(57)【要約】【課題】アルコールの種類に関わらず、各種アルコール燃料を導入することより、適正に発電を行うことが可能な燃料電池を含む電源システムを提供する。【解決手段】燃料電池と、内部に燃料が充填された、着脱可能な燃料貯蔵手段と、該燃料貯蔵手段の燃料を燃料電池に供給するための燃料供給経路と、を備える電源システムであって、前記燃料貯蔵手段は、認証情報を有し、当該電源システムは、さらに、前記認証情報を読み取る手段と、前記読み取られた認証情報に基づいて、前記燃料電池での発電に必要なパラメータを変更する手段と、を有することを特徴とする電源システム。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料電池と、
内部に燃料が充填された、着脱可能な燃料貯蔵手段と、
該燃料貯蔵手段の燃料を燃料電池に供給するための燃料供給経路と、
を備える電源システムであって、
前記燃料貯蔵手段は、認証情報を有し、
当該電源システムは、さらに、
前記認証情報を読み取る手段と、
前記読み取られた認証情報に基づいて、前記燃料電池での発電に必要なパラメータを変更する手段と、
を有することを特徴とする電源システム。
【請求項２】
前記燃料電池での発電に必要なパラメータを変更する手段は、前記燃料電池に供給される燃料の供給量を制御する制御手段を有することを特徴とする請求項１に記載の電源システム。
【請求項３】
前記燃料貯蔵手段には、アルコール燃料が貯蔵され、
前記認証情報には、前記燃料貯蔵手段に貯蔵されたアルコール燃料の種類に関する情報が含まれていることを特徴とする請求項１または２に記載の電源システム。
【請求項４】
さらに、前記燃料電池で充電される二次電池および該二次電池の電圧を測定する手段を有し、
前記二次電池の電圧が所定の値未満の場合、前記二次電池の電圧が所定の値に達するまで、前記燃料電池による充電を継続し、
前記二次電池の電圧が所定の値以上の場合、前記燃料電池による充電を停止することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一つに記載の電源システム。
【請求項５】
前記二次電池の電圧が所定の値以上の場合であっても、前記二次電池から、閾値を超える電流が外部に流れる場合は、前記燃料電池による充電を継続することを特徴とする請求項４に記載の電源システム。
【請求項６】
前記二次電池の電圧を測定する手段による前記二次電池の電圧測定結果が、前記所定の値以上場合、前記二次電池は、前記二次電池の電圧が前記所定の値を下回るまで、前記外部への電力供給を継続することを特徴とする請求項４に記載の電源システム。
【請求項７】
前記読み取られた認証情報に基づいて、前記燃料電池での発電に必要なパラメータを変更する手段は、
前記燃料貯蔵手段が交換された際に、新たな燃料貯蔵手段が有する認証情報と、交換直前の燃料貯蔵手段が有する認証情報とを比較し、
両者が異なる場合、前記交換直前の燃料貯蔵手段が有する認証情報を、前記新たに設置された燃料貯蔵手段が有する認証情報に更新することを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一つに記載の電源システム。
【請求項８】
前記燃料供給経路の一部は、前記燃料貯蔵手段を含まず前記燃料電池を含む燃料循環経路を構成しており、
前記燃料貯蔵手段が交換された際に、新たな燃料貯蔵手段が有する認証情報と、交換直前の燃料貯蔵手段が有する認証情報とを比較し、両者が異なる場合、前記燃料循環経路での残留燃料がある濃度以下になるまで、前記燃料電池での発電が継続されることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか一つに記載の電源システム。
【請求項９】
さらに、前記残留燃料がある濃度以下になるまで、前記燃料貯蔵手段から前記燃料電池への燃料供給を停止する手段を備えることを特徴とする請求項８に記載の電源システム。
【請求項１０】
さらに、前記残留燃料がある濃度以下になるまで、前記燃料電池に接続された負荷装置の容量を変化させることのできる回路を備えることを特徴とする請求項８または９に記載の電源システム。
【請求項１１】
前記燃料供給経路の一部は、前記燃料貯蔵手段を含まず前記燃料電池を含む燃料循環経路を構成しており、
前記燃料貯蔵手段が交換された際に、新たな燃料貯蔵手段が有する認証情報と、交換直前の燃料貯蔵手段が有する認証情報とを比較し、両者が異なる場合、前記燃料循環経路に含まれる燃料を待避させるタンクを備え、
前記タンクは、燃料の種類に応じて使い分けられるように複数設けられていることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか一つに記載の電源システム。
【請求項１２】
前記燃料貯蔵手段が交換された際に、該交換された燃料貯蔵手段に含まれる燃料と、交換直前の燃料貯蔵手段に含まれる燃料とが異なる場合、
前記新たな燃料貯蔵手段に充填された燃料と等しい種類の燃料が保管された前記タンクから、前記燃料を前記燃料循環経路に戻す手段を備えることを特徴とする請求項１１に記載の電源システム。
【請求項１３】
前記新たな燃料貯蔵手段に充填された燃料を前記燃料電池に供給する前に、前記タンクに保管されている、前記新たな燃料貯蔵手段に充填された燃料と同じ種類の燃料が使用されることを特徴とする請求項１１または１２に記載の電源システム。
【請求項１４】
前記タンクに保管された燃料が先行して使用される間、前記燃料電池に供給される空気量が徐々に増加することを特徴とする請求項１３に記載の電源システム。
【請求項１５】
新しい燃料を前記燃料循環経路内に行き渡らせるため、予備処理として行われるエージング処理の間、前記燃料電池がエージング処理中であることをアナウンスする表示機能を備えることを特徴とする請求項８乃至１４のいずれか一つに記載の電源システム。
【請求項１６】
さらに、前記燃料貯蔵手段の液量を測定する手段と、前記燃料電池から該燃料電池に接続された負荷装置に供給される電力量を測定する手段とを有し、
両手段において測定された結果から、前記燃料電池の残稼働時間を算出し、該残稼働時間を表示する表示手段を有することを特徴とする請求項１乃至１５のいずれか一つに記載の電源システム。
【請求項１７】
前記燃料電池による発電中に、前記燃料貯蔵手段が取り外された場合、所定の時間だけ前記燃料電池による発電を継続することを特徴とする請求項１乃至１６のいずれか一つに記載の電源システム。
【請求項１８】
燃料電池と、
内部に燃料が充填された、着脱可能な燃料貯蔵手段と、
該燃料貯蔵手段の燃料を燃料電池に供給するための燃料供給経路と、
を備える電源システムを作動させる方法であって、
前記燃料貯蔵手段に付された認証情報を読み取るステップと、
前記読み取られた認証情報に基づいて、前記燃料電池での発電に必要なパラメータを変更するステップと、
を有することを特徴とする方法。
【請求項１９】
前記燃料電池での発電に必要なパラメータを変更するステップは、前記燃料電池に供給される燃料の供給量を制御するステップを有することを特徴とする請求項１８に記載の電源システム。
【請求項２０】
前記燃料貯蔵手段には、アルコール燃料が貯蔵され、
前記認証情報には、前記燃料貯蔵手段に貯蔵されたアルコール燃料の種類に関する情報が含まれていることを特徴とする請求項１８または１９に記載の方法。
【請求項２１】
燃料電池と、
内部に燃料が充填された、着脱可能な燃料貯蔵手段と、
該燃料貯蔵手段内の燃料を前記燃料電池に供給するための燃料供給経路と、
前記燃料電池に供給される燃料の供給量を制御する制御手段と、
を備える電源システムであって、
当該電源システムは、複数の燃料電池を有し、
前記燃料貯蔵手段は、該燃料貯蔵手段に貯蔵された燃料の種類を含む認証情報を有し、
当該電源システムは、さらに、前記認証情報を読み取る手段を有し、
当該電源システムは、前記読み取られた認証情報に基づいて、前記複数の燃料電池のうち、前記燃料貯蔵手段に含まれる燃料を供給する燃料電池を選定し、
前記読み取られた認証情報に基づいて、前記制御手段により、前記選定された燃料電池に供給される燃料の供給量が制御されることを特徴とする電源システム。
【請求項２２】
前記燃料貯蔵手段には、アルコール燃料が貯蔵され、
前記認証情報には、前記燃料貯蔵手段に貯蔵されたアルコール燃料の種類に関する情報が含まれていることを特徴とする請求項２１に記載の電源システム。
【請求項２３】
前記燃料貯蔵手段が別の燃料が貯蔵された第２の燃料貯蔵手段に交換された場合、
前記第２の燃料貯蔵手段から読み取られた認証情報に基づいて、異なる燃料電池が選定され、前記制御手段により、前記異なる燃料電池に供給される燃料の供給量が制御されることを特徴とする請求項２１または２２に記載の電源システム。
【請求項２４】
第２の燃料貯蔵手段は、貯蔵された燃料とは異なる燃料を回収することが可能な回収手段を有し、
前記燃料供給経路と第２の燃料貯蔵手段との間に、切り替えバルブが設置され、
該切り替えバルブは、第２の燃料貯蔵手段に貯蔵された燃料が前記燃料供給経路に供給される第１の位置と、前記燃料供給経路を前記回収手段に接続する第２の位置とに切り替えることができ、
前記燃料貯蔵手段が第２の燃料貯蔵手段に交換された場合、前記切り替えバルブを第２の位置に切り替えることにより、前記燃料供給経路に含まれる燃料が、前記回収手段に回収されることを特徴とする請求項２３に記載の電源システム。
【請求項２５】
当該電源システムは、さらに、それぞれの燃料電池用の燃料保管手段を有し、
前記燃料貯蔵手段が別の燃料が貯蔵された第２の燃料貯蔵手段に交換された際に、前記燃料供給経路に含まれる、燃料貯蔵手段が交換される前の燃料は、燃料貯蔵手段が交換される前の燃料電池用の燃料保管手段に回収されることを特徴とする請求項２３に記載の電源システム。
【請求項２６】
前記燃料貯蔵手段が前記第２の燃料貯蔵手段に交換された場合、新たに選定された燃料電池において、発電動作が安定化してから、前記新たに選定された燃料電池が負荷に接続されることを特徴とする請求項２３に記載の電源システム。
【請求項２７】
前記新たに選定された燃料電池において、発電動作が安定化するまで、
前記制御手段により、前記新たに選定された燃料電池に供給される燃料濃度が一時的に高くされることを特徴とする請求項２６に記載の電源システム。
【請求項２８】
前記第２の燃料貯蔵手段に貯蔵された燃料が、前記燃料供給経路内に行き渡るまで、前記燃料電池がエージング処理中であることをアナウンスする表示機能を備えることを特徴とする請求項２３乃至２７のいずれか一つに記載の電源システム。
【請求項２９】
当該電源システムは、前記燃料貯蔵手段から読み取られた認証情報を保管する保管手段と、前記燃料貯蔵手段が交換された場合、交換前後の燃料貯蔵手段から読み取られた認証情報を比較する比較手段とを有し、
両方の認証情報が異なる場合、交換後の認証情報が前記保管手段に保管されることを特徴とする請求項２１乃至２８のいずれか一つに記載の電源システム。
【請求項３０】
少なくとも２つの前記着脱可能な燃料貯蔵手段を備えることを特徴とする請求項２１に記載の電源システム。
【請求項３１】
前記複数の燃料貯蔵手段は、同一の形状であることを特徴とする請求項３０に記載の電源システム。
【請求項３２】
一方の燃料貯蔵手段からの燃料が前記燃料供給経路に流れる第１の位置と、他方の燃料貯蔵手段からの燃料が前記燃料供給経路に流れる第２の位置とを切り替える第１の切り替えバルブと、
前記燃料供給経路の燃料を、第１の燃料電池の側と第２の燃料電池の側との間で切り替えることの可能な第２の切り替えバルブと、
を有することを特徴とする請求項３０または３１に記載の電源システム。
【請求項３３】
前記少なくとも２つの燃料貯蔵手段には、同一の燃料が貯蔵されており、
前記一方の燃料貯蔵手段が取り外された際、および／または前記一方の燃料貯蔵手段に含まれる燃料が少なくなった際に、
第１の切り替えバルブは、前記第１の位置から、前記第２の位置に切り替えられることを特徴とする請求項３２に記載の電源システム。
【請求項３４】
前記少なくとも２つの燃料貯蔵手段には、異なる燃料が貯蔵されており、
第１の燃料電池に、前記一方の燃料貯蔵手段の燃料が供給されている場合、
前記一方の燃料貯蔵手段が取り外された際、および／または前記一方の燃料貯蔵手段に含まれる燃料が少なくなった際に、
第１の切り替えバルブは、前記第１の位置から、前記第２の位置に切り替えられ、
第２の切り替えバルブは、第１の燃料電池の側から、第２の燃料電池の側に切り替えられることを特徴とする請求項３２に記載の電源システム。
【請求項３５】
燃料電池と、
内部に燃料が充填された、着脱可能な燃料貯蔵手段と、
該燃料貯蔵手段内の燃料を前記燃料電池に供給するための燃料供給経路と、
前記燃料電池に供給される燃料の供給量を制御する制御手段と、
を備える電源システムを作動させる方法であって、
前記電源システムは、複数の燃料電池を有し、
当該方法は、
（ａ）前記燃料貯蔵手段から、該燃料貯蔵手段に貯蔵された燃料の種類を含む認証情報を読み取るステップと、
（ｂ）前記読み取られた認証情報に基づいて、前記複数の燃料電池のうち、前記燃料貯蔵手段に含まれる燃料を供給する燃料電池を選定するステップと、
（ｃ）前記読み取られた認証情報に基づいて、前記制御手段により、前記選定された燃料電池に供給される燃料の供給量を制御するステップと、
を有する方法。
【請求項３６】
前記燃料貯蔵手段には、アルコール燃料が貯蔵され、
前記認証情報には、前記燃料貯蔵手段に貯蔵されたアルコール燃料の種類に関する情報が含まれていることを特徴とする請求項３５に記載の方法。
【請求項３７】
前記電源システムは、少なくとも２つの前記着脱可能な燃料貯蔵手段を備え、
前記少なくとも２つの燃料貯蔵手段には、異なる燃料が貯蔵されており、
当該方法は、前記一方の燃料貯蔵手段が取り外された際、および／または前記一方の燃料貯蔵手段に含まれる燃料が少なくなった際に、
（ｄ）一方の燃料貯蔵手段の燃料が第１の燃料電池に供給される状態から、他方の燃料貯蔵手段の燃料が第２の燃料電池に供給される状態に切り替えられるステップ
を有することを特徴とする請求項３５または３６に記載の方法。
【請求項３８】
前記電源システムは、第１および第２の燃料電池から排出された燃料を回収し、該燃料を再度第１および第２の燃料電池に供給することが可能な第１および第２の燃料循環タンクを有し、
当該ステップは、
（ｅ）ｄのステップの前に、前記第２の燃料循環タンク内の燃料を使用して、第２の燃料電池の発電を開始するステップ
を有することを特徴とする請求項３７に記載の方法。
【請求項３９】
ｅのステップでは、通常発電時よりも高濃度の燃料が第２の燃料電池に供給されることを特徴とする請求項３８に記載の方法。
【請求項４０】
前記一方の燃料貯蔵手段が取り外された際、および／または前記一方の燃料貯蔵手段に含まれる燃料が少なくなった際に、
（ｆ）ｅのステップの前に、前記第１の循環タンクに燃料を回収するステップ
