(57)【要約】【課題】      燃料水溶液の濃度を正確に検出できる、燃料電池システムおよびその燃料濃度検出方法を提供する。【解決手段】    燃料電池システム１００は、電気化学反応によって電気エネルギーを生成する燃料電池１０４、燃料電池１０４にメタノール水溶液を導くための水溶液供給路、水溶液供給路からメタノール水溶液を取り出せるように水溶液供給路から分岐する分岐路、分岐路を流れるメタノール水溶液の濃度を検出するための超音波センサ１６４、超音波センサ１６４の発信部１６４ａおよび受信部１６４ｂにそれぞれ設けられる第１温度センサ１６８および第２温度センサ１７０、ならびに第１温度センサ１６８および第２温度センサ１７０のそれぞれによって検出された温度に基づいて、メタノール水溶液の濃度検出動作を制御するＣＰＵ１７２を備える。【選択図】        図１０
2007115450.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気化学反応によって電気エネルギーを生成する燃料電池、
前記燃料電池に燃料水溶液を導くための水溶液供給路、
前記水溶液供給路から前記燃料水溶液を取り出せるように前記水溶液供給路から分岐する分岐路、
前記分岐路を流れる前記燃料水溶液の濃度を検出するための濃度検出手段、
前記分岐路の上流側に設けられる第１温度検出手段と前記第１温度検出手段よりも前記分岐路の下流側に設けられる第２温度検出手段、ならびに
前記第１温度検出手段および前記第２温度検出手段のそれぞれによって検出された温度に基づいて、前記濃度検出手段による前記燃料水溶液の濃度検出動作を制御する制御手段を備える、燃料電池システム。
【請求項２】
前記濃度検出手段は、前記燃料水溶液中の超音波の伝播速度に基づいて前記燃料水溶液の濃度を検出するために超音波を送信する送信部と前記超音波を受信する受信部とを有する超音波センサを含む、請求項１に記載の燃料電池システム。
【請求項３】
前記送信部および前記受信部は前記分岐路の液流方向に沿って設けられ、
前記第１温度検出手段は前記送信部を流れる前記燃料水溶液の温度を検出するために前記送信部近傍に設けられ、前記第２温度検出手段は前記受信部を流れる前記燃料水溶液の温度を検出するために前記受信部近傍に設けられる、請求項２に記載の燃料電池システム。
【請求項４】
前記送信部および前記受信部は前記分岐路を挟むように設けられ、
前記第１温度検出手段は前記超音波センサの温度を検出するために前記超音波センサに設けられ、前記第２温度検出手段は前記分岐部を流れる前記燃料水溶液の温度を検出するために前記分岐路において前記超音波センサより液流方向下流側に設けられる、請求項２に記載の燃料電池システム。
【請求項５】
前記送信部と前記分岐路との間および前記受信部と前記分岐路との間には被覆部材が介挿される、請求項４に記載の燃料電池システム。
【請求項６】
請求項１から請求項５のいずれかに記載の燃料電池システムを含む、自動二輪車。
【請求項７】
請求項１から請求項５のいずれかに記載の燃料電池システムを含む、輸送機器。
【請求項８】
電気化学反応によって電気エネルギーを生成する燃料電池、前記燃料電池に燃料水溶液を導くための水溶液供給路、および前記水溶液供給路から取り出された前記燃料水溶液の濃度を検出するための濃度検出手段を備える燃料電池システムの燃料濃度検出方法であって、
前記燃料水溶液について複数の箇所で温度を検出するステップ、および
前記複数箇所で検出された温度に基づいて、前記濃度検出手段による前記燃料水溶液の濃度検出動作を制御するステップを備える、燃料電池システムの燃料濃度検出方法。
【請求項９】
電気化学反応によって電気エネルギーを生成する燃料電池、前記燃料電池に燃料水溶液を導くための水溶液供給路、および前記水溶液供給路から取り出された前記燃料水溶液の濃度を検出するための濃度検出手段を備える燃料電池システムの燃料濃度検出方法であって、
前記水溶液供給路から取り出された前記燃料水溶液の温度を検出するステップ、
前記濃度検出手段の温度を検出するステップ、および
前記燃料水溶液の温度と前記濃度検出手段の温度とに基づいて、前記濃度検出手段による前記燃料水溶液の濃度検出動作を制御するステップを備える、燃料電池システムの燃料濃度検出方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は燃料電池システムおよびその燃料濃度検出方法に関し、より特定的には、燃料電池に燃料水溶液を導くための水溶液供給路から燃料水溶液を取り出し、当該燃料水溶液の濃度（燃料濃度）を検出する燃料電池システムおよびその燃料濃度検出方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
燃料電池に燃料水溶液を導くための水溶液パイプから燃料水溶液を取り出して燃料水溶液の濃度を検出する燃料電池システムの一例が、特許文献１において開示されている。
【特許文献１】特開２００４−９５３７６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、特許文献１では、水溶液パイプから分岐した濃度検出領域内では燃料水溶液が円滑に流れずに滞るため、常に燃料水溶液が流れている場合とは異なり、濃度検出領域内の燃料水溶液の温度にばらつきが生じ、その結果、燃料水溶液の濃度を正確に検出できなくなるという問題があった。
【０００４】
それゆえに、この発明の主たる目的は、燃料水溶液の濃度を正確に検出できる、燃料電池システムおよびその燃料濃度検出方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上述の目的を達成するために、請求項１に記載の燃料電池システムは、電気化学反応によって電気エネルギーを生成する燃料電池、燃料電池に燃料水溶液を導くための水溶液供給路、水溶液供給路から燃料水溶液を取り出せるように水溶液供給路から分岐する分岐路、分岐路を流れる燃料水溶液の濃度を検出するための濃度検出手段、分岐路の上流側に設けられる第１温度検出手段と第１温度検出手段よりも分岐路の下流側に設けられる第２温度検出手段、ならびに第１温度検出手段および第２温度検出手段のそれぞれによって検出された温度に基づいて、濃度検出手段による燃料水溶液の濃度検出動作を制御する制御手段を備える。
【０００６】
請求項２に記載の燃料電池システムは、請求項１に記載の燃料電池システムにおいて、濃度検出手段は、燃料水溶液中の超音波の伝播速度に基づいて燃料水溶液の濃度を検出するために超音波を送信する送信部と超音波を受信する受信部とを有する超音波センサを含むことを特徴とする。
【０００７】
