(57)【要約】【課題】  周囲温度の変動に対しても常に安定した発電出力を得られる燃料電池システム及び電子機器を提供する。【解決手段】  燃料電池本体１周囲の周囲温度を温度センサ９により検出し、この温度センサ９により検出される周囲温度から、高温領域、適温領域、低温領域を判定し、この判定結果に基づいて高温領域と判定された場合は、ポンプの最大動作時間を決定するポンプオン信号の発生時間を、適正領域の場合と比べて短く設定するとともに、ポンプの最小停止時間を決定するポンプオフ信号の発生時間を、適正領域の場合と比べて長く設定し、また、周囲温度が低温領域と判断されると、ポンプの最大動作時間を決定するポンプオン信号の発生時間を、適正領域の場合と比べて長く設定するとともに、ポンプの最小停止時間を決定するポンプオフ信号の発生時間を、適正領域の場合と比べて短く設定した。【選択図】      図１
2008218236.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料により電力を発電する発電部を有する燃料電池本体と、
前記燃料電池本体の周囲温度を検出する温度検出手段と、
前記温度検出手段より検出される周囲温度に基づいて複数の異なる温度領域を判定する周囲温度判定手段と、
前記周囲温度判定手段により判定された温度領域に基づいて前記発電部への燃料の供給量を制御する制御手段と
を具備したことを特徴とする燃料電池システム。
【請求項２】
前記燃料電池本体は、前記発電部に燃料を供給する燃料移送制御手段を有し、
前記制御手段は、前記周囲温度判定手段により判定された温度領域に基づいて前記燃料移送制御手段の最大動作時間を決定するオン信号の発生時間及び前記燃料移送制御手段の最小停止時間を決定するオフ信号の発生時間をそれぞれ可変可能としたことを特徴とする請求項１記載の燃料電池システム。
【請求項３】
前記燃料電池本体は、前記発電部に燃料を供給する燃料移送制御手段を有し、
前記制御手段は、前記周囲温度判定手段により判定された温度領域に基づいて前記燃料移送制御手段の駆動電圧を可変可能にしたことを特徴とする請求項１記載の燃料電池システム。
【請求項４】
前記燃料移送制御手段は、電気浸透流ポンプであることを特徴とする請求項３記載の燃料電池システム。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれかに記載の燃料電池システムを電源として使用した電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料電池システム及びこの燃料電池システムを電源として用いた電子機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
携帯電話機や携帯情報端末などの電子機器の小型化は目覚しいものがあり、これら電子機器の小型化とともに、電源として燃料電池を使用することが試みられている。燃料電池は、燃料と空気を供給するのみで、発電することができ、燃料のみを交換すれば連続して発電できるという利点を有するため、小型化が実現できれば、小型の電子機器の電源として極めて有効である。
【０００３】
そこで、最近、燃料電池として、直接メタノール型燃料電池（以下、ＤＭＦＣ；Ｄｉｒｅｃｔ  Ｍｅｔｈａｎｏｌ  Ｆｕｅｌ  Ｃｅｌｌと称する。）が注目されている。かかるＤＭＦＣは、液体燃料の供給方式によって分類され、気体供給型や液体供給型等のアクティブ方式のものと、燃料収容部内の液体燃料を電池内部で気化させて燃料極に供給する内部気化型等のパッシブ方式のものがあり、これらのうち、パッシブ方式のものはＤＭＦＣの小型化に対して特に有利である。
【０００４】
従来、このようなパッシブ方式のＤＭＦＣとして、特許文献１に開示されるように、例えば燃料極、電解質膜および空気極を有する膜電極接合体（燃料電池セル）を、樹脂製の箱状容器からなる燃料収容部上に配置した構造のものが考えられている。
【０００５】
また、ＤＭＦＣの燃料電池セルと燃料収容部とを流路を介して接続する構成のものも特許文献２〜４に開示されている。これら特許文献２〜４は、燃料収容部から供給された液体燃料を燃料電池セルに流路を介して供給することによって、流路の形状や径等に基づいて液体燃料の供給量を調整可能としたもので、特に、特許文献３では燃料収容部から流路にポンプで液体燃料を供給している。また、ポンプに代えて、流路に電気浸透流を形成する電界形成手段を用いることも記載されている。さらに特許文献４には電気浸透流ポンプを用いて液体燃料等を供給することが記載されている。
