(57)【要約】【課題】燃料電池を起動させるための電力を確保するための手段を実現する。【解決手段】発電制御部３４は、非常時において、切替制御信号を出力して制御回路３７を制御し、入力電力を外部電池Ｂの電池電力の入力に切り替えさせるとともに、出力先をＤＣ／ＤＣコンバータ３３に切り替えさせる。また、この際、発電制御部３４は、報知部３９を制御して外部電池Ｂの装着を促す。そして、発電制御部３４は、外部電池Ｂの電池電力を用いて発電部３１を起動させる。【選択図】　図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の発電用燃料を用いて発電する発電手段を有する電源システムを備え、該電源システムにより発電した電力によって駆動する電子機器において、
前記電源システムは、
前記発電手段による発電電力を蓄積する電力保持手段と、
使用時にのみ前記電子機器本体から取り出し可能な、外部電池の電極に当接する端子部を有する外部電池接続手段と、
前記電力保持手段に蓄積された電力と、前記外部電池接続手段により前記端子部から供給される外部電池の電池電力と、を切り替えて出力する切替制御手段と、
前記切替制御手段より出力された電力に基づいて前記発電手段を起動制御する起動制御手段と、
を備えることを特徴とする電子機器。
【請求項２】
前記電源システムは、
前記電力保持手段に蓄積された電力量を検知する保持電力検知手段と、
前記保持電力検知手段により検知された電力量が所定量以下の場合に報知を行う報知手段と、
を更に備え、前記切替制御手段は、前記保持電力検知手段により検知された電力量が所定量以下の場合に、前記電池電力を前記起動制御手段に出力するように切り替えることを特徴とする請求項１に記載の電子機器。
【請求項３】
前記切替制御手段は、前記保持電力検知手段により検知された電力量が所定量以下の場合に、前記電池電力を前記起動制御手段に出力するように切り替え、
前記起動制御手段は、前記外部電池から直接供給される電力を用いて前記発電手段を起動制御することを特徴とする請求項２に記載の電子機器。
【請求項４】
前記電源システムは、
前記端子部から供給される外部電池の電力供給能力を検知する電池電力検知手段を更に備え、
前記切替制御手段は、前記保持電力検知手段により検知された電力量が所定量以下であり、且つ、前記電池電力検知手段により検知された外部電池の電力供給能力が所定条件を満たさない場合に、前記電池電力を前記電力保持手段に出力して該電力保持手段に電池電力を蓄積するように切り替え、
前記起動制御手段は、前記電力保持手段に蓄積された電力を用いて前記発電手段を起動制御することを特徴とする請求項２に記載の電子機器。
【請求項５】
前記外部電池接続手段は、
一側面が前記電子機器本体の外枠の一部を形成し、該電子機器本体から取り出した際に前記外部電池を収納可能とする該電子機器本体に出し入れ自在な枠部を更に備え、前記端子部が前記枠部に配設されていることを特徴とする請求項１〜４の何れかに記載の電子機器。
【請求項６】
前記電子機器は、
前記発電用燃料を封入した燃料カートリッジを着脱自在に収納する収納部を更に備え、前記枠部が前記収納部の蓋部を形成して成ること特徴とする請求項５に記載の電子機器。
【請求項７】
前記外部電池接続手段は、
前記電子機器の一側面に設けられた凹部と、
前記凹部内で軸支されることにより、横臥時に前記凹部内に収納される起臥可能な爪部と、
を備え、前記端子部が前記爪部に配設されたことを特徴とする請求項１〜４の何れかに記載の電子機器。
【請求項８】
前記外部電池接続手段は、
前記爪部を２つ備え、起立した当該２つの爪部により前記外部電池を挟持することを特徴とする請求項７に記載の電子機器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
発電用燃料を用いて発電する燃料電池を用いた電源システムを搭載した電子機器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、民生用や産業用のあらゆる分野において、様々な化学電池が使用されている。例えば、アルカリ乾電池やマンガン乾電池等の一次電池は、時計やカメラ、玩具、携帯型の音響機器等に多用されており、我が国に限らず、世界的な観点からも最も生産量が多く、安価且つ入手が容易という特徴を有している。
【０００３】
一方、ニッケル・カドミウム蓄電池やニッケル・水素蓄電池、リチウムイオン電池等の二次電池は、近年普及が著しい携帯電話機や携帯情報端末（ＰＤＡ）、デジタルビデオカメラやデジタルスチルカメラ等の携帯機器に多用されており、繰り返し充放電ができることから経済性に優れた特徴を有している。また、二次電池のうち、鉛蓄電池は、車両や船舶の起動用電源、或いは、産業設備や医療設備における非常用電源等として利用されている。
【０００４】
ところで、近年、環境問題やエネルギー問題への関心の高まりに従い、上述したような化学電池の使用後に生じる廃棄物に関する問題やエネルギー変換効率の問題がクローズアップされている。
【０００５】
