JP2004093409A

JP2004093409A - 燃料カートリッジ及びそれを用いた携帯機器並びに残量検出方法

Info

Publication number: JP2004093409A
Application number: JP2002255915A
Authority: JP
Inventors: Kimiyasu Mifuji; 美藤　仁保
Original assignee: Casio Computer Co Ltd
Current assignee: Casio Computer Co Ltd
Priority date: 2002-08-30
Filing date: 2002-08-30
Publication date: 2004-03-25

Abstract

【課題】特に携帯機器に搭載される燃料電池システムにおいて、発電用燃料の残量の検出を、常に、且つ簡易に行えるようにすること。
【解決手段】モジュール化され、携帯機器ＤＶＣと着脱自在に形成された燃料パック１０Ａは、発電用燃料ＦＬが封入された燃料タンク１１の内周面に沿って、相互に近接し、且つ平行に配設された２本の導体２１ａ、２１ｂからなる導体組２１を備えている。そして、導体２１ａ、２１ｂの間の電気抵抗値を測定し、この電気抵抗値を、導体２１ａ、２１ｂが発電用燃料ＦＬと接触する部分の長さＬに変換することで、燃料タンク１１内の発電用燃料ＦＬの残量を算出する。
【選択図】　　　図３

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、燃料カートリッジ及びそれを備えた携帯機器並びに残量検出方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、民生用や産業用のあらゆる分野において、様々な化学電池が使用されている。例えば、アルカリ乾電池やマンガン乾電池等の一次電池は、時計やカメラ、玩具、携帯型の音響機器等に多用されており、我が国に限らず、世界的な観点からも最も生産量が多く、安価且つ入手が容易という特徴を有している。
【０００３】
一方、ニッケル・カドミウム蓄電池やニッケル・水素蓄電池、リチウムイオン電池等の二次電池は、近年普及が著しい携帯電話機や携帯情報端末（ＰＤＡ）、デジタルビデオカメラやデジタルスチルカメラ等の携帯機器に多用されており、繰り返し充放電ができることから経済性に優れた特徴を有している。また、二次電池のうち、鉛蓄電池は、車両や船舶の起動用電源、或いは、産業設備や医療設備における非常用電源等として利用されている。
【０００４】
ところで、近年、環境問題やエネルギー問題への関心の高まりに従い、上述したような化学電池の使用後に生じる廃棄物に関する問題やエネルギー変換効率の問題がクローズアップされている。
【０００５】
特に、一次電池においては、上述したように、製品価格が安価で入手が容易な上、電源として利用する機器も多く、しかも、基本的に一度放電されると電池容量を回復することができない、一回限りの利用（いわゆる、使い捨て）しかできないため、年間の廃棄量が数百万トンに上っている。ここで、化学電池全体では、リサイクルにより回収される比率は、概ね２０％程度に過ぎず、残りの８０％程度が自然界に投棄、又は、埋め立て処理されている、とする統計資料もあり、このような未回収の電池に含まれる水銀やインジウム等の重金属による環境破壊や、自然環境の悪化が懸念されている。
【０００６】
また、エネルギー資源の利用効率の観点から上記化学電池を検証すると、一次電池においては、放電可能エネルギーの概ね３００倍のエネルギーを使用して生産されているため、エネルギー利用効率が１％にも満たない。これに対して、繰り返し充放電が可能で経済性に優れた二次電池であっても、家庭用電源（コンセント）等から充電を行う場合、発電所における発電効率や送電線損失等により、エネルギー利用効率が概ね１２％程度にまで低下してしまうため、必ずしもエネルギー資源の有効利用が図られているとは限らなかった。
【０００７】
そこで、近年、環境への影響（負担）が少なく、且つ、例えば、３０〜４０％程度の極めて高いエネルギー利用効率を実現することができる燃料電池をはじめとする各種の新たな電源システムや発電システム（以下、「電源システム」と総称する）が注目され、車両用の駆動電源や事業用の電源システム、家庭用のコジェネレーションシステム等への適用を目的として、或いは、上述したような化学電池の代替えを目的として、実用化のための研究、開発が盛んに行われている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
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、上述した化学電池の代替え（互換品）として適用するためには、次に示すような問題点を有している。
【０００９】
即ち、例えば、上述した燃料電池を有する電源システム（以下、燃料電池システムとする）にあっては、発電用の燃料（発電用燃料）を用いて、電力を発生（発電）させるため、係る燃料の残量を常に把握し、燃料の残量が少なくなったら、現在使用中の燃料カートリッジを、燃料が充填された新たな燃料カートリッジに交換する等、燃料電池システムの燃料の残量を速やかに回復（増加）させる必要がある。
【００１０】
このため、燃料電池システムには、現在の燃料の残量を常に把握すべく、燃料の残量を検出するための残量検出手段が設けられることが通常である。だが、この従来の残量検出手段は、燃料カートリッジの向きがさほど変化しない場合に対応しているに過ぎず、例えば、傾けられたり、或いは、逆さま（上下逆）になったり、といった場合にも対応できるものではなかった。
【００１１】
即ち、係る燃料電池システムが携帯機器に搭載される場合、携帯機器は手で持ちながら扱われることが多いため、その向きは頻繁に変化する、つまり、携帯機器に装着された燃料カートリッジの向きも、頻繁に変化する。このため、従来の残量検出手段では、上記燃料カートリッジの向きが、残量検出手段による残量の検出に適した所定の向きとなっているときしか、正確な燃料の残量を検出できず、燃料の残量を常に正確に把握することは困難であった。そのため、燃料カートリッジの交換等を適時に行うことが出来ず、携帯機器が予期しない時に動作停止してしまう、といった事態が起こる可能性があった。
【００１２】
また、残量検出手段としては、例えば、光源と受光器との間に燃料が入ることで、光源から発せられる光路の変化を検出する光センサ方式、超音波の反射時間の変化を検出する超音波方式、電極間に燃料が入ることで変化する静電容量を検出する静電容量方式等、の方式を利用したものもあるが、何れも、携帯機器用の燃料電池システムに相応しく小型、且つ安価に構成することは、容易ではなかった。
【００１３】
そこで、本発明は、特に携帯機器に搭載される燃料電池システムにおいて、発電用燃料の残量の検出を、常に、且つ簡易に行えるようにすることを目的としている。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、請求項１記載の発明は、
燃料電池に供給する所定の燃料を保持する燃料カートリッジであって、
柱形状の燃料容器と、
前記燃料容器の側面に沿って、前記燃料容器の内部に所定の間隔で隔設され、前記燃料に接触するように配置された複数本の導体と、を備え、
前記導体の、前記燃料に接触する部分の長さが前記燃料の残量に応じて変化するように構成されていることを特徴としている。
【００１５】
また、請求項２に記載の発明は、
請求項１に記載の燃料カートリッジにおいて、前記導体は、所定の間隔で平行に設けられた２本の導体を一組とする、少なくとも一組の導体組からなることを特徴としている。
そして、請求項３に記載の発明は、
請求項２に記載の燃料カートリッジにおいて、前記導体組は三組以上設けられ、前記燃料容器の内周面に沿って隔設されていることを特徴としている。
【００１６】
また、請求項４に記載の発明は、
所定の燃料を保持する燃料容器と、前記燃料容器の内部に所定の間隔で隔設され、前記燃料に接触し、前記燃料に接触する部分の長さが該燃料の残量に応じて変化するように配置された複数本の導体と、を備える燃料カートリッジと、該燃料カートリッジを収納する収納部と、前記燃料カートリッジから供給される前記燃料を用いて発電する燃料電池システムと、を備え、該燃料電池システムにより発電した電力によって駆動する携帯機器であって、
前記各導体間の電気抵抗値を測定する抵抗測定手段と、
