(57)【要約】【課題】  燃料の残量検出を支障なく行うことができる燃料電池ユニットおよび制御方法を提供する。【解決手段】  燃料水溶液を生成する混合タンク４５と、燃料を収納する燃料カートリッジ４３と、混合タンク４５へと燃料を送液する送液量情報を記憶するＥＥＰＲＯＭ９９と、燃料カートリッジ４３から混合タンク４５へと燃料を送液する燃料供給ポンプ４４と、燃料供給ポンプ４４に接続され、燃料供給ポンプ４４の回転数を燃料がなくなるまで測定する各部の温度センサ・液量センサ・電圧モニタ１０６と、測定結果から得られる回転数のカウント数に基づいて新たに送液量情報を算出し、新たな送液量情報から燃料の残量を算出し、新たな送液量情報を古い送液量情報に換えてＥＥＰＲＯＭ９９に記憶し、更新する。【選択図】図３
2006294470.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料電池と、
前記燃料電池より送出される水蒸気を凝縮することで得られる水と燃料とを混合して前記燃料電池へ供給するための燃料水溶液を生成する混合タンクと、
前記燃料を収納する燃料収納手段と、
前記燃料収納手段から前記混合タンクへと燃料を送液する燃料供給手段と、
前記混合タンクから前記燃料電池へ燃料水溶液を送液する送液手段と、
前記送液手段に接続され、当該送液手段の供給動作量である第１の供給動作量を測定する第１の測定手段と、
前記第１の供給動作量の第１の初期値を予め記憶する記憶手段と、前記第１の測定手段によって測定された第１の供給動作量と、前記記憶手段に記憶されている前記第１の初期値とを比較する比較手段とを備え、前記比較手段によって、前記第１の測定手段によって測定された第１の供給動作量が、前記第１の初期値に対して一定値以上または以下となった場合、前記燃料供給手段及び／又は送液手段を停止する、又は前記第１の測定手段によって測定された第１の供給動作量が前記第１の初期値に近づくように前記第１の供給動作量を制御するコントローラと、
を具備することを特徴とする燃料電池ユニット。
【請求項２】
請求項１に記載の燃料電池ユニットにおいて、
外部から気体を取り込む吸気手段と、
前記吸気手段から取り込んだ気体を前記燃料電池へ送気する送気手段と、
前記送気手段に接続され、当該送気手段の供給動作量である第２の供給動作量を測定する第２の測定手段とをさらに具備し、
前記記憶手段には、前記第２の供給動作量の第２の初期値が予め記憶されており、前記比較手段は、前記第２の測定手段によって測定された第２の供給動作量と、前記第２の初期値とを比較し、前記第２の測定手段によって測定された第２の供給動作量が、前記第２の初期値に対して一定値以上または以下となった場合、前記コントローラにより前記送気手段を停止する、又は前記第２の測定手段によって測定された第２の供給動作量が前記第２の初期値に近づくように前記第２の供給動作量を制御することを特徴とする燃料電池ユニット。
【請求項３】
燃料電池と、
外部から気体を取り込む吸気手段と、
前記吸気手段から取り込んだ気体を前記燃料電池へ送気する送気手段と、
前記送気手段に接続され、当該送気手段の供給動作量である第１の供給動作量を測定する第１の測定手段と
前記第１の供給動作量の第１の初期値を予め記憶する記憶手段と、前記第１の測定手段によって測定された第１の供給動作量と、前記記憶手段に記憶されている前記第１の初期値とを比較する比較手段とを備え、前記比較手段によって、前記第１の測定手段によって測定された第１の供給動作量が、前記第１の初期値に対して一定値以上または以下となった場合、前記送気手段を停止する、又は前記第１の測定手段によって前記測定された供給動作量が前記第１の初期値に近づくように前記第１の供給動作量を制御するコントローラと、
を具備することを特徴とする燃料電池ユニット。
【請求項４】
請求項３に記載の燃料電池ユニットにおいて、
前記燃料電池より送出される水蒸気を凝縮することで得られる水と燃料とを混合して前記燃料電池へ供給するための燃料水溶液を生成する混合タンクと、
前記燃料を収納する燃料収納手段と、
前記燃料収納手段から前記混合タンクへと燃料を送液する燃料供給手段と、
前記混合タンクから前記燃料電池へ燃料水溶液を送液する送液手段と、
前記送液手段に接続され、当該送液手段の供給動作量である第２の供給動作量を測定する第２の測定手段とをさらに具備し、
前記記憶手段には、前記第２の供給動作量の第２の初期値が予め記憶されており、前記比較手段は、前記第２の測定手段によって測定された第２の供給動作量と、前記第２の初期値とを比較し、前記第２の測定手段によって測定された第２の供給動作量が、前記第２の初期値に対して一定値以上または以下となった場合、前記コントローラにより前記燃料供給手段及び／又は送液手段を停止する、又は前記第２の測定手段によって測定された第２の供給動作量が前記第２の初期値に近づくように前記第２の供給動作量を制御することを特徴とする燃料電池ユニット。
【請求項５】
請求項１または３に記載の燃料電池ユニットにおいて、
警告表示手段及び／又は警告通知手段をさらに備え、
前記第１または第２の供給動作量が、前記第１または第２の初期値に対して一定値以上または以下となった場合、前記警告表示手段によって警告情報を表示する、及び／又は前記警告通知手段によって、外部の表示手段へ警告情報を表示させるための通知をすることを特徴とする燃料電池ユニット。
【請求項６】
請求項１乃至４のいずれか１項に記載の燃料電池ユニットにおいて、
前記混合タンクと前記送液手段との間に設けられた前記燃料水溶液を濾過する第１のフィルタ手段、及び／又は、前記吸気手段と前記送気手段との間に設けられた前記気体を濾過する第２のフィルタ手段をさらに具備し、
前記記憶手段には、前記第１のフィルタ手段及び／又は第２のフィルタ手段の計時変化に対応した制御情報を予め記憶されており、前記コントローラは、前記制御情報に基づいて制御を行うことを特徴とする燃料電池ユニット。
【請求項７】
請求項１または３に記載の燃料電池ユニットにおいて、
前記第１または第２の供給動作量は、前記送液手段の駆動電圧及び／又は回転数であることを特徴とする燃料電池ユニット。
【請求項８】
請求項２または４に記載の燃料電池ユニットにおいて、
前記燃料水溶液の燃料濃度を検出する第３の測定手段をさらに具備し、
前記記憶手段は、前記燃料濃度の初期値を予め記憶し、
前記前記コントローラは、比較手段によって、前記燃料水溶液の燃料濃度と、この初期値とを比較し、前記燃料濃度が、前記燃料濃度の初期値に対して一定値以上または以下となった場合、前記燃料供給手段及び／又は送液手段を停止する、又は前記燃料濃度が前記燃料濃度の初期値に近づくように制御することを特徴とする燃料電池ユニット。
【請求項９】
燃料電池より送出される水蒸気を凝縮することで得られる水と燃料とを混合して前記燃料電池へ供給するための燃料水溶液を生成する混合タンクと、前記燃料を収納する燃料収納手段と、前記燃料収納手段から前記混合タンクへと燃料を送液する燃料供給手段と、前記混合タンクから前記燃料電池へ燃料水溶液を送液する送液手段と、前記送液手段に接続され、当該送液手段の供給動作量である第１の供給動作量を測定する第１の測定手段と、前記第１の供給動作量の第１の初期値を予め記憶する記憶手段とを備えたコントローラとを具備する燃料電池ユニットの制御方法であって、
