特開 2023-25352 固体酸化物型燃料電池

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023025352

(43)【公開日】2023-02-22

(54)【発明の名称】固体酸化物型燃料電池

(51)【国際特許分類】

   H01M 8/04225 20160101AFI20230215BHJP

   H05B 6/54 20060101ALI20230215BHJP

   H01M 8/02 20160101ALI20230215BHJP

   H01M 8/12 20160101ALI20230215BHJP

   H01M 8/1213 20160101ALI20230215BHJP

   H01M 8/04007 20160101ALI20230215BHJP

   H01M 8/0432 20160101ALI20230215BHJP

   H01M 8/04858 20160101ALI20230215BHJP

   H01M 8/249 20160101ALI20230215BHJP

   H01M 8/04302 20160101ALI20230215BHJP

【ＦＩ】

H01M8/04225

H05B6/54

H01M8/02

H01M8/12 101

H01M8/12 102A

H01M8/1213

H01M8/04007

H01M8/0432

H01M8/04858

H01M8/249

H01M8/04302

【審査請求】未請求

【請求項の数】7

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021130509

(22)【出願日】2021-08-10

(71)【出願人】

【識別番号】514066561

【氏名又は名称】株式会社パナソニックシステムネットワークス開発研究所

(71)【出願人】

【識別番号】391064005

【氏名又は名称】株式会社アツミテック

(74)【代理人】

【識別番号】100131451

【弁理士】

【氏名又は名称】津田 理

(74)【代理人】

【識別番号】100167933

【弁理士】

【氏名又は名称】松野 知紘

(74)【代理人】

【識別番号】100174137

【弁理士】

【氏名又は名称】酒谷 誠一

(74)【代理人】

【識別番号】100184181

【弁理士】

【氏名又は名称】野本 裕史

(72)【発明者】

【氏名】内山 和弘

(72)【発明者】

【氏名】内山 直樹

(72)【発明者】

【氏名】中林 正剛

(72)【発明者】

【氏名】内山 靖之

【テーマコード（参考）】

3K090

5H126

5H127

【Ｆターム（参考）】

3K090AA02

3K090AB13

5H126BB06

5H127AA07

5H127DA01

5H127DB47

5H127DC74

5H127DC81

(57)【要約】

【課題】 加熱効率の高く、短時間かつ小さいエネルギーで内部構造物の温度を目標温度（作動温度）まで上げることのできる固体酸化物型燃料電池を提供する。
【解決手段】 固体酸化物型燃料電池１００は、電解質セラミック３と、電解質セラミック３を両側から挟むアノード電極４およびカソード電極５とを備える電極部１と、電極部１を両側から挟むように電極部１の周囲に配置され、アノード電極４およびカソード電極５にそれぞれ物理的に接触する金属枠２と、金属枠２に電気的に接続され、金属枠２に高周波の電力を給電するための給電ポート７を備える。電極部１と金属枠２の形状およびサイズおよび材料は、電極部１の共振周波数が目標共振周波数となるように選択され、高周波発振器８からの送信周波数は、目標共振周波数となるように調整される。
【選択図】 図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

電解質セラミックと、前記電解質セラミックを両側から挟むアノード電極およびカソード電極とを備える電極部と、
前記電極部を両側から挟むように前記電極部の周囲に配置され、前記アノード電極および前記カソード電極にそれぞれ物理的に接触する金属枠と、
前記金属枠に電気的に接続され、前記金属枠に高周波の電力を給電するための給電ポートと、
を備え、
前記電極部と前記金属枠の形状およびサイズおよび材料は、前記電極部の共振周波数が所定の目標共振周波数となるように選択されており、
前記高周波を発生させる高周波発振器からの送信周波数は、前記所定の目標共振周波数となるように調整されている、固体酸化物型燃料電池。

【請求項2】

前記高周波発振器は、前記高周波発振器から発振される前記高周波の送信周波数を調整するように構成された送信周波数調整部を備え、
前記送信周波数調整部は、前記電極部の温度に応じて変化する前記電極部の共振周波数に前記高周波発振器の送信周波数を追従させるように構成されている、請求項１に記載の固体酸化物型燃料電池。

