JP2008091148A - 燃料電池システムならびに燃料カートリッジ - Google Patents

Abstract

【課題】電子機器に用いる燃料電池システムの安全性を向上する技術を提供する。
【解決手段】燃料電池システム２００は、携帯電話機１００に用いられる。燃料電池システム２００は、燃料を消費して発電し携帯電話機１００に電力を供給するＤＭＦＣ１０と、燃料電池システム２００の正規の使用者を認証するための認証情報を記憶する記憶部５６と、取得された使用者の識別情報と認証情報とを照合し正規の使用者か否かを認証する認証情報照合部５８と、識別情報が正規の使用者から取得されたものであると認証された場合、ＤＭＦＣ１０に関わる操作を許可する制御部５４とを備える。
【選択図】図２

Description

本発明は、電子機器に用いられる燃料電池システムおよび燃料カートリッジの技術に関する。

燃料電池は、燃料および酸化剤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が挙げられる。このため、燃料電池は、小規模でも高い発電効率が期待できる。また、燃料電池は、窒化化合物等の排出が少なく騒音や振動も小さいので環境に与える影響を低減することができる。このように、燃料電池は、燃料の持つ化学エネルギーを有効に利用することができ、環境に優しい特性を持っているので、２１世紀を担うエネルギー供給システムとして期待されている。そのため、燃料電池は、宇宙用から自動車用、携帯機器用まで、大規模発電から小規模発電まで、種々の用途に使用できる将来有望な新しい発電システムとして注目され、実用化に向けて技術開発が本格化している。

また、燃料電池の小型化、軽量化が図られつつあることで、携帯機器用の電源としての用途開発も進められている。例えば、近年、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：以下、「ＤＭＦＣ」という）が注目を集めている。ＤＭＦＣは、燃料であるメタノールを改質することなく、アノードへ直接供給し、メタノールと酸素との電気化学反応により電力を得る。メタノールは、水素に比べて単位体積あたりのエネルギーが高く、貯蔵に適しており、また、取り扱いも容易なため、自動車や携帯機器などの電源への利用が期待されている。

例えば、携帯電話機のようにリチウムイオン電池を用いて通話をする場合、外出中に電池の残量がなくなったときは携帯電話機を使用することができないため、燃料電池を電源として用いることも検討されている。特に、近年携帯電話機の高機能化によりテレビの視聴や携帯音楽プレーヤとしての利用等が増加し消費電力が増大しているため、電池容量の増加のニーズは高まりつつある。同様に、ノートパソコンの電源としても燃料電池は有望視されている。

携帯電話機やノートパソコン等の電子機器が必要とする電源電圧は、その機器ごとに異なることが多い。特許文献１には、機器の負荷に応じた電圧を負荷に供給するために、電池とその電池の出力電圧を出力電圧指令値に応じて変換するＤＣ／ＤＣコンバータとを内蔵する電池パックを備える携帯型電源装置が開示されている。
特開２００４−３１９３６７号公報

ところで、電子機器に用いられる燃料電池システムでは、燃料電池本体とは別に燃料を収容する燃料容器を備えたものがある。また、この燃料容器を燃料電池本体に対して着脱可能にした燃料カートリッジも考案されている。このような燃料電池システムでは、燃料がなくなった場合、使用者による燃料の補充や燃料カートリッジの交換が必要となる。

電子機器の正規の使用者（例えば、所有者）が燃料の補充や燃料カートリッジの交換をする場合、一般的にその作業には習熟しているために操作ミスの可能性は低い。しかしながら、電子機器は、その電子機器の正規の使用者だけでなく、その電子機器を共有する他人が使用する可能性もある。また、電子機器によっては不特定多数が使用する環境で使用されることも想定される。さらには、家庭において正確な操作が分からない子供が手にすることも考えられる。

そのため、これらの人が燃料の補充や燃料カートリッジの交換を行うと、操作ミスによる燃料の漏洩や容器の破損等の不具合が発生する可能性がある。また、燃料容器に燃料が補充可能な場合、あるいは、燃料カートリッジのように燃料電池本体に対して着脱可能な場合、燃料や燃料カートリッジの盗難の可能性もある。また、燃料カートリッジを他の種類の燃料電池システムに流用した場合、燃料電池本体との適合性によっては不具合が発生する可能性もある。

本発明は上述の事情を鑑みなされたもので、その目的とするところは、電子機器に用いる燃料電池システムの安全性を向上する技術を提供することにある。

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、電子機器に用いられる燃料電池システムであって、燃料を消費して発電し前記電子機器に電力を供給する燃料電池と、燃料電池システムの正規の使用者を認証するための認証情報を記憶する記憶部と、取得された使用者の識別情報と前記認証情報とを照合し正規の使用者か否かを認証する認証情報照合部と、前記識別情報が前記認証情報と一致した場合、前記燃料電池に関わる操作を許可する制御部と、を備える。

