JP2004220845A - 電子機器システムおよび動作制御方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】燃料電池ユニットに内蔵された燃料電池や２次電池の状態に基づく動作制御を実行する電子機器システムを提供する。
【解決手段】この発明の電子機器システムは、電子機器とこの電子機器に着脱自在な燃料電池ユニットとからなり、燃料電池ユニットは、化学反応により発電可能なＤＭＦＣと繰り返し充放電可能な２次電池とを内蔵している。そして、燃料電池ユニットは、その内蔵するＤＭＦＣと２次電池の状態をステート情報として電子機器に通知する機能をもち、一方、電子機器は、この燃料電池ユニットから通知されたステート状態に基づき、当該電子機器を動作制御する機能をもつ。
【選択図】 図１
【解決手段】この発明の電子機器システムは、電子機器とこの電子機器に着脱自在な燃料電池ユニットとからなり、燃料電池ユニットは、化学反応により発電可能なＤＭＦＣと繰り返し充放電可能な２次電池とを内蔵している。そして、燃料電池ユニットは、その内蔵するＤＭＦＣと２次電池の状態をステート情報として電子機器に通知する機能をもち、一方、電子機器は、この燃料電池ユニットから通知されたステート状態に基づき、当該電子機器を動作制御する機能をもつ。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、例えばダイレクト・メタノール方式の燃料電池を電源として動作可能な電子機器システムの動作制御技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、例えばＰＤＡ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｄｉｇｉｔａｌ Ａｓｓｉｓｔａｎｔ）などと称される携帯情報端末やデジタルカメラなど、バッテリにより駆動可能な携帯型の電子機器が種々開発され、広く普及している。
【０００３】
また、最近、環境問題が大きな注目を集めており、環境に配慮したバッテリ開発も盛んに行われている。そして、この種のバッテリとして、ダイレクト・メタノール型燃料電池（以下、ＤＭＦＣ：Ｄｉｒｅｃｔ Ｍｅｔｈａｎｏｌ Ｆｕｅｌ Ｃｅｌｌ）が良く知られている。
【０００４】
このＤＭＦＣは、燃料として与えられるメタノールと酸素を反応させ、その化学反応により電気エネルギーを得るものであり、多孔性金属または炭素からなる２つの電極が電解質をはさんだ構造をもつ（例えば、非特許文献１参照）。そして、このＤＭＦＣは、有害な廃棄物を発生させないため、その実用化が強く求められている。
【０００５】
【非特許文献１】
池田宏之助著「燃料電池のすべて」株式会社日本実業出版社、２００１年８月２０日、ｐ２１６−２１７
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、このＤＭＦＣで体積あたりの出力電力量を上げるためには、ポンプ等の補助機構（補機）が必要となる。しかしながら、ＤＭＦＣの発電量はセルスタック内の温度に依存するため、この補機が燃料および空気（酸素）をセルスタックに送り込むべく稼働した後であっても、セルスタック内が一定温度に達するまでは負荷を接続することはできない。つまり、ＤＭＦＣを電源として動作する電子機器システムでは、単にＤＭＦＣの運転有無を認識するだけでなく、その運転状況を考慮した制御が必要である。
【０００７】
また、ＤＭＦＣでは、燃料を格納する燃料タンクをカートリッジ化するのが一般的であるため、この燃料タンクの装着有無や燃料の残量を考慮した制御も必要となる。
【０００８】
さらに、ＤＭＦＣの補機を起動する際の電力確保や負荷ピーク対応のために例えばリチウム電池などの２次電池を併設する場合には、この２次電池の状態も考慮した制御も必要となる。
【０００９】
この発明は、このような事情を考慮してなされたものであり、燃料電池や２次電池の状態に基づく動作制御を実行可能な電子機器システムおよび動作制御方法を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
前述した目的を達成するために、この発明は、化学反応により発電可能な燃料電池と、前記燃料電池のステート情報を出力する出力部とを有する電池ユニットと、前記電池ユニットで発電した電力に基づいて動作可能であり、前記出力部から出力された前記ステート情報に基づき動作制御を行う制御部を有する電子機器とを具備することを特徴とする電子機器システムを提供する。
【００１１】
また、この発明は、化学反応により発電可能な燃料電池と、前記燃料電池のステート情報を出力する出力部とを有する電池ユニットと、前記電池ユニットで発電した電力に基づいて動作可能であり、前記出力部から出力された前記ステート情報に基づき前記電池ユニットの状態を通知可能な通知手段とを有する電子機器とを具備することを特徴とする電子機器システムを提供する。
【００１２】
また、この発明は、化学反応により発電可能な燃料電池と、繰り返し充放電可能な２次電池と、前記燃料電池および前記２次電池のステート情報を出力する出力部とを有する電池ユニットと、前記電池ユニットで発電した電力に基づいて動作可能であり、前記出力部から出力された前記ステート情報に基づき動作制御を行う電子機器とを具備することを特徴とする電子機器システムを提供する。
【００１３】
また、この発明は、化学反応により発電可能な燃料電池と、繰り返し充放電可能な２次電池と、前記燃料電池および前記２次電池のステート情報を出力する出力部とを有する電池ユニットと、前記電池ユニットで発電した電力に基づいて動作可能であり、前記出力部から出力された前記ステート情報に基づき前記電池ユニットの状態を通知可能な通知手段とを有する電子機器とを具備することを特徴とする電子機器システムを提供する。
【００１４】
また、この発明は、化学反応により発電可能な燃料電池を内蔵する電池ユニットと、この電池ユニットから供給される電力により動作可能な電子機器との間での動作制御方法であって、前記電池ユニットは、前記燃料電池の状態が変化した場合に、それに応じたステート情報を前記電子機器へ送信し、前記電子機器は、前記電池ユニットから受信した前記ステート情報に応じて、前記電池ユニットの状態を前記電子機器が具備する通知手段を介して通知することを特徴とする動作制御方法を提供する。
