(57)【要約】【課題】動作状況に応じて燃料の流量を最適に制御し、メタノールクロスオーバー率を上昇させること無く、出力電力を向上させることが可能な燃料電池装置およびその駆動方法を提供する。【解決手段】燃料電池装置１０は、アノード６７およびカソード６６を有し、化学反応により発電する起電部１２と、混合タンク２８と、混合タンクから供給された燃料を起電部のアノード側を通して流す燃料流路２２と、アノードに供給する燃料の流量を調整する流量調整部３６と、タンク内の燃料の液量を検出するセンサ３８と、電池制御部１６とを有している。電池制御部は、センサによる検出結果に基づいて、タンク内の液量が増加していることが検知された際、流量調整部により燃料の流量を調整可能範囲の上限値に調整し、タンク内の液量が減少していることが検知された際、流量調整部により燃料の流量を起電部の発電動作に最低限必要な流量に調整する。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
アノードおよびカソードを有し、アノードに供給された燃料およびカソードに供給された空気の化学反応により発電する起電部と、
燃料を収容したタンクと、
前記タンクから供給された燃料を前記起電部のアノード側を通して流す燃料流路と、
前記アノードに供給する燃料の流量を調整する流量調整部と、
前記タンク内の燃料の液量を検出するセンサと、
前記センサによる検出結果に基づいて、前記タンク内の液量が増加していることが検知された際、前記流量調整部により燃料の流量を調整可能範囲の上限値に調整し、前記タンク内の液量が減少していることが検知された際、前記流量調整部により燃料の流量を前記起電部の発電動作に最低限必要な流量に調整する電池制御部と、
を備えた燃料電池装置。
【請求項２】
前記電池制御部は、前記センサによる検出結果に基づいて、前記タンク内の液量が所定値よりも増加および減少していないことを検知した際、前記起電部の出力電力を測定し、出力電力が所定の値以上になるように前記流量調整部により燃料流量を増加させ、出力電力が所定の値以上にならない場合、前記流量調整部により燃料の流量を調整可能範囲の上限値に調整する請求項１に記載の燃料電池装置。
【請求項３】
前記流量調整部は、前記タンクとアノードとの間で前記燃料流路に設けられ、駆動電圧により流量が変化する送液ポンプを備え、
前記電池制御部は、前記送液ポンプの駆動電圧を変化させて流量を調整する手段を有している請求項１又は２に記載の燃料電池装置。
【請求項４】
前記流量調整部は、前記タンクとアノードとの間で前記燃料流路に設けられ、駆動電圧により流量が変化する送液ポンプと、前記送液ポンプとアノードとの間で前記燃料流路に設けられバルブ開度を調整可能な可変バルブと、を備え、
前記電池制御部は、前記送液ポンプの駆動電圧および前記可変バルブのバルブ開度を変化させて燃料の流量を調整する手段を有している請求項１又は２に記載の燃料電池装置。
【請求項５】
吸気口および排気口を有し、前記吸気口から吸気された空気を前記カソードを通して流し、前記起電部で生じた排出気体を前記排出口から排気する気体流路を備えている請求項１又は２に記載の燃料電池装置。
【請求項６】
アノードおよびカソードを有し、アノードに供給された燃料およびカソードに供給された空気の化学反応により発電する起電部と、燃料を収容したタンクと、前記タンクから供給された燃料を前記起電部のアノード側を通して流す燃料流路と、前記アノードに供給する燃料の流量を調整する流量調整部と、を備えた燃料電池装置の駆動方法であって、
前記タンク内の燃料の液量を検出し、
前記検出結果に基づいて、前記タンク内の液量が増加していることが検知された際、前記流量調整部により燃料の流量を調整可能範囲の上限値に調整し、
前記検出結果に基づいて、前記タンク内の液量が減少していることが検知された際、前記流量調整部により燃料の流量を前記起電部の発電動作に最低限必要な流量に調整し、