を有することを特徴とする請求項３８または３９に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電源システムに関し、特に、アルコールを燃料とする燃料電池を有する電源システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、携帯電話、デジタルビデオカメラ、パーソナルコンピュータ（ＰＣ）、携帯情報端末（ＰＤＡ）およびデジタルカメラなどの携帯機器において、ニッケル・カドミウムやニッケル水素電池などの繰り返し使用可能な二次電池が、著しい伸びで普及している。しかしながら、エネルギー利用効率の観点から見た場合、発電所における発電効率や送電損失などを考慮すると、家庭用電源（コンセント）等からの充電は、利用効率が１２％程度と低い状況にあるため、エネルギー利用効率は、必ずしも高いとは言えない。
【０００３】
そこで、近年、環境への影響が少なく、かつ、エネルギー利用効率の観点からも３０〜４０％の極めて高い効率が実現できる燃料電池が注目されている。特に、燃料電池は、自動車用電源、家庭用コジェネレーションおよび携帯機器用電源として期待されており、各社において実用化のための研究開発が進められている。
【０００４】
特に、アルコールを燃料としたダイレクトアルコール燃料電池の技術進展には、めざましいものがあり、メタノールおよびエタノールなどのアルコールを燃料として利用した燃料電池（以下、「アルコール型燃料電池」と称する）およびそのシステムが、既に実在している（例えば、特許文献１）。
【特許文献１】特開２００６−２９４４７１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
将来、アルコール型燃料電池を有する燃料電池システムが普及すると、市場には、複数の種類のアルコール燃料が混在することになると思われる。従って、燃料電池の燃料として、これらのアルコール燃料が一度に陳列され販売された場合、ユーザーがアルコール燃料の種類を間違えて購入し、これを燃料電池システムに使用することも起こり得る。そのような場合、アルコール燃料の種類の違いにより、燃料電池が正常に作動しなかったり、燃料電池が急速に劣化してしまうなどの不具合が生じる可能性がある。
【０００６】
従って近い将来、アルコール燃料の種類に関わらず、いかなるアルコール燃料であっても、燃料を投入さえすれば、適正に発電を行うことが可能な燃料電池に対する要望が高まることが想定される。
【０００７】
本発明は、このような背景に鑑みなされたものであり、アルコールの種類に関わらず、各種アルコール燃料を導入することより、適正に発電を行うことが可能なアルコール型燃料電池を含む電源システム、およびそのような電源システムを作動させる方法を提案することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明では、燃料電池と、内部に燃料が充填された、着脱可能な燃料貯蔵手段と、該燃料貯蔵手段の燃料を燃料電池に供給するための燃料供給経路と、を備える電源システムであって、
前記燃料貯蔵手段は、認証情報を有し、
当該電源システムは、さらに、
前記認証情報を読み取る手段と、
前記読み取られた認証情報に基づいて、前記燃料電池での発電に必要なパラメータを変更する手段と、
を有することを特徴とする電源システムが提供される。
【０００９】
ここで、前記燃料電池での発電に必要なパラメータを変更する手段は、前記燃料電池に供給される燃料の供給量を制御する制御手段を有しても良い。
【００１０】
また、前記燃料貯蔵手段には、アルコール燃料が貯蔵され、
前記認証情報には、前記燃料貯蔵手段に貯蔵されたアルコール燃料の種類に関する情報が含まれていても良い。
【００１１】
また、当該電源システムは、さらに、前記燃料電池で充電される二次電池および該二次電池の電圧を測定する手段を有し、
前記二次電池の電圧が所定の値未満の場合、前記二次電池の電圧が所定の値に達するまで、前記燃料電池による充電を継続し、
前記二次電池の電圧が所定の値以上の場合、前記燃料電池による充電を停止しても良い。
【００１２】
また、当該電源システムは、前記二次電池の電圧が所定の値以上の場合であっても、前記二次電池から、閾値を超える電流が外部に流れる場合は、前記燃料電池による充電を継続しても良い。
【００１３】
あるいは、前記二次電池の電圧を測定する手段による前記二次電池の電圧測定結果が、前記所定の値以上場合、前記二次電池は、前記二次電池の電圧が前記所定の値を下回るまで、前記外部への電力供給を継続しても良い。
【００１４】
また、当該電源システムにおいて、前記読み取られた認証情報に基づいて、前記燃料電池での発電に必要なパラメータを変更する手段は、
前記燃料貯蔵手段が交換された際に、新たな燃料貯蔵手段が有する認証情報と、交換直前の燃料貯蔵手段が有する認証情報とを比較し、
両者が異なる場合、前記交換直前の燃料貯蔵手段が有する認証情報を、前記新たに設置された燃料貯蔵手段が有する認証情報に更新しても良い。
【００１５】
また、当該電源システムにおいて、前記燃料供給経路の一部は、前記燃料貯蔵手段を含まず前記燃料電池を含む燃料循環経路を構成しており、
前記燃料貯蔵手段が交換された際に、新たな燃料貯蔵手段が有する認証情報と、交換直前の燃料貯蔵手段が有する認証情報とを比較し、両者が異なる場合、前記燃料循環経路での残留燃料がある濃度以下になるまで、前記燃料電池での発電が継続されても良い。
【００１６】
またこの場合、当該電源システムは、さらに、前記残留燃料がある濃度以下になるまで、前記燃料貯蔵手段から前記燃料電池への燃料供給を停止する手段を備えても良い。
【００１７】
さらに、当該電源システムは、前記残留燃料がある濃度以下になるまで、前記燃料電池に接続された負荷装置の容量を変化させることのできる回路を備えても良い。
【００１８】
あるいは、当該電源システムにおいて、前記燃料供給経路の一部は、前記燃料貯蔵手段を含まず前記燃料電池を含む燃料循環経路を構成しており、
前記燃料貯蔵手段が交換された際に、新たな燃料貯蔵手段が有する認証情報と、交換直前の燃料貯蔵手段が有する認証情報とを比較し、両者が異なる場合、前記燃料循環経路に含まれる燃料を待避させるタンクを備え、
前記タンクは、燃料の種類に応じて使い分けられるように複数設けられても良い。
【００１９】
また当該電源システムは、前記燃料貯蔵手段が交換された際に、該交換された燃料貯蔵手段に含まれる燃料と、交換直前の燃料貯蔵手段に含まれる燃料とが異なる場合、
前記新たな燃料貯蔵手段に充填された燃料と等しい種類の燃料が保管された前記タンクから、前記燃料を前記燃料循環経路に戻す手段を備えても良い。
【００２０】
またこの場合、前記新たな燃料貯蔵手段に充填された燃料を前記燃料電池に供給する前に、前記タンクに保管されている、前記新たな燃料貯蔵手段に充填された燃料と同じ種類の燃料が使用されても良い。
【００２１】
特に、この場合、前記タンクに保管された燃料が先行して使用される間、前記燃料電池に供給される空気量が徐々に増加しても良い。
【００２２】
さらに、当該電源システムは、新しい燃料を前記燃料循環経路内に行き渡らせるため、予備処理として行われるエージング処理の間、前記燃料電池がエージング処理中であることをアナウンスする表示機能を備えても良い。またこれに加えて、当該電源システムは、エージング処理中に、電源をオフにする操作がなされても、その操作が無効となり、当該電源システムが停止されることを回避することが可能な電源のバイパスラインを備えても良い。
【００２３】
また当該電源システムは、さらに、前記燃料貯蔵手段の液量を測定する手段と、前記燃料電池から該燃料電池に接続された負荷装置に供給される電力量を測定する手段とを有し、
両手段において測定された結果から、前記燃料電池の残稼働時間を算出し、該残稼働時間を表示する表示手段を有しても良い。
【００２４】
また当該電源システムにおいて、前記燃料電池による発電中に、前記燃料貯蔵手段が取り外された場合、所定の時間だけ前記燃料電池による発電が継続されても良い。
【００２５】
さらに、本発明では、
燃料電池と、内部に燃料が充填された、着脱可能な燃料貯蔵手段と、該燃料貯蔵手段の燃料を燃料電池に供給するための燃料供給経路と、を備える電源システムを作動させる方法であって、
前記燃料貯蔵手段に付された認証情報を読み取るステップと、
前記読み取られた認証情報に基づいて、前記燃料電池での発電に必要なパラメータを変更するステップと、
を有することを特徴とする方法が提供される。
【００２６】
ここで、前記燃料貯蔵手段には、アルコール燃料が貯蔵され、
前記認証情報には、前記燃料貯蔵手段に貯蔵されたアルコール燃料の種類に関する情報が含まれていても良い。
【００２７】
さらに本発明では、第２の電源システムとして、
燃料電池と、
内部に燃料が充填された、着脱可能な燃料貯蔵手段と、
該燃料貯蔵手段内の燃料を前記燃料電池に供給するための燃料供給経路と、
前記燃料電池に供給される燃料の供給量を制御する制御手段と、
を備える電源システムであって、
当該電源システムは、複数の燃料電池を有し、
前記燃料貯蔵手段は、該燃料貯蔵手段に貯蔵された燃料の種類を含む認証情報を有し、
当該電源システムは、さらに、前記認証情報を読み取る手段を有し、
当該電源システムは、前記読み取られた認証情報に基づいて、前記複数の燃料電池のうち、前記燃料貯蔵手段に含まれる燃料を供給する燃料電池を選定し、
前記読み取られた認証情報に基づいて、前記制御手段により、前記選定された燃料電池に供給される燃料の供給量が制御されることを特徴とする電源システムが提供される。
【００２８】
第２の電源システムにおいて、前記燃料貯蔵手段には、アルコール燃料が貯蔵され、
前記認証情報には、前記燃料貯蔵手段に貯蔵されたアルコール燃料の種類に関する情報が含まれていても良い。
【００２９】
また、前記燃料貯蔵手段が別の燃料が貯蔵された第２の燃料貯蔵手段に交換された場合、
前記第２の燃料貯蔵手段から読み取られた認証情報に基づいて、異なる燃料電池が選定され、前記制御手段により、前記異なる燃料電池に供給される燃料の供給量が制御されても良い。
【００３０】
あるいは、第２の燃料貯蔵手段は、貯蔵された燃料とは異なる燃料を回収することが可能な回収手段を有し、
前記燃料供給経路と第２の燃料貯蔵手段との間に、切り替えバルブが設置され、
該切り替えバルブは、第２の燃料貯蔵手段に貯蔵された燃料が前記燃料供給経路に供給される第１の位置と、前記燃料供給経路を前記回収手段に接続する第２の位置とに切り替えることができ、
前記燃料貯蔵手段が第２の燃料貯蔵手段に交換された場合、前記切り替えバルブを第２の位置に切り替えることにより、前記燃料供給経路に含まれる燃料が、前記回収手段に回収されても良い。
【００３１】
また、当該第２の電源システムは、さらに、それぞれの燃料電池用の燃料保管手段を有し、
前記燃料貯蔵手段が別の燃料が貯蔵された第２の燃料貯蔵手段に交換された際に、前記燃料供給経路に含まれる、燃料貯蔵手段が交換される前の燃料は、燃料貯蔵手段が交換される前の燃料電池用の燃料保管手段に回収されても良い。
【００３２】
また、前記燃料貯蔵手段が前記第２の燃料貯蔵手段に交換された場合、新たに選定された燃料電池において、発電動作が安定化してから、前記新たに選定された燃料電池が負荷に接続されても良い。
【００３３】
ここで、前記新たに選定された燃料電池において、発電動作が安定化するまで、
前記制御手段により、前記新たに選定された燃料電池に供給される燃料濃度が一時的に高くされても良い。
【００３４】
また、当該第２の電源システムは、前記第２の燃料貯蔵手段に貯蔵された燃料が、前記燃料供給経路内に行き渡るまで、前記燃料電池がエージング処理中であることをアナウンスする表示機能を備えても良い。
【００３５】
また、当該第２の電源システムは、前記燃料貯蔵手段から読み取られた認証情報を保管する保管手段と、前記燃料貯蔵手段が交換された場合、交換前後の燃料貯蔵手段から読み取られた認証情報を比較する比較手段とを有し、
両方の認証情報が異なる場合、交換後の認証情報が前記保管手段に保管されても良い。
【００３６】
また、当該電源システムは、少なくとも２つの前記着脱可能な燃料貯蔵手段を備えても良い。
【００３７】
また、前記複数の燃料貯蔵手段は、同一の形状であっても良い。
【００３８】
また、当該第２の電源システムは、
一方の燃料貯蔵手段からの燃料が前記燃料供給経路に流れる第１の位置と、他方の燃料貯蔵手段からの燃料が前記燃料供給経路に流れる第２の位置とを切り替える第１の切り替えバルブと、
前記燃料供給経路の燃料を、第１の燃料電池の側と第２の燃料電池の側との間で切り替えることの可能な第２の切り替えバルブと、
を有しても良い。
【００３９】
ここで、前記少なくとも２つの燃料貯蔵手段には、同一の燃料が貯蔵されており、
前記一方の燃料貯蔵手段が取り外された際、および／または前記一方の燃料貯蔵手段に含まれる燃料が少なくなった際に、
第１の切り替えバルブは、前記第１の位置から、前記第２の位置に切り替えられても良い。
【００４０】
あるいは、前記少なくとも２つの燃料貯蔵手段には、異なる燃料が貯蔵されており、
第１の燃料電池に、前記一方の燃料貯蔵手段の燃料が供給されている場合、
前記一方の燃料貯蔵手段が取り外された際、および／または前記一方の燃料貯蔵手段に含まれる燃料が少なくなった際に、
第１の切り替えバルブは、前記第１の位置から、前記第２の位置に切り替えられ、
第２の切り替えバルブは、第１の燃料電池の側から、第２の燃料電池の側に切り替えられても良い。
【００４１】
また本発明では、第２の方法として、
燃料電池と、
内部に燃料が充填された、着脱可能な燃料貯蔵手段と、
該燃料貯蔵手段内の燃料を前記燃料電池に供給するための燃料供給経路と、
前記燃料電池に供給される燃料の供給量を制御する制御手段と、
を備える電源システムを作動させる方法であって、
前記電源システムは、複数の燃料電池を有し、
当該方法は、
（ａ）前記燃料貯蔵手段から、該燃料貯蔵手段に貯蔵された燃料の種類を含む認証情報を読み取るステップと、
（ｂ）前記読み取られた認証情報に基づいて、前記複数の燃料電池のうち、前記燃料貯蔵手段に含まれる燃料を供給する燃料電池を選定するステップと、
（ｃ）前記読み取られた認証情報に基づいて、前記制御手段により、前記選定された燃料電池に供給される燃料の供給量を制御するステップと、
を有する方法が提供される。
【００４２】
ここで、前記燃料貯蔵手段には、アルコール燃料が貯蔵され、
前記認証情報には、前記燃料貯蔵手段に貯蔵されたアルコール燃料の種類に関する情報が含まれていても良い。
【００４３】
また、前記電源システムは、少なくとも２つの前記着脱可能な燃料貯蔵手段を備え、
前記少なくとも２つの燃料貯蔵手段には、異なる燃料が貯蔵されており、
当該第２の方法は、前記一方の燃料貯蔵手段が取り外された際、および／または前記一方の燃料貯蔵手段に含まれる燃料が少なくなった際に、
（ｄ）一方の燃料貯蔵手段の燃料が第１の燃料電池に供給される状態から、他方の燃料貯蔵手段の燃料が第２の燃料電池に供給される状態に切り替えられるステップ
を有しても良い。
【００４４】
また、前記電源システムは、第１および第２の燃料電池から排出された燃料を回収し、該燃料を再度第１および第２の燃料電池に供給することが可能な第１および第２の燃料循環タンクを有し、
