(57)【要約】【課題】  複数の固体酸化物形燃料電池筒状セルを直列接続する接続部材の形状を簡素化可能にするとともに、接続部材の接続距離を最短化することで固体酸化物形燃料電池スタックの内部抵抗を低減可能な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を提供する。【解決手段】  本発明の固体酸化物形燃料電池スタック３０は、第一タイプの固体酸化物形燃料電池筒状セル３３−Ａおよび第二タイプの固体酸化物形燃料電池筒状セル３３−Ｂが隣り合うように配設されている。また、複数の固体酸化物形燃料電池筒状セル３３がベース部材３１に対して第一方向に位置決めされたときに、第一燃料極層被接続部は、第二空気極層被接続部と第一方向において対向するように配置され、第一空気極層被接続部は、第二燃料極層被接続部と第一方向において対向するように配置されている。【選択図】  図２
2015185298.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ベース部材と、
前記ベース部材を貫通して前記ベース部材に立設されて、筒状に形成され燃料および酸化剤ガスのうちのいずれか一方が一端側から他端側に向けて流通する内側電極層と、前記内側電極層の外側に積層され前記燃料および前記酸化剤ガスのうちのいずれか他方が前記一端側から前記他端側に向けて流通する外側電極層と、前記内側電極層と前記外側電極層の間に挟まれた電解質層と、を備えた複数の固体酸化物形燃料電池筒状セルと、
前記複数の固体酸化物形燃料電池筒状セルを直列接続する複数の接続部材と、
を備えている固体酸化物形燃料電池スタックであって、
前記複数の固体酸化物形燃料電池筒状セルは、前記内側電極層の長手方向の一端側に設けられ前記接続部材が接続される第一内側電極層被接続部と、前記外側電極層の前記長手方向の他端側に設けられ前記接続部材が接続される第一外側電極層被接続部とを有する第一タイプと、
前記外側電極層の前記長手方向の一端側に設けられ前記接続部材が接続される第二外側電極層被接続部と、前記内側電極層の前記長手方向の他端側に設けられ前記接続部材が接続される第二内側電極層被接続部とを有する第二タイプと、
の２種類のタイプを有し、
前記第一タイプの固体酸化物形燃料電池筒状セルおよび前記第二タイプの固体酸化物形燃料電池筒状セルが隣り合うように配設されており、
前記複数の固体酸化物形燃料電池筒状セルが前記ベース部材に対して前記固体酸化物形燃料電池筒状セルの前記長手方向に沿った方向である第一方向に位置決めされたときに、前記第一内側電極層被接続部は、前記第二外側電極層被接続部と前記第一方向において対向するように配置され、前記第一外側電極層被接続部は、前記第二内側電極層被接続部と前記第一方向において対向するように配置されている固体酸化物形燃料電池スタック。
【請求項２】
前記接続部材は、前記内側電極層被接続部と電気的に接続可能な第一接続部と、
前記内側電極層被接続部に隣り合う前記外側電極層被接続部と電気的に接続可能な第二接続部と、
前記第一接続部と前記第二接続部とを連結して電気的に接続する連結部と、
を有し、
前記連結部は、前記第一方向と垂直方向に直線状に延在している請求項１に記載の固体酸化物形燃料電池スタック。
【請求項３】
前記第一接続部の内径寸法は、前記内側電極層被接続部の外径寸法より大きく形成され、前記第二接続部の内径寸法は、前記外側電極層被接続部の外径寸法より大きく形成されており、
前記第一接続部の内径と前記内側電極層被接続部の外径との間、および、前記第二接続部の内径と前記外側電極層被接続部の外径との間は、前記内側電極層の熱膨張率と同程度以上の熱膨張率を有する導電性接着剤によって固定されている請求項２に記載の固体酸化物形燃料電池スタック。
【請求項４】
前記内側電極層被接続部の外径および前記外側電極層被接続部の外径は、異なる寸法にて形成されており、
前記第一接続部の内径は、前記内側電極層被接続部の外径に合わせて形成され、前記第二接続部の内径は、前記外側電極層被接続部の外径に合わせて形成されている請求項２に記載の固体酸化物形燃料電池スタック。
【請求項５】
前記第一接続部の内径寸法および前記第二接続部の内径寸法は、同程度の寸法にて形成されており、
前記内側電極層被接続部の外径は、前記第一接続部の内径に合わせて形成され、前記外側電極層被接続部の外径は、前記第二接続部の内径に合わせて形成されている請求項２に記載の固体酸化物形燃料電池スタック。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか一項に記載の固体酸化物形燃料電池スタックと、
