(57)【要約】ハイブリッド電源装置は、燃料電池からエネルギーを受取り、そのエネルギーを充電式電池に送るよう構成され、充電式電池の完全充電電圧に満たない固定出力電圧を提供するよう設定されたスイッチングＤＣ／ＤＣブースト型コンバータを含む。ハイブリッド電源装置は、ハイブリッド電源装置の燃料電池側で一定の電流放電を提供するため、燃料電池電流を感知してコンバータの動作を部分的に制御する燃料電池電流制御を含む回路を含む。
2006520084.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハイブリッド電源装置であって、
燃料電池からエネルギーを受取り、そのエネルギーを充電式電池に送るよう構成されたスイッチングＤＣ／ＤＣブースト型コンバータを備え、前記ＤＣ／ＤＣコンバータが前記燃料電池からほぼ一定の電流ドレインを提供するよう構成された、ハイブリッド電源装置。
【請求項２】
前記燃料電池両端間の電圧を感知して、前記燃料電池の電圧の値がしきい値より下がる時に前記充電式バッテリが前記燃料電池に対して再生電流を供給するよう配置した回路をさらに備える、請求項１に記載のハイブリッド電源装置。
【請求項３】
燃料電池電流を感知し、且つ前記ハイブリッド電源装置の前記燃料電池側で一定の電流放電を提供するため前記コンバータの動作を部分的に制御する燃料電池電流制御を含む回路をさらに備える、請求項１に記載のハイブリッド電源装置。
【請求項４】
前記燃料電池を直接メタノール燃料電池とする、請求項１に記載のハイブリッド電源装置。
【請求項５】
前記燃料電池を水素燃料電池とする、請求項１に記載のハイブリッド電源装置。
【請求項６】
前記制御回路が、固定出力電圧を前記充電式電池の完全充電電圧未満となるよう調整するため、直列で一端が前記コンバータの帰還入力に結合された一対の外部抵抗器をさらに備える、請求項１に記載のハイブリッド電源装置。
【請求項７】
前記充電式バッテリをＬｉイオンまたはＬｉポリマ充電式バッテリとする、請求項１に記載のハイブリッド電源装置。
【請求項８】
演算増幅器と燃料電池電流感知抵抗器とを備え、前記一対の外部抵抗器の共通接続部に結合された前記演算増幅器の出力により燃料電池電流制御を提供する、請求項１に記載のハイブリッド電源装置。
【請求項９】
前記ＤＣ／ＤＣコンバータは、前記充電式電池の完全充電電圧に満たない固定出力電圧を提供するようにさらに構成された、請求項８に記載のハイブリッド電源装置。
【請求項１０】
前記回路が前記充電式電池の約９０％充電に相当する出力電圧を送る、請求項１に記載のハイブリッド電源装置。
【請求項１１】
ハイブリッド電源装置であって、
燃料電池と、
前記燃料電池からエネルギーを受取り、そのエネルギーを充電式電池に送るよう構成されたスイッチングＤＣ／ＤＣブースト型コンバータと、
前記ＤＣ／ＤＣコンバータの帰還制御ループ内に含まれ、前記ハイブリッド電源装置の前記燃料バッテリ側で一定の電流放電を提供するため前記コンバータの動作を部分的に制御する燃料電池電流センサ／比較器と、を備える、ハイブリッド電源装置。
【請求項１２】
燃料効率を最大にするため、最適電流レベルにほぼ等しい一定の電流を前記燃料電池から引き出す燃料電池電流センサ／比較器をさらに備える、請求項１１に記載のハイブリッド電源装置。
【請求項１３】
前記燃料電池が特定の用途で見込まれる平均消費電力よりやや上の電力を提供し、且つ前記充電式バッテリがピーク電力要求を提供するよう前記ハイブリッド電源装置を構成する、請求項１３に記載のハイブリッド電源装置。
【請求項１４】
前記充電式電池１１は、ＬｉイオンまたはＬｉポリマ充電式電池である、請求項１３に記載のハイブリッド電源装置。
【請求項１５】
前記回路が前記充電式電池の約９０％充電に相当する出力電圧を送る、請求項１１に記載のハイブリッド電源装置。
【請求項１６】
燃料電池からスイッチングＤＣ／ＤＣブースト型コンバータを介して充電式電池に大して前記充電式電池の完全充電電圧に満たない固定電圧でエネルギーを送ることを含み、それにともない前記燃料電池が最大効率で作動できるようにするため前記ＤＣ／ＤＣコンバータが前記燃料電池からエネルギーを引き込む、方法。
【請求項１７】
燃料電池電流を感知し、且つ前記ハイブリッド電源装置の前記燃料電池側で一定の電流放電を提供するため前記コンバータの動作を部分的に制御する回路を制御すること；および、
前記充電式電池から装置にかけてエネルギーを送ることをさらに含む、請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
前記装置にエネルギーを送る一方で、前記燃料電池に燃料を供給するため、利用者が新しい燃料カートリッジにてホットスワップを行えるようにするための燃料電池相互接続を提供することをさらに含む、請求項１６に記載の方法。
【請求項１９】
前記充電式電池は、ＬｉイオンまたはＬｉポリマ充電式電池である、請求項１６に記載の方法。
【請求項２０】
前記回路が前記充電式電池の約９０％充電に相当する出力電圧を送る、請求項１６に記載の方法。
【請求項２１】
ハイブリッド電源装置であって、
燃料電池と、
充電式電池と、
前記燃料電池からエネルギーを受取り、そのエネルギーを前記充電式電池に送るよう構成された可逆式ＤＣ／ＤＣブースト型コンバータと、
前記可逆式ＤＣ／ＤＣコンバータを制御するために配置された回路と、を備え、
前記可逆式ＤＣ／ＤＣコンバータが、前記燃料電池入力への電流パルス供給を可能にするため前記ＤＣ／ＤＣコンバータの出力および入力端子を再構成するスイッチングトランジスタを有する、ハイブリッド電源装置。
【請求項２２】
前記燃料電池の電圧が所定の値未満に降下する状況を検知する低電圧検知器をさらに備える、請求項２１に記載のハイブリッド電源装置。
【請求項２３】
