JP4310162B2

JP4310162B2 - Cylindrical SOFC module assembly apparatus and cylindrical SOFC module assembly method

Info

Publication number: JP4310162B2
Application number: JP2003334410A
Authority: JP
Inventors: 満文後藤; 克明井上; 好章井上; 長生久留; 浩二池田
Original assignee: Electric Power Development Co Ltd; Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Electric Power Development Co Ltd; Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 2003-09-25
Filing date: 2003-09-25
Publication date: 2009-08-05
Anticipated expiration: 2023-09-25
Also published as: JP2005100868A

Description

本発明は、円筒型ＳＯＦＣモジュール組立装置及び円筒型ＳＯＦＣモジュールの組立方法に関し、特に、円筒型ＳＯＦＣセル管の組み立てを行う円筒型ＳＯＦＣモジュール組立装置及び円筒型ＳＯＦＣモジュールの組立方法に関する。 The present invention relates to a cylindrical SOFC module assembling apparatus and a cylindrical SOFC module assembling method, and more particularly to a cylindrical SOFC module assembling apparatus and a cylindrical SOFC module assembling method for assembling a cylindrical SOFC cell tube.

円筒型ＳＯＦＣのセルを含むセラミック管としての円筒型ＳＯＦＣセル管が知られている。これらは、複数本ごとにまとめられて組み立てられ、円筒型ＳＯＦＣモジュールとして使用される。この場合、セラミック管同士がぶつかり合って傷が付くことがないように、所定の治具に一本を完全に確実に取り付けた後、次の一本を取り付けるという作業を行う。 A cylindrical SOFC cell tube is known as a ceramic tube including a cylindrical SOFC cell. These are assembled and assembled into a plurality of pieces and used as a cylindrical SOFC module. In this case, in order to prevent the ceramic tubes from colliding with each other and being damaged, an operation of attaching one next to a predetermined jig completely and then attaching the next one is performed.

関連技術として、特開平８−２８７９３９号公報（特許文献１）に円筒型の固体電解質燃料電池モジュールの技術が開示されている。この技術の固体電解質燃料電池モジュールは、発電室と、スタックと、燃料供給室、燃料排出室、燃料供給管及び空気熱交換器を備える。
ただし、発電室は、断熱材で被包された容器内部に画成されている。スタックは、発電室に垂設され、電解質を介して内側に燃料極、外側に空気極を配置した固体電解質燃料電池を複数個直列に接続し、下端を閉鎖した円筒状にされている。燃料供給室は、容器内の発電室上方に画成されている。燃料排出室は、発電室と燃料供給室の間に区画され、スタックの上端を開口させている。燃料供給管は、一端を燃料供給室に開口させ、他端をスタックの下端内部に開口させて、スタック内部に挿通されている。空気熱交換器は、容器内の発電室下方に設置され発電室に供給する供給空気を予熱する。 As a related technique, Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-287939 (Patent Document 1) discloses a technique of a cylindrical solid electrolyte fuel cell module. The solid electrolyte fuel cell module of this technology includes a power generation chamber, a stack, a fuel supply chamber, a fuel discharge chamber, a fuel supply pipe, and an air heat exchanger.
However, the power generation chamber is defined inside a container encapsulated with a heat insulating material. The stack has a cylindrical shape in which a plurality of solid electrolyte fuel cells, each having a fuel electrode disposed inside and an air electrode disposed outside via an electrolyte, are connected in series via an electrolyte and closed at the lower end. The fuel supply chamber is defined above the power generation chamber in the container. The fuel discharge chamber is defined between the power generation chamber and the fuel supply chamber, and opens the upper end of the stack. The fuel supply pipe is inserted into the stack with one end opened to the fuel supply chamber and the other end opened to the lower end of the stack. The air heat exchanger is installed below the power generation chamber in the container and preheats supply air supplied to the power generation chamber.

円筒型ＳＯＦＣセル管を、容易に複数本まとめてモジュールに組み上げることが可能な技術が望まれている。モジュール化の作業効率が高く、短時間でモジュールに組み上げることが可能な技術が求められている。低コストでモジュール化することが可能な技術が求められている。 A technique that can easily assemble a plurality of cylindrical SOFC cell tubes into a module is desired. There is a need for a technology that is highly modular and can be assembled into a module in a short time. There is a need for a technology that can be modularized at low cost.

特開平８−２８７９３９号公報JP-A-8-287939

従って、本発明の目的は、円筒型ＳＯＦＣセル管を、容易に複数本まとめてモジュールに組み上げることが可能な円筒型ＳＯＦＣモジュール組立装置及び円筒型ＳＯＦＣモジュールの組立方法を提供することである。 Accordingly, an object of the present invention is to provide a cylindrical SOFC module assembling apparatus and a cylindrical SOFC module assembling method capable of easily assembling a plurality of cylindrical SOFC cell tubes into a module.

また、本発明の他の目的は、円筒型ＳＯＦＣセル管のモジュール化の作業効率が高く、短時間でモジュールに組み上げることが可能な円筒型ＳＯＦＣモジュール組立装置及び円筒型ＳＯＦＣモジュールの組立方法を提供することである。 In addition, another object of the present invention is to provide a cylindrical SOFC module assembling apparatus and a cylindrical SOFC module assembling method that have high work efficiency for modularization of a cylindrical SOFC cell tube and can be assembled into a module in a short time. It is to be.

本発明の更に他の目的は、円筒型ＳＯＦＣセル管のモジュール化を低コストで行うことが可能な円筒型ＳＯＦＣモジュール組立装置及び円筒型ＳＯＦＣモジュールの組立方法を提供することである。 Still another object of the present invention is to provide a cylindrical SOFC module assembling apparatus and a cylindrical SOFC module assembling method capable of modularizing a cylindrical SOFC cell tube at a low cost.

以下に、発明を実施するための最良の形態で使用される番号・符号を用いて、課題を解決するための手段を説明する。これらの番号・符号は、特許請求の範囲の記載と発明を実施するための最良の形態との対応関係を明らかにするために付加されたものである。ただし、それらの番号・符号を、特許請求の範囲に記載されている発明の技術的範囲の解釈に用いてはならない。 Hereinafter, means for solving the problem will be described using the numbers and symbols used in the best mode for carrying out the invention. These numbers and symbols are added to clarify the correspondence between the description of the claims and the best mode for carrying out the invention. However, these numbers and symbols should not be used for interpreting the technical scope of the invention described in the claims.

従って、上記課題を解決するために、本発明の円筒型ＳＯＦＣモジュール組立装置は、第１圧子と、第２圧子と、駆動部とを具備する。
第１圧子（４ａ）は、第１平面（Ｓ１）を含み、第１平面（Ｓ１）に複数の第１穴（４ａ−１）を有する。第２圧子（４ｂ）は、第２平面（Ｓ２）を含み、第２平面（Ｓ２）に複数の第４穴（４ｂ−１）を有する。駆動部（３）は、第１平面（Ｓ１）と第２平面（Ｓ２）とが互いに平行に対向するように第２圧子（４ｂ）を保持し、第１平面（Ｓ１）に対する垂線の方向に第２圧子（４ｂ）を移動する。
そして、複数の第４穴（４ｂ−１）の各々は、複数の第１穴（４ａ−１）の各々におけるその垂線の方向の第２平面（Ｓ２）上に、複数の第１穴（４ａ−１）の各々に対応するように設けられている。 Therefore, in order to solve the above-mentioned problem, the cylindrical SOFC module assembling apparatus of the present invention includes a first indenter, a second indenter, and a drive unit.
The first indenter (4a) includes a first plane (S1) and has a plurality of first holes (4a-1) in the first plane (S1). The second indenter (4b) includes a second plane (S2) and has a plurality of fourth holes (4b-1) in the second plane (S2). The drive unit (3) holds the second indenter (4b) so that the first plane (S1) and the second plane (S2) face each other in parallel, and in a direction perpendicular to the first plane (S1). The second indenter (4b) is moved.
Each of the plurality of fourth holes (4b-1) has a plurality of first holes (4a) on the second plane (S2) in the direction of the perpendicular to each of the plurality of first holes (4a-1). -1).

上記の円筒型ＳＯＦＣモジュール組立装置において、第１圧子（４ａ）と第２圧子（４ｂ）とは、第１平面（Ｓ１）と第２平面（Ｓ２）とで仮モジュールを挟む。そして、駆動部（３）は、第２圧子（４ｂ）を第１圧子（４ａ）に所定の距離だけ近付けて、複数の第２穴（２ａ−２）と複数の第３穴（２ｂ−２）とに複数のセラミック管（１）をその所定の深さまで差し込む。
ここで、その仮モジュールは、第１管板（２ａ）と、第２管板（２ｂ）と、複数のセラミック管（１）とを備える。第１管板（２ａ）は、複数の第１穴（４ａ−１）に対応する位置に複数の第２穴（２ａ−２）を含む。第２管板（２ｂ）は、複数の第４穴（４ｂ−１）に対応する位置に複数の第３穴（２ｂ−２）を含む。複数のセラミック管（１）は、一端を複数の第２穴（２ａ−２）に、他端を複数の第３穴（２ｂ−２）に所定の深さよりも浅く差し込まれている。ただし、一端は、第１穴（４ａ−１）に入り、他端は、第４穴（４ｂ−１）に入り、複数の固体電解質燃料電池のセル（１９）を含む。 In the cylindrical SOFC module assembling apparatus, the first indenter (4a) and the second indenter (4b) sandwich the temporary module between the first plane (S1) and the second plane (S2). Then, the drive unit (3) brings the second indenter (4b) closer to the first indenter (4a) by a predetermined distance, and the plurality of second holes (2a-2) and the plurality of third holes (2b-2) And a plurality of ceramic tubes (1) are inserted to a predetermined depth.
Here, the temporary module includes a first tube sheet (2a), a second tube sheet (2b), and a plurality of ceramic tubes (1). The first tube sheet (2a) includes a plurality of second holes (2a-2) at positions corresponding to the plurality of first holes (4a-1). The second tube sheet (2b) includes a plurality of third holes (2b-2) at positions corresponding to the plurality of fourth holes (4b-1). The plurality of ceramic tubes (1) have one end inserted into the plurality of second holes (2a-2) and the other end inserted into the plurality of third holes (2b-2) shallower than a predetermined depth. However, one end enters the first hole (4a-1), the other end enters the fourth hole (4b-1), and includes a plurality of solid electrolyte fuel cell cells (19).

また、本発明の円筒型ＳＯＦＣモジュール組立装置は、第１治具（１８）と、第２治具（１５）と、駆動部（１６）とを具備する。
第１治具（１８）は、上部表面（Ｓｕ）に垂直に延びる複数の棒（１７）を有する。第２治具（１５）は、複数の棒（１７）の各々の先端に着脱可能である。ここで、第２治具（１５）は、複数の固体電解質燃料電池のセル（１９）を含むセラミック管（１）の内径よりも小さい外径を有する円柱部（１５−２）と、セラミック管（１）の外径よりも大きい外径を有する円板部（１５−１）とを含んでいる。そして、円柱部（１５−２）と円板部（１５−１）とは同軸に一体化されている。第１圧子（１４）は、第１平面（Ｓ１）を含み、第１平面（Ｓ１）に貫通した複数の第１穴（１４−１）を有する。駆動部（１６）は、上部平面（Ｓｕ）と第１平面（Ｓ１）とが互いに平行になるように第１治具（１８）を保持し、上部平面（Ｓｕ）に対する垂線の方向に第１治具（１８）を移動する。
そして、複数の第１穴（１４−１）の各々は、複数の棒（１７）の各々におけるその垂線の方向の第１平面（Ｓ１）上に、複数の棒（１７）の各々に対応するように設けられている。 Moreover, the cylindrical SOFC module assembling apparatus of the present invention includes a first jig (18), a second jig (15), and a drive unit (16).
The first jig (18) has a plurality of bars (17) extending perpendicularly to the upper surface (Su). The second jig (15) can be attached to and detached from the tips of the plurality of bars (17). Here, the second jig (15) includes a cylindrical portion (15-2) having an outer diameter smaller than the inner diameter of the ceramic tube (1) including the cells (19) of the plurality of solid electrolyte fuel cells, and the ceramic tube. And a disk portion (15-1) having an outer diameter larger than the outer diameter of (1). The cylindrical portion (15-2) and the disc portion (15-1) are integrated coaxially. The first indenter (14) includes a first plane (S1) and has a plurality of first holes (14-1) penetrating through the first plane (S1). The drive unit (16) holds the first jig (18) so that the upper plane (Su) and the first plane (S1) are parallel to each other, and the first unit is in a direction perpendicular to the upper plane (Su). The jig (18) is moved.
Each of the plurality of first holes (14-1) corresponds to each of the plurality of bars (17) on the first plane (S1) in the direction of the perpendicular of each of the plurality of bars (17). It is provided as follows.

