專利名稱：固體氧化物型燃料電池裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及ー種固體氧化物型燃料電池裝置，尤其涉及防止起動(dòng)中的重整器等過度升溫的固體氧化物型燃料電池裝置。
背景技術(shù)：
以往，固體氧化物型燃料電池裝置(SOFC)構(gòu)成為，在起動(dòng)エ序中，經(jīng)過在重整器中對(duì)燃料氣體進(jìn)行重整的多個(gè)エ序，即部分氧化重整反應(yīng)エ序(P0Xエ序)、自熱重整反應(yīng)エ序(ATRエ序)、水蒸氣重整反應(yīng)エ序(SRエ序)，而轉(zhuǎn)入發(fā)電エ序(例如參照專利文獻(xiàn)I)。在SOFC中，通過依次執(zhí)行上述エ序，能夠使配置在燃料電池模塊收納室內(nèi)的重整器、燃料電池電堆等升溫至動(dòng)作溫度。而且，SOFC的動(dòng)作溫度為600 800°C的高溫，在燃料電池模塊收納室周圍配置有蓄熱材料。因而，該蓄熱材料能夠在動(dòng)作中保持大量的熱量，使動(dòng)作中的熱效率提高。專利文獻(xiàn)1:日本國特開2004-319420號(hào)公報(bào)但是，在使動(dòng)作中的SOFC暫時(shí)轉(zhuǎn)入停止動(dòng)作后，而進(jìn)行再起動(dòng)時(shí)，如上所述，由于在蓄熱材料中儲(chǔ)存有大量的熱量，因此以通常的起動(dòng)エ序進(jìn)行起動(dòng)時(shí)，存在重整器、燃料電池電堆的溫度過度上升的問題。例如，在通常的起動(dòng)動(dòng)作中，重整器內(nèi)的重整反應(yīng)エ序中的發(fā)熱反應(yīng)即POXエ序所產(chǎn)生的熱量使重整器自身升溫，但是也使重整器外的構(gòu)成構(gòu)件即蓄熱材料等升溫。對(duì)此，由于在再起動(dòng)動(dòng)作中，重整器外的構(gòu)成構(gòu)件已經(jīng)升溫至一定程度的溫度，而且，蓄熱材料保持有大量的熱量，因此POXエ序中產(chǎn)生的熱量主要用于使重整器升溫。其結(jié)果，在再起動(dòng)動(dòng)作中，重整器以比通常的起動(dòng)動(dòng)作中大的升溫速度升溫，有可能會(huì)引起變?yōu)槌^規(guī)定動(dòng)作溫度的狀態(tài)的過度升溫。而且，有可能因?yàn)樵撨^度升溫而使重整器劣化或損傷。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是為了解決上述課題而進(jìn)行的，目的在于提供ー種固體氧化物型燃料電池裝置，在起動(dòng)エ序中，防止燃料電池模塊內(nèi)的溫度過度上升。為了達(dá)成上述目的，本發(fā)明是ー種固體氧化物型燃料電池裝置，其特征在于，具備:電堆，組合多個(gè)燃料電池單電池而成；重整器，重整向燃料電池單電池供給的燃料氣體；燃燒部，通過由使經(jīng)過燃料電池單電池后的剰余的燃料氣體或重整后的燃料氣體燃燒而產(chǎn)生的排放氣體來加熱重整器及電堆；溫度檢測(cè)器，分別檢測(cè)出電堆的溫度及重整器的溫度；模塊收納室，收納電堆及重整器；蓄熱部件，配置在模塊收納室的周圍；判定部件，判定是否處于升溫促進(jìn)狀態(tài)，即利用燃料電池裝置的起動(dòng)中蓄熱部件積蓄的熱量促進(jìn)重整器及/或電堆升溫的狀態(tài)；及控制部件，控制燃料電池裝置的起動(dòng)，控制部件構(gòu)成為進(jìn)行如下控制，在燃料電池裝置的起動(dòng)エ序中，根據(jù)電堆的溫度及重整器的溫度，控制向重整器供給的燃料氣體、氧化劑氣體、水蒸氣的供給量，使通過重整器進(jìn)行的燃料氣體重整反應(yīng)エ序轉(zhuǎn)入POXエ序、ATRエ序、SRエ序后，轉(zhuǎn)入發(fā)電エ序，在各エ序中對(duì)于電堆的溫度及重整器的溫度分別滿足了所設(shè)定的轉(zhuǎn)移條件時(shí)，轉(zhuǎn)入下ー個(gè)エ序，控制部件在判定部件判定為處于升溫促進(jìn)狀態(tài)時(shí)，與判定部件未判定為處于升溫促進(jìn)狀態(tài)時(shí)相比，進(jìn)行如下控制，在使燃料氣體供給量降低的狀態(tài)下轉(zhuǎn)入發(fā)電エ序。在殘留于蓄熱部件的熱量為規(guī)定以上的狀況下起動(dòng)燃料電池裝置時(shí)，例如由重整器內(nèi)的部分氧化重整反應(yīng)產(chǎn)生的生成熱變得難以被蓄熱部件吸取。因此，尤其在進(jìn)行部分氧化重整反應(yīng)的POXエ序、ATRエ序中，重整器的溫度上升速度變大，與通常起動(dòng)時(shí)相比，重整器溫度和電堆溫度的溫度差變大。這種情況下，以與通常起動(dòng)時(shí)相同的方法及轉(zhuǎn)移條件進(jìn)行起動(dòng)時(shí)，如果等待電堆溫度的上升，則重整器的溫度會(huì)過度上升，例如重整器的溫度過度升溫至異常判定溫度以上，有可能會(huì)引起重整器的劣化、損傷。另外，相反由于殘留熱量的影響，電堆溫度過度上升有可能會(huì)導(dǎo)致燃料電池電堆產(chǎn)生劣化。根據(jù)本發(fā)明，通過判定部件判定是否處于升溫促進(jìn)狀態(tài)，即重整器及/或電堆利用燃料電池裝置的起動(dòng)中蓄熱部件積蓄的殘留熱量而升溫的狀態(tài)，在估計(jì)為處于升溫促進(jìn)狀態(tài)時(shí)，通過使轉(zhuǎn)入發(fā)電エ序時(shí)的燃料氣體供給量比通常起動(dòng)時(shí)降低，可抑制由燃燒部的排放氣體所產(chǎn)生的發(fā)熱量，防止重整器的溫度過度上升即過度升溫。而且，由于處于升溫促進(jìn)狀態(tài)，因此能夠利用燃料電池模塊內(nèi)的殘留熱量補(bǔ)充溫度的不足部分，因此，可恰當(dāng)?shù)乇３帜K收納室內(nèi)的溫度分布。在本發(fā)明中，優(yōu)選在判定部件判定為升溫促進(jìn)狀態(tài)時(shí)，根據(jù)該判定重整器及/或電堆升溫的程度越大，則控制部件越使轉(zhuǎn)入發(fā)電エ序時(shí)的燃料氣體供給量更加降低。根據(jù)如此構(gòu)成的本發(fā)明，在升溫促進(jìn)狀態(tài)下殘留熱量較多而使升溫的影響更大時(shí)，與此相應(yīng)地使燃料氣體供給量更加降低。由此，在本發(fā)明中，通過根據(jù)所升溫的程度減少燃燒部的發(fā)熱量，能夠恰當(dāng)?shù)乇３帜K收納室內(nèi)的溫度分布。在本發(fā)明中，優(yōu)選控制部件根據(jù)SRエ序中的重整器的溫度變化，調(diào)節(jié)燃料氣體供給量。根據(jù)如此構(gòu)成的本發(fā)明，并不是在起動(dòng)エ序的特定時(shí)刻，確定基于殘留熱量的升溫促進(jìn)狀態(tài)的判定，以及據(jù)此的燃料供給量的降低，而是通過在規(guī)定期間內(nèi)持續(xù)監(jiān)控重整器溫度的變化，根據(jù)升溫促進(jìn)狀態(tài)的程度適當(dāng)調(diào)節(jié)燃料氣體供給量。由此，在本發(fā)明中，對(duì)燃料氣體供給量進(jìn)行反饋控制，可以使燃料氣體供給量成為恰當(dāng)?shù)闹怠Ｔ诒景l(fā)明中，優(yōu)選控制部件在SRエ序中的轉(zhuǎn)入發(fā)電エ序之前的第I規(guī)定期間，將燃料氣體供給量保持為一定。