前記検出結果に基づいて、前記タンク内の液量が所定値よりも増加および減少していないことを検知した際、前記起電部の出力電力を測定し、出力電力が所定の値以上になるように前記流量調整部により燃料流量を増加させ、出力電力が所定の値以上にならない場合、前記流量調整部により燃料の流量を調整可能範囲の上限値に調整する燃料電池装置の駆動方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子機器等に電流を供給する燃料電池装置およびその駆動方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、携帯可能なノート型のパーソナルコンピュータ（以下、ノートＰＣと称する）、モバイル機器等の電子機器の電源としては、主に、リチウムイオンバッテリなどの二次電池が用いられている。近年、これら電子機器の高機能化に伴う消費電力の増加や更なる長時間使用の要請から、高出力で充電の必要のない小型燃料電池が新たな電源として期待されている。燃料電池には種々の形態があるが、特に、燃料としてメタノール溶液を使用するダイレクトメタノール方式の燃料電池（以下、ＤＭＦＣと称する）は、水素を燃料とする燃料電池に比べて燃料の取扱いが容易で、システムが簡易であることから、電子機器の電源として注目されている。
【０００３】
通常、ＤＭＦＣは、メタノールが収容された燃料タンク、メタノールを起電部に圧送する送液ポンプ、および起電部に空気を供給する送気ポンプ等を備えている。起電部はそれぞれアノードおよびカソードを有した複数の単セルを積層したセルスタックを備え、アノード側にメタノールを、カソード側に空気を供給することにより、化学反応によって発電を行う。発電に伴う反応生成物として、起電部のアノード側には未反応のメタノールおよび炭酸ガスが発生し、カソード側には水が発生する。反応生成物である水は蒸気となって排気される。
【０００４】
上記構成の燃料電池は、排気ガスがクリーンな電池として開発されているが、システム異常が生じた場合には、未反応のメタノールや過度の二酸化炭素、あるいは、中間生成物の蟻酸やホルムアルデヒド等が排気される可能性も考えられる。そのため、燃料電池は、その発電電力、セルスタックの温度を計測しながら、最適な燃料供給、温度制御を行い、上述したような排気ガスが規定値以上、排出されないように運転される。また、排気側に還元性ガスを検知するガスセンサを設け、有害な排気ガスを検知した場合に運転を停止する燃料電池が提案されている（例えば、特許文献１）。
【特許文献１】特開２００６−３３１９０７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記のように構成された燃料電池によれば、排気ガスをセンサにより検出することにより、燃料電池の運転の信頼性を向上することが可能となる。しかしながら、燃料電池の動作状況によっては、上記のような排出ガスの検出結果に基づく燃料供給量の制御では、燃料電池を最適な運転状況、最適な出力電力に維持することが困難となる。
【０００６】
すなわち、メタノール水溶液をアノード燃料とした場合、セルスタックの出力電力は、燃料流量を多くするか、燃料濃度を高くすることで高出力を得ることができる。一方、発熱量、燃料消費量の増加につながるメタノールクロスオーバー発生率は、燃料の濃度を高くすると大幅に上昇するのに対して、燃料の流量の変化に対しては変化が少ない。
【０００７】
以上のことから、セルスタックから効率的に出力電力を得るためには、アノード燃料流量を増やすことが有効である。しかし、送液ポンプ等を用いて燃料供給を行う場合、燃料流量の増加は、送液ポンプ等の消費電力や騒音の増加の原因となる。
【０００８】
また、セルスタックのカソード側で水回収を行わない水非回収型ＤＭＦＣでは、前述の出力電力、メタノールクロスオーバー率に加えて、電解質膜を通じてアノードからカソードへの水透過量が重要となる。しかし、燃料流量を増やすと、水透過量は増加する傾向にある。したがって、水非回収型のＤＭＦＣでは、高い出力電力を得るためにアノード燃料流量を増やした場合、水透過量の増加によりアノード系内の液量が減少し動作に支障をきたす恐れがあるので、出力電力だけでなくアノード系内の液量に応じて燃料流量を調整する必要がある。