ここで、正規の使用者とは、例えば、その燃料電池システムや電子機器の所有者、それらを共有する部署やグループの使用者等、その燃料電池システムや電子機器を使用することが想定されている特定の使用者ということができる。また、使用者の識別情報とは、その使用者がボタンやダイヤル等の入力部を操作して入力したパスワード、カメラやセンサ等の画像読取手段により取得した指紋や顔、静脈、虹彩、網膜等のいわゆるバイオメトリクス情報、あるいは、電子機器のマイク等の音声入力部により取得した音声情報等、使用者を他人に対して識別することが可能な情報ととらえることができる。また、認証情報としては、予め取得した正規な使用者の識別情報や正規な使用者に予め知らされている情報を用いることができる。また、識別情報が認証情報と一致した場合とは、完全一致した場合だけでなく、識別情報が認証情報と部分的には一定していないが全体としてはほぼ一致している場合も含む。なお、認証情報は、必ずしも一人の正規な使用者の情報だけでなく、複数の正規な使用者の情報であってもよい。

この態様によると、例えば、使用者により電子機器の電源が入れられ燃料電池システムに対して何らかの操作が要求された場合、取得された識別情報と記憶されている認証情報とを照合し、識別情報が正規の使用者から取得されたものであると認証された場合、燃料電池に関わる操作が許可される。これにより、正規の使用者以外の者が燃料電池システムを使用することを制限することができる。そのため、正規の使用者以外の者は、電子機器を使用する際に燃料電池システムの操作が行えないため、燃料電池システムの誤操作による不具合が低減され、安全性を向上することができる。

前記燃料を収容し前記燃料電池に対して接続される燃料カートリッジと、前記燃料カートリッジと前記燃料電池とを接続する接続機構とを更に備えてもよい。前記制御部は、前記識別情報が正規の使用者から取得されたものであると認証された場合、前記燃料電池と前記燃料カートリッジとが着脱可能な状態となるように前記接続機構を制御してもよい。

これにより、正規の使用者以外の者は、接続機構により燃料カートリッジの着脱を行うことができないため、操作ミスによる燃料の漏洩や燃料カートリッジの破損等の不具合が発生する可能性を低減することができるとともに、燃料カートリッジの盗難を防止することができる。

前記燃料を収容する燃料収容部とを更に備えてもよい。前記燃料収容部は、外部から燃料を補充するための補充機構を有してもよい。前記制御部は、前記識別情報が正規の使用者から取得されたものであると認証された場合、前記燃料収容部に燃料を補充可能な状態となるように前記補充機構を制御してもよい。

これにより、正規の使用者以外の者は、補充機構による燃料収容部への燃料の補充を行うことができないため、操作ミスによる燃料の漏洩や、燃料の盗難を防止することができる。ここで、補充機構は、燃料収容部への燃料の補充口と、燃料の補充時にはその補充口を開くとともに燃料電池の使用時には補充口を閉じるように開閉する開閉部材とにより構成されていてもよい。

前記制御部は、前記識別情報が正規の使用者から取得されたものであると認証された場合、前記燃料電池による発電を開始してもよい。これにより、正規の使用者以外の者が燃料電池システムを用いて電子機器を使用することを制限することができるため、燃料電池システムの安全性を向上することができる。

使用者の識別情報を取得する識別情報取得部を更に備えてもよい。これにより、電子機器で識別情報取得部がなくても、燃料電池システム自体で燃料電池システムの正規の使用者を認証するための認証情報を記憶部に登録することができる。また、燃料電池システムは、それ自体が識別情報取得部を備えることで、取得された使用者の識別情報と認証情報とを照合し正規の使用者か否かを認証することができる。

前記認証情報照合部で照合された認証結果を表示する表示部を更に備えてもよい。これにより、使用者は、電子機器の表示部を介さなくても認証結果を知ることができる。また、この表示部を用いることで、燃料電池システム自体で燃料電池システムの正規の使用者を認証するための認証情報が正常に登録されたかを確認することもできる。

本発明の別の態様は、燃料カートリッジである。この燃料カートリッジは、電子機器に用いられる燃料電池に接続され、該燃料電池で消費される燃料を収容する燃料カートリッジであって、前記燃料カートリッジの正規の使用者を認証するための認証情報を記憶する記憶部と、使用者の識別情報を取得する識別情報取得部と、取得された使用者の識別情報と前記認証情報とを照合し正規の使用者か否かを認証する認証情報照合部とを備える。前記認証情報照合部は、照合された認証結果を、燃料電池と接続された際に該燃料電池に送信する。