前記コントローラによって、前記第１の測定手段によって測定された第１の供給動作量と、前記記憶手段に記憶されている前記第１の初期値とを比較する比較ステップと、
前記比較ステップによって、前記第１の測定手段によって測定された第１の供給動作量が、前記第１の初期値に対して一定値以上または以下となった場合、前記燃料供給手段及び／又は送液手段を停止する、又は前記第１の測定手段によって測定された第１の供給動作量が前記第１の初期値に近づくように前記第１の供給動作量を制御する制御ステップと、
を含むことを特徴とする燃料電池ユニットの制御方法。
【請求項１０】
請求項９に記載の燃料電池ユニットの制御方法において、
前記燃料電池ユニットは、外部から気体を取り込む吸気手段と、前記吸気手段から取り込んだ気体を前記燃料電池へ送気する送気手段と、前記送気手段に接続され、当該送気手段の供給動作量である第２の供給動作量を測定する第２の測定手段とをさらに具備し、
前記記憶手段には、前記第２の供給動作量の第２の初期値が予め記憶されており、
前記コントローラによって、前記第２の測定手段によって測定された第２の供給動作量と、前記第２の初期値とを比較する比較ステップと、
前記比較ステップによって、前記第２の測定手段によって測定された第２の供給動作量が、前記第２の初期値に対して一定値以上または以下となった場合、前記コントローラにより前記送気手段を停止する、又は前記第２の測定手段によって測定された第２の供給動作量が前記第２の初期値に近づくように前記第２の供給動作量を制御する制御ステップと、
を含むことを特徴とする燃料電池ユニットの制御方法。
【請求項１１】
燃料電池と、外部から気体を取り込む吸気手段と、前記吸気手段から取り込んだ気体を前記燃料電池へ送気する送気手段と、前記送気手段に接続され、当該送気手段の供給動作量である第１の供給動作量を測定する第１の測定手段と前記第１の供給動作量の第１の初期値を予め記憶する記憶手段とを備えたコントローラとを具備する燃料電池ユニットの制御方法であって、
前記コントローラによって、前記第１の測定手段によって測定された第１の供給動作量と、前記記憶手段に記憶されている前記第１の初期値とを比較する比較ステップと、
前記比較ステップによって、前記第１の測定手段によって測定された第１の供給動作量が、前記第１の初期値に対して一定値以上または以下となった場合、前記送気手段を停止する、又は前記第１の測定手段によって前記測定された供給動作量が前記第１の初期値に近づくように前記第１の供給動作量を制御する制御ステップと、
を含むことを特徴とする燃料電池ユニットの制御方法。
【請求項１２】
請求項１１に記載の燃料電池ユニットの制御方法において、
前記燃料電池ユニットは、前記燃料電池より送出される水蒸気を凝縮することで得られる水と燃料とを混合して前記燃料電池へ供給するための燃料水溶液を生成する混合タンクと、前記燃料を収納する燃料収納手段と、前記燃料収納手段から前記混合タンクへと燃料を送液する燃料供給手段と、前記混合タンクから前記燃料電池へ燃料水溶液を送液する送液手段と、前記送液手段に接続され、当該送液手段の供給動作量である第２の供給動作量を測定する第２の測定手段とをさらに具備し、
前記記憶手段には、前記第２の供給動作量の第２の初期値が予め記憶されており、
前記コントローラによって、前記第２の測定手段によって測定された第２の供給動作量と、前記第２の初期値とを比較する比較ステップと、
前記比較ステップによって、前記第２の測定手段によって測定された第２の供給動作量が、前記第２の初期値に対して一定値以上または以下となった場合、前記コントローラにより前記燃料供給手段及び／又は送液手段を停止する、又は前記第２の測定手段によって測定された第２の供給動作量が前記第２の初期値に近づくように前記第２の供給動作量を制御する制御ステップと、
を含むことを特徴とする燃料電池ユニットの制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えばダイレクトメタノール方式の燃料電池ユニットおよび制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
燃料電池の方式には種々のものがあるが、情報処理装置に適するものとして、ダイレクトメタノール型燃料電池（ＤＭＦＣ： Direct Methanol Fuel Cell）が挙げられる。この種の燃料電池には、複数のセルがそれぞれセパレータを介して積層されたセルスタックが適用される。セルスタックにおいては、このセルスタックを冷却している冷媒を送液しているポンプは、使用によって劣化等の理由により、流量や圧力等に異常が発生する場合がある。この場合、発電を続行すると、セルスタック等が熱でダメージを受ける等の可能性がある。また、冷媒の液漏れ等の可能性も出てくる。そのため、異常なセルを事前に検知してシステムに障害が生じないように工夫する必要がある（特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００２−１８４４３５号公報。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、上述した技術であると、スタックを冷却する冷媒系についてのみの異常検出しかできないという課題がある。すなわち、スタック空気極を循環する空気を送気する送気ポンプや、空気を濾過するフィルタ等の異常を検知することが出来ない。また、冷媒の液体の濃度を考慮した制御を行うこともできない。
【０００４】
本発明は上記実情に鑑みてなされたものであり、燃料電池の異常検出を支障なく行うことができる燃料電池ユニットおよび制御方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するために、本願発明の一態様によれば、燃料電池と、前記燃料電池より送出される水蒸気を凝縮することで得られる水と燃料とを混合して前記燃料電池へ供給するための燃料水溶液を生成する混合タンクと、前記燃料を収納する燃料収納手段と、前記燃料収納手段から前記混合タンクへと燃料を送液する燃料供給手段と、前記混合タンクから前記燃料電池へ燃料水溶液を送液する送液手段と、前記送液手段に接続され、当該送液手段の供給動作量である第１の供給動作量を測定する第１の測定手段と、前記第１の供給動作量の第１の初期値を予め記憶する記憶手段と、前記第１の測定手段によって測定された第１の供給動作量と、前記記憶手段に記憶されている前記第１の初期値とを比較する比較手段とを備え、前記比較手段によって、前記第１の測定手段によって測定された第１の供給動作量が、前記第１の初期値に対して一定値以上または以下となった場合、前記燃料供給手段及び／又は送液手段を停止する、又は前記第１の測定手段によって測定された第１の供給動作量が前記第１の初期値に近づくように前記第１の供給動作量を制御するコントローラと、を具備することを特徴とする燃料電池ユニットが提供される。このため、燃料電池の異常検出を支障なく行うことができる。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、燃料電池の異常検出を支障なく行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
