JP2005276470A

JP2005276470A - 発電装置

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Publication number: JP2005276470A
Application number: JP2004084467A
Authority: JP
Inventors: Masahiro Suzuki; 雅博鈴木; Harutsugu Aimura; 治継相村; Tomoo Kamiie; 知郎上家; Shoji Ihara; 正二井原; Yasuhiko Ishida; 泰彦石田; Noriyuki Suzuki; 範之鈴木; Makoto Handa; 信半田
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2004-03-23
Filing date: 2004-03-23
Publication date: 2005-10-06
Anticipated expiration: 2024-03-23
Also published as: JP4612799B2

Abstract

【課題】発電モジュールの不良を即座に判別可能な発電装置を提供する。
【解決手段】発電用燃料を保持することが可能な燃料保持手段３１と、前記発電用燃料を用いて電力を発生する発電手段３０と、前記燃料保持手段３１が保持する燃料残量を検出する燃料残量検出手段４３と、前記発電手段３０の発生する発生電力量を検出する発生電力量検出手段４６と、発電手段が正常な場合の燃料残量と発生電力量の対応を保持する対応テーブルと、前記燃料残量、前記発生電力量および前記対応テーブルに基づいて前記発電手段が正常であるか不良であるか検出する第一の制御手段とを備える発電装置。前記第一の制御手段は、前記検出した燃料残量に対する前記検出した発生電力量が、前記対応テーブルの燃料残量に対する発生電力量より小さい場合に、前記発電手段が不良であることを検出する。
【選択図】図２

Description

本発明は、様々な機器に適用可能であり、発電モジュールの不良を即座に判別することが可能な発電装置に関する。

従来、産業の様々な分野において、マンガン乾電池、アルカリ乾電池といった一次電池、あるいはニッケルカドミウム電池、リチウムイオン電池といった繰り返し使用可能な二次電池が利用されている。その利用用途の一例として、カメラ、携帯情報端末といった持ち運び可能な携帯型機器などでの使用があげられる。しかし、これらの発電装置はその一部に重金属などを含み、廃棄後に環境に対して与える影響が大きかった。

そこで近年、環境への影響が少なく、またそのエネルギー効率のよさから燃料電池などの発電装置が注目されてきている。また、カメラ、携帯情報端末のような携帯型機器などに適用可能であり、燃料を交換・補給することで繰り返し利用できる燃料電池などの発電装置も開発されている。

図１０に、特許文献１に開示される従来の発電装置の一例を示す。図１０の主要構成を簡単に説明すると、図１０の発電装置は、電気化学反応により電力を発生する発電モジュール１０、該発電モジュール１０に燃料を補給する燃料パック１１、該燃料パックが着脱可能に構成されたホルダー１２からなる。燃料パック１１をホルダー１２の空間スペースＳＰ１にＰ１の矢印方向に装着することで、発電装置として使用することができる。また、燃料パック１１の燃料が切れたら、新しい燃料パック１１と交換することで繰り返し利用できる。

さらに、図１０に示す発電装置の形状や発電量を市販乾電池、あるいは二次電池の規格と同等にすることで、図１１に示すように乾電池、あるいは二次電池と同等に扱うことも可能である。なお、図１１において、１３のＤＶＣは携帯情報端末、２はＤＶＣに適用可能な燃料電池などの発電装置、矢印Ｐ２は発電装置２をＤＶＣに対して装着及び取り外し可能であることを示している。

また、特許文献２に開示される発電装置では、燃料の流量と出力電力に基づいて燃料電池の効率を算出して、適正な効率から逸脱していると検出したときに使用者に異常を知らせる。
特開２００２−２５２０１４号公報特開２００２−８７０２号公報

しかしながら、図１０（特許文献１）に示すような燃料電池などの発電装置を機器に適用する際、以下のような問題が生じていた。すなわち、図１０に示す発電モジュール１０は電気化学反応により発電を行なうため、モジュールの構成要素の性能が腐食などの要因により不良化する。よって、発電装置が発生する電力が落ちたとき、その要因として燃料パックの燃料が不足しているのか、もしくは発電モジュールが不良なのか即座に判別することが不可能だった。さらに、複数の発電装置を利用可能な機器に発電装置を適用する際、ある発電装置について発生する電力が落ちたとき、その要因を即座に判別不可能であることに加えて、どの発電装置について電力が落ちているのかを即座に判別することが不可能であった。よって従来は、発電装置が発生する電力が落ちたとき、燃料パックや発電モジュールを全て交換、もしくは個々を試行錯誤に交換することでその要因を確かめる必要があったため非常に手間がかかっていた。

