特許 7481168 燃料電池用ポンプ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-04-30

(45)【発行日】2024-05-10

(54)【発明の名称】燃料電池用ポンプ

(51)【国際特許分類】

   H02P 6/21 20160101AFI20240501BHJP

   F04C 28/06 20060101ALI20240501BHJP

   F04B 49/02 20060101ALI20240501BHJP

   H02P 6/18 20160101ALI20240501BHJP

【ＦＩ】

H02P6/21

F04C28/06 B

F04B49/02 331B

H02P6/18

【請求項の数】 7

(21)【出願番号】P 2020097709

(22)【出願日】2020-06-04

(65)【公開番号】P2021191204

(43)【公開日】2021-12-13

【審査請求日】2023-01-23

(73)【特許権者】

【識別番号】000003218

【氏名又は名称】株式会社豊田自動織機

(73)【特許権者】

【識別番号】000116666

【氏名又は名称】愛知電機株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100105957

【弁理士】

【氏名又は名称】恩田 誠

(74)【代理人】

【識別番号】100068755

【弁理士】

【氏名又は名称】恩田 博宣

(72)【発明者】

【氏名】鈴木 文博

(72)【発明者】

【氏名】森 達志

(72)【発明者】

【氏名】石川 祐一

(72)【発明者】

【氏名】柿元 巧

【審査官】安池 一貴

(56)【参考文献】

【文献】特開２００５－１５５４０９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００９－２４７０８２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００９－２６４１７２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１４－１４３７７５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１８－１６６３８７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１７－０５０２１０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００６－２８３６６４（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０２Ｐ ６／２１

Ｆ０４Ｃ ２８／０６

Ｆ０４Ｂ ４９／０２

Ｈ０２Ｐ ６／１８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

燃料電池に燃料ガスまたは酸化剤ガスを供給するポンプ部と、
前記ポンプ部を駆動するモータと、
前記モータの駆動を制御する制御部と、
前記ポンプ部を収容するポンプ室、前記モータを収容するモータ室及び前記制御部を収容する制御室を備えるハウジングと、を備える燃料電池用ポンプであって、
前記制御部は、前記ポンプ部が起動するまでの起動制御手段と、前記ポンプ部が起動した後のセンサレスベクトル制御手段とを備え、
前記起動制御手段は、外気温を検出する温度検出部により検出された前記外気温が予め設定された設定温度よりも高い場合は通常起動モード処理を実行し、前記温度検出部により検出された前記外気温が前記設定温度以下である場合は低温起動モード処理を実行し、
前記低温起動モード処理では、前記通常起動モード処理の実行時よりも前記モータへ供給される起動電流値を大きくすること、及び、前記通常起動モード処理の実行時よりも前記モータへの起動電流の供給時間を長く設定すること、のうち少なくとも一方が実行され、
前記ポンプ部が起動した後に前記センサレスベクトル制御手段に移行し、
前記低温起動モード処理は複数回実行され、
前記制御部は、前記低温起動モード処理の実行回数が増加するにつれて、前記起動電流の供給時間を長く設定することを特徴とする燃料電池用ポンプ。

【請求項2】

燃料電池に燃料ガスまたは酸化剤ガスを供給するポンプ部と、
前記ポンプ部を駆動するモータと、
前記モータの駆動を制御する制御部と、
前記ポンプ部を収容するポンプ室、前記モータを収容するモータ室及び前記制御部を収容する制御室を備えるハウジングと、を備える燃料電池用ポンプであって、
前記制御部は、前記ポンプ部が起動するまでの起動制御手段と、前記ポンプ部が起動した後のセンサレスベクトル制御手段とを備え、
前記起動制御手段は、外気温を検出する温度検出部により検出された前記外気温が予め設定された設定温度よりも高い場合は通常起動モード処理を実行し、前記温度検出部により検出された前記外気温が前記設定温度以下である場合は低温起動モード処理を実行し、
前記低温起動モード処理では、前記通常起動モード処理の実行時よりも前記モータへ供給される起動電流値を大きくすること、及び、前記通常起動モード処理の実行時よりも前記モータへの起動電流の供給時間を長く設定すること、のうち少なくとも一方が実行され、
前記ポンプ部が起動した後に前記センサレスベクトル制御手段に移行し、
前記低温起動モード処理は複数回実行され、
前記制御部は、前記低温起動モード処理の実行回数が増加するにつれて、前記起動電流の供給時間を短く設定し、設定された前記起動電流の供給時間は前記通常起動モード処理の実行時の前記起動電流の供給時間よりも長いことを特徴とする燃料電池用ポンプ。

【請求項3】

前記制御部は、前記低温起動モード処理の実行時での前記起動電流の周期を徐々に短くすることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の燃料電池用ポンプ。

【請求項4】

前記制御部は、前記低温起動モード処理の実行時での前記起動電流の周期を徐々に長くすることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の燃料電池用ポンプ。

【請求項5】

燃料電池に燃料ガスまたは酸化剤ガスを供給するポンプ部と、
前記ポンプ部を駆動するモータと、
前記モータの駆動を制御する制御部と、
前記ポンプ部を収容するポンプ室、前記モータを収容するモータ室及び前記制御部を収容する制御室を備えるハウジングと、を備える燃料電池用ポンプであって、
前記制御部は、前記ポンプ部が起動するまでの起動制御手段と、前記ポンプ部が起動した後のセンサレスベクトル制御手段とを備え、
前記起動制御手段は、外気温を検出する温度検出部により検出された前記外気温が予め設定された設定温度よりも高い場合は通常起動モード処理を実行し、前記温度検出部により検出された前記外気温が前記設定温度以下である場合は低温起動モード処理を実行し、
前記低温起動モード処理では、前記通常起動モード処理の実行時よりも前記モータへ供給される起動電流値を大きくすること、及び、前記通常起動モード処理の実行時よりも前記モータへの起動電流の供給時間を長く設定すること、のうち少なくとも一方が実行され、
前記ポンプ部が起動した後に前記センサレスベクトル制御手段に移行し、
前記制御部は、前記低温起動モード処理の実行時での前記起動電流の周期を徐々に長くすることを特徴とする燃料電池用ポンプ。

【請求項6】

前記低温起動モード処理は複数回実行されることを特徴とする請求項５に記載の燃料電池用ポンプ。

【請求項7】

前記低温起動モード処理では、前記通常起動モード処理の実行時よりも前記モータへ供給される起動電流値を大きくすること、及び、前記通常起動モード処理の実行時よりも前記モータへの起動電流の供給時間を長く設定すること、が実行され、
前記低温起動モード処理における前記起動電流値の最大値は、前記通常起動モード処理における前記起動電流値の最大値よりも大きいことを特徴とする請求項１～請求項６のいずれか一項に記載の燃料電池用ポンプ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、燃料電池用ポンプに関する。

