固体氧化物型燃料电池装置的制作方法

专利名称：固体氧化物型燃料电池装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种固体氧化物型燃料电池装置，尤其涉及防止起动中的重整器等过度升温的固体氧化物型燃料电池装置。
背景技术：
以往，固体氧化物型燃料电池装置(SOFC)构成为，在起动工序中，经过在重整器中对燃料气体进行重整的多个工序，即部分氧化重整反应工序(P0X工序)、自热重整反应工序(ATR工序)、水蒸气重整反应工序(SR工序)，而转入发电工序(例如参照专利文献I)。在SOFC中，通过依次执行上述工序，能够使配置在燃料电池模块收纳室内的重整器、燃料电池电堆等升温至动作温度。而且，SOFC的动作温度为600 800° C的高温，在燃料电池模块收纳室周围配置有蓄热材料。因而，该蓄热材料能够在动作中保持大量的热量，使动作中的热效率提高。专利文献1:日本国特开2004-319420号公报但是，在使动作中的SOFC暂时转入停止动作后，而进行再起动时，如上所述，由于在蓄热材料中储存有大量的热量，因此以通常的起动工序进行起动时，存在重整器、燃料电池电堆的温度过度上升的问题。例如，在通常的起动动作中，重整器内的重整反应工序中的发热反应即POX工序所产生的热量使重整器自身升温，但是也使重整器外的构成构件即蓄热材料等升温。对此，由于在再起动动作中，重整器外的构成构件已经升温至一定程度的温度，而且，蓄热材料保持有大量的热量，因此POX工序中产生的热量主要用于使重整器升温。其结果，在再起动动作中，重整器以比通常的起动动作中大的升温速度升温，有可能会引起变为超过规定动作温度的状态的过度升温。而且，有可能因为该过度升温而使重整器劣化或损伤。

发明内容
本发明是为了解决上述课题而进行的，目的在于提供一种固体氧化物型燃料电池装置，在起动工序中，防止燃料电池模块内的温度过度上升。为了达成上述目的，本发明是一种燃料电池装置，其为固体氧化物型燃料电池装置，其特征在于，具备:电堆，组合多个燃料电池单电池而成；重整器，重整向燃料电池单电池供给的燃料气体；燃烧部，利用通过使经过燃料电池单电池后的剩余的燃料气体或重整后的燃料气体燃烧而产生的排放气体来加热重整器及电堆；温度检测器，分别检测出电堆的温度及重整器的温度；模块收纳室，收纳电堆及重整器；蓄热部件，配置在模块收纳室的周围；判定部件，判定是否处于升温促进状态，即因为燃料电池装置的起动中蓄热部件积蓄的热量而促进重整器及/或电堆升温的状态；及控制部件，控制燃料电池装置的起动，控制部件构成为如下进行控制，在燃料电池装置的起动工序中，根据电堆的温度及重整器的温度，控制向重整器供给的燃料气体、氧化剂气体、水蒸气的供给量，使通过重整器进行的燃料气体重整反应工序在转入POX工序、ATR工序、SR工序后，转入发电工序，在各工序中对于电堆的温度及重整器的温度分别满足了所设定的转移条件时，转入下一个工序，当判定部件判定为处于升温促进状态时，控制部件至少在转入发电工序时执行防止重整器的温度升温至规定值以上的过度升温抑制控制。在蓄热部件中存在规定量以上的残存热量的状况下起动燃料电池装置时，由重整器内的部分氧化重整反应产生的热量变得难以被蓄热部件吸取。因此，起动中的重整器的温度上升速度变大。如此，当重整器温度的上升速度较大时，如果以与通常起动时相同的方法、条件执行起动动作，则重整器温度会过度上升，例如重整器温度过度升温至异常判定温度以上，有可能会发生重整器的劣化、损伤及燃料电池单电池的劣化。根据本发明，利用判定部件判定是否处于容易发生过度升温的状况即升温促进状态，根据该判定，控制部件在起动工序中尤其在转入发电工序时、转入发电工序后的规定期间(即温度变为最高的时刻或期间)内执行避免重整器温度变为规定值以上(例如重整器有可能会劣化的异常判定温度)的过度升温抑制控制。由此，在本发明中，可以防止起动时重整器温度过度上升至规定值以上(过度升温)。另外，本发明中的过度升温抑制控制包括在转入发电工序前及转入发电工序后抑制过度升温的控制，诸如放宽起动工序中的各重整工序的转移条件从而提前转入下一个工序的控制、抑制重整器温度的上升并促进电堆温度的上升从而缩小两者的温度差的控制、降低起动工序中的燃料气体供给量的控制、通过转入发电工序后的输出电力控制来抑制重整器温度上升的控制。在本发明中，优选控制部件在判定部件判定为处于升温促进状态时，在起动工序中转入发电工序之前，开始过度升温抑制控制。发电开始后，电堆温度因发电反应等而存在温度进一步上升的倾向。在本发明中，由于在转入发电工序之前开始过度升温抑制控制，因此在发电开始时之前消除了残存热量对局部或整体的温度上升的影响，因此，可以防止随着发电开始，电堆温度、伴随电堆温度上升而上升的重整器温度变为各自对应的规定值以上。在本发明中，优选SR工序具有SRl工序和燃料气体供给量比该SRl工序降低的SR2工序，控制部件在重整器的温度及电堆的温度满足针对它们分别设定的从SRl工序转A SR2工序的转移条件即SR2转移条件时，将SRl工序变更至SR2工序，控制部件在判定部件判定为处于升温促进状态时，即使在SR2转移条件被满足之前也转入SR2工序。由于在SR2工序中燃料气体供给量比SRl工序降低，因此燃烧部对重整器的加热被抑制，在SR2工序中与SRl工序相比，重整器温度的上升被抑制。在本发明中，即使在一部分处于低温状态而转移条件被满足之前，也由于在升温促进状态中预计到残存热量所引起的温度上升，因此通过提前转入更加抑制温度上升的SR2工序，从而可以防止因为残存热量而导致发生过度升温。而且，由于通过残存热量弥补电堆等的温度上升的不足部分，因此自下一个工序之后不会产生温度上升不足的问题。在本发明中，优选控制部件为在SRl工序中，如果重整器的温度满足SR2转移条件而且为规定的强制转移温度以上，则即使电堆的温度未满足SR2转移条件，也转入SR2工序。虽然在POX工序、ATR工序中因为发热反应即部分氧化重整反应而产生热量，但是该产生热量因为残存热量的存在而难以被蓄热部件吸取。因此，起动工序中的重整器温度的上升速度容易变为比电堆温度的上升速度大。因而，如果等待电堆温度达到转移条件的温度，则重整器温度会过度上升。在本发明中，如果在SRl工序中，重整器温度处于规定强制转移温度以上的高温状态，则不等待电堆温度达到转移条件的温度而提前转入SR2工序，由此，可以防止重整器的过度升温。在本发明中，优选SR工序具有SRl工序和燃料气体供给量比该SRl工序降低的SR2工序，控制部件在重整器的温度及电堆的温度满足针对它们分别设定的从SRl工序转A SR2工序的转移条件即SR2转移条件时，将SRl工序变更至SR2工序，控制部件在判定部件判定为处于升温促进状态时，在从SRl工序变更至SR2工序之前，执行燃料气体供给量比SRl工序少且比SR2工序多的SRl.5工序。根据如此构成的本发明，通过使燃料气体供给量多阶段地逐步下降，从而可以防止温度分布的急剧变化并防止重整器的过度升温。在本发明中，优选从SRl工序变更至SRl.5工序时的转移条件是比SR2转移条件低的温度条件。根据如此构成的本发明，通过使燃料气体供给量多阶段地下降，可以防止温度分布的急剧变化并防止重整器的过度升温，除此以外，还由于转入SRl.5工序的转移条件是比SR2转移条件低的温度条件，因此可以从SRl工序提前转入SRl.5工序，可防止重整器的过度升温。在本发明中，优选控制部件在判定部件判定为处于升温促进状态时，作为过度升温抑制控制执行减小重整器温度和电堆温度的温度差的温度差缩小控制。虽然重整器温度在残存热量的影响下温度容易上升，但是根据本发明，通过执行减小重整器温度和电堆温度的温度差的温度差缩小控制，可以在起动工序及发电工序中防止仅一方的温度上升，可防止过度升温。在本发明中，优选控制部件在判定部件判定为处于升温促进状态时，在SR工序中，作为温度差缩小控制，在转入发电工序之前进行比额定低的电力取出。如果是在SR工序中，则可取出比额定低的电力。由于进行电力取出时，重整后的燃料气体被发电所消耗，因此燃烧部中产生的排放气体量变少，可抑制重整器的温度上升。而且，进行电力取出时，电堆通过发电反应而被促进了加热。由此，在本发明中，通过抑制重整器的温度上升并促进电堆温度的上升，可以缩小重整器和电堆的温度差。在本发明中，优选控制部件使转入发电工序之前的电力取出量一定。开始电力取出后，重整器及电堆中的发热及吸热的平衡发生变化，温度过渡性地逐步变化。此时，还可以考虑到电力取出量改变时，会在过渡的变化中进一步加入改变要素，从而在局部上无法减缓温度差。因此，在本发明中，使电力取出量一定，由此能够切实地使温度差缩小。 在本发明中，优选控制部件将转入发电工序之前所取出的电力供给至燃料电池装置的辅助设备。根据如此构成的本发明，不会使起动工序中取出的电力在发热体等中无谓地消耗，可以在辅助设备中有效加以利用。
在本发明中，优选判定部件在从至少一个工序转入下一个工序时，当重整器的温度为第I规定温度以上时则判定为处于升温促进状态，根据该判定，控制部件即使在电堆的温度未满足用于转入下一个工序的转移条件时也转入下一个工序。由于再起动时，POX工序及ATR工序中的部分氧化重整反应所产生的热量因为残存热量的存在难以被蓄热部件吸取，因此起动工序中的重整器温度的上升速度比电堆温度的上升快。因而，如果等待电堆温度满足转移条件，则重整器有可能会过度升温。因此，在本发明中，当重整器温度达到强制转移温度时，并不等待电堆温度满足转移条件而提前转入下一个工序，由此，可防止重整器的过度升温。在本发明中，优选第I规定温度被设定为比重整器的转移条件的温度高的温度。根据如此构成的本发明，尽管电堆温度还处于比转移条件的温度低的状态，但是当重整器温度超过转移条件的温度而达到高温状态(即第I规定温度的强制转移温度)时，则不应再等待电堆温度的上升，而可以正确地进行处于残存热量较大的升温促进状态的判断。在本发明中，优选判定部件在SR工序中，当重整器的温度为第I规定温度以上时则判定为处于升温促进状态，根据该判定，控制部件即使在电堆的温度未满足用于转入下一个工序的转移条件时也转入发电工序，第I规定温度被设定为，比重整器的转入发电工序的转移条件的温度高，且比重整器的异常判定温度即第2规定温度低。由于转入发电工序时(SR工序)处于起动工序(即升温工序)的末期，因此重整器温度容易变为最高温。因此，根据本发明，当处于残存热量较大的升温促进状态时，通过在重整器低于异常判定温度时转入发电，从而可以在转入发电工序后也将重整器抑制于异常判定温度以下，以在正常动作温度范围内进行动作。在本发明中，优选控制部件在转入发电工序后，执行管控燃料电池装置运行的温度监测控制，避免重整器的温度超过重整器的异常判定温度即第2规定温度。当处于残存热量较大的升温促进状态时，重整器温度与通常起动时相比处于接近异常判定温度的状态。因此，在本发明中，即使在转入发电工序后也执行温度监测控制以避免重整器的温度超过重整器的异常判定温度，由此，可以防止随着发电开始重整器温度进一步变为高温而超过异常判定温度。由此，在本发明中，即使从起动工序强制转入发电工序，也能切实地防止过度升温。在本发明中，优选判定部件通过POX工序或ATR工序中的重整器的温度来判定是否处于升温促进状态，当判断为处于升温促进状态时，放宽该工序之后的转移条件。残存热量所引起的重整器温度的上升在进行发热反应的POX工序及ATR工序(尤其是POX工序)中显著地出现，此时存在如下倾向，所产生的重整器温度和电堆温度的温度差在之后的工序中将被保持。因而，在本发明中，在能够正确地进行残存热量所引起的升温促进状态的判定的POX工序或ATR工序中进行判定。而且，由于在POX工序或ATR工序时变更判定以后的重整工序的变更温度条件，因此在以后的从ATR工序转入SR工序及/或从SR工序转入发电工序的各变更时刻，即使不进行残存热量所引起的升温促进状态的判定，也能够在整个起动工序中防止发生过度升温。根据本发明的固体氧化物型燃料电池装置，能够在起动工序中防止燃料电池模块内的温度过度上升。