前記充電式電池をＬｉイオンまたはＬｉポリマ充電式電池とする、請求項２１に記載のハイブリッド電源装置。
【請求項２４】
前記回路が前記充電式電池の約９０％充電に相当する出力電圧を送る、請求項２１に記載のハイブリッド電源装置。
【請求項２５】
前記燃料電池の電圧が所定の値未満に降下する時に、前記燃料電池を通じて前記充電式バッテリへと逆向きに電流を流し、その結果前記燃料電池を再生させるため、前記低電圧検知器が前記可逆式ＤＣ／ＤＣコンバータの制御端子に向けて信号を送信する、請求項２１に記載のハイブリッド電源装置。
【請求項２６】
前記燃料電池の電圧が所定の値未満に降下する状況を前記低電圧検知器が検知することにより、前記ＤＣ／ＤＣコンバータが前記充電式バッテリから前記燃料電池へと逆向きに電流供給を行う、請求項２１に記載のハイブリッド電源装置。
【請求項２７】
前記ハイブリッド電源装置構成でもって前記燃料電池がその定格性能に達する間に前記充電式バッテリによる初期電力供給を可能とし、その後は、前記燃料電池が前記ＤＣ／ＤＣコンバータに電力を送達し、前記充電式バッテリの充電と前記負荷への電力送達とを行う、請求項２１に記載のハイブリッド電源装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、携帯型電子装置の給電に関する。
【発明の背景】
【０００２】
携帯型電子装置は、通常、一次バッテリと充電式バッテリのいずれかでもって給電する。携帯型電子装置市場の成長と使用パターンの変化は、再充電可能の電源で電子装置に給電する機会をもたらしている。一次バッテリのほうがエネルギー密度は大きいが、その内部抵抗は大きく、高電力消費（＞０．２Ｃ放電率）電子装置にとってさほど相応しくない。充電式バッテリは大きな負荷を処理できるが、多くの用途にとって十分なエネルギー容量を具備しない。
【発明の開示】
【０００３】
本発明のある態様によると、ハイブリッド電源装置は、燃料電池からエネルギーを受取り、さらにそのエネルギーを充電式電池に送るよう構成され、同充電式電池の完全充電電圧に満たない固定出力電圧を供給するよう設定されたスイッチングＤＣ／ＤＣブースト型コンバータを含む。
【０００４】
本発明のさらなる態様によると、ハイブリッド電源装置は、燃料電池からエネルギーを受取り、さらにそのエネルギーを充電式電池に送るよう構成されたスイッチングＤＣ／ＤＣブースト型コンバータと、同スイッチングＤＣ／ＤＣコンバータを制御するよう配置された回路とを含む。この回路は、充電式電池の完全充電電圧に満たない固定出力電圧を供給するべく選ばれた、コンバータの帰還入力に結合する抵抗分圧器を含む。
【０００５】
本発明のさらなる態様によると、ハイブリッド電源装置を作動する方法は、一次電池からスイッチングＤＣ／ＤＣブースト型コンバータを通じて充電式電池にかけて、同充電式電池の完全充電電圧に満たない固定電圧にてエネルギーを送ることを含む。
【０００６】
本発明の１つまたは複数の態様は、以下の利点の１つ以上を含み得る。
【０００７】
その機構は燃料電池を含み、エネルギー密度が改善された電源を提供する。この便益は、燃料電池のピーク効率動作を可能にする等、いくつかの形で提供される。通常は燃料電池をそのピーク動作点から隔てる負荷の変化は、充電式バッテリとハイブリッド回路とで対処する。よって燃料電池から見た負荷変化を和らげる本機構により、燃料電池はピーク効率付近で作動できるため、より高度な燃料電池の燃料使用効率がもたらされる。加えて、放電サイクル末期近くの（燃料カートリッジ寿命の末期）ハイブリッド回路のパルス動作により、各々の燃料カートリッジからエネルギーを余分に抽出することが可能となる。極度の放電で発生する電流パルス動作を修正することで、触媒再活性化が可能となるであろう。燃料電池から電流パルスが送り出された後に、その都度、ハイブリッド回路が燃料電池に向けて高電圧パルスを送る場合は、再活性化機構を採用することで、燃料電池内の陽極触媒からＣＯ蓄積を取り除くことができる。その結果、燃料電池への電力が増大し、その実効エネルギー密度はさらに向上するであろう。一般に、典型的な燃料電池の短い始動時間は充電式バッテリの作動によって表面化しない。そこで、燃料電池の始動シーケンスを、始動のスピードよりむしろ燃料効率向けに最適化することもできる。ハイブリッド構成は、装置を数秒乃至数分間にわたり作動させる一方で、典型的な燃料電池が「ホットスワップ式」の燃料カートリッジ交換を処理する時間を拡大する。高容量充電式バッテリを備える燃料電池構成の場合、燃料電池にとって、変動性の高い電力用途（例えば電気通信、ラップトップコンピュータ等）での負荷追従は現実的なものとなろう。
【０００８】
その他の利点として、もし燃料電池から一定の電流ドレインを提供するようＤＣ／ＤＣコンバータが作動するのであれば、直接メタノール燃料電池の可変負荷動作にともない発生するような、ホルムアルデヒド等の有毒廃棄化学物質の放出が燃料電池から生じる可能性は減るであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
本発明の１つまたは複数の実施形態の詳細を、添付の図面および以下の記述において説明する。本発明の他の特徴、目的、利点は、本明細書の記述および図面、もしくは請求の範囲より明らかとなろう。
【００１０】
図１を参照すると、ハイブリッド電源装置１０は、一次電池１２からエネルギーを受取り、そのエネルギーを二次の、例えば再充電可能の電池１６に送るスイッチングＤＣ／ＤＣブースト型コンバータ１４を含む。ある１つの実施形態において、一次電池１２は燃料電池であり、燃料電池１２に燃料源（水素の形態）を供給する燃料カートリッジ１１を備える。
【００１１】
