專利名稱：固體氧化物型燃料電池的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種固體氧化物型燃料電池，尤其涉及生成響應(yīng)于需求電力的可變發(fā)電電力的固體氧化物型燃料電池。
背景技術(shù)：
固體氧化物型燃料電池(Solid Oxide Fuel Cell:以下也稱為“SOFC”)是將氧化物離子導(dǎo)電性固體電解質(zhì)用作電解質(zhì)，在其兩側(cè)安裝電極，在一側(cè)供給燃料氣體，在另一側(cè)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(jīng)過氧化物離子導(dǎo)電性固體電解質(zhì)的氧離子和燃料的反應(yīng)生成水蒸氣或二氧化碳，產(chǎn)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，熱能用于使燃料、重整器、水及氧化劑等的溫度上升。在日本國特開2010-92836號公報(專利文獻I)中記載有燃料電池裝置。該燃料電池裝置是根據(jù)需求電力使發(fā)電電力發(fā)生變化的類型的固體氧化物型燃料電池，公開有在發(fā)電電力較少的低負荷區(qū)域中，與發(fā)電電力較大的高負荷區(qū)域相比，進行使燃料利用率降低的運行。即在專利文獻I中，在發(fā)電電力較少的狀態(tài)下，使所供給的燃料中的使用于發(fā)電的比率降低，但是另一方面，通過構(gòu)成為未使用于發(fā)電而使用于加熱燃料電池模塊的燃料幾乎沒有降低，將較多比率的燃料使用于加熱燃料電池模塊，可使燃料電池模塊熱量自足，從而保持于可發(fā)電的溫度。具體為，在發(fā)電電力較少的區(qū)域中，由于伴隨發(fā)電的燃料電池單電池單元所產(chǎn)生的發(fā)電熱量減少，因此燃料電池模塊內(nèi)的溫度處于容易降低的傾向，因此，即使在發(fā)電電力較少的區(qū)域，也由于保持一定的燃料利用率時引起燃料電池模塊內(nèi)的溫度降低，保持可發(fā)電的溫度變得困難，因此即使犧牲燃料利用率，也使燃料電池模塊的加熱用燃料增多而實現(xiàn)熱量自足。在日本國特開2010-92836號公報記載的燃料電池裝置中，為了解決該問題，構(gòu)成為在發(fā)電電力較少的低負荷區(qū)域中使燃料利用率降低，防止燃料電池模塊過度的溫度降低，并穩(wěn)定地保持一定的高溫狀態(tài)。另一方面，在日本國特開2009-104886號公報(專利文獻2)中記載有燃料電池系統(tǒng)的負荷增加時的運行方法。在該運行方法中，使燃料電池系統(tǒng)的發(fā)電量增加時，首先，使通向燃料電池的空氣供給量增加，接下來，在以供水量、燃料供給量的順序使供給量增加后，使從燃料電池取出的電力增加。在該燃料電池系統(tǒng)的運行方法中，通過以上述順序使供給量增加，防止發(fā)生空氣枯竭、碳析出及燃料枯竭。而且，通常固體氧化物型燃料電池的工作溫度較高，在發(fā)電時，需要預(yù)先將燃料電池單電池保持于較高的工作溫度。因而，為了使燃料電池系統(tǒng)的綜合能效上升，而減少從燃料電池單電池向外氣散發(fā)的熱量，減少用于保持溫度所需的燃料成為重要的因素。因此，優(yōu)選燃料電池單電池等收納在絕熱性高的框體內(nèi)。另一方面，在日本國特開2010-205670號公報(專利文獻3)中記載有燃料電池系統(tǒng)及燃料電池的運行方法。在該燃料電池系統(tǒng)中，取得燃料電池電負荷的積分值，根據(jù)所取得的積分值控制燃料利用率。燃料利用率的控制根據(jù)燃料電池電負荷的積分值來估計燃料電池的溫度，根據(jù)估計結(jié)果控制燃料利用率。因此，可不使用溫度傳感器地實現(xiàn)燃料電池的熱量自足運行。而且，控制部件在電負荷的積分值為規(guī)定值以上時，將燃料利用率修正為燃料電池可進行熱量自足運行的基準值以上的值。此時，由于燃料電池的溫度上升，因此燃料電池具有余熱，即使將燃料利用率修正為可進行熱量自足運行的基準值以上的值，也能保持熱量自足運行。由此，使燃料電池系統(tǒng)的系統(tǒng)效率提高。專利文獻1:日本國特開2010-92836號公報專利文獻2:日本國特開2009-104886號公報專利文獻3:日本國特開2010-205670號公報但是，如前面所記載，由于使燃料利用率降低即使可實現(xiàn)熱量自足，也使對發(fā)電沒有貢獻的燃料增加，因此進行使燃料利用率降低的運行時，存在如下問題，導(dǎo)致固體氧化物型燃料電池的綜合能效降低。如此，由于使燃料利用率降低后的狀態(tài)的運行越長則綜合能效越低，因此還導(dǎo)致?lián)p害通常能效比高分子膜型燃料電池(PEFC)高的固體氧化物型燃料電池(SOFC)的優(yōu)異性。尤其在設(shè)想將固體氧化物型燃料電池使用于家庭時，在家人睡覺時的深夜等I天中的規(guī)定時間，一定會發(fā)生在發(fā)電電力較少的狀態(tài)下使用燃料電池的情況，由于這使固體氧化物型燃料電池的綜合能效顯著地降低，因此即使在這種發(fā)電電力較少的狀態(tài)下，對于固體氧化物型燃料電池也希望可以實現(xiàn)燃料利用率高的高效率運行的優(yōu)良技術(shù)。另一方面，隨著使收納燃料電池單電池等的框體的絕熱性提高，由于供給到燃料電池單電池的未利用于發(fā)電而殘留的剩余燃料對框體內(nèi)進行加熱，因此存在框體內(nèi)的溫度過度上升的問題?？蝮w內(nèi)的溫度過度上升時，有時會損傷框體內(nèi)的燃料電池單電池、重整器等。而且，由于框體的絕熱性高，且熱容量極大，因此較難使過度上升的溫度降低至合適溫度。如果燃料電池系統(tǒng)以一定的發(fā)電電力運行，則即使在框體的絕熱性高時，也只要將燃料供給量設(shè)定為一定量，以在該高絕熱性的條件下保持熱平衡，就能避免過度的溫度上升。但是，在根據(jù)需求電力生成可變的發(fā)電電力的燃料電池中，需要按照發(fā)電電力變更燃料供給量。在變更發(fā)電電力的燃料電池系統(tǒng)中，如日本國特開2009-104886號公報記載的發(fā)明那樣，使發(fā)電電力增加時，需要先預(yù)先使燃料供給量增加，其后，延遲使從燃料電池單電池取出的電力增加。因此，在使發(fā)電電力變化的燃料電池系統(tǒng)中，使發(fā)電電力增減時，對發(fā)電沒有貢獻的剩余燃料增加，這成為過度升溫的原因。而且，為了減少使發(fā)電電力增減時的剩余燃料，而減少從燃料電池單電池取出電力之前的延遲時，會使燃料電池單電池置于燃料枯竭的危險。對此，在日本國特開2010-205670號公報中，記載有利用蓄積在燃料電池系統(tǒng)中的余熱，來提高燃料利用率。由于在燃料電池系統(tǒng)中發(fā)生過度的溫度上升時，蓄積有大量的余熱，因此可以考慮通過提高燃料利用率而消耗余熱，來抑制溫度上升。但是，在日本國特開2010-205670號公報記載的發(fā)明中，由于根據(jù)電負荷的積分值來求出余熱的蓄積，因此無法完全掌握如下情況，使燃料供給量增加后，因為延遲使所取出的電力增加所產(chǎn)生的剩余燃料的增加。因而，很難將日本國特開2010-205670號公報記載的發(fā)明應(yīng)用于抑制因為電力延遲所引起的過度升溫。具體為，在日本國特開2010-205670號公報記載的發(fā)明中，根據(jù)發(fā)電量估計由燃料電池單電池發(fā)電時產(chǎn)生的發(fā)電熱量(焦耳熱)，由此估計余熱。對此，由于通過燃料電池裝置的發(fā)電延遲而產(chǎn)生的熱量是通過使未使用于發(fā)電而殘留的剩余燃料燃燒而產(chǎn)生的燃燒熱量，因此無法使用日本國特開2010-205670號公報所公開的技術(shù)來估計起動工序中所蓄積的熱量。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種實用上極為有用的固體氧化物型燃料電池，可保持熱量自足而穩(wěn)定地進行運行，并使綜合能效提高。本發(fā)明的又一個目的在于提供一種固體氧化物型燃料電池，可提高綜合能效，并防止過度的溫度上升。為了解決上述的課題，本發(fā)明是一種生成響應(yīng)于需求電力的可變發(fā)電電力的固體氧化物型燃料電池，其特征在于，具有:燃料電池模塊，通過所供給的燃料進行發(fā)電；燃料供給部件，向該燃料電池模塊供給燃料；發(fā)電用氧化劑氣體供給部件，向燃料電池模塊供給發(fā)電用氧化劑氣體；蓄熱材料，蓄積燃料電池模塊中產(chǎn)生的熱量；需求電力檢測部件，檢測需求電力；及控制部件，根據(jù)由該需求電力檢測部件檢測出的需求電力，控制燃料供給部件，在發(fā)電電力較大時使燃料利用率變高，在發(fā)電電力較小時使燃料利用率變低，同時在根據(jù)需求電力的變化使燃料供給量變化后，使從燃料電池模塊實際輸出的電力延遲變化，控制部件具備蓄熱量估計部件，其根據(jù)燃料供給部件的燃料供給以及相對于燃料供給延遲輸出的電力來估計剩余熱量，當(dāng)通過該蓄熱量估計部件估計出在蓄熱材料中蓄積有可利用的熱量時，與未蓄積可利用的熱量時相比，相對于同一發(fā)電電力，使燃料供給量減少，以使燃料利用率變高。在如此構(gòu)成的本發(fā)明中，燃料供給部件及發(fā)電用氧化劑氣體供給部件分別向燃料電池模塊供給燃料及發(fā)電用氧化劑氣體。燃料電池模塊通過所供給的燃料及發(fā)電用氧化劑氣體進行發(fā)電，同時所產(chǎn)生的熱量被蓄積在蓄熱材料中?？刂撇考鶕?jù)由需求電力檢測部件檢測出的需求電力來控制燃料供給部件，在發(fā)電電力較大時使燃料利用率變高，在發(fā)電電力較小時使燃料利用率變低。而且，控制部件在根據(jù)需求電力的變化使燃料供給量變化后，使從燃料電池模塊實際輸出的電力延遲變化。蓄熱量估計部件根據(jù)燃料供給部件的燃料供給以及相對于燃料供給延遲輸出的電力來估計剩余熱量?？刂撇考谕ㄟ^蓄熱量估計部件估計出在蓄熱材料中蓄積有可利用的熱量時，與未蓄積可利用的熱量時相比，相對于同一發(fā)電電力，使燃料供給量減少，以使燃料利用率變高。通常在固體氧化物型燃料電池中，由于當(dāng)發(fā)電電力較小時，發(fā)熱量降低，因此容易引起燃料電池模塊溫度降低。因此，在小發(fā)電電力時降低燃料利用率，通過使未使用于發(fā)電的燃料燃燒來加熱燃料電池模塊，從而防止過度的溫度降低。尤其在燃料電池模塊內(nèi)配置有重整器的類型的固體氧化物型燃料電池中，由于在重整器內(nèi)發(fā)生吸熱反應(yīng)，因此更加容易引起溫度降低。根據(jù)如上構(gòu)成的本發(fā)明，通過蓄熱量估計部件估計出在蓄熱材料中蓄積有可利用的熱量時，使燃料供給量減少，以使燃料利用率變高。由此，能夠保持固體氧化物型燃料電池的熱量自足，避免過度的溫度降低，并使固體氧化物型燃料電池的綜合能效提聞ο而且，根據(jù)如上構(gòu)成的本發(fā)明，由于根據(jù)燃料供給部件的燃料供給以及相對于燃料供給延遲輸出的電力來估計剩余熱量，因此控制部件還能夠準確地估計在使燃料供給量變化后，通過使輸出電力延遲變化所蓄積的熱量。因此，可切實地避免燃料電池模塊急劇的溫度降低的風(fēng)險，并充分活用蓄積在蓄熱材料中的熱量。而且，在使燃料供給量變化后，使輸出電力延遲變化的類型的燃料電池中，輸出電力頻繁的增減產(chǎn)生較多的剩余燃料，存在使燃料電池模塊內(nèi)的溫度過度上升的風(fēng)險，但是根據(jù)如上構(gòu)成的本發(fā)明，能夠準確地掌握如此產(chǎn)生的基于剩余燃料的蓄熱。通常，對于剩余燃料所引起的過度的溫度上升，向燃料電池模塊內(nèi)投入冷卻介質(zhì)來對其進行抑制，但是根據(jù)本發(fā)明，由于能夠準確地掌握基于剩余燃料的熱量，因此可以對其進行有效活用來抑制溫度的過度上升。由此，可以減少為了使溫度降低而投入的冷卻介質(zhì)，可以使固體氧化物型燃料電池的綜合能效提高。在本發(fā)明中，優(yōu)選由蓄熱量估計部件估計的蓄熱量越大，則控制部件越大幅度地提高燃料利用率。根據(jù)如此構(gòu)成的本發(fā)明，由于在所估計的蓄熱量較大時大量地活用蓄熱，而在蓄熱量較少時幾乎不活用蓄熱，因此可以更有效地活用蓄熱，同時可以切實地避免溫度降低的風(fēng)險。在本發(fā)明中，優(yōu)選控制部件在由蓄熱量估計部件估計的估計蓄熱量較大的區(qū)域中，與估計蓄熱量較小的區(qū)域相比，相對于估計蓄熱量的變化大幅度地使燃料利用率變化。根據(jù)如此構(gòu)成的本發(fā)明，可以在估計蓄熱量較大時，利用大量的蓄熱從而避免過度的溫度上升，同時在估計蓄熱量較小時，一點一點利用蓄熱從而防止過度冷卻。在本發(fā)明中，優(yōu)選蓄熱量估計部件通過對反映了由相對于燃料供給延遲輸出電力所產(chǎn)生的剩余熱量的加減運算值進行累計，來估計蓄熱量。根據(jù)如此構(gòu)成的本發(fā)明，由于對反映了剩余熱量的加減運算值進行累計從而估計蓄熱量，因此可以精度良好地估計蓄積所產(chǎn)生的剩余熱量而引起的蓄熱量。在本發(fā)明中，優(yōu)選加減運算值根據(jù)燃料電池模塊內(nèi)的溫度、通過燃料供給量和發(fā)電電力的關(guān)系所計算的剩余熱量、發(fā)電電力的增減量、或單位時間內(nèi)的發(fā)電電力的增減次數(shù)而被確定。根據(jù)如此構(gòu)成的本發(fā)明，由于根據(jù)燃料電池模塊內(nèi)的溫度、通過燃料供給量和發(fā)電電力的關(guān)系所計算的剩余熱量、發(fā)電電力的增減量、或單位時間內(nèi)的發(fā)電電力的增減次數(shù)來確定加減運算值，因此能夠精度良好地估計通過使生成的電力延遲所產(chǎn)生的蓄熱。在本發(fā)明中，優(yōu)選控制部件在蓄熱材料中未蓄積可利用的熱量時，控制燃料供給部件，在比規(guī)定的中發(fā)電電力大的區(qū)域內(nèi)，在蓄熱材料中蓄積更多的熱量，以便可在小發(fā)電電力時利用大發(fā)電電力時所蓄積的熱量。根據(jù)如此構(gòu)成的本發(fā)明，由于在比中發(fā)電電力大的區(qū)域內(nèi)，在蓄熱材料中蓄積更多的熱量，因此在可以提高燃料利用率的比中發(fā)電電力大的區(qū)域內(nèi)積極地蓄積熱量，通過在燃料電池模塊的溫度較低且難以熱量自足的小發(fā)電電力時消耗該熱量，能夠切實地進行有效地利用了所蓄積的熱量的燃料利用率高的高效率運行。在本發(fā)明中，優(yōu)選控制部件控制燃料供給部件，在發(fā)電電力比發(fā)電電力范圍的中值大的區(qū)域內(nèi)，在蓄熱材料中蓄積更多的熱量。
根據(jù)如此構(gòu)成的本發(fā)明，在發(fā)電電力比發(fā)電電力范圍的中值大的區(qū)域內(nèi)，在蓄熱材料中蓄積更多的熱量。因此，在使用頻度高的發(fā)電電力范圍的中值附近，抑制所蓄積的剩余熱量，同時在電力需求的峰值時在蓄熱材料中蓄積較多的熱量。由此，由于在住宅中使用固體氧化物型燃料電池時，能夠構(gòu)成為在以白天等的中等程度的電力需求量成為頻度最高的電力需求量的時間帶中，抑制用于較多地蓄存熱量的過度的燃料消耗，另一方面在電力需求成為峰值的夜間的時間帶蓄積較多的熱量，因此，在隨后的時間帶的深夜馬上消耗夜間帶所蓄存的熱量，由此消除無必要地長時間蓄存熱量，另一方面在發(fā)電電力較大降低的深夜的時間帶中，可以實現(xiàn)切實有效地利用了所蓄存的熱量的高效率運行。在本發(fā)明中，優(yōu)選控制部件在由蓄熱量估計部件估計的蓄熱量為規(guī)定的變更執(zhí)行蓄熱量以上時，提高燃料利用率。根據(jù)如此構(gòu)成的本發(fā)明，由于通過蓄熱量估計部件估計蓄熱材料的蓄熱量，因此可以安全地執(zhí)行提高燃料利用率的變更，同時在所估計的蓄熱量為規(guī)定的變更執(zhí)行蓄熱量以上時執(zhí)行變更，因此可更切實地防止過度冷卻。在本發(fā)明中，優(yōu)選控制部件在開始提高了燃料利用率的高效率控制時，根據(jù)蓄熱量估計部件估計的蓄熱量來確定規(guī)定的變更執(zhí)行期間，在該變更執(zhí)行期間內(nèi)執(zhí)行高效率控制。根據(jù)如此構(gòu)成的本發(fā)明，由于在根據(jù)蓄熱量估計部件估計的蓄熱量所確定的變更執(zhí)行期間內(nèi)執(zhí)行變更，因此可以用更簡單的控制來實現(xiàn)利用了蓄熱的高效率控制。在本發(fā)明中，優(yōu)選還具有變更期間延長手段，其在提高了燃料利用率的高效率控制的執(zhí)行中，抑制蓄熱材料的蓄熱量減少，延長執(zhí)行高效率控制的期間。根據(jù)如此構(gòu)成的本發(fā)明，由于具備變更期間延長手段，其延長執(zhí)行高效率控制的期間，因此可以按照狀況有效地使用所蓄積的熱量。在本發(fā)明中，優(yōu)選變更期間延長手段為，伴隨蓄熱材料的蓄熱量減少，執(zhí)行高效率控制的期間變得越長，則越使提高燃料利用率的變更量減少。根據(jù)如此構(gòu)成的本發(fā)明，由于高效率控制中的變更量隨著蓄熱量的減少而減少，因此不會導(dǎo)致燃料電池模塊過度的溫度降低、性能劣化，可以延長提高燃料利用率的期間。在本發(fā)明中，優(yōu)選變更期間延長手段為，發(fā)電電力越小，則越使提高燃料利用率的變更量減少。根據(jù)如此構(gòu)成的本發(fā)明，由于發(fā)電電力越小，則越使高效率控制中的變更量減少，因此在使用蓄熱的量變多的小發(fā)電電力時變更量變小，能夠切實地避免燃料電池模塊過度的溫度降低、性能劣化，并延長提高燃料利用率的期間。在本發(fā)明中，優(yōu)選變更期間延長手段為，在高效率控制的執(zhí)行中，控制發(fā)電用氧化劑氣體供給部件，使向燃料電池模塊供給的發(fā)電用氧化劑氣體減少。根據(jù)如此構(gòu)成的本發(fā)明，由于在變更執(zhí)行中，使向燃料電池模塊供給的發(fā)電用氧化劑氣體減少，因此可以抑制蓄積在蓄熱材料中的熱量被氧化劑氣體吸取，可以在更長的時間內(nèi)有效地利用蓄熱。在本發(fā)明中，優(yōu)選還具有過度冷卻防止手段，其在蓄熱材料的蓄熱量較少時，防止燃料電池模塊的過度冷卻。根據(jù)如此構(gòu)成的本發(fā)明，由于具備過度冷卻防止手段，因此在蓄熱量變少的狀態(tài)下，可以切實地防止提高燃料利用率所引起的過度冷卻。 在本發(fā)明中，優(yōu)選過度冷卻防止手段為，在提高了燃料利用率的高效率控制的執(zhí)行中，與通常運行時的跟蹤性相比，使燃料供給部件的燃料供給量的跟蹤性提高。根據(jù)如此構(gòu)成的本發(fā)明，由于使執(zhí)行高效率控制的期間的燃料供給量的跟蹤性提高，因此在變更后的燃料利用率伴隨蓄熱量的減少而降低時，可以快速地使燃料供給量增力口。由此，可以防止因使燃料供給量增加的響應(yīng)延遲所引起的燃料電池模塊的過度冷卻。在本發(fā)明中，優(yōu)選還具有燃燒部，通過使由燃料供給部件供給的燃料中的未使用于發(fā)電而殘留的剩余燃料燃燒來加熱燃料電池模塊，控制部件還具有:電力取出延遲部件，在使發(fā)電電力增加時，使向燃料電池模塊供給的燃料供給量增加后，使從燃料電池模塊輸出的發(fā)電電力延遲增加；過度升溫估計手段，對燃料電池模塊內(nèi)發(fā)生過度的溫度上升進行估計；溫度上升抑制手段，在利用該過度升溫估計手段估計出發(fā)生過度的溫度上升時，通過減少因電力取出延遲部件使電力延遲輸出所產(chǎn)生的剩余燃料，而持續(xù)發(fā)電并抑制燃料電池模塊內(nèi)的溫度上升；及強制冷卻手段，在利用該溫度上升抑制手段執(zhí)行溫度上升的抑制之后，需要進一步抑制溫度上升時，通過使冷卻用流體流入燃料電池模塊，而使燃料電池模塊內(nèi)的溫度降低。在如此構(gòu)成的本發(fā)明中，燃料供給部件及發(fā)電用氧化劑氣體供給部件分別向燃料電池模塊供給燃料及發(fā)電用氧化劑氣體。燃料電池模塊通過所供給的燃料及發(fā)電用氧化劑氣體進行發(fā)電，同時使未利用于發(fā)電而殘留的剩余燃料在燃燒部中燃燒，對燃料電池模塊內(nèi)進行加熱?？刂撇考鶕?jù)由需求電力檢測部件檢測出的需求電力來控制燃料供給部件。而且，控制部件所具備的電力取出延遲部件在根據(jù)需求電力的變化使燃料供給量變化后，使從燃料電池模塊實際輸出的電力延遲變化?？刂撇考邆涞臏囟壬仙种剖侄卧诶眠^度升溫估計手段估計出發(fā)生過度的溫度上升時，通過減少因電力取出延遲部件使電力延遲輸出所產(chǎn)生的剩余燃料，而持續(xù)發(fā)電并抑制燃料電池模塊內(nèi)的溫度上升。而且，控制部件所具備的強制冷卻手段在利用溫度上升抑制手段執(zhí)行溫度上升的抑制之后，需要進一步抑制溫度上升時，通過使冷卻用流體流入燃料電池模塊，而使燃料電池模塊內(nèi)的溫度降低。