前記抵抗測定手段によって測定された電気抵抗値に基づいて、前記燃料容器内に蓄えられた燃料の残量を算出する残量算出手段と、
を備えることを特徴としている。
【００１７】
そして、請求項５に記載の発明は、
請求項４に記載の携帯機器において、前記燃料カートリッジにおける前記導体は、所定の間隔で平行に設けられた２本の導体を一組とする、少なくとも一組の導体組からなることを特徴としている。
【００１８】
また、請求項６に記載の発明は、
請求項５に記載の携帯機器において、前記導体組は三組以上設けられ、前記燃料容器の内周面に沿って隔設されていることを特徴としている。
【００１９】
尚ここで、「携帯機器」とは、例えば、携帯情報端末（ＰＤＡ）、携帯電話機といった携帯型の電子機器の他、ノート型パソコンやデジタルカメラといった可搬型の電子機器の意である。
【００２０】
この請求項１から６に記載の発明によれば、燃料カートリッジが有する燃料容器に封入される燃料が、例えば、液体燃料又は液化燃料等の流動性を有する燃料である場合、燃料容器内の燃料の残量に応じて、燃料容器に内部に設けられた各導体が当該燃料と接触している部分の長さが変化する。即ち、燃料容器内の燃料を、上記導体間の導電路とみなすと、二本の導体間の電気抵抗値は、燃料容器内の燃料の残量に応じて、変化することになる。
【００２１】
従って、二本の導体間の配設距離、燃料容器の底面積等、燃料カートリッジの形成条件を考慮し、各導体が燃料と接触している部分の長さと、二本の導体間の電気抵抗値と、の関係を予め求めておくことで、当該関係に従って、測定された導体間の電気抵抗値を、燃料容器内の残量に換算することができる。
【００２２】
また、この請求項４に記載の携帯機器において、前記残量算出手段は、請求項７に記載の発明のように、前記抵抗測定手段によって測定された前記各導体間の電気抵抗値から、前記各導体の配設位置に基づいた算出方法で残量を算出するように構成しても良い。
【００２３】
この請求項７に記載の発明によれば、各導体間の電気抵抗値に加えて、配設位置にも基づいて、燃料容器内の残量を算出することができる。
従って、例えば、複数組の導体組が燃料容器の内周面に沿って隔設された場合にあっては、燃料カートリッジが傾けられたとき、各導体組毎に、当該導体組を構成する導体が燃料容器内の燃料と接触する部分の長さが異なる、即ち、測定される電気抵抗値が異なる。そして、例えば、各導体組毎に得られた、導体が燃料に接触する部分の長さの平均値を算出し、この算出値を燃料容器内の燃料の液面の高さとみなすことで、燃料容器内の残量を算出することができる。
【００２４】
また、請求項８に記載の発明のように、請求項４〜７の何れかに記載の携帯機器において、
前記抵抗測定手段は、前記電気抵抗値の測定を間欠的に複数回実行し、
前記残量算出手段は、前記抵抗測定手段によって測定された複数の電気抵抗値の内、所定の変動範囲内に含まれる電気抵抗値の平均値又は最小値に基づいて、残量を算出するように構成しても良い。
【００２５】
この請求項８に記載の発明によれば、携帯機器においては、例えば、手持ちでの使用中や利用者によって持ち運ばれる場合、燃料容器が揺れたり、頻繁に向きが変わったりすることがあり、この間に、残量算出のため、電気抵抗値の測定を行った場合、測定毎に異なる測定結果となってしまう。これに対して、電気抵抗値の測定を間欠的に複数回実行し、これらの測定値の平均値又は最小値を採用することで、揺れ等により生じる測定誤差を考慮し、より正確な残量を算出することができる。
【００２６】
また、複数の測定値の内、所定の変動範囲内の値のみを採用することで、例えば、携帯機器の向きが急激に変わったとき、測定される電気抵抗値も大きく変わるが、このように大きく変わる値を除外し、より正確な残量を算出することができる。
【００２７】
また、請求項９に記載の発明のように、請求項４〜８の何れかに記載の携帯機器において、
前記燃料容器内に蓄えられた燃料の残量を記憶する残量記憶手段と、
前記燃料電池による燃料使用量に基づいて、前記燃料容器内の残量の予測を随時行い、前記残量記憶手段に記憶された残量を更新する残量予測手段と、
前記残量算出手段によって算出された残量に基づいて、前記残量記憶手段に記憶された残量を補正する残量補正手段と、
前記残量記憶手段に記憶された残量が所定の下限値に達した場合に、所定の報知を行う報知手段と、
を更に備えて構成しても良い。
【００２８】
また、請求項１２に記載の発明は、
所定の燃料を保持する燃料容器と、該燃料容器の内部に隔設され、前記燃料に接触し、該燃料に接触する部分の長さが該燃料の残量に応じて変化するように配置された複数本の導体と、を備える燃料カートリッジと、該燃料カートリッジから供給される前記燃料を用いて発電する燃料電池システムと、を備える携帯機器における、前記燃料容器内の残量を検出する残量検出方法であって、
前記燃料電池システムによる燃料使用量に基づいて、前記燃料容器内の残量の予測を随時行い、残量記憶手段に残量を記憶更新するステップと、
前記各導体間の電気抵抗値を測定するステップと、
前記測定された電気抵抗値に基づいて、前記燃料容器内の残量を算出するステップと、
前記算出された残量に基づいて、前記残量記憶手段に記憶された残量を補正するステップと、
前記残量記憶手段に記憶された残量が所定の下限値に達した場合、所定の報知を行うステップと、
を含むことを特徴としている。
【００２９】
この請求項９又は１２に記載の発明によれば、例えば、燃料電池システムによる発電動作の実行中は、随時、燃料電池システムに対して供給された燃料量を監視し、この供給量から燃料タンク内の燃料の残量を予測しつつ、一方、一定時間毎に、上記導体間の電気抵抗値を測定し、燃料容器内の燃料の残量を算出し、上記予測による残量値を補正することができる。
【００３０】
更に、予測又は算出された残量が、所定の下限値に達した場合には、所定の報知を行うことができるので、例えば、燃料容器内の燃料の残量が少なくなった場合には、その旨を報知し、新たな燃料カートリッジへの交換を促すことができ、燃料不足による携帯機器の予期しない動作停止といった事態を防止することが可能となる。
また、請求項１３に記載の発明のように、請求項１２に記載の残量検出方法において、
前記携帯機器の傾斜角度を検出するステップと、
前記残量を算出するステップにより算出された残量の値を、前記傾斜角度を検出するステップにより検出された傾斜角度に基づいて補正するステップと、
を更に含むようにしてもよい。
【００３１】
この請求項１３に記載の発明によれば、当該携帯機器の傾斜角度を検出して、その傾斜角度に基づいて、算出された燃料の残量を補正することによって、残量値を更に正確に求めることができる。
【００３２】
また、請求項１０に記載の発明のように、請求項４〜９の何れかに記載の携帯機器において、
前記携帯機器の所定方向の傾斜の有無、又は所定方向の傾斜角度を検出する傾斜検出手段を更に備え、
前記抵抗測定手段は、前記傾斜検出手段による検出結果に基づいて、前記電気抵抗値の測定を行うか否かを決定するように構成しても良い。
【００３３】
この請求項１０に記載の発明によれば、検出された携帯機器の傾斜の有無、又は傾斜角度から、例えば、現在の携帯機器の向きが電気抵抗値の測定に適しているか否かを判断し、適していると判断した場合のみ、電気抵抗値の測定を行うようにすることができる。
【００３４】
また、請求項１１に記載の発明のように、請求項４〜９の何れかに記載の携帯機器において、
所定方向の傾斜の有無、又は所定方向の傾斜角度を検出する傾斜検出手段を更に備え、
前記残量算出手段は、前記抵抗測定手段によって測定された電気抵抗値、および前記傾斜検出手段による検出結果に基づいて、前記燃料容器内の残量を算出するように構成しても良い。
【００３５】
この請求項１１に記載の発明によれば、各導体間の電気抵抗値に加えて、検出された携帯機器の傾斜の有無、又は傾斜角度にも基づいて、燃料容器内の燃料の残量を算出することができる。即ち、例えば、携帯機器（若しくは、燃料容器）の傾斜角度と、各導体が燃料容器内の燃料と接触する部分の長さと、二本の導体間の電気抵抗値と、の関係を予め求めておくことで、携帯機器が傾けられた場合であっても、当該関係に従って、測定された二本の導体間の電気抵抗値を、燃料容器内の残量に換算することができる。
【００３６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を適用した燃料電池システムの実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