【背景技術】

【0002】

近年、燃料ガスである水素と酸化剤ガスである空気に含まれる酸素とを化学反応させて発電を行う燃料電池を備える燃料電池システムを搭載した車両が実用化されている。燃料電池用ポンプは、例えば、燃料電池に水素を供給するポンプとして用いられている。燃料電池用ポンプとしては、例えば特許文献１のようなルーツポンプがある。ルーツポンプは、ハウジングと、水素を燃料電池に供給するポンプ部と、ハウジング内に形成され、ポンプ部を収容するポンプ室と、ポンプ部を駆動するモータと、を備えている。また、ルーツポンプは、モータの駆動を制御する制御部を備えている。そして、制御部は、ポンプ部を起動させる際には、予め設定された起動電流値をモータへ供給することでモータの駆動を制御する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２００６－２８３６６４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、燃料電池用ポンプでは、燃料電池にて酸素と反応しなかった水素（水素オフガス）がポンプ室に吸入される。水素は、燃料電池の発電に伴い生成された水を含んでいる。このため、例えば、低温環境下でポンプ部の運転が停止されると、ポンプ室内に存在する水が凍結して氷となる。ここで、ポンプ室内において、ポンプ部とポンプ室とを区画するハウジングの内面との間に存在する水が凍結して氷になっていると、ポンプ部が氷を介してハウジングに固着してしまう場合がある。

【0005】

ここで、ポンプ部を起動させる際に、ポンプ部が氷を介してハウジングに固着されているか否かを考慮せずに、制御部が予め設定された起動電流値をモータに常に供給する場合を考える。この場合、例えば、ポンプ部が氷を介してハウジングに固着されていたとすると、ポンプ部が氷を介してハウジングに固着されていない場合に比べて、ポンプ部の起動に要する時間が長くなってしまい、応答性が悪い。

【0006】

そこで、ポンプ部を起動させる際に、ポンプ部が氷を介してハウジングに固着されている場合であってもすぐにポンプ部が駆動可能となるような起動電流値を制御部がモータに常に供給することを考える。この場合、例えば、ポンプ部が氷を介してハウジングに固着されていないときであっても、ポンプ部が氷を介してハウジングに固着されているときにポンプ部が駆動可能となるような起動電流値を制御部がモータに供給することになる。したがって、不必要な大きな起動電流値をモータに供給してしまうことになるため、電力を無駄に消費してしまう。

【0007】

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであって、その目的は、起動に要する時間を短くすることができるとともに、電力を無駄に消費してしまうことを抑制できる燃料電池用ポンプ及び燃料電池用ポンプの制御方法を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0008】

上記課題を解決する燃料電池用ポンプは、燃料電池に燃料ガスまたは酸化剤ガスを供給するポンプ部と、前記ポンプ部を駆動するモータと、前記モータの駆動を制御する制御部と、前記ポンプ部を収容するポンプ室、前記モータを収容するモータ室及び前記制御部を収容する制御室を備えるハウジングと、を備える燃料電池用ポンプであって、前記制御部は、前記ポンプ部が起動するまでの起動制御手段と、前記ポンプ部が起動した後のセンサレスベクトル制御手段とを備え、前記起動制御手段は、外気温を検出する温度検出部により検出された前記外気温が予め設定された設定温度よりも高い場合は通常起動モード処理を実行し、前記温度検出部により検出された前記外気温が前記設定温度以下である場合は低温起動モード処理を実行し、前記低温起動モード処理では、前記通常起動モード処理の実行時よりも前記モータへ供給される起動電流値を大きくすること、及び、前記通常起動モード処理の実行時よりも前記モータへの起動電流の供給時間を長く設定すること、のうち少なくとも一方が実行され、前記ポンプ部が起動した後に前記センサレスベクトル制御手段に移行する。

【0009】

ここで、温度検出部により検出された外気温が設定温度よりも高い場合には、ポンプ室内に水が存在していても、水がポンプ室内で凍結することが無いと推定される。また、温度検出部により検出された外気温が設定温度以下である場合には、ポンプ室内に水が存在していると、水がポンプ室内で凍結すると推定される。このような推定は、予め実験等によって把握されている。したがって、「設定温度」とは、ポンプ室内に水が存在しているときに、ポンプ室内で水が凍結するか否かを判別するために、実験等によって予め求められた温度である。

【0010】

そして、制御部は、温度検出部により検出された外気温が設定温度以下である場合は、低温起動モード処理を実行する。したがって、例えば、ポンプ部を起動させる際に、ポンプ部が氷を介してハウジングに固着されていたとしても、通常起動モード処理の実行時よりもモータへ供給される起動電流値を大きくすること、及び、通常起動モード処理の実行時よりもモータへの起動電流の供給時間を長く設定すること、のうち少なくとも一方が実行される。よって、例えば、ポンプ部を起動させる際に、ポンプ部が氷を介してハウジングに固着されているにもかかわらず、制御部が通常起動モード処理を実行することが無いため、ポンプ部の起動に要する時間を短くすることができる。

【0011】

一方で、制御部は、温度検出部により検出された外気温が予め設定された設定温度よりも高い場合は、通常起動モード処理を実行する。したがって、例えば、ポンプ部を起動させる際に、ポンプ部が氷を介してハウジングに固着されていないにもかかわらず、低温起動モード処理のような、通常起動モード処理の実行時よりもモータへ供給される起動電流値を大きくすること、及び、通常起動モード処理の実行時よりもモータへの起動電流の供給時間を長く設定すること、のうち少なくとも一方が実行されることが無い。その結果、不必要な大きな起動電流値をモータに供給したり、モータへの起動電流の供給時間が無駄に長くなったりすることが回避されるため、電力を無駄に消費してしまうことを抑制できる。以上のことから、ポンプ部の起動に要する時間を短くすることができるとともに、電力を無駄に消費してしまうことを抑制できる。

【0012】

上記燃料電池用ポンプにおいて、前記低温起動モード処理では、前記通常起動モード処理の実行時よりも前記モータへ供給される起動電流値を大きくすること、及び、前記通常起動モード処理の実行時よりも前記モータへの起動電流の供給時間を長く設定すること、が実行され、前記低温起動モード処理における前記起動電流値の最大値は、前記通常起動モード処理における前記起動電流値の最大値よりも大きいとよい。

【0013】

これによれば、モータへ供給される起動電流値を大きくすること、及び、通常起動モード処理の実行時よりもモータへの起動電流の供給時間を長く設定すること、のどちらか一方のみが実行される場合に比べて、ポンプ部をさらに起動し易くすることができる。

【0014】

上記燃料電池用ポンプにおいて、前記低温起動モード処理は複数回実行されるとよい。
これによれば、例えば、制御部が１回目の低温起動モード処理を実行してもポンプ部が起動しなかった場合に、制御部が低温起動モード処理を再び実行することにより、モータの回転方向の切り換えにより発生する衝撃力が、ポンプ部とポンプ室とを区画するハウジングの内面との間に存在する氷に伝達される。これにより、ポンプ部とハウジングの内面との間に存在する氷からポンプ部を引き剥がし易くなり、ポンプ部を起動させ易くすることができる。

【0015】

上記燃料電池用ポンプにおいて、前記制御部は、前記低温起動モード処理の実行回数が増加するにつれて、前記起動電流の供給時間を長く設定するとよい。
例えば、温度検出部により検出された外気温が設定温度に対して低いほど、ポンプ部が氷を介してハウジングに強固に固着されている可能性が高い。このような場合、制御部が、低温起動モード処理を１回実行しただけでは、ポンプ部が起動しない虞がある。そこで、制御部は、低温起動モード処理の実行回数が増加するにつれて、起動電流の供給時間を長く設定するようにした。これによれば、例えば、制御部が、低温起動モード処理の実行回数が増加しても、起動電流の供給時間を常に一定にする場合に比べて、低温起動モード処理の実行回数が少ない段階で、ポンプ部を起動させることが可能となる。したがって、ポンプ部の起動に要する時間を短くすることができるとともに、電力を無駄に消費してしまうことを抑制できる。

