(57)【要約】【課題】新たなフィルタ装置を別途設けることなく、かつ、流体の供給を停止することなく、フィルタエレメントの交換を行うことができる流体供給装置を提供する。【解決手段】フィルタ装置１１によって不純物が除去された空気を燃料電池Ｃ１に供給する配管５ａと、フィルタ装置３１によって不純物が除去された空気をバーナＣ３に供給する配管５ｂとを、フィルタ装置１１およびフィルタ装置３１より下流側で、配管５ｃによって接続した。また、フィルタ装置１１と配管５ｃとの間で配管５ａにバルブ１３を設け、フィルタ装置３１と配管５ｃとの間で配管５ｂにバルブ３３を設けた。フィルタ装置１１のフィルタエレメント１１ａを交換する場合、バルブ３３を全開状態にした後にバルブ１３を全閉状態にし、フィルタ装置３１を通過した空気が燃料電池Ｃ１に供給されるようにする。【選択図】図１
2011152514.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の供給先にそれぞれ同一の流体を供給する複数の配管と、
前記各配管にそれぞれ設けられ、前記流体から不純物を除去するフィルタ装置と、
前記各フィルタ装置より下流側で、前記各配管にそれぞれ設けられ、前記各フィルタ装置を通過した前記流体の流路を開閉するバルブと、
を備え、
前記各配管が前記バルブより下流側で接続されていることを特徴とする流体供給装置。
【請求項２】
前記複数のフィルタ装置のうちの一のフィルタ装置の下流側に設けられているバルブを閉じる前に、他のいずれかのフィルタ装置の下流側に設けられているバルブを開く制御を行う制御手段を更に備えている、請求項１に記載の流体供給装置。
【請求項３】
前記各フィルタ装置は、その内部に装着されたフィルタエレメントに前記流体を通過させることにより、当該流体から不純物を除去するものであり、
前記各フィルタ装置の上流側と下流側との差圧をそれぞれ検出する差圧検出手段と、
前記差圧検出手段によって検出される差圧が所定の閾値以上となった場合に、当該差圧が検出されたフィルタ装置のフィルタエレメントを交換すべき旨を報知する交換報知手段と、
を更に備えている、請求項１または２に記載の流体供給装置。
【請求項４】
前記各フィルタ装置は、その内部に装着されたフィルタエレメントに前記流体を通過させることにより、当該流体から不純物を除去するものであり、
前記各フィルタ装置の上流側と下流側との差圧をそれぞれ検出する差圧検出手段を更に備え、
前記制御手段は、前記差圧検出手段によって検出される差圧が所定の閾値以上となった場合に、当該差圧が検出されたフィルタ装置の下流側に設けられているバルブを閉じる、
請求項２に記載の流体供給装置。
【請求項５】
前記各フィルタ装置の上流側にも、前記流体の流路を開閉するバルブがそれぞれ設けられている、
請求項１ないし４のいずれかに記載の流体供給装置。
【請求項６】
前記各配管の他の配管と接続されている部分より下流側にそれぞれ設けられ、前記流体としての空気を昇圧して送出するブロワを更に備え、
前記複数の配管のいずれかは、燃料電池に空気を供給し、
前記複数の配管の別のいずれかは、前記燃料電池または前記燃料電池に供給する水素を生成する改質器を加熱するバーナに空気を供給する、
請求項１ないし５のいずれかに記載の流体供給装置。
【請求項７】
前記各配管の他の配管と接続されている部分より下流側にそれぞれ設けられ、前記流体としての気体燃料を昇圧して送出するブロワを更に備え、
前記複数の配管のいずれかは、燃料電池に供給する水素を生成する改質器に前記気体燃料を供給し、
前記複数の配管の別のいずれかは、前記燃料電池または前記改質器を加熱するバーナに前記気体燃料を供給する、
請求項１ないし５のいずれかに記載の流体供給装置。
【請求項８】
請求項６または７に記載の流体供給装置と、
前記燃料電池と、前記改質器と、前記バーナと、
を備えてい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、フィルタエレメント交換時にも流体の供給を中断しない流体供給装置、およびこの流体供給装置を備えた燃料電池システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、コージェネレーションシステムとして、燃料電池システムが開発されている。燃料電池システムは、燃料電池が発電する際の排熱も有効利用する発電システムである。燃料電池システムには、燃料電池に流体を供給するための流体供給装置が備えられている。
【０００３】
図８は、従来の流体供給装置を備える燃料電池システムを説明するためのブロック図である。燃料電池システムＡは、流体供給装置Ｂ、燃料電池モジュールＣ、インバータ装置Ｄ、および排熱回収装置Ｅを備えている。
【０００４】
流体供給装置Ｂは、燃料電池モジュールＣに原燃料および空気を供給するものである。流体供給装置Ｂは、外気から空気を取り入れ、フィルタ装置１１，３１によって粉塵などの不純物を取り除き、不純物除去後の空気をブロワ１２，３２（以下、場合により、「空気ブロワ１２，３２」という。）によって昇圧して燃料電池モジュールＣに供給する。また、流体供給装置Ｂは、フィルタ装置２１，４１によって原燃料（都市ガスや天然ガスなど）から不純物を取り除き、不純物除去後の原燃料をブロワ２２，４２（以下、場合により、「燃料ブロワ２２，４２」という。）によって昇圧して燃料電池モジュールＣに供給する。
【０００５】
燃料電池モジュールＣは、流体供給装置Ｂから供給される原燃料および空気を用いて、電気を生成するものである。燃料電池モジュールＣは、水素と酸素の化学反応を利用して発電を行う燃料電池Ｃ１、流体供給装置Ｂより供給される原燃料と別途供給される水とから水素を生成して燃料電池Ｃ１に供給する改質器Ｃ２、および、燃料電池Ｃ１と改質器Ｃ２とを加熱するバーナＣ３を備えている。流体供給装置Ｂから供給される原燃料は改質器Ｃ２とバーナＣ３とに供給され、流体供給装置Ｂから供給される空気は燃料電池Ｃ１の空気極（カソード）とバーナＣ３とに供給される。
【０００６】
燃料電池Ｃ１の燃料極（アノード）には、改質器Ｃ２から水素が供給され、空気極（カソード）には、流体供給装置Ｂから空気が供給される。燃料電池Ｃ１は、水素と空気中の酸素とを反応させて、電気エネルギーと熱エネルギーとを生成する。直流電力として取り出された電気エネルギーは、インバータ装置Ｄに出力される。また、生成された熱エネルギーは、排熱回収装置Ｅによって回収される。改質器Ｃ２は、流体供給装置Ｂより供給される原燃料に含まれる炭化水素（メタンなど）と別途供給される水との化学反応（水蒸気改質）により水素を生成する。当該化学反応には熱が必要とされる。また、燃料電池Ｃ１にはその素材により運転温度（例えば、固体酸化物型燃料電池の場合、７５０〜１０００℃の範囲で設定されている）が設定されており、燃料電池Ｃ１を当該運転温度に保つためにも熱が必要とされる。バーナＣ３は、改質器Ｃ２での化学反応を起こさせるため、また、燃料電池Ｃ１の温度を運転温度まで引き上げるために、原燃料を燃焼して、改質器Ｃ２と燃料電池Ｃ１とを加熱する。燃料電池Ｃ１はその化学反応において熱を出すので、バーナＣ３は、主に、燃料電池システムＡの起動時に使用される。
【０００７】
インバータ装置Ｄは、燃料電池Ｃ１が出力する直流電力を交流電力に変換して出力するものである。インバータ装置Ｄは電力系統に連系され、出力される交流電力が負荷に供給される。排熱回収装置Ｅは、燃料電池Ｃ１が出す熱、および、バーナＣ３での燃焼により出る熱を回収するものである。排熱回収装置Ｅは、燃料電池モジュールＣから出る排ガスの熱を用いて、給湯などに利用している。
【０００８】
