加压空气供给系统及具备该加压空气供给系统的燃料电池系统、以及该加压空气供给系统的起动方法与流程

1.本公开涉及加压空气供给系统及具备该加压空气供给系统的燃料电池系统、以及该加压空气供给系统的起动方法。


背景技术：

2.固体氧化物型燃料电池(sofc)通过使用加压空气而能够高效率化，因此作为供给该加压空气的系统，专利文献1及2记载有使用了涡轮增压器的加压空气供给系统。作为加压空气供给源使用来自涡轮增压器的压缩机的喷出空气，利用使sofc的废燃料燃烧而得到燃烧气体来使涡轮增压器的涡轮旋转，从而能够驱动涡轮增压器。
3.在冷启动的情况下，在涡轮增压器的起动时sofc未起动，因此不存在为了使涡轮旋转而具有需要的温度、压力的充分的流量的气体。因而，在该情况下，若不从外部供给起动用的气体，则不能起动涡轮增压器，因此需要用于起动涡轮增压器的起动用的设备。在专利文献1中，记载了如下起动用的设备，该起动用的设备构成为向起动用燃烧器供给来自别的空气源的空气(仪表化装置用空气)而使起动用燃料燃烧，并通过生成的燃烧气体使涡轮旋转。
4.在先技术文献
5.专利文献
6.专利文献1：日本特开2000
‑
348749号公报
7.专利文献2：日本特开2018
‑
6004号公报


技术实现要素：

8.发明要解决的课题
9.然而，如专利文献1那样，使用起动用的设备来起动涡轮增压器的方法麻烦复杂，存在设备成本、运转成本高这样的问题点。
10.考虑上述的情况，本公开的至少1个实施方式的目的在于提供能够降低用于使加压空气供给系统运行的成本的加压空气供给系统及具备该加压空气供给系统的燃料电池系统、以及该加压空气供给系统的起动方法。
11.用于解决课题的方案
12.(1)本公开的至少一个实施方式的加压空气供给系统具备：
13.涡轮增压器，其具有涡轮及压缩机；
14.再生热交换器，其使来自所述压缩机的喷出空气与从所述涡轮排出的废气进行热交换；
15.起动用加热器，其加热流通空气，该流通空气包括向从所述压缩机到所述再生热交换器为止的喷出空气线供给的起动用空气及所述喷出空气中的至少一方；以及
16.催化剂燃烧器，其向所述涡轮供给燃烧气体，该燃烧气体利用由所述起动用加热
器加热后的所述流通空气来使燃料燃烧而生成。
17.基于上述(1)的结构，在加压空气供给系统起动时，由起动用加热器加热后的流通空气向催化剂燃烧器供给，由此若催化剂燃烧器被预热而能够点火，则高温的燃烧气体在涡轮流通，由再生热交换器加热流通空气而加快升温，因此在起动用加热器中，能够实现由工作时间缩短带来的运行能量消耗量的降低、设计加热容量的缩小，能够降低用于使加压空气供给系统运行的成本。
18.(2)在若干个实施方式中，在上述(1)的结构的基础上，
19.所述加压空气供给系统还具备驱动所述压缩机的马达，
20.通过由所述马达驱动的所述压缩机来供给所述起动用空气。
21.根据该结构，能够使用来自由马达驱动的压缩机的喷出空气作为起动用空气，因此能够不需要起动用鼓风机和喷出空气的流量调节阀。作为起动用空气的喷出空气在由再生热交换器加热之后向起动用加热器供给，因此在起动用加热器中，能够实现由工作时间缩短带来的运行能量消耗量的降低、设计加热容量的缩小，能够降低用于使加压空气供给系统运行的成本。
22.(3)在若干个实施方式中，在上述(2)的结构的基础上，
23.所述马达经由增速器而与所述压缩机连接。
24.根据该结构，通过能够使马达的旋转增速并向压缩机传递，从而能够使用低廉的低速旋转的马达，因此能够进一步降低用于使加压空气供给系统运行的成本。
25.(4)在若干个实施方式中，在上述(1)至(3)中的任一方案的基础上，
26.所述加压空气供给系统还具备再生热交换器旁通线，该再生热交换器旁通线用于使来自所述压缩机的喷出空气的一部分绕过所述再生热交换器。
27.根据该结构，能够使来自压缩机的喷出空气的一部分不流入再生热交换器。由此，能够削减向再生热交换器流入的喷出空气量，因此能够使流入起动用加热器的流通空气进一步升温。由此，在起动用加热器中，能够实现由工作时间缩短带来的运行能量消耗量的降低、设计加热容量的缩小，能够降低用于使加压空气供给系统运行的成本。
