(57)【要約】【課題】  商用電源に接続できないところでも機器へ電力を供給することができ、携帯することも容易な小型の電源システムを提供する。【解決手段】  機器へ電力を供給する電源システム１０であって、発電を行う発電部１８と、発電部１８により発電された電力を蓄電する蓄電部１６と、機器への電力の供給を制御する制御部１４と、発電部１６と蓄電部１６と制御部１４とを収容する筐体１２と、を備える電源システム１０において、発電部１８と蓄電部１６と制御部１４とを固定する固定部材２６を備え、発電部１８は固定部材２６の一方の面に固定されるとともに、蓄電部１６と制御部１４とは固定部材２６の他方の面に固定されることを特徴とする。【選択図】          図２
2008010343.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
機器へ電力を供給する電源システムであって、発電を行う発電部と、前記発電部により発電された電力を蓄電する蓄電部と、前記機器への電力の供給を制御する制御部と、前記発電部と前記蓄電部と前記制御部とを収容する筐体と、を備える電源システムにおいて、
前記発電部と前記蓄電部と前記制御部とを固定する固定部材を備え、
前記発電部は前記固定部材の一方の面に固定されるとともに、前記蓄電部と前記制御部とは前記固定部材の他方の面に固定され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において、
前記発電部は、燃料と酸化剤とを用いて発電を行う燃料電池を有す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において、
前記発電部は、アノードが前記固定部材に対向するように前記燃料電池が配置されることを特徴とする電源システム。
【請求項４】
請求項２または３記載の電源システムにおいて、
前記発電部と前記固定部材との間に空間を設けることを特徴とする電源システム。
【請求項５】
請求項１〜５のいずれかに記載の電源システムにおいて、
前記発電部、前記蓄電部および前記制御部のうち少なくとも１つは、全表面にわたって前記筐体と接触しない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、具体的には、商用電源に接続できないところでも使用する機器へ電力供給が可能な電源システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
燃料電池は水素と酸素とから電気エネルギを発生させる装置であり、高い発電効率を得ることができる。燃料電池の主な特徴としては、従来の発電方式のように熱エネルギや運動エネルギの過程を経ない直接発電であるので、小規模でも高い発電効率が期待できる、窒素化合物等の排出が少なく、騒音や振動も小さいので環境性が良いなどが挙げられる。このように、燃料電池は燃料のもつ化学エネルギを有効に利用でき、環境にやさしい特性をもっているので、２１世紀を担うエネルギ供給システムとして期待され、宇宙用から自動車用、携帯機器用まで、大規模発電から小規模発電まで、種々の用途に使用できる将来有望な新しい発電システムとして注目され、実用化に向けて技術開発が本格化している。
【０００３】
中でも、固体高分子形燃料電池は、他の種類の燃料電池に比べて、作動温度が低く、高い出力密度を持つ特徴が有り、特に近年、固体高分子形燃料電池の一形態として、ダイレクトメタノール燃料電池（Ｄｉｒｅｃｔ  Ｍｅｔｈａｎｏｌ  Ｆｕｅｌ  Ｃｅｌｌ：ＤＭＦＣ）が注目を集めている。ＤＭＦＣは、燃料であるメタノール水溶液を改質することなく直接アノードへ供給し、メタノール水溶液と酸素との電気化学反応により電力を得るものであり、この電気化学反応によりアノードからは二酸化炭素が、カソードからは生成水が、反応生成物として排出される。メタノール水溶液は水素に比べ、単位体積当たりのエネルギが高く、また、貯蔵に適しており、爆発などの危険性も低いため、自動車や携帯機器（携帯電話、ノート型パーソナルコンピュータ、ＰＤＡ、ＭＰ３プレーヤ、デジタルカメラあるいは電子辞書（書籍））などの電源への利用が期待されている。
