(57)【要約】【課題】  起動時間の短縮および起動用燃料の消費を削減するとともに、熱自立可能な運転可能を拡大することができる燃料電池モジュールおよび燃料電池モジュールを用いたコンバインド発電システムを提供する。【解決手段】  酸化剤ガスと燃料ガスとが供給され、発電を行う燃料電池セル９と、燃料電池セル９により発電された電力が供給されることにより発熱するヒータ１３と、を有し、ヒータ１３と燃料電池セル９が同室に配置されていることを特徴とする。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
酸化剤ガスと燃料ガスとが供給され、発電を行う燃料電池セルと、
該燃料電池セルにより発電された電力が供給されることにより発熱するヒータと、を備え、
前記ヒータと前記燃料電池セルとが発電室内に配置されていることを特徴とする燃料電池モジュール。
【請求項２】
前記ヒータに供給される電力を制御する制御手段を備え、
該制御手段が、前記燃料電池セルの温度に基づいて前記ヒータに供給される電力を制御していることを特徴とする請求項１記載の燃料電池モジュール。
【請求項３】
前記発熱制御手段が、前記ヒータに印加される電圧を制御するコンバータであるとともに、前記ヒータが、電力を供給されることにより熱を発生する抵抗器であり、
前記コンバータが、前記燃料電池セルの温度に基づいて前記ヒータに印加される電圧を制御していることを特徴とする請求項１または２に記載の燃料電池モジュール。
【請求項４】
前記ヒータは、前記発電室内の壁面上、または、壁面の内部に配置されていることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の燃料電池モジュール。
【請求項５】
請求項１から請求項４のいずれかに記載された燃料電池モジュールと、ガスタービンにより駆動される発電機とを併用して発電する燃料電池モジュールを用いたコンバインド発電システムであって、
前記ガスタービンが、少なくとも前記燃料電池セルから排出された前記燃料ガスおよび酸化剤ガスを燃焼する燃焼器と、該燃焼器から排出された燃焼ガスにより回転駆動されるタービンと、該タービンにより駆動されて前記酸化剤ガスを圧縮し、前記燃料電池セルに供給するコンプレッサとを有することを特徴とする燃料電池モジュールを用いたコンバインド発電システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料電池モジュールおよび燃料電池モジュールを用いたコンバインド発電システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
燃料電池は、燃料の化学エネルギーを直接電気エネルギーに変換して発電を行うものである。この燃料電池は、燃料側の電極である燃料極と、空気側の電極である空気極と、これらの間にありイオンのみを通す電解質とにより構成されており、電解質の種類によって様々な形式が開発されている。
このうち、固体酸化物形燃料電池（Ｓｏｌｉｄ
Ｏｘｉｄｅ Ｆｕｅｌ Ｃｅｌｌ：以下「ＳＯＦＣ」と呼ぶ）は、電解質としてジルコニアセラミクッスなどのセラミックスが用いられ、天然ガス，石油，メタノール，石炭ガス化ガスなどを燃料として運転される燃料電池である。このＳＯＦＣは、イオン伝導率を高めるために作動温度が約９００〜１０００℃程度と高く、用途の広い高効率な高温型燃料電池として知られている。
【０００３】
上述のＳＯＦＣは、定格運転時には自らの発熱により上記作動温度を維持し、定格運転を継続する（熱自立する）ことができる。しかし、ＳＯＦＣの起動の際には、外部から高温熱源で加熱する必要があるとともに起動に時間がかかることが知られており、起動時間を短縮する技術等が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
