(57)【要約】【課題】固体酸化物形燃料電池スタックにおいて、筒状に形成された固体酸化物形燃料電池筒状セルが熱膨張によって揺動した場合においても、固体酸化物形燃料電池筒状セルの内側に供給されるガスの漏出を防止すること。【解決手段】固体酸化物形燃料電池スタック３０は、固体酸化物形燃料電池筒状セル３１、絶縁部材３７および第一シール部材３８を備えている。絶縁部材３７は、固体酸化物形燃料電池筒状セル３１の下端とマニホールド３６との間に挟まれた底部３７ａと、固体酸化物形燃料電池筒状セル３１の外周面の径方向外側に配置され、固体酸化物形燃料電池筒状セル３１の外周面の全周に亘って、底部３７ａから上方に向けて延びるように形成された第一周側壁３７ｃと、を備えている。第一シール部材３８は、固体酸化物形燃料電池筒状セル３１と第一周側壁３７ｃとの間に配置され、固体酸化物形燃料電池筒状セル３１の発電によって生じる熱により軟化する。【選択図】  図３
2018078049.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
上下方向を軸線方向とする筒状に形成されるとともに、燃料ガスおよび酸化剤ガスの一方のガスが内側を流れる内側電極層と、前記内側電極層の外側に積層され、前記燃料ガスおよび前記酸化剤ガスの他方のガス雰囲気中に設けられる外側電極層と、前記内側電極層と前記外側電極層との間に挟まれた電解質層と、を備え、前記燃料ガスおよび前記酸化剤ガスによって発電を行う複数の固体酸化物形燃料電池筒状セルと、
複数の前記固体酸化物形燃料電池筒状セルのうち、隣接する前記固体酸化物形燃料電池筒状セルを互いに電気的かつ機械的に接続する複数の接続部材と、
複数の前記固体酸化物形燃料電池筒状セルの下端側にそれぞれ配置されかつ前記一方のガスを前記内側電極層の内側に導出する導出口を有する複数のガス導出部を備えるマニホールドと、
複数の前記固体酸化物形燃料電池筒状セルと複数の前記ガス導出部との間にそれぞれ配置され、絶縁性を有する複数の絶縁部材と、
前記一方のガスの漏出を防止するシール部材と、を備えた固体酸化物形燃料電池スタックであって、
前記絶縁部材は、
前記固体酸化物形燃料電池筒状セルの下端と前記ガス導出部との間に挟まれた底部と、
前記底部に設けられ、前記内側電極層の内側と前記導出口とを連通する連通口と、
前記固体酸化物形燃料電池筒状セルの外周面の径方向外側に配置され、前記固体酸化物形燃料電池筒状セルの外周面の全周に亘って、前記底部から上方に向けて延びるように形成された第一周側壁と、を備え、
前記シール部材は、前記固体酸化物形燃料電池筒状セルと前記第一周側壁との間に配置され、前記固体酸化物形燃料電池筒状セルの前記発電によって生じる熱により軟化する固体酸化物形燃料電池スタック。
【請求項２】
前記シール部材は、非結晶ガラスを含んでなる請求項１に記載の固体酸化物形燃料電池スタック。
【請求項３】
前記絶縁部材は、前記固体酸化物形燃料電池筒状セルの内周面と前記連通口との間に配置され、前記固体酸化物形燃料電池筒状セルの内周面の全周に亘って、前記底部から上方に向けて延びるように形成された第二周側壁をさらに備えている請求項１または請求項２に記載の固体酸化物形燃料電池スタック。
【請求項４】
請求項１〜３の何れか一項に記載の固体酸化物形燃料電池スタックと、
前記固体酸化物形燃料電池スタックの燃焼ガスにより加熱され、供給された改質水を蒸発させて水蒸気を生成するとともに供給された改質用原料を予熱する蒸発部と、
前記蒸発部から供給された前記水蒸気と前記改質用原料の混合ガスとから前記燃料ガスである改質ガスを生成する改質部と、を備えている固体酸化物形燃料電池モジュール。
【請求項５】
発電ユニットと、
貯湯水を貯湯する貯湯槽と、を備えている固体酸化物形燃料電池システムであって、
前記発電ユニットは、
請求項４記載の固体酸化物形燃料電池モジュールと、
前記固体酸化物形燃料電池モジュールから排気される燃焼排ガスと前記貯湯槽から供給される前記貯湯水との間で熱交換を行い、前記燃焼排ガス中に含まれる水蒸気を凝縮して凝縮水を排出する熱交換器と、
前記熱交換器から排出される前記凝縮水を貯水する水タンクと、
補機を駆動して前記固体酸化物形燃料電池システムの運転を制御する制御装置と、
少なくとも前記固体酸化物形燃料電池モジュールから出力される直流電力を交流電力に変換するとともに、交流の系統電源に接続されている電源ラインに前記交流電力を出力する電力変換装置と、を備えている固体酸化物形燃料電池システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、固体酸化物形燃料電池スタック、固体酸化物形燃料電池モジュールおよび固体酸化物形燃料電池システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
固体酸化物形燃料電池スタックの一形式として、特許文献１に示されているものが知られている。固体酸化物形燃料電池スタック（燃料電池セルスタック１４）は、特許文献１の図１，図５および図７に示すように、筒状に形成されかつ互いに平行に立設された複数の燃料電池セルユニット１６、隣り合う燃料電池セルユニット１６を電気的かつ機械的に接続する導電部材１０２、燃料電池セルユニット１６の各々に燃料ガスを供給する燃料ガスタンク６８（マニホールド）、シール部３２、緩衝部３４および保持部材３０を備えている。
【０００３】
燃料電池セルユニット１６は、特許文献１の図５に示すように、キャップ部３６が下端部に配置されている。キャップ部３６は、内側電極層９０（燃料極）と電気的に接続された金属材料製の内側電極端子８６および導電性シール材９６を備えている。燃料電池セルユニット１６は、保持部材３０を介して燃料ガスタンク６８に保持されている。また、特許文献１の図７に示すように、キャップ部３６と保持部材３０との間に、シール部３２および緩衝部３４が上下方向に積層されている。シール部３２の材料は、ガラスやセラミックスである。緩衝部３４の材料は、比較的高い延性の金属（例えば銀）である。
【０００４】
