(57)【要約】【課題】氷点下でも水回収を継続して行い得る移動体用燃料電池システムを提供する。【解決手段】燃料ガスを供給する燃料ガス供給手段（１）と、酸化ガスを供給する酸化ガス供給手段（２）と、これら供給される燃料ガスと酸化ガスにより発電する燃料電池スタック（５）と、この燃料電池スタック（５）からの排ガス中の水分を回収する水回収装置とを備える燃料電池において、前記水回収装置が、冷却液により前記排ガス中の水蒸気を凝縮させて水とする凝縮器（４１、４２）であり、前記排ガス中の水蒸気を凝縮させて水とする空間内に水と相溶する液体を混入する液体混入機構（６１、６２）を有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料ガスを供給する燃料ガス供給手段と、
酸化ガスを供給する酸化ガス供給手段と、
これら供給される燃料ガスと酸化ガスにより発電する燃料電池スタックと、
この燃料電池スタックからの排ガス中の水分を回収する水回収装置と
を備える燃料電池において、
前記水回収装置が、冷却液により前記排ガス中の水蒸気を凝縮させて水とする凝縮器または前記排ガスから水蒸気を分離する水分離器であり、
前記排ガス中の水蒸気を凝縮させて水とする空間内または前記排ガスから水蒸気を分離する空間内に、水と相溶する液体を混入する液体混入機構を有することを特徴とする移動体用燃料電池システム。
【請求項２】
不凍材を混合した冷却水により前記燃料電池スタックを冷却する燃料電池スタック冷却冷却装置を備え、
前記水と相溶する液体として前記燃料電池スタック冷却用の前記不凍材を混合した冷却水を用いることを特徴とする請求項１に記載の移動体用燃料電池システム。
【請求項３】
前記燃料ガス供給手段が水素貯蔵媒体であり、前記燃料電池スタック冷却用の前記不凍材を混合した冷却水により前記燃料ガス、前記酸化ガスの少なくとも一方を加湿する加湿器を備えることを特徴とする請求項２に記載の移動体用燃料電池システム。
【請求項４】
前記燃料電池スタック冷却用の前記不凍材を混合した冷却水を貯溜する第１の冷却水タンクと、
この第１の冷却水タンクの冷却水中の前記不凍材の含有量または前記不凍材濃度を推定するかまたは検出する手段と
を備え、
この不凍材の含有量または不凍材濃度に基づいて前記凝縮器内おける水の凝縮量または前記水分離器内おける水の分離量を制御することを特徴とする請求項３に記載の移動体用燃料電池システム。
【請求項５】
前記凝縮器冷却用または前記水分離器冷却用の不凍材を混合した冷却水を貯溜する第２の冷却水タンクと、
この第２の冷却水タンクの冷却水を前記第１の冷却水タンクに流入させる機構と
を備え、
前記第１の冷却水タンクの冷却水中の前記不凍材の含有量または不凍材濃度に基づいて前記流入させる冷却水の量を制御することを特徴とする請求項４に記載の移動体用燃料電池システム。
【請求項６】
前記燃料ガス供給手段が、燃料を貯溜する燃料タンクと、この燃料タンクから燃料を供給する燃料供給手段と、水とこの供給される燃料との混合液を貯溜する混合液タンクと、この混合液タンクから水と燃料との混合液を供給する混合液供給手段と、この供給される水と燃料とから燃料を改質した改質ガスを生成する燃料改質装置とからなり、
前記水と相溶する液体として前記燃料タンクからの燃料または前記混合液タンクからの水と燃料の混合液を用いることを特徴とする請求項１に記載の移動体用燃料電池システム。
【請求項７】
前記凝縮器または前記水分離器にたまった液体を前記混合液タンクに戻すことを特徴とする請求項６に記載の移動体用燃料電池システム。
【請求項８】
前記混合液タンクの混合液中の燃料の含有量または燃料濃度を推定するかまたは検出する手段を備え、
この燃料の含有量または燃料濃度に基づいて前記凝縮器内おける水の凝縮量または前記水分離器内における水の分離量を制御することを特徴とする請求項７に記載の移動体用燃料電池システム。
【請求項９】
前記燃料タンク中の燃料を前記混合液タンクに流入させる機構を備え、
前記燃料の含有量または燃料濃度に基づいて前記流入させる燃料の量を制御することを特徴とする請求項８に記載の移動体用燃料電池システム。
【請求項１０】
前記凝縮器または前記水分離器の雰囲気温度を検出する温度検出手段を備え、
この雰囲気温度に基づいて前記液体混入機構からの水と相溶する液体の混入を制御することを特徴とする請求項１に記載の移動体用燃料電池システム。
【請求項１１】
前記燃料電池スタックの発電量に基づいて前記液体混入機構からの水と相溶する液体の混入量を制御することを特徴とする請求項１０に記載の移動体用燃料電池システム。
【請求項１２】
燃料ガスを供給する燃料ガス供給手段と、
酸化ガスを供給する酸化ガス供給手段と、
これら供給される燃料ガスと酸化ガスにより発電する燃料電池スタックと、
この燃料電池スタックからの排ガス中の水分を回収する水回収装置と
を備える燃料電池において、
前記水回収装置が、水と相溶する液体を混合した冷却液により前記排ガス中の水蒸気を凝縮させて水とする凝縮器であり、
前記排ガス中の水蒸気を凝縮させるこの凝縮器内の凝縮面を多孔板または凝縮した水を選択的に透過させる選択透過膜で構成することを特徴とする移動体用燃料電池システム。
【請求項１３】
不凍材を混合した冷却水により前記燃料電池スタックを冷却する冷却装置を備え、
前記水と相溶する液体を混合した冷却液として前記燃料電池スタック冷却用の前記不凍材を混合した冷却水を用いることを特徴とする請求項１２に記載の移動体用燃料電池システム。
【請求項１４】
前記燃料ガスの供給手段が水素貯蔵媒体であり、前記燃料電池スタックの冷却用の前記不凍材を混合した冷却水により前記燃料ガス、前記酸化ガスの少なくとも一方を加湿する加湿器を備えることを特徴とする請求項１３に記載の移動体用燃料電池システム。
【請求項１５】
前記燃料電池スタック冷却用の前記不凍材を混合してある冷却水を貯蔵する第１の冷却水タンクと、
この第１の冷却タンクの冷却水中の前記不凍材の含有量または前記不凍材濃度を推定するかまたは検出する手段と
を備え、
この不凍材の含有量または不凍材濃度に基づいて前記凝縮器内おける水の凝縮量を制御することを特徴とする請求項１４に記載の移動体用燃料電池システム。
【請求項１６】
前記燃料ガス供給手段が、燃料を貯溜する燃料タンクと、この燃料タンクから燃料を供給する燃料供給手段と、水とこの供給される燃料との混合液を貯溜する混合液タンクと、この混合液タンクから水と燃料との混合液を供給する混合液供給手段と、この供給される水と燃料とから燃料を改質した改質ガスを生成する燃料改質装置とからなり、