上記の円筒型ＳＯＦＣモジュール組立装置において、セラミック管（１）内に円柱部（１５−２）側から挿入された第２治具（１５）と、第１圧子（１４）とは、円板部（１５−１）と第１平面（Ｓ１）とで第１仮モジュールを挟む。そして、駆動部（１６）は、複数の棒（１７）が第２治具（１５）と接続された第１治具（１８）を、第１圧子（１４）から所定の距離だけ遠ざけて、複数の第２穴（２ａ−２）に複数のセラミック管（１）をその所定の深さまで差し込む。
ここで、第１仮モジュールは、第１管板（２ａ）と、複数のセラミック管（１）とを備えている。第１管板（２ａ）は、複数の第１穴（１４−１）に対応する位置に複数の第２穴（２ａ−２）を含む。複数のセラミック管（１）は、一端を複数の第２穴（２ａ−２）に、所定の深さよりも浅く差し込まれている。そして、一端は、第１穴（１４−１）に入る。 In the cylindrical SOFC module assembling apparatus, the second jig (15) inserted from the cylindrical part (15-2) side into the ceramic tube (1) and the first indenter (14) are disc parts. The first temporary module is sandwiched between (15-1) and the first plane (S1). Then, the drive unit (16) moves the first jig (18) in which the plurality of rods (17) are connected to the second jig (15) away from the first indenter (14) by a predetermined distance, The plurality of ceramic tubes (1) are inserted into the plurality of second holes (2a-2) to a predetermined depth.
Here, the first temporary module includes a first tube plate (2a) and a plurality of ceramic tubes (1). The first tube sheet (2a) includes a plurality of second holes (2a-2) at positions corresponding to the plurality of first holes (14-1). One end of each of the plurality of ceramic tubes (1) is inserted into the plurality of second holes (2a-2) to be shallower than a predetermined depth. Then, one end enters the first hole (14-1).

上記の円筒型ＳＯＦＣモジュール組立装置において、第１平面（Ｓ１）上に着脱可能に設けられた保持治具（２５、９）を更に具備する。
ここで、保持治具（２５、９）は、第１管板（２ａ）が、第１穴（４ａ−１）と第２穴（２ａ−２）とが合うように配置されている。そして、セラミック管（１）の一端が、第２穴（２ａ−２）にその所定の深さよりも浅く差し込まれたとき、セラミック管（１）を第２穴（２ａ−２）の位置で第１平面（Ｓ１）に対して実質的に垂直に保持する。 The cylindrical SOFC module assembling apparatus further includes holding jigs (25, 9) that are detachably provided on the first plane (S1).
Here, the holding jigs (25, 9) are arranged such that the first tube plate (2a) is aligned with the first hole (4a-1) and the second hole (2a-2). When one end of the ceramic tube (1) is inserted into the second hole (2a-2) to be shallower than the predetermined depth, the ceramic tube (1) is inserted into the second hole (2a-2) at the position of the second hole (2a-2). It is held substantially perpendicular to one plane (S1).

上記の円筒型ＳＯＦＣモジュール組立装置において、保持治具（２５）は、枠（２９）と、枠（２９）の内に設けられた格子（２６）とを備えている。
格子（２６）は、格子（２６）で区切られる複数の領域を含む。そして、その複数の領域の各々は、複数の第１穴（４ａ−１）の各々に対応する位置に設けられ、セラミック管（１）を挿入可能な大きさを有する。 In the cylindrical SOFC module assembling apparatus, the holding jig (25) includes a frame (29) and a lattice (26) provided in the frame (29).
The lattice (26) includes a plurality of regions separated by the lattice (26). And each of the some area | region is provided in the position corresponding to each of several 1st hole (4a-1), and has a magnitude | size which can insert a ceramic pipe | tube (1).

上記の円筒型ＳＯＦＣモジュール組立装置において、保持治具（９）は、板（９−１）と、支持台（９−２）とを備える。板（９−１）は、セラミック管（１）が嵌め込まれてセラミック管（１）を保持可能な複数の溝（９−３）を含む。支持台（９−２）は、板（９−１）を鉛直方向に対して所定の角度（θ）で支持する。そして、板（９−１）は、セラミック管（１）の長手方向の中央付近を、所定の角度（θ）で保持する。 In the cylindrical SOFC module assembling apparatus, the holding jig (9) includes a plate (9-1) and a support base (9-2). The plate (9-1) includes a plurality of grooves (9-3) into which the ceramic tube (1) is fitted to hold the ceramic tube (1). The support base (9-2) supports the plate (9-1) at a predetermined angle (θ) with respect to the vertical direction. The plate (9-1) holds the vicinity of the center in the longitudinal direction of the ceramic tube (1) at a predetermined angle (θ).

上記の円筒型ＳＯＦＣモジュール組立装置において、第１圧子（４ａ’）に埋め込まれ、第１圧子（４ａ’）の第１穴（４ａ’−１）の周囲に設けられた第１高周波誘導加熱部（８ａ）を更に具備する。
そして、第１高周波誘導加熱部（８ａ）は、第２穴（２ａ−２）の縁に金属接合材料（７）を含む第１管板（２ａ）とセラミック管（１）とを接合するとき、高周波誘導加熱により金属接合材料（７）を溶融する。 In the above cylindrical SOFC module assembling apparatus, a first high frequency induction heating unit embedded in the first indenter (4a ′) and provided around the first hole (4a′-1) of the first indenter (4a ′). (8a) is further provided.
And when a 1st high frequency induction heating part (8a) joins the 1st tube plate (2a) and metal tube (1) which contain a metal joining material (7) in the edge of a 2nd hole (2a-2). The metal bonding material (7) is melted by high frequency induction heating.

上記の円筒型ＳＯＦＣモジュール組立装置において、第２圧子（４ｂ’）に埋め込まれ、第２圧子（４ｂ’）の第４穴（４ｂ’−１）の周囲に設けられた第２高周波誘導加熱部（８ｂ）を更に具備する。
そして、第２高周波誘導加熱部（８ｂ）は、第３穴（２ｂ−２）の縁に金属接合材料（７）を含む第２管板（２ｂ）とセラミック管（１）とを接合するとき、高周波誘導加熱により金属接合材料（７）を溶融する。 In the cylindrical SOFC module assembling apparatus, the second high-frequency induction heating unit embedded in the second indenter (4b ′) and provided around the fourth hole (4b′-1) of the second indenter (4b ′). (8b) is further provided.
And when a 2nd high frequency induction heating part (8b) joins the 2nd tube sheet (2b) and metal tube (1) which contain a metal joining material (7) in the edge of the 3rd hole (2b-2). The metal bonding material (7) is melted by high frequency induction heating.

上記課題を解決するために、本発明の円筒型ＳＯＦＣモジュールの組立方法は、（ａ）〜（ｅ）ステップを具備する。
（ａ）ステップは、第１平面（Ｓ１）に複数の第１穴（４ａ−１）を有する第１圧子（４ａ）における第１平面（Ｓ１）に、複数の第１穴（４ａ−１）に対応する位置に複数の第２穴（２ａ−２）を有する第１管板（２ａ）を、第１穴（４ａ−１）と第２穴（２ａ−２）とが合うように配置する。（ｂ）ステップは、複数の第２穴（２ａ−２）に、複数のセラミック管（１）の一端を所定の第１深さよりも浅く差し込む。ここで、複数のセラミック管（１）の各々は、複数の固体電解質燃料電池のセル（１９）を含む。
（ｃ）ステップは、複数の第２穴（２ａ−２）に対応する位置に複数の第３穴（２ｂ−２）を有する第２管板（２ｂ）における複数の第３穴（２ｂ−２）に、複数のセラミック管（１）の他端を所定の第２深さよりも浅く差し込む。（ｄ）ステップは、第２管板（２ｂ）と、複数の第３穴（２ｂ−２）に対応する第２平面（Ｓ２）内の位置に複数の第４穴（４ｂ−１）を有する第２圧子（４ｂ）における第２平面（Ｓ２）とを、第３穴（２ｂ−２）と第４穴（４ｂ−１）とが合うように重ねる。（ｅ）ステップは、第１平面（Ｓ１）と第２平面（Ｓ２）との平行を保ちながら、第２圧子（４ｂ）を第１圧子（４ａ）に所定の距離だけ近付けて、複数の第２穴（２ａ−２）と複数の第３穴（２ｂ−２）とに複数のセラミック管（１）をその所定の第１深さ及び第２深さまで差し込む。 In order to solve the above problems, the method for assembling a cylindrical SOFC module of the present invention includes steps (a) to (e).
(A) The step includes a plurality of first holes (4a-1) in the first plane (S1) of the first indenter (4a) having a plurality of first holes (4a-1) in the first plane (S1). The first tube sheet (2a) having a plurality of second holes (2a-2) at positions corresponding to the first hole (2a-2) is arranged so that the first hole (4a-1) and the second hole (2a-2) are aligned. . (B) A step inserts one end of a plurality of ceramic pipes (1) into a plurality of 2nd holes (2a-2) shallower than predetermined 1st depth. Here, each of the plurality of ceramic tubes (1) includes a plurality of solid electrolyte fuel cell cells (19).
(C) The step includes a plurality of third holes (2b-2) in the second tube sheet (2b) having a plurality of third holes (2b-2) at positions corresponding to the plurality of second holes (2a-2). ), The other ends of the plurality of ceramic tubes (1) are inserted shallower than a predetermined second depth. (D) The step has a plurality of fourth holes (4b-1) at positions in the second plane (S2) corresponding to the second tube sheet (2b) and the plurality of third holes (2b-2). The second plane (S2) of the second indenter (4b) is overlapped so that the third hole (2b-2) and the fourth hole (4b-1) are aligned. (E) The step moves the second indenter (4b) closer to the first indenter (4a) by a predetermined distance while keeping the first plane (S1) and the second plane (S2) parallel. The plurality of ceramic tubes (1) are inserted into the two holes (2a-2) and the plurality of third holes (2b-2) to the predetermined first depth and second depth.