图1是表示本发明一个实施方式的燃料电池装置的整体结构图。图2是表示本发明一个实施方式的燃料电池装置的燃料电池模块的正面剖视图。图3是沿图2的II1-1II线的剖视图。图4是表示本发明一个实施方式的燃料电池装置的燃料电池单电池单体的局部剖视图。图5是表示本发明一个实施方式的燃料电池装置的燃料电池电堆的立体图。图6是表示本发明一个实施方式的燃料电池装置的框图。图7是表示本发明一个实施方式的燃料电池装置起动时的动作的时间图。图8是表示本发明一个实施方式的燃料电池装置运行停止时的动作的时间图。图9是本发明一个实施方式的燃料电池装置的起动处理步骤的动作图表。图10是本发明一个实施方式的燃料电池装置起动时的过度升温抑制控制的说明图。图11是本发明第I实施方式的燃料电池装置的过度升温抑制控制的动作图表。图12是本发明第2实施方式的燃料电池装置起动时的过度升温抑制控制的说明图。图13是本发明第2实施方式的燃料电池装置的过度升温抑制控制的动作图表。图14是本发明第3实施方式的燃料电池装置起动时的过度升温抑制控制的说明图。图15是本发明第4实施方式的燃料电池装置的过度升温抑制控制的动作图表。图16是本发明第5实施方式的燃料电池装置起动时的过度升温抑制控制的说明图。图17是本发明第6实施方式的燃料电池装置起动时的过度升温抑制控制的说明图。图18是本发明第6实施方式的燃料电池装置的过度升温抑制控制的动作图表。图19是本发明第6实施方式的燃料电池装置的过度升温抑制控制的动作图表。图20是本发明第7实施方式的燃料电池装置的控制图表。图21是通过控制部执行的控制的流程图。图22是通过控制部执行的控制的流程图。符号说明1-固体电解质型燃料电池(固体氧化物型燃料电池装置);2_燃料电池模块；4_辅助设备单元；6_壳体(模块收纳室)；7_蓄热材料(蓄热部件)；10-发电室；12-燃料电池单电池集合体；14-燃料电池电堆；16-燃料电池单电池单元；18-燃烧室；20_重整器；22_空气用换热器；28_水流量调节单元；38_燃料流量调节单元；44_重整用空气流量调节单元；45-发电用空气流量调节单元；54_逆变器；83_点火装置；84_燃料电池单电池；110_控制部(控制部件、判定部件)。
具体实施例方式下面，参照

本发明实施方式的固体氧化物型燃料电池装置或固体电解质型燃料电池(SOFC)。图1是表示本发明一个实施方式的固体电解质型燃料电池(SOFC)的整体结构图。如该图1所示，本发明一个实施方式的固体电解质型燃料电池(SOFC) I具备燃料电池模块2和辅助设备单元4。燃料电池模块2具备壳体6，在该壳体6周围隔着蓄热材料7形成有密封空间8。另外，蓄热材料7能够蓄积燃料电池模块2内产生的热量，可以使燃料电池模块2的热效率提高。在该密闭空间8的下方部分即发电室10配置有利用燃料气体和氧化剂(空气)进行发电反应的燃料电池单电池集合体12。该燃料电池单电池集合体12具备10个燃料电池电堆14 (参照图5)，该燃料电池电堆14由16根燃料电池单电池单元16 (参照图4)构成。如此，燃料电池单电池集合体12具有160根燃料电池单电池单元16，这些燃料电池单电池单元16全部串联连接。在燃料电池模块2的密封空间8的上述发电室10的上方形成有燃烧室18，发电反应中未使用的剩余的燃料气体和剩余的氧化剂(空气)在该燃烧室18内燃烧，生成排放气体。而且，在该燃烧室18的上方配置有对燃料气体进行重整的重整器20，利用前述剩余气体的燃烧热量将重整器20加热至可进行重整反应的温度。而且，在该重整器20的上方配置有用于接收燃烧热量以加热空气的空气用换热器22。接下来，辅助设备单元4具备:纯水箱26，贮存来自水管等供水源24的水并通过过滤器使其成为纯水；及水流量调节单元28 (由电动机驱动的“水泵”等)，调节从该贮水箱供给的水的流量。而且，辅助设备单元4具备:气体截止阀32，截断从城市煤气等的燃料供给源30供给的燃料气体；脱硫器36，用于从燃料气体除去硫磺；及燃料流量调节单元38(由电动机驱动的“燃料泵”等)，调节燃料气体的流量。辅助设备单元4还具备截断从空气供给源40供给的氧化剂即空气的电磁阀42、调节空气流量的重整用空气流量调节单元44及发电用空气流量调节单元45 (由电动机驱动的“空气鼓风机”等)、加热向重整器20供给的重整用空气的第I加热器46及加热向发电室供给的发电用空气的第2加热器48。上述第I加热器46和第2加热器48是为了高效地进行起动时的升温而设置的，但是也可以省略。接下来，在燃料电池模块2上连接有温水制造装置50，向其供给排放气体。向该温水制造装置50供给来自供水源24的自来水，该自来水利用排放气体的热量成为温水，以供给未图示的外部供热水器的贮热水箱。而且，在燃料电池模块2上安装有控制箱52，其用于控制燃料气体的供给量等。而且，在燃料电池模块2上连接有电力取出部(电力转换部)即逆变器54，其用于向外部供给由燃料电池模块发出的电力。接下来，根据图2及图3，说明本发明实施方式的固体电解质型燃料电池(SOFC)的燃料电池模块的内部结构。图2是表示本发明一个实施方式的固体电解质型燃料电池(SOFC)的燃料电池模块的侧面剖视图，图3是沿图2的II1-1II线的剖视图。如图2及图3所示，在燃料电池模块2的壳体6的密闭空间8内，如上所述，从下方依次配置有燃料电池单电池集合体12、重整器20、空气用换热器22。重整器20安装有用于向其上游端侧导入纯水的纯水导入管60和用于导入将要重整的燃料气体和重整用空气的被重整气体导入管62，而且，在重整器20的内部从上游侧依次形成有蒸发部20a和重整部20b，在重整部20b填充有重整催化剂。导入该重整器20的混合有水蒸气(纯水)的燃料气体及空气通过填充在重整器20内的重整催化剂而被重整。作为重整催化剂适合使用在氧化铝的球体表面赋予镍的物质，或在氧化铝的球体表面赋予钌的物质。在该重整器20的下游端侧连接有燃料气体供给管64，该燃料气体供给管64向下方延伸，进而在形成于燃料电池单电池集合体12下方的分流器66内水平延伸。在燃料气体供给管64的水平部64a的下方面形成有多个燃料供给孔64b，从该燃料供给孔64b向分流器66内供给重整后的燃料气体。在该分流器66的上方安装有用于支撑上述燃料电池电堆14的具备贯穿孔的下支撑板68，分流器66内的燃料气体被供给到燃料电池单电池单元16内。接下来，在重整器20的上方设置有空气用换热器22。该空气用换热器22在上游侧具备空气汇集室70，在下游侧具备2个空气分配室72，这些空气汇集室70和空气分配室72通过6个空气流路管74连接。在此，如图3所示，3个空气流路管74成为一组(74a、7仙、74(:、74(1、746、74^，空气汇集室70内的空气从各组空气流路管74流入各自的空气分配室72。在空气用换热器22的6个空气流路管74内流动的空气利用在燃烧室18燃烧而上升的排放气体进行预热。在各个空气分配室72上连接有空气导入管76，该空气导入管76向下方延伸，其下端侧与发电室10的下方 空间连通，向发电室10导入预热后的空气。接下来，在分流器66的下方形成有排放气体室78。而且，如图3所示，在沿壳体6长度方向的面即前面6a和后面6b的内侧，形成有在上下方向上延伸的排放气体通路80，该排放气体通路80的上端侧与配置有空气用换热器22的空间连通，下端侧与排放气体室78连通。而且，在排放气体室78的下面大致中央连接有排放气体排出管82，该排放气体排出管82的下游端连接于图1所示的上述温水制造装置50。如图2所示，用于使燃料气体和空气开始燃烧的点火装置83设置于燃烧室18。下面，根据图4对燃料电池单电池单元16进行说明。图4是表示本发明一个实施方式的固体电解质型燃料电池(SOFC)的燃料电池单电池单元的局部剖视图。如图4所示，燃料电池单电池单元16具备燃料电池单电池84和分别连接于该燃料电池单电池84的上下方向端部的内侧电极端子86。燃料电池单电池84是在上下方向上延伸的管状结构体，具备在内部形成燃料气体流路88的圆筒形内侧电极层90、圆筒形外侧电极层92、位于内侧电极层90和外侧电极层92之间的电解质层94。该内侧电极层90是燃料气体经过的燃料极，为(_)极，另一方面，外侧电极层92是与空气接触的空气极，为(+ )极。由于安装在燃料电池单电池单元16的上端侧和下端侧的内侧电极端子86为相同结构，所以在此具体地说明安装于上端侧的内侧电极端子86。内侧电极层90的上部90a具备相对于电解质层94和外侧电极层92露出的外周面90b和上端面90c。内侧电极端子86隔着导电性密封材料96与内侧电极层90的外周面90b连接，而且，通过与内侧电极层90的上端面90c直接接触而与内侧电极层90电连接。在内侧电极端子86的中心部形成有与内侧电极层90的燃料气体流路88连通的燃料气体流路98。内侧电极层90例如由Ni和掺杂有从Ca或Y、Sc等稀土类元素中选择的至少一种元素的氧化锆的混合体、Ni和掺杂有从稀土类元素中选择的至少一种元素的二氧化铈的混合体、Ni和掺杂有从Sr、Mg、Co、Fe、Cu中选择的至少一种元素的镓酸镧的混合体中的至少一种形成。电解质层94例如由掺杂有从Y、Sc等稀土类元素中选择的至少一种元素的氧化错、掺杂有从稀土类元素中选择的至少一种元素的二氧化铺、掺杂有从Sr、Mg中选择的至少一种元素的镓酸镧中的至少一种形成。外侧电极层92例如由掺杂有从Sr、Ca中选择的至少一种元素的锰酸镧、掺杂有从Sr,Co,Ni,Cu中选择的至少一种元素的铁酸镧、掺杂有从Sr、Fe、N1、Cu中选择的至少一种元素的钴酸镧、银等中的至少一种形成。下面，根据图5对燃料电池电堆14进行说明。图5是表示本发明一个实施方式的固体电解质型燃料电池(SOFC)的燃料电池电堆的立体图。如图5所示，燃料电池电堆14具备16根燃料电池单电池单元16，这些燃料电池单电池单元16的下端侧及上端侧分别被陶瓷制下支撑板68及上支撑板100支撑。在这些下支撑板68及上支撑板100上分别形成有内侧电极端子86可贯穿的贯穿孔68a及100a。而且，在燃料电池单电池单元16上安装有集电体102及外部端子104。