本発明は、複数の固体酸化物形燃料電池筒状セルが接続部材によって直列接続された固体酸化物形燃料電池スタック、固体酸化物形燃料電池モジュールおよび固体酸化物形燃料電池システムに関する。

固体酸化物形燃料電池スタックの一形式として、特許文献1に示されているものが知られている。特許文献1の図1に示されているように、固体酸化物形燃料電池スタックは、燃料電池容器1に収納された少なくとも空気極と電解質と燃料極を有する筒状両端開放の固体酸化物形燃料電池セル13と、酸化剤供給孔4を有する下部隔壁8と、上部隔壁14と、前記固体酸化物形燃料電池セル13の下方端5が前記下部隔壁8に設けられた前記酸化剤供給孔4と気密に接合された接合部7とを有し、前記固体酸化物形燃料電池セル13の上方端17が前記上部隔壁14を貫通し、前記燃料電池容器1と前記下部隔壁8および上部隔壁14で囲まれた発電室12に燃料ガスが供給され、前記酸化剤供給孔4から前記固体酸化物形燃料電池セル13の内側に酸化剤ガスが供給され、発電を行う筒状固体酸化物形燃料電池発電装置であって、前記接合部7周辺に伝熱遮蔽手段9が設けられている。

固体酸化物形燃料電池スタックの他の一形式として、特許文献2に示されているものが知られている。特許文献2の図4に示されているように、固体酸化物形燃料電池スタックは、ガス流路34を有する複数の燃料電池セル33を、厚みが2mm以上のセル支持板50aに形成された複数のセル挿入孔50a1にそれぞれ挿入接合して立設し、該燃料電池セル33が立設したセル支持板50aをマニホールド50に設けてなり、該マニホールド50内のガスが燃料電池セル33内のガス流路34を介して導出されることを特徴とする。

このように構成されている固体酸化物形燃料電池スタックの製法については、特許文献2の図5に示されているように、燃料電池セル33を、接合材からなる環状のガラスソケット75の孔に燃料電池セル33を挿入し、さらに燃料電池セル33をセル支持板50aのセル挿入孔50a1内に挿入し、燃料電池セル33のセル挿入孔50a1近傍にガラスソケット75が外嵌された状態で、ガラスソケット75を形成するガラスの軟化温度以上で加熱し、燃料電池セル33をセル支持板50aに接合し、セル支持板50aに燃料電池セル33を立設するようになっている。

固体酸化物形燃料電池スタックの他の一形式として、特許文献3に示されているものが知られている。特許文献3の図5に示されているように、固体酸化物形燃料電池スタック(燃料電池セルスタック14)は、16本の燃料電池セルユニット16を備え、これらの燃料電池セルユニット16の下端側及び上端側が、それぞれ、セラミック製の下支持板68及び上支持板100により支持されている。これらの下支持板68及び上支持板100には、内側電極端子86が貫通可能な貫通穴68a及び100aがそれぞれ形成されている。燃料電池セルユニット16の両端部にある内側電極端子86と外側電極層92とは、この集電体102によって電気的に接続されている。

特開2004−119300号公報

特開2005−158531号公報

特開2011−210632号公報

上述した特許文献1に記載されている固体酸化物形燃料電池スタックにおいては、前記固体酸化物形燃料電池セル13の下方端5が前記下部隔壁8に接合部7にて接続され、前記固体酸化物形燃料電池セル13の上方端17が前記上部隔壁14を貫通しているものの、固体酸化物形燃料電池セル13を下部隔壁8に組み付ける際には、該セル13を保持位置決めする治具が必要となる。また、上述した特許文献2に記載されている固体酸化物形燃料電池スタックにおいては、燃料電池セル33をセル支持板50aに組み付ける際に、燃料電池セル33をセル支持板50aのセル挿入孔50a1内に挿入することで径方向に位置決めできるものの長手方向に位置決めできない。さらに、上述した特許文献3に記載されている固体酸化物形燃料電池スタックにおいては、燃料電池セルユニット16、下支持板68、上支持板100および集電体102を組み立てる際には、保持位置決めする治具が必要となる。このように、いずれの固体酸化物形燃料電池スタックにおいても、固体酸化物形燃料電池スタックを組み立てる際には、固体酸化物形燃料電池スタック自体の組立性が悪いという問題があった。

本発明は、上述した問題を解消するためになされたもので、固体酸化物形燃料電池スタックにおいて、固体酸化物形燃料電池スタック自体の組立性を向上することを目的とする。

上記の課題を解決するため、請求項1に係る固体酸化物形燃料電池スタックの発明は、ベース部材と、ベース部材を貫通して該ベース部材に立設されて、筒状に形成され燃料および酸化剤ガスのうちいずれか一方が一端側から他端側に向けて流通する内側電極層と、内側電極層の外側に積層され燃料および酸化剤ガスのうちいずれか他方が一端側から他端側に向けて流通する外側電極層と、内側電極層と外側電極層の間に挟まれた電解質層を備えた複数の固体酸化物形燃料電池筒状セルと、ベース部材の、燃料オフガスと酸化剤オフガスとが燃焼する燃焼部側に当接して配設されるとともに各固体酸化物形燃料電池筒状セルが各貫通穴にそれぞれ圧入されて、燃焼部側である他端側と一端側とを断熱する断熱部材と、固体酸化物形燃料電池筒状セルと、ベース部材に形成された貫通穴との間をシールするシール部材と、複数の固体酸化物形燃料電池筒状セルを電気的に直列接続するとともに、一の固体酸化物形燃料電池筒状セルの内側電極層に設けられた内側電極層被接続部と、一の固体酸化物形燃料電池筒状セルに電気的に隣り合う他の固体酸化物形燃料電池筒状セルの外側電極層に設けられた外側電極層被接続部と、を接続する接続部材であって、断熱部材の燃焼部側に一部が当接して配設される接続部材と、を備えている。

これによれば、各固体酸化物形燃料電池筒状セルは、断熱部材の各貫通穴にそれぞれ圧入されるため、治具などを使用せずとも仮止めが可能となる。したがって、固体酸化物形燃料電池筒状セルをベース部材に組み付ける際に、ベース部材の燃焼部側面に当接して配設される断熱部材に各固体酸化物形燃料電池筒状セルが仮止めされるため、固体酸化物形燃料電池筒状セルの径方向の位置決めはもちろん固体酸化物形燃料電池筒状セルの長手方向の位置決めも可能となり、固体酸化物形燃料電池筒状セルのベース部材に対する組付性を向上することができる。さらに、一の固体酸化物形燃料電池筒状セルと他の固体酸化物形燃料電池筒状セルとを接続する接続部材の一部が、断熱部材の燃焼部側に当接して配設することができるため、治具などを使用せずとも接続部材を固体酸化物形燃料電池筒状セルに対して正確に位置決めすることができる。よって、接続部材の固体酸化物形燃料電池筒状セルに対する組付性を向上することができる。したがって、固体酸化物形燃料電池スタック自体の組立性を向上することができる。