【００３７】
〔第１の実施の形態〕
図１は、第１の実施の形態に係る燃料電池システム１、及び当該燃料電池システム１を搭載した携帯機器（同図においては、携帯情報端末が示されている。）ＤＶＣの平面図（同図（ａ））、正面図（同図（ｂ））、及び側面図（同図（ｃ））の概略図を示している。
【００３８】
本第１の実施の形態に係る燃料電池システム１は、同図に示すように、例えばその一部がモジュール化して形成される。そして、燃料カートリッジを形成する燃料パック１０Ａが、携帯機器ＤＶＣに対して任意に装着可能（矢印Ｐ参照）に構成される。なお、燃料電池システム１のその他の構成要素（不図示）は、携帯機器ＤＶＣに内蔵されるようにしてもよい。
【００３９】
具体的には、携帯機器ＤＶＣには、燃料パック１０Ａを収納するため、燃料パック１０Ａの形状と略一致する形状の収納部５が設けられている。そして、収納部５に収納された燃料パック１０Ａは、例えば収納部５上部に設けられた収納蓋６が閉じられることで、後述する発電モジュール３０Ａと結合され、燃料パック１０Ａに封入されている発電用燃料ＦＬが、発電モジュール３０Ａに対して供給される。
【００４０】
また、燃料電池システム１に適用される燃料パック１０Ａは、燃料パック１０Ａ以外の構成要素（即ち、発電モジュール３０Ａ）に対して着脱自在に構成されているため、燃料パック１０Ａに封入された発電用燃料ＦＬがなくなったときや少なくなったときには、収納部５に収納されている燃料パック１０Ａを取り外して、新たな燃料パック１０Ａに交換することができるようになっている。
【００４１】
図２は、燃料電池システム１の構成例を示すブロック図である。ここで、燃料電池システム１においては、発電モジュール３０Ａを構成する発電部３１として、燃料改質方式を採用した固体高分子型の燃料電池３１ｄを有しているものとして説明する。
【００４２】
燃料電池システム１は、同図に示すように、大別して、発電用燃料ＦＬが封入された燃料パック１０Ａと、該燃料パック１０Ａに着脱自在に結合され、燃料パック１０Ａから供給される発電用燃料ＦＬに基づいて所定の電力（電気エネルギー）を発生（発電）する発電モジュール３０Ａと、を備えて構成される。
以下、各構成について具体的に説明する。
【００４３】
〔燃料パック〕
燃料パック１０Ａは、その組成に水素を含有する液体燃料、若しくは液化燃料からなる発電用燃料ＦＬが充填、封入された密閉性の高い燃料容器である燃料タンク１１と、燃料タンク１１内の発電用燃料ＦＬの残量を検出する残量センサ１２と、を備えて構成される。
【００４４】
ここで、燃料タンク１１内の発電用燃料ＦＬは、発電モジュール３０Ａの後述する出力制御部３４ａの制御によって、後述する発電部３１が所定電圧を有する電力を発生するために必要な量の発電用燃料ＦＬが、ポンプ３５を介して、随時発電部３１へ供給される。
【００４５】
また、燃料電池システム１に用いられる発電用燃料ＦＬとしては、メタノールやエタノール、ブタノール等のアルコール系の液体燃料や、常温、常圧下で気体であるジメチルエーテルやイソブタン、天然ガス等の炭化水素からなる液化燃料を適用することができる。
【００４６】
次に、燃料パック１０Ａの具体的な構成と、他の構成要素との相互関係について説明する。
図３は、燃料パック１０Ａの概略図であり、燃料パック１０Ａの平面図（同図（ａ））、及び側断面図（同図（ｂ））を示している。
【００４７】
燃料パック１０Ａは、同図に示すように、例えば、略円柱形状をなして形成される。
また、燃料パック１０Ａは、発電部３１に供給される、例えば、メタノール等の液体燃料、若しくは液化燃料である発電用燃料ＦＬが充填、封入された燃料容器である燃料タンク１１を備え、燃料タンク１１の底面には、燃料タンク１１内の発電用燃料ＦＬをポンプ３５に供給するための送出口１１ａが設けられている。
【００４８】
ここで、送出口１１ａには、燃料パック１０Ａが発電モジュール３０Ａに結合された状態でのみ、燃料タンク１１に封入されている発電用燃料ＦＬの供給が可能となるように、制御弁が設けられている。これにより、燃料パック１０Ａが発電モジュール３０Ａから分離された状態においては、燃料タンク１１内の発電用燃料ＦＬは、燃料パック１０Ａの外部に漏出することはない。
【００４９】
また、燃料パック１０Ａにおいて、残量センサ１２は、燃料タンク１１内の所定位置に配設された略棒状体の導体２１ａ、２１ｂからなる導体組２１を有して構成され、この導体２１ａ、２１ｂの間の電気抵抗値が測定されることで、燃料パック１０Ａに封入された発電用燃料ＦＬの残量が検出される。
【００５０】
具体的には、導体２１ａ、２１ｂは、間隔Ｄをおいて平行に、且つ相互に近接して、燃料タンク１１の内周面に沿って配設され、更に、それぞれの一端は、燃料タンク１１の上面に到達し、一方、それぞれの他端は、燃料パック１０Ａの底面に露出して配設されている。
【００５１】
そして、燃料パック１０Ａが、携帯機器ＤＶＣの上述した収納部５に収納されると、燃料パック１０Ａの底面に露出されている導体２１ａ、２１ｂそれぞれの他端が、収納部５の内面に設けられた、発電モジュール３０Ａの後述する抵抗測定回路３８に接続されている受電端子（不図示）と接触する。これにより、導体２１ａ、２１ｂは、抵抗測定回路３８と電気的に結合され、後述するように、抵抗測定回路３８によって、導体２１ａ、２１ｂの間の電気抵抗値Ｒが測定され、これに基づき、燃料タンク１１内の発電用燃料ＦＬの残量が算出される。
【００５２】
尚ここで、導体２１ａ、２１ｂは、例えば、カーボン等の良導体で形成されるが、例えば金等により形成される印刷パターンにより、燃料タンク１１の内周面に形成されることとしても良い。
【００５３】
図４は、燃料タンク１１に封入されている発電用燃料ＦＬの残量がそれぞれ異なる場合における、導体２１ａ、２１ｂと、発電用燃料ＦＬの残量と、の関係を示す模式図である。
【００５４】
同図（ａ）は、燃料タンク１１に封入されている発電用燃料ＦＬの残量が、燃料タンク１１の容積の約８０％に相当する場合を示しており、導体２１ａ、２１ｂは、それぞれ、燃料タンク１１の底面から長さＬ１（＞０）の部分が、発電用燃料ＦＬと接触している。
【００５５】
また、同図（ｂ）は、燃料タンク１１に封入されている発電用燃料ＦＬの残量が、燃料タンク１１の容積の約３０％に相当する場合を示しており、導体２１ａ、２１ｂは、それぞれ、燃料タンク１１の底面から長さＬ２（但し、０＜Ｌ２＜Ｌ１、である。）の部分が、発電用燃料ＦＬと接触している。
【００５６】
ここで、導体２１ａ、２１ｂにおいては、発電用燃料ＦＬとして用いられる液体の種類にもよるが、導体２１ａ、２１ｂの間に存在する発電用燃料ＦＬを、導体２１ａ、２１ｂの間の導電路としてみたとき、発電用燃料ＦＬと接触している導体２１ａ、２１ｂの部分の長さＬが長い程、導体２１ａ、２１ｂの間の電気抵抗値Ｒは小さくなる。
【００５７】
即ち、導体２１ａ、２１ｂの間の電気抵抗値Ｒは、それぞれが発電用燃料ＦＬと接触している部分の長さＬに応じて変化する。具体的には、燃料タンク１１に封入されている発電用燃料ＦＬの残量が減少するに伴い、導体２１ａ、２１ｂそれぞれが発電用燃料ＦＬと接触する部分の長さＬが短くなるため、導体２１ａ、２１ｂの間の電気抵抗値Ｒは、次第に大きくなる。
【００５８】
また、導体２１ａ、２１ｂが、発電用燃料ＦＬと接触している部分の長さＬと、導体２１ａ、２１ｂの間の電気抵抗値Ｒと、の関係は、発電用燃料ＦＬとして用いられる液体燃料の種類（具体的には、導電率）、導体２１ａ、２１ｂの材質や形状（長さや直径等の寸法）等の形成条件に依存する。
【００５９】
このため、上記形成条件に基づき、予め、導体２１ａ、２１ｂの間の電気抵抗値Ｒと、導体２１ａ、２１ｂが発電用燃料ＦＬと接触している部分の長さＬと、を対応付けた変換テーブル（若しくは、変換式）を求め、この変換テーブル（若しくは、変換式）に従って、測定した導体２１ａ、２１ｂの間の電気抵抗値Ｒを、導体２１ａ、２１ｂが発電用燃料ＦＬと接触している部分の長さＬ、即ち、燃料タンク１１内の発電用燃料ＦＬの液面の高さＨに変換することができる。
【００６０】
そして、算出した液面の高さＨに、燃料タンク１１の底面積Ｓを乗じることで、燃料タンク１１内の発電用燃料ＦＬの残量を、次の式（１）に示すように算出することができる。
（発電量燃料ＦＬの残量）＝Ｓ×Ｌ　　　・・・（１）
【００６１】