【0016】

上記燃料電池用ポンプにおいて、前記制御部は、前記低温起動モード処理の実行回数が増加するにつれて、前記起動電流の供給時間を短く設定し、設定された前記起動電流の供給時間は前記通常起動モード処理の実行時の前記起動電流の供給時間よりも長いとよい。

【0017】

例えば、温度検出部により検出された外気温が設定温度以下であったとしても、温度検出部により検出された外気温が設定温度に近い温度であるほど、ポンプ部が氷を介してハウジングに固着されていても、それほど強固には固着されていない可能性が高い。このような場合、制御部が、低温起動モード処理を数回実行すれば、ポンプ部が直に起動し始める可能性が高い。そこで、制御部は、低温起動モード処理の実行回数が増加するにつれて、起動電流の供給時間を短くするようにした。これによれば、例えば、制御部が、低温起動モード処理の実行回数が増加しても、起動電流の供給時間を常に一定にする場合に比べて、ポンプ部とハウジングの内面との間に存在する氷からポンプ部を引き剥がした後でも、制御部が不必要にモータへ起動電流を供給してしまう時間を極力短くすることができる。したがって、電力を無駄に消費してしまうことを抑制できる。

【0018】

上記燃料電池用ポンプにおいて、前記制御部は、前記低温起動モード処理の実行時での前記起動電流の周期を徐々に短くするとよい。
例えば、温度検出部により検出された外気温が設定温度に対して低いほど、ポンプ部が氷を介してハウジングに強固に固着されている可能性が高い。このような場合、モータが速い回転速度で急に回転し始めるよりも、遅い回転速度で回転し始めた方が、ポンプ部とハウジングの内面との間に存在する氷からポンプ部を引き剥がし易い。そこで、制御部は、低温起動モード処理の実行時での起動電流の周期を徐々に短くするようにした。これによれば、起動電流の周期が常に一定である場合と比べて、モータが遅い回転速度で回転し始める。ポンプ部が氷を介してハウジングに強固に固着されている場合であっても、ポンプ部とハウジングの内面との間に存在する氷からポンプ部を引き剥がすことができ、ポンプ部を起動させ易くすることができる。

【0019】

上記燃料電池用ポンプにおいて、前記低温起動モード処理の実行時での前記起動電流の周期を徐々に長くするとよい。
例えば、温度検出部により検出された外気温が設定温度以下であったとしても、温度検出部により検出された外気温が設定温度に近い温度であるほど、ポンプ部が氷を介してハウジングに固着されていても、それほど強固には固着されていない可能性が高い。このような場合、モータが速い回転速度で急に回転し始めたとしても、ポンプ部とハウジングの内面との間に存在する氷からポンプ部を十分に引き剥がすことが可能である。そこで、制御部は、低温起動モード処理の実行時での起動電流の周期を徐々に長くするようにした。これによれば、起動電流の周期が常に一定である場合と比べて、モータが速い回転速度で急に回転し始めるため、ポンプ部が氷を介してハウジングに固着されていても、それほど強固には固着されていない場合であれば、ポンプ部とハウジングの内面との間に存在する氷からポンプ部をすぐに引き剥がすことができる。そして、ポンプ部とハウジングの内面との間に存在する氷からポンプ部を引き剥がした後でも、制御部からモータへ起動電流が供給されるが、制御部は、低温起動モード処理の実行時での起動電流の周期が徐々に長くなるようにしているため、電力を無駄に消費してしまうことを抑制できる。

【0020】

上記課題を解決する燃料電池用ポンプの制御方法は、燃料電池に燃料ガスまたは酸化剤ガスを供給するポンプ部と、前記ポンプ部を駆動するモータと、前記モータの駆動を制御する制御部と、を備える燃料電池用ポンプの制御方法であって、前記制御部は、前記ポンプ部が起動するまでの起動制御方法と、前記ポンプ部が起動した後に移行するセンサレスベクトル制御方法とを備え、前記起動制御方法は、外気温を検出する温度検出部により検出された外気温と予め設定された設定温度とを比較する温度比較工程と、前記温度比較工程での比較結果において、前記温度検出部により検出された前記外気温が予め設定された設定温度よりも高い場合は通常起動モード処理を実行し、前記温度検出部により検出された前記外気温が前記設定温度以下である場合は低温起動モード処理を実行し、前記低温起動モード処理では、前記通常起動モード処理の実行時よりも前記モータへ供給される起動電流値を大きくすること、及び、前記通常起動モード処理の実行時よりも前記モータへの起動電流の供給時間を長く設定すること、のうち少なくとも一方が実行される処理実行工程と、を有し、前記処理実行工程を経て前記ポンプ部が起動した後に前記センサレスベクトル制御方法に移行する。

【0021】

これによれば、制御部は、温度比較工程での比較結果において温度検出部により検出された外気温が設定温度以下である場合は、処理実行工程において低温起動モード処理を実行する。したがって、例えば、ポンプ部を起動させる際に、ポンプ部が氷を介してハウジングに固着されていたとしても、通常起動モード処理の実行時よりもモータへ供給される起動電流値を大きくすること、及び、通常起動モード処理の実行時よりもモータへの起動電流の供給時間を長く設定すること、のうち少なくとも一方が実行される。よって、例えば、ポンプ部を起動させる際に、ポンプ部が氷を介してハウジングに固着されているにもかかわらず、制御部が、処理実行工程において通常起動モード処理を実行することが無いため、ポンプ部の起動に要する時間を短くすることができる。

【0022】

一方で、制御部は、温度比較工程での比較結果において温度検出部により検出された外気温が予め設定された設定温度よりも高い場合は、処理実行工程において通常起動モード処理を実行する。したがって、例えば、ポンプ部を起動させる際に、ポンプ部が氷を介してハウジングに固着されていないにもかかわらず、低温起動モード処理のような、通常起動モード処理の実行時よりもモータへ供給される起動電流値を大きくすること、及び、通常起動モード処理の実行時よりもモータへの起動電流の供給時間を長く設定すること、のうち少なくとも一方が実行されることが無い。その結果、不必要な大きな起動電流値をモータに供給したり、モータへの起動電流の供給時間が無駄に長くなったりすることが回避されるため、電力を無駄に消費してしまうことを抑制できる。以上のことから、ポンプ部の起動に要する時間を短くすることができるとともに、電力を無駄に消費してしまうことを抑制できる。

【0023】

上記燃料電池用ポンプの制御方法において、前記処理実行工程は、前記低温起動モード処理では、前記通常起動モード処理の実行時よりも前記モータへ供給される起動電流値を大きくすること、及び、前記通常起動モード処理の実行時よりも前記モータへの起動電流の供給時間を長く設定すること、を実行し、前記低温起動モード処理における前記起動電流値の最大値は、前記通常起動モード処理における前記起動電流値の最大値よりも大きく、前記低温起動モード処理は複数回実行されるとよい。

