CN103119770B - 固体氧化物型燃料电池装置 - Google Patents

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Abstract

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)构成为进行如下控制，在起动工序中，根据电堆温度及重整器温度，控制向重整器(20)供给的燃料气体、氧化剂气体、水蒸气的供给量，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)进行如下控制，判定为处于升温促进状态时，与未判定为处于升温促进状态时相比，在使燃料气体供给量降低的状态下转入发电工序。

Description

固体氧化物型燃料电池装置
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(POX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1)。
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℃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，通过由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，即利用燃料电池装置的起动中蓄热部件积蓄的热量促进重整器及/或电堆升温的状态；及控制部件，控制燃料电池装置的起动，控制部件构成为进行如下控制，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，控制部件在判定部件判定为处于升温促进状态时，与判定部件未判定为处于升温促进状态时相比，进行如下控制，在使燃料气体供给量降低的状态下转入发电工序。
在残留于蓄热部件的热量为规定以上的状况下起动燃料电池装置时，例如由重整器内的部分氧化重整反应产生的生成热变得难以被蓄热部件吸取。因此，尤其在进行部分氧化重整反应的POX工序、ATR工序中，重整器的温度上升速度变大，与通常起动时相比，重整器温度和电堆温度的温度差变大。
这种情况下，以与通常起动时相同的方法及转移条件进行起动时，如果等待电堆温度的上升，则重整器的温度会过度上升，例如重整器的温度过度升温至异常判定温度以上，有可能会引起重整器的劣化、损伤。另外，相反由于残留热量的影响，电堆温度过度上升有可能会导致燃料电池电堆产生劣化。
根据本发明，通过判定部件判定是否处于升温促进状态，即重整器及/或电堆利用燃料电池装置的起动中蓄热部件积蓄的残留热量而升温的状态，在估计为处于升温促进状态时，通过使转入发电工序时的燃料气体供给量比通常起动时降低，可抑制由燃烧部的排放气体所产生的发热量，防止重整器的温度过度上升即过度升温。而且，由于处于升温促进状态，因此能够利用燃料电池模块内的残留热量补充温度的不足部分，因此，可恰当地保持模块收纳室内的温度分布。
在本发明中，优选在判定部件判定为升温促进状态时，根据该判定重整器及/或电堆升温的程度越大，则控制部件越使转入发电工序时的燃料气体供给量更加降低。
根据如此构成的本发明，在升温促进状态下残留热量较多而使升温的影响更大时，与此相应地使燃料气体供给量更加降低。由此，在本发明中，通过根据所升温的程度减少燃烧部的发热量，能够恰当地保持模块收纳室内的温度分布。
在本发明中，优选控制部件根据SR工序中的重整器的温度变化，调节燃料气体供给量。
根据如此构成的本发明，并不是在起动工序的特定时刻，确定基于残留热量的升温促进状态的判定，以及据此的燃料供给量的降低，而是通过在规定期间内持续监控重整器温度的变化，根据升温促进状态的程度适当调节燃料气体供给量。由此，在本发明中，对燃料气体供给量进行反馈控制，可以使燃料气体供给量成为恰当的值。
在本发明中，优选控制部件在SR工序中的转入发电工序之前的第1规定期间，将燃料气体供给量保持为一定。
由于在使燃料气体供给量变化的期间，模块室内的温度分布也持续变化，因此有可能产生局部高温位置。因而，在本发明中，通过在转入发电工序之前使燃料气体供给量在规定期间保持一定，能够在温度分布平稳而变为恒定状态后转入发电工序。由此，在本发明中，即使在转入发电时暂时引起模块温度上升，也能够防止与其相伴的过度升温。
在本发明中，优选控制部件在重整器的温度降低至规定的第1阈值温度以下时将燃料气体供给量保持为一定，在经过第1规定期间后转入发电工序。
根据如此构成的本发明，通过确认重整器温度处于第1阈值温度以下的合适温度范围内，可以在发生残留热量的影响所引起的过度升温的可能性变小的状态下转入发电工序。而且，在本发明中，由于通过等待经过第1规定期间，可减轻温度测定值所未体现的影响(例如模块室内的局部高温等)，因此可防止转入发电时的过度升温。
在本发明中，优选控制部件在SR工序中使燃料气体供给量降低的状态下，即使经过第2规定期间重整器的温度也未降低至第1阈值温度以下时，并不等待降低至第1阈值温度以下，而是将燃料气体供给量保持为一定，在经过第1规定期间后转入发电工序。
根据如此构成的本发明，在即使等待第1规定期间重整器温度也未进入第1阈值温度以下的合适温度范围内时，通过尽早地转入燃料气体供给量较少的发电工序，可以使模块室内处于适当的温度分布。
在本发明中，优选重整器的温度为比第1阈值温度高的规定的第2阈值温度以上时，控制部件缩短第2规定期间。
