(57)【要約】      （修正有）【課題】  携帯用情報機器の使用途中での燃料電池の発電不能に伴う携帯用情報機器の使用不可を防止し、且つ生成水の燃料電池セル内への逆流による発電効率の低下を防止した小型で携帯用情報機器に使用することが可能な燃料電池及びこれらの燃料電池を搭載した携帯用情報機器の提供。【解決手段】  発電用燃料が封入された所定の容量を有する燃料容器１ｃ１と、電気エネルギーを発生する際に生成される水の水回収容器１ｃ２とを有する燃料電池装置１において、該燃料容器１ｃ１と該水回収容器１ｃ２とが隔壁で分離され一体化した燃料・水回収カートリッジを１ｃ有し、前記水回収容器１ｃ２は内部に色調変化剤を有する吸水性担体を具備し、該吸水性担体の色調濃度を検出する濃度検出手段を有し、該濃度検出手段の情報から前記燃料・水回収カートリジ１ｃ内の燃料の残量確認及び吸水性担体の交換時期の確認を可能としたことを特徴とする燃料電池装置。【選択図】        図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
発電用燃料が封入された所定の容量を有する燃料容器と、該発電用燃料を用いて電気エネルギーを発生する発電セルと、該電気エネルギーを発生する際に生成される水の水回収容器とを有する燃料電池装置において、
該燃料容器と該水回収容器とが隔壁で分離された状態で一体化し、該発電セルに着脱可能に配設され燃料・水回収カートリッジを有し、
前記水回収容器は内部に色調表示剤を有する吸収材料の吸水性担体を具備し、該吸水性担体の色濃度を検出する濃度検出手段を有し、
該濃度検出手段の情報から前記燃料容器内の燃料の残量確認及び前記吸水性担体の交換時期の確認を可能としたことを特徴とする燃料電池装置。
【請求項２】
前記濃度検出手段が、燃料・水回収カートリッジの収納部に設けられた透明部材で構成されている少なくとも一つの色濃度検出部位であることを特徴とする請求項１に記載の燃料電池装置。
【請求項３】
前記濃度検出手段が、水回収容器に設けられた透明部材で構成されている少なくとも一つの色濃度検出部位であることを特徴とする請求項１又は２に記載の燃料電池装置。
【請求項４】
前記濃度検出手段が、水回収容器に設けられた透明部材で構成されている少なくとも一つの色濃度検出部位の近傍に貼着された、吸水性担体の回収量と色濃度との関係を示す色濃度見本であることを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の燃料電池装置。
【請求項５】
前記濃度検出手段が、光学式センサーであることを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載の燃料電池装置。
【請求項６】
前記燃料容器の容量は、水回収容器の回収可能容量に対して０．５〜５．０％大きいことを特徴とする請求項１〜５の何れか１項に記載の燃料電池装置。
【請求項７】
請求項１〜請求項６の何れか１項に記載の燃料電池装置を使用したことを特徴とする携帯用情報機器。
【請求項８】
請求項１〜請求項６の何れか１項に記載の燃料電池装置を本体に収納した携帯用情報機器であって、該燃料電池装置の水回収容器の吸収性担体の色濃度を確認する確認部位を該本体に設けたことを特徴とする携帯用情報機器。
【請求項９】
前記確認部位の近傍に水回収容器の吸水性担体の回収量と色濃度との関係を示す濃度見本を貼着してあることを特徴とする請求項７又は８に記載の携帯用情報機器。
【請求項１０】
請求項１〜請求項６の何れか１項に記載の燃料電池装置を本体に収納した携帯用情報機器であって、該燃料電池装置の燃料容器内の燃料の残量と水回収容器の吸水性担体の水回収状態を表示する燃料残量監視手段を有することを特徴とする請求項７又は８に記載の携帯用情報機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料電池装置と燃料電池装置を用いた携帯用情報機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、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数量が多く、安価か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、あるいは、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伴い、上述したような化学電池の使用後の廃棄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。これらに対応して最近環境負荷の少ないエネルギーとして燃料電池の開発が盛んに行われる様になってきた。
【０００５】
燃料電池は、燃料気体を供給することで発電体に電力を発生させる装置である。このような燃料電池は、自動車などの車両に搭載して電気自動車やハイブリット式車両としての応用が大きく期待されている他、その軽量化や小型化が容易となる構造から、現状の乾電池や充電式電池の如き用途に限らず、例えば特開２００３−７３２２号公報に記載されているようにパソコン、デジタルカメラ、携帯電話、ＰＤＡ等の携帯可能な機器への応用が検討されている。
