(57)【要約】【課題】より安定して総供給流量を制御することのできる流量制御装置を提供する。【解決手段】流量制御装置３０は、ホットモジュール６への都市ガスの供給流量を変化させることの可能な第１〜第３燃料供給ポンプ３ａ〜３ｃを備え、これらの第１〜第３燃料供給ポンプ３ａ〜３ｃからホットモジュール６に供給される都市ガスの総供給流量Ｆｇを制御する。流量制御装置３０は、総供給流量Ｆｇを検出する燃料流量計１１と、制御部８とを備える。制御部８は、総供給流量の目標値Ｆｇｔと、燃料流量計１１により検出される総供給流量Ｆｇの検出値との偏差に基づくフィードバック制御の実行により総制御値を設定するとともに、総制御値に基づき第１〜第３燃料供給ポンプ３ａ〜３ｃの駆動を制御する。ここでは、制御値に対する各燃料供給ポンプ３ａ〜３ｃの供給流量Ｆｇａ〜Ｆｇｃがポンプ毎に異なる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
供給対象（６）への流体の供給流量を変化させることの可能な複数のポンプ（３ａ，３ｂ，３ｃ）と、
前記複数のポンプから供給対象に供給される流体の総供給流量を検出する流量計（１１）と、
前記総供給流量の目標値と、前記流量計により検出される総供給流量の検出値との偏差に基づくフィードバック制御の実行により総制御値を設定するとともに、前記総制御値に基づき前記複数のポンプの駆動を制御する制御部（８）と、を備える流量制御装置であって、
前記総制御値に対する各ポンプの供給流量は、前記複数のポンプそれぞれの最低供給流量から所定の流量までにおいて互いに異なることを特徴とする流量制御装置。
【請求項２】
前記制御部は、前記総制御値に基づいて前記複数のポンプそれぞれを駆動するための複数の個別制御値を設定し、当該設定した複数の個別制御値に基づいて前記複数のポンプを制御することを特徴とする請求項１に記載の流量制御装置。
【請求項３】
前記制御部は、前記総制御値が上限値未満の場合に、前記複数の個別制御値を互いに異なるように設定することを特徴とする請求項２に記載の流量制御装置。
【請求項４】
前記制御部は、前記総制御値が増大すると前記複数の個別制御値間の差を減ずることを特徴とする請求項３に記載の流量制御装置。
【請求項５】
前記制御部は、前記総制御値が上限値のとき、前記複数のポンプの全ての供給流量が最大供給流量となるように前記複数の個別制御値を設定することを特徴とする請求項２に記載の流量制御装置。
【請求項６】
燃料を用いて発電する燃料電池（６１）と、
前記燃料電池に供給される燃料の流量を制御する流量制御装置（３０）と、を備える燃料電池システムにおいて、
前記流量制御装置として、請求項１〜５のいずれか一項に記載の流量制御装置が用いられ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、複数のポンプから供給対象に供給される流体の総供給流量を制御する流量制御装置、及び同流量制御装置を用いた燃料電池システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の流量制御装置としては、特許文献１に記載の流量制御装置がある。特許文献１に記載の流量制御装置は、単数又は複数の定速ポンプと、単数の可変速ポンプとを備えている。定速ポンプは、供給流量が予め一定値に設定されたポンプである。可変速ポンプは、供給流量を任意に変化させることの可能なポンプである。