固体酸化物形燃料電池
【課題】燃料ガス、改質用水及び空気の供給流量のいずれか二つの供給流量の経時的変化を比較的簡単に検知することができる燃料電池を提供する。
【解決手段】燃料ガスを供給するための燃料ガス供給手段と、改質用水を供給するための水供給手段と、燃料ガスを改質用水を用いて水蒸気改質するための改質器６と、空気を供給するための空気供給手段３０と、改質燃料ガス及び空気（酸素）の酸化及び還元によって発電を行う燃料電池セルスタック８と、燃料電池セルスタック８の燃料ガス排出側に配設された燃焼室３４とを備えた固体酸化物形燃料電池２であって、改質器６、燃料電池セルスタック８及び燃焼室３４に関連する二個所の測定部位の温度を検出し、二個所の測定部位の検知温度に基づいて、燃料ガス、改質用水及び空気の供給流量のいずれか二つの供給流量の経時的変化を検知する。
【解決手段】燃料ガスを供給するための燃料ガス供給手段と、改質用水を供給するための水供給手段と、燃料ガスを改質用水を用いて水蒸気改質するための改質器６と、空気を供給するための空気供給手段３０と、改質燃料ガス及び空気（酸素）の酸化及び還元によって発電を行う燃料電池セルスタック８と、燃料電池セルスタック８の燃料ガス排出側に配設された燃焼室３４とを備えた固体酸化物形燃料電池２であって、改質器６、燃料電池セルスタック８及び燃焼室３４に関連する二個所の測定部位の温度を検出し、二個所の測定部位の検知温度に基づいて、燃料ガス、改質用水及び空気の供給流量のいずれか二つの供給流量の経時的変化を検知する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料ガスを燃料として発電を行う燃料電池セルスタックを備えた固体酸化物形燃料電池に関する。
【背景技術】
【０００２】
燃料ガスを燃料ガス供給流路を通して供給するための燃料ガス供給手段と、改質用水を水供給流路を通して供給するための水供給手段と、燃料ガスを改質用水を用いて水蒸気改質するための改質器と、空気を空気供給流路を通して供給するための空気供給手段と、改質燃料ガス及び空気（空気中の酸素）の酸化及び還元によって発電を行う燃料電池セルスタックと、燃料電池セルスタックの燃料ガス排出側に配設された燃焼室とを備えた燃料電池が知られている。
【０００３】
この燃料電池では、燃料ガス供給流路には、例えば燃料ガスブロアが配設され、この燃料ガスブロアにより燃料ガス供給流路を通して供給される燃料ガスの流量が制御される。また、水供給流路には、例えば水供給ポンプが配設され、この水供給ポンプにより水供給流路を通して供給される改質用水の流量が制御される。更に、空気供給流路には、例えば空気ブロアが配設され、この空気ブロアにより空気供給流路を通して供給される空気の流量が制御される。
【０００４】
このような燃料電池では、燃料ガスブロア、水供給ポンプ及び空気ブロアは経時的に性能が変化し、特に長期間にわたって運転すると、燃料ガスブロアによる燃料ガスの供給流量、水供給ポンプによる改質用水の供給流量及び空気ブロアによる空気の供給流量が変動し、燃料電池セルスタックの発電反応に影響を与えるおそれが生じる。
【０００５】
このようなことから、水供給ポンプの経時的性能変化に対応して改質用水の供給流量を制御するようにした燃料電池が提案されている（例えば、特許文献１参照）。この燃料電池では、改質器に温度検知手段が配設され、この温度検知手段の検知温度が所定の負荷率により定めた所定温度となるように水供給ポンプの電圧（換言すると、水供給ポンプの回転数）を制御し、このように制御することによって、水流量計を用いることなく、水供給ポンプの経時的変化に影響されないように改質用水を供給することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００５−１５００４４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、この公知の燃料電池では、改質用水の供給流量を制御するための水供給ポンプの経時的性能変動を解消することができるが、同様の問題は、燃料ガスの供給流量を制御するための燃料ガスブロアに、また酸化材としての空気の供給流量を制御するための空気ブロアにも存在し、これら燃料ガスブロア及び空気ブロアについての問題は全く解消されていない。
【０００８】
例えば、燃料ガスブロアの経時的性能変化によって燃料ガスの供給流量が低下すると、燃料電池セルスタックの発電電力の低下が生じ、この電力低下が大きくなると、燃料電池セルスタックの破損の原因となり、また燃料ガスの供給流量が増大すると、改質器における水蒸気改質が所要の通りに行われず、このようなときにも燃料電池セルスタックの破損の原因となる。
【０００９】
また、例えば、空気ブロアの経時的変化によって空気の供給流量が低下すると、燃料電池セルスタックの発電電力が低下し、この電力低下が大きくなると、燃料電池セルスタックの破損の原因となり、また空気の供給流量が増大すると、燃料電池セルスタックの温度が下がり、その発電効率が低下する。
【００１０】
本発明の目的は、燃料ガス、改質用水及び空気の供給流量のいずれか二つの供給流量の経時的変化を比較的簡単に検知することができる燃料電池を提供することである。
【００１１】
また、本発明の他の目的は、燃料ガス、改質用水及び空気の供給流量の経時的変化を比較的簡単に検知することができる燃料電池を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の請求項１に記載の固体酸化物形燃料電池は、燃料ガス供給源からの燃料ガスを燃料ガス供給流路を通して供給するための燃料ガス供給手段と、改質用水を水供給流路を通して供給するための水供給手段と、前記燃料ガス供給手段からの燃料ガスを前記水供給手段からの改質用水を用いて水蒸気改質するための改質器と、酸化材としての空気を空気供給流路を通して供給するための空気供給手段と、前記改質器にて改質された改質燃料ガス及び前記空気供給手段からの酸化材の酸化及び還元によって発電を行う燃料電池セルを複数個備えた燃料電池セルスタックと、前記燃料電池セルスタックの前記燃料ガス排出側に配設された燃焼室と、前記改質器、前記燃料電池セルスタック及び前記燃焼室を収容するための電池収容ハウジングとを備えた固体酸化物形燃料電池であって、
前記改質器、前記燃料電池セルスタック及び前記燃焼室のいずれか一つ又は二つに関連する二個所の温度測定部位の温度を検出し、前記二個所の温度測定部位の検知温度に基づいて、燃料ガス、改質用水及び空気の供給流量のいずれか二つの供給流量の経時的変化を検知することを特徴とする。
【００１３】
また、本発明の請求項２に記載の固体酸化物形燃料電池では、前記燃料ガス供給流路には、燃料ガスの供給流量を制御するための燃料ガス流量制御手段が配設され、前記水供給流路には、改質用水の供給流量を制御するための水流量制御手段が設けられ、前記空気供給流路には、空気の供給流量を制御するための空気流量制御手段が設けられ、更に、前記燃料ガス流量制御手段、前記水流量制御手段及び前記空気流量制御手段を制御するための制御手段が設けられており、
前記二個所の温度測定部位の検知温度に基づいて、燃料ガス、改質用水及び空気の供給流量のいずれか二つの供給流量の経時的変化を検知し、前記制御手段は、前記検知した二つの供給流量の経時的変化量に基づいて、前記燃料ガス流量制御手段、前記水流量制御手段及び空気流量制御手段のうち対応する二つを補正制御することを特徴とする。
【００１４】
また、本発明の請求項３に記載の固体酸化物形燃料電池は、燃料ガス供給源からの燃料ガスを燃料ガス供給流路を通して供給するための燃料ガス供給手段と、改質用水を水供給流路を通して供給するための水供給手段と、前記燃料ガス供給手段からの燃料ガスを前記水供給手段からの改質用水を用いて水蒸気改質するための改質器と、酸化材としての空気を空気供給流路を通して供給するための空気供給手段と、前記改質器にて改質された改質燃料ガス及び前記空気供給手段からの酸化材の酸化及び還元によって発電を行う燃料電池セルを複数個備えた燃料電池セルスタックと、前記燃料電池セルスタックの前記燃料ガス排出側に配設された燃焼室と、前記改質器、前記燃料電池セルスタック及び前記燃焼室を収容するための電池収容ハウジングとを備えた固体酸化物形燃料電池であって、
前記改質器、前記燃料電池セルスタック及び前記燃焼室のいずれか一つ又は二つ以上に関連する三個所の温度測定部位の温度を検出し、前記三個所の温度測定部位の検知温度に基づいて、燃料ガス、改質用水及び空気の供給流量の経時的変化を検知することを特徴とする。
【００１５】
また、本発明の請求項４に記載の固体酸化物形燃料電池では、前記燃料ガス供給流路には、燃料ガスの供給流量を制御するための燃料ガス流量制御手段が配設され、前記水供給流路には、改質用水の供給流量を制御するための水流量制御手段が設けられ、前記空気供給流路には、空気の供給流量を制御するための空気流量制御手段が設けられ、更に、前記燃料ガス流量制御手段、前記水流量制御手段及び前記空気流量制御手段を制御するための制御手段が設けられており、
前記三個所の温度測定部位の検知温度に基づいて、燃料ガス、改質用水及び空気の供給流量の経時的変化を検知し、前記制御手段は、前記検知した三つの供給流量の経時的変化量に基づいて、前記燃料ガス流量制御手段、前記水流量制御手段及び空気流量制御手段を補正制御することを特徴とする。
【００１６】
また、本発明の請求項５に記載の固体酸化物形燃料電池では、前記改質器に関連する温度測定部位の温度とは、前記改質器内の温度であり、前記燃料電池セルスタックに関連する温度測定部位の温度とは、前記燃料電池セルスタックの近傍の温度であり、また前記燃焼室に関連する温度測定部位の温度とは、前記燃焼室の温度又は前記燃焼室から排出される排気ガスの排熱を回収するための排熱回収用熱交換器内の温度であることを特徴とする。
【００１７】
また、本発明の請求項６に記載の固体酸化物形燃料電池では、前記燃料電池セルスタックから取り出す出力電流を変化させる通常運転モードと、前記燃料電池セルスタックから取り出す出力電流を所定電流に維持する補正運転モードとに切り換えて運転可能であり、前記補正運転モードの運転において、前記供給流量についての経時的変化を検知することを特徴とする。
【００１８】
また、本発明の請求項７に記載の固体酸化物形燃料電池は、燃料ガス供給源からの燃料ガスを燃料ガス供給流路を通して供給するための燃料ガス供給手段と、改質用水を水供給流路を通して供給するための水供給手段と、前記燃料ガス供給手段からの燃料ガスを前記水供給手段からの改質用水を用いて水蒸気改質するための改質器と、酸化材としての空気を空気供給流路を通して供給するための空気供給手段と、前記改質器にて改質された改質燃料ガス及び前記空気供給手段からの酸化材の酸化及び還元によって発電を行う燃料電池セルを複数個備えた燃料電池セルスタックと、前記燃料電池セルスタックの前記燃料ガス排出側に配設された燃焼室と、前記改質器、前記燃料電池セルスタック及び前記燃焼室を収容するための電池収容ハウジングとを備えた固体酸化物形燃料電池であって、
前記改質器、前記燃料電池セルスタック及び前記燃焼室の少なくともいずれか一つに関連する温度測定部位の温度を検出するとともに、前記燃料電池セルスタックに関連する電圧測定部位の出力電圧を検出し、前記温度測定部位の検知温度及び前記電圧測定部位の検知電圧に基づいて、燃料ガス、改質用水及び空気の供給量の少なくともいずれか二つの経時的変化を検知することを特徴とする。
【００１９】
また、本発明の請求項８に記載の固体酸化物形燃料電池では、前記改質器、前記燃料電池セルスタック及び前記燃焼室のいずれか一つ又は二つに関連する二個所の温度測定部位の温度を検出するとともに、前記燃料電池セルスタックに関連する電圧測定部位の出力電圧を検出し、前記二個所の温度測定部位の検知温度及び前記電圧測定部位の検知電圧に基づいて、燃料ガス、改質用水及び空気の供給流量の経時的変化を検知することを特徴とする。
【００２０】
また、本発明の請求項９に記載の固体酸化物形燃料電池は、燃料ガス供給源からの燃料ガスを燃料ガス供給流路を通して供給するための燃料ガス供給手段と、改質用水を水供給流路を通して供給するための水供給手段と、前記燃料ガス供給手段からの燃料ガスを前記水供給手段からの改質用水を用いて水蒸気改質するための改質器と、酸化材としての空気を空気供給流路を通して供給するための空気供給手段と、前記改質器にて改質された改質燃料ガス及び前記空気供給手段からの酸化材の酸化及び還元によって発電を行う燃料電池セルを複数個備えた燃料電池セルスタックと、前記燃料電池セルスタックの前記燃料ガス排出側に配設された燃焼室と、前記改質器、前記燃料電池セルスタック及び前記燃焼室を収容するための電池収容ハウジングとを備えた固体酸化物形燃料電池であって、
前記燃料電池セルスタックに関連する少なくとも二個所の電圧測定部位の出力電圧を検出し、前記少なくとも二個所の電圧測定部位の検知電圧に基づいて、燃料ガス、改質用水及び空気の供給量の少なくともいずれか二つの経時的変化を検知することを特徴とする。
【００２１】
また、本発明の請求項１０に記載の固体酸化物形燃料電池では、前記燃料電池セルスタックに関連する二個所の電圧測定部位の出力電圧を検出するとともに、前記改質器、前記燃料電池セルスタック及び前記燃焼室のいずれか一つに関連する温度測定部位の温度を検出し、前記二個所の電圧測定部位の検知電圧及び前記温度測定部位の検知温度に基づいて、燃料ガス、改質用水及び空気の供給流量の経時的変化を検知することを特徴とする。
【００２２】
更に、本発明の請求項１１に記載の固体酸化物形燃料電池では、前記燃料電池セルスタックに関連する三個所の電圧測定部位の出力電圧を検出し、前記三個所の電圧測定部位の検知電圧に基づいて、燃料ガス、改質用水及び空気の供給流量の経時的変化を検知することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２３】
本発明の請求項１に記載の固体酸化物形燃料電池によれば、改質器、燃料電池セルスタック及び燃焼室のいずれか一つ又は二つに関連する二個所の温度測定部位の温度を検出し、これら二個所の温度測定部位の検知温度に基づいて、燃料ガス、改質用水及び空気の供給流量のいずれか二つの供給流量の経時的変化を検知する。燃料ガスの供給流量、改質用水の供給流量及び空気の供給流量が変動すると、改質器における水蒸気改質反応、燃料電池セルスタックにおける燃料電池反応及び燃焼室での燃焼に影響を与え、これによって、改質器、燃料電池セルスタック及び燃焼室に関連する部位の温度が変化する。従って、このような関係を利用して、改質器、燃料電池セルスタック及び燃焼室に関連する二個所の温度測定部位の温度を検出し、これら検知温度を利用して燃料ガス及び改質用水の供給流量の経時的変化（又は改質用水及び空気の供給流量の経時的変化、燃料ガス及び空気の供給流量の経時的変化）を検知することができる。
【００２４】
また、本発明の請求項２に記載の固体酸化物形燃料電池によれば、上述した二個所の温度測定部位の検知温度に基づいて、燃料ガス及び改質用水（又は改質用水及び空気、燃料ガス及び空気）の供給流量の経時的変化を検知し、制御手段は、検知した燃料ガス及び改質用水（又は改質用水及び空気、燃料ガス及び空気）の供給流量の経時的変化量に基づいて燃料ガス流量制御手段及び水流量制御手段（又は水流量制御手段及び空気流量制御手段、燃料ガス流量制御手段及び空気流量制御手段）を補正制御するので、燃料ガス流量制御手段及び水流量制御手段（又は水流量制御手段及び空気流量制御手段、燃料ガス流量制御手段及び空気流量制御手段）の経時的性能変化に伴う燃料ガス供給流量及び改質用水供給流量（又は改質用水供給流量及び空気供給流量、燃料ガス供給流量及び空気供給流量）の変動が補正され、かくして、これらの性能の経時的変化の影響を受けることなく、燃料ガス及び改質用水（又は改質用水及び空気、燃料ガス及び空気）を供給することができる。
【００２５】
また、本発明の請求項３に記載の固体酸化物形燃料電池によれば、改質器、燃料電池セルスタック及び燃焼室のいずれか一つ又は二つ以上に関連する三個所の温度測定部位の温度を検出し、これら三個所の温度測定部位の検知温度に基づいて、燃料ガス、改質用水及び空気の供給流量の経時的変化を検知する。燃料ガスの供給流量、改質用水の供給流量及び空気の供給流量が変動すると、上述したように、改質器、燃料電池セルスタック及び燃焼室に関連する部位の温度が変化する。従って、このような関係を利用して、改質器、燃料電池セルスタック及び燃焼室に関連する三個所の温度測定部位の温度を検出し、これら検知温度を利用して燃料ガス、改質用水及び空気の供給流量の経時的変化を検知することができる。
【００２６】
また、本発明の請求項４に記載の固体酸化物形燃料電池によれば、上述した三個所の温度測定部位の検知温度に基づいて、燃料ガス、改質用水及び空気の供給流量の経時的変化を検知し、制御手段は、検知した燃料ガス、改質用水及び空気の供給流量の経時的変化量に基づいて燃料ガス流量制御手段、水流量制御手段及び空気流量制御手段を補正制御するので、燃料ガス流量制御手段、水流量制御手段及び空気流量制御手段の経時的性能変化に伴う燃料ガス供給流量、改質用水供給流量及び空気供給流量の変動が補正され、かくして、これら性能の経時的変化の影響を受けることなく、燃料ガス、改質用水及び空気を供給することができる。
【００２７】
また、本発明の請求項５に記載の固体酸化物形燃料電池によれば、改質器に関連する温度測定部位の温度とは、改質器内の温度であり、燃料電池セルスタックに関連する温度測定部位の温度とは、燃料電池セルスタックの近傍の温度であり、また燃焼室に関連する温度測定部位の温度とは、燃焼室の温度又は燃焼室から排出される排気ガスの排熱を回収するための排熱回収用熱交換器内の温度であるので、これらの温度測定部位の任意の二つを用いることにより、燃料ガス及び改質用水（又は改質用水及び空気、燃料ガス及び空気）の供給流量の経時的変化を検知することができ、またこれらの測定部位の任意の三つを用いることにより、燃料ガス、改質用水及び空気の供給流量の経時的変化を検知することができる。
【００２８】
また、本発明の請求項６に記載の固体酸化物形燃料電池によれば、燃料電池セルスタックから取り出す出力電流を所定電流に維持する補正運転モードの運転において、上述した供給流量についての経時的変化を検知するので、上述の供給流量の経時的変化を正確に検知することができる。
【００２９】
また、本発明の請求項７に記載の固体酸化物形燃料電池によれば、改質器、燃料電池セルスタック及び燃焼室のいずれか一つに関連する温度測定部位の温度を検出するとともに、燃料電池セルスタックに関連する電圧測定部位の出力電圧を検知し、これら温度測定部位の検知温度及び電圧測定部位の検知電圧に基づいて、燃料ガス、改質用水及び空気の供給流量のいずれか二つの供給流量の経時的変化を検知する。燃料ガスの供給流量、改質用水の供給流量及び空気の供給流量が変動すると、改質器における水蒸気改質反応、燃料電池セルスタックにおける燃料電池反応及び燃焼室での燃焼に影響を与え、これによって、改質器、燃料電池セルスタック及び燃焼室に関連する部位の温度が変化するとともに、燃料電池セルスタックに関連する部位の出力電圧が変化する。従って、このような関係を利用して、改質器、燃料電池セルスタック及び燃焼室に関連する温度測定部位の温度を検出し、また燃料電池セルスタックに関連する電圧測定部位の出力電圧を検出し、これら検知温度及び検知電圧を利用して燃料ガス及び改質用水の供給流量の経時的変化（又は改質用水及び空気の供給流量の経時的変化、燃料ガス及び空気の供給流量の経時的変化）を検知することができる。
【００３０】
また、本発明の請求項８に記載の固体酸化物形燃料電池によれば、改質器、燃料電池セルスタック及び燃焼室のいずれか一つ又は二つに関連する二個所の温度測定部位の温度を検出するとともに、燃料電池セルスタックに関連する電圧測定部位の出力電圧を検出し、これら二個所の温度測定部位の検知温度及び電圧測定部位の検知電圧に基づいて、燃料ガス、改質用水及び空気の供給流量の経時的変化を検知する。燃料ガスの供給流量、改質用水の供給流量及び空気の供給流量が変動すると、上述したように、改質器、燃料電池セルスタック及び燃焼室に関連する部位の温度が変化するとともに、燃料電池セルスタックに関連する部位の出力電圧が変化する。従って、このような関係を利用して、改質器、燃料電池セルスタック及び燃焼室に関連する二個所の温度測定部位の温度と燃料電池セルスタックに関連する電圧測定部位の出力電圧を検出し、これら検知温度及び検知電圧を利用して燃料ガス、改質用水及び空気の供給流量の経時的変化を検知することができる。
【００３１】
また、本発明の請求項９に記載の固体酸化物形燃料電池によれば、燃料電池セルスタックに関連する少なくとも二個所の電圧測定部位の出力電圧を検出し、これら電圧測定部位の検知電圧に基づいて、燃料ガス、改質用水及び空気の供給流量のいずれか二つの供給流量の経時的変化を検知する。燃料ガスの供給流量、改質用水の供給流量及び空気の供給流量が変動すると、改質器における水蒸気改質反応、燃料電池セルスタックにおける燃料電池反応及び燃焼室での燃焼に影響を与え、これによって、燃料電池セルスタックに関連する部位の出力電圧が変化する。従って、このような関係を利用して、燃料電池セルスタックに関連する少なくとも二個所の電圧測定部位の出力電圧を検出し、これら検知電圧を利用して燃料ガス及び改質用水の供給流量の経時的変化（又は改質用水及び空気の供給流量の経時的変化、燃料ガス及び空気の供給流量の経時的変化）を検知することができる。
【００３２】
また、本発明の請求項１０に記載の固体酸化物形燃料電池によれば、燃料電池セルスタックに関連する二個所の電圧測定部位の出力電圧を検出するとともに、改質器、燃料電池セルスタック及び燃焼室のいずれか一つに関連する温度測定部位の温度を検出し、これら二個所の電圧測定部位の検知電圧及び温度測定部位の検知温度に基づいて、燃料ガス、改質用水及び空気の供給流量の経時的変化を検知する。燃料ガスの供給流量、改質用水の供給流量及び空気の供給流量が変動すると、上述したように、改質器、燃料電池セルスタック及び燃焼室に関連する部位の温度が変化するとともに、燃料電池セルスタックに関連する部位の出力電圧が変化する。従って、このような関係を利用して、燃料電池セルスタックに関連する二個所の電圧測定部位の出力電圧と改質器、燃料電池セルスタック及び燃焼室のいずれか一つに関連する温度測定部位の温度とを検出し、これら検知電圧及び検知温度を利用して燃料ガス、改質用水及び空気の供給流量の経時的変化を検知することができる。
【００３３】
更に、本発明の請求項１１に記載の固体酸化物形燃料電池によれば、燃料電池セルスタックに関連する三個所の電圧測定部位の出力電圧を検出し、これら三個所の電圧測定部位の検知電圧に基づいて、燃料ガス、改質用水及び空気の供給流量の経時的変化を検知する。燃料ガスの供給流量、改質用水の供給流量及び空気の供給流量が変動すると、上述したように、燃料電池セルスタックに関連する部位の出力電圧が変化し、この出力電圧の変動の関係を利用して、燃料電池セルスタックに関連する三個所の電圧測定部位の出力電圧を検出し、これら三個所の検知電圧を利用して燃料ガス、改質用水及び空気の供給流量の経時的変化を検知することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明に従う固体酸化物形燃料電池の第１の実施形態を示す概略図。
【図２】図１の固体酸化物形燃料電池の制御系を示すブロック図。
【図３】図２の制御系による制御の一部を示すフローチャート。
【図４】本発明に従う固体酸化物形燃料電池の第２の実施形態を示す概略図。
【図５】図４の固体酸化物形燃料電池の制御系を示すブロック図。
【図６】図５の制御系による制御の一部を示すフローチャート。
