(57)【要約】【課題】燃料電池システムの発電中の循環液量（燃料循環路を循環する液体の液量）を精度よく算出できる、循環液量算出装置を提供する。【解決手段】発電開始時に、燃料循環路に存在する液体中の電解液の液量が取得される。発電中の電解液の液量は、発電開始時の電解液の液量と同じである。燃料電池システム１の発電中に、電解液濃度センサ６３により、燃料循環路を循環する液体中の電解液の濃度が検出される。そして、電解液の液量が電解液濃度センサ６３によって検出される電解液の濃度で除され、その除算値が燃料循環路を循環する液体の密度で除されることにより、発電中の循環液量が算出される。【選択図】図１
2014120434.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
膜／電極接合体を備える燃料電池と、前記燃料電池に供給される液体燃料および電解液を含む液体が循環する燃料循環路とを含む燃料電池システムに適用される循環液量算出装置であって、
前記燃料電池システムの発電開始時点で前記燃料循環路に存在する電解液の液量を取得する電解液量取得手段と、
前記燃料循環路を循環する液体中の電解液の濃度を検出する濃度検出手段と、
前記電解液量取得手段によって取得された液量および前記濃度検出手段によって検出される濃度に基づいて、前記燃料電池システムの発電中に前記燃料循環路を循環する液体の液量を算出する循環液量算出手段とを含む、循環液量算出装置。
【請求項２】
前記燃料電池システムは、液体を貯留する循環液体タンクと、前記循環液体タンク内に貯留されている液体の液量を検出する液量検出手段とをさらに含み、
前記燃料循環路は、前記燃料電池と前記循環液体タンクとの間で液体を循環させ、
前記電解液量取得手段は、前記燃料電池システムの発電開始時に前記濃度検出手段によって検出される濃度および前記液量検出手段によって検出される液量に基づいて、前記電解液の液量を算出する、請求項１に記載の循環液量算出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料電池システムに適用される循環液量算出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
燃料電池システムとして、ヒドラジンなどの液体燃料を燃料電池に供給するものが知られている。
【０００３】
燃料電池は、たとえば、固体高分子膜の両側にアノード（燃料極）およびカソード（酸素極）を貼り合わせて一体化した膜／電極接合体を備えている。アノードには、燃料循環路が接続されている。すなわち、燃料循環路の一端がアノードの燃料供給口に接続され、その他端がアノードの燃料排出口に接続されている。アノードには、燃料循環路から液体燃料および電解液を含む液体が供給され、アノードを通過した液体は、燃料循環路に排出される。一方、カソードには、空気が供給される。
【０００４】
液体燃料がヒドラジンである場合、アノードでは、窒素ガス（Ｎ２）、水（Ｈ２Ｏ）および電子（ｅ−）が生成される。電子は、外部回路を介して、カソードに移動する。窒素ガスおよび水は、未反応の液体燃料とともに、燃料循環路に排出される。一方、カソードでは、アニオン（ＯＨ−）が生成される。アニオンは、固体高分子膜を透過して、アノードに移動する。その結果、アノードとカソードとの間に、発電反応による起電力が発生する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１１−２１６３４１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
このような燃料電池システムでは、燃料循環路を循環する液体の液量である循環液量の把握が必要である。
【０００７】
たとえば、液体のクロスリーク（液体がアノードからカソードに移動する現象）の発生、副反応量の増大および発電性能の低下などを抑制するために、燃料循環路を循環する液体中の液体燃料の濃度を調整しなければならない。その濃度調整のためには、循環液量の把握が必要である。また、循環液量が増え過ぎると、燃料電池システムの発電停止時に、燃料電池から液体をパージすることができず、燃料電池の劣化や副反応による燃料電池（スタック）の内圧の上昇などが発生する。これを防止するためにも、循環液量の把握が必要である。