燃料電池セルユニット１６は、作動中（発電中）において燃料電池セルユニット１６の各々の温度がばらつくため、燃料電池セルユニット１６の各々の熱膨張量に差が生じる。また、各燃料電池セルユニット１６は、導電部材１０２によって機械的に接続されている。したがって、燃料電池セルユニット１６の熱膨張に伴って、燃料電池セルユニット１６が水平方向（前後方向または左右方向）に揺動する。その結果、燃料電池セルユニット１６と燃料ガスタンク６８との間の部材（シール部３２および緩衝部３４）に応力集中が生じると考えられる。
【０００５】
さらに、シール部３２の材料の熱膨張係数は、金属材料製の内側電極端子８６の熱膨張係数より小さいため、シール部３２の熱膨張量と内側電極端子８６の熱膨張量との間にも差が生じる。したがって、上述した燃料電池セルユニット１６の揺動によってシール部３２に生じる応力集中は、さらに大きくなると考えられる。
【０００６】
これに対して、シール部３２と内側電極端子８６との間に、比較的高い延性を有する緩衝部３４が設けられている。緩衝部３４は、燃料電池セルユニット１６の揺動によって生じる応力集中を抑制するように変形する。その結果、シール部３２の破損による燃料ガスの漏出が防止される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１４−８２２０１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、上述した固体酸化物形燃料電池スタックにおいては、燃料電池セルユニット１６の揺動が繰り返された場合、緩衝部３４が径方向外側に徐々にはみ出ると考えられる。これにより、緩衝部３４の量が減少した場合において、燃料電池セルユニット１６の揺動によって生じる応力集中が抑制されないとき、シール部３２の破損による燃料ガスの漏出の発生が考えられる。
【０００９】
そこで、本発明は、上述した課題を解消するためになされたもので、固体酸化物形燃料電池スタックにおいて、筒状に形成された固体酸化物形燃料電池筒状セルが熱膨張によって揺動した場合においても、固体酸化物形燃料電池筒状セルの内側に供給されるガスの漏出を防止することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記の課題を解決するため、請求項１に係る固体酸化物形燃料電池スタックは、上下方向を軸線方向とする筒状に形成されるとともに、燃料ガスおよび酸化剤ガスの一方のガスが内側を流れる内側電極層と、内側電極層の外側に積層され、燃料ガスおよび酸化剤ガスの他方のガス雰囲気中に設けられる外側電極層と、内側電極層と外側電極層との間に挟まれた電解質層と、を備え、燃料ガスおよび酸化剤ガスによって発電を行う複数の固体酸化物形燃料電池筒状セルと、複数の固体酸化物形燃料電池筒状セルのうち、隣接する固体酸化物形燃料電池筒状セルを互いに電気的かつ機械的に接続する複数の接続部材と、複数の固体酸化物形燃料電池筒状セルの下端側にそれぞれ配置されかつ一方のガスを内側電極層の内側に導出する導出口を有する複数のガス導出部を備えるマニホールドと、複数の固体酸化物形燃料電池筒状セルと複数のガス導出部との間にそれぞれ配置され、絶縁性を有する複数の絶縁部材と、一方のガスの漏出を防止するシール部材と、を備えた固体酸化物形燃料電池スタックであって、絶縁部材は、固体酸化物形燃料電池筒状セルの下端と前記ガス導出部との間に挟まれた底部と、底部に設けられ、内側電極層の内側と導出口とを連通する連通口と、固体酸化物形燃料電池筒状セルの外周面の径方向外側に配置され、固体酸化物形燃料電池筒状セルの外周面の全周に亘って、底部から上方に向けて延びるように形成された第一周側壁と、を備え、シール部材は、固体酸化物形燃料電池筒状セルと第一周側壁との間に配置され、固体酸化物形燃料電池筒状セルの発電によって生じる熱により軟化する。
【発明の効果】
【００１１】
これによれば、シール部材は、固体酸化物形燃料電池筒状セルの発電によって生じる熱によって軟化するため、固体酸化物形燃料電池筒状セルの熱膨張による固体酸化物形燃料電池筒状セルの揺動に応じて変形する。また、固体酸化物形燃料電池筒状セルが揺動した場合においても、軟化したシール部材は、第一周側壁に囲まれているため、第一周側壁の内側にて変形（流動）する。よって、シール部材は、第一周側壁の内側に留まる。このため、固体酸化物形燃料電池筒状セルが熱膨張によって揺動した場合においても、シール部材によって固体酸化物形燃料電池筒状セルと絶縁部材との間の気密性が確保される。したがって、固体酸化物形燃料電池筒状セルの内側に供給されるガスの漏出を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明による固体酸化物形燃料電池システムの第一実施形態を示す概要図である。
【図２】図１に示す固体酸化物形燃料電池モジュールを示す概要図である。
【図３】図２に示す固体酸化物形燃料電池スタックの部分断面図であり、主として固体酸化物形燃料電池筒状セルおよび絶縁部材を表している。
【図４】本発明による固体酸化物形燃料電池システムの第二実施形態に係る固体酸化物形燃料電池スタックの部分断面図である。
【図５】本発明による固体酸化物形燃料電池システムの第三実施形態に係る固体酸化物形燃料電池スタックの部分断面図である。
【図６】本発明による固体酸化物形燃料電池システムの各実施形態の変形例に係る固体酸化物形燃料電池スタックの部分断面図である。
【図７】本発明による固体酸化物形燃料電池システムの各実施形態の変形例に係る絶縁部材の断面図である。
【図８】図７に示す絶縁部材の変形例を示す断面図である。
【図９】図８に示す絶縁部材の変形例を示す断面図である。
【図１０】本発明による固体酸化物形燃料電池システムの第二実施形態の変形例に係る絶縁部材の断面図である。
【図１１】本発明による固体酸化物形燃料電池システムの各実施形態の変形例に係る固体酸化物形燃料電池モジュールを示す概要図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
＜第一実施形態＞
（固体酸化物形燃料電池システム１）
以下、本発明による固体酸化物形燃料電池システムの第一実施形態について説明する。図１に示すように、この固体酸化物形燃料電池システム１は、発電ユニット１０および貯湯槽２１を備えている。
【００１４】
発電ユニット１０は、筐体１０ａ、固体酸化物形燃料電池モジュール１１、熱交換器１２、電力変換装置１３、水タンク１４、制御装置１５を備えている。固体酸化物形燃料電池モジュール１１、熱交換器１２、電力変換装置１３、水タンク１４、制御装置１５は、筐体１０ａ内に収容されている。
