(57)【要約】【課題】燃料電池から排出される液体を循環させて利用する系において、小型化を実現すると共に、使用状態によらず安定した発電を行うことが可能な燃料電池システムおよび電子機器を提供する。【解決手段】燃料電池システム１では、燃料電池２から排出された水は経路２３ｂを経て、配管１Ａ内を循環する。配管１Ａはその経路の一部に接続部Ｐ２を有し、この接続部Ｐ２において、燃料タンク７に貯蔵された燃料Ｆ１を配給するための配管１Ｂと接続している。配管１Ｂを通じて配管１Ａ内に燃料Ｆ１が直に供給され、循環する水等の液体に燃料Ｆ１が適宜混合される。燃料電池２から排出された水を回収しつつ循環させる過程において、燃料電池２へ供給される燃料濃度が調整される。【選択図】図１
2011003303.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料および酸素を用いて発電を行うと共に液体を排出する燃料電池と、
前記燃料を貯蔵する燃料貯蔵部と、
前記燃料貯蔵部から前記燃料を配給するための燃料配給用管と、
前記燃料電池から排出された液体を循環させて前記燃料電池への送出を行うと共に、前記燃料配給用管に接続された接続部を有する循環用管と
を備えた燃料電池システム。
【請求項２】
前記燃料電池が前記液体および気体を含む流体を排出し、
前記循環用管の前記燃料電池から前記接続部に向かう経路の少なくとも一部に、前記流体から前記気体を分離して外部へ排出する気液分離部
を備えた請求項１に記載の燃料電池システム。
【請求項３】
前記気液分離部は、前記循環用管の経路の一部として、前記循環用管と連結して設けられた管状部材である
請求項２に記載の燃料電池システム。
【請求項４】
前記気液分離部は、多孔質により構成されている
請求項３に記載の燃料電池システム。
【請求項５】
前記流体の気泡量を検出する気泡検出部を更に備えた
請求項２に記載の燃料電池システム。
【請求項６】
前記気泡検出部は、前記流体の光透過率を測定することにより前記気泡量を検出する
請求項５に記載の燃料電池システム。
【請求項７】
前記燃料電池は、発電反応に伴い二酸化炭素（ＣＯ2）および水（Ｈ2Ｏ）を発生すると共に、前記二酸化炭素を排出する第１の排出口および前記水を排出する第２の排出口をそれぞれ有し、
前記循環用管は、前記第１の排出口に対応する第１の経路と、前記第２の排出口に対応する第２の経路とに分岐される分岐部を有する
請求項１ないし請求項６のいずれか１項に記載の燃料電池システム。
【請求項８】
前記循環用管の経路における前記分岐部と前記接続部との間に第１の気液分離部が設けられている
請求項７に記載の燃料電池システム。
【請求項９】
前記第２の経路に第２の気液分離部が設けられている
請求項８に記載の燃料電池システム。
【請求項１０】
前記第２の経路における前記第２の排出口と前記第２の気液分離部との間に冷却部が設けられている
請求項９に記載の燃料電池システム。
【請求項１１】
前記燃料配給用管に逆止弁が設けられている
請求項１に記載の燃料電池システム。
【請求項１２】
前記酸素供給源として空気ポンプを備えた
請求項１に記載の燃料電池システム。
【請求項１３】
燃料および酸素を用いて発電を行うと共に液体を排出する燃料電池と、
前記燃料を貯蔵する燃料貯蔵部と、
前記燃料貯蔵部から燃料を配給するための燃料配給用管と、
前記燃料電池から排出された液体を循環させて前記燃料電池への送出を行うと共に、前記燃料配給用配管に接続された接続部を有する循環用管と
を有する燃料電池システムを備えた電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、メタノール等の燃料と酸素を用いて発電を行う燃料電池システムおよび電子機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、燃料電池は、発電効率が高く有害物質を排出しないため、産業用、家庭用の発電装置として、また、人工衛星や宇宙船等の動力源として実用化されている。近年においては、乗用車、バス、トラック等の車両用の動力源として注目を集めている。中でも、直接メタノール型燃料電池（ＤＭＦＣ: direct methanol fuel cell）は、燃料としてメタノールを用いたものであり、高エネルギー密度化と共に、改質器が不要となるため小型化を実現可能となる。