【請求項3】

共振周波数が異なる複数の前記電極部を備え、
前記高周波発振器は、前記複数の異なる発振周波数で高周波を送信できるように構成されている、請求項１または請求項２に記載の固体酸化物型燃料電池。

【請求項4】

前記高周波発振器は、前記複数の異なる発振周波数を個別に制御する周波数制御部を備える、請求項３に記載の固体酸化物型燃料電池。

【請求項5】

前記高周波を発生させる高周波発振器は、前記電極部の温度に応じて、前記給電ポートに供給する高周波の電力を制御する電力制御部を備える、請求項１～請求項４のいずれか一項に記載の固体酸化物型燃料電池。

【請求項6】

前記高周波を発生させる高周波発振器は、時間軸でパルス駆動させるパルス駆動制御部を備える、請求項１～請求項５のいずれか一項に記載の固体酸化物型燃料電池。

【請求項7】

前記高周波発振器から前記給電ポートに供給される高周波の電力の供給先を、他の固体酸化物型燃料電池の給電ポートに切り替えるスイッチ回路と、前記スイッチ回路を切り替えるスイッチ駆動制御部を備える、請求項６に記載の固体酸化物型燃料電池。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、固体酸化物型燃料電池に関する。

【背景技術】

【0002】

固体酸化物型燃料電池（ＳＯＦＣ：Solid Oxide Fuel Cell）は、電解質セラミックをアノード層とカソード層とで両側から挟むことによってセルが構成された燃料電池である。ＳＯＦＣは作動温度が高く、発電を開始させるためには内部構造物（セルなど）を７００度近くまで加熱する必要がある。

【0003】

従来、このＳＯＦＣを加熱する方法として、ガスバーナーなどを用いて外部構造物（筐体など）を加熱する加熱方法が知られている。しかし、このガスバーナーを用いた加熱方法では、外部構造物に加えられた熱を用いて内部構造物を間接的に温めているため、加熱効率が低く、内部構造物が目標温度（作動温度）に達するまでに、長い時間と大きなエネルギーを要するという問題があった。また、ガスバーナーを用いた加熱方法では、ＮＯｘ（窒素酸化物）などのエミッションが発生してしまうという問題があった。

【0004】

そこで従来、ＳＯＦＣの発電体（セル）にマイクロ波を照射して加熱する方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。このマイクロ波を用いた加熱方法によれば、ＮＯｘ（窒素酸化物）などのエミッションの発生が抑制される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２０１１－１６５５１６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

しかしながら、従来のマイクロ波を用いた加熱方法でも、十分に高い加熱効率が得られず、内部構造物が目標温度（作動温度）に達するまでに、依然として長い時間と大きなエネルギーを要するという問題があった。

【0007】

本発明は、上記の課題に鑑みてなされたもので、加熱効率の高く、短時間かつ小さいエネルギーで内部構造物の温度を目標温度（作動温度）まで上げることのできる固体酸化物型燃料電池を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本発明の固体酸化物型燃料電池は、電解質セラミックと、前記電解質セラミックを両側から挟むアノード電極およびカソード電極とを備える電極部と、前記電極部を両側から挟むように前記電極部の周囲に配置され、前記アノード電極および前記カソード電極にそれぞれ物理的に接触する金属枠と、前記金属枠に電気的に接続され、前記金属枠に高周波の電力を給電するための給電ポートと、を備え、前記電極部と前記金属枠の形状およびサイズおよび材料は、前記電極部の共振周波数が所定の目標共振周波数となるように選択されており、前記高周波を発生させる高周波発振器からの送信周波数は、前記所定の目標共振周波数となるように調整されている。