この態様によると、識別情報取得部により取得された使用者の識別情報と、記憶部に記憶されている認証情報とを照合し、正規の使用者か否かの認証結果を燃料電池に送信することができる。これにより、燃料カートリッジが接続された燃料電池やその燃料電池が取り付けられた電子機器において、送信されてきた認証結果に基づいて、燃料カートリッジに関わる操作を許可するか否かを決定することができる。そのため、正規の使用者以外の者は、燃料カートリッジの操作が行えないため、燃料カートリッジの誤操作による不具合が低減され、安全性を向上することができる。例えば、操作ミスによる燃料の漏洩や燃料カートリッジの破損等の不具合が発生する可能性を低減することができるとともに、燃料カートリッジの盗難を防止することができる。

前記認証情報照合部を駆動させるための電力を供給することができる蓄電部を更に備えてもよい。これにより、燃料カートリッジ単体であっても、認証情報照合部を駆動させることができるとともに、取得された使用者の識別情報と認証情報とを照合し正規の使用者か否かを認証することができる。また、燃料カートリッジを購入した直後であっても、識別情報取得部により記憶部に正規の使用者を認証するための認証情報を登録することができる。

前記蓄電部は、前記燃料電池が発電した電力を蓄えることができる。これにより、認証情報照合部により蓄電部の電力が消費された場合であっても、燃料カートリッジを燃料電池に接続した際に充電を行うことで蓄電部の寿命を延ばすことができる。そのため、正規の使用者か否かの認証が燃料カートリッジ単体でできなくなる事態を避けることができる。

前記認証情報照合部で照合された認証結果を表示する表示部を更に備えてもよい。これにより、使用者は、電子機器の表示部を介さなくても認証結果を知ることができる。また、この表示部を用いることで、燃料カートリッジ自体で燃料カートリッジの正規の使用者を認証するための認証情報が正常に登録されたかを確認することもできる。

なお、上述した各要素を適宜組み合わせたものや置換したものも、本件特許出願によって特許による保護を求める発明の範囲に含まれうる。

本発明によれば、電子機器に用いる燃料電池システムの安全性を向上することができる。

以下、図面を参照しながら、本発明を実施するための最良の形態について詳細に説明する。なお、以下の各実施の形態では、電子機器の一形態として携帯電話機を、燃料電池の一形態として、固体高分子形であるダイレクトメタノール燃料電池（ＤＭＦＣ）を、燃料の一形態として液体燃料であるメタノールを例に説明する。本実施の形態に係る燃料カートリッジは、電子機器に内蔵された燃料電池に接続することで燃料電池で消費される燃料を補充することができ、電子機器の稼働時間を延ばすことができる。

［第１の実施の形態］
図１は、第１の実施の形態に係る携帯電話機の全体斜視図、図２は、第１の実施の形態に係る携帯電話機および燃料電池システムのブロック図である。

携帯電話機１００は、いわゆる二つ折りタイプのものであり、音声入力部３０としてのマイク、音声出力部３２としてのスピーカ、表示部３４としての液晶ディスプレイ、入力部３６としてのボタンや十字キー、アンテナ４０を介して無線により基地局と通信する通信部３８、充電可能な二次電池４８等を有する。二次電池４８としては、例えば、リチウムイオン電池、リチウムイオンポリマー電池、ニッケル・水素電池等の充電が可能な電池を用いることができる。制御部４２は、記憶部４４に記憶された制御プログラムや制御データを用いて前述の各部を制御する。

本実施の形態に係る携帯電話機１００は、二次電池４８とは別の電源として燃料電池システム２００を備える。燃料電池システム２００は、携帯電話機１００の入力部３６が設けられている面と反対側の面に取り付けられている燃料電池本体１５０と、燃料電池本体１５０に対して接続されている燃料カートリッジ２２とを含んで構成される。なお、燃料電池本体１５０は、携帯電話機１００に対して内蔵あるいは固定されていてもよいし、着脱可能に接続されていてもよい。

燃料カートリッジ２２は、メタノール燃料を収容しており、取付部として、携帯電話機１００に設けられた溝またはガイド部（不図示）と係合するガイド部または溝（不図示）を備えている。そして、燃料カートリッジ２２を携帯電話機１００の入力部３６の底部に取り付ける方向Ｄ１と、送出口４６から燃料を送出する方向Ｄ２とが平行になっている。

燃料電池本体１５０は、燃料を消費して発電し、通信部３８や制御部４２を含む携帯電話機１００に電力を供給する燃料電池としてのＤＭＦＣ１０と、燃料カートリッジ２２と着脱可能に接続する接続部２４と、ＤＭＦＣ１０における発電の開始や停止、接続部２４による燃料カートリッジ２２との着脱の制御を行う制御部５４とを備える。前述の二次電池４８は、ＤＭＦＣ１０および外部電源の少なくともいずれか一方により充電可能である。

制御部４２は、携帯電話機１００の使用状況や二次電池４８の電池容量、燃料の残量等の情報に基づいて、機器本体への電力の供給をＤＭＦＣ１０による発電にて行うか、二次電池４８による放電にて行うかを充放電回路５０により切り替える。また、制御部４２は、ＤＭＦＣ１０による機器本体への電力の供給と、ＤＭＦＣ１０による二次電池４８の充電とを充放電回路５０により切り替える。