このように、残量センサ１２は、燃料タンク１１内の発電用燃料ＦＬの液面の高さＨ、即ち、導体２１ａ、２１ｂそれぞれが発電用燃料ＦＬと接触する部分の長さＬに応じて、導体２１ａ、２１ｂの間の電気抵抗値Ｒが変化することを利用して、燃料タンク１１に封入されている発電用燃料ＦＬの残量を検出している。なお、図３においては、導体２１ａ、２１ｂは燃料タンク１１の長手方向に沿って設けられるようにしたが、本発明はこれに限るものではなく、要するに、各導体が発電用燃料ＦＬと接触する部分の長さが発電用燃料ＦＬの残量に応じて変化するように配置されていればよいものである。
【００６２】
従って、例えば、燃料タンク１１の長手方向が携帯機器ＤＶＣの左右方向に沿って装着されるような場合には、各導体は燃料タンクの長手方向に直交する向き、つまり燃料タンクの円周方向に沿って設けられるようにしてもよい。
【００６３】
〔発電モジュール〕
次に、発電モジュール３０Ａについて説明する。
本実施の形態に係る発電モジュール３０Ａは、図２に示すように、主に、燃料パック１０Ａから供給される発電用燃料ＦＬを用いて、電気化学反応や燃料反応等により、燃料電池システム１に接続された負荷（当該燃料電池システム１の供給電源で動作する携帯機器ＤＶＣを意味している。）に駆動電源（電圧／電流）となる電気エネルギーを発生し、出力する発電部３１と、発電部３１において発生された電力（発電電力）を一旦保持した後、一定電圧の電力を断続的に出力する、例えば電気二重層コンデンサ等からなる電力保持部３２と、発電制御部３４からの制御信号に基づいて、電力保持部３２から出力される電力の電圧成分を、燃料電池システム１が接続される負荷の駆動に適した所定電圧に変換して、供給電力として負荷に供給するＤＣ／ＤＣコンバータ３３と、負荷の駆動状態に応じて、発電モジュール３０Ａの各構成要素を制御する発電制御部３４と、発電制御部３４からの制御信号に基づいて、発電部３１への発電用燃料ＦＬの供給、遮断を行うポンプ３５と、発電部３１による発生電力を供給され、発電制御部３４からの制御信号に基づいて、発電部３１の後述する気化器３１ａ、改質器３１ｂ、ＣＯ除去器３１Ｃを適切に加熱させるための駆動用電力をヒータ３１ｅに供給するドライバ３６と、発電制御部３４からの制御信号に基づいて、発電部３１による発生電力の、電力保持部３２へ供給、遮断を制御する制御回路３７と、発電制御部３４からの制御信号に基づいて、燃料パック１０Ａにおける上記導体２１ａ、２１ｂの間の電気抵抗値Ｒを測定するための抵抗測定回路３８と、当該燃料電池システム１が搭載された携帯機器ＤＶＣの傾斜を検出する傾斜センサ３９と、発電制御部３４からの制御信号に基づいて、所定の報知を行う報知手段４０と、を有して構成される。
【００６４】
〔発電部〕
発電部３１は、発電制御部３４の後述する出力制御部３４ａからの制御信号に基づいて、燃料パック１０Ａからポンプ３５を介して発電用燃料ＦＬが供給され、該発電用燃料ＦＬが有する物理的又は化学的エネルギー等を用いて電力を発生（発電）する構成を有している。
【００６５】
具体的には、発電部３１は、例えば、メタノール（ＣＨ_３ＯＨ）及び水（Ｈ_２Ｏ）を発電用燃料ＦＬとして水素ガス（Ｈ_２）を発生する場合にあっては、図２に示すように、蒸発過程を介して、燃料パック１０Ａから供給される発電用燃料ＦＬをヒータ３１ｅで加熱して気化する気化器３１ａと、気化器３１ａで気化された発電用燃料ＦＬを、水蒸気改質反応過程を介して、水素（Ｈ_２）と副生成物の二酸化炭素（ＣＯ_２）との混合ガスに変換する改質器３１ｂと、この混合ガスに微量の副生成物として含まれる一酸化炭素ガス（ＣＯ）を二酸化炭素ガスに変換し、除去するＣＯ除去器３１Ｃと、改質器３１ｂ及びＣＯ除去器３１Ｃにおいて生成された高濃度の水素ガスにより、負荷への供給電力、及び発電モジュール３０Ａ内部の各部の動作電力となる所定の電力を発生（発電）する、燃料改質方式を採用した高分子型の燃料電池３１ｄと、を有している。
【００６６】
気化器３１ａは、燃料パック１０Ａからポンプ３５を介して供給された発電用燃料ＦＬであるメタノール及び水に対して、ドライバ３６から供給される電力により制御されたヒータ３１ｅで概ね沸点程度の温度条件の雰囲気を設定することにより、メタノール及び水を気化させ、改質器３１ｂへ送出する。また、気化器３１ａは、能率よく発電用燃料ＦＬを気化するため、ヒータ３１ｅや改質器３１ｂ、若しくはＣＯ除去器３１Ｃ等における反応熱を能率よく導入する構造と、この熱を外部に漏らさない断熱構造とを有する。
【００６７】
改質器３１ｂは、燃料パック１０Ａから気化器３１ａを介して導入された発電用燃料ＦＬを、水素ガス（Ｈ_２）に変換する。具体的には、上記気化されて導入されたメタノール及び水に対して、ヒータ３１ｅで概ね３００℃の温度条件の雰囲気を設定することにより、次の式（２）の化学反応に示すように、水素と二酸化炭素との混合ガスへと変換する。
ＣＨ_３ＯＨ＋Ｈ_２Ｏ→３Ｈ_２＋ＣＯ_２　　・・・（２）
【００６８】
また、改質器３１ｂは、導入されたメタノール及び水を改質するための、例えば、進行方向に直行する断面の縦、横の長さが５００［μｍ］以下の細い流路からなるマイクロリアクタであり、式（２）に示した化学反応を能率よく進行させるための周知の触媒が流路の表面に担持されている。また、式（２）に示した化学反応は吸熱反応であるので、改質器３１ｂは、この反応を効率良く進行させるため、ヒータ３１ｅ若しくはＣＯ除去器３１Ｃから効率良く熱を導入する構造と、この熱を外部に漏らさない断熱構造とを有する。
【００６９】
ＣＯ除去器３１Ｃは、改質器３１ｂで生成された水素と二酸化炭素とを主成分とする混合ガスに含まれる微量の副生成物のうち、燃料電池３１ｄの発電特性に悪影響を及ぼす一酸化炭素ガスを除去するため、この一酸化炭素ガスを、次の式（３）に示す化学反応で水素ガスと二酸化炭素ガスとに変換する。また、ＣＯ除去器３１Ｃの内部には、式（３）に示す化学反応を効率良く進行させるための周知の触媒が担持されている。また、式（３）に示す化学反応は発熱反応であるので、ＣＯ除去器３１Ｃには、この反応熱を排出するための図示しない放熱手段を設置することとしても良い。
ＣＯ＋Ｈ_２Ｏ→Ｈ_２＋ＣＯ_２　　　　　　・・・（３）
【００７０】
尚、式（３）に示す化学反応に要する水（Ｈ_２）には、燃料パック１０Ａから発電用燃料ＦＬとして供給される水の内、改質器３１ｂで反応し残った水が充当されるが、この水が混合ガス中の一酸化炭素ガスに対して充分な量でない場合には、不足した分の水をＣＯ除去器３１Ｃに供給する構造を付加しても良い。
【００７１】
更に、ＣＯ除去器３１Ｃは、式（４）で示す化学反応により、一酸化炭素ガスを二酸化炭素ガスへ変換する。これにより、上記混合ガスから、式（３）に示す化学反応で除去し切れなかった一酸化炭素ガスを除去して、上記混合ガス中の一酸化炭素ガスの濃度を、燃料電池３１ｄの発電特性に悪影響が及ばない範囲まで低めることができる。
２ＣＯ＋Ｏ_２→２ＣＯ_２　　　　　　　　・・・（４）
【００７２】
また、ＣＯ除去器３１Ｃの内部には、改質器３１ｂから導入された混合ガスに含有されている水素ガスを消費することなく、一酸化炭素ガスのみを選択的に式（４）に示す化学反応で酸化するための周知の触媒が担持されている。
【００７３】
燃料電池３１ｄは、水素−酸素燃料電池であり、大別して、例えば白金や白金−ルテニウム合金等の触媒微粒子が付着した炭素電極からなる燃料極（カソード）と、白金等の触媒微粒子が付着した炭素電極からなる空気極（アノード）と、燃料極と空気極との間に介挿されたフィルム状の周知のイオン導電膜（交換膜）と、を有して構成される。ここで、燃料電極には、上述した改質器３１ｂ及びＣＯ除去器３１Ｃにより抽出された（濃度が高められた）水素ガス（Ｈ_２）が供給され、一方、空気極には、大気中の酸素ガス（Ｏ_２）が供給されることにより、電気化学反応が進行して発電が行われ、負荷に対して所定の駆動電源（電圧／電流）となる電気エネルギーが供給される。
【００７４】
具体的には、燃料極に水素ガスが供給されると、次の式（５）に示す化学反応のように、上記触媒により電子（ｅ⁻）が分離した水素イオン（プロトン：Ｈ^＋）が発生し、イオン導電膜を介して空気極に透過するとともに、燃料極を構成する炭素電極により電子（ｅ⁻）が取り出されて負荷へ供給される。
３Ｈ_２→６Ｈ^＋＋６ｅ⁻　　　　　　　　・・・（５）
【００７５】
一方、空気極に空気が供給されると、次の式（６）に示す化学反応のように、上記触媒により負荷を経由した電子（ｅ⁻）と、イオン導電膜を透過した水素イオン（Ｈ^＋）と空気中の酸素ガスが反応して水（３Ｈ_２Ｏ）が生成される。
６Ｈ^＋３／２Ｏ_２＋６ｅ⁻→３Ｈ_２Ｏ　　・・・（６）
【００７６】
