(57)【要約】      （修正有）【課題】燃焼器の局所的な過昇温を抑制し、構造体に熱的負荷をかけることなく安定的に起動する固体酸化物形燃料電池システムを提供する。【解決手段】固体酸化物形燃料電池システム１００は、固体酸化物形燃料電池１と、固体酸化物形燃料電池に原料ガスを供給する原料ガス供給器５と、原料ガス供給器から固体酸化物形燃料電池のアノードに至る可燃性ガス流路１１と、固体酸化物形燃料電池に空気を供給する空気供給器６と、空気供給器から固体酸化物形燃料電池のカソードに至る空気流路１２と、アノードから排出された可燃性ガスとカソードから排出された空気とを燃焼させるための燃焼器３と、空気流路に設けられ、燃焼器の燃焼により発生する排ガスと空気との間で熱交換する空気熱交換器９と、起動工程において、原料ガスを燃焼器に間欠的に供給させる制御と、原料ガスの間欠的な供給時に空気を燃焼器に供給させる制御を行う制御器７と、を有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
固体酸化物形燃料電池と、
前記固体酸化物形燃料電池に原料ガスを供給する原料ガス供給器と、
前記原料ガス供給器から前記固体酸化物形燃料電池のアノードに至る流路であり、前記原料ガスを含む可燃性ガスが流通する可燃性ガス流路と、
前記固体酸化物形燃料電池に空気を供給する空気供給器と、
前記空気供給器から前記固体酸化物形燃料電池のカソードに至る流路であり、前記空気が流通する空気流路と、
前記アノードから排出された可燃性ガスと前記カソードから排出された空気とを燃焼させるための燃焼器と、
前記燃焼器において前記可燃性ガスに着火する着火器と、
前記空気流路に設けられ、前記燃焼器の燃焼により発生する排ガスと前記空気との間で熱交換する空気熱交換器と、
前記固体酸化物形燃料電池システムの起動工程において、前記原料ガス供給器を制御して前記原料ガスを前記燃焼器に間欠的に供給させる制御と、前記空気供給器を制御して前記原料ガスの間欠的な供給時に前記空気を前記燃焼器に供給させる制御とを行う制御器と、を備える、固体酸化物形燃料電池システム。
【請求項２】
前記固体酸化物形燃料電池システムの起動工程において、
前記制御器は、前記空気を常に前記燃焼器に供給させる制御を行う、請求項１に記載の固体酸化物形燃料電池システム。
【請求項３】
前記固体酸化物形燃料電池システムの起動工程において、
前記制御器は、前記原料ガスの供給停止時に前記空気の供給量を変化させる制御を行う、請求項２に記載の固体酸化物形燃料電池システム。
【請求項４】
前記固体酸化物形燃料電池システムの起動工程において、
前記制御器は、前記原料ガスの供給停止時に前記空気の供給量を増加させる制御を行う、請求項３に記載の固体酸化物形燃料電池システム。
【請求項５】
前記制御器は、前記着火器を制御して前記原料ガスの間欠的な供給に伴い前記燃焼器に間欠的に排出される前記可燃性ガスに着火させる制御を行う、請求項１〜４のいずれか一項に記載の固体酸化物形燃料電池システム。
【請求項６】
前記燃焼器の温度を検知する温度検知器を備え、
前記制御器は、前記温度検知器が検知した燃焼器の温度が所定温度以下となるように、前記原料ガス供給器および前記空気供給器を制御する、請求項１〜５のいずれか一項に記載の固体酸化物形燃料電池システム。
【請求項７】
前記固体酸化物形燃料電池と、
前記燃焼器と、
前記空気熱交換器と、
前記原料ガスと水蒸気の改質反応により水素含有ガスを生成する改質器と、
改質水から前記水蒸気を生成する蒸発器と、
を内部に有するホットモジュールを備える、請求項１〜６のいずれか一項に記載の固体酸化物形燃料電池システム。
【請求項８】
前記排ガスが前記蒸発器と熱交換する、請求項７に記載の固体酸化物形燃料電池システム。
【請求項９】
前記排ガスは、前記空気熱交換器および前記蒸発器をこの順番に流れる、請求項８に記載の固体酸化物形燃料電池システム。
【請求項１０】
固体酸化物形燃料電池と、
前記固体酸化物形燃料電池に原料ガスを供給する原料ガス供給器と、
前記原料ガス供給器から前記固体酸化物形燃料電池のアノードに至る流路であり、前記原料ガスを含む可燃性ガスが流通する可燃性ガス流路と、
前記固体酸化物形燃料電池に空気を供給する空気供給器と、
前記空気供給器から前記固体酸化物形燃料電池のカソードに至る流路であり、前記空気が流通する空気流路と、
前記アノードから排出された可燃性ガスと前記カソードから排出された空気とを燃焼させるための燃焼器と、
前記燃焼器において前記可燃性ガスに着火する着火器と、
前記空気流路に設けられ、前記燃焼器の燃焼により発生する排ガスと前記空気との間で熱交換する空気熱交換器と、を備える固体酸化物形燃料電池システムの起動方法であって、
前記原料ガス供給器を用いて、前記原料ガスが前記燃焼器に間欠的に供給される原料ガス供給工程と、
前記空気供給器を用いて、前記空気が前記燃焼器に供給される空気供給工程と、を備え、前記原料ガス供給工程の実行時に、前記空気供給工程を実行する、固体酸化物形燃料電池システムの起動方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、固体酸化物形燃料電池システムおよびその起動方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、固体酸化物形燃料電池システムは、発電部の本体である固体酸化物形燃料電池に、水素含有ガスと空気とを供給して、水素含有ガス中の水素と空気中の酸素との電気化学反応により発生した化学的なエネルギーを、電気的なエネルギーとして取り出して発電するシステムである。固体酸化物形燃料電池システムの定常運転時には、固体酸化物形燃料電池は６００℃〜７００℃の高温で動作する。
【０００３】
固体酸化物形燃料電池システムは、水素含有ガスを生成するための水素生成装置を備えている。水素生成装置は、水素含有ガスを生成するための原料（発電原料）として、天然ガスを主成分とする都市ガスやＬＰＧ等の化石原料を用いている。さらに、水素生成装置は、蒸発器と改質器と燃焼器とを備えている。蒸発器では水を蒸発させて水蒸気を生成し、改質器では、発電原料を６００℃前後の高温で、例えば、Ｒｕ触媒やＮｉ触媒を用いて、水蒸気と反応（改質反応）させて水素含有ガスを生成させる。改質器は、固体酸化物形燃料電池システムの定常運転中、４００℃〜７００℃の高温に保持されており、発電原料および水蒸気等が連続的に供給され、触媒による改質反応により水素含有ガスを生成する。
