固體電解質型燃料電池的制作方法

文檔序號：6988599閱讀：239來源：國知局

專利名稱：固體電解質型燃料電池的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種固體電解質型燃料電池，尤其涉及一種通過使燃料氣體和氧化劑氣體進行電化學反應來發(fā)電的固體電解質型燃料電池。
背景技術：
固體電解質型燃料電池(Solid Oxide Fuel Cell 以下也稱為“SOFC”)是將氧化物離子導電性固體電解質用作電解質，在其兩側安裝電極，在一側供給燃料氣體，在另一側供給氧化劑(空氣、氧等)，并在較高的溫度下進行動作的燃料電池。在該SOFC中，利用經過氧化物離子導電性固體電解質的氧離子和燃料的反應生成水蒸氣或二氧化碳，產生電能及熱能。向SOFC外部取出電能，使用于各種電氣用途。另一方面，熱能傳遞給燃料、SOFC及氧化劑等，使用于使它們的溫度上升。在現(xiàn)有的SOFC中，運行中燃料氣體供給系統(tǒng)的微電腦檢測儀檢測到異常，或發(fā)生伴隨地震等的異常時，或者進行輔助設備類的維護等時，需要暫時使運行停止。而且，在上述異常等的暫時的主要原因解除后，或者在維護結束后，面向穩(wěn)定的發(fā)電，要求盡可能短的時間內的迅速的運行再起動。在此，為了實現(xiàn)燃料電池系統(tǒng)的運行再起動的迅速化，在現(xiàn)有的SOFC中，例如，如專利文獻1所記載，提出有在燃料電池系統(tǒng)的規(guī)定的控制處理中要求再起動時，并不是在全部執(zhí)行燃料電池系統(tǒng)的停止處理程序后從最初的起動處理程序執(zhí)行起動處理，而是在與要求再起動的時刻的控制處理同條件的時刻轉入并執(zhí)行起動處理。另一方面，例如在專利文獻2所記載的現(xiàn)有的SOFC中，提出有通過將燃料電池電堆配置在收容容器內而提高熱效率，同時通過使剩余氣體在收容容器內燃燒，而與以往相比能夠以高溫的燃燒氣體進行加熱，即使在低負荷運行時也能夠得到水蒸氣重整所需的熱量。在該現(xiàn)有的SOFC中，為了進行迅速的起動，在起動時燃料重整器的溫度小于部分氧化反應開始溫度時，進行利用燃燒氣體的燃燒熱量來加熱燃料重整器的加熱運行，當燃料重整器的溫度上升至部分氧化反應開始溫度以上且小于水蒸氣重整可能溫度的溫度區(qū)域內的溫度時，利用部分氧化反應的反應熱量和燃料氣體的燃燒熱量來加熱燃料重整器，從而進行部分氧化重整反應(以下稱為“Ρ0Χ”)。而且，當燃料重整器的溫度上升至水蒸氣重整可能溫度以上且小于恒定溫度的溫度區(qū)域時，控制部分氧化反應的反應熱量、燃料氣體的燃燒熱量及水蒸氣重整反應的吸熱來加熱燃料重整器，進行并用部分氧化重整和水蒸氣重整的自熱重整反應(以下稱為“ATR”)，當燃料重整器的溫度變?yōu)楹愣顟B(tài)時，通過燃料氣體的燃燒熱量加熱燃料重整器，進行水蒸氣重整反應(以下稱為“SR”)。即，在這種現(xiàn)有的 SOFC中，隨著起動時的燃料重整器的溫度上升，按照P0X、ATR、SR的順序進行燃料重整并執(zhí)行起動，因此，可實現(xiàn)穩(wěn)定迅速的起動。專利文獻1 日本國特開2006-269196號公報專利文獻2 日本國特開2004-319420號公報但是，在上述的專利文獻1及專利文獻2的SOFC中，在運行的再起動時，如果還考慮到殘留在停止中的燃料電池單電池、電堆內的余熱，則燃料電池單電池、電堆的一部分處于高溫狀態(tài)的情況較多。對此，本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)了重要的新課題，當這種燃料電池單電池、電堆處于高溫狀態(tài)時，尤其利用POX進行再起動時，給予單電池較大的負擔。更具體為，發(fā)現(xiàn)了如下的重要課題，即使控制上的重整器溫度看起來處于可實施 POX運行的狀態(tài)，也由于從停止運行控制中進行再起動時，燃料電池單電池、電堆的一部分處于高溫狀態(tài)，因此作為燃料重整器的溫度處在部分氧化反應開始溫度以上且小于水蒸氣重整可能溫度的溫度區(qū)域內而進行POX時，由于POX是投入空氣并伴隨部分氧化的發(fā)熱反應，因此有時對單電池給予氧化影響，或者變?yōu)楫惓５母邷貭顟B(tài)，這使單電池自身的耐久性、發(fā)電能力逐漸降低。還應實現(xiàn)解決該課題，進而大幅度地縮短再起動所需的時間。另一方面，在上述的專利文獻1及專利文獻2中，對如下思想沒有示出任何說明，即為了在再起動時保護單電池，并實現(xiàn)再起動的進一步迅速化，如果是在通常起動時，則即使處在進行POX運行的溫度區(qū)域內，也跳過POX而執(zhí)行ATR這一思想，從而無法解決上述的新課題。

發(fā)明內容
于是，本發(fā)明是為了解決上述的新課題而進行的，其目的在于提供一種固體電解質型燃料電池(SOFC)，在伴隨從高溫降低溫度的停止時，通過跳過通常起動時的Ρ0Χ，轉而執(zhí)行基于ATR的再起動，可減輕對單電池的負擔而提高耐久性，同時能夠防止對單電池的影響，并實現(xiàn)穩(wěn)定的溫度恢復以及縮短起動時間。為了達成上述目的，本發(fā)明是一種通過使燃料氣體和氧化劑氣體進行電化學反應來發(fā)電的固體電解質型燃料電池，其特征在于，具有固體電解質型燃料電池單電池，配置在固體電解質型燃料電池模塊內；重整器，是對燃料氣體進行重整并向上述燃料電池單電池供給的重整器，其根據(jù)規(guī)定的溫度區(qū)域利用如下任意一個重整反應將燃料氣體重整為氫，該重整反應包括通過使燃料氣體和氧化劑氣體進行化學反應而對燃料氣體進行部分氧化重整的重整反應即Ρ0Χ、通過使燃料氣體和水蒸氣進行化學反應而對燃料氣體進行水蒸氣重整的重整反應即SR、以及通過并用上述POX和上述SR而對燃料氣體進行自熱重整的重整反應即ATR ；重整狀態(tài)溫度檢測器，檢測用于上述重整器變更重整狀態(tài)的重整狀態(tài)溫度；及控制裝置，控制上述燃料電池模塊的運行，上述控制裝置具備控制上述燃料電池模塊的運行起動的起動控制裝置和控制上述燃料電池模塊的運行停止的停止控制裝置，上述起動控制裝置在使燃料氣體點燃并燃燒后，在上述重整狀態(tài)溫度檢測器檢測出的上述重整狀態(tài)溫度比上述POX開始的POX開始溫度低時，執(zhí)行利用燃料氣體的燃燒熱量使上述重整器升溫的燃燒運行控制，在上述重整狀態(tài)溫度處在上述POX開始溫度以上且小于可實施上述水蒸氣重整的溫度的POX溫度區(qū)域內時，為了使上述重整器升溫而執(zhí)行通常起動時的Ρ0Χ，在上述重整狀態(tài)溫度處在可實施上述水蒸氣重整的溫度以上且小于規(guī)定的恒定溫度的ATR 溫度區(qū)域內時，為了使上述重整器升溫而執(zhí)行通常起動時的ATR，在上述重整狀態(tài)溫度處在上述規(guī)定的恒定溫度以上時，為了使上述重整器升溫而執(zhí)行通常起動時的SR，上述起動控制裝置還在伴隨上述燃料電池模塊從高溫狀態(tài)的停止而由上述停止控制裝置執(zhí)行停止處理，并在上述重整狀態(tài)溫度處在上述POX溫度區(qū)域內時執(zhí)行運行的再起動時，跳過上述通常起動時的POX而利用ATR執(zhí)行再起動控制。在如此構成的本發(fā)明中，構成為在伴隨重整器從高溫狀態(tài)的停止而由停止控制裝置執(zhí)行停止處理的狀態(tài)下在POX溫度區(qū)域內進行運行的再起動時，跳過通常起動時的Ρ0Χ，而進行基于執(zhí)行積極地利用了殘留在燃料電池單電池、重整器內的余熱的ATR的再起動。其結果，由于不進行通常起動時的Ρ0Χ，可防止即使表觀上的溫度較低，也因為具有較大的余熱而發(fā)生的對燃料電池單電池給予氧化影響，同時能夠減輕因處于未預期的高溫狀態(tài)而對單電池的負擔，可使單電池的耐久性提高。而且，通過設法執(zhí)行積極地利用了殘留在燃料電池單電池、重整器內的余熱的再起動控制，可大幅度地縮短起動時間。而且，在基于起動后的熄火而進行再起動時，即使重整狀態(tài)溫度處在通常起動時的POX溫度區(qū)域內，也由于可利用燃料電池單電池、重整器等燃料電池模塊的余熱的可能性較低，因此可通過禁止與通常起動時的POX不同的再起動控制，來抑制對燃料電池單電池的損傷。在本發(fā)明中，優(yōu)選上述再起動控制在上述重整狀態(tài)溫度小于上述通常起動時的 POX溫度區(qū)域內的規(guī)定溫度時執(zhí)行基于POX的再起動，在上述重整狀態(tài)溫度為上述POX溫度區(qū)域內的規(guī)定溫度以上時執(zhí)行基于ATR的再起動。在如此構成本發(fā)明中，由于在小于POX溫度區(qū)域內的規(guī)定溫度時沒有氧化影響，因此通過執(zhí)行POX而利用基于POX的發(fā)熱反應，可防止氧化并高效地實現(xiàn)重整器等燃料電池模塊的溫度恢復，另一方面，通過不使用需要非常微小的水控制的ATR，而使控制變得容易且不會導致伴隨供水的重整器等的溫度下降，可在最佳狀態(tài)下實現(xiàn)穩(wěn)定的溫度恢復。在本發(fā)明中，優(yōu)選上述再起動控制為上述重整狀態(tài)溫度至少在上述POX溫度區(qū)域內代替通常起動時的POX而執(zhí)行基于ATR的再起動，通過該再起動控制所進行的ATR的至少一部分構成為與通常起動時的ATR不同。在如此構成的本發(fā)明中，在再起動時通過執(zhí)行積極地利用了殘留在燃料電池單電池、重整器內的余熱的與通常起動時的ATR不同的ATR，可抑制重整器等伴隨供水的溫度下降，可更加恰當?shù)剡M行溫度恢復。在本發(fā)明中，優(yōu)選通過上述再起動控制所進行的ATR構成為，使燃料氣體的供給量比上述通常起動時的ATR多。在如此構成的本發(fā)明中，通過執(zhí)行基于使燃料氣體的供給量比通常起動時的ATR 多的ATR的再起動控制，由于執(zhí)行較高地保持了燃燒溫度的ATR，則即使是在較低的溫度區(qū)域內的供水，也能抑制重整器等的溫度下降，可實現(xiàn)迅速的溫度恢復。在本發(fā)明中，優(yōu)選通過上述再起動控制所進行的ATR構成為，使氧化劑氣體的供給量比上述通常起動時的ATR多。在如此構成的本發(fā)明中，通過執(zhí)行基于氧化劑氣體的供給量比通常起動時的ATR 多的ATR的再起動控制，基于部分氧化反應的發(fā)熱反應增多，可進一步迅速地實現(xiàn)重整器溫度及單電池溫度的上升。在本發(fā)明中，優(yōu)選通過上述再起動控制所進行的ATR構成為，使供水量比上述通常起動時的ATR少。在如此構成的本發(fā)明中，通過執(zhí)行基于供水量比通常起動時的ATR少的ATR的再起動控制，能夠抑制重整器等的溫度降低，同時即使在較低的溫度區(qū)域內，余熱也提供幫助從而變?yōu)槟軌驁?zhí)行ATR，可實現(xiàn)穩(wěn)定的升溫。
在本發(fā)明中，優(yōu)選通過上述再起動控制所進行的ATR在上述重整狀態(tài)溫度上升了預先決定的規(guī)定溫度以上的時刻變更為通常起動時的ATR。在如此構成的本發(fā)明中，在通過再起動控制所進行的ATR中，執(zhí)行抑制了對重整器等的負擔的ATR，同時在實現(xiàn)了重整狀態(tài)溫度的所期待的溫度上升的時刻變更為通常起動時的ATR，由于執(zhí)行積極的ATR，因此不會導致重整器等的溫度下降，可實現(xiàn)迅速且穩(wěn)定的升溫。在本發(fā)明中，優(yōu)選上述再起動控制不變更預先決定的燃料氣體供給量、氧化劑氣體供給量及供水量，而是保持一定量來執(zhí)行基于ATR的再起動。在如此構成的本發(fā)明中，通過不變更預先決定的燃料氣體的量、氧化劑氣體的量及水量，而是執(zhí)行保持了一定量的基于ATR的再起動，即使溫度處在較低的不穩(wěn)定的溫度區(qū)域中，也能通過防止使重整狀態(tài)發(fā)生變化的主要原因，而穩(wěn)定地進行重整器等的溫度恢
Μ. ο在本發(fā)明中，優(yōu)選上述再起動控制在通常起動時的POX溫度區(qū)域內執(zhí)行基于第 IATR的再起動，在通常起動時的ATR溫度區(qū)域內執(zhí)行基于第2ATR的再起動，通過上述再起動控制所進行的第IATR構成為供水量比上述第2ATR少。在如此構成的本發(fā)明中，通過在通常起動時的POX溫度區(qū)域內作為再起動用執(zhí)行供水量少的第1ATR，在通常起動時的ATR溫度區(qū)域內執(zhí)行第2ATR，即使在POX溫度區(qū)域的較低的溫度區(qū)域內也能執(zhí)行ATR，由此，可抑制重整器等的溫度下降，能夠利用余熱并穩(wěn)定地實現(xiàn)溫度恢復。在本發(fā)明中，優(yōu)選通過上述再起動控制所進行的ATR構成為，其初期的氧化劑氣體供給量比后期的氧化劑氣體供給量多。在如此構成的本發(fā)明中，通過在再起動時的初期的溫度較低的區(qū)域內使空氣量較多，而使部分氧化重整反應比水蒸氣重整反應多，可抑制重整器的溫度降低，并穩(wěn)定地提高燃料電池模塊的溫度。在本發(fā)明中，優(yōu)選還具有氧化劑氣體加熱裝置，加熱從上述氧化劑氣體供給裝置向上述重整器供給的氧化劑氣體，上述再起動控制將由上述氧化劑氣體加熱裝置加熱氧化劑氣體的加熱溫度設定為比上述通常起動時的ATR高而執(zhí)行基于ATR的再起動。在如此構成的本發(fā)明中，通過將由氧化劑氣體加熱裝置加熱氧化劑氣體的加熱溫度設定為比通常起動時的ATR高而執(zhí)行基于ATR的再起動，能夠抑制伴隨再起動時的ATR 中的供水的溫度降低，可在穩(wěn)定的狀態(tài)下盡早地實現(xiàn)溫度恢復。在本發(fā)明中，優(yōu)選還具有生成純水并向上述重整器供給的供水裝置，該供水裝置具備向上述重整器導入水的配水管和對該配水管進行保溫的保溫裝置。在如此構成的本發(fā)明中，通過由供水裝置的保溫裝置對配水管進行保溫，能夠將再起動時從供水裝置的配水管向重整器供給的水的溫度保持為較高，因此，即使在POX溫度區(qū)域這樣的較為低溫的狀態(tài)下，也能切實地進行基于ATR的再起動。在本發(fā)明中，優(yōu)選還具有單電池集合體支撐裝置，其在支撐具備多個燃料電池單電池的單電池集合體的下部的同時，形成排出利用燃料氣體和氧化劑氣體的燃燒而生成的排放氣體的排放氣體室，上述保溫裝置構成為，通過將上述配水管配置為經由上述排放氣體室內，而抑制向重整器供給的水的溫度降低。
在如此構成的本發(fā)明中，由于利用單電池集合體支撐裝置的排放氣體室內的排放氣體的熱量，在再起動時將從供水裝置的配水管向重整器供給的水的溫度保持為較高，因此可不使用特別的加熱部件而恰當?shù)匾种瓢殡S再起動時的ATR中的供水的重整器、單電池的溫度降低。在本發(fā)明中，優(yōu)選還具備收容上述單電池集合體的殼體構件，在形成該殼體構件的相對的一對側面上配置有與上述排放氣體室連通的排放氣體通路，在其它側面上配置有上述配水管的通路。在如此構成的本發(fā)明中，由于相對于殼體使配水管與排放氣體通路分離，因此可使來自殼體的換熱在其它側面上僅與水進行，因此，能夠在再起動時將從供水裝置的配水管向重整器供給的水的溫度保持為較高。因而，可抑制伴隨再起動時的ATR中的供水的重整器等的溫度降低。而且，本發(fā)明是一種通過使燃料氣體和氧化劑氣體進行電化學反應來發(fā)電的固體電解質型燃料電池，其特征在于，具有固體電解質型燃料電池單電池，配置在固體電解質型燃料電池模塊內；重整部件，是對燃料氣體進行重整并向上述燃料電池單電池供給的重整部件，其根據(jù)規(guī)定的溫度區(qū)域利用如下任意一個重整反應將燃料氣體重整為氫，該重整反應包括通過使燃料氣體和氧化劑氣體進行化學反應而對燃料氣體進行部分氧化重整的重整反應即Ρ0Χ、通過使燃料氣體和水蒸氣進行化學反應而對燃料氣體進行水蒸氣重整的重整反應即SR、以及通過并用上述POX和上述SR而對燃料氣體進行自熱重整的重整反應即 ATR ；重整狀態(tài)溫度檢測部件，檢測用于上述重整部件變更重整狀態(tài)的重整狀態(tài)溫度；及控制部件，控制上述燃料電池模塊的運行，上述控制部件具備控制上述燃料電池模塊的運行起動的起動控制部件和控制上述燃料電池模塊的運行停止的停止控制部件，上述起動控制部件在使燃料氣體點燃并燃燒后，在上述重整狀態(tài)溫度檢測部件檢測出的上述重整狀態(tài)溫度比上述POX開始的POX開始溫度低時，執(zhí)行利用燃料氣體的燃燒熱量使上述重整部件升溫的燃燒運行控制，在上述重整狀態(tài)溫度處在上述POX開始溫度以上且小于可實施上述水蒸氣重整的溫度的POX溫度區(qū)域內時，為了使上述重整部件升溫而執(zhí)行通常起動時的Ρ0Χ，在上述重整狀態(tài)溫度處在可實施上述水蒸氣重整的溫度以上且小于規(guī)定的恒定溫度的ATR 溫度區(qū)域內時，為了使上述重整部件升溫而執(zhí)行通常起動時的ATR，在上述重整狀態(tài)溫度處在上述規(guī)定的恒定溫度以上時，為了使上述重整部件升溫而執(zhí)行通常起動時的SR，上述起動控制部件還在伴隨上述燃料電池模塊從高溫狀態(tài)的停止而由上述停止控制部件執(zhí)行停止處理，并在上述重整狀態(tài)溫度處在上述POX溫度區(qū)域內時執(zhí)行運行的再起動時，跳過上述通常起動時的POX而利用ATR執(zhí)行再起動控制。根據(jù)本發(fā)明的固體電解質型燃料電池(SOFC)，在從高溫狀態(tài)停止時的再起動時，通過跳過通常起動時的Ρ0Χ，轉而執(zhí)行基于ATR的再起動，而可以減輕對單電池的負擔而提高耐久性，同時在再起動時通過積極地利用了余熱的運行來大幅度地縮短再起動時的起動時間。

圖1是表示本發(fā)明一個實施方式的固體電解質型燃料電池(SOFC)的整體結構圖。圖2是表示本發(fā)明一個實施方式的固體電解質型燃料電池(SOFC)的燃料電池模塊的正面剖視圖。圖3是沿圖2的III-III線的剖視圖。圖4是表示本發(fā)明一個實施方式的固體電解質型燃料電池(SOFC)的燃料電池單電池單元的局部剖視圖。圖5是表示本發(fā)明一個實施方式的固體電解質型燃料電池(SOFC)的燃料電池電堆的立體圖。圖6是表示本發(fā)明一個實施方式的固體電解質型燃料電池(SOFC)的框圖。圖7是表示本發(fā)明一個實施方式的固體電解質型燃料電池(SOFC)起動時的動作的時間圖。圖8是表示本發(fā)明一個實施方式的固體電解質型燃料電池(SOFC)運行停止時的動作的時間圖。圖9 (A)是表示本發(fā)明一個實施方式的固體電解質型燃料電池(SOFC)的通常起動時和再起動時的動作的各運行狀態(tài)中的燃料流量、重整用空氣流量、發(fā)電用空氣流量、水流量以及重整器及電堆的轉移溫度條件的數(shù)據(jù)圖表。圖9 (B)是表示本發(fā)明一個實施方式的固體電解質型燃料電池(SOFC)的通常起動時和再起動時的動作的各運行狀態(tài)中的燃料流量、重整用空氣流量、發(fā)電用空氣流量、水流量以及重整器及電堆的轉移溫度條件的數(shù)據(jù)圖表。圖10是表示在本發(fā)明一個實施方式的固體電解質型燃料電池(SOFC)中用于進行再起動的再起動控制流程的第1例的流程圖。圖11是對于表示根據(jù)圖10所示的本發(fā)明一個實施方式的固體電解質型燃料電池 (SOFC)的再起動控制流程的第1例執(zhí)行再起動時的動作的時間圖，與表示通常起動時的動作的時間圖進行對比的圖。圖12是表示在本發(fā)明一個實施方式的固體電解質型燃料電池(SOFC)中用于進行再起動的再起動控制流程的第2例的流程圖。圖13是對于表示根據(jù)圖12所示的本發(fā)明一個實施方式的固體電解質型燃料電池 (SOFC)的再起動控制流程的第2例執(zhí)行再起動時的動作的時間圖，與表示通常起動時的動作的時間圖進行對比的圖。圖14是表示在本發(fā)明一個實施方式的固體電解質型燃料電池(SOFC)中用于進行再起動的再起動控制流程的第3例的流程圖。圖15是對于表示根據(jù)圖14所示的本發(fā)明一個實施方式的固體電解質型燃料電池 (SOFC)的再起動控制流程的第3例執(zhí)行再起動時的動作的時間圖，與表示通常起動時的動作的時間圖進行對比的圖。圖16是表示在本發(fā)明一個實施方式的固體電解質型燃料電池(SOFC)中用于進行再起動的再起動控制流程的第4例的流程圖。圖17是對于表示根據(jù)圖16所示的本發(fā)明一個實施方式的固體電解質型燃料電池 (SOFC)的再起動控制流程的第4例執(zhí)行再起動時的動作的時間圖，與表示通常起動時的動作的時間圖進行對比的圖。圖18是表示在本發(fā)明一個實施方式的固體電解質型燃料電池(SOFC)中用于進行再起動的再起動控制流程的第5例的流程圖。
