JP2007265695A - 燃料電池システム - Google Patents

Abstract

【課題】簡易な構成により、精製水などを希釈燃料タンクに供給する手段の提供を目的とする。
【解決手段】本発明の燃料電池システムは、液体燃料および酸化剤を用いて発電する燃料電池１０２と、液体燃料を格納する燃料タンク１２２と、燃料タンク１２２から燃料電池１０２に液体燃料を供給する第１の経路と、複数種類のカートリッジを取り換え可能なカートリッジ装着部と、カートリッジから吐出される内容物を燃料電池１０２に供給する第２の経路と、カートリッジ装着部に装着されたカートリッジの種類を検知するカートリッジ検知部１４２と、検知されたカートリッジの種類に応じて、経路を制御する経路制御手段と、を備える。
【選択図】図２

Description

本発明は、燃料電池システムに関し、特に、装着されるカートリッジに対応して燃料電池システム内の経路を変更する技術に関する。

燃料電池は水素と酸素とから電気エネルギーを発生させる装置であり、高い発電効率を得ることができる。燃料電池の主な特徴としては、従来の発電方式のように熱エネルギーや運動エネルギーの過程を経ない直接発電であるので、小規模でも高い発電効率が期待できること、窒素化合物等の排出が少なく、騒音や振動も小さいので環境性が良いことなどが挙げられる。

中でも、固体高分子形燃料電池は、他の種類の燃料電池に比べて、作動温度が低く、高い出力密度を持つ特徴が有る。特に近年、固体高分子形燃料電池の一形態として、ダイレクトメタノール燃料電池（Ｄｉｒｅｃｔ Ｍｅｔｈａｎｏｌ Ｆｕｅｌ Ｃｅｌｌ：ＤＭＦＣ）が注目を集めている。ＤＭＦＣは、燃料であるメタノール水溶液を改質することなく直接アノードへ供給し、メタノール水溶液と酸素との電気化学反応により電力を得るものであり、この電気化学反応によりアノードからは二酸化炭素が、カソードからは生成水が、反応生成物として排出される。メタノール水溶液は水素に比べ、単位体積当たりのエネルギーが高く、貯蔵に適しており、爆発などの危険性も低いため、自動車や携帯機器（携帯電話、ノート型コンピュータ、ＰＤＡ、ＭＰ３プレーヤ、デジタルカメラあるいは電子辞書（書籍））などの電源への利用が期待されている。

一般に、ＤＭＦＣで使用されるメタノール水溶液は、着脱可能なカートリッジにより供給される。カートリッジには、発電に最適な濃度よりも高濃度のメタノール水溶液が格納され、燃料電池システム内の希釈燃料タンクにて高濃度メタノール水溶液を希釈後、ＤＭＦＣに供給する。この仕組みにより、カートリッジ当たりの発電量を増大させることでき、ＤＭＦＣの利便性が向上する（例えば、特許文献１参照）。
特開２００４−１５２７４１号公報

ＤＭＦＣを購入した直後の場合や、ＤＭＦＣを長期間使用せず、保管のため希釈燃料タンク内を空にした場合に、ＤＭＦＣの使用を開始するにあたって、精製水などを希釈燃料タンクに供給する必要がある。そのため、精製水供給などのメンテナンス作業を、ユーザが容易に行うことができる燃料電池システムが求められている。また、ユーザの利便性を重視するあまり、燃料電池システムの構成が複雑になってしまったのでは、省スペース化、省コスト化が困難である。

そこで、本発明は、燃料電池システムの構成を複雑にすることなく、ＤＭＦＣのメンテナンスをユーザが容易にすることができる燃料電池システムの提供を目的とする。

上記課題を解決するために、本発明のある態様の燃料電池システムは、液体燃料および酸化剤を用いて発電する燃料電池と、液体燃料を格納する燃料タンクと、燃料タンクから燃料電池に液体燃料を供給する第１の経路と、複数種類のカートリッジを取り換え可能なカートリッジ装着部と、カートリッジから吐出される内容物を燃料電池に供給する第２の経路と、カートリッジ装着部に装着されたカートリッジの種類を検知するカートリッジ検知手段と、検知されたカートリッジの種類に応じて、経路を制御する経路制御手段と、を備える。

この態様によれば、ユーザは、カートリッジを変更するだけで燃料電池のメンテナンスを容易に行いやすくなる。

また、装着されたカートリッジが燃料タンクに供給する液体燃料を格納するカートリッジであることが、カートリッジ検知手段によって検知されたとき、経路制御手段は、カートリッジから吐出される液体燃料を燃料タンクに供給する経路に切り替えるとともに、燃料電池からの排出物を燃料タンクに回収する経路に切り替えることが好ましい。

さらに、装着されたカートリッジが燃料電池内の電解質膜またはアノードを洗浄するための洗浄液を格納するカートリッジであることが、カートリッジ検知手段によって検知されたとき、経路制御手段は、カートリッジから吐出される内容物を燃料電池に供給する経路に切り替えるとともに、燃料電池からの排出物をカートリッジに回収する経路に切り替えることが好ましい。

また、装着されたカートリッジが二つの容器を含み、第一の容器には燃料タンクに供給するための精製水または所定の濃度に希釈された液体燃料を格納し、第二の容器には燃料電池から吐出される排出物を回収するカートリッジであることが、カートリッジ検知手段によって検知されたとき、経路制御手段は、カートリッジから吐出される内容物を燃料タンクに供給する経路に切り替えるとともに、燃料電池からの排出物をカートリッジに回収する経路に切り替えることで、希釈燃料タンク内の液体燃料または燃料電池内の不活性ガスを第二の容器に回収可能とし、カートリッジから吐出される内容物を燃料電池に供給する経路に切り替えるとともに、燃料電池からの排出物を希釈燃料タンクに回収する経路に切り替えることで、第一の容器に格納された精製水または所定の濃度に希釈された液体燃料を燃料タンクに供給することが好ましい。

さらに、装着されたカートリッジが二つの容器を含み、第一の容器には燃料電池の劣化を防止するための不活性ガスを格納し、第二の容器には燃料電池から吐出される排出物を回収するカートリッジであることが、カートリッジ検知手段によって検知されたとき、経路制御手段は、カートリッジから吐出される内容物を燃料タンクに供給する経路に切り替えるとともに、燃料電池からの排出物をカートリッジに回収する経路に切り替えることで、燃料タンク内の液体燃料を第二の容器に回収可能とし、カートリッジから吐出される内容物を燃料電池に供給する経路に切り替えるとともに、燃料電池からの排出物を燃料タンクに回収する経路に切り替えることで、第一の容器に格納された不活性ガスを燃料電池に供給することが好ましい。

この態様によれば、ユーザは、カートリッジを変更するだけで、カートリッジの種類に応じた最適な経路が燃料電池システムにより選択されやすくなる。そのため、ユーザは燃料電池のメンテナンスを容易に行いやすくなる。

