JP2010067538A - 燃料電池装置、メンテナンス用カートリッジ及び燃料電池装置の制御手段 - Google Patents

Abstract

【課題】燃料カートリッジ内の生成物の量が満タンになったり、空になったりしても、燃料を使い切るまで燃料カートリッジを使用することができる。
【解決手段】複数のカートリッジが接続された状態で発電可能な燃料電池装置である。接続された複数のカートリッジのうち、一のカートリッジの内容物を、他のカートリッジに送る第１送り手段を備える。
【選択図】図６

Description

本発明は、燃料電池装置、メンテナンス用カートリッジ及び燃料電池装置の制御手段に関する。

近年、ノート型パソコンなどの電子機器に対して燃料電池装置を適用させる技術が開発されている。燃料電池装置を適用した電子機器であると、燃料カートリッジが交換可能に搭載されており、この燃料カートリッジから燃料電池に燃料が供給されるようになっている。また、燃料カートリッジはこれ以外にも発電に用いられる水も貯留されている。燃料カートリッジ内では、燃料と水とはそれぞれ個別に収納されている。

ところで、発電時においては燃料と水とが化学反応することで、例えば水等の生成物が生成されるために、その生成物を燃料カートリッジ内に回収するものが開発されている（例えば特許文献１参照）。
特開２００６−２２６８８７号公報

ここで、生成物の回収量は外部環境によって変化するものである。例えば、通常より高温・低湿である場合は生成物の回収量は低減し、通常より低温・多湿である場合は生成物の回収量は増加する。このため、環境によっては燃料カートリッジに燃料が残っていたとしても、燃料カートリッジ内の生成物回収部が満タンになってしまったり、生成物回収部が空になってしまうおそれがある。こうなってしまうと、これ以降は生成物を回収できなくなるために、新たな燃料カートリッジに交換しなければならず、古い燃料カートリッジに残存している燃料を使い切るまで使用することができなくなってしまう。
このような実状に鑑み、本発明の課題は、燃料カートリッジ内の生成物の量が満タンになったり、空になったりしても、燃料を使い切るまで燃料カートリッジを使用できるようにすることである。

以上の課題を解決するため、本発明の一の態様によれば、
複数のカートリッジが同時に接続可能な燃料電池装置であって、
接続された前記複数のカートリッジのうち、一のカートリッジの内容物を、他のカートリッジに送る第１送り手段を備えることを特徴とする燃料電池装置が提供される。

好ましくは、前記第１送り手段は、前記燃料電池装置の停止時に、前記一のカートリッジの内容物を、前記他のカートリッジに送る。
好ましくは、前記複数のカートリッジは、燃料及び水がそれぞれ個別に収容された燃料カートリッジと、少なくとも水が収容されたメンテナンス用カートリッジとを含み、
前記第１送り手段は、
前記燃料カートリッジ又は前記メンテナンス用カートリッジのうち一方のカートリッジ内の水を、他方のカートリッジに送る。
好ましくは、燃料と酸素との化学反応により発電する反応装置と、
前記反応装置で生成された水を含む生成物を、前記複数のカートリッジのうち、いずれか１つのカートリッジに選択的に送る第２送り手段とを備える。
好ましくは、前記第２送り手段による送り先の切り替えタイミングを決定する上で基準となる、切り替え前の送り先であるカートリッジ内の水量を検知するための水センサを備える。
好ましくは、燃料と酸素との化学反応により発電する反応装置と、
前記複数のカートリッジのうち、いずれか１つのカートリッジから前記反応装置に水を供給する供給手段とを備える。
好ましくは、前記供給手段による送り元の切り替えタイミングを決定する上で基準となる、切り替え前の送り元であるカートリッジ内の水量を検知するための水センサを備える。
好ましくは、前記第１送り手段の送り量を決定する上で基準となる前記燃料カートリッジ内の燃料残量を検知するための燃料センサを備える。
好ましくは、前記複数のカートリッジがそれぞれ個別に接続される複数の接続手段を備え、
前記複数の接続手段は、前記一のカートリッジ及び前記他のカートリッジのいずれとも接続可能である。
好ましくは、前記複数のカートリッジがそれぞれ個別に接続される複数の接続手段を更に備え、
前記燃料カートリッジは、
燃料を流出させる燃料流出口と、水を流出させる燃料カートリッジ用水流出口と、前記反応装置で生成された水を含む生成物が流入される燃料カートリッジ用水流入口とを備え、
前記複数の接続手段はそれぞれ、前記燃料流出口が接続される第１接続部と、前記燃料カートリッジ用水流出口が接続される第２接続部と、前記燃料カートリッジ用水流入口が接続される第３接続部とを備え、
前記メンテナンス用カートリッジは、前記第１接続部に連通しないように接続されるダミー接続部と、前記第２接続部に接続され、水を流出させるメンテナンス用流出口と、前記第３接続部に接続され、前記生成物が流入されるメンテナンス用流入口とを備える。

本発明の他の態様によれば、
複数のカートリッジが同時に接続可能な燃料電池装置に対して着脱可能であり、水が収容されることを特徴とするメンテナンス用カートリッジが提供される。

好ましくは、前記燃料電池装置に対して接続された状態で、外部から送られた水を内部に収容するとともに、内部に収容された水を外部に送る。
好ましくは、前記複数のカートリッジは、燃料及び水がそれぞれ個別に収容された燃料カートリッジと、前記メンテナンス用カートリッジとを含み、
前記燃料電池装置は、前記燃料カートリッジの燃料流出口が接続される第１接続部と、前記燃料カートリッジの燃料カートリッジ用水流入口が接続される第２接続部と、燃料電池装置本体から送られた水を含む生成物が流入される燃料カートリッジ用水流入口が接続される第３接続部とを有する接続手段を複数備え、
前記メンテナンス用カートリッジは、前記第１接続部に連通しないように接続されるダミー接続部と、前記第２接続部に接続され、水を流出させるメンテナンス用流出口と、前記第３接続部に接続され、前記生成物が流入されるメンテナンス用流入口とを備える。
好ましくは、メンテナンス用カートリッジの内部には、
外部に供給するための水を収容する水収容袋と、前記水収容袋の外側に外部から流入した水を収容する水収容部とが設けられている。

本発明に係る他の態様によれば、
複数のカートリッジが同時に接続可能な燃料電池装置の制御手段であって、
前記燃料電池装置は、供給された燃料と酸素との化学反応により発電する反応装置と、前記反応装置で生成された水を収容する複数のカートリッジのうち一のカートリッジ内の水を他のカートリッジに送る第１送り手段とを備え、
前記燃料電池装置の停止時に、前記第１送り手段により前記一のカートリッジ内の水を、前記他のカートリッジに送る水送りステップを実行することを特徴とする燃料電池装置の制御手段が提供される。

好ましくは、前記反応装置で生成された水を含む生成物を複数のカートリッジのうち一のカートリッジ及び他のカートリッジ内に選択的に送る第２送り手段と、前記一のカートリッジ内の水量を検知するための水センサとを更に備え、
前記燃料電池装置の発電時に、前記水センサの検知結果に基づいて前記一のカートリッジ内の水量が満タンであると判断した場合には、前記第２送り手段による水の送り先を前記一のカートリッジから前記他のカートリッジに切り替える送り先切替ステップを実行する。
好ましくは、前記複数のカートリッジのうち、一のカートリッジ及び他のカートリッジ内の水を前記反応装置に選択的に供給する供給手段と、前記一のカートリッジ内の水量を検知するための水センサとを更に備え、
前記燃料電池装置の発電時に、前記水センサの検知結果に基づいて前記一のカートリッジ内の水量が空であると判断した場合には、前記供給手段による水の送り元を前記一のカートリッジから前記他のカートリッジに切り替える供給元切替ステップを実行する。
好ましくは、前記一のカートリッジには燃料及び水がそれぞれ個別に収容され、前記一のカートリッジ内の燃料残量を検知するための燃料センサを更に備え、
前記燃料センサで検知された前記燃料残量に基づいて、燃料の単位量あたりに生成される水量を算出する生成量算出ステップと、
前記生成量算出ステップで算出された水量に基づいて、前記第１送り手段の送り量を決定する決定ステップとを実行する。
好ましくは、前記他のカートリッジには燃料及び水がそれぞれ個別に収容され、前記他のカートリッジ内の燃料残量を検知するための燃料センサを更に備え、
前記燃料センサで検知された前記燃料残量に基づいて、燃料の単位量あたりに消費される水量を算出する消費量算出ステップと、
前記消費量算出ステップで算出された水量に基づいて、前記第１送り手段の送り量を決定する決定ステップとを実行する。