当該第２のステップは、
（ｅ）ｄのステップの前に、前記第２の燃料循環タンク内の燃料を使用して、第２の燃料電池の発電を開始するステップ
を有しても良い。
【００４５】
ここで、ｅのステップでは、通常発電時よりも高濃度の燃料が第２の燃料電池に供給されても良い。
【００４６】
また、当該第２の方法は、前記一方の燃料貯蔵手段が取り外された際、および／または前記一方の燃料貯蔵手段に含まれる燃料が少なくなった際に、
（ｆ）ｅのステップの前に、前記第１の循環タンクに燃料を回収するステップ
を有しても良い。
【発明の効果】
【００４７】
本発明では、アルコールの種類に関わらず、各種アルコール燃料を導入することより、適正に発電を行うことが可能なアルコール型燃料電池を含む電源システム、およびそのような電源システムを作動させる方法を提供することが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４８】
先ず初めに、本発明の構成およびその効果をより良く理解することができるよう、本発明による電源システムの基本的な構成の例について簡単に説明する。
【００４９】
図１は、本発明による電源システムのシステム構成の一例を示したものである。本発明による電源システム１は、アルコール型燃料電池３００を含む燃料電池発電部３０１と、ＣＰＵおよび制御回路を含む制御部３１０と、二次電池３２０とを備える。制御部３１０は、電源システム１に設けられている各種部材の動作を管理し、これらを制御する役割を果たす。ただし、図１では、図面を見やすくするため、各種部材と制御部３１０とをつなぐ各配線は、省略されている。
【００５０】
燃料電池発電部３０１において、燃料電池３００のアノードには、燃料貯蔵手段３３０から、燃料供給経路３０５を形成する各種配管、バルブおよび／またはポンプ等の補機類を介して、燃料が供給される。例えば、図１の例では、燃料供給経路３０５には、燃料貯蔵装置３３０、燃料ポンプ３４０、循環タンク３６０、および燃料循環ポンプ３５０が設けられており、これらは、配管を介してこの順に接続されている。燃料ポンプ３４０は、燃料貯蔵装置３３０に充填されている燃料を、循環タンク３６０の方に供給する役割を果たす。また、燃料循環ポンプ３５０は、循環タンク３６０に貯蔵されているアルコール燃料を、燃料電池のアノードの方に供給する役割を果たす。なお、図１の例では、燃料供給経路３０５は、循環経路を構成しており、燃料電池３００から排出された、反応に使用されなかった残留燃料は、再度循環タンク３６０の方に戻される（以下、燃料供給経路３０５において、循環タンク３６０〜燃料循環ポンプ３５０〜燃料電池３００〜循環タンク３６０の経路を、特に「燃料循環経路」３０５Ａと称する）。
【００５１】
一方、燃料電池発電部３０１において、燃料電池３００のカソードには、ブロワ４１０から、酸化剤供給経路４０５を形成する各種配管等を介して、酸化剤が供給される。燃料電池３００から排出された、反応に使用されなかった酸化剤および燃料電池３００内での電気化学反応によって生じた水は、ファン４３０を有するラジエータ４４０を介して、水タンク４５０の方に排出される。なお、この水タンク４５０は、水ポンプ４６０を介して、配管により循環タンク３６０と接続されており、水タンク４５０内の水は、適宜循環タンク３６０に供給される。
【００５２】
この他、制御器３１０には、表示コントローラ２１０、ＲＯＭ２２０、ＲＡＭ２３０、ディレータイマー２３５、燃料電池補機制御用レジスタ群２４０等が通信可能に結合されている。また、表示コントローラ２１０は、表示パネル２５０と接続されている。
【００５３】
一方、二次電池３２０は、二次電池充電スイッチ５１０を介して燃料電池と接続されており、二次電池充電スイッチ５１０をオンにすることにより、燃料電池３００から二次電池への充電を行うことができる。なお、燃料電池からの電力を、二次電池３２０の充電ではなく、外部の負荷装置５２０に給電する場合、外部負荷装置接続スイッチ５１５がオンにされる。
【００５４】
なお、上記構成の電源システム１に含まれる燃料電池３００の基本的な作動方法は、当業者には明らかであるので、これ以上説明しない。
【００５５】
ここで、燃料電池の燃料としての特性を考慮した場合、一般にアルコールには、触媒活性、化学反応性および反応生成物の性質などが異なる様々な種類のものが存在する。従って、通常、同一の燃料電池で様々なアルコール燃料を使用しても、常に良好な発電性能を得ることができるとは限られない。逆に言えば、様々なアルコール燃料を使用して、同等の発電性能を維持することは極めて難しいと考えられる。
【００５６】
しかしながら、本願発明者らは、使用燃料が変更される度に、燃料電池の発電に必要なパラメータの設定を変更することにより、それぞれの燃料に応じた適正な発電を行うことが可能になるというアイデアを見出し、本願発明に至ったものである。以下、本発明の具体的な態様について説明する。
【００５７】
本発明では、着脱式の燃料貯蔵手段に充填されているアルコール燃料の種類を判断するため、燃料貯蔵手段に設けられた認証情報を利用する。（なお、以下の記載では、燃料貯蔵手段３３０の代表例として、内部に燃料が充填された燃料カートリッジを例に説明する。）すなわち、本発明では、認証情報に基づいて、燃料カートリッジの仕様（例えば、内部に充填されたアルコール燃料の種類等）を判別する。またこの仕様に応じて、電源システム内の発電パラメータを変化させ、燃料の種類毎に、燃料電池での発電を最適化させる（このような方法では、純正カートリッジとその他のカートリッジの間の識別も可能となる。）。
【００５８】
以下、図２を参照して、認証情報による燃料カートリッジの仕様の識別方法をより詳しく説明する。図２は、電源システム１に置載される着脱式の燃料カートリッジ２０を模式的に示したものである。
【００５９】
図２（ａ）および（ｂ）に示すように、認証情報は、例えばバーコード１０ａまたはＲＦＩＤ（ＩＣタグ）１０ｂなど、識別コード１０の形態で、燃料カートリッジ２０に設置される。
【００６０】
なお、「認証情報」には、燃料となるアルコールの種類の他、少なくとも、燃料カートリッジ２０の型番、製造メーカ、アルコール燃料濃度、および製造日に関する情報等が含まれていることが好ましい。この場合、電源システム１において、燃料に関する不具合が生じた際に、燃料カートリッジの種類および燃料濃度が適正であったかどうか、あるいは設置された燃料カートリッジが純正品であったかどうかの判断が可能となる。さらに、電源システム１に燃料に起因する故障が生じた際に、燃料の種類、濃度および製造年月日に関する情報を基にして、短時間で原因を特定することが可能となる。
【００６１】
燃料カートリッジ２０に設置された認証情報を読み取る方式には、シリアルの並びでデータを読み取る方法、またはパラレルの並びでデータを読み取る方法、さらにはシリアルとパラレルの並びでデータを読み取る方法を組み合わせた方法が挙げられる。これらの方法は、電源システムの汎用性を考えた場合、特に望ましい方法であるといえる。例えば、認証情報は、以下の形態で表されていても良い。
ＭＳＢ（最上位ビット）←                          →ＬＳＢ（最下位ビット）
メーカコード      型番      燃料の種類      燃料濃度      製造年月日
ただしこれらの項目は、一例であって、本発明では、必ずしもこれらの全ての項目が含まれている必要はない。例えば、認証情報によって、燃料カートリッジの製造メーカと型番が特定できれば、その情報に基づいて、電源システム１が備える記憶部（例えば、電源をオフにしても情報が残るＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭなどが望ましい）に保管されている発電パラメータに関する情報（例えば、燃料循環経路３０５Ａの水および燃料の濃度、燃料循環ポンプ３５０の回転数およびその回転時間、ブロワ４１０の回転数およびその回転時間、燃料電池３００の温度、燃料カートリッジ２０の液量エラーの閾値、ならびに燃料電池の発電動作を安定化させるための、各補機類の各閾値などの情報）を呼び出すことが可能となる。さらに、各補機制御用に設けられた各制御レジスタに、認証情報から読み取られたデータを書き込むことにより、このデータに基づいて、燃料電池３００の適正な発電を行うことが可能となる。
【００６２】
次に、前述の燃料カートリッジ２０の認証情報を基にした、本発明による電源システム１の具体的動作について説明する。
【００６３】
図３は、燃料カートリッジ２０、およびその燃料カートリッジ２０が設置される位置近傍にある電源システム１の各種部材を概略的に示したものである。また、図４は、本発明の方式に従って、電源システム１内の燃料電池３００を適正に作動させるためのフローチャートを示したものである。
【００６４】
図３に示すように、燃料カートリッジ２０は、その内部にアルコール燃料１９を含む。また燃料カートリッジ２０には、燃料１９の液面に浮かぶようにフロート部材８０が設置されている。このフロート部材８０は、例えば、燃料カートリッジ２０の内部に、軸方向に延伸するように設置されたガイド部材９０に沿って可動することができる。ただし、ガイド部材９０は、省略しても良い。一方、電源システム１側には、燃料カートリッジ２０の近傍に、３つのセンサ、すなわち、上限位置センサ５０、下限位置センサ７０、および両センサの間に設置された中間位置センサ６０が設けられている。なお下限位置センサ７０は、燃料カートリッジ２０自身の設置有無の検出機能を兼ね備えている。
【００６５】
最初に、図３に示すように、認証情報として、前述のバーコードまたはＲＦＩＤ（ＩＣタグ）などの形態の識別コード１０を有する燃料カートリッジ２０が、電源システム１に設けられた燃料カートリッジの差込穴３０に設置される。
【００６６】
次に、電源システムの起動スイッチがオンにされると（図４のステップＳ４１０）、ＣＰＵ２００を含む制御回路３１０が起動する。さらに、表示コントローラ２１０を介して、表示パネル２５０に、電源が立ち上がったことを示すパワーランプ２５４が点灯する。この段階で、ＣＰＵ２００は、下限位置センサ７０を用いて、燃料カートリッジ２０が電源システム１の所定の位置に適正に設置されたかどうかを判断する（図４のステップＳ４２０）。
【００６７】
燃料カートリッジ２０が適正位置に設置されていることが確認された場合、ＣＰＵ２００は、設置された燃料カートリッジ２０の仕様を判定するため、認証情報読み取りセンサ１００により、燃料カートリッジ２０に設置されたコード化された認証情報を読み取る。またＣＰＵ２００は、読み取られた情報と、予めＲＯＭ２２０内に登録されている情報とを比較し、現在設置されている燃料カートリッジ２０が、事前にＲＯＭ２２０内に登録されている一覧リストに含まれているかどうかを判断する（図４のステップＳ４３０）。
【００６８】
仮に、設置された燃料カートリッジ２０がＲＯＭ２２０内に登録されているものではなかった場合、ＣＰＵ２００は、表示コントローラ２１０を介して、表示パネル２５０に、設置された燃料カートリッジが不適合品であることを表示し、オペレータに適正な燃料カートリッジを設置するよう促す。この表示には、文字（例えば、色彩で強調された文字）、音声またはブザーなどが利用される。ここで、オペレータに対して適正なカートリッジを設置するように促す際に、適正な燃料カートリッジの情報（例えば燃料カートリッジの型番など）を表示しても良い。これにより、オペレータが適正な燃料カートリッジを、カタログまたはマニュアルなどから探す必要がなくなる。
【００６９】
なお、設置された燃料カートリッジが適正品であるかどうかを判定する間、燃料電池３００がダメージを受けることを防ぐため、二次電池充電スイッチ５１０および外部負荷装置接続スイッチ５１５（図１参照）をオフのままにし、燃料電池３００を無負荷状態にすることが好ましい。
【００７０】
さらに、上記燃料カートリッジの判定において、燃料カートリッジが不適合品であると判定されると、燃料ポンプ３４０が停止され、燃料ポンプ３４０から燃料電池３００への燃料の供給、さらに発電動作は、行なわれない。この場合、表示パネル２５０の燃料電池稼働表示ランプ２５６を点滅させることにより、燃料電池３００が停止状態にあることがオペレータに通知されても良い。
【００７１】
一方、前述のステップＳ４３０の判定において、適正な燃料カートリッジが設置されていることが確認されると、ＣＰＵ２００は、読み取られた認証情報から、燃料カートリッジ２０に充填された燃料の種類を判断し、その燃料に適合する発電パラメータをＲＯＭ２２０から呼び出す（図４のステップＳ４４０。ただし図４では、ＲＯＭ２２０に、アルコールの種類として、エタノールとメタノールに関する情報が含まれている例が示されている）。ＲＯＭ２２０には、燃料の種類毎に、燃料電池の発電パラメータに関する情報が予め登録されている。さらにＣＰＵ２００は、燃料電池の補機類の動作を制御する補機制御用レジスタ群２４０に、呼び出された発電パラメータを入力する。その後、ディレータイマー２３５がスタートし、燃料カートリッジ２０の燃料残量の確認が行なわれる。
【００７２】
次に、図４のステップＳ４５０では、燃料カートリッジ２０に含まれる燃料の残量が判定される。燃料カートリッジ２０の燃料残量の判断には、図２に示す３つのセンサ５０、６０、７０が用いられる。すなわち、３つのセンサ５０、６０、７０を用いて、燃料カートリッジ２０内のフロート部材８０の位置を検出することにより、アルコール燃料１９の液面の位置が検知される。さらにこの結果に基づいて、燃料カートリッジ２０内の燃料の残量を確認することができる。
【００７３】
ＣＰＵ２００は、３つのセンサによって得られた液量の測定結果を、表示コントローラ２１０を介して表示パネル２５０に表示する。例えば、測定の結果、燃料液面が、下限位置センサ７０の位置にも達していないと判断された場合、ＣＰＵ２００は、表示コントローラ２１０を介して、表示パネル２５０に、液量不足エラー、燃料カートリッジ交換要求、または燃料カートリッジ情報等の表示を行なう。また、図４のステップ４５０において、燃料の残量が少ないと判断された場合、燃料電池３００がダメージを受けることを回避するため、燃料電池は、無負荷状態にされる。
【００７４】
その後、ディレータイマー２３５がフルになるまでの間に、十分な残量の燃料が充填されたカートリッジが適正に設置された場合、前述のエラー表示が消える（ステップＳ４６０）。
【００７５】
次に、図４のステップＳ４７０では、二次電池３２０の容量を確認する動作が行なわれる。二次電池３２０の容量が十分であると判断されると、燃料電池３００による発電は、実行されない。一方、二次電池３２０の容量が十分でないと判断された場合、前記発電パラメータに応じたシーケンスが実行される。すなわち、各種ポンプ３４０、３５０およびブロワ４１０などが稼動し、燃料電池３００への燃料供給および空気供給が開始される。同様に、他の機器も、制御レジスタ群２４０に書き込まれた発電パラメータに従って、動作を実行する。前述のように、図４のステップＳ４４０以降の工程において、電源システム１には、設置された燃料カートリッジ２０に含まれる燃料の種類に適合した発電パラメータが呼び出されているため、燃料電池３００による発電を適正に開始することができる。