根據(jù)如此構(gòu)成的本發(fā)明，由于可以通過電力取出延遲部件而在使燃料供給變化后，在確保使燃料分散的安全的時間的基礎(chǔ)上，使所輸出的電力變化，因此可以避免因燃料枯竭而引起燃料電池模塊內(nèi)的單電池損傷的風(fēng)險。而且，通過使電力輸出延遲而使剩余燃料增加，該剩余燃料對燃料電池模塊內(nèi)進行加熱。在燃料電池模塊的絕熱性高，且需要進行使輸出電力頻繁地增減的過度的負荷跟蹤控制時，由于累積剩余燃料所產(chǎn)生的熱量，有時會在燃料電池模塊內(nèi)引起過度的溫度上升。通常，為了使燃料電池模塊內(nèi)的溫度降低，作為制冷劑使發(fā)電用氧化劑氣體的供給量增加，但是基于投入制冷劑的溫度下降是通過與排氣一起排出燃料電池模塊內(nèi)的有用的熱量而達成的，因此，綜合能效降低。而且，本發(fā)明構(gòu)成為，溫度上升抑制手段減少因電力取出延遲部件使電力延遲輸出所產(chǎn)生的剩余燃料。由此，設(shè)法通過抑制因使剩余燃料燃燒所引起的發(fā)熱，而能夠持續(xù)發(fā)電并快速地減少過度升溫。因此，可避免能效的降低并抑制溫度上升。而且，在利用溫度上升抑制手段執(zhí)行溫度上升的抑制之后，強制冷卻手段根據(jù)需要使冷卻用流體流入燃料電池模塊而使溫度降低，因此，可以切實地避免過度的溫度上升。在本發(fā)明中，優(yōu)選溫度上升抑制手段通過提高燃料利用率來抑制燃料電池模塊內(nèi)的溫度上升，控制部件在利用溫度上升抑制手段執(zhí)行溫度上升的抑制之后，根據(jù)燃料電池模塊內(nèi)的溫度變化，確定是否利用強制冷卻手段執(zhí)行溫度上升的抑制。根據(jù)如此構(gòu)成的本發(fā)明，由于溫度上升抑制手段使燃料利用率提高，因此可不損失能效地消耗蓄積在燃料電池模塊內(nèi)的熱量，接下來，由于利用強制冷卻手段的冷卻是在執(zhí)行溫度上升抑制手段之后，根據(jù)燃料電池模塊內(nèi)的溫度變化而執(zhí)行的，因此可以將使能效降低的強制冷卻手段的使用控制在所需的最小限度內(nèi)。在本發(fā)明中，優(yōu)選溫度上升抑制手段在提高燃料利用率的同時，通過減少跟蹤需求電力的變動而使發(fā)電電力增減的頻度，來抑制燃料電池模塊內(nèi)的溫度上升。根據(jù)如此構(gòu)成的本發(fā)明，由于在提高燃料利用率的同時，使發(fā)電電力的增減頻度降低，因此可以在消耗所蓄積的熱量的同時，抑制產(chǎn)生剩余燃料，快速地解除過度升溫。在本發(fā)明中，優(yōu)選強制冷卻手段使由發(fā)電用氧化劑氣體供給部件供給的氧化劑氣體的流量增加，將增加部分的氧化劑氣體作為冷卻用流體而加以利用。根據(jù)如此構(gòu)成的本發(fā)明，由于在利用溫度上升抑制手段無法充分抑制過度升溫時，使發(fā)電用氧化劑氣體增加，因此不會對燃料電池模塊內(nèi)的單電池等給予不良影響，可以快速地抑制溫度上升。在本發(fā)明中，優(yōu)選還具有:燃燒部，通過使由燃料供給部件供給的燃料中的未使用于發(fā)電而殘留的剩余燃料燃燒來加熱燃料電池模塊；及溫度檢測部件，檢測燃料電池模塊的溫度，蓄熱量估計部件根據(jù)由溫度檢測部件檢測出的檢測溫度，來估計蓄積在蓄熱材料中的蓄熱量，控制部件具備:電力取出延遲部件，在使發(fā)電電力增加時，使向燃料電池模塊供給的燃料供給量增加后，使從燃料電池模塊輸出的發(fā)電電力延遲增加；燃料供給量變更部件，在由蓄熱量估計部件估計的蓄熱量大，估計出燃料電池模塊發(fā)生過度的溫度上升時，使燃料供給量減少，以提高燃料利用率，執(zhí)行消耗蓄積在蓄熱材料中的熱量的高效率控制；及溫度上升抑制手段，通過使燃料電池模塊的發(fā)電電力的可變范圍的上限值降低來抑制溫度上升。在如此構(gòu)成的本發(fā)明中，燃料供給部件及發(fā)電用氧化劑氣體供給部件分別向燃料電池模塊供給燃料及發(fā)電用氧化劑氣體。燃料電池模塊通過所供給的燃料及發(fā)電用氧化劑氣體進行發(fā)電，同時使未利用于發(fā)電而殘留的剩余燃料在燃燒部中燃燒，對燃料電池模塊內(nèi)進行加熱?？刂撇考鶕?jù)由需求電力檢測部件檢測出的需求電力來控制燃料供給部件。而且，控制部件所具備的電力取出延遲部件在根據(jù)需求電力的變化使燃料供給量變化后，使從燃料電池模塊實際輸出的電力延遲變化。而且，蓄熱量估計部件根據(jù)由溫度檢測部件檢測出的檢測溫度，來估計蓄積在蓄熱材料中的蓄熱量。燃料供給量變更部件在所估計的蓄熱量大，估計出燃料電池模塊發(fā)生過度的溫度上升時，提高燃料利用率，執(zhí)行消耗蓄積在蓄熱材料中的熱量的高效率控制。而且，溫度上升抑制手段通過使燃料電池模塊的發(fā)電電力的可變范圍的上限值降低來抑制溫度上升。根據(jù)如此構(gòu)成的本發(fā)明，由于可以通過電力取出延遲部件而在使燃料供給變化后，在確保使燃料分散的安全的時間的基礎(chǔ)上，使所輸出的電力變化，因此可以避免因燃料枯竭而引起燃料電池模塊內(nèi)的單電池損傷的風(fēng)險。而且，通過使電力輸出延遲而使剩余燃料增加，該剩余燃料對燃料電池模塊內(nèi)進行加熱。在燃料電池模塊的絕熱性高，且需要進行使輸出電力頻繁地增減的過度的負荷跟蹤控制時，由于累積剩余燃料所產(chǎn)生的熱量，有時會在燃料電池模塊內(nèi)引起過度的溫度上升。通常，為了使燃料電池模塊內(nèi)的溫度降低，作為制冷劑使發(fā)電用氧化劑氣體的供給量增加，但是基于投入制冷劑的溫度下降是通過與排氣一起排出燃料電池模塊內(nèi)的有用的熱量而達成的，因此，綜合能效降低。本發(fā)明的固體氧化物型燃料電池通過減少所投入的燃料供給量，在保持熱量自足的同時利用過度積存的余熱，來抑制過度升溫，進而還同時實現(xiàn)高燃料利用率的運行。為了實現(xiàn)上述內(nèi)容，在本發(fā)明中，蓄熱量估計部件根據(jù)檢測溫度來估計蓄熱量，因此，能夠準確地考慮因使電力輸出從燃料供給延遲所產(chǎn)生的剩余燃料而引起的蓄熱影響來進行估計。由此，可以提高能效并切實地防止過度的負荷跟蹤時所產(chǎn)生的過度的溫度上升。而且，本發(fā)明構(gòu)成為，溫度上升抑制手段使發(fā)電電力的可變范圍的上限值降低。由此，由于可抑制伴隨發(fā)電的發(fā)熱量，因此可抑制蓄熱量的進一步增加，而且由于還能抑制負荷跟蹤的電力可變范圍，因此設(shè)法抑制因剩余燃料所進一步產(chǎn)生的熱量，可快速地減少過度升溫。而且，由于在發(fā)電電力高的狀態(tài)下原本燃料利用率就高，因此通過提高燃料利用率所引起的剩余蓄熱的消耗量小，為了抑制過度升溫需要較多的時間。而且，在該期間內(nèi)還產(chǎn)生導(dǎo)致進一步的過度升溫的風(fēng)險。在本發(fā)明中，通過使發(fā)電電力的上限強制地降低，來增大因提高燃料利用率所奪取的蓄熱，可以在短時間內(nèi)積極地消耗剩余的熱量，因此，可以切實且迅速地防止過度的溫度上升。根據(jù)本發(fā)明的固體氧化物型燃料電池，可保持熱量自足而穩(wěn)定地進行運行，并使綜合能效提聞。而且，根據(jù)本發(fā)明的固體氧化物型燃料電池，可提高綜合能效，并防止過度的溫度上升。


圖1是表示本發(fā)明一個實施方式的燃料電池裝置的整體結(jié)構(gòu)圖。圖2是表示本發(fā)明一個實施方式的燃料電池裝置的燃料電池模塊的正面剖視圖。圖3是沿圖2的II1-1II線的剖視圖。圖4是表示本發(fā)明一個實施方式的燃料電池裝置的燃料電池單電池單元的局部剖視圖。圖5是表示本發(fā)明一個實施方式的燃料電池裝置的燃料電池電堆的立體圖。圖6是表示本發(fā)明一個實施方式的燃料電池裝置的框圖。圖7是表示本發(fā)明一個實施方式的燃料電池裝置起動時的動作的時間圖。圖8是表示本發(fā)明一個實施方式的燃料電池裝置停止時的動作的時間圖。圖9是表示本發(fā)明第I實施方式的固體氧化物型燃料電池中的輸出電流與燃料供給量的關(guān)系的曲線圖。圖10是表示本發(fā)明第I實施方式的固體氧化物型燃料電池中的輸出電流與由所供給的燃料產(chǎn)生的熱量的關(guān)系的曲線圖。圖11是本發(fā)明第I實施方式的固體氧化物型燃料電池中的燃料供給量的控制流程圖。圖12是在本發(fā)明第I實施方式的固體氧化物型燃料電池中用于估計蓄積在絕熱材料中的熱量而使用的蓄熱量估計圖表。圖13是使圖12的蓄熱量估計圖表圖形化的圖。
圖14是表示本發(fā)明第I實施方式的固體氧化物型燃料電池中的相對于輸出電流的第I校正系數(shù)的值的曲線圖。圖15是表示本發(fā)明第I實施方式的固體氧化物型燃料電池中的相對于輸出電流的第2校正系數(shù)的值的曲線圖。圖16是燃料電池模塊已劣化時的用于進行修正量變更的流程圖。圖17是模式化表示通常住宅中的一天的需求電力的推移和蓄積在絕熱材料中的熱量的推移的圖。圖18是表示本發(fā)明第I實施方式的變形例中的電流修正系數(shù)的曲線圖。圖19是模式化表示需求電力的變化與燃料供給量以及從燃料電池模塊實際取出的電流的關(guān)系的曲線圖。圖20是表示發(fā)電用空氣供給量、供水量、燃料供給量以及從燃料電池模塊實際取出的電流的關(guān)系的一個例子的曲線圖。圖21是表示根據(jù)檢測溫度Td確定發(fā)電用空氣供給量、供水量以及燃料供給量的步驟的流程圖。圖22是表示相對于發(fā)電電流的合適的燃料電池電堆溫度的曲線圖。圖23是表示根據(jù)累計值所確定的燃料利用率的曲線圖。圖24是表示相對于各發(fā)電電流所能確定的燃料利用率的值的范圍的曲線圖。圖25是表示根據(jù)累計值所確定的空氣利用率的曲線圖。圖26是表示相對于各發(fā)電電流所能確定的空氣利用率的值的范圍的曲線圖。圖27是用于相對于所確定的空氣利用率來確定供水量的曲線圖。圖28是表示相對于發(fā)電電流的合適的燃料電池模塊的發(fā)電電壓的曲線圖。圖29是在本發(fā)明的第2實施方式中，表示限制燃料電池模塊所生成的電力范圍的步驟的流程圖。圖30是表示針對發(fā)電電流及檢測溫度的電流限制的圖。圖31是表示本發(fā)明第2實施方式中的作用的一個例子的時間圖。圖32是表示燃料電池模塊內(nèi)的溫度與可發(fā)出的最大電力的關(guān)系的一個例子的曲線圖。圖33是表示根據(jù)多個溫度傳感器的檢測溫度來計算第I加減運算值的步驟的流程圖。圖34是表示本發(fā)明第2實施方式的變形例的加減運算值的計算步驟的流程圖。圖35是表示本發(fā)明第2實施方式的變形例的加減運算值的計算步驟的流程圖。符號說明1-固體氧化物型燃料電池；2_燃料電池模塊；4_輔助設(shè)備單元；7_絕熱材料(蓄熱材料);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(固體氧化物型燃料電池單電池)；18-燃燒室(燃燒部)；20_重整器；22-空氣用換熱器；24_供水源；26_純水箱；28_水流量調(diào)節(jié)單元(供水部件)；30-燃料供給源；38_燃料流量調(diào)節(jié)單元(燃料供給部件);40_空氣供給源；44_重整用空氣流量調(diào)節(jié)單元；45_發(fā)電用空氣流量調(diào)節(jié)單元(發(fā)電用氧化劑氣體供給部件)；46-第I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(控制部件)；I IOa-燃料圖表變更部件(燃料供給量變更部件)；I IOb-蓄熱量估計部件；110c-電力取出延遲部件；112_操作裝置；114_顯示裝置；116_警報裝置；126_電力狀態(tài)檢測傳感器(需求電力檢測部件)；132-燃料流量傳感器(燃料供給量檢測傳感器)；138-壓力傳感器(重整器壓力傳感器)；140-排氣溫度傳感器(溫度檢測部件)；142-發(fā)電室溫度傳感器(溫度檢測部件)；148-重整器溫度傳感器(溫度檢測部件)；150-外氣溫度傳感器。
具體實施例方式下面，參照

本發(fā)明實施方式的固體氧化物型燃料電池(SOFC)。圖1是表示本發(fā)明一個實施方式的固體氧化物型燃料電池(SOFC)的整體結(jié)構(gòu)圖。如該圖1所示，本發(fā)明一個實施方式的固體氧化物型燃料電池(SOFC) I具備燃料電池模塊2和輔助設(shè)備單元4。燃料電池模塊2具備殼體6，在該殼體6的內(nèi)部隔著絕熱材料7形成有密封空間8。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(yīng)的燃料電池單電池集合體12。該燃料電池單電池集合體12具備10個燃料電池電堆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(gòu)成。如此，燃料電池單電池集合體12具有160根燃料電池單電池單元16，這些燃料電池單電池單元16全部串聯(lián)連接。在燃料電池模塊2的密封空間8的上述發(fā)電室10的上方形成有燃燒室18，發(fā)電反應(yīng)中未使用的剩余的燃料氣體和剩余的氧化劑(空氣)在該燃燒室18內(nèi)燃燒，生成排放氣體。而且，在該燃燒室18的上方配置有對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(yīng)的溫度。而且，在該重整器20的上方配置有用于接收重整器20的熱量來加熱空氣從而抑制重整器20溫度降低的空氣用換熱器22。接下來，輔助設(shè)備單元4具備:純水箱26，貯存來自水管等供水源24的水并通過過濾器使其成為純水；及水流量調(diào)節(jié)單元28 (由電動機驅(qū)動的“水泵”等)，調(diào)節(jié)從該貯水箱供給的水的流量。而且，輔助設(shè)備單元4具備:氣體截止閥32，截斷從城市煤氣等的燃料供給源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(diào)節(jié)單元38(由電動機驅(qū)動的“燃料泵”等)，調(diào)節(jié)燃料氣體的流量。輔助設(shè)備單元4還具備截斷從空氣供給源40供給的氧化劑即空氣的電磁閥42、調(diào)節(jié)空氣流量的重整用空氣流量調(diào)節(jié)單元44及發(fā)電用空氣流量調(diào)節(jié)單元45 (由電動機驅(qū)動的“空氣鼓風(fēng)機”等)、加熱向重整器20供給的重整用空氣的第I加熱器46及加熱向發(fā)電室供給的發(fā)電用空氣的第2加熱器48。上述第I加熱器46和第2加熱器48是為了高效地進行起動時的升溫而設(shè)置的，但是也可以省略。接下來，在燃料電池模塊2上連接有溫水制造裝置50，向其供給排放氣體。向該溫水制造裝置50供給來自供水源24的自來水，該自來水利用排放氣體的熱量成為溫水，以供給未圖示的外部供熱水器的貯熱水箱。而且，在燃料電池模塊2上安裝有控制箱52，其用于控制燃料氣體的供給量等。
而且，在燃料電池模塊2上連接有電力取出部(電力轉(zhuǎn)換部)即逆變器54，其用于向外部供給由燃料電池模塊發(fā)出的電力。接下來，根據(jù)圖2及圖3，說明本發(fā)明實施方式的固體氧化物型燃料電池(SOFC)的燃料電池模塊的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。圖2是表示本發(fā)明一個實施方式的固體氧化物型燃料電池(SOFC)的燃料電池模塊的正面剖視圖，圖3是沿圖2的II1-1II線的剖視圖。如圖2及圖3所示，在燃料電池模塊2的殼體6的密封空間8內(nèi)，如上所述，從下方依次配置有燃料電池單電池集合體12、重整器20、空氣用換熱器22。重整器20安裝有用于向其上游端側(cè)導(dǎo)入純水的純水導(dǎo)入管60和用于導(dǎo)入將要重整的燃料氣體和重整用空氣的被重整氣體導(dǎo)入管62，而且，在重整器20的內(nèi)部從上游側(cè)依次形成有蒸發(fā)部20a和重整部20b，在上述蒸發(fā)部20a和重整部20b中填充有重整催化劑。導(dǎo)入該重整器20的混合有水蒸氣(純水)的燃料氣體及空氣通過填充在重整器20內(nèi)的重整催化劑而被重整。作為重整催化劑適合使用在氧化鋁的球體表面賦予鎳的物質(zhì)，或在氧化鋁的球體表面賦予釕的物質(zhì)。在該重整器20的下游端側(cè)連接有燃料氣體供給管64，該燃料氣體供給管64向下方延伸，進而在形成于燃料電池單電池集合體12下方的分流器66內(nèi)水平延伸。在燃料氣體供給管64的水平部64a的下方面形成有多個燃料供給孔64b，從該燃料供給孔64b向分流器66內(nèi)供給重整后的燃料氣體。在該分流器66的上方安裝有用于支撐上述燃料電池電堆14的具備貫穿孔的下支撐板68，分流器66內(nèi)的燃料氣體被供給到燃料電池單電池單元16內(nèi)。接下來，在重整器20的上方設(shè)置有空氣用換熱器22。該空氣用換熱器22在上游側(cè)具備空氣匯集室70，在下游側(cè)具備2個空氣分配室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、7仙、74(:、74(1、746、74^，空氣匯集室70內(nèi)的空氣從各組空氣流路管74流入各自的空氣分配室72。在空氣用換熱器22的6個空氣流路管74內(nèi)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(yù)熱。在各個空氣分配室72上連接有空氣導(dǎo)入管76，該空氣導(dǎo)入管76向下方延伸，其下端側(cè)與發(fā)電室10的下方空間連通，向發(fā)電室10導(dǎo)入預(yù)熱后的空氣。 接下來，在分流器66的下方形成有排放氣體室78。而且，如圖3所示，在沿殼體6長度方向的面即前面6a和后面6b的內(nèi)側(cè)，形成有在上下方向上延伸的排放氣體通路80，該排放氣體通路80的上端側(cè)與配置有空氣用換熱器22的空間連通，下端側(cè)與排放氣體室78連通。而且，在排放氣體室78的下面大致中央連接有排放氣體排出管82，該排放氣體排出管82的下游端連接于圖1所示的上述溫水制造裝置50。如圖2所示，用于使燃料氣體和空氣開始燃燒的點火裝置83設(shè)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氧化物型燃料電池(SOFC)的燃料電池單電池單元的局部剖視圖。如圖4所示，燃料電池單電池單元16具備燃料電池單電池84和分別連接于該燃料電池單電池84的上下方向端部的內(nèi)側(cè)電極端子86。燃料電池單電池84是在上下方向上延伸的管狀結(jié)構(gòu)體，具備在內(nèi)部形成燃料氣體流路88的圓筒形內(nèi)側(cè)電極層90、圓筒形外側(cè)電極層92、位于內(nèi)側(cè)電極層90和外側(cè)電極層92之間的電解質(zhì)層94。該內(nèi)側(cè)電極層90是燃料氣體經(jīng)過的燃料極，為(_)極，另一方面，外側(cè)電極層92是與空氣接觸的空氣極，為(+ )極。由于安裝在燃料電池單電池單元16的上端側(cè)和下端側(cè)的內(nèi)側(cè)電極端子86為相同結(jié)構(gòu)，所以在此具體地說明安裝于上端側(cè)的內(nèi)側(cè)電極端子86。內(nèi)側(cè)電極層90的上部90a具備相對于電解質(zhì)層94和外側(cè)電極層92露出的外周面90b和上端面90c。內(nèi)側(cè)電極端子86隔著導(dǎo)電性密封材料96與內(nèi)側(cè)電極層90的外周面90b連接，而且，通過與內(nèi)側(cè)電極層90的上端面90c直接接觸而與內(nèi)側(cè)電極層90電連接。在內(nèi)側(cè)電極端子86的中心部形成有與內(nèi)側(cè)電極層90的燃料氣體流路88連通的燃料氣體流路98。內(nèi)側(cè)電極層90例如由Ni和摻雜有從Ca或Y、Sc等稀土類元素中選擇的至少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(zhì)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錯、摻雜有從稀土類元素中選擇的至少一種元素的二氧化鋪、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(cè)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、Fe、N1、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氧化物型燃料電池(SOFC)的燃料電池電堆的立體圖。