【特許文献１】国際公開第２００５／１１２１７２号パンフレット
【特許文献２】特表２００５−５１８６４６号公報
【特許文献３】特開２００６−０８５９５２号公報
【特許文献４】米国特許公開第２００６／００２９８５１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、このようなＤＭＦＣを主発電部とした燃料電池システムでは、安定した発電出力を確保するためＤＭＦＣ内部の発熱部の発熱による温度が予め設定された基準温度になるように制御を行う必要がある。この場合、発熱部の温度は、燃料電池システム周囲の温度にも影響を受け易く、実際の発熱部の温度は、燃料電池システムの周囲温度にＤＭＦＣでの発電による温度上昇分を加えたものとなる。
【０００７】
このため、例えば、発熱部の基準温度を４５℃とした場合、燃料電池システムの周囲温度の影響により発熱部が６０℃まで上昇したとすると、発熱部の温度を基準温度（４５℃）にするための制御により、振れ幅４５〜６０℃の高温域で発熱部の温度が制御される。しかし、このような制御では、最高温度側で、かなりの高温状態となるため、燃料電池システムを組み込んだ電子機器などに悪影響を及ぼすことがある。一方、燃料電池システムの周囲温度の影響により発熱部が基準温度（４５℃）より大幅に低下したような場合、今度は、低温域で上述した発熱部の温度が制御される。このため、最低温度側で、かなりの低温状態となることがあり、発電部での発電能力が低下し、発熱部の温度をさらに低下させ、結果、ＤＭＦＣの出力および発電効率が極端に低下する虞があった。
【０００８】
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、周囲温度の変動に対しても常に安定した発電出力を得られる燃料電池システム及び電子機器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】
【０００９】
請求項１記載の発明は、燃料により電力を発電する発電部を有する燃料電池本体と、前記燃料電池本体の周囲温度を検出する温度検出手段と、前記温度検出手段より検出される周囲温度に基づいて複数の異なる温度領域を判定する周囲温度判定手段と、前記周囲温度判定手段により判定された温度領域に基づいて前記発電部への燃料の供給量を制御する制御手段とを具備したことを特徴としている。
【００１０】
請求項２記載の発明は、請求項１記載において、前記燃料電池本体は、前記発電部に燃料を供給する燃料移送制御手段を有し、前記制御手段は、前記周囲温度判定手段により判定された温度領域に基づいて前記燃料移送制御手段の最大動作時間を決定するオン信号の発生時間及び前記燃料移送制御手段の最小停止時間を決定するオフ信号の発生時間をそれぞれ可変可能としたことを特徴としている。
【００１１】
請求項３記載の発明は、請求項１記載において、前記燃料電池本体は、前記発電部に燃料を供給する燃料移送制御手段を有し、前記制御手段は、前記周囲温度判定手段により判定された温度領域に基づいて前記燃料移送制御手段の駆動電圧を可変可能にしたことを特徴としている。
【００１２】
請求項４記載の発明は、請求項３記載において、前記燃料移送制御手段は、電気浸透流ポンプであることを特徴としている。
【００１３】
請求項５記載の発明は、請求項１乃至４のいずれかに記載の燃料電池システムを電源として使用した電子機器である。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、周囲温度の変動に対しても常に安定した発電出力を得られる燃料電池システム及び電子機器を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明の実施の形態を図面に従い説明する。
【００１６】
（第１の実施の形態）
図１は、本発明の第１の実施の形態にかかる燃料電池システムの概略構成を示している。
【００１７】
図１において、１は燃料電池本体（ＤＭＦＣ）で、この燃料電池本体１は、起電部を構成する燃料電池発電部（セル）１０１、液体燃料を収容する燃料収容部１０２、燃料収容部１０２と燃料電池発電部（セル）１０１を接続する流路１０３及び燃料収容部１０２から燃料電池発電部（セル）１０１に液体燃料を移送するための燃料供給制御手段としてのポンプ１０４を有している。
【００１８】
図２は、このような燃料電池本体１をさらに詳細に説明するための断面図である。