特許文献１に記載の流量制御装置は、総供給流量の目標値を設定すると、同目標値と定速ポンプの総供給流量との偏差を演算し、この偏差を可変速ポンプの供給流量の目標値として設定する。そして、流量制御装置は、設定された供給流量の目標値に可変速ポンプの実際の供給流量を追従させるべく可変速ポンプの駆動を制御することで、総供給流量の実際の値を目標値に制御する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開昭５８−１１０８９６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、ポンプの供給流量には一般に最低値が存在する。すなわち、ポンプは、供給流量が最低値以上の範囲で作動し、供給流量が最低値未満の範囲では作動しない。したがって、特許文献１に記載の流量制御装置のように、（ｎ−１）個の定速ポンプを作動させつつ、単数の可変速ポンプで流量制御を行う構成の場合、例えば各ポンプの最低供給流量がＦｍｉｎであるとすると、「Ｆｍｉｎ×ｎ」よりも小さい供給流量を実現することが難しくなる（但し、ｎは２以上の整数）。そのため、特許文献１に記載の流量制御装置において総供給流量の目標値が「Ｆｍｉｎ×ｎ」よりも小さい値に設定されると、総供給流量の実際の値がハンチングするおそれがある。具体的には、総供給流量が例えば零の場合、流量制御装置が総供給流量の実際の値を目標値まで増加させようとすると、総供給流量の実際の値が目標値を超えて「Ｆｍｉｎ×ｎ」まで増加しようとする。そのため、流量制御装置は、総供給流量を減少させるべく各ポンプの供給流量を抑えようとするが、今度は総供給流量の実際の値が零まで減少してしまう。これに対し、流量制御装置は総供給流量の実際の値を再び目標値まで増加させようとするため、総供給流量の実際の値が再び目標値を超えて「Ｆｍｉｎ×ｎ」まで増加しようとする。結局、総供給流量の実際の値が零と「Ｆｍｉｎ×ｎ」との間で変動する、いわゆるハンチングが生じてしまい、安定して総供給流量を制御することが困難となる。
【０００５】
本発明はこうした実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、より安定して総供給流量を制御することのできる流量制御装置及び燃料電池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】
【０００６】
上記課題を解決するため、本発明に係る流量制御装置は、供給対象（６）への流体の供給流量を変化させることの可能な複数のポンプ（３ａ，３ｂ，３ｃ）と、複数のポンプから供給対象に供給される流体の総供給流量を検出する流量計（１１）と、総供給流量の目標値と、前記流量計により検出される総供給流量の検出値との偏差に基づくフィードバック制御の実行により総制御値を設定するとともに、総制御値に基づき複数のポンプの駆動を制御する制御部（８）と、を備える。本発明において総制御値に対する各ポンプの供給流量は、複数のポンプそれぞれの最低供給流量から所定の流量までにおいて互いに異なる。
【０００７】