【００１５】
この発明の電子機器システムおよび動作制御方法においては、電池ユニット側に、燃料電池の状態を示すステート情報を出力する仕組みを設け、一方、電子機器側には、このステート情報に基づく動作制御を実行する仕組みを設けることにより、例えば燃料電池の運転開始と同時にシステムを起動するのではなく、その燃料電池が定格出力を保証できる状態になるまで待機した後にシステムを起動する等、燃料電池の状態を考慮した動作制御を実現する。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照してこの発明の実施形態を説明する。
【００１７】
図１は、この発明の実施形態に係る電子機器システムの外観を示す図である。
【００１８】
図１に示すように、この実施形態の電子機器システムは、電子機器１と、この電子機器１に着脱自在な燃料電池ユニット２とで構成される。電子機器１は、内側面にＬＣＤ（Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ）を配したフタ部がヒンジ機構により開閉自在に本体部に取り付けられたノート型のパーソナルコンピュータであり、燃料電池ユニット２から供給される電力により動作可能である。また、この電子機器１の本体部正面、つまりフタ部が閉じた状態でも露出するほぼ垂直面には、図示しない２つのＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）が設けられている。
【００１９】
また、燃料電池ユニット２は、化学反応により発電可能なＤＭＦＣと、繰り返し充放電可能な２次電池とを内蔵している。図２は、この燃料電池ユニット２の概略構成を示す図である。
【００２０】
図２に示すように、燃料電池ユニット２は、マイコン２１、ＤＭＦＣ２２、２次電池２３、充電回路２４および供給制御回路２５を有している。
【００２１】
マイコン２１は、この燃料電池ユニット２全体を動作制御するものであり、電子機器１との間で信号を送受信する通信機能を有する。ＤＭＦＣ２２は、カートリッジ式の燃料タンク２２１を着脱できるようになっており、この燃料タンク２２１に格納されたメタノールと空気（酸素）とを化学反応させた際に発電される電力を出力する。この化学反応は、セルスタックなどと称される反応部で行われるが、このセルスタックにメタノールと空気とを効率的に送り込むために、このＤＭＦＣ２２は、ポンプなどの補助機構を備えている。また、このＤＭＦＣ２２は、燃料タンク２２１の装着有無、燃料タンク２２１内のメタノールの残量、補助機構の稼働状況および現在の出力電力量をマイコン２１に通知する機構を有する。
【００２２】
２次電池２３は、ＤＭＦＣ２２から出力される電力を充電回路２４経由で蓄積し、マイコン２１からの指示に応じて、この蓄積した電力を出力する。また、この２次電池２３は、その放電特性などを示す基本情報を保持するＥＥＰＲＯＭ２３１を備えている。このＥＥＰＲＯＭ２３１は、マイコン２１からアクセスすることができ、また、２次電池２３は、現在の出力電圧値および出力電流値をマイコン２１に通知する機構を有する。そして、マイコン２１は、ＥＥＰＲＯＭ２３１から読み出した基本情報と２次電池から通知される出力電圧値および出力電流値とから２次電池２３のバッテリ残量を算出する。なお、ここでは、この２次電池２３は、リチウム電池（ＬＩＢ）であるものと想定する。
【００２３】
充電回路２４は、ＤＭＦＣ２２から出力される電力を用いて２次電池２３を充電するための回路であり、その充電有無はマイコン２１によって制御される。そして、供給制御回路２５は、ＤＭＦＣ２２および２次電池２３の電力を状況に応じて外部出力するための回路である。
【００２４】
一方、図３は、電子機器１の概略構成を示す図である。
【００２５】
図３に示すように、電子機器１は、ＣＰＵ１１、主メモリ１２、ＨＤＤ１３、ディスプレイコントローラ１４、キーボードコントローラ１５および電源コントローラ１６がシステムバスに接続される。
【００２６】
ＣＰＵ１１は、この電子機器１全体の動作制御を司るものであり、主メモリ１２に格納された各種プログラムを実行する。ＲＡＭ１２は、この電子機器１の主記憶となるメモリデバイスであり、ＣＰＵ１１によって実行される各種プログラムとこれらのプログラムに用いられる各種データとを格納する。一方、ＨＤＤ１３は、この電子機器１の外部記憶となるメモリデバイスであり、ＲＡＭ１２の補助装置として各種プログラムや各種データを大量に格納する。
【００２７】
ディスプレイコントローラ１４は、この電子機器１におけるユーザインタフェースのアウトプット側を担うものであり、ＣＰＵ１１が作成した画像データをＬＣＤ１４１に表示制御する。一方、キーボードコントローラ１５は、この電子機器１におけるユーザインタフェースのインプット側を担うものであり、キーボード１５１やポインティングデバイス１５２の操作を数値化し、内蔵するレジスタを介してＣＰＵ１１に引き渡す。
【００２８】
電源コントローラ１６は、この電子機器１内の各部に対する電力供給を制御するものであり、燃料電池ユニット２からの電力供給を受ける受電機能と、燃料電池ユニット２との間で信号を送受信する通信機能とを有する。この電源コントローラ１６との間で信号を送受信する燃料電池ユニット２側の相手は、図２に示したマイコン２１である。そして、この燃料電池ユニット２のマイコン２１と電子機器１の電源コントローラ１６とが通信を行うことにより、燃料電池ユニット２に内蔵されるＤＭＦＣ２２および２次電池２３の状態をステート情報として電子機器１に通知し、これにより、この通知された状態に基づく動作制御を電子機器１で実行可能とした点が、この電子機器システムの特徴であり、以下、この点について詳述する。なお、前述した電子機器１の本体部正面に設けられる２つのＬＥＤとは、ＤＭＦＣ２２の状態を通知するためのＬＥＤ１６１と、２次電池２３の状態を通知するためのＬＥＤ１６２であり、これらは、この電源コントローラ１６によって表示制御される。