【0009】

この構成によれば、電極部の周囲に配置された金属枠に給電ポートから給電を行うと、金属枠を通じて高周波が直接電極部へ供給され、供給された高周波によって電極部が加熱される。この場合、内部構造物（電極部）に加えられた高周波を用いて内部構造物を直接的に温めているため、加熱効率の高く、短時間かつ小さいエネルギーで内部構造物の温度を目標温度（作動温度）まで上げることができる。
そのうえ、高周波発振器からの送信周波数と電極部の共振周波数が同じ（所定の目標共振周波数）になるように構成されるので、電極部へ供給された高周波は電極部で共振し、高周波による加熱効率を向上させることができる。

【0010】

また、本発明の固体酸化物型燃料電池では、前記高周波発振器は、前記高周波発振器から発振される前記高周波の送信周波数を調整するように構成された送信周波数調整部を備え、前記送信周波数調整部は、前記電極部の温度に応じて変化する前記電極部の共振周波数に前記高周波発振器の送信周波数を追従させるように構成されてもよい。

【0011】

この構成によれば、電極部の温度変化（室温から７００度近くまで温度変化する）に応じて電極部の共振周波数が変化しても、高周波発振器の発振周波数と電極部の共振周波数とをそろえることができる。したがって、電極部の温度変化に起因して高周波による加熱効率が低下するのを抑制することができる。

【0012】

また、本発明の固体酸化物型燃料電池は、共振周波数が異なる複数の前記電極部を備え、前記高周波発振器は、前記複数の異なる発振周波数で高周波を送信できるように構成されてもよい。

【0013】

この構成によれば、固体酸化物型燃料電池は、共振周波数が異なる複数の電極部を備えており、高周波発振器は、複数の異なる発振周波数で高周波を送信させることができる。例えば、共振周波数が異なる３つの電極部（一方の外側の電極部Ａ、真ん中の電極部Ｂ、他方の外側の電極部Ｃ）を備えている場合に、これら３つの電極部の共振周波数（電極部Ａの共振周波数ｆ_A、電極部Ｂの共振周波数ｆ_B、電極部Ｃの共振周波数ｆ_C）と同一の３つの周波数（ｆ_A、ｆ_B、ｆ_C）の高周波を高周波発振器から同時に送信することにより、３つの電極部（電極部Ａ、電極部Ｂ、電極部Ｃ）を同時に効率よく加熱することができる。また、３つの電極部のうちのある電極部（真ん中の電極部Ｂ）だけ加熱したい場合には、その電極部の共振周波数（電極部Ｂの共振周波数ｆ_B）で高周波を供給することにより、効率よく目標の電極部（真ん中の電極部Ｂ）を加熱することができる。

【0014】

また、本発明の固体酸化物型燃料電池では、前記高周波発振器は、前記複数の異なる発振周波数を個別に制御する周波数制御部を備えてもよい。

【0015】

この構成によれば、給電ポートへ送信する３つの周波数（ｆ_A、ｆ_B、ｆ_C）の高周波の電力を個別に制御することで、３つの電極部（電極部Ａ、電極部Ｂ、電極部Ｃ）の加熱温度を個別に制御することができる。

【0016】

また、本発明の固体酸化物型燃料電池は、前記高周波を発生させる高周波発振器は、前記電極部の温度に応じて、前記給電ポートに供給する高周波の電力を制御する電力制御部を備えてもよい。

【0017】

この構成によれば、電極部の温度に応じて、給電ポートに供給する高周波の電力が制御される。電極部の温度が高くなると、給電ポートに供給する高周波の電力は（電極部の温度が低かったときに比べて）少なくて済む。したがって、電極部の温度が高くなるのに応じて給電ポートに供給する高周波の電力を小さくすることにより、トータルで供給する高周波の電力を削減することができる。

