(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電解質膜の両側に積層したアノード極とカソード極とにアノードガスとカソードガスを互いに分離して流通させることによる発電を行う固体酸化物型燃料電池と、この固体酸化物型燃料電池を昇温するための高温の燃焼ガスを生成する起動燃焼器と、上記カソード極に送給されるカソードガスを起動燃焼器に供給するための起動用ガス送給部とを設けた固体酸化物型燃料電池システムにおいて、
固体酸化物型燃料電池の温度が所定の温度以下になったか否かを判定する燃料電池温度判定手段と、
当該温度が所定の温度以下になったと判定した場合には、起動用ガス送給部により再起動を行う再起動手段と、
前記再起動手段による再起動を許容するために操作される再起動許容スイッチと、
再起動許容スイッチがオン操作されているか否かを判定するためのスイッチ判定手段とを有し、
再起動許容スイッチがオン操作されていると判定されたときにのみ、起動用ガス送給部によりカソードに送給されるカソードガスを起動燃焼器に供給して再起動を行うことを特徴とする固体酸化物型燃料電池システム。
【請求項２】
上記所定の温度が、所定の時間内に起動可能な温度であることを特徴とする請求項１に記載の固体酸化物型燃料電池システム。
【請求項３】
上記所定の温度が、発電時における固体酸化物型燃料電池の温度の６０%以上であることを特徴とする請求項１又は２に記載の固体酸化物型燃料電池システム。
【請求項４】
上記所定の温度が、発電時における固体酸化物型燃料電池の温度の７５%以上であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の固体酸化物型燃料電池システム。
【請求項５】
上記再起動を行った際の電力を充電するためのバッテリを設けたことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の固体酸化物型燃料電池システム。
【請求項６】
アノード極に送給する蒸気化した水素含有ガスを改質するための改質器を設けたことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の固体酸化物型燃料電池システム。
【請求項７】
改質器に水素含有ガスと酸素含有ガスを供給する改質器ガス送給部を設けたことを特徴とする請求項６に記載の固体酸化物型燃料電池システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水素含有ガス及び酸素含有ガスを発電部に送給して発電する固体酸化物型燃料電池システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、固体酸化物型燃料電池等の高温型燃料電池は、その動作温度が約６００〜１０００℃の温度帯域であり、その起動は一日以上の時間をかけて徐々に昇温している。また、メンテナンス等以外は停止させる必要がなく、停止にも時間をかけて行われていた。
【０００３】
近年、家庭用システムの普及にあたり、ＤＳＳ（Daily Start and Stop）運転をするための方法が提案されている。ＤＳＳ運転では、一日一回起動停止を行うため、この起動停止にかかる時間及びエネルギーを減少させる提案がされている（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６‐８６０１６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、昇温に時間を要するのは、高温型燃料電池の発電部内の温度分布を大きくしたくないためでもあり、また、温度分布が大きく生じることで、上記の発電部内の材料が破損する虞れがあるためである。
【０００６】
高温型燃料電池を用いた車載用システムに関しては、その起動に長時間を要するため、車載するための検討がほとんど行われていないのが現状であり、当該車載用システムを考えた場合には、起動時間を短くする必要があるとともに、車室内は容積が限られているため、起動のために大型のブロア等を搭載することが困難である。
【０００７】
一方、固体高分子膜型燃料電池システムにおいては、高温の燃焼ガスを得る起動燃焼器を備えたシステムが提案され、また、車載用システムも考案されているが、その車載用システムの場合には、起動燃焼器で得られた高温の燃焼ガスで改質器を昇温しているにすぎず、燃料電池本体を昇温させるものではない。
