(57)【要約】【課題】  ＤＭＦＣユニットの状態を的確に外部に通知することができる燃料電池システムを提供する。【解決手段】  複数の発電セル２ａ〜２ｃを有する燃料電池ユニット２の各発電セル２ａ〜２ｃの起電圧と、発電セルの燃料注入直後の起電圧に対する第１のしきい値Ｅ１又は燃料枯渇時の起電圧に対する第２のしきい値Ｅ２とを比較し、この比較結果を用いて発電セル２ａ〜２ｃの全ての起電圧が所定時間τ１以内に前記第１のしきい値Ｅ１を超えるか否か、又は発電セル２ａ〜２ｃの起電圧のいずれかが前記第２のしきい値Ｅ２を下回るかを判断し、この結果を報知器２２に報知する。【選択図】      図２
2007109556.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の発電セルを有する燃料電池ユニットと、
前記複数の発電セルの燃料注入直後の起電圧に対する第１のしきい値及び燃料枯渇時の起電圧に対する第２のしきい値をそれぞれ設定したしきい値設定手段と、
前記複数の発電セルの起電圧と前記第１のしきい値又は第２のしきい値を比較する比較手段と、
前記燃料電池ユニットの燃料注入終了から所定の時間（τ１）を設定した時間設定手段と、
前記比較手段の比較結果を用いて前記複数の発電セルの全ての起電圧が前記時間設定手段に設定された所定時間以内に前記第１のしきい値を超えるか否かを判断するとともに、前記複数の発電セルの起電圧のいずれかが前記第２のしきい値を下回るかを判断する制御手段と、
前記発電セルの全ての起電圧が前記第１のしきい値を超えた時点から負荷側への給電を開始するまでの待ち時間を設定する手段と、
前記制御手段の判断結果を報知する報知手段と、
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】
前記時間設定手段の設定時間（τ１）は、前記燃料電池ユニットの燃料注入終了から前記各発電セルに燃料が行き渡るまでに要する時間である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】
前記報知手段は、前記制御手段により前記複数の発電セルの全ての起電圧が前記時間設定手段に設定された所定時間以内に前記第１のしきい値を超えたと判断されると電源供給の正常を報知し、前記複数の発電セルの全ての起電圧が前記時間設定手段に設定された所定時間以内に前記第１のしきい値を超えないと判断されると燃料供給の異常を報知し、前記複数の発電セルの起電圧のいずれかが前記第２のしきい値を下回ると判断されると燃料枯渇を報知することを特徴とする請求項２記載の燃料電池システム。
【請求項４】
前記制御手段は、前記複数の発電セルの起電圧の全てが前記第１のしきい値を超えた時点から予め定められた一定時間を経過した時点より前記燃料電池ユニットの負荷への給電を開始し、
前記複数の発電セルの起電圧のいずれかが前記第２のしきい値を下回ると判断したとき前記燃料電池ユニットによる負荷への給電を停止させることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の燃料電池システム。
【請求項５】
さらに温度検出手段を有し、該温度検出手段により検出される温度に応じて前記しきい値設定手段に設定される前記第１のしきい値又は第２のしきい値を補正可能としたことを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の燃料電池システム。
【請求項６】
前記温度検出手段により検出される温度に応じて前記時間設定手段の設定時間を補正可能としたことを特徴とする請求項５記載の燃料電池システム。
【請求項７】
前記制御手段は、制御論理回路から構成されることを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の燃料電池システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、携帯電子機器等の電源として用いられる燃料電池システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