【００１５】
固体酸化物形燃料電池モジュール１１は、後述するように固体酸化物形燃料電池スタック３０を少なくとも含んで構成されるものである。固体酸化物形燃料電池モジュール１１は、改質用原料、改質水およびカソードエア（酸化剤ガス）が供給されている。具体的には、固体酸化物形燃料電池モジュール１１は、一端が供給源Ｇｓに接続されて改質用原料が供給される改質用原料供給管１１ａの他端が接続されている。改質用原料供給管１１ａは、原料ポンプ１１ａ１が設けられている。
【００１６】
さらに、固体酸化物形燃料電池モジュール１１は、一端が水タンク１４に接続されて改質水が供給される水供給管１１ｂの他端が接続されている。水供給管１１ｂは、改質水ポンプ１１ｂ１が設けられている。さらに、固体酸化物形燃料電池モジュール１１は、一端がカソードエアブロワ１１ｃ１に接続されてカソードエアが供給されるカソードエア供給管１１ｃの他端が接続されている。
【００１７】
熱交換器１２は、固体酸化物形燃料電池モジュール１１から排気される燃焼排ガスが供給されるとともに貯湯槽２１からの貯湯水が供給され、燃焼排ガスと貯湯水とが熱交換する熱交換器である。具体的には、貯湯槽２１は、貯湯水を貯湯するものであり、貯湯水が循環する（図にて矢印の方向に循環する）貯湯水循環ライン２２が接続されている。貯湯水循環ライン２２上には、下端から上端に向かって順番に貯湯水循環ポンプ２２ａおよび熱交換器１２が配設されている。
【００１８】
熱交換器１２は、固体酸化物形燃料電池モジュール１１からの排気管１１ｄが接続（貫設）されている。熱交換器１２は、水タンク１４に接続されている凝縮水供給管１２ａが接続されている。
【００１９】
熱交換器１２において、固体酸化物形燃料電池モジュール１１からの燃焼排ガスは、排気管１１ｄを通って熱交換器１２内に導入され、貯湯水との間で熱交換が行われ冷却されるとともに燃焼排ガス中に含まれる水蒸気が凝縮される。冷却後の燃焼排ガスは排気管１１ｄを通って外部に排出される。また、凝縮された凝縮水は、凝縮水供給管１２ａを通って水タンク１４に供給される。水タンク１４は、凝縮水を貯水する。なお、水タンク１４は、凝縮水をイオン交換樹脂によって純水化するようになっている。
【００２０】
上述した熱交換器１２、貯湯槽２１および貯湯水循環ライン２２から、排熱回収システム２０が構成されている。排熱回収システム２０は、固体酸化物形燃料電池モジュール１１の排熱を貯湯水に回収して蓄える。
【００２１】
さらに、電力変換装置１３は、固体酸化物形燃料電池スタック３０から出力される直流電圧を入力し所定の交流電圧に変換するとともに、交流の系統電源１６ａおよび外部電力負荷１６ｃ（例えば電化製品）に接続されている電源ライン１６ｂに交流電圧を出力する。
【００２２】
また、電力変換装置１３は、系統電源１６ａからの交流電圧を電源ライン１６ｂを介してあるいは固体酸化物形燃料電池スタック３０の直流電圧を入力し所定の直流電圧に変換するとともに、補機（各ポンプ、ブロワなど）や制御装置１５に直流電圧を出力する。なお、制御装置１５は、補機を駆動して固体酸化物形燃料電池システム１の運転を制御する。
【００２３】
（固体酸化物形燃料電池モジュール１１）
固体酸化物形燃料電池モジュール１１は、固体酸化物形の燃料電池モジュールである。固体酸化物形燃料電池モジュール１１は、図２に示すように、ケーシング１１ｅ、固体酸化物形燃料電池スタック３０、蒸発部４０、改質部５０および燃焼部６０を備えている。ケーシング１１ｅは、断熱性材料で箱状に形成されている。蒸発部４０および改質部５０は、固体酸化物形燃料電池スタック３０の上方に位置するように配設されている。
【００２４】
なお、本明細書においては説明の便宜上、図２における上側および下側をそれぞれ固体酸化物形燃料電池モジュール１１の上方および下方とし、同じく左側および右側をそれぞれ固体酸化物形燃料電池モジュール１１の前方および後方として説明する。
【００２５】
（固体酸化物形燃料電池スタック３０）
固体酸化物形燃料電池スタック３０は、図２および図３に示すように、固体酸化物形燃料電池筒状セル３１、第一端子部材３２、第二端子部材３３、接続部材３４、第一電流引出部材３５ａ、第二電流引出部材３５ｂ、マニホールド３６、絶縁部材３７、第一シール部材３８（本発明のシール部材に相当）および第二シール部材３９を備えている。
【００２６】
固体酸化物形燃料電池筒状セル３１は、複数（本第一実施形態においては７つ）設けられている。固体酸化物形燃料電池筒状セル３１は、上下方向を軸線方向とする円筒状に設けられている。固体酸化物形燃料電池筒状セル３１は、マニホールド３６上に立設されている。固体酸化物形燃料電池筒状セル３１は、本第一実施形態においては、前後方向に沿って一列に並べられている。
【００２７】
固体酸化物形燃料電池筒状セル３１は、燃料ガスと酸化剤ガスとによって発電を行うものである。固体酸化物形燃料電池筒状セル３１は、図３に示すように、燃料極層３１ａ（本発明の内側電極層に相当）、電解質層３１ｂ、空気極層３１ｃ（本発明の外側電極層に相当）を備えており、これらは、層状に形成されている。
【００２８】
燃料極層３１ａは、筒状に形成され、燃料ガスが内側を下方から上方に向かって流れる。燃料ガスは、後述する天然ガスなどの炭化水素系燃料を改質したガスであり、アノードガスともいう。空気極層３１ｃは、燃料極層３１ａの外側に積層されており、酸化剤ガス雰囲気中に設けられている（後述する）。
【００２９】
電解質層３１ｂは、燃料極層３１ａと空気極層３１ｃとの間に挟まれて積層されている。なお、電解質層３１ｂと空気極層３１ｃとの間には、例えば、ＧＤＣ（ガドリニウムドープセリア）、ＹＤＣ（イットリアドープセリア）、ＳＤＣ（サマリウムドープセリア）等の希土類をドープしたセリア混合体を用いた反応防止層を設けることもできる。
【００３０】
燃料極層３１ａは、例えば、ＮｉやＦｅなどの触媒金属とＹ、Ｓｃ、Ｃｅなどの希土類元素から選ばれる少なくとも１種をドープした安定化ジルコニアとの混合体、ＮｉやＦｅなどの触媒金属とＧｄ、Ｙ、Ｓｍなどの希土類元素から少なくとも１種をドープしたセリアとの混合体、ＮｉやＦｅなどの触媒金属とＳｒ、Ｍｇ、Ｃｏ、Ｆｅ、Ｃｕから選ばれる少なくとも１種をドープしたランタンガレートとの混合体の少なくとも１種から形成される。