【図７】本発明に従う固体酸化物形燃料電池の第３の実施形態を示す概略図。
【図８】図７の固体酸化物形燃料電池の制御系を示すブロック図
【図９】本発明に従う固体酸化物形燃料電池の第４の実施形態における燃料電池セルスタック及びこれに関連する構成を示す簡略図。
【図１０】本発明に従う固体酸化物形燃料電池の第５の実施形態における燃料電池セルスタック及びこれに関連する構成を示す簡略図。
【発明を実施するための形態】
【００３５】
以下、添付図面を参照して、本発明に従う固体酸化物形燃料電池の実施形態について説明する。
【００３６】
〔第１の実施形態〕
まず、図１〜図３を参照して、固体酸化物形燃料電池の第１の実施形態について説明する。図１は、第１の実施形態の固体酸化物形燃料電池を示す概略図であり、図２は、図１の固体酸化物形燃料電池の制御系を示すブロック図であり、図３は、図２の制御系による制御の一部を示すフローチャートである。
【００３７】
図１において、図示の固体酸化物形燃料電池２は、燃料ガス（例えば、都市ガス、ＬＰガスなど）を消費して発電を行うものであり、改質用水を気化させて水蒸気を生成するための気化器４と、燃料ガスを水蒸気を用いて改質するための改質器６と、改質器６にて改質された改質燃料ガス及び酸化材としての空気の酸化及び還元によって発電を行う固体酸化物形の燃料電池セルスタック８と、を備えている。
【００３８】
燃料電池セルスタック８は、燃料電池反応によって発電を行うための複数の固体酸化物形の燃料電池セルを集電部材を介して積層して構成されており、図示していないが、酸素イオンを伝導する固体電解質と、この固体電解質の一方側に設けられた燃料極と、固体電解質の他方側に設けられた空気極とを備え、固体電解質として例えばイットリアをドープしたジルコニアが用いられる。
【００３９】
燃料電池セルスタック８の燃料極の導入側は、改質燃料ガス送給流路１０を介して改質器６に接続され、この改質器６は、ガス・水蒸気送給流路１２を介して気化器４に接続されている。気化器４は、燃料ガス供給流路１４を介して燃料ガスを供給するための燃料ガス供給源１６（例えば、埋設管や貯蔵タンクなど）に接続され、この燃料ガス供給流路１４にガス流量計１８及び燃料ポンプ２０が配設されている。燃料ポンプ２０は、燃料ガス供給源１６からの燃料ガスを気化器４に送給し、ガス流量計１８は燃料ガス供給流路１４を流れる燃料ガスの供給流量を計測する。尚、燃料ガス供給流路１４を気化器４に接続することに代えて、改質器６に直接的に接続するようにしてもよい。
【００４０】
この実施形態では、燃料ポンプ２０は電圧に比例して回転数が変動する形態のものであり、供給される電圧が上がる（又は下がる）と、その回転数が上昇（又は低下）し、燃料ガス供給流路１４を通して供給される燃料ガスの供給流量が増大（又は減少）する。従って、この燃料ポンプ２０は、燃料ガス供給流路１４を通して供給される燃料ガスの供給流量を制御する燃料ガス流量制御手段としても機能し、燃料ガス供給源１６、燃料ポンプ２０及び燃料ガス供給流路１４は、燃料ガスを供給するための燃料ガス供給手段を構成する。
【００４１】
この気化器４は、水供給流路２２を介して水供給源２４（例えば、水タンクなど）に接続され、この水供給流路２２に水ポンプ２６が配設されている。この水ポンプ２６は、水供給源２４からの改質用水を気化器４に供給する。
【００４２】
この実施形態では、水ポンプ２６も、燃料ポンプ２０と同様に、電圧に比例して回転数が変動する形態のものであり、供給される電圧が上がる（又は下がる）と、その回転数が上昇（又は低下）し、水供給流路２２を通して供給される改質用水の供給流量が増大（又は減少）する。従って、この水ポンプ２６は、水供給流路１４を通して供給される改質用水の供給流量を制御する水流量制御手段としても機能し、水供給源２４、水ポンプ２６及び水供給流路２２は、改質用水を供給するための水供給手段を構成する。
【００４３】
このように構成されているので、燃料ガス供給源１６からの燃料ガスは、燃料ガス供給流路１４を通して気化器４に送給され、この気化器４からガス・水蒸気送給流路１２を通して改質器６に送給される。また、水供給源２４からの改質用水は、水供給流路２２を通して気化器４に送給され、この気化器４において気化されて水蒸気となり、この水蒸気がガス・水蒸気送給流路１２を通して改質器６に送給される。改質器６では、燃料ガスが水蒸気により水蒸気改質され、水蒸気改質された改質燃料ガスが改質燃料ガス送給流路１０を通して燃料電池セルスタック８の燃料極側に送給される。
【００４４】
この燃料電池セルスタック８の空気極の導入側は、空気供給流路２８を介して大気に開放されており、かかる空気供給流路２８に空気ブロア３０及び空気流量計３２が配設されている。空気ブロア３０は酸化材としての空気を燃料電池セルスタック８の空気極側に送給し、空気流量計３２は空気供給流路２８を流れる空気の供給流量を計測する。
【００４５】
この実施形態では、空気ブロア３０も、燃料ポンプ２０及び水ポンプ２６と同様に、電圧に比例して回転数が変動する形態のものであり、供給される電圧が上がる（又は下がる）と、その回転数が上昇（又は低下）し、空気供給流路２８を通して供給される空気の供給流量が増大（又は減少）する。従って、この空気ブロア３０は、空気供給流路２８を通して供給される空気の供給流量を制御する空気流量制御手段としても機能し、空気ブロア３０及び空気供給流路２８は、空気を供給するための空気供給手段を構成する。
【００４６】
燃料電池セルスタック８の燃料極及び空気極の排出側には燃焼室３４が設けられ、燃料電池セルスタック８の一端から排出された反応燃料ガス（余剰の燃料ガスを含んでいる）と空気極側から排出された空気（酸素を含んでいる）とが、この燃焼室３４に送給されて燃焼される。燃焼室３４には排気ガス排出流路３６が接続され、その排出側は大気に開放され、燃焼室３４からの排気ガスが排気ガス排出流路３６を通して大気に排出される。
【００４７】
この実施形態では、気化器４、改質器６、燃料電池セルスタック８及び燃焼室３４が電池収容ハウジング３８に収容されている。図示の電池収容ハウジング３８は、金属製（例えば、ステンレス鋼製）のハウジング本体４０を備え、この電池ハウジング本体４０の内面を覆うように断熱部材（図示せず）が配設され、この断熱部材の内側に高温室４２が規定され、気化器４、改質器６及び燃料電池セルスタック８が高温室４２内で高温状態に保たれ、高温室４２内の熱を利用して、気化器４において改質用水の気化が行われ、また改質器６において燃料ガスの水蒸気改質が行われる。
【００４８】
この実施形態では、燃料電池２の排熱が温水として回収されるように構成されている。即ち、燃料電池２に関連して貯湯タンク５２が設けられるとともに、排気ガス排出流路３６に排熱回収用熱交換器５４が配設されている。貯湯タンク５２には、排熱回収用熱交換器５４を通して延びる循環流路５６が設けられ、その一端側は貯湯タンク５２の底部に接続され、その他端部は貯湯タンク５２の上端部に接続され、この循環流路５６に送給ポンプ５８が配設されている。
【００４９】
このように構成されているので、セルスタック８の発電中に送給ポンプ５８が作動すると、貯湯タンク５２内の水が循環流路５６を通して循環され、排熱回収用熱交換器５４にて排気ガス排出流路３６を流れる排気ガスと循環流路５６を流れる水との間で熱交換が行われ、この熱交換により加温された温水が貯湯タンク５２に貯えられる。
【００５０】
この燃料電池２では、燃料ポンプ２０及び空気ブロア３０の経時的性能変動に対応して燃料ガス及び空気の供給流量が補正制御されるように構成されている。一般的に、燃料電池２においては、燃料ガス供給流路１４を通して供給される燃料ガスの供給流量と改質器６の温度及び燃料電池セルスタック８の近傍の温度とは密接な関係があり、また空気供給流路２８を通して供給される空気の供給流量と改質器６の温度及び燃料電池セルスタック８の近傍の温度とは密接な関係がある。この密接な関係は、燃料電池の種類、発電電力などによって異なるが、燃料電池２を実際に稼働運転させて計測すると、一例として、表１の関係が実証実験的に得られる。
【００５１】
【表１】
表１は、燃料電池２の設置初期の運転状態において、最大負荷時で稼働させて出力電流を所定電流（例えば、６Ａ）に維持した電流制限の運転状態において、空気供給流路２８を流れる空気の供給流量が１％変動（この場合、増加）する毎に変動する燃料電池セルスタック８の近傍の温度及び改質器６内の温度を示すもので、例えば空気の供給流量が３％上昇すると、燃料電池セルスタック８の近傍温度は所定温度（例えば、６５０℃）より３．００℃下がり、改質器６内の温度は所定温度（例えば、６００℃）より０．６０℃下がる。また、この表１は、上述した電流制限の稼働運転状態において、燃料ガス供給流路１４を流れる燃料ガスの供給流量が１％変動（この場合、増加）する毎に変動する燃料電池セルスタック８の近傍温度及び改質器６内の温度を示すもので、例えば燃料ガスの供給流量が３％上昇すると、燃料電池セルスタック８の近傍温度は所定温度（例えば、６５０℃）より１２．０℃上がり、改質器６内の温度は所定温度（例えば、６００℃）より２７．０℃上がる。この表１における「Ｒ２値」とは相関係数を示している。
【００５２】
設置初期の最大負荷運転時の所定出力電流を所定電流に維持した稼働運転状態における改質器６内の温度をＴ１（℃）、また燃料電池セルスタック８近傍の温度をＴ２（℃）とし、現時点の同様の稼働運転状態（最大負荷時の所定出力電流での稼働運転）での改質器６内の温度を（ｔ１）℃、燃料電池セルスタック８近傍の温度を（ｔ２）℃とすると、設置初期の温度を基準とする温度変化量は、
改質器６内の温度変化量ΔＴ１（℃）＝Ｔ１−ｔ１ ・・・（１）
燃料電池セルスタック８近傍の温度変化量ΔＴ２（℃）＝Ｔ２−ｔ２ ・・・（２）
となる。表１の関係を利用するとともに、式（１）及び（２）を用いると、空気の供給流量の乖離量（％）（設置初期の上述した稼働運転状態における供給流量を基準にした乖離量）及び燃料ガスの供給流量の乖離量（％）（設置初期の上述した稼働運転状態における供給流量を基準にした乖離量）は、
空気乖離量Ｘ（％）＝−１．０９８ΔＴ１＋０．４８８ΔＴ２ ・・・（３）
燃料ガス乖離量Ｙ（％）＝０．０２４４ΔＴ１＋０．１２２ΔＴ２ ・・・（４）
となり、改質器６内の温度変化量ΔＴ１及び燃料電池セルスタック８近傍の温度変化量ΔＴ２を用いることにより、設置初期の上述した稼働運転状態を基準とした空気供給流量の乖離量Ｘ（％）及び燃料ガス供給流量の乖離量Ｙ（％）を演算して求めることが可能となる。
【００５３】
上述した関係を利用して燃料ガス及び空気の供給流量を補正するために、更に、次の通りに構成されている。改質器６の温度を検出するために、改質器６内に第１温度検出手段６２が配設されている。また、燃料電池セルスタック８近傍の温度を検出するために、高温室４２内の燃料電池セルスタック８に近接して第２温度検出手段６４が配設されている。
【００５４】
この第１及び第２温度検出手段６２及び６４の検知温度を利用した燃料ガス供給流量及び空気供給流量の補正は、図２に示す制御系により行われる。図１とともに図２を参照して、燃料電池２は、燃料ポンプ２０、水ポンプ２６及び空気ブロア３０などを制御するための制御手段６６を更に備え、第１及び第２温度検知手段６２，６４からの検知信号は制御手段６６に送給され、空気流量計３２及び燃料流量計１８からの検知信号もこの制御手段６６に送給される。
【００５５】
制御手段６６は、運転切換手段６８、温度変化量演算手段７０、空気乖離量演算手段７２及び燃料乖離量演算手段７４を備えている。運転切換手段６８は、燃料電池の運転状態を通常運転モードと補正運転モードとに切り換える。通常運転モードの運転とは、燃料電池セルスタック８の出力電力を電力負荷に応じて変動させて出力させる運転モードであって、燃料電池セルスタック８からの発電出力が所定電力となるように制御する（電圧が変動すればそれに伴って電流も変動し、例えば電圧が低下すると、電流は上昇する）モードであり、通常の発電状態の運転時には、この通常運転モードで運転される。また、補正運転モードの運転とは、燃料電池セルスタック８を最大負荷で出力電流を所定電流に維持する運転モードであって、この補正運転モードにおいては、出力電流が一定に維持されるので、燃料ガスの供給流量もこの出力電流となる一定流量に維持され、空気供給流量及び燃料ガス供給流量を補正するときには、この補正運転モードで運転される。
【００５６】
また、温度変化量演算手段７０は、設置初期の最大負荷時の所定出力電流での稼働運転状態における改質器６内の温度Ｔ１（℃）、また燃料電池セルスタック８近傍の温度Ｔ２（℃）を基準に上記式（１）及び（２）を用いて改質器６内の温度変化量ΔＴ１及び燃料電池セルスタック８近傍の温度変化量ΔＴ２を演算する。
【００５７】
そして、空気乖離量演算手段７２は、温度変化量演算手段７０により演算した温度変化量ΔＴ１及びΔＴ２に基づき、上記式（３）を用いて空気乖離量Ｘ（％）を演算し、また燃料乖離量演算手段７４は、上記温度変化量ΔＴ１及びΔＴ２に基づき、上記式（４）を用いて燃料乖離量Ｙ（％）を演算する。
【００５８】
この制御手段６６は、更に、空気補正量演算手段７６、燃料補正量演算手段７８、作動制御手段８０及びメモリ手段８２を含んでいる。空気補正量演算手段７６は、演算した空気乖離量Ｘ（％）に基づいて空気供給流路２８を通して供給される空気の補正量（増加量又は減少量）を演算し、また燃料補正量演算手段７８は、演算した燃料乖離量Ｙ（％）に基づいて燃料ガス供給流路１４を通して供給される燃料ガスの補正量（増加量又は減少量）を演算する。そして、作動制御手段８０は、燃料電池セルスタック８の空気極側に供給される空気の流量が演算した補正量だけ補正されるように空気ブロア３０の回転数を制御し、また燃料電池セルスタック８の燃料極側に供給される燃料ガスの流量が演算した補正量だけ補正されるように燃料ポンプ２０の回転数を制御する。
【００５９】
メモリ手段８２には、空気乖離量演算データ（上記式（３）に関する情報）及び燃料乖離量演算データ（上記式（４）に関する情報）が登録されているとともに、空気ブロア制御マップ（駆動電圧と回転数に関するマップ情報）及び燃料ポンプ制御マップ（駆動電圧と回転数に関するマップ情報）などが登録されており、更に設置初期の最大負荷時の所定出力電流での稼働運転状態における改質器６内の温度Ｔ１及び燃料電池セルスタック８近傍の温度Ｔ２などが記憶される。
【００６０】
この燃料電池２における空気供給流量及び燃料ガス供給流量の補正制御は、図３に示すフローチャートに沿って行われる。主として図２及び図３を参照して、空気供給流量及び燃料ガス供給流量の補正を行うときには、運転切換手段６８によって補正運転モード（最大負荷の出力電流一定のモード）の運転に切り換えられる。このような補正運転モードの運転は、例えば各起動毎に行われ、起動後その補正状態で運転される。
【００６１】
この補正運転モードの運転状態においては、まず、第１温度検知手段６２が改質器６の内部温度を検出し、また第２温度検出手段６４が燃料電池セルスタック８の近傍温度を検出し（ステップＳ１）、第１及び第２温度検出手段６２，６４からの検知信号が制御手段６６に送給される。
【００６２】
このようにして温度検出が行われると、温度変化量演算手段７０は、第１温度検出手段６２の検知温度ｔ１及びメモリ手段８２に記憶された設定初期の改質器６の内部温度Ｔ１に基づいて、上記式（１）を用いて改質器６の温度変化量ΔＴ１を演算し（ステップＳ２）、また第２温度検出手段６４の検知温度ｔ２及びメモリ手段８２に記憶された設定初期の燃料電池セルスタック８の近傍温度Ｔ２に基づいて、上記式（２）を用いて燃料電池セルスタック８の近傍温度ΔＴ２を演算する（ステップＳ３）。
【００６３】
そして、空気乖離量演算手段７２は、温度変化量演算手段７０により演算された二個所の温度測定個所の温度変化量ΔＴ１，ΔＴ２に基づき、上記式（３）を用いて空気乖離量Ｘを演算し（ステップＳ４）、また燃料乖離量演算手段７４は、これら二個所の温度測定個所の温度変化量ΔＴ１，ΔＴ２に基づき、上記式（４）を用いて燃料乖離量Ｙを演算する（ステップＳ５）。このようにして、改質器６及び燃料電池セルスタック８に関連する二個所の検出温度を用いて、空気及び燃料ガスの供給流量の経時的な変化量を検知することができる。
【００６４】
その後、この空気乖離量Ｘ及び燃料乖離量Ｙを用いて供給流量の補正が行われる。即ち、空気補正量演算手段７６は、この空気乖離量Ｘに基づいて空気補正量を演算し（ステップＳ７）、また燃料補正量演算手段７８は、燃料乖離量Ｙに基づいて燃料補正量を演算する（ステップＳ７）。かくすると、作動制御手段８２は、空気乖離量Ｘに基づき、メモリ手段８２に登録された空気ブロア制御マップを用いて空気ブロア３０の回転数（具体的には、最大負荷時の所定出力電流での運転状態における回転数）を演算し（ステップＳ８）、この回転数に基づき燃料電池２の発電出力に対応する空気ブロア３０の回転数を設定する。また、作動制御手段８２は、燃料乖離量Ｙに基づき、メモリ手段８２に登録された燃料ポンプ制御マップを用いて燃料ポンプ２０の回転数（具体的には、最大負荷時の所定出力電流での運転状態における回転数）を演算し（ステップＳ９）、この回転数に基づき燃料電池２の発電出力に対応する燃料ポンプ２０の回転を設定する。
【００６５】
そして、制御手段６６は、空気乖離量Ｘに基づいて設定された回転数に基づき空気ブロア３０を作動制御し（ステップＳ１０）、また燃料乖離量Ｙに基づいて設定された回転数に基づき燃料ポンプ２０を作動制御し（ステップＳ１１）、このようにして空気及び燃料ガスの供給流量の補正が行われる。
【００６６】
この補正が終了した後、運転切換手段６６は、運転モードを補正運転モードから通常運転モードに切換え（ステップＳ１２）、燃料電池２は、通常運転モードでもって運転され、空気ブロア３０及び燃料ポンプ２０は、補正設定された回転数でもって作動制御され、このように運転制御することによって、経時的変化による供給流量の変動を受けることなく、空気及び燃料ガスを燃料電池セルスタック８に供給することができる。
【００６７】
この実施形態では、補正運転モードとして最大負荷の所定出力電流の運転状態としているが、このような運転状態に限定されることなく、所定負荷（例えば、定格発電出力の負荷状態など）の発電状態で発電出力電流を所定出力電流に維持した運転状態で行うようにしてもよい。
【００６８】
また、この実施形態では、空気ブロア３０及び燃料ポンプ２０の回転数（換言すると、空気供給手段及び燃料ガス供給手段による空気供給流量及び燃料ガス供給流量）を補正しているが、これに限定されることなく、空気ブロア３０及び水ポンプ２６の回転数（空気供給手段及び水供給手段による空気供給流量及び水供給流量）を補正するようにしてもよく、或いは燃料ポンプ２０及び水ポンプ２６の回転数（燃料ガス供給手段及び水供給手段による燃料ガス供給流量及び水供給流量）を補正するようにしてもよい。
【００６９】
このことに関し更に説明すると、一般的に、水供給流路２２を通して供給される改質用水の供給流量と改質器６の温度及び燃料電池セルスタック８の近傍の温度とも密接な関係があり（この密接な関係については、後述の説明も参照されたい）、従って、改質用水のこのような密接な関係と、空気供給流路２８を通して供給される空気の供給流量と改質器６の温度及び燃料電池セルスタック８の近傍の温度との密接な関係を利用することによって、上述したと同様にして、改質器６の内部温度（Ｔ１，ｔ１）及び燃料電池セルスタック８の近傍温度（Ｔ２，ｔ２）に基づいて水乖離量Ｚ及び空気乖離量Ｘを検知することができ、そして、水乖離量Ｚ及び空気乖離量Ｘに基づいて、上述したと同様にして、水ポンプ２６及び空気ブロア３０の回転数（水供給手段及び空気供給手段による水供給流量及び空気供給流量）を補正設定することができ、このようにすることによって、経時的変化による供給流量の変動を受けることなく、改質用水及び空気を所要の通りに供給することができる。
【００７０】
また、上述した改質用水の密接な関係と、燃料ガス供給流路１４を通して供給される燃料ガスの供給流量と改質器６の温度及び燃料電池セルスタック８の近傍の温度との密接な関係を利用することによって、上述したと同様にして、改質器６の内部温度（Ｔ１，ｔ１）及び燃料電池セルスタック８の近傍温度（Ｔ２，ｔ２）に基づいて水乖離量Ｚ及び燃料乖離量Ｙを検知することができ、そして、水乖離量Ｚ及び燃料乖離量Ｙに基づいて、上述したと同様にして、水ポンプ２６及び燃料ポンプ２０の回転数（水供給手段及び燃料ガス供給手段による水供給流量及び燃料ガス供給流量）を補正設定することができ、このようにすることによって、経時的変化による供給流量の変動を受けることなく、改質用水及び燃料ガスを所要の通りに供給することができる。
【００７１】
〔第２の実施形態〕
次に、図４〜図６を参照して、固体酸化物形燃料電池の第２の実施形態について説明する。図４は、第２の実施形態の固体酸化物形燃料電池を示す概略図であり、図５は、図４の固体酸化物形燃料電池の制御系を示すブロック図であり、図６は、図５の制御系による制御の一部を示すフローチャートである。尚、この第２の実施形態において、上述した第１の実施形態と実質上同一の部材には同一の参照番号を付し、その説明を省略する。
【００７２】
この第２の実施形態においては、空気ブロア３０、燃料ポンプ２０及び水ポンプ２６の経時的性能変動に対応して空気、燃料ガス及び改質用水の供給流量が補正制御されるように構成されている。更に、説明すると、一般的に、燃料電池においては、空気供給流路２８を通して供給される空気の供給流量と改質器６の内部温度、燃料電池セルスタック８の近傍温度及び燃焼室３４の温度とは密接な関係があり、また燃料ガス供給流路１４を通して供給される燃料ガスの供給流量と改質器６の温度、燃料電池セルスタック８の近傍温度及び燃焼室３４の温度とも密接な関係があり、更に水供給流路２２を通して供給される改質用水の供給流量と改質器６の温度、燃料電池セルスタック８の近傍温度及び燃焼室３４の温度とも密接な関係がある。この密接な関係は、上述したように、燃料電池の種類、発電電力などによって異なるが、燃料電池を実際に稼働運転させて計測すると、一例として、表２の関係が実証実験的に得られる。
【００７３】
【表２】
表２は、燃料電池２Ａの設置初期の運転状態において、最大負荷時で稼働させて出力電流を所定電流（例えば、６Ａ）に維持した電流制限の運転状態において、空気供給流路２８を流れる空気の供給流量が１％変動（この場合、増加）する毎に変動する燃料電池セルスタック８の近傍温度、改質器６の内部温度及び燃焼室３４の温度を示すものである。また、この表２は、上述した電流制限の稼働運転状態において、水供給流路２２を流れる改質用水の供給流量が１％変動（この場合、増加）する毎に変動する燃料電池セルスタック８の近傍温度、改質器６の内部温度及び燃焼室３４の温度、更には燃料ガス供給流路１４を流れる燃料ガスの供給流量が１％変動（この場合、増加）する毎に変動する燃料電池セルスタック８の近傍温度、改質器６の内部温度及び燃焼室３４の温度を示している。
【００７４】
設置初期の最大負荷運転時の所定出力電流を所定電流に維持した稼働運転状態における改質器６内の温度をＴ１（℃）、燃料電池セルスタック８近傍の温度をＴ２（℃）、また燃焼室３４の温度をＴ３（℃）とし、現時点の同様の稼働運転状態での改質器６の内部温度をｔ１（℃）、燃料電池セルスタック８の近傍温度をｔ２（℃）、燃焼室３４の温度をｔ３（℃）とすると、設置初期の温度を基準とする温度変化量は、改質器６内の温度変化量ΔＴ１及び燃料電池セルスタック８近傍の温度変化量ΔＴ２は、上記式（１）及び（２）となり、また燃焼室３４の温度変化量ΔＴ３は、
燃焼室３４の温度変化量ΔＴ３（℃）＝Ｔ３−ｔ３ ・・・（５）
