JP2015215979A - 固体酸化物形燃料電池の検査装置、及び検査方法 - Google Patents

Abstract

【課題】固体酸化物形燃料電池の製造時に、その製造品質を評価できる検査技術の提供。
【解決手段】固体酸化物形燃料電池の検査装置。固体酸化物形燃料電池に装着されるＡＥセンサ３と、固体酸化物型燃料に温度負荷が与えられている状況下で、ＡＥセンサ３からの信号を取得するＡＥ信号取得部３０と、ＡＥ信号から固体酸化物形燃料電池におけるクラック発生を評価するＡＥ評価部４０とが備えられている。
【選択図】図３

Description

本発明は、固体酸化物形燃料電池の検査装置、及び検査方法に関する。

固体酸化物形燃料電池は、空気中の酸素、及び都市ガスから作った水素や一酸化炭素を使用して発電するものであり、例えば、特許文献１から知られているように、複数の単セルをインターコネクタを介して電気的に接続するとともに、さらにその下部にマニホールドを備えたセル構造体を備えて構成されている。この単セルは、燃料極と固体電解質と酸素極とが支持体により支持されたものである。マニホールドからセルに燃料ガスが、別途、酸素含有ガスがセルに供給される。セル構造体を構成する構成部材としては、先に示したように、単セルを構成する構成部材、インターコネクタ、マニホールド等が挙げられるが、これらの構成部材は、組み立て工程における高熱での焼成によって接合される。
例えば、特許文献２に開示されているように、耐熱性金属からなるマニホールド体とセルとの間はガラスセラミックスでガスシールされており、その製造品質を向上させるために、形状的かつ材料的な工夫が提案されている。しかしながら、その製造過程において数百℃を超える高温に晒されたのち室温（常温）に戻されるので、固体酸化物形燃料電池の内部に残留応力が生じることは避けられず、この残留応力が解放される際にクラックが生じる。固体酸化物形燃料電池は駆動時には８００℃の高温となり、駆動停止時には室温に戻される。つまり、実際にこの固体酸化物形燃料電池が使用され始めると、高温と室温との間の温度変化が繰り返し作用することになり、製造品質の良くない固体酸化物形燃料電池では、継時的に予期しない量のクラックが発生し、ガスリーク量が増大していくという問題が生じる。

特開２００４−２３４９７０号公報 特開２０１３−１８２６７９号公報

上記実情に鑑み、固体酸化物形燃料電池の製造時に、その製造品質を評価できる検査技術が要求されている。

本発明による固体酸化物形燃料電池のための検査装置の第一の特徴構成は、前記固体酸化物形燃料電池に装着されるＡＥセンサと、前記固体酸化物型燃料に温度負荷が与えられている状況下で、前記ＡＥセンサからの信号を取得するＡＥ信号取得部と、前記ＡＥ信号から前記固体酸化物形燃料電池におけるクラック発生を評価するＡＥ評価部とを備えていることにある。

高温での製造工程によって製造される固体酸化物形燃料電池では、室温（常温）への降温時にうける温度変化（温度負荷）によって組織ひずみが生じ、微小なクラックが発生する。また、そのひずみが応力を作り出し、残留応力として製品に残る。このため、強制的に製品に対して温度変化を与えることで、クラックが発生する。本発明では、このような温度変化によって固体酸化物型燃料にクラックが発生する時に放たれる衝撃波であるＡＥ（アコースティックエミッション）波をＡＥセンサによって検出する。検出に際しては、固体酸化物型燃料の構成部材を通じて伝播してきたＡＥ波を受信するため、その伝播経路の適切な箇所に当該ＡＥ波を受信するＡＥセンサが装着される。ＡＥセンサによって検出され、電気信号化されたＡＥ信号は、ＡＥ評価部において、当該固体酸化物型燃料におけるクラックの発生量の評価に用いられる。クラックの発生量（以下単にクラック量と称する）は、固体酸化物型燃料の内部を流通しているガスの漏れ量、つまりガスリーク量に関係するので、このＡＥ信号を評価することによって、ガスリーク量を推定することができる。このため、実際に製品にガスを流して行われる、手間のかかるガスリーク検査を省略するか、またはより問題があると見なされた製品に対してのみ、そのようなガスリーク検査を受けさせるようにすることができる。