如圖5所示，燃料電池電堆14具備16根燃料電池單電池單元16，這些燃料電池單電池單元16的下端側(cè)及上端側(cè)分別被陶瓷制下支撐板68及上支撐板100支撐。在這些下支撐板68及上支撐板100上分別形成有內(nèi)側(cè)電極端子86可貫穿的貫穿孔68a及100a。而且，在燃料電池單電池單元16上安裝有集電體102及外部端子104。該集電體102由與安裝于燃料極即內(nèi)側(cè)電極層90的內(nèi)側(cè)電極端子86電連接的燃料極用連接部102a和與空氣極即外側(cè)電極層92的外周面整體電連接的空氣極用連接部102b —體地形成?？諝鈽O用連接部102b由在外側(cè)電極層92的表面沿上下方向延伸的鉛垂部102c和從該鉛垂部102c沿外側(cè)電極層92的表面在水平方向上延伸的很多水平部102d形成。而且，燃料極用連接部102a從空氣極用連接部102b的鉛垂部102c朝向燃料電池單電池單元16的位于上下方向的內(nèi)側(cè)電極端子86，向斜上方或斜下方直線延伸。而且，在位于燃料電池電堆14 一端(圖5中左端的里側(cè)及跟前側(cè))的2個燃料電池單電池單元16的上側(cè)端及下側(cè)端的內(nèi)側(cè)電極端子86上分別連接有外部端子104。這些外部端子104與位于鄰接的燃料電池電堆14 一端的燃料電池單電池單元16的外部端子104(未圖示)連接，如上所述，160根燃料電池單電池單元16全部串聯(lián)連接。下面，根據(jù)圖6對安裝于本實施方式的固體氧化物型燃料電池(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氧化物型燃料電池(SOFC)的框圖。如圖6所示，固體氧化物型燃料電池I具備控制部110，該控制部110連接有:操作裝置112，具備用于使用者操作的“開”、“關(guān)”等操作按鈕；顯示裝置114，用于顯示發(fā)電輸出值(瓦特數(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(shè)備單元4。CO檢測傳感器122是用于檢測原本經(jīng)過排放氣體通路80等向外部排出的排放氣體中的CO是否泄漏在覆蓋燃料電池模塊2及輔助設(shè)備單元4的外部殼體(未圖示)中的元件。熱水貯存狀態(tài)檢測傳感器124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126是用于檢測逆變器54及配電板(未圖示)的電流及電壓等的兀件。發(fā)電用空氣流量檢測傳感器128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(cè)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(shè)置在燃料電池單電池集合體12附近的前面?zhèn)群捅趁鎮(zhèn)?，是用于檢測燃料電池電堆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(dāng)固體氧化物型燃料電池(SOFC)配置在室外時用于檢測外氣溫度的元件。而且，也可以設(shè)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(diào)節(jié)單元28、燃料流量調(diào)節(jié)單元38、重整用空氣流量調(diào)節(jié)單元44、發(fā)電用空氣流量調(diào)節(jié)單元45發(fā)送控制信號，以控制這些單元的各流量。下面，根據(jù)圖7說明本實施方式的固體氧化物型燃料電池(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氧化物型燃料電池(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(diào)節(jié)單元44經(jīng)由第I加熱器46向燃料電池模塊2的重整器20供給重整用空氣。而且，與此同時從發(fā)電用空氣流量調(diào)節(jié)單元45經(jīng)由第2加熱器48向燃料電池模塊2的空氣用換熱器22供給發(fā)電用空氣，該發(fā)電用空氣到達發(fā)電室10及燃燒室18。隨后，還從燃料流量調(diào)節(jié)單元38供給燃料氣體，混合有重整用空氣的燃料氣體經(jīng)過重整器20及燃料電池電堆14、燃料電池單電池單元16，到達燃燒室18。之后，通過點火裝置83點火，使燃燒室18內(nèi)的燃料氣體和空氣(重整用空氣及發(fā)電用空氣)燃燒。通過該燃料氣體和空氣的燃燒生成排放氣體，利用該排放氣體加熱發(fā)電室10，而且，排放氣體在燃料電池模塊2的密封空間8內(nèi)上升時，在加熱重整器20內(nèi)的包含重整用空氣的燃料氣體的同時，還加熱空氣換熱器22內(nèi)的發(fā)電用空氣。此時，由于通過燃料流量調(diào)節(jié)單元38及重整用空氣流量調(diào)節(jié)單元44向重整器20供給混合有重整用空氣的燃料氣體，所以在重整器20中，進行式(I)所示的部分氧化重整反應(yīng)Ρ0Χ。由于該部分氧化重整反應(yīng)POX是發(fā)熱反應(yīng)，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(jié)果燃料電池電堆14可以大致均等地在上下方向上升溫。即使進行該部分氧化重整反應(yīng)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(yīng)。CmHn+x02 — aC02+bC0+cH2(I)部分氧化重整反應(yīng)POX開始后，當(dāng)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(diào)節(jié)單元28、燃料流量調(diào)節(jié)單元38及重整用空氣流量調(diào)節(jié)單元44向重整器20供給預(yù)先混合有燃料氣體、重整用空氣及水蒸氣的氣體。此時,在重整器20中，進行并用有上述的部分氧化重整反應(yīng)POX和后述的水蒸氣重整反應(yīng)SR的自熱重整反應(yīng)ATR。由于該自熱重整反應(yīng)ATR可取得熱量內(nèi)部平衡，所以在重整器20內(nèi)以熱量自足的狀態(tài)進行反應(yīng)。即 ，當(dāng)氧(空氣)較多時，基于部分氧化重整反應(yīng)POX的發(fā)熱占支配地位，當(dāng)水蒸氣較多時，基于水蒸氣重整反應(yīng)SR的吸熱反應(yīng)占支配地位。由于在該階段中，已經(jīng)過起動的初期階段，發(fā)電室10內(nèi)已升溫至一定程度的溫度，所以即使吸熱反應(yīng)占支配地位也不會弓I起大幅度的溫度降低。而且，在自熱重整反應(yīng)ATR進行中，在燃燒室18中也仍然持續(xù)進行燃燒反應(yīng)。式(2)所示的自熱重整反應(yīng)ATR開始后，當(dāng)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(diào)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(diào)節(jié)單元28的水蒸氣的供給。由此，向重整器20供給不含空氣而僅包含燃料氣體和水蒸氣的氣體，在重整器20中，進行式(3)的水蒸氣重整反應(yīng)SR。CmHn+x02+yH20 — aC02+bC0+cH2 (2)CmHn+xH20 — aC02+bC0+cH2(3)由于該水蒸氣重整反應(yīng)SR是吸熱反應(yīng)，所以與來自燃燒室18的燃燒熱量取得熱平衡并進行反應(yīng)。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(nèi)升溫至足夠高的溫度，因此，即使進行吸熱反應(yīng)，也不會導(dǎo)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(yīng)SR，在燃燒室18中也仍然持續(xù)進行燃燒反應(yīng)。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(yīng)POX、自熱重整反應(yīng)ATR、水蒸氣重整反應(yīng)SR，使發(fā)電室10內(nèi)的溫度逐漸上升。之后，當(dāng)發(fā)電室10內(nèi)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(jié)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(yīng)SR進行發(fā)電。下面，根據(jù)圖8說明本實施方式的固體氧化物型燃料電池(SOFC)運行停止時的動作。圖8是通過本實施方式表示固體氧化物型燃料電池(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(diào)節(jié)單元38及水流量調(diào)節(jié)單元28，減少燃料氣體及水蒸氣對重整器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(diào)節(jié)單元45的發(fā)電用空氣對燃料電池模塊2內(nèi)的供給量，利用空氣冷卻燃料電池單電池集合體12及重整器20，使它們的溫度降低。其后，當(dāng)重整器20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(jié)束重整器20的水蒸氣重整反應(yīng)SR。該發(fā)電用空氣的供給持續(xù)至重整器20的溫度降低至規(guī)定溫度例如200°C，在變?yōu)樵撘?guī)定溫度時，停止從發(fā)電用空氣流量調(diào)節(jié)單元45供給發(fā)電用空氣。如此，在本實施方式中，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(yīng)SR和基于發(fā)電用空氣的冷卻，所以能夠在較短的時間內(nèi)使燃料電池模塊的運行停止。下面，參照圖9至圖17，對本發(fā)明第I實施方式的固體氧化物型燃料電池I的控制進行說明。圖9是表示本實施方式的固體氧化物型燃料電池I中的輸出電流與燃料供給量的關(guān)系的曲線圖。圖10是表示固體氧化物型燃料電池I中的輸出電流與由所供給的燃料產(chǎn)生的熱量的關(guān)系的曲線圖。首先，如圖9的實線所示，本實施方式的固體氧化物型燃料電池I構(gòu)成為可根據(jù)需求電力，使輸出在額定輸出電力即700W (輸出電流7A)以下可變。為了輸出所需的電力而所需要的燃料供給量(L/min)作為圖9中由實線所示的基本燃料供給圖表而被設(shè)定?？刂撇考纯刂撇?10構(gòu)成為按照由需求電力檢測部件即電力狀態(tài)檢測傳感器126檢測出的需求電力，根據(jù)基本燃料供給圖表確定燃料供給量，據(jù)此控制燃料供給部件即燃料流量調(diào)節(jié)單元38。發(fā)電所需的燃料量與輸出電力(輸出電流)成比例，但是如圖9中由實線所示，設(shè)定在基本燃料供給圖表中的燃料供給量與輸出電流不成比例。這是因為與輸出電力成比例地使燃料供給量降低時，變得無法將燃料電池模塊2內(nèi)的燃料電池單電池單元16保持于可發(fā)電的溫度。因此，在本實施方式中，基本燃料供給圖表在輸出電流7A附近的大發(fā)電電力時被設(shè)定為燃料利用率約70%，在輸出電流2A左右的小發(fā)電電力時被設(shè)定為燃料利用率約50%。如此，通過使小發(fā)電電力區(qū)域中的燃料利用率降低，使未使用于發(fā)電的燃料燃燒而使用于加熱重整器20等，可抑制燃料電池單電池單元16的溫度降低，將燃料電池模塊2內(nèi)保持于可發(fā)電的溫度。但是，由于通過使燃料利用率降低，而使對發(fā)電沒有貢獻的燃料增加，因此小發(fā)電電力區(qū)域中的固體氧化物型燃料電池I的能效降低。在本實施方式的固體氧化物型燃料電池I中，內(nèi)置在控制部110中的燃料圖表變更部件IlOa (圖6)根據(jù)規(guī)定的條件來變更、修正設(shè)定在基本燃料供給圖表中的燃料供給量，使燃料供給量如圖9的虛線所示的一個例子那樣減少，使小發(fā)電電力區(qū)域中的燃料利用率上升。由此，使固體氧化物型燃料電池I的能效提聞。圖10是在本實施方式的固體氧化物型燃料電池I中，根據(jù)基本燃料供給圖表模式化表示供給燃料時的輸出電流與所供給的燃料的熱量的關(guān)系的曲線圖。如圖10中由點劃線所示，為了使燃料電池模塊2熱量自足并穩(wěn)定地運行所需的熱量與輸出電流的增加一起單調(diào)增加。圖10中由實線所示的曲線按照基本燃料供給圖表示出燃料被供給時的熱量。在本實施方式中，在比相當(dāng)于中發(fā)電電力的輸出電流5A低的區(qū)域，由點劃線表示的所需的熱量與由實線所示的根據(jù)基本燃料供給圖表所供給的熱量大致一致。而且，在比輸出電流5A高的區(qū)域，按照基本燃料供給圖表所供給的由實線所示的熱量超過為了熱量自足而最低限所需的由點劃線所示的熱量。該實線和虛線之間的剩余熱量蓄積在設(shè)置于燃料電池模塊2的蓄熱材料即絕熱材料7中。而且，來自固體氧化物型燃料電池I的輸出電流與恒定地輸出該電流時的燃料電池模塊2內(nèi)的燃料電池單電池單元16的溫度相關(guān)聯(lián)，為了增大輸出電流需要提高燃料電池單電池單元16的溫度，因此，在輸出電流較大的狀態(tài)下，燃料電池單電池單元16的溫度處于較高的狀態(tài)。在本實施方式中，輸出電流5A對應(yīng)于蓄熱溫度Th即約633°C。因而，在本實施方式的固體氧化物型燃料電池I中，在輸出電流5A、蓄熱溫度Th=約633°C以上時，更多的熱量被蓄積在絕熱材料7中。該蓄熱溫度Th被設(shè)定為對應(yīng)于比發(fā)電電力范圍即OW 700W的中值即350W大的500W (輸出電流5A)的溫度。而且，在輸出電流5A以下的區(qū)域中，根據(jù)基本燃料供給圖表所供給的熱量被設(shè)定為與為了熱量自足而最低限所需的熱量大致相同(基本燃料供給圖表的熱量稍大)。因此，如圖10的虛線所示的一個例子那樣，修正基于基本燃料供給圖表的燃料供給量，使燃料供給量減少時，為了熱量自足而所需的熱量不足。在本實施方式中，如后所述，在發(fā)電電力較小的區(qū)域中，以使由基本燃料供給圖表設(shè)定的燃料供給量暫時減少的方式進行修正，使燃料利用率提高。另一方面，由于使基本燃料供給圖表的燃料供給量減少而不足的熱量則利用燃料電池模塊2在比蓄熱溫度Th高的區(qū)域中運行的期間蓄積在絕熱材料7中的熱量來進行補充。另外，在本實施方式中，由于絕熱材料7的熱容量非常大，因此在燃料電池模塊2以大發(fā)電電力運行規(guī)定時間后，在發(fā)電電力較小的區(qū)域內(nèi)運行時，可利用蓄積在絕熱材料7中的熱量2小時以上，通過進行減少該期間的燃料供給量的修正而使燃料利用率提高。而且，在本實施方式中，雖然在輸出電流5A、蓄熱溫度Th=約633°C以上時，以將更多的熱量蓄積在絕熱材料7中的方式設(shè)定基本燃料供給圖表，但是即使在輸出電流5A以上的區(qū)域中，也可以與為了熱量自足而最低限所需的熱量大致相同(基本燃料供給圖表的熱量稍大)地設(shè)定基本燃料供給圖表。即，由于在發(fā)電電力較大的區(qū)域中，燃料電池模塊2的工作溫度比發(fā)電電力較小時高，因此即使將燃料供給量設(shè)定為為了熱量自足所需的最低限熱量，也能夠?qū)⑿“l(fā)電電力時可利用的熱量蓄積在絕熱材料7中。如本實施方式這樣，通過在大發(fā)電電力時積極地預(yù)先將燃料供給量設(shè)定為較多，可以在電力需求變?yōu)榉逯档囊归g時段的短時間內(nèi)將所需的熱量切實地蓄積在絕熱材料7中。下面，參照圖11至圖17，對本發(fā)明第I實施方式的固體氧化物型燃料電池I的具體的控制進行說明。圖11是本實施方式的燃料供給量的控制流程圖。圖12是為了估計蓄積在絕熱材料7中的熱量而使用的蓄熱量估計圖表。圖13是使蓄熱量估計圖表圖形化的圖。圖14是表不相對于輸出電流的第I校正系數(shù)的值的曲線圖。圖15是表不相對于輸出電流的第2校正系數(shù)的值的曲線圖。在固體氧化物型燃料電池I的發(fā)電運行中，在控制部110中以規(guī)定的時間間隔執(zhí)行圖11所示的流程圖。首先，在圖11的步驟SI中，根據(jù)圖12所示的蓄熱量估計圖表執(zhí)行累計處理。在步驟SI中所計算的累計值Ni如后所述是如下值，即成為蓄積在絕熱材料7等中的可利用的蓄熱量的指標，取O I之間的值。接下來，在步驟S2中，判斷步驟SI中所計算的累計值Ni是否為O。在累計值Ni為O時進入步驟S3，為O以外時進入步驟S4。由于在累計值Ni為O時，估計為在絕熱材料7等中未蓄積可利用程度的熱量，因此在步驟S3中，通過控制部110，根據(jù)基本燃料供給圖表確定燃料供給量?？刂撇?10向燃料流量調(diào)節(jié)單元38發(fā)送信號，向燃料電池模塊2供給所確定的燃料供給量。因而，此時即使發(fā)電電力較少，也不執(zhí)行提高燃料利用率的修正。步驟S3后，結(jié)束圖11所示的流程圖的I次處理。另一方面，在步驟S4中，根據(jù)累計值Ni確定相對于由基本燃料供給圖表確定的燃料供給量的利用率變更量。即，累計值Ni為I時，最大幅度地使燃料供給量減少，從而使燃料利用率提高，累計值Ni越小則燃料供給量的減少幅度越小。接下來，在步驟S5中，根據(jù)圖14所示的曲線，確定第I校正系數(shù)。如圖14所示，第I校正系數(shù)在輸出電流較少的區(qū)域中為1，而輸出電流超過4.5A時變?yōu)镺。S卩，在發(fā)電電力較小的區(qū)域中，利用蓄積在絕熱材料7中的熱量并進行使燃料供給量減少的修正，使燃料利用率提高，另一方面，在發(fā)電電力較大的區(qū)域中不執(zhí)行修正。這是因為在發(fā)電電力較大的區(qū)域中，即使通過基本燃料供給圖表也能實現(xiàn)燃料利用率足夠高的運行，同時由于在大發(fā)電電力時，燃料電池模塊2內(nèi)的溫度較高，因此很難利用絕熱材料7的蓄熱。接下來，在步驟S6中，根據(jù)圖15所示的曲線，確定第2校正系數(shù)。如圖15所示，第2校正系數(shù)在輸出電流為IA以下的區(qū)域中為0.5，在輸出電流為I 1.5A的區(qū)域中直線增加，在輸出電流為1.5A以上的區(qū)域中為I。即，由于在發(fā)電電力為利用率抑制發(fā)電量即150W以下的區(qū)域中，基于基本燃料供給圖表的燃料供給量的絕對值較小，因此對其施加大幅度的修正而使燃料供給量減少時有可能會損傷燃料電池單電池單元16。而且，通過預(yù)先將基本燃料供給圖表的修正量抑制為較少，可以一點一點利用蓄積在絕熱材料7中的熱量，可在長時間內(nèi)利用蓄熱。因而，第2校正系數(shù)作為變更期間延長手段發(fā)揮作用，發(fā)電電力越小則越使基本燃料供給圖表的修正量減少，延長進行基本燃料供給圖表的變更、修正的期間。該變更期間延長手段進行如下作用，由于在基本燃料供給圖表的修正開始后，使用蓄積在絕熱材料7中的熱量，因此隨著執(zhí)行修正的期間變長蓄熱量減少，而蓄熱量減少時燃料利用率的修正量減少，因此，進一步延長可利用蓄熱的期間。另外，作為變形例，也可以不進行使用第2校正系數(shù)的修正量的校正。接下來，在步驟S7中，在步驟S4中確定的利用率變更量上乘以步驟S5中確定的第I校正系數(shù)、步驟S6中確定的第2校正系數(shù)，確定最終的利用率變更量。而且，對應(yīng)于所確定的燃料供給量確定供水量的修正量，同時使發(fā)電用空氣供給量相對于通常的空氣供給量降低10%。而且，使燃料供給量的控制增益相對于通常運行時的控制增益增大10%，提高使燃料供給量發(fā)生變化時的跟蹤性。如此，通過使執(zhí)行基本燃料供給圖表的修正時的燃料供給量的控制增益增大，預(yù)先將燃料供給量的跟蹤性設(shè)定為較高，可在隨著所估計的蓄熱量的減少而使修正后的燃料利用率降低(使燃料供給量增加)時，使燃料供給量快速地增加。由此，防止因使燃料供給量增加的響應(yīng)延遲所引起的燃料電池模塊2的過度冷卻。因而，步驟S7中的使控制增益增大的控制作為過度冷卻防止手段而發(fā)揮作用。而且，由于通過使發(fā)電用2次空氣量降低10%，能夠抑制向單電池、重整器等燃料電池模塊2內(nèi)的冷卻，因此可抑制蓄熱量的減少，并有效地利用蓄熱。