固體氧化物型燃料電池裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種固體氧化物型燃料電池裝置，使用陶瓷粘接劑氣密地接合燃料電池模塊內(nèi)的燃料電池單電池。本發(fā)明是一種通過使燃料及氧化劑氣體進(jìn)行反應(yīng)而發(fā)電的固體氧化物型燃料電池裝置(1)，其特征在于，具有：燃料電池模塊(2)，收容有多個燃料電池單電池(16)；及燃料氣體分散室(76)，用于向各燃料電池單電池(16)分配并供給燃料，各燃料電池單電池通過陶瓷粘接劑而被氣密地固定于構(gòu)成燃料氣體分散室的固定構(gòu)件(63)，在各燃料電池單電池的周圍通過陶瓷粘接劑層而形成有氣體泄漏抑制部，抑制因陶瓷粘接劑固化時的收縮而產(chǎn)生裂紋。
【專利說明】固體氧化物型燃料電池裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及一種固體氧化物型燃料電池裝置，尤其涉及向收容在燃料電池模塊內(nèi)的多個燃料電池單電池供給燃料及氧化劑氣體而進(jìn)行發(fā)電的固體氧化物型燃料電池裝置。

【背景技術(shù)】
[0002]固體氧化物型燃料電池(Solid Oxide Fuel Cell:以下也稱為“SOFC”)是將氧化物離子導(dǎo)電性固體電解質(zhì)用作電解質(zhì)，在其兩側(cè)安裝電極，在一側(cè)供給燃料氣體，在另一側(cè)供給氧化劑氣體(空氣、氧等)，并在較高的溫度下進(jìn)行動作的燃料電池。
[0003]構(gòu)成固體氧化物型燃料電池裝置的燃料電池模塊中通常收容有很多的燃料電池單電池，向這些很多的燃料電池單電池分別分配燃料氣體。分配至各燃料電池單電池的燃料氣體先被供給至被稱為燃料氣體分散室的腔室，并從該燃料氣體分散室流入各燃料電池單電池。因而，很多的燃料電池單電池分別被固定于燃料氣體分散室，與燃料氣體分散室的內(nèi)部連通。而且，由于固體氧化物型燃料電池通常以600?1000°C的高溫進(jìn)行動作，因此需要將各燃料電池單電池固定為可承受這種高溫。此外，各燃料電池單電池和燃料氣體分散室的接合部必須確保氣密性。
[0004]因此，各燃料電池單電池相對于燃料氣體分散室的接合采用介由金屬部件將各燃料電池單電池機(jī)械固定于燃料氣體分散室之后，通過將膏狀玻璃注入接合部來確保氣密性等的方法。
[0005]另外，在日本國專利第3894860號(專利文獻(xiàn)I)、日本國特開平6-215782號(專利文獻(xiàn)2)記載的燃料電池中，記載有通過陶瓷粘接劑粘接燃料電池模塊內(nèi)的構(gòu)成部件的接合部。
[0006]專利文獻(xiàn)1:日本國專利第3894860號公報
[0007]專利文獻(xiàn)2:日本國特開平6-215782號公報
[0008]但是，在對燃料電池單電池進(jìn)行機(jī)械固定后，通過將膏狀玻璃注入接合部來確保氣密性時，I個位置的接合需要2個工序，由于針對很多的燃料電池單電池全部需要該工序，因此存在制造成本增大的問題。
[0009]此外，如果在燃料電池模塊內(nèi)介由金屬部件固定燃料電池單電池，則在被置于高溫時，從金屬部件蒸發(fā)鉻成分，其使燃料電池單電池發(fā)生鉻中毒，存在單電池劣化的問題。而且，如果為了確保接合部的氣密性而通過玻璃進(jìn)行密封，則在被置于高溫時，從玻璃蒸發(fā)硼，由于附著于單電池而還產(chǎn)生使燃料電池單電池劣化的問題。
[0010]另一方面，根據(jù)日本國專利第3894860號、日本國特開平6-215782號所記載的使用陶瓷粘接劑的粘接，則可以避免如上所述的燃料電池單電池的劣化。但是，在陶瓷粘接劑的現(xiàn)有接合中存在如下問題，很難在固定燃料電池單電池的同時，進(jìn)行固定部分的切實(shí)的密封。
[0011]S卩，由于陶瓷粘接劑涂布后在固化時水等的溶劑蒸發(fā)，從而體積收縮，因此如果無法良好地控制該收縮，則在固化后的陶瓷粘接劑層中產(chǎn)生伴隨收縮的剝離或過度的裂紋。在陶瓷粘接劑層中產(chǎn)生上述剝離或裂紋時，即使能夠在構(gòu)成部件間得到足夠的粘接強(qiáng)度，也無法確保其接合部的足夠的氣密性。
[0012]從燃料電池單電池的固定部分泄漏燃料氣體時，由于所泄漏的燃料氣體在空氣極側(cè)的不恰當(dāng)?shù)奈恢萌紵?，因此燃料電池單電池?fù)p傷的可能性較高。而且，由于燃料氣體泄漏，因而還有可能產(chǎn)生伴隨燃料利用率下降的運(yùn)行成本增加、因未向燃料極側(cè)供給足夠的燃料氣體所引起的燃料枯竭。
[0013]為了彌補(bǔ)該氣密性不良，還提出了用玻璃涂覆在粘接后的陶瓷粘接劑層上(日本國專利第3894860號，段落0029)。但是，由于用玻璃涂覆陶瓷粘接劑層時，在制造工序增加的同時，產(chǎn)生從玻璃蒸發(fā)硼的問題，因此使用陶瓷粘接劑沒有什么優(yōu)點(diǎn)。
[0014]另外，陶瓷粘接劑層的剝離或裂紋容易在使所附著的陶瓷粘接劑急劇干燥時產(chǎn)生。因而，如果使所附著的陶瓷粘接劑以常溫慢慢自然干燥，則也能夠?qū)嵸|(zhì)上避免產(chǎn)生剝離或裂紋。但是，使陶瓷粘接劑自然干燥時，接合部得到足夠的粘接強(qiáng)度之前需要極長的時間，在此期間無法轉(zhuǎn)入下一個制造工序。因而，尤其在固體氧化物型燃料電池的生產(chǎn)中接合部位較多，制造工序涉及到多次陶瓷粘接劑所進(jìn)行的粘接，因此，對于自然干燥在工業(yè)上完全無法進(jìn)行實(shí)用。
[0015]即，如果為了促進(jìn)粘接劑干燥而像通常進(jìn)行的那樣，通過干燥爐等使涂布有粘接劑的組裝體干燥，則在固化的陶瓷粘接劑層中產(chǎn)生過度的裂紋。這是因?yàn)樗坎嫉奶沾烧辰觿┲?，被賦予較多干燥熱量的部分、或熱量很難分散而容易變?yōu)楦邷氐奈恢?、以及因與大氣接觸而容易受到濕度梯度影響的部分等較早干燥而首先固化。因此，從表面層的特定部位開始固化，即使在表面層中也不是均勻地開始固化，固化狀態(tài)并未一定，無法使所有的部分均勻地固化。之后，在先固化的表面部分的內(nèi)部、固化的表面周圍的粘接劑干燥時，如果體積收縮，則伴隨收縮的拉伸應(yīng)力集中在先固化的陶瓷粘接劑周圍沒有充分干燥的脆弱的部分上，在該脆弱的部分上產(chǎn)生裂紋，從而使氣密性受損。盡管對于固體氧化物型燃料電池裝置的組裝，在專利文獻(xiàn)中記載有使用陶瓷粘接劑，但是可以認(rèn)為氣密性存在課題而尚未實(shí)用化是因?yàn)樯鲜隼碛伞?br> [0016]而且，本申請發(fā)明人發(fā)現(xiàn)了如下新的技術(shù)課題，在使用陶瓷粘接劑而組裝固體氧化物型燃料電池裝置時，即使陶瓷粘接劑充分固化至可承受實(shí)用強(qiáng)度的程度，且氣密性也能夠確?？沙惺軐?shí)用的程度，在最初運(yùn)行燃料電池裝置而置于高溫時粘接部分的氣密性也會受損。也就是說，即使在所附著的陶瓷粘接劑固化而得到足夠的氣密性、粘接強(qiáng)度的狀態(tài)下，在固化的陶瓷粘接劑層的內(nèi)部也殘留有少量的水分或其它蒸發(fā)性溶劑。尤其在該殘留的水分、溶劑的量集中較多地殘留在內(nèi)部的狀態(tài)下，在燃料電池裝置最初運(yùn)行時，固化的陶瓷粘接劑層處于如下狀態(tài)，在極快的時間內(nèi)被急劇加熱至遠(yuǎn)比干燥、固化時的溫度高的溫度，因此，殘留的水分、溶劑急劇地發(fā)生體積膨脹及蒸發(fā)，此時，在已經(jīng)固化的陶瓷粘接劑層的表層部分上以切開強(qiáng)度較弱的部分的方式進(jìn)行作用從而產(chǎn)生新的裂紋。本申請發(fā)明人查明了這種實(shí)際使用時發(fā)生的氣密性喪失的原因。
[0017]S卩，在固體氧化物型燃料電池裝置的組裝中使用陶瓷粘接劑時，在陶瓷粘接劑通常使用中的干燥、固化狀態(tài)下，無法承受燃料電池裝置的起動工序中的溫度上升。為了使殘留在陶瓷粘接劑層內(nèi)部的水分、溶劑減少至可承受起動工序的溫度上升的狀態(tài)，需要預(yù)先用更長的時間慢慢充分地進(jìn)行干燥。由于上述理由，使用陶瓷粘接劑的固體氧化物型燃料電池裝置的組裝需要非常長的時間，實(shí)用化極為困難。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0018]因而，本發(fā)明的目的在于提供一種固體氧化物型燃料電池裝置，使用陶瓷粘接劑氣密地接合燃料電池模塊內(nèi)的燃料電池單電池。
[0019]為了解決上述課題，本發(fā)明是一種通過使燃料及氧化劑氣體進(jìn)行反應(yīng)而發(fā)電的固體氧化物型燃料電池裝置，其特征在于，具有:燃料電池模塊，收容有多個燃料電池單電池；及燃料氣體分散室，用于向各燃料電池單電池分配并供給燃料，各燃料電池單電池通過陶瓷粘接劑而被氣密地固定于構(gòu)成燃料氣體分散室的固定構(gòu)件，在各燃料電池單電池的周圍通過陶瓷粘接劑層而形成有氣體泄漏抑制部，抑制因陶瓷粘接劑固化時的收縮而產(chǎn)生裂紋。
[0020]在如此構(gòu)成的本發(fā)明中，收容于燃料電池模塊的多個燃料電池單電池通過陶瓷粘接劑而被氣密地固定于構(gòu)成燃料氣體分散室的固定構(gòu)件。在各燃料電池單電池的周圍通過陶瓷粘接劑層而形成有氣體泄漏抑制部，抑制因陶瓷粘接劑固化時的收縮而產(chǎn)生裂紋。所供給的燃料介由燃料氣體分散室而被分配至各燃料電池單電池。
[0021]根據(jù)如此構(gòu)成的本發(fā)明，由于在各燃料電池單電池的周圍通過陶瓷粘接劑層而形成有氣體泄漏抑制部，因此可以相對于燃料電池單電池周圍最容易發(fā)生燃料泄漏且泄漏影響最大的重要部分，切實(shí)地抑制燃料氣體泄漏。由此，可以抑制因燃料氣體從燃料電池單電池和固定構(gòu)件的接合部泄漏而發(fā)生燃料枯竭以及泄漏至氧化劑氣體極側(cè)的燃料的異常燃燒等的問題。
[0022]在本發(fā)明中，優(yōu)選各燃料電池單電池的外周面通過陶瓷粘接劑而被粘接于固定構(gòu)件，氣體泄漏抑制部通過在各燃料電池單電池的周圍部分使陶瓷粘接劑層形成為比其它部分厚而構(gòu)成。
[0023]在如此構(gòu)成的本發(fā)明中，使陶瓷粘接劑附著時，在燃料電池單電池的周圍部分預(yù)先形成陶瓷粘接劑積留，通過使其固化，從而氣體泄漏抑制部中的陶瓷粘接劑層形成為比其它部分厚，以補(bǔ)償收縮部分。由此，即使所附著的陶瓷粘接劑在固化時收縮，而該收縮集中在固化較慢的單電池單元周圍，也肯定不會與燃料電池單電池之間產(chǎn)生伴隨裂紋或剝離的間隙，可以確保接合部的氣密性。另外，由于陶瓷粘接劑層較厚，因此固化進(jìn)一步延后，可以切實(shí)地使單電池單元周圍的陶瓷粘接劑層不容易產(chǎn)生裂紋，可以更加切實(shí)地確保氣密性。
[0024]在本發(fā)明中，優(yōu)選燃料電池單電池的內(nèi)部形成有氣體流通的通路，包圍該通路的燃料電池單電池的外周面介由氣體泄漏抑制部而被固定于固定構(gòu)件，使陶瓷粘接劑固化時，各燃料電池單電池的周圍部分中的陶瓷粘接劑的固化比其它部分平緩，由此抑制氣體泄漏抑制部產(chǎn)生裂紋。
[0025]通常陶瓷粘接劑在固化時體積收縮。因此，所涂布的陶瓷粘接劑中先固化的部分的周圍即邊界部以被后固化的周圍的粘接劑的收縮拉拽的形式而產(chǎn)生裂紋。根據(jù)如上構(gòu)成的本發(fā)明，由于在燃料電池單電池的內(nèi)部形成有通路，同時燃料電池單電池由熱傳導(dǎo)率低的材料形成，因此各燃料電池單電池的周圍部分在使陶瓷粘接劑干燥時不容易變?yōu)楦邷?。因此，各燃料電池單電池的周圍部分中的陶瓷粘接劑的固化變得平緩，氣體泄漏抑制部中的粘接劑后發(fā)生固化，不容易在氣體泄漏抑制部中產(chǎn)生裂紋，可以抑制燃料氣體泄漏。
[0026]在本發(fā)明中，優(yōu)選各燃料電池單電池呈圓筒形，在各燃料電池單電池的外周面形成有氣體泄漏抑制部。
[0027]根據(jù)如此構(gòu)成的本發(fā)明，由于各燃料電池單電池呈圓筒形，因此其外周面的氣體泄漏抑制部呈圓環(huán)狀，該部分的陶瓷粘接劑的固化得以大致均勻地進(jìn)行。由此，不容易發(fā)生因伴隨陶瓷粘接劑固化的收縮而引起的應(yīng)力集中，可以抑制氣體泄漏抑制部產(chǎn)生裂紋以及燃料氣體泄漏。
[0028]在本發(fā)明中，優(yōu)選還具有板材，覆蓋從各燃料電池單電池的周圍部分離開的部分的陶瓷粘接劑，通過該板材使各燃料電池單電池的周圍部分中的陶瓷粘接劑的固化變得平緩。
[0029]根據(jù)如此構(gòu)成的本發(fā)明，由于通過板材覆蓋從各燃料電池單電池的周圍部分離開的部分，因此可以防止所覆蓋的部分的陶瓷粘接劑表面的局部干燥，可以抑制產(chǎn)生裂紋。
[0030]在本發(fā)明中，優(yōu)選板材由熱傳導(dǎo)率比燃料電池單電池高的材料形成。
[0031]根據(jù)如此構(gòu)成的本發(fā)明，由于板材由熱傳導(dǎo)率比燃料電池單電池高的材料形成，因此陶瓷粘接劑的被板材覆蓋的部分大致均等地被干燥，可以抑制產(chǎn)生裂紋。與此相對，由于未被板材覆蓋的各燃料電池單電池周圍部分的陶瓷粘接劑位于熱傳導(dǎo)率低的燃料電池單電池附近，因此相對平緩地被干燥，可以抑制產(chǎn)生裂紋。
[0032]在本發(fā)明中，優(yōu)選氣體泄漏抑制部通過在各燃料電池單電池的粘接時，將板材放置在附著于固定構(gòu)件上的陶瓷粘接劑上，由此將固化前的陶瓷粘接劑從放置有板材的部分?jǐn)D出至各燃料電池單電池的周圍部分而形成。
[0033]根據(jù)如此構(gòu)成的本發(fā)明，通過在固化前的陶瓷粘接劑上放置板材，將陶瓷粘接劑擠出至各燃料電池單電池的周圍部分，從而形成氣體泄漏抑制部。由此，可以通過簡單的構(gòu)成在各燃料電池單電池的周圍部分形成陶瓷粘接劑積留，從而能夠構(gòu)成氣體泄漏抑制部。
[0034]在本發(fā)明中，優(yōu)選固定構(gòu)件及板材分別具有以規(guī)定的間隙使各燃料電池單電池插通的插通孔，在設(shè)置于固定構(gòu)件或板材的各插通孔的邊緣部形成有周壁，其設(shè)置為包圍插通孔。
[0035]根據(jù)如此構(gòu)成的本發(fā)明，由于在設(shè)置于固定構(gòu)件或板材的各插通孔的邊緣部形成有周壁，因此可以更多地在各燃料電池單電池的周圍部分預(yù)先保持通過放置板材而擠出的陶瓷粘接劑，可以更加切實(shí)地確保氣密性。
