(57)【要約】【課題】ＤＭＦＣを要求された所望の出力で安定発電を継続させるために混合タンク内の燃料濃度および液位を管理するシステムを提供する。【解決手段】燃料を収納する混合タンクと、高濃度燃料を混合タンクに供給する高濃度燃料供給手段と、混合タンクに水を供給する水供給手段と、燃料電池へ供給する燃料の濃度を検知する濃度検知手段と、混合タンクの液面の位置を検知する液面検知手段と、液面検知手段で検知した液面の位置が所定の液面の位置を上回った場合、濃度検知手段で検知した濃度に基づいて高濃度燃料供給手段のみに供給指令信号を出力し、液面検知手段で検知した液面の位置が所定の液面の位置を下回った場合、濃度検知手段で検知した濃度に基づいて高濃度燃料供給手段または水供給手段のいずれか一方のみに供給指令信号を出力する制御手段を備えた燃料電池システムを特徴とする。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体有機化合物を燃料とする固体高分子形燃料電池と、
前記燃料電池へ供給する燃料を収納する混合タンクと、
前記燃料電池に供給する前記燃料よりも有機化合物の主成分の濃度が高い高濃度燃料を前記混合タンクに供給する高濃度燃料供給手段と、
前記混合タンクに水を供給する水供給手段と、
前記混合タンクから前記燃料電池へ供給する前記燃料の濃度を検知する濃度検知手段と、
前記混合タンクの液面の位置を検知する液面検知手段と、
前記濃度検知手段及び液面検知手段から入力される情報に基づいて、前記高濃度燃料供給手段および前記水供給手段に供給指令信号を出力する制御手段と、を備えた燃料電池システムであって、
前記制御手段は、前記液面検知手段で検知した液面の位置が所定の液面の位置を上回った場合、前記濃度検知手段で検知した濃度に基づいて前記高濃度燃料供給手段のみに供給指令信号を出力し、
前記液面検知手段で検知した液面の位置が所定の液面の位置を下回った場合、前記濃度検知手段で検知した濃度に基づいて前記高濃度燃料供給手段または前記水供給手段のいずれか一方のみに供給指令信号を出力することを特徴とする燃料電池システム。
【請求項２】
請求項１において、前記制御手段は、前記液面検知手段で検知した液面の位置が所定の液面の位置を上回った場合、前記濃度検知手段で検知した濃度が所定値よりも高い場合には前記燃料供給手段に供給指令信号を出力し、前記濃度検知手段で検知した濃度が所定値よりも低い場合には前記燃料供給手段に供給指令信号を出力しないことを特徴とする燃料電池システム。
【請求項３】
請求項２において、前記制御手段は前記濃度検知手段で検知した濃度に基づいて、前記高濃度燃料供給手段から前記混合タンクに供給される高濃度燃料の供給量を制御することを特徴とする燃料電池システム。
【請求項４】
請求項３において、前記制御手段は、前記高濃度燃料供給手段から高濃度燃料を前記混合タンクに供給する時間を変化させて供給量を制御することを特徴とする燃料電池システム。
【請求項５】
請求項１において、前記制御手段は、前記液面検知手段で検知した液面の位置が所定の液面の位置を下回った場合、前記濃度検知手段で検知した濃度が所定値よりも高い場合には前記水供給手段に供給指令信号を出力し、前記濃度検知手段で検知した濃度が所定値よりも低い場合には前記高濃度燃料供給手段に供給指令信号を出力することを特徴とする燃料電池システム。
【請求項６】
請求項５において、前記制御手段は前記濃度検知手段で検知した濃度に基づいて、前記高濃度燃料供給手段または前記水供給手段から前記混合タンクに供給される高濃度燃料または水の供給量を制御することを特徴とする燃料電池システム。
【請求項７】
請求項６において、前記制御手段は、前記高濃度燃料供給手段または前記水供給手段から高濃度燃料または水を前記混合タンクに供給する時間を変化させて供給量を制御することを特徴とする燃料電池システム。
【請求項８】
