JP2005347040A - 交換用燃料タンク及び燃料電池システム - Google Patents

Abstract

【課題】 燃料の残量を的確に把握でき、かつ残量に基づくデータの改ざんが困難又は不可能な交換用燃料タンクを提供すること。
【解決手段】 タンク本体１に、容易に除去できない形態で非接触ＩＣタグ４を取付ける。この非接触ＩＣタグ４は、少なくとも不揮発性メモリ９と、アンテナ手段１８を有する。このアンテナ手段１８は、不揮発性メモリ９に書き込まれる情報を受信するとともに不揮発性メモリ９に書込まれた情報を送信する。このタンク本体１は、たとえば不揮発性メモリ９に対して非接触で情報の書込み、読み出しを行う機能を備えた燃料電池システムに装着して用いられる。
【選択図】図６

Description

本発明は 交換用燃料タンク及び燃料電池システムに係り、特に純正品以外の燃料の使用による燃料電池の故障を未然に防止すると共に、燃料が残ったまま外した交換用燃料タンクを再度使用する際に、残っている燃料の量を掌握できるようにした交換用燃料タンク及びこの交換用燃料タンクを用いた燃料電池システムに関する。

近時、可搬式の電子機器の電源として燃料電池を用いることが検討されており、特に、利便性の点から燃料をカートリッジ式の燃料タンクによって供給する方式の検討が進められている。

このような交換用燃料タンクは、新規の燃料の補給が簡単に行える上に、タンクを繰り返し使えるために経済的であり、かつタンクの廃棄量が少なくなるため、環境負荷も小さいという利点がある。

しかし、このような交換用燃料タンクは、最後まで燃料を使い切るようにすると、使用中に燃料が途切れて作業が中断することがあるため、タンクに燃料の残量がある状態で交換するのが普通であり、このため、ユーザーは、複数本の交換用燃料タンクを所持し、燃料の残量に応じて適宜交換して使用する使用形態が考えられるが、このような場合、各交換用燃料タンクの燃料の残量を的確に把握するのが困難であった。

さらに、燃料タンクに、燃料の残量を記憶する不揮発性のメモリを装備させることも考えられるが、通常、不揮発性メモリの書き込み・読み出しには電気的な接点が用いられているため、データの改ざんが可能であるため、純正でない燃料を充填して利用する事が容易となり、この場合、燃料電池の故障の原因となるという問題があった。

本発明は、かかる従来の難点を解消すべくなされたもので、タンク本体に不揮発性メモリを有する非接触ＩＣタグを容易に除去できない形態で取付け、この非接触ＩＣタグの不揮発性メモリに燃料タンク、燃料の種別を識別する識別番号や、燃料交換の記録、燃料の残量を記憶することにより、叙上の問題のない交換用燃料タンク及びこの交換用燃料タンクを用いた燃料電池システムを提供しようとするものである。

本発明の交換用燃料タンクは、燃料が通過する開封可能な供給口を持つコネクタを有する気・液密に構成されたタンク本体と、前記タンク本体に、容易に除去できない形態で取付けられた非接触ＩＣタグとを備え、前記非接触ＩＣタグは、少なくとも不揮発性メモリと、前記不揮発性メモリに書き込まれる情報を受信するとともに前記不揮発性メモリに書込まれた情報を送信するアンテナ手段とを有することを特徴とする。

前記タンク本体は、その内部に、燃料が通過する開封可能な供給口を持つコネクタを有する気・液密に構成された燃料収納体を収納した構成とすることが好ましい。

前記燃料収納体は、たとえば、収容する燃料が液体の場合には、複数の可撓性シート材料及び又は金属層（蒸着又は圧延箔）とを積層してなるミネートフィルムから構成された気・液密の袋体から構成することができるが、燃料が水素ガスのような気体の場合には、内圧が高くなるのでアルミのような軟質金属の絞り加工により形成された耐圧容器が適している。
この燃料収納体には、燃料が通過するす開封可能な供給口を持つコネクタが設けられる。