前記水と相溶する液体を含んだ冷却液として前記燃料タンクからの燃料または前記混合液タンクからの水と燃料の混合液を用いることを特徴とする請求項１２に記載の移動体用燃料電池システム。
【請求項１７】
前記凝縮器を出る冷却液を前記混合液タンクに戻すことを特徴とする請求項１６に記載の移動体用燃料電池システム。
【請求項１８】
前記混合液タンクの混合液中の燃料の含有量または燃料濃度を推定するかまたは検出する手段を備え、
この燃料の含有量または燃料濃度に基づいて前記凝縮器内おける水の凝縮量を制御することを特徴とする請求項１７に記載の移動体用燃料電池システム。
【請求項１９】
前記燃料タンク中の燃料を前記混合液タンクに流入させる機構を備え、
前記燃料の含有量または燃料濃度に基づいて前記流入させる燃料の量を制御することを特徴とする請求項１８に記載の移動体用燃料電池システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料ガスと酸化ガスにより発電する燃料電池スタックを備え、主として移動体いわゆる燃料電池自動車等に搭載される燃料電池システム、特に氷点下での運転における燃料電池スタックからの排ガス中の水回収に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の燃料電池システムとして、メタノールと水との混合液を貯溜する混合液貯溜タンク１６を備え、この混合液タンク１６からのメタノールと水との混合液をメタノール改質装置１に供給するものがある（特許文献１参照）。これは、溶液の凝固点（融点）は溶媒のそれよりも低くなるという融点降下を利用したものである。すなわち、メタノールと水との混合液の凝固点は水の凝固点である０℃より低くなることから、氷点下においても改質を行う燃料が凍結しないので、特許文献１の技術によれば寒冷地においてもメタノール改質装置１の運転が可能となっている。
【特許文献１】特開平８−９１８０４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、車両等の移動体の動力源の中で環境の観点から望ましいものとしてポテンシャルが高い高効率の燃料電池が挙げられる。移動体用の燃料電池として有力であると目されている固体高分子電解質型の燃料電池は一般に水素と酸素を用いて発電を行う。
【０００４】
移動体用の燃料電池の燃料となる水素の供給方法には、大きくわけて２種類ある。一つは高圧水素タンクや吸蔵合金、水素化ホウ素ナトリウム等の貯蔵媒体から直接純水素を供給する方法である。もう一つはいわゆる燃料改質型と呼ばれるものであり、天然ガス、アルコール、ガソリン等の燃料を改質して水素を発生させて供給する方法である。
【０００５】
移動体用燃料電池システムでは、定置用の燃料電池システムと異なり、システムに必要な水の補給ができない場合を想定する必要があり、燃料電池スタック等から排出される水を回収するシステムが必要になる。回収した水は、直接水素を供給する燃料電池システムにおいては燃料ガス、すなわち水素の加湿等に用い、改質型の燃料電池システムにおいては、改質に用いる原料として使用する。
【０００６】
一方、移動体用燃料電池システムでは、システムの起動および停止が頻繁であるだけでなく、移動体が氷点下の環境におかれた場合でも水回収装置により燃料電池スタックからの排ガス中の水分を回収し続ける必要がある。
【０００７】
このため上記特許文献１の技術では燃料電池スタックからの排ガス中の水分を回収するための水分離器２３を備えている。
【０００８】
しかしながら、このままでは氷点下において燃料電池システムの運転を開始した場合に水分離器２３の内部で水分が凝縮、氷結して流路を閉塞してしまい水回収を行うことができなくなる可能性がある。
【０００９】
この場合に、水分離器全体をヒータにより暖機したり循環する冷媒をバーナ等により暖めた後に燃料電池システムの運転を開始することが考えられるが、運転開始のたびに暖機のためのエネルギを消費し非効率である。
【００１０】
そこで本発明は、氷点下でも水回収を継続して行い得る移動体用燃料電池システムを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、燃料ガス供給手段（１）と、酸化ガス供給手段（２）と、燃料電池スタック（５）と、この燃料電池スタック（５）からの排ガス中の水分を回収する水回収装置とを備える燃料電池において、前記水回収装置が、冷却液により前記排ガス中の水蒸気を凝縮させて水とする凝縮器（４１、４２）であり、前記排ガス中の水蒸気を凝縮させて水とする空間内に水と相溶する液体を混入する液体混入機構（６１、６２）を有する。あるいは前記水回収装置が、前記排ガスから水蒸気を分離する水分離器であり、前記排ガスから水蒸気を分離する空間内に水と相溶する液体を混入する液体混入機構（６１、６２）を有する。
【００１２】
もう一つの発明は、燃料ガスを供給する燃料ガス供給手段（１）と、酸化ガスを供給する酸化ガス供給手段（２）と、燃料電池スタック（５）と、この燃料電池スタック（５）からの排ガス中の水分を回収する水回収装置とを備える燃料電池において、前記水回収装置が、水と相溶する液体を混合した冷却液により前記排ガス中の水蒸気を凝縮させて水とする凝縮器（１１１）であり、前記排ガス中の水蒸気を凝縮させるこの凝縮器内の凝縮面を多孔板または凝縮した水を選択的に透過させる選択透過膜で構成する。
【発明の効果】
【００１３】
本発明は水回収装置に溶液の凝固点（融点）は溶媒のそれよりも低くなるという融点降下を利用したものである。すなわち、燃料電池スタックから水蒸気を含んだ排ガスが出てきて水回収装置に入るが、ここではその排ガス中の水蒸気が凝縮器内において凝縮しつつその凝縮水が液体混入機構により混入される水と相溶する液体に溶けて溶液となり、あるいはそのは排ガス中の水蒸気が水分離器内において分離されつつその分離された水が液体混入機構により混入される水と相溶する液体に溶けて溶液となる。これら溶液の融点は純水の融点である０℃より降下するので、凝縮器内や水分離器内における水の氷結を防ぐことができる。液体混入機構としてはインジェクタ等が挙げられ簡便な機構で氷点下での氷結防止が可能になる。
【００１４】
もう一つの発明によれば、燃料電池スタックから水蒸気を含んだ排ガスが出てきて水回収装置に入るが、ここではその排ガス中の水蒸気が凝縮器内において凝縮しつつその凝縮水が多孔板や選択透過膜を介し冷却液に溶ける。この凝縮水が溶け込む冷却液には水と相溶する液体を混合させてあるので、冷却液の融点は純水の融点である０℃より低いのであり、これにより凝縮器内における水の氷結を防ぐことができる。
