(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体燃料が供給される燃料電池と、
液体燃料が貯留される燃料タンクと、
前記燃料タンクから前記燃料電池に対して液体燃料を供給する燃料供給経路と、
前記燃料電池に供給された液体燃料の反応生成物および反応生成水を含む排出液を排出する燃料排出経路と、
前記燃料排出経路から前記燃料供給経路へ排出液を輸送する還流経路と、
前記燃料供給経路に介在されるとともに、前記還流経路に接続され、前記燃料タンクから輸送された液体燃料と、前記燃料電池から排出される排出液とを混合することにより、液体燃料の濃度を調整するための濃度調整タンクと、
前記濃度調整タンク内に配置され、水分を液体燃料から分離するための水分離手段と、を備え、
前記濃度調整タンクは、
前記還流経路からの液体燃料を、前記水分離手段に供給するための燃料入口と、
前記水分離手段により水分が分離された液体燃料を排出するための燃料出口とを有し、
前記水分離手段は、
前記燃料入口と前記燃料出口とを結ぶ仮想の線分に対して、交差するように延び、
互いに間隔を隔てて複数配置され、
前記濃度調整タンクは、複数の前記水分離手段のうち、互いに隣り合う前記水分離手段の間に配置される整流板を備え、
前記整流板は、厚み方向に貫通する開口部を備え、
前記開口部は、互いに隣り合う前記水分離手段のうち、一方の前記水分離手段に対しては、前記燃料出口となり、他方の前記水分離手段に対しては、前記燃料入口となることを特徴とする、燃料電池システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両などに搭載される燃料電池システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、車両などに搭載される燃料電池システムとして、メタノール、ジメチルエーテル、ヒドラジンなどの液体燃料を使用する固体高分子形の燃料電池を備える燃料電池システムが知られている。
【０００３】
より具体的には、例えば、電解質層と、それを挟むアノード電極（燃料側電極）およびカソード電極（酸素側電極）とを備える燃料電池と、燃料を燃料電池に供給するとともに、その燃料電池から排出される燃料を燃料電池に還流するための燃料給排部と、空気を燃料電池に供給し、また、燃料電池から排出される空気を外部に排出するための空気給排部と、燃料電池から出力される電気エネルギーを電動車両の動力とするための動力部とを備え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。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−１２９３０４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
一方、特許文献１に記載されるような燃料電池システムとしては、発電効率の向上や、低コスト化、省スペース化など、更なる発展が望まれている。
【０００６】
本発明の目的は、より優れた燃料電池システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明の燃料電池システムは、液体燃料が供給される燃料電池と、液体燃料が貯留される燃料タンクと、前記燃料タンクから前記燃料電池に対して液体燃料を供給する燃料供給経路と、前記燃料電池に供給された液体燃料の反応生成物および反応生成水を含む排出液を排出する燃料排出経路と、前記燃料排出経路から前記燃料供給経路へ排出液を輸送する還流経路と、前記燃料供給経路に介在されるとともに、前記還流経路に接続され、前記燃料タンクから輸送された液体燃料と、前記燃料電池から排出される排出液とを混合することにより、液体燃料の濃度を調整するための濃度調整タンクと、前記濃度調整タンク内に配置され、水分を液体燃料から分離するための水分離手段と、を備えている。前記濃度調整タンクは、前記還流経路からの液体燃料を、前記水分離手段に供給するための燃料入口と、前記水分離手段により水分が分離された液体燃料を排出するための燃料出口とを有し、前記水分離手段は、前記燃料入口と前記燃料出口とを結ぶ仮想の線分に対して、交差するように延びていることを特徴としている。
【０００８】
このような構成によれば、濃度調整タンクにおいて、排出液に含まれる水分が水分離手段によって分離され、液体燃料の濃度が調整される。そして、濃度が調整された液体燃料が、燃料電池に還流される。そのため、液体燃料を、効率よく利用することができ、低コスト化を図ることができる。
【０００９】
しかるに、液体燃料からの水分の分離効率の向上が望まれている。
【００１０】
この点、上記の構成によれば、水分離手段が、燃料入口と燃料出口とを結ぶ仮想の線分に対して、交差するように延びているので、燃料入口から供給される液体燃料と、水分離手段との効率的な接触を確保することができる。そのため、液体燃料からの水分の分離効率の向上を図ることができる。
【００１１】
また、本発明の燃料電池システムは、前記水分離手段は、互いに間隔を隔てて複数配置され、前記濃度調整タンクは、複数の前記水分離手段のうち、互いに隣り合う前記水分離手段の間に配置される整流板を備えている。前記整流板は、厚み方向に貫通する開口部を備え、前記開口部は、互いに隣り合う前記水分離手段のうち、一方の前記水分離手段に対しては、前記燃料出口となり、他方の前記水分離手段に対しては、前記燃料入口となることが好適である。
【００１２】
このような構成によれば、水分離手段が複数備えられているので、液体燃料からの水分の分離効率の向上を確実に図ることができる。また、整流板が、互いに隣り合う水分離手段の間に配置されており、濃度調整タンク内が、整流板により、一方の水分離手段が配置される空間と、他方の水分離手段が配置される空間とに仕切られている。
【００１３】
そして、一方の水分離手段により水分が分離された液体燃料が、整流板の開口部を介して、他方の水分離手段に供給される。つまり、開口部は、一方の水分離手段に対しては、燃料出口となり、他方の水分離手段に対しては、燃料入口となる。
【００１４】
また、一方の水分離手段は、燃料入口と開口部とを結ぶ仮想の線分に対して、交差するように延び、他方の水分離手段は、開口部と燃料出口とを結ぶ仮想の線分に対して、交差するように延びている。
【００１５】