前記タンク本体は、たとえば、プラスチックの成形体により構成されるが、所定の剛性を備えた材料であれば、他の材料、たとえば金属板で構成するようにしてもよい。タンク本体は、気・液密である必要はない。しかし、後述する燃料漏れを検知する構成とする場合には、気・液密とすることが好ましい。

非接触ＩＣタグは、取り外しが困難な、たとえばタンク本体の内面側や燃料収納体の表面に装着されるが、非破壊的に取り外しができないような形態であれば、タンク本体の前面に装着するようにしてもよい。たとえば、タンク本体が、燃料収納体のない一重の構造の場合には、その前面に非接触ＩＣタグが配設可能な凹部を形成し、この凹部に非接触ＩＣタグを挿入して樹脂封止するようにする。非接触ＩＣタグをタンク本体の内面側に装着する場合には、燃料収納体に収納された燃料により溶解される材料、たとえば燃料がメタノールの場合には、ポリビニルアルコールをバインダー（結合剤）とした銀ペーストで構成した燃料漏れ検知ヒューズを組み込み、燃料が漏洩した場合にこの銀ペーストで構成したヒューズが溶解し、回路が断絶するので燃料の漏洩を検知することができる。同様に、回路の一部に上述の銀ペーストを使用してアンテナ構成すれば、漏洩した燃料のメタノールによりアンテナ回路の一部が溶解して断絶するため、燃料の漏洩を検知できる。さらに、ポリビニルアルコールのような燃料で溶解される絶縁材料を電極の間にはさみ、導電率の変化、静電容量の変化により燃料の漏れを検知する事も可能である。

非接触ＩＣタグには、アンテナ手段が受信した高周波信号をデジタル信号に復調して不揮発性メモリに供給し、不揮発性メモリから読み出したデジタル信号を高周波信号に変調して前記アンテナ手段に供給する変調・復調回路を設けることが望ましく、また必要に応じて、アンテナ手段で受信した高周波電流を平滑化して直流とする整流回路を設けるようにしてもよい。

本発明の交換用燃料タンクは、水素のような気体燃料やメタノールのような液体燃料のいずれにも適用可能である。
本発明の交換用燃料タンクは、たとえば、燃料電池システムの燃料供給用に好適に用いられる。

このような燃料電池システムは、たとえば、上述した本発明の交換用燃料タンクと、前記交換用燃料タンクのコネクタに接続可能なコネクタを有するポンプ；前記ポンプから燃料の供給を受ける燃料電池；前記燃料電池に供給される燃料の量を測定する流量計；アンテナ手段；前記流量計で測定された流量に基づく情報を非接触で前記交換用燃料タンクの不揮発性メモリに書き込み、かつ該不揮発性メモリに書込まれた前記流量に基づく情報を読み出し前記アンテナ手段により発信するとともに前記アンテナ手段が受信した流量に基づく情報を別途外部の表示手段に表示させる制御部及びこれらを収納する筐体から少なくともなる電池本体とを備え、前記電池本体は、前記筐体に前記交換用燃料タンクを着脱可能に保持する保持部を有するとともに、前記交換用燃料タンクを保持した状態で、前記不揮発性メモリへ前記流量に基ずく情報を書込み、かつ前記不揮発性メモリに書込まれた流量に基づく情報を読み出し可能な位置に、前記アンテナ手段を配設してなることを特徴としている。