携帯オーディオ機器やＰＤＳ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ  Ｄｉｇｉｔａｌ  Ａｓｓｉｓｔａｎｔｓ）などの携帯電子機器の小型化は目覚しいものがあり、これら携帯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、燃料と酸化剤を供給するのみで、発電することができ、燃料のみを供給あるいは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、携帯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。ＤＭＦＣは、アノード極とカソード極との間に電解質膜を配置したもので、これらのアノード極とカソード極は、ともに集電体及び触媒層からなっている。アノード極には、燃料としてメタノール水溶液が供給され、触媒反応によりプロトン（陽子）が発生される。一方、カソード極（空気極）には空気取り入れ口より空気が供給される。カソード極では、上記電解質膜を通り抜けたプロトンが、供給される空気に含まれる酸素と触媒上で反応することにより発電が行なわれる。このようにＤＭＦＣは、エネルギー密度の高いメタノールを燃料に用い、メタノールから電極触媒上で直接電流を取出せ、改質も不要なことから小型化が可能であり、燃料の取り扱いも水素ガスに比べて容易なことから携帯電子機器の電源として有望視されている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、このようなＤＭＦＣは、それ自身の起電圧が極めて小さいため、電子機器の電源として使用するには、発電セルと呼ばれる単位ＤＭＦＣを複数個用いてユニット化し、これら発電セルを直列接続することによりＤＭＦＣユニットとして所定の出力電圧を得るようにしている。
【０００５】
ところが、このように構成されるＤＭＦＣユニットによると、各発電セルに対する燃料の供給が滞り、このうち一つでも燃料の枯渇を招くと、ＤＭＦＣユニット全体の出力電圧が低下し、携帯電子機器の動作が不安定になるという問題を生じる。また、各発電セルに燃料の供給をしても、発電セル自身の破損などが原因で所定の起電圧を出力できないものがあると、ＤＭＦＣユニット全体として所定の出力電圧を得られず、この場合も携帯電子機器の動作が不安定になるという問題が生じる。
【０００６】
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、ＤＭＦＣユニットの状態を的確に外部に通知することができる燃料電池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】
請求項１記載の発明は、複数の発電セルを有する燃料電池ユニットと、前記複数の発電セルの燃料注入直後の起電圧に対する第１のしきい値及び燃料枯渇時の起電圧に対する第２のしきい値をそれぞれ設定したしきい値設定手段と、前記複数の発電セルの起電圧と前記第１のしきい値又は第２のしきい値を比較する比較手段と、前記燃料電池ユニットの燃料注入終了から所定の時間（τ１）を設定した時間設定手段と、前記比較手段の比較結果を用いて前記複数の発電セルの全ての起電圧が前記時間設定手段に設定された所定時間以内に前記第１のしきい値を超えるか否かを判断するとともに、前記複数の発電セルの起電圧のいずれかが前記第２のしきい値を下回るかを判断する制御手段と、前記発電セルの全ての起電圧が前記第１のしきい値を超えた時点から負荷側への給電を開始するまでの待ち時間を設定する手段と、前記制御手段の判断結果を報知する報知手段と、を具備したことを特徴としている。
【０００８】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記時間設定手段の設定時間（τ１）は、前記燃料電池ユニットの燃料注入終了から前記各発電セルに燃料が行き渡るまでに要する時間であることを特徴としている。
【０００９】
請求項３記載の発明は、請求項２記載の発明において、前記報知手段は、前記制御手段により前記複数の発電セルの全ての起電圧が前記時間設定手段に設定された所定時間以内に前記第１のしきい値を超えたと判断されると電源供給の正常を報知し、前記複数の発電セルの全ての起電圧が前記時間設定手段に設定された所定時間以内に前記第１のしきい値を超えないと判断されると燃料供給の異常を報知し、前記複数の発電セルの起電圧のいずれかが前記第２のしきい値を下回ると判断されると燃料枯渇を報知することを特徴としている。