【００３１】
電解質層３１ｂは、例えば、Ｙ、Ｓｃ、Ｃｅなどの希土類元素から選ばれる少なくとも１種をドープした安定化ジルコニア、Ｇｄ、Ｙ、Ｓｍなどの希土類元素から少なくとも１種をドープしたセリア、ＮｉとＳｒ、Ｍｇ、Ｃｏ、Ｆｅ、Ｃｕから選ばれる少なくとも１種をドープしたランタンガレートの少なくとも１種から形成される。
【００３２】
空気極層３１ｃは、例えば、Ｓｒ、Ｃａから選ばれた少なくとも１種をドープしたランタンマンガナイト、Ｓｒ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕから選ばれた少なくとも１種をドープしたランタンフェライト、Ｓｒ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｕから選ばれた少なくとも１種をドープしたランタンコバルタイト、Ｓｒ、Ｆｅから選ばれた少なくとも１種をドープしたバリウムコバルタイト、銀、銀−パラジウム合金、白金などの少なくとも１種から形成される。
【００３３】
また、空気極層３１ｃは、固体酸化物形燃料電池筒状セル３１の上下方向中央部に設けられている。すなわち、固体酸化物形燃料電池筒状セル３１の空気極層３１ｃより上方および下方の部位は、電解質層３１ｂが露出している。
【００３４】
さらに、固体酸化物形燃料電池筒状セル３１の上端部には、燃料極層３１ａが露出する燃料極層露出部３１ａ１が設けられている。また、固体酸化物形燃料電池筒状セル３１の下端部には、燃料極層３１ａが露出する燃料極層露出部３１ａ２が設けられている。各燃料極層露出部３１ａ１，３１ａ２には、電解質層３１ｂおよび空気極層３１ｃが設けられていない。
【００３５】
固体酸化物形燃料電池筒状セル３１の形成方法は、特に限定されないが、例えば、公知の押し出し、プレス、鋳込み等の方法で燃料極層３１ａを形成し、逐次、電解質層３１ｂおよび空気極層３１ｃを印刷、ディッピング、スラリーコート等の方法で製膜することによって形成することができる。これらの方法により、固体酸化物形燃料電池筒状セル３１は、径方向の内側から燃料極層３１ａ、電解質層３１ｂおよび空気極層３１ｃの順に、既述の電極材料が層状に積層され、製膜の段階で部位に応じてマスキングを行うことで、上述の各燃料極層露出部３１ａ１，３１ａ２や電解質層３１ｂが露出する部位が形成される。また、局所的に製膜を行うことで、任意の部位の外径を変更した固体酸化物形燃料電池筒状セル３１を作製することも可能である。
【００３６】
第一端子部材３２は、図２に示すように、燃料極層３１ａに電気的に接続され、燃料極層３１ａからの電流を外部に導出するものである。第一端子部材３２は、例えば、フェライト系ステンレス鋼、ランタンクロマイトなどの導電性材料を用いて板状に形成されている。
【００３７】
第一端子部材３２は、燃料極層露出部３１ａ１の外側面に接触するように形成されている。第一端子部材３２と燃料極層露出部３１ａ１の外側面とは、導電性接着剤（図示なし）によって接着されている。導電性接着剤は、白金、銀、銅または銀−パラジウム合金などの導電性ペーストを用いることができる。この導電性接着剤により、第一端子部材３２と燃料極層露出部３１ａ１の外側面との接触抵抗を比較的小さくすることができる。
【００３８】
第二端子部材３３は、空気極層３１ｃに電気的に接続され、空気極層３１ｃからの電流を外部に導出するものである。第二端子部材３３は、例えば、フェライト系ステンレス鋼、ランタンクロマイトなどの導電性材料を用いて板状に形成されている。第二端子部材３３は、空気極層３１ｃにおける固体酸化物形燃料電池筒状セル３１の軸線方向の中央部に電気的に接続されている。また、第二端子部材３３は、空気極層３１ｃの外側面に接触するように形成されている。
【００３９】
また、第二端子部材３３と空気極層３１ｃの外側面とは、酸化剤ガスに対して通気性を有する導電性接着剤（図示なし）によって接着されている。この導電性接着剤には、例えば、酸化剤ガスに対して通気性を有する導電性セラミックスを用いることができる。導電性セラミックスは、例えば、ＡＢＯ３型のペロブスカイト型酸化物などを用いることができ、比較的電気伝導性が高いランタンコバルタイト系酸化物や酸化還元雰囲気で安定なランタンクロマイト系酸化物を用いると良い。この導電性接着剤により、第二端子部材３３と空気極層３１ｃの外側面との接触抵抗を比較的小さくすることができる。
【００４０】
接続部材３４は、複数の固体酸化物形燃料電池筒状セル３１のうち、隣接する固体酸化物形燃料電池筒状セル３１を互いに電気的かつ機械的に接続するものである。接続部材３４は、例えば、フェライト系ステンレス鋼、ランタンクロマイトなどの導電性材料を用いて棒状に形成されている。接続部材３４は、前後方向において隣接する固体酸化物形燃料電池筒状セル３１において、第一端子部材３２と第二端子部材３３とを電気的に接続する。これにより、複数の固体酸化物形燃料電池筒状セル３１が接続部材３４によって全て直列接続される。
【００４１】
各電流引出部材３５ａ，３５ｂは、固体酸化物形燃料電池筒状セル３１の発電により生じる電流を引き出すものである。各電流引出部材３５ａ，３５ｂは、例えば、フェライト系ステンレス鋼、ランタンクロマイトなどの導電性材料を用いて棒状に形成されている。
【００４２】
第一電流引出部材３５ａの一端は、最前の固体酸化物形燃料電池筒状セル３１の第一端子部材３２および第二端子部材３３のうち接続部材３４が接続されていない方に接続されている。第二電流引出部材３５ｂの一端は、最後の固体酸化物形燃料電池筒状セル３１の第一端子部材３２および第二端子部材３３のうち接続部材３４が接続されていない方に接続されている。各電流引出部材３５ａ，３５ｂの他端は、電力変換装置１３に接続されている。
【００４３】
マニホールド３６は、例えば炭素鋼または合金鋼の金属材料にて中空の箱状に形成されている。マニホールド３６の上側壁には、図３に示すように、ガス導出部３６ａが設けられている。ガス導出部３６ａは、複数の固体酸化物形燃料電池筒状セル３１の下端側にそれぞれ配置されている。
【００４４】