このような燃料電池システムは、たとえば、パーソナルコンピュータ用、可搬式テレビ、ゲーム機、形態電話等に好適に使用される。

〔作用〕
本発明の交換用燃料タンクは、使用に先立って、外部のリーダ／ライタにより、非接触で燃料の種別を識別する識別用番号及び燃料の残量を書込んでおき、たとえば、次のように使用される。
（１） 交換用燃料タンクが燃料電池システムに装着されると、リーダ／ライタで燃料タンクの非接触ＩＣタグに記憶された識別番号を読取る。読み取られた識別番号により、新たに装着された交換用燃料タンクが燃料電池システムに適合しているかを照合し、常に適合した燃料が使用されているか確認できる。
（２） 交換用燃料タンクは工場からの出荷時には燃料は常に満タンで、非接触ＩＣタグの不揮発性メモリに燃料の残量として満タンの量が書き込まれている。交換用燃料タンクが燃料電池システムに装着されると、リーダ／ライタで燃料の残量を読取る。燃料電池システムが発電し燃料を使用した場合、燃料の流量計により燃料の使用量を知り、装着時に読み込んだ燃料の残量から差し引く事で現在の燃料の残量を知ることが出来る。交換用燃料タンクを外すときは、現在の燃料の残量を、交換用燃料タンクの非接触ＩＣタグの不揮発メモリに、リーダ／ライタを介して書き込む。このように交換用燃料タンクには常に正しい燃料の残量が記録されているので、いったん外して、再度装着した場合でも、燃料電池システムで常に正しい燃料の残量を把握できる。
（３） 燃料収納体を持った燃料タンクで、をタンク本体の内面側に装着した非接触ＩＣタグに燃料漏れを検知するセンサを組み込むことで、燃料収納体からの燃料漏れを早期に検知でき、早い時点で対応する事が可能となる。
（４） 非接触ＩＣタグは、タンク本体に容易に除去できない形態で取付けられており、かつ非接触ＩＣタグのメモリに不揮発性メモリを使用しているので、非接触ＩＣタグの付け替えや識別番号の改ざんによる不正を防止することできる。

本発明によれば、燃料の残量を容易に確認することができ、かつ不正な燃料の充填、正規品以外の交換用燃料タンクの使用等の不正を防止することができる。

次に、本発明の実施例を図面を参照しながら説明する。
図１は、本発明の一実施例の交換用燃料タンクの斜視図、図２はその断面図である。
この実施例の交換用燃料タンクは、気・液密の円筒形のタンク本体１内に、燃料が通過する開封可能な供給口を持つコネクタ２を備え燃料収納体３を、コネクタ２をタンク本体１から突出させて収納し、コネクタ２とその周辺部をタンク本体１の内面に接着剤で固定するとともに、タンク本体１のコネクタ２が突出した側の内面に非接触ＩＣタグ４を固定させて構成されている。

この交換用燃料タンク５は、たとえば、ポリエチレン、ポリプロピレン、塩化ビニル樹脂、ＡＢＳ樹脂のようなプラスチックを用いたモールド成形により、コネクタ２の位置で軸方向に２分割されたタンク本体１の半割体を形成し、一方の半割体に複数のプラスチックシートとアルミ層を積層させたラミネートシートで気・液密に形成した燃料収納体３を収納し、その一部とコネクタ２を半割体に接着して固定した後、他方の半割体を合わせて一体に接着させて形成される。

この交換用燃料タンク５は、たとえば、図３に一部を示したパーソナルコンピュータの燃料電池システム６の縁部に沿って設けた把持側に付勢された内側に湾曲する把持縁７、７’に把持されるように装着されて使用される。

このとき、交換用燃料タンク５のコネクタ２は、燃料電池システム６の後述する燃料電池システム６の把持縁７、７’の間の対応位置に配設されたコネクタ８に自動的に係合されコネクタ８の先端部によりコネクタ２の供給口の弁が押し上げられ開封される。一方、交換用燃料タンク５を燃料電池システム６から外す場合は、コネクタ８の先端部がコネクタ２の供給口の弁から離れ、弁はバネによって押し戻されて供給口を閉じ、外部に燃料が漏れることを防ぐ。このように、通常、供給口２は開閉可能に構成し、燃料タンクを外した場合に燃料がもれるのを防ぐ構造とするのが好適である。

なお、コネクタ２，８は、図４（ａ）に示すように、コネクタ２’の流路を閉塞するボールＢを図４（ｂ）に示すようにコネクタ８’の先端がで押すことにより流路が開放する構造のものとしてもよい。