本発明によれば、燃料電池システムの構成を複雑にすることなく、ＤＭＦＣのメンテナンスをユーザが容易に行いやすくなる。

図１は、本発明の実施形態に係る燃料電池システム１００の斜視図、図２は、燃料電池システム１００の構成図を示している。燃料電池システム１００は、液体燃料としてメタノールを用い、このメタノールと酸化剤としての空気とを燃料電池において電気化学反応させることにより発電を行う、ＤＭＦＣシステムであり、携帯可能なノート型パソコンの電源として使用できるように全体寸法はコンパクトに構成されている。

燃料電池システム１００は、図１に示すようなケース１０内の長手方向の一方に燃料電池１０２が搭載され、その反対側には燃料電池システム１００から着脱可能に接続された燃料用カートリッジ２００が、略中央部に補機ユニット２０が設けられている。また、ノート型パソコンを載せるクレイドル３０内には制御ユニット１４０と二次電池とが設けられている。

図１および図２では、燃料電池システム１００にて主に使用される燃料用カートリッジ２００が装着されている。燃料用カートリッジ２００に隣接して燃料サブタンク１２０と希釈燃料タンク１２２とが設けられている。燃料用カートリッジ２００内の燃料バッグ２１０に貯蔵される純メタノールまたは高濃度のメタノール水溶液は、燃料サブタンク１２０を介して希釈燃料タンク１２２に導入され、所定の濃度（１ｍｏｌ／Ｌ）に希釈される。燃料サブタンク１２０は、燃料用カートリッジ２００を着脱するときに、燃料供給路２２０、１５３、１５４および１５６に混入してしまう空気を脱泡する機能を有する。希釈燃料タンク１２２は、燃料の濃度を調整するとともに、燃料電池１０２から排出される気体成分を燃料電池システム１００の外部に排出する気液分離器の機能を有する。

補機ユニット２０は、燃料バッグ２１０から燃料サブタンク１２０へ燃料を供給するポンプ１１０と、燃料サブタンク１２０から希釈燃料タンク１２２へ燃料を供給するポンプ１１２と、希釈燃料タンク１２２から燃料電池１０２へ燃料を供給するポンプ１１４と、を含み、これらは燃料格納部である燃料用カートリッジ２００、燃料サブタンク１２０および希釈燃料タンク１２２と燃料電池１０２との間に搭載されている。これは、燃料供給路２２０、１５３、１５４、１５６、１５８、１６０、１６２、１６６、１６８、１７０、１７２をできる限り短くし省スペース化を図るとともに、間欠的に供給される高濃度メタノールを速やかに燃料電池１０２へ供給するためである。

また、補機ユニット２０は、燃料電池１０２のカソード側１０６に酸素を供給するためのポンプ１１６を含む。大気からポンプ１１６により吸引された空気は、酸素供給路１８０を通り、エアフィルタ１５２を通過する。これにより、大気中の塵などを取り除くことができる。エアフィルタ１５２を通過した空気は、酸素供給路１８２を通り、カソード側１０６に供給される。

さらに、補機ユニット２０は、気液分離器１２６および冷却器１２４を含む。気液分離器１２６および冷却器１２４は、燃料電池１０２と希釈燃料タンク１２２との間に搭載されている。気液分離器１２６は、燃料電池１０２のアノード側１０４から排出される液体を主成分とするアノード排出物（排メタノール＋二酸化炭素）と、カソード側１０６から排出される気体を主成分とするカソード排出物（排空気＋生成水）とを、カソード側排出路１８４およびアノード側排出路１７４、排出路１７６を経由して混合し、気体成分と液体成分とに分離する。冷却器１２４は、気液分離器１２６にて分離された気体成分と液体成分とを異なる配管（１８６、１７８）に流通させ、燃料電池システム１００内部の空気を排出する冷却ファンにより燃料電池１０２の排出物を冷却する。このように、気液分離機能を有する希釈燃料タンク１２２（冷却器１２４）の前段において気液分離器１２６を搭載することにより、液体と気体とが混在するアノード排出物とカソード排出物とを合流させて、液体成分と気体成分とを、それぞれ液体成分流通路１７８と気体成分流通路１８６へと流通させて冷却することができる。そのため、気液が混在する流体を冷却するより冷却器１２４での熱交換率を向上させることができる。

希釈燃料タンク１２２と燃料電池１０２とを繋ぐ流通経路には三方弁１３６が、燃料電池１０２のアノード側１０４と気液分離器１２６とを繋ぐ流通経路には三方弁１３８が設けられている。燃料供給路１５３は、燃料サブタンク１２０へ向かう前に、燃料供給路１５４と供給路１８８に分岐し、供給路１８８が三方弁１３６に繋がっている。三方弁１３６は、弁の切り替えにより、燃料供給路１６８を燃料供給路１７０へ繋げたり、供給路１８８を燃料供給路１７０へ繋げたりすることが可能である。三方弁１３６は、ポンプ１１４と希釈燃料タンク１２２とを繋ぐ流通経路の間に設けられている。そのため、三方弁を切り替えることにより、希釈燃料タンク１２２内のメタノール水溶液を燃料電池１０２へ供給したり、カートリッジ内の内容物を燃料電池１０２、気液分離器１２６、冷却器１２４を経由して希釈燃料タンク１２２に供給することができる。三方弁１３８は、アノード側排出路１７４に繋がっており、アノード側排出路１７４を気液分離器１２６へと繋がる排出路１７６と、燃料電池システム排出ジョイント部１３０へと繋がる排出路１９０と、に分岐させる。三方弁１３８は、弁の切り替えにより、アノード側排出路１７４を排出路１７６へ繋げたり、アノード側排出路１７４を排出路１９０へ繋げたりすることが可能である。三方弁１３６および三方弁１３８は、制御ユニット１４０からの電気信号により制御される電磁弁である。

希釈燃料タンク１２２にて回収された燃料電池１０２の排出物のうち気体成分は、気体成分排出路１９２を通って、燃料電池システム１００外部へ排出される。このとき、気体成分排出路１９２は、液体成分を外部へ排出しないように、できる限り長く配置し、さらに出口に排気フィルタ１５０を設ける方がよい。

希釈燃料タンク１２２から排出される水蒸気量よりも燃料電池１０２にて生成される生成水の量が多く、燃料電池システム１００内を循環する燃料が希釈燃料タンク１２２からオーバーフローする可能性を考慮して、希釈燃料タンク１２２と燃料サブタンク１２０とを、その上部において配管（タンク連絡路１６４）接続し、希釈燃料タンク１２２からオーバーフローするときには、燃料サブタンク１２０が希釈燃料タンク１２２のバッファの役割を果たすとともに、燃料用カートリッジ２００から燃料サブタンク１２０へ燃料が供給され、一時的に燃料サブタンク１２０内の圧力が上がったときには、希釈燃料タンク１２２が燃料サブタンク１２０の圧力を逃がす役割を果たす。燃料サブタンク１２０と希釈燃料タンク１２２との間には、逆止弁１３４が設けられ、燃料供給路１６２から燃料供給路１６０、１５８へ、即ち、希釈燃料タンク１２２から燃料サブタンク１２０へは、タンク連絡路１６４を介してオーバーフローしない限り、希釈されたメタノール水溶液が逆流しないように構成されている。