【0018】

また、本発明の固体酸化物型燃料電池では、前記高周波を発生させる高周波発振器は、時間軸でパルス駆動させるパルス駆動制御部を備えてもよい。

【0019】

この構成によれば、高周波発振器が、時間軸でパルス駆動するように制御（パルス駆動制御）される。高周波発振器をパルス駆動制御（例えば、オンオフ制御）しても、オン時間での温度上昇が、オフ時間での温度下降を上回るオンオフ制御のデューティー比に設定すれば、電極部の温度は十分に上昇させることができる。オン制御されているときには、給電ポートに高周波が供給されるが、オフ制御されているときには、給電ポートに高周波が供給されない。したがって、トータルで供給する高周波の電力を削減することができる。また、加熱されるセルの位置に偏りがある場合でも、オフ時間にセルの温度が拡散されて、セルの温度を均等にすることができる。また、高周波発振器の連続運転時間が減ることで、高周波発振器の寿命を延ばすことができる。

【0020】

また、本発明の固体酸化物型燃料電池は、前記高周波発振器から前記給電ポートに供給される高周波の電力の供給先を、他の固体酸化物型燃料電池の給電ポートに切り替えるスイッチ回路と、前記スイッチ回路を切り替えるスイッチ駆動制御部を備えてもよい。

【0021】

この構成によれば、高周波発振器から給電ポートに供給される高周波の供給先を、スイッチ駆動制御部によりスイッチ回路を制御し、他の固体酸化物型燃料電池の給電ポートに切り替える。これにより、１つの高周波発振器から複数の固体酸化物型燃料電池の給電ポートに高周波を時間軸で連続して供給することが可能になる。例えば、スイッチ駆動制御のデューティー比は、それぞれの固体酸化物型燃料電池の電極部の温度差に応じて変動させてもよい。また、それぞれの固体酸化物型燃料電池の物理的な大きさの比率に応じて変動させてもよい。

【発明の効果】

【0022】

本発明によれば、加熱効率の高く、短時間かつ小さいエネルギーで内部構造物の温度を目標温度（作動温度）まで上げることができる。

【図面の簡単な説明】

【0023】

【図1】本発明の第１の実施の形態における固体酸化物型燃料電池の構成を示す説明図である。

【図2】本発明の第１の実施の形態における固体酸化物型燃料電池の要部の斜視図である。

【図3】本発明の第２の実施の形態における固体酸化物型燃料電池の構成を示す説明図である。

【図4】本発明の第３の実施の形態における固体酸化物型燃料電池の構成を示す説明図である。

【図5】本発明の第４の実施の形態における固体酸化物型燃料電池の構成を示す説明図である。

【図6】本発明の第５の実施の形態における固体酸化物型燃料電池の構成を示す説明図である。

【図7】本発明の第６の実施の形態における固体酸化物型燃料電池の構成を示す説明図である。

【発明を実施するための形態】

【0024】

以下、本発明の実施の形態の固体酸化物型燃料電池について、図面を用いて説明する。本実施の形態では、電子機器や電気自動車などに用いられる固体酸化物型燃料電池の場合を例示する。

【0025】

（第１の実施の形態）
本発明の第１の実施の形態の固体酸化物型燃料電池の構成を、図面を参照して説明する。図１は、本実施の形態の固体酸化物型燃料電池の構成を示す説明図であり、図２は、本実施の形態の固体酸化物型燃料電池の要部の斜視図である。

【0026】

図１および図２に示すように、本実施の形態の固体酸化物型燃料電池１００は、平板状の電極部１と、電極部１を両側（図１における上下両側）から挟みこむように配置される平板状の金属枠２を備えている。金属枠２は、中央に開口部を有している（図２参照）。電極部１は、平板状の電解質セラミック３（誘電体）と、電解質セラミック３を両側（図１における上下両側）から挟むアノード電極４およびカソード電極５で構成されている。電極部１と金属枠２とでセルユニット６（セル構成）が構成されるともいえる。

【0027】

金属枠２は、アノード電極４およびカソード電極５に物理的に接触している。図１の例では、上側の金属枠２がアノード電極４に物理的に接触しており、下側の金属枠２がカソード電極５に物理的に接触している。金属枠２には、給電ポート７が電気的に接続されている。給電ポート７には、高周波発振器８が電気的に接続されており、給電ポート７から金属枠２に高周波（例えば、マイクロ波）の電力が給電される。