[0036]在本發(fā)明中，優(yōu)選在粘接各燃料電池單電池的陶瓷粘接劑上配置有覆蓋構(gòu)件，以覆蓋所填充的陶瓷粘接劑，抑制陶瓷粘接劑固化時產(chǎn)生裂紋。
[0037]在如此構(gòu)成的本發(fā)明中，在粘接各燃料電池單電池的接合部上填充有陶瓷粘接齊U，以覆蓋該陶瓷粘接劑的方式配置有覆蓋構(gòu)件。該覆蓋構(gòu)件抑制所填充的陶瓷粘接劑固化時產(chǎn)生裂紋。
[0038]根據(jù)如此構(gòu)成的本發(fā)明，由于以覆蓋所填充的陶瓷粘接劑的方式配置有覆蓋構(gòu)件，因此可抑制水分、溶劑從所填充的陶瓷粘接劑表面的被覆蓋構(gòu)件覆蓋的部分蒸發(fā)。因此，可以抑制因陶瓷粘接劑的表面部分先固化而內(nèi)部的水分、溶劑后蒸發(fā)所產(chǎn)生的裂紋。由此，可以使用陶瓷粘接劑而對構(gòu)件相互之間氣密地進(jìn)行接合。
[0039]在本發(fā)明中，優(yōu)選陶瓷粘接劑通過脫水縮合反應(yīng)而固化，覆蓋構(gòu)件載放在所填充的陶瓷粘接劑上，使所粘接的各燃料電池單電池的周圍部分附近露出，在陶瓷粘接劑固化時，固化前的陶瓷粘接劑從放置有覆蓋構(gòu)件的部分被擠出至所接合的各燃料電池單電池的表面附近，所接合的各燃料電池單電池的表面附近的陶瓷粘接劑變多。
[0040]根據(jù)如此構(gòu)成的本發(fā)明，固化前的陶瓷粘接劑從放置有覆蓋構(gòu)件的部分被擠出至所粘接的各燃料電池單電池的表面附近，各燃料電池單電池的表面附近的陶瓷粘接劑變多。其結(jié)果，即使在陶瓷粘接劑于固化時體積收縮，而產(chǎn)生所謂“氣孔”的情況下，也可以防止在填充有陶瓷粘接劑的接合部產(chǎn)生間隙。另外，覆蓋構(gòu)件被載放為使各燃料電池單電池的表面附近露出。其結(jié)果，陶瓷粘接劑的被覆蓋構(gòu)件覆蓋的部分中含有的水分經(jīng)由各燃料電池單電池表面附近的露出的部分而被蒸發(fā)。由此，各燃料電池單電池表面附近部分的陶瓷粘接劑的干燥、固化變得平緩，可抑制產(chǎn)生裂紋。
[0041]在本發(fā)明中，優(yōu)選多個燃料電池單電池通過陶瓷粘接劑而被固定于構(gòu)成燃料電池模塊的固定構(gòu)件，在各燃料電池單電池分別被插入固定構(gòu)件上設(shè)置的插通孔中的狀態(tài)下，通過向固定構(gòu)件上注入陶瓷粘接劑，從而各燃料電池單電池的外周面和各插通孔之間的間隙被陶瓷粘接劑填充，各燃料電池單電池被固定于固定構(gòu)件。
[0042]根據(jù)如此構(gòu)成的本發(fā)明，由于多個燃料電池單電池在被插入固定構(gòu)件的各個插通孔的狀態(tài)下通過注入陶瓷粘接劑而被固定，因此可以在I次工序中固定多個燃料電池單電池，可以提高生產(chǎn)效率。另外，由于通常燃料電池單電池的熱傳導(dǎo)率較低，因此通過加熱而使陶瓷粘接劑干燥、固化時，燃料電池單電池附近的陶瓷粘接劑的溫度相對變低。其結(jié)果，燃料電池單電池附近部分的陶瓷粘接劑的干燥、固化變得平緩，可抑制產(chǎn)生裂紋。
[0043]在本發(fā)明中，優(yōu)選覆蓋構(gòu)件具有使各燃料電池單電池插通的多個插通孔，其被配置在注入至固定構(gòu)件上的陶瓷粘接劑上，在覆蓋構(gòu)件的各插通孔和各燃料電池單電池的外周面之間形成有大致一定的間隙。
[0044]根據(jù)如此構(gòu)成的本發(fā)明，由于在覆蓋構(gòu)件的各插通孔和各燃料電池單電池的外周面之間形成有間隙，因此使各燃料電池單電池的外周面附近的陶瓷粘接劑露出。其結(jié)果，陶瓷粘接劑的被覆蓋構(gòu)件覆蓋的部分中含有的水分經(jīng)由各燃料電池單電池外周面附近的露出的部分而蒸發(fā)。由此，燃料電池單電池附近部分的陶瓷粘接劑的干燥、固化變得平緩，可以抑制產(chǎn)生裂紋，確保氣密性并固定燃料電池單電池。
[0045]在本發(fā)明中，優(yōu)選在覆蓋構(gòu)件的各插通孔和各燃料電池單電池的外周面之間的間隙中，填充有在陶瓷粘接劑固化時因覆蓋構(gòu)件的自重而從覆蓋構(gòu)件的下面擠出的固化前的陶瓷粘接劑。
[0046]根據(jù)如此構(gòu)成的本發(fā)明，由于在覆蓋構(gòu)件的各插通孔和燃料電池單電池之間的間隙中，填充有從覆蓋構(gòu)件的下面擠出的陶瓷粘接劑，因此可以通過簡單的構(gòu)成而在燃料電池單電池周圍形成粘接劑積留。其結(jié)果，即使在陶瓷粘接劑于固化時產(chǎn)生“氣孔”的情況下，也可以防止在燃料電池單電池周圍產(chǎn)生間隙。
[0047]在本發(fā)明中，優(yōu)選在設(shè)置于覆蓋構(gòu)件的各插通孔的邊緣部形成有周壁，其被設(shè)置為包圍插通孔。
[0048]根據(jù)如此構(gòu)成的本發(fā)明，由于在覆蓋構(gòu)件的各插通孔的邊緣部形成有周壁，因此填充在覆蓋構(gòu)件的插通孔和燃料電池單電池的外周面之間的間隙中的陶瓷粘接劑變得不易從覆蓋構(gòu)件的插通孔流出。其結(jié)果，可以在燃料電池單電池周圍的粘接劑積留中預(yù)先留存較多的陶瓷粘接劑，可以切實(shí)地防止因“氣孔”而產(chǎn)生的間隙。
[0049]根據(jù)本發(fā)明的固體氧化物型燃料電池裝置，可以使用陶瓷粘接劑氣密地接合燃料電池模塊內(nèi)的燃料電池單電池。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0050]圖1是表示本發(fā)明一個實(shí)施方式的固體氧化物型燃料電池裝置(SOFC)的整體構(gòu)成圖。
[0051]圖2是本發(fā)明一個實(shí)施方式的固體氧化物型燃料電池裝置中內(nèi)置的燃料電池單電池收容容器的剖視圖。
[0052]圖3是分解表示本發(fā)明一個實(shí)施方式的固體氧化物型燃料電池裝置中內(nèi)置的燃料電池單電池收容容器的主要構(gòu)件的剖視圖。
[0053]圖4是放大表示本發(fā)明一個實(shí)施方式的固體氧化物型燃料電池裝置中內(nèi)置的排氣匯集室部分的剖視圖。
[0054]圖5是圖2的V-V剖面。
[0055]圖6(a)是放大表示下端為負(fù)極的燃料電池單電池的下端部的剖視圖，(b)是放大表示下端為正極的燃料電池單電池的下端部的剖視圖。
[0056]圖7是表示本發(fā)明一個實(shí)施方式的固體氧化物型燃料電池裝置的制造順序的模式圖。
[0057]圖8是表示本發(fā)明一個實(shí)施方式的固體氧化物型燃料電池裝置的制造順序的模式圖。
[0058]圖9是表示本發(fā)明一個實(shí)施方式的固體氧化物型燃料電池裝置的制造順序的模式圖。
[0059]圖10是表示本發(fā)明一個實(shí)施方式的固體氧化物型燃料電池裝置的制造順序的模式圖。
[0060]圖11是表示本發(fā)明一個實(shí)施方式的固體氧化物型燃料電池裝置的制造順序的模式圖。
[0061]圖12是表示本發(fā)明一個實(shí)施方式的固體氧化物型燃料電池裝置的制造順序的模式圖。
[0062]圖13是表示本發(fā)明一個實(shí)施方式的固體氧化物型燃料電池裝置的制造順序的模式圖。
[0063]圖14是表示本發(fā)明一個實(shí)施方式的固體氧化物型燃料電池裝置的制造順序的模式圖。
[0064]圖15是表示本發(fā)明一個實(shí)施方式的固體氧化物型燃料電池裝置的制造順序的模式圖。
[0065]圖16是表示本發(fā)明一個實(shí)施方式的固體氧化物型燃料電池裝置的制造順序的模式圖。
[0066]圖17是表示本發(fā)明一個實(shí)施方式的固體氧化物型燃料電池裝置的制造順序的模式圖。
[0067]圖18是表示本發(fā)明一個實(shí)施方式的固體氧化物型燃料電池裝置的制造順序的模式圖。
[0068]圖19是表示本發(fā)明一個實(shí)施方式的固體氧化物型燃料電池裝置的制造順序的模式圖。
[0069]圖20是表示本發(fā)明一個實(shí)施方式的固體氧化物型燃料電池裝置的制造順序的模式圖。
[0070]圖21是表示本發(fā)明一個實(shí)施方式的固體氧化物型燃料電池裝置的制造順序的模式圖。
[0071]圖22是在本發(fā)明一個實(shí)施方式的固體氧化物型燃料電池裝置中配置在所注入的陶瓷粘接劑上的覆蓋構(gòu)件的俯視圖。
[0072]圖23是表示在本發(fā)明一個實(shí)施方式的固體氧化物型燃料電池裝置中將覆蓋構(gòu)件配置在所注入的陶瓷粘接劑上的狀態(tài)的立體圖。
[0073]圖24是表示本發(fā)明一個實(shí)施方式的固體氧化物型燃料電池裝置的制造順序的流程圖。
[0074]圖25是在本發(fā)明一個實(shí)施方式的固體氧化物型燃料電池裝置中放大表示燃料電池單電池相對于匯集室下構(gòu)件的粘接部的剖視圖。
[0075]圖26是表示本發(fā)明一個實(shí)施方式的固體氧化物型燃料電池裝置的制造方法中的作業(yè)可能固化工序、溶劑除去固化工序中的干燥爐內(nèi)的溫度控制的一個例子的曲線圖。
[0076]圖27是表示利用通常的粘接方法用陶瓷粘接劑粘接燃料電池單電池時的一個例子的照片。
[0077]圖28是表示本發(fā)明一個實(shí)施方式的固體氧化物型燃料電池裝置的變形例中的第I溶劑除去固化工序的圖。
[0078]圖29是表示本發(fā)明一個實(shí)施方式的固體氧化物型燃料電池裝置的變形例中的第2溶劑除去固化工序的圖。
[0079]圖30是說明第2溶劑除去固化工序中的加熱方法的圖。
[0080]符號說明
[0081]1-固體氧化物型燃料電池裝置；2_燃料電池模塊；4_輔助設(shè)備單元；7_絕熱材料；8_燃料電池單電池收容容器；10-發(fā)電室；16-燃料電池單電池；16a-單電池；18_排氣匯集室；18a-匯集室上構(gòu)件；18b-匯集室下構(gòu)件(第2固定構(gòu)件);18c-插通孔；18d_噴出口 ；18e-粘接劑填充框；19a-大直徑密封環(huán)；19b_小直徑密封環(huán)；19c_覆蓋構(gòu)件；20_燃料氣體供給流路(燃料流路)；21_排氣排出流路；22_氧化劑氣體供給流路；24_供水源；26-純水箱；28_水流量調(diào)節(jié)單元(供水裝置)；30_燃料供給源；34_換熱器；35_電磁閥；36-脫硫器；38_燃料鼓風(fēng)機(jī)(燃料供給裝置)；40_空氣供給源；45_空氣流量調(diào)節(jié)單元(氧化劑氣體供給裝置)；50_溫水制造裝置；54_逆變器；56_氧化劑氣體導(dǎo)入管(氧化劑氣體流入口)；58_排氣排出管(排氣流出口)；60_燃燒催化劑；61_鎧裝加熱器；62_點(diǎn)火加熱器；63_第I固定構(gòu)件(分散室形成板)；63a-插通孔；63b_粘接劑填充框；64_內(nèi)側(cè)圓筒構(gòu)件(發(fā)電室構(gòu)成構(gòu)件);64a-小孔；64b-小孔；64c-撐板(定位構(gòu)件)；64d-擱板構(gòu)件；65_中間圓筒構(gòu)件；66_外側(cè)圓筒構(gòu)件；66a-擱板構(gòu)件；67_覆蓋構(gòu)件；68_內(nèi)側(cè)圓筒容器(排氣通路構(gòu)成構(gòu)件)；70_外側(cè)圓筒容器(供給通路構(gòu)成構(gòu)件)；72_分散室基底構(gòu)件；72a-插通管(導(dǎo)電體通路)；72b-絕熱材料；72c-凸緣部；74-氧化劑氣體噴射用管；76-燃料氣體分散室；78_絕緣子；80_母線；82_集電體；86_蒸發(fā)部；86a_傾斜板；88-供水管；90_燃料氣體供給管；92_燃料氣體供給流路隔板；92a-噴射口 ；94_重整部；96-重整催化劑；97_多孔質(zhì)支撐體；98_燃料極層；99_反應(yīng)抑制層；100_固體電解質(zhì)層；101-空氣極層；102_互連層；103a-電極層；103b_電極層；104a_導(dǎo)線膜層；104b_導(dǎo)線膜層；110-下側(cè)夾具(第I定位裝置)；I 1a-定位軸；I 1b-基端面；112-上側(cè)夾具(第2定位裝置)；112a-圓錐臺；114_粘接劑注入裝置(粘接劑附著裝置)；116_干燥爐(加熱裝置、粘接劑固化裝置)；116a-加熱控制裝置；118-陶瓷粘接劑層；118a-隆起部；118b_下垂部；120a-陶瓷粘接劑層；120b-陶瓷粘接劑層；122_陶瓷粘接劑層；124_陶瓷粘接劑層；126-分散室密封環(huán)；128_陶瓷粘接劑層；130-中央密封板；132_陶瓷粘接劑層；134-排氣通路密封環(huán)；136_加熱空氣導(dǎo)入管。

【具體實(shí)施方式】
[0082]下面，參照【專利附圖】

【附圖說明】本發(fā)明實(shí)施方式的固體氧化物型燃料電池裝置(SOFC)。
[0083]圖1是表示本發(fā)明一個實(shí)施方式的固體氧化物型燃料電池裝置(SOFC)的整體構(gòu)成圖。如該圖1所示，本發(fā)明一個實(shí)施方式的固體氧化物型燃料電池裝置(SOFC) I具備燃料電池模塊2和輔助設(shè)備單元4。
[0084]燃料電池模塊2具備殼體6，在該殼體6內(nèi)部隔著絕熱材料7配置有燃料電池單電池收容容器8。在該燃料電池單電池收容容器8內(nèi)的內(nèi)部構(gòu)成有發(fā)電室10，在該發(fā)電室10中以同心圓狀配置有多個燃料電池單電池16，通過這些燃料電池單電池16，進(jìn)行燃料氣體和氧化劑氣體即空氣的發(fā)電反應(yīng)。
[0085]在各燃料電池單電池16的上端部安裝有排氣匯集室18。在各燃料電池單電池16中未使用于發(fā)電反應(yīng)而殘余的殘余燃料(剩余氣體)匯聚在安裝于上端部的排氣匯集室18中，從設(shè)置在該排氣匯集室18的頂棚面上的多個噴出口流出。所流出的燃料通過在發(fā)電室10內(nèi)未使用于發(fā)電而殘余的空氣而燃燒，生成排放氣體。
[0086]接下來，輔助設(shè)備單元4具備:純水箱26，貯存來自水管等供水源24的水并通過過濾器使其成為純水；及供水裝置即水流量調(diào)節(jié)單元28 (由電動機(jī)驅(qū)動的“水泵”等)，調(diào)節(jié)從該純水箱供給的水的流量。另外，輔助設(shè)備單元4具備燃料供給裝置即燃料鼓風(fēng)機(jī)38(由電動機(jī)驅(qū)動的“燃料泵”等)，調(diào)節(jié)從城市煤氣等的燃料供給源30供給的烴類原燃料氣體的流量。