本発明によれば、複数のポンプそれぞれの供給流量は、総制御値に対して異なっているので、総制御値を零から増加させる制御を実行すると、総制御値に対する供給流量がそのポンプの最低供給流量を最初に超えたポンプから駆動させることができる。これにより、総供給流量の下限値を、各ポンプの最低供給流量の合計値ではなく、最初に駆動されるポンプの最低供給流量に相当する値に設定することができる。よって、特許文献１に記載の流量制御装置と比較すると、より小さい総供給流量から流体を供給することができる。したがって、総供給流量の目標値が小さい値に設定された場合でも、ハンチングが生じることなく、より安定して総供給流量を制御することが可能となる。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、より安定して総供給流量を制御することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】燃料電池システムの一実施形態の概略構成を示すブロック図。
【図２】第１〜第３燃料供給ポンプの供給流量Ｆｇａ〜Ｆｇｃと個別制御値Ｖｃａ〜Ｖｃｃとの関係を示すグラフ。
【図３】実施形態の燃料電池システムにより実行される第１〜第３燃料供給ポンプの駆動を制御するための手順を示すフローチャート。
【図４】個別制御値Ｖｃａ〜Ｖｃｃと制御値Ｖｃとの関係を示すグラフ。
【図５】第１〜第３燃料供給ポンプの供給流量Ｆｇａ〜Ｆｇｃと制御値Ｖｃとの関係を示すグラフ。
【図６】制御値Ｖｃと、第１〜第３燃料供給ポンプの供給流量Ｆｇａ〜Ｆｇｃと、都市ガスの総供給流量Ｆｇとの関係を数値化した図表。
【図７】実施形態の流量制御装置による都市ガスの総供給流量Ｆｇの制御態様の一例を示すタイムチャート。
【図８】従来の流量制御装置による総供給流量の制御態様を比較例として示すグラフ。
【図９】実施形態の流量制御装置による都市ガスの総供給流量Ｆｇの制御態様の一例を示すタイムチャート。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、燃料電池システムに搭載された流量制御装置の一実施形態について説明する。はじめに、燃料電池システムの概要について説明する。
【００１１】
図１に示されるように、本実施形態の燃料電池システム１は、水供給ポンプ２と、第１〜第３燃料供給ポンプ３ａ，３ｂ，３ｃと、空気供給ポンプ４と、脱硫器５と、ホットモジュール６と、電力変換器７と、制御部８とを備えている。また、燃料電池システム１は、水流量計１０と、燃料流量計１１と、空気流量計１２とを備えている。
【００１２】
水供給ポンプ２は水供給路２０を介して純水をホットモジュール６に供給する。水供給路２０には水流量計１０が配置されている。水流量計１０は、水供給ポンプ２からホットモジュール６に供給される純水の単位時間当たりの供給流量Ｆｗを検出し、検出した純水の供給流量Ｆｗを制御部８に出力する。
【００１３】
第１〜第３燃料供給ポンプ３ａ〜３ｃは互いに並列に接続されている。詳しくは、燃料供給ポンプ３ａ，３ｂ，３ｃのそれぞれの排出側の流路２１ａ，２１ｂ，２１ｃは一つの燃料供給路２２に接続されている。第１〜第３燃料供給ポンプ３ａ〜３ｃは、燃料として都市ガスをそれぞれの排出側の流路２１ａ〜２１ｃ及び燃料供給路２２を介してホットモジュール６に供給する。したがって、ホットモジュール６に供給される都市ガスの単位時間当たりの供給流量Ｆｇは、第１〜第３燃料供給ポンプ３ａ〜３ｃの単位時間当たりの供給流量Ｆｇａ〜Ｆｇｃの合計値となる。なお、第１〜第３燃料供給ポンプ３ａ〜３ｃは同一のポンプ特性を有している。
【００１４】
