WO2010114048A1 - 固体電解質型燃料電池 - Google Patents

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WO2010114048A1
WO2010114048A1 PCT/JP2010/055915 JP2010055915W WO2010114048A1 WO 2010114048 A1 WO2010114048 A1 WO 2010114048A1 JP 2010055915 W JP2010055915 W JP 2010055915W WO 2010114048 A1 WO2010114048 A1 WO 2010114048A1
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WO
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fuel cell
fuel
cell module
correction
deterioration
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PCT/JP2010/055915
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重住　司
大江　俊春
勝久 土屋
中野　清隆
川村　昌之
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Toto株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a solid oxide fuel cell.
  • Solid Oxide Fuel Cell uses an oxide ion conductive solid electrolyte as an electrolyte, has electrodes on both sides, supplies fuel gas on one side, and supplies the other This is a fuel cell that operates at a relatively high temperature by supplying an oxidizing agent (air, oxygen, etc.) to the side.
  • SOFC Solid Oxide Fuel Cell
  • Patent Document 1 Japanese Unexamined Patent Publication No. 2007-87756 (Patent Document 1) describes a solid oxide fuel cell. In this fuel cell, it is described that the deterioration of the fuel cell is reduced by adjusting the flow rate of the fuel.
  • Patent Document 2 describes a fuel supply amount control device, a fuel supply amount control method, and a power supply system.
  • the fuel supply amount control device is configured to compensate the fuel supply amount when the power that can be taken out with respect to the predetermined fuel supply amount is reduced due to deterioration of the fuel cell.
  • the power that can be taken out is reduced for a certain amount of fuel supply. Therefore, when the power that can be extracted decreases, the period during which the initial rated output power can be extracted from the fuel cell can be extended by compensating the fuel supply amount so that the fuel supply amount increases. it can.
  • the fuel cell that has deteriorated has a low conversion efficiency to the power of the fuel, if a large amount of fuel is supplied to the fuel cell that has deteriorated to maintain the rated output power, the fuel cell There is a problem that the running cost is high.
  • an object of the present invention is to provide a solid oxide fuel cell capable of extending the period during which the minimum rated output power can be maintained while suppressing the progress of deterioration of the fuel cell module.
  • the present invention provides a solid oxide fuel cell, a fuel cell module including a plurality of solid electrolyte fuel cells, and a fuel supply device that supplies fuel to the fuel cell module And an oxidant gas supply device that supplies an oxidant gas to the fuel cell module, and a controller that controls the amount of fuel supplied from the fuel supply device.
  • the controller is a deterioration that determines deterioration of the fuel cell module.
  • a determination circuit and a fuel correction circuit that corrects the operation condition based on the deterioration determination by the deterioration determination circuit, and after the start of the initial operation of the fuel cell module, before the predetermined correction switching condition is satisfied, the deterioration determination circuit If it is determined that the fuel cell module has deteriorated, the rated output power, which is the maximum power output from the fuel cell module.
  • the fuel correction circuit performs a correction to reduce the amount of fuel supplied to the fuel cell module so that the fuel cell module deteriorates and a predetermined correction switching condition is satisfied.
  • the fuel correction circuit corrects the amount of fuel supplied to the fuel cell module so as to maintain the rated output power of the fuel cell module.
  • the controller controls the fuel supply device and the oxidant gas supply device to supply fuel and oxidant gas to the fuel cell module.
  • the deterioration determination circuit provided in the controller determines the deterioration of the fuel cell module, and the fuel correction circuit is rated so that the fuel supply amount is reduced when it is determined that the fuel cell module has deteriorated. Perform correction to reduce output power. After such correction is performed, when the fuel cell module deteriorates and a predetermined correction switching condition is satisfied, the fuel correction circuit causes the fuel cell module to maintain the reduced rated output power. Correct the amount of fuel supplied.
  • the correction for reducing the rated output power is performed so that the fuel supply amount is reduced, so that the progress of the deterioration of the deteriorated fuel cell module is suppressed. Is done.
  • the fuel supply amount is increased so as to maintain the reduced rated output power, so the period during which the minimum rated output power can be maintained should be extended. Can do.
  • the fuel correction circuit performs correction for reducing the amount of fuel supplied to the fuel cell module before the predetermined correction switching condition is satisfied, and reduces the amount of fuel supply in the correction.
  • the correction performed later is made larger than the correction performed before.
  • the correction for reducing the rated output power is executed to prevent the performance of the fuel cell module from being deteriorated.
  • a reduction in output power is reduced to prevent the output from becoming noticeable.
  • the fuel supply amount is greatly reduced to focus on preventing the deterioration of the fuel cell module.
  • the fuel correction circuit preferably corrects the amount of fuel supplied to the fuel cell module so that the temperature of the solid oxide fuel cell does not rise before a predetermined correction switching condition is satisfied. .
  • correction is performed so that the temperature of the solid oxide fuel cell does not rise before a predetermined correction switching condition is satisfied.
  • the temperature of the solid oxide fuel cell tends to increase with the progress of deterioration, and the deterioration of the solid oxide fuel cell may progress due to the temperature increase.
  • the temperature rise is prevented and an increase in the burden on the solid oxide fuel cell is avoided, so that the progress of the deterioration of the solid oxide fuel cell can be delayed. Thereby, the service life of the fuel cell module can be extended.
  • the fuel correction circuit corrects the amount of fuel supplied to the fuel cell module so that the temperature of the solid oxide fuel cell decreases before the predetermined correction switching condition is satisfied. .
  • the correction is executed so that the temperature of the solid oxide fuel cell is lowered before the predetermined correction switching condition is satisfied.
  • the service life of the fuel cell module can be further extended.
  • the predetermined correction switching condition is that the temperature of the solid oxide fuel cell rises above a predetermined correction switching temperature, the fuel supply amount decreases below a predetermined correction switching fuel supply amount, fuel A decrease in the output power of the battery module to a predetermined correction switching power or a decrease in the output voltage of the fuel cell module to a predetermined correction switching voltage or less.
  • the temperature of the solid oxide fuel cell that directly reflects the deterioration of the fuel cell module can be determined based on the output power or the output voltage that is directly reflected.
  • the present invention also relates to a solid oxide fuel cell, a fuel cell module having a plurality of solid oxide fuel cells, fuel supply means for supplying fuel to the fuel cell module, and oxidation to the fuel cell module.
  • An oxidant gas supply means for supplying the agent gas, and a control means for controlling the amount of fuel supplied from the fuel supply means, the control means comprising: a deterioration determination means for determining deterioration of the fuel cell module; and A fuel correction unit that corrects the operation condition based on the deterioration determination by the deterioration determination unit is provided, and after the initial operation of the fuel cell module is started, the fuel cell module is deteriorated by the deterioration determination unit before a predetermined correction switching condition is satisfied.
  • the fuel correction procedure is performed to reduce the rated output power, which is the maximum power output from the fuel cell module. Performs a correction to reduce the amount of fuel supplied to the fuel cell module, while the fuel cell module deteriorates and the rated output power of the fuel cell module is reduced after a predetermined correction switching condition is satisfied.
  • the fuel correction means corrects the amount of fuel supplied to the fuel cell module so as to maintain.
  • the solid oxide fuel cell of the present invention it is possible to extend the period during which the minimum rated output power can be maintained while suppressing the progress of deterioration of the fuel cell module.
  • FIG. 1 is an overall configuration diagram showing a solid oxide fuel cell (SOFC) according to an embodiment of the present invention.
  • 1 is a front sectional view showing a solid oxide fuel cell (SOFC) fuel cell module according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a sectional view taken along line III-III in FIG. 2. It is a fragmentary sectional view showing a fuel cell unit of a solid oxide fuel cell (SOFC) according to one embodiment of the present invention.
  • 1 is a perspective view showing a fuel cell stack of a solid oxide fuel cell (SOFC) according to an embodiment of the present invention.
  • 1 is a block diagram illustrating a solid oxide fuel cell (SOFC) according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 is an overall configuration diagram showing a solid oxide fuel cell (SOFC) according to an embodiment of the present invention.
  • a solid oxide fuel cell (SOFC) 1 according to an embodiment of the present invention includes a fuel cell module 2 and an auxiliary unit 4.
  • the fuel cell module 2 includes a housing 6, and a sealed space 8 is formed inside the housing 6 via a heat insulating material (not shown, but the heat insulating material is not an essential component and may not be necessary). Is formed. In addition, you may make it not provide a heat insulating material.
  • a fuel cell assembly 12 that performs a power generation reaction with fuel gas and an oxidant (air) is disposed in a power generation chamber 10 that is a lower portion of the sealed space 8.
  • the fuel cell assembly 12 includes ten fuel cell stacks 14 (see FIG. 5), and the fuel cell stack 14 includes 16 fuel cell unit 16 (see FIG. 4). Yes.
  • the fuel cell assembly 12 has 160 fuel cell units 16, and all of these fuel cell units 16 are connected in series.
  • a combustion chamber 18 is formed above the above-described power generation chamber 10 in the sealed space 8 of the fuel cell module 2.
  • this combustion chamber 18 the remaining fuel gas that has not been used for the power generation reaction and the remaining oxidant (air) ) And combusted to generate exhaust gas.
  • a reformer 20 for reforming the fuel gas is disposed above the combustion chamber 18, and the reformer 20 is heated to a temperature at which a reforming reaction can be performed by the combustion heat of the residual gas.
  • an air heat exchanger 22 is disposed above the reformer 20 to heat the air by receiving heat from the reformer 20 and suppress a temperature drop of the reformer 20.
  • the auxiliary unit 4 stores a pure water tank 26 that stores water from a water supply source 24 such as tap water and uses the filter to obtain pure water, and a water flow rate that adjusts the flow rate of the water supplied from the water storage tank.
  • An adjustment unit 28 (such as a “water pump” driven by a motor) is provided.
  • the auxiliary unit 4 also includes a gas shut-off valve 32 that shuts off the fuel gas supplied from a fuel supply source 30 such as city gas, a desulfurizer 36 for removing sulfur from the fuel gas, and a flow rate of the fuel gas.
  • a fuel flow rate adjusting unit 38 (such as a “fuel pump” driven by a motor) is provided.
  • the auxiliary unit 4 includes an electromagnetic valve 42 that shuts off air that is an oxidant supplied from the air supply source 40, a reforming air flow rate adjusting unit 44 that adjusts the flow rate of air, and a power generation air flow rate adjusting unit. 45 (such as an “air blower” driven by a motor), a first heater 46 for heating the reforming air supplied to the reformer 20, and a second for heating the power generating air supplied to the power generation chamber And a heater 48.
  • the first heater 46 and the second heater 48 are provided in order to efficiently raise the temperature at startup, but may be omitted.
  • a hot water production apparatus 50 to which exhaust gas is supplied is connected to the fuel cell module 2.
  • the hot water production apparatus 50 is supplied with tap water from the water supply source 24, and the tap water is heated by the heat of the exhaust gas and supplied to a hot water storage tank of an external hot water heater (not shown).
  • the fuel cell module 2 is provided with a control box 52 for controlling the amount of fuel gas supplied and the like. Furthermore, the fuel cell module 2 is connected to an inverter 54 that is a power extraction unit (power conversion unit) for supplying the power generated by the fuel cell module to the outside.
  • FIG. 2 is a side sectional view showing a solid oxide fuel cell (SOFC) fuel cell module according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 3 is a sectional view taken along line III-III in FIG.
  • the fuel cell assembly 12, the reformer 20, and the air heat exchange are sequentially performed from below.
  • a vessel 22 is arranged.
  • the reformer 20 is provided with a pure water introduction pipe 60 for introducing pure water and a reformed gas introduction pipe 62 for introducing reformed fuel gas and reforming air to the upstream end side thereof.
  • a pure water introduction pipe 60 for introducing pure water
  • a reformed gas introduction pipe 62 for introducing reformed fuel gas and reforming air to the upstream end side thereof.
  • an evaporation unit 20a and a reforming unit 20b are formed in order from the upstream side, and the reforming unit 20b is filled with a reforming catalyst.
  • the fuel gas and air mixed with the steam (pure water) introduced into the reformer 20 are reformed by the reforming catalyst filled in the reformer 20.
  • the reforming catalyst a catalyst obtained by imparting nickel to the alumina sphere surface or a catalyst obtained by imparting ruthenium to the alumina sphere surface is appropriately used.
  • a fuel gas supply pipe 64 is connected to the downstream end side of the reformer 20, and the fuel gas supply pipe 64 extends downward and further in an manifold 66 formed below the fuel cell assembly 12. It extends horizontally.
  • a plurality of fuel supply holes 64 b are formed in the lower surface of the horizontal portion 64 a of the fuel gas supply pipe 64, and the reformed fuel gas is supplied into the manifold 66 from the fuel supply holes 64 b.
  • a lower support plate 68 having a through hole for supporting the fuel cell stack 14 described above is attached above the manifold 66, and the fuel gas in the manifold 66 flows into the fuel cell unit 16. Supplied.
  • the air heat exchanger 22 includes an air aggregation chamber 70 on the upstream side and two air distribution chambers 72 on the downstream side.
  • the air aggregation chamber 70 and the air distribution chamber 72 include six air flow path tubes 74. Connected by.
  • three air flow path pipes 74 form a set (74a, 74b, 74c, 74d, 74e, 74f), and the air in the air collecting chamber 70 is in each set. It flows into each air distribution chamber 72 from the air flow path pipe 74.
  • the air flowing through the six air flow path pipes 74 of the air heat exchanger 22 is preheated by exhaust gas that burns and rises in the combustion chamber 18.
  • An air introduction pipe 76 is connected to each of the air distribution chambers 72, the air introduction pipe 76 extends downward, and the lower end side communicates with the lower space of the power generation chamber 10, and the air that has been preheated in the power generation chamber 10. Is introduced.
  • an exhaust gas chamber 78 is formed below the manifold 66. Further, as shown in FIG. 3, an exhaust gas passage 80 extending in the vertical direction is formed inside the front surface 6 a and the rear surface 6 b which are surfaces along the longitudinal direction of the housing 6, and the upper end of the exhaust gas chamber passage 80 is formed. The side communicates with the space in which the air heat exchanger 22 is disposed, and the lower end side communicates with the exhaust gas chamber 78. Further, an exhaust gas discharge pipe 82 is connected to substantially the center of the lower surface of the exhaust gas chamber 78, and the downstream end of the exhaust gas discharge pipe 82 is connected to the above-described hot water producing apparatus 50 shown in FIG. As shown in FIG. 2, an ignition device 83 for starting combustion of fuel gas and air is provided in the combustion chamber 18.
  • FIG. 4 is a partial cross-sectional view showing a fuel cell unit of a solid oxide fuel cell (SOFC) according to an embodiment of the present invention.
  • the fuel cell unit 16 includes a fuel cell 84 and inner electrode terminals 86 respectively connected to the vertical ends of the fuel cell 84.
  • the fuel cell 84 is a tubular structure that extends in the vertical direction, and includes a cylindrical inner electrode layer 90 that forms a fuel gas flow path 88 therein, a cylindrical outer electrode layer 92, an inner electrode layer 90, and an outer side.
  • An electrolyte layer 94 is provided between the electrode layer 92 and the electrode layer 92.
  • the inner electrode layer 90 is a fuel electrode through which fuel gas passes and becomes a ( ⁇ ) electrode, while the outer electrode layer 92 is an air electrode in contact with air and becomes a (+) electrode.
  • the upper portion 90 a of the inner electrode layer 90 includes an outer peripheral surface 90 b and an upper end surface 90 c exposed to the electrolyte layer 94 and the outer electrode layer 92.
  • the inner electrode terminal 86 is connected to the outer peripheral surface 90b of the inner electrode layer 90 through a conductive sealing material 96, and is further in direct contact with the upper end surface 90c of the inner electrode layer 90, thereby Electrically connected.