【特許文献１】特開２００３−３２３９０９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述の特許文献１の燃料電池モジュール（ＳＯＦＣ）においては、起動時において、酸化剤ガスと燃料ガスとを所定温度に加熱して燃料電池セルに供給するとともに、燃料電池セルに所定電流を流す構成および起動方法が開示されている。この起動方法によれば、加熱された酸化剤ガスと燃料ガスとにより燃料電池セルを加熱できるとともに、燃料電池セルに電流を流すことで燃料電池セル自体を発熱させることができ、燃料電池セルを素早く昇温させることができる。
また、ＳＯＦＣには、燃料電池セルに流す所定電流を制御するため、負荷制御部が備えられている。負荷制御部には、抵抗値を変えることできる負荷が備えられ、この負荷により電流を制御していた。
【０００５】
しかしながら、起動時において、上述のように負荷により燃料電池セルに流れる電流（燃料電池セルが発電する電流）を制御することにより、負荷において上記電流のエネルギーの一部が系外に熱として放出され、ＳＯＦＣの加熱に寄与しておらず、エネルギー効率が低下していた。そのため、起動時に消費され、発電に寄与しない起動用燃料の削減を図れないという問題があった。
【０００６】
また、部分負荷（低負荷）運転時において、需要の減少に応じてＳＯＦＣにおける発電量を減少させると、燃料電池セル内部で発熱する熱量が低下することにより運転温度が低下するため、熱自立可能な負荷範囲が限定されるという問題があった。
さらに、より発電効率を高めるためにＳＯＦＣとガスタービンとを組み合わせたコンバインド発電システムが知られている。このコンバインド発電システムにおいては、ＳＯＦＣの熱自立可能な負荷範囲が制限されることにより、ＳＯＦＣに供給する空気流量の変化範囲が制限されることになるので運転可能範囲が制限され、運用しにくくなるという問題があった。
【０００７】
本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであって、起動時間の短縮および起動用燃料の消費を削減するとともに、熱自立可能な運転可能範囲を拡大することができる燃料電池モジュールおよび燃料電池モジュールを用いたコンバインド発電システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、本発明は、以下の手段を提供する。
本発明の燃料電池モジュールは、酸化剤ガスと燃料ガスとが供給され、発電を行う燃料電池セルと、該燃料電池セルにより発電された電力が供給されることにより発熱するヒータと、を備え、前記ヒータと前記燃料電池セルとが発電室内に配置されていることを特徴とする。
【０００９】
本発明によれば、ヒータと燃料電池セルとが発電室内に配置されているため、ヒータにおいて発生した熱を用いて燃料電池セルを加熱することができる。そのため、燃料電池セルの発電による自己発熱と、ヒータの発熱と、により燃料電池セルを加熱することができる。そのため、例えば、燃料電池モジュールの起動時において、特許文献１の起動方法と比較して、より短い時間で燃料電池セルを定格運転時の温度まで昇温させることができる。
例えば、前記ヒータと前記燃料電池セルとが熱を授受できるように同室内に対向して配置されていることが好ましい。あるいは、ヒータと燃料電池セルとが、輻射伝熱、気体伝熱、熱伝導等を用いて熱的に接続して配置されていることが好ましい。
【００１０】
燃料電池モジュールの起動時において、供給された燃料ガスのエネルギーの一部は発電により電気エネルギーに変換され、残りが燃料電池セルにおいて熱に変換され燃料電池セルの昇温に用いられる。電気エネルギーはヒータにおいて熱に変換され燃料電池セルの昇温に用いられる。そのため、燃料ガスのエネルギーを効率よく燃料電池セルの昇温に用いることができ、起動時に消費される燃料ガス（起動用燃料）を削減することができる。
また、例えば、特許文献１の燃料電池モジュールにおいて熱自立不可能な部分負荷状態であっても、ヒータにより燃料電池セルを加熱することができるため、熱自立運転を行うことができる。
