KR20090089477A - 연료 전지 시스템 및 전자 기기 - Google Patents

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KR20090089477A
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히데노리 스즈끼
기요시 세노우에
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가부시끼가이샤 도시바
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Abstract

연료 전지 시스템은 연료 전지 본체(1)를 구비하고 있다. 이 연료 전지 본체(1)는, 기전부를 구성하는 연료 전지 발전부(101), 액체 연료를 수용하는 연료 수용부(102) 및 상기 연료 수용부(102)로부터 연료 전지 발전부(101)로의 액체 연료의 이송을 제어하는 펌프(104)를 갖고 있다. 보조 전원(4)이 이 연료 전지 본체(1)의 발전 출력에 의해 충전되는 동시에, 펌프(104)의 구동 전원으로서 사용된다. 이 보조 전원(4)은, 외부 충전 전원(7)에 의해 충전 가능한 보조 전원 충전 제어 회로(6)에 접속되어 있다. 이 연료 전지 시스템에 따르면, 보조 전원의 충전을 단시간에 행할 수 있다.
Figure P1020097014853
연료 전지 본체, 연료 전지 발전부, 연료 수용부, 보조 전원, 펌프

Description

연료 전지 시스템 및 전자 기기{FUEL CELL SYSTEM AND ELECTRONIC APPARATUS}
본 발명은, 연료 전지 시스템 및 이 연료 전지 시스템을 전원으로서 사용한 전자 기기에 관한 것이다.
휴대 전화기나 휴대 정보 단말(PDA : Personal Digital Assistants) 등의 전자 기기의 소형화는 놀랄 만큼 훌륭한 것이 있다. 이들 전자 기기의 소형화와 함께, 전원으로서 연료 전지를 사용하는 것이 시도되고 있다. 연료 전지는, 연료와 공기를 공급하는 것만으로 발전할 수 있어, 연료만을 교환하면 연속하여 발전할 수 있다는 이점을 갖는다. 따라서, 연료 전지의 소형화를 실현할 수 있으면, 소형의 전자 기기의 전원으로서 매우 유효하다.
따라서, 최근, 연료 전지로서, 직접 메탄올형 연료 전지(이하, DMFC ; Direct Methanol Fuel Cell이라 칭함)가 주목받고 있다. 이와 같은 DMFC는, 액체 연료의 공급 방식에 의해 분류되고, 기체 공급형이나 액체 공급형 등의 능동 방식의 것과, 연료 수용부 내의 액체 연료를 전지 내부에서 기화시켜 연료극에 공급하는 내부 기화형 등의 수동 방식의 것이 있다. 이들 방식 중에서, 수동 방식의 것은 DMFC의 소형화에 대해 특히 유리하다.
종래, 이와 같은 수동 방식의 DMFC로서, 국제 공개 제2005/112172호 팜플렛에 개시되는 바와 같이, 연료극, 전해질막 및 공기극을 갖는 막 전극 접합체(연료 전지 셀)를, 수지제의 상자 형상 용기로 이루어지는 연료 수용부 상에 배치한 구조가 제안되어 있다.
또한, DMFC의 연료 전지 셀과 연료 수용부를 유로를 통해 접속하는 구조도 일본 특허 출원 공표 제2005-518646호 공보, 일본 특허 출원 공개 제2006-085952호 공보 및 미국 특허 공개 제2006/0029851호 공보에 개시되어 있다. 이들 일본 특허 출원 공표 제2005-518646호 공보, 일본 특허 출원 공개 제2006-085952호 공보 및 미국 특허 공개 제2006/0029851호 공보에 개시된 시스템에서는, 연료 수용부로부터 공급된 액체 연료를 연료 전지 셀에 유로를 통해 공급하고, 유로의 형상이나 직경 등에 기초하여 액체 연료의 공급량을 조정 가능하게 하고 있다. 특히, 일본 특허 출원 공개 제2006-085952호 공보에 개시된 시스템에서는 연료 수용부로부터 유로에 펌프에 의해 액체 연료를 공급하고 있다. 또한, 펌프 대신에, 유로에 전기 침투류를 형성하는 전계 형성 수단을 사용하는 것도 기재되어 있다. 또한 미국 특허 공개 제2006/0029851호 공보에는 전기 침투류 펌프를 사용하여 액체 연료 등을 공급하는 것이 기재되어 있다.