上記課題を解決するために、本発明による固体酸化物形燃料電池に対する検査方法の第一の特徴構成は、前記固体酸化物形燃料電池にＡＥセンサを装着する工程と、前記固体酸化物型燃料に温度負荷が与えられている状況下で、前記ＡＥセンサからの信号を取得するＡＥ信号取得工程と、前記ＡＥ信号から前記固体酸化物形燃料電池におけるクラック発生を評価するＡＥ評価工程とを備えている。この検査方法によって得られる作用効果としては、上述した検査装置で述べたことがそのまま流用できる。

前記第一の特徴構成を備えた検査装置の第二の特徴構成は、前記温度負荷を、前記固体酸化物形燃料電池の駆動温度と室温との間の温度変化とし、固体酸化物形燃料電池にそのような温度負荷を与えながら、ＡＥ検査を行うことにある。固体酸化物形燃料電池が駆動温度と室温との間における高温から室温までの下降温度変化あるいは室温から高温までの上昇温度変化にさらされることで生じるクラックを、当該クラックの発生時に放たれるＡＥ波を検出し、評価することで、発生時クラック検査、結果的にはリーク検査が行われる。固体酸化物形燃料電池の発電時の駆動温度は数百℃を超える高熱となり、駆動停止により室温に戻される。つまり、固体酸化物形燃料電池は実際の使用にあたっては、常に、駆動温度と室温との間の温度変化に晒されるので、この温度負荷における検査を出荷前に実施しておくことは有意義である。当然に、この手法は検査手法としても実施できる。

前記第一又は第二の特徴構成を備えた検査装置の第三の特徴構成は、温度負荷を与えながらのＡＥ検査が複数回行われることにある。固体酸化物形燃料電池に内在する残留応力の解放に伴うクラックの発生量は、与えられる温度負荷、つまり温度変化の回数が増えると減少する傾向にあるので、温度負荷を与えながらのＡＥ検査を複数回行うことで、信頼性の高い製品を出荷することができる。当然に、この手法は検査手法としても実施できる。

前記第一〜第三の特徴構成を備えた検査装置の第四の特徴構成は、ＡＥ評価部で行われるＡＥ信号の評価方法として、取得されたＡＥ信号の積分量に基づいて前記クラック発生が評価される。ＡＥ波は振動波であることから、そのＡＥ信号は波形信号として処理することができる。したがって、比較的簡単な回路構成、あるいはソフトウエア処理を通じてＡＥ信号の時間振幅値を積算することできる。このＡＥ信号の時間振幅値の積算、つまりＡＥ信号の積分量に基づいてクラック発生が評価される。材料組織で生じたクラックによるエネルギの放出がＡＥ波を生み出すことから、このＡＥ波のエネルギ、つまりＡＥ波の時間積分値がクラックの特性を表す可能性が高いので、この評価によってクラックの発生を効果的に推定することができる。また、クラックの発生は、当該クラックを通じてのガスリークを導くことになる。このことから、ＡＥ信号の積分量からガスリーク量を導くことが可能となる。当然に、この手法は検査手法としても実施できる。
前記第四の特徴構成を備えた検査装置の第五の特徴構成は、前記ＡＥ信号の積分量から前記クラック発生に起因するガスリーク量を導出する積分量−ガスリーク量テーブルが備えられており、導出された前記ガスリーク量に基づいて前記固体酸化物形燃料電池の品質評価が行われることにある。
予め実験的及び統計的にＡＥ信号の積分量とガスリーク量との相関関係を算定し、その算定結果に基づいて、ガスリーク量を導出する積分量−ガスリーク量テーブルを作成しておくことで、ＡＥ信号の積分量を求めるだけで、ガスリーク量を推定することが可能となり、好都合である。当然に、この手法は検査手法としても実施できる。