請求項３に記載の燃料電池システムは、請求項２に記載の燃料電池システムにおいて、送信部および受信部は分岐路の液流方向に沿って設けられ、第１温度検出手段は送信部を流れる燃料水溶液の温度を検出するために送信部近傍に設けられ、第２温度検出手段は受信部を流れる燃料水溶液の温度を検出するために受信部近傍に設けられることを特徴とする。
【０００８】
請求項４に記載の燃料電池システムは、請求項２に記載の燃料電池システムにおいて、送信部および受信部は分岐路を挟むように設けられ、第１温度検出手段は超音波センサの温度を検出するために超音波センサに設けられ、第２温度検出手段は分岐部を流れる燃料水溶液の温度を検出するために分岐路において超音波センサより液流方向下流側に設けられることを特徴とする。
【０００９】
請求項５に記載の燃料電池システムは、請求項４に記載の燃料電池システムにおいて、送信部と分岐路との間および受信部と分岐路との間には被覆部材が介挿されることを特徴とする。
【００１０】
請求項６に記載の自動二輪車は、請求項１から請求項５のいずれかに記載の燃料電池システムを含むことを特徴とする。
【００１１】
請求項７に記載の輸送機器は、請求項１から請求項５のいずれかに記載の燃料電池システムを含むことを特徴とする。
【００１２】
請求項８に記載の燃料電池システムの燃料濃度検出方法は、電気化学反応によって電気エネルギーを生成する燃料電池、燃料電池に燃料水溶液を導くための水溶液供給路、および水溶液供給路から取り出された燃料水溶液の濃度を検出するための濃度検出手段を備える燃料電池システムの燃料濃度検出方法であって、燃料水溶液について複数の箇所で温度を検出するステップ、および複数箇所で検出された温度に基づいて、濃度検出手段による燃料水溶液の濃度検出動作を制御するステップを備える。
【００１３】
請求項９に記載の燃料電池システムの燃料濃度検出方法は、電気化学反応によって電気エネルギーを生成する燃料電池、燃料電池に燃料水溶液を導くための水溶液供給路、および水溶液供給路から取り出された燃料水溶液の濃度を検出するための濃度検出手段を備える燃料電池システムの燃料濃度検出方法であって、水溶液供給路から取り出された燃料水溶液の温度を検出するステップ、濃度検出手段の温度を検出するステップ、および燃料水溶液の温度と濃度検出手段の温度とに基づいて、濃度検出手段による燃料水溶液の濃度検出動作を制御するステップを備える。
【００１４】
請求項１に記載の燃料電池システムでは、第１温度検出手段および第２温度検出手段のそれぞれによって検出された温度に基づいて、濃度検出手段による濃度検出動作が制御される。２つの温度検出手段によって検出された温度の差が所定範囲内でなければ濃度検出手段の濃度検出領域の温度は安定していないと判断され燃料水溶液の濃度は検出されない。一方、当該温度差が所定範囲内になれば濃度検出手段の濃度検出領域の温度は安定したと判断され燃料水溶液の濃度が検出される。このようにすれば、濃度検出領域の温度が安定した状態で燃料水溶液の濃度を検出できるので、正確に濃度を検出できる。
【００１５】
この発明では濃度検出領域の温度が安定した状態で燃料水溶液の濃度を検出できるので、請求項２に示すように、温度に応じて出力が変化しやすい超音波センサを用いる場合であっても燃料水溶液の濃度を精度よく検出できる。
【００１６】
請求項３に記載の燃料電池システムでは、第１温度検出手段によって超音波センサの送信部を流れる燃料水溶液の温度が検出され、第２温度検出手段によって超音波センサの受信部を流れる燃料水溶液の温度が検出される。したがって、両温度の比較に基づいて、超音波センサの発信部と受信部との間すなわち濃度検出領域を流れる燃料水溶液の温度が安定した後に、発信部と受信部との間を流れる燃料水溶液の濃度を超音波センサによって正確に検出できる。
【００１７】
請求項４に記載の燃料電池システムでは、第１温度検出手段によって超音波センサの温度が検出され、第２温度検出手段によって分岐部を流れる燃料水溶液の温度が検出される。両温度を比較することによって、超音波センサひいては発信部と受信部との間の温度が安定したことを検出できる。したがって、発信部と受信部との間の温度が安定した後に超音波センサによって正確に燃料水溶液の濃度を検出できる。
【００１８】
送信部と分岐路との間および受信部と分岐路との間に被覆部材が介挿されている場合には、被覆部材の温度が安定しなければ超音波センサによって正確に濃度検出できないが、この発明によれば、発信部と受信部との間の温度が安定したことを検出できるので、請求項５に記載のように被覆部材が介挿されている場合であっても、正確に濃度を検出できる。
【００１９】
一般に、燃料電池システムを含む自動二輪車ひいては輸送機器では、燃料電池システムを流れる燃料水溶液の温度が広範囲に変化しばらつきやすく、それに伴い濃度検出領域の温度が安定しないことによって燃料水溶液の濃度の検出精度が低下するおそれがある。しかし、この発明は、濃度検出領域の温度が安定した状態で燃料水溶液の濃度を精度よく検出できるので、請求項６や７に示すような燃料電池システムを含む自動二輪車ひいては輸送機器において好適に用いることができる。
【００２０】
請求項８に記載の燃料電池システムの燃料濃度検出方法では、複数箇所で検出された燃料水溶液の温度に基づいて、燃料水溶液の濃度検出動作が制御される。また、請求項９に記載の燃料電池システムの燃料濃度検出方法では、水溶液供給路から取り出された燃料水溶液の温度が検出されるとともに濃度検出手段の温度が検出され、検出された両温度に基づいて、燃料水溶液の濃度検出動作が制御される。これらの場合、たとえば、検出された温度の差が所定範囲内でなければ濃度検出手段の濃度検出領域の温度は安定していないと判断され燃料水溶液の濃度は検出されない。一方、温度差が所定範囲内になれば濃度検出手段による濃度検出領域の温度は安定したと判断され燃料水溶液の濃度が検出される。このようにすれば、濃度検出領域の温度が安定した状態で燃料水溶液の濃度を検出できるので、正確に濃度を検出できる。
【発明の効果】
【００２１】
この発明によれば、燃料水溶液の温度が安定した状態で燃料水溶液の濃度を検出できるので、正確に濃度を検出できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、図面を参照してこの発明の実施の形態について説明する。ここでは、この発明の燃料電池システム１００を、輸送機器の一例である自動二輪車１０に搭載した場合について説明する。
まず、自動二輪車１０について説明する。この発明の実施の形態における左右、前後、上下とは、二輪車１０のシートにドライバがそのハンドル２４に向かって着座した状態を基準とした左右、前後、上下を意味する。
【００２３】