【０００４】
特に、オフィス内や会議の場においてＡＣケーブルを排除したコードレス化を進めるため、ノート型パーソナルコンピュータに電力を供給する電源システムの開発が先行しており、特許文献１には、メタノール水溶液を循環させるタイプのＤＭＦＣを用いた電源システムの構成および運転方法が提案され、特許文献２には、同タイプの電源システムにおけるシステム内部の熱バランスの取り方についての技術が提案されている。
【特許文献１】特開２００６−４０７８７号公報
【特許文献２】特開２００６−５４０７５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記の電源システムは、ノート型パーソナルコンピュータを主とする汎用な電源システムを目的とし、受電側の大きな要求出力にも対応できるよう積層形のＤＭＦＣを用いており、ポンプ、ファンあるいはセンサのような補器類も搭載された構成となっている。したがって、持ち運び可能ではあるが、必ずしも携帯性に優れているとはいえなかった。
【０００６】
本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであって、商用電源に接続できないところでも機器へ電力を供給することができ、携帯することも容易な小型の電源システム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】
【０００７】
本発明は、機器へ電力を供給する電源システムであって、発電を行う発電部と、発電部により発電された電力を蓄電する蓄電部と、機器への電力の供給を制御する制御部と、発電部と蓄電部と制御部とを収容する筐体と、を備える電源システムにおいて、発電部と蓄電部と制御部とを固定する固定部材を備え、発電部は固定部材の一方の面に固定されるとともに、蓄電部と制御部とは固定部材の他方の面に固定されることを特徴とする。
【０００８】
発電部では発電にともなって熱が発生する場合があるが、本発明では、この発電部と蓄電部および制御部との間に、これらを固定する固定部材が間挿される。電源システムの小型化を図るためには極力余分なスペースは排除したいが、発電部、蓄電部、制御部を近接あるいは接触させると、蓄電部および制御部は発電部からの熱の影響を受けることになる。これに対して、本発明によれば、発電部は固定部材の一方の面に固定されるとともに、蓄電部と制御部とは固定部材の他方の面に固定されるので、固定部材によって、発電部から蓄電部および制御部への熱の影響を低減させ、しかもこれが各部を固定する固定部材であるので、各部を筐体の中にしっかりと収めることができ、電源システムの小型化が可能となる。
【０００９】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の電源システムにおいて、発電部は、燃料と酸化剤とを用いて発電を行う燃料電池を有することを特徴とする。燃料電池は理論的な単位体積あたりのエネルギ容量が大きいので、同じ体積の電源システムであれば、出力できる電力量を大きくすることができる。また、同じ電力量を出力できる電源システムであれば、システムを小型化することが可能となる。
【００１０】
請求項３記載の発明は、請求項２記載の電源システムにおいて、発電部は、アノードが固定部材に対向するように燃料電池が配置されることを特徴とする。燃料電池は、通常、電解質層（電解質膜）の一方の面にアノード、他方の面にカソードが配される構成となる。したがって、アノードが固定部材に対向するように燃料電池が配置されると、カソードが固定部材とは反対側の面を向くこととなり、請求項３記載の発明によれば、カソードに酸化剤、具体的には空気を供給するための供給経路を確保しやすい構成となる。