これまで説明してきた検査装置の本願第六の特徴構成は、前記ＡＥセンサは、固体酸化物形燃料電池本体に燃料ガスや酸化剤ガスを供給する金属製配管部材に装着されていることにある。
燃料ガスや酸化剤ガスを供給する金属製配管部材は、固体酸化物形燃料電池本体の温度より低い表面温度を有するので、ＡＥセンサの装着箇所を金属製配管部材とすることは、高温の温度制限を有するＡＥセンサにとって利点がある。もちろん、放熱機能を有することで固体酸化物形燃料電池本体の温度より低い表面温度を有するその他の部材に装着してもよい。
また、ＡＥセンサは、一般には、振動を電気信号に変換する圧電素子を備えている。ＡＥ信号の周波数などの振動特性は、クラック元となる材料やクラックの種類によって異なるので、検出したい振動特性、特に検出したい周波数の受信感度の良い圧電素子、あるいは広帯域の周波数を検出する圧電素子を選ぶとよい。圧電素子には、柔軟性のある高分子圧電材料を用いたものや、チタン酸バリウム系などの圧電セラミックを用いたものがあるが、装着面の温度を考慮すると、圧電セラミックが好ましい。装着面とＡＥセンサの受信面（圧電素子面）との間には音響カップリング剤を付与するが、耐熱性の音響カップリング剤を用いることで、高温の装着面に対処することができる。さらに、装着面の温度が数百度を超えるような場合には、電磁超音波方式を用いた非接触式の超音波センサを用いることやレーザー干渉計を用いた非接触式のＡＥ波検出も考慮される。

これまで説明してきた検査装置の本願第七の特徴構成は、前記温度負荷として、さらに、零下１５度から零下５度までの零下温度と、室温との間の温度変化が与えられ、当該温度負荷が与えられている状況下で前記ＡＥセンサからの信号が取得される過剰冷却ＡＥ検査工程がさらに備えることにある。
固体酸化物形燃料電池は、零下１５度から零下５度までの零下温度に冷却されることで、室温から零下温度への下降温度変化と零下温度から室温への上昇温度変化を受けることになる。本願発明者の知見により、固体酸化物形燃料電池の残留応力の解放に伴うクラックの発生は、当該固体酸化物形燃料電池を、零下１５度から零下５度までの零下温度と、室温との間の温度変化にさらすことで、加速されることが推測されている。このことから、出荷前検査として、固体酸化物形燃料電池に対して、零下１５度から零下５度までの零下温度への過剰冷却処理を施しながらＡＥ検査を行うことで、使用開始してから経時的に発生するクラックを把握することができ、多くのクラックが発生する製品を出荷から取り除くことができる。当然に、この手法は検査手法としても実施できる。

本発明の対象となる固体酸化物形燃料電池の製造及び本発明による検査の基本原理を説明する説明図である。 本発明の対象となる固体酸化物形燃料電池の製造及び本発明による検査のもう一つの基本原理を説明する説明図である。 本発明による固体酸化物形燃料電池の製造及び検査を行う設備の１つの実施形態を模式的に示す機能ブロック図である。 本発明による固体酸化物形燃料電池の製造及び検査を行う設備の別実施形態を模式的に示す機能ブロック図である。 加熱処理を通じて製造された固体酸化物形燃料電池が発電機として使用下でのガスリーク量の継時的な変化を推測する推測曲線を示しており、（ａ）は過剰冷却処理なしの推測曲線であり、（ｂ）は過剰冷却処理ありの推測曲線である。 複数回の過剰冷却処理毎の、ＡＥ信号積分量とガスリーク量との関係を示すグラフである。