（第１実施形態）
以下、図面を参照して、本発明の第１実施形態について説明する。  
図１は、本発明の第１実施形態に係る燃料電池ユニットを示す外観図である。図１に示すように、この燃料電池ユニット１０は、情報処理装置、例えばノート型パーソナルコンピュータの後部を載置するための載置部１１と、燃料電池ユニット本体１２とから構成される。燃料電池ユニット本体１２には、電気化学反応で発電を行うＤＭＦＣスタックや、ＤＭＦＣスタックに対して燃料となるメタノールや空気を注入、循環させるための補機（ポンプやバルブ等）を内蔵している。
【０００８】
また、燃料電池ユニット本体１２のユニットケース１２ａ内部の例えば左端に、着脱可能な燃料カートリッジ（図示していない）が内蔵されており、この燃料カートリッジを交換できるように、カバー１２ｂは取り外し可能となっている。
【０００９】
載置部１１には情報処理装置が載置される。載置部１１の上面には、情報処理装置と接続するための接続部としてドッキングコネクタ１４が設けられている。一方、情報処理装置の例えば底面後部には、燃料電池ユニット１０と接続するための接続部としてドッキングコネクタ２１（図示していない）が設けられており、燃料電池ユニット１０のドッキングコネクタ１４と機械的、電気的に接続される。また、載置部１１上に三箇所の位置決め突起１５とフック１６が設けられており、対応して設けられた情報処理装置の底面後部の三箇所の穴に、位置決め突起１５とフック１６が挿入される。
【００１０】
情報処理装置を燃料電池ユニット１０から取り外す時は、図２に示した燃料電池ユニット１０のイジェクトボタン１７を押すことにより、ロック機構（図示していない）の解除が行われて、容易に取り外すことができる。
【００１１】
また、燃料電池ユニット本体１２の例えば右側面には、発電設定スイッチ１１２と燃料電池運転スイッチ１１６が設けられる。
【００１２】
発電設定スイッチ１１２は、燃料電池ユニット１０での発電を許可或いは禁止するためにユーザが予め設定するためのスイッチであり、例えばスライド型スイッチで構成される。
【００１３】
燃料電池運転スイッチ１１６は、例えば、燃料電池ユニット１０で発電される電力で情報処理装置１８が動作している時に、情報処理装置１８の動作は継続しつつ燃料電池ユニット１０での発電のみを停止させるような場合等に用いる。この場合、情報処理装置１８は内蔵された二次電池の電力を用いて動作を継続することになる。燃料電池運転スイッチ１１６は、例えばプッシュスイッチ等で構成される。
【００１４】
また、燃料電池ユニット本体１２の例えば上面には、燃料電池ユニット本体１２の可動時に例えば緑に点灯したり、異常時に赤く点灯するＬＥＤ(light-emitting diode)等のインジケータランプ８５が設けられている。
【００１５】
図２は、情報処理装置１８（例えば、ノート型パーソナルコンピュータ）を燃料電池ユニット１０の載置部１１の上に載置、接続した時の外観を示す図である。
【００１６】
なお、図１、図２に示した燃料電池ユニット１０の形状や大きさ、或いはドッキングコネクタ１４の形状や位置等は、種々の形態が考えられる。
【００１７】
図３は、燃料電池ユニット１０の系統図を示したものであり、特にＤＭＦＣスタックとその周辺に設けられた補機について細部の系統を示している。
【００１８】
燃料電池ユニット１０は、発電部４０と、燃料電池ユニット１０の制御部である燃料電池制御部４１とから構成される。燃料電池制御部４１は発電部４０の制御を行う他、情報処理装置１８との通信を行う通信制御部としての機能を有する。
【００１９】
発電部４０は、発電を行うための中心となるＤＭＦＣスタック４２を有する他、燃料となるメタノールを収納する燃料収納手段である燃料カートリッジ４３を有する。燃料カートリッジ４３には高濃度のメタノールが封入されている。燃料カートリッジ４３は、燃料を消費した時には容易に交換できるよう、着脱可能となっている。
【００２０】
また、一般に、ダイレクトメタノール型燃料電池においては、発電効率をあげるためにクロスオーバ現象を低減する必要がある。このために高濃度メタノールを希釈して低濃度化し、これを燃料極４７に注入することが有効である。この実現のため、燃料電池ユニット１０では、希釈循環システム６２を採用しており、発電部４０に希釈循環システム６２の実現に必要な補機６３を設ける。
【００２１】
補機６３には液体流路に設けられるものと気体流路に設けられるものがある。
【００２２】
液体流路においては、燃料電池カートリッジ４３の出力部から燃料供給手段である燃料供給ポンプ４４が配管接続され、さらに燃料供給ポンプ４４の出力部から混合タンク４５に接続される。さらに、混合タンク４５の出力部は、送液フィルタ８６を介して送液ポンプ４６に接続され、送液ポンプ４６の出力部は送液バルブ３１を介してＤＭＦＣスタック４２の燃料極４７に接続される。さらに燃料極４７の出力部は混合タンク４５に配管接続される。このように送液ポンプ４６の動力により液体が混合タンク４５へ還流する液体流路を「第１の液体流路」と称するものとする。なお、送液ポンプ４６は、燃料極４７の入力側に設ける代わりに、燃料極４７の出力側に設けるようにしてもよい。また、送液バルブ３１は、必ずしも必要とされるものではない。
【００２３】
また、水回収タンク５５の出力部は水回収ポンプ５６に配管接続され、水回収ポンプ５６の出力部は混合タンク４５に接続される。
【００２４】
上記第１の液体流路における送液ポンプ４６と燃料極４７との間には分岐が設けられ、この分岐を経由してメタノール水溶液を混合タンク４５へと還流させる別の流路（パイプ等）が設けられる。この流路を、「第２の液体流路」と称するものとする。第２の液体流路は、メタノール水溶液中のメタノール濃度の検出を行うために設けられた専用の流路である。第２の液体流路には、送液ポンプ３２が設けられ、この送液ポンプ３２の出力部は濃度センサ６０を介して混合タンク４５に接続される。なお、送液ポンプ３２は、必ずしも必要とされるものではない。
【００２５】
また、濃度センサ６０は、第１の液体流路から第２の液体流路に流入するメタノール水溶液（温度が６０度もしくはそれ以上となっている）が冷めてその温度が例えば４０度以下となる流路部分に取り付けられる。これにより、濃度センサ６０が熱による悪影響を受けないようにすることができる。
【００２６】
また、濃度センサ６０が濃度検出を行うのに必要なメタノール水溶液の量は、少量（発電部４０内で使用されるメタノール水溶液全体と比較すれば無視できる程度）で済む。すなわち、第２の液体流路の内径は第１の液体流路の内径よりもかなり小さくなっており、第２の液体流路に流入するメタノール水溶液の量はかなり少量である。これにより、ＤＭＦＣスタック４２への燃料供給に悪影響を及ぼさずに済むようになっている。
【００２７】