【０００９】
この発明は以上の点に鑑みなされたもので、その目的は、動作状況に応じて燃料の流量を最適に制御し、メタノールクロスオーバー率を上昇させること無く、出力電力を向上させることが可能な燃料電池装置およびその駆動方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を達成するため、この発明の態様に係る燃料電池装置は、アノードおよびカソードを有し、アノードに供給された燃料およびカソードに供給された空気の化学反応により発電する起電部と、燃料を収容したタンクと、前記タンクから供給された燃料を前記起電部のアノード側を通して流す燃料流路と、前記アノードに供給する燃料の流量を調整する流量調整部と、前記タンク内の燃料の液量を検出するセンサと、前記センサによる検出結果に基づいて、前記タンク内の液量が増加していることが検知された際、前記流量調整部により燃料の流量を調整可能範囲の上限値に調整し、前記タンク内の液量が減少していることが検知された際、前記流量調整部により燃料の流量を前記起電部の発電動作に最低限必要な流量に調整する電池制御部と、を備えている。
【００１１】
この発明の他の態様に係る燃料電池装置の駆動方法は、アノードおよびカソードを有し、アノードに供給された燃料およびカソードに供給された空気の化学反応により発電する起電部と、燃料を収容したタンクと、前記タンクから供給された燃料を前記起電部のアノード側を通して流す燃料流路と、前記アノードに供給する燃料の流量を調整する流量調整部と、を備えた燃料電池装置の駆動方法であって、  
前記タンク内の燃料の液量を検出し、前記検出結果に基づいて、前記タンク内の液量が増加していることが検知された際、前記流量調整部により燃料の流量を調整可能範囲の上限値に調整し、前記検出結果に基づいて、前記タンク内の液量が減少していることが検知された際、前記流量調整部により燃料の流量を前記起電部の発電動作に最低限必要な流量に調整し、前記検出結果に基づいて、前記タンク内の液量が所定値よりも増加および減少していないことを検知した際、前記起電部の出力電力を測定し、出力電力が所定の値以上になるように前記流量調整部により燃料流量を増加させ、出力電力が所定の値以上にならない場合、前記流量調整部により燃料の流量を調整可能範囲の上限値に調整する。
【発明の効果】
【００１２】
上記構成によれば、動作状況に応じて燃料の流量を最適に制御し、メタノールクロスオーバー率を上昇させること無く、出力電力を向上させることが可能な燃料電池装置およびその駆動方法を提供するこができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、図面を参照しながら、この発明の実施形態について詳細に説明する。  
図１は、この発明の第１の実施形態に係る燃料電池装置を概略的に示している。図１に示すように、燃料電池装置１０は、メタノールを液体燃料としたＤＭＦＣとして構成されている。燃料電池装置１０は、起電部を構成したセルスタック１２、燃料タンク１４、およびセルスタックに燃料および空気を供給する循環系２０、燃料電池装置全体の動作を制御する電池制御部１６を備えている。電池制御部１６はマイコン（ＣＰＵ）等を有し、セルスタック１２に電気的に接続されている。そして、電池制御部１６は、セルスタック１２で発生した電力をノートＰＣ等の電子機器１７に供給すると同時に出力電力を測定している。
【００１４】
燃料タンク１４は密閉構造を有し、その内部には液体燃料として高濃度のメタノールが収容されている。燃料タンク１４は、燃料電池装置１０に対して脱着自在な燃料カートリッジとして形成してもよい。
【００１５】
循環系２０は、燃料タンク１４の燃料供給口から供給された燃料をセルスタック１２を通して流すアノード流路（燃料流路）２２、およびセルスタック１２を通して空気を含む気体を流通させるカソード流路（気体流路）２４、アノード流路内およびカソード流路に設けられた複数の補機を有している。アノード流路２２およびカソード流路２４は、それぞれ配管等によって形成されている。