【００１０】
請求項４記載の発明は、請求項１乃至３のいずれかに記載の発明において、前記制御手段は、前記複数の発電セルの起電圧の全てが前記第１のしきい値を超えた時点から予め定められた一定時間を経過した時点より前記燃料電池ユニットの負荷への給電を開始し、前記複数の発電セルの起電圧のいずれかが前記第２のしきい値を下回ると判断したとき前記燃料電池ユニットによる負荷への給電を停止させることを特徴としている。
【００１１】
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発明において、さらに温度検出手段を有し、該温度検出手段により検出される温度に応じて前記しきい値設定手段に設定される前記第１のしきい値又は第２のしきい値を補正可能としたことを特徴としている。
【００１２】
請求項６記載の発明は、請求項５記載の発明において、前記温度検出手段により検出される温度に応じて前記時間設定手段の設定時間を補正可能としたことを特徴としている。
【００１３】
請求項７記載の発明は、請求項１乃至６のいずれかに記載の発明において、前記制御手段は、制御論理回路から構成されることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、ＤＭＦＣユニットの状態を的確に外部に通知することができる燃料電池システムを提供できる。
【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】
図１は、本発明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】
図において、１は燃料電池システムを収容する筐体で、この筐体１には、ＤＭＦＣユニット２、制御ユニット３、燃料タンク４及び出力回路７が設けられている。
【００１８】
ＤＭＦＣユニット２は、後述する複数の発電セル２ａ、２ｂ、２ｃから構成されている。これら各発電セルは、アノード極とカソード極との間に電解質膜を配置しており、これらのアノード極とカソード極は、ともに集電体及び触媒層からなっている。アノード極には、燃料としてメタノール水溶液が供給され、触媒反応によりプロトン（陽子）が発生される。一方、カソード極（空気極）には空気取り入れ口より空気が供給される。カソード極では、上記電解質膜を通り抜けたプロトンが、供給される空気に含まれる酸素と触媒上で反応することにより発電が行なわれる。ここでのＤＭＦＣユニット２は、燃料も空気も対流や濃度勾配などを利用して供給するパッジブ型のものが用いられている。
【００１９】
燃料タンク４には、燃料として純メタノールまたはメタノール水溶液が充填されている。この燃料は、図示しない供給路を通ってＤＭＦＣユニット２に供給される。また、燃料タンク４には、注入口５が設けられている。この注入口５には、燃料カートリッジ６が着脱可能に装着され、この燃料カートリッジ６から燃料タンク４への燃料の注入が行なわれる。
【００２０】
なお、液体燃料タンク４に収容す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く、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、ジメチルエーテル、ギ酸、もしくはその他の液体燃料であってもよい。いずれにしても、燃料電池に応じた液体燃料が収容される。
【００２１】
制御ユニット３は、図２に示すように負荷である携帯電子機器８に対する電源電圧の供給を制御するもので、制御手段としての次のような論理制御回路により構成されている。
【００２２】
この場合、ＤＭＦＣユニット２は、複数の発電セル２ａ，２ｂ，２ｃを有し、これら発電セル２ａ，２ｂ，２ｃを直列接続することにより所定の出力電圧を発生している。ＤＭＦＣユニット２には、電圧調整回路９が接続されている。この電圧調整回路９は、例えばＤＣ−ＤＣコンバータからなるもので、このＤＣ−ＤＣコンバータの動作によりＤＭＦＣユニット２の出力電圧を調整して携帯電子機器８に供給するようにしている。