[0087]另外，流經(jīng)燃料鼓風(fēng)機(jī)38的原燃料氣體介由配置在燃料電池模塊2內(nèi)的脫硫器36以及換熱器34、電磁閥35而被導(dǎo)入燃料電池單電池收容容器8的內(nèi)部。脫硫器36以環(huán)狀配置在燃料電池單電池收容容器8的周圍，從原燃料氣體除去硫。另外，換熱器34被設(shè)置為用于防止在脫硫器36中溫度上升后的高溫原燃料氣體直接流入電磁閥35而導(dǎo)致電磁閥35劣化。電磁閥35被設(shè)置為用于停止向燃料電池單電池收容容器8內(nèi)供給原燃料氣體。
[0088]輔助設(shè)備單元4具備氧化劑氣體供給裝置即空氣流量調(diào)節(jié)單元45 (由電動機(jī)驅(qū)動的“空氣鼓風(fēng)機(jī)”等)，調(diào)節(jié)從空氣供給源40供給的空氣的流量。
[0089]而且，輔助設(shè)備單元4中具備溫水制造裝置50，其用于回收來自燃料電池模塊2的排放氣體的熱量。該溫水制造裝置50被供給自來水，該自來水由于排放氣體的熱量而成為溫水，并被供給至未圖示的外部供熱水器的貯熱水箱。
[0090]而且，在燃料電池模塊2上連接有電力導(dǎo)出部(電力轉(zhuǎn)換部)即逆變器54，其用于向外部供給由燃料電池模塊2發(fā)出的電力。
[0091]下面，根據(jù)圖2及圖3，說明本發(fā)明實(shí)施方式的固體氧化物型燃料電池裝置(SOFC)的燃料電池模塊中內(nèi)置的燃料電池單電池收容容器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。圖2是燃料電池單電池收容容器的剖視圖，圖3是分解表示燃料電池單電池收容容器的主要構(gòu)件的剖視圖。
[0092]如圖2所示，在燃料電池單電池收容容器8內(nèi)的空間中以同心圓狀排列有多個燃料電池單電池16，以包圍其周圍的方式依次以同心圓狀形成有燃料流路即燃料氣體供給流路20、排氣排出流路21、氧化劑氣體供給流路22。在此，排氣排出流路21及氧化劑氣體供給流路22作為供給/排出氧化劑氣體的氧化劑氣體流路而發(fā)揮作用。
[0093]首先，如圖2所示，燃料電池單電池收容容器8是大致圓筒狀的密閉容器，在其側(cè)面連接有供給發(fā)電用空氣的氧化劑氣體流入口即氧化劑氣體導(dǎo)入管56以及排出排放氣體的排氣排出管58。而且，點(diǎn)火加熱器62從燃料電池單電池收容容器8的上端面突出，用于對從排氣匯集室18流出的殘余氣體進(jìn)行點(diǎn)火。
[0094]如圖2及圖3所示，在燃料電池單電池收容容器8的內(nèi)部以包圍燃料電池單電池16周圍的方式，從內(nèi)側(cè)依次配置有發(fā)電室構(gòu)成構(gòu)件即內(nèi)側(cè)圓筒構(gòu)件64、外側(cè)圓筒構(gòu)件66、內(nèi)側(cè)圓筒容器68、外側(cè)圓筒容器70。上述的燃料氣體供給流路20、排氣排出流路21及氧化劑氣體供給流路22是各自構(gòu)成在這些圓筒構(gòu)件及圓筒容器之間的流路，在相鄰的流路之間進(jìn)行熱交換。即，排氣排出流路21被配置為包圍燃料氣體供給流路20，氧化劑氣體供給流路22被配置為包圍排氣排出流路21。另外，燃料電池單電池收容容器8下端側(cè)的開放空間被大致圓形的分散室基底構(gòu)件72封閉，該分散室基底構(gòu)件72構(gòu)成使燃料分散至各燃料電池單電池16的燃料氣體分散室76的底面。
[0095]內(nèi)側(cè)圓筒構(gòu)件64是大致圓筒狀的中空體，其上端及下端開放。而且，在內(nèi)側(cè)圓筒構(gòu)件64的內(nèi)壁面上氣密地焊接有分散室形成板即圓形的第I固定構(gòu)件63。通過該第I固定構(gòu)件63的下面、內(nèi)側(cè)圓筒構(gòu)件64的內(nèi)壁面及分散室基底構(gòu)件72的上面而劃分出燃料氣體分散室76。另外，在第I固定構(gòu)件63上形成有使各個燃料電池單電池16插通的多個插通孔63a，各燃料電池單電池16在插通于各插通孔63a的狀態(tài)下，通過陶瓷粘接劑而粘接于第I固定構(gòu)件63。如此，在本實(shí)施方式的固體氧化物型燃料電池裝置I中，在構(gòu)成燃料電池模塊2的構(gòu)件之間相互的接合部填充陶瓷粘接劑，通過使其固化，從而各構(gòu)件相互氣密地接合。
[0096]外側(cè)圓筒構(gòu)件66是配置在內(nèi)側(cè)圓筒構(gòu)件64周圍的圓筒狀管，其形成為與內(nèi)側(cè)圓筒構(gòu)件64大致相似的形狀，與內(nèi)側(cè)圓筒構(gòu)件64之間形成圓環(huán)狀流路。進(jìn)而，在內(nèi)側(cè)圓筒構(gòu)件64和外側(cè)圓筒構(gòu)件66之間配置有中間圓筒構(gòu)件65。中間圓筒構(gòu)件65是配置在內(nèi)側(cè)圓筒構(gòu)件64和外側(cè)圓筒構(gòu)件66之間的圓筒狀管,在內(nèi)側(cè)圓筒構(gòu)件64的外周面和中間圓筒構(gòu)件65的內(nèi)周面之間構(gòu)成有重整部94。而且，中間圓筒構(gòu)件65的外周面和外側(cè)圓筒構(gòu)件66的內(nèi)周面之間的圓環(huán)狀空間作為燃料氣體供給流路20而發(fā)揮作用。因此，重整部94及燃料氣體供給流路20通過燃料電池單電池16的發(fā)熱以及排氣匯集室18上端的殘余燃料的燃燒而獲得熱量。另外，內(nèi)側(cè)圓筒構(gòu)件64的上端部和外側(cè)圓筒構(gòu)件66的上端部通過焊接而氣密地接合，燃料氣體供給流路20的上端被封閉。另外，中間圓筒構(gòu)件65的下端和內(nèi)側(cè)圓筒構(gòu)件64的外周面通過焊接而氣密地接合。
[0097]內(nèi)側(cè)圓筒容器68是配置在外側(cè)圓筒構(gòu)件66周圍的圓形截面的杯狀構(gòu)件，其側(cè)面形成為與外側(cè)圓筒構(gòu)件66大致相似的形狀，與外側(cè)圓筒構(gòu)件66之間形成大致一定寬度的圓環(huán)狀流路。該內(nèi)側(cè)圓筒容器68配置為覆蓋內(nèi)側(cè)圓筒構(gòu)件64上端的開放部。外側(cè)圓筒構(gòu)件66的外周面和內(nèi)側(cè)圓筒容器68的內(nèi)周面之間的圓環(huán)狀空間作為排氣排出流路21 (圖2)而發(fā)揮作用。該排氣排出流路21介由設(shè)置在內(nèi)側(cè)圓筒構(gòu)件64上端部的多個小孔64a而與內(nèi)側(cè)圓筒構(gòu)件64內(nèi)側(cè)的空間連通。另外，在內(nèi)側(cè)圓筒容器68的下部側(cè)面連接有排氣流出口即排氣排出管58，排氣排出流路21與排氣排出管58連通。
[0098]在排氣排出流路21的下部配置有燃燒催化劑60及用于對其進(jìn)行加熱的鎧裝加熱器61。
[0099]燃燒催化劑60是位于排氣排出管58的上方，被填充在外側(cè)圓筒構(gòu)件66的外周面和內(nèi)側(cè)圓筒容器68的內(nèi)周面之間的圓環(huán)狀空間內(nèi)的催化劑。沿排氣排出流路21下降的排放氣體通過流經(jīng)燃燒催化劑60而除去一氧化碳，并從排氣排出管58排出。
[0100]銷裝加熱器61是燃燒催化劑60下方的以包圍外側(cè)圓筒構(gòu)件66外周面的方式安裝的電加熱器。在固體氧化物型燃料電池裝置I的起動時，通過向鎧裝加熱器61通電，從而將燃燒催化劑60加熱至活性溫度。
[0101]外側(cè)圓筒容器70是配置在內(nèi)側(cè)圓筒容器68周圍的圓形截面的杯狀構(gòu)件，其側(cè)面形成為與內(nèi)側(cè)圓筒容器68大致相似的形狀，與內(nèi)側(cè)圓筒容器68之間形成大致一定寬度的圓環(huán)狀流路。內(nèi)側(cè)圓筒容器68的外周面和外側(cè)圓筒容器70的內(nèi)周面之間的圓環(huán)狀空間作為氧化劑氣體供給流路22而發(fā)揮作用。另外，在外側(cè)圓筒容器70的下部側(cè)面連接有氧化劑氣體導(dǎo)入管56，氧化劑氣體供給流路22與氧化劑氣體導(dǎo)入管56連通。
[0102]分散室基底構(gòu)件72是大致圓形的盤狀構(gòu)件，通過陶瓷粘接劑而氣密地固定于內(nèi)側(cè)圓筒構(gòu)件64的內(nèi)壁面。由此，在第I固定構(gòu)件63和分散室基底構(gòu)件72之間構(gòu)成燃料氣體分散室76。另外，在分散室基底構(gòu)件72的中央設(shè)置有用于使母線80(圖2)插通的插通管72a。與各燃料電池單電池16電連接的母線80經(jīng)由該插通管72a而被引出至燃料電池單電池收容容器8的外部。另外，插通管72a中填充有陶瓷粘接劑，確保燃料氣體分散室78的氣密性。而且，在插通管72a的周圍配置有絕熱材料72b (圖2)。
[0103]以從內(nèi)側(cè)圓筒容器68的頂棚面垂下的方式安裝有用于噴射發(fā)電用空氣的圓形截面的氧化劑氣體噴射用管74。該氧化劑氣體噴射用管74在內(nèi)側(cè)圓筒容器68的中心軸線上沿鉛垂方向延伸，在其周圍的同心圓上配置各燃料電池單電池16。由于氧化劑氣體噴射用管74的上端安裝在內(nèi)側(cè)圓筒容器68的頂棚面上，從而形成在內(nèi)側(cè)圓筒容器68和外側(cè)圓筒容器70之間的氧化劑氣體供給流路22與氧化劑氣體噴射用管74連通。介由氧化劑氣體供給流路22而供給的空氣從氧化劑氣體噴射用管74的前端向下方噴射，與第I固定構(gòu)件63的上面接觸，從而擴(kuò)散至發(fā)電室10內(nèi)整體。
[0104]燃料氣體分散室76是在第I固定構(gòu)件63和分散室基底構(gòu)件72之間構(gòu)成的圓筒形的具有氣密性的腔室，在其上面豎立有各燃料電池單電池16。安裝在第I固定構(gòu)件63上面上的各燃料電池單電池16內(nèi)側(cè)的燃料極與燃料氣體分散室76的內(nèi)部連通。各燃料電池單電池16的下端部貫穿第I固定構(gòu)件63的插通孔63a而向燃料氣體分散室76的內(nèi)部突出，各燃料電池單電池16通過粘接而被固定于第I固定構(gòu)件63。
[0105]如圖2所示，在內(nèi)側(cè)圓筒構(gòu)件64上設(shè)置有多個小孔64b，其位于第I固定構(gòu)件63的下方。內(nèi)側(cè)圓筒構(gòu)件64外周和中間圓筒構(gòu)件65內(nèi)周之間的空間介由多個小孔64b而與燃料氣體分散室76內(nèi)連通。所供給的燃料先沿外側(cè)圓筒構(gòu)件66內(nèi)周和中間圓筒構(gòu)件65外周之間的空間上升，其后沿內(nèi)側(cè)圓筒構(gòu)件64外周和中間圓筒構(gòu)件65內(nèi)周之間的空間下降，經(jīng)由多個小孔64b而流入燃料氣體分散室76內(nèi)。流入燃料氣體分散室76的燃料被分配至安裝于燃料氣體分散室76頂棚面(第I固定構(gòu)件63)的各燃料電池單電池16的燃料極。
[0106]而且，向燃料氣體分散室76內(nèi)突出的各燃料電池單電池16的下端部在燃料氣體分散室76內(nèi)與母線80電連接，經(jīng)由插通管72a而向外部導(dǎo)出電力。母線80是向燃料電池單電池收容容器8的外部導(dǎo)出由各燃料電池單電池16生成的電力的細(xì)長金屬導(dǎo)體，介由絕緣子78而被固定于分散室基底構(gòu)件72的插通管72a。母線80在燃料氣體分散室76的內(nèi)部與安裝于各燃料電池單電池16的集電體82電連接。而且，母線80在燃料電池單電池收容容器8的外部連接于逆變器54 (圖1)。另外，集電體82還安裝于向排氣匯集室18內(nèi)突出的各燃料電池單電池16的上端部(圖4)。通過這些上端部及下端部的集電體82，多個燃料電池單電池16并聯(lián)電連接，同時并聯(lián)連接的多組燃料電池單電池16串聯(lián)電連接，該串聯(lián)連接的兩端分別連接于母線80。
[0107]下面，參照圖4及圖5，說明排氣匯集室的構(gòu)成。
[0108]圖4是放大表示排氣匯集室部分的剖視圖，圖5是圖2的V-V剖面。
[0109]如圖4所示，排氣匯集室18是安裝于各燃料電池單電池16上端部的環(huán)型截面的腔室，氧化劑氣體噴射用管74在該排氣匯集室18的中央貫穿并延伸。
[0110]如圖5所示，在內(nèi)側(cè)圓筒構(gòu)件64的內(nèi)壁面上等間隔地安裝有排氣匯集室18支撐用的3個撐板64c。如圖4所示，各撐板64c是將金屬制薄板折彎的小片，通過將排氣匯集室18載放在各撐板64c上,從而排氣匯集室18被定位在與內(nèi)側(cè)圓筒構(gòu)件64的同心圓上。由此，排氣匯集室18外周面和內(nèi)側(cè)圓筒構(gòu)件64內(nèi)周面之間的間隙、及排氣匯集室18內(nèi)周面和氧化劑氣體噴射用管74外周面之間的間隙在整個圓周上均勻一致(圖5)。
[0111]排氣匯集室18通過使匯集室上構(gòu)件18a及匯集室下構(gòu)件18b氣密地接合而構(gòu)成。
[0112]匯集室下構(gòu)件18b是上方開放的圓形盤狀構(gòu)件，在其中央設(shè)置有用于使氧化劑氣體噴射用管74貫穿的圓筒部。
[0113]匯集室上構(gòu)件18a是下方開放的圓形盤狀構(gòu)件，在其中央設(shè)置有用于使氧化劑氣體噴射用管74貫穿的開口部。匯集室上構(gòu)件18a構(gòu)成為如下形狀，可嵌入?yún)R集室下構(gòu)件18b的向上方開口的環(huán)型截面區(qū)域。
[0114]在匯集室下構(gòu)件18b周壁的內(nèi)周面和匯集室上構(gòu)件18a外周面之間的間隙填充陶瓷粘接劑，進(jìn)行固化從而確保該接合部的氣密性。另外，在由填充至該接合部的陶瓷粘接劑形成的陶瓷粘接劑層上配置有大直徑密封環(huán)19a，覆蓋陶瓷粘接劑層。大直徑密封環(huán)19a是圓環(huán)狀薄板，其被配置為在填充陶瓷粘接劑后，覆蓋所填充的陶瓷粘接劑，并通過粘接劑固化而被固定于排氣匯集室18。
[0115]另一方面，在匯集室下構(gòu)件18b中央的圓筒部外周面和匯集室上構(gòu)件18a中央的開口部邊緣之間也填充有陶瓷粘接劑，進(jìn)行固化從而確保該接合部的氣密性。另外，在由填充至該接合部的陶瓷粘接劑形成的陶瓷粘接劑層上配置有小直徑密封環(huán)1%，覆蓋陶瓷粘接劑層。小直徑密封環(huán)1%是圓環(huán)狀薄板，其被配置為在填充陶瓷粘接劑后，覆蓋所填充的陶瓷粘接劑，并通過粘接劑固化而被固定于排氣匯集室18。