ガス導出部３６ａの各々は、燃料ガスを燃料極層３１ａの内側に導出する導出口３６ｂを有する。導出口３６ｂを介してマニホールド３６の内側と燃料極層３１ａの内側とが連通する。燃料ガス供給管５１（図２参照）を介してマニホールド３６の内側に供給された燃料ガスが、導出口３６ｂを通って燃料極層３１ａの内側に導出される。
【００４５】
また、酸化剤ガスがカソードエア供給管１１ｃから固体酸化物形燃料電池モジュール１１内に供給されることにより、酸化剤ガスが各固体酸化物形燃料電池筒状セル３１の空気極層３１ｃに向けて供給される。また、第二端子部材３３は、通気性を有する導電性接着剤にて空気極層３１ｃと接着されている。これにより、空気極層３１ｃは、その外側面全面に亘って酸化剤ガスが供給される。このように空気極層３１ｃは、酸化剤ガス雰囲気中に配設されている。
【００４６】
絶縁部材３７は、複数の固体酸化物形燃料電池筒状セル３１と複数のガス導出部３６ａとの間にそれぞれ配置され、絶縁性を有するものである。絶縁部材３７はアルミナ、ジルコニア、チタニアおよびフォルステライト等の絶縁性を有するセラミックスによって形成されている。
【００４７】
絶縁部材３７は、上方を開口する筒状に形成されている。絶縁部材３７は、固体酸化物形燃料電池筒状セル３１と同軸に配置されている。絶縁部材３７は、底部３７ａ、連通口３７ｂおよび第一周側壁３７ｃを備えている。
【００４８】
底部３７ａは、絶縁部材３７の下端に配置され、板状に形成されている。底部３７ａは、固体酸化物形燃料電池筒状セル３１の下端とガス導出部３６ａとの間に挟まれて配置されている。
【００４９】
連通口３７ｂは、底部３７ａに設けられている。連通口３７ｂは、底部３７ａを上下方向に貫通する貫通穴である。連通口３７ｂは、燃料極層３１ａの内側と導出口３６ｂとを連通する。
【００５０】
第一周側壁３７ｃは、固体酸化物形燃料電池筒状セル３１の外周面の径方向外側に配置された側壁である。第一周側壁３７ｃは、固体酸化物形燃料電池筒状セル３１の外周面の全周に亘って、底部３７ａの周縁部分から上方に向けて延びるように形成されている。
【００５１】
第一シール部材３８は、燃料ガスの漏出を防止するものである。第一シール部材３８は、固体酸化物形燃料電池筒状セル３１と絶縁部材３７とを気密的に接合する。第一シール部材３８は、固体酸化物形燃料電池筒状セル３１と第一周側壁３７ｃとの間に配置されている。第一シール部材３８は、具体的には、固体酸化物形燃料電池筒状セル３１の外周面、底部３７ａおよび第一周側壁３７ｃに囲まれた場所に配置されている。
【００５２】
第一シール部材３８は、非結晶ガラスを含んでなるものである。第一シール部材３８は、酸化バリウム（ＢａＯ）、二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）および酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）を含んで構成されている。第一シール部材３８の熱膨張係数は、およそ８〜１４×１０６／Ｋである。なお、第一シール部材３８が、フィラーとしてアルミナ、ジルコニア、マイカまたは酸化チタンなどを含まれるようにしても良い。
【００５３】
また、第一シール部材３８は、固体酸化物形燃料電池筒状セル３１の発電によって生じる熱にて軟化する。すなわち、第一シール部材３８のガラス転移点は、固体酸化物形燃料電池筒状セル３１の発電時における作動温度（およそ６００〜１０００℃）より低い。第一シール部材３８は、固体酸化物形燃料電池筒状セル３１と絶縁部材３７との間からの燃料ガスの漏出を防止する（詳細は後述する）。
【００５４】
第二シール部材３９は、絶縁部材３７とガス導出部３６ａとの間に配置されている。第二シール部材３９は、絶縁部材３７とガス導出部３６ａと気密的に接合する。第二シール部材３９は、絶縁部材３７とガス導出部３６ａとの間からの燃料ガスの漏出を防止するものである。第二シール部材３９は、例えばシリコン系、セラミックス系、ガラス系のシール材である。本実施形態においては、第二シール部材３９は、固体酸化物形燃料電池筒状セル３１の発電によって生じる熱によっても軟化しない。
【００５５】
次に、固体酸化物形燃料電池筒状セル３１の発電について説明する。
各固体酸化物形燃料電池筒状セル３１において、燃料極層３１ａに供給された燃料ガスと空気極層３１ｃに供給された酸化剤ガスによって発電が行われる。すなわち、燃料極層３１ａでは、下記化１及び化２に示す反応が生じ、空気極層３１ｃでは、下記化３に示す反応が生じている。すなわち、空気極層３１ｃで生成した酸化物イオン（Ｏ２−）が、電解質層３１ｂを通過し、燃料極層３１ａで水素と反応することにより電気エネルギーを発生させている。
【００５６】
各固体酸化物形燃料電池筒状セル３１によって発電された電力は、各端子部材３２，３３、接続部材３４および各電流引出部材３５ａ，３５ｂを介して、電力変換装置１３に出力される。また、燃料極層３１ａの上端からは、発電に使用されなかった燃料ガスである燃料オフガスが導出する。
（化１）
Ｈ２＋Ｏ２−→Ｈ２Ｏ＋２ｅ−
（化２）
ＣＯ＋Ｏ２−→ＣＯ２＋２ｅ−
（化３）
１／２Ｏ２＋２ｅ−→Ｏ２−
【００５７】
次に、第一シール部材３８の燃料ガスの漏出の防止について説明する。
各固体酸化物形燃料電池筒状セル３１は、発電によって生じる熱によって熱膨張する。各固体酸化物形燃料電池筒状セル３１の下端が固定されているため、各固体酸化物形燃料電池筒状セル３１は、下端を基準として上下方向に沿って上方に向かって熱膨張する。
【００５８】
固体酸化物形燃料電池スタック３０に配置された各固体酸化物形燃料電池筒状セル３１の位置によって、各固体酸化物形燃料電池筒状セル３１の間に温度差が生じる。これにより、各固体酸化物形燃料電池筒状セル３１の間において、熱膨張量の差が生じる。よって、各固体酸化物形燃料電池筒状セル３１の間に上下方向に沿った長さの差が生じる。
【００５９】
また、各固体酸化物形燃料電池筒状セル３１は、上述したように、各端子部材３２，３３を介して接続部材３４によって互いに機械的に接続されている。よって、各固体酸化物形燃料電池筒状セル３１の間に上下方向の長さの差が生じた場合、接続部材３４を介して互いに接続された固体酸化物形燃料電池筒状セル３１同士が、互いに引き合ったり、または、互いに押し合ったりする。これにより、固体酸化物形燃料電池筒状セル３１は、下端を基準として、上端が水平方向（前後方向または左右方向）に動くように揺動する。