【0028】

本実施の形態の固体酸化物型燃料電池１００では、電極部１と金属枠２の形状およびサイズおよび材料は、電極部１の共振周波数が所定の目標共振周波数となるように選択されている。また、高周波発振器８からの送信周波数は、上記の目標共振周波数となるように調整されている。例えば、電極部１と金属枠２およびの形状を、平面視で四角形状とし（図２参照）、金属枠２のサイズを、縦６５ｍｍ、横４１ｍｍとし、金属枠２の開口部のサイズを、縦４８ｍｍ、横１８ｍｍとし、アノード電極４およびカソード電極５のサイズを、縦５０．４ｍｍ、横２３．７ｍｍ、厚さ０．１８ｍｍとし、電解質セラミック３のサイズを、縦４９．６ｍｍ、横１９．８ｍｍ、厚さ０．２ｍｍとし、電極部１の材料を、電気伝導率１．６６×１０⁶Ｓ／ｍの材料（例えば、アノード電極４の材料としては、例えば、ＮｉＯ（酸化ニッケル）などが用いられ、カソード電極５の材料としては、例えば、ＬＳＣＦ（ランタン－ストロンチウム－コバルト－鉄）、ＬＳＭ（ランタン－ストロンチウム－マンガン）などが用いられる）とし、金属枠２の材料を、電気伝導率１．６６×１０⁶Ｓ／ｍの材料（例えば、ＳＵＳ（ステンレス）などが用いられる）とし、電解質セラミック３の材料を、誘電率２０．５、誘電正接０．０１の材料（例えば、ＹＳＺ（イットリア安定化ジルコニア）、ＧＤＣ（ガドリニウムドープセリア）などが用いられる）とすると、電極部１の共振周波数が、目標共振周波数７４０ＭＨｚとなる。

【0029】

このような本発明の第１の実施の形態の固体酸化物型燃料電池１００によれば、電極部１の周囲に配置された金属枠２に給電ポート７から給電を行うと、金属枠２を通じて高周波が直接電極部１へ供給され、供給された高周波によって電極部１が加熱される。この場合、内部構造物（電極部１）に加えられた高周波を用いて内部構造物を直接的に温めているため、加熱効率の高く、短時間かつ小さいエネルギーで内部構造物の温度を目標温度（作動温度）まで上げることができる。

【0030】

そのうえ、本実施の形態の固体酸化物型燃料電池１００は、高周波発振器８からの送信周波数と電極部１の共振周波数が同じ（所定の目標共振周波数）になるように構成されているので、電極部１へ供給された高周波は電極部１で共振し、高周波による加熱効率を向上させることができる。

【0031】

（第２の実施の形態）
次に、本発明の第２の実施の形態の固体酸化物型燃料電池について説明する。ここでは、第２の実施の形態の固体酸化物型燃料電池が、第１の実施の形態と相違する点を中心に説明する。ここで特に言及しない限り、本実施の形態の構成および動作は、第１の実施の形態と同様である。

【0032】

図３は、本実施の形態の固体酸化物型燃料電池の構成を示す説明図である。図３に示すように、本実施の形態の固体酸化物型燃料電池２００は、電極部１の温度を測定する温度センサ９と、高周波発振器８から発振される高周波の送信周波数を調整するように構成された送信周波数調整部１０を備えている。送信周波数調整部１０は、電極部１の温度に応じて変化する電極部の共振周波数に高周波発振器８の送信周波数を追従させるように構成されている。例えば、電極部１の温度に応じて電極部１の共振周波数が－５０ＭＨｚ／５００度の変化率で変化する場合、送信周波数調整部１０は、高周波発振器８の送信周波数を－１００ｋＨｚ／度の変化率で変化させるように制御する。