【００２３】
ＤＭＦＣユニット２の各発電セル２ａ，２ｂ，２ｃには、比較手段としての電圧比較回路１４ａ，１４ｂ，１４ｃが接続されている。これら電圧比較回路１４ａ，１４ｂ，１４ｃには、切換え手段としてのスイッチ１３を介してしきい値設定手段としての第１のしきい電圧発生部１１又は第２のしきい電圧発生部１２が接続されている。ここで、第１のしきい電圧発生部１１の第１のしきい電圧値Ｅ１は、燃料注入直後の各発電セル２ａ，２ｂ，２ｃの起電圧を考慮して設定されている。また、第２のしきい電圧発生部１２の第２のしきい電圧値Ｅ２は、各発電セル２ａ，２ｂ，２ｃの燃料枯渇時の起電圧を考慮して設定されている。この場合、これら第１のしきい電圧発生部１１及び第２のしきい電圧発生部１２には、温度検出手段としての温度センサ１０が接続されている。温度センサ１０は、ＤＭＦＣユニット２近傍の温度を検出するもので、この検出出力に基づいて第１のしきい電圧値Ｅ１及び第２のしきい電圧値Ｅ２を補正するようにしている。つまり、燃料注入直後及び燃料枯渇時の各発電セル２ａ，２ｂ，２ｃの起電圧は、周囲の温度により変動し易いことが知られており、このことから、第１のしきい電圧値Ｅ１及び第２のしきい電圧値Ｅ２についても周囲温度に対応させて補正している。
【００２４】
電圧比較回路１４ａ，１４ｂ，１４ｃは、それぞれ発電セル２ａ，２ｂ，２ｃの起電圧と第１のしきい電圧値Ｅ１又は第２のしきい電圧値Ｅ２を比較するもので、発電セル２ａ，２ｂ，２ｃの起電圧が第１のしきい電圧値Ｅ１又は第２のしきい電圧値Ｅ２を超えた時に「Ｈ」レベルの出力を発生するようにしている。
【００２５】
電圧比較回路１４ａ，１４ｂ，１４ｃには、アンドゲート１５が接続されている。このアンドゲート１５は、電圧比較回路１４ａ，１４ｂ，１４ｃの出力が全て「Ｈ」レベルのときに「Ｈ」レベルを出力する。アンドゲート１５には、遅延手段としてのディレー２３の入力端子及び第１のＤ型フリップフロップ（ＦＦ１）１６のＣＬＲ（否定）端子が接続されている。ディレー２３の出力端子には、第１のＤ型フリップフロップ（ＦＦ１）１６のＣＬＫ端子が接続されている。ディレー２３は、発電セル２ａ，２ｂ，２ｃの全ての起電圧が第１のしきい電圧値Ｅ１を超えた時点から携帯電子機器８側への給電を開始するまでの待ち時間を設定するためのもので、アンドゲート１５の「Ｈ」レベルの出力を、所定の設定時間τ２だけ遅らせて第１のＤ型フリップフロップ（ＦＦ１）１６のＣＬＫ端子に与えるようにしている。この場合、ディレー２３の設定時間τ２は、数十秒のオーダに設定されている。  一方、燃料注入検出センサ１７は、図１に示す燃料カートリッジ６から燃料タンク４への燃料の注入を監視するもので、燃料の注入終了を検出して出力を発生する。燃料注入検出センサ１７には、時間設定手段としての単安定マルチバイブレータ（ＭＭ）１８のＩＮ端子が接続されるとともに、第２のＤ型フリップフロップ１９のＣＬＲ端子が接続されている。単安定マルチバイブレータ１８は、燃料注入検出センサ１７の出力が与えられると１周期分の動作をするものである。この場合、単安定マルチバイブレータ１８の１周期分の動作時間は、燃料タンク４への燃料注入が終了してから各発電セル２ａ，２ｂ，２ｃに燃料が行き渡るまでに要する時間に設定されており、この設定時間τ１だけＯＵＴ端子に「Ｈ」レベルを出力するようにしている。また、単安定マルチバイブレータ１８は、上述の温度センサ１０が接続されていて、温度センサ１０の検出出力、つまり周囲温度に基づいて設定時間τ１を補正するようにもしている。
【００２６】
単安定マルチバイブレータ１８のＯＵＴ端子には、第１のＤ型フリップフロップ１６のＤ端子が接続されるとともに、第２のＤ型フリップフロップ１９のＣＬＫ（否定）端子が接続されている。
【００２７】
