止する機構を有しており、下限設定値Ａ及び上限設定値Ｂがいずれも変更可能であることを特徴とする（１）〜（４）のいずれかに記載の可搬型電源システム。
（６）前記限設定値Ａ及び上限設定値Ｂは、前記二次電池が収納された筐体内の温度によって制御されることを特徴とする、（５）に記載の可搬型電源システム。
（７）前記可搬型電源システムの筐体の内部もしくは外部に、前記ダイレクトメタノール燃料電池に供給する燃料を保持する燃料タンクが設置されていることを特徴とする（１）〜（６）のいずれかに記載の可搬型電源システム。
（８）前記燃料タンクの容積が０．１〜８０Ｌの範囲であることを特徴とする（７）に記載の可搬型電源システム。
（９）前記筐体が２個以上の筐体から構成され、各筐体の総重量がいずれも２０ｋｇ以下であることを特徴とする（１）〜（８）のいずれかに記載の可搬型電源システム。
（１０）請求項（１）〜（９）のいずれかに記載の可搬型電源システムから供給された電力を用いて作動する計測又は観測システム。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の可搬型電源システムは、運搬が簡易であり、かつ電源として使用する際に長期に連続駆動が可能であるため、商用電源に接続されていなくても、二次電池の交換などのメンテナンスの頻度を大幅に低減した状態で電源確保できる。それゆえ計測又は観測システムとした際の安定性を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】運搬補助機構付筐体内部に、ダイレクトメタノール型燃料電池、二次電池、電力供給手段を構築した例である。
【図２】運搬補助機構付筐体内部に、ダイレクトメタノール型燃料電池、二次電池、電力供給手段に加え、筐体内部に燃料タンクを設置可能にした例である。
【図３】運搬補助機構付筐体内部に、ダイレクトメタノール型燃料電池、二次電池、電力供給手段に加え、太陽光パネルを代表とする自然エネルギーによる充電機構との接続を可能とするための充電制御機器を組み込んだ例である。
【図４】複数の筐体を使用する例である。筐体１は燃料電池と燃料タンクを設置可能にした運搬補助機構を有する筐体であり、筐体２は、二次電池、電力供給手段を組み込んだ運搬補助機構を有する筐体である。運搬後に筐体１と筐体２を接続する仕組みである。
【図５】複数の筐体を使用する例である。筐体１は燃料電池を設置した運搬補助機構を有する筐体であり、筐体２は、二次電池、電力供給手段を組み込んだ運搬補助機構を有する筐体である。運搬後に筐体１と筐体２を接続する仕組みである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
多くの電源としては、商用電源が利用されているが、場所によっては商用電源の使用が困難であるという問題が有る。そのような商用電源への接続が困難である場合に、電力供給手段として可搬型タイプの電源が求められるが、例えば二次電池によるものは、特に可搬タイプの場合、持ち運べる重量に制限があるため、供給できる電力は僅かである。一方、
太陽光発電と二次電池を組み合わせた発電システムを用いることはすでに提案されているが、太陽光発電には、積雪や降雨などの天候不順、及び周囲環境によって日照時間が減少すると、発電量もそれに応じて低下してしまう問題があり、両者を組み合わせた可搬型電源システムを運んだとしても必ずしも利用可能とは言えず、電気の安定供給に問題があった。
【００１１】
一方、本発明における可搬型電源システムは、少なくとも、ダイレクトメタノール型燃料電池と二次電池とから構成され、該ダイレクトメタノール型燃料電池は該二次電池を充電し、かつ概ダイレクトメタノール型燃料電池および該二次電池は外部に電力を供給する電源システムであって、（Ａ）該ダイレクトメタノール型燃料電池の出力が１０〜１５０Ｗの範囲であり、（Ｂ）該二次電池の５時間率での蓄電容量が１０〜７０Ａｈであり、（Ｃ）該二次電池から外部への電力供給は、直接、ＤＣ／ＤＣコンバーター、ＤＣ／ＡＣインバーターからなる群より選ばれる１種以上の手段によって行われ、（Ｄ）該電源システムを構成する機器が、運搬補助機構を有する１個以上の筐体に収納され、（Ｅ）該電源システムの筐体を含む総重量が４０ｋｇ以下であることを特徴とする可搬型電源システムである。