【０００８】
これに対して、固体酸化物型燃料電池システムを車載するためには、起動時間とともに特に高温で作動する固体酸化物型燃料電池本体の起動時間を短くする必要があるために、起動燃焼器に空気を送給するための大型ブロアを搭載しなければならない。
【０００９】
そこで本発明は、起動燃焼器に燃焼用ガスを送給するための大型ブロアを設けることなく小型化を図り、かつ、再起動の時間を短くすることができる固体酸化物型燃料電池システムの提供を目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するための本発明は、電解質膜の両側に積層したアノード極とカソード極とにアノードガスとカソードガスを互いに分離して流通させることによる発電を行う固体酸化物型燃料電池と、この固体酸化物型燃料電池を昇温するための高温の燃焼ガスを生成する起動燃焼器と、上記カソード極に送給されるカソードガスを起動燃焼器に供給するための起動用ガス送給部とを設けた構成において、固体酸化物型燃料電池の温度が所定の温度以下になったか否かを判定する燃料電池温度判定手段と、当該温度が所定の温度以下になったと判定した場合には、起動用ガス送給部により再起動を行う再起動手段と、前記再起動手段による再起動を許容するために操作される再起動許容スイッチと、再起動許容スイッチがオン操作されているか否かを判定するためのスイッチ判定手段とを有し、再起動許容スイッチがオン操作されていると判定されたときにのみ、起動用ガス送給部によりカソードに送給されるカソードガスを起動燃焼器に供給する。
この構成においては、固体酸化物型燃料電池の温度が所定の温度以下になったか否かを判定し、当該温度が所定の温度以下になったと判定した場合には、再起動許容スイッチがオン操作されていると判定されたときにのみ、起動用ガス送給部により再起動を行う。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、起動燃焼器に燃焼用ガスを送給するための大型ブロアを設けることなく小型化を図り、かつ、再起動の時間を短くすることができる。また、再起動許容スイッチがオン操作されているときにのみ、再起動運転を行うことにより、たまにしか使用しない場合の再起動にかかるエネルギーを消費させないようにすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の第一の実施形態に係る固体酸化物型燃料電池システムの構成を示す概略ブロック図である。
【図２】同上の第一の実施形態に係る固体酸化物型燃料電池システムの動作を示すフローチャートである。
【図３】本発明の第二の実施形態に係る固体酸化物型燃料電池システムの構成を示す概略ブロック図である。
【図４】同上の第二の実施形態に係る固体酸化物型燃料電池システムの動作を示すフローチャートである。
【図５】本発明の第三の実施形態に係る固体酸化物型燃料電池システムの構成を示す概略ブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下に、本発明を実施するための形態について、図面を参照して説明する。図１は、本発明の第一の実施形態に係る固体酸化物型燃料電池システムの構成を示す概略ブロック図である。
本発明の第一の実施形態に係る固体酸化物型燃料電池システムＡ１は、燃料ポンプ１０、蒸発器１１、起動燃焼器１２、ブロワ１３、切り替弁１４、熱交換器１５、固体酸化物型燃料電池（以下、単に「燃料電池」という。）２０、温度センサＳ１、バッテリ１６及びコントローラＣを有して構成されている。
なお、図１においては、蒸発器を「ＶＡＰ」と記し、また、熱交換器を「Ｈ／Ｅ」と記している。
【００１４】
燃料電池２０は、アノード極２１とカソード極２２とを電解質（図示しない）の両側に対設した複数のセル２３を、互いに積層してケース２４内に収容したものであり、それら各セル２４のアノード極２１とカソード極２２とに、アノードガス（水素含有ガス）とカソードガス（酸素含有ガス）とを互いに分離して流接させることによる発電を行うものである。
以下には、「水素含有ガス」を燃料ガス、また、「酸素含有ガス」を空気として説明する。
【００１５】
「燃料ガス」は、エタン、ブタン、天然ガス等を用いることができるが、特に、自動車等の車載用の固体酸化物型燃料電池システムに適用する場合においては、エタノール、ブタノール等のアルコールや、ガソリン、軽油若しくは軽質油等の液体燃料を用いることができる。ただし、燃料としてはこれらに限るものではない。