図１〜図７を参照して、自動二輪車１０は車体１１を含み、車体１１は車体フレーム１２を有する。車体フレーム１２は、ヘッドパイプ１４と、ヘッドパイプ１４から後方へ斜め下方に延びる縦断面Ｉ字型のフロントフレーム１６と、フロントフレーム１６の後端部に連結されかつ後方へ斜め上方に立ち上がるリヤフレーム１８と、リヤフレーム１８の上端部に取り付けられるシートレール２０とを備えている。フロントフレーム１６の後端部はリヤフレーム１８の中央部よりもやや下端部寄りの位置に接続され、フロントフレーム１６およびリヤフレーム１８全体で側面視略Ｙ字状を呈している。
【００２４】
フロントフレーム１６は、上下方向に幅を有して後方へ斜め下方に延びかつ左右方向に対して直交する板状部材１６ａと、それぞれ板状部材１６ａの上端縁および下端縁に形成されかつ後方へ斜め下方に延び左右方向に幅を有するフランジ部１６ｂおよび１６ｃと、板状部材１６ａの両表面に突設される補強リブ１６ｄと、後端部に設けられたとえばボルト等によってリヤフレーム１８が連結される連結部１６ｅとを備えている。補強リブ１６ｄは、フランジ部１６ｂおよび１６ｃと共に板状部材１６ａの両表面を区画して、後述する燃料電池システム１００の構成部材を収納する収納スペースを形成している。
【００２５】
一方、リヤフレーム１８は、それぞれ後方へ斜め上方に延び前後方向に幅を有しフロントフレーム１６の連結部１６ｅを挟むように配置される板状部材１８ａおよび１８ｂと、板状部材１８ａと１８ｂとを連結する板状部材（図示せず）とを備えている。
【００２６】
ヘッドパイプ１４内には、図１に示すように、車体方向変更用のステアリング軸２２が回動自在に挿通されている。ステアリング軸２２の上端には、ハンドル２４が固定されたハンドル支持部２６が取り付けられており、ハンドル２４の両端にはグリップ２８が取り付けられている。右側のグリップ２８は回動可能なスロットルグリップを構成している。
【００２７】
ハンドル支持部２６のハンドル２４の前方には表示操作部３０が配置されている。表示操作部３０は、電動モータ６０（後述）の各種データを計測表示するためのメータ３０ａ、走行状態等の各種情報提供用のたとえば液晶ディスプレイ等で構成された表示部３０ｂ、および各種情報入力用の入力部３０ｃ等が一体化されたものである。ハンドル支持部２６における表示操作部３０の下方には、ヘッドランプ３２が固定されており、ヘッドランプ３２の左右両側には、フラッシャランプ３４がそれぞれ設けられている。
【００２８】
また、ステアリング軸２２の下端には左右一対のフロントフォーク３６が取り付けられており、フロントフォーク３６それぞれの下端には、前輪３８が前車軸４０を介して取り付けられている。前輪３８は、フロントフォーク３６によって緩衝懸架された状態で前車軸４０によって回転自在に軸支されている。
【００２９】
一方、リヤフレーム１８の後端部には、フレーム状のシートレール２０が取り付けられている。シートレール２０は、リヤフレーム１８の上端部にたとえば溶接によって固設され、略前後方向に配設されている。シートレール２０上には図示しないシートが開閉自在に設けられている。シートレール２０の後端部には取り付けブラケット４２が固設されており、取り付けブラケット４２にはテールランプ４４および左右一対のフラッシャランプ４６がそれぞれ取り付けられている。
【００３０】
また、リヤフレーム１８の下端部には、スイングアーム（リヤアーム）４８がピボット軸５０を介して揺動自在に支持されており、スイングアーム４８の後端部４８ａには電動モータ６０（後述）を介して駆動輪である後輪５２が回転自在に支持されており、スイングアーム４８および後輪５２は、図示しないリヤクッションによってリヤフレーム１８に対して緩衝懸架されている。
【００３１】
さらに、リヤフレーム１８の下端部の前側には、リヤフレーム１８から左右方向に突出するようにフットレスト取付用バー５４が固定され、フットレスト取付用バー５４には図示しないフットレストが取り付けられる。フットレスト取付用バー５４の後方には、メインスタンド５６が回動可能にスイングアーム４８に支持されており、メインスタンド５６は、リターンスプリング５８によって閉じ側に付勢されている。
【００３２】
この実施形態では、スイングアーム４８には、後輪５２に連結されかつ後輪５２を回転駆動させるためのたとえばアキシャルギャップ型の電動モータ６０と、電動モータ６０に電気的に接続される駆動ユニット６２とが内蔵されている。駆動ユニット６２は、電動モータ６０の回転駆動を制御するためのコントローラ６４を含む。
【００３３】
このような自動二輪車１０の車体１１には、車体フレーム１２に沿って燃料電池システム１００が取り付けられている。燃料電池システム１００は、電動モータ６０やその他の構成部材を駆動するための電気エネルギーを生成する。
【００３４】
以下、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、メタノール（メタノール水溶液）を改質せずにダイレクトに発電に利用する直接メタノール型燃料電池システムである。
燃料電池システム１００は、フロントフレーム１６の下方に配置される燃料電池セルスタック（以下、単にセルスタックという）１０２を含む。
【００３５】
図８および図９に示すように、セルスタック１０２は、メタノールに基づく水素イオンと酸素との電気化学反応によって電気エネルギーを生成することができる燃料電池（燃料電池セル）１０４を、セパレータ１０６を挟んで複数個積層（スタック）して構成されている。セルスタック１０２を構成する各燃料電池セル１０４は、固体高分子膜等から構成される電解質（電解質膜）１０４ａと、電解質１０４ａを挟んで互いに対向するアノード（燃料極）１０４ｂおよびカソード（空気極）１０４ｃとを含む。アノード１０４ｂおよびカソード１０４ｃはそれぞれ、電解質１０４ａ側に設けられる白金触媒層を含む。
【００３６】
図４等に示すように、セルスタック１０２はスキッド１０８上に載せられ、スキッド１０８はフロントフレーム１６のフランジ部１６ｃから吊されるステースタック１１０によって支持されている。
【００３７】
図６に示すように、フロントフレーム１６の下方でありかつセルスタック１０２の上方には、水溶液用のラジエータ１１２と気液分離用のラジエータ１１４とが配置されている。ラジエータ１１２と１１４とは一体的に構成され、その前面が車両の前方やや下向きに配置され、前面に対して直交するように設けられる複数の板状のフィン（図示せず）を有する。このようなラジエータ１１２および１１４は、走行時に風を十分に受けることができる。
【００３８】
図６等に示すように、ラジエータ１１２は、旋回するように形成されるラジエータパイプ１１６を含む。ラジエータパイプ１１６は、ステンレス等からなる直線状パイプとＵ字状の継手パイプとを溶接することによって、入口１１８ａ（図５参照）から出口１１８ｂ（図３参照）までの１本の連続したパイプに形成されている。ラジエータ１１２の裏面側にはラジエータパイプ１１６と対向するようにラジエータ冷却用のファン１２０が設けられている。
【００３９】