【００１２】
ダイレクトメタノール型燃料電池は、電解質としてプロトン伝導性のイオン交換膜を用い、その表面に触媒電極微粒子とガス拡散電極が直接接合されており、このイオン交換膜−電極接合体のアノード側にメタノール水溶液、カソード側に空気を供給することで、触媒作用により電気を取り出せる化学反応を使った発電システムである。化学反応による発電のため、内燃機関と異なり、カルノーサイクルに支配されない、高効率発電が可能である。発電可能な電力は、燃料量に比例するため、運転したい期間に併せて燃料タンクの大きさを変えることができる。
【００１３】
ダイレクトメタノール型燃料電池を実際に動かすための構成の概念としては、前述のイオン交換膜−電極接合体と、アノードに接する面に燃料としてメタノール水溶液を供給するための燃料流路と、カソードに接する面に酸化剤を供給するための酸化剤流路とを形成したセパレータと、を有する単セル、或いは複数の単セルを積層したスタックと、単セル或いはスタックの燃料入り口に燃料を供給する燃料供給機構と、単セル或いはスタックの酸化剤入り口に主に空気からなる酸化剤を供給する酸化剤供給機構と、単セル或いはスタックから排出される排ガスを、直接或いは間接的に外部に排出する機構、さらに単セル或いはスタックから生じる直流電流を制御機構を介し、外部に供給する機構と、これらを収納する収納機構とからなり、また、温度も含めてこれら機構を制御する機構を有するものである。具体例としては多数あるが、例えば、電気化学便覧第６版、Ｐ６３６や、また特開２０１３−７７４２９、ＥＰ２２３９８０８などに内部の構造が記載されているが、限定されるものではなく、ダイレクトメタノール型燃料電池（或いは燃料電池）を表現する際、前記単セルやスタックを燃料電池として示すことも多いが、本発明におけるダイレクトメタノール型燃料電池とは、上記概念に示される燃料電池への燃料や酸化剤の供給や制御を含む機構や温度制御が含まれた燃料電池システムを示す。燃料供給機構には、燃料タンクからの燃料供給を含み、燃料タンク自体は、前記収容機構内部にあっても外部にあっても好ましいものである。
【００１４】
ここでダイレクトメタノール型燃料電池の出力としては、１０Wから１５０Wの範囲が好ましく、さらに好ましくは２０W〜１１０Wの範囲であり、さらに好ましくは２５W〜９０Wの範囲である。出力が１０Ｗに満たない場合、電力供給量が不足する可能性がある。一方１５０Ｗを越える場合は、副反応による発熱が大きく、かつ重量も増加するので、可搬型電源システムには向かない傾向にある。特に二次電池は温度に弱い特性を持つため、発熱量が大きい点で、比較的小型のダイレクトメタノール型燃料電池が適している。例えば鉛蓄電池においては、温度が１０℃上がると、寿命が半分になるケースもある。
【００１５】
本発明の可搬型電源システムにおいては、ダイレクトメタノール型燃料電池の起動には電力を使用するため、二次電池と接続して起動時に二次電池に蓄えられた電力を使用するが、一度ダイレクトメタノール型燃料電池が起動すれば、ダイレクトメタノール型燃料電池から二次電池に電気を供給することが可能となる。そのため、二次電池のみからなる可搬型電源システムでは、二次電池の容量がなくなると全く使えなくなる問題があったが、ダイレクトメタノール型燃料電池と接続することで、二次電池への充電が可能となるため、長期間電力を供給することができ、可搬型電源システムの動作時間を長くすることができ、ひいてはより安定性の高い監視又は計測システムを提供することができる。
【００１６】
前記ダイレクトメタノール形燃料電池と連結する二次電池としては、鉛蓄電池、ニッケル水素電池、ニッケルカドミウム電池、リチウムイオン電池、リチウムポリマー電池、バナジウム電池、などが好適な例として挙げられる。特に好ましくは、鉛蓄電池、ニッケルカドミウム電池あるいはリチウムイオン電池である。鉛蓄電池やニッケルカドミウム電池は信頼性の高い電池であり、本発明の可搬型電源システムにおいて信頼性の高いものを提供することに有効である。リチウムイオン電池は小型化が可能なため、持ち運びに優れるといったメリットを提供することができる。また、二次電池としては、繰返し充放電に耐久性があるものが好ましく、温度特性も考慮すると、鉛蓄電池やニッケルカドミウム電池が好ましく、特に本発明に好ましい二次電池は鉛蓄電池、中でもディープサイクルタイプの鉛蓄電池である。