【００１９】
この場合、燃料電池発電部１０１は、アノード触媒層１１とアノードガス拡散層１２とを有するアノード（燃料極）１３と、カソード触媒層１４とカソードガス拡散層１５とを有するカソード（空気極／酸化剤極）１６と、アノード触媒層１１とカソード触媒層１４とで挟持されたプロトン（水素イオン）伝導性の電解質膜１７とから構成される膜電極接合体（Ｍｅｍｂｒａｎｅ Ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ Ａｓｓｅｍｂｌｙ：ＭＥＡ）を有している。
【００２０】
ここで、アノード触媒層１１やカソード触媒層１４に含有される触媒としては、例えばＰｔ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｏｓ、Ｐｄ等の白金族元素の単体、白金族元素を含有する合金等が挙げられる。アノード触媒層１１にはメタノールや一酸化炭素等に対して強い耐性を有するＰｔ−ＲｕやＰｔ−Ｍｏ等を用いることが好ましい。カソード触媒層１４にはＰｔやＰｔ−Ｎｉ等を用いることが好ましい。ただし、触媒はこれらに限定されるものではなく、触媒活性を有する各種の物質を使用することができる。触媒は炭素材料のような導電性担持体を使用した担持触媒、あるいは無担持触媒のいずれであってもよい。
【００２１】
電解質膜１７を構成するプロトン伝導性材料としては、例えばスルホン酸基を有するパーフルオロスルホン酸重合体のようなフッ素系樹脂（ナフィオン（商品名、デュポン社製）やフレミオン（商品名、旭硝子社製）等）、スルホン酸基を有する炭化水素系樹脂等の有機系材料、あるいはタングステン酸やリンタングステン酸等の無機系材料が挙げられる。ただし、プロトン伝導性の電解質膜１７はこれらに限られるものではない。
【００２２】
アノード触媒層１１に積層されるアノードガス拡散層１２は、アノード触媒層１１に燃料を均一に供給する役割を果たすと同時に、アノード触媒層１１の集電体も兼ねている。カソード触媒層１４に積層されるカソードガス拡散層１５は、カソード触媒層１４に酸化剤を均一に供給する役割を果たすと同時に、カソード触媒層１４の集電体も兼ねている。アノードガス拡散層１２およびカソードガス拡散層１５は多孔質基材で構成されている。
【００２３】
アノードガス拡散層１２やカソードガス拡散層１５には、必要に応じて導電層が積層される。これら導電層としては、例えばＡｕのような導電性金属材料からなるメッシュ、多孔質膜、薄膜等が用いられる。電解質膜１７と後述する燃料分配機構１０５およびカバープレート１８との間には、それぞれゴム製のＯリング１９が介在されており、これらによって燃料電池発電部１０１からの燃料漏れや酸化剤漏れを防止している。
【００２４】
カバープレート１８は酸化剤である空気を取入れるための不図示の開口を有している。カバープレート１８とカソード１６との間には、必要に応じて保湿層や表面層が配置される。保湿層はカソード触媒層１４で生成された水の一部が含浸されて、水の蒸散を抑制すると共に、カソード触媒層１４への空気の均一拡散を促進するものである。表面層は空気の取入れ量を調整するものであり、空気の取入れ量に応じて個数や大きさ等が調整された複数の空気導入口を有している。
【００２５】
燃料電池発電部１０１のアノード（燃料極）１３側には、燃料分配機構１０５が配置されている。燃料分配機構１０５には配管のような液体燃料の流路１０３を介して燃料収容部１０２が接続されている。
【００２６】
燃料収容部１０２には、燃料電池発電部１０１に対応した液体燃料が収容されている。液体燃料としては、各種濃度のメタノール水溶液や純メタノール等のメタノール燃料が挙げられる。液体燃料は必ずしもメタノール燃料に限られるものではない。液体燃料は、例えばエタノール水溶液や純エタノール等のエタノール燃料、プロパノール水溶液や純プロパノール等のプロパノール燃料、グリコール水溶液や純グリコール等のグリコール燃料、ジメチルエーテル、ギ酸、その他の液体燃料であってもよい。いずれにしても、燃料収容部１０２には燃料電池発電部１０１に応じた液体燃料が収容される。
【００２７】
燃料分配機構１０５には燃料収容部１０２から流路１０３を介して燃料が導入される。流路１０３は燃料分配機構１０５や燃料収容部１０２と独立した配管に限られるものではない。例えば、燃料分配機構１０５と燃料収容部１０２とを積層して一体化する場合、これらを繋ぐ燃料の流路であってもよい。燃料分配機構１０５は流路１０３を介して燃料収容部１０２と接続されていればよい。