同様に、ラジエータ１１４は、それぞれ蛇行するように形成される２本のラジエータパイプ１２２を含む。各ラジエータパイプ１２２は、ステンレス等からなる直線状パイプとＵ字状の継手パイプとを溶接することによって、入口１２４ａ（図３参照）から出口１２４ｂ（図３参照）までの１本の連続したパイプに形成されている。ラジエータ１１４の裏面側にはラジエータパイプ１２２と対向するようにラジエータ冷却用のファン１２６が設けられている。
【００４０】
図１〜図７に戻り主に図３を参照して、フロントフレーム１６の連結部１６ｅの後側には、上方から順に燃料タンク１２８、水溶液タンク１３０および水タンク１３２が配置されている。燃料タンク１２８、水溶液タンク１３０および水タンク１３２は、たとえばＰＥ（ポリエチレン）ブロー成型によって得られる。
【００４１】
燃料タンク１２８は、シートレール２０の下側に配置され、シートレール２０の後端部に取り付けられている。燃料タンク１２８は、セルスタック１０２の電気化学反応の燃料となる高濃度（たとえば、メタノールを約５０ｗｔ％含む）のメタノール燃料（高濃度メタノール水溶液）を収容している。燃料タンク１２８はその上面に蓋１２８ａを備え、蓋１２８ａを取り外してメタノール燃料が供給される。
【００４２】
また、水溶液タンク１３０は、燃料タンク１２８の下側に設けられ、リヤフレーム１８に取り付けられている。水溶液タンク１３０は、燃料タンク１２８からのメタノール燃料をセルスタック１０２の電気化学反応に適した濃度（たとえば、メタノールを約３ｗｔ％含む）に希釈したメタノール水溶液を収容している。つまり、水溶液タンク１３０は、水溶液ポンプ１４６（後述）によってセルスタック１０２に向けて送り出すべきメタノール水溶液を収容している。
【００４３】
燃料タンク１２８にはレベルセンサ１２９が装着され、燃料タンク１２８内のメタノール燃料の液面の高さが検出される。水溶液タンク１３０にはレベルセンサ１３１が装着され、水溶液タンク１３０内のメタノール水溶液の液面の高さが検出される。レベルセンサ１２９，１３１で液面高さを検出することによって、タンク内の液量を検出できる。水溶液タンク１３０内の液面は、たとえば図４においてＡで示す範囲内にコントロールされる。
【００４４】
水タンク１３２は、リヤフレーム１８の板状部材１８ａおよび１８ｂ間でありかつセルスタック１０２の後側に配置されている。水タンク１３２にはレベルセンサ１３３が装着され、水タンク１３２内の水面の高さが検出される。
【００４５】
また、燃料タンク１２８の前側でありかつフロントフレーム１６のフランジ部１６ｂの上側には、二次電池１３４が設けられている。二次電池１３４はリヤフレーム１８の板状部材（図示せず）の上面に配置される。二次電池１３４は、セルスタック１０２で生成された電気エネルギーを蓄え、コントローラ１５６（後述）の指令に応じて電気エネルギーを対応する電気構成部材に供給する。たとえば、二次電池１３４は、補機類や駆動ユニット６２に電気エネルギーを供給する。
【００４６】
二次電池１３４の上側かつシートレール２０の下側には、燃料ポンプ１３６、検出用バルブ１３８が配置されている。また、水溶液タンク１３０の上側にはキャッチタンク１４０が配置されている。
【００４７】
キャッチタンク１４０はその上面に蓋１４０ａを備え、たとえば燃料電池システム１００を一度も起動したことがない状態（水溶液タンク１３０が空の状態）において、蓋１４０ａを取り外してメタノール水溶液が供給される。キャッチタンク１４０は、たとえばＰＥ（ポリエチレン）ブロー成型によって得られる。
【００４８】
また、フロントフレーム１６とセルスタック１０２とラジエータ１１２，１１４とによって囲まれた空間には、気体に含まれる塵等の異物を除去するためのエアフィルタ１４２が配置され、エアフィルタ１４２の後方斜め下側には水溶液フィルタ１４４が配置されている。
【００４９】
また、図４に示すように、フロントフレーム１６の左側の収納スペースには、水溶液ポンプ１４６およびエアポンプ１４８が収納されている。エアポンプ１４８の左側にはエアチャンバ１５０が配置されている。水溶液ポンプ１４６の駆動によってセルスタック１０２に向けてメタノール水溶液が送り出される。
【００５０】
さらに、図５に示すように、フロントフレーム１６の右側の収納スペースには、前方から順にメインスイッチ１５２、ＤＣ−ＤＣコンバータ１５４、コントローラ１５６、防錆用バルブ１５８および水ポンプ１６０が配置される。なお、メインスイッチ１５２はフロントフレーム１６の収納スペースを右側から左側に貫通するように設けられている。セルスタック１０２の前面にはホーン１６２が設けられている。また、ＤＣ−ＤＣコンバータ１５４は電圧を２４Ｖから１２Ｖに変換し、変換された１２Ｖの電圧によってファン１２０，１２６が駆動される。
【００５１】
このように配置される燃料電池システム１００の配管について、図４〜図７および図１０を参照して説明する。
燃料タンク１２８と燃料ポンプ１３６とはパイプＰ１によって連通され、燃料ポンプ１３６と水溶液タンク１３０とはパイプＰ２によって連通されている。パイプＰ１は、燃料タンク１２８の左側面下端部と燃料ポンプ１３６の左側面下端部とを結び、パイプＰ２は、燃料ポンプ１３６の左側面下端部と水溶液タンク１３０の左側面下端部とを結ぶ。燃料ポンプ１３６を駆動させることによって、燃料タンク１２８内のメタノール燃料がパイプＰ１，Ｐ２を介して水溶液タンク１３０に与えられる。
【００５２】
水溶液タンク１３０と水溶液ポンプ１４６とはパイプＰ３によって連通され、水溶液ポンプ１４６と水溶液フィルタ１４４とはパイプＰ４によって連通され、水溶液フィルタ１４４とセルスタック１０２とはパイプＰ５によって連通されている。パイプＰ３は、水溶液タンク１３０の左側面下隅部と水溶液ポンプ１４６の後部とを結び、パイプＰ４は、水溶液ポンプ１４６の後部と水溶液フィルタ１４４の左側面とを結び、パイプＰ５は、水溶液フィルタ１４４の右側面とセルスタック１０２の前面右下隅部に位置するアノード入口Ｉ１とを結ぶ。水溶液ポンプ１４６を駆動させることによって、水溶液タンク１３０からのメタノール水溶液が、パイプＰ３側からパイプＰ４側へと送り出され、水溶液フィルタ１４４で不純物が除去された後、パイプＰ５を介してセルスタック１０２に与えられる。この実施形態では、水溶液供給路はパイプＰ３〜Ｐ５を含み、水溶液供給路の始端（最上流）はパイプＰ３の水溶液タンク１３０側端部であり、水溶液供給路の終端（最下流）はパイプＰ５のセルスタック１０２側端部である。
【００５３】