本発明による検査装置の実施形態を詳しく説明する前に、図１を用いて、固体酸化物形燃料電池の製造及び検査の基本的な工程を説明する。固体酸化物形燃料電池は、燃料極と固体電解質と酸素極とを支持体で支持した単セルの複数を電気的にインターコネクタで接続し、さらにその下部に燃料ガスをセルそれぞれに供給するためのマニホールドが接続一体化されたセル構造体を有して構成されており、ガスをシールするためのガラスシール部が含まれている。一般に、固体酸化物形燃料電池は、電解質膜の一方面側に空気極を接合するとともに、同電解質膜の他方面側に燃料極を接合してなる単セルを、空気極または燃料極に対して電子の授受を行う一対の電子伝導性の基材（セル間接続部材）により挟み込んだ構造を有する。そして、例えば７００〜９００℃程度の作動温度で作動し、空気極側から燃料極側への電解質膜を介した酸化物イオンの移動に伴って、一対の電極間に起電力が発生し、その起電力を外部に取り出し利用することができる。セル間接続部材にはインターコネクタやインターコネクタを介してセル間を電気的に接続する部材が該当する。ここで例示されている固体酸化物形燃料電池は、例えば特許文献１（特開２００４−２３４９７０号公報）で示されているように、基本構成部材として少なくとも、燃料極１１と固体電解質１２と酸素極１３とからなるセル（単セル）１０の複数と、内部にガス流路が形成されているマニホールド１６とを含むものであり、セル１０とマニホールド１６とはガラスシール部で接合される。なお、このマニホールド１６内及びこのマニホール１６からセル１０には、ガス流路として、燃料、例えば水素が流れる燃料ガス流路が設けられる。本願においては、燃料ガス流路の他、ガス通路として、セルに酸化剤ガスを供給する酸化剤ガス流路も含む。但し、ここでの図示は省略されている。これらの基本構成部材の組み付けは、１０００℃レベルの高温下での焼成工程によって行われる。つまり、各構成部材を前処理として準備された後（＃０１）、加熱（焼成）され（＃０２）、室温まで降温される（＃０３）。この製造工程に並行して、ＡＥ技術を用いた製造時検査が行われる（＃０４）。この検査で合格した製品に対して、必要に応じて、従来のリーク検査が行われ、最終的な合格品が出荷される（＃０５）。
固体酸化物形燃料電池において問題となるクラックの発生は、第一には、製造工程における組織ひずみに起因する。本発明では、このクラックの発生を、当該クラックの発生時に生じる超音波（ＡＥ波）を検出するＡＥ技術を用いて検知する。ここでのＡＥ検査では（＃０４）、まず、固体酸化物形燃料電池の構成部材のうち、表面温度が比較的低く、超音波伝播特性が良い箇所にＡＥセンサ３が装着される（＃４１）。ＡＥセンサは、固体酸化物形燃料電池で発生したＡＥ波を検知して、電気的なＡＥ信号に変換する。取得されたＡＥ信号は、増幅やフィルタリングや波形処理などの信号処理を受け（＃４３）、クラック発生量、結果的にはガスリーク量に関する評価のために利用される（＃４４）。特に、＃０２での加熱の後の室温戻しの際に、クラックが発生しやすいので、この室温戻し過程で発生するＡＥ波をＡＥセンサで検出し、得られたＡＥ信号を処理して、ガスリーク量に関する評価を行うことが好ましい。

上述した製造時検査としてのＡＥ検査に代えてあるいは追加的に、製造工程の後に、製造後検査としてのＡＥ検査を行ってもよい。その際の工程と流れが、図２に示されている。つまり、各構成部材を前処理として準備された後（＃０１）、加熱（焼成）され（＃０２）、室温まで降温される（＃０３）。次に、ＡＥ技術を用いた製品検査が行われる（＃０４）。この検査で合格したものが出荷される（＃０５）。この製造後検査としてのＡＥ検査では、製造後の固体酸化物形燃料電池に対して、温度負荷としての温度変化にさらすことで、クラック検出がより効率的に行われる。もちろん、ここでも、製品検査において、従来のリーク検査を併用してもよい。