また、特許文献２においても、燃料が不足しているのか、もしくは発電モジュールが不良なのか即座に判別することが不可能だった。
本発明は、以上の事情を鑑みてなされたものであり、様々な機器に適用可能であり、発電モジュールの不良を即座に判別可能な発電装置を提供するものである。

本発明の目的を達成するために、本発明の発電装置は以下の構成を備える。
すなわち、本発明の第１は、発電用燃料を保持することが可能な燃料保持手段と、前記発電用燃料を用いて電力を発生する発電手段と、前記発電手段が正常であるか不良であるか検出する第一の制御手段とを備えることを特徴とする発電装置である
また、本発明の第２は、発電用燃料を保持することが可能な燃料保持手段と、前記発電用燃料を用いて電力を発生する発電手段と、前記燃料保持手段が保持する燃料残量を検出する燃料残量検出手段と、前記発電手段の発生する発生電力量を検出する発生電力量検出手段と、発電手段が正常な場合の燃料残量と発生電力量の対応を保持する対応テーブルと、前記燃料残量、前記発生電力量および前記対応テーブルに基づいて前記発電手段が正常であるか不良であるか検出する第一の制御手段とを備えることを特徴とする発電装置である。

本発明によれば、様々な機器に適用可能であり、発電モジュールの不良を即座に判別可能な発電装置を提供することができる。

本発明の発電装置は、発電用燃料を保持することが可能な燃料保持手段と、前記発電用燃料を用いて電力を発生する発電手段と、前記発電手段が正常であるか不良であるか検出する第一の制御手段とを備えることを特徴とする。

上記の発電装置は、さらに、前記第一の制御手段が検出した結果を表示する第一の表示手段を備えることを特徴とする。
さらに、前記燃料保持手段が燃料を保持しているかを検出する第二の制御手段を備えることを特徴とする。
さらに、前記第二の制御手段が検出した結果を表示する第二の表示手段とを備えることを特徴とする。

本発明の他の発電装置は、発電用燃料を保持することが可能な燃料保持手段と、前記発電用燃料を用いて電力を発生する発電手段と、前記燃料保持手段が保持する燃料残量を検出する燃料残量検出手段と、前記発電手段の発生する発生電力量を検出する発生電力量検出手段と、発電手段が正常な場合の燃料残量と発生電力量の対応を保持する対応テーブルと、前記燃料残量、前記発生電力量および前記対応テーブルに基づいて前記発電手段が正常であるか不良であるか検出する第一の制御手段とを備えることを特徴とする。

上記の発電装置において、前記第一の制御手段は、前記検出した燃料残量に対する前記検出した発生電力量が、前記対応テーブルの燃料残量に対する発生電力量より小さい場合に、前記発電手段が不良であることを検出することを特徴とする。

さらに、前記第一の制御手段が検出した結果を表示する第一の表示手段とを備えることを特徴とする。
さらに、前記燃料残量検出手段が検出した結果を表示する第二の表示手段とを備えることを特徴とする。

以下、添付図面に従って、本発明の好適な実施形態について説明する。
本実施形態は、燃料電池などの発電装置を携帯型機器などに適用する際に使用される。また、本実施形態においては、発電装置の例として燃料電池を挙げて説明を行なうが、本発明が燃料電池に限られたものではないことは言うまでもない。

まず、本実施形態における燃料電池の発電原理を図１に示す。図１は、燃料を用いて電力を発生する発電手段３０、燃料を保持することが可能な燃料パック等からなる燃料保持手段３１、負荷３２からなる。また、発電手段３０は、主に白金等の触媒微粒子を塗布した炭素電極からなる燃料極（アノード）３０１および空気極（カソード）３０３と、燃料極３０１と空気極３０３の間に配置された厚さミクロンのイオン交換膜３０２から構成される。燃料極３０１側には燃料保持手段３１から燃料である水素ガス（Ｈ₂ ）が供給され、また、空気極３０３側には大気中の酸素ガス（Ｏ₂ ）が供給されることにより、電気化学反応による発電が行なわれ、負荷３２に対して電力が供給される。