【００６０】
この固体酸化物形燃料電池筒状セル３１の揺動によって、固体酸化物形燃料電池筒状セル３１の外周面と第一周側壁３７ｃとの距離が変動する。これに対して、第一シール部材３８が固体酸化物形燃料電池筒状セル３１の発電によって生じる熱によって軟化する。このため、第一シール部材３８は、固体酸化物形燃料電池筒状セル３１の外周面と第一周側壁３７ｃとの距離の変動に応じて変形（流動）する。
【００６１】
よって、第一シール部材３８は、固体酸化物形燃料電池筒状セル３１が揺動した場合においても、固体酸化物形燃料電池筒状セル３１の外周面、底部３７ａおよび第一周側壁３７ｃに囲まれた場所に留まるため、固体酸化物形燃料電池筒状セル３１と絶縁部材３７との間を気密的に接続する。これにより、固体酸化物形燃料電池筒状セル３１と絶縁部材３７との間からの燃料ガスの漏出が防止される。
【００６２】
（蒸発部４０）
蒸発部４０は、固体酸化物形燃料電池スタック３０の燃焼ガス（後述する）により加熱され、供給された改質水を蒸発させて水蒸気を生成するとともに供給された改質用原料を予熱する。蒸発部４０は、このように生成された水蒸気と予熱された改質用原料を混合して改質部５０に供給する。改質用原料としては天然ガス、ＬＰガスなどの改質用気体燃料、灯油、ガソリン、メタノールなどの改質用液体燃料があり、本実施形態では、改質用原料は、天然ガスを用いている。
【００６３】
蒸発部４０には、図２に示すように、一端（下端）が水タンク１４に接続された水供給管１１ｂの他端が接続されている。また、蒸発部４０には、一端が供給源Ｇｓに接続された改質用原料供給管１１ａの他端が接続されている。供給源Ｇｓは、例えば、都市ガスのガス供給管、ＬＰガスのガスボンベである。
【００６４】
（改質部５０）
改質部５０は、上述した燃焼ガスにより加熱されて水蒸気改質反応に必要な熱が供給されることで、蒸発部４０から供給された水蒸気と改質用原料との混合ガスから燃料である改質ガスを生成する。改質部５０内には、触媒（例えば、ＲｕまたはＮｉ系の触媒）が充填されており、混合ガスが触媒によって反応し改質されて水素と一酸化炭素などを含んだガスが生成されている（いわゆる水蒸気改質反応）。
【００６５】
これら生成されたガス（いわゆる改質ガス）は、既述の燃料ガスであり、固体酸化物形燃料電池スタック３０のマニホールド３６を介して各固体酸化物形燃料電池筒状セル３１の燃料極層３１ａに導出される。改質ガスは、水素、一酸化炭素、二酸化炭素、水蒸気、未改質の天然ガス（メタンガス）、改質に使用されなかった改質水（水蒸気）を含んでいる。このように、改質部５０は、改質用原料（原燃料）と改質水とから改質ガス（燃料ガス）を生成して固体酸化物形燃料電池スタック３０に供給する。なお、水蒸気改質反応は吸熱反応である。
【００６６】
（燃焼部６０）
燃焼部６０は、固体酸化物形燃料電池スタック３０と蒸発部４０および改質部５０との間に設けられている。燃焼部６０では、固体酸化物形燃料電池筒状セル３１から導出された燃料オフガス（アノードオフガス）と発電に利用されなかった酸化剤ガスである酸化剤オフガス（カソードオフガス）とが燃焼されて燃焼ガス（火炎６１）が発生し、蒸発部４０および改質部５０が加熱される。
【００６７】
本第一実施形態によれば、固体酸化物形燃料電池スタック３０は、上下方向を軸線方向とする筒状に形成されるとともに、燃料ガスが内側を流れる燃料極層３１ａと、燃料極層３１ａの外側に積層され、酸化剤ガスのガス雰囲気中に設けられる空気極層３１ｃと、燃料極層３１ａと空気極層３１ｃとの間に挟まれた電解質層３１ｂと、を備え、燃料ガスおよび酸化剤ガスによって発電を行う複数の固体酸化物形燃料電池筒状セル３１と、複数の固体酸化物形燃料電池筒状セル３１のうち、隣接する固体酸化物形燃料電池筒状セル３１を互いに電気的かつ機械的に接続する複数の接続部材３４と、複数の固体酸化物形燃料電池筒状セル３１の下端側にそれぞれ配置されかつ燃料ガスを燃料極層３１ａの内側に導出する導出口３６ｂを有する複数のガス導出部３６ａを備えるマニホールド３６と、複数の固体酸化物形燃料電池筒状セル３１と複数のガス導出部３６ａとの間にそれぞれ配置され、絶縁性を有する複数の絶縁部材３７と、燃料ガスの漏出を防止する第一シール部材３８と、を備えている。絶縁部材３７は、固体酸化物形燃料電池筒状セル３１の下端とガス導出部３６ａとの間に挟まれた底部３７ａと、底部３７ａに設けられ、燃料極層３１ａの内側と導出口３６ｂとを連通する連通口３７ｂと、固体酸化物形燃料電池筒状セル３１の外周面の径方向外側に配置され、固体酸化物形燃料電池筒状セル３１の外周面の全周に亘って、底部３７ａから上方に向けて延びるように形成された第一周側壁３７ｃと、を備えている。第一シール部材３８は、固体酸化物形燃料電池筒状セル３１と第一周側壁３７ｃとの間に配置され、固体酸化物形燃料電池筒状セル３１の発電によって生じる熱により軟化する。
【００６８】
これによれば、第一シール部材３８は、固体酸化物形燃料電池筒状セル３１の発電によって生じる熱によって軟化するため、固体酸化物形燃料電池筒状セル３１の熱膨張による固体酸化物形燃料電池筒状セル３１の揺動に応じて変形する。また、固体酸化物形燃料電池筒状セル３１が揺動した場合においても、軟化した第一シール部材３８は、第一周側壁３７ｃに囲まれているため、第一周側壁３７ｃの内側にて変形（流動）する。よって、第一シール部材３８は、第一周側壁３７ｃの内側に留まる。このため、固体酸化物形燃料電池筒状セル３１が熱膨張によって揺動した場合においても、第一シール部材３８によって固体酸化物形燃料電池筒状セル３１と絶縁部材３７との間の気密性が確保される。したがって、固体酸化物形燃料電池筒状セル３１の内側に供給されるガスの漏出を防止することができる。
【００６９】
また、第一シール部材３８が固体酸化物形燃料電池筒状セル３１の揺動に応じて変形するため、固体酸化物形燃料電池筒状セル３１の揺動の絶縁部材３７への伝達が抑制される。よって、絶縁部材３７とガス導出部３６ａとの間においては、熱によって軟化しない第二シール部材３９によっても気密性を確保することができる。
【００７０】
また、第一シール部材３８は、非結晶ガラスを含んでなるものである。
これによれば、固体酸化物形燃料電池筒状セル３１の発電によって生じた熱によって、確実に軟化させることができる。よって、固体酸化物形燃料電池筒状セル３１と絶縁部材３７との間の気密性を確実に確保することができる。