燃料電池Ｃ１の各セルは、燃料極と空気極の各電極で電解質膜を挟み込んだ構造をなしている。効率よく化学反応を起こさせるためには、各電極全体にそれぞれ水素または酸素が均等に供給されることが望ましい。したがって、各電極に不純物が付着したり、各電極の全体に水素または酸素を供給するための流路に不純物が付着したりすることを可及的に防ぐ必要がある。このため、流体供給装置Ｂには、ブロワ１２，２２，３２，４２に吸入される空気または原燃料から粉塵などの不純物を取り除くためのフィルタ装置１１，２１，３１，４１が、それぞれブロワ１２，２２，３２，４２の上流側に設けられている。
【０００９】
これらフィルタ装置１１，２１，３１，４１の内部には、それぞれ、除去しようとする不純物より直径の小さい多数の孔が設けられた素材（例えば、ポリマー不織布、金属メッシュやウレタンなど）からなるフィルタエレメント１１ａ，２１ａ，３１ａ，４１ａが装着されている。空気または原燃料に含まれる不純物は、当該フィルタエレメント１１ａ，２１ａ，３１ａ，４１ａを通過する際に除去される。これにより、フィルタ装置１１，２１，３１，４１に吸入される空気または原燃料は、不純物が除去されて排出される。
【００１０】
フィルタエレメントに不純物が付着して目詰まりを起こすと、フィルタ装置の圧力損失が増大し、当該フィルタ装置の下流側のブロワの動力損失が大きくなる。また、更には、必要な流量を供給できない状態に陥る。したがって、定期的に、または、フィルタ装置の入出力の差圧が所定の閾値を超えた場合に、フィルタエレメントを交換する必要がある。
【００１１】
フィルタエレメント１１ａまたは３１ａを交換する場合、作業者が手や物を吸い込まれることを防ぐため、また、不純物の吸入を防ぐために、それぞれ空気ブロワ１２または３２を停止させる必要がある。空気ブロワ１２が停止すると、燃料電池モジュールＣに空気が供給されなくなり、燃料電池Ｃ１に酸素が供給されなくなるので、燃料電池Ｃ１は発電を行うことができなくなる。また、フィルタエレメント２１ａまたは４１ａを交換する場合、フィルタエレメントの交換口から原燃料が流出することを防ぐために、また、空気および不純物が吸入されることを防ぐために、それぞれ燃料ブロワ２２または４２を停止させる必要がある。燃料ブロワ２２が停止すると、燃料電池モジュールＣに原燃料が供給されなくなり、燃料電池Ｃ１に水素が供給されなくなるので、燃料電池Ｃ１は発電を行うことができなくなる。
【００１２】
また、燃料電池システムＡの稼働中に空気ブロワ１２または燃料ブロワ２２が停止されて空気または原燃料の供給が遮断されると、燃料電池Ｃ１の温度が急激に変動するので、燃料電池Ｃ１の性能および安全面に悪影響を及ぼす。したがって、空気ブロワ１２または燃料ブロワ２２を停止する前に、燃料電池システムＡを停止させる必要がある。つまり、フィルタエレメント１１ａまたは１１ａを交換する場合、その交換前に、燃料電池システムＡを停止させる必要がある。しかし、燃料電池システムＡを停止させると、再起動させて再発電するまでに、燃料電池Ｃ１の温度を運転温度まで上昇させるための時間を要する。この間は発電を行うことができないので、燃料電池システムＡの運用効率は低下する。したがって、フィルタエレメントを交換する際、交換前に燃料電池システムＡを停止させることは好ましくない。
【００１３】
ブロワを停止させることなくフィルタ装置のフィルタエレメントを交換するために、並列に接続された２つのフィルタ装置を設けておくという方法がある。例えば、特開２００５−６３７８９号公報には、燃料電池の上流に複数系統のフィルタを並列に配して、流路とするフィルタを切り替えることができる燃料電池システムが記載されている。これによると、フィルタ交換時には流路を他方のフィルタに切り替えることができるので、流体の供給が停止されず、燃料電池システムを連続運転することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１４】
【特許文献１】特開２００５−６３７８９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
しかしながら、この場合、フィルタ交換のためだけに、別のフィルタと当該フィルタのための流路を設ける必要がある。図８に記載の燃料電池システムＡにおいて、この発明を適用すると、フィルタ装置１１，２１，３１，４１のそれぞれに、並列に接続されるフィルタ装置（すなわち、新たな４つのフィルタ装置）を別途設けることになる。また、これらのフィルタ装置を接続するための配管、および、流路を切り替えるためのバルブも必要となる。これにより、流体供給装置Ｂが大型化し、燃料電池システムＡ全体としても大型化するという問題がある。また、部品数が増加することで製造コストが増加するという問題もある。
【００１６】
本発明は上記した事情のもとで考え出されたものであって、新たなフィルタ装置を別途設けることなく、かつ、流体の供給を停止することなく、フィルタエレメントの交換を行うことができる流体供給装置を提供することをその目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
上記課題を解決するため、本発明では、次の技術的手段を講じている。
【００１８】
本発明の第１の側面によって提供される流体供給装置は、複数の供給先にそれぞれ流体を供給する複数の配管と、前記各配管にそれぞれ設けられ、前記流体から不純物を除去するフィルタ装置と、前記各フィルタ装置より下流側で、前記各配管にそれぞれ設けられ、前記各フィルタ装置を通過した前記流体の流路を開閉するバルブとを備え、前記各配管が前記バルブより下流側で接続されていることを特徴とする。
【００１９】
本発明の好ましい実施の形態においては、前記複数のフィルタ装置のうちの一のフィルタ装置の下流側に設けられているバルブを閉じる前に、他のいずれかのフィルタ装置の下流側に設けられているバルブを開く制御を行う制御手段を更に備えている。
【００２０】
本発明の好ましい実施の形態においては、前記各フィルタ装置は、その内部に装着されたフィルタエレメントに前記流体を通過させることにより、当該流体から不純物を除去するものであり、前記各フィルタ装置の上流側と下流側との差圧をそれぞれ検出する差圧検出手段と、前記差圧検出手段によって検出される差圧が所定の閾値以上となった場合に、当該差圧が検出されたフィルタ装置のフィルタエレメントを交換すべき旨を報知する交換報知手段とを更に備えている。
【００２１】
本発明の好ましい実施の形態においては、前記各フィルタ装置は、その内部に装着されたフィルタエレメントに前記流体を通過させることにより、当該流体から不純物を除去するものであり、前記各フィルタ装置の上流側と下流側との差圧をそれぞれ検出する差圧検出手段を更に備え、前記制御手段は、前記差圧検出手段によって検出される差圧が所定の閾値以上となった場合に、当該差圧が検出されたフィルタ装置の下流側に設けられているバルブを閉じる。
【００２２】
本発明の好ましい実施の形態においては、前記各フィルタ装置の上流側にも、前記流体の流路を開閉するバルブがそれぞれ設けられている。
【００２３】
本発明の好ましい実施の形態においては、前記各配管の他の配管と接続されている部分より下流側にそれぞれ設けられ、前記流体としての空気を昇圧して送出するブロワを更に備え、前記複数の配管のいずれかは、燃料電池に空気を供給し、前記複数の配管の別のいずれかは、前記燃料電池または前記燃料電池に供給する水素を生成する改質器を加熱するバーナに空気を供給する。
【００２４】
本発明の好ましい実施の形態においては、前記各配管の他の配管と接続されている部分より下流側にそれぞれ設けられ、前記流体としての気体燃料を昇圧して送出するブロワを更に備え、前記複数の配管のいずれかは、燃料電池に供給する水素を生成する改質器に前記気体燃料を供給し、前記複数の配管の別のいずれかは、前記燃料電池または前記改質器を加熱するバーナに前記気体燃料を供給する。