圖19是對于表示根據(jù)圖18所示的本發(fā)明一個實施方式的固體電解質型燃料電池 (SOFC)的再起動控制流程的第5例執(zhí)行再起動時的動作的時間圖，與表示通常起動時的動作的時間圖進行對比的圖。圖20是表示本發(fā)明其它實施方式的固體電解質型燃料電池(SOFC)的燃料電池模塊的正面剖視圖。圖21是沿圖20的XXI-XXI線的剖視圖。圖22是從斜上方觀察本發(fā)明其它實施方式的固體電解質型燃料電池(SOFC)的燃料電池模塊的單電池集合體支撐單元的立體圖。符號說明1-固體電解質型燃料電池；2-燃料電池模塊；4-輔助設備單元；8-密封空間； 10-發(fā)電室；12-燃料電池單電池集合體；14-燃料電池電堆；16-燃料電池單電池單元； 18-燃燒室；20-重整器；22-空氣用換熱器；24-供水源；26-純水箱；28-水流量調節(jié)單元；30-燃料供給源；38-燃料流量調節(jié)單元；40-空氣供給源；44-重整用空氣流量調節(jié)單元；45-發(fā)電用空氣流量調節(jié)單元；46-第1加熱器；48-第2加熱器；50-溫水制造裝置； 52-控制箱；54-逆變器；83-點火裝置；84-燃料電池單電池；110-控制部；112-操作裝置；114-顯示裝置；116-警報裝置；1 -電力狀態(tài)檢測傳感器；142-發(fā)電室溫度傳感器； 150-外氣溫度傳感器。
具體實施例方式下面，參照

本發(fā)明實施方式的固體電解質型燃料電池(SOFC)。圖1是表示本發(fā)明一個實施方式的固體電解質型燃料電池(SOFC)的整體結構圖。如該圖1所示，本發(fā)明一個實施方式的固體電解質型燃料電池(SOFC)I具備燃料電池模塊 2和輔助設備單元4。燃料電池模塊2具備殼體6，在該殼體6的內部隔著絕熱材料(未圖示，但是絕熱材料不是必需的結構，沒有也是可以的)形成有密封空間8。另外，也可以不設置絕熱材料。在該密封空間8的下方部分即發(fā)電室10配置有利用燃料氣體和氧化劑(空氣)進行發(fā)電反應的燃料電池單電池集合體12。該燃料電池單電池集合體12具備10個燃料電池電堆 14 (參照圖5)，該燃料電池電堆14由16根燃料電池單電池單元16 (參照圖4)構成。如此，燃料電池單電池集合體12具有160根燃料電池單電池單元16，這些燃料電池單電池單元16全部串聯(lián)連接。在燃料電池模塊2的密封空間8的上述發(fā)電室10的上方形成有燃燒室18，發(fā)電反應中未使用的剩余的燃料氣體和剩余的氧化劑(空氣)在該燃燒室18內燃燒，生成排放氣體。而且，在該燃燒室18的上方配置有對燃料氣體進行重整的重整器20，利用前述剩余氣體的燃燒熱量將重整器20加熱至可進行重整反應的溫度。而且，在該重整器20的上方配置有用于接收燃燒熱量以加熱空氣的空氣用換熱器22。接下來，輔助設備單元4具備純水箱沈，貯存來自水管等供水源M的水并通過過濾器使其成為純水；及水流量調節(jié)單元觀(由電動機驅動的“水泵”等)，調節(jié)從該貯水箱供給的水的流量。而且，輔助設備單元4具備氣體截止閥32，截斷從城市煤氣等的燃
11料供給源30供給的燃料氣體；脫硫器36，用于從燃料氣體除去硫磺；及燃料流量調節(jié)單元 38 (由電動機驅動的“燃料泵”等)，調節(jié)燃料氣體的流量。輔助設備單元4還具備截斷從空氣供給源40供給的氧化劑即空氣的電磁閥42、調節(jié)空氣流量的重整用空氣流量調節(jié)單元 44及發(fā)電用空氣流量調節(jié)單元45 (由電動機驅動的“空氣鼓風機”等)、加熱向重整器20供給的重整用空氣的第1加熱器46及加熱向發(fā)電室供給的發(fā)電用空氣的第2加熱器48。上述第1加熱器46和第2加熱器48是為了高效地進行起動時的升溫而設置的，但是也可以省略。接下來，在燃料電池模塊2上連接有溫水制造裝置50，向其供給排放氣體。向該溫水制造裝置50供給來自供水源M的自來水，該自來水利用排放氣體的熱量成為溫水，以供給未圖示的外部供熱水器的貯熱水箱。而且，在燃料電池模塊2上安裝有控制箱52，其用于控制燃料氣體的供給量等。而且，在燃料電池模塊2上連接有電力取出部(電力轉換部)即逆變器M，其用于向外部供給由燃料電池模塊發(fā)出的電力。接下來，根據(jù)圖2及圖3，說明本發(fā)明實施方式的固體電解質型燃料電池(SOFC) 的燃料電池模塊的內部結構。圖2是表示本發(fā)明一個實施方式的固體電解質型燃料電池 (SOFC)的燃料電池模塊的正面剖視圖，圖3是沿圖2的III-III線的剖視圖。如圖2及圖3所示，在燃料電池模塊2的殼體6的密封空間8內，如上所述，從下方依次配置有燃料電池單電池集合體12、重整器20、空氣用換熱器22。重整器20安裝有用于向其上游端側導入純水的純水導入管60和用于導入將要重整的燃料氣體和重整用空氣的被重整氣體導入管62，而且，在重整器20的內部從上游側依次形成有蒸發(fā)部20a和重整部20b，在重整部20b填充有重整催化劑。導入該重整器20的混合有水蒸氣(純水)的燃料氣體及空氣通過填充在重整器20內的重整催化劑而被重整。作為重整催化劑適合使用在氧化鋁的球體表面賦予鎳的物質，或在氧化鋁的球體表面賦予釕的物質。在該重整器20的下游端側連接有燃料氣體供給管64，該燃料氣體供給管64向下方延伸，進而在形成于燃料電池單電池集合體12下方的分流器66內水平延伸。在燃料氣體供給管64的水平部6 的下方面形成有多個燃料供給孔64b，從該燃料供給孔64b向分流器66內供給重整后的燃料氣體。在該分流器66的上方安裝有用于支撐上述燃料電池電堆14的具備貫穿孔的下支撐板68，分流器66內的燃料氣體被供給到燃料電池單電池單元16內。接下來，在重整器20的上方設置有空氣用換熱器22。該空氣用換熱器22在上游側具備空氣匯集室70，在下游側具備2個空氣分配室72，這些空氣匯集室70和空氣分配室72通過6個空氣流路管74連接。在此，如圖3所示，3個空氣流路管74成為一組(74a、 74b、74c、74d、74e、74f)，空氣匯集室70內的空氣從各組空氣流路管74流入各自的空氣分配室72。在空氣用換熱器22的6個空氣流路管74內流動的空氣利用在燃燒室18燃燒而上升的排放氣體進行預熱。在各個空氣分配室72上連接有空氣導入管76，該空氣導入管76向下方延伸，其下端側與發(fā)電室10的下方空間連通，向發(fā)電室10導入預熱后的空氣。
接下來，在分流器66的下方形成有排放氣體室78。而且，如圖3所示，在沿殼體6 長度方向的面即前面6a和后面6b的內側，形成有在上下方向上延伸的排放氣體通路80，該排放氣體通路80的上端側與配置有空氣用換熱器22的空間連通，下端側與排放氣體室78 連通。而且，在排放氣體室78的下面大致中央連接有排放氣體排出管82，該排放氣體排出管82的下游端連接于圖1所示的上述溫水制造裝置50。如圖2所示，用于使燃料氣體和空氣開始燃燒的點火裝置83設置于燃燒室18。下面，根據(jù)圖4對燃料電池單電池單元16進行說明。圖4是表示本發(fā)明一個實施方式的固體電解質型燃料電池(SOFC)的燃料電池單電池單元的局部剖視圖。如圖4所示，燃料電池單電池單元16具備燃料電池單電池84和分別連接于該燃料電池單電池84的上下方向端部的內側電極端子86。燃料電池單電池84是在上下方向上延伸的管狀結構體，具備在內部形成燃料氣體流路88的圓筒形內側電極層90、圓筒形外側電極層92、位于內側電極層90和外側電極層92之間的電解質層94。該內側電極層90是燃料氣體經過的燃料極，為(-)極，另一方面，外側電極層92是與空氣接觸的空氣極，為(+)極。由于安裝在燃料電池單電池單元16的上端側和下端側的內側電極端子86為相同結構，所以在此具體地說明安裝于上端側的內側電極端子86。內側電極層90的上部90a具備相對于電解質層94和外側電極層92露出的外周面90b和上端面90c。內側電極端子86 隔著導電性密封材料96與內側電極層90的外周面90b連接，而且，通過與內側電極層90 的上端面90c直接接觸而與內側電極層90電連接。在內側電極端子86的中心部形成有與內側電極層90的燃料氣體流路88連通的燃料氣體流路98。內側電極層90例如由Ni和摻雜有從Ca或YJc等稀土類元素中選擇的至少一種元素的氧化鋯的混合體、Ni和摻雜有從稀土類元素中選擇的至少一種元素的二氧化鈰的混合體、Ni和摻雜有從Sr、Mg、Co、Fe、Cu中選擇的至少一種元素的鎵酸鑭的混合體中的至少一種形成。電解質層94例如由摻雜有從Y、Sc等稀土類元素中選擇的至少一種元素的氧化鋯、摻雜有從稀土類元素中選擇的至少一種元素的二氧化鈰、摻雜有從Sr、Mg中選擇的至少一種元素的鎵酸鑭中的至少一種形成。外側電極層92例如由摻雜有從Sr、Ca中選擇的至少一種元素的錳酸鑭、摻雜有從 Sr、Co、Ni、Cu中選擇的至少一種元素的鐵酸鑭、摻雜有從Sr、!^e、Ni、Cu中選擇的至少一種元素的鈷酸鑭、銀等中的至少一種形成。下面，根據(jù)圖5對燃料電池電堆14進行說明。圖5是表示本發(fā)明一個實施方式的固體電解質型燃料電池(SOFC)的燃料電池電堆的立體圖。如圖5所示，燃料電池電堆14具備16根燃料電池單電池單元16，這些燃料電池單電池單元16的下端側及上端側分別被陶瓷制下支撐板68及上支撐板100支撐。在這些下支撐板68及上支撐板100上分別形成有內側電極端子86可貫穿的貫穿孔68a及100a。而且，在燃料電池單電池單元16上安裝有集電體102及外部端子104。該集電體 102由與安裝于燃料極即內側電極層90的內側電極端子86電連接的燃料極用連接部10 和與空氣極即外側電極層92的外周面整體電連接的空氣極用連接部102b —體地形成?？諝鈽O用連接部102b由在外側電極層92的表面沿上下方向延伸的鉛垂部102c和從該鉛垂部102c沿外側電極層92的表面在水平方向上延伸的很多水平部102d形成。而且，燃料極用連接部10 從空氣極用連接部102b的鉛垂部102c朝向燃料電池單電池單元16的位于上下方向的內側電極端子86，向斜上方或斜下方直線延伸。而且，在位于燃料電池電堆14 一端(圖5中左端的里側及跟前側)的2個燃料電池單電池單元16的上側端及下側端的內側電極端子86上分別連接有外部端子104。這些外部端子104與位于鄰接的燃料電池電堆14 一端的燃料電池單電池單元16的外部端子 104(未圖示)連接，如上所述，160根燃料電池單電池單元16全部串聯(lián)連接。下面，根據(jù)圖6對安裝于本實施方式的固體電解質型燃料電池(SOFC)的傳感器類等進行說明。圖6是表示本發(fā)明一個實施方式的固體電解質型燃料電池(SOFC)的框圖。如圖6所示，固體電解質型燃料電池1具備控制部110，該控制部110連接有操作裝置112，具備用于使用者操作的“開”、“關”等操作按鈕；顯示裝置114，用于顯示發(fā)電輸出值(瓦特數(shù))等的各種數(shù)據(jù)；及警報裝置116，在異常狀態(tài)時等發(fā)出警報(warning)。另外，該警報裝置116也可以是與位于遠距離地點的管理中心連接，向該管理中心通知異常狀態(tài)的形式。接下來，向控制部110輸入來自以下說明的各種傳感器的信號。首先，可燃氣體檢測傳感器120是用于檢測氣體泄漏的元件，安裝于燃料電池模塊2及輔助設備單元4。CO檢測傳感器122是用于檢測原本經過排放氣體通路80等向外部排出的排放氣體中的CO是否泄漏在覆蓋燃料電池模塊2及輔助設備單元4的外部殼體(未圖示)中的元件。熱水貯存狀態(tài)檢測傳感器IM是用于檢測未圖示的供熱水器的熱水溫度、水量等的元件。電力狀態(tài)檢測傳感器1 是用于檢測逆變器M及配電板(未圖示)的電流及電壓等的元件。發(fā)電用空氣流量檢測傳感器1 是用于檢測向發(fā)電室10供給的發(fā)電用空氣的流量的元件。重整用空氣流量傳感器130是用于檢測向重整器20供給的重整用空氣的流量的元件。燃料流量傳感器132是用于檢測向重整器20供給的燃料氣體的流量的元件。水流量傳感器134是用于檢測向重整器20供給的純水(水蒸氣)的流量的元件。水位傳感器136是用于檢測純水箱26的水位的元件。壓力傳感器138是用于檢測重整器20的外部上游側的壓力的元件。排氣溫度傳感器140是用于檢測流入溫水制造裝置50的排放氣體的溫度的元件。如圖3所示，發(fā)電室溫度傳感器142設置在燃料電池單電池集合體12附近的前面?zhèn)群捅趁鎮(zhèn)龋怯糜跈z測燃料電池電堆14附近的溫度，從而推斷燃料電池電堆14(即燃料電池單電池84自身)的溫度的元件。燃燒室溫度傳感器144是用于檢測燃燒室18的溫度的元件。排放氣體室溫度傳感器146是用于檢測排放氣體室78的排放氣體的溫度的元件。重整器溫度傳感器148是用于檢測重整器20的溫度的元件，根據(jù)重整器20的入口溫度和出口溫度計算出重整器20的溫度。外氣溫度傳感器150是當固體電解質型燃料電池(SOFC)配置在室外時用于檢測外氣溫度的元件。而且，也可以設置測定外氣濕度等的傳感器。來自這些傳感器類的信號發(fā)送至控制部110，控制部110根據(jù)基于這些信號的數(shù)據(jù)，向水流量調節(jié)單元觀、燃料流量調節(jié)單元38、重整用空氣流量調節(jié)單元44、發(fā)電用空氣流量調節(jié)單元45發(fā)送控制信號，以控制這些單元的各流量。而且，控制部110向逆變器M發(fā)送控制信號，以控制電力供給量。下面，根據(jù)圖7說明本實施方式的固體電解質型燃料電池(SOFC)起動時的動作。圖7是表示本發(fā)明一個實施方式的固體電解質型燃料電池(SOFC)起動時的動作的時間圖。最初，為了加熱燃料電池模塊2，在無負荷狀態(tài)，即，使包括燃料電池模塊2的電路在開路狀態(tài)下開始運行。此時，由于電路中未流動電流，所以燃料電池模塊2不進行發(fā)電。首先，從重整用空氣流量調節(jié)單元44經由第1加熱器46向燃料電池模塊2的重整器20供給重整用空氣。而且，與此同時從發(fā)電用空氣流量調節(jié)單元45經由第2加熱器 48向燃料電池模塊2的空氣用換熱器22供給發(fā)電用空氣，該發(fā)電用空氣到達發(fā)電室10及燃燒室18。隨后，還從燃料流量調節(jié)單元38供給燃料氣體，混合有重整用空氣的燃料氣體經過重整器20及燃料電池電堆14、燃料電池單電池單元16，到達燃燒室18。之后，通過點火裝置83點火，使燃燒室18內的燃料氣體和空氣(重整用空氣及發(fā)電用空氣)燃燒。通過該燃料氣體和空氣的燃燒生成排放氣體，利用該排放氣體加熱發(fā)電室10，而且，排放氣體在燃料電池模塊2的密封空間8內上升時，在加熱重整器20內的包含重整用空氣的燃料氣體的同時，還加熱空氣換熱器22內的發(fā)電用空氣。此時，由于通過燃料流量調節(jié)單元38及重整用空氣流量調節(jié)單元44向重整器20 供給混合有重整用空氣的燃料氣體，所以在重整器20中，進行式(1)所示的部分氧化重整反應Ρ0Χ。由于該部分氧化重整反應POX是發(fā)熱反應，所以起動性良好。而且，該升溫后的燃料氣體通過燃料氣體供給管64向燃料電池電堆14的下方供給，由此，燃料電池電堆14 從下方被加熱，而且，由于燃燒室18也通過燃料氣體和空氣的燃燒而升溫，所以燃料電池電堆14還從上方被加熱，結果燃料電池電堆14可以大致均等地在上下方向上升溫。即使進行該部分氧化重整反應Ρ0Χ，在燃燒室18中也仍然持續(xù)保持燃料氣體和空氣的燃燒反應。CmHn+x02 — aC02+bC0+cH2 (1)部分氧化重整反應POX開始后，當通過重整器溫度傳感器148檢測出重整器20變?yōu)橐?guī)定溫度(例如600°C)時，通過水流量調節(jié)單元觀、燃料流量調節(jié)單元38及重整用空氣流量調節(jié)單元44向重整器20供給預先混合有燃料氣體、重整用空氣及水蒸氣的氣體。此時，在重整器20中，進行并用有上述的部分氧化重整反應POX和后述的水蒸氣重整反應SR 的自熱重整反應ATR。由于該自熱重整反應ATR可取得熱量內部平衡，所以在重整器20內以熱量自足的狀態(tài)進行反應。即，當氧(空氣)較多時，基于部分氧化重整反應POX的發(fā)熱占支配地位，當水蒸氣較多時，基于水蒸氣重整反應SR的吸熱反應占支配地位。由于在該階段中，已經過起動的初期階段，發(fā)電室10內已升溫至一定程度的溫度，所以即使吸熱反應占支配地位也不會引起大幅度的溫度降低。而且，在自熱重整反應ATR進行中，在燃燒室 18中也仍然持續(xù)進行燃燒反應。
式( 所示的自熱重整反應ATR開始后，當通過重整器溫度傳感器146檢測出重整器20變?yōu)橐?guī)定溫度(例如700°C)時，在停止基于重整用空氣流量調節(jié)單元44的重整用空氣的供給的同時，增加基于水流量調節(jié)單元觀的水蒸氣的供給。由此，向重整器20供給不含空氣而僅包含燃料氣體和水蒸氣的氣體，在重整器20中，進行式(3)的水蒸氣重整反應SR。CmHn+x02+yH20 ^ aC02+bC0+cH2 (2)CmHn+xH20 ^ aC02+bC0+cH2(3)由于該水蒸氣重整反應SR是吸熱反應，所以與來自燃燒室18的燃燒熱量取得熱平衡并進行反應。由于該階段是燃料電池模塊2起動的最終階段，所以發(fā)電室10內升溫至足夠高的溫度，因此，即使進行吸熱反應，也不會導致發(fā)電室10大幅度的溫度降低。而且，即使進行水蒸氣重整反應SR，在燃燒室18中也仍然持續(xù)進行燃燒反應。如此，燃料電池模塊2通過點火裝置83點火后，通過依次進行部分氧化重整反應 Ρ0Χ、自熱重整反應ATR、水蒸氣重整反應SR，使發(fā)電室10內的溫度逐漸上升。之后，當發(fā)電室10內及燃料電池單電池84的溫度達到比使燃料電池模塊2穩(wěn)定地工作的額定溫度低的規(guī)定的發(fā)電溫度后，使包括燃料電池模塊2的電路閉路，開始基于燃料電池模塊2的發(fā)電，由此，在電路中流過電流。通過燃料電池模塊2的發(fā)電，燃料電池單電池84自身也發(fā)熱，燃料電池單電池84的溫度也上升。其結果，使燃料電池模塊2達到工作的額定溫度例如600°C 至 800"C。此后，為了保持額定溫度，供給比燃料電池單電池84中消耗的燃料氣體及空氣的量多的燃料氣體及空氣，使燃燒室18中的燃燒持續(xù)。另外，在發(fā)電中以重整效率高的水蒸氣重整反應SR進行發(fā)電。下面，根據(jù)圖8說明本實施方式的固體電解質型燃料電池(SOFC)運行停止時的動作。圖8是通過本實施方式表示固體電解質型燃料電池(SOFC)運行停止時的動作的時間圖。如圖8所示，進行燃料電池模塊2的運行停止時，首先，操作燃料流量調節(jié)單元38 及水流量調節(jié)單元觀，減少燃料氣體及水蒸氣對重整器20的供給量。而且，進行燃料電池模塊2的運行停止時，在減少燃料氣體及水蒸氣對重整器20 的供給量的同時，增大基于發(fā)電用空氣流量調節(jié)單元45的發(fā)電用空氣對燃料電池模塊2內的供給量，利用空氣冷卻燃料電池單電池集合體12及重整器20，使它們的溫度降低。其后，當發(fā)電室的溫度降低至規(guī)定溫度例如400°C時，停止向重整器20供給燃料氣體及水蒸氣，結束重整器20的水蒸氣重整反應SR。該發(fā)電用空氣的供給持續(xù)至重整器20的溫度降低至規(guī)定溫度例如200°C，在變?yōu)樵撘?guī)定溫度時，停止從發(fā)電用空氣流量調節(jié)單元45供給發(fā)電用空氣。如此，在本實施方式中，由于進行燃料電池模塊2的運行停止時，并用基于重整器 20的水蒸氣重整反應SR和基于發(fā)電用空氣的冷卻，所以能夠在較短的時間內使燃料電池模塊的運行停止。下面，參照圖9 圖19說明本實施方式的固體電解質型燃料電池(SOFC)的再起動時的動作。圖9 (A)及圖9 (B)是表示本實施方式的固體電解質型燃料電池(SOFC)的通常起動時和再起動時的動作的各運行狀態(tài)中的燃料流量、重整用空氣流量、發(fā)電用空氣流量、