【００１６】
セルスタック１２の複数の単セルを積層して構成されている。図２は各単セルの発電反応を模式的に示している。各単セル１４０は、それぞれ触媒層とカーボンペーパとで構成されたほぼ矩形板状のカソード（空気極）６６およびアノード（燃料極）６７、これらカソード、アノード間に挟持されたほぼ矩形状の高分子電解質膜１４４とを一体化した膜・電極接合体（ＭＥＡ）を備えている。高分子電解質膜１４４は、アノード６７およびカソード６６よりも大きな面積に形成されている。
【００１７】
供給された燃料および空気は、アノード６７とカソード６６との間に設けられた電解質膜１４４で化学反応し、これにより、アノードとカソードとの間に電力が発生する。セルスタック１２で発生した電力は、電池制御部１６を介して電子機器１７に供給される。
【００１８】
図１に示すように、アノード流路２２に設けられた補機は、燃料タンク１４の燃料供給口に配管接続された図示しない開閉弁、燃料ポンプ２６、燃料ポンプの出力部に配管を介して接続された混合タンク２８を備えている。また、補機は、混合タンク２８の出力部に接続された送液ポンプ３０を備えている。送液ポンプ３０の出力部はアノード流路２２を介してセルスタック１２のアノード６７に接続されている。これにより、送液ポンプ３０は、混合タンク２８から供給されたメタノール水溶液をアノード６７に供給する。
【００１９】
混合タンク２８には混合タンク内の水・メタノール混合液、つまり、メタノール水溶液の液量を検出する液量センサ３８が取り付けられている。この液量センサ３８は電池制御部１６に電気的に接続されている。液量センサ３８は、混合タンク２８内の液量に過不足が無いかを検出し、検出データを電池制御部１６に出力する。送液ポンプ３０は電池制御部１６により駆動電圧あるいは回転数が制御され、アノード６７に供給する燃料の流量を調整する。これにより、送液ポンプ３０および電池制御部１６は、燃料の流量を調整する流量調整部３６を構成している。
【００２０】
セルスタック１２のアノード６７の出力部はアノード流路２２を通して混合タンク２８の入力部に接続されている。セルスタック１２の出力部と混合タンク２８との間でアノード流路２２には気液分離器３２が設けられている。セルスタック１２のアノード６７から排出される排出流体、つまり化学反応に用いられなかった未反応メタノール水溶液および生成された二酸化炭素（ＣＯ２）を含む気液２相流は、気液分離器３２に送られ、ここで、二酸化炭素が分離される。分離されたメタノール水溶液はアノード流路２２を通して混合タンク２８に戻され、再度、アノード６７へ供給される。気液分離器３２により分離された二酸化炭素は、図示しない浄化フィルタを通して外気に排気される。
【００２１】
一方、カソード流路２４の吸気口２４ａおよび排気口２４ｂは、それぞれ大気に連通している。カソード流路２４に設けられた補機は、セルスタック１２の上流側でカソード流路２４の吸気口２４ａ近傍に設けられたエアフィルタ４０、セルスタック１２とエアフィルタとの間でカソード流路に接続された送気ポンプ４２、セルスタック１２の下流側でセルスタックと排気口２４ｂとの間に設けられた排気フィルタ４４を含んでいる。
【００２２】
送気ポンプ４２を作動させることにより、吸気口２４ａから空気がカソード流路２４に給気される。給気された空気は、エアフィルタ４０を通過した後、送気ポンプからセｒスタック１２のカソード６６に給気され、ここで、空気中の酸素が発電に利用される。カソード６６から排出された空気は、カソード流路２４および排気フィルタ４４を通り、排気口２４ｂから大気に排出される。
【００２３】
エアフィルタ４０は、カソード流路２４に吸い込まれた空気中のゴミ、および二酸化炭素、蟻酸、燃料ガス、蟻酸メチル、ホルムアルデヒド等の不純物、有害物質等を捕獲し除去する。排気フィルタ４４は、カソード流路２４から外部へ排気される気体中の副生成物を無害化するとともに、排気中の含まれている燃料ガス等を捕獲する。
【００２４】