  • a fuel gas passage 98 communicating with the fuel gas passage 88 of the inner electrode layer 90 is formed at the center of the inner electrode terminal 86.
  • the inner electrode layer 90 includes, for example, a mixture of Ni and zirconia doped with at least one selected from rare earth elements such as Ca, Y, and Sc, and Ni and ceria doped with at least one selected from rare earth elements.
  • the mixture is formed of at least one of Ni and a mixture of lanthanum garade doped with at least one selected from Sr, Mg, Co, Fe, and Cu.
  • the electrolyte layer 94 is, for example, zirconia doped with at least one selected from rare earth elements such as Y and Sc, ceria doped with at least one selected from rare earth elements, lanthanum gallate doped with at least one selected from Sr and Mg, Formed from at least one of the following.
  • the outer electrode layer 92 includes, for example, lanthanum manganite doped with at least one selected from Sr and Ca, lanthanum ferrite doped with at least one selected from Sr, Co, Ni and Cu, Sr, Fe, Ni and Cu. It is formed from at least one of lanthanum cobaltite doped with at least one selected from the group consisting of silver and silver.
  • FIG. 5 is a perspective view showing a fuel cell stack of a solid oxide fuel cell (SOFC) according to an embodiment of the present invention.
  • the fuel cell stack 14 includes 16 fuel cell units 16, and the lower end side and the upper end side of these fuel cell units 16 are a ceramic lower support plate 68 and an upper side, respectively. It is supported by the support plate 100.
  • the lower support plate 68 and the upper support plate 100 are formed with through holes 68a and 100a through which the inner electrode terminal 86 can pass.
  • the current collector 102 includes a fuel electrode connection portion 102a that is electrically connected to an inner electrode terminal 86 attached to the inner electrode layer 90 that is a fuel electrode, and an entire outer peripheral surface of the outer electrode layer 92 that is an air electrode. And an air electrode connecting portion 102b electrically connected to each other.
  • the air electrode connecting portion 102b is formed of a vertical portion 102c extending in the vertical direction on the surface of the outer electrode layer 92 and a plurality of horizontal portions 102d extending in a horizontal direction along the surface of the outer electrode layer 92 from the vertical portion 102c. Has been.
  • the fuel electrode connecting portion 102a is linearly directed obliquely upward or obliquely downward from the vertical portion 102c of the air electrode connecting portion 102b toward the inner electrode terminal 86 positioned in the vertical direction of the fuel cell unit 16. It extends.
  • the inner electrode terminals 86 at the upper end and the lower end of the two fuel cell units 16 located at the ends of the fuel cell stack 14 are external terminals, respectively. 104 is connected. These external terminals 104 are connected to the external terminals 104 (not shown) of the fuel cell unit 16 at the end of the adjacent fuel cell stack 14, and as described above, the 160 fuel cell units 16 Everything is connected in series.
  • FIG. 6 is a block diagram illustrating a solid oxide fuel cell (SOFC) according to an embodiment of the present invention.
  • the solid oxide fuel cell 1 includes a control unit 110, and the control unit 110 includes operation buttons such as “ON” and “OFF” for operation by the user.
  • a device 112 a display device 114 for displaying various data such as a power generation output value (wattage), and a notification device 116 for issuing an alarm (warning) in an abnormal state are connected.
  • the notification device 116 may be connected to a remote management center and notify the management center of an abnormal state.
  • the combustible gas detection sensor 120 is for detecting a gas leak, and is attached to the fuel cell module 2 and the auxiliary unit 4.
  • the CO detection sensor 122 detects whether or not CO in the exhaust gas originally discharged to the outside through the exhaust gas passage 80 or the like leaks to an external housing (not shown) that covers the fuel cell module 2 and the auxiliary unit 4. Is to do.
  • the hot water storage state detection sensor 124 is for detecting the temperature and amount of hot water in a water heater (not shown).
  • the power state detection sensor 126 is for detecting the current and voltage of the inverter 54 and the distribution board (not shown).
  • the power generation air flow rate detection sensor 128 is for detecting the flow rate of power generation air supplied to the power generation chamber 10.
  • the reforming air flow sensor 130 is for detecting the flow rate of the reforming air supplied to the reformer 20.
  • the fuel flow sensor 132 is for detecting the flow rate of the fuel gas supplied to the reformer 20.
  • the water flow rate sensor 134 is for detecting the flow rate of pure water (steam) supplied to the reformer 20.
  • the water level sensor 136 is for detecting the water level of the pure water tank 26.
  • the pressure sensor 138 is for detecting the pressure on the upstream side outside the reformer 20.
  • the exhaust temperature sensor 140 is for detecting the temperature of the exhaust gas flowing into the hot water production apparatus 50.
  • the power generation chamber temperature sensor 142 is provided on the front side and the back side in the vicinity of the fuel cell assembly 12, and detects the temperature in the vicinity of the fuel cell stack 14 to thereby detect the fuel cell stack. 14 (ie, the fuel cell 84 itself) is estimated.
  • the combustion chamber temperature sensor 144 is for detecting the temperature of the combustion chamber 18.
  • the exhaust gas chamber temperature sensor 146 is for detecting the temperature of the exhaust gas in the exhaust gas chamber 78.
  • the reformer temperature sensor 148 is for detecting the temperature of the reformer 20, and calculates the temperature of the reformer 20 from the inlet temperature and the outlet temperature of the reformer 20.
  • the outside air temperature sensor 150 is for detecting the temperature of the outside air when the solid oxide fuel cell (SOFC) is disposed outdoors. Further, a sensor for measuring the humidity or the like of the outside air may be provided.
  • SOFC solid oxide fuel cell
  • Signals from these sensors are sent to the control unit 110, and the control unit 110, based on data based on these signals, the water flow rate adjustment unit 28, the fuel flow rate adjustment unit 38, the reforming air flow rate adjustment unit 44, A control signal is sent to the power generation air flow rate adjusting unit 45 to control each flow rate in these units. Further, the control unit 110 sends a control signal to the inverter 54 to control the power supply amount.
  • FIG. 7 is a time chart showing the operation at the time of startup of the solid oxide fuel cell (SOFC) according to one embodiment of the present invention.
  • reforming air is supplied from the reforming air flow rate adjustment unit 44 to the reformer 20 of the fuel cell module 2 via the first heater 46.
  • the power generation air is supplied from the power generation air flow rate adjustment unit 45 to the air heat exchanger 22 of the fuel cell module 2 via the second heater 48, and this power generation air is supplied to the power generation chamber 10 and the combustion chamber.
  • the fuel gas is also supplied from the fuel flow rate adjustment unit 38, and the fuel gas mixed with the reforming air passes through the reformer 20, the fuel cell stack 14, and the fuel cell unit 16, and It reaches the combustion chamber 18.
  • the ignition device 83 is ignited to burn the fuel gas and air (reforming air and power generation air) in the combustion chamber 18.
  • Exhaust gas is generated by the combustion of the fuel gas and air, and the power generation chamber 10 is warmed by the exhaust gas, and when the exhaust gas rises in the sealed space 8 of the fuel cell module 2, The fuel gas containing the reforming air is warmed, and the power generation air in the air heat exchanger 22 is also warmed.
  • the fuel gas mixed with the reforming air is supplied to the reformer 20 by the fuel flow rate adjusting unit 38 and the reforming air flow rate adjusting unit 44.
  • the heated fuel gas is supplied to the lower side of the fuel cell stack 14 through the fuel gas supply pipe 64, whereby the fuel cell stack 14 is heated from below, and the combustion chamber 18 also has the fuel gas and air.
  • the fuel cell stack 14 is also heated from above, and as a result, the fuel cell stack 14 can be heated substantially uniformly in the vertical direction. Even if the partial oxidation reforming reaction POX proceeds, the combustion reaction between the fuel gas and air continues in the combustion chamber 18.
  • the reformer temperature sensor 148 detects that the reformer 20 has reached a predetermined temperature (for example, 600 ° C.) after the partial oxidation reforming reaction POX is started, the water flow rate adjustment unit 28 and the fuel flow rate adjustment unit 38 are detected.
  • the reforming air flow rate adjusting unit 44 supplies a gas in which fuel gas, reforming air, and water vapor are mixed in advance to the reformer 20.
  • an autothermal reforming reaction ATR in which the partial oxidation reforming reaction POX described above and a steam reforming reaction SR described later are used proceeds. Since the autothermal reforming reaction ATR is thermally balanced internally, the reaction proceeds in the reformer 20 in a thermally independent state.
  • the reformer temperature sensor 146 detects that the reformer 20 has reached a predetermined temperature (for example, 700 ° C.) after the start of the autothermal reforming reaction ATR shown in Formula (2), the reforming air flow rate The supply of reforming air by the adjustment unit 44 is stopped, and the supply of water vapor by the water flow rate adjustment unit 28 is increased. As a result, the reformer 20 is supplied with a gas that does not contain air and contains only fuel gas and water vapor, and the steam reforming reaction SR of formula (3) proceeds in the reformer 20.
  • a predetermined temperature for example, 700 ° C.
  • this steam reforming reaction SR is an endothermic reaction, the reaction proceeds while maintaining a heat balance with the combustion heat from the combustion chamber 18. At this stage, since the fuel cell module 2 is in the final stage of start-up, the power generation chamber 10 is heated to a sufficiently high temperature. Therefore, even if the endothermic reaction proceeds, the power generation chamber 10 is greatly reduced in temperature. There is nothing. Even if the steam reforming reaction SR proceeds, the combustion reaction continues in the combustion chamber 18.
  • the partial oxidation reforming reaction POX, the autothermal reforming reaction ATR, and the steam reforming reaction SR proceed in sequence, so that the inside of the power generation chamber 10 The temperature gradually increases.
  • the circuit including the fuel cell module 2 is closed, and the fuel cell Power generation by the module 2 is started, so that a current flows in the circuit. Due to the power generation of the fuel cell module 2, the fuel cell 84 itself also generates heat, and the temperature of the fuel cell 84 also rises.
  • the rated temperature for operating the fuel cell module 2 is, for example, 600 ° C. to 800 ° C.
  • FIG. 8 is a time chart showing the operation when the solid oxide fuel cell (SOFC) is stopped according to this embodiment.
  • the fuel flow rate adjustment unit 38 and the water flow rate adjustment unit 28 are operated to supply fuel gas and water vapor to the reformer 20. Reduce the amount.
  • the amount of fuel gas and water vapor supplied to the reformer 20 is reduced, and at the same time, the fuel cell module for generating air by the reforming air flow rate adjusting unit 44
  • the supply amount into 2 is increased, the fuel cell assembly 12 and the reformer 20 are cooled by air, and these temperatures are lowered.
  • the temperature of the power generation chamber decreases to a predetermined temperature, for example, 400 ° C.
  • the supply of fuel gas and steam to the reformer 20 is stopped, and the steam reforming reaction SR of the reformer 20 is ended.
  • This supply of power generation air continues until the temperature of the reformer 20 decreases to a predetermined temperature, for example, 200 ° C., and when this temperature is reached, the power generation air from the power generation air flow rate adjustment unit 45 is supplied. Stop supplying.
  • the steam reforming reaction SR by the reformer 20 and the cooling by the power generation air are used in combination.
  • the operation of the fuel cell module can be stopped.
  • FIG. 9 is a time chart for explaining deterioration determination in the solid oxide fuel cell of the present embodiment.
  • FIG. 10 is a graph showing an example of the relationship between the required power generation amount input to the control unit 110 and the fuel supply amount necessary to generate the required power generation amount.
  • FIG. 11 is a graph illustrating an example of a temporal change in the fuel supply amount with respect to a change in the required power generation amount.
  • FIG. 12 is a flowchart showing a procedure of deterioration determination by the deterioration determination circuit.
  • the solid oxide fuel cell 1 performs load following operation so that output power corresponding to the required power generation amount from the inverter 54 (FIG. 6) is obtained. That is, as shown in FIG. 6, the controller 110 that is a controller, according to the required power generation amount from the inverter 54, the fuel flow rate adjustment unit 38 that is a fuel supply device, and the power generation air flow rate that is an oxidant gas supply device. Signals are sent to the adjustment unit 45 and the water flow rate adjustment unit 28, which is a water supply device, to supply fuel, air, and water at the required flow rates to the fuel cell module 2. As a result, as shown in FIG.
  • the output power of the solid oxide fuel cell 1 changes so as to follow the required power generation amount from the inverter 54.
  • the control unit 110, the fuel flow rate adjustment unit 38, the power generation air flow rate adjustment unit 45, and the water flow rate adjustment unit 28 function as a control unit, a fuel supply unit, an oxidant gas supply unit, and a water supply unit, respectively. .
  • the control unit 110 determines the fuel supply amount based on the graph shown in FIG. 10 according to the required power generation amount from the inverter 54, and adjusts the fuel flow rate so that the determined flow rate of fuel is supplied to the fuel cell module 2.
  • the unit 38 is controlled. After the initial use of the solid oxide fuel cell 1 is started, until it is determined that the fuel cell module 2 has deteriorated, the control unit 110 sets the fuel supply amount with respect to the required power generation amount according to the curve F0 in FIG. decide. As shown in FIG. 10, the fuel supply amount is determined so as to increase monotonously with an increase in the required power generation amount. However, the fuel supply amount is set to a substantially constant value when the required power generation amount is less than about 200 W.
  • FIG. 11 is a graph showing an example of a change in the fuel supply amount with respect to time when the required power generation amount is changed in a step shape from 500 W to 700 W. As shown in FIG. 11, when the required power generation amount is changed from 500 W to 700 W at time t10, the required fuel supply amount suddenly changes from the supply amount corresponding to the power output of 500 W to the supply amount corresponding to 700 W. Changed.
  • control unit 110 controls the fuel flow rate adjustment unit 38 so that the fuel supply amount is gradually increased as shown by an imaginary line in FIG. 11 so that the fuel supply amount does not increase rapidly. Control.
  • the controller 110 increases the fuel supply amount according to the line F10 in FIG. 11 until it is determined that the fuel cell module 2 has deteriorated after the initial use of the solid oxide fuel cell 1 is started.
  • the control unit 110 gradually increases the fuel supply amount according to the line F10 in FIG. 11 so that the fuel supply amount does not rapidly decrease. Decrease. Note that the rate of change of the fuel supply amount is set more gently when the supply amount is increased than when the supply amount is decreased. 10 and 11 relate to the fuel supply amount, the air supply amount and the water supply amount are similarly changed according to the required power generation amount.
  • the deterioration determination circuit 110a (FIG. 6), which is a deterioration determination means built in the control unit 110, starts operation in the deterioration determination mode.
  • the deterioration determination circuit 110a includes a microprocessor, a memory, a program (not shown above) for operating these, and the like.
  • FIG. 12 is a flowchart showing processing by the deterioration determination circuit 110a.
  • step S1 an elapsed time from the previous operation in the deterioration determination mode is determined.
  • step S9 an elapsed time from the previous operation in the deterioration determination mode is determined.
  • step S2 When two weeks or more have passed since the previous deterioration determination mode operation, the process proceeds to step S2 and whether or not the external environment of the solid oxide fuel cell 1 is in a predetermined deterioration determination outside air state suitable for the deterioration determination mode operation. Is judged. Specifically, it is determined whether or not the outside air temperature and the outside air humidity detected by the outside air temperature sensor 150 (FIG. 6) and the outside air humidity sensor (not shown) meet predetermined conditions. In this embodiment, when the outside air temperature is 5 to 30 ° C. and the outside air humidity is 30 to 70%, it is determined that the external environment is in the deterioration determination outside air state suitable for the deterioration determination mode operation. When it is determined that the external environment is not in the deterioration determination outside air state, the process proceeds to step S9, and the one-time process of this flowchart is ended.