また請求項2に係る発明は、請求項1において、ベース部材に組付固定され、固体酸化物形燃料電池筒状セルの一端が当接して固体酸化物形燃料電池筒状セルを長手方向に位置決め支持する支持板をさらに備えている。 これによれば、固体酸化物形燃料電池筒状セルをベース部材に組み付ける際に、固体酸化物形燃料電池筒状セルの一端を支持板に当接させることで、固体酸化物形燃料電池筒状セルをより確実に長手方向に位置決めすることができる。よって、固体酸化物形燃料電池筒状セルのベース部材に対する組付性をより向上することができる。

また請求項3に係る発明は、請求項1または請求項2において、固体酸化物形燃料電池筒状セルは、外側電極層の他端側または一端側に外側電極層被接続部が形成されるとともに内側電極層の一端側または他端側に内側電極層被接続部が形成されている、一種類のタイプから構成されており、電気的に隣り合う固体酸化物形燃料電池筒状セルは、長手方向の取り付け向きが同一となるようにベース部材に配設され、接続部材は、一の固体酸化物形燃料電池筒状セルの外側電極層被接続部と、他の固体酸化物形燃料電池筒状セルの内側電極層被接続部とを接続するように構成されている。 これによれば、固体酸化物形燃料電池筒状セルが一種類のタイプから構成されている固体酸化物形燃料電池スタックにおいて、固体酸化物形燃料電池スタック自体の組立性を向上することができる。

また請求項4に係る発明は、請求項1または請求項2において、固体酸化物形燃料電池筒状セルは、外側電極層の他端側に第一外側電極層被接続部が形成されるとともに内側電極層の一端側に第一内側電極層被接続部が形成されている第一タイプと、内側電極層の他端側に第二内側電極層被接続部が形成されるとともに外側電極層の一端側に第二外側電極層被接続部が形成されている第二タイプとの、二種類のタイプから構成されており、電気的に隣り合う固体酸化物形燃料電池筒状セルは、長手方向の取り付け向きが逆となるようにベース部材に配設され、接続部材は、一の第一タイプの固体酸化物形燃料電池筒状セルの外側電極層被接続部と、他の第二タイプの固体酸化物形燃料電池筒状セルの内側電極層被接続部とを接続するように構成されている。 これによれば、固体酸化物形燃料電池筒状セルが二種類のタイプから構成されている固体酸化物形燃料電池スタックにおいて、固体酸化物形燃料電池スタック自体の組立性を向上することができる。

また請求項5に係る発明は、請求項1または請求項2において、固体酸化物形燃料電池筒状セルは、内側電極層の一方の端部は露出するとともに、内側電極層の他方の端部は外側電極層により覆われており、かつ、内側電極層の一方の端部の露出部に内側電極層被接続部が形成されるとともに外側電極層の他方の端部に外側電極層被接続部が形成されており、接続部材は、内側電極層被接続部と電気的に接続される第一接続部と、外側電極層被接続部と電気的に接続される第二接続部と、第一接続部と第二接続部とを連結する連結部と、を備え、固体酸化物形燃料電池筒状セルは、内側電極層被接続部と接続部材の第一接続部との間に介在して、内側電極層被接続部と接続部材の第一接続部とを電気的に接続する第一本体部と、第一本体部に設けられて内側電極層内に形成された流路に連通する第一連通口部と、を備えた第一キャップと、外側電極層被接続部と接続部材の第二接続部との間に介在して、外側電極層被接続部と接続部材の第二接続部とを電気的に接続する第二本体部と、第二本体部に設けられて内側電極層内に形成された流路に連通する第二連通口部と、を備えた第二キャップと、をさらに備え、電気的に隣り合う固体酸化物形燃料電池筒状セルは、長手方向の取り付け向きが逆となるようにベース部材に配設され、第一キャップおよび第二キャップのうちベース部材に近い側の各キャップの連通口部が、ベース部材にそれぞれ形成された各貫通穴に貫通して設けられ、シール部材は、ベース部材に近い側のキャップの各連通口部と、各貫通穴との間をシールしている。 これによれば、固体酸化物形燃料電池筒状セルが一種類のタイプから構成されるとともに、固体酸化物形燃料電池筒状セルの両端部の一方に設けられる第一キャップと固体酸化物形燃料電池筒状セルの両端部の他方に設けられる第二キャップとを備えている固体酸化物形燃料電池スタックにおいて、固体酸化物形燃料電池スタック自体の組立性を向上することができる。

また請求項6に係る固体酸化物形燃料電池モジュールの発明は、請求項1乃至請求項5のいずれか一項に記載の固体酸化物形燃料電池スタックと、固体酸化物形燃料電池スタックの燃焼ガスにより加熱され、供給された改質水を蒸発させて水蒸気を生成するとともに供給された改質用燃料を予熱する蒸発部と、蒸発部から供給された水蒸気と改質用燃料の混合ガスとから燃料である改質ガスを生成する改質部と、を備えている。 これによれば、固体酸化物形燃料電池モジュールにおいて、上述した請求項1〜請求項5に記載の固体酸化物形燃料電池スタックに係る作用・効果を得ることができる。

また請求項7に係る固体酸化物形燃料電池システムの発明は、発電ユニットと、貯湯水を貯湯する貯湯槽と、を備えている固体酸化物形燃料電池システムであって、発電ユニットは、請求項6に記載の固体酸化物形燃料電池モジュールと、固体酸化物形燃料電池モジュールから排気される燃焼排ガスと貯湯槽から供給される貯湯水との間で熱交換を行い、燃焼排ガスを凝縮して凝縮水を排出する熱交換器と、熱交換器から排出される凝縮水を純水化する水タンクと、補機を駆動して固体酸化物形燃料電池システムの運転を制御する制御装置と、少なくとも固体酸化物形燃料電池モジュールから出力される直流電力を交流電力に変換して交流の系統電源に接続されている電源ラインに出力する電力変換装置と、を備えている。 これによれば、固体酸化物形燃料電池システムにおいて、上述した請求項1〜請求項5に記載の固体酸化物形燃料電池スタックに係る作用・効果を得ることができる。