该集电体102由与安装于燃料极即内侧电极层90的内侧电极端子86电连接的燃料极用连接部102a和与空气极即外侧电极层92的外周面整体电连接的空气极用连接部102b —体地形成。空气极用连接部102b由在外侧电极层92的表面沿上下方向延伸的铅垂部102c和从该铅垂部102c沿外侧电极层92的表面在水平方向上延伸的很多水平部102d形成。而且，燃料极用连接部102a从空气极用连接部102b的铅垂部102c朝向燃料电池单电池单元16的位于上下方向的内侧电极端子86，向斜上方或斜下方直线延伸。而且，在位于燃料电池电堆14 一端(图5中左端的里侧及跟前侧)的2个燃料电池单电池单元16的上侧端及下侧端的内侧电极端子86上分别连接有外部端子104。这些外部端子104与位于邻接的燃料电池电堆14 一端的燃料电池单电池单元16的外部端子104(未图示)连接，如上所述，160根燃料电池单电池单元16全部串联连接。下面，根据图6对安装于本实施方式的固体电解质型燃料电池(SOFC)的传感器类等进行说明。图6是表示本发明一个实施方式的固体电解质型燃料电池(SOFC)的框图。如图6所示，固体电解质型燃料电池I具备控制部110，该控制部110连接有:操作装置112，具备用于使用者操作的“开”、“关”等操作按钮；显示装置114，用于显示发电输出值(瓦特数)等的各种数据；及警报装置116，在异常状态时等发出警报(warning)。另外，该警报装置116也可以是与位于远距离地点的管理中心连接，向该管理中心通知异常状态的形式。接下来，向控制部110输入来自以下说明的各种传感器的信号。首先，可燃气体检测传感器120是用于检测气体泄漏的元件，安装于燃料电池模块2及辅助设备单元4。
CO检测传感器122是用于检测原本经过排放气体通路80等向外部排出的排放气体中的CO是否泄漏在覆盖燃料电池模块2及辅助设备单元4的外部壳体(未图示)中的元件。热水贮存状态检测传感器124是用于检测未图示的供热水器的热水温度、水量等的元件。电力状态检测传感器126是用于检测逆变器54及配电板(未图示)的电流及电压等的兀件。发电用空气流量检测传感器128是用于检测向发电室10供给的发电用空气的流量的元件。重整用空气流量传感器130是用于检测向重整器20供给的重整用空气的流量的元件。燃料流量传感器132是用于检测向重整器20供给的燃料气体的流量的元件。水流量传感器134是用于检测向重整器20供给的纯水(水蒸气)的流量的元件。水位传感器136是用于检测纯水箱26的水位的元件。压力传感器138是用于检测重整器20的外部上游侧的压力的元件。排气温度传感器140是用于检测流入温水制造装置50的排放气体的温度的元件。如图3所示，发电室温度传感器142设置在燃料电池单电池集合体12附近的前面侧和背面侧，是用于检测燃料电池电堆14附近的温度，从而推断燃料电池电堆14 (即燃料电池单电池84自身)的温度的元件。燃烧室温度传感器144是用于检测燃烧室18的温度的元件。排放气体室温度传感器146是用于检测排放气体室78的排放气体的温度的元件。重整器温度传感器148是用于检测重整器20的温度的元件，根据重整器20的入口温度和出口温度计算出重整器20的温度。外气温度传感器150是当固体电解质型燃料电池(SOFC)配置在室外时用于检测外气温度的元件。而且，也可以设置测定外气湿度等的传感器。来自这些传感器类的信号发送至控制部110，控制部110根据基于这些信号的数据，向水流量调节单元28、燃料流量调节单元38、重整用空气流量调节单元44、发电用空气流量调节单元45发送控制信号，以控制这些单元的各流量。而且，控制单元110向逆变器54发送控制信号，以控制电力供给量。下面，根据图7说明本实施方式的固体氧化物型燃料电池(SOFC)起动时的动作。图7是表示本发明一个实施方式的固体电解质型燃料电池(SOFC)起动时的动作的时间图。最初，为了加热燃料电池模块2，在无负荷状态，即，使包括燃料电池模块2的电路在开路状态下开始运行。此时，由于电路中未流动电流，所以燃料电池模块2不进行发电。首先，从重整用空气流量调节单元44经由第I加热器46向燃料电池模块2的重整器20供给重整用空气。而且，与此同时从发电用空气流量调节单元45经由第2加热器48向燃料电池模块2的空气用换热器22供给发电用空气，该发电用空气到达发电室10及燃烧室18。随后，还从燃料流量调节单元38供给燃料气体，混合有重整用空气的燃料气体经过重整器20及燃料电池电堆14、燃料电池单电池单元16，到达燃烧室18。
之后，通过点火装置83点火，使燃烧室18内的燃料气体和空气(重整用空气及发电用空气)燃烧。通过该燃料气体和空气的燃烧生成排放气体，利用该排放气体加热发电室10，而且，排放气体在燃料电池模块2的密封空间8内上升时，在加热重整器20内的包含重整用空气的燃料气体的同时，还加热空气用换热器22内的发电用空气。此时，由于通过燃料流量调节单元38及重整用空气流量调节单元44向重整器20供给混合有重整用空气的燃料气体，所以在重整器20中，进行式(I)所示的部分氧化重整反应P0X。由于该部分氧化重整反应POX是发热反应，所以起动性良好。而且，该升温后的燃料气体通过燃料气体供给管64向燃料电池电堆14的下方供给，由此，燃料电池电堆14从下方被加热，而且，由于燃烧室18也通过燃料气体和空气的燃烧而升温，所以燃料电池电堆14还从上方被加热，结果燃料电池电堆14可以大致均等地在上下方向上升温。即使进行该部分氧化重整反应P0X，在燃烧室18中也仍然持续保持燃料气体和空气的燃烧反应。CniHJxO2 — aC02+bC0+cH2 (I)部分氧化重整反应POX开始后，根据由重整器温度传感器148检测出的重整器20的温度以及由发电室温度传感器142检测出的燃料电池电堆14的温度，通过水流量调节单元28、燃料流量调节单元38及重整用空气流量调节单元44，开始向重整器20供给预先混合有燃料气体、重整用空气及水蒸气的气体。此时，在重整器20中，进行并用有上述的部分氧化重整反应POX和后述的水蒸气重整反应SR的自热重整反应ATR。由于该自热重整反应ATR可取得热量内部平衡，所以在重整器20内以热量自足的状态进行反应。S卩，当氧(空气)较多时，基于部分氧化重整反应POX的发热占支配地位，当水蒸气较多时，基于水蒸气重整反应SR的吸热反应占支配地位。由于在该阶段中，已经过起动的初期阶段，发电室10内已升温至一定程度的温度，所以 即使吸热反应占支配地位也不会引起大幅度的温度降低。而且，在自热重整反应ATR进行中，在燃烧室18中也仍然持续进行燃烧反应。式(2)所示的自热重整反应ATR开始后，根据由重整器温度传感器146检测出的重整器20的温度以及由发电室温度传感器142检测出的燃料电池电堆14的温度，在停止基于重整用空气流量调节单元44的重整用空气的供给的同时，增加基于水流量调节单元28的水蒸气的供给。由此，向重整器20供给不含空气而仅包含燃料气体和水蒸气的气体，在重整器20中，进行式(3)的水蒸气重整反应SR。CmHn+x02+yH20 ^ aC02+bC0+cH2 (2)CmHn+xH20 ^ aC02+bC0+cH2 (3)由于该水蒸气重整反应SR是吸热反应，所以与来自燃烧室18的燃烧热量取得热平衡并进行反应。由于该阶段是燃料电池模块2起动的最终阶段，所以发电室10内升温至足够高的温度，因此，即使进行吸热反应，也不会导致发电室10大幅度的温度降低。而且，即使进行水蒸气重整反应SR，在燃烧室18中也仍然持续进行燃烧反应。如此，燃料电池模块2通过点火装置83点火后，通过依次进行部分氧化重整反应P0X、自热重整反应ATR、水蒸气重整反应SR，使发电室10内的温度逐渐上升。以上的起动处理结束后，从燃料电池模块2向逆变器54取出电力。S卩，开始发电。通过燃料电池模块2的发电，燃料电池单电池84自身也发热，燃料电池单电池84的温度也上升。即使在发电开始后，也为了保持重整器20的温度，而供给比燃料电池单电池84中发电所消耗的燃料气体及发电用空气的量多的燃料气体及发电用空气，使燃烧室18中的燃烧持续。另外，在发电中以重整效率高的水蒸气重整反应SR进行发电。下面，根据图8说明本实施方式的固体氧化物型燃料电池(SOFC)运行停止时的动作。图8是通过本实施方式表示固体电解质型燃料电池(SOFC)运行停止时的动作的时间图。如图8所示，进行燃料电池模块2的运行停止时，首先，操作燃料流量调节单元38及水流量调节单元28，减少燃料气体及水蒸气对重整器20的供给量。而且，进行燃料电池模块2的运行停止时，在减少燃料气体及水蒸气对重整器20的供给量的同时，增大基于重整用空气流量调节单元44的发电用空气对燃料电池模块2内的供给量，利用空气冷却燃料电池单电池集合体12及重整器20，使它们的温度降低。其后，当发电室的温度降低至规定温度例如400 ° C时，停止向重整器20供给燃料气体及水蒸气，结束重整器20的水蒸气重整反应SR。该发电用空气的供给持续至重整器20的温度降低至规定温度例如200° C，在变为该规定温度时，停止从发电用空气流量调节单元45供给发电用空气。 如此，在本实施方式中，由于进行燃料电池模块2的运行停止时，并用基于重整器20的水蒸气重整反应SR和基于发电用空气的冷却，所以能够在较短的时间内使燃料电池模块的运行停止。下面，参照图7及图9详细说明本实施方式的固体氧化物型燃料电池(SOFC)起动时的动作。图9是成为表示燃料电池I的起动处理步骤的基础的动作图表，在起动开始时残留在燃料电池模块2中的热量为规定量以下，而没有后述的过度升温危险的情况下使用。如图9所示，起动工序构成为，控制部110按时间顺序执行各运行控制状态(燃烧运行工序、POXl工序、P0X2工序、ATRl工序、ATR2工序、SRl工序、SR2工序),从而转入发电工序。另外，POXl工序及P0X2工序是在重整器20内进行部分氧化重整反应的工序。而且，ATRl工序及ATR2工序是在重整器20内进行自热重整反应的工序。而且，SRl工序及SR2工序是在重整器20内进行水蒸气重整反应的工序。虽然上述各POX工序、ATR工序、SR工序分别细分为2个，但是不限于此，也可以细分为3个以上，还可以是未细分的构成。首先，在时刻h使燃料电池I起动时，控制部110向重整用空气流量调节单元44及发电用空气流量调节单元45发送信号，使它们起动，向燃料电池模块2供给重整用空气(氧化剂气体)及发电用空气。另外，在本实施方式中，在时刻h开始供给的重整用空气的供给量被设定为10.0 (L/min)，发电用空气的供给量被设定为100.0 (L/min)(参照图9的“燃烧运行”工序)。 接下来，在时刻^，控制部110向燃料流量调节单元38发送信号，开始向重整器20供给燃料气体。由此，送入重整器20的燃料气体及重整用空气经由重整器20、燃料气体供给管64、分流器66被送入各燃料电池单电池单元16内。送入各燃料电池单电池单元16内的燃料气体及重整用空气从各燃料电池单电池单元16的燃料气体流路98上端流出。