燃料サブタンク１２０には、液面センサ１４４が、希釈燃料タンク１２２には、センサ１４６が設けられている。これらのセンサは、タンク内水溶液の液面の位置や濃度を測定し、そのデータを制御ユニット１４０へ送信する。制御ユニット１４０は、液面センサ１４４からのデータに基づいて、燃料用カートリッジ２００から燃料サブタンク１２０へ燃料を供給させる。また、制御ユニット１４０は、センサ１４６からのデータに基づいて、燃料電池システム１００内の各種装置を制御する。たとえば、希釈燃料タンク１２２内のメタノール水溶液の濃度低下を検出し、燃料サブタンク１２０から希釈燃料タンク１２２へ高濃度メタノールを供給させる。なお、希釈燃料タンク１２２と三方弁１３６とを繋ぐ流通経路には、燃料フィルタ１４８が設けられている。燃料フィルタ１４８により、メタノール水溶液内の不純物が除去され、濾過されたメタノール水溶液が燃料電池１０２に供給される。

燃料バッグ２１０と燃料サブタンク１２０とを繋ぐ流通経路には、カートリッジ吐出ジョイント部２３０、燃料電池システム吸入ジョイント部１３２が設けられ、このジョイント部を介して、燃料供給路２２０と燃料供給路１５３とが接続される。このジョイント部は、カートリッジを着脱するときの燃料の漏れを回収するための安全機構やジョイントのロック機構などを本体側に持たせるため、燃料用カートリッジ２００側のカートリッジ吐出ジョイント部２３０がオス、燃料サブタンク１２０側の燃料電池システム吸入ジョイント部１３２がメスとなっている。メスの方が複雑な機構を組み込みやすく、燃料用カートリッジ２００側を簡単な構造とすることにより、サイズおよびコストの面を考慮すると有利となる。三方弁１３８と燃料用カートリッジ２００とを繋ぐ流通経路には、燃料電池システム排出ジョイント部１３０が設けられている。燃料電池システム排出ジョイント部１３０は、カートリッジが内部に二つの容器を含む際、燃料電池システム１００から排出される排出物を回収するために使用される。燃料電池システム排出ジョイント部１３０と、排出物の回収に使用されるカートリッジのジョイント部も、同様にメス、オスの関係となっている。

燃料用カートリッジ２００の着脱状態を検知するため、燃料用カートリッジ２００と接触する燃料電池システム１００の本体部分にはカートリッジ検知部１４２が設けられている。これにより、燃料用カートリッジ２００が燃料電池システム１００に正常な状態で嵌め込まれているかを検知し、使用中にカートリッジ吐出ジョイント部２３０と燃料電池システム吸入ジョイント部１３２から燃料漏れがないようにすることができる。燃料用カートリッジ２００の着脱を検知する手段は、カートリッジ検知部１４２に限らず、燃料用カートリッジ２００の所定の位置にＩＣチップなどを埋め込み、ＩＣチップの位置を検出するとともに、燃料用カートリッジ２００の情報、例えば、容量、濃度、燃料の種類、シリアルナンバーなどの情報を燃料電池システム１００の制御ユニット１４０との間で授受できるようにしてもよい。

また、カートリッジ検知部１４２は、カートリッジの種類を検知する。検知されたカートリッジが、燃料電池システム１００の要求しているカートリッジであるかを制御ユニット１４０が判定する。装着されたカートリッジが要求しているカートリッジである場合、制御ユニット１４０は、ポンプ１１４、三方弁１３６、１３８などを制御して、カートリッジに応じた処理を実行する。装着されたカートリッジが要求しているカートリッジと異なる場合、制御ユニット１４０は、ユーザにカートリッジが異なる旨を報知をする。報知する手段は、音により知らせるものであっても、ユーザが視覚的に確認できる表示によるものであってもよい。

燃料用カートリッジ２００の燃料供給路２２０は、燃料バッグ２１０の底部にその導入口を有し、燃料用カートリッジ２００内壁の辺を沿って上昇するように配設されてからカートリッジ吐出ジョイント部２３０に接続される。また、燃料用カートリッジ２００の上部（上辺の一部）には、燃料供給路２２０が目視可能な燃料確認窓２４０が開設されている。この燃料確認窓２４０から燃料供給路２２０の内部を確認するため、燃料供給路２２０はテフロン（登録商標）チューブのような透明な素材を用いることが望ましい。燃料バッグ２１０を容積変化可能な容器とし、内部に予め燃料とともに少量の気体を封入しておくことにより、燃料バッグ２１０内に貯蔵されていた燃料が残り少なくなったときに、燃料確認窓２４０から液相と気相の境界を目視確認することができる。燃料には予め色を付けておくと、さらに確認しやすくなる。

図３は、燃料電池システム１００を起動した際やカートリッジを交換した際についての処理過程を示すフローチャートである。
まず、カートリッジ検知部１４２は、カートリッジが燃料電池システム１００に装着されているかを検出する（Ｓ１０）。燃料電池システム１００を起動した際、カートリッジが装着されていなければ（Ｓ１０のＮ）、制御ユニット１４０は、燃料電池システム１００が必要とするカートリッジの種類をユーザに報知する（Ｓ１６）。必要とするカートリッジは、使用状況によって変化するため、制御ユニット１４０が燃料電池システム１００内のメモリに記録された使用履歴に基づいて判定してもよい。カートリッジが装着されていれば（Ｓ１０のＹ）、制御ユニット１４０は、カートリッジ検知部１４２からのデータに基づいて、そのカートリッジが燃料電池システム１００の必要とするカートリッジであるかを判定する（Ｓ１２）。必要とするカートリッジと異なれば（Ｓ１２のＮ）、必要なカートリッジの種類をユーザに報知する（Ｓ１６）。必要とするカートリッジであれば（Ｓ１２のＹ）、制御ユニット１４０は、燃料電池システム１００内の各種装置を制御し、カートリッジに対応した処理を実行する（Ｓ１４）。Ｓ１４の処理の詳細については、図５などに関連して詳述する。

図４は、イニシャル処理用カートリッジ３００を装着した燃料電池システム１００の模式図である。
イニシャル処理用は、燃料電池システム１００を購入した際や、長期間使用しないため燃料電池１０２の不活性化処理をし、再度使用する際に必要な処理である。イニシャル処理用カートリッジ３００は、供給バッグ３１０、供給路３２０、カートリッジ吐出ジョイント部３３０、回収バッグ３４０、回収路３５０およびカートリッジ回収ジョイント部３６０を含む。供給バッグ３１０は、容積変化可能な容器であり、供給路３２０を通じて、カートリッジ吐出ジョイント部３３０に繋がっている。カートリッジ吐出ジョイント部３３０は、燃料電池システム吸入ジョイント部１３２と結合して、供給バッグ３１０内の内容物を燃料電池システム１００へと供給する。供給バッグ３１０には精製水や、燃料用カートリッジ２００内の高濃度メタノールよりも低濃度のメタノールが格納される。供給バッグ３１０に格納された精製水などは、空の希釈燃料タンク１２２に供給され、後に装着される燃料用カートリッジ２００の高濃度メタノールによって、発電に最適な濃度に調整されるために使用される。

