CN104253278B - 固体氧化物型燃料电池装置及其制造方法、制造装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种固体氧化物型燃料电池装置的制造方法，使用陶瓷粘接剂气密地接合燃料电池模块内的构成部件。本发明是一种向收容在燃料电池模块(2)内的多个燃料电池单电池(16)供给燃料及氧化剂气体而进行发电的固体氧化物型燃料电池装置(1)的制造方法，其特征在于，具有：粘接剂附着工序，使陶瓷粘接剂附着于构成部件的接合部，以在燃料电池模块内气密地构成引导燃料或氧化剂气体的流路；作业可能固化工序，使所附着的陶瓷粘接剂固化至可实施下一个制造工序的状态；及溶剂除去固化工序，在反复执行多次粘接剂附着工序和作业可能固化工序后，使作业可能固化工序中固化的陶瓷粘接剂干燥至可承受发电时的温度的状态。

Description

固体氧化物型燃料电池装置及其制造方法、制造装置
技术领域
本发明涉及一种固体氧化物型燃料电池装置，尤其涉及向收容在燃料电池模块内的多个燃料电池单电池供给燃料及氧化剂气体而进行发电的固体氧化物型燃料电池装置及其制造方法、制造装置。
背景技术
固体氧化物型燃料电池(Solid Oxide Fuel Cell：以下也称为“SOFC”)是将氧化物离子导电性固体电解质用作电解质，在其两侧安装电极，在一侧供给燃料气体，在另一侧供给氧化剂气体(空气、氧气等)，并在较高的温度下进行动作的燃料电池。
在固体氧化物型燃料电池装置，尤其是收容有燃料电池单电池的燃料电池模块中，内置有用于向燃料电池单电池供给燃料的燃料流路、用于供给空气等的氧化剂气体的氧化剂气体流路等。通常，这些流路由多个构成部件构成，通过接合各构成部件而形成流路。另外，由于固体氧化物型燃料电池通常以600～1000℃的高温进行动作，因此需要将各构成部件接合为可承受这种高温。此外，构成燃料流路、氧化剂气体流路等的各构成部件的接合部必须确保气密性。
因此，在燃料电池模块内，构成部件间的要求气密性的接合部一直采用由螺栓等机械固定构成部件后，通过将膏状玻璃注入接合部来确保气密性等的方法。
另外，在日本国专利第3894860号(专利文献1)、日本国特开平6-215782号(专利文献2)记载的燃料电池中，记载有通过陶瓷粘接剂来粘接燃料电池模块内的构成部件的接合部。
专利文献1：日本国专利第3894860号
专利文献2：日本国特开平6-215782号
但是，在由螺栓等机械固定构成部件后，通过将膏状玻璃注入接合部来确保气密性时，1个位置的接合需要2个工序，由于制造工序增多，因此存在制造成本增大的问题。
此外，如果利用螺栓固定燃料电池模块内的构成部件，则在被置于高温时，从螺栓蒸发铬成分，其使燃料电池单电池发生铬中毒，存在单电池劣化的问题。另外，如果为了确保接合部的气密性而通过玻璃进行密封，则在被置于高温时，从玻璃蒸发硼，由于附着于单电池而还产生使燃料电池单电池劣化的问题。
另一方面，根据日本国专利第3894860号、日本国特开平6-215782号所记载的使用陶瓷粘接剂的粘接，则可以避免上述那样的燃料电池单电池的劣化。但是，在陶瓷粘接剂的现有接合中存在如下问题，无法在固定构成部件彼此的同时，进行构成部件间的切实的密封。
即，由于陶瓷粘接剂涂布后在固化时水等的溶剂蒸发，从而体积收缩，因此如果无法良好地控制该收缩，则在固化后的陶瓷粘接剂层中产生伴随收缩的剥离或过度的裂纹。在陶瓷粘接剂层中产生上述剥离或裂纹时，即使能够在构成部件间得到足够的粘接强度，也无法确保其接合部的足够的气密性。为了弥补该气密性的缺乏，还提出了用玻璃涂覆在粘接后的陶瓷粘接剂层上(日本国专利第3894860号，段落0029)。但是，由于用玻璃涂覆陶瓷粘接剂层时，在制造工序增加的同时，产生从玻璃蒸发硼的问题，因此使用陶瓷粘接剂没有什么优点。
另外，陶瓷粘接剂层中的裂纹容易在使所附着的陶瓷粘接剂急剧干燥时产生。因而，如果使所附着的陶瓷粘接剂以常温自然干燥，则也能避免产生裂纹。但是，使陶瓷粘接剂自然干燥时，接合部得到足够的粘接强度之前需要极长的时间，在此期间无法转入下一个制造工序。通常，由于在固体氧化物型燃料电池装置的组装中需要非常多的制造工序，因此利用陶瓷粘接剂的粘接在工业上完全无法供于实用。尽管对于固体氧化物型燃料电池装置的组装，在专利文献中记载有使用陶瓷粘接剂，但是可以认为尚未实用化是因为上述理由。
而且，本申请发明人发现了如下新的技术课题，在使用陶瓷粘接剂而组装固体氧化物型燃料电池装置时，即使陶瓷粘接剂充分固化至可承受实用强度的程度，且气密性也能够确保可承受实用的程度，在最初运行燃料电池装置而置于高温时粘接部分的气密性也会受损。也就是说，即使在所附着的陶瓷粘接剂固化而得到足够的气密性、粘接强度的状态下，在固化的陶瓷粘接剂层的内部也残留有少量的水分或其它蒸发性溶剂。尤其在该残留的水分、溶剂的量集中较多地残留在内部的状态下，在燃料电池装置最初运行时，固化的陶瓷粘接剂层处于如下状态，在极快的时间内被急剧加热至远比干燥、固化时的温度高的温度，因此，残留的水分、溶剂急剧地发生体积膨胀及蒸发，此时，在已经固化的陶瓷粘接剂层的表层部分上以切开强度较弱的部分的方式进行作用从而产生新的裂纹。本申请发明人查明了这种实际使用时发生的气密性丧失的原因。
即，在固体氧化物型燃料电池装置的组装中使用陶瓷粘接剂时，在陶瓷粘接剂通常使用中的干燥、固化状态下，无法承受燃料电池装置的起动工序中的温度上升。为了使残留在陶瓷粘接剂层内部的水分、溶剂减少至可承受起动工序的温度上升的状态，需要预先用更长的时间慢慢充分地进行干燥。由于上述理由，使用陶瓷粘接剂的固体氧化物型燃料电池装置的组装需要非常长的时间，实用化极为困难。
发明内容
因而，本发明的目的在于提供一种固体氧化物型燃料电池装置的制造方法及制造装置，使用陶瓷粘接剂气密地接合燃料电池模块内的构成部件。
为了解决上述课题，本发明是一种向收容在燃料电池模块内的多个燃料电池单电池供给燃料及氧化剂气体而进行发电的固体氧化物型燃料电池装置的制造方法，其特征在于，具备：粘接剂附着工序，使陶瓷粘接剂附着于构成部件的接合部，以在燃料电池模块内气密地构成引导燃料或氧化剂气体的流路；及干燥固化工序，使所附着的陶瓷粘接剂干燥固化，干燥固化工序具有：作业可能固化工序，使所附着的陶瓷粘接剂固化至可实施下一个制造工序的状态；及溶剂除去固化工序，在反复执行多次粘接剂附着工序和作业可能固化工序后，从各作业可能固化工序中固化的陶瓷粘接剂进一步除去残存在陶瓷粘接剂内部的溶剂而进一步固化，从而干燥至可承受起动工序中的温度上升的状态。
在如此构成的本发明中，为了在燃料电池模块内气密地构成引导燃料或氧化剂气体的流路，而在粘接剂附着工序中使陶瓷粘接剂附着于构成部件的接合部。之后，在作业可能固化工序中，使所附着的陶瓷粘接剂固化至可实施下一个制造工序的状态。对各接合部反复执行多次粘接剂附着工序和作业可能固化工序。而且，在溶剂除去固化工序中，使各作业可能固化工序中固化的陶瓷粘接剂干燥至可承受发电时的温度的状态。
根据如此构成的本发明，粘接剂附着工序中附着的陶瓷粘接剂在作业可能固化工序中固化。虽然作业可能固化工序结束后的陶瓷粘接剂被固化至可实施下一个制造工序的状态，但是其为在使组装完成的固体氧化物型燃料电池装置运行时，有可能产生裂纹的状态。如此，虽然在作业可能固化工序中成为可实施下一个制造工序的状态，但是在转入发电运行的起动工序阶段中用2小时左右升温至通常的发电温度600度以上的情况下，残留的溶剂较多，由于在该状态下溶剂因起动工序中的急剧的加热上升而急剧地发生体积膨胀，且急剧地蒸发而产生裂纹，但是由于仅固化至可实现下一个工序的作业即可，因此可以缩短干燥固化时间，可以在短时间内转入下一个工序。另外，由于是上述那样的干燥固化，因此溶剂的蒸发较慢，也没有产生裂纹的危险。这是良好地利用陶瓷粘接剂的特性的结果。具体而言，这是发现如果只是得到进行固体氧化物型燃料电池作业程度的固化状态的程度，则陶瓷粘接剂可在极短的时间内得以进行，另一方面，为了在确保强度的基础上防止产生裂纹而确保气密性，则需要极端地延长干燥固化时间这样的见解而施加的措施。
而且，粘接剂附着工序和作业可能固化工序被反复执行多次。因此，在初期的粘接剂附着工序中附着的陶瓷粘接剂被实施多次作业可能固化工序。由此，在进入下一个工序的作业的过程中固化的陶瓷粘接剂内部的水分或溶剂用较长时间被逐渐蒸发，固化的陶瓷粘接剂变为接近可承受发电时的温度的状态。由此，可以提高作业效率，并切实避免导致气密性不良这样的裂纹的产生。而且，在粘接剂附着工序和作业可能固化工序被反复执行多次后，通过溶剂除去固化工序使利用各作业可能固化工序而固化的多个接合部进一步干燥。残留在固化的陶瓷粘接剂内部的水分或溶剂通过溶剂除去固化工序而变为极其微量，固化的陶瓷粘接剂变为可承受发电时的温度的状态。根据本发明，由于使利用多次作业可能固化工序而固化的多个接合部同时干燥至可承受开始发电之前的起动工序中的温度上升的状态，因此可以缩短制造所需的时间并气密地接合构成部件。
在本发明中，优选溶剂除去固化工序以比作业可能固化工序高的温度使陶瓷粘接剂干燥。
根据如此构成的本发明，由于溶剂除去固化工序以比作业可能固化工序高的温度使陶瓷粘接剂干燥，因此可以提高残留的水、溶剂的温度，可以切实地使残留的水、溶剂从陶瓷粘接剂蒸发。因而，可以在短时间内使陶瓷粘接剂干燥至即使在升温至发电温度的起动工序中也不会产生裂纹的状态。另外，由于所附着的陶瓷粘接剂经历至少1次作业可能固化工序，因此即使在以比作业可能固化工序高的温度使陶瓷粘接剂干燥时，也能够充分减少产生裂纹的风险。
在本发明中，优选溶剂除去固化工序以比作业可能固化工序的温度高且比发电时的发电室内的温度低的温度使陶瓷粘接剂干燥。
根据如此构成的本发明，通过即便陶瓷粘接剂的强度足够也以水、溶剂较多残留为前提的作业可能固化工序，可以使工艺性提高。与此同时，通过以比发电温度低的温度实施溶剂除去固化工序，从而可以提供即便是第1次起动工序所引起的急剧的升温变化也切实地不会产生过度的裂纹的陶瓷粘接剂的接合方法。
在本发明中，优选溶剂除去固化工序以100℃以上、200℃以下的温度使陶瓷粘接剂干燥。
根据如此构成的本发明，即使残留的水、溶剂较多也由于溶剂除去固化工序处于低温，因此可以抑制急剧的体积膨胀，不会产生裂纹，可以切实地确保固化性能和气密性。另外，由于溶剂除去固化工序在不使重整催化剂氧化的温度下进行，因此对于装入了重整催化剂的状态的燃料电池装置的组装体也可以实施溶剂除去固化工序，可以在最终工序中进行，可以确保作业效率。
在本发明中，优选溶剂除去固化工序与作业可能固化工序相比干燥温度高，且使其上升至发电运行时的发电室温度以上或该温度附近的第1温度，另一方面，与在通常运行中的转入发电的起动工序中升至第1温度所花费的时间相比，用较长的时间升温至第1温度。
还希望溶剂除去固化工序用比通常的起动工序中花费的时间长的时间升温至发电运行时的发电室温度。根据如此构成的本发明，通过在制造过程中上升至第1温度的温度区域，可以切实地避免在最初的起动中因残留的水、溶剂急剧地发生体积膨胀并急剧地蒸发而产生裂纹的状况。
在本发明中，优选溶剂除去固化工序构成为，进行以100℃以上、200℃以下的温度使陶瓷粘接剂干燥规定时间的第1溶剂除去固化工序，其后，进行以用比升至第1温度所花费的时间长的时间升温至第1温度，且使升温变化率比起动工序的升温变化率小的方式进行干燥的第2溶剂除去固化工序。
根据如此构成的本发明，可切实地避免在初次起动工序中产生过度的裂纹而对性能造成妨碍这样的气密性丧失。具体而言，即使在作业可能固化工序中残存较多的水、溶剂的状态下，也能够通过低温的第1溶剂除去固化工序在抑制体积膨胀且仅慢慢升温的环境下使较多的水、溶剂蒸发，可以防止产生裂纹。由于在该状态下即使微量残存的水、溶剂上升至发电时的高温也能减小体积膨胀，并且还能减小蒸发速度，因此可以切实地抑制裂纹。另外，通过采取该工序，还能将上升至发电温度的速度抑制为缓慢的程度，可以减轻产生裂纹的风险并提高生产效率。
在本发明中，优选多次实施的作业可能固化工序中初期实施的作业可能固化工序的时间比后实施的作业可能固化工序短。
在本发明中，初期实施了作业可能固化工序的接合部比后实施的接合部实施更多次数的作业可能固化工序。因而，根据如上构成的本发明，由于即使初期缩短干燥时间，也能够确保在充分必要长的期间内进行干燥固化的时间，因此可以缩短干燥固化整体所需的时间，并充分减少产生裂纹的风险。