上記のように構成された燃料電池装置１０を電子機器１７の電源として動作させる場合、電池制御部１６の制御の下、燃料ポンプ２６、送液ポンプ３０および送気ポンプ４２を作動させるとともに、各開閉弁を開放する。燃料ポンプ２６により、燃料タンク１４から混合タンク２８へメタノールが供給され、混合タンク内で水と混合され所望濃度のメタノール水溶液が形成される。また、送液ポンプ３０により、混合タンク２８内のメタノール水溶液がアノード流路２２を通してセルスタック１２のアノード６７に供給される。
【００２５】
送気ポンプ８０により、カソード流路２４の吸気口２４ａからカソード流路内に外気、つまり、空気が吸い込まれる。この空気はエアフィルタ４０を通り、ここで、空気中のゴミ、不純物が除去される。エアフィルタ４０を通過した後、空気はセルスタック１２のカソード６６へ供給される。
【００２６】
セルスタック１２に供給されたメタノールおよび空気は、アノード６７とカソード６６との間に設けられた電解質膜１４４で電気化学反応し、これにより、アノード６７とカソード６６との間に電力が発生する。セルスタック１２で発生した電力は、電池制御部１６を介して電子機器１７へ供給される。
【００２７】
電気化学反応に伴い、セルスタック１２には反応生成物として、アノード６７側に二酸化炭素、カソード６６側に水が生成される。アノード６７側に生じた二酸化炭素および化学反応に供されなかった未反応メタノール水溶液はアノード流路２２を通して気液分離器３２に送られ、ここで、二酸化炭素とメタノール水溶液とに分離される。分離されたメタノール水溶液は、気液分離器３２からアノード流路２２を通して混合タンク２８へ回収され、再度、発電に用いられる。分離された二酸化炭素は、気液分離器３２から大気に排出される。
【００２８】
セルスタック１２のカソード６６側に生じた水は、その大部分が水蒸気となり空気とともにカソード流路２４に排出される。排出された空気および水蒸気を含む気体は、排気フィルタ８２に送られ、ここで、ゴミ、不純物が除去された後、カソード流路２４の排気口２４ｂから外部に排気される。
【００２９】
上述した発電動作の間、電池制御部１６は、液量センサ３８によって検出された混合タンク２８内のメタノール水溶液の液量をモニタし、検出した液量に応じて、アノード６７に供給する燃料の流量を制御することにより、燃料流量の最適化および発電動作の最適化を図っている。
【００３０】
ここで、セルスタック１２の出力電力・メタノールクロスオーバー率と、アノード燃料流量、濃度との関係について説明する。図３は、１．２〜１．５（mol／l）のメタノール水溶液をアノード燃料とし、流量を変化させたときのセルスタック１２の出力電力を示し、図４は図３と同じ条件下でのメタノールクロスオーバー率を示している。
【００３１】
図３からわかるように、出力電力は燃料流量を多くするか、燃料濃度を高くすることで高出力を得ることができる。一方、図４に示すように、発熱量、燃料消費量の増加につながるメタノールクロスオーバー率は燃料の濃度を高くすると大幅に上昇するのに対して、流量の変化に対しては変化が少ないことがわかる。
【００３２】
このことから、セルスタック１２により効率的に出力電力を得るためには、アノード燃料流量を増やすことが有効である。しかし、送液ポンプ等を用いて燃料供給を行う場合、燃料流量の増加は消費電力や騒音の増加の原因となる。そのため、燃料電池から電力供給する電子機器１７を駆動するのに必要な電力が得られる適正な燃料流量を、セルスタック１２の経時的な出力低下等に応じて決定する。
【００３３】
また、本実施形態に係る燃料電池装置１０のようにカソード６６で水回収を行わない水非回収型ＤＭＦＣでは、前述の出力電力、メタノールクロスオーバー率に加えて、電解質膜を通じてアノードからカソードへの水透過量が重要となる。セルスタック１２の水透過量とアノード燃料流量・濃度との関係について図５を用いて説明する。
【００３４】
図５は図３、図４と同じ条件下での水透過量を示している。この図からわかるように、水透過量は燃料流量を増やすと増加する傾向にある。そのため、水非回収型のＤＭＦＣでは、高い出力電力を得るためにアノード燃料流量を増やした場合、水透過量の増加によりアノード流路内の液量が減少し、発電動作に支障をきたす恐れがある。そこで、本実施形態に係る燃料電池装置１０では、出力電力だけでなく、アノード流路内の液量に応じて燃料流量を最適に調整する。