【００１１】
請求項４記載の発明は、請求項２または３記載の電源システムにおいて、発電部と固定部材との間に空間を設けることを特徴とする。上記のように、燃料電池は、通常、電解質層（電解質膜）の一方の面にアノード、他方の面にカソードが配される構成となる。アノードが固定部材に対向するように燃料電池が配置された場合、発電部と固定部材との間に空間を設けることにより、アノードから排出される二酸化炭素のような排出物を排出するための排出経路を確保しやすくなり、カソードが固定部材に対向するように燃料電池が配置された場合、空気のような酸化剤を供給するための供給経路あるいは水（水蒸気）のような排出物を排出するための排出経路を確保しやすくなる。また、いずれの場合においても、発電部と固定部材との間の空間は、空気の層が発電部から蓄電部および制御部への熱の伝導を妨げるので、各部を適切な温度に保つことができる。
【００１２】
請求項５記載の発明は、請求項１〜４のいずれかに記載の電源システムにおいて、発電部、蓄電部および制御部のうち少なくとも１つは、全表面にわたって筐体と接触しないことを特徴とする。筐体は、ユーザーが触れる部分であるので、できるだけ常温と同程度の温度であることが望ましい。したがって、請求項５記載の発明によれば、発電部、蓄電部および／または制御部が、筐体とは接触しないように内部に配置されることにより、熱伝導が妨げられ、筐体が温まることを防ぐことができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、発電部を有する電源システムを小型化することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
図１は本発明の電源システム１０の内部構成を示す上面図であり、図２は図１におけるＡ−Ａ’断面の断面図である。以下に本発明の電源システム１０について、図２を用いて詳細に説明する。電源システム１０は、上部筐体１２ａと下部筐体１２ｂとからなる筐体１２の内部に、大きく分けて制御部１４、蓄電部１６、発電部１８が配置される。制御部１４は、発電部１８によって発電された電力を、蓄電部１６に蓄電するか、図示しない外部の負荷へ直接供給するかを選択するといった電源システム１０全体の運転制御を行う。蓄電部１６は、充電と放電とが可能な二次電池が望ましく、本実施の形態ではリチウムイオン電池（以下、「ＬＩＢ」（Ｌｉｔｉｕｍ  Ｉｏｎ  Ｂａｔｔｅｒｙ）と記載する）２０を用いる。本発明における電源システムの発電部１８は、燃料電池２２であり、図示しないアノードにメタノール水溶液あるいは純メタノール（以下、「メタノール燃料」と記載する）が供給される直接メタノール供給形燃料電池（以下、「ＤＭＦＣ」（Ｄｉｒｅｃｔ  Ｍｅｔｈａｎｏｌ  Ｆｕｅｌ  Ｃｅｌｌ）と記載する）である。
【００１５】
制御部１４の制御基板２４、ＬＩＢ２０および燃料電池２２は、これらを保持する固定部材（ホルダ）２６によって位置を固定されており、ホルダ２６は上部筐体１２ａに固定されることにより、制御基板２４、ＬＩＢ２０および燃料電池２２の各部品は筐体１２内部に固定される。制御基板２４は、ホルダ２６の上側の面に固定脚２６ａを設け、空間を持たせた状態で固定されており、燃料電池２２も同様に、固定脚２６ａとは反対側のもう一方の面に固定脚２６ｂを設け、厚さｄａの隙間ができるように固定される。また、制御基板２４、ＬＩＢ２０および燃料電池２２は、ホルダ２６に固定支持されるが、筐体１２には接触しないように隙間を空けて配置される。本発明では、燃料電池２２は外部から燃料を供給する部分が筐体１２と接触するが、ＬＩＢ２０および制御基板２４は、全表面が筐体１２とは直接接触しないように空間が設けられている。筐体１２の外表面は、ユーザーが触ったり、かばんやポケットの中でほかの書類や物品と接触したりするので、筐体１２に各部品からの熱が伝わりにくくするためである。