【０００６】
しかしながら、今後、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、可搬型又は携帯型のポータブル電源、例えば、上述したような化学電池の代替え（互換品）として適用するためには、１）発電に伴い生成する水の処理、２）電池交換時期の問題を解決する必要がある。以下、これらの問題点について具体的に説明する。
【０００７】
発電に伴い生成する水の処理について説明する。燃料電池の電解質膜は水素側電極と酸素側電極に挟持され、解離したプロトン（Ｈ+）は水素側電極から酸素側電極に向かって電解質膜の膜中を移動する。水素側電極と電解質膜の間には、触媒層が形成され、酸素側電極と電解質膜の間には、触媒層が形成される。使用時には、水素側電極では導入口から水素ガス（Ｈ2）が燃料気体として供給され、排出口から水素が排出される。燃料気体である水素ガス（Ｈ2）が気体流路を通過する間に電子を発生し、この電子は酸素側電極に移動する。この移動した電子は、導入口から気体流路に供給されて排気口に向かう酸素（空気）と反応して、これにより所望の起電力が取り出される。
【０００８】
このような構成の燃料電池では、水素を燃料とする場合、負極である水素側電極では触媒と高分子電解質の接触界面において、Ｈ2→２Ｈ+＋２ｅ-の如き反応が生ずる。酸素を酸化剤とした場合、正極である酸素側電極では同様に１／２Ｏ2＋２Ｈ+＋２ｅ-＝Ｈ2Ｏの如き反応が起こって水が生成される。
【０００９】
ここで、ポータブル電源として燃料電池を適用する場合にあっては、生成された水（又は、水分）を外部に排出したり、あるいは、漏出が生じたりすると、燃料電池が接続、又は、装着された機器本体や周辺機器において、漏電や電気部品の劣化、接触不良等を生じるという問題を有していた。
【００１０】
発生する水の処理に対する検討がこれまでになされてきた。例えば、燃料電池の外部から吸収材料を充填した生成水回収装置を連結して生成水を回収し、また燃料電池から分離して外部装置により吸収材料が吸収した生成水を回収することで、過剰な水分により電極が濡れることなく材料の劣化を防いで発電効率を維持することができる生成水回収装置が知られている（例えば、特許文献１を参照。）。燃料電池セル（発電セル）の両側に設けたアノード室とカソード室に吸収性高分子材を充填したカートリッジを着脱自在に取り付け、生成水を回収することで、過剰な水分により電極が濡れることなく材料の劣化を防いで発電効率を維持することができる生成水回収装置が知られている（例えば、特許文献２を参照。）。
しかしながら、特許文献１及び特許文献２に記載の技術では確かに生成した水の回収は可能であるが、吸収材料が飽和した状態では水を吸収出来なくなるため、吸収性高分子材を充填したカートリッジの交換時期が遅れた場合は、燃料電池セル（発電セル）内に水が逆流してしまう懸念がある。
【００１１】
電池交換時期に付いて説明する。燃料電池の他の特徴としては従来の化学電池は起電力が除々に低下していくのに対して燃料がなくなった時点で、発電がされなくなってしまう。このため、出力電圧から燃料の残量を検出することが困難なため、パソコン、デジタルカメラ、携帯電話、ＰＤＡ等の携帯用情報機器に燃料電池を使用した場合、使用途中に急に機器が使用不可になる危険がある。この様に、燃料電池を使用した機器の使用途中での発電中止を防止するため、これまでに検討がなされてきた。例えば、発電量から燃料の消費速度を予め計算で出し、これに基づいて燃料の残量を推定する方法が知られている（例えば、特許文献３を参照。）。燃料ガスの残量を圧力センサーにより検知する方法が知られている（例えば、特許文献４を参照。）。しかしながら、特許文献３、特許文献４に記載の方法では、燃料電池が複雑、大型化となり携帯用情報機器に使用することが困難となってしまう。
【００１２】
これらの状況から、燃料電池を携帯用情報機器の電源に使用する場合、携帯用情報機器の使用途中での燃料電池の発電不能に伴う携帯用情報機器の使用不可を防止するため、燃料電池の発電に伴い発生する水の回収状況と燃料の残量を容易に確認でき、燃料電池の発電に伴い発生する水から携帯用情報機器を保護し、且つ生成水の燃料電池セル（発電セル）内への逆流による発電効率の低下を防止した小型で携帯用情報機器に使用することが可能な燃料電池及びこれらの燃料電池を搭載した携帯用情報機器の開発が望まれている。
【特許文献１】特開２００３−２０３６６８号公報
【特許文献２】特開２００３−３２３９０７号公報
【特許文献３】特開平１０−３１２８２０号公報
【特許文献４】特開平９−３１２８２０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