特に、一次電池においては、上述したように、製品価格が安価で入手が容易な上、電源として利用する機器も多く、しかも、基本的に一度放電されると電池容量を回復することができない、一回限りの利用（いわゆる、使い捨て）しかできないため、年間の廃棄量が数百万トンに上っている。ここで、化学電池全体では、リサイクルにより回収される比率は、概ね２０％程度に過ぎず、残りの８０％程度が自然界に投棄、或いは埋め立て処理されている、とする統計資料もあり、このような未回収の電池に含まれる水銀やインジウム等の重金属による環境破壊や、自然環境の悪化が懸念されている。
【０００６】
また、エネルギー資源の利用効率の観点から上記化学電池を検証すると、一次電池においては、放電可能エネルギーの概ね３００倍のエネルギーを使用して生産されているため、エネルギー利用効率が１％にも満たない。これに対して、繰り返し充放電が可能で経済性に優れた二次電池であっても、家庭用電源（コンセント）等から充電を行う場合、発電所における発電効率や送電線損失等により、エネルギー利用効率が概ね１２％程度にまで低下してしまうため、必ずしもエネルギー資源の有効利用が図られているとは限らなかった。
【０００７】
そこで、近年、環境への影響（負担）が少なく、且つ、例えば、３０〜４０％程度の極めて高いエネルギー利用効率を実現することができる燃料電池をはじめとする各種の新たな電源システムや発電システム（以下、「電源システム」と総称する）が注目され、車両用の駆動電源や事業用の電源システム、家庭用のコジェネレーションシステム等への適用を目的として、或いは、上述したような化学電池の代替えを目的として、実用化のための研究、開発が盛んに行われている。
【０００８】
また、燃料電池等のエネルギー利用効率が高い電源システムを小型軽量化して可搬型或いは携帯型のポータブル電源に適用し、上述した化学電池の代替え（互換品）として実用化するための研究、開発も進められている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述した電源システムは、コンデンサや二次電池等で構成される電力保持部を有して構成され、当該電力保持部内に蓄積されている電力（保持電力）を用いて燃料電池を起動することにより稼動させる。この電力保持部に蓄積される保持電力は、電源システムの稼動中においては、燃料電池による発電電力の一部により充電される。しかしながら、この保持電力は、電源システムが長時間稼動されない場合、各部のリーク電流等により漏えいして次第に減少するため、起動しようとしたときに電力保持部内の保持電力が不足して、燃料電池を起動することができず、電源システムを稼動できなくなる場合（以下、「非常時」という。）があった。
【００１０】
このような場合には、電源システムにＡＣアダプターを接続し、商用電源により燃料電池を起動して電源システムを稼動させることができるが、商用電源が周囲にない場合や、ＡＣアダプターを用意していない場合、或いはＡＣアダプターのプラグ形状が商用電源のコンセントと合致せず、用意したＡＣアダプターが使用できない場合等においては、電源システムを稼動することができないという問題があった。
【００１１】
本発明は、上述した従来の事情に鑑みて為されたものであり、燃料電池を起動させるための電力を確保するための手段を実現することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
以上の課題を解決するため、請求項１に記載の発明は、
所定の発電用燃料を用いて発電する発電手段を有する電源システムを備え、該電源システムにより発電した電力によって駆動する電子機器において、
前記電源システムは、
前記発電手段による発電電力を蓄積する電力保持手段と、
使用時にのみ前記電子機器本体から取り出し可能な、外部電池の電極に当接する端子部を有する外部電池接続手段と、
前記電力保持手段に蓄積された電力と、前記外部電池接続手段により前記端子部から供給される外部電池の電池電力と、を切り替えて出力する切替制御手段と、
前記切替制御手段より出力された電力に基づいて前記発電手段を起動制御する起動制御手段と、
を備えることを特徴としている。
【００１３】
この請求項１に記載の発明によれば、所定の発電用燃料を用いて発電する発電手段を有する電源システムを備える電子機器において、使用時に電子機器本体から端子部を取り出し、外部電池の電極に当接させ、外部電池の電池電力を起動制御に用いるように切り替えることによって、発電手段を起動させることができる。例えば、電力保持手段に蓄積された電力が不足しているために、当該電力で発電手段を起動できない場合には、外部電池の電池電力を用いて発電手段を起動させることができる。
【００１４】
また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の電子機器において、
前記電源システムは、
前記電力保持手段に蓄積された電力量を検知する保持電力検知手段と、
前記保持電力検知手段により検知された電力量が所定量以下の場合に報知を行う報知手段と、
を更に備え、前記切替制御手段は、前記保持電力検知手段により検知された電力量が所定量以下の場合に、前記電池電力を前記起動制御手段に出力するように切り替えることを特徴としている。
【００１５】
この請求項２に記載の発明によれば、電力保持手段に蓄積された電力量を検知するとともに、当該電力量が所定量以下の場合に報知する。従って、電力保持手段に蓄積された電力が不足しているために発電手段を起動できない場合に、外部電池の装着を促すことができる。また、電力保持手段に蓄積された電力が所定量以下の場合に、自動的に外部電池の電池電力に切り替えて、電池電力による発電手段の起動の用意をすることができる。