【００２８】
ここで、燃料分配機構１０５は図３に示すように、燃料が流路１０３を介して流入する少なくとも１個の燃料注入口２１と、燃料やその気化成分を排出する複数個の燃料排出口２２とを有する燃料分配板２３を備えている。燃料分配板２３の内部には図２に示すように、燃料注入口２１から導かれた燃料の通路となる空隙部２４が設けられている。複数の燃料排出口２２は燃料通路として機能する空隙部２４にそれぞれ直接接続されている。
【００２９】
燃料注入口２１から燃料分配機構１０５に導入された燃料は空隙部２４に入り、この燃料通路として機能する空隙部２４を介して複数の燃料排出口２２にそれぞれ導かれる。複数の燃料排出口２２には、例えば燃料の気化成分のみを透過し、液体成分は透過させない気液分離体（図示せず）を配置してもよい。これによって、燃料電池発電部１０１のアノード（燃料極）１３には燃料の気化成分が供給される。なお、気液分離体は燃料分配機構１０５とアノード１３との間に気液分離膜等として設置してもよい。燃料の気化成分は複数の燃料排出口２２からアノード１３の複数個所に向けて排出される。
【００３０】
燃料排出口２２は燃料電池発電部１０１の全体に燃料を供給することが可能なように、燃料分配板２３のアノード１３と接する面に複数設けられている。燃料排出口２２の個数は２個以上であればよいが、燃料電池発電部１０１の面内における燃料供給量を均一化する上で、０．１〜１０個／ｃｍ2の燃料排出口２２が存在するように形成することが好ましい。
【００３１】
燃料分配機構１０５と燃料収容部１０２の間を接続する流路１０３には、燃料移送制御手段としてのポンプ１０４が挿入されている。このポンプ１０４は燃料を循環される循環ポンプではなく、あくまでも燃料収容部１０２から燃料分配機構１０５に燃料を移送する燃料供給ポンプである。このようなポンプ１０４で必要時に燃料を送液することによって、燃料供給量の制御性を高めるものである。この場合、ポンプ１０４としては、少量の燃料を制御性よく送液することができ、さらに小型軽量化が可能という観点から、ロータリーベーンポンプ、電気浸透流ポンプ、ダイアフラムポンプ、しごきポンプ等を使用することが好ましい。ロータリーベーンポンプはモータで羽を回転させて送液するものである。電気浸透流ポンプは電気浸透流現象を起こすシリカ等の焼結多孔体を用いたものである。ダイアフラムポンプは電磁石や圧電セラミックスによりダイアフラムを駆動して送液するものである。しごきポンプは柔軟性を有する燃料流路の一部を圧迫し、燃料をしごき送るものである。これらのうち、駆動電力や大きさ等の観点から、電気浸透流ポンプや圧電セラミックスを有するダイアフラムポンプを使用することがより好ましい。
【００３２】
また、ポンプ１０４には、後述する燃料供給制御回路５が接続され、ポンプ１０４の駆動が制御される。この点については後述する。
【００３３】
このような構成において、燃料収容部１０２に収容された燃料は、ポンプ１０４により流路１０３を移送され、燃料分配機構１０５に供給される。そして、燃料分配機構１０５から放出された燃料は、燃料電池発電部１０１のアノード（燃料極）１３に供給される。燃料電池発電部１０１内において、燃料はアノードガス拡散層１２を拡散してアノード触媒層１１に供給される。燃料としてメタノール燃料を用いた場合、アノード触媒層１１で下記の(1)式に示すメタノールの内部改質反応が生じる。なお、メタノール燃料として純メタノールを使用した場合には、カソード触媒層１４で生成した水や電解質膜１７中の水をメタノールと反応させて(1)式の内部改質反応を生起させる。あるいは、水を必要としない他の反応機構により内部改質反応を生じさせる。
【００３４】
ＣＨ3ＯＨ＋Ｈ2Ｏ  →  ＣＯ2＋６Ｈ+＋６ｅ-  …(1)
この反応で生成した電子（ｅ-）は集電体を経由して外部に導かれ、いわゆる出力として負荷側に供給された後、カソード（空気極）１６に導かれる。また、(1)式の内部改質反応で生成したプロトン（Ｈ+）は電解質膜１７を経てカソード１６に導かれる。カソード１６には酸化剤として空気が供給される。カソード１６に到達した電子（ｅ-）とプロトン（Ｈ+）は、カソード触媒層１４で空気中の酸素と下記の(2)式にしたがって反応し、この反応に伴って水が生成される。
【００３５】
６ｅ-＋６Ｈ+＋（３／２）Ｏ2  →  ３Ｈ2Ｏ  …(2)