【００１６】
各部品は、電源システム１０が安定的に配置されるときに、制御基板２４およびＬＩＢ２０がホルダ２６の上側、燃料電池２０がホルダ２６の下側となるように配置される。ここで、安定的に配置（安定配置）とは、図２のように脚が有れば、水平あるいは略水平（±１０°）な台の上に電源システム１０を置くときに、この脚が台に接地するように電源システム１０を置く状態をいい、脚がない場合であれば、振動を受けたときに転びにくい比較的面積の広い面であって、ボタンや表示装置のようなユーザーインターフェイスが無い面を底面として台に接地するように置く状態とする。
【００１７】
制御基板２４を電源システム１０の上側に配置するのは、ユーザーインターフェイスが上部に有る方が電源システム１０の利用者にとって使いやすく、制御基板２４はユーザーインターフェイスに近いところに配置した方が配線スペースを小さくすることができるためである。また、燃料電池２２は、できるだけ電極面積が大きい方が、発電能力を高くすることができるので、望ましい。燃料電池２２は基本的には一定の電力を発電するように運転されるが、負荷から大きな電力を要求されたときにも対応可能な上、負荷から要求される電力量が燃料電池２２の発電能力と比べて小さいときも安定して発電するので、過負荷による燃料電池２２の劣化を防止することができる。したがって、筐体１２内部でできるだけ電極面積が大きく取れる位置に、燃料電池２２を配置することが好ましい。そこで、本電源システム１０では、筐体１２の上側に制御基板２４を配置したので、下側に燃料電池２２を配置している。
【００１８】
図３は、燃料電池２２の構成を示す（ａ）上面図、（ｂ）右側面図、（ｃ）左側面図および（ｄ）Ｂ−Ｂ’断面の断面図である。本電源システム１０に用いられる燃料電池２２は、平面型モジュールと呼ばれる、一枚の電解質膜２８に複数組の電極が配されて直列に接続される燃料電池モジュール３０が用いられている。燃料電池２２のアノード３２は、液体のメタノール燃料が供給され、生成物として二酸化炭素（気体）が発生するので、安定配置されたときに燃料の供給と生成物の排出とが重力を利用して円滑に行われるように、電解質膜２８の上面に配置される。一方、カソード３４は、酸化剤として空気が供給され、生成物として水が発生する。このとき、メタノール１分子に対して、１．５倍の酸素分子が必要となるので、カソード３４側はアノード３２側よりも筐体１２ｂあるいはホルダ２６との隙間を大きく、具体的には、１０ｄａ≧ｄｃ＞ｄａの範囲に設定すると良い。
【００１９】
燃料電池２２を運転する（発電させる）か否か、具体的には燃料電池２２を負荷に接続するか否かの直接的な運転指令は、燃料電池制御部３６によって行われる。燃料電池制御部３６も配線スペースを考慮して、電源システム１０の制御部１４の近傍、燃料電池２２に場合には制御部１４の真下であって、燃料電池モジュール３０の上部に配置している。また、燃料電池モジュール３０の上部であって燃料電池制御部３６のない空間には、燃料タンク３８を配置し、空間の有効活用を行うとともに燃料電池制御部３６および燃料タンク３８によって燃料電池モジュール３０から制御基板２４やＬＩＢ２０への熱の伝導を遮蔽している。さらに、燃料電池２２とホルダ２６とはｄａの隙間を設け、ホルダ２６と制御基板２４との間にも空間を配し、ＬＩＢ２０は熱が伝わりにくい燃料タンク３８の上に配置され、ホルダ２６は配線のためのスペースを除いての略全周に渡って上部筐体１２ａに固定されているので、ホルダ２６の上側と下側とは熱的に分離された構成をなっている。
【００２０】