由于在使燃料氣體供給量變化的期間，模塊室內(nèi)的溫度分布也持續(xù)變化，因此有可能產(chǎn)生局部高溫位置。因而，在本發(fā)明中，通過在轉(zhuǎn)入發(fā)電エ序之前使燃料氣體供給量在規(guī)定期間保持一定，能夠在溫度分布平穩(wěn)而變?yōu)楹愣顟B(tài)后轉(zhuǎn)入發(fā)電エ序。由此，在本發(fā)明中，即使在轉(zhuǎn)入發(fā)電時(shí)暫時(shí)引起模塊溫度上升，也能夠防止與其相伴的過度升溫。在本發(fā)明中，優(yōu)選控制部件在重整器的溫度降低至規(guī)定的第I閾值溫度以下時(shí)將燃料氣體供給量保持為一定，在經(jīng)過第I規(guī)定期間后轉(zhuǎn)入發(fā)電エ序。根據(jù)如此構(gòu)成的本發(fā)明，通過確認(rèn)重整器溫度處于第I閾值溫度以下的合適溫度范圍內(nèi)，可以在發(fā)生殘留熱量的影響所引起的過度升溫的可能性變小的狀態(tài)下轉(zhuǎn)入發(fā)電エ序。而且，在本發(fā)明中，由于通過等待經(jīng)過第I規(guī)定期間，可減輕溫度測(cè)定值所未體現(xiàn)的影響(例如模塊室內(nèi)的局部高溫等)，因此可防止轉(zhuǎn)入發(fā)電時(shí)的過度升溫。在本發(fā)明中，優(yōu)選控制部件在SRエ序中使燃料氣體供給量降低的狀態(tài)下，即使經(jīng)過第2規(guī)定期間重整器的溫度也未降低至第I閾值溫度以下時(shí)，并不等待降低至第I閾值溫度以下，而是將燃料氣體供給量保持為一定，在經(jīng)過第I規(guī)定期間后轉(zhuǎn)入發(fā)電エ序。根據(jù)如此構(gòu)成的本發(fā)明，在即使等待第I規(guī)定期間重整器溫度也未進(jìn)入第I閾值溫度以下的合適溫度范圍內(nèi)時(shí)，通過盡早地轉(zhuǎn)入燃料氣體供給量較少的發(fā)電エ序，可以使模塊室內(nèi)處于適當(dāng)?shù)臏囟确植肌Ｔ诒景l(fā)明中，優(yōu)選重整器的溫度為比第I閾值溫度高的規(guī)定的第2閾值溫度以上時(shí)，控制部件縮短第2規(guī)定期間。當(dāng)殘留熱量較大且過度升溫狀態(tài)的程度較大時(shí)，有可能會(huì)變?yōu)樵赟Rエ序中即使降低燃料氣體供給量，重整器溫度也不隨時(shí)間一起降低，相反變?yōu)樯仙臓顩r。在本發(fā)明中，在這種情況下，通過縮短第2規(guī)定期間，可以盡早地轉(zhuǎn)入燃料氣體供給量較少的發(fā)電エ序，從而使模塊室內(nèi)處于適當(dāng)?shù)臏囟确植?。在本發(fā)明中，優(yōu)選控制部件不根據(jù)基于升溫促進(jìn)狀態(tài)判定的重整器及/或電堆所升溫的程度來變更第I規(guī)定期間的長(zhǎng)度。對(duì)于在模塊收納室內(nèi)是否存在局部高溫位置，無法直接進(jìn)行測(cè)定，也很難進(jìn)行估計(jì)。因此，在本發(fā)明中構(gòu)成為，可以通過固定第I規(guī)定期間，無論處于何種狀況，都在溫度分布平穩(wěn)而變?yōu)楹愣顟B(tài)之后轉(zhuǎn)入發(fā)電エ序。在本發(fā)明中，優(yōu)選在SRエ序中，當(dāng)重整器的溫度超過設(shè)定為比第I閾值溫度高的規(guī)定的第3閾值溫度時(shí)，并不等待重整器的溫度降低至第I閾值溫度以下，而是將燃料供給量保持為一定，在經(jīng)過第I規(guī)定期間后轉(zhuǎn)入發(fā)電エ序。在重整器溫度接近異常判定溫度附近的高溫區(qū)域的狀況下，很難在SRエ序中使重整器溫度返回至第I閾值溫度以下的合適溫度范圍內(nèi)。因而，在本發(fā)明中構(gòu)成為，在這種情況下，盡早地轉(zhuǎn)入燃料氣體供給量較少的發(fā)電エ序，實(shí)現(xiàn)降低重整器溫度。在本發(fā)明中，優(yōu)選控制部件不根據(jù)基于升溫促進(jìn)狀態(tài)判定的重整器及/或電堆所升溫的程度來變更第I規(guī)定期間的長(zhǎng)度。對(duì)于在模塊收納室內(nèi)是否存在局部高溫位置，無法直接進(jìn)行測(cè)定，也很難進(jìn)行估計(jì)。因此，在本發(fā)明中構(gòu)成為，可以通過固定第I規(guī)定期間，無論處于何種狀況，都在溫度分布平穩(wěn)而變?yōu)楹愣顟B(tài)之后轉(zhuǎn)入發(fā)電エ序。根據(jù)本發(fā)明的固體氧化物型燃料電池裝置，能夠在起動(dòng)エ序中防止燃料電池模塊內(nèi)的溫度過度上升。


圖1是表示本發(fā)明ー個(gè)實(shí)施方式的燃料電池裝置的整體結(jié)構(gòu)圖。圖2是表示本發(fā)明ー個(gè)實(shí)施方式的燃料電池裝置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)明ー個(gè)實(shí)施方式的燃料電池裝置的燃料電池單電池單體的局部剖視圖。圖5是表示本發(fā)明ー個(gè)實(shí)施方式的燃料電池裝置的燃料電池電堆的立體圖。圖6是表示本發(fā)明ー個(gè)實(shí)施方式的燃料電池裝置的框圖。圖7是表示本發(fā)明ー個(gè)實(shí)施方式的燃料電池裝置起動(dòng)時(shí)的動(dòng)作的時(shí)間圖。圖8是表示本發(fā)明ー個(gè)實(shí)施方式的燃料電池裝置運(yùn)行停止時(shí)的動(dòng)作的時(shí)間圖。圖9是本發(fā)明一個(gè)實(shí)施方式的燃料電池裝置的起動(dòng)處理步驟的動(dòng)作圖表。圖10是本發(fā)明一個(gè)實(shí)施方式的燃料電池裝置起動(dòng)時(shí)的過度升溫抑制控制的說明圖。圖11是本發(fā)明一個(gè)實(shí)施方式的燃料電池裝置起動(dòng)時(shí)的過度升溫抑制控制的說明圖。圖12是本發(fā)明一個(gè)實(shí)施方式的燃料電池裝置起動(dòng)時(shí)的過度升溫抑制控制的說明圖。圖13是本發(fā)明一個(gè)實(shí)施方式的燃料電池裝置起動(dòng)時(shí)的過度升溫抑制控制的說明圖。符號(hào)說明1-固體電解質(zhì)型燃料電池(固體氧化物型燃料電池裝置);2_燃料電池模塊；4_輔助設(shè)備單元；6-殼體(模塊收納室)；7_蓄熱材料(蓄熱部件)；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；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；54_逆變器；83_點(diǎn)火裝置；84_燃料電池單電池；110-控制部(控制部件、判定部件)。
具體實(shí)施例方式下面，參照