【０００４】
また、燃焼器は、固体酸化物形燃料電池における発電に使用されずにアノード（燃料極）から排出される水素含有ガスと、同じくカソード（空気極）から排出される空気を混合して燃焼させることで、蒸発器における水の蒸発と、改質器における改質反応に必要な熱量を供給する。さらに、燃焼により生成された排ガスは、排ガス流路を通り外部に排出されるまでの過程で空気熱交換器をはじめとする各部に熱を与えて加熱する。
【０００５】
ところで、固体酸化物形燃料電池システムを起動する際に実行する起動工程においては、原料ガス供給器により可燃性ガス流路を通じて供給された原料ガスと、空気供給器により空気流路を通じて供給された空気を燃焼器で燃焼させる。そして、燃焼火炎と高温の排ガスにより、固体酸化物形燃料電池および改質器など各部を加熱し、室温から上述した所定温度まで昇温して発電可能な状態にする必要がある。
【０００６】
このとき、燃焼器を構成する金属部材は、火炎に直接あぶられるため、室温状態から急激に温度が上昇して耐熱温度前後の高温になり、強度が低下する。一方、燃焼器以外の金属部材は温度上昇が遅く、そのために燃焼器との間で大きな温度差を生じ、接合部では熱応力が発生して破損の原因にもなり、耐久性に大きな問題を生じる。
【０００７】
このような金属部材の局所的な過昇温や熱応力の問題に対して、例えば、特許文献１および特許文献２には、構造的に熱応力を緩和させる方法が開示されている。また、特許文献３には、燃料電池システムの起動時に、燃焼器の温度と改質器内の温度との温度差を測定することで、かかる温度差に基づいて単位時間当たりに燃焼器に供給される炭化水素燃料の量を変化させる燃料加減手段が開示されている。これにより、燃焼器での発熱量を制御でき、過大な熱応力が発生しないように制御できる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００３−２２６５０６号公報
【特許文献２】特開２００８−１６９０８９号公報
【特許文献３】特許第５５３４８６６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかし、従来例は、燃焼器の局所的な過昇温を抑制し、構造体に熱的負荷をかけることなく安定的に固体酸化物形燃料電池システムを起動する点については十分に検討されていない。
【００１０】
本開示の一態様は、このような事情に鑑みてなされたものであり、構造体の局所的な過昇温を抑制し、構造体に熱的負荷をかけることなく安定的に起動することができる固体酸化物形燃料電池システムを提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本開示に係る固体酸化物形燃料電池システムの一態様は、上記した課題を解決するために、固体酸化物形燃料電池と、固体酸化物形燃料電池に原料ガスを供給する原料ガス供給器と、原料ガス供給器から固体酸化物形燃料電池のアノードに至る流路であり、原料ガスを含む可燃性ガスが流通する可燃性ガス流路と、固体酸化物形燃料電池に空気を供給する空気供給器と、空気供給器から固体酸化物形燃料電池のカソードに至る流路であり、空気が流通する空気流路と、アノードから排出された可燃性ガスとカソードから排出された空気とを燃焼させるための燃焼器と、燃焼器において可燃性ガスに着火する着火器と、空気流路に設けられ、燃焼器の燃焼により発生する排ガスと空気との間で熱交換する空気熱交換器と、固体酸化物形燃料電池システムの起動工程において、原料ガス供給器を制御して原料ガスを燃焼器に間欠的に供給させる制御と、空気供給器を制御して原料ガスの間欠的な供給時に空気を燃焼器に供給させる制御とを行う制御器と、を備える。
【発明の効果】
【００１２】
本開示の一態様は、以上に説明したように構成され、燃焼器の局所的な過昇温を抑制し、構造体に熱的負荷をかけることなく安定的に固体酸化物形燃料電池システムを起動することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】図１は、実施形態に係る固体酸化物形燃料電池システムの概略構成の一例を示すブロック図である。
【図２】図２は、実施形態の変形例に係る固体酸化物形燃料電池システムの概略構成の一例を示すブロック図である。
【図３】図３は、実施形態の実施例に係る固体酸化物形燃料電池システムの起動工程の一例を示すフローチャートである。
【図４】図４は、図３に示すフローチャートに従って固体酸化物形燃料電池システムが動作した場合における各部の時系列変化の一例を示す図である。
【図５】図５は、実施形態の実施例の変形例に係る固体酸化物形燃料電池システムの起動工程の一例を示すフローチャートである。
【図６】図６は、図５に示すフローチャートに従って固体酸化物形燃料電池システムが動作した場合における各部の時系列変化の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
（本開示の態様を得るに至った経緯）
発明者らは「背景技術」にて記載した特許文献１から特許文献３に係る燃料電池システムに関して鋭意研究したところ、以下の知見を得た。
【００１５】
特許文献１および特許文献２の如く、熱応力を構造的に緩和させる方法では、熱応力の緩和の程度に限度があり、そのような構造は複雑かつコスト高になる傾向がある。特許文献３では、燃料加減手段による炭化水素燃料の量を制御するための基準値として、燃焼器の温度と改質器内の温度との温度差を測定している。しかし、かかる温度差を、燃焼器への燃料の量を制御するための基準値とすることが、必ずしも妥当でない場合がある。例えば、燃焼器の火炎領域と燃焼器の構成部材の位置関係によっては、燃焼器の構成部材が、その耐熱温度付近まで局所的に高温化する場合もある。この場合は、上記の温度差ではなく、燃焼器の構成部材の温度に基づいて燃焼器への燃料供給および燃料停止を制御する方が良いと考えられる。特に、固体酸化物形燃料電池システムの起動時は、固体酸化物形燃料電池で燃料を消費させない。例えば、固体酸化物形燃料電池システムの起動工程の初期では、都市ガスを燃焼器でそのまま燃焼させる。また、改質器の温度が上昇して改質反応が開始された後には、改質ガスを固体酸化物形燃料電池で消費させずに燃焼器で改質ガスをすべて燃焼させる。よって、いずれの場合も、発電運転時に比べ燃焼器での燃焼熱量が大きくなるので、燃焼器の構成部材が高温化する傾向があり、本構成部材の温度が、その耐熱温度に到達する可能性が高い。