当残留热量较大且过度升温状态的程度较大时，有可能会变为在SR工序中即使降低燃料气体供给量，重整器温度也不随时间一起降低，相反变为上升的状况。在本发明中，在这种情况下，通过缩短第2规定期间，可以尽早地转入燃料气体供给量较少的发电工序，从而使模块室内处于适当的温度分布。
在本发明中，优选控制部件不根据基于升温促进状态判定的重整器及/或电堆所升温的程度来变更第1规定期间的长度。
对于在模块收纳室内是否存在局部高温位置，无法直接进行测定，也很难进行估计。因此，在本发明中构成为，可以通过固定第1规定期间，无论处于何种状况，都在温度分布平稳而变为恒定状态之后转入发电工序。
在本发明中，优选在SR工序中，当重整器的温度超过设定为比第1阈值温度高的规定的第3阈值温度时，并不等待重整器的温度降低至第1阈值温度以下，而是将燃料供给量保持为一定，在经过第1规定期间后转入发电工序。
在重整器温度接近异常判定温度附近的高温区域的状况下，很难在SR工序中使重整器温度返回至第1阈值温度以下的合适温度范围内。因而，在本发明中构成为，在这种情况下，尽早地转入燃料气体供给量较少的发电工序，实现降低重整器温度。
在本发明中，优选控制部件不根据基于升温促进状态判定的重整器及/或电堆所升温的程度来变更第1规定期间的长度。
对于在模块收纳室内是否存在局部高温位置，无法直接进行测定，也很难进行估计。因此，在本发明中构成为，可以通过固定第1规定期间，无论处于何种状况，都在温度分布平稳而变为恒定状态之后转入发电工序。
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。
附图说明
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III-III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12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13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。
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)。
具体实施方式
下面，参照附图说明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)1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。在该密封空间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1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1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)的燃料电池模块的正面剖视图，图3是沿图2的III-III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的密封空间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、74b、74c、74d、74e、74f)，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锆、掺杂有从稀土类元素中选择的至少一种元素的二氧化铈、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、Ni、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一体地形成。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1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)的电流及电压等的元件。
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，控制部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1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(1)所示的部分氧化重整反应POX。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POX，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。
CmHn+xO2→aCO2+bCO+cH2    (1)
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。即，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+xO2+yH2O→aCO2+bCO+cH2    (2)