为了解决上述课题，本发明是一种向收容在燃料电池模块内的多个燃料电池单电池供给燃料及氧化剂气体而进行发电的固体氧化物型燃料电池装置的制造方法，其特征在于，具有：粘接剂附着工序，使陶瓷粘接剂附着于构成部件的接合部，以在燃料电池模块内气密地构成引导燃料或氧化剂气体的流路；作业可能固化工序，使附着于接合部的陶瓷粘接剂固化至可实施下一个制造工序的状态；及溶剂除去固化工序，在粘接剂附着工序和作业可能固化工序被反复执行多次后，使作业可能固化工序中固化的陶瓷粘接剂干燥至可承受起动工序中的温度上升的状态，以对各燃料电池单电池和其它构成部件的接合部即单电池接合部实施多次作业可能固化工序的方式，在最后实施的针对单电池接合部的作业可能固化工序之后，实施针对燃料电池单电池以外的构成部件的接合部的作业可能固化工序。
在如此构成的本发明中，通过粘接剂附着工序将陶瓷粘接剂附着于构成部件的接合部。之后，通过作业可能固化工序，使附着于接合部的陶瓷粘接剂固化至可实施下一个制造工序的状态。在这些粘接剂附着工序和作业可能固化工序被反复执行多次后，通过溶剂除去固化工序，使作业可能固化工序中固化的陶瓷粘接剂干燥至可承受起动工序中的温度上升的状态。另外，由于在针对各燃料电池单电池和其它构成部件的接合部即单电池接合部的作业可能固化工序之后，实施针对单电池接合部以外的接合部的作业可能固化工序，因此单电池接合部被实施多次作业可能固化工序。
通常，由于陶瓷粘接剂在干燥、固化时体积收缩，因此容易在固化的陶瓷粘接剂层中产生裂纹。为了避免产生该裂纹，需要用较长的时间使所附着的陶瓷粘接剂固化。本申请发明人发现，为了抑制产生裂纹而保持气密性所需要的陶瓷粘接剂的固化时间比为了得到所用的粘结强度所需要的固化时间长。在此，各燃料电池单电池和其它构成部件之间的单电池接合部的气密性尤其重要，从该单电池接合部泄漏燃料时，燃料流入氧化剂气体极侧，结果成为在燃料电池模块内发生异常燃烧的原因。另外，燃料流入氧化剂气体极侧则显著使氧化剂气体极劣化，导致损伤燃料电池单电池的结果。
根据本发明，粘接剂附着工序和作业可能固化工序被反复执行多次。因此，在初期的粘接剂附着工序中附着的陶瓷粘接剂被实施多次作业可能固化工序。由此，固化的陶瓷粘接剂内部的水分或溶剂逐渐蒸发，固化的陶瓷粘接剂变为接近可承受起动工序中的温度上升的状态。在粘接剂附着工序和作业可能固化工序被反复执行多次后，通过溶剂除去固化工序使利用各作业可能固化工序而固化的多个接合部进一步干燥。残留在固化的陶瓷粘接剂内部的水分或溶剂通过溶剂除去固化工序而变为极其微量，固化的陶瓷粘接剂变为可承受起动工序中的温度上升的状态。根据本发明，由于使利用多次作业可能固化工序而固化的多个接合部同时干燥至可承受起动工序中的温度上升的状态，因可以缩短制造所需的时间并气密地接合构成部件。
而且，根据如上构成的本发明，在针对确保气密性极为重要的单电池接合部的作业可能固化工序之后，实施针对单电池接合部以外的接合部的作业可能固化工序。结果单电池接合部被实施至少2次作业可能固化工序，不延长组装所需的时间便能显著减少单电池接合部中的陶瓷粘接剂层上产生裂纹的风险。
在本发明中，优选在最后实施的针对单电池接合部的作业可能固化工序之后，针对燃料电池单电池以外的构成部件的接合部的作业可能固化工序至少实施2次。
根据如此构成的本发明，由于在最后的针对单电池接合部的作业可能固化工序之后，至少实施2次针对单电池接合部以外的接合部的作业可能固化工序，因此单电池接合部被实施最低3次作业可能固化工序，可以使单电池接合部中产生裂纹的风险极小。
在本发明中，优选针对单电池接合部的作业可能固化工序在多次实施的作业可能固化工序中的前半部分中被执行。
根据如此构成的本发明，由于针对单电池接合部的作业可能固化工序在前半部分中被执行，因此单电池接合部被实施较多的作业可能固化工序，可以使单电池接合部中产生裂纹的风险极小。
在本发明中，优选针对单电池接合部的作业可能固化工序在多次实施的作业可能固化工序中的最初被执行。
根据如此构成的本发明，由于针对单电池接合部的作业可能固化工序在最初被执行，因此最初接合的单电池接合部被实施最多的作业可能固化工序，可以使该单电池接合部中产生裂纹的风险极小。
在本发明中，优选溶剂除去固化工序在最后执行的作业可能固化工序之后仅实施1次。
根据如此构成的本发明，由于溶剂除去固化工序仅实施1次，因此可以使在多次作业可能固化工序中被固化至可实施下一个制造工序的状态的所有的陶瓷粘接剂层通过1次溶剂除去固化工序而干燥至可承受起动工序中的温度上升的状态，可以大幅度缩短制造所需的时间。
在本发明中，优选在最后实施的针对单电池接合部的作业可能固化工序之后实施的作业可能固化工序是针对构成引导氧化剂气体或排放气体的流路的构成部件的接合部的作业可能固化工序。
根据如此构成的本发明，后实施针对引导氧化剂气体或排放气体的流路的构成部件的接合部的作业可能固化工序。在这些接合部中，假使陶瓷粘接剂层中产生裂纹，气密性不充分，也不会引起燃料电池单电池的劣化或显著的性能降低，可以避免重大的事故并缩短制造所需的时间。
另外，本发明是一种向收容在燃料电池模块内的多个燃料电池单电池供给燃料及氧化剂气体而进行发电的固体氧化物型燃料电池装置的制造装置，其特征在于，具有：粘接剂附着装置，使陶瓷粘接剂附着于构成部件的接合部，以在燃料电池模块内气密地构成引导燃料或氧化剂气体的流路；加热装置，将所附着的陶瓷粘接剂以规定温度加热规定时间；以及加热控制装置，控制加热装置，执行：作业可能固化工序，使所附着的陶瓷粘接剂固化至可实施下一个制造工序的状态；及溶剂除去固化工序，在多次执行该作业可能固化工序后，使固化的陶瓷粘接剂干燥至可承受起动工序中的温度上升的状态。
根据如此构成的本发明，可以充分减少产生裂纹的风险，并在较短的时间内制造固体氧化物型燃料电池装置。
另外，本发明是一种向收容在燃料电池模块内的多个燃料电池单电池供给燃料及氧化剂气体而进行发电的固体氧化物型燃料电池装置，其特征在于，具有：筒状发电室构成构件，在内侧收纳多个燃料电池单电池，使两端部开放；重整部，通过在该发电室构成构件的外周配置水蒸气重整用催化剂而形成；环状燃料流路，通过以包围该重整部的方式配置的筒状构件而形成；及分散室形成板，配置在发电室构成构件的内侧，形成向多个燃料电池单电池分配从该燃料流路供给的燃料的燃料气体分散室，多个燃料电池单电池被配置为一个端部分别贯穿分散室形成板上形成的多个插通孔，通过陶瓷粘接剂而被气密地固定于分散室形成板，还具有：排气通路构成构件，被配置为覆盖发电室构成构件的一个端部，同时在燃料流路的周围形成排出氧化剂气体的流路，通过陶瓷粘接剂而被气密地固定在燃料流路的外侧；及供给通路构成构件，配置在该排气通路构成构件的外周，与排气通路构成构件之间形成供给氧化剂气体的流路。
在如此构成的本发明的固体氧化物型燃料电池装置中，在使两端部开放的筒状发电室构成构件的内侧收纳有多个燃料电池单电池。多个燃料电池单电池通过陶瓷粘接剂而被气密地固定于配置在发电室构成构件内侧的分散室形成板。多个燃料电池单电池以使一个端部贯穿分散室形成板的插通孔的方式被配置并固定，通过分散室形成板形成向多个燃料电池单电池分配燃料的燃料气体分散室。在发电室构成构件的外周配置有重整部，通过以包围该重整部的方式配置的筒状构件而形成有环状的燃料流路。而且，排气通路构成构件被配置为覆盖发电室构成构件的一个端部，同时在燃料流路的周围形成排出氧化剂气体的流路，其通过陶瓷粘接剂而被气密地固定在燃料流路的外侧。而且，供给通路构成构件配置在排气通路构成构件的外周，与排气通路构成构件之间形成有供给氧化剂气体的流路。
根据本发明，通过陶瓷粘接剂将燃料电池单电池固定于燃料电池模块最内侧的分散室形成板，在其外侧形成燃料流路，通过在其外侧用陶瓷粘接剂固定排气通路构成构件而形成排出氧化剂气体的流路。通过使用陶瓷粘接剂，从内侧组装燃料电池模块，从而针对燃料电池单电池和分散室形成板之间的单电池接合部的作业可能固化工序在初期被实施，其外侧的排气通路构成构件的由陶瓷粘接剂进行的粘接则在之后被实施。根据如此构成的本发明，可以执行有效的燃料电池模块的组装顺序，且尤其对于需要确保气密性的单电池接合部，可实施多次陶瓷粘接剂的固化工序，可以使有效的组装和确保充分的气密性同时成立。
而且，本发明是一种向收容在燃料电池模块内的多个燃料电池单电池供给燃料及氧化剂气体而进行发电的固体氧化物型燃料电池装置的制造装置，其特征在于，具有：粘接剂附着装置，使陶瓷粘接剂附着于构成部件的接合部，以在燃料电池模块内气密地构成引导燃料或氧化剂气体的流路；加热装置，将所附着的陶瓷粘接剂以规定温度加热规定时间；及加热控制装置，控制该加热装置，加热控制装置控制加热装置，执行：使各燃料电池单电池和其它构成部件的接合部即单电池接合部的陶瓷粘接剂固化至可实施下一个制造工序的状态的作业可能固化工序；在该作业可能固化工序之后实施的针对燃料电池单电池以外的构成部件的接合部的作业可能固化工序；及在这些作业可能固化工序之后，使作业可能固化工序中固化的陶瓷粘接剂干燥至可承受起动工序中的温度上升的状态的溶剂除去固化工序。
根据如此构成的本发明，通过加热控制装置来执行针对单电池接合部的作业可能固化工序、其后的针对单电池接合部以外的接合部的作业可能固化工序、及针对固化的陶瓷粘接剂的溶剂除去固化工序。结果，可以对单电池接合部实施多次作业可能固化工序，并且可以对多个接合部同时实施溶剂除去固化工序，不延长组装所需的时间便能显著减少单电池接合部中的陶瓷粘接剂层上产生裂纹的风险。
根据本发明的固体氧化物型燃料电池装置的制造方法及制造装置，可以使用陶瓷粘接剂气密地接合燃料电池模块内的构成部件。
附图说明
图1是表示本发明一个实施方式的固体氧化物型燃料电池装置(SOFC)的整体构成图。
图2是本发明一个实施方式的固体氧化物型燃料电池装置中内置的燃料电池单电池收容容器的剖视图。
图3是分解表示本发明一个实施方式的固体氧化物型燃料电池装置中内置的燃料电池单电池收容容器的主要构件的剖视图。
图4是放大表示本发明一个实施方式的固体氧化物型燃料电池装置中内置的排气汇集室部分的剖视图。
图5是图2的V-V剖面。
图6(a)是放大表示下端为负极的燃料电池单电池的下端部的剖视图，(b)是放大表示下端为正极的燃料电池单电池的下端部的剖视图。
图7是表示本发明一个实施方式的固体氧化物型燃料电池装置的制造顺序的模式图。
图8是表示本发明一个实施方式的固体氧化物型燃料电池装置的制造顺序的模式图。
图9是表示本发明一个实施方式的固体氧化物型燃料电池装置的制造顺序的模式图。
图10是表示本发明一个实施方式的固体氧化物型燃料电池装置的制造顺序的模式图。
图11是表示本发明一个实施方式的固体氧化物型燃料电池装置的制造顺序的模式图。
图12是表示本发明一个实施方式的固体氧化物型燃料电池装置的制造顺序的模式图。
图13是表示本发明一个实施方式的固体氧化物型燃料电池装置的制造顺序的模式图。
图14是表示本发明一个实施方式的固体氧化物型燃料电池装置的制造顺序的模式图。
图15是表示本发明一个实施方式的固体氧化物型燃料电池装置的制造顺序的模式图。
图16是表示本发明一个实施方式的固体氧化物型燃料电池装置的制造顺序的模式图。
图17是表示本发明一个实施方式的固体氧化物型燃料电池装置的制造顺序的模式图。
图18是表示本发明一个实施方式的固体氧化物型燃料电池装置的制造顺序的模式图。
图19是表示本发明一个实施方式的固体氧化物型燃料电池装置的制造顺序的模式图。
图20是表示本发明一个实施方式的固体氧化物型燃料电池装置的制造顺序的模式图。
图21是表示本发明一个实施方式的固体氧化物型燃料电池装置的制造顺序的模式图。
图22是在本发明一个实施方式的固体氧化物型燃料电池装置中配置在所注入的陶瓷粘接剂上的覆盖构件的俯视图。
图23是表示在本发明一个实施方式的固体氧化物型燃料电池装置中将覆盖构件配置在所注入的陶瓷粘接剂上的状态的立体图。
图24是表示本发明一个实施方式的固体氧化物型燃料电池装置的制造顺序的流程图。
图25是在本发明一个实施方式的固体氧化物型燃料电池装置中放大表示燃料电池单电池相对于汇集室下构件的粘接部的剖视图。
图26是表示本发明一个实施方式的固体氧化物型燃料电池装置的制造方法中的作业可能固化工序、溶剂除去固化工序中的干燥炉内的温度控制的一个例子的曲线图。
图27是表示利用通常的粘接方法用陶瓷粘接剂粘接燃料电池单电池时的一个例子的照片。
图28是表示本发明一个实施方式的固体氧化物型燃料电池装置的变形例中的第1溶剂除去固化工序的图。
图29是表示本发明一个实施方式的固体氧化物型燃料电池装置的变形例中的第2溶剂除去固化工序的图。
图30是说明第2溶剂除去固化工序中的加热方法的图。
符号说明