具体的には、図２に示されるように、燃料供給ポンプ３ａ〜３ｃは、制御部８から出力される個別制御値Ｖｃａ，Ｖｃｂ，Ｖｃｃに対して供給流量Ｆｇａ，Ｆｇｂ，Ｆｇｃが比例関係をなす同一の特性をそれぞれ有している。なお、図２では、個別制御値Ｖｃａ〜Ｖｃｃを０％から１００％の範囲で示している。また、各燃料供給ポンプ３ａ〜３ｃの供給流量Ｆｇａ〜Ｆｇｃを０％から１００％の範囲で示している。ここで、供給流量が０％とは、ポンプの供給流量が零であることを示す。また、供給流量が１００％とは、ポンプの供給流量が最大値であることを示す。そして、図２に示されるように、各燃料供給ポンプ３ａ〜３ｃの供給流量Ｆｇａ〜Ｆｇｃの最低値は１６％となっている。すなわち、各燃料供給ポンプ３ａ〜３ｃは、供給流量Ｆｇａ〜Ｆｇｃが１６％未満の領域では作動しない、いわゆる不感帯を有している。
【００１５】
燃料供給路２２には、上流側から順に燃料流量計１１と脱硫器５とが配置されている。燃料流量計１１は、燃料供給ポンプ３ａ〜３ｃからホットモジュール６に供給される都市ガスの単位時間当たりの総供給流量Ｆｇを検出し、検出した都市ガスの総供給流量Ｆｇを制御部８に出力する。脱硫器５は、燃料供給路２２を流れる都市ガスに含まれる硫黄成分を脱硫する。
【００１６】
空気供給ポンプ４は空気供給路２３を介して空気をホットモジュール６に供給する。空気供給路２３には空気流量計１２が配置されている。空気流量計１２は、空気供給ポンプ４からホットモジュール６に供給される空気の単位時間当たりの流量Ｆａを検出し、検出した空気の供給流量Ｆａを制御部８に出力する。
【００１７】
ホットモジュール６は、改質器６０と燃料電池６１とを備える。改質器６０及び燃料電池６１は、耐熱性金属からなるケース（不図示）の内部に収容されている。
【００１８】
改質器６０は、水供給ポンプ２から供給される純水を気化させて水蒸気を生成する。改質器６０は、同水蒸気の存在下で、燃料供給ポンプ３ａ〜３ｃから供給される都市ガスを水蒸気改質反応により改質し、水素リッチな改質ガス（水素含有ガス）を生成する。改質器６０は、生成した改質ガスを燃料電池６１に供給する。
【００１９】
燃料電池６１は、複数の固体酸化物形の燃料電池セルを直列接続してなる組立体（スタック）からなる。燃料電池６１は、改質器６０から供給される改質ガスと、空気供給ポンプ４から供給される空気との化学反応により発電を行い、発電した電力を電力変換器７に伝送する。
【００２０】
電力変換器７は、燃料電池６１により発電された電力を負荷９に対応した電力に変換し、負荷９に供給する。また、電力変換器７は、負荷９に供給される電力を制御しており、負荷９に供給する必要のある必要電力値Ｗｄを制御部８に通知する。
【００２１】
制御部８は、電力変換器７から通知される必要電力値Ｗｄに基づき空気の単位時間当たりの供給流量の目標値、都市ガスの単位時間当たりの総供給流量の目標値、及び純水の単位時間当たりの供給流量の目標値をそれぞれ演算する。制御部８は、純水の供給流量の目標値と、水流量計１０により検出される純水の実際の供給流量Ｆｗとの偏差に基づくフィードバック制御の実行により水供給ポンプ２の駆動を制御する。なお、フィードバック制御としては、例えばＰＩＤ制御が用いられる。
【００２２】
制御部８は、都市ガスの総供給流量の目標値と、燃料流量計１１により検出される都市ガスの実際の総供給流量Ｆｇとの偏差に基づくフィードバック制御の実行により各燃料供給ポンプ３ａ〜３ｃの駆動を制御する。制御部８は、空気の供給流量の目標値と、空気流量計１２により検出される空気の実際の供給流量Ｆａとの偏差に基づくフィードバック制御の実行により空気供給ポンプ４の駆動を制御する。こうした各ポンプ２，３ａ〜３ｃ，４の駆動制御により、必要電力値Ｗｄに応じた水、都市ガス、及び純水がホットモジュール６に供給され、負荷９に供給される電力を必要電力値Ｗｄに維持することが可能となっている。
【００２３】