となる。表２の関係を利用するとともに、式（１）、（２）及び（５）を用いると、空気の供給流量の乖離量Ｘ（％）、燃料ガスの供給流量の乖離量Ｙ（％）及び改質用水の供給流量の乖離量Ｚ（％）は、
空気乖離量Ｘ（％）＝−２．１０９ΔＴ１＋０．２２８４ΔＴ２＋０．５３１９ΔＴ３ ・・・（６）
燃料ガス乖離量Ｙ（％）＝０．３５９４ΔＴ１＋０．０３６１ΔＴ２＋０．１７６１ΔＴ３ ・・・（７）
改質用水乖離量Ｚ（％）＝０．４６８８ΔＴ１−０．１２０２ΔＴ２＋０．２４６４ΔＴ３ ・・・（８）
となり、改質器６内の温度変化量ΔＴ１、燃料電池セルスタック８近傍の温度変化量ΔＴ２及び燃焼室３４の温度変化量ΔＴ３を用いることにより、設置初期の上述した稼働運転状態を基準とした空気供給流量の乖離量Ｘ（％）、燃料ガス供給流量の乖離量Ｙ（％）及び改質用水の供給流量の乖離量Ｚ（％）を演算して求めることが可能となる。
【００７５】
上述した密接な関係を利用して燃料ガス、空気及び改質用水の供給流量を補正するために、第２の実施形態では、次の通りに構成されている。上述した第１の実施形態と同様に、改質器６内に第１温度検出手段６２が配設され、燃料電池セルスタック８に近接して第２温度検出手段６４が配設され、加えて燃焼室３４の温度を検出するために、この燃焼室３４に第３温度検出手段９２が設けられている。尚、水供給流路２２には水流量計９４が設けられる。
【００７６】
第１〜第３温度検出手段６２，６４、９２の検知温度を利用した燃料ガス供給流量、空気供給流量及び改質用の水供給流量の補正は、図５に示す制御系により行われる。図５を参照して、制御手段６６Ａは、運転切換手段６８、温度変化量演算手段７０、空気乖離量演算手段７２、燃料乖離量演算手段７４、空気補正量演算手段７６、燃料補正量演算手段７８、作動制御手段８０及びメモリ手段８２Ａに加えて、水乖離量演算手段９６及び水補正量演算手段９８を含んでいる。
【００７７】
この第２の実施形態では、温度変化量演算手段７０は、改質器６内の温度変化量ΔＴ１及び燃料電池セルスタック８近傍の温度変化量ΔＴ２に加えて、燃焼室３４の温度変化量ΔＴ３を上記式（５）を用いて演算する。また、空気乖離量演算手段７２は、温度変化量演算手段７０により演算した温度変化量ΔＴ１、ΔＴ２及びΔＴ３に基づき、上記式（６）を用いて空気乖離量Ｘ（％）を演算し、燃料乖離量演算手段７４は、上記温度変化量ΔＴ１、ΔＴ２及びΔＴ３に基づき、上記式（７）を用いて燃料乖離量Ｙ（％）を演算し、また水乖離量演算手段９６は、上記温度変化量ΔＴ１、ΔＴ２及びΔＴ３に基づき，上記式（８）を用いて水乖離量Ｚ（％）を演算する。更に、水補正量演算手段９８は、演算した水乖離量Ｚに基づいて水供給流路２２を通して供給される改質用水の補正量（増加量又は減少量）を演算し、作動制御手段８０は、空気ブロア３０及び燃料ポンプ２０の回転数を補正制御するとともに、気化器４に供給される改質用水の流量が演算した補正量だけ補正されるように水ポンプ２６の回転数を制御する。更に、メモリ手段８２Ａには、空気乖離量演算データ（上記式（６）に関する情報）、燃料乖離量演算データ（上記式（７）に関する情報）及び水乖離量演算データ（上記式（８）に関する情報）が登録されているとともに、空気ブロア制御マップ及び燃料ポンプ制御マップに加えて水ポンプ制御マップ（駆動電圧と回転数に関するマップ情報）などが登録され、更に設置初期の最大負荷時の所定出力電流での稼働運転状態における改質器６内の温度Ｔ１、燃料電池セルスタック８の近傍温度Ｔ２及び燃焼室３４の温度Ｔ３などが記憶される。第２の実施形態におけるその他の構成は、上述した第１の実施形態と実質上同一である。
【００７８】
この燃料電池２Ａにおける空気供給流量、燃料ガス供給流量及び水供給流量の補正制御は、図６に示すフローチャートに沿って行われる。主として図５及び図６を参照して、空気供給流量、燃料ガス供給流量及び水供給流量の補正を行うときには、運転切換手段６８によって補正運転モードの運転に切り換えられ、この補正運モードの運転制御は、上述したと略同様に行われる。
【００７９】
ます、第１温度検知手段６２が改質器６の内部温度を検出し、第２温度検出手段６４が燃料電池セルスタック８の近傍温度を検出し、また第３温度検出手段９２が燃焼室３４の温度を検出する（ステップＳ２１）、第１〜第３温度検出手段６２，６４，９２からの検知信号が制御手段６６Ａに送給される。
【００８０】
このようにして温度検出が行われると、温度変化量演算手段７０は、上述したと同様にして改質器６の温度変化量ΔＴ１を演算し（ステップＳ２２）、また燃料電池セルスタック８近傍の温度変化量ΔＴ２を演算し（ステップＳ２３）、更に第３温度検出手段９２の検知温度ｔ３及びメモリ手段８２Ａに記憶された設定初期の燃料電池セルスタック８の近傍温度Ｔ３に基づいて、上記式（５）を用いて燃焼室３４の温度変化量ΔＴ３を演算する（ステップＳ２４）。
【００８１】
そして、空気乖離量演算手段７２は、温度変化量演算手段７０により演算された三個所の温度測定個所の温度変化量ΔＴ１，ΔＴ２，ΔＴ３に基づき、上記式（６）を用いて空気乖離量Ｘを演算し（ステップＳ２５）、燃料乖離量演算手段７４は、これら三個所の温度測定個所の温度変化量ΔＴ１，ΔＴ２，ΔＴ３に基づき、上記式（７）を用いて燃料乖離量Ｙを演算し（ステップＳ２６）、水乖離量演算手段９６は、これら三個所の温度測定個所の温度変化量ΔＴ１，ΔＴ２，ΔＴ３に基づき、上記式（８）を用いて水乖離量Ｚを演算する（ステップＳ２７）。このようにして、改質器６、燃料電池セルスタック８及び燃焼室３４に関連する三個所の検出温度を用いて、空気、燃料ガス及び改質用水の経時的な変化量を検知することができる。
【００８２】
その後、この空気乖離量Ｘ、燃料乖離量Ｙ及び水乖離量Ｚを用いて供給流量の補正が行われる。即ち、空気補正量演算手段７６は、この空気乖離量Ｘに基づいて空気補正量を演算し（ステップＳ２８）、燃料補正量演算手段７８は、燃料乖離量Ｙに基づいて燃料補正量を演算し（ステップＳ２９）、また水補正量演算手段９８は、水乖離量Ｚに基づいて水補正量を演算する（ステップＳ３０）。かくすると、作動制御手段８２は、上述したと同様にして、空気ブロア３０の回転数を演算し（ステップＳ３１）、この回転数に基づき燃料電池２Ａの発電出力に対応する空気ブロア３０の回転数を設定し、また燃料ポンプ２０の回転数を演算し（ステップＳ３２）、この回転数に基づき燃料電池２Ａの発電出力に対応する燃料ポンプ２０の回転数を設定する。また、作動制御手段８２は、水乖離量Ｚに基づき、メモリ手段８２Ａに登録された水ポンプ制御マップを用いて水ポンプ２６の回転数（具体的には、最大負荷時の所定出力電流での運転状態における回転数）を演算し（ステップＳ３３）、この回転数に基づき燃料電池２Ａの発電出力に対応する水ポンプ２６の回転を設定する。
【００８３】
そして、制御手段６６Ａは、水乖離量Ｘに基づいて設定された回転数に基づき空気ブロア３０を作動制御し（ステップＳ３４）、燃料乖離量Ｙに基づいて設定された回転数に基づき燃料ポンプ２０を作動制御し（ステップＳ３５）、また水乖離量Ｚに基づいて設定された回転数に基づき水ポンプ２６を作動制御し（ステップＳ３６）、このようにして空気、燃料ガス及び改質用水の供給流量の補正が行われる。
【００８４】
この補正が終了した後は、上述した実施形態と同様に、運転切換手段６６は、運転モードを補正運転モードから通常運転モードに切換え（ステップＳ３７）、燃料電池２Ａは、通常運転モードでもって運転され、空気ブロア３０、燃料ポンプ２０及び水ポンプ２６は、補正された回転数条件でもって作動制御され、このように運転することによって、経時的変化による供給流量の変動を受けることなく、空気、燃料ガス及び改質用水を所要の通りに供給することができる。
【００８５】
この第２の実施形態においても、所定負荷（例えば、定格発電出力の負荷状態）の発電状態で発電出力電流を所定出力電流に維持した運転状態で行うようにすることもできる。
【００８６】
例えば、上述した実施形態では、空気流量の供給量、燃料ガスの供給流量及び水供給流量の変動と密接な関係のある温度の測定部位として改質器６（その内部）、燃料電池セルスタック８の近傍及び燃焼室３４を選択しているが、これらの温度測定部位の一つに代えて、燃焼室３４に関連する排熱回収用熱交換器５４（その内部）を選択してもよい。また、改質器６、燃料電池セルスタック８及び燃焼室３４に関連する温度測定部位として、上述した実施形態では、改質器６、燃料電池セルスタック８及び燃焼室３４についてそれぞれ一個所としているが、改質器６、燃料電池セルスタック８及び燃焼室３４のいずれか一つについて二個所とすることができ、場合により、改質器６、燃料電池セルスタック８及び燃焼室３４のいずれか一つについて三個所とすることもできる。
【００８７】
上述した実施形態では、改質器６、燃料電池セルスタック８及び燃焼室３４に関連する温度測定部位の温度を利用しているが、このような温度測定部位の温度の一つ又は二つ、或いは全てを利用することに代えて、燃料電池セルスタック８に関連する電圧測定部位の出力電圧を利用するようにしてもよい。
【００８８】
〔第３の実施形態〕
次に、図７及び図８を参照して、第３の実施形態の固体酸化物形燃料電池について説明する。図７は、第３の実施形態の固体酸化物形燃料電池を示す概略図であり、図８は、図４の固体酸化物形燃料電池の制御系を示すブロック図である。尚、以下の実施形態においても、第１の実施形態と実質上同一の部材には同一の参照番号を付し、その説明を省略する。
【００８９】
図７及び図８において、この第３の実施形態においては、空気ブロア３０及び燃料ポンプ２０の経時的性能変動に対応して空気及び燃料ガスの供給流量が補正制御されるように構成されている。更に、説明すると、燃料電池においては、上述したように、空気供給流路２８を通して供給される空気の供給流量と改質器６の内部温度、燃料電池セルスタック８の近傍温度及び燃焼室３４の温度に加えて燃料電池セルスタック８の出力電圧とは密接な関係があり、また燃料ガス供給流路１４を通して供給される燃料ガスの供給流量と改質器６の温度、燃料電池セルスタック８の近傍温度及び燃焼室３４の温度に加えて燃料電池セルスタック８の出力電圧とも密接な関係があり、更に水供給流路２２を通して供給される改質用水の供給流量と改質器６の温度、燃料電池セルスタック８の近傍温度及び燃焼室３４の温度に加えて燃料電池セルスタック８の出力電圧とも密接な関係がある。この密接な関係は、上述したように、燃料電池の種類、発電電力などによって異なるが、燃料電池を実際に稼働運転させて計測すると、一例として、表３の関係が実証実験的に得られる。
【００９０】
この第３の実施形態においては、これらの関係のうち燃料電池セルスタック８の近傍温度と燃料電池セルスタック８の出力電圧を利用している。
【００９１】
【表３】
表３は、燃料電池２Ｂの設置初期の運転状態において、最大負荷時で稼働させて出力電流を所定電流（例えば、６Ａ）に維持した電流制限の運転状態において、空気供給流路２８を流れる空気の供給流量が１％変動（この場合、増加）する毎に変動する燃料電池セルスタック８の近傍温度及び燃料電池セルスタック８の出力電圧を示すものである。また、この表３は、上述した電流制限の稼働運転状態において、水供給流路２２を流れる改質用水の供給流量が１％変動（この場合、増加）する毎に変動する燃料電池セルスタック８の近傍温度及び燃料電池セルスタック８の出力電圧を示している。
【００９２】
設置初期の最大負荷運転時の所定出力電流を所定電流に維持した稼働運転状態における燃料電池セルスタック８近傍の温度をＴ２（℃）、また燃料電池セルスタック８の出力電圧をＶ（Ｖ）とし、現時点の同様の稼働運転状態での燃料電池セルスタック８の近傍温度をｔ２（℃）、また燃料電池セルスタック８の出力電圧をｖ（Ｖ）とすると、設置初期の温度を基準とする燃料電池セルスタック８近傍の温度変化量ΔＴ２は、上記式（２）となり、また燃料電池セルスタック８の出力電圧変化量ΔＶは、
燃料電池セルスタック８の出力電圧変化量ΔＶ（Ｖ）＝Ｖ−ｖ ・・・（９）
となる。表３の関係を利用するとともに、式（２）及び（９）を用いると、空気の供給流量の乖離量Ｘ（％）、水の供給流量の乖離量Ｚ（％）は、
空気乖離量Ｘ（％）＝ΔＶ−３．００ΔＴ２ ・・・（１０）
水乖離量Ｚ（％）＝−２．５０ΔＶ＋２．５０ΔＴ２ ・・・（１１）
となり、燃料電池セルスタック８近傍の温度変化量ΔＴ２及び燃料電池セルスタック８の出力電圧変化量ΔＶを用いることにより、設置初期の上述した稼働運転状態を基準とした空気供給流量の乖離量Ｘ（％）及び改質用水の供給流量の乖離量Ｚ（％）を演算して求めることが可能となる。
【００９３】
上述した密接な関係を利用して空気及び改質用水の供給流量を補正するために、第３の実施形態では、次の通りに構成されている。燃料電池セルスタック８に近接して温度検出手段６４が配設され、更に燃料電池セルスタック８の出力電圧を検出するための電圧検出手段１０２が設けられる。この電圧検出手段１０２は、燃料電池セルスタック８の発電出力ライン１０４に配設され、燃料電池セルスタック８からの出力電圧を検出する。尚、水供給流路２２には水流量計９４が設けられる。
【００９４】
温度検出手段６４の検知温度及び電圧検出手段１０２の検知電圧を利用した空気供給流量及び改質用の水供給流量の補正は、図８に示す制御系により行われる。図８を参照して、制御手段６６Ｂは、運転切換手段６８、温度変化量演算手段７０、空気乖離量演算手段７２、空気補正量演算手段７６、作動制御手段８０及びメモリ手段８２Ｂを備えるとともに、電圧変化量演算手段１０６、水乖離量演算手段９６及び水補正量演算手段９８を含んでいる。
【００９５】
この第３の実施形態における電圧変化量演算手段１０６は、燃料電池セルスタック８の出力電圧の変化量ΔＶを上記式（９）を用いて演算する。また、空気乖離量演算手段７２は、温度変化量演算手段７０により演算した温度変化量ΔＴ２及び電圧変化量演算手段１０６により演算した出力電圧変化量ΔＶに基づき、上記式（１０）を用いて空気乖離量Ｘ（％）を演算し、また水乖離量演算手段９６は、上記温度変化量ΔＴ２及び出力電圧変化量ΔＶに基づき，上記式（１１）を用いて水乖離量Ｚ（％）を演算する。更に、水補正量演算手段９８は、演算した水乖離量Ｚに基づいて水供給流路２２を通して供給される改質用水の補正量（増加量又は減少量）を演算し、作動制御手段８０は、空気ブロア３０及び水ポンプ２６の回転数を補正制御する。このことに関連して、メモリ手段８２Ｂには、空気乖離量演算データ（上記式（１０）に関する情報）及び水乖離量演算データ（上記式（１１）に関する情報）が登録されているとともに、空気ブロア制御マップ及び水ポンプ制御マップなどが登録され、更に設置初期の最大負荷時の所定出力電流での稼働運転状態における燃料電池セルスタック８の近傍温度Ｔ２及び燃料電池セルスタック８の出力電圧Ｖなどが記憶される。第３の実施形態におけるその他の構成は、上述した第１の実施形態と実質上同一である。
【００９６】
この燃料電池２Ｂにおける空気供給流量及び水供給流量の補正制御を概説すると、次の通りである。即ち、温度検知手段６４及び電圧検出手段１０２からの検知信号が制御手段６６Ｂに送給され、温度変化量演算手段７０は、上述したと同様にして燃料電池セルスタック８近傍の温度変化量ΔＴ２を演算し、電圧変化量演算手段１０６は、燃料電池セルスタック８の出力電圧の電圧変量ΔＶを演算する。
【００９７】
そして、空気乖離量演算手段７２は、温度変化量演算手段７０による温度変化量ΔＴ２及び電圧変化量演算手段１０６による電圧変化量ΔＶに基づき、上記式（１０）を用いて空気乖離量Ｘを演算し、また水乖離量演算手段９６は、上記温度変化量ΔＴ２及び上記電圧変化量ΔＶに基づき、上記式（１１）を用いて水乖離量Ｚを演算する。このようにして、燃料電池セルスタック８に関連する検出温度及び燃料電池セルスタック８に関連する検出出力電圧を用いて、空気及び改質用水の経時的な変化量を検知することができる。
【００９８】
このようにして空気及び改質用水の乖離量Ｘ，Ｚを求めると、これらを用いて供給流量の補正が行われる。即ち、空気補正量演算手段７６は、この空気乖離量Ｘに基づいて空気補正量を演算し、また水補正量演算手段９８は、水乖離量Ｚに基づいて水補正量を演算する。そして、作動制御手段８２は、上述したようにして、空気ブロア３０の回転数を演算して燃料電池２Ｂの発電出力に対応する空気ブロア３０の回転数を設定し、この設定された回転数に基づき空気ブロア３０を作動制御し、また水ポンプ２６の回転数を演算して燃料電池２Ａの発電出力に対応する水ポンプ２６の回転を設定し、この設定された回転数に基づき水ポンプ２６を作動制御し、このようにして空気及び改質用水の供給流量の補正が行われ、このようにしても上述した実施形態と同様の作用効果を達成することができる。
【００９９】
この第３の実施形態では、温度測定部位の温度として燃料電池セルスタック８近傍の温度を利用しているが、上述した記載から理解されるように、改質器６又は燃料室３４に関連する温度測定部位の温度を利用しても同様の効果が達成される。
【０１００】
また、この第３の実施形態では、空気乖離量及び水乖離量を演算して空気ブロア３０及び水ポンプ２６の回転数（換言すると、空気供給手段及び水供給手段による空気供給流量及び水供給流量）を補正しているが、上述したと同様に、燃料電池セルスタック８の電圧変化量ΔＶを利用して空気乖離量及び燃料乖離量を演算して空気ブロア３０及び燃料ポンプ２０の回転数（空気供給手段及び燃料ガス供給手段による空気供給流量及び燃料ガス供給流量）を補正するようにしてもよく、或いはこの電圧変化量ΔＶを利用して燃料乖離量及び水乖離量を演算して燃料ポンプ２０及び水ポンプ２６の回転数（燃料ガス供給手段及び水供給手段による燃料ガス供給流量及び水供給流量）を補正するようにしてもよい。
【０１０１】
この第３の実施形態では、燃料電池セルスタック８に関連する電圧測定部位の出力電圧の変化量ΔＶと燃料電池セルスタック８近傍の温度の変化量ΔＴ２（又は改質器６の温度の変化量ΔＴ１、燃焼室３４の温度の変化量ΔＴ３でもよい）を用いて空気供給手段及び水供給手段による空気供給流量及び水供給流量（又は燃料ガス供給手段及び水供給手段による燃料ガス供給流量及び水供給流量、空気供給手段及び燃料ガス供給手段による空気供給流量及び燃料ガス供給流量）を補正制御しているが、上述した記載から理解されるように、燃料電池セルスタック８に関連する電圧測定部位の出力電圧の変化量と改質器６、燃料電池セルスタック８及び燃焼室３４に関連する二個所の温度測定部位の温度の変化量を利用して空気供給手段、燃料ガス供給手段及び水供給手段による空気供給流量、燃料ガス供給流量及び水供給流量を補正制御するようにすることもできる。
【０１０２】
例えば、温度として燃料電池セルスタック８及び燃焼室３４に関連する温度を利用し、出力電圧として燃料電池セルスタック８に関連する電圧を利用する場合、次のようになる。更に、説明すると、燃料電池を実際に稼働運転させて計測すると、空気供給流路２２を通して供給される空気の供給流量と燃料電池セルスタック８の出力電圧、燃料電池セルスタック８近傍の温度及び燃焼室３４の温度との関係、燃料ガス供給流路１４を通して供給される燃料ガスの供給流量と燃料電池セルスタック８の出力電圧、燃料電池セルスタック８近傍の温度及び燃焼室３４の温度との関係、また水供給流路２２を通して供給される改質用水の供給流量と燃料電池セルスタック８の出力電圧、燃料電池セルスタック８近傍の温度及び燃焼室３４の温度との関係は、一例として、表４に示すものが実証実験的に得られる。
【０１０３】
【表４】
表４は、燃料電池の設置初期の運転状態において、最大負荷時で稼働させて出力電流を所定電流（例えば、６Ａ）に維持した電流制限の運転状態において、空気供給流路２８を流れる空気の供給流量が１％変動（この場合、増加）する毎に変動する燃料電池セルスタック８の出力電圧、燃料電池セルスタック８の近傍温度及び燃焼室３４の温度を示すものである。また、この表４は、上述した電流制限の稼働運転状態において、燃料ガス供給流路１４を通して流れる燃料ガスの供給流量が１％変動（この場合、増加）する毎に変動する燃料電池セルスタック８の出力電圧、燃料電池セルスタック８の近傍温度及び燃焼室３４の温度、更には水供給流路２２を流れる改質用水の供給流量が１％変動（この場合、増加）する毎に変動する燃料電池セルスタック８の出力電圧、燃料電池セルスタック８の近傍温度及び燃焼室３４の温度を示している。
【０１０４】
設置初期の最大負荷運転時の所定出力電流を所定電流に維持した稼働運転状態における燃料電池セルスタック８の出力電圧をＶ（Ｖ）、燃料電池セルスタック８近傍の温度をＴ２（℃）、また燃焼室３４の温度をＴ３（℃）とし、現時点の同様の稼働運転状態での燃料電池セルスタック８の出力電圧をｖ（Ｖ）、燃料電池セルスタック８の近傍温度をｔ２（℃）、燃焼室３４の温度をｔ３（℃）とすると、設置初期を基準とする変化量については、燃料電池セルスタック８の出力電圧変化量ΔＶ、燃料電池セルスタック８近傍の温度変化量ΔＴ２及び燃焼室３４の温度変化量ΔＴ３は、上記式（９）、（２）及び（５）となる。表４の関係を利用するとともに、式（９）、（２）及び（５）を用いると、空気の供給流量の乖離量Ｘ（％）、燃料ガスの供給流量の乖離量Ｙ（％）及び改質用水の供給流量の乖離量Ｚ（％）は、
空気乖離量Ｘ（％）＝−１．２２ΔＶ−０．７３ΔＴ２＋０．８８ΔＴ３
・・・（１２）
燃料ガス乖離量Ｙ（％）＝−０．７１ΔＶ＋０．６７ΔＴ２−０．７１ΔＴ３
・・・（１３）
改質用水乖離量Ｚ（％）＝−０．０８ΔＶ＋０．０８ΔＴ２＋０．０３ΔＴ３
・・・（１４）
となり、燃料電池セルスタック８の出力電圧の変化量ΔＶ、燃料電池セルスタック８近傍の温度変化量ΔＴ２及び燃焼室３４の温度変化量ΔＴ３を用いることにより、設置初期の上述した稼働運転状態を基準とした空気供給流量の乖離量Ｘ（％）、燃料ガス供給流量の乖離量Ｙ（％）及び改質用水の供給流量の乖離量Ｚ（％）を演算して求めることが可能となる。
【０１０５】
従って、これら空気供給流量の乖離量Ｘ、燃料ガス供給流量の乖離量Ｙ及び改質用水の供給流量の乖離量Ｚに基づき、燃料ガス、空気及び改質用水の供給流量を所要の通りに補正することにより、経時的変化による供給流量の変動を抑え、空気、燃料ガス及び改質用水を燃料電池セルスタック８に所要の通りに供給することができる。
【０１０６】
〔第４の実施形態〕
次に、本発明に従う固体酸化物形燃料電池の第４の実施形態について説明する。第４の実施形態では、温度測定部位にて温度を検出するのではなく、燃料電池セルスタック８に関連する２個所の電圧測定部位の検知電圧を利用しており、これら２個所の電圧測定部位における出力電圧を検知するには、例えば図９に示すように構成することができる。
【０１０７】
図９において、燃料電池セルスタック８Ｃは、左側の第１セルスタックユニット１１０と、右側の第２セルスタックユニット１１２を備え、第１及び第２セルスタックユニット１１０，１１２の合計出力が燃料電池セルスタック８Ｃの出力電力となる。この形態では、第１セルスタックユニット１１０に関連して第１電圧検出手段１１４が設けられ、第２セルスタックユニット１１２に関連して第２電圧検出手段１１６が設けられ、第１電圧検出手段１１４は第１セルスタックユニット１１０の出力電圧を検知し、第２電圧検出手段１１６は第２セルスタックユニット１１２の出力電圧を検知する。
【０１０８】
この第４の実施形態においては、第３の実施形態と略同様の制御系（図示せず）であり、第１及び第２電圧検出手段１１４，１１６からの検知信号（検知電圧）が制御手段に送給される。また、制御手段の電圧変化量演算手段は、第１及び第２セルスタックユニット１１０，１１２の電圧変化量を演算し、空気乖離量演算手段は電圧変化量演算手段による第１セルスタックユニット１１０の出力電圧の変化量ΔＶ１及び第２セルスタックユニット１１２の出力電圧の変化量ΔＶ２に基づいて空気乖離量Ｘ（％）を演算し、水乖離量演算手段は上記電圧変化量ΔＶ１，ΔＶ２に基づいて水乖離量Ｚ（％）を演算する．尚、この場合、温度変化量演算手段は省略される。