その結果、水分離手段を複数備えることができながら、各水分離手段と液体燃料との効率的な接触を確保することができる。従って、液体燃料からの水分の分離効率の向上をより一層図ることができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の燃料電池システムでは、液体燃料を、効率よく利用することができ、低コスト化を図ることができながら、液体燃料からの水分の分離効率の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】図１は、本発明の一実施形態に係る燃料電池システムを搭載した電動車両の概略構成図である。
【図２】図２は、図１に示す濃度調整タンクおよび水分離器の斜視図である。
【図３】図３は、図２に示す濃度調整タンクおよび水分離器の平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
１．燃料電池システムの全体構成
図１において、電動車両１は、燃料電池およびバッテリを選択的に動力源とするハイブリッド車両であって、燃料電池システム２を搭載している。
【００１９】
燃料電池システム２は、燃料電池３と、燃料給排部４と、空気給排部５と、制御部６と、動力部７とを備えている。
（１）燃料電池
燃料電池３は、液体燃料が直接供給および排出される、例えば、アニオン交換型燃料電池またはカチオン交換型燃料電池であって、電動車両１の中央下側に配置されている。
【００２０】
燃料電池３に供給され、また、燃料電池３から排出される液体燃料としては、例えば、メタノール、ジメチルエーテル、ヒドラジン（例えば、無水ヒドラジンや、ヒドラジン１水和物などの水加ヒドラジンなどを含む）などが挙げられる。
【００２１】
なお、以下において、燃料電池３に供給される液体燃料を供給液、一方、燃料電池３から排出される液体燃料（燃料電池３に供給された液体燃料の反応生成物（窒素ガスなど）および反応生成水を含む）を排出液として、それぞれ区別する。
【００２２】
燃料電池３は、電解質層８と、電解質層８の一方側に配置されたアノード９と、電解質層８の他方側に配置されたカソード１０とを有する単位セル２８（燃料電池セル）が、セパレータ（図示せず）を介して複数積層されたスタック構造に形成されている。つまり、電解質層８を介してアノード９およびカソード１０が対向配置されてなる単位セル２８が複数積層されている。なお、図１では、積層される複数の単位セル２８のうち、電動車両１の前後方向途中に配置される単位セル２８だけを拡大して表わし、その他の単位セル２８については簡略化して記載している。
【００２３】
電解質層８は、例えば、アニオン成分またはカチオン成分が移動可能な層であり、アニオン交換膜またはカチオン交換膜を用いて形成されている。
【００２４】
アノード９は、アノード電極１１と、アノード電極１１に液体燃料（供給液）を供給するための燃料供給部材１２とを有している。
【００２５】
アノード電極１１は、電解質層８の一方面に形成されている。アノード電極１１の電極材料としては、例えば、触媒が担持された多孔質担体（触媒担持多孔質担体）などが挙げられる。
【００２６】
燃料供給部材１２は、セパレータとしても兼用され、ガス不透過性の導電性部材からなる。燃料供給部材１２には、その表面から凹む葛折状の溝が形成されている。そして、燃料供給部材１２は、溝の形成された表面がアノード電極１１に対向接触されている。これにより、アノード電極１１の一方面と燃料供給部材１２の他方面（溝の形成された表面）との間には、アノード電極１１全体に液体燃料（供給液）を接触させるための燃料供給路１３が形成される。
【００２７】
燃料供給路１３には、液体燃料（供給液）をアノード９内に流入させるための燃料供給口１５が一端側（下側）に形成され、液体燃料（排出液）をアノード９から排出するための燃料排出口１４が他端側（上側）に形成されている。
【００２８】
カソード１０は、カソード電極１６と、カソード電極１６に空気（酸素）を供給するための空気供給部材１７とを有している。
【００２９】
カソード電極１６は、電解質層８の他方面に形成されている。カソード電極１６の電極材料としては、例えば、アノード電極１１の電極材料として例示した、触媒担持多孔質担体などが挙げられる。
【００３０】
空気供給部材１７は、セパレータとしても兼用され、ガス不透過性の導電性部材からなる。空気供給部材１７には、その表面から凹む葛折状の溝が形成されている。そして、空気供給部材１７は、溝の形成された表面がカソード電極１６に対向接触されている。これにより、カソード電極１６の他方面と空気供給部材１７の一方面（溝の形成された表面）との間には、カソード電極１６全体に空気を接触させるための空気供給路１８が形成される。
【００３１】
空気供給路１８には、空気をカソード１０内に流入させるための空気供給口１９が他端側（上側）に形成され、空気をカソード１０から排出するための空気排出口２０が一端側（下側）に形成されている。
【００３２】
また、このような燃料電池３において、複数の単位セル２８をそれぞれ区分する１つのセパレータは、上記燃料供給部材１２および上記空気供給部材１７を兼ね備える。換言すると、セパレータは、その一方側面において、燃料供給部材１２として作用するとともに、他方側面において、空気供給部材１７として作用する。
（２）燃料給排部
燃料給排部４は、液体燃料を貯留するための燃料タンク２２と、燃料タンク２２から燃料電池３（具体的には、アノード９の燃料供給路１３）へ供給液を供給する燃料供給経路としての燃料供給ライン３０と、燃料供給ライン３０に介在される濃度調整タンク４７と、燃料電池３（具体的には、アノード９の燃料供給路１３）から排出液を排出する燃料排出経路としての燃料排出ライン３１と、燃料排出ライン３１から濃度調整タンク４７へ排出液を輸送する還流経路としての還流ライン３２とを備えている。
【００３３】
なお、燃料供給ライン３０と燃料排出ライン３１との間には、燃料電池３が介在されており、また、燃料排出ライン３１と還流ライン３２との間には、気液分離器２３（後述）が介在されている。
【００３４】
燃料タンク２２は、燃料電池３よりも後方であり、電動車両１の後部に配置されている。燃料タンク２２には、液体燃料として、例えば、メタノール、ジメチルエーテル、ヒドラジンなどが貯蔵（貯留）されている。
【００３５】
燃料供給ライン３０は、その上流側端部が、シール材（ガスケットなど）を介して、燃料タンク２２に接続されるとともに、その下流側端部が、シール材（ガスケットなど）を介して燃料電池３（具体的には、アノード９の燃料供給口１５）に接続されている。
【００３６】
濃度調整タンク４７は、詳しくは後述するが、上記した液体燃料に耐性のある材質から形成されている。そして、濃度調整タンク４７は、シール材（ガスケットなど）を介して、燃料供給ライン３０の途中に介在されている。