【００２９】
図４および図５は、この電子機器システムの燃料電池ユニット２と電子機器１との間で送信されるステート情報の一例を示す図であり、図４には、ＤＭＦＣ２２の状態に関するステート情報、図５には、２次電池２３の状態に関するステート情報がそれぞれ示されている。
【００３０】
図４に示すように、燃料電池ユニット２のマイコン２１は、ＤＭＦＣ２２の状態に関するステート情報として、燃料タンク２２１の状態とＤＭＦＣ２２の動作状態との２種類の状態を通知する。
【００３１】
まず、マイコン２１は、燃料タンク２２１の状態をステート情報として通知するために、燃料タンク２２１の装着有無と装着された燃料タンク２２１の燃料残量とを監視する。そして、この監視結果に応じて、次のようなステート情報を電子機器１の電源コントローラ１６に通知する。
【００３２】
（Ａ１）ＮＯＲＭＡＬ：燃料タンク２２１が装着されており、かつ、その燃料残量が充分である。
【００３３】
（Ａ２）ＬＯＷ：燃料タンク２２１は装着されているが、燃料残量が残りわずかである。
【００３４】
（Ａ３）ＣＲＩＴＩＣＡＬ：燃料タンク２２１は装着されているが、燃料タンク２２１内の燃料残量はなくなっており、ＤＭＦＣ２２のセルスタック内にのみ燃料が残存している。
【００３５】
（Ａ４）ＥＭＰＴＹ：燃料タンク２２１は装着されているが、燃料タンク２２１内の燃料残量はなくなっており、かつ、ＤＭＦＣ２２のセルスタック内にも燃料がない。
【００３６】
（Ａ５）なし＿ＣＲＩＴＩＣＡＬ：ＤＭＦＣ２２のセルスタック内には燃料が残存しているが、燃料タンク２２１が未装着である（ＤＭＦＣ２２の運転中に燃料タンク２２１が抜き取られた状態）。
【００３７】
（Ａ６）なし＿ＥＭＰＴＹ：燃料タンク２２１が未装着である（ＤＭＦＣ２２は停止中の状態）。
【００３８】
（Ａ７）異常状態：燃料タンク２２１に何らかの異常がある。
【００３９】
また、マイコン２１は、ＤＭＦＣ２２の動作状態として、次のようなステート情報を電子機器１の電源コントローラ１６に通知する。
【００４０】
（Ｂ１）運転ＯＦＦ：ＤＭＦＣ２２は停止中（補助機構が停止状態）。
【００４１】
（Ｂ２）ＷＡＲＭＵＰ：補助機構は稼働しているが、ＤＭＦＣ２２の定格出力は保証できていない（ＤＭＦＣ２２が運転を開始した直後の状態）。
【００４２】
（Ｂ３）運転ＯＮ：ＤＭＦＣ２２は正常運転中（補助機構が稼働状態）。
【００４３】
（Ｂ４）異常状態：ＤＭＦＣ２２に何らかの異常がある。
【００４４】
さらに、図５に示すように、マイコン２１は、２次電池２３の状態に関するステート情報として、次のようなステート情報を電子機器１の電源コントローラ１６に通知する。
【００４５】
（Ｃ１）過放電１：過放電が検出されて電力出力が遮断された。
【００４６】
（Ｃ２）過放電２：２次電池２３がローバッテリ状態
（Ｃ３）ＬＯＷＢＡＴ：電子機器１のシステム動作に必要なバッテリ残量を保証できない。
【００４７】
（Ｃ４）ＮＯＲＭＡＬ：電子機器１のシステム動作に必要なバッテリ残量を保証できる（満充電状態以外）。
【００４８】
（Ｃ５）ＦＵＬＬＢＡＴ：電子機器１のシステム動作に必要なバッテリ残量を保証でき、かつ、満充電状態。
【００４９】
（Ｃ６）過電圧：過電圧が検出されて充電が禁止された。
【００５０】
（Ｃ７）異常状態：充電電流異常または無負荷時の放電電流異常。
【００５１】
以上のような各種ステート情報が、燃料電池ユニット２のマイコン２１から電子機器１の電源コントローラ１６に通知されることにより、電子機器１は、ＤＭＦＣ２２特有の性質を考慮した動作制御が可能となる。より具体的には、例えばＤＭＦＣ２２の運転開始と同時にシステムを起動するのではなく、ＤＭＦＣ２２が定格出力を保証できる状態になるまで待機した後にシステムを起動する等といったことが可能となる。
【００５２】
また、図６は、電源コントローラ１６が、燃料電池ユニット２のマイコン２１から通知されるステート情報に基づいて実行するＬＥＤ１６１，１６２の駆動制御を示す図である。
【００５３】
まず、電源コントローラ１６は、ＤＭＦＣ２２の状態を通知するためのＬＥＤ１６１を、例えば次のように駆動制御する。
【００５４】
（Ａ１）消灯：ＤＭＦＣ２２が停止中、つまりＤＭＦＣ２２の状態に関するステート情報として「運転ＯＦＦ」を受けている。
【００５５】
（Ａ２）緑点滅：ＤＭＦＣ２２が準備運転中、つまりＤＭＦＣ２２の状態に関するステート情報として「ＷＡＲＭＵＰ」を受けている。
【００５６】
（Ａ３）緑点灯：ＤＭＦＣ２２が運転中、つまりＤＭＦＣ２２の状態に関するステート情報として「運転ＯＮ」を受けている。
【００５７】
（Ａ４）橙点滅：ＤＭＦＣ２２が異常、つまりＤＭＦＣ２２の状態に関するステート情報として「異常状態」を受けている。
【００５８】
また、電源コントローラ１６は、２次電池２３の状態を通知するためのＬＥＤ１６２を、例えば次のように駆動制御する。
【００５９】
（Ｂ１）消灯：ＤＭＦＣ２２が停止中、２次電池２３が異常、または２次電池が充電を禁止されている、つまりＤＭＦＣ２２の状態に関するステート情報として「運転ＯＦＦ」を受けているか、もしくは、２次電池２３の状態に関するステート情報として「異常状態」または「過電圧」を受けている。
【００６０】
（Ｂ２）橙点滅：消灯以外の条件であって、２次電池２３が過放電検出により電力出力を遮断されている、２次電池２３がローバッテリ状態、または２次電池が電子機器１のシステム動作に必要なバッテリ残量を保証できない、つまり２次電池２３の状態に関するステート情報として「過放電１」、「過放電２」または「ＬＯＷＢＡＴ」を受けている。
【００６１】
（Ｂ３）橙フラッシュ：消灯以外の条件であって、２次電池２３が過放電検出により電力出力を遮断されている、または２次電池２３がローバッテリ状態であり、かつ、ＤＭＦＣ２２の起動操作が行われた、つまり２次電池２３の状態に関するステート情報として「過放電１」または「過放電２」を受け、かつ、ＤＭＦＣ２２の状態に関するステート情報として「異常状態」を受けている。