本発明によれば、燃料カートリッジ内の生成物の量が満タンになったり、空になったりしても、燃料を使い切るまで燃料カートリッジ内の燃料を使用することができる。

以下に、本発明を実施するための最良の形態について図面を用いて説明する。ただし、以下に述べる実施形態には、本発明を実施するために技術的に好ましい種々の限定が付されているが、発明の範囲を以下の実施形態及び図示例に限定するものではない。

〔電子機器〕
図１は、燃料電池装置１を搭載した電子機器１００の概略構成を示す図であり、（ａ）は上面図、（ｂ）は（ａ）を後面側からみた後面図、（ｃ）は（ａ）を右側からみた右側面図である。本実施形態では、電子機器１００として例えばノート型パーソナルコンピュータを例示して説明する。なお、電子機器はこれに限定されるものでなく、これ以外にもＰＤＡ、電子手帳、デジタルカメラ、携帯電話機、腕時計、レジスタ及びプロジェクタ等が挙げられる。

図１に示すように、電子機器１００は、電子機器本体１１０と、燃料電池部１２０と、カートリッジ１３０とを備える。

電子機器本体１１０は、キーボードを備え付けた下筐体１１１と、液晶ディスプレイを備え付けた上筐体１１２とを備える。上筐体１１２は下筐体１１１にヒンジ１１３により結合されており、上筐体１１２を下筐体１１１に重ねてキーボードに液晶ディスプレイを相対させた状態で電子機器本体１１０を折り畳むことができるように構成されている。下筐体１１１には、燃料電池装置１が内蔵された燃料電池部１２０がヒンジ１１３よりも後方に一体的に設けられている。

燃料電池部１２０は燃料電池装置１を内部に収容する筐体を備え、この筐体には、複数のカートリッジ１３０がそれぞれ個別に接続される一対の接続部１２１Ａ，１２１Ｂが左右対称となるように設けられている。また、一対の接続部１２１Ａ，１２１Ｂの間における上面には、第１ＬＥＤ１２２及び第２ＬＥＤ１２３が配置されている。第１ＬＥＤ１２２及び第２ＬＥＤ１２３は、一対の接続部１２１Ａ，１２１Ｂにそれぞれ接続された各カートリッジ１３０の状態を報知するものである。

接続部１２１Ａ，１２１Ｂは、カートリッジ１３０を収納できるように凹部１２４Ａ，１２４Ｂをそれぞれ有している。凹部１２４Ａ，１２４Ｂは、上面、後面及び側面が開放されている。凹部１２４Ａ，１２４Ｂの底部には、カートリッジ１３０の着脱を案内するためのガイド溝１２５Ａ，１２５Ｂがそれぞれ幅方向に沿って設けられている。また、ガイド溝１２５Ａ，１２５Ｂによって案内されたカートリッジ１３０の先端部が接触する部分には、カートリッジ１３０が接続されるカートリッジＩ／Ｆ１２６Ａ，１２６Ｂ（図２，３参照）がそれぞれ設けられている。

ここで、接続部１２１Ａ，１２１Ｂと、カートリッジ１３０との接続構造について説明する。
まずカートリッジ１３０について説明する。カートリッジ１３０には、燃料及び水がそれぞれ個別に収容された燃料カートリッジ１３０ａと、水が収容されたメンテナンス用カートリッジ１３０ｂとが用いられている。

図２は燃料カートリッジ１３０ａの概略構成を示す説明図であり、（ａ）は上面図、（ｂ）は（ａ）のIIＢ−IIＢ断面図である。この図２に示すように燃料カートリッジ１３０ａは、中空のケース１３１と、ケース１３１に内蔵されて燃料を収容する燃料袋１３２とを備える。燃料袋１３２は可撓性を有し、内部に収容する燃料の量に応じて変形する。ケース１３１内における燃料袋１３２以外の領域が水の収容領域１３３となる。

ケース１３１の一端部には、燃料を流出させる燃料流出口１３４と、水を流出させる燃料カートリッジ用水流出口１３５と、燃料電池装置１から送られた水を含む生成物が流入される燃料カートリッジ用水流入口１３６とが設けられている。

燃料流出口１３４、燃料カートリッジ用水流出口１３５及び燃料カートリッジ用水流入口１３６は、弾性体から形成されていて、その中央部には通常自らの弾性復帰力により封止されている貫通孔（図示省略）がケース１３１の外部と内部を連通するように長手方向に沿って形成されている。

燃料流出口１３４は燃料袋１３２と連通している。燃料カートリッジ用水流出口１３５及び燃料カートリッジ用水流入口１３６は収容領域１３３と連通している。ここで、燃料カートリッジ用水流出口１３５にはフィルタ１３７（図４参照）が設けられているため、収容領域１３３内の水は、燃料カートリッジ用水流出口１３５からフィルタ１３７を介して外部に流出することになる。

ケース１３１の上部には、燃料カートリッジ用水流入口１３６から収容領域１３３までを結ぶ冷却流路１３８が設けられている。冷却流路１３８は、熱伝導率の高い金属（例えばアルミニウム等）により形成されている。また、冷却流路１３８は、蛇行形状に形成されている。これにより、冷却流路１３８に流入した生成物を効率的に冷却することができ、生成物に含まれた水蒸気を液化することができる。

ケース１３１の他端部における上部には、液化しなかった生成物を外部に放出するための気液分離膜１３９が設けられている。また、ケース１３１の他端部における下部には、接続部１２１Ａ，１２１Ｂの各ガイド溝１２５Ａ，１２５Ｂに係合するガイド片１４０が設けられている。

図３はメンテナンス用カートリッジ１３０ｂの概略構成を示す説明図であり、（ａ）は上面図、（ｂ）は（ａ）のIIIＢ−IIIＢ断面図である。なお、メンテナンス用カートリッジ１３０ｂは、燃料カートリッジ１３０ａと基本的な構造は同じであるため、同一部分においては同一符号を付してその説明を省略する。

メンテナンス用カートリッジ１３０ｂのケース１３１には、水を収容する水収容袋１４２が内蔵されている。水収容袋１４２は可撓性を有し、内部に収容する水の量に応じて変形する。ケース１３１内における水収容袋１４２以外の領域が、生成物から抽出された水の収容領域１４３となる。

ケース１３１の一端部には、ダミー接続部１４４と、水を流出させるメンテナンス用流出口１４５と、生成物が流入されるメンテナンス用流入口１４６とが設けられている。

メンテナンス用カートリッジ１３０ｂのケース１３１におけるダミー接続部１４４が配置された位置は、燃料カートリッジ１３０ａのケース１３１における燃料流出口１３４が配置された位置と同位置である。同様に、メンテナンス用カートリッジ１３０ｂのケース１３１におけるメンテナンス用流出口１４５及びメンテナンス用流入口１４６がそれぞれ配置された位置は、燃料カートリッジ１３０ａのケース１３１における燃料カートリッジ用水流出口１３５及び燃料カートリッジ用水流入口１３６がそれぞれ配置された位置と同位置である。

また、メンテナンス用流出口１４５及びメンテナンス用流入口１４６は、弾性体から形成されていて、その中央部には通常自らの弾性復帰力により封止されている貫通孔（図示省略）がケース１３１の外部と内部を連通するように長手方向に沿って形成されている。一方、ダミー接続部１４４は、弾性体から形成されていて、その中央部には貫通していない穴（図示省略）がケース１３１の外部に連通するように長手方向に沿って形成されている。

メンテナンス用流出口１４５は、水収容袋１４２に連通している。一方、メンテナンス用水流入口１４６は冷却流路１３８を介して収容領域１４３に連通している。

接続部１２１Ａ，１２１Ｂの各カートリッジＩ／Ｆ１２６Ａ，１２６Ｂには、図２，３に示すように、燃料流出口１３４若しくはダミー接続部１４４が接続される第１接続部１２６ａと、燃料カートリッジ用水流出口１３５若しくはメンテナンス用流出口１４５が接続される第２接続部１２６ｂと、燃料カートリッジ用水流入口１３６若しくはメンテナンス用流入口１４６が接続される第３接続部１２６ｃとが、それぞれ設けられている。第１接続部１２６ａ、第２接続部１２６ｂ、第３接続部１２６ｃは、所定の剛性を有する細い管状の部材である。