【００３７】
また、濃度調整タンク４７には、シール材（ガスケットなど）を介して、還流ライン３２（後述）の下流側端部が接続されており、還流ライン３２を介して、排出液が供給される。これにより、濃度調整タンク４７において、燃料タンク２２から輸送された液体燃料（１次供給液）と、燃料電池３から排出された排出液とが、適宜の割合で混合され、燃料電池３に供給される液体燃料（２次供給液）の濃度が、調整される。
【００３８】
また、燃料供給ライン３０の流れ方向途中において、濃度調整タンク４７の上流側には、第１供給ポンプ３３および燃料供給弁３４が設けられている。
【００３９】
第１供給ポンプ３３としては、例えば、ロータリーポンプ、ギヤポンプなどの回転式ポンプ、ピストンポンプ、ダイヤフラムポンプなどの往復式ポンプなど、公知の送液ポンプが用いられる。第１供給ポンプ３３は、コントロールユニット２９（後述）に電気的に接続されている（図１の破線参照）。これにより、コントロールユニット２９（後述）からの制御信号が、第１供給ポンプ３３に入力され、コントロールユニット２９（後述）が、第１供給ポンプ３３の駆動および停止を制御する。
【００４０】
また、燃料供給弁３４は、燃料供給ライン３０を開閉するための弁であって、例えば、電磁弁など、公知の開閉弁が用いられる。また、燃料供給弁３４は、コントロールユニット２９（後述）に電気的に接続されている（図１の破線参照）。これにより、コントロールユニット２９（後述）からの制御信号が、燃料供給弁３４に入力され、コントロールユニット２９（後述）が、燃料供給弁３４の開閉を制御する。
【００４１】
このような第１供給ポンプ３３の駆動、および、燃料供給弁３４の開閉により、燃料タンク２２から、液体燃料（１次（高濃度）供給液）が、濃度調整タンク４７へ供給される。
【００４２】
また、燃料供給ライン３０の流れ方向途中において、濃度調整タンク４７の下流側には、第２供給ポンプ３５が設けられている。
【００４３】
第２供給ポンプ３５としては、例えば、上記した公知の送液ポンプが用いられる。第２供給ポンプ３５は、コントロールユニット２９（後述）に電気的に接続されている（図１の破線参照）。これにより、コントロールユニット２９（後述）からの制御信号が、第２供給ポンプ３５に入力され、コントロールユニット２９（後述）が、第２供給ポンプ３５の駆動および停止を制御する。
【００４４】
このような第２供給ポンプ３５の駆動により、液体燃料（２次供給液）が、濃度調整タンク４７から燃料電池３に供給される。
【００４５】
燃料排出ライン３１は、その上流側端部が、シール材（ガスケットなど）を介して、燃料電池３（具体的には、アノード９の燃料排出口１４）に接続されるとともに、その下流側端部が、シール材（ガスケットなど）を介して、気液分離器２３に接続されている。
【００４６】
このような燃料排出ライン３１により、排出液が燃料電池３から排出され、気液分離器２３に輸送される。
【００４７】
気液分離器２３は、例えば、中空の容器からなり、その下部には、気液分離器２３の内外を連通させる底部流通口２４が２つ形成されている。
【００４８】
また、気液分離器２３の上部には、気液分離器２３の内外を連通させる上部流通口２５が１つ形成されている。
【００４９】
気液分離器２３は、燃料電池３よりも電動車両１の後方、かつ、電動車両１の上方に配置されている。２つの底部流通口２４のそれぞれには、シール材（ガスケットなど）を介して、燃料排出ライン３１および還流ライン３２（後述）のそれぞれが接続されている。
【００５０】
そして、気液分離器２３には、燃料電池３からの排出液が、燃料排出ライン３１を介して流入する。これによって、詳しくは後述するが、気液分離器２３において、排出液に含まれるガスが、排出液から分離される。
【００５１】
上部流通口２５には、気液分離器２３で分離されたガス（気体）を排出するためのガス排出管２６が接続されている。ガス排出管２６の上流側端部は、シール材（ガスケット）を介して上部流通口２５に接続され、ガス排出管２６の下流側端部は、大気に開放されている。また、ガス排出管２６の途中には、ガス排出弁２７が設けられている。
【００５２】
ガス排出弁２７は、ガス排出管２６を開放して気液分離器２３内の圧力を開放するための弁であって、例えば、電磁弁など、公知の開閉弁が用いられる。ガス排出弁２７は、コントロールユニット２９（後述）に電気的に接続されている（図１の破線参照）。これにより、コントロールユニット２９（後述）からの制御信号がガス排出弁２７に入力され、コントロールユニット２９（後述）が、ガス排出弁２７の開閉を制御する。
【００５３】
還流ライン３２は、その上流側端部が、シール材（ガスケットなど）を介して、気液分離器２３の底部流通口２４に接続されるとともに、その下流側端部が、シール材（ガスケットなど）を介して、濃度調整タンク４７に接続されている。
【００５４】
これにより、燃料排出ライン３１内を輸送される排出液が、気液分離器２３および還流ライン３２を介して、濃度調整タンク４７に輸送される。そして、濃度調整タンク４７内において、燃料タンク２２から輸送された液体燃料（１次供給液）と混合され、濃度調整された後、供給液（２次供給液）として、燃料電池３に戻ることにより、アノード９を循環するクローズドライン（閉流路）が形成される。
（３）空気給排部
空気給排部５は、燃料電池３（カソード１０）に対して空気を供給するための空気供給ライン４１と、クローズドラインを循環する液体燃料から水を分離するための水分離手段としての水分離器４５と、カソード１０から排出される空気を外部に排出するための空気排出ライン４２とを備えている。
【００５５】
空気供給ライン４１は、その上流側端部が大気中に開放され、その下流側端部が燃料電池３（具体的には、カソード１０の空気供給口１９）に接続されている。空気供給ライン４１の途中には、空気供給ポンプ４３が介在されており、また、その下流側には、空気供給弁４４が設けられている。
【００５６】
また、空気供給ポンプ４３は、コントロールユニット２９（後述）に電気的に接続されており、コントロールユニット２９（後述）からの制御信号が、空気供給ポンプ４３に入力され、コントロールユニット２９（後述）が、空気供給ポンプ４３の駆動および停止を制御する。
【００５７】
空気供給弁４４は、空気供給ライン４１を開閉するための弁であって、例えば、電磁弁など、公知の開閉弁が用いられる。
【００５８】
また、空気供給弁４４は、コントロールユニット２９（後述）に電気的に接続されており、コントロールユニット２９（後述）からの制御信号が、空気供給弁４４に入力され、コントロールユニット２９（後述）が、空気供給弁４４の開閉を制御する。