第１のＤ型フリップフロップ１６は、アンドゲート１５の「Ｌ」レベルの出力によりクリアされ、「Ｈ」レベルの出力がＣＬＫ端子に与えられると、この時点でのＤ端子の状態をＱ端子より出力するようになっている。このＱ端子には、インバータ２０を介して第２のＤ型フリップフロップ（ＦＦ２）１９のＤ端子に接続されるとともに、上述した電圧調整回路９、スイッチ１３が接続され、さらに携帯電子機器８に設けられる動作コントローラ２１が接続されている。この場合、Ｑ端子の出力が「Ｈ」レベルで給電イネーブル信号Ｄが立ち上がり、電圧調整回路９、スイッチ１３及び動作コントローラ２１に与えられる。電圧調整回路９は、給電イネーブル信号Ｄにより電圧調整のための動作を開始する。スイッチ１３は、常時、第１のしきい電圧発生部１１側にあり（図２ではこの状態を示している。）、給電イネーブル信号Ｄにより第２のしきい電圧発生部１２側に切換えられる。動作コントローラ２１には、報知手段としての報知器２２が接続されている。この報知器２２は、例えばランプとブザーを組み合わせたものが用いられている。
【００２８】
動作コントローラ２１は、給電イネーブル信号ＤによりＤＭＦＣユニット２からの電源供給を正常と判断し、その旨を報知器２２に報知させる。この場合、報知器２２は、ランプを点灯して電源供給正常を表示する。また、動作コントローラ２１は、給電イネーブル信号Ｄの停止により発電セル２ａ，２ｂ，２ｃの燃料枯渇を判断し、その旨を報知器２２に報知させる。この場合、この報知器２２は、ランプを点滅して燃料枯渇を表示する。
【００２９】
第２のＤ型フリップフロップ１９は、燃料注入検出センサ１７の「Ｈ」レベルの出力によりクリアされ、単安定マルチバイブレータ１８の「Ｌ」レベルの出力がＣＬＫ（否定）端子に与えられると、この時点でのＤ端子の状態をＱ端子より出力するようになっている。このＱ端子には、上述した動作コントローラ２１が接続されている。この場合、Ｑ端子の出力が「Ｈ」レベルで燃料供給異常信号Ｆが立ち上がり動作コントローラ２１に与えられる。動作コントローラ２１は、燃料供給異常信号ＦによりＤＭＦＣユニット２からの電源供給が異常と判断し、その旨を報知器２２に報知させる。この場合、報知器２２は、例えばランプを点滅すると同時にブザーを鳴動させて燃料供給異常を利用者に知らせる。
【００３０】
次に、このように構成した実施の形態の作用を図３に従い説明する。
【００３１】
いま、図１に示すように燃料カートリッジ６から燃料タンク４へ燃料の注入が行われると、この燃料注入は、燃料注入検出センサ１７により監視される。そして、燃料注入が終了すると、燃料注入検出センサ１７より図３（ａ）に示すように「Ｈ」レベルの出力Ａが発生する。この「Ｈ」レベルの出力Ａは、単安定マルチバイブレータ１８に与えられる。単安定マルチバイブレータ１８は、図３（ｂ）に示すように設定時間τ１だけ「Ｈ」レベルの出力Ｂを発生する。この「Ｈ」レベルの出力Ｂは、第１のＤ型フリップフロップ１６のＤ端子に与えられる。
【００３２】
この状態で、ＤＭＦＣユニット２の各発電セル２ａ，２ｂ，２ｃの起電圧は、それぞれ電圧比較回路１４ａ，１４ｂ，１４ｃに与えられる。電圧比較回路１４ａ，１４ｂ，１４ｃには、スイッチ１３を介して第１のしきい電圧発生部１１の第１のしきい電圧値Ｅ１が与えられている。電圧比較回路１４ａ，１４ｂ，１４ｃは、発電セル２ａ，２ｂ，２ｃの起電圧と第１のしきい電圧値Ｅ１とを各別に比較し、発電セル２ａ，２ｂ，２ｃの起電圧が第１のしきい電圧値Ｅ１を超えると「Ｈ」レベルの出力を発生する。これによりアンドゲート１５より図３（ｃ）に示すように「Ｈ」レベルの出力Ｃが発生する。この「Ｈ」レベルの出力Ｃは、ディレー２３に与えられ、設定時間τ２だけ遅れて図３（ｄ）に示す「Ｈ」レベルの出力Ｃ’が第１のＤ型フリップフロップ１６のＣＬＫ端子に与えられる。第１のＤ型フリップフロップ１６は、予めアンドゲート１５の「Ｌ」レベルの出力Ｃによりクリアされており、アンドゲート１５の「Ｈ」レベルの出力ＣがＣＬＫ端子に与えられると、この時点のＤ端子の状態をＱ端子より出力する。この場合、単安定マルチバイブレータ１８が、設定時間τ１以内で「Ｈ」レベルの出力Ｂを発生していれば、つまり、燃料注入検出センサ１７の出力Ａが「Ｈ」レベルになってからアンドゲート１５の出力Ｃが「Ｈ」レベルになるまでの時間（燃料供給時間τｄ）が上記設定時間τ１以内であれば、第１のＤ型フリップフロップ１６のＤ端子には、「Ｈ」レベルの出力Ｃが与えられており、Ｑ端子の出力Ｄは、「Ｈ」レベルとなって、図３（ｅ）に示すように給電イネーブル信号Ｄが立ち上がり（「Ｈ」レベル）、電圧調整回路９、スイッチ１３及び動作コントローラ２１に与えられる。
【００３３】