本発明は、上記状況に鑑みなされたものであり、その目的は、携帯用情報機器の使用途中での燃料電池の発電不能に伴う携帯用情報機器の使用不可を防止するため、燃料電池の発電に伴い発生する水の回収状況と燃料の残量を容易に確認でき、燃料電池の発電に伴い発生する水から携帯用情報機器を保護し、且つ生成水の燃料電池セル（発電セル）内への逆流による発電効率の低下を防止した小型で携帯用情報機器に使用することが可能な燃料電池及びこれらの燃料電池を搭載した携帯用情報機器を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明の上記目的は、下記の構成により達成された。
【００１５】
（請求項１）
発電用燃料が封入された所定の容量を有する燃料容器と、該発電用燃料を用いて電気エネルギーを発生する発電セルと、該電気エネルギーを発生する際に生成される水の水回収容器とを有する燃料電池装置において、
該燃料容器と該水回収容器とが隔壁で分離された状態で一体化し、該発電セルに着脱可能に配設され燃料・水回収カートリッジを有し、
前記水回収容器は内部に色調表示剤を有する吸収材料の吸水性担体を具備し、該吸水性担体の色濃度を検出する濃度検出手段を有し、
該濃度検出手段の情報から前記燃料容器内の燃料の残量確認及び前記吸水性担体の交換時期の確認を可能としたことを特徴とする燃料電池装置。
【００１６】
（請求項２）
前記濃度検出手段が、燃料・水回収カートリッジの収納部に設けられた透明部材で構成されている少なくとも一つの色濃度検出部位であることを特徴とする請求項１に記載の燃料電池装置。
【００１７】
（請求項３）
前記濃度検出手段が、水回収容器に設けられた透明部材で構成されている少なくとも一つの色濃度検出部位であることを特徴とする請求項１又は２に記載の燃料電池装置。
【００１８】
（請求項４）
前記濃度検出手段が、水回収容器に設けられた透明部材で構成されている少なくとも一つの色濃度検出部位の近傍に貼着された、吸水性担体の回収量と色濃度との関係を示す色濃度見本であることを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の燃料電池装置。
【００１９】
（請求項５）
前記濃度検出手段が、光学式センサーであることを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載の燃料電池装置。
【００２０】
（請求項６）
前記燃料容器の容量は、水回収容器の回収可能容量に対して０．５〜５．０％大きいことを特徴とする請求項１〜５の何れか１項に記載の燃料電池装置。
【００２１】
（請求項７）
請求項１〜請求項６の何れか１項に記載の燃料電池装置を使用したことを特徴とする携帯用情報機器。
【００２２】
（請求項８）
請求項１〜請求項６の何れか１項に記載の燃料電池装置を本体に収納した携帯用情報機器であって、該燃料電池装置の水回収容器の吸収性担体の色濃度を確認する確認部位を該本体に設けたことを特徴とする携帯用情報機器。
【００２３】
（請求項９）
前記確認部位の近傍に水回収容器の吸水性担体の回収量と色濃度との関係を示す濃度見本を貼着してあることを特徴とする請求項７又は８に記載の携帯用情報機器。
【００２４】
（請求項１０）
請求項１〜請求項６の何れか１項に記載の燃料電池装置を本体に収納した携帯用情報機器であって、該燃料電池装置の燃料容器内の燃料の残量と水回収容器の吸水性担体の水回収状態を表示する燃料残量監視手段を有することを特徴とする請求項７又は８に記載の携帯用情報機器。
【発明の効果】
【００２５】
携帯用情報機器の使用途中での燃料電池の発電不能に伴う携帯用情報機器の使用不可を防止するため、燃料電池の発電に伴い発生する水の回収状況と燃料の残量を容易に確認でき、燃料電池の発電に伴い発生する水から携帯用情報機器を保護し、且つ生成水の燃料電池セル内への逆流による発電効率の低下を防止した小型で携帯用情報機器に使用することが可能な燃料電池及びこれらの燃料電池を搭載した携帯用情報機器を提供すること出来、携帯用情報機器を安心して使用することが可能となった。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
本発明に係る実施の形態を図１〜図５を参照しながら説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
【００２７】
図１は燃料電池の一般的な構成を示す概略断面図である。
【００２８】
図中、１は燃料電池を示す。本図で示される燃料電池１は、一例としての固体高分子型燃料電池を示す。１０１はイオン交換膜、１０２はイオン交換膜１０１の一面に層状に形成された正極、１０３はイオン交換膜１０１の他の面に層状に形成された負極を示し、イオン交換膜１０１と正極１０２と負極１０３とで単位電池１０４（燃料電池セル）を構成している。
【００２９】
１０５ａは燃料である水素ガスの導入口を示し、１０５ｂは燃料である水素ガスの循環口を示し、燃料カートリッジに着脱可能に接続している。水素ガスの導入口１０５ａ或いは水素ガスの循環口１０５ｂには水素流量の制御弁（不図示）があり、この制御弁の開閉によって発電量を制御することが可能となっている。１０６は空気導入口を示し、空気導入口１０６には空気送気量の制御弁（不図示）があり、この制御弁の開閉によっても発電量を制御することが可能となっている。１０７は生成した水の排出口を示す。