【００１６】
さらに、請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の電子機器において、
前記切替制御手段は、前記保持電力検知手段により検知された電力量が所定量以下の場合に、前記電池電力を前記起動制御手段に出力するように切り替え、
前記起動制御手段は、前記外部電池から直接供給される電力を用いて前記発電手段を起動制御することを特徴としている。
【００１７】
この請求項３に記載の発明によれば、電力保持手段に蓄積された電力が所定量以下の場合に、装着された外部電池の電池電力を直接用いて、発電手段を起動させることができる。
【００１８】
また、請求項４に記載の発明は、請求項２に記載の電子機器において、
前記電源システムは、
前記端子部から供給される外部電池の電力供給能力を検知する電池電力検知手段を更に備え、
前記切替制御手段は、前記保持電力検知手段により検知された電力量が所定量以下であり、且つ、前記電池電力検知手段により検知された外部電池の電力供給能力が所定条件を満たさない場合に、前記電池電力を前記電力保持手段に出力して該電力保持手段に電池電力を蓄積するように切り替え、
前記起動制御手段は、前記電力保持手段に蓄積された電力を用いて前記発電手段を起動制御することを特徴としている。
【００１９】
ここで、所定条件とは、例えば、発電手段を起動させるために必要な電流の値のことである。
【００２０】
この請求項４に記載の発明によれば、電力保持手段に蓄積された電力が所定量以下であり、且つ、例えば外部電池から直接には起動に必要なだけの電流を供給できない場合において、外部電池の電池電力を電力保持手段に一旦蓄積させた後、当該電力保持手段に蓄積させた電力を用いることにより、起動に必要な電流を供給して発電手段を起動させることができる。
【００２１】
請求項５に記載の発明は、請求項１〜４の何れかに記載の電子機器において、前記外部電池接続手段は、
一側面が前記電子機器本体の外枠の一部を形成し、該電子機器本体から取り出した際に前記外部電池を収納可能とする該電子機器本体に出し入れ自在な枠部を更に備え、前記端子部が前記枠部に配設されていることを特徴としている。
【００２２】
この請求項５に記載の発明によれば、電子機器本体の外枠の一部を形成する枠部を必要時に取り出して一時的に外部電池の電池ホルダーとして使用し、使用しない場合には電子機器本体内に収納することができる。これによれば、電子機器の大きさや形状、或いはデザイン等に影響を与えずに、電池ホルダーを備えることができる。
【００２３】
そして、請求項６に記載の発明は、請求項５に記載の電子機器において、
前記電子機器は、
前記発電用燃料を封入した燃料カートリッジを着脱自在に収納する収納部を更に備え、前記枠部が前記収納部の蓋部を形成して成ること特徴としている。
【００２４】
この請求項６に記載の発明によれば、発電用燃料が封入、充填される燃料カートリッジを収納する収納部の蓋部を、一時的に外部電池の電池ホルダーとして使用する枠部に共用することができて、電子機器のデザイン等に影響を与えないようにすることができる。
【００２５】
また、請求項７に記載の発明は、請求項１〜４の何れかに記載の電子機器において、
前記外部電池接続手段は、
前記電子機器の一側面に設けられた凹部と、
前記凹部内で軸支されることにより、横臥時に前記凹部内に収納される起臥可能な爪部と、
を備え、前記端子部が前記爪部に配設されたことを特徴としている。
【００２６】
この請求項７に記載の発明によれば、電子機器の一側面に設けられた凹部内に収納される爪部に端子部が配設されているので、当該爪部を起こして一時的に外部電池と電気的な接続がなされる。これによれば、電子機器の大きさや形状、或いはデザイン等に影響を与えずに、端子部を備えることができる。
【００２７】
さらに、請求項８に記載の発明は、請求項７に記載の電子機器において、
前記外部電池接続手段は、
前記爪部を２つ備え、起立した当該２つの爪部により前記外部電池を挟持することを特徴としている。
【００２８】
この請求項８に記載の発明によれば、２つの爪部により外部電池を挟持できるため、一時的に電池ホルダーとして使用できるとともに、外部電池を安定して保持させることができる。
【００２９】
【発明の実施の形態】
以下、図１〜図７を参照して、本発明を適用した電子機器の実施の形態について詳細に説明する。尚、以下においては、本発明の電子機器を携帯情報端末等の携帯機器に適用した場合を例にとって説明する。この携帯機器は、燃料電池を用いた電源システムを搭載する。
【００３０】
図１は、本実施の形態における携帯機器ＤＶＣの機能構成例を示す図である。同図に示すように、携帯機器ＤＶＣは、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ　Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ　Ｕｎｉｔ　）１００、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ　Ｏｎｌｙ　Ｍｅｍｏｒｙ）２００、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ　Ａｃｃｅｓｓ　Ｍｅｍｏｒｙ）３００、タッチパネル４００、ＬＣＤ（Ｌｉｑｕｉｄ　Ｃｒｙｓｔａｌ　Ｄｉｓｐｌａｙ）５００、ＬＣＤドライバ６００、電源システム７００の各機能部を備えて構成される。尚、これらの構成は携帯情報端末等の携帯機器の代表的な構成を示したに過ぎず、他の構成を有するものであってもよいことはいうまでもない。