なお、非接触ＩＣタグ４は、たとえば図５に模式的に示したように、不揮発性メモリ９と変・復調・整流回路素子１０とアンテナ１１とを有し、必要に応じポリビニルアルコールのようなメタノール可溶性樹脂を利用した燃料漏れセンサを組み込んだ構成とする。

図５は、本発明の適用されたパーソナルコンピュータの燃料電池システム６に、交換用燃料タンク５を装着した状態を概略的に示したものである。

この燃料電池システム６は、燃料電池１３と、コネクタ８を介して交換用燃料タンク５から燃料を吸引して流量計１４を介して燃料電池１３に供給するパルスで駆動されるポンプ１５と、燃料電池１３で発生した電力を充電し、パーソナルコンピュータ本体に電力を供給する二次電池１６と、流量計１４が測定した流量から燃料の残量を求め、リーダ／ライタ１７によりアンテナ１８を介して交換用燃料タンクの非接触ＩＣタグの不揮発性メモリ９に残量を書込ませる制御部１９と、これらの機器類を収容する筐体２０とから構成されている。ここで、ポンプ１５を圧電素子を利用して作成すれば、1つの駆動パルスで一定の吐出量となるポンプが構成でき、このようなポンプを使用すれば、駆動パルス数をカウントして燃料の流量を知ることができるため、流量計で燃料も流量を測定する代わりに、ポンプの駆動パルス数をカウウントする構成も可能である。

この実施例の交換用燃料タンク５は、燃料電池システム６に装着されて、リーダ／ライタ１７を介してで燃料の残量と識別番号が読み出される。このとき識別番号から、装着された交換用燃料タンクの燃料が燃料電池システムに適合しているか判定し、燃料が適合している場合にのみ燃料電池システムを動作させる。

そして、ポンプ１５が駆動されると制御部１９は、プログラムにしたがって、流量計１４が計測した流量から燃料使用量を計算し、所定時間使用して交換用燃料タンク５を新しいものと交換するため取り外す際に、装着時に読み込んだ燃料の残量から使用量を差し引く事で現在の燃料の残量を計算し、燃料の残量を交換用燃料タンク５の不揮発性メモリ９に、リーダ／ライタ１７及びアンテナ１８を介して書込む。このように交換用燃料タンクには常に正しい燃料の残量が記録されているため、このタンクを再度装着して使用する場合でも、正しい燃料の残量を知ることが出来る。

この交換用燃料タンク５の不揮発性メモリ９の記憶は取り外し後も保持されるため、燃料をメーカー以外の第三者が満タン状態まで充填して再び使用しようとしても、不揮発メモリ９に記録された残量を第三者が書き換えることは難しいため、不揮発性メモリ９のデータを読み出して残量を確認することにより、不正な燃料の使用を防止することができる。

さらに、不揮発性メモリへ燃料の充填回数を記録しておけば、その充填回数の記録から、予定された耐用回数以内かどうかを確認することができる。

さらに、燃料が燃料収納体から漏洩した場合には、ＩＣタグに接続された燃料漏れセンサの状態を読み出す事で燃料漏れを検知することができる。又、アンテナの一部を、燃料に対して可溶なバインダを使用した銀ペイストで構成しておけば、燃料が漏洩した場合にはアンテナ回路が断絶するため不揮発性メモリ９の内容が読み出せなくなるので、これによって、燃料漏れを検知することもできる。

本発明の一実施例の交換用燃料タンクを概略的に示す斜視図である。 本発明の一実施例の交換用燃料タンクを概略的に示す断面図である。 本発明の一実施例の燃料電池システムにおける交換用燃料タンクの装着部を概略的に示す断面図である。 本発明の一実施例の交換用燃料タンクに使用するコネクタを概略的に示す断面図であり、同図（ａ）は閉鎖状態、同図（b）開放状態をそれぞれ示す。 本発明の交換用燃料タンクに用いる非接触ＩＣタグの構成を概略的に示す平面図である。 本発明の一実施例の燃料電池システムの構成を示す図である。