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燃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燃料の混合ガスとから前記燃料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７】
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６に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純水化する水タンクと、
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して交流の系統電源に接続されている電源ラインに出力する電力変換装置と、
を備えている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、複数の固体酸化物形燃料電池筒状セルが接続部材によって直列接続された固体酸化物形燃料電池スタック、固体酸化物形燃料電池モジュールおよび固体酸化物形燃料電池システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
上記固体酸化物形燃料電池スタックの一例として、特許文献１および２に記載の発明が挙げられる。特許文献１に記載の固体酸化物形燃料電池は、１種類の円筒型セルを用いて固体酸化物形燃料電池スタックが構成されており、円筒型セルの長手方向一端側において、円筒型セルは、集電端子によって直列接続されている。また、集電端子は、第１の集電端子と第２の集電端子とを有している。第１の集電端子は、円筒型セルの長手方向端部に差し込まれる棒状部を有し、燃料極に電気的に接続される。第２の集電端子は、当該円筒型セルに隣接する円筒型セルを抱持するようにリング状に形成されており、空気極に電気的に接続される。
【０００３】
特許文献２に記載の燃料電池セル集合体は、特許文献１に記載の固体酸化物形燃料電池と同様の固体酸化物形燃料電池スタック構造を備えているが、集電部の形状が異なる。特許文献２に記載の発明では、第１の電極および第２の電極は、燃料電池セルの外周側から燃料電池セルを把持する把持部をそれぞれ有しており、特許文献１に記載の集電端子と比べて、集電部の形状が簡素化されている。また、集電部と燃料電池セルとの接続を良好にするために、集電部と燃料電池セルとの間には、導電性接着剤を充填可能な空間が形成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−０９５４４２号公報
【特許文献２】特開２０１１−２１０６３２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に記載の発明では、１種類の円筒型セルを用いて固体酸化物形燃料電池スタックが構成されているので、燃料極に接続される第１の集電端子の高さ位置と、空気極に接続される第２の集電端子の高さ位置とが異なる。そのため、特許文献１に記載の集電端子は、複雑な形状に形成されている。以上のことは、特許文献２に記載の集電部についても同様である。
【０００６】
また、特許文献１に記載の発明では、円筒型セルの長手方向一端側のみで集電端子が接続されているので、隣り合う第２の集電端子同士の干渉を回避する必要がある。そのため、複数の円筒型セルが集電端子によって直列接続されたときに、隣り合う第２の集電端子の高さ位置が円筒型セルの長手方向において互い違いになるように、集電端子が配置されている。よって、特許文献１に記載の発明では、集電端子の種類が増加し、実施例では、複数の円筒型セルが４種類の集電端子によって直列接続されている。したがって、特許文献１に記載の発明では、集電端子の製作において加工工程が複雑になり、生産コストの上昇を招き、集電端子の大きさが機械加工可能な大きさに制約を受けるなどの不都合が生じる。
【０００７】
さらに、特許文献１に記載の発明では、燃料極に接続される第１の集電端子の高さ位置と、空気極に接続される第２の集電端子の高さ位置とが異なるので、集電端子による接続距離が長くなり、固体酸化物形燃料電池スタックの内部抵抗が増大する。このことは、特許文献２に記載の発明についても同様である。
【０００８】