【００５９】
また、空気供給ライン４１は、空気供給ポンプ４３および空気供給弁４４の下流側において、濃度調整タンク４７内を通過するように配設されている。
【００６０】
水分離器４５は、本実施形態では、濃度調整タンク４７内において、空気供給ライン４１に介在されている。
【００６１】
水分離器４５は、詳しくは後述するが、図２に示すように、空気が通過可能であり、水分を液体燃料（排出液）から分離するように構成されている。
【００６２】
なお、水分離器４５は、図示しないが、空気供給ライン４１および濃度調整タンク４７に対して着脱可能に設けられており、必要に応じて、空気供給ライン４１および濃度調整タンク４７から取り外し、洗浄および交換が可能である。
【００６３】
そして、水分離器４５を通過した空気は、図１に示すように、空気供給ライン４１（濃度調整タンク４７よりも下流側の空気供給ライン４１）を介して、燃料電池３に供給される。
【００６４】
空気排出ライン４２は、その上流側端部が燃料電池３（具体的には、カソード１０の空気排出口２０）に接続され、その下流側端部がドレンとされる。
（４）制御部
制御部６は、コントロールユニット２９を備えている。
【００６５】
コントロールユニット２９は、電動車両１における電気的な制御を実行するユニット（例えば、ＥＣＵ：Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｕｎｉｔ）であり、ＣＰＵ、ＲＯＭおよびＲＡＭなどを備えるマイクロコンピュータから構成されている。
【００６６】
制御部６では、例えば、第１供給ポンプ３３、第２供給ポンプ３５および空気供給ポンプ４３などの駆動および停止や、燃料供給弁３４、ガス排出弁２７および空気供給弁４４などの開閉などを、適宜制御する。
（５）動力部
動力部７は、燃料電池３から出力される電気エネルギーを電動車両１の駆動力として機械エネルギーに変換するためのモータ３７と、モータ３７に電気的に接続されるインバータ３８と、モータ３７による回生エネルギーを蓄電するための動力用バッテリ４０と、ＤＣ／ＤＣコンバータ３６とを備えている。
【００６７】
モータ３７は、燃料電池３よりも前方であって、電動車両１の前部に配置されている。モータ３７としては、例えば、三相誘導電動機、三相同期電動機など、公知の三相電動機が挙げられる。
【００６８】
インバータ３８は、モータ３７と燃料電池３との間に配置されている。インバータ３８は、燃料電池３で発電された直流電力を交流電力に変換する装置であって、例えば、公知のインバータ回路が組み込まれた電力変換装置が挙げられる。また、インバータ３８は、配線により、燃料電池３およびモータ３７にそれぞれ電気的に接続されている。
【００６９】
動力用バッテリ４０としては、例えば、ニッケル水素電池や、リチウムイオン電池など、公知の二次電池が挙げられる。また、動力用バッテリ４０は、インバータ３８と燃料電池３との間の配線に接続され、これにより、燃料電池３からの電力を蓄電可能、かつ、モータ３７に電力を供給可能とされている。
【００７０】
ＤＣ／ＤＣコンバータ３６は、動力用バッテリ４０と燃料電池３との間に配置されている。ＤＣ／ＤＣコンバータ３６は、燃料電池３の出力電圧を昇降圧する機能を有し、燃料電池３の電力および動力用バッテリ４０の入出力電力を調整する機能を有している。
【００７１】
そして、ＤＣ／ＤＣコンバータ３６は、コントロールユニット２９と電気的に接続されており（図１の破線参照）、これにより、コントロールユニット２９から出力される出力制御信号の入力に応じて、燃料電池３の出力（出力電圧）を制御する。
【００７２】
また、ＤＣ／ＤＣコンバータ３６は、配線により、燃料電池３および動力用バッテリ４０にそれぞれ電気的に接続されているとともに、配線の分岐により、インバータ３８に電気的に接続されている。
【００７３】
これにより、ＤＣ／ＤＣコンバータ３６からモータ３７への電力は、インバータ３８において直流電力から三相交流電力に変換され、三相交流電力としてモータ３７に供給される。
２．濃度調整タンクおよび水分離器の詳細
濃度調整タンク４７は、図２に示すように、タンク本体４８と、複数の整流板４９とを備えている。
【００７４】
タンク本体４８は、略ボックス形状に形成されており、上下方向と直交する第１方向に間隔を隔てて配置される１対の第１側壁５０と、上下方向および第１方向の両方向と直交する第２方向に間隔を隔てて配置される１対の第２側壁５１と、１対の第１側壁５０および１対の第２側壁５１の上端部を連結する上壁５３と、１対の第１側壁５０および１対の第２側壁５１の下端部を連結する底壁５２とを備えている。
【００７５】
１対の第１側壁５０は、濃度調整タンク４７の第１方向両端部である。１対の第１側壁５０のそれぞれは、第１方向から見て、略矩形の板状に形成されている。
【００７６】
１対の第２側壁５１は、濃度調整タンク４７の第２方向両端部である。１対の第２側壁５１のそれぞれは、１対の第１側壁５０の第２方向の両端部間に架設されており、第２方向から見て略矩形の板状に形成されている。
【００７７】
上壁５３は、濃度調整タンク４７の上端部であり、上下方向から見て略矩形の板状に形成されている。
【００７８】
底壁５２は、濃度調整タンク４７の下端部であり、上下方向から見て略矩形の板状に形成されている。底壁５２には、燃料入口としての排出液入口５６と、１次燃料入口５４と、燃料出口５５とが形成されている。
【００７９】
排出液入口５６は、図３に示すように、底壁５２における第１方向の一方端部かつ第２方向の一方側部分に配置されている。排出液入口５６は、底壁５２を上下方向に貫通している。排出液入口５６には、図２に示すように、シール材（ガスケットなど）を介して、還流ライン３２の下流側端部が接続されている。
【００８０】
１次燃料入口５４は、図３に示すように、底壁５２において、排出液入口５６の第１方向の他方に間隔を隔てて配置されている。１次燃料入口５４は、底壁５２を上下方向に貫通している。１次燃料入口５４には、図２に示すように、シール材（ガスケットなど）を介して、濃度調整タンク４７よりも上流の燃料供給ライン３０が接続されている。
【００８１】
燃料出口５５は、図３に示すように、底壁５２における第１方向の他端部かつ第２方向の他方側部分に配置されている。燃料出口５５は、底壁５２を上下方向に貫通している。燃料出口５５には、図２に示すように、シール材（ガスケットなど）を介して、濃度調整タンク４７よりも下流の燃料供給ライン３０が接続されている。
【００８２】