【００１５】
また、これらの発明では、凝縮器や水分離器を暖機するためのヒータやバーナを設ける必要がないので、燃料電池システムの運転開始のたびに暖機のためのエネルギロスが生じることもない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、図面に基づき本発明の実施形態について説明する。図１は移動体に適用した本発明の一実施形態のシステムを説明するための概略図、図２は制御装置８１の入力と出力を示す図である。
【００１７】
燃料電池は、水素（燃料ガス）の供給手段としての高圧水素タンク１、空気（酸化ガス）の供給手段としてのブロア２、加湿器３、４、燃料電池スタック５、燃料電池スタック冷却装置２１、主として凝縮器２１、２２、インジェクタ６１、６２からなる水回収装置、凝縮器冷却装置４３、水回収後の排ガスを燃焼させるバーナ７５、コンピュータにより構成される制御装置８１を主な構成要素とする。以下、詳述する。
【００１８】
高圧水素タンク１（燃料ガス供給手段）より出た水素は流路１１を経て加湿器３により加湿され流路１２を介して、またブロア２（酸化ガス供給手段）により圧送される空気は加湿器４により加湿され流路１５を介してそれぞれ燃料電池スタック５に供給され、ここで電気化学的反応により発電が行われる。
【００１９】
作動中の燃料電池スタック５を冷却するために燃料電池スタック冷却装置２１を備える。この燃料電池スタック冷却装置２１は、第１の冷却水タンク２２、ポンプ２３、ラジエータ２４、基本流路３１〜３６からなっている。ポンプ２３により圧送される冷却水タンク２２内の冷却水は基本流路３１を介してラジエータ２４に導かれここで外部の空気との熱交換を行って冷却される。ラジエータ２４により冷却された冷却水は基本流路３２、３３を介して燃料電池スタック５に導入され燃料電池スタック５内部を冷却する。燃料電池スタック５を出た冷却水は基本流路３４、３５、３６を介して冷却水タンク２２に戻される。また、冷却水の一部は加湿器４、３において水素、空気の各加湿に用いられ、冷却水中の水が奪われる。ラジエータ２４による冷却水の冷却が必要ないこともあるので、ラジエータ２４にバイパス通路３７が、またバイパス通路３７の分岐部と合流部にそれぞれ三方弁３８、３９が設けられている。
【００２０】
発電に供されなかった水素（排水素）と空気（排空気）とは流路１３、１６を介してそれぞれ凝縮器４１、４２に導入される。水回収装置としての２つの凝縮器４１、４２の構成は同じであり、内部に冷却水を循環させる流路４１ａ、４２ａを有する。凝縮器冷却装置４３は、第２の冷却水タンク４４、ポンプ４５、ラジエータ４６、流路４７、４８、４９からなっている。冷却水タンク４４の冷却水はポンプ４５により圧送され、流路４７を介して一方の凝縮器４１内部の流路４１ａに、また流路４８を介してもう一つの凝縮器４２内部の流路４２ａにそれぞれ導かれ、ここで排水素、排空気と熱交換を行って排水素、排空気を冷却する。この冷却により排水素、排空気に含まれる水蒸気が凝縮して水となり、凝縮器４１、４２の下方にたまる。これにより、燃料電池スタック５からの排ガス（排水素、排空気）に含まれる水蒸気が水として回収される。
【００２１】
一方、凝縮器４１、４２での熱交換により暖められた凝縮器冷却水のほうは流路４９よりラジエータ４６に導かれ、ここで再び冷やされた後、冷却水タンク４４へと戻される。ラジエータ４６による冷却が必要ないこともあるので、ラジエータ４６にバイパス通路５０が、バイパス通路５０の分岐部と合流部にそれぞれ三方弁５１、５２が設けられている。
【００２２】
上記第１の冷却水タンク２２、第２の冷却水タンク４４に貯溜されている冷却水には不凍材あるいは不凍液が混合されており、これにより冷却水タンク２２、４４内の冷却水の融点を純水の融点である０℃より降下させている。
【００２３】
また、冷却水タンク４４を出た流路４７より分岐する流路５６、その分岐部に設けた流量制御弁５７により、第２の冷却水タンク４４内の冷却水を第１の冷却水タンク２２へと供給可能に構成している。これは、燃料電池システムの運転を継続すると、水素、空気の加湿により第１の冷却水タンク２２中の水が失われ冷却水タンク２２の冷却水中の不凍材濃度が大きくなってゆくので、不凍材濃度が所定値ａを超えたときには流量制御弁５７を調整して第２の冷却水タンク４４中の冷却水の一部を第１の冷却水タンク２２へと補充することにより、第１の冷却水タンク２２の冷却水中の不凍材濃度が所定値ａを超えることのないようにするためである。
【００２４】
上記のように燃料電池スタック５からの排ガス中の水蒸気は凝縮器冷却装置により冷却されて凝縮水となるのであるが、そのときの凝縮器４１、４２の雰囲気温度が氷点下にあると、この凝縮水が凝縮器４１、４２内部で氷結しかねない。このため、凝縮器４１、４２にインジェクタ６１、６２（水と相溶する液体を混入する機構）が取り付けられ、このインジェクタ６１、６２に基本流路３１からの分岐流路６３、この流路６３からさらに分岐する流路６４、６５を介して燃料電池スタック冷却水）が導かれている。ここでの燃料電池スタック冷却水は水と相溶する液体として働く。すなわち、燃料電池スタック５からの排ガス中に含まれている水蒸気が凝縮器冷却装置４３により冷却されて凝縮しているところに、インジェクタ６１、６２より噴射された燃料電池スタック冷却水が振りかかりその振りかけられた燃料電池スタック冷却水と混じりつつ凝縮器４１、４２の下部にたまる。このとき振りかけられる燃料電池スタック冷却水には不凍材が含まれているため、凝縮した水と燃料電池スタック冷却水とが混じった溶液の融点は純水の融点である０℃を下回る温度へと降下する。これにより、凝縮器４１、４２の雰囲気温度が氷点下にあっても凝縮器４１、４２内部での凝縮水の氷結が防止される。
【００２５】
ただし、インジェクタ６１、６２の作動は凝縮器４１、４２の雰囲気温度が低くて凝縮器４１、４２内部で燃料電池スタック５からの排ガス中に含まれる水蒸気が凝縮する際に氷結するおそれのある場合だけでよいので、基本流路３１からの分岐部に分岐流路６３への燃料電池スタック冷却水の流入と遮断とを切換可能でかつ流量を制御可能な制御弁７１が設けられている。
【００２６】
上記２つのインジェクタ６１、６２への流量配分については排水素と排空気の流量比等により適宜設定する。流路６４、６５の径が同じで、インジェクタ６１、６２の仕様も同じであるときには流路６４、６５の分岐部に設けた制御弁６６で流量比を調整する。