上述した、第１〜第３燃料供給ポンプ３ａ〜３ｃ、制御部８、及び燃料流量計１１によって都市ガスの流量制御装置３０が構成されている。続いて、流量制御装置３０の挙動について詳述する。
【００２４】
最初に、制御部８の処理フローについて、図３を参照しながら説明する。制御部８は、図３に示す処理を所定の制御周期で繰り返し実行する。図３に示されるように、制御部８は、まず、必要電力値Ｗｄに基づき都市ガスの総供給流量の目標値Ｆｇｔを演算する（ステップＳ１）。制御部８は、燃料流量計１１により都市ガスの実際の総供給流量Ｆｇを検出する（ステップＳ２）。なお、総供給流量の目標値Ｆｇｔは、燃料供給ポンプ３ａ〜３ｃそれぞれの最低供給流量である１６％から、第１〜第３燃料供給ポンプ３ａ〜３ｃの最大供給流量の合計である３００％の範囲で設定される。
【００２５】
制御部８は、総供給流量の目標値Ｆｇｔと、燃料流量計１１により検出される総供給流量Ｆｇの検出値との偏差に基づくフィードバック制御の実行により総制御値Ｖｃを演算する（ステップＳ３）。制御部８は、演算した総制御値Ｖｃから第１〜第３燃料供給ポンプ３ａ〜３ｃにそれぞれ対応した第１〜第３個別制御値Ｖｃａ〜Ｖｃｃを更に演算する（ステップＳ４）。具体的には、制御部８は第１〜第３燃料供給ポンプ３ａ〜３ｃにそれぞれ対応した以下の演算式（ｆ１）〜（ｆ３）に基づき総制御値Ｖｃから第１〜第３個別制御値Ｖｃａ〜Ｖｃｃを演算する。
Ｖｃａ＝ａ１×Ｖｃ＋ｂ１  （ｆ１）
Ｖｃｂ＝ａ２×Ｖｃ＋ｂ２  （ｆ２）
Ｖｃｃ＝ａ３×Ｖｃ＋ｂ３  （ｆ３）
【００２６】
なお、演算式（ｆ１）〜（ｆ３）は互いに異なる演算式である。演算式（ｆ１）〜（ｆ３）により演算される第１〜第３個別制御値Ｖｃａ〜Ｖｃｃと総制御値Ｖｃとの関係は図４に示すようになる。第１〜第３個別制御値Ｖｃａ〜Ｖｃｃは総制御値Ｖｃに対して比例関係をそれぞれ有する点では一致しているが、総制御値Ｖｃに対して異なる変化態様をそれぞれ示す。
【００２７】
より詳しくは、第１個別制御値Ｖｃａは、総制御値Ｖｃが１５％のときに２１％となり、総制御値Ｖｃが１００％のときに１００％となるように設定されている。第２個別制御値Ｖｃｂは、総制御値Ｖｃが１５％のときに８％となり、総制御値Ｖｃが１００％のときに１００％となるように設定されている。第３個別制御値Ｖｃｃは、総制御値Ｖｃが１５％のときに６％を示し、総制御値Ｖｃが１００％のときに１００％を示すように設定されている。すなわち、制御部８は、総制御値Ｖｃが上限値１００％未満の場合に、第１〜第３個別制御値Ｖｃａ〜Ｖｃｃを互いに異なる値に設定する。また、制御部８は、総制御値Ｖｃが増大すると、第１〜第３の個別制御値Ｖｃａ〜Ｖｃｃ間の差を減ずる。
【００２８】
図３を参照しながら、制御部８の処理について説明を続ける。制御部８は、第１〜第３個別制御値Ｖｃａ〜Ｖｃｃを演算する（ステップＳ４）。制御部８は、第１〜第３個別制御値Ｖｃａ〜Ｖｃｃを第１〜第３燃料供給ポンプ３ａ〜３ｃにそれぞれ出力することで、第１〜第３燃料供給ポンプ３ａ〜３ｃをそれぞれ駆動させる（ステップＳ５）。
【００２９】
次に、本実施形態の流量制御装置３０の動作について説明する。
【００３０】
図２を参照しながら説明したように、第１〜第３燃料供給ポンプ３ａ〜３ｃは、対応する第１〜第３個別制御値Ｖｃａ〜Ｖｃｃが１６％未満の領域では作動しない。したがって、制御部８が、図４のように演算される第１〜第３個別制御値Ｖｃａ〜Ｖｃｃに基づき第１〜第３燃料供給ポンプ３ａ〜３ｃの駆動をそれぞれ制御すると、総制御値Ｖｃに対して第１〜第３燃料供給ポンプ３ａ〜３ｃが作動し始めるタイミングに差異が生じる。