（ＤＭＦＣの基本構成）
ここで、第１の実施の形態で使用されるＤＭＦＣの概要について説明する。図３は、第１の実施の形態に係るＤＭＦＣを内蔵した機器の基本構成を示す模式図である。

ＤＭＦＣ１０は、電解質膜１２と、電解質膜の一方の面に設けられたアノード電極１４と、電解質膜１２の他方の面に設けられたカソード電極１６とを備える。携帯電話機１００は、ＤＭＦＣ１０を内蔵し、アノード電極１４に液体燃料としてのメタノール水溶液あるいは純メタノール（以下、「メタノール燃料」と記載する）を供給する燃料供給経路２０と、燃料カートリッジ２２を燃料供給経路２０に接続するための接続部２４とを備える。アノード電極１４と燃料供給経路２０との間には、メタノール燃料を一時的に満たす貯蔵室２６が設けられている。ＤＭＦＣ１０は、メタノール燃料中のメタノールと空気中の酸素との電気化学反応により発電する。携帯電話機１００は、ＤＭＦＣ１０で発電された電力が供給される不図示の受電部を更に備えている。

ここで、燃料カートリッジ２２を接続することができる電子機器としては、携帯電話機１００以外にも、携帯端末、ノート型パーソナルコンピュータ等、電力を必要とする機器であれば特に限定されるものではない。また、燃料カートリッジ２２だけでなくＤＭＦＣ１０も携帯電話機１００に対して交換可能としてもよい。

（認証情報照合）
本実施の形態に係る燃料電池本体１５０は、さらに、燃料電池システム２００の正規の使用者を認証するための認証情報を記憶する記憶部５６と、ＤＭＦＣ１０に関わる操作が要求された場合、取得された使用者の識別情報と認証情報とを照合し正規の使用者か否かを認証する認証情報照合部５８とを備える。認証情報は、携帯電話機１００や燃料電池システム２００の購入者が、購入後に携帯電話機１００の入力部３６を操作して、パスワードを記憶部５６に登録する。あるいは、携帯電話機１００に設けられた識別情報取得部６２（図２参照）により取得した情報を予め登録し、認証情報としてもよい。識別情報取得部６２としては、例えば、指紋を読み取るセンサや、顔を撮るカメラを採用することができる。

次に、本実施の形態に係る認証情報の照合を用いた燃料電池の操作について説明する。図４は、第１の実施の形態に係る燃料電池システム２００を備えた携帯電話機１００において認証情報の照合をする場合のフローチャートである。

認証情報が登録された状態で、使用者が携帯電話機１００に対して何らかの操作を行い、携帯電話機１００から燃料電池本体１５０に対してＤＭＦＣ１０に関わる操作が要求された場合、制御部５４は、表示部３４や音声出力部３２を介して、使用者に対して識別情報の入力を促すメッセージを表示または音声により報知する。

使用者は、入力部３６や識別情報取得部６２を用いて自己の識別情報を入力する。認証情報照合部５８は、入力された識別情報を取得し（Ｓ１０）、識別情報と記憶部に登録されている認識情報とを照合し、正規の使用者の識別情報か否かを判別する（Ｓ１２）。認証情報照合部５８は、登録されている認識情報と取得した識別情報が相違する場合、正規の使用者ではないと判定し（Ｓ１２のＮｏ）、ＤＭＦＣ１０に関わる操作は許可されない状態のままとなる。

一方、取得された識別情報と認証情報とが一致し取得された識別情報が正規の使用者から取得されたものであると認証情報照合部５８において認証された場合（Ｓ１２のＹｅｓ）、制御部５４は、ＤＭＦＣ１０に関わる操作が可能なように燃料電池本体１５０を制御する（Ｓ１４）。本実施の形態では、制御部５４は、ＤＭＦＣ１０が発電を開始するように外部負荷回路を制御する（Ｓ１６）。その後、制御部５４は、携帯電話機１００の電源がＯＦＦとなるか待機モードとなるかを監視し（Ｓ１８）、電源がＯＦＦにも待機モードにもならない場合（Ｓ１８のＮｏ）、ＤＭＦＣ１０による発電を継続する。一方、電源がＯＦＦまたは待機モードとなった場合（Ｓ１８のＹｅｓ）、制御部５４はＤＭＦＣ１０の発電を停止し、この処理を終了する（Ｓ２０）。

このように、本実施の形態に係る燃料電池システム２００は、使用者により携帯電話機１００の電源が入れられ燃料電池システムに対してＤＭＦＣ１０の発電が要求された場合、取得された識別情報と記憶されている認証情報とを照合し、識別情報が正規の使用者から取得されたものであると認証された場合、ＤＭＦＣ１０の発電が許可される。これにより、正規の使用者以外の者が燃料電池システム２００を使用することを制限することができる。つまり、正規の使用者以外の者は、携帯電話機１００を使用する際に燃料電池システム２００の操作を行うことができない。これにより、燃料電池システムの安全性を向上することができる。