1-固体氧化物型燃料电池装置；2-燃料电池模块；4-辅助设备单元；7-绝热材料；8-燃料电池单电池收容容器；10-发电室；16-燃料电池单电池；16a-单电池；18-排气汇集室；18a-汇集室上构件；18b-汇集室下构件(第2固定构件)；18c-插通孔；18d-喷出口；18e-粘接剂填充框；19a-大直径密封环；19b-小直径密封环；19c-覆盖构件；20-燃料气体供给流路(燃料流路)；21-排气排出流路；22-氧化剂气体供给流路；24-供水源；26-纯水箱；28-水流量调节单元(供水装置)；30-燃料供给源；34-换热器；35-电磁阀；36-脱硫器；38-燃料鼓风机(燃料供给装置)；40-空气供给源；45-空气流量调节单元(氧化剂气体供给装置)；50-温水制造装置；54-逆变器；56-氧化剂气体导入管(氧化剂气体流入口)；58-排气排出管(排气流出口)；60-燃烧催化剂；61-铠装加热器；62-点火加热器；63-第1固定构件(分散室形成板)；63a-插通孔；63b-粘接剂填充框；64-内侧圆筒构件(发电室构成构件)；64a-小孔；64b-小孔；64c-撑板(定位构件)；64d-搁板构件；65-中间圆筒构件；66-外侧圆筒构件；66a-搁板构件；67-覆盖构件；68-内侧圆筒容器(排气通路构成构件)；70-外侧圆筒容器(供给通路构成构件)；72-分散室基底构件；72a-插通管(导电体通路)；72b-绝热材料；72c-凸缘部；74-氧化剂气体喷射用管；76-燃料气体分散室；78-绝缘子；80-母线；82-集电体；86-蒸发部；86a-倾斜板；88-供水管；90-燃料气体供给管；92-燃料气体供给流路隔板；92a-喷射口；94-重整部；96-重整催化剂；97-多孔质支撑体；98-燃料极层；99-反应抑制层；100-固体电解质层；101-空气极层；102-互连层；103a-电极层；103b-电极层；104a-导线膜层；104b-导线膜层；110-下侧夹具(第1定位装置)；110a-定位轴；110b-基端面；112-上侧夹具(第2定位装置)；112a-圆锥台；114-粘接剂注入装置(粘接剂附着装置)；116-干燥炉(加热装置、粘接剂固化装置)；116a-加热控制装置；118-陶瓷粘接剂层；118a-隆起部；118b-下垂部；120a-陶瓷粘接剂层；120b-陶瓷粘接剂层；122-陶瓷粘接剂层；124-陶瓷粘接剂层；126-分散室密封环；128-陶瓷粘接剂层；130-中央密封板；132-陶瓷粘接剂层；134-排气通路密封环；136-加热空气导入管。
具体实施方式
下面，参照附图说明本发明实施方式的固体氧化物型燃料电池装置(SOFC)。
图1是表示本发明一个实施方式的固体氧化物型燃料电池装置(SOFC)的整体构成图。如该图1所示，本发明一个实施方式的固体氧化物型燃料电池装置(SOFC)1具备燃料电池模块2和辅助设备单元4。
燃料电池模块2具备壳体6，在该壳体6内部隔着绝热材料7配置有燃料电池单电池收容容器8。在该燃料电池单电池收容容器8内的内部构成有发电室10，在该发电室10中以同心圆状配置有多个燃料电池单电池16，通过这些燃料电池单电池16，进行燃料气体和氧化剂气体即空气的发电反应。
在各燃料电池单电池16的上端部安装有排气汇集室18。在各燃料电池单电池16中未使用于发电反应而残余的残余燃料(剩余气体)汇聚在安装于上端部的排气汇集室18中，从设置在该排气汇集室18的顶棚面上的多个喷出口流出。所流出的燃料通过在发电室10内未使用于发电而残余的空气而燃烧，生成排放气体。
接下来，辅助设备单元4具备：纯水箱26，贮存来自水管等供水源24的水并通过过滤器使其成为纯水；及供水装置即水流量调节单元28(由电动机驱动的“水泵”等)，调节从该纯水箱供给的水的流量。另外，辅助设备单元4具备燃料供给装置即燃料鼓风机38(由电动机驱动的“燃料泵”等)，调节从城市煤气等的燃料供给源30供给的烃类原燃料气体的流量。
另外，流经燃料鼓风机38的原燃料气体介由配置在燃料电池模块2内的脱硫器36以及换热器34、电磁阀35而被导入燃料电池单电池收容容器8的内部。脱硫器36以环状配置在燃料电池单电池收容容器8的周围，从原燃料气体除去硫。另外，换热器34被设置为用于防止在脱硫器36中温度上升后的高温原燃料气体直接流入电磁阀35而导致电磁阀35劣化。电磁阀35被设置为用于停止向燃料电池单电池收容容器8内供给原燃料气体。
辅助设备单元4具备氧化剂气体供给装置即空气流量调节单元45(由电动机驱动的“空气鼓风机”等)，调节从空气供给源40供给的空气的流量。
而且，辅助设备单元4中具备温水制造装置50，其用于回收来自燃料电池模块2的排放气体的热量。该温水制造装置50被供给自来水，该自来水由于排放气体的热量而成为温水，并被供给至未图示的外部供热水器的贮热水箱。
而且，在燃料电池模块2上连接有电力导出部(电力转换部)即逆变器54，其用于向外部供给由燃料电池模块2发出的电力。
下面，根据图2及图3，说明本发明实施方式的固体氧化物型燃料电池装置(SOFC)的燃料电池模块中内置的燃料电池单电池收容容器的内部结构。图2是燃料电池单电池收容容器的剖视图，图3是分解表示燃料电池单电池收容容器的主要构件的剖视图。
如图2所示，在燃料电池单电池收容容器8内的空间中以同心圆状排列有多个燃料电池单电池16，以包围其周围的方式依次以同心圆状形成有燃料流路即燃料气体供给流路20、排气排出流路21、氧化剂气体供给流路22。在此，排气排出流路21及氧化剂气体供给流路22作为供给/排出氧化剂气体的氧化剂气体流路而发挥作用。
首先，如图2所示，燃料电池单电池收容容器8是大致圆筒状的密闭容器，在其侧面连接有供给发电用空气的氧化剂气体流入口即氧化剂气体导入管56以及排出排放气体的排气排出管58。而且，点火加热器62从燃料电池单电池收容容器8的上端面突出，用于对从排气汇集室18流出的残余气体进行点火。
如图2及图3所示，在燃料电池单电池收容容器8的内部以包围燃料电池单电池16周围的方式，从内侧依次配置有发电室构成构件即内侧圆筒构件64、外侧圆筒构件66、内侧圆筒容器68、外侧圆筒容器70。上述的燃料气体供给流路20、排气排出流路21及氧化剂气体供给流路22是各自构成在这些圆筒构件及圆筒容器之间的流路，在相邻的流路之间进行热交换。即，排气排出流路21被配置为包围燃料气体供给流路20，氧化剂气体供给流路22被配置为包围排气排出流路21。另外，燃料电池单电池收容容器8下端侧的开放空间被大致圆形的分散室基底构件72封闭，该分散室基底构件72构成使燃料分散至各燃料电池单电池16的燃料气体分散室76的底面。
内侧圆筒构件64是大致圆筒状的中空体，其上端及下端开放。而且，在内侧圆筒构件64的内壁面上气密地焊接有分散室形成板即圆形的第1固定构件63。通过该第1固定构件63的下面、内侧圆筒构件64的内壁面及分散室基底构件72的上面而划分出燃料气体分散室76。另外，在第1固定构件63上形成有使各个燃料电池单电池16插通的多个插通孔63a，各燃料电池单电池16在插通于各插通孔63a的状态下，通过陶瓷粘接剂而粘接于第1固定构件63。如此，在本实施方式的固体氧化物型燃料电池装置1中，在构成燃料电池模块2的构件之间相互的接合部填充陶瓷粘接剂，通过使其固化，从而各构件相互气密地接合。
外侧圆筒构件66是配置在内侧圆筒构件64周围的圆筒状管，其形成为与内侧圆筒构件64大致相似的形状，与内侧圆筒构件64之间形成圆环状流路。进而，在内侧圆筒构件64和外侧圆筒构件66之间配置有中间圆筒构件65。中间圆筒构件65是配置在内侧圆筒构件64和外侧圆筒构件66之间的圆筒状管，在内侧圆筒构件64的外周面和中间圆筒构件65的内周面之间构成有重整部94。而且，中间圆筒构件65的外周面和外侧圆筒构件66的内周面之间的圆环状空间作为燃料气体供给流路20而发挥作用。因此，重整部94及燃料气体供给流路20通过燃料电池单电池16的发热以及排气汇集室18上端的残余燃料的燃烧而获得热量。另外，内侧圆筒构件64的上端部和外侧圆筒构件66的上端部通过焊接而气密地接合，燃料气体供给流路20的上端被封闭。另外，中间圆筒构件65的下端和内侧圆筒构件64的外周面通过焊接而气密地接合。
内侧圆筒容器68是配置在外侧圆筒构件66周围的圆形截面的杯状构件，其侧面形成为与外侧圆筒构件66大致相似的形状，与外侧圆筒构件66之间形成大致一定宽度的圆环状流路。该内侧圆筒容器68配置为覆盖内侧圆筒构件64上端的开放部。外侧圆筒构件66的外周面和内侧圆筒容器68的内周面之间的圆环状空间作为排气排出流路21(图2)而发挥作用。该排气排出流路21介由设置在内侧圆筒构件64上端部的多个小孔64a而与内侧圆筒构件64内侧的空间连通。另外，在内侧圆筒容器68的下部侧面连接有排气流出口即排气排出管58，排气排出流路21与排气排出管58连通。
在排气排出流路21的下部配置有燃烧催化剂60及用于对其进行加热的铠装加热器61。
燃烧催化剂60是位于排气排出管58的上方，被填充在外侧圆筒构件66的外周面和内侧圆筒容器68的内周面之间的圆环状空间内的催化剂。沿排气排出流路21下降的排放气体通过流经燃烧催化剂60而除去一氧化碳，并从排气排出管58排出。
铠装加热器61是燃烧催化剂60下方的以包围外侧圆筒构件66外周面的方式安装的电加热器。在固体氧化物型燃料电池装置1的起动时，通过向铠装加热器61通电，从而将燃烧催化剂60加热至活性温度。
外侧圆筒容器70是配置在内侧圆筒容器68周围的圆形截面的杯状构件，其侧面形成为与内侧圆筒容器68大致相似的形状，与内侧圆筒容器68之间形成大致一定宽度的圆环状流路。内侧圆筒容器68的外周面和外侧圆筒容器70的内周面之间的圆环状空间作为氧化剂气体供给流路22而发挥作用。另外，在外侧圆筒容器70的下部侧面连接有氧化剂气体导入管56，氧化剂气体供给流路22与氧化剂气体导入管56连通。
分散室基底构件72是大致圆形的盘状构件，通过陶瓷粘接剂而气密地固定于内侧圆筒构件64的内壁面。由此，在第1固定构件63和分散室基底构件72之间构成燃料气体分散室76。另外，在分散室基底构件72的中央设置有用于使母线80(图2)插通的插通管72a。与各燃料电池单电池16电连接的母线80经由该插通管72a而被引出至燃料电池单电池收容容器8的外部。另外，插通管72a中填充有陶瓷粘接剂，确保燃料气体分散室78的气密性。而且，在插通管72a的周围配置有绝热材料72b(图2)。
以从内侧圆筒容器68的顶棚面垂下的方式安装有用于喷射发电用空气的圆形截面的氧化剂气体喷射用管74。该氧化剂气体喷射用管74在内侧圆筒容器68的中心轴线上沿铅垂方向延伸，在其周围的同心圆上配置各燃料电池单电池16。由于氧化剂气体喷射用管74的上端安装在内侧圆筒容器68的顶棚面上，从而形成在内侧圆筒容器68和外侧圆筒容器70之间的氧化剂气体供给流路22与氧化剂气体喷射用管74连通。介由氧化剂气体供给流路22而供给的空气从氧化剂气体喷射用管74的前端向下方喷射，与第1固定构件63的上面接触，从而扩散至发电室10内整体。
燃料气体分散室76是在第1固定构件63和分散室基底构件72之间构成的圆筒形的具有气密性的腔室，在其上面竖立有各燃料电池单电池16。安装在第1固定构件63上面上的各燃料电池单电池16内侧的燃料极与燃料气体分散室76的内部连通。各燃料电池单电池16的下端部贯穿第1固定构件63的插通孔63a而向燃料气体分散室76的内部突出，各燃料电池单电池16通过粘接而被固定于第1固定构件63。
如图2所示，在内侧圆筒构件64上设置有多个小孔64b，其位于第1固定构件63的下方。内侧圆筒构件64外周和中间圆筒构件65内周之间的空间介由多个小孔64b而与燃料气体分散室76内连通。所供给的燃料先沿外侧圆筒构件66内周和中间圆筒构件65外周之间的空间上升，其后沿内侧圆筒构件64外周和中间圆筒构件65内周之间的空间下降，经由多个小孔64b而流入燃料气体分散室76内。流入燃料气体分散室76的燃料被分配至安装于燃料气体分散室76顶棚面(第1固定构件63)的各燃料电池单电池16的燃料极。
而且，向燃料气体分散室76内突出的各燃料电池单电池16的下端部在燃料气体分散室76内与母线80电连接，经由插通管72a而向外部导出电力。母线80是向燃料电池单电池收容容器8的外部导出由各燃料电池单电池16生成的电力的细长金属导体，介由绝缘子78而被固定于分散室基底构件72的插通管72a。母线80在燃料气体分散室76的内部与安装于各燃料电池单电池16的集电体82电连接。而且，母线80在燃料电池单电池收容容器8的外部连接于逆变器54(图1)。另外，集电体82还安装于向排气汇集室18内突出的各燃料电池单电池16的上端部(图4)。通过这些上端部及下端部的集电体82，多个燃料电池单电池16并联电连接，同时并联连接的多组燃料电池单电池16串联电连接，该串联连接的两端分别连接于母线80。
下面，参照图4及图5，说明排气汇集室的构成。
图4是放大表示排气汇集室部分的剖视图，图5是图2的V-V剖面。
如图4所示，排气汇集室18是安装于各燃料电池单电池16上端部的环型截面的腔室，氧化剂气体喷射用管74在该排气汇集室18的中央贯穿并延伸。