【０００３】
ＤＭＦＣでは、電解質をアノード電極（燃料電極）およびカソード電極（酸素電極）で挟んだ構造をとり、アノード電極側に燃料、カソード電極側に酸素がそれぞれ供給されると、各電極において反応が生じて発電が行われる。この反応によって、アノード電極では二酸化炭素（ＣＯ2）、カソード電極では水（Ｈ2Ｏ）がそれぞれ生じ、燃料電池外部へ排出される。
【０００４】
ところで、アノード電極側では、反応時に水を必要とするが、この水が不足すると、安定した発電を行うことができない。即ち、安定した発電を実現するためには、燃料電池への供給燃料の濃度、例えばメタノール水溶液等の濃度が重要となる。そこで、燃料電池から排出される水を回収して再利用する燃料電池システムが提案されている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１のシステムでは、反応で生じた水を回収して循環させ、この水を用いて燃料を希釈することにより、燃料の濃度調整を行っている。このような濃度調整は、循環系内に設けられた混合タンク内で行われている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−８０１９８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記特許文献１の手法では、循環系に混合タンクを有するため、システム全体の小型化が妨げられるという問題がある。また、混合タンクが傾いたり、上下逆さとなった場合には、タンク内で液体が移動し、液体が漏れたり、燃料電池への供給が適切になされず、この結果安定した発電を行うことができないという問題もある。
【０００７】
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、燃料電池から排出される液体を循環させて利用する系において、小型化を実現すると共に、使用状態によらず安定した発電を行うことが可能な燃料電池システムおよび電子機器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の燃料電池システムは、燃料および酸素を用いて発電を行うと共に液体を排出する燃料電池と、燃料を貯蔵する燃料貯蔵部と、燃料貯蔵部から燃料を配給するための燃料配給用管と、燃料電池から排出された液体を循環させて燃料電池への送出を行うと共に、燃料配給用管と接続する接続部を有する循環用管とを備えたものである。
【０００９】
本発明の燃料電池システムでは、燃料電池から液体（例えば発電反応に伴って生じた水）が排出されると、この液体は循環用管内を循環する。ここで、循環用管が接続部において燃料配給用管と接続していることにより、燃料配給用管を通じて循環用管内に燃料が直に供給され、循環する液体に燃料が混合される。即ち、燃料電池から排出された液体を回収しつつ循環させる過程において、燃料電池への供給燃料の濃度が調整される。
【００１０】
本発明の電子機器は、上記本発明の燃料電池システムを備えたものである。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の燃料電池システムおよび電子機器によれば、燃料電池から排出された液体を循環させる循環用管に、燃料配給用管と接続する接続部を設けるようにしたので、燃料濃度調整用のタンク（混合タンク）を設けることなく、燃料電池へ供給する燃料濃度を調整可能となる。よって、燃料電池から排出される液体を循環させて利用する系において、小型化を実現すると共に、使用状態によらず安定した発電を行うことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の一実施の形態に係る燃料電池システムの全体構成を表す機能ブロック図である。
