專利名稱：燃料電池裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種燃料電池裝置，尤其涉及可利用發(fā)電用空氣來調(diào)節(jié)燃料電池電堆的溫度的燃料電池裝置。
背景技術(shù)：
以往在燃料電池裝置中，因?yàn)獒槍?duì)變動(dòng)的電力負(fù)荷的負(fù)荷跟蹤運(yùn)行而導(dǎo)致燃料電池電堆的電堆溫度暫時(shí)上升時(shí)，為了將電堆溫度保持在合適溫度范圍內(nèi)，而進(jìn)行使含氧氣體即發(fā)電用空氣的供給量增大的控制(例如參照專利文獻(xiàn)I)。而且，在專利文獻(xiàn)I的裝置中，盡管發(fā)電用空氣的供給量增大，上升后的電堆溫度還是沒有返回至合適溫度范圍內(nèi)時(shí)，裝置的運(yùn)行則停止。專利文獻(xiàn)1:日本國(guó)特開2007-287633號(hào)公報(bào)電堆溫度雖然如上所述因?yàn)殡娏ω?fù)荷增加而暫時(shí)上升，但是也因?yàn)槿剂想姵貑坞姵氐牧踊仙?。例如，因例如電極層剝落等的燃料電池單元的劣化而導(dǎo)致可實(shí)施發(fā)電反應(yīng)的有效的電極面積減少時(shí)，原本應(yīng)供于發(fā)電的燃料氣體的一部分并未供于發(fā)電而是直接作為排放氣體燃燒，燃燒所引起的發(fā)熱量增加。由此，電堆溫度上升。而且，該劣化所引起的溫度上升不是暫時(shí)的而是永久的。因而，以往并未對(duì)電力負(fù)荷跟蹤所引起的暫時(shí)的電堆溫度的上升和起因于劣化的電堆溫度的上升進(jìn)行區(qū)別，只是進(jìn)行使發(fā)電用空氣的供給量增大的控制，以將電堆溫度保持在合適溫度范圍內(nèi)。即，雖然電力負(fù)荷不大時(shí)，電堆溫度的上升部分主要是起因于劣化，但是以往即使在因?yàn)槠鹨蛴谠摿踊纳仙糠侄鴮?dǎo)致超過合適溫度范圍時(shí)，也利用發(fā)電用空氣的供給量增大來保持合適溫度范圍。但是，存在以下問題，為使因劣化而上升的電堆溫度返回至合適溫度范圍內(nèi)，平時(shí)就需要使發(fā)電用空氣的供給量增大。而且，雖然燃料電池電堆劣化時(shí)，較高地保持溫度在保持電力輸出性能方面是有利的，但是通過發(fā)電用空氣的供給量增大而強(qiáng)制地使電堆溫度返回至合適溫度范圍內(nèi)時(shí)，則只能發(fā)揮劣化后的電力輸出性能，在該狀態(tài)下不合理地照常進(jìn)行電力輸出時(shí)，則會(huì)在剩余的有效部位上過分施加發(fā)電負(fù)荷，存在進(jìn)一步促進(jìn)劣化的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是為了解決上述課題而進(jìn)行的，其目的在于提供一種燃料電池裝置，無(wú)論在燃料電池電堆的劣化前后，都可以恰當(dāng)?shù)貓?zhí)行電堆溫度的控制。為了達(dá)成上述目的，本發(fā)明是一種燃料電池裝置，具備:燃料電池電堆，通過燃料氣體和含氧氣體的反應(yīng)而產(chǎn)生電力；燃料氣體供給部件，向燃料電池電堆供給燃料氣體；含氧氣體供給部件，向燃料電池電堆供給含氧氣體；溫度檢測(cè)部件，檢測(cè)燃料電池電堆的電堆溫度；及控制裝置，控制含氧氣體供給量，控制裝置控制含氧氣體供給量，使電堆溫度處于合適溫度范圍內(nèi)，其特征在于，控制裝置構(gòu)成為判定燃料電池電堆的劣化，在燃料電池電堆未劣化的狀態(tài)下，執(zhí)行使含氧氣體供給量增加的控制，使電堆溫度返回至合適溫度范圍內(nèi)，在燃料電池電堆的劣化加重的狀態(tài)下，執(zhí)行含氧氣體供給量的控制，不使含氧氣體供給量增加至為使電堆溫度返回至合適溫度范圍內(nèi)所需的供給量。電堆溫度的上升是電力負(fù)荷跟蹤等引起的暫時(shí)的上升時(shí)，優(yōu)選通過增加含氧氣體的供給量，而使電堆溫度迅速地返回至合適溫度范圍內(nèi)。另一方面，電堆溫度的上升是劣化引起的上升時(shí)，不使電堆溫度返回至合適溫度范圍，將電堆溫度保持于一定程度的高溫，則可以保持燃料電池的電力輸出性能，因此優(yōu)選。即，將電堆溫度保持于一定程度的高溫成為針對(duì)電力輸出性能的劣化補(bǔ)償。根據(jù)本發(fā)明，當(dāng)因?yàn)槲戳踊臓顟B(tài)下的暫時(shí)的溫度上升而導(dǎo)致電堆溫度脫離合適溫度范圍時(shí)，使含氧氣體的供給量增加，從而快速地返回至合適溫度范圍內(nèi)。但是，在本發(fā)明中，當(dāng)因?yàn)榱踊鸬挠谰玫臏囟壬仙鴮?dǎo)致電堆溫度脫離合適溫度范圍時(shí)，并未不合理地使電堆溫度返回至合適溫度范圍內(nèi)，不使含氧氣體供給量增加至為使電堆溫度返回至合適溫度范圍內(nèi)所需的供給量，由此，可以穩(wěn)定于比合適溫度范圍高一定程度的取得熱平衡的溫度。由此，在本發(fā)明中，通過對(duì)于電堆溫度的暫時(shí)的上升則迅速地返回至合適溫度范圍內(nèi)，另一方面，對(duì)于劣化所引起的永久的溫度上升則保持于比合適溫度范圍高的溫度，從而可補(bǔ)償劣化后的電堆的電力輸出性能，確保額定輸出性能。在本發(fā)明中，優(yōu)選控制裝置在電堆溫度脫離合適溫度范圍的狀態(tài)持續(xù)規(guī)定期間時(shí)，判定為燃料電池已劣化，當(dāng)判定燃料電池劣化時(shí)，抑制含氧氣體供給量的增加。根據(jù)如此構(gòu)成的本發(fā)明，并未設(shè)置用于判斷電堆溫度的上升是暫時(shí)的還是永久的上升的繁雜的判斷處理工序，而是通過計(jì)測(cè)電堆溫度脫離合適溫度范圍的持續(xù)期間的長(zhǎng)度，從而可以利用簡(jiǎn)單的控制來進(jìn)行判斷，在暫時(shí)的及永久的溫度上升的任意一個(gè)情況下，都可以分別保持于恰當(dāng)?shù)碾姸褱囟取Ｔ诒景l(fā)明中，優(yōu)選對(duì)于含氧氣體供給量設(shè)定有上限值，控制裝置在含氧氣體供給量達(dá)到上限值以后不使其增加。根據(jù)如此構(gòu)成的本發(fā)明，由于含氧氣體供給量達(dá)到上限值后則其后保持一定的供給量，因此劣化時(shí)可以將電堆溫度穩(wěn)定地保持于合適溫度。在本發(fā)明中，優(yōu)選含氧氣體供給量的所述上限值為一定，與電堆溫度距所述合適溫度范圍的偏差大小無(wú)關(guān)。根據(jù)如此構(gòu)成的本發(fā)明，由于電堆的劣化程度越大，則電堆溫度變?yōu)榉€(wěn)定于越高的溫度，因此電堆溫度的高低為保持電力輸出性能而發(fā)揮有利的作用。因而，可以根據(jù)劣化時(shí)的程度，設(shè)為用于保持電力輸出性能的恰當(dāng)?shù)碾姸褱囟?。在本發(fā)明中，優(yōu)選電堆溫度距合適溫度范圍的偏差越大則含氧氣體供給量的增加速度被設(shè)定為越大。根據(jù)如此構(gòu)成的本發(fā)明，對(duì)于電堆溫度的暫時(shí)的溫度上升，可以迅速地返回至合適溫度范圍，另一方面，對(duì)于劣化所引起的溫度上升，即使偏差較大從而含氧氣體供給量的增加速度被設(shè)定為較大，也由于含氧氣體供給量被上限值所限制，因此可抑制含氧氣體供給量變得過大。在本發(fā)明中，優(yōu)選當(dāng)電堆溫度為規(guī)定溫度以上且處于合適溫度范圍內(nèi)時(shí)，不使含