本發(fā)明實(shí)施方式的固體氧化物型燃料電池裝置或固體電解質(zhì)型燃料電池(SOFC)。圖1是表示本發(fā)明ー個(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)明ー個(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周圍隔著蓄熱材料7形成有密封空間8。另外，蓄熱材料7能夠蓄積燃料電池模塊2內(nèi)產(chǎn)生的熱量，可以使燃料電池模塊2的熱效率提高。在該密封空間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上連接有電カ取出部(電カ轉(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)出的電カ。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)明ー個(gè)實(shí)施方式的固體電解質(zhì)型燃料電池(SOFC)的燃料電池模塊的正面剖視圖，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的密封空間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成為ー組(74a、7仙、74(:、74(1、746、74わ，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)明ー個(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(+)扱。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ー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ー種元素的ニ氧化鈰的混合體、Ni和摻雜有從Sr、Mg、Co、Fe、Cu中選擇的至少ー種元素的鎵酸鑭的混合體中的至少ー種形成。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ー種元素的氧化錯(cuò)、摻雜有從稀土類元素中選擇的至少ー種元素的ニ氧化鋪、摻雜有從Sr、Mg中選擇的至少ー種元素的鎵酸鑭中的至少ー種形成。外側(cè)電極層92例如由摻雜有從Sr、Ca中選擇的至少ー種元素的錳酸鑭、摻雜有從Sr,Co,Ni,Cu中選擇的至少ー種元素的鐵酸鑭、摻雜有從Sr、Fe、N1、Cu中選擇的至少ー種元素的鈷酸鑭、銀等中的至少ー種形成。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)燃料電池單電池単元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)明ー個(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。電カ狀態(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。壓カ傳感器138是用于檢測(cè)重整器20的外部上游側(cè)的壓カ的元件。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的入ロ溫度和出ロ溫度計(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，控制部110向逆變器54發(fā)送控制信號(hào)，以控制電カ供給量。下面，根據(jù)圖7說明本實(shí)施方式的固體氧化物型燃料電池(SOFC)起動(dòng)時(shí)的動(dòng)作。圖7是表示本發(fā)明ー個(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)P0X。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)P0X，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)。C111H1^xO2 — aC02+bC0+cH2 (I)部分氧化重整反應(yīng)POX開始后，根據(jù)由重整器溫度傳感器148檢測(cè)出的重整器20的溫度以及由發(fā)電室溫度傳感器142檢測(cè)出的燃料電池電堆14的溫度，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，開始向重整器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)。S卩，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，根據(jù)由重整器溫度傳感器146檢測(cè)出的重整器20的溫度以及由發(fā)電室溫度傳感器142檢測(cè)出的燃料電池電堆14的溫度，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)，増加基于水流量調(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)P0X、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。以上的起動(dòng)處理結(jié)束后，從燃料電池模塊2向逆變器54取出電力。S卩，開始發(fā)電。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。即使在發(fā)電開始后，也為了保持重整器20的溫度，而供給比燃料電池單電池84中發(fā)電所消耗的燃料氣體及發(fā)電用空氣的量多的燃料氣體及發(fā)電用空氣，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)施方式的固體氧化物型燃料電池(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)行停止吋，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)，増大基于發(fā)電用空氣流量調(diào)節(jié)單元45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)D7及圖9詳細(xì)說明本實(shí)施方式的固體氧化物型燃料電池(SOFC)起動(dòng)時(shí)的動(dòng)作。圖9是成為表示燃料電池I的起動(dòng)處理步驟的基礎(chǔ)的動(dòng)作圖表，在起動(dòng)開始時(shí)殘留在燃料電池模塊2中的熱量為規(guī)定量以下，而沒有后述的過度升溫危險(xiǎn)的情況下使用。如圖9所示，起動(dòng)エ序構(gòu)成為，控制部110按時(shí)間順序執(zhí)行各運(yùn)行控制狀態(tài)(燃燒運(yùn)行エ序、POXlエ序、P0X2エ序、ATRlエ序、ATR2エ序、SRlエ序、SR2エ序)，從而轉(zhuǎn)入發(fā)電ェ序。另外，POXlエ序及P0X2エ序是在重整器20內(nèi)進(jìn)行部分氧化重整反應(yīng)的エ序。而且，ATRlエ序及ATR2エ序是在重整器20內(nèi)進(jìn)行自熱重整反應(yīng)的エ序。而且，SRlエ序及SR2エ序是在重整器20內(nèi)進(jìn)行水蒸氣重整反應(yīng)的エ序。雖然上述各POXエ序、ATRエ序、SRエ序分別細(xì)分為2個(gè)，但是不限于此，也可以細(xì)分為3個(gè)以上，還可以是未細(xì)分的構(gòu)成。首先，在時(shí)刻b使燃料電池I起動(dòng)時(shí)，控制部110向重整用空氣流量調(diào)節(jié)單元44及發(fā)電用空氣流量調(diào)節(jié)單元45發(fā)送信號(hào)，使它們起動(dòng)，向燃料電池模塊2供給重整用空氣(氧化劑氣體)及發(fā)電用空氣。