本発明は、このような事情に鑑みて為されたものであり、複数の固体酸化物形燃料電池筒状セルを直列接続する接続部材の形状を簡素化可能にするとともに、接続部材の接続距離を最短化することで固体酸化物形燃料電池スタックの内部抵抗を低減可能な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を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
請求項１に記載の固体酸化物形燃料電池スタックは、ベース部材と、前記ベース部材を貫通して前記ベース部材に立設されて、筒状に形成され燃料および酸化剤ガスのうちのいずれか一方が一端側から他端側に向けて流通する内側電極層と、前記内側電極層の外側に積層され前記燃料および前記酸化剤ガスのうちのいずれか他方が前記一端側から前記他端側に向けて流通する外側電極層と、前記内側電極層と前記外側電極層の間に挟まれた電解質層と、を備えた複数の固体酸化物形燃料電池筒状セルと、前記複数の固体酸化物形燃料電池筒状セルを直列接続する複数の接続部材と、を備えている固体酸化物形燃料電池スタックであって、前記複数の固体酸化物形燃料電池筒状セルは、前記内側電極層の長手方向の一端側に設けられ前記接続部材が接続される第一内側電極層被接続部と、前記外側電極層の前記長手方向の他端側に設けられ前記接続部材が接続される第一外側電極層被接続部とを有する第一タイプと、前記外側電極層の前記長手方向の一端側に設けられ前記接続部材が接続される第二外側電極層被接続部と、前記内側電極層の前記長手方向の他端側に設けられ前記接続部材が接続される第二内側電極層被接続部とを有する第二タイプと、の２種類のタイプを有し、前記第一タイプの固体酸化物形燃料電池筒状セルおよび前記第二タイプの固体酸化物形燃料電池筒状セルが隣り合うように配設されており、前記複数の固体酸化物形燃料電池筒状セルが前記ベース部材に対して前記固体酸化物形燃料電池筒状セルの前記長手方向に沿った方向である第一方向に位置決めされたときに、前記第一内側電極層被接続部は、前記第二外側電極層被接続部と前記第一方向において対向するように配置され、前記第一外側電極層被接続部は、前記第二内側電極層被接続部と前記第一方向において対向するように配置されている。
【００１０】
請求項１に記載の固体酸化物形燃料電池スタックによれば、第一タイプの固体酸化物形燃料電池筒状セルおよび第二タイプの固体酸化物形燃料電池筒状セルが隣り合うように配設されている。また、複数の固体酸化物形燃料電池筒状セルがベース部材に対して第一方向に位置決めされたときに、第一内側電極層被接続部は、第二外側電極層被接続部と第一方向において対向するように配置され、第一外側電極層被接続部は、第二内側電極層被接続部と第一方向において対向するように配置されている。よって、接続部材は、隣り合う固体酸化物形燃料電池筒状セルにおいて、対向する被接続部同士を接続することができ、接続部材の形状を簡素化することができる。また、請求項１に記載の固体酸化物形燃料電池スタックは、接続部材間の第一方向における干渉回避の必要がない。さらに、請求項１に記載の固体酸化物形燃料電池スタックは、隣り合う固体酸化物形燃料電池筒状セルの接続距離を短縮することができるので、固体酸化物形燃料電池スタックの内部抵抗を低減することができる。
【００１１】
請求項２に記載の固体酸化物形燃料電池スタックは、請求項１に記載の固体酸化物形燃料電池スタックにおいて、前記接続部材は、前記内側電極層被接続部と電気的に接続可能な第一接続部と、前記内側電極層被接続部に隣り合う前記外側電極層被接続部と電気的に接続可能な第二接続部と、前記第一接続部と前記第二接続部とを連結して電気的に接続する連結部と、を有し、前記連結部は、前記第一方向と垂直方向に直線状に延在している。
【００１２】
請求項２に記載の固体酸化物形燃料電池スタックによれば、連結部は、第一方向と垂直方向に直線状に延在している。そのため、請求項２に記載の固体酸化物形燃料電池スタックは、隣り合う固体酸化物形燃料電池筒状セルの接続距離を最短距離にすることができ、固体酸化物形燃料電池スタックの内部抵抗をさらに低減することができる。
【００１３】
請求項３に記載の固体酸化物形燃料電池スタックは、請求項２に記載の固体酸化物形燃料電池スタックにおいて、前記第一接続部の内径寸法は、前記内側電極層被接続部の外径寸法より大きく形成され、前記第二接続部の内径寸法は、前記外側電極層被接続部の外径寸法より大きく形成されており、前記第一接続部の内径と前記内側電極層被接続部の外径との間、および、前記第二接続部の内径と前記外側電極層被接続部の外径との間は、前記内側電極層の熱膨張率と同程度以上の熱膨張率を有する導電性接着剤によって固定されている。