因此，使2次空氣量降低10%的控制也作為過度冷卻防止手段而發(fā)揮作用。在步驟S8中，控制部110向燃料流量調(diào)節(jié)單元38、水流量調(diào)節(jié)單元28、發(fā)電用空氣流量調(diào)節(jié)單元45發(fā)送信號，向燃料電池模塊2供給步驟S7中所確定的量的燃料、水、發(fā)電用空氣。步驟S8后，結(jié)束圖11所示的流程圖的I次處理。而且，通過執(zhí)行基本燃料供給圖表的修正，累計值Ni降低至O時，處理再次從步驟S2轉(zhuǎn)入步驟S3。由此，結(jié)束基本燃料供給圖表的修正，再次執(zhí)行基于基本燃料供給圖表的燃料供給量的控制。下面，參照圖12及圖13，對蓄積在絕熱材料7等中的蓄熱量的估計進行說明。蓄熱量的估計是通過內(nèi)置在控制部110中的蓄熱量估計部件IlOb (圖6)來執(zhí)行的。執(zhí)行圖11所示的流程圖的步驟Si時，蓄熱量估計部件IlOb從溫度檢測部件即發(fā)電室溫度傳感器142讀取發(fā)電室的溫度。接下來，蓄熱量估計部件IlOb根據(jù)發(fā)電室溫度傳感器142的檢測溫度Td，參照圖12所示的蓄熱量估計圖表，確定加減運算值。例如，檢測溫度Td為645° C時，加法運算值被確定為1/50000，將該值加在累計值Ni上。這種累計在固體氧化物型燃料電池I啟動后，以規(guī)定的時間間隔來執(zhí)行。在本實施方式中，由于每隔0.5sec執(zhí)行圖11所示的流程圖，因此每0.5sec執(zhí)行I次累計。因此，例如檢測溫度Td為645° C而一定時，每0.5sec累計I次1/50000的值，累計值Ni增加。這種累計值Ni反映燃料電池模塊2、發(fā)電室10內(nèi)的溫度履歷，是成為如下指標的值，表示蓄積在絕熱材料7等中的蓄熱量程度。該累計值Ni被限制在O I的范圍內(nèi)，在累計值Ni達到I時，保持于I直至值接下來進行減法運算，在累計值Ni減少至O時，保持于O直至值接下來進行加法運算。在本說明書中，如本實施方式中的累計值Ni這樣，成為表示蓄熱量程度的指標的值為蓄熱量的估計值。因而，在實施方式中，根據(jù)燃料電池模塊2的溫度來估計蓄熱量。在圖11所示的流程圖的步驟S4中所計算的針對基本燃料供給圖表的利用率變更量通過在該累計值Ni上乘以規(guī)定的修正量而被確定。因而，蓄熱量的估計值即累計值Ni越大則修正量越增加，累計值Ni為I時利用率變更量變?yōu)樽畲?，累計值Ni為O時不執(zhí)行修正(利用率變更量=0)。即，累計值Ni為O時，判斷為蓄熱量的估計值小于執(zhí)行基本燃料供給圖表修正的變更執(zhí)行蓄熱量，不執(zhí)行燃料利用率的修正。如圖12及圖13所示，在本實施方式中，累計在檢測溫度Td比變更基準溫度Tcr即635°C高時進行加法運算，而比其低時進行減法運算。即，假定在檢測溫度Td比變更基準溫度Tcr高時，在絕熱材料7等中蓄積可利用于提高燃料利用率的熱量，在比變更基準溫度Tcr低時，奪取蓄積在絕熱材料7等中的熱量，從而計算累計值Ni。換言之，累計值Ni對應(yīng)于檢測溫度Td相對于變更基準溫度Tcr的溫度偏差的時間積分，根據(jù)該累計值Ni來估計蓄熱量。另外，在本實施方式中，成為蓄熱量估計基準的變更基準溫度Tcr被設(shè)定為比熱的蓄積變多的蓄熱溫度Th稍高(圖10)。因此，蓄熱量的估計值被估計為比實際少。由此，可避免根據(jù)被估計為比實際大的蓄熱量來過度實施提高燃料利用率的修正，從而引起燃料電池模塊2的過度的溫度降低。因而，在檢測溫度Td比變更基準溫度Tcr高的狀態(tài)下，當(dāng)發(fā)電電力變小時，執(zhí)行針對基本燃料供給圖表修正。另一方面，在檢測溫度Td比變更基準溫度Tcr低的狀態(tài)下，當(dāng)發(fā)電電力變小時，減少針對基本燃料供給圖表的修正量(基于累計值Ni減少)，或者，不執(zhí)行修正(累計值Ni為O時)。具體為，如圖12及圖13所示，在檢測溫度Td低于580° C時，從累計值Ni減去20/50000。而且，在檢測溫度Td為580° C以上且小于620° C時，從累計值Ni減去10/50000X (620-Td)/ (620-580)。在檢測溫度 Td 為 620° C 以上且小于 630° C 時，從累計值Ni減去1/50000。如此，檢測溫度Td與變更基準溫度Tcr相比越低，則累計值Ni越急劇地減少，與此相伴，燃料利用率的修正量也急劇地減少。另一方面，在檢測溫度Td為650° C以上時，在累計值Ni上加上1/50000X(Td-650)。而且，在檢測溫度Td為640° C以上且小于650° C時，在累計值Ni上加上1/50000。如此，檢測溫度Td與變更基準溫度Tcr相比越高，則累計值Ni越急劇地增加，與此相伴，燃料利用率的修正量也急劇地增大。而且，檢測溫度Td在630 640° C之間，在檢測溫度Td處于上升傾向時和處于降低傾向時處理不同。S卩，在檢測溫度Td為630° C以上且小于632° C時，在檢測溫度Td處于上升傾向時加法運算值為O (不進行加減運算)，在處于降低傾向時減去1/50000。如此，檢測溫度Td比變更基準溫度Tcr低，它們的差為微小偏差溫度即5° C以下時，當(dāng)檢測溫度Td處于降低傾向時，與處于上升傾向時相比使累計值Ni急劇地減少。在此，絕熱材料7等的熱容量非常大，一旦檢測溫度Td進入降低傾向時，可以預(yù)想到在一段期間內(nèi)溫度持續(xù)降低。因而，在這種狀況下，需要通過快速地使累計值Ni減少，而抑制提高燃料利用率(使燃料供給量減少)的修正，以避免燃料電池模塊2發(fā)生顯著的溫度降低的風(fēng)險。另一方面，在檢測溫度Td為638° C以上且小于640° C時，在檢測溫度Td處于上升傾向時加上1/50000，而在處于降低傾向時加法運算值為O (不進行加減運算)。如上所述，絕熱材料7等的熱容量非常大，一旦檢測溫度Td進入上升傾向時，可以預(yù)想到在一段期間內(nèi)溫度持續(xù)上升。因而，在這種狀況下，通過快速地使累計值Ni增加來促進提高燃料利用率(使燃料供給量減少)的修正，積極地利用蓄熱使燃料利用率提高。如此，針對累計值Ni的加減運算值根據(jù)檢測溫度Td的變化狀態(tài)而取不同的值。因而，檢測溫度Td和變更基準溫度Tcr之間的溫度偏差與反映了蓄熱量的累計值Ni的關(guān)系根據(jù)檢測溫度Td的變化狀態(tài)而變更。而且，在檢測溫度Td為632° C以上且小于638° C時，檢測溫度Td處于變更基準溫度Tcr即635° C附近，認為其處于穩(wěn)定，與檢測溫度Td的傾向無關(guān)將加法運算值作為O (不進行加減運算)來保持現(xiàn)在的狀態(tài)。接下來，參照圖16，對燃料電池模塊2已劣化時的處理進行說明。圖16是燃料電池模塊2已劣化時的用于進行修正量變更的流程圖。燃料電池單電池單元16由于長年使用而導(dǎo)致劣化加重時，相對于同一燃料供給量所能取出的電力降低。而且，與此相伴，生成同一電力時的燃料電池單電池單元16的溫度也上升。在本實施方式的固體氧化物型燃料電池I中，根據(jù)規(guī)定的發(fā)電電力時的燃料電池模塊2(燃料電池單電池單元16)的溫度，來判定燃料電池模塊2的劣化。另外，燃料電池模塊的劣化也可以通過相對于規(guī)定的燃料供給量的所能取出的電力或電壓等來進行判定。通過控制部110每隔規(guī)定期間，例如每隔幾個月至幾年執(zhí)行圖16所示的流程圖。首先，在圖16的步驟S21中，判斷燃料電池模塊16是否已劣化。在判定為燃料電池單電池單元16未劣化時，結(jié)束圖16所示的流程圖的I次處理。當(dāng)判定燃料電池單電池單元16已劣化時，進入步驟S22。在步驟S22中，將變更基準溫度Tcr變更至高5° C的值，同時將第3校正系數(shù)設(shè)定為0.8，結(jié)束圖16所示的流程圖的I次處理。這是由于燃料電池單電池單元16劣化后，燃料電池模塊2的工作溫度整體向溫度較高一側(cè)偏移，因此成為燃料利用率修正基準的溫度也與其相應(yīng)地進行變更。而且，第3校正系數(shù)是乘以圖11的步驟S4中確定的利用率變更量的系數(shù)。第3校正系數(shù)在燃料電池單電池單元16劣化前被設(shè)定為1，當(dāng)判定已劣化時變更為0.8，使利用率變更量減少20%。由此，防止因在燃料電池單電池單元16已劣化的狀態(tài)下進行使燃料利用率增大的修正而促進燃料電池單電池單元16劣化。另外，在判定燃料電池模塊2已劣化一次，并判定其后劣化進一步加重時，更新用于判定劣化的溫度閾值。由此，可分數(shù)次判斷劣化的加重程度。而且，變更基準溫度Tcr的值在每次判斷已劣化時進行變更。下面，參照圖17，對本發(fā)明第I實施方式的固體氧化物型燃料電池I的作用進行說明。圖17 (a)是概念化表示本實施方式的固體氧化物型燃料電池I的作用的圖，(b)是模式化表示通常住宅的一天的需求電力的推移和蓄積在絕熱材料中的熱量的推移的圖。圖17 Ca)上段的曲線概念化表示未在絕熱材料7中蓄積可利用的熱量時的作用，中段及下段的曲線分別表示所蓄積的熱量較少的情況及較多的情況。如圖17 (a)上段那樣，由于在發(fā)電電力較大且燃料供給量較多的運行在短時間內(nèi)進行時，未在絕熱材料7中蓄積可利用的熱量，因此發(fā)電電力減少后的運行根據(jù)基本燃料供給圖表而被確定，不提高燃料利用率。另一方面，如圖17 (a)中段那樣，由于在發(fā)電電力較大的運行進行一定程度的時間時,發(fā)電電力減少后的運行利用發(fā)電電力較大時蓄積在絕熱材料7中的熱量來進行，因此在絕熱材料7中殘留有可利用的熱量的期間，進行燃料供給量比基本燃料供給圖表減少的高效率運行。由此，可節(jié)約相當(dāng)于中段曲線的施加有斜線的部分的燃料。而且，如圖17 (a)下段那樣，由于在發(fā)電電力較大的運行長時間進行時，在絕熱材料7中蓄積有大量的熱量，因此可在更長的時間內(nèi)執(zhí)行利用了所蓄積的熱量的高效率運行，可節(jié)約更多的燃料。接下來，在圖17 (b)中，以實線表示住宅中所使用的需求電力，以虛線表示固體氧化物型燃料電池I的發(fā)電電力，以點劃線表示成為蓄熱量指標的累計值Ni。首先，在家人睡覺時的時刻t0 tl，住宅中所使用的需求電力較少，在時刻tl家人起床時需求電力增大。與此相伴，固體氧化物型燃料電池I的發(fā)電電力也增加，對于需求電力中的超過燃料電池額定電力的電力從系統(tǒng)電力供給。而且，由于家人睡覺時的6 8小時左右所使用的電力較少的狀態(tài)一直持續(xù)，因此在起床時tl，由蓄熱量估計部件IlOb估計的蓄熱量(累計值Ni)為O或非常小的值。在時刻tl發(fā)電電力增加，燃料電池模塊2以比蓄熱溫度Th高的溫度運行時，蓄熱量逐漸增加，在時刻t2，增加至累計值最大的I的程度。其后，在時刻t3家人外出時，需求電力急劇地減少。如此，在蓄熱量為變更執(zhí)行蓄熱量以上的狀態(tài)下發(fā)電電力降低時，由燃料圖表變更部件IlOa執(zhí)行基本燃料供給圖表的修正，可提高小發(fā)電電力中的燃料利用率。由于進行提高了燃料利用率的運行時，利用蓄積在絕熱材料7中的熱量，因此累計值Ni也減少。在本實施方式中，可執(zhí)行I 3小時左右提高了燃料利用率的運行。接下來，在時刻t4家人回家后，需求電力再次增加。累計值Ni從時刻t4時的需求電力的增加延遲增大(時刻t4 t5)，再次達到最大值。接下來，在時刻t6家人睡覺，需求電力降低后，進行提高了燃料利用率的運行(時刻t6之后)。在住宅中的需求電力如此推移時，一天中進行2次利用了蓄積在絕熱材料7中的熱量的提高了燃料利用率的運行。該提高了燃料利用率的運行期間涉及到發(fā)電電力較少的期間的20 50%，使固體氧化物型燃料電池I的綜合能效較大地提高。在現(xiàn)有的固體氧化物型燃料電池中，由于當(dāng)發(fā)電電力較小時，發(fā)電熱量降低，因此容易引起燃料電池模塊溫度降低。因此，在小發(fā)電電力時降低燃料利用率，通過未使用于發(fā)電的燃料加熱燃料電池模塊從而防止了過度的溫度降低。尤其在燃料電池模塊內(nèi)配置有重整器的類型的固體氧化物型燃料電池中，由于在重整器內(nèi)發(fā)生吸熱反應(yīng)，因此容易引起溫度降低。根據(jù)本發(fā)明實施方式的固體氧化物型燃料電池I，在發(fā)電電力較小時，由蓄熱量估計部件IlOb估計出在絕熱材料7中蓄積有可利用的熱量時，修正基本燃料供給圖表，暫時使燃料利用率變高(圖11、步驟S7)。由此，能夠保持固體氧化物型燃料電池I的熱量自足，避免過度的溫度降低，并使固體氧化物型燃料電池I的綜合能效提高。根據(jù)本實施方式的固體氧化物型燃料電池1，由于在比規(guī)定的蓄熱溫度Th高的區(qū)域中，設(shè)定為使更多的熱量蓄積在絕熱材料7中(圖10)，因此通過在可提高燃料利用率的比蓄熱溫度Th高的區(qū)域中積極地蓄積熱量，在燃料電池模塊2的溫度較低且容易利用蓄熱的小發(fā)電電力時消耗該熱量，可有效地利用所蓄積的熱量。根據(jù)本實施方式的固體氧化物型燃料電池1，由于由發(fā)電室溫度傳感器142檢測的檢測溫度Td大致反映了蓄積在絕熱材料7中的熱量，因此可以僅根據(jù)檢測溫度Td與變更基準溫度Tcr的關(guān)系來簡單地修正基本燃料供給圖表。根據(jù)本實施方式的固體氧化物型燃料電池1，由于變更基準溫度Tcr被設(shè)定為比蓄熱溫度Th高(圖10)，因此變?yōu)樵谛罘e在絕熱材料7中的蓄熱量變多的比蓄熱溫度Th高的變更基準溫度Tcr以上利用蓄熱，可避免在蓄熱量較少的狀態(tài)下利用蓄熱而引起過度的溫度降低的風(fēng)險。根據(jù)本實施方式的固體氧化物型燃料電池1，由于蓄熱量估計部件IlOb根據(jù)檢測溫度Td的履歷來估計蓄熱量(圖11、步驟S4、圖13)，因此與僅根據(jù)現(xiàn)在的檢測溫度Td來估計蓄熱量時相比可準確地進行估計，可更有效地活用蓄熱。根據(jù)本實施方式的固體氧化物型燃料電池1，由于通過用時間對溫度偏差進行積分來估計蓄積在絕熱材料7中的蓄熱量(圖11、步驟S4、圖13)，因此以高于蓄熱溫度Th的溫度運行的時間較長時所估計的蓄熱量較大，而在較短時所估計的蓄熱量變小，可以更準確地估計蓄熱量。由此，可以切實地避免因利用蓄熱所引起的過度的溫度降低等風(fēng)險。根據(jù)本實施方式的固體氧化物型燃料電池1，由于蓄熱量越大則越使提高燃料利用率的修正量增加(圖11、步驟S4、圖13)，因此可切實地避免過度的溫度降低等風(fēng)險，并執(zhí)行使燃料利用率大幅度提高的修正。根據(jù)本實施方式的固體氧化物型燃料電池1，由于檢測溫度Td越高則越使修正量急劇地增大，另一方面，檢測溫度Td越低則越使修正量急劇地減少(圖13)，因此能夠在檢測溫度Td較高時進行大幅度的燃料利用率的修正，同時能夠在檢測溫度Td較低時迅速地使修正量減少，因此，可切實地防止過度的溫度降低。根據(jù)本實施方式的固體氧化物型燃料電池1，由于根據(jù)檢測溫度Td或發(fā)電電力的狀態(tài)，變更蓄熱量的估計值與修正量的關(guān)系(圖13、630 640°C、圖14、圖15、圖18)，因此可使防止過度的溫度降低和蓄熱的有效活用共存。根據(jù)本實施方式的固體氧化物型燃料電池1，由于燃料圖表變更部件IlOa在發(fā)電電力較少時減小修正量(圖15)，因此可減少蓄熱的利用量，延長可利用蓄熱的期間。根據(jù)本實施方式的固體氧化物型燃料電池1，由于在檢測溫度Td和變更基準溫度Tcr的差為規(guī)定的微小偏差溫度以下，而檢測溫度Td處于降低傾向時使蓄熱量的估計值急劇地減少(圖13、630 632° C)，因此在檢測溫度Td處于降低傾向的局面下，可使蓄熱量的估計值盡快地減少，切實地防止過度的溫度降低。根據(jù)本實施方式的固體氧化物型燃料電池1，由于根據(jù)燃料電池模塊2的狀態(tài)來變更使燃料利用率提高的修正量(圖14、圖15、圖16)，因此可防止不適合燃料電池模塊2狀態(tài)的燃料利用率的修正。根據(jù)本實施方式的固體氧化物型燃料電池1，由于在燃料電池模塊2已劣化時將變更基準溫度Tcr變更為較高的值(圖16)，因此能夠以不會對已劣化且工作溫度上升后的燃料電池模塊2施加過度的負擔(dān)的方式執(zhí)行燃料利用率的修正。根據(jù)本實施方式的固體氧化物型燃料電池1，由于在燃料電池模塊2已劣化時使修正量減少(圖16、步驟S22)，因此可抑制因修正燃料利用率而促進劣化。而且，在上述的本發(fā)明第I實施方式中，如圖12所示的蓄熱量估計圖表那樣，在累計值Ni上加上、減去的加減運算值僅根據(jù)檢測溫度Td進行計算，但是作為變形例，也可以加進輸出電流來確定加減運算值。例如，可以通過對在根據(jù)圖12的蓄熱量估計圖表所確定的加減運算值上乘以圖18所示的電流修正系數(shù)的值進行累計，來計算累計值Ni。如圖18所示，電流修正系數(shù)在輸出電流3A以下時被設(shè)定為1/7，在4A以上時設(shè)定為1/12，在3 4A之間從1/7向1/12直線地降低。通過乘以如此設(shè)定的電流修正系數(shù)，在發(fā)電電力較小的區(qū)域中，累計值Ni急劇地增減，在中發(fā)電電力以上的區(qū)域中，累計值Ni的增減變緩。因此，通過修正基本燃料供給圖表，在較大地消耗蓄積在絕熱材料7中的熱量的小發(fā)電電力時，使累計值Ni快速地減少。由此，能夠更切實地防止由于過大地估計蓄熱量而導(dǎo)致顯著的溫度降低的風(fēng)險。而且，在上述的實施方式中，雖然在累計值Ni上進行加法運算或減法運算的加減運算值如圖13所示，僅由檢測溫度Td來確定，但是也可以如下構(gòu)成本發(fā)明，加減運算值還依賴于輸出電流。例如，也可以在輸出電流為3A (輸出電力300W)以下時，將變更基準溫度Tcr變更為高2° C左右，使圖13的曲線整體向左偏移2° C左右。通過如此構(gòu)成，在發(fā)電電力較小時，將變更基準溫度Tcr變更為較高的值，將蓄熱量的估計值計算為較小的值。由此，由于使提高燃料利用率的修正量減少，因此可抑制在發(fā)電電力較小且燃料供給量的絕對值較少的區(qū)域中大幅度地使燃料利用率提高而導(dǎo)致燃料供給量過度降低。下面，參照圖19至圖33，說明本發(fā)明第2實施方式的固體氧化物型燃料電池。本實施方式的固體氧化物型燃料電池的基于控制部110的控制與上述的第I實施方式不同。因而，在此僅說明本發(fā)明的第2實施方式與第I實施方式不同的部分，對于同樣的構(gòu)成、作用及效果則省略說明。而且，在上述的第I實施方式中，按照需求電力，根據(jù)基本燃料供給圖表確定燃料供給量，根據(jù)蓄積在絕熱材料7中的熱量使所確定的燃料供給量減少，變更為使燃料利用率暫時變高。與此相對，在第2實施方式的固體氧化物型燃料電池中，不執(zhí)行基于基本燃料供給圖表確定燃料供給量、基于估計蓄熱量變更燃料供給量這樣的處理，而是根據(jù)檢測溫度Td等直接計算燃料供給量。但是，在本實施方式中，根據(jù)檢測溫度Td等直接確定的燃料供給量加進了蓄積在絕熱材料7中的熱量等，在蓄熱量較多的狀態(tài)下，利用蓄熱使燃料利用率提高，因此，可以說是實現(xiàn)了與第I實施方式同樣的技術(shù)思想。而且，在上述的第I實施方式中，用于根據(jù)所估計的蓄熱量提高燃料利用率的燃料供給量的變更是在變更量上乘以第I校正系數(shù)(圖11的步驟S5、圖14)，因此，只是在發(fā)電電力較小的狀態(tài)下進行(在輸出電流4.5A以上時，第I修正系數(shù)=0)。與此相對，在本實施方式中，未使用相當(dāng)于第I實施方式中的第I校正系數(shù)的系數(shù)。因而，在本實施方式中，不僅在發(fā)電電力較小的區(qū)域中，即使在發(fā)電電力較大的區(qū)域中，也執(zhí)行利用了蓄積在絕熱材料7等中的熱量的高效率控制。因此，根據(jù)本實施方式的固體氧化物型燃料電池，除利用蓄熱使燃料利用率提高這樣的效果以外，在燃料電池模塊2內(nèi)的溫度過度上升時，通過消耗蓄積在絕熱材料7中的熱量，還能得到抑制溫度上升這樣的效果。另外，在上述的第I實施方式中，也能通過省略第I校正系數(shù)(不在變更量上乘以第I校正系數(shù))而得到同樣的效果O圖19是模式化表示需求電力的變化與燃料供給量及從燃料電池模塊2實際取出的電流的關(guān)系的曲線圖。圖20是模式化表示發(fā)電用空氣供給量、供水量、燃料供給量以及從燃料電池模塊2實際取出的電流的關(guān)系的一個例子的曲線圖。如圖19所示，燃料電池模塊2被控制為可生成響應(yīng)于圖19的最上段所示的需求電力的電力?？刂撇?10根據(jù)需求電力，如圖19的第2段的曲線所示的那樣設(shè)定燃料電池模塊2應(yīng)生成的目標電流即燃料供給電流值If。