一方、気体流路においては、送気ポンプ５０が送気バルブ５１を介してＤＭＦＣスタック４２の空気極５２に接続される。空気極５２の出力部は凝縮器５３に接続される。また、混合タンク４５からも、混合タンクバルブ４８を介して凝縮器５３に接続される。凝縮器５３は排気バルブ５７を介して排気口５８に接続される。この凝縮器５３には、水蒸気を効果的に凝縮するフィンが備えられている。また、冷却ファン５４は凝縮器５３の近傍に配設される。
【００２８】
次に、燃料電池ユニット１０の発電部４０の発電メカニズムについて、燃料と空気（酸素）の流れに沿って説明する。
【００２９】
まず、燃料カートリッジ４３内の高濃度メタノールは、燃料供給ポンプ４４によって、混合タンク４５に流入する。混合タンク４５の内部で高濃度メタノールは、回収された水や燃料極４７からの低濃度メタノール（発電反応の残余分）等と混合されて希釈され、低濃度メタノールが生成される。低濃度メタノールの濃度は発電効率の高い濃度（例えば３〜６％）を保てるように制御される。この濃度制御は、例えば、濃度センサ６０の検出結果を基に、燃料電池制御部４１が燃料供給ポンプ４４によって混合タンク４５に供給される高濃度メタノールの量を制御することによって実現される。または、混合タンク４５に環流する水の量を水回収ポンプ５６等で制御することによって実現できる。
【００３０】
また、混合タンク４５には、混合タンク４５内のメタノール水溶液の液量を検出する液量センサ６１や、温度を検出する温度センサ６４が備えられており、さらに、燃料カートリッジ４３にも液量センサ４３ａが備えられている。これらの検出結果は燃料電池制御部４１に送られて発電部４０の制御などに使用される。
【００３１】
混合タンク４５で希釈されたメタノール水溶液は送液ポンプ４６で加圧されて、ＤＭＦＣスタック４２の燃料極（負極）４７に注入される。燃料極４７では、メタノールの酸化反応が行われることで電子が発生する。酸化反応で生成される水素イオン（Ｈ+）はＤＭＦＣスタック４２内の固体高分子電解質膜４２２を透過して空気極（正極）５２に達する。
【００３２】
一方、燃料極４７で行われる酸化反応によって生成される二酸化炭素は、反応に供されなかったメタノール水溶液とともに再び混合タンク４５に環流する。二酸化炭素は混合タンク４５内で気化し、混合タンクバルブ４８を介して、凝縮器５３へ向かい、最終的には排気バルブ５７を介して、排気口５８から外部へ排気される。
【００３３】
他方、空気（酸素）の流れは、吸気口４９から取り込まれ、送気フィルタ８７で濾過後、送気ポンプ５０で加圧され、送気バルブ５１を介し空気極（正極）５２に注入される。空気極５２では、酸素（Ｏ2）の還元反応が進行し、外部の負荷からの電子（ｅ-）と、燃料極４７からの水素イオン（Ｈ+）と、酸素（Ｏ2）から水（Ｈ2Ｏ）が水蒸気として生成される。この水蒸気は空気極５２から排出され、凝縮器５３に入る。凝縮器５３では、冷却ファン５４によって水蒸気が冷却されて水（液体）となり、水回収タンク５５内に一時的に蓄積される。この回収された水は水回収ポンプ５６によって混合タンク４５へと環流し、高濃度メタノールを希釈するための希釈循環システム６２が構成される。
【００３４】
この希釈循環システム６２による燃料電池ユニット１０の発電メカニズムからわかるように、ＤＭＦＣスタック４２から電力が取り出す、即ち、発電を開始するために、各部のポンプ４４，４６，５０，５６やバルブ４８、５１、５７或いは冷却ファン５４等の補機６３を駆動させる。これによってメタノール水溶液と空気（酸素）がＤＭＦＣスタック４２内に注入されそこで電気化学反応が進行することによって電力が得られる。一方、発電を停止するには、これらの補機６３の駆動を停止することによる。
【００３５】
図４は、本発明に係る燃料電池ユニット１０が接続される情報処理装置１８のシステム構成を示したものである。
【００３６】
情報処理装置１８は、ＣＰＵ６５、主記憶６６、ディスプレイコントローラ６７、ディスプレイ６８、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）６９、キーボードコントローラ７０、ポインタデバイス７１、キーボード７２、ＦＤＤ７３、これら構成品間において信号を伝送するバス７４、バス７４を介して伝送される信号を変換するためのノースブリッジ７５、サウスブリッジ７６と呼ばれるデバイス等から構成される。また、情報処理装置１８の内部に電源部７９を設け、ここに二次電池８０として、例えばリチウムイオン電池を保有している。電源部７９は、制御部７７（以降、電源制御部７７と記載する）によって制御される。
【００３７】
燃料電池ユニット１０と情報処理装置１８との電気的インタフェースとして制御系インタフェースと電源系インタフェースとを設ける。制御系インタフェースは情報処理装置１８の電源制御部７７と燃料電池ユニット１０の制御部４１との間にて通信を行うために設けられるインタフェースである。制御系インタフェースを介して情報処理装置１８と燃料電池ユニット１０との間で行われる通信は、例えばＩ２Ｃバス７８といったシリアルバスを介して行われる。
【００３８】
電源系インタフェースは、燃料電池ユニット１０と情報処理装置１８との間における電力の授受のために設けられるインタフェースである。例えば、発電部４０のＤＭＦＣスタック４２で発電された電力が制御部４１（以降、燃料電池制御部４１と記載する）およびドッキングコネクタ１４、２１を介して情報処理装置１８に供給される。また、電源系インタフェースには、情報処理装置１８の電源部７９から、燃料電池ユニット１０内の補機６３等への電力供給８３もある。
【００３９】
なお、情報処理装置１８の電源部７９に対してＡＣアダプタ用コネクタ８１を介してＡＣ／ＤＣ変換された直流電源が供給され、これによって情報処理装置１８の動作、二次電池（リチウムイオン電池）８０の充電が可能である。
【００４０】
図５は、燃料電池ユニット１０の燃料電池制御部４１と、情報処理装置１８の電源部７９との、接続関係を示す構成例である。
【００４１】
燃料電池ユニット１０と情報処理装置１８とはドッキングコネクタ１４、２１によって機械的かつ電気的に接続される。ドッキングコネクタ１４、２１には、燃料電池ユニット１０のＤＭＦＣスタック４２で発電された電力を情報処理装置１８へ供給するための第一の電源端子（出力電源端子）９１および、情報処理装置１８から、燃料電池ユニット１０のマイクロコンピュータ９５にレギュレータ９４を介して電源を供給し、かつ補機用電源回路９７にスイッチ１０１を介して電源を供給するための第二の電源端子（補機用入力電源端子）９２を有する。また、情報処理装置１８から不揮発性メモリ（ＥＥＰＲＯＭ）９９へ電源供給するための第三の電源端子９２ａを有している。
【００４２】
さらに、ドッキングコネクタ１４、２１は情報処理装置１８の電源制御部７７と燃料電池ユニット１０のマイクロコンピュータ９５との通信や、書き込み可能なＥＥＰＲＯＭ９９との通信、を行うための通信用入出力端子９３を有している。
【００４３】
また、燃料電池制御部４１は、燃料電池ユニット本体１２の傾斜を検知しマイクロコンピュータ９５に送る傾斜センサ１１０と、送液ポンプ４６や送気ポンプ５０の電圧、回転数、送液時間、各部の温度、液量、濃度センサ６０による燃料水溶液の濃度等を検知しマイクロコンピュータ９５に送る各部の温度センサ・液量センサ・電圧モニタ１０６とを有している。
【００４４】