【0024】

これによれば、例えば、制御部が、処理実行工程において、１回目の低温起動モード処理を実行してもポンプ部が起動しなかった場合に、処理実行工程において制御部が低温起動モード処理を再び実行することにより、モータの回転方向の切り換えにより発生する衝撃力が、ポンプ部とポンプ室とを区画するハウジングの内面との間に存在する氷に伝達される。これにより、ポンプ部とハウジングの内面との間に存在する氷からポンプ部を引き剥がし易くなり、ポンプ部を起動させ易くすることができる。

【発明の効果】

【0025】

この発明によれば、起動に要する時間を短くすることができるとともに、電力を無駄に消費してしまうことを抑制できる。

【図面の簡単な説明】

【0026】

【図1】実施形態における燃料電池用ポンプを示す平断面図。

【図2】図１における２－２線断面図。

【図3】低温起動モード処理を実行してポンプ部を起動させた際の電流と時間との関係を示すグラフ。

【図4】インバータ装置の制御を説明するためのフローチャート。

【発明を実施するための形態】

【0027】

以下、燃料電池用ポンプ及び燃料電池用ポンプの制御方法を具体化した一実施形態を図１～図４にしたがって説明する。本実施形態の燃料電池用ポンプは、燃料ガスである水素と酸化剤ガスである空気に含まれる酸素とを化学反応させて発電を行う燃料電池に水素を供給するポンプとして用いられる。

【0028】

図１に示すように、燃料電池用ポンプ１０のハウジング１１は、モータハウジング１２、ギアハウジング１３、ロータハウジング１４、及びカバー部材１５を有する筒状である。モータハウジング１２は、板状の底壁１２ａと、底壁１２ａの外周部から筒状に延びる周壁１２ｂと、を有する有底筒状である。ギアハウジング１３は、板状の底壁１３ａと、底壁１３ａの外周部から筒状に延びる周壁１３ｂと、を有する有底筒状である。ギアハウジング１３は、モータハウジング１２の周壁１２ｂの開口側の端部に連結されている。ギアハウジング１３の底壁１３ａは、モータハウジング１２の周壁１２ｂの開口を閉塞している。

【0029】

ロータハウジング１４は、板状の底壁１４ａと、底壁１４ａの外周部から筒状に延びる周壁１４ｂと、を有する有底筒状である。ロータハウジング１４は、ギアハウジング１３の周壁１３ｂの開口側の端部に連結されている。ロータハウジング１４の底壁１４ａは、ギアハウジング１３の周壁１３ｂの開口を閉塞している。カバー部材１５は、板状である。カバー部材１５は、ロータハウジング１４の周壁１４ｂの開口側の端部に連結され、底壁１４ａと対向するとともに周壁１４ｂを閉塞している。モータハウジング１２の周壁１２ｂの軸心方向、ギアハウジング１３の周壁１３ｂの軸心方向、及びロータハウジング１４の周壁１４ｂの軸心方向はそれぞれ一致している。

【0030】

燃料電池用ポンプ１０は、ハウジング１１に互いに平行に配置された状態で回転可能に支持される駆動軸１６及び従動軸１７を有している。駆動軸１６及び従動軸１７の回転軸線方向は、各周壁１２ｂ，１３ｂ，１４ｂの軸心方向に一致している。駆動軸１６には、円板状の駆動ギア１８が固定されている。従動軸１７には、駆動ギア１８と噛合する円板状の従動ギア１９が固定されている。駆動軸１６には駆動ロータ２０が設けられている。従動軸１７には駆動ロータ２０と噛合する従動ロータ２１が設けられている。

【0031】

燃料電池用ポンプ１０は、駆動軸１６を回転させて駆動ロータ２０及び従動ロータ２１を駆動するモータ２２を備えている。モータ２２は、ハウジング１１内に形成されたモータ室２３に収容されている。モータ室２３は、モータハウジング１２の底壁１２ａ、モータハウジング１２の周壁１２ｂ、及びギアハウジング１３の底壁１３ａによって区画されている。モータ２２は、駆動軸１６に一体回転可能に止着された円筒状のモータロータ２２ａと、モータハウジング１２の周壁１２ｂの内周面に固定されるとともにモータロータ２２ａを取り囲む円筒状のステータ２２ｂと、を有している。ステータ２２ｂは、図示しないティースに捲回されたコイル２２ｃを有している。そして、モータ２２は、コイル２２ｃに電力が供給されることにより駆動して、モータロータ２２ａが駆動軸１６と一体的に回転する。

【0032】

ハウジング１１内には、駆動ギア１８及び従動ギア１９を収容するギア室２４が形成されている。ギア室２４は、ギアハウジング１３の底壁１３ａ、ギアハウジング１３の周壁１３ｂ、及びロータハウジング１４の底壁１４ａによって区画されている。駆動ギア１８及び従動ギア１９は、互いに噛合した状態でギア室２４に収容されている。ギア室２４には、オイルが封入されている。オイルは、駆動ギア１８及び従動ギア１９の潤滑及び温度上昇の抑制に寄与する。駆動ギア１８及び従動ギア１９は、オイルに浸されながら回転することにより、焼き付いたり磨耗したりすることなく高速回転が可能になっている。

【0033】

ハウジング１１内には、駆動ロータ２０及び従動ロータ２１を収容するポンプ室としてのロータ室２５が形成されている。ロータ室２５は、ロータハウジング１４の底壁１４ａ、ロータハウジング１４の周壁１４ｂ、及びカバー部材１５によって区画されている。駆動ロータ２０及び従動ロータ２１は、互いに噛合した状態でロータ室２５に収容されている。

【0034】

燃料電池用ポンプ１０は、モータ２２の駆動を制御する制御部としてのインバータ装置６０を備えている。モータハウジング１２の底壁１２ａには、有底筒状のカバー６１が取り付けられている。そして、モータハウジング１２の底壁１２ａとカバー６１とによって、インバータ装置６０を収容する制御室としてのインバータ室６２が区画されている。本実施形態において、ロータ室２５、ギア室２４、モータ室２３、及びインバータ室６２は、駆動軸１６の回転軸線方向においてこの順に並んで配置されている。

【0035】

ギアハウジング１３の底壁１３ａは、駆動軸１６の回転軸線方向でギア室２４とモータ室２３とを隔てている。ロータハウジング１４の底壁１４ａは、駆動軸１６の回転軸線方向でギア室２４とロータ室２５とを隔てている。駆動軸１６は、ギアハウジング１３の底壁１３ａ及びロータハウジング１４の底壁１４ａを貫通している。従動軸１７は、ロータハウジング１４の底壁１４ａを貫通している。

【0036】

ギアハウジング１３の底壁１３ａの内底面１３ｅには、駆動軸１６を回転可能に支持する第１軸受２６を収容する円孔状の第１軸受収容凹部２７が形成されている。駆動軸１６は、第１軸受収容凹部２７を貫通している。また、第１軸受収容凹部２７の底面２７ａには、駆動軸１６が貫通するとともにギア室２４とモータ室２３との間をシールする環状の第１シール部材２８が収容される円孔状の第１シール収容凹部２９が形成されている。第１シール収容凹部２９は、第１軸受収容凹部２７に連通している。また、駆動軸１６の回転軸線方向における第１軸受２６と第１軸受収容凹部２７の底面２７ａとの間には、環状の第１スペーサ３０が配置されている。