【００３１】
ＣＰＵ１００は、携帯機器ＤＶＣを構成する各機能部への指示やデータの転送等を行う。即ち、ＣＰＵ１００は、例えば、タッチパネル４００を介して入力される操作指示等に応じて、ＲＯＭ２００内に格納された処理プログラムを読み出してＲＡＭ３００内に展開し、当該処理プログラムに基づいた処理を実行する。
そして、処理結果をＲＡＭ３００に格納するとともに、当該処理結果を表示するための表示信号を適宜ＬＣＤドライバ６００に出力する。
【００３２】
ＲＯＭ２００には、各種初期設定、ハードウェアの検査、或いは必要なプログラムのロード等を行うための初期プログラムが格納される。ＣＰＵ１００は、携帯機器ＤＶＣの電源投入時においてこの初期プログラムを実行することにより動作環境を設定する。また、ＲＯＭ２００には、携帯機器ＤＶＣの動作に係る各種処理プログラムや、携帯機器ＤＶＣの備える種々の機能を実現するためのプログラムやデータ等が格納される。
【００３３】
ＲＡＭ３００は、ＣＰＵ１００が実行する各種プログラムや、これらプログラムの実行に係るデータ等を一時的に保持するためのメモリ領域を備える。
【００３４】
タッチパネル４００は、例えば、ＬＣＤ５００と一体的に設けられた入力装置であり、手指や専用のタッチペン等で指示されたＬＣＤ５００上の位置座標を検出してＣＰＵ１００に出力する。ＣＰＵ１００は、タッチパネル４００から入力された位置座標等に基づいて、該当する処理を実行する。このタッチパネル４００を使用したＬＣＤ５００上のエリア選択により各種操作指示手段を実現することができる。
【００３５】
ＬＣＤドライバ６００は、ＣＰＵ１００から入力される表示信号に基づいてＬＣＤ５００を駆動制御し、当該表示信号に対応した表示情報をＬＣＤ５００に表示させる。
【００３６】
電源システム７００は、発電用燃料を用いて、電気化学反応や燃料反応等により、携帯機器ＤＶＣの駆動電源（電圧／電流）となる所定の電気エネルギーを発生（発電）する。また、詳細は後述するが、電源システム７００は、外部電池接続機構８００を備え、外部電池接続機構８００には外部電池が装着され、装着された外部電池からの電池電源が電源システム７００に適宜出力されるようになっている。
【００３７】
図２は、電源システム７００の構成例を示す図である。同図に示すように、電源システム７００は、発電用燃料が封入された燃料パック（燃料カートリッジ）１０Ａと、該燃料パック１０Ａに着脱自在に結合され、燃料パック１０Ａから供給される発電用燃料に基づいて所定の電力（電気エネルギー）を発生（発電）する発電モジュール３０Ａとを備えて構成される。
【００３８】
〔燃料パック〕
燃料パック１０Ａは、その組成に水素を含有する液体燃料、若しくは液化燃料からなる発電用燃料が充填、封入された密閉性の高い燃料容器である燃料タンク１１を備える。また、燃料タンク１１内の発電用燃料の残量を検出する残量センサ１２を備えるようにしてもよい。
【００３９】
燃料タンクの下部には燃料供給口（図示略）が設けられ、ポンプ３５と接続されて、発電モジュール３０Ａに発電用燃料を供給する。ここで、ポンプ３５は、発電モジュール３０Ａの後述する発電制御部３４の制御によって、後述する発電部３１が所定電圧を有する電力を発生するために必要な量の発電用燃料を随時発電部３１へ供給する。
【００４０】
また、電源システム７００に用いられる発電用燃料としては、メタノールやエタノール、ブタノール等のアルコール系の液体燃料や、常温、常圧下で気体であるジメチルエーテルやイソブタン、天然ガス等の炭化水素からなる液化燃料を適用することができる。
【００４１】
また、電源システム７００に適用される燃料パック１０Ａは、燃料パック１０Ａ以外の構成要素（即ち、発電モジュール３０Ａ）に対して着脱自在に構成されているため、燃料パック１０Ａに封入された発電用燃料がなくなったときや少なくなったときには、当該燃料パック１０Ａを取り外して、新たな燃料パック１０Ａに交換することができるようになっている。
【００４２】
ここで、燃料パック１０Ａには、当該燃料パック１０Ａが発電モジュール３０Ａに結合された状態でのみ燃料タンク１１に封入されている発電用燃料の供給が可能となるように、燃料供給口に制御弁が設けられている。これにより、燃料パック１０Ａが発電モジュール３０Ａから分離された状態においては、燃料タンク１１内の発電用燃料は、燃料パック１０Ａの外部に漏出することはない。
【００４３】
〔発電モジュール〕
図２に示すように、発電モジュール３０Ａは、主に、発電部（発電手段）３１と、電力保持部（電力保持手段）３２と、ＤＣ／ＤＣコンバータ（切替制御手段，保持電力検知手段，電池電力検知手段）３３と、発電制御部（起動制御手段）３４と、ポンプ３５と、ドライバ３６と、制御回路（切替制御手段）３７と、報知部（報知手段）３９と、を有して構成される。
【００４４】
電力保持部３２は、発電部３１において発生された電力（発電電力）を一旦保持した後、一定電圧の電力を断続的に出力する機能部であり、例えば電気二重層コンデンサ等で構成される。