另外 ，在本实施方式中，在时刻^开始供给的燃料气体的供给量被设定为6.0 (L/min)(参照图9的“燃烧运行”工序)。而且，在时刻t2，控制部110向点火装置83发送信号，对从燃料电池单电池单元16流出的燃料气体进行点火。由此，使燃料气体在燃烧室18内燃烧，通过由此生成的排放气体，在加热配置在其上方的重整器20的同时，燃烧室18、发电室10及配置在其中的燃料电池电堆14的温度(以下称为“电堆温度”)也上升(参照图7的时刻t2 t3)。包括燃料气体流路98的燃料电池单电池单元16及其上端部位相当于燃烧部。通过加热重整器20，当重整器20的温度(以下称为“重整器温度”)上升至300° C左右时，在重整器20内发生部分氧化重整反应(POX)(图7的时刻t3:开始POXl工序)。由于部分氧化重整反应是发热反应，因此重整器20由于部分氧化重整反应的发生还被该反应热量加热(图7的时刻t3 t5)。在温度进一步上升，重整器温度达到350° C时(P0X2转移条件)，控制部110向燃料流量调节单元38发送信号，使燃料气体供给量减少，同时向重整用空气流量调节单元38发送信号，使重整用空气供给量增加(图7的时刻t4:开始P0X2工序)。由此，燃料气体供给量变更为5.0 (L/min)，重整用空气供给量变更为18.0 (L/min)(参照图9的“P0X2”工序)。上述供给量是用于发生部分氧化重整反应的恰当的供给量。即，通过在开始发生部分氧化重整反应的初期的温度区域中，使所供给的燃料气体的比率较多，从而形成切实地使燃料气体点燃的状态，同时保持其供给量从而使点燃稳定(参照图9的“P0X1”工序)。而且，在稳定地点燃且温度上升后，作为用于生成部分氧化重整反应所需的足够的燃料气体供给量抑制了燃料的浪费(参照图9的“P0X2”工序)。接下来，在图7的时刻t5，当重整器温度达到600° C以上且电堆温度达到250° C以上时(ATR1转移条件)，控制部110向重整用空气流量调节单元44发送信号，使重整用空气供给量减少，同时向水流量调节单元28发送信号，开始供水(开始ATRl工序)。由此，重整用空气供给量变更为8.0 (L/min)，供水量变为2.0 (cc/min)(参照图9的“ATR1”工序)。通过向重整器20内导入水(水蒸气)，还在重整器20内发生水蒸气重整反应。即，在图9的“ATR1 ”工序中，发生混合有部分氧化重整反应和水蒸气重整反应的自热重整(ATR)。在本实施方式中，电堆温度通过配置在发电室10内的发电室温度传感器142而被测定。虽然发电室内的温度和电堆温度严格来说并不相同，但是由发电室温度传感器检测出的温度反映了电堆温度，能够通过配置在发电室内的发电室温度传感器掌握电堆温度。另外，在本说明书中，电堆温度意味着指示反映了电堆温度的值的由任意传感器测定的温度。而且，在图7的时刻t6，当重整器温度达到600° C以上，且电堆温度达到400° C以上时(ATR2转移条件)，控制部110向燃料流量调节单元38发送信号，使燃料气体供给量减少。而且，控制部110向重整用空气流量调节单元44发送信号，使重整用空气供给量减少，同时向水流量调节单元28发送信号，使供水量增加(开始ATR2工序)。由此，燃料气体供给量变更为4.0 (L/min)，重整用空气供给量变更为4.0 (L/min)，供水量变更为3.0 (cc/min)(参照图9的“ATR2”工序)。通过使重整用空气供给量减少并使供水量增加，在重整器20内，发热反应即部分氧化重整反应的比率减少，吸热反应即水蒸气重整反应的比率增力口。由此，抑制了重整器温度上升，另一方面，通过利用从重整器20接收的气体流而使燃料电池电堆14升温，电堆温度以追上重整器温度的方式升温，因此，两者的温度差缩小，两者稳定地进行升温。接下来，在图7的时刻t7，重整器温度与电堆温度的温度差缩小，当重整器温度达到650° C以上，且电堆温度达到600° C以上时(SRl转移条件)，控制部110向重整用空气流量调节单元44发送信号，停止供给重整用空气。而且，控制部110向燃料流量调节单元38发送信号，使燃料气体供给量减少，同时向水流量调节单元28发送信号，使供水量增加(开始SRl工序)。由此，燃料气体供给量变更为3.0 (L/min)，供水量变更为8.0 (cc/min)(参照图9的“SR1”工序)。通过停止供给重整用空气，在重整器20内不再发生部分氧化重整反应，而开始仅发生水蒸气重整反应的SR。而且，在图7的时刻t8，重整器温度与电堆温度的温度差进一步缩小，当重整器温度达到650° C以上，且电堆温度达到650° C以上时(SR2转移条件)，控制部110向燃料流量调节单元38发送信号，使燃料气体供给量减少，同时向水流量调节单元28发送信号，使供水量也减少。而且，控制部110向发电用空气流量调节单元45发送信号，使发电用空气的供给量也减少(开始SR2工序)。由此，燃料气体供给量变更为2.3 (L/min)，供水量变更为6.3 (cc/min)，发电用空气供给量变更为80.0 (L/min)(参照图9的“SR2”工序)。在SRl工序中，为了使重整器温度及电堆温度上升至可发电的温度附近，较高地保持燃料气体供给量及供水量。其后，在SR2工序中，降低燃料气体流量及供水量，使重整器温度及电堆温度的温度分布平稳，使其稳定在可发电的温度范围内。控制部110在SR2工序中，将各供给量保持规定的发电转移时间以上后，在图7的时刻t9，当重整器温度处于650° C以上且电堆温度处于700° C以上时(发电工序转移条件)，从燃料电池模块2向逆变器54输出电力，转入发电工序从而开始发电(图7的时刻t9:开始发电工序)。在发电工序中，控制部110在时刻t9至时刻t1(l之间将燃料气体供给量及供水量保持为一定。其后，控制部110向燃料流量调节单元38及水流量调节单元28发送信号，变更燃料气体供给量及供水量，以跟踪于输出电力。因而，从时刻t1(l至时刻tn，燃料气体供给量及供水量减少，时刻tn之后，根据要求输出电力，调节燃料气体供给量及供水量，执行负荷跟踪运行。下面，参照图10及图11，对第I实施方式的固体氧化物型燃料电池(SOFC)的过度升温抑制控制进行说明。如上所述，燃料电池模块2为了提高热效率，而在作为模块收纳室的壳体6的周围设置有作为蓄热部件的蓄热材料7，构成为不使内部产生的热量向外部逃离而能够有效地加以利用。但是，使燃料电池装置I工作，在包括蓄热材料7的燃料电池模块2整体升温的状态下进入停止动作，其后，在蓄热材料7等蓄积有大量的热量的状态下进入再起动工序时，燃料电池模块2内的构成部件(尤其是重整器20)与从通常的室温状态起动时相比变得容易升温。例如，在发热反应即部分氧化重整反应中由重整器20产生的热量在从通常的室温状态起动时，除使重整器20自身升温以外，为了使其它构成部件、蓄热材料7升温而被释放至重整器20之外。但是，在蓄热材料7保持有大量的热量的状况下，由部分氧化重整反应产生的热量主要用于使重整器20升温，重整器20的升温速度加快。由此，例如重整器20有可能因过度升温而劣化。因此，在本实施方式中，检测是否处于这种有可能发生过度升温的状态(即升温促进状态)，根据该状态，执行过度升温抑制控制，进行防止过度升温的恰当的再起动。该过度升温抑制控制构成为，当检测到升温促进状态时，转移温度条件被放宽，从SRl工序向SR2工序提如转入下一个工序。图10与图7的情况相比，表示重整器温度的上升速度较快的情况。另外，以下主要对与图7及图9中说明的通常起动时的动作及处理的不同之处进行说明。另外，图11与图9相比，仅转移温度条件不同，而各工序中的燃料气体等的供给量被设定为相同。另外，在自图11之后的动作图表中，用方框围上与图9不同的部分。由于时刻t2(l至时刻t27的起动状态与图7的时刻h至时刻t7的起动状态大致相同，因此省略说明。由于重整器20的温度上升比燃料电池电堆14的温度上升快，因此在时刻t27之前，重整器20的温度超过了从ATR2工序转入SRl工序的转移温度条件即650° C。而且，在电堆温度达到转移温度条件即600° C的时刻t27，由于满足双方的转移条件，控制部110使起动从ATR2工序转入SRl工序。从SRl工序转入SR2工序的通常的转移条件是重整器温度为650° C以上且电堆温度为650° C以上(SR2转移条件)。转入SRl工序后重整器温度也继续上升，在时刻t28，超过转入SR2的转移温度条件即650° C从而达到规定的强制转移温度(本例中为700° C)。另一方面，电堆温度在时刻t28也未达到转入SR2的转移温度条件即650° C。由于重整器温度先达到650° C以上后，电堆温度达到650° C以上之前需要时间，因此当电堆温度达到650° C时，重整器温度有可能因为过度升温而达到异常判定温度即800° C。由于重整器20有可能会劣化、损伤，因此异常判定温度是强制地使燃料电池I异常停止的设定温度。由于在SRl工序中，尽管电堆温度未达到转入SR2工序的转移温度条件，但是在重整器温度达到强制转移温度(本例中为700° C)以上时，从成为图9的动作图表中所示的重整器温度及电堆温度的基准的转移温度的升温过程脱离，重整器温度的升温速度加快，因此作为判定部件的控制部110判定为处于如下状态，即在燃料电池模块2中蓄积有大量的热量，因为该热量而促进了重整器20升温的状态，或者升温速度比通常起动时加快的状态即升温促进状态。S卩，在本实施方式中，与电堆温度的升温速度相比，重整器温度的升温速度快，两者的温度差比通常大，在电堆温度达到转移温度之前重整器温度达到比转移条件的温度高规定温度以上的强制转移温度时，判定为处于升温促进状态。由此，控制部110将从SRl工序转入SR2工序的转移温度条件设定为，除重整器温度为650° C以上且电堆温度为650° C以上以外，附加或变更与电堆温度无关，且重整器温度为700° C以上(变更后的SR2转移条件)。因而，虽然电堆温度未达到650° C，但是重整器温度已达到强制转移温度(700° C)，因此，控制部110从SRl工序转入SR2工序。因而，图10的情况下，燃料气体供给量及供水量比SR2工序多的SRl工序的期间缩短，重整器20的温度上升被抑制。另外，由于转入SR2工序后，燃料气体供给量及供水量比SRl工序降低，因此重整器温度的上升被抑制。由于在SR2工序中燃料气体供给量及供水量比SRl工序降低，因此在吸热反应即水蒸气重整反应被抑制这一点上，作为重整器温度的上升抑制效果较为不利。但是，由于通过在SR2工序中使燃料气体供给量降低，从而从燃料电池单电池单元16流出的重整后的燃料气体的流出量也减少，来自加热重整器20的燃烧部的排放气体量减少，因此重整器温度的上升整体被抑制。另一方面，通过在SR2工序中从重整器20接收气体流，电堆温度以逐渐追上重整器温度的方式上升，达到可发电的温度。由此，在时刻t29，重整器温度及电堆温度分别满足650° C以上、700° C以上的转移温度条件(发电工序转移条件)，控制部110从SR2工序转入发电工序。转入发电工序时，因为燃料电池电堆14中的发电反应，电堆温度暂时上升。