【００１６】
燃料ポンプ１０は、燃料電池２０の発電に必要な燃料を燃料蒸発器１１に送給するものであり、その燃料ポンプ１０と蒸発器１１との間には送給パイプ１０ａが連結されている。
また、燃料ポンプ１０は、コントローラＣの出力ポート側に接続されて適宜駆動されるようになっている。
【００１７】
蒸発器１１は、上記した燃料ポンプ１０によって送給された燃料を蒸気化して燃料ガスを得るものであり、この蒸発器１１と起動燃焼器１２との間には送給パイプ１１ａが連結されている。
【００１８】
空気ブロワ１３は、燃料電池２０の発電に必要な空気を切り替弁１４に送給するためのものであり、その空気ブロワ１３と切り替弁１４との間には送給パイプ１３ａが連結されている。
なお、空気ブロワ１３は、コントローラＣの出力ポート側に接続されて適宜駆動されるようになっている。
【００１９】
切り替弁１４は、空気ブロワ１３から送給される空気を熱交換器１５又は起動燃焼器１２に切り替えるものであり、その切り替弁１４と起動燃焼器１２の受給口との間には送給パイプ１４ａが、また、切り替弁１４と熱交換器１５の受給口との間には送給パイプ１４ｂがそれぞれ連結されている。
なお、切り替弁１４は、コントローラＣの出力ポート側に接続されて適宜切り替え駆動されるようになっている。
【００２０】
本実施形態においては、上記した空気ブロワ１３と切り替弁１４とが、カソード極２２に送給される燃料ガスを起動燃焼器１２に供給するための起動用ガス送給部Ｂ１である。
【００２１】
起動燃焼器１２は高温の燃焼ガスを得るためのものであり、その排出口と上記した送給パイプ１４ｂとの間に送給パイプ１２ａが連結されている。
すなわち、起動燃焼器１２で生成した高温の燃焼ガスを熱交換器１５を介して燃料電池２０に送給するように配管されている。
【００２２】
熱交換器１５は、燃料電池２０のアノード極２１から排出された排ガスと、カソード極２２に送給される燃料ガスとの熱交換を行なうものであり、その熱交換器１５の排出口と燃料電池２０のカソード極２２の受給口との間に送給パイプ１５ａが、また、燃料電池２０のアノード極２１の排出口との間に送給パイプ１５ｂがそれぞれ連結されている。
【００２３】
上記カソード極２２の排出口には排出パイプ２２ａが、また、当該アノード極２１の受給口には燃料ガスを送給するための送給パイプ２２ｂがそれぞれ連結されている。
すなわち、カソード極２２から排出された排気ガスは、排出パイプ２２ａを通じて外部に排出され、アノード極２１には、送給パイプ２２ｂを通じて燃料ガスが供給されるようになっている。
【００２４】
温度センサＳ１は、カソード極２２から排出される排ガスの温度を測定するためのものであり、上記排出パイプ２２ａに配設されているとともに、コントローラＣの入力ポート側に接続されて、排気ガスの温度、従ってまた、燃料電池２０の温度を測定できるようにしている。
【００２５】
なお、温度センサＳ１は、上記排出パイプ２２ａに配設することに限るものではなく、燃料電池２０の温度を測定できるように配設すればよい。
バッテリ１６は、後述する再起動を行ったときの電力を充電するためのものであり、燃料電池２０に接続されている。
【００２６】
コントローラＣは、ＣＰＵ（Central Processing Unit）やハードディスク，半導体メモリ等からなる記憶部（いずれも図示しない）を有しており、その記憶部に記憶されている本システムに用いる所要のプログラムの実行により、下記の各機能を発揮する。
【００２７】
（１）燃料電池２０の温度が所定の温度以下になったか否かを判定する機能。この機能を「燃料電池温度判定手段Ｃ１」という。
本実施形態においては、温度センサＳ１によって測定した燃料電池２０の温度が、所要の温度以下になったか否かを判定している。
「所定の温度」は、再起動を行なうことができる例えば４００℃〜５００℃であり、上記した空気ブロワ１３の能力等によって変動する。
【００２８】
（２）所定の温度以下になったと判定した場合には、再起動を行う機能。この機能を「再起動手段Ｃ２」という。
「再起動」とは、起動燃焼器１２に空気と燃料ガスを同時に送給することをいう。
本実施形態においては、起動燃焼器１２に供給する空気が、起動用ガス送給部Ｂ１の一部をなす空気ブロワ１３から切り替弁１４を介して供給しているので、起動燃焼器１２に空気を送給するための別の大型ブロアを搭載しなくてよい。
【００２９】
空気ブロワ１３に送給される空気は、定格発電時を想定しており、常温から６００℃以上の高温まで昇温するためには長時間を有する。