また、本発明の円筒型ＳＯＦＣモジュールの組立方法は、（ｆ）〜（ｋ）ステップを具備する。
（ｆ）ステップは、上部表面（Ｓｕ）に垂直に延びる複数の棒（１７）を有する第１治具（１８）の近傍に、複数の棒（１７）に対応する位置に複数の第１穴（１４−１）を有する第１圧子（１４）を、複数の棒（１７）が複数の第１穴（１４−１）を貫通するように配置する。（ｇ）ステップは、第１圧子（１４）の第１治具（１８）と反対の側としての第１平面（Ｓ１）に、複数の第１穴（１４−１）に対応する位置に複数の第２穴（２ａ−２）を有する第１管板（２ａ）を、複数の棒（１７）が複数の第２穴（２ａ−２）を貫通するように配置する。（ｈ）ステップは、複数の第２穴（２ａ−２）に、複数のセラミック管（１）の一端を、複数の棒（１７）が複数のセラミック管（１）の中に入るように、所定の深さよりも浅く差し込む。ここで、複数のセラミック管（１）の各々は、複数の固体電解質燃料電池のセル（１９）を含む。
（ｉ）ステップは、複数のセラミック管（１）の他端から複数の第２治具（１５）を挿入し、複数の第２治具（１５）の先端（１５−３）と複数の棒（１７）の先端（１７−３）とを接合する。ここで、複数の第２治具（１５）の各々は、セラミック管（１）の内径よりも小さい外径を有する円柱部（１５−２）と、セラミック管（１）の外径よりも大きい外径を有する円板部（１５−１）とを含み、円柱部（１５−２）と円板部（１５−１）とは同軸に一体化されている。（ｊ）ステップは、第１圧子（１４）の位置を固定し、上部平面（Ｓｕ）と第１平面（Ｓ１）との平行を保ちながら、第１治具（１８）を第１圧子（１４）から所定の距離だけ遠ざけて、複数の第２穴（２ａ−２）に複数のセラミック管（１）をその所定の深さまで差し込み仮スタックとする。（ｋ）ステップは、その仮スタックを第１圧子（１４）から外し、第１平面（Ｓ１）に、複数の第１穴（１４−１）に対応する位置に複数の第３穴（２ｂ−２）を有する第２管板（２ｂ）を、複数の棒（１７）が複数の第３穴（２ｂ−２）を貫通するように配置する。（ｌ）ステップは、複数の第３穴（２ｂ−２）に、その仮スタックにおける第１管板（２ａ）と反対側の複数のセラミック管（１）の他端を所定の深さよりも浅く差し込む。（ｍ）ステップは、複数のセラミック管（１）の一端から複数の第２治具（１５）を挿入し、複数の第２治具（１５）の先端（１５−３）と複数の棒の先端（１７−３）とを接合する。（ｎ）ステップは、第１圧子（１４）の位置を固定し、上部平面（Ｓｕ）と第１平面（Ｓ１）との平行を保ちながら、第１治具（１８）を、第１圧子（１４）から所定の距離だけ遠ざけて、複数の第３穴（２ｂ−２）に複数のセラミック管（１）をその所定の深さまで差し込む。 The cylindrical SOFC module assembly method of the present invention includes steps (f) to (k).
(F) In the step, in the vicinity of the first jig (18) having a plurality of bars (17) extending perpendicularly to the upper surface (Su), a plurality of first holes are formed at positions corresponding to the plurality of bars (17). The first indenter (14) having (14-1) is arranged so that the plurality of rods (17) penetrate the plurality of first holes (14-1). (G) There are a plurality of steps at positions corresponding to the plurality of first holes (14-1) on the first plane (S1) as the side opposite to the first jig (18) of the first indenter (14). The first tube plate (2a) having the second hole (2a-2) is arranged such that the plurality of rods (17) penetrate the plurality of second holes (2a-2). (H) In the step, the one end of the plurality of ceramic tubes (1) is inserted into the plurality of second holes (2a-2) so that the plurality of rods (17) enter the plurality of ceramic tubes (1). Insert it shallower than the specified depth. Here, each of the plurality of ceramic tubes (1) includes a plurality of solid electrolyte fuel cell cells (19).
(I) In the step, a plurality of second jigs (15) are inserted from the other ends of the plurality of ceramic tubes (1), and tips (15-3) and a plurality of bars of the plurality of second jigs (15). The tip (17-3) of (17) is joined. Here, each of the plurality of second jigs (15) is larger than the cylindrical portion (15-2) having an outer diameter smaller than the inner diameter of the ceramic tube (1) and the outer diameter of the ceramic tube (1). The cylindrical part (15-2) and the disk part (15-1) are integrated coaxially, including a disk part (15-1) having an outer diameter. (J) The step fixes the position of the first indenter (14), and keeps the first plane (Su) and the first plane (S1) parallel to each other, while holding the first jig (18) in the first indenter (14). ), A plurality of ceramic tubes (1) are inserted into the plurality of second holes (2a-2) to a predetermined depth to form a temporary stack. (K) The step removes the temporary stack from the first indenter (14), and places a plurality of third holes (2b-) on the first plane (S1) at positions corresponding to the plurality of first holes (14-1). The 2nd tube sheet (2b) which has 2) is arrange | positioned so that a some rod (17) may penetrate a some 3rd hole (2b-2). (L) In the step, the other ends of the plurality of ceramic tubes (1) on the opposite side to the first tube plate (2a) in the temporary stack are made shallower than a predetermined depth in the plurality of third holes (2b-2). Plug in. (M) The step includes inserting a plurality of second jigs (15) from one end of the plurality of ceramic tubes (1), and connecting the tips (15-3) of the plurality of second jigs (15) and the plurality of rods. The tip (17-3) is joined. The step (n) fixes the position of the first indenter (14) and keeps the first plane (Su) and the first plane (S1) parallel to each other while the first jig (18) is moved to the first indenter (18). 14) A plurality of ceramic tubes (1) are inserted into the plurality of third holes (2b-2) to a predetermined depth away from the predetermined distance.

本発明により、円筒型固体電解質の燃料電池セル管を、破損することなく容易に複数本まとめてモジュールに組み上げることが可能となる。 According to the present invention, it is possible to easily assemble a plurality of cylindrical solid electrolyte fuel battery cell tubes into a module without damage.

以下、本発明である円筒型ＳＯＦＣモジュール組立装置及び円筒型ＳＯＦＣモジュールの組立方法の実施の形態に関して、添付図面を参照して説明する。 Hereinafter, embodiments of a cylindrical SOFC module assembling apparatus and a cylindrical SOFC module assembling method according to the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

まず、本発明である円筒型ＳＯＦＣモジュール組立装置及び円筒型ＳＯＦＣモジュールの組立方法を適用して製造する円筒型ＳＯＦＣモジュールの概略の構成について、図６を参照して説明する。 First, a schematic configuration of a cylindrical SOFC module manufactured by applying the cylindrical SOFC module assembling apparatus and the cylindrical SOFC module assembling method according to the present invention will be described with reference to FIG.

図６は、本発明である円筒型ＳＯＦＣモジュール組立装置及び円筒型ＳＯＦＣモジュールの組立方法を適用して製造する円筒型ＳＯＦＣモジュールの構成を示す図である。円筒型ＳＯＦＣモジュール３０（以下、「モジュール３０」とも記す）は、容器３１内に設けられ、燃料電池セル管１、管板２ａ、管板２ｂを具備する。なお、図では、簡単のために、１本の燃料電池セル管１及びその周辺構造を示しているが、モジュール３０には、複数の燃料電池セル管１を含む。 FIG. 6 is a diagram showing a configuration of a cylindrical SOFC module manufactured by applying the cylindrical SOFC module assembling apparatus and the cylindrical SOFC module assembling method according to the present invention. A cylindrical SOFC module 30 (hereinafter also referred to as “module 30”) is provided in a container 31 and includes a fuel cell tube 1, a tube plate 2a, and a tube plate 2b. In the drawing, for the sake of simplicity, one fuel cell tube 1 and its peripheral structure are shown, but the module 30 includes a plurality of fuel cell tubes 1.

燃料電池セル管１は、基体管１０、セル１９、金属リング１１ａ及び１１ｂ、接着層１２ａ及び１２ｂを備える。
基体管１０は、多孔質のセラミックスのセラミック管である。
セル１９は、固体電解質型の燃料電池のセルであり、基体管１の両端部を除く中央部分に、基体管１の長手方向に複数設けられ、直列に接続（図示されず）されている。両端部は、電力を取り出すための導電性の膜（図示されず）設けられている。
金属リング１１ａ及び１１ｂは、円筒上の金属製のリングである。基体管１の形状が真円と異なる場合や、凹凸がある場合などにおいて、基体管１にリングを被せ、真円で平滑な表面を模擬する。
接着層１２ａ及び１２ｂは、基体管１と金属リングとの隙間を充填し、気体の出入りが出来ないようにしている。 The fuel cell tube 1 includes a base tube 10, a cell 19, metal rings 11a and 11b, and adhesive layers 12a and 12b.
The base tube 10 is a porous ceramic ceramic tube.
The cell 19 is a solid electrolyte type fuel cell, and a plurality of cells 19 are provided in the longitudinal direction of the base tube 1 at the central portion excluding both ends of the base tube 1 and connected in series (not shown). Both ends are provided with conductive films (not shown) for taking out electric power.
The metal rings 11a and 11b are metal rings on a cylinder. When the shape of the base tube 1 is different from a perfect circle or when there are irregularities, the base tube 1 is covered with a ring to simulate a smooth surface with a perfect circle.
The adhesive layers 12a and 12b fill a gap between the base tube 1 and the metal ring so that gas cannot enter and exit.

管板２ａ及び２ｂは、容器内において、Ａ室の領域と、Ｂ室の領域と、Ａ’室の領域とを分割し、互いにガスの出入りが出来ないようにする金属製の薄い板である。この場合、セル１９の発電に使用する燃料ガス２１は、外部からＡ室に供給され、燃料電池セル管１の内部を通り、セル１９へ内側から供給される。使用済みの燃料排ガス２１’は、Ａ’室へ送出され、そこから外部へ排気される。一方、セル１９の発電に使用される酸化ガス２０は、外部からＢ室に供給され、燃料電池セル管１の外部を通り、セル１９へ外側から供給される。使用済みの酸化排ガス２０’は、そこから外部へ排気される。
すなわち、管板２ａ及び２ｂにより、燃料ガス２１と酸化ガス２０とが混合しないようになっている。 The tube plates 2a and 2b are metal thin plates that divide the region of the A chamber, the region of the B chamber, and the region of the A 'chamber in the container so that gas cannot enter and exit from each other. . In this case, the fuel gas 21 used for the power generation of the cell 19 is supplied from the outside to the A chamber, passes through the inside of the fuel cell pipe 1, and is supplied to the cell 19 from the inside. The spent fuel exhaust gas 21 'is sent to the A' chamber and exhausted from there. On the other hand, the oxidizing gas 20 used for power generation of the cell 19 is supplied from the outside to the B chamber, passes through the outside of the fuel cell pipe 1 and is supplied to the cell 19 from the outside. The spent oxidizing exhaust gas 20 ′ is exhausted from there.
That is, the fuel gas 21 and the oxidizing gas 20 are not mixed by the tube plates 2a and 2b.

図７は、管板２ａの構成を示す斜視図である。管板２ｂも同様であるので、代表して管板２ａを説明する。
管板２ａには、燃料電池セル管１を貫通させる第２穴２ａ−２が、モジュールに組み立てられる燃料電池セル管１の数だけ、モジュールでの燃料電池セル管１の配置に対応して開口している。例えば、図では、５０個の第２穴２ａ−２が、千鳥格子状に開口している。
第２穴２ａ−２を形成する接合部２ａ−１は、管板２ａに垂直な一の方向へ管板２ａの成す平面から飛び出しており、第２穴２ａ−２の中心線の方向へ滑らかに曲がる曲面を有している。管板２ａに燃料電池セル管１が挿入される前は、第２穴２ａ−２の直径は、燃料電池セル管１の外径よりも若干小さい。燃料電池セル管１を管板２ａに貫通するように挿入する際、第２穴２ａ−２の直径は管板２ａの延性で広がり、燃料電池セル管１と管板２ａとは接合部２ａ−１において密着しながら接続する。これにより、接合部２ａ−１は、シール性（ガスタイト性）の高い接合となる。また、管板２ａの弾性力により、燃料電池セル管１の多少の動きを吸収することが出来る。
管板２ｂの場合は、第３穴２ｂ−２を形成する接合部２ｂ−１となる。
燃料電池セル管１の形状が精密な円筒で、表面も平滑ならびにセル真直度が確保されていれば（第２穴２ａ−２の管板２ａに垂直な中心線と、対応する第３穴２ｂ−２の管板２ｂに垂直な中心線とが一致すれば）、金属リング１１ａ及び１１ｂ、接着層１２ａ及び１２ｂを用いる必要は無い。 FIG. 7 is a perspective view showing the configuration of the tube sheet 2a. Since the tube plate 2b is the same, the tube plate 2a will be described as a representative.
The tube plate 2a has second holes 2a-2 through which the fuel cell pipes 1 penetrate, corresponding to the arrangement of the fuel cell pipes 1 in the module, as many as the number of fuel cell pipes 1 assembled in the module. is doing. For example, in the figure, 50 second holes 2a-2 are opened in a staggered pattern.
The joint 2a-1 that forms the second hole 2a-2 protrudes from the plane formed by the tube plate 2a in one direction perpendicular to the tube plate 2a, and is smooth in the direction of the center line of the second hole 2a-2. It has a curved surface that bends. Before the fuel cell tube 1 is inserted into the tube plate 2a, the diameter of the second hole 2a-2 is slightly smaller than the outer diameter of the fuel cell tube 1. When the fuel cell tube 1 is inserted so as to penetrate through the tube plate 2a, the diameter of the second hole 2a-2 expands due to the ductility of the tube plate 2a, and the fuel cell tube 1 and the tube plate 2a are joined to each other at the junction 2a- 1. Connect in close contact. Thereby, joining part 2a-1 becomes joining with high sealing performance (gas tightness). In addition, some movement of the fuel cell tube 1 can be absorbed by the elastic force of the tube plate 2a.
In the case of the tube sheet 2b, it becomes the joint 2b-1 that forms the third hole 2b-2.
If the shape of the fuel cell tube 1 is a precise cylinder, the surface is smooth and the cell straightness is ensured (the center line perpendicular to the tube plate 2a of the second hole 2a-2 and the corresponding third hole 2b If the center line perpendicular to the tube sheet 2b is -2), the metal rings 11a and 11b and the adhesive layers 12a and 12b need not be used.