28.另外，根据该结构，不仅起动用燃烧器供给空气能够升温，而且燃料电池供给空气也能够升温，因此燃料电池的预热所需要的成本也能够降低。
29.(5)在若干个实施方式中，在上述(4)的结构的基础上，
30.在所述再生热交换器旁通线中流通的喷出空气与向所述催化剂燃烧器流入的所述流通空气汇合。将与该废空气线汇合的再生热交换器旁通线称作喷出空气旁通线。
31.根据该结构，能够不减少驱动涡轮的燃烧气体流量，即不改变涡轮增压器的动作点、不减少压缩机吸气流量地，使向所述催化剂燃烧器供给的喷出空气升温。因此，在起动用加热器中，能够实现由工作时间缩短带来的运行能量消耗量的降低、设计加热容量的缩小，能够降低用于使加压空气供给系统运行的成本。
32.另外，根据该结构，不仅起动用燃烧器供给空气能够升温，而且燃料电池供给空气也能够升温，因此燃料电池的预热所需要的成本也能够降低。
33.(6)在若干个实施方式中，在上述(4)的结构的基础上，
34.在所述再生热交换器旁通线中流通的喷出空气与从所述再生热交换器流出的所述废气汇合。将与该废气线汇合的再生热交换器旁通线称作抽气排放线。
35.根据该结构，即使不使燃烧气体温度上升，由于涡轮增压器的压力比降低，从而也能够使向催化剂燃烧器供给的废气升温。因此，在起动用加热器中，能够实现由工作时间缩短带来的运行能量消耗量的降低、设计加热容量的缩小，能够降低用于使加压空气供给系统运行的成本。
36.另外，根据该结构，不仅起动用燃烧器供给空气能够升温，而且燃料电池供给空气也能够升温，因此燃料电池的预热所需要的成本也能够降低。
37.(7)在若干个实施方式中，在上述(1)至(6)中的任一结构的基础上，
38.所述加压空气供给系统具备：
39.加压空气线，其供由所述再生热交换器加热后的所述流通空气流通；
40.分支线，其从所述加压空气线分支，并在经由所述起动用加热器流通之后与废空气线汇合；以及
41.燃料电池加热用旁通空气线，其从该分支线的所述起动用加热器的下游进一步分支，并与该加压空气线再次汇合。
42.根据上述(7)的结构，在加压空气供给系统供给加压空气时能够不通过起动用加热器而直接供给加压空气，因此能够降低加压空气的压损。另外，能够仅使向燃料电池供给的加压空气直接升温，因此能够减小起动用加热器的设计加热容量，能够减低用于使加压空气供给系统运行的成本。
43.(8)在若干个实施方式中，在上述(7)的结构的基础上，
44.在比所述起动用加热器靠上游侧处具备调整向所述起动用加热器流入的所述流通空气的流量的流量调整阀。
45.根据该结构，在比起动用加热器靠上游侧处设置有流量调整阀，从而作为流量调整阀能够不使用高温阀而使用较低成本的低温阀，因此能够降低用于使加压空气供给系统运行的成本。
46.(9)在若干个实施方式中，在上述(8)的结构的基础上，
47.所述起动用加热器包括：
48.第一加热器，其加热向所述催化剂燃烧器供给的所述流通空气；以及
49.第二加热器，其加热在所述加压空气线中流通的所述流通空气。
50.根据该结构，能够将调整用于向第一加热器及第二加热器分别流入的流通空气的流量的流量调整阀设置于第一加热器及第二加热器各自的上游侧，因此能够得到基于上述(8)的作用效果。
51.(10)本公开的至少一个实施方式的燃料电池系统构成为具备：
52.上述(1)至(9)中的任意的加压空气供给系统；以及
53.燃料电池，其具有空气极和燃料极，
54.从所述加压空气供给系统供给的加压空气流入所述空气极。
55.根据该结构，能够降低用于使燃料电池系统起动的成本。
56.(11)本公开的至少一个实施方式的加压空气供给系统的起动方法是上述(1)至(9)中的任一方的加压空气供给系统的起动方法，包括如下步骤：
57.向从所述压缩机到所述再生热交换器为止的喷出空气线供给所述起动用空气及所述喷出空气中的至少一方；
58.起动所述起动用加热器而加热所述流通空气；