[0116]在匯集室下構(gòu)件18b的底面上設(shè)置有多個圓形插通孔18c。燃料電池單電池16的上端部分別插通在各插通孔18c中，各燃料電池單電池16貫穿各插通孔18c而延伸。在各燃料電池單電池16貫穿的匯集室下構(gòu)件18b的底面上注入陶瓷粘接劑，通過使其固化，從而各燃料電池單電池16外周和各插通孔18c之間的間隙被氣密地填充，同時將各燃料電池單電池16固定于匯集室下構(gòu)件18b。
[0117]進(jìn)而，在匯集室下構(gòu)件18b的底面上所注入的陶瓷粘接劑上配置有圓形薄板狀的覆蓋構(gòu)件19c，通過陶瓷粘接劑固化而被固定于匯集室下構(gòu)件18b。在覆蓋構(gòu)件19c的與匯集室下構(gòu)件18b的各插通孔18c同樣的位置上設(shè)置有多個插通孔，各燃料電池單電池16的上端部貫穿陶瓷粘接劑層及覆蓋構(gòu)件19c而延伸。
[0118]另一方面，在排氣匯集室18的頂棚面上設(shè)置有用于使所匯集的燃料氣體噴出的多個噴出口 18d(圖5)。各噴出口 18d配置在匯集室上構(gòu)件18a的圓周上。未使用于發(fā)電而殘余的燃料從各燃料電池單電池16的上端向排氣匯集室18內(nèi)流出，匯集在排氣匯集室18內(nèi)的燃料從各噴出口 18d流出，并在此燃燒。
[0119]下面，參照圖2，說明用于對從燃料供給源30供給的原燃料氣體進(jìn)行重整的構(gòu)成。
[0120]首先，在由內(nèi)側(cè)圓筒構(gòu)件64和外側(cè)圓筒構(gòu)件66之間的空間構(gòu)成的燃料氣體供給流路20的下部設(shè)置有用于使水蒸氣重整用水蒸發(fā)的蒸發(fā)部86。蒸發(fā)部86由安裝在外側(cè)圓筒構(gòu)件66的下部內(nèi)周上的環(huán)狀傾斜板86a及供水管88構(gòu)成。另外，蒸發(fā)部86被配置為比用于導(dǎo)入發(fā)電用空氣的氧化劑氣體導(dǎo)入管56更靠下方，比排出排放氣體的排氣排出管58更靠上方。傾斜板86a是形成為環(huán)狀的金屬薄板，其外周緣安裝在外側(cè)圓筒構(gòu)件66的內(nèi)壁面上。另一方面，傾斜板86a的內(nèi)周緣比外周緣位于上方，在傾斜板86a的內(nèi)周緣和內(nèi)側(cè)圓筒構(gòu)件64的外壁面之間設(shè)置有間隙。
[0121]供水管88是從內(nèi)側(cè)圓筒構(gòu)件64的下端向燃料氣體供給流路20內(nèi)沿鉛垂方向延伸的管，從水流量調(diào)節(jié)單元28供給的水蒸氣重整用水介由供水管88而被供給至蒸發(fā)部86。供水管88的上端貫穿傾斜板86a而延伸至傾斜板86a的上面?zhèn)?供給至傾斜板86a的上面?zhèn)鹊乃A留在傾斜板86a的上面和外側(cè)圓筒構(gòu)件66的內(nèi)壁面之間。供給至傾斜板86a的上面?zhèn)鹊乃诖吮徽舭l(fā)而生成水蒸氣。
[0122]另外，在蒸發(fā)部86的下方設(shè)置有燃料氣體導(dǎo)入部，用于向燃料氣體供給流路20內(nèi)導(dǎo)入原燃料氣體。從燃料鼓風(fēng)機(jī)38送來的原燃料氣體介由燃料氣體供給管90而被導(dǎo)入燃料氣體供給流路20。燃料氣體供給管90是從內(nèi)側(cè)圓筒構(gòu)件64的下端向燃料氣體供給流路20內(nèi)沿鉛垂方向延伸的管。另外，燃料氣體供給管90的上端比傾斜板86a位于下方。從燃料鼓風(fēng)機(jī)38送來的原燃料氣體被導(dǎo)入至傾斜板86a的下側(cè)，利用傾斜板86a的傾斜而使流路收縮并向傾斜板86a的上側(cè)上升。向傾斜板86a的上側(cè)上升的原燃料氣體與蒸發(fā)部86中生成的水蒸氣一起上升。
[0123]在燃料氣體供給流路20內(nèi)的蒸發(fā)部86上方設(shè)置有燃料氣體供給流路隔板92。燃料氣體供給流路隔板92是圓環(huán)狀的金屬板，其被設(shè)置為上下隔開外側(cè)圓筒構(gòu)件66內(nèi)周和中間圓筒構(gòu)件65外周之間的圓環(huán)狀空間。在該燃料氣體供給流路隔板92的圓周上等間隔地設(shè)置有多個噴射口 92a，通過這些噴射口 92a而使燃料氣體供給流路隔板92上側(cè)的空間和下側(cè)的空間連通。從燃料氣體供給管90導(dǎo)入的原燃料氣體及蒸發(fā)部86中生成的水蒸氣先滯留在燃料氣體供給流路隔板92下側(cè)的空間內(nèi)，其后經(jīng)由各噴射口 92a而向燃料氣體供給流路隔板92上側(cè)的空間噴射。從各噴射口 92a向燃料氣體供給流路隔板92上側(cè)的寬闊空間噴射時，原燃料氣體及水蒸氣急劇減速，在此充分混合。
[0124]而且,在中間圓筒構(gòu)件65內(nèi)周和內(nèi)側(cè)圓筒構(gòu)件64外周之間的圓環(huán)狀空間的上部設(shè)置有重整部94。重整部94被配置為包圍各燃料電池單電池16的上部及其上方的排氣匯集室18的周圍。重整部94由安裝在內(nèi)側(cè)圓筒構(gòu)件64的外壁面上的催化劑保持板(未圖示)及被其保持的重整催化劑96構(gòu)成。
[0125]如此，在燃料氣體供給流路隔板92上側(cè)的空間內(nèi)混合的原燃料氣體及水蒸氣與填充在重整部94內(nèi)的重整催化劑96接觸時，在重整部94內(nèi)進(jìn)行式(I)所示的水蒸氣重整反應(yīng)SR。
[0126]CniHJxH2O — aC02+bC0+cH2 (I)
[0127]重整部94中重整的燃料氣體沿中間圓筒構(gòu)件65內(nèi)周和內(nèi)側(cè)圓筒構(gòu)件64外周之間的空間流向下方，流入燃料氣體分散室76，并供給至各燃料電池單電池16。雖然水蒸氣重整反應(yīng)SR是吸熱反應(yīng)，但是反應(yīng)所需的熱量通過從排氣匯集室18流出的剩余氣體的燃燒熱量以及在各燃料電池單電池16中產(chǎn)生的發(fā)熱而得到供給。
[0128]下面，參照圖6說明燃料電池單電池16。
[0129]在本發(fā)明實(shí)施方式的固體氧化物型燃料電池裝置I中，作為燃料電池單電池16，采用使用固體氧化物的圓筒橫條紋型單電池。在各燃料電池單電池16上以橫條紋狀形成有多個單電池16a，通過使它們串聯(lián)電連接而構(gòu)成I根燃料電池單電池16。各燃料電池單電池16構(gòu)成為其一端為正極(陽極)，另一端為負(fù)極(陰極)，多個燃料電池單電池16中的一半被配置為上端為正極且下端為負(fù)極，剩下的一半被配置為上端為負(fù)極且下端為正極。
[0130]圖6(a)是放大表示下端為負(fù)極的燃料電池單電池16的下端部的剖視圖，圖6 (b)是放大表示下端為正極的燃料電池單電池16的下端部的剖視圖。
[0131]如圖6所示，燃料電池單電池16由細(xì)長圓筒狀的多孔質(zhì)支撐體97和以橫條紋狀形成在該多孔質(zhì)支撐體97外側(cè)的多個層形成。在多孔質(zhì)支撐體97的周圍從內(nèi)側(cè)依次以橫條紋狀分別形成有燃料極層98、反應(yīng)抑制層99、固體電解質(zhì)層100、空氣極層101。因此，介由燃料氣體分散室76而供給的燃料氣體流過各燃料電池單電池16的多孔質(zhì)支撐體97的內(nèi)部，從氧化劑氣體噴射用管74噴射的空氣流過空氣極層101的外側(cè)。形成在燃料電池單電池16上的各單電池16a由一組燃料極層98、反應(yīng)抑制層99、固體電解質(zhì)層100及空氣極層101構(gòu)成。I個單電池16a的燃料極層98介由互連層102而與鄰接的單電池16a的空氣極層101電連接。由此，形成在I根燃料電池單電池16上的多個單電池16a串聯(lián)電連接。
[0132]如圖6(a)所示，在燃料電池單電池16的負(fù)極側(cè)端部，在多孔質(zhì)支撐體97的外周上形成有電極層103a，在該電極層103a的外側(cè)形成有導(dǎo)線膜層104a。在負(fù)極側(cè)端部，位于端部的單電池16a的空氣極層101和電極層103a通過互連層102而電連接。上述電極層103a及導(dǎo)線膜層104a在燃料電池單電池16端部貫穿第I固定構(gòu)件63，形成為與第I固定構(gòu)件63相比向下方突出。電極層103a形成至比導(dǎo)線膜層104a更靠下方，集電體82與露出于外部的電極層103a電連接。由此，位于端部的單電池16a的空氣極層101介由互連層102、電極層103a而與集電體82連接，電流如圖中的箭頭般流動。另外，在第I固定構(gòu)件63的插通孔63a的邊緣和導(dǎo)線膜層104a之間的間隙填充有陶瓷粘接劑，燃料電池單電池16通過導(dǎo)線膜層104a的外周而被固定于第I固定構(gòu)件63。
[0133]如圖6(b)所示，在燃料電池單電池16的正極側(cè)端部，位于端部的單電池16a的燃料極層98被延長，燃料極層98的延長部作為電極層103b而發(fā)揮作用。在電極層103b的外側(cè)形成有導(dǎo)線膜層104b。上述電極層103b及導(dǎo)線膜層104b在燃料電池單電池16端部貫穿第I固定構(gòu)件63，形成為與第I固定構(gòu)件63相比向下方突出。電極層103b形成至比導(dǎo)線膜層104b更靠下方，集電體82與露出于外部的電極層103b電連接。由此，位于端部的單電池16a的燃料極層98介由一體形成的電極層103b而與集電體82連接，電流如圖中的箭頭般流動。另外，在第I固定構(gòu)件63的插通孔63a的邊緣和導(dǎo)線膜層104b之間的間隙填充有陶瓷粘接劑，燃料電池單電池16通過導(dǎo)線膜層104b的外周而被固定于第I固定構(gòu)件63。
[0134]雖然在圖6(a) (b)中說明了各燃料電池單電池16的下端部的構(gòu)成，但是各燃料電池單電池16的上端部的構(gòu)成也相同。另外，雖然在上端部，各燃料電池單電池16固定于排氣匯集室18的匯集室下構(gòu)件18b,但是固定部分的構(gòu)成與下端部的相對于第I固定構(gòu)件63的固定相同。
[0135]下面，說明多孔質(zhì)支撐體97及各層的構(gòu)成。
[0136]在本實(shí)施方式中，多孔質(zhì)支撐體97通過對鎂橄欖石粉末及粘合劑的混合物進(jìn)行擠壓成形并進(jìn)行燒結(jié)而形成。
[0137]在本實(shí)施方式中，燃料極層98是由N1粉末及10YSZ (1mol % Y203_90mol % ZrO2)粉末的混合物構(gòu)成的導(dǎo)電性薄膜。
[0138]在本實(shí)施方式中，反應(yīng)抑制層99是由鈰系復(fù)合氧化物(LDC40，即40mol %的La203-60mol%的CeO2)等構(gòu)成的薄膜，由此，抑制燃料極層98與固體電解質(zhì)層100之間的化學(xué)反應(yīng)。
[0139]在本實(shí)施方式中，固體電解質(zhì)層100是由Laa9SraiGaa8Mga2O3組成的LSGM粉末構(gòu)成的薄膜。氧化物離子和氫或一氧化碳介由該固體電解質(zhì)層100而進(jìn)行反應(yīng)，由此生成電倉泛。
[0140]在本實(shí)施方式中，空氣極層101是由Laa6Sra4Coa8Fea2O3組成的粉末構(gòu)成的導(dǎo)電性薄膜。
[0141]在本實(shí)施方式中，互連層102是由SLT(摻鑭的鈦酸鍶)構(gòu)成的導(dǎo)電性薄膜。燃料電池單電池16上鄰接的單電池16a介由互連層102而連接。
[0142]在本實(shí)施方式中，電極層103a、103b由與燃料極層98相同的材料形成。
[0143]在本實(shí)施方式中，導(dǎo)線膜層104a、104b由與固體電解質(zhì)層100相同的材料形成。
[0144]下面，參照圖1及圖2，說明固體氧化物型燃料電池裝置I的作用。
[0145]首先，在固體氧化物型燃料電池裝置I的起動工序中，使燃料鼓風(fēng)機(jī)38起動，開始燃料供給，同時開始向鎧裝加熱器61通電。通過開始向鎧裝加熱器61通電，從而加熱配置在其上方的燃燒催化劑60,同時還加熱配置在內(nèi)側(cè)的蒸發(fā)部86。通過燃料鼓風(fēng)機(jī)38而供給的燃料介由脫硫器36、換熱器34、電磁閥35，從燃料氣體供給管90流入燃料電池單電池收容容器8的內(nèi)部。流入的燃料沿燃料氣體供給流路20內(nèi)上升至上端后，沿重整部94內(nèi)下降，經(jīng)由設(shè)置在內(nèi)側(cè)圓筒構(gòu)件64下部的小孔64b而流入燃料氣體分散室76。另外，由于在固體氧化物型燃料電池裝置I剛剛起動之后，重整部94內(nèi)的重整催化劑96的溫度并未充分上升，因此不進(jìn)行燃料重整。
[0146]流入燃料氣體分散室76的燃料氣體經(jīng)由安裝在燃料氣體分散室76的第I固定構(gòu)件63上的各燃料電池單電池16的內(nèi)側(cè)(燃料極側(cè))而流入排氣匯集室18。另外，由于在固體氧化物型燃料電池裝置I剛剛起動之后，各燃料電池單電池16的溫度并未充分上升，而且，也未向逆變器54進(jìn)行電力導(dǎo)出，因此不發(fā)生發(fā)電反應(yīng)。
[0147]流入排氣匯集室18的燃料從排氣匯集室18的噴出口 18d噴出。從噴出口 18d噴出的燃料通過點(diǎn)火加熱器62進(jìn)行點(diǎn)火，并在此燃燒。通過該燃燒，配置在排氣匯集室18周圍的重整部94被加熱。另外，通過燃燒而生成的排放氣體經(jīng)由設(shè)置在內(nèi)側(cè)圓筒構(gòu)件64上部的小孔64a而流入排氣排出流路21。高溫的排放氣體沿排氣排出流路21內(nèi)下降，加熱流過設(shè)置在其內(nèi)側(cè)的燃料氣體供給流路20的燃料、流過設(shè)置在外側(cè)的氧化劑氣體供給流路22內(nèi)的發(fā)電用空氣。進(jìn)而，排放氣體通過流經(jīng)配置在排氣排出流路21內(nèi)的燃燒催化劑60而除去一氧化碳，經(jīng)由排氣排出管58而從燃料電池單電池收容容器8排出。