このような一連の電気化学反応式（式（５）、式（６））は、概ね６０〜８０℃という比較的低温の環境下で進行し、電力以外の副生成物は、基本的に水（Ｈ_２Ｏ）のみとなる。
【００７７】
尚、上述したような電気化学反応式（式（５）、式（６））により負荷に供給される駆動電源（電圧／電流）は、燃料電池３１ｄの燃料極に供給される水素ガスの量に依存する。従って、出力制御部３４ａによってポンプ３５を制御し、燃料極に供給される水素ガスの量を制御することにより、発電部３１によって発生される電力（発生電力）の電気エネルギーを、任意に調節することができる。
【００７８】
このように、本実施の形態に係る発電部３１によれば、先ず、燃料パック１０Ａからポンプ３５を介して発電部３１に供給された発電用燃料ＦＬは、気化器３１ａで気化された後、改質器３１ｂで水素と二酸化炭素の混合ガスに変換される。次に、この混合ガスに不純物として微量に含まれる一酸化炭素ガスが、ＣＯ除去器３１Ｃで二酸化炭素ガスに変換、除去され、高濃度の水素ガスとして燃料電池３１ｄに供給される。
【００７９】
〔抵抗測定回路〕
抵抗測定回路３８は、例えば、電圧電流法やブリッジ法等により電気抵抗値を測定する、公知の電気抵抗測定回路であり、燃料パック１０Ａと結合された場合、燃料パック１０Ａの上述した導体２１ａ、２１ｂそれぞれの他端（燃料パック１０Ａの底面に露出されている端である。）と、上述した受電端子を介して電気的に接続される。そして、発電制御部３４の後述する残量算出部３４ｂからの制御信号に基づいて、導体２１ａ、２１ｂの間の電気抵抗値Ｒを測定する。
【００８０】
また、抵抗測定回路３８は、残量算出部３４から入力される１回の制御信号（測定指示信号　）に対して、次のような処理を行う。すなわち、間欠的（例えば、０．１秒毎）に複数回、電気抵抗値Ｒの測定を実行する。そして、得られた電気抵抗値Ｒの内、最大値と最小値とを除く電気抵抗値Ｒの平均値を測定結果とする。最大値と最小値とを除くことにより、特異な電気抵抗値を除くことができ、また、平均値を測定結果とすることにより、より精度のよい測定結果とすることができる。
【００８１】
尚、最大値と最小値とを除くのではなく、測定した電気抵抗値Ｒの内、中央値（メジアン）周辺の数個の値から平均値を求める等の変動範囲を設定することとしても良い。また、平均値ではなく、変動範囲内の最小値を測定結果として、安全度を優先させた測定結果としてもよい。
【００８２】
〔傾斜センサ〕
傾斜センサ３９は、例えば、内部にｘ方向、ｙ方向にそれぞれ振れる２つの振子を備えて構成され、この振子の動きにより、燃料電池システム１が搭載された携帯機器ＤＶＣの傾斜を検知し、傾斜の有無を傾斜検出信号として、残量算出部３４ｂへ出力するものであってもよいし、更に、検知した傾斜角度の信号を傾斜検出信号として、残量算出部３４ｂへ出力するものであってもよい。
尚ここで、携帯機器ＤＶＣの傾斜及び傾斜角度とは、以下を意味している。
【００８３】
図５は、燃料電池システム１が搭載された携帯機器ＤＶＣの概略側面図である。
同図（ａ）は、携帯機器ＤＶＣが傾斜していない場合を示しており、携帯機器ＤＶＣが鉛直方向（図中、一点鎖線で示している。）と平行に配置され、燃料タンク１１に封入されている発電用燃料ＦＬの液面が、燃料タンク１１の底面と平行となっている。この状態を、携帯機器ＤＶＣが「縦」に配置されたとし、傾斜無し、あるいは傾斜角度が「０［度］」であるとする。
【００８４】
同図（ｂ）、（ｃ）は、それぞれ、携帯機器ＤＶＣが傾斜している場合を示しており、携帯機器ＤＶＣが鉛直方向に対して角度をなして配置され、このとき、傾斜有りとし、携帯機器ＤＶＣが鉛直方向となす角度を、傾斜角度とする。
即ち、同図（ｂ）においては、携帯機器ＤＶＣの傾斜角度は、「α」（但し、０［度］＜α＜９０［度］）であり、同図［ｃ］においては、携帯機器ＤＶＣの傾斜角度は、「β」（但し、９０［度］＜α＜１８０［度］）である。
また、同図においては、図面に平行な方向（ｘ方向）に対する傾斜角度であるが、傾斜センサ３９は、同様にして、図面と垂直な方向（ｙ方向）に対する傾斜角度も検知する。
【００８５】
〔発電制御部〕
発電制御部３４は、燃料電池システム１に接続される負荷の駆動状態に基づいて、発電部３１の動作状態（発電動作、停止動作）を制御する出力制御部３４ａと、傾斜センサ３９からの傾斜検出信号に基づいて、残量センサ１２の動作状態（検知動作、停止動作）を制御するとともに、傾斜センサ３９からの残量検知信号に基づいて、燃料パック１０Ａに封入されている発電用燃料ＦＬの残量を算出する残量算出部３４ｂと、を有している。
【００８６】
出力制御部３４ａは、負荷の駆動状態に応じて、発電制御信号をポンプ３５へ出力し、ポンプ３５の動作状態（供給動作、停止動作）を制御することで、燃料パック１０Ａから発電部３１への供給、遮断を制御する。あるいは、更に、その供給量を制御することにより、発電部３１による発生電力を調整するようにしてもよい。
【００８７】
具体的には、発電部３１が駆動していない状態で、負荷を起動する指令を検出した場合（即ち、携帯機器ＤＶＣの電源がＯＮとされた場合）には、ポンプ３５の供給動作を開始させ、発電部３１への発電用燃料ＦＬの供給を開始させることで、発電部３１を駆動させる。
【００８８】
また、発電部３１が駆動している状態で、負荷を停止する指令を検出した場合（即ち、携帯機器ＤＶＣの電源がＯＦＦとされた場合）には、電力保持部３２に保持されている電力（保持電力）が一定エネルギー以上であることを確認した後、ポンプ３５の供給動作を停止させ、発電部３１への発電用燃料ＦＬの供給を停止させることで、発電部３１を待機状態に移行、或いは停止させる。
【００８９】
一方、発電部３１が駆動している状態で、負荷の駆動状態の変動を検出した場合には、負荷に供給される電気エネルギーが負荷の駆動状態に適した値とするため、発電部３１における電気エネルギーの発生量（発電量）を調整するよう、ポンプ３５の供給動作を制御する。
【００９０】
残量算出部３４ｂは、傾斜センサ３９からの傾斜検出信号に基づいて、抵抗測定回路３８の動作状態（検知動作、停止動作）を制御し、抵抗測定回路３８によって測定された、導体２１ａ、２１ｂの間の電気抵抗値Ｒに基づいて、燃料パック１０Ａに封入されている発電用燃料ＦＬの残量を算出し、その算出した残量を、報知手段４０によって携帯機器ＤＶＣ外部に報知させる。尚、残量センサ３４ｂは、残量を記憶するメモリ等の記憶手段（不図示）を有して構成される。
【００９１】
具体的には、残量算出部３４ｂは、出力制御部３４ａによりポンプ３５が駆動され、燃料パック１０Ａに封入されている発電用燃料ＦＬが発電部３１へ供給される毎に、ポンプ３５による発電用燃料ＦＬの供給量から、燃料タンク１１内の発電用燃料ＦＬの残量を算出して、記憶・保持している残量を更新するとともに、算出した予測残量値を、報知手段４０により、携帯機器ＤＶＣ外部へ報知させる。
【００９２】
また、残量算出部３４ｂは、所定の計測タイミングが到来する毎に、傾斜センサ３９からの傾斜検出信号に基づいて、当該携帯機器ＤＶＣの傾斜を判定する。つまり、傾斜センサ３９によって傾斜無しと検知されているか、検出された傾斜角度が、所定の角度範囲（例えば、＋１５度以内）内であれば、携帯機器ＤＶＣはほぼ「縦」に配置されているとみなし、残量センサ１２による発電用燃料ＦＬの残量の計測が可能であると判断する。一方、傾斜有りと検知されているか、上記検出された傾斜角度が、上記所定の角度範囲外であれば、携帯機器ＤＶＣは「縦」に配置されておらず、残量センサ１２による発電用燃料ＦＬの残量の計測は不可能であると判断する。この場合には、携帯機器ＤＶＣを「縦」に配置させるよう利用者に促す旨の報知を、報知手段４０によって行わせる。
【００９３】
そして、残量算出部３４ｂは、傾斜センサ３９からの傾斜検出信号より、携帯機器ＤＶＣが傾斜しておらず、ほぼ「縦」に配置されたとみなされた場合、抵抗測定回路３８に対して、導体２１ａ、２１ｂの間の電気抵抗値Ｒの測定を行わせるための制御信号を出力する。次いで、抵抗測定回路３８から得られる導体２１ａ、２１ｂの間の電気抵抗値Ｒを、上記所定の変換テーブル（若しくは、変換式）に従って、導体２１ａ、２１ｂの、発電用燃料ＦＬと接触している部分の長さ、即ち、燃料タンク１１に封入されている発電用燃料ＦＬの液面の高さＨに変換し、式（１）に示したように、燃料タンク１１の底面積Ｓに、この発電用燃料ＦＬの液面の高さＨを乗じて、燃料タンク１１内の発電用燃料ＦＬの残量を算出して、記憶・保持している残量を更新するとともに、算出した実測残量値を、報知手段により、携帯機器ＤＶＣ外部へ報知させる。