【００６２】
（Ｂ４）橙点灯：消灯以外の条件であって、２次電池２３が電子機器１のシステム動作に必要なバッテリ残量を保証できる（満充電状態以外）、つまり２次電池２３の状態に関するステート情報として「ＮＯＲＭＡＬ」を受けている。
【００６３】
（Ｂ５）緑点灯：消灯以外の条件であって、２次電池２３が電子機器１のシステム動作に必要なバッテリ残量を保証でき、かつ、満充電状態、つまり２次電池２３の状態に関するステート情報として「ＦＵＬＬＢＡＴ」を受けている。
【００６４】
以上のように、ＬＥＤ１６１，１６２を駆動制御することにより、燃料電池ユニット２に内蔵されたＤＭＦＣ２２および２次電池２３の状態を利用者に適宜に通知することができる。
【００６５】
図７は、この実施形態の電子機器システムの電源制御に関する動作手順を示すフローチャートである。
【００６６】
燃料電池ユニット２のマイコン２１は、ＤＭＦＣ２２および２次電池２３の状態を監視し（ステップＡ１）、その状態が変化しているかどうかを調べる（ステップＡ２）。そして、変化していれば（ステップＡ２のＹＥＳ）、現在のＤＭＦＣ２２および２次電池２３の状態を示すステート情報を電子機器１の電源コントローラ１６に通知する（ステップＡ３）。
【００６７】
一方、電源コントローラ１６は、燃料電池ユニット２のマイコン２１からのステート情報の通知を待機し（ステップＢ１）、何らかのステート情報を受信した場合（ステップＢ１のＹＥＳ）、まず、そのステート情報を解析する（ステップＢ２）。そして、その解析結果に基づき、電子機器１の動作制御を実行する（ステップＢ３）。
【００６８】
このように、この実施形態の電子機器システムは、燃料電池ユニット２のマイコン２１と電子機器１の電源コントローラ１６とが通信を行うことにより、燃料電池ユニット２に内蔵されるＤＭＦＣ２２および２次電池２３の状態をステート情報として電子機器１に通知し、これにより、この通知された状態に基づく動作制御を電子機器１で実行可能となる。
【００６９】
なお、前述した実施形態では、燃料電池ユニット２がＤＭＦＣ２２と２次電池２３との２種類の電池を内蔵する例に説明したが、本願発明は、例えば燃料電池ユニット２がＤＭＦＣ２３のみを内蔵する場合であっても有効である。
【００７０】
つまり、本願発明は、前記実施形態に限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で種々に変形することが可能である。更に、前記実施形態には種々の段階の発明が含まれており、開示される複数の構成要件における適宜な組み合わせにより種々の発明が抽出され得る。たとえば、実施形態に示される全構成要件から幾つかの構成要件が削除されても、発明が解決しようとする課題の欄で述べた課題が解決でき、発明の効果の欄で述べられている効果が得られる場合には、この構成要件が削除された構成が発明として抽出され得る。
【００７１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、燃料電池や２次電池の状態に基づく動作制御を実行可能な電子機器システムおよび動作制御方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施形態に係る電子機器システムの外観を示す図。
【図２】同実施形態の電子機器システムに適用される燃料電池ユニットの概略構成を示す図。
【図３】同実施形態の電子機器システムに適用される電子機器の概略構成を示す図。
【図４】同実施形態の電子機器システムに適用される燃料電池ユニットと電子機器との間で送信される、ＤＭＦＣの状態に関するステート情報の一例を示す図。
【図５】同実施形態の電子機器システムに適用される燃料電池ユニットと電子機器との間で送信される、２次電池の状態に関するステート情報の一例を示す図。
【図６】同実施形態の電子機器システムに適用される電子機器の電源コントローラがステート情報に基づいて実行するＬＥＤの駆動制御を示す図。
【図７】同実施形態の電子機器システムの電源制御に関する動作手順を示すフローチャート。
【符号の説明】
１…電子機器
２…燃料電池ユニット
１１…ＣＰＵ
１２…ＲＡＭ
１３…ＨＤＤ
１４…ディスプレイコントローラ
１５…キーボードコントローラ
１６…電源コントローラ
２１…マイコン
２２…ＤＭＦＣ
２３…２次電池
２４…充電回路
２５…供給制御回路
１４１…ＬＣＤ
１５１…キーボード
１５２…ポインティングデバイス
１６１，１６２…ＬＥＤ
２２１…燃料タンク
２３１…ＥＥＰＲＯＭ
【発明の属する技術分野】
この発明は、例えばダイレクト・メタノール方式の燃料電池を電源として動作可能な電子機器システムの動作制御技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、例えばＰＤＡ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｄｉｇｉｔａｌ Ａｓｓｉｓｔａｎｔ）などと称される携帯情報端末やデジタルカメラなど、バッテリにより駆動可能な携帯型の電子機器が種々開発され、広く普及している。
【０００３】
また、最近、環境問題が大きな注目を集めており、環境に配慮したバッテリ開発も盛んに行われている。そして、この種のバッテリとして、ダイレクト・メタノール型燃料電池（以下、ＤＭＦＣ：Ｄｉｒｅｃｔ Ｍｅｔｈａｎｏｌ Ｆｕｅｌ Ｃｅｌｌ）が良く知られている。
【０００４】
このＤＭＦＣは、燃料として与えられるメタノールと酸素を反応させ、その化学反応により電気エネルギーを得るものであり、多孔性金属または炭素からなる２つの電極が電解質をはさんだ構造をもつ（例えば、非特許文献１参照）。そして、このＤＭＦＣは、有害な廃棄物を発生させないため、その実用化が強く求められている。
【０００５】
【非特許文献１】
池田宏之助著「燃料電池のすべて」株式会社日本実業出版社、２００１年８月２０日、ｐ２１６−２１７