第２接続部１２６ｂは、燃料カートリッジ用水流出口１３５若しくはメンテナンス用流出口１４５に接続されると貫通孔内に進入し封止を解除する。同様に、第３接続部１２６ｃは燃料カートリッジ用水流入口１３６若しくはメンテナンス用流入口１４６が接続されると貫通孔内に進入し封止を解除する。さらに、第１接続部１２６ａも、燃料流出口１３４に接続されると貫通孔内に進入し封止を解除する。なお、ダミー接続部１４４は、第１接続部１２６ａが進入する方向に沿った長さが、第１接続部１２６ａよりも長いため、第１接続部１２６ａがダミー接続部１４４に接続された場合には封止は解除できず穴内に進入するのみである。

図４は燃料電池装置１を搭載した電子機器１００を示すブロック図である。

図４に示すように、燃料電池部１２０は、ＤＣ／ＤＣコンバータ９０２、二次電池９０３、制御部７０等と、燃料電池装置１とを備える。
電子機器本体１１０はＤＣ／ＤＣコンバータ９０２または二次電池９０３により供給される電力により駆動する。ＤＣ／ＤＣコンバータ９０２は燃料電池装置１により生成された電気エネルギーを適切な電圧に変換したのちに電子機器本体１１０に供給する。また、ＤＣ／ＤＣコンバータ９０２は燃料電池装置１により生成された電気エネルギーを二次電池９０３に充電し、燃料電池装置１が動作していない時に、二次電池９０３に蓄電された電気エネルギーを電子機器本体１１０に供給する。

燃料電池装置１は、反応装置１０と、複数のカートリッジ１３０，１３０から反応装置１０に原燃料及び水を供給したり、反応装置１０で生成された生成物を回収してカートリッジ１３０に送ったりする供給回収部３０と、反応装置１０に空気を供給する空気供給部９０とを有する。

反応装置１０は、図示しない断熱容器と、断熱容器の内部に収容された第１蒸発器１１、第２蒸発器１２、改質器１３、発電セル１４、触媒燃焼器１５、第１熱交換器２１、第２熱交換器２２及び第３熱交換器２３といった複数の反応器とを含む。断熱容器は、複数の反応器で生じた熱量が断熱容器の外部に伝導しにくい構造となっている。例えば、断熱容器内が内部空間が大気圧より低い低気圧（例えば、１０Ｐａ以下）に保たれている。また、断熱容器の壁部材が低気圧に保たれた内部空間を有し、この壁部材により断熱容器を形成してもよい。
第１蒸発器１１、第２蒸発器１２、改質器１３、発電セル１４には、それぞれ電気ヒーター兼温度センサ１１ａ，１２ａ，１３ａ，１４ａが設けられている。電気ヒーター兼温度センサ１１ａ，１２ａ，１３ａ，１４ａの電気抵抗値は温度に依存するので、この電気ヒーター兼温度センサ１１ａ，１２ａ，１３ａ，１４ａが第１蒸発器１１、第２蒸発器１２、改質器１３、発電セル１４の温度を測定する温度センサとしても機能する。

第３熱交換器２３は、発電セル１４で生成された生成物、空気供給部９０から供給された空気、供給回収部３０から供給された水及び原燃料が通過するものである。これらの通過時に、生成物と、空気、水及び原燃料との間で熱交換が行われることによって、生成物が降温される一方で、空気、水及び原燃料がそれぞれ昇温される。

第１蒸発器１１は、供給回収部３０から第３熱交換器２３を介して供給された水を、発電セル１４からの伝熱により気化して、第２熱交換器２２に送るようになっている。

第２蒸発器１２は、供給回収部３０から第３熱交換器２３を介して供給された原燃料を、発電セル１４からの伝熱により気化して、第２熱交換器２２に送るようになっている。

第２熱交換器２２は、発電セル１４で生成された生成物、第３熱交換器２３を通過した空気、第１蒸発器１１から送られた水蒸気及び第２蒸発器１２から送られた気化燃料が通過するものである。これらの通過時に、生成物と、空気、水蒸気及び気化燃料との間で熱交換が行われることによって、生成物が降温される一方で、空気、水蒸気及び気化燃料がそれぞれ昇温される。また、第２熱交換器２２を通過することで、水蒸気と気化燃料が混ざり混合気が生成される。

改質器１３の内部には流路が形成され、その流路の壁面に触媒が担持されている。改質器１３に送られた混合気は、改質器１３の流路を流れ、電気ヒーター兼温度センサ１３ａの熱及び発電セル１４からの伝熱により約３００〜４００℃程度に加熱されて、触媒により改質反応を起こす。気化燃料と水蒸気の改質反応によって水素、二酸化炭素及び副生成物である微量な一酸化炭素等を含む混合気体（改質ガス）が生成される。なお、原燃料がメタノールの場合、改質器１３では主に次式（１）に示すような水蒸気改質反応が起こる。
ＣＨ₃ＯＨ＋Ｈ₂Ｏ→３Ｈ₂＋ＣＯ₂ …（１）

一酸化炭素は化学反応式（１）についで逐次的に起こる次式（２）のような式によって微量に副生される。
Ｈ₂＋ＣＯ₂→Ｈ₂Ｏ＋ＣＯ …（２）
化学反応式（１），（２）により生成した改質ガスは第１熱交換器２１に送られる。

第１熱交換器２１は、発電セル１４で生成された生成物、空気供給部９０から供給された空気、改質器１３から送られた改質ガスが通過するものである。これらが通過する際時に、生成物と、空気及び改質ガスとの間で熱交換が行われることによって、生成物が降温される一方で、空気及び改質ガスがそれぞれ昇温される。

発電セル１４は、固体酸化物型電解質と、固体酸化物型電解質の両面に形成された燃料極（アノード）及び空気極（カソード）と、燃料極に接合してその接合面に流路を形成したアノード集電極と、空気極に接合してその接合面に流路を形成したカソード集電極とを備える。

固体酸化物型電解質には、ジルコニア系の（Ｚｒ_１−ｘＹ_ｘ）Ｏ_{２−ｘ／２}（ＹＳＺ）等が用いられる。空気極にはＬａ_１−ｘＳｒ_ｘＭｎＯ_３（ＬＳＭ）やＬａ_１−ｘＳｒ_ｘＣｏＯ_３（ＬＳＣ）等が用いられる。燃料極にはＮｉ＋ＹＳＺ等を用いる。アノード集電極及びカソード集電極にはＬａＣｒ（Ｍｇ）Ｏ_３、（Ｌａ，Ｓｒ）ＣｒＯ_３、ＮｉＡｌ＋Ａｌ_３Ｏ_３等が用いられる。

発電セル１４は電気ヒーター兼温度センサ１４ａや触媒燃焼器１５の熱により約５００〜１０００℃程度に加熱され、後述する反応が起こる。

空気極にはカソード集電極の流路を介して空気が送られる。空気極では酸素とカソード出力電極より供給される電子により、次式（３）に示すように酸素イオンが生成される。

Ｏ_２＋４ｅ⁻→２Ｏ_２ ⁻ …（３）

固体酸化物型電解質は酸素イオンの透過性を有し、空気極で化学反応式（３）により生成された酸素イオンを透過させて燃料極に到達させる。
燃料極にはアノード集電極の流路を介して第１熱交換器２１から改質ガスが送られる。空気極では固体酸化物型電解質を透過した酸素イオンと改質ガスとの次式（４）、（５）のような反応が起こる。

Ｈ_２＋Ｏ_２ ⁻→Ｈ_２Ｏ＋２ｅ⁻ …（４）
ＣＯ＋Ｏ_２ ⁻→ＣＯ_２＋２ｅ⁻ …（５）

化学反応式（４）、（５）により放出される電子は、燃料極、アノード出力電極、ＤＣ／ＤＣコンバータ９０２等の外部回路を経てカソード出力電極より空気極に供給される。

アノード集電極及びカソード集電極には、アノード出力電極、カソード出力電極が接続されている。アノード出力電極及びカソード出力電極は、例えばＤＣ／ＤＣコンバータ９０２に接続される。