本発明による固体酸化物形燃料電池システムの第一実施形態の概要を示す概要図である。

図1に示す固体酸化物形燃料電池モジュールを固体酸化物形燃料電池円筒セルの長手方向に沿った方向に切断した切断部端面図である。

図2に示す固体酸化物形燃料電池スタックの空間内(特にカバー、蒸発部および改質部が未搭載である状態)を示す平面図である。

図2に示す一組の第一タイプの固体酸化物形燃料電池筒状セルおよび第二タイプの固体酸化物形燃料電池筒状セルを示す側面図である。

図2に示す固体酸化物形燃料電池円筒セルの組付状態を示す固体酸化物形燃料電池円筒セルの長手方向に沿った部分拡大断面図である。

図5に示す固体酸化物形燃料電池円筒セルと接続部材との接続部を示す固体酸化物形燃料電池円筒セルの径方向(長手方向と垂直な面に沿った方向)に沿った部分拡大断面図である。

第二実施形態に係る固体酸化物形燃料電池システムの固体酸化物形燃料電池モジュールを固体酸化物形燃料電池円筒セルの長手方向に沿った方向に切断した切断部端面図である。

図7に示す固体酸化物形燃料電池筒状セルを示す側面図である。

図7に示す固体酸化物形燃料電池円筒セルの組付状態を示す固体酸化物形燃料電池円筒セルの長手方向に沿った部分拡大断面図である。

図7に示す接続部材を示す上面図である。

第三実施形態に係る固体酸化物形燃料電池システムの固体酸化物形燃料電池モジュールを固体酸化物形燃料電池円筒セルの長手方向に沿った方向に切断した切断部端面図である。

図11に示す接続部材を示す側面図である。

図11に示す接続部材を示す上面図である。

(第一実施形態) 以下、本発明による固体酸化物形燃料電池システムの第一実施形態について説明する。図1はこの固体酸化物形燃料電池システムの概要を示す概要図である。この固体酸化物形燃料電池システムは、発電ユニット10および貯湯槽21を備えている。 発電ユニット10は、固体酸化物形燃料電池モジュール11、熱交換器12、インバータ装置13、水タンク14、および制御装置15を備えている。

固体酸化物形燃料電池モジュール11は、後述するように固体酸化物形燃料電池スタック30を少なくとも含んで構成されるものである。固体酸化物形燃料電池モジュール11は、改質用原料、改質水およびカソードエアが供給されている。具体的には、固体酸化物形燃料電池モジュール11は、一端が供給源Gsに接続されて改質用原料が供給される改質用原料供給管11aの他端が接続されている。改質用原料供給管11aは、原料ポンプ11a1が設けられている。さらに、固体酸化物形燃料電池モジュール11は、一端が水タンク14に接続されて改質水が供給される水供給管11bの他端が接続されている。水供給管11bは、改質水ポンプ11b1が設けられている。さらに、固体酸化物形燃料電池モジュール11は、一端がカソードエアブロワ11c1に接続されてカソードエアが供給されるカソードエア供給管11cの他端が接続されている。

熱交換器12は、固体酸化物形燃料電池モジュール11から排気される燃焼排ガスが供給されるとともに貯湯槽21からの貯湯水が供給され、燃焼排ガスと貯湯水とが熱交換する熱交換器である。具体的には、貯湯槽21は、貯湯水を貯湯するものであり、貯湯水が循環する(図にて矢印の方向に循環する)貯湯水循環ライン22が接続されている。貯湯水循環ライン22上には、下端から上端に向かって順番に貯湯水循環ポンプ22aおよび熱交換器12が配設されている。熱交換器12は、固体酸化物形燃料電池モジュール11からの排気管11dが接続(貫設)されている。熱交換器12は、水タンク14に接続されている凝縮水供給管12aが接続されている。

熱交換器12において、固体酸化物形燃料電池モジュール11からの燃焼排ガスは、排気管11dを通って熱交換器12内に導入され、貯湯水との間で熱交換が行われ凝縮されるとともに冷却される。凝縮後の燃焼排ガスは排気管11dを通って外部に排出される。また、凝縮された凝縮水は、凝縮水供給管12aを通って水タンク14に供給される。なお、水タンク14は、凝縮水をイオン交換樹脂によって純水化するようになっている。

上述した熱交換器12、貯湯槽21および貯湯水循環ライン22から、排熱回収システム20が構成されている。排熱回収システム20は、固体酸化物形燃料電池モジュール11の排熱を貯湯水に回収して蓄える。

さらに、インバータ装置13(電力変換装置に相当する)、固体酸化物形燃料電池スタック30から出力される直流電圧を入力し所定の交流電圧に変換して、交流の系統電源16aおよび外部電力負荷16c(例えば電化製品)に接続されている電源ライン16bに出力する。また、インバータ装置13は、系統電源16aからの交流電圧を電源ライン16bを介して入力し所定の直流電圧に変換して補機(各ポンプ、ブロワなど)や制御装置15に出力する。なお、制御装置15は、補機を駆動して固体酸化物形燃料電池システムの運転を制御する。

固体酸化物形燃料電池モジュール11は、図2に示すように、固体酸化物形燃料電池スタック30、蒸発部40、および改質部50を備えている。固体酸化物形燃料電池スタック30は、ベース部材31、断熱部材32、固体酸化物形燃料電池円筒セル33(固体酸化物形燃料電池筒状セルに相当する)、接続部材34、カバー35、アノードガスマニホールド36、およびカソードガスマニホールド37を備えている。

ベース部材31は、金属材(例えば、フェライト系ステンレス鋼、オーステナイト系ステンレス鋼、クロム−鉄−イットリア合金などが用いられるが、特にフェライト系ステンレス鋼が好適である。)で方形状の板状に形成されている。ベース部材31の上面には、断熱部材32が設けられている。断熱部材32は、後述する燃焼部60側である他端側と一端側とを断熱する。さらに断熱部材32は、ベース部材31と、固体酸化物形燃料電池円筒セル33および接続部材34とを絶縁する。断熱部材32は、絶縁性、断熱性および柔軟性(弾性)を有する材料(例えば、アルミナ、マグネシア、シリカあるいはそれらの混合材料を原料としたセラミック)で方形状の板状に形成されている。断熱部材32は、ベース部材31側の温度が所定温度以下となるように、厚みおよび材料が決定されている。所定温度は、シール部材31bの耐熱温度以下であることが望ましい。本実施形態では、シール部材31bは柔軟性のあるシリコーン系のシール材料であり、その耐熱温度は例えば200℃である。断熱部材32は、ベース部材31の中央部、すなわち固体酸化物形燃料電池円筒セル33の立設範囲に配置されている。この立設範囲に複数の貫通穴32aが形成されている。断熱部材32は柔軟性を有しているため、貫通穴32aを固体酸化物形燃料電池円筒セル33より若干小径としても、固体酸化物形燃料電池円筒セル33を貫通穴32aに圧入することが可能となる。 断熱部材32は、ベース部材31の上面に当接して設置されている。断熱部材32の上面には、接続部材34の少なくとも一部が当接して設置されている。断熱部材32は、接続部材34の高さ方向(固体酸化物形燃料電池円筒セル33の長手方向に沿った方向)の位置決め用治具として使用されている。