【0037】

ロータハウジング１４の底壁１４ａの外面１４ｅには、駆動軸１６及び従動軸１７をそれぞれ回転可能に支持する第２軸受３１及び第３軸受３６を収容する円孔状の第２軸受収容凹部３２及び第３軸受収容凹部３７がそれぞれ形成されている。駆動軸１６は、第２軸受収容凹部３２を貫通している。従動軸１７は、第３軸受収容凹部３７を貫通している。

【0038】

第２軸受収容凹部３２の底面３２ａには、駆動軸１６が貫通するとともにギア室２４とロータ室２５との間をシールする環状の第２シール部材３３が収容される円孔状の第２シール収容凹部３４が形成されている。第２シール収容凹部３４は、第２軸受収容凹部３２に連通している。また、駆動軸１６の回転軸線方向における第２軸受３１と第２軸受収容凹部３２の底面３２ａとの間には、環状の第２スペーサ３５が配置されている。

【0039】

第３軸受収容凹部３７の底面３７ａには、従動軸１７が貫通するとともにギア室２４とロータ室２５との間をシールする環状の第３シール部材３８が収容される円孔状の第３シール収容凹部３９が形成されている。第３シール収容凹部３９は、第３軸受収容凹部３７に連通している。また、従動軸１７の回転軸線方向における第３軸受３６と第３軸受収容凹部３７の底面３７ａとの間には、環状の第３スペーサ４０が配置されている。

【0040】

ギアハウジング１３の底壁１３ａの内底面１３ｅには、従動軸１７の一端部を回転可能に支持する第４軸受４１を収容する円孔状の第４軸受収容凹部４２が形成されている。第４軸受収容凹部４２の開口縁は、ギアハウジング１３の底壁１３ａの内底面１３ｅに連続している。従動軸１７の一端部は、第４軸受収容凹部４２内に配置され、第４軸受４１に回転可能に支持されている。従動軸１７の他端部は、第３軸受収容凹部３７及び第３シール収容凹部３９を貫通してロータ室２５に突出している。従動軸１７の他端部には従動ロータ２１が取り付けられており、従動軸１７の他端部は自由端になっている。よって、従動軸１７は、ハウジング１１に片持ち支持されている。

【0041】

モータハウジング１２の底壁１２ａの内底面１２ｅには、駆動軸１６の一端部を回転可能に支持する第５軸受４３を収容する円筒状の軸受部４４が形成されている。駆動軸１６の一端部は、軸受部４４の内側に配置され、第５軸受４３に回転可能に支持されている。駆動軸１６の他端部は、第１シール収容凹部２９、第１軸受収容凹部２７、ギア室２４、第２軸受収容凹部３２、及び第２シール収容凹部３４を貫通してロータ室２５に突出している。駆動軸１６の他端部には駆動ロータ２０が取り付けられており、駆動軸１６の他端部は自由端になっている。よって、駆動軸１６は、ハウジング１１に片持ち支持されている。

【0042】

図２に示すように、駆動ロータ２０及び従動ロータ２１は、駆動軸１６及び従動軸１７の回転軸線方向に直交する断面視が二葉状（瓢箪状）に形成されている。駆動ロータ２０は、二条の山歯２０ａと、両山歯２０ａの間に形成された谷歯２０ｂと、を有している。従動ロータ２１は、二条の山歯２１ａと、両山歯２１ａの間に形成された谷歯２１ｂと、を有している。

【0043】

そして、駆動ロータ２０及び従動ロータ２１は、駆動ロータ２０の山歯２０ａと従動ロータ２１の谷歯２１ｂとの噛合、及び駆動ロータ２０の谷歯２０ｂと従動ロータ２１の山歯２１ａとの噛合を繰り返しながらロータ室２５内を回転可能になっている。駆動ロータ２０は、図２に示す矢印Ｒ１の方向に回転し、従動ロータ２１は、図２に示す矢印Ｒ２の方向へ回転する。

【0044】

ロータハウジング１４の周壁１４ｂにおける重力方向Ｚ１の下部には、吸入口４５が形成されている。また、ロータハウジング１４の周壁１４ｂにおける重力方向Ｚ１の上部には、吐出口４６が形成されている。吸入口４５は、第１接続配管５０ａを介して燃料電池５０の水素排出口５０ｂに接続されている。吐出口４６は、第２接続配管５０ｃを介して燃料電池５０の水素供給口５０ｄに接続されている。

【0045】

図１及び図２に示すように、モータ２２の駆動によって駆動軸１６が回転すると、互いに噛合された駆動ギア１８及び従動ギア１９のギア連結を介して従動軸１７が駆動軸１６に対して逆回転する。これにより、駆動ロータ２０及び従動ロータ２１が互いに噛合された状態でそれぞれ逆回転し、燃料電池用ポンプ１０では、駆動ロータ２０及び従動ロータ２１が回転すると、燃料電池５０にて酸素と反応しなかった水素（水素オフガス）が水素排出口５０ｂ、第１接続配管５０ａ、及び吸入口４５を介してロータ室２５に吸入される。そして、ロータ室２５に吸入された水素は、駆動ロータ２０及び従動ロータ２１の回転によって、吐出口４６から吐出されて第２接続配管５０ｃ及び水素供給口５０ｄを介して燃料電池５０に供給される。したがって、駆動ロータ２０及び従動ロータ２１は、燃料電池５０に水素を供給するポンプ部Ｐを構成している。本実施形態の燃料電池用ポンプ１０は、駆動ロータ２０及び従動ロータ２１によってポンプ部Ｐが構成されているルーツポンプである。

【0046】

図１に示すように、燃料電池用ポンプ１０は、外気温Ｔ１を検出する温度検出部としての温度センサ６３と、燃料電池用ポンプ１０の吐出圧力を検出する圧力センサ６４と、を備えている。圧力センサ６４は、駆動ロータ２０及び従動ロータ２１の回転によって、ロータ室２５から吐出口４６を介して第２接続配管５０ｃに吐出される水素の圧力を検出する。温度センサ６３及び圧力センサ６４は、インバータ装置６０に電気的に接続されている。

【0047】

インバータ装置６０には、圧力センサ６４から吐出圧力の検出信号を受信した場合には、ポンプ部Ｐが起動していると判定し、圧力センサ６４から吐出圧力の検出信号を受信していない場合には、ポンプ部Ｐが停止していると判定する判定プログラムが予め記憶されている。ここで、「ポンプ部Ｐが停止している状態」とは、「駆動ロータ２０及び従動ロータ２１が回転していない状態」を言い、「ポンプ部Ｐが起動し始めた状態」とは、「駆動ロータ２０及び従動ロータ２１が回転し始めた状態」を言う。インバータ装置６０は、ポンプ部Ｐが起動するまでの起動制御手段と、ポンプ部Ｐが起動した後のセンサレスベクトル制御手段とを備えている。

【0048】

インバータ装置６０は、温度センサ６３により検出された外気温Ｔ１に関する信号を受信する。インバータ装置６０には、温度センサ６３から受信した信号に基づいて、温度センサ６３により検出された外気温Ｔ１と予め設定された設定温度Ｔ２とを比較する温度比較プログラムが予め記憶されている。インバータ装置６０には、温度センサ６３により検出された外気温Ｔ１が予め設定された設定温度Ｔ２よりも高い場合は通常起動モード処理を実行し、温度センサ６３により検出された外気温Ｔ１が設定温度Ｔ２以下である場合は低温起動モード処理を実行する処理実行プログラムが予め記憶されている。