【００１６】
また、燃焼器の温度が低い場合等は、温度に寄らず、経過時間（例えば、所定の原料ガスの供給時間と原料ガスの停止時間等）に基づいて燃焼器への燃料供給および燃料停止を制御する方が簡便であると考えられる。
【００１７】
そこで，発明者らは、固体酸化物形燃料電池システムの起動時に、例えば、経過時間または燃焼器の温度等に基づいて、原料ガス供給器を制御して原料ガスを間欠的に供給させる制御を行うことで、燃焼器を構成する部材の起動工程における急激な温度上昇を緩和できることに気が付いた。これにより、燃焼器の過昇温を抑制し、燃焼器の局所的な高温化による強度および耐久性の低下を防止するとともに、構造体全体をできるだけ均一に温度差が小さい状態で昇温させることで、接合部における熱応力を緩和できることに気が付いた。
【００１８】
以上の知見に基づいて、発明者らは、起動工程における燃焼状態を制御することで、燃焼器が局所的に急激に温度上昇することを緩和でき、燃焼器を構成する金属部材の強度および耐久性の低下を抑制できることを見出した。さらに、排ガスの熱を利用して、燃焼器以外の金属部材を加熱昇温することで、燃焼器の金属部材と燃焼器以外の金属部材の温度差が小さくなり、熱応力を緩和できること見出し、以下の本開示の態様に至った。
【００１９】
本開示の第１の様態に係る固体酸化物形燃料電池システムは、固体酸化物形燃料電池と、固体酸化物形燃料電池に原料ガスを供給する原料ガス供給器と、原料ガス供給器から固体酸化物形燃料電池のアノードに至る流路であり、原料ガスを含む可燃性ガスが流通する可燃性ガス流路と、固体酸化物形燃料電池に空気を供給する空気供給器と、空気供給器から固体酸化物形燃料電池のカソードに至る流路であり、空気が流通する空気流路と、アノードから排出された可燃性ガスとカソードから排出された空気とを燃焼させるための燃焼器と、燃焼器において可燃性ガスに着火する着火器と、空気流路に設けられ、燃焼器の燃焼により発生する排ガスと空気との間で熱交換する空気熱交換器と、当該固体酸化物形燃料電池システムの起動工程において、原料ガス供給器を制御して原料ガスを燃焼器に間欠的に供給させる制御と、空気供給器を制御して原料ガスの間欠的な供給時に空気を燃焼器に供給させる制御とを行う制御器と、を備える。
【００２０】
上記構成によると、固体酸化物形燃料電池システムの起動工程において、燃焼器に、空気流路を通じて空気を供給させるとともに、可燃性ガス流路を通じて原料ガスを間欠的に供給させることができる。そして、燃焼器に間欠的に供給される原料ガスに着火器で着火することにより、原料ガスを間欠的に燃焼させることができる。これにより、構造体の局所的な過昇温を抑制し、構造体に熱的負荷をかけることなく安定的に、固体酸化物形燃料電池システムを起動することができる。そして、燃焼器で発生する熱量を調整することが可能となり、起動工程において、燃焼器の最適な温度上昇の状態を実現することが可能となる。
【００２１】
本開示の第２の態様に係る固体酸化物形燃料電池システムは、上記した第１の態様において、固体酸化物形燃料電池システムの起動工程において、制御器は、空気を燃焼器に常に供給させる制御を行うように構成されていてもよい。
【００２２】
上記構成によると、制御器の制御により、原料ガス供給器による原料ガスの供給が停止して燃焼器が消火状態にあるときも、燃焼器に空気を常に供給するように制御器が空気供給器を制御することにより、燃焼器に停留する熱を空気によって排ガス流路を通じて下流の低温部へ運ぶことができる。これにより、燃焼器が冷却されるため、金属部材の過昇温を防止できるとともに、燃焼器よりも排ガス流路下流にある金属部材が、空気によって運ばれる熱によって加熱されて温度が上昇するため、燃焼器との温度差が小さくなり、熱応力を緩和することができる。
【００２３】
本開示の第３の態様に係る固体酸化物形燃料電池システムは、上記した第２の様態において、固体酸化物形燃料電池システムの起動工程において、制御器は、原料ガスの供給停止時に空気の供給量を変化させる制御を行うように構成されていてもよい。
【００２４】
本開示の第４の態様に係る固体酸化物形燃料電池システムは、上記した第３の態様において、固体酸化物形燃料電池システムの起動工程において、制御器は、原料ガスの供給停止時 に空気の供給量を増加させる制御を行うように構成されていてもよい。
【００２５】
上記構成によると、原料ガス供給器による原料ガスの供給が停止して燃焼器が消火状態にあるときに、制御器が空気供給器を制御して空気の供給量を増加させることにより、燃焼器をより早く冷却することができる。これにより冷却時間を短縮することができ、固体酸化物形燃料電池システムの起動時間を短縮することができる。
【００２６】
本開示の第５の態様に係る固体酸化物形燃料電池システムは、上記した第１から４の態様のいずれか１つの態様において、制御器は、着火器を制御して原料ガスの間欠的な供給に伴い燃焼器に間欠的に排出される可燃性ガスに着火させる制御を行うように構成されていてもよい。
【００２７】
上記構成によると、制御器は、固体酸化物形燃料電池に対して空気を供給させつつ、原料ガスを間欠的に供給させ、燃焼器に間欠的に排出される原料ガスに着火するように、着火器の動作を制御することができる。これにより、燃焼器で発生する熱量を調整することが可能となり、起動工程において、最適な温度上昇の状態を実現することが可能となる。
【００２８】
本開示の第６の態様に係る固体酸化物形燃料電池システムは、上記した第１から５の態様のいずれか１つの態様において、燃焼器の温度を検知する温度検知器を備え、制御器は、温度検知器が検知した燃焼器の温度が所定温度以下となるように、原料ガス供給器および空気供給器を制御するように構成されていてもよい。
【００２９】