  • step S4 the fuel supply amount, the air supply amount, and the water supply amount are fixed at predetermined predetermined supply amounts. That is, in the deterioration determination mode operation, the deterioration determination circuit 110a allows the fuel flow rate adjustment unit 38, the power generation air flow rate adjustment unit 45, and the water flow rate adjustment unit 28 to maintain a constant supply amount regardless of the required power generation amount for the control unit 110. Control these adjustment units to maintain.
  • the deterioration determination fuel supply amount is 3 L / min
  • the deterioration determination oxidant gas supply amount is 100 L / min
  • the deterioration determination water supply amount is 8 mL / min.
  • surplus power is generated by taking out constant power regardless of the required power generation amount, this power is used for operating the auxiliary unit 4.
  • the extracted power may be sold.
  • a dummy load such as a heater for consuming electric power generated during operation in the deterioration determination mode may be provided in the solid oxide fuel cell 1 to consume the generated electric power. good.
  • the fixed value such as the fuel supply amount is set to a value corresponding to the rated power generation amount, but these fixed values can be arbitrarily set.
  • the fuel cell module 2 is set to a value capable of generating electric power close to the rated power generation amount, in which the fuel cell module 2 can be thermally autonomous and the temperature changes sufficiently greatly depending on the degree of deterioration of the fuel cell module 2.
  • the electric power taken out from the fuel cell module 2 during the operation in the deterioration determination mode is preferably set to a value close to the rated power generation amount.
  • step S5 of FIG. 12 it is determined whether or not a sufficient time has elapsed after starting operation with a fixed value and a stable operation state has been reached.
  • 5 hours which is a deterioration determination time
  • step S5 it is determined that the operation state has stabilized and a predetermined deterioration determination operation condition has been satisfied. If 5 hours have not elapsed since the start of operation with a fixed value, the process of step S5 is repeated. As a result, the operation with the fixed value started in step S4 is maintained for 5 hours (FIG. 9, times t1 to t2).
  • step S6 the temperature of the fuel cell unit 16 measured by the power generation chamber temperature sensor 142 as temperature detecting means is equal to or higher than a predetermined temperature. It is determined whether or not. That is, the deterioration of the fuel cell module 2 is reduced by comparing the temperature of the fuel cell unit 16 that is an operation result of operating the fuel cell module 2 in a stable operation state with a reference temperature that is a predetermined deterioration determination reference value. judge.
  • the reference temperature T0 of the fuel cell module 2 when the rated output operation of 700 W is performed in the initial state is about 700 ° C., and the deterioration of the fuel cell module 2 proceeds. This temperature rises. This is because the internal resistance of the fuel cell stack 14 increases due to deterioration of the fuel cell unit 16 itself, which is a solid oxide fuel cell, and deterioration of the contact portion that electrically connects each fuel cell unit 16. This is due to Joule heat and the like.
  • the deterioration determination circuit 110a determines that the fuel cell module 2 has deteriorated when the temperature T1 measured by the power generation chamber temperature sensor 142 is higher by 30 ° C. than the reference temperature T0. If the fuel cell module 2 has not deteriorated, the process proceeds to step S10, where one process of this flowchart is terminated, and the operating conditions such as the fuel supply amount are not changed.
  • step S7 fuel supply correction is performed by the fuel correction circuit 110b (FIG. 6), which is a fuel correction means built in the control unit 110, and the fuel supply amount with respect to the required power generation amount and the gain of the fuel supply amount are changed. . That is, when it is determined for the first time that the fuel cell module 2 has deteriorated after the start of use of the solid oxide fuel cell 1, the fuel correction circuit 110b determines the fuel supply amount relative to the required power generation amount by the fuel supply correction. The curve F0 is changed to the curve F1, and thereafter, the fuel supply amount is determined using the curve F1.
  • the fuel correction circuit 110b includes a microprocessor, a memory, a program (not shown above) for operating these, and the like.
  • the temperature of the fuel cell unit 16 when the same power is output increases, so that the same rated power as that at the time of initial use of the solid oxide fuel cell 1 is obtained.
  • the temperature of the battery cell unit 16 rises and the deterioration further proceeds. Therefore, when it is determined that the fuel cell module 2 has deteriorated, the curve for determining the fuel supply amount by the fuel supply correction is reduced from the curve F0 in FIG. 10 by 8% to the curve F0.
  • the curve F1 is changed. After this fuel supply correction, the fuel supply amount with respect to the same required power generation amount is reduced, and the electric power actually output with respect to the required power generation amount is reduced.
  • the fuel supply amount of the deteriorated fuel cell module 2 is rapidly changed, the deterioration is further advanced, so that the rate of change of the fuel supply amount is further reduced.
  • the correction for reducing the rated output power so that the fuel supply amount is reduced. Is executed. Further, when it is determined that the fuel cell module 2 is further deteriorated and the fuel cell module 2 is further deteriorated, the fuel correction circuit 110b performs correction according to conditions described later.
  • the fuel correction circuit 110b corrects the fuel supply amount once again, the fuel supply amount is changed from the curve F1 to the curve F2.
  • the fuel correction amount is changed from the curve F2 to the curve F3.
  • the curve F2 is reduced by 20% with respect to the curve F0, and the curve F3 is reduced by 33% with respect to the curve F0.
  • the decrease in the fuel supply amount due to one correction is restricted to a predetermined upper limit value or less. Thereby, it is prevented that the temperature of the fuel cell unit 16 in which the deterioration has progressed rises and an excessive burden is applied.
  • the gain of the fuel supply amount is also changed from line F11 to line F12 when the increase correction is executed for the second time, and from line F12 to line F13 when the increase correction is executed for the third time.
  • the amount of decrease in the fuel supply amount when executing the decrease correction is a fixed value set in advance. For this reason, for example, unlike the case where the correction amount of the fuel supply amount is calculated based on the temperature rise of the fuel cell unit 16 or the correction amount is calculated based on the decrease amount of the output power, the correction is greatly incorrect. Can be prevented. That is, since the temperature and output power of the fuel cell unit 16 are affected by various factors and change their values, if an abnormal temperature or output power is measured due to some factor, based on these values. When the correction amount is calculated, abnormal correction is executed.
  • step S8 the temperature T2 of the fuel cell unit 16 when the solid oxide fuel cell 1 is operated with the corrected fuel supply amount is the power generation chamber. It is measured by the temperature sensor 142. The measured temperature T2 is stored as a new reference temperature T0 in a memory (not shown) of the deterioration determination circuit 110a. This new reference temperature T0 is used as a reference temperature in the next deterioration determination.
  • the operation is performed with the fuel supply amount kept constant for a predetermined time, and then the temperature T2 of the fuel cell unit 16 is measured. Thereby, it is possible to measure an accurate temperature from which the influence of the change in the fuel supply amount due to the correction is eliminated.
  • the deterioration determination circuit 110a ends the deterioration determination mode operation, and the control unit 110 resumes normal operation corresponding to the required power generation amount (FIG. 9, time t2).
  • FIG. 13 is a time chart showing an example of the fuel supply amount by the fuel correction circuit 110b.
  • FIG. 14 is a flowchart showing processing by the fuel correction circuit 110b.
  • FIG. 13 is a time chart showing the time on the horizontal axis, the output power, the fuel supply amount, and the temperature of the fuel cell unit on the vertical axis.
  • the time chart is much longer than the time chart shown in FIG. 1 schematically shows the operating state of a fuel cell.
  • the solid oxide fuel cell 1 is depicted as being always operated at the rated output power.
  • the flowchart shown in FIG. 14 is called as a subroutine from step S7 of the flowchart shown in FIG.
  • the initial use of the solid oxide fuel cell 1 is started.
  • the rated output power is obtained by operating the solid oxide fuel cell 1 with a specified fuel supply amount, and the temperature at this time is set as the initial reference temperature T0 of the fuel cell unit 16. It is stored in the deterioration determination circuit 110a.
  • the output power for the same fuel supply amount decreases, and the temperature of the fuel cell unit 16 also increases (time in FIG. 13). t101 to t102).
  • step S101 in FIG. 14 the value of the switching flag FL1 is determined.
  • the process proceeds to step S102.
  • step S102 the temperature T1 of the fuel cell unit 16 at time t103 is determined. That is, when the temperature T1 of the fuel cell unit 16 when the required power is the rated power is lower than the correction switching temperature Tmax that is a predetermined correction switching condition, the process proceeds to step S103, and when the temperature is equal to or higher than the correction switching temperature Tmax. Then, the process proceeds to step S106.
  • step S103 the value of the weight reduction correction counter is determined.
  • the decrease correction number counter is a counter that counts the number of times the fuel supply amount decrease correction is executed after the start of initial use. If the number of reduction corrections is less than 3, the process proceeds to step S104, and if it is 3 or more, the process proceeds to step S106.
  • step S104 the fuel supply amount is corrected to be reduced (time t103 in FIG. 13) and 1 is added to the reduction correction number counter so that the deterioration of the deteriorated fuel cell module 2 does not proceed.
  • the curve for determining the fuel supply amount is changed from the curve F0 to the curve F1 in FIG. 10, and the value of the decrease correction number counter is changed from 0 to 1.
  • the temperature when the predetermined time has elapsed after the fuel supply amount reduction correction (the temperature at times t104 to t105 in FIG. 13) is updated and stored as a new reference temperature T0 (step S8 in FIG. 12).
  • the rated output power actually output by the solid oxide fuel cell 1 is reduced, and the temperature of the fuel cell unit 16 is also reduced (time t103 to t105 in FIG. 13).
  • step S7 the flowchart of FIG. 14 is executed, and steps S101, S102, S103, and S104 are executed in order.
  • the curve for determining the fuel supply amount is changed from the curve F1 to the curve F2 in FIG. 10, the value of the decrease correction number counter is changed from 1 to 2, and the fuel supply amount is changed. Further, the amount is corrected (time t107 in FIG. 13).
  • the decrease amount of the fuel supply amount in the correction executed at time t107 is set larger than the decrease amount of the fuel supply amount at time t103 executed previously.
  • step S106 the output power of the solid oxide fuel cell 1 decreases and the temperature of the fuel cell unit 16 increases (time t109 to t110 in FIG. 13).
  • step S106 the output power of the solid oxide fuel cell 1 decreases and the temperature of the fuel cell unit 16 increases (time t109 to t110 in FIG. 13).
  • step S106 the output power of the solid oxide fuel cell 1 decreases and the temperature of the fuel cell unit 16 increases (time t109 to t110 in FIG. 13).
  • step S111 the temperature of the fuel cell unit 16 during the rated output operation is higher by 30 ° C. or more than the updated reference temperature T0 (temperature at times t108 to t109), so the flowchart shown in FIG.
  • the process proceeds from step S6 to step S7.
  • step S7 the flowchart of FIG. 14 is executed, and steps S101 and S102 are executed in order.
  • step S102 since the temperature T1 of the fuel cell unit 16 at time t111 exceeds the correction switching temperature Tmax, the process proceeds
  • step S106 the value of the switching flag FL1 is changed from 0 to 1.
  • the switching flag FL1 is a flag indicating whether or not the fuel correction circuit 110b is performing a correction for reducing the rated output power so that the fuel supply amount is decreased. While the value of the switching flag FL1 is 0, the fuel supply amount is corrected to decrease, and when the value of the switching flag FL1 is switched to 1, the fuel correction circuit 110b subsequently increases and decreases the fuel supply amount.
  • the correction is executed in the direction in which the rated output power is maintained (step S107 in FIG. 14). As described above, the fuel correction circuit 110b increases the fuel supply amount after the correction switching condition is satisfied, that is, after the correction switching temperature Tmax is exceeded, and performs the correction so that the rated output power is not further reduced. To do.
  • the value of the switching flag FL1 is changed from 0 to 1 when the temperature of the fuel cell unit 16 at the rated output operation exceeds the correction switching temperature.
  • the value of the switching flag FL1 is changed from 0 to 1, and thereafter, the correction for increasing the fuel supply amount is executed. become.
  • step S107 a correction for increasing the fuel supply amount is performed to maintain the reduced rated output power (output power at times t108 to t109 in FIG. 13).
  • the fuel correction circuit 110b increases the fuel supply amount by a preset fixed value (time t111 in FIG. 13). While correcting the increase in the fuel supply amount, the output power is maintained, and the temperature of the fuel cell unit 16 rises (time t111 to t112 in FIG. 13).
  • the rated power means the maximum power output from the fuel cell module 2, and in the present embodiment, the rated power is first decreased sequentially as the deterioration of the fuel cell module 2 progresses (time in FIG. 13). t100 to t108). Specifically, the power output from the fuel cell module 2 is controlled by the inverter 54. That is, even if fuel is supplied to the fuel cell module 2 and the fuel cell module 2 is in a state where the fuel cell module 2 can extract electric power, no electric power is output unless the inverter 54 extracts electric current from the fuel cell module 2.
  • the control unit 110 controls the fuel flow rate adjustment unit 38 according to the required power and supplies the fuel to the fuel cell module 2. Further, the control unit 110 controls the inverter 54 to take out the electric power corresponding to the supplied fuel from the fuel cell module 2 within the range of the rated power. In a state where the fuel cell module 2 is deteriorated, the electric power that can be taken out without damaging the fuel cell module 2 is reduced for the same fuel supply amount. For this reason, after the temperature of the fuel cell unit 16 exceeds the correction switching temperature Tmax, etc., the correction that increases the fuel supply amount is performed, while the electric power that the inverter 54 extracts from the fuel cell module 2 is the same value. Maintained. In other words, the fuel supply amount to be increased by the correction is set in advance to a value that can output the previous rated power even after the deterioration of the fuel cell module 2 has progressed.
  • the previous rated power may not be obtained even when the fuel supply amount is corrected to be increased.
  • the current is taken out by the inverter 54 in order to take out the rated power from the fuel cell module 2
  • the output voltage of the fuel cell module 2 starts to drop. If the current taken out by the inverter 54 is increased in order to take out the rated power in this state, the deterioration of the fuel cell module 2 will remarkably progress or the fuel cell module 2 will be damaged.
  • the control unit 110 monitors the output voltage of the fuel cell module 2, and stops increasing the current taken out by the inverter 54 when the output voltage decreases to a predetermined value.
  • the actually output power is It is about several W lower than the rated power.
  • the state of “maintaining the rated power” means that the actual output power is slightly lower than the rated power depending on the operating conditions while aiming to output a certain rated power. It shall include the state where it has shifted.
  • step S108 the value of the output power (power at times t112 to t113 in FIG. 13) after the fuel supply amount is corrected to increase is determined.
  • the output power after the increase correction is larger than the predetermined lower limit power Wmin, the process proceeds to step S109, and one process of the flowchart of FIG. If the output power is less than or equal to the predetermined lower limit power Wmin, the process proceeds to step S110.
  • step S107 the fuel correction circuit 110b further increases the fuel supply amount by a preset fixed value (time t114 in FIG. 13). By this increase correction of the fuel supply amount, the output power is recovered and the temperature of the fuel cell unit 16 rises (time t114 to t115 in FIG. 13). Since the recovered output power (the output power at times t115 to t116 in FIG. 13) is larger than the lower limit power Wmin, the process proceeds to step S109, and one process of the flowchart in FIG.
  • step S107 the fuel correction circuit 110b further increases the fuel supply amount (time t117 in FIG. 13).
  • the output power does not recover and only the temperature of the fuel cell unit 16 rises (time t117 to t118 in FIG. 13).
  • step S108 the output power after the increase correction (output power at time t118 in FIG. 13) is compared with the lower limit power Wmin. Since the output power at time t118 is equal to or lower than the lower limit power Wmin, the process proceeds to step S110.
  • step S ⁇ b> 110 the control unit 110 sends a signal to the alarm device 116 to notify the user that the product life of the solid oxide fuel cell 1 has been reached and stops the operation of the fuel cell module 2.