複数の整流板４９は、タンク本体４８内の下方部分において、第２方向に間隔を隔てて並列配置されている。そして、各整流板４９の下端部は、底壁５２の上面と接触し、各整流板４９の第１方向の両端部のそれぞれは、１対の第１側壁５０の内面と接触している。これによって、複数の整流板４９は、タンク本体４８内の下方部分を、複数の空間に仕切っている。
【００８３】
整流板４９は、第２方向から見て、第１方向に延びる略矩形の板状を有している。整流板４９の第１方向の寸法は、タンク本体４８の第１方向の内寸と略同じであり、整流板４９の上下方向の寸法は、タンク本体４８の上下方向の内寸の略１／２である。
【００８４】
複数の整流板４９は、具体的には、３枚の整流板４９であり、第１整流板４９Ａと、第２整流板４９Ｂと、第３整流板４９Ｃとを備えている。
【００８５】
第１整流板４９Ａは、図３に示すように、１対の第２側壁５１のうち、第２方向の一方の第２側壁５１に対して第２方向の他方に間隔を隔てて配置されている。第２整流板４９Ｂは、第１整流板４９Ａに対して第２方向の他方に間隔を隔てて配置されている。第３整流板４９Ｃは、第２整流板４９Ｂに対して第２方向の他方に間隔を隔てて配置され、かつ、１対の第２側壁５１のうち、第２方向の他方の第２側壁５１に対して第２方向の一方に間隔を隔てて配置されている。
【００８６】
これによって、３枚の整流板４９は、タンク本体４８内の下方部分を４つの空間、具体的には、第１室４８Ａ、第２室４８Ｂ、第３室４８Ｃおよび第４室４８Ｄに仕切っている。
【００８７】
第１室４８Ａ、第２室４８Ｂ、第３室４８Ｃおよび第４室４８Ｄは、対応する整流板４９を挟んで第２方向に隣り合うように、第２方向の一方から他方に向かって順に配置されている。
【００８８】
第１室４８Ａは、１次燃料入口５４を介して、濃度調整タンク４７よりも上流の燃料供給ライン３０と連通するとともに、排出液入口５６を介して還流ライン３２と連通している。また、第４室４８Ｄは、燃料出口５５を介して、濃度調整タンク４７よりも下流の燃料供給ライン３０と連通している。
【００８９】
また、複数の整流板４９のそれぞれは、図２に示すように、開口部６１を有している。開口部６１は、各整流板４９のそれぞれに１つずつ形成されており、整流板４９の第１方向両端部のいずれか一方の下方部分を、側面視略矩形に切り欠くことにより形成されている。つまり、開口部６１は、整流板４９を厚み方向に貫通している。
【００９０】
そして、互いに隣り合う整流板４９に形成される開口部６１のそれぞれは、第１方向において反対となるように配置されている。
【００９１】
詳しくは、第１整流板４９Ａに形成される開口部６１は、第１整流板４９Ａの第１方向の一端部の下方部分に配置され、第２整流板４９Ｂに形成される開口部６１は、第２整流板４９Ｂの第１方向の他端部の下方部分に配置され、第３整流板４９Ｃに形成される開口部６１は、第３整流板４９Ｃの第１方向の一端部の下方部分に配置されている。
【００９２】
水分離器４５は、上記したように、濃度調整タンク４７内において、空気供給ライン４１に介在されている。
【００９３】
空気供給ライン４１は、濃度調整タンク４７の上流側において複数の分岐ライン７０に分岐されている。複数の分岐ライン７０のそれぞれは、具体的には、３つの分岐ライン７０であって、第２室４８Ｂ、第３室４８Ｃおよび第４室４８Ｄのそれぞれを通過するように、１対の第１側壁５０を貫通している。なお、第１側壁５０における分岐ライン７０の挿通部分は、シール材（ガスケットなど）により、液密に構成されている。そして、３つの分岐ライン７０は、濃度調整タンク４７よりも下流側において合流され、１本の空気供給ライン４１となる。
【００９４】
そして、水分離器４５は、複数の分岐ライン７０のそれぞれに介在されている。これによって、水分離器４５は、図３に示すように、第２方向に間隔を隔てて複数、具体的には３つ配置されており、第２室４８Ｂ、第３室４８Ｃおよび第４室４８Ｄのそれぞれに１つずつ収容されている。つまり、複数の整流板４９のそれぞれは、複数の水分離器４５のうち、互いに隣り合う水分離器４５の間に配置されている。
【００９５】
そして、複数の水分離器４５のすべては、排出液入口５６の第１方向他端縁と、燃料出口５５の第１方向一端縁とを結ぶ仮想の線分Ｌと交差するように延びている。
【００９６】
また、複数の水分離器４５のそれぞれは、対応する開口部６１との間に相対的に大きな空間を確保するために、第１方向に対して傾斜するように延びている。
【００９７】
詳しくは、第２室４８Ｂに収容される水分離器４５（以下、第２室４８Ｂの水分離器４５とする。）は、第１方向の一方から他方に向かうにつれて、第２方向の他方から一方に傾斜するように延びている。そして、第２室４８Ｂの水分離器４５は、第１整流板４９Ａの開口部６１の第１方向他端縁と、第２整流板４９Ｂの開口部６１の第１方向一端縁とを結ぶ仮想の第１線分Ｌ１と交差している。
【００９８】
第３室４８Ｃに収容される水分離器４５（以下、第３室４８Ｃの水分離器４５とする。）は、第１方向の一方から他方に向かうにつれて、第２方向の一方から他方に傾斜するように延びている。そして、第３室４８Ｃの水分離器４５は、第２整流板４９Ｂの開口部６１の第１方向一端縁と第３整流板４９Ｃの開口部６１の第１方向他端縁とを結ぶ仮想の第２線分Ｌ２と交差している。
【００９９】
第４室４８Ｄに収容される水分離器４５（以下、第４室４８Ｄの水分離器４５とする。）は、第１方向の一方から他方に向かうにつれて、第２方向の他方から一方に傾斜するように延びている。そして、第４室４８Ｄの水分離器４５は、第３整流板４９Ｃの開口部６１の第１方向他端縁と燃料出口５５の第１方向一端縁とを結ぶ仮想の第３線分Ｌ３と交差している。
【０１００】
これによって、複数の水分離器４５は、上下方向からみてジグザグ（具体的には、Ｚ字状）になるように配置されている。
【０１０１】
また、複数の水分離器４５のそれぞれは、図２に示すように、例えば、水分離膜の中空糸からなり、具体的には、水分離膜からなる中空糸（中空糸膜）の束として、形成されている。
【０１０２】
水分離膜は、排出液中に含まれる液体燃料の反応生成物や、未反応の液体燃料などを遮断する一方、反応生成水（水分）を透過させる膜であって、特に制限されないが、例えば、孔径が１ｎｍ以下の炭素膜などが挙げられる。水分離膜の孔径は、例えば、１ｎｍ以下、好ましくは、０．５ｎｍ以下であり、通常、０．３ｎｍ以上である。
【０１０３】
また、このような水分離膜からなる中空糸（中空糸膜）の内径は、例えば、２００μｍ以上、好ましくは、２５０μｍ以上であり、例えば、２０００μｍ以下、好ましくは、５００μｍ以下である。