次に、図５に示した接続図と、図６に示した燃料電池ユニット１０の状態遷移図とを用いて、燃料電池ユニット１０から情報処理装置１８へ、燃料電池ユニット１０に設けられるＤＭＦＣスタック４２の電力が供給されるまでの基本的な処理の流れを説明する。
【００４５】
なお、情報処理装置１８の二次電池（リチウムイオン電池）８０には所定の電力が充電されているものとする。また、図５の中のスイッチは全て開いているものとする。
【００４６】
まず、情報処理装置１８は、コネクタ接続検出部１１１から出力される信号に基づいて、情報処理装置１８と燃料電池ユニット１０とが機械的および電気的に接続されたことを認識する。この認識は、コネクタ接続検出部１１１が例えばコネクタ接続検出部１１１へ入力される信号に基いて、ドッキングコネクタ１４、２１の接続によって燃料電池ユニット１０の内部で接地されることを検出することによって行われる。
【００４７】
また、情報処理装置１８の電源制御部７７は、燃料電池ユニット１０の発電設定スイッチ１１２の設定が発電許可設定であるか発電禁止設定であるかを認識する。例えば、発電設定スイッチ検出部１１３へ入力される信号に基いて、発電設定スイッチ検出部１１３が発電設定スイッチ１１２の設定状態に応じて接地状態であるか或いは解放状態であるか否かを検出する。発電設定スイッチ１１２が解放状態である場合は、電源制御部７７は発電禁止設定として認識する。
【００４８】
発電設定スイッチ１１２が発電禁止設定である状態は、図６の状態遷移図において「ストップステート（０）」ＳＴ１０に相当する状態である。
【００４９】
情報処理装置１８と燃料電池ユニット１０とがドッキングコネクタ１４、２１を介して機械的に接続されると、情報処理装置１８側から第三の電源端子９２ａを介して燃料電池制御部４１の記憶部である不揮発性メモリ（ＥＥＰＲＯＭ）９９に電源が供給される。このＥＥＰＲＯＭ９９には、燃料電池ユニット１０の識別情報、燃料の送液量情報（燃料供給ポンプ４４の回転数、電圧等の初期値）および燃料水溶液の送液量情報（送液ポンプ４６の回転数、電圧等の初期値）、メタノール水溶液の濃度情報の初期値、初期値からのずれの許容値（所定の一定値）、送気情報（送気ポンプ５０の回転数、電圧等の初期値）等が予め記憶される。燃料電池ユニット１０の識別情報には、例えば部品コードや製造シリアル番号、或いは定格出力、燃料カートリッジ４３のタンク容量情報などの情報を予め含ませることができる。また、このＥＥＰＲＯＭ９９は、例えば、Ｉ２Ｃバス７８といったシリアルバスに接続されており、ＥＥＰＲＯＭ９９に記憶されているデータはこのＥＥＰＲＯＭ９９に電源が供給されている状態において読み出し可能である。図５の構成では、電源制御部７７が通信用入出力端子９３を介してＥＥＰＲＯＭ９９の情報を読み出すことが可能である。
【００５０】
この状態においては、燃料電池ユニット１０は発電を行っておらず、また燃料電池ユニット１０の内部の状態は、ＥＥＰＲＯＭ９９の電源以外は電源が供給されていない状態である。なお、この状態では、インジケータランプ８５は消灯している。
【００５１】
ここで、ユーザが発電設定スイッチ１１２の設定を発電許可設定に設定すると（図５では発電設定スイッチを接地状態側に設定する）、情報処理装置１８に設けられる電源制御部７７は、燃料電池ユニット１０に設けられるＥＥＰＲＯＭ９９に記憶された識別情報を読み出すことが可能となる。この状態が、図６の「ストップステート（１）」ＳＴ１１の状態である。
【００５２】
換言すると、ユーザが発電設定スイッチ１１２を発電許可設定に設定しない限り、即ち発電禁止設定の設定である限り、「ストップステート（０）」ＳＴ１０の状態であり、燃料電池ユニット１０における発電を禁止することが可能である。
【００５３】
なお、発電設定スイッチは、例えばスライドスイッチ等のように開または閉の状態をいずれか一方の状態に保持できるものが好ましい。
【００５４】
電源制御部７７による識別情報の読み出しは、Ｉ２Ｃバス７８といったシリアルバスを介して燃料電池ユニット１０に設けられるＥＥＰＲＯＭ９９に記憶されている燃料電池ユニット１０の識別情報を読み出すことによって行われる。
【００５５】
以上の処理の後に、図６に示すように、「ストップステート（１）」ＳＴ１１から「スタンバイステート」ＳＴ２０に遷移する。
【００５６】
具体的には、情報処理装置１８に設けられる電源制御部７７は、情報処理装置１８に設けられるスイッチ１００を閉じることによって、二次電池８０の電力を第１の電源端子９２を介して燃料電池ユニット１０へ供給し、レギュレータ９４を介してマイクロコンピュータ９５へ電源が供給される。
【００５７】
この「スタンバイステート」ＳＴ２０の状態では、燃料電池ユニット１０に設けられるスイッチ１０１は開いており、補機用電源回路９７には電源は供給されていない。従って、この状態において補機６３は動作していない。
【００５８】
しかしながら、マイクロコンピュータ９５は動作を開始しており、情報処理装置１８に設けられる電源制御部７７から、Ｉ２Ｃバス７８を介して各種の制御用コマンドを受信することが可能な状態である。また、マイクロコンピュータ９５は、燃料電池ユニット１０の電源情報を、Ｉ２Ｃバスを介して情報処理装置１８へ送信可能な状態である。なお、この状態でインジケータランプ８５が例えば正常可動を示す緑色に点灯する。あるいは、後述する燃料電池ユニット本体１０からの発電が始まった状態（ウォームアップステートＳＴ３０）や出力が定格値に達した状態（オンステートＳＴ４０）等で点灯するようにしてもよい。
【００５９】
図７は、情報処理装置１８に設けられる電源制御部７７から、燃料電池制御部４１に設けられるマイクロコンピュータ９５に送られる制御用コマンドの一例を示した図である。
【００６０】
図８は、燃料電池制御部４１に設けられるマイクロコンピュータ９５から情報処理装置１８に設けられる電源制御部７７に送られる電源情報の一例を示した図である。
【００６１】
情報処理装置１８に設けられる電源制御部７７は、図８の電源情報のうち「ＤＭＦＣ運転状態」（図８の番号１）を読み取ることによって、燃料電池ユニット１０が「スタンバイステート」ＳＴ２０であること認識する。
【００６２】
この「スタンバイステート」ＳＴ２０の状態で、電源制御部７７が、図７に示した制御用コマンドのうち「ＤＭＦＣ運転ＯＮ要求」コマンド（発電開始コマンド）を燃料電池制御部４１に送ると、これを受信した燃料電池制御部４１は、燃料電池ユニット１０の状態を「ウォームアップステート」ＳＴ３０に移行させる。
【００６３】
具体的には、マイクロコンピュータ９５からの制御によって燃料電池制御部４１に設けられるスイッチ１０１を閉じて補機用電源回路９７に情報処理装置１８からの電源を供給する。併せて、マイクロコンピュータ９５から送信される補機用制御信号によって、発電部４０に設けられる補機６３、即ち、図４に示した各ポンプ４４、４６、５０、５６、バルブ４８、５１、５７及び冷却ファン５４等を駆動させる。さらにマイクロコンピュータ９５は、燃料電池制御部４１に設けられたスイッチ１０２を閉じる。
【００６４】