【０００８】
液体を貯留する循環液体タンクが燃料循環路に介装された構成では、たとえば、循環液体タンク内にレベルゲージを設け、このレベルゲージで検出される液面の位置から循環液量を求めることが考えられる。しかしながら、発電中は、燃料循環路を循環する液体にアノードで生成されるガスが混在しているため、レベルゲージによる液面の位置の高精度な検出が困難であり、循環液量を正確に求めることができない。
【０００９】
本発明の目的は、燃料電池システムの発電中の循環液量（燃料循環路を循環する液体の液量）を精度よく算出できる、循環液量算出装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
前記の目的を達成するため、本発明に係る循環液量算出装置は、膜／電極接合体を備える燃料電池と、前記燃料電池に供給される液体燃料および電解液を含む液体が循環する燃料循環路とを含む燃料電池システムに適用される循環液量算出装置であって、前記燃料電池システムの発電開始時点で前記燃料循環路に存在する電解液の液量を取得する電解液量取得手段と、前記燃料循環路を循環する液体中の電解液の濃度を検出する濃度検出手段と、前記電解液量取得手段によって取得された液量および前記濃度検出手段によって検出される濃度に基づいて、前記燃料電池システムの発電中に前記燃料循環路を循環する液体の液量を算出する循環液量算出手段とを含む。
【００１１】
この構成によれば、電解液量取得手段により、燃料電池システムの発電開始時点で燃料循環路に存在する電解液の液量が取得される。また、濃度検出手段により、燃料循環路を循環する液体中の電解液の濃度が検出される。そして、電解液量取得手段によって取得された液量および濃度検出手段によって検出される濃度に基づいて、燃料電池システムの発電中に燃料循環路を循環する液体の液量が算出される。
【００１２】
発電中の電解液の液量は、発電開始時の電解液の液量と同じである。発電中の電解液の濃度は、燃料循環路を循環する液体の液量である循環液量によって変化する。したがって、発電中の循環液量は、電解液量取得手段によって取得された液量および濃度検出手段によって検出される濃度に基づいて、精度よく算出することができる。すなわち、電解液の液量を燃料電池システムの発電中に検出される電解液の濃度で除し、その除算値を燃料循環路を循環する液体の密度で除することにより、発電中の循環液量を精度よく算出することができる。
【００１３】
発電中の循環液量を精度よく算出できるので、発電中の液体燃料の濃度を良好に調整することができる。その結果、液体のクロスリーク（クロスオーバ）の発生、副反応量の増大および発電性能の低下などを良好に抑制することができる。
【００１４】
また、発電中の循環液量を精度よく算出できるので、循環液量を過不足が生じないように調整することができる。その結果、燃料循環路における液枯れの発生を防止することができる。また、発電停止時に、循環液量の過剰な増加に起因する燃料電池からの液体のパージ不良（燃料循環路から燃料電池への液溢れ）の発生を防止することができる。
【００１５】
燃料電池システムは、液体を貯留する循環液体タンクと、循環液体タンク内に貯留されている液体の液量を検出するための液量検出手段とをさらに含む構成であってもよい。この場合、燃料循環路は、燃料電池と循環液体タンクとの間で液体を循環させ、電解液量取得手段は、燃料電池システムの発電開始時に濃度検出手段によって検出される濃度および液量検出手段によって検出される液量に基づいて、電解液の液量を算出してもよい。
【００１６】