雖然燃料供給電流值If被設(shè)定為大致跟蹤需求電力的變化，但是由于燃料電池模塊2的響應(yīng)速度相對于需求電力的變化極為緩慢，因此無法跟蹤需求電力短周期的急劇變化，被設(shè)定為平緩地跟蹤需求電力。而且，當(dāng)需求電力超過固體氧化物型燃料電池的最大額定電力時，燃料供給電流值If跟蹤至對應(yīng)于最大額定電力的電流值，不會被設(shè)定為超過該值的電流值。如圖19的第3段的曲線所示，控制部110控制燃料供給部件即燃料流量調(diào)節(jié)單元38，向燃料電池模塊2供給可生成對應(yīng)于燃料供給電流值If的電力的流量的燃料供給量Fr。另外，如果實際上發(fā)電所使用的燃料相對于燃料供給量的比率即燃料利用率一定，則燃料供給電流值If與燃料供給量Fr成比例。雖然圖19的曲線描畫出燃料供給電流值If與燃料供給量Fr成比例，但是如后所述，實際上在本實施方式中燃料利用率也并不為一定。而且，如圖19最下段的曲線所示，控制部110輸出對逆變器54指示可從燃料電池模塊2取出的電流值即可取出電流Iinv的信號。逆變器54根據(jù)每時每刻急劇地變化的需求電力，在可取出電流I inv的范圍內(nèi)從燃料電池模塊2取出電流(電力)。對于需求電力超過可取出電流Iinv的部分，從系統(tǒng)電力供給。在此，如圖19所示，控制部110向逆變器54指示的可取出電流Iinv被設(shè)定為在電流處于增加傾向時，相對于燃料供給量Fr的變化延遲規(guī)定時間進行變化。例如，在圖19的時刻tlO，燃料供給電流值If及燃料供給量Fr開始上升后，使可取出電流Iinv的增加延遲開始。而且，在時刻tl2，燃料供給電流值If及燃料供給量Fr增加后，也使可取出電流Iinv的增加延遲開始。如此,通過在使燃料供給量Fr增加后，推遲使實際上從燃料電池模塊2取出的電力增加的時刻，以應(yīng)對向燃料電池模塊2供給的燃料經(jīng)過重整器20等直至到達燃料電池電堆14的時間延遲、或燃料到達燃料電池電堆14后直至可進行實際的發(fā)電反應(yīng)的時間延遲。由此，切實地防止在各燃料電池單電池單元16中發(fā)生燃料枯竭而損傷燃料電池單電池單元16。圖20更詳細地示出發(fā)電用空氣供給量、供水量及燃料供給量的變化與可取出電流Iinv的關(guān)系。另外，圖20所示的發(fā)電用空氣供給量、供水量及燃料供給量的曲線都被換算為對應(yīng)于各供給量的電流值。即如下進行換算，如果將所供給的發(fā)電用空氣、水及燃料設(shè)定為沒有剩余而是全部使用于發(fā)電的供給量，則各供給量的曲線與可取出電流Iinv的曲線重疊。因而，各供給量的曲線相對于可取出電流Iirw的偏差量對應(yīng)于各供給量的剩余部分。未使用于發(fā)電而殘留的剩余燃料在燃料電池電堆14上方的燃燒部即燃燒室18中燃燒，利用于加熱燃料電池模塊2內(nèi)。如圖20所示，發(fā)電用空氣供給量、供水量及燃料供給量始終超過可取出電流Iirw，防止從燃料電池模塊2取出超過可由各供給量生成的電流的電流而因燃料枯竭、空氣枯竭等損傷燃料電池單電池單元16。而且，相對于超過可取出電流Iinv而供給的燃料供給量，供水量被設(shè)定為可對所供給的所有燃料進行水蒸氣重整的供給量。即，供水量是考慮水蒸氣重整所需的水蒸氣的量與燃料中所包含的碳量的比即S/C而設(shè)定的，以對所供給的所有燃料進行水蒸氣重整。由此，防止重整器內(nèi)的碳析出。而且，在隨著需求電力的增加而可取出電流Iinv也處于增加傾向的圖20的區(qū)域A、區(qū)域C中，與可取出電流Iinv橫向爬行的區(qū)域B相比，將燃料供給量等的富余量設(shè)定為較大(燃料利用率低)。而且，在使發(fā)電電力增加時，通過內(nèi)置在控制部110中的電力取出延遲部件IlOc(圖6)，在使向燃料電池模塊2供給的燃料供給量增加后，使從燃料電池模塊2輸出的發(fā)電電力延遲增加。即，根據(jù)需求電力的變化使燃料供給量變化后，使從燃料電池模塊2實際輸出的電力延遲變化。而且，在根據(jù)需求電力的降低使可取出電流Iinv急劇地降低時(區(qū)域C、區(qū)域D的初期)，各供給量與可取出電流Iinv的降低相比，延遲規(guī)定時間降低。因而，在可取出電流Iinv急劇地降低后的規(guī)定時間的期間，產(chǎn)生非常多的剩余燃料。這種可取出電流Iinv的急劇降低是在需求電力急劇地降低時，為了防止電流逆流而進行的。如此，使發(fā)電電力增加時以及使發(fā)電電力降低時，與發(fā)電電力一定時相比產(chǎn)生較多的剩余燃料，該剩余燃料使用于加熱燃料電池模塊2。因此，不只是使燃料電池模塊2以高發(fā)電電力長時間運行時，在使發(fā)電電力頻繁地增減時，燃料電池模塊2也被強力加熱，在絕熱材料7中蓄積較多的熱量。在本實施方式的固體氧化物型燃料電池中，以高發(fā)電電力長時間運行后，在發(fā)電電力變少時不只是利用蓄熱，根據(jù)狀況依次利用由于發(fā)電電力的增減等而逐步蓄積的熱量。下面，參照圖21至28，對根據(jù)檢測溫度Td確定發(fā)電用空氣供給量、供水量及燃料供給量的步驟進行說明。圖21是表示根據(jù)檢測溫度Td確定發(fā)電用空氣供給量、供水量以及燃料供給量的步驟的流程圖。圖22是表示相對于發(fā)電電流的合適的燃料電池電堆14的溫度的曲線圖。圖23是表示根據(jù)累計值所確定的燃料利用率的曲線圖。圖24是表示相對于各發(fā)電電流所能確定的燃料利用率的值的范圍的曲線圖。圖25是表示根據(jù)累計值所確定的空氣利用率的曲線圖。圖26是表示相對于各發(fā)電電流所能確定的空氣利用率的值的范圍的曲線圖。圖27是用于相對于所確定的空氣利用率來確定供水量的曲線圖。圖28是表示相對于發(fā)電電流的合適的燃料電池模塊2的發(fā)電電壓的曲線圖。如圖22中由點劃線所示，在本實施方式中，相對于應(yīng)由燃料電池模塊2生成的電流，規(guī)定了合適的燃料電池電堆14的`溫度Ts (I)?？刂撇?10控制燃料供給量等，以使燃料電池電堆14的溫度接近合適的溫度Ts (I)。即，控制部110大致上在相對于發(fā)電電流，燃料電池電堆14的溫度較高時(燃料電池電堆14的溫度位于圖22的點劃線之上時)，提高燃料利用率，積極地消耗蓄積在絕熱材料7等中的熱量，使燃料電池模塊2內(nèi)的溫度降低。相反，在相對于發(fā)電電流，燃料電池電堆14的溫度較低時，使燃料利用率降低，避免使燃料電池模塊2內(nèi)的溫度降低。具體為，燃料利用率并不是單純地僅根據(jù)檢測溫度Td而確定的，而是通過累計根據(jù)檢測溫度Td等所確定的加減運算值，來計算反映了蓄熱的量，并根據(jù)該量確定燃料利用率?；诶塾嬙摷訙p運算值的蓄熱量的估計值是通過內(nèi)置在控制部中的蓄熱量估計部件IlOb而計算的。圖21所示的流程圖根據(jù)由溫度檢測部件即發(fā)電室溫度傳感器142檢測出的檢測溫度Td等來確定發(fā)電用空氣供給量、供水量及燃料供給量，以規(guī)定的時間間隔來執(zhí)行。首先，在圖21的步驟S31中，根據(jù)檢測溫度Td及圖22，計算第I加減運算值Ml。首先，檢測溫度Td相對于燃料電池電堆14的合適溫度Ts (I)，處在規(guī)定的溫度范圍內(nèi)(圖22的2根實線之間)時，第I加減運算值Ml為O。即，檢測溫度Td處在Ts (I) -Te ^ Td ^ Ts (I) +Te的范圍內(nèi)時，使第I加減運算值M1=0。在此，Te是第I加減運算值閾值溫度。另夕卜，在本實施方式中，第I加減運算值閾值溫度Te為3°C。而且，檢測溫度Td比合適溫度Ts (I)低，處在
TcKTs (I) -Te(4)的范圍內(nèi)(圖22中的下側(cè)實線之下)時，第I加減運算值Ml通過Ml=KiX (Td- (Ts (I)-Te)) (5)來計算。此時，第I加減運算值Ml為負值(減法運算值)。另外，Ki是規(guī)定的比例常數(shù)。而且，檢測溫度Td比合適溫度Ts (I)高，處在Td>Ts (I)+Te(6)的范圍內(nèi)(圖22中的上側(cè)實線之上)時，第I加減運算值Ml通過Ml=KiX (Td- (Ts (I) +Te)) (7)來計算。此時，第I加減運算值Ml為正值(加法運算值)。如此，第I加減運算值Ml除檢測溫度Td以外，根據(jù)發(fā)電電流而被確定，通過對其進行累計來估計蓄熱量。即，合適溫度Ts (I)根據(jù)發(fā)電電流(電力)而設(shè)定為不同，根據(jù)基于該合適溫度Ts (I)而確定的(Ts (I)+Te)的值以及(Ts (I)-Te)的值，第I加減運算值Ml被確定為正或負值。另外，檢測溫度Td超過(Ts (I)+Te)時，第I加減運算值Ml為正值，如后所述，由于進行提高燃料利用率的燃料供給量的變更，因此在本說明書中，將相對于各發(fā)電電力的溫度(Ts (I)+Te)稱為燃料利用率變更溫度。而且，通過超過燃料利用率變更溫度(Ts (I)+Te),而轉(zhuǎn)入提高了燃料利用率的高效率控制后，從高效率控制返回不消耗所蓄積的熱量的目標溫度范圍控制的時刻如后所述，是第I加減運算值Ml等的累計值Nlid降低至O時。因此，檢測溫度Td低于燃料利用率變更溫度(Ts (I)+Te)后，累計值Nlid還暫時保持為比O大的值，進行高效率控制。因而，從高效率控制返回目標溫度范圍控制的目標溫度范圍控制返回溫度為比燃料利用率變更溫度低的溫度。下面，在圖21的步驟S32中，根據(jù)最新的檢測溫度Td以及I分鐘之前所檢測出的檢測溫度Tdb，來計算第2加減運算值M2。首先，在最新的檢測溫度Td與I分鐘之前的檢測溫度Tdb的差的絕對值小于規(guī)定的第2加減運算值閾值溫度時，使第2加減運算值M2為O。另外,在本實施方式中,第2加減運算值閾值溫度為1° Co而且，在最新的檢測溫度Td與I分鐘之前的檢測溫度Tdb的差即變化溫度差為規(guī)定的第2加減運算值閾值溫度以上時，第2加減運算值M2通過M2=KdX (Td-Tdb)(8)來計算。該第2加減運算值M2在檢測溫度Td處于上升傾向時為正值(加法運算值)，在檢測溫度Td處于降低傾向時為負值(減法運算值)。另外，Kd是規(guī)定的比例常數(shù)。因而，在檢測溫度Td正在上升時，在變化溫度差(Td-Tdb)較大的區(qū)域中，與變化溫度差較小的區(qū)域相比，快速估計值即第2加減運算值M2較大地增加。相反，在檢測溫度正在降低時，在變化溫度差(Td-Tdb)的絕對值較大的區(qū)域中，與變化溫度差的絕對值較小的區(qū)域相比，第2加減運算值M2較大地減少。另外，雖然在本實施方式中，比例常數(shù)Kd為一定值，但是作為變形例，也可以在變化溫度差為正時和為負時，使用不同的比例常數(shù)Kd。例如，也可以在變化溫度差為負時，較大地設(shè)定比例常數(shù) Kd。由此，在檢測溫度正在降低時，與檢測溫度正在上升時相比，相對于變化溫度差，使快速估計值急劇地發(fā)生變化?；蛘?，作為變形例，也可以在變化溫度差的絕對值較大的區(qū)域中，與較小的區(qū)域相比，較大地設(shè)定比例常數(shù)Kd。由此，在變化溫度差的絕對值較大的區(qū)域中，與變化溫度差的絕對值較小的區(qū)域相比，相對于變化溫度差的變化，使快速估計值急劇地發(fā)生變化。而且，也可以對基于變化溫度差的正負來變更比例常數(shù)Kd和基于變化溫度差的絕對值的大小來變更比例常數(shù)Kd進行組合。接下來，在圖21的步驟S33中，在第I累計值Nlid上累計步驟S31中計算的第I加減運算值Ml以及步驟S32中計算的第2加減運算值M2。在第I累計值Nlid中，通過第I加減運算值Ml反映蓄積在絕熱材料7等中的可利用的蓄熱量，通過第2加減運算值M2反映最近的檢測溫度Td的變化。S卩，第I累計值Nlid可以作為蓄積在絕熱材料7等中的可利用的蓄熱量的估計值而加以利用。而且，在固體氧化物型燃料電池的運行開始后持續(xù)地在每次執(zhí)行圖21的流程圖時進行累計，在上次計算的第I累計值Nlid上加上或減去第I加減運算值Ml及第2加減運算值M2，更新為新的第I累計值Nlid。第I累計值Nlid被限制為取O 4之間的值，在第I累計值Nlid達到4時，值在接下來進行減法運算之前保持于4，第I累計值Nlid減少至O時，值在接下來進行加法運算之前保持于O。另外，在步驟S33中，除第I累計值Nlid，還計算第2累計值N2id的值。第2累計值N2id如后所述，在燃料電池模塊2發(fā)生劣化之前與第I累計值Nlid完全同樣地進行計算，與第I累計值Nlid取同一值。·另外，如上所述，在本實施方式中，通過在第I累計值Nlid上累計第I加減運算值Ml和第2加減運算值M2的和，來計算累計值。即，通過Nlid=Nlid+Ml+M2(9)計算第I累計值Nlid。在此，作為變形例，也可以通過累計第I加減運算值Ml和第2加減運算值M2的積，來計算累計值。即，在該變形例中，第I累計值Nlid通過Nlid=Nlid+KmXMlXM2(10)來計算。在此，Km是根據(jù)規(guī)定的條件而變更的可變系數(shù)。而且，在該變形例中，在最新的檢測溫度Td與I分鐘之前的檢測溫度Tdb的差的絕對值小于規(guī)定的第2加減運算值閾值溫度時，使第2加減運算值M2為I。而且，在圖21的步驟S34中，根據(jù)所計算的第I累計值Nlid，使用圖23及圖24的曲線來確定燃料利用率。圖23是表示相對于所計算的第I累計值Nlid的燃料利用率Uf的設(shè)定值的曲線圖。如圖23所示，第I累計值Nlid為O時，燃料利用率Uf被設(shè)定為最小值即最小燃料利用率Ufmin。而且，在第I累計值Nlid增加的同時燃料利用率Uf也增加，在第I累計值Nlid=I時成為最大值即最大燃料利用率Ufmax。在此期間，燃料利用率Uf在第I累計值Nlid較小的區(qū)域中斜率較小，第I累計值Nlid越接近I則斜率越大。即，在估計蓄熱量較大的區(qū)域中，與估計蓄熱量較小的區(qū)域相比，相對于估計蓄熱量的變化，使燃料利用率Uf大幅度地發(fā)生變化。換言之，所估計的蓄熱量越大，則越以大幅度地提高燃料利用率Uf的方式使燃料供給量減少。而且，在第I累計值Nlid大于I時，燃料利用率Uf被固定于最大燃料利用率Ufmax。上述的最小燃料利用率Ufmin及最大燃料利用率Ufmax的具體值根據(jù)發(fā)電電流，由圖24所示的曲線來確定。如此，在估計出在絕熱材料7等中蓄積有可利用的熱量時，與未蓄積可利用的熱量時相比，相對于同一發(fā)電電力，使燃料供給量減少，以提高燃料利用率。
圖24是表示相對于各發(fā)電電流，燃料利用率Uf所能取的值的范圍的曲線圖，對于各發(fā)電電流示出燃料利用率Uf的最大值及最小值。如圖24所示，相對于各發(fā)電電流的最小燃料利用率Ufmin被設(shè)定為，與發(fā)電電流的增加一起變大。即，設(shè)定為發(fā)電電力較大時燃料利用率變高，發(fā)電電力較小時燃料利用率變低。該最小燃料利用率Ufmin的直線對應(yīng)于第I實施方式的圖9中的基本燃料供給圖表，在被設(shè)定為該直線上的燃料利用率時，不會利用蓄積在絕熱材料7等中的熱量，燃料電池模塊2可以熱量自足。另一方面,最大燃料利用率Ufmax被設(shè)定為相對于各發(fā)電電流以折線狀變化。在此，相對于各發(fā)電電流，燃料利用率Uf所能取的值的范圍(最大燃料利用率Ufmax與最小燃料利用率Ufmin的差)在最大的發(fā)電電流處最窄，隨著發(fā)電電流減少而變寬。這是因為在最大的發(fā)電電流附近，可熱量自足的最小燃料利用率Ufmin較高，即使利用蓄熱，提高燃料利用率Uf (減少燃料供給量)的余地也較少。而且，由于隨著發(fā)電電流減少可熱量自足的最小燃料利用率Ufmin變低，因此通過利用蓄熱而減少燃料供給量的余地變大，蓄熱量較多時，可大幅度地提高燃料利用率Uf。因此,在發(fā)電電力較小的區(qū)域中，與發(fā)電電力較大的區(qū)域相t匕，可在較大范圍內(nèi)變更燃料利用率。而且，在發(fā)電電流非常小的規(guī)定的利用率抑制發(fā)電量IU以下的區(qū)域中，設(shè)定為發(fā)電電力越小，則燃料利用率Uf所能取的值的范圍越窄。這在發(fā)電電流較小的區(qū)域中，可熱量自足的最小燃料利用率Ufmin較低，對其進行改善的余地較大。但是，在發(fā)電電流較小的區(qū)域中，由于燃料電池模塊2內(nèi)的溫度較低，因此在該狀態(tài)下大幅度地改善燃料利用率Uf，急劇地消耗蓄積在絕熱材料7等中的熱量時，存在導(dǎo)致燃料電池模塊2內(nèi)過度的溫度降低的風(fēng)險。因此，在發(fā)電電流非常小的利用率抑制發(fā)電量IU以下的區(qū)域中，發(fā)電電力越小則越是大幅度地抑制提高燃料利用率Uf的變更量。即，燃料電池模塊2的發(fā)電量越少，則使燃料供給量減少的變更量越少。由此，在避免急劇的溫度降低的風(fēng)險的同時，可在長時間內(nèi)利用所蓄積的熱量。在本實施方式中，通過內(nèi)置在控制部110中的燃料供給量變更部件110a，使燃料供給量減少，以相對于最小燃料利用率Ufmin使燃料利用率Uf變高。該燃料供給量變更部件IlOa雖然并不變更基本燃料供給圖表，但是以變更作為基礎(chǔ)的燃料供給量來提高燃料利用率的方式進行作用，因此，是對應(yīng)于第I實施方式中的燃料圖表變更部件的構(gòu)成。在圖21的步驟S34中，根據(jù)發(fā)電電流，使用圖24的曲線確定最小燃料利用率Ufmin及最大燃料利用率Ufmax的具體值。接下來，將所確定的最小燃料利用率Ufmin及最大燃料利用率Ufmax應(yīng)用于圖23的曲線，根據(jù)步驟S33中計算的第I累計值Nlid，確定燃料利用率Uf。接下來，在圖21的步驟S35中，根據(jù)第2累計值N2id，使用圖25及圖26的曲線來