図１に戻って、このように構成された燃料電池本体１は、燃料電池発電部（セル）１０１に温度検出手段としての温度センサ１０６が設けられている。この温度センサ１０６は、燃料電池発電部（セル）１０１の発熱部の温度を検出するもので、例えば、サーミスタや熱電対からなり、図２に示す燃料電池発電部（セル）１０１のカソード(空気極)１６に配置されている。また、温度センサ１０６は、発熱温度に対応する検出信号を制御部７に出力する。また、燃料電池本体１の周囲には、他の温度センサ９が設けられている。この他の温度センサ９は、燃料電池本体１の外側の温度、つまり周囲温度を検出するもので、この周囲温度に対応する検出信号を制御部７に出力する。この周囲温度の検出出力は、実測値の場合と、例えば燃料電池本体１の周囲温度を直接検出できないような場合、実測値から周囲温度を推定した推定値の場合も含まれる。制御部７については、後述する。
【００３６】
燃料電池本体１には、出力調整手段としてＤＣ−ＤＣコンバータ（電圧調整回路）２が接続されている。このＤＣ−ＤＣコンバータ２は、不図示のスイッチング要素とエネルギー蓄積要素を有し、これらスイッチング要素とエネルギー蓄積要素により燃料電池本体１で発電された電気エネルギーを蓄積／放出させ、燃料電池本体１からの比較的低い出力電圧を十分の電圧まで昇圧して生成される出力を発生する。このＤＣ−ＤＣコンバータ２の出力は、補助電源４に供給される。
【００３７】
なお、ここでは標準的な昇圧型のＤＣ−ＤＣコンバータ２を示したが、昇圧動作が可能なものならば、他の回路方式のものでも実施可能である。
【００３８】
ＤＣ−ＤＣコンバータ２の出力端には、補助電源４が接続されている。この補助電源４は、ＤＣ−ＤＣコンバータ２の出力により充電可能としたもので、電子機器本体３の瞬間的な負荷変動に対して電流を供給し、また、燃料枯渇状態になって前記燃料電池本体１が発電不能に陥った場合に電子機器本体３の駆動電源として用いられる。この補助電源４には、充放電可能な二次電池(例えばリチウムイオン充電池（ＬＩＢ）)や電気二重層コンデンサ）が用いられる。
【００３９】
補助電源４には、燃料供給制御回路５が接続されている。この燃料供給制御回路５は、補助電源４を電源としてポンプ１０４の動作を制御するもので、制御部７の指示に基づいてポンプ１０４をオン／オフ制御する。
【００４０】
燃料供給制御回路５には、制御部７が接続されている。
【００４１】
制御部７は、システム全体を制御するもので、周囲温度判定部７０１、温度制御信号発生部７０２を有している。周囲温度判定部７０１は、温度センサ９で検出される燃料電池本体１の外側温度、つまり周囲温度から例えば、高温領域、適温領域、低温領域を判定する。この場合、各温度領域の設定基準は、例えば、適温領域を２５℃±１０℃とし、それ以上を高温領域、それ以下を低温領域とする。ここでは、周囲温度の判定領域を高温領域、適温領域、低温領域の３つの領域の場合を述べでいるが、さらに細かく分けて多くの判定領域を設定することもできる。
【００４２】
温度制御信号発生部７０２は、周囲温度判定部７０１の判定結果と、燃料電池発電部（セル）１０１の発熱部の温度を検出する温度センサ１０６の検出出力に応じて燃料供給制御回路５に対しポンプ１０４をオン／オフ制御するための制御信号を出力する。
【００４３】
この場合、温度制御信号発生部７０２は、燃料電池発電部（セル）１０１の発熱部の基準温度に対して温度センサ１０６の出力（発熱部の発熱温度）が下回ったとき燃料の供給している時間を決定するポンプオン信号、基準温度を温度センサ１０６の出力が上回ったときに燃料の供給停止している時間を決定するポンプオフ信号をそれぞれ出力する。この場合、ポンプオン信号は、ポンプの最大動作時間を決定し、ポンプオフ信号は、ポンプの最小停止時間を決定するもので、それぞれの発生時間は、各温度領域に対し最適な時間に決められている。これにより、温度センサ１０６の出力が発熱部の基準温度を下回ると、ポンプオン信号の発生期間の範囲で燃料を供給し、温度センサ１０６の出力が基準温度を上回ると、ポンプオフ信号の発生期間を最小時間として燃料供給を停止するような制御が行われる。
【００４４】