上記構成によると、温度検知器により燃焼器の温度を検知することにより、より的確に間欠燃焼の制御を行うことができる。すなわち、燃焼器の温度が上昇し、所定の上限温度に達したら原料ガスの供給を停止して消火する。消火時には空気供給器によって空気が供給され続けるため、燃焼器の金属部材は空気で冷却されると同時に、燃焼器よりも排ガス流路下流に位置する金属部材は、燃焼器の熱を奪った空気により加熱されて温度が上昇する。燃焼器の冷却が進み、所定の下限温度に達したら原料ガスの供給を再開するとともに、着火器で着火して原料ガスを火炎燃焼させる。このように、温度検知器で検知した燃焼器の温度をもとに、制御器で間欠燃焼を制御することにより、燃焼器の急激な温度上昇ならびに過昇温を防止するとともに、燃焼器以外の部位との温度差を小さくできるため、熱応力を緩和することが可能となり、構造体の耐久性が向上する。
【００３０】
本開示の第７の態様に係る固体酸化物形燃料電池システムは、上記した第１から６の態様のいずれか１つの態様において、固体酸化物形燃料電池と、燃焼器と、空気熱交換器と、原料ガスと水蒸気の改質反応により水素含有ガスを生成する改質器と、改質水から水蒸気を生成する蒸発器と、を内部に有するホットモジュールを備えるように構成されていてもよい。
【００３１】
上記構成によると、燃焼器の燃焼熱で、固体酸化物形燃料電池、蒸発器および改質器を直接加熱することができるとともに、稼動温度が高温になる機器をホットモジュール内部に近接して配置することにより、機器間の配管を削減できるとともに、小型化が可能となるため放熱面積を削減することができる。これにより外部への放熱が抑制され、固体酸化物形燃料電池システムにおけるエネルギーの利用効率を向上させることができる。
【００３２】
本開示の第８の態様に係る固体酸化物形燃料電池システムは、上記した第７の態様において、排ガスが蒸発器と熱交換するように構成されていてもよい。
【００３３】
本開示の第９の態様に係る固体酸化物形燃料電池システムは、上記した第８の態様において、排ガスは、空気熱交換器および蒸発器をこの順番に流れる。
【００３４】
上記構成によると、燃焼器における原料ガスの火炎燃焼により発生する排ガスが、空気熱交換器で空気と熱交換した後、残った熱で蒸発器を加熱することができる。蒸発器を燃焼器の火炎で直接加熱する場合よりも、水の蒸発に適した比較的低い温度（例えば１５０〜２００℃）に蒸発器を保つことができるため、改質水の蒸発が穏やかに行われ、突沸などの異常な蒸発現象を抑制することができる。さらに、排ガスとともに外部に捨てられるはずの熱（排熱）で蒸発器を加熱するため、排熱を改質水の蒸発熱とし回収することができる。これにより、固体酸化物形燃料電池システムのエネルギーの利用効率が向上する。
【００３５】
本開示の第１０の態様に係る固体酸化物形燃料電池システムの起動方法は、固体酸化物形燃料電池と、固体酸化物形燃料電池に原料ガスを供給する原料ガス供給器と、原料ガス供給器から固体酸化物形燃料電池のアノードに至る流路であり、原料ガスを含む可燃性ガスが流通する可燃性ガス流路と、固体酸化物形燃料電池に空気を供給する空気供給器と、空気供給器から固体酸化物形燃料電池のカソードに至る流路であり、空気が流通する空気流路と、アノードから排出された可燃性ガスとカソードから排出された空気とを燃焼させるための燃焼器と、燃焼器において可燃性ガスに着火する着火器と、空気流路に設けられ、燃焼器の燃焼により発生する排ガスと空気との間で熱交換する空気熱交換器と、を備える固体酸化物形燃料電池システムの起動方法であって、原料ガス供給器を用いて、原料ガスが燃焼器に間欠的に供給される原料ガス供給工程と、空気供給器を用いて、空気が燃焼器に供給される空気供給工程と、を備え、原料ガス供給工程の実行時に、空気供給工程を実行する。
【００３６】
上記の起動方法により、燃焼器の局所的な過昇温を抑制し、構造体に熱的負荷をかけることなく安定的に固体酸化物形燃料電池システムを起動することができる。
【００３７】
なお、原料ガスを燃焼器に「間欠的に」供給するとは、原料ガスの燃焼器への供給と、原料ガスの燃焼器への供給の停止と、が交互に繰り返されることをいう。すなわち、固体酸化物形燃料電池システムの起動工程において、原料ガスの燃焼器への供給を少なくとも一度は停止することをいう。また、原料ガスの供給時間と原料ガスの停止時間とは等間隔で繰り返さなくてもよく、不規則な間隔で繰り返されてもよい。
【００３８】
以下、本開示の実施形態について、図面を参照しながら説明する。
【００３９】
なお、以下で説明する実施形態は、いずれも本開示の一具体例を示すものである。以下の実施形態で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置位置および接続形態、ステップ、ステップの順序などは、一例であり、本開示を限定するものではない。また、以下の実施形態における構成要素のうち、本開示の最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。また、図面において、同じ符号が付いたものは、説明を省略する場合がある。また、図面は理解しやすくするために、それぞれの構成要素を模式的に示したもので、形状および寸法比等については正確な表示ではない場合がある。また、製造方法においては、必要に応じて、各工程の順序等を変更でき、かつ、他の公知の工程を追加できる。
【００４０】
（実施形態）
まず、図１を参照して実施形態に係る固体酸化物形燃料電池システム１００の構成について説明する。図１は、実施形態に係る固体酸化物形燃料電池システム１００の概略構成の一例を示すブロック図である。
【００４１】
図１に示すように、固体酸化物形燃料電池システム１００は、固体酸化物形燃料電池１と、原料ガス供給器５と、空気供給器６と、可燃性ガス流路１１と、空気流路１２と、排ガス流路１３と、制御器７とを備えている。また、ホットモジュール５０は、上記の固体酸化物形燃料電池１と、蒸発器８と、改質器２と、着火器４および温度検知器１０を備えた燃焼器３と、空気熱交換器９と、を備える。なお、空気熱交換器９は、空気流路１２に設けられ、空気流路１２を流れる空気と排ガス流路１３を流れる排ガスとの間で熱交換が行われる。
【００４２】