確定空氣利用率。圖25是表示相對于所計算的第2累計值N2id的空氣利用率Ua的設(shè)定值的曲線圖。如圖25所示，第2累計值N2id為O至I時，空氣利用率Ua被設(shè)定為最大值即最大空氣利用率Uamax。而且，隨著第2累計值N2id超過I而增加，空氣利用率Ua降低，在第2累計值N2id=4時變?yōu)樽钚≈导醋钚】諝饫寐蔝amin。如此，由于因使空氣利用率Ua降低而產(chǎn)生的增加部分的空氣作為冷卻用流體發(fā)揮作用，因此圖25所示的空氣利用率Ua的設(shè)定作為強制冷卻手段發(fā)揮作用。上述的最小空氣利用率Uamin及最大空氣利用率Uamax的具體值根據(jù)發(fā)電電流，由圖26所示的曲線來確定。圖26是表示相對于各發(fā)電電流，空氣利用率Ua所能取的值的范圍的曲線圖，對于各發(fā)電電流示出空氣利用率Ua的最大值及最小值。如圖26所示,相對于各發(fā)電電流的最大空氣利用率Uamax被設(shè)定為，隨著發(fā)電電流的增加而稍稍變大。另一方面,最小空氣利用率Uamin隨著發(fā)電電流的增加而降低。使空氣利用率Ua低于最大空氣利用率Uamax (使空氣供給量增大)意味著向燃料電池模塊2內(nèi)導(dǎo)入比發(fā)電所需的空氣多的空氣，由此，使燃料電池模塊2內(nèi)的溫度降低。因而，在燃料電池模塊2內(nèi)的溫度過度上升，需要使溫度降低時，使空氣利用率Ua降低。在本實施方式中，隨著發(fā)電電流的增加而使最小空氣利用率Uamin逐漸降低(使空氣供給量增加)時，在規(guī)定的發(fā)電電流處，對應(yīng)于最小空氣利用率Uamin的空氣供給量會超過發(fā)電用空氣流量調(diào)節(jié)單元45的最大空氣供給量。因此，在最小空氣利用率Uamin由圖26中虛線所示的規(guī)定的發(fā)電電流以上的區(qū)域中，有時無法實現(xiàn)由圖25的曲線設(shè)定的空氣利用率Ua。此時，實際供給的空氣供給量與所設(shè)定的空氣利用率Ua無關(guān)，固定于發(fā)電用空氣流量調(diào)節(jié)單元45的最大空氣供給量。與此相伴，在規(guī)定的發(fā)電電流以上，實際上實現(xiàn)的最小的空氣利用率Ua增大。而且，也可以在使用最大空氣供給量較大的發(fā)電用空氣流量調(diào)節(jié)單元時，實現(xiàn)圖26中由虛線所示的部分的最小空氣利用率Uamin。另外，將由達到發(fā)電用空氣流量調(diào)節(jié)單元45的最大空氣供給量所規(guī)定的空氣利用率Ua記為極限最小空氣利用率ULamin。在圖21的步驟S35中，根據(jù)發(fā)電電流，使用圖26的曲線確定最小空氣利用率Uamin及最大空氣利用率Uamax的具體值。接下來，將所確定的最小空氣利用率Uamin及最大空氣利用率Uamax應(yīng)用于圖25的曲線，根據(jù)步驟S33中計算的第2累計值N2id，確定空氣利用率Ua。接下來，在圖21的步驟S36中，根據(jù)步驟S35中確定的空氣利用率Ua，使用圖27確定水蒸氣量與碳量的比S/C。圖27是使橫軸為空氣利用率Ua，使縱軸為所供給的水與燃料所包含的碳的比S/C的曲線圖。首先，在步驟S35中設(shè)定的空氣利用率Ua未被發(fā)電用空氣流量調(diào)節(jié)單元45的最大空氣供給量規(guī)定的發(fā)電電流的區(qū)域(圖27中的Uamax ULamin之間)中，水蒸氣量與碳量的比S/C的值固定于2.5。另外，水蒸氣量與碳量的比S/C=l意味著如下狀態(tài)，所供給的燃料中所包含的碳的全部量通過所供給的水(水蒸氣)在化學(xué)上沒有過多或過少地被水蒸氣重整。因而，水蒸氣量與碳量的比S/C=2.5意味著如下狀態(tài)，供給用于對燃料進行水蒸氣重整而在化學(xué)上所需最小限的水蒸氣量的2.5倍的水蒸氣(水)。實際上，對于成為S/C=l的水蒸氣量，在重整器20內(nèi)會發(fā)生碳析出，因此，成為S/C=2.5左右的水蒸氣量是用于對燃料進行水蒸氣重整的適當(dāng)量。接下來，在步驟S35中所設(shè)定的空氣利用率Ua被發(fā)電用空氣流量調(diào)節(jié)單元45的最大空氣供給量限制的發(fā)電電流的區(qū)域中，使用圖27的曲線確定水蒸氣量與碳量的比S/C。在圖27中，橫軸為空氣利用率Ua，空氣利用率Ua越大，越接近最大空氣利用率Uamax，則空氣供給量越少。另一方面，在使空氣利用率Ua降低，而接近最小空氣利用率Uamin(圖26中的虛線)時，空氣供給量達到極限，空氣利用率Ua變?yōu)闃O限最小空氣利用率ULaminJn圖27所示，空氣利用率Ua比極限最小空氣利用率ULamin大(空氣供給量較少)時，設(shè)定為水蒸氣量與碳量的比S/C=2.5。而且，在步驟S35中所確定的空氣利用率Ua比極限最小空氣利用率ULamin小(空氣供給量較多)時(圖27中的Uamin ULamin之間)，隨著空氣利用率Ua的減少，水蒸氣量與碳量的比S/C增大，在最小空氣利用率Uamin處，設(shè)定為S/C=3.5。即，在步驟S35中所確定的空氣利用率Ua由于極限最小空氣利用率ULamin而無法實現(xiàn)時(空氣利用率Ua被確定在圖26的斜線范圍內(nèi)時)，使水蒸氣量與碳量的比S/C增大，使供水量增大。由此，使從重整器20流出的重整后的燃料氣體的溫度降低，使燃料電池模塊2內(nèi)的溫度處于降低傾向。如此，在使空氣利用率Ua降低而使空氣供給量增加后，使供水量增大時，增加部分的水(水蒸氣)作為冷卻用流體而發(fā)揮作用，因此，圖27所示的供水量的設(shè)定作為強制冷卻手段而發(fā)揮作用。在步驟S37中，根據(jù)步驟S34、S35及S36中確定的燃料利用率Uf、空氣利用率Ua及水蒸氣量與碳量的比S/C以及發(fā)電電流，確定具體的燃料供給量、空氣供給量、供水量。即，通過用全部量使用于發(fā)電時的燃料供給量除以所確定的燃料利用率Uf來計算實際的燃料供給量，通過用全部量使用于發(fā)電時的空氣供給量除以所確定的空氣利用率Ua來計算實際的空氣供給量。而且，根據(jù)所計算的燃料供給量以及步驟S36中確定的水蒸氣量與碳量的比S/C，來計算供水量。接下來，在步驟S38中，控制部110向燃料流量調(diào)節(jié)單元38、發(fā)電用空氣流量調(diào)節(jié)單元45及供水部件即水流量調(diào)節(jié)單元28發(fā)送信號，供給步驟S37中計算的量的燃料、空氣及水，結(jié)束圖21的流程圖的I次處理。下面，說明執(zhí)行圖21的流程圖的時間間隔。在本實施方式中，圖21的流程圖在輸出電流較大時，每隔0.5秒執(zhí)行，隨著輸出電流降低，每隔其2倍的I秒、4倍的2秒、8倍的4秒執(zhí)行。由此，在第I及第2加減運算值是一定值時，輸出電流越少則單位時間內(nèi)的第I或第2累計值的變化越平緩。即，輸出電流(發(fā)電電力)越大，則蓄熱量估計部件IlOb越使蓄熱量的估計值相對于時間急劇地發(fā)生變化。由此，基于累計值的蓄熱量的估計良好地反映了實際的蓄熱量。下面，參照圖28，說明燃料電池模塊2發(fā)生劣化時的燃料供給量、空氣供給量及供水量的確定步驟。圖28是表示燃料電池模塊2的相對于發(fā)電電流的發(fā)電電壓的圖。通常由于在燃料電池電堆14中存在內(nèi)部電阻，因此如圖28所示，從燃料電池模塊2輸出的電流增大時，電壓降低。圖28所示的點劃線表示燃料電池模塊2未發(fā)生劣化時的發(fā)電電流與發(fā)電電壓的關(guān)系。與此相對，由于當(dāng)燃料電池模塊2發(fā)生劣化時，燃料電池電堆14的內(nèi)部電阻增大，因此相對于同一發(fā)電電流的發(fā)電電壓降低。 在本實施方式的固體氧化物型燃料電池中，相對于初期的發(fā)電電壓，發(fā)電電壓降低10%以上，發(fā)電電壓進入圖28的實線之下的區(qū)域時，通過對應(yīng)于劣化的處理來確定燃料
供給量、空氣供給量及供水量。即，在發(fā)電電壓位于圖28的實線之下的區(qū)域內(nèi)時，在圖21的步驟S33中，使第I累計值Nlid的累計停止，僅使第2累計值N2id的累計持續(xù)。由此，參照用于確定燃料利用率Uf的圖23的曲線時所使用的第I累計值Nlid的值被固定于一定值。由此，燃料利用率Uf被固定直至發(fā)電電壓脫離圖28的實線之下的區(qū)域。如此，燃料電池模塊2已劣化后與燃料電池模塊2劣化之前相比，使提高燃料利用率Uf的變更變少。另一方面，在參照用于確定空氣利用率Ua的圖26的曲線時所使用的第2累計值N2id的值按以前那樣增減，使空氣利用率Ua的增減持續(xù)。如此，除對應(yīng)于估計蓄熱量的第1、第2累計值、需求電力以外，根據(jù)燃料電池模塊2的劣化來變更燃料利用率Uf。下面，對通過圖21的流程圖而實現(xiàn)的固體氧化物型燃料電池的作用進行說明。首先，在步驟S33中所計算的第I累計值Nlid的值為O時，步驟S34中所確定的燃料利用率Uf被設(shè)定為其發(fā)電電流中的最小燃料利用率Ufmin (燃料供給量最大)。由此，即使在第I累計值Nlid的值為0，蓄積在絕熱材料7等中的熱量較少的狀態(tài)下，燃料電池模塊2也被供給可熱量自足的足夠的燃料。而且，在步驟S33中所計算的第2累計值N2id的值與第I累計值Nlid—樣為O時，步驟S35中所確定的空氣利用率Ua被設(shè)定為其發(fā)電電流中的最大空氣利用率Uamax (空氣供給量最小)。因此，通過導(dǎo)入到燃料電池模塊2的發(fā)電用空氣而冷卻燃料電池電堆14的作用被最小化，可以使燃料電池電堆14的溫度處于上升傾向。接下來，在檢測溫度Td比合適溫度Ts (I)高且Td>Ts (I)+Te的狀態(tài)下運行燃料電池模塊2時，第I加減運算值Ml的值變?yōu)檎?，第I累計值Nlid的值變?yōu)楸萇大。由此，在圖23中，設(shè)定了比最小燃料利用率Ufmin高的燃料利用率Uf而使燃料供給量減少，使未使用于發(fā)電而殘留的剩余燃料的量減少。對應(yīng)于估計蓄熱量的第I累計值Nlid的值越大，燃料利用率Uf通過燃料供給量變更部件110a，越是大幅度地提高。通過提高燃料利用率Uf，使燃料供給量比可熱量自足的供給量少，執(zhí)行利用了蓄積在絕熱材料7等中的熱量的高效率控制。由于使剩余燃料的量減少，利用蓄積在絕熱材料7等中的熱量，因此燃料供給量變更部件IlOa使發(fā)電持續(xù)，并抑制燃料電池模塊2內(nèi)的溫度上升。在Td>Ts (I)+Te的狀態(tài)下使運行持續(xù)時，反復(fù)進行正值的第I加減運算值Ml的累計，第I累計值Nlid的值也增大。第I累計值Nlid達到I時，燃料利用率Uf被設(shè)定為最大燃料利用率Ufmax(燃料供給量最小)。如此，向燃料電池模塊2供給的燃料根據(jù)反映了蓄積在絕熱材料7等中的熱量的檢測溫度Td過去的履歷而被確定。

在第I累計值Nlid進一步增大而超過I時，如圖23所示，燃料利用率Uf還保持于最大燃料利用率Ufmax (燃料供給量最小)。另一方面，由于取與第I累計值Nlid相同的值的第2累計值N2id的值(燃料電池模塊2未劣化時)也超過1，因此根據(jù)圖25，使空氣利用率Ua降低(空氣供給量增加)。由此，燃料電池模塊2內(nèi)由于所供給的空氣增加而處于冷卻傾向。與此相對，在檢測溫度Td比合適溫度Ts (I)低且TcKTs (I )-Te的狀態(tài)下運行燃料電池模塊2時，第I加減運算值Ml的值變?yōu)樨撝担沟贗累計值Nlid的值減少。由此，保持(第I累計值Nlid>l)或降低(第I累計值Nlid彡I)燃料利用率Uf。而且，增大(第2累計值N2id>l)或保持(第2累計值N2id彡I)空氣利用率Ua。由此，可以使燃料電池模塊2內(nèi)的溫度處于上升傾向。雖然以上是僅關(guān)注根據(jù)檢測溫度Td的履歷計算的第I加減運算值Ml的固體氧化物型燃料電池的作用，但是第I累計值Nlid及第2累計值N2id也受第2加減運算值M2影響。燃料電池模塊2尤其燃料電池電堆14的熱容量非常大，其檢測溫度Td的變化極為緩慢。因此，一旦檢測溫度Td進入上升傾向時，很難在短時間內(nèi)抑制其溫度上升，而且，在檢測溫度Td進入降低傾向時，使其返回上升傾向也需要較長時間。因此，在檢測溫度Td出現(xiàn)上升或降低的傾向時，需要迅速地對其進行反應(yīng)而校正第1、第2累計值。
S卩，最新的檢測溫度Td比I分鐘之前的檢測溫度Tdb高第2加減運算值閾值溫度以上時，第2加減運算值M2為正值，第1、第2累計值增大。由此，可以將檢測溫度Td進入上升傾向反映于第1、第2累計值。同樣，最新的檢測溫度Td比I分鐘之前的檢測溫度Tdb低第2加減運算值閾值溫度以上時,第2加減運算值M2為負值,第1、第2累計值減少。即，根據(jù)由發(fā)電室溫度傳感器142檢測出的最新的檢測溫度Td與過去的檢測溫度Tdb的差即變化溫度差來計算快速估計值即第2加減運算值M2。因而，在檢測溫度Td急劇地降低時，與平緩地降低時相比，可大幅度地抑制提高燃料利用率Uf的變更量，而且，由于在發(fā)電電力為利用率抑制發(fā)電量IU以下的區(qū)域中，最大燃料利用率Ufmax也被設(shè)定為降低，因此變更量被更大幅度地抑制。由此，可以將檢測溫度Td進入降低傾向反映于第1、第2累計值。如此，在本實施方式中，根據(jù)基于檢測溫度Td所確定的第I加減運算值Ml的累計值，以及基于新檢測出的檢測溫度Td與過去檢測出的檢測溫度Tdb的差的差分值，來估計蓄熱量。即，在本實施方式中，根據(jù)基于檢測溫度Td的履歷所計算的基本估計值即第I加減運算值Ml的累計值，以及基于在比計算基本估計值的履歷短的期間中的檢測溫度Td的變化率所計算的快速估計值即第2加減運算值M2，由蓄熱量估計部件IlOb估計蓄熱量。如此，在本實施方式中，根據(jù)基本估計值和快速估計值的和來估計蓄熱量。另外，由于燃料電池模塊2的溫度變化與檢測出檢測溫度Td和Tdb的間隔即I分鐘相比極為緩慢，因此第2加減運算值M2為O的情況較多。因此，第1、第2累計值主要被第I加減運算值Ml支配，當(dāng)出現(xiàn)檢測溫度Td的上升或降低傾向時，第2加減運算值M2發(fā)揮如下作用，校正第1、第2累計值的值。如此，在蓄熱量的估計值中，除檢測溫度的履歷以夕卜，由第2加減運算值M2加進了最近的檢測溫度Td的變化。因此，由于在最近的檢測溫度Td的變化較大(第2加減運算值閾值溫度以上的變化)時，第2加減運算值M2具有值，因此校正了蓄熱量的估計值，大幅度地變更了燃料利用率Uf。下面，參照圖29至圖32，對發(fā)電電力的可變范圍的限制進行說明。如上所述，在本實施方式的固體氧化物型燃料電池中，通過利用蓄積在絕熱材料7等中的熱量，來提高燃料利用率，同時通過積極地利用蓄熱而將燃料電池模塊2內(nèi)的溫度控制于合適的溫度。另一方面，如通過圖19、20所說明的那樣，當(dāng)燃料電池模塊2生成的電力按照需求電力頻繁地增減時，有時會使燃料電池模塊2內(nèi)的溫度過度上升。對于這種過度的溫度上升，通過提高燃料利用率，積極地利用蓄積在絕熱材料7等中的熱量，可抑制該現(xiàn)象。但是，如通過圖24所說明的那樣，由于在發(fā)電的電力較大的區(qū)域中，所設(shè)定的最小燃料利用率Ufmin是較大的值，因此提高該燃料利用率，并利用蓄熱的余地較少。因而，在發(fā)電電力較大時，即使提高燃料利用率，并利用蓄熱，也很難使過度上升后的燃料電池模塊2內(nèi)的溫度有效地降低。因此，在本實施方式中，當(dāng)發(fā)生燃料電池模塊2內(nèi)的過度的溫度上升時，將使發(fā)電電力跟蹤于需求電力的可變范圍限制為較低。由此，由于燃料電池模塊2變?yōu)橐暂^小的發(fā)電電力運行，因此利用蓄熱的余地變大，可使燃料電池模塊2內(nèi)的溫度有效地降低。而且，通過縮窄使發(fā)電電力跟蹤于需求電力的可變范圍，可抑制因發(fā)電電力頻繁的增減所引起的溫度上升。另外，在上述的本發(fā)明第I實施方式的固體氧化物型燃料電池中也發(fā)生通過圖
19、20所說明的因需求電力頻繁的增減所引起的燃料電池模塊2內(nèi)的溫度上升。因而，參照圖29至圖32而在以下說明的發(fā)電電力可變范圍的限制也可以與上述的本發(fā)明第I實施方式組合來實施。
圖29是在本實施方式中，表示限制燃料電池模塊所生成的電力范圍的步驟的流程圖。圖30是表示相對于發(fā)電電流和檢測溫度Td的電流限制的圖。圖31是表示本實施方式的作用的一個例子的時間圖。圖32是表示燃料電池模塊內(nèi)的溫度與可發(fā)出的最大電力的關(guān)系的一個例子的曲線圖。
首先，如圖30的實線所示，在本實施方式的固體氧化物型燃料電池中，設(shè)定有相對于各發(fā)電電流的燃料電池模塊2內(nèi)的合適溫度。該合適的溫度對應(yīng)于圖22中的點劃線。而且，如圖30所示，在溫度比合適的溫度高的區(qū)域中，設(shè)定有電流保持區(qū)域。該電流保持區(qū)域的最低溫度根據(jù)燃料電池模塊2的發(fā)電電力而設(shè)定為不同，發(fā)電電力越大則電流保持區(qū)域的最低溫度被設(shè)定為越高。而且，相對于各發(fā)電電力的電流保持區(qū)域的最低溫度與燃料電池模塊2的合適溫度的差被設(shè)定為，發(fā)電電力越低則越大。在燃料電池模塊2的運行狀態(tài)進入該電流保持區(qū)域時，禁止增加來自燃料電池模塊2的輸出電流。而且，在溫度比電流保持區(qū)域高的區(qū)域，設(shè)定有電流降低區(qū)域。在運行狀態(tài)進入該電流降低區(qū)域時，強制地使來自燃料電池模塊2的輸出電流降低。在溫度比電流降低區(qū)域高的區(qū)域，設(shè)定有空冷區(qū)域。在運行狀態(tài)進入該空冷區(qū)域時，發(fā)電用空氣的供給量被設(shè)定為可由發(fā)電用空氣流量調(diào)節(jié)單元45供給的最大流量。在溫度比空冷區(qū)域高的區(qū)域，設(shè)定有運行停止區(qū)域。在運行狀態(tài)進入該運行停止區(qū)域時，使燃料電池模塊2的發(fā)電停止，防止固體氧化物型燃料電池的故障。
而且，在檢測溫度Td急劇地上升時，如圖30中由點劃線所示，使劃分電流保持區(qū)域的溫度降低。而且，此時如圖30中由雙點劃線所示，使劃分電流降低區(qū)域的溫度降低。由此，在檢測溫度Td急劇地上升時，盡早地實施電流限制，切實地抑制過度的溫度上升。
下面，參照圖29，說明燃料電池模塊生成電流限制的步驟。
首先，在圖29的步驟S41中，讀取檢測溫度Td。接下來，在步驟S42中，比較步驟S41中讀取的檢測溫度Td和規(guī)定時間之前的檢測溫度Td。步驟S41中讀取的檢測溫度Td與規(guī)定時間之前的檢測溫度Td的差為規(guī)定的閾值溫度以下時，進入步驟S43。
在步驟S43中，作為判定溫度區(qū)域的圖，選擇圖30中由實線所示的基本特性。另一方面，在最新的檢測溫度Td與規(guī)定時間之前的檢測溫度Td的差比規(guī)定的閾值溫度大時，進入步驟S44，在步驟S44中，作為判定溫度區(qū)域的圖，選擇圖30中由點劃線及雙點劃線所示的急速升溫特性。
接下來，在步驟S45中，判斷檢測溫度Td是否在運行停止區(qū)域內(nèi)。在本實施方式中，檢測溫度Td為780° C以上時，判斷為在運行停止區(qū)域內(nèi)。當(dāng)判斷為檢測溫度Td在運行停止區(qū)域內(nèi)時，進入步驟S46。在步驟S46中，停止燃料電池模塊2的發(fā)電，緊急停止固體氧化物型燃料電池系統(tǒng)。
另一方面，在步驟S45中，當(dāng)判斷為檢測溫度Td不在運行停止區(qū)域內(nèi)時，進入步驟547。在步驟S47中，判斷檢測溫度Td是否在空冷區(qū)域內(nèi)。在本實施方式中，檢測溫度Td為750° C以上時，判斷為在空冷區(qū)域內(nèi)。當(dāng)判斷為檢測溫度Td在空冷區(qū)域內(nèi)時，進入步驟548。
在步驟S48中，發(fā)電電流被固定于最小電流即1A，該電流未輸出至逆變器54，而是被輔助設(shè)備單元4消耗。而且，空氣供給量被設(shè)定為可由發(fā)電用空氣流量調(diào)節(jié)單元45供給的最大流量。而且，供水量也增加，設(shè)定為水蒸氣量與碳量的比S/C=4，結(jié)束圖29的流程圖的I次處理。
另一方面，在步驟S47中，當(dāng)判斷為檢測溫度Td不在空冷區(qū)域內(nèi)時，進入步驟S49。在步驟S49中，判斷檢測溫度Td及發(fā)電電流是否處在電流降低區(qū)域內(nèi)，當(dāng)處在電流降低區(qū)域內(nèi)時，進入步驟S50。
在步驟S50中，強制地使燃料電池模塊2的發(fā)電電流降低至4A以下。S卩，使燃料電池模塊2的發(fā)電電力的上限值降低至比最大額定電力即700W的2分之I高的溫度上升抑制電力(400W)。以后，在需求電力減低時，跟蹤需求電力而使發(fā)電電力(電流)的上限值降低，即使需求電力增加，也不增加而是保持發(fā)電電流。由此，結(jié)束圖29的流程圖的I次處理。這種發(fā)電電流的限制持續(xù)至檢測溫度Td及發(fā)電電流脫離電流降低區(qū)域為止。
另一方面，在步驟S49中，當(dāng)判斷為檢測溫度Td及發(fā)電電流不在電流降低區(qū)域內(nèi)時，進入步驟S51。在步驟S51中，判斷檢測溫度Td及發(fā)電電流是否處在電流保持區(qū)域內(nèi)，當(dāng)處在電流保持區(qū)域內(nèi)時，進入步驟S52。
在步驟S52中，禁止發(fā)電電流增加，以后，即使需求電力增加，也不增加而是保持發(fā)電電流。而且，在需求電力減低時，跟蹤需求電力的降低而使發(fā)電電流(電力)的上限值降低，即使需求電力增加，也不使發(fā)電電流(電力)的上限值上升而是進行保持。這種發(fā)電電流的限制持續(xù)至檢測溫度Td及發(fā)電電流脫離電流保持區(qū)域，從而解除了燃料電池模塊2過度的溫度上升為止。由此，結(jié)束圖29的流程圖的I次處理。
在本實施方式中，對于各發(fā)電電流，當(dāng)檢測溫度Td超過電流保持區(qū)域的最低溫度時，開始限制發(fā)電電力，因此，在本說明書中，將相對于各發(fā)電電流的電流保持區(qū)域的最低溫度稱為發(fā)電電力限制溫度(圖30)。該發(fā)電電力限制溫度在本實施方式中，設(shè)定為比使提高燃料利用率的變更開始的燃料利用率變更溫度(Ts (I)+Te)(圖22)高。
另一方面，在步驟S51中，當(dāng)判斷為檢測溫度Td及發(fā)電電流不在電流保持區(qū)域內(nèi)時，進入步驟S53。在步驟S53中，未執(zhí)行發(fā)電電流的限制，而是執(zhí)行利用了蓄熱的控制。
下面，參照圖31，說明發(fā)電電流限制的一個例子。
圖31所示的流程圖是從上段依次模式化表示檢測溫度Td、目標電流、發(fā)電電流、燃料供給量、燃料利用率及空氣供給量的變化的圖。在此，目標電流是指通過需求電力及發(fā)電電壓求出的電流。
首先，在圖31的時刻t20，發(fā)電電流為約6A，檢測溫度Td處于比發(fā)電電流約6A時的合適溫度略低的狀態(tài)(對應(yīng)于圖30的t20)。
接下來，由于在時刻t20 t21，需求電力在短時間內(nèi)反復(fù)較大地增減，因此目標電流也大幅度地增加，同時發(fā)電電流也為了對其進行跟蹤而進行增減。對此，如通過圖20所說明的那樣，燃料供給量在發(fā)電電流降低后也被保持規(guī)定時間，同時比發(fā)電電流的增加先行增加，因此，相對于發(fā)電電流變?yōu)檫^剩，從而產(chǎn)生較多的剩余燃料。由于該剩余燃料使用于加熱燃料電池模塊2內(nèi)，因此在時刻t20 t21，檢測溫度Td處于上升傾向。