請求項１において、前記燃料はメタノールを主成分とした水溶液であ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、液体有機化合物を燃料とする燃料電池に関し、燃料電池に循環供給する燃料の量および濃度を制御する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
液体有機化合物を燃料とする燃料電池には、メタノール，エタノール，ジメチルエーテルなどの液体有機化合物を燃料とする固体高分子形燃料電池は、騒音が小さく、運転温度が低い（約７０〜８０℃）、燃料の補給が容易であることなどの特長を有する。そのため、可搬式電源，電気自動車の電源、あるいは電動バイクやアシスト式自転車、さらには医療介護用の車椅子やシニアカーなどの軽車両用電源として、幅広い用途が期待されている。
【０００３】
これらの用途の中で、メタノールを燃料とする直接メタノール型燃料電池（以下、ＤＭＦＣと称する。）は、改質器を省略できる点、燃料を室温で補給できる点、出力に対する燃料コストがガソリン等よりも安い点、５０〜７０℃の比較的低温で発電できるので起動時間が短い点などの利点を有している。特に、燃料をポンプ等により強制的に流通させるアクティブ式ＤＭＦＣは、数十Ｗから数百Ｗの高い出力が得られ、電子機器，照明器具などの比較的低電力機器の給電に適している。また、セルサイズの大型化，積層セル数の増加により１ｋＷ以上のＤＭＦＣを用いれば、移動体にも適用可能である。
【０００４】
アクティブ式ＤＭＦＣでは、燃料水溶液を循環手段によって燃料電池に循環供給される。このような、循環型の燃料電池システムでは、発電反応により燃料と水が消費されるため、アノード極へ供給する燃料水溶液の燃料濃度を適正な範囲に保つこと、及び、アノード極へ燃料を送り込む混合タンク内の液量を適正に保つことが重要である。従来、燃料濃度と液量を制御するためのシステムとしては、例えば特許文献１では、高濃度燃料タンクからの燃料供給量と水タンクからの水の供給量を操作して混合液の濃度を制御するシステムを提案している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−１１６３３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、以下の技術課題を克服する。以下の説明では、液体有機化合物としてメタノールを例とするが、エタノール等の他の液体有機燃料を用いた燃料電池にも応用可能である。
【０００７】
本発明により解決する課題は、燃料電池の要求された発電出力、燃料電池温度や外気温の変化に応じて、メタノールあるいは水を混合タンクへの供給する量を適正に制御することである。
【０００８】
ＤＭＦＣの電池反応（式１）は、アノード（燃料極）上の酸化反応（式２）とカソード（空気極）上での還元反応（式３）の半電池反応式の和であり、１セル当たり６電子の授受によりＣＯ2が１モル生成されることを意味する。
ＣＨ3ＯＨ＋３／２Ｏ2 → ＣＯ2＋２Ｈ2Ｏ     ・・・・・  （式１）
ＣＨ3ＯＨ＋Ｈ2Ｏ → ＣＯ2＋６Ｈ+＋６ｅ-    ・・・・・  （式２）
３／２Ｏ2＋６Ｈ+＋６ｅ- → ３Ｈ2Ｏ         ・・・・・  （式３）
したがって、要求された出力にするためにＤＭＦＣの電流を変化させると、発電で消費されるメタノールや水、生成されるＣＯ2の量が変化する。理論上は上記反応式から発電により消費されたメタノールと水の量が決まり、このメタノールと水の消費量と混合タンクのメタノール濃度の関係に基づき、混合タンクにメタノールと水を供給すれば混合タンク内の液量とメタノール濃度を所定の範囲に維持することができる。
【０００９】
しかしながら、実際には以下の要因により発電で消費されるメタノールと水の量を推測することは困難である。
【００１０】
ＤＭＦＣでは、アノードに存在するメタノールが電解質膜を透過し、カソードに移動し、カソード上で酸素とメタノールの直接的酸化反応が起こることが知られている。
これはいわゆるメタノール・クロスオーバーという現象である。これが起こると、カソードの電位が著しく低下し、電池全体では端子間電圧の低下、出力の低下が起こり、問題となっている。