また、温度制御信号発生部７０２は、周囲温度判定部７０１により周囲温度が高温領域と判断されると、ポンプの最大動作時間を決定するポンプオン信号の発生時間を、適正領域の場合と比べて短く設定するとともに、ポンプの最小停止時間を決定するポンプオフ信号の発生時間を、適正領域の場合と比べて長く設定し、また、周囲温度判定部７０１により周囲温度が低温領域と判断されると、ポンプの最大動作時間を決定するポンプオン信号の発生時間を、適正領域の場合と比べて長く設定するとともに、ポンプの最小停止時間を決定するポンプオフ信号の発生時間を、適正領域の場合と比べて短く設定する。つまり、周囲温度が高温領域にある場合は、燃料電池発電部（セル）１０１への燃料の供給量を減らして発熱部での温度上昇を抑制し、逆に低温領域にある場合は、燃料電池発電部（セル）１０１への燃料の供給量を増加させて発熱部での温度上昇を許容するようにしている。
【００４５】
このような構成において、いま、図４の期間Ａ１１に示すように周囲温度Ｔが適正領域にあるものとすると、周囲温度判定部７０１は、温度センサ９より検出される出力から適温領域を判定する。これにより、温度制御信号発生部７０２は、ポンプの最大動作時間を決定するポンプオン信号Ｐ１１の発生時間と、ポンプの最小停止時間を決定するポンプオフ信号Ｐ２１の発生時間の上限値を、それぞれ最適領域に対応する値に設定する。
【００４６】
この状態で、温度センサ１０６の出力（燃料電池発電部（セル）１０１の発熱部の温度）と基準温度が比較される。そして、温度センサ１０６の出力が基準温度を下回ると、ポンプオン信号Ｐ１１が出力され、このポンプオン信号Ｐ１１の発生期間に燃料供給制御回路５によりポンプ１０４が駆動され、流路１０３を介して燃料電池発電部１０１に燃料が供給される。また、燃料電池発電部（セル）１０１の発熱部の温度が上昇し、温度センサ１０６の出力が基準温度を上回ると、ポンプオフ信号Ｐ２１が出力され、このポンプオフ信号Ｐ２１の発生期間を最小時間として燃料供給制御回路５によるポンプ１０４の駆動が停止され、燃料電池発電部１０１への燃料供給も停止される。その後、燃料電池発電部（セル）１０１の発熱部の温度が下がって温度センサ１０６の出力が基準温度を下回ると、再びポンプオン信号Ｐ１１が出力され、このポンプオン信号Ｐ１１の発生期間でポンプ１０４により燃料電池発電部１０１に燃料が供給されるようになり、以下、同様な動作が繰り返し行われる。
【００４７】
これにより、燃料電池発電部１０１より発電出力が発生する。燃料電池発電部１０１の発電出力は、ＤＣ−ＤＣコンバータ２により昇圧され、電子機器本体３に供給される。同時に、補助電源４は、ＤＣ−ＤＣコンバータ２の出力により充電される。また、電子機器本体３は、ＤＣ−ＤＣコンバータ２から供給される電力を電源として動作される。
【００４８】
次に、図４の期間Ｂ１１に示すように周囲温度が上昇し、周囲温度判定部７０１が、温度センサ９より検出される出力から高温領域を判定すると、温度制御信号発生部７０２は、ポンプの最大動作時間を決定するポンプオン信号Ｐ１２の発生時間を、上述した適性領域の場合と比べ短く設定するとともに、ポンプの最小停止時間を決定するポンプオフ信号Ｐ２２の発生時間を、上述した適性領域の場合と比べ長く設定する。
【００４９】
この状態で、温度センサ１０６の出力と基準温度が比較され、温度センサ１０６の出力が基準温度を下回ると、ポンプオン信号Ｐ１２が出力され、このポンプオン信号Ｐ１２の発生期間でポンプ１０４が駆動され、燃料電池発電部１０１に燃料が供給され、また、温度センサ１０６の出力が基準温度を上回ると、ポンプオフ信号Ｐ２２が出力され、このポンプオフ信号Ｐ２２の発生期間を最小時間としてポンプ１０４の駆動が停止され、燃料電池発電部１０１への燃料供給が停止される動作が行われる。この場合、ポンプの最大動作時間を決定するポンプオン信号Ｐ１２の発生時間は短く設定されるとともに、ポンプの最小停止時間を決定するポンプオフ信号Ｐ２２の発生時間は長く設定され、平均して燃料電池発電部１０１への燃料供給量を減らすように制御されるので、周囲温度が高い環境で使用されるような場合でも燃料電池発電部（セル）１０１の発熱部での温度上昇を抑制することができる。
【００５０】
次に、図４の期間Ｃ１１に示すように周囲温度が下がり、周囲温度判定部７０１が、温度センサ９より検出される出力から低温領域を判定すると、温度制御信号発生部７０２は、ポンプの最大動作時間を決定するポンプオン信号Ｐ１３の発生時間を、上述した適性領域の場合と比べ長く設定するとともに、ポンプの最小停止時間を決定するポンプオフ信号Ｐ２３の発生時間を、上述した適性領域の場合と比べ短く設定する。
【００５１】