59.在通过加热后的所述流通空气而使所述催化剂燃烧器的催化剂温度上升到预先设定的温度以上之后，起动所述催化剂燃烧器，利用所述流通空气来使燃料燃烧而生成燃烧气体；
60.在通过由所述燃烧气体所引起的所述涡轮的旋转而驱动所述压缩机之后，使所述起动用加热器停止，或者使所述起动用加热器的负荷降低。
61.根据上述(11)的结构，在加压空气供给系统的起动时，由再生热交换器加热后的流通空气向起动用加热器供给，从而在起动用加热器中，能够实现由催化剂燃烧器的预热时间缩短带来的运行能量消耗量的降低、设计加热容量的缩小，能够降低用于使加压空气供给系统运行的成本。
62.发明效果
63.根据本公开的至少一个实施方式，在加压空气供给系统的起动时，由再生热交换器加热后的流通空气向起动用加热器供给，从而在起动用加热器中，能够实现由催化剂燃烧器的预热时间缩短带来的运行能量消耗量的降低、设计加热容量的缩小，能够降低用于使加压空气供给系统运行的成本。
附图说明
64.图1是本公开的实施方式1的燃料电池系统的结构图。
65.图2是本公开的实施方式2的燃料电池系统的结构图。
66.图3是本公开的实施方式3的燃料电池系统的结构图。
67.图4是本公开的实施方式4的燃料电池系统的结构图。
68.图5是本公开的实施方式5的燃料电池系统的结构图。
具体实施方式
69.以下，参照附图来说明本发明的若干个实施方式。但是，本发明的范围并不限定于以下的实施方式。以下的实施方式所记载的结构部件的尺寸、材质、形状、其相对配置等并不意在将本发明的范围仅限定于此，仅仅是说明例。
70.(实施方式1)
71.如图1所示，本公开的实施方式1的燃料电池系统1具备作为固体氧化物型燃料电池(sofc)的燃料电池2、以及用于向燃料电池2供给加压空气的加压空气供给系统3。燃料电池2具有空气极2a、燃料极2b、以及设置于空气极2a与燃料极2b之间的固体电解质2c。
72.加压空气供给系统3具备：涡轮增压器10，其具有压缩机11及涡轮12；再生热交换器13，其使从压缩机11喷出的喷出空气与从涡轮12排出的废气进行热交换；起动用加热器16，其是用于加热包括喷出空气及由后述的起动用空气供给装置15供给的起动用空气中的至少一方在内的流通空气的燃烧室等；以及催化剂燃烧器17，其向涡轮12供给燃烧气体，该燃烧气体通过利用由起动用加热器16加热后的流通空气来使后述的燃料燃烧而生成。
73.将压缩机11与再生热交换器13连通的喷出空气线14设置有能够调整在喷出空气线14流通的喷出空气的流量的流量调整阀18。在压缩机11与流量调整阀18之间从喷出空气线14分支而设置有抽气排放线19，在抽气排放线19设置有能够调整在抽气排放线19流通的
加压空气的流量的流量调整阀20。抽气排放线19也可以构成为其下游端与废气线24汇合，该废气线24是从涡轮12排出的废气从再生热交换器13流出之后流通的废气线。抽气排放线19构成用于喷出空气的一部分绕过再生热交换器13的再生热交换器旁通线。
74.起动用空气供给装置15具备设置于起动用空气供给线21上的起动用空气压缩机22，该起动用空气供给线21在流量调整阀18与再生热交换器13之间与喷出空气线14连通。起动用空气供给装置15电可以具有用于调整起动用空气的供给量的流量调整阀23。
75.起动用加热器16设置于供流通空气流通的加压空气线25上，加压空气线25与燃料电池2的空气极2a的入口连接。在加压空气线25上，在起动用加热器16与燃料电池2之间设置有能够调整加压空气(该情况与流通空气相同)的流量的流量调整阀26。另外，设置有供从燃料电池2的空气极2a的出口向催化剂燃烧器17供给的废空气流通的废空气线42。在起动用加热器16与燃料电池2之间设置有从加压空气线25分支并与废空气线42连接的分支线27，在分支线27设置有能够调整在分支线27流通的流通空气的流量的流量调整阀28。