充電式電池１６は、必要に応じて装置２０に電力を送る。装置２０はいかなる種類の電子装置でもよいが、特に無線装置等の携帯型装置、例えば携帯電話、パーソナルデジタルアシスタント、デジタルカメラ等でよい。スイッチングＤＣ／ＤＣブースト型コンバータ１２は、充電式電池１６の充電電圧に満たない固定出力電圧を提供するよう構成し、その電流は充電式電池の充電電流の一部分に制限する。この構成のスイッチングＤＣ／ＤＣブースト型コンバータ１２は、充電式電池１６にとって充電器の役割も果たす。充電式電池１６は、再充電可能のＬｉイオンタイプでよい。好適な例として、ＬｉイオンまたはＬｉポリマ充電式電池を挙げる。それらの充電式電池は、他の充電式電池候補に比べて比較的長時間にわたり装置１８を給電でき、さらに長期におよぶ連続使用で効果を発揮できる。
【００１２】
一次電源１２としては、アルカリ電池、亜鉛空気電池、および燃料電池等を挙げることができるが、それらに限定されない。この実施形態では、燃料電池について説明する。燃料電池１２は、バッテリのような働きをする。燃料電池は、同燃料電池に供給される燃料（例えば水素）を酸素と反応させることによって電気および熱を発生させる。燃料電池は、２つの電極を内蔵する。一方の電極には水素を与え、他方の電極には酸素を与える。水素原子は、触媒の存在下で陽子と電子に分離する。陽子と電子は、陰極に向けて別々の経路をたどる。電子は、電気の流れを発生させながら外部回路を通過する。陽子は電界質を通じて陰極へ移り、そこで酸素および電子と再結合して水と熱を発する。車両への給電や建物への電力・熱供給等、これまでに様々な用途のための燃料電池が提案されてきた。現在は、携帯用途向け燃料電池の開発が進んでいる。
【００１３】
様々な燃料電池技術の開発が進んでおり、それぞれ電界質材料や電極の構造の点で異なる。燃料電池の種類として、電界質として燐酸を使用する燐酸燃料電池、フッ化スルホン酸を主体とする高分子膜を電界質として使用するプロトン交換膜燃料電池、そして酸化ジルコニウムの薄層を固体セラミック電界質として使用する固体酸化物燃料電池を挙げる。燃料電池の種類として、このほかに、高分子膜を電界質として使用する直接メタノール燃料電池を挙げる。液体メタノールの直接酸化によって作動する直接メタノール燃料電池は、燃料リフォーマの必要性を解消する。熔融炭酸塩を電界質として使用する熔融炭酸塩燃料電池も、燃料電池の一種である。アルカリ燃料電池では、水酸化カリウム等のアルカリ電界質を使用する。このほかに、再生型または可逆型燃料電池が挙げられ、このタイプは水素と酸素から電気を発生させるが、それを逆転して電気で作動し、水素と酸素を発生させることができる。
【００１４】
燃料電池の実効エネルギー密度は、その動作点によって決まる。一例として、直接メタノール燃料電池の分極曲線を図２に示す。この燃料電池で３００ｍＡ動作のピーク電力出力は約０．１４ワットであり、スタック電圧は約１．４５Ｖである。通例、燃料電池の正味燃料効率は、動作点の違いに応じて異なる。例えば、直接メタノール燃料電池における高電流引き込みは、メタノールクロスオーバー（電力を生産することなく燃料を消費する非ファラデータイプの反応を招く）等の低度の寄生プロセスにより、高いエネルギー効率をもたらす。図２に示す例で、３００ｍＡを引き込む燃料電池の動作は２０％の正味燃料効率をもたらす。つまり、１Ｍ／リットルのメタノール溶液で、その量の燃料で得られる理論的エネルギー密度が２４０Ｗｈ／ｌ（ワット時／リットル）であったとしても、実エネルギー密度は僅か４８Ｗｈ／ｌであろう。この効率で、１Ｍ／リットルメタノールの１００ｃｃ燃料カートリッジ（２“Ｄ”電池）から提供される５Ｗ電子装置の実行時間は１時間程度となろう。この種の燃料電池のピーク動作点から外れた動作点での正味燃料効率は、１０％と低い。よって、最適化されていない放電条件で燃料電池が作動した場合は、その最適点での動作に比べて実行時間の半分が失われることになる。
【００１５】
図３は、水素燃料電池の典型的な動作特性を示す。市販の１５Ｗエアブリージング水素燃料電池の動作特性から、１５００ｍＡでの動作で約１５Ｗのピーク電力出力が提供されることが分る。直接メタノール燃料電池と同じく、水素燃料電池の正味燃料効率も動作点の違いに応じて異なる。この場合、電流が低いほどより多くの水素漏れを許し、その結果、ピーク対ピーク未満電力で燃料効率に変化が生じる。水素燃料電池で、１Ａを引き込む動作の正味燃料効率が約７０％であるのに対し、２５０ｍＡ動作の燃料効率は僅か４０％である。よって、３グラムの水素（３６リットル、化学的または物理的手段でカートリッジ内に格納）を含む１００ｃｃ燃料カートリッジ（２“Ｄ”電池）の理論的容量は、１０５Ｗｈとなるであろう。１５Ｗノートブックミニコンピュータのピーク効率動作の場合、その作動時間は約５時間となるであろうが、ピーク動作電流の４分の１で実行すると３時間を割るであろう。最適動作点での動作に対し、ピークから著しく離れた動作の場合は、燃料カートリッジの実行時間のほぼ半分が失われるであろう。
【００１６】
ハイブリッド電源装置１０でＬｉイオンまたはＬｉポリマ充電式（二次電池）バッテリ１６を用いれば、かかる充電式バッテリの充電電圧特性を活かすことができる。例えば、Ｌｉイオンバッテリの充電電圧は好都合なことに、その広範囲におよぶ充電状態に関係する。このため、ハイブリッド電源装置１０は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１４から所望の充電状態に相当するレベルで出力電圧を形成することができる。例えば約４Ｖの電圧で、そのレベルは充電電圧の約９０％である。ＤＣ／ＤＣコンバータ１４は充電式バッテリ１６を完全には充電せず、装置２０の最大連続実行時間の１０％を犠牲にする。ただし、この不完全充電機構には以下に述べる利点がある。ハイブリッド電源装置１０は、充電式バッテリ１６にとってより高いエネルギー効率動作を提供する。充電式バッテリ１６の充電の終わりには、熱損失が生じる。そのような損失は、最大限の充電を避けることによって回避される。また、（充電電圧が低いため）充電式バッテリ１６の自己放電率は低い。加えて、長期間保管から生じる損傷は最小限に抑えられる。充電式バッテリ１６を完全充電状態で保管すると、Ｌｉイオンバッテリはその容量の一部を永久に失うであろう。また、ＤＣ／ＤＣコンバータ１４によって、充電コントローラや保護回路の必要性は最小限に抑えられる。