【００２５】
本発明の第２の側面によって提供される燃料電池システムは、本発明の第１の側面によって提供される流体供給装置と、前記燃料電池と、前記改質器と、前記バーナとを備えている。
【発明の効果】
【００２６】
本発明によれば、複数の配管がバルブの下流側で接続されている。したがって、一の配管の流路をバルブにより閉鎖し、他のいずれかの配管の流路をバルブにより開放することにより、前記一の配管に設けられたフィルタ装置を流体が通過しないようにして、前記他のいずれかの配管に設けられたフィルタ装置を通過した流体を、前記一の配管の供給先に供給することができる。これにより、フィルタ装置に装着されているフィルタエレメントを交換するために当該フィルタ装置を流体が通過しないようにしても、供給先への流体の供給を継続することができる。したがって、流体の供給を停止することなく、フィルタエレメントの交換を行うことができる。
【００２７】
また、別の供給先に流体を供給するために設けられている配管および当該配管に設けられているフィルタ装置を流体の流路として利用するので、フィルタエレメントの交換のためだけに新たなフィルタ装置および配管を別途設ける必要がない。したがって、フィルタエレメントの交換のためだけに新たなフィルタ装置および配管を別途設ける場合と比較して、流体供給装置およびこれを用いたシステムを小型化することができ、また、装置の製造コストを抑制することができる。
【００２８】
本発明のその他の特徴および利点は、添付図面を参照して以下に行う詳細な説明によって、より明らかとなろう。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明に係る流体供給装置の第１実施形態を説明するためのブロック図である。
【図２】フィルタ１交換処理の処理手順を説明するためのフローチャートである。
【図３】フィルタ１交換処理を説明するためのタイミングチャートである。
【図４】本発明に係る流体供給装置の第２実施形態を説明するためのブロック図である。
【図５】本発明に係る流体供給装置の第３実施形態を説明するためのブロック図である。
【図６】本発明に係る流体供給装置の第４実施形態を説明するためのブロック図である。
【図７】本発明に係る流体供給装置の第５実施形態を説明するためのブロック図である。
【図８】従来の流体供給装置を備える燃料電池システムを説明するためのブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
以下、本発明の実施の形態を、添付図面を参照して具体的に説明する。
【００３１】
図１は、本発明に係る流体供給装置の第１実施形態を説明するためのブロック図である。流体供給装置Ｂ１は、図８に示す燃料電池システムにおける流体供給装置Ｂに相当するものである。なお、図１において、流体供給装置Ｂと同一または類似の要素には、同一の符号を付している。また、図１においては、空気の供給のための要素のみを記載しており、原燃料の供給のための要素の記載を省略している（図４〜図５についても同様）。具体的には、図８に示す流体供給装置Ｂにおけるフィルタ装置２１，４１および燃料ブロワ２２，４２の記載を省略している。
【００３２】
流体供給装置Ｂ１は、燃料電池モジュールＣに原燃料および空気を供給するものである。なお、本実施形態では、燃料電池Ｃ１に固体酸化物型燃料電池を用いた場合について説明する。流体供給装置Ｂ１は、フィルタ装置１１，３１、空気ブロワ１２，３２、バルブ１３，３３、配管５、制御部６、操作部７、および表示部８を備えている。
【００３３】
フィルタ装置１１，３１は、外気より取り入れた空気から不純物を取り除くものである。フィルタ装置１１，３１の内部には、それぞれ、除去しようとする不純物より直径の小さい多数の孔が設けられた素材（例えば、ポリマー不織布、金属メッシュやウレタンなど）からなるフィルタエレメント１１ａ，３１ａが装着されている。空気に含まれる不純物は、当該フィルタエレメント１１ａ，３１ａを通過する際に除去される。フィルタエレメント１１ａ，３１ａは、不純物が付着して目詰まりを起こすと下流側の空気ブロワ１２，３２の動力損失が大きくなり、また、必要な流量を供給できない状態に陥るので、所定の期間が経過する毎に、新しいものと交換される。
【００３４】
空気ブロワ１２，３２は、フィルタ装置１１，３１によって不純物を取り除かれた空気を昇圧して送出するものである。空気ブロワ１２が送出する空気は配管を流れて、燃料電池Ｃ１のカソード側に供給され、空気ブロワ３２が送出する空気は配管を流れて、バーナＣ３に供給される（図８参照）。通常、燃料電池システムＡの起動開始時などには、燃料電池モジュールＣの温度を所定の運転温度（７５０〜１０００℃の範囲で予め設定されている。）まで昇温するために、バーナＣ３が加熱を行う（以下、この昇温のための工程を「昇温工程」という。）。したがって、空気ブロワ３２は、昇温工程において、バーナＣ３に空気を供給するために、動作状態となっている。しかし、昇温工程の後、燃料電池モジュールＣが運転温度を維持できるようになると、バーナＣ３が加熱を停止するので、空気ブロワ３２は停止される。なお、燃料電池システムＡが稼動状態の間は燃料電池Ｃ１に空気を供給する必要があるので、空気ブロワ１２は動作状態を継続する。
【００３５】
バルブ１３，３３は、制御部６から入力される開閉信号に基づいて、流路の開閉動作を行う電動弁である。
【００３６】
バルブ１３は、フィルタ装置１１の下流側に設けられており、フィルタ装置１１を通過する空気の流路を開閉する。バルブ１３は、制御部６から開閉信号として開信号（例えば、ハイレベル信号）が入力されている間、流路を開放する。この場合、フィルタ装置１１により不純物を除去された空気が、空気ブロワ１２および３２に吸入される。一方、バルブ１３は、制御部６から開閉信号として閉信号（例えば、ローレベル信号）が入力されている間、流路を閉鎖する。この場合、空気がフィルタ１１を通過しない。通常、ブロワ１２が動作状態の間、バルブ１３は、全開状態に維持される。しかし、フィルタ装置１１のフィルタエレメント１１ａを交換するときは、不純物吸入を防ぐためと作業者の安全のために、バルブ１３が全閉状態にされる。
【００３７】
バルブ３３は、フィルタ装置３１の下流側に設けられており、フィルタ装置３１を通過する空気の流路を開閉する。バルブ３３は、制御部６から開信号（例えば、ハイレベル信号）が入力されている間、流路を開放する。この場合、フィルタ３１により不純物を除去された空気が、空気ブロワ１２および３２に吸入される。一方、バルブ３３は、制御部６から閉信号（例えば、ローレベル信号）が入力されている間、流路を閉鎖する。この場合、空気がフィルタ３１を通過しない。バルブ３３は、通常、ブロワ３２が動作状態の間、全開状態に維持され、ブロワ３２が停止状態の間、全閉状態に維持される。しかし、ブロワ３２が停止状態でも、フィルタ装置１１および３１を併用する場合、バルブ３３は全開状態に維持される。この場合、フィルタ装置３１のフィルタエレメント３１ａを交換するときは、不純物吸入を防ぐためと作業者の安全のために、バルブ３３が全閉状態にされる。
【００３８】
バルブ１３，３３は、電動弁なので、開閉動作に数秒〜１０秒程度の時間を要する。すなわち、制御部６から開信号を入力されてから全開状態になるまで、および、制御部６から閉信号を入力されてから全閉状態になるまでに、数秒〜１０秒程度の時間がかかる。バルブ１３，３３は、全開状態になったことを制御部６に知らせるための全開信号と、全閉状態になったことを制御部６に知らせるための全閉信号とを出力する。