【００２７】
凝縮器４１、４２により回収され燃料電池スタック冷却水と混合された水はポンプ６７、６８により圧送され流路６９、７０を介して基本流路３２に合流される。すなわち、流路６９、７０の合流部に制御弁７２が、さらに合流後の流路が基本流路３２と合流する位置にも制御弁７３が設けられ、凝縮器４１、４２により回収された水を基本流路に戻すときにはポンプ６７、６８が作動されるだけでなくこれら制御弁７２、７３も制御される。
【００２８】
凝縮器４１、４２により水蒸気が回収された後の排水素と排空気とは流路１４、１７を介してバーナ７５に導入されここで燃やされ、システムの外に排出される。
【００２９】
図２に示すように上記の高圧水素タンク１、ブロア２、ポンプ２３、三方弁３８、３９、ポンプ４５、三方弁５１、５２、制御弁５７、７１、ポンプ６７、６８、制御弁７２、７３を制御するのはすべて制御装置８１で、制御装置８１には温度センサ８２からの凝縮器４１、４２の雰囲気温度、不凍材濃度センサ８３からの第１の冷却水タンク２２の燃料電池スタック冷却水中の不凍材濃度が、負荷センサ８４からの移動体の負荷状態と共に入力されている。
【００３０】
制御装置８１では負荷センサ８４により検出される負荷状態つまり移動体（パワープラント）の出力要求に応じた水素と空気が燃料電池スタック５に供給されるように高圧水素タンク１、ブロア２を制御する。
【００３１】
また、制御装置８１では温度センサ８２により検出される凝縮器４１、４２の雰囲気温度に基づいて、燃料電池スタックを起動させるときなどにインジェクタ６１、６２から燃料電池スタック冷却水を混入しての水回収を行うかどうかを決定すると共に、不凍材濃度センサ８３により検出される不凍材濃度に基づいて第１の冷却水タンク２２の冷却水中の不凍材濃度が所定値を超えることがないように制御弁５７を制御する。
【００３２】
この制御装置８１で行われる制御を図３に示すフローチャートに従って説明する。このフローは一定時間毎に実行する。
【００３３】
ステップ１では温度センサ８２により検出される凝縮器４１、４２の雰囲気温度Ｔｈを読み込み、ステップ２、３でこの雰囲気温度Ｔｈと所定値Ａ、Ｂとの比較により雰囲気温度Ｔｈが次のいずれの温度域にあるのかをみる。
【００３４】
（１）Ｔｈ≦Ａのとき
（２）Ｂ＜Ｔｈのとき
（３）Ａ＜Ｔｈ≦Ｂのとき
ここで、所定値Ａとしては燃料電池スタック５からの排ガス中の水蒸気が凝縮器４１、４２内で氷結する温度の上限値（例えば−５℃）を設定している。すなわち、上記（１）のときとは排ガス中の水蒸気が凝縮器４１、４２内において氷結する温度域であるので、この氷結を防止するためステップ４に進んでインジェクタ６１、６２を作動する。
【００３５】
また、このときには凝縮器冷却装置４３の作動を停止するためポンプ４５の作動を停止する。これは、排ガス中の水蒸気が凝縮器４１、４２内で氷結するほど雰囲気温度が低いときには凝縮器冷却装置４３を作動させて凝縮器４１、４２を冷却する必要がないためである。
【００３６】
一方、所定値Ｂとしては排ガス中の水蒸気が凝縮器４１、４２内で氷結しない温度の下限値（＋５℃）を設定している。すなわち、上記（２）のときには凝縮器４１、４２内部において凝縮水の氷結が起きず、インジェクタ６１、６２から燃料電池スタック冷却水を振りかける必要がないので、ステップ５に進んでインジェクタ６１、６２を非作動とする。また、このときには凝縮器冷却装置４３を作動するためポンプ４５を作動させると共に凝縮器冷却水がラジエータ４６を流れるように三方弁５１、５２を切換える。
【００３７】
上記（３）で想定しているのは凝縮器４１、４２の雰囲気温度Ｔｈが０℃付近にある温度域である。これは、燃料電池システムの運転を続け、凝縮器４１、４２の雰囲気温度が上昇して上記の所定値Ａを超えたときに即座に凝縮器冷却装置４３を作動させて凝縮器４１、４２を冷却すると、凝縮器冷却水の温度が非常に低くこれによって凝縮器４１、４２が冷却されて凝縮器４１、４２内部に凝縮水の部分的な氷結が起こる可能性があるので、こうした事態を避けるためである。つまり、上記（３）の温度域では凝縮器冷却装置４３を作動させつつインジェクタ６１、６２を作動させることで部分的な氷結をも防止するようにしたものである。
【００３８】
ステップ７では負荷センサ８４により検出される負荷に基づいて、燃料電池システムの出力要求に応じた水素、空気が燃料電池スタック５に供給されるようにポンプ９６、ブロア２を制御し、ステップ８で不凍材濃度センサ８３により検出される冷却水タンク２２内の冷却水の不凍材濃度を読み込む。
【００３９】
ステップ９ではインジェクタ６１、６２を作動させるか否かをみてインジェクタを作動させるとき（ステップ４、６を経てきたとき）にはステップ１０に進み不凍材濃度に基づいてインジェクタ６１、６２からの吐出量を算出し、その算出した吐出量がインジェクタ６１、６２から吐出されるように制御弁７１の開度を調整する。
【００４０】
これに対してインジェクタを作動させないとき（ステップ５を経てきたとき）にはステップ９よりステップ１１に進んで基本流路３１から燃料電池スタック冷却水が分岐流路６３に流れ込まないように制御弁７１を全閉とする。
【００４１】
ステップ１２では不凍材濃度と所定値ａを比較する。ここで、所定値ａは不凍材濃度の上限である。不凍材濃度が所定値ａ以下であるときにはそのまま今回の処理を終了する。
【００４２】
燃料電池スタック５に供給される水素と空気とを加湿器３、４により加湿しているので、この加湿に消費される水の分だけ燃料電池スタック冷却装置２１から奪われ、第１の冷却水タンク２２内の不凍材濃度が相対的に濃くなってゆく。燃料電池システムの運転を継続しているとやがて不凍材濃度が所定値ａを超えるので、このときにはステップ１２よりステップ１３に進んで第２の冷却水タンク４４からの凝縮器冷却水（こちらの不凍材濃度は燃料電池システムの運転によらず不変）の第１の冷却水タンク２２への吐出量を算出し、その算出した吐出量の凝縮器冷却水が第１の冷却水タンク２２へと導かれるように制御弁５７を制御し、第１の冷却水タンク２２内の冷却水中の不凍材濃度を所定値ａ以下へと戻す。
【００４３】
ここで本実施形態の作用を説明する。
【００４４】