図１および図３からも明らかなように、本電源システム１０および燃料電池２２は、Ｘ軸について略対照的な配置になっているのに対し、Ｙ軸については非対称な内部構成としている。これは、長手方向について非対称な配置として方が、筐体１２内部で温度差がつきやすく、その温度勾配によって対流を起こして下部筐体１２ｂに設けられた通風孔から空気が出入りしやすいようにするためである。
以上のような内部構成を有する電源システム１０の外部構成について説明する。
【００２１】
（実施の形態１）
図４は、一実施形態に係る電源システム１１０の外観を示す（ａ）上面図、（ｂ）右側面図、（ｃ）左側面図および（ｄ）下側面図である。電源システム１１０は、上側面に携帯電話のような外部負荷へ電力を供給する給電コネクタ１５０と、下側面に商用電源から電力の供給を受ける受電コネクタ１５２とを備えている。１５４はチェックボタンであり、チェックボタン１５４を押したときに、表示装置（ＬＥＤ）１５６が点灯すれば、電源システム１１０が外部負荷に対し給電可能であることを示しており、ＬＥＤ１５６が点滅したとき、あるいは、点灯しないときには、ＬＩＢ１２０の残量が少なく、充電した方がよい、さらには外部負荷に対し給電不可能であることを示し、チェックボタン１５４を押すことにより電源システム１１０の状態を確認することができる。
【００２２】
右側面のスライド式スイッチは燃料電池モジュール１３０と燃料電池制御部１３６との間に間挿される主電源スイッチ１５８であり、燃料電池モジュール１３０を負荷に電気的に接続するスイッチとなっている。また、プッシュ式スイッチは燃料電池１２２を起動させる起動スイッチ１６０であり、起動スイッチ１６０を押すことにより、燃料電池は発電を開始し、ＬＥＤ１６２が点灯する。すなわち、起動スイッチ１６０を押したときに、ＬＥＤ１６２が点灯すれば、燃料電池１２２は発電可能な状態で、ＬＩＢ１２０が所定の電圧を下回っているときは充電を行う状態を示しており、ＬＥＤ１６２が点灯しないときには、燃料電池１２２が燃料欠状態であり、燃料タンクへメタノール燃料を補充する必要があることを示している。
【００２３】
上記のように、ＬＥＤ１６２が点灯しないときは、メタノール燃料を補充する必要があり、メタノール燃料を補充するために、左側面には燃料補給孔１６４が設けられている。この燃料補給孔１６４は内部の燃料タンクに連通しており、注射式のような燃料補給手段により燃料補給孔１６４を介して燃料タンクへメタノール燃料を供給することができる。また、上側面は図示しないが、下部筐体の４面には通風孔１６６が設けられており、通風孔１６６を通って電源システム１１０の外部から空気が流入するとともに内部から二酸化炭素や水が流出する。１６８は下部筐体の底面に設けられた脚であり、机のような台の上に本電源システム１１０を安定配置すると、下部筐体の底面と机との間に空間ができる。その空間を空気が流通することにより、燃料電池からの熱を奪うことができる構成となっている。
【００２４】
上記の動作を実現する回路構成を次に説明する。図５は、本実施の形態の回路構成を示す回路構成図である。ＳＷ１は主電源スイッチ１５８と連動し、燃料電池モジュール１３０とＤＣ／ＤＣコンバータ１７０とを接続するスイッチ機構であり、ＤＣ／ＤＣコンバータ１７０は起動スイッチ１６０が押されることにより動作を開始する。スイッチ機構ＳＷ１が閉じ、ＤＣ／ＤＣコンバータ１７０を含む燃料電池制御部１３６と燃料電池モジュール１３０とが電気的に接続されると、燃料電池制御部１３６は、燃料電池モジュール１３０の総電圧ＶＦＣを検出し、ＶＦＣの値からメタノール燃料が充填されているか、燃料欠状態かを判断する。すなわち、燃料欠状態となるとＶＦＣは低下するので、下限閾値を予め設定しておき、検出したＶＦＣが下限閾値を上回っている場合に起動スイッチ１６０が押されたときには、ＬＥＤ１６２は点灯し、検出したＶＦＣが下限閾値を下回っている場合に起動スイッチ１６０が押されたときには、ＬＥＤ１６２は点灯しない。
【００２５】