【００１１】
また、上記発明においては、前記ヒータに供給される電力を制御する制御手段を備え、該制御手段が、前記燃料電池セルの温度に基づいて前記ヒータに供給される電力を制御していることが望ましい。
本発明によれば、制御手段がヒータに供給される電力を制御することにより、ヒータの発生熱量を制御するとともに燃料電池セルの発電量を制御することができる。燃料電池セルの発電量を制御することにより燃料電池セルにおける発熱量を制御することができ、制御手段により、ヒータにおける発熱量と燃料電池セルにおける発熱量との比率を制御することができる。
【００１２】
燃料電池セルの温度に基づいてヒータに供給される電力を制御するため、燃料電池セルの状態に応じてヒータに供給される電力を制御できる。そのため、燃料電池セルの状態に応じて、ヒータにおける発熱量と燃料電池セルにおける発熱量との比率を制御することができ、燃料電池セルの温度をより短時間で昇温させることができる。
【００１３】
上記発明においては、前記発熱制御手段が、前記ヒータに供給される電圧を制御するコンバータであるとともに、前記ヒータが、電力を供給されることにより熱を発生する抵抗器であり、前記コンバータが、前記燃料電池セルの温度に基づいて前記ヒータに供給される電圧を制御していることが望ましい。
本発明によれば、コンバータが抵抗器に印加される電圧を制御することにより抵抗器において発生する熱量を容易に制御することができる。
【００１４】
上記発明においては、前記ヒータは、前記発電室内の壁面上、または、壁面の内部に配置されていることが望ましい。
本発明によれば、ヒータを発電室内の壁面上、または、壁面の内部に配置することにより、発電室内に配置されたヒータの熱を燃料電池セルに、輻射伝熱、気体伝熱、熱伝導等を用いて伝えやすくすることができる。
【００１５】
本発明の燃料電池モジュールを用いたコンバインド発電システムは、上記本発明の燃料電池モジュールと、ガスタービンにより駆動される発電機とを併用して発電する燃料電池モジュールを用いたコンバインド発電システムであって、前記ガスタービンが、少なくとも前記燃料電池セルから排出された前記燃料ガスおよび酸化剤ガスを燃焼する燃焼器と、該燃焼器から排出された燃焼ガスにより回転駆動されるタービンと、該タービンにより駆動されて前記酸化剤ガスを圧縮し、前記燃料電池セルに供給するコンプレッサと、を有することを特徴とする。
【００１６】
本発明によれば、上記本発明の燃料電池モジュールを用いることにより、熱自立運転が可能な範囲を広くでき、燃料電池セルへの酸化剤ガス流量の許容変化範囲を広くすることができる。そのため、燃料電池モジュールがガスタービンのコンプレッサから供給される酸化剤ガスの流量変化にも対応しやすくなり、コンバインド発電システムの運用可能範囲が広がり、運用しやすくなる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の燃料電池モジュールおよび燃料電池モジュールを用いたコンバインド発電システムによれば、ヒータから燃料電池セルに熱を与えることにより、より短い時間で燃料電池セルを定格運転時の温度まで昇温させることができ、起動時間の短縮を図ることができるという効果を奏する。
【００１８】
供給された燃料ガスのエネルギーの一部はヒータにおいて熱に変換され燃料電池セルの昇温に用いられ、残りが燃料電池セルにおいて熱に変換され燃料電池セルの昇温に用いられている。そのため、燃料ガスのエネルギーを効率よく燃料電池セルの昇温に用いることができ、起動時に消費される燃料ガス（起動用燃料）を削減することができるという効果を奏する。
【００１９】
また、ヒータにより燃料電池セルを加熱することができるため、従来では熱自立不可能な部分負荷（低負荷）状態であっても、熱自立運転ができ熱自立可能な運転可能を拡大することができるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