【００４５】
ＤＣ／ＤＣコンバータ３３は、発電制御部３４からの制御信号に基づいて、電力保持部３２から出力される電力の電圧成分を、電源システム７００が接続される負荷の駆動に適した所定電圧に変換して、負荷に出力するとともに、制御回路３７或いは電力保持部３２から入力されて、負荷或いはドライバ３６に出力される電力量を監視し、電力量信号を発電制御部３４に出力する。
【００４６】
ドライバ３６は、発電制御部３４からの制御信号に基づいて、発電部３１の後述する気化器３１ａ、改質器３１ｂ、ＣＯ除去器３１ｃを適切に加熱させるための起動用電力をヒータ３１ｅに出力する。
【００４７】
制御回路３７は、発電制御部３４からの切替制御信号に基づいて、入力電力を、発電部３１による発生電力の入力或いは外部電池接続機構８００を介した外部電池Ｂによる電池電力の入力の何れかに切り替えるとともに、入力電力の出力先を少なくとも電力保持部３２或いはＤＣ／ＤＣコンバータ３３の何れかに切り替える。
【００４８】
〔発電部〕
発電部３１は、ポンプ３５によって燃料パック１０Ａから供給された発電用燃料が有する物理的或いは化学的エネルギー等を用いて電力を発生（発電）する構成を有している。
【００４９】
具体的には、発電部３１は、例えば、メタノール（ＣＨ３ＯＨ）及び水（Ｈ２Ｏ）を発電用燃料として用い、水素ガス（Ｈ２）を発生させて発電に用いるようにする場合にあっては、図２に示すように、蒸発過程を介して、燃料パック１０Ａから供給される発電用燃料をヒータ３１ｅで加熱して気化する気化器３１ａと、気化器３１ａで気化された発電用燃料を、水蒸気改質反応過程を介して、水素（Ｈ２）と副生成物の二酸化炭素（ＣＯ２）との混合ガスに変換する改質器３１ｂと、この混合ガスに微量の副生成物として含まれる一酸化炭素ガス（ＣＯ）を二酸化炭素ガスに変換し、除去するＣＯ除去器３１ｃと、改質器３１ｂ及びＣＯ除去器３１ｃにおいて生成された高濃度の水素ガスにより、負荷（当該電源システム７００の供出力源で動作する携帯機器ＤＶＣを意味している。）への供出電力、及び発電モジュール３０Ａ内部の各部の動作電力となる所定の電力を発生（発電）する、燃料改質方式を採用した高分子型の燃料電池３１ｄと、を有している。
【００５０】
気化器３１ａは、燃料パック１０Ａからポンプ３５を介して供給された発電用燃料であるメタノール及び水に対して、ドライバ３６から出力される電力により制御されたヒータ３１ｅで概ね沸点程度の温度条件の雰囲気を設定することにより、メタノール及び水を気化させ、改質器３１ｂへ送出する。また、気化器３１ａは、能率よく発電用燃料を気化するため、ヒータ３１ｅや改質器３１ｂ、若しくはＣＯ除去器３１ｃ等における反応熱を能率よく導入する構造と、この熱を外部に漏らさない断熱構造とを有する。
【００５１】
改質器３１ｂは、燃料パック１０Ａから気化器３１ａを介して導入された発電用燃料を、水素ガス（Ｈ２）に変換する。具体的には、上記気化されて導入されたメタノール及び水に対して、ヒータ３１ｅで概ね３００℃の温度条件の雰囲気を設定することにより、次の式（１）の化学反応に示すように、水素と二酸化炭素との混合ガスへと変換する。
ＣＨ３ＯＨ＋Ｈ２Ｏ→３Ｈ２＋ＣＯ２　　・・・（１）
【００５２】
また、改質器３１ｂは、メタノール及び水を改質するための、進行方向に直行する断面の縦、横の長さが５００［μｍ］以下の細い流路からなるマイクロリアクタであり、式（１）に示した化学反応を能率よく進行させるための周知の触媒が流路の表面に担持されている。また、式（１）に示した化学反応は吸熱反応であるので、改質器３１ｂは、この反応を効率良く進行させるため、ヒータ３１ｅ若しくはＣＯ除去器３１ｃから効率良く熱を導入する構造と、この熱を外部に漏らさない断熱構造とを有する。
【００５３】
ＣＯ除去器３１ｃは、改質器３１ｂから導入された水素と二酸化炭素とを主成分とする混合ガスに含まれる微量の副生成物のうち、燃料電池３１ｄの発電特性に悪影響を及ぼす一酸化炭素ガスを除去するため、この一酸化炭素ガスを、次の式（２）に示す化学反応で水素ガスと二酸化炭素ガスとに変換する。また、ＣＯ除去器３１ｃの内部には、式（２）に示す化学反応を効率良く進行させるための周知の触媒が担持されている。また、式（２）に示す化学反応は発熱反応であるので、ＣＯ除去器３１ｃには、この反応熱を排出するための図示しない放熱手段を設置することとしても良い。
ＣＯ＋Ｈ２Ｏ→Ｈ２＋ＣＯ２　　　　　　・・・（２）
【００５４】
尚、式（２）に示す化学反応に要する水（Ｈ２）には、燃料パック１０Ａから発電用燃料として供給される水の内、改質器３１ｂで反応し残った水が充当されるが、この水が混合ガス中の一酸化炭素ガスに対して充分な量でない場合には、不足した分の水をＣＯ除去器３１ｃに供給する構造を付加しても良い。
【００５５】
更に、ＣＯ除去器３１ｃは、式（３）で示す化学反応により、一酸化炭素ガスを二酸化炭素ガスへ変換する。これにより、上記混合ガスから、式（２）に示す化学反応で除去しきれなかった一酸化炭素ガスを除去して、上記混合ガス中の一酸化炭素ガスの濃度を、燃料電池３１ｄの発電特性に悪影響が及ばない範囲まで低めることができる。
２ＣＯ＋Ｏ２→２ＣＯ２　　　　　　　　・・・（３）
【００５６】
また、ＣＯ除去器３１ｃの内部には、改質器３１ｂから導入された混合ガスに含有されている水素ガスを消費することなく、一酸化炭素ガスのみを選択的に式（３）に示す化学反応で酸化するための周知の触媒が担持されている。