그런데, 이와 같은 DMFC를 주 발전부로 한 연료 전지 시스템에서는, DMFC의 출력측에, 충방전 가능한 2차 전지(예를 들어 리튬 이온 충전지(LIB)나 전기 이중층 콘덴서)로 이루어지는 보조 전원이 접속되어 있다. 이 보조 전원은, DMFC의 발전 출력에 의해 상시 충전 가능하게 한 것으로, 상술한 연료 수용부로부터 DMFC로 액체 연료를 공급하기 위한 펌프의 구동 전원으로서 사용되는 것 외에, 부하측의 순간적인 변동에 대해 부하에 전류를 공급하고, 또한 DMFC가 연료 고갈 상태가 되어 발전 불가능에 빠진 경우에 일시적으로 부하의 구동 전원으로서 사용되고 있다.
그런데, 전자 기기의 사용되는 방법에 의해, 보조 전원을 구성하는 2차 전지가 방전 정지 상태에 빠지면, 펌프의 구동이 불가능해져, DMFC로의 연료 공급이 멈추어 DMFC의 발전 출력이 정지되게 되는 일이 있다.
이로 인해, 종래에는, 수작업에 의해 DMFC로 액체 연료를 공급하여, DMFC에 발전 출력을 발생시켜 보조 전원을 충전시키도록 하고 있다. 그러나, DMFC에서의 발전 출력은 그다지 크지 않기 때문에, 보조 전원을 정상적으로 사용할 수 있을 때까지 개시하는데 매우 많은 시간이 걸리게 되어, 이 동안에, 전원으로서 동작할 수 없어, 전자 기기가 사용 불가능해진다는 문제가 있다.
본 발명의 목적은, 보조 전원의 충전을 단시간에 행할 수 있어, 안정된 전원공급을 가능하게 한 연료 전지 시스템 및 전자 기기를 제공하는 것에 있다.
청구항 1에 기재된 발명은, 기전부를 구성하는 연료 전지 발전부, 액체 연료를 수용하는 연료 수용부 및 상기 연료 수용부로부터 상기 연료 전지 발전부로의 연료의 공급을 제어하는 연료 이송 제어 수단을 갖는 연료 전지 본체와, 상기 연료 전지 본체의 발전 출력에 의해 충전되는 동시에, 상기 연료 공급 제어 수단의 구동 전원으로서 사용되는 보조 전원과, 상기 보조 전원에 접속되고, 외부 충전 전원에 의해 상기 보조 전원을 충전 가능하게 한 보조 전원 충전 제어 수단을 구비하고 있다.
청구항 2에 기재된 발명은, 청구항 1의 기재에 있어서, 상기 전원 충전 제어 수단에 의한 상기 보조 전원의 충전 상태를 검출하는 충전 상태 검출 수단을 더 갖고, 상기 충전 상태 검출 수단에 의한 상기 보조 전원의 충전 상태의 검출에 의해 상기 연료 전지 본체의 발전을 정지시키는 것을 특징으로 하고 있다.
청구항 3에 기재된 발명은, 청구항 2의 기재에 있어서, 상기 연료 전지 본체는, 상기 충전 상태 검출 수단에 의한 상기 보조 전원의 충전 상태의 검출에 의해 상기 연료 공급 제어 수단에 의한 상기 연료 전지 발전부로의 연료의 공급을 정지시키는 것을 특징으로 하고 있다.
청구항 4에 기재된 발명은, 청구항 3의 기재에 있어서, 상기 연료 공급 제어 수단은, 상기 액체 연료를 상기 연료 전지 발전부로 이송하기 위한 펌프 또는 상기 연료 전지 본체로의 연료의 공급을 차단 가능하게 한 연료 차단 밸브인 것을 특징으로 하고 있다.
청구항 5에 기재된 발명은, 청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 하나에 기재된 연료 전지 시스템을 전원으로서 사용한 전자 기기이다.
도 1은 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 연료 전지 시스템의 개략 구성을 나타내는 블록도.
도 2는 도 1에 나타낸 연료 전지 본체를 상세하게 설명하기 위한 단면도.
도 3은 제1 실시 형태의 연료 전지 본체에 사용되는 연료 분배 기구의 사시 도.
이하, 본 발명의 실시 형태를 도면에 따라서 설명한다.
(제1 실시 형태)
도 1은 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 연료 전지 시스템의 개략 구성을 나타내고 있다.