原料ガス供給器５は、ホットモジュール５０に設けられた改質器２に原料ガスを供給するものであり、改質器２へ供給する原料ガスの流量を調整可能に構成されていてもよい。例えば、原料ガス供給器５は、昇圧器と流量調整弁とを備えてなる構成としてもよいし、これらのいずれか一方だけを備えた構成としてもよい。昇圧器は、例えば、モータ駆動による定容積型ポンプが用いられるが、これに限定されるものではない。原料ガスは、原料ガス供給源より供給される。原料ガス供給源は、所定の供給圧を有していてもよく、例えば、ガスボンベ、ガスインフラなどが挙げられる。
【００４３】
空気供給器６は、ホットモジュール５０に設けられた空気熱交換器９および固体酸化物形燃料電池１に発電用の空気を供給するものであり、固体酸化物形燃料電池１へ供給する空気の流量を調整可能に構成されていてもよい。例えば、空気供給器６は、昇圧器と流量調整弁とを備えてなる構成としてもよいし、これらのいずれか一方だけを備えた構成としてもよい。昇圧器は、例えば、モータ駆動による定容積型ポンプが用いられるが、これに限定されるものではない。
【００４４】
可燃性ガス流路１１は、原料ガス供給器５から蒸発器８と改質器２を介して、固体酸化物形燃料電池１のアノードに至る流路であり、可燃性ガスが流通する。可燃性ガス流路１１は、図１において、原料ガス供給器５から、固体酸化物形燃料電池１の水素含有ガスが流れるアノード流路１Ａの下流端に至るまでの区間に相当する。すなわち、可燃性ガス流路１１は、原料ガスを原料ガス供給器５から蒸発器８、改質器２に導くための流路と、改質器２で原料ガスが改質されて生成された水素含有ガスを、固体酸化物形燃料電池１に導くための流路と、アノード流路１Ａとを足し合わせた流路である。
【００４５】
一方、空気流路１２は、空気供給器６から、固体酸化物形燃料電池１のカソードに至る流路であり、空気が流通する。空気流路１２は、図１において、空気供給器６から空気熱交換器９を介して固体酸化物形燃料電池１の空気ガスが流れるカソード流路１Ｃの下流端に至るまでの区間に相当する。
【００４６】
制御器７は、固体酸化物形燃料電池システム１００の各部の各種動作を制御するものである。例えば、制御器７は、固体酸化物形燃料電池システム１００の起動工程において、固体酸化物形燃料電池１の温度や改質器２の温度などに応じて、原料ガス供給器５および空気供給器６を制御し、ホットモジュール５０に供給する原料ガスの供給量を調整したり、空気の供給量を調整したりする。また、原料ガスの供給および空気の供給に応じて、燃焼器３に排出される可燃性ガスに着火するよう着火器４を制御してもよい。
【００４７】
上記した制御器７は、制御機能を有するものであればよく、演算処理部（図示せず）と、制御プログラムを記憶する記憶部（図示せず）とを備える。演算処理部としては、演算回路が例示される。演算回路としては、例えば、ＭＰＵ、またはＣＰＵが例示される。また、記憶部としては、記憶回路が例示される。記憶回路としては、例えば、不揮発性メモリ等が例示される。また、制御器７は、固体酸化物形燃料電池システム１００の各部に対して集中制御を行う単独の制御器で構成されていてもよく、互いに協働して分散制御を行う複数の制御器から構成されていてもよい。
【００４８】
固体酸化物形燃料電池１は、可燃性ガス流路１１を通じて改質器２から供給された水素含有ガス（燃料）と、空気流路１２を通じて供給された空気とを利用して、発電反応により発電を行う。すなわち、固体酸化物形燃料電池１では、水素含有ガスが供給されるアノード（燃料極）および空気が供給されるカソード（空気極）を有し、該アノードと該カソードとの間で発電反応を行って発電する燃料電池単セルを複数枚、直列に接続してセルスタックを形成している。なお、固体酸化物形燃料電池１は、直列接続したセルスタックを、さらに並列に接続させた構成としてもよい。固体酸化物形燃料電池１を構成する燃料電池単セルとしては、例えば、イットリアをドープしたジルコニア（ＹＳＺ）、イットリビウムやスカンジウムをドープしたジルコニア、あるいはランタンガレート系の固体電解質からなる燃料電池単セルを用いることができる。例えば、燃料電池単セルがＹＳＺの場合、厚みにもよるが、約６００〜９００℃の温度範囲にて、発電反応が行われる。
【００４９】
改質器２は、原料ガスと蒸発器８で改質水を蒸発させて発生させた水蒸気とを用いて、水蒸気改質反応により水素含有ガスを生成する。改質器２の容器には改質触媒が充填される。改質触媒は、例えば、ニッケル、ルテニウム、白金、ならびにロジウムのうち少なくとも一つを含浸したアルミナ担体を用いることができる。原料ガスは、少なくとも炭素および水素を構成元素とする有機化合物を含む。原料ガスとしては、例えば、メタンを主成分とする都市ガス、天然ガス、ＬＰＧ、ＬＮＧなどの少なくとも炭素および水素から構成される有機化合物を含むガス等が例示される。
【００５０】
燃焼器３は、固体酸化物形燃料電池１において発電に未利用の可燃性ガスと空気とを火炎燃焼させるための領域である。燃焼器３内には着火器４が設けられており、燃焼器３内に導かれた可燃性ガスが着火器４により着火され、空気とともに火炎燃焼する。そして、この火炎燃焼により、ホットモジュール５０で必要な熱を発生させるとともに、高温の排ガスが生成される。生成された排ガスは、排ガス流路１３を通じて系外に放出される。
【００５１】
ホットモジュール５０では、固体酸化物形燃料電池１の発電時には、燃焼器３にて、アノード側から排出される可燃性ガスと、カソード側から排出される空気とを火炎燃焼させて大量の熱が発生する。火炎燃焼により発生した大量の熱は、ホットモジュール５０の内部において、固体酸化物形燃料電池１を発電反応に適した温度に保持したり、改質器２を改質反応に適した温度に加熱したり、蒸発器８で改質水を蒸発させて水蒸気を生成するために使われる。
【００５２】
一方、排ガスは、排ガス流路１３を通じて系外に放出されるが、高温の排ガスが持つ熱エネルギーを有効に利用するために、排ガス流路１３の途中に空気熱交換器９を設けて、空気流路１２でカソードに送られる空気との熱交換により、該空気を加熱昇温することでよりエネルギー利用率の高い運転が可能になる。
【００５３】