[0148]通過排放氣體及鎧裝加熱器61加熱蒸發(fā)部86時，供給至蒸發(fā)部86的水蒸氣重整用水被蒸發(fā)，從而生成水蒸氣。通過水流量調(diào)節(jié)單元28將水蒸氣重整用水介由供水管88而供給至燃料電池單電池收容容器8內(nèi)的蒸發(fā)部86。蒸發(fā)部86中生成的水蒸氣和介由燃料氣體供給管90而供給的燃料先滯留在燃料氣體供給流路20內(nèi)的燃料氣體供給流路隔板92的下側(cè)空間內(nèi)，并從設(shè)置于燃料氣體供給流路隔板92的多個噴射口 92a噴出。從噴射口92a強(qiáng)勁噴射的燃料及水蒸氣在燃料氣體供給流路隔板92的上側(cè)空間內(nèi)減速，由此充分混八口 ο
[0149]混合后的燃料及水蒸氣沿燃料氣體供給流路20內(nèi)上升，流入重整部94。在重整部94的重整催化劑96上升至可進(jìn)行重整的溫度的狀態(tài)下，燃料及水蒸氣的混合氣體流經(jīng)重整部94時，發(fā)生水蒸氣重整反應(yīng)，混合氣體被重整為富含氫的燃料。重整后的燃料經(jīng)由小孔64b而流入燃料氣體分散室76。在燃料氣體分散室76的周圍設(shè)置有很多的小孔64b，由于作為燃料氣體分散室76確保有足夠的容積，因此重整后的燃料均等地流入向燃料氣體分散室76突出的各燃料電池單電池16。
[0150]另一方面，由空氣流量調(diào)節(jié)單元45供給的氧化劑氣體即空氣介由氧化劑氣體導(dǎo)入管56而流入氧化劑氣體供給流路22。流入氧化劑氣體供給流路22的空氣被流經(jīng)內(nèi)側(cè)的排放氣體加熱，并沿氧化劑氣體供給流路22內(nèi)上升。沿氧化劑氣體供給流路22內(nèi)上升的空氣在燃料電池單電池收容容器8內(nèi)的上端部向中央?yún)R聚，流入與氧化劑氣體供給流路22連通的氧化劑氣體噴射用管74。流入氧化劑氣體噴射用管74的空氣從下端向發(fā)電室10內(nèi)噴射，所噴射的空氣與第I固定構(gòu)件63的上面接觸，從而擴(kuò)散至發(fā)電室10內(nèi)整體。流入發(fā)電室10內(nèi)的空氣經(jīng)由排氣匯集室18外周壁和內(nèi)側(cè)圓筒構(gòu)件64內(nèi)周壁之間的間隙以及排氣匯集室18內(nèi)周壁和氧化劑氣體噴射用管74外周面之間的間隙而上升。
[0151]此時,流經(jīng)各燃料電池單電池16外側(cè)(空氣極側(cè))的空氣的一部分被利用于發(fā)電反應(yīng)。而且，上升至排氣匯集室18上方的空氣的一部分被利用于從排氣匯集室18的噴出口 18d噴出的燃料的燃燒。通過燃燒而生成的排放氣體以及未利用于發(fā)電、燃燒而殘余的空氣經(jīng)由小孔64a而流入排氣排出流路21。流入排氣排出流路21的排放氣體及空氣通過燃燒催化劑60而除去一氧化碳后被排出。
[0152]如此，如果各燃料電池單電池16上升至可發(fā)電的溫度即650°C左右，重整后的燃料沿各燃料電池單電池16的內(nèi)側(cè)(燃料極側(cè))流動，空氣沿外側(cè)(空氣極側(cè))流動，則通過化學(xué)反應(yīng)而產(chǎn)生電動勢。在該狀態(tài)下，逆變器54與從燃料電池單電池收容容器8引出的母線80連接時，則從各燃料電池單電池16導(dǎo)出電力，從而進(jìn)行發(fā)電。
[0153]另外，在本實(shí)施方式的固體氧化物型燃料電池裝置I中，發(fā)電用空氣從配置在發(fā)電室10中央的氧化劑氣體噴射用管74噴出，經(jīng)由排氣匯集室18和內(nèi)側(cè)圓筒構(gòu)件64之間均等的間隙以及排氣匯集室18和氧化劑氣體噴射用管74之間均等的間隙而沿發(fā)電室10內(nèi)上升。因此，發(fā)電室10內(nèi)的空氣流動成為大致完全軸對稱的流動，在各燃料電池單電池16的周圍，空氣均勻地流動。由此，可抑制各燃料電池單電池16之間的溫度差，可以在各燃料電池單電池16中產(chǎn)生均等的電動勢。
[0154]下面，參照圖7至圖26，說明本發(fā)明實(shí)施方式的固體氧化物型燃料電池裝置I的制造方法。
[0155]圖7至圖21是表示固體氧化物型燃料電池裝置I的制造順序的模式圖，為了說明而省略細(xì)節(jié)部分的構(gòu)成。圖24是表示固體氧化物型燃料電池裝置I的制造順序的流程圖。
[0156]首先，如圖7所示，通過焊接而組裝內(nèi)側(cè)圓筒構(gòu)件64、中間圓筒構(gòu)件65、外側(cè)圓筒構(gòu)件66及第I固定構(gòu)件63 (圖24的步驟SI)。在此，第I固定構(gòu)件63被配置為與內(nèi)側(cè)圓筒構(gòu)件64的中心軸線正交，其外周緣被氣密地焊接于內(nèi)側(cè)圓筒構(gòu)件64的內(nèi)壁面。另外，在設(shè)置于內(nèi)側(cè)圓筒構(gòu)件64和中間圓筒構(gòu)件65之間的重整部94中預(yù)先填充重整催化劑96。進(jìn)而，還通過焊接預(yù)先安裝供水管88及燃料氣體供給管90。
[0157]之后，如圖8所示，相對于內(nèi)側(cè)圓筒構(gòu)件64準(zhǔn)確地對第I定位裝置即下側(cè)夾具110進(jìn)行定位(圖24的步驟S2)。下側(cè)夾具110具備多個定位軸110a，其與內(nèi)側(cè)圓筒構(gòu)件64平行地向上方延伸，這些定位軸IlOa被配置為，分別貫穿設(shè)置于第I固定構(gòu)件63的各插通孔63a并延伸。而且，在貫穿各插通孔63a而延伸的各定位軸IlOa上分別配置燃料電池單電池16。在該工序中，各燃料電池單電池16插通在第I固定構(gòu)件63的各插通孔63a中。
[0158]通過將定位軸IlOa插入燃料電池單電池16，從而燃料電池單電池16的一個端部相對于定位軸IlOa而被定位。而且，由于下側(cè)夾具110相對于內(nèi)側(cè)圓筒構(gòu)件64而被定位，因此燃料電池單電池16的一個端部相對于構(gòu)成燃料電池模塊2的內(nèi)側(cè)圓筒構(gòu)件64而被準(zhǔn)確地定位。進(jìn)而，由于各燃料電池單電池16的下端與各定位軸IlOa的基端面IlOb抵接，因此所有燃料電池單電池16的下端被定位在同一平面上。即，各燃料電池單電池16從第I固定構(gòu)件63突出的長度一定。另一方面，由于各燃料電池單電池16的長度存在制造誤差所引起的不齊，因此各燃料電池單電池16上端的高度無法完全一定。
[0159]因而，在該工序中，插通在各插通孔63a中的各燃料電池單電池16的一個端部相對于構(gòu)成燃料電池模塊2的內(nèi)側(cè)圓筒構(gòu)件64而被定位。
[0160]之后，如圖9所示，構(gòu)成排氣匯集室18 —部分的第2固定構(gòu)件即匯集室下構(gòu)件18b被配置在燃料電池單電池16的上端部(圖24的步驟S3)。在內(nèi)側(cè)圓筒構(gòu)件64的內(nèi)壁面上焊接有定位構(gòu)件即3個撐板64c。各撐板64c由傾斜延伸的傾斜部和與第I固定構(gòu)件63平行延伸的平行部構(gòu)成，且等間隔地配置在內(nèi)側(cè)圓筒構(gòu)件64的內(nèi)壁面上。匯集室下構(gòu)件18b被配置在各撐板64c上時，匯集室下構(gòu)件18b落入至各撐板64c的平行部，相對于構(gòu)成發(fā)電室10內(nèi)壁面的內(nèi)側(cè)圓筒構(gòu)件64被準(zhǔn)確地定位。在該狀態(tài)下，在內(nèi)側(cè)圓筒構(gòu)件64內(nèi)周面和匯集室下構(gòu)件18b外周面之間形成均勻的間隙。另外，在該工序中，各燃料電池單電池16的上端部插通在第2固定構(gòu)件即匯集室下構(gòu)件18b的各插通孔18c中，向上方突出。
[0161]而且，如圖10所示，在內(nèi)側(cè)圓筒構(gòu)件64的上部配置第2定位裝置即上側(cè)夾具112 (圖24的步驟S4)。上側(cè)夾具112具備多個圓錐臺112a，其與內(nèi)側(cè)圓筒構(gòu)件64平行地向下方延伸。各圓錐臺112a的前端插入從下方延伸的各燃料電池單電池16，各圓錐臺112a的側(cè)面與各燃料電池單電池16的上端部抵接。由于上側(cè)夾具112相對于內(nèi)側(cè)圓筒構(gòu)件64被準(zhǔn)確地定位，因此各燃料電池單電池16的上端部也相對于內(nèi)側(cè)圓筒構(gòu)件64被準(zhǔn)確地定位。
[0162]因而，在該工序中，插通在匯集室下構(gòu)件18b的各插通孔18c中的各燃料電池單電池16的另一個端部通過上側(cè)夾具112而相對于構(gòu)成燃料電池模塊2的內(nèi)側(cè)圓筒構(gòu)件64被定位。
[0163]如此，各燃料電池單電池16的上端部及下端部相對于內(nèi)側(cè)圓筒構(gòu)件64被準(zhǔn)確地定位。在該狀態(tài)下，在各燃料電池單電池16的外周面和它們所插通的匯集室下構(gòu)件18b的各插通孔18c及第I固定構(gòu)件63的插通孔63a之間形成大致一定的間隙。即，各燃料電池單電池16在從匯集室下構(gòu)件18b的各插通孔18c及第I固定構(gòu)件63的插通孔63a的邊緣部離開規(guī)定距離的狀態(tài)下，相對于燃料電池模塊2 (內(nèi)側(cè)圓筒構(gòu)件64)被定位于規(guī)定位置。雖然各燃料電池單電池16因制造誤差而存在微小的彎曲，但是由于各燃料電池單電池16在上端部及下端部相對于燃料電池模塊2 (內(nèi)側(cè)圓筒構(gòu)件64)被準(zhǔn)確地定位，因此可以使各燃料電池單電池16外周面和各插通孔之間的間隙大致一定。
[0164]如此，在各燃料電池單電池16被定位的狀態(tài)下，實(shí)施粘接劑附著工序，通過粘接劑附著裝置即粘接劑注入裝置114在匯集室下構(gòu)件18b上注入陶瓷粘接劑。另外，在匯集室下構(gòu)件18b上設(shè)置有以圓環(huán)狀延伸的粘接劑填充框18e，包圍所有的插通孔18c(圖4)。粘接劑注入裝置114將陶瓷粘接劑注入包圍各插通孔18c的粘接劑填充框18e的內(nèi)側(cè)，使陶瓷粘接劑附著于接合部。匯集室下構(gòu)件18b上的被粘接劑填充框18e包圍的區(qū)域作為粘接劑承接部而發(fā)揮作用。陶瓷粘接劑是具有粘性的液體，其被調(diào)節(jié)為具有如下程度的粘性，通過注入而在匯集室下構(gòu)件18b上流動，在粘接劑填充框18e的內(nèi)側(cè)形成均勻厚度的陶瓷粘接劑層118。另外，所注入的陶瓷粘接劑還流入各燃料電池單電池16外周面和各插通孔18c之間的間隙而填充間隙，但是其具有不會從該間隙流下程度的粘性。
[0165]如圖11所示，注入規(guī)定量的陶瓷粘接劑，陶瓷粘接劑層118在匯集室下構(gòu)件18b上的粘接劑填充框18e的內(nèi)側(cè)均勻展開后，暫時拆下上側(cè)夾具112。在該狀態(tài)下，在所注入的陶瓷粘接劑層118上配置覆蓋構(gòu)件19c (圖24的步驟S5)。
[0166]如圖12所示，配置覆蓋構(gòu)件19c后，再次安裝上側(cè)夾具112，在該狀態(tài)下放入加熱裝置即干燥爐116，使陶瓷粘接劑層118固化，各燃料電池單電池16的外周面被固定于匯集室下構(gòu)件18b (圖24的步驟S6)。因而，干燥爐116作為粘接劑固化裝置而發(fā)揮作用。如此，引導(dǎo)燃料的流路構(gòu)成部件即燃料電池單電池16和匯集室下構(gòu)件18b的單電池接合部通過陶瓷粘接劑層118而氣密地接合。
[0167]下面，說明使陶瓷粘接劑干燥固化的干燥固化工序。干燥固化工序具有:作業(yè)可能固化工序，使陶瓷粘接劑固化至可實(shí)施下一個制造工序的狀態(tài)；及溶劑除去固化工序，使陶瓷粘接劑固化至可承受固體氧化物型燃料電池I的起動工序中的溫度上升的狀態(tài)。以下對作業(yè)可能固化工序進(jìn)行說明。
[0168]在本實(shí)施方式中，粘接使用包含氧化鋁、石英、堿金屬硅酸鹽、二氧化硅及水的陶瓷粘接劑，該陶瓷粘接劑通過脫水縮合反應(yīng)而固化。即，陶瓷粘接劑通過使所含的水及由縮合反應(yīng)生成的水分蒸發(fā)而固化。因而，由于使陶瓷粘接劑在常溫下干燥、固化需要非常長的時間，因此工業(yè)上通常使用干燥爐等來進(jìn)行固化。但是，由于陶瓷粘接劑在固化時水分蒸發(fā)而體積收縮，因此在通常的干燥、固化處理中陶瓷粘接劑層會產(chǎn)生裂紋。
[0169]圖27是表示利用通常的粘接方法由陶瓷粘接劑粘接燃料電池單電池時的一個例子的照片。如圖27所示，固化后的陶瓷粘接劑層中產(chǎn)生了很多的裂紋。可以認(rèn)為這是在使陶瓷粘接劑固化時，粘接劑層表面的水分先蒸發(fā)而固化，內(nèi)部的水分隨后蒸發(fā)時，在先固化的粘接劑層的表面產(chǎn)生裂紋。雖然在這種狀態(tài)下燃料電池單電池也以足夠的強(qiáng)度被粘接，但是在燃料電池單電池和陶瓷粘接劑層之間局部產(chǎn)生間隙，無法確保充分的氣密性。即，以現(xiàn)有的方法使用陶瓷粘接劑時，很難在粘接的同時確保氣密性，可以認(rèn)為這是盡管在固體氧化物型燃料電池的【技術(shù)領(lǐng)域】中存在多個提出使用陶瓷粘接劑的文獻(xiàn)，依然還是未達(dá)到實(shí)用化的原因。
[0170]圖22是本實(shí)施方式中配置在所注入的陶瓷粘接劑上的覆蓋構(gòu)件19c的俯視圖。
[0171]覆蓋構(gòu)件19c是圓形金屬板,中央形成有使匯集室下構(gòu)件18b的圓筒部插通的較大的圓形開口，在其周圍形成有使各燃料電池單電池16插通的多個插通孔。在本實(shí)施方式中，各插通孔的位置及大小構(gòu)成為與匯集室下構(gòu)件18b的插通孔18c相同。
[0172]圖23是表示在所注入的陶瓷粘接劑上配置有覆蓋構(gòu)件19c的狀態(tài)的立體圖。
[0173]如圖23所示，在所注入的陶瓷粘接劑上配置覆蓋構(gòu)件19c時，由于覆蓋構(gòu)件19c的自重，覆蓋構(gòu)件19c下方的陶瓷粘接劑被擠出。被擠出的陶瓷粘接劑填充在覆蓋構(gòu)件19c的插通孔和燃料電池單電池16外周面之間的間隙中，在各燃料電池單電池16的周圍隆起。另外，作為變形例，也可以在覆蓋構(gòu)件19c的各插通孔的邊緣部上形成周壁，以包圍插通孔。由此，即使在大量的陶瓷粘接劑被擠出至各燃料電池單電池16的周圍，也可以抑制粘接劑流到覆蓋構(gòu)件19c上。
[0174]另外，各燃料電池單電池16在其導(dǎo)線膜層104a、104b的部分上被陶瓷粘接劑粘接(圖6)。由于導(dǎo)線膜層104a、104b是與固體電解質(zhì)層100相同的致密層，因此陶瓷粘接劑不會滲入多孔質(zhì)支撐體97等的多孔質(zhì)層而使通氣性受損。