動作コントローラ２１は、給電イネーブル信号ＤによりＤＭＦＣユニット２からの電源供給が正常と判断し、その旨を報知器２２に報知させる。この場合、報知器２２は、ランプを点灯して利用者に電源供給が正常であることを知らせる。また、電圧調整回路９は、給電イネーブル信号ＤによりＤＣ−ＤＣコンバータを動作させＤＭＦＣユニット２の出力電圧を調整して携帯電子機器８に供給する。さらに、スイッチ１３は、給電イネーブル信号Ｄにより第１のしきい電圧発生部１１を第２のしきい電圧発生部１２側に切換える。
【００３４】
この状態で、再びＤＭＦＣユニット２の各発電セル２ａ，２ｂ，２ｃの起電圧は、それぞれ電圧比較回路１４ａ，１４ｂ，１４ｃに与えられる。これら電圧比較回路１４ａ，１４ｂ，１４ｃには、スイッチ１３を介して第２のしきい電圧発生部１２の第２のしきい電圧値Ｅ２が与えられており、それぞれ発電セル２ａ，２ｂ，２ｃの起電圧と第２のしきい電圧値Ｅ２とを比較する。この場合、発電セル２ａ，２ｂ，２ｃが正常な起電圧を発生していて第２のしきい電圧値Ｅ２を上回っていれば、アンドゲート１５の出力Ｃは「Ｈ」レベル、第１のＤ型フリップフロップ１６のＱ端子の出力Ｄも「Ｈ」レベルのままで、給電イネーブル信号Ｄが維持される。
【００３５】
その後、発電セル２ａ，２ｂ，２ｃの燃料が枯渇していき、これら発電セル２ａ，２ｂ，２ｃのいずれか一つの起電圧が第２のしきい電圧値Ｅ２を下回ると、アンドゲート１５の出力Ｃが「Ｌ」レベルで、第１のＤ型フリップフロップ１６のＱ端子の出力Ｄも「Ｌ」レベルとなって（図３中「Ｇ」参照）、給電イネーブル信号Ｄが停止（「Ｌ」レベル）する。これにより、動作コントローラ２１は、給電イネーブル信号Ｄの停止によりＤＭＦＣユニット２の発電セル２ａ，２ｂ，２ｃの燃料枯渇と判断し、その旨を報知器２２に報知させる。この場合、報知器２２は、ランプを点滅して発電セル２ａ，２ｂ，２ｃの燃料枯渇を表示し、利用者に燃料供給を促すようになる。また、電圧調整回路９は、給電イネーブル信号Ｄの停止によりＤＣ−ＤＣコンバータの動作を止めて携帯電子機器８へのＤＭＦＣユニット２の出力電圧の供給を停止する。さらに、スイッチ１３は、給電イネーブル信号Ｄの停止により第２のしきい電圧発生部１２を第１のしきい電圧発生部１１側に切換える。この場合、第１のＤ型フリップフロップ１６の出力Ｄは、インバータ２０を介して図３（ｆ）に示す「Ｈ」レベルの出力Ｅとなって第２のＤ型フリップフロップ１９のＤ端子に与えられる。
【００３６】
次に、再び燃料カートリッジ６から燃料タンク４へ燃料の注入が行われると、この燃料注入の終了により燃料注入検出センサ１７より図３（ａ）に示す「Ｈ」レベルの出力Ａが発生する。この「Ｈ」レベルの出力Ａは、単安定マルチバイブレータ１８に与えられ、図３（ｂ）に示すように設定時間τ１だけ「Ｈ」レベルの出力Ｂを発生する。
【００３７】
この状態で、ＤＭＦＣユニット２の各発電セル２ａ，２ｂ，２ｃの起電圧は、それぞれ電圧比較回路１４ａ，１４ｂ，１４ｃにおいて第１のしきい電圧発生部１１の第１のしきい電圧値Ｅ１と各別に比較される。
【００３８】
ここで、例えば、発電セル２ａ，２ｂ，２ｃのいずれか一つが破損などの原因で起電圧が低下し、第１のしきい電圧値Ｅ１を上回ることがないと、アンドゲート１５の出力Ｃは、「Ｌ」レベルの状態を維持する（図３「Ｉ」参照）。この状態で設定時間τ１が経過し、単安定マルチバイブレータ１８の出力Ｂが「Ｌ」レベルになると（図３「Ｊ」参照）、つまり、燃料注入検出センサ１７の出力Ａが「Ｈ」レベルになってからアンドゲート１５の出力Ｃが「Ｈ」レベルになるまでの時間（燃料供給時間τｄ）が上記設定時間τ１を超えると、単安定マルチバイブレータ１８の「Ｌ」レベルの出力Ｂは、第２のＤ型フリップフロップ１９のＣＬＫ端子に与えられる。第２のＤ型フリップフロップ１９は、予め燃料注入検出センサ１７の「Ｈ」レベルの出力Ａによりクリアされており、単安定マルチバイブレータ１８の「Ｌ」レベルの出力ＢがＣＬＫ（否定）端子に与えられると、この時点のＤ端子の状態をＱ端子より出力する。この場合、第２のＤ型フリップフロップ１９のＤ端子には、「Ｈ」レベルの出力Ｅが与えられており、Ｑ端子の出力Ｆは、「Ｈ」レベルとなって図３（ｇ）に示すように燃料供給異常信号Ｆが出力される。この燃料供給異常信号Ｆは、動作コントローラ２１に与えられる。