도 1에 있어서, 부호 1은 연료 전지 본체(DMFC)이고, 이 연료 전지 본체(1)는, 기전부를 구성하는 연료 전지 발전부(셀)(101), 액체 연료를 수용하는 연료 수용부(102), 연료 수용부(102)와 연료 전지 발전부(셀)(101)를 접속하는 유로(103) 및 연료 수용부(102)로부터 연료 전지 발전부(셀)(101)에 액체 연료를 이송하기 위한 연료 공급 제어 수단으로서의 펌프(104)를 갖고 있다.
도 2는 이와 같은 연료 전지 본체(1)를 더욱 상세하게 설명하기 위한 단면도이다.
이 경우, 연료 전지 발전부(101)는, 애노드 촉매층(11)과 애노드 가스 확산층(12)을 갖는 애노드(연료극)(13)와, 캐소드 촉매층(14)과 캐소드 가스 확산층(15)을 갖는 캐소드(공기극/산화제극)(16)와, 애노드 촉매층(11)과 캐소드 촉매층(14) 사이에 끼움 지지된 프로톤(수소 이온) 전도성의 전해질막(17)으로 구성되는 막 전극 접합체(Membrane Electrode Assembly : MEA)를 갖고 있다.
여기서, 애노드 촉매층(11)이나 캐소드 촉매층(14)에 함유되는 촉매로서는, 예를 들어 Pt, Ru, Rh, Ir, Os, Pd 등의 백금족 원소의 단체(單體), 백금족 원소를 함유하는 합금 등을 들 수 있다. 애노드 촉매층(11)에는 메탄올이나 일산화탄소 등에 대해 강한 내성을 갖는 Pt-Ru이나 Pt-Mo 등을 사용하는 것이 바람직하다. 캐소드 촉매층(14)에는 Pt이나 Pt-Ni 등을 사용하는 것이 바람직하다. 단, 촉매는 이들에 한정되는 것이 아니라, 촉매 활성을 갖는 각종 물질을 사용할 수 있다. 촉매는 탄소 재료와 같은 도전성 담지체를 사용한 담지 촉매, 혹은 무담지 촉매 중 어느 것이라도 좋다.
전해질막(17)을 구성하는 프로톤 전도성 재료로서는, 예를 들어 술폰산기를 갖는 퍼플루오로술폰산 중합체와 같은 불소계 수지[나피온(상품명, 듀퐁사제)이나 프레미온(상품명, 아사히가라스사제) 등], 술폰산기를 갖는 탄화수소계 수지 등의 유기계 재료, 혹은 텅스텐산이나 인텅스텐산 등의 무기계 재료를 들 수 있다. 단, 프로톤 전도성의 전해질막(17)은 이들에 한정되는 것은 아니다.
애노드 촉매층(11)에 적층되는 애노드 가스 확산층(12)은, 애노드 촉매층(11)에 연료를 균일하게 공급하는 역할을 하는 동시에, 애노드 촉매층(11)의 집전체도 겸하고 있다. 캐소드 촉매층(14)에 적층되는 캐소드 가스 확산층(15)은, 캐소드 촉매층(14)에 산화제를 균일하게 공급하는 역할을 하는 동시에, 캐소드 촉매층(14)의 집전체도 겸하고 있다. 애노드 가스 확산층(12) 및 캐소드 가스 확산층(15)은 다공질 기재로 구성되어 있다.
애노드 가스 확산층(12)이나 캐소드 가스 확산층(15)에는, 필요에 따라서 도전층이 적층된다. 이들 도전층으로서는, 예를 들어 Au과 같은 도전성 금속 재료로 이루어지는 메쉬, 다공질막, 박막 등이 사용된다. 전해질막(17)과 후술하는 연료 분배 기구(105) 및 커버 플레이트(18) 사이에는, 각각 고무제의 O링(19)이 개재되어 있고, 이들에 의해 연료 전지 발전부(101)로부터의 연료 누설이나 산화제 누설을 방지하고 있다.
커버 플레이트(18)는 산화제인 공기를 취입하기 위한 개구(도시하지 않음)를 갖고 있다. 커버 플레이트(18)와 캐소드(16) 사이에는, 필요에 따라서 보습층이나 표면층이 배치된다. 보습층은 캐소드 촉매층(14)에서 생성된 물의 일부가 함침되어, 물의 증산을 억제하는 동시에, 캐소드 촉매층(14)으로의 공기의 균일 확산을 촉진하는 것이다. 표면층은 공기의 취입량을 조정하는 것이고, 공기의 취입량에 따라서 개수나 크기 등이 조정된 복수의 공기 도입구를 갖고 있다.