如图5所示，在内侧圆筒构件64的内壁面上等间隔地安装有排气汇集室18支撑用的3个撑板64c。如图4所示，各撑板64c是将金属制薄板折弯的小片，通过将排气汇集室18载放在各撑板64c上，从而排气汇集室18被定位在与内侧圆筒构件64的同心圆上。由此，排气汇集室18外周面和内侧圆筒构件64内周面之间的间隙、及排气汇集室18内周面和氧化剂气体喷射用管74外周面之间的间隙在整个圆周上均匀一致(图5)。
排气汇集室18通过使汇集室上构件18a及汇集室下构件18b气密地接合而构成。
汇集室下构件18b是上方开放的圆形盘状构件，在其中央设置有用于使氧化剂气体喷射用管74贯穿的圆筒部。
汇集室上构件18a是下方开放的圆形盘状构件，在其中央设置有用于使氧化剂气体喷射用管74贯穿的开口部。汇集室上构件18a构成为如下形状，可嵌入汇集室下构件18b的向上方开口的环型截面区域。
在汇集室下构件18b周壁的内周面和汇集室上构件18a外周面之间的间隙填充陶瓷粘接剂，进行固化从而确保该接合部的气密性。另外，在由填充至该接合部的陶瓷粘接剂形成的陶瓷粘接剂层上配置有大直径密封环19a，覆盖陶瓷粘接剂层。大直径密封环19a是圆环状薄板，其被配置为在填充陶瓷粘接剂后，覆盖所填充的陶瓷粘接剂，并通过粘接剂固化而被固定于排气汇集室18。
另一方面，在汇集室下构件18b中央的圆筒部外周面和汇集室上构件18a中央的开口部边缘之间也填充有陶瓷粘接剂，进行固化从而确保该接合部的气密性。另外，在由填充至该接合部的陶瓷粘接剂形成的陶瓷粘接剂层上配置有小直径密封环19b，覆盖陶瓷粘接剂层。小直径密封环19b是圆环状薄板，其被配置为在填充陶瓷粘接剂后，覆盖所填充的陶瓷粘接剂，并通过粘接剂固化而被固定于排气汇集室18。
在汇集室下构件18b的底面上设置有多个圆形插通孔18c。燃料电池单电池16的上端部分别插通在各插通孔18c中，各燃料电池单电池16贯穿各插通孔18c而延伸。在各燃料电池单电池16贯穿的汇集室下构件18b的底面上注入陶瓷粘接剂，通过使其固化，从而各燃料电池单电池16外周和各插通孔18c之间的间隙被气密地填充，同时将各燃料电池单电池16固定于汇集室下构件18b。
进而，在汇集室下构件18b的底面上所注入的陶瓷粘接剂上配置有圆形薄板状的覆盖构件19c，通过陶瓷粘接剂固化而被固定于汇集室下构件18b。在覆盖构件19c的与汇集室下构件18b的各插通孔18c同样的位置上设置有多个插通孔，各燃料电池单电池16的上端部贯穿陶瓷粘接剂层及覆盖构件19c而延伸。
另一方面，在排气汇集室18的顶棚面上设置有用于使所汇集的燃料气体喷出的多个喷出口18d(图5)。各喷出口18d配置在汇集室上构件18a的圆周上。未使用于发电而残余的燃料从各燃料电池单电池16的上端向排气汇集室18内流出，汇集在排气汇集室18内的燃料从各喷出口18d流出，并在此燃烧。
下面，参照图2，说明用于对从燃料供给源30供给的原燃料气体进行重整的构成。
首先，在由内侧圆筒构件64和外侧圆筒构件66之间的空间构成的燃料气体供给流路20的下部设置有用于使水蒸气重整用水蒸发的蒸发部86。蒸发部86由安装在外侧圆筒构件66的下部内周上的环状倾斜板86a及供水管88构成。另外，蒸发部86被配置为比用于导入发电用空气的氧化剂气体导入管56更靠下方，比排出排放气体的排气排出管58更靠上方。倾斜板86a是形成为环状的金属薄板，其外周缘安装在外侧圆筒构件66的内壁面上。另一方面，倾斜板86a的内周缘比外周缘位于上方，在倾斜板86a的内周缘和内侧圆筒构件64的外壁面之间设置有间隙。
供水管88是从内侧圆筒构件64的下端向燃料气体供给流路20内沿铅垂方向延伸的管，从水流量调节单元28供给的水蒸气重整用水介由供水管88而被供给至蒸发部86。供水管88的上端贯穿倾斜板86a而延伸至倾斜板86a的上面侧，供给至倾斜板86a的上面侧的水贮留在倾斜板86a的上面和外侧圆筒构件66的内壁面之间。供给至倾斜板86a的上面侧的水在此被蒸发而生成水蒸气。
另外，在蒸发部86的下方设置有燃料气体导入部，用于向燃料气体供给流路20内导入原燃料气体。从燃料鼓风机38送来的原燃料气体介由燃料气体供给管90而被导入燃料气体供给流路20。燃料气体供给管90是从内侧圆筒构件64的下端向燃料气体供给流路20内沿铅垂方向延伸的管。另外，燃料气体供给管90的上端比倾斜板86a位于下方。从燃料鼓风机38送来的原燃料气体被导入至倾斜板86a的下侧，利用倾斜板86a的倾斜而使流路收缩并向倾斜板86a的上侧上升。向倾斜板86a的上侧上升的原燃料气体与蒸发部86中生成的水蒸气一起上升。
在燃料气体供给流路20内的蒸发部86上方设置有燃料气体供给流路隔板92。燃料气体供给流路隔板92是圆环状的金属板，其被设置为上下隔开外侧圆筒构件66内周和中间圆筒构件65外周之间的圆环状空间。在该燃料气体供给流路隔板92的圆周上等间隔地设置有多个喷射口92a，通过这些喷射口92a而使燃料气体供给流路隔板92上侧的空间和下侧的空间连通。从燃料气体供给管90导入的原燃料气体及蒸发部86中生成的水蒸气先滞留在燃料气体供给流路隔板92下侧的空间内，其后经由各喷射口92a而向燃料气体供给流路隔板92上侧的空间喷射。从各喷射口92a向燃料气体供给流路隔板92上侧的宽阔空间喷射时，原燃料气体及水蒸气急剧减速，在此充分混合。
而且，在中间圆筒构件65内周和内侧圆筒构件64外周之间的圆环状空间的上部设置有重整部94。重整部94被配置为包围各燃料电池单电池16的上部及其上方的排气汇集室18的周围。重整部94由安装在内侧圆筒构件64的外壁面上的催化剂保持板(未图示)及被其保持的重整催化剂96构成。
如此，在燃料气体供给流路隔板92上侧的空间内混合的原燃料气体及水蒸气与填充在重整部94内的重整催化剂96接触时，在重整部94内进行式(1)所示的水蒸气重整反应SR。
CmHn+xH2O→aCO2+bCO+cH2 (1)
重整部94中重整的燃料气体沿中间圆筒构件65内周和内侧圆筒构件64外周之间的空间流向下方，流入燃料气体分散室76，并供给至各燃料电池单电池16。虽然水蒸气重整反应SR是吸热反应，但是反应所需的热量通过从排气汇集室18流出的剩余气体的燃烧热量以及在各燃料电池单电池16中产生的发热而得到供给。
下面，参照图6说明燃料电池单电池16。
在本发明实施方式的固体氧化物型燃料电池装置1中，作为燃料电池单电池16，采用使用固体氧化物的圆筒横条纹型单电池。在各燃料电池单电池16上以横条纹状形成有多个单电池16a，通过使它们串联电连接而构成1根燃料电池单电池16。各燃料电池单电池16构成为其一端为正极(阳极)，另一端为负极(阴极)，多个燃料电池单电池16中的一半被配置为上端为正极且下端为负极，剩下的一半被配置为上端为负极且下端为正极。
图6(a)是放大表示下端为负极的燃料电池单电池16的下端部的剖视图，图6(b)是放大表示下端为正极的燃料电池单电池16的下端部的剖视图。
如图6所示，燃料电池单电池16由细长圆筒状的多孔质支撑体97和以横条纹状形成在该多孔质支撑体97外侧的多个层形成。在多孔质支撑体97的周围从内侧依次以横条纹状分别形成有燃料极层98、反应抑制层99、固体电解质层100、空气极层101。因此，介由燃料气体分散室76而供给的燃料气体流过各燃料电池单电池16的多孔质支撑体97的内部，从氧化剂气体喷射用管74喷射的空气流过空气极层101的外侧。形成在燃料电池单电池16上的各单电池16a由一组燃料极层98、反应抑制层99、固体电解质层100及空气极层101构成。1个单电池16a的燃料极层98介由互连层102而与邻接的单电池16a的空气极层101电连接。由此，形成在1根燃料电池单电池16上的多个单电池16a串联电连接。
如图6(a)所示，在燃料电池单电池16的负极侧端部，在多孔质支撑体97的外周上形成有电极层103a，在该电极层103a的外侧形成有导线膜层104a。在负极侧端部，位于端部的单电池16a的空气极层101和电极层103a通过互连层102而电连接。上述电极层103a及导线膜层104a在燃料电池单电池16端部贯穿第1固定构件63，形成为与第1固定构件63相比向下方突出。电极层103a形成至比导线膜层104a更靠下方，集电体82与露出于外部的电极层103a电连接。由此，位于端部的单电池16a的空气极层101介由互连层102、电极层103a而与集电体82连接，电流如图中的箭头般流动。另外，在第1固定构件63的插通孔63a的边缘和导线膜层104a之间的间隙填充有陶瓷粘接剂，燃料电池单电池16通过导线膜层104a的外周而被固定于第1固定构件63。
如图6(b)所示，在燃料电池单电池16的正极侧端部，位于端部的单电池16a的燃料极层98被延长，燃料极层98的延长部作为电极层103b而发挥作用。在电极层103b的外侧形成有导线膜层104b。上述电极层103b及导线膜层104b在燃料电池单电池16端部贯穿第1固定构件63，形成为与第1固定构件63相比向下方突出。电极层103b形成至比导线膜层104b更靠下方，集电体82与露出于外部的电极层103b电连接。由此，位于端部的单电池16a的燃料极层98介由一体形成的电极层103b而与集电体82连接，电流如图中的箭头般流动。另外，在第1固定构件63的插通孔63a的边缘和导线膜层104b之间的间隙填充有陶瓷粘接剂，燃料电池单电池16通过导线膜层104b的外周而被固定于第1固定构件63。
虽然在图6(a)(b)中说明了各燃料电池单电池16的下端部的构成，但是各燃料电池单电池16的上端部的构成也相同。另外，虽然在上端部，各燃料电池单电池16固定于排气汇集室18的汇集室下构件18b，但是固定部分的构成与下端部的相对于第1固定构件63的固定相同。
下面，说明多孔质支撑体97及各层的构成。
在本实施方式中，多孔质支撑体97通过对镁橄榄石粉末及粘合剂的混合物进行挤压成形并进行烧结而形成。
在本实施方式中，燃料极层98是由NiO粉末及10YSZ(10mol％Y2O3-90mol％ZrO2)粉末的混合物构成的导电性薄膜。
在本实施方式中，反应抑制层99是由铈系复合氧化物(LDC40，即40mol％的La2O3-60mol％的CeO2)等构成的薄膜，由此，抑制燃料极层98与固体电解质层100之间的化学反应。
在本实施方式中，固体电解质层100是由La0.9Sr0.1Ga0.8Mg0.2O3组成的LSGM粉末构成的薄膜。氧化物离子和氢或一氧化碳介由该固体电解质层100而进行反应，由此生成电能。
在本实施方式中，空气极层101是由La0.6Sr0.4Co0.8Fe0.2O3组成的粉末构成的导电性薄膜。
在本实施方式中，互连层102是由SLT(掺镧的钛酸锶)构成的导电性薄膜。燃料电池单电池16上邻接的单电池16a介由互连层102而连接。
在本实施方式中，电极层103a、103b由与燃料极层98相同的材料形成。
在本实施方式中，导线膜层104a、104b由与固体电解质层100相同的材料形成。
下面，参照图1及图2，说明固体氧化物型燃料电池装置1的作用。
首先，在固体氧化物型燃料电池装置1的起动工序中，使燃料鼓风机38起动，开始燃料供给，同时开始向铠装加热器61通电。通过开始向铠装加热器61通电，从而加热配置在其上方的燃烧催化剂60，同时还加热配置在内侧的蒸发部86。通过燃料鼓风机38而供给的燃料介由脱硫器36、换热器34、电磁阀35，从燃料气体供给管90流入燃料电池单电池收容容器8的内部。流入的燃料沿燃料气体供给流路20内上升至上端后，沿重整部94内下降，经由设置在内侧圆筒构件64下部的小孔64b而流入燃料气体分散室76。另外，由于在固体氧化物型燃料电池装置1刚刚起动之后，重整部94内的重整催化剂96的温度并未充分上升，因此不进行燃料重整。
流入燃料气体分散室76的燃料气体经由安装在燃料气体分散室76的第1固定构件63上的各燃料电池单电池16的内侧(燃料极侧)而流入排气汇集室18。另外，由于在固体氧化物型燃料电池装置1刚刚起动之后，各燃料电池单电池16的温度并未充分上升，而且，也未向逆变器54进行电力导出，因此不发生发电反应。
流入排气汇集室18的燃料从排气汇集室18的喷出口18d喷出。从喷出口18d喷出的燃料通过点火加热器62进行点火，并在此燃烧。通过该燃烧，配置在排气汇集室18周围的重整部94被加热。另外，通过燃烧而生成的排放气体经由设置在内侧圆筒构件64上部的小孔64a而流入排气排出流路21。高温的排放气体沿排气排出流路21内下降，加热流过设置在其内侧的燃料气体供给流路20的燃料、流过设置在外侧的氧化剂气体供给流路22内的发电用空气。进而，排放气体通过流经配置在排气排出流路21内的燃烧催化剂60而除去一氧化碳，经由排气排出管58而从燃料电池单电池收容容器8排出。