【００９４】
尚ここで、所定の計測タイミングとは、負荷を駆動する指令が検出された（即ち、電源がＯＮとされた）とき、若しくは、負荷の駆動中、所定時間毎（例えば、３０分毎）に到来する測定時刻である。
【００９５】
〔報知手段〕
報知手段４０は、例えば、ＬＥＤ等の発光手段、ＬＣＤやＴＦＴ等の表示パネルを有する表示手段、スピーカ等の音声出力手段、振動発生手段、等の内から、少なくとも１つを備えて構成される。
【００９６】
即ち、報知手段４０が、上記表示手段を備える場合にあっては、例えば、残量算出部３４ｂによって算出、保持されている発電用燃料ＦＬの残量（予測残量値、若しくは実測残量値）を、燃料タンク１１の容積に対する割合（％）でデジタル表示したり、段階的な表示をしたりすることができる。
【００９７】
また、残量算出部３４ｂによって、携帯機器ＤＶＣが「縦」に配置されていないと判断された際に、『機器を縦にして下さい』といったように、携帯機器ＤＶＣを「縦」に配置させる旨のメッセージを、表示出力することができるし、また、残量算出部３４ｂにより算出された残量（予測残量値、若しくは実測残量値）が所定の残量下限値を下回った際に、『燃料パックを交換して下さい』といったように、封入された発電用燃料ＦＬの残量が少なくなった、若しくはなくなった燃料パック１０Ａを、新たな燃料パック１０Ａに交換させる旨のメッセージを、表示出力することができる。
【００９８】
一方、報知手段４０が、上記音声出力手段を備える場合にあっても同様に、上記メッセージを、音声出力によって報知することができる。
【００９９】
〔処理の流れ〕
次に、本第１の実施の形態に係る燃料電池システム１の動作を説明する。
図６は、本第１の実施の形態に係る燃料電池システム１の動作を示すフローチャートである。
【０１００】
同図に示すように、例えば、利用者によって携帯機器ＤＶＣの電源が投入（ＯＮ）され、負荷を起動する指令を検出すると（ステップＳ１１）、出力制御部３４ａは、ＤＣ／ＤＣコンバータ３３を制御し、電力保持部３２に保持されている保持電力により、負荷に対して、当該負荷を起動させるための起動電力を供給させるとともに、ドライバ３６、及びポンプ３５を動作させ、発電部３１を駆動させる。
【０１０１】
それとともに、残量算出部３４ｂは、抵抗測定回路３８を動作させて、導体２１ａ、２１ｂの間の電気抵抗値Ｒを計測させ、燃料タンク１１に封入されている発電用燃料ＦＬの残量（初期残量値）を算出し、算出した初期残量値を、燃料タンク１１に封入されている発電用燃料ＦＬの現在の残量値として、報知手段４０より携帯機器ＤＶＣ外部へ報知させる（ステップＳ１２）。
【０１０２】
尚ここで、算出した初期残量値が所定の残量下限値を下回っている場合には（ステップＳ１３：ＮＯ）、残量算出部３４ｂは、燃料パック１０Ａの交換を利用者に促す旨のメッセージを、報知手段４０より携帯機器ＤＶＣ外部へ報知させる（ステップＳ１９）。そして、新たな燃料パック１０Ａに交換された、即ち新たな燃料パック１０Ａが発電モジュール３０Ａに結合されたことを確認すると（ステップＳ２０）、ステップＳ１２へ移行し、再度、当該新たな燃料パック１０Ａに封入された発電用燃料ＦＬの残量（初期残量値）を算出する（ステップＳ１２）。
【０１０３】
一方、発電部３１の駆動中において、残量算出部３４ｂは、ポンプ３５の動作によって、燃料パック１０Ａに封入された発電用燃料ＦＬが発電部３１に供給される毎に、その供給量から、燃料パック１０Ａに封入された発電用燃料ＦＬの残量（予測残量値）を算出し、算出した予測残量値を、報知手段４０によって、携帯機器ＤＶＣ外部へ報知させる（ステップＳ１４）。
【０１０４】
それとともに、残量算出部３４ｂは、所定時間経過毎に（ステップＳ１５：ＹＥＳ）、燃料タンク１１内の発電用燃料ＦＬの残量（実測残量値）を算出する。
【０１０５】
具体的には、傾斜センサ３９によって検出された携帯機器ＤＶＣの傾斜の有無、若しくは傾斜角度に基づき、図５を参照して説明したように、携帯機器ＤＶＣがほぼ「縦」に配置されているか否かを判断する（ステップＳ１６）。判断の結果、「縦」に配置されていない場合には（ステップＳ１６：ＮＯ）、携帯機器ＤＶＣを「縦」に配置させるよう促すメッセージの報知を、報知手段４０に行わせる（ステップＳ１８）。
【０１０６】
携帯機器ＤＶＣが、ほぼ「縦」に配置されたことを確認すると（ステップＳ１６：ＹＥＳ）、残量算出部３４ｂは、抵抗測定回路３８を動作させ、導体２１ａ、２１ｂの間の電気抵抗値Ｒを測定させる。そして、図４を参照して説明したように、抵抗測定回路３８によって測定された電気抵抗値Ｒに基づき、燃料タンク１１内の発電用燃料ＦＬの残量（実測残量値）を算出し、算出した実測残量値を、報知手段４０によって、携帯機器ＤＶＣ外部へ報知させる（ステップＳ１７）。
【０１０７】
その後、ステップＳ１３へ移行し、算出した実測残量値について、上述した予測残量値と同様に、所定の残量下限値を下回っている場合には（ステップＳ１３：ＮＯ）、燃料パック１０Ａの交換を促すメッセージを報知手段４０により報知させ（ステップＳ１９）、新たな燃料パック１０Ａに交換されたことを確認した後（ステップＳ２０）、ステップＳ１２へ移行する。また、上記算出した実測残量値が、所定の残量下限値を上回っている場合には（ステップＳ１３：ＹＥＳ）、上述したステップＳ１４〜Ｓ１８の処理を、携帯機器ＤＶＣの電源が遮断（ＯＦＦ）されるまで、同様に繰り返す。
【０１０８】
即ち、発電部３１の駆動中、例えば利用者によって、携帯機器ＤＶＣの電源が遮断（ＯＦＦ）され、負荷を停止する指令を検出すると、出力制御部３４ａは、電力保持部３２に保持されている電力（保持電力）が一定エネルギー以上であることを確認した後、ポンプ３５の供給動作を停止させ、発電部３１の発電動作を停止させる。
【０１０９】
また、発電部３１が停止中に、携帯機器ＤＶＣの電源が遮断（ＯＦＦ）され、負荷を停止する指令を検出すると、出力制御部３４ａは、電力保持部３２ｂの保持電力が上記一定エネルギー以上であるかを確認し、以下である場合には、発電部３１を起動させ、電力保持部３２の保持電力が一定エネルギーとなった後、発電部３１を停止させる。
このように、本第１の実施の形態に係る燃料電池システム１は動作する。
【０１１０】
以上のように構成することで、二個の導体２１ａ、２２ｂからなる導体組２１を、燃料タンク１１内の所定の位置に配設し、この導体２１ａ、２１ｂの間の電気抵抗値Ｒを測定することで、燃料タンク１１内の発電用燃料ＦＬの残量を、容易に検出することができる。
【０１１１】
更に、傾斜センサ３９を備えることで、携帯機器ＤＶＣが、上記電気抵抗値Ｒの測定に適した向きに配置されているか否かを判断し、適していないと判断した場合には、報知手段４０によりその旨を報知させることで、携帯機器ＤＶＣを、電気抵抗値Ｒの測定に適した向きに配置させることが可能となる。
【０１１２】
〔第２の実施の形態〕
続いて、第２の実施の形態に係る燃料電池システムについて、説明する。尚、以下において、上述した第１の実施の形態と同一の構成要素に付いては同符号を付し、詳細な説明を省略する。
【０１１３】
図７は、本第２の実施の形態に係る燃料電池システム２の構成例を示すブロック図である。
燃料電池システム２は、同図に示すように、大別して、燃料パック１０Ｂ、発電モジュール３０Ｂ、を備えて構成され、図２に示す第１の実施の形態に係る燃料電池システム１と、次の点で異なる。
【０１１４】
即ち、燃料パック１０Ｂは、３つの残量センサ１２（以下、それぞれを残量センサ１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、と表記する。）を備え、発電モジュール３０Ｂは、傾斜センサ３９を備えず、３つの抵抗測定回路３８（以下、それぞれを、抵抗測定回路３８ａ、３８ｂ、３８ｃ、と表記する。）、を備えて構成される。
【０１１５】
〔燃料パック〕
図８は、燃料パック１０Ｂの適用形態の一例を示す概略図であり、燃料パック１０Ｂの側断面図平面図（同図（ａ））、及び（同図（ｂ））を示している。
【０１１６】
同図に示すように、燃料パック１０Ｂにおいて、残量センサ１２ａは、導体２２ａ、２２ｂからなる導体組２２を、残量センサ１２ｂは、導体２３ａ、２３ｂからなる導体組２３を、残量センサ１２ｃは、導体２４ａ、２４ｂからなる導体組２４を、それぞれ有している。
【０１１７】
導体２２ａ、２２ｂは、間隔Ｄをおいて平行に、且つ相互に近接して、燃料タンク１１の内周面に沿って配設され、更に、それぞれの一端は、燃料タンク１１の上面に到達し、一方、それぞれの他端は、燃料パック１０Ｂの底面に露出して配設されている。