  • the solid oxide fuel cell 1 of the embodiment of the present invention when the deterioration is determined, correction is performed to reduce the rated output power so that the fuel supply amount is reduced (time t103, t107 in FIG. 13). Therefore, the progress of deterioration of the deteriorated fuel cell module 2 is suppressed. Further, when the deterioration progresses and the correction switching condition is satisfied (time t111 in FIG. 13), the fuel supply amount is increased so as to maintain the reduced rated output power (time t111, t114 in FIG. 13). The period during which the minimum rated output power can be maintained can be extended.
  • the solid oxide fuel cell 1 of the present embodiment before the correction switching condition is satisfied, correction for reducing the rated output power is executed (time t103, t107 in FIG. 13), and the fuel cell module 2 However, in the initial stage, the output power decrease is reduced (time t103) so that the output decrease does not become significant. On the other hand, after a certain degree of deterioration, the fuel supply amount is greatly reduced (time t107), and emphasis is placed on preventing deterioration of the fuel cell module 2. Thereby, extension of the service life of the fuel cell module 2 and maintenance of output power can be made compatible.
  • the temperature of the solid oxide fuel cell 16 does not rise before a predetermined correction switching condition is satisfied (time t103 to t104, t107 to t in FIG. 13).
  • the correction is executed as shown in t108).
  • the temperature of the solid oxide fuel cell 16 tends to increase with the progress of deterioration, and the deterioration of the solid oxide fuel cell 16 may progress due to the temperature increase.
  • the temperature rise is prevented and an increase in the burden on the solid oxide fuel cell 16 is avoided, so that the progress of the deterioration of the solid oxide fuel cell 16 can be delayed. Thereby, the service life of the fuel cell module 2 can be extended.
  • the temperature of the solid oxide fuel cell is lowered before the predetermined correction switching condition is satisfied (time t103 to t104, t107 to t in FIG. 13). Since the correction is executed as shown in t108), the burden on the solid oxide fuel cell 16 is actively reduced, and the service life of the fuel cell module 2 can be further extended.
  • the predetermined correction switching condition is the temperature of the solid oxide fuel cell 16
  • the deterioration of the fuel cell module 2 is directly reflected and accurately Deterioration determination can be performed.
  • the deterioration determination circuit 110a determines the deterioration of the fuel cell module 2 based on the temperature of the fuel cell unit 16, but as a modification, the deterioration determination circuit 110a includes the fuel cell module 2. May be determined based on the output power of the fuel cell module 2 when the vehicle is operated under predetermined deterioration determination operating conditions.
  • the fuel correction circuit 110b causes the fuel cell module 2 to maintain the rated output power of the fuel cell module 2 when the output power of the fuel cell module 2 falls below a predetermined correction switching power. Correct the amount of fuel supplied.
  • constant power is taken out from the fuel cell module 2 during the deterioration determination mode operation.
  • a solid electrolyte type is used so that power is not taken out during the deterioration determination mode operation.
  • the fuel cell 1 can also be configured.
  • the deterioration of the fuel cell module 2 is determined based on the voltage of the fuel cell module 2, and the fuel correction circuit 110b determines when the output voltage of the fuel cell module 2 has fallen below a predetermined correction switching voltage. The amount of fuel supplied to the fuel cell module 2 is corrected so that the rated output power of the fuel cell module 2 is maintained.
  • the reference temperature is updated, and further deterioration of the fuel cell module is determined based on the reference temperature. Degradation can also be determined based on the output power.
  • the output power corresponding to the corrected fuel supply amount is stored as the reference output power, and the next deterioration determination is based on this reference output power. Further deterioration of the fuel cell module may be determined.
  • the determination accuracy of deterioration can be improved.
  • the deterioration determination circuit operates with a constant fuel supply amount
  • the deterioration determination accuracy can be improved by determining the deterioration based on the output power.
  • the output power of the corrected operating condition is stored and further deterioration determination is performed, so that deterioration determination can be performed a plurality of times while preventing erroneous determination.
  • the present invention can be configured such that after the fuel supply amount decrease correction and the increase correction are performed, the decrease correction is executed again according to a predetermined condition.
  • the solid oxide fuel cell is configured to change the output power in accordance with the required power.
  • the solid oxide fuel cell always outputs a constant rated output power.
  • the invention can also be applied.
  • the correction is always performed without increasing the fuel supply amount.
  • the fuel supply amount may be controlled so as to maintain the upper limit temperature Tlim. That is, in the above-described embodiment, when it is determined that the fuel cell module has deteriorated at time t114 in FIG. 13, the correction for increasing the fuel supply amount is performed.
  • the fuel supply amount increase correction at time t114 is not executed, and the temperature of the fuel cell unit maintains the upper limit temperature Tlim. Thus, the fuel supply amount is adjusted.
  • the subsequent deterioration determination by the deterioration determination circuit is not executed.
  • the output power at the upper limit temperature Tlim is set as the rated output power, and the subsequent control is performed, so that the operation exceeding the upper limit temperature Tlim is avoided and the deterioration of the fuel cell is promoted. Can be prevented.
  • the fuel supply amount may be corrected with the predetermined fuel supply amount as an upper limit value. Therefore, waste of fuel due to excessive fuel supply and excessive temperature rise of the fuel cell can be prevented.

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Abstract

　燃料電池モジュールの劣化の進行を抑制しながら、最低限の定格出力電力を維持可能な期間を延長することができる固体電解質型燃料電池を提供する。本発明は、固体電解質型燃料電池（１）であって、燃料電池モジュール（２）と、燃料供給装置（３８）と、酸化剤ガス供給装置（４５）と、供給する燃料の量を制御するコントローラ（１１０）と、を有し、コントローラは、劣化を判定する劣化判定回路（１１０ａ）、及び、運転条件を補正する燃料補正回路（１１０ｂ）を備え、燃料補正回路は、燃料電池モジュールが劣化したことが判定されたときは、燃料供給量が減少されるように定格出力電力を低下させる補正を実行し、燃料電池モジュールの劣化が進行し、所定の補正切替条件が満たされると、燃料補正回路は、低下された定格出力電力を維持するように、燃料電池モジュールに供給する燃料供給量を補正することを特徴としている。

Description

固体電解質型燃料電池
　本発明は、固体電解質型燃料電池に関する。
　固体電解質型燃料電池（Solid Oxide Fuel Cell：以下「ＳＯＦＣ」とも言う）は、電解質として酸化物イオン導電性固体電解質を用い、その両側に電極を取り付け、一方の側に燃料ガスを供給し、他方の側に酸化剤（空気、酸素等）を供給して、比較的高温で動作する燃料電池である。
　このＳＯＦＣにおいては、酸化物イオン導電性固体電解質を通過した酸素イオンと燃料との反応によって水蒸気又は二酸化炭素を生成し、電気エネルギー及び熱エネルギーが発生する。電気エネルギーは、ＳＯＦＣ外部に取り出されて、各種電気的用途に使用される。一方、熱エネルギーは、燃料、ＳＯＦＣ及び酸化剤等の温度を上昇させるために使用される。
　また、燃料電池セルは、長期間に亘る使用により劣化していくことが知られている。特開２００７－８７７５６号公報（特許文献１）には、固体酸化物型燃料電池が記載されている。この燃料電池においては、燃料の流量を調整することにより、燃料電池セルの劣化を減少させることが記載されている。