氧氣體供給量變化。根據(jù)如此構(gòu)成的本發(fā)明，電堆溫度為規(guī)定溫度以上且處于合適溫度范圍內(nèi)的溫度區(qū)域成為不使含氧氣體供給量變動(dòng)的靜區(qū)。如此通過設(shè)置靜區(qū)，變?yōu)榈却姸褱囟鹊母櫻舆t，因此，防止電堆溫度不穩(wěn)定于特定值而持續(xù)變動(dòng)。根據(jù)本發(fā)明的燃料電池系統(tǒng)，可防止發(fā)生再起動(dòng)時(shí)所能發(fā)生的碳析出、重整催化劑劣化等，可實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)壽命運(yùn)行。


圖1是表示本發(fā)明一個(gè)實(shí)施方式的燃料電池系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)圖。圖2是表示本發(fā)明一個(gè)實(shí)施方式的燃料電池系統(tǒng)的燃料電池模塊的正面剖視圖。圖3是沿圖2的II1-1II線的剖視圖。圖4是表示本發(fā)明一個(gè)實(shí)施方式的燃料電池系統(tǒng)的燃料電池單電池單體的局部剖視圖。圖5是表示本發(fā)明一個(gè)實(shí)施方式的燃料電池系統(tǒng)的燃料電池電堆的立體圖。圖6是表示本發(fā)明一個(gè)實(shí)施方式的燃料電池系統(tǒng)的框圖。圖7是表不本發(fā)明一個(gè)實(shí)施方式的燃料電池系統(tǒng)起動(dòng)時(shí)的動(dòng)作的時(shí)間圖。圖8是表示本發(fā)明一個(gè)實(shí)施方式的燃料電池系統(tǒng)運(yùn)行停止時(shí)的動(dòng)作的時(shí)間圖。圖9是表示本發(fā)明一個(gè)實(shí)施方式的燃料電池系統(tǒng)的電堆溫度和發(fā)電用空氣供給量的時(shí)間變化的曲線圖。圖10是表示本發(fā)明一個(gè)實(shí)施方式的燃料電池系統(tǒng)的電堆溫度和發(fā)電用空氣供給量的時(shí)間變化的曲線圖。圖11是表示本發(fā)明一個(gè)實(shí)施方式的燃料電池系統(tǒng)的發(fā)電用空氣供給量的變更處理控制流程的圖。
具體實(shí)施例方式下面，參照

本發(fā)明實(shí)施方式的固體電解質(zhì)型燃料電池(SOFC)。圖1是表示本發(fā)明一個(gè)實(shí)施方式的固體電解質(zhì)型燃料電池(SOFC)的整體結(jié)構(gòu)圖。如該圖1所示，本發(fā)明一個(gè)實(shí)施方式的固體電解質(zhì)型燃料電池(SOFC) I具備燃料電池模塊2和輔助設(shè)備單元4。燃料電池模塊2具備殼體6，在該殼體6內(nèi)部隔著絕熱材料(未圖示，但是絕熱材料不是必須的構(gòu)成，沒有也可以)形成有密封空間8。另外，也可以不設(shè)置絕熱材料。在該密閉空間8的下方部分即發(fā)電室10配置有利用燃料氣體和氧化劑(空氣)進(jìn)行發(fā)電反應(yīng)的燃料電池單電池集合體12。該燃料電池單電池集合體12具備10個(gè)燃料電池電堆14 (參照?qǐng)D5)，該燃料電池電堆14由16根燃料電池單電池單元16 (參照?qǐng)D4)構(gòu)成。如此，燃料電池單電池集合體12具有160根燃料電池單電池單元16，這些燃料電池單電池單元16全部串聯(lián)連接。在燃料電池模塊2的密封空間8的上述發(fā)電室10的上方形成有燃燒室18，發(fā)電反應(yīng)中未使用的剩余的燃料氣體和剩余的氧化劑(空氣)在該燃燒室18內(nèi)燃燒，生成排放氣體。而且，在該燃燒室18的上方配置有對(duì)燃料氣體進(jìn)行重整的重整器20，利用前述剩余氣體的燃燒熱量將重整器20加熱至可進(jìn)行重整反應(yīng)的溫度。而且，在該重整器20的上方配置有用于接收燃燒熱量以加熱空氣的空氣用換熱器22。接下來，輔助設(shè)備單元4具備:純水箱26，貯存來自水管等供水源24的水并通過過濾器使其成為純水；及水流量調(diào)節(jié)單元28 (由電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的“水泵”等)，調(diào)節(jié)從該貯水箱供給的水的流量。而且，輔助設(shè)備單元4具備:氣體截止閥32，截?cái)鄰某鞘忻簹獾鹊娜剂瞎┙o源30供給的燃料氣體；脫硫器36，用于從燃料氣體除去硫磺；及燃料流量調(diào)節(jié)單元38(由電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的“燃料泵”等)，調(diào)節(jié)燃料氣體的流量。輔助設(shè)備單元4還具備截?cái)鄰目諝夤┙o源40供給的氧化劑即空氣的電磁閥42、調(diào)節(jié)空氣流量的重整用空氣流量調(diào)節(jié)單元44及發(fā)電用空氣流量調(diào)節(jié)單元45 (由電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的“空氣鼓風(fēng)機(jī)”等)、加熱向重整器20供給的重整用空氣的第I加熱器46及加熱向發(fā)電室供給的發(fā)電用空氣的第2加熱器48。上述第I加熱器46和第2加熱器48是為了高效地進(jìn)行起動(dòng)時(shí)的升溫而設(shè)置的，但是也可以省略。接下來，在燃料電池模塊2上連接有溫水制造裝置50，向其供給排放氣體。