【０１１８】
そして、燃料パック１０Ｂが、携帯機器ＤＶＣの上述した収納部５に収納されると、燃料パック１０Ｂの底面に露出されている抵抗２２ａ、２２ｂそれぞれの他端が、収納部５の内面に設けられた受電端子（不図示）と接触する。これにより、導体２２ａ、２２ｂは、抵抗測定回路３８ａと電気的に結合され、抵抗測定回路３８ａによって、導体２２ａ、２２ｂの間の電気抵抗値Ｒが測定される。
【０１１９】
また、導体２３ａ、２３ｂは、間隔Ｄをおいて平行に、且つ相互に近接して、燃料タンク１１の内周面に沿って配設され、更に、それぞれの一端は、燃料タンク１１の上面に到達し、一方、それぞれの他端は、燃料パック１０Ｂの底面に露出して配設されている。
【０１２０】
そして、燃料パック１０Ｂが、携帯機器ＤＶＣの上述した収納部５に収納されると、燃料パック１０Ｂの底面に露出されている導体２３ａ、２３ｂそれぞれの他端が、収納部５の内面に設けられた受電端子（不図示）と接触する。これにより、導体２３ａ、２３ｂは、抵抗測定回路３８ｂと電気的に結合され、抵抗測定回路３８ｂによって、導体２３ａ、２３ｂの間の電気抵抗値Ｒが測定される。
【０１２１】
また、導体２４ａ、２４ｂは、間隔Ｄをおいて平行に、且つ相互に近接して、燃料タンク１１の内周面に沿って配設され、更に、それぞれの一端は、燃料タンク１１の上面に到達し、一方、それぞれの他端は、燃料パック１０Ｂの底面に露出して配設されている。
【０１２２】
そして、燃料パック１０Ｂが、携帯機器ＤＶＣの上述した収納部５に収納されると、燃料パック１０Ｂの底面に露出されている導体２４ａ、２４ｂそれぞれの他端が、収納部５の内面に設けられた受電端子（不図示）と接触する。これにより、導体２４ａ、２４ｂは、抵抗測定回路３８ｃと電気的に結合され、抵抗測定回路３８ｃによって、導体２４ａ、２４ｂの間の電気抵抗値Ｒが測定される。
【０１２３】
また、導体組２２、２３、２４は、同図に示すように、燃料タンク１１の内周面に沿って、等間隔に配置されている。即ち、燃料パック１０Ｂを上面からみた場合、導体組２２は、隣り合う導体組２４から、燃料タンク１１の内周面に沿って時計回り方向に１２０度回転した位置に、導体組２３は、隣り合う導体組２２から、燃料タンク１１の内周面に沿って計回り方向に１２０度回転した位置に、導体組２４は、隣り合う導体組２３から、燃料タンク１１の内周面に沿って時計回り方向に１２０度回転した位置に、それぞれ配設されている。
【０１２４】
図９は、燃料パック１０Ｂの概略側断面である。
同図（ａ）は、燃料パック１０Ｂが「縦」に配置されている場合を示している。即ち、燃料タンク１１内の発電用燃料ＦＬの液面は、燃料タンク１１の底面と平行となっており、導体２２ａ、２２ｂ、２３ａ、２３ｂ、２４ａ、２４ｂそれぞれが、燃料タンク１１内の発電用燃料ＦＬと接触している部分の長さは、何れも等しく、燃料タンク１１の底面からの液面の高さＬとなっている。
【０１２５】
同図（ｂ）は、燃料パック１０Ｂが傾けられた場合を示している。即ち、燃料タンク１１内の発電用燃料ＦＬの液面は、燃料タンク１１の底面とは平行となっておらず、導体２２ａ、２２ｂ、２３ａ、２３ｂ、２４ａ、２４ｂそれぞれが、燃料タンク１１内の発電用燃料ＦＬと接触している部分の長さは、何れも異なっている。
【０１２６】
具体的には、導体２２ａ、２２ｂは、燃料タンク１１の底面から長さＬａ（＜Ｌ）の部分が、発電用燃料ＦＬと接触し、導体２３ａ、２３ｂは、燃料タンク１１の底面から長さＬｂ（＞Ｌａ）の部分が、発電用燃料ＦＬと接触し、導体２４ａ、２４ｂは、燃料タンク１１の底面から長さＬｃ（＞Ｌｂ）の部分が、発電用燃料ＦＬと接触している。
【０１２７】
尚ここで、各導体が発電用燃料ＦＬの接触している部分の長さは、実際にはそれぞれ異なるが、上述のように、導体２２ａと２２ｂ、２３ａと２３ｂ、２４ａと２４ｂは、それぞれ、間隔Ｄをおいて近接して配設されている。このため、その差は僅かであるので、導体組２２、２３、２４毎に、これを構成する各導体が発電用燃料ＦＬと接触する部分の長さは、ほぼ等しいものとして扱っている。
【０１２８】
そして、当該燃料パック１０Ｂを、例えば同図（ａ）に示すように「縦」に配置したと仮定した場合に、燃料タンク１１内の発電用燃料ＦＬの液面の高さＨは、次の式（７）に従って、近似的に算出される。
（液面の高さＨ）＝（Ｌａ＋Ｌｂ＋Ｌｃ）／３　　・・・（７）
【０１２９】
そして、このように算出された液面の高さＨに、式（１）に示した算出式を適用し、燃料タンク１１内の発電用燃料ＦＬの残量を、算出することができる。
【０１３０】
尚、導体２２ａ、２２ｂ、２３ａ、２３ｂ、２４ａ、２４ｂそれぞれが、発電用燃料ＦＬと接触する部分の長さＬａ、Ｌｂ、Ｌｃは、上述のように、抵抗測定回路３８ａ、３８ｂ、３８ｃにより測定された電気抵抗値Ｒから、上記所定の変換テーブル（若しくは、変換式）に従って求められる。
【０１３１】
〔発電モジュール〕
発電モジュール３０Ｂは、図７に示すように、抵抗測定回路３８ａ、３８ｂ、３８ｃを備えて構成される。
【０１３２】
抵抗測定回路３８ａは、燃料パック１０Ｂが発電モジュール３０Ｂに結合されると、導体２２ａ、２２ｂと電気的に結合され、導体２２ａ、２３ａの間の電気抵抗値Ｒを測定する。抵抗測定回路３８ｂは、燃料パック１０Ｂが発電モジュール３０Ｂに結合されると、導体２３ａ、２３ｂと電気的に結合され、導体２３ａ、２３ｂの間の電気抵抗値Ｒを測定する。また、抵抗測定回路３８ｃは、燃料パック１０Ｂが発電モジュール３０Ｂに結合されると、導体２４ａ、２４ｂと電気的に結合され、導体２４ａ、２４ｂの間の電気抵抗値Ｒを測定する。
【０１３３】
残量算出部３４ｂは、抵抗測定回路３８ａ、３８ｂ、３８ｃそれぞれから得られる電気抵抗値Ｒ毎に、上記所定の変換テーブル（若しくは、変換式）に従い、導体組２２、２３、２４それぞれが有する導体が、発電用燃料ＦＬと接触している部分の長さＬを求める。そして、式（７）に従い、これら求めた３つの長さＬの平均値を演算することで、携帯機器ＤＶＣ（燃料パック１０Ｂ）を「縦」にした場合になるであろう、発電用燃料ＦＬの液面の高さＨを近似的に算出する。次いで、式（１）に従い、算出した液面の高さＨに、燃料タンク１１の底面積Ｓを乗じることで、燃料タンク１１内の発電用燃料ＦＬの残量（実測残量値）を算出する。
【０１３４】
以上のように構成することで、三組の導体組２２、２３、２４を、それぞれ、燃料タンク１１の内周面に沿って等間隔に配設し、各導体組を構成する二個の導体間の電気抵抗値Ｒを測定することで、携帯機器ＤＶＣが傾斜している場合であっても、燃料タンク１１内の発電用燃料ＦＬの残量を、容易に算出することができる。
【０１３５】
また、携帯機器ＤＶＣが傾斜している場合であっても、燃料タンク１１内の発電用燃料ＦＬの残量を算出できるので、図２に示した傾斜センサ３９が不要となり、より簡易に燃料電池システム２を構成することができる。
但し、傾斜角度が大きくなって、導体２２ａ、２２ｂ、２３ａ、２３ｂ、２４ａ、２４ｂの何れかが、発電用燃料ＦＬと接触しなくなった場合、上記の方式によって液面の高さを算出することができず、測定不能となる。その場合、例えば、報知手段４０により、携帯機器ＤＶＣを「縦」に配置させるよう促すメッセージの報知を行わせる等の処理を行う。
【０１３６】
〔変形例〕
尚、本発明の適用は、上記第１、第２の実施の形態に限定されることなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。例えば、第１、第２の実施の形態において適用される燃料パック１０Ａ、１０Ｂは、何れも、発電モジュール３０Ａ、３０Ｂに対して着脱自在に構成されることとしたが、燃料パック１０Ａ、１０Ｂと発電モジュール３０Ａ、３０Ｂとは、一体となって構成されるものとしても良い。
【０１３７】
このとき、燃料タンク１１に封入された発電用燃料ＦＬが少なくなった、若しくはなくなった場合には、携帯機器ＤＶＣに内蔵された燃料タンク１１に、発電用燃料ＦＬを補充することとしても良い。
【０１３８】
また、第１の実施の形態において、携帯機器ＤＶＣがほぼ「縦」に配置されたと判断した後、導体２１ａ、２１ｂの間の電気抵抗値Ｒを測定することとしたが、傾斜センサ３９が傾斜角度を検知する機能を有している場合、同センサから得られた傾斜角度に応じて、電気抵抗値Ｒから算出した燃料タンク内の発電用燃料ＦＬの液面の高さＨを、適切に補正することとしても良い。
【０１３９】