【０１０９】
燃料電池においては、上述したように、空気供給流路を通して供給される空気の供給流量、燃料ガス供給流路を通して供給される燃料ガスの供給流量及び水供給流路を通して供給される改質用水の供給流量と燃料電池セルスタック８の出力電圧（この場合、第１及び第２セルスタックユニット１１０，１１２の出力電圧）との間に密接な関係がある。この密接な関係は、上述したように、燃料電池の種類、発電電力などによって異なるが、燃料電池を実際に稼働運転させて計測すると、一例として、表５の関係が実証実験的に得られる。
【０１１０】
【表５】
表５は、燃料電池２Ｃの設置初期の運転状態において、最大負荷時で稼働させて出力電流を所定電流（例えば、６Ａ）に維持した電流制限の運転状態において、空気供給流路を流れる空気の供給流量が１％変動（この場合、増加）する毎に変動する燃料電池セルスタック８Ｃの第１及び第２セルスタックユニット１１０，１１２の出力電圧を示すとともに、水供給流路２２を流れる改質用水の供給流量が１％変動（この場合、増加）する毎に変動する燃料電池セルスタック８Ｃの第１及び第２セルスタックユニット１１０，１１２の出力電圧を示している。
【０１１１】
設置初期の最大負荷運転時の所定出力電流を所定電流に維持した稼働運転状態における燃料電池セルスタック８Ｃの第１及び第２セルスタックユニット１１０，１１２の出力電圧をＶ１（Ｖ），Ｖ２（Ｖ）とし、現時点の同様の稼働運転状態での燃料電池セルスタック８Ｃの第１及び第２セルスタックユニット１１０，１１２の出力電圧をｖ１（Ｖ），ｖ２（Ｖ）とすると、設置初期の出力電圧を基準とする燃料電池セルスタック８Ｃの第１及び第２セルスタックユニット１１０，１１２の出力電圧の変化量ΔＶ１，ΔＶ２は、
第１セルスタックユニット１１０の出力電圧変化量ΔＶ１（Ｖ）＝Ｖ１−ｖ１
・・・（１５）
第２セルスタックユニット１１０の出力電圧変化量ΔＶ２（Ｖ）＝Ｖ２−ｖ２
・・・（１６）
となる。表５の関係を利用するとともに、式（１５）及び（１６）を用いると、空気の供給流量の乖離量Ｘ（％）及び水の供給流量の乖離量Ｚ（％）は、
空気乖離量Ｘ（％）＝２．９７ΔＶ１＋５．４１ΔＶ２ ・・・（１７）
水乖離量Ｚ（％）＝−４．１４ΔＶ１−４．５０ΔＶ２ ・・・（１８）
となり、燃料電池セルスタック８Ｃにおける第１及び第２セルスタックユニット１１０，１１２の出力電圧変化量ΔＶ１，ΔＶ２を用いることにより、設置初期の上述した稼働運転状態を基準とした空気供給流量の乖離量Ｘ（％）及び改質用水の供給流量の乖離量Ｚ（％）を演算して求めることが可能となる。
【０１１２】
従って、このようにして空気供給流量の乖離量Ｘ及び改質用水の供給流量の乖離量Ｚを演算し、これら空気乖離量Ｘ及び水乖離量Ｚに基づき、空気及び改質用水の供給流量を所要の通りに補正することにより、経時的変化による供給流量の変動を抑え、空気及び改質用水を燃料電池セルスタック８Ｃに所要の通りに供給することができる。
【０１１３】
この第４の実施形態では、空気乖離量及び水乖離量を演算して空気供給手段及び水供給手段による空気供給流量及び水供給流量を補正しているが、上述したと同様に、燃料電池セルスタック８Ｃにおける第１及び第２セルスタックユニット１１０，１１２の電圧変化量ΔＶ１，ΔＶ２を利用して空気乖離量及び燃料乖離量を演算して空気供給手段及び燃料ガス供給手段による空気供給流量及び燃料ガス供給流量を補正するようにしてもよく、或いはこれら電圧変化量ΔＶ１，ΔＶ２を利用して燃料乖離量及び水乖離量を演算して燃料ガス供給手段及び水供給手段による燃料ガス供給流量及び水供給流量を補正するようにしてもよい。
【０１１４】
この第４の実施形態では、燃料電池セルスタック８Ｃに関連する二個所の電圧測定部位（即ち、第１及び第２セルスタックユニット１１０，１１２）の出力電圧の変化量ΔＶ１，ΔＶ２を用いて空気供給手段及び水供給手段による空気供給流量及び水供給流量（又は燃料ガス供給手段及び水供給手段による燃料ガス供給流量及び水供給流量、空気供給手段及び燃料ガス供給手段による空気供給流量及び燃料ガス供給流量でもよい）を補正制御しているが、上述した記載から理解されるように、燃料電池セルスタック８Ｃに関連する二個所の電圧測定部位の出力電圧の変化量と改質器、燃料電池セルスタック及び燃焼室のいずれかに関連する温度測定部位の温度の変化量とを利用して空気供給手段、燃料ガス供給手段及び水供給手段による空気供給流量、燃料ガス供給流量及び水供給流量を補正制御するようにすることもできる。
【０１１５】
出力電圧として燃料電池セルスタック８Ｃに関連する二個所の電圧測定部位の出力電圧と温度として改質器に関連する温度測定部位（例えば、改質器内部）の温度とを利用する場合、次のようになる。更に、説明すると、燃料電池を実際に稼働運転させて計測すると、上述した記載から容易に理解されるように、空気供給流路を通して供給される空気の流量、燃料供給流路を通して供給される燃料ガス供給流量及び水供給流路を通して供給される改質用水供給流量と、燃料電池セルスタック８Ｃにおける二個所の電力測定部位（この場合、第１及び第２セルスタックユニット１１０，１１２）の出力電圧及び改質器内部の温度との関係は、一例として、表６に示すものが実証実験的に得られる。
【０１１６】
【表６】
表６は、燃料電池の設置初期の運転状態において、最大負荷時で稼働させて出力電流を所定電流（例えば、６Ａ）に維持した電流制限の運転状態において、空気供給流路を流れる空気の供給流量が１％変動（この場合、増加）する毎に変動する燃料電池セルスタック８Ｃの第１及び第２セルスタックユニット１１０，１１２の出力電圧及び改質器の温度と、燃料ガス供給流路を通して流れる燃料ガスの供給流量が１％変動（この場合、増加）する毎に変動する燃料電池セルスタック８Ｃの第１及び第２セルスタックユニット１１０，１１２の出力電圧及び改質器の温度と、水供給流路を流れる改質用水の供給流量が１％変動（この場合、増加）する毎に変動する燃料電池セルスタック８Ｃの第１及び第２セルスタックユニット１１０，１１２の出力電圧及び改質器の温度とを示している。
【０１１７】
設置初期の最大負荷運転時の所定出力電流を所定電流に維持した稼働運転状態における燃料電池セルスタック８Ｃの第１及び第２セルスタックユニット１１０，１１２の出力電圧をＶ１（Ｖ），Ｖ２（Ｖ）、また改質器の温度をＴ１（℃）とし、現時点の同様の稼働運転状態での燃料電池セルスタック８Ｃの第１及び第２セルスタックユニット１１０，１１２の出力電圧をｖ１（Ｖ），ｖ２（Ｖ）、改質器の温度をｔ１（℃）とすると、設置初期を基準とする変化量については、燃料電池セルスタック８Ｃの第１セルスタックユニット１１０の出力電圧変化量ΔＶ１、燃料電池セルスタック８Ｃの第２セルスタックユニット１１２の出力電圧変化量Δ２及び改質器の温度変化量ΔＴ１は、上記式（１５）、（１６）及び（１）となる。表６の関係を利用するとともに、式（１５）、（１６）及び（１）を用いると、空気の供給流量の乖離量Ｘ（％）、燃料ガスの供給流量の乖離量Ｙ（％）及び改質用水の供給流量の乖離量Ｚ（％）は、
空気乖離量Ｘ（％）＝−０．９２ΔＶ１＋１．１９ΔＶ２＋０．０５ΔＴ１
・・・（１９）
燃料ガス乖離量Ｙ（％）＝−０．３７ΔＶ１−０．４６ΔＶ２−０．２０ΔＴ１
・・・（２０）
改質用水乖離量Ｚ（％）＝０．６２ΔＶ１＋０．６２ΔＶ２−０．１８ΔＴ１
・・・（２１）
となり、燃料電池セルスタック８Ｃの第１及び第２セルスタックユニット１１０，１１２の出力電圧の変化量ΔＶ１，ΔＶ２及び改質器内の温度変化量ΔＴ１を用いることにより、設置初期の上述した稼働運転状態を基準とした空気供給流量の乖離量Ｘ（％）、燃料ガス供給流量の乖離量Ｙ（％）及び改質用水の供給流量の乖離量Ｚ（％）を演算して求めることが可能となる。
【０１１８】
従って、これら空気供給流量の乖離量Ｘ、燃料ガス供給流量の乖離量Ｙ及び改質用水の供給流量の乖離量Ｚに基づき、上述したように燃料ガス、空気及び改質用水の供給流量を所要の通りに補正することにより、経時的変化による供給流量の変動を抑え、空気、燃料ガス及び改質用水を燃料電池セルスタック８Ｃに所要の通りに供給することができる。
【０１１９】
上述した形態では、燃料電池セルスタック８Ｃに関連する二個所の電圧測定部位（第１及び第２セルスタックユニット１１０，１１２）の出力電圧の変化量ΔＶ１，ΔＶ２と改質器６の温度の変化量ΔＴ１を用いて空気供給手段、燃料ガス供給手段及び水供給手段による空気供給流量、燃料ガス供給量及び水供給流量を補正制御するが、上述した記載から容易に理解されるように、燃料電池セルスタック８に関連する二個所の電圧測定部位の出力電圧の変化量と燃料電池セルスタック８又は燃焼室３４に関連する温度測定部位の温度の変化量を利用して空気供給手段、燃料ガス供給手段及び水供給手段による空気供給流量、燃料ガス供給流量及び水供給流量を補正制御することもできる。
【０１２０】
〔第５の実施形態〕
次に、本発明に従う固体酸化物形燃料電池の第５の実施形態について説明する。第５の実施形態では、燃料電池セルスタックに関連する３個所の電圧測定部位の検知電圧を利用しており、３個所の電圧測定部位における出力電圧を検知するには、例えば図１０に示すように構成することができる。
【０１２１】
図１０において、燃料電池セルスタック８Ｄは、左側の第１セルスタックユニット１２２、中間の第２セルスタックユニット１２４及び右側の第３セルスタックユニット１２６を備え、第１〜第３セルスタックユニット１２２，１２４，１２６は燃料電池セルユニット８Ｄの大部分を構成している。この形態では、第１セルスタックユニット１２２に関連して第１電圧検出手段１１４が設けられ、第２セルスタックユニット１２４に関連して第２電圧検出手段１１６が設けられ、また第３セルスタックユニット１２６に関連して第３電圧検知手段１１８が設けられ、第１電圧検出手段１１４は、第１電圧測定部位としての第１セルスタックユニット１２２の出力電圧を検知し、第２電圧検出手段１１６は、第２電圧測定部位としての第２セルスタックユニット１２４の出力電圧を検知し、第３電圧検知手段１２６は、第３電圧測定部位としての第３セルスタックユニット１２６の出力電圧を検知する。
【０１２２】
燃料電池においては、上述したように、空気供給流路を通して供給される空気の供給流量、燃料ガス供給流路を通して供給される燃料ガスの供給流量及び水供給流路を通して供給される改質用水の供給流量と燃料電池セルスタック８に関連する三個所の電圧測定部位の出力電圧（この場合、第１〜第３セルスタックユニット１２２，１２４，１２６の出力電圧）との間に密接な関係がある。この密接な関係は、上述したように、燃料電池の種類、発電電力などによって異なるが、燃料電池を実際に稼働運転させて計測すると、一例として、表７に示す関係が実証実験的に得られる。
【０１２３】
【表７】
表７は、燃料電池２Ｄの設置初期の運転状態において、最大負荷時で稼働させて出力電流を所定電流（例えば、６Ａ）に維持した電流制限の運転状態において、空気供給流路を流れる空気の供給流量が１％変動（この場合、増加）する毎に変動する燃料電池セルスタック８Ｄの第１〜第３セルスタックユニット１２２，１２４，１２６の出力電圧と、燃料ガス供給流路を流れる燃料ガスの供給流量が１％変動（この場合、増加）する毎に変動する燃料電池セルスタック８Ｄの第１〜第３セルスタックユニット１２２，１２４，１２６の出力電圧と、水供給流路を流れる改質用水の供給流量が１％変動（この場合、増加）する毎に変動する燃料電池セルスタック８Ｄの第１〜第３セルスタックユニット１２２，１２４，１２６の出力電圧とを示している。
【０１２４】
設置初期の最大負荷運転時の所定出力電流を所定電流に維持した稼働運転状態における燃料電池セルスタック８Ｄの第１〜第３セルスタックユニット１２２，１２４，１２６の出力電圧をＶ１（Ｖ），Ｖ２（Ｖ）、Ｖ３（Ｖ）とし、現時点の同様の稼働運転状態での燃料電池セルスタック８Ｄの第１〜第３セルスタックユニット１２２，１２４，１２６の出力電圧をｖ１（Ｖ），ｖ２（Ｖ），ｖ３（Ｖ）とすると、設置初期の出力電圧を基準とする燃料電池セルスタック８Ｄの第１及び第２セルスタックユニット１２２，１２４の出力電圧の変化量ΔＶ１，ΔＶ２は、上記式（１５）及び（１６）で示す通りとなり、更に、第３セルスタックユニット１２６の出力電圧変化量ΔＶ３は、
第３セルスタックユニット１２６の出力電圧変化量ΔＶ３（Ｖ）＝Ｖ３−ｖ３
・・・（２２）
となる。表７の関係を利用するとともに、式（１５）及び（１６）及び（２２）を用いると、空気の供給流量の乖離量Ｘ（％）、燃料ガスの供給流量の乖離量Ｙ（％）及び水の供給流量の乖離量Ｚ（％）は、
空気乖離量Ｘ（％）＝−１．１７ΔＶ１−０．１３ΔＶ２＋０．７７ΔＶ３
・・・（２３）
燃料ガス乖離量Ｚ（％）＝−０．６０ΔＶ１＋４．６９ΔＶ２−３．００ΔＶ３
・・・（２４）
水乖離量Ｚ（％）＝１．５５ΔＶ１＋５．３２ΔＶ２−２．７４ΔＶ３
・・・（２５）
となり、燃料電池セルスタック８Ｄにおける第１〜第３セルスタックユニット１２２，１２４，１２６の出力電圧変化量ΔＶ１，ΔＶ２，ΔＶ３を用いることにより、設置初期の上述した稼働運転状態を基準とした空気供給流量の乖離量Ｘ（％）、燃料ガスの供給流量の乖離量Ｙ（％）及び改質用水の供給流量の乖離量Ｚ（％）を演算して求めることが可能となる。
【０１２５】
従って、このようにして空気供給流量の乖離量Ｘ、燃料ガス供給流量の乖離量Ｙ及び改質用水供給流量の乖離量Ｚを演算し、これら空気乖離量Ｘ、燃料ガス乖離量Ｙ及び水乖離量Ｚに基づき、空気、燃料ガス及び改質用水の供給流量を所要の通りに補正することにより、経時的変化による供給流量の変動を抑え、空気、燃料ガス及び改質用水を燃料電池セルスタック８Ｄに所要の通りに供給することができる。
【０１２６】
以上、本発明に従う燃料電池の各種実施形態について説明したが、本発明はこれら実施形態に限定されず、本発明の範囲を逸脱することなく種々の変更乃至修正が可能である。
【０１２７】
また、例えば、上述した実施形態では、燃料電池２（２Ａ，２Ｂ）の排熱を温水として回収する形態のもの（換言すると、貯湯タンク５２を備えるもの）に適用して説明したが、排熱を温水として回収しない形態のもの（換言すると、貯湯タンク５２を省略したもの）にも同様に適用することができる。
【０１２８】
また、例えば、上述した実施形態では、燃料ポンプ２０の回転数を変動させて燃料ガスの供給流量を制御しているが、このような構成に代えて、燃料ガス供給流路１４に燃料ガス流量制御手段としての例えば燃料ガス流量制御弁を設け、かかる燃料ガス流量制御弁により流量制御するようにしてもよい。また、水ポンプ２６の回転数を変動させて改質用水の供給流量を制御しているが、このような構成に代えて、水供給流路２２に水流量制御手段としての例えば水流量制御弁を設け、かかる水流量制御弁により流量制御するようにしてもよい。更に、空気ブロア３０の回転数を変動させて空気（酸化材）の供給流量を制御しているが、このような構成に代えて、空気供給流路２８に空気流量制御手段として例えば空気流量制御弁を設け、かかる空気流量制御弁により流量制御するようにしてもよい。
【符号の説明】
【０１２９】
２，２Ａ，２Ｂ，２Ｃ，２Ｄ 燃料電池
４ 気化器
６ 改質器
８，８Ｃ，８Ｄ 燃料電池セルスタック
１４ 燃料ガス供給流路
２０ 燃料ポンプ
２２ 水供給流路
２６ 水ポンプ
２８ 空気供給流路
３０ 空気ブロア
３４ 燃焼室
５２ 貯湯タンク
５４ 排熱回収用熱交換器
６２，６４，９２ 温度検出手段
６６，６６Ａ，６６Ｂ 制御手段
７２ 空気乖離量演算手段
７４ 燃焼乖離量演算手段
９６ 水乖離量演算手段
１０２，１１４，１１６，１１８ 電圧検出手段
１１０，１１２，１２２，１２４，１２６ セルスタックユニット
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料ガスを燃料として発電を行う燃料電池セルスタックを備えた固体酸化物形燃料電池に関する。
【背景技術】
【０００２】
燃料ガスを燃料ガス供給流路を通して供給するための燃料ガス供給手段と、改質用水を水供給流路を通して供給するための水供給手段と、燃料ガスを改質用水を用いて水蒸気改質するための改質器と、空気を空気供給流路を通して供給するための空気供給手段と、改質燃料ガス及び空気（空気中の酸素）の酸化及び還元によって発電を行う燃料電池セルスタックと、燃料電池セルスタックの燃料ガス排出側に配設された燃焼室とを備えた燃料電池が知られている。
【０００３】
この燃料電池では、燃料ガス供給流路には、例えば燃料ガスブロアが配設され、この燃料ガスブロアにより燃料ガス供給流路を通して供給される燃料ガスの流量が制御される。また、水供給流路には、例えば水供給ポンプが配設され、この水供給ポンプにより水供給流路を通して供給される改質用水の流量が制御される。更に、空気供給流路には、例えば空気ブロアが配設され、この空気ブロアにより空気供給流路を通して供給される空気の流量が制御される。
【０００４】
このような燃料電池では、燃料ガスブロア、水供給ポンプ及び空気ブロアは経時的に性能が変化し、特に長期間にわたって運転すると、燃料ガスブロアによる燃料ガスの供給流量、水供給ポンプによる改質用水の供給流量及び空気ブロアによる空気の供給流量が変動し、燃料電池セルスタックの発電反応に影響を与えるおそれが生じる。
【０００５】
このようなことから、水供給ポンプの経時的性能変化に対応して改質用水の供給流量を制御するようにした燃料電池が提案されている（例えば、特許文献１参照）。この燃料電池では、改質器に温度検知手段が配設され、この温度検知手段の検知温度が所定の負荷率により定めた所定温度となるように水供給ポンプの電圧（換言すると、水供給ポンプの回転数）を制御し、このように制御することによって、水流量計を用いることなく、水供給ポンプの経時的変化に影響されないように改質用水を供給することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００５−１５００４４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、この公知の燃料電池では、改質用水の供給流量を制御するための水供給ポンプの経時的性能変動を解消することができるが、同様の問題は、燃料ガスの供給流量を制御するための燃料ガスブロアに、また酸化材としての空気の供給流量を制御するための空気ブロアにも存在し、これら燃料ガスブロア及び空気ブロアについての問題は全く解消されていない。
【０００８】
例えば、燃料ガスブロアの経時的性能変化によって燃料ガスの供給流量が低下すると、燃料電池セルスタックの発電電力の低下が生じ、この電力低下が大きくなると、燃料電池セルスタックの破損の原因となり、また燃料ガスの供給流量が増大すると、改質器における水蒸気改質が所要の通りに行われず、このようなときにも燃料電池セルスタックの破損の原因となる。
【０００９】
また、例えば、空気ブロアの経時的変化によって空気の供給流量が低下すると、燃料電池セルスタックの発電電力が低下し、この電力低下が大きくなると、燃料電池セルスタックの破損の原因となり、また空気の供給流量が増大すると、燃料電池セルスタックの温度が下がり、その発電効率が低下する。
【００１０】
本発明の目的は、燃料ガス、改質用水及び空気の供給流量のいずれか二つの供給流量の経時的変化を比較的簡単に検知することができる燃料電池を提供することである。
【００１１】
また、本発明の他の目的は、燃料ガス、改質用水及び空気の供給流量の経時的変化を比較的簡単に検知することができる燃料電池を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の請求項１に記載の固体酸化物形燃料電池は、燃料ガス供給源からの燃料ガスを燃料ガス供給流路を通して供給するための燃料ガス供給手段と、改質用水を水供給流路を通して供給するための水供給手段と、前記燃料ガス供給手段からの燃料ガスを前記水供給手段からの改質用水を用いて水蒸気改質するための改質器と、酸化材としての空気を空気供給流路を通して供給するための空気供給手段と、前記改質器にて改質された改質燃料ガス及び前記空気供給手段からの酸化材の酸化及び還元によって発電を行う燃料電池セルを複数個備えた燃料電池セルスタックと、前記燃料電池セルスタックの前記燃料ガス排出側に配設された燃焼室と、前記改質器、前記燃料電池セルスタック及び前記燃焼室を収容するための電池収容ハウジングとを備えた固体酸化物形燃料電池であって、
前記改質器、前記燃料電池セルスタック及び前記燃焼室のいずれか一つ又は二つに関連する二個所の温度測定部位の温度を検出し、前記二個所の温度測定部位の検知温度に基づいて、燃料ガス、改質用水及び空気の供給流量のいずれか二つの供給流量の経時的変化を検知することを特徴とする。
【００１３】
また、本発明の請求項２に記載の固体酸化物形燃料電池では、前記燃料ガス供給流路には、燃料ガスの供給流量を制御するための燃料ガス流量制御手段が配設され、前記水供給流路には、改質用水の供給流量を制御するための水流量制御手段が設けられ、前記空気供給流路には、空気の供給流量を制御するための空気流量制御手段が設けられ、更に、前記燃料ガス流量制御手段、前記水流量制御手段及び前記空気流量制御手段を制御するための制御手段が設けられており、
前記二個所の温度測定部位の検知温度に基づいて、燃料ガス、改質用水及び空気の供給流量のいずれか二つの供給流量の経時的変化を検知し、前記制御手段は、前記検知した二つの供給流量の経時的変化量に基づいて、前記燃料ガス流量制御手段、前記水流量制御手段及び空気流量制御手段のうち対応する二つを補正制御することを特徴とする。
【００１４】
また、本発明の請求項３に記載の固体酸化物形燃料電池は、燃料ガス供給源からの燃料ガスを燃料ガス供給流路を通して供給するための燃料ガス供給手段と、改質用水を水供給流路を通して供給するための水供給手段と、前記燃料ガス供給手段からの燃料ガスを前記水供給手段からの改質用水を用いて水蒸気改質するための改質器と、酸化材としての空気を空気供給流路を通して供給するための空気供給手段と、前記改質器にて改質された改質燃料ガス及び前記空気供給手段からの酸化材の酸化及び還元によって発電を行う燃料電池セルを複数個備えた燃料電池セルスタックと、前記燃料電池セルスタックの前記燃料ガス排出側に配設された燃焼室と、前記改質器、前記燃料電池セルスタック及び前記燃焼室を収容するための電池収容ハウジングとを備えた固体酸化物形燃料電池であって、
前記改質器、前記燃料電池セルスタック及び前記燃焼室のいずれか一つ又は二つ以上に関連する三個所の温度測定部位の温度を検出し、前記三個所の温度測定部位の検知温度に基づいて、燃料ガス、改質用水及び空気の供給流量の経時的変化を検知することを特徴とする。
【００１５】
また、本発明の請求項４に記載の固体酸化物形燃料電池では、前記燃料ガス供給流路には、燃料ガスの供給流量を制御するための燃料ガス流量制御手段が配設され、前記水供給流路には、改質用水の供給流量を制御するための水流量制御手段が設けられ、前記空気供給流路には、空気の供給流量を制御するための空気流量制御手段が設けられ、更に、前記燃料ガス流量制御手段、前記水流量制御手段及び前記空気流量制御手段を制御するための制御手段が設けられており、
前記三個所の温度測定部位の検知温度に基づいて、燃料ガス、改質用水及び空気の供給流量の経時的変化を検知し、前記制御手段は、前記検知した三つの供給流量の経時的変化量に基づいて、前記燃料ガス流量制御手段、前記水流量制御手段及び空気流量制御手段を補正制御することを特徴とする。
【００１６】