【００３５】
流量調整の手段として用いている送液ポンプ３０の燃料流量と相関があるポンプ駆動電圧およびポンプ回転数の内、ポンプ駆動電圧をパラメータとして、燃料流量を最適化する例について説明する。
【００３６】
図６は、送液ポンプの駆動電圧を変化させることで、燃料流量を調整する場合のフローチャートを示している。図６に示すように、電池制御部１６は、液量センサ３８により混合タンク２８内のメタノール水溶液の液量を測定し（ＳＴ１）、測定した液量と、予め決められた液量減少と見なす閾値Ａとを比較する（ＳＴ２）。測定液量が閾値Ａよりも小さい場合、電池制御部１６はセルスタック１２における水透過量を減らすために、送液ポンプ３０の駆動電圧を、セルスタック１２が発電動作するのに最低限必要な燃料流量となる駆動電圧(＝最小電圧)、ここでは、流量を調整可能な範囲の下限値に変更する（ＳＴ３）。この最小駆動電圧で送液ポンプ３０を駆動し（ＳＴ４）、メタノール水溶液の供給流量を低減する。
【００３７】
また、測定液量が閾値Ａよりも大きい場合、電池制御部１６は、液量センサ３８により測定した液量と、予め決められた液量増加と見なす閾値Ｂとを比較する（ＳＴ５）。測定液量が閾値Ｂよりも大きい場合、電池制御部１６は、セルスタック１２における水透過量を増やすために、送液ポンプ３０の駆動電圧を、流量を調整可能な範囲の上限値(＝最大電圧)に変更する（ＳＴ６）。この最大駆動電圧で送液ポンプ３０を駆動し（ＳＴ７）、メタノール水溶液の供給流量を増大させる。
【００３８】
測定液量が閾値Ｂよりも小さい場合、すなわち、測定液量が閾値Ａ、Ｂの間にある場合、電池制御部１６は、セルスタック１２の出力電力を測定し（ＳＴ８）、出力電力が所定の値（例えば、燃料電池装置によって電子機器１７を駆動するのに必要な電力）を下回っていないかを判断する（ＳＴ９）。下回ってない場合、電池制御部１６は駆動電圧を変更せず、燃料電池装置の運転を継続する（ＳＴ１０）。
【００３９】
出力電力が所定値を下回っている場合、電池制御部１６は送液ポンプ３０の駆動電圧をΔＶ増加させセルスタック１２へ供給する燃料流量を増大する（ＳＴ１１）。ΔＶは流量調整部３６の分解能やセルスタック出力の燃料流量に対する感度により決定される任意の値である。電池制御部１６は、ＳＴ１１で決定した新たな駆動電圧で送液ポンプ３０を駆動し、この状態でセルスタック１２の出力電力を測定する（ＳＴ１２）。電池制御部１６は、測定した出力電力を所定値と比較し（ＳＴ１３）、所定値を上回っている場合は、その駆動電圧で運転を継続する（ＳＴ１４）。
【００４０】
出力電力が所定の値を上回らない場合、電池制御部１６は、現在の駆動電圧が調整可能範囲の上限（最大電圧）に達しているか否か判断し（ＳＴ１５）、達していない場合は、ＳＴ１１に戻り、セルスタック１２の出力電力が所定値になるまで同様の処理を繰り返す。駆動電圧が上限に達している場合、電池制御部１６は処理を終了して最大駆動電圧で送液ポンプ３０の運転を継続する（ＳＴ１６、１７）。
【００４１】
以上のように構成された燃料電池装置１０によれば、混合タンク２８内の燃料の液量に応じてセルスタック１２のアノード６７に供給する燃料流量を増減させることで、出力電力だけでなく、セルスタック内における水透過量を最適に制御することができる。また、出力電力の低下に応じてアノードに供給する燃料流量を増加させることで、メタノールクロスオーバー率を上昇させること無く、出力電力を向上させることが可能となる。燃料電池装置が電力供給する電子機器を駆動するのに必要な電力が得られる適正な流量を、セルスタックの経時的な出力低下等に応じて調整することができる。  
以上のことから、動作状況に応じて燃料の流量を最適に制御し、メタノールクロスオーバー率を上昇させること無く、出力電力を向上させることが可能な燃料電池装置およびその駆動方法が得られる。
【００４２】