（第１の実施の形態）
次に、本発明である筒型固体電解質燃料電池モジュール組立装置及び円筒型ＳＯＦＣモジュールの組立方法の第１の実施の形態について、添付図面を参照して説明する。
図３は、本発明である円筒型ＳＯＦＣモジュール組立装置の第１の実施の形態の構成を示す図である。円筒型ＳＯＦＣモジュール組立装置４０は、駆動部３、第１圧子４ａ、第２圧子４ｂ、定盤５、緩衝部材６を具備する。そして、第１圧子４ａ及び第２圧子４ｂとの間で、モジュール３０を組み立てている。 (First embodiment)
Next, a first embodiment of a cylindrical solid electrolyte fuel cell module assembling apparatus and a cylindrical SOFC module assembling method according to the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
FIG. 3 is a diagram showing the configuration of the first embodiment of the cylindrical SOFC module assembling apparatus according to the present invention. The cylindrical SOFC module assembling apparatus 40 includes a drive unit 3, a first indenter 4a, a second indenter 4b, a surface plate 5, and a buffer member 6. The module 30 is assembled between the first indenter 4a and the second indenter 4b.

定盤５は、固定され、その上部平面が水平面となっている。ステンレスのような金属や、アルミナのようなセラミックスに例示される。 The surface plate 5 is fixed, and the upper plane is a horizontal plane. Examples are metals such as stainless steel and ceramics such as alumina.

第１圧子４ａは、定盤５の上部に設けられ、定盤５と接する下部平面と上部の平面である第１平面とが平行になっている。すなわち、第１平面もまた水平面である。第１平面側には、複数の第１穴４ａ−１が開口している。複数の第１穴４ａ−１の位置は、管板２ａを第１圧子４ａに載せたとき、管板２ａの複数の接合部２ａ−１が、複数の第１穴４ａ−１に入る（第２穴２ａ−２が第１穴４ａ−１に対向する）位置に設けられている。ステンレスのような金属を用いる。ここで、図中ｄ_１で示される第１穴４ａ−１の深さは、管板２ａへ燃料電池セル管１を差し込む深さに設定される。 The first indenter 4a is provided in the upper part of the surface plate 5, and the lower plane in contact with the surface plate 5 and the first plane which is the upper plane are parallel to each other. That is, the first plane is also a horizontal plane. A plurality of first holes 4a-1 are opened on the first plane side. The positions of the plurality of first holes 4a-1 are such that when the tube sheet 2a is placed on the first indenter 4a, the plurality of joint portions 2a-1 of the tube sheet 2a enter the plurality of first holes 4a-1 (first 2 hole 2a-2 is provided in the position which opposes 1st hole 4a-1. Use a metal such as stainless steel. Here, the depth of the first hole 4a-1 as shown in the figure d ₁ is set to a depth of insertion of the fuel cell tube 1 to tube sheet 2a.

第２圧子４ｂは、第１圧子４ａの鉛直上方に設けられ、第１圧子４ａ側の第２平面と、第１圧子４ａの第１平面とが互いに平行になるように、駆動部３により保持されている。そして、第２平面もまた水平面である。第２平面には、複数の第４穴４ｂ−１が開口している。複数の第４穴４ｂ−１の位置は、管板２ｂを第２圧子４ｂに載せたとき、管板２ｂの複数の接合部２ｂ−１が、複数の第４穴４ｂ−１に入る（第３穴２ｂ−２が第４穴４ｂ−１に対向する）位置に設けられている。ステンレスのような金属を用いる。ここで、図中ｄ_２で示される第４穴４ｂ−１の深さは、管板２ｂへ燃料電池セル管１を差し込む深さに設定される。 The second indenter 4b is provided vertically above the first indenter 4a and is held by the drive unit 3 so that the second plane on the first indenter 4a side and the first plane of the first indenter 4a are parallel to each other. Has been. The second plane is also a horizontal plane. A plurality of fourth holes 4b-1 are open in the second plane. The positions of the plurality of fourth holes 4b-1 are such that when the tube sheet 2b is placed on the second indenter 4b, the plurality of joints 2b-1 of the tube sheet 2b enter the plurality of fourth holes 4b-1 (first 3 hole 2b-2 is provided in the position which opposes 4th hole 4b-1. Use a metal such as stainless steel. Here, the depth of the fourth hole 4b-1, shown in the figure d ₂ is set to a depth of insertion of the fuel cell tube 1 to tube sheet 2b.

緩衝部材６は、複数の第１穴４ａ−１及び複数の第４穴４ｂ−１の全ての底部に取り付けられている。燃料電池セル管１が押し付けられた時、第１圧子４ａや第２圧子４ｂと直接接触して傷付く、という事態を防止する。緩衝部材６は、各種のゴムやゲル、フエルトなどに例示される。 The buffer member 6 is attached to all the bottoms of the plurality of first holes 4a-1 and the plurality of fourth holes 4b-1. When the fuel battery cell tube 1 is pressed, it is possible to prevent a situation in which the fuel cell tube 1 is damaged by direct contact with the first indenter 4a or the second indenter 4b. The buffer member 6 is exemplified by various rubbers, gels, felts, and the like.

駆動部３は、第１圧子４ａの第１平面と、第２圧子４ｂの第２平面とが常に平行になるようにしながら、第１平面に対する垂線の方向に第２圧子４ｂを往復移動する。予め設定された荷重以下で押すようにする。これにより、押し過ぎでモジュール３０を破損する事態を回避できる。
例えば、使用前は第２圧子４ｂを、ｄ_０’の位置に停止させている。モジュール３０の組み立て時に、第２圧子４ｂを、ｄ_０の位置に移動させる。このとき、ｄ_０は概ね燃料電池セル管１の長さとなる。 The drive unit 3 reciprocates the second indenter 4b in a direction perpendicular to the first plane while always keeping the first plane of the first indenter 4a parallel to the second plane of the second indenter 4b. Press it below the preset load. Thereby, the situation which damages the module 30 by pushing too much can be avoided.
For example, the second indenter 4b is stopped at the position d ₀ ′ before use. During assembly of the module 30, a second indenter 4b, is moved to the position of _{d 0.} At this time, d ₀ is approximately the length of the fuel cell tube 1.

次に、本発明である筒型固体電解質燃料電池モジュール組立装置の第１の実施の形態の動作（円筒型ＳＯＦＣモジュールの組立方法）について、図１〜図７を参照して説明する。
ここで、図１〜図４は、円筒型ＳＯＦＣモジュールの組立方法の第１の実施の形態を説明する正面図である。 Next, the operation of the cylindrical solid electrolyte fuel cell module assembling apparatus according to the first embodiment of the present invention (cylindrical SOFC module assembling method) will be described with reference to FIGS.
Here, FIG. 1 to FIG. 4 are front views for explaining a first embodiment of a method for assembling a cylindrical SOFC module.

（１）ステップＳ０１
図１（ａ）において、筒型固体電解質燃料電池モジュール組立装置４０の定盤５上に、第１圧子が設置されている。複数の第１穴４ａ−１は、上方に向けられている。 (1) Step S01
In FIG. 1A, a first indenter is installed on the surface plate 5 of the cylindrical solid electrolyte fuel cell module assembly apparatus 40. The plurality of first holes 4a-1 are directed upward.

（２）ステップＳ０２
図１（ｂ）において、第１圧子４ａにおける第１平面上に、管板２ａを配置する。このとき、第１圧子４ａの複数の第１穴４ａ−１の各々に、対応する管板２ａの複数の接合部２ａ−１が入る（第２穴２ａ−２が第１穴４ａ−１に対向する）。配置は、ロボットで行う。ただし、人が配置してもよい。 (2) Step S02
In FIG.1 (b), the tube sheet 2a is arrange | positioned on the 1st plane in the 1st indenter 4a. At this time, each of the plurality of first holes 4a-1 of the first indenter 4a has a plurality of joint portions 2a-1 of the corresponding tube sheet 2a (the second hole 2a-2 is inserted into the first hole 4a-1). opposite). Placement is performed by a robot. However, it may be arranged by a person.

（３）ステップＳ０３
図１（ｃ）において、管板２ａの第２穴２ａ−２に、燃料電池セル管１の一端を所定の深さより浅く差し込む。ここで、「所定の深さより浅く」とは、モジュール３０として完成する際に差し込む深さよりも浅いということである。差し込みは、ロボットで行う。ただし、人が差し込んでもよい。差し込みの際、図５で示す保持冶具を管板２ａ上に置いて用いる。 (3) Step S03
In FIG. 1 (c), one end of the fuel cell tube 1 is inserted shallower than a predetermined depth into the second hole 2a-2 of the tube plate 2a. Here, “shallow than a predetermined depth” means that it is shallower than the depth inserted when the module 30 is completed. Insertion is performed by a robot. However, a person may plug it in. When inserting, the holding jig shown in FIG. 5 is used on the tube sheet 2a.

図５は、差し込みの際、燃料電池セル管１を保持する保持時具の構成を示す図である。保持治具２５は、燃料電池セル管１を第２穴２ａ−１の位置で第１平面に対して実質的に垂直に保持する。枠２９（第１枠２９−１及び第２枠２９−２）、格子２６（金属棒２６−１及び止め具２６−２）、分離部２８（２８−１及び２８−２）を備える。
枠２９（第１枠２９−１及び第２枠２９−２）は、矩形断面を有する枠であり、モジュール３０を中に入れることが可能な大きさである。その側面に、後述の金属棒を通す複数の貫通穴が開口している。格子２６は、金属棒２６−１と止め具２６−２を含む。金属棒２６−１は、枠２９の対向する２組の２側面の間で、一端を一方の側面の貫通穴に、他端を他方の側面の貫通穴に通され、枠２９の外側で止め具２６−２により固定される。すなわち、金属棒２６−１は、枠２９内で格子２６を形成している。この格子は、格子で区切られる複数の領域の各々に、第２穴２ａ−１へ通す燃料電池セル管１を通す（挿入する）ことが可能な大きさであって、通す場所が複数の第２穴２ａ−１の各々に対応し（鉛直上方にあり）、それにより、燃料電池セル管１が、各第２穴２ａ−１上で垂直になるように設けられる。なお、金属棒２６−１は、金属ではなく紐でも良い。その場合、容易に切断でき、保持治具２５の取り外しが容易となる。分離部２８（２８−１及び２８−２）は、枠２９（第１枠２９−１及び第２枠２９−２）を着脱可能に保持している。ちょうつがいのような構造に例示される。
モジュール３０完成後、止め具２６−２を外して、金属棒２６−１を除き、分離部２８−１及び２８−２を取り外して、保持治具２５を取り除く。 FIG. 5 is a diagram showing a configuration of a holding tool for holding the fuel cell tube 1 when inserted. The holding jig 25 holds the fuel battery cell tube 1 substantially perpendicular to the first plane at the position of the second hole 2a-1. A frame 29 (first frame 29-1 and second frame 29-2), a lattice 26 (metal rod 26-1 and stopper 26-2), and a separation unit 28 (28-1 and 28-2) are provided.
The frame 29 (the first frame 29-1 and the second frame 29-2) is a frame having a rectangular cross section, and has a size that allows the module 30 to be placed therein. A plurality of through holes through which a metal rod, which will be described later, passes are opened on the side surface. The lattice 26 includes a metal bar 26-1 and a stopper 26-2. One end of the metal rod 26-1 is passed through the through hole on one side and the other end is passed through the through hole on the other side between the two opposing sides of the frame 29. It is fixed by the tool 26-2. That is, the metal rod 26-1 forms a lattice 26 within the frame 29. The grid is sized so that the fuel cell pipe 1 passing through the second hole 2a-1 can be inserted (inserted) into each of the plurality of regions partitioned by the grid, and the plurality of places where the fuel cell pipes 1 pass are a plurality of first locations. Corresponding to each of the two holes 2a-1 (located vertically above), the fuel cell tube 1 is thereby provided vertically on each second hole 2a-1. The metal rod 26-1 may be a string instead of a metal. In this case, it can be easily cut and the holding jig 25 can be easily removed. The separation unit 28 (28-1 and 28-2) holds the frame 29 (the first frame 29-1 and the second frame 29-2) in a detachable manner. Illustrated in a hinge-like structure.
After the module 30 is completed, the stopper 26-2 is removed, the metal rod 26-1 is removed, the separating portions 28-1 and 28-2 are removed, and the holding jig 25 is removed.