【図２】比較例に係る燃料電池システムの全体構成を表す機能ブロック図である。
【図３】本発明の適用例を表す斜視図である。
【図４】変形例１に係る燃料電池システムの全体構成を表す機能ブロック図である。
【図５】図４に示した気泡センサーの一例を説明するための概念図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の実施の形態について詳細に説明する。なお、説明は以下の順序で行う。
１．実施の形態：管の経路内の２箇所（分岐部と接続部との間，カソード側排出口と分岐部との間）に気液分離チューブを設けた例
２．適用例：燃料電池システムを適用した電子機器の一例
３．変形例１：気泡センサーを備えた例
【００１４】
＜実施の形態＞
［燃料電池システム１の構成］
図１は本発明の一実施の形態に係る燃料電池システム（燃料電池システム１）の全体構成を表すものである。燃料電池システム１は、例えば、発電部となる燃料電池２、循環ポンプ４、気液分離チューブ５Ａ，５Ｂ（気液分離部）、空気ポンプ６、燃料タンク７、燃料ポンプ８、冷却部９および制御部３を備えている。これらのうち、燃料電池２、循環ポンプ４、気液分離チューブ５Ａ，５Ｂおよび冷却部９は、配管１Ａ（循環用管）の経路内に設けられている。
【００１５】
（燃料電池２の構成）
燃料電池２は、メタノール等の燃料と酸化剤ガス（例えば、酸素）との反応により発電を行う直接メタノール型燃料電池である。燃料電池２は、電解質層２０をアノード電極（燃料電極）２１Ａおよびカソード電極２１Ｂ（酸素電極）により挟み込んだ構造の発電セルを有している。発電セルは、単体で設けられていてもよいし、複数連結されていてもよい。この燃料電池２では、アノード電極２１Ａ側に燃料供給口２２Ａおよび排出口２４Ａ（第１の排出口）、カソード電極２１Ｂ側に空気供給口２２Ｂおよび排出口２４Ｂ（第２の排出口）がそれぞれ設けられている。
【００１６】
（配管１Ａの構成）
配管１Ａは、循環液Ｌ等の液体を循環させるためのものである。配管１Ａの一端は、分岐部Ｐ１において二股に分かれており、燃料電池２における排出口２４Ａおよび排出口２４Ｂにそれぞれ接続されている。配管１Ａの他端は、燃料電池２における燃料供給口２２Ａに接続されている。循環液Ｌは、燃料（具体的には、低濃度メタノール水溶液）のみ、または燃料および電解液を含むものであり、配管１Ａを循環する液体である。
【００１７】
この配管１Ａには、分岐部Ｐ１から燃料供給口２２に向かう経路内に、配管１Ｂ（燃料配給用管）との接続部分である接続部Ｐ２が設けられている。配管１Ｂは、燃料タンク７から燃料（後述の燃料Ｆ１）を循環系内に配給するためのものである。配管１Ｂには、逆止弁８ａが設けられており、これにより燃料タンク７から接続部Ｐ２に向かう方向にのみ燃料Ｆ１が流れるようになっている。本実施の形態では、この接続部Ｐ２において、配管１Ａが、配管１Ｂに直に（混合タンクを介さずに）接続されている。
【００１８】
配管１Ａの経路において、循環ポンプ４は、接続部Ｐ２と燃料供給口２２Ａとの間に配置され、気液分離チューブ５Ａは、分岐部Ｐ１と接続部Ｐ２との間に設けられている。冷却部９は、分岐部Ｐ１と排出口２４Ｂとの間に配置され、気液分離チューブ５Ｂは、この冷却部９と分岐部Ｐ１との間に設けられている。
【００１９】
このような構成において、循環液Ｌは、排出口２４Ａから分岐部Ｐ１へ向かう経路２３ａ、分岐部Ｐ１から気液分離チューブ５Ａを経て接続部Ｐ２へ向かう経路２３ｃ、および接続部Ｐ２から循環ポンプ４を経て燃料供給口２２Ａへ向かう経路２３ｄをこの順に循環する。尚、経路２３ａが本発明の「第１の経路」の一具体例であり、経路２３ｂが本発明の「第２の経路」の一具体例である。