而且，与此相伴，重整器温度也上升。在本实施方式中如下进行控制，考虑到这种发电工序中的重整器温度、电堆温度的上升部分，在转入发电工序时以及转入发电工序后的规定期间内，避免重整器温度及电堆温度达到各自的规定值(例如重整器20、燃料电池电堆14有可能会劣化、损伤的异常判定温度)以上。如此，在本实施方式的过度升温抑制控制中，当重整器温度的上升速度比电堆温度的上升速度快时，通过变更转移温度条件，即使电堆温度未满足转移温度条件，也通过重整器温度达到与通常的转移温度条件相比设定为高温的强制转移温度，从而提前转入下一个工序。由此，在本实施方式中，可以抑制重整器温度上升，在包括SR工序的起动工序及发电工序尤其在转入发电工序时以及转入发电工序后的规定期间内，防止重整器温度、电堆温度过度升温至引起劣化、损伤的规定值(异常判定温度)以上。另外，在本实施方式中，虽然在SR工序中判定升温促进状态，从而变更从SRl工序转入SR2工序的转移温度条件，但是不限于此，也可以构成为在POX工序、ATR工序中也同样地判定升温促进状态，从而变更转移温度条件，提前转入下一个工序。下面，参照图12及图13，对第2实施方式的固体氧化物型燃料电池(SOFC)的过度升温抑制控制进行说明。本实施方式的过度升温抑制控制构成为，当检测到升温促进状态时，在SRl工序和SR2工序之间追加SRl.5工序从而防止过度升温。图12与图7及图10的情况相比，表示重整器温度及电堆温度的上升速度更快的情况。另外，以下主要对与在图7及图9中说明的通常起动时的动作及处理的不同之处进行说明。而且，图13与图9相比，在SRl工序和SR2工序之间追加有SRl.5工序，与此相伴相关的转移温度条件则不同。由于时刻t4(l至时刻t47的起动状态与图7的时刻h至时刻t7的起动状态大致相同，因此省略说明。由于重整器20的温度上升比燃料电池电堆14的温度上升快，因此在时刻t47之前，重整器20的温度超过从ATR2工序转入SRl工序的转移温度条件即650° C从而达到700° C。而且，在电堆温度达到转移温度条件即600° C的时刻t47，由于满足双方的转移条件，控制部110从ATR2工序转入SRl工序。控制部110在从ATR工序转入SRl工序时的重整器温度进一步超过转移温度条件即650° C从而达到规定的转移条件变更温度(本例中为700° C)以上时，判定为处于升温促进状态，即在燃料电池模块2中蓄积有大量的热量，因为该热量而使重整器20升温。由此，控制部110将SRl工序之后的起动工序变更为图13所示的工序。
在本实施方式中，针对电堆温度，从SRl工序转入SRl.5工序的转移条件(SR1.5转移条件:620° C)被设定为比图9所示的通常的从SRl工序转入SR2工序的转移条件(650° C)低的温度条件。因而，转入SRl工序后，在电堆温度达到620° C时(时刻t48)，控制部110从SRl工序向SRl.5工序提前转入下一个工序。另外，在时刻t48，重整器温度为转移温度条件的650° C以上，在图12中比SRl工序开始时(时刻t47)进一步升温，依然超过了 700。C0在该SRl.5工序中，控制部110使燃料气体供给量降低至2.6(L/min)。该燃料气体供给量被设定为比SRl工序少，但是比SR2工序多的量。由此，排放气体量减少，重整器温度的上升被抑制。另外，在SRl.5工序中，电堆温度上升以追上重整器温度。转入SRl.5工序后，在电堆温度达到660° C时(时刻t49)，控制部110从SRl.5工序转入SR2工序(SR2转移条件)。在时刻t49，重整器温度为转移温度条件的650° C以上，在图12中持续了超过700° C的状态。在SR2工序中，控制部110使燃料气体供给量降低至2.3 (L/min),同时使供水量降低至6.3 (cc/min)。由此，排放气体量进一步减少，重整器温度的上升被抑制。另外，在SR2工序中，电堆温度上升以追上重整器温度。转入SR2工序后，在电堆温度达到700° C时(时刻t5(l)，控制部110从SR2工序转入发电工序(发电工序转移条件)。在时刻t5(l，重整器温度为转移温度条件即650° C以上。如此，在本实施方式的过度升温抑制控制中，在重整器温度的温度上升非常快，且转入SRl工序时处于转移条件变更温度(该例中为700° C)以上时，则从SRl工序提前转入具有升温抑制效果的SRl.5，进而其后，多阶段地转入升温抑制效果高的SR2工序。由此，在本实施方式中，可以通过SR工序内的多阶段的工序间转移，从而抑制温度分布的急剧变化及重整器温度的上升，在包括SR工序的起动工序及发电工序尤其在转入发电工序时以及转入发电工序后的规定期间内，防止重整器温度及电堆温度过度升温至引起劣化、损伤的异常判定温度以上。另外，在本实施方式中，虽然在转入SR工序时判定升温促进状态，并在SRl和SR2之间设置中间工序即SRl.5工序，但是不限于此，也可以构成为在POX工序、ATR工序中也同样地判定升温促进状态，并设置中间工序。下面，参照图14，对第3实施方式的固体氧化物型燃料电池(SOFC)的过度升温抑制控制进行说明。本实施方式的过度升温抑制控制构成为，当检测到升温促进状态时，执行减小重整器温度和电堆温度的温度差的温度差缩小控制。更具体而言，该温度差缩小控制构成为，在转入向外部负荷供给电力的发电工序之前，与起动工序同时执行有限的发电工序。图14与图12的情况一样，表示重整器温度及电堆温度的上升速度较快的情况。另夕卜，以下主要对与在图7及图9中说明的通常起动时的动作及处理的不同之处进行说明。
在本实施方式中，控制部110在时刻t6(l至时刻t71，根据重整器温度和电堆温度的转移温度条件，在各工序间进行转移处理。控制部110在从ATR工序转入SRl工序时的重整器温度进一步超过转移温度条件即650° C从而达到提前发电开始温度(本例中为700° C)以上时，判定为处于升温促进状态，即在燃料电池模块2中蓄积有大量的热量，因为该热量而使重整器20升温。
由此，控制部110使电能被限制于比额定值低的一定值的有限的发电工序与SRl工序同时执行。有限的发电工序中的电力取出量被设定为一定，构成为在稳定的状态下执行温度差缩小控制。另外，有限的发电工序也可以在SR工序(设有SRl.5工序时则包括SRl.5工序)中的任意时刻开始。虽然在SR工序中，无法取出可正式向外部负荷供给电力那样大的电力，但是如果是少量的电力则能够取出。在有限的发电工序中，电堆温度通过发电反应及焦耳热而升温。另一方面，由于发电开始时，通过发电反应消耗重整后的燃料气体，因此从燃料电池单电池单元16流出的重整后的燃料气体的流出量也减少，加热重整器20的排放气体量减少，因此，重整器温度的上升被抑制。由此，重整器温度及电堆温度的温度差缩小。图14中示出未执行温度差缩小控制时(细点划线)与执行时的重整器温度及电堆温度的温度变化的差异。另外，在有限的发电工序中发出的电力被燃料电池装置I的辅助设备单元4(例如水流量调节单元28、第I加热器46等)的泵、电阻所使用。另外，也可以构成为向外部负荷供给电力。而且，在时刻t69，当满足从SR2工序转入发电工序的转移条件时，控制部110转入进行外部电力负荷跟踪的正式的发电工序。如此，在本实施方式的温度差缩小控制(过度升温抑制控制)中，当重整器温度的温度上升比电堆温度的温度上升快时，通过在SR工序中执行有限的发电工序，从而使电堆温度的升温速度增加，同时抑制重整器温度升温。由此，在本实施方式中，可以缩小重整器温度和电堆温度的温度差，并抑制重整器温度的上升，在包括SR工序的起动工序及发电工序尤其在转入发电工序时以及转入发电工序后的规定期间内，防止重整器温度及电堆温度过度升温至引起劣化、损伤的规定的异常判定温度以上。另外，在本实施方式中，虽然构成为在转入SRl时的重整器温度为提前发电开始温度(700° C)以上时，执行温度差缩小控制，但是不限于此，也可以构成为在转入SRl时的重整器温度和电堆温度的温度差为规定温度差以上时，判定为处于升温促进状态，从而执行温度差缩小控制。下面，参照图15，对第4实施方式的固体氧化物型燃料电池(SOFC)的过度升温抑制控制进行说明。在该实施方式中，虽然与第I实施方式相类似，但是还放宽了从SR2工序转入发电工序的转移条件。在本实施方式中，当重整器温度的上升速度比通常的室温状态开始的上升速度快时，则判定为处于升温促进状态，执行过度升温抑制控制。该过度升温抑制控制构成为，通过检测到升温促进状态，从而放宽图9所示的动作图表的转移温度条件，以提前转入下一个工序。图15是本实施方式的过度升温抑制控制中所使用的动作图表，与图9相比，仅转移温度条件不同，而各工序中的燃料气体等的供给量被设定为相同。另外，在自图15之后的动作图表中，用方框围上与图9不同的部分。在起动工序中，在与通常起动时相比重整器温度的上升速度比电堆温度的上升速度快的状态下，依次转入燃烧运行工序、POXl工序、P0X2工序、ATRl工序、ATR2工序、SRl工序时，在SRl工序中，重整器温度和电堆温度的温度差比通常起动时大。在图9的动作图表中，从SRl工序转入SR2工序的通常的转移条件是重整器温度为650° C以上且电堆温度为650° C以上(通常的SR2转移条件)。然而，如上所述在SRl工序中，当重整器温度和电堆温度的温度差较大时，重整器温度先达到650° C以上后，电堆温度达到650° C以上之前需要时间，因此，当电堆温度达到650° C时，重整器温度有可能因为过度升温而达到异常判定温度即800° C。因而，作为判定部件的控制部110与第I实施方式一样，在SRl工序中，尽管电堆温度未达到转入SR2的转移温度条件(650° C)，但是在重整器温度达到第I强制转移温度(本例中为700° C)时，则判定为处于升温促进状态。由此，控制部110将从SRl工序转入SR2工序的转移温度条件设定为，除重整器温度为650° C以上且电堆温度为650° C以上以外，附加与电堆温度无关，且重整器温度为700° C以上(变更后的SR2转移条件)。由于电堆温度未达到650° C，因此通常的SR2转移条件未被满足，因此，控制部110无法根据通常的SR2转移条件转入SR2工序。但是，通过重整器温度达到第I强制转移温度(700 ° C )，从而满足作为整体放宽了转移条件的变更后的SR2转移条件，控制部110可以利用变更后的SR2转移条件，从SRl工序提前转入SR2工序。由于在SR2工序中燃料气体供给量及供水量比SRl工序降低，因此在吸热反应即水蒸气重整反应被抑制这一点上，作为重整器温度的上升抑制效果较为不利。但是，由于通过在SR2工序中使燃料气体供给量降低，从而从燃料电池单电池单元16流出的重整后的燃料气体的流出量也减少，来自加热重整器20的燃烧部的排放气体量减少，因此重整器温度的上升作为整体被抑制。另一方面，通过在SR2工序中从重整器20接收气体流，可以使电堆温度上升以逐渐追上重整器温度。另外，在图9的动作图表中，从SR2工序转入发电工序的通常的转移条件是重整器温度为650° C以上且电堆温度为700° C以上(通常的发电工序转移条件)。