16水流量以及重整器及電堆的轉移溫度條件的數(shù)據(jù)圖表。首先，如圖9(A)及圖9(B)所示，本實施方式的固體電解質型燃料電池(SOFC)公開有作為運行的通常起動時的動作執(zhí)行與上述的圖7所示的本實施方式的固體電解質型燃料電池(SOFC)的起動時的動作相同的動作的控制模式(以下稱為“通常起動模式1”)；以及根據(jù)與該通常起動模式1不同的通常起動模式執(zhí)行運行的通常起動的作為變形例“通常起動模式2”。而且，本實施方式的固體電解質型燃料電池(SOFC)作為在圖8所示的本實施方式的固體電解質型燃料電池(SOFC)的停止動作已被執(zhí)行的狀態(tài)下要求運行的起動(所謂的 “再起動”)時執(zhí)行該運行的再起動的再起動控制模式，公開有5個實施方式(以下稱為“再起動模式1 5”)，上述再起動模式1 5各自作為所對應的再起動控制流程的第1例第5例(在后面詳細說明)而分別公開，并分別根據(jù)所對應的流程而被執(zhí)行。另外，在后面詳細說明圖9(A)及圖9(B)中的各通常起動模式及各再起動模式。接下來，根據(jù)圖10，具體地說明本實施方式的固體電解質型燃料電池(SOFC)的再起動控制流程的第1例。圖10是表示在本發(fā)明一個實施方式的固體電解質型燃料電池 (SOFC)中用于進行再起動的再起動控制流程的第1例(再起動控制流程1)的流程圖。在圖10中，S表示各步驟。首先，在Sl中，判定燃料電池模塊2是否處于停止運行中，處于停止運行中時，進入S2，判定是否要求再起動。在S2中，當判定為要求再起動時，進入S3，通過檢測出用于重整器20變更重整狀態(tài)的重整狀態(tài)溫度的重整狀態(tài)溫度檢測部件的一部分即重整器溫度傳感器148測定重整器20的溫度(以下稱為“重整器溫度Tr”)后，進入S4，通過檢測出用于重整器20變更重整狀態(tài)的重整狀態(tài)溫度的重整狀態(tài)溫度檢測部件的一部分即發(fā)電室溫度傳感器142測定燃料電池電堆14(即燃料電池單電池84自身)附近的溫度即電堆溫度Ts。接下來，進入S5，判定重整器溫度Tr是否為400°C以上。在S5中，當判定為重整器溫度Tr不為400°C以上時，進入S6，判定重整器溫度Tr 是否小于200°C。在S6中，當判定為重整器溫度Tr不小于200°C，即重整器溫度Tr為200°C以上且小于400°C時，進入S7，判定重整器溫度1Tr是否為200°C以上且小于250°C。在S7中，當判定為重整器溫度Tr不為200°C以上且小于250°C，即重整器溫度Tr 為250°C以上且小于400°C時，進入S8，執(zhí)行圖9(A)所示的數(shù)據(jù)圖表中的“再起動模式1” 的“再起動ATR”。另一方面，在S7中，當判定為重整器溫度Tr為200°C以上且小于250°C時，進入 S9，執(zhí)行圖9(A)所示的數(shù)據(jù)圖表中的“再起動模式1”的“再起動Ρ0Χ”。而且，在S5中，當判定為重整器溫度Tr為400°C以上時，進入S10，判定重整器溫度iTr是否為600°C以上。在SlO中，當判定為重整器溫度Tr不為600°C以上，即重整器溫度Tr為400°C以上且小于600°C時，進入S11，執(zhí)行圖9(A)所示的數(shù)據(jù)圖表中的“再起動模式1”的“通常起動 ATR”。另一方面，在SlO中，當判定為重整器溫度Tr為600°C以上時，進入S12，判定由發(fā)電室溫度傳感器142測定的電堆溫度Ts是否為600°C以上。在S12中，當判定為電堆溫度Ts為600°C以上時，進入S13，執(zhí)行圖9㈧所示的數(shù)據(jù)圖表中的“再起動模式1”的“通常起動SR”。另一方面，在S12中，當判定為電堆溫度Ts 不為600°C以上，即盡管重整器溫度Tr為600°C以上，但是電堆溫度Ts小于600°C時，進入 S11，執(zhí)行圖9㈧所示的數(shù)據(jù)圖表中的“再起動模式1”的“通常起動ATR”。接下來，在Sl中，判定燃料電池模塊2是否處于停止運行中，當未處于停止運行中時，進入S14，判定是否是基于起動中的熄火的再起動要求。在S14中，當判定為要求基于熄火的再起動時，以及在S6中，當判定為重整器溫度 Tr小于200°C時，即使溫度傳感器的值在表觀上較高，也由于燃料電池模塊整體并未長時間處于高溫狀態(tài)，因此并未處于平均地蓄熱的狀況，由此，并未處于可執(zhí)行基于余熱的再起動控制的狀況，因此，進入S15，根據(jù)圖9(A)所示的數(shù)據(jù)圖表中的“通常起動模式1”執(zhí)行再起動。接下來，參照圖9 圖11，更具體地說明根據(jù)圖10所示的本實施方式的固體電解質型燃料電池(SOFC)的再起動控制流程的第1例執(zhí)行再起動時的動作。圖11是對于表示根據(jù)圖10所示的本實施方式的固體電解質型燃料電池(SOFC) 的再起動控制流程的第1例執(zhí)行再起動時的動作的時間圖，與表示通常起動時的動作的時間圖進行對比的圖。另外，圖11上段的時間圖是表示執(zhí)行圖9(A)所示的數(shù)據(jù)圖表中的“通常起動模式 1”時的固體電解質型燃料電池(SOFC)的通常起動的動作的時間圖，圖11下段的時間圖是表示執(zhí)行圖9(A)所示的數(shù)據(jù)圖表中的“再起動模式1”時的固體電解質型燃料電池(SOFC) 的再起動的動作的時間圖。而且，對于以下的基于本實施方式的固體電解質型燃料電池(SOFC)的再起動控制流程的第1例(再起動流程1)的再起動的動作說明，參照圖9(A)所示的與“通常起動模式1”和“再起動模式1”相關的數(shù)據(jù)圖表，同時與基于“通常起動模式1”的通常起動時的動作對比并說明圖11所示的本實施方式的固體電解質型燃料電池(SOFC)的基于“再起動模式1”的再起動時的動作。首先，對圖9(A)所示的“通常起動模式1”的數(shù)據(jù)圖表的表示方法進行說明。圖9㈧所示的“通常起動模式1”的“狀態(tài)”這一欄從上段向下段按時序順序分別表示通常起動時的各運行狀態(tài)，對于各運行狀態(tài)，簡要記述并區(qū)別為“點燃時”、“燃燒運行”、“通常起動Ρ0Χ”、“通常起動ATR”、“通常起動SR”。S卩，對于圖11中的“通常起動模式1”的時間圖的橫軸即時間t，使“點燃時”的時間為tl，使依次轉入“通常起動Ρ0Χ”、“通常起動ATR”及“通常起動SR”時的時間分別為t2、 t3及t4，在時間t中使重整器溫度傳感器148檢測出的重整器20的溫度為Tr (t)，在時間 t中使由發(fā)電室溫度傳感器142測定的電堆溫度為Ts (t)。圖9(A)所示的“通常起動模式1”的“點燃時”這一運行狀態(tài)是使點火裝置83點火，點燃燃料氣體而開始燃燒的狀態(tài)，使該點燃時(t = tl)重整器溫度傳感器148檢測出的重整器20的溫度為“點燃時溫度Tr (tl)”，該點燃時溫度Tr (tl)比POX開始時(t = t2) 的重整器20的溫度(以下稱為“Ρ0Χ開始溫度Tr (t2) ”)( = 300°C )低。接下來，“通常起動模式1”的“燃燒運行”這一運行狀態(tài)為，在燃料氣體點燃后而開始燃燒后，在利用該燃料氣體的燃燒熱量加熱重整器20而執(zhí)行燃燒運行的控制區(qū)域(以下稱為“燃燒運行控制區(qū)域Bi”)內控制起動，并在重整器溫度傳感器148檢測出的重整器20 的溫度為從點燃時溫度iTHtl)至小于POX開始溫度Tr(U) ( = 300°C )的溫度區(qū)域Wl (Tr < 300 0C )內執(zhí)行的運行狀態(tài)。接下來，“通常起動模式1”的“通常起動Ρ0Χ”這一運行狀態(tài)為，重整器溫度傳感器 148檢測出的重整器20的溫度Tr (t)處在POX開始溫度Tr (t2) ( = 300°C )以上且小于可實施SR的SR可能溫度(以下稱為“31 可能溫度1^({3)”)( = 600°0的溫度區(qū)域(以下稱為“通常起動POX溫度區(qū)域W2”)(3000C^ Tr (t) < 600°C,Ts < 250°C )內時，在利用基于POX的反應熱量和燃料氣體的燃燒熱量加熱重整器20從而執(zhí)行POX的控制區(qū)域(以下稱為“通常起動模式POX控制區(qū)域B2” )內控制起動。接下來，“通常起動模式1”的“通常起動ATR”這一運行狀態(tài)為，在重整器溫度傳感器148檢測出的重整器20的溫度Tr⑴處在SR可能溫度Tr (t3) ( = 600°C )以上且小于規(guī)定的恒定溫度Tr (t4) ( = 650°C )的溫度區(qū)域(以下稱為“通常起動ATR溫度區(qū)域 W3")(600°C^Tr(t) < 650°C )內，并且，由發(fā)電室溫度傳感器142測定的電堆溫度Ts處在250°C以上且小于600°C的溫度區(qū)域彡Ts< 600°C)內時，控制基于POX的反應熱量、燃料氣體的燃燒熱量及基于SR的吸熱從而加熱重整器20，在執(zhí)行ATR的控制區(qū)域(以下稱為“通常起動模式ATR控制區(qū)域B3” )內控制起動。接下來，“通常起動模式1”的“通常起動SR”這一運行狀態(tài)為，在重整器溫度傳感器148檢測出的重整器20的溫度Tr (t)為650°C以上的規(guī)定的恒定溫度Tr(t4)，并且，由發(fā)電室溫度傳感器142測定的電堆溫度Ts為600°C以上時，在執(zhí)行SR的控制區(qū)域(以下稱為“通常起動模式SR控制區(qū)域B4”)內控制起動。另外，圖9(A)及圖9(B)所示的“燃料流量”這一欄示出從輔助設備單元4的燃料氣體供給部件即燃料流量調節(jié)單元38向重整器20供給的燃料氣體的流量[L/min]。而且，圖9㈧及圖9(B)所示的“重整用空氣流量”這一欄示出在各運行狀態(tài)中，從輔助設備單元4的氧化劑氣體供給部件即重整用空氣流量調節(jié)單元44經由氧化劑氣體加熱部件即第1加熱器46向重整器20供給的氧化劑氣體(重整用空氣)的流量[L/min]。而且，圖9(A)及圖9(B)所示的“發(fā)電用空氣流量”這一欄示出在各運行狀態(tài)中，從輔助設備單元4的發(fā)電用空氣流量調節(jié)單元45經由第2加熱器48向發(fā)電室10供給的發(fā)電用空氣的流量[L/min]。而且，圖9(A)及圖9(B)所示的“水流量”這一欄示出在各運行狀態(tài)中，從輔助設備單元4的生成純水并向重整器20供給的供水部件即水流量調節(jié)單元觀向重整器20供給的純水的流量[cc/min]。而且，對于圖9(A)及圖9(B)所示的“轉移溫度條件”的“重整器溫度”及“電堆溫度”這一欄，示出運行狀態(tài)轉入下一個運行狀態(tài)時的重整器20的溫度及燃料電池電堆14的溫度。更具體地說明時，例如“通常起動模式1”的“燃燒運行”的狀態(tài)欄中的“轉移溫度條件”的“重整器溫度”示出了 “300°C以上”，這意味著重整器溫度傳感器148檢測出的重整器20的溫度Tr(t)變?yōu)?00°C以上時，“燃燒運行”的運行狀態(tài)轉入“通常起動Ρ0Χ”的運行狀態(tài)。
同樣，“通常起動模式1，，的“通常起動Ρ0Χ”的狀態(tài)欄中的“轉移溫度條件”的“重整器溫度”示出了 “600°C以上”，“電堆溫度”示出了 “250°C以上”，這意味著重整器溫度傳感器148檢測出的重整器20的溫度Tr (t)變?yōu)?00°C以上，由發(fā)電室溫度傳感器142測定的電堆溫度Ts變?yōu)?50°C以上時，從“通常起動Ρ0Χ”的運行狀態(tài)轉入“通常起動ATR”的運行狀態(tài)。接下來，對圖9(A)所示的“再起動模式1”的數(shù)據(jù)圖表的表示方法進行說明，但是由于與上述的“通常起動模式1”的數(shù)據(jù)圖表的表示方法基本相同，因此著眼于與“通常起動模式1”的數(shù)據(jù)圖表的不同點或特征點進行說明。首先，圖9(A)所示的“再起動模式1”的“狀態(tài)”這一欄從上段向下段按時序順序分別表示再起動時的各運行狀態(tài)，對于各運行狀態(tài)，簡要記述為“點燃時”、“再起動Ρ0Χ”、“再起動ATR”、“通常起動ATR”、“通常起動SR”。S卩，對于圖11中的“再起動模式1”的時間圖的橫軸即時間t，使“點燃時”的時間為tll，使依次轉入“再起動Ρ0Χ”、“再起動ATR”、“通常起動ATR”、“通常起動SR”時的時間分別為 tl2、tl3a、tl3b 及 tl4。接下來，圖9㈧所示的“再起動模式1”的“點燃時”這一運行狀態(tài)為，在燃料電池模塊2的停止運行中要求再起動時，在重整器溫度傳感器148檢測出的重整器20的溫度 Tr (t)小于比上述的“通常起動模式1”的通常起動模式POX控制區(qū)域B2的POX開始溫度 Tr(t2) ( = 300°C )低的規(guī)定溫度Tr(tll) ( = 200°C )時，基于“通常起動模式1”的通常起動從“通常起動模式1”的點燃后的“燃燒運行”開始執(zhí)行(參照圖10的S6及S 15)。另一方面，重整器20的溫度Tr(tll)為規(guī)定溫度(=200°C )以上時，使點火裝置 83點火，在燃料氣體點燃后，立即轉入“再起動模式1”的“再起動Ρ0Χ”的運行狀態(tài)(參照圖10的S7及S8)。另外，圖9 (A)所示的“再起動模式1，，的“點燃時”的“燃料流量”為5. 5 [L/min]，比“通常起動模式1”的“點燃時”的“燃料流量” (6.0 [L/min])少。接下來，圖9㈧及圖10的S9所示的“再起動模式1”的“再起動Ρ0Χ”這一運行狀態(tài)為，在重整器溫度傳感器148檢測出的重整器20的溫度Tr(tll)為規(guī)定溫度(=200°C ) 以上時，使點火裝置83點火，在燃料氣體點燃后，立即進行轉移從而在執(zhí)行POX的控制區(qū)域 (以下稱為“再起動模式POX控制區(qū)域B12”)內控制再起動。該在“再起動模式1”的再起動模式POX控制區(qū)域B12內執(zhí)行的“再起動Ρ0Χ”的運行狀態(tài)是與“通常起動模式1”的通常起動模式POX控制區(qū)域B2內執(zhí)行的“通常起動Ρ0Χ” 不同的運行狀態(tài)。更具體地說明時，在“再起動模式1”的再起動模式POX控制區(qū)域B12內執(zhí)行“再起動Ρ0Χ”的溫度區(qū)域(以下稱為“再起動POX溫度區(qū)域W12”)與在“通常起動模式1”的通常起動模式POX控制區(qū)域B2內執(zhí)行“通常起動Ρ0Χ”的通常起動POX溫度區(qū)域W2(300°C< Tr(t) < 600°C, Ts < 250°C )相比，處于低溫側的溫度區(qū)域^KTC彡Tr(t) < 250°C )。而且，“再起動模式1”的“再起動Ρ0Χ”的運行狀態(tài)中的“燃料流量”為5. 5[L/min]，雖然比“通常起動模式1”的“點燃時”及“燃燒運行”的運行狀態(tài)中的“燃料流量”(6. 0[L/ min])少，但是比“通常起動模式1”的“通常起動Ρ0Χ”的運行狀態(tài)中的“燃料流量” (5.0[L/ min])多。
而且，“再起動模式1”的“再起動Ρ0Χ”的運行狀態(tài)中的“重整用空氣流量”為 17. 0 [L/min]，比“通常起動模式1 ”的“通常起動Ρ0Χ”的運行狀態(tài)中的“重整用空氣流量” (18. 0[L/min])少。接下來，圖9 (A)及圖10的S8所示的“再起動模式1”的“再起動ATR”這一運行狀態(tài)為，在執(zhí)行與“通常起動模式1”的“通常起動Ρ0Χ”、“通常起動ATR”不同的ATR的控制區(qū)域(以下稱為“再起動模式ATR控制區(qū)域B13a”)內控制再起動。更具體地說明時，在“再起動模式1”的再起動模式ATR控制區(qū)域B13a內執(zhí)行“再起動ATR”的溫度區(qū)域(以下稱為“再起動ATR溫度區(qū)域W13a”)與“再起動模式1”的再起動POX溫度區(qū)域W12(200°C彡Tr < 250°C )相比，處于高溫側的250°C以上且小于400°C的溫度區(qū)域 O50°C彡 Tr < 400°C, Ts < 400°C )。而且，在“再起動模式1，，的再起動模式ATR控制區(qū)域B13a中，尤其是盡管“再起動模式1”的再起動ATR溫度區(qū)域W13乂250°C彡Tr < 400°C,Ts < 400°C )與“通常起動模式1”的通常起動POX溫度區(qū)域W2(300°C彡Tr (t) < 600°C, Ts < 250°C )的一部分重疊，也不執(zhí)行“通常起動模式1 ”的“通常起動Ρ0Χ”。而且，“再起動模式1”的“再起動ATR”的運行狀態(tài)中的“燃料流量”為5.0 [L/min]，與“通常起動模式1”的“通常起動Ρ0Χ”的運行狀態(tài)中的“燃料流量”(5.0 [L/min])相等，比“通常起動模式1，，的“通常起動ATR”的運行狀態(tài)中的“燃料流量”(4. 0 [L/min])多。而且，“再起動模式1”的“再起動ATR”的運行狀態(tài)中的“重整用空氣流量”為 8.0[L/min]，比“通常起動模式1”的“通常起動Ρ0Χ”的運行狀態(tài)中的“重整用空氣流量”(18. 0[L/min])少，比“通常起動模式1”的“通常起動ATR”的運行狀態(tài)中的“重整用空氣流量” (4.0[L/min])多。而且，“再起動模式1”的“再起動ATR”的運行狀態(tài)中的“水流量”為2.0[CC/min]，比“通常起動模式1”的“通常起動ATR”的運行狀態(tài)中的“水流量”(3.0[CC/min])少。接下來，圖9㈧及圖10的Sll所示的“再起動模式1”的“通常起動ATR”這一運行狀態(tài)為，重整器20的溫度Tr(t)處在相當于“通常起動模式1”的通常起動POX溫度區(qū)域 W2 (3000C^ Tr (t) < 600°C,Ts < 250°C )內，并且與“再起動模式1 ”的再起動ATR溫度區(qū)域W13乂250°C彡Tr < 400°C, Ts < 400°C )相比處于高溫側的溫度區(qū)域(以下稱為“通常起動 ATR溫度區(qū)域 W13b”)(400°C^ Tr < 600°C,400°C^ Ts < 600°C )內時，在執(zhí)行與“通常起動模式1”的“通常起動ATR”相同的ATR的控制區(qū)域(以下稱為“再起動模式ATR控制區(qū)域Bl!3b”)內控制再起動。接下來，圖9㈧及圖10的S13所示的“再起動模式1”的“通常起動SR”這一運行狀態(tài)為，在利用與“通常起動模式1”的“通常起動SR”的“轉移溫度條件”相同的條件執(zhí)行與“通常起動模式1”的“通常起動SR”相同的SR的控制區(qū)域(以下稱為“再起動模式SR 控制區(qū)域B14”)內控制再起動。接下來，尤其著眼于從上述的基于“再起動模式1 ”的“再起動Ρ0Χ”經過“再起動 ATR”而執(zhí)行“通常起動ATR”的控制區(qū)域(以下稱為““再起動模式1”的再起動模式控制區(qū)域”)，使該基于再起動模式控制區(qū)域的再起動與基于“通常起動模式1，，的通常起動進行對比。在“再起動模式1”的再起動模式控制區(qū)域中，當通過停止燃料電池模塊2的