【００１７】
前記二次電池の容量としては、２０時間率容量として５Ａｈ〜７０Ａｈのものを使用することが好ましい。特に好ましくは、１０Ａｈ〜５０Ａｈである。５Ａｈ以下であると、電池の容量が不足する傾向にあり、７０Ａｈを越えると重くなりすぎる傾向にあるため、本発明の可搬式電源システムには好ましくない傾向にある。一例として、２０Ｗのダイレクトメタノール型燃料電池を使う場合５Ａｈ〜４０Ａｈ、４０Ｗの場合１０Ａｈ〜５０Ａｈ、１００Ｗの場合３０Ａｈ〜７０Ａｈ、が一つの目安である。
【００１８】
ダイレクトメタノール形燃料電池を二次電池と組合せ、二次電池を電力バッファとして用い、二次電池の充電状態の変化や稼動条件の変化をモニタリングしながら、ダイレクトメタノール形燃料電池を運転することは本発明の可搬型電源として好ましい。二次電池の電圧が降下して下限設定値Ａ以下になった場合に前記ダイレクトメタノール型燃料電池による発電によって二次電池への充電を行い、前記二次電池の電圧が上昇して上限設定値Ｂ以上になった場合に前記ダイレクトメタノール燃料電池による発電を停止し二次電池への充電を停止する機構を有することで、二次電池を常に設定範囲の充電状態を保つことが可能となり、かつ、不必要にダイレクトメタノール形燃料電池を動かす必要がなくなるため、必要最小限の燃料消費で運転することが可能となる。そのため燃料を有効に使うことが可能となり、長時間電気を供給することができる。よって常時安定的に、信頼性の高い電源として動作させることが可能である。
【００１９】
前記下限設定値Ａ及び上限設定値Ｂがいずれも変更可能であることで、二次電池の状態に適した運転が可能となる。
【００２０】
可搬型電源システムとしては、多様な環境下でも長期間動作することが好ましい。そのために本発明の可搬型電源システムにおいては、特に筐体内部の少なくとも１箇所の温度を検知し、前記設定値A、Bを変更可能であることが好ましい。筐体内部の温度が低いほど、下限設定値Aを下げ、かつ上限設置値Bを上昇させ、逆に筐体内部の温度が高いほど下限設定値Aを上げ、かつ上限設置値Bを下げる操作が好ましい。目安としては、−２０℃の場合、下限設定値Aは１０．５〜１２．０V、上限設置値Bは１４．０〜１４．７V、０℃の場合、下限設定値Aは１１．０V〜１２．５V、上限設置値Bは、１３．８〜１４．５V、４０℃の場合、下限設定値Aは１１．５V〜１３．０V、上限設置値Bは１３．５V〜１４．３Vである。このような電圧となるよう、筐体内部の温度センサーにより検知した温度を可搬型電源システムの制御プログラムに反映させる手法は最も適している。或いは季節や設置場所に併せて予め設定させておいた値をプログラミングする手法も用いることが可能である。このことによって、鉛蓄電池を良好な状態で動作させることが可能であり、可搬型電源システムの安定性や耐久性を向上させ、長期間動作させることができる。
【００２１】
また可搬型電源システムに接続する機器としては、任意に選ぶことが可能であるが、例えば、雨量計、地震計、温湿度計、地すべりセンサー、濃度計、監視カメラ、赤外線センサー、気圧計、風速計、水位センサー、圧力センサー、変位センサー、風速センサー、地下探査、放射性物質濃度センサー、放射線量センサー、照明、位置センサー、コンピューター、携帯電話等の無線通信機器、などがある。また、画像・音声・データの記録装置など、その他機器と併せて使用することは有用であり、データを、無線通信機器によって送信し、別の場所で遠隔モニタリングすることができる。
【００２２】