【００１１】
この現象は、ＤＭＦＣへ供給するメタノール濃度を下げると相対的にメタノール・クロスオーバー量が低減することができるが、高出力を要求されている条件では、燃料不足による出力低下が起こる。また、メタノール濃度が高いと、低出力条件で、メタノール・クロスオーバーによる出力低下が出力に対し大きな割合になってしまう。すなわち、燃料の利用効率の低いシステムになってしまう。
【００１２】
同様に、アノードに存在する水も電解質膜を透過し、その量は発電時の電流や温度に依存して変化する。温度は、電流値（または出力），外気温の変化、あるいはセル抵抗の経時変化の影響を受ける。特に、発電出力が変化した前後では、ＤＭＦＣ自身の温度が過渡的に変動するので、安定した温度に到達するまでのメタノール・クロスオーバー量や水透過量も変動しやすい。
【００１３】
このように、出力変化や温度等の発電時の運転状態によってメタノール・クロスオーバー量や水透過量は変動し、混合タンク内のメタノール水溶液のメタノール濃度、液量は理論値よりも大幅に変動することになる。そのため、例えば、推定値をもとに液量を管理した場合には、液量の変動にともないメタノール濃度を所望の濃度に収束させるまでに時間を要したり、所望の濃度に収束させるためにメタノールや水が供給され続けることで混合タンク内の液量が大幅に上昇し、システムとして成立しなくなる場合が生じる。これにより、燃料電池の発電効率も低下してしまう。
【００１４】
特に、ＤＭＦＣの出力領域が１００Ｗ以上と大きくなるとメタノールや水の消費量も増加するため、メタノール濃度が低い混合タンク内の燃料は、液位や濃度の変動が大きくなる問題が生じてしまう。この問題は混合タンクの容積を増やし、供給する燃料の体積を増やすことで対処が可能であるが、据え置き型ではなく可搬型のＤＭＦＣシステムにおいては、システムの大型化は好ましくない。
【００１５】
特許文献１等の従来のシステムでは、混合タンク内のメタノール濃度、液量の管理におけるメタノール・クロスオーバー量や水透過量の変動による影響については十分な検討がなされていなかった。
【００１６】
本発明の目的は、ＤＭＦＣを要求された所望の出力で安定発電を継続させるために混合タンク内の燃料濃度および液位を管理する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】
【００１７】
そこで発明者らは、ＤＭＦＣが所望の出力で安定に発電できる混合タンク内のメタノール濃度および液位の管理方法について鋭意検討し、新規な制御システムを備えた燃料電池システムを確立した。
【００１８】
本発明によれば、液体有機化合物を燃料とする固体高分子形燃料電池と、前記燃料電池へ供給する燃料を収納する混合タンクと、前記燃料電池に供給する前記燃料よりも有機化合物の主成分の濃度が高い高濃度燃料を前記混合タンクに供給する高濃度燃料供給手段と、前記混合タンクに水を供給する水供給手段と、前記混合タンクから前記燃料電池へ供給する前記燃料の濃度を検知する濃度検知手段と、前記混合タンクの液面の位置を検知する液面検知手段と、前記濃度検知手段及び液面検知手段から入力される情報に基づいて、前記高濃度燃料供給手段および前記水供給手段に供給指令信号を出力する制御手段と、を備えた燃料電池システムであって、前記制御手段は、前記液面検知手段で検知した液面の位置が所定の液面の位置を上回った場合、前記濃度検知手段で検知した濃度に基づいて前記高濃度燃料供給手段のみに供給指令信号を出力し、前記液面検知手段で検知した液面の位置が所定の液面の位置を下回った場合、前記濃度検知手段で検知した濃度に基づいて前記高濃度燃料供給手段または前記水供給手段のいずれか一方のみに供給指令信号を出力することを特徴とする燃料電池システムが提供される。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、燃料電池を所望の出力にて安定して運転を継続できる制御方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の燃料電池システムの構成を示す。