【0049】

ここで、温度センサ６３により検出された外気温Ｔ１が設定温度Ｔ２よりも高い場合には、ロータ室２５内に水が存在していても、水がロータ室２５内で凍結することが無いと推定される。また、温度センサ６３により検出された外気温Ｔ１が設定温度Ｔ２以下である場合には、ロータ室２５内に水が存在していると、水がロータ室２５内で凍結すると推定される。このような推定は、予め実験等によって把握されている。したがって、「設定温度Ｔ２」とは、ロータ室２５内に水が存在しているときに、ロータ室２５内で水が凍結するか否かを判別するために、実験等によって予め求められた温度である。

【0050】

インバータ装置６０には、通常起動モード処理を実行する場合、ポンプ部Ｐを起動させるのに必要最低限の起動電流値である起動電流を必要最低限の時間だけモータ２２へ供給するプログラムが予め記憶されている。なお、通常起動モード処理の実行時での起動電流の周期は常に一定に設定されている。

【0051】

インバータ装置６０には、低温起動モード処理を実行する場合、通常起動モード処理の実行時よりもモータ２２へ供給される起動電流値を大きくすること、及び、通常起動モード処理の実行時よりもモータ２２への起動電流の供給時間を長く設定することの両方を実行するプログラムが起動制御手段として予め記憶されている。具体的には、インバータ装置６０は、低温起動モード処理を実行する場合、例えば、通常起動モード処理の実行時においてモータ２２へ供給される起動電流値に対して約２倍の起動電流値をモータ２２へ供給する。さらに、インバータ装置６０は、低温起動モード処理を実行する場合、例えば、通常起動モード処理の実行時でのモータ２２への起動電流の供給時間に対して、モータ２２への起動電流の供給時間を約１０倍長く設定する。

【0052】

図３に示すように、インバータ装置６０には、低温起動モード処理を複数回実行するプログラムが予め記憶されている。インバータ装置６０は、例えば、１回目の低温起動モード処理を実行しても、圧力センサ６４から吐出圧力の検出信号を受信しなかった場合には、ポンプ部Ｐが停止している、すなわち、ポンプ部Ｐがまだ起動していないと判定し、低温起動モード処理を再び実行する。

【0053】

インバータ装置６０には、低温起動モード処理の実行時での起動電流の周期を徐々に短くするプログラムが予め記憶されている。低温起動モード処理の実行時での起動電流の周期は常に徐々に短くなるように設定されている。

【0054】

また、インバータ装置６０には、圧力センサ６４から吐出圧力の検出信号を受信して、ポンプ部Ｐが起動し始めたと判定した場合に、モータ２２をセンサレスベクトル制御するベクトル制御モード処理を実行するプログラムがセンサレスベクトル制御手段として予め記憶されている。

【0055】

さらに、インバータ装置６０には、通常起動モード処理の実行後、圧力センサ６４から吐出圧力の検出信号を受信しない場合、何らかの異常が生じたと判定する異常判定処理を実行するプログラムが予め記憶されている。

【0056】

次に、本実施形態の燃料電池用ポンプ１０の制御方法を説明しながら、本実施形態の作用について説明する。インバータ装置６０は、ポンプ部Ｐが起動するまでの起動制御方法と、ポンプ部Ｐが起動した後に移行するセンサレスベクトル制御方法と、を備えている。

【0057】

図４に示すように、インバータ装置６０は、ポンプ部Ｐを起動しようとする際には、まず、ステップＳ１１において、温度センサ６３により検出された外気温Ｔ１に関する信号を受信する。そして、インバータ装置６０は、ステップＳ１２において、温度センサ６３から受信した信号に基づいて、温度センサ６３により検出された外気温Ｔ１と予め設定された設定温度Ｔ２とを比較する温度比較工程を行う。

【0058】

インバータ装置６０は、ステップＳ１２で行われた温度比較工程での比較結果において、温度センサ６３により検出された外気温Ｔ１が設定温度よりも高い場合、ステップＳ１３に移行しステップＳ１３において、通常起動モード処理を実行する処理実行工程を行う。これにより、インバータ装置６０は、ポンプ部Ｐを起動させるのに必要最低限の起動電流値である起動電流を必要最低限の時間だけモータ２２へ供給する。このときの起動電流の周期は、常に一定の周期である。そして、インバータ装置６０は、ステップＳ１４において、圧力センサ６４から吐出圧力の検出信号を受信したか否かを判定する。インバータ装置６０は、ステップＳ１４において、圧力センサ６４から吐出圧力の検出信号を受信したと判定すると、ステップＳ１５の通常制御に移行し、ポンプ部Ｐが起動し始めたと判定して、ステップＳ１５においてモータ２２をセンサレスベクトル制御するベクトル制御モード処理を実行する。一方で、インバータ装置６０は、ステップＳ１４において、圧力センサ６４から吐出圧力の検出信号を受信していないと判定すると、ステップＳ１６に移行し、何らかの異常を検出したと判定して、異常判定処理を行う。

【0059】

ところで、燃料電池用ポンプ１０では、燃料電池５０にて酸素と反応しなかった水素（水素オフガス）がロータ室２５に吸入される。水素は、燃料電池５０の発電に伴い生成された水を含んでいる。このため、例えば、低温環境下でポンプ部Ｐの運転が停止されると、ロータ室２５内に存在する水が凍結して氷となる。ここで、ロータ室２５内において、駆動ロータ２０及び従動ロータ２１とロータ室２５とを区画するモータハウジング１２の内面との間に存在する水が凍結して氷になっていると、駆動ロータ２０及び従動ロータ２１が氷を介してロータハウジング１４に固着してしまう場合がある。

【0060】

インバータ装置６０は、ステップＳ１２で行われた温度比較工程での比較結果において、温度センサ６３により検出された外気温Ｔ１が設定温度Ｔ２以下である場合、ステップＳ１７に移行し、ステップＳ１７において、低温起動モード処理を実行する処理実行工程を行う。これにより、通常起動モード処理の実行時よりもモータ２２へ供給される起動電流値が大きくなるとともに、通常起動モード処理の実行時よりもモータ２２への起動電流の供給時間が長くなる。つまり、低温起動モード処理における起動電流値の最大値は、通常起動モード処理における起動電流値の最大値よりも大きい。

【0061】

また、このときの起動電流の周期は、通常起動モード処理の実行時の起動電流の周期とは違い、インバータ装置６０は、起動電流の周期を徐々に短くする。例えば、温度センサ６３により検出された外気温Ｔ１が設定温度Ｔ２に対して低いほど、駆動ロータ２０及び従動ロータ２１が氷を介してロータハウジング１４に強固に固着されている可能性が高い。このような場合、モータ２２が速い回転速度で急に回転し始めるよりも、遅い回転速度で回転し始めた方が、駆動ロータ２０及び従動ロータ２１とロータハウジング１４の内面との間に存在する氷から駆動ロータ２０及び従動ロータ２１を引き剥がし易い。