向該溫水制造裝置50供給來自供水源24的自來水，該自來水利用排放氣體的熱量成為溫水，以供給未圖示的外部供熱水器的貯熱水箱。而且，在燃料電池模塊2上安裝有控制箱52，其用于控制燃料氣體的供給量等。而且，在燃料電池模塊2上連接有電力取出部(電力轉(zhuǎn)換部)即逆變器54，其用于向外部供給由燃料電池模塊發(fā)出的電力。接下來，根據(jù)圖2及圖3，說明本發(fā)明實(shí)施方式的固體電解質(zhì)型燃料電池(SOFC)的燃料電池模塊的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。圖2是表示本發(fā)明一個(gè)實(shí)施方式的固體電解質(zhì)型燃料電池(SOFC)的燃料電池模塊的側(cè)面剖視圖，圖3是沿圖2的II1-1II線的剖視圖。如圖2及圖3所示，在燃料電池模塊2的殼體6內(nèi)的密閉空間8內(nèi)，如上所述，從下方依次配置有燃料電池單電池集合體12、重整器20、空氣用換熱器22。重整器20安裝有用于向其上游端側(cè)導(dǎo)入純水的純水導(dǎo)入管60和用于導(dǎo)入將要重整的燃料氣體和重整用空氣的被重整氣體導(dǎo)入管62，而且，在重整器20的內(nèi)部從上游側(cè)依次形成有蒸發(fā)部20a和重整部20b，在重整部20b填充有重整催化劑。導(dǎo)入該重整器20的混合有水蒸氣(純水)的燃料氣體及空氣通過填充在重整器20內(nèi)的重整催化劑而被重整。作為重整催化劑適合使用在氧化鋁的球體表面賦予鎳的物質(zhì)，或在氧化鋁的球體表面賦予釕的物質(zhì)。在該重整器20的下游端側(cè)連接有燃料氣體供給管64，該燃料氣體供給管64向下方延伸，進(jìn)而在形成于燃料電池單電池集合體12下方的分流器66內(nèi)水平延伸。在燃料氣體供給管64的水平部64a的下方面形成有多個(gè)燃料供給孔64b，從該燃料供給孔64b向分流器66內(nèi)供給重整后的燃料氣體。在該分流器66的上方安裝有用于支撐上述燃料電池電堆14的具備貫穿孔的下支撐板68，分流器66內(nèi)的燃料氣體被供給到燃料電池單電池單元16內(nèi)。接下來，在重整器20的上方設(shè)置有空氣用換熱器22。該空氣用換熱器22在上游側(cè)具備空氣匯集室70，在下游側(cè)具備2個(gè)空氣分配室72，這些空氣匯集室70和空氣分配室72通過6個(gè)空氣流路管74連接。在此，如圖3所示，3個(gè)空氣流路管74成為一組(74a、7仙、74(:、74(1、746、74^， 空氣匯集室70內(nèi)的空氣從各組空氣流路管74流入各自的空氣分配室72。
在空氣用換熱器22的6個(gè)空氣流路管74內(nèi)流動(dòng)的空氣利用在燃燒室18燃燒而上升的排放氣體進(jìn)行預(yù)熱。在各個(gè)空氣分配室72上連接有空氣導(dǎo)入管76，該空氣導(dǎo)入管76向下方延伸，其下端側(cè)與發(fā)電室10的下方空間連通，向發(fā)電室10導(dǎo)入預(yù)熱后的空氣。接下來，在分流器66的下方形成有排放氣體室78。而且，如圖3所示，在沿殼體6長(zhǎng)度方向的面即前面6a和后面6b的內(nèi)側(cè)，形成有在上下方向上延伸的排放氣體通路80，該排放氣體通路80的上端側(cè)與配置有空氣用換熱器22的空間連通，下端側(cè)與排放氣體室78連通。而且，在排放氣體室78的下面大致中央連接有排放氣體排出管82，該排放氣體排出管82的下游端連接于圖1所示的上述溫水制造裝置50。如圖2所示，用于使燃料氣體和空氣開始燃燒的點(diǎn)火裝置83設(shè)置于燃燒室18。下面，根據(jù)圖4對(duì)燃料電池單電池單元16進(jìn)行說明。圖4是表示本發(fā)明一個(gè)實(shí)施方式的固體電解質(zhì)型燃料電池(SOFC)的燃料電池單電池單元的局部剖視圖。如圖4所示，燃料電池單電池單元16具備燃料電池單電池84和分別連接于該燃料電池單電池84的上下方向端部的內(nèi)側(cè)電極端子86。燃料電池單電池84是在上下方向上延伸的管狀結(jié)構(gòu)體，具備在內(nèi)部形成燃料氣體流路88的圓筒形內(nèi)側(cè)電極層90、圓筒形外側(cè)電極層92、位于內(nèi)側(cè)電極層90和外側(cè)電極層92之間的電解質(zhì)層94。該內(nèi)側(cè)電極層90是燃料氣體經(jīng)過的燃料極，為(_)極，另一方面，外側(cè)電極層92是與空氣接觸的空氣極，為(+ )極。由于安裝在燃料電池單電池單元16的上端側(cè)和下端側(cè)的內(nèi)側(cè)電極端子86為相同結(jié)構(gòu)，所以在此具體地說明安裝于上端側(cè)的內(nèi)側(cè)電極端子86。內(nèi)側(cè)電極層90的上部90a具備相對(duì)于電解質(zhì)層94和外側(cè)電極層92露出的外周面90b和上端面90c。內(nèi)側(cè)電極端子86隔著導(dǎo)電性密封材料96與內(nèi)側(cè)電極層90的外周面90b連接，而且，通過與內(nèi)側(cè)電極層90的上端面90c直接接觸而與內(nèi)側(cè)電極層90電連接。在內(nèi)側(cè)電極端子86的中心部形成有與內(nèi)側(cè)電極層90的燃料氣體流路88連通的燃料氣體流路98。內(nèi)側(cè)電極層90例如由Ni和摻雜有從Ca或Y、Sc等稀土類元素中選擇的至少一種元素的氧化鋯的混合體、Ni和摻雜有從稀土類元素中選擇的至少一種元素的二氧化鈰的混合體、Ni和摻雜有從Sr、Mg、Co、Fe、Cu中選擇的至少一種元素的鎵酸鑭的混合體中的至少一種形成。電解質(zhì)層94例如由摻雜有從Y、Sc等稀土類元素中選擇的至少一種元素的氧化錯(cuò)、摻雜有從稀土類元素中選擇的至少一種元素的二氧化鋪、摻雜有從Sr、Mg中選擇的至少一種元素的鎵酸鑭中的至少一種形成。外側(cè)電極層92例如由摻雜有從Sr、Ca中選擇的至少一種元素的錳酸鑭、摻雜有從Sr,Co,Ni,Cu中選擇的至少一種元素的鐵酸鑭、摻雜有從Sr、Fe、N1、Cu中選擇的至少一種元素的鈷酸鑭、銀等中的至少一種形成。下面，根據(jù)圖5對(duì)燃料電池電堆14進(jìn)行說明。圖5是表示本發(fā)明一個(gè)實(shí)施方式的固體電解質(zhì)型燃料電池(SOFC)的燃料電池電堆的立體圖。如圖5所示，燃料電池電堆14具備16根燃料電池單電池單元16，這些燃料電池單電池單元16的下端側(cè)及上端側(cè)分別被陶瓷制下支撐板68及上支撐板100支撐。在這些下支撐板68及上支撐板100上分別形成有內(nèi)側(cè)電極端子86可貫穿的貫穿孔68a及100a。