セルスタック１０２と水溶液用のラジエータ１１２とはパイプＰ６によって連通され、ラジエータ１１２と水溶液タンク１３０とはパイプＰ７によって連通されている。パイプＰ６は、セルスタック１０２の後面左上隅部に位置するアノード出口Ｉ２とラジエータ１１２の下面右側端部から引き出されるラジエータパイプ１１６の入口１１８ａ（図５参照）とを結び、パイプＰ７は、ラジエータ１１２の下面左側端部からやや中央寄りの位置から引き出されるラジエータパイプ１１６の出口１１８ｂ（図３参照）と水溶液タンク１３０の左側面上隅部とを結ぶ。セルスタック１０２から排出される未反応メタノール水溶液および二酸化炭素はパイプＰ６を介してラジエータ１１２に与えられ温度が下げられて、パイプＰ７を介して水溶液タンク１３０に戻される。これによって水溶液タンク１３０内のメタノール水溶液の温度を下げることができる。
上述したパイプＰ１〜Ｐ７は主として燃料の流路となる。
【００５４】
また、エアフィルタ１４２とエアチャンバ１５０とはパイプＰ８によって連通され、エアチャンバ１５０とエアポンプ１４８とはパイプＰ９によって連通され、エアポンプ１４８と防錆用バルブ１５８とはパイプＰ１０によって接続され、防錆用バルブ１５８とセルスタック１０２とはパイプＰ１１によって接続されている。パイプＰ８は、エアフィルタ１４２の後部とエアチャンバ１５０の中央部よりもやや前方寄りの位置とを結び、パイプＰ９は、エアチャンバ１５０の中央部の下側とエアポンプ１４８の後部とを結び、パイプＰ１０は、フロントフレーム１６の板状部材１６ａの左側に位置するエアポンプ１４８と板状部材１６ａの右側に位置する防錆用バルブ１５８とを結び、パイプＰ１１は、防錆用バルブ１５８とセルスタック１０２の後面右上端部に位置するカソード入口Ｉ３とを結ぶ。燃料電池システム１００の運転時には防錆用バルブ１５８を開いておき、その状態でエアポンプ１４８を駆動させることによって、酸素を含む空気が外部から吸入される。吸入された空気は、エアフィルタ１４２で浄化された後、パイプＰ８、エアチャンバ１５０およびパイプＰ９を介してエアポンプ１４８に流入し、さらに、パイプＰ１０、防錆用バルブ１５８およびパイプＰ１１を介してセルスタック１０２に与えられる。防錆用バルブ１５８は、燃料電池システム１００の停止時には閉じられており、エアポンプ１４８への水蒸気の逆流を防ぎエアポンプ１４８の錆を防止する。
【００５５】
セルスタック１０２と気液分離用のラジエータ１１４とは２本のパイプＰ１２によって連通され、ラジエータ１１４と水タンク１３２とは２本のパイプＰ１３によって連通され、水タンク１３２にはパイプ（排気管）Ｐ１４が設けられている。各パイプＰ１２は、セルスタック１０２の前面左下隅部に位置するカソード出口Ｉ４とラジエータ１１４の下面左側端部から引き出される各ラジエータパイプ１２２の入口１２４ａ（図３参照）とを結び、各パイプＰ１３は、ラジエータ１１４の下面左側端部からやや中央寄りの位置から引き出される各ラジエータパイプ１２２の出口１２４ｂ（図３参照）と水タンク１３２の前面上部とを結び、パイプＰ１４は、水タンク１３２の後面上部に接続され、一旦上昇しその後下降するようにくの字状に形成されている。セルスタック１０２のカソード出口Ｉ４から排出される水分（水および水蒸気）や二酸化炭素を含む排気は、パイプＰ１２を介してラジエータ１１４に与えられ、水蒸気が液化される。ラジエータ１１４からの排気は、パイプＰ１３を介して水と共に水タンク１３２に与えられ、パイプＰ１４を介して外部に排出される。
上述したパイプＰ８〜Ｐ１４は、主として排気の流路となる。
【００５６】
さらに、水タンク１３２と水ポンプ１６０とはパイプＰ１５によって連通され、水ポンプ１６０と水溶液タンク１３０とはパイプＰ１６によって連通されている。パイプＰ１５は、水タンク１３２の右側面下部と水ポンプ１６０の中央部とを結び、パイプＰ１６は、水ポンプ１６０の中央部と水溶液タンク１３０の左側面上隅部とを結ぶ。水ポンプ１６０を駆動させることによって、水タンク１３２内の水がパイプＰ１５，１６を介して水溶液タンク１３０に戻される。
上述したパイプＰ１５，１６は水の流路となる。
【００５７】
また、パイプＰ４には、水溶液ポンプ１４６によって送り出されパイプＰ４を流れるメタノール水溶液の一部が流入するように、パイプＰ１７が接続される。図４に示すように、パイプＰ１７には、パイプＰ１７内でのメタノール濃度を検出するための超音波センサ１６４が取り付けられている。超音波センサ１６４は、流入したメタノール水溶液のメタノール濃度（メタノール水溶液におけるメタノールの割合）に応じて超音波の伝播速度が変化することを利用してパイプＰ１７内のメタノール水溶液のメタノール濃度を検出するために用いられる。
【００５８】
図４に示すように、超音波センサ１６４は、超音波を発生させる発信部１６４ａと超音波を検出する受信部１６４ｂとを有する。発信部１６４ａは、パイプＰ４に介挿される。発信部１６４ａの分岐口１６６にはパイプＰ１７の入口側端部が接続され、パイプＰ１７内には分岐口１６６を介してメタノール水溶液が導入される。受信部１６４ｂは、パイプＰ１７の出口側端部に接続され二次電池１３４の左側面に配置される。発信部１６４ａと受信部１６４ｂとの間には、濃度測定のための十分な距離（たとえば２０ｃｍ）が確保されている。
【００５９】
超音波センサ１６４では、発信部１６４ａで超音波を発生させ、受信部１６４ｂで超音波を受信することによって、メタノール水溶液の濃度に対応する超音波の伝播速度（音速）を検出し、その伝播速度を電圧値に変換して物理的情報（濃度情報）とする。ＣＰＵ１７２（後述）は、その物理的情報に基づいて、パイプＰ１７内のメタノール水溶液のメタノール濃度を検出する。この実施形態では、濃度検出手段は超音波センサ１６４とＣＰＵ１７２とを含んで構成され、送信部１６４ａと受信部１６４ｂとの間が濃度検出領域となり、略パイプＰ１７内が濃度検出領域に相当する。
【００６０】
受信部１６４ｂと検出用バルブ１３８とはパイプＰ１８によって連通されている。また、検出用バルブ１３８と水溶液タンク１３０とはパイプＰ１９によって連通されている。パイプＰ１８は、受信部１６４ｂの上面と検出用バルブ１３８の左側面とを結び、パイプＰ１９は、検出用バルブ１３８の右側面と水溶液タンク１３０の上面とを結ぶ。
【００６１】
上述したパイプＰ１７〜Ｐ１９は、主として濃度検出用の流路となる。この実施形態では、分岐路はパイプＰ１７〜Ｐ１９を含み、分岐路の始端（最上流）は超音波センサ１６４の発信部１６４ａが設けられた位置であり、分岐路の終端（最下流）はパイプＰ１９の水溶液タンク１３０側端部である。
【００６２】