固体酸化物形燃料電池円筒セル33は、円筒状に形成されたセルである。固体酸化物形燃料電池円筒セル33は、基本的には、径方向に内側から順番に積層された燃料極層33a、電解質層33b、反応防止層(図示省略)および空気極層33cから構成されている。反応防止層は、例えば、GDC(ガドリニウムドープセリア)、YDC(イットリアドープセリア)、SDC(サマリウムドープセリア)等の希土類をドープしたセリア混合体を用いている。燃料極層33aは、筒状に形成され燃料および酸化剤ガスのうちいずれか一方が一端側(下端側)から他端側(上端側)に向けて流通する内側電極層である。空気極層33cは、燃料極層33aの外側に積層され燃料および酸化剤ガスのうちいずれか他方が一端側から他端側に向けて流通する外側電極層である。

燃料極層33aは、例えば、NiやFeなどの触媒金属とY、Sc、Ceなどの希土類元素から選ばれる少なくとも1種をドープした安定化ジルコニアとの混合体、NiやFeなどの触媒金属とGdやY、Smなどの希土類元素から少なくとも1種をドープしたセリアとの混合体、NiやFeなどの触媒金属とSr、Mg、Co、Fe、Cuから選ばれる少なくとも1種をドープしたランタンガレートとの混合体の少なくとも1種から形成されている。

電解質層33bは、例えばY、Sc、Ceなどの希土類元素から選ばれる少なくとも1種をドープした安定化ジルコニア、GdやY、Smなどの希土類元素から少なくとも1種をドープしたセリア、NiとSr、Mg、Co、Fe、Cuから選ばれる少なくとも1種をドープしたランタンガレートの少なくとも1種から形成される。

空気極層33cは、例えば、Sr、Caから選ばれた少なくとも1種をドープしたランタンマンガナイト、Sr、Co、Ni、Cuから選ばれた少なくとも1種をドープしたランタンフェライト、Sr、Fe、Ni、Cuから選ばれた少なくとも1種をドープしたランタンコバルタイト、Sr、Feから選ばれた少なくとも1種をドープしたバリウムコバルタイト、銀、銀−パラジウム合金、白金などの少なくとも1種から形成される。

固体酸化物形燃料電池円筒セル33は、図4に示すように、2つのタイプから構成されている。一方の第一タイプ33−A(図4にて右側に示す)は、空気極層33cの他端側(上端側)に第一空気極層被接続部33c1(第一外側電極層被接続部に相当する)が形成されるとともに燃料極層33aの一端側(下端側)に第一燃料極層被接続部33a1(第一内側電極層被接続部に相当する)が形成されている。第一燃料極層被接続部33a1の部位には、電解質層33bおよび空気極層33cは形成されておらず、燃料極層33aのみが設けられている。尚、前記第一空気極層被接続部と前記第一燃料極層被接続部の位置は端側ではなく、固体酸化物形燃料電池円筒セル33の長手方向の所定の位置にあってもよい。

他方の第2タイプ33−B(図4にて左側に示す)は、燃料極層33aの他端側に第二燃料極層被接続部33a2(第二内側電極層被接続部に相当する)が形成されるとともに空気極層33cの一端側に第二空気極層被接続部33c2(第二外側電極層被接続部)が形成されている。第二燃料極層被接続部33a2の部位には、電解質層33bおよび空気極層33cは形成されておらず、燃料極層33aのみが設けられている。尚、前記第二燃料極層被接続部と前記第二空気極層被接続部の位置は端側ではなく、固体酸化物形燃料電池円筒セル33の長手方向の所定の位置にあってもよい。 なお、両タイプ33−A,33−Bの一端側であって、第一燃料極層被接続部33a1および第二空気極層被接続部33c2より一端側には、空気極層33cが形成されていない。また、本実施形態では、固体酸化物形燃料電池円筒セル33は円筒形に形成されているが、筒状であれば、断面方形に形成するようにしてもよい。

固体酸化物形燃料電池円筒セル33の形成方法は、特に限定されないが、例えば、押し出し、プレス、鋳込み等の方法で内側電極層を形成し、逐次、電解質および外側電極層を印刷、ディッピング、スラリーコート等の方法で製膜することによって形成することができる。これらの方法により、固体酸化物形燃料電池円筒セル33は、径方向の内側から燃料極層33a、電解質層33bおよび空気極層33cの順に、既述の電極材料が層状に積層され、製膜の段階で応じてマスキングを行うことで、上述の燃料極層33aが露出する部位や電解質層33bが露出する部位が形成される。また、局所的に製膜を行うことで、任意の部分の径を変えて作製することも可能である。

図5に示すように、複数の固体酸化物形燃料電池円筒セル33は、ベース部材31および断熱部材32を貫通して立設されている。断熱部材32には、固体酸化物形燃料電池円筒セル33の外径より若干小径の貫通穴32aが複数形成されている。各固体酸化物形燃料電池円筒セル33は対応する貫通穴32aに圧入されており、各固体酸化物形燃料電池円筒セル33の外周壁面は、貫通穴32aの内周面に密着している。ベース部材31には、固体酸化物形燃料電池円筒セル33の外径より若干大径の貫通穴31aが複数形成されている。各固体酸化物形燃料電池円筒セル33は対応する貫通穴31aに挿入されている。ベース部材31の貫通穴31aと固体酸化物形燃料電池円筒セル33との間は、シール部材31bでシールされている。シール部材31bは、シリコーン系のシール材で形成されている。

電気的に隣り合う第一タイプの固体酸化物形燃料電池円筒セル33−Aと第二タイプの固体酸化物形燃料電池円筒セル33−Bは、図2に示すように、長手方向の取り付け向きが逆となるようにベース部材31に配設されている。 接続部材34は、電気的に隣り合う2つの固体酸化物形燃料電池円筒セル33(すなわち第一タイプの固体酸化物形燃料電池円筒セル33−Aと第2タイプの固体酸化物形燃料電池円筒セル33−B)の、他端側の電極層被接続部同士または一端側の電極層被接続部同士を電気的に接続する。一端側の接続部材34は、第一燃料極層被接続部33a1と第二空気極層被接続部33c2とを接続する。図6に示すように、接続部材34は、第一燃料極層被接続部33a1(燃料極層被接続部:他端側では第二燃料極層被接続部33a2)と接続される第一接続部34aと、第二空気極層被接続部33c2(空気極層被接続部:第一空気極層被接続部33c1)と接続される第二接続部34bと、第一接続部34aと第二接続部34bとを連結する連結部34cと、を備えている。第一接続部34aには、貫通穴34a1が形成され、第二接続部34bには、貫通穴34b1が形成されている。貫通穴34a1および貫通穴34b1は、固体酸化物形燃料電池円筒セル33の外径より大きく設定されている。貫通穴34a1および貫通穴34b1の外径寸法は、同一に設定されることが望ましい。