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、このＤＭＦＣで体積あたりの出力電力量を上げるためには、ポンプ等の補助機構（補機）が必要となる。しかしながら、ＤＭＦＣの発電量はセルスタック内の温度に依存するため、この補機が燃料および空気（酸素）をセルスタックに送り込むべく稼働した後であっても、セルスタック内が一定温度に達するまでは負荷を接続することはできない。つまり、ＤＭＦＣを電源として動作する電子機器システムでは、単にＤＭＦＣの運転有無を認識するだけでなく、その運転状況を考慮した制御が必要である。
【０００７】
また、ＤＭＦＣでは、燃料を格納する燃料タンクをカートリッジ化するのが一般的であるため、この燃料タンクの装着有無や燃料の残量を考慮した制御も必要となる。
【０００８】
さらに、ＤＭＦＣの補機を起動する際の電力確保や負荷ピーク対応のために例えばリチウム電池などの２次電池を併設する場合には、この２次電池の状態も考慮した制御も必要となる。
【０００９】
この発明は、このような事情を考慮してなされたものであり、燃料電池や２次電池の状態に基づく動作制御を実行可能な電子機器システムおよび動作制御方法を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
前述した目的を達成するために、この発明は、化学反応により発電可能な燃料電池と、前記燃料電池のステート情報を出力する出力部とを有する電池ユニットと、前記電池ユニットで発電した電力に基づいて動作可能であり、前記出力部から出力された前記ステート情報に基づき動作制御を行う制御部を有する電子機器とを具備することを特徴とする電子機器システムを提供する。
【００１１】
また、この発明は、化学反応により発電可能な燃料電池と、前記燃料電池のステート情報を出力する出力部とを有する電池ユニットと、前記電池ユニットで発電した電力に基づいて動作可能であり、前記出力部から出力された前記ステート情報に基づき前記電池ユニットの状態を通知可能な通知手段とを有する電子機器とを具備することを特徴とする電子機器システムを提供する。
【００１２】
また、この発明は、化学反応により発電可能な燃料電池と、繰り返し充放電可能な２次電池と、前記燃料電池および前記２次電池のステート情報を出力する出力部とを有する電池ユニットと、前記電池ユニットで発電した電力に基づいて動作可能であり、前記出力部から出力された前記ステート情報に基づき動作制御を行う電子機器とを具備することを特徴とする電子機器システムを提供する。
【００１３】
また、この発明は、化学反応により発電可能な燃料電池と、繰り返し充放電可能な２次電池と、前記燃料電池および前記２次電池のステート情報を出力する出力部とを有する電池ユニットと、前記電池ユニットで発電した電力に基づいて動作可能であり、前記出力部から出力された前記ステート情報に基づき前記電池ユニットの状態を通知可能な通知手段とを有する電子機器とを具備することを特徴とする電子機器システムを提供する。
【００１４】
また、この発明は、化学反応により発電可能な燃料電池を内蔵する電池ユニットと、この電池ユニットから供給される電力により動作可能な電子機器との間での動作制御方法であって、前記電池ユニットは、前記燃料電池の状態が変化した場合に、それに応じたステート情報を前記電子機器へ送信し、前記電子機器は、前記電池ユニットから受信した前記ステート情報に応じて、前記電池ユニットの状態を前記電子機器が具備する通知手段を介して通知することを特徴とする動作制御方法を提供する。
【００１５】
この発明の電子機器システムおよび動作制御方法においては、電池ユニット側に、燃料電池の状態を示すステート情報を出力する仕組みを設け、一方、電子機器側には、このステート情報に基づく動作制御を実行する仕組みを設けることにより、例えば燃料電池の運転開始と同時にシステムを起動するのではなく、その燃料電池が定格出力を保証できる状態になるまで待機した後にシステムを起動する等、燃料電池の状態を考慮した動作制御を実現する。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照してこの発明の実施形態を説明する。
【００１７】
図１は、この発明の実施形態に係る電子機器システムの外観を示す図である。
【００１８】
図１に示すように、この実施形態の電子機器システムは、電子機器１と、この電子機器１に着脱自在な燃料電池ユニット２とで構成される。電子機器１は、内側面にＬＣＤ（Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ）を配したフタ部がヒンジ機構により開閉自在に本体部に取り付けられたノート型のパーソナルコンピュータであり、燃料電池ユニット２から供給される電力により動作可能である。また、この電子機器１の本体部正面、つまりフタ部が閉じた状態でも露出するほぼ垂直面には、図示しない２つのＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）が設けられている。
【００１９】
また、燃料電池ユニット２は、化学反応により発電可能なＤＭＦＣと、繰り返し充放電可能な２次電池とを内蔵している。図２は、この燃料電池ユニット２の概略構成を示す図である。
【００２０】
図２に示すように、燃料電池ユニット２は、マイコン２１、ＤＭＦＣ２２、２次電池２３、充電回路２４および供給制御回路２５を有している。
【００２１】
マイコン２１は、この燃料電池ユニット２全体を動作制御するものであり、電子機器１との間で信号を送受信する通信機能を有する。ＤＭＦＣ２２は、カートリッジ式の燃料タンク２２１を着脱できるようになっており、この燃料タンク２２１に格納されたメタノールと空気（酸素）とを化学反応させた際に発電される電力を出力する。この化学反応は、セルスタックなどと称される反応部で行われるが、このセルスタックにメタノールと空気とを効率的に送り込むために、このＤＭＦＣ２２は、ポンプなどの補助機構を備えている。また、このＤＭＦＣ２２は、燃料タンク２２１の装着有無、燃料タンク２２１内のメタノールの残量、補助機構の稼働状況および現在の出力電力量をマイコン２１に通知する機構を有する。
【００２２】