【００１７】
ハイブリッド電源装置１０によって、ＤＣ／ＤＣコンバータ回路１４の精度要求もまた緩和される。Ｌｉイオン充電器の出力電圧の精度は、通例０．５％以上である。このため通例は、ＤＣ／ＤＣコンバータの後ろに第二の充電装置が必要となる。Ｌｉイオン電池を完全に充電しなければ、３．９から４．１Ｖにかけて、簡素で廉価なＤＣ／ＤＣコンバータ１４の典型的な出力電圧精度に当る＋／−２．５％の電圧公差が許される。ＤＣ／ＤＣコンバータ１４によって、Ｌｉイオンバッテリが過充電される可能性をなくすため、保護回路（図示せず）は簡素化される。ＤＣ／ＤＣコンバータ１４は、装置給電端子にて狭い電圧範囲を許容する（このため、装置内部電圧調整の効率が上がる）。ＤＣ／ＤＣコンバータ１４は、充電式バッテリ１６から使われるエネルギーの量を自動的に補償し、零入力電流特性が非常に低い回路を提供する。ＤＣ／ＤＣコンバータ１４は燃料電池エネルギーを効率的に使用し、ＥＭＩレベルを抑え、既存のＬｉイオンで作動する装置に組み入れることができる。
【００１８】
Ｌｉイオン電池に求められる充電条件は、充電電流を制限することである。この充電電流は、コンバータそのもので制限できるであろう。このようにして、逓昇電圧コンバータはＬｉ＋バッテリにとって充電器の役割をも果たし、充電式バッテリの電圧がコンバータの出力電圧と同一水準になるまでは定電流源として機能し、この時点より後は定電圧源として機能する。出力電圧に達した後、電流は数時間でほぼゼロまで指数関数的に降下する。この状態にあるシステムからの零入力電流は、極めて低いものである（数十ｕＡ）。
【００１９】
典型的なコンバータは二次（充電）電流を制御し、その充電電流を一定水準に保つが、電流制御を行わないコンバータもある。二次側の一定の電流は燃料電池で電流の変化を招き、燃料電池の電圧の減少にともない増加する。これは定電力タイプの放電であり、燃料電池にとっては非常に好ましくない。これを避けるため、燃料電池の電流を感知し、ＤＣ／ＤＣコンバータの閉帰還ループに加わり、一次側で低い定電流放電を徹底しながら燃料電池効率を大幅に改善する燃料電池電流制御を回路に備える。
【００２０】
１つの欠点として、特に燃料電池を交換した後に、Ｌｉイオン電池が装置を作動させるに当り十分な充電を得るまでの初期遅延がある。この問題を解決するには、装置において燃料電池電圧を（燃料ゲージ、燃料不足警告、および遮断により）監視し、二次電池のさらなる放電を防ぐとよい。このようにして燃料電池が放電し、充電式バッテリがなおもほぼ完全に充電されているときに、装置は利用者の注意を促し、最終的には遮断し、燃料カートリッジを交換した後には直ちに使用できる状態になる。充電式バッテリは装置に内蔵させ、利用者が取り扱えないようにできる。
【００２１】
図４では、逓昇（ブースト）ＤＣ／ＤＣコンバータ１４の動作を制御して燃料電池にとって最適動作を提供する回路３０が示されている。回路３０は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１４のためのバイアスおよび制御回路３２、一次電流感知増幅器およびパワーシャットダウン３４、そして充電遮断スイッチ３６を含む。加えて、保護ヒューズ３８が設けてある。回路３０は、燃料電池から一定量の電流を引き込むよう構成されているため、燃料電池はその最適動作点で作動できる。燃料電池は、作動時に一定の電流をＤＣ／ＤＣコンバータ１４に送る。ＤＣ／ＤＣコンバータ１４が充電式電池に送る電圧は、充電式電池を再充電するために使われるか、または負荷装置１８に電力を送るために使われる。
【００２２】
逓昇（ブースト）ＤＣ／ＤＣコンバータ１４は、例えばLinear Technology社のLTC 3400〈Ul〉でよい。その他多数の装置、例えばMaxim社のMAX 1765も使用できよう。LTC 3400〈Ul〉は、大半のＤＣ／ＤＣコンバータと比べて約８０％以下の低電流レベルで優れた効率（＞９０％）を備える。コンバータ１２のためのバイアス回路３２は、コンバータ１２にまたがって結合されたインダクタＬ１（例えば６．８ｕｈ）を含み、それは変換効率向上のため最適化されている。この例の逓昇（ブースト）ＤＣ／ＤＣコンバータ１４の入力電圧範囲は、０．７から５．５Ｖである。出力電圧は、２つの外部抵抗器Ｒ１およびＲ２により調整可能である。出力電圧が出力４Ｖ（Ｖｏｕｔ）のときには、内部電圧基準（例えば１．２５Ｖ）と等しくするため、コンバータ１２の帰還入力（ＦＢ）で出力電圧を調整する。コンバータ１２を正常に作動させるには、出力電圧を入力電圧より高く保たなければならない。よって、４．０ボルトまでの出力電圧レベル制限は、この特定の実施形態において、入力電圧範囲を２から４個の直列燃料電池にとって妥当な０．７−３．３Ｖに制限する。入力電圧が０．７Ｖよりも多く出力を超過すると、ＤＣ／ＤＣコンバータ装置の中のボディダイオードに順方向バイアスがかかり、電流は一次側から二次側へ移され、両バッテリの内部抵抗と二システム間の電圧差によってのみ制限され、その結果高突入電流をもたらす。
【００２３】
このコンバータの内部出力電流制限は、６００ｍＡである。さらに効率を改善しサイズおよびコストを低減するには、２０から４００ｍＡ範囲のより低い電流制限が望ましい。理想的に、回路１４は外部コンポーネントのほとんど（ただし、特定の用途で一次電流値をプログラムするために利用できるインダクタＬ１と電流感知抵抗器はおそらく除く）を内蔵するＡＳＩＣとすることができるであろう。キャパシタＣ１，Ｃ２およびＣ３は、コンバータ１２の入力と出力とでスイッチングパルスをフィルタするため、そして振動を防ぐために使用する。Ｃ４は、コンバータの「ソフトスタート」のため、そして安定性を向上するために使用する。