そこで、本実施形態においては、燃料電池１０が所定の温度以下になったら再起動させている。
「所定の温度」とは、カソード極２２に送給される空気によって所定の時間内に燃料電池２０を起動可能な温度をいう。
本実施形態においては、所定の温度を４００℃として再起動することにより、常温からの再起動と比較し、起動時間を１／５に減らすことができた。
【００３０】
「所定の時間」は、上記したバッテリ１６の容量と車両システム側からの要求値から決定される。例えば、バッテリ１６の容量が十分にあり、起動に２０分程度をかけられるのであれば、再起動に必要な温度は比較的低温となる。
【００３１】
一方で、バッテリ１６の容量が十分になく、起動に例えば１分しかかけられない場合には、再起動に必要な温度は、発電時の温度に比較的近い温度となる。車載システムを考えた場合、再起動時間は短い方が望ましいが、バッテリ１６に余裕がある場合には、適宜再起動温度を変更してもよい。
【００３２】
再起動することにより、燃料電池１０の発電部では発電が行われるが、発電した電力は、バッテリ１６に充電しておくことにより、次の再起動の際に使用することが可能となる。
バッテリ１６が満充電されており、充電ができない場合には、車両内の電力として使用することができる。
【００３３】
例えば、本システムの保温、エアコンの清掃、車内空気清浄化、排気浄化触媒の再生（ＤＰＦ再生、Ｓ被毒解除）、改質触媒の再生等である。また、電気受容体が近くにある場合には、その受容体に電力を供給してもよい。例えば、自宅の車庫に駐車している場合には、家庭内の電力消費に使用できる。
【００３４】
所定の温度（再起動温度）は、上記したように、ブロワ１３の能力と暖める必要がある部位の熱容量等により決まるが、発電時の発電部の温度の６０%以上である場合、比較的速やかに再起動が可能となる。また、発電時の発電部の温度の７５%以上である場合には、６０%以上にした場合の１／２以下の時間で再起動可能となる。再起動温度が高いほど、発電部の温度分布も生じにくいので、より急速加熱が可能となり、さらに起動時間を短くすることも可能である。
【００３５】
（３）燃料電池（発電部）の温度が発電可能温度以上になったか否かを判定する機能。この機能を「発電可能温度判定手段Ｃ３」という。
（４）燃料電池（発電部）の温度が発電可能温度以上になったと判定したときには、起動燃焼器１２への燃料ガスと空気の送給を停止する機能。この機能を「起動用ガス送給停止手段Ｃ４」という。
【００３６】
上記した構成からなる燃料電池システムＡ１の動作について、図２を参照して説明する。図２は、燃料電池システムＡ１の動作を示すフローチャートである。
【００３７】
ステップ１（図中、「Ｓ１」と略記する。以下同様。）：温度センサＳ１によって燃料電池２０のカソード極２２から排出された空気の温度を測定する。すなわち、燃料電池Ａ１の温度を測定する。
【００３８】
ステップ２：温度センサＳ１により測定した温度が所定の温度以下になったか否かを判定し、当該温度以下になったと判定されればステップ３に進み、ステップ２を繰り返す。
【００３９】
ステップ３：カソード極２２に向けて送給される空気が起動燃焼器１２に流通するように切り替弁１４を切り替えるとともに、その起動燃焼器１２に燃料ガスを送給する。
【００４０】
ステップ４：起動燃焼器１２で生成した高温の燃焼ガスを燃料電池２０のカソード極２２に送給する。
起動燃焼器１２に燃料ガスと空気を供給することによって高温の燃焼ガスを生成し、この生成した高温の燃焼ガスを燃料電池２０のカソード極２２に供給することにより、燃料電池２０本体を昇温できる。
【００４１】
ステップ５：燃料ガスをアノード極２１に供給する。
ステップ６：燃料電池２０、従ってまた、発電部の温度が発電可能温度以上になったか否かを判定し、当該温度が発電可能温度以上になったと判定したときにはステップ７に進み、そうでなければステップ５に戻る。
【００４２】
ステップ７：起動燃焼器１２への高温の燃焼ガスと空気の送給を停止する。
ステップ８：燃料ガスがアノート極２１に送給されているか否かを確認し、送給されていると確認されれば、ステップ９に進んで発電を開始し、そうでなければ当ステップ８を繰り返す。
【００４３】
次に、本発明の第二の実施形態に係る固体酸化物型燃料電池システムについて説明する。図３は、本発明の第二の実施形態に係る固体酸化物型燃料電池システムの構成を示す概略ブロック図である。なお、上述した実施形態において説明したものと同等のものについては、それらと同一の符号を付して説明を省略する。