【００７１】
また、固体酸化物形燃料電池モジュール１１は、固体酸化物形燃料電池スタック３０と、固体酸化物形燃料電池スタック３０の燃焼ガスにより加熱され、供給された改質水を蒸発させて水蒸気を生成するとともに供給された改質用原料を予熱する蒸発部４０と、蒸発部４０から供給された水蒸気と改質用原料の混合ガスとから燃料ガスである改質ガスを生成する改質部５０と、を備えている。
【００７２】
これによれば、上記固体酸化物形燃料電池スタック３０、蒸発部４０および改質部５０を備えている固体酸化物形燃料電池モジュール１１において、上述した固体酸化物形燃料電池スタック３０に係る作用効果を得ることができる。
【００７３】
また、固体酸化物形燃料電池システム１は、発電ユニット１０と、貯湯水を貯湯する貯湯槽２１と、を備えている固体酸化物形燃料電池システムである。発電ユニット１０は、固体酸化物形燃料電池モジュール１１と、固体酸化物形燃料電池モジュール１１から排気される燃焼排ガスと貯湯槽２１から供給される貯湯水との間で熱交換を行い、燃焼排ガス中に含まれる水蒸気を凝縮して凝縮水を排出する熱交換器１２と、熱交換器１２から排出される凝縮水を貯水する水タンク１４と、補機を駆動して固体酸化物形燃料電池システム１の運転を制御する制御装置１５と、少なくとも固体酸化物形燃料電池モジュール１１から出力される直流電力を交流電力に変換するとともに、交流の系統電源１６ａに接続されている電源ライン１６ｂに交流電力を出力する電力変換装置１３と、を備えている。
【００７４】
これによれば、上記固体酸化物形燃料電池モジュール１１、熱交換器１２、電力変換装置１３、水タンク１４および制御装置１５を備えている発電ユニット１０と、貯湯槽２１とを備えている固体酸化物形燃料電池システム１において、上述した固体酸化物形燃料電池スタック３０に係る作用効果を得ることができる。
【００７５】
＜第二実施形態＞
次に、本発明による固体酸化物形燃料電池システム１の第二実施形態について、主として上述した第一実施形態と異なる部分について説明する。本第二実施形態の固体酸化物形燃料電池スタック１３０は、上述した第一実施形態の絶縁部材３７に代えて、図４に示すように、絶縁部材１３７を備えている。
【００７６】
本第二実施形態の絶縁部材１３７は、上述した第一実施形態の絶縁部材３７に対して、第二周側壁１３７ｄをさらに備えている。絶縁部材１３７において、底部１３７ａ、第一周側壁１３７ｃおよび第二周側壁１３７ｄは、一体的に形成されている。
【００７７】
第二周側壁１３７ｄは、固体酸化物形燃料電池筒状セル３１の内周面と連通口１３７ｂとの間に配置され、固体酸化物形燃料電池筒状セル３１の内周面の全周に亘って、底部１３７ａから上方に向けて延びるように形成されている。
【００７８】
固体酸化物形燃料電池筒状セル３１の揺動の振幅が、比較的大きくなったときに、固体酸化物形燃料電池筒状セル３１の下端と底部１３７ａの上面との間に隙間が生じることが考えられる。さらに、この隙間から、軟化した第一シール部材３８が、固体酸化物形燃料電池筒状セル３１の内側へ流れる場合が考えられる。この場合、固体酸化物形燃料電池筒状セル３１の内側に流れた第一シール部材３８は、第二周側壁１３７ｄに堰き止められる。
【００７９】
本第二実施形態によれば、絶縁部材１３７は、固体酸化物形燃料電池筒状セル３１の内周面と連通口１３７ｂとの間に配置され、固体酸化物形燃料電池筒状セル３１の内周面の全周に亘って、底部１３７ａから上方に向けて延びるように形成された第二周側壁１３７ｄをさらに備えている。
【００８０】
これによれば、軟化した第一シール部材３８が、固体酸化物形燃料電池筒状セル３１の内側へ漏出するような場合、第二周側壁１３７ｄによって第一シール部材３８が堰き止められる。よって、連通口１３７ｂへの第一シール部材３８の漏出を防止することができる。
【００８１】
＜第三実施形態＞
次に、本発明による固体酸化物形燃料電池システム１の第三実施形態について、主として上述した第一実施形態と異なる部分について説明する。本第三実施形態の固体酸化物形燃料電池スタック２３０は、上述した第一実施形態の固体酸化物形燃料電池スタック３０に対して、図５に示すように、集電部材２７０をさらに備えている。
【００８２】
集電部材２７０は、固体酸化物形燃料電池筒状セル３１が発電した電力を集電するものである。集電部材２７０は、燃料極層露出部３１ａ２と電気的に接続されている。集電部材２７０は、合金鋼または炭素鋼（フェライト系ステンレス鋼を含む）等の導電性を有する材料にて形成されている。
【００８３】
集電部材２７０は、上下方向を軸線方向として、上方を開放する筒状に形成されている。集電部材２７０の底壁には、下方に向けて筒状に突出する突出部２７０ａが設けられている。突出部２７０ａには、上下方向に貫通する貫通穴２７０ｂが形成されている。
【００８４】
集電部材２７０は、固体酸化物形燃料電池筒状セル３１と絶縁部材３７との間に配置されている。具体的には、集電部材２７０の底壁の下面が絶縁部材３７の底部３７ａの上面に接触する。集電部材２７０の周側壁が固体酸化物形燃料電池筒状セル３１の外周面と絶縁部材３７の第一周側壁３７ｃとの間に位置する。さらに、突出部２７０ａは、連通口３７ｂに嵌るように位置する。これにより、燃料ガスは、連通口３７ｂから貫通穴２７０ｂを通って燃料極層３１ａの内側に流れる。
【００８５】
また、集電部材２７０と固体酸化物形燃料電池筒状セル３１とは、銀ペースト等の導電性接着剤２７１によって接合されている。これにより、集電部材２７０と燃料極層露出部３１ａ２とが電気的に接続される。さらに、集電部材２７０の上端と固体酸化物形燃料電池筒状セル３１との間には、第三シール部材２７２が配置されている。第三シール部材２７２は、例えばシリコン系、セラミックス系、ガラス系のシール材である。なお、集電部材２７０の底面と絶縁部材３７の内側の底面とは、例えばガラス系のシール材である第四シール部材（図示なし）によって接合されている。第三シール部材２７２および第四シール部材によって燃料ガスの漏出が防止される。なお、第三シール部材２７２および第四シール部材は、固体酸化物形燃料電池筒状セル３１の発電によって生じる熱によっても軟化しない。
【００８６】
＜変形例＞