回収バッグ３４０は、容積変化可能な容器であり、回収路３５０を通じて、カートリッジ回収ジョイント部３６０に繋がっている。カートリッジ回収ジョイント部３６０は、燃料電池システム排出ジョイント部１３０と結合して、燃料電池システム１００から排出されるガスなどを回収する。不活性化処理により、燃料電池１０２などに充填された不活性ガスが、回収バッグ３４０に格納される。

図５は、イニシャル処理用カートリッジ３００が装着された際についての処理過程を示すフローチャートである。
まず、制御ユニット１４０は、三方弁１３６および三方弁１３８について、それぞれの弁の位置のデータを取得する。取得された弁の位置に基づいて、三方弁１３６にて入口１３６ｂと出口１３６ａが、三方弁１３８にて入口１３８ａと出口１３８ｂが繋がるように弁を切り替える（Ｓ１８）。弁の切り替え完了後、ポンプ１１４の運転を開始させる（Ｓ２０）。燃料電池システム１００を購入した際などには、燃料電池１０２内の電極の酸化を防止するため、不活性ガスが充填されている。また、液漏れなどを防止するため、燃料サブタンク１２０と希釈燃料タンク１２２の内部は空となっている。三方弁の切り替えとポンプ１１４の起動により、希釈燃料タンク１２２や燃料電池１０２内の不活性ガスが、燃料供給路１６７、燃料供給路１７０、燃料供給路１７２、アノード側排出路１７４、排出路１９０を順に流通する。流通した不活性ガスは、回収路３５０を通じて、回収バッグ３４０に格納される。

回収が完了するまでは回収作業が続けられる（Ｓ２２のＮ）。あらかじめ回収に必要な時間を測定しておき、その時間の間それぞれの三方弁の位置を維持することにより、制御ユニット１４０は不活性ガス回収の完了を判定することができる。また、図示しないセンサを排出路１９０内に設け、ガス濃度を測定することにより、回収完了を判定してもよい。回収完了後（Ｓ２２のＹ）は、燃料電池システム１００内のメモリに記録された使用履歴に基づいて、イニシャル処理の一つ前に実行された処理の種類を検出する（Ｓ２４）。検出された処理が洗浄処理である場合（Ｓ２４のＹ）については、図９に関連して詳述する。今回は、燃料電池システム１００を購入した場合であり、一つ前に実行された処理は検出されず、洗浄処理後ではないとする（Ｓ２４のＮ）。

制御ユニット１４０は、三方弁１３６にて入口１３６ｃと出口１３６ａが、三方弁１３８にて入口１３８ａと出口１３８ｃが繋がるように弁を切り替える（Ｓ３０）。三方弁の切り替えにより、供給バッグ３１０内の精製水などが、供給路３２０、燃料供給路１５３、供給路１８８、燃料供給路１７０、燃料供給路１７２、アノード側排出路１７４、排出路１７７を順に流通する。流通した精製水などは、高濃度メタノールを希釈するため希釈燃料タンク１２２に供給される。

供給が完了するまで、精製水などの供給作業が続けられる（Ｓ３２のＮ）。あらかじめ必要な供給量となる希釈燃料タンク１２２内の液面の位置を測定しておき、希釈燃料タンク１２２に設けられたセンサ１４６がその位置を検出することにより、制御ユニット１４０は供給完了を判定することができる。供給完了後（Ｓ３２のＹ）は、制御ユニット１４０はポンプ１１４の運転を停止させる（Ｓ３４）。

制御ユニット１４０は、三方弁１３６にて入口１３６ｂと出口１３６ａが、三方弁１３８にて入口１３８ａと出口１３８ｃが繋がるように弁を切り替える（Ｓ３６）。三方弁の切り替えにより、燃料電池１０２はカートリッジと直接繋がる経路を遮断され、制御ユニット１４０はイニシャル処理が完了したことをユーザに報知する（Ｓ３８）。

図６は、燃料用カートリッジ２００を装着した燃料電池システム１００の模式図であり、図７は、燃料用カートリッジ２００が装着された際についての処理過程を示すフローチャートである。
まず、制御ユニット１４０は、三方弁１３６および三方弁１３８について、それぞれの弁の位置のデータを取得する。取得された弁の位置に基づいて、三方弁１３６にて入口１３６ｂと出口１３６ａが、三方弁１３８にて入口１３８ａと出口１３８ｃが繋がるように弁を切り替える（Ｓ４０）。弁の切り替え完了後、希釈燃料タンク１２２に設置されたセンサ１４６により、タンク内のメタノール水溶液の液面の位置が検出される（Ｓ４２）。液量が少なく、燃料用カートリッジ２００から高濃度メタノール水溶液を供給しても、発電に最適な濃度のメタノール水溶液を準備できない場合（Ｓ４２のＮ）、制御ユニット１４０は、イニシャル処理用カートリッジ３００を必要とする旨の報知をユーザに行う（Ｓ５４）。ユーザは、イニシャル処理用カートリッジ３００に交換し、希釈燃料タンク１２２に十分な精製水などを供給した後で、再度、燃料用カートリッジ２００に交換することになる。希釈燃料タンク１２２内の液量が十分な場合（Ｓ４２のＹ）、センサ１４６により濃度が検出される。希釈燃料タンク１２２内の水溶液が発電に最適な濃度ではない場合、制御ユニット１４０は、ポンプ１１０およびポンプ１１２の運転を開始させ、燃料バッグ２１０内の高濃度メタノール水溶液を、希釈燃料タンク１２２に供給する。水溶液が最適な濃度である場合、ポンプ１１４の運転を開始させる（Ｓ４４）。

希釈燃料タンク１２２内のメタノール水溶液は、ポンプ１１４により燃料供給路１６７、燃料供給路１７０、燃料供給路１７２を順に流通し、燃料電池１０２のアノード側１０４に供給される。一方、燃料電池１０２のカソード側１０６には、図示しないポンプ１１６によって空気が供給される。これにより、燃料電池１０２が発電を開始する。

制御ユニット１４０は、発電中、燃料電池１０２の発電電圧を監視する。電極や電解質膜の劣化により電圧の低下が検出された場合（Ｓ４６のＹ）、洗浄用カートリッジ４００に交換する旨の報知をユーザに行う（Ｓ５２）。電圧の低下を検出するのではなく、燃料電池システム１００内のメモリに記録された燃料電池１０２の総運転時間に基づいて、洗浄処理が必要かを判断してもよい。ユーザは、洗浄用カートリッジ４００に交換し、電極や電解質膜の洗浄を行った後で、再度、燃料用カートリッジ２００に交換することになる。洗浄用カートリッジを装着した際の処理過程については図８に関連して詳述する。