また、本発明の請求項５に記載の固体酸化物形燃料電池では、前記改質器に関連する温度測定部位の温度とは、前記改質器内の温度であり、前記燃料電池セルスタックに関連する温度測定部位の温度とは、前記燃料電池セルスタックの近傍の温度であり、また前記燃焼室に関連する温度測定部位の温度とは、前記燃焼室の温度又は前記燃焼室から排出される排気ガスの排熱を回収するための排熱回収用熱交換器内の温度であることを特徴とする。
【００１７】
また、本発明の請求項６に記載の固体酸化物形燃料電池では、前記燃料電池セルスタックから取り出す出力電流を変化させる通常運転モードと、前記燃料電池セルスタックから取り出す出力電流を所定電流に維持する補正運転モードとに切り換えて運転可能であり、前記補正運転モードの運転において、前記供給流量についての経時的変化を検知することを特徴とする。
【００１８】
また、本発明の請求項７に記載の固体酸化物形燃料電池は、燃料ガス供給源からの燃料ガスを燃料ガス供給流路を通して供給するための燃料ガス供給手段と、改質用水を水供給流路を通して供給するための水供給手段と、前記燃料ガス供給手段からの燃料ガスを前記水供給手段からの改質用水を用いて水蒸気改質するための改質器と、酸化材としての空気を空気供給流路を通して供給するための空気供給手段と、前記改質器にて改質された改質燃料ガス及び前記空気供給手段からの酸化材の酸化及び還元によって発電を行う燃料電池セルを複数個備えた燃料電池セルスタックと、前記燃料電池セルスタックの前記燃料ガス排出側に配設された燃焼室と、前記改質器、前記燃料電池セルスタック及び前記燃焼室を収容するための電池収容ハウジングとを備えた固体酸化物形燃料電池であって、
前記改質器、前記燃料電池セルスタック及び前記燃焼室の少なくともいずれか一つに関連する温度測定部位の温度を検出するとともに、前記燃料電池セルスタックに関連する電圧測定部位の出力電圧を検出し、前記温度測定部位の検知温度及び前記電圧測定部位の検知電圧に基づいて、燃料ガス、改質用水及び空気の供給量の少なくともいずれか二つの経時的変化を検知することを特徴とする。
【００１９】
また、本発明の請求項８に記載の固体酸化物形燃料電池では、前記改質器、前記燃料電池セルスタック及び前記燃焼室のいずれか一つ又は二つに関連する二個所の温度測定部位の温度を検出するとともに、前記燃料電池セルスタックに関連する電圧測定部位の出力電圧を検出し、前記二個所の温度測定部位の検知温度及び前記電圧測定部位の検知電圧に基づいて、燃料ガス、改質用水及び空気の供給流量の経時的変化を検知することを特徴とする。
【００２０】
また、本発明の請求項９に記載の固体酸化物形燃料電池は、燃料ガス供給源からの燃料ガスを燃料ガス供給流路を通して供給するための燃料ガス供給手段と、改質用水を水供給流路を通して供給するための水供給手段と、前記燃料ガス供給手段からの燃料ガスを前記水供給手段からの改質用水を用いて水蒸気改質するための改質器と、酸化材としての空気を空気供給流路を通して供給するための空気供給手段と、前記改質器にて改質された改質燃料ガス及び前記空気供給手段からの酸化材の酸化及び還元によって発電を行う燃料電池セルを複数個備えた燃料電池セルスタックと、前記燃料電池セルスタックの前記燃料ガス排出側に配設された燃焼室と、前記改質器、前記燃料電池セルスタック及び前記燃焼室を収容するための電池収容ハウジングとを備えた固体酸化物形燃料電池であって、
前記燃料電池セルスタックに関連する少なくとも二個所の電圧測定部位の出力電圧を検出し、前記少なくとも二個所の電圧測定部位の検知電圧に基づいて、燃料ガス、改質用水及び空気の供給量の少なくともいずれか二つの経時的変化を検知することを特徴とする。
【００２１】
また、本発明の請求項１０に記載の固体酸化物形燃料電池では、前記燃料電池セルスタックに関連する二個所の電圧測定部位の出力電圧を検出するとともに、前記改質器、前記燃料電池セルスタック及び前記燃焼室のいずれか一つに関連する温度測定部位の温度を検出し、前記二個所の電圧測定部位の検知電圧及び前記温度測定部位の検知温度に基づいて、燃料ガス、改質用水及び空気の供給流量の経時的変化を検知することを特徴とする。
【００２２】
更に、本発明の請求項１１に記載の固体酸化物形燃料電池では、前記燃料電池セルスタックに関連する三個所の電圧測定部位の出力電圧を検出し、前記三個所の電圧測定部位の検知電圧に基づいて、燃料ガス、改質用水及び空気の供給流量の経時的変化を検知することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２３】
本発明の請求項１に記載の固体酸化物形燃料電池によれば、改質器、燃料電池セルスタック及び燃焼室のいずれか一つ又は二つに関連する二個所の温度測定部位の温度を検出し、これら二個所の温度測定部位の検知温度に基づいて、燃料ガス、改質用水及び空気の供給流量のいずれか二つの供給流量の経時的変化を検知する。燃料ガスの供給流量、改質用水の供給流量及び空気の供給流量が変動すると、改質器における水蒸気改質反応、燃料電池セルスタックにおける燃料電池反応及び燃焼室での燃焼に影響を与え、これによって、改質器、燃料電池セルスタック及び燃焼室に関連する部位の温度が変化する。従って、このような関係を利用して、改質器、燃料電池セルスタック及び燃焼室に関連する二個所の温度測定部位の温度を検出し、これら検知温度を利用して燃料ガス及び改質用水の供給流量の経時的変化（又は改質用水及び空気の供給流量の経時的変化、燃料ガス及び空気の供給流量の経時的変化）を検知することができる。
【００２４】
また、本発明の請求項２に記載の固体酸化物形燃料電池によれば、上述した二個所の温度測定部位の検知温度に基づいて、燃料ガス及び改質用水（又は改質用水及び空気、燃料ガス及び空気）の供給流量の経時的変化を検知し、制御手段は、検知した燃料ガス及び改質用水（又は改質用水及び空気、燃料ガス及び空気）の供給流量の経時的変化量に基づいて燃料ガス流量制御手段及び水流量制御手段（又は水流量制御手段及び空気流量制御手段、燃料ガス流量制御手段及び空気流量制御手段）を補正制御するので、燃料ガス流量制御手段及び水流量制御手段（又は水流量制御手段及び空気流量制御手段、燃料ガス流量制御手段及び空気流量制御手段）の経時的性能変化に伴う燃料ガス供給流量及び改質用水供給流量（又は改質用水供給流量及び空気供給流量、燃料ガス供給流量及び空気供給流量）の変動が補正され、かくして、これらの性能の経時的変化の影響を受けることなく、燃料ガス及び改質用水（又は改質用水及び空気、燃料ガス及び空気）を供給することができる。
【００２５】
また、本発明の請求項３に記載の固体酸化物形燃料電池によれば、改質器、燃料電池セルスタック及び燃焼室のいずれか一つ又は二つ以上に関連する三個所の温度測定部位の温度を検出し、これら三個所の温度測定部位の検知温度に基づいて、燃料ガス、改質用水及び空気の供給流量の経時的変化を検知する。燃料ガスの供給流量、改質用水の供給流量及び空気の供給流量が変動すると、上述したように、改質器、燃料電池セルスタック及び燃焼室に関連する部位の温度が変化する。従って、このような関係を利用して、改質器、燃料電池セルスタック及び燃焼室に関連する三個所の温度測定部位の温度を検出し、これら検知温度を利用して燃料ガス、改質用水及び空気の供給流量の経時的変化を検知することができる。
【００２６】
また、本発明の請求項４に記載の固体酸化物形燃料電池によれば、上述した三個所の温度測定部位の検知温度に基づいて、燃料ガス、改質用水及び空気の供給流量の経時的変化を検知し、制御手段は、検知した燃料ガス、改質用水及び空気の供給流量の経時的変化量に基づいて燃料ガス流量制御手段、水流量制御手段及び空気流量制御手段を補正制御するので、燃料ガス流量制御手段、水流量制御手段及び空気流量制御手段の経時的性能変化に伴う燃料ガス供給流量、改質用水供給流量及び空気供給流量の変動が補正され、かくして、これら性能の経時的変化の影響を受けることなく、燃料ガス、改質用水及び空気を供給することができる。
【００２７】
また、本発明の請求項５に記載の固体酸化物形燃料電池によれば、改質器に関連する温度測定部位の温度とは、改質器内の温度であり、燃料電池セルスタックに関連する温度測定部位の温度とは、燃料電池セルスタックの近傍の温度であり、また燃焼室に関連する温度測定部位の温度とは、燃焼室の温度又は燃焼室から排出される排気ガスの排熱を回収するための排熱回収用熱交換器内の温度であるので、これらの温度測定部位の任意の二つを用いることにより、燃料ガス及び改質用水（又は改質用水及び空気、燃料ガス及び空気）の供給流量の経時的変化を検知することができ、またこれらの測定部位の任意の三つを用いることにより、燃料ガス、改質用水及び空気の供給流量の経時的変化を検知することができる。
【００２８】
また、本発明の請求項６に記載の固体酸化物形燃料電池によれば、燃料電池セルスタックから取り出す出力電流を所定電流に維持する補正運転モードの運転において、上述した供給流量についての経時的変化を検知するので、上述の供給流量の経時的変化を正確に検知することができる。
【００２９】
また、本発明の請求項７に記載の固体酸化物形燃料電池によれば、改質器、燃料電池セルスタック及び燃焼室のいずれか一つに関連する温度測定部位の温度を検出するとともに、燃料電池セルスタックに関連する電圧測定部位の出力電圧を検知し、これら温度測定部位の検知温度及び電圧測定部位の検知電圧に基づいて、燃料ガス、改質用水及び空気の供給流量のいずれか二つの供給流量の経時的変化を検知する。燃料ガスの供給流量、改質用水の供給流量及び空気の供給流量が変動すると、改質器における水蒸気改質反応、燃料電池セルスタックにおける燃料電池反応及び燃焼室での燃焼に影響を与え、これによって、改質器、燃料電池セルスタック及び燃焼室に関連する部位の温度が変化するとともに、燃料電池セルスタックに関連する部位の出力電圧が変化する。従って、このような関係を利用して、改質器、燃料電池セルスタック及び燃焼室に関連する温度測定部位の温度を検出し、また燃料電池セルスタックに関連する電圧測定部位の出力電圧を検出し、これら検知温度及び検知電圧を利用して燃料ガス及び改質用水の供給流量の経時的変化（又は改質用水及び空気の供給流量の経時的変化、燃料ガス及び空気の供給流量の経時的変化）を検知することができる。
【００３０】
また、本発明の請求項８に記載の固体酸化物形燃料電池によれば、改質器、燃料電池セルスタック及び燃焼室のいずれか一つ又は二つに関連する二個所の温度測定部位の温度を検出するとともに、燃料電池セルスタックに関連する電圧測定部位の出力電圧を検出し、これら二個所の温度測定部位の検知温度及び電圧測定部位の検知電圧に基づいて、燃料ガス、改質用水及び空気の供給流量の経時的変化を検知する。燃料ガスの供給流量、改質用水の供給流量及び空気の供給流量が変動すると、上述したように、改質器、燃料電池セルスタック及び燃焼室に関連する部位の温度が変化するとともに、燃料電池セルスタックに関連する部位の出力電圧が変化する。従って、このような関係を利用して、改質器、燃料電池セルスタック及び燃焼室に関連する二個所の温度測定部位の温度と燃料電池セルスタックに関連する電圧測定部位の出力電圧を検出し、これら検知温度及び検知電圧を利用して燃料ガス、改質用水及び空気の供給流量の経時的変化を検知することができる。
【００３１】
また、本発明の請求項９に記載の固体酸化物形燃料電池によれば、燃料電池セルスタックに関連する少なくとも二個所の電圧測定部位の出力電圧を検出し、これら電圧測定部位の検知電圧に基づいて、燃料ガス、改質用水及び空気の供給流量のいずれか二つの供給流量の経時的変化を検知する。燃料ガスの供給流量、改質用水の供給流量及び空気の供給流量が変動すると、改質器における水蒸気改質反応、燃料電池セルスタックにおける燃料電池反応及び燃焼室での燃焼に影響を与え、これによって、燃料電池セルスタックに関連する部位の出力電圧が変化する。従って、このような関係を利用して、燃料電池セルスタックに関連する少なくとも二個所の電圧測定部位の出力電圧を検出し、これら検知電圧を利用して燃料ガス及び改質用水の供給流量の経時的変化（又は改質用水及び空気の供給流量の経時的変化、燃料ガス及び空気の供給流量の経時的変化）を検知することができる。
【００３２】
また、本発明の請求項１０に記載の固体酸化物形燃料電池によれば、燃料電池セルスタックに関連する二個所の電圧測定部位の出力電圧を検出するとともに、改質器、燃料電池セルスタック及び燃焼室のいずれか一つに関連する温度測定部位の温度を検出し、これら二個所の電圧測定部位の検知電圧及び温度測定部位の検知温度に基づいて、燃料ガス、改質用水及び空気の供給流量の経時的変化を検知する。燃料ガスの供給流量、改質用水の供給流量及び空気の供給流量が変動すると、上述したように、改質器、燃料電池セルスタック及び燃焼室に関連する部位の温度が変化するとともに、燃料電池セルスタックに関連する部位の出力電圧が変化する。従って、このような関係を利用して、燃料電池セルスタックに関連する二個所の電圧測定部位の出力電圧と改質器、燃料電池セルスタック及び燃焼室のいずれか一つに関連する温度測定部位の温度とを検出し、これら検知電圧及び検知温度を利用して燃料ガス、改質用水及び空気の供給流量の経時的変化を検知することができる。
【００３３】
更に、本発明の請求項１１に記載の固体酸化物形燃料電池によれば、燃料電池セルスタックに関連する三個所の電圧測定部位の出力電圧を検出し、これら三個所の電圧測定部位の検知電圧に基づいて、燃料ガス、改質用水及び空気の供給流量の経時的変化を検知する。燃料ガスの供給流量、改質用水の供給流量及び空気の供給流量が変動すると、上述したように、燃料電池セルスタックに関連する部位の出力電圧が変化し、この出力電圧の変動の関係を利用して、燃料電池セルスタックに関連する三個所の電圧測定部位の出力電圧を検出し、これら三個所の検知電圧を利用して燃料ガス、改質用水及び空気の供給流量の経時的変化を検知することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明に従う固体酸化物形燃料電池の第１の実施形態を示す概略図。
【図２】図１の固体酸化物形燃料電池の制御系を示すブロック図。
【図３】図２の制御系による制御の一部を示すフローチャート。
【図４】本発明に従う固体酸化物形燃料電池の第２の実施形態を示す概略図。
【図５】図４の固体酸化物形燃料電池の制御系を示すブロック図。
【図６】図５の制御系による制御の一部を示すフローチャート。
【図７】本発明に従う固体酸化物形燃料電池の第３の実施形態を示す概略図。
【図８】図７の固体酸化物形燃料電池の制御系を示すブロック図
【図９】本発明に従う固体酸化物形燃料電池の第４の実施形態における燃料電池セルスタック及びこれに関連する構成を示す簡略図。
【図１０】本発明に従う固体酸化物形燃料電池の第５の実施形態における燃料電池セルスタック及びこれに関連する構成を示す簡略図。
【発明を実施するための形態】
【００３５】
以下、添付図面を参照して、本発明に従う固体酸化物形燃料電池の実施形態について説明する。
【００３６】
〔第１の実施形態〕
まず、図１〜図３を参照して、固体酸化物形燃料電池の第１の実施形態について説明する。図１は、第１の実施形態の固体酸化物形燃料電池を示す概略図であり、図２は、図１の固体酸化物形燃料電池の制御系を示すブロック図であり、図３は、図２の制御系による制御の一部を示すフローチャートである。
【００３７】
図１において、図示の固体酸化物形燃料電池２は、燃料ガス（例えば、都市ガス、ＬＰガスなど）を消費して発電を行うものであり、改質用水を気化させて水蒸気を生成するための気化器４と、燃料ガスを水蒸気を用いて改質するための改質器６と、改質器６にて改質された改質燃料ガス及び酸化材としての空気の酸化及び還元によって発電を行う固体酸化物形の燃料電池セルスタック８と、を備えている。
【００３８】
燃料電池セルスタック８は、燃料電池反応によって発電を行うための複数の固体酸化物形の燃料電池セルを集電部材を介して積層して構成されており、図示していないが、酸素イオンを伝導する固体電解質と、この固体電解質の一方側に設けられた燃料極と、固体電解質の他方側に設けられた空気極とを備え、固体電解質として例えばイットリアをドープしたジルコニアが用いられる。
【００３９】
燃料電池セルスタック８の燃料極の導入側は、改質燃料ガス送給流路１０を介して改質器６に接続され、この改質器６は、ガス・水蒸気送給流路１２を介して気化器４に接続されている。気化器４は、燃料ガス供給流路１４を介して燃料ガスを供給するための燃料ガス供給源１６（例えば、埋設管や貯蔵タンクなど）に接続され、この燃料ガス供給流路１４にガス流量計１８及び燃料ポンプ２０が配設されている。燃料ポンプ２０は、燃料ガス供給源１６からの燃料ガスを気化器４に送給し、ガス流量計１８は燃料ガス供給流路１４を流れる燃料ガスの供給流量を計測する。尚、燃料ガス供給流路１４を気化器４に接続することに代えて、改質器６に直接的に接続するようにしてもよい。
【００４０】
この実施形態では、燃料ポンプ２０は電圧に比例して回転数が変動する形態のものであり、供給される電圧が上がる（又は下がる）と、その回転数が上昇（又は低下）し、燃料ガス供給流路１４を通して供給される燃料ガスの供給流量が増大（又は減少）する。従って、この燃料ポンプ２０は、燃料ガス供給流路１４を通して供給される燃料ガスの供給流量を制御する燃料ガス流量制御手段としても機能し、燃料ガス供給源１６、燃料ポンプ２０及び燃料ガス供給流路１４は、燃料ガスを供給するための燃料ガス供給手段を構成する。
【００４１】
この気化器４は、水供給流路２２を介して水供給源２４（例えば、水タンクなど）に接続され、この水供給流路２２に水ポンプ２６が配設されている。この水ポンプ２６は、水供給源２４からの改質用水を気化器４に供給する。
【００４２】
この実施形態では、水ポンプ２６も、燃料ポンプ２０と同様に、電圧に比例して回転数が変動する形態のものであり、供給される電圧が上がる（又は下がる）と、その回転数が上昇（又は低下）し、水供給流路２２を通して供給される改質用水の供給流量が増大（又は減少）する。従って、この水ポンプ２６は、水供給流路１４を通して供給される改質用水の供給流量を制御する水流量制御手段としても機能し、水供給源２４、水ポンプ２６及び水供給流路２２は、改質用水を供給するための水供給手段を構成する。
【００４３】
このように構成されているので、燃料ガス供給源１６からの燃料ガスは、燃料ガス供給流路１４を通して気化器４に送給され、この気化器４からガス・水蒸気送給流路１２を通して改質器６に送給される。また、水供給源２４からの改質用水は、水供給流路２２を通して気化器４に送給され、この気化器４において気化されて水蒸気となり、この水蒸気がガス・水蒸気送給流路１２を通して改質器６に送給される。改質器６では、燃料ガスが水蒸気により水蒸気改質され、水蒸気改質された改質燃料ガスが改質燃料ガス送給流路１０を通して燃料電池セルスタック８の燃料極側に送給される。
【００４４】
この燃料電池セルスタック８の空気極の導入側は、空気供給流路２８を介して大気に開放されており、かかる空気供給流路２８に空気ブロア３０及び空気流量計３２が配設されている。空気ブロア３０は酸化材としての空気を燃料電池セルスタック８の空気極側に送給し、空気流量計３２は空気供給流路２８を流れる空気の供給流量を計測する。
【００４５】
この実施形態では、空気ブロア３０も、燃料ポンプ２０及び水ポンプ２６と同様に、電圧に比例して回転数が変動する形態のものであり、供給される電圧が上がる（又は下がる）と、その回転数が上昇（又は低下）し、空気供給流路２８を通して供給される空気の供給流量が増大（又は減少）する。従って、この空気ブロア３０は、空気供給流路２８を通して供給される空気の供給流量を制御する空気流量制御手段としても機能し、空気ブロア３０及び空気供給流路２８は、空気を供給するための空気供給手段を構成する。
【００４６】
燃料電池セルスタック８の燃料極及び空気極の排出側には燃焼室３４が設けられ、燃料電池セルスタック８の一端から排出された反応燃料ガス（余剰の燃料ガスを含んでいる）と空気極側から排出された空気（酸素を含んでいる）とが、この燃焼室３４に送給されて燃焼される。燃焼室３４には排気ガス排出流路３６が接続され、その排出側は大気に開放され、燃焼室３４からの排気ガスが排気ガス排出流路３６を通して大気に排出される。
【００４７】
この実施形態では、気化器４、改質器６、燃料電池セルスタック８及び燃焼室３４が電池収容ハウジング３８に収容されている。図示の電池収容ハウジング３８は、金属製（例えば、ステンレス鋼製）のハウジング本体４０を備え、この電池ハウジング本体４０の内面を覆うように断熱部材（図示せず）が配設され、この断熱部材の内側に高温室４２が規定され、気化器４、改質器６及び燃料電池セルスタック８が高温室４２内で高温状態に保たれ、高温室４２内の熱を利用して、気化器４において改質用水の気化が行われ、また改質器６において燃料ガスの水蒸気改質が行われる。
【００４８】
この実施形態では、燃料電池２の排熱が温水として回収されるように構成されている。即ち、燃料電池２に関連して貯湯タンク５２が設けられるとともに、排気ガス排出流路３６に排熱回収用熱交換器５４が配設されている。貯湯タンク５２には、排熱回収用熱交換器５４を通して延びる循環流路５６が設けられ、その一端側は貯湯タンク５２の底部に接続され、その他端部は貯湯タンク５２の上端部に接続され、この循環流路５６に送給ポンプ５８が配設されている。
【００４９】
このように構成されているので、セルスタック８の発電中に送給ポンプ５８が作動すると、貯湯タンク５２内の水が循環流路５６を通して循環され、排熱回収用熱交換器５４にて排気ガス排出流路３６を流れる排気ガスと循環流路５６を流れる水との間で熱交換が行われ、この熱交換により加温された温水が貯湯タンク５２に貯えられる。
【００５０】
この燃料電池２では、燃料ポンプ２０及び空気ブロア３０の経時的性能変動に対応して燃料ガス及び空気の供給流量が補正制御されるように構成されている。一般的に、燃料電池２においては、燃料ガス供給流路１４を通して供給される燃料ガスの供給流量と改質器６の温度及び燃料電池セルスタック８の近傍の温度とは密接な関係があり、また空気供給流路２８を通して供給される空気の供給流量と改質器６の温度及び燃料電池セルスタック８の近傍の温度とは密接な関係がある。この密接な関係は、燃料電池の種類、発電電力などによって異なるが、燃料電池２を実際に稼働運転させて計測すると、一例として、表１の関係が実証実験的に得られる。
【００５１】
【表１】
表１は、燃料電池２の設置初期の運転状態において、最大負荷時で稼働させて出力電流を所定電流（例えば、６Ａ）に維持した電流制限の運転状態において、空気供給流路２８を流れる空気の供給流量が１％変動（この場合、増加）する毎に変動する燃料電池セルスタック８の近傍の温度及び改質器６内の温度を示すもので、例えば空気の供給流量が３％上昇すると、燃料電池セルスタック８の近傍温度は所定温度（例えば、６５０℃）より３．００℃下がり、改質器６内の温度は所定温度（例えば、６００℃）より０．６０℃下がる。また、この表１は、上述した電流制限の稼働運転状態において、燃料ガス供給流路１４を流れる燃料ガスの供給流量が１％変動（この場合、増加）する毎に変動する燃料電池セルスタック８の近傍温度及び改質器６内の温度を示すもので、例えば燃料ガスの供給流量が３％上昇すると、燃料電池セルスタック８の近傍温度は所定温度（例えば、６５０℃）より１２．０℃上がり、改質器６内の温度は所定温度（例えば、６００℃）より２７．０℃上がる。この表１における「Ｒ２値」とは相関係数を示している。
【００５２】
設置初期の最大負荷運転時の所定出力電流を所定電流に維持した稼働運転状態における改質器６内の温度をＴ１（℃）、また燃料電池セルスタック８近傍の温度をＴ２（℃）とし、現時点の同様の稼働運転状態（最大負荷時の所定出力電流での稼働運転）での改質器６内の温度を（ｔ１）℃、燃料電池セルスタック８近傍の温度を（ｔ２）℃とすると、設置初期の温度を基準とする温度変化量は、