【００２４】
回路３０は、一次電流感知抵抗器を提供するため抵抗器Ｒ４およびＲ５を備える、演算増幅器Ｕ２を含む一次電流センサ／増幅器をシャットダウンセクション３４とともに備える。抵抗器Ｒ４およびＲ５の値は、抵抗器Ｒ５にまたがって最小の電圧降下（またはＩＲ損失）を提供するため、非常に低い値である（例えば１００ｍＡで０．２５オーム）。非常に低い（平均２５ｍＶ）ＩＲ降下は演算増幅器Ｕ２によって５０回増幅され、その利得はＲ２／Ｒ３比により設定され、コンバータ１２帰還入力ＦＢに接続されたダイオードＤ１の出力で１．２５Ｖに達する。かくして、Ｒ１に跨る出力電圧信号と、ダイオードＤ１を通じて流入する入力電流信号とは、相互干渉がなく、「最大のみ」の原則で、コンバータの帰還入力にて合計され、内部基準電圧に比較される。システムは、それらの信号の内、先に１．２５Ｖに達する方に反応し、コンバータのスイッチングを停止して出力電圧を減らす。このことは、同時定出力電圧／定入力電流タイプのバッテリ充電源を提供する。
【００２５】
出力電圧は４Ｖに制限し、出力電流もまたＩｏｕｔ＝Ｉｉｎ×Ｖｉｎ／Ｖｏｕｔに制限することで、コンバータはＬｉイオン充電器に切り替わり、そこではＣＶ／ＣＣ（定電圧／定電流）出力が要求される。通常、Ｌｉイオンの化学的性質は、Ｖ＝４．１Ｖまたは４．２ＶおよびＩ＜１Ｃの割合を要する。ハイブリッド電源装置１０においてＶ＝４ＶおよびＩ＜＜１Ｃの割合は格段に安全であり、追加の保護ボードは不要かもしれない。異常な状態が予想される場合は冗長的保護手段を用いるべきである。例えば、より高い電圧を、例えば３．３Ｖを上回る負荷、または４．３Ｖを上回る開回路電圧を燃料電池端子で印加することは、上述のシステムにとって安全ではないかもしれない。
【００２６】
演算増幅器Ｕ２は通電時に数十マイクロアンペアを流すので、システムの零入力電流を減らすため、演算増幅器Ｕ２のシャットダウンピンを使って節電シャットダウンメカニズムを実施する。コンバータ１２が稼動しスイッチングを行っているときは、ダイオードＤ２を通じるパルスが演算増幅器Ｕ２を作動可能とするべく演算増幅器Ｕ２のシャットダウンピンで電圧を十分に減らし、アイドルときは、プルアップ抵抗Ｒ８を通じる電流がキャパシタＣ５を荷電し、演算増幅器Ｕ２に至る電力を遮断する。
【００２７】
回路３０は、スイッチ回路３６をも含む。Ｌｉイオン電池は、ＭＯＳ  ＦＥＴ（金属酸化膜半導体電界効果トランジスタ）スイッチＱ１を通じてＤＣ／ＤＣコンバータ１４の出力に接続する。放電中の燃料電池がＤＣ／ＤＣコンバータ１４の入力側でのカットオフ電圧に達する時には、スイッチ回路３６がＤＣ／ＤＣコンバータ１４の出力に通じるＬｉイオン電池の放電（数ミリアンペア）を防ぐ。スイッチ回路３６は、選ばれたタイプの２から４個の直列燃料電池にとって望ましいレベルまでシステムの一次カットオフ電圧を調整するのに役立てることもできるであろう。充電スイッチ回路３６は、コンバータ１２の入力カットオフ電圧に達する前に遮断する。提示する例は、２から４個のメタノール燃料電池スタック実施によるものである。ＭＯＳＦＥＴ  Ｑ１にはバイポーラトランジスタＱ２のエミッターコレクタ接合を通じてバイアスがかかり、最後のベース―エミッタ接合には燃料電池からＲ７を通じてバイアスがかかる。一次電圧が約０．７Ｖ未満に降下する時Ｑ２はオフであり、Ｑ１をオフに切り替え、充電を停止する。抵抗器Ｒ６は開放時にＱ２を通じる漏れ電流を抑えることで、Ｑ２の高インピーダンスゲートにバイアスがかかるのを防ぐ。充電を「オフ」に切り替えることでコンバータ出力Ｖoutから、延いては燃料電池から負荷が取り除かれるため、最後の電圧は増加し、充電が再開し、その際回路３６は再び稼動し、よって選択されたカットオフ電圧のため入手可能な全燃料電池エネルギーが充電式バッテリ１６に移されるまで切り替える。通常ならば、装置はその電源のカットオフ電圧に初めて達した時に遮断し、燃料電池ではある程度のエネルギーが使われずに残るため、このアプローチは他のアプローチと一線を画す。このアプローチによって、燃料電池がそのエネルギーの全てを終了に先駆けて送ることが可能となる。Ｌｉイオンバッテリは、短絡状態が発生した場合に恒常的に開放するため、安全用の、充電の経路と出力の両方に直列するヒューズ（Ｆ１）を含むヒューズ回路３８を備える。
【００２８】
ハイブリッド電力システムを設計するときには、最適化すべきパラメータがいくつかある。例えば燃料電池１２のエネルギーは、所望の装置総実行時間をカバーするよう最適化する。充電式電池１６のエネルギーは、１サイクル中の装置の所望の連続実行時間をカバーするよう最適化する。充電式電池の電力は装置のピーク電力に適うよう選択し、さらに装置の所望の断続的性能を満足するため、充電レートはほぼ完全な燃料電池使用が可能となるよう最適化する。
【００２９】
多くの装置２０において、当初指定したサイズより小さいＬｉイオンバッテリで必要なピーク電力は提供できるし、恒常的充電により、満足な連続性能を得ることが出来る。
【００３０】
記載の充電手法は、入力電圧が出力電圧より低いときに作動する電圧ブーストコンバータに基づく。その内部スイッチングトランジスタ（ＤＣ／ＤＣコンバータ内）は順向バイアスがかかるダイオードを備え、このダイオードは、入力電圧が出力電圧を約０．２−０．４Ｖ超過する場合に入力から出力にかけて直接的に導電する（電流制限なし）。Ｌｉイオン充電式電池の典型的放電電圧は４．２Ｖから３．２Ｖにまで及ぶ。Ｌｉイオンセルの劣化を防ぐため、バッテリは２．４Ｖで遮断する保護回路を内蔵する。負荷（装置）が３．２Ｖで遮断するよう回路を設計した場合、入力負荷電圧は決して３．３Ｖ（２から４個の直列燃料電池）を超過しないであろう。