　さらに、特開２００３－２１７６２７号公報（特許文献２）には、燃料供給量制御装置、燃料供給量制御方法および電力供給システムが記載されている。この燃料供給量制御装置は、燃料電池セルが劣化することにより所定の燃料供給量に対して取り出すことができる電力が低下した場合には、燃料供給量を補償するように構成されている。
　一般に、劣化した燃料電池セルは、一定の燃料供給量に対し、取り出すことができる電力が低下している。従って、取り出すことができる電力が低下した場合には、燃料供給量が増加するように燃料供給量を補償することにより、燃料電池から初期の定格出力電力を取り出すことができる期間を延長することができる。
特開２００７－８７７５６号公報 特開２００３－２１７６２７号公報
　しかしながら、劣化した燃料電池セルに対する燃料供給量を増加補償して初期の定格出力電力を取り出すことにより、燃料電池セルの劣化が促進されてしまうので、燃料電池セルの使用可能期間を却って短縮してしまうという問題がある。
　また、劣化が進行した燃料電池セルは燃料の電力への変換効率が低下しているので、劣化が進行した燃料電池セルに対して多量の燃料を供給して定格出力電力を維持すると、燃料電池のランニングコストが高くなるという問題がある。
　従って、本発明は、燃料電池モジュールの劣化の進行を抑制しながら、最低限の定格出力電力を維持可能な期間を延長することができる固体電解質型燃料電池を提供することを目的としている。
　上述した課題を解決するために、本発明は、固体電解質型燃料電池であって、複数の固体電解質型燃料電池セルを備えた燃料電池モジュールと、この燃料電池モジュールに燃料を供給する燃料供給装置と、燃料電池モジュールに酸化剤ガスを供給する酸化剤ガス供給装置と、燃料供給装置から供給する燃料の量を制御するコントローラと、を有し、コントローラは、燃料電池モジュールの劣化を判定する劣化判定回路、及び、この劣化判定回路による劣化判定に基づいて運転条件を補正する燃料補正回路を備え、燃料電池モジュールの初期運転開始後、所定の補正切替条件が満たされる前に、劣化判定回路によって燃料電池モジュールが劣化したことが判定された場合には、燃料電池モジュールから出力される最大の電力である定格出力電力を低下させるように、燃料補正回路は、燃料電池モジュールに供給する燃料供給量を減少させる補正を実行する一方で、燃料電池モジュールの劣化が進行し、所定の補正切替条件が満たされた後は、燃料電池モジュールの定格出力電力を維持させるように、燃料補正回路は、燃料電池モジュールに供給する燃料供給量を補正することを特徴としている。
　このように構成された本発明においては、コントローラは、燃料供給装置、及び酸化剤ガス供給装置を制御して、燃料電池モジュールに燃料、及び酸化剤ガスを供給する。また、コントローラに備えられた劣化判定回路は、燃料電池モジュールの劣化を判定し、燃料補正回路は、燃料電池モジュールが劣化したことが判定されたときは、燃料供給量が減少されるように定格出力電力を低下させる補正を実行する。このような補正が実行された後、燃料電池モジュールの劣化が進行し、所定の補正切替条件が満たされると、燃料補正回路は、低下された定格出力電力を維持するように、燃料電池モジュールに供給する燃料供給量を補正する。
　このように構成された本発明によれば、劣化が判定されると燃料供給量が減少されるように定格出力電力を低下させる補正を実行するので、劣化した燃料電池モジュールの劣化の進行が抑制される。また、劣化が進行して補正切替条件が満たされると、低下された定格出力電力を維持するように燃料供給量が増加されるので、最低限の定格出力電力を維持可能な期間を延長することができる。
　本発明において、好ましくは、燃料補正回路は、所定の補正切替条件が満たされる前において、燃料電池モジュールに供給する燃料供給量を減少させる補正を実行すると共に、この補正における燃料供給量の減少幅は、後に実行される補正の方が、前に実行される補正よりも大きくされる。
　このように構成された本発明によれば、補正切替条件が満たされる前においては、定格出力電力を低下させる補正を実行し、燃料電池モジュールの性能低下を防止しているが、その初期においては出力電力の低下幅を小さくして、出力の低下が顕著にならないようにする。その一方、或る程度劣化が進行した後は、燃料供給量を大幅に減じて、燃料電池モジュールの劣化防止に重点がおかれる。これにより、燃料電池モジュールの耐用年数の延長と、出力電力維持を両立することができる。
　本発明において、好ましくは、燃料補正回路は、所定の補正切替条件が満たされる前においては、固体電解質型燃料電池セルの温度が上昇しないように、燃料電池モジュールに供給する燃料供給量を補正する。
　このように構成された本発明によれば、所定の補正切替条件が満たされる前は、固体電解質型燃料電池セルの温度が上昇しないように補正が実行される。固体電解質型燃料電池セルの温度は劣化の進行と共に上昇する傾向があり、温度上昇により固体電解質型燃料電池セルの劣化が進行する場合がある。本発明によれば、温度上昇が防止され、固体電解質型燃料電池セルの負担の増加が回避されるので、固体電解質型燃料電池セルの劣化の進行を遅らせることができる。これにより、燃料電池モジュールの耐用年数を延長することができる。
　本発明において、好ましくは、燃料補正回路は、所定の補正切替条件が満たされる前においては、固体電解質型燃料電池セルの温度が低下するように、燃料電池モジュールに供給する燃料供給量を補正する。
　このように構成された本発明によれば、所定の補正切替条件が満たされる前において、固体電解質型燃料電池セルの温度が低下されるように補正が実行されるので、固体電解質型燃料電池セルの負担が積極的に軽減され、燃料電池モジュールの耐用年数をより一層延長することができる。
　本発明において、好ましくは、所定の補正切替条件は、固体電解質型燃料電池セルの温度の所定の補正切替温度以上への上昇、燃料供給量の所定の補正切替燃料供給量以下への低下、燃料電池モジュールの出力電力の所定の補正切替電力以下への低下、又は燃料電池モジュールの出力電圧の所定の補正切替電圧以下への低下である。
　このように構成された本発明によれば、燃料電池モジュールの劣化が直接的に反映される固体電解質型燃料電池セルの温度、容易に検出することができる燃料供給量、燃料電池の性能の低下が直接的に反映される出力電力、又は出力電圧に基づいて燃料電池モジュールの劣化を判定することができる。
　また、本発明は、固体電解質型燃料電池であって、複数の固体電解質型燃料電池セルを備えた燃料電池モジュールと、この燃料電池モジュールに燃料を供給する燃料供給手段と、燃料電池モジュールに酸化剤ガスを供給する酸化剤ガス供給手段と、燃料供給手段から供給する燃料の量を制御する制御手段と、を有し、制御手段は、燃料電池モジュールの劣化を判定する劣化判定手段、及び、この劣化判定手段による劣化判定に基づいて運転条件を補正する燃料補正手段を備え、燃料電池モジュールの初期運転開始後、所定の補正切替条件が満たされる前に、劣化判定手段によって燃料電池モジュールが劣化したことが判定された場合には、燃料電池モジュールから出力される最大の電力である定格出力電力を低下させるように、燃料補正手段は、燃料電池モジュールに供給する燃料供給量を減少させる補正を実行する一方で、燃料電池モジュールの劣化が進行し、所定の補正切替条件が満たされた後は、燃料電池モジュールの定格出力電力を維持させるように、燃料補正手段は、燃料電池モジュールに供給する燃料供給量を補正することを特徴としている。
　本発明の固体電解質型燃料電池によれば、燃料電池モジュールの劣化の進行を抑制しながら、最低限の定格出力電力を維持可能な期間を延長することができる。
本発明の一実施形態による固体電解質型燃料電池（ＳＯＦＣ）を示す全体構成図である。 本発明の一実施形態による固体電解質型燃料電池（ＳＯＦＣ）の燃料電池モジュールを示す正面断面図である。 図２のIII-III線に沿って断面図である。 本発明の一実施形態による固体電解質型燃料電池（ＳＯＦＣ）の燃料電池セル単体を示す部分断面図である。 本発明の一実施形態による固体電解質型燃料電池（ＳＯＦＣ）の燃料電池セルスタックを示す斜視図である。 本発明の一実施形態による固体電解質型燃料電池（ＳＯＦＣ）を示すブロック図である。 本発明の一実施形態による固体電解質型燃料電池（ＳＯＦＣ）の起動時の動作を示すタイムチャートである。 本発明の一実施形態による固体電解質型燃料電池（ＳＯＦＣ）の運転停止時の動作を示すタイムチャートである。 本発明の一実施形態による固体電解質型燃料電池における劣化判定を説明するタイムチャートである。 制御部に入力される要求発電量と、要求発電量を生成するために必要な燃料供給量の関係の一例を示すグラフである。 要求発電量の変更に対する燃料供給量の時間的変化の一例を示すグラフである。 劣化判定回路による劣化判定の手順を示すフローチャートである。 燃料補正回路による燃料供給量の一例を示すタイムチャートである。 燃料補正回路による処理を示すフローチャートである。
　次に、添付図面を参照して、本発明の実施形態による固体電解質型燃料電池（ＳＯＦＣ）を説明する。
　図１は、本発明の一実施形態による固体電解質型燃料電池（ＳＯＦＣ）を示す全体構成図である。この図１に示すように、本発明の一実施形態による固体電解質型燃料電池（ＳＯＦＣ）１は、燃料電池モジュール２と、補機ユニット４を備えている。
　燃料電池モジュール２は、ハウジング６を備え、このハウジング６内部には、断熱材（図示せず但し断熱材は必須の構成ではなく、なくても良いものである。）を介して密封空間８が形成されている。なお、断熱材は設けないようにしても良い。この密閉空間８の下方部分である発電室１０には、燃料ガスと酸化剤（空気）とにより発電反応を行う燃料電池セル集合体１２が配置されている。この燃料電池セル集合体１２は、１０個の燃料電池セルスタック１４（図５参照）を備え、この燃料電池セルスタック１４は、１６本の燃料電池セルユニット１６（図４参照）から構成されている。このように、燃料電池セル集合体１２は、１６０本の燃料電池セルユニット１６を有し、これらの燃料電池セルユニット１６の全てが直列接続されている。
　燃料電池モジュール２の密封空間８の上述した発電室１０の上方には、燃焼室１８が形成され、この燃焼室１８で、発電反応に使用されなかった残余の燃料ガスと残余の酸化剤（空気）とが燃焼し、排気ガスを生成するようになっている。
　また、この燃焼室１８の上方には、燃料ガスを改質する改質器２０が配置され、前記残余ガスの燃焼熱によって改質器２０を改質反応が可能な温度となるように加熱している。さらに、この改質器２０の上方には、改質器２０の熱を受けて空気を加熱し、改質器２０の温度低下を抑制するための空気用熱交換器２２が配置されている。
　次に、補機ユニット４は、水道等の水供給源２４からの水を貯水してフィルターにより純水とする純水タンク２６と、この貯水タンクから供給される水の流量を調整する水流量調整ユニット２８（モータで駆動される「水ポンプ」等）を備えている。また、補機ユニット４は、都市ガス等の燃料供給源３０から供給された燃料ガスを遮断するガス遮断弁３２と、燃料ガスから硫黄を除去するための脱硫器３６と、燃料ガスの流量を調整する燃料流量調整ユニット３８（モータで駆動される「燃料ポンプ」等）を備えている。さらに、補機ユニット４は、空気供給源４０から供給される酸化剤である空気を遮断する電磁弁４２と、空気の流量を調整する改質用空気流量調整ユニット４４及び発電用空気流量調整ユニット４５（モータで駆動される「空気ブロア」等）と、改質器２０に供給される改質用空気を加熱する第１ヒータ４６と、発電室に供給される発電用空気を加熱する第２ヒータ４８とを備えている。これらの第１ヒータ４６と第２ヒータ４８は、起動時の昇温を効率よく行うために設けられているが、省略しても良い。
　次に、燃料電池モジュール２には、排気ガスが供給される温水製造装置５０が接続されている。この温水製造装置５０には、水供給源２４から水道水が供給され、この水道水が排気ガスの熱により温水となり、図示しない外部の給湯器の貯湯タンクへ供給されるようになっている。
　また、燃料電池モジュール２には、燃料ガスの供給量等を制御するための制御ボックス５２が取り付けられている。
　さらに、燃料電池モジュール２には、燃料電池モジュールにより発電された電力を外部に供給するための電力取出部（電力変換部）であるインバータ５４が接続されている。
　次に、図２及び図３により、本発明の実施形態による固体電解質型燃料電池（ＳＯＦＣ）の燃料電池モジュールの内部構造を説明する。図２は、本発明の一実施形態による固体電解質型燃料電池（ＳＯＦＣ）の燃料電池モジュールを示す側面断面図であり、図３は、図２のIII-III線に沿って断面図である。
　図２及び図３に示すように、燃料電池モジュール２のハウジング６内の密閉空間８には、上述したように、下方から順に、燃料電池セル集合体１２、改質器２０、空気用熱交換器２２が配置されている。
　改質器２０は、その上流端側に純水を導入するための純水導入管６０と改質される燃料ガスと改質用空気を導入するための被改質ガス導入管６２が取り付けられ、また、改質器２０の内部には、上流側から順に、蒸発部２０ａと改質部２０ｂを形成され、改質部２０ｂには改質触媒が充填されている。この改質器２０に導入された水蒸気（純水）が混合された燃料ガス及び空気は、改質器２０内に充填された改質触媒により改質される。改質触媒としては、アルミナの球体表面にニッケルを付与したものや、アルミナの球体表面にルテニウムを付与したものが適宜用いられる。
　この改質器２０の下流端側には、燃料ガス供給管６４が接続され、この燃料ガス供給管６４は、下方に延び、さらに、燃料電池セル集合体１２の下方に形成されたマニホールド６６内で水平に延びている。燃料ガス供給管６４の水平部６４ａの下方面には、複数の燃料供給孔６４ｂが形成されており、この燃料供給孔６４ｂから、改質された燃料ガスがマニホールド６６内に供給される。
　このマニホールド６６の上方には、上述した燃料電池セルスタック１４を支持するための貫通孔を備えた下支持板６８が取り付けられており、マニホールド６６内の燃料ガスが、燃料電池セルユニット１６内に供給される。
　次に、改質器２０の上方には、空気用熱交換器２２が設けられている。この空気用熱交換器２２は、上流側に空気集約室７０、下流側に２つの空気分配室７２を備え、これらの空気集約室７０と空気分配室７２は、６個の空気流路管７４により接続されている。ここで、図３に示すように、３個の空気流路管７４が一組（７４ａ，７４ｂ，７４ｃ，７４ｄ，７４ｅ，７４ｆ）となっており、空気集約室７０内の空気が各組の空気流路管７４からそれぞれの空気分配室７２へ流入する。
　空気用熱交換器２２の６個の空気流路管７４内を流れる空気は、燃焼室１８で燃焼して上昇する排気ガスにより予熱される。
　空気分配室７２のそれぞれには、空気導入管７６が接続され、この空気導入管７６は、下方に延び、その下端側が、発電室１０の下方空間に連通し、発電室１０に余熱された空気を導入する。
　次に、マニホールド６６の下方には、排気ガス室７８が形成されている。また、図３に示すように、ハウジング６の長手方向に沿った面である前面６ａと後面６ｂの内側には、上下方向に延びる排気ガス通路８０が形成され、この排気ガス室通路８０の上端側は、空気用熱交換器２２が配置された空間と連通し、下端側は、排気ガス室７８と連通している。また、排気ガス室７８の下面のほぼ中央には、排気ガス排出管８２が接続され、この排気ガス排出管８２の下流端は、図１に示す上述した温水製造装置５０に接続されている。
　図２に示すように、燃料ガスと空気との燃焼を開始するための点火装置８３が、燃焼室１８に設けられている。
　次に図４により燃料電池セルユニット１６について説明する。図４は、本発明の一実施形態による固体電解質型燃料電池（ＳＯＦＣ）の燃料電池セルユニットを示す部分断面図である。
　図４に示すように、燃料電池セルユニット１６は、燃料電池セル８４と、この燃料電池セル８４の上下方向端部にそれぞれ接続された内側電極端子８６とを備えている。
　燃料電池セル８４は、上下方向に延びる管状構造体であり、内部に燃料ガス流路８８を形成する円筒形の内側電極層９０と、円筒形の外側電極層９２と、内側電極層９０と外側電極層９２との間にある電解質層９４とを備えている。この内側電極層９０は、燃料ガスが通過する燃料極であり、（－）極となり、一方、外側電極層９２は、空気と接触する空気極であり、（＋）極となっている。
　燃料電池セル１６の上端側と下端側に取り付けられた内側電極端子８６は、同一構造であるため、ここでは、上端側に取り付けられた内側電極端子８６について具体的に説明する。内側電極層９０の上部９０ａは、電解質層９４と外側電極層９２に対して露出された外周面９０ｂと上端面９０ｃとを備えている。内側電極端子８６は、導電性のシール材９６を介して内側電極層９０の外周面９０ｂと接続され、さらに、内側電極層９０の上端面９０ｃとは直接接触することにより、内側電極層９０と電気的に接続されている。内側電極端子８６の中心部には、内側電極層９０の燃料ガス流路８８と連通する燃料ガス流路９８が形成されている。
　内側電極層９０は、例えば、Ｎｉと、ＣａやＹ、Ｓｃ等の希土類元素から選ばれる少なくとも一種をドープしたジルコニアとの混合体、Ｎｉと、希土類元素から選ばれる少なくとも一種をドープしたセリアとの混合体、Ｎｉと、Ｓｒ、Ｍｇ、Ｃｏ、Ｆｅ、Ｃｕから選ばれる少なくとも一種をドープしたランタンガレードとの混合体、の少なくとも一種から形成される。