本実施形態は水回収装置にも溶液の凝固点（融点）は溶媒（純水）のそれよりも低くなるという融点降下を利用したものである。すなわち、本実施形態では、水回収装置が、燃料電池スタック冷却水により排ガス中の水蒸気を凝縮させて水とする凝縮器４１、４２であり、排ガス中の水蒸気を凝縮させて水とする空間内に、水と相溶する液体である燃料電池スタック冷却水を混入するインジェクタ６１、６２（液体混入機構）を有している（請求項１に記載の発明）。このため、燃料電池スタック５から水蒸気を含んだ排ガスが出てきて凝縮器４１、４２に入るが、ここではその排ガス中の水蒸気が凝縮器４１、４２内において凝縮しつつその凝縮水がインジェクタ６１、６２により混入される燃料電池スタック冷却水（水と相溶する液体）に溶けて溶液となる。この溶液の凝固点は純水の凝固点である０℃より降下するので、凝縮器の雰囲気温度が氷点下にあっても凝縮器４１、４２内における凝縮水の氷結を防ぐことができる。
【００４５】
また、液体混入機構としてのインジェクタ６１、６２は簡便な機構であり、この簡便な機構により凝縮水の氷点下での氷結防止が可能になっている。また、凝縮器の暖機用のヒータやバーナを設ける必要がないので、燃料電池システムの運転開始のたびに暖機のためのエネルギロスが生じることもない。
【００４６】
本実施形態では、燃料電池スタック冷却装置２１を備え、水と相溶する液体としてこの燃料電池スタック冷却水を用いている（請求項２に記載の発明）。すなわち、本実施形態によれば水と相溶する液体を貯溜するタンクを別に設ける必要がないので、燃料電池システムを小型化できる。
【００４７】
高圧水素タンク１（水素貯蔵媒体）から直接水素を供給する燃料電池システムにおいては燃料電池スタック５内の高分子膜が乾燥しないように水素を加湿するのが一般的であり、本実施形態においても燃料電池スタック冷却水により水素と空気を加湿している（請求項３に記載の発明）。すなわち、本実施形態によれば凝縮器４１、４２により回収した水を用いて水素と空気を加湿でき、また、これにより薄まった燃料電池スタック冷却水を濃縮させることができる。
【００４８】
本実施形態では、燃料電池スタック冷却水を貯溜する第１の冷却水タンク２２と、この冷却水タンク２２の冷却水中の不凍材濃度を検出する濃度センサ８３（不凍材濃度検出手段）とを備え、図３のステップ１０に示したようにこの不凍材濃度に基づいてインジェクタ６１、６２からの吐出量（つまり水の凝縮量）を制御している（請求項４に記載の発明）。すなわち、本実施形態によれば、燃料電池スタック５からの排ガスから凝縮させる水の量を調整できるため、加湿を行う際の適切な不凍材濃度や、燃料電池スタック５を冷却する際の適切な不凍材濃度範囲を維持させることができる。
【００４９】
燃料電池スタック５からの排ガス中から凝縮させる水の量を制御することによって、第１の冷却水タンク２２の冷却水中の不凍材濃度を一定範囲に保つのであるが、加湿の際に不凍材が水蒸気と共に抜けて減ってしまったのでは、第１の冷却水タンク２２の冷却水中の不凍材濃度を一定範囲に保つことができなくなる可能性がある。本実施形態によれば、凝縮器冷却水を貯溜する第２の冷却水タンク４４と、この第２の冷却水タンク４４の冷却水を第１の冷却水タンク２２に流入させる機構（５６、５７）とを備え、図３のステップ１２、１３に示したように第１の冷却水タンク２２の冷却水中の不凍材濃度に基づいて第１の冷却水タンク２２へと流入させる凝縮器冷却水の量を制御するので（請求項５に記載の発明）、こういった場合の不凍材濃度の調整を行うことができる。
【００５０】
凝縮器４１、４２の雰囲気温度Ｔｈが高い場合には、燃料電池スタック５からの排ガス中の水蒸気を除いたガス自体の蒸気圧が上がりそのぶん水蒸気が凝縮しやすくなるためこの場合には必ずしも水と相溶する液体を混入する必要がない。本実施形態によれば、凝縮器４１、４２の雰囲気温度Ｔｈを検出する温度センサ８２（雰囲気温度検出手段）を備え、図３のステップ１〜６に示したようにこの雰囲気温度Ｔｈに基づいて水と相溶する液体の混入と非混入（つまりインジェクタ６１、６２の作動と非作動）とを制御するので（請求項１０に記載の発明）、このように凝縮器４１、４２の雰囲気温度Ｔｈが高い場合の水と相溶する液体の混入を停止し、これにより不要な混入を防止できる。
【００５１】
燃料電池スタック５からの排ガス中の水蒸気を凝縮させる際、その水蒸気量に比して水と相溶性のある液体を混入させる量が少ないと、部分的に凝縮水の氷結が起きてしまう可能性がある。図示していないが、このときには燃料電池スタック５の発電量に基づいて水と相溶する液体の混入量（つまりインジェクタ６１、６２の吐出量）を制御ればよい（請求項１１に記載の発明）。例えば燃料電池スタック５からの排ガス中の水蒸気量が多いときつまり燃料電池スタック５の発電量が大きいときにはこれに応じてインジェクタ６１、６２の吐出量を増やしてやることで、部分的な凝縮水の氷結をも回避できる。
【００５２】
図４、図５、図６は第２実施形態で、これらはそれぞれ第１実施形態の図１、図２、図３と置き換わるものである。図４、図５においてそれぞれ対応する図１、図２と同一部分には同一の番号をつけている。また、図６において図３と同一部分には同一のステップ番号をつけている。
【００５３】
第１実施形態と異なる点を主に説明すると、
図４に示に燃料電池システムは、アルコール燃料の一つであるメタノールを燃料改質装置９１により改質して水素を生成し、その生成した水素を燃料電池スタック５に供給するようにした燃料改質型の燃料電池システムであり、第２実施形態はこの燃料改質型の燃料電池システムに対して本発明を適用したものである。
【００５４】
改質型の燃料電池システムから説明すると、メタノールと水を供給する装置は、メタノールタンク９２、ポンプ９３、混合液タンク９５、ポンプ９６からなり、混合液タンク９５より改質ガスの原料となるメタノールおよび水がポンプ９６により流路９７を介して燃料改質装置９１に供給されている。また、改質に用いる空気はブロア９８により流路９９を介して燃料改質装置９１に供給されている。燃料改質装置９１で生成される水素（改質ガス）は空気と共に燃料電池スタック５に供給される。
【００５５】
上記の混合液タンク９５には水とメタノールの混合液が貯溜されている。メタノールの融点は約−１００℃であるためメタノールと水の混合液（改質原料液）は通常の雰囲気温度下で凍結することがなく、従って寒冷地においてもこの改質原料液を利用して燃料電池システムを始動させることができる。
【００５６】
このように構成されている改質型の燃料電池システムに対しても、第１実施形態と同様に水回収装置としての凝縮器４１、４２、凝縮器冷却装置４３、インジェクタ６１、６２が設けられている。
【００５７】