電圧の低下が検出されない場合（Ｓ４６のＮ）、燃料電池１０２の発電は続行される。ユーザが、燃料電池システム１００に接続されたノート型パソコンの機器などの使用を終了する場合、制御ユニット１４０は機器の終了を検出し（Ｓ４８のＹ）、ポンプ１１４の運転を停止させる（Ｓ５０）。ポンプ１１４が停止することにより、発電処理が終了する。ユーザの機器使用により発電が続行される場合（Ｓ４８のＮ）、制御ユニット１４０は引き続き燃料電池１０２の発電電圧を監視する。

図８は、洗浄用カートリッジ４００を装着した燃料電池システム１００の模式図である。
洗浄処理は、燃料電池１０２の発電電圧が低下した場合や、燃料電池１０２の総運転時間が所定の時間に達した場合などに必要な処理である。洗浄用カートリッジ４００は、洗浄液バッグ４１０、回収路４２０、カートリッジ回収ジョイント部４３０、供給路４４０およびカートリッジ吐出ジョイント部４５０を含む。洗浄液バッグ４１０は、容積変化可能な容器であり、供給路４４０を通じてカートリッジ吐出ジョイント部４５０に繋がっている。カートリッジ吐出ジョイント部４５０は、燃料電池システム吸入ジョイント部１３２と結合して、洗浄液バッグ４１０内の内容物を燃料電池システム１００へと供給する。洗浄液バッグ４１０には、洗浄液として０．５ｍｏｌ／L程度の希硫酸が格納される。洗浄液は、燃料電池１０２に供給され、電解質膜に付着した金属イオンや電極に付着した酸化物を除去する。これにより、燃料電池１０２の発電電圧を回復させることができる。なお、洗浄液により除去される金属イオンとしては、アルミニウム、カルシウム、銅、鉄などのイオンが考えられる。

また、洗浄液バッグ４１０は、回収路４２０を通じてカートリッジ回収ジョイント部４３０と繋がっている。カートリッジ回収ジョイント部４３０は、燃料電池システム排出ジョイント部１３０と結合して、燃料電池１０２から排出された洗浄液を回収する。回収された洗浄液は、ふたたび洗浄液バッグ４１０に格納され、洗浄用カートリッジ４００内と燃料電池システム１００内とを循環する。洗浄液と共に回収された金属イオンや酸化物は、図示しないフィルタにより濾過される。フィルタには、イオン交換樹脂や樹脂製（ポリエチレン、ポリプロピレン、テフロン等）のメッシュが用いられる。フィルタは、洗浄用カートリッジ４００内の流通経路上に設けられる必要がある。

図９は、洗浄用カートリッジ４００が装着された際についての処理過程を示すフローチャートである。
まず、制御ユニット１４０は、三方弁１３６および三方弁１３８について、それぞれの弁の位置のデータを取得する。取得された弁の位置に基づいて、三方弁１３６にて入口１３６ｃと出口１３６ａが、三方弁１３８にて入口１３８ａと出口１３８ｃが繋がるように弁を切り替える（Ｓ５２）。弁の切り替え完了後、ポンプ１１４の運転を開始させる（Ｓ５４）。三方弁の切り替えとポンプ１１４の起動により、洗浄液バッグ４１０内の洗浄液は、供給路４４０、燃料供給路１５３、供給路１８８、燃料供給路１７０、燃料供給路１７２、アノード側排出路１７４、排出路１７７の順に流通する。流通した洗浄液は、希釈燃料タンク１２２に格納される。これにより、発電運転後、希釈燃料タンク１２２と燃料電池１０２との間を繋ぐ流通経路内に残っていたメタノール水溶液などの物質が、洗浄液と共に希釈燃料タンク１２２内に格納される。

経路の洗浄が完了するまで、洗浄作業が続けられる（Ｓ５６のＮ）。あらかじめ経路洗浄に必要な時間を測定しておき、その時間の間それぞれの三方弁の位置を維持することにより、制御ユニット１４０は経路洗浄の完了を判定することができる。経路洗浄後（Ｓ５６のＹ）、制御ユニット１４０は、三方弁１３６にて入口１３６ｃと出口１３６ａが、三方弁１３８にて入口１３８ａと出口１３８ｂが繋がるように弁を切り替える（Ｓ５８）。三方弁の切り替えにより、洗浄液バッグ４１０内の洗浄液を、供給路４４０、燃料供給路１５３、供給路１８８、燃料供給路１７０、燃料供給路１７２、アノード側排出路１７４、排出路１９０の順に流通させる。流通した洗浄液は、回収路４２０を通じて洗浄液バッグ４１０に格納される。洗浄液バッグ４１０に格納された洗浄液は、ふたたび燃料電池システム１００へと供給され洗浄液が循環することで、燃料電池１０２内の電極、電解質膜が洗浄される。

洗浄が完了するまで、洗浄処理が続けられる（Ｓ６０のＮ）。あらかじめ洗浄に必要な時間を測定しておき、その時間の間それぞれの三方弁の位置を維持することにより、制御ユニット１４０は洗浄完了を判定することができる。洗浄後（Ｓ６０のＹ）、制御ユニット１４０は、三方弁１３６にて入口１３６ｃと出口１３６ａが、三方弁１３８にて入口１３８ａと出口１３８ｃが繋がるように弁を切り替える（Ｓ６２）。三方弁の切り替えにより、洗浄液バッグ４１０の洗浄液を、供給路４４０、燃料供給路１５３、供給路１８８、燃料供給路１７０、燃料供給路１７２、アノード側排出路１７４、排出路１７７の順に流通させる。流通した洗浄液は、希釈燃料タンク１２２に格納される。

格納が完了するまで、格納処理が続けられる（Ｓ６４のＮ）。あらかじめ洗浄液バッグ４１０の洗浄液の格納に必要な時間を測定しておき、その時間の間それぞれの三方弁の位置を維持することにより、制御ユニット１４０は洗浄液の格納完了を判定することができる。また、希釈燃料タンク１２２内に設けられたセンサ１４６により、希釈燃料タンク１２２が十分に満たされたことをタンク内の水溶液の液面から検出し、洗浄液の格納完了を判定してもよい。

格納完了後（Ｓ６４のＹ）は、制御ユニット１４０はポンプ１１４の運転を停止させる（Ｓ６６）。制御ユニット１４０は、三方弁１３６にて入口１３６ｂと出口１３６ａが、三方弁１３８にて入口１３８ａと出口１３８ｃが繋がるように弁を切り替える（Ｓ６８）。三方弁の切り替えにより、燃料電池１０２はカートリッジと直接繋がる経路を遮断される。制御ユニット１４０は、希釈燃料タンク１２２内に格納された洗浄液とメタノール水溶液の混合溶液を燃料電池システム１００外に排出するため、イニシャル処理用カートリッジ３００に交換する旨の報知をユーザに行う（Ｓ７０）。