符号の説明

１…タンク本体、２，２’，８，８’…コネクタ、３…燃料収納体、４…非接触ＩＣタグ、５…交換用燃料タンク、６…燃料電池システム、７…把持縁、９…メモリ、１０…変・復調・整流回路素、１１…アンテナ、１２…メタノール可溶性樹脂からなるシート、１３…燃料電池、１４…流量計、１５…ポンプ、１６…二次電池、１７…リーダ／ライタ、１８…アンテナ、１９…制御部。

Claims (9)

1. 燃料が通過する開封可能な供給口を持つコネクタを有する気・液密に構成されたタンク本体と、
   前記タンク本体に、容易に除去できない形態で取付けられた非接触ＩＣタグとを備え、
   前記非接触ＩＣタグは、少なくとも不揮発性メモリと、前記不揮発性メモリに書き込まれる情報を受信するとともに前記不揮発性メモリに書込まれた情報を送信するアンテナ手段とを有することを特徴とする交換用燃料タンク。
2. 燃料が通過する開封可能なコネクタを有する気・液密に構成された燃料収納体と、
   前記燃料収納体を覆うタンク本体と、
   前記タンク本体に、容易に除去できない形態で取付けられた非接触ＩＣタグとを備え、
   前記非接触ＩＣタグは、少なくとも不揮発性メモリと、前記不揮発性メモリに書き込まれる情報を受信するとともに前記不揮発性メモリに書込まれた情報を送信するアンテナ手段とを有することを特徴とする交換用燃料タンク。
3. 前記燃料収納体が、複数の可撓性シート材料及び又は金属層とを積層してなるラミネートフィルムから構成された袋体からなることを特徴とする請求項２記載の交換用燃料タンク。
4. 前記非接触ＩＣタグは、タンク本体の内面側に装着されていることを特徴とする請求項２又は３記載の交換用燃料タンク。
5. 前記非接触ＩＣタグは、燃料漏れセンサを有することを特徴とする請求項４記載の交換用燃料タンク。
6. 前記非接触ＩＣタグの少なくともアンテナ手段は、前記燃料収納体に収納された燃料で溶解する導電材料により少なくとも一部分が構成されていることを特徴とする請求項４記載の交換用燃料タンク。
7. 前記非接触ＩＣタグは、タンク本体に埋設されていることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項記載の交換用燃料タンク。
8. 前記非接触ＩＣタグは、前記アンテナ手段が受信した高周波信号をデジタル信号に復調して前記不揮発性メモリに供給し、前記不揮発性メモリから読み出したデジタル信号を高周波信号に変調して前記アンテナ手段に供給する変調・復調回路を有することを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項記載の交換用燃料タンク。
9. 請求項１乃至８のいずれか１項記載の交換用燃料タンクと、
   前記交換用燃料タンクのコネクタに接続可能なコネクタを有するポンプ；前記ポンプから燃料の供給を受ける燃料電池；前記燃料電池に供給される燃料の量を測定する流量計；アンテナ手段；前記流量計で測定された流量に基づく情報を非接触で前記交換用燃料タンクの不揮発性メモリに書き込み、かつ該不揮発性メモリに書込まれた前記流量に基づく情報を読み出し前記アンテナ手段により発信するとともに前記アンテナ手段が受信した流量に基づく情報を表示手段に表示させる制御部及びこれらを収納する筐体から少なくともなる電池本体とを備え、
   前記電池本体は、前記筐体に前記交換用燃料タンクを着脱可能に保持する保持部を有するとともに、前記交換用燃料タンクを保持した状態で、前記不揮発性メモリへ前記流量に基づく情報を書込み、かつ前記不揮発性メモリに書込まれた流量に基づく情報を読み出し可能な位置に、前記アンテナ手段を配設してなることを特徴とする燃料電池システム。

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