固体酸化物形燃料電池において問題となるクラックの発生は、一次的には、製造時における、高温での加熱(焼成)工程から室温に降温される際の組織ひずみに起因し、二次的には、組織ひずみによる残留応力の解放に起因する。したがって、焼成された固体酸化物形燃料電池に温度負荷として温度変化を与えた際のクラック発生度を評価することも好適である。もちろん、このＡＥ検査を、製造時検査と製造後検査の両方の検査として適用させてもよい。

固体酸化物形燃料電池は、駆動時には８００℃程度の高温となるので、発電機として実際に使用されると、室温と約８００℃との間の温度変化を受けることになる。したがって、室温と約８００℃との間の温度変化を固体酸化物形燃料電池に与えながら、ＡＥ検査を行う。この温度変化は、製造装置に組み込まれた加熱機構を温度負荷装置として用いてもよいし、固体酸化物形燃料電池にガス供給などを行って実際に固体酸化物形燃料電池を試運転することで温度変化（温度負荷）を与えるような形態を採用してもよい。その際、検査装置には、温度負荷装置として固体酸化物形燃料電池を試運転するための機器が組み込まれる。この温度負荷は複数回与え、その都度ＡＥ検査を行ってもよい。また、クラック検査の対象としているクラックの発生箇所としては、ガスをシールするガラスシール部などの接合箇所だけでなくセル１０の構造体そのものも含まれている。

次に、本発明の実施形態の１つである固体酸化物形燃料電池の検査装置と、固体酸化物形燃料電池の製造装置とからなる、固体酸化物形燃料電池製造設備を説明する。図３は、そのような製造設備における、特に本発明に関係する機能部を示した機能ブロック図である。この固体酸化物形燃料電池の製造装置は、それ自体公知であるので、ここでは、その製造コントローラ５と加熱機構６０だけが模式的に示されているだけである。この実施形態での、検査装置は、ＡＥセンサ３と、ＡＥセンサ３によって検出されたＡＥ波の信号処理及び評価を行う検査コントローラ４と、固体酸化物形燃料電池に温度負荷を与えるために一時的に固体酸化物形燃料電池を試用する温度負荷装置としての温度負荷コントローラ４ａとを備えている。なお、固体酸化物形燃料電池に与える温度負荷を、固体酸化物形燃料電池の製造時の焼成温度から室温への降温過程での温度変化だけにする場合には、温度負荷コントローラ４ａは省略される。また、製造装置が有する加熱機構を利用して温度負荷を固体酸化物形燃料電池に与えてもよく、この場合には、製造コントローラ５０が温度負荷コントローラ４ａを兼用することになる。

固体酸化物形燃料電池に関しては、燃料極１１と固体電解質１２と酸素極１３とからなるセル１０と、内部にガス流路１５が形成されているマニホールド１６とだけが模式的に示されている（図３においてガス流路１５は燃料ガス流路を代表的に示している）。

固体酸化物形燃料電池の製造にあたっては、加熱機構６０を用いた焼成を行う前に、固体酸化物形燃料電池の各構成部材が準備され、接合面にはシール剤が付与される。加熱処理が終了し、焼成組み付けが終了した固体酸化物形燃料電池は室温まで降温される。その降温過程（下降温度変化）において、ガス配管部材１７の表面温度が圧電素子からなるＡＥセンサ３に損傷を与えない程度に下がると、固体酸化物形燃料電池のマニホールド１６に接続されたガス配管部材１７に装着される。もちろん、加熱処理時の固体酸化物形燃料電池の高温に耐える圧電素子が用いられているＡＥセンサ３、あるいは非接触式のＡＥセンサ３が用いられている場合には、降温過程での最初の段階でＡＥセンサ３を装着することができる。このガス配管部材１７は、金属材料から構成されており、超音波が効率良く伝播する。したがって、固体酸化物形燃料電池の内部で微小クラックが発生すると、この微小クラックを起因として生じるＡＥ波はガス配管部材１７を通じてＡＥセンサ３に達する。ＡＥ波は、ＡＥセンサ３でＡＥ信号（電気信号）に変換され、検査コントローラ４のＡＥ信号取得部３０に入力する。ＡＥ信号取得部３０には、増幅機能及びフィルタ処理や波形処理を含むディジタル信号処理機能が備えられており、入力したＡＥ信号に対して増幅や信号処理を施して、ＡＥ評価部４０に送る。