図４に示されるように、イニシャル処理用カートリッジ３００に交換されることにより、燃料電池システム１００は、上述した図５のＳ１８〜Ｓ２２を実行する。ここでは、不活性ガスではなく希釈燃料タンク１２２に格納された洗浄液とメタノール水溶液の混合溶液が、回収バッグ３４０に格納される。制御ユニット１４０は、燃料電池システム１００内のメモリに記録された使用履歴に基づいて、イニシャル処理の一つ前に実行された処理の種類を検出する（Ｓ２４）。検出される処理は洗浄処理であるため（Ｓ２４のＹ）、三方弁１３６にて入口１３６ｃと出口１３６ａが、三方弁１３８にて入口１３８ａと出口１３８ｂが繋がるように弁を切り替える（Ｓ２６）。三方弁の切り替えにより、供給バッグ３１０内の精製水などを、供給路３２０、燃料供給路１５３、供給路１８８、燃料供給路１７０、燃料供給路１７２、アノード側排出路１７４、排出路１９０の順に流通させる。その結果、洗浄液を循環させる洗浄処理後、流通経路に残存した洗浄液を取り除くことができる。洗浄液を含んだ精製水などは、回収路３５０を通じてイニシャル処理用カートリッジ３００の回収バッグ３４０に格納される。

洗浄液の除去が完了するまで、除去作業が続けられる（Ｓ２８のＮ）。あらかじめ除去完了に必要な時間を測定しておき、その時間の間それぞれの三方弁の位置を維持することにより、制御ユニット１４０は洗浄液の除去完了を判定することができる。除去完了後（Ｓ２８のＹ）は、上述した図５のＳ３０〜Ｓ３８が実行される。希釈燃料タンク１２２に生成水などが供給されたあと、ポンプ１１４が停止され、イニシャル処理は終了する。その後、ユーザが発電処理を希望する場合、再度、燃料用カートリッジ２００に交換することになる。

なお、電解質膜や電極の不要物の除去能力を向上させるため、洗浄処理に二種類の洗浄液を使用してもよい。二種類の洗浄液として、過酸化水素水と上述の希硫酸が考えられる。それぞれが異なる洗浄用カートリッジ４００の洗浄液バッグ４１０に格納される。最初に過酸化水素水を格納した洗浄用カートリッジ４００が装着される。過酸化水素水は、流通経路を通じてカートリッジと燃料電池１０２との間を循環し、電解質膜や電極の脱脂を行う。次に、希硫酸を格納した洗浄用カートリッジ４００により、上述の洗浄処理が実行される。希硫酸の洗浄処理前に過酸化水素水により脱脂することで、希硫酸による電解質膜や電極の不要物除去能力が向上し、燃料電池１０２の発電性能も向上する。

図１０は、不活性化処理用カートリッジ５００を装着した燃料電池システム１００の模式図である。
不活性化処理用は、燃料電池１０２を長期間使用しないため保管する場合や、燃料電池１０２を廃棄する場合に必要な処理である。不活性化処理用カートリッジ５００は、供給バッグ５１０、供給路５２０、カートリッジ吐出ジョイント部５３０、回収バッグ５４０、回収路５５０およびカートリッジ回収ジョイント部５６０を含む。供給バッグ５１０は、容積変化可能な容器であり、供給路５２０を通じて、カートリッジ吐出ジョイント部５３０に繋がっている。カートリッジ吐出ジョイント部５３０は、燃料電池システム吸入ジョイント部１３２と結合して、供給バッグ５１０内の内容物を燃料電池システム１００へと供給する。供給バッグ５１０には、不活性ガスであるアルゴンや窒素などが格納される。供給バッグ５１０内の不活性ガスは、燃料電池１０２に供給され、長期保管時における電極の酸化を防止する。また、不活性ガスを燃料電池１０２に供給した後に、燃料電池システム排出ジョイント部１３０、燃料電池システム吸入ジョイント部１３２および図示しない気体成分排出路１９２を、空気と反応することで硬化する接着剤などを密閉することが考えられる。これにより、燃料電池１０２は、燃料電池システム１００外と直接繋がる経路が協力に密閉され、燃料電池１０２の廃棄時における環境への影響を低減することができる。また、供給バッグ５１０に、不活性ガスではなく、強力な酸化剤を格納してもよい。これにより、触媒の役割を担っている電極を酸化させ、不活性化させることができる。そのため、燃料電池１０２の廃棄をより安全に行うことが可能となる。

回収バッグ５４０は、容積変化可能な容器であり、回収路５５０を通じて、カートリッジ回収ジョイント部５６０に繋がっている。カートリッジ回収ジョイント部５６０は、燃料電池システム排出ジョイント部１３０と結合し、希釈燃料タンク１２２に格納されたメタノール水溶液を回収する。長期保管時の液漏れなどを防ぐためである。

図１１は、不活性化処理用カートリッジ５００が装着された際についての処理過程を示すフローチャートである。
まず、制御ユニット１４０は、三方弁１３６および三方弁１３８について、それぞれの弁の位置のデータを取得する。取得された弁の位置に基づいて、三方弁１３６にて入口１３６ｂと出口１３６ａが、三方弁１３８にて入口１３８ａと出口１３８ｂが繋がるように弁を切り替える（Ｓ７２）。弁の切り替え終了後、ポンプ１１４の運転を開始させる（Ｓ７４）。三方弁の切り替えとポンプ１１４の起動により、希釈燃料タンク１２２内のメタノール水溶液が、燃料供給路１６７、燃料供給路１７０、燃料供給路１７２、アノード側排出路１７４、排出路１９０を順に流通する。流通したメタノール水溶液は、回収路５５０を通じて、回収バッグ５４０に回収される。燃料サブタンク１２０にメタノール水溶液が残存する場合、ポンプ１１４の運転を開始させる前に、制御ユニット１４０はポンプ１１２を起動させ、燃料サブタンク１２０内のメタノール水溶液を希釈燃料タンク１２２に移動させる。その後、ポンプ１１４を起動させることで、燃料サブタンク１２０内のメタノール水溶液も回収できる。

回収が完了するまで、回収処理が続けられる（Ｓ７６のＮ）。あらかじめ回収に必要な時間を測定しておき、その時間の間それぞれの三方弁の位置を維持することにより、制御ユニット１４０は回収完了を判定することができる。また、希釈燃料タンク１２２内に設けられたセンサ１４６により、液面の位置を測定し、回収完了を判定してもよい。回収完了後（Ｓ７６のＹ）、制御ユニット１４０は、三方弁１３６にて入口１３６ｃと出口１３６ａが、三方弁１３８にて入口１３８ａと出口１３８ｃが繋がるように弁を切り替える（Ｓ７８）。三方弁の切り替えにより、供給バッグ５１０内の不活性ガスが、供給路５２０、燃料供給路１５３、供給路１８８、燃料供給路１７０、燃料供給路１７２を順に流通する。流通した不活性ガスは、燃料電池１０２に充填される。