【０１０４】
そして、このような水分離膜からなる中空糸を、複数（例えば、５００〜２５００本）束ねることにより、集合筒状の水分離器４５が得られる。
【０１０５】
また、複数の水分離器４５のそれぞれは、濃度調整タンク４７内において、図示しない液体燃料（排出液と１次供給液との混合液）に浸漬されている。そして、複数の水分離器４５（中空糸膜）内には、濃度調整タンク４７よりも上流側の分岐ライン７０を介して、空気が供給されている。
３．燃料電池システムによる発電
上記した燃料電池システム２では、図１に示すように、コントロールユニット２９の制御により、燃料供給弁３４が開かれ、第１供給ポンプ３３および第２供給ポンプ３５が駆動されることにより、燃料タンク２２に貯留される液体燃料（供給液）が、燃料供給ライン３０および濃度調整タンク４７を介して、アノード９に供給される。一方、空気供給弁４４が開かれ、空気供給ポンプ４３が駆動されることにより、空気が空気供給ライン４１を介してカソード１０に供給される。なお、燃料供給弁３４は、液体燃料が所定量供給された後に閉じられるが、後の液体燃料の濃度調整時に、適宜開閉される。
【０１０６】
アノード９では、液体燃料が、アノード電極１１と接触しながら燃料供給路１３を通過する。一方、カソード１０では、空気が、カソード電極１６と接触しながら空気供給路１８を通過する。
【０１０７】
そして、各電極（アノード電極１１およびカソード電極１６）において電気化学反応が生じ、起電力が発生する。例えば、液体燃料がメタノールである場合には、下記式（１）〜（３）の通りとなる。
（１）  ＣＨ３ＯＨ＋６ＯＨ−→ＣＯ２＋５Ｈ２Ｏ＋６ｅ−（アノード電極１１での反応）
（２）  Ｏ２＋２Ｈ２Ｏ＋４ｅ−→４ＯＨ−              （カソード電極１６での反応）
（３）  ＣＨ３ＯＨ＋３／２Ｏ２→ＣＯ２＋２Ｈ２Ｏ      （燃料電池３全体での反応）
すなわち、メタノールが供給されたアノード電極１１では、メタノール（ＣＨ３ＯＨ）とカソード電極１６での反応で生成した水酸化物イオン（ＯＨ−）とが反応して、二酸化炭素（ＣＯ２）および水（Ｈ２Ｏ）が生成するとともに、電子（ｅ−）が発生する（上記式（１）参照）。
【０１０８】
アノード電極１１で発生した電子（ｅ−）は、図示しない外部回路を経由してカソード電極１６に到達する。つまり、この外部回路を通過する電子（ｅ−）が、電流となる。
【０１０９】
一方、カソード電極１６では、電子（ｅ−）と、外部からの供給もしくは燃料電池３での反応で生成した水（Ｈ２Ｏ）と、空気供給路１８を流れる空気中の酸素（Ｏ２）とが反応して、水酸化物イオン（ＯＨ−）が生成する（上記式（２）参照）。
【０１１０】
そして、生成した水酸化物イオン（ＯＨ−）が、電解質層８を通過してアノード電極１１に到達し、上記と同様の反応（上記式（１）参照）が生じる。
【０１１１】
また、例えば、液体燃料がヒドラジンである場合には、下記式（４）〜（６）の通りとなる。
（４）  Ｎ２Ｈ４＋４ＯＨ−→Ｎ２＋４Ｈ２Ｏ＋４ｅ−  （アノード電極１１での反応）
（５）  Ｏ２＋２Ｈ２Ｏ＋４ｅ−→４ＯＨ−          （カソード電極１６での反応）
（６）  Ｎ２Ｈ４＋Ｏ２→Ｎ２＋２Ｈ２Ｏ              （燃料電池３全体での反応）
このようなアノード電極１１およびカソード電極１６での電気化学的反応が連続的に生じることによって、燃料電池３全体として、上記式（３）または上記式（６）で表わされる反応が生じて、燃料電池３に起電力が発生する。
【０１１２】
そして、発生した起電力が、配線を介して、ＤＣ／ＤＣコンバータ３６に送電され、動力部７では、インバータ３８およびモータ３７、および／または、動力用バッテリ４０に送電される。そして、モータ３７では、インバータ３８により三相交流電力に変換された電気エネルギーが電動車両１の車輪を駆動させる機械エネルギーに変換される。一方、動力用バッテリ４０では、その電力が充電される。
【０１１３】
また、燃料給排部４では、アノード９から排出される液体燃料（未反応の液体燃料、反応生成物および反応生成水含む排出液）が、燃料排出ライン３１を通過して上流側の底部流通口２４から気液分離器２３に流入する。気液分離器２３では、水位が上部流通口２５よりも下方位置に保持される液体燃料の液溜まり３９が、気液分離器２３の中空部分に生じるとともに、液溜まり３９に含まれるガス（気体）が液溜まり３９の上方空間へ分離される。その一方で、液溜まり３９の一部が、下流側の底部流通口２４から還流ライン３２に流出する。
【０１１４】
還流ライン３２に流出する液体燃料（未反応の液体燃料、反応生成物および反応生成水含む排出液）は、詳しくは後述するが、濃度調整タンク４７に流入され、濃度調整タンク４７において、燃料タンク２２から供給される液体燃料と混合される。その後、濃度調整タンク４７から、濃度調整タンク４７よりも下流の燃料供給ライン３０に排出され、再び燃料供給口１５から燃料供給路１３に流入する。
【０１１５】
このようにして、液体燃料が、クローズドライン（還流ライン３２、濃度調整タンク４７、燃料供給ライン３０、燃料排出ライン３１、気液分離器２３および燃料供給路１３）を循環する。なお、気液分離器２３で分離された気体は、ガス排出弁２７が開かれることにより、ガス排出管２６を介して外部へ排出される。
４．  水の分離
上記したように、燃料電池システム２では、燃料電池３のアノード９から排出される液体燃料（未反応の液体燃料、反応生成物および反応生成水含む排出液）が、還流ライン３２、および、濃度調整タンク４７よりも下流側の燃料供給ライン３０を介して、燃料電池３に還流され、再利用される。
【０１１６】
しかし、式（１）〜（６）として示したように、燃料電池３による発電では、その発電反応において水が生じるため、排出液には、水が含有される。すなわち、排出液においては、液体燃料の濃度が低下している。そのため、排出液をそのまま燃料電池３に還流して用いると、発電効率の低下を惹起する場合がある。
【０１１７】
これに対して、上記の燃料電池システム２では、燃料電池３から排出される排出液に含有される水を分離し、還流される液体燃料の濃度を調整（増加）することができる。
【０１１８】
具体的には、この燃料電池システム２では、燃料電池３から燃料排出ライン３１に排出された排出液は、気液分離器２３および還流ライン３２を順次通過して、濃度調整タンク４７に供給される。
【０１１９】
詳しくは、還流ライン３２からの排出液は、図３に示すように、排出液入口５６を介して、濃度調整タンク４７の第１室４８Ａに流入する。また、燃料タンク２２からの１次供給液は、１次燃料入口５４を介して、濃度調整タンク４７の第１室４８Ａに流入する。これによって、排出液と１次供給液とが、第１室４８Ａにおいて混合され、液体燃料の濃度が調整される。