【００２０】
経路２３ａは、燃料電池２の排出口２４Ａから排出された二酸化炭素と循環液Ｌとを含む気液２相流の流路である。一方、排出口２４Ｂから分岐部Ｐ１へ向かう経路２３ｂは、水と空気を含む気液２相流の流路である。これらの経路２３ａ，２３ｂでは、気体は気泡として配管１Ａ内に存在している。
【００２１】
（各部の構成）
循環ポンプ４は、制御部３の制御に応じて、配管１Ａ内において循環液Ｌを正常に循環させると共に、その燃料電池２への供給タイミングおよび供給量を調節するためのものである。
【００２２】
気液分離チューブ５Ａ，５Ｂは、経路２３ｂ，２３ｃにおいて気体と液体とを分離し、気体を大気中へ排出させるものである。これらの気液分離チューブ５Ａ，５Ｂは、配管１Ａの経路の一部として、配管１Ａと連結して設けられた管状部材であり、構成材料としては例えば多孔質、具体的にはテフロン（登録商標）が挙げられる。多孔質を用いることにより、気液分離チューブ５Ａ，５Ｂの内部を通過する過程において、気体がチューブ壁面を透過して外部へ排出される一方、液体はそのまま内部を通過して配管１Ａへ送出される。ここでは、気液分離チューブ５Ｂは主に空気、気液分離チューブ５Ａは主に二酸化炭素をそれぞれ選択的に大気中に排出する。これらの気液分離チューブ５Ａ，５Ｂの直径や長さ等の寸法は、分離対象となる気体や液体の材料等により適宜設定されればよい。尚、内圧が高い場合には、気液分離チューブ５Ａ，５Ｂを長くするとよい。
【００２３】
空気ポンプ６は、酸素供給源であり、制御部３の制御に応じて、カソード電極２１Ｂ側の空気供給口２２Ｂに、空気（酸素）を供給するためのものである。
【００２４】
燃料タンク７は、発電に必要な液体の燃料（例えば、メタノールまたはメタノール水溶液）を貯蔵するものである。燃料ポンプ８は、制御部３の制御に応じて、燃料タンク７に貯蔵された液体の燃料（燃料Ｆ１）を吸引し、この燃料Ｆ１を配管１Ｂを通じて接続部Ｐ２へ向けて送出（輸送）するためのポンプである。ここでは、燃料タンク７に貯蔵された燃料Ｆ１は、例えば高濃度メタノール水溶液である。
【００２５】
冷却部９は、制御部３の制御に応じて、経路２３ｂを流れる気液混合流体を冷却することにより、気体（水蒸気）を凝集させて水を循環系内に回収するための機構である。尚、この冷却部９において、設定温度等を適宜制御することにより、水の回収量を調節することも可能である。
【００２６】
制御部３は、燃料タンク７に貯蔵された燃料Ｆ１を吸引するように燃料ポンプ８を駆動し、空気供給口２２Ｂに向けて空気を供給するように空気ポンプを駆動し、かつ循環ポンプ４および冷却部９を駆動するものである。制御部３は、例えばマイクロコンピュータなどにより構成されている。
【００２７】
尚、燃料電池システム１は、燃料電池２の発電電流（発電電圧）を検出する電流（電圧）検出部、発電電圧を昇圧して直流電圧を生成する昇圧回路、直流電圧に基づいて蓄電を行う二次電池等を備えていてもよい。
【００２８】
［燃料電池システム１の作用、効果］
本実施の形態では、まず燃料電池２において、燃料を含む循環液Ｌが燃料供給口２２Ａを介してアノード電極２１Ａに供給されると共に、空気が空気供給口２２Ｂを介してカソード電極２１Ｂへそれぞれ供給されると、次のような反応が生じる。即ち、アノード電極２１Ａでは、以下の式（１）に示した反応が起こり、水素イオンと電子とが生成される。この水素イオンは電解質層２０を通ってカソード電極２１Ｂへ到達し、カソード電極２１Ｂでは、式（２）に示した反応が起こり、水が生成される。
ＣＨ3ＯＨ＋Ｈ2Ｏ → ＣＯ2＋６Ｈ+＋６ｅ-       ……（１）
６Ｈ+＋(３／２)Ｏ2＋６ｅ-→ ３Ｈ2Ｏ           ……（２）
【００２９】
このようにして、燃料、即ちメタノールの化学エネルギーの一部が電気エネルギーに変換され、図示しない集電体により集電されたのち、燃料電池２から電流（発電電流）として取り出される。尚、この発電電流に基づく発電電圧は、二次電池や負荷（例えば、電子機器本体）等に供給され、二次電池への充電や負荷の駆動が行われる。