発電手段３０に水素ガスと酸素ガスを供給して、イオン交換膜３０２を介して燃料極３０１側、空気極３０３側で起こる電気化学反応はそれぞれ式１、２で表すことができる。

燃料を保持する燃料保持手段３１の中身は、水素ガスを貯蔵可能な水素吸蔵合金から構成してもよいし、メタノールやエタノールやブタノールなどの液体燃料から構成してもよいし、天然ガスなどの液化燃料から構成してもよいし、発電手段３０に対して水素ガスを供給できるものであればよい。ここで、燃料保持手段３１に保持される燃料の種類によっては、燃料保持手段３１と発電手段３０の間に図示しない改質器を配置して、該改質器により燃料を水素ガスに改質してから、発電手段３０に対して水素ガスを供給することが望ましい。

次に、本発明の発電装置の実施例について、以上、説明した原理を利用した燃料電池について具体的に説明する。本実施形態で説明する燃料電池は、形状や発電量を市販乾電池、あるいは二次電池の規格と同等にすることで、携帯型機器で使用する乾電池の代わりに使用することが可能なものである。

図２は、本実施形態における燃料電池のブロック図である。図２に示す本実施形態における燃料電池は、燃料を保持可能することが可能な燃料パック等からなる燃料保持手段３１、および燃料を用いて電力を発生する発電モジュール４０からなる。また発電モジュール４０は、動作制御手段４１、出力制御手段４２、発電手段３０、燃料残量検出手段４３、表示制御手段４４、表示手段４５、発生電力量検出手段４６からなる。

燃料保持手段３１は燃料を保持することが可能であり、その燃料保持手段３１の中身は、水素ガスを貯蔵可能な水素吸蔵合金から構成してもよいし、メタノールやエタノールやブタノールなどの液体燃料から構成してもよいし、天然ガスなどの液化燃料から構成してもよいし、発電モジュール４０に対して水素ガスを供給できるものであればよい。ここで、燃料保持手段３１に保持される燃料の種類によっては、燃料保持手段３１と発電モジュール４０の間に図示しない改質器を配置して、該改質器により燃料を水素ガスに改質してから、発電モジュール４０に対して水素ガスを供給することが望ましい。

動作制御手段４１は、発電モジュール４０から供給される電力、もしくは発電モジュール４０以外から供給される電力、もしくは発電モジュール４０に備える図示しない二次電池によって動作する。（通常、燃料電池はその電力立ち上がり特性の悪さから、立ち上がり時に代わりに用いるための二次電池を装備していることが多い。）動作制御手段４１は、発電モジュール４０が発電して携帯型機器などに提供する電力量に関する情報を保持し、出力制御手段４２にその情報を送る。動作制御手段４１が保持する該情報は、本実施形態の燃料電池を適用する機器が必要とする電力量に従って必要電力量情報としてあらかじめ定めておけばよい。たとえば、発電モジュール４０が単１〜３などの乾電池の代わりに用いられるのであれば、その乾電池と同じ電力量と定めておけばよいし、その他の二次電池の代わりに用いられるのであればその二次電池が発電する電力量と同じに定めておけばよい。

出力制御手段４２は、発電モジュール４０から供給される電力、もしくは発電モジュール４０以外から供給される電力、もしくは発電モジュール４０に備える図示しない二次電池によって動作する。出力制御手段４２は、動作制御手段４１から送られてきた必要電力量情報に従って、燃料保持手段３１から発電手段３０に供給する水素ガス、および空気中に含まれる酸素ガスの供給量の調整を行なう。

発電手段３０は、出力制御手段４２によって供給量を調整された水素ガスおよび酸素ガスをもとに電力を発生して、発電モジュール４０の外部に電力（電気エネルギー）を送る。発電手段３０は、図３に示すように、主に白金等の触媒微粒子を塗布した炭素電極からなる燃料極（アノード）３０１と、空気極（カソード）３０３と、燃料極３０１と空気極３０３の間に配置された厚さミクロンのイオン交換膜３０２から構成される。燃料極３０１側には燃料保持手段３１から水素ガス（Ｈ₂ ）が供給され、また、空気極３０３側には大気中の酸素ガス（Ｏ₂ ）が供給されることにより、電気化学反応による発電が行なわれ、カメラ、携帯情報端末といった持ち運び可能な携帯型機器などの機器５０に対して電力が供給される。なお、本実施形態の燃料電池を構成する燃料保持手段３１および発電モジュール４０は、合わせて機器５０に収納可能である。発電手段３０に水素ガスと酸素ガスを供給して、イオン交換膜３０２を介して燃料極３０１側、空気極３０３側で起こる電気化学反応はそれぞれ前述した式１、２で表すことができる。このように発電手段３０では化学反応により電力を発生しているので、燃料極３０１、空気極３０３の腐食などにより発電モジュールが不良となることがある。