さらに、水溶液タンク１３０とキャッチタンク１４０とはパイプＰ２０によって連通され、キャッチタンク１４０と水溶液タンク１３０とはパイプＰ２１によって連通され、キャッチタンク１４０とエアチャンバ１５０とはパイプＰ２２によって連通されている。パイプＰ２０は、水溶液タンク１３０の左側面上隅部とキャッチタンク１４０の左側面上隅部とを結び、パイプＰ２１は、キャッチタンク１４０の下端部と水溶液タンク１３０の左側面下隅部とを結び、パイプＰ２２は、キャッチタンク１４０の左側面上部寄りの位置とエアチャンバ１５０の上端面とを結ぶ。水溶液タンク１３０内にある気体（主に、二酸化炭素、気化したメタノールおよび水蒸気）は、パイプＰ２０を介してキャッチタンク１４０に与えられる。気化したメタノールと水蒸気とはキャッチタンク１４０で冷却、液化された後、パイプＰ２１を介して水溶液タンク１３０に戻される。キャッチタンク１４０内の気体（二酸化炭素、液化されなかったメタノールおよび水蒸気）は、パイプＰ２２を介してエアチャンバ１５０に与えられる。
上述したパイプＰ２０〜Ｐ２２は主として燃料処理用の流路となる。
【００６３】
また、図１０に示すように、超音波センサ１６４の発信部１６４ａには、発信部１６４ａを通るメタノール水溶液の温度を検出するための第１温度センサ１６８が設けられ、超音波センサ１６４の受信部１６４ｂには、受信部１６４ｂを通るメタノール水溶液の温度を検出するための第２温度センサ１７０が設けられている。すなわち、第１温度センサ１６８は分岐部の液流方向上流側に設けられ、第２温度センサ１７０は分岐部の液流方向下流側に設けられている。なお、第１温度センサ１６８は発信部１６４ａを通るメタノール水溶液の温度を検出できる限りにおいて、発信部１６４ａの近くに設けられてもよい。同様に、第２温度センサ１７０は受信部１６４ｂを通るメタノール水溶液の温度を検出できる限りにおいて、受信部１６４ｂの近くに設けられてもよい。
また、エアフィルタ１４２付近には、外気温度を検出するための外気温度センサ１７１が設けられている。
【００６４】
このような燃料電池システム１００の電気的構成について、図１１を参照して説明する。
燃料電池システム１００のコントローラ１５６は、必要な演算を行い燃料電池システム１００の動作を制御するための制御手段であるＣＰＵ１７２、ＣＰＵ１７２にクロックを与えるクロック回路１７４、燃料電池システム１００の動作を制御するためのプログラムやデータおよび演算データ等を格納するための、たとえばＥＥＰＲＯＭからなるメモリ１７６、燃料電池システム１００の誤動作を防ぐためのリセットＩＣ１７８、外部機器と接続するためのインターフェイス回路１８０、自動二輪車１０を駆動する電動モータ６０にセルスタック１０２を接続するための電気回路１８２における電圧を検出するための電圧検出回路１８４、電気回路１８２を流れる電流を検出するための電流検出回路１８６、電気回路１８２を開閉するためのＯＮ／ＯＦＦ回路１８８、電気回路１８２の過電圧を防止するための電圧保護回路１９０、電気回路１８２に設けられるダイオード１９２、および電気回路１８２に所定の電圧を供給するための電源回路１９４を含む。
【００６５】
このようなコントローラ１５６のＣＰＵ１７２には、超音波センサ１６４、第１温度センサ１６８、第２温度センサ１７０および外気温度センサ１７１からの検出信号が入力される。また、ＣＰＵ１７２には、転倒の有無を検知する転倒スイッチ１９６からの検知信号や、電源をオンオフするためのメインスイッチ１５２からの入力信号や、各種設定や情報入力のための入力部３０ｃからの信号が与えられる。さらに、ＣＰＵ１７２には、レベルセンサ１２９，１３１および１３３からの検出信号も与えられる。
【００６６】
メモリ１７６には、図１２および図１４に示す動作を実行するためのプログラムや、超音波センサ１６４によって得られた物理的情報（伝播速度に対応する電圧）を濃度に変換するための変換情報、演算データ等が格納される。変換情報は、たとえば、物理的情報としての電圧とそれが変換される濃度との対応関係を示すテーブルデータであり、この実施形態では物理的情報（伝播速度に対応する電圧）と濃度との対応関係を示すテーブルデータが用いられる。
【００６７】
また、ＣＰＵ１７２によって、燃料ポンプ１３６、水溶液ポンプ１４６、エアポンプ１４８、水ポンプ１６０、冷却用ファン１２０，１２６、検出用バルブ１３８および防錆用バルブ１５８等の補機類が制御される。さらに、ＣＰＵ１７２によって、各種情報を表示し自動二輪車の搭乗者に各種情報を報知するための表示部３０ｂが制御される。
【００６８】
また、セルスタック１０２には二次電池１３４および駆動ユニット６２が接続される。二次電池１３４および駆動ユニット６２は電動モータ６０に接続される。二次電池１３４は、セルスタック１０２からの出力を補完するものであり、セルスタック１０２からの電気エネルギーによって充電され、その放電によって電動モータ６０や補機類に電気エネルギーを与える。
【００６９】
電動モータ６０には、電動モータ６０の各種データを計測するためのメータ３０ａが接続され、メータ３０ａによって計測されたデータや電動モータ６０の状況は、インターフェイス回路１９８を介してＣＰＵ１７２に与えられる。
【００７０】
ついで、燃料電池システム１００の運転時の主要動作について説明する。
燃料電池システム１００は、メインスイッチ１５２がオンされることを契機として、水溶液ポンプ１４６やエアポンプ１４８等の補機類を駆動し、運転を開始する。
【００７１】
水溶液ポンプ１４６の駆動によって、水溶液タンク１３０に収容されるメタノール水溶液が、パイプＰ３側からパイプＰ４側へと送り出され、水溶液フィルタ１４４に供給される。そして、水溶液フィルタ１４４で不純物等が除去されたメタノール水溶液は、パイプＰ５、アノード入口Ｉ１を介してセルスタック１０２を構成する各燃料電池セル１０４のアノード１０４ｂにダイレクトに供給される。
【００７２】
一方、エアポンプ１４８の駆動によってエアフィルタ１４２から吸入された空気（エア）は、パイプＰ８を介してエアチャンバ１５０に流入することによって消音される。そして、吸入された空気およびエアチャンバ１５０に与えられたキャッチタンク１４０からの気体が、パイプＰ９〜Ｐ１１、カソード入口Ｉ３を介してセルスタック１０２を構成する各燃料電池セル１０４のカソード１０４ｃに供給される。
【００７３】
各燃料電池セル１０４のアノード１０４ｂでは、供給されたメタノール水溶液におけるメタノールと水とが化学反応し、二酸化炭素および水素イオンが生成される。生成された水素イオンは、電解質１０４ａを介してカソード１０４ｃに流入し、そのカソード１０４ｃ側に供給された空気中の酸素と電気化学反応して水（水蒸気）および電気エネルギーが生成される。つまり、セルスタック１０２において発電が行われる。生成された電気エネルギーは、二次電池１３４に送られて蓄えられると共に、自動二輪車１０の走行駆動等に利用される。
【００７４】
一方、各燃料電池セル１０４のアノード１０４ｂで生成された二酸化炭素および未反応メタノール水溶液は、上記電気化学反応によって発生する熱によって温度上昇し（たとえば約６５℃〜７０℃となる）、未反応メタノール水溶液の一部は気化される。二酸化炭素および未反応メタノール水溶液は、セルスタック１０２のアノード出口Ｉ２を介して水溶液用のラジエータ１１２内に流入し、ラジエータパイプ１１６を流れる間にファン１２０によって冷却される（たとえば約４０℃となる）。冷却された二酸化炭素および未反応メタノール水溶液は、パイプＰ７を介して水溶液タンク１３０に戻される。