（４）ステップＳ０４
図２において、管板２ｂで、燃料電池セル管１の他端側（第１圧子４ａと反対の側）を覆う。そして、管板２ｂの第３穴２ｂ−２に、燃料電池セル管１の他端を、所定の深さより浅く差し込む。管板２ｂの配置は、ロボットで行う。ただし、人が配置してもよい。なお、図２においては、保持治具２５を省略している。 (4) Step S04
In FIG. 2, the tube plate 2b covers the other end side (the side opposite to the first indenter 4a) of the fuel cell tube 1. Then, the other end of the fuel cell pipe 1 is inserted shallower than a predetermined depth into the third hole 2b-2 of the tube plate 2b. The arrangement of the tube sheet 2b is performed by a robot. However, it may be arranged by a person. In FIG. 2, the holding jig 25 is omitted.

（５）ステップＳ０５
図３において、駆動部３は、管板２ｂ上に、第２圧子４ｂをゆっくりと重ねる。このとき、第２圧子４ｂの複数の第４穴４ｂ−１の各々に、対応する管板２ｂの複数の接合部２ｂ−１が入る（第３穴２ｂ−２が第４穴４ｂ−１に対向する）。なお、図３においては、保持治具２５を省略している。 (5) Step S05
In FIG. 3, the drive unit 3 slowly overlaps the second indenter 4b on the tube plate 2b. At this time, each of the plurality of fourth holes 4b-1 of the second indenter 4b includes the plurality of joint portions 2b-1 of the corresponding tube plate 2b (the third hole 2b-2 is inserted into the fourth hole 4b-1). opposite). In FIG. 3, the holding jig 25 is omitted.

（６）ステップＳ０６
駆動部３は、第２圧子４ｂをゆっくりと下げる（静的に荷重を加える）。このとき、第１圧子４ａの第１平面と第２圧子４ｂの第２平面との平行を保ちながら第２圧子４ｂを移動させる。また、駆動部３は、所定の荷重で第２圧子４ｂを押すようにする。そして、所定の位置（例示：図３中のｄ_０が燃料電池セル管１の長さと等しくなったとき）に達した段階で停止する。
所定の位置の検知は、第２圧子の位置を検知する位置センサを用いて行なう。 (6) Step S06
The drive unit 3 slowly lowers the second indenter 4b (adds a load statically). At this time, the second indenter 4b is moved while keeping the first plane of the first indenter 4a parallel to the second plane of the second indenter 4b. The drive unit 3 pushes the second indenter 4b with a predetermined load. Then, a predetermined position: stopping at the stage reached (illustration d ₀ in FIG. 3 when a is equal to the length of the fuel cell tube 1).
The predetermined position is detected by using a position sensor that detects the position of the second indenter.

（７）ステップＳ０７
駆動部３は、第２圧子４ｂを上げる。次に、保持治具２５を取り除く。そして、モジュール３０を取り出す。ただし、保持治具２５の除去及びモジュール３０の取り出しは、ロボットで行う。ただし、人が行ってもよい。
図６は、ステップＳ０１からステップＳ０６まで終了したモジュール３０の構成を示す図である。モジュール３０は、管板２ａと管板２ｂと複数の燃料電池セル管１とを備える。 (7) Step S07
The drive unit 3 raises the second indenter 4b. Next, the holding jig 25 is removed. Then, the module 30 is taken out. However, the removal of the holding jig 25 and the removal of the module 30 are performed by a robot. However, people may go there.
FIG. 6 is a diagram illustrating the configuration of the module 30 that has been completed from step S01 to step S06. The module 30 includes a tube plate 2a, a tube plate 2b, and a plurality of fuel battery cell tubes 1.

以上の動作により、管板２ａと燃料電池セル管１と管板２ｂとを一体化することができる。そして、目的に応じて、その後、図６のモジュール３０を所定の容器に組み込む。 By the above operation, the tube plate 2a, the fuel cell tube 1, and the tube plate 2b can be integrated. Then, depending on the purpose, the module 30 of FIG. 6 is then incorporated into a predetermined container.

図６のような構造では、良好な接合を得るためには、管板に燃料電池セル管を挿入するときの荷重が１００ｋｇｆ以上となることが望ましい（その場合、管板の締め付け力が強く、シール性が高く強度も高い接合となる）。本発明では、セラミックスの燃料電池セル管に静的に荷重を加えて管板に組み込むことが出来る。従って、組み込み時に、ゴムハンマーのような器具を用いた動的な荷重を加える場合に発生し易い燃料電池セル管の破損を防止することが出来る。 In the structure as shown in FIG. 6, in order to obtain good joining, it is desirable that the load when inserting the fuel cell tube into the tube plate is 100 kgf or more (in that case, the tightening force of the tube plate is strong, It is a joint with high sealing performance and high strength). In the present invention, a ceramic fuel cell tube can be statically loaded and incorporated into the tube sheet. Therefore, it is possible to prevent the fuel cell tube from being easily damaged when a dynamic load is applied using an instrument such as a rubber hammer during installation.

また、本発明では、複数本の燃料電池セル管を同時に管板へ組み込むことが出来る。それにより、省力・低コストでモジュールを組み立てることが出来る。 In the present invention, a plurality of fuel battery cell tubes can be simultaneously incorporated into the tube plate. As a result, it is possible to assemble the module at labor-saving and low cost.

なお、上記の実施の形態では、図５に示すような保持治具２５を用いている。しかし、図８〜図１０に示すような他の構成を有する治具を用いることも可能である。
図８〜図１０は、保持治具の構成に関する図である。図８は、保持治具を適用した円筒型ＳＯＦＣモジュール組立装置の構成を示す正面図である。図９は、図８の側面図である。円筒型ＳＯＦＣモジュール組立装置４０は、駆動部３、第１圧子４ａ、第２圧子４ｂ、定盤５、緩衝部材６、保持治具９（セル用ガイド９−１と支持台９−２と溝９−３とを含む）を具備する。そして、第１圧子４ａ及び第２圧子４ｂとの間で、モジュール３０を組み立てている。 In the above embodiment, a holding jig 25 as shown in FIG. 5 is used. However, it is also possible to use a jig having another configuration as shown in FIGS.
8-10 is a figure regarding the structure of a holding jig. FIG. 8 is a front view showing a configuration of a cylindrical SOFC module assembling apparatus to which a holding jig is applied. FIG. 9 is a side view of FIG. The cylindrical SOFC module assembling apparatus 40 includes a drive unit 3, a first indenter 4a, a second indenter 4b, a surface plate 5, a buffer member 6, a holding jig 9 (cell guide 9-1, support base 9-2, groove 9-3). The module 30 is assembled between the first indenter 4a and the second indenter 4b.

図９で示すように、定盤５は、その上部表面に水平面から角度θだけ傾いた平面を有する凹部を含む。そして、その凹部に、第１圧子４ａが挿入され、保持されている。従って、第１圧子４ａの第１平面は、水平面から角度θだけ傾いている。これに伴い、駆動部３及び第２圧子４ｂは、同様に角度θだけ傾いている。
保持治具９は、複数のセル用ガイド９−１と、支持台９−２とを備える。複数のセル用ガイド９−１は、Ｚ方向から角度θだけ傾いた状態で、支持台９−２により両側から支えられている。そして、セル用ガイド９−１は、燃料電池セル管１を角度θだけ傾いた状態で支えている。これにより、燃料電池セル管１は、第１圧子４ａの第１平面に対して垂直に保持される。
保持治具９及び第１圧子４ａ以上の部分が傾いている点が図１〜図５を参照して説明した実施の形態と異なる。その他は同様である。 As shown in FIG. 9, the surface plate 5 includes a concave portion having a plane inclined at an angle θ from the horizontal plane on the upper surface thereof. The first indenter 4a is inserted and held in the recess. Accordingly, the first plane of the first indenter 4a is inclined by the angle θ from the horizontal plane. Accordingly, the drive unit 3 and the second indenter 4b are similarly inclined by the angle θ.
The holding jig 9 includes a plurality of cell guides 9-1 and a support base 9-2. The plurality of cell guides 9-1 are supported from both sides by a support base 9-2 while being inclined by an angle θ from the Z direction. The cell guide 9-1 supports the fuel battery cell tube 1 in an inclined state by an angle θ. Thereby, the fuel cell pipe | tube 1 is hold | maintained perpendicularly | vertically with respect to the 1st plane of the 1st indenter 4a.
The point which the part beyond the holding jig 9 and the 1st indenter 4a inclines differs from embodiment described with reference to FIGS. Others are the same.

図１０は、保持治具９のセル用ガイド９−１の構成を示す図である。図１０（ａ）は、図８のＺ方向からのＡ’Ａ断面図である。（ｂ）は、（ａ）における１つのセル用ガイド９−１を示す断面図である。（ｃ）は、セル用ガイド９−１の正面図である。
セル用ガイド９−１は、矩形状の板である。長辺（Ｘ方向）は、第１圧子４ａの長辺（Ｘ方向）よりも長く（図８参照）、第１圧子４ａの両側に設けられた支持台９−２に届く程度である。また、短辺（Ｚ方向）は、燃料電池セル管１の長手方向における金属リング１１ａから金属リング１１ｂまでの長さよりも若干短い程度である（図８参照）。そして、短辺に平行な方向に、直線状で互いに平行な複数の溝９−３を有する。複数の溝９−３は、その横断面が半円径であり、幅が実質的に燃料電池セル管１の外径と等しく、深さが実質的に前記セラミック管の外形の半分と等しい。溝９−３の数は、モジュール３０の長辺側の本数に対応している。また、モジュール３０の短辺側に数に対しては、セル用ガイド９−１の枚数で対応する。
保持治具９は、着脱可能なセル用ガイド９−１を支持台９−２から取り外すことで、容易に取り除くことが出来る。 FIG. 10 is a diagram showing a configuration of the cell guide 9-1 of the holding jig 9. As shown in FIG. FIG. 10A is a cross-sectional view taken along the line A′A from the Z direction in FIG. (B) is a sectional view showing one cell guide 9-1 in (a). (C) is a front view of the cell guide 9-1.
The cell guide 9-1 is a rectangular plate. The long side (X direction) is longer than the long side (X direction) of the first indenter 4a (see FIG. 8), and is long enough to reach the support bases 9-2 provided on both sides of the first indenter 4a. Further, the short side (Z direction) is slightly shorter than the length from the metal ring 11a to the metal ring 11b in the longitudinal direction of the fuel cell tube 1 (see FIG. 8). And it has the some groove | channel 9-3 which is linear and mutually parallel in the direction parallel to a short side. The plurality of grooves 9-3 have a semicircular cross section, a width substantially equal to the outer diameter of the fuel cell tube 1, and a depth substantially equal to half the outer shape of the ceramic tube. The number of the grooves 9-3 corresponds to the number of the long sides of the module 30. Further, the number on the short side of the module 30 corresponds to the number of cell guides 9-1.
The holding jig 9 can be easily removed by removing the removable cell guide 9-1 from the support base 9-2.

図８〜図１０の場合の動作は、保持治具９及び第１圧子４ａ以上の部分が傾いている以外は、図１〜図５を参照して説明した実施の形態と同様であるのでその説明を省略する。 The operation in the case of FIGS. 8 to 10 is the same as that of the embodiment described with reference to FIGS. 1 to 5 except that the holding jig 9 and the first indenter 4a or more are inclined. Description is omitted.

本発明では、複数の燃料電池セル管を管板へ組み込む際、図５や図８〜図１０に示す保持治具を用いているので、燃料電池セル管の位置決めを正確に出来ると共に、その工程を大幅に簡略化することが可能となる。 In the present invention, when assembling a plurality of fuel battery cell tubes into the tube plate, since the holding jig shown in FIG. 5 or FIGS. 8 to 10 is used, the positioning of the fuel cell tube can be accurately performed, and the process Can be greatly simplified.