76.在燃料极2b的入口连接有与城市气体等燃料供给源30连通的燃料供给线31，在燃料供给线31设置有能够调整燃料的流量的流量调整阀38。在燃料极2b的出口连接有与催化剂燃烧器17连通的废燃料线32，在废燃料线32中，设置有再循环鼓风机35和流量调整阀36，流量调整阀36设置在再循环鼓风机35的下游。另外，设置有用于使废燃料的一部分返回燃料供给线31的再循环线37，再循环线37的一端连接于再循环鼓风机35与流量调整阀36之间，另一端连接于燃料供给线31。在再循环线37设置有能够调整再循环流量的流量调整阀39。另外，设置有用于从燃料供给源30向催化剂燃烧器17直接供给燃料的燃料供给线40，在燃料供给线40设置有能够调整燃料的流量的流量调整阀41。在本公开的实施方式1中，在废燃料线32的再循环鼓风机35的上游设置有热交换器33和冷却器34，该热交换器33使在和再循环线37汇合后的燃料供给线31流通的燃料与在废燃料线32流通的废燃料进行热交换，该冷却器34用于对由热交换器33冷却后的废燃料进一步冷却并向再循环鼓风机35供给。
77.接着，说明实施方式1的燃料电池系统1及加压空气供给系统3的起动方法。
78.如图1所示，使流量调整阀18、26、36、38、41分别完全关闭，并使其他的流量调整阀完全打开。在该状态下，起动起动用空气压缩机22，并且起动起动用加热器16。这样，起动用空气从起动用空气压缩机22经由起动用空气供给线21向喷出空气线14供给。供给到喷出空气线14的起动用空气通过再生热交换器13之后，在加压空气线25流通。起动用空气在加压空气线25流通的过程中被起动用加热器16加热，并在分支线27流通，通过废空气线42流入催化剂燃烧器17。
79.催化剂燃烧器17若流入由起动用加热器16加热后的起动用空气而催化剂温度上升到预先设定的温度(活性温度)以上，则经由燃料供给线40开始向催化剂燃烧器17进行燃料供给而点火。若能够以流入催化剂燃烧器17的空气的温度将催化剂温度维持在活性温度以上，则能够使起动用加热器16停止或进行低负荷运转，因此通过使向催化剂燃烧器17供给的供给空气较早升温，从而能够降低起动用加热器16的运行能量消耗量，关于此在后面进行叙述。
80.在催化剂燃烧器17中，在起动用空气的作用下燃料燃烧而生成燃烧气体。从催化剂燃烧器17流出的燃烧气体流入涡轮增压器10的涡轮12，使涡轮12旋转。使涡轮12旋转而从涡轮12排出的废气流入再生热交换器13。在再生热交换器13中，由废气加热起动用空气，
因此起动用空气进一步升温。因此，若起动用加热器16的加热量相同，则能够缩短催化剂燃烧器17的升温时间，能够降低起动用加热器16的运行能量消耗量。另一方面，若使流入催化剂燃烧器17的起动用空气的温度相同，则能够降低起动用加热器16的运转负荷(缩小设计加热容量)，因此能够降低起动用加热器16的运行能量消耗量。
81.当在涡轮增压器10中涡轮12开始旋转时，压缩机11开始吸气，由压缩机11升压而得到的喷出空气在喷出空气线14流通，但在刚开始起动之后，流量调整阀18完全关闭、流量调整阀20完全打开，不会流入再生热交换器13，而向抽气排放线19流通，流入废气线24，与从再生热交换器13流出的废气汇合。由此，能够降低压缩动力，加快涡轮增压器的旋转速度、喷出压力、喷出空气量的上升，并加快与起动用空气之间的切换。若与起动用空气之间的切换耗费时间，则在该期间，需要使起动用空气压缩机22持续工作，因起动而消耗多的能量，因此向涡轮增压器10的独立运转的转移越快越好。
82.涡轮12通过燃烧气体来驱动压缩机11，若旋转速度上升而喷出压力超过起动用空气压力，则打开流量调整阀18，并且关闭流量调整阀20，开始将喷出空气向再生热交换器13供给。在该开闭状态的切换中或切换后，停止来自起动用空气供给装置15的起动用空气的供给。流量调整阀18及20的开闭状态的切换的时机、切换速度以喷出压力、空气流量的变动少的方式调整。在开闭状态的切换中停止来自起动用空气供给装置15的起动用空气的供给的情况下，也可以逐渐关闭流量调整阀23，由此逐渐减少起动用空气的供给量。另外，在以一阶段进行该开闭状态的切换的情况下，也可以与切换同时或在切换后停止起动用空气压缩机22，并且完全关闭流量调整阀23。通过该起动用空气的切换完成，涡轮增压器成为独立运转。