【００３０】
イオン交換膜１０１を用いた構成では、水素を燃料とした場合、負極１０３では触媒とイオン交換膜１０１を構成する高分子電解質の接触界面で、Ｈ2→２Ｈ+＋２ｅ-の反応が発生する。酸化剤とし空気中の酸素を使用した場合、正極１０２では負極１０３と同様に１／２Ｏ2＋２Ｈ+＋２ｅ-＝Ｈ2Ｏの反応が起こり、水が生成される。ここで触媒は反応の活性点になり、負極１０３及び正極１０２はこれらの反応の電子の伝導体であり、イオン交換膜１０１の高分子電解質は水素イオンの伝導体となる。ただし、高分子電解質は含水して初めて実用的な水素イオンの透過性を示す。
【００３１】
図２は、図１に示す構成を有する燃料電池装置の概略分解斜視図である。
【００３２】
図中、１ａは燃料電池装置１の外郭を構成する燃料電池装置ケースを示す。燃料電池装置ケース１ａは、燃料電池本体（不図示）用のケース１ａ１と、燃料・水回収カートリジ１ｃとを収納する収納用ケース１ａ２とを有している。１ａ２１は収納用ケース１ａ２の蓋部を示し、１ａ２２は燃料電池本体（不図示）で使用される水素を貯蔵する燃料容器１ｃ１と、発電により発生した水を回収する水回収容器１ｃ２とが一体化した燃料・水回収カートリジ１ｃを収納する収納部を示す。燃料・水回収カートリジ１ｃに関しては図３で詳細に説明する。
【００３３】
水回収容器１ｃ２は、燃料電池本体（不図示）の水排出口に連結する電池側連結部１ｃ２１を有しており、水回収容器１ｃ２に保水された水を水素ガスを加湿するのに使用することも可能である。電池側連結部１ｃ２１には回収した水が燃料電池本体（不図示）に逆流することを防止するための逆止弁を設けることが好ましい。水回収容器１ｃ２の内部に色調表示剤を有する高分子吸収材料の吸水性担体１ｃ２３（図３を参照）が充填されている。
【００３４】
１ａ２１１は蓋部１ａ２１に設けられた、収納部１ａ２２に収納されている燃料・水回収カートリジ１ｃを構成しているの水回収容器１ｃ２の吸収材料の吸水性担体の濃度を検出する濃度検出手段である透明な部材で出来た色濃度検出部位を示す。色濃度検出部位１ａ２１１から燃料・水回収カートリジ１ｃの上面１ｃ３に設けられた水回収容器１ｃ２の内部に色調変化剤を有する吸収材料の吸水性担体の濃度を検出する濃度検出手段である透明な部材で出来た色濃度検出部位１ｃ２２を介して水回収容器１ｃ２の内部の吸収材料の吸水性担体の濃度を検出することが可能となっている。
【００３５】
燃料・水回収カートリジ１ｃに配設される色濃度検出部位は、本図に示される位置に限定されることはなく、水回収容器１ｃ２の内部の吸収材料の吸水性担体の濃度を検出することが出来ればとく限定はなく、例えば側面であっても良い。燃料・水回収カートリジ１ｃに配設される色濃度検出部位の他の配設の一例に付いては図３で説明する。
【００３６】
１ａ２１２は蓋部１ａ２１に設けられた、水回収容器１ｃ２内の吸水性担体の回収量と色調変化の関係を示す濃度検出手段である濃度見本である。濃度見本は、図１に示した燃料電池の発電より発生する水の量が理論的に計算出来るため、使用する燃料・水回収カートリジ１ｃの燃料の量より、燃料の消費に伴い発生する水の量を算出し、計算された水分量に合わせて色濃度を作ることが好ましい。この様にして、色濃度見本を作製することで色濃度見本から吸水性担体の回収量と燃料の消費量（燃料の残量）が判るため燃料切れを防止することが可能となる。
【００３７】
色濃度検出部位１ａ２１１から水回収容器１ｃ２内の吸水性担体の濃度を検出し、色濃度見本と比較することで水回収容器１ｃ２内の回収量の状態が判る様になっているため水回収容器１ｃ２の吸水性担体の飽和吸水量に達した時点で燃料・水回収カートリジ１ｃの交換を可能にしている。
【００３８】
色濃度検出部位と色濃度見本とを設けることで、水回収容器の吸収性担体の吸水状態を明確に確認することが可能となったため、水回収容器が飽和吸水量に達した時点で水回収容器の交換を行うため、水回収容器１ｃ２で回収した水が外部への排出、あるいは、漏出を防止することが可能となり、燃料電池本体への逆流に伴う起電力の低下を防止することが可能となった。又、携帯用機器に使用した場合でも、装着された機器本体や周辺機器において、漏電や電気部品の劣化、接触不良等を生じることを防止することが可能となった。
【００３９】
１ｂは携帯用情報機器に燃料電池装置１を収納するときの携帯用情報機器側との接合のためのコネクタを示し、コネクタを介して携帯用情報機器に着脱可能に収納されている。１ｂ１はコネクタに設けられた端子を示す。この接合は、従来のニッケル水素等からなる電池装置における結合と同様のものでよく、電気的、かつ機械的に着脱できるように構成されている。
【００４０】