発生電力量検出手段４６は、発電手段３０が発電した電力量を検出して、表示制御手段４４に対して発生電力量情報を送る。
燃料残量検出手段４３は、発電モジュール４０から供給される電力、もしくは発電モジュール４０以外から供給される電力、もしくは発電モジュール４０に備える図示しない二次電池によって動作する。燃料残量検出手段４３は、燃料保持手段３１に保持されている燃料の残量を検出して、表示制御手段４４に燃料残量情報を送る。燃料保持手段３１に保持されている燃料の残量は、燃料保持手段３１から発電モジュール４０に供給される水素ガス（Ｈ₂ ）のガス圧力を測定することで検出することが可能である。この燃料残量検出手段４３は、燃料保持手段３１に保持されている燃料の残量を検出可能で表示制御手段４４に燃料残量情報を送ることができれば、ガス圧力測定以外の方法に変えることも可能なことは言うまでもない。また、この燃料残量検出手段４３は、燃料保持手段３１に保持されている燃料の残量を検出可能で表示制御手段４４に燃料残量情報を送ることができれば、発電モジュール４０ではなく燃料保持手段３１に備えてもよいことは言うまでもない。

表示制御手段４４は、発電モジュール４０から供給される電力、もしくは発電モジュール４０以外から供給される電力、もしくは発電モジュール４０に備える図示しない二次電池によって動作する。表示制御手段４４は、発生電力量検出手段４６から送られてきた発生電力量情報、燃料残量検出手段４３から送られてきた燃料残量情報をもとに、表示手段４５の表示内容を制御する。表示手段４５の表示内容を制御する詳しい方法については後で述べる。

表示手段４５は、発電モジュール４０から供給される電力、もしくは発電モジュール４０以外から供給される電力、もしくは発電モジュール４０に備える図示しない二次電池によって動作する。表示手段４５は、表示制御手段４４によって制御され、燃料残量があるかどうか知らせる表示、発電モジュールが正常であるか不良であるか知らせる表示を行なう。表示手段４５は例えばＬＥＤ（発光ダイオード）などから構成される。

以上のような構成を持つ燃料電池について、その具体的な外形を説明する。
図４は、本実施形態における燃料電池の第１の外形を説明する図である。ここでは特に、乾電池、あるいは二次電池と同様に扱うことが可能であり、かつ燃料を容易に交換可能な燃料電池について説明する。図４には、図２で説明した燃料を保持することが可能な燃料保持手段３１ａ、燃料を用いて発電を行ない電力を発生する発電モジュール４０ａ、および図３で説明したカメラ、携帯情報端末といった持ち運び可能な携帯型機器などの機器５０ａが示されている。

まず燃料保持手段３１ａと発電モジュール４０ａの外形について具体的に説明する。
図５は、図４の燃料保持手段３１ａの外形を具体的に説明する図である。図５（ａ）、（ｂ）は共に燃料保持手段３１ａを示しており、図５（ａ）と図５（ｂ）の燃料保持手段３１ａは互いを裏返しにした関係にある。図５の７０ａは燃料供給口であり、発電モジュール４０ａに対して燃料を供給する。燃料供給口７０ａは、燃料保持手段３１ａが発電モジュール４０ａと別個になっているときは口が塞がれており、燃料保持手段３１ａが発電モジュール４０ａと組み合わさっているときは口が開いて燃料を補給する構造になっている。図５（ｃ）は燃料保持手段３１ａの燃料供給口７０ａが付いている面を、その面の法線方向から見た様子を示している。燃料供給口７０ａはそれぞれ、該面において長手方向について、燃料保持手段３１ａの相対する端まで等間隔に配置されるのが好ましい。そのようにすることで、燃料保持手段３１ａを発電モジュール４０ａに嵌め込む際に、その向きを気にせずに、すなわち図５（ｃ）に示す燃料保持手段３１ａの向きが上下逆になっていようとも、容易に嵌め込むことが可能になる。