【００３１】
具体的には、第１燃料供給ポンプ３ａは、図４のように演算される第１個別制御値Ｖｃａが１６％に達したときに、すなわち総制御値Ｖｃが１０％に達したときに最低供給流量１６％で作動し始める。そして第１燃料供給ポンプ３ａの供給流量Ｆｇａは、総制御値Ｖｃが増加するほど増加し、総制御値Ｖｃが１００％に達したときに最大供給流量１００％となる。
【００３２】
これに対し、第２燃料供給ポンプ３ｂは、第２個別制御値Ｖｃｂが１６％に達したときに、すなわち総制御値Ｖｃが２２％に達したときに最低供給流量１６％で作動し始める。そして第２燃料供給ポンプ３ｂの供給流量Ｆｇｂは、総制御値Ｖｃが増加するほど増加し、総制御値Ｖｃが１００％に達したときに最大供給流量１００％となる。
【００３３】
また、第３燃料供給ポンプ３ｃは、第３個別制御値Ｖｃｃが１６％に達したときに、すなわち総制御値Ｖｃが２４％に達したときに最低供給流量１６％で作動し始める。そして第２燃料供給ポンプ３ｂの供給流量Ｆｇｃは、総制御値Ｖｃが増加するほど増加し、総制御値Ｖｃが１００％に達したときに最大供給流量１００％となる。
【００３４】
このように、本実施形態の流量制御装置３０では、総制御値Ｖｃが零から増加するとき、最低供給流量１６％に達したポンプから順に作動する。また、総制御値Ｖｃが１００％に達した時点で全ての第１〜第３燃料供給ポンプ３ａ〜３ｃの供給流量Ｆｇａ〜Ｆｇｃが最大供給流量１００％に達する。このような総制御値Ｖｃと第１〜第３燃料供給ポンプ３ａ〜３ｃの供給流量Ｆｇａ〜Ｆｇｃとの関係をグラフ化したものを図５に示す。総制御値Ｖｃと第１〜第３燃料供給ポンプ３ａ〜３ｃの供給流量Ｆｇａ〜Ｆｇｃとの関係を数値化したものを図６に示す。ここで、第１〜第３燃料供給ポンプ３ａ〜３ｃの供給流量Ｆｇａ〜Ｆｇｃの合計値が、ホットモジュール６に供給される都市ガスの総供給流量Ｆｇとなるため、都市ガスの総供給流量Ｆｇは総制御値Ｖｃに対して図６の最も右側の欄に示されるように変化する。すなわち、制御部８は都市ガスの総供給流量Ｆｇを１６％から３００％の範囲で制御することができる。
【００３５】
このような構成によれば、以下の（１）〜（５）に示す作用及び効果を得ることができる。
【００３６】
（１）本実施形態の流量制御装置３０では、都市ガスの総供給流量Ｆｇを、各燃料供給ポンプ３ａ〜３ｃの最低供給流量１６％の合計値４８％よりも小さい値に、より詳しくは各燃料供給ポンプ３ａ〜３ｃそれぞれの最低供給流量である１６％に設定することができる。したがって、特許文献１に記載の流量制御装置と比較すると、より小さい総供給流量から流体を供給することができる。これにより、図７に示されるように、例えば総供給流量の目標値Ｆｇｔが２０％に設定された場合には、第１燃料供給ポンプ３ａのみが作動して流量制御が行われるため、ハンチングが生じることなく、総供給流量Ｆｇを２０％に収束させることができる。したがって、より安定して総供給流量Ｆｇを制御することが可能となる。
【００３７】
（２）特許文献１に記載の流量制御装置において、総供給流量の目標値が例えば２１０％から１９０％へと変化すると、図８に示されるように、総供給流量の実際の値にオーバーシュートが発生するおそれがある。これは以下の理由による。特許文献１に記載の流量制御装置では、総供給流量の目標値が２１０％に設定されている場合、２つの定速ポンプにより２００％の供給流量を実現し、残りの１０％の供給流量を可変速ポンプにより実現する。この状況から総供給流量の目標値が１９０％に変更された場合、２つの定速ポンプのうちのいずれか一方を停止させて１００％の供給流量を実現した後、可変速ポンプの供給流量を９０％まで増加させる必要がある。この際、図８に示されるように、総供給流量の実際の値が目標値１９０％から大きく乖離する時間帯が発生するおそれがある。