연료 전지 발전부(101)의 애노드(연료극)(13)의 측에는 연료 분배 기구(105)가 배치되어 있다. 연료 분배 기구(105)에는, 배관과 같은 액체 연료의 유로(103)를 통해 연료 수용부(102)가 접속되어 있다.
연료 수용부(102)에는, 연료 전지 발전부(101)에 대응한 액체 연료가 수용되어 있다. 액체 연료로서는, 각종 농도의 메탄올 수용액이나 순메탄올 등의 메탄올 연료를 들 수 있다. 액체 연료는 반드시 메탄올 연료에 한정되는 것은 아니다. 액체 연료는, 예를 들어 에탄올 수용액이나 순에탄올 등의 에탄올 연료, 프로판올 수용액이나 순프로판올 등의 프로판올 연료, 글리콜 수용액이나 순글리콜 등의 글리콜 연료, 디메틸에테르, 포름산, 그 밖의 액체 연료라도 좋다. 결국, 연료 수용부(102)에는 연료 전지 발전부(101)에 따른 액체 연료가 수용된다.
연료 분배 기구(105)에는 연료 수용부(102)로부터 유로(103)를 통해 연료가 도입된다. 유로(103)는 연료 분배 기구(105)나 연료 수용부(102)와 독립된 배관에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 연료 분배 기구(105)와 연료 수용부(102)를 적층하여 일체화하는 경우, 이들을 연결하는 연료의 유로라도 좋다. 연료 분배 기구(105)는 유로(103)를 통해 연료 수용부(102)와 접속되어 있으면 좋다.
여기서, 연료 분배 기구(105)는 도 3에 도시한 바와 같이, 연료가 유로(103)를 통해 유입되는 적어도 1개의 연료 주입구(21)와, 연료나 그 기화 성분을 배출하는 복수개의 연료 배출구(22)를 갖는 연료 분배판(23)을 구비하고 있다. 연료 분배판(23)의 내부에는 도 2에 도시한 바와 같이, 연료 주입구(21)로부터 유도된 연료의 통로로 되는 공극부(24)가 형성되어 있다. 복수의 연료 배출구(22)는 연료 통로로서 기능하는 공극부(24)에 각각 직접 접속되어 있다.
연료 주입구(21)로부터 연료 분배 기구(105)에 도입된 연료는 공극부(24)로 들어가고, 이 연료 통로로서 기능하는 공극부(24)를 통해 복수의 연료 배출구(22)로 각각 유도된다. 복수의 연료 배출구(22)에는, 연료의 기화 성분만을 투과시키고, 액체 성분은 투과시키지 않는 기액 분리체(도시하지 않음)를 배치해도 좋다. 이와 같은 구조에 의해, 연료 전지 발전부(101)의 애노드(연료극)(13)에는 연료의 기화 성분이 공급된다. 또한, 기액 분리체는 연료 분배 기구(105)와 애노드(13) 사이에 기액 분리막 등으로서 설치해도 좋다. 연료의 기화 성분은 복수의 연료 배출구(22)로부터 애노드(13)의 복수 개소를 향해 배출된다.
연료 배출구(22)는 연료 전지 발전부(101)의 전체에 연료를 공급하는 것이 가능하도록, 연료 분배판(23)의 애노드(13)와 접하는 면에 복수 형성되어 있다. 연료 배출구(22)의 개수는 2개 이상이면 좋지만, 연료 전지 발전부(101)의 면내에 있어서의 연료 공급량을 균일화하는데 있어서, 0.1 내지 1O개/㎠로 연료 배출구(22)가 설치되도록 형성하는 것이 바람직하다.