然而，由于在SR2工序中，当重整器温度和电堆温度的温度差依然较大时，重整器温度在转入SR2时也达到650° C以上，因此如果等待电堆温度达到700° C以上，则当电堆温度达到700° C时，重整器温度有可能会达到异常判定温度即800° C。因而，此时作为判定部件的控制部110在SR2工序中，尽管电堆温度未达到转入发电工序的转移温度条件(700° C)，但是在重整器温度达到第2强制转移温度(本例中为720° C)时，则判定为处于升温促进状态。由此，控制部110将从SR2工序转入发电工序的转移温度条件设定为，除重整器温度为650° C以上且电堆温度为700° C以上以外，附加与电堆温度无关，且重整器温度为720° C以上(变更后的发电工序转移条件)。因而，控制部110如下进行控制，虽然电堆温度未达到700° C，但是通过重整器温度达到第2强制转移温度(720° C)，从而满足放宽的变更后的发电工序转移条件，可以从SR2工序提前转入发电工序。另外，第I及第2强制转移温度被设定为比异常判定温度低。转入发电工序时，电堆温度逐渐通过来自重整器20的流入气体而升温，以追上重整器温度，同时通过燃料电池电堆14中的发电反应及焦耳热而升温。由此，电堆温度可以达到700° C以上。另一方面，由于在发电工序中，使燃料气体供给量及供水量降低，因此重整器温度在刚刚转入发电工序之后的暂时的升温后，温度上升被抑制，保持在恰当的温度范围内。而且，由于通过从SR2工序提前转入发电工序，从而在转入发电工序时，重整器温度相对于异常判定温度具有温度余量，因此防止重整器温度因为刚刚开始发电之后的期间中的暂时的升温而达到异常判定温度。如此，在本实施方式的过度升温抑制控制中，当重整器温度的上升速度比电堆温度的上升速度快时，通过放宽转移温度条件，即使电堆温度未满足转移温度条件，也通过重整器温度达到与通常的转移温度条件相比设定为高温的第I或第2强制转移温度，从而提前转入下一个工序。由此，在本实施方式中，可以抑制重整器温度上升，在包括SR工序的起动工序及发电工序尤其在转入发电工序时以及转入发电工序后的规定期间内，防止重整器温度、电堆温度过度升温至引起劣化、损伤的规定值(异常判定温度)以上。另外，在本实施方式中，虽然在SR工序中判定升温促进状态，从而变更从SRl工序转入SR2工序以及从SR2工序转入发电工序的转移温度条件，但是不限于此，也可以构成为在POX工序、ATR工序中也同样地判定升温促进状态，从而变更转移温度条件。下面，参照图16，对第5实施方式的固体氧化物型燃料电池(SOFC)的过度升温抑制控制进行说明。图15的实施方式构成为，即使在重整器温度和电堆温度一方的转移温度条件未被满足时，也通过加进规定的条件，而提前转入下一个工序，但是图16的实施方式构成为，即使在重整器温度及电堆温度双方的转移温度条件未被满足时，也通过满足规定的条件，而提前转入下一个工序。图16所示的起动 时的动作中,在起动的初期阶段中,在时刻t12(!开始起动,在时刻t121开始供给燃料气体，在时刻t122点燃，在时刻t123转入POXl工序，其后在时刻t124转入P0X2工序。另外，在图16中，为了对比图7中所示的通常时的起动工序中的重整器温度的时间变化而以细点划线进行了附加。在本实施方式中，所使用的基本的动作图表也是图9所示的图表。因而，从P0X2工序转入ATRl工序的转移温度条件是重整器温度为600° C以上且电堆温度为250° C (通常的ATRl转移条件)。但是，在本实施方式中，作为判定部件的控制部110在POX工序中，当重整器温度的上升速度比通常快，在距POX工序开始后的规定限制期间T内重整器温度达到强制转移温度(本例中为550° C)时，则判定为处于升温促进状态。在本实施方式中，虽然强制转移温度被设定为比从SR2工序转入ATRl工序的重整器温度的转移温度条件低，但是在距POX工序开始后的限制期间T内重整器温度达到强制转移温度时，则预测重整器温度的上升速度比通常快。因此，控制部110在通常的ATRl转移条件被满足之前，在距POX工序开始后的限制期间T内重整器温度达到强制转移温度时，则判定为处于过度升温发生的可能性高的升温促进状态。由此，如图16所示，虽然通常的ATRl转移条件未被满足，但是在从POX工序开始后经过限制时间T的时刻t125从SR2工序转入ATRl工序。由此，由于除发热反应即部分氧化重整反应以外，执行吸热反应即水蒸气重整反应，因此重整器温度的上升速度降低，可抑制重整器温度和电堆温度的温度差变大。如此，在本实施方式中，即使在重整器温度及电堆温度双方都未满足转移温度条件时，也能够通过根据重整器温度的升温速度来判定升温促进状态，从而转入下一个工序，防止过度升温。另外，在本实施方式中，虽然根据限制时间T期间的重整器温度的升温速度来判定升温促进状态，但是不限于此，也可以根据每个规定短时间的重整器温度的时间变化率计算出升温速度，并根据计算出的升温速度来判定升温促进状态。而且，在本实施方式中，虽然根据POX工序中的重整器温度的升温速度来执行过度升温抑制控制，但是不限于此，可以构成为在ATR工序、SR工序中也执行同样的过度升温抑制控制。而且，在本实施方式中，虽然根据重整器温度的升温速度来执行过度升温抑制控制，但是不限于此，可以构成为根据电堆温度的升温速度来执行同样的过度升温抑制控制。下面，参照图17至图19，对第6实施方式的固体氧化物型燃料电池(SOFC)的过度升温抑制控制进行说明。本实施方式的过度升温抑制控制构成为，当重整器温度的升温速度比电堆温度的升温速度快，在POX工序结束时或ATR工序结束时，重整器温度达到第I或第2转移条件变更温度(本例中分别为650° C、700° C)时，从通常的动作图表变更此后的转移温度条件。图17所示的起动时的动作中,在起动的初期阶段中,在时刻t14(l开始起动,在时刻t141开始供给燃料气体，在时刻t142点燃，在时刻t143转入POXl工序，在时刻t144转入P0X2工序，其后在时刻t145转入ATRl工序。另外，在图17中，为了对比图7中所示的通常时的起动工序中的重整器温度的时间变化而以细点划线进行了附加。在本实施方式中，所使用的基本的动作图表也是图9所示的图表。但是，在本实施方式中，作为判定部件的控制部110在重整器温度的上升速度比通常起动时快，从P0X2工序转入ATRl工序时，在电堆温度达到转入ATRl工序的转移温度条件(250° C)的时刻，重整器温度达到比转入ATRl工序的转移温度条件即600° C高的第I转移条件变更温度(650° C)时，则判定为处于升温促进状态。如果在P0X2工序结束时判定为处于升温促进状态，则控制部110放宽此后的电堆温度的转移温度条件，使用图18所示的动作图表来进行动作控制。在图18的动作图表中，ATRl工序之后的电堆温度的转移温度条件被放宽，分别各自降低50° C。S卩，转入ATR2工序时的温度条件从400° C降低至350° C，转入SRl工序时的温度条件从600° C降低至550° C，转入SR2工序时的温度条件从650° C降低至600° C，转入发电工序时的温度条件从700° C降低至650° C0而且，在本实施方式中，作为判定部件的控制部110在重整器温度的上升速度比通常快，从ATR2工序转入SRl工序时，在电堆温度达到转入SRl工序的转移温度条件(600° C)的时刻，重整器温度达到比转入SRl工序的转移温度条件即650° C高的第2转移条件变更温度(700° C)时，则判定为处于升温促进状态。如果在ATR2工序结束时判定为处于升温促进状态，则控制部110放宽此后的电堆温度的转移温度条件，使用图19所示的动作图表来进行动作控制。在图19的动作图表中，SRl工序之后的电堆温度的转移温度条件被放宽，分别各自降低50° C。S卩，转入SR2工序时的温度条件从650° C降低至600° C，转入发电工序时的温度条件从700° C降低至650。 Co在重整器温度的升温幅度大的POX工序或ATR工序(尤其在POX工序中重整器温度的升温显著)结束时，当重整器温度达到规定的第2转移条件变更温度时，则在接下来执行的ATR工序及SR工序中，重整器温度和电堆温度之间的较大的温度差也被保持，过度升温发生的可能性变高。于是，在本实施方式中，通过在POX工序或ATR工序结束时，当重整器温度达到第I或第2转移条件变更温度时，则判定为处于升温促进状态，放宽此后的转移温度条件，并提前使工序转移，最终转入至发电工序，从而可以防止过度升温。另外，在本实施方式中，虽然通过重整器温度达到第I或第2转移条件变更温度来执行过度升温抑制控制，但是不限于此，可以构成为通过电堆温度达到转移条件变更温度，而放宽重整器温度的转移温度条件。下面，参照图20至图22，对第7实施方式的固体氧化物型燃料电池(SOFC)的过度升温抑制控制进行说明。本实施方式构成为，在因为残存热量的影响而导致重整器温度比通常接近异常判定温度(本例中为800° C)的状态下转入发电工序时，作为过度升温抑制控制的一个环节，进行温度监测控制。该温度监测控制对上述实施方式中的起动工序中的过度升温抑制控制进行支援，在发电工序中切实地防止过度升温。首先，说明本实施方式的燃料电池I的发电工序的处理流程。图20是用于通过控制部110设定可取出电流值Iinv的控制图表。图21及图22是应用图20所示的控制图表从而决定可取出电流值Iinv的流程图。控制部110构成为，根据来自各种传感器的输入信号及需求电力监控信号来设定可取出电流值Iinv，向逆变器控制部(未图示)输出该值。如图20所示，控制部110根据发电室温度(电堆温度)Tfc、从燃料电池模块2输出的发电电压Vdc、从商用电源向住宅等设施供给的电力即系统电力W1、从逆变器54输出的电力即互联电力Winv、可取出电流值Iinv的当前值、及燃料供给电流值If，来决定可取出电流值Iinv的增加、下降或保持。另外，在本说明书中，将发电室温度Tfc等成为燃料电池模块2的发电能力指标的温度称为“燃料电池模块的温度”。发电电压Vdc是从燃料电池模块2输出的输出电压。系统电力Wl是从商用电源对住宅等设施供给的电力，从设施的总需求电力减去由燃料电池供给的电力后的电力相当于该系统电力W1，根据需求电力监控信号进行检测。互联电力Winv是从逆变器54输出的电力。从燃料电池模块2向逆变器54实际取出的电力通过电力状态检测传感器126而被检测，从逆变器54输出由该电力变换的电力。从燃料电池模块2实际输出的实际取出电流Ic [A]根据由电力状态检测传感器126检测出的电力而求出。因而，电力状态检测传感器126作为取出电流检测部件而发挥作用。燃料供给电流值If是作为用于求出燃料气体供给量的基础的电流值，相当于可由供给至燃料电池模块2的燃料气体供给量(L/min)进行发电的电流值。因此，燃料供给电流值If始终设定为一定不会低于可取出电流值Iinv。控制部110判定燃料电池模块2当前的状态符合图20的编号I 9的哪一个，执行图20的右端栏所示的可取出电流值Iinv的变更或保持。