21運行，重整器20的溫度Tr(t)從相當于“通常起動模式1”的通常起動POX溫度區(qū)域 W2 (3000C^ Tr (t) < 600°C,Ts < 250°C )的溫度區(qū)域的高溫側降低而處在該通常起動POX 溫度區(qū)域W2內時，通過積極地利用殘留在燃料電池電堆14、重整器20內的余熱，即使重整器20的溫度Tr (t)處在通常起動POX溫度區(qū)域W2內，也跳過基于“通常起動模式1”的通常起動模式POX控制區(qū)域B2的“通常起動Ρ0Χ”的執(zhí)行。而且，代替該跳過的“通常起動模式1”的“通常起動Ρ0Χ”，在“再起動模式1”的再起動ATR溫度區(qū)域W13a中，執(zhí)行“水流量”比“通常起動模式1 ”的“通常起動ATR”少的 “再起動 ATR”，在通常起動 ATR溫度區(qū)域 W13M400°C彡 Tr < 600°C,400°C^ Ts < 600°C ) 中，擴大基于“通常起動模式1”的通常起動模式ATR控制區(qū)域B3，執(zhí)行與“通常起動模式1” 的“通常起動ATR”相同的“再起動模式1 ”的“通常起動ATR”。但是，在“再起動模式1”的一系列再起動模式控制區(qū)域中，并不是完全禁止Ρ0Χ，當重整器20的溫度Tr(t)與“通常起動模式1”的通常起動POX溫度區(qū)域 W2 (3000C^ Tr (t) < 600°C,Ts < 250°C )相比，處在低溫側的溫度區(qū)域即再起動POX溫度區(qū)域W12(200°C彡Tr(t) < 250°C )內時，執(zhí)行與“通常起動模式1 ”的“通常起動POX”不同的“再起動模式1”的“再起動Ρ0Χ”。另一方面，在“再起動模式1”的一系列再起動模式控制區(qū)域中，例如基于起動時的熄火而進行再起動時，即使重整器20的溫度Tr (t)從“再起動模式1”的再起動ATR溫度區(qū)域W13乂250°C彡Tr < 400°C,Ts < 400°C )的低溫側上升而處在該再起動ATR溫度區(qū)域 W13a或W13M400°C彡Tr < 600°C,400°C^ Ts < 600°C )內，也由于可利用殘留在燃料電池電堆14、重整器20內的余熱的可能性較低，因此禁止“再起動模式1”的再起動模式控制區(qū)域中的“再起動ATR”及“通常起動ATR”，并從“通常起動模式1”的點燃后的“燃燒運行” 開始執(zhí)行(參照圖10的S14及S15)。而且，如圖11所示，從“再起動模式1”的“再起動ATR”轉入“通常起動ATR”時的時間tl!3b與從“通常起動模式1”的“通常起動Ρ0Χ”轉入“通常起動ATR”時的時間t3相比，為較少的時間。而且，對于從“再起動模式1”的“通常起動ATR”轉入“通常起動SR”時的時間tl4，與從“通常起動模式1”的“通常起動ATR”轉入“通常起動SR”時的時間t4相比，也為較少的時間，基于再起動的起動時間與基于通常起動的起動時間相比變短。根據(jù)上述的本實施方式的固體電解質型燃料電池(SOFC)的基于再起動控制流程的第1例的再起動控制，通過停止燃料電池模塊2的運行，重整器20的溫度Tr(t)從相當于“通常起動模式1”的通常起動POX溫度區(qū)域W2(300°C彡Tr (t) < 600°C, Ts < 250°C ) 的溫度區(qū)域的高溫側降低而處在該通常起動POX溫度區(qū)域W2內時，通過積極地利用殘留在燃料電池電堆14、重整器20內的余熱，即使重整器20的溫度Tr(t)處在通常起動POX溫度區(qū)域W2內，也可跳過基于“通常起動模式1”的通常起動模式POX控制區(qū)域B2的“通常起動Ρ0Χ”的執(zhí)行。而且，代替該跳過的“通常起動模式1”的“通常起動Ρ0Χ”，在“再起動模式1 ”的再起動ATR溫度區(qū)域W13a (250°C ^ Tr < 400°C，Ts < 400°C )中，可執(zhí)行“水流量”比“通常起動模式1 ”的“通常起動ATR”少的“再起動ATR”，在通常起動ATR溫度區(qū)域 Wl3b (400°C^ Tr < 600°C,400°C^ Ts < 600°C )中，可擴大基于“通常起動模式1”的通常起動模式ATR控制區(qū)域B3，執(zhí)行與“通常起動模式1 ”的“通常起動ATR”相同的“再起動模式1”的“通常起動ATR”。其結果，與在再起動時未跳過基于“通常起動模式1”的通常起動模式POX控制區(qū)域B2的通常起動POX的執(zhí)行，而是直接執(zhí)行通常起動POX時相比，能夠減輕燃料電池單電池84的氧化、異常高溫所引起的對燃料電池單電池84的負擔，可提高燃料電池單電池84 的耐久性。而且，由于ATR與POX相比熱量多，因此通過積極地利用殘留在燃料電池電堆14、重整器20內的余熱，通過利用跳過“通常起動模式1”的“通常起動Ρ0Χ”而執(zhí)行“再起動模式1”，從“點燃時”依次執(zhí)行“再起動Ρ0Χ”、“再起動ATR”、“通常起動ATR”及“通常起動 SR”，能夠從點燃時提前轉入ATR、SR。其結果，在再起動時就是與在相當于“通常起動模式 1”的通常起動POX溫度區(qū)域W2(300°C彡Tr(t) < 600°C,Ts < 250°C )的溫度區(qū)域內執(zhí)行 “通常起動模式1”的“通常起動Ρ0Χ”時相比，也能夠大幅度地縮短再起動所需的起動時間。另一方面，例如在基于起動時的熄火而進行再起動時，由于能夠禁止“再起動模式 1”的再起動模式控制區(qū)域中的“再起動ATR”及“通常起動ATR”，因此能夠抑制燃料電池單電池單元16損傷。而且，根據(jù)本實施方式的固體電解質型燃料電池(SOFC)中的基于再起動控制流程的第1例的再起動控制，在再起動時通過伴隨重整器20的溫度從“再起動模式1”的“點燃時”上升，依次執(zhí)行“再起動Ρ0Χ”、“再起動ATR”、“通常起動ATR”、“通常起動SR”，而不會導致燃料電池單電池單元16的溫度下降，能夠在最佳的狀態(tài)下實現(xiàn)穩(wěn)定的溫度恢復。而且，根據(jù)本實施方式的固體電解質型燃料電池(SOFC)中的基于再起動控制流程的第1例的再起動控制，由于與執(zhí)行“通常起動模式1”的“通常起動Ρ0Χ”的通常起動POX溫度區(qū)域W2(300°C彡Tr(t) < 600°C, Ts < 250°C )相比在低溫側的溫度區(qū)域 W12(200°C^Tr(t) < 250°C )內執(zhí)行轉入“再起動模式1 ”的“再起動ATR”之前所執(zhí)行的 “再起動Ρ0Χ”，并且在比“通常起動模式1”的“通常起動Ρ0Χ”的“燃料流量”多且比“通常起動模式1”的“通常起動Ρ0Χ”的“重整用空氣流量”少的狀態(tài)下執(zhí)行，因此可預防燃料電池電堆14氧化，同時可實現(xiàn)促進燃料電池電堆14升溫。而且，根據(jù)本實施方式的固體電解質型燃料電池(SOFC)中的基于再起動控制流程的第1例的再起動控制，代替跳過“通常起動模式1”的“通常起動Ρ0Χ”，通過執(zhí)行“燃料流量”比“通常起動模式1，，的“通常起動ATR”多的“再起動模式1，，的“再起動ATR”，利用執(zhí)行較高地保持燃燒溫度的“再起動ATR”，即使是在較低的溫度區(qū)域內供水，也能夠抑制重整器20及燃料電池電堆14的溫度下降，可實現(xiàn)迅速的溫度恢復。而且，根據(jù)本實施方式的固體電解質型燃料電池(SOFC)中的基于再起動控制流程的第1例的再起動控制，代替跳過“通常起動模式1”的“通常起動Ρ0Χ”，通過執(zhí)行“重整器用空氣流量”比“通常起動模式1”的“通常起動ATR”多的“再起動模式1”的“再起動 ATR”，基于部分氧化反應的發(fā)熱反應增多，可進一步迅速地實現(xiàn)重整器20、燃料電池電堆 14的溫度上升。而且，根據(jù)本實施方式的固體電解質型燃料電池(SOFC)中的基于再起動控制流程的第1例的再起動控制，代替跳過“通常起動模式1”的“通常起動Ρ0Χ”，通過執(zhí)行“水流量”比“通常起動模式1 ”的“通常起動ATR”少的“再起動模式1 ”的“再起動ATR”，可抑制重整器20及燃料電池電堆14的溫度降低，同時即使在較低的溫度區(qū)域內余熱也能提供幫助從而可以執(zhí)行ATR，能夠實現(xiàn)穩(wěn)定的升溫。接下來，根據(jù)圖12，具體地說明本實施方式的固體電解質型燃料電池(SOFC)的再起動控制流程的第2例。圖12是表示在本發(fā)明一個實施方式的固體電解質型燃料電池 (SOFC)中用于進行再起動的再起動控制流程的第2例(再起動控制流程幻的流程圖。在圖12中，S表示各步驟。首先，在SlOl中，判定燃料電池模塊2是否處于停止運行中，處于停止運行中時，進入S102，判定是否要求再起動。在S 102中，當判定為要求再起動時，進入S103，由重整器溫度傳感器148測定了重整器20的溫度Tr之后，進入S104，由發(fā)電室溫度傳感器142測定燃料電池電堆14(即燃料電池單電池84自身)附近的溫度即電堆溫度Ts。接下來，進S105，判定重整器溫度Tr(t)是否為400°C以上。在S105中，當判定為重整器溫度Tr(t)不為400°C以上時，進入S106，判定重整器溫度T1Ht)是否小于200°C。在S106中，當判定為重整器溫度Tr(t)不小于200°C，即重整器溫度Tr (t)為 200°C以上且小于400°C時，進入S107，執(zhí)行圖9(A)所示的數(shù)據(jù)圖表中的“再起動模式2”的 “再起動ATR”。而且，在S105中，當判定為重整器溫度1Tr (t)為400°C以上時，進入S108，判定重整器溫度Tr(t)是否為600°C以上。在S108中，當判定為重整器溫度Tr(t)不為600°C以上，即重整器溫度Tr(t)為400°C以上且小于600°C時，進入S109，執(zhí)行圖9(A)所示的數(shù)據(jù)圖表中的“再起動模式2”的“通常起動ATR”。另一方面，在S108中，當判定為重整器溫度Tr為600°C以上時，進入Sl 10，判定由發(fā)電室溫度傳感器142測定的電堆溫度Ts是否為600°C以上。在SllO中，當判定為電堆溫度Ts為600°C以上時，進入S111，執(zhí)行圖9㈧所示的數(shù)據(jù)圖表中的“再起動模式2”的“通常起動SR”。另一方面，在SllO中，當判定為電堆溫度 Ts不為600°C以上，S卩盡管重整器溫度Tr (t)為600°C以上，但是電堆溫度Ts小于600 V時，進入S109，執(zhí)行圖9(A)所示的數(shù)據(jù)圖表中的“再起動模式2”的“通常起動ATR”。接下來，在SlOl中，判定燃料電池模塊2是否處于停止運行中，當未處于停止運行中時，進入S112，判定是否要求基于起動中的熄火的再起動。在Sl 12中，當判定為要求基于熄火的再起動時，以及在S106中，當判定為重整器溫度Tr (t)小于200°C時，與第1實施例一樣進入S113，由于無法使用再起動圖表，因此根據(jù)圖9(A)所示的數(shù)據(jù)圖表中的“通常起動模式1”執(zhí)行再起動。接下來，參照圖9(A)、圖12及圖13，更具體地說明根據(jù)圖12所示的本實施方式的固體電解質型燃料電池(SOFC)的再起動控制流程的第2例執(zhí)行再起動時的動作。圖13是對于表示根據(jù)圖12所示的本實施方式的固體電解質型燃料電池(SOFC) 的再起動控制流程的第2例執(zhí)行再起動時的動作的時間圖，與表示通常起動時的動作的時間圖進行對比的圖。另外，圖13上段的時間圖是表示執(zhí)行圖9(A)所示的數(shù)據(jù)圖表中的“通常起動模式 1”時的固體電解質型燃料電池(SOFC)的通常起動的動作的時間圖，圖13下段的時間圖是表示執(zhí)行圖9(A)所示的數(shù)據(jù)圖表中的“再起動模式2”時的固體電解質型燃料電池(SOFC)的再起動的動作的時間圖。而且，對于以下的基于本實施方式的固體電解質型燃料電池(SOFC)的再起動控制流程的第2例(再起動流程幻的再起動的動作說明，僅參照圖9(A)所示的與“通常起動模式1”和“再起動模式2”相關的數(shù)據(jù)圖表，同時與基于“通常起動模式1”的通常起動時的動作對比并說明圖13所示的本實施方式的固體電解質型燃料電池(SOFC)的基于“再起動模式2”的再起動時的動作。首先，如圖9 (A)所示，基于“再起動模式2”的再起動控制從“點燃時次執(zhí)行“再起動ATR”、“通常起動ATR”及“通常起動SR”。在此，對于圖13中的“再起動模式2”的時間圖的橫軸即時間t，使“點燃時”的時間為t21，使依次轉入“再起動ATR”、“通常起動ATR” 及“通常起動SR”時的時間分別為t23a、t23b及t24。圖9(A)所示的“再起動模式2”的“點燃時”這一運行狀態(tài)為，在燃料電池模塊2的停止運行中要求再起動時，在重整器溫度傳感器148檢測出的重整器20的溫度Tr (t)小于比上述的“通常起動模式1”的通常起動模式POX控制區(qū)域B2的POX開始溫度Tr(U)(= 3000C )低的規(guī)定溫度Tr(t21) ( = 200°C )時，基于“通常起動模式1”的通常起動從“通常起動模式1”的點燃后的“燃燒運行”開始執(zhí)行(參照圖12的S106及S113)。另一方面，重整器20的溫度Tr (t21)為規(guī)定溫度(=200°C )以上時，使點火裝置 83點火，在燃料氣體點燃后，立即轉入“再起動模式2”的“再起動ATR”的運行狀態(tài)(參照圖 12 的 S106 及 S107)。在此，圖9㈧及圖12的S107所示的“再起動模式2”的“再起動ATR”這一運行狀態(tài)為，在執(zhí)行與“通常起動模式1”的“通常起動Ρ0Χ”及“通常起動ATR”、“再起動模式1” 的“再起動ATR”不同的ATR的控制區(qū)域(以下稱為“再起動模式ATR控制區(qū)域B23a”)內控制再起動。更具體地說明時，對于在“再起動模式2”的再起動模式ATR控制區(qū)域B23a中執(zhí)行 “再起動ATR”的溫度區(qū)域(以下稱為“再起動ATR溫度區(qū)域W23a”)，雖然是與在“通常起動模式1”的通常起動模式POX控制區(qū)域B2中執(zhí)行“通常起動Ρ0Χ”的通常起動POX溫度區(qū)域W2(300°C彡 Tr < 600°C,Ts < 250°C )的一部分重疊的溫度區(qū)域彡 Tr < 400°C, Ts < 400°C )，但是在該重疊的溫度區(qū)域內不執(zhí)行“通常起動模式1”的“通常起動Ρ0Χ”。而且，“再起動模式2”的“再起動ATR”的運行狀態(tài)中的“燃料流量”為5. 5[L/min]，比“通常起動模式1，，的“通常起動Ρ0Χ”的運行狀態(tài)中的“燃料流量”(5. 0 [L/min])及“通常起動模式1，，的“通常起動ATR”的運行狀態(tài)中的“燃料流量”(4. 0 [L/min])多。而且，“再起動模式2”的“再起動ATR”的運行狀態(tài)中的“重整用空氣流量”為 12. 0 [L/min]，比“通常起動模式1 ”的“通常起動Ρ0Χ”的運行狀態(tài)中的“重整用空氣流量”(18. 0[L/min])少，比“通常起動模式1”的“通常起動ATR”的運行狀態(tài)中的“重整用空氣流量” (4.0[L/min])多。而且，“再起動模式2”的“再起動ATR”的運行狀態(tài)中的“水流量”為1. 0[CC/min]，比“通常起動模式1”的“通常起動ATR”的運行狀態(tài)中的“水流量”(3.0[CC/min])少。接下來，圖9㈧及圖12的S109所示的“再起動模式2”的“通常起動ATR”這一運行狀態(tài)為，重整器20的溫度Tr(t)處在相當于“通常起動模式1”的通常起動POX溫度區(qū)域 W2 (3000C^ Tr (t) < 600°C,Ts < 250°C )的溫度區(qū)域內，并且與“再起動模式2”的再起動ATR溫度區(qū)域W23乂200°C彡Tr < 400°C,Ts < 400°C )相比處于高溫側的溫度區(qū)域(以下稱為“通常起動 ATR溫度區(qū)域 W23b”)(400°C^ Tr < 600°C,400°C^ Ts < 600°C )內時，在執(zhí)行與“通常起動模式1”的“通常起動ATR”相同的ATR的控制區(qū)域(以下稱為“再起動模式ATR控制區(qū)域B2!3b”)內控制再起動。接下來，圖9(A)及圖12的Slll所示的“再起動模式2”的“通常起動SR”這一運行狀態(tài)為，在利用與“通常起動模式1”的“通常起動SR”的“轉移溫度條件”相同的條件執(zhí)行與“通常起動模式1”的“通常起動SR”相同的SR的控制區(qū)域(以下稱為“再起動模式SR 控制區(qū)域B24”)內控制再起動。接下來，尤其著眼于執(zhí)行上述的“再起動模式2”的“再起動ATR”以及“通常起動 ATR”的控制區(qū)域(以下稱為““再起動模式2”的再起動模式控制區(qū)域”)，使該基于再起動模式控制區(qū)域的再起動與基于“通常起動模式1”的通常起動進行對比。在“再起動模式2”的再起動模式控制區(qū)域中，通過停止燃料電池模塊2的運行，重整器20的溫度Tr(t)從相當于“通常起動模式1”的通常起動POX溫度區(qū)域W2(300°C< Tr
<600°C,Ts < 250°C )的溫度區(qū)域的高溫側降低而處在該通常起動POX溫度區(qū)域W2內時，通過積極地利用殘留在燃料電池電堆14、重整器20內的余熱，即使重整器20的溫度Tr⑴ 處在通常起動POX溫度區(qū)域W2內，也完全跳過基于“通常起動模式1”的通常起動模式POX 控制區(qū)域B2的“通常起動Ρ0Χ”的執(zhí)行。而且，代替該跳過的“通常起動模式1”的“通常起動Ρ0Χ”，在“再起動模式2”的再起動ATR溫度區(qū)域W23a (200°C ^ Tr < 400°C, Ts < 400°C )中，執(zhí)行“水流量”比“通常起動模式1 ”的“通常起動ATR”少的“再起動ATR”，在通常起動ATR溫度區(qū)域W2!3b (400°C彡Tr
<600°C,4000C^ Ts < 6000C )中，擴大基于“通常起動模式1”的通常起動模式ATR控制區(qū)域B3，執(zhí)行與“通常起動模式1 ”的“通常起動ATR”相同的“再起動模式2 ”的“通常起動 ATR”。另一方面，在“再起動模式2”的一系列再起動模式控制區(qū)域中，例如基于起動時的熄火而進行再起動時，即使重整器20的溫度Tr (t)從“再起動模式2”的再起動ATR溫度區(qū)域W23乂200°C彡Tr < 400°C,Ts < 400°C )的低溫側上升而處在該再起動ATR溫度區(qū)域 W23a或W23M400°C彡Tr < 600°C,400°C^ Ts < 600°C )內，也由于可利用殘留在燃料電池電堆14、重整器20內的余熱的可能性較低，因此禁止“再起動模式2”的再起動模式控制區(qū)域中的“再起動ATR”及“通常起動ATR”，并從“通常起動模式1”的點燃后的“燃燒運行” 開始執(zhí)行(參照圖12的Sl 12及Sl 13)。而且，如圖13所示，從“再起動模式2”的“再起動ATR”轉入“通常起動ATR”時的時間t2!3b與從“通常起動模式1”的“通常起動Ρ0Χ”轉入“通常起動ATR”時的時間t3相比，為較少的時間。而且，對于從“再起動模式2”的“通常起動ATR”轉入“通常起動SR”時的時間t24，與從“通常起動模式1”的“通常起動ATR”轉入“通常起動SR”時的時間t4相比，也為較少的時間，基于再起動的起動時間與基于通常起動的起動時間相比變短。根據(jù)上述的本實施方式的固體電解質型燃料電池(SOFC)中的基于再起動控制流程的第2例的再起動控制，通過停止燃料電池模塊2的運行，重整器20的溫度Tr (t)從相當于“通常起動模式1”的通常起動POX溫度區(qū)域W2(300°C彡Tr < 600°C,Ts < 250°C )的溫度區(qū)域的高溫側降低而處在該通常起動POX溫度區(qū)域W2內時，通過積極地利用殘留在燃料電池電堆14、重整器20內的余熱，即使重整器20的溫度Tr (t)處在通常起動POX溫度區(qū)域 W2內，也跳過基于“通常起動模式1”的通常起動模式POX控制區(qū)域B2的“通常起動Ρ0Χ” 的執(zhí)行，代替該跳過的“通常起動模式1”的“通常起動Ρ0Χ”，在“再起動模式2”的再起動 ATR溫度區(qū)域W23乂200°C彡Tr < 400°C, Ts < 400°C )中，可執(zhí)行“水流量”比“通常起動模式1 ”的“通常起動ATR”少的“再起動ATR”，在通常起動ATR溫度區(qū)域W23b (400°C彡Tr