燃料電池モジュール１３０は、スイッチ機構ＳＷ１、ＤＣ／ＤＣコンバータ１７０および整流素子（ダイオード）１７２を通り、充放電回路１７４を介してＬＩＢ１２０に接続されるとともにＤＣ／ＤＣコンバータ１７６を介して外部負荷に接続される。燃料電池１２２により発電された電力は、ＬＩＢ１２０の電圧ＶＢが設定電圧Ｖ１より低くかつ外部負荷が接続されるときは外部負荷へ供給され、ＬＩＢ１２０の電圧ＶＢが設定電圧Ｖ１より低くかつ外部負荷が接続されていないときはＬＩＢ１２０を充電するためにＬＩＢ１２０へ供給される。このとき、燃料電池１２２により発電された電力は、ＬＩＢ１２０の電圧ＶＢが上限電圧Ｖ２よりも高くなるまでＬＩＢ１２０へ供給され、電圧ＶＢが上限電圧Ｖ２よりも高くなる前に外部負荷に接続されたときには、電圧ＶＢが設定電圧Ｖ１以上であっても外部負荷へ供給される。また、ＬＩＢ１２０を充電して電圧ＶＢが上限電圧Ｖ２より高くなったときと、外部負荷が接続された場合にＬＩＢ１２０の電圧ＶＢが上限電圧Ｖ２から低下してきて設定電圧Ｖ１以上であったときとは、燃料電池１２２は給電可能な状態ではあるが、燃料電池１２２からＬＩＢ１２０または外部負荷へ電力は供給しない待機状態（ＤＣ／ＤＣコンバータ１７０が停止している状態）となる。また、総電圧ＶＦＣおよび電圧ＶＢがともに、下限閾値および下限電圧Ｖ３を下回ってしまったときには、外部負荷へ接続されていても、電源システム１１０は運転を停止してしまう。
【００２６】
電圧ＶＢは、チェックボタン１５４およびＬＥＤ１５６とも連携しており、チェックボタン１５４が押されたときに、電圧ＶＢがＶ１以上であればＬＥＤ１５６は点灯し、電圧ＶＢがＶ１より低く下限電圧Ｖ３以上であればＬＥＤ１５６は点滅し、電圧ＶＢがＶ３より低いとＬＥＤ１５６は点灯しない。また、本実施の形態は、商用電源からＬＩＢ１２０への充電も可能なように受電コネクタ１５２を備えており、携帯電話充電用のＡＣアダプタ（ＡＣ／ＤＣコンバータ）付ケーブルを接続することもできる。電圧ＶＢの値によって燃料電池１２２からの給電を適宜行うように、主電源スイッチ１５８（スイッチ機構ＳＷ１）は常に入っている方がユーザーの利便性は高いが、給電可能な状態（負荷に接続された状態）で発電のための反応をすすめない状態が長期間にわたって続くのは電解質膜の劣化の要因となるので、ＬＩＢ１２０が十分に充電されているときには主電源スイッチ１５８を切る（ＳＷ１：開）ことが望ましい。さらに、通風孔１６６も閉じることが望ましい。
【００２７】
（実施の形態２）
図６は、他の実施形態に係る電源システム２１０の外観を示す（ａ）上面図、（ｂ）右側面図、（ｃ）左側面図および（ｄ）下側面図である。電源システム２１０は、上側面に携帯電話のような外部負荷へ電力を供給する給電コネクタ２５０を備えているが、実施の形態１のような受電コネクタがなく、電力供給源が燃料電池のみの簡素な構成となっている。ユーザーインターフェイスも極力抑えた構成となっており、右側面に主電源スイッチ、起動スイッチあるいはＬＥＤのような表示装置は設けられていない。
【００２８】
代わりに制御部２１４が総合的な機能を有し、ユーザーは、チェックボタン２５４を押すことにより、電源システム２１０が外部負荷に給電可能か否か、電源システム２１０への燃料補給が必要か否かについて確認することができる。すなわち、チェックボタン２５４を押したときにＬＥＤ２５６が点灯すれば、電源システム２１０が外部負荷に対し給電可能であることを示し、ＬＥＤ２５６が点滅したときには、外部負荷に対し給電可能であるが、燃料電池が燃料欠状態であり、燃料タンクへメタノール燃料を補充する必要があること、さらに、速い点滅のときには、燃料電池が燃料欠状態でメタノール燃料を補充する必要がある上、外部負荷へ給電が不可能であることを示す。
【００２９】