燃料電池装置１の外郭を構成する燃料電池装置ケース１ａの中には、燃料電池本体（不図示）と、この燃料電池本体（不図示）で使用される水素を貯蔵する燃料容器１ｃ１と燃料電池本体で生成された水を回収する水回収容器１ｃ２とが一体となった燃料・水回収カートリジ１ｃと、燃料容器１ｃ１と燃料電池本体（発電セルを含む・不図示）とを連結し、水素を燃料容器１ｃ１から燃料電池本体（発電セルを含む・不図示）に導く水素供給手段（不図示）と、燃料電池本体の発電に必要な酸素を供給するための空気を燃料電池本体（発電セルを含む・不図示）に供給するファン等からなる吸気口（不図示）と排気口（不図示）とを有する送気手段（不図示）と、燃料電池本体（発電セルを含む・不図示）の発電動作を制御する制御部（不図示）と、発生した電力をコントロールするパワーコントローラ（不図示）が収納されている。
【００４１】
水素供給手段（不図示）は、端部に燃料容器１ｃ１と着脱自在に結合し、燃料容器１ｃ１の水素を漏洩させることなく、燃料容器１ｃ１からの燃料（水素）を燃料電池本体（不図示）に導く複数の燃料（水素）供給管（不図示）と、この複数の燃料（水素）供給管をまとめ、燃料電池本体（不図示）の水素供給口に連結する電池側連結部１ｃ１１とから構成されている。燃料容器１ｃ１には、燃料である水素ガスを注入可能な逆止弁を有する接続口（バルブ）を設けることが好ましい。
【００４２】
燃料電池装置１としては、例えば特開平４−３０８６６２号公報や特開平６−６０８９４号公報に記載されているリン酸型燃料電池、特開昭５４−２２５３７号公報や特開平２−２６０３７１号公報に記載されている固体高分子型燃料電池等が挙げられる。
【００４３】
図３は図２に示す色濃度検出部位と異なる位置に色濃度検出部位を有する燃料・水回収カートリジの概略斜視図である。図３の（ａ）は２箇所に色濃度検出部位を有する燃料・水回収カートリジの概略斜視図である。図３の（ａ）は生成した水の取り入れ口側から離れた端部のみ色濃度検出部位を有する燃料・水回収カートリジの概略斜視図である。
【００４４】
図中、１ｃ２３は生成した水の取り入れ口である電池側連結部１ｃ２１側の色濃度検出部位を示し、１ｃ２４は電池側連結部１ｃ２１側から離れた燃料・水回収カートリジの端部に配設された色濃度検出部位を示し、色濃度検出部位１ｃ２３と色濃度検出部位１ｃ２４とで対をなしている。１ｃ２５は電池側連結部１ｃ２１側から離れた燃料・水回収カートリジの端部に配設された色濃度検出部位を示す。本図に示す様な位置に色濃度検出部位を有する燃料・水回収カートリジを使用する場合は、蓋部１ａ２１（図２を参照）にも燃料・水回収カートリジの端部に配設された色濃度検出部位に合わせて色濃度検出部位を配設する必要がある。
【００４５】
図２及び図３に示される燃料・水回収カートリジに配設された水回収容器内の吸収材料の吸水性担体の濃度を検出する濃度検出手段である透明な部材で出来た色濃度検出部位からの濃度検出方法としては、目視で検出する方法でも良いし、光学式センサーにより検出してもかまわない。光学式センサーとしては、例えば、拡散反射型濃度センサー、撮影型（ＣＣＤ）色センサー等が挙げられる。光学式センサーを使用した場合、光学式センサーからの情報を水回収容器の回収状態、燃料容器の燃料の残存量に変換出来る様な燃料残量監視手段を使用する携帯用情報機器に設けて監視することが好ましい。携帯用情報機器に設けて監視する場合については図５、図６で説明する。
【００４６】
燃料・水回収カートリジの水回収容器に充填されている吸水性担体には吸水することで色が変化し、吸水したことを表示する色調表示剤が含まれているため、水回収容器に水を回収したとき、最初に色が変化する場所は水の取り入れ口である電池側連結部１ｃ２１（図２を参照）側となり、順次吸水量が増加することに伴い吸水性担体の全体が水が広がっていく。これに伴い吸水性担体の色が順次変わって行く。これを利用して色濃度検出部位から水回収容器の水の回収状態を確認することが可能となる。
【００４７】
図２に示される色濃度検出部位の場合は、水の取り入れ口である電池側連結部１ｃ２１（図２を参照）側から水回収容器の端部にまで色濃度検出部位が配設されているので、色濃度検出部位から検出される吸水性担体の色が、色濃度検出部位の近傍に貼着された、吸水性担体の回収量と色濃度との関係を示す色濃度見本で、飽和吸水量を示す色で一定になった色を検出することで、水回収容器の交換時期が判る様になっている。
【００４８】
図３の（ａ）に示される色濃度検出部位の場合は、水の取り入れ口である電池側連結部１ｃ２１（図２を参照）側の色濃度検出部位１ｃ２３（図３の（ａ）を参照）から検出される吸水性担体の色濃度と端部に配設された色濃度検出部位１ｃ２４（図３の（ａ）を参照）から検出される吸水性担体の色濃度とが同じ色濃度になった時に水回収容器の交換時期が判る様になっている。
【００４９】
図３の（ｂ）に示される色濃度検出部位の場合は、燃料・水回収カートリジの端部に配設された色濃度検出部位１ｃ２３（図３の（ａ）を参照）から検出される吸水性担体の色濃度が、色濃度検出部位の近傍に貼着された、吸水性担体の回収量と色濃度との関係を示す色濃度見本で、飽和吸水量を示す色で一定になった色を検出することで、水回収容器の交換時期が判る様になっている。