不活性ガスの充填が完了するまで、ガスの供給処理が続けられる（Ｓ８０のＮ）。ガスの充填が完了するまでの時間をあらかじめに測定しておき、その時間の間それぞれの三方弁の位置を維持することにより、制御ユニット１４０は充填完了を判定することができる。充填完了後（Ｓ８０のＹ）は、制御ユニット１４０はポンプ１１４の運転を停止させる（Ｓ８２）。制御ユニット１４０は、三方弁１３６にて入口１３６ｂと出口１３６ａが、三方弁１３８にて入口１３８ａと出口１３８ｃが繋がるように弁を切り替える（Ｓ８４）。三方弁の切り替えにより、燃料電池１０２はカートリッジと直接繋がる経路を遮断され、制御ユニット１４０は不活性化処理が完了したことをユーザに報知する（Ｓ８６）。

なお、イニシャル処理の前後において、燃料電池１０２内の化学反応をより速やかにするため、燃料電池１０２の電解質膜をエイジングさせる処理を追加してもよい。この際、エイジング処理用のカートリッジを別途用意する。エイジング処理用カートリッジは、精製水を格納した精製水バッグとヒータを含む。精製水バッグは、カートリッジ吐出ジョイント部と供給路を通じて繋がり、カートリッジ回収ジョイント部と回収路を通じて繋がっている。ヒータは、電解質膜をエイジングさせるための最適な温度に精製水を暖める。暖められた精製水は、制御ユニット１４０により切り替えられた三方弁とポンプ１１４により、カートリッジと燃料電池１０２とを流通経路を通じて循環し、電解質膜をエイジングさせる。エイジングされた電解質膜では、イオン交換が速やかに行われるため、燃料電池の発電性能が向上する。

以上、実施の形態をもとに本発明を説明した。なお本発明はこの実施の形態に限定されることなく、そのさまざまな変形例もまた、本発明の態様として有効である。以下、燃料電池システム１００が、一つの三方弁を含む場合の実施の形態について説明する。

図１２は、本発明の変形例に係る燃料電池システム１０１の模式図である。
燃料供給路１５３は、燃料供給路１５４と供給路１９４に分岐する。供給路１９４は、供給路１９６を通じて直接、希釈燃料タンク１２２と繋がる。供給路１９６に、希釈燃料タンク１２２への経路と燃料電池１０２への経路とに分岐させる三方弁は存在しない。そのため、カートリッジからの吐出物を希釈燃料タンク１２２に供給するためには、ポンプ１１８が新たに必要となる。また三方弁が存在しないため、希釈燃料タンク１２２から燃料電池１０２へとメタノール水溶液を供給する経路は、カートリッジから希釈燃料タンク１２２へと吐出物を供給する際の経路とは独立している。希釈燃料タンク１２２のメタノール水溶液は、燃料供給路１９８、燃料供給路１７２を流通して燃料電池１０２のアノード側１０４に供給される。変形例に係る燃料電池システム１０１では、本発明の実施の形態と同様な構成についての記述を適宜省略する。

燃料電池システム１０１に、イニシャル処理用カートリッジ３００が装着された場合について説明する。
制御ユニット１４０は、三方弁１３８にて入口１３８ａと出口１３８ｂが繋がるように弁を切り替え、ポンプ１１４を起動させる。希釈燃料タンク１２２内の不活性ガスは、燃料供給路１９８、燃料供給路１７２、アノード側排出路１７４、排出路１９０を流通した上で、イニシャル処理用カートリッジ３００の回収バッグ３４０に格納される。その後、ポンプ１１４を停止させ、ポンプ１１８を起動させることで、イニシャル処理用カートリッジ３００の供給バッグ３１０の精製水などを、燃料供給路１５３、供給路１９４、供給路１９６を流通させる。流通した精製水などが、希釈燃料タンク１２２に供給され、イニシャル処理は完了する。

燃料電池システム１０１に、燃料用カートリッジ２００が装着された場合について説明する。
制御ユニット１４０は、三方弁１３８にて入口１３８ａと出口１３８ｃが繋がるように弁を切り替え、ポンプ１１４を起動させる。希釈燃料タンク１２２のメタノール水溶液は、燃料供給路１９８、燃料供給路１７２を順に流通し、燃料電池１０２のアノード側１０４に供給される。一方、燃料電池１０２のカソード側１０６には、図示しないポンプ１１６によって空気が供給される。これにより、燃料電池１０２が発電を開始する。

燃料電池システム１０１に、洗浄用カートリッジ４００が装着された場合について説明する。
制御ユニット１４０は、三方弁１３８にて入口１３８ａと出口１３８ｂが繋がるように弁を切り替え、ポンプ１１４、ポンプ１１８を起動させる。希釈燃料タンク１２２内のメタノール水溶液は、燃料供給路１９８、燃料供給路１７２、アノード側排出路１７４、排出路１９０を流通した上で、洗浄液バッグ４１０に格納されるとともに、洗浄液は洗浄液バッグ４１０と希釈燃料タンク１２２と燃料電池１０２とを循環することで、経路及び燃料電池１０２内の電極や電解質膜が洗浄される。
そして、制御ユニット１４０は、ポンプ１１４、ポンプ１１８を停止し、三方弁１３８にて入口１３８ａと出口１３８ｃが繋がるように弁を切り替え、イニシャル処理用カートリッジ３００を要求する旨の報知をユーザに行う。イニシャル処理用カートリッジ３００の装着後、三方弁１３８にて入口１３８ａと出口１３８ｂが繋がるように弁を切り替え、ポンプ１１４を起動させる。希釈燃料タンク１２２内のメタノール水溶液は、燃料供給路１９８、燃料供給路１７２、アノード側排出路１７４、排出路１９０を流通した上で、イニシャル処理用カートリッジ３００の回収バッグ３４０に格納される。

格納完了後、制御ユニット１４０は、ポンプ１１４を停止させ、洗浄用カートリッジ４００を要求する旨の報知をユーザに行う。洗浄用カートリッジ４００を装着後、三方弁１３８にて入口１３８ａと出口１３８ｂが繋がるように弁を切り替え、ポンプ１１４とポンプ１１８を起動させることで、洗浄液バッグ４１０の洗浄液は、燃料供給路１５３、供給路１９４、供給路１９６、燃料供給路１９８、燃料供給路１７２、アノード側排出路１７４、排出路１９０を流通し、再び洗浄液バッグ４１０に格納される。

循環洗浄による洗浄完了後、制御ユニット１４０は、ポンプ１１４とポンプ１１８を停止させ、イニシャル処理用カートリッジ３００を要求する旨の報知をユーザに行う。イニシャル処理用カートリッジ３００の装着後、三方弁１３８にて入口１３８ａと出口１３８ｂが繋がるように弁を切り替え、ポンプ１１４とポンプ１１８を起動させることで、供給バッグの精製水などが、燃料供給路１５３、供給路１９４、供給路１９６、燃料供給路１９８、燃料供給路１７２、アノード側排出路１７４、排出路１９０を流通する。流通した精製水などは、流通経路に残っていた洗浄液と共に回収バッグ３４０に格納され、洗浄処理は完了する。