【0033】

このような本発明の第２の実施の形態の固体酸化物型燃料電池２００によっても、第１の実施の形態と同様の作用効果が奏される。

【0034】

その上、本実施の形態では、電極部１の温度変化に応じて電極部１の共振周波数が変化しても、高周波発振器８の発振周波数と電極部１の共振周波数とをそろえることができる。例えば、一般的なＳＯＦＣでは、電極部１が室温から７００度近くまで温度変化するが、そのような電極部１の温度変化に応じて電極部１の共振周波数が変化しても、高周波発振器８の発振周波数と電極部１の共振周波数とをそろえることができる。したがって、電極部１の温度変化に起因して高周波による加熱効率が低下するのを抑制することができる。なお、ここでは電極部１が室温から７００度近くまで温度変化する場合を例示して説明したが、電極部１の温度変化の範囲がこれに限定されないことは言うまでもない。

【0035】

（第３の実施の形態）
次に、本発明の第３の実施の形態の固体酸化物型燃料電池について説明する。ここでは、第３の実施の形態の固体酸化物型燃料電池が、第１の実施の形態と相違する点を中心に説明する。ここで特に言及しない限り、本実施の形態の構成および動作は、第１の実施の形態と同様である。

【0036】

図４は、本実施の形態の固体酸化物型燃料電池の構成を示す説明図である。図４に示すように、本実施の形態の固体酸化物型燃料電池３００は、複数のセルユニット６が、直列に配置され、互いに電気的に接続されている。セルユニット６とセルユニット６との間には、ガスのセパレータＳが配置されている。セパレータＳは、例えば雲母などで構成される。なお、セルユニット６とセルユニット６との間にセパレータＳが設けられている場合であっても、セルユニット６の金属枠２とセルユニット６の金属枠２とは、接続部Ｃを介して互いに電気的に接続されている（図４参照）。接続部Ｃの材料としては、例えば、金属枠２と同じ材料（金属）を用いることができる。

【0037】

本実施の形態の固体酸化物型燃料電池３００では、複数のセルユニット６がスタック（積層）されて、一つのスタックユニット１２（スタック構成）が構成されているともいえる。給電ポート７は、複数のセルユニット６の金属枠２のうち最も外側（図４における最上側と最下側）に配置された金属枠２に電気的に接続されており、最も外側に配置された金属枠２に、給電ポート７から高周波の給電が行われる。

【0038】

また、本実施の形態の固体酸化物型燃料電池３００は、共振周波数が異なる複数の電極部１（電極部Ａ、電極部Ｂ、電極部Ｃ）を備え、高周波発振器８は、複数の異なる発振周波数（ｆ_A、ｆ_B、ｆ_C）で高周波を送信できるように構成されている。また、高周波発振器８は、複数の異なる発振周波数（ｆ_A、ｆ_B、ｆ_C）を個別に制御する周波数制御部１１を備えている。なお、図４では、共振周波数が異なる複数の電極部１の一例として、３つの電極部１が図示されているが、電極部１の数がこれに限定されないことは言うまでもない。

【0039】

このような本発明の第３の実施の形態の固体酸化物型燃料電池３００によっても、第１の実施の形態と同様の作用効果が奏される。

【0040】

その上、本実施の形態の固体酸化物型燃料電池３００は、共振周波数が異なる複数の電極部１を備えており、高周波発振器８は、複数の異なる発振周波数で高周波を送信させることができる。例えば、共振周波数が異なる３つの電極部（一方の外側の電極部Ａ、真ん中の電極部Ｂ、他方の外側の電極部Ｃ）を備えている場合に、これら３つの電極部の共振周波数（電極部Ａの共振周波数ｆ_A、電極部Ｂの共振周波数ｆ_B、電極部Ｃの共振周波数ｆ_C）と同一の３つの周波数（ｆ_A、ｆ_B、ｆ_C）の高周波を高周波発振器から同時に送信することにより、３つの電極部（電極部Ａ、電極部Ｂ、電極部Ｃ）を同時に効率よく加熱することができる。また、３つの電極部のうちのある電極部（真ん中の電極部Ｂ）だけ加熱したい場合には、その電極部の共振周波数（電極部Ｂの共振周波数ｆ_B）で高周波を供給することにより、効率よく目標の電極部（真ん中の電極部Ｂ）を加熱することができる。