另外，在本實(shí)施方式中，在時(shí)刻b開始供給的重整用空氣的供給量被設(shè)定為10.0(L/min)，發(fā)電用空氣的供給量被設(shè)定為100.0(L/min)(參照?qǐng)D9的“燃燒運(yùn)行”エ序)。接下來，在時(shí)刻h，控制部110向燃料流量調(diào)節(jié)單元38發(fā)送信號(hào)，開始向重整器20供給燃料氣體。由此，送入重整器20的燃料氣體及重整用空氣經(jīng)由重整器20、燃料氣體供給管64、分流器66被送入各燃料電池單電池單元16內(nèi)。送入各燃料電池單電池單元16內(nèi)的燃料氣體及重整用空氣從各燃料電池單電池單元16的燃料氣體流路98上端流出。另夕卜，在本實(shí)施方式中，在時(shí)刻h開始供給的燃料氣體的供給量被設(shè)定為6.0(L/min)(參照?qǐng)D9的“燃燒運(yùn)行”エ序)。而且，在時(shí)刻t2，控制部110向點(diǎn)火裝置83發(fā)送信號(hào)，對(duì)從燃料電池單電池單元16流出的燃料氣體進(jìn)行點(diǎn)火。由此，使燃料氣體在燃燒室18內(nèi)燃燒，通過由此生成的排放氣體，在加熱配置在其上方的重整器20的同時(shí)，燃燒室18、發(fā)電室10及配置在其中的燃料電池電堆14的溫度(以下稱為“電堆溫度”)也上升(參照?qǐng)D7的時(shí)刻t2 t3)。包括燃料氣體流路98的燃料電池單電池單元16及其上端部位相當(dāng)于燃燒部。通過加熱重整器20，當(dāng)重整器20的溫度(以下稱為“重整器溫度”)上升至300°C左右時(shí)，在重整器20內(nèi)發(fā)生部分氧化重整反應(yīng)(POX)(圖7的時(shí)刻t3:開始POXlエ序)。由于部分氧化重整反應(yīng)是發(fā)熱反應(yīng)，因此重整器20由于部分氧化重整反應(yīng)的發(fā)生還被該反應(yīng)熱量加熱(圖7的時(shí)刻t3 t5)。在溫度進(jìn)ー步上升，重整器溫度達(dá)到350°C時(shí)(P0X2轉(zhuǎn)移條件)，控制部110向燃料流量調(diào)節(jié)單元38發(fā)送信號(hào)，使燃料氣體供給量減少，同時(shí)向重整用空氣流量調(diào)節(jié)單元38發(fā)送信號(hào)，使重整用空氣供給量増加(圖7的時(shí)刻t4:開始P0X2エ序)。由此，燃料氣體供給量變更為5.0 (L/min)，重整用空氣供給量變更為18.0 (L/min)(參照?qǐng)D9的“P0X2”エ序)。上述供給量是用于發(fā)生部分氧化重整反應(yīng)的恰當(dāng)?shù)墓┙o量。即，通過在開始發(fā)生部分氧化重整反應(yīng)的初期的溫度區(qū)域中，使所供給的燃料氣體的比率較多，從而形成切實(shí)地使燃料氣體點(diǎn)燃的狀態(tài)，同時(shí)保持其供給量從而使點(diǎn)燃穩(wěn)定(參照?qǐng)D9的“P0X1”エ序)。而且，在穩(wěn)定地點(diǎn)燃且溫度上升后，作為用于生成部分氧化重整反應(yīng)所需的足夠的燃料氣體供給量抑制了燃料的浪費(fèi)(參照?qǐng)D9的“P0X2”エ序)。
接下來，在圖7的時(shí)刻t5，當(dāng)重整器溫度達(dá)到600°C以上且電堆溫度達(dá)到250°C以上時(shí)(ATR1轉(zhuǎn)移條件)，控制部110向重整用空氣流量調(diào)節(jié)單元44發(fā)送信號(hào)，使重整用空氣供給量減少，同時(shí)向水流量調(diào)節(jié)單元28發(fā)送信號(hào)，開始供水(開始ATRl工序)。由此，重整用空氣供給量變更為8.0(L/min)，供水量變?yōu)?.0 (cc/min)(參照?qǐng)D9的“ATR1”工序)。通過向重整器20內(nèi)導(dǎo)入水(水蒸氣)，還在重整器20內(nèi)發(fā)生水蒸氣重整反應(yīng)。即，在圖9的“ATR1”工序中，發(fā)生混合有部分氧化重整反應(yīng)和水蒸氣重整反應(yīng)的自熱重整(ATR)。在本實(shí)施方式中，電堆溫度通過配置在發(fā)電室10內(nèi)的發(fā)電室溫度傳感器142而被測(cè)定。雖然發(fā)電室內(nèi)的溫度和電堆溫度嚴(yán)格來說并不相同，但是由發(fā)電室溫度傳感器檢測(cè)出的溫度反映了電堆溫度，能夠通過配置在發(fā)電室內(nèi)的發(fā)電室溫度傳感器掌握電堆溫度。另外，在本說明書中，電堆溫度意味著指示反映了電堆溫度的值的由任意傳感器測(cè)定的溫度。而且，在圖7的時(shí)刻t6，當(dāng)重整器溫度達(dá)到600°C以上，且電堆溫度達(dá)到400°C以上時(shí)(ATR2轉(zhuǎn)移條件)，控制部110向燃料流量調(diào)節(jié)單元38發(fā)送信號(hào)，使燃料氣體供給量減少。而且，控制部110向重整用空氣流量調(diào)節(jié)單元44發(fā)送信號(hào)，使重整用空氣供給量減少，同時(shí)向水流量調(diào)節(jié)單元28發(fā)送信號(hào)，使供水量增加(開始ATR2工序)。由此，燃料氣體供給量變更為4.0 (L/min)，重整用空氣供給量變更為4.0 (L/min)，供水量變更為3.0 (cc/min)(參照?qǐng)D9的“ATR2”工序)。通過使重整用空氣供給量減少并使供水量增加，在重整器20內(nèi)，發(fā)熱反應(yīng)即部分氧化重整反應(yīng)的比率減少，吸熱反應(yīng)即水蒸氣重整反應(yīng)的比率增力口。由此，抑制了重整器溫度上升，另一方面，通過利用從重整器20接收的氣體流而使燃料電池電堆14升溫，電堆溫度以追上重整器溫度的方式升溫，因此，兩者的溫度差縮小，兩者穩(wěn)定地進(jìn)行升溫。接下來，在圖7的時(shí)刻t7，重整器溫度與電堆溫度的溫度差縮小，當(dāng)重整器溫度達(dá)到650°C以上，且電堆溫度達(dá)到600°C以上時(shí)(SRl轉(zhuǎn)移條件)，控制部110向重整用空氣流量調(diào)節(jié)單元44發(fā)送信號(hào)，停止供給重整用空氣。而且，控制部110向燃料流量調(diào)節(jié)單元38發(fā)送信號(hào)，使燃料氣體供給量減少，同時(shí)向水流量調(diào)節(jié)單元28發(fā)送信號(hào)，使供水量增加(開始SRl工序)。由此，燃料氣體供給量變更為3.0 (L/min)，供水量變更為8.0 (cc/min)(參照?qǐng)D9的“SR1”工序)。通過停止供給重整用空氣，在重整器20內(nèi)不再發(fā)生部分氧化重整反應(yīng)，而開始僅發(fā)生水蒸氣重整反應(yīng)的SR。而且，在圖7的時(shí)刻t8，重整器溫度與電堆溫度的溫度差進(jìn)一步縮小，當(dāng)重整器溫度達(dá)到650°C以上，且電堆溫度達(dá)到650°C以上時(shí)(SR2轉(zhuǎn)移條件)，控制部110向燃料流量調(diào)節(jié)單元38發(fā)送信號(hào)，使燃料氣體供給量減少，同時(shí)向水流量調(diào)節(jié)單元28發(fā)送信號(hào)，使供水量也減少。而且，控制部110向發(fā)電用空氣流量調(diào)節(jié)單元45發(fā)送信號(hào)，使發(fā)電用空氣的供給量也減少(開始SR2工序)。由此，燃料氣體供給量變更為2.3 (L/min)，供水量變更為