83.若涡轮增压器10的运转稳定，能够将催化剂燃烧器17的催化剂温度维持在活性温度以上，则使起动用加热器16停止，或者使其低负荷运转。这样，加压空气供给系统3被起动。
84.若加压空气供给系统3起动，则打开流量调整阀26，向燃料电池2的空气极2a供给加压空气。从空气极2a流出的废空气在废空气线42流通，向催化剂燃烧器17供给。若从空气极2a流出的废空气的温度充分高，则逐渐关闭流量调整阀28，再次起动起动用加热器16，或者增加起动用加热器16的输出。
85.在使燃料电池2上升到能够进行发电室燃烧的温度之后，开始发电室燃烧，使其上升到能够发电的温度。若燃料电池2的温度通过发电室燃烧而超过预热用加压空气温度并上升，则停止起动用加热器16。之后，通过发电室燃烧使燃料电池2升温到能够进行发电动作的温度。
86.这样，在加压空气供给系统3起动时，将由再生热交换器13加热后的流通空气向起动用加热器16供给，从而在起动用加热器16中，能够实现由工作时间缩短带来的运行能量消耗量的降低、设计加热容量的缩小，能够降低用于起动加压空气供给系统3的成本。
87.(实施方式2)
88.接着，说明实施方式2的加压空气供给系统及燃料电池系统。实施方式2的加压空气供给系统及燃料电池系统相对于实施方式1变更了起动用空气供给装置15的结构。需要说明的是，在实施方式2中，对与实施方式1的构成要件相同的构成要件标注相同的附图标记，并省略其详细的说明。
89.如图2所示，在本公开的实施方式2的加压空气供给系统3中，起动用空气供给装置15具备马达51、压缩机11的驱动轴(转子)53、以及设置于驱动轴(转子)53的增速器52，马达51经由增速器52、驱动轴(转子)53与压缩机11连接。关于其他的结构，除了未设置流量调整阀18以外，与实施方式1相同。
90.接着，说明实施方式2的燃料电池系统1及加压空气供给系统3的起动方法。
91.如图2所示，使流量调整阀20、26、36、38、41分别完全关闭，并使其他的流量调整阀完全打开。在该状态下，当起动马达51时，从压缩机11喷出空气，该喷出空气在喷出空气线14流通。
92.在本实施方式2中，能够将来自被马达51驱动的压缩机11的喷出空气作为起动用空气而使用。因此，之后的起动动作与实施方式1基本上相同，在若涡轮增压器10能够独立运转则停止马达51的运行这点不同。作为起动用空气的喷出空气与实施方式1同样，在由再生热交换器13加热之后向起动用加热器16供给，因此在起动用加热器16中，能够实现由工作时间缩短带来的运行能量消耗量的降低、设计加热容量的缩小，能够降低用于起动加压空气供给系统3的成本。
93.在上述说明中使流量调整阀20完全关闭，但也可以是，通过调整流量调整阀20的开度，从而使来自压缩机11的喷出空气的一部分不流入再生热交换器13。在该情况下，能够减少与废气进行热交换的空气量而提高从再生热交换器13流出的空气的温度，因此与实施方式1同样地能够降低用于起动加压空气供给系统3的成本。
94.在实施方式2中，起动用空气供给装置15具备设置于驱动轴(转子)53的增速器52，但也可以是，不具备增速器52而通过来自马达51的动力直接驱动压缩机11。在该情况下，需要使马达51高速旋转，但能够消除增速器中的损失，降低用于起动加压空气供给系统3的成本。
95.(实施方式3)
96.接着，说明实施方式3的加压空气供给系统及燃料电池系统。实施方式3的加压空气供给系统及燃料电池系统通过相对于实施方式1或2以能够将来自压缩机11的喷出空气的一部分向废空气线42供给的方式变更得到。以下，以针对实施方式1的结构而能够将来自压缩机11的喷出空气的一部分向废空气线42供给的结构，来说明实施方式3，但也可以是，设为针对实施方式2的结构而能够将来自压缩机11的喷出空气的一部分向废空气线42供给，从而构成实施方式3。需要说明的是，在实施方式3中，对与实施方式1的构成要件相同的构成要件标注相同的附图标记，并省略其详细的说明。