発電開始時に、前回の発電終了から適当な時間が経過していれば、液体中にガスが混在していないので、液量検出手段により、循環液体タンク内に貯留されている液体の液量を精度よく検出することができる。したがって、発電開始時の電解液の液量は、発電開始時に濃度検出手段によって検出される濃度および液量検出手段によって検出される液量に基づいて、精度よく算出することができる。すなわち、発電開始時に液量検出手段によって検出される液量に燃料循環路を循環する液体の密度および電解液の濃度を乗じることにより、発電開始時の電解液の液量を精度よく算出することができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、発電中の循環液量を精度よく算出することができる。そのため、発電中の液体燃料の濃度を良好に調整することができ、液体のクロスリーク（クロスオーバ）の発生、副反応量の増大および発電性能の低下などを良好に抑制することができる。また、循環液量を過不足が生じないように調整することができる。その結果、燃料循環路における液枯れの発生を防止することができる。また、発電停止時に、循環液量の過剰な増加に起因する燃料電池からの液体のパージ不良の発生を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】図１は、本発明の一実施形態に係る循環液量算出装置が適用される燃料電池システムの構成図である。
【図２】図２は、燃料電池システムの電気的構成の要部を示すブロック図である。
【図３】図３は、電解液量算出処理の流れを示すフローチャートである。
【図４】図４は、循環液量算出処理の流れを示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下では、本発明の実施の形態について、添付図面を参照しつつ詳細に説明する。
【００２０】
＜システム構成＞
【００２１】
図１は、本発明の一実施形態に係る循環液量算出装置が適用される燃料電池システムの構成図である。
【００２２】
燃料電池システム１は、液体燃料を用いる燃料電池システム（ＦＣシステム）であり、たとえば、自動車に搭載される。燃料電池システム１は、燃料電池２、燃料循環機構３、給排気機構４および冷却機構５を備えている。
【００２３】
＜燃料電池＞
【００２４】
燃料電池２は、所定数（たとえば、１００〜２００）のセルが一方向に積層された、いわゆるセルスタックを有している。各セルは、膜／電極接合体（ＭＥＡ：Membrane Electrode Assembly）、膜／電極接合体の両側に配置されたセパレータ、および膜／電極接合体と各セパレータとの間に介在されたガス拡散層（ＧＤＬ：Gas Diffusion Layer）を備えている。
【００２５】
膜／電極接合体は、固体高分子膜１１の両側にアノード（燃料極）１２およびカソード（酸素極）１３を貼り合わせて一体化したものである。固体高分子膜１１は、たとえば、アニオン（ＯＨ−）を透過させる性質を有する。
【００２６】
セパレータの両面には、たとえば、葛折り状に屈曲した凹溝（図示せず）が形成されている。アノード１２に対向する凹溝は、燃料流路として形成されている。燃料流路の一端および他端は、それぞれ燃料入口１４および燃料出口１５に接続されている。膜／電極接合体のカソード１３に対向する凹溝は、エア流路として形成されている。エア流路の一端および他端は、それぞれエア入口１６およびエア出口１７に接続されている。また、各セル間では、一方のセルのセパレータに形成された凹溝と他方のセルのセパレータに形成された凹溝とが重なり合い、それらの凹溝が冷却水流路を形成している。冷却水流路の一端および他端は、それぞれ冷却水入口１８および冷却水出口１９に接続されている。
【００２７】
＜燃料循環機構＞
【００２８】
燃料循環機構３には、液体燃料タンク２１、循環液体タンク２３および気液分離器２４が含まれる。
【００２９】
液体燃料タンク２１には、液体燃料として、たとえば、常温のヒドラジン（Ｎ２Ｈ４）が貯留されている。液体燃料タンク２１には、燃料補給管２５の一端が接続されている。燃料補給管２５の他端は、循環液体タンク２３に接続されている。燃料補給管２５の途中部には、燃料供給ポンプ２６が介装されている。
【００３０】