なお、上記の実施の形態では、第１圧子４ａ及び第２圧子４ｂは、それぞれ管板２ａ及び管板２ｂを燃料電池セル管１に差し込む際の治具として用いられている。しかし、図１１に示す第１圧子４ａ’及び第２圧子４ｂ’を用いることで、更に、管板２ａ及び管板２ｂと、燃料電池セル管１との間の接合部を自動的に溶接することも可能である。 In the above-described embodiment, the first indenter 4a and the second indenter 4b are used as jigs for inserting the tube plate 2a and the tube plate 2b into the fuel cell tube 1, respectively. However, by using the first indenter 4a ′ and the second indenter 4b ′ shown in FIG. 11, the joint between the tube sheet 2a and the tube sheet 2b and the fuel cell tube 1 is automatically welded. It is also possible.

図１１は、第１圧子４ａ’及び第２圧子４ｂ’の構成を説明する断面図である。
この図において、第１圧子４ａ’は、図１〜図５で説明した実施の形態に用いられていた第１圧子４ａの第１穴４ａ−１の周囲に、第１高周波誘導加熱部８ａを設けている。同様に、第２圧子４ｂ’は、図１〜図５で説明した実施の形態に用いられていた第２圧子４ｂの第４穴４ｂ−１の周囲に、第２高周波誘導加熱部８ｂを設けている。
そして、この場合、管板２ａの接合部２ａ−１の端部及び管板２ｂの接合部２ｂ−１の端部には、高周波誘導加熱により溶融する溶接用の金属接合材料７が取り付けられている。これにより、管板２ａ及び管板２ｂと燃料電池セル管１とが接続したとき、第１高周波誘導加熱部８ａと第２高周波誘導加熱部8ｂを適切な時間オンにより、金属接合材料７が溶融して、金属リング１１ａと管板２ａ及び金属リング１１ｂと管板２ｂが溶接される。
すなわち、管板２ａ及び管板２ｂと、燃料電池セル管１との間の接合部を自動的に溶接することが出来る。 FIG. 11 is a cross-sectional view illustrating the configuration of the first indenter 4a ′ and the second indenter 4b ′.
In this figure, the first indenter 4a ′ has a first high-frequency induction heating section 8a around the first hole 4a-1 of the first indenter 4a used in the embodiment described with reference to FIGS. Provided. Similarly, the second indenter 4b ′ is provided with a second high-frequency induction heating unit 8b around the fourth hole 4b-1 of the second indenter 4b used in the embodiment described with reference to FIGS. ing.
In this case, a welding metal joining material 7 that is melted by high-frequency induction heating is attached to the end of the joint 2a-1 of the tube sheet 2a and the end of the joint 2b-1 of the tube sheet 2b. Yes. Thereby, when the tube plate 2a and the tube plate 2b and the fuel cell tube 1 are connected, the metal bonding material 7 is melted by turning on the first high frequency induction heating unit 8a and the second high frequency induction heating unit 8b for an appropriate time. Then, the metal ring 11a and the tube plate 2a, and the metal ring 11b and the tube plate 2b are welded.
That is, the joint between the tube sheet 2a and the tube sheet 2b and the fuel cell tube 1 can be automatically welded.

本発明により、燃料電池セル管を薄板へ組み込むと同時に、管板と燃料電池セル管との接合部に自動的に溶接することが可能となる。これにより、省力・低コストでモジュールを組み立てることが出来る。 According to the present invention, the fuel cell tube is incorporated into the thin plate, and at the same time, it can be automatically welded to the joint between the tube plate and the fuel cell tube. As a result, it is possible to assemble the module with low labor and low cost.

（第２の実施の形態）
次に、本発明である筒型固体電解質燃料電池モジュール組立装置及び円筒型ＳＯＦＣモジュールの組立方法の第２の実施の形態について、添付図面を参照して説明する。
図１５は、本発明である円筒型ＳＯＦＣモジュール組立装置の第２の実施の形態の構成を示す図である。円筒型ＳＯＦＣモジュール組立装置４０は、駆動部１６、第１圧子１４、複数の端部押さえ治具１５、複数の金属棒１７、引張り治具１８、を具備する。 (Second Embodiment)
Next, a second embodiment of the cylindrical solid electrolyte fuel cell module assembling apparatus and the cylindrical SOFC module assembling method according to the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
FIG. 15 is a diagram showing a configuration of a second embodiment of the cylindrical SOFC module assembling apparatus according to the present invention. The cylindrical SOFC module assembling apparatus 40 includes a drive unit 16, a first indenter 14, a plurality of end pressing jigs 15, a plurality of metal bars 17, and a pulling jig 18.

第１圧子１４は、その上部の第１平面が、水平面となるように固定されている。第１平面と反対側の平面とを貫通する複数の第１穴１４−１が開口している。複数の第１穴１４−１の位置は、管板２ａ及び管板２ｂ（第１の実施の形態と同じ）を第１圧子１４に載せたとき、管板２ａ及び管板２ｂの複数の接合部２ａ−１及び２ｂ−１が、複数の第１穴１４−１に入る（第２穴２ａ−２及び第３穴２ｂ−２が第１穴１４−１に対向する）位置に設けられている。ステンレスのような金属を用いる。ここで、第１穴１４−１の深さは、管板２ａ及び管板２ｂへ燃料電池セル管１を差し込む深さ以上に設定される。 The 1st indenter 14 is being fixed so that the 1st plane of the upper part may turn into a horizontal plane. A plurality of first holes 14-1 penetrating the first plane and the opposite plane are open. The positions of the plurality of first holes 14-1 are such that when the tube plate 2 a and the tube plate 2 b (same as in the first embodiment) are placed on the first indenter 14, a plurality of joints of the tube plate 2 a and the tube plate 2 b are provided. The parts 2a-1 and 2b-1 are provided at positions where the plurality of first holes 14-1 enter (the second hole 2a-2 and the third hole 2b-2 face the first hole 14-1). Yes. Use a metal such as stainless steel. Here, the depth of the 1st hole 14-1 is set more than the depth which inserts the fuel cell cell pipe | tube 1 in the tube sheet 2a and the tube sheet 2b.

引張り治具１８は、上部表面に垂直に延びる複数の金属棒１７を有する。金属棒１７の数は、燃料電池セル管１の数と同じである。複数の金属棒１７の各々の位置は、第１圧子１４の複数の第１穴１４−１の各々の位置に対応している。そして、引っ張り冶具１８と第１圧子１４が重なるとき、金属棒１７は、第１穴１４−１の中心を通り、第１平面に対して垂直となるように引張り治具１８に設けられている。 The pulling jig 18 has a plurality of metal rods 17 extending perpendicularly to the upper surface. The number of metal bars 17 is the same as the number of fuel battery cell tubes 1. The positions of the plurality of metal rods 17 correspond to the positions of the plurality of first holes 14-1 of the first indenter 14, respectively. When the pulling jig 18 and the first indenter 14 overlap, the metal rod 17 passes through the center of the first hole 14-1 and is provided on the pulling jig 18 so as to be perpendicular to the first plane. .

複数の金属棒１７は、一端を引張り治具１８に固定され、他端を未使用時は開放され、使用時は端部押さえ治具１５を接続される。金属棒１７は、金属棒１７−１と、金属棒１７（１７−１）の他端に設けられたストッパ１７−２と、オネジ部１７−３とを備える。オネジ部１７−３は、端部押さえ治具１５の先端のメネジ部１５−３（後述）と接合する。ストッパ１７−２は、オネジ部１７−３が所定の位置まで端部押さえ治具１５に入るようにする。 One end of each of the plurality of metal rods 17 is fixed to a pulling jig 18, the other end is opened when not used, and the end holding jig 15 is connected when used. The metal rod 17 includes a metal rod 17-1, a stopper 17-2 provided at the other end of the metal rod 17 (17-1), and a male screw portion 17-3. The male screw portion 17-3 is joined to a female screw portion 15-3 (described later) at the tip of the end pressing jig 15. The stopper 17-2 allows the male screw portion 17-3 to enter the end pressing jig 15 to a predetermined position.

端部押さえ治具１５は、複数の金属棒１７の各々の先端に着脱可能である。押さえ部１５−１と、導入部１５−２とメネジ部１５−３を備える。押さえ部１５−１は、一端側であって、燃料電池セル管１の直径よりも大きい直径を有する円板である。導入部１５−２は、他端側であって、燃料電池セル管１の直径よりも小さい直径を有する円柱である。そして、押さえ部１５−１と導入部１５−２は、同軸で一体である。メネジ部１５−３は、導入部１５−２の先端にあるメネジであり、オネジ部１７−３と接合する。メネジ部１５−３と導入部１５−２とは同軸である。 The end pressing jig 15 can be attached to and detached from the tips of the plurality of metal bars 17. The holding part 15-1, the introducing | transducing part 15-2, and the internal thread part 15-3 are provided. The holding portion 15-1 is a disc having one end side and a diameter larger than the diameter of the fuel cell tube 1. The introduction portion 15-2 is a cylinder having a diameter smaller than the diameter of the fuel cell tube 1 on the other end side. And the holding | suppressing part 15-1 and the introducing | transducing part 15-2 are coaxial and are integral. The female screw portion 15-3 is a female screw at the tip of the introduction portion 15-2 and is joined to the male screw portion 17-3. The female screw portion 15-3 and the introduction portion 15-2 are coaxial.

駆動部１６は、第１圧子１４の第１平面と、引張り治具１８の上部平面とが常に平行になるように、引張り治具１８を保持する。予め設定された荷重以下で押すようにする。これにより、押し過ぎでモジュール３０を破損する事態を回避できる。そして、その第１平面とその上部平面と平行を維持しながら、第１平面に対する垂線の方向に引張り治具１８を往復移動する。
例えば、従来は第２圧子４ｂを、ｄ_０’の位置に停止させている。モジュール３０の組み立て時に、第２圧子４ｂを、ｄ_０の位置に移動させる。このとき、ｄ_０は概ね燃料電池セル管１の長さとなる。 The drive unit 16 holds the tension jig 18 so that the first plane of the first indenter 14 and the upper plane of the tension jig 18 are always parallel. Press it below the preset load. Thereby, the situation which damages the module 30 by pushing too much can be avoided. Then, the tension jig 18 is reciprocated in a direction perpendicular to the first plane while maintaining the first plane and the upper plane parallel to each other.
For example, conventionally, the second indenter 4b is stopped at the position d ₀ ′. During assembly of the module 30, a second indenter 4b, is moved to the position of _{d 0.} At this time, d ₀ is approximately the length of the fuel cell tube 1.

次に、本発明である筒型固体電解質燃料電池モジュール組立装置の第２の実施の形態の動作（円筒型ＳＯＦＣモジュールの組立方法）について、図１２〜図１５を参照して説明する。
ここで、図１２〜図１６は、円筒型ＳＯＦＣモジュールの組立方法の第２の実施の形態を説明する正面図である。 Next, the operation of the cylindrical solid electrolyte fuel cell module assembling apparatus according to the second embodiment of the present invention (a method for assembling a cylindrical SOFC module) will be described with reference to FIGS.
Here, FIGS. 12 to 16 are front views for explaining a second embodiment of the assembling method of the cylindrical SOFC module.

（１）ステップＳ１１
図１２（ａ）において、筒型固体電解質燃料電池モジュール組立装置４０の第１圧子１４が固定的に設置されている。複数の第１穴１４−１は、上下方向（鉛直方向）に向けられている。 (1) Step S11
In FIG. 12A, the first indenter 14 of the tubular solid electrolyte fuel cell module assembly apparatus 40 is fixedly installed. The plurality of first holes 14-1 are directed in the vertical direction (vertical direction).

（２）ステップＳ１２
図１２（ｂ）において、駆動部１６により、第１圧子１４の下部へ向かい、引張り治具１８が上昇する。それに伴い、引張り治具１８上の複数の金属棒１７は、第１圧子１４の複数の第１穴１４−１に挿入される。 (2) Step S12
In FIG. 12 (b), the pulling jig 18 rises toward the lower part of the first indenter 14 by the drive unit 16. Accordingly, the plurality of metal bars 17 on the pulling jig 18 are inserted into the plurality of first holes 14-1 of the first indenter 14.