【0062】

また、ステップＳ１７において、１回目の低温起動モード処理が実行されると、ステップＳ１８に移行し、ステップＳ１８において、圧力センサ６４から吐出圧力の検出信号を受信したか否かを判定する。インバータ装置６０は、ステップＳ１８において、圧力センサ６４から吐出圧力の検出信号を受信していないと判定すると、ステップＳ１７に移行し、２回目の低温起動モード処理を実行する。このように、インバータ装置６０は、１回目の低温起動モード処理を実行しても、圧力センサ６４から吐出圧力の検出信号を受信しなかった場合には、ポンプ部Ｐが停止している、すなわち、ポンプ部Ｐがまだ起動していないと判定し、低温起動モード処理を再び実行する。

【0063】

インバータ装置６０によって、２回目の低温起動モード処理が実行されると、モータ２２の回転方向の切り換えによって発生する衝撃力が、駆動ロータ２０及び従動ロータ２１とロータ室２５とを区画するモータハウジング１２の内面との間に存在する氷に伝達される。これにより、駆動ロータ２０及び従動ロータ２１とモータハウジング１２の内面との間に存在する氷から駆動ロータ２０及び従動ロータ２１が引き剥がされ、駆動ロータ２０及び従動ロータ２１が回転し始める。そして、インバータ装置６０は、ステップＳ１８において、圧力センサ６４から吐出圧力の検出信号を受信したと判定すると、ステップＳ１５の通常制御に移行し、ポンプ部Ｐが起動し始めたと判定して、ステップＳ１５において、モータ２２をセンサレスベクトル制御するベクトル制御モード処理を実行する。

【0064】

本実施形態では、低温起動モード処理を２回実行したことでポンプ部Ｐが起動したが、低温起動モード処理を２回実行してもポンプ部Ｐが起動しなかった場合には、インバータ装置６０は、ステップＳ１７以降の処理を繰り返し行う。

【0065】

したがって、起動制御方法は、ステップＳ１１、ステップＳ１２、ステップＳ１３、ステップＳ１４、ステップＳ１７、及びステップＳ１８を含む。また、センサレスベクトル制御方法は、ステップＳ１５を含む。

【0066】

上記実施形態では、以下の効果を得ることができる。
（１）インバータ装置６０は、温度センサ６３により検出された外気温Ｔ１が設定温度Ｔ２以下である場合は、低温起動モード処理を実行する。したがって、例えば、ポンプ部Ｐを起動させる際に、駆動ロータ２０及び従動ロータ２１が氷を介してロータハウジング１４に固着されていたとしても、通常起動モード処理の実行時よりもモータ２２へ供給される起動電流値を大きくすること、及び、通常起動モード処理の実行時よりもモータ２２への起動電流の供給時間を長く設定することの両方が実行される。よって、例えば、ポンプ部Ｐを起動させる際に、駆動ロータ２０及び従動ロータ２１が氷を介してロータハウジング１４に固着されているにもかかわらず、インバータ装置６０が通常起動モード処理を実行することが無いため、ポンプ部の起動に要する時間を短くすることができる。

【0067】

一方で、インバータ装置６０は、温度センサ６３により検出された外気温Ｔ１が予め設定された設定温度Ｔ２よりも高い場合は、通常起動モード処理を実行する。したがって、例えば、ポンプ部Ｐを起動させる際に、駆動ロータ２０及び従動ロータ２１が氷を介してロータハウジング１４に固着されていないにもかかわらず、低温起動モード処理のような、通常起動モード処理の実行時よりもモータ２２へ供給される起動電流値を大きくすること、及び、通常起動モード処理の実行時よりもモータ２２への起動電流の供給時間を長く設定すること、のうち少なくとも一方が実行されることが無い。その結果、不必要な大きな起動電流値をモータ２２に供給したり、モータ２２への起動電流の供給時間が無駄に長くなったりすることが回避されるため、電力を無駄に消費してしまうことを抑制できる。以上のことから、ポンプ部Ｐの起動に要する時間を短くすることができるとともに、電力を無駄に消費してしまうことを抑制できる。

【0068】

（２）例えば、モータ２２へ供給される起動電流値を大きくすること、及び、通常起動モード処理の実行時よりもモータ２２への起動電流の供給時間を長く設定すること、のどちらか一方のみが実行される場合に比べて、ポンプ部Ｐをさらに起動し易くすることができる。

【0069】

（３）例えば、インバータ装置６０が１回目の低温起動モード処理を実行してもポンプ部Ｐが起動しなかった場合に、インバータ装置６０が低温起動モード処理を再び実行する。すると、モータ２２の回転方向の切り換えにより発生する衝撃力が、駆動ロータ２０及び従動ロータ２１とロータ室２５とを区画するロータハウジング１４の内面との間に存在する氷に伝達される。これにより、駆動ロータ２０及び従動ロータ２１とロータハウジング１４の内面との間に存在する氷から駆動ロータ２０及び従動ロータ２１を引き剥がし易くなり、ポンプ部Ｐを起動させ易くすることができる。

【0070】

（４）例えば、温度センサ６３により検出された外気温Ｔ１が設定温度Ｔ２に対して低いほど、駆動ロータ２０及び従動ロータ２１が氷を介してロータハウジング１４に強固に固着されている可能性が高い。このような場合、モータ２２が速い回転速度で急に回転し始めるよりも、遅い回転速度で回転し始めた方が、駆動ロータ２０及び従動ロータ２１とロータハウジング１４の内面との間に存在する氷から駆動ロータ２０及び従動ロータ２１を引き剥がし易い。そこで、インバータ装置６０は、低温起動モード処理の実行時での起動電流の周期を徐々に短くするようにした。これによれば、起動電流の周期が常に一定である場合と比べて、モータ２２が遅い回転速度で回転し始める。すると、駆動ロータ２０及び従動ロータ２１が氷を介してロータハウジング１４に強固に固着されている場合であっても、駆動ロータ２０及び従動ロータ２１とロータハウジング１４の内面との間に存在する氷から駆動ロータ２０及び従動ロータ２１を引き剥がすことができる。したがって、ポンプ部Ｐを起動させ易くすることができる。

【0071】

なお、上記実施形態は、以下のように変更して実施することができる。上記実施形態及び以下の変更例は、技術的に矛盾しない範囲で互いに組み合わせて実施することができる。

【0072】

○ 実施形態において、インバータ装置６０は、低温起動モード処理では、通常起動モード処理の実行時よりもモータ２２へ供給される起動電流値を大きくすること、及び、通常起動モード処理の実行時よりもモータ２２への起動電流の供給時間を長く設定することの一方のみを実行するようにしてもよい。要は、インバータ装置６０は、低温起動モード処理では、通常起動モード処理の実行時よりもモータ２２へ供給される起動電流値を大きくすること、及び、通常起動モード処理の実行時よりもモータ２２への起動電流の供給時間を長く設定すること、のうち少なくとも一方を実行すればよい。

【0073】

○ 実施形態において、インバータ装置６０は、低温起動モード処理の実行回数が増加するにつれて、起動電流の供給時間を長く設定するような制御をしてもよい。例えば、温度センサ６３により検出された外気温Ｔ１が設定温度Ｔ２に対して低いほど、駆動ロータ２０及び従動ロータ２１が氷を介してロータハウジング１４に強固に固着されている可能性が高い。このような場合、インバータ装置６０が、低温起動モード処理を１回実行しただけでは、ポンプ部Ｐが起動しない虞がある。そこで、インバータ装置６０は、低温起動モード処理の実行回数が増加するにつれて、起動電流の供給時間を長く設定するようにしてもよい。これによれば、例えば、インバータ装置６０が、低温起動モード処理の実行回数が増加しても、起動電流の供給時間を常に一定にする場合に比べて、低温起動モード処理の実行回数が少ない段階で、ポンプ部Ｐを起動させることが可能となる。したがって、ポンプ部Ｐの起動に要する時間を短くすることができるとともに、電力を無駄に消費してしまうことを抑制できる。