改質器６内の温度変化量ΔＴ１（℃）＝Ｔ１−ｔ１ ・・・（１）
燃料電池セルスタック８近傍の温度変化量ΔＴ２（℃）＝Ｔ２−ｔ２ ・・・（２）
となる。表１の関係を利用するとともに、式（１）及び（２）を用いると、空気の供給流量の乖離量（％）（設置初期の上述した稼働運転状態における供給流量を基準にした乖離量）及び燃料ガスの供給流量の乖離量（％）（設置初期の上述した稼働運転状態における供給流量を基準にした乖離量）は、
空気乖離量Ｘ（％）＝−１．０９８ΔＴ１＋０．４８８ΔＴ２ ・・・（３）
燃料ガス乖離量Ｙ（％）＝０．０２４４ΔＴ１＋０．１２２ΔＴ２ ・・・（４）
となり、改質器６内の温度変化量ΔＴ１及び燃料電池セルスタック８近傍の温度変化量ΔＴ２を用いることにより、設置初期の上述した稼働運転状態を基準とした空気供給流量の乖離量Ｘ（％）及び燃料ガス供給流量の乖離量Ｙ（％）を演算して求めることが可能となる。
【００５３】
上述した関係を利用して燃料ガス及び空気の供給流量を補正するために、更に、次の通りに構成されている。改質器６の温度を検出するために、改質器６内に第１温度検出手段６２が配設されている。また、燃料電池セルスタック８近傍の温度を検出するために、高温室４２内の燃料電池セルスタック８に近接して第２温度検出手段６４が配設されている。
【００５４】
この第１及び第２温度検出手段６２及び６４の検知温度を利用した燃料ガス供給流量及び空気供給流量の補正は、図２に示す制御系により行われる。図１とともに図２を参照して、燃料電池２は、燃料ポンプ２０、水ポンプ２６及び空気ブロア３０などを制御するための制御手段６６を更に備え、第１及び第２温度検知手段６２，６４からの検知信号は制御手段６６に送給され、空気流量計３２及び燃料流量計１８からの検知信号もこの制御手段６６に送給される。
【００５５】
制御手段６６は、運転切換手段６８、温度変化量演算手段７０、空気乖離量演算手段７２及び燃料乖離量演算手段７４を備えている。運転切換手段６８は、燃料電池の運転状態を通常運転モードと補正運転モードとに切り換える。通常運転モードの運転とは、燃料電池セルスタック８の出力電力を電力負荷に応じて変動させて出力させる運転モードであって、燃料電池セルスタック８からの発電出力が所定電力となるように制御する（電圧が変動すればそれに伴って電流も変動し、例えば電圧が低下すると、電流は上昇する）モードであり、通常の発電状態の運転時には、この通常運転モードで運転される。また、補正運転モードの運転とは、燃料電池セルスタック８を最大負荷で出力電流を所定電流に維持する運転モードであって、この補正運転モードにおいては、出力電流が一定に維持されるので、燃料ガスの供給流量もこの出力電流となる一定流量に維持され、空気供給流量及び燃料ガス供給流量を補正するときには、この補正運転モードで運転される。
【００５６】
また、温度変化量演算手段７０は、設置初期の最大負荷時の所定出力電流での稼働運転状態における改質器６内の温度Ｔ１（℃）、また燃料電池セルスタック８近傍の温度Ｔ２（℃）を基準に上記式（１）及び（２）を用いて改質器６内の温度変化量ΔＴ１及び燃料電池セルスタック８近傍の温度変化量ΔＴ２を演算する。
【００５７】
そして、空気乖離量演算手段７２は、温度変化量演算手段７０により演算した温度変化量ΔＴ１及びΔＴ２に基づき、上記式（３）を用いて空気乖離量Ｘ（％）を演算し、また燃料乖離量演算手段７４は、上記温度変化量ΔＴ１及びΔＴ２に基づき、上記式（４）を用いて燃料乖離量Ｙ（％）を演算する。
【００５８】
この制御手段６６は、更に、空気補正量演算手段７６、燃料補正量演算手段７８、作動制御手段８０及びメモリ手段８２を含んでいる。空気補正量演算手段７６は、演算した空気乖離量Ｘ（％）に基づいて空気供給流路２８を通して供給される空気の補正量（増加量又は減少量）を演算し、また燃料補正量演算手段７８は、演算した燃料乖離量Ｙ（％）に基づいて燃料ガス供給流路１４を通して供給される燃料ガスの補正量（増加量又は減少量）を演算する。そして、作動制御手段８０は、燃料電池セルスタック８の空気極側に供給される空気の流量が演算した補正量だけ補正されるように空気ブロア３０の回転数を制御し、また燃料電池セルスタック８の燃料極側に供給される燃料ガスの流量が演算した補正量だけ補正されるように燃料ポンプ２０の回転数を制御する。
【００５９】
メモリ手段８２には、空気乖離量演算データ（上記式（３）に関する情報）及び燃料乖離量演算データ（上記式（４）に関する情報）が登録されているとともに、空気ブロア制御マップ（駆動電圧と回転数に関するマップ情報）及び燃料ポンプ制御マップ（駆動電圧と回転数に関するマップ情報）などが登録されており、更に設置初期の最大負荷時の所定出力電流での稼働運転状態における改質器６内の温度Ｔ１及び燃料電池セルスタック８近傍の温度Ｔ２などが記憶される。
【００６０】
この燃料電池２における空気供給流量及び燃料ガス供給流量の補正制御は、図３に示すフローチャートに沿って行われる。主として図２及び図３を参照して、空気供給流量及び燃料ガス供給流量の補正を行うときには、運転切換手段６８によって補正運転モード（最大負荷の出力電流一定のモード）の運転に切り換えられる。このような補正運転モードの運転は、例えば各起動毎に行われ、起動後その補正状態で運転される。
【００６１】
この補正運転モードの運転状態においては、まず、第１温度検知手段６２が改質器６の内部温度を検出し、また第２温度検出手段６４が燃料電池セルスタック８の近傍温度を検出し（ステップＳ１）、第１及び第２温度検出手段６２，６４からの検知信号が制御手段６６に送給される。
【００６２】
このようにして温度検出が行われると、温度変化量演算手段７０は、第１温度検出手段６２の検知温度ｔ１及びメモリ手段８２に記憶された設定初期の改質器６の内部温度Ｔ１に基づいて、上記式（１）を用いて改質器６の温度変化量ΔＴ１を演算し（ステップＳ２）、また第２温度検出手段６４の検知温度ｔ２及びメモリ手段８２に記憶された設定初期の燃料電池セルスタック８の近傍温度Ｔ２に基づいて、上記式（２）を用いて燃料電池セルスタック８の近傍温度ΔＴ２を演算する（ステップＳ３）。
【００６３】
そして、空気乖離量演算手段７２は、温度変化量演算手段７０により演算された二個所の温度測定個所の温度変化量ΔＴ１，ΔＴ２に基づき、上記式（３）を用いて空気乖離量Ｘを演算し（ステップＳ４）、また燃料乖離量演算手段７４は、これら二個所の温度測定個所の温度変化量ΔＴ１，ΔＴ２に基づき、上記式（４）を用いて燃料乖離量Ｙを演算する（ステップＳ５）。このようにして、改質器６及び燃料電池セルスタック８に関連する二個所の検出温度を用いて、空気及び燃料ガスの供給流量の経時的な変化量を検知することができる。
【００６４】
その後、この空気乖離量Ｘ及び燃料乖離量Ｙを用いて供給流量の補正が行われる。即ち、空気補正量演算手段７６は、この空気乖離量Ｘに基づいて空気補正量を演算し（ステップＳ７）、また燃料補正量演算手段７８は、燃料乖離量Ｙに基づいて燃料補正量を演算する（ステップＳ７）。かくすると、作動制御手段８２は、空気乖離量Ｘに基づき、メモリ手段８２に登録された空気ブロア制御マップを用いて空気ブロア３０の回転数（具体的には、最大負荷時の所定出力電流での運転状態における回転数）を演算し（ステップＳ８）、この回転数に基づき燃料電池２の発電出力に対応する空気ブロア３０の回転数を設定する。また、作動制御手段８２は、燃料乖離量Ｙに基づき、メモリ手段８２に登録された燃料ポンプ制御マップを用いて燃料ポンプ２０の回転数（具体的には、最大負荷時の所定出力電流での運転状態における回転数）を演算し（ステップＳ９）、この回転数に基づき燃料電池２の発電出力に対応する燃料ポンプ２０の回転を設定する。
【００６５】
そして、制御手段６６は、空気乖離量Ｘに基づいて設定された回転数に基づき空気ブロア３０を作動制御し（ステップＳ１０）、また燃料乖離量Ｙに基づいて設定された回転数に基づき燃料ポンプ２０を作動制御し（ステップＳ１１）、このようにして空気及び燃料ガスの供給流量の補正が行われる。
【００６６】
この補正が終了した後、運転切換手段６６は、運転モードを補正運転モードから通常運転モードに切換え（ステップＳ１２）、燃料電池２は、通常運転モードでもって運転され、空気ブロア３０及び燃料ポンプ２０は、補正設定された回転数でもって作動制御され、このように運転制御することによって、経時的変化による供給流量の変動を受けることなく、空気及び燃料ガスを燃料電池セルスタック８に供給することができる。
【００６７】
この実施形態では、補正運転モードとして最大負荷の所定出力電流の運転状態としているが、このような運転状態に限定されることなく、所定負荷（例えば、定格発電出力の負荷状態など）の発電状態で発電出力電流を所定出力電流に維持した運転状態で行うようにしてもよい。
【００６８】
また、この実施形態では、空気ブロア３０及び燃料ポンプ２０の回転数（換言すると、空気供給手段及び燃料ガス供給手段による空気供給流量及び燃料ガス供給流量）を補正しているが、これに限定されることなく、空気ブロア３０及び水ポンプ２６の回転数（空気供給手段及び水供給手段による空気供給流量及び水供給流量）を補正するようにしてもよく、或いは燃料ポンプ２０及び水ポンプ２６の回転数（燃料ガス供給手段及び水供給手段による燃料ガス供給流量及び水供給流量）を補正するようにしてもよい。
【００６９】
このことに関し更に説明すると、一般的に、水供給流路２２を通して供給される改質用水の供給流量と改質器６の温度及び燃料電池セルスタック８の近傍の温度とも密接な関係があり（この密接な関係については、後述の説明も参照されたい）、従って、改質用水のこのような密接な関係と、空気供給流路２８を通して供給される空気の供給流量と改質器６の温度及び燃料電池セルスタック８の近傍の温度との密接な関係を利用することによって、上述したと同様にして、改質器６の内部温度（Ｔ１，ｔ１）及び燃料電池セルスタック８の近傍温度（Ｔ２，ｔ２）に基づいて水乖離量Ｚ及び空気乖離量Ｘを検知することができ、そして、水乖離量Ｚ及び空気乖離量Ｘに基づいて、上述したと同様にして、水ポンプ２６及び空気ブロア３０の回転数（水供給手段及び空気供給手段による水供給流量及び空気供給流量）を補正設定することができ、このようにすることによって、経時的変化による供給流量の変動を受けることなく、改質用水及び空気を所要の通りに供給することができる。
【００７０】
また、上述した改質用水の密接な関係と、燃料ガス供給流路１４を通して供給される燃料ガスの供給流量と改質器６の温度及び燃料電池セルスタック８の近傍の温度との密接な関係を利用することによって、上述したと同様にして、改質器６の内部温度（Ｔ１，ｔ１）及び燃料電池セルスタック８の近傍温度（Ｔ２，ｔ２）に基づいて水乖離量Ｚ及び燃料乖離量Ｙを検知することができ、そして、水乖離量Ｚ及び燃料乖離量Ｙに基づいて、上述したと同様にして、水ポンプ２６及び燃料ポンプ２０の回転数（水供給手段及び燃料ガス供給手段による水供給流量及び燃料ガス供給流量）を補正設定することができ、このようにすることによって、経時的変化による供給流量の変動を受けることなく、改質用水及び燃料ガスを所要の通りに供給することができる。
【００７１】
〔第２の実施形態〕
次に、図４〜図６を参照して、固体酸化物形燃料電池の第２の実施形態について説明する。図４は、第２の実施形態の固体酸化物形燃料電池を示す概略図であり、図５は、図４の固体酸化物形燃料電池の制御系を示すブロック図であり、図６は、図５の制御系による制御の一部を示すフローチャートである。尚、この第２の実施形態において、上述した第１の実施形態と実質上同一の部材には同一の参照番号を付し、その説明を省略する。
【００７２】
この第２の実施形態においては、空気ブロア３０、燃料ポンプ２０及び水ポンプ２６の経時的性能変動に対応して空気、燃料ガス及び改質用水の供給流量が補正制御されるように構成されている。更に、説明すると、一般的に、燃料電池においては、空気供給流路２８を通して供給される空気の供給流量と改質器６の内部温度、燃料電池セルスタック８の近傍温度及び燃焼室３４の温度とは密接な関係があり、また燃料ガス供給流路１４を通して供給される燃料ガスの供給流量と改質器６の温度、燃料電池セルスタック８の近傍温度及び燃焼室３４の温度とも密接な関係があり、更に水供給流路２２を通して供給される改質用水の供給流量と改質器６の温度、燃料電池セルスタック８の近傍温度及び燃焼室３４の温度とも密接な関係がある。この密接な関係は、上述したように、燃料電池の種類、発電電力などによって異なるが、燃料電池を実際に稼働運転させて計測すると、一例として、表２の関係が実証実験的に得られる。
【００７３】
【表２】
表２は、燃料電池２Ａの設置初期の運転状態において、最大負荷時で稼働させて出力電流を所定電流（例えば、６Ａ）に維持した電流制限の運転状態において、空気供給流路２８を流れる空気の供給流量が１％変動（この場合、増加）する毎に変動する燃料電池セルスタック８の近傍温度、改質器６の内部温度及び燃焼室３４の温度を示すものである。また、この表２は、上述した電流制限の稼働運転状態において、水供給流路２２を流れる改質用水の供給流量が１％変動（この場合、増加）する毎に変動する燃料電池セルスタック８の近傍温度、改質器６の内部温度及び燃焼室３４の温度、更には燃料ガス供給流路１４を流れる燃料ガスの供給流量が１％変動（この場合、増加）する毎に変動する燃料電池セルスタック８の近傍温度、改質器６の内部温度及び燃焼室３４の温度を示している。
【００７４】
設置初期の最大負荷運転時の所定出力電流を所定電流に維持した稼働運転状態における改質器６内の温度をＴ１（℃）、燃料電池セルスタック８近傍の温度をＴ２（℃）、また燃焼室３４の温度をＴ３（℃）とし、現時点の同様の稼働運転状態での改質器６の内部温度をｔ１（℃）、燃料電池セルスタック８の近傍温度をｔ２（℃）、燃焼室３４の温度をｔ３（℃）とすると、設置初期の温度を基準とする温度変化量は、改質器６内の温度変化量ΔＴ１及び燃料電池セルスタック８近傍の温度変化量ΔＴ２は、上記式（１）及び（２）となり、また燃焼室３４の温度変化量ΔＴ３は、
燃焼室３４の温度変化量ΔＴ３（℃）＝Ｔ３−ｔ３ ・・・（５）
となる。表２の関係を利用するとともに、式（１）、（２）及び（５）を用いると、空気の供給流量の乖離量Ｘ（％）、燃料ガスの供給流量の乖離量Ｙ（％）及び改質用水の供給流量の乖離量Ｚ（％）は、
空気乖離量Ｘ（％）＝−２．１０９ΔＴ１＋０．２２８４ΔＴ２＋０．５３１９ΔＴ３ ・・・（６）
燃料ガス乖離量Ｙ（％）＝０．３５９４ΔＴ１＋０．０３６１ΔＴ２＋０．１７６１ΔＴ３ ・・・（７）
改質用水乖離量Ｚ（％）＝０．４６８８ΔＴ１−０．１２０２ΔＴ２＋０．２４６４ΔＴ３ ・・・（８）
となり、改質器６内の温度変化量ΔＴ１、燃料電池セルスタック８近傍の温度変化量ΔＴ２及び燃焼室３４の温度変化量ΔＴ３を用いることにより、設置初期の上述した稼働運転状態を基準とした空気供給流量の乖離量Ｘ（％）、燃料ガス供給流量の乖離量Ｙ（％）及び改質用水の供給流量の乖離量Ｚ（％）を演算して求めることが可能となる。
【００７５】
上述した密接な関係を利用して燃料ガス、空気及び改質用水の供給流量を補正するために、第２の実施形態では、次の通りに構成されている。上述した第１の実施形態と同様に、改質器６内に第１温度検出手段６２が配設され、燃料電池セルスタック８に近接して第２温度検出手段６４が配設され、加えて燃焼室３４の温度を検出するために、この燃焼室３４に第３温度検出手段９２が設けられている。尚、水供給流路２２には水流量計９４が設けられる。
【００７６】
第１〜第３温度検出手段６２，６４、９２の検知温度を利用した燃料ガス供給流量、空気供給流量及び改質用の水供給流量の補正は、図５に示す制御系により行われる。図５を参照して、制御手段６６Ａは、運転切換手段６８、温度変化量演算手段７０、空気乖離量演算手段７２、燃料乖離量演算手段７４、空気補正量演算手段７６、燃料補正量演算手段７８、作動制御手段８０及びメモリ手段８２Ａに加えて、水乖離量演算手段９６及び水補正量演算手段９８を含んでいる。
【００７７】
この第２の実施形態では、温度変化量演算手段７０は、改質器６内の温度変化量ΔＴ１及び燃料電池セルスタック８近傍の温度変化量ΔＴ２に加えて、燃焼室３４の温度変化量ΔＴ３を上記式（５）を用いて演算する。また、空気乖離量演算手段７２は、温度変化量演算手段７０により演算した温度変化量ΔＴ１、ΔＴ２及びΔＴ３に基づき、上記式（６）を用いて空気乖離量Ｘ（％）を演算し、燃料乖離量演算手段７４は、上記温度変化量ΔＴ１、ΔＴ２及びΔＴ３に基づき、上記式（７）を用いて燃料乖離量Ｙ（％）を演算し、また水乖離量演算手段９６は、上記温度変化量ΔＴ１、ΔＴ２及びΔＴ３に基づき，上記式（８）を用いて水乖離量Ｚ（％）を演算する。更に、水補正量演算手段９８は、演算した水乖離量Ｚに基づいて水供給流路２２を通して供給される改質用水の補正量（増加量又は減少量）を演算し、作動制御手段８０は、空気ブロア３０及び燃料ポンプ２０の回転数を補正制御するとともに、気化器４に供給される改質用水の流量が演算した補正量だけ補正されるように水ポンプ２６の回転数を制御する。更に、メモリ手段８２Ａには、空気乖離量演算データ（上記式（６）に関する情報）、燃料乖離量演算データ（上記式（７）に関する情報）及び水乖離量演算データ（上記式（８）に関する情報）が登録されているとともに、空気ブロア制御マップ及び燃料ポンプ制御マップに加えて水ポンプ制御マップ（駆動電圧と回転数に関するマップ情報）などが登録され、更に設置初期の最大負荷時の所定出力電流での稼働運転状態における改質器６内の温度Ｔ１、燃料電池セルスタック８の近傍温度Ｔ２及び燃焼室３４の温度Ｔ３などが記憶される。第２の実施形態におけるその他の構成は、上述した第１の実施形態と実質上同一である。
【００７８】
この燃料電池２Ａにおける空気供給流量、燃料ガス供給流量及び水供給流量の補正制御は、図６に示すフローチャートに沿って行われる。主として図５及び図６を参照して、空気供給流量、燃料ガス供給流量及び水供給流量の補正を行うときには、運転切換手段６８によって補正運転モードの運転に切り換えられ、この補正運モードの運転制御は、上述したと略同様に行われる。
【００７９】
ます、第１温度検知手段６２が改質器６の内部温度を検出し、第２温度検出手段６４が燃料電池セルスタック８の近傍温度を検出し、また第３温度検出手段９２が燃焼室３４の温度を検出する（ステップＳ２１）、第１〜第３温度検出手段６２，６４，９２からの検知信号が制御手段６６Ａに送給される。
【００８０】
このようにして温度検出が行われると、温度変化量演算手段７０は、上述したと同様にして改質器６の温度変化量ΔＴ１を演算し（ステップＳ２２）、また燃料電池セルスタック８近傍の温度変化量ΔＴ２を演算し（ステップＳ２３）、更に第３温度検出手段９２の検知温度ｔ３及びメモリ手段８２Ａに記憶された設定初期の燃料電池セルスタック８の近傍温度Ｔ３に基づいて、上記式（５）を用いて燃焼室３４の温度変化量ΔＴ３を演算する（ステップＳ２４）。
【００８１】
そして、空気乖離量演算手段７２は、温度変化量演算手段７０により演算された三個所の温度測定個所の温度変化量ΔＴ１，ΔＴ２，ΔＴ３に基づき、上記式（６）を用いて空気乖離量Ｘを演算し（ステップＳ２５）、燃料乖離量演算手段７４は、これら三個所の温度測定個所の温度変化量ΔＴ１，ΔＴ２，ΔＴ３に基づき、上記式（７）を用いて燃料乖離量Ｙを演算し（ステップＳ２６）、水乖離量演算手段９６は、これら三個所の温度測定個所の温度変化量ΔＴ１，ΔＴ２，ΔＴ３に基づき、上記式（８）を用いて水乖離量Ｚを演算する（ステップＳ２７）。このようにして、改質器６、燃料電池セルスタック８及び燃焼室３４に関連する三個所の検出温度を用いて、空気、燃料ガス及び改質用水の経時的な変化量を検知することができる。
【００８２】
その後、この空気乖離量Ｘ、燃料乖離量Ｙ及び水乖離量Ｚを用いて供給流量の補正が行われる。即ち、空気補正量演算手段７６は、この空気乖離量Ｘに基づいて空気補正量を演算し（ステップＳ２８）、燃料補正量演算手段７８は、燃料乖離量Ｙに基づいて燃料補正量を演算し（ステップＳ２９）、また水補正量演算手段９８は、水乖離量Ｚに基づいて水補正量を演算する（ステップＳ３０）。かくすると、作動制御手段８２は、上述したと同様にして、空気ブロア３０の回転数を演算し（ステップＳ３１）、この回転数に基づき燃料電池２Ａの発電出力に対応する空気ブロア３０の回転数を設定し、また燃料ポンプ２０の回転数を演算し（ステップＳ３２）、この回転数に基づき燃料電池２Ａの発電出力に対応する燃料ポンプ２０の回転数を設定する。また、作動制御手段８２は、水乖離量Ｚに基づき、メモリ手段８２Ａに登録された水ポンプ制御マップを用いて水ポンプ２６の回転数（具体的には、最大負荷時の所定出力電流での運転状態における回転数）を演算し（ステップＳ３３）、この回転数に基づき燃料電池２Ａの発電出力に対応する水ポンプ２６の回転を設定する。
【００８３】
そして、制御手段６６Ａは、水乖離量Ｘに基づいて設定された回転数に基づき空気ブロア３０を作動制御し（ステップＳ３４）、燃料乖離量Ｙに基づいて設定された回転数に基づき燃料ポンプ２０を作動制御し（ステップＳ３５）、また水乖離量Ｚに基づいて設定された回転数に基づき水ポンプ２６を作動制御し（ステップＳ３６）、このようにして空気、燃料ガス及び改質用水の供給流量の補正が行われる。
【００８４】
この補正が終了した後は、上述した実施形態と同様に、運転切換手段６６は、運転モードを補正運転モードから通常運転モードに切換え（ステップＳ３７）、燃料電池２Ａは、通常運転モードでもって運転され、空気ブロア３０、燃料ポンプ２０及び水ポンプ２６は、補正された回転数条件でもって作動制御され、このように運転することによって、経時的変化による供給流量の変動を受けることなく、空気、燃料ガス及び改質用水を所要の通りに供給することができる。
【００８５】
この第２の実施形態においても、所定負荷（例えば、定格発電出力の負荷状態）の発電状態で発電出力電流を所定出力電流に維持した運転状態で行うようにすることもできる。
【００８６】
例えば、上述した実施形態では、空気流量の供給量、燃料ガスの供給流量及び水供給流量の変動と密接な関係のある温度の測定部位として改質器６（その内部）、燃料電池セルスタック８の近傍及び燃焼室３４を選択しているが、これらの温度測定部位の一つに代えて、燃焼室３４に関連する排熱回収用熱交換器５４（その内部）を選択してもよい。また、改質器６、燃料電池セルスタック８及び燃焼室３４に関連する温度測定部位として、上述した実施形態では、改質器６、燃料電池セルスタック８及び燃焼室３４についてそれぞれ一個所としているが、改質器６、燃料電池セルスタック８及び燃焼室３４のいずれか一つについて二個所とすることができ、場合により、改質器６、燃料電池セルスタック８及び燃焼室３４のいずれか一つについて三個所とすることもできる。
【００８７】
上述した実施形態では、改質器６、燃料電池セルスタック８及び燃焼室３４に関連する温度測定部位の温度を利用しているが、このような温度測定部位の温度の一つ又は二つ、或いは全てを利用することに代えて、燃料電池セルスタック８に関連する電圧測定部位の出力電圧を利用するようにしてもよい。
【００８８】
〔第３の実施形態〕
次に、図７及び図８を参照して、第３の実施形態の固体酸化物形燃料電池について説明する。図７は、第３の実施形態の固体酸化物形燃料電池を示す概略図であり、図８は、図４の固体酸化物形燃料電池の制御系を示すブロック図である。尚、以下の実施形態においても、第１の実施形態と実質上同一の部材には同一の参照番号を付し、その説明を省略する。
【００８９】