【００３１】
逓昇（ブースト）コンバータを逓降（バック）ＤＣ／ＤＣコンバータに置き換えれば、出力電圧より高い入力電圧を使用するハイブリッド電源装置を設計することは可能である。多数の直列電池のエネルギー密度は同じ容量の１つまたは２つの大きい電池より低いため、あまり好ましくない。多数の直列電池では、電池の電圧均衡化が問題となることがあり、燃料補給は、より困難で不経済なものとなるであろう。燃料電池としての用途の場合、この逓降型には８から２０個の電池が必要となるであろう。
【００３２】
図５は、逓昇（ブースト）ＤＣ／ＤＣコンバータの構成を示す。回路６０は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１４のためのバイアス回路と制御回路、一次電流感知比較器６４、そしてパワーシャットダウン回路６２に接続する充電カットオフ比較器６６を含む。加えて、保護ヒューズ６８が設けてある。回路６０は、燃料電池から一定量の電流を引き込むよう構成されているため、燃料電池はその最適動作点で作動できる。燃料電池は、作動時に一定の電流をＤＣ／ＤＣコンバータ１５に送る。ＤＣ／ＤＣコンバータ１４の出力は充電式電池に接続されており、これは電池を再充電するために使われるか、または負荷装置１８に電力を送るために使われる。
【００３３】
逓昇（ブースト）ＤＣ／ＤＣコンバータ１４は、例えばLinear Technology社のLTC 3400〈Ul〉でよい。上述のとおり、その他多数の装置、例えばMaxim社のMAX 1765を使用できるであろう。コンバータ１４の外部コンポーネントとして、最適変換効率のために選択された、コンバータ１２にまたがって結合された、インダクタＬ１１（例えば６．８ｕｈ）がある。この例の逓昇（ブースト）ＤＣ／ＤＣコンバータ１４の入力電圧範囲は、０．７から５．５Ｖである。出力電圧は、２つの外部抵抗器Ｒ１１およびＲ１２により調整可能である。出力電圧が出力４．０Ｖ（Ｖｏｕｔ）のときには、内部電圧基準（例えば１．２５Ｖ）と等しくするため、コンバータ１４の帰還入力（ＦＢ）で出力電圧を調整する。コンバータ１４を正常に作動させるには、出力電圧を入力電圧より高く保たなければならない。よって、３．２ボルトの最小出力電圧は、この特定の実施形態において、入力電圧範囲を２から４個の直列燃料電池にとって妥当な０．７から３．３Ｖに制限する。入力電圧が出力を超過すると、電流は一次側から二次側へそのまま移され、燃料電池とＬｉイオンバッテリの内部抵抗によってのみ制限され、その結果、大きな突入電流をもたらす。
【００３４】
上述のとおり、さらに効率を改善しサイズとコストを低減するには、２０から４００ｍＡ範囲のより低いＤＣ／ＤＣコンバータ１４の内部的な出力電流制限が望ましい。これは、外部コンポーネントの殆ど（ただし、特定の用途で一次電流値をプログラムするために利用できるインダクタＬ１と電流感知抵抗器はおそらく除く）を内蔵するＡＳＩＣとにより提供できるであろう。キャパシタＣ１１，Ｃ１２およびＣ１３は、コンバータの入力と出力とでスイッチングパルスをフィルタするため、そして振動を防ぐために使用する。キャパシタＣ１８は、ＤＣ／ＤＣコンバータの「ソフトスタート」を確かにするために使用する。
【００３５】
回路６４は、一次電流センサ／比較器と、演算増幅器Ｕ５−Ａ（デュアルパッケージ演算増幅器対の一演算増幅器）を含むパワーシャットダウンセクション６２とを含み、一次電流感知抵抗器を提供するため抵抗器Ｒ１４およびＲ１５を備え、その値はＲ１５に跨って電圧降下（またはＩＲ損失）を最小にするため、非常に低い値とすべきである（例えば１００ｍＡで０．２５オーム）。非常に低い（２５ｍＶ平均）ＩＲ降下は、演算増幅器Ｕ２によって基準電圧（基準電圧源Ｄ２と分圧器Ｒ１９／Ｒ１３とによって生成）に比較され、その出力は、一次電流があらかじめ設定された制限を超過する時に高くなり、コンバータを遮断する。演算増幅器Ｕ５−Ａの負帰還ループの中で接続された抵抗器Ｒ２０とキャパシタＣ１６は積分器となって遅延を導入し、比較器の応答を安定させる。ダイオードＤ１は、電圧制御回路と電流制御回路との間の干渉を防ぐ。かくして、Ｒ１１を通じて流入する出力電圧信号とダイオードＤ１を通じて流入する入力電流信号とは、相互干渉がなく、「最大のみ」の原則で、コンバータの帰還入力にて合計され、内部基準電圧に比較される。システムは、それらの信号の内先に１．２５Ｖに達する方に反応し、コンバータ１２の切り替えを停止し、かくして出力電圧を減らす。
【００３６】
Ｌｉイオン電池は、ＭＯＳ  ＦＥＴ（金属酸化膜半導体電界効果トランジスタ）スイッチＱ１１を通じてＤＣ／ＤＣコンバータ１４の出力に接続する。放電中の燃料電池がＤＣ／ＤＣコンバータの入力側のカットオフ電圧に達する時には（この例では、４から６個の直列燃料電池で１．４Ｖ）、シャットダウン制御回路６６がＤＣ／ＤＣコンバータ１４の出力を通じるＬｉイオン電池の放電（数ミリアンペア）を防ぐ。シャットダウン制御回路は、選ばれたタイプの燃料電池にとって望ましいレベルまでシステムの一次カットオフ電圧を調整するのに役立てることもできるであろう。シャットダウン回路６６は、コンバータの入力カットオフ電圧に達する前にＱ１１経由で遮断する。ＭＯＳＦＥＴ  Ｑ１１には演算増幅器Ｕ５−Ｂの出力を通じてバイアスがかかり、演算増幅器Ｕ５−Ｂは比較器として、ＤＣ／ＤＣコンバータ１２の入力電圧が一定のしきい値を下回る状況を、抵抗器Ｒ２４を通じて感知する。しきい値電圧は、抵抗器Ｒ１７、Ｒ２３、およびツェナーダイオードＤ２によって決定する。この例では、Ｕ５−Ｂ負帰還ループにおいてＲ１８の使用によりヒステリシスが導入される。Ｖが１．