【００４４】
本発明の第二の実施形態に係る固体酸化物型燃料電池システムＡ２は、上記燃料電池システムＡ１の構成に加え、改質器３０、加熱器３１、温度センサＳ２、蒸発器３２、燃料ポンプ３３及び水ポンプ３４を設けている。
【００４５】
改質器３０は、水素製造用原料を改質して水素を含む改質ガスを製造するための改質触媒を備えたものであり、アノード極２１の受給口に送給パイプ２２ｂを介して連結されている。
【００４６】
温度センサＳ２は、改質器３０から送給される改質燃料ガスの温度を測定するためのものであり、上記送給パイプ２２ｂに配設されているとともに、コントローラＣの入力ポート側に接続されて、改質器３０から送給される改質ガスの温度、従ってまた、改質器３０の温度を測定できるようにしている。
【００４７】
加熱器３１は、改質器３０を加熱するためのものであり、その改質器３１に併設されていおり、その受給口とカソード極２２の排出口との間に排出パイプ２２ａが連結されている。
【００４８】
蒸発器３２は、上記した燃料ポンプ３３，水ポンプ３４と送給パイプ３３ａ，３４ａが連結されているとともに、この蒸発器３２と混合器４３との間に送給パイプ３２ａが連結されている。
燃料ポンプ３３，水ポンプ３４は、それぞれコントローラＣの出力ポート側に接続されて適宜駆動されるようになっている。
【００４９】
上記の蒸発器３２は、燃料ポンプ３３から送給された燃料を蒸気化して燃料ガスを得るとともに、水ポンプ３４から送給された水を蒸気化するものである。
本実施形態においては、蒸発器３２、燃料ポンプ３３及び水ポンプ３４により、改質器３０に水素含有ガスと酸素含有ガスを供給する改質器ガス送給部Ｂ２を構成している。
【００５０】
本実施形態におけるコントローラＣは、上記した機能とともに下記の各機能を有している。
（５）改質器の温度を測定する機能。この機能を「改質器温度測定手段Ｃ５」という。
本実施形態においては、温度センサＳ２によって改質器３０の温度を測定している。
【００５１】
（６）改質器の温度が所定の温度になったか否かを判定する機能。この機能を「改質器温度判定手段Ｃ５」という。
本実施形態においては、所定の温度を約３００℃としている。
改質触媒上で、燃料ガスと空気を供給して酸化反応により水素含有ガスを得るためには、一般的に３００℃以上の温度が必要である。改質触媒温度が、３００℃以上であることを確認した後、改質器３０に燃料ガス及び空気を供給するのが望ましい。所定の温度以上になっていないと、未反応の燃料や酸素がアノード極２１に供給され、そのアノード極２１に影響を与える可能性がある。
【００５２】
上記した構成からなる燃料電池システムＡ２の動作について、図４を参照して説明する。図４は、燃料電池システムＡ２の動作を示すフローチャートである。
高温の燃焼ガスを燃料電池２０のカソード極２２に供給することにより、燃料電池２０本体を昇温する。
【００５３】
ステップ１（図中、「Ｓａ１」と略記する。以下同様。）：温度センサＳ１によって燃料電池２０のカソード極２２から排出された空気の温度を測定する。すなわち、燃料電池Ａ２の温度を測定する。
【００５４】
ステップ２：温度センサＳ１により測定した温度が所定の温度以下になったか否かを判定し、当該温度以下になったと判定されればステップ３に進み、ステップ２を繰り返す。
【００５５】
ステップ３：カソード極２２に向けて送給される空気が起動燃焼器１２に流通するように切り替弁１４を切り替えるとともに、その起動燃焼器１２に燃料ガスを送給する。
【００５６】
ステップ４：起動燃焼器１２で生成した高温の燃焼ガスを燃料電池２０のカソード極２２に送給する。
すなわち、起動燃焼器１２に燃料ガスと空気を供給することによって高温の燃焼ガスを生成し、この生成した高温の燃焼ガスを燃料電池２０のカソード極２２に供給することにより、燃料電池２０本体を昇温する。
【００５７】
ステップ５：カソード極２２から排出された排ガスを加熱器３１に供給することにより、改質器３０を昇温させる。
【００５８】
ステップ６：温度センサＳ２によって改質器３０の温度を測定し、当該温度が約３００℃以上になったと判定したらステップ７に進み、そうでなければステップ５に戻る。
ステップ７：改質器３０に燃料ガスと空気を供給する。
【００５９】
ステップ８：燃料ガスをアノード極２１に供給する。