循環液体タンク２３には、電解液に混合された液体燃料、たとえば、水酸化カリウム水溶液に混合されたヒドラジンが貯留されている。循環液体タンク２３には、燃料供給管２９の一端が接続されている。燃料供給管２９の他端は、燃料電池２の燃料入口１４に接続されている。燃料供給管２９の途中部には、燃料循環ポンプ３０が介装されている。
【００３１】
燃料電池２の燃料出口１５には、燃料排出管３１の一端が接続されている。燃料排出管３１の他端は、気液分離器２４に接続されている。
【００３２】
気液分離器２４の底部には、燃料帰還管３２の一端が接続されている。燃料帰還管３２の他端は、循環液体タンク２３に接続されている。また、気液分離器２４の上部には、パージ管３３の一端が接続されている。パージ管３３の途中部には、パージ電磁弁３４が介装されている。
【００３３】
＜給排気機構＞
【００３４】
給排気機構４には、エアコンプレッサ４１、気液分離器４２および排ガス処理器４３が含まれる。
【００３５】
エアコンプレッサ４１の吸込口には、吸気管４４の一端が接続されている。
【００３６】
エアコンプレッサ４１の吐出口には、エア供給管４５の一端が接続されている。エア供給管４５の他端は、燃料電池２のエア入口１６に接続されている。
【００３７】
燃料電池２のエア出口１７には、エア排出管４６の一端が接続されている。エア排出管４６の他端は、気液分離器４２に接続されている。
【００３８】
気液分離器４２の底部には、還流管４７の一端が接続されている。還流管４７の他端は、気液分離器２４に接続されている。還流管４７の途中部には、還流電磁弁４８が介装されている。気液分離器４２の上部には、パージ管４９の一端が接続されている。パージ管４９の途中部には、エア背圧調整弁５０が介装されている。
【００３９】
＜冷却機構＞
【００４０】
冷却機構５は、燃料電池２の冷却水入口１８から冷却水流路に冷却水を供給する。冷却水は、冷却水流路を流通した後、冷却水出口１９から排出されて、冷却機構５に戻される。冷却水が冷却水流路を流通することにより、燃料電池２が冷却される。
【００４１】
＜発電動作＞
【００４２】
燃料電池２による発電のために、燃料循環ポンプ３０が駆動される。燃料循環ポンプ３０が駆動されると、循環液体タンク２３に貯留されている液体燃料を含む液体が燃料供給管２９に吸い出される。そして、燃料供給管２９を液体が流通し、その液体が燃料電池２の燃料入口１４から燃料電池２の燃料流路に供給される。
【００４３】
また、燃料電池２による発電のために、エアコンプレッサ４１が駆動される。エアコンプレッサ４１が駆動されると、エア（大気）が吸気管４４に取り込まれる。吸気管４４に取り込まれたエアは、エアコンプレッサ４１で圧縮されて、エアコンプレッサ４１からエア供給管４５に送り出される。そして、エア供給管４５を流通するエアが燃料電池２のエア入口１６から燃料電池２のエア流路に供給される。
【００４４】
燃料電池２の燃料流路を液体燃料を含む液体が流通し、エア流路をエアが流通すると、燃料電池２において、発電反応（電気化学反応）が生じ、その電気化学反応による起電力が発生する。
【００４５】
具体的には、アノード１２において、反応式（１）で示される反応が生じ、窒素ガス（Ｎ２）、水（Ｈ２Ｏ）および電子（ｅ−）が生成される。電子は、外部回路（図示せず）を介して、カソード１３に移動する。窒素ガスおよび水は、未反応の液体燃料とともに、燃料流路から燃料出口１５を通して燃料排出管３１に流出する。一方、カソード１３では、反応式（２）で示される反応が生じ、アニオン（ＯＨ−）が生成される。アニオンは、固体高分子膜１１を透過して、アノード１２に移動する。
【００４６】
Ｎ２Ｈ４＋４ＯＨ−→Ｎ２＋４Ｈ２Ｏ＋４ｅ−    ・・・（１）
【００４７】
Ｏ２＋２Ｈ２Ｏ＋４ｅ−→４ＯＨ−    ・・・（２）
【００４８】
この結果、アノード１２とカソード１３との間に、発電反応（電気化学反応）による起電力が発生する。
【００４９】
燃料電池２の燃料流路を流通した液体は、燃料出口１５から燃料排出管３１に排出される。燃料排出管３１に排出される液体には、ヒドラジン、窒素ガスおよび水が含まれる。燃料排出管３１に排出される液体は、燃料排出管３１を通して、気液分離器２４に流入する。気液分離器２４では、燃料排出管３１から流入する液体からその液体に含まれる気体が分離される。