<6004000C^ Ts < 6000C )中，可擴大基于“通常起動模式1”的通常起動模式ATR控制區(qū)域B3，執(zhí)行與“通常起動模式1”的“通常起動ATR”相同的“再起動模式1”的“通常起動 ATR”。其結果，與在再起動時未跳過基于“通常起動模式1”的通常起動模式POX控制區(qū)域B2的“通常起動POX”的執(zhí)行，而是直接執(zhí)行通常起動POX時相比，能夠減輕燃料電池單電池84的氧化、異常高溫所引起的對燃料電池單電池84的負擔，可提高燃料電池單電池84 的耐久性。而且，由于ATR與POX相比熱量多，因此通過積極地利用殘留在燃料電池電堆14、重整器20內的余熱，通過利用跳過“通常起動Ρ0Χ”而執(zhí)行“再起動模式2”，從“點燃時” 依次執(zhí)行“再起動ATR”、“通常起動ATR”、“通常起動SR”，能夠從點燃時提前轉入ATR、SR0 其結果，在再起動時就是與在相當于通常起動POX溫度區(qū)域W2(300°C彡Tr < 600Ts
<2500C )的溫度區(qū)域內執(zhí)行“通常起動模式1”的“通常起動Ρ0Χ”時相比，也能夠大幅度地縮短再起動所需的起動時間。另一方面，例如在基于起動時的熄火而進行再起動時，由于能夠禁止“再起動模式 2”的再起動模式控制區(qū)域中的“再起動ATR”及“通常起動ATR”，因此能夠抑制燃料電池單電池單元16損傷。而且，根據(jù)本實施方式的固體電解質型燃料電池(SOFC)中的基于再起動控制流程的第2例的再起動控制，在再起動時通過伴隨重整器20的溫度從“再起動模式2”的“點燃時”上升，依次執(zhí)行“再起動ATR”、“通常起動ATR”及“通常起動SR”，而不會導致燃料電池單電池單元16的溫度下降，能夠在最佳的狀態(tài)下實現(xiàn)穩(wěn)定的溫度恢復。而且，根據(jù)本實施方式的固體電解質型燃料電池(SOFC)中的基于再起動控制流程的第2例的再起動控制，代替跳過“通常起動模式1”的“通常起動Ρ0Χ”，通過執(zhí)行“燃料流量”比“通常起動模式1，，的“通常起動ATR”多的“再起動模式2”的“再起動ATR”，利用執(zhí)行較高地保持燃燒溫度的“再起動ATR”，即使是在較低的溫度區(qū)域內供水，也能夠抑制重整器20及燃料電池電堆14的溫度下降，可實現(xiàn)迅速的溫度恢復。而且，根據(jù)本實施方式的固體電解質型燃料電池(SOFC)中的基于再起動控制流程的第2例的再起動控制，代替跳過“通常起動模式1”的“通常起動Ρ0Χ”，通過執(zhí)行比“通常起動模式1”的“通常起動Ρ0Χ”的運行狀態(tài)中的“重整用空氣流量”少且比“通常起動模式1”的“通常起動ATR”的運行狀態(tài)中的“重整用空氣流量” 0[L/min])多的“再起動模式2”的“再起動ATR”，基于部分氧化反應的發(fā)熱反應增多，可進一步迅速地實現(xiàn)重整器20 及燃料電池電堆14的溫度上升。而且，根據(jù)本實施方式的固體電解質型燃料電池(SOFC)中的基于再起動控制流程的第2例的再起動控制，代替跳過“通常起動模式1”的“通常起動Ρ0Χ”，通過執(zhí)行“水流
27量”比“通常起動模式1，，的“通常起動ATR”少的“再起動模式2”的“再起動ATR”，可抑制重整器20及燃料電池電堆14的溫度降低，同時即使在較低的溫度區(qū)域內余熱也能提供幫助從而可以執(zhí)行ATR，能夠實現(xiàn)穩(wěn)定的升溫。接下來，根據(jù)圖14，具體地說明本實施方式的固體電解質型燃料電池(SOFC)的再起動控制流程的第3例。圖14是表示在本發(fā)明一個實施方式的固體電解質型燃料電池 (SOFC)中用于進行再起動的再起動控制流程的第3例(再起動控制流程幻的流程圖。在圖14中，S表示各步驟。首先，在S201中，判定燃料電池模塊2是否處于停止運行中，處于停止運行中時，進入S202，判定是否要求再起動。在S202中，判定為要求再起動時，進入S203，由重整器溫度傳感器148測定了重整器20的溫度Tr之后，進入S204，由發(fā)電室溫度傳感器142測定燃料電池電堆14 (即燃料電池單電池84自身)附近的溫度即電堆溫度Ts。接下來，進入S205，判定重整器溫度Tr是否為400°C以上。在S205中，當判定為重整器溫度Tr不為400°C以上時，進入S206，判定重整器溫度是否小于200°C。在S206中，當判定為重整器溫度Tr不小于200°C，即重整器溫度Tr為200°C以上且小于400°C時，進入S207，判定重整器溫度1Tr是否為200°C以上且小于250°C。在S207中，當判定為重整器溫度Tr不為200°C以上且小于250°C，即重整器溫度 Tr為250°C以上且小于400°C時，進入S208，執(zhí)行圖9 (B)所示的數(shù)據(jù)圖表中的“再起動模式 3”的“通常起動ATRl”。另一方面，在S207中，當判定為重整器溫度Tr為200°C以上且小于250°C時，進入 S209，判定重整器溫度Tr是否在200°C以上且小于250°C的范圍內升溫了 30°C。在S209中，當判定為重整器溫度Tr在200°C以上且小于250°C的范圍內升溫了 30°C時，進入步驟S208，執(zhí)行“再起動模式3”的“通常起動ATRl ”。另一方面，在S209中，當判定為重整器溫度Tr未在200°C以上且小于250°C的范圍內升溫30°C時，進入步驟S210，執(zhí)行“再起動模式3”的“再起動ATR”。而且，在S205中，當判定為重整器溫度Tr為400°C以上時，進入S211，判定重整器溫度iTr是否為600°C以上。在S211中，當判定為重整器溫度Tr不為600°C以上，即重整器溫度Tr為400°C以上且小于600°C時，進入S212，執(zhí)行圖9(B)所示的數(shù)據(jù)圖表中的“再起動模式3”的“通常起動ATR2”。另一方面，在S211中，當判定為重整器溫度Tr為600°C以上時，進入S213，判定由發(fā)電室溫度傳感器142測定的電堆溫度Ts是否為600°C以上。在S213中，當判定為電堆溫度Ts為600°C以上時，進入S214，執(zhí)行圖9⑶所示的數(shù)據(jù)圖表中的“再起動模式3”的“通常起動SR”。另一方面，在S213中，當判定為電堆溫度 Ts不為600°C以上，即盡管重整器溫度Tr為600°C以上，但是電堆溫度Ts小于600°C時，進入S212，執(zhí)行圖9(B)所示的數(shù)據(jù)圖表中的“再起動模式3”的“通常起動ATR2”。接下來，在S201中，判定燃料電池模塊2是否處于停止運行中，當未處于停止運行中時，進入S215，判定是否要求基于起動中的熄火的再起動。
在S215中，當判定為要求基于熄火的再起動時，以及在S206中，當判定為重整器溫度Tr小于200°C時，與第1實施例一樣進入S216，由于無法使用再起動圖表，因此根據(jù)圖 9(B)所示的數(shù)據(jù)圖表中的“通常起動模式2”來執(zhí)行再起動。接下來，參照圖9(B)、圖14及圖15，更具體地說明根據(jù)圖14所示的本實施方式的固體電解質型燃料電池(SOFC)的再起動控制流程的第3例執(zhí)行再起動時的動作。圖15是對于表示根據(jù)圖14所示的本實施方式的固體電解質型燃料電池(SOFC) 的再起動控制流程的第3例執(zhí)行再起動時的動作的時間圖，與表示通常起動時的動作的時間圖進行對比的圖。另外，圖15上段的時間圖是表示執(zhí)行圖9(B)所示的數(shù)據(jù)圖表中的“通常起動模式 2”時的固體電解質型燃料電池(SOFC)的通常起動的動作的時間圖，圖15下段的時間圖是表示執(zhí)行圖9(B)所示的數(shù)據(jù)圖表中的“再起動模式3”時的固體電解質型燃料電池(SOFC) 的再起動的動作的時間圖。而且，對于以下的基于本實施方式的固體電解質型燃料電池(SOFC)的再起動控制流程的第3例(再起動流程幻的再起動的動作說明，僅參照圖9(B)所示的與“通常起動模式2”和“再起動模式3”相關的數(shù)據(jù)圖表，同時與基于“通常起動模式2”的通常起動時的動作對比并說明圖15所示的本實施方式的固體電解質型燃料電池(SOFC)的基于“再起動模式3”的再起動時的動作。首先，如圖9(B)所示，基于“通常起動模式2”的通常起動控制從“點燃時”依次執(zhí)行“燃燒運行”、“通常起動Ρ0Χ”、“通常起動ATR1”、“通常起動ATR2”及“通常起動SR”。在此，對于圖15中的“通常起動模式2”的時間圖的橫軸即時間t，使“點燃時”的時間為tlOl，使依次轉入“通常起動Ρ0Χ”、“通常起動ATR1”、“通常起動ATR2”及“通常起動SR”時的時間分別為 tl02、tl03、tl04 及 tl05。圖9(B)所示的“通常起動模式2”的“點燃時”這一運行狀態(tài)是使點火裝置83點火，點燃燃料氣體而開始燃燒的狀態(tài)，使該點燃時(t = tlOl)重整器溫度傳感器148檢測出的重整器20的溫度為“點燃時溫度Tr (tl)，，時，該點燃時溫度Tr(tlOl)比POX開始時 (t = tl02)的重整器20的溫度(以下稱為“Ρ0Χ開始溫度Tr(tl02)”)( = 300°C )低。接下來，“通常起動模式2”的“燃燒運行”這一運行狀態(tài)為，在燃料氣體點燃后而開始燃燒后，在利用該燃料氣體的燃燒熱量加熱重整器20而執(zhí)行燃燒運行的控制區(qū)域(以下稱為“燃燒運行控制區(qū)域B101”)內控制起動，并在重整器溫度傳感器148檢測出的重整器20的溫度為從點燃時溫度Tr(tlOl)至小于POX開始溫度Tr(tl(^) ( = 300°C )的溫度區(qū)域WlOl (Tr < 3000C )內執(zhí)行的運行狀態(tài)。接下來，“通常起動模式2”的“通常起動Ρ0Χ”這一運行狀態(tài)為，重整器溫度傳感器148檢測出的重整器20的溫度Tr (t)處在POX開始溫度Tr (tl02) ( = 300°C )以上且小于可實施SR的SR可能溫度(以下稱為“31 可能溫度1^({103)”)( = 600°0的溫度區(qū)域 (以下稱為“通常起動POX溫度區(qū)域W102”)(3000C^ Tr (t) < 600°C, Ts < 250°C )內時，在利用基于POX的反應熱量和燃料氣體的燃燒熱量加熱重整器20從而執(zhí)行POX的控制區(qū)域(以下稱為“通常起動模式POX控制區(qū)域B102”)內控制起動。接下來，“通常起動模式2”的“通常起動ATR1”這一運行狀態(tài)為，在重整器溫度傳感器148檢測出的重整器20的溫度Tr (t)處在SR可能溫度Tr(tl03) ( = 600°C )以上且處在小于規(guī)定的重整器溫度Tr (tl04)的溫度區(qū)域(以下稱為“通常起動ATRl溫度區(qū)域 W103”)內，并且，由發(fā)電室溫度傳感器142測定的電堆溫度Ts處在250°C以上且小于400°C 的溫度區(qū)域 O50°C彡 Ts < 4000C )內時(600°C彡 Tr < 650°C, 250°C^ Ts < 400°C )，控制基于POX的反應熱量、燃料氣體的燃燒熱量及基于SR的吸熱從而加熱重整器20，在執(zhí)行 ATR的控制區(qū)域(以下稱為“通常起動模式ATRl控制區(qū)域B103”)內控制起動。接下來，“通常起動模式2”的“通常起動ATR2”這一運行狀態(tài)為，在重整器溫度傳感器148檢測出的重整器20的溫度Tr (t)為規(guī)定的重整器溫度Tr (tl04)以上且處在小于規(guī)定的恒定溫度Tr(tl05)的溫度區(qū)域(以下稱為“通常起動ATR2溫度區(qū)域W104”)內，并且，由發(fā)電室溫度傳感器142測定的電堆溫度Ts處在400°C以上且小于600°C的溫度區(qū)域 (400°C^ Ts < 600°C )內時(600°C彡 iTr < 650°C,400°C^ Ts < 600°C )，控制基于 POX 的反應熱量、燃料氣體的燃燒熱量及基于SR的吸熱從而加熱重整器20，在執(zhí)行與“通常起動模式2”的“通常起動ATR1”不同的ATR的控制區(qū)域(以下稱為“通常起動模式ATR2控制區(qū)域B104，，)內控制起動。在此，對于“通常起動模式2”的“通常起動ATRl ”和“通常起動ATR2”的不同點，如上所述，各自的重整器溫度Tr和電堆溫度Ts的轉移溫度條件相互不同，除通常起動ATRl 溫度區(qū)域W103(600°C彡Tr < 650°C, 250°C ^ Ts < 400°C )與通常起動ATR2溫度區(qū)域 W104(600°C^ Tr < 650°C,400°C^ Ts < 600°C )相比位于低溫側這一點以外，“通常起動 ATRl，，的“燃料流量”及“重整用空氣流量”也設定為比“通常起動ATR2”的“燃料流量”及 “重整用空氣流量”多，與此相對，“通常起動ATR1”的“水流量”設定為比“通常起動ATR2” 的“水流量”少這一點是具有特征的不同點。接下來，“通常起動模式2”的“通常起動SR”這一運行狀態(tài)為，在重整器溫度傳感器148檢測出的重整器20的溫度Tr (t)為規(guī)定的恒定溫度Tr (tl(^)，并且，由發(fā)電室溫度傳感器142測定的電堆溫度Ts為600°C以上時，在執(zhí)行SR的控制區(qū)域(以下稱為“通常起動模式SR控制區(qū)域B105”)內控制起動。接下來，如圖9(B)所示，基于“再起動模式3”的再起動控制從“點燃時”依次執(zhí)行 “再起動ATR”、“通常起動ATR1”、“通常起動ATR2”及“通常起動SR”。在此，對于圖15中的 “再起動模式3”的時間圖的橫軸即時間t，使“點燃時”的時間為t201，使依次轉入“再起動 ATR”、“通常起動ATRl ”、“通常起動ATR2”及“通常起動SR”時的時間分別為t203a、t203b、 t204 及 t205。圖9(B)所示的“再起動模式3”的“點燃時”這一運行狀態(tài)為，在燃料電池模塊2的停止運行中要求再起動時，在重整器溫度傳感器148檢測出的重整器20的溫度Tr (t)小于比上述的“通常起動模式2”的通常起動模式POX控制區(qū)域B102的POX開始溫度Tr (tl02) (=300°C )低的規(guī)定溫度Tr (t201) ( = 200°C )時，基于“通常起動模式2”的通常起動從 “通常起動模式2”的點燃后的“燃燒運行”開始執(zhí)行(參照圖14的S206及S216)。另一方面，重整器20的溫度Tr (t201)為規(guī)定溫度(=200°C )以上時，使點火裝置83點火，在燃料氣體點燃后，立即轉入“再起動模式3”的“再起動ATR”的運行狀態(tài)(參照圖14的S210)。在此，圖9(B)及圖14的S210所示的“再起動模式3”的“再起動ATR”這一運行狀態(tài)為，在執(zhí)行與“通常起動模式2”的“通常起動Ρ0Χ”、“通常起動ATR1”及“通常起動ATR2”不同的ATR的控制區(qū)域(以下稱為“再起動模式ATR控制區(qū)域B203a”)內控制再起動。更具體地說明時，在“再起動模式3”的再起動模式ATR控制區(qū)域B203a內執(zhí)行 “再起動ATR”的溫度區(qū)域(以下稱為“再起動ATR溫度區(qū)域W203a”)與在“通常起動模式 2”的通常起動模式POX控制區(qū)域B102內執(zhí)行“通常起動Ρ0Χ”的通常起動POX溫度區(qū)域 W102(300°C^ Tr (t) < 600°C，Ts < 250°C )相比，處于低溫側的溫度區(qū)域(200°C^ Tr (t)
<250 0C )。而且，“再起動模式3”的“再起動ATR”的運行狀態(tài)中的“燃料流量”為5. 5[L/min]，比“通常起動模式2”的“通常起動Ρ0Χ”的運行狀態(tài)中的“燃料流量”(6.0[L/min])少。而且，“再起動模式3”的“再起動ATR”的運行狀態(tài)中的“重整用空氣流量”為 12. 0 [L/min]，比“通常起動模式2”的“通常起動Ρ0Χ”的運行狀態(tài)中的“重整用空氣流量” (18. 0[L/min])少。而且，“再起動模式3”的“再起動ATR”的運行狀態(tài)中的“水流量”為1. 0[CC/min]，比“通常起動模式2”的“通常起動ATR1”的運行狀態(tài)中的“水流量”(2.0[CC/min])少。而且，“再起動模式3”的“再起動ATR”在確認了重整器溫度Tr在200°C以上且小于250°C的范圍內升溫了 30°C之后，隨即轉入執(zhí)行“再起動模式3”的“通常起動ATR1”。接下來，圖9(B)及圖14的S208所示的“再起動模式3”的“通常起動ATR1”這一運行狀態(tài)為，在執(zhí)行與“通常起動模式2”的“通常起動ATR1”不同的ATR的控制區(qū)域(以下稱為“再起動模式ATR控制區(qū)域B203b”)內控制再起動。更具體地說明時，在“再起動模式3”的再起動模式ATR控制區(qū)域B20!3b內執(zhí)行“通常起動ATR1”的溫度區(qū)域(以下稱為“再起動ATR溫度區(qū)域W203b”)與執(zhí)行“再起動模式 3”的“再起動ATR”的再起動ATR溫度區(qū)域W203a(20(TC彡Tr (t) < 250°C )相比，處于高溫側的溫度區(qū)域彡 Tr(t) < 400°C, Ts < 400°C )。而且，在“再起動模式3”的再起動模式ATR控制區(qū)域B203b中，尤其是盡管“再起動模式3”的通常起動ATRl溫度區(qū)域W203b(250°C彡Tr (t) < 400 °C, Ts < 400 °C ) 內的300°C以上且小于400°C的部分與“通常起動模式2”的通常起動POX溫度區(qū)域 W102(300°C^ Tr(t) < 600°C,Ts < 250°C )的一部分重疊，也不執(zhí)行“通常起動模式2”的 “通常起動Ρ0Χ”，而是執(zhí)行“再起動模式3”的“通常起動ATR1”。而且，“再起動模式3”的“通常起動ATR1”的運行狀態(tài)中的“重整用空氣流量”及 “水流量”與“通常起動模式2”的“通常起動ATR1”的運行狀態(tài)中的“重整用空氣流量”及 “水流量”相等。而且，“再起動模式3，，的“通常起動ATRl，，的運行狀態(tài)中的“燃料流量”為 5. 0 [L/min]，比“通常起動模式2”的“通常起動POX”及“通常起動ATRl ”的運行狀態(tài)中的 “燃料流量”(6.0[L/min])少。接下來，圖9⑶及圖14的S212所示的“再起動模式3”的“通常起動ATR2”這一運行狀態(tài)為，當處在“通常起動模式2”的通常起動POX溫度區(qū)域W102(300°C< Tr(t)