燃料電池システム１０１に、不活性化処理用カートリッジ５００が装着された場合について説明する。
制御ユニット１４０は、三方弁１３８にて入口１３８ａと出口１３８ｂが繋がるように弁を切り替え、ポンプ１１４を起動させる。希釈燃料タンク１２２内のメタノール水溶液は、燃料供給路１９８、燃料供給路１７２、アノード側排出路１７４、排出路１９０を流通した上で、不活性化処理用カートリッジ５００の回収バッグ５４０に格納される。格納完了後、三方弁１３８にて入口１３８ａと出口１３８ｃが繋がるように弁を切り替え、ポンプ１１８を起動させる。不活性化処理用カートリッジ５００の供給バッグ５１０の不活性ガスは、燃料供給路１５３、供給路１９４、供給路１９６を流通し、希釈燃料タンク１２２に供給される。供給された不活性ガスは、燃料供給路１９８、燃料供給路１７２、アノード側排出路１７４、排出路１７６を流通し、希釈燃料タンク１２２と燃料電池１０２との間を循環する。その結果、燃料電池１０２に不活性ガスが充填され、不活性化処理が完了する。

本発明の実施形態に係る燃料電池システムの斜視図である。 燃料電池システムの構成図である。 燃料電池システムを起動した際やカートリッジを交換した際についての処理過程を示すフローチャートである。 イニシャル処理用カートリッジを装着した燃料電池システムの模式図である。 イニシャル処理用カートリッジが装着された際についての処理過程を示すフローチャートである。 燃料用カートリッジを装着した燃料電池システムの模式図である。 燃料用カートリッジが装着された際についての処理過程を示すフローチャートである。 洗浄用カートリッジを装着した燃料電池システムの模式図である。 洗浄用カートリッジが装着された際についての処理過程を示すフローチャートである。 不活性化処理用カートリッジを装着した燃料電池システムの模式図である。 不活性化処理用カートリッジが装着された際についての処理過程を示すフローチャートである。 本発明の変形例に係る燃料電池システムの模式図である。

符号の説明

１０ ケース、 ２０ 補機ユニット、 ３０ クレイドル、 １００ 燃料電池システム、 １０１ 燃料電池システム、 １０２ 燃料電池、 １０４ アノード側、 １０６ カソード側、 １１０ ポンプ、 １１２ ポンプ、 １１４ ポンプ、 １１６ ポンプ、 １１８ ポンプ、 １２０ 燃料サブタンク、 １２２ 希釈燃料タンク、 １２４ 冷却器、 １２６ 気液分離器、 １３０ 燃料電池システム排出ジョイント部、 １３２ 燃料電池システム吸入ジョイント部、 １３４ 逆止弁、 １３６ 三方弁、 １３８ 三方弁、 １４０ 制御ユニット、 １４２ カートリッジ検知部、 １４４ 液面センサ、 １４６ センサ、 １４８ 燃料フィルタ、 １５０ 排気フィルタ、 １５２ エアフィルタ、 ２００ 燃料用カートリッジ、 ２１０ 燃料バッグ、 ２３０ カートリッジ吐出ジョイント部、 ２４０ 燃料確認窓、 ３００ イニシャル処理用カートリッジ、 ３１０ 供給バッグ、 ３３０ カートリッジ吐出ジョイント部、 ３４０ 回収バッグ、 ３６０ カートリッジ回収ジョイント部、 ４００ 洗浄用カートリッジ、 ４１０ 洗浄液バッグ、 ４３０ カートリッジ回収ジョイント部、 ４５０ カートリッジ吐出ジョイント部、 ５００ 不活性化処理用カートリッジ、 ５１０ 供給バッグ、 ５３０ カートリッジ吐出ジョイント部、 ５４０ 回収バッグ、 ５６０ カートリッジ回収ジョイント部。

Claims (5)

1. 液体燃料及び酸化剤を用いて発電する燃料電池と、
   前記液体燃料を格納する燃料タンクと、
   前記燃料タンクから前記液体燃料を前記燃料電池に供給する第１の経路と、
   複数種類のカートリッジを取り換え可能なカートリッジ装着部と、
   前記カートリッジから吐出される内容物を前記燃料電池に供給する第２の経路と、
   前記カートリッジ装着部に装着されたカートリッジの種類を検知するカートリッジ検知手段と、
   検知されたカートリッジの種類に応じて、前記経路を制御する経路制御手段と、
   を備えることを特徴とする燃料電池システム。
2. 前記経路制御手段は、前記カートリッジから吐出される液体燃料を前記燃料タンクに供給する経路に制御するとともに、前記燃料電池からの排出物を前記燃料タンクに回収することを特徴とする請求項１記載の燃料電池システム。
3. 前記経路制御手段は、前記カートリッジから吐出される洗浄液を前記燃料電池に供給する経路に制御するとともに、前記燃料電池からの排出物を前記カートリッジに回収することを特徴とする請求項１記載の燃料電池システム。
4. 装着されたカートリッジが二つの容器を含み、第一の容器には前記燃料タンクに供給するための精製水または所定の濃度に希釈された液体燃料を格納し、第二の容器には前記燃料電池から吐出される排出物を回収するカートリッジであることが、前記カートリッジ検知手段によって検知されたとき、
   前記経路制御手段は、
   前記カートリッジから吐出される内容物を前記燃料タンクに供給する経路に制御するとともに、前記燃料電池からの排出物を前記カートリッジに回収することで、燃料タンク内の液体燃料または燃料電池内の不活性ガスを第二の容器に回収可能とし、
   前記カートリッジから吐出される内容物を前記燃料電池に供給する経路に制御するとともに、前記燃料電池からの排出物を前記燃料タンクに回収することで、第一の容器に格納された精製水または所定の濃度に希釈された液体燃料を燃料タンクに供給することを特徴とする請求項１記載の燃料電池システム。
5. 装着されたカートリッジが二つの容器を含み、第一の容器には燃料電池の劣化を防止するための不活性ガスを格納し、第二の容器には前記燃料電池から吐出される排出物を回収するカートリッジであることが、前記カートリッジ検知手段によって検知されたとき、
   前記経路制御手段は、
   前記カートリッジから吐出される内容物を前記燃料タンクに供給する経路に制御するとともに、前記燃料電池からの排出物を前記カートリッジに回収することで、燃料タンク内の液体燃料を第二の容器に回収可能とし、
   前記カートリッジから吐出される内容物を前記燃料電池に供給する経路に制御するとともに、前記燃料電池からの排出物を前記燃料タンクに回収することで、第一の容器に格納された不活性ガスを燃料電池に供給することを特徴とする請求項１記載の燃料電池システム。
   

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