次に、第２の実施形態に係る燃料電池装置について説明する。上述した第１の実施形態において、燃料の流量を調整する流量調整部３６として、送液ポンプ３０および送液ポンプの駆動電圧を制御する電池制御部１６を用いたが、送液ポンプ単体で調整できる流量範囲が小さい場合は、送液ポンプに加えて可変バルブを用いても良い。
【００４３】
図７に示すように、第２の実施形態によれば、アノード流路２２に設けられた補機は、混合タンク２８の出力部に接続された送液ポンプ３０、この送液ポンプの出力部とセルスタック１２との間に接続された可変バルブ５０を備えている。送液ポンプ３０は、混合タンク２８から供給されたメタノール水溶液を、可変バルブ５０を通して、アノード６７に供給する。
【００４４】
混合タンク２８には混合タンク内のメタノール水溶液の液量を検出する液量センサ３８が取り付けられている。この液量センサ３８は電池制御部１６に電気的に接続されている。液量センサ３８は、混合タンク２８内の液量に過不足が無いかを検出し、検出データを電池制御部１６に出力する。送液ポンプ３０は電池制御部１６に電気的に接続され、電池制御部により駆動電圧あるいは回転数が制御され、アノード６７に供給する燃料の流量を調整する。可変バルブ５０は電池制御部１６に電気的に接続され、電池制御部によりバルブ開度が制御され、燃料の流量を調整する。これにより、送液ポンプ３０、可変バルブ５０、および電池制御部１６は、燃料の流量を調整する流量調整部３６を構成している。
【００４５】
第２の実施形態において、燃料電池装置１０の他の構成は前述した第１の実施形態と同一であり、同一部の部分には同一の参照符号を付してその詳細な説明を省略する。
【００４６】
第２の実施形態に係る燃料電池装置よれば、混合タンク内の燃料の液量に応じて、およびセルスタック１２の出力電力に応じて、アノードに供給する燃料の流量を適切に制御することにより、メタノールクロスオーバー率を上昇させること無く、出力電力を向上させることができる。また、送液ポンプおよび可変バルブを用いることにより、調整できる流量範囲が大きくなり、動作状況に応じて燃料の流量を一層最適に制御することが可能となる。
【００４７】
なお、この発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化可能である。また、上記実施の形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。  
燃料電池装置は、電子機器に外部接続する構成に限らず、電子機器内に内蔵されていてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】図１は、この発明の第１の実施形態に係る燃料電池装置を概略的に示す図。
【図２】図２は、前記燃料電池装置のセルスタックを構成する単セルを概略的に示す図。
【図３】図３は、燃料電池装置における燃料流量と、燃料濃度と、出力電力との関係を示す図。
【図４】図４は、燃料電池装置における燃料流量と、燃料濃度と、メタノールクロスオーバー率との関係を示す図。
【図５】図５は、燃料電池装置における燃料流量と、燃料濃度と、水透過量との関係を示す図。
【図６】図６は、液量、出力電力に応じた燃料流量の最適化動作を示すフローチャート。
【図７】図７は、この発明の第２の実施形態に係る燃料電池装置を概略的に示す図。
【符号の説明】
【００４９】
１０…燃料電池装置、１２…セルスタック、１４…燃料タンク、１６…電池制御部、
２０…循環系、２２…アノード流路、２４…カソード流路、３０…送液ポンプ、
３６…流量調整部、６６…カソード（空気極）、６７…アノード（燃料極）、
５０…可変バルブ、
【図１】
2009016057.tif 000003
【図２】
2009016057.tif 000004
【図３】
2009016057.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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