而且，在時刻t21，檢測溫度Td達到發(fā)電電流約6A時的電流保持區(qū)域的溫度(對應(yīng)于圖30的t21、圖29的步驟S51 — S52)。由此，執(zhí)行圖29的步驟S52，以后禁止發(fā)電電流的增加，而保持發(fā)電電流。因此，在時刻t21 t22，目標電流增加至約7A，但是發(fā)電電流保持于約6A。通過禁止發(fā)電電流增加，而使發(fā)電電力可變范圍的上限值降低，可變范圍變窄，因此，伴隨發(fā)電電力變化的剩余燃料的量變少。如此，持續(xù)發(fā)電并減少剩余燃料的量的圖29的步驟S52作為溫度上升抑制手段而發(fā)揮作用。而且，判斷是否執(zhí)行作為溫度上升抑制手段而發(fā)揮作用的步驟S52的步驟S51則作為估計燃料電池模塊2內(nèi)發(fā)生過度的溫度上升的過度升溫估計手段而發(fā)揮作用。
而且，由于在時刻t21 t22，檢測溫度Td上升，因此第I加減運算值Ml為正的較大值，第I累計值Nlid的值也顯著地增加。由此，使燃料供給量減少，以使燃料利用率Uf增加(圖23)。由于該燃料利用率Uf的增加也進行如下作用，減少剩余燃料的量，使燃料電池模塊2內(nèi)的溫度降低，因此作為溫度上升抑制手段而發(fā)揮作用。另外，雖然在時刻t21 t22，使燃料利用率Uf增加，積極地消耗蓄積在絕熱材料7等中的熱量，但是由于燃料電池模塊2的熱容量非常大，因此檢測溫度Td繼續(xù)上升。
接下來，在時刻t22，增加后的燃料利用率Uf達到發(fā)電電流約6A時的最大的燃料利用率即最大燃料利用率Ufmax (=75%)(圖23中的Nlid=U圖24)。由于在時刻t22，燃料利用率Uf提高至最大燃料利用率Ufmax，因此在時刻t22 t23，燃料利用率Uf被保持于最大燃料利用率Ufmax。另一方面，由于在時刻t22 t23，檢測溫度Td依然繼續(xù)上升，因此第2累計值N2id的值(與第I累計值Nlid相同的值)也增加。與此相伴，使空氣利用率Ua降低(圖25中的N2id>l)，S卩，使空氣供給量增加。
而且在時刻t23，檢測溫度Td達到發(fā)電電流約6A時的電流降低區(qū)域的溫度(對應(yīng)于圖29的步驟S49 — S50)。由此，執(zhí)行圖29的步驟S50，發(fā)電電流從約6A急劇地降低至4A (圖30的t23 — t23’)，發(fā)電電力可變范圍的上限值進一步降低，可變范圍進一步變窄。因此，燃料利用率Uf從發(fā)電電流約6A時的最大燃料利用率Ufmax稍稍降低至發(fā)電電流4A時的最大燃料利用率Ufmax (圖24、圖31)。另外，雖然在時刻t23，燃料利用率Uf降低，但是由于發(fā)電電流減少至4A，因此燃料供給量的絕對值及剩余燃料的絕對值降低。由于在使發(fā)電電流降低的狀態(tài)下將燃料利用率Uf保持于最大燃料利用率Ufmax，因此進一步促進了消耗所蓄積的熱量。如此，通過減少發(fā)電電流，而持續(xù)發(fā)電并減少剩余燃料量的圖29的步驟S50也作為溫度上升抑制手段而發(fā)揮作用。但是，在時刻t23 t24，檢測溫度Td依然上升。
接下來，在時刻t24，檢測溫度Td達到空冷區(qū)域的溫度(對應(yīng)于圖29的步驟S47 — S548、圖30的t24)。由此，執(zhí)行圖29的步驟S48，空氣供給量增加至發(fā)電用空氣流量調(diào)節(jié)單元45的最大空氣供給量。而且，發(fā)電電流從4A逐漸向IA降低。以后，降低至該溫度上升抑制發(fā)電量即IA的發(fā)電電流保持為一定，直至檢測溫度Td降低至比電流保持區(qū)域低的溫度。而且，降低至IA的發(fā)電電流未輸出至逆變器54，全部量被輔助設(shè)備單元4消耗。隨著發(fā)電電流的降低，燃料利用率Uf從發(fā)電電流4A時的最大燃料利用率Ufmax降低至發(fā)電電流IA時的最大燃料利用率Ufmax (=50%)(圖24)。
如此，在執(zhí)行溫度上升抑制手段即圖29的步驟S50中的使剩余燃料量減少的抑制溫度上升后，在需要進一步抑制溫度上升時，增加所供給的空氣。由于增加至發(fā)電所需的供給量以上的增加部分的空氣作為流入燃料電池模塊2的冷卻用流體而發(fā)揮作用，因此圖29的步驟S48作為強制冷卻手段而發(fā)揮作用。
另一方面，通過執(zhí)行使剩余燃料量減少的溫度上升抑制手段即步驟S50，在檢測溫度Td未達到空冷區(qū)域的溫度而降低時，不執(zhí)行基于強制冷卻手段即步驟S48的冷卻。因而，在執(zhí)行由溫度上升抑制手段抑制溫度上升后，根據(jù)燃料電池模塊2內(nèi)的溫度變化，來確定是否執(zhí)行由強制冷卻手段抑制溫度上升。
雖然在時刻t24后，檢測溫度Td繼續(xù)上升，但是在時刻t25轉(zhuǎn)變?yōu)榻档?圖30的t24 —t25)。其后，檢測溫度Td降低，在時刻t26，降低至電流降低區(qū)域的上限溫度(圖30的t25 —t26)。由此，使空氣供給量開始降低。
接下來，在時刻t27，降低至電流保持區(qū)域的上限溫度(圖30的t26 — t27)。檢測溫度Td繼續(xù)進一步降低，在時刻t28，降低至電流保持區(qū)域的下限溫度(圖30的t27 — t28 )。
在時刻t28，檢測溫度Td脫離電流保持區(qū)域時，發(fā)電電流為了跟蹤目標電流而開始增加。與此相伴，燃料供給量也增加。而且，燃料利用率Uf取對應(yīng)于各發(fā)電電流的最大燃料利用率Ufmax并增加。
另外，在上述的實施方式中，通過根據(jù)燃料電池模塊2內(nèi)的溫度，使發(fā)電電力可變范圍的上限值降低，而抑制了溫度上升，但是作為變形例，也可以通過使發(fā)電電力的增減頻度降低來抑制溫度上升。即，在燃料電池模塊2內(nèi)的溫度上升時，也可以通過使跟蹤需求電力的增加而使發(fā)電電力增加的跟蹤性降低，來抑制溫度上升。使相對于需求電力增加的跟蹤性降低時，在需求電力增加時，發(fā)電電力更緩慢地增加。因此，需求電力頻繁地增減時，要對其進行跟蹤的發(fā)電電力的增減幅度結(jié)果上變小，同時增減的頻度也變少，所產(chǎn)生的剩余燃料的量也減少。這種相對于需求電力增加的跟蹤性的降低持續(xù)至解除了燃料電池模塊2內(nèi)過度的溫度上升。
或者，也可以對跟蹤需求電力的增加而使發(fā)電電力增加的單位時間內(nèi)的頻度施加限制。此時，對發(fā)電電力轉(zhuǎn)向增加傾向的規(guī)定時間內(nèi)的次數(shù)施加限制，在規(guī)定時間內(nèi)的次數(shù)變多時，控制發(fā)電電力，不使發(fā)電電力跟蹤需求電力的增加。
而且，在上述的實施方式中，當(dāng)檢測溫度Td達到電流降低區(qū)域的溫度時，使發(fā)電電流的上限值降低至4A，但是作為變形例，也可以使所降低的發(fā)電電力的上限值可變。例如，燃料電池模塊2內(nèi)的溫度越高，則可以將所降低的發(fā)電電力的上限值設(shè)定為越低。
下面，參照圖32，說明燃料電池模塊2內(nèi)的溫度與可發(fā)出的最大電力的關(guān)系。
如上所述，燃料電池模塊2的發(fā)電電力(電流)與燃料電池模塊2內(nèi)的合適的溫度相關(guān)聯(lián)，為了得到較大的發(fā)電電力，需要提高燃料電池模塊2內(nèi)的溫度。但是，燃料電池模塊2在比相對于發(fā)電電力的合適溫度高的超過700°C左右的溫度區(qū)域內(nèi)，在燃料電池電堆14的特性上，各燃料電池單電池單元16所產(chǎn)生的電位降低。因此，為了得到較大的電力，而從燃料電池電堆14引出較大的電流時，燃料電池電堆14的溫度進一步上升且所產(chǎn)生的電位降低，因此，發(fā)生即便使電流增大，輸出電力也不增加的現(xiàn)象。由此，如圖32所示，在燃料電池模塊2內(nèi)的溫度較高的區(qū)域中，溫度上升時，可發(fā)出的最大電力反倒降低。在這種溫度區(qū)域中，要從燃料電池模塊2取出最大額定電力時,為了使所取出的電力增大而使電流增力口，該電流上升進一步使燃料電池模塊2的溫度上升，從而使所取出的電力降低。如果持續(xù)這種狀態(tài)，則為了要得到規(guī)定的額定電力，會導(dǎo)致燃料電池模塊2的溫度急速上升的熱失控。
在本實施方式中，在燃料電池模塊2內(nèi)的溫度比合適溫度高的區(qū)域中，通過在需求電力增大時也保持發(fā)電電流，或使其降低，而將熱失控防患于未然。
下面，參照圖33，對本實施方式中的檢測溫度Td的測定進行說明。
圖33是表示根據(jù)多個溫度傳感器的檢測溫度Td來計算第I加減運算值Ml的步驟的流程圖。
如圖3所示，在本實施方式中，在發(fā)電室10內(nèi)具備2個發(fā)電室溫度傳感器142。在此，在本實施方式中，在燃料電池模塊2內(nèi)的寬度方向上排列有20根燃料電池單電池單元16 (圖2)，在縱深方向上排列有8根燃料電池單電池單元16 (圖3)。因而，所有160根燃料電池單電池單元16在俯視下配列為長方形狀。在本實施方式中，2個發(fā)電室溫度傳感器142中的一個與上述長方形的頂點鄰接配置，另一個與上述長方形的長邊中點鄰接配置。如此，在本實施方式中，2個發(fā)電室溫度傳感器142配置在不同的位置上，以檢測燃料電池模塊2內(nèi)不同的溫度。
因此，與上述長方形的頂點鄰接配置的發(fā)電室溫度傳感器142的檢測溫度Td主要反映配置在長方形頂點附近的燃料電池單電池單元16的溫
度，而與上述長方形的長邊中點鄰接配置的發(fā)電室溫度傳感器142的檢測溫度Td主要反映配置在長方形的長邊中點附近(中間部)的燃料電池單電池單元16的溫度。由于配置在長方形頂點附近的燃料電池單電池單元16容易被周圍的絕熱材料7等奪取熱量，因此溫度最低，而配置在長方形的長邊中點附近的燃料電池單電池單元16與配置在頂點附近的燃料電池單電池單元16相比溫度較高。在本實施方式中，有時上述燃料電池單電池單元16的溫度差會達到幾十度。另外，可以認為配置在上述長方形的對角線的交點附近的燃料電池單電池單元16的溫度最高，也能以測定該溫度的方式配置發(fā)電室溫度傳感器。
首先，在圖33的步驟S61中，分別從2個發(fā)電室溫度傳感器142讀取檢測溫度Td。接下來，在步驟S62中，計算所讀取的2個檢測溫度Td的平均值，判斷平均后的溫度是否比合適溫度Ts (I)(圖22)高。當(dāng)平均后的溫度比合適溫度Ts (I)高時進入步驟S63，當(dāng)比合適溫度Ts (I)低時進入步驟S64。
在步驟S63中，根據(jù)2個檢測溫度Td中的較高的一個檢測溫度Td，計算第I加減運算值Ml(第I加減運算值Ml為正值或O)，結(jié)束圖33的流程圖的一次處理。即，根據(jù)2個檢測溫度Td中的較高的一個檢測溫度Td，確定所估計的蓄熱量的增加量。另一方面，在步驟S64中，根據(jù)2個檢測溫度Td中的較低的一個檢測溫度Td，計算第I加減運算值Ml (第I加減運算值Ml為負值或0)，結(jié)束圖33的流程圖的一次處理。即，根據(jù)2個檢測溫度Td中的較低的一個檢測溫度Td，確定所估計的蓄熱量的減少量。如此，在比合適溫度Ts (I)高時采用高溫側(cè)的檢測溫度Td，在比其低時采用低溫側(cè)的檢測溫度Td。由此，在過度的溫度上升成為問題時，根據(jù)溫度較高的燃料電池單電池單元16的溫度來估計蓄熱量。而且，由于在溫度降低成為問題時，根據(jù)溫度較低的燃料電池單電池單元16 (通常位于長方形頂點的燃料電池單電池單元)的溫度來估計蓄熱量，因此即使各燃料電池單電池單元16的溫度不同，也能在安全側(cè)估計蓄熱量。
另外，雖然在上述的實施方式中，選擇檢測溫度Td的高溫側(cè)或低溫側(cè)，據(jù)此計算累計值，但是作為變形例，也可以針對各檢測溫度Td分別求出累計值。即，也可以根據(jù)多個檢測溫度各自確定加減運算值，通過按各檢測溫度累計所確定的加減運算值從而計算多個累計值來估計蓄熱量，同時在多個累計值全部增加時選擇多個累計值中較大的數(shù)值，在多個累計值中的一部分降低時選擇多個累計值中較小的數(shù)值，將其作為蓄熱量的估計值來使用。
而且，雖然在上述的實施方式中，在步驟S63中采用檢測溫度的高溫側(cè)，在步驟S64中采用檢測溫度的低溫側(cè)，但是作為變形例，也可以根據(jù)2個檢測溫度的加權(quán)平均值來計算第I加減運算值M1，估計蓄熱量。例如，在步驟S63中，根據(jù)對在檢測溫度的高溫側(cè)乘以0.7的值和在低溫側(cè)乘以0.3的值進行加法運算后的值來計算第I加減運算值Ml，在步驟S64中，根據(jù)對在檢測溫度的高溫側(cè)乘以0.3的值和在低溫側(cè)乘以0.7的值進行加法運算后的值來計算第I加減運算值Ml。由此，在檢測溫度Td較高且使蓄熱量的估計值增加(第I加減運算值Ml為正或O)的步驟S63中，多個檢測溫度Td中的最高溫度作為權(quán)重最大的因素而使用于蓄熱量的估計，在使蓄熱量的估計值降低(第I加減運算值Ml為負或O)的步驟S64中，最低溫度作為權(quán)重最大的因素而使用于蓄熱量的估計。
或者，也可以不對各檢測溫度Td實施加權(quán)，而總是通過對各檢測溫度Td進行單純平均后的值來計算第I加減運算值Ml。
而且，也可以在位于長方形頂點的燃料電池單電池單元的溫度降低至規(guī)定的利用抑制單電池單元溫度以下時，以抑制燃料利用率Uf增加的方式確定第I加減運算值Ml。
下面，參照圖34，對本實施方式的變形例的加減運算值的計算進行說明。另外，本變形例的加減運算值的計算既可以與圖33的處理并用，或者也可以單獨應(yīng)用。單獨應(yīng)用本變形例時，發(fā)電室溫度傳感器142也可以是I個。
圖34是表示在溫度檢測部件即發(fā)電室溫度傳感器142的基礎(chǔ)上，根據(jù)又I個溫度檢測部件即重整器溫度傳感器148的檢測溫度，計算第I加減運算值Ml的步驟的流程圖。
首先，在圖34的步驟S71中，從重整器溫度傳感器148讀取檢測溫度。在本實施方式中，在重整器20的入口側(cè)和出口側(cè)的2個位置上安裝有重整器溫度傳感器148，測定重整器20的入口側(cè)附近的溫度和出口附近的溫度。通常，重整器20的溫度為，較多發(fā)生吸熱反應(yīng)即水蒸氣重整反應(yīng)的入口側(cè)的溫度較低，而出口側(cè)的溫度較高。
接下來，在步驟S72中，比較重整器20的各檢測溫度和規(guī)定的利用抑制重整器溫度。首先，在重整器20的2個檢測溫度中的較低的一個檢測溫度比低溫側(cè)利用抑制重整器溫度TrO低，并且，較高的一個檢測溫度比高溫側(cè)利用抑制重整器溫度Trl低時，進入步驟S73。另一方面，在重整器20的2個檢測溫度中的較高的一個檢測溫度比高溫側(cè)利用抑制重整器溫度Trl高，并且，較低的一個檢測溫度比低溫側(cè)利用抑制重整器溫度TrO高時，進入步驟S75。而且，在不符合上述任何條件時進入步驟S74。
在步驟S73中，由于重整器20的溫度比各利用抑制重整器溫度低，因此以燃料利用率Uf降低(燃料供給量增加)的方式修正第I加減運算值Ml。S卩，將從第I加減運算值Ml減去根據(jù)發(fā)電室溫度傳感器142的檢測溫度Td所計算的第I加減運算值Ml的絕對值的10%部分的值作為第I加減運算值Ml而使用于累計。由此，由于蓄熱量的估計值即第I累計值Nlid減少(抑制增加)，因此燃料利用率Uf處于降低傾向(抑制燃料利用率的增加)，重整器20的溫度上升。
另一方面，在步驟S75中，由于重整器20的溫度比各利用抑制重整器溫度高，因此以燃料利用率Uf變高(燃料供給量減少)的方式修正第I加減運算值Ml。S卩，將在第I加減運算值Ml上加上根據(jù)發(fā)電室溫度傳感器142的檢測溫度Td所計算的第I加減運算值Ml的絕對值的10%部分的值作為第I加減運算值Ml而使用于累計。由此，由于蓄熱量的估計值即第I累計值Nlid增加(抑制減少)，因此燃料利用率Uf處于上升傾向，重整器20的溫度降低。由此，防止因重整器20的溫度過度上升所引起的重整器20的損傷。
而且，由于在步驟S74中，重整器20的溫度處在合適溫度范圍內(nèi)，因此不執(zhí)行第I加減運算值Ml的修正，結(jié)束圖34的流程圖的I次處理。(由于重整器20的2個檢測溫度相關(guān)聯(lián)，因此通常不會發(fā)生如下狀態(tài)，較低的一個檢測溫度比低溫側(cè)利用抑制重整器溫度低，并且較高的一個檢測溫度比高溫側(cè)利用抑制重整器溫度高。)
另外，在本變形例中，也可以通過對2個重整器溫度傳感器148的檢測溫度進行平均，使平均后的檢測溫度與I個或2個利用抑制重整器溫度進行比較，來修正燃料利用率。而且，也可以根據(jù)重整器溫度傳感器148的檢測溫度的單位時間內(nèi)的變化率，在變化率較高時，增大修正燃料利用率的量。
下面，參照圖35，對本實施方式的變形例的加減運算值的計算進行說明。另外，本變形例的加減運算值的計算既可以與圖33、圖34的處理并用，或者也可以單獨應(yīng)用。單獨應(yīng)用本變形例時，發(fā)電室溫度傳感器142也可以是I個。
圖35是表示在溫度檢測部件即發(fā)電室溫度傳感器142的基礎(chǔ)上，根據(jù)又I個溫度檢測部件即排氣溫度傳感器140的檢測溫度，計算第I加減運算值Ml的步驟的流程圖。
首先，在圖35的步驟S81中，從排氣溫度傳感器140讀取檢測溫度。在本實施方式中，排氣溫度傳感器140被配置為，測定在燃燒室18中燃燒并經(jīng)由排放氣體排出管82流出的排放氣體的溫度。
接下來，在步驟S82中，比較排放氣體的檢測溫度和規(guī)定的利用抑制排氣溫度。首先，在排放氣體的檢測溫度比規(guī)定的低溫側(cè)利用抑制排氣溫度TemO低時，進入步驟S83。另一方面，在排放氣體的檢測溫度比規(guī)定的高溫側(cè)利用抑制排氣溫度Teml高時，進入步驟S85。在排放氣體的檢測溫度比高溫側(cè)利用抑制排氣溫度Teml低，并且比低溫側(cè)利用抑制排氣溫度TemO高時，進入步驟S84。
在步驟S83中，由于排放氣體的溫度比合適溫度低，因此以燃料利用率Uf降低(燃料供給量增加)的方式修正第I加減運算值Ml。S卩，將從第I加減運算值Ml減去根據(jù)發(fā)電室溫度傳感器142的檢測溫度Td所計算的第I加減運算值Ml的絕對值的10%部分的值作為第I加減運算值Ml而使用于累計。由此，由于蓄熱量的估計值即第I累計值Nlid減少(抑制增加)，因此燃料利用率Uf處于降低傾向(抑制燃料利用率Uf的增加)，排放氣體的溫度上升。
另一方面，在步驟S85中，由于排放氣體的溫度比合適溫度高，因此以燃料利用率Uf變高(燃料供給量減少)的方式修正第I加減運算值Ml。S卩，將在第I加減運算值Ml上加上根據(jù)發(fā)電室溫度傳感器142的檢測溫度Td所計算的第I加減運算值Ml的絕對值的10%部分的值作為第I加減運算值Ml而使用于累計。由此，由于蓄熱量的估計值即第I累計值Nlid增加(抑制減少)，因此燃料利用率Uf處于上升傾向，排放氣體的溫度降低。由此，使燃料電池模塊2內(nèi)的溫度合適化。
而且，在步驟S84中，由于排放氣體的溫度處在合適溫度范圍內(nèi)，因此不執(zhí)行第I加減運算值Ml的修正，結(jié)束圖35的流程圖的I次處理。
另外，在本變形例中，也可以根據(jù)排氣溫度傳感器140的檢測溫度的單位時間內(nèi)的變化率，在變化率較高時，增大修正燃料利用率的幅度。
以上，說明了本發(fā)明優(yōu)選的實施方式，但是可以對上述的實施方式施加各種變更。尤其在上述的實施方式中，雖然絕熱材料(蓄熱材料)的熱容量一定，但是作為變形例，可以如下構(gòu)成燃料電池模塊，可變更熱容量。此時，預(yù)先將具有較大熱容量的追加熱容量構(gòu)件配置為，可與燃料電池模塊熱連結(jié)以及分離。在應(yīng)使熱容量較大的狀態(tài)下，使追加熱容量構(gòu)件與燃料電池模塊熱連結(jié)，在應(yīng)使熱容量較小的狀態(tài)下，使追加熱容量構(gòu)件熱分離。例如，在固體氧化物型燃料電池起動時，通過預(yù)先使追加熱容量構(gòu)件分離，而減小熱容量，加快燃料電池模塊的升溫。另一方面，在預(yù)想到固體氧化物型燃料電池以大發(fā)電電力長時間運行時，燃料電池模塊連結(jié)追加熱容量構(gòu)件，以能夠蓄積更多的剩余熱量。
而且，作為優(yōu)選的實施方式，也可以如下構(gòu)成本發(fā)明。