この状態で、温度センサ１０６の出力と基準温度が比較され、温度センサ１０６の出力が基準温度を下回ると、ポンプオン信号Ｐ１３が出力され、このポンプオン信号Ｐ１３の発生期間でポンプ１０４が駆動され、燃料電池発電部１０１に燃料が供給され、また、温度センサ１０６の出力が基準温度を上回ると、ポンプオフ信号Ｐ２３が出力され、このポンプオフ信号Ｐ２３の発生期間を最小時間としてポンプ１０４の駆動が停止され、燃料電池発電部１０１への燃料供給が停止される動作が行われる。この場合、ポンプの最大動作時間を決定するポンプオン信号Ｐ１３の発生時間は長く設定されるとともに、ポンプの最小停止時間を決定するポンプオフ信号Ｐ２３の発生時間は短く設定され、平均して燃料電池発電部１０１への燃料供給量を増加させるように制御されるので、周囲温度が低い環境で使用されるような場合でも燃料電池発電部（セル）１０１の発熱部での温度低下を阻止することができる。
【００５２】
したがって、このようにすれば、燃料電池本体１周囲の周囲温度を温度センサ９により検出し、この温度センサ９により検出される周囲温度から、高温領域、適温領域、低温領域を判定し、この判定結果に基づいて、例えば高温領域と判定された場合は、ポンプの最大動作時間を決定するポンプオン信号の発生時間を、適正領域の場合と比べて短く設定するとともに、ポンプの最小停止時間を決定するポンプオフ信号の発生時間を、適正領域の場合と比べて長く設定し、また、周囲温度が低温領域と判断されると、ポンプの最大動作時間を決定するポンプオン信号の発生時間を、適正領域の場合と比べて長く設定するとともに、ポンプの最小停止時間を決定するポンプオフ信号の発生時間を、適正領域の場合と比べて短く設定した。これにより、周囲温度が高温領域にある場合、燃料電池発電部（セル）１０１への燃料の供給量を減らして発熱部での温度上昇を抑制できるので、周囲温度の影響で発電部が高温になった状態の燃料電池発電部１０１に、普通に燃料を供給し続け、さらに発熱温度を上昇させてしまうことがなくなり、燃料電池本体１を有する燃料電池システムを組み込んだ電子機器などへの悪影響を回避できる。また、逆に低温領域にある場合は、燃料電池発電部（セル）１０１への燃料の供給量を増加させて発熱部での温度上昇を許容できるので、周囲温度の影響で発電部の温度が低温となった状態の燃料電池発電部（セル）１０１に、普通に燃料を供給し続けることで温度上昇が得られないまま発電能力が低下し、発熱部の温度をさらに低下し、発電不能に陥るような事態も回避することができる。
【００５３】
（第２の実施の形態）
上述した実施の形態では、周囲温度の温度領域に応じてポンプの最大動作時間を決定するポンプオン信号とポンプの最小停止時間を決定するポンプオフ信号の発生時間をそれぞれ可変するようにしたが、この第２の実施の形態では、燃料供給手段であるのポンプの駆動電圧を可変するようにしている。
【００５４】
この第２の実施の形態では、図１において、燃料移送制御手段としてのポンプ１０４に、例えば電気浸透流ポンプ（以下、電気浸透流ポンプ１０４として述べる）が用いられる。この電気浸透流ポンプ１０４は、流路１０３内に電気浸透流現象を起こすシリカ等の焼結多孔体から構成される電気浸透材を有し、この電気浸透材の上流及び下流側端部にそれぞれ電極を配置した構成をしたもので、これら上流及び下流の電極間に所定の電圧（駆動電圧）を印加することにより、前記電気浸透材を介して流路１０３内に燃料を移送させるようにしている。この電気浸透流ポンプ１０４は、電極間に印加される駆動電圧を可変することにより流路１０３内を移送される燃料の量を可変できるという特徴を有している。
【００５５】
また、制御部７は、温度制御信号発生部７０２に代えてポンプ駆動信号発生部７０３が設けられている。このポンプ駆動信号発生部７０３は、周囲温度判定部７０１の温度領域の判定結果に応じて燃料供給制御回路５に対し電気浸透流ポンプ１０４の駆動電圧を制御するための制御信号を出力する。この場合、ポンプ駆動信号発生部７０３は、周囲温度判定部７０１により周囲温度が適温領域と判断されると、電気浸透流ポンプ１０４に対して所定の駆動電圧（最適領域に対応した駆動電圧）を設定する。また、ポンプ駆動信号発生部７０３は、周囲温度判定部７０１により周囲温度が高温領域と判断されると、適正領域の場合と比べて小さな駆動電圧を設定し、また、周囲温度判定部７０１により周囲温度が低温領域と判断されると、適正領域の場合と比べて大きな駆動電圧を設定するようにしている。つまり、周囲温度が高温領域にある場合は、燃料電池発電部（セル）１０１への燃料供給量を少なくして発熱部での温度上昇を抑制し、逆に低温領域にある場合は、燃料電池発電部（セル）１０１への燃料供給量を多くして発熱部での温度上昇を許容するようにしている。
【００５６】