【００５７】
燃料電池３１ｄは、水素−酸素燃料電池であり、大別して、例えば白金や白金−ルテニウム合金等の触媒微粒子が付着した炭素電極からなる燃料極（カソード）と、白金等の触媒微粒子が付着した炭素電極からなる空気極（アノード）と、燃料極と空気極との間に介挿されたフィルム状の周知のイオン導電膜（交換膜）と、を有して構成される。ここで、燃料電極には、上述した改質器３１ｂ及びＣＯ除去器３１ｃにより抽出された（濃度が高められた）水素ガス（Ｈ２）が供給され、一方、空気極には、大気中の酸素ガス（Ｏ２）が供給されることにより、電気化学反応が進行して発電が行われ、負荷に対して所定の起動電源（電圧／電流）となる電気エネルギーが供給される。
【００５８】
具体的には、燃料極に水素ガスが供給されると、次の式（４）に示す化学反応のように、上記触媒により電子（ｅ−）が分離した水素イオン（プロトン：Ｈ＋）が発生し、イオン導電膜を介して空気極に透過するとともに、燃料極を構成する炭素電極により電子（ｅ−）が取り出されて負荷へ供給される。
３Ｈ２→６Ｈ＋＋６ｅ−　　　　　　　　・・・（４）
【００５９】
一方、空気極に空気が供給されると、次の式（５）に示す化学反応のように、上記触媒により負荷を経由した電子（ｅ−）と、イオン導電膜を透過した水素イオン（Ｈ＋）と空気中の酸素ガスが反応して水（３Ｈ２Ｏ）が生成される。
６Ｈ＋３／２Ｏ２＋６ｅ−→３Ｈ２Ｏ　　・・・（５）
【００６０】
このような一連の電気化学反応式（式（４）、式（５））は、概ね６０〜８０℃という比較的低温の環境下で進行し、電力以外の副生成物は、基本的に水（Ｈ２Ｏ）のみとなる。
【００６１】
尚、上述したような電気化学反応式（式（４）、式（５））により負荷に供給される起動電源（電圧／電流）は、燃料電池３１ｄの燃料極に供給される水素ガスの量に依存する。従って、発電制御部３４によってポンプ３５を制御し、燃料極に供給される水素ガスの量を制御することにより、発電部３１によって発生される電力（発生電力）の電気エネルギーを、任意に調節することができる。
【００６２】
このように、本実施の形態に係る発電部３１によれば、先ず、燃料パック１０Ａからポンプ３５を介して発電部３１に供給された発電用燃料は、気化器３１ａで気化された後、改質器３１ｂで水素と二酸化炭素の混合ガスに変換される。次に、この混合ガスに不純物として微量に含まれる一酸化炭素ガスが、ＣＯ除去器３１ｃで二酸化炭素ガスに変換、除去され、高濃度の水素ガスとして燃料電池３１ｄに供給される。
【００６３】
〔報知部〕
報知部３９は、例えば、ＬＥＤ等の発光装置、ＬＣＤやＴＦＴ等の表示装置、スピーカ等の音声出力装置、振動発生装置等の内、少なくとも１つを備えて構成され、この報知部３９により、外部電池Ｂの外部電池接続機構８００への装着を促す。
【００６４】
また、報知部３９が発光装置を備える場合には、例えば、電力保持部３２内の保持電力の残量を段階的に表示させることとしてもよい。また、報知部３９が表示装置或いは音声出力装置を備える場合には、例えば、外部電池Ｂの装着を促すメッセージや電池の装着方法等を、表示出力或いは音声出力させることとしてもよい。尚、携帯機器ＤＶＣが備えるＬＣＤ５００にメッセージ等を表示させて、上述した報知動作を行わせることとしてもよい。
【００６５】
〔発電制御部〕
発電制御部３４は、負荷の駆動状態に応じて発電モジュール３０Ａを構成する各機能部の動作制御を行う。具体的には、電源システム７００に接続される負荷の駆動状態に応じて、ポンプ３５の動作状態（供給動作、停止動作）を制御することで、燃料パック１０Ａから発電部３１への発電用燃料の供給、遮断を制御するとともに、その供給量を制御することで、発電部３１による発生電力を調整する。また、この際、発電制御部３４は、発電部３１から入力される電力の出力先を電力保持部３２に切り替えるための切替制御信号を制御回路３７に出力する。
【００６６】
具体的には、発電制御部３４は、発電部３１が起動していない状態で、負荷を駆動する指令を検出した場合（即ち、携帯機器ＤＶＣの電源がＯＮとされた場合）には、ＤＣ／ＤＣコンバータ３３及びドライバ３６を制御して次の様に動作する。即ち、電力保持部３２に保持される保持電力をＤＣ／ＤＣコンバータ３３を介してドライバ３６に出力させて、ポンプ３５による発電部３１への発電用燃料ＦＬの供給を開始させることで、発電部３１を起動させる。
【００６７】
また、発電部３１が起動している状態で、負荷を停止する指令を検出した場合（即ち、携帯機器ＤＶＣの電源がＯＦＦとされた場合）には、ポンプ３５の動作を停止させることで、発電部３１を待機状態に移行、或いは停止させる。
【００６８】
一方、発電部３１が起動している状態で、負荷の駆動状態の変動を検出した場合には、発電部３１における電気エネルギーの発生量（発電量）を調整するよう、ポンプ３５の供給動作を制御する。
【００６９】
また、発電制御部３４は、電力保持部３２に保持されている保持電力が、予め設定された所定量α（電力保持部３２に保持されている保持電力により発電部３１を起動するのに必要な電力量）以上となるように監視し、保持電力が当該所定量α以下の場合に、発電部３１からの電力を用いて保持電力が所定量αより多くなるように、発電部３１からの発生電力で電力保持部３２を充電する。
【００７０】