【００３９】
本実施形態では、バルブ１３，３３には、それぞれ、全開状態を感知するためのリミットスイッチ（開）及び全閉状態を感知するためのリミットスイッチ（閉）が設けられている。なお、各リミットスイッチは、図示されていない。バルブ１３，３３が全開状態の時、リミットスイッチ（開）がオンになり、全開信号が例えばハイレベル信号になる。一方、バルブ１３，３３が全開状態以外の時、リミットスイッチ（開）がオフになり、全開信号が例えばローレベル信号になる。また、バルブ１３，３３が全閉状態の時、リミットスイッチ（閉）がオンになり、全閉信号が例えばハイレベル信号になる。一方、バルブ１３，３３が全閉状態以外の時、リミットスイッチ（閉）がオフになり、全閉信号が例えばローレベル信号になる。
【００４０】
なお、バルブ１３，３３は、リミットスイッチで全開状態および全閉状態を感知するものに限定されない。他の方法で全開状態および全閉状態を感知するようにしてもよい。また、全開信号および全閉信号は、上記のものに限定されない。例えば、ハイレベル信号とローレベル信号とが反対であってもよい。また、全開信号および全閉信号を別々の信号とせず、１つの信号とし、全開状態を感知したときに所定のパルス幅のパルス信号を出力し、全閉状態を感知したときに異なるパルス幅のパルス信号を出力するようにしてもよい。
【００４１】
配管５は、フィルタ装置１１，３１を通過した空気を空気ブロワ１２および３２に吸入させるための流路を構成するものである。本実施形態において、配管５は、フィルタ装置１１の排出口と空気ブロワ１２の吸入口とを接続する配管５ａと、フィルタ装置３１の排出口と空気ブロワ３２の吸入口とを接続する配管５ｂと、配管５ａと配管５ｂとを接続する配管５ｃとからなる。配管５ａはバルブ１３とブロワ１２の間で配管５ｃと接続し、配管５ｂはバルブ３３と空気ブロワ３２の間で配管５ｃと接続している。
【００４２】
バルブ１３が全閉状態の場合、フィルタ３１により不純物を除去された空気が、配管５を流れて、空気ブロワ１２および３２に吸入される。一方、バルブ３３が全閉状態の場合、フィルタ１１により不純物を除去された空気が、配管５を流れて、空気ブロワ１２および３２に吸入される。なお、バルブ１３および３３が同時に全閉状態になると、空気が空気ブロワ１２および３２に吸入されなくなり、燃料電池モジュールＣに空気が供給されなくなる。したがって、制御部６は、バルブ１３および３３に同時に閉信号を出力することがないように制御している。
【００４３】
制御部６は、流体供給装置Ｂ１の制御を行うものである。制御部６は、バルブ１３，３３に開閉信号を出力して、流路の開閉を行わせる。すなわち、制御部６は、開信号（例えば、ハイレベル信号）を出力することで、バルブ１３，３３に流路の開放を行わせ、閉信号（例えば、ローレベル信号）を出力することで、バルブ１３，３３に流路の閉鎖を行わせる。なお、開閉信号は、これに限定されず、ハイレベル信号とローレベル信号とを逆にしてもよい。
【００４４】
また、制御部６は、操作部７から入力される操作信号やバルブ１３，３３から入力される信号に基づいて処理を行い、表示部８に表示を行わせる。また、制御部６は、フィルタエレメントの交換のための処理（以下、「フィルタ交換処理」という。フィルタ交換処理についての説明は、後述する。）を行う。また、制御部６は、ブロワ１２，３２の出力側に設けられた流量検出器（図示せず）により検出される流量に基づいて、ブロワ１２，３２の出力制御を行う。すなわち、制御部６は、各ブロワ１２，３２から出力される流量がそれぞれ目標値となるように、フィードバック制御を行っている。なお、図１においては、当該流量制御の構成の記載を省略している。
【００４５】
操作部７は、作業者からの操作入力に基づいて、操作信号を制御部６に出力するものである。操作部７には複数の操作ボタン（図示せず）が配置されており、フィルタ装置１１のフィルタエレメント１１ａを交換するための「フィルタ１交換」ボタン、フィルタ装置３１のフィルタエレメント３１ａを交換するための「フィルタ３交換指令」ボタン、および交換が完了したときに押圧する「交換完了」ボタンも配置されている。作業者が操作ボタンを押圧（操作入力）すると、操作入力に応じた操作信号が制御部６に入力される。
【００４６】
表示部８は、流体供給装置Ｂ１の状態や操作入力の内容などを表示するものであり、例えば、液晶表示パネルである。表示部８は、制御部６からの指示により表示を行う。制御部６は、流体供給装置Ｂ１の稼動状態（稼働中か停止中か）や、操作部７から入力される操作信号に応じた操作入力の内容（「フィルタ１交換」ボタンが押圧された旨など）、作業者に対する指示や案内などを、表示部８に表示させる。
【００４７】
次に、フィルタ交換処理について説明する。ここでは、フィルタ装置１１のフィルタエレメント１１ａを交換するためのフィルタ交換処理（以下、「フィルタ１交換処理」とする。）について説明する。
【００４８】
制御部６は、作業者が「フィルタ１交換」ボタンを押圧したときに（その旨の操作信号が操作部７から入力されたときに）、フィルタ１交換処理を開始する。以下に、フィルタ１交換処理の処理手順について、図２に示すフローチャートおよび図３に示すタイミングチャートを参照して説明する。なお、ここでは、バルブ１３が全開状態でバルブ３３が全閉状態のときに、「フィルタ１交換」ボタンが押圧された場合について説明する。
【００４９】
図２は、制御部６で行われるフィルタ１交換処理の処理手順を説明するためのフローチャートである。フィルタ１交換処理は、作業者が「フィルタ１交換」ボタンを押圧し、その旨の操作信号が操作部７から入力されたときに開始される。
【００５０】
図３は、フィルタ１交換処理を説明するためのタイミングチャートであり、制御部６の入出力信号の波形およびバルブ１３，３３の開度を表している。同図（ａ）は制御部６からバルブ３３に出力される開閉信号の波形を表しており、同図（ｂ）は制御部６からバルブ１３に出力される開閉信号の波形を表している。同図（ｃ）はバルブ３３の開度を表しており、同図（ｄ）はバルブ１３の開度を表している。同図（ｅ）はバルブ３３から制御部６に入力される全開信号の波形を表しており、同図（ｆ）はバルブ３３から制御部６に入力される全閉信号の波形を表している。同図（ｇ）はバルブ１３から制御部６に入力される全開信号の波形を表しており、同図（ｈ）はバルブ１３から制御部６に入力される全閉信号の波形を表している。
【００５１】
図２に示すように、フィルタ１交換処理が開始されると、まず、「フィルタ１交換」ボタンの押圧による操作入力を受け付けたことを作業者に知らせるために、表示部８に表示命令が出力される（Ｓ１）。これにより、表示部８に、例えば、「フィルタ１の交換処理を開始します。」などの表示がされる。次に、バルブ３３に開信号が出力される（Ｓ２）。
【００５２】
フィルタ１交換処理が開始される前は、図３（ａ）に示すバルブ３３に出力される開閉信号は、閉信号（ローレベル信号）となっており、同図（ｂ）に示すバルブ１３に出力される開閉信号は、開信号（ハイレベル信号）となっている。ｔ＝ｔ１でフィルタ１交換処理が開始されると、制御回路６は、同図（ａ）に示す開閉信号を開信号（ハイレベル信号）に切り替える。なお、実際にはタイムラグが生じるが、説明の簡略化のためタイムラグがないものとして説明する（以下同様）。開信号を入力されたバルブ３３は、開動作を行い、ｔ＝ｔ２で全開（開度１００％）となる（同図（ｃ）参照）。このとき、バルブ３３からの全開信号がローレベル信号からハイレベル信号に切り替えられる（同図（ｅ）参照）。
【００５３】