上記のように、ＬＥＤ２５６が点滅したときは、メタノール燃料を補充する必要があり、左側面には燃料補給孔２６４が設けられている。この燃料補給孔２６４は内部の燃料タンクに連通しており、注射式のような燃料補給手段により燃料補給孔２６４を介して燃料タンクへメタノール燃料を供給することができる。また、電源システム２１０は左右側面の下部筐体２面のみに通風孔２６６が設けられており、通風孔２６６を通って電源システム２１０の外部から空気が流入するとともに内部から二酸化炭素や水が流出する。本実施の形態は周囲の凹凸を省いた簡素な構成としたため、実施の形態１のような脚は設けず、机のような台の上に置くときには下部筐体の底面で机と接触する。本実施の形態のように、ユーザーインターフェイスを省くことにより、ユーザーにとっては操作が容易になり、筐体表面に凹凸が少なくなるので、電源システム２１０をポケットやかばんの中に収納しても取り出しやすくなる。
【００３０】
上記の動作を実現する回路構成を次に説明する。図７は、本実施の形態の回路構成を示す回路構成図である。ＳＷ２はチェックボタン２５４と連動し、燃料電池モジュール２３０とＤＣ／ＤＣコンバータ２７０とを接続する電気的スイッチ機構であり、ＤＣ／ＤＣコンバータ２７０もまたチェックボタン２５４が押されることにより動作を開始する。スイッチ機構ＳＷ２が閉じ、ＤＣ／ＤＣコンバータ２７０を含む燃料電池制御部２３６と燃料電池モジュール２３０とが電気的に接続されると、燃料電池制御部２３６は、燃料電池モジュール２３０の総電圧ＶＦＣを検出し、ＶＦＣの値からメタノール燃料が充填されているか、燃料欠状態かを判断する。すなわち、燃料欠状態となるとＶＦＣは低下するので、下限閾値を予め設定しておき、検出したＶＦＣが下限閾値を下回っている場合にチェックボタン２５４が押されたときには、ＬＥＤ２５６は点滅する。
【００３１】
燃料電池モジュール２３０は、スイッチ機構ＳＷ２、ＤＣ／ＤＣコンバータ２７０および整流素子（ダイオード）２７２を通り、充放電回路２７４を介してＬＩＢ２２０に接続されるとともにＤＣ／ＤＣコンバータ２７６を介して外部負荷に接続される。燃料電池２２２により発電された電力は、ＬＩＢ２２０の電圧ＶＢが設定電圧Ｖ１より低くかつ外部負荷が接続されるときは外部負荷へ供給され、ＬＩＢ２２０の電圧ＶＢが設定電圧Ｖ１より低くかつ外部負荷が接続されていないときはＬＩＢ２２０を充電するためにＬＩＢ２２０へ供給される。このとき、燃料電池２２２により発電された電力は、ＬＩＢ２２０の電圧ＶＢが上限電圧Ｖ２よりも高くなるまでＬＩＢ２２０へ供給され、電圧ＶＢが上限電圧Ｖ２よりも高くなる前に外部負荷に接続されたときには、電圧ＶＢが設定電圧Ｖ１以上であっても外部負荷へ供給される。また、ＬＩＢ２２０を充電して電圧ＶＢが上限電圧Ｖ２より高くなったときと、外部負荷が接続された場合にＬＩＢ２２０の電圧ＶＢが上限電圧Ｖ２から低下してきて設定電圧Ｖ１以上であったときとは、燃料電池２２２は給電可能な状態ではあるが、燃料電池２２２からＬＩＢ２２０または外部負荷へ電力は供給しない待機状態（ＤＣ／ＤＣコンバータ２７０が停止している状態）となる。
【００３２】
したがって、チェックボタン２５４が押されたときに、燃料電池２２２の総電圧ＶＦＣが下限閾値以上でかつ電圧ＶＢが下限電圧Ｖ３以上であればＬＥＤ２５６は点灯し、総電圧ＶＦＣが下限閾値より低くかつ電圧ＶＢがＶ３以上であればＬＥＤ２５６は点滅し、総電圧ＶＦＣが下限閾値より低くかつ電圧ＶＢがＶ３より低いとＬＥＤ２５６は速く点滅する。すなわち、ＬＥＤ２５６が速く点滅したときには早急にメタノール燃料を補充する必要があり、メタノール燃料の補充が間に合わなかったときには電源システム２１０は停止する。また、総電圧ＶＦＣが下限閾値以上でかつ電圧ＶＢが設定電圧Ｖ１を下回ったときには、燃料電池２２２からＬＩＢ２２０へ充電が行われるので、総電圧ＶＦＣが下限閾値以上でかつ電圧ＶＢがＶ３より低い状態は、本実施の形態では存在しない。
【００３３】