연료 분배 기구(105)와 연료 수용부(102) 사이를 접속하는 유로(103)에는, 펌프(104)가 삽입되어 있다. 이 펌프(104)는, 연료를 순환하는 순환 펌프가 아니라, 어디까지나 연료 수용부(102)로부터 연료 분배 기구(105)에 연료를 이송하는 연료 공급 펌프이다. 이와 같은 펌프(104)에 의해 필요시에 연료를 송액함으로써, 연료 공급량의 제어성을 높이는 것이다. 이 경우, 펌프(104)로서는, 소량의 연료를 제어성 좋게 송액할 수 있고, 또한 소형 경량화가 가능하다는 관점에서, 로터리 베인 펌프, 전기 침투류 펌프, 다이어프램 펌프, 스퀴즈 펌프 등을 사용하는 것이 바람직하다. 로터리 베인 펌프는 모터로 날개를 회전시켜 송액하는 것이다. 전기 침투류 펌프는 전기 침투류 현상을 일으키는 실리카 등의 소결 다공체를 사용한 것이다. 다이어프램 펌프는 전자석이나 압전 세라믹스에 의해 다이어프램을 구동하여 송액하는 것이다. 스퀴즈 펌프는 유연성을 갖는 연료 유로의 일부를 압박하고, 연료를 스퀴즈 이송하는 것이다. 이들 중, 구동 전력이나 크기 등의 관점에서, 전기 침투류 펌프나 압전 세라믹스를 갖는 다이어프램 펌프를 사용하는 것이 보다 바람직하다.
또한, 펌프(104)에는, 후술하는 연료 공급 제어 회로(5)가 접속되어, 펌프(104)의 구동이 제어된다. 이 연료 공급 제어 회로(5)에 대해서는 후술한다.
이와 같은 구성에 있어서, 연료 수용부(102)에 수용된 연료는, 펌프(104)에 의해 유로(103)에 이송되고, 연료 분배 기구(105)에 공급된다. 그리고, 연료 분배 기구(105)로부터 방출된 연료는, 연료 전지 발전부(101)의 애노드(연료극)(13)에 공급된다. 연료 전지 발전부(101) 내에 있어서, 연료는 애노드 가스 확산층(12)을 확산하여 애노드 촉매층(11)에 공급된다. 연료로서 메탄올 연료를 사용한 경우, 애노드 촉매층(11)에서 하기의 화학식 1로 나타낸 메탄올의 내부 개질 반응이 발생한다. 또한, 메탄올 연료로서 순메탄올을 사용한 경우에는, 캐소드 촉매층(14)에서 생성된 물이나 전해질막(17) 중의 물을 메탄올과 반응시켜 화학식 1의 내부 개질 반응을 생기시킨다. 혹은, 물을 필요로 하지 않는 다른 반응 기구에 의해 내부 개질 반응을 발생시킨다
Figure 112009043242817-PCT00001
이 반응에서 생성된 전자(e-)는 집전체를 경유하여 외부로 유도되고, 소위 출력으로서 부하측에 공급된 후, 캐소드(공기극)(16)로 유도된다. 또한, 화학식 1의 내부 개질 반응에서 생성된 프로톤(H+)은 전해질막(17)을 거쳐 캐소드(16)로 유도된다. 캐소드(16)에는 산화제로서 공기가 공급된다. 캐소드(16)에 도달한 전자(e-)와 프로톤(H+)은, 캐소드 촉매층(14)에서 공기 중의 산소와 하기의 화학식 2에 따라서 반응하고, 이 반응에 수반하여 물이 생성된다.
Figure 112009043242817-PCT00002
도 1로 복귀하여, 이와 같이 구성된 연료 전지 본체(1)에는, 출력 조정 수단으로서 DC-DC 컨버터(전압 조정 회로)(2)가 접속되어 있다. 이 DC-DC 컨버터(2)는, 스위칭 요소와 에너지 축적 요소(모두 도시하지 않음)를 갖고, 이들 스위칭 요소와 에너지 축적 요소에 의해 연료 전지 본체(1)에서 발전된 전기 에너지를 축적/방출시키고, 연료 전지 본체(1)로부터의 비교적 낮은 출력 전압을 충분한 전압까지 승압하여 생성되는 출력을 발생한다. 이 DC-DC 컨버터(2)의 출력은, 부하인 전자 기기 본체(3)에 공급된다.
또한, 여기서는 표준적인 승압형의 DC-DC 컨버터(2)를 나타냈지만, 승압 동작이 가능한 것이면, 다른 회로 방식의 것으로도 실시 가능하다.
DC-DC 컨버터(2)의 출력 단부에는 보조 전원(4)이 접속되어 있다. 보조 전원(4)은, DC-DC 컨버터(2)의 출력에 의해 충전 가능하게 한 것으로, 전자 기기 본체(3)의 순간적인 부하 변동에 대해 전류를 공급하고, 또한 연료 고갈 상태가 되어 상기 연료 전지 본체(1)가 발전 불가능에 빠진 경우에 전자 기기 본체(3)의 구동 전원으로서 사용된다. 이 보조 전원(4)에는, 충방전 가능한 2차 전지(예를 들어, 리튬 이온 충전지(LIB)나 전기 이중층 콘덴서)가 사용된다.