この実施の形態では、固体酸化物形燃料電池は、温度負荷として１００℃と８００℃との間の温度変化に１回以上さらされ、その間にわたって、ＡＥ検査が行われる。

ＡＥ評価部４０は、ＡＥ信号取得部３０から受け取ったＡＥ信号から固体酸化物形燃料電池におけるクラック発生を評価する。この実施形態では、ＡＥ信号取得部３０は、ＡＥ信号の積分量からクラックの発生及び当該クラックの発生に起因するガスリーク量を推定し、その推定されたガスリーク量から、検査対象となっている製品（固体酸化物形燃料電池）の品質評価（合格または不合格）を行う。このため、ＡＥ評価部４０には、ＡＥ信号積分量算定部４１、ガスリーク量算定部４２、積分量−ガスリーク量テーブル４３、評価出力部４４が備えられている。ＡＥ信号積分量算定部４１は、ＡＥ信号の振幅値の総和、つまりＡＥ信号の時間積分値をＡＥ信号積分量として求める。過剰冷却を始めていくと、残留応力が開放され、微小クラックが増加していくので、パルス状のＡＥ信号の発生頻度も増え、ＡＥ信号積分量も増えていく。このことから、ＡＥ信号積分量の増加と微小クラック増加、結果的にはＡＥ信号積分量の増加とガスリーク量の増加とは高い相関関係をもつ。積分量−ガスリーク量テーブル４３は、実験的に求められたＡＥ信号積分量の増加とガスリーク量の増加との相関関係から得られた関係式に基づいて作成されており、この積分量−ガスリーク量テーブル４３を用いて、任意のＡＥ信号積分量から特定のガスリーク量が導出できる。ガスリーク量算定部４２は、ＡＥ信号積分量算定部４１で算定されたＡＥ信号積分量から、積分量−ガスリーク量テーブル４３を用いて、ガスリーク量を求め、評価出力部４４に送る。

評価出力部４４は、予め設定されている、ガスリーク量のしきい値と、ガスリーク量算定部４２で算定されたガスリーク量とを比較し、当該ガスリーク量がしきい値を超えていると、検査対象となっている製品を不合格とする。

〔別実施の形態〕
（１）上述した実施形態では、その降温過程において、ガス配管部材１７の表面温度が圧電素子からなるＡＥセンサ３に損傷を与えない程度に下がり始めてから、固体酸化物形燃料電池のガス配管部材１７に装着し、ＡＥ検査が開始された。さらに、製造後の固体酸化物形燃料電池に対して熱負荷を与えながらＡＥ検査を行うことも可能であった。これに代えて、製造の開始時からＡＥセンサ３を固体酸化物形燃料電池の構成部材における好適な箇所に装着し、製造中に検査を行ってもよい。この場合は、付加的な温度負荷装置や温度負荷コントローラ４ａなどは省略される。
（２）上述した実施形態では、燃料ガス流路を通じてのＡＥ検査を実施する例を示しているが、酸化剤ガス流路を通じてのＡＥ検査の実施も可能である。もちろん、両方のガス流路を通じてＡＥ検査が実施されていてもよい。
（３）上述した実施形態では、温度負荷として１００℃と８００℃との間の温度変化が固体酸化物形燃料電池に与えたれたが、これに代えて実施可能な、零下以下の低温を温度負荷として与える過剰冷却処理を以下に述べる。この過剰冷却処理は、固体酸化物形燃料電池に室温から零下２０℃程度の温度変化を与えるもので、その間にＡＥ検査が行われる。図４には、この別実施形態の機能ブロック図が示されている。図３で示された設備と比べて、温度負荷コントローラ４ａによって制御される過剰冷却機構６１が備えられていることで異なっている。