４０ボルト以下の場合は、トランジスタＱ１２によって形成されたインバータ回路６２を通じてコンバータがシャットダウンされ、充電はＱ１１によって遮断され、コンバータ出力を通じてのＬｉイオン電池放電を防ぐ。Ｖが１．４５Ｖ以上の場合、ＤＣ／ＤＣコンバータは「オン」であり、回路は充電する。入力電圧が１．４Ｖを下回ると「燃料カートリッジ交換」信号がアクティブになり、Ｑ１１とＱ１２とを駆動するために使われる。一次電圧が約１．４Ｖ未満に降下する時Ｑ２はオフであり、Ｕ１をオフに切り替え、充電を停止する。抵抗器Ｒ１６は開放時にＱ１１の高インピーダンスゲートで漏れ電流を抑えることで、バイアスがかかるのを防ぐ。充電が「オフ」に切り替わるとコンバータ出力Ｖｏｕｔから、延いては燃料電池から、負荷が取り除かれ、燃料電池の電圧は回復し、充電は再び「オン」に切り替わる。上述のとおり、選ばれたカットオフ電圧のため利用できる全燃料電池エネルギーが移されるまで、切り替え、延いては、充電は減衰動作周期で継続する。
【００３７】
Ｌｉイオンバッテリ１６は、短絡状態が発生した場合に恒常的に開放するため、安全用の、充電の経路と出力の両方に直列するヒューズ（Ｆ１）を含むヒューズ回路６８を備える。
【００３８】
極度の放電でのパルス化充電および陽極触媒再活性化を許す電圧パルスは、いずれも燃料電池のみを電源とする構成に対するハイブリッド電源装置１０構成の利点をさらに拡大することに寄与する。
【００３９】
図６を参照すると、実行時間増加のもうひとつの態様は、本機構によって果たされる燃料電池１２における触媒再活性化に関係する。図６に示すとおり、ハイブリッド電源装置１００は「可逆式ＤＣ／ＤＣコンバータ」１０２を含み、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０２の入力端子と出力端子との間で結合されたスイッチングトランジスタ１０９を備える。このスイッチングトランジスタ（ここでは、ＦＥＴだがほかの装置も使用可能）は、低電圧検知比較器１０４から制御される。スイッチングトランジスタは、ＤＣ／ＤＣコンバータの出力および入力端子の再構成を可能にし、比較器１０４によって判定される燃料電池１０３の電圧状態に従って燃料電池１０３の入力に電流パルスを供給できるようにする。燃料電池１０３に結合する低電圧検知比較器１０４は、燃料電池の電圧が所定の値未満に降下する状況を検知する。燃料電池１０３の放電電流を感知するため電流感知分流器１０８（例えば０．１オームと低い値）を結合するが、それは燃料電池１０３と再充電可能の、例えばＬｉイオン型の、バッテリ１１６の負端子間で結合する。燃料電池１０３の電圧が所定の値未満に降下すると、比較器１０４によってスイッチングトランジスタ１０９の入力（ゲート）に信号が与えられてトランジスタ１０９がオンに切り替わり、さらにＬｉイオン充電式バッテリから燃料電池の電極へと逆方向に電流パルスが流れ、その結果、燃料電池１０３は再生する。つまり、燃料電池の電圧が所定の値未満に降下すると、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０２は充電式バッテリから逆方向に燃料電池１０３にかけて電流を流す。ブーストＤＣ／ＤＣコンバータ１０２は、一定の最小入力電圧、例えば７Ｖで作動を停止し、その時制御回路は燃料電池１０３のための再生パルスを励起する。再生後、燃料電池の電圧は回復し、ブーストコンバータは充電式バッテリ１１６の充電を再び開始する。低電圧比較器１０４は、ブーストＤＣ／ＤＣコンバータ１０４の一部としてもよいが、明確さを期すため別々に図示した。
【００４０】
燃料電池における触媒再活性化の現象は、次のとおりに説明できる。直接メタノール燃料電池等、ある種の燃料電池には、プラチナ／ルテニウム（Ｐｔ／Ｒｕ）触媒存在下でのメタノール酸化が複数の段階からなるプロセスであるという独特の特徴がある。全体反応は、次のとおりである。
ＣＨ３ＯＨ＋３／２Ｏ２  Ｈ２Ｏ＋ＣＯ２  Ｇ＝−７０２ｋＪ／ｍｏｌ
【００４１】
Ｐｔは、メタノールの電極酸化において重要中間段階の殆どを占める電気触媒であり、吸収段階中にＣ−Ｈ結合を破壊することにより分子を解離させる。ただし、この解離により自然にＣＯが形成され、全メタノール反応における後続段階に害が及ぼされる。吸収されたＣＯは、電極表面に酸化種が存在する電位で酸化できる。よって、メタノール反応の遂行を後押しするため、多くのＯＨ吸収か（より小さい粒子によるＰｔ拡散によって達成）、より低い電位でより容易に酸化する第二の金属（Ｒｕ他）の追加がシステムに求められる。Ｐｔ−Ｒｕ合金電極でのＣＯ酸化は、純Ｐｔ電極より１７０−２００ｍＶ低い水準で起こり、その結果、Ｐｔ−Ｒｕ合金でのＣＯ酸化活動は増す。このことはＲｕ原子での優先的水吸収を招き、Ｒｕ−ＯＨを生成し、さらにＰｔ原子でのＣＯ吸収を許し、反応対メカニズムにより隣接Ｒｕ−ＯＨを酸化する。
Ｒｕ−ＯＨ＋Ｐｔ−ＣＯ  Ｒｕ＋Ｐｔ＋ＣＯ２＋Ｈ＋＋ｅ−
【００４２】
酸素被毒は遅いが可逆的なプロセスであり、ＣＯはＣＯ２に酸化できる。燃料電池に電圧パルスを印加し、ＣＯがＣＯ２に酸化されるレベルまで陽極電位を増す等、ＣＯ汚染の緩和に当っては数通りの方法がある。燃料電池に陽極パルスを印加することにより所与の電流にて電池の電圧を回復できることは（よって電力能力を増強／回復する）、文献中の実験例で実証されている。このような方式には、直接メタノール燃料電池で電力性能を改善し、燃料電池カートリッジの有効寿命を伸ばすという有益な効果があるであろう。
【００４３】