また、第２の実施の形態において、燃料タンク１１内に、三組の導体組を配設する場合について説明したが、これに限らず、燃料タンク１１内の発電用燃料ＦＬの残量について得たい精度に応じて、任意の組数の導体組を配設することとしても良い。
更には、上記においては、２本の導体を一組とした導体組を複数用いるようにしたが、本発明はこのような構成に限るものではなく、例えば、複数本の導体を燃料容器の側面に沿って、互いに等間隔に配置して、各導体間の電気抵抗値を順次測定するようにしてもよい。
【０１４０】
また、第２の実施の形態において、導体組２２、２３、２４それぞれの電気抵抗値Ｒの平均値を求め、液面の高さＨを近似的に算出することとして説明したが、各導体組それぞれの電気抵抗値Ｒに応じた係数を乗算した上で平均値を求めるようにしてもよい。具体的には、例えば、最も大きな電気抵抗値Ｒには大きな係数を乗算し、最も小さな電気抵抗値Ｒには小さな係数を乗算する等した上で平均値を算出することにより、より精度のよい近似計算を行うこととしてもよい。
【０１４１】
また、第２の実施の形態では、三つの導体組を燃料タンク１１の内周面に沿って１２０度の間隔で均等に配設することとして説明したが、偏った配設位置に設置してもよい。例えば、携帯機器ＤＶＣの正面（操作面・表示面）側に一組の導体組を配設し、携帯機器ＤＶＣの裏面側に他の２つの導体組を配設するようにしてもよい。即ち、携帯機器ＤＶＣの使用角度を考慮した配設位置とすることで、より精度のよい燃料の残量検出を行うことができる。尚、この場合には、各燃料体組の電気抵抗値Ｒの平均ではなく、それぞれの燃料体組の配設位置に基づいた算出方法となる。
【０１４２】
また、燃料パック１１の形状を円柱形状として図示・説明したが、角柱形状にしてもよいことは勿論である。
【０１４３】
【発明の効果】
本発明によれば、導体組を構成する二本の導体間の電気抵抗値を測定することで、燃料カートリッジが有する燃料容器内の発電用燃料の残量を、容易に算出することができる。また、三組以上の上記導体組を、上記燃料容器の内周面に沿って等間隔に配設することで、この配設位置を考慮した所定演算（例えば、各導体組を構成する導体が燃料と接触する部分の長さの平均値を求める等）により、燃料カートリッジが内蔵又は装着された携帯機器が傾斜している場合であっても、燃料タンク内の燃料の残量を容易に算出することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施の形態に係る燃料電池システムの適用形態の一例を示す図である。
【図２】第１の実施の形態に係る燃料電池システムの構成例を示すブロック図である。
【図３】図２の燃料パックの適用形態の一例を示す図である。
【図４】燃料パック内の発電用燃料の残量が異なる場合における、導体と発電用燃料との関係を示す模式図である。
【図５】図１の携帯機器の概略側面図である。
【図６】第１の実施の形態に係る燃料電池システムの動作を示すフローチャートである。
【図７】第２の実施の形態に係る燃料電池システムの構成例を示すブロック図である。
【図８】図７の燃料パックの適用形態の一例を示す図である。
【図９】図８の燃料パックの概略側断面図である。
【符号の説明】
１、２　燃料電池システム
１０Ａ、１０Ｂ　燃料パック
１１　燃料タンク
１２（１２ａ、１２ｂ、１２ｃ）　残量センサ
２１ａ、２１ｂ　導体
２２ａ、２２ｂ、２３ａ、２３ｂ、２４ａ、２４ｂ　導体
３０Ａ、３０Ｂ　発電モジュール
３１　発電部
３１ａ　気化器
３１ｂ　改質器
３１ｃ　ＣＯ除去器
３１ｄ　燃料電池
３１ｅ　ヒータ
３２　電力保持部
３３　ＤＣ／ＤＣコンバータ
３４　発電制御部
３４ａ　出力制御部
３４ｂ　残量算出部
３５　ポンプ
３６　ドライバ
３７　制御回路
３８（３８ａ、３８ｂ、３８ｃ）　抵抗測定回路
３９　傾斜センサ
４０　報知手段
ＦＬ　発電用燃料
ＤＶＣ　携帯機器

Claims

燃料電池に供給する所定の燃料を保持する燃料カートリッジであって、
柱形状の燃料容器と、
前記燃料容器の側面に沿って、前記燃料容器の内部に所定の間隔で隔設され、前記燃料に接触するように配置された複数本の導体と、を備え、
前記導体の、前記燃料に接触する部分の長さが前記燃料の残量に応じて変化するように構成されていることを特徴とする燃料カートリッジ。
前記導体は、所定の間隔で平行に設けられた２本の導体を一組とする、少なくとも一組の導体組からなることを特徴とする請求項１に記載の燃料カートリッジ。
前記導体組は三組以上設けられ、前記燃料容器の内周面に沿って隔設されていることを特徴とする請求項２に記載の燃料カートリッジ。
所定の燃料を保持する燃料容器と、前記燃料容器の内部に所定の間隔で隔設され、前記燃料に接触し、該燃料に接触する部分の長さが前記燃料の残量に応じて変化するように配置された複数本の導体と、を備える燃料カートリッジと、
該燃料カートリッジを収納する収納部と、
前記燃料カートリッジから供給される前記燃料を用いて発電する燃料電池システムと、を備え、
該燃料電池システムにより発電した電力によって駆動する携帯機器であって、
前記各導体間の電気抵抗値を測定する抵抗測定手段と、
前記抵抗測定手段によって測定された電気抵抗値に基づいて、前記燃料容器内に蓄えられた燃料の残量を算出する残量算出手段と、
を備えることを特徴とする携帯機器。
前記燃料カートリッジにおける前記導体は、所定の間隔で平行に設けられた２本の導体を一組とする、少なくとも一組の導体組からなることを特徴とする請求項４に記載の携帯機器。
前記導体組は三組以上設けられ、前記燃料容器の内周面に沿って隔設されていることを特徴とする請求項５に記載の携帯機器。
前記残量算出手段は、前記抵抗測定手段によって測定された前記各導体間の電気抵抗値から、前記各導体の配設位置に基づいた算出方法で残量を算出することを特徴とする請求項４〜６の何れかに記載の携帯機器。
前記抵抗測定手段は、前記電気抵抗値の測定を間欠的に複数回実行し、
前記残量算出手段は、前記抵抗測定手段によって測定された複数の電気抵抗値の内、所定の変動範囲内に含まれる電気抵抗値の平均値又は最小値に基づいて、残量を算出することを特徴とする請求項４〜７の何れかに記載の携帯機器。
前記燃料容器内に蓄えられた燃料の残量を記憶する残量記憶手段と、
前記燃料電池による燃料使用量に基づいて、前記燃料容器内の残量の予測を随時行い、前記残量記憶手段に記憶された残量を更新する残量予測手段と、
前記残量算出手段によって算出された残量に基づいて、前記残量記憶手段に記憶された残量を補正する残量補正手段と、
前記残量記憶手段に記憶された残量が所定の下限値に達した場合に、所定の報知を行う報知手段と、
を更に備えることを特徴とする請求項４〜８の何れかに記載の携帯機器。
前記携帯機器の所定方向の傾斜の有無、又は所定方向の傾斜角度を検出する傾斜検出手段を更に備え、
前記抵抗測定手段は、前記傾斜検出手段による検出結果に基づいて、前記電気抵抗値の測定を行うか否かを決定することを特徴する請求項４〜９の何れかに記載の携帯機器。
所定方向の傾斜の有無、又は所定方向の傾斜角度を検出する傾斜検出手段を更に備え、
前記残量算出手段は、前記抵抗測定手段によって測定された電気抵抗値、及び前記傾斜検出手段による検出結果に基づいて、残量を算出することを特徴とする請求項４〜９の何れかに記載の携帯機器。
所定の燃料を保持する燃料容器と、該燃料容器の内部に隔設され、前記燃料に接触し、該燃料に接触する部分の長さが該燃料の残量に応じて変化するように配置された複数本の導体と、を備える燃料カートリッジと、該燃料カートリッジから供給される前記燃料を用いて発電する燃料電池システムと、を備える携帯機器における、前記燃料容器内の燃料の残量を検出する残量検出方法であって、
前記燃料電池システムによる燃料使用量に基づいて、前記燃料容器内の残量の予測を随時行い、残量記憶手段に残量を記憶更新するステップと、
前記各導体間の電気抵抗値を測定するステップと、
前記測定された電気抵抗値に基づいて、前記燃料容器内の残量を算出するステップと、
前記算出された残量に基づいて、前記残量記憶手段に記憶された残量を補正するステップと、
前記残量記憶手段に記憶された残量が所定の下限値に達した場合、所定の報知を行うステップと、
を含むことを特徴とする残量検出方法。
前記携帯機器の傾斜角度を検出するステップと、
前記残量を算出するステップにより算出された残量の値を、前記傾斜角度を検出するステップにより検出された傾斜角度に基づいて補正するステップと、
を更に含むことを特徴とする請求項１２に記載の残量検出方法。