97.如图3所示，在本公开的实施方式3的加压空气供给系统3设置有一端在压缩机11与流量调整阀18之间连接于喷出空气线14、并且另一端与废空气线42连接的喷出空气旁通线56(喷出空气旁通线56是绕过再生热交换器13的流路，因此是再生热交换器旁通线之一)。在喷出空气旁通线56设置有能够调整在喷出空气旁通线56流通的喷出空气的流量的流量调整阀57。在实施方式3中，抽气排放线19在比流量调整阀57靠上游侧处从喷出空气旁通线56分支，其他的结构与实施方式1相同。
98.接着，说明实施方式3的燃料电池系统1及加压空气供给系统3的起动方法。
99.如图3所示，使流量调整阀18、26、36、38、41、57分别完全关闭，并使其他的流量调整阀完全打开。在该状态下，起动起动用空气压缩机22，接着起动起动用加热器16。关于之
后的动作，使加压空气从加压空气供给系统3流入燃料电池2的空气极2a之后，使流量调整阀28完全关闭，再次起动起动用加热器16或增加起动用加热器16的输出为止的动作与实施方式1相同。
100.若再次起动起动用加热器16或增加起动用加热器16的输出，则将流量调整阀57调整为恰当的开度。这样，来自压缩机11的喷出空气的一部分在喷出空气旁通线56流通，由此向再生热交换器13及起动用加热器16分别流入的空气流量减少，因此能够提高向起动用加热器16流入的喷出空气的温度。由此，与实施方式1同样地能够降低用于起动加压空气供给系统3的成本。
101.(实施方式4)
102.接着，说明实施方式4的加压空气供给系统及燃料电池系统。实施方式4的加压空气供给系统及燃料电池系统相对于实施方式1至3，将起动用加热器16放置在分支线27上，并附加了燃料电池加热用旁通空气线60。以下，以相对于实施方式1的结构附加了起动用加热器旁通线而得到的结构，来说明实施方式4，但也可以是，以相对于实施方式2或3的结构附加了起动用加热器旁通线而得到的结构，来构成实施方式4。需要说明的是，在实施方式4中，对与实施方式1的构成要件相同的构成要件标注相同的附图标记，并省略其详细的说明。
103.如图4所示，在本公开的实施方式4的加压空气供给系统3设置有燃料电池加热用旁通空气线60，该燃料电池加热用旁通空气线60从分支线27上的起动用加热器16的下游分支，并在流量调节阀26的下游与流入燃料电池2的空气极2a的加压空气线25再次汇合。在燃料电池加热用旁通空气线60设置有能够调整流通的流通空气的流量的流量调整阀61。其他的结构与实施方式1相同。
104.接着，说明实施方式4的燃料电池系统1及加压空气供给系统3的起动方法。
105.如图4所示，使流量调整阀18、26、36、38、41、61分别完全关闭，并使其他的流量调整阀完全打开。在该状态下，起动起动用空气压缩机22，接着起动起动用加热器16。关于之后的动作，加压空气供给系统3起动，打开流量调整阀26，向燃料电池2的空气极2a供给加压空气为止与实施方式1相同。
106.在实施方式4中，在打开了流量调整阀26的状态下使燃料电池2升温到某种程度，之后再次起动起动用加热器16，或者使起动用加热器16的输出增加。之后，打开流量调整阀61，将由起动用加热器16升温后的流通空气向加压空气线25供给，从而能够使向燃料电池2的空气极2a流入的加压空气的温度进一步上升。由此，能够缩短使燃料电池2升温所需要的时间，能够降低用于使加压空气供给系统运行的成本。
107.(实施方式5)
108.接着，说明实施方式5的加压空气供给系统及燃料电池系统。实施方式5的加压空气供给系统及燃料电池系统通过相对于实施方式4以由两个加热器(催化剂燃烧器17预热用的第一加热器71和燃料电池2预热用的第二加热器72)构成起动用加热器16的方式变更得到。需要说明的是，在实施方式5中，对与实施方式4的构成要件相同的构成要件标注相同的附图标记，并省略其详细的说明。
109.如图5所示，在本公开的实施方式5的加压空气供给系统3中，第一加热器71设置于分支线27，在第一加热器71的上游设置流量调整阀28。第二加热器72设置于将处于分支线
27的流量调整阀28的上游的分支点a与处于流量调整阀26的下游的汇合点b连结的燃料电池加热用旁通空气线60，在第二加热器72的上游的燃料电池加热用旁通空气线60上设置流量调整阀61。其他的结构与实施方式4相同。