この結果、発電部４０に設けられるＤＭＦＣスタック４２に対してメタノール水溶液や空気が注入され、発電が開始される。また、ＤＭＦＣスタック４２による発電電力は、情報処理装置１８に供給が開始される。ただし、発電出力は、瞬時に定格値に達するわけではないため、定格値に達するまでの状態を「ウォームアップステート」ＳＴ３０と呼んでいる。
【００６５】
「ウォームアップステート」ＳＴ３０の状態に遷移すると、各部の温度センサ・液量センサ・電圧モニタ１０６からの情報に基づいて、マイクロコンピュータ９５は、送液ポンプ４６や送気ポンプ５０の電圧、回転数、送液時間、各部の温度、液量、濃度センサ６０による燃料水溶液の濃度等をモニタし、モニタした情報をマイクロコンピュータ９５に送る処理が開始される。
【００６６】
図９は、モニタされた情報対応する異常検出範囲を示した模式図である。マイクロコンピュータ９５は、各部の温度センサ・液量センサ・電圧モニタ１０６から送られてくる供給動作量である例えば、送液ポンプ４６および送気ポンプ５０の電圧および圧力に基づいて異常検出を行う。
【００６７】
図９に示すように、電圧を縦軸に、圧力を横軸に配したグラフを作成する。Ｖ１は、ＥＥＰＲＯＭ９９に記憶されている電圧の初期値である。この初期値Ｖ１から一定値内を正常な動作範囲する設定を行う。すなわち、正常な動作範囲の値としては、最大値Ｖｍａｘ、最小値Ｖｍｉｎが設定されている。これにより、電圧が、初期値Ｖ１より一定値である（Ｖｍａｘ−Ｖ１）以上高くなると、異常とみなし、さらに、初期値Ｖ１より一定値である（Ｖ１−Ｖｍｉｎ）以上低くなると、異常とみなす。例えば、図中の電圧Ｖ２（圧力Ｐ２）においては、ＶｍａｘとＶ１の範囲内であるので、正常な動作領域とする。
【００６８】
異常であるとみなされた場合は、以下の１．の処理を行い、回復しなければ２．の処理を行う。
【００６９】
１．異常値を示した電圧等を正常な動作領域となるように制御する。例えば、電圧がＶｍｉｎよりも低くなった場合は、燃料電池制御部４１によって、Ｖｍｉｎ以上の電圧となるように、送液ポンプ４６または送気ポンプ５０に電圧を上げる指示を出す。
【００７０】
２．インジケータランプ８５を異常を示す色、例えば赤色として点灯させる。さらに、必要に応じて、情報処理装置１８が備えるディスプレイ等の表示装置にインジケータランプ８５に対応した表示、例えば、正常動作中や異常停止中等を表示する。また、フィルタの目詰まり等での電圧が低下する場合等であれば、フィルタの交換をユーザに促す表示（インジケータランプ８５の点滅等）を行っても良い。
【００７１】
以上の処理は、後述するメタノール水溶液中のメタノール濃度のモニタ動作と合わせて行っても良い。
【００７２】
「ウォームアップステート」ＳＴ３０の状態では、燃料電池制御部４１に設けられるマイクロコンピュータ９５は、例えばＤＭＦＣスタック４２の出力電圧およびＤＭＦＣスタック４２の温度をモニタしている。そして、ＤＭＦＣスタック４２の出力が定格値に達したと判別すると、燃料電池ユニット１０に設けられるスイッチ１０１を開き、補機６３への電力供給源を情報処理装置１８からＤＭＦＣスタック４２に切り替える。この状態が「オンステート」ＳＴ４０である。
【００７３】
以上が「ストップステート」ＳＴ１０から「オンステート」ＳＴ４０への処理の流れの概要である。
【００７４】
以下、図３および図１０〜図１２を参照しつつ、前述の濃度センサ６０に関して説明する。  
図１０は、濃度センサ６０の構成例を説明するための図である。  
濃度センサ６０は、前述した第２の液体流路（送液ポンプ４６から送り出されるメタノール水溶液が第１の液体流路から分岐して混合タンク４５へ還流する液体流路）に設置される。この場合、濃度センサ６０は、当該第２の流路のうち、メタノール水溶液が重力に逆らう方向、すなわちメタノール水溶液が下から上へ流れる方向（例えば鉛直方向）に流れている流路部分に取り付けられている。こうした流路部分においては、メタノール水溶液よりも比重が小さい気泡等は、上方へ抜けやすく、流路の途中で停滞する確率は低い。また、気泡等が停滞した場合であっても、後述する制御によってメタノール水溶液の流れを変化させることにより、停滞していた気泡等が上方へ抜けやすい。
【００７５】
また、濃度センサ６０は、前述したように、第１の液体流路から第２の液体流路に流入するメタノール水溶液（温度が６０度もしくはそれ以上となっている）が冷めてその温度が例えば４０度以下となる流路部分に取り付けられる。これにより、濃度センサ６０が熱による悪影響を受けないようになっている。
【００７６】
濃度センサ６０は、例えば音速センサと呼ばれるものが適用される。なお、音速センサに限らず、最終的にメタノール濃度を計測できるものであれば、他の種類のセンサを適用してもよい。音速センサを適用する場合には、濃度センサ６０は、例えば、送信端６０Ａ、受信端６０Ｂ、センサＩＣ６０Ｃ、及び温度センサ（サーミスタ）６０Ｄを有する。なお、送信端６０Ａと受信端６０Ｂとの間に上記流路部分が位置するようにする。
【００７７】
送信端６０Ａは、受信端６０Ｂへ向けて所定のパルスを定期的に発信するものである。受信端６０Ｂは、送信端６０Ａから発信されるパルスを受信するものである。センサＩＣ６０Ｃは、送信端６０Ａからパルスが発信されるタイミングと受信端６０Ｂでパルスが受信されるタイミングとの差に基づき、パルスが上記流路部分におけるメタノール水溶液中を通過したときの音速を検出するものである。メタノール濃度が高いときは音速が低くなり、メタノール濃度が低いときには音速が高くなる傾向がある。センサＩＣ６０Ｃにおける検出結果は、燃料電池制御部４１に通知される。また、温度センサ６０Ｄは、上記流路部分において流れるメタノール水溶液の温度を検出するものである。メタノール水溶液中のメタノールの濃度は、メタノール水溶液の温度に応じて変化することが知られている。このため、温度センサ６０Ｄにより検出される温度も、メタノール濃度の計測に使用される。温度センサ６０Ｄにおける計測結果は、燃料電池制御部４１に通知される。
【００７８】
燃料電池制御部４１は、センサＩＣ６０Ｃおよび温度センサ６０Ｄでの計測結果に基づき、メタノール水溶液におけるメタノール濃度を求める。具体的には、燃料電池制御部４１は、メタノール濃度と音速との相関関係に基づき、計測された音速からメタノール濃度を求める。さらに、このメタノール濃度の値を、温度センサ６０Ｄにより計測された温度に応じて補正する。なお、こうした最終的なメタノール濃度の算出を、センサＩＣ６０Ｃの内部で行うように構成してもよい。
【００７９】
燃料電池制御部４１は、このようにして得られたメタノール濃度が、一定時間継続して所定の濃度範囲を逸脱している状態（もしくは不変となる状態）にあるか否かに応じて、「異常」又は「正常」の判定を行う。例えば、図１１に示されるように、メタノール濃度が一定時間継続して例えば０．３〜１．５[mol/l]を逸脱している状態（もしくはメタノール濃度の値が一定時間継続して不変となる状態）になっていれば、濃度センサ６０が設けられた流路部分に気泡またはごみが停滞している等の異常な状態が発生している可能性があるものと判別する。一方、このような状態にならず、メタノール濃度が０．３〜１．５[mol/l]の範囲内に収まっていれば正常であると判別する。
【００８０】