なお、上述した各実施形態において、固体酸化物形燃料電池システムの一例を示したが、本発明はこれに限定されず、他の構成を採用することもできる。例えば、固体酸化物形燃料電池筒状セル３１は、円筒状に形成されているが、固体酸化物形燃料電池筒状セル３１は、筒状であれば良く、例えば断面を方形状に形成することもできる。
【００８７】
また、上述した各実施形態において、燃料極層３１ａの内側には、燃料ガスを流通させる流路が一つ形成されているが、これに代えて、燃料ガスが流れる流路を複数形成するようにしても良い。
【００８８】
また、上述した各実施形態において、複数の固体酸化物形燃料電池筒状セル３１は、複数の接続部材３４によって電気的に直列に接続されているが、これに代えて、複数の固体酸化物形燃料電池筒状セル３１の一部または全てを電気的に並列接続しても良い。
【００８９】
また、上述した各実施形態において、図６に示すように、マニホールド３６のガス導出部３６ａに凹部３３６ｃを形成するようにしても良い。絶縁部材３７の底面が凹部３３６ｃの底面に接触するように、絶縁部材３７が配置される。これにより、固体酸化物形燃料電池筒状セル３１の揺動による絶縁部材３７のマニホールド３６に対する位置ズレが抑制される。
【００９０】
また、上述した各実施形態において、絶縁部材３７，１３７の底部３７ａ，１３７ａが板状に形成されているが、これに代えて、図７に示す絶縁部材４３７ように、底部４３７ａをテーパ状に形成するようにしても良い。
【００９１】
また、上述した各実施形態において、絶縁部材３７，１３７の第一周側壁３７ｃ，１３７ｃが底部５３７ａから上方に向けて延びるように形成されているが、これに代えて、図８に示す絶縁部材５３７のように、第一周側壁５３７ｃを底部５３７ａから上方に向かうにしたがって径方向外側に傾斜するテーパ状に形成するようにしても良い。
【００９２】
さらに、図９に示す絶縁部材６３７のように、底部６３７ａから下方に向かって延びる第三周側壁６３７ｅをさらに形成するようにしても良い。第三周側壁６３７ｅは、導出口３６ｂに嵌るように形成される。第三周側壁６３７ｅの内側には、連通口６３７ｂが形成されている。
【００９３】
また、上述した第二実施形態において、絶縁部材１３７の第二周側壁１３７ｄは、底部１３７ａから上方に向けて延びるように形成されているが、これに代えて、図１０に示す絶縁部材７３７のように、第二周側壁７３７ｄを底部７３７ａから上方に向かうにしたがって径方向内側に傾斜するテーパ状に形成するようにしても良い。
【００９４】
また、上述した各実施形態において、固体酸化物形燃料電池筒状セル３１は、内側電極層を燃料極層３１ａとし、外側電極層を空気極層３１ｃとしているが、これに代えて、図１１に示す固体酸化物形燃料電池筒状セル８３１のように、内側電極層を空気極層８３１ｃとし、外側電極層を燃料極層８３１ａとしても良い。この場合、上述した各実施形態における燃料極層露出部３１ａ１に代えて、内側に設けられた空気極層８３１ｃが外側に露出する空気極層露出部８３１ｃ１が形成される。
【００９５】
また、この場合、図８に示すように、カソードエア供給管１１ｃがマニホールド８３６に接続される。これにより、酸化剤ガスが空気極層８３１ｃの内側に供給される。さらに、固体酸化物形燃料電池モジュール１１が、固体酸化物形燃料電池スタック８３０を収容するケーシング８３５を備えている。そして、ケーシング８３５に燃料ガス供給管５１が接続されている。これにより、燃料ガスがケーシング８３５内に、ひいては、燃料極層８３１ａに供給される。さらに、酸化剤オフガスおよび燃料オフガスが、ケーシング８３５の上端に複数設けられたガス排出管８３５ａから排出される。排出されたオフガスが燃焼部６０にて燃焼されて、燃焼ガス（火炎６１）が発生する。
【００９６】
すなわち、本変形例の場合、固体酸化物形燃料電池筒状セル８３１は、上下方向を軸線方向とする筒状に形成されるとともに、酸化剤ガスが内側を流れる空気極層８３１ｃと、空気極層８３１ｃの外側に積層され、燃料ガスのガス雰囲気中に設けられる燃料極層８３１ａと、空気極層８３１ｃと燃料極層８３１ａとの間に挟まれた電解質層８３１ｂと、を備えている。このように、固体酸化物形燃料電池筒状セル３１，８３１は、上下方向を軸線方向とする筒状に形成されるとともに、燃料ガスおよび酸化剤ガスの一方のガスが内側を流れる内側電極層と、内側電極層の外側に積層され、燃料ガスおよび酸化剤ガスの他方のガス雰囲気中に設けられる外側電極層と、内側電極層と外側電極層との間に挟まれた電解質層３１ｂと、を備えている。
【００９７】
また、上述した各実施形態において、第一シール部材３８は、非結晶ガラスを含んでなるものであるが、これに代えて、固体酸化物形燃料電池筒状セル３１の発電時における作動温度より低い融点をもつ金属によって設けるようにしても良い。
【００９８】
また、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、固体酸化物形燃料電池筒状セル３１，８３１の個数、各端子部材３２，３３、接続部材３４および各電流引出部材３５ａ，３５ｂの個数や形状、絶縁部材３７，１３７，４３７，５３７，６３７，７３７および集電部材２７０の材質および形状等、各シール部材３８，３９，２７２の材料等を変更しても良い。
【符号の説明】
【００９９】
１…固体酸化物形燃料電池システム、１０…発電ユニット、１１…固体酸化物形燃料電池モジュール、１２…熱交換器、１３…電力変換装置、１４…水タンク、１５…制御装置、２１…貯湯槽、３０…固体酸化物形燃料電池スタック、３１…固体酸化物形燃料電池筒状セル、３１ａ…燃料極層（内側電極層）、３１ａ１，３１ａ２…燃料極層露出部、３１ｂ…電解質層、３１ｃ…空気極層（外側電極層）、３２…第一端子部材、３３…第二端子部材、３４…接続部材、３６…マニホールド、３６ａ…ガス導出部、３６ｂ…導出口、３７…絶縁部材、３７ａ…底部、３７ｂ…連通口、３７ｃ…第一周側壁、３８…第一シール部材（シール部材）、３９…第二シール部材、４０…蒸発部、５０…改質部、６０…燃焼部、１３７ｄ…第二周側壁。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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