【００５０】
燃料・水回収カートリジに配設する色濃度検出部位の位置は、使用する燃料・水回収カートリジの大きさと、使用する色調表示剤から適宜選択することが好ましい。色調表示剤に付いては後述する。
【００５１】
図４は図２に示す燃料・水回収カートリジのＡ−Ａ′に沿った概略断面図である。
【００５２】
燃料・水回収カートリッジ１ｃは、外壁１ｃと、底面１ｃ５と、上面１ｃ３（図２を参照）とにより囲まれた内部を隔壁１ｃ６により分離することで燃料容器１ｃ１と水回収容器１ｃ２とを形成するような一体構造となっている。
【００５３】
１ｃ２３は水回収容器１ｃ２に充填された吸収材料の吸水性担体を示す。吸水性担体１ｃ２３には吸水量により色濃度が変わる色調表示剤を有している。燃料容器１ｃ１の内容量の設定の方法としては次の２通りが挙げられる。
【００５４】
１）水回収容器１ｃ２の吸水性担体の飽和吸水量に対して０．５〜５．０％大きく設計することが好ましい。この様にすることで、吸水性担体が飽和吸水量に達した濃度を図２、図３に示す色濃度検出部位から検出し、吸水性担体の飽和吸水量に達した時点で燃料・水回収カートリジ１ｃの交換することで、燃料切れによる発電停止を防止することが可能となっている。燃料容器１ｃ１の内容量が吸水性担体の飽和吸水量に対して０．５％未満の場合は、水回収容器１ｃ２の吸水性担体の濃度を検出するタイミングが遅れた場合、燃料切れを起こす場合がある。燃料容器１ｃ１の内容量が吸水性担体の飽和吸水量に対して５．０％を越す場合は、燃料・水回収カートリッジ１ｃが必要以上大きくなり燃料電池装置１（図２を参照）が大きくなり携帯用情報機器に使用が困難となる場合がある。又、燃料が無駄になりコストも上がる場合もあるし、廃棄処理が難しくなる場合もある。
【００５５】
２）収納用ケース１ａ２（図１を参照）の蓋部１ａ２１（図１を参照）に貼着された色濃度見本１ａ２１２（図１を参照）の吸水性担体の飽和吸水量を示す最高濃度を燃料が０．５〜５．０％残る量に設定し燃料容器と水回収容器の容量を同じにする。０．５％の場合は、水回収容器１ｃ２の吸水性担体の濃度を検出するタイミングが遅れた場合、燃料切れを起こす場合がある。５．０％を越す場合は、燃料が無駄になりコストも上がる場合もあるし、廃棄処理が難しくなる場合もある。
【００５６】
燃料・水回収カートリジ１ｃの水回収容器１ｃ２の吸水性担体が飽和になったとき、吸水性担体の交換方法としては水回収容器１ｃ２のみを交換し、合わせて燃料容器１ｃ１に燃料を補充する方法でも良いし（但し、この場合は水回収容器１ｃ２に防水性の吸水性担体交換用口を配設し、燃料容器１ｃ１に補充ノズルを配設する必要がある）、燃料・水回収カートリジ１ｃをそっくり交換する方法が挙げられる。
【００５７】
生成水を吸収する吸収材料の吸水性担体には高分子吸収材（Ｓｕｐｅｒａｂｓｏｒｂｅｎｔ  Ｐｏｌｙｍｅｒ：ＳＡＰ）例えば、デンプン系のグラフト重合体、カルボキシルメチル化体、セルロース系のグラフト重合体、カルボキシルメチル化体、合成ポリマーとしてのポリアクリル酸系、ポリアクリル酸塩系、ポリビニルアルコール系、ポリアクリルアミド系、ポリオキシエチレン系、イソブチレンマレイン酸塩系等の単体もしくはこれら各々の合成体、又は、デンプン系、セルロース系、合成ポリマー系の各混合体等が挙げられる。一例としてポリアクリル酸ナトリウム系樹脂を用いる場合、水分を吸収するとナトリウムイオンがポリマの網目から排出され、ポリマ側鎖のカルボン酸イオン間の電子反発で大きくなったポリマ網目の間隙に水が流出して吸収効果が生じる。また、ポリアクリル酸ナトリウム系樹脂は水分の吸収作用だけでなく保水作用を有するため、ポリアクリル酸ナトリウム系樹脂を用いる場合には、水分を吸収した後も内部に水分を保水しつつ表面は再び乾燥した状態を保つことができる。そのため、発電体が発電時に生成する水分を吸収材料が吸収した後、表面が乾燥した状態で水分を内部に確実に保水して吸収した水分が燃料電池に流入することなく確実に吸収することができる。
【００５８】
又、その他の吸水性担体として、例えば、雑誌「表面、Ｖｏｌ．３３、Ｎｏ．４、５２−５９、（１９９５）」に記述されているような紙おむつや生理用品などの衛生用品、土壌保水材などの農業園芸用品等に使用される各種の高吸水性高分子がを使用することも可能である。
【００５９】
本発明に係わる色調表示剤としては、水に濡れることにより、色調変化（変色、退色）、着色を示すものであれば特に制限はなく例えば、色調変化（変色）を示す色調表示剤としては、メチルバイオレット、遷移元素の錯体（例えば、塩化コバルト（II）塩、硫酸銅等）等が挙げられる。着色を示す色調表示剤としては、赤色２号、赤色１０２号、青色１号、黄色４号、黄色５号等が挙げられる。
【００６０】