次に、バルブ３３からの全開信号がハイレベル信号であるか否かが判別される（Ｓ３）。全開信号がハイレベル信号になるまで、入力待ち状態が継続され（Ｓ３：ＮＯ）、全開信号がハイレベル信号になると（Ｓ３：ＹＥＳ）、バルブ１３に閉信号が出力される（Ｓ４）。すなわち、制御回路６は、図３（ｅ）に示す全開信号がハイレベル信号になると、同図（ｂ）に示す開閉信号を閉信号（ローレベル信号）に切り替える。閉信号を入力されたバルブ１３は、閉動作を行い、ｔ＝ｔ３で全閉（開度０％）となる（同図（ｄ）参照）。このとき、バルブ１３からの全閉信号がローレベル信号からハイレベル信号に切り替えられる（同図（ｈ）参照）。
【００５４】
なお、フィルタ１交換処理開始時にバルブ３３が全開状態（ブロワ３２が動作状態）である場合、ステップＳ２，Ｓ３は省略され、すぐに、バルブ１３に閉信号が出力される（Ｓ４）。
【００５５】
次に、バルブ１３からの全閉信号がハイレベル信号であるか否かが判別される（Ｓ５）。全閉信号がハイレベル信号になるまで、入力待ち状態が継続され（Ｓ５：ＮＯ）、全閉信号がハイレベル信号になると（Ｓ５：ＹＥＳ）、表示部８に交換可能の旨を表示させる命令が出力される（Ｓ６）。すなわち、バルブ３３が全開状態になりバルブ１３が全閉状態になったことにより、空気がフィルタ装置１１を通過することがなく、フィルタエレメント１１ａの交換が可能となったので、表示部８に、例えば、「フィルタ１の交換が可能になりました。」などの表示をさせる。作業者は、当該表示を見て、フィルタエレメント１１ａの交換を行う。交換が完了した場合、作業者は、操作部７に配置されている「交換完了」ボタンを押圧する。操作部７は、これに応じた操作信号（以下、「交換完了信号」）を制御部６に出力する。
【００５６】
次に、交換完了信号が入力されたか否かが判別される（Ｓ７）。交換完了信号が入力されるまで、入力待ち状態が継続され（Ｓ７：ＮＯ）、交換完了信号が入力されると（Ｓ７：ＹＥＳ）、バルブ１３に開信号が出力される（Ｓ８）。すなわち、ｔ＝ｔ４で交換完了信号が入力されると、制御回路６は、同図（ｂ）に示す開閉信号を開信号（ハイレベル信号）に切り替える。開信号を入力されたバルブ１３は、開動作を行い、ｔ＝ｔ５で全開（開度１００％）となる（同図（ｄ）参照）。このとき、バルブ１３からの全開信号がローレベル信号からハイレベル信号に切り替えられる（同図（ｇ）参照）。
【００５７】
次に、バルブ１３からの全開信号がハイレベル信号であるか否かが判別される（Ｓ９）。全開信号がハイレベル信号になるまで、入力待ち状態が継続され（Ｓ９：ＮＯ）、全開信号がハイレベル信号になると（Ｓ９：ＹＥＳ）、バルブ３３に閉信号が出力される（Ｓ１０）。すなわち、制御回路６は、図３（ｇ）に示す全開信号がハイレベル信号になると、同図（ａ）に示す開閉信号を閉信号（ローレベル信号）に切り替える。閉信号を入力されたバルブ３３は、閉動作を行い、ｔ＝ｔ６で全閉（開度０％）となる（同図（ｃ）参照）。このとき、バルブ３３からの全閉信号がローレベル信号からハイレベル信号に切り替えられる（同図（ｆ）参照）。
【００５８】
次に、バルブ３３からの全閉信号がハイレベル信号であるか否かが判別される（Ｓ１１）。全閉信号がハイレベル信号になるまで、入力待ち状態が継続され（Ｓ１１：ＮＯ）、全閉信号がハイレベル信号になると（Ｓ１１：ＹＥＳ）、表示部８にファイル交換処理終了の旨を表示させる命令が出力され（Ｓ１２）、フィルタ１交換処理が終了される。すなわち、バルブ１３が全開状態になりバルブ３３が全閉状態になったことにより、空気がフィルタ装置１１を通過する元の状態になったので、表示部８に、例えば、「フィルタ１の交換処理が完了しました。」などの表示をさせる。
【００５９】
なお、フィルタ１交換処理開始時にバルブ３３が全開状態（ブロワ３２が動作状態）であった場合、ステップＳ１０，１１は省略され、バルブ３３を閉じることなく、ファイル交換処理終了の旨を表示させる命令が出力される（Ｓ１２）。
【００６０】
なお、フィルタ装置３１のフィルタエレメント３１ａを交換するためのフィルタ３交換処理もフィルタ１交換処理と同様に行われる。すなわち、バルブ１３を全開状態としバルブ３３を全閉状態とした上で、作業者にフィルタエレメント３１ａの交換をさせる。その後、バルブ３３を全開状態としバルブ１３を全閉状態とする。なお、燃料電池システムＡの通常運転時は、バルブ１３が全開状態（ブロワ１２が動作状態）でバルブ３３が全閉状態（ブロワ３２が停止状態）になっている。この場合は、フィルタ３交換処理を行うことなく、フィルタエレメント３１ａを交換することができる。
【００６１】
次に、流体供給装置Ｂ１の動作について説明する。
【００６２】
流体供給装置Ｂ１は、燃料電池システムＡ（図８参照）が稼動状態のとき、空気ブロワ１２を動作させて、燃料電池Ｃ１に空気を供給する。このとき、制御部６がバルブ１３を全開状態にすることにより、フィルタ装置１１を通過して不純物が除去された空気が空気ブロワ１２で昇圧されて、燃料電池Ｃ１に供給される。また、流体供給装置Ｂ１は、燃料電池システムＡの起動時などの昇温工程において、空気ブロワ３２を動作させて、バーナＣ３に空気を供給する。このとき、制御部６がバルブ３３を全開状態にすることにより、フィルタ装置３１を通過して不純物が除去された空気が空気ブロワ３２で昇圧されて、バーナＣ３に供給される。通常運転時は、バーナＣ３に空気を供給する必要がないので、空気ブロワ３２は停止される。このとき、通常は、バルブ３３が全閉状態とされる。
【００６３】
バルブ１３が全開状態でありバルブ３３が全閉状態であるときに、フィルタ装置１１のフィルタエレメント１１ａを交換する場合、流体供給装置Ｂ１は、バルブ３３を全開状態とした後に、バルブ１３を全閉状態とする。作業者は、バルブ１３の全閉状態を確認した上で交換作業を行う。交換作業が終了すると、流体供給装置Ｂ１は、バルブ１３を全開状態とした後に、バルブ３３を全閉状態として、元の状態に戻す。
【００６４】
次に、流体供給装置Ｂ１の作用について説明する。
【００６５】
流体供給装置Ｂ１は、燃料電池システムＡが稼動状態のとき、空気ブロワ１２を動作させて、燃料電池Ｃ１に空気を供給する。このとき、フィルタ装置１１のフィルタエレメント１１ａを交換する場合、制御部６は、バルブ３３を全開状態とした後に、バルブ１３を全閉状態とする。このとき、フィルタ装置１１の排出口と空気ブロワ１２の吸入口とを接続する配管５ａと、フィルタ装置３１の排出口と空気ブロワ３２の吸入口とを接続する配管５ｂとが、配管５ｃにより接続されているので、フィルタ装置３１を通過した空気が配管５ｃを通って、空気ブロワ１２に吸入される。これにより、流体供給装置Ｂ１は、フィルタエレメント１１ａ交換時にも燃料電池Ｃ１に空気を供給することができる。
【００６６】
また、流体供給装置Ｂ１は、バーナＣ３に供給する空気から不純物を除去するために設けられているフィルタ装置３１を、フィルタエレメント１１ａ交換時に、燃料電池Ｃ１に供給する空気の不純物の除去に用いる。したがって、フィルタエレメント１１ａの交換のために、新たなフィルタ装置を別途設ける必要がない。また、新たなフィルタ装置を別途設ける場合と比べて、配管やバルブの数も抑制することができる。したがって、フィルタエレメント１１ａの交換のために新たなフィルタ装置を別途設ける場合と比較して、流体供給装置Ｂ１およびこれを用いた燃料電池システムＡを小型化することができ、また、装置の製造コストを抑制することができる。
【００６７】