【図２】本発明の第１の実施形態におけるフローチャートを示す。
【図３】本発明の第１の実施形態による運転方法の一例を示す。
【図４】本発明の第１の実施形態による運転方法の一例を示す。
【図５】本発明の第２の実施形態におけるフローチャートを示す。
【図６】本発明の第２の実施形態による運転方法の一例を示す。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下に本発明に係る実施の形態について説明するが、本発明は以下の実施の形態に限定されるものではない。
【００２２】
図１には、ＤＭＦＣシステム１０１の構成を示す。システム１０１のほぼ中央にＤＭＦＣ本体１０２がある。ＤＭＦＣ本体１０２のアノードには、混合タンク１０８に貯蔵されたメタノール水溶液の一部が燃料循環ポンプ１０９によって燃料循環ライン１０５を経由して供給される。アノードでは、メタノールが酸化され（式２）、その後、未反応のメタノール水溶液が再び混合タンク１０８に戻される。また、ＤＭＦＣ本体１０２のカソードには、ファンやその他の空気供給手段１１１から空気が供給され、水を生成する（式３）。水素イオンは、アノードでメタノールが酸化された際に生成した水素イオンが、電解質膜を透過してきたものである（式２）。このように、アノードにメタノール水溶液、カソードに空気がそれぞれ供給されることにより、ＤＭＦＣ本体１０２で発電が行われる。
【００２３】
また、混合タンク１０８に貯蔵されているメタノール水溶液は、発電とともに貯蔵量および濃度が減少していくため、混合タンク１０８にメタノールと水を補充するためのメタノール容器１０３，水容器１０７を備える。メタノール容器１０３に貯蔵されているメタノールは１００％のメタノールでも良いが、一般的には水で希釈されたＤＭＦＣ本体１０２の発電に使われる燃料よりも高濃度メタノール水溶液が用いられる。その濃度は概ね４０％以上である。この中から必要量のメタノールが、バルブやポンプからなる燃料供給手段１０４によって混合タンク１０８に導入される。また、水容器１０６に貯蔵されている水は、バルブやポンプからなる水供給手段１０７によって混合タンク１０８に導入される。
【００２４】
混合タンク１０８では、ＤＭＦＣ１０２本体に供給するメタノール水溶液のメタノール濃度を適正な範囲に保つことと、混合タンク１０８内の液量を適正に保つことが重要となる。メタノール濃度および液量を制御するために、メタノール濃度を検知するための濃度検知手段１１２と液面検知手段１１３が設けられている。メタノール濃度を検知するための濃度検知手段としては、光学式，超音波式，弾性表面波式など種々の濃度検出素子や、ＤＭＦＣ本体の温度，電圧，電流等を計測し、その計測値から濃度を予測する方法が挙げられ、所望のものを選択することができる。また、液面検知手段１１３は、混合タンク１０８内の燃料の液位が所定の位置以上あるいは未満であるかを判別する機能を有する。例えば、所定の位置以上であれば「ＨＩＧＨ」、所定の位置未満であれば「ＬＯＷ」というような信号を自動制御機構１２０へ出力することで液の位置を判別する。
【００２５】
燃料供給手段１０４及び水供給手段１０７は、濃度検知手段１１２で検知されたメタノール濃度と液面検知手段１１３で検知された液位に応じて動作する。この燃料供給手段１０４及び水供給手段１０７の制御は、燃料供給手段１０４及び水供給手段１０７から入力される情報に基づいて、マイコン等の自動制御機構１２０によって行われる。例えば、燃料供給手段の動作方法としては、濃度検知手段１１２として濃度検出素子を用いた場合を例とすると、濃度検出素子１１２で検出したメタノール濃度が所定濃度以下になった時に動作させる方法や、濃度検出素子１１２で検出したメタノール濃度と所定濃度との差分に応じて供給量を決定する方法がある。混合タンク１０８のメタノール濃度，液位の制御方法の詳細は後述する。