（３）ステップＳ１３
図１３において、第１圧子１４の第１平面上に、管板２ａを配置する。このとき、第１圧子１４の複数の第１穴１４−１の各々に、対応する管板２ａの複数の接合部２ａ−１が入る（第２穴２ａ−２が第１穴１４−１に対向する）。そして、複数の金属棒１７の各々は、対応する複数の第２穴２ａ−２の各々を貫通する。配置は、ロボットで行う。ただし、人が配置してもよい。 (3) Step S13
In FIG. 13, the tube sheet 2 a is arranged on the first plane of the first indenter 14. At this time, each of the plurality of first holes 14-1 of the first indenter 14 includes the plurality of joint portions 2a-1 of the corresponding tube sheet 2a (the second hole 2a-2 is in the first hole 14-1). opposite). Each of the plurality of metal bars 17 penetrates each of the corresponding plurality of second holes 2a-2. Placement is performed by a robot. However, it may be arranged by a person.

（４）ステップＳ１４
図１４において、管板２ａの複数の第２穴２ａ−２の各々から飛び出している金属棒１７を、燃料電池セル管１に入れながら、複数の第２穴２ａ−２の各々に燃料電池セル管１の一端を所定の深さより浅く差し込む。ここで、「所定の深さより浅く」とは、モジュール３０として完成する際に差し込む深さよりも浅いということである。
差し込みは、ロボットで行う。ただし、人が差し込んでもよい。差し込みの際、金属棒１７があるので、保持冶具を用いない。 (4) Step S14
In FIG. 14, the fuel cell is inserted into each of the plurality of second holes 2 a-2 while the metal rod 17 protruding from each of the plurality of second holes 2 a-2 of the tube plate 2 a is placed in the fuel cell tube 1. One end of the tube 1 is inserted shallower than a predetermined depth. Here, “shallow than a predetermined depth” means that it is shallower than the depth inserted when the module 30 is completed.
Insertion is performed by a robot. However, a person may plug it in. Since there is a metal rod 17 when inserting, a holding jig is not used.

（５）ステップＳ１５
図１５において、燃料電池セル管１の管板２ａと反対側の端部から、燃料電池セル管１へ端部押さえ治具１５を挿入する。そして、端部押さえ治具１５と金属棒１７とをメネジ部１５−３とオネジ部１７−３とで接合する。接合は、ロボットで行う。ただし、人が行ってもよい。
その後、駆動部１６をゆっくりと第１圧子１４から引張り治具１８へ向かう方向に引っ張ることにより、端部押さえ治具１５の押さえ部１５−１が燃料電池セル管１の端部を押さえ付ける。それにより、燃料電池セル管１は、ゆっくりと管板２ａの第２穴２ａ−２へ深く挿入される。このとき、複数の端部押さえ治具１５の長さは全て同じであり、複数の金属棒１７の金属棒１７−１の長さも全て同じであるので、複数の燃料電池セル管１は、全て同じ力で、同じ距離だけ挿入されることになる。また、引っ張る際の荷重は、予め設定された荷重以下で行う。駆動部１６は、所定の距離だけ引っ張り、所定の距離だけ燃料電池セル管１が管板２ａの第２穴２ａ−２へ挿入されたのち停止する。管板２ａと燃料電池セル管１とが一体化される。
所定の距離は、位置を検知することで行う。位置の検知は、引張り治具１８の位置を検知する位置センサを用いて行なう。 (5) Step S15
In FIG. 15, an end pressing jig 15 is inserted into the fuel cell tube 1 from the end opposite to the tube plate 2 a of the fuel cell tube 1. Then, the end pressing jig 15 and the metal rod 17 are joined by the female screw portion 15-3 and the male screw portion 17-3. Joining is performed by a robot. However, people may go there.
Thereafter, the pressing portion 15-1 of the end pressing jig 15 presses the end of the fuel cell tube 1 by slowly pulling the driving section 16 in the direction from the first indenter 14 toward the pulling jig 18. Thereby, the fuel cell tube 1 is slowly inserted deeply into the second hole 2a-2 of the tube plate 2a. At this time, the lengths of the plurality of end pressing jigs 15 are all the same, and the lengths of the metal rods 17-1 of the plurality of metal rods 17 are also the same. The same force will be inserted for the same distance. Moreover, the load at the time of pulling is performed below a preset load. The drive unit 16 is pulled by a predetermined distance, and stops after the fuel cell tube 1 is inserted into the second hole 2a-2 of the tube plate 2a by a predetermined distance. The tube plate 2a and the fuel cell tube 1 are integrated.
The predetermined distance is determined by detecting the position. The position is detected using a position sensor that detects the position of the pulling jig 18.

（６）ステップＳ１６
燃料電池セル管１の管板２ａへの挿入が終了した後、端部押さえ治具１５を、メネジ部１５−３とオネジ部１７−３との接合を外すことで、金属棒１７から取り外す。その後、一体化された管板２ａと燃料電池セル管１とを第１圧子１４から取り外す。 (6) Step S16
After the insertion of the fuel cell tube 1 into the tube plate 2a is completed, the end pressing jig 15 is removed from the metal rod 17 by removing the joint between the female screw portion 15-3 and the male screw portion 17-3. Thereafter, the integrated tube plate 2 a and the fuel cell tube 1 are removed from the first indenter 14.

（７）ステップＳ１７
第１圧子１４の第１平面上に、管板２ｂを配置する。このとき、第１圧子１４の複数の第１穴１４−１の各々に、対応する管板２ｂの複数の接合部２ｂ−１が入る（第３穴２ｂ−２が第１穴１４−１に対向する）。そして、複数の金属棒１７の各々は、対応する複数の第３穴２ｂ−２の各々を貫通する。配置は、ロボットで行う。ただし、人が配置してもよい。 (7) Step S17
The tube sheet 2b is disposed on the first plane of the first indenter 14. At this time, each of the plurality of first holes 14-1 of the first indenter 14 includes the plurality of joint portions 2b-1 of the corresponding tube sheet 2b (the third hole 2b-2 is in the first hole 14-1). opposite). Each of the plurality of metal bars 17 penetrates each of the corresponding plurality of third holes 2b-2. Placement is performed by a robot. However, it may be arranged by a person.

（８）ステップＳ１８
一体化された管板２ａと燃料電池セル管１とにおいて、燃料電池セル管１における管板２ａが取り付けられていない端部の側を、第１圧子１４へ向ける。管板２ｂの複数の第３穴２ｂ−２の各々から飛び出している金属棒１７を、燃料電池セル管１に入れながら、複数の第３穴２ｂ−２の各々に燃料電池セル管１の他端を所定の深さより浅く差し込む。差し込みは、ロボットで行う。ただし、人が差し込んでもよい。差し込みの際、金属棒１７があるので、保持冶具を用いない。 (8) Step S18
In the integrated tube plate 2 a and the fuel cell tube 1, the end of the fuel cell tube 1 where the tube plate 2 a is not attached is directed to the first indenter 14. While the metal rod 17 protruding from each of the plurality of third holes 2b-2 of the tube plate 2b is put into the fuel cell tube 1, the other of the fuel cell tube 1 is inserted into each of the plurality of third holes 2b-2. Insert the edge shallower than the specified depth. Insertion is performed by a robot. However, a person may plug it in. Since there is a metal rod 17 when inserting, a holding jig is not used.

（９）ステップＳ１９
図１５において、燃料電池セル管１の管板２ａ側の端部から、燃料電池セル管１へ端部押さえ治具１５を挿入する。そして、端部押さえ治具１５と金属棒１７とをメネジ部１５−３とオネジ部１７−３とで接続する。接合は、ロボットで行う。ただし、人が行ってもよい。
その後、駆動部１６をゆっくりと第１圧子１４から引張り治具１８へ向かう方向に引っ張ることにより、端部押さえ治具１５の押さえ部１５−１が燃料電池セル管１の端部を押さえ付ける。それにより、燃料電池セル管１は、ゆっくりと管板２ｂの第３穴２ｂ−２へ深く挿入される。このとき、複数の端部押さえ治具１５の長さは全て同じであり、複数の金属棒１７の金属棒１７−１の長さも全て同じであるので、複数の燃料電池セル管１は、全て同じ力で、同じ距離だけ挿入されることになる。また、引っ張る際の荷重は、予め設定された荷重以下で行う。駆動部１６は、所定の距離だけ引っ張り、所定の距離だけ燃料電池セル管１が管板２ｂの第３穴２ｂ−２へ挿入されたのち停止する。管板２ｂと燃料電池セル管１と管板２ａとが一体化される。 (9) Step S19
In FIG. 15, an end pressing jig 15 is inserted into the fuel cell tube 1 from the end of the fuel cell tube 1 on the tube plate 2 a side. Then, the end pressing jig 15 and the metal rod 17 are connected by the female screw portion 15-3 and the male screw portion 17-3. Joining is performed by a robot. However, people may go there.
Thereafter, the pressing portion 15-1 of the end pressing jig 15 presses the end of the fuel cell tube 1 by slowly pulling the driving section 16 in the direction from the first indenter 14 toward the pulling jig 18. Thereby, the fuel cell tube 1 is slowly inserted deeply into the third hole 2b-2 of the tube plate 2b. At this time, the lengths of the plurality of end pressing jigs 15 are all the same, and the lengths of the metal rods 17-1 of the plurality of metal rods 17 are also the same. The same force will be inserted for the same distance. Moreover, the load at the time of pulling is performed below a preset load. The drive unit 16 is pulled by a predetermined distance, and stops after the fuel cell tube 1 is inserted into the third hole 2b-2 of the tube plate 2b by a predetermined distance. The tube plate 2b, the fuel cell tube 1, and the tube plate 2a are integrated.

（１０）ステップＳ２０
燃料電池セル管１の管板２ｂへの挿入が終了した後、端部押さえ治具１５を、メネジ部１５−３とオネジ部１７−３との接合を外すことで、金属棒１７から取り外す。その後、一体化された管板２ｂと燃料電池セル管１と管板２ａとを第１圧子１４から取り外す。取り外しは、ロボットで行う。ただし、人が行ってもよい。 (10) Step S20
After the insertion of the fuel cell tube 1 into the tube plate 2b is completed, the end pressing jig 15 is removed from the metal rod 17 by removing the joint between the female screw portion 15-3 and the male screw portion 17-3. Thereafter, the integrated tube plate 2b, the fuel cell tube 1 and the tube plate 2a are removed from the first indenter 14. Removal is performed by a robot. However, people may go there.

なお、第２の実施の形態においても、図１１に示す高周波誘導加熱部８を第１圧子１４に導入すれば、燃料電池セル管１との間の接合部を自動的に溶接することも可能となる。 Also in the second embodiment, if the high frequency induction heating unit 8 shown in FIG. 11 is introduced into the first indenter 14, it is also possible to automatically weld the joint between the fuel cell tube 1. It becomes.