なお、上記第１実施形態においては、バルブ１３，３３が全開信号および全閉信号を出力する場合について説明したが、これに限られない。バルブ１３，３３に全開信号および全閉信号を出力する機能がない場合、制御部６は、開閉信号を出力してから所定の時間（バルブ１３，３３の開閉動作にかかる時間から予め設定された時間であり、例えば、１０秒）が経過したことをもって、全開状態または全閉状態になったと判断するようにしてもよい。すなわち、図２に示すフローチャートにおけるステップＳ３，Ｓ５，Ｓ９，Ｓ１１の処理を、全開信号または全閉信号がハイレベル信号であるか否かを判別する処理に代えて、所定の時間が経過したか否かを判別する処理にしてもよい。また、バルブ１３，３３に全開信号および全閉信号を出力する機能がある場合でも、制御部６が所定の時間の経過により全開状態または全閉状態の判断するようにしてもよい。
【００６８】
なお、上記第１実施形態においては、バルブ１３，３３を電動弁としているが、これに限られない。バルブ１３，３３は空気の流量を調整するのではなく流路の開閉を行うものなので、全閉機能を有するバルブであればよく、例えば、開閉速度を速くするために電磁弁としてもよい。また、電動比例制御弁とすることもできる。この場合、制御部６は、開信号として開度を１００％とする信号を出力し、閉信号として開度を０％とする信号を出力するようにしてもよい。また、開信号を出力する代わりに、開度を０％から１００％に徐々に大きくするように出力信号を調整し、閉信号を出力する代わりに、開度を１００％から０％に徐々に小さくするように出力信号を調整するようにしてもよい。
【００６９】
また、バルブ１３，３３は制御部６からの開閉信号により開閉を行う自動弁でなくてもよく、手動弁としてもよい。この場合、表示部８に表示される指示に従って、作業者が手動でバルブ１３，３３の開閉を行うようにしてもよい。また、制御部６、操作部７、表示部８を用いずに、作業者が操作手順に従って、手動でバルブ１３，３３の開閉を行うようにしてもよい。
【００７０】
なお、上記第１実施形態においては、フィルタエレメント１１ａ，３１ａが所定の期間経過毎に交換される（作業者が交換のタイミングを把握しておき、交換作業を行うために操作部７からフィルタ交換処理のための操作信号を入力する）場合について説明したが、これに限られない。例えば、制御部６が、フィルタエレメント１１ａ，３１ａの前回の交換日を記録しておき、所定の期間が経過したときに、表示部８に交換を促す表示をさせるようにしてもよい。また、制御部６が、フィルタエレメント１１ａ，３１ａを交換すべきことを判断して、表示部８に交換を促す表示をさせるようにしてもよい。以下に、フィルタエレメント１１ａ，３１ａを交換すべきことを判断してその旨を報知する流体供給装置を、第２実施形態として説明する。
【００７１】
図４は、本発明に係る流体供給装置の第２実施形態を説明するためのブロック図である。なお、同図において、上記第１実施形態に係る流体供給装置Ｂ１（図１参照）と同一または類似の要素には、同一の符号を付している。流体供給装置Ｂ２は、フィルタ装置１１および３１の上流側と下流側との差圧を検出する差圧検出器１４および３４を設けている点で、流体供給装置Ｂ１とは異なる。
【００７２】
差圧検出器１４は、フィルタ装置１１の上流側の圧力と下流側の圧力を検出し、両者の圧力差（差圧）を検出値として制御部６に出力するものである。差圧検出器３４も同様に、フィルタ装置３１の上流側の圧力と下流側の圧力を検出し、両者の圧力差（差圧）を検出値として制御部６に出力するものである。なお、差圧検出器１４を別途設けなくても、上流側の圧力を検出する圧力検出器と下流側の圧力を検出する圧力検出器とが設置されていれば、上流側の圧力と下流側の圧力とをそれぞれ制御部６に出力し、制御部６で差圧を算出するようにしてもよい。
【００７３】
フィルタ装置１１のフィルタエレメント１１ａに空気から除去した不純物が付着することにより、差圧検出器１４が検出する差圧は次第に大きくなる。制御部６は、差圧検出器１４より入力される差圧検出値が所定の閾値以上になった場合、表示部８にフィルタエレメント１１ａの交換を促すメッセージ（例えば、「フィルタ１を交換してください。」）を表示させる。なお、所定の閾値は、フィルタエレメント１１ａを交換すべき差圧が設定される。同様に、差圧検出器３４より入力される差圧検出値が所定の閾値以上になった場合、制御部６は、表示部８にフィルタエレメント３１ａの交換を促すメッセージ（例えば、「フィルタ３を交換してください。」）を表示させる。
【００７４】
第２実施形態においては、流体供給装置Ｂ２がフィルタエレメントの交換時期を適切に判断して作業者に知らせるので、上記第１実施形態の場合のように作業者が交換のタイミングを把握しておく必要がない。
【００７５】
なお、表示部８にメッセージを表示する代わりに、音声によって報知するようにしてもよいし、メッセージの表示と音声による報知を併用するようにしてもよい。また、制御部６がフィルタ交換処理を開始するようにしてもよい。すなわち、差圧検出器１４より入力される差圧検出値が所定の閾値以上になった場合に、バルブ３３を全開状態にした後、バルブ１３を全閉状態にして、フィルタエレメント１１ａの交換が可能な状態とした上で、作業者に報知するようにしてもよい。
【００７６】
図５は、本発明に係る流体供給装置の第３実施形態を説明するためのブロック図である。なお、同図において、上記第１実施形態に係る流体供給装置Ｂ１（図１参照）と同一または類似の要素には、同一の符号を付している。流体供給装置Ｂ３は、フィルタ装置１１’の形状が流体供給装置Ｂ１とは異なる。
【００７７】
フィルタ装置１１’は、２つの吸入口１１ｂ，３１ｂと２つの排出口１１ｃ，３１ｃとを有している。フィルタ装置１１’には、２つの排出口１１ｃ，３１ｃの間に空気を通過しない仕切り１１’ａが設けられている。したがって、一方の吸入口１１ｂから吸入された空気は一方の排出口１１ｃから排出され、他方の吸入口３１ｂから吸入された空気は他方の排出口３１ｃから排出される。フィルタ装置１１’の仕切り１１’ａに区切られた一方の空間（吸入口１１ｂおよび排出口１１ｃが設けられている側の空間）にフィルタエレメント１１ａが装着され、他方の空間（吸入口３１ｂおよび排出口３１ｃが設けられている側の空間）にフィルタエレメント３１ａが装着されている。
【００７８】
第３実施形態においては、流体供給装置Ｂ３に備えられるフィルタ装置が１つなので、流体供給装置Ｂ３を上記第１実施形態の流体供給装置Ｂ１よりさらに小型化することが可能である。
【００７９】
なお、上記第１ないし第３実施形態においては、燃料電池モジュールＣ（図８参照）に空気を供給する流路について本発明を適用した場合について説明したが、燃料電池モジュールＣに原燃料を供給する流路にも、本発明を適用することができる。以下に、原燃料を供給する流路について本発明を適用した流体供給装置を、第４実施形態として説明する。
【００８０】
図６は、本発明に係る流体供給装置の第４実施形態を説明するためのブロック図である。流体供給装置Ｂ４は、図８に示す燃料電池システムにおける流体供給装置Ｂに相当するものである。なお、図６において、流体供給装置Ｂと同一または類似の要素には、同一の符号を付している。また、原燃料の供給のための要素のみを記載しており、空気の供給のための要素の記載を省略している。具体的には、図８に示す流体供給装置Ｂにおけるフィルタ装置１１，３１および空気ブロワ１２，３２の記載を省略している。
【００８１】
流体供給装置Ｂ４は、燃料電池モジュールＣに原燃料および空気を供給するものである。流体供給装置Ｂ４は、フィルタ装置２１，４１、燃料ブロワ２２，４２、バルブ２３，２４，４３，４４、配管９、制御部６、操作部７、および表示部８を備えている。
【００８２】