【００７６】
さらに、燃料電池３００での発電を開始してから所定の時間経過後、燃料電池からの出力が安定化したことが確認されると、二次電池充電スイッチ５１０がオンにされ、燃料電池３００から二次電池３２０への充電が開始される（ステップＳ４８０）。
【００７７】
一方、ディレータイマー２３５がフルになるまでに、十分な残量の燃料カートリッジが設置されなかった場合（図４のステップＳ４６０、ステップＳ４９０）、電源システム１による電力供給は不可能であると判断され、電源システム１の供給能力エラー、または燃料カートリッジの交換要求メッセージが表示パネル２５０のエラー表示部２５２に表示される。さらに、電源システム１から負荷装置５２０（例えば、プリンタなど）への電源供給が停止され、電源システム１からの出力が停止されたことを示すメッセージが、表示パネル２５０に表示される。これらの表示には、文字（例えば、色彩で強調された文字）、音声またはブザーなどが利用されても良い。
【００７８】
なお、電源システム１は、さらに負荷装置５２０に流れる電流と電圧を測定する手段を有することが好ましい。この場合、以下の操作によって、燃料カートリッジのおおまかな交換時期を把握することができる。
【００７９】
まず、燃料カートリッジ２０に含まれるアルコール燃料１９の液量が測定され、残量が把握される。また、負荷装置５２０へ流れる電流と電圧が測定され、単位時間あたりの電力量が求められる。得られた電力量から単位時間当たりの燃料消費量が算出される。さらに、これと燃料の残量との比較により、稼働可能予測時間が算出され、燃料カートリッジの交換時期が表示パネル２５０に表示される。例えば、表示パネル２５０に、「使用可能時間はあと何時間」という表示、あるいはカートリッジイラストによる残量表示、表示ランプの点滅周期の変更等が行われても良い。これにより、オペレータは、燃料カートリッジのおおまかな交換時期を確認することができる。
【００８０】
以上、本発明による電源システムの基本的動作について説明した。しかしながらこのようなシステムでは、オペレータが誤って異なる種類の燃料が充填された燃料カートリッジを設置した場合であっても、電源システムは、その燃料カートリッジの認証情報に基づいて、運転を開始してしまうことが考えられる。
【００８１】
そこで、燃料カートリッジを交換する際に、燃料の種類を変更するかどうかを確認することのできる操作を加えることが好ましい。これにより、燃料カートリッジを新しいものに交換するときに、オペレータが誤って異なる種類の燃料が充填された燃料カートリッジを設置してしまうことを回避することが可能となる。
【００８２】
以下、そのようなオペレータによる誤操作を回避するための操作方法について、説明する。図５は、異なる種類の燃料が充填された燃料カートリッジが誤って設置され、これに含まれる燃料による発電が行われることを回避するために、電源システムにおいて実施される動作のフローチャートを示したものである。
【００８３】
まず、新しい燃料カートリッジ２０が電源システム１に設置されると、前述のように、ＣＰＵ２００は、認証情報読み取りセンサ１００を介して、燃料カートリッジ２０に設けられた認証情報を読み取る。また、読み取られた情報と、電源システムに登録されている情報（以下、「デフォルト情報」という）とを比較する（ステップＳ５１０）。その結果、設置されたカートリッジの燃料の種類がデフォルト情報とは異なる場合は、表示パネル２５０を介して、デフォルト情報とは異なる種類の燃料カートリッジが設置されたことが通知される。すなわち、オペレータに対して、設置されたカートリッジに充填された燃料で、発電を開始して良いかどうかの判断を求める（ステップＳ５２０）。
【００８４】
この際に、オペレータによって、確認キー（例えば、後述の図８に示すようなボタン２６２）が押されると、ＣＰＵ２００は、燃料が故意に変更されたと判断して（ステップＳ５３０）、新しい燃料に関する発電パラメータをＲＯＭ２２０から読み取り、このパラメータを制御レジスタ群２４０に入力する。さらに、燃料電池３００による発電の前に、燃料電池を新しい燃料に馴染ませるため、予備操作（以下、「エージング処理」という）が実行される。その後、新しい燃料に応じた発電が開始される。
【００８５】
ここで、オペレータによって確認キーが押された際に、新たに設置された燃料カートリッジに関する情報が、最新のデフォルト情報として更新されることが好ましい。これにより、特に操作しない限り、次回以降の発電を、この燃料に関する発電パラメータに基づいて実施することができる。従って、燃料カートリッジが異なる種類の燃料が充填されたカートリッジに交換されるまで、エージング処理が不要となり、燃料および時間の浪費が回避される。
【００８６】
また、エージング処理により、燃料電池３００内に新燃料が十分に行き渡る前に、電源システム１の遮断が行われると、次の電源システム１の起動時に、例えば大電流の流れる負荷が接続された場合など、燃料電池３００に大きな負担がかかり、燃料電池が故障するおそれがある。このため、エージング処理中に、電源システム１の電源遮断を行わないように、表示パネル２５０を介して注意が喚起されても良い。
【００８７】
一方、例えば燃料カートリッジが誤って設置された場合など、設置された燃料カートリッジの認証情報に基づく発電パラメータの更新を希望しない場合は、ステップＳ５２０において確認要求がなされた際に、キャンセルキーが押される（ステップＳ５４０）。この場合、シーケンスは、再び初期の状態に戻り、前述のように、電源システムが起動されていることを確認してから、カートリッジの設置確認動作が実行される（ステップＳ４１０〜ステップＳ４２０）。その後電源システム１は、適正な燃料カートリッジが設置されるまで、待機した状態となる。
【００８８】
なお、燃料の種類を変更すると、燃料変更の度に、燃料電池による発電の前に燃料電池を新しい燃料に馴染ませるため、エージング処理が必要となる。しかしながら、燃料カートリッジ交換直後は、燃料循環経路３０５Ａを含む燃料供給経路３０５内に、燃料カートリッジ交換前の燃料がある程度残っている。従って、この状態で、新たな燃料を利用して、エージング処理を行うことは好ましくない。燃料電池の状態を安定に維持するためには、燃料の混在を回避する必要があるからである。
【００８９】
そこで次に、新しい種類の燃料が燃料供給経路３０５（燃料循環経路３０５Ａ）に導入される前に、燃料供給経路３０５に残存している燃料を使い切るための方法について説明する。
【００９０】
まず、図５のステップＳ５３０において、確認キーが押されると、デフォルト情報が書き換えられる。次に、燃料供給経路３０５内に残存している燃料に関する発電パラメータを含む発電シーケンスに従って、燃料電池３００の発電が開始される。またＣＰＵ２００は、外部負荷装置接続スイッチ５１５をオンにし、負荷装置５２０への給電を行なう。さらにＣＰＵ２００は、二次電池３２０の出力電圧を確認する。ここで、二次電池３２０の容量が少ない場合（フル電圧判断規定値以下の値の場合）、負荷装置５２０への給電に加えて、二次電池３２０への充電が行われる。一方、二次電池３２０の容量が十分な場合、二次電池３２０の充電動作（充電スイッチ５１０のオン）は、実施されない。
【００９１】
二次電池３２０の充電時には、二次電池３２０の出力電圧とともに、燃料循環経路３０５Ａの燃料濃度が監視されており、燃料濃度が低濃度になり、二次電池３２０への充電が不可能となる濃度に達した時点で、燃料電池３００から二次電池３２０への充電が中止される。
【００９２】
次に、残留燃料の消費を促進するため、燃料電池３００の接続先が、ダミー負荷（図示されていない）に切り替えられる。ダミー負荷の負荷容量は、燃料循環経路３０５Ａの燃料濃度に応じて変化する（燃料循環経路３０５Ａのクロスオーバで出力電圧が低下しない範囲で燃料濃度が高い時は、燃料電池３００の発電能力も大きいため、大きな電流が流れる。一方、濃度が低くなると、燃料電池３００の発電能力も小さくなることから、小さな電流が流れる。また燃料電池３００の保護のため、燃料濃度が発電限界値に近づいた段階で、ダミー負荷の最大抵抗が無限大（すなわち、抵抗を切り離した状態）となるように制御される）。なお、ダミー負荷への切り替えの際に、二次電池３２０が既に十分な充電容量に達している場合は、ダミー負荷は、二次電池３２０に変わる負荷装置としても使用される。また、残留燃料と新しい燃料の混在を防止するため、残留燃料の消費中は、燃料カートリッジ２０からの燃料供給が中止される。
【００９３】
その後、燃料循環経路内に残留する燃料の濃度が十分に低下したことが確認されると、次に、新規燃料が供給され、エージング処理が行われる。
【００９４】
以上の例では、エージング処理の前に、新規燃料とシステムに残留する燃料との混在を回避するため、残留燃料を使い切る方法について説明した。しかしながら、このような残燃料を使い切る方法は、二次電池３２０がフル充電に近い状態にあることが前提となる。また、残留燃料の濃度に応じて、ダミー負荷の容量を変更する必要がある。さらに、この方法では、燃料が発電に有効に使用されずに浪費されてしまう。
【００９５】
そこで次に、このような燃料の浪費等の問題を避けるため、新規燃料とシステムに残留する燃料との混在を回避する別の方法について説明する。この方法は、将来の再利用に備えて、燃料の種類の変更の際に、前の燃料を一旦待避タンクに退避させることを特徴とするものである。
【００９６】
図６には、本発明による別の電源システムのシステム構成例を示す。この電源システム２においても、基本的な構成は、前述の図１の電源システム１の場合と同様である。ただし、この電源システム２では、燃料循環経路３０５Ｂは、循環タンク３６０、循環ポンプ３５０、燃料電池３００、３方向弁６１０、待避タンク６２０、戻しポンプ６３０で構成されている点が異なっている。より具体的には、燃料電池３００から排出される使用済み燃料用の配管は、２方向、すなわち第１の分岐配管と第２の分岐配管とに分岐される。第１の分岐配管は、第１の３方向弁６１０Ａを介して、循環タンク３６０に接続されている。第１の３方向弁６１０Ａの別の端部は、配管を介して第１の待避タンク６２０Ａに接続されている。また第１の待避タンク６２０Ａは、配管および第１の戻しポンプ６３０Ａを介して循環タンク３６０に接続されている。同様に、第２の分岐配管は、第２の３方向弁６１０Ｂを介して、循環タンク３６０に接続されている。第２の３方向弁６１０Ｂの別の端部は、配管を介して第２の待避タンク６２０Ｂに接続されている。また第２の待避タンク６２０Ｂは、配管および第２の戻しポンプ６３０Ｂを介して循環タンク３６０に接続されている。なお、図６の例では、燃料電池３００からの使用済み燃料用の配管は、２方向に分岐されているため、これに応じて３方向弁６１０、待避タンク６２０および戻しポンプ６３０が２つずつ存在するが、より多くの分岐方向、ならびにそれに応じた数の３方向弁６１０、待避タンク６２０および戻しポンプ６３０が設けられても良い。
【００９７】
以下、この電源システム２における特徴的な動作方法を説明する。
【００９８】
前述のように、燃料カートリッジが交換され、図５のステップＳ５３０において、オペレータにより確認キーが押されると、デフォルト情報が書き換えられる（図５のステップＳ５５０）。この段階で、燃料電池３００内で発電反応（すなわち燃料と酸化剤の電気化学的反応）が生じることを回避するため、ブロワ４１０が停止され、燃料電池３００内への酸化剤の供給が停止される。
【００９９】
次に、燃料循環ポンプ３５０が一定時間作動する。この作動時間は、循環タンク３６０および燃料電池３００からほぼ全ての燃料が送出される時間に基づいて、予め定められている。同時に、３方向弁６１０（例えば６１０Ａ）を待避タンク６２０（例えば６２０Ａ）側に切り替えて、待避タンク６２０（例えば６２０Ａ）に燃料を退避させる。なお、待避タンク６２０は、燃料種毎に別個に設けられている。
【０１００】
このような操作により、循環タンク６２０および燃料電池３００内に残留していた燃料は、ほぼ全てが燃料循環ポンプ３５０により排出され、対応する待避タンク６２０に貯蔵される。
【０１０１】
その後、液面センサを用いて、あるいは重量測定結果を用いて、循環タンク３６０および燃料電池３００内の燃料が完全に排出されたかどうかが確認される。この確認後、新しい燃料を供給する準備のため、排水ポンプ（図示されていない）を用いて、排水タンクに蓄えられた水が循環タンク３６０に供給される。なお、図６のように、排水タンク以外の別の水タンク４５０がある場合は、この水タンク４５０の水を利用しても良い。
【０１０２】
以上の操作の後、ＣＰＵ２００は、燃料の変更に伴い更新された発電パラメータをＲＯＭ２２０から読み取り、これがレジスタ群２４０に入力される。また燃料カートリッジ２０から循環タンク３６０に燃料が供給される。さらに燃料循環ポンプ３５０が稼動して、新しい燃料が燃料電池３００に行き渡るように、エージング処理が行われる。
【０１０３】
エージング処理中は、オペレータにより、電源システムの電源がオフにされることを回避するため、表示パネル２５０に、電源システムがエージング処理中であることを示すメッセージ等が表示されても良い。あるいは、これに加えて、エージング処理中にのみ、電源用のスイッチが設置されている電源ラインをバイパスすることが可能なバイパスラインを設けても良い。これにより、仮にオペレータにより電源システムをオフにする操作がなされても、エージング処理中の電源システムが停止されることを回避することができる。また、エージング処理中は、負荷装置５２０への電力は、二次電池３２０から供給される。
【０１０４】
図７には、そのようなバイパスラインの一構成例を示す。図７において、図１および図６に記載の構成部品と同じ部品には、同一の参照符号が付されている。なおこの図では、明確化のため、図１および図６に示したいくつかの部品、例えば、スイッチ５１５、ＤＣＤＣコンバータ（駆動系）およびＤＣＤＣコンバータ（制御系）等は、省略されていることに留意する必要がある。この図において、電源ライン７１０の一部には、電源用スイッチ７１５が設けられている。また、電源ライン７１０の電源用スイッチ７１５と並列に、バイパスライン７２０が設けられており、このバイパスライン７２０は、バイパスラインスイッチ７２５を有する。通常、バイパスラインスイッチ７２５は、オフ状態となっている。従って、オペレータがシステムの電源をオンにすると、電源用スイッチ７１５がオンにされ、ＤＣＤＣコンバータ（電源システム制御系）と燃料電池３００および二次電池３２０とをつなぐ電源ライン７１０が電気的に接続される。逆に、オペレータがシステムの電源をオフにすると、電源用スイッチ７１５がオフにされ、ＤＣＤＣコンバータ（電源システム制御系）と燃料電池３００および二次電池３２０とをつなぐ電源ライン７１０が遮断される。しかしながら、エージング処理中に、オペレータにより電源をオフにする操作がなされた場合には、ＣＵＰ２００（図７には示されていない）により、電源ラインがバイパスライン７２０に切り替えられる。より具体的にはバイパスラインスイッチ７２５がオンにされ、ＤＣＤＣコンバータ（制御系）と燃料電池３００および二次電池３２０とは、バイパスライン７２０によって接続されるようになる。これにより、誤って電源をオフにする操作がなされても、電源システムが停止されることを回避することができる。なお、ここに示した構成は、一例であって、バイパスラインは、他にも様々な構成とすることが可能であることは、当業者には明らかである。