　電解質層９４は、例えば、Ｙ、Ｓｃ等の希土類元素から選ばれる少なくとも一種をドープしたジルコニア、希土類元素から選ばれる少なくとも一種をドープしたセリア、Ｓｒ、Ｍｇから選ばれる少なくとも一種をドープしたランタンガレート、の少なくとも一種から形成される。
　外側電極層９２は、例えば、Ｓｒ、Ｃａから選ばれた少なくとも一種をドープしたランタンマンガナイト、Ｓｒ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕから選ばれた少なくとも一種をドープしたランタンフェライト、Ｓｒ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｕから選ばれた少なくとも一種をドープしたランタンコバルタイト、銀、などの少なくとも一種から形成される。
　次に図５により燃料電池セルスタック１４について説明する。図５は、本発明の一実施形態による固体電解質型燃料電池（ＳＯＦＣ）の燃料電池セルスタックを示す斜視図である。
　図５に示すように、燃料電池セルスタック１４は、１６本の燃料電池セルユニット１６を備え、これらの燃料電池セルユニット１６の下端側及び上端側が、それぞれ、セラミック製の下支持板６８及び上支持板１００により支持されている。これらの下支持板６８及び上支持板１００には、内側電極端子８６が貫通可能な貫通穴６８ａ及び１００ａがそれぞれ形成されている。
　さらに、燃料電池セルユニット１６には、集電体１０２及び外部端子１０４が取り付けられている。この集電体１０２は、燃料極である内側電極層９０に取り付けられた内側電極端子８６と電気的に接続される燃料極用接続部１０２ａと、空気極である外側電極層９２の外周面全体と電気的に接続される空気極用接続部１０２ｂとにより一体的に形成されている。空気極用接続部１０２ｂは、外側電極層９２の表面を上下方向に延びる鉛直部１０２ｃと、この鉛直部１０２ｃから外側電極層９２の表面に沿って水平方向に延びる多数の水平部１０２ｄとから形成されている。また、燃料極用接続部１０２ａは、空気極用接続部１０２ｂの鉛直部１０２ｃから燃料電池セルユニット１６の上下方向に位置する内側電極端子８６に向って斜め上方又は斜め下方に向って直線的に延びている。
　さらに、燃料電池セルスタック１４の端（図５では左端の奥側及び手前側）に位置する２個の燃料電池セルユニット１６の上側端及び下側端の内側電極端子８６には、それぞれ外部端子１０４が接続されている。これらの外部端子１０４は、隣接する燃料電池セルスタック１４の端にある燃料電池セルユニット１６の外部端子１０４（図示せず）に接続され、上述したように、１６０本の燃料電池セルユニット１６の全てが直列接続されるようになっている。
　次に図６により本実施形態による固体電解質型燃料電池（ＳＯＦＣ）に取り付けられたセンサ類等について説明する。図６は、本発明の一実施形態による固体電解質型燃料電池（ＳＯＦＣ）を示すブロック図である。
　図６に示すように、固体電解質型燃料電池１は、制御部１１０を備え、この制御部１１０には、使用者が操作するための「ＯＮ」や「ＯＦＦ」等の操作ボタンを備えた操作装置１１２、発電出力値（ワット数）等の種々のデータを表示するための表示装置１１４、及び、異常状態のとき等に警報（ワーニング）を発する報知装置１１６が接続されている。なお、この報知装置１１６は、遠隔地にある管理センタに接続され、この管理センタに異常状態を通知するようなものであっても良い。
　次に、制御部１１０には、以下に説明する種々のセンサからの信号が入力されるようになっている。
　先ず、可燃ガス検出センサ１２０は、ガス漏れを検知するためのもので、燃料電池モジュール２及び補機ユニット４に取り付けられている。
　ＣＯ検出センサ１２２は、本来排気ガス通路８０等を経て外部に排出される排気ガス中のＣＯが、燃料電池モジュール２及び補機ユニット４を覆う外部ハウジング（図示せず）へ漏れたかどうかを検知するためのものである。
　貯湯状態検出センサ１２４は、図示しない給湯器におけるお湯の温度や水量を検知するためのものである。
　電力状態検出センサ１２６は、インバータ５４及び分電盤（図示せず）の電流及び電圧等を検知するためのものである。
　発電用空気流量検出センサ１２８は、発電室１０に供給される発電用空気の流量を検出するためのものである。
　改質用空気流量センサ１３０は、改質器２０に供給される改質用空気の流量を検出するためのものである。
　燃料流量センサ１３２は、改質器２０に供給される燃料ガスの流量を検出するためのものである。
　水流量センサ１３４は、改質器２０に供給される純水（水蒸気）の流量を検出するためのものである。
　水位センサ１３６は、純水タンク２６の水位を検出するためのものである。
　圧力センサ１３８は、改質器２０の外部の上流側の圧力を検出するためのものである。
　排気温度センサ１４０は、温水製造装置５０に流入する排気ガスの温度を検出するためのものである。
　発電室温度センサ１４２は、図３に示すように、燃料電池セル集合体１２の近傍の前面側と背面側に設けられ、燃料電池セルスタック１４の近傍の温度を検出して、燃料電池セルスタック１４（即ち燃料電池セル８４自体）の温度を推定するためのものである。
　燃焼室温度センサ１４４は、燃焼室１８の温度を検出するためのものである。
　排気ガス室温度センサ１４６は、排気ガス室７８の排気ガスの温度を検出するためのものである。
　改質器温度センサ１４８は、改質器２０の温度を検出するためのものであり、改質器２０の入口温度と出口温度から改質器２０の温度を算出する。
　外気温度センサ１５０は、固体電解質型燃料電池（ＳＯＦＣ）が屋外に配置された場合、外気の温度を検出するためのものである。また、外気の湿度等を測定するセンサを設けるようにしても良い。
　これらのセンサ類からの信号は、制御部１１０に送られ、制御部１１０は、これらの信号によるデータに基づき、水流量調整ユニット２８、燃料流量調整ユニット３８、改質用空気流量調整ユニット４４、発電用空気流量調整ユニット４５に、制御信号を送り、これらのユニットにおける各流量を制御するようになっている。
　また、制御ユニット１１０は、インバータ５４に、制御信号を送り、電力供給量を制御するようになっている。
　次に図７により本実施形態による固体電解質型燃料電池（ＳＯＦＣ）による起動時の動作を説明する。図７は、本発明の一実施形態による固体電解質型燃料電池（ＳＯＦＣ）の起動時の動作を示すタイムチャートである。
　最初は、燃料電池モジュール２を温めるために、無負荷状態で、即ち、燃料電池モジュール２を含む回路を開いた状態で、運転を開始する。このとき、回路に電流が流れないので、燃料電池モジュール２は発電を行わない。
　先ず、改質用空気流量調整ユニット４４から改質用空気を第１ヒータ４６を経由して燃料電池モジュール２の改質器２０へ供給する。また、同時に、発電用空気流量調整ユニット４５から発電用空気を第２ヒータ４８を経由して燃料電池モジュール２の空気用熱交換器２２へ供給し、この発電用空気が、発電室１０及び燃焼室１８に到達する。
　この直ぐ後、燃料流量調整ユニット３８からも燃料ガスが供給され、改質用空気が混合された燃料ガスが、改質器２０及び燃料電池セルスタック１４、燃料電池セルユニット１６を通過して、燃焼室１８に到達する。
　次に、点火装置８３により着火して、燃焼室１８にある燃料ガスと空気（改質用空気及び発電用空気）とを燃焼させる。この燃料ガスと空気との燃焼により排気ガスが生じ、この排気ガスにより、発電室１０が暖められ、また、排気ガスが燃料電池モジュール２の密封空間８内を上昇する際、改質器２０内の改質用空気を含む燃料ガスを暖めると共に、空気熱交換器２２内の発電用空気も暖める。
　このとき、燃料流量調整ユニット３８及び改質用空気流量調整ユニット４４により、改質用空気が混合された燃料ガスが改質器２０に供給されているので、改質器２０において、式（１）に示す部分酸化改質反応ＰＯＸが進行する。この部分酸化改質反応ＰＯＸは、発熱反応であるので、起動性が良好となる。また、この昇温した燃料ガスが燃料ガス供給管６４により燃料電池セルスタック１４の下方に供給され、これにより、燃料電池セルスタック１４が下方から加熱され、また、燃焼室１８も燃料ガスと空気が燃焼して昇温されているので、燃料電池セルスタック１４は、上方からも加熱され、この結果、燃料電池セルスタック１４は、上下方向において、ほぼ均等に昇温可能となっている。この部分酸化改質反応ＰＯＸが進行しても、燃焼室１８では継続して燃料ガスと空気との燃焼反応が持続される。
　　ＣmＨn＋ｘＯ2　→　aＣＯ2＋ｂＣＯ＋ｃＨ2　　　　　　　　（１）
　部分酸化改質反応ＰＯＸの開始後、改質器温度センサ１４８により改質器２０が所定温度（例えば、６００℃）になったことを検知したとき、水流量調整ユニット２８、燃料流量調整ユニット３８及び改質用空気流量調整ユニット４４により、燃料ガスと改質用空気と水蒸気とを予め混合したガスを改質器２０に供給する。このとき、改質器２０においては、上述した部分酸化改質反応ＰＯＸと後述する水蒸気改質反応ＳＲとが併用されたオートサーマル改質反応ＡＴＲが進行する。このオートサーマル改質反応ＡＴＲは、熱的に内部バランスが取れるので、改質器２０内では熱的に自立した状態で反応が進行する。即ち、酸素（空気）が多い場合には部分酸化改質反応ＰＯＸによる発熱が支配的となり、水蒸気が多い場合には水蒸気改質反応ＳＲによる吸熱反応が支配的となる。この段階では、既に起動の初期段階は過ぎており、発電室１０内がある程度の温度まで昇温されているので、吸熱反応が支配的であっても大幅な温度低下を引き起こすことはない。また、オートサーマル改質反応ＡＴＲが進行中も、燃焼室１８では燃焼反応が継続して行われている。
　式（２）に示すオートサーマル改質反応ＡＴＲの開始後、改質器温度センサ１４６により改質器２０が所定温度（例えば、７００℃）になったことを検知したとき、改質用空気流量調整ユニット４４による改質用空気の供給を停止すると共に、水流量調整ユニット２８による水蒸気の供給を増加させる。これにより、改質器２０には、空気を含まず燃料ガスと水蒸気のみを含むガスが供給され、改質器２０において、式（３）の水蒸気改質反応ＳＲが進行する。
　　ＣmＨn＋ｘＯ2＋ｙＨ2Ｏ　→　aＣＯ2＋ｂＣＯ＋ｃＨ2　　　 （２）
　　ＣmＨn＋ｘＨ2Ｏ　→　aＣＯ2＋ｂＣＯ＋ｃＨ2　　　　　　　（３）
　この水蒸気改質反応ＳＲは吸熱反応であるので、燃焼室１８からの燃焼熱と熱バランスをとりながら反応が進行する。この段階では、燃料電池モジュール２の起動の最終段階であるため、発電室１０内が十分高温に昇温されているので、吸熱反応が進行しても、発電室１０が大幅な温度低下を招くこともない。また、水蒸気改質反応ＳＲが進行しても、燃焼室１８では継続して燃焼反応が進行する。
　このようにして、燃料電池モジュール２は、点火装置８３により点火した後、部分酸化改質反応ＰＯＸ、オートサーマル改質反応ＡＴＲ、水蒸気改質反応ＳＲが、順次進行することにより、発電室１０内の温度が徐々に上昇する。次に、発電室１０内及び燃料電池セル８４の温度が燃料電池モジュール２を安定的に作動させる定格温度よりも低い所定の発電温度に達したら、燃料電池モジュール２を含む回路を閉じ、燃料電池モジュール２による発電を開始し、それにより、回路に電流が流れる。燃料電池モジュール２の発電により、燃料電池セル８４自体も発熱し、燃料電池セル８４の温度も上昇する。この結果、燃料電池モジュール２を作動させる定格温度は、例えば、６００℃～８００℃になる。
　この後、定格温度を維持するために、燃料電池セル８４で消費される燃料ガス及び空気の量よりも多い燃料ガス及び空気を供給し、燃焼室１８での燃焼を継続させる。なお、発電中は、改質効率の高い水蒸気改質反応ＳＲで発電が進行する。
　次に、図８により本実施形態による固体電解質型燃料電池（ＳＯＦＣ）の運転停止時の動作を説明する。図８は、本実施形態により固体電解質型燃料電池（ＳＯＦＣ）の運転停止時の動作を示すタイムチャートである。
　図８に示すように、燃料電池モジュール２の運転停止を行う場合には、先ず、燃料流量調整ユニット３８及び水流量調整ユニット２８を操作して、燃料ガス及び水蒸気の改質器２０への供給量を減少させる。
　また、燃料電池モジュール２の運転停止を行う場合には、燃料ガス及び水蒸気の改質器２０への供給量を減少させると同時に、改質用空気流量調整ユニット４４による発電用空気の燃料電池モジュール２内への供給量を増大させて、燃料電池セル集合体１２及び改質器２０を空気により冷却し、これらの温度を低下させる。その後、発電室温度が所定温度、例えば、４００℃まで低下したとき、燃料ガス及び水蒸気の改質器２０への供給を停止し、改質器２０の水蒸気改質反応ＳＲを終了する。この発電用空気の供給は、改質器２０の温度が所定温度、例えば、２００℃まで低下するまで、継続し、この所定温度となったとき、発電用空気流量調整ユニット４５からの発電用空気の供給を停止する。
　このように、本実施形態においては、燃料電池モジュール２の運転停止を行うとき、改質器２０による水蒸気改質反応ＳＲと発電用空気による冷却とを併用しているので、比較的短時間に、燃料電池モジュールの運転を停止させることができる。
　次に、図９乃至１４を参照して、本発明の実施形態による固体電解質型燃料電池１の作用を説明する。
　まず、図９乃至１２を参照して、固体電解質型燃料電池１の負荷追従運転及び燃料電池モジュール２の劣化判定を説明する。
　図９は、本実施形態の固体電解質型燃料電池における劣化判定を説明するタイムチャートである。図１０は、制御部１１０に入力される要求発電量と、要求発電量を生成するために必要な燃料供給量の関係の一例を示すグラフである。図１１は、要求発電量の変更に対する燃料供給量の時間的変化の一例を示すグラフである。図１２は、劣化判定回路による劣化判定の手順を示すフローチャートである。
　図９の時刻ｔ０～ｔ１においては、固体電解質型燃料電池１は、インバータ５４（図６）からの要求発電量に応じた出力電力が得られるように負荷追従運転を行っている。即ち、図６に示すように、コントローラである制御部１１０は、インバータ５４からの要求発電量に応じて、燃料供給装置である燃料流量調整ユニット３８、酸化剤ガス供給装置である発電用空気流量調整ユニット４５、及び水供給装置である水流量調整ユニット２８に信号を送り、必要な流量の燃料、空気、水を燃料電池モジュール２に供給している。これにより、図９に示すように、インバータ５４からの要求発電量に追従するように固体電解質型燃料電池１の出力電力が変化する。ここで、燃料供給量等に対する出力電力の応答には遅れをもたせており、燃料供給量等の変化に対して出力電力は遅れて変化し、要求発電量の急激な変化に対しては、出力電力は殆ど変化しない。なお、制御部１１０、燃料流量調整ユニット３８、発電用空気流量調整ユニット４５、及び水流量調整ユニット２８は、夫々、制御手段、燃料供給手段、酸化剤ガス供給手段、及び水供給手段として機能する。
　制御部１１０は、インバータ５４からの要求発電量に応じて、図１０に一例を示すグラフによって燃料供給量を決定し、決定した流量の燃料が燃料電池モジュール２に供給されるように燃料流量調整ユニット３８を制御する。固体電解質型燃料電池１の初期の使用開始後、燃料電池モジュール２が劣化したことが判定されるまでの間は、制御部１１０は、図１０の曲線Ｆ０に従って、要求発電量に対する燃料供給量を決定する。図１０に示すように、燃料供給量は、要求発電量の増大に伴って単調に増加するように決定されるが、要求発電量約２００Ｗ未満では燃料供給量はほぼ一定値にされる。
　また、要求発電量が変更された場合に、燃料供給量を急激に変化させると燃料電池モジュール２の劣化を早めることがあるので、図１１に示すように、燃料供給量は漸増又は漸減される。図１１は、要求発電量が５００Ｗから７００Ｗにステップ状に変化された場合における、燃料供給量の時間に対する変化の一例を示すグラフである。図１１に示すように、時刻ｔ１０において、要求発電量が５００Ｗから７００Ｗに変更されると、必要な燃料供給量は、５００Ｗの電力出力に対応する供給量から７００Ｗに対応する供給量に急激に変化される。これに対して、制御部１１０は、燃料供給量が急激に増加することがないよう、図１１に想像線で示すように、燃料供給量が緩やかに増加されるように燃料流量調整ユニット３８を制御する。なお、固体電解質型燃料電池１の初期の使用開始後、燃料電池モジュール２が劣化したことが判定されるまでの間は、制御部１１０は、図１１の線Ｆ１０に従って燃料供給量を増加させる。
　同様に、時刻ｔ１１において、要求発電量が７００Ｗから５００Ｗに変更された場合にも、制御部１１０は燃料供給量が急激に減少することがないよう、図１１の線Ｆ１０に従って緩やかに燃料供給量を減少させる。なお、燃料供給量の変化率は、供給量を増加させる場合の方が、供給量を減少させる場合よりも緩やかに設定されている。
　なお、図１０及び１１は、燃料供給量に関するものであるが、空気供給量、水供給量も、要求発電量に応じて、同様に変更される。
　次に、図９の時刻ｔ１において、制御部１１０に内蔵された劣化判定手段である劣化判定回路１１０ａ（図６）は劣化判定モードの運転を開始する。なお、劣化判定回路１１０ａは、マイクロプロセッサ、メモリ及びこれらを作動させるプログラム（以上図示せず）等により構成されている。図１２は、劣化判定回路１１０ａによる処理を示すフローチャートである。