［第２の実施の形態］
第１の実施の形態では、ＤＭＦＣ１０に関わる操作として発電を許可する場合について説明した。本実施の形態では、ＤＭＦＣ１０に関わる操作として、ＤＭＦＣ１０で消費される燃料を供給する燃料カートリッジ２２を交換する場合について説明する。なお、以下の各実施の形態に係る説明において、他の実施の形態と同様な内容の説明は適宜省略する。

（接続機構）
はじめに、ＤＭＦＣ１０を備えた燃料電池本体１５０と、燃料カートリッジ２２との接続機構について説明する。図５は、本実施の形態に係る燃料電池本体１５０と燃料カートリッジ２２との接続機構近傍の概略断面図である。

燃料カートリッジ２２は、その先端に、燃料電池本体１５０に設けられた開口部１５２に挿入した状態で固定される送出口４６を備える。送出口４６は、その外周に凹部６４が形成されており、燃料電池本体１５０に設けられた係止片１５４により燃料電池本体１５０に対して固定される。送出口４６の内部には、送出口４６の先端部に設けられた穴６６を封止する弁体６８と、弁体６８を穴６６に向けて付勢するバネ等の弾性部材７０とが配置されている。

一方、燃料電池本体１５０の開口部１５２の奥には、接続部２４が設けられている。接続部２４の内部には、送出口４６と対向する端部に設けられた穴１５６を封止する弁体１５８と、弁体１５８を穴１５６に向けて付勢するバネ等の弾性部材１６０とが配置されている。燃料カートリッジ２２が燃料電池本体１５０に挿入され固定された状態では、送出口４６に収容されている弁体６８と、接続部２４に収容されている弁体１５８とが弾性部材７０，１６０に抗して互いに押し合うことで、穴６６，１５６が開放される。これにより、燃料カートリッジ２２とＤＭＦＣ１０とは接続され、燃料カートリッジ２２の燃料貯蔵部６０に収容されているメタノール燃料は、ＤＭＦＣ１０に供給可能となる。このように、本実施の形態に係る燃料電池システム２００は、燃料電池本体１５０に燃料カートリッジ２２を接続した状態では、係止片１５４により燃料カートリッジ２２の取り外しはできない構成となっている。

次に、本実施の形態に係る認証情報の照合を用いた燃料カートリッジの交換操作について説明する。図６は、第２の実施の形態に係る燃料電池システム２００を備えた携帯電話機１００において燃料カートリッジを交換する際の認証情報の照合をする場合のフローチャートである。

認証情報が登録された状態で、使用者が携帯電話機１００や燃料電池本体１５０に対して何らかの操作を行い、燃料電池本体１５０に対して燃料カートリッジ２２の交換が要求された場合、制御部５４は、表示部３４や音声出力部３２を介して、使用者に対して識別情報の入力を促すメッセージを表示または音声により報知する。

使用者は、入力部３６や識別情報取得部６２を用いて自己の識別情報を入力する。認証情報照合部５８は、入力された識別情報を取得し（Ｓ３０）、識別情報と記憶部に登録されている認識情報とを照合し、正規の使用者の識別情報か否かを判別する（Ｓ３２）。認証情報照合部５８は、登録されている認識情報と取得した識別情報が相違する場合、正規の使用者ではないと判定し（Ｓ３２のＮｏ）、燃料カートリッジ２２の交換は許可されない状態のままとなる。つまり、燃料カートリッジ２２は係止片１５４により燃料電池本体１５０に対して固定されたままとなる。

一方、取得された識別情報が正規の使用者から取得されたものであると認証情報照合部５８において認証された場合（Ｓ３２のＹｅｓ）、制御部５４は、燃料カートリッジ２２の交換が可能なように燃料電池本体１５０を制御する（Ｓ３４）。そして、認証が行われたタイミングを基準に時間ｔの計測を開始する（Ｓ３６）。認証後Ｔ［ｍｉｎ］が経過した場合（Ｓ３８のＹｅｓ）、燃料電池本体１５０に関わる操作が可能な状態で放置されることを防止するために、自動的に再度燃料電池本体１５０に対する操作をロックする（Ｓ４０）。なお、燃料電池システム２００は、ロックされるまでの時間が使用者により設定できるように構成されている。

一方、認証後Ｔ［ｍｉｎ］が経過していない場合（Ｓ３８のＮｏ）、携帯電話機１００の表示部３４に燃料電池本体１５０に関わる操作が可能になった旨の表示を行う（Ｓ４２）。正規の使用者は、入力部３６や、燃料カートリッジ２２または燃料電池本体１５０に設けられた着脱ボタン等を操作することで、燃料カートリッジ２２の交換を行うか否かを選択する（Ｓ４４）。燃料カートリッジ２２の交換が選択された場合（Ｓ４４のＹｅｓ）、制御部５４は、係止片１５４を退避させるためにアクチュエータ（不図示）を駆動する（Ｓ４６）。アクチュエータとしては、ソレノイドやモータを用いることができる。