ただし、インジェクタ６１、６２には、メタノールタンク９２からのメタノールがポンプ１０１により流路１０２を介して圧送され、インジェクタ６１、６２より凝縮器４１、４２内部の排ガスに対してこのメタノールが振りかけられる。排ガスに含まれる水蒸気は凝縮器４１、４２において凝縮器冷却装置４３により冷却されて凝縮しつつこのインジェクタ６１、６２からのメタノールと混合して凝縮器４１、４２の下部にたまる。
【００５８】
この場合に、メタノールが混合した凝縮水は水を媒体とする溶液であり、従ってこの溶液の融点は純水の融点である０℃よりも低下する。すなわち、第２実施形態においても、氷点下における凝縮水の氷結を防止できる。
【００５９】
凝縮器４１、４２の下部に開口している２つの流路６９、７０の合流部には制御弁７２を設けており、ポンプ６７、６８を作動させると共にこの制御弁７２を制御することで、流路１０３を介して凝縮器４１、４２により回収された水が混合液タンク９５に戻される。
【００６０】
図５に示すように制御装置８１には雰囲気温度センサ８２からの凝縮器４１、４２の雰囲気温度Ｔｈ、メタノール濃度センサ８５からの混合液タンク９５の混合液中のメタノール濃度が、負荷センサ８４からの移動体の負荷状態と共に入力され、上記のポンプ９６、ブロア２、ポンプ４５、三方弁５１、５２、ポンプ９３、１０１、６７、６８、制御弁７２を制御装置８１が制御する。
【００６１】
この制御装置８１で行われる制御を図６に示すフローチャートに従って説明する。
【００６２】
図６においては第１実施形態と相違する部分を主に説明すると、ステップ２１ではメタノール濃度センサ８５により検出される混合液タンク９５の混合液中のメタノール濃度を読み込み、ステップ２２で燃料電池システムの出力要求に応じた水素、空気の量から改質に使用した純メタノール量を算出する。
【００６３】
ステップ２３ではこの算出された純メタノール量がメタノールタンク９２より混合液タンク９５へと供給されるように、メタノール濃度に応じてメタノールタンク９２からの２つの吐出量（ポンプ１０１の吐出量とポンプ９３の吐出量）の配分比を算出し、その算出した配分比に従った吐出量が吐出されるようにポンプ１０１、９３を制御する（メタノール濃度補正）。
【００６４】
これについてさらに説明すると、燃料改質装置９１においてメタノールガスや一酸化炭素等の未反応物質を生成させないように水とメタノールの混合比率つまりメタノール濃度を所定値ｂに保つ必要がある。実際には、混合液タンク９５内の混合液は燃料改質装置９１に供給されて消費される一方で、メタノールタンク９２からはメタノールが、また凝縮器４１、４２からはメタノールの混じった回収水がそれぞれ混合液タンク９５に戻されるので、混合液タンク９５の混合液中のメタノール濃度が変化し、予め定めているメタノール濃度の許容範囲を超えてしまったりこの逆に下回ったりする。
【００６５】
一方、メタノールタンク９２からはメタノールを流路１０２と９４の２つの流路に分けて供給しており、一方の流路９４の吐出量を増やしてその分他方の流路１０２の吐出量を減らせば混合液タンク９５のメタノール濃度が大きくなり、この逆に他方の流路９４の吐出量を減らしてその分一方の流路１０２の吐出量を増やせば混合液タンク９５のメタノール濃度が小さくなる。従って、実際のメタノール濃度が許容範囲を下回っているときには流路９４を流れる吐出量が増えその分流路１０２を流れる吐出量が減るように、この逆に実際のメタノール濃度が許容範囲を上回っているときには流路９４を流れる吐出量が減りその分流路１０２を流れる吐出量が増えるようにポンプ９３、１０１を制御する。
【００６６】
具体的には燃料電池システムの低温起動初期に凝縮器４１、４２において排ガス中の水分が過剰に回収され、混合液タンク９５のメタノール濃度が薄くなってしまう場合があるので、この場合にはポンプ１０１の吐出量を減らしその分ポンプ９３の吐出量を増やし、これにより混合液タンク９５のメタノール濃度が大きくなるようにする。もちろん本来の目的である凝縮器４１、４２内部における凝縮水の氷結を防止するため、インジェクタ６１、６２を作動させる必要があるとき（ステップ４、６を経てくるとき）にはポンプ１０１の吐出量に最低レベルを設定しておき、これ以下にはポンプ１０１の吐出量が減らないようにする。
【００６７】
また、インジェクタ６１、６２を作動させる必要がないとき（ステップ５を経てくるとき）にはポンプ１０１の吐出量をゼロとし、流路９４のみからステップ２２で算出した純メタノール量が供給されるようにポンプ９３の吐出量を設定する。
【００６８】
なお、燃料電池システムの冷間運転が続き、混合液タンク９５より消費されたメタノール量と同量のメタノールをメタノールタンク９２より補充するだけでは、混合液タンク９５のメタノール濃度が許容範囲を下回ってしまう場合には追加でポンプ９３の吐出量を増やしてやればよい。
【００６９】
このように第２実施形態では、水回収装置が、水とメタノールの混合液により排ガス中の水蒸気を凝縮させて水とする凝縮器４１、４２であり、排ガス中の水蒸気を凝縮させて水とする空間内に、水と相溶する液体であるメタノールを混入するインジェクタ６１、６２（液体混入機構）を有している（請求項１に記載の発明）。このため、燃料電池スタック５から水蒸気を含んだ排ガスが出てきて凝縮器４１、４２に入るが、ここではその排ガス中の水蒸気が凝縮器４１、４２内において凝縮しつつその凝縮水がインジェクタ６１、６２により混入されるメタノールに溶けて溶液となり、この溶液の融点を純水の融点である０℃より降下させるので、凝縮器４１、４２内における凝縮水の氷結を防ぐことができる。
【００７０】
第２実施形態では、燃料ガス供給手段が燃料タンク９２と、燃料供給手段（９３、９４）と、混合液タンク９５と、混合液供給手段（９６、９７）と、燃料改質装置９１とからなり、水と相溶する液体として燃料タンク９２からのメタノール（燃料）を用いている（請求項６に記載の発明）。すなわち、第２実施形態によれば水と相溶する液体を貯溜するタンクを別に設ける必要がないので、燃料電池システムを小型化できる。
【００７１】
凝縮器４１、４２にたまった液体も水とメタノールとの混合液であることから、第２実施形態によれば、凝縮器４１、４２にたまった液体を混合液タンク９５に戻すのであり（請求項７に記載の発明）、これにより凝縮器４１、４２にたまった液体をそのまま改質燃料として用いることができる。
【００７２】
改質型の燃料電池システムにおける燃料の量に対する水蒸気の比（Ｓ／Ｃ）は、システムの構成要素やその性能、燃料種等により設定する値が異なるので、この設定値へと合わせる必要がある。これに対して、図示しないが、メタノール濃度に基づいてインジェクタの吐出量（つまり凝縮器４１、４２内おける水の凝縮量）を制御することで設定値へと容易に合わせこむことができる（請求項８に記載の発明）。