この過剰冷却処理の検査目的について、図５を用いて以下に説明する。図５の（ａ）は、製造されてから発電機として駆動されている状況下での固体酸化物形燃料電池１におけるガスリーク量の継時的な変化の推測曲線を示しており、実線は良好な製品（製品Ａと記している）で、点線は良好ではない製品（製品Ｂと記している）に対応している。一般に、固体酸化物形燃料電池は、１０００℃レベルの加熱処理を受けるため、室温において残留応力が生じている。固体酸化物形燃料電池の駆動温度は８００℃程度であることから、その駆動と停止の繰り返しは、固体酸化物形燃料電池に室温と８００℃の高温との間の温度負荷を与えることになる。したがって、時間経過とともに、残留応力の開放と残量応力の発生との繰り返しによってクラックが増加し、結果的にガスリーク量が継時的に増加する。ガスリーク量が所定のしきい値：ｋを超えると（時点：Ｔｋ）、修理または交換の必要が生じる。したがって、製品品質を向上させるためには、早い時点でガスリーク量がしきい値：ｋを超えるような製品Ｂを、製造完了時に判定することが重要である。これを実現するために、本発明では、製造の最終段階で、過剰冷却処理を取り入れている。図５の（ｂ）は、本願発明者の知見に基づく、図５の（ａ）に対応する推測曲線であり、この過剰冷却処理を施すことにより、経時的にゆっくりと生じるクラック量の増加が、過剰冷却処理の間の短期間に生じることを示している。製品Ｂのような品質をもった固体酸化物形燃料電池のクラック量、つまりガスリーク量は、過剰冷却処理後に（時点：Ｔ０）、しきい値：ｋを超える可能性が高く、このことを利用して、製品Ｂのような品質をもった固体酸化物形燃料電池を出荷前の検査で取り除くことができる。

２０℃から零下１０℃への過剰冷却処理が、４回実施され、その都度得られたＡＥ信号積分量とガスリーク量との関係が図６に示されている。図６において、横軸はＡＥ信号積分量を示しており、縦軸はガスリーク量を示している。なお、縦軸のガスリーク量では、初期結果（第１回目の過剰冷却処理の結果）を１とする正規化が行われている。この４回の過剰冷却処理で得られた測定ポイントを近似直線で結ぶと、一次線形の積分量−ガスリーク量関係式が得られる。

なお、上述の過剰冷却処理を１００℃と８００℃との間の温度変化が温度負荷として固体酸化物形燃料電池に与えながらＡＥ検査を行う検査方法に代えて実施するのではなく、両者を実施してもよい。

（４）上述した実施形態では、ＡＥセンサ３はマニホールド１６から延びたガス配管部材１７に装着され、セル１０とマニホールド１６を接続するガラスシール部に発生するクラックを検出照準としていた。それ以外のクラック検出照準としては、特開２０１３−２２９１７０号公報の図５に示されているような、セルとガラス封止板とを結晶化ガラス層で接合している接合領域、特開２００７−１４９４３０号公報の図１に示されているような、セルとセパレータとをシール材で接合している接合領域、開２０１２−７４２６８号公報の図１に示されているような、セルとガス管とを接合材で接合している接合領域、などが挙げられる。しかしながら、このＡＥ検査においては、上記のような接合領域だけでなく、セルそれ自体に発生するクラックも検出対象とすることも可能である。
（５）ＡＥセンサ３の装着位置としては、放熱機能を有して、表面温度が高温にならない部材であるガス供給配管などが適しているが、超音波が伝播しやすい金属製ヒートシンクのような部材を別個にＡＥ波導入部材として設けて、そのＡＥ波導入部材にＡＥセンサ３を装着してもよい。
（６）上述した実施形態では、ＡＥセンサ３を１つだけ装着されていたが、適当な箇所に複数装着し、マルチチャンネル方式を用いて各ＡＥセンサ３で検出されたＡＥ波の信号処理及び評価を行ってもよい。
（７）上述した実施形態では、固体酸化物形燃料電池として、燃料極１１と固体電解質１２と酸素極１３とからなるセル１０と、内部にガス流路１５が形成されている支持体１６とからなる構造体を例としたが、これは１つの例に過ぎず、本発明はその他の構造を有する固体酸化物形燃料電池にも適用可能である。