6.3 (cc/min)，發(fā)電用空氣供給量變更為80.0 (L/min)(參照?qǐng)D9的“SR2”工序)。在SRl工序中，為了使重整器溫度及電堆溫度上升至可發(fā)電的溫度附近，較高地保持燃料氣體供給量及供水量。其后，在SR2工序中，降低燃料氣體流量及供水量，使重整器溫度及電堆溫度的溫度分布平穩(wěn)，使其穩(wěn)定在可發(fā)電的溫度范圍內(nèi)?？刂撇?10在SR2工序中，從時(shí)刻t8至?xí)r刻t12，以規(guī)定的降低速度使包括燃料氣體供給量的各供給量降低至SR2工序用的供給量，從時(shí)刻t12僅持續(xù)規(guī)定的發(fā)電轉(zhuǎn)移期間T10由此，在轉(zhuǎn)入發(fā)電之前，僅以規(guī)定的發(fā)電轉(zhuǎn)移期間T1將重整器20、燃料電池電堆14等保持于穩(wěn)定的狀態(tài)，可以使燃料電池模塊2內(nèi)的重整器溫度、電堆溫度等的溫度分布平穩(wěn)。也就是說，發(fā)電轉(zhuǎn)移期間T1作為使供給量降低后的穩(wěn)定化期間而發(fā)揮作用。在經(jīng)過規(guī)定的發(fā)電轉(zhuǎn)移期間T1后，在圖7的時(shí)刻t9，當(dāng)重整器溫度處于650°C以上且電堆溫度處于700°C以上時(shí)(發(fā)電工序轉(zhuǎn)移條件)，從燃料電池模塊2向逆變器54輸出電力，轉(zhuǎn)入發(fā)電工序從而開始發(fā)電(圖7的時(shí)刻t9:開始發(fā)電工序)。在發(fā)電工序中，控制部110在時(shí)刻t9至?xí)r刻t1(l之間將燃料氣體供給量及供水量保持為一定。另外，在沒有過度升溫危險(xiǎn)的通常起動(dòng)時(shí)，在起動(dòng)工序中溫度變?yōu)樽罡叩腟R工序中，重整器溫度被保持于規(guī)定的閾值溫度Tth(本例中為750°C)以下的合適溫度范圍內(nèi)。另夕卜，由于閾值溫度Tth有可能會(huì)使重整器20劣化、損傷，因此設(shè)定為比使燃料電池I強(qiáng)制地異常停止的異常判定溫度(本例中為800°C )低的溫度。其后，控制部110向燃料流量調(diào)節(jié)單元38及水流量調(diào)節(jié)單元28發(fā)送信號(hào)，變更燃料氣體供給量及供水量，以跟蹤于輸出電力。因而，從時(shí)刻t1(l至?xí)r刻tn，燃料氣體供給量及供水量減少，時(shí)刻tn之后，根據(jù)要求輸出電力，調(diào)節(jié)燃料氣體供給量及供水量，執(zhí)行負(fù)荷跟蹤運(yùn)行。下面，參照?qǐng)D10，對(duì)本實(shí)施方式的固體氧化物型燃料電池(SOFC)的過度升溫抑制控制進(jìn)行說明。如上所述，燃料電池模塊2為了提高熱效率，而在作為模塊收納室的殼體6的周圍設(shè)置有作為蓄熱部件的蓄熱材料7，構(gòu)成為不使內(nèi)部產(chǎn)生的熱量向外部逃離而能夠有效地加以利用。但是，使燃料電池裝置I工作，在包括蓄熱材料7的燃料電池模塊2整體升溫的狀態(tài)下進(jìn)入停止動(dòng)作，其后，在蓄熱材料7等蓄積有大量的熱量的狀態(tài)下進(jìn)入再起動(dòng)工序時(shí)，燃料電池模塊2內(nèi)的構(gòu)成部件(尤其是重整器20)與從通常的室溫狀態(tài)起動(dòng)時(shí)相比變得容易升溫。例如，在發(fā)熱反應(yīng)即部分氧化重整反應(yīng)中由重整器20產(chǎn)生的熱量在從通常的室溫狀態(tài)起動(dòng)時(shí)，除使重整器20自身升溫以外，為了使其它構(gòu)成部件、蓄熱材料7升溫而被釋放至重整器20之外。但是，在蓄熱材料7保持有大量的熱量的狀況下，由部分氧化重整反應(yīng)產(chǎn)生的熱量主要用于使重整器20升溫，重整器20的升溫速度加快。由此，例如重整器20有可能因過度升溫而劣化。因此，在本實(shí)施方式中，檢測(cè)是否處于這種有可能發(fā)生過度升溫的狀態(tài)(即升溫促進(jìn)狀態(tài))，根據(jù)該狀態(tài)，執(zhí)行過度升溫抑制控制，進(jìn)行防止過度升溫的恰當(dāng)?shù)脑倨饎?dòng)。該過度升溫抑制控制是如下燃料氣體降低控制，檢測(cè)到升溫促進(jìn)狀態(tài)時(shí)，在使轉(zhuǎn)入發(fā)電工序時(shí)的燃料氣體供給量及供水量比未檢測(cè)到升溫促進(jìn)狀態(tài)而沒有過度升溫危險(xiǎn)的通常時(shí)的起動(dòng)時(shí)的供給量降低的狀態(tài)下，轉(zhuǎn)入發(fā)電工序。圖10與圖7的情況相比，表示重整器溫度的上升速度較快的情況。另外，以下主要對(duì)與圖7及圖9中說明的通常起動(dòng)時(shí)的動(dòng)作及處理的不同之處進(jìn)行說明。由于時(shí)刻t2(l至?xí)r刻t28的起動(dòng)狀態(tài)與圖7的時(shí)刻h至?xí)r刻t8的起動(dòng)狀態(tài)大致相同，因此省略說明。由于重整器20的溫度上升與通常時(shí)相比，比燃料電池電堆14的溫度上升快，因此在時(shí)刻t27之前，重整器20的溫度超過了從ATR2工序轉(zhuǎn)入SRl工序的轉(zhuǎn)移溫度條件即650°C。而且，在電堆溫度達(dá)到轉(zhuǎn)移溫度條件即600°C的時(shí)刻t27，由于滿足雙方的轉(zhuǎn)移條件，控制部110使起動(dòng)從ATR2工序轉(zhuǎn)入SRl工序。從SRl工序轉(zhuǎn)入SR2工序的轉(zhuǎn)移條件為，重整器溫度為650°C以上且電堆溫度為650°C以上(SR2轉(zhuǎn)移條件)。轉(zhuǎn)入SRl工序后重整器溫度也繼續(xù)上升，在電堆溫度達(dá)到轉(zhuǎn)入SR2工序的轉(zhuǎn)移溫度條件即650°C的時(shí)刻t28，重整器溫度超過轉(zhuǎn)入SR2工序的轉(zhuǎn)移溫度條件即650°C而升溫至閾值溫度Tth以上。但是，此時(shí)重整器溫度未達(dá)到設(shè)定在閾值溫度Tth和異常判定溫度之間的第2閾值溫度Tth2(本例中為780V )。由于在SRl工序結(jié)束時(shí)(或SR2工序開始時(shí))，當(dāng)重整器溫度超過閾值溫度Tth (本例中為750°C)時(shí)，從成為圖9的動(dòng)作圖表中所示的重整器溫度及電堆溫度的基準(zhǔn)的轉(zhuǎn)移溫度的升溫過程脫離，重整器溫度的升溫速度加快，因此作為判定部件的控制部110判定為處于如下狀態(tài)，即在燃料電池模塊2中蓄積有大量的熱量，因?yàn)樵摕崃慷龠M(jìn)了重整器20升溫的狀態(tài)，或者升溫速度比通常起動(dòng)時(shí)加快的狀態(tài)即升溫促進(jìn)狀態(tài)。即，在本實(shí)施方式中，與電堆溫度的升溫速度相比，重整器溫度的升溫速度快，兩者的溫度差比通常大，在電堆溫度達(dá)到轉(zhuǎn)移溫度時(shí)重整器溫度達(dá)到比轉(zhuǎn)移溫度高規(guī)定溫度以上的閾值溫度Tth時(shí)，判定為處于升溫促進(jìn)狀態(tài)。