他端側の接続部材34も、一端側の接続部材34と同様に構成されており、第二燃料極層被接続部33a2と第一空気極層被接続部33c1とを接続する。このように、複数の固体酸化物形燃料電池円筒セル33は、複数の接続部材34によって直列接続されている。なお、燃料極層被接続部(第一燃料極層被接続部33a1または第二燃料極層被接続部33a2)と第一接続部34aとは、導電性接着剤34dで接続されている。空気極層被接続部(第一空気極層被接続部33c1または第二空気極層被接続部33c2)と第二接続部34bとは、導電性接着剤34dで接続されている。導電性接着剤34dは、例えば、白金、銀、銅あるいは銀−パラジウム合金などの導電性ペーストや導電性セラミックスを用いることができる。導電性セラミックスは、例えば、ABO₃型のペロブスカイト型酸化物を用いることができ、特にAサイトにLaを有する遷移金属型ペロブスカイト型酸化物を用いると良い。その中でも、導電性セラミックスは、比較的低温での電気伝導性が高いランタンコバルタイト系酸化物を用いると好適である。

また、下部(断熱部材32側)に位置する接続部材34の下面全体は、断熱部材32の上面に当接している。また、直列に接続された固体酸化物形燃料電池円筒セル33の両端の接続部は、バスバー接続部材38aを介してバスバー38bにそれぞれ接続されている。接続部材34,38aおよびバスバー38bは、例えば、フェライト系ステンレス、ランタンクロマイトなどを用いて形成することができる。

カバー35は、図2に示すように、ベース部材31の上面に取り付けられている。カバー35は、下方に開口する開口部を有する箱状に形成されている。カバー35とベース部材31との間に形成された密閉された空間R1には、固体酸化物形燃料電池円筒セル33の上部、蒸発部40および改質部50が収容されている。カバー35の開口部には、外方に向けて形成されたフランジ35aが形成されており、フランジ35aがベース部材31の上面に当接されて、ベース部材31にネジ35bによりねじ止め固定されている。カバー35の天井部には排気口35cが形成されており、燃焼排ガスが排気口35cを通って排気される。

アノードガスマニホールド36は、ベース部材31の下面に取り付けられている。アノードガスマニホールド36は、上方に開口する開口部を有する箱状に形成されている。アノードガスマニホールド36とベース部材31との間に形成された密閉された空間には、固体酸化物形燃料電池円筒セル33の下部が収容されている。アノードガスマニホールド36内には、金属製の支持板36aが設けられている。固体酸化物形燃料電池円筒セル33の下端面(一端面)が支持板36aに当接して配設されるため、固体酸化物形燃料電池円筒セル33は長手方向に位置決めされる。

なお、支持板36aと固体酸化物形燃料電池円筒セル33との間には、両部材36a,33を絶縁する絶縁板36bが設けられている。また、支持板36aおよび絶縁板36bの固体酸化物形燃料電池円筒セル33に対応する位置(図2にて矢印位置)には、アノードガスが通過する貫通穴36a1,36b1(図5参照)がそれぞれ形成されている。また、アノードガスマニホールド36には、一端が改質部50に接続されてアノードガスが供給されるアノードガス供給管36cが接続されている。

カソードガスマニホールド37は、空間R1内に設けられている。カソードガスマニホールド37は、断熱部材32より上方に突出している固体酸化物形燃料電池円筒セル33の下方に配設されている。カソードガスマニホールド37は、断熱部材32の周囲に配設されている。カソードガスマニホールド37の上部には、上方に向けてカソードガスが流出する流出孔(図2にて矢印位置)が複数形成されている。カソードガスマニホールド37には、カソードガスが供給されるカソードガス供給管37aが接続されている。

蒸発部40は、後述する燃焼ガスにより加熱されて、供給された改質水を蒸発させて水蒸気を生成するとともに、供給された改質用原料を予熱するものである。蒸発部40は、このように生成された水蒸気と予熱された改質用原料を混合して改質部50に供給するものである。改質用原料としては天然ガス、LPガスなどの改質用気体燃料、灯油、ガソリン、メタノールなどの改質用液体燃料があり、本実施形態においては天然ガスにて説明する。

蒸発部40には、一端(下端)が水タンク14に接続された水供給管11bの他端が接続されている。また、蒸発部40には、一端が供給源Gsに接続された改質用原料供給管11aが接続されている。供給源Gsは、例えば都市ガスのガス供給管、LPガスのガスボンベである。

改質部50は、上述した燃焼ガスにより加熱されて水蒸気改質反応に必要な熱が供給されることで、蒸発部40から供給された混合ガス(改質用原料、水蒸気)から改質ガスを生成して導出するものである。改質部50内には、触媒(例えば、RuまたはNi系の触媒)が充填されており、混合ガスが触媒によって反応し改質されて水素ガスと一酸化炭素などを含んだガスが生成されている(いわゆる水蒸気改質反応)。改質ガスは、水素、一酸化炭素、二酸化炭素、水蒸気、未改質の天然ガス(メタンガス)、改質に使用されなかった改質水(水蒸気)を含んでいる。このように、改質部50は改質用原料(原燃料)と改質水とから改質ガス(燃料)を生成して固体酸化物形燃料電池スタック30に供給する。なお、水蒸気改質反応は吸熱反応である。

燃焼部60は、各固体酸化物形燃料電池円筒セル33と蒸発部40および改質部50との間に設けられている。燃焼部60は、固体酸化物形燃料電池円筒セル33からのアノードオフガス(燃料オフガス)と固体酸化物形燃料電池円筒セル33からのカソードオフガス(酸化剤オフガス)とが燃焼されて改質部50を加熱する。

上述した第一実施形態によれば、固体酸化物形燃料電池スタック30は、ベース部材31と、ベース部材31を貫通して該ベース部材31に立設されて、筒状に形成され燃料が一端側(下端側)から他端側(上端側)に向けて流通する燃料極層33a(内側電極層)と、燃料極層33aの外側に積層され酸化剤ガスが一端側から他端側に向けて流通する空気極層33c(外側電極層)と、を備えた複数の固体酸化物形燃料電池円筒セル33と、ベース部材31の、燃料オフガスと酸化剤オフガスとが燃焼する燃焼部60側に当接して配設されるとともに各固体酸化物形燃料電池円筒セル33が各貫通穴32aにそれぞれ圧入されて、燃焼部60側である他端側と一端側とを断熱する断熱部材32と、固体酸化物形燃料電池円筒セル33と、ベース部材31に形成された貫通穴31aとの間をシールするシール部材31bと、一の固体酸化物形燃料電池円筒セル33の燃料極層33aに備えられた内側電極層被接続部と、一の固体酸化物形燃料電池円筒セル33に隣り合う他の固体酸化物形燃料電池円筒セル33の空気極層33cに備えられた外側電極層被接続部と、を接続する接続部材であって、前記断熱部材32の燃焼部60側に一部が当接して配設される接続部材34と、を備えている。