而且，在燃料電池單電池單元16上安裝有集電體102及外部端子104。該集電體102由與安裝于燃料極即內(nèi)側(cè)電極層90的內(nèi)側(cè)電極端子86電連接的燃料極用連接部102a和與空氣極即外側(cè)電極層92的外周面整體電連接的空氣極用連接部102b —體地形成?？諝鈽O用連接部102b由在外側(cè)電極層92的表面沿上下方向延伸的鉛垂部102c和從該鉛垂部102c沿外側(cè)電極層92的表面在水平方向上延伸的很多水平部102d形成。而且，燃料極用連接部102a從空氣極用連接部102b的鉛垂部102c朝向燃料電池單電池單元16的位于上下方向的內(nèi)側(cè)電極端子86，向斜上方或斜下方直線延伸。而且，在位于燃料電池電堆14 一端(圖5中左端的里側(cè)及跟前側(cè))的2個(gè)燃料電池單電池單元16的上側(cè)端及下側(cè)端的內(nèi)側(cè)電極端子86上分別連接有外部端子104。這些外部端子104與位于鄰接的燃料電池電堆14 一端的燃料電池單電池單元16的外部端子104(未圖示)連接，如上所述，160根燃料電池單電池單元16全部串聯(lián)連接。下面，根據(jù)圖6對(duì)安裝于本實(shí)施方式的固體電解質(zhì)型燃料電池(SOFC)的傳感器類等進(jìn)行說明。圖6是表示本發(fā)明一個(gè)實(shí)施方式的固體電解質(zhì)型燃料電池(SOFC)的框圖。如圖6所示，固體電解質(zhì)型燃料電池I具備控制部110，該控制部110連接有:操作裝置112，具備用于使用者操作的“開”、“關(guān)”等操作按鈕；顯示裝置114，用于顯示發(fā)電輸出值(瓦特?cái)?shù))等的各種數(shù)據(jù)；及警報(bào)裝置116，在異常狀態(tài)時(shí)等發(fā)出警報(bào)(warning)。另外，該警報(bào)裝置116也可以是與位于遠(yuǎn)距離地點(diǎn)的管理中心連接，向該管理中心通知異常狀態(tài)的形式。接下來，向控制部110輸入來自以下說明的各種傳感器的信號(hào)。首先，可燃?xì)怏w檢測(cè)傳感器120是用于檢測(cè)氣體泄漏的元件，安裝于燃料電池模塊2及輔助設(shè)備單元4。CO檢測(cè)傳感器122是用于檢測(cè)原本經(jīng)過排放氣體通路80等向外部排出的排放氣體中的CO是否泄漏在覆蓋燃料電池模塊2及輔助設(shè)備單元4的外部殼體(未圖示)中的元件。熱水貯存狀態(tài)檢測(cè)傳感器124是用于檢測(cè)未圖示的供熱水器的熱水溫度、水量等的元件。電力狀態(tài)檢測(cè)傳感器126是用于檢測(cè)逆變器54及配電板(未圖示)的電流及電壓等的兀件。發(fā)電用空氣流量檢測(cè)傳感器128是用于檢測(cè)向發(fā)電室10供給的發(fā)電用空氣的流量的元件。重整用空氣流量傳感器130是用于檢測(cè)向重整器20供給的重整用空氣的流量的元件。燃料流量傳感器132是用于檢測(cè)向重整器20供給的燃料氣體的流量的元件。水流量傳感器134是用于檢測(cè)向重整器20供給的純水(水蒸氣)的流量的元件。水位傳感器136是用于檢測(cè)純水箱26的水位的元件。壓力傳感器138是用于檢測(cè)重整器20的外部上游側(cè)的壓力的元件。排氣溫度傳感器140是用于檢測(cè)流入溫水制造裝置50的排放氣體的溫度的元件。如圖3所示，發(fā)電室溫度傳感器142設(shè)置在燃料電池單電池集合體12附近的前面?zhèn)群捅趁鎮(zhèn)?，是用于檢測(cè)燃料電池電堆14附近的溫度，從而推斷燃料電池電堆14 (即燃料電池單電池84自身)的溫度的元件。燃燒室溫度傳感器144是用于檢測(cè)燃燒室18的溫度的元件。排放氣體室溫度傳感器146是用于檢測(cè)排放氣體室78的排放氣體的溫度的元件。重整器溫度傳感器148是用于檢測(cè)重整器20的溫度的元件，根據(jù)重整器20的入口溫度和出口溫度計(jì)算出重整器20的溫度。外氣溫度傳感器150是當(dāng)固體電解質(zhì)型燃料電池(SOFC)配置在室外時(shí)用于檢測(cè)外氣溫度的元件。而且，也可以設(shè)置測(cè)定外氣濕度等的傳感器。來自這些傳感器類的信號(hào)發(fā)送至控制部110，控制部110根據(jù)基于這些信號(hào)的數(shù)據(jù)，向水流量調(diào)節(jié)單元28、燃料流量調(diào)節(jié)單元38、重整用空氣流量調(diào)節(jié)單元44、發(fā)電用空氣流量調(diào)節(jié)單元45發(fā)送控制信號(hào)，以控制這些單元的各流量。而且，控制單元110向逆變器54發(fā)送控制信號(hào)，以控制電力供給量。下面，根據(jù)圖7說明本實(shí)施方式的固體電解質(zhì)型燃料電池(SOFC)起動(dòng)時(shí)的動(dòng)作。圖7是表示本發(fā)明一個(gè)實(shí)施方式的固體電解質(zhì)型燃料電池(SOFC)起動(dòng)時(shí)的動(dòng)作的時(shí)間圖。最初，為了加熱燃料電池模塊2，在無(wú)負(fù)荷狀態(tài)，即，使包括燃料電池模塊2的電路在開路狀態(tài)下開始運(yùn)行。此時(shí)，由于電路中未流動(dòng)電流，所以燃料電池模塊2不進(jìn)行發(fā)電。首先，從重整用空氣流量調(diào)節(jié)單元44經(jīng)由第I加熱器46向燃料電池模塊2的重整器20供給重整用空氣。而且，與此同時(shí)從發(fā)電用空氣流量調(diào)節(jié)單元45經(jīng)由第2加熱器48向燃料電池模塊2的空氣用換熱器22供給發(fā)電用空氣，該發(fā)電用空氣到達(dá)發(fā)電室10及燃燒室18。隨后，還從燃料流量調(diào)節(jié)單元38供給燃料氣體，混合有重整用空氣的燃料氣體經(jīng)過重整器20及燃料電池電堆14、燃料電池單電池單元16，到達(dá)燃燒室18。之后，通過點(diǎn)火裝置83點(diǎn)火，使燃燒室18內(nèi)的燃料氣體和空氣(重整用空氣及發(fā)電用空氣)燃燒。通過該燃料氣體和空氣的燃燒生成排放氣體，利用該排放氣體加熱發(fā)電室10，而且，排放氣體在燃料電池模塊2的密封空間8內(nèi)上升時(shí)，在加熱重整器20內(nèi)的包含重整用空氣的燃料氣體的同時(shí)，還加熱空氣用換熱器22內(nèi)的發(fā)電用空氣。