燃料電池には通例、発電プロセスを開始する「オン」信号から、所望の作動電力が得られるまでの間に短い遅延がある。この時間は通例、小さいシステム（水素または直接メタノール酸化燃料電池）の場合は数十秒から数分である。この間にある程度の電力は得られるが、反応物質の最適大量輸送を達成するため、そして導電率と反応度を改善して定格性能を達成するべく膜電極アセンブリを加熱（通例は大気を多少上回る値、典型的には３０から４０℃）するため、時間のずれが生じる。ハイブリッド電源装置１０の構成では、燃料電池１２がその定格性能に達する一方で、充電式バッテリ１６から初期電力を提供できる。その後は、燃料電池がＤＣ／ＤＣコンバータ１４に電力を送達し、充電式バッテリ１６の再充電と負荷２０への電力送達が行われる。
【００４４】
再び図１を参照すると、燃料電池をこのような形で使用することの１つの利点として、使い切った燃料カートリッジ１１を新しい燃料カートリッジに交換することにより、燃料電池１２を即座に補給できる。これは、充電式バッテリで作動する消費者装置のＡＣコンセント式再充電を待つのと対照をなす機構である。燃料カートリッジ１１が燃料切れ／空になるとき等、燃料送達が暫くの間中断しているときでも、反応物質の有限大量輸送により、燃料電池は発電を続けることができるため「ホットスワップ」も想定される。大量輸送遅延性質のため、燃料源が空になった後でも暫くの間電池が作動できるということは、燃料電池「始動」特性の好ましい側面である。ただし、装置の作動を継続するにはカートリッジ１１を速やかに変更する必要があり、さもないと反応物質が消費され、燃料電池は継続するにあたり十分な燃料を使い尽くしてしまうであろう。装置の利用者がカートリッジ１１の「燃料切れ」を直ちに認め、都合よく傍らに用意されたカートリッジと直ちに交換すれば、ホットスワップを実現できる。ただし、それらの条件のいずれかが欠けると、ホットスワップを達成する前に、装置は電力切れとなるであろう。
【００４５】
ハイブリッド電源装置１０構成なら、燃料カートリッジ１１を交換する一方で充電式バッテリ１６から給電できるため、少なくとも充電式バッテリ１６がその定格性能に達するまでは電源切れは回避される。その後は、燃料電池１２がＤＣ／ＤＣコンバータ１４に電力を送達し、充電式バッテリ１６の再充電と負荷２０への電力送達が行われる。
【００４６】
電力要求が比較的一定である用途の場合（ＤＶＤプレーヤー等）、ハイブリッド電源装置１０の構成は、燃料カートリッジ相互接続１３に多大な消費者利益をもたらす。以下、一例を述べる。ＤＶＤプレーヤー（１０Ｗ装置を仮定）の場合は、燃料電池システムの一部として「相互接続電子部品」（例えば小型充電式バッテリとＡＳＩＣベースのＤＣ／ＤＣコンバータ１４回路）をコンパクトな機構（図示せず）で構成する。カートリッジ１１は、消費者が（例えば一次バッテリを交換するような要領で）カートリッジ１１を簡単に交換できるようにするための相互接続１３を備える。この相互接続は燃料電池への燃料（例えば水素またはメタン）供給を可能にし、そのような相互接続とともにカートリッジ１１を構成すれば、電源装置１０を容易に「即時」再充電できる。
【００４７】
燃料電池／充電式バッテリのハイブリッド電源装置１０の一般的特徴として、燃料電池からは平均をやや上回る程度の電力を提供するよう燃料電池を設計でき、充電式バッテリからはそれを上回るピーク電力を提供する（そして平均的電力期間中には、充電式バッテリをゆっくりと再充電する）ことができる。この特徴は、燃料電池と充電式バッテリとの組み合わせでピーク電力を処理するに当り、十分な充電式バッテリ容量をそなえるように設計するという扱い方がされる。
【００４８】
ピーク電力と平均電力との間の差が大きい用途の場合（電気通信、ラップトップコンピュータ、その他）、ハイブリッド電源装置１０の構成は、燃料電池を拡大し燃料電池そのものでピーク電力を処理する場合より費用効率が高く、より高いエネルギー密度の電源を可能にする。ラップトップコンピュータ（平均電力２０Ｗ、ピーク電力３５Ｗを仮定）給電等の用途における便益は、次のとおりに説明できる。
【００４９】
充電式バッテリの電力密度として３００Ｗ／ｌ、そして直接メタノール燃料電池として２００Ｗ／ｌを仮定し、８０Ｗｈ燃料カートリッジ１１が付属する２０Ｗ電源は燃料として１００ｃｃ、燃料電池として１００ｃｃ、そして１５Ｗ充電式バッテリとして５０ｃｃ（合計容量＝２５０ｃｃ）を要し、さらに正味実行時間を平均電力で４時間、２．５時間ピークと仮定する。もしも全出力電力を提供するべく燃料電池を拡大するなら、燃料電池として１７５ｃｃが必要となり、燃料には７５ｃｃしか残らない。この場合の実行時間は２５％減少し、燃料電池は負荷の変化に対応するためその動作点を変えるため、さらなる実行時間の減少が見込まれる。ハイブリッド電源装置１０の構成は、それらの問題を回避する。ハイブリッド電源装置１０の構成によれば、燃料電池はピーク燃料効率で作動でき、負荷の変化は充電式バッテリで対処できる。
【００５０】
以上で本発明の実施形態のいくつかを説明したが、その他の実施形態は添付の請求項の範囲内に包含される。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】燃料電池を主体とするハイブリッドＤＣ電源装置のブロック線図。
【図２】典型的燃料電池の動作特性を示すグラフ。
【図３】典型的燃料電池の動作特性を示すグラフ。
【図４】ハイブリッドＤＣ電源装置のための制御回路の概略図。
【図５】ハイブリッドＤＣ電源装置のための代替制御回路の概略図。
【図６】燃料電池の再生用回路を示す概略図。
【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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【国際調査報告】
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2006520084.tif 000010
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