フィルタ装置２１，４１は、原燃料から不純物を取り除くものである。フィルタ装置２１，４１の内部には、それぞれ、除去しようとする不純物より直径の小さい多数の孔が設けられた素材（例えば、金属メッシュやポリマー不織布、ウレタンなど）からなるフィルタエレメント２１ａ，４１ａが備えられている。原燃料に含まれる不純物は、当該フィルタエレメント２１ａ，４１ａを通過する際に除去される。フィルタエレメント２１ａ，４１ａも、第１実施形態で説明したフィルタエレメント１１ａ，３１ａ（図１参照）と同様に、所定の期間が経過する毎に、新しいものと交換される。
【００８３】
燃料ブロワ２２，４２は、フィルタ装置２１，４１によって不純物を取り除かれた原燃料を昇圧して送出するものである。燃料ブロワ２２が送出する原燃料は配管を流れて、改質器Ｃ２に供給され、燃料ブロワ４２が送出する原燃料は配管を流れて、バーナＣ３に供給される（図８参照）。上述したように、昇温工程においてバーナＣ３が加熱を行うので、燃料ブロワ４２は、バーナＣ３に原燃料を供給するために、動作状態になる。また、昇温工程の後は、バーナＣ３が加熱を停止するので、燃料ブロワ４２は停止される。なお、燃料電池システムＡが稼動状態の間は燃料電池Ｃ１に水素を供給する必要があるので、改質器Ｃ２に原燃料を供給する必要がある。したがって、燃料ブロワ２２は動作状態を継続する。
【００８４】
バルブ２３，２４，４３，４４は、制御部６から入力される開閉信号に基づいて、流路の開閉動作を行う電動弁である。
【００８５】
バルブ２３はフィルタ装置２１の下流側に設けられており、バルブ２４はフィルタ装置２１の上流側に設けられている。バルブ２３，２４は、フィルタ装置２１を通過する原燃料の流路を開閉する。バルブ２３，２４は、制御部６から開信号（例えば、ハイレベル信号）が入力されている間、流路を開放する。この場合、フィルタ装置２１により不純物を除去された原燃料が、燃料ブロワ２２および４２に吸入される。一方、バルブ２３，２４は、制御部６から閉信号（例えば、ローレベル信号）が入力されている間、流路を閉鎖する。この場合、原燃料がフィルタ２１を通過しない。通常、ブロワ２２が動作状態の間、バルブ２３，２４は、全開状態に維持される。しかし、フィルタ装置２１のフィルタエレメント２１ａを交換するときは、フィルタエレメントの交換口から原燃料が流出することを防ぐために、また、空気および不純物が吸入されることを防ぐために、バルブ２３，２４が全閉状態にされる。
【００８６】
バルブ４３はフィルタ装置４１の下流側に設けられており、バルブ４４はフィルタ装置４１の上流側に設けられている。バルブ４３，４４は、フィルタ装置４１を通過する原燃料の流路を開閉する。バルブ４３，４４は、制御部６から開信号（例えば、ハイレベル信号）が入力されている間、流路を開放する。この場合、フィルタ装置４１により不純物を除去された原燃料が、燃料ブロワ２２および４２に吸入される。一方、バルブ４３，４４は、制御部６から閉信号（例えば、ローレベル信号）が入力されている間、流路を閉鎖する。この場合、原燃料がフィルタ４１を通過しない。バルブ４３，４４は、通常、ブロワ４２が動作状態の間、全開状態に維持され、ブロワ４２が停止状態の間、全閉状態に維持される。しかし、ブロワ４２が停止状態でも、フィルタ装置２１および４１を併用する場合、バルブ４３，４４は全開状態に維持される。しかし、フィルタ装置４１のフィルタエレメント４１ａを交換するときは、フィルタエレメントの交換口から原燃料が流出することを防ぐために、また、空気および不純物が吸入されることを防ぐために、バルブ４３，４４が全閉状態にされる。
【００８７】
バルブ２３，２４，４３，４４には、上記第１実施形態で説明したバルブ１３，３３（図１参照）と同様、全開状態および全閉状態を感知するためのリミットスイッチが設けられている。なお、各リミットスイッチは、図示されていない。上記第１実施形態と同様、各全開信号は、各バルブが全開状態のときハイレベル信号になり、全開状態以外のときローレベル信号になる。また、各全閉信号は、各バルブが全閉状態のときハイレベル信号になり、全閉状態以外のときローレベル信号になる。
【００８８】
配管９は、フィルタ装置２１，４１を通過した原燃料を燃料ブロワ２２および４２に吸入させるための流路を構成するものである。本実施形態において、配管９は、フィルタ装置２１の排出口と燃料ブロワ２２の吸入口とを接続する配管９ａと、フィルタ装置４１の排出口と燃料ブロワ４２の吸入口とを接続する配管９ｂと、配管９ａと配管９ｂとを接続する配管９ｃとからなる。配管９ａはバルブ２３とブロワ２２の間で配管９ｃと接続し、配管９ｂはバルブ４３と燃料ブロワ４２の間で配管９ｃと接続している。
【００８９】
バルブ２３，２４が全閉状態の場合、フィルタ４１により不純物を除去された原燃料が、配管９を流れて、燃料ブロワ２２および４２に吸入される。一方、バルブ４３，４４が全閉状態の場合、フィルタ２１により不純物を除去された原燃料が、配管９を流れて、燃料ブロワ２２および４２に吸入される。なお、バルブ２３，２４および４３，４４が同時に全閉状態になると、原燃料が燃料ブロワ２２および４２に吸入されなくなり、燃料電池モジュールＣに原燃料が供給されなくなる。したがって、制御部６は、バルブ２３，２４および４３，４４に同時に閉信号を出力することがないように設定されている。
【００９０】
制御部６は、流体供給装置Ｂ４の制御を行うものである。制御部６は、第１実施形態で説明した制御部６（図１参照）と同様に、バルブ２３，２４，４３，４４に開閉信号を出力して、流路の開閉を行わせる。また、制御部６は、入力される信号に基づいて処理を行い、表示部８に表示を行わせる。また、制御部６は、ブロワ２２，４２の出力制御を行う。
【００９１】
また、制御部６は、フィルタエレメント２１ａ，４１ａを交換するためのフィルタ交換処理を行う。当該フィルタ交換処理は、第１実施形態で説明したものとほぼ同様である。フィルタ装置２１，４１には上流側にもそれぞれバルブ２４，４４が設けられているので、図２に示すフローチャートのステップＳ２，Ｓ４，Ｓ８，Ｓ１０の開閉信号の出力処理に対応する処理として、それぞれバルブ２３，２４またはバルブ４３，４４に開閉信号を出力する処理が行われる。なお、第４実施形態では、バルブ２３および２４に同じ開閉信号を出力するようにしているが、それぞれ別に開閉信号を出力するようにしてもよい。バルブ４３および４４に出力する開閉信号も同様である。また、図２に示すフローチャートのステップＳ３，Ｓ５，Ｓ９，Ｓ１１の全開信号または全閉信号がハイレベル信号であるか否かの判別処理に対応する処理として、それぞれ両バルブ（バルブ２３および２４、または、バルブ４３および４４）から入力される各信号がハイレベル信号であるか否かの判別処理が行われる。例えば、図２に示すフローチャートのステップＳ３に対応する処理としては、バルブ４３および４４から入力される各全開信号がハイレベル信号であるか否かが判別され、両方の全開信号がハイレベル信号である場合に次のステップＳ４に進むことになる。
【００９２】
操作部７および表示部８は、第１実施形態で説明した操作部７および表示部８（図１参照）と同様のものである。操作部７には、フィルタ装置２１のフィルタエレメント２１ａを交換するための「フィルタ２交換」ボタン、フィルタ装置４１のフィルタエレメント４１ａを交換するための「フィルタ４交換指令」ボタンなどの操作ボタン（図示せず）が配置されている。
【００９３】
流体供給装置Ｂ４は、燃料電池システムＡ（図８参照）が稼動状態のとき、燃料ブロワ２２を動作させて、改質器Ｃ２に原燃料を供給する。このとき、制御部６がバルブ２３，２４を全開状態とすることにより、フィルタ装置２１を通過して不純物が除去された原燃料が燃料ブロワ２２で昇圧されて、改質器Ｃ２に供給される。また、流体供給装置Ｂ４は、燃料電池システムＡの起動時などの昇温工程において、燃料ブロワ４２を動作させて、バーナＣ３に原燃料を供給する。このとき、制御部６がバルブ４３，４４を全開状態とすることにより、フィルタ装置４１を通過して不純物が除去された原燃料が燃料ブロワ４２で昇圧されて、バーナＣ３に供給される。通常運転時は、バーナＣ３に原燃料を供給する必要がないので、燃料ブロワ４２は停止される。このとき、通常は、バルブ４３，４４が全閉状態とされる。