【００３８】
この点、本実施形態の流量制御装置３０では、図９に示されるように、総供給流量の目標値Ｆｇｔが例えば２１０％に設定されている場合には、第１燃料供給ポンプ３ａの供給流量Ｆｇａが７３％に、第２燃料供給ポンプ３ｂの供給流量Ｆｇｂが６９％に、第３燃料供給ポンプ３ｃの供給流量Ｆｇｃが６８％になるように第１〜第３個別制御値Ｖｃａ〜Ｖｃｃが設定される。この状況から、総供給流量の目標値Ｆｇｔが１９０％に変更されると、第１燃料供給ポンプ３ａの供給流量Ｆｇａが６７％に、第２燃料供給ポンプ３ｂの供給流量Ｆｇｂが６２％に、第３燃料供給ポンプ３ｃの供給流量Ｆｇｃが６１％になるように第１〜第３個別制御値Ｖｃａ〜Ｖｃｃが変更される。これにより、図９に示されるように、総供給流量の実際の値Ｆｇは、ハンチングが生じることなく２１０％から１９０％へと滑らかに変化する。よって、特許文献１に記載の流量制御装置と比較すると、供給流量の実際の値Ｆｇが目標値Ｆｇｔから乖離し難くなるため、発電効率を向上できるとともに、ホットモジュール６における異常反応等を回避することができる。また、発電量をより的確に制御することが可能となる。
【００３９】
（３）特許文献１に記載の流量制御装置は、複数の定速ポンプの全てが作動していることを前提条件として可変速ポンプの供給流量の目標値を設定するロジックからなる。したがって、複数の定速ポンプのいずれかに異常が生じると、そのロジックが破綻するため、流量制御を適切に実行することができなくなる。
【００４０】
この点、本実施形態の流量制御装置３０では、例えば第１燃料供給ポンプ３ａに異常が生じた場合には、残りの正常な第２燃料供給ポンプ３ｂ及び第３燃料供給ポンプ３ｃの総供給流量により目標値Ｆｇｔを実現することができるように、制御部８が総制御値Ｖｃ、並びに第２個別制御値Ｖｃｂ及び第３個別制御値Ｖｃｃを調整する。よって、第１〜第３燃料供給ポンプ３ａ〜３ｃのいずれかに異常が生じた場合でも、特別なロジックを導入することなく、流量制御を継続することができる。
【００４１】
（４）制御部８は、総制御値Ｖｃが上限値１００％のとき、第１〜第３個別制御値Ｖｃａ〜Ｖｃｃの全てを上限値１００％に設定することとした。すなわち、総制御値Ｖｃが上限値１００％に達した場合には、第１〜第３燃料供給ポンプ３ａ〜３ｃの全ての供給流量Ｆｇａ〜Ｆｇｃを最大供給流量１００％に設定することとした。また、制御部８は、総制御値Ｖｃが上限値１００％未満の場合に、第１〜第３個別制御値Ｖｃａ〜Ｖｃｃを互いに異なる値に設定することとした。さらに、制御部８は、総制御値Ｖｃが増大すると第１〜第３個別制御値Ｖｃａ〜Ｖｃｃ間の差を減ずることとした。これにより、第１〜第３燃料供給ポンプ３ａ〜３ｃのうちのいずれか一つだけが供給流量の上限値に達することがなくなる。結果的に、第１〜第３燃料供給ポンプ３ａ〜３ｃの供給流量Ｆｇａ〜Ｆｇｃの偏差を小さくできるため、供給流量の制御性を向上させることができる。また、第１〜第３燃料供給ポンプ３ａ〜３ｃの寿命を平均化することができるため、メンテナンスが容易となる。
【００４２】