보조 전원(4)에는 연료 공급 제어 회로(5)가 접속되어 있다. 이 연료 공급 제어 회로(5)는, 보조 전원(4)을 전원으로 하여 펌프(104)의 동작을 제어하는 것으로, 주위의 온도 정보나 전자 기기 본체(3)의 운전 상태 정보 등에 기초하여 펌 프(104)를 온/오프(ON/OFF) 제어하는 제어 신호를 출력한다.
보조 전원(4)에는 보조 전원 충전 제어 회로(6)가 접속되어 있다. 이 보조 전원 충전 제어 회로(6)는, 방전 정지 상태에 빠진 보조 전원(4)을 급속 충전하기 위한 것으로, AC-DC 변환기(도시하지 않음) 등을 갖고, 상용 전원 등의 외부 충전 전원(7)에 도시하지 않은 AC 콘센트를 통해 접속함으로써 보조 전원(4)을 만충전(滿充電)까지 충전한다.
또한, 보조 전원 충전 제어 회로(6)는 충전 상태 검출부(601)를 갖고 있다. 이 충전 상태 검출부(601)는, 보조 전원 충전 제어 회로(6)에 의한 보조 전원(4)의 충전 상태를 검출하면 정지 신호를 출력한다. 보조 전원 충전 제어 회로(6)에는, 연료 공급 제어 회로(5) 및 DC-DC 컨버터(2)가 접속되어 있다. 이들 연료 공급 제어 회로(5) 및 DC-DC 컨버터(2)는, 충전 상태 검출부(601)로부터 정지 신호가 입력되면, 각각의 동작을 강제적으로 정지된다. 즉, 보조 전원(4)이 보조 전원 충전 제어 회로(6)에 의해 충전 중에는, 연료 공급 제어 회로(5)에 의해 펌프(104)의 구동을 멈추어 연료의 공급을 차단하여, 연료 전지 본체(1)의 발전 동작을 강제적으로 정지하고, 동시에 DC-DC 컨버터(2)의 동작을 정지시킨다.
보조 전원 충전 제어 회로(6)에는 표시부(8)가 접속되어 있다. 이 표시부(8)는, 보조 전원(4)의 충전 상태를 표시하는 것으로, 보조 전원(4)의 충전 중에는 발광체를 점등하고, 만충전이 되면 소등한다. 여기서의 발광체로서는, 예를 들어 LED가 사용된다. 또한, 이 표시부(8)는, 전자 기기 본체(3)에 설치되는 것이 바람직하다.
이와 같은 구성에 있어서, 지금, 보조 전원(4)의 출력이, 연료 공급 제어 회로(5)에 전원 전력으로서 공급되면, 연료 공급 제어 회로(5)는, 주위의 온도 정보나 전자 기기 본체(3)의 운전 상태 정보 등에 기초하여 펌프(104)를 온/오프 제어하는 제어 신호를 출력한다.
이에 의해, 연료 수용부(102)에 수용되는 연료가 펌프(104)에 의해 유로(103)를 통해 연료 전지 발전부(101)에 공급되고, 연료 전지 발전부(101)로부터 발전 출력이 발생한다.
연료 전지 발전부(101)의 발전 출력은, DC-DC 컨버터(2)에 의해 승압되고, 전자 기기 본체(3)에 전력이 공급되고, 동시에, 보조 전원(4)은 DC-DC 컨버터(2)의 출력에 의해 충전된다. 이에 의해, 전자 기기 본체(3)는, DC-DC 컨버터(2)로부터 공급되는 전력을 전원으로서 동작된다.
이 상태에서, 전자 기기 본체(3)의 빈번한 사용 등에 의해 보조 전원(4)의 전지 잔량이 소정값보다 저하되어 방전 정지 상태가 되면, 펌프(104)의 동작 정지에 의해 연료 전지 발전부(101)로의 연료 공급이 멈추어 연료 전지 발전부(101)의 발전 출력이 정지하는 일이 있다. 이와 같은 경우, 보조 전원 충전 제어 회로(6)를 AC 콘센트(도시하지 않음)를 통해 외부 충전 전원(7)에 접속하고, 보조 전원(4)을 만충전까지 급속 충전한다.