而且，作為判定部件的控制部110在SRl工序結(jié)束時(shí)，計(jì)算出重整器溫度相對(duì)于閾值溫度Tth的上升溫度部分，根據(jù)該上升溫度部分，估算升溫促進(jìn)狀態(tài)的程度。即，重整器溫度與閾值溫度Tth相比越高，則判定為重整器20及燃料電池電堆14因殘留熱量而升溫的程度(即過度升溫的程度)越高。由此，控制部110在SR2工序中，使燃料氣體供給量及供水量以規(guī)定的降低速度降低(溫度降低期間T2)。如此，在溫度降低期間T2中，通過使燃料氣體供給量及供水量降低，而抑制重整器溫度上升，重整器溫度逐漸降低。使燃料氣體供給量及供水量降低時(shí)，在吸熱反應(yīng)即水蒸氣重整反應(yīng)被抑制這一點(diǎn)上，作為重整器溫度的上升抑制效果較為不利。但是，由于通過使燃料氣體供給量降低，從燃料電池單電池單元16流出的重整后的燃料氣體的流出量也減少，加熱重整器20的來自燃燒部的排放氣體量減少，因此重整器溫度的上升作為整體被抑制。另一方面，通過在SR2工序中從重整器20接收氣體流，電堆溫度以逐漸追上重整器溫度的方式上升，達(dá)到可發(fā)電的溫度。另外，雖然在SR2工序中與通常相比使燃料氣體供給量降低，但是由于在升溫促進(jìn)狀態(tài)下，燃料氣體供給量的降低部分通過殘留熱量而被補(bǔ)償，因此電堆溫度可以切實(shí)地升溫至可發(fā)電溫度?？刂撇?10監(jiān)控重整器溫度，以根據(jù)重整器溫度的變化調(diào)節(jié)燃料氣體供給量及供水量的方式，更具體為，以在重整器溫度變?yōu)殚撝禍囟萒th以下之前按一定的降低速度使燃料氣體供給量及供水量降低的方式進(jìn)行反饋控制。通過降低燃料氣體供給量，重整器溫度不會(huì)在圖10中達(dá)到第2閾值溫度Tth2或第3閾值溫度Tth3，而是在時(shí)刻t32降低至閾值溫度Ttho控制部110在時(shí)刻t32重整器溫度達(dá)到閾值溫度Tth時(shí)，停止降低燃料氣體供給量及供水量，結(jié)束溫度降低期間T2，保持此時(shí)的供給量。而且，控制部110從將供給量保持為一定時(shí)(時(shí)刻t32)經(jīng)過發(fā)電轉(zhuǎn)移期間T1而等待溫度分布穩(wěn)定，在經(jīng)過發(fā)電轉(zhuǎn)移期間T1時(shí)(時(shí)刻t29)將重整器溫度及電堆溫度分別滿足650°C以上、700°C以上的轉(zhuǎn)移溫度條件(發(fā)電工序轉(zhuǎn)移條件)作為條件，從SR2工序轉(zhuǎn)入發(fā)電工序。
另外，在本實(shí)施方式中，由于使燃料氣體供給量及供水量降低直至溫度降低期間T2結(jié)束，以使重整器溫度降低至閾值溫度Tth，因此上述供給量是比圖9的動(dòng)作圖表所示的SR2工序中的各供給量降低后的值，在使燃料氣體供給量及供水量比通常起動(dòng)時(shí)降低的狀態(tài)下，轉(zhuǎn)入發(fā)電工序。在本實(shí)施方式中，在SRl工序結(jié)束時(shí)重整器溫度與閾值溫度Tth的溫度差越大，則使燃料氣體供給量及供水量降低的期間(時(shí)刻t28 t32)越長(zhǎng)，降低量越大。因而，在SRl工序結(jié)束時(shí)，重整器溫度與閾值溫度Tth的溫度差越大，則轉(zhuǎn)入發(fā)電工序時(shí)的燃料氣體供給量及供水量越被設(shè)定為比通常時(shí)的供給量降低的值。轉(zhuǎn)入發(fā)電工序時(shí)，因?yàn)槿剂想姵仉姸?4中的發(fā)電反應(yīng)，電堆溫度暫時(shí)上升。而且，與此相伴，重整器溫度也上升。但是，由于在轉(zhuǎn)入發(fā)電工序時(shí)，與通常起動(dòng)時(shí)相比燃料氣體供給量降低，因此在燃燒部中燃燒的剩余的重整后的燃料氣體量也降低，由此排放氣體量減少，因此，抑制了重整器20的溫度上升。因而，在圖10中，雖然在剛剛轉(zhuǎn)入發(fā)電工序之后重整器溫度超過閾值溫度Tth，但是其后由于燃料氣體供給量及供水量進(jìn)一步降低(時(shí)刻t3(l )，因此抑制了重整器溫度上升，未超過異常判定溫度而是保持于合適的溫度范圍。如此，在本實(shí)施方式的過度升溫抑制控制中，雖然與通常起動(dòng)時(shí)相比，重整器溫度的上升速度比電堆溫度的上升速度快，但是在殘留熱量所引起的升溫影響沒那么大時(shí)，通過與通常起動(dòng)時(shí)的燃料氣體供給量相比，使SR2工序中轉(zhuǎn)入發(fā)電工序時(shí)的燃料氣體供給量降低，在發(fā)電工序，尤其是轉(zhuǎn)入發(fā)電工序時(shí)及轉(zhuǎn)入發(fā)電工序后的規(guī)定期間內(nèi)，可以防止重整器溫度、電堆溫度過度升溫至引起劣化、損傷的規(guī)定值(異常判定溫度)以上。另外，在本實(shí)施方式中，雖然判定為處于升溫促進(jìn)狀態(tài)時(shí)，從SRl工序結(jié)束時(shí)以一定的降低速度使燃料氣體供給量及供水量下降，但是不限于此，也可以構(gòu)成為以I個(gè)階段或多個(gè)階段下降至規(guī)定的供給量。而且，也可以構(gòu)成為根據(jù)SRl工序結(jié)束時(shí)的重整器溫度相對(duì)于閾值溫度Tth的上升溫度部分，上升溫度部分越大，則控制部110越大地設(shè)定燃料氣體供給量及供水量各自的降低量，以及/或者越長(zhǎng)地設(shè)定溫度降低期間T2。另外，在本實(shí)施方式中，雖然在SR工序中判定升溫促進(jìn)狀態(tài)，而在SR2工序中使燃料氣體供給量降低，但是不限于此，在POX工序、ATR工序中也可以構(gòu)成為同樣地判定升溫促進(jìn)狀態(tài)，使燃料氣體供給量降低。接下來，參照?qǐng)D11，對(duì)在圖10所示的過度升溫抑制控制中，在最大溫度降低期間Tfflax內(nèi)重整器溫度未降低至閾值溫度Tth時(shí)的處理進(jìn)行說明。在圖11中，由于時(shí)刻t2(l至?xí)r刻t28與圖10大致一樣，因此省略說明。由于在SRl工序結(jié)束時(shí)，重整器溫度超過了閾值溫度Tth(本例中為750°C )，因此控制部110判定為處于升溫促進(jìn)狀態(tài)，在SR2工序中，使燃料氣體供給量及供水量以規(guī)定的降低速度降低(時(shí)刻t28 t33)。但是，在從開始降低的時(shí)刻t28經(jīng)過最大溫度降低期間Tmax時(shí)(時(shí)刻t33)，重整器溫度也沒有降低至閾值溫度Tth以下時(shí)，控制部110在經(jīng)過最大溫度降低期間Tmax時(shí)停止降低燃料氣體供給量及供水量，而保持于此時(shí)的供給量。即，由于即使以對(duì)應(yīng)于最大溫度降低期間Tmax的足夠的降低量(最大降低量)使各個(gè)供給量降低，重整器溫度也未降低至閾值溫度Tth以下，因此控制部110停止降低供給量。另外，本例是重整器溫度未達(dá)到第2閾值溫度Tth2或第3閾值溫度Tth3而經(jīng)過最大溫度降低期間Tmax的例子。