CmHn+xH2O→aCO2+bCO+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POX、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。即，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，增大基于发电用空气流量调节单元45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℃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℃，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1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、POX1工序、POX2工序、ATR1工序、ATR2工序、SR1工序、SR2工序)，从而转入发电工序。
另外，POX1工序及POX2工序是在重整器20内进行部分氧化重整反应的工序。而且，ATR1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，SR1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t0使燃料电池1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t0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t1，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t1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℃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POX1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℃时(POX2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POX2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“POX2”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“POX1”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“POX2”工序)。
接下来，在图7的时刻t5，当重整器温度达到600℃以上且电堆温度达到250℃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ATR1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℃以上，且电堆温度达到400℃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加。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℃以上，且电堆温度达到600℃以上时(SR1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SR1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℃以上，且电堆温度达到650℃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SR1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，从时刻t8至时刻t12，以规定的降低速度使包括燃料气体供给量的各供给量降低至SR2工序用的供给量，从时刻t12仅持续规定的发电转移期间T1。由此，在转入发电之前，仅以规定的发电转移期间T1将重整器20、燃料电池电堆14等保持于稳定的状态，可以使燃料电池模块2内的重整器温度、电堆温度等的温度分布平稳。也就是说，发电转移期间T1作为使供给量降低后的稳定化期间而发挥作用。
在经过规定的发电转移期间T1后，在图7的时刻t9，当重整器温度处于650℃以上且电堆温度处于700℃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t10之间将燃料气体供给量及供水量保持为一定。
另外，在没有过度升温危险的通常起动时，在起动工序中温度变为最高的SR工序中，重整器温度被保持于规定的阈值温度Tth(本例中为750℃)以下的合适温度范围内。另外，由于阈值温度Tth有可能会使重整器20劣化、损伤，因此设定为比使燃料电池1强制地异常停止的异常判定温度(本例中为800℃)低的温度。
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t10至时刻t11，燃料气体供给量及供水量减少，时刻t11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，对本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1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是如下燃料气体降低控制，检测到升温促进状态时，在使转入发电工序时的燃料气体供给量及供水量比未检测到升温促进状态而没有过度升温危险的通常时的起动时的供给量降低的状态下，转入发电工序。
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。