此時(shí)，由于通過燃料流量調(diào)節(jié)單元38及重整用空氣流量調(diào)節(jié)單元44向重整器20供給混合有重整用空氣的燃料氣體，所以在重整器20中，進(jìn)行式(I)所示的部分氧化重整反應(yīng)Ρ0Χ。由于該部分氧化重整反應(yīng)POX是發(fā)熱反應(yīng)，所以起動(dòng)性良好。而且，該升溫后的燃料氣體通過燃料氣體供給管64向燃料電池電堆14的下方供給，由此，燃料電池電堆14從下方被加熱，而且，由于燃燒室18也通過燃料氣體和空氣的燃燒而升溫，所以燃料電池電堆14還從上方被加熱，結(jié)果燃料電池電堆14可以大致均等地在上下方向上升溫。即使進(jìn)行該部分氧化重整反應(yīng)Ρ0Χ，在燃燒室18中也仍然持續(xù)保持燃料氣體和空氣的燃燒反應(yīng)。CniHJxO2 — aC02+bC0+cH2 (I)部分氧化重整反應(yīng)POX開始后，當(dāng)通過重整器溫度傳感器148檢測(cè)到重整器20達(dá)到規(guī)定溫度(例如600° C)時(shí)，通過水流量調(diào)節(jié)單元28、燃料流量調(diào)節(jié)單元38及重整用空氣流量調(diào)節(jié)單元44，向重整器20供給預(yù)先混合有燃料氣體、重整用空氣及水蒸氣的氣體。此時(shí)，在重整器20中，進(jìn)行并用有上述的部分氧化重整反應(yīng)POX和后述的水蒸氣重整反應(yīng)SR的自熱重整反應(yīng)ATR。由于該自熱重整反應(yīng)ATR可取得熱量?jī)?nèi)部平衡，所以在重整器20內(nèi)以熱量自足的狀態(tài)進(jìn)行反應(yīng)。即，當(dāng)氧(空氣)較多時(shí)，基于部分氧化重整反應(yīng)POX的發(fā)熱占支配地位，當(dāng)水蒸氣較多時(shí)，基于水蒸氣重整反應(yīng)SR的吸熱反應(yīng)占支配地位。由于在該階段中，已經(jīng)過起動(dòng)的初期階段，發(fā)電室10內(nèi)已升溫至一定程度的溫度，所以即使吸熱反應(yīng)占支配地位也不會(huì)引起大幅度的溫度降低。而且，在自熱重整反應(yīng)ATR進(jìn)行中，在燃燒室18中也仍然持續(xù)進(jìn)行燃燒反應(yīng)。式(2)所示的自熱重整反應(yīng)ATR開始后，當(dāng)通過重整器溫度傳感器146檢測(cè)到重整器20達(dá)到規(guī)定溫度(例如700° C)時(shí)，在停止基于重整用空氣流量調(diào)節(jié)單元44的重整用空氣的供給的同時(shí)，增加基于水流量調(diào)節(jié)單元28的水蒸氣的供給。由此，向重整器20供給不含空氣而僅包含燃料氣體和水蒸氣的氣體，在重整器20中，進(jìn)行式(3)的水蒸氣重整反應(yīng)SR。CmHn+x02+yH20 — aC02+bC0+cH2 (2 )CmHn+xH20 ^ aC02+bC0+cH2(3)由于該水蒸氣重整反應(yīng)SR是吸熱反應(yīng)，所以與來自燃燒室18的燃燒熱量取得熱平衡并進(jìn)行反應(yīng)。由于該階段是燃料電池模塊2起動(dòng)的最終階段，所以發(fā)電室10內(nèi)升溫至足夠高的溫度，因此，即使進(jìn)行吸熱反應(yīng)，也不會(huì)導(dǎo)致發(fā)電室10大幅度的溫度降低。而且，即使進(jìn)行水蒸氣重整反應(yīng)SR，在燃燒室18中也仍然持續(xù)進(jìn)行燃燒反應(yīng)。如此，燃料電池模塊2通過點(diǎn)火裝置83點(diǎn)火后，通過依次進(jìn)行部分氧化重整反應(yīng)Ρ0Χ、自熱重整反應(yīng)ATR、水蒸氣重整反應(yīng)SR，使發(fā)電室10內(nèi)的溫度逐漸上升。之后，當(dāng)發(fā)電室10內(nèi)及燃料電池單電池84的溫度達(dá)到比使燃料電池模塊2穩(wěn)定地工作的額定溫度低的規(guī)定的發(fā)電溫度后，使包括燃料電池模塊2的電路閉合，開始基于燃料電池模塊2的發(fā)電，由此，電流流過電路。通過燃料電池模塊2的發(fā)電，燃料電池單電池84自身也發(fā)熱，燃料電池單電池84的溫度也上升。其結(jié)果，達(dá)到使燃料電池模塊2工作的額定溫度例如600° C至 800° Co 此后，為了保持額定溫度，供給比燃料電池單電池84中消耗的燃料氣體及空氣的量多的燃料氣體及空氣，使燃燒室18中的燃燒持續(xù)。另外，在發(fā)電中以重整效率高的水蒸氣重整反應(yīng)SR進(jìn)行發(fā)電。下面，根據(jù)圖8說明本實(shí)施方式的固體電解質(zhì)型燃料電池(SOFC)運(yùn)行停止時(shí)的動(dòng)作。圖8是通過本實(shí)施方式表示固體電解質(zhì)型燃料電池(SOFC)運(yùn)行停止時(shí)的動(dòng)作的時(shí)間圖。如圖8所示，進(jìn)行燃料電池模塊2的運(yùn)行停止時(shí)，首先，操作燃料流量調(diào)節(jié)單元38及水流量調(diào)節(jié)單元28，減少燃料氣體及水蒸氣對(duì)重整器20的供給量。而且，進(jìn)行燃料電池模塊2的運(yùn)行停止時(shí)，在減少燃料氣體及水蒸氣對(duì)重整器20的供給量的同時(shí)，增大基于重整用空氣流量調(diào)節(jié)單元44的發(fā)電用空氣對(duì)燃料電池模塊2內(nèi)的供給量，利用空氣冷卻燃料電池單電池集合體12及重整器20，使它們的溫度降低。其后，當(dāng)發(fā)電室的溫度降低至規(guī)定溫度例如400° C時(shí)，停止向重整器20供給燃料氣體及水蒸氣，結(jié)束重整器20的水蒸氣重整反應(yīng)SR。該發(fā)電用空氣的供給持續(xù)至重整器20的溫度降低至規(guī)定溫度例如200° C，在變?yōu)樵撘?guī)定溫度時(shí)，停止從發(fā)電用空氣流量調(diào)節(jié)單元45供給發(fā)電用空氣。如此，在本實(shí)施方式中，由于進(jìn)行燃料電池模塊2的運(yùn)行停止時(shí)，并用基于重整器20的水蒸氣重整反應(yīng)SR和基于發(fā)電用空氣的冷卻，所以能夠在較短的時(shí)間內(nèi)使燃料電池模塊的運(yùn)行停止。下面，參照?qǐng)D9至圖11，說明本實(shí)施方式的燃料電池裝置I的二次空氣(發(fā)電用空氣)的控制。