【０１０５】
エージング処理が完了すると、前述の読み出された発電パラメータに従って、以下のように燃料電池３００の初期起動が開始される。
【０１０６】
まず、燃料電池３００が新しい燃料に馴染んだ時点で、燃料ポンプ３４０が稼動し、新しい燃料が循環タンク３６０に供給される。これにより、循環タンク３６０さらには燃料電池３００内の燃料濃度が一時的に上昇する。その後、ブロワ（空気ポンプ）４１０が作動して、燃料電池３００に酸化剤（空気）が供給され、燃料電池３００による発電が開始される。この状態では、燃料電池３００に供給される燃料の濃度が通常の場合よりも高くなっているため、燃料電池３００での電気化学反応が促進され、燃料電池３００が迅速に定常作動温度（さらには定常発電状態）に到達するようになる。特に、ブロワ４１０の回転数を徐々に増加させることにより、ブロワ４１０による酸化剤（空気）の供給量を次第に上昇させても良い。これにより、燃料電池３００での電気化学反応がより一層促進され、燃料電池がより迅速に定常作動温度に到達するようになる。なお、燃料電池３００が定常作動温度に到達するまでは、燃料電池のダメージを防ぐため、燃料電池は無負荷状態とされる。
【０１０７】
あるいはこれとは別に、またはこれに加えて、燃料電池３００の接続をダミー負荷（図示されていない）に切り替えて、徐々に電流量を増加させても良い。この場合、発電による発熱のため、燃料電池が定常作動温度に至るまでの時間が短縮化される。
【０１０８】
その後、燃料カートリッジの交換が行われると、再度前述のステップが繰り返される。特に、読み取りセンサ１００による認証情報の読み取りの結果、新たに設置された燃料カートリッジに含まれる燃料の種類が、直前の燃料とは異なる場合であって、いずれかの待避タンクに貯蔵されている燃料と同一の場合、以下の操作が行われる。
【０１０９】
前述のように、燃料循環経路に残留するほぼ全ての燃料が、待避タンク６２０（例えば待避タンク６２０Ｂ）に回収される。
【０１１０】
次に、循環タンク３６０および燃料電池３００内の燃料が完全に排出されたことが確認された後、例えば、戻しポンプ６３０Ａが稼働して、待避タンク６２０Ａに貯蔵されている燃料が循環タンク３６０に戻される。その後、この燃料を用いて、前述のエージング処理が行われる。次に、この貯蔵されていた燃料により、燃料電池３００の初期起動が開始される。ここで燃料電池３００の初期起動の際に、前述のように、ブロワ４１０による酸化剤（空気）の供給量を次第に上昇させて、燃料電池に供給される空気量を徐々に増加させても良い。
【０１１１】
燃料の種類が変更される度（すなわち、オペレータにより確認キーが押される度）に、このような手順が繰り返される。このような操作により、燃料種の異なる燃料カートリッジが設置されても、燃料の浪費をせずに、適正な発電を行うことが可能となる。
【０１１２】
なお、実際の使用環境では、燃料カートリッジ２０を他の装置に流用する等の目的で、燃料電池３００による発電の間に、燃料カートリッジ２０が電源システムから取り外されることが予想される。そこで、以下、図５を参照して、燃料電池の発電中に、燃料カートリッジ２０が取り外された場合の対処について説明する。
【０１１３】
燃料電池の発電中に燃料カートリッジ２０が取り外された場合、燃料電池３００による発電が継続されたまま、制御基板内のディレータイマーのカウントが開始される（ステップＳ６１０）。このディレータイマーのカウントがフルになるまでは、燃料残エラーを表す表示が点滅し、オペレータに燃料残量が少ないことがアナウンスされる。
【０１１４】
この間に、燃料カートリッジが新しいもの、あるいは燃料液面が下限位置センサ７０の位置より上方にあるものと交換されれば、ステップＳ６２０の判断において、シーケンスは、ステップＳ６３０に進む。しかしながら、燃料カートリッジの交換が行なわれず、ディレータイマーカウントがフル値に達すると（ステップＳ６４０）、燃料残エラー表示は、点灯状態となる。また、ＣＰＵ２００は、電源システムから負荷装置５２０に電力を供給することができなくなったと判断し、表示パネル２５０には、給電能力エラーまたは燃料供給要求が表示する。さらに、電源システムからの出力を停止したことが表示パネル２５０に表示され、電源システムから負荷装置５２０への電源供給が停止される。また、燃料電池３００による発電、および二次電池３２０への充電も停止される。なお、前述のディレータイマーカウントのフル値は、循環タンク３６０内の燃料濃度が発電限界値に達するまでの予測時間に対応する。
【０１１５】
これに対して、燃料電池３００が発電していない状態で、燃料カートリッジ２０が取り外された場合は、ＣＰＵ２００により、電源システムから負荷装置５２０への電力供給が不可能であると判断され、給電能力エラーが点灯し、燃料カートリッジの交換要求が表示される。また、電源システムからの出力が停止したことが表示され、電源システムから負荷装置５２０への電源供給が停止されるとともに、燃料電池３００による発電動作および二次電池３２０への充電動作も停止される。なお、このような状態からの復帰は、電源スイッチを再度オンにすることにより実施される。
【０１１６】
上記説明では、燃料カートリッジが取り外された際に、循環タンク３６０内の燃料濃度が発電限界値に低下するまで時間を予測して、対応処理を行なう方法を示した。しかしながら、これとは別に、燃料循環経路３０５Ａの燃料濃度を直接検出することにより、対応処理を実施しても良い。この場合、残燃料濃度の測定精度が高まり、発電停止可否判断の精度を高めることができる。
【０１１７】
以下、そのような方法についてより詳しく説明する。
【０１１８】
燃料電池の発電中に燃料カートリッジ２０が取り外されると、循環タンク３６０および燃料電池３００に設けられた濃度センサにより、燃料濃度の測定が開始される。また、表示パネル２５０には、燃料残エラーが表示され、オペレータに燃料の残量が少ないことがアナウンスされる。なおこの間も、燃料電池３００での発電は継続される。この間に、燃料カートリッジが新しいもの、または燃料液面が下限位置センサ７０よりも上方にあるものと交換された場合、燃料電池による発電が継続され、燃料残エラー表示がオフとなる。
【０１１９】
これに対して、燃料カートリッジが設置されない状態が続いた場合、循環タンク３６０および燃料電池３００に設けられた濃度センサでの測定値が発電限界値まで低下すると、燃料残エラーが表示される。また、ＣＰＵ２００は、電源システムから負荷装置５２０に電力を供給することができなくなったと判断し、給電能力エラーまたは燃料供給要求が表示される。さらに、電源システムからの出力を停止したことが表示され、電源システムから負荷装置５２０への電源供給が停止される。また、燃料電池３００による発電および二次電池３２０への充電も停止される。なお、前述の発電限界値とは、燃料電池にダメージを及ぼすことのない最小燃料濃度をいう。
【０１２０】
一方、燃料電池３００が発電していない状態で、燃料カートリッジ２０が取り外された場合は、ＣＰＵ２００により、電源システムから負荷装置５２０への電力供給が不可能であると判断され、給電能力エラーが表示され、燃料カートリッジの交換要求が表示される。また、電源システムからの出力が停止したことが表示され、電源システムから負荷装置５２０への電源供給が停止されるとともに、燃料電池３００による発電動作および二次電池３２０への充電動作も停止される。
【０１２１】
なお、図１および６に示すように、循環タンク３６０および水タンク４５０に、それぞれ液面センサ６６０および６７０を設け、これらの液面センサにより、両方のタンク内の液面を直接監視しても良い。これにより、燃料および水の供給不具合、ならびに配管の不具合等を早期に検出することができる。あるいは、燃料循環経路内の燃料濃度を測定することによっても、そのような液面センサ６６０、６７０と同様の効果を得ることができる。
【０１２２】
ただし、燃料ポンプ３４０を稼動しても、燃料濃度が低い値を示す場合は、燃料供給系に何らかの異常（例えば、燃料ポンプ３４０の異常または配管への空気の混入による、燃料供給に関する不具合）が発生したと判断される。従ってこの場合、燃料供給エラーおよびその解除方法が表示パネル２５０に表示されるとともに、燃料電池３００の発電が停止される。同様に、水ポンプ４６０を稼動しても、燃料濃度が高い値を示す場合は、水供給系に何らかの異常（例えば、水ポンプ４６０の異常または配管への空気の混入、あるいは水の凍結などによる、水供給に関する不具合）が発生したと判断される。従ってこの場合、水供給エラーおよびその解除方法が表示パネル２５０に表示されるとともに、燃料電池３００の発電が停止される。このような停止状態からの復帰は、不具合の原因となる要因を排除した後に、電源システムの電源を再度オンにすることにより実施される。
【０１２３】
なお、燃料カートリッジの設置直後に燃料の残量が十分であっても、その後の燃料電池の運転により、燃料は、徐々に消費される。そこで、燃料の消費により、燃料の残量が下限位置センサ７０の位置を下回った場合にも、表示パネル２５０に、近い将来、燃料の供給が停止されることを示すワーニングメッセージが表示される。また、この状態で、さらに発電を続けると、燃料カートリッジ内の燃料が尽き、燃料循環経路３０５Ａの燃料濃度は、発電限界以下の値に達する。電源システムがこの状態に至ると、燃料供給エラーが表示される（例えば、表示パネルにエラーが表示される）。またこの状態で、さらに発電を続けると、燃料電池３００が故障する危険性がある。そこで、電源システムの発電を停止する動作が実行され、電源供給能力エラーまたは燃料カートリッジ交換要求が表示される。さらに、出力が停止されたことが表示され、電源システムから負荷装置５２０への電源供給が停止されるとともに、燃料電池３００による発電、さらには二次電池３２０への充電も停止される。
【０１２４】
ただし、燃料電池３００からの給電能力は失われても、二次電池３２０が負荷装置５２０に対し十分な給電能力を有している場合がある。その場合、システム全体を停止させることは、効率的に好ましくない。
【０１２５】
そこで、システムの効率を高めるため、図１、６に示すように、二次電池３２０と並列に設けられた電圧計３２１で二次電池３２０の電圧を測定し、その測定結果を、ＣＰＵ２００に送信する機能を設けることが好ましい。このような機能を設けることにより、燃料電池３００による電力供給ができなくなっても、二次電池３２０が負荷装置５２０に対して十分な給電能力を有している場合、二次電池３２０の電圧が限界値に至るまで、負荷装置への給電が可能となる。さらに、燃料カートリッジの交換などの復旧操作に多少時間がかかっても、電源システムが停止されることはなく、使い勝手のよい電源システムが得られる。
【０１２６】
ただし、逆に二次電池３２０の容量が所定の値を超える場合であっても、負荷装置５２０として、多量の電流を消費する装置が二次電池３２０に接続される場合が考えられる。この場合、二次電池の容量は、短時間で急速に低下することが予想される。従って、負荷装置５２０への供給電流量が予め設定した値を超える場合は、二次電池３２０の容量が所定の値を超えていても、燃料電池が十分な発電能力を有する限り、燃料電池３００による二次電池３２０の充電を継続することが好ましい。なおこのとき、二次電池が過充電されたり、高温状態になったりすることのないよう、二次電池と直列に直流電圧計３２１を設け、および／または二次電池表面に温度センサ（図示されていない）を設けても良い。これにより、ＣＰＵ２００でこれらの機器での測定値を監視しながら、二次電池充電スイッチ５１０を制御することが可能となる。
【０１２７】
図８には、本発明による電源システム３（前述の図１の電源システム１または図６の電源システム２である）を、プリンタ５２１に接続するときの状態を模式的に示す。
【０１２８】
電源システム３には、前述の特徴を有する燃料カートリッジ２０が装着されている。また、電源システム３には、そのような燃料カートリッジの取り出しボタン２１が設置されている。さらに電源システムは、図１および６で説明したような表示パネル２５０を有し、この表示パネル２５０には、各種エラーやメッセージが表示される。すなわち、表示パネル２５０には、前述のように、エラー表示ランプ２５２、パワーランプ２５４、および燃料電池可動表示ランプ２５６等が設けられている。さらに、表示パネル２５０には、確認キー２６２およびキャンセルキー２６４、ならびにメッセージを表示するための表示部２５８、および矢印キー２６０が設けられている。
【０１２９】
なお、電源システム３は、例えば、側部に設けられた複数のブラケット５を利用して、プリンタ５２１の背面と接続される。この際に、電源システム３の側部に設置された電気接続部６がプリンタ５２１の電子回路と接続される。これにより、電源システム３から、プリンタ５２１に電力を供給することができる。
（第２の電源システム）
次に、本発明による第２の電源システムについて説明する。図９には、本発明による第２の電源システムの構成の一例を示す。
【０１３０】
本発明による第２の電源システム１００１は、基本的には、前述の電源システム１と同様に構成される。従って、図９において、図１と同様の部材には、図１の部材の参照符号に１０００を加えた参照符号が付されている。
【０１３１】
第２の電源システム１００１は、使用燃料の異なる少なくとも２つの燃料電池（スタック）を有することを特徴とする。図９の例では、第２の電源システム１００１は、第１燃料電池１３００Ａおよび第２燃料電池１３００Ｂを有する。また、第２の電源システム１００１は、これらの燃料電池を作動させるための補器、および各種部材（配管、バルブ等）を有する（詳細は後述する）。この他、第２の電源システム１００１は、ＣＰＵ１２００および制御回路を含む制御部１３１０と、二次電池１３２０とを備える。制御部１３１０は、電源システム１００１に設けられている各種部材の動作を管理し、これらを制御する役割を果たす。ただし、図９では、図面を見やすくするため、各種部材と制御部１３１０とをつなぐ各配線は、省略されている。
【０１３２】
電源システム１００１では、一つの燃料貯蔵手段（以下の説明では、燃料カートリッジとする）１３３０から、複数の燃料電池（スタック１３００Ａ、スタック１３００Ｂ）に燃料を供給する必要があるため、燃料供給経路の構成は、前述の電源システムとは大きく異なっている。そこで、まず電源システム１００１における燃料供給経路の構成について説明する。
【０１３３】