【００２６】
メタノールの酸化反応（式２）によって発生した二酸化炭素は、ＤＭＦＣ本体１０２では、溶存あるいは微小な気泡として存在する。その二酸化炭素は燃料循環ライン１０５を経由して混合タンク１０８に移り、その気相に大半の二酸化炭素が放出される。さらに、その気相の圧力が増加すると、混合タンク１０８の上部に設置した気液分離膜１１０を通してシステム１０１の外部に放出される。この気液分離膜１１０には、触媒処理反応器を設け、微量の有機物を除去する機構を付与しても良い。
【００２７】
発電後の排ガスは、システム１０１の外部に放出される。空気排ガス出口に気液分離膜と冷却器を設置し、水を回収し、冷却水タンク１０６に戻す方法も採ることができる。
【００２８】
本発明で用いる濃度検知手段１１２の設置場所は、メタノール水溶液が循環するライン上であれば特に制限はないが、ここでは混合タンク１０８内に設置する。メタノール濃度をより迅速に計測するためには、混合タンク１０８あるいは混合タンク１０８に近い場所に濃度検知手段１１２を設置することが望ましい。混合タンクあるいはその近傍に設けることで、計測の時間遅れを回避し、濃度制御を迅速に行うことができる。このような構成によって、メタノール濃度を調整した燃料を、混合タンク１０８からＤＭＦＣシステム１０２に供給することができる。
【００２９】
本発明の第１の実施形態による混合タンク内の燃料の制御方法の一例について、図２を用いて説明する。
【００３０】
システム１０１が起動し、ＤＭＦＣ本体１０２の電圧が所定の値に達すると、自動制御機構１２０には、液位検知手段で検知した液位信号と濃度検知手段１１２で検知した濃度信号が入力され（Ｓ１，Ｓ２）、所定の液位よりも上か否かを判断する（Ｓ３）。
【００３１】
所定の液位が上回っていると判断された場合、濃度が所定値よりも上か否かを判断する（Ｓ４）。
【００３２】
濃度が所定値を上回っていると判断されたときには何もせず、濃度が所定値を下回っている場合は燃料制御ライン１２２から燃料供給手段１０４に高濃度メタノール水溶液の供給指令信号を出力，動作させ（Ｓ５）、一定時間混合タンク１０８へ高濃度メタノール水溶液を供給した後、燃料供給手段１０４を停止させる（Ｓ６）。
【００３３】
Ｓ３において、混合タンク１０８内の燃料の液位が所定の液位を下回っていると判断された場合も、濃度が所定値よりも上か否かを判断する（Ｓ７）。
【００３４】
この場合では、濃度が所定値を上回っていると判断された場合は水制御ライン１２３から水供給手段１０７に水の供給指令信号を出力し、水供給手段１０７を動作させ（Ｓ８）、一定時間混合タンク１０８へ水を供給した後、水供給手段１０７を停止させる（Ｓ９）。
【００３５】
濃度が所定値を下回っていると判断された場合は、燃料制御ライン１２２から燃料供給手段１０４に高濃度メタノール水溶液の供給指令信号を出力し、燃料供給手段１０４を動作させ（Ｓ１０）、一定時間混合タンク１０８へ高濃度メタノール水溶液を供給した後、燃料供給手段１０４を停止させる（Ｓ１１）。
【００３６】
上述した方法でシステムを動作した例を図３から図４に例示する。
【００３７】
（実施例１）
メタノール容器１０３には５０％メタノール水溶液を投入し、システムの出力は１００Ｗ一定で動作したところ、混合タンク内１０８内の濃度および液位の時間変化は図３のような挙動を示した。すなわち、燃料濃度が所定の濃度に達すると高濃度メタノール水溶液が供給されることで混合タンク１０８内の濃度が上昇し、その後ＤＭＦＣ本体１０２の発電に伴う燃料消費により濃度が減少する。そして再び燃料濃度が所定の濃度になると高濃度メタノールを供給するという周期的な挙動を示した。
【００３８】
また、混合タンク１０８内の液位は、燃料濃度が所定の濃度よりも高い時には比較的短い周期で水供給手段１０４が動作し、所定の液位を保つような挙動を示した。また、高濃度燃料が供給された時には液位が比較的大きく上昇した。ＤＭＦＣ本体１０２の発電に伴う燃料量の減少により、液位は徐々に低下していき、所定の液位になると燃料濃度が所定の値に達するため比較的短い周期で変動するような挙動を示した。