図７、図８、図９は、本実施の形態に係る燃料電池本体１５０から燃料カートリッジ２２を交換する際の接続機構近傍の概略断面図である。

制御部５４により不図示のアクチュエータが駆動されることにより、係止片１５４は、図７に示すように送出口４６の凹部６４から退避される。これにより、燃料カートリッジ２２は、燃料電池本体１５０から取り外しが可能な状態となる。この状態で、図８に示すように、使用者が燃料カートリッジ２２を燃料電池本体１５０から取り外すと、送出口４６は、内部の弁体６８が弾性部材７０により穴６６に向かって押し付けられることで閉じられる。

一方、燃料電池本体１５０の接続部２４は、内部の弁体１５８が弾性部材１６０により穴１５６に向かって押し付けられることで閉じられる。これにより、燃料カートリッジ２２を取り外しても、燃料カートリッジ２２および燃料電池本体１５０からメタノール燃料が漏洩することを防止することができる。

なお、燃料カートリッジ２２の交換が選択されない場合（Ｓ４４のＮｏ）、Ｓ３８に戻る。また、燃料カートリッジ２２が取り外された状態でＴ［ｍｉｎ］が経過した場合（Ｓ３８のＹｅｓ）、燃料電池本体１５０に他の燃料カートリッジを接続可能な状態で放置されることを防止するために、再度燃料電池本体１５０に対する操作をロックし（Ｓ４０）処理を終了する。具体的には、図９に示すように、制御部５４は、アクチュエータを駆動し退避していた係止片１５４を再度開口部１５２の内部に突出させる。これにより、燃料カートリッジ２２を燃料電池本体１５０に装着するには、再度正規の使用者か否かの認証が必要となる。

このように、本実施の形態に係る燃料電池システム２００においては、正規の使用者以外の者は、上述の接続機構により燃料カートリッジ２２の着脱を行うことができないため、操作ミスや仕様の異なる燃料カートリッジの装着による、燃料の漏洩や燃料カートリッジの破損等の不具合が発生する可能性を低減することができるとともに、燃料カートリッジの盗難を防止することができる。

［第３の実施の形態］
第２の実施の形態では、燃料カートリッジ２２を交換する際に正規の使用者か否かを認証する場合について説明した。本実施の形態では、燃料を直接燃料電池システムに補充する場合について説明する。なお、前述の実施の形態と同様な内容の説明は適宜省略する。

図１０は、第３の実施の形態に係る携帯電話機および燃料電池システムのブロック図である。本実施の形態に係る燃料電池システム３００は、前述の各実施の形態と異なり、着脱可能な燃料カートリッジではなく、メタノール燃料を収容する燃料収容部７２を備える。燃料収容部７２は、外部から燃料を補充するための補充機構を有する。本実施の形態に係る補充機構は、燃料収容部７２への燃料の補充口７４と、燃料の補充時にはその補充口７４を開くとともに燃料電池システム３００の使用時には補充口７４を閉じるように開閉する開閉部材７６とにより構成されている。

制御部５４は、第２の実施の形態と同様に、識別情報が正規の使用者から取得されたものであると認証された場合、燃料収容部７２にメタノール燃料を補充可能な状態となるように開閉部材７６を制御し補充口７４を開放する。これにより、正規の使用者は、メタノール燃料を補充することができる。また、正規の使用者以外の者は、補充機構による燃料収容部７２へのメタノール燃料の補充を行うことができないため、操作ミスによるメタノール燃料の漏洩や、メタノール燃料の盗難を防止することができる。これにより、燃料電池システムの安全性を向上することができる。

［第４の実施の形態］
図１１は、第４の実施の形態に係る携帯電話機および燃料電池システムのブロック図である。本実施の形態に係る燃料電池システム４００は、第１の実施の形態に係る燃料電池システム２００と異なり、使用者の識別情報を取得する識別情報取得部６２を備えている。これにより、携帯電話機１１０に識別情報取得部がなくても、燃料電池システム４００自体で燃料電池システム４００の正規の使用者を認証するための認証情報を記憶部５６に登録することができる。また、燃料電池システム４００は、それ自体が識別情報取得部６２を備えることで、取得された使用者の識別情報と認証情報とを照合し正規の使用者か否かを認証することができる。したがって、燃料電池システム４００は、携帯電話機１１０が識別情報取得部を備えるか否かにかかわらず適用することができるので、汎用性が高くなる。

また、燃料電池システム４００は、認証情報照合部５８で照合された認証結果を表示する表示部８０を更に備える。これにより、使用者は、携帯電話機１１０の表示部３４を介さなくても認証結果を知ることができる。また、この表示部８０を用いることで、燃料電池システム４００自体で燃料電池システム４００の正規の使用者を認証するための認証情報が正常に登録されたかを確認することもできる。表示部８０としては、ＬＥＤを用いてもよい。例えば、使用者は、緑や赤のＬＥＤの点灯状態により認証結果を知ることができる。