而且，控制部110從將供給量保持為一定時(shí)(時(shí)刻t33)經(jīng)過發(fā)電轉(zhuǎn)移期間T1而等待溫度分布穩(wěn)定，在經(jīng)過發(fā)電轉(zhuǎn)移期間T1時(shí)(時(shí)刻t34)將重整器溫度及電堆溫度分別滿足650°C以上、700°C以上的轉(zhuǎn)移溫度條件(發(fā)電工序轉(zhuǎn)移條件)作為條件，從SR2工序轉(zhuǎn)入發(fā)電工序。另外，在本實(shí)施方式中，發(fā)電轉(zhuǎn)移期間T1被設(shè)定為固定值，不根據(jù)升溫促進(jìn)狀態(tài)的程度，即SRl工序結(jié)束時(shí)的重整器溫度相對(duì)于閾值溫度Tth的上升溫度部分的大小而變化。即，無法直接測(cè)定或者很難估計(jì)在燃料電池模塊2內(nèi)存在局部高溫位置這樣的溫度分布的偏差。因此，無論處于何種狀況，都使發(fā)電轉(zhuǎn)移期間T1固定，以能夠在溫度分布平穩(wěn)地穩(wěn)定于恒定狀態(tài)后轉(zhuǎn)入發(fā)電工序。如上所述，轉(zhuǎn)入發(fā)電工序時(shí)，雖然因?yàn)槿剂想姵仉姸?4中的發(fā)電反應(yīng)而使電堆溫度及重整器溫度暫時(shí)上升，但是由于在轉(zhuǎn)入發(fā)電時(shí)使燃料氣體供給量充分降低、在經(jīng)過最大溫度降低期間Tmax中重整器溫度未達(dá)到第2閾值溫度Tth2、以及從閾值溫度Tth到異常判定溫度存在溫度富余，因此不會(huì)因這種暫時(shí)的溫度上升使重整器溫度達(dá)到異常判定溫度。而且，轉(zhuǎn)入發(fā)電工序時(shí)，電堆溫度通過逐漸從重整器20流入的氣體而升溫，以追上重整器溫度，同時(shí)通過燃料電池電堆14中的發(fā)電反應(yīng)及焦耳熱而升溫。由此，電堆溫度可以保持于發(fā)電動(dòng)作溫度。另一方面，由于轉(zhuǎn)入發(fā)電工序時(shí)，燃料氣體供給量及供水量與通常時(shí)相比充分降低，其后燃料氣體供給量進(jìn)一步降低(時(shí)刻t35 )，因此重整器溫度在剛剛轉(zhuǎn)入發(fā)電工序之后暫時(shí)升溫后，溫度上升被抑制，從而保持于恰當(dāng)?shù)臏囟确秶Ｈ绱?，在本?shí)施方式中構(gòu)成為，即使經(jīng)過溫度降低期間T2，重整器溫度也未降低至閾值溫度Tth以下時(shí)，通過盡早地轉(zhuǎn)入發(fā)電工序，而使溫度分布合適。接下來，參照?qǐng)D12，對(duì)在圖10所示的過度升溫抑制控制中，在SRl工序結(jié)束時(shí)的重整器溫度為比閾值溫度Tth高規(guī)定溫度的第2閾值溫度Tth2以上時(shí)的處理進(jìn)行說明。在圖12中，由于時(shí)刻t2(l至?xí)r刻t28與圖10及圖11大致一樣，因此省略說明。但是，在時(shí)刻t28，重整器溫度達(dá)到了設(shè)定為比閾值溫度Tth還高規(guī)定溫度部分的第2閾值溫度Tth2(本例中為780°C )以上。由于在SRl工序結(jié)束時(shí)，重整器溫度超過了閾值溫度Tth，因此控制部110判定為處于升溫促進(jìn)狀態(tài)，在SR2工序中，使燃料氣體供給量及供水量以規(guī)定的降低速度降低(時(shí)刻七28 t37)。但是，由于SRl工序結(jié)束時(shí)的重整器溫度為第2閾值溫度Tth2以上，因此控制部110根據(jù)SRl工序結(jié)束時(shí)的重整器溫度，縮短溫度降低期間T2或最大溫度降低期間Tmax。在圖12中，溫度降低期間T2或最大溫度降低期間Tmax被變更為縮短后的期間T3。因而，控制部110在縮短溫度降低期間Τ3(時(shí)刻t28 t37)的期間，使燃料氣體供給量及供水量以一定的降低速度降低，使上述供給量降低至通常起動(dòng)動(dòng)作時(shí)的供給量以下后，在時(shí)刻t37停止降低燃料氣體供給量及供水量，保持于此時(shí)的供給量。而且，控制部110從將供給量保持為一定時(shí)(時(shí)刻t37)經(jīng)過發(fā)電轉(zhuǎn)移期間T1而等待溫度分布穩(wěn)定，在經(jīng)過發(fā)電轉(zhuǎn)移期間T1時(shí)(時(shí)刻t38)將重整器溫度及電堆溫度分別滿足650°C以上、700°C以上的轉(zhuǎn)移溫度條件(發(fā)電工序轉(zhuǎn)移條件)作為條件，從SR2工序轉(zhuǎn)入發(fā)
電工序。如圖12的例子那樣殘留熱量較大，在SRl工序結(jié)束時(shí)重整器溫度達(dá)到第2閾值溫度Tth2以上時(shí)，即使在SR2工序中降低燃料氣體供給量及供水量，重整器溫度也有可能不隨時(shí)間下降，反而上升。因而，在本實(shí)施方式中構(gòu)成為，如此在殘留熱量較大時(shí)，通過盡早地轉(zhuǎn)入發(fā)電工序而處于恰當(dāng)?shù)臏囟确植紶顟B(tài)。雖然由于轉(zhuǎn)入發(fā)電工序，而因?yàn)槿剂想姵仉姸?4中的發(fā)電反應(yīng)，使電堆溫度及重整器溫度暫時(shí)上升，但是由于輸出電力最初設(shè)定為較低，因此燃料氣體供給量及供水量也與此相應(yīng)地降低為較低的值(時(shí)刻t39 )。由此，重整器溫度在達(dá)到異常判定溫度之前開始降低，在發(fā)電工序中保持于合適的溫度范圍。而且，轉(zhuǎn)入發(fā)電工序時(shí)，電堆溫度通過逐漸從重整器20流入的氣體而升溫，以追上重整器溫度，同時(shí)通過燃料電池電堆14中的發(fā)電反應(yīng)及焦耳熱而升溫。由此，電堆溫度可以保持于發(fā)電動(dòng)作溫度。如此，在本實(shí)施方式中構(gòu)成為，在SRl工序結(jié)束時(shí)的重整器溫度達(dá)到第2閾值溫度Tth2以上這樣的殘留熱量較大時(shí)，縮短使燃料氣體供給量降低的溫度降低期間T2或最大溫度降低期間Tmax，在經(jīng)過縮短溫度降低期間T3及發(fā)電轉(zhuǎn)移期間T1后，盡早地轉(zhuǎn)入發(fā)電工序。通過該構(gòu)成，在本實(shí)施方式中，不會(huì)使重整器溫度、電堆溫度達(dá)到異常判定溫度，能夠在降低了燃料氣體供給量的發(fā)電工序中使溫度分布穩(wěn)定。接下來，參照?qǐng)D13，對(duì)在圖10所示的過度升溫抑制控制中，重整器溫度在溫度降低期間T2中達(dá)到比閾值溫度Tth高規(guī)定溫度的第3閾值溫度Tth3時(shí)的處理進(jìn)行說明。在圖13中，由于時(shí)刻t2(l至?xí)r刻t28與圖10及圖11大致一樣，因此省略說明。由于在SRl工序結(jié)束時(shí)，重整器溫度超過了閾值溫度Tth，因此控制部110判定為處于升溫促進(jìn)狀態(tài)，在SR2工序中，使燃料氣體供給量及供水量以規(guī)定的降低速度降低(時(shí)刻 t41)。但是，盡管降低了燃料氣體供給量及供水量，重整器溫度還是在溫度降低期間T2中進(jìn)一步上升，在時(shí)刻t41達(dá)到了第3閾值溫度Tth3(本例中為780°C )?？刂撇?10在重整器溫度達(dá)到第3閾值溫度Tth3時(shí)，結(jié)束溫度降低期間T2，停止降低燃料氣體供給量及供水量，保持此時(shí)的供給量。另外，第3閾值溫度Tth3是閾值溫度Tth和異常判定溫度之間的溫度設(shè)定值，既可以是與第2閾值溫度Tth2相同的溫度，也可以是比第2閾值溫度Tth2高的溫度或低的溫度。