<600 Ts < 250 °C )內，并且與“再起動模式3”的通常起動ATRl溫度區(qū)域 W203b(250°C^ Tr(t) < 400°C, Ts < 400°C )相比處于高溫側的溫度區(qū)域(以下稱為“通常起動 ATR2 溫度區(qū)域 W204”)(4000C^ Tr < 600°C,400°C^ Ts < 600°C )內時，在執(zhí)行與 “通常起動模式2”的“通常起動ATR2”相同的ATR的控制區(qū)域(以下稱為“再起動模式ATR 控制區(qū)域B204”)內控制再起動。
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接下來，圖9(B)及圖14的S214所示的“再起動模式3”的“通常起動SR”這一運行狀態(tài)為，在利用與“通常起動模式2”的“通常起動SR”的“轉移溫度條件”相同的條件執(zhí)行與“通常起動模式2”的“通常起動SR”相同的SR的控制區(qū)域(以下稱為“再起動模式SR 控制區(qū)域B205”)內控制再起動。接下來，尤其著眼于從上述的“再起動模式3”的“再起動ATR”經過“通常起動 ATR1”而執(zhí)行“通常起動ATR2”的控制區(qū)域(以下稱為““再起動模式3”的再起動模式控制區(qū)域”)，使該基于再起動模式控制區(qū)域的再起動與基于“通常起動模式2，，的通常起動進行對比。在“再起動模式3”的再起動模式控制區(qū)域中，通過停止燃料電池模塊2的運行，重整器20的溫度Tr(t)從相當于“通常起動模式2”的通常起動POX溫度區(qū)域 W102(300°C^ Tr (t) < 600°C, Ts < 250°C )的溫度區(qū)域的高溫側降低而處在該通常起動 POX溫度區(qū)域W102內時，通過積極地利用殘留在燃料電池電堆14、重整器20內的余熱，即使重整器20的溫度Tr (t)處在通常起動POX溫度區(qū)域W102內，也跳過基于“通常起動模式 2”的通常起動模式POX控制區(qū)域B102的“通常起動Ρ0Χ”的執(zhí)行。于是，代替該跳過的“通常起動模式2”的“通常起動Ρ0Χ”，在“再起動模式3”的再起動ATR溫度區(qū)域W203a(20(TC彡Tr(t) < 250°C )中，執(zhí)行“重整用空氣流量”比“通常起動模式2”的“通常起動Ρ0Χ”少且“水流量”比“通常起動模式2”的“通常起動ATR1”少的 “再起動模式3”的“再起動ATR”，在該“再起動模式3”的“再起動ATR”的再起動ATR溫度區(qū)域W203a(20(TC彡Tr < 250°C )內確認了 30°C的升溫之后，隨即執(zhí)行“再起動模式3”的 “通常起動ATR1”，隨著其后的升溫，依次經過“再起動模式3”的“通常起動ATR2”執(zhí)行“通常起動SR”。另一方面，在“再起動模式3”的一系列再起動模式控制區(qū)域中，例如基于起動時的熄火而進行再起動時，即使重整器20的溫度Tr (t)從“再起動模式3”的再起動ATR溫度區(qū)域W203a(20(TC彡Tr(t) < 250°C )的低溫側上升從而處在該再起動ATR溫度區(qū)域W203a 或W203b(250°C彡Tr(t) < 400°C,Ts < 400°C )內，也由于可利用殘留在燃料電池電堆14、重整器20內的余熱的可能性較低，因此禁止“再起動模式3”的再起動模式控制區(qū)域中的 “再起動ATR”及“通常起動ATRl ”，并從“通常起動模式2”的點燃后的“燃燒運行”開始執(zhí)行(參照圖14的S215及S216)。而且，對于從“再起動模式3”的“通常起動ATR2”轉入“通常起動SR”時的時間 t205,與從“通常起動模式2”的“通常起動ATR2”轉入“通常起動SR”時的時間tl05相比，也為較少的時間，基于再起動的起動時間與基于通常起動的起動時間相比變短。根據(jù)上述的本實施方式的固體電解質型燃料電池(SOFC)的基于再起動控制流程的第3例的再起動控制，通過停止燃料電池模塊2的運行，重整器20的溫度Tr(t)從相當于“通常起動模式2”的通常起動POX溫度區(qū)域W102(300°C彡Tr(t) < 600°C,Ts < 250°C ) 的溫度區(qū)域的高溫側降低而處在該通常起動POX溫度區(qū)域W102內時，通過積極地利用殘留在燃料電池電堆14、重整器20內的余熱，即使重整器20的溫度Tr⑴處在通常起動POX 溫度區(qū)域W102內，也可跳過基于“通常起動模式2”的通常起動模式POX控制區(qū)域B102的 “通常起動Ρ0Χ”的執(zhí)行。而且，代替該跳過的“通常起動模式2”的“通常起動Ρ0Χ”，在“再起動模式3”的再起動ATR溫度區(qū)域W203a(200°C彡Tr (t) < 250°C )中，可執(zhí)行“水流量”比“通常起動模式2”的“通常起動ATR1”少的“再起動ATR”，在通常起動ATRl溫度區(qū)域 W203b(250°C^ Tr (t) < 400°C,Ts < 400°C )中，可擴大基于“通常起動模式2”的通常起動模式ATR控制區(qū)域B103，執(zhí)行“水流量”比“通常起動模式2”的“通常起動ATR2”少的“再起動模式3”的“通常起動ATRl ”。其結果，與在再起動時未跳過基于“通常起動模式2”的通常起動模式POX控制區(qū)域B102的“通常起動Ρ0Χ”的執(zhí)行，而是直接執(zhí)行通常起動POX時相比，能夠減輕燃料電池單電池84的氧化、異常高溫所引起的對燃料電池單電池84的負擔，可提高燃料電池單電池 84的耐久性。而且，由于ATR與POX相比熱量多，因此通過積極地利用殘留在燃料電池電堆14、重整器20內的余熱，通過利用跳過“通常起動模式2”的“通常起動Ρ0Χ”而執(zhí)行“再起動模式3”，從“點燃時”依次執(zhí)行“再起動ATR”、“通常起動ATR1”、“通常起動ATR2”及“通常起動SR”，能夠從點燃時提前轉入ATR、SR。其結果，在再起動時就是與在相當于“通常起動模式2”的通常起動POX溫度區(qū)域W102(300°C彡Tr (t) < 600°C,Ts < 250°C )的溫度區(qū)域內執(zhí)行“通常起動模式2”的“通常起動Ρ0Χ”時相比，也能夠大幅度地縮短再起動所需的起動時間。另一方面，例如在基于起動時的熄火而進行再起動時，由于能夠禁止“再起動模式 3”的再起動模式控制區(qū)域中的“再起動ATR”及“通常起動ATR1”，因此能夠抑制燃料電池單電池單元16損傷。而且，根據(jù)本實施方式的固體電解質型燃料電池(SOFC)中的基于再起動控制流程的第3例的再起動控制，在再起動時通過伴隨重整器20的溫度從“再起動模式3”的“點燃時”上升，依次執(zhí)行“再起動ATR”、“通常起動ATRl，，、“通常起動ATR2，，及“通常起動SR”，而不會導致燃料電池單電池單元16的溫度降低，能夠在最佳的狀態(tài)下實現(xiàn)穩(wěn)定的溫度恢
Μ. ο而且，根據(jù)本實施方式的固體電解質型燃料電池(SOFC)中的基于再起動控制流程的第3例的再起動控制，由于與執(zhí)行“通常起動模式2”的“通常起動Ρ0Χ”的通常起動POX溫度區(qū)域W102(300°C彡Tr(t) < 600°C, Ts < 250°C )相比在低溫側的溫度區(qū)域 W203a(200°C^Tr(t) < 250°C )內執(zhí)行轉入“再起動模式3”的“通常起動ATRl ”之前所執(zhí)行的“再起動ATR”，并且在比“通常起動模式2”的“通常起動Ρ0Χ”的“燃料流量”及“重整用空氣流量”少且比“通常起動模式2”的“通常起動ATRl ”的“水流量”少的狀態(tài)下執(zhí)行，因此可預防燃料電池電堆14氧化，同時可抑制燃料電池電堆14的溫度急劇降低，可實現(xiàn)促進燃料電池電堆14升溫。而且，根據(jù)本實施方式的固體電解質型燃料電池(SOFC)中的基于再起動控制流程的第3例的再起動控制，在“再起動模式3”的再起動模式ATR控制區(qū)域中，通過“再起動模式3”的“再起動ATR”執(zhí)行抑制對燃料電池單電池84的負擔的ATR后，在實現(xiàn)了所期待的溫度上升的時刻變更為“通常起動ATR1”而執(zhí)行積極的ATR，因此，不會導致重整器20及燃料電池單電池單元16溫度降低，可實現(xiàn)穩(wěn)定的升溫。而且，根據(jù)本實施方式的固體電解質型燃料電池(SOFC)中的基于再起動控制流程的第3例的再起動控制，在“再起動模式3”的再起動模式控制區(qū)域中，通過代替所跳過的“通常起動模式2”的“通常起動Ρ0Χ”，在通常起動ATRl溫度區(qū)域W203b(250°C彡Tr (t)< 4000C，Ts < 400°C )內，擴大基于“通常起動模式2”的通常起動模式ATR控制區(qū)域B103，執(zhí)行與“通常起動模式2”的“通常起動ATR2”相比抑制了 “水流量”的“再起動模式3”的 “通常起動ATR1”，從而即使在POX溫度區(qū)域的較低的溫度區(qū)域內也能執(zhí)行ATR，由此，可抑制重整器20及燃料電池電堆14的溫度急劇降低，實現(xiàn)利用了余熱的單電池溫度的恢復。接下來，根據(jù)圖16，具體地說明本實施方式的固體電解質型燃料電池(SOFC)的再起動控制流程的第4例。圖16是表示在本發(fā)明一個實施方式的固體電解質型燃料電池 (SOFC)中用于進行再起動的再起動控制流程的第4例(再起動控制流程4)的流程圖。在圖16中，S表示各步驟。首先，在S301中，判定燃料電池模塊2是否處于停止運行中，處于停止運行中時，進入S302，判定是否要求再起動。在S302中，判定為要求再起動時，進入S303，由重整器溫度傳感器148測定了重整器20的溫度Tr之后，進入S304，由發(fā)電室溫度傳感器142測定燃料電池電堆14 (即燃料電池單電池84自身)附近的溫度即電堆溫度Ts。接下來，進入S305，判定重整器溫度Tr (t)是否為400°C以上。在S305中，當判定為重整器溫度1Tr (t)不為400°C以上時，進入S306，判定重整器溫度T1Ht)是否小于200°C。在S306中，當判定為重整器溫度Tr(t)不小于200°C，即重整器溫度Tr (t)為 200°C以上且小于400°C時，進入S307，對于執(zhí)行圖9(B)所示的數(shù)據(jù)圖表中的“再起動模式 4”的“再起動ATR”至“通常起動ATR1”，不變更預先決定的“燃料流量”、“重整用空氣流量” 及“水流量”而保持于一定量并執(zhí)行。而且，在S305中，當判定為重整器溫度1Tr (t)為400°C以上時，進入S308，判定重整器溫度Tr (t)是否為600°C以上。在S308中，當判定為重整器溫度Tr(t)不為600°C以上，即重整器溫度Tr (t)為 400°C以上且小于600°C時，進入S309，執(zhí)行圖9(B)所示的數(shù)據(jù)圖表中的“再起動模式4”的 “通常起動ATR2”。另一方面，在S308中，當判定為重整器溫度Tr為600°C以上時，進入S310，判定由發(fā)電室溫度傳感器142測定的電堆溫度Ts是否為600°C以上。在S310中，當判定為電堆溫度Ts為600°C以上時，進S311，執(zhí)行圖9⑶所示的數(shù)據(jù)圖表中的“再起動模式4”的“通常起動SR”。另一方面，在S310中，當判定為電堆溫度Ts 不為600°C以上，即盡管重整器溫度Tr (t)為600°C以上，但是電堆溫度Ts小于600°C時，進入S309，執(zhí)行圖9(B)所示的數(shù)據(jù)圖表中的“再起動模式4”的“通常起動ATR2”。接下來，在S301中，判定燃料電池模塊2是否處于停止運行中，當未處于停止運行中時，進入S312，判定是否要求基于起動中的熄火的再起動。在S312中，當判定為要求基于熄火的再起動時，以及在S306中，當判定為重整器溫度Tr (t)小于200°C時，與第1實施例一樣進入S313，由于無法使用再起動圖表，因此根據(jù)圖9 (B)所示的數(shù)據(jù)圖表中的“通常起動模式2，，來執(zhí)行再起動。接下來，參照圖9(B)、圖16及圖17，更具體地說明根據(jù)圖16所示的本實施方式的固體電解質型燃料電池(SOFC)的再起動控制流程的第4例執(zhí)行再起動時的動作。圖17是對于表示根據(jù)圖16所示的本實施方式的固體電解質型燃料電池(SOFC)的再起動控制流程的第4例執(zhí)行再起動時的動作的時間圖，與表示通常起動時的動作的時間圖進行對比的圖。另外，圖17上段的時間圖是表示執(zhí)行圖9(B)所示的數(shù)據(jù)圖表中的“通常起動模式 2”時的固體電解質型燃料電池(SOFC)的通常起動的動作的時間圖，圖17下段的時間圖是表示執(zhí)行圖9(B)所示的數(shù)據(jù)圖表中的“再起動模式4”時的固體電解質型燃料電池(SOFC) 的再起動的動作的時間圖。而且，對于以下的基于本實施方式的固體電解質型燃料電池(SOFC)的再起動控制流程的第4例(再起動流程4)的再起動的動作說明，僅參照圖9(B)所示的與“通常起動模式2”和“再起動模式4”相關的數(shù)據(jù)圖表，同時與基于“通常起動模式2”的通常起動時的動作對比并說明圖17所示的本實施方式的固體電解質型燃料電池(SOFC)的基于“再起動模式4”的再起動時的動作。首先，如圖9(B)所示，基于“再起動模式4”的再起動控制從“點燃時”依次執(zhí)行 “再起動ATR”、“通常起動ATR1”、“通常起動ATR2”及“通常起動SR”。在此，對于圖17中的 “再起動模式4”的時間圖的橫軸即時間t，使“點燃時”的時間為t301，使依次轉入“再起動 ATR”、“通常起動ATRl”、“通常起動ATR2”及“通常起動SR”時的時間分別為t303a、t303b、 t304 及 t305。圖9(B)所示的“再起動模式4”的“點燃時”這一運行狀態(tài)為，在燃料電池模塊2的停止運行中要求再起動時，在重整器溫度傳感器148檢測出的重整器20的溫度Tr (t)小于比上述的“通常起動模式2”的通常起動模式POX控制區(qū)域B102的POX開始溫度Tr (tl02) (=300°C )低的規(guī)定溫度Tr (t301) ( = 200°C )時，基于“通常起動模式2”的通常起動從 “通常起動模式2”的點燃后的“燃燒運行”開始執(zhí)行(參照圖16的S306及S313)。另一方面，重整器20的溫度Tr (t301)為規(guī)定溫度(=200°C )以上時，使點火裝置83點火，在燃料氣體點燃后，立即轉入“再起動模式4”的“再起動ATR”的運行狀態(tài)(參照圖16的S307)。在此，圖9⑶及圖16的S307所示的“再起動模式4”的“再起動ATR”這一運行狀態(tài)為，在執(zhí)行與“通常起動模式2”的“通常起動Ρ0Χ”、“通常起動ATR1”及“通常起動ATR2” 不同的ATR的控制區(qū)域(以下稱為“再起動模式ATR控制區(qū)域B303a”)內控制再起動。更具體地說明時，在“再起動模式4”的再起動模式ATR控制區(qū)域B303a內執(zhí)行“再起動ATR”的溫度區(qū)域(以下稱為“再起動ATR溫度區(qū)域W303a”)的最低溫度與在“通常起動模式2”的通常起動模式POX控制區(qū)域B 102內執(zhí)行“通常起動Ρ0Χ”的通常起動POX溫度區(qū)域W102(300°C彡Tr (t) < 600°C )相比處于低溫側，再起動ATR溫度區(qū)域W303a為與通常起動POX溫度區(qū)域W102(300°C彡Tr (t) < 600°C, Ts < 250°C )的一部分重疊的溫度區(qū)域(2000C^ Tr(t) < 400°C, Ts < 400°C )。而且，“再起動模式4”的“再起動ATR”的運行狀態(tài)中的“燃料流量”為5. 0[L/ min]，比“通常起動模式2”的“通常起動POX”及“通常起動ATRl，，的運行狀態(tài)中的“燃料流量” (6.0[L/min])少。而且，“再起動模式4”的“再起動ATR”的運行狀態(tài)中的“重整用空氣流量”為 8.0[L/min]，比“通常起動模式2”的“通常起動Ρ0Χ”的運行狀態(tài)中的“重整用空氣流量” (18. 0[L/min])少。
而且，“再起動模式4”的“再起動ATR”的運行狀態(tài)中的“水流量”為2. 0[CC/min]，與“通常起動模式2”的“通常起動ATRl ”的運行狀態(tài)中的“水流量”相等。接下來，圖9(B)及圖16的S307所示的“再起動模式4”的“通常起動ATR1”這一運行狀態(tài)為，在執(zhí)行與“重整用空氣流量”比“通常起動模式2”的“通常起動Ρ0Χ”少的“再起動模式4”的“再起動ATR”完全相同的ATR的控制區(qū)域(以下稱為“再起動模式ATR控制區(qū)域B303b”)內控制再起動。S卩，在“再起動模式4”的再起動模式ATR控制區(qū)域B303a中執(zhí)行“再起動ATR” 后，在“再起動模式4”的再起動模式ATR控制區(qū)域B30;3b中，也將“燃料流量”(=5.0[L/ min])、“重整用空氣流量” (=8.0[L/min])及“水流量” (=2.0[cc/min])保持于預先決定的一定量并執(zhí)行“再起動模式4”的“通常起動ATR1”。S卩，對于執(zhí)行“再起動模式4”的“通常起動ATR1”的溫度區(qū)域(以下稱為“通常起動ATRl溫度區(qū)域W30;3b”)，也是與執(zhí)行“再起動模式4”的“再起動ATR”的再起動模式ATR 控制區(qū)域B303a相等的溫度區(qū)域彡Tr (t) < 400°C, Ts < 400°C )。接下來，圖9(B)及圖16的S309所示的“再起動模式4”的“通常起動ATR2”這一運行狀態(tài)為，當處在相對于“通常起動模式2”的通常起動POX溫度區(qū)域W102 (300°C彡Tr (t) < 600°C, Ts < 250°C )的溫度區(qū)域內，并且與“再起動模式4”的通常起動ATRl溫度區(qū)域 W303b(200°C^ Tr(t) < 400°C, Ts < 400°C )相比處于高溫側的溫度區(qū)域(以下稱為“通常起動 ATR2 溫度區(qū)域 W304”)(4000C^ Tr (t) < 600°C,400°C^ Ts < 600°C )內時，在執(zhí)行與“通常起動模式2”的“通常起動ATR2”相同的ATR的控制區(qū)域(以下稱為“再起動模式ATR控制區(qū)域B304”)內控制再起動。接下來，圖9(B)及圖16的S311所示的“再起動模式4”的“通常起動SR”這一運行狀態(tài)為，在利用與“通常起動模式2”的“通常起動SR”的“轉移溫度條件”相同的條件執(zhí)行與“通常起動模式2”的“通常起動SR”相同的SR的控制區(qū)域(以下稱為“再起動模式SR 控制區(qū)域B305”)內控制再起動。接下來，尤其著眼于從上述的“再起動模式4”的“再起動ATR”經過“通常起動 ATR1”而執(zhí)行“通常起動ATR2”的控制區(qū)域(以下稱為““再起動模式4”的再起動模式控制區(qū)域”)，使該基于再起動模式控制區(qū)域的再起動與基于“通常起動模式2，，的通常起動進行對比。在“再起動模式4”的再起動模式控制區(qū)域中，通過停止燃料電池模塊2的運行，重整器20的溫度Tr(t)從相當于“通常起動模式2”的通常起動POX溫度區(qū)域 W102(300°C^ Tr(t) < 600°C, Ts < 250°C )的溫度區(qū)域的高溫側降低而處在該通常起動 POX溫度區(qū)域W102內時，通過積極地利用殘留在燃料電池電堆14、重整器20內的余熱，即使重整器20的溫度Tr (t)處在通常起動POX溫度區(qū)域W102內，也跳過基于“通常起動模式 2”的通常起動模式POX控制區(qū)域B102的“通常起動Ρ0Χ”的執(zhí)行。