通过排放气体及铠装加热器61加热蒸发部86时，供给至蒸发部86的水蒸气重整用水被蒸发，从而生成水蒸气。通过水流量调节单元28将水蒸气重整用水介由供水管88而供给至燃料电池单电池收容容器8内的蒸发部86。蒸发部86中生成的水蒸气和介由燃料气体供给管90而供给的燃料先滞留在燃料气体供给流路20内的燃料气体供给流路隔板92的下侧空间内，并从设置于燃料气体供给流路隔板92的多个喷射口92a喷出。从喷射口92a强劲喷射的燃料及水蒸气在燃料气体供给流路隔板92的上侧空间内减速，由此充分混合。
混合后的燃料及水蒸气沿燃料气体供给流路20内上升，流入重整部94。在重整部94的重整催化剂96上升至可进行重整的温度的状态下，燃料及水蒸气的混合气体流经重整部94时，发生水蒸气重整反应，混合气体被重整为富含氢的燃料。重整后的燃料经由小孔64b而流入燃料气体分散室76。在燃料气体分散室76的周围设置有很多的小孔64b，由于作为燃料气体分散室76确保有足够的容积，因此重整后的燃料均等地流入向燃料气体分散室76突出的各燃料电池单电池16。
另一方面，由空气流量调节单元45供给的氧化剂气体即空气介由氧化剂气体导入管56而流入氧化剂气体供给流路22。流入氧化剂气体供给流路22的空气被流经内侧的排放气体加热，并沿氧化剂气体供给流路22内上升。沿氧化剂气体供给流路22内上升的空气在燃料电池单电池收容容器8内的上端部向中央汇聚，流入与氧化剂气体供给流路22连通的氧化剂气体喷射用管74。流入氧化剂气体喷射用管74的空气从下端向发电室10内喷射，所喷射的空气与第1固定构件63的上面接触，从而扩散至发电室10内整体。流入发电室10内的空气经由排气汇集室18外周壁和内侧圆筒构件64内周壁之间的间隙以及排气汇集室18内周壁和氧化剂气体喷射用管74外周面之间的间隙而上升。
此时，流经各燃料电池单电池16外侧(空气极侧)的空气的一部分被利用于发电反应。而且，上升至排气汇集室18上方的空气的一部分被利用于从排气汇集室18的喷出口18d喷出的燃料的燃烧。通过燃烧而生成的排放气体以及未利用于发电、燃烧而残余的空气经由小孔64a而流入排气排出流路21。流入排气排出流路21的排放气体及空气通过燃烧催化剂60而除去一氧化碳后被排出。
如此，如果各燃料电池单电池16上升至可发电的温度即650℃左右，重整后的燃料沿各燃料电池单电池16的内侧(燃料极侧)流动，空气沿外侧(空气极侧)流动，则通过化学反应而产生电动势。在该状态下，逆变器54与从燃料电池单电池收容容器8引出的母线80连接时，则从各燃料电池单电池16导出电力，从而进行发电。
另外，在本实施方式的固体氧化物型燃料电池装置1中，发电用空气从配置在发电室10中央的氧化剂气体喷射用管74喷出，经由排气汇集室18和内侧圆筒构件64之间均等的间隙以及排气汇集室18和氧化剂气体喷射用管74之间均等的间隙而沿发电室10内上升。因此，发电室10内的空气流动成为大致完全轴对称的流动，在各燃料电池单电池16的周围，空气均匀地流动。由此，可抑制各燃料电池单电池16之间的温度差，可以在各燃料电池单电池16中产生均等的电动势。
下面，参照图7至图26，说明本发明实施方式的固体氧化物型燃料电池装置1的制造方法。
图7至图21是表示固体氧化物型燃料电池装置1的制造顺序的模式图，为了说明而省略细节部分的构成。图24是表示固体氧化物型燃料电池装置1的制造顺序的流程图。
首先，如图7所示，通过焊接而组装内侧圆筒构件64、中间圆筒构件65、外侧圆筒构件66及第1固定构件63(图24的步骤S1)。在此，第1固定构件63被配置为与内侧圆筒构件64的中心轴线正交，其外周缘被气密地焊接于内侧圆筒构件64的内壁面。另外，在设置于内侧圆筒构件64和中间圆筒构件65之间的重整部94中预先填充重整催化剂96。进而，还通过焊接预先安装供水管88及燃料气体供给管90。
之后，如图8所示，相对于内侧圆筒构件64准确地对第1定位装置即下侧夹具110进行定位(图24的步骤S2)。下侧夹具110具备多个定位轴110a，其与内侧圆筒构件64平行地向上方延伸，这些定位轴110a被配置为，分别贯穿设置于第1固定构件63的各插通孔63a并延伸。而且，在贯穿各插通孔63a而延伸的各定位轴110a上分别配置燃料电池单电池16。在该工序中，各燃料电池单电池16插通在第1固定构件63的各插通孔63a中。
通过将定位轴110a插入燃料电池单电池16，从而燃料电池单电池16的一个端部相对于定位轴110a而被定位。而且，由于下侧夹具110相对于内侧圆筒构件64而被定位，因此燃料电池单电池16的一个端部相对于构成燃料电池模块2的内侧圆筒构件64而被准确地定位。进而，由于各燃料电池单电池16的下端与各定位轴110a的基端面110b抵接，因此所有燃料电池单电池16的下端被定位在同一平面上。即，各燃料电池单电池16从第1固定构件63突出的长度一定。另一方面，由于各燃料电池单电池16的长度存在制造误差所引起的不齐，因此各燃料电池单电池16上端的高度无法完全一定。
因而，在该工序中，插通在各插通孔63a中的各燃料电池单电池16的一个端部相对于构成燃料电池模块2的内侧圆筒构件64而被定位。
之后，如图9所示，构成排气汇集室18一部分的第2固定构件即汇集室下构件18b被配置在燃料电池单电池16的上端部(图24的步骤S3)。在内侧圆筒构件64的内壁面上焊接有定位构件即3个撑板64c。各撑板64c由倾斜延伸的倾斜部和与第1固定构件63平行延伸的平行部构成，且等间隔地配置在内侧圆筒构件64的内壁面上。汇集室下构件18b被配置在各撑板64c上时，汇集室下构件18b落入至各撑板64c的平行部，相对于构成发电室10内壁面的内侧圆筒构件64被准确地定位。在该状态下，在内侧圆筒构件64内周面和汇集室下构件18b外周面之间形成均匀的间隙。另外，在该工序中，各燃料电池单电池16的上端部插通在第2固定构件即汇集室下构件18b的各插通孔18c中，向上方突出。
而且，如图10所示，在内侧圆筒构件64的上部配置第2定位装置即上侧夹具112(图24的步骤S4)。上侧夹具112具备多个圆锥台112a，其与内侧圆筒构件64平行地向下方延伸。各圆锥台112a的前端插入从下方延伸的各燃料电池单电池16，各圆锥台112a的侧面与各燃料电池单电池16的上端部抵接。由于上侧夹具112相对于内侧圆筒构件64被准确地定位，因此各燃料电池单电池16的上端部也相对于内侧圆筒构件64被准确地定位。
因而，在该工序中，插通在汇集室下构件18b的各插通孔18c中的各燃料电池单电池16的另一个端部通过上侧夹具112而相对于构成燃料电池模块2的内侧圆筒构件64被定位。
如此，各燃料电池单电池16的上端部及下端部相对于内侧圆筒构件64被准确地定位。在该状态下，在各燃料电池单电池16的外周面和它们所插通的汇集室下构件18b的各插通孔18c及第1固定构件63的插通孔63a之间形成大致一定的间隙。即，各燃料电池单电池16在从汇集室下构件18b的各插通孔18c及第1固定构件63的插通孔63a的边缘部离开规定距离的状态下，相对于燃料电池模块2(内侧圆筒构件64)被定位于规定位置。虽然各燃料电池单电池16因制造误差而存在微小的弯曲，但是由于各燃料电池单电池16在上端部及下端部相对于燃料电池模块2(内侧圆筒构件64)被准确地定位，因此可以使各燃料电池单电池16外周面和各插通孔之间的间隙大致一定。
如此，在各燃料电池单电池16被定位的状态下，实施粘接剂附着工序，通过粘接剂附着装置即粘接剂注入装置114在汇集室下构件18b上注入陶瓷粘接剂。另外，在汇集室下构件18b上设置有以圆环状延伸的粘接剂填充框18e，包围所有的插通孔18c(图4)。粘接剂注入装置114将陶瓷粘接剂注入包围各插通孔18c的粘接剂填充框18e的内侧，使陶瓷粘接剂附着于接合部。汇集室下构件18b上的被粘接剂填充框18e包围的区域作为粘接剂承接部而发挥作用。陶瓷粘接剂是具有粘性的液体，其被调节为具有如下程度的粘性，通过注入而在汇集室下构件18b上流动，在粘接剂填充框18e的内侧形成均匀厚度的陶瓷粘接剂层118。另外，所注入的陶瓷粘接剂还流入各燃料电池单电池16外周面和各插通孔18c之间的间隙而填充间隙，但是其具有不会从该间隙流下程度的粘性。
如图11所示，注入规定量的陶瓷粘接剂，陶瓷粘接剂层118在汇集室下构件18b上的粘接剂填充框18e的内侧均匀展开后，暂时拆下上侧夹具112。在该状态下，在所注入的陶瓷粘接剂层118上配置覆盖构件19c(图24的步骤S5)。
如图12所示，配置覆盖构件19c后，再次安装上侧夹具112，在该状态下放入加热装置即干燥炉116，使陶瓷粘接剂层118固化，各燃料电池单电池16的外周面被固定于汇集室下构件18b(图24的步骤S6)。因而，干燥炉116作为粘接剂固化装置而发挥作用。如此，引导燃料的流路构成部件即燃料电池单电池16和汇集室下构件18b的单电池接合部通过陶瓷粘接剂层118而气密地接合。
下面，说明使陶瓷粘接剂干燥固化的干燥固化工序。干燥固化工序具有：作业可能固化工序，使陶瓷粘接剂固化至可实施下一个制造工序的状态；及溶剂除去固化工序，使陶瓷粘接剂固化至可承受固体氧化物型燃料电池1的起动工序中的温度上升的状态。以下对作业可能固化工序进行说明。
在本实施方式中，粘接使用包含氧化铝、石英、碱金属硅酸盐、二氧化硅及水的陶瓷粘接剂，该陶瓷粘接剂通过脱水缩合反应而固化。即，陶瓷粘接剂通过使所含的水及由缩合反应生成的水分蒸发而固化。因而，由于使陶瓷粘接剂在常温下干燥、固化需要非常长的时间，因此工业上通常使用干燥炉等来进行固化。但是，由于陶瓷粘接剂在固化时水分蒸发而体积收缩，因此在通常的干燥、固化处理中陶瓷粘接剂层会产生裂纹。
图27是表示利用通常的粘接方法由陶瓷粘接剂粘接燃料电池单电池时的一个例子的照片。如图27所示，固化后的陶瓷粘接剂层中产生了很多的裂纹。可以认为这是在使陶瓷粘接剂固化时，粘接剂层表面的水分先蒸发而固化，内部的水分随后蒸发时，在先固化的粘接剂层的表面产生裂纹。虽然在这种状态下燃料电池单电池也以足够的强度被粘接，但是在燃料电池单电池和陶瓷粘接剂层之间局部产生间隙，无法确保充分的气密性。即，以现有的方法使用陶瓷粘接剂时，很难在粘接的同时确保气密性，可以认为这是尽管在固体氧化物型燃料电池的技术领域中存在多个提出使用陶瓷粘接剂的文献，依然还是未达到实用化的原因。
图22是本实施方式中配置在所注入的陶瓷粘接剂上的覆盖构件19c的俯视图。
覆盖构件19c是圆形金属板，中央形成有使汇集室下构件18b的圆筒部插通的较大的圆形开口，在其周围形成有使各燃料电池单电池16插通的多个插通孔。在本实施方式中，各插通孔的位置及大小构成为与汇集室下构件18b的插通孔18c相同。
图23是表示在所注入的陶瓷粘接剂上配置有覆盖构件19c的状态的立体图。
如图23所示，在所注入的陶瓷粘接剂上配置覆盖构件19c时，由于覆盖构件19c的自重，覆盖构件19c下方的陶瓷粘接剂被挤出。被挤出的陶瓷粘接剂填充在覆盖构件19c的插通孔和燃料电池单电池16外周面之间的间隙中，在各燃料电池单电池16的周围隆起。另外，作为变形例，也可以在覆盖构件19c的各插通孔的边缘部上形成周壁，以包围插通孔。由此，即使在大量的陶瓷粘接剂被挤出至各燃料电池单电池16的周围，也可以抑制粘接剂流到覆盖构件19c上。
另外，各燃料电池单电池16在其导线膜层104a、104b的部分上被陶瓷粘接剂粘接(图6)。由于导线膜层104a、104b是与固体电解质层100相同的致密层，因此陶瓷粘接剂不会渗入多孔质支撑体97等的多孔质层而使通气性受损。
图25是放大表示燃料电池单电池16相对于汇集室下构件18b的粘接部的剖视图。
如图25所示，燃料电池单电池16插通在汇集室下构件18b的插通孔18c中，在汇集室下构件18b上注入陶瓷粘接剂。在所注入的陶瓷粘接剂上配置覆盖构件19c。在覆盖构件19c的与汇集室下构件18b相同的位置上也设置有插通孔，燃料电池单电池16贯穿该插通孔而向上方延伸。由于在覆盖构件19c的插通孔和燃料电池单电池16的外周面之间具有规定的间隙，因此覆盖构件19c被载放在陶瓷粘接剂上，使所接合的燃料电池单电池16的表面附近露出。由此，在汇集室下构件18b和覆盖构件19c之间形成陶瓷粘接剂层118。另外，一部分陶瓷粘接剂从覆盖构件19c下方被挤出至燃料电池单电池16的表面附近，该部分陶瓷粘接剂较多，在燃料电池单电池16的周围形成隆起部118a。另外，被挤出的陶瓷粘接剂在下方的插通孔18c和燃料电池单电池16之间还形成下垂部118b，陶瓷粘接剂因为粘性而不会向下流。配置有覆盖构件19c的组装体在这种状态下被放入干燥炉116(图12)。
图26是表示干燥炉116内的温度控制的一个例子的曲线图。
在图12所示的作业可能固化工序中，如图26的实线所示，干燥炉116内的温度通过加热控制装置116a而被控制。首先，将组装体放入干燥炉116后，干燥炉116内的温度以约120分钟从常温上升至约60℃。之后，干燥炉116内的温度以约20分钟上升至约80℃，其后在约60分钟内保持于约80℃。保持约80℃的温度后，干燥炉116内的温度以约30分钟返回至常温。