燃料供給経路は、燃料カートリッジ１３３０のカートリッジ差込穴から始まる主燃料供給経路１３０５が、途中で第１燃料電池用燃料供給経路１３０５Ａと、第２燃料電池用燃料供給経路１３０５Ｂとの二又に分岐されて構成される。第１燃料電池用燃料供給経路１３０５Ａは、最終的に第１燃料電池１３００Ａのアノードに接続され、第２燃料電池用燃料供給経路１３０５Ｂは、最終的に第２燃料電池１３００Ｂのアノードに接続される。主燃料供給経路１３０５には、燃料吸引３方向切り替えバルブ１９０５が設置される。第１燃料電池用燃料供給経路１３０５Ａおよび第２燃料電池用燃料供給経路１３０５Ｂには、それぞれ、第１燃料バルブ１８６０Ａと第１燃料電池用補器１８００Ａ、および第２燃料バルブ１８６０Ｂと第２燃料電池用補器１８００Ｂが設置される。なお、第１燃料電池１３００Ａから排出される燃料は、第１循環経路１３０６Ａにより、第１燃料電池用補器１８００Ａに戻される。同様に、第２燃料電池１３００Ｂから排出される燃料は、第２循環経路１３０６Ｂにより、第２燃料電池用補器１８００Ｂに戻される。
【０１３４】
主燃料供給経路１３０５に設置された燃料吸引３方向切り替えバルブ１９０５は、主燃料供給経路１３０５がカートリッジ１３３０と接続される第１の位置と、主燃料供給経路１３０５が燃料回収経路１９０２と接続される第２の位置とを切り替えることができる。なお、燃料回収経路１９０２は、一端が燃料吸引３方向切り替えバルブ１９０５と接続され、他端が燃料カートリッジ１３３０内に設けられた燃料廃液袋１９００と接続されている。燃料回収経路１９０２の途中には、燃料吸引ポンプ１９１０が設置されている。
【０１３５】
次に、電源システム１００１における酸化剤供給経路および酸化剤の排出経路の構成について説明する。
【０１３６】
酸化剤供給経路は、ブロワ１４１０から始まる主酸化剤供給経路１４０５が、３方向切り替えバルブ１４０６により、第１燃料電池用酸化剤供給経路１４０５Ａと、第２燃料電池用酸化剤供給経路１４０５Ｂとの二又に分岐されて構成される。第１燃料電池用酸化剤供給経路１４０５Ａおよび第２燃料電池用酸化剤供給経路１４０５Ｂは、それぞれ、第１燃料電池１３００Ａおよび１３００Ｂのカソードに接続されている。
【０１３７】
一方、第１燃料電池１３００Ａから排出される酸化剤は、第１燃料電池用ラジエタ１４４０Ａ、第１燃料電池用水タンク１４５０Ａ、および第１燃料電池用水ポンプ１４６０Ａで構成される排出経路により排出される。なお、この排出経路は、最終的に、第１燃料電池用補器１８００Ａに接続される。同様に、第２燃料電池１３００Ｂから排出される酸化剤は、第２燃料電池用ラジエタ１４４０Ｂ、第２燃料電池用水タンク１４５０Ｂ、および第２燃料電池用水ポンプ１４６０Ｂで構成される排出経路により排出される。なお、この排出経路は、最終的に、第２燃料電池用補器１８００Ｂに接続される。
【０１３８】
次に、第１燃料電池用補器の構成について説明する。なお、第２燃料電池用補器は、基本的に、第１燃料電池用補器と同様に構成されるため、その構成の説明は、省略する。図１０は、第２の電源システム１００１の第１燃料電池用補器１８００Ａおよびその近傍の構成を示した図である。
【０１３９】
第１燃料電池用補器１８００Ａは、第１燃料電池用燃料タンク１８０１Ａと、第１燃料電池用燃料循環タンク１３６０Ａと、各種ポンプ類等とで構成される。
【０１４０】
より具体的に説明すると、前述の主燃料供給経路１３０５から分岐された第１燃料電池用燃料供給経路１３０５Ａは、主燃料ポンプ１３３９Ａを介して、第１燃料電池用燃料タンク１８０１Ａに接続される。また、第１燃料電池用燃料タンク１８０１Ａは、配管を介して、第１燃料電池用燃料循環タンク１３６０Ａと接続されており、この配管の途中には、第１燃料電池用燃料ポンプ１３４０Ａが設置される。第１燃料電池用燃料循環タンク１３６０Ａは、別の配管を介して、第１燃料電池１３００Ａと接続されており、この途中には、第１燃料電池用燃料循環ポンプ１３５０Ａが設けられている。また、第１燃料電池用燃料循環タンク１３６０Ａは、第１燃料電池用水ポンプ１４６０Ａを介して、第１燃料電池用水タンク１４５０Ａとも接続されている。
【０１４１】
なお、図１０において、１８０２Ａ、１６６０Ａおよび１６７０Ａは、それぞれ、第１燃料電池用燃料タンク１８０１Ａ、第１燃料電池用循環タンク１３６０Ａ、および第１燃料電池用水タンク１４５０Ａの液面センサを示している。これらの機能は、前述の図１および６に示した液面センサ６６０および６７０と同様である。
【０１４２】
また、電源システム１００１には、この他にも、表示パネル１２５０、ＲＯＭ１２２０等の部材が含まれる。しかしながら、これらの部材の構成は、前述の電源システム１と同様であるので、ここではこれ以上説明しない。
【０１４３】
次に、図１１のフロー図を参照して、このように構成された第２の電源システム１００１の動作方法について説明する。図１１は、第２の電源システムを作動させるためのフローチャートを示したものである。ただし、第２の電源システム１００１の基本的な動作は、前述の電源システム１等と同様である。従って、ここでは、第２の電源システム１００１に特有の動作を中心に、第２の電源システム１００１の動作を説明する。
【０１４４】
まず、起動スイッチがオンにされると、電源システム１００１のパワーランプ（図８のパワーランプ２５４参照）が点灯する（ステップＳ１４１０）。
【０１４５】
次に、燃料カートリッジ１３３０の実装の有無が確認される（ステップＳ１４２０）。もし、燃料カートリッジ１３３０が実装されていることが確認できない場合、以降の燃料電池の発電動作は、実施されない。これに対して、燃料カートリッジ１３３０の実装が確認された場合、読み取りセンサにより、燃料カートリッジ１３３０に設置された認証情報が読み取られ、これにより燃料カートリッジ１３３０の情報（燃料の種類、メーカー、型番、製品番号など）が呼び出される。
【０１４６】
次に、電源システムのＲＯＭ１２２０内に予め保管された情報と、読み取られた情報とが比較される（ステップＳ１５１０）。ここで、両者の比較により、設置された燃料カートリッジ１３３０が正規品であることが確認された場合、ＣＰＵ１２００は、燃料カートリッジ１３３０に含まれる燃料が、いずれの燃料電池用のものであるかを判断し、適正な燃料電池を選定する。また、ＲＯＭ１２２０内に予め保管されている燃料電池の運転に関するパラメータのうち、読み取られた情報（燃料の種類、燃料濃度など）に適合するものが選定される。さらにこのパラメータは、適合する燃料電池に対応する燃料電池用補器のレジスタにセットされる。なお、このパラメータには、例えば、燃料電池に供給される燃料の供給量および酸化剤の供給量等が含まれることは、当業者には明らかである。
【０１４７】
一方、設置された燃料カートリッジが正規品でないことが確認された場合、表示パネル１２５０を通じて、オペレータに、正規品でない燃料カートリッジがセットされたことがアナウンスされる。この場合、燃料電池の起動はなされない。
【０１４８】
また、燃料カートリッジの確認動作において、設置された燃料カートリッジに含まれる燃料種類が直前にセットされた燃料カートリッジの燃料種類とは異なる場合、主燃料供給経路１３０５内で燃料が混合されることを防ぐための処置が実施される。これについては、後述する。
【０１４９】
これに対して、燃料カートリッジに含まれる燃料が、前回使用された燃料と同じであることが確認された場合は、そのような処置はなされない。この場合、次のステップにおいて、電圧計１３２１により、二次電池１３２０の容量が確認される（ステップＳ１５５０）。この際には、負荷オンオフスイッチ１５０９（図９参照）は、オフにされる。
【０１５０】
ここで、燃料カートリッジ１３３０が設置されない状態で、電源システム１００１が長期間放置されていたことなどにより、二次電池１３２０の残容量が規定値（例えば、燃料電池を起動、維持できる最低容量＋マージン）に達していない場合、表示パネル１２５０を通じて、オペレータに、二次電池の容量が不足していることがアナウンスされる。また、オペレータに対して、既設の二次電池を、ポンプおよびブロワなどを起動することが可能な容量を有する二次電池に交換するように指示される。電源システム１００１は、オペレータにより、二次電池が交換され、エラーが解除されるまで、停止状態となる。
【０１５１】
これに対して、二次電池が規定の容量（例えば、燃料電池を起動、維持できる最低容量＋マージン）以上になっている場合、以下の燃料カートリッジ１３３０の液量確認が実施される（ステップＳ１６００）。
【０１５２】
燃料カートリッジの液量確認は、前述の３つのセンサ５０、６０、７０により実施される。ここで、燃料カートリッジ１３３０の液量が十分であることが確認されると、電源システム１００１は、選定された燃料電池による発電準備に移行する。しかしながら、燃料カートリッジ１３３０中の燃料が不足している場合、表示パネル１２５０を介して、オペレータに燃料が不足していることが表示される。燃料カートリッジ１３３０の交換が行われると、再度燃料カートリッジ１３３０の液量が確認され、燃料不足の表示が消える。
【０１５３】
次に、選定された燃料電池の発電準備が実施される。まず負荷スイッチ１５０９をオフにすることで、燃料電池を無負荷状態にする。また燃料カートリッジ１３３０からの給液の準備のため、燃料カートリッジ１３３０から燃料の給液ができるように、３方向切り替えバルブ１９０５が、燃料カートリッジ１３３０〜主燃料供給経路１３０５の方向（前述の第１の位置）に切り替えられる。
【０１５４】
次に、前述の選定された燃料電池の方に燃料が供給されるように、燃料供給経路が構成される。例えば、燃料カートリッジ１３３０に含まれる燃料がメタノールであって、第１燃料電池１３００Ａがメタノール燃料用の燃料電池である場合、第１燃料バルブ１８６０Ａが開放され（第２燃料バルブ１８６０Ｂが閉止され）、これにより燃料カートリッジ１３３０〜主燃料供給経路１３０５〜第１燃料電池用燃料供給経路１３０５Ａ〜第１燃料電池１３００Ａまでの燃料供給路が形成される。一方、燃料カートリッジ１３３０に含まれる燃料がエタノールであって、第２燃料電池１３００Ｂがエタノール燃料用の燃料電池である場合、第２燃料バルブ１８６０Ｂが開放され（第１燃料バルブ１８６０Ａが閉止され）、これにより燃料カートリッジ１３３０〜主燃料供給経路１３０５〜第２燃料電池用燃料供給経路１３０５Ｂ〜第２燃料電池１３００Ｂまでの燃料供給路が形成される。（なお、以降の記載では、選定された燃料電池を便宜上、第１燃料電池１３００Ａとする。）
同様に、３方向切り替えバルブ１４０６を切り替えることにより、ブロワ１４１０〜主酸化剤供給経路１４０５〜第１燃料電池用酸化剤供給経路１４０５Ａ〜第１燃料電池１３００Ａまでの酸化剤供給経路が形成される。
【０１５５】
次に、前述のように、適合する第１燃料電池１３００Ａに対応する第１燃料電池用補器１８００Ａのレジスタにセットされたパラメータに基づいて、第１燃料電池１３００Ａの発電が開始される。より具体的には、例えば、第１燃料電池１３００Ａに供給される燃料供給量が制御される。なお、各図には示されていないが、この動作のため、電源システムは、流量調整バルブなどの各種制御手段を備えており、レジスタにセットされたパラメータに基づいて、これらの部材の状態が制御されることは、当業者には明らかであろう。
【０１５６】
なお、前述のステップＳ１５５０において、二次電池が規定の容量（例えば、燃料電池を起動、維持できる最低容量＋マージン）以上ではあるものの、フル充電状態にはなっていない場合、二次電池の充電が行われる。また二次電池がフル充電状態になっている場合であっても、電流計１３２１でモニターされる負荷電流が大きく変化し、単位時間当たりの平均電流が所定値を超えた場合、同様に、二次電池１３２０の充電が行われる。
【０１５７】
第１燃料電池１３００Ａに導入された燃料は、燃料電池の発電反応に使用される。その後、この燃料電池から、発電反応に使用されなかった未反応の燃料が排出される。排出燃料中に含まれるアルコール燃料は、低濃度であるため、排出燃料が循環タンク１３６０Ａに戻されると、循環タンク１３６０Ａ内の燃料濃度が低下する。そこで、循環タンク１３６０Ａ内の燃料濃度は、濃度センサー等を介して、ＣＰＵ１２００によりモニターされ、この濃度が変化すると、必要に応じて、燃料タンク１８０１Ａから循環タンク１３６０Ａに、燃料が供給される。
【０１５８】
なお、循環タンク１３６０Ａへの燃料の供給量は、予めＲＯＭ内に保管されているポンプ１３４０Ａの稼動時間（＝燃料送液量）と循環タンク１３６０Ａ内の燃料濃度変化の間の関係から、算出される。これにより、循環タンク１３６０Ａ内のアルコール燃料を、一定濃度に維持することができる。
【０１５９】
一方、第１燃料電池１３００Ａのカソード側で生成された水は、ラジエタ１４４０Ａで冷却され、水タンク１４５０Ａに回収される。回収された水は、必要に応じて循環タンク１３６０Ａに戻される。
（燃料カートリッジの液量が不足した場合）
なお、第２の電源システム１００１において、燃料カートリッジ１３３０の燃料残量が減少し、液面が最下位のセンサ７０を下回るようになると、表示部が点滅状態となる。
【０１６０】
そのような状態で、燃料電池の発電を継続すると、カートリッジ内の燃料が尽きることとなる。そこで、この場合、給電能力エラーが点灯し、燃料カートリッジ１３３０の交換要求が表示される。また、この状態が続くと、電源システムから負荷装置への電源供給が停止され、燃料電池による発電動作および二次電池への充電動作も停止される。これは、表示パネル１２５０に表示される。
（異なる種類の燃料が充填された燃料カートリッジを使用する場合）
前述のように、燃料電池による発電を継続すると、燃料カートリッジ内の燃料が消費されるため、新たな燃料カートリッジへの交換が必要となる。そこで次に、既設の燃料カートリッジが、直前に使用された燃料とは異なる燃料が充填された燃料カートリッジに交換された場合の、電源システム１００１の操作法について説明する。
【０１６１】
図１１のフロー図に示すように、まず、起動スイッチがオンにされ、パワーランプが表示される。
【０１６２】
次に、燃料カートリッジが設置（交換）されたことが確認される。また、燃料カートリッジに設置された認証情報から、本燃料カートリッジには、直前のものとは異なる種類の燃料が充填されていることが確認される。また、この認証情報に基づいて、ＲＯＭ１２２０内に保管されている、新たな燃料に対応した適正な運転パラメータが読み出され、これが対応する燃料電池用補器のレジスタにセットされる。
【０１６３】
なお、前述のように、設置された燃料カートリッジが、非正規品であるなど、不適正なものであった場合は、表示パネル１２５０を通じて、オペレータに対し、非正規品の燃料カートリッジが設置されたことがアナウンスされる。
【０１６４】
次に、適正な運転パラメータが補器のレジスタにセットされると、主燃料供給配管１３０５内で燃料が混合されることを防ぐため、以下のように、既存の燃料の回収動作が実施される。
（燃料回収動作）
燃料回収動作は、燃料廃液袋１９００と、燃料吸引３方向切り替えバルブ１９０５と、燃料吸引ポンプ１９１０とを用いて実施される。
【０１６５】
まず、図９における燃料電池の負荷オンオフスイッチ１５０９がオフにされる。また、２つの燃料バルブ１８６０Ａ、１８６０Ｂが閉止される。さらに燃料吸引３方向切り替えバルブ１９０５が第２の位置（すなわち主燃料供給経路１３０５が燃料回収経路１９０２と接続される位置）に設定される。