【００７３】
第２実施形態によれば、メタノールタンク９２中のメタノールを混合液タンク９５に流入させる機構（９３、９４）を備え、図６のステップ２１、２２、２３に示したようにメタノール濃度に基づいて流入させるメタノールの量を制御するので（請求項９に記載の発明）、燃料電池システムの運転途中で上記Ｓ／Ｃの設定値を下げたい場合においても、その下げたい設定値へとスムーズに切換えることができる。
【００７４】
図７は第３実施形態の概略構成図で、第１実施形態の図１と置き換わるものである。図７において図１と同一部分には同一の符号を付けている。
【００７５】
第３実施形態は内部に冷却水を循環させる流路１１１ａを有する凝縮器１１１を備えるものの、燃料電池スタック５からの排ガス中の水蒸気を凝縮させる凝縮器１１１内の凝縮面を多孔板で構成すると共に、上記流路１１１ａを燃料電池スタック冷却装置１２１の流路の一部としたものである。すなわち、第３実施形態では図７に示したように燃料電池スタック冷却装置１２１が、第１の冷却水タンク２２、ポンプ２３、ラジエータ２４、オリフィス１２２、流路３１、１１１ａ、３３、３４、３５、３６、バイパス流路３７、三方弁３８、３９からなっている。
【００７６】
燃料電池スタック冷却水は第１の冷却水タンク２２より流路３１を介しオリフィス１２２で流量が規制されて凝縮器１１１内部の流路１１１ａに導かれ、ここで燃料電池スタック５からの排ガス中の水蒸気を凝縮すると共に凝縮面を介して凝縮した水を燃料電池スタック冷却水に溶解させる。
【００７７】
これについてさらに説明すると、図８は凝縮器１１１内部の凝縮面の物理的な作用をモデル的に示したものである。凝縮器１１１内では流路が例えば４つの多孔板１１２、１１３、１１４、１１５で区切られており、中央の２つの多孔板１１３、１１４で区切られる中央の流路１１６（冷却水を循環させる流路１１１ａ）に燃料電池スタック冷却水を図で右より左側に向けて流し、これに対してそのすぐ上下に位置する流路１１７、１１８には燃料電池スタック５からの排ガス（排水素または排空気）が燃料電池スタック冷却水とは反対方向に流される。
【００７８】
ここでの多孔板１１２〜１１５としては多孔質の隔壁であるいはパンチングボードに布を張ったもので構成すればよく、多孔板の表から裏に通じる微細な水チャネルがあればよい。燃料電池スタック５からの排ガスと接する表面（凝縮面）の濡れ性は良い方が性能がよい。もちろん多孔板に代えて水のみを選択器に透過する選択透過膜を用いてもよい。
【００７９】
このように凝縮面が構成されたとき、排ガス中の水蒸気は凝縮面で凝縮されつつ凝縮面より冷却水へと吸引されて溶解する。すなわち、排ガス中の水蒸気は凝縮水となって凝縮器１１１の下部にたまるのではなく凝縮水が燃料電池スタック冷却水中に直接回収されるのである。
【００８０】
図７に戻り、回収水を含んで凝縮器１１１から出た燃料電池スタック冷却水は流路３３を介して燃料電池スタック５に入り、燃料電池スタック５内部を冷却する。この冷却により温度上昇した冷却水は加湿器３、４でそれぞれ空気、水素を加湿した後、ラジエータ２４により必要に応じて冷却され、第１の冷却水タンク２２に戻される。
【００８１】
なお、燃料電池スタック５の仕様にもよるが、流路１３から流路１２へのリサイクル流路を設けてもよい。
【００８２】
このように第３実施形態によれば、燃料電池スタック５から水蒸気を含んだ排ガスが出てきて水回収装置としての凝縮器１１１に入るが、ここではその排ガス中の水蒸気が凝縮器１１１内において凝縮しつつその凝縮水が多孔板を介し燃料電池スタック冷却水に溶け込む（請求項１２に記載の発明）。この凝縮水が溶け込む燃料電池スタック冷却水には水と相溶する液体である不凍材を混合させてあるので、燃料電池スタック冷却水の融点は純水の融点である０℃より低いのであり、これにより凝縮器１１１内における凝縮水の氷結を防ぐことができる。
【００８３】
第３実施形態では不凍材を混合した冷却水である電池スタック冷却水により燃料電池スタック５を冷却する冷却装置１２１を備え、水と相溶する液体を混合した冷却液として燃料電池スタック冷却水を用いている（請求項１３に記載の発明）。すなわち、第３実施形態によれば、凝縮器冷却装置を備えなくてもシステムを構成することができ、よりシンプルな構成とすることができる。
【００８４】
また、燃料電池システムでは一般に酸化ガスと一緒に大気中の菌を取り込むため、燃料電池システムを長期間放置をした場合にシステム内の水中に雑菌が繁殖するという問題があるのであるが、第３実施形態では純水タンクを持たないので（請求項１３に記載の発明）、水の腐敗防止の効果も併せ持っている。
【００８５】
高圧水素タンク１（水素貯蔵媒体）から直接水素を供給する燃料電池システムにおいては、燃料電池スタック５内の高分子膜が乾燥しないように水素を加湿するのが一般的であり、第３実施形態においても燃料電池スタック冷却水により水素、空気を加湿している（請求項１４に記載の発明）。すなわち、第３実施形態によれば凝縮器１１１により回収した水を用いて水素、空気を加湿でき、また、これにより薄まった燃料電池スタック冷却水を濃縮させることができる。
【００８６】
第３実施形態では、燃料電池スタック冷却水を貯溜する第１の冷却水タンク２２と、この冷却水タンク２２の冷却水中の不凍材濃度を検出するセンサ８３（不凍材濃度検出手段）とを備え、図示しないが図３のステップ１０に示したのと同様に、この不凍材濃度に基づいて凝縮器１１１内おける水の凝縮量を制御している（請求項１５に記載の発明）。すなわち、第３実施形態によれば、燃料電池スタック５からの排ガスから凝縮させる水の量を調整できるため、加湿を行う際の適切な不凍材濃度や、燃料電池スタック５を冷却する際の適切な不凍材濃度範囲を維持させることができる。
【００８７】
図９は第４実施形態の概略構成図で、第２実施形態の図４と置き換わるものである。図９において図４と同一部分には同一の符号を付けている。
【００８８】
第４実施形態は内部に水とメタノールの混合液を循環させる流路１３１ａを有する凝縮器１３１を備えるものの、燃料電池スタック５からの排ガス中の水蒸気を凝縮させる凝縮器１３１内の凝縮面を第３実施形態と同じに多孔板で構成すると共に、上記流路１３１ａを凝縮器冷却装置１４１の流路の一部としたものである。すなわち、第４実施形態では図９に示したように凝縮器冷却装置１４１が、メタノールタンク９２、ポンプ９３、流路９４、混合液タンク９５、ポンプ４５、ラジエータ４６、オリフィス１４２、流路４７、１３１ａ、４９、バイパス流路５０、三方弁５１、５２からなっている。