【００３９】
（実施例２）
メタノール容器１０３に５０％メタノール水溶液を投入し、システムの出力を途中で変えて動作したところ、混合タンク１０８内の濃度および液位の時間変化は図４のような挙動を示した。燃料濃度が所定の濃度に達すると、高濃度メタノール水溶液を供給する点は実施例１と同様である。出力を１００Ｗから１５０Ｗに変化すると、ＤＭＦＣ本体１０２が発電により生成する炭酸ガス量が増加することによる液位の上昇がみられた。そして燃料を供給する時間間隔が短くなり、その濃度の振幅も小さくなった。これは出力が増えたことにより、メタノールおよび水の消費量も増えたためである。
【００４０】
本実施例では、本発明の第１の実施形態により出力が変化しても濃度および液位の制御が可能であることを例示した。
【００４１】
次に本発明の第２の実施形態による混合タンク内の燃料の制御方法の一例について、図５を用いて説明する。
【００４２】
システム１０１が起動し、ＤＭＦＣ本体１０２の電圧が所定の値に達すると、自動制御機構１２０には、液位検知手段で検知した液位信号と濃度検知手段で検知した濃度信号が入力され（ＳＳ１，ＳＳ２）、所定の液位よりも上か否かを判断する（ＳＳ３）。本実施形態では、検知した濃度の値を濃度Ａする。
【００４３】
所定の液位が上回っていると判断された場合、濃度Ａが所定値よりも上か否かを判断する（ＳＳ４）。ここでは、所定の濃度をＣとする。
【００４４】
濃度Ａが所定値を上回っていると判断されたときには何もせず、濃度Ａが所定値を上回っていないと判断された場合は、濃度Ａが濃度Ｃ１を上回っているか否かを判断する（ＳＳ５）。ここでＣ１は、Ｃ１＜Ｃの関係であることとする。濃度ＡがＣ１を上回っていると判断されたとき、燃料制御ライン１２２から燃料供給手段１０４に高濃度メタノール水溶液の供給指令信号を出力し、燃料供給手段１０４をｔ１秒間動作させる（ＳＳ６）。
【００４５】
濃度ＡがＣ１を上回っていないと判断された場合、濃度Ａが濃度Ｃ２を上回っているか否かを判断する（ＳＳ７）。ここでＣ２は、Ｃ２＜Ｃ１の関係であることとする。濃度ＡがＣ２を上回っていると判断されたとき、燃料制御ライン１２２から燃料供給手段１０４に高濃度メタノール水溶液の供給指令信号を出力し、燃料供給手段１０４をｔ２秒間動作させる（ＳＳ８）。ここで、時間ｔ２はｔ１≦ｔ２の関係であることとする。
【００４６】
濃度ＡがＣ２を上回っていないと判断された場合、濃度Ａが濃度Ｃ３を上回っているか否かを判断する（ＳＳ９）。ここでＣ３は、Ｃ３＜Ｃ２の関係であることとする。濃度ＡがＣ３を上回っていると判断されたとき、燃料制御ライン１２２から燃料供給手段１０４に高濃度メタノール水溶液の供給指令信号を出力し、燃料供給手段１０４をｔ３秒間動作させる（ＳＳ１０）。ここで、時間ｔ３はｔ２≦ｔ３の関係であることとする。濃度ＡがＣ３を上回っていないと判断された場合、燃料制御ライン１２２から燃料供給手段１０４に高濃度メタノール水溶液の供給指令信号を出力し、燃料供給手段１０４をｔ４秒間動作させる（ＳＳ１１）。ここで、時間ｔ４はｔ３≦ｔ４の関係であることとする。
【００４７】
ＳＳ３で液位が所定値を上回っていないと判断された場合も、濃度Ａが所定値Ｃよりも上か否かを判断する（ＳＳ１２）。
【００４８】
濃度ＡがＣを上回っていると判断された場合、濃度Ａが濃度Ｃ４を下回っているか否かを判断する（ＳＳ１３）。濃度Ａが所定値を下回っていると判断された場合は、水制御ライン１２３から水供給手段１０７に水の供給指令信号を出力し、水供給手段１０７を一定時間動作させ（ＳＳ１４）、燃料制御ライン１２２から燃料供給手段１０４に高濃度メタノール水溶液の供給指令信号を出力し、燃料供給手段１０４をｔ秒間動作させる（ＳＳ１５）。ここで、時間ｔはｔ≦ｔ１の関係であることとする。
【００４９】
濃度Ａが所定値を上回っていないと判断された場合、水制御ライン１２３から水供給手段１０７に水の供給指令信号を出力し、水供給手段１０７を一定時間動作させる（ＳＳ１６）。