このような幅広い使用を目的に、燃料電池及び二次電池から外部への電力供給手段を有し、その手段は、直接或いは出力１０W〜３５０W以下のＤＣ／ＤＣインバーター或いはＤＣ／ＡＣインバーターの少なくとも一つを介して外部に電気を供給する仕組みであることが必要である。ＤＣ／ＤＣインバーター或いはＤＣ／ＡＣインバーターの種類は任意のものを選ぶことができる。出力が１０W未満であると可搬型電源システムとして十分ではなく、３５０Wを越えるようなＤＣ／ＤＣインバーター或いはＤＣ／ＡＣインバーターは、待機電力が大きく、燃料消費速度が速く、かつ筐体内部への放熱も大きいため好ましくない。なおDC／ACインバーターのAC出力としては正弦波のでるものが特に好ましい傾向にあるが、制限されるものではない。例えば図１及び図２に記載の構成の模式図を用いて説明すると、燃料電池のプラス極およびマイナス極を、それぞれ二次電池のプラス極とマイナス極に電線を通じて接続されており、また外部への電力供給手段に接続されており、各種計測または観測機器に接続されている構成は好ましい形態である。例えばこの際、二次電池における、燃料電池から二次電池への接続配線と、二次電池から電力供給手段への接続配線を電気的に接続しておくことにより、電気回路としては、燃料電池から電力供給手段を通して、計測・観測機器に直接電力を供給することも可能であり、二次電池からも電力供給手段を通して、計測・観測機器に直接電力を供給することが可能な構成となるため適切な構成である。
【００２３】
また、図３のように前記二次電池に対し、自然エネルギーによる充電機構を有していることを特徴とすることは好ましい構成である。太陽光発電装置、風力発電装置、水力発電装置との組み合わせにより、さらにメンテナンス頻度を低減することができ、さらに長期間の連続駆動が可能になる。特に好ましい組合せは太陽光発電装置である。この場合も二次電池における、充電制御機器から二次電池への接続配線を電気的に、二次電池における、燃料電池から二次電池への接続配線及び/或いは二次電池から電力供給手段への接続配線に接続しておくことで、自然エネルギーにおける充電機構からの直接、外部への電力供給手段を通して、計測・観測機器に電力を供給することが可能な構成であり、好ましい構成である。
【００２４】
筐体の表面には１０W〜１００Wの範囲の太陽光パネルが設置可能であり、太陽光パネルから前記二次電池に充電することも可能な電源システムであることが好ましい。筐体の表面に太陽光パネルを設置することで、筐体内部の温度上昇を抑制することが可能となるため、特に夏場、より安定な可搬型電源システムとすることができる。また太陽光発電装置との組み合わせにより、燃料消費量をさらに押さえて運転可能であり、メンテナンス頻度を低減することができ、より長期間の連続駆動が可能になる。太陽光パネルが１０W未満であると十分な発電量を得ることができない傾向にあり、１００Wを越えると大きすぎて可搬型電源システムとして扱いづらくなる傾向にある。より好ましくは１５Wから６０Wの範囲である。また本発明の可搬型電源システムの設置場所が、必ずしも太陽光パネル設置場所としてふさわしくない可能性があるので、取り外しも可能であるとさらに好ましく、ダイレクトメタノール型燃料電池と太陽光パネルそれぞれを効率的に運用することが可能となる。
【００２５】
尚、本発明を用いて充電する機構としては、ダイレクトメタノール形燃料電池と太陽電池を用いた発電システムとの調整機構が備わっていることが好ましい。この場合、前記設定電圧（B）よりも太陽電池による充電停止電圧を高く設定することが好ましい形態である。
【００２６】
本発明においてダイレクトメタノール型燃料電池および二次電池は一つ以上の筐体内に設置されていることを特徴とする。可搬型電源システムを屋外で使う場合には、風雨等の環境にさらされるため、筐体内に設置することが好ましい。二つ以上の筐体内に設置する場合は、運搬が容易になるため、なお好ましい構成である。その場合、可搬型電源システムを使用する際に、現場で接続して使用することが可能である。少なくともダイレクトメタノール型燃料電池および二次電池が含まれる筐体、および外部に電気を取り出す機器を含めて、重量としては４０ｋｇ以下であることが好ましい。重量が４０ｋｇを越える場合、可搬型電源システムとして持ち運びが困難となる傾向にある。より好ましくは２５ｋｇ以下であり、さらには２０ｋｇ以下であることが好ましい。なお、二つ以上の筐体内に設置する場合、個々の重量として２０ｋｇ以下であることが好ましく、さらに好適には１５ｋ以内である。
【００２７】