〔ＳＯＦＣモジュール〕
以下、本発明に係るＳＯＦＣモジュールの一実施形態ついて図１から図４を参照して説明する。
図１は、本発明に係るＳＯＦＣモジュールの概略を説明する模式図である。
【００２１】
ＳＯＦＣモジュール（燃料電池モジュール）１は、図１に示すように、供給された燃料ガス（例えば都市ガスや天然ガスなど）を予熱する燃料予熱器３と、予熱された燃料ガスを改質する内部改質器５と、供給された空気（酸化剤ガス）を予熱する内部空気予熱器７と、改質された燃料ガスと空気とを反応させて発電を行なう複数の発電セル（燃料電池セル）９を備えた発電室１１と、発電セル９で発電された電力により熱を発生する抵抗器であるヒータ１３と、ヒータ１３に供給される電圧を制御するヒータ制御部（制御手段、コンバータ）１５とから概略構成されている。
なお、ヒータ制御部１５としては、発電セル９で発電された直流電流の電圧を制御するＤＣ／ＤＣコンバータを用いることができる。
【００２２】
また、ＳＯＦＣモジュール１の外部には、後述する発電セルにより発電された直流電流を交流電流に変換するインバータ１７が配置され、インバータ１７から出力された交流が供給される。
ヒータ１３は、ヒータ１３で発生した熱を発電室１１内の発電セル９に伝達できるように配置されている。具体的には、発電室１１の壁面に直接接触して配置され、ヒータ１３で発生した熱を、発電室１１を介して発電セル９に伝達するように配置されている。
なお、上述のようにヒータ１３を発電室１１の壁面に直接接触して配置してもよいし、発電室１１の壁面内部に配置しても構わない。
【００２３】
燃料予熱器３は、後述する燃料ガス供給流路から供給された燃料ガスと、発電室１１を通過した未燃燃料ガスを含む高温の排出燃料ガスとの間で熱交換して燃料ガスを予熱している。内部改質器５は、発電室１１を通過した高温の排出空気の熱を受けて予熱された燃料ガスの改質を行なっている。具体的には、燃料ガスを水素や一酸化炭素に改質している。内部空気予熱器７は、後述する空気供給流路から供給された空気と、内部改質器５を通過した高温の排出空気との間で熱交換して空気を予熱している。
また、ヒータ制御部１５は、発電室１１に配置された温度情報を検出するセンサ（図示せず）の情報に基づいて、ヒータ１３に供給する直流電流の電圧を制御するように構成されている。
【００２４】
ＳＯＦＣモジュール１の燃料予熱器３および内部空気予熱器７には、それぞれ燃料ガスを供給する燃料ガス供給流路１９と、空気を供給する空気供給流路２１とが接続されている。空気供給流路２１には、起動時に空気を予熱する起動用空気予熱器２２が備えられ、高温熱源（図示せず）からの熱を用いて空気を予熱している。
ＳＯＦＣモジュール１には、排出燃料ガスを燃焼させる燃焼器２３が備えられ、燃料予熱器３を通過した排出燃料ガスを燃焼器２３へ導く排出燃料ガス流路２５と、内部空気予熱器７を通過した排出空気を燃焼器２３へ導く排出空気流路２７とが設けられている。
【００２５】
燃料ガス供給流路１９と排出燃料ガス流路２５とには、排出燃料ガスの一部を燃料ガス供給流路１９へ導く再循環流路３７が備えられ、再循環流路３７には排出燃料ガスを燃料ガス供給流路１９へ送り出す再循環ブロア３９が備えられている。
排出燃料ガスには、発電セル９で発電に用いられなかった未反応の水素や一酸化炭素が含まれ（例えば、約２０％の未反応の水素や一酸化炭素が含まれる）、排出空気にも、同様に、未反応の酸素が含まれるため、燃焼器２３で燃焼させることができる。また、未反応の水素や一酸化炭素を再循環ブロア３９により、再び発電室１１に流入させ発電に用いることができる。
【００２６】
次に、上記の構成からなるＳＯＦＣモジュールの起動について説明する。まず、ＳＯＦＣモジュール１の発電セル９における温度変化について説明する
図２は、図１のＳＯＦＣモジュール１の起動時における発電セル９の温度変化を説明する図である。