２次電池２３は、ＤＭＦＣ２２から出力される電力を充電回路２４経由で蓄積し、マイコン２１からの指示に応じて、この蓄積した電力を出力する。また、この２次電池２３は、その放電特性などを示す基本情報を保持するＥＥＰＲＯＭ２３１を備えている。このＥＥＰＲＯＭ２３１は、マイコン２１からアクセスすることができ、また、２次電池２３は、現在の出力電圧値および出力電流値をマイコン２１に通知する機構を有する。そして、マイコン２１は、ＥＥＰＲＯＭ２３１から読み出した基本情報と２次電池から通知される出力電圧値および出力電流値とから２次電池２３のバッテリ残量を算出する。なお、ここでは、この２次電池２３は、リチウム電池（ＬＩＢ）であるものと想定する。
【００２３】
充電回路２４は、ＤＭＦＣ２２から出力される電力を用いて２次電池２３を充電するための回路であり、その充電有無はマイコン２１によって制御される。そして、供給制御回路２５は、ＤＭＦＣ２２および２次電池２３の電力を状況に応じて外部出力するための回路である。
【００２４】
一方、図３は、電子機器１の概略構成を示す図である。
【００２５】
図３に示すように、電子機器１は、ＣＰＵ１１、主メモリ１２、ＨＤＤ１３、ディスプレイコントローラ１４、キーボードコントローラ１５および電源コントローラ１６がシステムバスに接続される。
【００２６】
ＣＰＵ１１は、この電子機器１全体の動作制御を司るものであり、主メモリ１２に格納された各種プログラムを実行する。ＲＡＭ１２は、この電子機器１の主記憶となるメモリデバイスであり、ＣＰＵ１１によって実行される各種プログラムとこれらのプログラムに用いられる各種データとを格納する。一方、ＨＤＤ１３は、この電子機器１の外部記憶となるメモリデバイスであり、ＲＡＭ１２の補助装置として各種プログラムや各種データを大量に格納する。
【００２７】
ディスプレイコントローラ１４は、この電子機器１におけるユーザインタフェースのアウトプット側を担うものであり、ＣＰＵ１１が作成した画像データをＬＣＤ１４１に表示制御する。一方、キーボードコントローラ１５は、この電子機器１におけるユーザインタフェースのインプット側を担うものであり、キーボード１５１やポインティングデバイス１５２の操作を数値化し、内蔵するレジスタを介してＣＰＵ１１に引き渡す。
【００２８】
電源コントローラ１６は、この電子機器１内の各部に対する電力供給を制御するものであり、燃料電池ユニット２からの電力供給を受ける受電機能と、燃料電池ユニット２との間で信号を送受信する通信機能とを有する。この電源コントローラ１６との間で信号を送受信する燃料電池ユニット２側の相手は、図２に示したマイコン２１である。そして、この燃料電池ユニット２のマイコン２１と電子機器１の電源コントローラ１６とが通信を行うことにより、燃料電池ユニット２に内蔵されるＤＭＦＣ２２および２次電池２３の状態をステート情報として電子機器１に通知し、これにより、この通知された状態に基づく動作制御を電子機器１で実行可能とした点が、この電子機器システムの特徴であり、以下、この点について詳述する。なお、前述した電子機器１の本体部正面に設けられる２つのＬＥＤとは、ＤＭＦＣ２２の状態を通知するためのＬＥＤ１６１と、２次電池２３の状態を通知するためのＬＥＤ１６２であり、これらは、この電源コントローラ１６によって表示制御される。
【００２９】
図４および図５は、この電子機器システムの燃料電池ユニット２と電子機器１との間で送信されるステート情報の一例を示す図であり、図４には、ＤＭＦＣ２２の状態に関するステート情報、図５には、２次電池２３の状態に関するステート情報がそれぞれ示されている。
【００３０】
図４に示すように、燃料電池ユニット２のマイコン２１は、ＤＭＦＣ２２の状態に関するステート情報として、燃料タンク２２１の状態とＤＭＦＣ２２の動作状態との２種類の状態を通知する。
【００３１】
まず、マイコン２１は、燃料タンク２２１の状態をステート情報として通知するために、燃料タンク２２１の装着有無と装着された燃料タンク２２１の燃料残量とを監視する。そして、この監視結果に応じて、次のようなステート情報を電子機器１の電源コントローラ１６に通知する。
【００３２】
（Ａ１）ＮＯＲＭＡＬ：燃料タンク２２１が装着されており、かつ、その燃料残量が充分である。
【００３３】
（Ａ２）ＬＯＷ：燃料タンク２２１は装着されているが、燃料残量が残りわずかである。
【００３４】
（Ａ３）ＣＲＩＴＩＣＡＬ：燃料タンク２２１は装着されているが、燃料タンク２２１内の燃料残量はなくなっており、ＤＭＦＣ２２のセルスタック内にのみ燃料が残存している。
【００３５】
（Ａ４）ＥＭＰＴＹ：燃料タンク２２１は装着されているが、燃料タンク２２１内の燃料残量はなくなっており、かつ、ＤＭＦＣ２２のセルスタック内にも燃料がない。
【００３６】
（Ａ５）なし＿ＣＲＩＴＩＣＡＬ：ＤＭＦＣ２２のセルスタック内には燃料が残存しているが、燃料タンク２２１が未装着である（ＤＭＦＣ２２の運転中に燃料タンク２２１が抜き取られた状態）。
【００３７】
（Ａ６）なし＿ＥＭＰＴＹ：燃料タンク２２１が未装着である（ＤＭＦＣ２２は停止中の状態）。
【００３８】
（Ａ７）異常状態：燃料タンク２２１に何らかの異常がある。
【００３９】
また、マイコン２１は、ＤＭＦＣ２２の動作状態として、次のようなステート情報を電子機器１の電源コントローラ１６に通知する。
【００４０】
（Ｂ１）運転ＯＦＦ：ＤＭＦＣ２２は停止中（補助機構が停止状態）。
【００４１】
（Ｂ２）ＷＡＲＭＵＰ：補助機構は稼働しているが、ＤＭＦＣ２２の定格出力は保証できていない（ＤＭＦＣ２２が運転を開始した直後の状態）。
【００４２】
（Ｂ３）運転ＯＮ：ＤＭＦＣ２２は正常運転中（補助機構が稼働状態）。
【００４３】
（Ｂ４）異常状態：ＤＭＦＣ２２に何らかの異常がある。
【００４４】
さらに、図５に示すように、マイコン２１は、２次電池２３の状態に関するステート情報として、次のようなステート情報を電子機器１の電源コントローラ１６に通知する。
【００４５】
（Ｃ１）過放電１：過放電が検出されて電力出力が遮断された。
【００４６】
（Ｃ２）過放電２：２次電池２３がローバッテリ状態
（Ｃ３）ＬＯＷＢＡＴ：電子機器１のシステム動作に必要なバッテリ残量を保証できない。