【００３０】
上記反応に伴い、アノード電極２１Ａで発生した二酸化炭素が循環液Ｌと共に、排出口２４Ａから配管１Ａ内に排出される。
【００３１】
一方、カソード電極２１Ｂ側からは、水と湿気（水蒸気）を含んだ空気とが、排出口２４Ｂから配管１Ａ内に排出される。経路２３ｂにおいて、この湿気を含んだ空気は、冷却部９において冷却され、空気と水に分離される。この後、気液分離チューブ５Ｂを通過することにより、空気は大気中へ排出される一方、水はそのまま気液分離チューブ５Ｂ内部を通過して、分岐部Ｐ１に向けて送出される。
【００３２】
分岐部Ｐ１では、経路２３ａを流れてきた循環液Ｌおよび二酸化炭素に、経路２３ｂにおいて回収された水が合流する。合流後、経路２３ｃでは、気液分離チューブ５Ａにより、二酸化炭素が分離され、大気中へ排出される。
【００３３】
ここで、図２を参照して、本実施の形態の比較例に係る燃料電池システム１００について説明する。燃料電池システム１００は、燃料電池１０１、循環ポンプ１０２、気液分離機構１０３、空気ポンプ１０４、燃料タンク１０５、燃料ポンプ１０６、冷却部１０７、混合タンク１０８、水回収タンク１０９および水回収ポンプ１１０を備えている。尚、簡便化のため、制御部は図示していない。
【００３４】
燃料電池システム１００では、循環液Ｌ１００（実線矢印）は、混合タンク１０８を基点として、燃料電池１０１（燃料供給口１２０Ａ、排出口１２１Ａ）および気液分離機構１０３を順に通過して、再び混合タンク１０８に戻されて再利用される。この際、燃料電池１０１のアノード電極において発生した二酸化炭素は、排出口１２１Ａから循環液Ｌ１００と共に排出された後、気液分離機構１０３において大気中へ排出される。
【００３５】
一方、燃料電池１０１のカソード電極において発生した水と湿気を含む空気からなる流体Ｌ１０１（点線矢印）は、排出口１２１Ｂから排出された後、冷却部１０７において冷やされ、水と空気に分離される。これらのうち、空気は冷却部１０７において大気中に放出され、水は、水回収タンク１０９に貯蔵される。貯蔵された水は、水回収ポンプ１１０により吸引され、混合タンク１０８へ供給される。
【００３６】
他方、燃料タンク１０５には、高濃度メタノール等の燃料Ｆ１００が貯蔵されており、この燃料Ｆ１００が燃料ポンプ１０６によって必要な量だけ吸引されて混合タンク１０８へ供給される。
【００３７】
燃料電池システム１００では、これらの循環液Ｌ１００と、回収した水および燃料Ｆ１００とを、混合タンク１０８に集結させて混合し、所定の濃度のメタノール溶液（低濃度メタノール水溶液）を調製する。調製したメタノール水溶液は、循環ポンプ１０２によって燃料電池１０１の燃料供給口１２０Ａへ送出される。
【００３８】
このような燃料電池システム１００では、循環系内に混合タンク１０８が設けられているため、小型化に不向きである。また、システム全体を傾けたり、上下逆さにした場合、混合タンク１０８の角度によってタンク内の液体が移動し、循環ポンプ１０２が正常に吸引および排出できず、燃料電池１０１への適切な燃料供給が困難となる。
【００３９】
これに対し、本実施の形態では、配管１Ａに接続部Ｐ２が設けられており、この接続部Ｐ２において、燃料タンク７に通じる配管１Ｂが直に接続されている。また、配管１Ａの一端が分岐部Ｐ１において二股に分かれており、それぞれがアノード側の排出口２４Ａおよびカソード側の排出口２４Ｂに接続されている。これにより、排出口２４Ｂから排出され回収された水が、排出口２４Ａから排出された循環液Ｌに分岐部Ｐ１において合流し、その後、接続部Ｐ２において、更に燃料Ｆ１が混合されて、濃度調整がなされる。この際、燃料Ｆ１は、燃料ポンプ８によって燃料タンク７から必要な量だけ吸引され、接続部Ｐ２へ向けて送出される。所定のメタノール濃度に調整された循環液Ｌは、循環ポンプ４によって、燃料電池２の燃料供給口２２Ａに供給される。このようにして、燃料電池２で発生した水を回収しつつ、循環液Ｌを繰り返し循環させると共に、燃料Ｆ１を適宜混合させることにより燃料電池２への供給燃料の濃度調整が行われる。