また、発電制御部３４は、負荷を駆動する指令を検出した場合において、電力保持部３２の保持電力により発電部３１が起動できない場合に、外部電池Ｂからの電池電力を用いて発電部３１を起動させる。また、この際、外部電池Ｂの電力供給能力が所定条件（例えば、発電部３１を起動するために必要な電流値の供給が可能か）を満たすか否かを判断する。満たさないと判断した場合には、制御回路３７を制御して、外部電池Ｂの電池電力を用いて電力保持部３２の充電を行い、当該充電された保持電力を用いて発電部３１を起動する。
【００７１】
図３は、非常時における発電制御部３４の動作を示すフローチャートである。
同図に示すように、発電制御部３４は、ＤＣ／ＤＣコンバータ３３から入力される電力量信号に基づいて電力保持部３２の保持電力が所定量α以下と判断した場合に（ステップＳ１０：ＹＥＳ）、切替制御信号を出力して制御回路３７を制御し、入力電力を、外部電池接続機構８００から入力される外部電池Ｂによる電池電力に切り替えさせる（ステップＳ１１）。さらに、発電制御部３４は、切替制御信号を出力して制御回路３７を制御し、外部電池Ｂの電池電力の出力先をＤＣ／ＤＣコンバータ３３に切り替えさせる（ステップＳ１２）。
【００７２】
また、発電制御部３４は、報知部３９を制御して、外部電池接続機構８００への外部電池Ｂの装着を促すメッセージを出力させる（ステップＳ１４）。
【００７３】
続いて、発電制御部３４は、ＤＣ／ＤＣコンバータ３３から入力される電力量信号により外部電池接続機構８００に装着された外部電池Ｂの電池電力により発電部３１の起動が可能か否か（電池電力が所定条件を満たすか否か）を判断する（ステップＳ１６）。そして、外部電池Ｂにより発電部３１を直接起動可能と判断した場合（電池電力が所定条件を満たす場合）には、発電制御部３４は、ＤＣ／ＤＣコンバータ３３及びドライバ３６の動作を制御し、外部電池Ｂからの電池電力をドライバ３６に出力させて発電部３１を起動させる（ステップＳ１８）。
【００７４】
また、ステップＳ１６において、外部電池Ｂの電池電力により発電部３１を直接起動できないと判断した場合には、発電制御部３４は、切替制御信号を制御回路３７に出力して電池電力の出力先を電力保持部３２に切り替えさせて（ステップＳ２０）、外部電池Ｂの電池電力を用いて電力保持部３２を充電させる（ステップＳ２２）。
【００７５】
電力保持部３２の充電が完了したら、発電制御部３４は、報知部３９を制御して充電完了を報知することにより外部電池Ｂを取り外すよう促すとともに（ステップＳ２４）、ＤＣ／ＤＣコンバータ３３及びドライバ３６の動作を制御し、充電させた電力保持部３２の保持電力により発電部３１を起動させて（ステップＳ２６）、本処理を終了する。
【００７６】
〔外部電池接続機構〕
外部電池接続機構８００は、外部電池を装着するための電池ホルダーを備える。この電池ホルダーは、携帯機器ＤＶＣの通常使用状態においては用いられず、非常時にのみ引き出して、一時的に利用されるように構成される。
【００７７】
図４は、電池ホルダーが引き出された状態の携帯機器ＤＶＣの上面図（ａ）、正面図（ｂ）、側面図（ｃ）の一例である。同図に示すように、携帯機器ＤＶＣ本体に出し入れ自在な枠部５０を矢印ａ１方向に引き出して外部電池Ｂの電池ホルダーとして使用する。枠部５０の外形は、図４（ｂ）に向かって手前側と、左側との面が無い略直方体の箱体を成しており、内部に外部電池（日本工業規格の乾電池を模した外部電池を図示）を装着可能に形成されている。図４（ｂ）に向かって左側の面が無いため、携帯機器ＤＶＣ内に枠部５０を収納するためのスペースは僅かでよい。このため、携帯機器ＤＶＣ内部の部品の配置位置等への影響を少なくすることができる。
【００７８】
また、枠部５０の側面Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３は、携帯機器ＤＶＣ本体の外枠の一部を形成しており、通常使用状態における携帯機器ＤＶＣの美観を損ねることなく、携帯機器ＤＶＣと電池ホルダーとが一体的に形成されている。このため、外部電池Ｂを用意できれば、非常時となった場合であっても、発電部３１を起動することができる。
【００７９】
また、図４（ｂ）において、枠部５０内面の上端部と下端部には、外部電池Ｂの電極にそれぞれ当接する端子部５２ａ，５２ｂが配設され、この端子部５２ａ，５２ｂを介して電池電力が制御回路３７に出力される。
【００８０】
＜変形例１＞
図５は、電池ホルダーの変形例１について説明するための図であり、携帯機器ＤＶＣの上面図（ａ）、背面図（ｂ）をそれぞれ示す図である。同図に示すように、携帯機器ＤＶＣの背面には、２つの凹部６６ａ，６６ｂが設けられている。
各凹部６６ａ，６６ｂは、起立時に対向する様に、爪部６０ａ，６０ｂをそれぞれ軸支しており、爪部６０ａ，６０ｂが起立・横臥（収納）可能に構成されている。この爪部６０ａ，６０ｂには、対向する位置に端子部６２ａ，６２ｂが配設されており、爪部６０ａ，６０ｂを起立させることにより外部電池Ｂを狭持し、端子部６２ａ，６２ｂが外部電池Ｂの電極にそれぞれ当接する。
【００８１】
また、図５（ｂ）に示すように、携帯機器ＤＶＣの背面にはガイド溝６４が設けられており、爪部６０ａ，６０ｂによる外部電池Ｂの狭持姿勢が安定に保たれる。
【００８２】