由于时刻t20至时刻t28的起动状态与图7的时刻t0至时刻t8的起动状态大致相同，因此省略说明。
由于重整器20的温度上升与通常时相比，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SR1工序的转移温度条件即650℃。而且，在电堆温度达到转移温度条件即600℃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SR1工序。
从SR1工序转入SR2工序的转移条件为，重整器温度为650℃以上且电堆温度为650℃以上(SR2转移条件)。转入SR1工序后重整器温度也继续上升，在电堆温度达到转入SR2工序的转移温度条件即650℃的时刻t28，重整器温度超过转入SR2工序的转移温度条件即650℃而升温至阈值温度Tth以上。但是，此时重整器温度未达到设定在阈值温度Tth和异常判定温度之间的第2阈值温度Tth2(本例中为780℃)。
由于在SR1工序结束时(或SR2工序开始时)，当重整器温度超过阈值温度Tth(本例中为750℃)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。
即，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时重整器温度达到比转移温度高规定温度以上的阈值温度Tth时，判定为处于升温促进状态。
而且，作为判定部件的控制部110在SR1工序结束时，计算出重整器温度相对于阈值温度Tth的上升温度部分，根据该上升温度部分，估算升温促进状态的程度。即，重整器温度与阈值温度Tth相比越高，则判定为重整器20及燃料电池电堆14因残留热量而升温的程度(即过度升温的程度)越高。
由此，控制部110在SR2工序中，使燃料气体供给量及供水量以规定的降低速度降低(温度降低期间T2)。如此，在温度降低期间T2中，通过使燃料气体供给量及供水量降低，而抑制重整器温度上升，重整器温度逐渐降低。
使燃料气体供给量及供水量降低时，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，由于通过使燃料气体供给量降低，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的来自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，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。另外，虽然在SR2工序中与通常相比使燃料气体供给量降低，但是由于在升温促进状态下，燃料气体供给量的降低部分通过残留热量而被补偿，因此电堆温度可以切实地升温至可发电温度。
控制部110监控重整器温度，以根据重整器温度的变化调节燃料气体供给量及供水量的方式，更具体为，以在重整器温度变为阈值温度Tth以下之前按一定的降低速度使燃料气体供给量及供水量降低的方式进行反馈控制。通过降低燃料气体供给量，重整器温度不会在图10中达到第2阈值温度Tth2或第3阈值温度Tth3，而是在时刻t32降低至阈值温度Tth。控制部110在时刻t32重整器温度达到阈值温度Tth时，停止降低燃料气体供给量及供水量，结束温度降低期间T2，保持此时的供给量。
而且，控制部110从将供给量保持为一定时(时刻t32)经过发电转移期间T1而等待温度分布稳定，在经过发电转移期间T1时(时刻t29)将重整器温度及电堆温度分别满足650℃以上、700℃以上的转移温度条件(发电工序转移条件)作为条件，从SR2工序转入发电工序。
另外，在本实施方式中，由于使燃料气体供给量及供水量降低直至温度降低期间T2结束，以使重整器温度降低至阈值温度Tth，因此上述供给量是比图9的动作图表所示的SR2工序中的各供给量降低后的值，在使燃料气体供给量及供水量比通常起动时降低的状态下，转入发电工序。
在本实施方式中，在SR1工序结束时重整器温度与阈值温度Tth的温度差越大，则使燃料气体供给量及供水量降低的期间(时刻t28～t32)越长，降低量越大。因而，在SR1工序结束时，重整器温度与阈值温度Tth的温度差越大，则转入发电工序时的燃料气体供给量及供水量越被设定为比通常时的供给量降低的值。
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。
但是，由于在转入发电工序时，与通常起动时相比燃料气体供给量降低，因此在燃烧部中燃烧的剩余的重整后的燃料气体量也降低，由此排放气体量减少，因此，抑制了重整器20的温度上升。因而，在图10中，虽然在刚刚转入发电工序之后重整器温度超过阈值温度Tth，但是其后由于燃料气体供给量及供水量进一步降低(时刻t30～)，因此抑制了重整器温度上升，未超过异常判定温度而是保持于合适的温度范围。
如此，在本实施方式的过度升温抑制控制中，虽然与通常起动时相比，重整器温度的上升速度比电堆温度的上升速度快，但是在残留热量所引起的升温影响没那么大时，通过与通常起动时的燃料气体供给量相比，使SR2工序中转入发电工序时的燃料气体供给量降低，在发电工序，尤其是转入发电工序时及转入发电工序后的规定期间内，可以防止重整器温度、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，虽然判定为处于升温促进状态时，从SR1工序结束时以一定的降低速度使燃料气体供给量及供水量下降，但是不限于此，也可以构成为以1个阶段或多个阶段下降至规定的供给量。