【００３９】
動作コントローラ２１は、燃料供給異常信号ＦによりＤＭＦＣユニット２の発電セル２ａ，２ｂ，２ｃのいずれかが燃料供給異常であると判断し、その旨を報知器２２に報知させる。この場合、報知器２２は、ランプを点滅すると同時に、ブザーを鳴動させて燃料供給異常の旨を利用者に知らせる。
【００４０】
なお、燃料供給異常信号Ｆは、電圧調整回路９にも与え、ＤＣ−ＤＣコンバータの動作を強制的に止めて携帯電子機器８へのＤＭＦＣユニット２の出力電圧の供給を停止するようにしてもよい。
【００４１】
したがって、このようにすれば、燃料注入検出センサ１７が燃料の注入終了を検出してから予め設定された時間τ１以内に全ての発電セル２ａ，２ｂ，２ｃの起電圧が第１のしきい電圧値Ｅ１を超えた場合に給電イネーブル信号Ｄを立ち上げ、この給電イネーブル信号Ｄにより電圧調整回路９を動作させＤＭＦＣユニット２の出力電圧を調整して携帯電子機器８に供給可能とするとともに、動作コントローラ２１により報知器２２のランプを点灯して電源供給が正常であることを知らせるようにしたので、利用者は、この表示を確認することで正常な電源供給により安定して動作する携帯電子機器８を使用することができる。また、発電セル２ａ，２ｂ，２ｃの全ての起電圧が第１のしきい電圧値Ｅ１を超えた時点からディレー２３の設定時間τ２だけ遅らせて給電イネーブル信号Ｄを立ち上げるようにして携帯電子機器８側への給電を開始するまでの待ち時間を設定するようにしたので、発電セル２ａ，２ｂ，２ｃのそれぞれの起電圧が安定した状態で携帯電子機器８への給電を開始できるようになり携帯電子機器８の安定した動作を確保することができる。
【００４２】
また、発電セル２ａ，２ｂ，２ｃでの燃料が枯渇し、いずれか一つの起電圧が第２のしきい電圧値Ｅ２より低下すると、給電イネーブル信号Ｄが停止し、電圧調整回路９の動作を停止するとともに、動作コントローラ２１により報知器２２のランプを点滅して燃料供給を促すようにしているので、利用者は、ＤＭＦＣユニット２が燃料枯渇にあることを速やかに知ることができ、ＤＭＦＣユニット２に対し燃料補給を行なうことで、速やかに正常な状態に回復させることができる。また、給電イネーブル信号Ｄの停止により電圧調整回路９の動作を停止することにより、燃料枯渇状態のまま携帯電子機器８に給電を続けるのを防止できるので、携帯電子機器８の動作が不安定になるのを防止できるとともに、燃料枯渇による発電セル２ａ，２ｂ，２ｃの破損事故なども防止することができる。
【００４３】
さらに、燃料注入検出センサ１７が燃料の注入終了を検出してから予め設定された時間τ１以内に全ての発電セル２ａ，２ｂ，２ｃの起電圧が第１のしきい電圧値Ｅ１を超えることができない場合は、燃料供給異常信号Ｆを立ち上げ、動作コントローラ２１により報知器２２のランプを点滅すると同時に、ブザーを鳴動させて燃料供給異常の旨を知らせるようにしているので、利用者は、ＤＭＦＣユニット２が燃料供給異常であることを速やかに知ることができ、ＤＭＦＣユニット２を点検したり燃料電池システム全体を交換するなどの次の対応を取ることができる。また、この場合も、燃料供給異常信号Ｆにより電圧調整回路９の動作を停止させるようにすれば、他の発電セル２ａ，２ｂ，２ｃへの異常の波及を未然に防止することができる。
【００４４】
このように本発明によれば、ＤＭＦＣユニット２の状態、つまりＤＭＦＣユニット２の各発電セル２ａ，２ｂ，２ｃの出力電圧の状態、燃料の枯渇、燃料供給の異常などを報知器２２により外部に通知することができ、利用者は、これら通知の内容から、ＤＭＦＣユニット２の現状を的確に判断することができるので、燃料電池システムを常に最適な状態で使用することができる。
【００４５】
また、各発電セル２ａ，２ｂ，２ｃの起電圧が比較される第１のしきい電圧値Ｅ１及び第２のしきい電圧値Ｅ２、さらには設定時間τ１を設定する単安定マルチバイブレータ１８の動作時間は、温度センサ１０により検出されるＤＭＦＣユニット２近傍の温度によって補正しているので、周囲温度によって発電セル２ａ，２ｂ，２ｃの起電圧が変動することがあっても、正確にＤＭＦＣユニット２の状態を検出し、これを外部に通知することができる。
【００４６】
（変形例）