而且，代替該跳過的“通常起動模式2”的“通常起動Ρ0Χ”，在“再起動模式4”的再起動ATR溫度區(qū)域W303a(200°C彡Tr(t) < 400°C,Ts < 400°C )中，執(zhí)行比“通常起動模式 2”的“通常起動Ρ0Χ”的“重整用空氣流量”少且與“通常起動模式2”的“通常起動ATRl，，的“水流量”相等的“再起動模式4”的“再起動ATR”，之后在“再起動模式4”的再起動模式ATR控制區(qū)域B303b中，也不變更“再起動模式4”的“再起動ATR”的預先決定的“燃料流量”、“重整用空氣流量”及“水流量”而保持一定量并執(zhí)行“再起動模式4”的“通常起動 ATR1”。其后，隨著升溫依次經過“再起動模式4”的“通常起動ATR2”執(zhí)行“通常起動SR”。另一方面，在“再起動模式4”的一系列再起動模式控制區(qū)域中，例如基于起動時的熄火而進行再起動時，即使重整器20的溫度Tr (t)從“再起動模式4”的再起動ATR溫度區(qū)域W303a(200°C彡Tr(t) < 400°C, Ts < 400°C )的低溫側上升而處在該再起動ATR溫度區(qū)域W303a或W303b(200°C彡Tr(t) < 400°C, Ts < 400°C )內，也由于可利用殘留在燃料電池電堆14、重整器20內的余熱的可能性較低，因此禁止“再起動模式4”的再起動模式控制區(qū)域中的“再起動ATR”及“通常起動ATR1”，并從“通常起動模式2”的點燃后的“燃燒運行”開始執(zhí)行(參照圖16的S312及S313)。而且，對于從“再起動模式4”的“通常起動ATR2”轉入“通常起動SR”時的時間 t305,與從“通常起動模式2”的“通常起動ATR2”轉入“通常起動SR”時的時間tl05相比，也為較少的時間，基于再起動的起動時間與基于通常起動的起動時間相比變短。根據(jù)上述的本實施方式的固體電解質型燃料電池(SOFC)的基于再起動控制流程的第4例的再起動控制，通過停止燃料電池模塊2的運行，重整器20的溫度Tr⑴從相當于“通常起動模式2”的通常起動POX溫度區(qū)域W102(300°C彡Tr(t) < 600°C,Ts < 250°C ) 的溫度區(qū)域的高溫側降低而處在該通常起動POX溫度區(qū)域W102內時，通過積極地利用殘留在燃料電池電堆14、重整器20內的余熱，即使重整器20的溫度Tr⑴處在通常起動POX 溫度區(qū)域W102內，也可跳過基于“通常起動模式2”的通常起動模式POX控制區(qū)域B102的 “通常起動Ρ0Χ”的執(zhí)行。而且，代替該跳過的“通常起動模式2”的“通常起動Ρ0Χ”，可以在 “再起動模式4”的再起動ATR溫度區(qū)域W303a(200°C彡Tr (t) < 400°C, Ts < 400°C )中，執(zhí)行比“通常起動模式2”的“通常起動Ρ0Χ”的“重整用空氣流量”少且與“通常起動模式 2”的“通常起動ATRl ”的“水流量”相等的“再起動模式4”的“再起動ATR”。之后，在“再起動模式4”的通常起動ATRl溫度區(qū)域W303b(200°C彡Tr (t) < 400°C, Ts < 400°C )中，也可以不變更“再起動模式4”的“再起動ATR”的預先決定的“燃料流量”、“重整用空氣流量”及“水流量”而保持一定量并執(zhí)行“再起動模式4”的“通常起動ATRl ”。其結果，與在再起動時未跳過基于“通常起動模式2”的通常起動模式POX控制區(qū)域B102的“通常起動Ρ0Χ”的執(zhí)行，而是直接執(zhí)行通常起動POX時相比，能夠減輕燃料電池單電池84的氧化、異常高溫所引起的對燃料電池單電池84的負擔，可提高燃料電池單電池 84的耐久性。而且，根據(jù)本實施方式的固體電解質型燃料電池(SOFC)的基于再起動控制流程的第4例的再起動控制，雖然在相當于“通常起動模式2”的通常起動POX溫度區(qū)域 W102(300°C^ Tr(t) < 600°C,Ts < 250°C )的溫度低且不穩(wěn)定的溫度區(qū)域內執(zhí)行“再起動模式4”的“再起動ATR”至“通常起動ATRl ”的ATR，但是即使在這種溫度低且不穩(wěn)定的溫度區(qū)域內，也能夠不變更“再起動模式4”的“再起動ATR”的預先決定的“燃料流量”、“重整用空氣流量”及“水流量”而保持一定量并執(zhí)行“再起動模式4”的“通常起動ATRl ”，因此，即使在溫度低且不穩(wěn)定的溫度區(qū)域內，也能夠通過防止使重整狀態(tài)發(fā)生變化的主要原因，來穩(wěn)定地進行重整器20及燃料電池電堆14的溫度恢復。而且，由于ATR與POX相比熱量多，因此通過積極地利用殘留在燃料電池電堆14、重整器20內的余熱，通過利用跳過“通常起動模式2”的“通常起動Ρ0Χ”而執(zhí)行“再起動模式4”，從“點燃時”依次執(zhí)行“再起動ATR”、“通常起動ATR1”、“通常起動ATR2”及“通常起動SR”，能夠從點燃時提前轉入ATR、SR。其結果，在再起動時就是與在相當于“通常起動模式2”的通常起動POX溫度區(qū)域W102(300°C彡Tr (t) < 600°C,Ts < 250°C )的溫度區(qū)域內執(zhí)行“通常起動模式2”的“通常起動Ρ0Χ”時相比，也能夠大幅度地縮短再起動所需的起動時間。另一方面，例如在基于起動時的熄火而進行再起動時，由于能夠禁止“再起動模式 4”的再起動模式控制區(qū)域中的“再起動ATR”及“通常起動ATRl ”，因此能夠抑制燃料電池單電池單元16損傷。而且，根據(jù)本實施方式的固體電解質型燃料電池(SOFC)中的基于再起動控制流程的第4例的再起動控制，在“再起動模式4”的再起動模式控制區(qū)域中，通過代替所跳過的“通常起動模式2”的“通常起動Ρ0Χ”，在通常起動ATRl溫度區(qū)域W303b(200°C彡Tr (t) < 4000C，Ts < 400°C )內，擴大基于“通常起動模式2”的通常起動模式ATR控制區(qū)域B103，執(zhí)行與“通常起動模式2”的“通常起動ATR2”相比抑制了 “水流量”的“再起動模式4”的 “通常起動ATR1”，能夠抑制燃料電池單電池84的溫度急劇降低，實現(xiàn)利用了余熱的單電池溫度的恢復。接下來，根據(jù)圖18，具體地說明本實施方式的固體電解質型燃料電池(SOFC)的再起動控制流程的第5例。圖18是表示在本發(fā)明一個實施方式的固體電解質型燃料電池 (SOFC)中用于進行再起動的再起動控制流程的第5例(再起動控制流程幻的流程圖。在圖18中，S表示各步驟。首先，在S401中，判定燃料電池模塊2是否處于停止運行中，處于停止運行中時，進入S402，判定是否要求再起動。在S402中，判定為要求再起動時，進入S403，由重整器溫度傳感器148測定了重整器20的溫度Tr之后，進入S404，由發(fā)電室溫度傳感器142測定燃料電池電堆14 (即燃料電池單電池84自身)附近的溫度即電堆溫度Ts。接下來，進入S405，判定重整器溫度Tr (t)是否為400°C以上。在S405中，當判定為重整器溫度1Tr (t)不為400°C以上時，進入S406，判定重整器溫度T1Ht)是否小于200°C。在S406中，當判定為重整器溫度Tr(t)不小于200°C，即重整器溫度Tr (t)為 2000C以上且小于400°C時，進入S407，判定重整器溫度1Tr是否為200°C以上且小于250°C。在S407中，當判定為重整器溫度Tr不為200°C以上且小于250°C，即重整器溫度 Tr為250°C以上且小于400°C時，進入S408，執(zhí)行圖9 (B)所示的數(shù)據(jù)圖表中的“再起動模式 5”的“再起動ATR2”。另一方面，在S407中，當判定為重整器溫度Tr為200°C以上且小于250°C時，進入 S409，判定重整器溫度Tr是否在200°C以上且小于250°C的范圍內升溫了 30°C。在S409中，當判定為重整器溫度Tr在200°C以上且小于250°C的范圍內升溫了 30°C時，進入S408，執(zhí)行“再起動模式5”的“再起動ATR2”。另一方面，在S409中，當判定為重整器溫度Tr未在200°C以上且小于250°C的范圍內升溫30°C時，進入S410，執(zhí)行“再起動模式5”的“再起動ATRl ”。而且，在S405中，當判定為重整器溫度Tr為400°C以上時，進入S411，判定重整器溫度iTr是否為600°C以上。在S411中，當判定為重整器溫度Tr不為600°C以上，即重整器溫度Tr為400°C以上且小于600°C時，進入S412，執(zhí)行圖9(B)所示的數(shù)據(jù)圖表中的“再起動模式5”的“再起動 ATR3”。另一方面，在S411中，當判定為重整器溫度Tr為600°C以上時，進入S413，判定由發(fā)電室溫度傳感器142測定的電堆溫度Ts是否為600°C以上。在S413中，當判定為電堆溫度Ts為600°C以上時，進入S414，執(zhí)行圖9⑶所示的數(shù)據(jù)圖表中的“再起動模式5”的“通常起動SR”。另一方面，在S413中，當判定為電堆溫度 Ts不為600°C以上，即盡管重整器溫度Tr為600°C以上，但是電堆溫度Ts小于600°C時，進入S412，執(zhí)行圖9(B)所示的數(shù)據(jù)圖表中的“再起動模式5”的“再起動ATR3”。接下來，在S401中，判定燃料電池模塊2是否處于停止運行中，當未處于停止運行中時，進入S415，判定是否要求基于起動中的熄火的再起動。在S415中，當判定為要求基于熄火的再起動時，以及在S406中，當判定為重整器溫度Tr小于200°C時，與第1實施例一樣進入S416，由于無法使用再起動圖表，因此根據(jù)圖 9(B)所示的數(shù)據(jù)圖表中的“通常起動模式2”來執(zhí)行再起動。接下來，參照圖9 (B)、圖18及圖19，更具體地說明根據(jù)圖18所示的本實施方式的固體電解質型燃料電池(SOFC)的再起動控制流程的第5例執(zhí)行再起動時的動作。圖19是對于表示根據(jù)圖18所示的本實施方式的固體電解質型燃料電池(SOFC) 的再起動控制流程的第5例執(zhí)行再起動時的動作的時間圖，與表示通常起動時的動作的時間圖進行對比的圖。另外，圖19上段的時間圖是表示執(zhí)行圖9(B)所示的數(shù)據(jù)圖表中的“通常起動模式 2”時的固體電解質型燃料電池(SOFC)的通常起動的動作的時間圖，圖19下段的時間圖是表示執(zhí)行圖9(B)所示的數(shù)據(jù)圖表中的“再起動模式5”時的固體電解質型燃料電池(SOFC) 的再起動的動作的時間圖。而且，對于以下的基于本實施方式的固體電解質型燃料電池(SOFC)的再起動控制流程的第5例(再起動流程幻的再起動的動作說明，僅參照圖9(B)所示的與“通常起動模式2”和“再起動模式5”相關的數(shù)據(jù)圖表，同時與基于“通常起動模式2”的通常起動時的動作對比并說明圖19所示的本實施方式的固體電解質型燃料電池(SOFC)的基于“再起動模式5”的再起動時的動作。首先，如圖9⑶所示，基于“再起動模式5”的再起動控制從“點燃時次執(zhí)行“再起動ATR1”、“再起動ATR2”、“再起動ATR3”及“通常起動SR”。在此，對于圖18中的“再起動模式5”的時間圖的橫軸即時間t，使“點燃時”的時間為t401，使依次轉入“再起動ATR1”、 “再起動ATR2”、“再起動ATR3”及“通常起動SR”時的時間分別為t403a、t403b、t403c及 t405o圖9(B)所示的“再起動模式5”的“點燃時”這一運行狀態(tài)為，在燃料電池模塊2的停止運行中要求再起動時，在重整器溫度傳感器148檢測出的重整器20的溫度Tr (t)小于比上述的“通常起動模式2”的通常起動模式POX控制區(qū)域B102的POX開始溫度Tr (tl02) (=300°C )低的規(guī)定溫度Tr (t301) ( = 200°C )時，基于“通常起動模式2”的通常起動從 “通常起動模式2”的點燃后的“燃燒運行”開始執(zhí)行(參照圖18的S406及S416)。
另一方面，重整器20的溫度Tr (t401)為規(guī)定溫度(=200°C )以上時，使點火裝置83點火，在燃料氣體點燃后，立即轉入“再起動模式5”的“再起動ATR1”的運行狀態(tài)(參照圖18的S410)。在此，圖9(B)及圖18的S410所示的“再起動模式5”的“再起動ATR1”這一運行狀態(tài)為，在執(zhí)行與“通常起動模式2”的“通常起動Ρ0Χ”、“通常起動ATR1”及“通常起動 ATR2”不同的ATR的控制區(qū)域(以下稱為“再起動模式ATR控制區(qū)域B403a”)內控制再起動。更具體地說明時，在“再起動模式5”的再起動模式ATR控制區(qū)域B403a內執(zhí)行 “再起動ATR1”的溫度區(qū)域(以下稱為“再起動ATRl溫度區(qū)域W403a”)與在“通常起動模式2”的通常起動模式POX控制區(qū)域B102內執(zhí)行“通常起動Ρ0Χ”的通常起動POX溫度區(qū)域 W102(300°C^ Tr (t) < 600°C，Ts < 250°C )相比，處于低溫側的溫度區(qū)域(200°C^ Tr (t) < 250 0C )。而且，“再起動模式5”的“再起動ATR1”的運行狀態(tài)中的“燃料流量”為5. 5 [L/ min]，比“通常起動模式2”的“通常起動POX”的運行狀態(tài)中的“燃料流量”(6. 0[L/min]) 少。而且，“再起動模式5”的“再起動ATR1”的運行狀態(tài)中的“重整用空氣流量”為 12. 0[L/min]，比“通常起動模式2”的“通常起動Ρ0Χ”的運行狀態(tài)中的“重整用空氣流量” (18. 0[L/min])少。而且，“再起動模式5”的“再起動ATR1”的運行狀態(tài)中的“水流量”為1.0[CC/min]，比“通常起動模式2”的“通常起動ATR1”的運行狀態(tài)中的“水流量”(2.0[CC/min])少。而且，“再起動模式5”的“再起動ATR1”在確認了重整器溫度Tr在200°C以上且小于250°C的范圍內升溫了 30°C之后，隨即轉入執(zhí)行“再起動模式5”的“再起動ATR2”。接下來，圖9(B)及圖18的S408所示的“再起動模式5”的“再起動ATR2”這一運行狀態(tài)為，在執(zhí)行與“通常起動模式2，，的“通常起動ATRl，，及“通常起動ATR2，，以及“再起動模式5”的“再起動ATR1”不同的ATR的控制區(qū)域(以下稱為“再起動模式ATR控制區(qū)域 B403b")內控制再起動。更具體地說明時，在“再起動模式5”的再起動模式ATR控制區(qū)域B403b內執(zhí)行“再起動ATR2”的溫度區(qū)域(以下稱為“再起動ATR2溫度區(qū)域W403b”)與執(zhí)行“再起動模式 5”的“再起動ATR1”的再起動ATRl溫度區(qū)域W403a(20(TC彡Tr(t) < 250°C )相比，處于高溫側的溫度區(qū)域彡Tr (t) < 400°C, Ts < 400°C )。而且，在“再起動模式5”的再起動模式ATR控制區(qū)域B403b中，尤其是盡管“再起動模式5”的再起動ATR2溫度區(qū)域W403b(250°C彡Tr (t) < 400°C, Ts < 400°C )與“通常起動模式2”的通常起動POX溫度區(qū)域W102(300°C彡Tr (t) < 600°C,Ts < 250°C )的一部分重疊，也不執(zhí)行“通常起動模式2”的“通常起動Ρ0Χ”，而是執(zhí)行“再起動模式5”的“通常起動ATR2”。而且，“再起動模式5”的“再起動ATR2”的運行狀態(tài)中的“燃料流量”為4. 5 [L/ min]，比“通常起動模式2”的“通常起動Ρ0Χ”及“通常起動ATR1”的運行狀態(tài)中的“燃料流量”(6. 0[L/min])、“再起動模式5”的“再起動ATR1”的運行狀態(tài)中的“燃料流量”(5. 5[L/ min])少。
而且，“再起動模式5”的“再起動ATR2”的運行狀態(tài)中的“重整用空氣流量”為 7.0[L/min]，比“通常起動模式2”的“通常起動Ρ0Χ”的運行狀態(tài)中的“重整用空氣流量”(18.0[L/min])、“再起動模式5”的“再起動ATR1”的運行狀態(tài)中的“重整用空氣流量” (12. 0[L/min])少。而且，“再起動模式5”的“再起動ATR2”的運行狀態(tài)中的“水流量”為2. 0[CC/min]，與“通常起動模式2”的“通常起動ATR1”的運行狀態(tài)中的“水流量”(2.0[CC/min])相等，比“通常起動模式2”的“通常起動ATR2”的運行狀態(tài)中的“水流量”(3. 0 [cc/min])少，但是比“再起動模式5”的“再起動ATR1”的運行狀態(tài)中的“水流量”(1.0[CC/min])多。接下來，圖9(B)及圖18的S412所示的“再起動模式5”的“再起動ATR3”這一運行狀態(tài)為，重整器20的溫度Tr(t)處在相當于“通常起動模式2”的通常起動POX溫度區(qū)域W102(300°C彡Tr(t) < 600°C, Ts < 250°C )的溫度區(qū)域內，并且與“再起動模式5”的再起動ATR2溫度區(qū)域W403b(250°C彡Tr (t) < 400°C, Ts < 400°C )相比處于高溫側的溫度區(qū)域(以下稱為“再起動ATR3溫度區(qū)域W403c”M40(TC彡Tr(t) < 600°C, 400°C ^ Ts
<600°C )內時，在執(zhí)行與“通常起動模式2”的“通常起動ATR1”及“通常起動ATR2”以及 “再起動模式5”的“再起動ATR1”及“再起動ATR2”不同的ATR的控制區(qū)域(以下稱為“再起動模式ATR控制區(qū)域B403c”)內控制再起動。更具體地說明時，在“再起動模式5”的再起動模式ATR控制區(qū)域B403c中，尤其是盡管“再起動模式5”的再起動ATR3溫度區(qū)域W403c(400°C彡Tr (t) < 600°C,400°C^ Ts