ＳＯＦＣモジュール１の起動時（Ａ）には、図２に示すように、発電セル９は室温（約２０℃）である。
【００２７】
ＳＯＦＣモジュール１が起動されると、まず、図１および図２に示すように、空気供給流路２１により空気が供給されるとともに、起動用空気予熱器２２に高温熱源（図示せず）から熱が供給される。そのため、起動用空気予熱器２２により予熱された空気が発電室１１に供給され、発電セル９の温度が上昇する。
ここで、実線で示されているのは発電セル９内の空気流路と接する領域の温度であり、二点鎖線で示されているのは発電セル９内の燃料ガス流路と接する領域の温度である。この段階では、燃料ガス流路には予熱された燃料ガスが供給されていないため、温度が若干低くなっている。
なお、一点鎖線で示されているのは、ヒータ１３を備えない従来のＳＯＦＣモジュールにおける昇温曲線を示している。
【００２８】
発電セル９の温度が所定の温度、例えば６００℃に到達すると（Ｂ）、発電室１１の発電セル９で発電が開始される。発電を開始すると同時に、発電セル９においても熱が発生され（自己発熱し）、発電セル９の温度上昇率が高くなる
また、発電セル９により発電された直流電流は、後述するように、ヒータ制御部１５により電圧制御され、ヒータ１３に供給されヒータ１３による発熱に使用される。ヒータ１３により発生された熱は、発電室１１に伝えられ発電セル９の昇温に用いられる。
【００２９】
そして、発電セル９の温度が所定の定格運転温度、例えば９００℃に到達すると（Ｃ）、発電セル９で発電された直流電流はインバータ１７に供給され、交流電流として外部に供給（併入）される。
【００３０】
次に、ＳＯＦＣモジュール１の起動時における電流―電圧特性の変化について説明する。
図３は、図１のＳＯＦＣモジュール１の電流―電圧特性を示す図である。
ここでは、ＳＯＦＣモジュール１が発電を開始した時点以降（図２中のＢ以降）の電流―電圧特性について説明する。
ＳＯＦＣモジュール１が発電を開始した時点では、発電セル９の温度は約６００℃であり、発電セル９の温度が約６００℃のときの発電セル９の電流―電圧特性は図３中の曲線Ｓ１で示されている。発電セル９の電流―電圧特性曲線は、その温度が上昇するにつれてＳ２（約７００℃）、Ｓ３（約８００℃）、Ｓ４（約９００℃）と変化する。
特性曲線Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４の右端よりも右側（大電流側）の領域では、発電セル９は発電を行うことができない。
【００３１】
また、ヒータ１３およびヒータ制御部１５を合わせた電流―電圧特性は、ヒータ制御部１５により制御可能であり、ヒータ制御部１５は発電室１１の温度に基づいて、ヒータ１３およびヒータ制御部１５を合わせた電流―電圧特性を制御する。
具体的には、発電室１１の温度が６００℃のときは、ヒータ制御部１５は図３中のＨ１で示される電流―電圧特性となるように制御し、発電室１１の温度が上昇するにつれて傾きが緩やかな電流―電圧特性Ｈ２（約７００℃）、Ｈ３（約８００℃，約９００℃）となるように制御している。
【００３２】
発電セル９で発電される直流電流の電流、電圧は、上述の発電セル９の電流―電圧特性曲線とヒータ１３およびヒータ制御部１５を合わせた電流―電圧曲線との交点で表されている。
ヒータ制御部１５は、発電セル９における発電の継続が可能な領域であって、かつ、発電セル９で発電される直流電流の電流値が大きくなるように、つまり、上記交点が右側に行くように制御を行っている。
このように電流―電圧特性を制御することで、後述する発電室１１における自己発熱量を表す領域Ａ１とヒータ１３における発熱量を表す領域Ａ２との合計面積が大きくなり、全体の発熱量が増大する。
【００３３】
具体的には、発電セル９の温度が約６００℃の時には、ヒータ制御部１５はヒータ１３およびヒータ制御部１５を合わせた電流―電圧特性を傾きの大きなＨ１として、交点Ｐ１が図に示す位置となるように制御している。その後、発電セル９の温度が上昇するにつれて、電流―電圧特性を傾きの小さなＨ２，Ｈ３として、交点がＰ２（約７００℃）、Ｐ３（約８００℃）、Ｐ４（約９００℃）となるように制御している。