以上、実施の形態１あるいは２のような熱バランスを考慮したコンパクト設計の電源システムを提供することにより、機器とともに持ち運んで、様々な場所で使用することができ、ユーザーの利便性が高まる。
【産業上の利用可能性】
【００３４】
上記発明を実施するための最良の形態では、燃料電池を保護するためのスイッチ機構や電源システムの状態を表す表示装置を複数有する実施の形態１と、ユーザーの操作を極力削減して簡易な構成にした実施の形態２とを挙げたが、スイッチ機構は一つで表示装置は複数にするなど、必要に応じて実施の形態１と２とを組み合わせることは可能である。また、外部負荷が携帯電話のような表示装置を有するものであれば、外部負荷への電力供給ラインに通信ラインを付加して、外部負荷側の表示装置に電源システムの状態を表示させることも可能である。
【００３５】
上記実施の形態を説明する上で、便宜上、上下左右として説明したが、本発明の電源システムは携帯機器とともに持ち運び、商用電源のないところでも携帯機器への充電を可能にするものである。したがって、かばんやポケットの中にしまったり、あるいはユーザーが手に持って移動したりといった使用形態も考えられ、常に安定配置された状態で使用されるものではなく、また、上下左右もこれに限定されるものではない。
【００３６】
また、燃料電池の燃料としてメタノール燃料を用いて説明したが、燃料電池の燃料はメタノールに限定されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明の電源システムの内部構成を示す上面図である。
【図２】本発明の電源システムの内部構成を示す図１におけるＡ−Ａ’断面の断面図である。
【図３】燃料電池の構成を示す（ａ）上面図、（ｂ）右側面図、（ｃ）左側面図および（ｄ）Ｂ−Ｂ’断面の断面図である。
【図４】一実施形態に係る電源システムの外観を示す（ａ）上面図、（ｂ）右側面図、（ｃ）左側面図および（ｄ）下側面図である。
【図５】一実施形態に係る電源システムの回路構成を示す回路構成図である。
【図６】他の実施形態に係る電源システムの外観を示す（ａ）上面図、（ｂ）右側面図、（ｃ）左側面図および（ｄ）下側面図である。
【図７】他の実施形態に係る電源システムの回路構成を示す回路構成図である。
【符号の説明】
【００３８】
１０  １１０  ２１０  電源システム、１２（１２ａ：上部筐体、１２ｂ：下部筐体）１１２  ２１２  筐体、１４  １１４  ２１４  制御部、１６  １１６  ２１６  蓄電部、１８  １１８  ２１８  発電部、２０  １２０  ２２０  リチウムイオン電池、２２  １２２  ２２２  燃料電池、２４  制御基板、２６  固定部材（ホルダ）、２８  電解質膜、３０  １３０  ２３０  燃料電池モジュール、３２  アノード、３４  カソード、３６  １３６  ２３６  燃料電池制御部、３８  燃料タンク、６８  １６８  脚、１５０  ２５０  給電コネクタ、１５２  受電コネクタ、１５４  ２５４  チェックボタン、１５６  ２５６  ＬＥＤ、１５８  主電源スイッチ、１６０  起動スイッチ、１６２  ＬＥＤ、１６４  ２６４  燃料補給孔、１６６  ２６６  通風孔、１７０  ２７０  ＤＣ／ＤＣコンバータ、１７２  ２７２  整流素子（ダイオード）、１７４  ２７４  充放電回路、１７６  ２７６  ＤＣ／ＤＣコンバータ、１７８  ＡＣ／ＤＣコンバータ、１８０  携帯電話充電用ケーブル、１８２  ＡＣアダプタ
【図１】
2008010343.tif 000003
【図２】
2008010343.tif 000004
【図３】
2008010343.tif 000005
【図４】
2008010343.tif 000006
【図５】
2008010343.tif 000007
【図６】
2008010343.tif 000008
【図７】
2008010343.tif 000009