[0175]圖25是放大表示燃料電池單電池16相對于匯集室下構(gòu)件18b的粘接部的剖視圖。
[0176]如圖25所示，燃料電池單電池16插通在匯集室下構(gòu)件18b的插通孔18c中，在匯集室下構(gòu)件18b上注入陶瓷粘接劑。在所注入的陶瓷粘接劑上配置覆蓋構(gòu)件19c。在覆蓋構(gòu)件19c的與匯集室下構(gòu)件18b相同的位置上也設(shè)置有插通孔，燃料電池單電池16貫穿該插通孔而向上方延伸。由于在覆蓋構(gòu)件19c的插通孔和燃料電池單電池16的外周面之間具有規(guī)定的間隙，因此覆蓋構(gòu)件19c被載放在陶瓷粘接劑上，使所接合的燃料電池單電池16的表面附近露出。由此，在匯集室下構(gòu)件18b和覆蓋構(gòu)件19c之間形成陶瓷粘接劑層118。另外，一部分陶瓷粘接劑從覆蓋構(gòu)件19c下方被擠出至燃料電池單電池16的表面附近，該部分陶瓷粘接劑較多，在燃料電池單電池16的周圍形成隆起部118a。另外，被擠出的陶瓷粘接劑在下方的插通孔18c和燃料電池單電池16之間還形成下垂部118b，陶瓷粘接劑因?yàn)檎承远粫蛳铝?。配置有覆蓋構(gòu)件19c的組裝體在這種狀態(tài)下被放入干燥爐116 (圖
12)。
[0177]圖26是表示干燥爐116內(nèi)的溫度控制的一個例子的曲線圖。
[0178]在圖12所示的作業(yè)可能固化工序中，如圖26的實(shí)線所示，干燥爐116內(nèi)的溫度通過加熱控制裝置116a而被控制。首先，將組裝體放入干燥爐116后，干燥爐116內(nèi)的溫度以約120分鐘從常溫上升至約60°C。之后，干燥爐116內(nèi)的溫度以約20分鐘上升至約80°C，其后在約60分鐘內(nèi)保持于約80°C。保持約80°C的溫度后，干燥爐116內(nèi)的溫度以約30分鐘返回至常溫。
[0179]如此，通過使溫度平緩地上升，陶瓷粘接劑層118中的水分被逐漸蒸發(fā)。但是，由于陶瓷粘接劑層118被覆蓋構(gòu)件19c覆蓋，因此水分不會從被覆蓋構(gòu)件19c覆蓋的部分直接蒸發(fā)。因此，陶瓷粘接劑層118內(nèi)的水分經(jīng)由燃料電池單電池16周圍的隆起部118a或下垂部118b而被逐漸蒸發(fā)。由此，水分聚集在向外氣露出的隆起部118a或下垂部118b，這些部分處于不容易干燥的狀態(tài)。另外，由于覆蓋構(gòu)件19c及匯集室下構(gòu)件18b是熱傳導(dǎo)率高的金屬制，因此即使在因干燥爐116內(nèi)的溫度不均等而導(dǎo)致局部加熱時，也能使對陶瓷粘接劑層118的加熱均一化。因此，可以抑制陶瓷粘接劑層118被局部急速干燥所產(chǎn)生的裂紋。另一方面，由于各燃料電池單電池16是熱傳導(dǎo)率低的陶瓷制，因此熱量很難傳導(dǎo)至燃料電池單電池16周圍的隆起部118a及下垂部118b，這些部分的干燥、固化比其它部分變得平緩。
[0180]如此，在本實(shí)施方式中，由于各燃料電池單電池16周圍的隆起部118a及下垂部118b平緩地被干燥，因此防止用于確保氣密性而重要的各燃料電池單電池16的周圍部分中產(chǎn)生裂紋。另外，由于使水分從陶瓷粘接劑蒸發(fā)，因而陶瓷粘接劑層118的體積收縮，產(chǎn)生所謂“氣孔”。但是，由于在各燃料電池單電池16的周圍部分形成有隆起部118a及下垂部118b，從而陶瓷粘接劑層比其它部分厚，因此可以防止因產(chǎn)生氣孔而導(dǎo)致燃料電池單電池16和陶瓷粘接劑層之間產(chǎn)生間隙。如此，確保了各燃料電池單電池16和各插通孔18c之間的粘接部的氣密性。以覆蓋陶瓷粘接劑的填充部分的方式配置的覆蓋構(gòu)件19c抑制陶瓷粘接劑固化時產(chǎn)生裂紋。
[0181]另外，由于形成有隆起部118a及下垂部118b，因此即使在該部分上產(chǎn)生少許的裂紋，裂紋也不會貫穿陶瓷粘接劑層，可以切實(shí)地確保氣密性。因而，隆起部118a及下垂部118b作為氣體泄漏抑制部而發(fā)揮作用，抑制陶瓷粘接劑固化時的收縮所產(chǎn)生的裂紋。另外，固化后的陶瓷粘接劑層為多孔質(zhì)，雖然不具有相對于氫或空氣的完全氣密性，但是沒有間隙地填充、固化后的陶瓷粘接劑層實(shí)用上具備足夠的氣密性。在本說明書中，“確保氣密性”是指相對于氫或空氣實(shí)用上達(dá)到足夠的程度而不會泄漏。
[0182]通過圖12所示的作業(yè)可能固化工序，陶瓷粘接劑被固化至可實(shí)施圖24的步驟S7以下的后續(xù)制造工序的狀態(tài)。該狀態(tài)是陶瓷粘接劑的粘接強(qiáng)度足夠高，在通常的陶瓷粘接劑的使用中，可以看作完成粘接工序的狀態(tài)。但是，將陶瓷粘接劑使用于固體氧化物型燃料電池裝置I的組裝時則是不充分的狀態(tài)，在該狀態(tài)下運(yùn)行固體氧化物型燃料電池裝置I時，殘留在陶瓷粘接劑層內(nèi)部的水分急劇蒸發(fā)，在粘接劑層中產(chǎn)生較大的裂紋。在本實(shí)施方式中，在這種狀態(tài)下，實(shí)施圖13以下的制造工序。
[0183]接下來，在實(shí)施作業(yè)可能固化工序后，拆除下側(cè)夾具110及上側(cè)夾具112。進(jìn)而，如圖13所示，使組裝體上下翻轉(zhuǎn)，在各燃料電池單電池16的前端部突出的第I固定構(gòu)件63上(未上下翻轉(zhuǎn)時的下側(cè)面)注入陶瓷粘接劑(圖24的步驟S7)。由此，具有圓形截面的各燃料電池單電池16的外周面通過陶瓷粘接劑而被固定于設(shè)置在第I固定構(gòu)件63上的圓形的各插通孔63a的邊緣部。在此，在第I固定構(gòu)件63上設(shè)置有以圓環(huán)狀延伸的粘接劑填充框63b，包圍所有的插通孔63a(圖3)。作為粘接劑附著工序，通過粘接劑注入裝置114向包圍各插通孔63a的粘接劑填充框63b的內(nèi)側(cè)注入陶瓷粘接劑。另外，該工序中的各燃料電池單電池16相對于第I固定構(gòu)件63的粘接與上述的相對于匯集室下構(gòu)件18b的粘接相同。另外，在該工序中，由于各燃料電池單電池16被固定于匯集室下構(gòu)件18b，因此不使用上側(cè)夾具112，各燃料電池單電池16便被保持于適當(dāng)位置。
[0184]進(jìn)而，如圖14所示，在所注入的陶瓷粘接劑上配置覆蓋構(gòu)件67，在第I固定構(gòu)件63和覆蓋構(gòu)件67之間形成陶瓷粘接劑層122 (圖24的步驟S8)。覆蓋構(gòu)件67除未設(shè)置中央的圓形開口部以外，構(gòu)成為與覆蓋構(gòu)件19c(圖22)相同，抑制陶瓷粘接劑固化時產(chǎn)生裂紋。通過配置該覆蓋構(gòu)件67，在各燃料電池單電池16的周圍形成與圖25相同的隆起部及下垂部，陶瓷粘接劑層122的各燃料電池單電池16的周圍部分作為氣體泄漏抑制部而發(fā)揮作用。
[0185]在該狀態(tài)下，組裝體被放入干燥爐116，實(shí)施第2次作業(yè)可能固化工序。在該作業(yè)可能固化工序中，干燥爐116內(nèi)的溫度也被控制為如圖26的實(shí)線所示。另外，在本實(shí)施方式中，第2次作業(yè)可能固化工序的將干燥爐116內(nèi)的溫度保持于約80°C的時間被設(shè)定為約50分鐘。通過第2次作業(yè)可能固化工序，使第I固定構(gòu)件63上的陶瓷粘接劑層122固化，各燃料電池單電池16被固定于第I固定構(gòu)件63。如此，引導(dǎo)燃料的流路構(gòu)成部件即燃料電池單電池16和第I固定構(gòu)件63的單電池接合部通過陶瓷粘接劑而氣密地接合。此時的覆蓋構(gòu)件67的作用也與第I次作業(yè)可能固化工序相同。而且，通過對匯集室下構(gòu)件18b上的陶瓷粘接劑層118實(shí)施第2次作業(yè)可能固化工序，陶瓷粘接劑層118處于更穩(wěn)定的狀態(tài)。
[0186]之后，如圖15所示，在從第I固定構(gòu)件63突出的各燃料電池單電池16的前端部(未上下翻轉(zhuǎn)時的下端部)上安裝集電體82，該集電體82連接于母線80 (圖24的步驟S9)。
[0187]進(jìn)而，如圖16所示，從內(nèi)側(cè)圓筒構(gòu)件64下方(圖16中的上方)的開口部插入分散室基底構(gòu)件72。該分散室基底構(gòu)件72被插入至其外周的凸緣部72c與焊接于內(nèi)側(cè)圓筒構(gòu)件64內(nèi)壁面的圓環(huán)狀擱板構(gòu)件64d抵接的位置，被定位于該位置(圖24的步驟S10)。
[0188]之后，如圖17所示，通過粘接劑注入裝置114將陶瓷粘接劑填充至分散室基底構(gòu)件72外周面和內(nèi)側(cè)圓筒構(gòu)件64內(nèi)周面之間的圓環(huán)狀間隙中。另外，在設(shè)置于分散室基底構(gòu)件72中央的導(dǎo)電體通路即插通管72a中配置有絕緣子78，從集電體82延伸的各母線80貫穿該絕緣子78。而且，作為粘接劑附著工序，通過粘接劑注入裝置114將陶瓷粘接劑填充至配置有絕緣子78的插通管72a中。各母線80經(jīng)由插通管72a而延伸至外部，在插通管72a內(nèi)的各母線80周圍的空間內(nèi)填充陶瓷粘接劑(圖24的步驟Sll)。
[0189]進(jìn)而，如圖18所示，在填充至分散室基底構(gòu)件72外周面和內(nèi)側(cè)圓筒構(gòu)件64內(nèi)周面之間的間隙內(nèi)的陶瓷粘接劑層124上配置圓環(huán)狀薄板即分散室密封環(huán)126。另外，在填充至插通管72a內(nèi)部的陶瓷粘接劑層128上配置中央密封板130 (圖24的步驟S12)。各母線80貫穿中央密封板130上設(shè)置的孔。上述分散室密封環(huán)126及中央密封板130作為覆蓋構(gòu)件而發(fā)揮作用，抑制陶瓷粘接劑固化時產(chǎn)生裂紋。在該狀態(tài)下，組裝體被放入干燥爐116 (圖18中未圖示)，實(shí)施第3次作業(yè)可能固化工序(圖24的步驟S13)。在該作業(yè)可能固化工序中，干燥爐116內(nèi)的溫度也被控制為如圖26的實(shí)線所示。另外，在本實(shí)施方式中，第3次作業(yè)可能固化工序的將干燥爐116內(nèi)的溫度保持于約80°C的時間被設(shè)定為約45分鐘。通過第3次作業(yè)可能固化工序，使陶瓷粘接劑層124固化，分散室基底構(gòu)件72和內(nèi)側(cè)圓筒構(gòu)件64被氣密地粘接、固定。如此，引導(dǎo)燃料的流路構(gòu)成部件即分散室基底構(gòu)件72和內(nèi)側(cè)圓筒構(gòu)件64的接合部通過陶瓷粘接劑而氣密地接合。另外，陶瓷粘接劑層128也發(fā)生固化，各母線80所貫穿的插通管72a被氣密地封閉。
[0190]使這些陶瓷粘接劑固化時，分散室密封環(huán)126及中央密封板130防止各粘接劑層的表面急劇干燥，抑制陶瓷粘接劑層124、128產(chǎn)生裂紋。另外，由于填充至內(nèi)側(cè)圓筒構(gòu)件64和分散室基底構(gòu)件72之間的間隙內(nèi)的陶瓷粘接劑層124呈圓環(huán)狀，因此其被均等地加熱并固化，抑制產(chǎn)生裂紋。例如，由于當(dāng)陶瓷粘接劑層形成為矩形時，在角部和其它部分中粘接劑固化的速度不同，因此先干燥、固化的部分因陶瓷粘接劑的收縮而被拉拽，變得容易產(chǎn)生裂紋。而且，角部容易集中由陶瓷粘接劑收縮而產(chǎn)生的應(yīng)力，固化時容易產(chǎn)生裂紋。與此相對，在本實(shí)施方式中，由于陶瓷粘接劑層124呈圓環(huán)狀，因此在干燥、固化均等地發(fā)展的同時，不會集中由粘接劑收縮而產(chǎn)生的應(yīng)力，因此，可以抑制產(chǎn)生伴隨陶瓷粘接劑層固化的裂紋。另外，作為變形例，也可以使陶瓷粘接劑層124構(gòu)成為橢圓環(huán)狀。
[0191]第3次作業(yè)可能固化工序結(jié)束后，使組裝體上下翻轉(zhuǎn)，如圖19所示，在以從匯集室下構(gòu)件18b突出的方式被固定的各燃料電池單電池16的前端部安裝集電體82 (圖24的步驟S14)。通過該集電體82而電連接各燃料電池單電池16的前端部。進(jìn)而，在匯集室下構(gòu)件18b上方的開口部配置匯集室上構(gòu)件18a。在所配置的匯集室上構(gòu)件18a的外周面和匯集室下構(gòu)件18b外周壁的內(nèi)周面之間具有圓筒狀(圓環(huán)狀)的間隙(圖4)。之后，實(shí)施粘接劑附著工序，通過粘接劑注入裝置114(圖19中未圖示)在該間隙中填充陶瓷粘接劑層120a。在陶瓷粘接劑層120a上配置圓環(huán)狀的大直徑密封環(huán)19a，覆蓋所填充的粘接劑。而且，在匯集室下構(gòu)件18b的圓筒部的外周面和匯集室上構(gòu)件18a中央的開口部之間也存在圓環(huán)狀的間隙，通過粘接劑注入裝置114(圖19中未圖示)在該間隙中也填充陶瓷粘接劑層120b。在陶瓷粘接劑層120b上配置圓環(huán)狀的小直徑密封環(huán)1%，覆蓋所填充的粘接劑。上述大直徑密封環(huán)19a及小直徑密封環(huán)19b作為覆蓋構(gòu)件而發(fā)揮作用，抑制陶瓷粘接劑固化時產(chǎn)生裂紋。
[0192]另外，作為變形例，也可以如下構(gòu)成本發(fā)明，以匯集室上構(gòu)件18a和匯集室下構(gòu)件18b之間的間隙呈橢圓環(huán)狀的方式預(yù)先形成這些構(gòu)件，通過在該間隙中填充陶瓷粘接劑而構(gòu)成排氣匯集室18。另外，作為變形例，還可以如下構(gòu)成本發(fā)明，以匯集室下構(gòu)件18b的圓筒部和匯集室上構(gòu)件18a的開口部的間隙呈橢圓環(huán)狀的方式預(yù)先形成這些構(gòu)件，通過在該間隙中填充陶瓷粘接劑而構(gòu)成排氣匯集室18。