図６は、図４の発電モジュール４０ａの外形を具体的に説明する図である。発電モジュール４０ａの端子同士を結ぶ方向の長さは、乾電池、あるいは二次電池と同等である。図６（ａ）、（ｂ）は共に発電モジュール４０ａを示しており、図６（ａ）と図６（ｂ）の発電モジュール４０ａは互いに上下の向きを反対にした関係にある。図６の８０ａは燃料受取口であり、燃料保持手段３１ａの燃料供給口７０ａから燃料を受け取る。この燃料受取口８０ａは、発電モジュール４０ａが燃料保持手段３１ａと別個になっているときは口が塞がれており、発電モジュール４０ａが燃料保持手段３１ａと組み合わさっているときは口が開いて燃料を受け取る構造になっている。図６の８１ａは空気を受け取る空気受取口であり、図２の出力制御手段４２によりその受け取る量を調整しながら、発電手段３０に酸素ガス（空気中に含まれる）が供給される。

図６の８２ａは、マイナス（−）極端子であり、図４の機器５０ａの電池収納スペースＳＰ６０ａに発電モジュール４０ａを嵌め込んだときに機器５０ａのマイナス（−）極端子と触れ合い、発生した電気が通電する。図６の８３ａは、プラス（＋）極端子であり、図４の機器５０ａの電池収納スペースＳＰ６０ａに発電モジュール４０ａを嵌め込んだときに機器５０ａのプラス（＋）極端子と触れ合い、発生した電気が通電する。なお、図６（ａ）および図６（ｂ）を見て分かるように、発電モジュール４０ａの片側にはマイナス（−）極端子８２ａがあり、その反対側には必ずプラス（＋）極端子８３ａがある。また、発電モジュール４０ａのマイナス（−）極端子８２ａとプラス（＋）極端子８３ａの間で発生する電位差は、図２の動作制御手段４１によってあらかじめ決められている。

図６の８４ａは、燃料残量があるかどうかを知らせるＬＥＤである。図６の８５ａは、発電モジュールが正常であるか不良であるか知らせるＬＥＤである。ＬＥＤ８４ａとＬＥＤ８５ａは異なる色であることが望ましい。また、図６に示すように発電モジュール上で対称的に配置することが望ましい。ここで、ＬＥＤ８４ａおよびＬＥＤ８５ａは、それぞれ図２の表示手段４５の一例である。図６（ｃ）は発電モジュール４０ａの燃料受取口８０ａが付いている面を、その面の法線方向から見た様子を示している。燃料受取口８０ａは、発電モジュール４０ａのマイナス（−）極端子８２ａ、プラス（＋）極端子８３ａ同士を結ぶ方向について、マイナス（−）極端子８２ａがある端の面、プラス（＋）極端子８３ａがある端の面それぞれまで等間隔に配置されるのが好ましい。そのようにすることで、複数の発電モジュール４０ａを図４の機器５０ａの電池収納スペースＳＰ６０ａに嵌め込む際に、機器５０ａのプラス（＋）マイナス（−）極端子がどのように並んでいても、すなわちプラス（＋）マイナス（−）極端子が交互に並んでいようが、同じ側に並んでいようが、発電モジュール４０ａの向きを機器に合わせて嵌め込むことができるので、同一種類の発電モジュール４０ａを利用することが可能になる。

また、ＬＥＤ８４ａおよびＬＥＤ８５ａを図６に示すように燃料受取口８０ａを中心として対称的に配置することで、発電モジュール４０を機器に嵌め込む際に機器５０ａのプラス（＋）マイナス（−）極端子がどのように並んでいても、すなわちプラス（＋）マイナス（−）極端子が交互に並んでいようが同じ側に並んでいようが、ＬＥＤ８４ａおよびＬＥＤ８５ａが同じように並ぶので、燃料不足なのか発電モジュールが不良なのか即座に認識することが可能である。

また、図６（ｃ）の発電モジュール４０ａおよび図５（ｃ）の燃料保持手段３１ａに平行二本線のしるしを付したのは、その間隔が同じであることを示している。そのようにすることで、燃料保持手段３１ａを発電モジュール４０ａに嵌め込む際にその向きを気にせずに、すなわち図５（ｃ）に示す燃料保持手段３１ａの向きが上下逆になっていようとも、容易に嵌め込むことが可能になる。