而且，也可以构成为根据SR1工序结束时的重整器温度相对于阈值温度Tth的上升温度部分，上升温度部分越大，则控制部110越大地设定燃料气体供给量及供水量各自的降低量，以及/或者越长地设定温度降低期间T2。
另外，在本实施方式中，虽然在SR工序中判定升温促进状态，而在SR2工序中使燃料气体供给量降低，但是不限于此，在POX工序、ATR工序中也可以构成为同样地判定升温促进状态，使燃料气体供给量降低。
接下来，参照图11，对在图10所示的过度升温抑制控制中，在最大温度降低期间Tmax内重整器温度未降低至阈值温度Tth时的处理进行说明。
在图11中，由于时刻t20至时刻t28与图10大致一样，因此省略说明。
由于在SR1工序结束时，重整器温度超过了阈值温度Tth(本例中为750℃)，因此控制部110判定为处于升温促进状态，在SR2工序中，使燃料气体供给量及供水量以规定的降低速度降低(时刻t28～t33)。
但是，在从开始降低的时刻t28经过最大温度降低期间Tmax时(时刻t33)，重整器温度也没有降低至阈值温度Tth以下时，控制部110在经过最大温度降低期间Tmax时停止降低燃料气体供给量及供水量，而保持于此时的供给量。即，由于即使以对应于最大温度降低期间Tmax的足够的降低量(最大降低量)使各个供给量降低，重整器温度也未降低至阈值温度Tth以下，因此控制部110停止降低供给量。
另外，本例是重整器温度未达到第2阈值温度Tth2或第3阈值温度Tth3而经过最大温度降低期间Tmax的例子。
而且，控制部110从将供给量保持为一定时(时刻t33)经过发电转移期间T1而等待温度分布稳定，在经过发电转移期间T1时(时刻t34)将重整器温度及电堆温度分别满足650℃以上、700℃以上的转移温度条件(发电工序转移条件)作为条件，从SR2工序转入发电工序。
另外，在本实施方式中，发电转移期间T1被设定为固定值，不根据升温促进状态的程度，即SR1工序结束时的重整器温度相对于阈值温度Tth的上升温度部分的大小而变化。即，无法直接测定或者很难估计在燃料电池模块2内存在局部高温位置这样的温度分布的偏差。因此，无论处于何种状况，都使发电转移期间T1固定，以能够在温度分布平稳地稳定于恒定状态后转入发电工序。
如上所述，转入发电工序时，虽然因为燃料电池电堆14中的发电反应而使电堆温度及重整器温度暂时上升，但是由于在转入发电时使燃料气体供给量充分降低、在经过最大温度降低期间Tmax中重整器温度未达到第2阈值温度Tth2、以及从阈值温度Tth到异常判定温度存在温度富余，因此不会因这种暂时的温度上升使重整器温度达到异常判定温度。
而且，转入发电工序时，电堆温度通过逐渐从重整器20流入的气体而升温，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，电堆温度可以保持于发电动作温度。另一方面，由于转入发电工序时，燃料气体供给量及供水量与通常时相比充分降低，其后燃料气体供给量进一步降低(时刻t35～)，因此重整器温度在刚刚转入发电工序之后暂时升温后，温度上升被抑制，从而保持于恰当的温度范围。
如此，在本实施方式中构成为，即使经过温度降低期间T2，重整器温度也未降低至阈值温度Tth以下时，通过尽早地转入发电工序，而使温度分布合适。
接下来，参照图12，对在图10所示的过度升温抑制控制中，在SR1工序结束时的重整器温度为比阈值温度Tth高规定温度的第2阈值温度Tth2以上时的处理进行说明。
在图12中，由于时刻t20至时刻t28与图10及图11大致一样，因此省略说明。但是，在时刻t28，重整器温度达到了设定为比阈值温度Tth还高规定温度部分的第2阈值温度Tth2(本例中为780℃)以上。
由于在SR1工序结束时，重整器温度超过了阈值温度Tth，因此控制部110判定为处于升温促进状态，在SR2工序中，使燃料气体供给量及供水量以规定的降低速度降低(时刻t28～t37)。
但是，由于SR1工序结束时的重整器温度为第2阈值温度Tth2以上，因此控制部110根据SR1工序结束时的重整器温度，缩短温度降低期间T2或最大温度降低期间Tmax。在图12中，温度降低期间T2或最大温度降低期间Tmax被变更为缩短后的期间T3。
因而，控制部110在缩短温度降低期间T3(时刻t28～t37)的期间，使燃料气体供给量及供水量以一定的降低速度降低，使上述供给量降低至通常起动动作时的供给量以下后，在时刻t37停止降低燃料气体供给量及供水量，保持于此时的供给量。
而且，控制部110从将供给量保持为一定时(时刻t37)经过发电转移期间T1而等待温度分布稳定，在经过发电转移期间T1时(时刻t38)将重整器温度及电堆温度分别满足650℃以上、700℃以上的转移温度条件(发电工序转移条件)作为条件，从SR2工序转入发电工序。
如图12的例子那样残留热量较大，在SR1工序结束时重整器温度达到第2阈值温度Tth2以上时，即使在SR2工序中降低燃料气体供给量及供水量，重整器温度也有可能不随时间下降，反而上升。因而，在本实施方式中构成为，如此在残留热量较大时，通过尽早地转入发电工序而处于恰当的温度分布状态。虽然由于转入发电工序，而因为燃料电池电堆14中的发电反应，使电堆温度及重整器温度暂时上升，但是由于输出电力最初设定为较低，因此燃料气体供给量及供水量也与此相应地降低为较低的值(时刻t39～)。由此，重整器温度在达到异常判定温度之前开始降低，在发电工序中保持于合适的温度范围。
而且，转入发电工序时，电堆温度通过逐渐从重整器20流入的气体而升温，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，电堆温度可以保持于发电动作温度。