【００５０】
脱気された液体は、気液分離器２４内の下部（底部）に集まり、気液分離器２４から燃料帰還管３２を通して循環液体タンク２３に戻る。
【００５１】
こうして、液体燃料を含む液体は、循環液体タンク２３、燃料供給管２９、燃料電池２の燃料流路、燃料排出管３１、気液分離器２４および燃料帰還管３２を含む燃料循環路を循環する。
【００５２】
気液分離器２４内で液体から分離された気体は、気液分離器２４からパージ管３３に流出し、パージ管３３を排ガス処理器４３に向けて流通する。そして、パージ管３３を流通する気体は、排ガス処理器４３を経由して、大気に放出される。気体が排ガス処理器４３を経由することにより、気体から有害物質などが除去される。
【００５３】
燃料電池２のエア流路を流通したエアは、エア出口１７からエア排出管４６に排出される。
【００５４】
燃料電池２内では、水および液体燃料が膜／電極接合体のアノード１２から固体高分子膜１１を透過してカソード１３に移動する、いわゆるクロスリークが発生する。そのため、エア排出管４６に流出するエアには、そのクロスリークした液体燃料（ヒドラジン）および水の蒸気が含まれる。
【００５５】
エア排出管４６に流出した気体は、エア排出管４６を流通して、気液分離器４２に流入する。気液分離器４２では、エア排出管４６から流入する気体とそのエアに含まれる液体燃料などの液体とが分離される。
【００５６】
液体が除去された気体は、気液分離器４２からパージ管４９に流出し、パージ管４９を排ガス処理器４３に向けて流通する。そして、パージ管４９を流通する気体は、排ガス処理器４３を経由して、大気に放出される。気体が排ガス処理器４３を経由することにより、気体から有害物質などが除去される。
【００５７】
一方、脱気された液体は、気液分離器４２内の下部（底部）に集まる。還流電磁弁４８が閉じられている間、その液体は、気液分離器４２内の下部に溜められる。気液分離器４２内に溜められた液体は、還流制御が実行されることにより、気液分離器４２から循環液体タンク２３に液体を還流される。具体的には、還流制御では、エア背圧調整弁５０の開度が小さくされて、気液分離器４２内の圧力が通常よりも高められた状態で、還流電磁弁４８が開かれる。気液分離器４２内の液体は、気液分離器４２内の圧力により、還流管４７を通して、気液分離器２４に送られる。気液分離器２４に流入した液体は、気液分離器２４内の下部（底部）に集まり、燃料帰還管３２を流通して、燃料帰還管３２から循環液体タンク２３に戻る。
【００５８】
＜燃料補給動作＞
【００５９】
燃料電池システム１の稼働中に、循環液体タンク２３に液体燃料を補給する必要が生じると、燃料供給ポンプ２６が駆動される。燃料供給ポンプ２６が駆動されると、液体燃料タンク２１から燃料補給管２５に液体燃料（ヒドラジン）が汲み出される。そして、その液体燃料が燃料補給管２５を通して循環液体タンク２３に供給される。
【００６０】
＜電気的構成＞
【００６１】
図２は、燃料電池システムの電気的構成の要部を示すブロック図である。
【００６２】
燃料電池システム１は、ＣＰＵおよびメモリを含む構成のＦＣ−ＥＣＵ（電子制御ユニット）６１を備えている。
【００６３】
ＦＣ−ＥＣＵ６１には、燃料電池システム１設けられた各種センサが接続されている。各種センサには、液面センサ６２および電解液濃度センサ６３が含まれる。液面センサ６２は、循環液体タンク２３内に設けられ、循環液体タンク２３内に貯留された液体の液面の位置を検出する。電解液濃度センサ６３は、燃料供給管２９の途中部に分岐して接続された濃度検出用分岐管６４に介装されており、濃度検出用分岐管６４内の液体中の電解液の濃度を検出する。
【００６４】
ＦＣ−ＥＣＵ６１は、各種センサから入力される信号に基づいて、燃料供給ポンプ２６、燃料循環ポンプ３０およびコンプレッサ４１の駆動を制御し、パージ電磁弁３４、還流電磁弁４８およびエア背圧調整弁５０の開閉を制御する。
【００６５】
＜電解液量算出処理＞
【００６６】
図３は、電解液量算出処理の流れを示すフローチャートである。
【００６７】