【0074】

また、例えば、起動電流の供給時間を常に３秒間に設定して３回目の低温起動モード処理によりポンプ部Ｐが起動した場合に比べて、１回目～３回目の低温起動モード処理における供給時間をそれぞれ１秒間、２秒間、及び３秒間に設定して３回目の低温起動モード処理によりポンプ部Ｐが起動した場合の方が起動に要する時間を短縮することができる。

【0075】

○ 実施形態において、インバータ装置６０は、低温起動モード処理の実行回数が増加するにつれて、起動電流の供給時間を短く設定し、設定された起動電流の供給時間は通常起動モード処理の実行時の起動電流の供給時間よりも長くなるような制御をしてもよい。例えば、温度センサ６３により検出された外気温Ｔ１が設定温度Ｔ２以下であったとしても、温度センサ６３により検出された外気温Ｔ１が設定温度Ｔ２に近い温度であるほど、駆動ロータ２０及び従動ロータ２１が氷を介してロータハウジング１４に固着されていても、それほど強固には固着されていない可能性が高い。このような場合、インバータ装置６０が、低温起動モード処理を数回実行すれば、ポンプ部Ｐが直に起動し始める可能性が高い。そこで、インバータ装置６０は、低温起動モード処理の実行回数が増加するにつれて、起動電流の供給時間を短くするようにしてもよい。これによれば、例えば、インバータ装置６０が、低温起動モード処理の実行回数が増加しても、起動電流の供給時間を常に一定にする場合に比べて、駆動ロータ２０及び従動ロータ２１とロータハウジング１４の内面との間に存在する氷から駆動ロータ２０及び従動ロータ２１を引き剥がした後でも、インバータ装置６０が不必要にモータ２２へ起動電流を供給してしまう時間を極力短くすることができる。したがって、電力を無駄に消費してしまうことを抑制できる。

【0076】

また、例えば、起動電流の供給時間を常に３秒間に設定して３回目の起動制御によりポンプ部Ｐが起動した場合に比べて、１回目～３回目の起動制御における供給時間をそれぞれ３秒間、２秒間、及び１秒間に設定して３回目の起動制御によりポンプ部Ｐが起動した場合の方が起動に要する時間を短縮することができる。

【0077】

○ 実施形態において、低温起動モード処理実行時での起動電流の周期を徐々に長くする設定であってもよい。例えば、温度センサ６３により検出された外気温Ｔ１が設定温度Ｔ２以下であったとしても、温度センサ６３により検出された外気温Ｔ１が設定温度Ｔ２に近い温度であるほど、駆動ロータ２０及び従動ロータ２１が氷を介してロータハウジング１４に固着されていても、それほど強固には固着されていない可能性が高い。このような場合、モータ２２が速い回転速度で急に回転し始めたとしても、駆動ロータ２０及び従動ロータ２１とロータハウジング１４の内面との間に存在する氷から駆動ロータ２０及び従動ロータ２１を十分に引き剥がすことが可能である。そこで、インバータ装置６０は、低温起動モード処理の実行時での起動電流の周期を徐々に長くするようにした。これによれば、起動電流の周期が常に一定である場合と比べて、モータ２２が速い回転速度で急に回転し始めるため、駆動ロータ２０及び従動ロータ２１が氷を介してロータハウジング１４に固着されていても、それほど強固には固着されていない場合であれば、駆動ロータ２０及び従動ロータ２１とロータハウジング１４の内面との間に存在する氷から駆動ロータ２０及び従動ロータ２１をすぐに引き剥がすことができる。そして、駆動ロータ２０及び従動ロータ２１とロータハウジング１４の内面との間に存在する氷から駆動ロータ２０及び従動ロータ２１を引き剥がした後でも、インバータ装置６０からモータ２２へ起動電流が供給されるが、インバータ装置６０は、低温起動モード処理の実行時での起動電流の周期が徐々に長くなるようにしているため、電力を無駄に消費してしまうことを抑制できる。

【0078】

○ 実施形態において、低温起動モード処理実行時での起動電流値の大小、起動電流の供給時間の長短、及び起動電流の周期の長短は、互いに組み合わせてもよい。要は、起動電流値や供給時間を常に一定に設定した場合に比べて、ポンプ部Ｐの起動に要する時間を短縮することができたり、電力を無駄に消費してしまうことを抑制できたりするような設定であればよい。

【0079】

○ 実施形態において、燃料電池用ポンプは、燃料ガスである水素と酸化剤ガスである空気に含まれる酸素とを化学反応させて発電を行う燃料電池に水素を供給するポンプとしたが、燃料電池に空気を供給するポンプとしてもよい。

【0080】

○ 実施形態において、燃料電池用ポンプ１０は、駆動ロータ２０及び従動ロータ２１によってポンプ部Ｐが構成されているルーツポンプであったが、例えば、ポンプ部Ｐとして羽根車を用いたカスケードポンプや遠心式ポンプであってもよい。要は、燃料電池用ポンプ１０は、ポンプ部Ｐが燃料電池５０に燃料ガスとしての水素、または酸化剤ガスとしての空気等を供給することができるような構成であればよい。

【0081】

○ 実施形態において、温度センサ６３により検出したのは外気温Ｔ１であったが、例えば、ロータ室２５の温度を検出して外気温Ｔ１を推定するような構成であってもよい。要は、燃料電池用ポンプ１０の外部の温度環境を推定できるような構成であればよい。

【0082】

○ 実施形態において、圧力センサ６４によってポンプ部Ｐが起動したか否か判定する構成であったが、モータ２２のトルクを検出するトルクセンサ等であってもよい。要は、ポンプ部Ｐの起動の前後における変化を検出できるような検出器を用いる構成であればよい。

【0083】

○ 実施形態において、圧力センサ６４によってポンプ部Ｐが起動したか否か判定する構成であったが、圧力センサ６４によるステップＳ１４及びステップＳ１８は無くてもよい。すなわち、図４において、ステップＳ１３の場合、ステップＳ１３からステップＳ１５に移行できなかったらリトライすればよい。また、図４において、ステップＳ１７の場合、ステップＳ１７からステップＳ１５に移行できなかったらリトライすればよい。

【0084】

○ 実施形態において、駆動ロータ２０及び従動ロータ２１は、駆動軸１６及び従動軸１７の回転軸線方向に直交する断面視が、例えば、三葉状であったり、四葉状であったりしてもよい。

【0085】

○ 実施形態において、駆動ロータ２０及び従動ロータ２１は、例えば、ヘリカル形状であってもよい。

【符号の説明】

【0086】

１０…燃料電池用ポンプ、１１…ハウジング、２２…モータ、２３…モータ室、２５…ポンプ室としてのロータ室、５０…燃料電池、６０…制御部としてのインバータ装置、６２…制御室としてのインバータ室、６３…温度検出部としての温度センサ、Ｐ…ポンプ部、Ｔ１…外気温、Ｔ２…設定温度。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】