例如，图20的编号I栏所记载的所有条件同时被满足时，如编号I栏的右端所示，控制部110将可取出电流值Iinv变更为下降5[mA]。如上所述，在本实施方式中，由于控制部110的控制周期为500[msec]，因此当编号I栏的条件被满足的状态连续时，可取出电流值Iinv每500[msec]各下降5[mA]。此时,可取出电流值Iinv以10[mA/sec]的电流减少变化率减少。同样，图20的编号8栏所记载的所有条件同时被满足时，如编号8栏的右端所示，控制部110将可取出电流值Iinv变更为增加10 [mA]。因而，当编号8栏的条件被满足的状态连续时，可取出电流值Iinv以第I电流上升变化率即20[mA/sec]的变化率上升。而且，在图20的编号I 8栏所记载的条件都未被满足时，则符合编号9栏的条件，可取出电流值Iinv的值未被变更而得以保持。下面，参照图21及图22，说明图20的控制图表的条件的判断步骤。另外，图21及图22中的符号A D示出处理的转移目标。例如，流程的处理从图21的符号“C”转至图22的符号“C”。而且，如以下说明的那样，控制部110构成为，即使在需求电力上升时等而应使可取出电流值Iinv增加的状况下，也仅在未与规定的多个增加限制条件相符合时，使可取出电流值Iinv增加。另外，增加限制条件包括多个电流下降条件及电流保持条件，当符合这些条件时，使可取出电流值Iinv下降或进行保持。而且，多个电流下降条件(图21的步骤S5、S7、S9、S11、S13)与多个电流保持条件(图22的步骤S15、S16、S17、S18、S19)相比首先被优先应用。首先，图21的步骤SI是判断在可取出电流值Iinv和实际取出电流值Ic之间是否产生了较大偏差的步骤，判断在两者之间是否产生了大于1000[mA]的偏差。可取出电流值Iinv和实际取出电流值Ic的差在短控制周期中初次产生大于1000[mA]的偏差的情况是指，作为逆变器54因为总需求电力急剧下降或者某种理由而使实际取出电流值Ic急剧下降，由此产生了偏差的状况而进入步骤S2。在步骤S2中，判断系统电力Wl是否少于50[W]。系统电力Wl少于50[W]的情况是指，系统电力Wl进一步减少时，则处于如下状态，即来自逆变器54的输出电力流入商用电源的“逆潮流(系统电力Wl变为负值的状态)”发生的可能性变高。因而，通过S2的判定和SI的判定可以判断为，为了防止因为总需求电力非常大的下落而产生逆潮流，逆变器54处于使实际取出电流值Ic急剧下降的状态。另外，在S2中将系统电力Wl的值设定为50W是指，设置50W程度的安全系数，以避免万一发生逆潮流。接下来，在S1、S2双方被判断为是的情况下，即，在伴随着非常大的总需求电力下落的逆变器54进行逆潮流防止控制的情况下，在步骤S3中，控制部110使指示给逆变器控制部的可取出电流值Iinv的值急剧下降至实际取出电流Ic的值(对应于图20的编号6)。通过步骤S3的处理结束，从而图21及图22的流程图的I次处理结束。由于逆变器54在未超过可取出电流值Iinv的值的范围内取出实际取出电流值Ic，因此通过使可取出电流值Iinv下降而使可取出电流值Iinv=实际取出电流值Ic，从而限制逆变器54擅自使取出电流比当前的取出电流值Ic增加这样的对应。这是为了将如下情况防患于未然而进行的措施，即在总需求电力发生急剧下降的情况下，随后立即发生总需求电力急剧恢复(增加)的状况的可能性较高，但是在超过1000[mA]这样的存在较大偏差量的情况下，逆变器54为了响应恢复的总需求电力而急剧地进行电力取出时，会因为控制超调等而导致逆变器54进行误超过需求电力、可取出电流值Iinv的电力取出。换言之，由于在1000 [mA]以下的较小的偏差中，未进行使可取出电流值Iinv变为实际取出电流值Ic的控制，因此容许逆变器54在直至比实际取出电流值Ic高的可取出电流值Iinv的区间内自由迅速地进行电力取出。这是为了如下情况而考虑的进一步的措施，即如果是上述较小的偏差，则不会产生超调所引起的过剩的电力取出等的问题，因此，可以快速地跟踪总需求电力的恢复。另一方面，在通过步骤SI和S2的判定而判断为并未处于伴随着非常大的总需求电力下降的发生逆潮流的状况时，进入步骤S4。在步骤S4中，判断可取出电流值Iinv是否大于1[A]。当可取出电流值Iinv大于I [A]时，进入步骤S5，判断发电电压Vdc是否低于95 [V]。当发电电压Vdc低于95 [V]时，进入步骤S6。在步骤S6中，控制部110使指示给逆变器控制部的可取出电流值Iinv的值下降10 [mA](对应于图20的编号4)。通过步骤S6的处理结束，从而图21及图22的流程图的I次处理结束。在每次执行图21的流程图而步骤S6的处理连续执行时，可取出电流值Iinv以20[mA/sec]的电流减少变化率减少。由于可以认为发电电压Vdc低于95[V]时，在从燃料电池模块2向逆变器54取出电力时因燃料电池模块的劣化等而导致产生电压下降，因此通过使可取出电流值Iinv下降，从而抑制被逆变器54取出的电流，以减轻施加在燃料电池模块2上的负担。另一方面，在步骤S5中，当发电电压Vdc为95[V]以上时，进入步骤S7。在步骤S7中，判断互联电力Winv是否超过710 [W]。当互联电力Winv超过710 [W]时进入步骤S8，在步骤S8中，控制部110使指示给逆变器控制部的可取出电流值Iinv的值下降5[mA](对应于图20的编号5)。S卩，当互联电力Winv超过710 [W]时，来自燃料电池模块2的输出电力超过额定电力，因此，使从燃料电池模块2取出的电流下降以免超过额定电力。通过步骤S8的处理结束，从而图21及图22的流程图的I次处理结束。在每次执行图21的流程图而步骤S8的处理连续执行时，可取出电流值Iinv以10[mA/sec]的电流减少变化率减少。如此，控制部110通过多个电流下降条件中相符合的电流下降条件，以使可取出电流值Iinv减少的变化率不同的方式，使可取出电流值Iinv变化，另一方面，在步骤S7中，当互联电力Winv为710[W]以下时，进入步骤S9。在步骤S9中，判断发电室温度Tfc是否超过850 [° C]。当发电室温度Tfc超过850 [° C]时进入步骤S10，在步骤SlO中，控制部110使指示给逆变器控制部(未图示)的可取出电流值Iinv的值下降5[mA](对应于图20的编号2)。即，当发电室温度Tfc超过850[° C]时，则超过了燃料电池模块2适当的工作温度，因此，使可取出电流值Iinv的值下降，从而等待温度下降。通过步骤SlO的处理结束，从而图21及图22的流程图的I次处理结束。在每次执行图21的流程图而步骤SlO的处理连续执行时,可取出电流值Iinv以10 [mA/sec]的电流减少变化率减少。另一方面，在步骤S9中，当发电室温度Tfc为850[° C]以下时，进入步骤Sll。在步骤Sll中，判断发电室温度Tfc是否低于550[° C]。当发电室温度Tfc低于550[° C]时进入步骤S12，在步骤S12中，控制部110使指示给逆变器控制部的可取出电流值Iinv的值下降5[mA](对应于图20的编号3)。即，当发电室温度Tfc低于550[° C]时，则低于燃料电池模块2可进行适当发电的温度，因此，使可取出电流值Iinv的值下降。由此，使发电所消耗的燃料减少，将燃料转用于燃料电池单电池单元16的加热，使温度上升。通过步骤S12的处理结束，从而图21及图22的流程图的I次处理结束。在每次执行图21的流程图而步骤S12的处理连续执行时，可取出电流值Iinv以10[mA/sec]的电流减少变化率减少。另一方面，在步骤Sll中，当发电室温度Tfc为550[° C]以上时，进入步骤S13。在步骤S13中，判断可取出电流值Iinv和实际取出电流Ic的差是否超过400 [mA]，且可取出电流值Iinv是否超过I [A]。当可取出电流值Iinv和实际取出电流Ic的差超过400 [mA],且可取出电流值Iinv超过I [A]时，进入步骤S14，在步骤S14中，控制部110使指示给逆变器控制部的可取出电流值Iinv的值下降5[mA](对应于图20的编号I)。即，当可取出电流值Iinv和实际取出电流Ic的差超过400 [mA]时，相对于可取出的电流即可取出电流值Iinv，从燃料电池模块2实际取出的实际取出电流Ic过少，燃料被白白供给，因此，使可取出电流值Iinv的值下降从而抑制燃料浪费。通过步骤S14的处理结束，从而图21及图22的流程图的I次处理结束。在每次执行图21的流程图而步骤S14的处理连续执行时，可取出电流值Iinv以10[mA/sec]的电流减少变化率减少。如此，控制部110在符合多个电流下降条件(图21的步骤S5、S7、S9、S11、S13)中的即便一个的情况下，则即使在需求电力上升的状况下，也使可取出电流值Iinv减少(步^6、S8、S10、S12、S14)。另一方面，在步骤S4中，可取出电流值Iinv为I [A]以下时，以及在步骤S13中，可取出电流值Iinv和实际取出电流Ic的差为400 [mA]以下时，进入图22的步骤S15。在步骤S15中，判断可取出电流值Iinv和实际取出电流Ic的差是否为300[mA]以下，在步骤S16中，判断发电电压Vdc是否为100[V]以上，在步骤S17中，判断互联电力Winv是否为690[W]以下，在步骤S18中，判断发电室温度Tfc是否为600[° C]以上，在步骤S19中，判断系统电力Wl是否超过40 [W]。当上述条件全部被满足时进入步骤S20，当上述条件中的即便一个未被满足的条件存在时(对应于图20的编号9)，进入步骤S21。在步骤S21中，可取出电流值Iinv的值未被变更而保持以前的值，图21及图22的流程图的I次处理结束。如此，在本实施方式的固体电解质型燃料电池I中，即使在需求电力上升的状况下，也在规定条件未被满足时，将可取出电流值Iinv保持为一定(图22的步骤S21)。而且，着眼于发电室温度Tfc时，当发电室温度Tfc超过上限阈值即850[° C]时，则使可取出电流值Iinv下降(图21的步骤S9、S10)，当发电室温度Tfc低于下限阈值即600[° C]时，则保持可取出电流值Iinv (图22的步骤S18、S21)。而且，当发电室温度Tfc更低而低于550 [° C]时，则使可取出电流值Iinv下降(图21的步骤S11、S12)。另一方面，在步骤S20以下的处理中，使可取出电流值Iinv的值上升。控制部110仅在多个电流保持条件(图22的步骤S15、S16、S17、S18、S19)的任意一个都不符合时，使可取出电流值Iinv增加(图22的步骤S22、S23)。S卩，当可取出电流值Iinv和实际取出电流Ic的差超过300 [mA]时(步骤S15)，可取出电流值Iinv和实际取出电流Ic的差比较大，因此，不应使可取出电流值Iinv上升。而且，当发电电压Vdc低于100 [V]时(步骤S16)，不应使可取出电流值Iinv上升以避免使能从燃料电池模块2取出的电流增加。另外，当互联电力Winv超过690[W]时(步骤S17)，来自燃料电池模块2的输出电力已经达到大致额定输出电力，因此，不应使能从燃料电池模块2取出的电流增加。