燃料電池システム１の起動時（発電開始時）には、ＦＣ−ＥＣＵ６１により、電解液量算出処理が実行される。
【００６８】
電解液量算出処理では、まず、燃料電池システム１が起動された時刻、つまり現在の時刻が取得される（ステップＳ１）。
【００６９】
次に、燃料電池システム１における発電が前回停止された時刻からの経過時間、つまり燃料電池システム１が停止していた時間であるシステム停止時間が予め定められた第１閾値よりも大きいか否かが判定される（ステップＳ２）。
【００７０】
燃料電池システム１が停止される際には、燃料循環ポンプ３０およびコンプレッサ４１の駆動が停止された後、燃料電池２内から液体をパージするために、パージ電磁弁３４が開かれる。システム停止時間が第１閾値よりも大きい場合には（ステップＳ２のＹＥＳ）、燃料電池２内からの液体のパージが完了していると判断される。そして、液面センサ６２によって検出される液面の位置に基づいて、循環液体タンク２３に貯留されている液体の液量（タンク液量）が求められる（ステップＳ３）。たとえば、循環液体タンク２３内の液体の液面の位置とタンク液量との対応関係がＦＣ−ＥＣＵ６１のメモリに記憶されており、その対応関係が参照されて、液面センサ６２によって検出される液面の位置に対応するタンク液量がメモリから読み出される。燃料電池２内からの液体のパージが完了しているので、タンク液量は、燃料循環路に存在する液体の液量にほぼ等しい。
【００７１】
また、電解液濃度センサ６３によって検出される電解液の濃度が取得される（ステップＳ４）。
【００７２】
そして、タンク液量および電解液の濃度に基づいて、燃料循環路に存在する液体中の電解液の液量が算出される（ステップＳ５）。すなわち、タンク液量に燃料循環路に存在する液体の密度および電解液の濃度が乗じられることにより、燃料循環路に存在する液体中の電解液の液量が算出される。
【００７３】
一方、システム停止時間が第１閾値以下である場合には（ステップＳ２のＮＯ）、ステップＳ３〜Ｓ５の処理がスキップされて、前回の電解液量算出処理で算出された電解液の液量が現在の電解液の液量とみなされる。
【００７４】
＜循環液量算出処理＞
【００７５】
図４は、循環液量算出処理の流れを示すフローチャートである。
【００７６】
燃料電池システム１の発電中、ＦＣ−ＥＣＵ６１により、循環液量算出処理が繰り返し実行される。
【００７７】
循環液量算出処理では、気液分離器４２から循環液体タンク２３に液体を還流させるための還流制御が最後に実行されてからの経過時間が予め定められた第２閾値に達したか否かが判定される（ステップＳ１１）。
【００７８】
還流制御実行後の経過時間が第２閾値に達すると（ステップＳ１１のＹＥＳ）、電解液濃度センサ６３によって検出される電解液の濃度が取得される（ステップＳ１２）。
【００７９】
そして、電解液量算出処理で算出された電解液の液量および電解液濃度センサ６３から取得された電解液の濃度に基づいて、燃料循環路を循環する液体の液量である循環液量が算出される（ステップＳ１３）。具体的には、電解液量算出処理で算出された電解液の液量が電解液濃度センサ６３から取得された電解液の濃度で除され、その除算値が燃料循環路を循環する液体の密度でさらに除されることにより、循環液量が算出される。
【００８０】
その後は、燃料補給制御が必要に応じて実行された後、この循環液量算出処理がリターンされる。また、還流制御実行後の経過時間が第２閾値に達するまでの期間は（ステップＳ１１のＮＯ）、ステップＳ１２，Ｓ１３がスキップされて、循環液量が算出されずに、燃料補給制御が必要に応じて実行された後、この循環液量算出処理がリターンされる。
【００８１】
燃料補給制御は、液体燃料タンク２１から循環液体タンク２３に液体燃料を補給するための燃料補給動作のための制御である。燃料補給制御では、たとえば、循環液量に基づいて、燃料循環路を循環する液体中の液体燃料の目標濃度が設定される。また、燃料循環路を循環する液体中の液体燃料の実際の濃度が検出される。そして、その実際の濃度が目標濃度よりも低い場合に、実際の濃度が目標濃度と一致させるのに必要な液体燃料の液量が算出されて、その算出された液量の液体燃料が液体燃料タンク２１から循環液体タンク２３に供給される。