【００７５】
一方、各燃料電池セル１０４のカソード１０４ｃで生成された水蒸気の大部分は液化して水となってセルスタック１０２のカソード出口Ｉ４から排出されるが、飽和水蒸気分はガス状態で排出される。カソード出口Ｉ４から排出された水蒸気の一部は、ラジエータ１１４で冷却され露点を下げることによって液化される。ラジエータ１１４による水蒸気の液化動作は、ファン１２６を動作させることによって行われる。カソード出口Ｉ４からの水分（水および水蒸気）は未反応の空気と共にパイプＰ１２，ラジエータ１１４およびパイプＰ１３を介して水タンク１３２に与えられる。
【００７６】
また、各燃料電池セル１０４のカソード１０４ｃでは、キャッチタンク１４０からの気化したメタノールおよびクロスオーバーによってカソードに移動したメタノールが白金触媒層で酸素と反応して無害な水分と二酸化炭素とに分解される。メタノールから分解された水分と二酸化炭素とは、カソード出口Ｉ４から排出されラジエータ１１４を介して水タンク１３２に与えられる。さらに、水のクロスオーバーによって各燃料電池セル１０４のカソード１０４ｃに移動した水分が、カソード出口Ｉ４から排出されラジエータ１１４を介して水タンク１３２に与えられる。
【００７７】
水タンク１３２に回収された水は、水ポンプ１６０の駆動によってパイプＰ１５，Ｐ１６を介して水溶液タンク１３０に適宜還流され、メタノール水溶液の水として利用される。
【００７８】
運転中の燃料電池システム１００では、各燃料電池セル１０４の劣化を防ぎつつ各燃料電池セル１０４に効率よく発電させるために、メタノール水溶液の濃度検出処理が実行される。そして、その検出結果に基づいてセルスタック１０２に供給すべきメタノール水溶液のメタノール濃度が調整される。具体的には、メタノール濃度の検出結果に基づいて、燃料タンク１２８内のメタノール燃料が水溶液タンク１３０へ供給され、水タンク１３２内の水が水溶液タンク１３０へ還流される。
【００７９】
このような燃料電池システム１００の動作について、図１２を参照して説明する。
まず、水溶液ポンプ１４６が駆動され（ステップＳ１）、たとえばソレノイドバルブからなる検出用バルブ１３８が開かれると（ステップＳ３）、メタノール水溶液がパイプＰ１７に導入される。そして、メタノール水溶液の入れ替え時間として検出用バルブ１３８を開いてから５秒経過したか否かが判断され（ステップＳ５）、５秒経過するまでは待機する。検出用バルブ１３８を開いてから５秒経過すれば、第１温度センサ１６８によって超音波センサ１６４の送信部１６４ａを流れるメタノール水溶液の温度が検出され（ステップＳ７）、第２温度センサ１６８によって超音波センサ１６４の受信部１６４ｂを流れるメタノール水溶液の温度が検出される（ステップＳ９）。そして、検出用バルブ１３８を開いてから１分経過したか否かが判断され（ステップＳ１１）、１分経過していなければ、検出された送信部１６４ａを流れるメタノール水溶液の温度と受信部１６４ｂを流れるメタノール水溶液の温度との差が所定範囲内（ここでは±１℃以内）か否かが判断される（ステップＳ１３）。当該温度差が所定範囲内でなければステップＳ７に戻り、一方、当該温度差が所定範囲内になれば、検出用バルブ１３８が閉じられる（ステップＳ１５）。このように検出用バルブ１３８を閉じるのは、検出対象が流れていれば濃度の検出精度が低下するからである。
【００８０】
そして、超音波センサ１６４によってパイプＰ１７内のメタノール水溶液における超音波伝播速度が検出され、この伝播速度に対応する電圧値（物理的情報）が検出される（ステップＳ１７）。そして、ＣＰＵ１７２によって、メモリ１７６内に記憶されている変換情報が参照されてその物理的情報に対応する濃度が決定され、その濃度がメモリ１７６に記憶されて（ステップＳ１９）、終了する。
【００８１】
一方、ステップＳ１１において１分経過すれば、エラーが発生したと判断され、検出用バルブ１３８が閉じられ（ステップＳ２１）、濃度を検出することなくエラー処理が施され（ステップＳ２３）、終了する。
【００８２】
このような燃料電池システム１００によれば、第１温度センサ１６８および第２温度センサ１７０によって検出された複数箇所の温度に基づいて、超音波センサ１６４による濃度検出動作が制御される。
【００８３】
具体的には、第１温度センサ１６８によって超音波センサ１６４の送信部１６４ａを流れる（パイプＰ１７の入口における）メタノール水溶液の温度が検出され、第２温度センサ１７０によって超音波センサ１６４の受信部１６４ｂを流れる（パイプＰ１７の出口における）メタノール水溶液の温度が検出される。
【００８４】
そして、両温度センサ１６８および１７０によって検出された温度の差が所定範囲内になるまで、すなわち濃度検出領域の温度が安定したと判断できるまで、メタノール水溶液の濃度は検出されず、当該温度差が所定範囲内になればメタノール水溶液の濃度が検出される。
【００８５】
このようにすれば、超音波センサ１６４の送信部１６４ａと受信部１６４ｂとの間である濃度検出領域の温度が安定した状態で、送信部１６４ａと受信部１６４ｂとの間を流れるメタノール水溶液の濃度を検出できるので、正確にメタノール水溶液の濃度を検出できる。
【００８６】
燃料電池システム１００によれば、濃度検出領域の温度が安定した状態でメタノール水溶液の濃度を検出できるので、温度に応じて出力が変化しやすい超音波センサを用いる場合であってもメタノール水溶液の濃度を精度よく検出できる。
【００８７】
ついで、図１３を参照して、この発明の他の実施形態について説明する。
この実施形態では、パイプＰ４と検出用バルブ１３８とは、メタノール水溶液を冷却する冷却部２００とパイプＰ１７ａとを介して連結されており、分岐路はパイプＰ１７ａとＰ９とを含んで構成される。分岐路の一部を構成するパイプＰ１７ａには超音波センサ２０２が設けられている。超音波センサ２０２の送信部２０２ａおよび受信部２０２ｂは、パイプＰ１７ａを挟むように設けられ、送信部２０２ａとパイプＰ１７ａとの間および受信部２０２ｂとパイプＰ１７ａとの間には、たとえば樹脂からなる被覆部材２０４が介挿されている。超音波センサ２０２は、パイプＰ１７ａ内の液流方向に対して直交する方向に超音波を発し、その伝播速度を検出する。この実施形態では、送信部２０２ａと受信部２０２ｂとの間が濃度検出領域となる。
【００８８】
そして、超音波センサ２０２には超音波センサ２０２の温度を検出するための第１温度センサ２０６が設けられ、パイプＰ１７ａにおいて超音波センサ２０２より液流方向下流側にはメタノール水溶液の温度を検出するための第２温度センサ２０８が設けられている。その他の構成については先の実施形態と同様であるので、その重複する説明は省略する。