次に図４において、機器５０ａに本実施形態の燃料電池を収納する際の説明を行なう。まず２つの発電モジュール４０ａを矢印Ｐ６１ａ、Ｐ６２ａの方向に組み合わせ、次に機器５０ａの電池収納スペースＳＰ６０ａに矢印Ｐ６３ａの方向に嵌め込む。発電モジュール４０ａを機器５０ａに嵌め込む際は、機器５０ａの電池収納スペースＳＰ６０ａのプラス（＋）およびマイナス（−）極端子と、発電モジュール４０ａのプラス（＋）およびマイナス（−）極端子が合うように嵌め込む。さらに、燃料保持手段３１ａを矢印Ｐ６４ａ、Ｐ６５ａの方向に、発電モジュール４０ａに合わさるように嵌め込む。図９に収納したあとの図を示す。

機器５０ａを使用するうちに、ＬＥＤ８４ａによって燃料保持手段３１ａの燃料が切れた知らせがある場合は、新しい燃料保持手段３１ａを用意して交換を行なえばよい。また、ＬＥＤ８５ａによって発電モジュール４０ａが不良であるとの知らせがある場合は、新しい発電モジュール４０ａを用意して交換を行なえばよい。それぞれの発電モジュールについて、燃料切れおよび発電モジュール不良を知らせるＬＥＤが付いているので、燃料電池が発生する電力が落ちたとき、その要因として燃料パック等からなる燃料保持手段の燃料が不足しているのか、もしくは発電モジュールが不良なのか即座に判別することが可能となる。また、複数の燃料電池を利用可能な機器に燃料電池を適用する際、ある燃料電池について発生する電力が落ちたとき、その要因を即座に判別可能であることに加えて、どの燃料電池について電力が落ちているのかを即座に判別することが可能となる。

以上のような構成および外形を持つ燃料電池について、発電モジュール４０に備えられる表示手段４５の制御方法を説明する。
図７は、発電モジュール４０に備えられる表示手段４５（図６に示すＬＥＤ８４ａおよびＬＥＤ８５ａ）の制御方法を示すフローチャートである。

ステップＳ９００では、まず燃料電池を適用する機器の使用者が、機器に燃料電池を嵌め込んだことを確認した上で機器の電源を入れる。燃料電池が正常に働いている場合は、電源を入れると同時に表示手段４５（図６に示すＬＥＤ８４ａおよびＬＥＤ８５ａ）の点灯を行なう。

ステップＳ９０１では、図２に示す表示制御手段４４が燃料残量／発生電力対応テーブルを読み込む。燃料残量／発生電力対応テーブルとは、燃料電池が正常に働いている場合の燃料残量と発生電力量の対応を示すものであり、あらかじめ表示制御手段４４が記憶していても図示しない記憶手段から読み出してきてもよい。ここで、燃料残量／発生電力対応テーブルの一例を図８にグラフ化して示す。図８（ａ）および図８（ｂ）のグラフは共に、縦軸が発生電力量、横軸が燃料残量を示している。図８（ａ）と図８（ｂ）の違いは、そのグラフの傾き具合にある。図８（ａ）は、燃料残量がゼロになるまで発生電力量が落ちないタイプの燃料電池の場合である。図８（ｂ）は、燃料残量が減るに従って発生電力量が落ちていくタイプの燃料電池の場合である。このような違いは、燃料電池のタイプによって異なるため、燃料残量／発生電力対応テーブルをあらかじめ定めておくことができる。

ステップＳ９０２では、図２に示す燃料残量検出手段４３が燃料保持手段３１に保持される燃料の残量を検出する。燃料の残量がゼロであることを検出した場合は、燃料残量検出手段４３が表示制御手段４４に対して燃料ゼロであることを示す燃料残量情報を送りステップＳ９０３に進む。燃料の残量がゼロでない場合は、燃料残量検出手段４３が表示制御手段４４に対して燃料残量情報を送りステップＳ９０４に進む。

ステップＳ９０３では、燃料が不足していることを知らせるために、表示制御手段４４が図６に示すＬＥＤ８４ａを消灯する。このとき、発電モジュールが正常であるか不良であるか知らせるＬＥＤ８５ａは、発電モジュール４０の外部から供給される電力もしくは発電モジュール４０内に備えられた二次電池などを利用して少なくとも一定時間は点灯したままにする。ＬＥＤ８４ａを消灯してＬＥＤ８５ａを点灯したままにすることで、燃料が不足していることを即座に判別することができる。