【００５０】
濃度ＡがＣを上回っていないと判断された場合、水制御ライン１２３から水供給手段１０７に水の供給指令信号を出力し、水供給手段１０７を一定時間動作させ（ＳＳ１７）、濃度Ａが濃度Ｃ１を上回っているか否かを判断する（ＳＳ５）。
【００５１】
濃度ＡがＣ１を上回っていると判断されたとき、燃料制御ライン１２２から燃料供給手段１０４に高濃度メタノール水溶液の供給指令信号を出力し、燃料供給手段１０４をｔ１秒間動作させる（ＳＳ６）。
【００５２】
濃度ＡがＣ１を上回っていないと判断された場合、濃度Ａが濃度Ｃ２を上回っているか否かを判断する（ＳＳ７）。ここでＣ２は、Ｃ２＜Ｃ１の関係であることとする。濃度ＡがＣ２を上回っていると判断されたとき、燃料制御ライン１２２から燃料供給手段１０４に高濃度メタノール水溶液の供給指令信号を出力し、燃料供給手段１０４をｔ２秒間動作させる（ＳＳ８）。
【００５３】
濃度ＡがＣ２を上回っていないと判断された場合、濃度Ａが濃度Ｃ３を上回っているか否かを判断する（ＳＳ９）。ここでＣ３は、Ｃ３＜Ｃ２の関係であることとする。濃度ＡがＣ３を上回っていると判断されたとき、燃料制御ライン１２２から燃料供給手段１０４に高濃度メタノール水溶液の供給指令信号を出力し、燃料供給手段１０４をｔ３秒間動作させる（ＳＳ１０）。濃度ＡがＣ３を上回っていないと判断された場合、燃料制御ライン１２２から燃料供給手段１０４に高濃度メタノール水溶液の供給指令信号を出力し、燃料供給手段１０４をｔ４秒間動作させる（ＳＳ１１）。
【００５４】
ここで示した実施形態では、図２あるいは図５のようなフローチャートにしたがって濃度を判断する方法を示したが、例えば検知した濃度と所定の濃度との差分に応じたアクション、この場合燃料あるいは水を混合タンク１０８へ供給する条件をあらかじめテーブル化しておき、そのテーブルに応じた処理を行うように制御すれば、本実施形態よりも詳細な制御方法を実現することができる。
【００５５】
（実施例３）
図５のフローチャートに従う制御方法において、パラメータをＣ＝３.０％，Ｃ１＝２.９％，Ｃ２＝２.８％，Ｃ３＝２.７％，Ｃ４＝３.２％，ｔ＝１ｓ，ｔ１＝４ｓ，ｔ２＝７ｓ，ｔ３＝１０ｓ，ｔ４＝１４ｓと設定し、フローの周期を３０ｓとして自動制御機構１２０に組み込んだ。メタノール容器１０３には６０％メタノール水溶液を投入し、システムの出力は１００Ｗで動作し、途中で１５０Ｗに増加させて動作したところ、混合タンク内１０８内の濃度および液位の時間変化は図６のような挙動を示した。すなわち、燃料濃度は所定の濃度（本実施例では３％）近傍で変動し、その振幅は実施例１や実施例２と比較して小さくなった。
【００５６】
また、混合タンク１０８内の液位の変動幅が実施例１や実施例２と比較して小さくなり、所定の液位を保つような挙動を示した。
【００５７】
これらの挙動は、出力が変化しても大きな変化は認められず、出力に依らずに燃料の濃度および液位を制御できることがわかった。
【００５８】
本実施例では、本発明の第２の実施形態により出力が変化しても濃度および液位の制御が可能であることを例示した。
【符号の説明】
【００５９】
１０１  燃料電池システム
１０２  燃料電池
１０３  メタノール容器
１０４  燃料供給手段
１０５  燃料循環ライン
１０６  冷却水タンク
１０７  水供給手段
１０８  混合タンク
１０９  燃料循環ポンプ
１１０  気液分離膜
１１１  空気供給手段
１１２  濃度検出素子
１１３  液面検知手段
１２０  制御回路
１２１  濃度信号ライン
１２２  燃料制御ライン
１２３  水制御ライン
【図１】
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【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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