温度検知器１０は、燃焼器３の温度を直接的または間接的に検知するものである。温度検知器１０は燃焼器３の温度を直接的または間接的に検知できれはどのような構成であっても構わない。例えば、燃焼器３の構成部材が局所的に高温化する部分に、温度検知器１０を設け、燃焼器３の温度を直接的に検知しても構わない。また、このような温度と相関する所定の箇所に温度検知器１０を設け、燃焼器３の温度を間接的に検知しても構わない。温度検知器１０として、例えば、熱電対またはサーミスタが例示される。
【００５４】
なお、固体酸化物形燃料電池システム１００の起動工程において、蒸発器８、改質器２および固体酸化物形燃料電池１をそれぞれの稼動に適した温度にまで昇温し、発電可能な状態にする必要がある。このため、本起動工程では、原料ガス供給器５で原料ガスを可燃性ガス流路１１に供給し、空気供給器６で空気流路１２に空気を供給する。このとき、燃焼器３には固体酸化物形燃料電池１のアノード側から原料ガスが導かれる。一方、固体酸化物形燃料電池１のカソード側からは空気が導かれる。そして、燃焼器３において、着火器４で原料ガスに着火し、空気とともに火炎燃焼させる。この原料ガスの燃焼により発生する大量の熱で、ホットモジュール５０内部の蒸発器８、改質器２および固体酸化物形燃料電池１を昇温させて発電可能な状態にする。
【００５５】
ここで、本実施形態では、制御器７は、固体酸化物形燃料電池システム１００の起動工程においては、原料ガス供給器５を制御して原料ガスを燃焼器３に間欠的に供給させる制御と、空気供給器６を制御して原料ガスの間欠的な供給時に、空気を燃焼器３に供給させる制御とを行う。
【００５６】
これにより、構造体の局所的な過昇温を抑制し、構造体に熱的負荷をかけることなく安定的に、固体酸化物形燃料電池システム１００を起動することができる。
【００５７】
（実施形態の変形例）
実施形態の固体酸化物形燃料電池システムの構成の変形例について、図２を参照して説明する。図２は、実施形態の変形例に係る固体酸化物形燃料電池システム１００の概略構成の一例を示すブロック図である。
【００５８】
図２に示すように、蒸発器８Ａは、排ガス流路１３の途中で、空気熱交換器９の下流に設けられている。蒸発器８Ａは、排ガス流路１３を流通する排ガスと熱交換するように構成されている。つまり、排ガスは、空気熱交換器９および蒸発器８Ａをこの順に流れ、これにより、蒸発器８Ａにおいて改質水が、排ガスとの熱交換で蒸発する。
【００５９】
このように、空気熱交換器９において、空気流路１２を流通する空気と熱交換した後の排ガスに残った熱を蒸発器８Ａにおける改質水の蒸発に利用することで、排熱を改質水の蒸発熱として回収することができる。これにより、固体酸化物形燃料電池システム１００のエネルギー効率が向上する。さらに、燃焼器３の火炎で蒸発器８Ａを直接加熱する場合よりも，改質水の蒸発に適した比較的低い温度（例えば、１５０〜２００℃）に蒸発器８Ａを保つことができるため、改質水の蒸発が穏やかに行われ、突沸などの異常な蒸発現象を抑制することができる。
【００６０】
本変形例の固体酸化物形燃料電池システム１００において、上記の点以外は、実施形態と同様に構成できるので、詳細な説明を省略する。
【００６１】
（実施例）
次に、上記した実施形態または実施形態の変形例に係る固体酸化物形燃料電池システム１００の起動工程の具体例について、図３および図４を参照して説明する。
【００６２】
図３は、実施形態の実施例に係る固体酸化物形燃料電池システム１００の起動工程の一例を示すフローチャートである。フローチャートに示す動作は、例えば、不図示の記憶部に記憶された制御プログラムを制御器７が読み出し、実行することにより実現されうる。
【００６３】
図４は、図３に示すフローチャートに従って固体酸化物形燃料電池システム１００が動作した場合における各部の時系列変化の一例を示す図である。図４（ａ）は、固体酸化物形燃料電池１、改質器２および燃焼器３の温度変化を時系列に示している。図４（ｂ）は、空気および原料ガスの流量変化を時系列に示している。図４（ａ）および図４（ｂ）は、時系列に対応づけて示されており、いずれも、ｔ＝０で起動工程が開始され、固体酸化物形燃料電池１の温度が発電に適した温度ＴＳＴに達した時点(ｔ＝ｔｅｎｄ)で起動工程は終了する。
【００６４】
図４に示すように、起動工程の第１段階では、原料ガスの供給／停止をあらかじめ設定した供給時間ｔｏｎおよび停止時間ｔｏｆｆによって制御する。しかし、起動工程の過程で燃焼器３の温度が上昇し、あらかじめ設定された温度Ｔｍａｘに達するようになると第２段階に移行し、燃焼器３の温度による制御に変更される。
【００６５】
以下に、図３のフローチャートに沿って、起動工程の詳細な動作を説明する。
【００６６】
固体酸化物形燃料電池システム１００の起動工程が開始されると、制御器７は、固体酸化物形燃料電池１への空気の供給を開始するように空気供給器６を制御する（ステップＳ１０）とともに、固体酸化物形燃料電池１への原料ガスの供給を開始するように、原料ガス供給器５を制御する（ステップＳ１１）。
【００６７】
次に、制御器７は、燃焼器３に設けられた着火器４を動作して原料ガスに着火させ、固体酸化物形燃料電池１のカソード側から排出される空気とともに火炎燃焼させる（ステップＳ１２）。この火炎燃焼によって燃焼器３の温度は、図４（例えばｔ＝０〜ｔ１）に示すように急上昇する。それとともに、ホットモジュール５０の内部にある固体酸化物形燃料電池１と改質器２の温度も徐々に上昇していく。
【００６８】
この間、制御器７は、燃焼器３の温度を検知するために設けられた温度検知器１０から、その検知結果として燃焼器３の温度情報を受け付ける。そして、制御器７は、燃焼器３の温度とあらかじめ設定された所定温度Ｔｍａｘとの大小関係を判定する（ステップＳ１３）。
【００６９】
なお、燃焼器３を構成する金属部材、例えば、ステンレス鋼の耐熱温度として所定温度Ｔｍａｘが設定されており、この場合、所定温度Ｔｍａｘは８００℃前後とすることができる。
【００７０】
ステップＳ１３において、制御器７が燃焼器３の温度は所定温度Ｔｍａｘ未満（「ＮＯ」）と判定した場合、続いて制御器７は、不図示の計時器で計測した燃焼器３における原料ガスの供給の時間（つまり、燃焼器３における着火時間）と、あらかじめ設定された所定の供給時間ｔｏｎとの大小関係を判定する（ステップＳ１８）。なお、燃焼器３を構成する金属部材は、火炎に炙られて温度が急上昇するため、温度上昇が緩やかな他部の金属部材との温度差が大きくなり、接合部で熱応力が発生し損傷に至ることがある。従って、燃焼器３の温度が所定温度Ｔｍａｘ未満であっても、温度差が大きくなり過ぎないよう制御する必要がある。すなわち、供給時間ｔｏｎは、燃焼器３を構成する金属部材と燃焼器以外を構成する金属部材との温度差が大きくなり過ぎない時間とすることができる。