アノード集電極の流路を通過した改質ガス（オフガス）には、未反応の水素も含まれている。オフガスは触媒燃焼器１５に供給される。

触媒燃焼器１５には、オフガスとともに、カソード集電極の流路を通過した空気が供給される。触媒燃焼器１５の内部には流路が形成され、その流路の壁面にＰｔ系の触媒が担持されている。

オフガスと空気の混合気体（燃焼ガス）は触媒燃焼器１５の流路を流れる。触媒燃焼器１５の流路を流れている燃焼ガスのうち水素、一酸化炭素、燃料などの可燃性ガスが触媒により燃焼され、これにより燃焼熱が発生する。燃焼後の生成物は、触媒燃焼器１５から第１熱交換器２１、第２熱交換器２２及び第３熱交換器２３を通過して反応装置１０の外部に放出される。この生成物は、水蒸気を含む。

この触媒燃焼器１５で発生した燃焼熱は発電セル１４の温度を高温（約５００〜１０００℃程度）に維持するのに用いられる。

供給回収部３０は、燃料供給部３１と、水送り部４１とを備える。
燃料供給部３１は、第１燃料ポンプ３１１、第２燃料ポンプ３１２、逆止弁３２，３３、第１バルブ３５、第１流量計３６、及び逆止弁３７を含み、これらの間は配管によって接続されている。

燃料供給部３１は、一対の接続部１２１Ａ，１２１Ｂのうちいずれか一方に接続された燃料カートリッジ１３０ａから反応装置１０まで燃料を供給するものである。燃料供給部３１は、カートリッジＩ／Ｆ１２６Ａ，１２６Ｂの各第１接続部１２６ａを最上流とし、反応装置１０を最下流としている。燃料供給部３１には、一対の接続部１２１Ａ，１２１Ｂのうち、一方の接続部１２１Ａに燃料カートリッジ１３０ａが接続された場合に、接続された燃料カートリッジ１３０ａから燃料を送り出す第１燃料ポンプ３１１と、他方の接続部１２１Ｂに燃料カートリッジ１３０ａが接続された場合に、接続された燃料カートリッジ１３０ａから燃料を送り出す第２燃料ポンプ３１２とが設けられている。
第１燃料ポンプ３１１及び第２燃料ポンプ３１２それぞれの下流側には、逆止弁３２，３３が配設されている。そして逆止弁３２，３３の下流側には合流点３４が設けられていて、その合流点３４以降、第１バルブ３５、第１流量計３６及び逆止弁３７を介して、反応装置１０に接続されている。

一方の接続部１２１Ａに燃料カートリッジ１３０ａが接続された場合、第１バルブ３５が開状態で、第１燃料ポンプ３１１が駆動すると、燃料カートリッジ１３０ａから反応装置１０に燃料が供給されることになる。また、他方の接続部１２１Ｂに燃料カートリッジ１３０ａが接続された場合、第１バルブ３５が開状態で、第２燃料ポンプ３１２が駆動すると、燃料カートリッジ１３０ａから反応装置１０に燃料が供給されることになる。つまり、燃料供給部３１は、複数の接続部１２１Ａ，１２１Ｂに接続された複数のカートリッジ１３０のうち、いずれか１つのカートリッジ１３０から反応装置１０に、水を供給する供給手段である。

水送り部４１は、水供給部４２、水回収部５０及び切替部６０を備える。
水供給部４２は、第１水ポンプ４１１、第２水ポンプ４１２、逆止弁４２，４３、第２流量計４５、第２バルブ４６、及び逆止弁４７を含み、これらの間は配管によって接続されている。水回収部５０は、第３バルブ５５、第４バルブ５６、圧力センサ５３、冷却器５２、及び逆止弁５１を含み、これらの間は配管によって接続されている。

水供給部４２は、一対の接続部１２１Ａ，１２１Ｂのうちいずれか一方に接続されたカートリッジ１３０（燃料カートリッジ１３０ａ又はメンテナンス用カートリッジ１３０ｂ）から反応装置１０まで水を供給するものである。水供給部４２は、カートリッジＩ／Ｆ１２６Ａ，１２６Ｂの各第２接続部１２６ｂを最上流とし、反応装置１０を最下流としている。水供給部４２には、一対の接続部１２１Ａ，１２１Ｂのうち、一方の接続部１２１Ａに燃料カートリッジ１３０ａ又はメンテナンス用カートリッジ１３０ｂのうちいずれか一方が接続された場合に、接続されたカートリッジ１３０から水を送り出す第１水ポンプ４１１と、他方の接続部１２１Ｂに燃料カートリッジ１３０ａ又はメンテナンス用カートリッジ１３０ｂのうちいずれか他方が接続された場合に、接続されたカートリッジ１３０から水を送り出す第２水ポンプ４１２とが設けられている。
第１水ポンプ４１１及び第２水ポンプ４１２それぞれの下流側には、逆止弁４３が配設されている。そして逆止弁４３の下流側には合流点４４が設けられていて、その合流点３４以降、第２流量計４５、第２バルブ４６及び逆止弁４７を介して、反応装置１０に接続されている。

水回収部５０は、反応装置１０から排出された生成物を、一対の接続部１２１Ａ，１２１Ｂのいずれかに接続されたカートリッジ１３０（燃料カートリッジ１３０ａ又はメンテナンス用カートリッジ１３０ｂ）に回収させるものである。水回収部５０は、反応装置１０を最上流とし、カートリッジＩ／Ｆ１２６Ａ，１２６Ｂの各第３接続部１２６ｃを最下流としている。水回収部５０には、反応装置１０側から順に、逆止弁５１、冷却器５２、圧力センサ５３が配設されている。圧力センサ５３の下流側には分岐点５４が設けられている。一方の分岐路は第３バルブ５５を介して一対の接続部１２１Ａ，１２１Ｂのうち一方の接続部１２１Ａに接続されている。また、他方の分岐路は第４バルブ５６を介して一対の接続部１２１Ａ，１２１Ｂのうち他方の接続部１２１Ｂに接続されている。第３バルブ５５が開状態、第４バルブ５６が閉状態であると、反応装置１０で排出された生成物は、一対の接続部１２１Ａ，１２１Ｂのうち一方に接続されたカートリッジ１３０に送られることになる。第３バルブ５５が閉状態、第４バルブ５６が開状態であると、反応装置１０で排出された生成物は、一対の接続部１２１Ａ，１２１Ｂのうち他方に接続されたカートリッジ１３０に送られることになる。つまり、水回収部５０は、反応装置１０から一対の接続部１２１Ａ，１２１Ｂに接続された複数のカートリッジ１３０のうち、いずれか１つのカートリッジ１３０に、生成物を選択的に送る第２送り手段である。

切替部６０は、水供給部４２による水の送り先を、反応装置１０から水回収部５０に切り替えるためのものである。切替部６０は、水供給部４２の第２流量計４５の直下流を最上流とし、水回収部５０の分岐点５４を最下流としている。切替部６０には第５バルブ６１が配設されている。
第２バルブ４６が閉状態となって、第５バルブ６１が開状態となると、水供給部４２の送り先が、反応装置１０から水回収部５０に切り替わることになる。この状態で、第３バルブ５５が閉状態、第４バルブ５６が開状態、第１水ポンプ４１１が駆動すると、一方の接続部１２１Ａに接続されたカートリッジ１３０から他方の接続部１２１Ｂに接続されたカートリッジ１３０に水が供給される。同様に、第３バルブ５５が開状態、第４バルブ５６が閉状態、第２水ポンプ４１２が駆動すると、他方の接続部１２１Ｂに接続されたカートリッジ１３０から一方の接続部１２１Ａに接続されたカートリッジ１３０に水が供給される。
つまり、第５バルブを含む切替部６０と、第１水ポンプ４１１、第２水ポンプ４１２、第２バルブ４６、第３バルブ５５、及び第４バルブ５６とが、複数のカートリッジ１３０のうち、一のカートリッジ１３０の内容物を、他のカートリッジ１３０に送る第１送り手段である。

空気供給部９０は、外部の空気を反応装置１０に供給するものである。空気供給部９０には、外部の空気をフィルター９１を介して送り出す空気ポンプ９２、空気流量を調整する可変バルブ９３、第３流量計９４及び逆止弁９５が設けられている。