［第５の実施の形態］
図１２は、第５の実施の形態に係る携帯電話機および燃料電池システムのブロック図である。本実施の形態に係る燃料電池システム５００は、第４の実施の形態に係る燃料電池システム４００と異なり、燃料電池本体１５０ではなく燃料カートリッジ１２２に認証情報を記憶する記憶部５６と、使用者の識別情報を取得する識別情報取得部６２と、取得された使用者の識別情報と認証情報とを照合し正規の使用者か否かを認証する認証情報照合部５８とを備える。認証情報照合部５８は、照合された認証結果を、燃料カートリッジ１２２が燃料電池本体１５０と接続された際に燃料電池本体１５０に設けられた制御部５４に送信する。

本実施の形態に係る燃料電池システム５００は、燃料カートリッジ１２２が接続された燃料電池本体１５０やその燃料電池本体１５０が取り付けられた携帯電話機１１０において、燃料カートリッジ１２２から送信されてきた認証結果に基づいて、燃料カートリッジ１２２に関わる操作を許可するか否かを決定することができる。そのため、正規の使用者以外の者は、燃料カートリッジの操作、例えば着脱が行えないため、燃料カートリッジの誤操作による不具合を低減することができる。例えば、操作ミスによる燃料の漏洩や燃料カートリッジの破損等の不具合が発生する可能性を低減することができるとともに、燃料カートリッジの盗難を防止することができる。

また、燃料カートリッジ１２２は、認証情報照合部５８を駆動させるための電力を供給することができる蓄電部８２を更に備えてもよい。これにより、燃料カートリッジ１２２単体であっても、認証情報照合部５８を駆動させることができるとともに、取得された使用者の識別情報と認証情報とを照合し正規の使用者か否かを認証することができる。また、燃料カートリッジ１２２を購入した直後であっても、識別情報取得部６２により記憶部５６に正規の使用者を認証するための認証情報を登録することができる。これにより、燃料カートリッジ１２２は、例え盗難されて他の携帯電話機に接続されても、記憶部５６に登録されていない使用者は操作が行えない。そのため、盗難を抑止し誤操作を防止することができる。

蓄電部８２は、ＤＭＦＣ１０が発電した電力を蓄えることができる。これにより、認証情報照合部５８により蓄電部８２の電力が消費された場合であっても、燃料カートリッジ１２２をＤＭＦＣ１０に接続した際に充電を行うことで蓄電部８２の寿命を延ばすことができる。そのため、正規の使用者か否かの認証が燃料カートリッジ単体でできなくなる事態を避けることができる。

なお、蓄電部８２としては、燃料カートリッジ１２２の販売時には充電されており、例えば、二次電池やキャパシタを用いることができる。また、燃料カートリッジ１２２は、メタノール燃料がなくなると回収され、記憶部５６に登録されている認証情報が消去され、メタノール燃料が再充填され、蓄電部８２が充電されることで、リサイクルされる。

また、燃料カートリッジ１２２は、使用者の識別情報を取得する識別情報取得部６２を備えているので、携帯電話機１１０や燃料電池本体１５０に接続しなくても、燃料カートリッジ１２２自体で燃料カートリッジ１２２の正規の使用者を認証するための認証情報を記憶部５６に登録することができる。また、燃料カートリッジ１２２は、それ自体が識別情報取得部６２を備えることで、取得された使用者の識別情報と認証情報とを照合し正規の使用者か否かを認証することができる。したがって、燃料カートリッジ１２２は、携帯電話機１１０や燃料電池本体１５０が識別情報取得部を備えるか否かにかかわらず適用することができるので、汎用性が高くなる。

また、燃料カートリッジ１２２は、認証情報照合部５８で照合された認証結果を表示する表示部８０を更に備える。これにより、使用者は、携帯電話機１１０の表示部３４を介さなくても認証結果を知ることができる。また、この表示部８０を用いることで、燃料カートリッジ１２２自体で燃料カートリッジ１２２の正規の使用者を認証するための認証情報が正常に登録されたかを確認することもできる。表示部８０としては、ＬＥＤを用いてもよい。例えば、使用者は、緑や赤のＬＥＤの点灯状態により認証結果を知ることができる。

本発明は、上述の各実施の形態に限定されるものではなく、当業者の知識に基づいて各種の設計変更等の変形を加えることや構成の一部を置換したり追加したりすることも可能であり、そのような変形が加えられた実施の形態も本発明の範囲に含まれうるものである。

例えば、上述の蓄電部８２を用いて、ＤＭＦＣ１０が停止状態の場合に携帯電話機や燃料電池本体を起動し、認証情報照合部５８を駆動してもよい。そして、蓄電部８２は、燃料電池に関わる動作、例えば、燃料カートリッジの交換や燃料の補充に伴う電力を供給してもよい。