筐体には、少なくとも一つ以上の吸気穴と排気穴があることが好ましく、さらには筐体内部の温度を検知して設定した温度よりも高くなった場合、筐体内部を冷却する仕組みがあることが好ましい。例えば設定温度を越えるとファンが起動する方法は好ましい例である。また筐体の上部と下部に穴を開け、内部の温度が高くなると自然対流が起こる構成も好ましい例である。
【００２８】
また可搬性を上げる目的で、筐体には取っ手のように手で保持したり、あるいは例えばリュックのように肩や背中に提げることが可能なよう輪っか状など持ち運びが簡易となる輪状の突起構造を有するなど、運搬補助機構を持つことが好ましい。これら輪状の突起は、運搬以外にも木などに括り付けて使用時に可搬型電源システムを固定するためにも使用することができる。また、キャリーケースのように車輪や、収納式の持ち手があっても良い。またこの際、重心が片寄ると運搬に支障がでるため、運搬補助機構によって筐体を持ち上げたり支えたりする場合に、バランスの取れる位置に重心があることが好ましい。また運搬補助機構は、運搬先への持ち運び方法を選べるよう、取替えが可能であったり、設置時に邪魔とならないよう着脱可能である方が好ましい傾向にある。
【００２９】
また本発明の可搬型電源システムとしては、ダイレクトメタノール型燃料電池は燃料タンクと接続可能であり、燃料タンクは前記筐体の内部或いは外部に接続可能であることを特徴とし、燃料タンクは０．１Ｌから８０Ｌの大きさであることを特徴とする可搬型電源システムである。燃料タンクサイズを変更することで、各種機器を使用する期間に併せて、長期運転も可能となるため、任意に変更可能であることが好ましい。しかしながら可搬式電源システムとして利用する場合、８０Lを超えるタンクは運搬が困難となる傾向にある。一方０．１L未満であると、動作時間が短くなる問題がある。より好ましくは１〜３０Lである。特に好ましくは５Ｌ〜１０Ｌである。なお、本発明の可搬型電源システムにおいては、二次電池の電圧が低下した場合のみダイレクトメタノール形燃料電池が動作するため、効率的に燃料を利用できる特徴があるため、特に長期運転に適している。
【００３０】
また燃料タンクの連結器を用いることで、複数の燃料タンクを連結し運転時間を長くすることも好適な手法であり、本発明の可搬型電源システムの好ましい例である。単一のタンクでは必要とされる駆動時間を確保できない場合に、有効な手法である。
【００３１】
なお燃料タンク内の燃料は５０〜９９．５％の範囲の濃度のメタノール水溶液であることが好ましい。例えば濃度５０％である場合、備蓄量などに規制がないため取り扱いに優れるという長所がある。一方で高濃度になるほど長時間使用可能となる長所がある。より好ましくは９０％〜99.5％の範囲である。
【００３２】
また本発明のダイレクトメタノール型燃料電池としては、前記高濃度燃料を取り込んだ後、燃料電池本体にて、希釈後、燃料電池スタックに希釈メタノールが供給される構成が好ましい。高濃度のメタノールが燃料電池スタックに流れ込むと、出力低下に繋がる可能性があるため、希釈メタノールの濃度は、０．３％〜１０％の範囲であることが特に好ましい。
【００３３】
前記希釈メタノールで動作する燃料電池スタックとしては、動作温度としては６０℃〜８５℃の間であることが好ましい。６０℃以下であると触媒活性が低下するため、効率的な運転が困難であり、８５℃を越えるとメタノールの揮発が顕著となるため、好ましくない傾向にある。
【実施例】
【００３４】
以下、本発明について実施例を用いて具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されることはない。
【００３５】
（実施例１）