制御部７０は、Ｉ／Ｆ７１を介して電子機器本体１１０に電気的に接続されている。また、制御部７０は、ＤＣ／ＣＤコンバーター、第１ＬＥＤ１２２、第２ＬＥＤ１２３、電気ヒーター兼温度計１１ａ，１２ａ，１３ａ，１４ａ、第１燃料ポンプ３１１、第２燃料ポンプ３１２、第１水ポンプ４１１、第２水ポンプ４１２、空気ポンプ９２、第１バルブ３５、第２バルブ４６、第３バルブ５５、第４バルブ５６、第５バルブ６１、可変バルブ９３、第１流量計３６、第２流量計４５、第３流量計９４、圧力センサ５３に電気的に接続されていて、これらを制御するようになっている。図４では、簡略化のため、制御部７０と、電気ヒーター兼温度計１１ａ，１２ａ，１３ａ，１４ａ、第１燃料ポンプ３１１、第２燃料ポンプ３１２、第１水ポンプ４１１、第２水ポンプ４１２、空気ポンプ９２、第１バルブ３５、第２バルブ４６、第３バルブ５５、第４バルブ５６、第５バルブ６１、可変バルブ９３、第１流量計３６、第２流量計４５、第３流量計９４、及び圧力センサ５３との電気的接続を示す実線を不図示とした。

制御部７０は、一方の接続部１２１Ａに接続された燃料カートリッジ１３０ａから燃料を供給する場合には、第１バルブ３５、第２バルブ４６及び第３バルブ５５を開状態とし、第４バルブ５６及び第５バルブ６１を閉状態として、第１燃料ポンプ３１１及び第１水ポンプ４１１を駆動する。これにより、一方の接続部１２１Ａに接続された燃料カートリッジ１３０ａ内の燃料と水は、反応装置１０に送られる。また、反応装置１０で発生した生成物は、一方の接続部１２１Ａに接続された燃料カートリッジ１３０ａに送られる。この状態を第１供給状態と称す。

また、他方の接続部１２１Ｂに接続された燃料カートリッジが１３０ａから燃料を供給する場合には、第１バルブ３５及び第２バルブ４６及び第４バルブ５６を開状態とし、第３バルブ５５及び第５バルブを閉状態として、第２燃料ポンプ３１２及び第２水ポンプ４１２を駆動する。これにより、他方の接続部１２１Ｂに接続された燃料カートリッジ１３０ａ内の燃料と水は、反応装置１０に送られる。また、反応装置１０で発生した生成物は、他方の接続部１２１Ｂに接続された燃料カートリッジ１３０ａに送られる。この状態を第２供給状態と称す。

いずれの供給状態でも、制御部７０は、第１流量計３６の検知結果を積算することで燃料供給中の燃料カートリッジ１３０ａの燃料残量を概算で検知している。また、制御部７０は、駆動中の燃料ポンプ３１１，３１２の電圧と周波数を一定以上にしても流量が確保できなくなると、燃料を使い切ったと判断する。
制御部７０は、燃料を使い切ったと判断すると、その判断を行った時点に燃料電池装置１が第１供給状態であれば第２供給状態に切り替え、燃料電池装置１が第２供給状態であれば第１供給状態に切り替える。

また、制御部７０は、いずれの供給状態でも、圧力センサ５３の検知結果から燃料カートリッジ１３０ａ内の水量を検知している。具体的には、圧力センサ５３の検知結果が所定値を上回ったら、制御部７０は燃料カートリッジ１３０ａ内の水量が満タンとなったと検知する。制御部７０は、水量の満タンを検知し、なおかつ燃料カートリッジ１３０ａの燃料残量が空でない場合には、水の送り先を切り替えることを決定する。つまり、圧力センサ５３が、第２送り手段による送り先の切り替えタイミングを決定する上で基準となる、切り替え前の送り先であるカートリッジ内の水量を検知するための水センサである。

なお、以下の説明では、図５〜８に基づいて、一方の接続部１２１Ａに燃料カートリッジ１３０ａが接続され、他方の接続部１２１Ｂにメンテナンス用カートリッジ１３０ｂが接続される場合を例示する。

まず、制御部７０は、他方の接続部１２１Ｂにメンテナンス用カートリッジ１３０ｂが接続されると、第２ＬＥＤ１２３を点滅させる。ここで、図５〜８では、第２ＬＥＤ１２３を破線で示したが、これは第２ＬＥＤが点滅していることを示す。そして、制御部７０は、送り先を切り替えることを決定すると、第１ＬＥＤ１２２を点灯させたり、電子機器本体１１０の液晶ディスプレイに所定の表示を行ったりすることで、他方の接続部１２１に接続された燃料カートリッジ１３０ａをメンテナンス用カートリッジ１３０ｂに交換することをユーザに促す（交換報知）。この交換報知とともに、制御部７０は、燃料供給中の燃料カートリッジ１３０ａの水が満タンである旨と、電子機器１００を停止するか否かを促す旨との表示を液晶ディスプレイに表示させる。

下筐体１１１のキーボードから、電子機器１００を停止せず継続して使用する旨が入力されると、制御部７０は、第２燃料ポンプ３１２及び第２水ポンプ４１２を停止して、メンテナンス用カートリッジ１３０ｂを交換することを促す旨の表示を液晶ディスプレイに表示させる。そして、他方の接続部１２１にメンテナンス用カートリッジ１３０ｂが接続されると、制御部７０は生成物の送り先のみを切り替える。具体的には、制御部７０は、生成物の送り先がメンテナンス用カートリッジ１３０ｂとなるように、第１供給状態に対して、第３バルブ５５を閉状態、第４バルブ５６を開状態にする（図５の点線Ｌ１参照）。この状態を第３供給状態と称す。

一方、下筐体１１１のキーボードから、電子機器１００を停止する旨が入力され、なおかつ他方の接続部１２１にメンテナンス用カートリッジ１３０ｂが接続されると、制御部７０は発電を停止した後に、燃料カートリッジ１３０ａ内の水の送り先を切り替える。具体的には、制御部７０は、燃料カートリッジ１３０ａ内の水の送り先がメンテナンス用カートリッジ１３０ｂとなるように、第１供給状態に対して、第１燃料ポンプ３１１を停止して、第２バルブ４６及び第３バルブ５５を閉状態、第４バルブ５６及び第５バルブ６１を開状態にする（図６の線Ｌ２参照）。この状態を第４供給状態と称す。

第４供給状態では、燃料カートリッジ１３０ａ内に残った燃料で再度発電した場合に生成されると予想される、燃料残量に対応した分量だけ、燃料カートリッジ１３０ａからメンテナンス用カートリッジ１３０ｂに水を送る。水の送り量は以下の式（１）〜（３）により算出される。

既発生水量＝燃料カートリッジ容積−燃料残量−初期水量−燃料袋体積・・・（１）
予想発生水量＝既発生水量／（初期燃料残量−燃料残量）×燃料残量・・・（２）
送り量＝予想発生水量×（１＋α）・・・（３）
なお、αは、０〜１の値に設定された安全係数である。
燃料残量は、上述したように第１流量計３６の検知結果を積算することで求められている。つまり、第１流量計３６が、水量を決定する上で基準となる燃料カートリッジ１３０ａ内の燃料残量を検知するための燃料センサである。
また、式（２）の算出工程は発生量算出ステップであり、式（３）の算出工程は決定ステップである。

制御部７０は、第４供給状態の際に、第２流量計４５の検知結果が水の送り量となると、第１水ポンプ４１１を停止し、第２バルブ４６及び第３バルブ５５を開状態、第４バルブ５６及び第５バルブ６１を閉状態にして、再度、第１供給状態に切り替える。これにより、制御部７０は、電子機器１００の運転状態や二次電池９０３の充電量等の諸条件に応じて、発電を再開することができる。このように、燃料電池装置１は、燃料カートリッジ１３０ａに残った燃料及び水を用いて発電することが可能となる。

このように、残っている燃料で今後発生するであろう水の量を予測してその分だけ送るようにすると、大抵の場合、送る水の量が僅かであるため、１つのメンテナンス用カートリッジ１３０ｂを繰り返し利用することが可能である。