【００４０】
以上のように本実施の形態では、循環系に混合タンクを設けることなく、燃料電池２から排出された液体、例えば発電反応で生じた水を回収しつつ循環させると共に、燃料Ｆ１を適宜混合して、濃度調整を行うことができる。このため、システム全体を小型化することができる。また、循環系に混合タンクを設けず、系全体を配管１Ａで構成するようにしたので、燃料電池システム１を傾けたり、逆さにした場合であっても、通常通りに燃料電池２への循環液Ｌの供給を行うことができる。よって、燃料電池２から排出される液体を循環させて利用する系において、小型化を実現すると共に、使用時における機器の向きによらずに安定して発電を行うことが可能な燃料電池システムを実現することができる。例えば、携帯電話機等のモバイル機器では、鞄の中に入れて持ち歩いたり、歩きながら使用することが多く、機器が傾いたり逆さになり易い。本実施の形態では、向き等が逆になっていても、安定した動作がなされるため、特にモバイル用途として好適な燃料電池システムを実現することができる。
【００４１】
また、ここでは、回収した水を貯蔵するための水回収タンク１０９や貯蔵した水を吸引するための水回収ポンプ等も設けていないため、小型化に有利であると共に、簡易な構成のシステムを実現できる。
【００４２】
更に、気液分離手段として、管状の気液分離チューブ５Ａ，５Ｂを用いることにより、使用時における機器の向きによらずに、循環液Ｌや水を滞りなく循環させることができ、発電の安定化に有利となる。また、１０ｋＰａ程度以下の圧力下においても、安定した動作を実現できる。加えて、経路２３ｂ，２３ｃのそれぞれに気液分離チューブ５Ａ，５Ｂを設け、気液分離を２段階に分けて行うことにより、気体（特に排出口２４Ｂから排出される空気）を外部へ排出し易くなる。
【００４３】
＜適用例＞
図３は、上記実施の形態で説明した燃料電池システム１を備えた電子機器の外観を表したものである。この電子機器２００は、例えばノート型パーソナルコンピュータである機器本体２１０および燃料電池２２０を備えたポータブル電子機器であり、燃料電池２２０で発電される電気エネルギーにより機器本体２１０が駆動されるようになっている。
【００４４】
機器本体２１０は、例えば、文字等の入力操作のためのキーボード等を含む入力部２１１と、画像を表示する開閉可能な表示部２１２とを有している。なお、図３では、表示部２１２を開いた状態を表している。燃料電池２２０は、機器本体２１０の後面に取り付けられている。
【００４５】
次に、上記実施の形態の変形例（変形例１）について説明する。以下では、上記実施の形態と同様の構成要素については、同一の符号を付し、適宜説明を省略する。
【００４６】
＜変形例１＞
図４は、変形例１に係る燃料電池システムの全体構成を表すものである。図５（Ａ）〜（Ｃ）は、気泡センサー１０の一例を説明するための概念図である。変形例１に係る燃料電池システムは、上記実施の形態の燃料電池システム１の構成に、更に気泡センサー１０を備えたものである。気泡センサー１０は、制御部３の制御に応じて、配管１Ａ内部の気泡量を検出するものである。
【００４７】