改質器３０により改質燃料ガスが得られたら、アノード極２１に供給することにより、燃料電池２０をカソード極２２とアノード極２１の両側から加熱することができる。これにより、温度分布を小さくできるとともに起動時間を短くすることができる。
【００６０】
ステップ９：燃料電池２０、従ってまた、発電部の温度が発電可能温度以上になったか否かを判定し、当該温度が発電可能温度以上になったと判定したときにはステップ１０に進み、そうでなければステップ８に戻る。
【００６１】
ステップ１０：起動燃焼器１２への高温の燃焼ガスと空気の送給を停止する。
ステップ１１：改質器３０に水蒸気を供給する。
すなわち、燃料電池２０が発電可能な温度になったら、起動燃焼器１２への燃料ガスと空気の供給を停止し、定常運転に移行する。
その際、改質器３０には、水蒸気も供給して空気供給量を減らし、主に水蒸気改質反応による水素含有ガスの生成が行われるようにする。水素含有ガスの生成を確認し、アノード極２１に供給，発電することにより再起動が完了する。
【００６２】
ステップ１２：燃料ガスがアノート極２１に送給されているか否かを確認し、送給されていると確認されれば、ステップ１３に進んで発電を開始し、そうでなければ当ステップ１２を繰り返す。
【００６３】
本実施形態に係る燃料電池システムＡ２によれば、次の効果を得ることができる。
・改質器３０で得られた改質ガスを燃料ガスとして発電に用いることができる。
・また、起動用燃焼器１３に供給する空気が、起動用ガス送給部の一部をなすブロワ１３から供給されるので、別の大型ブロアを搭載することなく、再起動可能なシステムを提供することができる。
【００６４】
・さらに、改質器を備えているので、液体燃料を供給することによって発電可能となるため、航続運転距離を長くとることができ、これまでの水素燃料電池車や電気自動車よりも優位に立つことができる。
さらにまた、再起動の際、起動燃焼器１３による燃料電池のカソード２２側の加熱に加え、改質器３０に燃料ガスと空気を供給し、酸化反応を利用して得た水素含有ガスで燃料電池のアノード極２１側からも加熱が可能になるため、より短時間での起動が可能となる。
具体的には、５００℃で再起動することにより、常温から再起動した場合と比較して、起動時間を１／１０に減らすことができた。
【００６５】
次に、本発明の第三の実施形態に係る固体酸化物型燃料電池システムについて説明する。図５は、本発明の第三の実施形態に係る固体酸化物型燃料電池システムの構成を示す概略ブロック図である。なお、上述した実施形態において説明したものと同等のものについては、それらと同一の符号を付して説明を省略する。
【００６６】
本発明の第三の実施形態に係る固体酸化物型燃料電池システムＡ３は、上記した燃料電池システムＡ２の構成に加え、次の構成からなるアノード排ガス循環部Ｄを設けている。
アノード排ガス循環部Ｄは、アノード極２１の排出口と混合器４３との間に連結した循環パイプ４１ｂ、混合器４３と熱交換器４４との間に連結した循環パイプ４３ａ、及び循環パイプ４１ｂの排ガス流通方向の上流側から下流側に配設したブロワ４０，三方弁４１から構成されている。
なお、上記したブロワ４０，三方弁４１は、コントローラＣの出力ポート側に接続されて、適宜駆動されるようになっている。
【００６７】
三方弁４１と送給パイプ２２ａとの間には送給パイプ４１ａが連結されており、また、送給パイプ２２ａには三方弁４２が配設され、その三方弁４２と蒸発器３２との間には送給パイプ４２ａが連結されている。これにより、送給パイプ３３ａを通じて送給される燃料を加熱昇温できるようにしている。
なお、三方弁４２は、コントローラＣの出力ポート側に接続されて、適宜駆動されるようになっている。
【００６８】
熱交換器４４は、上記した改質器３０と加熱器３１に併設されており、循環パイプ４３ａを通じて送給される水素含有ガスを加熱昇温できるようにしている。
【００６９】
上記した混合器４３には送給パイプ４３ｂが連結されており、その送給パイプ４３ｂにはブロワ４５が配設されている。また、その送給パイプ４３ｂと加熱器３１との間には送給パイプ４３ｃが連結され、その送給パイプ４３ｃにはブロワ４６が配設されている。
ブロワ４５，４６は、コントローラＣの出力ポート側に接続されて、適宜駆動されるようになっている。
【００７０】
混合器４３には連結パイプ３３ａが連結されているとともに、その連結パイプ３３ａには、上記した蒸発器３２と燃料ポンプ３３が配設されている。これにより、燃料ポンプ３３から送給された燃料は、蒸発器３２によって蒸気化されて混合器４３に送給される。