また、通常の外部環境下で使用を続けた場合には、予め燃料袋１３２に収容された燃料を使い切るまでに、燃料カートリッジ１３０ａの水の収容領域が満タンにならないように、
これらの容積が設計される。一方、燃料カートリッジ１３０ａの水の収容領域が満タンになってしまう場合には、燃料電池装置１が動作するときに、水が多く生成されやすい外部環境下で動作している可能性が高い。このため、燃料カートリッジ１３０ａからメンテナンス用カートリッジ１３０ｂに水を送る際には、上式（３）に示すように、予想発生水量よりも多くの水を送ることが望ましい。

また、外部環境が通常よりも高温であったり、低湿度である場合には、燃料よりも先に水がなくなってしまうこともある。これを判定すべく、制御部７０は、いずれの供給状態でも、第２流量計４５の検知結果から燃料カートリッジ１３０ａ内の水量が空になったか否かを検知している。具体的には、第２流量計４５の検知結果が所定の流量を下回っている場合には、制御部７０は燃料カートリッジ１３０ａ内の水量が空となったと検知する。制御部７０は、水量の空を検知し、なおかつ燃料カートリッジ１３０ａの燃料残量が空でない場合には、水の送り元を切り替えることを決定する。つまり、第２流量計４５が、供給手段による送り元の切り替えタイミングを決定する上で基準となる、切り替え前の送り元であるカートリッジ内の水量を検知するための水センサである。

制御部７０は、送り元を切り替えることを決定すると、第１ＬＥＤ１２２を点灯させたり、電子機器本体１１０の液晶ディスプレイに所定の表示を行ったりすることで、他方の接続部１２１に接続された燃料カートリッジ１３０ａをメンテナンス用カートリッジ１３０ｂに交換することをユーザに促す（交換報知）。この交換報知とともに、制御部７０は、燃料供給中の燃料カートリッジ１３０ａの水が空である旨と、電子機器１００を停止するか否かを促す旨との表示を液晶ディスプレイに表示させる。

下筐体１１１のキーボードから、電子機器１００を停止せず継続して使用する旨が入力されると、制御部７０は、第２燃料ポンプ３１２及び第２水ポンプ４１２を停止して、メンテナンス用カートリッジ１３０ｂを交換することを促す旨の表示を液晶ディスプレイに表示させる。そして、他方の接続部１２１にメンテナンス用カートリッジ１３０ｂが接続されると、制御部７０は水の送り元を切り替える。具体的には、制御部７０は、水の送り元がメンテナンス用カートリッジ１３０ｂとなるように、第１供給状態に対して、第１水ポンプ４１１を停止するとともに、第２水ポンプ４１２を駆動する（図７の点線Ｌ３参照）。この状態を第５供給状態と称す。

一方、下筐体１１１のキーボードから、電子機器１００を停止する旨が入力され、なおかつ他方の接続部１２１にメンテナンス用カートリッジ１３０ｂが接続されると、制御部７０は発電を停止した後に、メンテナンス用カートリッジ１３０ｂ内の水の送り先を切り替える。具体的には、制御部７０は、メンテナンス用カートリッジ１３０ｂ内の水の送り先が燃料カートリッジ１３０ａとなるように、第１供給状態に対して、第１燃料ポンプ３１１及び第１水ポンプ４１１を停止して、第２バルブ４６及び第４バルブ５６を閉状態、第３バルブ５５及び第５バルブ６１を開状態し、その後第２水ポンプ４１２を駆動する（図８の線Ｌ４参照）。この状態を第６供給状態と称す。

第６供給状態では、燃料カートリッジ１３０ａ内に残った燃料で再度発電した場合に必要と予想される、燃料残量に対応した分量だけ、メンテナンス用カートリッジ１３０ｂから燃料カートリッジ１３０ａに水を送る。水の送り量は以下の式（４）〜（６）により算出される。

既消費水量＝初期水量−β・・・（４）
予想消費水量＝既消費水量／（初期燃料残量−燃料残量）×燃料残量・・・（５）
送り量＝予想消費水量×（１＋α）・・・（６）
なお、αは０〜１の値に設定された安全係数である。βは、設計上燃料カートリッジ１３０ａ内に残ってしまう使い切れない水の量である。
また、式（５）の算出工程は消費量算出ステップであり、式（６）の算出工程は決定ステップである。

制御部７０は、第６供給状態の際に、第２流量計４５の検知結果が水の送り量となると、第２水ポンプ４１２を停止し、再度、第２バルブ４６及び第４バルブ５６を開状態、第３バルブ５５及び第５バルブ６１を閉状態にして、第１供給状態に切り替える。これにより、制御部７０は、電子機器１００の運転状態や二次電池９０３の充電量等の諸条件に応じて、発電を再開することができる。このように、燃料電池装置１は、燃料カートリッジ１３０ａに残った燃料及び水を用いて発電することが可能となる。

このように、残っている燃料で今後必要であろう水の量を予測してその分だけ送るようにすると、大抵の場合、送る水の量が僅かであるため、１つのメンテナンス用カートリッジ１３０ｂを繰り返し利用することが可能である。

また、通常の外部環境下で使用を続けた場合には、予め燃料袋１３２に収容された燃料を使い切るまでに、燃料カートリッジ１３０ａの水の収容領域が空にならないように、
これらの容積が設計される。一方、燃料カートリッジ１３０ａの水の収容領域が空になってしまう場合には、燃料電池装置１が動作するときに、水が生成されにくい外部環境下で動作している可能性が高い。このため、メンテナンス用カートリッジ１３０ｂから燃料カートリッジ１３０ａに水を送る際には、上式（６）に示すように、予想消費水量よりも多くの水を送ることが望ましい。

なお、燃料供給時においては、制御部７０は空気ポンプ９２を駆動して、可変バルブ９３により空気流量を所定量に調整しながら、反応装置１０に空気を送っている。

次に本実施形態の作用について説明する。
通常の発電時においては、制御部７０は、第１供給状態若しくは第２供給状態にするとともに、空気ポンプ９２を駆動して、反応装置１０に燃料、水、空気を送って発電を行わせる。

発電中に、燃料供給中の燃料カートリッジ１３０ａの収容領域１３３の水量が満タンであることを検知し、なおかつ燃料カートリッジ１３０ａの燃料残量が空でないことを検知すると、制御部７０は、水の送り先を燃料カートリッジ１３０ａから他のカートリッジ１３０に切り替えることを決定する。送り先を切り替えることを決定すると、制御部７０は交換報知を実行する。

交換報知後、下筐体１１１のキーボードから、電子機器１００を停止せず継続して使用する旨が入力され、なおかつ他方の接続部１２１にメンテナンス用カートリッジ１３０ｂが接続されると、制御部７０は第１供給状態から第３供給状態に切り替えることで、生成物の送り先を、燃料カートリッジ１３０ａからメンテナンス用カートリッジ１３０ｂに切り替える（送り先切替ステップ）。

一方、交換報知後、下筐体１１１のキーボードから、電子機器１００を停止する旨が入力され、なおかつ他方の接続部１２１にメンテナンス用カートリッジ１３０ｂが接続されると、制御部７０は第１供給状態から第４供給状態に切り替えることで、発電を停止した後に、燃料カートリッジ１３０ａ内の水の送り先を、燃料カートリッジ１３０ａからメンテナンス用カートリッジ１３０ｂに切り替える（水送りステップ）。

発電中に、燃料供給中の燃料カートリッジ１３０ａの収容領域１３３の水量が空であることを検知し、なおかつ燃料カートリッジ１３０ａの燃料残量が空でないことを検知すると、制御部７０は、水の送り元を燃料カートリッジ１３０ａから他のカートリッジ１３０に切り替えることを決定する。送り元を切り替えることを決定すると、制御部７０は交換報知を実行する。

交換報知後、下筐体１１１のキーボードから、電子機器１００を停止せず継続して使用する旨が入力され、なおかつ他方の接続部１２１にメンテナンス用カートリッジ１３０ｂが接続されると、制御部７０は第１供給状態から第５供給状態に切り替えることで、水の送り元を、燃料カートリッジ１３０ａからメンテナンス用カートリッジ１３０ｂに切り替える（送り元切替ステップ）。