【０１２０】
そして、排出液と１次供給液とが混合された液体燃料は、第１整流板４９Ａの開口部６１を介して、第１室４８Ａから第２室４８Ｂに流入する。第２室４８Ｂに流入した液体燃料は、第２室４８Ｂの水分離器４５に供給され、第２室４８Ｂにおいて水分離器４５の周囲を第１方向の一方から他方に向かって通過する。
【０１２１】
このとき、第２室４８Ｂの水分離器４５（中空糸膜）内には空気が流れており、水分離器４５の周囲の液体燃料中の水分が水蒸気化され、水分離器４５の外膜（水分離膜）を通過する。これにより、液体燃料から水分が分離される（浸透気化法）。
【０１２２】
次いで、第２室４８Ｂの水分離器４５の周囲を通過した液体燃料は、第２整流板４９Ｂの開口部６１を介して、第３室４８Ｃに流入する。これにより、第３室４８Ｃの水分離器４５に液体燃料が供給される。つまり、第２整流板４９Ｂの開口部６１は、第２室４８Ｂの水分離器４５に対しては、燃料出口となり、第３室４８Ｃの水分離器４５に対しては、燃料入口となる。
【０１２３】
そして、第３室４８Ｃに流入した液体燃料は、第３室４８Ｃにおいて水分離器４５の周囲を第１方向の他方から一方に向かって通過する。ここで、第３室４８Ｃに流入した液体燃料には、第２室４８Ｂの水分離器４５では分離しきれなかった水分が含有される場合がある。
【０１２４】
そのため、第３室４８Ｃの水分離器４５は、第２室４８Ｂの水分離器４５では分離しきれなかった水分を、浸透気化法により、液体燃料から分離する。
【０１２５】
次いで、第３室４８Ｃの水分離器４５の周囲を通過した液体燃料は、第３整流板４９Ｃの開口部６１を介して、第４室４８Ｄに流入する。これにより、第４室４８Ｄの水分離器４５に液体燃料が供給される。つまり、第３整流板４９Ｃの開口部６１は、第３室４８Ｃの水分離器４５に対しては、燃料出口となり、第４室４８Ｄの水分離器４５に対しては、燃料入口となる。
【０１２６】
そして、第４室４８Ｄに流入した液体燃料は、第４室４８Ｄにおいて水分離器４５の周囲を第１方向の一方から他方に向かって通過する。このとき、第４室４８Ｄの水分離器４５は、上記において分離しきれなかった水分を、浸透気化法により、液体燃料から分離する。
【０１２７】
その後、第４室４８Ｄの水分離器４５の周囲を通過した液体燃料は、燃料出口５５に到達し、水分が分離された２次供給液として、燃料出口５５を介して、濃度調整タンク４７よりも下流の燃料供給ライン３０に排出される。そして、２次供給液は、図１に示すように、再び燃料供給口１５から燃料供給路１３に流入する。
【０１２８】
このようにして水分が分離された液体燃料（すなわち、高濃度の液体燃料）は、燃料供給ライン３０を介して、再び燃料電池３に供給される。
【０１２９】
一方、各水分離器４５の外膜（水分離膜）を通過した水蒸気は、図２に示すように、各水分離器４５内において、空気と混合される。これにより、空気が加湿される。そして、加湿された空気は、図１に示すように、空気供給ポンプ４３の駆動によって、空気供給ライン４１を介してカソード１０に供給される。このとき、水分は、カソード１０に供給されるとともに、カソード１０を透過して電解質層８を湿潤させる。
５．作用効果
このような燃料電池システム２では、図２に示すように、濃度調整タンク４７において、液体燃料（排出液）に含まれる水分が、空気供給ライン４１に介在される水分離器４５によって分離され、液体燃料の濃度が調整される。そして、濃度が調整された液体燃料が、図１に示すように、燃料電池３に還流される。そのため、このような燃料電池システム２によれば、液体燃料を、効率よく利用することができ、低コスト化を図ることができる。
【０１３０】
また、水分離器４５は、図３に示すように、排出液入口５６と燃料出口５５とを結ぶ仮想の線分Ｌに対して、交差するように延びているので、液体燃料は、排出液入口５６から燃料出口５５へ向かう間に必ず水分離器４５を通過する。そのため、排出液入口５６から供給される液体燃料と、水分離器４５との効率的な接触を確保することができる。その結果、液体燃料からの水分の分離効率の向上を図ることができる。
【０１３１】
水分離器４５は、図２に示すように、濃度調整タンク４７内において、複数配置されている。そのため、液体燃料からの水分の分離効率の向上を確実に図ることができる。また、整流板４９は、互いに隣り合う水分離器４５の間に配置されており、濃度調整タンク４７内の下方部分が、複数の整流板４９により、第１室４８Ａ、第２室４８Ｂ、第３室４８Ｃおよび第４室４８Ｄに仕切られている。
【０１３２】
第２室４８Ｂ、第３室４８Ｃおよび第４室４８Ｄのそれぞれは、水分離器４５を１つずつ収容している。
【０１３３】
そして、還流ライン３２からの排出液は、排出液入口５６を介して、第１室４８Ａに流入して１次供給液と混合された後、第２室４８Ｂに流入する。その後、排出液と１次供給液との混合液（液体燃料）は、第２室４８Ｂの水分離器４５により水分が分離された後、第２整流板４９Ｂの開口部６１を介して、第３室４８Ｃに収容される水分離器４５に供給される。つまり、第２整流板４９Ｂの開口部６１は、第２室４８Ｂに収容される水分離器４５に対しては、燃料出口となり、第３室４８Ｃに収容される水分離器４５に対しては、燃料入口となる。
【０１３４】
次いで、液体燃料は、第３室４８Ｃの水分離器４５により水分が分離された後、第３整流板４９Ｃの開口部６１を介して、第４室４８Ｄに収容される水分離器４５に供給される。つまり、第３整流板４９Ｃの開口部６１は、第３室４８Ｃに収容される水分離器４５に対しては、燃料出口となり、第４室４８Ｄに収容される水分離器４５に対しては、燃料入口となる。
【０１３５】
そのため、第２室４８Ｂ、第３室４８Ｃおよび第４室４８Ｄのそれぞれに収容される水分離器４５が、液体燃料から水分を順次分離することができる。
【０１３６】
また、第２室４８Ｂに収容される水分離器４５は、仮想の第１線分Ｌ１と交差しており、第２室４８Ｂに流入した液体燃料は、第１整流板４９Ａの開口部６１から、第２整流板４９Ｂの開口部６１へ向かう間に必ず水分離器４５を通過する。
【０１３７】
また、第３室４８Ｃに収容される水分離器４５は、仮想の第２線分Ｌ２と交差しており、第３室４８Ｃに流入した液体燃料は、第２整流板４９Ｂの開口部６１から、第３整流板４９Ｃの開口部６１へ向かう間に必ず水分離器４５を通過する。
【０１３８】
また、第４室４８Ｄに収容される水分離器４５は、仮想の第３線分Ｌ３と交差しており、第４室４８Ｄに流入した液体燃料は、第３整流板４９Ｃの開口部６１から、燃料出口５５へ向かう間に必ず水分離器４５を通過する。