【００７１】
本実施形態においては、蒸発器３２、燃料ポンプ３３及びブロワ４５により、改質器３０に水素含有ガスと酸素含有ガスを供給する改質器ガス送給部Ｂ３を構成している。
【００７２】
上記した燃料電池システムＡ３によれば、アノード極２１から排出された排ガスをアノード排ガス循環部Ｄを通じて循環させることにより、発電によりアノード極２１で生成した水蒸気を、改質器３０での反応に利用することができる。
これにより燃料電池システムＡ３は、水タンクを搭載することなく発電可能となり、車載用システムをより小型化することができる。
また、システム効率を高めることもできる。本システムにおいても、起動燃焼器１３に供給する空気を起動用ガス送給部から供給することにより、大型のブロア搭載なしに、再起動にかかる時間を短くすることができる。
【００７３】
本実施形態に係る燃料電池システムＡ３において、起動燃焼器１３による加熱に加え、改質器３０への燃料ガスと空気の供給、及びアノード極２１から排出した排ガスを循環させながら起動することにより、常温から再起動した場合と比較して、起動時間を１／２０にすることができた。
【００７４】
なお、上述した各実施形態においては、高温になる部分の断熱を十分に行うことが必要である。放熱を防ぐことで、高温部の温度低下を少なくすることが可能となり、再起動までの時間を長く保つことができる。最も断熱に優れるのは、真空断熱であるが、真空断熱が困難な場合には、熱伝道度０．１W/m・K以下の断熱材を用い、放熱を防ぐ構造をすることが望ましい。
【００７５】
上記した各実施形態によれば、次の各効果を得ることができる。
・起動燃焼器１３に供給する空気が、起動用ガス送給部から供給することにより、起動用に大型ブロアを搭載せずに済む。
【００７６】
・所定の温度以下になったときに再起動を行っているので、再起動にかかる時間を短くすることができる。
【００７７】
・起動用ガス送給部により所定の時間内に起動可能な温度で再起動することにより、そのシステムに適した再起動時間で再起動をすることができる。
【００７８】
・再起動を行った際の電力をバッテリに充電することにより、電力を無駄にすることなく、有効に使用することができる。
【００７９】
・再起動温度を発電時における発電部の温度の６０%以上にすることにより、再起動にかかる時間を短くすることができる。
【００８０】
・再起動温度を発電時における発電部の温度の７５%以上にすることにより、より短時間で再起動することができる。
・カソード排加熱用ガス返戻路を配設することなく再起動を行なえるので、燃料電池内の温度分布が大きくなることなく、再起動を行なうことができる。
【００８１】
なお、本発明は上述した実施形態に限るものではなく、次のような変形実施が可能である。
上記した各実施形態において、再起動を許容するための再起動許容スイッチ（ディリーユーザーボタン）を設けておき、その再起動許容スイッチがオン操作されているか否かを判定するためのスイッチ判定手段と、再起動許容スイッチがオン操作されていると判定されたときには、起動用ガス送給部からカソードに送給されるカソードガスを起動燃焼器に供給することができる。
【００８２】
上記ディリーユーザーボタンがオン操作されているときにのみ、再起動運転を行うことにより、たまにしか使用しない場合の再起動にかかるエネルギーを消費させないようにすることができる。
【符号の説明】
【００８３】
１２                起動燃焼器
１６                バッテリ
２０                固体酸化物型燃料電池（燃料電池）
２１                アノード極
２２                カソード極
３０                改質器
Ａ１，Ａ２，Ａ３    固体酸化物型燃料電池システム
Ｂ１                起動用ガス送給部
Ｂ２，Ｂ３          改質器ガス送給部
Ｃ１                燃料電池温度判定手段
Ｃ２                再起動手段
Ｃ３                発電可能温度判定手段
Ｃ４                起動用ガス送給停止手段
【図１】
0005846537.tif 000002
【図２】
0005846537.tif 000003
【図３】
0005846537.tif 000004
【図４】
0005846537.tif 000005
【図５】
0005846537.tif 000006