また、携帯電話機はその起動に時間を要することもあるので、認証情報照合部５８や識別情報取得部６２等、認証機能のみを起動するスイッチやボタンを燃料電池本体や燃料カートリッジに設けてもよい。

第１の実施の形態に係る携帯電話機の全体斜視図である。 第１の実施の形態に係る携帯電話機および燃料電池システムのブロック図である。 第１の実施の形態に係るＤＭＦＣを内蔵した機器の基本構成を示す模式図である。 第１の実施の形態に係る燃料電池システムを備えた携帯電話機において認証情報の照合をする場合のフローチャートである。 本実施の形態に係る燃料電池本体と燃料カートリッジとの接続機構近傍の概略断面図である。 第２の実施の形態に係る燃料電池システムを備えた携帯電話機において燃料カートリッジを交換する際の認証情報の照合をする場合のフローチャートである。 第２の実施の形態に係る燃料電池本体から燃料カートリッジを交換する際の接続機構近傍の概略断面図である。 第２の実施の形態に係る燃料電池本体から燃料カートリッジを交換する際の接続機構近傍の概略断面図である。 第２の実施の形態に係る燃料電池本体から燃料カートリッジを交換する際の接続機構近傍の概略断面図である。 第３の実施の形態に係る携帯電話機および燃料電池システムのブロック図である。 第４の実施の形態に係る携帯電話機および燃料電池システムのブロック図である。 第５の実施の形態に係る携帯電話機および燃料電池システムのブロック図である。

符号の説明

１０ ＤＭＦＣ、 ２２ 燃料カートリッジ、 ２４ 接続部、 ３４ 表示部、 ３６ 入力部、 ５４ 制御部、 ５６ 記憶部、 ５８ 認証情報照合部、 ６２ 識別情報取得部、 ７４ 補充口、 ７６ 開閉部材、 ８０ 表示部、 ８２ 蓄電部、 １００ 携帯電話機、 １２２ 燃料カートリッジ、 １５０ 燃料電池本体、 １５４ 係止片、 ２００ 燃料電池システム。

Claims (10)

1. 電子機器に用いられる燃料電池システムであって、
   燃料を消費して発電し前記電子機器に電力を供給する燃料電池と、
   燃料電池システムの正規の使用者を認証するための認証情報を記憶する記憶部と、
   取得された使用者の識別情報と前記認証情報とを照合し正規の使用者か否かを認証する認証情報照合部と、
   前記識別情報が前記認証情報と一致した場合、前記燃料電池に関わる操作を許可する制御部と、
   を備えることを特徴とする燃料電池システム。
2. 前記燃料を収容し前記燃料電池に対して接続される燃料カートリッジと、
   前記燃料カートリッジと前記燃料電池とを接続する接続機構とを更に備え、
   前記制御部は、前記識別情報が正規の使用者から取得されたものであると認証された場合、前記燃料電池と前記燃料カートリッジとが着脱可能な状態となるように前記接続機構を制御することを特徴とする請求項１に記載の燃料電池システム。
3. 前記燃料を収容する燃料収容部とを更に備え、
   前記燃料収容部は、外部から燃料を補充するための補充機構を有し、
   前記制御部は、前記識別情報が正規の使用者から取得されたものであると認証された場合、前記燃料収容部に燃料を補充可能な状態となるように前記補充機構を制御することを特徴とする請求項１に記載の燃料電池システム。
4. 前記制御部は、前記識別情報が正規の使用者から取得されたものであると認証された場合、前記燃料電池による発電を開始す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燃料電池システム。
5. 使用者の識別情報を取得する識別情報取得部を更に備えることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の燃料電池システム。
6. 前記認証情報照合部で照合された認証結果を表示する表示部を更に備えることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の燃料電池システム。
7. 電子機器に用いられる燃料電池に接続され、該燃料電池で消費される燃料を収容する燃料カートリッジであって、
   前記燃料カートリッジの正規の使用者を認証するための認証情報を記憶する記憶部と、
   使用者の識別情報を取得する識別情報取得部と、
   取得された使用者の識別情報と前記認証情報とを照合し正規の使用者か否かを認証する認証情報照合部とを備え、
   前記認証情報照合部は、照合された認証結果を、燃料電池と接続された際に該燃料電池に送信することを特徴とする燃料カートリッジ。
8. 前記認証情報照合部を駆動させるための電力を供給することができる蓄電部を更に備えることを特徴とする請求項７に記載の燃料カートリッジ。
9. 前記蓄電部は、前記燃料電池が発電した電力を蓄えることができることを特徴とする請求項８に記載の燃料カートリッジ。
10. 前記認証情報照合部で照合された認証結果を表示する表示部を更に備えることを特徴とする請求項７乃至９のいずれかに記載の燃料カートリッジ。

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