110.在起动用加热器16由一个加热器构成的实施方式1至4中，流量调整阀28(在实施方式4中，包括流量调整阀61)必须设置于起动用加热器16的下游侧，因此需要设成高温阀。然而，如实施方式5那样，当起动用加热器16由第一加热器71和第二加热器72这两个加热器构成时，能够将流量调整阀28及61分别设置于第一加热器71及第二加热器72的上游侧。这样，作为流量调整阀28及61能够使用不是高温阀而是比高温阀低成本的低温阀，因此能够降低用于起动加压空气供给系统3的成本。
111.接着，说明实施方式5的燃料电池系统1及加压空气供给系统3的起动方法。
112.如图5所示，使流量调整阀18、26、36、38、41、61分别完全关闭，并使其他的流量调整阀完全打开。在该状态下，起动起动用空气压缩机22，接着起动第一加热器71。这样，起动用空气从起动用空气压缩机22经由起动用空气供给线21向喷出空气线14供给，供给到喷出空气线14的起动用空气通过再生热交换器13之后，在加压空气线25流通，并在分支点a流入分支线27被第一加热器71加热。被第一加热器71加热后的起动用空气在分支线27流通之后，流入废空气线42，并流入催化剂燃烧器17。
113.关于之后的动作，若涡轮增压器10的独立运转稳定，能够将催化剂燃烧器17的催化剂温度维持在活性温度以上，则停止第一加热器71或使其低负荷运转为止的动作与在实施方式1说明的动作相同(但是，将起动用加热器16换读作第一加热器71)。这样，起动本公开的实施方式5的加压空气供给系统3。
114.若加压空气供给系统3起动，则将流量调整阀61调整为恰当的开度，并且起动第二加热器72，由此流通空气的至少一部分被第二加热器72加热之后向燃料电池2的空气极2a供给。从空气极2a流出的废空气在废空气线42流通，并流入催化剂燃烧器17。
115.若燃料电池2上升到能够进行发电室燃烧的温度，则通过发电室燃烧来使燃料电池2升温。若在该过程中能够使催化剂燃烧器17的催化剂温度维持在活性温度以上，则减小流量调整阀28的开度，并且增大流量调整阀61的开度，使第一加热器71停止。若燃料电池2被充分升温而能够仅由发电室燃烧升温，则减小流量调整阀61的开度，使第二加热器72停止。
116.在实施方式1至5中的各个实施方式中，加压空气供给系统3用于向燃料电池2的空气极2a供给加压空气，但并不限定于该形态。能够使用与需要加压空气的任意的机械设备(plant)、装置。
117.附图标记说明：
118.1 燃料电池系统
119.2 燃料电池
120.2a 空气极
121.2b 燃料极
122.2c 固体电解质
123.3 加压空气供给系统
124.10 涡轮增压器
125.11 压缩机
126.12 涡轮
127.13 再生热交换器
128.14 喷出空气线
129.15 起动用空气供给装置
130.16 起动用加热器
131.17 催化剂燃烧器
132.18 流量调整阀
133.19 抽气排放线(再生热交换器旁通线之一)
134.20 流量调整阀
135.21 起动用空气供给线
136.22 起动用空气压缩机
137.23 流量调整阀
138.24 废气线
139.25 加压空气线
140.26 流量调整阀
141.27 分支线
142.28 流量调整阀
143.30 燃料的供给源
144.31 燃料供给线
145.32 废燃料线
146.33 热交换器
147.34 冷却器
148.35 再循环鼓风机
149.36 流量调整阀
150.37 再循环线
151.38 流量调整阀
152.39 流量调整阀
153.40 燃料供给线
154.41 流量调整阀
155.42 废空气线
156.51 马达
157.52 增速器
158.53 压缩机11的驱动轴(转子)
159.56 喷出空气旁通线(再生热交换器旁通线之一)
160.57 流量调整阀
161.60 燃料电池加热用旁通空气线
162.61 流量调整阀
163.71 第一加热器
164.72 第二加热器。