在本實(shí)施方式中，通過溫度檢測(cè)部件即發(fā)電室溫度傳感器142測(cè)定燃料電池電堆14(即燃料電池單電池84自身)附近的溫度即電堆溫度Ts?？刂撇?10取得所測(cè)定的電堆溫度Ts，作為基本處理控制，進(jìn)行供給作為含氧氣體的空氣的含氧氣體供給部件即發(fā)電用空氣流量調(diào)節(jié)單元45的控制，將該電堆溫度Ts保持在運(yùn)行時(shí)的合適溫度范圍A(溫度T1 T2)內(nèi)。燃料電池電堆14通過用于發(fā)電的重整后的燃料氣體(本例中為氫氣)與發(fā)電用含氧氣體(本例中為空氣)中的氧的發(fā)電反應(yīng)而產(chǎn)生電力?？刂撇?10在起動(dòng)動(dòng)作結(jié)束后的運(yùn)行時(shí)，平時(shí)便將供給至燃料電池電堆14的發(fā)電用空氣的供給量AF設(shè)定為規(guī)定的供給量AFtl，控制發(fā)電用空氣流量調(diào)節(jié)單元45，以供給量AFtl供給發(fā)電用空氣(參照?qǐng)D9)。由此，在未處于對(duì)高負(fù)荷的電力供給要求進(jìn)行跟蹤的狀態(tài)，而且，燃料電池電堆14未處于劣化的狀態(tài)時(shí)，所測(cè)定的電堆溫度Ts被保持在合適溫度范圍A內(nèi)。然而，如上所述，因?yàn)殡娏ω?fù)荷跟蹤運(yùn)行、燃料電池電堆14的劣化等導(dǎo)致所測(cè)定的電堆溫度Ts上升從而超過合適溫度范圍A時(shí)，控制部110控制發(fā)電用空氣流量調(diào)節(jié)單元45，從而調(diào)節(jié)發(fā)電用空氣的供給量AF，使電堆溫度Ts返回至合適溫度范圍A內(nèi)。

圖9示出由于電力負(fù)荷跟蹤運(yùn)行而導(dǎo)致電堆溫度Ts暫時(shí)超過合適溫度范圍A而上升時(shí)的電堆溫度Ts及發(fā)電用空氣供給量AF的時(shí)間變化的例子。在圖9中，雖然供給量AF被保持于規(guī)定的供給量AFtl直至?xí)r間^但是在時(shí)間tQ當(dāng)電堆溫度Ts超過合適溫度范圍A的上限溫度T2時(shí)，控制部110控制發(fā)電用空氣流量調(diào)節(jié)單元45，從而調(diào)節(jié)供給量AF，使供給量AF增加。此時(shí)，控制部110以規(guī)定的增加速度或增量速度使供給量AF隨時(shí)間逐漸增加。供給量AF逐步增量時(shí)，針對(duì)燃料電池電堆14的冷卻能力增大，電堆溫度Ts在電力負(fù)荷跟蹤所引起的溫度上升與冷卻能力取得熱平衡的時(shí)刻以后開始下降。另外，增加速度或增量速度意味著單位時(shí)間內(nèi)的供給量的增加比率。在圖9中，使供給量AF的增量持續(xù)，在時(shí)間當(dāng)供給量AF達(dá)到供給量AF1時(shí)，電堆溫度Ts降低至合適溫度范圍A的上限溫度T2。當(dāng)電堆溫度Ts降低至合適溫度范圍A的上限溫度T2時(shí)，控制部110停止供給量AF的增量，保持該時(shí)刻的供給量即AF115即，并不是在電堆溫度Ts低于上限溫度T2的時(shí)刻馬上降低供給量AF，而是將上限溫度T2至規(guī)定溫度(下降開始溫度)T3的溫度區(qū)域作為不使供給量AF發(fā)生變動(dòng)的靜區(qū)B。如此通過設(shè)置靜區(qū)B，變?yōu)榈却姸褱囟萒s的跟蹤延遲，因此，防止電堆溫度Ts不穩(wěn)定于特定值而持續(xù)變動(dòng)。此后，當(dāng)電堆溫度Ts進(jìn)一步降低，且低于設(shè)定在下限溫度T1和上限溫度T2之間的溫度即下降開始溫度1~3時(shí)，控制部110使供給量AF向供給量AFtl以規(guī)定的減少速度或減量速度逐步減少。由此，控制部110使電堆溫度Ts的減少速度降低，從而使電堆溫度Ts收斂在合適溫度范圍A內(nèi)。另外，減少速度或減量速度意味著單位時(shí)間內(nèi)的供給量的減少比率。另外，在本實(shí)施方式中，供給量AF中設(shè)定有設(shè)定最大值即最大供給量AFmax，供給量AF構(gòu)成為不會(huì)超過最大供給量Afmax進(jìn)行增量。在本實(shí)施方式中，最大供給量AFmax被設(shè)定為使供給量AFtl增量10%的大小。在時(shí)間丨3當(dāng)供給量AF返回至供給量AFtlW，則此后供給量AF被保持于供給量AF。。即，在圖9中，由于電堆溫度Ts的上升是電力負(fù)荷跟蹤所引起的暫時(shí)的上升，因此供給量AF返回至供給量AFtl后，電堆溫度Ts被保持在合適溫度范圍A內(nèi)。另外，在本實(shí)施方式中，雖然使供給量AF相對(duì)于經(jīng)過時(shí)間線性地變化，但是不限于此，也可以構(gòu)成為以規(guī)定溫度間隔階段性地變化。下面，圖10示出由于燃料電池電堆14的劣化而導(dǎo)致電堆溫度Ts永久地上升時(shí)的電堆溫度Ts及發(fā)電用空氣供給量AF的時(shí)間變化的例子。在圖10中，雖然供給量AF被保持于規(guī)定的供給量AFtl直至?xí)r間t1(l，但是在時(shí)間t1(l當(dāng)電堆溫度Ts超過合適溫度范圍A的上限溫度T2時(shí)，控制部110控制發(fā)電用空氣流量調(diào)節(jié)單元45，從而調(diào)節(jié)供給量AF，使供給量AF增加。此時(shí)，與圖9 一樣，控制部110以規(guī)定的增量速度使供給量AF隨時(shí)間逐漸增加。當(dāng)供給量AF逐步增量時(shí)，針對(duì)燃料電池電堆14的冷卻能力增大，因此，電堆溫度Ts的增加速度逐步減少。而且，控制部110從開始增加供給量AF的時(shí)間t1(l開始使計(jì)時(shí)器工作。在圖10中，當(dāng)電堆溫度Ts未返回至合適溫度范圍A內(nèi)且計(jì)時(shí)器的經(jīng)過時(shí)間達(dá)到劣化判定時(shí)間C時(shí)(時(shí)間tn)，則控制部110判定為燃料電池電堆14已劣化。根據(jù)該判定，控制部110將供給量AF固定于時(shí)間tn的供給量AF2 (實(shí)線)。此時(shí)，如果使供給量AF從供給量AF2進(jìn)一步增量則能夠使電堆溫度Ts返回至合適溫度范圍A內(nèi)，但是在本實(shí)施方式中，控制部110如下進(jìn)行控制，將電堆溫度Ts保持于超過合適溫度范圍A的溫度(即利用基于供給量AF2的冷卻能力，從而劣化所引起的溫度上升取得熱平衡的溫度)。