【００７１】
ステップＳ１８において、制御器７が供給時間はｔｏｎ以上（「ＹＥＳ」）と判定した場合、制御器７は、原料ガスの供給を停止するように原料ガス供給器５を制御する（ステップＳ１９）。これにより、燃焼器３の火炎は消えて消火状態となる。しかし、空気供給器６により空気が供給され続けるため、燃焼器３の温度は、図４（例えばｔ＝ｔ１〜ｔ２）に示すように、空気により冷却されて低下する。また、ホットモジュール５０の内部にある固体酸化物形燃料電池１と改質器２の温度も徐々に低下していく。同時に、排ガス流路１３下流の金属部材は、燃焼器３の熱を奪った空気が流通することにより加熱されて温度が上昇する。このため、燃焼器３の燃焼中に大きくなったホットモジュール５０全体の温度差は、消火中に緩和されて小さくなる。
【００７２】
燃焼器３の消化中、制御器７は、不図示の計時器で計測した燃焼器３における原料ガスの供給の停止時間（つまり、燃焼器３における消火時間）と、あらかじめ設定された所定の停止時間ｔｏｆｆとの大小関係を判定する（ステップＳ２０）。
【００７３】
燃焼器３の消火中は、ホットモジュール５０全体の温度差が小さくなり、熱応力が緩和されるが、放っておくと温度が下がり続けることになる。そのため、温度が下がり過ぎないところで原料ガスの供給を再開して着火する必要がある。すなわち、停止時間ｔｏｆｆは、固体酸化物形燃料電池１および改質器２の温度が下がり過ぎない時間とすることができる。
【００７４】
ステップＳ２０において、制御器７が停止時間はｔｏｆｆ以上（「ＹＥＳ」）と判定した場合、原料ガスの供給を再開するように原料ガス供給器５を制御する（ステップＳ１６）。続いて、制御器７は、燃焼器３に設けられた着火器４を動作して原料ガスに着火させ、カソード側から排出される空気とともに火炎燃焼させる（ステップＳ１７）。この火炎燃焼によって燃焼器３の温度は、図４（例えばｔ＝ｔ２〜ｔ３）に示すように再び急上昇する。それとともに、ホットモジュール５０の内部にある固体酸化物形燃料電池１と改質器２の温度も、再び徐々に上昇していく。
【００７５】
一方、ステップＳ１３において、制御器７が燃焼器３の温度をＴｍａｘ以上（「ＹＥＳ」）と判定した場合、原料ガスの供給を停止するように原料ガス供給器５を制御する（ステップＳ１４）。これにより、燃焼器３の火炎は消え消火状態となる。しかし、空気供給器６により空気が供給され続けるため、燃焼器３の温度は、図４（例えばｔ＝ｔｉ〜ｔｉ＋１）に示すように、空気により冷却されて低下する。それとともに、ホットモジュール５０の内部にある固体酸化物形燃料電池１と改質器２の温度も徐々に低下していく。同時に、排ガス流路１３下流の部材は、燃焼器３の熱を奪った空気が流通することにより加熱され温度が上昇する。このため、燃焼中に大きくなったホットモジュール５０全体の温度差は、消火中に緩和されて小さくなる。
【００７６】
この間、制御器７は、燃焼器３の温度を検知するために設けられた温度検知器１０から、その検知結果として燃焼器３の温度情報を受け付ける。そして、制御器７は、燃焼器３の温度とあらかじめ設定された所定温度Ｔｍｉｎとの大小関係を判定する（ステップＳ１５）。
【００７７】
なお、所定温度Ｔｍｉｎは、固体酸化物形燃料電池１において発電反応を始めるのに適した温度としての所定温度ＴＳＴ（後述）よりも高く、上記の所定温度Ｔｍａｘよりも低くなり過ぎない値に設定される。
【００７８】
ステップＳ１５において、制御器７が燃焼器３の温度をＴｍｉｎ未満（「ＹＥＳ」）と判定した場合、原料ガスの供給を再開するように原料ガス供給器５を制御する（ステップＳ１６）。続いて、制御器７は、燃焼器３に設けられた着火器４を動作して原料ガスに着火させ、カソード側から排出される空気とともに火炎燃焼させる（ステップＳ１７）。この火炎燃焼によって燃焼器３の温度は、図４（例えばｔ＝ｔｉ＋１〜ｔｉ＋２）に示すように再び急上昇する。それとともに、ホットモジュール５０の内部にある固体酸化物形燃料電池１と改質器２の温度も、再び徐々に上昇していく。
【００７９】
この間、制御器７は、改質器２の温度を検知するために設けられた温度検知器（図示せず）から、その検知結果として改質器２の温度情報を受け付ける。そして、制御器７は、改質器２の温度とあらかじめ設定された所定温度ＴＲＦとの大小関係を判定する（ステップＳ２１）。なお、改質器２において、改質触媒が水蒸気改質反応を始めるのに適した温度として所定温度ＴＲＦが設定されている。この所定温度ＴＲＦは、例えば４００℃くらいの温度とすることができる。
【００８０】
ステップＳ２１において、制御器７が改質器２の温度はＴＲＦ未満（「ＮＯ」）と判定した場合、ステップ１３に戻る。
【００８１】
一方、ステップＳ２１において、制御器７が改質器２の温度はＴＲＦ以上（「ＹＥＳ」）と判定した場合、改質水の供給を開始する（ステップＳ２２）。これにより、蒸発器８では改質水の蒸発により水蒸気が発生し、可燃性ガス流路１１を通じて原料ガスとともに改質器２に送られる。これにより改質器２では水蒸気改質反応により水素含有ガスが生成される。
【００８２】
改質水が供給され、改質器２で水蒸気改質反応により水素含有ガスが生成されると、制御器７は、固体酸化物形燃料電池１の温度を検知するために設けられた温度検知器（図示せず）から、その検知結果として固体酸化物形燃料電池１の温度情報を受け付ける。そして、制御器７は、固体酸化物形燃料電池１の温度とあらかじめ設定された所定温度ＴＳＴとの大小関係を判定する（ステップＳ２３）。なお、固体酸化物形燃料電池１において発電反応を始めるのに適した温度として所定温度ＴＳＴが設定されている。この所定温度ＴＳＴは、例えば６００℃前後の温度とすることができる。
【００８３】
ステップＳ２３において、制御器７が固体酸化物形燃料電池１の温度はＴＳＴ未満（「ＮＯ」）と判定した場合、ステップ１３に戻り、固体酸化物形燃料電池１の温度がＴＳＴ以上になるまで間欠燃焼を繰り返す。