この変形例１で示す電池ホルダーは、２つの爪部６０ａ，６０ｂが携帯機器ＤＶＣの一側面に設けられた凹部６６ａ，６６ｂ内に起立・収納可能に構成されているため、図４に示した電池ホルダーに比べて、携帯機器ＤＶＣの大きさや形状、或いはデザイン等に与える影響を一層低減させることができる。
【００８３】
尚、背面に爪部６０ａ，６０ｂ等を設けることとしたが、携帯機器ＤＶＣの側面に設けることとしてもよい。
【００８４】
＜変形例２＞
図６は、電池ホルダーの変形例２について説明するための図であり、同図（ａ）は、携帯機器ＤＶＣの正面の一部分を示す図、同図（ｂ）は側面図を示す図である。同図に示すように、携帯機器ＤＶＣの側面に、当該携帯機器ＤＶＣ本体かに嵌め込み／取り外し自在な皿上の蓋部７０と、当該蓋部７０が嵌め込み収納される凹部７４とが設けられている。そして、蓋部７０の内側には端子部７２ｂが配設されており、また、携帯機器ＤＶＣ本体内の凹部７４には端子部７２ａが配設されている。非常時に蓋部７０を取り外し、端子部７２ａ，７２ｂが外部電池Ｂの電極に当接するように、ユーザは、凹部７４と蓋部７０間に外部電池Ｂを狭持させる。
【００８５】
この変形例２で示す電池ホルダーは、蓋部７０及び凹部７４とが携帯機器ＤＶＣの側面に設けられ、凹部７４に収納された蓋部７０が携帯機器ＤＶＣ本体から出し入れ自在であるので、図４に示した電池ホルダーに比べて、携帯機器ＤＶＣの大きさや形状、或いはデザイン等に与える影響を一層低減させることができる。また、図５に示した電池ホルダーの様に爪部が露出していないため、携帯機器ＤＶＣの外面を平滑な面とすることができ、又、通常使用状態において、端子部を外気との接触から守ることができる。
【００８６】
＜変形例３＞
図７は、電池ホルダーが引き出された状態の携帯機器ＤＶＣの上面図（ａ）、正面図（ｂ）、側面図（ｃ）である。同図に示すように、携帯機器ＤＶＣ本体に出し入れ自在な枠部８０が、軸Ａ１で軸支されており、枠部８０を矢印ａ２方向に回転させることにより引き出して外部電池Ｂの電池ホルダーとして使用する。従って、携帯機器ＤＶＣ内に枠部８０の容積スペースを確保する必要がなく、携帯機器ＤＶＣ内部の部品の配置位置等への影響を少なくすることができる。
【００８７】
また、枠部５０の側面Ｐ４，Ｐ５，Ｐ６は、携帯機器ＤＶＣ本体の外枠の一部を形成しており、通常使用状態の携帯機器ＤＶＣの美観を損ねることなく、携帯機器ＤＶＣと電池ホルダーとが一体的に形成されている。
【００８８】
また、携帯機器ＤＶＣを平板上に置いて使用する場合には、携帯機器ＤＶＣの背面に設けられた補助板８４を矢印ａ４方向に起こすことにより、枠部８０を電池ホルダーとして使用する際の安定性を高めることができるようになっている。
【００８９】
また、この枠部８０は、燃料パック１０Ａを収納する収納部８２の蓋部を形成しており、枠部８０を回転させることにより開口して、燃料パック１０Ａの着脱が可能となっている。このため、本変形例３に示す電池ホルダーは、図４に示した電池ホルダーと同様の効果を奏するが、特に、燃料カートリッジとして燃料パック１０Ａを交換可能に構成された電子機器においては、省スペース、利便性の点で有効な電池ホルダーである。
【００９０】
【発明の効果】
本発明によれば、発電用燃料を用いて発電する発電手段を起動する際に、電力保持手段に蓄積された電力と外部電池の電池電力とを自動的に切り替えて、当該切り替えられた電力により発電手段を起動することができる。例えば、電力時保持手段に蓄積された電力が不足しているために当該電力で発電手段を起動できない場合には、外部電池に切り替えて、当該外部電池の電池電力を用いて発電手段を起動させることができる。また、この際、電力保持手段に蓄積された電力が不足しているために発電手段を起動できない場合を報知し、外部電池の装着を促すことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を適用した携帯型電子機器の機能構成例を示す図である。
【図２】電源システムの構成例を示す図である
【図３】発電制御部の動作の一例を示すフローチャートである。
【図４】外部電池ホルダーの一例を示す図である。
【図５】外部電池ホルダーの変形例を示す図である。
【図６】外部電池ホルダーの変形例を示す図である。
【図７】外部電池ホルダーの変形例を示す図である。
【符号の説明】
ＤＶＣ　　　　　携帯機器
７００　　　　電源システム
１０Ａ　　　燃料パック
１１　　　燃料タンク
１２　　　残量センサ
３０Ａ　　　発電モジュール
３１　　　発電部
３１ａ　気化器
３１ｂ　改質器
３１ｃ　ＣＯ除去器
３１ｄ　燃料電池
３１ｅ　ヒータ
３２　　　電力保持部
３３　　　ＤＣ／ＤＣコンバータ
３４　　　発電制御部
３５　　　ポンプ
３６　　　ドライバ
３７　　　制御回路
３９　　　報知部
８００　　　　外部電池接続機構
Ｂ　　　　　　　外部電池
【図１】
2004095189.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
2004095189.tif 000006
【図５】
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【図６】
2004095189.tif 000008
【図７】
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