また、燃料電池制御部４１は、上記「異常」が発生したと判別した場合には、補機６３を制御することによって、第２の液体流路中のメタノール水溶液の流れを変化させる。これにより、濃度センサ６０が取り付けられている流路部分におけるメタノール水溶液の流れにも変化が生じ、停滞している気泡等が揺さぶられ、当該流路部分から気泡等が除去されることが期待される。
【００８１】
図１２は、異常な状態が発生したと判別されたときに気泡等を除去するのに有効となる補機の種類とその処理動作とを分類して示す図である。  
第１の液体流路に設けられる送液ポンプ４６は、ＤＭＦＣスタック４２の燃料極４７へメタノール水溶液を供給するために必要な補機であるため、標準仕様として設けられている。この送液ポンプ４６の回転数を変化させるか、もしくはその回転数を周期的に増減させる（即ち、脈動させる）ことにより、濃度センサ６０が取り付けられている流路部分におけるメタノール水溶液の流れが変化するので、その流路部分を停滞している気泡等を除去するのに有効となる。
【００８２】
第１の液体流路に設けられる送液バルブ３１は、オプションとして設けられるものである、必ずしも必要とされるものではないが、この送液バルブ３１が設けられた場合には、その絞り量を変化させるか、もしくはその絞り量を周期的に増減させる（即ち、脈動させる）ことにより、濃度センサ６０が取り付けられている流路部分におけるメタノール水溶液の流れが変化するので、その流路部分を停滞している気泡等を除去するのに有効となる。
【００８３】
第２の液体流路に設けられる送液ポンプ３２は、オプションとして設けられるものであり、必ずしも必要とされるものではないが、この送液ポンプ３２が設けられた場合には、その回転数を変化させるか、もしくはその回転数を周期的に増減させる（即ち、脈動させる）ことにより、濃度センサ６０が取り付けられている流路部分におけるメタノール水溶液の流れが変化するので、その流路部分を停滞している気泡等を除去するのに有効となる。
【００８４】
なお、送液ポンプ４６の回転数、送液バルブ３１の絞り量、送液ポンプ３２の回転数のいずれか１つを変化（又は脈動）させることで、気泡等を除去することも可能であるが、送液ポンプ４６の回転数の変化（又は脈動）と送液バルブ３１の絞り量の変化（又は脈動）とを連動させるか、もしくは、送液ポンプ４６の回転数の変化（又は脈動）と送液ポンプ３２の回転数の変化（又は脈動）とを連動させることも可能である。この場合、濃度センサ６０が取り付けられている流路部分におけるメタノール水溶液の流れを確実に変化させることができ、その流路部分を停滞している気泡等を効果的に除去することができる。
【００８５】
次に、図１３を参照して、燃料電池制御部４１によるメタノール水溶液中のメタノール濃度の監視動作について説明する。  
いま、燃料電池ユニット１０内においては、ＤＭＦＣスタック４２が通常の発電動作をしている「オンステート」ＳＴ４０（図６参照）の状態にある。
【００８６】
燃料電池制御部４１は、濃度センサ６０の検出結果を読み取ってメタノール水溶液中のメタノール濃度を得る（ステップＳ１）。そして、燃料電池制御部４１は、得られたメタノール濃度が所定の濃度範囲から逸脱しているか否かを判定する（ステップＳ２）。
【００８７】
ここで、得られたメタノール濃度が所定の濃度範囲に収まっていれば、ステップＳ１へ戻り、同じ処理を繰り返す。一方、得られたメタノール濃度が所定の濃度範囲から逸脱する異常値を示していれば、一定時間が経過するのを待つ（ステップＳ３）。
【００８８】
一定時間が経過したら、燃料電池制御部４１は、メタノール濃度が異常値のままであるか否かを判定する（ステップＳ４）。メタノール濃度が所定の濃度範囲に収まっている場合には、ステップＳ１からの処理を繰り返す。一方、メタノール濃度が異常値のままであれば、濃度センサ６０が設けられた流路部分に気泡またはごみが停滞している等の異常な状態が発生している可能性があるものとみなし、正常な状態に回復させるための回復処理が必要であると判別する。
【００８９】
また、得られたメタノール濃度が所定の濃度範囲に収まっていても、一定時間継続してメタノール濃度が不変となっている場合には、異常な状態が発生したものとみなし、正常な状態に回復させるための回復処理が必要であると判別するものとする。
【００９０】
燃料電池制御部４１は、回復処理が必要であると判別した場合、回復処理を実行する（ステップＳ５）。この回復処理においては、燃料電池制御部４１は、送液ポンプ４６の回転数、送液バルブ３１の絞り量、送液ポンプ３２の回転数のいずれか１つ、もしくはこれらの組合せを変化（又は脈動）させることによって、濃度センサ６０が取り付けられている流路部分におけるメタノール水溶液の流れを変化させる。
【００９１】
上記回復処理を行った後、メタノール濃度が所定の濃度範囲に収まる正常な状態に戻ったか否かを判定する（ステップＳ６）。正常な状態に戻っていれば、上記ステップＳ１からの処理を繰り返す。一方、正常な状態に戻っていなければ、発電部（発電システム）４０の動作を停止させる（ステップＳ７）。
【００９２】
なお、上述した各部の温度センサ・液量センサ・電圧モニタ１０６からは、濃度センサ６０が検知した濃度情報、送液ポンプ４６および送気ポンプ５０の供給電力と圧力等の供給動作量が得られる。これらの情報を総合的に扱い、これらの情報のうち１つ以上の値（または所定の値、例えば、濃度と電圧等）が異常値となった場合は、図１３に示した処理を行い、燃料電池制御部４１によって、制御または停止を行うこともできる。
【００９３】
このように本実施形態によれば、送液ポンプ４６の状態だけでなく、送気ポンプ５０の状態、メタノール水溶液の濃度の状態等を監視することにより、総合的に燃料電池ユニットの異常を検出することができる。
【００９４】
また、燃料カートリッジ４３を交換する度に燃料の送液量の補正を行い、最適な送液量とする。このため、燃料送液ポンプの個体のばらつき、燃料送液ポンプの劣化による送液量の低下、送液ポンプの能力による混合タンクの動作時の内圧のばらつき、燃料消費量のばらつき、燃料カートリッジの内圧の変化等に対応することができると同時に、最適な送液量に基づいて正確な燃料の残量検出を支障なく行うことができる。
【００９５】
また、濃度センサ６０の検出結果から得られる燃料濃度が異常な状態を示す場合に、送液ポンプ４６の回転数、送液バルブ３１の絞り量、送液ポンプ３２の回転数のいずれか１つ、もしくはこれらの組合せを変化（又は脈動）させることにより、濃度センサ６０が取り付けられている流路部分におけるメタノール水溶液の流れを確実に変化させることができ、その流路部分を停滞している気泡等を効果的に除去することができる。また、回復処理を行っても異常な状態が続く場合には、発電部４０を停止させるので、危険を回避することができる。
【００９６】
また、濃度センサ６０は、メタノール水溶液が重力に逆らう方向に流れている流路部分に取り付けられるため、流路の途中で停滞する確率は低い。気泡等が停滞した場合であっても、補機を制御して水溶液の流れを変化させたときに気泡等が上方へ抜けやすいという利点がある。
【００９７】