1.一種生成響應(yīng)于需求電力的可變發(fā)電電力的固體氧化物型燃料電池，其特征在于，具有:燃料電池模塊，通過所供給的燃料進行發(fā)電；燃料供給部件，向該燃料電池模塊供給燃料；發(fā)電用氧化劑氣體供給部件，向燃料電池模塊供給發(fā)電用氧化劑氣體；蓄熱材料，蓄積燃料電池模塊中產(chǎn)生的熱量；需求電力檢測部件，檢測需求電力；控制部件，根據(jù)由該需求電力檢測部件檢測出的需求電力，如下控制燃料供給部件，參照以在發(fā)電電力較大時使燃料利用率變高，在發(fā)電電力較小時使燃料利用率變低的方式設(shè)定的基本燃料供給圖表來確定燃料供給量，以供給所確定的燃料供給量；及燃料圖表變更部件，在發(fā)電電力較小的情況下，在蓄熱材料中蓄積有發(fā)電電力較大時所蓄積的可利用的熱量的期間中，變更基本燃料供給圖表，暫時使燃料利用率變高，從而使燃料供給量減少。
在如上述I那樣構(gòu)成的本發(fā)明中，燃料供給部件及發(fā)電用氧化劑氣體供給部件分別向燃料電池模塊供給燃料及發(fā)電用氧化劑氣體。燃料電池模塊通過所供給的燃料及發(fā)電用氧化劑氣體進行發(fā)電，同時燃料電池模塊中所產(chǎn)生的熱量被蓄積在蓄熱材料中?？刂撇考鶕?jù)由需求電力檢測部件檢測出的需求電力，參照以在發(fā)電電力較大時使燃料利用率變高，在發(fā)電電力較小時使燃料利用率變低的方式設(shè)定的基本燃料供給圖表來確定燃料供給量，從而控制燃料供給部件。燃料圖表變更部件在發(fā)電電力較小的情況下，在蓄熱材料中蓄積有發(fā)電電力較大時所蓄積的可利用的熱量的期間中，變更基本燃料供給圖表，暫時使燃料利用率變高，從而使燃料供給量減少。
通常在固體氧化物型燃料電池中，由于當(dāng)發(fā)電電力較小時，發(fā)熱量降低，因此容易引起燃料電池模塊溫度降低。因此，在小發(fā)電電力時降低燃料利用率，通過使未使用于發(fā)電的燃料燃燒來加熱燃料電池模塊，從而防止過度的溫度降低。尤其在燃料電池模塊內(nèi)配置有重整器的類型的固體氧化物型燃料電池中，由于在重整器內(nèi)發(fā)生吸熱反應(yīng)，因此更加容易引起溫度降低。根據(jù)如上構(gòu)成的本發(fā)明，由于通過構(gòu)成為在發(fā)電電力較小時積極地利用在發(fā)電電力較大時蓄積在蓄熱材料中的熱量，只在能夠抑制溫度下降的暫時的期間內(nèi)實現(xiàn)提高燃料利用率的控制，因此能夠保持固體氧化物型燃料電池的熱量自足，避免過度的溫度降低，并提高固體氧化物型燃料電池的綜合能效。
2.在如上述I那樣構(gòu)成的本發(fā)明中，優(yōu)選燃料圖表變更部件在暫時執(zhí)行使發(fā)電電力較小時的燃料供給量減少的基本燃料供給圖表的變更后，結(jié)束變更，控制部件根據(jù)原本的基本燃料供給圖表控制燃料供給部件。
根據(jù)如上述2那樣構(gòu)成的本發(fā)明，由于燃料圖表變更部件在暫時執(zhí)行基本燃料供給圖表的變更后，結(jié)束變更，其后根據(jù)基本燃料供給圖表控制燃料供給部件，因此可以切實地避免蓄積在蓄熱材料中的熱量過度減少，而引起顯著的溫度降低的風(fēng)險。
3.在如上述2那樣構(gòu)成的本發(fā)明中，優(yōu)選基本燃料供給圖表被設(shè)定為，在比規(guī)定的中發(fā)電電力大的區(qū)域內(nèi)，在蓄熱材料中蓄積更多的熱量，以能夠在小發(fā)電電力時利用大發(fā)電電力時所蓄積的熱量。
根據(jù)如上述3那樣構(gòu)成的本發(fā)明，由于基本燃料供給圖表被設(shè)定為，在比中發(fā)電電力大的區(qū)域內(nèi)，在蓄熱材料中蓄積更多的熱量，因此在可以提高燃料利用率的比中發(fā)電電力大的區(qū)域內(nèi)積極地蓄積熱量，通過在燃料電池模塊的溫度較低且難以熱量自足的小發(fā)電電力時消耗該熱量，能夠切實地進行有效地利用了所蓄積的熱量的燃料利用率高的高效率運行。
4.在如上述3那樣構(gòu)成的本發(fā)明中，優(yōu)選基本燃料供給圖表被設(shè)定為，在發(fā)電電力比發(fā)電電力范圍的中值大的區(qū)域內(nèi)，在蓄熱材料中蓄積更多的熱量。
根據(jù)如上述4那樣構(gòu)成的本發(fā)明，在發(fā)電電力比發(fā)電電力范圍的中值大的區(qū)域內(nèi)，在蓄熱材料中蓄積更多的熱量。因此，在使用頻度高的發(fā)電電力范圍的中值附近，抑制所蓄積的剩余熱量，同時在電力需求的峰值時在蓄熱材料中蓄積較多的熱量。由此，由于在住宅中使用固體氧化物型燃料電池時，能夠構(gòu)成為在以白天等的中等程度的電力需求量成為頻度最高的電力需求量的時間帶中，抑制用于較多地蓄存熱量的過度的燃料消耗，另一方面在電力需求成為峰值的夜間的時間帶蓄積較多的熱量，因此，在隨后的時間帶的深夜馬上消耗夜間帶所蓄存的熱量，由此消除無必要地長時間蓄存熱量，另一方面在發(fā)電電力較大降低的深夜的時間帶中，可以實現(xiàn)切實有效地利用了所蓄存的熱量的高效率運行。
5.在如上述3那樣構(gòu)成的本發(fā)明中，優(yōu)選還具有估計蓄熱材料的蓄熱量的蓄熱量估計部件，燃料圖表變更部件在由蓄熱量估計部件估計的蓄熱量為規(guī)定的變更執(zhí)行蓄熱量以上時執(zhí)行基本燃料供給圖表的變更，在所估計的蓄熱量小于變更執(zhí)行蓄熱量時不進行基本燃料供給圖表的變更。
根據(jù)如上述5那樣構(gòu)成的本發(fā)明，由于通過蓄熱量估計部件估計蓄熱材料的蓄熱量，因此可以安全地執(zhí)行提高燃料利用率的變更，同時在所估計的蓄熱量為規(guī)定的變更執(zhí)行蓄熱量以上時執(zhí)行變更，因此可切實地防止過度冷卻。
6.在如上述5那樣構(gòu)成的本發(fā)明中，優(yōu)選由蓄熱量估計部件估計的蓄熱量越大，則燃料圖表變更部件越增大使燃料供給量減少的基本燃料供給圖表的變更量。
根據(jù)如上述6那樣構(gòu)成的本發(fā)明，由于所估計的蓄熱量越大，則越能夠使燃料利用率較大地提高，因此能夠使綜合能效更安全更大地提高。
7.在如上述6那樣構(gòu)成的本發(fā)明中，優(yōu)選燃料圖表變更部件根據(jù)由蓄熱量估計部件估計的蓄熱量，選擇執(zhí)行如下變更的至少I個，即變更執(zhí)行基本燃料供給圖表的變更的期間以及變更基本燃料供給圖表的變更量。
根據(jù)如上述7那樣構(gòu)成的本發(fā)明，由于變更執(zhí)行基本燃料供給圖表的變更的期間或變更量，因此能夠使綜合能效切實地提高。
8.在如上述5那樣構(gòu)成的本發(fā)明中，優(yōu)選蓄熱量估計部件根據(jù)燃料電池模塊的溫度來估計蓄熱材料的蓄熱量。
根據(jù)如上述8那樣構(gòu)成的本發(fā)明，由于根據(jù)與所蓄積的熱量關(guān)系密切的燃料電池模塊的溫度來估計蓄熱量，因此不必設(shè)置特別的傳感器，便能較為準確地估計蓄熱量，能夠切實地避免燃料電池模塊的性能劣化、過度溫度降低。
9.在如上述5那樣構(gòu)成的本發(fā)明中，優(yōu)選蓄熱量估計部件根據(jù)燃料電池模塊過去的運行履歷來估計蓄熱材料的蓄熱量。
根據(jù)如上述9那樣構(gòu)成的本發(fā)明，由于根據(jù)發(fā)電電力降低而開始基本燃料供給圖表的變更之前的運行履歷來估計蓄熱量，因此與僅基于瞬間的現(xiàn)狀溫度的控制相比，可實現(xiàn)基于殘留的蓄熱量的更準確的控制，能夠安全、簡便且準確地估計蓄熱量。
10.在如上述9那樣構(gòu)成的本發(fā)明中，優(yōu)選蓄熱量估計部件根據(jù)燃料電池模塊過去的發(fā)電電力以及以該發(fā)電電力運行的時間來估計蓄熱材料的蓄熱量。
根據(jù)如上述10那樣構(gòu)成的本發(fā)明，由于根據(jù)燃料電池模塊的發(fā)電電力及其時間來估計蓄熱量，因此不必設(shè)置特別的傳感器，便能準確地估計蓄熱量。
11.在如上述5那樣構(gòu)成的本發(fā)明中，優(yōu)選燃料圖表變更部件在基本燃料供給圖表的變更開始時根據(jù)蓄熱量估計部件估計的蓄熱量來確定規(guī)定的變更執(zhí)行期間，在該變更執(zhí)行期間內(nèi)執(zhí)行變更。
根據(jù)如上述11那樣構(gòu)成的本發(fā)明，由于在根據(jù)蓄熱量估計部件估計的蓄熱量所確定的變更執(zhí)行期間內(nèi)執(zhí)行變更，因此可以用更簡單的控制來實現(xiàn)利用了蓄熱的基本燃料供給圖表的變更。
12.在如上述3那樣構(gòu)成的本發(fā)明中，優(yōu)選還具有變更期間延長手段，其在燃料圖表變更部件所執(zhí)行的基本燃料供給圖表的變更中，抑制蓄熱材料的蓄熱量減少，延長執(zhí)行基本燃料供給圖表變更的期間。
根據(jù)如上述12那樣構(gòu)成的本發(fā)明，由于具備變更期間延長手段，其延長執(zhí)行基本燃料供給圖表變更的期間，因此可以按照狀況有效地使用所蓄積的熱量。
13.在如上述12那樣構(gòu)成的本發(fā)明中，優(yōu)選變更期間延長手段為，伴隨蓄熱材料的蓄熱量減少，執(zhí)行基本燃料供給圖表變更的期間變得越長，則越使基本燃料供給圖表的變更量減少。
根據(jù)如上述13那樣構(gòu)成的本發(fā)明，由于針對基本燃料供給圖表的變更量隨著蓄熱量的減少而減少，因此不會導(dǎo)致燃料電池模塊過度的溫度降低、性能劣化，可以延長提高燃料利用率的期間。
14.在如上述12那樣構(gòu)成的本發(fā)明中，優(yōu)選變更期間延長手段為，發(fā)電電力越小，則越使基本燃料供給圖表的變更量減少。
根據(jù)如上述14那樣構(gòu)成的本發(fā)明，由于發(fā)電電力越小,則越使針對基本燃料供給圖表的變更量減少，因此在使用蓄熱的量變多的小發(fā)電電力時變更量變小，能夠切實地避免燃料電池模塊過度的溫度降低、性能劣化，并延長提高燃料利用率的期間。
15.在如上述12那樣構(gòu)成的本發(fā)明中，優(yōu)選變更期間延長手段為，在基本燃料供給圖表的變更執(zhí)行中，控制發(fā)電用氧化劑氣體供給部件，使向燃料電池模塊供給的發(fā)電用氧化劑氣體減少。
根據(jù)如上述15那樣構(gòu)成的本發(fā)明，由于在變更執(zhí)行中，使向燃料電池模塊供給的發(fā)電用氧化劑氣體減少，因此可以抑制蓄積在蓄熱材料中的熱量被氧化劑氣體吸取，可以在更長的時間內(nèi)有效地利用蓄熱。
16.在如上述3那樣構(gòu)成的本發(fā)明中，優(yōu)選還具有過度冷卻防止手段，其在蓄熱材料的蓄熱量較少時，防止燃料電池模塊的過度冷卻。
根據(jù)如上述16那樣構(gòu)成的本發(fā)明，由于具備過度冷卻防止手段，因此在蓄熱量變少的狀態(tài)下，可以切實地防止提高燃料利用率所引起的過度冷卻。
17.在如上述16那樣構(gòu)成的本發(fā)明中，優(yōu)選過度冷卻防止手段為，在由燃料圖表變更部件執(zhí)行燃料供給量的變更的期間中，與通常運行時的跟蹤性相比，使燃料供給部件的燃料供給量的跟蹤性提高。
根據(jù)如上述17那樣構(gòu)成的本發(fā)明，由于使執(zhí)行燃料供給量變更的期間的燃料供給量的跟蹤性提高，因此在變更后的燃料利用率伴隨蓄熱量的減少而降低時，可以快速地使燃料供給量增加。由此，可以防止因使燃料供給量增加的響應(yīng)延遲所引起的燃料電池模塊的過度冷卻。
權(quán)利要求
1.一種固體氧化物型燃料電池，是生成響應(yīng)于需求電力的可變發(fā)電電力的固體氧化物型燃料電池，其特征在于，具有: 燃料電池模塊，通過所供給的燃料進行發(fā)電； 燃料供給部件，向該燃料電池模塊供給燃料； 發(fā)電用氧化劑氣體供給部件，向上述燃料電池模塊供給發(fā)電用氧化劑氣體； 蓄熱材料，蓄積上述燃料電池模塊中產(chǎn)生的熱量； 需求電力檢測部件，檢測需求電力； 及控制部件，根據(jù)由該需求電力檢測部件檢測出的需求電力，控制上述燃料供給部件，在發(fā)電電力較大時使燃料利用率變高，在發(fā)電電力較小時使燃料利用率變低，同時在根據(jù)需求電力的變化使燃料供給量變化后，使從上述燃料電池模塊實際輸出的電力延遲變化， 上述控制部件具備蓄熱量估計部件，其根據(jù)上述燃料供給部件的燃料供給以及相對于燃料供給延遲輸出的電力來估計剩余熱量，當(dāng)通過該蓄熱量估計部件估計出在上述蓄熱材料中蓄積有可利用的熱量時，與未蓄積可利用的熱量時相比，相對于同一發(fā)電電力，使燃料供給量減少，以使燃料利用率變高。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的固體氧化物型燃料電池，其特征在于，由上述蓄熱量估計部件估計的蓄熱量越大，則 上述控制部件越大幅度地提高燃料利用率。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的固體氧化物型燃料電池，其特征在于，上述控制部件在由上述蓄熱量估計部件估計的估計蓄熱量較大的區(qū)域中，與估計蓄熱量較小的區(qū)域相比，相對于估計蓄熱量的變化大幅度地使燃料利用率變化。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的固體氧化物型燃料電池，其特征在于，上述蓄熱量估計部件通過對反映了由相對于燃料供給延遲輸出電力所產(chǎn)生的剩余熱量的加減運算值進行累計，來估計蓄熱量。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的固體氧化物型燃料電池，其特征在于，上述加減運算值根據(jù)上述燃料電池模塊內(nèi)的溫度、通過燃料供給量和發(fā)電電力的關(guān)系所計算的剩余熱量、發(fā)電電力的增減量、或單位時間內(nèi)的發(fā)電電力的增減次數(shù)而被確定。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的固體氧化物型燃料電池，其特征在于，上述控制部件在上述蓄熱材料中未蓄積可利用的熱量時，控制上述燃料供給部件，在比規(guī)定的中發(fā)電電力大的區(qū)域內(nèi)，在上述蓄熱材料中蓄積更多的熱量，以便可在小發(fā)電電力時利用大發(fā)電電力時所蓄積的熱量。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的固體氧化物型燃料電池，其特征在于，上述控制部件控制上述燃料供給部件，在發(fā)電電力比發(fā)電電力范圍的中值大的區(qū)域內(nèi)，在上述蓄熱材料中蓄積更多的熱量。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的固體氧化物型燃料電池，其特征在于，上述控制部件在由上述蓄熱量估計部件估計的蓄熱量為規(guī)定的變更執(zhí)行蓄熱量以上時，提高燃料利用率。
9.根據(jù)權(quán)利要求2所述的固體氧化物型燃料電池，其特征在于，上述控制部件在開始提高了燃料利用率的高效率控制時，根據(jù)上述蓄熱量估計部件估計的蓄熱量來確定規(guī)定的變更執(zhí)行期間，在該變更執(zhí)行期間內(nèi)執(zhí)行高效率控制。
10.根據(jù)權(quán)利要求2所述的固體氧化物型燃料電池，其特征在于，還具有變更期間延長手段，其在提高了燃料利用率的高效率控制的執(zhí)行中，抑制上述蓄熱材料的蓄熱量減少，延長執(zhí)行上述高效率控制的期間。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的固體氧化物型燃料電池，其特征在于，上述變更期間延長手段為，伴隨上述蓄熱材料的蓄熱量減少，執(zhí)行上述高效率控制的期間變得越長，則越使提高燃料利用率的變更量減少。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的固體氧化物型燃料電池，其特征在于，上述變更期間延長手段為，發(fā)電電力越小，則越使提高燃料利用率的變更量減少。
13.根據(jù)權(quán)利要求10所述的固體氧化物型燃料電池，其特征在于，上述變更期間延長手段為，在上述高效率控制的執(zhí)行中，控制上述發(fā)電用氧化劑氣體供給部件，使向上述燃料電池模塊供給的發(fā)電用氧化劑氣體減少。
14.根據(jù)權(quán)利要求2所述的固體氧化物型燃料電池，其特征在于，還具有過度冷卻防止手段，其在上述蓄熱材料的蓄熱量較少時，防止上述燃料電池模塊的過度冷卻。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的固體氧化物型燃料電池，其特征在于，上述過度冷卻防止手段為，在提高了燃料利用率的高效率控制的執(zhí)行中，與通常運行時的跟蹤性相比，使上述燃料供給部件的燃料供給量的跟蹤性提高。
16.根據(jù)權(quán)利要求2所述的固體氧化物型燃料電池，其特征在于，還具有燃燒部，通過使由上述燃料供給部件供給的燃料中的未使用于發(fā)電而殘留的剩余燃料燃燒來加熱上述燃料電池模塊， 上述控制部件還具有: 電力取出延遲部件，在使發(fā)電電力增加時，使向上述燃料電池模塊供給的燃料供給量增加后，使從上述燃料電池模塊輸出的發(fā)電電力延遲增加；` 過度升溫估計手段，對上述燃料電池模塊內(nèi)發(fā)生過度的溫度上升進行估計； 溫度上升抑制手段，在利用該過度升溫估計手段估計出發(fā)生過度的溫度上升時，通過減少因上述電力取出延遲部件使電力延遲輸出所產(chǎn)生的剩余燃料，而持續(xù)發(fā)電并抑制上述燃料電池模塊內(nèi)的溫度上升； 及強制冷卻手段，在利用該溫度上升抑制手段執(zhí)行溫度上升的抑制之后，需要進一步抑制溫度上升時，通過使冷卻用流體流入上述燃料電池模塊，而使上述燃料電池模塊內(nèi)的溫度降低。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的固體氧化物型燃料電池，其特征在于，上述溫度上升抑制手段通過提高燃料利用率來抑制上述燃料電池模塊內(nèi)的溫度上升， 上述控制部件在利用上述溫度上升抑制手段執(zhí)行溫度上升的抑制之后，根據(jù)上述燃料電池模塊內(nèi)的溫度變化，確定是否利用上述強制冷卻手段執(zhí)行溫度上升的抑制。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的固體氧化物型燃料電池，其特征在于，上述溫度上升抑制手段在提高燃料利用率的同時，通過減少跟蹤需求電力的變動而使發(fā)電電力增減的頻度，來抑制上述燃料電池模塊內(nèi)的溫度上升。
19.根據(jù)權(quán)利要求17所述的固體氧化物型燃料電池，其特征在于，上述強制冷卻手段使由上述發(fā)電用氧化劑氣體供給部件供給的氧化劑氣體的流量增加，將增加部分的氧化劑氣體作為上述冷卻用流體而加以利用。
20.根據(jù)權(quán)利要求2所述的固體氧化物型燃料電池，其特征在于，還具有: 燃燒部，通過使由上述燃料供給部件供給的燃料中的未使用于發(fā)電而殘留的剩余燃料燃燒來加熱上述燃料電池模塊； 及溫度檢測部件，檢測上述燃料電池模塊的溫度， 上述蓄熱量估計部件根據(jù)由上述溫度檢測部件檢測出的檢測溫度，來估計蓄積在上述蓄熱材料中的蓄熱量， 上述控制部件具備:電力取出延遲部件，在使發(fā)電電力增加時，使向上述燃料電池模塊供給的燃料供給量增加后，使從上述燃料電池模塊輸出的發(fā)電電力延遲增加；燃料供給量變更部件，在由上述蓄熱量估計部件估計的蓄熱量大，估計出上述燃料電池模塊發(fā)生過度的溫度上升時，使燃料供給量減少，以提高燃料利用率，執(zhí)行消耗蓄積在上述蓄熱材料中的熱量的高效率控制；及溫度上升抑制手段，通過使上述燃料電池模塊的發(fā)電電力的可變范圍的上限值降低來抑制溫 度上升。
全文摘要
本發(fā)明提供一種固體氧化物型燃料電池，可提高綜合能效，并防止過度的溫度上升。本發(fā)明是一種固體氧化物型燃料電池(1)，其特征在于，具有燃料電池模塊(2)；燃料供給部件(38)；發(fā)電用氧化劑氣體供給部件(45)；蓄熱材料(7)；及控制部件(110)，根據(jù)需求電力進行如下控制，在發(fā)電電力較大時使燃料利用率變高，在較小時則變低，同時在使燃料供給量變化后，使實際輸出的電力延遲變化，控制部件具備蓄熱量估計部件(110b)，其根據(jù)燃料供給以及相對于燃料供給延遲輸出的電力來估計剩余熱量，當(dāng)通過該蓄熱量估計部件估計出在蓄熱材料中蓄積有可利用的熱量時，相對于同一發(fā)電電力，使燃料供給量減少，以使燃料利用率變高。
文檔編號H01M8/04GK103140976SQ20118004692
公開日2013年6月5日 申請日期2011年9月29日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月29日
發(fā)明者大塚俊治, 土屋勝久, 重住司, 大江俊春, 中野清隆, 松尾卓哉 申請人:Toto株式會社