[0193]在該狀態(tài)下，組裝體再次被放入干燥爐116 (圖19中未圖示)，實(shí)施第4次作業(yè)可能固化工序(圖24的步驟S15)。在該作業(yè)可能固化工序中，干燥爐116內(nèi)的溫度也被控制為如圖26的實(shí)線所示。另外，在本實(shí)施方式中，第4次作業(yè)可能固化工序的將干燥爐116內(nèi)的溫度保持于約80°C的時間被設(shè)定為約45分鐘。通過第4次作業(yè)可能固化工序，使排氣匯集室18周圍部的陶瓷粘接劑層120a及排氣匯集室18中央部的陶瓷粘接劑層120b固化。此時，配置在陶瓷粘接劑層120a上的大直徑密封環(huán)19a以及配置在陶瓷粘接劑層120b上的小直徑密封環(huán)19b在作業(yè)可能固化工序中，防止各陶瓷粘接劑層表面的水分急速蒸發(fā)。由此，可以抑制陶瓷粘接劑層120a、120b產(chǎn)生裂紋，可確保接合部的氣密性。如此，引導(dǎo)燃料的流路構(gòu)成部件即匯集室上構(gòu)件18a和匯集室下構(gòu)件18b的接合部通過陶瓷粘接劑而氣密地接合。另外，由于此前通過3次作業(yè)可能固化工序而固化的各陶瓷粘接劑層在第4次作業(yè)可能固化工序中再次平緩地被加熱，因此可避免產(chǎn)生裂紋的危險并使殘留的水分蒸發(fā)，從而處于更穩(wěn)定的狀態(tài)。
[0194]之后，如圖20所示，在圖19為止所組裝的組裝體的上方罩上排氣通路構(gòu)成構(gòu)件即內(nèi)側(cè)圓筒容器68及供給通路構(gòu)成構(gòu)件即外側(cè)圓筒容器70 (圖24的步驟S16)。內(nèi)側(cè)圓筒容器68及外側(cè)圓筒容器70以通過焊接而結(jié)合的狀態(tài)被安裝于組裝體。另外，在內(nèi)側(cè)圓筒容器68的外壁面下部安裝有排氣排出管58，在內(nèi)側(cè)頂棚面上安裝有氧化劑氣體噴射用管74。在外側(cè)圓筒容器70的外壁面下部安裝有氧化劑氣體導(dǎo)入管56。另外，以貫穿內(nèi)側(cè)圓筒容器68及外側(cè)圓筒容器70的方式安裝有點(diǎn)火加熱器62。通過將內(nèi)側(cè)圓筒容器68罩在組裝體上，從而在外側(cè)圓筒構(gòu)件66外周面和內(nèi)側(cè)圓筒容器68內(nèi)周面之間形成排氣排出流路21 (圖2)。另外，安裝于內(nèi)側(cè)圓筒容器68的氧化劑氣體噴射用管74貫穿組裝體的排氣匯集室18中央的開口部。
[0195]另外，作為變形例，也可以如下構(gòu)成本發(fā)明，內(nèi)側(cè)圓筒容器68和外側(cè)圓筒容器70通過陶瓷粘接劑而粘接。此時，在內(nèi)側(cè)圓筒容器68和外側(cè)圓筒容器70之間的圓環(huán)狀間隙內(nèi)填充陶瓷粘接劑，氣密地固定這些構(gòu)件?；蛘?，也可以如下構(gòu)成本發(fā)明，以內(nèi)側(cè)圓筒容器和外側(cè)圓筒容器之間的間隙呈橢圓環(huán)狀的方式構(gòu)成這些構(gòu)件，在該橢圓環(huán)狀的間隙中填充陶瓷粘接劑，氣密地固定這些構(gòu)件。
[0196]如圖21所示，被內(nèi)側(cè)圓筒容器68及外側(cè)圓筒容器70罩上的組裝體再次上下翻轉(zhuǎn)。在此，在外側(cè)圓筒構(gòu)件66的外壁面下部(圖21中的上部)焊接有圓環(huán)狀擱板構(gòu)件66a，該擱板構(gòu)件66a封閉外側(cè)圓筒構(gòu)件66外周面和內(nèi)側(cè)圓筒容器68內(nèi)周面之間的圓環(huán)狀間隙。作為粘接劑附著工序，通過粘接劑注入裝置114將陶瓷粘接劑填充至由該外側(cè)圓筒構(gòu)件66的外周面、內(nèi)側(cè)圓筒容器68的內(nèi)周面及擱板構(gòu)件66a包圍的圓環(huán)狀空間內(nèi)(圖24的步驟S17)。另外，作為變形例，也可以如下構(gòu)成外側(cè)圓筒構(gòu)件及內(nèi)側(cè)圓筒容器，使陶瓷粘接劑所填充的外側(cè)圓筒構(gòu)件和內(nèi)側(cè)圓筒容器之間的間隙呈橢圓環(huán)狀。
[0197]以覆蓋所填充的陶瓷粘接劑層132的方式配置圓環(huán)狀薄板即排氣通路密封環(huán)134。該排氣通路密封環(huán)134作為覆蓋構(gòu)件而發(fā)揮作用，抑制陶瓷粘接劑固化時產(chǎn)生裂紋。在該狀態(tài)下，組裝體被放入干燥爐116 (圖21中未圖示)，實(shí)施第5次作業(yè)可能固化工序(圖24的步驟S18)。
[0198]在該作業(yè)可能固化工序中，如圖26所示，干燥爐116內(nèi)的溫度通過加熱控制裝置116a而首先以約120分鐘從常溫上升至約60°C，之后，以約20分鐘上升至約80°C，其后在約60分鐘內(nèi)保持于約80°C。保持約80°C的溫度后，作為溶劑除去固化工序，如圖26中虛線所示，干燥爐116內(nèi)的溫度以約70分鐘上升至150°C。進(jìn)而，約150°C的溫度被保持約60分鐘后，以約60分鐘返回至常溫。
[0199]S卩，通過實(shí)施第5次作業(yè)可能固化工序，從而加熱新填充的陶瓷粘接劑層132而使其固化，外側(cè)圓筒構(gòu)件66和內(nèi)側(cè)圓筒容器68被氣密地粘接。如此，引導(dǎo)氧化劑氣體的流路構(gòu)成部件即外側(cè)圓筒構(gòu)件66和內(nèi)側(cè)圓筒容器68的接合部通過陶瓷粘接劑而氣密地接合。此時的排氣通路密封環(huán)134的作用以及圓環(huán)狀陶瓷粘接劑層132的效果與上述的分散室密封環(huán)126以及陶瓷粘接劑層124相同。另外，由于在第I至第4次作業(yè)可能固化工序中固化的陶瓷粘接劑層分別被實(shí)施多次作業(yè)可能固化工序，因此反復(fù)實(shí)施平緩的干燥，可避免產(chǎn)生裂紋的風(fēng)險且陶瓷粘接劑層處于穩(wěn)定的狀態(tài)。
[0200]尤其是針對各燃料電池單電池16和匯集室下構(gòu)件18b之間的單電池接合部的作業(yè)可能固化工序在實(shí)施了 5次的作業(yè)可能固化工序中最初被執(zhí)行。另外，在最后實(shí)施的針對單電池接合部的作業(yè)可能固化工序，即針對各燃料電池單電池16和第I固定構(gòu)件63之間的接合部的作業(yè)可能固化工序(第2次作業(yè)可能固化工序)之后，針對燃料電池單電池16以外的構(gòu)成部件的接合部的作業(yè)可能固化工序被實(shí)施了 3次。因此，針對各單電池接合部實(shí)施了 4次以上的作業(yè)可能固化工序，各單電池接合部的陶瓷粘接劑層處于極為穩(wěn)定的狀態(tài)。雖然上述單電池接合部的氣密性受損時產(chǎn)生較大的問題，但是通過反復(fù)實(shí)施作業(yè)可能固化工序，可以切實(shí)地確保氣密性。
[0201]另外，在針對單電池接合部的作業(yè)可能固化工序之后實(shí)施的針對外側(cè)圓筒構(gòu)件66和內(nèi)側(cè)圓筒容器68之間的接合部的作業(yè)可能固化工序是用于確保引導(dǎo)排氣的排氣排出流路21的氣密性的工序，即使萬一氣密性受損時，與單電池接合部的氣密性受損時相比不良影響也變少。而且，如上述變形例那樣，通過陶瓷粘接劑接合內(nèi)側(cè)圓筒容器68和外側(cè)圓筒容器70時，針對該接合部的作業(yè)可能固化工序在針對單電池接合部的作業(yè)可能固化工序之后實(shí)施。內(nèi)側(cè)圓筒容器68和外側(cè)圓筒容器70的接合部用于確保氧化劑氣體供給流路22的氣密性，即使萬一氣密性受損時，與單電池接合部的氣密性受損時相比不良影響也變少。
[0202]在實(shí)施最后的作業(yè)可能固化工序即第5次作業(yè)可能固化工序后，接著實(shí)施溶劑除去固化工序(圖24的步驟S19)。如此，在反復(fù)執(zhí)行多次粘接劑附著工序和作業(yè)可能固化工序后，實(shí)施溶劑除去固化工序。溶劑除去固化工序使殘留的水分從通過作業(yè)可能固化工序而進(jìn)行了脫水縮合反應(yīng)的充分固化后的陶瓷粘接劑層進(jìn)一步蒸發(fā)，從而干燥至可承受固體氧化物型燃料電池裝置I的起動工序中的溫度上升的狀態(tài)。在本實(shí)施方式中，通過使干燥爐116內(nèi)的溫度為約150°C，并將其保持約180分鐘來實(shí)施溶劑除去固化工序。以高于作業(yè)可能固化工序的溫度來實(shí)施溶劑除去固化工序，由此可以在短時間內(nèi)使陶瓷粘接劑層干燥至可承受起動工序中的溫度上升的狀態(tài)。
[0203]如此，溶劑除去固化工序以比作業(yè)可能固化工序的溫度高且比固體氧化物型燃料電池裝置I的發(fā)電運(yùn)行時的溫度低的溫度被執(zhí)行即可。本實(shí)施方式中使用的陶瓷粘接劑能夠在200°C以下的溫度下干燥至可承受起動工序中的溫度上升的狀態(tài)，優(yōu)選溶劑除去固化工序以100°C以上且200°C以下的溫度被執(zhí)行?；蛘撸鳛樽冃卫?，在與作業(yè)可能固化工序相同程度的溫度下，與作業(yè)可能固化工序相比長時間進(jìn)行溶劑除去固化工序，由此也可以使陶瓷粘接劑層干燥至可承受起動工序中的溫度上升的狀態(tài)。
[0204]由于粘接劑附著工序中填充的陶瓷粘接劑至少經(jīng)歷I次作業(yè)可能固化工序，因此在溶劑除去固化工序中即便使干燥爐116的溫度上升至約150°C，也不會在陶瓷粘接劑層中產(chǎn)生較大的裂紋。另外，雖然溶劑除去固化工序結(jié)束后在各陶瓷粘接劑層中還殘留有水分，但是由于量很少，因此即便使燃料電池模塊2內(nèi)上升至發(fā)電時的溫度，也不會引發(fā)產(chǎn)生裂紋等的問題。另外，雖然在本實(shí)施方式中，在反復(fù)執(zhí)行多次粘接劑附著工序和作業(yè)可能固化工序，且最后執(zhí)行作業(yè)可能固化工序之后，僅實(shí)施I次溶劑除去固化工序，但是也可以在制造工序中實(shí)施多次溶劑除去固化工序。
[0205]作為變形例，也可以在圖24的步驟S15中的作業(yè)可能固化工序和步驟S16之間追加溶劑除去固化工序。在該變形例中，所追加的溶劑除去固化工序分成第I溶劑除去固化工序和第2溶劑除去固化工序的2次而實(shí)施。
[0206]圖28至圖30是說明本變形例的溶劑除去固化工序的圖。圖28是表示本變形例中的第I溶劑除去固化工序的圖，圖29是表示第2溶劑除去固化工序的圖。另外，圖30是說明第2溶劑除去固化工序中的加熱方法的圖。
[0207]首先，在實(shí)施本變形例的制造方法時，作為圖24的步驟S15中的第4次作業(yè)可能固化工序，進(jìn)行圖28的前半部分的加熱。即，將步驟S14為止所組裝的組裝體放入干燥爐116，將干燥爐116內(nèi)的溫度在約60分鐘內(nèi)保持于約80°C。之后，如圖28所示，作為第I溶劑除去固化工序，使干燥爐116內(nèi)的溫度在約70分鐘內(nèi)上升至約150°C，將該溫度保持約30分鐘后，使溫度下降。雖然在該第I溶劑除去固化工序中使溫度上升至約150°C，但是由于各陶瓷粘接劑層至少經(jīng)歷I次作業(yè)可能固化工序，因此不會因該加熱而導(dǎo)致陶瓷粘接劑層中產(chǎn)生較大的裂紋。
[0208]之后，實(shí)施圖29所示的第2溶劑除去固化工序。在該第2溶劑除去固化工序中，使發(fā)電室10內(nèi)及燃料電池單電池16的溫度上升至發(fā)電運(yùn)行時的溫度或其附近的溫度。而且，在第2溶劑除去固化工序中，不是在干燥爐116內(nèi)加熱組裝體整體，而是如圖30所示，通過將加熱后的空氣送入發(fā)電室10內(nèi)來加熱發(fā)電室10內(nèi)及燃料電池單電池16。S卩，在第2溶劑除去固化工序中，加熱空氣導(dǎo)入管136介由排氣匯集室18中央的開口部而被插入發(fā)電室10內(nèi)。在第2溶劑除去固化工序中，加熱后的空氣介由加熱空氣導(dǎo)入管136而被導(dǎo)入發(fā)電室10內(nèi)。如圖30中實(shí)線箭頭所示，所導(dǎo)入的空氣在加熱發(fā)電室10內(nèi)的各燃料電池單電池16后，經(jīng)由排氣匯集室18外周和內(nèi)側(cè)圓筒構(gòu)件64內(nèi)壁面之間的間隙而向組裝體的外部流出。由此，燃料電池單電池16和第I固定構(gòu)件63的接合部、匯集室下構(gòu)件18b和燃料電池單電池16的接合部、匯集室上構(gòu)件18a和匯集室下構(gòu)件18b的接合部、及分散室基底構(gòu)件72和內(nèi)側(cè)圓筒構(gòu)件64的接合部的各陶瓷粘接劑層被加熱，殘留在固化后的陶瓷粘接劑內(nèi)部的溶劑進(jìn)一步被蒸發(fā)。
[0209]另外，介由加熱空氣導(dǎo)入管136而導(dǎo)入發(fā)電室10內(nèi)的空氣的溫度花費(fèi)較長時間逐漸上升至固體氧化物型燃料電池裝置I的發(fā)電運(yùn)行時的溫度。在本變形例中，如圖29中實(shí)線所示，從加熱空氣導(dǎo)入管136導(dǎo)入的加熱用空氣的溫度從導(dǎo)入開始花費(fèi)約3個小時而上升至約650°C。如圖29中點(diǎn)劃線所示，該溫度上升比固體氧化物型燃料電池裝置I的起動工序中的發(fā)電室10內(nèi)的溫度上升平緩。在圖29所示的例子中，在固體氧化物型燃料電池裝置I的起動工序中，發(fā)電室10內(nèi)的溫度以約2個小時而使溫度上升至約650°C，與此相對，在第2溶劑除去固化工序中，所供給的空氣的溫度花費(fèi)約3個小時而使溫度上升至約650。。。
[0210]通過如此平緩地使溫度上升，殘留在陶瓷粘接劑層中的溶劑逐漸被加熱、蒸發(fā)。由此，抑制因溶劑急劇的體積膨脹及蒸發(fā)而產(chǎn)生過度的裂紋。另外，通過第2溶劑除去固化工序，發(fā)電室10內(nèi)各部分的陶瓷粘接劑層的溫度上升至實(shí)際發(fā)電運(yùn)行時的溫度。由此，即使在完成后的固體氧化物型燃料電池裝置I的實(shí)際起動工序中使溫度急速上升時，也能夠更加切實(shí)地保證陶瓷粘接劑層中不會產(chǎn)生過度的裂紋。
[0211]另外，由于不是在組裝工序的最后(圖24的步驟S18之后)進(jìn)行使發(fā)電室10內(nèi)的溫度上升至約650°C的第2溶劑除去固化工序，而是在步驟S15之后來實(shí)施，因而可簡化組裝工序。即，在步驟S16中組裝的內(nèi)側(cè)圓筒容器68及外側(cè)圓筒容器70上預(yù)先安裝有燃燒催化劑60或點(diǎn)火加熱器62、鎧裝加熱器61、傳感器等設(shè)備，可以將這些設(shè)備與內(nèi)側(cè)圓筒容器68及外側(cè)圓筒容器70的安裝同時一次安裝于組裝體。然而，這些設(shè)備無法承受約650°C的溫度(在固體氧化物型燃料電池裝置I的實(shí)際發(fā)電運(yùn)行時，安裝有這些設(shè)備的位置的溫度不會上升至約650°C )。因而，如果在內(nèi)側(cè)圓筒容器68及外側(cè)圓筒容器70的安裝完成后(圖24的步驟S18之后)實(shí)施第2溶劑除去固化工序，則需要之后分別安裝點(diǎn)火加熱器62等的設(shè)備，制造工序變得復(fù)雜。