ステップＳ９０４では、図２に示す表示制御手段４４が、発生電力量検出手段４６から送られてくる発生電力量情報、および燃料残量検出手段４３から送られてくる燃料残量情報、およびあらかじめ読み込んだ燃料残量／発生電力対応テーブルにより、燃料電池が正常に働いている場合（＝燃料残量／発生電力対応テーブル）に比べて発生電力が小さいかどうか検出する。このことは、燃料残量／発生電力対応テーブルを示す図８のグラフにおいて、燃料残量に対する発生電力量がグラフの線よりも下に位置するかどうかで判断して検出する。燃料電池が正常に働いている場合に比べて発生電力が小さい場合はステップＳ９０５に進む。燃料電池が正常に働いている場合は、ステップＳ９０２に戻る。

ステップＳ９０５では、発電モジュールが不良であることを知らせるために、表示制御手段４４が図６に示すＬＥＤ８５ａを消灯する。このとき、燃料が不足しているかどうか知らせるＬＥＤ８４ａは、発電モジュール４０の外部から供給される電力もしくは発電モジュール４０内に備えられた二次電池などを利用して少なくとも一定時間は点灯したままにする。ＬＥＤ８５ａを消灯してＬＥＤ８４ａを点灯したままにすることで、発電モジュールが不良であることを即座に判別することができる。

ステップＳ９０６では、使用者が機器の電源を切り、燃料パック等からなる燃料保持手段や発電モジュールの交換を行なう。ここで特に、複数の燃料パック等からなる燃料保持手段、複数の発電モジュールを利用する機器に適用する場合は、どの燃料パック等からなる燃料保持手段の燃料が切れているのか、もしくはどの発電モジュールが不良なのか即座に判別することができるので、燃料パック等からなる燃料保持手段や発電モジュールを全て交換、もしくは個々を試行錯誤に交換する必要がないため大幅に手間を省くことができる。

以上のように本実施形態の燃料電池を構成することで、燃料電池が発生する電力が落ちたとき、その要因として燃料パック等からなる燃料保持手段の燃料が不足しているのか、もしくは発電モジュールが不良なのか即座に判別することが可能となる。また、複数の燃料電池を利用可能な機器に燃料電池を適用する際、ある燃料電池について発生する電力が落ちたとき、その要因を即座に判別可能であることに加えて、どの燃料電池について電力が落ちているのかを即座に判別することが可能となる。なお、１機器５０ａに適用可能な乾電池、あるいは二次電池の端子同士を結ぶ方向の長さや電池の形状が図４に示す発電モジュール４０ａの端子同士を結ぶ方向の長さやその形状と異なる場合はその形状に合わせたものを用意すればよい。さらに、燃料保持手段３１ａの形状もそれらと合わせればよい。また、発電モジュール上にＬＥＤなどで表示を行なうことで機器側に特別な構成要素を用意する必要がない。

以上説明したように、本実施形態の燃料電池は、様々な機器に適用可能であり、発電モジュールの不良を即座に判別することが可能である。
次に、本発明の他の実施の形態について説明する。

また本発明における他の実施の形態では、１個の発電モジュールにつき燃料受取口が１個でなくてもよい。このとき、燃料パック等からなる燃料保持手段の燃料供給口もその数に合わせる。

また本発明における他の実施の形態では、図１の空気極３０３側の電気化学反応で生成されるＨ₂ Ｏは、燃料パック等からなる燃料保持手段に燃料とは別に回収できるようにしてもよいし、発電モジュールの空気受取口からそのまま排出してもよいし、水素ガスあるいは酸素ガスと混ぜて発電手段に送ってもよい。

また本発明における他の実施の形態では、機器の電池収納スペースをふさぐ蓋を用意してもよい。このとき、発電モジュールが空気を十分に取り込めるように蓋に穴をあけておいてもよいし、あるいは、機器を利用しないとき（すなわち発電モジュールが空気を必要としないとき）のみ蓋を閉めるようにしてもよい。

また本発明における他の実施の形態では、燃料パック等からなる燃料保持手段や発電モジュールを交換する際、取り出しやすいように取っ手をつけてもよいし、指でつまみ出しやすくするように穴をあけてもよい。