【００４７】
（Ｃ４）ＮＯＲＭＡＬ：電子機器１のシステム動作に必要なバッテリ残量を保証できる（満充電状態以外）。
【００４８】
（Ｃ５）ＦＵＬＬＢＡＴ：電子機器１のシステム動作に必要なバッテリ残量を保証でき、かつ、満充電状態。
【００４９】
（Ｃ６）過電圧：過電圧が検出されて充電が禁止された。
【００５０】
（Ｃ７）異常状態：充電電流異常または無負荷時の放電電流異常。
【００５１】
以上のような各種ステート情報が、燃料電池ユニット２のマイコン２１から電子機器１の電源コントローラ１６に通知されることにより、電子機器１は、ＤＭＦＣ２２特有の性質を考慮した動作制御が可能となる。より具体的には、例えばＤＭＦＣ２２の運転開始と同時にシステムを起動するのではなく、ＤＭＦＣ２２が定格出力を保証できる状態になるまで待機した後にシステムを起動する等といったことが可能となる。
【００５２】
また、図６は、電源コントローラ１６が、燃料電池ユニット２のマイコン２１から通知されるステート情報に基づいて実行するＬＥＤ１６１，１６２の駆動制御を示す図である。
【００５３】
まず、電源コントローラ１６は、ＤＭＦＣ２２の状態を通知するためのＬＥＤ１６１を、例えば次のように駆動制御する。
【００５４】
（Ａ１）消灯：ＤＭＦＣ２２が停止中、つまりＤＭＦＣ２２の状態に関するステート情報として「運転ＯＦＦ」を受けている。
【００５５】
（Ａ２）緑点滅：ＤＭＦＣ２２が準備運転中、つまりＤＭＦＣ２２の状態に関するステート情報として「ＷＡＲＭＵＰ」を受けている。
【００５６】
（Ａ３）緑点灯：ＤＭＦＣ２２が運転中、つまりＤＭＦＣ２２の状態に関するステート情報として「運転ＯＮ」を受けている。
【００５７】
（Ａ４）橙点滅：ＤＭＦＣ２２が異常、つまりＤＭＦＣ２２の状態に関するステート情報として「異常状態」を受けている。
【００５８】
また、電源コントローラ１６は、２次電池２３の状態を通知するためのＬＥＤ１６２を、例えば次のように駆動制御する。
【００５９】
（Ｂ１）消灯：ＤＭＦＣ２２が停止中、２次電池２３が異常、または２次電池が充電を禁止されている、つまりＤＭＦＣ２２の状態に関するステート情報として「運転ＯＦＦ」を受けているか、もしくは、２次電池２３の状態に関するステート情報として「異常状態」または「過電圧」を受けている。
【００６０】
（Ｂ２）橙点滅：消灯以外の条件であって、２次電池２３が過放電検出により電力出力を遮断されている、２次電池２３がローバッテリ状態、または２次電池が電子機器１のシステム動作に必要なバッテリ残量を保証できない、つまり２次電池２３の状態に関するステート情報として「過放電１」、「過放電２」または「ＬＯＷＢＡＴ」を受けている。
【００６１】
（Ｂ３）橙フラッシュ：消灯以外の条件であって、２次電池２３が過放電検出により電力出力を遮断されている、または２次電池２３がローバッテリ状態であり、かつ、ＤＭＦＣ２２の起動操作が行われた、つまり２次電池２３の状態に関するステート情報として「過放電１」または「過放電２」を受け、かつ、ＤＭＦＣ２２の状態に関するステート情報として「異常状態」を受けている。
【００６２】
（Ｂ４）橙点灯：消灯以外の条件であって、２次電池２３が電子機器１のシステム動作に必要なバッテリ残量を保証できる（満充電状態以外）、つまり２次電池２３の状態に関するステート情報として「ＮＯＲＭＡＬ」を受けている。
【００６３】
（Ｂ５）緑点灯：消灯以外の条件であって、２次電池２３が電子機器１のシステム動作に必要なバッテリ残量を保証でき、かつ、満充電状態、つまり２次電池２３の状態に関するステート情報として「ＦＵＬＬＢＡＴ」を受けている。
【００６４】
以上のように、ＬＥＤ１６１，１６２を駆動制御することにより、燃料電池ユニット２に内蔵されたＤＭＦＣ２２および２次電池２３の状態を利用者に適宜に通知することができる。
【００６５】
図７は、この実施形態の電子機器システムの電源制御に関する動作手順を示すフローチャートである。
【００６６】
燃料電池ユニット２のマイコン２１は、ＤＭＦＣ２２および２次電池２３の状態を監視し（ステップＡ１）、その状態が変化しているかどうかを調べる（ステップＡ２）。そして、変化していれば（ステップＡ２のＹＥＳ）、現在のＤＭＦＣ２２および２次電池２３の状態を示すステート情報を電子機器１の電源コントローラ１６に通知する（ステップＡ３）。
【００６７】
一方、電源コントローラ１６は、燃料電池ユニット２のマイコン２１からのステート情報の通知を待機し（ステップＢ１）、何らかのステート情報を受信した場合（ステップＢ１のＹＥＳ）、まず、そのステート情報を解析する（ステップＢ２）。そして、その解析結果に基づき、電子機器１の動作制御を実行する（ステップＢ３）。
【００６８】
このように、この実施形態の電子機器システムは、燃料電池ユニット２のマイコン２１と電子機器１の電源コントローラ１６とが通信を行うことにより、燃料電池ユニット２に内蔵されるＤＭＦＣ２２および２次電池２３の状態をステート情報として電子機器１に通知し、これにより、この通知された状態に基づく動作制御を電子機器１で実行可能となる。
【００６９】
なお、前述した実施形態では、燃料電池ユニット２がＤＭＦＣ２２と２次電池２３との２種類の電池を内蔵する例に説明したが、本願発明は、例えば燃料電池ユニット２がＤＭＦＣ２３のみを内蔵する場合であっても有効である。
【００７０】
つまり、本願発明は、前記実施形態に限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で種々に変形することが可能である。更に、前記実施形態には種々の段階の発明が含まれており、開示される複数の構成要件における適宜な組み合わせにより種々の発明が抽出され得る。たとえば、実施形態に示される全構成要件から幾つかの構成要件が削除されても、発明が解決しようとする課題の欄で述べた課題が解決でき、発明の効果の欄で述べられている効果が得られる場合には、この構成要件が削除された構成が発明として抽出され得る。