<6000C )與“通常起動模式2”的通常起動POX溫度區(qū)域W102(300°C彡Tr (t) < 600°C ) 的一部分重疊，也不執(zhí)行“通常起動模式2”的“通常起動Ρ0Χ”，而是執(zhí)行“再起動模式5”的 “再起動ATR3”。而且，“再起動模式5”的“再起動ATR3”的運行狀態(tài)中的“燃料流量”為3. 5 [L/ min]，比“通常起動模式2”的“通常起動ATR2”的運行狀態(tài)中的“燃料流量” (4. 0 [L/min]), “再起動模式5”的“再起動ATR2”的運行狀態(tài)中的“燃料流量” G.5[L/min])少。而且，“再起動模式5”的“再起動ATR3”的運行狀態(tài)中的“重整用空氣流量”為 2.0[L/min]，比“通常起動模式2”的“通常起動ATR2”的運行狀態(tài)中的“重整用空氣流量” G.0[L/min])、“再起動模式5”的“再起動ATR2”的運行狀態(tài)中的“重整用空氣流量” (7.0[L/min])少。而且，“再起動模式5”的“再起動ATR3”的運行狀態(tài)中的“水流量”為3. 0 [cc/min]，與“通常起動模式2”的“通常起動ATR2”的運行狀態(tài)中的“水流量”(3.0[CC/min])相等，比“再起動模式5”的“再起動ATR2”的運行狀態(tài)中的“水流量”(2.0[CC/min])多。接下來，圖9(B)及圖18的S414所示的“再起動模式5”的“通常起動SR”這一運行狀態(tài)為，在利用與“通常起動模式2”的“通常起動SR”的“轉移溫度條件”相同的條件執(zhí)行與“通常起動模式2”的“通常起動SR”相同的SR的控制區(qū)域(以下稱為“再起動模式SR 控制區(qū)域B405”)內控制再起動。接下來，尤其著眼于從上述的“再起動模式5”的“再起動ATRl ”經過“再起動ATR2” 而執(zhí)行“再起動ATR3”的控制區(qū)域(以下稱為““再起動模式5”的再起動模式控制區(qū)域”)，使該基于再起動模式控制區(qū)域的再起動與基于“通常起動模式2”的通常起動進行對比。在“再起動模式5”的再起動模式控制區(qū)域中，通過停止燃料電池模塊2的運行，重整器20的溫度Tr(t)從相當于“通常起動模式2”的通常起動POX溫度區(qū)域 W102(300°C^ Tr(t) < 600°C, Ts < 250°C )的溫度區(qū)域的高溫側降低而處在該通常起動 POX溫度區(qū)域W102內時，通過積極地利用殘留在燃料電池電堆14、重整器20內的余熱，即使重整器20的溫度Tr (t)處在通常起動POX溫度區(qū)域W102內，也跳過基于“通常起動模式 2”的通常起動模式POX控制區(qū)域B102的“通常起動Ρ0Χ”的執(zhí)行。于是，代替該跳過的“通常起動模式2”的“通常起動Ρ0Χ”，在“再起動模式5”的再起動ATRl溫度區(qū)域W403a(20(TC彡Tr (t) < 250V )中，執(zhí)行“燃料流量”及“重整用空氣流量”比“通常起動模式2”的“通常起動Ρ0Χ”少且“水流量”比“通常起動模式2”的“通常起動ATRl ”少的“再起動模式5 ”的“再起動ATRl ”，在該“再起動模式5 ”的“再起動ATRl ” 的再起動ATRl溫度區(qū)域W403a(200°C彡Tr (t) < 250°C )內確認了 30°C的升溫之后，隨即執(zhí)行“再起動模式5”的“再起動ATRl ”，隨著其后的升溫，依次經過“再起動模式5”的“再起動ATR2”及“再起動ATR3”執(zhí)行“通常起動SR”。另一方面，在“再起動模式5”的一系列再起動模式控制區(qū)域中，例如基于起動時的熄火而進行再起動時，即使重整器20的溫度Tr⑴從“再起動模式5”的再起動ATRl溫度區(qū)域W403a(200°C彡Tr(t) < 250°C )的低溫側上升從而處在該再起動ATR溫度區(qū)域W403a W403c內，也由于可利用殘留在燃料電池電堆14、重整器20內的余熱的可能性較低，因此禁止“再起動模式5”的再起動模式控制區(qū)域中的“再起動ATR1” “再起動ATR3”，并從“通常起動模式2”的點燃后的“燃燒運行”開始執(zhí)行(參照圖18的S415及S416)。而且，對于從“再起動模式5”的“再起動ATR3”轉入“通常起動SR”時的時間t405，與從“通常起動模式2”的“通常起動ATR2”轉入“通常起動SR”時的時間tl05相比，也為較少的時間，基于再起動的起動時間與基于通常起動的起動時間相比變短。根據(jù)上述的本實施方式的固體電解質型燃料電池(SOFC)的基于再起動控制流程的第5例的再起動控制，通過停止燃料電池模塊2的運行，重整器20的溫度Tr(t)從相當于“通常起動模式2”的通常起動POX溫度區(qū)域W102(300°C彡Tr(t) < 600°C,Ts < 250°C ) 的溫度區(qū)域的高溫側降低而處在該通常起動POX溫度區(qū)域W102內時，通過積極地利用殘留在燃料電池電堆14、重整器20內的余熱，即使重整器20的溫度Tr (t)處在通常起動POX溫度區(qū)域W102內，也可跳過基于“通常起動模式2”的通常起動模式POX控制區(qū)域B102的“通常起動Ρ0Χ”的執(zhí)行。而且，代替該跳過的“通常起動模式2”的“通常起動Ρ0Χ”，可以在再起動模式5” 的再起動ATR溫度區(qū)域W403a W403b中，執(zhí)行“再起動ATRl”后，執(zhí)行“重整用空氣流量” 比該“再起動ATRl ”少的“再起動ATR2”，依次執(zhí)行“重整用空氣流量”比該“再起動ATR2” 少的“再起動ATR3”而轉入“通常起動SR”。其結果，與在再起動時未跳過基于“通常起動模式2”的通常起動模式POX控制區(qū)域B102的“通常起動Ρ0Χ”的執(zhí)行，而是直接執(zhí)行通常起動POX時相比，能夠減輕燃料電池單電池84的氧化、異常高溫所引起的對燃料電池單電池84的負擔，可提高燃料電池單電池 84的耐久性。而且，通過在再起動時的初期的燃料電池單電池84、重整器20的溫度較低且不穩(wěn)定的溫度區(qū)域內使空氣量較多而使部分氧化重整反應比水蒸氣重整反應多，能夠抑制重整器20的溫度降低，并穩(wěn)定地提高燃料電池單電池84的溫度。
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而且，由于ATR與POX相比熱量多，因此通過積極地利用殘留在燃料電池電堆14、重整器20內的余熱，通過利用跳過“通常起動模式2”的“通常起動Ρ0Χ”而執(zhí)行“再起動模式5 ”，從“點燃時”依次執(zhí)行“再起動ATRl ”、“再起動ATR2 ”、“再起動ATR3，，及“通常起動 SR”，能夠從點燃時提前轉入ATR、SR0其結果，在再起動時就是與在相當于“通常起動模式 2”的通常起動POX溫度區(qū)域W102(300°C彡Tr (t) < 600°C,Ts < 250°C )的溫度區(qū)域內執(zhí)行“通常起動模式2”的“通常起動Ρ0Χ”時相比，也能夠大幅度地縮短再起動所需的起動時間。另一方面，例如在基于起動時的熄火而進行再起動時，由于能夠禁止“再起動模式 5”的再起動模式控制區(qū)域中的“再起動ATR1” “再起動ATR3”，因此能夠抑制燃料電池單電池單元16損傷。而且，根據(jù)本實施方式的固體電解質型燃料電池(SOFC)中的基于再起動控制流程的第5例的再起動控制，在再起動時通過伴隨重整器20的溫度從“再起動模式5”的“點燃時”上升，依次執(zhí)行“再起動ATRl ”、“再起動ATR2 ”、“再起動ATR3 ”及“通常起動SR”，而不會導致燃料電池單電池單元16的溫度下降，能夠在最佳的狀態(tài)下實現(xiàn)穩(wěn)定的溫度恢復。另外，在上述的本實施方式的固體電解質型燃料電池(SOFC)中的基于再起動控制流程的第1例第5例的再起動控制中，通過在再起動模式1 5的各再起動模式ATR 控制區(qū)域中，將氧化劑氣體加熱部件即第1加熱器46加熱向重整器20供給的氧化劑氣體 (重整用空氣)的加熱溫度設定為比通常起動模式1及2的各通常起動ATR控制區(qū)域中的加熱溫度高，并執(zhí)行基于ATR的再起動，而能夠抑制伴隨著再起動時的ATR中的供給純水的燃料電池單電池84及重整器20的溫度降低，同時能夠實現(xiàn)盡早的溫度上升。接下來，說明本發(fā)明其它實施方式的固體電解質型燃料電池(SOFC)。圖20是表示本發(fā)明其它實施方式的固體電解質型燃料電池(SOFC)的燃料電池模塊的正面剖視圖，圖21是沿圖20的XXI-XXI線的剖視圖，圖22是從斜上方觀察本發(fā)明其它實施方式的固體電解質型燃料電池(SOFC)的燃料電池模塊的分流器部分的立體圖。在此，在圖20 圖22中，對與上述的本發(fā)明一個實施方式的固體電解質型燃料電池(SOFC)的部分相同的部分標注相同的符號，省略它們的說明。如圖20 圖22所示，在燃料電池模塊200的殼體202內設置有單電池集合體支撐單元204，其支撐配置在重整器20下方的燃料電池單電池集合體12的下部。該單電池集合體支撐單元204具備支撐構件20 和隔板204b。支撐構件20 固定在燃料電池模塊200的基部即基底構件206上，從基底構件 206向上方隔開規(guī)定間隔支撐隔板204b的長度方向的兩側端部(圖20的隔板204b的左側端部及右側端部)。而且，單電池集合體支撐單元204與基底構件206之間形成有排放氣體室2(Mc。而且，如圖21所示，在沿殼體202的長度方向的面即前面20 和后面202b的內側，形成有在上下方向上延伸的排放氣體通路208，該排放氣體通路208的下端側與排放氣體室2(Mc連通。而且，在排放氣體室2(Mc的下面連接有排放氣體排出管210，該排放氣體排出管 210的下游端連接于圖1所示的上述溫水制造裝置50。而且，在排放氣體室2(Mc內配置有純水導入管212，用于向重整器20導入純水；被重整氣體導入管214，用于導入將要重整的燃料氣體和重整用空氣；空氣導入管216，向發(fā)電室10導入預熱后的空氣；及混合室218，連接有上述純水導入管212和被重整氣體導入管214各自的下游端側。在該混合室218內，混合從純水導入管212供給的水蒸氣(純水)以及從被重整氣體導入管214供給的將要重整的燃料氣體和重整用空氣。而且，對于上述的純水導入管212和被重整氣體導入管214，從燃料電池模塊200 的基底構件206的下方側向上方延伸至排放氣體室2(Mc內后，在排放氣體室2(Mc內沿水平方向延伸并連接于混合室218，通過使純水導入管212和被重整氣體導入管214經由排放氣體室2(Mc內，可利用排放氣體室2(Mc內的排放氣體的熱量對向重整器20供給之前的水蒸氣(純水)、重整用空氣進行保溫，從而抑制溫度降低。而且，在混合室218和重整器20的上游端側之間，沿上下方向延伸地連接有配管 220，在混合室218內混合有水蒸氣(純水)的燃料氣體及空氣經由配管220被送至重整器 20內，通過填充在重整器20內的重整催化劑而被重整。而且，配管220鄰接配置在與形成排放氣體通路208的殼體202的相對的一對前面20 及后面202b不同的側面202c (圖20的殼體202的左側側面)上，通過對配管220 內的水蒸氣(純水)進行保溫，可抑制向重整器20供給之前的水蒸氣(純水)、重整用空氣溫度降低。而且，在該重整器20的下游端側連接有燃料氣體供給管64，該燃料氣體供給管64 向下方延伸，進而在形成于燃料電池單電池集合體12下方的分流器66內水平延伸。在燃料氣體供給管64的水平部64a的下方面上形成有多個燃料供給孔64b，從該燃料供給孔64b 向分流器66內供給重整后的燃料氣體。根據(jù)上述的本發(fā)明其它實施方式的固體電解質型燃料電池(SOFC)，對于在再起動時從純水導入管212經由配管220向重整器20供給的水蒸氣(純水)的溫度，由于可利用排放氣體室2(Mc內的排放氣體的熱量而保持為較高，因此可抑制伴隨再起動時的ATR中的水蒸氣(純水)供給的燃料電池單電池84、重整器20的溫度降低。而且，根據(jù)本實施方式的固體電解質型燃料電池(SOFC)，由于相對于殼體202使配管220與排放氣體通路208分離，因此可使來自殼體202的換熱在其它側面202c上僅與水進行，因此，能夠在再起動時將從配管220向重整器20供給的水的溫度保持為較高。
權利要求
1.一種固體電解質型燃料電池，是通過使燃料氣體和氧化劑氣體進行電化學反應來發(fā)電的固體電解質型燃料電池，其特征在于，具有固體電解質型燃料電池單電池，配置在固體電解質型燃料電池模塊內；重整器，是對燃料氣體進行重整并向上述燃料電池單電池供給的重整器，其根據(jù)規(guī)定的溫度區(qū)域利用如下任意一個重整反應將燃料氣體重整為氫，該重整反應包括通過使燃料氣體和氧化劑氣體進行化學反應而對燃料氣體進行部分氧化重整的重整反應即Ρ0Χ、通過使燃料氣體和水蒸氣進行化學反應而對燃料氣體進行水蒸氣重整的重整反應即SR、以及通過并用上述POX和上述SR而對燃料氣體進行自熱重整的重整反應即ATR ；重整狀態(tài)溫度檢測器，檢測用于上述重整器變更重整狀態(tài)的重整狀態(tài)溫度；及控制裝置，控制上述燃料電池模塊的運行，上述控制裝置具備控制上述燃料電池模塊的運行起動的起動控制裝置和控制上述燃料電池模塊的運行停止的停止控制裝置，上述起動控制裝置在使燃料氣體點燃并燃燒后，在上述重整狀態(tài)溫度檢測器檢測出的上述重整狀態(tài)溫度比上述POX開始的POX開始溫度低時，執(zhí)行利用燃料氣體的燃燒熱量使上述重整器升溫的燃燒運行控制，在上述重整狀態(tài)溫度處在上述POX開始溫度以上且小于可實施上述水蒸氣重整的溫度的POX溫度區(qū)域內時，為了使上述重整器升溫而執(zhí)行通常起動時的Ρ0Χ，在上述重整狀態(tài)溫度處在可實施上述水蒸氣重整的溫度以上且小于規(guī)定的恒定溫度的ATR溫度區(qū)域內時，為了使上述重整器升溫而執(zhí)行通常起動時的ATR，在上述重整狀態(tài)溫度處在上述規(guī)定的恒定溫度以上時，為了使上述重整器升溫而執(zhí)行通常起動時的SR，上述起動控制裝置還在伴隨上述燃料電池模塊從高溫狀態(tài)的停止而由上述停止控制裝置執(zhí)行停止處理，并在上述重整狀態(tài)溫度處在上述POX溫度區(qū)域內時執(zhí)行運行的再起動時，跳過上述通常起動時的POX而利用ATR執(zhí)行再起動控制。
2.根據(jù)權利要求1所述的固體電解質型燃料電池，其特征在于，上述再起動控制在上述重整狀態(tài)溫度小于上述通常起動時的POX溫度區(qū)域內的規(guī)定溫度時執(zhí)行基于POX的再起動，在上述重整狀態(tài)溫度為上述POX溫度區(qū)域內的規(guī)定溫度以上時執(zhí)行基于ATR的再起動。
3.根據(jù)權利要求1所述的固體電解質型燃料電池，其特征在于，上述再起動控制為上述重整狀態(tài)溫度至少在上述POX溫度區(qū)域內代替通常起動時的POX而執(zhí)行基于ATR的再起動，通過該再起動控制所進行的ATR的至少一部分構成為與通常起動時的ATR不同。
4.根據(jù)權利要求2所述的固體電解質型燃料電池，其特征在于，上述再起動控制為上述重整狀態(tài)溫度至少在上述POX溫度區(qū)域內代替通常起動時的POX而執(zhí)行基于ATR的再起動，通過該再起動控制所進行的ATR的至少一部分構成為與通常起動時的ATR不同。
5.根據(jù)權利要求3所述的固體電解質型燃料電池，其特征在于，通過上述再起動控制所進行的ATR構成為，使燃料氣體的供給量比上述通常起動時的ATR多。
6.根據(jù)權利要求3所述的固體電解質型燃料電池，其特征在于，通過上述再起動控制所進行的ATR構成為，使氧化劑氣體的供給量比上述通常起動時的ATR多。
7.根據(jù)權利要求3所述的固體電解質型燃料電池，其特征在于，通過上述再起動控制所進行的ATR構成為，使供水量比上述通常起動時的ATR少。
8.根據(jù)權利要求3所述的固體電解質型燃料電池，其特征在于，通過上述再起動控制所進行的ATR在上述重整狀態(tài)溫度上升了預先決定的規(guī)定溫度以上的時刻變更為通常起動時的ATR。
9.根據(jù)權利要求3所述的固體電解質型燃料電池，其特征在于，上述再起動控制不變更預先決定的燃料氣體供給量、氧化劑氣體供給量及供水量，而是保持一定量來執(zhí)行基于 ATR的再起動。
10.根據(jù)權利要求3所述的固體電解質型燃料電池，其特征在于，上述再起動控制在通常起動時的POX溫度區(qū)域內執(zhí)行基于第IATR的再起動，在通常起動時的ATR溫度區(qū)域內執(zhí)行基于第2ATR的再起動，通過上述再起動控制所進行的第IATR構成為供水量比上述第 2ATR 少。
11.根據(jù)權利要求9所述的固體電解質型燃料電池，其特征在于，通過上述再起動控制所進行的ATR構成為，其初期的氧化劑氣體供給量比后期的氧化劑氣體供給量多。
12.根據(jù)權利要求1所述的固體電解質型燃料電池，其特征在于，還具有氧化劑氣體加熱裝置，加熱從上述氧化劑氣體供給裝置向上述重整器供給的氧化劑氣體，上述再起動控制將由上述氧化劑氣體加熱裝置加熱氧化劑氣體的加熱溫度設定為比上述通常起動時的 ATR高而執(zhí)行基于ATR的再起動。
13.根據(jù)權利要求1所述的固體電解質型燃料電池，其特征在于，還具有生成純水并向上述重整器供給的供水裝置，該供水裝置具備向上述重整器導入水的配水管和對該配水管進行保溫的保溫裝置。
14.根據(jù)權利要求13所述的固體電解質型燃料電池，其特征在于，還具有單電池集合體支撐裝置，其在支撐具備多個燃料電池單電池的單電池集合體的下部的同時，形成排出利用燃料氣體和氧化劑氣體的燃燒而生成的排放氣體的排放氣體室，上述保溫裝置構成為，通過將上述配水管配置為經由上述排放氣體室內，而抑制向重整器供給的水的溫度降低。
15.根據(jù)權利要求14所述的固體電解質型燃料電池，其特征在于，還具備收容上述單電池集合體的殼體構件，在形成該殼體構件的相對的一對側面上配置有與上述排放氣體室連通的排放氣體通路，在其它側面上配置有上述配水管的通路。
16.一種固體電解質型燃料電池，是通過使燃料氣體和氧化劑氣體進行電化學反應來發(fā)電的固體電解質型燃料電池，其特征在于，具有固體電解質型燃料電池單電池，配置在固體電解質型燃料電池模塊內；重整部件，是對燃料氣體進行重整并向上述燃料電池單電池供給的重整部件，其根據(jù)規(guī)定的溫度區(qū)域利用如下任意一個重整反應將燃料氣體重整為氫，該重整反應包括通過使燃料氣體和氧化劑氣體進行化學反應而對燃料氣體進行部分氧化重整的重整反應即Ρ0Χ、通過使燃料氣體和水蒸氣進行化學反應而對燃料氣體進行水蒸氣重整的重整反應即SR、以及通過并用上述POX和上述SR而對燃料氣體進行自熱重整的重整反應即ATR ；重整狀態(tài)溫度檢測部件，檢測用于上述重整部件變更重整狀態(tài)的重整狀態(tài)溫度；及控制部件，控制上述燃料電池模塊的運行，上述控制部件具備控制上述燃料電池模塊的運行起動的起動控制部件和控制上述燃料電池模塊的運行停止的停止控制部件，上述起動控制部件在使燃料氣體點燃并燃燒后，在上述重整狀態(tài)溫度檢測部件檢測出的上述重整狀態(tài)溫度比上述POX開始的POX開始溫度低時，執(zhí)行利用燃料氣體的燃燒熱量使上述重整部件升溫的燃燒運行控制，在上述重整狀態(tài)溫度處在上述POX開始溫度以上且小于可實施上述水蒸氣重整的溫度的POX溫度區(qū)域內時，為了使上述重整部件升溫而執(zhí)行通常起動時的Ρ0Χ，在上述重整狀態(tài)溫度處在可實施上述水蒸氣重整的溫度以上且小于規(guī)定的恒定溫度的ATR溫度區(qū)域內時，為了使上述重整部件升溫而執(zhí)行通常起動時的ATR，在上述重整狀態(tài)溫度處在上述規(guī)定的恒定溫度以上時，為了使上述重整部件升溫而執(zhí)行通常起動時的SR，上述起動控制部件還在伴隨上述燃料電池模塊從高溫狀態(tài)的停止而由上述停止控制部件執(zhí)行停止處理，并在上述重整狀態(tài)溫度處在上述POX溫度區(qū)域內時執(zhí)行運行的再起動時，跳過上述通常起動時的POX而利用ATR執(zhí)行再起動控制。
全文摘要
本發(fā)明是一種固體電解質型燃料電池，其具有配置在燃料電池模塊(2)內的燃料電池單電池(84)；重整器(20)；檢測該重整器的溫度的重整器溫度傳感器(148)；及控制燃料電池模塊的運行的控制部(110)，該控制部在執(zhí)行了燃料電池模塊的運行停止的狀態(tài)下執(zhí)行運行的再起動時，即使重整狀態(tài)溫度(Tr、Ts)處在通常起動時的POX溫度區(qū)域W2內，也至少在POX溫度區(qū)域內的高溫區(qū)域中跳過通常起動時的POX，而利用ATR執(zhí)行再起動。
文檔編號H01M8/12GK102449836SQ20108002390
公開日2012年5月9日申請日期2010年3月31日優(yōu)先權日2009年3月31日
發(fā)明者井坂暢夫, 渡邊直樹, 西愿修一郎, 赤木陽祐申請人:Toto株式會社

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