【0041】

本実施の形態では、給電ポートへ送信する３つの周波数（ｆ_A、ｆ_B、ｆ_C）の高周波の電力を個別に制御することで、３つの電極部（電極部Ａ、電極部Ｂ、電極部Ｃ）の加熱温度を個別に制御することができる。

【0042】

（第４の実施の形態）
次に、本発明の第４の実施の形態の固体酸化物型燃料電池について説明する。ここでは、第４の実施の形態の固体酸化物型燃料電池が、第３の実施の形態と相違する点を中心に説明する。ここで特に言及しない限り、本実施の形態の構成および動作は、第３の実施の形態と同様である。

【0043】

図５は、本実施の形態の固体酸化物型燃料電池の構成を示す説明図である。図５に示すように、本実施の形態の固体酸化物型燃料電池４００は、電極部１の温度を測定する温度センサ１３と、電極部１の温度に応じて給電ポート７に供給する高周波の電力を制御する電力制御部１４を備えている。例えば、電極部１を７００度まで加熱する場合であっても、室温（２５度）から加熱する場合と、４００度から加熱する場合とで、必要とされる高周波電力が異なる。そこで、電極部１の温度を温度センサ１３で測定し、測定された温度に応じて高周波発振器８の出力電力を電力制御部１４によって制御する。例えば、電極部１の温度が低い場合には、高周波発振器８の出力電力を大きくし、電極部１の温度が高い場合には、高周波発振器８の出力電力を小さくする。

【0044】

このような本発明の第４の実施の形態の固体酸化物型燃料電池４００によっても、第１の実施の形態と同様の作用効果が奏される。

【0045】

その上、本実施の形態では、電極部１の温度に応じて、給電ポート７に供給する高周波の電力が制御される。電極部１の温度が高くなると、給電ポート７に供給する高周波の電力は（電極部１の温度が低かったときに比べて）少なくて済む。したがって、電極部１の温度が高くなるのに応じて給電ポート７に供給する高周波の電力を小さくすることにより、トータルで供給する高周波の電力を削減することができる。これにより、必要最小限の電力で、固体酸化物型燃料電池４００を効率よくかつ高速に起動することができる。

【0046】

また、本実施の形態では、直列に配置された複数の電極部１が金属枠２および接続部Ｃを介して電気的に接続されており、これらの電極部１は、電気回路的にはコンデンサの直列接続とみなすことができる。したがって、最も外側に配置された金属枠２に給電ポート７から給電を行うことにより、すべての電極部１に対して均一に高周波の給電を行うことが可能になる。

【0047】

（第５の実施の形態）
次に、本発明の第５の実施の形態の固体酸化物型燃料電池について説明する。ここでは、第５の実施の形態の固体酸化物型燃料電池が、第３の実施の形態と相違する点を中心に説明する。ここで特に言及しない限り、本実施の形態の構成および動作は、第３の実施の形態と同様である。

【0048】

図６は、本実施の形態の固体酸化物型燃料電池の構成を示す説明図である。図６に示すように、本実施の形態の固体酸化物型燃料電池５００は、高周波発振器８を時間軸でパルス駆動させるパルス駆動制御部１５を備えている。パルス駆動制御部１５は、固体酸化物型燃料電池５００を所定の目標温度（例えば７００度）まで加熱するときに、一定の時間周期（例えば、６０秒周期）で高周波発振器８をオンオフ制御する。