【００７１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、燃料電池や２次電池の状態に基づく動作制御を実行可能な電子機器システムおよび動作制御方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施形態に係る電子機器システムの外観を示す図。
【図２】同実施形態の電子機器システムに適用される燃料電池ユニットの概略構成を示す図。
【図３】同実施形態の電子機器システムに適用される電子機器の概略構成を示す図。
【図４】同実施形態の電子機器システムに適用される燃料電池ユニットと電子機器との間で送信される、ＤＭＦＣの状態に関するステート情報の一例を示す図。
【図５】同実施形態の電子機器システムに適用される燃料電池ユニットと電子機器との間で送信される、２次電池の状態に関するステート情報の一例を示す図。
【図６】同実施形態の電子機器システムに適用される電子機器の電源コントローラがステート情報に基づいて実行するＬＥＤの駆動制御を示す図。
【図７】同実施形態の電子機器システムの電源制御に関する動作手順を示すフローチャート。
【符号の説明】
１…電子機器
２…燃料電池ユニット
１１…ＣＰＵ
１２…ＲＡＭ
１３…ＨＤＤ
１４…ディスプレイコントローラ
１５…キーボードコントローラ
１６…電源コントローラ
２１…マイコン
２２…ＤＭＦＣ
２３…２次電池
２４…充電回路
２５…供給制御回路
１４１…ＬＣＤ
１５１…キーボード
１５２…ポインティングデバイス
１６１，１６２…ＬＥＤ
２２１…燃料タンク
２３１…ＥＥＰＲＯＭ
Claims (15)
- 化学反応により発電可能な燃料電池と、前記燃料電池のステート情報を出力する出力部とを有する電池ユニットと、
前記電池ユニットで発電した電力に基づいて動作可能であり、前記出力部から出力された前記ステート情報に基づき動作制御を行う制御部を有する電子機器と
を具備することを特徴とする電子機器システム。 - 化学反応により発電可能な燃料電池と、前記燃料電池のステート情報を出力する出力部とを有する電池ユニットと、
前記電池ユニットで発電した電力に基づいて動作可能であり、前記出力部から出力された前記ステート情報に基づき前記電池ユニットの状態を通知可能な通知手段とを有する電子機器と
を具備することを特徴とする電子機器システム。 - 前記燃料電池は、
化学反応により電力を発生させる反応部と、
当該燃料電池に着脱自在に設けられ、前記反応部に供給される前記化学反応の燃料を格納する燃料タンクと
を具備し、
前記出力部は、前記燃料タンクの装着有無を示す情報を前記ステート情報として出力することを特徴とする請求項１または２記載の電子機器システム。 - 前記出力部は、前記燃料タンク内の燃料の残量を示す情報を前記ステート情報として出力することを特徴とする請求項３記載の電子機器システム。
- 前記出力部は、前記燃料電池が、前記反応部により化学反応を行っていない非稼動中の状態、前記反応部により電力を発生させているが定格出力を保証できない状態および前記反応部により電力を発生させており定格出力を保証できる状態のいずれの状態にあるのかを示す情報を前記ステート情報として出力することを特徴とする請求項１または２記載の電子機器システム。
- 化学反応により発電可能な燃料電池と、繰り返し充放電可能な２次電池と、前記燃料電池および前記２次電池のステート情報を出力する出力部とを有する電池ユニットと、
前記電池ユニットで発電した電力に基づいて動作可能であり、前記出力部から出力された前記ステート情報に基づき動作制御を行う電子機器と
を具備することを特徴とする電子機器システム。 - 化学反応により発電可能な燃料電池と、繰り返し充放電可能な２次電池と、前記燃料電池および前記２次電池のステート情報を出力する出力部とを有する電池ユニットと、
前記電池ユニットで発電した電力に基づいて動作可能であり、前記出力部から出力された前記ステート情報に基づき前記電池ユニットの状態を通知可能な通知手段とを有する電子機器と
を具備することを特徴とする電子機器システム。 - 前記燃料電池は、
化学反応により電力を発生させる反応部と、
当該燃料電池に着脱自在に設けられ、前記反応部に供給される前記化学反応の燃料を格納する燃料タンクと
を具備し、
前記出力部は、前記燃料タンクの装着有無を示す情報を前記ステート情報として出力することを特徴とする請求項６または７記載の電子機器システム。 - 前記出力部は、前記燃料タンク内の燃料の残量を示す情報を前記ステート情報として出力することを特徴とする請求項８記載の電子機器システム。
- 前記出力部は、前記燃料電池が、前記反応部により化学反応を行っていない非稼動中の状態、前記反応部により電力を発生させているが定格出力を保証できない状態および前記反応部により電力を発生させており定格出力を保証できる状態のいずれの状態にあるのかを示す情報を前記ステート情報として出力することを特徴とする請求項６または７記載の電子機器システム。
- 前記出力部は、前記２次電池のバッテリ残量を前記ステート情報として出力することを特徴とする請求項６または７記載の電子機器システム。
- 化学反応により発電可能な燃料電池を内蔵する電池ユニットと、この電池ユニットから供給される電力により動作可能な電子機器との間での動作制御方法であって、
前記電池ユニットは、前記燃料電池の状態が変化した場合に、それに応じたステート情報を前記電子機器へ送信し、
前記電子機器は、前記電池ユニットから受信した前記ステート情報に応じて、前記電池ユニットの状態を前記電子機器が具備する通知手段を介して通知する
ことを特徴とする動作制御方法。 - 前記ステート情報は、前記反応部に供給される前記化学反応の燃料を格納する燃料タンクの着脱有無を示す情報であることを特徴とする請求項１２記載の動作制御方法。
- 前記ステート情報は、前記燃料タンクの残量を示す情報であることを特徴とする請求項１３記載の動作制御方法。
- 前記電池ユニットは、２次電池をさらに具備し、
前記ステート情報は、前記２次電池の残量を示す情報であることを特徴とする請求項１２記載の動作制御方法。
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