【００８９】
水とメタノールの混合液は混合液タンク９５より流路４７を介しオリフィス１４２で流量が規制されて凝縮器１３１内部の流路１３１ａに導かれ、ここで燃料電池スタック５からの排ガス中の水蒸気を凝縮すると共に凝縮面を介して凝縮した水を水とメタノールの混合液に溶解させる。
【００９０】
凝縮器１３１はその内部において図８で前述したようになっており、このように凝縮面が構成されたとき、排ガス中の水蒸気は凝縮面で凝縮されつつ凝縮面より冷却水へと吸引されて溶解する。すなわち、排ガス中の水蒸気は凝縮水となって凝縮器１１１の下部にたまるのではなく凝縮水が水とメタノールの混合液である凝縮器冷却水中に直接回収される。
【００９１】
回収水を含んで凝縮器１３１から出た水とメタノールの混合液は流路４９を介して混合液タンク９５に戻される。また、戻る途中の水とメタノールの混合液はラジエータ４６により必要に応じて冷却される。
【００９２】
第４実施形態では燃料ガス供給手段がメタノールタンク９２と、メタノール供給手段（９３、９４）と、混合液タンク９５と、混合液供給手段（９６、９７）と、燃料改質装置９１とからなり、水と相溶する液体を含んだ冷却液として混合液タンク９５からの水とメタノールの混合液を用いている（請求項１６に記載の発明）。すなわち、第４実施形態によれば水と相溶する液体を含んだ冷却液を貯溜するタンクを別に設ける必要がないので、燃料電池システムを小型化できる。
【００９３】
凝縮器１３１内の流路１３１ａを介して凝縮水が溶解する液体も水とメタノールとの混合液であることから、第４実施形態によれば、凝縮器１３１内の流路１３１ａを介して凝縮水が溶解した液体を混合液タンク９５に戻すのであり（請求項１７に記載の発明）、これにより凝縮器１３１内の流路１３１ａを介して凝縮水が溶解する液体をそのまま改質燃料として用いることができる。
【００９４】
第４実施形態においても、図示しないがメタノール濃度に基づいて凝縮器１３１内おける水の凝縮量を制御することでＳ／Ｃ（燃料の量に対する水蒸気の比）の設定値へと容易に合わせこむことができる（請求項１８に記載の発明）。
【００９５】
第４実施形態によれば、メタノールタンク９２中のメタノールを混合液タンク９５に流入させる機構（９３、９４）を備え、図６のステップ２１、２２、２３に示したのと同様にメタノール濃度に基づいて流入させるメタノールの量を制御することで燃料電池システムの運転途中でＳ／Ｃの設定値を下げたい場合においても、その下げたい設定値へとスムーズに切換えることができる（請求項１９に記載の発明）。
【００９６】
第１、第２の実施形態では、水回収装置が、冷却液により排ガス中の水蒸気を凝縮させて水とする凝縮器であり、排ガス中の水蒸気を凝縮させて水とする空間内に水と相溶する液体を混入する液体混入機構（６１、６２）を有する場合で説明したが、水回収装置が、排ガスから水蒸気を分離する水分離器であり、排ガスから水蒸気を分離する空間内に水と相溶する液体を混入する液体混入機構（６１、６２）を有させるようにしてもかまわない（請求項１に記載の発明）。
【００９７】
第１、第３の実施形態では、第１の冷却水タンク２２の冷却水中の不凍材濃度をセンサ８３により検出する場合で説明したが、これに代えて不凍材の含有量を検出してもかまわない（請求項４、１５に記載の発明）。また、不凍材の含有量や不凍材濃度を検出することに代えて推定してもかまわない（請求項４、１５に記載の発明）。
【００９８】
第２実施形態ではインジェクタ６１、６２に供給される液体がメタノール（燃料）である場合で説明したが、これに掛けて水とメタノールの混合液でもかまわない（請求項６、１６に記載の発明）。
【００９９】
第４実施形態では、凝縮器１３１を冷却するため冷却液が、水とメタノールの混合液である場合で説明したが、これに代えて凝縮器１３１を冷却するため冷却液がメタノールである場合でもかまわない（請求項１６に記載の発明）。
【０１００】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記の実施形態に限定されるものではない。例えば第２実施形態の変形例として、水回収装置が水とメタノールの混合液タンクであり、燃料電池スタック５からの排ガスをこの混合液タンク内の混合液中に導いてバブリングすれば、氷点下でも水回収を行うことができる。また、改質燃料としてメタノールを用いているが、同じアルコール系燃料としてエタノールを用いてもよいなど、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で様々な形態で実施し得ることは述べるまでもない。
【図面の簡単な説明】
【０１０１】
【図１】移動体に適用した本発明の第１実施形態の燃料電池システムの概略構成図。
【図２】第１実施形態の制御装置への入出力を示す概略構成図。
【図３】第１実施形態の凝縮器の制御を説明するためのフローチャート。
【図４】第２実施形態の燃料電池システムの概略構成図。
【図５】第２実施形態の制御装置への入出力を示す概略構成図。
【図６】第２実施形態の凝縮器の制御を説明するためのフローチャート。
【図７】第３実施形態の燃料電池システムの概略構成図。
【図８】第４実施形態の燃料電池システムの概略構成図。
【図９】第３、第４実施形態の凝縮器の作用を示すモデル図。
【符号の説明】
【０１０２】
１  高圧水素タンク（燃料ガス供給手段、水素貯蔵媒体）
２  ブロア（酸化ガス供給手段）
３、４  加湿器
５  燃料電池スタック
２１  燃料電池スタック冷却装置
２２  冷却水タンク（第１の冷却水タンク）
４１、４２  凝縮器
４３  凝縮器冷却装置
４４  冷却水タンク（第２の冷却水タンク）
６１、６２  インジェクタ（液体混入機構）
８１  制御装置
８２  雰囲気温度センサ（雰囲気温度検出手段）
８３  メタノール濃度センサ（燃料濃度検出手段）
９１  燃料改質装置
９２  メタノールタンク（燃料タンク）
９５  混合液タンク
１１１  凝縮器
１１２〜１１５  多孔板
１２１  燃料電池スタック冷却装置
１３１  凝縮器
１４１  凝縮器冷却装置
【図１】
2005141924.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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