本発明は、製造時の加熱処理によって、内部に残留応力が閉じ込められる固体酸化物形燃料電池の製品検査に適用可能である。

１０：セル
１１：燃料極
１２：固体電解質
１３：酸素極
１５：ガス流路
１６：支持体
１７：ガス配管部材
３ ：ＡＥセンサ
３０：ＡＥ信号取得部
４ ：検査コントローラ
４０：ＡＥ評価部
４１：ＡＥ信号積分量算定部
４２：ガスリーク量算定部
４４：評価出力部
５ ：製造コントローラ
６０：加熱機構
６１：過剰冷却機構

Claims (11)

1. 固体酸化物形燃料電池の検査装置であって、
   前記固体酸化物形燃料電池に装着されるＡＥセンサと、
   前記固体酸化物型燃料に温度負荷が与えられている状況下で、前記ＡＥセンサからの信号を取得するＡＥ信号取得部と、
   前記ＡＥ信号から前記固体酸化物形燃料電池におけるクラック発生を評価するＡＥ評価部と、
   を備えた検査装置。
2. 前記温度負荷が、前記固体酸化物形燃料電池の駆動温度と室温との間の温度変化である請求項１に記載の検査装置。
3. 前記温度負荷が複数回与えられる請求項１または２に記載の検査装置。
4. 前記ＡＥ評価部は、取得されたＡＥ信号の積分量に基づいて前記クラック発生を評価する請求項１から３のいずれか一項に記載の検査装置。
5. 前記ＡＥ信号の積分量から前記クラック発生に起因するガスリーク量を導出する積分量−ガスリーク量テーブルが備えられており、導出された前記ガスリーク量に基づいて前記固体酸化物形燃料電池の品質評価が行われる請求項４に記載の検査装置。
6. 前記ＡＥセンサが、固体酸化物形燃料電池本体に燃料ガスや酸化剤ガスを供給する金属製配管部材に取り付けられている請求項１から５のいずれか一項に記載の検査装置。
7. 前記温度負荷として、さらに、零下１５度から零下５度までの零下温度と、室温との間の温度変化が与えられ、当該温度負荷が与えられている状況下で前記ＡＥセンサからの信号が取得される過剰冷却ＡＥ検査が実施される請求項１から６のいずれか一項に記載の検査装置。
8. 固体酸化物形燃料電池の検査方法であって、
   前記固体酸化物形燃料電池にＡＥセンサを装着する工程と、
   前記固体酸化物型燃料に温度負荷が与えられている状況下で、前記ＡＥセンサからの信号を取得するＡＥ信号取得工程と、
   前記ＡＥ信号から前記固体酸化物形燃料電池におけるクラック発生を評価するＡＥ評価工程と、を備えた検査方法。
9. 前記ＡＥ評価工程において、取得されたＡＥ信号の積分量に基づいて前記クラック発生が評価される請求項８に記載の検査方法。
10. 前記ＡＥ信号の積分量から前記クラック発生に起因するガスリーク量を導出する積分量−ガスリーク量テーブルを用いてガスリーク量が導出され、当該ガスリーク量に基づいて前記固体酸化物形燃料電池の品質評価が行われる請求項９に記載の検査方法。
11. 前記温度負荷として、さらに、零下１５度から零下５度までの零下温度と、室温との間の温度変化が与えられ、当該温度負荷が与えられている状況下で前記ＡＥセンサからの信号が取得される過剰冷却ＡＥ検査工程がさらに備えられている請求項８から１０のいずれか一項に記載の検査方法。

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