如此，通过使温度平缓地上升，陶瓷粘接剂层118中的水分被逐渐蒸发。但是，由于陶瓷粘接剂层118被覆盖构件19c覆盖，因此水分不会从被覆盖构件19c覆盖的部分直接蒸发。因此，陶瓷粘接剂层118内的水分经由燃料电池单电池16周围的隆起部118a或下垂部118b而被逐渐蒸发。由此，水分聚集在向外气露出的隆起部118a或下垂部118b，这些部分处于不容易干燥的状态。另外，由于覆盖构件19c及汇集室下构件18b是热传导率高的金属制，因此即使在因干燥炉116内的温度不均等而导致局部加热时，也能使对陶瓷粘接剂层118的加热均一化。因此，可以抑制陶瓷粘接剂层118被局部急速干燥所产生的裂纹。另一方面，由于各燃料电池单电池16是热传导率低的陶瓷制，因此热量很难传导至燃料电池单电池16周围的隆起部118a及下垂部118b，这些部分的干燥、固化比其它部分变得平缓。
如此，在本实施方式中，由于各燃料电池单电池16周围的隆起部118a及下垂部118b平缓地被干燥，因此防止用于确保气密性而重要的各燃料电池单电池16的周围部分中产生裂纹。另外，由于使水分从陶瓷粘接剂蒸发，因而陶瓷粘接剂层118的体积收缩，产生所谓“气孔”。但是，由于在各燃料电池单电池16的周围部分形成有隆起部118a及下垂部118b，从而陶瓷粘接剂层比其它部分厚，因此可以防止因产生气孔而导致燃料电池单电池16和陶瓷粘接剂层之间产生间隙。如此，确保了各燃料电池单电池16和各插通孔18c之间的粘接部的气密性。以覆盖陶瓷粘接剂的填充部分的方式配置的覆盖构件19c抑制陶瓷粘接剂固化时产生裂纹。
另外，由于形成有隆起部118a及下垂部118b，因此即使在该部分上产生少许的裂纹，裂纹也不会贯穿陶瓷粘接剂层，可以切实地确保气密性。因而，隆起部118a及下垂部118b作为气体泄漏抑制部而发挥作用，抑制陶瓷粘接剂固化时的收缩所产生的裂纹。另外，固化后的陶瓷粘接剂层为多孔质，虽然不具有相对于氢或空气的完全气密性，但是没有间隙地填充、固化后的陶瓷粘接剂层实用上具备足够的气密性。在本说明书中，“确保气密性”是指相对于氢或空气实用上达到足够的程度而不会泄漏。
通过图12所示的作业可能固化工序，陶瓷粘接剂被固化至可实施图24的步骤S7以下的后续制造工序的状态。该状态是陶瓷粘接剂的粘接强度足够高，在通常的陶瓷粘接剂的使用中，可以看作完成粘接工序的状态。但是，将陶瓷粘接剂使用于固体氧化物型燃料电池装置1的组装时则是不充分的状态，在该状态下运行固体氧化物型燃料电池装置1时，残留在陶瓷粘接剂层内部的水分急剧蒸发，在粘接剂层中产生较大的裂纹。在本实施方式中，在这种状态下，实施图13以下的制造工序。
接下来，在实施作业可能固化工序后，拆除下侧夹具110及上侧夹具112。进而，如图13所示，使组装体上下翻转，在各燃料电池单电池16的前端部突出的第1固定构件63上(未上下翻转时的下侧面)注入陶瓷粘接剂(图24的步骤S7)。由此，具有圆形截面的各燃料电池单电池16的外周面通过陶瓷粘接剂而被固定于设置在第1固定构件63上的圆形的各插通孔63a的边缘部。在此，在第1固定构件63上设置有以圆环状延伸的粘接剂填充框63b，包围所有的插通孔63a(图3)。作为粘接剂附着工序，通过粘接剂注入装置114向包围各插通孔63a的粘接剂填充框63b的内侧注入陶瓷粘接剂。另外，该工序中的各燃料电池单电池16相对于第1固定构件63的粘接与上述的相对于汇集室下构件18b的粘接相同。另外，在该工序中，由于各燃料电池单电池16被固定于汇集室下构件18b，因此不使用上侧夹具112，各燃料电池单电池16便被保持于适当位置。
进而，如图14所示，在所注入的陶瓷粘接剂上配置覆盖构件67，在第1固定构件63和覆盖构件67之间形成陶瓷粘接剂层122(图24的步骤S8)。覆盖构件67除未设置中央的圆形开口部以外，构成为与覆盖构件19c(图22)相同，抑制陶瓷粘接剂固化时产生裂纹。通过配置该覆盖构件67，在各燃料电池单电池16的周围形成与图25相同的隆起部及下垂部，陶瓷粘接剂层122的各燃料电池单电池16的周围部分作为气体泄漏抑制部而发挥作用。
在该状态下，组装体被放入干燥炉116，实施第2次作业可能固化工序。在该作业可能固化工序中，干燥炉116内的温度也被控制为如图26的实线所示。另外，在本实施方式中，第2次作业可能固化工序的将干燥炉116内的温度保持于约80℃的时间被设定为约50分钟。通过第2次作业可能固化工序，使第1固定构件63上的陶瓷粘接剂层122固化，各燃料电池单电池16被固定于第1固定构件63。如此，引导燃料的流路构成部件即燃料电池单电池16和第1固定构件63的单电池接合部通过陶瓷粘接剂而气密地接合。此时的覆盖构件67的作用也与第1次作业可能固化工序相同。而且，通过对汇集室下构件18b上的陶瓷粘接剂层118实施第2次作业可能固化工序，陶瓷粘接剂层118处于更稳定的状态。
之后，如图15所示，在从第1固定构件63突出的各燃料电池单电池16的前端部(未上下翻转时的下端部)上安装集电体82，该集电体82连接于母线80(图24的步骤S9)。
进而，如图16所示，从内侧圆筒构件64下方(图16中的上方)的开口部插入分散室基底构件72。该分散室基底构件72被插入至其外周的凸缘部72c与焊接于内侧圆筒构件64内壁面的圆环状搁板构件64d抵接的位置，被定位于该位置(图24的步骤S10)。
之后，如图17所示，通过粘接剂注入装置114将陶瓷粘接剂填充至分散室基底构件72外周面和内侧圆筒构件64内周面之间的圆环状间隙中。另外，在设置于分散室基底构件72中央的导电体通路即插通管72a中配置有绝缘子78，从集电体82延伸的各母线80贯穿该绝缘子78。而且，作为粘接剂附着工序，通过粘接剂注入装置114将陶瓷粘接剂填充至配置有绝缘子78的插通管72a中。各母线80经由插通管72a而延伸至外部，在插通管72a内的各母线80周围的空间内填充陶瓷粘接剂(图24的步骤S11)。
进而，如图18所示，在填充至分散室基底构件72外周面和内侧圆筒构件64内周面之间的间隙内的陶瓷粘接剂层124上配置圆环状薄板即分散室密封环126。另外，在填充至插通管72a内部的陶瓷粘接剂层128上配置中央密封板130(图24的步骤S12)。各母线80贯穿中央密封板130上设置的孔。上述分散室密封环126及中央密封板130作为覆盖构件而发挥作用，抑制陶瓷粘接剂固化时产生裂纹。在该状态下，组装体被放入干燥炉116(图18中未图示)，实施第3次作业可能固化工序(图24的步骤S13)。在该作业可能固化工序中，干燥炉116内的温度也被控制为如图26的实线所示。另外，在本实施方式中，第3次作业可能固化工序的将干燥炉116内的温度保持于约80℃的时间被设定为约45分钟。通过第3次作业可能固化工序，使陶瓷粘接剂层124固化，分散室基底构件72和内侧圆筒构件64被气密地粘接、固定。如此，引导燃料的流路构成部件即分散室基底构件72和内侧圆筒构件64的接合部通过陶瓷粘接剂而气密地接合。另外，陶瓷粘接剂层128也发生固化，各母线80所贯穿的插通管72a被气密地封闭。
使这些陶瓷粘接剂固化时，分散室密封环126及中央密封板130防止各粘接剂层的表面急剧干燥，抑制陶瓷粘接剂层124、128产生裂纹。另外，由于填充至内侧圆筒构件64和分散室基底构件72之间的间隙内的陶瓷粘接剂层124呈圆环状，因此其被均等地加热并固化，抑制产生裂纹。例如，由于当陶瓷粘接剂层形成为矩形时，在角部和其它部分中粘接剂固化的速度不同，因此先干燥、固化的部分因陶瓷粘接剂的收缩而被拉拽，变得容易产生裂纹。而且，角部容易集中由陶瓷粘接剂收缩而产生的应力，固化时容易产生裂纹。与此相对，在本实施方式中，由于陶瓷粘接剂层124呈圆环状，因此在干燥、固化均等地发展的同时，不会集中由粘接剂收缩而产生的应力，因此，可以抑制产生伴随陶瓷粘接剂层固化的裂纹。另外，作为变形例，也可以使陶瓷粘接剂层124构成为椭圆环状。
第3次作业可能固化工序结束后，使组装体上下翻转，如图19所示，在以从汇集室下构件18b突出的方式被固定的各燃料电池单电池16的前端部安装集电体82(图24的步骤S14)。通过该集电体82而电连接各燃料电池单电池16的前端部。进而，在汇集室下构件18b上方的开口部配置汇集室上构件18a。在所配置的汇集室上构件18a的外周面和汇集室下构件18b外周壁的内周面之间具有圆筒状(圆环状)的间隙(图4)。之后，实施粘接剂附着工序，通过粘接剂注入装置114(图19中未图示)在该间隙中填充陶瓷粘接剂层120a。在陶瓷粘接剂层120a上配置圆环状的大直径密封环19a，覆盖所填充的粘接剂。而且，在汇集室下构件18b的圆筒部的外周面和汇集室上构件18a中央的开口部之间也存在圆环状的间隙，通过粘接剂注入装置114(图19中未图示)在该间隙中也填充陶瓷粘接剂层120b。在陶瓷粘接剂层120b上配置圆环状的小直径密封环19b，覆盖所填充的粘接剂。上述大直径密封环19a及小直径密封环19b作为覆盖构件而发挥作用，抑制陶瓷粘接剂固化时产生裂纹。
另外，作为变形例，也可以如下构成本发明，以汇集室上构件18a和汇集室下构件18b之间的间隙呈椭圆环状的方式预先形成这些构件，通过在该间隙中填充陶瓷粘接剂而构成排气汇集室18。另外，作为变形例，还可以如下构成本发明，以汇集室下构件18b的圆筒部和汇集室上构件18a的开口部的间隙呈椭圆环状的方式预先形成这些构件，通过在该间隙中填充陶瓷粘接剂而构成排气汇集室18。
在该状态下，组装体再次被放入干燥炉116(图19中未图示)，实施第4次作业可能固化工序(图24的步骤S15)。在该作业可能固化工序中，干燥炉116内的温度也被控制为如图26的实线所示。另外，在本实施方式中，第4次作业可能固化工序的将干燥炉116内的温度保持于约80℃的时间被设定为约45分钟。通过第4次作业可能固化工序，使排气汇集室18周围部的陶瓷粘接剂层120a及排气汇集室18中央部的陶瓷粘接剂层120b固化。此时，配置在陶瓷粘接剂层120a上的大直径密封环19a以及配置在陶瓷粘接剂层120b上的小直径密封环19b在作业可能固化工序中，防止各陶瓷粘接剂层表面的水分急速蒸发。由此，可以抑制陶瓷粘接剂层120a、120b产生裂纹，可确保接合部的气密性。如此，引导燃料的流路构成部件即汇集室上构件18a和汇集室下构件18b的接合部通过陶瓷粘接剂而气密地接合。另外，由于此前通过3次作业可能固化工序而固化的各陶瓷粘接剂层在第4次作业可能固化工序中再次平缓地被加热，因此可避免产生裂纹的危险并使残留的水分蒸发，从而处于更稳定的状态。
之后，如图20所示，在图19为止所组装的组装体的上方罩上排气通路构成构件即内侧圆筒容器68及供给通路构成构件即外侧圆筒容器70(图24的步骤S16)。内侧圆筒容器68及外侧圆筒容器70以通过焊接而结合的状态被安装于组装体。另外，在内侧圆筒容器68的外壁面下部安装有排气排出管58，在内侧顶棚面上安装有氧化剂气体喷射用管74。在外侧圆筒容器70的外壁面下部安装有氧化剂气体导入管56。另外，以贯穿内侧圆筒容器68及外侧圆筒容器70的方式安装有点火加热器62。通过将内侧圆筒容器68罩在组装体上，从而在外侧圆筒构件66外周面和内侧圆筒容器68内周面之间形成排气排出流路21(图2)。另外，安装于内侧圆筒容器68的氧化剂气体喷射用管74贯穿组装体的排气汇集室18中央的开口部。
另外，作为变形例，也可以如下构成本发明，内侧圆筒容器68和外侧圆筒容器70通过陶瓷粘接剂而粘接。此时，在内侧圆筒容器68和外侧圆筒容器70之间的圆环状间隙内填充陶瓷粘接剂，气密地固定这些构件。或者，也可以如下构成本发明，以内侧圆筒容器和外侧圆筒容器之间的间隙呈椭圆环状的方式构成这些构件，在该椭圆环状的间隙中填充陶瓷粘接剂，气密地固定这些构件。
如图21所示，被内侧圆筒容器68及外侧圆筒容器70罩上的组装体再次上下翻转。在此，在外侧圆筒构件66的外壁面下部(图21中的上部)焊接有圆环状搁板构件66a，该搁板构件66a封闭外侧圆筒构件66外周面和内侧圆筒容器68内周面之间的圆环状间隙。作为粘接剂附着工序，通过粘接剂注入装置114将陶瓷粘接剂填充至由该外侧圆筒构件66的外周面、内侧圆筒容器68的内周面及搁板构件66a包围的圆环状空间内(图24的步骤S17)。另外，作为变形例，也可以如下构成外侧圆筒构件及内侧圆筒容器，使陶瓷粘接剂所填充的外侧圆筒构件和内侧圆筒容器之间的间隙呈椭圆环状。
以覆盖所填充的陶瓷粘接剂层132的方式配置圆环状薄板即排气通路密封环134。该排气通路密封环134作为覆盖构件而发挥作用，抑制陶瓷粘接剂固化时产生裂纹。在该状态下，组装体被放入干燥炉116(图21中未图示)，实施第5次作业可能固化工序(图24的步骤S18)。