而且，控制部110從將供給量保持為一定時(shí)(時(shí)刻t41)經(jīng)過發(fā)電轉(zhuǎn)移期間T1而等待溫度分布穩(wěn)定，在經(jīng)過發(fā)電轉(zhuǎn)移期間T1時(shí)(時(shí)刻t42)將重整器溫度及電堆溫度分別滿足650°C以上、700°C以上的轉(zhuǎn)移溫度條件(發(fā)電工序轉(zhuǎn)移條件)作為條件，從SR2工序轉(zhuǎn)入發(fā)電工序。如圖13的例子那樣殘留熱量較大，盡管在SR2工序中降低了燃料氣體供給量及供水量，但是在重整器溫度達(dá)到第3閾值溫度Tth3時(shí)，還是很難通過降低SR2工序中的供給量，使重整器溫度降低至合適值。因而，在本實(shí)施方式中構(gòu)成為，如此在殘留熱量較大時(shí)，與圖12的例子一樣，通過盡早地轉(zhuǎn)入發(fā)電工序而處于更加恰當(dāng)?shù)臏囟确植紶顟B(tài)。通過該構(gòu)成，在本實(shí)施方式中，不會(huì)使重整器溫度、電堆溫度達(dá)到異常判定溫度，能夠在降低了燃料氣體供給量的發(fā)電工序中使溫度分布穩(wěn)定。
權(quán)利要求
1.ー種固體氧化物型燃料電池裝置，其特征在于，具備: 電堆，組合多個(gè)燃料電池單電池而成； 重整器，重整向所述燃料電池單電池供給的燃料氣體； 燃燒部，通過由使經(jīng)過所述燃料電池單電池后的剰余的燃料氣體或重整后的燃料氣體燃燒而產(chǎn)生的排放氣體來加熱所述重整器及所述電堆； 溫度檢測(cè)器，分別檢測(cè)出所述電堆的溫度及所述重整器的溫度； 模塊收納室，收納所述電堆及所述重整器； 蓄熱部件，配置在所述模塊收納室的周圍； 判定部件，判定是否處于升溫促進(jìn)狀態(tài)，即利用所述燃料電池裝置的起動(dòng)中所述蓄熱部件積蓄的熱量促進(jìn)所述重整器及/或所述電堆升溫的狀態(tài)； 及控制部件，控制所述燃料電池裝置的起動(dòng)， 所述控制部件構(gòu)成為進(jìn)行如下控制，在所述燃料電池裝置的起動(dòng)エ序中，根據(jù)所述電堆的溫度及所述重整器的溫度，控制向所述重整器供給的燃料氣體、氧化劑氣體、水蒸氣的供給量，使通過所述重整器進(jìn)行的燃料氣體重整反應(yīng)エ序轉(zhuǎn)入POXエ序、ATRエ序、SRエ序后，轉(zhuǎn)入發(fā)電エ序，在各エ序中對(duì)于所述電堆的溫度及所述重整器的溫度分別滿足了所設(shè)定的轉(zhuǎn)移條件時(shí)，轉(zhuǎn)入下ー個(gè)エ序， 所述控制部件在所述判定部件判定為處于升溫促進(jìn)狀態(tài)時(shí)，與所述判定部件未判定為處于升溫促進(jìn)狀態(tài)時(shí)相比，進(jìn)行如下控制，在使燃料氣體供給量降低的狀態(tài)下轉(zhuǎn)入所述發(fā)電エ序。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的固體氧化物型燃料電池裝置，其特征在于，在所述判定部件判定為升溫促進(jìn)狀態(tài)時(shí)，根據(jù)該判定所述重整器及/或所述電堆升溫的程度越大，則所述控制部件越使轉(zhuǎn)入所述發(fā)電エ序時(shí)的燃料氣體供給量更加降低。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的固體氧化物型燃料電池裝置，其特征在于，所述控制部件根據(jù)所述SRエ序中的所述重整器的溫度變化，調(diào)節(jié)燃料氣體供給量。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的固體氧化物型燃料電池裝置，其特征在于，所述控制部件在所述SRエ序中的轉(zhuǎn)入所述發(fā)電エ序之前的第I規(guī)定期間，將燃料氣體供給量保持為一定。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的固體氧化物型燃料電池裝置，其特征在于，所述控制部件在所述重整器的溫度降低至規(guī)定的第I閾值溫度以下時(shí)將燃料氣體供給量保持為一定，在經(jīng)過所述第I規(guī)定期間后轉(zhuǎn)入所述發(fā)電エ序。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的固體氧化物型燃料電池裝置，其特征在于，所述控制部件在所述SRエ序中使燃料氣體供給量降低的狀態(tài)下，即使經(jīng)過第2規(guī)定期間所述重整器的溫度也未降低至所述第I閾值溫度以下時(shí)，并不等待降低至所述第I閾值溫度以下，而是將燃料氣體供給量保持為一定，在經(jīng)過所述第I規(guī)定期間后轉(zhuǎn)入所述發(fā)電エ序。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的固體氧化物型燃料電池裝置，其特征在于，所述重整器的溫度為比所述第I閾值溫度高的規(guī)定的第2閾值溫度以上時(shí)，所述控制部件縮短所述第2規(guī)定期間。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的固體氧化物型燃料電池裝置，其特征在于，所述控制部件不根據(jù)基于升溫促進(jìn)狀態(tài)判定的所述重整器及/或所述電堆所升溫的程度來變更所述第I規(guī)定期間的長(zhǎng)度。
9.根據(jù)權(quán)利要求5所述的固體氧化物型燃料電池裝置，其特征在于，在所述SRエ序中，當(dāng)所述重整器的溫度超過設(shè)定為比所述第I閾值溫度高的規(guī)定的第3閾值溫度時(shí)，并不等待所述重整器的溫度降低至所述第I閾值溫度以下，而是將燃料供給量保持為一定，在經(jīng)過所述第I規(guī)定期間后轉(zhuǎn)入所述發(fā)電エ序。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的固體氧化物型燃料電池裝置，其特征在于，所述控制部件不根據(jù)基于升溫促進(jìn)狀態(tài)判定的所述重整器及/或所述電堆所升溫的程度來變更所述第I規(guī)定期間的長(zhǎng)度。
全文摘要
本發(fā)明提供一種固體氧化物型燃料電池裝置，防止在起動(dòng)工序中燃料電池模塊內(nèi)的溫度過度上升?？刂撇?110)構(gòu)成為進(jìn)行如下控制，在起動(dòng)工序中，根據(jù)電堆溫度及重整器溫度，控制向重整器(20)供給的燃料氣體、氧化劑氣體、水蒸氣的供給量，在轉(zhuǎn)入POX工序、ATR工序、SR工序后，轉(zhuǎn)入發(fā)電工序，在各工序中對(duì)于電堆溫度及重整器溫度分別滿足了所設(shè)定的轉(zhuǎn)移條件時(shí)，轉(zhuǎn)入下一個(gè)工序，控制部(110)進(jìn)行如下控制，判定為處于升溫促進(jìn)狀態(tài)時(shí)，與未判定為處于升溫促進(jìn)狀態(tài)時(shí)相比，在使燃料氣體供給量降低的狀態(tài)下轉(zhuǎn)入發(fā)電工序。
文檔編號(hào)H01M8/12GK103119770SQ20118004552
公開日2013年5月22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