【００８９】
このような燃料電池システム１００の動作について、図１４を参照して説明する。
まず、水溶液ポンプ１４６が駆動され（ステップＳ５１）、検出用バルブ１３８が開かれると（ステップＳ５１）、メタノール水溶液がパイプＰ１７ａに導入される。そして、検出用バルブ１３８を開いてから５秒経過したか否かが判断され（ステップＳ５５）、５秒経過するまでは待機する。検出用バルブ１３８を開いてから５秒経過すれば、第１温度センサ２０６によって超音波センサ２０２の温度が検出され（ステップＳ５７）、第２温度センサ２０８によってパイプＰ１７ａを流れるメタノール水溶液の温度が検出される（ステップＳ５９）。そして、検出用バルブ１３８を開いてから１分経過したか否かが判断され（ステップＳ６１）、１分経過していなければ、検出された超音波センサ２０２の温度とメタノール水溶液の温度との差が所定範囲内（ここでは±１℃以内）か否かが判断される（ステップＳ６３）。当該温度差が所定範囲内でなければステップＳ５７に戻り、一方、当該温度差が所定範囲内になれば、検出用バルブ１３８が閉じられる（ステップＳ６５）。
【００９０】
そして、超音波センサ２０２によってパイプＰ１７ａ内のメタノール水溶液における超音波伝播速度が検出され、この伝播速度に対応する電圧値（物理的情報）が検出される（ステップＳ６７）。メモリ１７６内にはこの実施形態用の変換情報が格納されており、ＣＰＵ１７２によって、当該変換情報が参照されて物理的情報に対応する濃度が決定され、その濃度がメモリ１７６に記憶されて（ステップＳ６９）、終了する。
【００９１】
一方、ステップＳ６１において１分経過すれば、エラーが発生したと判断され、検出用バルブ１３８が閉じられ（ステップＳ７１）、濃度を検出することなくエラー処理が施され（ステップＳ７３）、終了する。
【００９２】
この実施形態の燃料電池システムによれば、超音波センサ２０２の温度を第１温度センサ２０６によって検出でき、パイプＰ１７ａを流れるメタノール水溶液の温度を第２温度センサ２０８によって検出できる。両温度を比較することによって、超音波センサ２０２ひいては超音波センサ２０２の濃度検出領域である送信部２０２ａと受信部２０２ｂとの間の温度が安定したことを検出できる。したがって、送信部２０２ａと受信部２０２ｂとの間の温度が安定した後に超音波センサ２０２によって正確に濃度を検出できる。
【００９３】
また、送信部２０２ａと受信部２０２ｂとの間の温度が安定したことを検出できるので、被覆部材２０４が介挿されている場合であっても、正確にメタノール水溶液の濃度を検出できる。
【００９４】
なお、超音波センサ２０２に第１温度センサ２０６が予め一体的に設けられている一体型センサを用いてもよい。この場合、温度センサとしては一体型センサよりも下流側に１つの第２温度センサ２０８を設けるだけでよい。
【００９５】
一般に、燃料電池システムを含む自動二輪車ひいては輸送機器では、燃料電池システムを流れるメタノール水溶液の温度が広範囲に変化しばらつきやすく、メタノール水溶液の濃度の検出精度が低下するおそれがある。しかし、この発明に係る燃料電池システムは、濃度検出領域の温度が安定した状態で濃度を精度よく検出できるので、燃料電池システムを含む自動二輪車ひいては自動車、船舶等の任意の輸送機器において好適に用いることができる。
【００９６】
また、上述の実施形態では、濃度検出手段を構成するセンサとして超音波センサ１６４が用いられたが、これに限定されない。
【００９７】
濃度検出手段を構成するセンサとしては、屈折率、誘電率、赤外線吸収率、粘度、比重、凝固点などのメタノール水溶液の物理的特性に基づいてメタノール水溶液の濃度を検出するためのセンサなど、任意のセンサを用いることができる。
【００９８】
また、変換情報は、物理的情報としての電圧を濃度に変換するための演算式であってもよい。
【００９９】
上述の実施形態では、燃料としてメタノールを、燃料水溶液としてメタノール水溶液を用いたが、これに限定されず、燃料としてエタノール等のアルコール系燃料、燃料水溶液としてエタノール水溶液等のアルコール系水溶液を用いてもよい。
【図面の簡単な説明】
【０１００】
【図１】この発明の一実施形態の自動二輪車を示す左側面図である。
【図２】自動二輪車の車体フレームに対する燃料電池システムの配置状態を左斜め前方からみた斜視図である。
【図３】自動二輪車の車体フレームに対する燃料電池システムの配置状態を左斜め後方からみた斜視図である。
【図４】燃料電池システムの配管状態を示す左側面図である。
【図５】燃料電池システムの配管状態を示す右側面図である。
【図６】燃料電池システムの配管状態を左斜め前方からみた斜視図である。
【図７】燃料電池システムの配管状態を右斜め前方からみた斜視図である。
【図８】燃料電池セルスタックを示す図解図である。
【図９】燃料電池セルを示す図解図である。
【図１０】燃料電池システムの配管を示すシステム図である。
【図１１】燃料電池システムの電気的構成を示すブロック図である。
【図１２】メタノール水溶液の濃度検出動作の一例を示すフロー図である。
【図１３】この発明の他の実施形態の要部を示す図解図である。
【図１４】図１３に示す実施形態におけるメタノール水溶液の濃度検出動作の一例を示すフロー図である。
【符号の説明】
【０１０１】
１０      自動二輪車
１００      燃料電池システム
１０２      燃料電池セルスタック
１０４      燃料電池（燃料電池セル）
１５６      コントローラ
１６４，２０２      超音波センサ
１６４ａ，２０２ａ      送信部
１６４ｂ，２０２ｂ      受信部
１６８，２０６      第１温度センサ
１７０，２０８      第２温度センサ
１７２      ＣＰＵ
１７６      メモリ
２０４      被覆部材
Ｐ１〜Ｐ２２      パイプ
【図１】
2007115450.tif 000003
【図２】
2007115450.tif 000004
【図３】
2007115450.tif 000005
【図４】
2007115450.tif 000006
【図５】
2007115450.tif 000007
【図６】
2007115450.tif 000008
【図７】
2007115450.tif 000009
【図８】
2007115450.tif 000010
【図９】
2007115450.tif 000011
【図１０】
2007115450.tif 000012
【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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