　図１２に示すフローチャートは、劣化判定回路１１０ａにより所定時間毎に実行される。まず、ステップＳ１においては、前回の劣化判定モードの運転からの経過時間が判断される。前回の劣化判定モード運転から所定の劣化判定間隔である２週間経過していない場合には、ステップＳ９に進み、このフローチャートの一回の処理を終了する。この処理により、劣化判定モード運転が不必要に頻繁に実行され、燃料等が浪費されるのを防止することができる。
　前回の劣化判定モード運転から２週間以上経過している場合には、ステップＳ２に進み、固体電解質型燃料電池１の外部環境が、劣化判定モード運転に適する所定の劣化判定外気状態であるか否かが判断される。具体的には、外気温度センサ１５０（図６）及び外気湿度センサ（図示せず）によって検出された外気温及び外気の湿度が、所定の条件に適合しているか否かが判断される。本実施形態においては、外気温度５～３０゜Ｃ、外気湿度３０～７０％である場合に、外部環境が劣化判定モード運転に適する劣化判定外気状態であると判断される。外部環境が劣化判定外気状態でないと判断された場合には、ステップＳ９に進み、このフローチャートの一回の処理を終了する。
　外部環境が劣化判定モード運転に適している場合には、ステップＳ３に進み、劣化判定モードの運転が開始される。さらに、ステップＳ４においては、燃料供給量、空気供給量、水供給量が予め定められた所定の供給量に固定される。即ち、劣化判定モード運転において、劣化判定回路１１０ａは、制御部１１０に対する要求発電量に関わらず、燃料流量調整ユニット３８、発電用空気流量調整ユニット４５、水流量調整ユニット２８が一定の供給量を維持するように、これらの調整ユニットを制御する。本実施形態においては、図９の時刻ｔ１において、劣化判定燃料供給量３Ｌ／ｍｉｎ、劣化判定酸化剤ガス供給量１００Ｌ／ｍｉｎ、劣化判定水供給量８ｍＬ／ｍｉｎに固定される。
　これら燃料供給量、空気供給量、水供給量の固定値は、本実施形態による固体電解質型燃料電池１の定格発電量である７００Ｗを発電可能な量として予め実験によって求めた供給量である。従って、固定値により燃料、空気、水が供給されている間は、燃料電池セルの個体差もあるが固体電解質型燃料電池１は、７００Ｗの電力を出力する能力を有しているものである。しかしながら、燃料供給量等が固定されていても、燃料電池モジュール２から取り出される電力が要求発電量に応じて変化すると、燃料電池モジュール２の運転状態は十分に安定しない。このため、本実施形態においては、劣化判定モード運転中は要求発電量に関わらず一定の電力を燃料電池モジュール２から取り出している。また、要求発電量に関わらず一定の電力を取り出すことにより、余剰電力が発生した場合には、この電力は補機ユニット４を作動させるために使用される。或いは、固体電解質型燃料電池１により発電した電力を売電可能な環境においては、取り出した電力を売電しても良い。また、劣化判定モード運転中に生成された電力を消費するためのヒーター等のダミー負荷（図示せず）を固体電解質型燃料電池１に備えておき、生成された電力をこれに消費させても良い。
　なお、本実施形態においては、燃料供給量等の固定値は定格発電量に対応する値に設定されているが、これらの固定値は任意に設定することができる。好ましくは、燃料電池モジュール２が熱的に自律することができ、且つ燃料電池モジュール２の劣化の度合いにより温度が十分に大きく変化する、定格発電量に近い電力を発生可能な値に設定する。また、劣化判定モード運転中に燃料電池モジュール２から取り出す電力も、定格発電量に近い値にするのが良い。
　次に、図１２のステップＳ５においては、固定値による運転が開始された後、十分な時間が経過し、安定した運転状態になったか否かが判断される。本実施形態においては、固定値による運転が開始された後、劣化判定時間である５時間が経過すると運転状態が安定し、所定の劣化判定運転条件が満足されたと判断される。固定値による運転開始後５時間経過していない場合には、ステップＳ５の処理が繰り返される。これにより、ステップＳ４において開始された固定値による運転が５時間に亘って維持される（図９、時刻ｔ１～ｔ２）。
　固定値による運転が５時間継続された後、図９の時刻ｔ２において、ステップＳ６に進み、温度検出手段である発電室温度センサ１４２により測定された燃料電池セルユニット１６の温度が所定温度以上か否かが判断される。即ち、燃料電池モジュール２を安定した運転状態で運転した運転結果である燃料電池セルユニット１６の温度と、所定の劣化判定基準値である基準温度を比較することにより、燃料電池モジュール２の劣化を判定する。本実施形態の固体電解質型燃料電池１は、初期状態で７００Ｗの定格出力運転を行った場合の燃料電池モジュール２の基準温度Ｔ０は約７００゜Ｃであり、燃料電池モジュール２の劣化が進行すると、この温度が上昇する。これは、固体電解質型燃料電池セルである燃料電池セルユニット１６自体の劣化、及び各燃料電池セルユニット１６を電気的に接続する接点部分の劣化により燃料電池セルスタック１４の内部抵抗が増大することによるジュール熱等に起因している。
　本実施形態においては、劣化判定回路１１０ａは、発電室温度センサ１４２により測定された温度Ｔ１が、基準温度Ｔ０よりも３０゜Ｃ以上高い場合に、燃料電池モジュール２が劣化したと判定する。燃料電池モジュール２が劣化していない場合には、ステップＳ１０に進み、このフローチャートの一回の処理を終了し、燃料供給量等の運転条件の変更は行われない。
　燃料電池モジュール２が劣化したと判定された場合には、ステップＳ７に進み、劣化処理が開始される。ステップＳ７においては、制御部１１０に内蔵された燃料補正手段である燃料補正回路１１０ｂ（図６）による燃料供給補正が実行され、要求発電量に対する燃料供給量及び燃料供給量のゲインが変更される。即ち、燃料補正回路１１０ｂは、固体電解質型燃料電池１の使用開始後、燃料電池モジュール２が劣化したことが初めて判定された場合に、要求発電量に対する燃料供給量を、燃料供給補正により図１０の曲線Ｆ０から曲線Ｆ１に変更し、以後、曲線Ｆ１を使用して燃料供給量を決定する。また、燃料供給量を変更する際の変化率は、図１１の線Ｆ１０から、より緩やかな線Ｆ１１に変更され、以後、この変化率により燃料供給量が変更される。燃料供給補正により変更された燃料供給量は、燃料電池モジュール２がさらに劣化したことが判定されるまで維持される。なお、燃料補正回路１１０ｂは、マイクロプロセッサ、メモリ及びこれらを作動させるプログラム（以上図示せず）等により構成されている。
　燃料電池モジュール２が劣化すると、同一の電力を出力している時の燃料電池セルユニット１６の温度が高くなるので、固体電解質型燃料電池１の初期使用時と同じ定格電力を得ようとすると燃料電池セルユニット１６の温度が上昇し、劣化をさらに進行させることになる。そこで、燃料電池モジュール２が劣化したことが判定されると、燃料供給補正により燃料供給量を決定する曲線が、図１０の曲線Ｆ０から、曲線Ｆ０に対して８％燃料供給量が減少された曲線Ｆ１に変更される。この燃料供給補正以後は、同一の要求発電量に対する燃料供給量が減少され、要求発電量に対して実際に出力される電力が低下する。燃料供給補正後は、初期の定格出力電力である７００Ｗの要求電力に対する燃料電池モジュール２の実際の出力電力が、低下された新たな定格出力電力とされる。燃料供給量を減少させることにより、燃料電池モジュール２の過度の温度上昇が防止される。また、劣化した燃料電池モジュール２の燃料供給量を急激に変化させると、劣化をさらに進行させることに繋がるため、燃料供給量の変化率は、より小さくされる。
　本実施形態の固体電解質型燃料電池１においては、燃料電池モジュール２が劣化したことが判定されたときは、上記のように、燃料供給量が減少されるように、定格出力電力を低下させる補正が実行される。また、燃料電池モジュール２の劣化が進行し、燃料電池モジュール２が更に劣化したことが判定された場合には、燃料補正回路１１０ｂにより、後述する条件に従って補正が実行される。
　なお、燃料補正回路１１０ｂが燃料供給量をもう一度減量補正する場合には、燃料供給量は曲線Ｆ１から曲線Ｆ２に、さらにもう一度減量補正する場合には曲線Ｆ２から曲線Ｆ３に変更される。曲線Ｆ２は曲線Ｆ０に対して２０％、曲線Ｆ３は曲線Ｆ０に対して３３％燃料供給量が減量されている。このように、一回の補正による燃料供給量の減少分は所定の上限値以下に規制される。これにより、劣化が進行している燃料電池セルユニット１６の温度が上昇して過度の負担がかかるのを防止している。また、燃料供給量のゲインも、２回目に増量補正が実行される場合には線Ｆ１１から線Ｆ１２に、３回目に増量補正が実行される場合には線Ｆ１２から線Ｆ１３に変更される。
　このように、本実施形態においては、減量補正を実行する際の燃料供給量の減少分は、予め設定された固定値とされている。このため、例えば、燃料電池セルユニット１６の温度上昇に基づいて燃料供給量の補正量を計算したり、出力電力の低下量に基づいて補正量を計算する場合とは異なり、大きく誤った補正がなされるのを防止することができる。即ち、燃料電池セルユニット１６の温度や、出力電力は、種々のファクターにより影響されて値が変化するので、何らかの要因により異常な温度や出力電力が測定された場合には、この値に基づいて補正量を計算すると、異常な補正が実行されることになる。
　燃料供給量の補正が行われた後ステップＳ８に進み、ステップＳ８においては、補正後の燃料供給量で固体電解質型燃料電池１を運転したときの燃料電池セルユニット１６の温度Ｔ２が、発電室温度センサ１４２により測定される。測定された温度Ｔ２は、新たな基準温度Ｔ０として劣化判定回路１１０ａのメモリ（図示せず）に記憶される。この新たな基準温度Ｔ０は、次回の劣化判定の際に基準温度として使用される。好ましくは、燃料供給量の補正を実行した後、所定時間、燃料供給量を一定にして運転を行い、その後、燃料電池セルユニット１６の温度Ｔ２を測定する。これにより、補正による燃料供給量の変更の影響が排除された正確な温度を測定することができる。
　以上の劣化処理が終了すると、劣化判定回路１１０ａは劣化判定モード運転を終了させ、制御部１１０は要求発電量に対応した通常の運転を再開する（図９、時刻ｔ２）。
　次に、図１３及び１４を参照して、燃料補正回路１１０ｂによる燃料補正の詳細を説明する。図１３は、燃料補正回路１１０ｂによる燃料供給量の一例を示すタイムチャートである。図１４は、燃料補正回路１１０ｂによる処理を示すフローチャートである。なお、図１３は、横軸に時間、縦軸に出力電力、燃料供給量、及び燃料電池セルユニットの温度を示すタイムチャートであるが、図９に示したタイムチャートよりも非常に長い期間の燃料電池の運転状態を模式的に示すものである。また、タイムチャートを簡略化するために、固体電解質型燃料電池１が常に定格出力電力で運転されているものとして描かれている。また、図１４に示すフローチャートは、図１２に示したフローチャートのステップＳ７からサブルーチンとして呼び出されるものである。
　まず、図１３の時刻ｔ１００において、固体電解質型燃料電池１の初期使用が開始される。この初期運転時においては、規定の燃料供給量で固体電解質型燃料電池１を運転することにより、定格出力電力が得られ、このときの温度が燃料電池セルユニット１６の初期の基準温度Ｔ０として、劣化判定回路１１０ａに記憶される。固体電解質型燃料電池１の使用期間が長くなると、燃料電池モジュール２の劣化が始まり、同一の燃料供給量に対する出力電力が低下すると共に、燃料電池セルユニット１６の温度も上昇する（図１３の時刻ｔ１０１～ｔ１０２）。
　次に、時刻ｔ１０３において、劣化判定が行われ、図１２に示したフローチャートが実行される。時刻ｔ１０３においては、定格出力運転時の燃料電池セルユニット１６の温度が、基準温度Ｔ０（時刻ｔ１００における温度）よりも３０゜Ｃ以上上昇しているので、図１２のステップＳ６からステップＳ７に処理が移行し、図１４に示すサブルーチンが呼び出される。
　図１４のステップＳ１０１においては、切替フラグＦＬ１の値が判定される。固体電解質型燃料電池１の初期状態においては、切替フラグＦＬ１＝０に設定されているので、処理はステップＳ１０２に移行する。ステップＳ１０２おいては、時刻ｔ１０３における燃料電池セルユニット１６の温度Ｔ１が判定される。即ち、要求電力が定格電力である場合における燃料電池セルユニット１６の温度Ｔ１が、所定の補正切替条件である補正切替温度Ｔｍａｘよりも低い場合にはステップＳ１０３に進み、補正切替温度Ｔｍａｘ以上の場合にはステップＳ１０６に進む。なお、本実施形態においては、補正切替温度Ｔｍａｘ＝８００゜Ｃに設定されている。
　ステップＳ１０３においては、減量補正回数カウンタの値が判定される。減量補正回数カウンタは、初期使用開始後、燃料供給量の減量補正を実行した回数を計数するカウンタである。減量補正の回数が３未満である場合にはステップＳ１０４に進み、３以上である場合にはステップＳ１０６に進む。
　ステップＳ１０４においては、劣化した燃料電池モジュール２の劣化が進行しないように、燃料供給量が減量補正（図１３の時刻ｔ１０３）されると共に、減量補正回数カウンタが１加算される。ここで、減量補正が１回目である場合には、燃料供給量を決定する曲線は図１０の曲線Ｆ０から曲線Ｆ１に、減量補正回数カウンタの値は０から１に変更される。また、燃料供給量の減量補正の後、所定時間経過したときの温度（図１３の時刻ｔ１０４～ｔ１０５における温度）は、新たな基準温度Ｔ０として更新記憶される（図１２のステップＳ８）。この燃料供給量の減量補正により、固体電解質型燃料電池１が実際に出力する定格出力電力は低下し、燃料電池セルユニット１６の温度も低下する（図１３の時刻ｔ１０３～ｔ１０５）。
　固体電解質型燃料電池１の使用期間がさらに経過すると、燃料電池モジュール２の更なる劣化が進行し、燃料供給量に対する出力電力が低下すると共に、燃料電池セルユニット１６の温度も上昇する（図１３の時刻ｔ１０５～ｔ１０６）。次いで、時刻ｔ１０７において、劣化判定が行われる。時刻ｔ１０７においては、定格出力運転時の燃料電池セルユニット１６の温度が、更新された基準温度Ｔ０（時刻ｔ１０４～ｔ１０５における温度）よりも３０゜Ｃ以上上昇しているので、図１２に示すフローチャートのステップＳ６からステップＳ７に処理が移行する。ステップＳ７では、図１４のフローチャートが実行され、ステップＳ１０１、Ｓ１０２、Ｓ１０３、Ｓ１０４が順に実行される。ここで、減量補正が２回目である場合には、燃料供給量を決定する曲線は図１０の曲線Ｆ１から曲線Ｆ２に、減量補正回数カウンタの値は１から２に変更され、燃料供給量が更に減量補正される（図１３の時刻ｔ１０７）。ここで、時刻ｔ１０７において実行された補正における燃料供給量の減少幅は、前に実行された時刻ｔ１０３における燃料供給量の減少幅よりも大きく設定されている。この燃料供給量の減量補正により、固体電解質型燃料電池１の出力電力は低下し、燃料電池セルユニット１６の温度も低下する（図１３の時刻ｔ１０７～ｔ１０８）。
　更に燃料電池モジュール２の劣化が進行すると、固体電解質型燃料電池１の出力電力は低下し、燃料電池セルユニット１６の温度は上昇する（図１３の時刻ｔ１０９～ｔ１１０）。次いで、時刻ｔ１１１において、劣化判定が行われる。
　時刻ｔ１１１においては、定格出力運転時の燃料電池セルユニット１６の温度が、更新された基準温度Ｔ０（時刻ｔ１０８～ｔ１０９における温度）よりも３０゜Ｃ以上上昇しているので、図１２に示すフローチャートのステップＳ６からステップＳ７に処理が移行する。ステップＳ７では、図１４のフローチャートが実行され、ステップＳ１０１、Ｓ１０２が順に実行される。ステップＳ１０２において、時刻ｔ１１１における燃料電池セルユニット１６の温度Ｔ１は補正切替温度Ｔｍａｘを超えているので、処理はステップＳ１０６に移行する。
　ステップＳ１０６においては、切替フラグＦＬ１の値が０から１に変更される。切替フラグＦＬ１は、燃料補正回路１１０ｂが、燃料供給量が減少されるように定格出力電力を低下させる補正を実行している状態であるか否かを示すフラグである。切替フラグＦＬ１の値が０である間は燃料供給量の減量補正が行われ、切替フラグＦＬ１の値が１に切り替えられると、以後燃料補正回路１１０ｂは、燃料供給量を増加させ、低下されてきた定格出力電力を維持する方向に補正を実行するようになる（図１４のステップＳ１０７）。このように、燃料補正回路１１０ｂは、補正切替条件が満たされた後、即ち、補正切替温度Ｔｍａｘを超えた後は燃料供給量を増加させ、定格出力電力がそれ以上低下されないように補正を実行する。
　なお、図１３に示すタイムチャートにおいては、定格出力運転時の燃料電池セルユニット１６の温度が、補正切替温度を超えることにより、切替フラグＦＬ１の値が０から１に変更されているが、燃料供給量の減量補正が過去３回行われている場合（図１４のステップＳ１０３）にも切替フラグＦＬ１の値は０から１に変更され、以後、燃料供給量を増加させる補正が実行されるようになる。
　次に、ステップＳ１０７においては、低下されている定格出力電力（図１３の時刻ｔ１０８～ｔ１０９における出力電力）を維持すべく、燃料供給量を増加させる補正が実行される。具体的には、燃料補正回路１１０ｂは、予め設定されている固定値だけ燃料供給量を増加させる（図１３の時刻ｔ１１１）。この燃料供給量の増量補正を行うと共に、出力電力は維持され、燃料電池セルユニット１６の温度は上昇する（図１３の時刻ｔ１１１～ｔ１１２）。