在劣化判定后，如果供給量AF被固定于供給量AF2,則此后供給量AF2被替換為規(guī)定的或通常的供給量(即相當(dāng)于劣化前的供給量AF。)。另外，燃料電池電堆14上產(chǎn)生劣化后，即使以新規(guī)定的供給量AF2供給發(fā)電用空氣時(shí)，在電力負(fù)荷小時(shí)，電堆溫度Ts有時(shí)也會(huì)返回至合適溫度范圍A內(nèi)。如此，在本實(shí)施方式中，當(dāng)即使在規(guī)定的劣化判定時(shí)間C的期間使供給量AF持續(xù)增量，電堆溫度Ts也未返回至合適溫度范圍A內(nèi)時(shí)，則判定為電堆溫度Ts的上升不是暫時(shí)的，而是燃料電池電堆14的劣化所引起的永久的上升。在燃料電池電堆14劣化時(shí)，較高地保持電堆溫度Ts成為用于保持燃料電池的電力輸出性能的劣化補(bǔ)償。因而，當(dāng)判斷為劣化時(shí)，控制部110并不是使供給量AF從供給量AF2進(jìn)一步增加從而強(qiáng)制地使電堆溫度Ts返回至合適溫度范圍A內(nèi)，而是禁止使供給量AF增加至為使電堆溫度Ts返回至合適溫度范圍A內(nèi)所需的量，從而將供給量AF固定于供給量AF2。由此，在燃料電池電堆14的耐用極限溫度以下的范圍內(nèi)，將電堆溫度Ts保持于與劣化和供給量AF2的關(guān)系相應(yīng)的溫度，可以較高地保持電堆溫度Ts從而確保電力輸出性能。另外，也可以如下構(gòu)成，將供給量AF保持于供給量AF2時(shí)，如果電堆溫度Ts達(dá)到耐用極限溫度，則控制部Iio在最大供給量AFmax以下的范圍內(nèi)使供給量AF進(jìn)一步增量。而且，在本實(shí)施方式中，雖然利用劣化判定時(shí)間C來判定劣化，但是不限于此，也可以使供給量AF以規(guī)定增量速度逐步增量，當(dāng)電堆溫度Ts未返回至合適溫度范圍A內(nèi)而供給量AF達(dá)到某個(gè)供給量(例如供給量AF2)時(shí)，則判定為劣化。因而，當(dāng)即使在規(guī)定時(shí)間的期間及/或直至規(guī)定流量增加供給量，電堆溫度Ts也未返回至合適溫度范圍A內(nèi)時(shí)則可判定為劣化。而且，在上述實(shí)施方式中，雖然在判斷為劣化時(shí)將供給量AF固定于供給量AF2JM是不限于此，也可以將判斷為劣化的時(shí)刻(tn)以后的供給量AF的增量速度抑制為較小(參照?qǐng)D10的點(diǎn)劃線)。此時(shí)，供給量AF在達(dá)到某個(gè)供給量(例如最大供給量AFmax)的時(shí)刻(時(shí)間t12)停止增加，供給量AF被保持于該供給量(最大供給量AFmax)。而且，在上述實(shí)施方式中，雖然通過電堆溫度來進(jìn)行劣化判斷，但是劣化的判斷方法不限于此。例如，也可以通過發(fā)電電流值變?yōu)樘囟ㄖ档臅r(shí)刻的發(fā)電效率是否下降至規(guī)定值以下來判斷劣化。下面，參照?qǐng)D11，說明根據(jù)電堆溫度Ts來變更供給量AF的增量速度的處理流程。控制部110每隔規(guī)定時(shí)間反復(fù)執(zhí)行圖11的處理流程。首先，控制部110判定電堆溫度Ts是否高于670° C (合適溫度范圍A內(nèi)的減少開始溫度T3)(步驟SI)。電堆溫度Ts為670° C以下時(shí)(步驟S1:否)，控制部110轉(zhuǎn)入使供給量AF返回至通常的供給量AFtl的處理(步驟S9)，并結(jié)束處理。因而，如果電堆溫度Ts為670° C以下，則供給量AF被保持于供給量AG。另外，雖然步驟S9的處理如圖9所示是使供給量AF以規(guī)定的減量速度逐漸返回，但是不限于此，也可以構(gòu)成為階段性地或瞬時(shí)地(轉(zhuǎn)入步驟S9的處理的瞬間)返回。另一方面，當(dāng)電堆溫度Ts高于670° C時(shí)(步驟S1:是)，控制部110判定當(dāng)前的供給量AF是否小于最大供給量AFmax (步驟S2)。在當(dāng)前的供給量AF為最大供給量AFmax時(shí)(步驟S2:否)，由于無(wú)法使供給量AF進(jìn)一步增量，因此控制部Iio結(jié)束處理。因而，當(dāng)供給量AF變?yōu)樽畲蠊┙o量AFmax時(shí)，只要電堆溫度Ts不變?yōu)?70° C以下，供給量AF就被保持于最大供給量AFmax。另一方面，在當(dāng)前的供給量AF小于最大供給量AFmax時(shí)(步驟S2:是)，由于還有使供給量AF增量的余地，因此控制部110判定電堆溫度Ts是否高于680° C (合適溫度范圍A的上限溫度T2)(步驟S3)。當(dāng)電堆溫度Ts不高于680° C時(shí)(步驟S3:否)，控制部110在該時(shí)刻仍不變更供給量AF的值。S卩，控制部110通過結(jié)束處理而保持現(xiàn)有狀態(tài)的供給量。另一方面，當(dāng)電堆溫度Ts高于680° C時(shí)(步驟S3:是)，控制部110判定電堆溫度Ts是否高于700° C (步驟S4)。當(dāng)電堆溫度Ts不高于700° C時(shí)(步驟S4:否)，則電堆溫度Ts雖然高于680° C但是在700° C以下，距合適溫度范圍A的偏差(距合適溫度范圍A的溫度間隔，此時(shí)為與上限溫度T2的溫度差)小，因此，控制部110將供給量AF的增量速度設(shè)定為最小值A(chǔ)AFmin(步驟S8)，并結(jié)束處理。由此，供給量AF以單位時(shí)間內(nèi)的增加速度按照最小值A(chǔ)AFmin而增加，針對(duì)燃料電池電堆14的冷卻性能逐步增大。但是，此時(shí)由于溫度偏差小，因此如果使供給量AF的增加速度過大，則與電堆溫度Ts的上升速度相比重整用空氣供給量變?yōu)檫^大，從而電堆溫度Ts有可能變得過低，或者電堆溫度Ts的變動(dòng)有可能變得不穩(wěn)定等。因而，在本實(shí)施方式中，當(dāng)溫度偏差小時(shí)，將供給量AF的增加速度抑制為較小，避免產(chǎn)生上述的問題。另一方面，當(dāng)電堆溫度Ts高于700° C時(shí)(步驟S4:是)，控制部110判定電堆溫度Ts是否高于710° C (步驟S5)。當(dāng)電堆溫度Ts不高于710° C時(shí)(步驟S5:否)，則電堆溫度Ts雖然高于700° C但是在710° C以下，距合適溫度范圍A的偏差為中等程度，因此，控制部110將供給量AF的增量速度設(shè)定為比最小值A(chǔ)AFmin大的中間值A(chǔ)AFmid (步驟S7)，并結(jié)束處理。