また、濃度センサ６０は、第１の液体流路から第２の液体流路に流入するメタノール水溶液（温度が６０度もしくはそれ以上となっている）が冷めてその温度が例えば４０度以下となる流路部分に取り付けられるため、濃度センサ６０が熱による悪影響を受けないようにすることができる。
【００９８】
また、濃度センサ６０が濃度検出を行うのに必要なメタノール水溶液の量は発電部４０内で使用されるメタノール水溶液全体と比較すれば無視できる程度であり、第２の液体流路に流入するメタノール水溶液の量はかなり少量であるため、ＤＭＦＣスタック４２への燃料供給に悪影響を及ぼさずに済む。
【００９９】
なお、上述したインジケータランプ８５の消灯や点灯のタイミングおよびインジケータランプ８５の色は、任意に変更可能である。さらに、情報処理装置１８が備えるディスプレイ等の表示装置にインジケータランプ８５に対応した表示、例えば、正常動作中や異常停止中等を表示することもできる。
【０１００】
（第２実施形態）
また、第２実施形態として、以下のような構成も可能である。
【０１０１】
第２実施形態は、前述した供給動作量をリアルタイムに監視して制御する形態ではなく、燃料電池ユニットの計時変化（可動時間）に応じて、予め記憶しておいた制御テーブルを適用するものである。
【０１０２】
図１４は、送液量情報および送気情報の計時変化に応じた制御テーブル（制御情報）を示した模式図である。この制御テーブルは、ＥＥＰＲＯＭ９９に予め記憶する。
【０１０３】
図１５は、送液量情報または送気情報の計時変化に応じた遷移と、補正後における遷移を示した模式図である。なお、本実施形態では、送液ポンプ４６の電圧（回転数）を変化させた場合について説明するが、送気ポンプ５０の電圧を変化させてもよく、また、送液ポンプ４６および送気ポンプ５０の両方の電圧を変化させてもよい。
【０１０４】
燃料電池制御部４１は、例えば、前述したウォームアップステートＳＴ３０の状態となると、ＥＥＰＲＯＭ９９から図１４に示す制御テーブルを読み出す。同時に燃料電池制御部４１は、燃料電池ユニット１０の稼働時間の計測を開始する。燃料電池制御部４１は、読み出した制御テーブルに設定された稼働時間となると、対応する制御を行う。例えば、燃料電池制御部４１は、制御テーブルに設定されている時間ｔ１となると、送液ポンプ４６の電圧をＮからＮ１とし、送液ポンプ４６の回転数を増加させることにより、メタノール水溶液の流量を増加させる制御を行う（図１５参照）。この制御に伴い、フィルタの目詰まり等で初期値の流量Ｑ０から減少していると予測される流量を補正量Ｑ１だけ増加させ、流量を初期値Ｑ０とする（実際には、補正量Ｑ１は、稼働時間ｔ１における補正量の予想値であり、正確に流量が初期値Ｑ０になっているかは、流量を測定していないので把握できないが、初期値Ｑ０前後になるようにすることが目的である）。
【０１０５】
なお、点線Ａは、送液ポンプ４６の回転数（電圧）の初期値を示しており、点線Ｂは、メタノール水溶液の流量を補正する制御を行わない場合の流量を示している。メタノール水溶液の流量は、点線Ｂのように稼働時間の経過と伴に減少することがわかる。
【０１０６】
さらに、燃料電池制御部４１は、例えば制御テーブルに設定されている時間ｔ２となると、送液ポンプ４６の電圧をＮ２とし、送液ポンプ４６の回転数をさらに増加させることにより、メタノール水溶液の流量を増加させる制御を行う。この制御に伴い、前回の補正後の流量Ｑ０前後から減少していると予測される流量を点線Ｂ（流量を補正する制御を行わない場合の流量）に対して補正量Ｑ２だけ増加させる。
【０１０７】
なお、上述した燃料電池制御部４１による稼働時間の計測の開始は、ウォームアップステートＳＴ３０の状態から開始する以外にも、例えばオンステートＳＴ４０の状態から開始する等、任意に設定することができる。
【０１０８】
以上より、燃料電池ユニットの計時変化（可動時間）に応じて、予め記憶しておいた制御テーブルを適用して制御することで、リアルタイムに供給動作量を監視して制御する必要が無くなり、比較的簡易な構成の燃料電池ユニットを提供することができる。
【０１０９】
また、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。
【図面の簡単な説明】
【０１１０】
【図１】本発明の第１実施形態に係る燃料電池ユニットを示す外観図。
【図２】上記燃料電池ユニットに情報処理装置を接続した状態を示す外観図。
【図３】上記燃料電池ユニットの発電部の構成を主に示す系統図。
【図４】上記燃料電池ユニットに上記情報処理装置を接続した状態を示す系統図。
【図５】上記燃料電池ユニット及び上記情報処理装置の構成を示す系統図。
【図６】上記燃料電池ユニット及び上記情報処理装置の状態遷移図。
【図７】上記燃料電池ユニットに対する主な制御用コマンドを示す図。
【図８】上記燃料電池ユニットの主な電源情報を示す図。
【図９】モニタした電圧および圧力の異常検出範囲を示した模式図である。
【図１０】濃度センサの構成例を説明するための図。
【図１１】メタノール水溶液中のメタノール濃度に応じて正常又は異常が判別されることを説明するための図。
【図１２】異常な状態が発生したと判別されたときに気泡等を除去するのに有効となる補機の種類とその処理動作とを分類して示す図。
【図１３】燃料電池制御部によるメタノール水溶液中のメタノール濃度の監視動作を示すフローチャート。
【図１４】本発明の第２実施形態に係る送液量情報および送気情報の計時変化に応じた制御テーブルを示した模式図。
【図１５】送液量情報または送気情報の計時変化に応じた遷移と、補正後における遷移を示した模式図。
【符号の説明】
【０１１１】
１０…燃料電池ユニット、１１…載置部、１２…燃料電池ユニット本体、１４…ドッキングコネクタ、４０…発電部、４１…燃料電池制御部、４２…ＤＭＦＣスタック、４３…燃料カートリッジ、４４…燃料供給ポンプ、４５…混合タンク、４６…送液ポンプ、４７…燃料極（負極）、４８…混合タンクバルブ、５０…送気ポンプ、５１…送気ポンプ、５２…空気極（正極）、５３…凝縮器、５４…冷却ファン、５５…水回収タンク、５６…水回収ポンプ、５７…排気バルブ、５８…排気口、６０…濃度センサ、６１、４３ａ…液量センサ、６２…希釈循環システム、６３…補機、６４…温度センサ、８５…インジケータランプ、８６…送液フィルタ、８７…送気フィルタ。
【図１】
2006294470.tif 000003
【図２】
2006294470.tif 000004
【図３】
2006294470.tif 000005
【図４】
2006294470.tif 000006
【図５】
2006294470.tif 000007
【図６】
2006294470.tif 000008
【図７】
2006294470.tif 000009
【図８】
2006294470.tif 000010
【図９】
2006294470.tif 000011
【図１０】
2006294470.tif 000012
【図１１】
2006294470.tif 000013
【図１２】
2006294470.tif 000014
【図１３】
2006294470.tif 000015
【図１４】
2006294470.tif 000016
【図１５】
2006294470.tif 000017