一方、交換報知後、下筐体１１１のキーボードから、電子機器１００を停止する旨が入力され、なおかつ他方の接続部１２１にメンテナンス用カートリッジ１３０ｂが接続されると、制御部７０は第１供給状態から第６供給状態に切り替えることで、発電を停止した後に、燃料カートリッジ１３０ａに対する水の送り元を、燃料カートリッジ１３０ａからメンテナンス用カートリッジ１３０ｂに切り替える（水送りステップ）。

以上のように、本実施形態によれば、一のカートリッジ１３０の収容領域１３３が水で満タンとなった場合に、一のカートリッジ１３０の収容領域１３３内の水を他のカートリッジ１３０であるメンテナンス用カートリッジ１３０ｂの収容領域１４３に送ることができる。このため、一のカートリッジ１３０である燃料カートリッジ１３０ａに燃料が残存しているにもかかわらず、収容領域１３３が水で満タンとなった場合には、メンテナンス用カートリッジ１３０ｂに水を送って、そのまま燃料カートリッジ１３０ａの燃料を発電に用いることができる。したがって、燃料カートリッジ１３０ａの収容領域１３３が水で満タンとなった後も、燃料を使い切るまで燃料カートリッジ１３０ａを使用することが可能になる。

また、一のカートリッジ１３０の収容領域１３３の水が空となった場合に、他のカートリッジ１３０であるメンテナンス用カートリッジ１３０ｂの水収容袋１４２内の水を一のカートリッジ１３０に送ることができる。このため、一のカートリッジ１３０である燃料カートリッジ１３０ａに燃料が残存しているにもかかわらず、収容領域１３３の水が空となった場合には、メンテナンス用カートリッジ１３０ｂから水を送って、そのまま燃料カートリッジ１３０ａの燃料を発電に用いることができる。したがって、燃料カートリッジ１３０ａの収容領域１３３の水が空となった後も、燃料を使い切るまで燃料カートリッジ１３０ａを使用することが可能になる。

このように、カートリッジ１３０は、燃料カートリッジ１３０ａ又はメンテナンス用カートリッジ１３０ｂであるので、燃料カートリッジ１３０ａの収容領域１３３内の水が空になった場合には、メンテナンス用カートリッジ１３０ｂの水収容袋１４２内の水を燃料カートリッジ１３０ａの収容領域１３３に送って補充することができる。また、燃料カートリッジ１３０ａの収容領域１３３内の水が満タンになった場合には、燃料カートリッジ１３０ａの収容領域１３３内の水をメンテナンス用カートリッジ１３０ｂの収容領域１４３に送って抜き取ることもできる。

反応装置１０で生成された水を含む生成物は、いずれか１つのカートリッジ１３０に選択的に送られるので、水が満タンでないメンテナンス用カートリッジ１３０ｂに生成物を送ることができる。

圧力センサ５３の検知結果に基づいて、水の送り先の切り替えタイミングが決定されているので、送り先を自動で切り替えることが可能となる。
複数のカートリッジのうち、いずれか１つのカートリッジから水が供給されるので、水が空のカートリッジ１３０があったとしても、他のカートリッジ１３０から水を反応装置１０に供給することが可能となる。

第２流量計４５の検知結果に基づいて、水の送り元の切り替えタイミングが決定されているので、送り元を自動で切り替えることが可能となる。

第１流量計３６の検知結果に基づいて燃料カートリッジ１３０ａ内の燃料残量を検知して、燃料残量から水の送り量が決定されているので、燃料カートリッジ１３０ａに残存する燃料に適した送り量を決定することができる。

接続部１２１には、燃料カートリッジ１３０ａ及びメンテナンス用カートリッジ１３０ｂが接続可能であるので、燃料カートリッジ１３０ａ及びメンテナンス用カートリッジ１３０ｂの構造を共通化することができる。構造が共通であるので、カートリッジ１３０の燃料袋１３２に燃料を収容することにより燃料カートリッジ１３０ａとし、カートリッジ１３０の水収容袋１４２に水を収容することによりメンテナンス用カートリッジ１３０ｂとすることができる。
また、メンテナンス用カートリッジ１３０ｂには、ダミー接続部１４４が第１接続部１２６ａと連通しないように設けられているので、第１燃料ポンプ３１１及び第２燃料ポンプ３１２によって反応装置１０に水が送られたり、メンテナンス用カートリッジ１３０ｂに燃料が流入することが防止されている。

また、メンテナンス用カートリッジ１３０ｂは、外部から送られた水を内部に収容するとともに、内部に収容された水を外部に送ることが可能であるために、発電に用いられる水を反応装置１０に供給するだけでなく、反応装置１０で生成された水も収容することができる。
そして、メンテナンス用カートリッジ１３０ｂのケース１３１内部には、外部に供給するための水を収容する水収容袋１４２と、水収容袋１４２の外側で外部から流入した水を収容する収容領域１４３とが設けられているので、発電用の水と、生成物である水とが混在してしまうことを防止することができる。

なお、本発明は上記実施形態に限らず適宜変更可能である。
例えば、本実施形態では、発電セル１４として固体酸化物型燃料電池を例示して説明したが、固体高分子型燃料電池であってもよい。
また、水センサや燃料センサに専用のセンサを用いることも可能である。

本実施形態では、他方の接続部１２１にメンテナンス用カートリッジ１３０ｂを接続する場合を例示して説明したが、一方の接続部１２１にメンテナンス用カートリッジ１３０ｂ、他方の接続部１２１に燃料カートリッジ１３０ａを接続することも可能である。
また、接続部１２１は、３箇所以上であっても構わない。

また、本実施形態では、メンテナンス用カートリッジ１３０ｂ内に、水収容袋１４２と、収容領域１４３とが個別に設けられていて、発電用の水と、生成物である水とが別々に収容される場合を例示して説明したが、図９に示すように水収容袋１４２を省略して発電用の水と、生成物である水とを一括して収容するメンテナンス用カートリッジ１３０ｃを用いてもよい。なお、図９では、図３に示すメンテナンス用カートリッジ１３０ｂと同一の部分には同一符号を付してその説明を省略している。そして、このメンテナンス用カートリッジ１３０ｃでは、収容領域１４３がメンテナンス用流出口１４５及びメンテナンス用流入口１４６のそれぞれに連通している。

本実施形態の燃料電池装置を搭載した電子機器の概略構成を示す図である。 本実施形態の燃料カートリッジの概略構成を示す説明図であり、（ａ）は上面図、（ｂ）は（ａ）のIIＢ−IIＢ断面図である。 本実施形態のメンテナンス用カートリッジの概略構成を示す説明図であり、（ａ）は上面図、（ｂ）は（ａ）のIIIＢ−IIIＢ断面図である。 図１の燃料電池装置を搭載した電子機器を示すブロック図である。 図４の燃料電池装置の第３供給状態を示すブロック図である。 図４の燃料電池装置の第４供給状態を示すブロック図である。 図４の燃料電池装置の第５供給状態を示すブロック図である。 図４の燃料電池装置の第６供給状態を示すブロック図である。 図３のメンテナンス用カートリッジの変形例を示す説明図であり、（ａ）は上面図、（ｂ）は（ａ）のIXＢ−IXＢ断面図である。

符号の説明

１ 燃料電池装置
１０ 反応装置
３０ 供給回収部
３１ 燃料供給部（供給手段）
３５ 第１バルブ（供給手段）
３６ 第１流量計（燃料センサ）
４１ 水送り部
４２ 水供給部
４５ 第２流量計（水センサ）
４６ 第２バルブ（第１送り手段）
５０ 水回収部（第２送り手段）
５３ 圧力センサ（水センサ）
５５ 第３バルブ（第１送り手段、第２送り手段）
５６ 第４バルブ（第１送り手段、第２送り手段）
６０ 切替部（第１送り手段）
６１ 第５バルブ（第１送り手段）
７０ 制御部（制御手段）
１００ 電子機器
１１０ 電子機器本体
１２１Ａ，１２１Ｂ 接続部
１２６ａ 第１接続部
１２６ｂ 第２接続部
１２６ｃ 第３接続部
１３０ カートリッジ
１３０ａ 燃料カートリッジ
１３０ｂ メンテナンス用カートリッジ
１３１ ケース
１３４ 燃料流出口
１３５ 燃料カートリッジ用水流出口
１３６ 燃料カートリッジ用水流入口
１４２ 水収容袋
１４３ 収容領域（水収容部）
１４４ ダミー接続部
１４５ メンテナンス用流出口
１４６ メンテナンス用流入口
３１１ 第１燃料ポンプ（供給手段）
３１２ 第２燃料ポンプ（供給手段）
４１１ 第１水ポンプ（第１送り手段）
４１２ 第２水ポンプ（第１送り手段）