【００８４】
一方、ステップＳ２３において、制御器７が固体酸化物形燃料電池１の温度はＴＳＴ以上（「ＹＥＳ」）と判定した場合、固体酸化物形燃料電池システム１００の起動工程が終了する。これにより、固体酸化物形燃料電池１の発電が開始し、固体酸化物形燃料電池システム１００は、発電運転状態に移行する。
【００８５】
以上のように、実施形態の固体酸化物形燃料電池システム１００の起動工程において、上述のフローチャートを実行することで、経過時間又は燃焼器３の温度に基づいて、制御器７により原料ガス供給器５、空気供給器６および燃焼器３に設置された着火器４を制御して、燃焼器３で原料ガスを間欠燃焼させることができる。よって、燃焼器３を構成する金属部材が耐熱温度以上に過昇温することなく、固体酸化物形燃料電池１および改質器２をそれぞれの稼動に適した温度に昇温することが可能となる。さらに、制御器７により、間欠燃焼中も連続して空気を供給するように空気供給器６を制御することにより、高温となる燃焼器３などの熱を排ガス流路１３下流の低温部に運ぶことができ、ホットモジュール５０全体の温度差を小さく保った状態で昇温することができる。これにより、起動工程における熱応力の発生を抑制することが可能となる。
【００８６】
従って、固体酸化物形燃料電池システム１００の起動工程において、燃焼器３における局所的な過昇温を抑制し、構造体に熱的負荷をかけることなく安定的に固体酸化物形燃料電池システム１００を起動することができる。
【００８７】
なお、上記の所定温度ＴＲＦ、所定温度ＴＳＴ、所定温度Ｔｍｉｎおよび所定温度Ｔｍａｘの具体的な値はいずれも、例示であって、本例に限定されない。これらは、固体酸化物形燃料電池システム１００の構成および起動条件等に合わせて適宜の値に設定できる。例えば、所定温度Ｔｍａｘを、燃焼器３の構成部材の耐熱温度に設定する例を説明したが、所定の裕度が確保されるよう、所定温度Ｔｍａｘを燃焼器３の構成部材の耐熱温度より低い値に設定しても構わない。
【００８８】
（実施例の変形例）
上記した実施例の固体酸化物形燃料電池システムの起動工程の変形例について、図５および図６を参照して説明する。図５は、実施形態の実施例の変形例に係る固体酸化物形燃料電池システム１００の起動工程の一例を示すフローチャートである。フローチャートに示す動作は、例えば、不図示の記憶部に記憶された制御プログラムを制御器７が読み出し、実行することにより実現されうる。
【００８９】
図６は、図５に示すフローチャートに従って固体酸化物形燃料電池システム１００が動作した場合における各部の時系列変化の一例を示す図である。図６（ａ）は、固体酸化物形燃料電池１、改質器２および燃焼器３の温度変化を時系列に示している。図６（ｂ）は、空気および原料ガスの流量変化を時系列に示している。図６（ａ）および図６（ｂ）のプロファイルは、時系列に対応づけて示されており、いずれも、ｔ＝０で起動工程が開始され、固体酸化物形燃料電池１の温度が発電に適した温度ＴＳＴに達した時点(ｔ＝ｔｅｎｄ)で起動工程は終了する。
【００９０】
なお、本変形例では、図５に示したステップＳ５４、Ｓ５６、Ｓ５９以外は、実施例で図４に示したフローチャートと同様に動作するため、詳細な説明を省略する。
【００９１】
ステップＳ５４およびステップＳ５９において、制御器７が、原料ガスの供給を停止するように原料ガス供給器５を制御して、燃焼器３が消火状態になった場合、制御器７は、空気の供給量を増量する（ＱＡ１⇒ＱＡ２，ＱＡ１＜ＱＡ２）ように空気供給器６を制御する。これにより、燃焼器３の温度は、図６（例えばｔ＝ｔ１〜ｔ２、あるいはｔ＝ｔｉ〜ｔｉ＋１）に示すように、空気により冷却されて低下するが、空気供給量の増加により、空気供給量を増加しない場合よりも早く温度が低下する。そのため，ステップ１５の判定条件の所定温度Ｔｍｉｎに達するまでの時間が短くなる。また、ステップＳ２０の判定に用いる停止時間ｔｏｆｆを、空気供給量を増加しない場合よりも短く設定することができる。
【００９２】
一方，ステップＳ５６では、制御器７が、原料ガスの供給を再開するように原料ガス供給器５を制御して、燃焼器３への原料ガスの供給が再開された場合、制御器７は、増量された空気の供給量を元に戻す（ＱＡ２⇒ＱＡ１，ＱＡ２＞ＱＡ１）ように空気供給器６を制御する。
【００９３】
以上のように、燃焼器３への原料供給が停止され、燃焼器３が消火状態にあるときにのみ空気の供給量を増やすことにより、燃焼器３の温度はより早く低下する。これにより、固体酸化物形燃料電池システム１００の起動工程に要する時間を短縮することができ、短時間で固体酸化物形燃料電池システム１００を起動することが可能になる。例えば、図６（ａ）では、空気供給量を増加しない場合の固体酸化物形燃料電池１、改質器２および燃焼器３の温度変化が、細い点線で併記されている。この場合、本変形例の固体酸化物形燃料電池システム１００の起動工程に要する時間は、空気供給量を増加しない場合よりも時間Δｔだけ短縮する。
【００９４】
上記説明から、当業者にとっては、本開示の多くの改良や他の実施形態が明らかである。従って、上記説明は、例示としてのみ解釈されるべきであり、本開示を実行する最良の態様を当業者に教示する目的で提供されたものである。本開示の精神を逸脱することなく、その構造および／又は機能の詳細を実質的に変更できる。
【産業上の利用可能性】
【００９５】
本開示の一態様は、例えば、固体酸化物形燃料電池システムに利用できる。
【符号の説明】
【００９６】
１      固体酸化物形燃料電池
２      改質器
３      燃焼器
４      着火器
５      原料ガス供給器
６      空気供給器
７      制御器
８、８Ａ  蒸発器
９      空気熱交換器
１１    可燃性ガス流路
１２    空気流路
１３    排ガス流路
５０    ホットモジュール
１００  固体酸化物形燃料電池システム
【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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【図６】
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