これによれば、各固体酸化物形燃料電池円筒セル33は、断熱部材32の各貫通穴32aにそれぞれ圧入されるため、治具などを使用せずとも仮止めが可能となる。したがって、固体酸化物形燃料電池円筒セル33をベース部材31に組み付ける際に、ベース部材31の燃焼部60側面に当接して配設される断熱部材32に各固体酸化物形燃料電池円筒セル33が仮止めされるため、固体酸化物形燃料電池円筒セル33の径方向の位置決めはもちろん固体酸化物形燃料電池円筒セル33の長手方向の位置決めも可能となり、固体酸化物形燃料電池円筒セル33のベース部材31に対する組付性を向上することができる。さらに、一の固体酸化物形燃料電池円筒セル33と他の固体酸化物形燃料電池円筒セル33とを接続する接続部材34の一部が、断熱部材32の燃焼部60側に当接して配設することができるため、治具などを使用せずとも接続部材34を固体酸化物形燃料電池円筒セル33に対して正確に位置決めすることができる。よって、接続部材34の固体酸化物形燃料電池円筒セル33に対する組付性を向上することができる。したがって、固体酸化物形燃料電池スタック30自体の組立性を向上することができる。

さらに、断熱部材32は、ベース部材31側の温度がシール部材31bの耐熱温度(所定温度)以下となるように、厚みおよび材料が設定されている。その結果、固体酸化物形燃料電池システムの発電中において断熱部材32の他端側(上面側)の温度は600〜1000℃であるが、断熱部材32の一端側(下面側)の温度は200℃以下とすることができる。これにより、ベース部材31の貫通穴31aと固体酸化物形燃料電池円筒セル33との間のシール部材31bを、ガラス系のシール材料から柔軟性のあるシリコーン系のシール材料に変更することができる。よって、ベース部材31の貫通穴31aと固体酸化物形燃料電池円筒セル33との間は、シリコーン系のシール材料からなるシール部材31bでシールされている。これにより、固体酸化物形燃料電池システムの起動・停止による熱サイクル時にシール部材31bに発生する熱応力をシール部材31b自身の変形により吸収(抑制)することができる。また、柔軟性のあるシール材料を使用することで、容易にシール加工することができるとともに、シール性を確実に確保することができる。

また、固体酸化物形燃料電池スタック30は、ベース部材31に組付固定され、固体酸化物形燃料電池円筒セル33の一端が当接して固体酸化物形燃料電池円筒セル33を長手方向に位置決め支持する支持板36aをさらに備えている。 これによれば、固体酸化物形燃料電池円筒セル33をベース部材31に組み付ける際に、固体酸化物形燃料電池円筒セル33の一端を支持板36aに当接させることで、固体酸化物形燃料電池円筒セル33をより確実に長手方向に位置決めすることができる。よって、固体酸化物形燃料電池円筒セル33のベース部材31に対する組付性をより向上することができる。

また、固体酸化物形燃料電池円筒セル33は、空気極層33cの他端側に第一空気極層被接続部33c1(第一外側電極層被接続部)が形成されるとともに燃料極層33aの一端側に第一燃料極層被接続部33a1(第一内側電極層被接続部)が形成されている第一タイプ33−Aと、燃料極層33aの他端側に第二燃料極層被接続部33a2(第二内側電極層被接続部)が形成されるとともに空気極層33cの一端側に第二空気極層被接続部33c2(第二外側電極層被接続部)が形成されている第二タイプ33−Bとの、二種類のタイプから構成されており、接続部材34は、一の第一タイプ33−Aの固体酸化物形燃料電池円筒セル33の外側電極層被接続部(第一空気極層被接続部33c1または第二空気極層被接続部33c2)と、他の第二タイプ33−Bの固体酸化物形燃料電池円筒セル33の内側電極層被接続部(第二燃料極層被接続部33a2または第一燃料極層被接続部33a1)とを接続するように構成されている。 これによれば、固体酸化物形燃料電池円筒セル33が二種類のタイプから構成されている固体酸化物形燃料電池スタック30において、固体酸化物形燃料電池スタック30自体の組立性を向上することができる。

また、固体酸化物形燃料電池モジュール11は、固体酸化物形燃料電池スタック30と、固体酸化物形燃料電池スタック30の燃焼ガスにより加熱され、供給された改質水を蒸発させて水蒸気を生成するとともに供給された改質用燃料を予熱する蒸発部40と、蒸発部40から供給された水蒸気と改質用燃料の混合ガスとから燃料である改質ガスを生成する改質部50と、を備えている。これによれば、固体酸化物形燃料電池モジュール11は、上述した固体酸化物形燃料電池スタック30に係る作用・効果を得ることができる。

また、固体酸化物形燃料電池システムは、発電ユニット10と、貯湯水を貯湯する貯湯槽21と、を備えている固体酸化物形燃料電池システムであって、発電ユニット10は、固体酸化物形燃料電池モジュール11と、固体酸化物形燃料電池モジュール11から排気される燃焼排ガスと貯湯槽21から供給される貯湯水との間で熱交換を行い、燃焼排ガスを凝縮して凝縮水を排出する熱交換器12と、熱交換器12から排出される凝縮水を純水化する水タンク14と、補機を駆動して固体酸化物形燃料電池システムの運転を制御する制御装置15と、少なくとも固体酸化物形燃料電池モジュール11から出力される直流電力を交流電力に変換して交流の系統電源に接続されている電源ラインに出力するインバータ装置13(電力変換装置)と、を備えている。これによれば、固体酸化物形燃料電池システムは、上述した固体酸化物形燃料電池スタック30に係る作用・効果を得ることができる。

なお、上述した実施形態においては、内側電極層を燃料極層33aとし、外側電極層を空気極層33cとしたが、内側電極層を空気(酸化剤ガス)が流通する空気極層33cとし、外側電極層を燃料が流通する燃料極層33aとするようにしてもよい。

(第二実施形態) 以下、本発明による固体酸化物形燃料電池システムの第二実施形態について説明する。図7は、第二実施形態に係る固体酸化物形燃料電池システムの固体酸化物形燃料電池モジュールを固体酸化物形燃料電池円筒セルの長手方向に沿った方向に切断した切断部端面図である。第二実施形態に係る固体酸化物形燃料電池システムの固体酸化物形燃料電池スタック130は、以下の点で上述した固体酸化物形燃料電池スタック30と異なる。固体酸化物形燃料電池円筒セル133は、2種類で構成されておらず、1種類で構成されている。接続部材134は、平板状に形成されている。固体酸化物形燃料電池円筒セル133の両端には、両端の各被接続部133a1,133c1(または133a2,133c2)と接続部材134とを電気的に接続する第一および第二キャップ71,72が設けられている。アノードガスマニホールド36には、金属製の支持板36a(絶縁板36b)が設けられていない。なお、第一実施形態と同様に構成されるものは、同一符号を付してその説明を省略する。