これらの色調表示剤の具体的使用方法を塩化コバルト（II）塩を使用した場合について説明する。ポリアクリル酸ナトリウム系樹脂に塩化コバルト（II）塩の水溶液を吸水させた後乾燥し、吸水性担体とした。使用するポリアクリル酸ナトリウム系樹脂の量、塩化コバルト（II）塩の濃度は燃料・水回収カートリジの水回収容器の大きさに合わせて選定することが好ましい。塩化コバルト（II）塩を含ませたポリアクリル酸ナトリウム系樹脂は乾燥した状態では青色をしており、水を吸収することでピンク色に変色する。この様な特性を利用して図２、図３に示す燃料・水回収カートリジの水回収容器に吸水性担体として塩化コバルト（II）塩を含ませ乾燥したポリアクリル酸ナトリウム系樹脂を充填し使用することで燃料・水回収カートリジに配設した色濃度検出部位から吸水性担体の色濃度が検出可能となる。
【００６１】
例えば、図２に示す燃料・水回収カートリジに使用した場合、生成した水の取り入れ口である電池側連結部側から吸水性担体の色がピンク色に変化し、色濃度検出部位から見える吸水性担体の色濃度が全てピンク色になった時が水回収容器の吸水性担体が飽和吸水量になったことを示しているため、燃料・水回収カートリジを交換する。水回収容器の吸水性担体の吸水量が飽和に達したときと燃料容器の量は０．５〜５％残る様に設計されているため燃料・水回収カートリジを交換することで燃料切れを防止することが可能となっている。
【００６２】
図３の（ａ）に示す燃料・水回収カートリジの水回収容器に吸水性担体として塩化コバルト（II）塩を含ませたポリアクリル酸ナトリウム系樹脂を充填し使用した場合は、生成した水の取り入れ口である電池側連結部側に配設した色濃度検出部位から見える吸水性担体の色濃度と、燃料・水回収カートリジの端部に配設した色濃度検出部位から見える吸水性担体の色濃度とが同じ色濃度になったときに燃料・水回収カートリジを交換する。
【００６３】
図３の（ｂ）に示す燃料・水回収カートリジの水回収容器に吸水性担体として塩化コバルト（II）塩を含ませたポリアクリル酸ナトリウム系樹脂を充填し使用した場合は、燃料・水回収カートリジの端部に配設した色濃度検出部位から見える吸水性担体の色濃度が、吸水性担体の飽和吸水量を示す色濃度になったときに燃料・水回収カートリジを交換する。飽和吸水量を示す色濃度の判定は、色濃度検出部位の近傍に貼着されている色濃度見本から判定可能となっている。尚、図２、図３の（ａ）に示す燃料・水回収カートリジを使用する場合の吸水性担体の色濃度と吸水量も、同様に色濃度検出部位の近傍に貼着されている色濃度見本から判定可能となっている。
【００６４】
図１〜図４に示す本発明の燃料電池装置により次の効果が挙げられる。
【００６５】
１）水回収容器の吸水性担体の水回収状態の確認が容易になり、交換時期が明確になったので水回収容器からの水の漏洩の心配がなくなり安心して使用することが可能となった。
【００６６】
２）水回収容器の吸水性担体の飽和吸水量と燃料の消費量が連動しているため燃料切れによるトラブルを防止することが可能となった。
【００６７】
３）燃料容器と水回収容器が一体化した燃料・水回収カートリッジを使用することで、燃料・水回収カートリッジを交換するだけで燃料補充も容易に行うことが可能となり、燃料切れによるトラブルを防止することが可能となり、安心して使用することが可能となった。
【００６８】
４）水回収容器の吸水性担体の水回収状態の確認が容易になり、水回収容器の交換時期が明確になったため、水の漏洩による燃料電池セル内への逆流による発電効率の低下を防止及び周辺機器への被害を防止することが出来、安心して使用することが可能となった。
【００６９】
図５は燃料電池装置を有する携帯用情報機器の概略図である。図５の（ａ）は燃料電池装置を有する携帯用情報機器の概略斜視図である。図５の（ｂ）は図５の（ａ）のＦで示される部分の拡大概略平面図である。
【００７０】
図中、２は携帯用情報機器を示す。携帯用情報機器２は、情報入力部２０１と、情報表示部２０２とを有している。２０３は情報入力部２０１に設けられた燃料電池装置収納部を示す。２０３ａは燃料電池装置収納部２０３に収納された燃料電池装置１（図２を参照）の燃料・水回収カートリッジの水回収容器１ｃ２（図２を参照）を確認するために、燃料電池装置収納部２０３の上側に設けられた色濃度検出部位を示す。色濃度検出部位２０３ａを通して燃料電池装置収納部２０３に収納されている燃料電池装置１（図２を参照）の燃料・水回収カートリッジの水回収容器１ｃ２（図２を参照）の水の回収状況を確認することが可能となっている。
【００７１】
本図に示される燃料・水回収カートリッジに配設された色濃度検出部位２０３ａは図２に示される燃料・水回収カートリッジに配設された色濃度検出部位１ａ２１１（図２を参照）に合わせて配設した場合を示しているが、図３に示される燃料・水回収カートリッジを使用する場合も、同様に然燃料・水回収カートリッジに配設された色濃度検出部位に合わせて携帯用情報機器側に色濃度検出部位を配設する必要がある。
【００７２】
２０３ｂは色濃度検出部位２０３ａの近傍に貼着された水回収容器１ｃ２（図２を参照）の吸収性担体の色調濃度見本を示し、燃料電池装置１（図２を参照）に貼着された色調濃度見本１ａ２１２（図２を参照）と同じであることが好ましい。又、燃料電池装置１（図２を参照）から、携帯用情報機器本体に持っている二次電池を充電することも可能である。