その他は、図１と同様である。
【００５７】
このような構成において、いま、図５の期間Ａ１２に示すように周囲温度Ｔが適正領域にあるものとすると、周囲温度判定部７０１は、温度センサ９より検出される出力から適温領域を判定する。これにより、ポンプ駆動信号発生部７０３は、電気浸透流ポンプ１０４に対して所定の駆動電圧ＰＤ１（最適領域に対応した駆動電圧）を設定する。これにより、電気浸透流ポンプ１０４は、駆動電圧ＰＤ１により駆動され、燃料電池発電部１０１に燃料を供給する。
【００５８】
次に、図５の期間Ｂ１２に示すように周囲温度が上昇し、周囲温度判定部７０１が、温度センサ９より検出される出力から高温領域を判定すると、ポンプ駆動信号発生部７０３は、適正領域の場合と比べて小さな駆動電圧ＰＤ２を設定する。これにより、電気浸透流ポンプ１０４は、駆動電圧ＰＤ２により駆動されるが、この駆動電圧ＰＤ２は、適正領域の駆動電圧ＰＤ１と比べて小さな値に設定されているので、電気浸透流ポンプ１０４より燃料電池発電部１０１に供給される燃料の量が減少し、周囲温度が高い環境で使用される場合でも燃料電池発電部（セル）１０１の発熱部での温度上昇を抑制することができる。
【００５９】
次に、図４の期間Ｃ１２に示すように周囲温度が下がり、周囲温度判定部７０１が、温度センサ９より検出される出力から低温領域を判定すると、ポンプ駆動信号発生部７０３は、適正領域の場合と比べて大きな駆動電圧ＰＤ３設定する。これにより、電気浸透流ポンプ１０４は、駆動電圧ＰＤ３により駆動されるが、このとき電気浸透流ポンプ１０４は、適正領域の駆動電圧ＰＤ１と比べて大きな値に設定されているので、電気浸透流ポンプ１０４より燃料電池発電部１０１に供給される燃料の量が増加し、周囲温度が低い環境で使用されるような場合でも燃料電池発電部（セル）１０１の発熱部での異常な温度低下を阻止することができる。
【００６０】
したがって、このようにしても第１の実施の形態と同様な効果を得ることができる。
【００６１】
上述した第２の実施の形態では、ポンプ１０４として、電気浸透流ポンプの例を述べたが、駆動電圧により燃料電池発電部１０１への燃料供給量を可変できるものならは、電気浸透流ポンプ以外のものを適用してもよい。
【００６２】
その他、本発明は、上記実施の形態に限定されるものでなく、実施段階では、その要旨を変更しない範囲で種々変形することが可能である。
【００６３】
さらに、上記実施の形態には、種々の段階の発明が含まれており、開示されている複数の構成要件における適宜な組み合わせにより種々の発明が抽出できる。例えば、実施の形態に示されている全構成要件から幾つかの構成要件が削除されても、発明が解決しようとする課題の欄で述べた課題を解決でき、発明の効果の欄で述べられている効果が得られる場合には、この構成要件が削除された構成が発明として抽出できる。
【００６４】
さらに燃料電池発電部へ供給される液体燃料の気化成分においても、全て液体燃料の気化成分を供給してもよいが、一部が液体状態で供給される場合であっても本発明を適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６５】
【図１】本発明の第１の実施の形態にかかる燃料電池システムの概略構成を示す図。
【図２】第１の実施の形態の燃料電池本体を詳細に説明するための断面図。
【図３】第１の実施の形態の燃料電池本体に用いられる燃料分配機構の斜視図。
【図４】第１の実施の形態の動作を説明するためのタイムチャート。
【図５】本発明の第２の実施の形態の動作を説明するためのタイムチャート。
【符号の説明】
【００６６】
１…燃料電池本体、１０１…燃料電池発電部
１０２…燃料収容部、１０３…流路
１０４…ポンプ、１０５…燃料分配機構
１０６…温度センサ
２…ＤＣ／ＤＣコンバータ、３…電子機器本体
４…補助電源、５…燃料供給制御回路
６…充電量検出部、７…制御部、７０１…周囲温度判定部、
７０２…温度制御信号発生部、９…温度センサ
１１…アノード触媒層、１２…アノードガス拡散層
１３…アノード、１４…カソード触媒層
１５…カソードガス拡散層、１６…カソード
１７…電解質膜、１８…カバープレート
１９…Ｏリング、２１…燃料注入口
２２…燃料排出口、２３…燃料分配板
２４…空隙部
【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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