固体酸化物形燃料電池円筒セル133(固体酸化物形燃料電池筒状セルに相当する)は、図8に示すように、燃料極層133a(内側電極層に相当する)の一方の端部(図8にて上端部)は露出するとともに、燃料極層133aの他方の端部(図8にて下端部)は空気極層133c(外側電極層に相当する)により覆われるように形成されている。燃料極層133aの上端部の露出部に燃料極層被接続部133a1が形成されるとともに、空気極層133cの下端部に空気極層被接続部133c1が形成されている。

固体酸化物形燃料電池円筒セル133は、第一キャップ71と第二キャップ72とをさらに備えている。第一キャップ71および第二キャップ72は、ベース部材と同様に、金属材(例えば、フェライト系ステンレス鋼)で形成されている。第一キャップ71は、第一本体部71aと第一連通口部71bとを備えている。第一本体部71aは、燃料極層被接続部133a1と接続部材134の第一接続部134aとの間に介在して、燃料極層被接続部133a1と第一接続部134aとを電気的に接続する。詳細には、図9に示すように、第一本体部71aは、有底筒状に形成されている。第一本体部71aは、第一本体部71aの内壁面が燃料極層133aの露出部(燃料極層被接続部133a1を含む)を覆うように配設されている。第一本体部71aの内壁面(内周側面と底面を含む)と燃料極層被接続部133a1とは、上述した導電性接着剤34dと同様な導電性接着剤71cで接続されている。なお、第一本体部71aの内壁面と燃料極層被接続部133a1とは直接接触している部分(例えば底面)もある。

第一連通口部71bは、第一本体部71aに設けられて燃料極層133a内に形成された流路に連通する。第一連通口部71bは、筒状に形成され第一本体部71aの底壁から燃料極層133aと反対側に向けて立設されている。

第二キャップ72は、第二本体部72aと第二連通口部72bとを備えている。第二本体部72aは、空気極層被接続部133c1と接続部材134の第二接続部134bとの間に介在して、空気極層被接続部133c1と第二接続部134bとを電気的に接続する。詳細には、図9に示すように、第二本体部72aは、有底筒状に形成されている。第二本体部72aは、第二本体部72aの内壁面が空気極層133cの端部(空気極層被接続部133c1)を覆うように配設されている。第二本体部72aの内壁面(内周側面と底面を含む)と空気極層被接続部133c1とは、上述した導電性接着剤34dと同様な導電性接着剤72cで接続されている。なお、第二本体部72aの内壁面と空気極層被接続部133c1とは直接接触している部分(例えば底面)もある。また、燃料極層133aの端部および内壁面は、電解質層133bと同じ材質で製膜され、絶縁部133b1が形成されている。絶縁部133b1は、燃料極層133aと第二キャップ72とを絶縁する。

第二連通口部72bは、第二本体部72aに設けられて燃料極層133a内に形成された流路に連通する。第二連通口部72bは、筒状に形成され第二本体部72aの底壁から燃料極層133aと反対側に向けて立設されている。

第一キャップ71および第二キャップ72のうちベース部材31と遠い側に配置される連通口部(第一連通口部71bまたは第二連通口部72b)は、接続部材134の貫通穴(貫通穴134a1または貫通穴134b1)を貫通している。第一連通口部71bと貫通穴134a1(第一接続部134a)とは、導電性接着剤34dと同様な導電性接着剤134dで接続されている。第二連通口部72bと貫通穴134b1(第二接続部134b)も、導電性接着剤134dで接続されている。

第一キャップ71および第二キャップ72のうちベース部材31に近い側に配置される連通口部(第一連通口部71bまたは第二連通口部72b)は、接続部材134の貫通穴(貫通穴134a1または貫通穴134b1)、断熱部材32の貫通穴32aおよびベース部材31の貫通穴31aを貫通している。各連通口部と各貫通穴は、導電性接着剤134dで接続されている。

断熱部材32の貫通穴32aは、第一連通口部71bおよび第二連通口部72bの外形より若干小さく形成されている。各第一連通口部71bおよび第二連通口部72bは対応する貫通穴32aに圧入されており、各第一連通口部71bおよび第二連通口部72bの外壁面は、貫通穴32aの内壁面に密着している。また、ベース部材31の貫通穴31aは、第一連通口部71bおよび第二連通口部72bの外形より若干大きく形成されている。ベース部材31の貫通穴31aと第一連通口部71bおよび第二連通口部72bとの間は、シリコーン系のシール部材31bでシールされている。 電気的に隣り合う固体酸化物形燃料電池円筒セル133は、図9に示すように、長手方向の取り付け向きが逆となるようにベース部材31に配設されている。

なお、第一本体部71aおよび第二本体部72aは、同一寸法で形成してもよく、第一本体部71aの内径寸法を燃料極層133aの外径寸法より若干大きくするとともに第二本体部72aの内径寸法を空気極層133cの外径寸法より若干大きくするように形成してもよい。また、第一キャップ71および第二キャップ72のうちベース部材31に近い側に配置される連通口部(第一連通口部71bまたは第二連通口部72b)の長手方向長さは、接続部材134、断熱部材32およびベース部材31の各厚みの合計より大きい値に少なくとも設定されている。第一キャップ71および第二キャップ72のうちベース部材31と遠い側に配置される連通口部(第一連通口部71bまたは第二連通口部72b)の長手方向長さは、近い側に配置される連通口部と同一でもよく、また、短くてもよい(ただし、接続部材134の厚みより大きい値に設定される)。

接続部材134は、図10に示すように、燃料極層被接続部133a1(内側電極層被接続部)と電気的に接続される第一接続部134aと、空気極層被接続部133c1(外側電極層被接続部)と電気的に接続される第二接続部134bと、第一接続部134aと第二接続部134bとを連結する連結部134cと、を備えている。接続部材134は、例えば、フェライト系ステンレス、ランタンクロマイトなどを用いて形成することができる。

第一接続部134aには、第一キャップ71の第一連通口部71bが貫通する貫通穴134a1が形成されている。第二接続部134bには、第二キャップ72の第二連通口部72bが貫通する貫通穴134b1が形成されている。貫通穴134a1は、第一連通口部71bの外径より大きく設定されている。貫通穴134b1は、第二連通口部72bの外径より大きく設定されている。貫通穴134a1および貫通穴134b1の外径寸法は、同一に設定されることが望ましい。