如此，在本实施方式中构成为，在SR1工序结束时的重整器温度达到第2阈值温度Tth2以上这样的残留热量较大时，缩短使燃料气体供给量降低的温度降低期间T2或最大温度降低期间Tmax，在经过缩短温度降低期间T3及发电转移期间T1后，尽早地转入发电工序。通过该构成，在本实施方式中，不会使重整器温度、电堆温度达到异常判定温度，能够在降低了燃料气体供给量的发电工序中使温度分布稳定。
接下来，参照图13，对在图10所示的过度升温抑制控制中，重整器温度在温度降低期间T2中达到比阈值温度Tth高规定温度的第3阈值温度Tth3时的处理进行说明。
在图13中，由于时刻t20至时刻t28与图10及图11大致一样，因此省略说明。
由于在SR1工序结束时，重整器温度超过了阈值温度Tth，因此控制部110判定为处于升温促进状态，在SR2工序中，使燃料气体供给量及供水量以规定的降低速度降低(时刻t28～t41)。
但是，尽管降低了燃料气体供给量及供水量，重整器温度还是在温度降低期间T2中进一步上升，在时刻t41达到了第3阈值温度Tth3(本例中为780℃)。控制部110在重整器温度达到第3阈值温度Tth3时，结束温度降低期间T2，停止降低燃料气体供给量及供水量，保持此时的供给量。
另外，第3阈值温度Tth3是阈值温度Tth和异常判定温度之间的温度设定值，既可以是与第2阈值温度Tth2相同的温度，也可以是比第2阈值温度Tth2高的温度或低的温度。
而且，控制部110从将供给量保持为一定时(时刻t41)经过发电转移期间T1而等待温度分布稳定，在经过发电转移期间T1时(时刻t42)将重整器温度及电堆温度分别满足650℃以上、700℃以上的转移温度条件(发电工序转移条件)作为条件，从SR2工序转入发电工序。
如图13的例子那样残留热量较大，尽管在SR2工序中降低了燃料气体供给量及供水量，但是在重整器温度达到第3阈值温度Tth3时，还是很难通过降低SR2工序中的供给量，使重整器温度降低至合适值。因而，在本实施方式中构成为，如此在残留热量较大时，与图12的例子一样，通过尽早地转入发电工序而处于更加恰当的温度分布状态。通过该构成，在本实施方式中，不会使重整器温度、电堆温度达到异常判定温度，能够在降低了燃料气体供给量的发电工序中使温度分布稳定。

Claims (10)

1.一种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，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，即利用所述燃料电池装置的起动中所述蓄热部件积蓄的热量促进所述重整器及/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进行如下控制，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由包含部分氧化重整反应的工序向水蒸气重整反应工序转移后，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，
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，与所述判定部件未判定为处于升温促进状态时相比，进行如下控制，在使燃料气体供给量降低的状态下转入所述发电工序。
2.根据权利要求1所述的固体氧化物型燃料电池装置，其特征在于，在所述判定部件判定为升温促进状态时，根据该判定所述重整器及/或所述电堆升温的程度越大，则所述控制部件越使转入所述发电工序时的燃料气体供给量更加降低。
3.根据权利要求2所述的固体氧化物型燃料电池装置，其特征在于，所述控制部件根据所述水蒸气重整反应工序中的所述重整器的温度变化，调节燃料气体供给量。
4.根据权利要求3所述的固体氧化物型燃料电池装置，其特征在于，所述控制部件在所述水蒸气重整反应工序中的转入所述发电工序之前的第1规定期间，将燃料气体供给量保持为一定。
5.根据权利要求4所述的固体氧化物型燃料电池装置，其特征在于，所述控制部件在所述重整器的温度降低至规定的第1阈值温度以下时开始所述第1规定期间，在经过所述第1规定期间后转入所述发电工序。
6.根据权利要求4所述的固体氧化物型燃料电池装置，其特征在于，所述控制部件在所述水蒸气重整反应工序中使燃料气体供给量降低的状态下，即使经过第2规定期间所述重整器的温度也未降低至第1阈值温度以下时，并不等待降低至所述第1阈值温度以下，而是开始所述第1规定期间，在经过所述第1规定期间后转入所述发电工序。
7.根据权利要求6所述的固体氧化物型燃料电池装置，其特征在于，所述重整器的温度为比所述第1阈值温度高的规定的第2阈值温度以上时，所述控制部件缩短所述第2规定期间。
8.根据权利要求6所述的固体氧化物型燃料电池装置，其特征在于，所述控制部件不根据基于升温促进状态判定的所述重整器及/或所述电堆所升温的程度来变更所述第1规定期间的长度。
9.根据权利要求4所述的固体氧化物型燃料电池装置，其特征在于，在所述水蒸气重整反应工序中，当所述重整器的温度超过设定为比第1阈值温度高的规定的第3阈值温度时，所述控制部件并不等待所述重整器的温度降低至所述第1阈值温度以下，而是开始所述第1规定期间，在经过所述第1规定期间后转入所述发电工序。
10.根据权利要求9所述的固体氧化物型燃料电池装置，其特征在于，所述控制部件不根据基于升温促进状态判定的所述重整器及/或所述电堆所升温的程度来变更所述第1规定期间的长度。
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