此時(shí)，當(dāng)電堆溫度Ts超過700° C時(shí)，溫度偏差為中等程度，因此，控制部110構(gòu)成為通過使供給量AF的增加速度更大，而增加冷卻性能的增大速度，從而使電堆溫度Ts快速地收斂在合適溫度范圍A內(nèi)。另一方面，當(dāng)電堆溫度Ts高于710° C時(shí)(步驟S5:是)，距合適溫度范圍A的偏差大，因此，控制部110將供給量AF的增量速度設(shè)定為比中間值A(chǔ)AFmid大的最大值A(chǔ)AFmax(步驟S6)，并結(jié)束處理。此時(shí)，當(dāng)電堆溫度Ts超過710° C時(shí)，溫度偏差變大，因此，控制部110構(gòu)成為通過使供給量AF的增加速度更大,而迅速地增加冷卻性能的增大速度,從而使電堆溫度Ts快速地收斂在合適溫度范圍A內(nèi)。如此，在本實(shí)施方式中，相對(duì)于合適溫度范圍A的電堆溫度Ts的溫度偏差越大，則將供給量AF的增量速度設(shè)定為越大，由此，對(duì)于電堆溫度Ts的暫時(shí)的溫度上升，可以迅速地返回至合適溫度范圍A內(nèi)。但是，由于即使溫度偏差大，供給量AF也被限制于最大供給量AFmax (參照步驟S2)，因此可以防止發(fā)電用空氣供給量變得過大。而且，由于即使溫度偏差大，供給量AF也被限制于最大供給量AFmax，因此溫度偏差越大則電堆溫度Ts越被保持于較高的溫度，可以增大用于保持電力輸出性能的劣化補(bǔ)償量。另外，在本實(shí)施例中，還可以想到在供給量AF達(dá)到最大供給量AFmax的狀態(tài)下劣化進(jìn)一步加重，電堆溫度Ts會(huì)過度上升。但是，由于當(dāng)電堆溫度超過820° C時(shí)出于安全使系統(tǒng)停止，因此供給量AF不會(huì)被超過最大供給量而供給，由此不會(huì)產(chǎn)生安全上的問題。符號(hào)說明1-固體電解質(zhì)型燃料電池(燃料電池裝置)；2-燃料電池模塊；4_輔助設(shè)備單元；10-發(fā)電室；12-燃料電池單電池集合體；14-燃料電池電堆；16-燃料電池單電池單元；18-燃燒室；20_重整器；22_空氣用換熱器；28_水流量調(diào)節(jié)單元；38_燃料流量調(diào)節(jié)單元(燃料氣體供給部件)；44_重整用空氣流量調(diào)節(jié)單元；45_發(fā)電用空氣流量調(diào)節(jié)單元(含氧氣體供給部件);54-逆變器；83_點(diǎn)火裝置；84_燃料電池單電池；110_控制部(控制裝置)；142-發(fā)電室溫度傳感器(溫度檢測(cè)部件)。
權(quán)利要求
1.一種燃料電池裝置，具備:燃料電池電堆，通過燃料氣體和含氧氣體的反應(yīng)而產(chǎn)生電力；燃料氣體供給部件，向所述燃料電池電堆供給燃料氣體；含氧氣體供給部件，向所述燃料電池電堆供給含氧氣體；溫度檢測(cè)部件，檢測(cè)所述燃料電池電堆的電堆溫度；及控制裝置，控制含氧氣體供給量，所述控制裝置控制含氧氣體供給量，使所述電堆溫度處于合適溫度范圍內(nèi)，其特征在于， 所述控制裝置構(gòu)成為判定所述燃料電池電堆的劣化，在所述燃料電池電堆未劣化的狀態(tài)下，執(zhí)行使含氧氣體供給量增加的控制，使電堆溫度返回至合適溫度范圍內(nèi)，在所述燃料電池電堆的劣化加重的狀態(tài)下，執(zhí)行含氧氣體供給量的控制，不使含氧氣體供給量增加至為使電堆溫度返回至合適溫度范圍內(nèi)所需的供給量。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的燃料電池裝置，其特征在于，所述控制裝置在電堆溫度脫離合適溫度范圍的狀態(tài)持續(xù)規(guī)定期間時(shí)，判定為所述燃料電池已劣化，當(dāng)判定所述燃料電池劣化時(shí)，抑制含氧氣體供給量的增加。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的燃料電池裝置，其特征在于，對(duì)于含氧氣體供給量設(shè)定有上限值，所述控制裝置在含氧氣體供給量達(dá)到所述上限值以后不使其增加。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的燃料電池裝置，其特征在于，含氧氣體供給量的所述上限值為一定，與電堆溫度距所述合適溫度范圍的偏差大小無(wú)關(guān)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的燃料電池裝置，其特征在于，電堆溫度距所述合適溫度范圍的偏差越大，則含氧氣體供給量的增加速度被設(shè)定為越大。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的燃料電池裝置，其特征在于，當(dāng)所述電堆溫度為規(guī)定溫度以上且處于所述合適溫度范圍內(nèi)時(shí)，不使所述含氧氣體供給量變化。
全文摘要
本發(fā)明提供一種燃料電池裝置，無(wú)論在燃料電池電堆的劣化前后，都可以恰當(dāng)?shù)貓?zhí)行電堆溫度的控制。一種燃料電池裝置(1)，具備燃料電池電堆(14)；燃料流量調(diào)節(jié)單元(38)；發(fā)電用空氣流量調(diào)節(jié)單元(45)；檢測(cè)電堆溫度(Ts)的發(fā)電室溫度傳感器(142)；及控制發(fā)電用空氣供給量(AF)的控制部(110)，控制部(110)控制供給量(AF)，使電堆溫度(Ts)處于合適溫度范圍(A)內(nèi)，其中，控制部(110)判定燃料電池電堆(14)的劣化，并如下控制供給量(AF)，在燃料電池電堆(14)未劣化的狀態(tài)下，使供給量(AF)增加，使電堆溫度(Ts)返回至合適溫度范圍(A)內(nèi)，在劣化加重的狀態(tài)下，不使供給量(AF)增加至為使電堆溫度(Ts)返回至合適溫度范圍(A)內(nèi)所需的供給量。
文檔編號(hào)H01M8/12GK103181012SQ20118004550
公開日2013年6月26日 申請(qǐng)日期2011年9月28日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月30日
發(fā)明者大塚俊治, 土屋勝久, 重住司, 大江俊春, 中野清隆, 松尾卓哉 申請(qǐng)人:Toto株式會(huì)社