このように構成された第二実施形態によれば、固体酸化物形燃料電池円筒セル133が一種類のタイプから構成されるとともに、固体酸化物形燃料電池円筒セル133の両端部の一方に設けられる第一キャップ71と固体酸化物形燃料電池円筒セル133の両端部の他方に設けられる第二キャップ72とを備えている固体酸化物形燃料電池スタックにおいて、固体酸化物形燃料電池スタック自体の組立性を向上することができる。 また、第二実施形態によっても、上述した第一実施形態による作用・効果を得ることができる。

(第三実施形態) 以下、本発明による固体酸化物形燃料電池システムの第三実施形態について説明する。図11は、第三実施形態に係る固体酸化物形燃料電池システムの固体酸化物形燃料電池モジュールを固体酸化物形燃料電池円筒セルの長手方向に沿った方向に切断した切断部端面図である。第三実施形態に係る固体酸化物形燃料電池システムの固体酸化物形燃料電池スタック230は、以下の点で上述した固体酸化物形燃料電池スタック230と異なる。固体酸化物形燃料電池円筒セル33は、2種類で構成されておらず、2種類のうちいずれか一方の1種類(本実施形態では第二タイプの固体酸化物形燃料電池円筒セル33−B)のみで構成されている。電気的に隣り合う固体酸化物形燃料電池円筒セル33は、長手方向の取り付け向きが同一となるようにベース部材31に配設されている。接続部材234は、第一接続部234aと第二接続部234bとが固体酸化物形燃料電池円筒セル33の長手方向にて異なる位置となるように形成されている。なお、第一実施形態と同様に構成されるものは、同一符号を付してその説明を省略する。

図11に示すように、第二タイプの固体酸化物形燃料電池円筒セル33−Bが、長手方向の取り付け向きが同一となるようにベース部材31に配設されている。すなわち、全ての固体酸化物形燃料電池円筒セル33は、燃料極層33aの他端側が露出されている方が上端側となるようにベース部材31に配設されている。この露出部に第二燃料極層被接続部33a2(内側電極層被接続部)が形成されている。また、第二タイプの固体酸化物形燃料電池円筒セル33−Bの下端面(一端面)が支持板36aに当接して長手方向に位置決めされるため、第二タイプの固体酸化物形燃料電池円筒セル33−Bの空気極層33cの一端側に形成された第二空気極層被接続部33c2(外側電極層被接続部)が、断熱部材32の上面から所定距離上方に設定された位置に位置決めされる。

接続部材234は、一の固体酸化物形燃料電池円筒セル33−Bの第二空気極層被接続部33c2と、一の固体酸化物形燃料電池円筒セル33−Bと電気的に隣り合う他の固体酸化物形燃料電池円筒セル33−Bの第二燃料極層被接続部33a2とを接続するように構成されている。接続部材234は、図12および図13に示すように、第一接続部234aと第二接続部234bとが固体酸化物形燃料電池円筒セル33の長手方向にて異なる位置となるように形成されている。

接続部材234は、燃料極層被接続部33a2と電気的に接続される第一接続部234aと、空気極層被接続部33c2と電気的に接続される第二接続部234bと、第一接続部234aと第二接続部234bとを連結する連結部234cと、を備えている。接続部材234は、例えば、フェライト系ステンレス、ランタンクロマイトなどを用いて形成することができる。

第一接続部234aには、貫通穴234a1が形成され、第二接続部234bには、貫通穴234b1が形成されている。貫通穴234a1および貫通穴234b1は、固体酸化物形燃料電池円筒セル33の外径より大きく設定されている。貫通穴234a1および貫通穴234b1の外径寸法は、同一に設定されることが望ましい。燃料極層被接続部33a2と第一接続部234aと、および第二空気極層被接続部33c2と第二接続部234bとは、導電性接着剤34dで接続されている。

連結部234cは、固体酸化物形燃料電池円筒セル33の長手方向に沿って延設されており、空気極層33cの全長(固体酸化物形燃料電池円筒セル33が断熱部材32の上面から突出している部分)にわたって空気極層33cに接触するように配置されている。この接触部分は、導電性接着剤34dにより接着されているのが望ましい。 また、接続部材234の第二接続部234bは、断熱部材32の上面に当接して配設されている。これにより、接続部材234は、長手方向に位置決めされる。

このように構成された第三実施形態によれば、固体酸化物形燃料電池円筒セル33が一種類のタイプから構成されるとともに、電気的に隣り合う固体酸化物形燃料電池円筒セル33は、長手方向の取り付け向きが同一となるようにベース部材31に配設されている固体酸化物形燃料電池スタックにおいて、固体酸化物形燃料電池スタック自体の組立性を向上することができる。 また、第三実施形態によっても、上述した第一実施形態による作用・効果を得ることができる。

なお、前述した実施形態においては、固体酸化物形燃料電池円筒セルは第二タイプの固体酸化物形燃料電池円筒セル33−Bを採用したが、固体酸化物形燃料電池円筒セルは第一タイプの固体酸化物形燃料電池円筒セル33−Aを採用するようにしてもよい。

10…発電ユニット、11…固体酸化物形燃料電池モジュール、12…熱交換器、13…インバータ装置、14…水タンク、15…制御装置、16a…系統電源、16b…電源ライン、16c…外部電力負荷、20…排熱回収システム、21…貯湯槽、22…貯湯水循環ライン、30…固体酸化物形燃料電池スタック、31…ベース部材、31a…貫通穴、31b…シール部材、32…断熱部材、32a…貫通穴、33…固体酸化物形燃料電池円筒セル(固体酸化物形燃料電池筒状セル)、33a…燃料極層(内側電極層)、33a1…第一燃料極層被接続部(第一内側電極層被接続部)、33a2…第二燃料極層被接続部(第一内側電極層被接続部)、33b…電解質層、33c…空気極層(外側電極層)、33c1…第一空気極層被接続部(第一外側電極層被接続部)、33c2…第二空気極層被接続部(第二外側電極層被接続部)、34…接続部材、34a…第一接続部、34a1…貫通穴、34b…第二接続部、34b1…貫通穴、34c…連結部、34d…導電性接着剤、35…カバー、36…アノードガスマニホールド、36a…支持板、36a1,36b1…貫通穴、36b…絶縁板、40…蒸発部、50…改質部、60…燃焼部、71…第一キャップ、71a…第一本体部、71b…第一連通口部、71c…導電性接着剤、72…第二キャップ、72a…第二本体部、72b…第二連通口部、72c…導電性接着剤、130…固体酸化物形燃料電池スタック、133…固体酸化物形燃料電池円筒セル、134…接続部材、230…固体酸化物形燃料電池スタック、234…接続部材。