【００８２】
＜作用効果＞
【００８３】
以上のように、発電開始時に電解液量算出処理が実行され、前回の発電終了からの経過時間が第１閾値よりも大きい場合には、燃料循環路に存在する液体中の電解液の液量が算出される。前回の発電終了から第１閾値よりも長い時間が経過していれば、循環液体タンク２３内の液体にガスが混在せず、燃料電池２から燃料が十分にパージされているので、液面センサ６２により、循環液体タンク２３内に貯留されている液体の液面の位置を精度よく検出することができる。したがって、液面センサ６２によって検出される液面の位置に基づいて、循環液体タンク２３に貯留されている液体の液量（タンク液量）を精度よく求めることができる。そして、その液量に燃料循環路に存在する液体の密度および電解液の濃度を乗じることにより、発電開始時に燃料循環路に存在する電解液の液量を精度よく算出することができる。
【００８４】
発電中の電解液の液量は、発電開始時の電解液の液量と同じである。発電中の電解液の濃度は、燃料循環路を循環する液体の液量である循環液量によって変化する。したがって、発電中の循環液量は、電解液量算出処理で算出された電解液の液量および電解液濃度センサ６３によって検出される電解液の濃度に基づいて、精度よく算出することができる。すなわち、電解液量算出処理で算出された電解液の液量を燃料電池システム１の発電中に電解液濃度センサ６３によって検出される電解液の濃度で除し、その除算値を燃料循環路を循環する液体の密度で除することにより、発電中の循環液量を精度よく算出することができる。
【００８５】
発電中の循環液量を精度よく算出できるので、発電中の液体燃料の濃度を良好に調整することができる。その結果、液体のクロスリーク（クロスオーバ）の発生、副反応量の増大および発電性能の低下などを良好に抑制することができる。
【００８６】
また、発電中の循環液量を精度よく算出できるので、循環液量を過不足が生じないように調整することができる。その結果、燃料循環路における液枯れの発生を防止することができる。また、発電停止時に、循環液量の過剰な増加に起因する燃料電池２からの液体のパージ不良（燃料循環路から燃料電池２への液溢れ）の発生を防止することができる。
【００８７】
＜変形例＞
【００８８】
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は、他の形態で実施することもできる。
【００８９】
たとえば、前述の実施形態では、電解液量算出処理により、発電開始時に燃料循環路に存在する電解液の液量が算出されて、その算出された液量が循環液量算出処理で使用されるとした。しかしながら、それ以外の手法で取得された電解液の液量が循環液量算出処理で使用されてもよい。たとえば、燃料電池システム１の初期セッティングで燃料循環路に供給された電解液の液量がＦＣ−ＥＣＵ６１のメモリに書き込まれて、そのメモリに記憶されている液量が循環液量算出処理で使用されてもよい。循環液体タンク２３に電解液が補給された場合、メモリに記憶されている電解液の液量は、補給前の液量に補給された電解液の液量を加えた値に更新される。
【００９０】
その他、前述の構成には、特許請求の範囲に記載された事項の範囲で種々の設計変更を施すことが可能である。
【符号の説明】
【００９１】
１    燃料電池システム
２    燃料電池
２３  循環液体タンク（燃料循環路）
２４  気液分離器（燃料循環路）
２９  燃料供給管（燃料循環路）
３１  燃料排出管（燃料循環路）
３２  燃料帰還管（燃料循環路）
６１  ＦＣ−ＥＣＵ（循環液量算出装置、電解液量取得手段、濃度検出手段、循環液量算出手段、液量検出手段）
６２  液面センサ（液量検出手段）
６３  電解液濃度センサ（濃度検出手段）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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