Claims (19)

1. 複数のカートリッジが同時に接続可能な燃料電池装置であって、
   接続された前記複数のカートリッジのうち、一のカートリッジの内容物を、他のカートリッジに送る第１送り手段を備えることを特徴とする燃料電池装置。
2. 前記第１送り手段は、前記燃料電池装置の停止時に、前記一のカートリッジの内容物を、前記他のカートリッジに送ることを特徴とする燃料電池装置。
3. 請求項１又は２記載の燃料電池装置において、
   前記複数のカートリッジは、燃料及び水がそれぞれ個別に収容された燃料カートリッジと、少なくとも水が収容されたメンテナンス用カートリッジとを含み、
   前記第１送り手段は、
   前記燃料カートリッジ又は前記メンテナンス用カートリッジのうち一方のカートリッジ内の水を、他方のカートリッジに送ることを特徴とする燃料電池装置。
4. 請求項３記載の燃料電池装置において、
   燃料と酸素との化学反応により発電する反応装置と、
   前記反応装置で生成された水を含む生成物を、前記複数のカートリッジのうち、いずれか１つのカートリッジに選択的に送る第２送り手段とを備えることを特徴とする燃料電池装置。
5. 請求項４記載の燃料電池装置において、
   前記第２送り手段による送り先の切り替えタイミングを決定する上で基準となる、切り替え前の送り先であるカートリッジ内の水量を検知するための水センサを備えることを特徴とする燃料電池装置。
6. 請求項３記載の燃料電池装置において、
   燃料と酸素との化学反応により発電する反応装置と、
   前記複数のカートリッジのうち、いずれか１つのカートリッジから前記反応装置に水を供給する供給手段とを備えることを特徴とする燃料電池装置。
7. 請求項６記載の燃料電池装置において、
   前記供給手段による送り元の切り替えタイミングを決定する上で基準となる、切り替え前の送り元であるカートリッジ内の水量を検知するための水センサを備えることを特徴とする燃料電池装置。
8. 請求項３〜７のいずれか一項に記載の燃料電池装置において、
   前記第１送り手段の送り量を決定する上で基準となる前記燃料カートリッジ内の燃料残量を検知するための燃料センサを備えることを特徴とする燃料電池装置。
9. 請求項１〜８のいずれか一項に記載の燃料電池装置において、
   前記複数のカートリッジがそれぞれ個別に接続される複数の接続手段を備え、
   前記複数の接続手段は、前記一のカートリッジ及び前記他のカートリッジのいずれとも接続可能であることを特徴とする燃料電池装置。
10. 請求項３〜８のいずれか一項に記載の燃料電池装置において、
    前記複数のカートリッジがそれぞれ個別に接続される複数の接続手段を更に備え、
    前記燃料カートリッジは、
    燃料を流出させる燃料流出口と、水を流出させる燃料カートリッジ用水流出口と、前記反応装置で生成された水を含む生成物が流入される燃料カートリッジ用水流入口とを備え、
    前記複数の接続手段はそれぞれ、前記燃料流出口が接続される第１接続部と、前記燃料カートリッジ用水流出口が接続される第２接続部と、前記燃料カートリッジ用水流入口が接続される第３接続部とを備え、
    前記メンテナンス用カートリッジは、前記第１接続部に連通しないように接続されるダミー接続部と、前記第２接続部に接続され、水を流出させるメンテナンス用流出口と、前記第３接続部に接続され、前記生成物が流入されるメンテナンス用流入口とを備えることを特徴とする燃料電池装置。
11. 複数のカートリッジが同時に接続可能な燃料電池装置に対して着脱可能であり、水が収容されることを特徴とするメンテナンス用カートリッジ。
12. 請求項１１記載のメンテナンス用カートリッジにおいて、
    前記燃料電池装置に対して接続された状態で、外部から送られた水を内部に収容するとともに、内部に収容された水を外部に送ることを特徴とするメンテナンス用カートリッジ。
13. 請求項１２記載のメンテナンス用カートリッジにおいて、
    前記複数のカートリッジは、燃料及び水がそれぞれ個別に収容された燃料カートリッジと、前記メンテナンス用カートリッジとを含み、
    前記燃料電池装置は、前記燃料カートリッジの燃料流出口が接続される第１接続部と、前記燃料カートリッジの燃料カートリッジ用水流入口が接続される第２接続部と、燃料電池装置本体から送られた水を含む生成物が流入される燃料カートリッジ用水流入口が接続される第３接続部とを有する接続手段を複数備え、
    前記メンテナンス用カートリッジは、前記第１接続部に連通しないように接続されるダミー接続部と、前記第２接続部に接続され、水を流出させるメンテナンス用流出口と、前記第３接続部に接続され、前記生成物が流入されるメンテナンス用流入口とを備えることを特徴とするメンテナンス用カートリッジ。
14. 請求項１１〜１３のいずれか一項に記載のメンテナンス用カートリッジにおいて、
    メンテナンス用カートリッジの内部には、
    外部に供給するための水を収容する水収容袋と、前記水収容袋の外側に外部から流入した水を収容する水収容部とが設けられていることを特徴とするメンテナンス用カートリッジ。
15. 複数のカートリッジが同時に接続可能な燃料電池装置の制御手段であって、
    前記燃料電池装置は、供給された燃料と酸素との化学反応により発電する反応装置と、前記反応装置で生成された水を収容する複数のカートリッジのうち一のカートリッジ内の水を他のカートリッジに送る第１送り手段とを備え、
    前記燃料電池装置の停止時に、前記第１送り手段により前記一のカートリッジ内の水を、前記他のカートリッジに送る水送りステップを実行することを特徴とする燃料電池装置の制御手段。
16. 請求項１５記載の燃料電池装置の制御手段において、
    前記反応装置で生成された水を含む生成物を複数のカートリッジのうち一のカートリッジ及び他のカートリッジ内に選択的に送る第２送り手段と、前記一のカートリッジ内の水量を検知するための水センサとを更に備え、
    前記燃料電池装置の発電時に、前記水センサの検知結果に基づいて前記一のカートリッジ内の水量が満タンであると判断した場合には、前記第２送り手段による水の送り先を前記一のカートリッジから前記他のカートリッジに切り替える送り先切替ステップを実行することを特徴とする燃料電池装置の制御手段。
17. 請求項１５記載の燃料電池装置の制御手段において、
    前記複数のカートリッジのうち、一のカートリッジ及び他のカートリッジ内の水を前記反応装置に選択的に供給する供給手段と、前記一のカートリッジ内の水量を検知するための水センサとを更に備え、
    前記燃料電池装置の発電時に、前記水センサの検知結果に基づいて前記一のカートリッジ内の水量が空であると判断した場合には、前記供給手段による水の送り元を前記一のカートリッジから前記他のカートリッジに切り替える供給元切替ステップを実行することを特徴とする燃料電池装置の制御手段。
18. 請求項１５〜１７のいずれか一項に記載の燃料電池装置の制御手段において、
    前記一のカートリッジには燃料及び水がそれぞれ個別に収容され、前記一のカートリッジ内の燃料残量を検知するための燃料センサを更に備え、
    前記燃料センサで検知された前記燃料残量に基づいて、燃料の単位量あたりに生成される水量を算出する生成量算出ステップと、
    前記生成量算出ステップで算出された水量に基づいて、前記第１送り手段の送り量を決定する決定ステップとを実行することを特徴とする燃料電池装置の制御手段。
19. 請求項１５〜１７のいずれか一項に記載の燃料電池装置の制御手段において、
    前記他のカートリッジには燃料及び水がそれぞれ個別に収容され、前記他のカートリッジ内の燃料残量を検知するための燃料センサを更に備え、
    前記燃料センサで検知された前記燃料残量に基づいて、燃料の単位量あたりに消費される水量を算出する消費量算出ステップと、
    前記消費量算出ステップで算出された水量に基づいて、前記第１送り手段の送り量を決定する決定ステップとを実行することを特徴とする燃料電池装置の制御手段。

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