また本発明における他の実施の形態では、図２の表示手段４５の一例であるＬＥＤ８４ａおよびＬＥＤ８５ｂを、ＬＥＤのような電気的な表示ではなく、印刷した文字や記号によるものに変えても良い。このとき、燃料不足や発電モジュール不良を示す場合に、電気的なスイッチで印刷した文字や記号を切り替えるようにすることで、ＬＥＤを使用する場合よりも電気使用量を減らすことができる。また、ＬＥＤや文字や記号による表示に代えて、それぞれの発電モジュールが図示しない音発生手段を備え、燃料不足であることや、発電モジュール不良であることを音によって知らせるようにしてもよい。このとき、どの燃料保持手段の燃料が不足しているのか、もしくはどの発電モジュールが不良であるのかが分かるように、それぞれの発電モジュールが発生する音の種類を変えておくことが望ましい。

また本発明における他の実施形態では、燃料がある場合にＬＥＤ８４ａを消灯、燃料不足の場合にＬＥＤ８４ａを点灯してもよい。また、発電モジュールが正常な場合にＬＥＤ８５ａを消灯、発電モジュールが不良の場合にＬＥＤ８５ａを点灯してもよい。

また本発明における他の実施形態では、機器側にＬＥＤ８４ａ、ＬＥＤ８５ａを備えてもよい。
また本発明における発電装置の実施形態として燃料電池を挙げて説明を行なったが、本発明が燃料電池に限られたものではないことは言うまでもない。

本発明における発電装置は、様々な機器に適用可能であり、発電モジュールの不良を即座に判別することが可能であり、特に燃料電池に利用することができる。

燃料電池の発電原理を説明する図である。本発明の実施形態を説明するブロック図である。本発明の実施形態の発電手段を説明する図である。本発明の実施形態の外形を説明する図である。本発明の実施形態における燃料保持手段の外形を説明する図である。本発明の実施形態における発電モジュールの外形を説明する図である。本発明の実施形態における表示手段の制御を説明するフローチャートである。本発明の実施形態における燃料残量／発生電力対応テーブルの一例を示す図である。本発明の実施形態の燃料電池を、機器に嵌め込んだ様子を示す図である。従来の発電装置を説明する図である。従来の発電装置の使用例を説明する図である。

符号の説明

２発電装置
１０発電モジュール
１１燃料パック
１２ホルダー
１３ＤＶＣ
３０発電手段
３１、３１ａ燃料保持手段
３２負荷
４０，４０ａ発電モジュール
４１動作制御手段
４２出力制御手段
４３燃料残量検出手段
４４表示制御手段
４５表示手段
４６発生電力量検出手段
５０、５０ａ機器
７０ａ燃料供給口
８０ａ燃料受取口
８１ａ空気受取口
８４ａ、８５ａＬＥＤ（発光ダイオード）
３０１燃料極
３０２イオン交換膜
３０３空気極

Claims

発電用燃料を保持することが可能な燃料保持手段と、前記発電用燃料を用いて電力を発生する発電手段と、前記発電手段が正常であるか不良であるか検出する第一の制御手段とを備えることを特徴とする発電装置。
さらに、前記第一の制御手段が検出した結果を表示する第一の表示手段とを備えることを特徴とする請求項１に記載の発電装置。
さらに、前記燃料保持手段が燃料を保持しているかを検出する第二の制御手段とを備えることを特徴とする請求項１乃至２のいずれかに記載の発電装置。
さらに、前記第二の制御手段が検出した結果を表示する第二の表示手段とを備え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発電装置。
発電用燃料を保持することが可能な燃料保持手段と、前記発電用燃料を用いて電力を発生する発電手段と、前記燃料保持手段が保持する燃料残量を検出する燃料残量検出手段と、前記発電手段の発生する発生電力量を検出する発生電力量検出手段と、発電手段が正常な場合の燃料残量と発生電力量の対応を保持する対応テーブルと、前記燃料残量、前記発生電力量および前記対応テーブルに基づいて前記発電手段が正常であるか不良であるか検出する第一の制御手段とを備えることを特徴とする発電装置。
前記第一の制御手段は、前記検出した燃料残量に対する前記検出した発生電力量が、前記対応テーブルの燃料残量に対する発生電力量より小さい場合に、前記発電手段が不良であることを検出することを特徴とする請求項５に記載の発電装置。
さらに、前記第一の制御手段が検出した結果を表示する第一の表示手段とを備えることを特徴とする請求項５乃至６のいずれかに記載の発電装置。
さらに、前記燃料残量検出手段が検出した結果を表示する第二の表示手段とを備えることを特徴とする請求項５乃至７のいずれかに記載の発電装置。