【０１３９】
そのため、複数の水分離器４５のそれぞれと、液体燃料との効率的な接触を確保することができる。その結果、液体燃料からの水分の分離効率の向上をより一層図ることができる。
【０１４０】
また、上記の燃料電池システム２においては、カソード電極１６では、式（２）および（５）として示したように、水が酸素と反応する。そのため、カソード電極１６での反応を円滑に進行させるためには、カソード電極１６に十分な水分が供給される必要がある。また、式（１）〜（６）として示したように、水酸化物イオンなどのイオンが電解質層８を通過する。そのため、電解質層８がイオン導電性を備えるためには、電解質層８が十分に湿潤している必要がある。
【０１４１】
この点、上記の燃料電池システム２では、図１に示すように、液体燃料（排出液）から分離・回収された水分は、空気供給ライン４１内に導入されるため、より多くの水分を含んだ空気が、燃料電池３に供給される。そのため、その水分をカソード電極１６に供給することができ、かつ、電解質層８を湿潤させることができる。その結果、燃料電池３の導電性の向上を図ることができ、発電効率の向上を図ることができる。
【０１４２】
また、空気供給ライン４１内の空気を加湿するため、別途、加湿器などを備える場合には、水タンクなどが搭載されるため、燃料電池システム２の体積が大きくなる。
【０１４３】
一方、上記した燃料電池システム２によれば、加湿器を用いることなく空気に水分を含有させることができるため、加湿器を用いる場合に比べ、燃料電池システム２の体積を減少させ、省スペース化を図ることができる。
【０１４４】
また、上記した燃料電池システム２によれば、排出液に含有される水分が水蒸気として分離され、水蒸気として空気供給ライン４１に供給されるため、より効率よく空気を加湿することができる。
【０１４５】
また、上記した燃料電池システム２において、燃料電池３から排出された排出液は、燃料電池３において加熱されている。そのため、排出液中の水分をより少ないエネルギーで水蒸気として回収することができ、低エネルギー化および低コスト化を図ることができる。
【０１４６】
さらに、上記した燃料電池システム２では、水分が水蒸気として分離されるため、排出液の熱エネルギーを気化熱として放出させ、排出液を冷却することができる。そのため、排出液をより低温状態で再び燃料電池３に供給することができ、発電効率の向上を図ることができる。
【０１４７】
それに加えて、上記した燃料電池システム２では、燃料電池３から排出される排出液（水分を含有した低濃度液体燃料）から、水分が回収され、高濃度液体燃料として還流ライン３２に還流されるため、燃料タンク２２からの液体燃料の供給量や供給頻度を低減することができ、より効率よく液体燃料を利用することができる。
６．変形例
上記の実施形態では、複数の水分離器４５のすべてが、上記した水の分離において使用されるが、液体燃料に含まれる水分（排出液中の反応生成水）の量に応じて、使用される水分離器４５の数を変更することができる。すなわち、液体燃料に含まれる水分の量が多い場合には、より多く（例えば、全て）の水分離器４５を使用し、また、液体燃料に含まれる水分の量が少ない場合には、その水分の量に応じて、水分離器４５の使用数を減少させることができる。
【０１４８】
水分離器４５の使用数を減少させる方法は、特に制限されず、例えば、水分離器４５よりも上流側の分岐ライン７０に開閉弁を設け、それらを開閉させることなどによって、空気の流路を制限し、所望の水分離器４５（中空糸膜）内のみに、空気を通過させる方法などが挙げられる。
【０１４９】
上記の実施形態では、水分離器４５は、空気供給ライン４１に介在されるが、水分離器４５の配置は特に制限されない。例えば、水分離器４５に空気を供給するための第２空気供給ライン（図示せず）を、空気供給ライン４１とは別途設けることもできる。そのような場合には、水分離器４５は、第２空気供給ライン（図示せず）に介在される。そして、第２空気供給ライン（図示せず）を介して水分離器４５に空気を供給し、反応生成水を含む液体燃料から水を分離することができる。
【０１５０】
上記の実施形態では、水分離器４５が中空糸から形成されるが、これに限定されず、水分離器４５は、例えば、複数の貫通孔（パス）を備える略円筒形のハニカムセラミック担体と、その貫通孔（パス）の内周壁面を被覆する水分離膜とからなる水分離ユニット（例えば、サブナノセラミック膜フィルター（日本ガイシ製））などを用いることもできる。また、例えば、水分離器４５内を、公知の減圧装置によって減圧することにより、反応生成水を含む液体燃料から水を分離することもできる。
【０１５１】
上記の実施形態では、燃料電池システム２は、複数の水分離器４５を備えるが、水分離器４５の個数は、特に限定されず、１つ（単数）であってもよい。この場合、部品点数の低減を図ることができる。
【０１５２】
上記の実施形態では、濃度調整タンク４７は、複数の整流板４９を備えるが、濃度調整タンク４７は、複数の整流板４９を備えなくてもよい。この場合、部品点数の低減を図ることができる。
【０１５３】
上記の実施形態では、開口部６１は、整流板４９の第１方向の両端部のいずれか一方に形成されるが、開口部６１の配置は適宜変更することができる。
【０１５４】
上記の実施形態では、濃度調整タンク４７は、略ボックス形状に形成されるが、濃度調整タンク４７の形状は特に限定されない。濃度調整タンク４７は、例えば、両端部が閉鎖される略円筒形状に形成することもできる。
【０１５５】
これらによっても、上記の実施形態と同様の作用効果を奏することができる。なお、これら実施形態および変形例は、適宜組み合わせることができる。
【符号の説明】
【０１５６】
２      燃料電池システム
３      燃料電池
２２    燃料タンク
３０    燃料供給ライン
３１    燃料排出ライン
３２    還流ライン
４５    水分離器
４７    濃度調整タンク
４９    整流板
５５    燃料出口
５６    排出液入口
６１    開口部
Ｌ      排出液入口と燃料出口とを結ぶ仮想の線分
Ｌ１    第１整流板の開口部と第２整流板の開口部とを結ぶ仮想の線分
Ｌ２    第２整流板の開口部と第３整流板の開口部とを結ぶ仮想の線分
Ｌ３    第３整流板の開口部と燃料出口とを結ぶ仮想の線分
【図１】
0006411793.tif 000002
【図２】
0006411793.tif 000003
【図３】
0006411793.tif 000004