[0212]另一方面，在第2溶劑除去固化工序中，在從加熱空氣導(dǎo)入管136導(dǎo)入加熱用空氣的同時，從燃料氣體供給管90供給惰性氣體。如圖30中波狀線的箭頭所示，從燃料氣體供給管90供給的惰性氣體沿燃料氣體供給流路20內(nèi)而上升至上端后，沿重整部94內(nèi)下降，經(jīng)由設(shè)置在內(nèi)側(cè)圓筒構(gòu)件64下部的小孔64b而流入燃料氣體分散室76。流入燃料氣體分散室76的惰性氣體經(jīng)由安裝在燃料氣體分散室76的第I固定構(gòu)件63上的各燃料電池單電池16的內(nèi)側(cè)(燃料極側(cè))而流入排氣匯集室18。流入排氣匯集室18的惰性氣體從排氣匯集室18的噴出口 18d噴出，向組裝體的外部流出。
[0213]在本變形例中，作為惰性氣體使用氮?dú)?。另外，?dǎo)入的氮?dú)獗患訜?，還能夠從內(nèi)側(cè)加熱各燃料電池單電池16。如此，向各燃料電池單電池16導(dǎo)入惰性氣體，預(yù)先排出各燃料電池單電池16及重整部94內(nèi)的氧化劑氣體(空氣)。由此，可以防止上升至發(fā)電運(yùn)行時的溫度時的各燃料電池單電池16的燃料極氧化及重整部94的重整催化劑氧化。另外，在第2溶劑除去固化工序中，也可以從燃料氣體供給管90供給氫氣，以代替惰性氣體。此時，由于氫氣流經(jīng)處于高溫的各燃料電池單電池16的燃料極側(cè)，因此可以使燃料極還原。另外，在第2溶劑除去固化工序中，也可以預(yù)先在各燃料電池單電池16的溫度充分上升之前供給惰性氣體，在溫度上升之后將惰性氣體改換為氫氣。
[0214]另外，在本變形例中，也可以在第I溶劑除去固化工序之后不使溫度下降，而是使溫度上升至第2溶劑除去固化工序的溫度。此時，也需要預(yù)先從燃料氣體供給管90供給惰性氣體。另外，也可以省略第1、第2溶劑除去固化工序中的第I溶劑除去固化工序。此時，在第2溶劑除去固化工序中，使所供給的加熱空氣的溫度上升更加平緩，花費(fèi)4個小時以上使溫度上升即可。
[0215]另外，在向各燃料電池單電池16的空氣極側(cè)供給氧化劑氣體，向燃料極側(cè)供給氫氣，各燃料電池單電池16的溫度充分上升的狀態(tài)下，在連接于燃料電池單電池16的2根母線80之間產(chǎn)生電壓。通過測定該母線80之間的電壓，可以判定各燃料電池單電池16及組裝體的各接合部的好壞。電壓測定在母線80之間不流過電流的狀態(tài)下進(jìn)行。各燃料電池單電池16自身存在問題時，母線80之間產(chǎn)生的電壓下降。另外，在各燃料電池單電池16和第I固定構(gòu)件63之間的接合部或者各燃料電池單電池16和匯集室下構(gòu)件18b之間的接合部發(fā)生較大的燃料泄漏時，由于未向燃料極供給足夠的燃料氣體，因此電壓也下降。如此，在第2溶劑除去固化工序中，可以同時進(jìn)行各燃料電池單電池16的燃料極的還原以及固體氧化物型燃料電池裝置I的半成品的檢查。
[0216]另外，也可以變更本實(shí)施方式中設(shè)定的作業(yè)可能固化工序的時間。例如，可以使初期實(shí)施的作業(yè)可能固化工序的時間比后進(jìn)行的作業(yè)可能固化工序的時間短。由于初期實(shí)施了作業(yè)可能固化工序的接合部與后實(shí)施的接合部相比，實(shí)施作業(yè)可能固化工序的次數(shù)多，因此可以縮短作業(yè)可能固化工序所需的時間并充分減少產(chǎn)生裂紋的風(fēng)險。
[0217]通過以上的制造工序，完成燃料電池單電池收容容器8后，安裝各種部件，從而完成固體氧化物型燃料電池裝置I。另外，在上述固體氧化物型燃料電池裝置I的制造方法中使用的下側(cè)夾具I1 (第I定位裝置)、上側(cè)夾具112 (第2定位裝置)、粘接劑注入裝置114、干燥爐116 (粘接劑固化裝置)及加熱控制裝置116a構(gòu)成固體氧化物型燃料電池裝置的制造裝置。
[0218]根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的固體氧化物型燃料電池裝置I，在各燃料電池單電池16和匯集室下構(gòu)件18b的接合部，通過陶瓷粘接劑層在各燃料電池單電池16的周圍形成有氣體泄漏抑制部即隆起部118a及下垂部118b(圖25)。同樣，在各燃料電池單電池16和第I固定構(gòu)件63的接合部，也通過陶瓷粘接劑層形成有氣體泄漏抑制部即隆起部及下垂部。由此，可以防止因從燃料電池單電池16與第I固定構(gòu)件63或匯集室下構(gòu)件18b的接合部泄漏燃料氣體而發(fā)生燃料枯竭以及向空氣極側(cè)泄漏的燃料的異常燃燒等的問題。
[0219]另外，在本實(shí)施方式的固體氧化物型燃料電池裝置I中，使陶瓷粘接劑附著時，在燃料電池單電池16的周圍部分預(yù)先形成陶瓷粘接劑積留，通過使其固化而形成隆起部118a及下垂部118b，陶瓷粘接劑層變厚(圖25)。由此，即使在使所附著的陶瓷粘接劑固化時產(chǎn)生所謂“氣孔”時，也不會在固化后的陶瓷粘接劑層和燃料電池單電池16之間產(chǎn)生間隙，可以確保接合部的氣密性。而且，即使在陶瓷粘接劑層中產(chǎn)生裂紋時，也由于燃料電池單電池16周圍的陶瓷粘接劑層形成為較厚，因此裂紋很少會貫穿粘接劑層而延伸，可以更加切實(shí)地確保氣密性。
[0220]而且，在本實(shí)施方式的固體氧化物型燃料電池裝置I中，由于平緩地使各燃料電池單電池16周圍部分中的陶瓷粘接劑固化，因此隆起部118a及下垂部118b中的粘接劑較晚固化，不容易在這些部分中產(chǎn)生裂紋，可以抑制燃料氣體泄漏。
[0221]另外，在本實(shí)施方式的固體氧化物型燃料電池裝置I中，由于從各燃料電池單電池16周圍部分離開的部分被覆蓋構(gòu)件19c、67(圖22)覆蓋，因此可以防止所覆蓋的部分的陶瓷粘接劑表面的局部干燥，可以抑制產(chǎn)生裂紋。而且，覆蓋構(gòu)件19c、67是金屬制板，由于熱傳導(dǎo)率高，因此陶瓷粘接劑被覆蓋構(gòu)件覆蓋的部分大致均等地被干燥，可以抑制產(chǎn)生裂紋。另一方面，由于未被覆蓋構(gòu)件覆蓋的各燃料電池單電池16周圍部分的陶瓷粘接劑位于熱傳導(dǎo)率低的燃料電池單電池16附近，因此相對平緩地被干燥，可抑制產(chǎn)生裂紋。
[0222]而且，在本實(shí)施方式的固體氧化物型燃料電池裝置I中，在固化前的陶瓷粘接劑上放置覆蓋構(gòu)件19c、67，陶瓷粘接劑被擠出至各燃料電池單電池16的周圍部分，由此形成有隆起部118a及下垂部118b。由此，可以通過簡單的構(gòu)成，在各燃料電池單電池16的周圍部分形成陶瓷粘接劑積留，從而可構(gòu)成隆起部118a及下垂部118b。
[0223]以上，說明了本發(fā)明優(yōu)選的實(shí)施方式，但是可以對上述的實(shí)施方式施加各種變更。
[0224]尤其在上述的實(shí)施方式施中，雖然針對各接合部的作業(yè)可能固化工序以匯集室下構(gòu)件18b和燃料電池單電池16的接合部、燃料電池單電池16和第I固定構(gòu)件63的接合部、匯集室上構(gòu)件18a和匯集室下構(gòu)件18b的接合部、分散室基底構(gòu)件72和內(nèi)側(cè)圓筒構(gòu)件64的接合部、外側(cè)圓筒構(gòu)件66和內(nèi)側(cè)圓筒容器68的接合部的順序?qū)嵤?，但是作為變形例，也可以如下?gòu)成本發(fā)明，從下端部接合燃料電池單電池。
[0225]此時，按如下順序?qū)嵤┽槍雍喜康淖鳂I(yè)可能固化工序，第I次針對燃料電池單電池16和第I固定構(gòu)件63的接合部，第2次針對匯集室下構(gòu)件18b和燃料電池單電池16的接合部，第3次針對匯集室上構(gòu)件18a和匯集室下構(gòu)件18b的接合部，第4次針對分散室基底構(gòu)件72和內(nèi)側(cè)圓筒構(gòu)件64的接合部，第5次針對外側(cè)圓筒構(gòu)件66和內(nèi)側(cè)圓筒容器68的接合部。根據(jù)該變形例，針對接合燃料電池單電池和其它構(gòu)成部件的單電池接合部的作業(yè)可能固化工序在5次作業(yè)可能固化工序中的前半部分的第I次和第2次中實(shí)施。由此，針對尤其需要確保氣密性的單電池接合部，實(shí)施最多次數(shù)的作業(yè)可能固化工序，可以切實(shí)地確保單電池接合部的氣密性。
【權(quán)利要求】
1.一種固體氧化物型燃料電池裝置，是通過使燃料及氧化劑氣體進(jìn)行反應(yīng)而發(fā)電的固體氧化物型燃料電池裝置，其特征在于，具有: 燃料電池模塊，收容有多個燃料電池單電池； 及燃料氣體分散室，用于向上述各燃料電池單電池分配并供給燃料， 上述各燃料電池單電池通過陶瓷粘接劑而被氣密地固定于構(gòu)成上述燃料氣體分散室的固定構(gòu)件，在上述各燃料電池單電池的周圍通過陶瓷粘接劑層而形成有氣體泄漏抑制部，抑制因陶瓷粘接劑固化時的收縮而產(chǎn)生裂紋。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的固體氧化物型燃料電池裝置，其特征在于，上述各燃料電池單電池的外周面通過陶瓷粘接劑而被粘接于上述固定構(gòu)件，上述氣體泄漏抑制部通過在上述各燃料電池單電池的周圍部分使上述陶瓷粘接劑層形成為比其它部分厚而構(gòu)成。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的固體氧化物型燃料電池裝置，其特征在于，上述燃料電池單電池的內(nèi)部形成有氣體流通的通路，包圍該通路的上述燃料電池單電池的外周面介由上述氣體泄漏抑制部而被固定于上述固定構(gòu)件，使陶瓷粘接劑固化時，上述各燃料電池單電池的周圍部分中的陶瓷粘接劑的固化比其它部分平緩，由此抑制上述氣體泄漏抑制部產(chǎn)生裂紋。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的固體氧化物型燃料電池裝置，其特征在于，上述各燃料電池單電池呈圓筒形，在上述各燃料電池單電池的外周面形成有上述氣體泄漏抑制部。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的固體氧化物型燃料電池裝置，其特征在于，還具有板材，覆蓋從上述各燃料電池單電池的周圍部分離開的部分的陶瓷粘接劑，通過該板材使上述各燃料電池單電池的周圍部分中的陶瓷粘接劑的固化變得平緩。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的固體氧化物型燃料電池裝置，其特征在于，上述板材由熱傳導(dǎo)率比上述燃料電池單電池高的材料形成。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的固體氧化物型燃料電池裝置，其特征在于，上述氣體泄漏抑制部通過在上述各燃料電池單電池的粘接時，將上述板材放置在附著于上述固定構(gòu)件上的陶瓷粘接劑上，由此將固化前的陶瓷粘接劑從放置有上述板材的部分?jǐn)D出至上述各燃料電池單電池的周圍部分而形成。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的固體氧化物型燃料電池裝置，其特征在于，上述固定構(gòu)件及上述板材分別具有以規(guī)定的間隙使上述各燃料電池單電池插通的插通孔，在設(shè)置于上述固定構(gòu)件或上述板材的上述各插通孔的邊緣部形成有周壁，其設(shè)置為包圍上述插通孔。
9.根據(jù)權(quán)利要求2所述的固體氧化物型燃料電池裝置，其特征在于，在粘接上述各燃料電池單電池的上述陶瓷粘接劑上配置有覆蓋構(gòu)件，以覆蓋所填充的陶瓷粘接劑，抑制陶瓷粘接劑固化時產(chǎn)生裂紋。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的固體氧化物型燃料電池裝置，其特征在于，上述陶瓷粘接劑通過脫水縮合反應(yīng)而固化，上述覆蓋構(gòu)件載放在所填充的陶瓷粘接劑上，使所粘接的上述各燃料電池單電池的周圍部分附近露出，在陶瓷粘接劑固化時，固化前的陶瓷粘接劑從放置有上述覆蓋構(gòu)件的部分被擠出至所接合的上述各燃料電池單電池的表面附近，所接合的上述各燃料電池單電池的表面附近的陶瓷粘接劑變多。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的固體氧化物型燃料電池裝置，其特征在于，上述多個燃料電池單電池通過陶瓷粘接劑而被固定于構(gòu)成上述燃料電池模塊的固定構(gòu)件，在上述各燃料電池單電池分別被插入上述固定構(gòu)件上設(shè)置的插通孔中的狀態(tài)下，通過向上述固定構(gòu)件上注入陶瓷粘接劑，從而上述各燃料電池單電池的外周面和上述各插通孔之間的間隙被陶瓷粘接劑填充，上述各燃料電池單電池被固定于上述固定構(gòu)件。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的固體氧化物型燃料電池裝置，其特征在于，上述覆蓋構(gòu)件具有使上述各燃料電池單電池插通的多個插通孔，其被配置在注入至上述固定構(gòu)件上的陶瓷粘接劑上，在上述覆蓋構(gòu)件的上述各插通孔和上述各燃料電池單電池的外周面之間形成有大致一定的間隙。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的固體氧化物型燃料電池裝置，其特征在于，在上述覆蓋構(gòu)件的上述各插通孔和上述各燃料電池單電池的外周面之間的間隙中，填充有在陶瓷粘接劑固化時因上述覆蓋構(gòu)件的自重而從上述覆蓋構(gòu)件的下面擠出的固化前的陶瓷粘接劑。
14.根據(jù)權(quán)利要求12所述的固體氧化物型燃料電池裝置，其特征在于，在設(shè)置于上述覆蓋構(gòu)件的上述各插通孔的邊緣部形成有周壁，其被設(shè)置為包圍上述插通孔。
【文檔編號】H01M8/02GK104253282SQ201410283147
【公開日】2014年12月31日 申請日期:2014年6月23日 優(yōu)先權(quán)日:2013年6月27日
【發(fā)明者】渡邊直樹, 井坂暢夫, 田中修平, 星子琢也, 佐藤真樹, 岡本修, 安藤茂, 古屋正紀(jì), 籾山大, 端山潔 申請人:Toto株式會社