【００３４】
上記の構成によれば、ヒータ１３と発電セル９を熱的に接続して配置しているため、ヒータ１３において発生した熱を用いて発電セル９を加熱することができる。そのため、発電室１１の発電セル９における自己発熱と、ヒータ１３における発熱と、により発電セル９を加熱することができる。そのため、ＳＯＦＣモジュール１の起動時において、図２に示すように、ヒータ１３の熱を発電セル９の昇温に用いない起動方法と比較して、より短い時間で発電セル９を定格運転時の温度まで昇温させることができる。
【００３５】
ＳＯＦＣモジュール１の起動時において、供給された燃料ガスのエネルギーの一部は発電により電気エネルギーに変換され、残りが発電セル９において熱に変換され発電セル９の昇温に用いられる。電気エネルギーはヒータ１３において熱に変換され発電セル９の昇温に用いられる。そのため、燃料ガスのエネルギーを効率よく発電セル９の昇温に用いることができ、起動時に消費される燃料ガス（起動用燃料）を削減することができる。
【００３６】
例えば、発電セル９の温度が約６００℃の場合について、図３を用いて説明する。図３において点線Ｌは、燃料発熱相当の電圧を示し、燃料ガスとして水素を用いた場合には約１．４８Ｖとなる。発電セル９で発電される直流電流の電圧を約０．４Ｖから０．５Ｖとし、このときの直流電流をＩ１とすると、図３中の電流が０ＡからＩ１Ａまでの範囲であって、電圧が約０．４Ｖ〜０．５Ｖ以上の範囲である領域Ａ１が発電室１１における自己発熱（抵抗による発熱）量を示し、電流が０ＡからＩ１Ａまでの範囲であって、電圧が約０．４Ｖ〜０．５Ｖ以下の範囲である領域Ａ２がヒータ１３における発熱量を示している。燃料ガスが有するエネルギーは領域Ａ１および領域Ａ２を合わせたものになる。
つまり、ヒータ１３における発熱を発電セル９の昇温に用いることで、従来、捨てられていた燃料ガスの有するエネルギーの一部（領域Ａ２相当部分）を、有効に利用することができ、起動時に消費される燃料ガスを削減することができる。
【００３７】
また、電力需要が低下した際に、ＳＯＦＣモジュール１による発電電力量も併せて減少され、発電セル９による自己発熱量も低下するが、ヒータ１３の発熱量を増加させることにより、発電室１１を定格運転温度に保つことができる。そのため、熱的自立運転可能な負荷領域（ターンダウン範囲）を広げることができる。
【００３８】
なお、上述のようにヒータ１３を単に発電室１１に配置してもよいし、図４に示すように、発電室１１の壁面のうち温度の低い領域、例えば壁面の端部近傍領域に配置してもよい。
このように配置することにより、発電室１１内の温度分布を均一に保つことにより、内部に配置された複数の発電セル９の各々の温度を均一に保つことができ発電効率を向上させることができる。
【００３９】
〔コンバインド発電システム〕
次に、本発明のＳＯＦＣモジュールを用いたコンバインド発電システムの一実施形態について図５を参照して説明する。
図５は、本発明に係るＳＯＦＣコンバインド発電システム（燃料電池モジュールを用いたコンバインド発電システム）の概略を説明する模式図である。
なお、ＳＯＦＣモジュール１については、上記で説明したものと同一のものであるため、同一符号を付してその説明を省略する。
【００４０】
ＳＯＦＣコンバインド発電システム（燃料電池モジュールを用いたコンバインド発電システム）１０１は、図５に示すように、ガスタービン１０３と、ガスタービン１０３により駆動され発電する発電機１０５と、空気および燃料ガスを供給されることにより発電するＳＯＦＣモジュール１と、から概略構成されている。
ＳＯＦＣモジュール１には、ガスタービン１０３により圧縮された空気を供給する空気供給流路２１と、ガスタービン１０３と共通の燃料である燃料ガスを供給する燃料ガス供給流路１９とが接続されている。