図７及び図８において、この第３の実施形態においては、空気ブロア３０及び燃料ポンプ２０の経時的性能変動に対応して空気及び燃料ガスの供給流量が補正制御されるように構成されている。更に、説明すると、燃料電池においては、上述したように、空気供給流路２８を通して供給される空気の供給流量と改質器６の内部温度、燃料電池セルスタック８の近傍温度及び燃焼室３４の温度に加えて燃料電池セルスタック８の出力電圧とは密接な関係があり、また燃料ガス供給流路１４を通して供給される燃料ガスの供給流量と改質器６の温度、燃料電池セルスタック８の近傍温度及び燃焼室３４の温度に加えて燃料電池セルスタック８の出力電圧とも密接な関係があり、更に水供給流路２２を通して供給される改質用水の供給流量と改質器６の温度、燃料電池セルスタック８の近傍温度及び燃焼室３４の温度に加えて燃料電池セルスタック８の出力電圧とも密接な関係がある。この密接な関係は、上述したように、燃料電池の種類、発電電力などによって異なるが、燃料電池を実際に稼働運転させて計測すると、一例として、表３の関係が実証実験的に得られる。
【００９０】
この第３の実施形態においては、これらの関係のうち燃料電池セルスタック８の近傍温度と燃料電池セルスタック８の出力電圧を利用している。
【００９１】
【表３】
表３は、燃料電池２Ｂの設置初期の運転状態において、最大負荷時で稼働させて出力電流を所定電流（例えば、６Ａ）に維持した電流制限の運転状態において、空気供給流路２８を流れる空気の供給流量が１％変動（この場合、増加）する毎に変動する燃料電池セルスタック８の近傍温度及び燃料電池セルスタック８の出力電圧を示すものである。また、この表３は、上述した電流制限の稼働運転状態において、水供給流路２２を流れる改質用水の供給流量が１％変動（この場合、増加）する毎に変動する燃料電池セルスタック８の近傍温度及び燃料電池セルスタック８の出力電圧を示している。
【００９２】
設置初期の最大負荷運転時の所定出力電流を所定電流に維持した稼働運転状態における燃料電池セルスタック８近傍の温度をＴ２（℃）、また燃料電池セルスタック８の出力電圧をＶ（Ｖ）とし、現時点の同様の稼働運転状態での燃料電池セルスタック８の近傍温度をｔ２（℃）、また燃料電池セルスタック８の出力電圧をｖ（Ｖ）とすると、設置初期の温度を基準とする燃料電池セルスタック８近傍の温度変化量ΔＴ２は、上記式（２）となり、また燃料電池セルスタック８の出力電圧変化量ΔＶは、
燃料電池セルスタック８の出力電圧変化量ΔＶ（Ｖ）＝Ｖ−ｖ ・・・（９）
となる。表３の関係を利用するとともに、式（２）及び（９）を用いると、空気の供給流量の乖離量Ｘ（％）、水の供給流量の乖離量Ｚ（％）は、
空気乖離量Ｘ（％）＝ΔＶ−３．００ΔＴ２ ・・・（１０）
水乖離量Ｚ（％）＝−２．５０ΔＶ＋２．５０ΔＴ２ ・・・（１１）
となり、燃料電池セルスタック８近傍の温度変化量ΔＴ２及び燃料電池セルスタック８の出力電圧変化量ΔＶを用いることにより、設置初期の上述した稼働運転状態を基準とした空気供給流量の乖離量Ｘ（％）及び改質用水の供給流量の乖離量Ｚ（％）を演算して求めることが可能となる。
【００９３】
上述した密接な関係を利用して空気及び改質用水の供給流量を補正するために、第３の実施形態では、次の通りに構成されている。燃料電池セルスタック８に近接して温度検出手段６４が配設され、更に燃料電池セルスタック８の出力電圧を検出するための電圧検出手段１０２が設けられる。この電圧検出手段１０２は、燃料電池セルスタック８の発電出力ライン１０４に配設され、燃料電池セルスタック８からの出力電圧を検出する。尚、水供給流路２２には水流量計９４が設けられる。
【００９４】
温度検出手段６４の検知温度及び電圧検出手段１０２の検知電圧を利用した空気供給流量及び改質用の水供給流量の補正は、図８に示す制御系により行われる。図８を参照して、制御手段６６Ｂは、運転切換手段６８、温度変化量演算手段７０、空気乖離量演算手段７２、空気補正量演算手段７６、作動制御手段８０及びメモリ手段８２Ｂを備えるとともに、電圧変化量演算手段１０６、水乖離量演算手段９６及び水補正量演算手段９８を含んでいる。
【００９５】
この第３の実施形態における電圧変化量演算手段１０６は、燃料電池セルスタック８の出力電圧の変化量ΔＶを上記式（９）を用いて演算する。また、空気乖離量演算手段７２は、温度変化量演算手段７０により演算した温度変化量ΔＴ２及び電圧変化量演算手段１０６により演算した出力電圧変化量ΔＶに基づき、上記式（１０）を用いて空気乖離量Ｘ（％）を演算し、また水乖離量演算手段９６は、上記温度変化量ΔＴ２及び出力電圧変化量ΔＶに基づき，上記式（１１）を用いて水乖離量Ｚ（％）を演算する。更に、水補正量演算手段９８は、演算した水乖離量Ｚに基づいて水供給流路２２を通して供給される改質用水の補正量（増加量又は減少量）を演算し、作動制御手段８０は、空気ブロア３０及び水ポンプ２６の回転数を補正制御する。このことに関連して、メモリ手段８２Ｂには、空気乖離量演算データ（上記式（１０）に関する情報）及び水乖離量演算データ（上記式（１１）に関する情報）が登録されているとともに、空気ブロア制御マップ及び水ポンプ制御マップなどが登録され、更に設置初期の最大負荷時の所定出力電流での稼働運転状態における燃料電池セルスタック８の近傍温度Ｔ２及び燃料電池セルスタック８の出力電圧Ｖなどが記憶される。第３の実施形態におけるその他の構成は、上述した第１の実施形態と実質上同一である。
【００９６】
この燃料電池２Ｂにおける空気供給流量及び水供給流量の補正制御を概説すると、次の通りである。即ち、温度検知手段６４及び電圧検出手段１０２からの検知信号が制御手段６６Ｂに送給され、温度変化量演算手段７０は、上述したと同様にして燃料電池セルスタック８近傍の温度変化量ΔＴ２を演算し、電圧変化量演算手段１０６は、燃料電池セルスタック８の出力電圧の電圧変量ΔＶを演算する。
【００９７】
そして、空気乖離量演算手段７２は、温度変化量演算手段７０による温度変化量ΔＴ２及び電圧変化量演算手段１０６による電圧変化量ΔＶに基づき、上記式（１０）を用いて空気乖離量Ｘを演算し、また水乖離量演算手段９６は、上記温度変化量ΔＴ２及び上記電圧変化量ΔＶに基づき、上記式（１１）を用いて水乖離量Ｚを演算する。このようにして、燃料電池セルスタック８に関連する検出温度及び燃料電池セルスタック８に関連する検出出力電圧を用いて、空気及び改質用水の経時的な変化量を検知することができる。
【００９８】
このようにして空気及び改質用水の乖離量Ｘ，Ｚを求めると、これらを用いて供給流量の補正が行われる。即ち、空気補正量演算手段７６は、この空気乖離量Ｘに基づいて空気補正量を演算し、また水補正量演算手段９８は、水乖離量Ｚに基づいて水補正量を演算する。そして、作動制御手段８２は、上述したようにして、空気ブロア３０の回転数を演算して燃料電池２Ｂの発電出力に対応する空気ブロア３０の回転数を設定し、この設定された回転数に基づき空気ブロア３０を作動制御し、また水ポンプ２６の回転数を演算して燃料電池２Ａの発電出力に対応する水ポンプ２６の回転を設定し、この設定された回転数に基づき水ポンプ２６を作動制御し、このようにして空気及び改質用水の供給流量の補正が行われ、このようにしても上述した実施形態と同様の作用効果を達成することができる。
【００９９】
この第３の実施形態では、温度測定部位の温度として燃料電池セルスタック８近傍の温度を利用しているが、上述した記載から理解されるように、改質器６又は燃料室３４に関連する温度測定部位の温度を利用しても同様の効果が達成される。
【０１００】
また、この第３の実施形態では、空気乖離量及び水乖離量を演算して空気ブロア３０及び水ポンプ２６の回転数（換言すると、空気供給手段及び水供給手段による空気供給流量及び水供給流量）を補正しているが、上述したと同様に、燃料電池セルスタック８の電圧変化量ΔＶを利用して空気乖離量及び燃料乖離量を演算して空気ブロア３０及び燃料ポンプ２０の回転数（空気供給手段及び燃料ガス供給手段による空気供給流量及び燃料ガス供給流量）を補正するようにしてもよく、或いはこの電圧変化量ΔＶを利用して燃料乖離量及び水乖離量を演算して燃料ポンプ２０及び水ポンプ２６の回転数（燃料ガス供給手段及び水供給手段による燃料ガス供給流量及び水供給流量）を補正するようにしてもよい。
【０１０１】
この第３の実施形態では、燃料電池セルスタック８に関連する電圧測定部位の出力電圧の変化量ΔＶと燃料電池セルスタック８近傍の温度の変化量ΔＴ２（又は改質器６の温度の変化量ΔＴ１、燃焼室３４の温度の変化量ΔＴ３でもよい）を用いて空気供給手段及び水供給手段による空気供給流量及び水供給流量（又は燃料ガス供給手段及び水供給手段による燃料ガス供給流量及び水供給流量、空気供給手段及び燃料ガス供給手段による空気供給流量及び燃料ガス供給流量）を補正制御しているが、上述した記載から理解されるように、燃料電池セルスタック８に関連する電圧測定部位の出力電圧の変化量と改質器６、燃料電池セルスタック８及び燃焼室３４に関連する二個所の温度測定部位の温度の変化量を利用して空気供給手段、燃料ガス供給手段及び水供給手段による空気供給流量、燃料ガス供給流量及び水供給流量を補正制御するようにすることもできる。
【０１０２】
例えば、温度として燃料電池セルスタック８及び燃焼室３４に関連する温度を利用し、出力電圧として燃料電池セルスタック８に関連する電圧を利用する場合、次のようになる。更に、説明すると、燃料電池を実際に稼働運転させて計測すると、空気供給流路２２を通して供給される空気の供給流量と燃料電池セルスタック８の出力電圧、燃料電池セルスタック８近傍の温度及び燃焼室３４の温度との関係、燃料ガス供給流路１４を通して供給される燃料ガスの供給流量と燃料電池セルスタック８の出力電圧、燃料電池セルスタック８近傍の温度及び燃焼室３４の温度との関係、また水供給流路２２を通して供給される改質用水の供給流量と燃料電池セルスタック８の出力電圧、燃料電池セルスタック８近傍の温度及び燃焼室３４の温度との関係は、一例として、表４に示すものが実証実験的に得られる。
【０１０３】
【表４】
表４は、燃料電池の設置初期の運転状態において、最大負荷時で稼働させて出力電流を所定電流（例えば、６Ａ）に維持した電流制限の運転状態において、空気供給流路２８を流れる空気の供給流量が１％変動（この場合、増加）する毎に変動する燃料電池セルスタック８の出力電圧、燃料電池セルスタック８の近傍温度及び燃焼室３４の温度を示すものである。また、この表４は、上述した電流制限の稼働運転状態において、燃料ガス供給流路１４を通して流れる燃料ガスの供給流量が１％変動（この場合、増加）する毎に変動する燃料電池セルスタック８の出力電圧、燃料電池セルスタック８の近傍温度及び燃焼室３４の温度、更には水供給流路２２を流れる改質用水の供給流量が１％変動（この場合、増加）する毎に変動する燃料電池セルスタック８の出力電圧、燃料電池セルスタック８の近傍温度及び燃焼室３４の温度を示している。
【０１０４】
設置初期の最大負荷運転時の所定出力電流を所定電流に維持した稼働運転状態における燃料電池セルスタック８の出力電圧をＶ（Ｖ）、燃料電池セルスタック８近傍の温度をＴ２（℃）、また燃焼室３４の温度をＴ３（℃）とし、現時点の同様の稼働運転状態での燃料電池セルスタック８の出力電圧をｖ（Ｖ）、燃料電池セルスタック８の近傍温度をｔ２（℃）、燃焼室３４の温度をｔ３（℃）とすると、設置初期を基準とする変化量については、燃料電池セルスタック８の出力電圧変化量ΔＶ、燃料電池セルスタック８近傍の温度変化量ΔＴ２及び燃焼室３４の温度変化量ΔＴ３は、上記式（９）、（２）及び（５）となる。表４の関係を利用するとともに、式（９）、（２）及び（５）を用いると、空気の供給流量の乖離量Ｘ（％）、燃料ガスの供給流量の乖離量Ｙ（％）及び改質用水の供給流量の乖離量Ｚ（％）は、
空気乖離量Ｘ（％）＝−１．２２ΔＶ−０．７３ΔＴ２＋０．８８ΔＴ３
・・・（１２）
燃料ガス乖離量Ｙ（％）＝−０．７１ΔＶ＋０．６７ΔＴ２−０．７１ΔＴ３
・・・（１３）
改質用水乖離量Ｚ（％）＝−０．０８ΔＶ＋０．０８ΔＴ２＋０．０３ΔＴ３
・・・（１４）
となり、燃料電池セルスタック８の出力電圧の変化量ΔＶ、燃料電池セルスタック８近傍の温度変化量ΔＴ２及び燃焼室３４の温度変化量ΔＴ３を用いることにより、設置初期の上述した稼働運転状態を基準とした空気供給流量の乖離量Ｘ（％）、燃料ガス供給流量の乖離量Ｙ（％）及び改質用水の供給流量の乖離量Ｚ（％）を演算して求めることが可能となる。
【０１０５】
従って、これら空気供給流量の乖離量Ｘ、燃料ガス供給流量の乖離量Ｙ及び改質用水の供給流量の乖離量Ｚに基づき、燃料ガス、空気及び改質用水の供給流量を所要の通りに補正することにより、経時的変化による供給流量の変動を抑え、空気、燃料ガス及び改質用水を燃料電池セルスタック８に所要の通りに供給することができる。
【０１０６】
〔第４の実施形態〕
次に、本発明に従う固体酸化物形燃料電池の第４の実施形態について説明する。第４の実施形態では、温度測定部位にて温度を検出するのではなく、燃料電池セルスタック８に関連する２個所の電圧測定部位の検知電圧を利用しており、これら２個所の電圧測定部位における出力電圧を検知するには、例えば図９に示すように構成することができる。
【０１０７】
図９において、燃料電池セルスタック８Ｃは、左側の第１セルスタックユニット１１０と、右側の第２セルスタックユニット１１２を備え、第１及び第２セルスタックユニット１１０，１１２の合計出力が燃料電池セルスタック８Ｃの出力電力となる。この形態では、第１セルスタックユニット１１０に関連して第１電圧検出手段１１４が設けられ、第２セルスタックユニット１１２に関連して第２電圧検出手段１１６が設けられ、第１電圧検出手段１１４は第１セルスタックユニット１１０の出力電圧を検知し、第２電圧検出手段１１６は第２セルスタックユニット１１２の出力電圧を検知する。
【０１０８】
この第４の実施形態においては、第３の実施形態と略同様の制御系（図示せず）であり、第１及び第２電圧検出手段１１４，１１６からの検知信号（検知電圧）が制御手段に送給される。また、制御手段の電圧変化量演算手段は、第１及び第２セルスタックユニット１１０，１１２の電圧変化量を演算し、空気乖離量演算手段は電圧変化量演算手段による第１セルスタックユニット１１０の出力電圧の変化量ΔＶ１及び第２セルスタックユニット１１２の出力電圧の変化量ΔＶ２に基づいて空気乖離量Ｘ（％）を演算し、水乖離量演算手段は上記電圧変化量ΔＶ１，ΔＶ２に基づいて水乖離量Ｚ（％）を演算する．尚、この場合、温度変化量演算手段は省略される。
【０１０９】
燃料電池においては、上述したように、空気供給流路を通して供給される空気の供給流量、燃料ガス供給流路を通して供給される燃料ガスの供給流量及び水供給流路を通して供給される改質用水の供給流量と燃料電池セルスタック８の出力電圧（この場合、第１及び第２セルスタックユニット１１０，１１２の出力電圧）との間に密接な関係がある。この密接な関係は、上述したように、燃料電池の種類、発電電力などによって異なるが、燃料電池を実際に稼働運転させて計測すると、一例として、表５の関係が実証実験的に得られる。
【０１１０】
【表５】
表５は、燃料電池２Ｃの設置初期の運転状態において、最大負荷時で稼働させて出力電流を所定電流（例えば、６Ａ）に維持した電流制限の運転状態において、空気供給流路を流れる空気の供給流量が１％変動（この場合、増加）する毎に変動する燃料電池セルスタック８Ｃの第１及び第２セルスタックユニット１１０，１１２の出力電圧を示すとともに、水供給流路２２を流れる改質用水の供給流量が１％変動（この場合、増加）する毎に変動する燃料電池セルスタック８Ｃの第１及び第２セルスタックユニット１１０，１１２の出力電圧を示している。
【０１１１】
設置初期の最大負荷運転時の所定出力電流を所定電流に維持した稼働運転状態における燃料電池セルスタック８Ｃの第１及び第２セルスタックユニット１１０，１１２の出力電圧をＶ１（Ｖ），Ｖ２（Ｖ）とし、現時点の同様の稼働運転状態での燃料電池セルスタック８Ｃの第１及び第２セルスタックユニット１１０，１１２の出力電圧をｖ１（Ｖ），ｖ２（Ｖ）とすると、設置初期の出力電圧を基準とする燃料電池セルスタック８Ｃの第１及び第２セルスタックユニット１１０，１１２の出力電圧の変化量ΔＶ１，ΔＶ２は、
第１セルスタックユニット１１０の出力電圧変化量ΔＶ１（Ｖ）＝Ｖ１−ｖ１
・・・（１５）
第２セルスタックユニット１１０の出力電圧変化量ΔＶ２（Ｖ）＝Ｖ２−ｖ２
・・・（１６）
となる。表５の関係を利用するとともに、式（１５）及び（１６）を用いると、空気の供給流量の乖離量Ｘ（％）及び水の供給流量の乖離量Ｚ（％）は、
空気乖離量Ｘ（％）＝２．９７ΔＶ１＋５．４１ΔＶ２ ・・・（１７）
水乖離量Ｚ（％）＝−４．１４ΔＶ１−４．５０ΔＶ２ ・・・（１８）
となり、燃料電池セルスタック８Ｃにおける第１及び第２セルスタックユニット１１０，１１２の出力電圧変化量ΔＶ１，ΔＶ２を用いることにより、設置初期の上述した稼働運転状態を基準とした空気供給流量の乖離量Ｘ（％）及び改質用水の供給流量の乖離量Ｚ（％）を演算して求めることが可能となる。
【０１１２】
従って、このようにして空気供給流量の乖離量Ｘ及び改質用水の供給流量の乖離量Ｚを演算し、これら空気乖離量Ｘ及び水乖離量Ｚに基づき、空気及び改質用水の供給流量を所要の通りに補正することにより、経時的変化による供給流量の変動を抑え、空気及び改質用水を燃料電池セルスタック８Ｃに所要の通りに供給することができる。
【０１１３】
この第４の実施形態では、空気乖離量及び水乖離量を演算して空気供給手段及び水供給手段による空気供給流量及び水供給流量を補正しているが、上述したと同様に、燃料電池セルスタック８Ｃにおける第１及び第２セルスタックユニット１１０，１１２の電圧変化量ΔＶ１，ΔＶ２を利用して空気乖離量及び燃料乖離量を演算して空気供給手段及び燃料ガス供給手段による空気供給流量及び燃料ガス供給流量を補正するようにしてもよく、或いはこれら電圧変化量ΔＶ１，ΔＶ２を利用して燃料乖離量及び水乖離量を演算して燃料ガス供給手段及び水供給手段による燃料ガス供給流量及び水供給流量を補正するようにしてもよい。
【０１１４】
この第４の実施形態では、燃料電池セルスタック８Ｃに関連する二個所の電圧測定部位（即ち、第１及び第２セルスタックユニット１１０，１１２）の出力電圧の変化量ΔＶ１，ΔＶ２を用いて空気供給手段及び水供給手段による空気供給流量及び水供給流量（又は燃料ガス供給手段及び水供給手段による燃料ガス供給流量及び水供給流量、空気供給手段及び燃料ガス供給手段による空気供給流量及び燃料ガス供給流量でもよい）を補正制御しているが、上述した記載から理解されるように、燃料電池セルスタック８Ｃに関連する二個所の電圧測定部位の出力電圧の変化量と改質器、燃料電池セルスタック及び燃焼室のいずれかに関連する温度測定部位の温度の変化量とを利用して空気供給手段、燃料ガス供給手段及び水供給手段による空気供給流量、燃料ガス供給流量及び水供給流量を補正制御するようにすることもできる。
【０１１５】
出力電圧として燃料電池セルスタック８Ｃに関連する二個所の電圧測定部位の出力電圧と温度として改質器に関連する温度測定部位（例えば、改質器内部）の温度とを利用する場合、次のようになる。更に、説明すると、燃料電池を実際に稼働運転させて計測すると、上述した記載から容易に理解されるように、空気供給流路を通して供給される空気の流量、燃料供給流路を通して供給される燃料ガス供給流量及び水供給流路を通して供給される改質用水供給流量と、燃料電池セルスタック８Ｃにおける二個所の電力測定部位（この場合、第１及び第２セルスタックユニット１１０，１１２）の出力電圧及び改質器内部の温度との関係は、一例として、表６に示すものが実証実験的に得られる。
【０１１６】
【表６】
表６は、燃料電池の設置初期の運転状態において、最大負荷時で稼働させて出力電流を所定電流（例えば、６Ａ）に維持した電流制限の運転状態において、空気供給流路を流れる空気の供給流量が１％変動（この場合、増加）する毎に変動する燃料電池セルスタック８Ｃの第１及び第２セルスタックユニット１１０，１１２の出力電圧及び改質器の温度と、燃料ガス供給流路を通して流れる燃料ガスの供給流量が１％変動（この場合、増加）する毎に変動する燃料電池セルスタック８Ｃの第１及び第２セルスタックユニット１１０，１１２の出力電圧及び改質器の温度と、水供給流路を流れる改質用水の供給流量が１％変動（この場合、増加）する毎に変動する燃料電池セルスタック８Ｃの第１及び第２セルスタックユニット１１０，１１２の出力電圧及び改質器の温度とを示している。
【０１１７】
設置初期の最大負荷運転時の所定出力電流を所定電流に維持した稼働運転状態における燃料電池セルスタック８Ｃの第１及び第２セルスタックユニット１１０，１１２の出力電圧をＶ１（Ｖ），Ｖ２（Ｖ）、また改質器の温度をＴ１（℃）とし、現時点の同様の稼働運転状態での燃料電池セルスタック８Ｃの第１及び第２セルスタックユニット１１０，１１２の出力電圧をｖ１（Ｖ），ｖ２（Ｖ）、改質器の温度をｔ１（℃）とすると、設置初期を基準とする変化量については、燃料電池セルスタック８Ｃの第１セルスタックユニット１１０の出力電圧変化量ΔＶ１、燃料電池セルスタック８Ｃの第２セルスタックユニット１１２の出力電圧変化量Δ２及び改質器の温度変化量ΔＴ１は、上記式（１５）、（１６）及び（１）となる。表６の関係を利用するとともに、式（１５）、（１６）及び（１）を用いると、空気の供給流量の乖離量Ｘ（％）、燃料ガスの供給流量の乖離量Ｙ（％）及び改質用水の供給流量の乖離量Ｚ（％）は、
空気乖離量Ｘ（％）＝−０．９２ΔＶ１＋１．１９ΔＶ２＋０．０５ΔＴ１
・・・（１９）
燃料ガス乖離量Ｙ（％）＝−０．３７ΔＶ１−０．４６ΔＶ２−０．２０ΔＴ１
・・・（２０）
改質用水乖離量Ｚ（％）＝０．６２ΔＶ１＋０．６２ΔＶ２−０．１８ΔＴ１
・・・（２１）
となり、燃料電池セルスタック８Ｃの第１及び第２セルスタックユニット１１０，１１２の出力電圧の変化量ΔＶ１，ΔＶ２及び改質器内の温度変化量ΔＴ１を用いることにより、設置初期の上述した稼働運転状態を基準とした空気供給流量の乖離量Ｘ（％）、燃料ガス供給流量の乖離量Ｙ（％）及び改質用水の供給流量の乖離量Ｚ（％）を演算して求めることが可能となる。
【０１１８】
従って、これら空気供給流量の乖離量Ｘ、燃料ガス供給流量の乖離量Ｙ及び改質用水の供給流量の乖離量Ｚに基づき、上述したように燃料ガス、空気及び改質用水の供給流量を所要の通りに補正することにより、経時的変化による供給流量の変動を抑え、空気、燃料ガス及び改質用水を燃料電池セルスタック８Ｃに所要の通りに供給することができる。
【０１１９】
上述した形態では、燃料電池セルスタック８Ｃに関連する二個所の電圧測定部位（第１及び第２セルスタックユニット１１０，１１２）の出力電圧の変化量ΔＶ１，ΔＶ２と改質器６の温度の変化量ΔＴ１を用いて空気供給手段、燃料ガス供給手段及び水供給手段による空気供給流量、燃料ガス供給量及び水供給流量を補正制御するが、上述した記載から容易に理解されるように、燃料電池セルスタック８に関連する二個所の電圧測定部位の出力電圧の変化量と燃料電池セルスタック８又は燃焼室３４に関連する温度測定部位の温度の変化量を利用して空気供給手段、燃料ガス供給手段及び水供給手段による空気供給流量、燃料ガス供給流量及び水供給流量を補正制御することもできる。
【０１２０】
〔第５の実施形態〕
次に、本発明に従う固体酸化物形燃料電池の第５の実施形態について説明する。第５の実施形態では、燃料電池セルスタックに関連する３個所の電圧測定部位の検知電圧を利用しており、３個所の電圧測定部位における出力電圧を検知するには、例えば図１０に示すように構成することができる。
【０１２１】