【０１６６】
次に、燃料吸引ポンプ１９１０が作動し、主燃料供給配管１３０５内に残った燃料が吸引される。この吸引された燃料は、燃料カートリッジ１３３０内に設けられた燃料廃液袋１９００内に回収される。
【０１６７】
次に、燃料カートリッジ１３３０から主燃料供給配管１３０５の方向に、燃料を給液できるように、燃料吸引３方向切り替えバルブ１９０５が第１の位置（主燃料供給経路１３０５がカートリッジ１３３０と接続される位置）に設定される。さらに、第２燃料バルブ１８６０Ｂが開にされる。
【０１６８】
その後、第２燃料電池用補器のレジスタにセットされたパラメータ値に基づいて、第２燃料電池１３００Ｂにより、発電が開始される。なお、発電に先立ち、二次電池１３２０の容量確認が行われることは、前述の通りである。
（二次電池による発電）
以上、本発明による第２の電源システム１００１の基本的な動作を説明した。なお、実際には、燃料カートリッジ１３３０内の燃料が不足して、選定された燃料電池による発電の継続が難しくなった場合であっても、二次電池１３２０が十分な容量を有している場合には、電源システム１００１による給電が可能な場合がある。このような場合、電源システム１００１を停止させてしまうことは、使用効率の点で非効率的である。
【０１６９】
このため、電源システム１００１において、二次電池１３２０の電圧を電圧計１３２１によりモニターし、二次電池１３２０の容量が所定の値に低下するまでは、二次電池１３２０による給電を行うことが有意である。この場合、オペレータが燃料カートリッジ１３３０の交換などの動作に時間がかかったとしても、電源システム１００１を停止する必要はない。従って、利便性の高い電源システムを提供することが可能になる。
（エージング処理）
次に、第２の電源システム１００１におけるエージング処理について説明する。
【０１７０】
まず、新たに設置された燃料カートリッジに含まれる燃料種がデフォルトとは異なる場合、表示パネル１２５０を介して、オペレータに、デフォルトの燃料カートリッジとは異なる燃料カートリッジがセットされたことが表示される（ステップＳ１５３０：確認キーの押し待ち状態となる）。
【０１７１】
次に、オペレータにより確認キーが押された場合、デフォルトの情報が、新たに設置された燃料カートリッジの情報に書き換えられる。
【０１７２】
ただし、まだこの時点では、主燃料供給経路１３０５内には、前回の使用燃料が残っている。従って、燃料の混合を避けるため、主燃料供給経路１３０５内の残燃料を排出する必要がある。
【０１７３】
このため、前述のような燃料回収動作が実施される。あるいは、主燃料供給経路１３０５のいずれかの位置に、空気取り入れバルブ１９５０（図９参照）を設けても良い。この空気取り入れバルブ１９５０の他端は、空気取入口となっており、または空気取入口と接続されている。このような構成では、新たな燃料カートリッジが電源システムに設置される前（すなわち、既設の燃料カートリッジが取り外される前）に、燃料吸引3方向切り替えバルブ１９０５と、第２燃料バルブ１８６０Ｂとが閉状態にされ、または閉状態であることが確認される。また、第１燃料バルブ１８６０Ａが開状態にされ、または閉状態であることが確認される。次に、空気取り入れバルブ１９５０が開にされ、主燃料ポンプ１３３９Ａが稼働される。これにより、主燃料供給経路１３０５内に残る燃料を、燃料タンク１８０１Ａの方に移動させることができる。
【０１７４】
主燃料供給経路１３０５内の残燃料の排出が完了すると、変更後の発電パラメータに従い、第２燃料電池１３００Ｂによる発電が開始される。
【０１７５】
なお、第２燃料電池１３００Ｂによる発電の直後は、燃料電池切り替えスイッチ１９４０は、前の第１燃料電池１３００Ａ側のままとなっている。また、負荷オンオフスイッチ１５０９もオンのままである。従って、第１燃料電池１３００Ａから負荷装置１３２０への給電は、しばらくの間続行される。
【０１７６】
次に、第２燃料電池１３００Ｂの出力電圧および／またはスタック温度から、この燃料電池が安定になったことが確認されると、燃料電池切り替えスイッチ１９４０は、第２燃料電池１３００Ｂ側に切り替えられる。なお、負荷スイッチ１５０９は、オンのままとされ、これにより第２燃料電池１３００Ｂから、負荷装置への給電が可能となる。
【０１７７】
また、二次電池１３２０の出力電圧が確認され、二次電池の容量が十分ではない場合（例えば、フル充電以外の状態の場合）、第２燃料電池１３００Ｂが安定発電状態になった際に、二次電池１３２０への充電が行なわれる。
【０１７８】
充電時には、二次電池１３２０の出力電圧と燃料循環経路１３０６Ｂの燃料濃度がモニターされる。そして、二次電池１３２０への充電が不十分となるような濃度にまで、燃料循環経路１３０６Ｂの燃料濃度が低下した際には、二次電池１３２０への充電が終了される。
【０１７９】
なお、燃料電池の立ち上がり時間を短縮するため、ダミー負荷（図示されていない）を用いて、負荷抵抗を変化させ、負荷電流を徐々に増大させても良い。あるいは、通常の発電時に比べて、燃料電池に供給される燃料濃度を高くしても良い。
【０１８０】
また、エージング処理中は、オペレータにより、電源システム１００１の電源がオフにされることを回避するため、表示パネル１２５０に、電源システム１００１がエージング処理中であることを示すメッセージ等が表示されても良い。
（燃料カートリッジのデフォルト情報更新機能）
燃料カートリッジ１３３０を交換したり、電源システム１００１の電源を投入したりする度に、前述のような燃料回収動作を実行することは、起動時間の長期化につながる上、燃料の消費上も好ましくない。
【０１８１】
そこで、第２の電源システム１００１にも、前述の電源システム１のような、デフォルト情報更新機能を設けることが好ましい。これにより、特に操作しない限り、次回以降の発電を、この燃料に関する発電パラメータに基づいて実施することができる。従って、燃料カートリッジ１３３０が異なる種類の燃料が充填されたカートリッジに交換されるまで、エージング処理が不要となり、燃料および時間の浪費が回避される。
【０１８２】
例えば、オペレータが燃料カートリッジ１３３０を電源システム１００１に設置すると、読み取りセンサにより、燃料カートリッジに設けられた認証情報から、燃料種に関する情報が読み取られる。また、ＲＯＭ１２２０から不揮発性記憶素子（ＳＲＡＭ）に読み出されたデフォルト指定情報と、燃料カートリッジから読み取られた情報とが比較される。
【０１８３】
ここで、両情報が一致した場合、直前にレジスタにセットされた発電パラメータがそのまま使用される。すなわち、レジスタにセットされている発電パラメータ情報に従い、選定された燃料電池への燃料供給量や空気供給量などが決定される。
【０１８４】
一方、比較の結果、両情報が異なる場合、表示パネル１２５０を介して、オペレータに、デフォルトの燃料カートリッジとは異なる燃料カートリッジが設置されたことが表示される。また、この際に、オペレータによって、確認キーが押されると、ＣＰＵ１２００は、燃料が故意に変更されたと判断して、新しい燃料に関する発電パラメータがＲＯＭ１２２０から読み出され、これが制御レジスタに設定される。以降の動作は、前述の（異なる種類の燃料が充填された燃料カートリッジを使用する場合）に示した通りである。一方、意図しない燃料カートリッジが誤って設置された場合は、オペレータにより、確認動作がキャンセルされるようにしても良い。
【０１８５】
以上、第２の電源システムについて説明した。このような少なくとも２つの燃料電池を備える電源システムでは、例えば、前述の（燃料回収動作）のところで示したような操作により、主燃料供給経路１３０５の燃料が排出されれば、外部給電用の第１燃料電池１３００Ａに接続された燃料供給経路１３０５Ａに燃料が残っていても、給電用燃料電池を切り替えることができる。従って、燃料カートリッジの交換の際にも、迅速な給電が可能となる。
（第３の電源システム）
次に、本発明による第３の電源システムについて説明する。図１２には、本発明による第３の電源システムの構成の一例を示す。
【０１８６】
本発明による第３の電源システム２００１は、基本的には、前述の第２の電源システム１００１と同様に構成される。従って、図１２において、図９と同様の部材には、図９の部材の参照符号に１０００を加えた参照符号（すなわち２０００番台の符号）が付されている。
【０１８７】
第３の電源システム２００１は、複数の燃料カートリッジを配置することができるという特徴とする。図１２の例では、第３の電源システム２００１は、第１の燃料カートリッジ２３３０Ａおよび第２の燃料カートリッジ２３３０Ｂを有する。なお、第１および第２の燃料カートリッジに含まれる燃料は、同一であっても異なっていても良い。図１３には、一例として、２つの燃料カートリッジ差込穴２０３０Ａ、２０３０Ｂのそれぞれに、燃料カートリッジ２３３０Ａ、２３３０Ｂが装着された第３の電源システム２００１の模式的な外観図を示す。
【０１８８】
なお、燃料カートリッジの形状（特に、差込穴に設置される部分の形状）は、同一であることが好ましい。また各燃料カートリッジ差込穴は、同一の形状であることが好ましい。これにより、燃料カートリッジ毎に、取付位置を確認する必要がなくなる。
【０１８９】
以下、燃料供給経路および酸化剤供給経路の構成を中心に、第３の電源システム２００１について、詳しく説明する。
【０１９０】
第３の電源システム２００１は、２つの燃料カートリッジ差込穴２０３０Ａ、２０３０Ｂに装着された２つの燃料カートリッジ２３３０Ａ、２３３０Ｂを有する。差込穴２０３０Ａと２０３０Ｂとは、３方向バルブ２７６０を介して同一の配管経路２９９０に接続されている。３方向バルブ２７６０には、この配管経路２９９０の他、主燃料供給経路２３０５が接続されている。すなわち、３方向バルブ２７６０を介して、第１燃料カートリッジ２３３０Ａ〜主燃料供給経路２３０５のライン（第１のライン）と、第２燃料カートリッジ２３３０Ｂ〜主燃料供給経路２３０５のラインと（第２のライン）とが形成されている。従って、３方向バルブ２７６０の位置を制御することにより、第１のライン／第２のラインを切り替えることができる。
【０１９１】
主燃料供給経路２３０５は、燃料ポンプ２７６５を介して、別の３方向バルブ２７７０と接続されている。また３方向バルブ２７７０は、第１燃料電池用燃料供給経路２３０５Ａおよび第２燃料電池用燃料供給経路２３０５Ｂと接続されている。第１燃料電池用燃料供給経路２３０５Ａは、前述の第２の電源システムと同様に、第１燃料電池用燃料タンク２８０１Ａ、第１燃料電池用燃料ポンプ２３４０Ａ、第１燃料電池用燃料循環タンク２３６０Ａ、第１燃料電池用燃料循環ポンプ２３５０Ａを介して、第１燃料電池２３００Ａまで延在している。また、第２燃料電池用燃料供給経路２３０５Ｂも同様の構成を有する。
【０１９２】
従って、３方向バルブ２７７０の位置を制御することにより、主燃料供給経路２３０５の接続経路を、第１燃料電池用燃料供給経路２３０５Ａと第２燃料電池用燃料供給経路２３０５Ｂの間で切り替えることができる。
【０１９３】
一方、第３の電源システム２００１は、酸化剤供給経路として、第１燃料電池用酸化剤供給経路２４０５Ａと、第２燃料電池用酸化剤供給経路２４０５Ｂの２つの酸化剤供給経路を備える。第１燃料電池用酸化剤供給経路２４０５Ａは、一端が第１ブロワ２４１０Ａに接続され、他端が第１燃料電池２３００Ａのカソード側に接続されている。また、第１燃料電池２３００Ａから排出される酸化剤は、第１燃料電池用ラジエタ２４４０Ａ、第１燃料電池用水タンク２４５０Ａ、および第１燃料電池用水ポンプ２４６０Ａで構成される排出経路により排出される。なお、この排出経路は、最終的に、第１燃料電池用燃料循環タンク２３６０Ａに接続される。なお、第２燃料電池用酸化剤供給経路２４０５Ｂ、および第２燃料電池からの酸化剤の排出経路も同様に構成されることは、図１２から明らかであろう。
【０１９４】
この他、第３の電源システム２００１は、ＣＰＵ２２００および制御回路を含む制御部２３１０と、二次電池２３２０とを備える（図１２には、示されていない）。制御部２３１０は、電源システム２００１に設けられている各種部材の動作を管理し、これらを制御する役割を果たす。ただし、図１２では、図面を見やすくするため、各種部材に接続された配線は、省略されている。
（基本動作）
次に、第３の電源システム２００１の基本的な動作について説明する。
【０１９５】
第３の電源システム２００１は、三方向バルブ２７６０および２７７０の切り替えにより、２つの燃料カートリッジ２３３０Ａ、２３３０Ｂと、２つの燃料電池２３００Ａ、２３００Ｂとの組み合わせを自由に選択することができる。
【０１９６】
以下、代表的な２つのケースを例に、第３の電源システム２００１の動作を説明する。
（ケース１）
２つの燃料カートリッジ２３３０Ａ、２３３０Ｂに貯蔵される燃料が同一の場合であって、第１燃料電池２３００Ａがこの燃料に対応している場合、電源システム２００１は、次のように作動する。
【０１９７】
まず、３方向バルブ２７６０が、前述の第１のライン（第１の燃料カートリッジ２３３０Ａ〜主燃料供給経路２３０５のライン）を形成するように調整される。また、３方向バルブ２７７０により、主燃料供給経路２３０５が第１燃料電池用燃料供給経路２３０５Ａに接続される。
【０１９８】
以降は、前述の第２の電源システム２００１と同様の動作により、第１燃料電池２３００Ａでの発電が行われる。
【０１９９】
その後、第１の燃料カートリッジ２３３０Ａ内の燃料量が低下し、所定のレベル以下となった場合、３方向バルブ２７６０により、第１のラインが第２のライン（第２の燃料カートリッジ２３３０Ｂ〜主燃料供給経路２３０５のライン）に切り替えられる。また、表示パネル２２５８（図１３参照）を介して、オペレータに、燃料カートリッジが切り替えられたことがアナウンスされる。これにより、オペレータは、第１の燃料カートリッジ２３３０Ａを、任意のタイミングで交換することができる。
（ケース２）
一方、２つの燃料カートリッジ２３３０Ａ、２３３０Ｂに貯蔵される燃料が異なる場合であって、第１燃料電池２３００Ａが燃料カートリッジ２３３０Ａ内の燃料に対応しており、第２燃料電池２３００Ｂが燃料カートリッジ２３３０Ｂ内の燃料に対応している場合、電源システム２００１は、次のように作動する。
【０２００】
まず、３方向バルブ２７６０が、前述の第１のライン（第１の燃料カートリッジ２３３０Ａ〜主燃料供給経路２３０５のライン）を形成するように調整される。また、３方向バルブ２７７０により、主燃料供給経路２３０５が第１燃料電池用燃料供給経路２３０５Ａに接続される。
【０２０１】
その後、第１の燃料カートリッジ２３３０Ａ内の燃料量が低下し、所定のレベル以下となった場合、３方向バルブ２７６０により、第１のラインが第２のライン（第２の燃料カートリッジ２３３０Ｂ〜主燃料供給経路２３０５のライン）に切り替えられる。と同時に、主燃料供給経路２３０５からの燃料が、第２燃料電池用燃料供給経路２３０５Ｂに流通するように、３方向バルブ２７７０が切り替えられる。また、表示パネル２２５８（図１３参照）を介して、オペレータに、燃料カートリッジおよび発電燃料電池が切り替えられたことがアナウンスされる。これにより、オペレータは、第１の燃料カートリッジ２３３０Ａを、任意のタイミングで交換することができる。なお、使用する燃料電池を切り替える前には、負荷オンオフスイッチ（図示されていない）が一旦オフにされても良い。