보조 전원 충전 제어 회로(6)에 의한 보조 전원(4)의 충전 상태는, 충전 상태 검출부(601)에 의해 검출되어 정지 신호가 출력된다. 이 정지 신호는, 연료 공급 제어 회로(5) 및 DC-DC 컨버터(2)로 보내진다. 이에 의해, 연료 공급 제어 회 로(5)에 의한 펌프(104)의 제어가 정지되고, 연료 전지 본체(1)의 발전 동작이 강제적으로 정지된다. 또한, DC-DC 컨버터(2)도 동작이 정지된다. 즉, 보조 전원(4)이 보조 전원 충전 제어 회로(6)에 의해 급속 충전 중에는, 연료 공급 제어 회로(5)의 제어를 정지하여 연료 전지 본체(1)의 발전 동작을 강제적으로 정지시키고, 동시에 DC-DC 컨버터(2)의 동작도 정지시킨다.
또한, 보조 전원(4)의 충전 중에는, 표시부(8)의 발광체가 점등하고, 만충전이 되면 소등한다. 이에 의해 유저는, 표시부(8)가 소등하고, 보조 전원(4)이 만충전이 된 것을 확인하고나서 AC 콘센트를 외부 충전 전원(7)으로부터 떼어내어 충전을 종료한다.
따라서, 이와 같이 하면, 연료 전지 본체(1)에 접속되는 2차 전지로 이루어지는 보조 전원(4)의 전지 잔량이 소정값보다 저하되어 방전 정지 상태가 되었을 때, 보조 전원 충전 제어 회로(6)를 외부 충전 전원(7)에 접속하고, 보조 전원(4)을 만충전까지 급속 충전할 수 있다. 따라서, 보조 전원(4)을 정상적으로 사용할 수 있을 때까지의 개시 시간을 대폭 단축할 수 있고, 그 결과, 보조 전원(4)의 사용 불가능에 의한 연료 전지 본체(1)의 발전 출력의 정지 시간을 최소한으로 할 수 있다. 또한, 연료 전지 본체(1)의 발전 출력의 정지 시간을 최소한으로 함으로써, 전자 기기가 사용 불능해지는 기간을 짧게 할 수 있으므로, 전자 기기에 대해 항상 안정된 전원 공급이 가능해지고, 전자 기기의 사용 불능한 기간도 최소한에 그칠 수 있다.
또한, 보조 전원 충전 제어 회로(6)에 의해 보조 전원(4)을 만충전까지 급속 충전하고 있는 동안에는, 이 상태를 검출하는 충전 상태 검출부(601)의 정지 신호에 의해 연료 전지 본체(1)에서의 발전 동작을 강제적으로 정지하고 있다. 따라서, 보조 전원(4)을 만충전까지 급속 충전하고 있는 동안의 연료 전지 본체(1)에서의 불필요한 발열이나 연료 소비를 방지할 수 있다.
또한, 본 발명은, 상기 실시 형태에 한정되는 것이 아니라, 실시 단계에서는, 그 요지를 변경하지 않는 범위에서 다양하게 변형하는 것이 가능하다. 예를 들어, 상술한 실시 형태에서는, 연료 분배 기구(105)와 연료 수용부(102) 사이를 접속하는 유로(103)에 연료 이송 제어 수단으로서의 펌프(104)를 배치한 예를 서술했지만, 또한 펌프(104)와 직렬로 연료 차단 밸브를 배치해도 좋다. 이 연료 차단 밸브는, 장기 보관시 등에 있어서의 펌프(104)로부터의 액체 연료의 증발을 방지하기 위해 설치되는 것이지만, 펌프(104)의 제어를 정지하는 대신에, 보조 전원(4)의 충전 상태를 검출하는 충전 상태 검출부(601)의 정지 신호에 의해 연료 차단 밸브를 강제적으로 차단하여 연료 전지 본체(1)로의 액체 연료의 공급을 끊어, 연료 전지 본체(1)의 발전 동작을 강제적으로 정지시키는 연료 공급 제어 수단의 기능을 갖게 하도록 해도 좋다. 또한, 연료 분배 기구(105)로부터 연료 전지 발전부(101)로의 연료 공급이 행해지는 구성이면 펌프(104) 대신에 연료 차단 밸브만을 배치해도 좋다. 이 경우에는, 연료 차단 밸브는, 유로에 의한 액체 연료의 공급을 제어하기 위해 설치되는 것이지만, 보조 전원(4)의 충전 상태를 검출하는 충전 상태 검출부(601)의 정지 신호에 의해 연료 차단 밸브를 강제적으로 차단하여 연료 전지 본체(1)로의 액체 연료의 공급을 끊어, 연료 전지 본체(1)의 발전 동작을 강제적으 로 정지시키는 연료 공급 제어 수단의 기능을 갖게 하도록 해도 좋다.