図１０において、燃料電池セルスタック８Ｄは、左側の第１セルスタックユニット１２２、中間の第２セルスタックユニット１２４及び右側の第３セルスタックユニット１２６を備え、第１〜第３セルスタックユニット１２２，１２４，１２６は燃料電池セルユニット８Ｄの大部分を構成している。この形態では、第１セルスタックユニット１２２に関連して第１電圧検出手段１１４が設けられ、第２セルスタックユニット１２４に関連して第２電圧検出手段１１６が設けられ、また第３セルスタックユニット１２６に関連して第３電圧検知手段１１８が設けられ、第１電圧検出手段１１４は、第１電圧測定部位としての第１セルスタックユニット１２２の出力電圧を検知し、第２電圧検出手段１１６は、第２電圧測定部位としての第２セルスタックユニット１２４の出力電圧を検知し、第３電圧検知手段１２６は、第３電圧測定部位としての第３セルスタックユニット１２６の出力電圧を検知する。
【０１２２】
燃料電池においては、上述したように、空気供給流路を通して供給される空気の供給流量、燃料ガス供給流路を通して供給される燃料ガスの供給流量及び水供給流路を通して供給される改質用水の供給流量と燃料電池セルスタック８に関連する三個所の電圧測定部位の出力電圧（この場合、第１〜第３セルスタックユニット１２２，１２４，１２６の出力電圧）との間に密接な関係がある。この密接な関係は、上述したように、燃料電池の種類、発電電力などによって異なるが、燃料電池を実際に稼働運転させて計測すると、一例として、表７に示す関係が実証実験的に得られる。
【０１２３】
【表７】
表７は、燃料電池２Ｄの設置初期の運転状態において、最大負荷時で稼働させて出力電流を所定電流（例えば、６Ａ）に維持した電流制限の運転状態において、空気供給流路を流れる空気の供給流量が１％変動（この場合、増加）する毎に変動する燃料電池セルスタック８Ｄの第１〜第３セルスタックユニット１２２，１２４，１２６の出力電圧と、燃料ガス供給流路を流れる燃料ガスの供給流量が１％変動（この場合、増加）する毎に変動する燃料電池セルスタック８Ｄの第１〜第３セルスタックユニット１２２，１２４，１２６の出力電圧と、水供給流路を流れる改質用水の供給流量が１％変動（この場合、増加）する毎に変動する燃料電池セルスタック８Ｄの第１〜第３セルスタックユニット１２２，１２４，１２６の出力電圧とを示している。
【０１２４】
設置初期の最大負荷運転時の所定出力電流を所定電流に維持した稼働運転状態における燃料電池セルスタック８Ｄの第１〜第３セルスタックユニット１２２，１２４，１２６の出力電圧をＶ１（Ｖ），Ｖ２（Ｖ）、Ｖ３（Ｖ）とし、現時点の同様の稼働運転状態での燃料電池セルスタック８Ｄの第１〜第３セルスタックユニット１２２，１２４，１２６の出力電圧をｖ１（Ｖ），ｖ２（Ｖ），ｖ３（Ｖ）とすると、設置初期の出力電圧を基準とする燃料電池セルスタック８Ｄの第１及び第２セルスタックユニット１２２，１２４の出力電圧の変化量ΔＶ１，ΔＶ２は、上記式（１５）及び（１６）で示す通りとなり、更に、第３セルスタックユニット１２６の出力電圧変化量ΔＶ３は、
第３セルスタックユニット１２６の出力電圧変化量ΔＶ３（Ｖ）＝Ｖ３−ｖ３
・・・（２２）
となる。表７の関係を利用するとともに、式（１５）及び（１６）及び（２２）を用いると、空気の供給流量の乖離量Ｘ（％）、燃料ガスの供給流量の乖離量Ｙ（％）及び水の供給流量の乖離量Ｚ（％）は、
空気乖離量Ｘ（％）＝−１．１７ΔＶ１−０．１３ΔＶ２＋０．７７ΔＶ３
・・・（２３）
燃料ガス乖離量Ｚ（％）＝−０．６０ΔＶ１＋４．６９ΔＶ２−３．００ΔＶ３
・・・（２４）
水乖離量Ｚ（％）＝１．５５ΔＶ１＋５．３２ΔＶ２−２．７４ΔＶ３
・・・（２５）
となり、燃料電池セルスタック８Ｄにおける第１〜第３セルスタックユニット１２２，１２４，１２６の出力電圧変化量ΔＶ１，ΔＶ２，ΔＶ３を用いることにより、設置初期の上述した稼働運転状態を基準とした空気供給流量の乖離量Ｘ（％）、燃料ガスの供給流量の乖離量Ｙ（％）及び改質用水の供給流量の乖離量Ｚ（％）を演算して求めることが可能となる。
【０１２５】
従って、このようにして空気供給流量の乖離量Ｘ、燃料ガス供給流量の乖離量Ｙ及び改質用水供給流量の乖離量Ｚを演算し、これら空気乖離量Ｘ、燃料ガス乖離量Ｙ及び水乖離量Ｚに基づき、空気、燃料ガス及び改質用水の供給流量を所要の通りに補正することにより、経時的変化による供給流量の変動を抑え、空気、燃料ガス及び改質用水を燃料電池セルスタック８Ｄに所要の通りに供給することができる。
【０１２６】
以上、本発明に従う燃料電池の各種実施形態について説明したが、本発明はこれら実施形態に限定されず、本発明の範囲を逸脱することなく種々の変更乃至修正が可能である。
【０１２７】
また、例えば、上述した実施形態では、燃料電池２（２Ａ，２Ｂ）の排熱を温水として回収する形態のもの（換言すると、貯湯タンク５２を備えるもの）に適用して説明したが、排熱を温水として回収しない形態のもの（換言すると、貯湯タンク５２を省略したもの）にも同様に適用することができる。
【０１２８】
また、例えば、上述した実施形態では、燃料ポンプ２０の回転数を変動させて燃料ガスの供給流量を制御しているが、このような構成に代えて、燃料ガス供給流路１４に燃料ガス流量制御手段としての例えば燃料ガス流量制御弁を設け、かかる燃料ガス流量制御弁により流量制御するようにしてもよい。また、水ポンプ２６の回転数を変動させて改質用水の供給流量を制御しているが、このような構成に代えて、水供給流路２２に水流量制御手段としての例えば水流量制御弁を設け、かかる水流量制御弁により流量制御するようにしてもよい。更に、空気ブロア３０の回転数を変動させて空気（酸化材）の供給流量を制御しているが、このような構成に代えて、空気供給流路２８に空気流量制御手段として例えば空気流量制御弁を設け、かかる空気流量制御弁により流量制御するようにしてもよい。
【符号の説明】
【０１２９】
２，２Ａ，２Ｂ，２Ｃ，２Ｄ 燃料電池
４ 気化器
６ 改質器
８，８Ｃ，８Ｄ 燃料電池セルスタック
１４ 燃料ガス供給流路
２０ 燃料ポンプ
２２ 水供給流路
２６ 水ポンプ
２８ 空気供給流路
３０ 空気ブロア
３４ 燃焼室
５２ 貯湯タンク
５４ 排熱回収用熱交換器
６２，６４，９２ 温度検出手段
６６，６６Ａ，６６Ｂ 制御手段
７２ 空気乖離量演算手段
７４ 燃焼乖離量演算手段
９６ 水乖離量演算手段
１０２，１１４，１１６，１１８ 電圧検出手段
１１０，１１２，１２２，１２４，１２６ セルスタックユニット
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料ガス供給源からの燃料ガスを燃料ガス供給流路を通して供給するための燃料ガス供給手段と、改質用水を水供給流路を通して供給するための水供給手段と、前記燃料ガス供給手段からの燃料ガスを前記水供給手段からの改質用水を用いて水蒸気改質するための改質器と、酸化材としての空気を空気供給流路を通して供給するための空気供給手段と、前記改質器にて改質された改質燃料ガス及び前記空気供給手段からの酸化材の酸化及び還元によって発電を行う燃料電池セルを複数個備えた燃料電池セルスタックと、前記燃料電池セルスタックの前記燃料ガス排出側に配設された燃焼室と、前記改質器、前記燃料電池セルスタック及び前記燃焼室を収容するための電池収容ハウジングとを備えた固体酸化物形燃料電池であって、
前記改質器、前記燃料電池セルスタック及び前記燃焼室のいずれか一つ又は二つに関連する二個所の温度測定部位の温度を検出し、前記二個所の温度測定部位の検知温度に基づいて、燃料ガス、改質用水及び空気の供給流量のいずれか二つの供給流量の経時的変化を検知することを特徴とする固体酸化物形燃料電池。
【請求項２】
前記燃料ガス供給流路には、燃料ガスの供給流量を制御するための燃料ガス流量制御手段が配設され、前記水供給流路には、改質用水の供給流量を制御するための水流量制御手段が設けられ、前記空気供給流路には、空気の供給流量を制御するための空気流量制御手段が設けられ、更に、前記燃料ガス流量制御手段、前記水流量制御手段及び前記空気流量制御手段を制御するための制御手段が設けられており、
前記二個所の温度測定部位の検知温度に基づいて、燃料ガス、改質用水及び空気の供給流量のいずれか二つの供給流量の経時的変化を検知し、前記制御手段は、前記検知した二つの供給流量の経時的変化量に基づいて、前記燃料ガス流量制御手段、前記水流量制御手段及び空気流量制御手段のうち対応する二つを補正制御することを特徴とする請求項１に記載の固体酸化物形燃料電池。
【請求項３】
燃料ガス供給源からの燃料ガスを燃料ガス供給流路を通して供給するための燃料ガス供給手段と、改質用水を水供給流路を通して供給するための水供給手段と、前記燃料ガス供給手段からの燃料ガスを前記水供給手段からの改質用水を用いて水蒸気改質するための改質器と、酸化材としての空気を空気供給流路を通して供給するための空気供給手段と、前記改質器にて改質された改質燃料ガス及び前記空気供給手段からの酸化材の酸化及び還元によって発電を行う燃料電池セルを複数個備えた燃料電池セルスタックと、前記燃料電池セルスタックの前記燃料ガス排出側に配設された燃焼室と、前記改質器、前記燃料電池セルスタック及び前記燃焼室を収容するための電池収容ハウジングとを備えた固体酸化物形燃料電池であって、
前記改質器、前記燃料電池セルスタック及び前記燃焼室のいずれか一つ又は二つ以上に関連する三個所の温度測定部位の温度を検出し、前記三個所の温度測定部位の検知温度に基づいて、燃料ガス、改質用水及び空気の供給流量の経時的変化を検知することを特徴とする固体酸化物形燃料電池。
【請求項４】
前記燃料ガス供給流路には、燃料ガスの供給流量を制御するための燃料ガス流量制御手段が配設され、前記水供給流路には、改質用水の供給流量を制御するための水流量制御手段が設けられ、前記空気供給流路には、空気の供給流量を制御するための空気流量制御手段が設けられ、更に、前記燃料ガス流量制御手段、前記水流量制御手段及び前記空気流量制御手段を制御するための制御手段が設けられており、
前記三個所の温度測定部位の検知温度に基づいて、燃料ガス、改質用水及び空気の供給流量の経時的変化を検知し、前記制御手段は、前記検知した三つの供給流量の経時的変化量に基づいて、前記燃料ガス流量制御手段、前記水流量制御手段及び空気流量制御手段を補正制御することを特徴とする請求項３に記載の固体酸化物形燃料電池。
【請求項５】
前記改質器に関連する温度測定部位の温度とは、前記改質器内の温度であり、前記燃料電池セルスタックに関連する温度測定部位の温度とは、前記燃料電池セルスタックの近傍の温度であり、また前記燃焼室に関連する温度測定部位の温度とは、前記燃焼室の温度又は前記燃焼室から排出される排気ガスの排熱を回収するための排熱回収用熱交換器内の温度であることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の固体酸化物形燃料電池。
【請求項６】
前記燃料電池セルスタックから取り出す出力電流を変化させる通常運転モードと、前記燃料電池セルスタックから取り出す出力電流を所定電流に維持する補正運転モードとに切り換えて運転可能であり、前記補正運転モードの運転において、前記供給流量についての経時的変化を検知することを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の固体酸化物形燃料電池。
【請求項７】
燃料ガス供給源からの燃料ガスを燃料ガス供給流路を通して供給するための燃料ガス供給手段と、改質用水を水供給流路を通して供給するための水供給手段と、前記燃料ガス供給手段からの燃料ガスを前記水供給手段からの改質用水を用いて水蒸気改質するための改質器と、酸化材としての空気を空気供給流路を通して供給するための空気供給手段と、前記改質器にて改質された改質燃料ガス及び前記空気供給手段からの酸化材の酸化及び還元によって発電を行う燃料電池セルを複数個備えた燃料電池セルスタックと、前記燃料電池セルスタックの前記燃料ガス排出側に配設された燃焼室と、前記改質器、前記燃料電池セルスタック及び前記燃焼室を収容するための電池収容ハウジングとを備えた固体酸化物形燃料電池であって、
前記改質器、前記燃料電池セルスタック及び前記燃焼室の少なくともいずれか一つに関連する温度測定部位の温度を検出するとともに、前記燃料電池セルスタックに関連する電圧測定部位の出力電圧を検出し、前記温度測定部位の検知温度及び前記電圧測定部位の検知電圧に基づいて、燃料ガス、改質用水及び空気の供給量の少なくともいずれか二つの経時的変化を検知することを特徴とする固体酸化物形燃料電池。
【請求項８】
前記改質器、前記燃料電池セルスタック及び前記燃焼室のいずれか一つ又は二つに関連する二個所の温度測定部位の温度を検出するとともに、前記燃料電池セルスタックに関連する電圧測定部位の出力電圧を検出し、前記二個所の温度測定部位の検知温度及び前記電圧測定部位の検知電圧に基づいて、燃料ガス、改質用水及び空気の供給流量の経時的変化を検知することを特徴とする請求項７に記載の固体酸化物形燃料電池。
【請求項９】
燃料ガス供給源からの燃料ガスを燃料ガス供給流路を通して供給するための燃料ガス供給手段と、改質用水を水供給流路を通して供給するための水供給手段と、前記燃料ガス供給手段からの燃料ガスを前記水供給手段からの改質用水を用いて水蒸気改質するための改質器と、酸化材としての空気を空気供給流路を通して供給するための空気供給手段と、前記改質器にて改質された改質燃料ガス及び前記空気供給手段からの酸化材の酸化及び還元によって発電を行う燃料電池セルを複数個備えた燃料電池セルスタックと、前記燃料電池セルスタックの前記燃料ガス排出側に配設された燃焼室と、前記改質器、前記燃料電池セルスタック及び前記燃焼室を収容するための電池収容ハウジングとを備えた固体酸化物形燃料電池であって、
前記燃料電池セルスタックに関連する少なくとも二個所の電圧測定部位の出力電圧を検出し、前記少なくとも二個所の電圧測定部位の検知電圧に基づいて、燃料ガス、改質用水及び空気の供給量の少なくともいずれか二つの経時的変化を検知することを特徴とする固体酸化物形燃料電池。
【請求項１０】
前記燃料電池セルスタックに関連する二個所の電圧測定部位の出力電圧を検出するとともに、前記改質器、前記燃料電池セルスタック及び前記燃焼室のいずれか一つに関連する温度測定部位の温度を検出し、前記二個所の電圧測定部位の検知電圧及び前記温度測定部位の検知温度に基づいて、燃料ガス、改質用水及び空気の供給流量の経時的変化を検知することを特徴とする請求項９に記載の固体酸化物形燃料電池。
【請求項１１】
前記燃料電池セルスタックに関連する三個所の電圧測定部位の出力電圧を検出し、前記三個所の電圧測定部位の検知電圧に基づいて、燃料ガス、改質用水及び空気の供給流量の経時的変化を検知することを特徴とする請求項９に記載の固体酸化物形燃料電池。
【請求項１】
燃料ガス供給源からの燃料ガスを燃料ガス供給流路を通して供給するための燃料ガス供給手段と、改質用水を水供給流路を通して供給するための水供給手段と、前記燃料ガス供給手段からの燃料ガスを前記水供給手段からの改質用水を用いて水蒸気改質するための改質器と、酸化材としての空気を空気供給流路を通して供給するための空気供給手段と、前記改質器にて改質された改質燃料ガス及び前記空気供給手段からの酸化材の酸化及び還元によって発電を行う燃料電池セルを複数個備えた燃料電池セルスタックと、前記燃料電池セルスタックの前記燃料ガス排出側に配設された燃焼室と、前記改質器、前記燃料電池セルスタック及び前記燃焼室を収容するための電池収容ハウジングとを備えた固体酸化物形燃料電池であって、
前記改質器、前記燃料電池セルスタック及び前記燃焼室のいずれか一つ又は二つに関連する二個所の温度測定部位の温度を検出し、前記二個所の温度測定部位の検知温度に基づいて、燃料ガス、改質用水及び空気の供給流量のいずれか二つの供給流量の経時的変化を検知することを特徴とする固体酸化物形燃料電池。
【請求項２】
前記燃料ガス供給流路には、燃料ガスの供給流量を制御するための燃料ガス流量制御手段が配設され、前記水供給流路には、改質用水の供給流量を制御するための水流量制御手段が設けられ、前記空気供給流路には、空気の供給流量を制御するための空気流量制御手段が設けられ、更に、前記燃料ガス流量制御手段、前記水流量制御手段及び前記空気流量制御手段を制御するための制御手段が設けられており、
前記二個所の温度測定部位の検知温度に基づいて、燃料ガス、改質用水及び空気の供給流量のいずれか二つの供給流量の経時的変化を検知し、前記制御手段は、前記検知した二つの供給流量の経時的変化量に基づいて、前記燃料ガス流量制御手段、前記水流量制御手段及び空気流量制御手段のうち対応する二つを補正制御することを特徴とする請求項１に記載の固体酸化物形燃料電池。
【請求項３】
燃料ガス供給源からの燃料ガスを燃料ガス供給流路を通して供給するための燃料ガス供給手段と、改質用水を水供給流路を通して供給するための水供給手段と、前記燃料ガス供給手段からの燃料ガスを前記水供給手段からの改質用水を用いて水蒸気改質するための改質器と、酸化材としての空気を空気供給流路を通して供給するための空気供給手段と、前記改質器にて改質された改質燃料ガス及び前記空気供給手段からの酸化材の酸化及び還元によって発電を行う燃料電池セルを複数個備えた燃料電池セルスタックと、前記燃料電池セルスタックの前記燃料ガス排出側に配設された燃焼室と、前記改質器、前記燃料電池セルスタック及び前記燃焼室を収容するための電池収容ハウジングとを備えた固体酸化物形燃料電池であって、
前記改質器、前記燃料電池セルスタック及び前記燃焼室のいずれか一つ又は二つ以上に関連する三個所の温度測定部位の温度を検出し、前記三個所の温度測定部位の検知温度に基づいて、燃料ガス、改質用水及び空気の供給流量の経時的変化を検知することを特徴とする固体酸化物形燃料電池。
【請求項４】
前記燃料ガス供給流路には、燃料ガスの供給流量を制御するための燃料ガス流量制御手段が配設され、前記水供給流路には、改質用水の供給流量を制御するための水流量制御手段が設けられ、前記空気供給流路には、空気の供給流量を制御するための空気流量制御手段が設けられ、更に、前記燃料ガス流量制御手段、前記水流量制御手段及び前記空気流量制御手段を制御するための制御手段が設けられており、
前記三個所の温度測定部位の検知温度に基づいて、燃料ガス、改質用水及び空気の供給流量の経時的変化を検知し、前記制御手段は、前記検知した三つの供給流量の経時的変化量に基づいて、前記燃料ガス流量制御手段、前記水流量制御手段及び空気流量制御手段を補正制御することを特徴とする請求項３に記載の固体酸化物形燃料電池。
【請求項５】
前記改質器に関連する温度測定部位の温度とは、前記改質器内の温度であり、前記燃料電池セルスタックに関連する温度測定部位の温度とは、前記燃料電池セルスタックの近傍の温度であり、また前記燃焼室に関連する温度測定部位の温度とは、前記燃焼室の温度又は前記燃焼室から排出される排気ガスの排熱を回収するための排熱回収用熱交換器内の温度であることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の固体酸化物形燃料電池。
【請求項６】
前記燃料電池セルスタックから取り出す出力電流を変化させる通常運転モードと、前記燃料電池セルスタックから取り出す出力電流を所定電流に維持する補正運転モードとに切り換えて運転可能であり、前記補正運転モードの運転において、前記供給流量についての経時的変化を検知することを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の固体酸化物形燃料電池。
【請求項７】
燃料ガス供給源からの燃料ガスを燃料ガス供給流路を通して供給するための燃料ガス供給手段と、改質用水を水供給流路を通して供給するための水供給手段と、前記燃料ガス供給手段からの燃料ガスを前記水供給手段からの改質用水を用いて水蒸気改質するための改質器と、酸化材としての空気を空気供給流路を通して供給するための空気供給手段と、前記改質器にて改質された改質燃料ガス及び前記空気供給手段からの酸化材の酸化及び還元によって発電を行う燃料電池セルを複数個備えた燃料電池セルスタックと、前記燃料電池セルスタックの前記燃料ガス排出側に配設された燃焼室と、前記改質器、前記燃料電池セルスタック及び前記燃焼室を収容するための電池収容ハウジングとを備えた固体酸化物形燃料電池であって、
前記改質器、前記燃料電池セルスタック及び前記燃焼室の少なくともいずれか一つに関連する温度測定部位の温度を検出するとともに、前記燃料電池セルスタックに関連する電圧測定部位の出力電圧を検出し、前記温度測定部位の検知温度及び前記電圧測定部位の検知電圧に基づいて、燃料ガス、改質用水及び空気の供給量の少なくともいずれか二つの経時的変化を検知することを特徴とする固体酸化物形燃料電池。
【請求項８】
前記改質器、前記燃料電池セルスタック及び前記燃焼室のいずれか一つ又は二つに関連する二個所の温度測定部位の温度を検出するとともに、前記燃料電池セルスタックに関連する電圧測定部位の出力電圧を検出し、前記二個所の温度測定部位の検知温度及び前記電圧測定部位の検知電圧に基づいて、燃料ガス、改質用水及び空気の供給流量の経時的変化を検知することを特徴とする請求項７に記載の固体酸化物形燃料電池。
【請求項９】
燃料ガス供給源からの燃料ガスを燃料ガス供給流路を通して供給するための燃料ガス供給手段と、改質用水を水供給流路を通して供給するための水供給手段と、前記燃料ガス供給手段からの燃料ガスを前記水供給手段からの改質用水を用いて水蒸気改質するための改質器と、酸化材としての空気を空気供給流路を通して供給するための空気供給手段と、前記改質器にて改質された改質燃料ガス及び前記空気供給手段からの酸化材の酸化及び還元によって発電を行う燃料電池セルを複数個備えた燃料電池セルスタックと、前記燃料電池セルスタックの前記燃料ガス排出側に配設された燃焼室と、前記改質器、前記燃料電池セルスタック及び前記燃焼室を収容するための電池収容ハウジングとを備えた固体酸化物形燃料電池であって、
前記燃料電池セルスタックに関連する少なくとも二個所の電圧測定部位の出力電圧を検出し、前記少なくとも二個所の電圧測定部位の検知電圧に基づいて、燃料ガス、改質用水及び空気の供給量の少なくともいずれか二つの経時的変化を検知することを特徴とする固体酸化物形燃料電池。
【請求項１０】
前記燃料電池セルスタックに関連する二個所の電圧測定部位の出力電圧を検出するとともに、前記改質器、前記燃料電池セルスタック及び前記燃焼室のいずれか一つに関連する温度測定部位の温度を検出し、前記二個所の電圧測定部位の検知電圧及び前記温度測定部位の検知温度に基づいて、燃料ガス、改質用水及び空気の供給流量の経時的変化を検知することを特徴とする請求項９に記載の固体酸化物形燃料電池。
【請求項１１】
前記燃料電池セルスタックに関連する三個所の電圧測定部位の出力電圧を検出し、前記三個所の電圧測定部位の検知電圧に基づいて、燃料ガス、改質用水及び空気の供給流量の経時的変化を検知することを特徴とする請求項９に記載の固体酸化物形燃料電池。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１１−２２２４７８（Ｐ２０１１−２２２４７８Ａ）
【公開日】平成２３年１１月４日（２０１１．１１．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２３２１９６（Ｐ２０１０−２３２１９６）
【出願日】平成２２年１０月１５日（２０１０．１０．１５）
【出願人】（００００００２８４）大阪瓦斯株式会社 (2,453)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１１月４日（２０１１．１１．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１０月１５日（２０１０．１０．１５）
【出願人】（００００００２８４）大阪瓦斯株式会社 (2,453)
【Ｆターム（参考）】
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