【００９４】
バルブ２３，２４が全開状態でありバルブ４３，４４が全閉状態であるときに、フィルタ装置２１のフィルタエレメント２１ａを交換する場合、流体供給装置Ｂ４は、バルブ４３，４４を全開状態とした後に、バルブ２３，２４を全閉状態とする。作業者は、バルブ２３，２４の全閉状態を確認した上で交換作業を行う。交換作業が終了すると、流体供給装置Ｂ４は、バルブ２３，２４を全開状態とした後に、バルブ４３，４４を全閉状態として、元の状態に戻す。
【００９５】
流体供給装置Ｂ４は、燃料電池システムＡが稼動状態のとき、燃料ブロワ２２を動作させて、改質器Ｃ２に原燃料を供給する。このとき、フィルタ装置２１のフィルタエレメント２１ａを交換する場合、制御部６は、バルブ４３，４４を全開状態とした後に、バルブ２３，２４を全閉状態とする。このとき、フィルタ装置２１の排出口と燃料ブロワ２２の吸入口とを接続する配管９ａと、フィルタ装置４１の排出口と燃料ブロワ４２の吸入口とを接続する配管９ｂとが、配管９ｃにより接続されているので、フィルタ装置４１を通過した原燃料が配管９ｃを通って、燃料ブロワ２２に吸入される。これにより、流体供給装置Ｂ４は、フィルタエレメント２１ａ交換時にも改質器Ｃ２に原燃料を供給することができる。
【００９６】
また、流体供給装置Ｂ４は、バーナＣ３に供給する原燃料から不純物を除去するために設けられているフィルタ装置４１を、フィルタエレメント２１ａ交換時に、改質器Ｃ２に供給する原燃料の不純物の除去に用いる。したがって、フィルタエレメント２１ａの交換のために、新たなフィルタ装置を別途設ける必要がない。また、新たなフィルタ装置を別途設ける場合と比べて、配管やバルブの数も抑制することができる。したがって、フィルタエレメント２１ａの交換のために新たなフィルタ装置を別途設ける場合と比較して、流体供給装置Ｂ４およびこれを用いた燃料電池システムＡを小型化することができ、また、装置の製造コストを抑制することができる。
【００９７】
なお、第４実施形態においても、上記第１実施形態と同様に、制御部６が、開閉信号を出力してから所定の時間が経過したことをもって、全開状態または全閉状態になったと判断するようにしてもよい。また、バルブ２３，２４，４３，４４を電動弁ではなく、電磁弁や電動比例制御弁にしてもよいし、手動弁にしてもよい。また、制御部６が、フィルタエレメント２１ａ，４１ａの前回の交換日を記録しておき、所定の期間が経過したときに、表示部８に交換を促す表示をさせるようにしてもよい。また、上記第２実施形態のように、差圧検出器でフィルタ装置２１，４１の差圧を検出し、制御部６がフィルタエレメント２１ａ，４１ａを交換すべきことを判断して、表示部８に交換を促す表示をさせたり、音声による報知をさせたりするようにしてもよいし、制御部６がフィルタ交換処理を開始するようにしてもよい。
【００９８】
なお、付臭剤として硫黄分が添加されている都市ガスなどが原燃料の場合、フィルタ装置２１および４１は、脱硫機能を有するフィルタ装置（脱硫装置）にしてもよい。この場合、燃料バーナ４２が停止しているときはできるだけバルブ４３，４４を全閉状態にすることにより、脱硫装置４１の寿命を延ばすことができる。
【００９９】
図７は、本発明に係る流体供給装置の第５実施形態を説明するためのブロック図である。同図に示す流体供給装置Ｂ５は、第１実施形態に示す流体供給装置Ｂ１（図１参照）の空気を供給する流路と、第４実施形態に示す流体供給装置Ｂ４（図６参照）の原燃料を供給する流路とを、組み合わせて表したものである。流体供給装置Ｂ５の各要素は、流体供給装置Ｂ１および流体供給装置Ｂ４の各要素と同様なので、説明を省略する。
【０１００】
なお、上記第１ないし第５実施形態においては、燃料電池Ｃ１が固体酸化物型燃料電池の場合について説明したが、これに限られない。本発明は、溶融炭酸塩形燃料電池、固体高分子形燃料電池、りん酸形燃料電池などの他の種類の燃料電池を用いる燃料電池モジュールに空気または原燃料を供給する場合にも適用することができる。特に、運転温度が高く設定されている燃料電池の場合、空気または原燃料の供給を中断するために、燃料電池システムを停止しなければならず、再度運転温度まで昇温するのに時間がかかるので、本発明が有効になる。
【０１０１】
なお、上記第１ないし第５実施形態においては、流体の供給量をそれぞれ制御するために、各ブロワ１２，２２，３２，４２が配管５ｃ，９ｃより下流側に配置されているが、これに限られない。例えば、原燃料を高圧ボンベから供給する場合など、さらに昇圧する必要が無い場合には、ブロワを設けなくてもよい。
【０１０２】
なお、上記第１ないし第５実施形態においては、燃料電池Ｃ１に空気を供給する流路（フィルタ装置１１、バルブ１３、ブロワ１２、および配管５ａよりなる流路）、バーナＣ３に空気を供給する流路（フィルタ装置３１、バルブ３３、ブロワ３２、および配管５ｂよりなる流路）、改質器Ｃ２に原燃料を供給する流路（フィルタ装置２１、バルブ２３，２４、ブロワ２２、および配管９ａよりなる流路）、バーナＣ３に原燃料を供給する流路（フィルタ装置４１、バルブ４３，４４、ブロワ４２、および配管９ｂよりなる流路）がそれぞれ１つずつの場合について説明したが、これに限られない。いずれかが複数ある構成であっても構わない。
【０１０３】
なお、上記第１ないし第５実施形態においては、本発明に係る流体供給装置を燃料電池システムに用いた場合について説明したが、これに限られない。本発明は、他のシステムに流体を供給する流体供給装置にも適用することができる。特に、運転を中断することができないシステムや、運転の中断により効率が低下するシステムにおいて、本発明が有効になる。例えば、連続的に燃料を供給する必要がある発電システムや、連続的に化学反応を起こさせる必要がある化学プラントなどにおいて、本発明に係る流体供給装置を用いることができる。なお、供給される流体は、これらの気体に限定されず、他の気体または液体であってもよい。例えば、冷却水を連続的に供給する必要があるシステムなどにも、本発明に係る流体供給装置を用いることができる。
【０１０４】
本発明に係る流体供給装置は、上述した実施形態に限定されるものではない。本発明に係る流体供給装置の各部の具体的な構成は、種々に設計変更自在である。
【符号の説明】
【０１０５】
Ａ  燃料電池システム
Ｂ，Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３，Ｂ４，Ｂ５  流体供給装置
１１，２１，３１，４１  フィルタ装置
１２，３２  空気ブロワ
２２，４２  燃料ブロワ
１３，２３，２４，３３，４３，４４  バルブ
１４，３４  差圧検出器
５，９  配管
６  制御部
７  操作部
８  表示部
Ｃ  燃料電池モジュール
Ｃ１  燃料電池
Ｃ２  改質器
Ｃ３  バーナ
Ｄ  インバータ装置
Ｅ  排熱回収装置
【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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【図７】
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【図８】
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