또한, 보조 전원 충전 제어 회로(6)에 보조 전원(4)의 전지 잔량을 검출하는 기능을 갖게 하고, 이 전지 잔량 검출 기능에 의해 보조 전원(4)의 방전 상태를 감시하고, 전지 잔량이 소정값이 소정값보다 저하되면 발광체를 표시부(8)의 발광체를 점멸시켜도 좋다. 이와 같이 하면, 보조 전원(4)의 전지 잔량이 소정값보다 저하된 단계에서, 표시부(8)의 발광체를 점멸시킬 수 있으므로, 유저는, 보조 전원(4)이 방전 정지 상태가 되기 전에 보조 전원 충전 제어 회로(6)를 도시하지 않은 AC 콘센트를 통해 외부 충전 전원(7)에 접속하여 보조 전원(4)을 만충전까지 급속 충전할 수 있다.
또한, 상기 실시 형태에는, 다양한 단계의 발명이 포함되어 있고, 개시되어 있는 복수의 구성 요건에 있어서의 적절한 조합에 의해 다양한 발명을 추출할 수 있다. 예를 들어, 실시 형태에 나타내어져 있는 전체 구성 요건으로부터 몇 개의 구성 요건이 삭제되어도, 발명이 해결하고자 하는 과제의 란에서 서술한 과제를 해결할 수 있고, 발명의 효과의 란에서 서술되어 있는 효과가 얻어지는 경우에는, 이 구성 요건이 삭제된 구성을 발명으로서 추출할 수 있다.
또한 연료 전지 발전부로 공급되는 액체 연료의 기화 성분에 있어서도, 모두 액체 연료의 기화 성분을 공급해도 좋지만, 일부가 액체 상태에서 공급되는 경우라도 본 발명을 적용할 수 있다.
본 발명에 따르면, 보조 전원의 충전을 단시간에 행할 수 있어, 안정된 전원 공급을 가능하게 한 연료 전지 시스템 및 전자 기기를 제공할 수 있다.

Claims (5)

  1. 기전부를 구성하는 연료 전지 발전부, 액체 연료를 수용하는 연료 수용부 및 상기 연료 수용부로부터 상기 연료 전지 발전부로의 연료의 공급을 제어하는 연료 이송 제어 수단을 갖는 연료 전지 본체와,
    상기 연료 전지 본체의 발전 출력에 의해 충전되는 동시에, 상기 연료 공급 제어 수단의 구동 전원으로서 사용되는 보조 전원과,
    상기 보조 전원에 접속되고, 외부 충전 전원에 의해 상기 보조 전원을 충전 가능하게 한 보조 전원 충전 제어 수단을 구비하는, 연료 전지 시스템.
  2. 제1항에 있어서, 상기 전원 충전 제어 수단에 의한 상기 보조 전원의 충전 상태를 검출하는 충전 상태 검출 수단을 더 갖고,
    상기 충전 상태 검출 수단에 의한 상기 보조 전원의 충전 상태의 검출에 의해 상기 연료 전지 본체의 발전을 정지시키는, 연료 전지 시스템.
  3. 제2항에 있어서, 상기 연료 전지 본체는, 상기 충전 상태 검출 수단에 의한 상기 보조 전원의 충전 상태의 검출에 의해 상기 연료 공급 제어 수단에 의한 상기 연료 전지 발전부로의 액체 연료의 공급을 정지시키는, 연료 전지 시스템.
  4. 제3항에 있어서, 상기 연료 공급 제어 수단은, 상기 연료를 상기 연료 전지 발전부로 이송하기 위한 펌프 또는 상기 연료 전지 본체로의 연료의 공급을 차단 가능하게 한 연료 차단 밸브인, 연료 전지 시스템.
  5. 제1항에 기재된 연료 전지 시스템을 전원으로서 사용한 전자 기기.
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