另外，当发电室温度Tfc低于600[° C]时(步骤S18)，则未达到燃料电池模块2可以充分进行发电的温度，因此，不应使可取出电流值Iinv上升，避免使能从燃料电池模块2取出的电流增加而在燃料电池单电池单元16上施加负担。而且，当系统电力Wl为40[W]以下时(步骤S19)，则处于“逆潮流”容易发生的状况，因此，不应使能从燃料电池模块2取出的电流增加。在步骤S15至步骤S19的条件全部满足时，进入步骤S20。在步骤S20中，判断燃料供给电流值If和实际取出电流Ic的差是否为1000[mA]以上。求出对应于燃料供给电流值If的燃料气体供给量，从而向燃料电池模块2进行供给并进行发电运行。因此，换言之，是根据该燃料对燃料电池模块2可发出的电流值进行换算的值。例如，当供给相当于燃料供给电流值If=5[A]的燃料气体供给量[L/min]时，燃料电池模块2具有安全稳定地输出潜在5[A]的电流的能力。因而，当燃料供给电流值If和实际取出电流Ic的差为1000[mA]时，则变为向燃料电池模块2供给如下分量的燃料，可输出比实际发出的实际取出电流Ic多1[A]程度的电流。在步骤S20中，在燃料供给电流值If和实际取出电流Ic的差为1000 [mA]以上时进入步骤S22，在少于1000[mA]时进入步骤S23。在步骤S22中，处于大量多余的燃料被供给至燃料电池模块2的状态，因此，控制部110使指示给逆变器控制部的可取出电流值Iinv的值增加100 [mA](对应于图20的编号7)，使可取出电流值Iinv急速上升。通过步骤S22的处理结束，从而图21及图22的流程图的I次处理结束。在每次执行图22的流程图而步骤S22的处理连续执行时，可取出电流值Iinv以第2电流上升变化率即200 [mA/sec]的变化率上升。另一方面，在步骤S23中，虽然处于使可取出电流值Iinv上升的状况，但是未处于大量多余的燃料被供给至燃料电池模块2的状态，因此，控制部110使指示给逆变器控制部的可取出电流值Iinv的值增加10 [mA](对应于图20的编号8)，使可取出电流值Iinv平缓上升。通过步骤S23的处理结束，从而图21及图22的流程图的I次处理结束。在每次执行图22的流程图而步骤S23的处理连续执行时，可取出电流值Iinv以第I电流上升变化率即20 [mA/sec]的变化率上升。如此，在本实施方式的发电工序中，控制部110控制可取出电流值Iinv，避免电堆温度Tfc超过850° C。电堆温度Tfc与重整器温度相关联，在发电工序中，存在电堆温度Tfc为850° C时，重整器温度为800° C的相关性。因而，通过进行控制以避免电堆温度Tfc超过850° C，从而可以避免重整器温度超过异常判定温度即800° C。由此，在本实施方式中，即使在转入发电工序后，也利用温度监测控制进行支援，避免重整器温度达到异常判定温度。因而，即使在转入发电工序前的过度升温抑制控制无法充分地抑制过度升温时，也能够切实地防止重整器20等的劣化、损伤。另外，上述实施方式可以如下进行改变。在上述实施方式中，虽然作为判定部件的控制部110根据重整器温度及电堆温度，来判定重整器20、燃料电池电堆14是否因为蓄积在燃料电池模块2中的热量而处于过度升温的状态(升温促进状态)，但是不限于此，也可以构成为利用其它的方法来进行判定。例如，在各工序中，也可以依据重整器温度和电堆温度的温度差来判定升温促进状态，也可以依据重整器温度、电堆温度、包括蓄热材料7的温度的其它温度、其温度变化率或温度变化速度来进行判定，也可以根据相对于燃料气体供给量的重整器温度、电堆温度的温度上升来估计起动时残存的热量，依据该估计的热量来进行判定，还可以依据再起动前的动作状态来进行判定。如此，虽然可以通过各种方法来判定发生因残存热量所引起的过度升温的可能性的程度，但是在上述实施方式中，采用根据各工序中的重整器温度及电堆温度的测定值来进行判定这样的简单方法。另外，如图8的停止动作的时间变化所示，重整器温度、发电室温度、燃烧部温度以大致相同的温度下降，可以认为残留热量在燃料电池模块2内并不是局部而是整体大致均匀地残留。因此，不仅是对重整器温度产生影响的残存热量，对电堆温度产生影响的残存热量也能够通过仅测定重整器温度而进行估计。因而，在上述实施方式中，如图16的例子所示，作为判定部件的控制部110可以构成为根据仅重整器温度的测定值，来判定升温促进状态。 而且，在上述实施方式中，虽然作为判定部件的控制部110例如在SR工序中、转入SRl工序时进行升温促进状态的判定，但是判定的时期可以任意地进行设定。而且，即使在依据上述的温度差、温度、温度变化率或温度变化速度、估计热量进行判定时，也可以在任意的时期进行判定。另外，在上述实施方式中，虽然存在重整器温度的温度上升速度比电堆温度快的情况，但是不限于此，通过针对蓄热材料7等的配置，存在电堆温度的温度上升速度比重整器温度快的情况，此时可以构成为，通过在上述实施方式中构成为将重整器温度和电堆温度互换，利用同样的技术思想，来防止电堆温度的过度升温。
权利要求
1.一种燃料电池装置，其为固体氧化物型燃料电池装置，其特征在于，具备: 电堆，组合多个燃料电池单电池而成； 重整器，重整向所述燃料电池单电池供给的燃料气体； 燃烧部，利用通过使经过所述燃料电池单电池后的剩余的燃料气体或重整后的燃料气体燃烧而产生的排放气体来加热所述重整器及所述电堆； 温度检测器，分别检测出所述电堆的温度及所述重整器的温度； 模块收纳室，收纳所述电堆及所述重整器； 蓄热部件，配置在所述模块收纳室的周围； 判定部件，判定是否处于升温促进状态，即因为所述燃料电池装置的起动中所述蓄热部件积蓄的热量而促进所述重整器及/或所述电堆升温的状态； 及控制部件，控制所述燃料电池装置的起动， 所述控制部件构成为如下进行控制，在所述燃料电池装置的起动工序中，根据所述电堆的温度及所述重整器的温度，控制向所述重整器供给的燃料气体、氧化剂气体、水蒸气的供给量，使通过所述重整器进行的燃料气体重整反应工序在转入POX工序、ATR工序、SR工序后，转入发电工序，在各工序中对于所述电堆的温度及所述重整器的温度分别满足了所设定的转移条件时，转入下一个工序， 当所述判定部件判定为处于升温促进状态时，所述控制部件至少在转入所述发电工序时执行防止所述重整器的温度升温至规定值以上的过度升温抑制控制。
2.根据权利要求1所述的燃料电池装置，其特征在于，所述控制部件在所述判定部件判定为处于升温促进状态时，在所述起动工序中转入所述发电工序之前，开始所述过度升温抑制控制。
3.根据权利要求2所述的燃料电池装置，其特征在于，所述SR工序具有SRl工序和燃料气体供给量比该SRl工序降低的SR2工序， 所述控制部件在所述重整器的温度及所述电堆的温度满足针对它们分别设定的从所述SRl工序转入所述SR2工序的转移条件即SR2转移条件时，将所述SRl工序变更至所述SR2工序， 所述控制部件在所述判定部件判定为处于升温促进状态时，即使在所述SR2转移条件被满足之前也转入所述SR2工序。
4.根据权利要求3所述的燃料电池装置，其特征在于，所述控制部件为在所述SRl工序中，如果所述重整器的温度满足所述SR2转移条件而且为规定的强制转移温度以上，则即使所述电堆的温度未满足所述SR2转移条件，也转入所述SR2工序。
5.根据权利要求2所述的燃料电池装置，其特征在于，所述SR工序具有SRl工序和燃料气体供给量比该SRl工序降低的SR2工序， 所述控制部件在所述重整器的温度及所述电堆的温度满足针对它们分别设定的从所述SRl工序转入所述SR2工序的转移条件即SR2转移条件时，将所述SRl工序变更至所述SR2工序， 所述控制部件在所述判定部件判定为处于升温促进状态时，在从所述SRl工序变更至所述SR2工序之前，执行燃料气体供给量比所述SRl工序少且比所述SR2工序多的SRl.5工序。
6.根据权利要求5所述的燃料电池装置，其特征在于，从所述SRl工序变更至所述SRl.5工序时的转移条件是比所述SR2转移条件低的温度条件。
7.根据权利要求2所 述的燃料电池装置，其特征在于，所述控制部件在所述判定部件判定为处于升温促进状态时，作为所述过度升温抑制控制执行减小所述重整器温度和所述电堆温度的温度差的温度差缩小控制。
8.根据权利要求7所述的燃料电池装置，其特征在于，所述控制部件在所述判定部件判定为处于升温促进状态时，在所述SR工序中，作为所述温度差缩小控制，在转入所述发电工序之前进行比额定低的电力取出。
9.根据权利要求8所述的燃料电池装置，其特征在于，所述控制部件使转入所述发电工序之前的电力取出量一定。
10.根据权利要求8所述的燃料电池装置，其特征在于，所述控制部件将转入所述发电工序之前所取出的电力供给至所述燃料电池装置的辅助设备。
11.根据权利要求2所述的燃料电池装置，其特征在于，所述判定部件在从至少一个前述工序转入下一个工序时，当所述重整器的温度为第I规定温度以上时则判定为处于升温促进状态，根据该判定，所述控制部件即使在所述电堆的温度未满足用于转入下一个工序的转移条件时也转入下一个工序。
12.根据权利要求11所述的燃料电池装置，其特征在于，所述第I规定温度被设定为比所述重整器的转移条件的温度高的温度。
13.根据权利要求12所述的燃料电池装置，其特征在于，所述判定部件在所述SR工序中，当所述重整器的温度为第I规定温度以上时则判定为处于升温促进状态，根据该判定，所述控制部件即使在所述电堆的温度未满足用于转入下一个工序的转移条件时也转入所述发电工序，所述第I规定温度被设定为，比所述重整器的转入所述发电工序的转移条件的温度高，且比所述重整器的异常判定温度即第2规定温度低。
14.根据权利要求11所述的燃料电池装置，其特征在于，所述控制部件构成为，在转入所述发电工序后，执行管控所述燃料电池装置运行的温度监测控制，避免所述重整器的温度超过所述重整器的异常判定温度即第2规定温度。
15.根据权利要求11所述的燃料电池装置，其特征在于，所述判定部件通过所述POX工序或所述ATR工序中的所述重整器的温度来判定是否处于升温促进状态，当判断为处于升温促进状态时，放宽该工序之后的转移条件。
全文摘要
本发明提供一种固体氧化物型燃料电池装置，防止在起动工序中燃料电池模块内的温度过度上升。控制部(110)构成为如下进行控制，在起动工序中，使燃料气体重整反应工序在转入POX工序、ATR工序、SR工序后，转入发电工序，在各工序中对于电堆温度及重整器温度分别满足了所设定的转移条件时，转入下一个工序，控制部(110)判定为处于升温促进状态时，至少在转入发电工序时执行过度升温抑制控制，以避免重整器温度变为规定值以上。
文档编号H01M8/12GK103119769SQ201180045420
公开日2013年5月22日 申请日期2011年9月28日 优先权日2010年9月30日
发明者大塚俊治, 土屋胜久, 重住司, 大江俊春, 中野清隆, 松尾卓哉 申请人:Toto株式会社