【００７３】
本図では、燃料・水回収カートリッジの水回収容器１ｃ２（図２を参照）の水の回収状況を部位２０３ａを介して目視で確認する方法を示したが、他の確認方法としては、光学式センサーを使用し、光学式センサーの情報から燃料電池装置の燃料容器内の燃料の残量と水回収容器の回収状態を表示する燃料残量監視手段（不図示）により情報表示部２０２に表示する方法であっても良い。表示方法は点灯方式であっても良いし、使用する携帯用情報機器の種類により、最適な方法を採ることが好ましい。
【００７４】
図６は本発明の携帯用情報機器の構成を示すブロック図である。
本図に示される携帯用情報機器の構成を示すブロック図に従い、燃料電池装置１と携帯用情報機器２と燃料電池装置１の燃料・水回収カートリッジの水回収容器の光学式センサーの関連に付き説明する。燃料電池装置１（図２を参照）の燃料電池装置ケース１ａ（図２を参照）に設けられた制御部（不図示）による制御の一例を、携帯用情報機器に燃料電池装置１を使用した場合について説明する。
【００７５】
携帯用情報機器に設けられた燃料電池装置の使用・不使用の切り換えスイッチ（不図示）をＯＮにすることで、燃料電池装置を使用する情報が制御部に入力される。
【００７６】
携帯用情報機器本体より携帯用情報機器の使用状況（必要電気量、使用時間等）に関する情報が制御部に入力される。燃料・水回収カートリッジの水回収容器に設けられた光学センサーから水回収容器の水の回収状態が制御部に入力される。
【００７７】
入力された各情報に基づき携帯用情報機器の構成している各部を次の如く制御することが可能となっている。
【００７８】
送気手段は、燃料電池本体の発電量に応じて燃料電池本体の発電に必要な酸素を供給するために送気手段を構成している送風用のファンの回転数、吸気口の開閉、排気口の開閉を制御部により制御し発電量を調整する。
【００７９】
燃料電池本体に発電用の燃料を供給する燃料容器は、燃料電池本体の発電量に応じて燃料容器に設けられた燃料（水素）供給管の制御弁の開閉を制御部により制御され燃料電池本体に送る燃料（水素）の量を制御し発電量を調整する。燃料容器からは燃料電池本体に送られた燃料（水素）の量に関する情報が入力される。
【００８０】
パワーコントローラは発電された電力を燃料電池本体に供給する量を制御部により制御し供給量を調整する。発電された電力量と燃料電池本体に供給する量とから二次電池の充電を行うか否かを制御する。
【００８１】
水回収容器に設けられた光学式センサーからの水回収容器の発電に伴い発生した水の回収状態に関する情報から、制御部は予め入力されている、吸水性担体の色調濃度と水の回収量及び発電量と燃料消費量、発生水量より計算して、水回収容器の吸水性担体の交換時期と燃料容器の燃料の残量を情報表示部に表示する。携帯用情報機器の情報表示部の情報に従って燃料・水回収カートリッジの交換を行う。
【００８２】
図１〜図４に示す本発明の燃料電池装置を図５に示す携帯用情報機器に内蔵させ使用することにより次に示す効果が得られた。
【００８３】
１）水回収容器の吸水性担体の水の回収状態の確認が容易であることから、水回収容器の交換時期が明確に判り、水の漏れによる被害を防止することが可能となった。
【００８４】
２）水回収容器の交換に伴い燃料容器の交換が行われるため、燃料切れに伴う携帯用情報機器の使用不可を防止出来、安心して携帯用情報機器を使用することが可能となった。
【図面の簡単な説明】
【００８５】
【図１】燃料電池の一般的な構成を示す概略断面図である。
【図２】図１に示す構成を有する燃料電池装置の概略分解斜視図である。
【図３】図２に示す色濃度検出部位と異なる位置に色濃度検出部位を有する燃料・水回収カートリジの概略斜視図である。
【図４】図２に示す燃料・水回収カートリジのＡ−Ａ′に沿った概略断面図である。
【図５】燃料電池装置を有する携帯用情報機器の概略図である。
【図６】本発明の携帯用情報機器の構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
【００８６】
１  燃料電池
１０２  正極
１０３  負極
１ａ  燃料電池装置ケース
１ａ２  収納用ケース
１ａ２１  蓋部
１ａ２１１、１ｃ２２、１ｃ２３〜１ｃ２５、２０３ａ  色濃度検出部位
１ａ２１２、２０３ｂ  色調濃度見本
１ａ２２  収納部
１ｂ  コネクタ
１ｃ  燃料・水回収カートリジ
１ｃ１  燃料容器
１ｃ２  水回収容器
１ｃ２３  吸水性担体
１ｃ６  隔壁
２  携帯用情報機器
２０１  情報入力部
２０２  情報表示部
２０３  燃料電池装置収納部
【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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【図６】
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