ダイレクトメタノール型燃料電池として、ＳＦＣ  Ｅｎｅｒｇｙ社製ＥＦＯＹ  Ｐｒｏ９００(出力３８W)を用い、１２V−１２Ahディープサイクル鉛蓄電池（ＬＯＮＧ、ＷＰ１２−１２Ｓ）と接続した。また鉛蓄電池は１２５W−DC/ACインバーター（未来舎、ＦＩ−Ｓ１２６）に接続し、１００Vの交流電源として使用可能な構成とした。また、太陽電池用チャージコントローラー（未来舎、PV-1212D1A）を鉛蓄電池に接続し、ダイレクトメタノール型燃料電池とは別系統電源として接続した。これらを持ち運びが可能となるようベルトを取り付けた自作のポリカーボネート製の筐体内に収納した。ダイレクトメタノール型燃料電池から、筐体外部に燃料供給管を取り出し、筐体外部の燃料タンクと接続可能な形にするとともに太陽電池用チャージコントローラーに太陽光パネルを接続できるよう、接続用端子を取り付けた。筐体そのものに太陽光パネルの接続も可能にするため、固定用時具を取り付けた。本体総重量としては、１９．４ｋｇであった。本体を背負子に取り付け人力で移動させることが可能であった。試験的に、本発明の可搬型電源システムを２０℃の恒温室にて、消費電力８Ｗの監視カメラに接続し、５Ｌのメタノールタンク（濃度９９％  メタノール水溶液）とつなげ、２００時間の連続運転を行ったところ、良好に動作することを確認した。また屋外に移して、１５Ｗの太陽光パネル（ＹＭＴ製、ＭＳ−Ｐ−１５Ｗ）を筐体に取り付けた状態でも２００時間の連続運転を行い、良好に動作することを確認した。この場合、燃料消費速度は、太陽光パネルを用いないケースと比較して、約半分であった。従って、本発明の可搬型電源システムにおいては、持ち運びが容易な、可搬型電源システムとして有効に動作することがわかる。
【００３６】
（実施例２）
実施例１において、鉛蓄電池の表面に熱電対を取り付け、筐体内部の温度をモニタリングしながら、下限設定値Aと上限設定値Bを設定した。下限設定値Ａを１１．０Ｖ、上限設定値Ｂを１４．７Ｖに設定し、太陽光パネルは接続しない状態で、−１０℃の低温室で運転を行ったところ、安定に動作することを確認した。
【００３７】
（実施例３）
実施例２にて、下限設定値Ａは同様に１１．０Ｖ、上限設定値Ｂを１４．２Ｖで試験した。充放電のサイクルは、実施例２の約半分であった。この設定条件では電池が満充電となっていないことが考えられるが、可搬型電源システムとして機能していた。下限設定値Ａおよび上限設定値Ｂを実施例２のように設定すると−１０℃での運転条件としてさらに適切となる。
【００３８】
このことから、運転環境に併せて、下限設定値Ａ、上限設定値Ｂを変更可能な本発明の可搬型電源システムは、どのような環境での使用にも適した、持ち運び可能な電源として優れていることがわかる。
【００３９】
（比較例１）
実施例１にて、１２Ｖ−１００Ａｈの鉛蓄電池（ディスカバー製、Ｄ１２１０００Ｄ）を用い、同様に筐体に収納したところ、重量は５０ｋｇを超えており、持ち運びに適するものではなかった。
【００４０】
（実施例４）
実施例１にて、ＳＦＣ  Ｅｎｅｒｇｙ社製ＥＦＯＹ  Ｐｒｏ９００(出力３８W)の変わりにＥＦＯＹ  Ｐｒｏ２２００（出力９０Ｗ）と１２Ｖ−４６Ａｈの鉛蓄電池（サイクロンＧ４２ＥＰ）を用い、２つの筐体に分ける形で可搬型電源システムを構築した。片方の筐体にはダイレクトメタノール型燃料電池、ＤＣ／ＡＣインバーター、並びに太陽電池用チャージコントローラーをセットし、もう一方の筐体には鉛蓄電池を載せた。それぞれ重量は１３ｋｇと２０ｋｇであった。実施例１と同様に可搬は容易であった。筐体二つを組立て、１５Ｗ太陽光パネルと接続し、屋外で１０Ｌサイズの燃料タンクを２個用い、８Ｗのカメラを動作させたところ、約７０日間燃料補給等なく安定に動作することを確認した。なお下限設置値Ａ、上限設定値Ｂは、１１．５Ｖと１４．３Ｖとした。
【００４１】
（比較例２）
実施例４において、ダイレクトメタノール型燃料電池を使用せず、６０Ｗの太陽光パネルを用い、８Ｗのカメラを動作させたところ、１０日後に電池電圧が低下し、カメラが停止した。太陽光発電のみに依存した電源のため、安定的に電気を供給できなかったものと考えられる。
【産業上の利用可能性】
【００４２】
商用電源に接続されていなくても、二次電池の交換などのメンテナンスの頻度を大幅に低減し、天候や周囲の環境に左右されることなく長期に連続駆動が可能な、例えば計測・観測システムに用いることが可能な可搬型電源システムを提供する。
【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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