上述した実施の形態では、制御手段として、論理制御回路からなるハードウェアについて述べたが、ソフトウェアによっても実現できる。
【００４７】
図４は、制御手段としてソフトウェアを用いた場合のプログラムの一例を示すものである。この場合、図４において、まず、ステップ４０１において、燃料注入終了で経過時間タイマをスタートする。次に、ステップ４０２で、燃料電池（ＤＭＦＣユニット２）の周囲温度によって定められた時間（前記設定時間τ１に相当）を経過したかを判断する。ここで、時間内であれば、ステップ４０４に進み、燃料電池発電部の全てのセル（ＤＭＦＣユニット２の発電セル２ａ，２ｂ，２ｃ）の起電力が周囲温度によって定められたレベル（第１のしきい電圧値Ｅ１に相当）を超えたか判断し、ここでＹＥＳと判断すると、ステップ４０５に進む。ステップ４０５では、全てのセルの起電力が前記レベルを超えた時間が一定時間経過したかを判断する。ステップ４０５でもＹＥＳと判断すると（前記給電イネーブル信号Ｄの発生に相当）、ステップ４０６に進み、電圧調整回路９の動作を開始し、ＤＭＦＣユニット２の出力電圧を調整して携帯電子機器８に供給する。この場合、電源供給が正常である旨を報知器２２に報知させる。
【００４８】
その後、ステップ４０７で、燃料電池発電部の全てのセルの起電力が予め定められたレベル（第２のしきい電圧値Ｅ２に相当）を割込んだかを判断する。ここで、ＹＥＳを判断すると、ステップ４０８で、電圧調整回路９の動作を停止し、さらにステップ４０９で、燃料枯渇と判断し、その旨を報知器２２に報知させる。
【００４９】
一方、設定時間τ１内において、上記ステップ４０４又はステップ４０５で、ＮＯと判断するときは、ステップ４０２に戻って、設定時間τ１を経過したかを繰り返して判断すし、その後、設定時間τ１を経過してステップ４０２で、ＹＥＳと判断すると、ステップ４０３に進み、燃料電池の状態、つまりＤＭＦＣユニット２の発電セル２ａ，２ｂ，２ｃのいずれかが燃料供給異常であると判断し（前記燃料供給異常信号Ｆの発生に相当）、その旨を報知器２２に報知させる。
【００５０】
したがって、このようにしても上述した実施の形態と同様な効果を得ることができる。
【００５１】
なお、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。例えば、報知器２２は、バイブレータなどの振動を発するもの用いることもできる。このようなバイブレータを用いれば、携帯電子機器８をポケットなどに入れて使用しているような場合も、バイブレータの振動により確実に使用者に対して伝えることができる。また、このような報知器は、携帯電子機器８に限らず、ＤＭＦＣユニット２側の制御ユニット３に設けるようにしても同様な効果を得ることができる。
【００５２】
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。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】本発明の実施の形態にかかる燃料電池システムの概略構成図。
【図２】本発明の実施の形態の燃料電池システムの回路構成を示すブロック図。
【図３】本発明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４】本発明の実施の形態のソフトウェアを用いた動作を説明するためのフローチャート。
【符号の説明】
【００５４】
１…筐体、２…ＤＭＦＣユニット
２ａ〜２ｃ…発電セル、３…制御ユニット
４…燃料タンク、５…注入口
６…燃料カートリッジ、７…出力回路、８…携帯電子機器
９…電圧調整回路、１０…温度センサ
１１…第１のしきい電圧発生部
１２…第２のしきい電圧発生部
１３…スイッチ、１４ａ〜１４ｃ…電圧比較回路
１５…アンドゲート、１６…第１のＤ型フリップフロップ
１７…燃料注入検出センサ、１８…単安定マルチバイブレータ
１９…第２のＤ型フリップフロップ
２０…インバータ、２１…動作コントローラ、２２…報知器、２３…ディレー
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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