在该作业可能固化工序中，如图26所示，干燥炉116内的温度通过加热控制装置116a而首先以约120分钟从常温上升至约60℃，之后，以约20分钟上升至约80℃，其后在约60分钟内保持于约80℃。保持约80℃的温度后，作为溶剂除去固化工序，如图26中虚线所示，干燥炉116内的温度以约70分钟上升至150℃。进而，约150℃的温度被保持约60分钟后，以约60分钟返回至常温。
即，通过实施第5次作业可能固化工序，从而加热新填充的陶瓷粘接剂层132而使其固化，外侧圆筒构件66和内侧圆筒容器68被气密地粘接。如此，引导氧化剂气体的流路构成部件即外侧圆筒构件66和内侧圆筒容器68的接合部通过陶瓷粘接剂而气密地接合。此时的排气通路密封环134的作用以及圆环状陶瓷粘接剂层132的效果与上述的分散室密封环126以及陶瓷粘接剂层124相同。另外，由于在第1至第4次作业可能固化工序中固化的陶瓷粘接剂层分别被实施多次作业可能固化工序，因此反复实施平缓的干燥，可避免产生裂纹的风险且陶瓷粘接剂层处于稳定的状态。
尤其是针对各燃料电池单电池16和汇集室下构件18b之间的单电池接合部的作业可能固化工序在实施了5次的作业可能固化工序中最初被执行。另外，在最后实施的针对单电池接合部的作业可能固化工序，即针对各燃料电池单电池16和第1固定构件63之间的接合部的作业可能固化工序(第2次作业可能固化工序)之后，针对燃料电池单电池16以外的构成部件的接合部的作业可能固化工序被实施了3次。因此，针对各单电池接合部实施了4次以上的作业可能固化工序，各单电池接合部的陶瓷粘接剂层处于极为稳定的状态。虽然上述单电池接合部的气密性受损时产生较大的问题，但是通过反复实施作业可能固化工序，可以切实地确保气密性。
另外，在针对单电池接合部的作业可能固化工序之后实施的针对外侧圆筒构件66和内侧圆筒容器68之间的接合部的作业可能固化工序是用于确保引导排气的排气排出流路21的气密性的工序，即使万一气密性受损时，与单电池接合部的气密性受损时相比不良影响也变少。而且，如上述变形例那样，通过陶瓷粘接剂接合内侧圆筒容器68和外侧圆筒容器70时，针对该接合部的作业可能固化工序在针对单电池接合部的作业可能固化工序之后实施。内侧圆筒容器68和外侧圆筒容器70的接合部用于确保氧化剂气体供给流路22的气密性，即使万一气密性受损时，与单电池接合部的气密性受损时相比不良影响也变少。
在实施最后的作业可能固化工序即第5次作业可能固化工序后，接着实施溶剂除去固化工序(图24的步骤S19)。如此，在反复执行多次粘接剂附着工序和作业可能固化工序后，实施溶剂除去固化工序。溶剂除去固化工序使残留的水分从通过作业可能固化工序而进行了脱水缩合反应的充分固化后的陶瓷粘接剂层进一步蒸发，从而干燥至可承受固体氧化物型燃料电池装置1的起动工序中的温度上升的状态。在本实施方式中，通过使干燥炉116内的温度为约150℃，并将其保持约180分钟来实施溶剂除去固化工序。以高于作业可能固化工序的温度来实施溶剂除去固化工序，由此可以在短时间内使陶瓷粘接剂层干燥至可承受起动工序中的温度上升的状态。
如此，溶剂除去固化工序以比作业可能固化工序的温度高且比固体氧化物型燃料电池装置1的发电运行时的温度低的温度被执行即可。本实施方式中使用的陶瓷粘接剂能够在200℃以下的温度下干燥至可承受起动工序中的温度上升的状态，优选溶剂除去固化工序以100℃以上且200℃以下的温度被执行。或者，作为变形例，在与作业可能固化工序相同程度的温度下，与作业可能固化工序相比长时间进行溶剂除去固化工序，由此也可以使陶瓷粘接剂层干燥至可承受起动工序中的温度上升的状态。
由于粘接剂附着工序中填充的陶瓷粘接剂至少经历1次作业可能固化工序，因此在溶剂除去固化工序中即便使干燥炉116的温度上升至约150℃，也不会在陶瓷粘接剂层中产生较大的裂纹。另外，虽然溶剂除去固化工序结束后在各陶瓷粘接剂层中还残留有水分，但是由于量很少，因此即便使燃料电池模块2内上升至发电时的温度，也不会引发产生裂纹等的问题。另外，虽然在本实施方式中，在反复执行多次粘接剂附着工序和作业可能固化工序，且最后执行作业可能固化工序之后，仅实施1次溶剂除去固化工序，但是也可以在制造工序中实施多次溶剂除去固化工序。
作为变形例，也可以在图24的步骤S15中的作业可能固化工序和步骤S16之间追加溶剂除去固化工序。在该变形例中，所追加的溶剂除去固化工序分成第1溶剂除去固化工序和第2溶剂除去固化工序的2次而实施。
图28至图30是说明本变形例的溶剂除去固化工序的图。图28是表示本变形例中的第1溶剂除去固化工序的图，图29是表示第2溶剂除去固化工序的图。另外，图30是说明第2溶剂除去固化工序中的加热方法的图。
首先，在实施本变形例的制造方法时，作为图24的步骤S15中的第4次作业可能固化工序，进行图28的前半部分的加热。即，将步骤S14为止所组装的组装体放入干燥炉116，将干燥炉116内的温度在约60分钟内保持于约80℃。之后，如图28所示，作为第1溶剂除去固化工序，使干燥炉116内的温度在约70分钟内上升至约150℃，将该温度保持约30分钟后，使温度下降。虽然在该第1溶剂除去固化工序中使温度上升至约150℃，但是由于各陶瓷粘接剂层至少经历1次作业可能固化工序，因此不会因该加热而导致陶瓷粘接剂层中产生较大的裂纹。
之后，实施图29所示的第2溶剂除去固化工序。在该第2溶剂除去固化工序中，使发电室10内及燃料电池单电池16的温度上升至发电运行时的温度或其附近的温度。而且，在第2溶剂除去固化工序中，不是在干燥炉116内加热组装体整体，而是如图30所示，通过将加热后的空气送入发电室10内来加热发电室10内及燃料电池单电池16。即，在第2溶剂除去固化工序中，加热空气导入管136介由排气汇集室18中央的开口部而被插入发电室10内。在第2溶剂除去固化工序中，加热后的空气介由加热空气导入管136而被导入发电室10内。如图30中实线箭头所示，所导入的空气在加热发电室10内的各燃料电池单电池16后，经由排气汇集室18外周和内侧圆筒构件64内壁面之间的间隙而向组装体的外部流出。由此，燃料电池单电池16和第1固定构件63的接合部、汇集室下构件18b和燃料电池单电池16的接合部、汇集室上构件18a和汇集室下构件18b的接合部、及分散室基底构件72和内侧圆筒构件64的接合部的各陶瓷粘接剂层被加热，残留在固化后的陶瓷粘接剂内部的溶剂进一步被蒸发。
另外，介由加热空气导入管136而导入发电室10内的空气的温度花费较长时间逐渐上升至固体氧化物型燃料电池装置1的发电运行时的温度。在本变形例中，如图29中实线所示，从加热空气导入管136导入的加热用空气的温度从导入开始花费约3个小时而上升至约650℃。如图29中点划线所示，该温度上升比固体氧化物型燃料电池装置1的起动工序中的发电室10内的温度上升平缓。在图29所示的例子中，在固体氧化物型燃料电池装置1的起动工序中，发电室10内的温度以约2个小时而使温度上升至约650℃，与此相对，在第2溶剂除去固化工序中，所供给的空气的温度花费约3个小时而使温度上升至约650℃。
通过如此平缓地使温度上升，残留在陶瓷粘接剂层中的溶剂逐渐被加热、蒸发。由此，抑制因溶剂急剧的体积膨胀及蒸发而产生过度的裂纹。另外，通过第2溶剂除去固化工序，发电室10内各部分的陶瓷粘接剂层的温度上升至实际发电运行时的温度。由此，即使在完成后的固体氧化物型燃料电池装置1的实际起动工序中使温度急速上升时，也能够更加切实地保证陶瓷粘接剂层中不会产生过度的裂纹。
另外，由于不是在组装工序的最后(图24的步骤S18之后)进行使发电室10内的温度上升至约650℃的第2溶剂除去固化工序，而是在步骤S15之后来实施，因而可简化组装工序。即，在步骤S16中组装的内侧圆筒容器68及外侧圆筒容器70上预先安装有燃烧催化剂60或点火加热器62、铠装加热器61、传感器等设备，可以将这些设备与内侧圆筒容器68及外侧圆筒容器70的安装同时一次安装于组装体。然而，这些设备无法承受约650℃的温度(在固体氧化物型燃料电池装置1的实际发电运行时，安装有这些设备的位置的温度不会上升至约650℃)。因而，如果在内侧圆筒容器68及外侧圆筒容器70的安装完成后(图24的步骤S18之后)实施第2溶剂除去固化工序，则需要之后分别安装点火加热器62等的设备，制造工序变得复杂。
另一方面，在第2溶剂除去固化工序中，在从加热空气导入管136导入加热用空气的同时，从燃料气体供给管90供给惰性气体。如图30中波状线的箭头所示，从燃料气体供给管90供给的惰性气体沿燃料气体供给流路20内而上升至上端后，沿重整部94内下降，经由设置在内侧圆筒构件64下部的小孔64b而流入燃料气体分散室76。流入燃料气体分散室76的惰性气体经由安装在燃料气体分散室76的第1固定构件63上的各燃料电池单电池16的内侧(燃料极侧)而流入排气汇集室18。流入排气汇集室18的惰性气体从排气汇集室18的喷出口18d喷出，向组装体的外部流出。
在本变形例中，作为惰性气体使用氮气。另外，导入的氮气被加热，还能够从内侧加热各燃料电池单电池16。如此，向各燃料电池单电池16导入惰性气体，预先排出各燃料电池单电池16及重整部94内的氧化剂气体(空气)。由此，可以防止上升至发电运行时的温度时的各燃料电池单电池16的燃料极氧化及重整部94的重整催化剂氧化。另外，在第2溶剂除去固化工序中，也可以从燃料气体供给管90供给氢气，以代替惰性气体。此时，由于氢气流经处于高温的各燃料电池单电池16的燃料极侧，因此可以使燃料极还原。另外，在第2溶剂除去固化工序中，也可以预先在各燃料电池单电池16的温度充分上升之前供给惰性气体，在温度上升之后将惰性气体改换为氢气。
另外，在本变形例中，也可以在第1溶剂除去固化工序之后不使温度下降，而是使温度上升至第2溶剂除去固化工序的温度。此时，也需要预先从燃料气体供给管90供给惰性气体。另外，也可以省略第1、第2溶剂除去固化工序中的第1溶剂除去固化工序。此时，在第2溶剂除去固化工序中，使所供给的加热空气的温度上升更加平缓，花费4个小时以上使温度上升即可。
另外，在向各燃料电池单电池16的空气极侧供给氧化剂气体，向燃料极侧供给氢气，各燃料电池单电池16的温度充分上升的状态下，在连接于燃料电池单电池16的2根母线80之间产生电压。通过测定该母线80之间的电压，可以判定各燃料电池单电池16及组装体的各接合部的好坏。电压测定在母线80之间不流过电流的状态下进行。各燃料电池单电池16自身存在问题时，母线80之间产生的电压下降。另外，在各燃料电池单电池16和第1固定构件63之间的接合部或者各燃料电池单电池16和汇集室下构件18b之间的接合部发生较大的燃料泄漏时，由于未向燃料极供给足够的燃料气体，因此电压也下降。如此，在第2溶剂除去固化工序中，可以同时进行各燃料电池单电池16的燃料极的还原以及固体氧化物型燃料电池装置1的半成品的检查。
另外，也可以变更本实施方式中设定的作业可能固化工序的时间。例如，可以使初期实施的作业可能固化工序的时间比后进行的作业可能固化工序的时间短。由于初期实施了作业可能固化工序的接合部与后实施的接合部相比，实施作业可能固化工序的次数多，因此可以缩短作业可能固化工序所需的时间并充分减少产生裂纹的风险。
通过以上的制造工序，完成燃料电池单电池收容容器8后，安装各种部件，从而完成固体氧化物型燃料电池装置1。另外，在上述固体氧化物型燃料电池装置1的制造方法中使用的下侧夹具110(第1定位装置)、上侧夹具112(第2定位装置)、粘接剂注入装置114、干燥炉116(粘接剂固化装置)及加热控制装置116a构成固体氧化物型燃料电池装置的制造装置。
根据本发明实施方式的固体氧化物型燃料电池装置1的制造方法，粘接剂附着工序(图10、图13、图17、图21、图24的步骤S4、S7、S11、S14、S17)中所附着的陶瓷粘接剂在作业可能固化工序(图12、图14、图24的步骤S6、S8、S13、S15、S18)中固化。虽然各作业可能固化工序结束后的陶瓷粘接剂被固化至可实施下一个制造工序的状态，但是其为在使组装完成的固体氧化物型燃料电池装置1运行时，则有可能产生裂纹的状态。如此，虽然是可实施下一个制造工序的状态，但是由于作业可能固化工序只是进行可能因运行而产生裂纹程度的固化，因此可以缩短工序所需的时间。而且，由于在反复执行多次粘接剂附着工序和作业可能固化工序后，通过溶剂除去固化工序(图24的步骤S19，图26的虚线)，使利用多次作业可能固化工序而固化的多个接合部同时干燥至可承受起动工序中的温度上升的状态，因此可以缩短制造所需的时间并气密地接合构成部件。
另外，根据本实施方式的固体氧化物型燃料电池装置1的制造方法，由于在最后实施的作业可能固化工序(图24的步骤S18)之后，仅实施1次溶剂除去固化工序(图24的步骤S19)，因此能够在1次溶剂除去固化工序中使所有的接合部(陶瓷粘接剂层118、120a、120b、122、124、128、132)干燥至可承受发电时的温度的状态，可以大幅度缩短制造所需的时间。