（５）制御部８は、総制御値Ｖｃから第１〜第３個別制御値Ｖｃａ〜Ｖｃｃを演算するにあたり、上記の演算式（ｆ１）〜（ｆ３）を用いることとした。これにより、総制御値Ｖｃに対する第１〜第３燃料供給ポンプ３ａ〜３ｃの供給流量Ｆｇａ〜Ｆｇｃをポンプ毎に容易に異ならせることができる。
【００４３】
なお、上記実施形態は、以下の形態にて実施することもできる。
【００４４】
・総制御値Ｖｃから第１〜第３個別制御値Ｖｃａ〜Ｖｃｃを演算する方法は適宜変更可能である。例えば総制御値Ｖｃと第１〜第３個別制御値Ｖｃａ〜Ｖｃｃとの関係を示すマップを予め用意し、同マップを用いて総制御値Ｖｃから第１〜第３個別制御値Ｖｃａ〜Ｖｃｃを求めてもよい。
【００４５】
・上記実施形態では、第１〜第３個別制御値Ｖｃａ〜Ｖｃｃに基づき第１〜第３燃料供給ポンプ３ａ〜３ｃの駆動を制御することで、第１〜第３燃料供給ポンプ３ａ〜３ｃのポンプ特性を互いに異ならせた。これに代えて、例えば第２燃料供給ポンプ３ｂとして、第１燃料供給ポンプ３ａよりも単位時間当たりの燃料供給量の大きいポンプを用いる。さらに、第３燃料供給ポンプ３ｃとして、第２燃料供給ポンプ３ｂよりも単位時間当たりの燃料供給量の大きいポンプを用いる。すなわち、第１〜第３燃料供給ポンプ３ａ〜３ｃのそれぞれのポンプ特性を異ならせる。そして、制御部８は、総制御値Ｖｃをそのまま用いて第１〜第３燃料供給ポンプ３ａ〜３ｃの駆動を制御する。このような構成であれば、総制御値Ｖｃが零から増加するとき、燃料供給量の小さいポンプから順に作動するため、上記実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００４６】
・燃料供給ポンプの数は３個に限らず、例えば２個や４個など、適宜変更可能である。
【００４７】
・燃料電池システム１は、都市ガスを燃料として用いるものに限らず、例えばＬＰガスや灯油等を燃料として用いるものであってもよい。すなわち、第１〜第３燃料供給ポンプ３ａ〜３ｃは、ＬＰガスや灯油等をホットモジュール６に供給するものであってもよい。
【００４８】
・上記実施形態の流量制御装置３０は、ホットモジュール６に燃料を供給する装置に限らず、任意の供給対象に流体を供給する装置に適用することが可能である。要は、供給対象への流体の供給流量を変化させることの可能な複数のポンプと、これらのポンプから供給対象に供給される流体の総供給流量を検出する流量計とを備え、複数のポンプから供給対象に供給される流体の総供給流量を制御する流量制御装置であれば、上記実施形態の流量制御装置３０を適用することが可能である。
【００４９】
・本発明は上記の具体例に限定されるものではない。すなわち、上記の具体例に、当業者が適宜設計変更を加えたものも、本発明の特徴を備えている限り、本発明の範囲に包含される。例えば、前述した各具体例が備える各要素及びその配置、材料、条件、形状、サイズ等は、例示したものに限定されるわけではなく適宜変更することができる。また、前述した実施形態が備える各要素は、技術的に可能な限りにおいて組み合わせることができ、これらを組み合わせたものも本発明の特徴を含む限り本発明の範囲に包含される。
【符号の説明】
【００５０】
１:燃料電池システム
３ａ〜３ｃ:燃料供給ポンプ
６:ホットモジュール（供給対象）
８:制御部
１１:燃料流量計
３０:流量制御装置
６１:燃料電池
【図１】
2016057837.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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