【００４１】
ガスタービン１０３は、タービン１０７と、タービン１０７と接続された駆動軸１０９により回転駆動されるコンプレッサ１１１とから概略構成されている。
タービン１０７は、上述の燃焼室２３から排出された燃焼ガスが導入され、燃焼ガスにより回転駆動されるように構成されている。コンプレッサ１１１は、駆動軸１０９により回転駆動されることにより空気を吸入・圧縮し、上述の空気供給流路２１へ圧縮された空気を送り出すように構成されている。
また、駆動軸１０９と発電機１０５とは回転駆動力が伝達可能に構成されている。
【００４２】
燃料ガス供給流路１９と排出燃料ガス流路２５との間には、燃料ガスの一部を排出燃料ガス流路２５へバイパスするバイパス流路１１３が接続され、バイパス流路１１３には、燃料ガスの流れを制御する流量制御弁１１５が配置されている。
バイパス流路１１３を配置することにより、ガスタービン１０３に必要とされる燃料が不足する場合に、燃料ガスを、バイパス流路１１３を介してガスタービン１０３へ供給することができる。
【００４３】
上記の構成からなるＳＯＦＣコンバインド発電システム１０１においては、ガスタービン１０３のタービン１０７に燃焼器２３から排出された燃焼ガスが導入され、回転駆動される。タービン１０７において発生した回転駆動力は、駆動軸１０９を介して発電機１０５およびコンプレッサ１１１に伝達される。
発電機１０５においては伝達された回転駆動力により発電が行なわれ、コンプレッサ１１１においては空気の圧縮、空気供給流路２１への送出が行われる。
【００４４】
上記の構成によれば、ＳＯＦＣモジュール１を用いることにより、熱自立運転が可能な範囲を広くでき、燃料電池セルへの空気流量の許容変化範囲を広くすることができる。そのため、ＳＯＦＣモジュール１がガスタービン１０３のコンプレッサ１１１から供給される空気の流量変化にも対応しやすくなり、ＳＯＦＣコンバインド発電システム１０１の運用可能範囲が広がり、運用しやすくなる。
【００４５】
なお、本発明の技術範囲は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
例えば、上記の実施の形態においては、この発明をＳＯＦＣ（固体酸化物形燃料電池）に適応して説明したが、この発明はＳＯＦＣに限られることなく、その他各種の高温型燃料電池に適応できるものである。
また、上記の実施の形態においては、燃料ガスが直接供給されるＳＯＦＣコンバインド発電システムに適応して説明したが、この発明は燃料ガスが直接供給されるＳＯＦＣコンバインド発電システムに限られることなく、石炭ガス化燃料電池複合発電（ＩＧＦＣ）など、その他各種の燃料電池を用いたコンバインド発電システムに適応できるものである。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明に係るＳＯＦＣモジュールの概略を説明する模式図である。
【図２】図１のＳＯＦＣモジュールの起動時における発電セルの温度変化を説明する図である。
【図３】図１のＳＯＦＣモジュールの電流―電圧特性を示す図である。
【図４】ヒータ配置の他の実施例を示す模式図である。
【図５】本発明に係るＳＯＦＣコンバインド発電システムの概略を説明する模式図である。
【符号の説明】
【００４７】
１  ＳＯＦＣモジュール（燃料電池モジュール）
９  発電セル（燃料電池セル）
１１  発電室
１３  ヒータ
１５  ヒータ制御部（制御手段、コンバータ）
１０１  ＳＯＦＣコンバインド発電システム（燃料電池モジュールを用いたコンバインド発電システム）
１０３  ガスタービン
１０５  発電機
１０７  タービン
１１１  コンプレッサ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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