円筒型ＳＯＦＣモジュールの組立方法の第１の実施の形態を説明する正面図である。It is a front view explaining 1st Embodiment of the assembly method of a cylindrical SOFC module. 円筒型ＳＯＦＣモジュールの組立方法の第１の実施の形態を説明する正面図である。It is a front view explaining 1st Embodiment of the assembly method of a cylindrical SOFC module. 本発明である円筒型ＳＯＦＣモジュール組立装置の第１の実施の形態の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of 1st Embodiment of the cylindrical SOFC module assembly apparatus which is this invention. 円筒型ＳＯＦＣモジュールの組立方法の第１の実施の形態を説明する正面図である。It is a front view explaining 1st Embodiment of the assembly method of a cylindrical SOFC module. 燃料電池セル管を保持する保持時具の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the holding tool which hold | maintains a fuel cell tube. 本発明である円筒型ＳＯＦＣモジュール組立装置及び円筒型ＳＯＦＣモジュールの組立方法を適用して製造する円筒型ＳＯＦＣモジュールの構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the cylindrical SOFC module manufactured by applying the cylindrical SOFC module assembling apparatus and the cylindrical SOFC module assembling method of the present invention. 管板の構成を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the structure of a tube sheet. 保持治具を適用した円筒型ＳＯＦＣモジュール組立装置の構成を示す正面図である。It is a front view which shows the structure of the cylindrical SOFC module assembly apparatus to which the holding jig is applied. 保持治具を適用した円筒型ＳＯＦＣモジュール組立装置の構成を示す側面図であるIt is a side view which shows the structure of the cylindrical SOFC module assembly apparatus to which the holding jig is applied. 保持治具のセル用ガイドの構成を示す図である。（ａ）図８のＺ方向からのＡ’Ａ断面図である。（ｂ）セル用ガイドを示す断面図である。（ｃ）セル用ガイドの正面図である。It is a figure which shows the structure of the guide for cells of a holding jig. (A) It is A'A sectional drawing from the Z direction of FIG. (B) It is sectional drawing which shows the guide for cells. (C) It is a front view of the guide for cells. 第１圧子及び第２圧子の構成を説明する断面図である。It is sectional drawing explaining the structure of a 1st indenter and a 2nd indenter. 円筒型ＳＯＦＣモジュールの組立方法の第２の実施の形態を説明する正面図である。It is a front view explaining 2nd Embodiment of the assembly method of a cylindrical SOFC module. 円筒型ＳＯＦＣモジュールの組立方法の第２の実施の形態を説明する正面図である。It is a front view explaining 2nd Embodiment of the assembly method of a cylindrical SOFC module. 円筒型ＳＯＦＣモジュールの組立方法の第２の実施の形態を説明する正面図である。It is a front view explaining 2nd Embodiment of the assembly method of a cylindrical SOFC module. 本発明である円筒型ＳＯＦＣモジュール組立装置の第２の実施の形態の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of 2nd Embodiment of the cylindrical SOFC module assembly apparatus which is this invention. 円筒型ＳＯＦＣモジュールの組立方法の第２の実施の形態を説明する正面図である。It is a front view explaining 2nd Embodiment of the assembly method of a cylindrical SOFC module.

Explanation of symbols

１燃料電池セル管
２、２ａ、２ｂ管板
２ａ−１、２ｂ−１接合部
２ａ−２第２穴
２ｂ−２第３穴
３駆動部
４圧子
４ａ（’）第１圧子
４ｂ（’）第２圧子
４ａ−１第１穴
４ｂ−１第４穴
５定盤
６緩衝部材
７金属接合材料
８高周波誘導加熱部
８ａ第１高周波誘導加熱部
８ｂ第２高周波誘導加熱部
９保持治具
９−１セル用ガイド
９−２支持台
９−３溝
１０基体管
１１、１１ａ、１１ｂ金属リング
１２、１２ａ、１２ｂ接着層
１３
１４第１圧子
１４−１第１穴
１５端部押さえ治具
１５−１押さえ部
１５−２導入部
１５−３メネジ部
１６駆動部
１７金属棒
１７−１金属棒
１７−２ストッパ
１７−３オネジ部
１８引張り治具
１９セル
２０酸化ガス
２０’ 酸化排ガス
２１燃料ガス
２１’ 燃料排ガス
２５保持治具
２６格子
２６−１金属棒
２６−２止め具
２８、２８−１、２８−２分離部
２９枠
２９−１第１枠
２９−２第２枠
３０円筒型ＳＯＦＣモジュール、モジュール DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Fuel cell tube 2, 2a, 2b Tube sheet 2a-1, 2b-1 Joint part 2a-2 2nd hole 2b-2 3rd hole 3 Drive part 4 Indenter 4a (') 1st indenter 4b (') 1st 2 indenters 4a-1 1st hole 4b-1 4th hole 5 surface plate 6 buffer member 7 metal bonding material 8 high frequency induction heating unit 8a first high frequency induction heating unit 8b second high frequency induction heating unit 9 holding jig 9-1 Cell guide 9-2 Support base 9-3 Groove 10 Base tube 11, 11a, 11b Metal ring 12, 12a, 12b Adhesive layer 13
14 1st indenter 14-1 1st hole 15 End part holding jig 15-1 Holding part 15-2 Introduction part 15-3 Female thread part 16 Drive part 17 Metal rod 17-1 Metal rod 17-2 Stopper 17-3 Male screw Portion 18 Pulling jig 19 Cell 20 Oxidizing gas 20 'Oxidizing exhaust gas 21 Fuel gas 21' Fuel exhaust gas 25 Holding jig 26 Grid 26-1 Metal rod 26-2 Stopper 28, 28-1, 28-2 Separating part 29 Frame 29-1 1st frame 29-2 2nd frame 30 Cylindrical SOFC module, module

Claims

A first indenter including a first plane and having a plurality of first holes in the first plane;
A second indenter including a second plane and having a plurality of fourth holes in the second plane;
Holding the second indenter so that the first plane and the second plane face each other in parallel;
A drive unit that moves the second indenter in a direction of a perpendicular to the first plane;
Comprising
Each of the plurality of fourth holes is provided on the second plane in the direction of the perpendicular in each of the plurality of first holes so as to correspond to each of the plurality of first holes.
Cylindrical SOFC module assembly equipment.

In the cylindrical SOFC module assembly apparatus according to claim 1,
The first indenter and the second indenter sandwich a temporary module between the first plane and the second plane,
Here, the temporary module is
A first tube sheet including a plurality of second holes at positions corresponding to the plurality of first holes;
A second tube sheet including a plurality of third holes at positions corresponding to the plurality of fourth holes;
One end to the plurality of second holes, the other end of the Insert shallower than a predetermined depth in said plurality of third holes, and said one end enters said first bore, said other end to said fourth hole A plurality of ceramic tubes which are cells of a plurality of solid electrolyte fuel cells contained therein ;
With
The drive unit brings the second indenter closer to the first indenter by a predetermined distance and inserts the plurality of ceramic tubes into the plurality of second holes and the plurality of third holes to the predetermined depth.
Cylindrical SOFC module assembly equipment.

A first jig having a plurality of bars extending perpendicular to the upper surface;
A second jig detachable at the tip of each of the plurality of rods;
Here, the second jig includes a cylindrical portion having an outer diameter smaller than the inner diameter of the ceramic tube including a plurality of solid electrolyte fuel cell cells, and a disc having an outer diameter larger than the outer diameter of the ceramic tube. The cylindrical portion and the disc portion are coaxially integrated,
A first indenter including a first plane and having a plurality of first holes penetrating through the first plane;
A drive unit that holds the first jig so that the upper plane and the first plane are parallel to each other, and moves the first jig in a direction perpendicular to the upper plane;
Comprising
Each of the plurality of first holes is provided on the first plane in the direction of the perpendicular in each of the plurality of bars so as to correspond to each of the plurality of bars.
Cylindrical SOFC module assembly equipment.

In the cylindrical SOFC module assembling apparatus according to claim 3,
The second jig inserted from the cylindrical part side into the ceramic tube and the first indenter sandwich the first temporary module between the disk part and the first plane,
Here, the first temporary module is
A first tube sheet including a plurality of second holes at positions corresponding to the plurality of first holes;
One end to the plurality of second holes, and a plurality of ceramic tubes is a predetermined Plug shallower than the depth, and the cell of the plurality of solid electrolyte fuel cell wherein the end is in the first hole,
With
The driving unit moves the first jig, in which the plurality of rods are connected to the second jig, away from the first indenter by a predetermined distance, and the plurality of ceramic tubes in the plurality of second holes. Is inserted to the predetermined depth,
Cylindrical SOFC module assembly equipment.

The cylindrical SOFC module assembly apparatus according to claim 2 or 4,
A holding jig detachably provided on the first plane;
Further comprising
In the holding jig, the first tube plate is arranged so that the first hole and the second hole are aligned, and one end of the ceramic tube is inserted into the second hole shallower than the predetermined depth. when, immediately held vertical with respect to the first plane said ceramic tube at a position of the second hole,
Cylindrical SOFC module assembly equipment.

In the cylindrical SOFC module assembly apparatus according to claim 5,
The holding jig is
Frame,
A grid provided in the frame;
With
The lattice includes a plurality of regions separated by the lattice,
Each of the plurality of regions is provided at a position corresponding to each of the plurality of first holes, and has a size capable of inserting the ceramic tube.
Cylindrical SOFC module assembly equipment.

In the cylindrical SOFC module assembly apparatus according to claim 5,
The holding jig is
A plate including a plurality of grooves into which the ceramic tube is fitted and capable of holding the ceramic tube;
A support for supporting the plate at a predetermined angle with respect to the vertical direction;
With
The plate holds the vicinity of the center in the longitudinal direction of the ceramic tube at the predetermined angle.
Cylindrical SOFC module assembly equipment.

The cylindrical SOFC module assembly apparatus according to claim 2 or 4,
A first high-frequency induction heating unit embedded in the first indenter and provided around the first hole of the first indenter;
The first high-frequency induction heating unit melts the metal bonding material by high-frequency induction heating when bonding the first tube plate containing the metal bonding material to the edge of the second hole and the ceramic tube.
Cylindrical SOFC module assembly equipment.

In the cylindrical SOFC module assembly apparatus according to claim 2,
A second high-frequency induction heating unit embedded in the second indenter and provided around the fourth hole of the second indenter;
The second high-frequency induction heating unit melts the metal bonding material by high-frequency induction heating when bonding the second tube plate containing the metal bonding material to the edge of the third hole and the ceramic tube.
Cylindrical SOFC module assembly equipment.

(A) a first tube plate having a plurality of second holes at positions corresponding to the plurality of first holes in the first plane of the first indenter having a plurality of first holes in the first plane; Arranging the first hole and the second hole so as to match each other;
(B) inserting one end of a plurality of ceramic tubes into the plurality of second holes shallower than a predetermined first depth, wherein each of the plurality of ceramic tubes includes a plurality of solid electrolyte fuel cell cells; Including
(C) In the plurality of third holes in the second tube plate having a plurality of third holes at positions corresponding to the plurality of second holes, the other ends of the plurality of ceramic tubes are set to be smaller than a predetermined second depth. A shallow plugging step,
(D) The second tube plate and the second plane in the second indenter having a plurality of fourth holes at positions in the second plane corresponding to the plurality of third holes, the third hole and the A step of overlapping so that the fourth hole fits,
(E) While keeping the first plane and the second plane parallel, the second indenter is brought close to the first indenter by a predetermined distance, and the plurality of second holes and the plurality of third holes Inserting the plurality of ceramic tubes into the predetermined first depth and second depth;
Comprising
A method for assembling a cylindrical SOFC module.

(F) a first indenter having a plurality of first holes at positions corresponding to the plurality of rods in the vicinity of a first jig having a plurality of bars extending perpendicularly to the upper surface; Arranging to penetrate through the first hole of
(G) The plurality of first tube plates having a plurality of second holes at positions corresponding to the plurality of first holes on a first plane opposite to the first jig of the first indenter. Arranging the rod to penetrate through the plurality of second holes;
(H) inserting one end of a plurality of ceramic tubes into the plurality of second holes shallower than a predetermined depth so that the plurality of rods enter the plurality of ceramic tubes; and Each of the plurality of ceramic tubes includes a plurality of solid electrolyte fuel cell cells;
(I) inserting a plurality of second jigs from the other ends of the plurality of ceramic tubes and joining the tips of the plurality of second jigs and the tips of the plurality of rods; Each of the second jigs includes a cylindrical portion having an outer diameter smaller than the inner diameter of the ceramic tube, and a disk portion having an outer diameter larger than the outer diameter of the ceramic tube, and the cylindrical portion and the The disc part is integrated coaxially,
(J) fixing the position of the first indenter, keeping the upper plane parallel to the first plane, and moving the first jig away from the first indenter by a predetermined distance; Inserting the plurality of ceramic tubes into the two holes to the predetermined depth to form a temporary stack;
(K) The temporary stack is removed from the first indenter, the second tube plate having a plurality of third holes at positions corresponding to the plurality of first holes in the first plane, and the plurality of rods Arranging to penetrate through the plurality of third holes;
(L) inserting the other ends of the plurality of ceramic tubes opposite to the first tube plate in the temporary stack into the plurality of third holes to be shallower than a predetermined depth;
(M) inserting the plurality of second jigs from one end of the plurality of ceramic tubes, and joining the tips of the plurality of second jigs and the tips of the plurality of rods;
(N) fixing the position of the first indenter and keeping the upper plane parallel to the first plane while keeping the first jig away from the first indenter by a predetermined distance, Inserting the plurality of ceramic tubes into the third hole to the predetermined depth;
Comprising
A method for assembling a cylindrical SOFC module.