【０２０２】
このように、第３の電源システム２００１では、いずれのケースにおいても、一方の燃料カートリッジ内の燃料が少なくなっても、燃料電池による発電をそのまま継続することができる。従って、第３の電源システム２００１では、発電持続時間が延伸されるとともに、燃料カートリッジの交換のため、電源システムが停止される頻度を低減することができる。
【０２０３】
なお、ケース２では、燃料カートリッジの切り替えの際に、発電用燃料電池も切り替えられることになるが、新たに使用される燃料電池が安定発電状態になるまでには、ある程度の時間が必要となる。そこで、燃料電池の切り替え時に、電源システム２００１の給電が長時間停止されることを回避するため、以下の対応が行われても良い。
【０２０４】
まず、第１の燃料カートリッジ２３３０Ａ内の燃料量が低下し、閾値レベル以下となった場合、燃料カートリッジおよび発電燃料電池の切り替えを行わずに、第２燃料電池２３００Ｂでの発電を開始する。
【０２０５】
なお、この段階では、燃料カートリッジ２３３０Ｂからの燃料を第２燃料電池２３００Ｂに供給することはできない。そこで、第２燃料電池用燃料循環ポンプ２３５０Ｂにより、予め第２燃料電池用燃料循環タンク２３６０Ｂに保管されていた燃料が、第２燃料電池２３００Ｂに供給され、発電が行われる。
【０２０６】
ここで、このような燃料カートリッジ２３３０Ｂからの燃料供給が行われない状態で、第２燃料電池２３００Ｂの発電を長時間行うことができるように、燃料循環タンク２３６０Ｂには、その上限位置まで燃料を保管しておくことが好ましい。これは、例えば、次のような方法により実現できる。第２の燃料カートリッジ２３３０Ｂからの燃料を用いて、第２燃料電池２３００Ｂの発電が実施されており、その発電が終了した際に、第２の燃料カートリッジ２３３０Ｂからの燃料供給を停止させず、しばらくの間、燃料を第２燃料電池２３００Ｂに供給し続ける。この場合、燃料は、未使用のまま第２燃料電池２３００Ｂから排出され、第２燃料電池用燃料循環タンク２３６０Ｂに保管される。従って、これにより、燃料循環タンク２３６０Ｂに、所定量の燃料を保管しておくことができる。
【０２０７】
次に、第２燃料電池２３００Ｂでの発電が安定化してから、３方向バルブ２７６０、２７７０による前述の切り替えが行われる。電源システムの主燃料電池が第２燃料電池２３００Ｂに切り替えられると、第１燃料電池２３００Ａの発電が停止される。
【０２０８】
なお、第２燃料電池２３００Ｂでの発電が安定化するまでの時間を短縮するため、前述の第２の電源システムで説明したような動作が行われても良い。すなわち、第２燃料電池２３００Ｂに供給される燃料濃度を高くしたり、ダミー抵抗を接続して、負荷電流を徐々に大きくしたりすることにより、反応を活性化させても良い。
【０２０９】
また前述のケース２において、主燃料供給経路２３０５に接続される燃料供給経路を、突然、第１燃料電池用燃料供給経路２３０５Ａから第２燃料電池用燃料供給経路２３０５Ｂに切り替えると、それまで主燃料供給経路２３０５に存在していた燃料が、第２燃料電池用燃料供給経路２３０５Ｂの方に供給されてしまう。
【０２１０】
そこで、３方向バルブ２７６０を第１のラインから第２のラインに切り替える前（および３方向バルブ２７７０を第２燃料電池用燃料供給経路２３０５Ｂ側に切り替える前）に、燃料ポンプ２７６５を稼動させ、燃料供給経路２３０５内に残っている燃料を、第１燃料電池用燃料タンク２８０１Ａまでに排出させても良い。これにより、主燃料供給経路２３０５において、異なる燃料が混合することを回避することができる。
【０２１１】
前述のように、第３の電源システム２００１では、一方の燃料カートリッジにおいて燃料が不足しても、別の燃料カートリッジを用いて、燃料電池の発電を継続することができる。従って、二次電池の充電動作が途中で中断されることは生じにくく、二次電池は、比較的長い間、充電状態にしておくことができる。従って、この電源システムは、消費電力の大きい負荷装置に接続された場合にも、安定して電力を供給することができる。
（第４の電源システム）
図１４には、前述の第３の電源システムの変形例として、第４の電源システム２００１Ｍを示す。この第４の電源システム２００１Ｍは、前述の第３の電源システム２００１に比べて、第１の燃料カートリッジ２３３０Ａ〜第１燃料電池２３００Ａと、第２の燃料カートリッジ２３３０Ｂ〜第２燃料電池２３００Ｂとの、別個の２系統の燃料供給経路を有する点が異なっている。すなわち、この第４の電源システム２００１Ｍでは、前述の３方向切り替えバルブ２７６０、２７７０が排除されている。
【０２１２】
ただし、第４の電源システム２００１Ｍにおいて、その他の構成は、第３の電源システム２００１と同様であり、当業者には、前述の第３の電源システム２００１における説明から、電源システム２００１Ｍの動作方法を容易に予想することができる。従って、第４の電源システム２００１Ｍの構成および動作についての説明は、省略する。
【０２１３】
第４の電源システム２００１Ｍでは、一方の燃料電池（例えば２３００Ａ）を、主発電に利用し、他方の燃料電池（例えば２３００Ｂ）を、主発電燃料電池用の燃料カートリッジの交換の間の予備発電に利用することが可能となる。
【０２１４】
また、このような構成では、以下に示すような利点が得られる。
【０２１５】
図１５および図１６には、第４の電源システム２００１Ｍにおける、燃料電池、二次電池、ＤＣ／ＤＣコンバータ、および外部負荷装置の接続ラインの一例を示す。図１５では、ＤＣ／ＤＣコンバータは、電源システム側に設置されており、図１６では、ＤＣ／ＤＣコンバータは、負荷装置側に設置されている。
【０２１６】
図１５の場合、第１燃料電池２３００Ａは、負荷スイッチ２５１５Ａがオンにされた際に、ＤＣ／ＤＣコンバータ１の入力側と接続される。また、第２燃料電池２３００Ｂは、負荷スイッチ２５１５Ｂがオンにされた際に、ＤＣ／ＤＣコンバータ２の入力側と接続される。また、第１燃料電池２３００Ａおよび第２燃料電池２３００Ｂは、切り替えスイッチ２５１１により、二次電池２３２０と接続される。
【０２１７】
ＤＣ／ＤＣコンバータ１の出力側は、切り替えスイッチ２５１７＋、２５１７−の両方をＤＣ／ＤＣコンバータ１側に切り替えることにより、外部の負荷装置２５２０と接続することができる。逆に、切り替えスイッチ２５１７＋、２５１７−の両スイッチをＤＣ／ＤＣコンバータ２側に切り替えた場合、ＤＣ／ＤＣコンバータ２が外部の負荷装置２５２０と接続される。なお、２つのＤＣ／ＤＣコンバータの間には、切り替えスイッチ２５１６が介在されており、この切り替えスイッチ２５１６は、以下の２つの位置に切り替えることができる。一つの位置は、ＤＣ／ＤＣコンバータ２の正の出力をスイッチ２５１７＋を介して、外部負荷装置２５２０の正の入力に接続する位置である。従って、この場合、スイッチ２５１７−をＤＣ／ＤＣコンバータ２の側に切り替えることにより、ＤＣ／ＤＣコンバータ２の出力を外部の負荷装置２５２０と接続することができる。２つ目の位置は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１の負の出力と、ＤＣ／ＤＣコンバータ２の正の出力を接続する位置であり、この場合、切り替えスイッチ２５１７＋をＤＣ／ＤＣコンバータ１の側に切り替え、スイッチ２５１７−をＤＣ／ＤＣコンバータ２の側に切り替えることにより、２つのＤＣ／ＤＣコンバータの出力を合わせて、外部の負荷装置２５２０に入力することができる。
【０２１８】
一方、図１６の場合は、ＤＣ／ＤＣコンバータ３が、外部負荷装置２５２０側に設けられる。ただし、その他の構成および特徴は、図１５の場合と同様である。
【０２１９】
従って、この電源システムでは、同時に２つの燃料電池を使用することが可能となり、電源システムの給電能力が向上する。また、ＤＣ／ＤＣコンバータの入出力を自由に（直列／並列に）接続することができるため、外部負荷装置の種類に応じて、電源システムの出力の仕方を変更することにより、対応可能な負荷装置の種類を増すことが可能となる。
【０２２０】
なお、図には示さなかったが、本発明による電源システムは、例えば、複数の燃料カートリッジと、単一の燃料電池とを備える構成としても良いことは、当業者には明らかである。この場合も、第３の電源システムのように、電源システムの連続稼働時間を延ばすことが可能となる。
【産業上の利用可能性】
【０２２１】
本発明は、燃料電池を備える電源システムに適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【０２２２】
【図１】本発明による電源システムの構成の一例を示した図である。
【図２】燃料カートリッジの概略図である。
【図３】燃料カートリッジ、および該燃料カートリッジが設置される位置近傍の電源システムの構成部材の概略図である。
【図４】本発明による電源システムを作動させるためのフローチャートである。
【図５】本発明による電源システムを作動させるための別のフローチャートである。
【図６】本発明による別の電源システムの構成の一例を示した図である。
【図７】電源のバイパスラインの構成の一例を示した図である。
【図８】本発明による電源システムをプリンタに接続する際の一例を示した図である。
【図９】本発明による第２の電源システムの構成の一例を示す図である。
【図１０】第２の電源システムの第１燃料電池用補器とその近傍の構成図である。
【図１１】第２の電源システムを作動させるためのフローチャートである。
【図１２】本発明による第３の電源システムの構成の一例を概略的に示した図である。
【図１３】燃料カートリッジ２３３０Ａ、２３３０Ｂが装着された第３の電源システム２００１の模式的な外観図である。
【図１４】本発明による第４の電源システムの構成の一例を概略的に示した図である。
【図１５】第４の電源システムにおける外部負荷装置との配線図の一例である。
【図１６】図１５とは異なる配線図の一例である。
【符号の説明】
【０２２３】
１、２、３  電源システム
１０        識別コード
１０ａ      バーコード
１０ｂ      ＲＦＩＤ
１９        アルコール燃料
２０        燃料カートリッジ
５０、６０、７０  センサ
１００      読み取りセンサ
２００      ＣＰＵ
２１０      表示コントローラ
２２０      ＲＯＭ
２４０      補機制御用レジスタ群
２５０      表示パネル
３００      燃料電池
３０１      発電部
３０５      燃料供給経路
３０５Ａ    燃料循環経路
３１０      制御部
３２０      二次電池
３３０      燃料貯蔵手段
３４０      燃料ポンプ
３５０      燃料循環ポンプ
３６０      循環タンク
４１０      ブロワ
４３０      ファン
４４０      ラジエータ
４５０      水タンク
４６０      水ポンプ
５２０      負荷装置
５２１      プリンタ
６１０（６１０Ａ、６１０Ｂ）  ３方向弁
６２０（６２０Ａ、６２０Ｂ）  待避タンク
６３０（６３０Ａ、６３０Ｂ）  戻しポンプ
７１０      電源ライン
７１５      電源用スイッチ
７２０      バイパスライン
７２５      バイパスラインスイッチ
１００１  第２の電源システム
１２００  ＣＰＵ
１３００Ａ  第１燃料電池
１３００Ｂ  第２燃料電池
１３０５  主燃料供給経路
１３０５Ａ  第１燃料電池用燃料供給経路
１３０５Ｂ  第２燃料電池用燃料供給経路
１３０６Ａ  第１循環経路
１３０６Ｂ  第２循環経路
１３１０  制御部
１３２０  二次電池
１３２１  電圧計
１３３０  燃料貯蔵手段（燃料カートリッジ）
１３３９A  主燃料ポンプ（第1燃料電池用）
１３４０Ａ  第１燃料電池用燃料ポンプ
１３５０Ａ  第１燃料電池用燃料循環ポンプ
１３６０Ａ  第１燃料電池用循環タンク
１４０５  主酸化剤供給経路
１４０５Ａ  第１燃料電池用酸化剤供給経路
１４０５Ｂ  第２燃料電池用酸化剤供給経路
１４０６  ３方向切り替えバルブ
１４１０  ブロワ
１４４０Ａ  第１燃料電池用ラジエタ
１４４０Ｂ  第２燃料電池用ラジエタ
１４５０Ａ  第１燃料電池用水タンク
１４５０Ｂ  第２燃料電池用水タンク
１４６０Ａ  第１燃料電池用水ポンプ
１４６０Ｂ  第２燃料電池用水ポンプ
１５０９  負荷オンオフスイッチ
１５１０  二次電池充電オンオフスイッチ
１８００Ａ  第１燃料電池用補器
１８００Ｂ  第２燃料電池用補器
１８０１Ａ  第１燃料電池用燃料タンク
１８６０Ａ  第１燃料バルブ
１８６０Ｂ  第２燃料バルブ
１９００  燃料廃液袋
１９０２  燃料回収経路
１９０５  燃料吸引３方向切り替えバルブ
１９１０  燃料吸引ポンプ
１９４０  燃料電池切り替えスイッチ
１９５０  空気取り入れバルブ
２００１  第３の電源システム
２００１Ｍ  第４の電源システム
２２００  ＣＰＵ
２３００Ａ  第１燃料電池
２３００Ｂ  第２燃料電池
２３０５  主燃料供給経路
２３０５Ａ  第１燃料電池用燃料供給経路
２３０５Ｂ  第２燃料電池用燃料供給経路
２３０６Ａ  第１循環経路
２３０６Ｂ  第２循環経路
２３２０  二次電池
２３３０Ａ  第１の燃料貯蔵手段（燃料カートリッジ）
２３３０Ｂ  第２の燃料貯蔵手段（燃料カートリッジ）
２３４０Ａ  第１燃料電池用燃料ポンプ
２３４０Ｂ  第２燃料電池用燃料ポンプ
２３５０Ａ  第１燃料電池用燃料循環ポンプ
２３５０Ｂ  第２燃料電池用燃料循環ポンプ
２３６０Ａ  第１燃料電池用燃料循環タンク
２３６０Ｂ  第２燃料電池用燃料循環タンク
２４０５Ａ  第１燃料電池用酸化剤供給経路
２４０５Ｂ  第２燃料電池用酸化剤供給経路
２４１０Ａ  第１ブロワ
２４１０Ｂ  第２ブロワ
２４３０Ａ  第１ファン
２４３０Ｂ  第２ファン
２４４０Ａ  第１燃料電池用ラジエタ
２４４０Ｂ  第２燃料電池用ラジエタ
２４５０Ａ  第１燃料電池用水タンク
２４５０Ｂ  第２燃料電池用水タンク
２４６０Ａ  第１燃料電池用水ポンプ
２４６０Ｂ  第２燃料電池用水ポンプ
２５１５Ａ、２５１５Ｂ  負荷スイッチ
２５１６  切り替えスイッチ
２５１７＋、２５１７−  切り替えスイッチ
２５２０  負荷装置
２７６０、２７７０  ３方向バルブ
２７６５、２７６５Ａ、２７６５Ｂ  燃料ポンプ
２８０１Ａ  第１燃料電池用燃料タンク
２８０１Ｂ  第２燃料電池用燃料タンク。
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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