気泡センサー１０としては、例えば、液体および気体の屈折率の違いを利用して、配管１Ａ内部の光透過率を測定するものが挙げられる。この場合、具体的には、配管１Ａの一方の壁面側に光源１３０を配置し、他方の壁面側にフォトディテクタ等の受光素子１３１を設ける。これにより、配管１Ａ内部へ入射した光は、気体（気泡）１０Ｂおいて反射されて光源１３０側へ戻る（図５（Ａ）のＬ１０）。即ち、配管１Ａ内の測定箇所に液体１０Ａと気体１０Ｂとの双方が存在する場合には、液体１０Ａと気体１０Ｂとの屈折率の違いにより、入射光が反射されて透過率が小さくなる。一方、液体１０Ａのみが存在する場合には、入射光は透過されて受光素子１３１において受光される（図５（Ｂ）のＬ２０）。即ち、配管１Ａ内の測定箇所に液体１０Ａと気体１０Ｂとの双方が存在する場合には、透過率が大きくなる。このため、配管１Ａのある位置において、所定の期間透過率を測定することにより、図５（Ｃ）に示したような特性を得ることができる。一定期間内に配管１Ａ内を通過する気泡が少ない場合には透過率が高く、気泡が多い場合には透過率が低くなるため、例えば所定の期間（例えば１０秒程度）内の透過率の平均値を算出することにより、配管１Ａ内の気泡量を推定することができる。尚、このように光透過率を用いて気泡量を検出する場合には、配管１Ａの材料としては光透明性を有する材料を用いるようにする。また、配管１Ａにおける気泡量の測定位置は、気液分離チューブ５Ａから燃料供給口２２Ａまでの経路内（二酸化炭素を大気中へ排出後、燃料電池２へ供給されるまでの間）であればよい。
【００４８】
制御部３は、本変形例では、上記実施の形態で説明した機能に加え、気泡センサー１０を駆動制御すると共に、気泡センサー１０において検出した気泡量をモニタリングする機能を有している。また、制御部３は、測定された気泡量に応じて、燃料ポンプ８を制御して燃料Ｆ１の供給量および供給タイミングを制御することが可能である。例えば、気泡量がある一定量以上である場合には、供給量等を少なくする一方、ある一定量未満である場合には、供給量等を多くする制御を行う。
【００４９】
本変形例では、上記実施の形態と同等の効果を得ることができると共に、気泡センサー１０を有することにより、配管１Ａ内部の気泡量（例えば二酸化炭素の量）を検出し、その気泡量に応じて、燃料Ｆ１の供給量等を制御することができる。これにより、燃料電池２へ供給される燃料濃度を所望の濃度に保持し易くなり、より安定した発電を行うことが可能となる。
【００５０】
尚、上記変形例１では、気泡量に応じて燃料Ｆ１の供給量や供給タイミングを制御する場合を例に挙げたが、気泡量に応じて他のパラメータを制御するようにしてもよい。例えば、冷却部９における設定温度等を調整して、水回収量を制御するようにしてもよい。
【００５１】
以上、実施の形態および変形例を挙げて本発明を説明したが、本発明は、上記実施の形態等に限定されるものではなく、種々変形可能である。上記実施の形態等では、気液分離チューブを、分岐部Ｐ１と接続部Ｐ２との間（気液分離チューブ５Ａ）と、排出口２４Ｂと分岐部Ｐ１との間（気液分離チューブ５Ａ）との２箇所に設けた場合を例に挙げて説明したが、必ずしも２箇所に設けなくともよい。即ち、配管１Ａの経路において、燃料電池２と接続部Ｐ２との間、望ましくは分岐部Ｐ１と接続部Ｐ２との間に気液分離チューブが１つ設けられていれば、配管１Ａ内の気体が分離されて大気中へ排出される。逆に、気液分離チューブは３箇所以上に設けられていてもよい。
【００５２】
また、上記実施の形態等では、燃料電池としてメタノールを用いた直接メタノール型燃料電池を例に挙げて説明したが、これに限られず、エタノールやジメチルエーテルなどの他の液体燃料を用いた燃料電池であってもよい。
【符号の説明】
【００５３】
１…燃料電池システム、１Ａ，１Ｂ…配管、２…燃料電池、３…制御部、４…循環ポンプ、５Ａ…気液分離チューブ、５Ｂ…気液分離チューブ、６…空気ポンプ、７…燃料タンク、８…燃料ポンプ、９…冷却部、１０…気泡センサー、２１Ａ…アノード電極、２１Ｂ…カソード電極、２０…電解質層、Ｆ１…燃料。
【図１】
2011003303.tif 000003
【図２】
2011003303.tif 000004
【図３】
2011003303.tif 000005
【図４】
2011003303.tif 000006
【図５】
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