而且，根据本实施方式的固体氧化物型燃料电池装置1的制造方法，由于溶剂除去固化工序(图24的步骤S19)以比作业可能固化工序高的温度使陶瓷粘接剂干燥(图26)，因此能够使陶瓷粘接剂在短时间内干燥至可承受起动工序中的温度上升的状态。
另外，根据本实施方式的固体氧化物型燃料电池装置1的制造方法，由于溶剂除去固化工序(图24的步骤S19)以比作业可能固化工序(图24的步骤S6、S8、S13、S15、S18)高且比发电时的温度低的温度来进行(图26)，因此可以充分减少溶剂除去固化工序中产生裂纹的风险，并缩短溶剂除去固化工序所需的时间。
而且，根据本实施方式的固体氧化物型燃料电池装置1的制造方法，由于在溶剂除去固化工序(图24的步骤S19)中以150℃使陶瓷粘接剂干燥(图26)，因此即使在溶剂除去固化工序中，重整催化剂96也不会被氧化，对于装入了重整催化剂96的状态的燃料电池装置1的组装体，也能够实施溶剂除去固化工序。
另外，根据本实施方式的固体氧化物型燃料电池装置1的制造方法，由于使用在200℃以下发生脱水缩合反应的陶瓷粘接剂，因此即使在装入了重整催化剂的状态下，也可以对陶瓷粘接剂实施溶剂除去固化工序(图24的步骤S19)。
根据本发明实施方式的固体氧化物型燃料电池装置1的制造方法，可以充分减少陶瓷粘接剂层中产生裂纹的风险，并在较短的时间内制造固体氧化物型燃料电池装置。
根据本发明实施方式的固体氧化物型燃料电池装置1的制造方法，在针对确保气密性极为重要的单电池接合部(燃料电池单电池16和第1固定构件63的接合部以及燃料电池单电池16和汇集室下构件18b的接合部)的作业可能固化工序(图24的步骤S6、S8)之后，实施针对单电池接合部以外的接合部(内侧圆筒构件64和分散室基底构件72的接合部以及外侧圆筒构件66和内侧圆筒容器68的接合部)的作业可能固化工序(图24的步骤S13、S18)。结果单电池接合部被实施至少3次作业可能固化工序，不延长组装所需的时间便能显著减少单电池接合部中的陶瓷粘接剂层118、122上产生裂纹的风险。
另外，根据本实施方式的固体氧化物型燃料电池装置1的制造方法，由于在最后的针对单电池接合部(燃料电池单电池16和第1固定构件63的接合部)的作业可能固化工序(图24的步骤S8)之后，实施3次(内侧圆筒构件64和分散室基底构件72的接合部、汇集室上构件18a和汇集室下构件18b的接合部、以及外侧圆筒构件66和内侧圆筒容器68的接合部)针对单电池接合部以外的接合部的作业可能固化工序(图24的步骤S13、S15、S18)，因此单电池接合部被实施最低4次作业可能固化工序，可以使单电池接合部中产生裂纹的风险极小。
而且，根据本实施方式的固体氧化物型燃料电池装置1的制造方法，由于针对单电池接合部(燃料电池单电池16和汇集室下构件18b的接合部)的作业可能固化工序(图24的步骤S6)最初被执行，因此最初接合的单电池接合部被实施最多的作业可能固化工序，可以使该单电池接合部中产生裂纹的风险极小。
另外，根据本实施方式的固体氧化物型燃料电池装置1的制造方法，由于溶剂除去固化工序仅实施1次(图24的步骤S19)，因此能够使在多次作业可能固化工序(图24的步骤S6、S8、S13、S15、S18)中被固化至可实施下一个制造工序的状态的所有的陶瓷粘接剂层通过1次溶剂除去固化工序而干燥至可承受起动工序中的温度上升的状态，可以大幅度缩短制造所需的时间。
而且，在本实施方式的固体氧化物型燃料电池装置1的制造方法中，在最后实施的针对单电池接合部的作业可能固化工序(图24的步骤S8)之后，实施针对构成引导排放气体的排气排出流路21的构成部件的接合部(外侧圆筒构件66和内侧圆筒容器68的接合部)的作业可能固化工序(图24的步骤S18)。在该接合部中，假使陶瓷粘接剂层中产生裂纹，气密性不充分，也不会引起燃料电池单电池16的劣化或显著的性能降低，可以避免重大的事故并缩短制造所需的时间。
另外，根据本实施方式的固体氧化物型燃料电池装置1，燃料电池单电池16通过陶瓷粘接剂而被固定于燃料电池模块2最内侧的第1固定构件63，在其外侧形成燃料气体供给流路20，通过在其外侧用陶瓷粘接剂固定内侧圆筒容器68而形成排出排放气体的流路(图2)。通过使用陶瓷粘接剂，从内侧组装燃料电池模块2，从而针对燃料电池单电池16和第1固定构件63之间的单电池接合部的作业可能固化工序(图24的步骤S8)在初期被实施，其外侧的内侧圆筒容器68的由陶瓷粘接剂进行的粘接则在之后被实施(图24的步骤S18)。根据如此构成的本实施方式的固体氧化物型燃料电池装置1，可以执行有效的燃料电池模块2的组装顺序，且尤其对于需要确保气密性的单电池接合部，实施至少4次陶瓷粘接剂的固化工序，可以使有效的组装和确保充分的气密性同时成立。
而且，在本实施方式的固体氧化物型燃料电池装置1的制造装置中，通过加热控制装置116a来执行针对单电池接合部的作业可能固化工序(图24的步骤S6、S8)、其后的针对单电池接合部以外的接合部的作业可能固化工序(图24的步骤S13、S15、S18)、及针对固化的陶瓷粘接剂的溶剂除去固化工序(图24的步骤S19)。结果可以对单电池接合部实施多次作业可能固化工序，并且可以对多个接合部同时实施溶剂除去固化工序，不延长组装所需的时间便能显著减少单电池接合部中的陶瓷粘接剂层上产生裂纹的风险。
以上，说明了本发明优选的实施方式，但是可以对上述的实施方式施加各种变更。
尤其在上述的实施方式施中，虽然针对各接合部的作业可能固化工序以汇集室下构件18b和燃料电池单电池16的接合部、燃料电池单电池16和第1固定构件63的接合部、汇集室上构件18a和汇集室下构件18b的接合部、分散室基底构件72和内侧圆筒构件64的接合部、外侧圆筒构件66和内侧圆筒容器68的接合部的顺序实施，但是作为变形例，也可以如下构成本发明，从下端部接合燃料电池单电池。
此时，按如下顺序实施针对接合部的作业可能固化工序，第1次针对燃料电池单电池16和第1固定构件63的接合部，第2次针对汇集室下构件18b和燃料电池单电池16的接合部，第3次针对汇集室上构件18a和汇集室下构件18b的接合部，第4次针对分散室基底构件72和内侧圆筒构件64的接合部，第5次针对外侧圆筒构件66和内侧圆筒容器68的接合部。根据该变形例，针对接合燃料电池单电池和其它构成部件的单电池接合部的作业可能固化工序在5次作业可能固化工序中的前半部分的第1次和第2次中实施。由此，针对尤其需要确保气密性的单电池接合部，实施最多次数的作业可能固化工序，可以切实地确保单电池接合部的气密性。

Claims (15)

1.一种固体氧化物型燃料电池装置的制造方法，是向收容在燃料电池模块内的多个燃料电池单电池供给燃料及氧化剂气体而进行发电的固体氧化物型燃料电池装置的制造方法，其特征在于，具备：
粘接剂附着工序，使陶瓷粘接剂附着于构成部件的接合部，以在上述燃料电池模块内气密地构成引导燃料或氧化剂气体的流路；
及干燥固化工序，使所附着的陶瓷粘接剂干燥固化，
上述干燥固化工序具有：
作业可能固化工序，使所附着的陶瓷粘接剂固化至可实施下一个制造工序的状态；
及溶剂除去固化工序，从上述作业可能固化工序中固化的陶瓷粘接剂进一步除去残存在陶瓷粘接剂内部的溶剂而进一步固化，从而干燥至可承受起动工序中的温度上升的状态，
在对不同的接合部反复执行多次使陶瓷粘接剂附着于构成部件的接合部的所述粘接剂附着工序和在该粘接剂附着工序中使所附着的陶瓷粘接剂固化的作业可能固化工序的组合之后，执行所述溶剂除去固化工序。
2.根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于，上述溶剂除去固化工序以比上述作业可能固化工序高的温度使陶瓷粘接剂干燥。
3.根据权利要求2所述的制造方法，其特征在于，上述溶剂除去固化工序以比上述作业可能固化工序的温度高且比发电时的发电室内的温度低的温度使陶瓷粘接剂干燥。
4.根据权利要求3所述的制造方法，其特征在于，上述溶剂除去固化工序以100℃以上、200℃以下的温度使陶瓷粘接剂干燥。
5.根据权利要求2所述的制造方法，其特征在于，上述溶剂除去固化工序比上述作业可能固化工序干燥温度高，且使其上升至发电运行时的发电室温度以上或该温度附近的第1温度，另一方面，与在通常运行中的转入发电的起动工序中升至上述第1温度所花费的时间相比，上述溶剂除去固化工序中用较长的时间升温至上述第1温度。
6.根据权利要求2所述的制造方法，其特征在于，多次实施的上述作业可能固化工序中初期实施的作业可能固化工序的时间比后实施的作业可能固化工序短。
7.根据权利要求2所述的制造方法，其特征在于，上述作业可能固化工序针对上述各燃料电池单电池和其它构成部件的接合部即单电池接合部以及上述燃料电池单电池以外的构成部件的接合部而被实施，以对单电池接合部实施多次上述作业可能固化工序的方式，在最后实施的针对上述单电池接合部的作业可能固化工序之后，实施针对上述燃料电池单电池以外的构成部件的接合部的作业可能固化工序。
8.根据权利要求7所述的制造方法，其特征在于，在最后实施的针对上述单电池接合部的作业可能固化工序之后，针对上述燃料电池单电池以外的构成部件的接合部的作业可能固化工序至少实施2次。
9.根据权利要求8所述的制造方法，其特征在于，针对上述单电池接合部的作业可能固化工序在多次实施的作业可能固化工序中的前半部分中被执行。
10.根据权利要求9所述的制造方法，其特征在于，针对上述单电池接合部的作业可能固化工序在多次实施的作业可能固化工序中的最初被执行。
11.根据权利要求7所述的制造方法，其特征在于，上述溶剂除去固化工序在最后执行的作业可能固化工序之后仅实施1次。
12.根据权利要求8所述的制造方法，其特征在于，在最后实施的针对上述单电池接合部的作业可能固化工序之后实施的作业可能固化工序是针对构成引导氧化剂气体或排放气体的流路的构成部件的接合部的作业可能固化工序。
13.一种固体氧化物型燃料电池装置的制造装置，是向收容在燃料电池模块内的多个燃料电池单电池供给燃料及氧化剂气体而进行发电的固体氧化物型燃料电池装置的制造装置，其特征在于，具有：
粘接剂附着装置，使陶瓷粘接剂附着于构成部件的接合部，以在上述燃料电池模块内气密地构成引导燃料或氧化剂气体的流路；
加热装置，将所附着的陶瓷粘接剂以规定温度加热规定时间；
以及加热控制装置，控制上述加热装置，执行：作业可能固化工序，使所附着的陶瓷粘接剂固化至可实施下一个制造工序的状态；及溶剂除去固化工序，在多次执行该作业可能固化工序后，使固化的陶瓷粘接剂干燥至可承受发电时的温度的状态。
14.一种固体氧化物型燃料电池装置，是向收容在燃料电池模块内的多个燃料电池单电池供给燃料及氧化剂气体而进行发电的固体氧化物型燃料电池装置，其特征在于，具有：
筒状发电室构成构件，在内侧收纳上述多个燃料电池单电池，使两端部开放；
重整部，通过在该发电室构成构件的外周配置水蒸气重整用催化剂而形成；
环状燃料流路，通过以包围该重整部的方式配置的筒状构件而形成；
及分散室形成板，配置在上述发电室构成构件的内侧，形成向上述多个燃料电池单电池分配从该燃料流路供给的燃料的燃料气体分散室，
上述多个燃料电池单电池被配置为一个端部分别贯穿上述分散室形成板上形成的多个插通孔，通过陶瓷粘接剂而被气密地固定于上述分散室形成板，还具有：
排气通路构成构件，被配置为覆盖上述发电室构成构件的一个端部，同时在上述燃料流路的周围形成排出氧化剂气体的流路，通过陶瓷粘接剂而被气密地固定在上述燃料流路的外侧；
及供给通路构成构件，配置在该排气通路构成构件的外周，与上述排气通路构成构件之间形成供给氧化剂气体的流路。
15.一种固体氧化物型燃料电池装置的制造装置，是向收容在燃料电池模块内的多个燃料电池单电池供给燃料及氧化剂气体而进行发电的固体氧化物型燃料电池装置的制造装置，其特征在于，具有：
粘接剂附着装置，使陶瓷粘接剂附着于构成部件的接合部，以在上述燃料电池模块内气密地构成引导燃料或氧化剂气体的流路；
加热装置，将所附着的陶瓷粘接剂以规定温度加热规定时间；
及加热控制装置，控制该加热装置，
上述加热控制装置控制上述加热装置，执行：使上述各燃料电池单电池和其它构成部件的接合部即单电池接合部的陶瓷粘接剂固化至可实施下一个制造工序的状态的作业可能固化工序；在该作业可能固化工序之后实施的针对上述燃料电池单电池以外的构成部件的接合部的作业可能固化工序；及在这些作业可能固化工序之后，使上述作业可能固化工序中固化的陶瓷粘接剂干燥至可承受起动工序中的温度上升的状态的溶剂除去固化工序。
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