　ここで、燃料供給量の補正と、定格電力の関係について説明する。定格電力とは、燃料電池モジュール２から出力される最大の電力を意味し、本実施形態においては、先ず燃料電池モジュール２の劣化の進行に合わせて定格電力が順次低下される（図１３の時刻ｔ１００～ｔ１０８）。燃料電池モジュール２から出力される電力は、具体的にはインバータ５４によって制御される。即ち、燃料電池モジュール２に燃料が供給され、燃料電池モジュール２が電力を取り出し得る状態にあっても、インバータ５４が燃料電池モジュール２から電流を取り出さなければ、電力が出力されることはない。
　制御部１１０は、要求電力に応じて燃料流量調整ユニット３８を制御して燃料電池モジュール２に燃料を供給する。また、制御部１１０は、インバータ５４を制御して、供給した燃料に応じた電力を、定格電力の範囲内で燃料電池モジュール２から取り出す。燃料電池モジュール２が劣化した状態においては、同じ燃料供給量に対して、燃料電池モジュール２を損傷することなく取り出すことができる電力が低下する。このため、燃料電池セルユニット１６の温度が補正切替温度Ｔｍａｘを超えた後等には、燃料供給量を増加させる補正を行う一方で、インバータ５４が燃料電池モジュール２から取り出す電力は、同一の値に維持される。換言すれば、補正により増加させる燃料供給量は、燃料電池モジュール２の劣化が進んだ後にも従前の定格電力を出力可能な値に予め設定されている。
　しかしながら、燃料電池モジュール２の劣化の進行度合いや、外気温等の固体電解質型燃料電池１の運転条件により、燃料供給量を増加補正した状態でも従前の定格電力を取り出せない場合がある。このような場合には、燃料電池モジュール２から定格電力を取り出すためにインバータ５４によって電流を取り出すと、燃料電池モジュール２の出力電圧が低下し始める。この状態で定格電力を取り出すべく、インバータ５４によって取り出す電流を増加させると、燃料電池モジュール２の劣化が著しく進行し、或いは燃料電池モジュール２が損傷されてしまう。このため、制御部１１０は、燃料電池モジュール２の出力電圧を監視しており、出力電圧が所定の値まで低下するとインバータ５４によって取り出す電流を増大させるのを中止する。このような場合には、燃料電池モジュール２が或る低下された定格電力（例えば、図１３の時刻ｔ１０８～ｔ１０９における定格電力）に基づいて運転されていても、実際に出力される電力は、定格電力よりも数Ｗ程度低くなる。本明細書において、「定格電力を維持」している状態とは、このように、或る定格電力を出力することを目標にしながら、運転条件等により、実際の出力電力が定格電力から僅かにずれている状態を含むものとする。
　さらに、ステップＳ１０８においては、燃料供給量を増量補正した後の出力電力の値（図１３の時刻ｔ１１２～ｔ１１３の電力）が判定される。増量補正後の出力電力が、所定の下限電力Ｗｍｉｎよりも大きい場合にはステップＳ１０９に進み、図１４のフローチャートの一回の処理を終了する。出力電力が、所定の下限電力Ｗｍｉｎ以下である場合には、ステップＳ１１０に進む。
　使用期間がさらに経過すると、燃料電池モジュール２の更なる劣化が進行し、燃料供給量に対する出力電力が低下すると共に、燃料電池セルユニット１６の温度も上昇する（図１３の時刻ｔ１１３～ｔ１１４）。
　次いで、時刻ｔ１１４において劣化判定が行われ、燃料電池モジュール２が更に劣化していると判定された場合には、図１４のフローチャートにおいて、ステップＳ１０１、Ｓ１０７が順に実行される。ステップＳ１０７においては、燃料補正回路１１０ｂは、予め設定されている固定値だけ燃料供給量を更に増加させる（図１３の時刻ｔ１１４）。この燃料供給量の増量補正により、出力電力が回復すると共に、燃料電池セルユニット１６の温度は上昇する（図１３の時刻ｔ１１４～ｔ１１５）。回復された出力電力（図１３の時刻ｔ１１５～ｔ１１６における出力電力）は、下限電力Ｗｍｉｎよりも大きいのでステップＳ１０９に進み、図１４のフローチャートの一回の処理を終了する。
　使用期間がさらに経過すると、燃料電池モジュール２の更なる劣化が進行し、燃料供給量に対する出力電力が低下すると共に、燃料電池セルユニット１６の温度も上昇する（図１３の時刻ｔ１１６～ｔ１１７）。
　次いで、時刻ｔ１１７において劣化判定が行われ、燃料電池モジュール２が更に劣化していると判定された場合には、図１４のフローチャートにおいて、ステップＳ１０１、Ｓ１０７が順に実行される。ステップＳ１０７においては、燃料補正回路１１０ｂは、燃料供給量を更に増加させる（図１３の時刻ｔ１１７）。しかしながら、燃料電池モジュール２の劣化が進行しているため、出力電力は回復することなく、燃料電池セルユニット１６の温度のみが上昇する（図１３の時刻ｔ１１７～ｔ１１８）。
　次いで、ステップＳ１０８において、増量補正後の出力電力（図１３の時刻ｔ１１８における出力電力）が下限電力Ｗｍｉｎと比較される。時刻ｔ１１８における出力電力は下限電力Ｗｍｉｎ以下であるので、ステップＳ１１０に進む。ステップＳ１１０において、制御部１１０は、警報装置１１６に信号を送って、固体電解質型燃料電池１の製品寿命が到来したことを使用者に報知すると共に、燃料電池モジュール２の運転を停止する。
　本発明の実施形態の固体電解質型燃料電池１によれば、劣化が判定されると燃料供給量が減少されるように定格出力電力を低下させる補正を実行する（図１３における時刻ｔ１０３、ｔ１０７）ので、劣化した燃料電池モジュール２の劣化の進行が抑制される。また、劣化が進行して補正切替条件が満たされる（図１３における時刻ｔ１１１）と、低下された定格出力電力を維持するように燃料供給量が増加される（図１３における時刻ｔ１１１、ｔ１１４）ので、最低限の定格出力電力を維持可能な期間を延長することができる。
　また、本実施形態の固体電解質型燃料電池１によれば、補正切替条件が満たされる前においては、定格出力電力を低下させる補正を実行（図１３における時刻ｔ１０３、ｔ１０７）し、燃料電池モジュール２の性能低下を防止しているが、その初期においては出力電力の低下幅を小さくして（時刻ｔ１０３）、出力の低下が顕著にならないようにする。その一方、或る程度劣化が進行した後は、燃料供給量を大幅に減じて（時刻ｔ１０７）、燃料電池モジュール２の劣化防止に重点がおかれる。これにより、燃料電池モジュール２の耐用年数の延長と、出力電力維持を両立することができる。
　さらに、本実施形態の固体電解質型燃料電池１によれば、所定の補正切替条件が満たされる前は、固体電解質型燃料電池セル１６の温度が上昇しない（図１３における時刻ｔ１０３～ｔ１０４、ｔ１０７～ｔ１０８）ように補正が実行される。固体電解質型燃料電池セル１６の温度は劣化の進行と共に上昇する傾向があり、温度上昇により固体電解質型燃料電池セル１６の劣化が進行する場合がある。本実施形態によれば、温度上昇が防止され、固体電解質型燃料電池セル１６の負担の増加が回避されるので、固体電解質型燃料電池セル１６の劣化の進行を遅らせることができる。これにより、燃料電池モジュール２の耐用年数を延長することができる。
　また、本実施形態の固体電解質型燃料電池１によれば、所定の補正切替条件が満たされる前において、固体電解質型燃料電池セルの温度が低下される（図１３における時刻ｔ１０３～ｔ１０４、ｔ１０７～ｔ１０８）ように補正が実行されるので、固体電解質型燃料電池セル１６の負担が積極的に軽減され、燃料電池モジュール２の耐用年数をより一層延長することができる。
　さらに、本実施形態の固体電解質型燃料電池１によれば、所定の補正切替条件が固体電解質型燃料電池セル１６の温度であるので、燃料電池モジュール２の劣化が直接的に反映され、正確に劣化判定を行うことができる。
　さらに、上述した実施形態においては、劣化判定回路１１０ａが、燃料電池セルユニット１６の温度により燃料電池モジュール２の劣化を判定していたが、変形例として、劣化判定回路１１０ａは、燃料電池モジュール２が所定の劣化判定運転条件で運転されている場合における燃料電池モジュール２の出力電力に基づいて、燃料電池モジュール２の劣化を判定しても良い。また、この場合には、燃料補正回路１１０ｂは、燃料電池モジュール２の出力電力が所定の補正切替電力以下に低下したとき、燃料電池モジュール２の定格出力電力を維持させるように燃料電池モジュール２に供給する燃料供給量を補正する。
　また、上述した実施形態においては、劣化判定モード運転中には、燃料電池モジュール２から一定の電力を取り出していたが、変形例として、劣化判定モード運転中は電力を取り出さないように固体電解質型燃料電池１を構成することもできる。この場合には、燃料電池モジュール２の電圧に基づいて、燃料電池モジュール２の劣化を判定し、燃料補正回路１１０ｂは、燃料電池モジュール２の出力電圧が所定の補正切替電圧以下に低下したとき、燃料電池モジュール２の定格出力電力を維持させるように燃料電池モジュール２に供給する燃料供給量を補正する。
　また、上述した実施形態においては、燃料供給量の補正が実行された後、基準温度を更新し、この基準温度に基づいて燃料電池モジュールの更なる劣化を判定していたが、変形例として、出力電力に基づいて劣化を判定することもできる。この場合には、燃料供給量の補正が実行された後、補正された燃料供給量に対応する出力電力を基準出力電力として記憶しておき、次の劣化判定においては、この基準出力電力に基づいて燃料電池モジュールの更なる劣化を判定しても良い。
　また、この変形例において、燃料供給量の減量補正が行われた後、燃料電池モジュールの出力電力が補正切替電力以下に低下したとき、燃料電池モジュールに供給する燃料供給量を増加させる補正を実行しても良い。これにより、補正により燃料供給量が減量された後、最低限の定格出力電力を維持することができる。
　また、この変形例によれば、劣化判定回路が劣化判定運転条件で運転されている場合における出力電力に基づいて劣化を判定するので、劣化の判定精度を向上させることができる。また、燃料電池モジュールの劣化を温度及び出力電力に基づいて判定することにより、劣化の判定精度をより向上させることができる。また、劣化判定回路が燃料供給量一定の運転をした後、出力電力に基づいて劣化を判定することにより、劣化の判定精度を向上させることができる。さらに、燃料供給量が補正された後、補正後の運転条件の出力電力を記憶して更なる劣化判定を実行することにより、誤判定を防止しながら複数回劣化判定を行うことができる。
　さらに、上述した実施形態においては、最初に劣化が判定されたとき、燃料供給量を減少させる補正を実行し、所定の補正切替条件が満たされた後は、専ら燃料供給量を増加させる補正が実行されていたが、変形例として、燃料供給量の減量補正、増量補正が行われた後、所定の条件に応じて、再び減量補正を実行するように本発明を構成することもできる。
　以上、本発明の好ましい実施形態を説明したが、上述した実施形態に種々の変更を加えることができる。特に、上述した実施形態においては、固体電解質型燃料電池は、要求電力に応じて出力電力を変更するように構成されていたが、常に一定の定格出力電力を出力する固体電解質型燃料電池に本発明を適用することもできる。
　また、変形例として、所定の補正切替条件に達した後において、燃料電池セルユニットの温度が所定の上限温度Ｔｌｉｍを超えている場合には燃料供給量を増加させる補正を実行せずに、常に上限温度Ｔｌｉｍを保つように燃料供給量を制御しても良い。即ち、上述した実施形態では、図１３の時刻ｔ１１４において燃料電池モジュールが劣化したことが判定された際、燃料供給量を増加させる補正が実行されている。本変形例では、例えば、上限温度が図１３中のＴｌｉｍに設定されている場合には、時刻ｔ１１４における燃料供給量の増加補正は実行されず、燃料電池セルユニットの温度が上限温度Ｔｌｉｍを保つように燃料供給量が調整される。また、以後の劣化判定回路による劣化判定は実行されない。これにより、所定の補正切替条件に達した後は、上限温度Ｔｌｉｍにおける出力電力を定格出力電力として、以後の制御を行うので、上限温度Ｔｌｉｍを超える運転が回避され、燃料電池セルの劣化が促進されるのを防止することができる。
　さらに、所定の補正切替条件に達した後において、所定の燃料供給量を上限値として燃料供給量を補正しても良い。これにより、過大な燃料供給による燃料の浪費や、燃料電池セルの過度の温度上昇を防止することができる。
　　１　固体電解質型燃料電池
　　２　燃料電池モジュール
　　４　補機ユニット
　　８　密封空間
　１０　発電室
　１２　燃料電池セル集合体
　１４　燃料電池セルスタック
　１６　燃料電池セルユニット（固体電解質型燃料電池セル）
　１８　燃焼室
　２０　改質器
　２２　空気用熱交換器
　２４　水供給源
　２６　純水タンク
　２８　水流量調整ユニット（水供給手段）
　３０　燃料供給源
　３８　燃料流量調整ユニット（燃料供給手段）
　４０　空気供給源
　４４　改質用空気流量調整ユニット
　４５　発電用空気流量調整ユニット（酸化剤ガス供給手段）
　４６　第１ヒータ
　４８　第２ヒータ
　５０　温水製造装置
　５２　制御ボックス
　５４　インバータ
　８３　点火装置
　８４　燃料電池セル
１１０　制御部（コントローラ、制御手段）
１１０ａ　劣化判定回路（劣化判定手段）
１１０ｂ　燃料補正回路（燃料補正手段）
１１２　操作装置
１１４　表示装置
１１６　警報装置
１２６　電力状態検出センサ
１４２　発電室温度センサ（温度検出手段）
１５０　外気温度センサ

Claims (6)

  1. 　固体電解質型燃料電池であって、
    　複数の固体電解質型燃料電池セルを備えた燃料電池モジュールと、
    　この燃料電池モジュールに燃料を供給する燃料供給装置と、
    　上記燃料電池モジュールに酸化剤ガスを供給する酸化剤ガス供給装置と、
    　上記燃料供給装置から供給する燃料の量を制御するコントローラと、を有し、
    　上記コントローラは、上記燃料電池モジュールの劣化を判定する劣化判定回路、及び、この劣化判定回路による劣化判定に基づいて運転条件を補正する燃料補正回路を備え、
    　上記燃料電池モジュールの初期運転開始後、所定の補正切替条件が満たされる前に、上記劣化判定回路によって上記燃料電池モジュールが劣化したことが判定された場合には、上記燃料電池モジュールから出力される最大の電力である定格出力電力を低下させるように、上記燃料補正回路は、上記燃料電池モジュールに供給する燃料供給量を減少させる補正を実行する一方で、上記燃料電池モジュールの劣化が進行し、上記所定の補正切替条件が満たされた後は、上記燃料電池モジュールの定格出力電力を維持させるように、上記燃料補正回路は、上記燃料電池モジュールに供給する燃料供給量を補正することを特徴とする固体電解質型燃料電池。
  2. 　上記燃料補正回路は、上記所定の補正切替条件が満たされる前において、上記燃料電池モジュールに供給する燃料供給量を減少させる補正を実行すると共に、この補正における燃料供給量の減少幅は、後に実行される補正の方が、前に実行される補正よりも大きくされる請求項１記載の固体電解質型燃料電池。
  3. 　上記燃料補正回路は、上記所定の補正切替条件が満たされる前においては、上記固体電解質型燃料電池セルの温度が上昇しないように、上記燃料電池モジュールに供給する燃料供給量を補正する請求項１記載の固体電解質型燃料電池。
  4. 　上記燃料補正回路は、上記所定の補正切替条件が満たされる前においては、上記固体電解質型燃料電池セルの温度が低下するように、上記燃料電池モジュールに供給する燃料供給量を補正する請求項３記載の固体電解質型燃料電池。
  5. 　上記所定の補正切替条件は、上記固体電解質型燃料電池セルの温度の所定の補正切替温度以上への上昇、燃料供給量の所定の補正切替燃料供給量以下への低下、上記燃料電池モジュールの出力電力の所定の補正切替電力以下への低下、又は上記燃料電池モジュールの出力電圧の所定の補正切替電圧以下への低下である請求項１記載の固体電解質型燃料電池。
  6. 　固体電解質型燃料電池であって、
    　複数の固体電解質型燃料電池セルを備えた燃料電池モジュールと、
    　この燃料電池モジュールに燃料を供給する燃料供給手段と、
    　上記燃料電池モジュールに酸化剤ガスを供給する酸化剤ガス供給手段と、
    　上記燃料供給手段から供給する燃料の量を制御する制御手段と、を有し、
    　上記制御手段は、上記燃料電池モジュールの劣化を判定する劣化判定手段、及び、この劣化判定手段による劣化判定に基づいて運転条件を補正する燃料補正手段を備え、
    　上記燃料電池モジュールの初期運転開始後、所定の補正切替条件が満たされる前に、上記劣化判定手段によって上記燃料電池モジュールが劣化したことが判定された場合には、上記燃料電池モジュールから出力される最大の電力である定格出力電力を低下させるように、上記燃料補正手段は、上記燃料電池モジュールに供給する燃料供給量を減少させる補正を実行する一方で、上記燃料電池モジュールの劣化が進行し、上記所定の補正切替条件が満たされた後は、上記燃料電池モジュールの定格出力電力を維持させるように、上記燃料補正手段は、上記燃料電池モジュールに供給する燃料供給量を補正することを特徴とする固体電解質型燃料電池。
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