【0049】

このような本発明の第５の実施の形態の固体酸化物型燃料電池５００によっても、第１の実施の形態と同様の作用効果が奏される。

【0050】

その上、本実施の形態では、高周波発振器８が、時間軸でパルス駆動するように制御（パルス駆動制御）される。高周波発振器８をパルス駆動制御（例えば、オンオフ制御）しても、オン時間での温度上昇が、オフ時間での温度下降を上回るオンオフ制御のデューティー比に設定すれば、電極部１の温度は十分に上昇させることができる。オン制御されているときには、給電ポート７に高周波が供給されるが、オフ制御されているときには、給電ポート７に高周波が供給されない。したがって、トータルで供給する高周波の電力を削減することができる。また、加熱されるセルの位置に偏りがある場合でも、オフ時間にセルの温度が拡散されて、セルの温度を均等にすることができる。また、高周波発振器８の連続運転時間が減ることで、高周波発振器８の寿命を延ばすことができる。

【0051】

（第６の実施の形態）
次に、本発明の第６の実施の形態の固体酸化物型燃料電池について説明する。ここでは、第６の実施の形態の固体酸化物型燃料電池が、第３の実施の形態と相違する点を中心に説明する。ここで特に言及しない限り、本実施の形態の構成および動作は、第３の実施の形態と同様である。

【0052】

図７は、本実施の形態の固体酸化物型燃料電池の構成を示す説明図である。図７に示すように、本実施の形態の固体酸化物型燃料電池６００は、高周波の供給先として、複数（図７の例では２つ）のスタックユニット１２を備えている。そして、本実施の形態の固体酸化物型燃料電池６００は、高周波の供給先を切り替えるスイッチ回路１６と、スイッチ回路１６を切り替えるスイッチ駆動制御部１７を備えている。

【0053】

スイッチ駆動制御部１７は、一定の時間周期（例えば、６０秒周期）で高周波の供給先を切り替えるように、スイッチ回路１６を制御する。例えば、図７の例では、ある一定の時間（例えば、６０秒）の間は、一方のスタックユニット１２（図７の上側のスタックユニット１２）の給電ポート７に高周波発振器８から高周波の電力を供給し、その次の一定の時間（例えば、６０秒）の間は、他方のスタックユニット１２（図７の下側のスタックユニット１２）の給電ポート７に高周波発振器８から高周波の電力を供給するように、スイッチ回路１６を制御する。

【0054】

このような本発明の第６の実施の形態の固体酸化物型燃料電池６００によっても、第１の実施の形態と同様の作用効果が奏される。

【0055】

その上、本実施の形態では、高周波発振器８から給電ポート７に供給される高周波の供給先を、スイッチ駆動制御部１７によりスイッチ回路１６を制御し、他の固体酸化物型燃料電池（スタックユニット１２）の給電ポート７に切り替える。これにより、１つの高周波発振器８から複数の固体酸化物型燃料電池（スタックユニット１２）の給電ポート７に高周波を時間軸で連続して供給することが可能になる。例えば、スイッチ駆動制御のデューティー比は、それぞれの固体酸化物型燃料電池（スタックユニット１２）の電極部１の温度差に応じて変動させてもよい。また、それぞれの固体酸化物型燃料電池（スタックユニット１２）の物理的な大きさの比率に応じて変動させてもよい。

【0056】

以上、本発明の実施の形態を例示により説明したが、本発明の範囲はこれらに限定されるものではなく、請求項に記載された範囲内において目的に応じて変更・変形することが可能である。

【産業上の利用可能性】

【0057】

以上のように、本発明にかかる固体酸化物型燃料電池は、加熱効率の高く、短時間かつ小さいエネルギーで内部構造物の温度を目標温度（作動温度）まで上げることができるという効果を有し、電子機器や電気自動車などに用いられ有用である。

【符号の説明】

【0058】

１ 電極部
２ 金属枠
３ 電解質セラミック
４ アノード電極
５ カソード電極
６ セルユニット（セル構成）
７ 給電ポート
８ 高周波発振器
９ 温度センサ
１０ 送信周波数調整部
１１ 周波数制御部
１２ スタックユニット（スタック構成）
１３ 温度センサ
１４ 電力制御部
１５ パルス駆動制御部
１６ スイッチ回路
１７ スイッチ駆動制御部
１００、２００、３００、４００、５００、６００ 固体酸化物型燃料電池

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】