【００１４】
請求項３に記載の固体酸化物形燃料電池スタックによれば、第一接続部の内径寸法は、内側電極層被接続部の外径寸法より大きく形成され、第二接続部の内径寸法は、外側電極層被接続部の外径寸法より大きく形成されている。よって、請求項３に記載の固体酸化物形燃料電池スタックは、接続部材を固体酸化物形燃料電池筒状セルに嵌め込むことが容易であり、接続部材の組み付けが容易になる。また、第一接続部の内径と内側電極層被接続部の外径との間、および、第二接続部の内径と外側電極層被接続部の外径との間は、内側電極層の熱膨張率と同程度以上の熱膨張率を有する導電性接着剤によって固定されている。よって、請求項３に記載の固体酸化物形燃料電池スタックは、接続部材と被接続部との間において、熱膨張差に起因する空隙の発生を抑制することができる。したがって、請求項３に記載の固体酸化物形燃料電池スタックは、固体酸化物形燃料電池筒状セルと接続部材との接続部における接続が良好になり、接触抵抗を低減することができる。
【００１５】
請求項４に記載の固体酸化物形燃料電池スタックは、請求項２に記載の固体酸化物形燃料電池スタックにおいて、前記内側電極層被接続部の外径および前記外側電極層被接続部の外径は、異なる寸法にて形成されており、前記第一接続部の内径は、前記内側電極層被接続部の外径に合わせて形成され、前記第二接続部の内径は、前記外側電極層被接続部の外径に合わせて形成されている。よって、請求項４に記載の固体酸化物形燃料電池スタックは、固体酸化物形燃料電池筒状セルと接続部材との接続部における接続が良好になり、接触抵抗を低減することができる。
【００１６】
請求項５に記載の固体酸化物形燃料電池スタックは、請求項２に記載の固体酸化物形燃料電池スタックにおいて、前記第一接続部の内径寸法および前記第二接続部の内径寸法は、同程度の寸法にて形成されており、前記内側電極層被接続部の外径は、前記第一接続部の内径に合わせて形成され、前記外側電極層被接続部の外径は、前記第二接続部の内径に合わせて形成されている。よって、請求項５に記載の固体酸化物形燃料電池スタックは、固体酸化物形燃料電池筒状セルと接続部材との接続部における接続が良好になり、接触抵抗を低減することができる。
【００１７】
請求項６に記載の固体酸化物形燃料電池モジュールは、請求項１〜５のいずれか一項に記載の固体酸化物形燃料電池スタックと、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燃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燃料の混合ガスとから前記燃料である改質ガスを生成する改質部と、を備えている。よって、請求項６に記載の固体酸化物形燃料電池モジュールは、上記固体酸化物形燃料電池スタック、蒸発部および改質部を備えている固体酸化物形燃料電池モジュールにおいて、上述した請求項１〜５に記載の固体酸化物形燃料電池スタックに係る作用効果を得ることができる。
【００１８】
請求項７に記載の固体酸化物形燃料電池システムは、発電ユニットと、貯湯水を貯湯する貯湯槽と、を備えている固体酸化物形燃料電池システムであって、前記発電ユニットは、請求項６に記載の固体酸化物形燃料電池モジュールと、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純水化する水タンクと、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して交流の系統電源に接続されている電源ラインに出力する電力変換装置と、を備えている。よって、請求項７に記載の固体酸化物形燃料電池システムは、上記固体酸化物形燃料電池モジュール、熱交換器、電力変換装置、水タンクおよび制御装置を備えている発電ユニットと、貯湯槽とを備えている固体酸化物形燃料電池システムにおいて、上述した請求項１〜５に記載の固体酸化物形燃料電池スタックに係る作用効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】固体酸化物形燃料電池システム１の一例を示す構成図である。
【図２】固体酸化物形燃料電池モジュール１１を第一方向（矢印Ｚ方向）に切断した切断部端面図である。
【図３】図２のIII−III方向視図である。
【図４】図２の一組の第一タイプの固体酸化物形燃料電池筒状セル３３−Ａおよび第二タイプの固体酸化物形燃料電池筒状セル３３−Ｂを示す図である。
【図５】図２の１つの接続部材３４と固体酸化物形燃料電池筒状セル３３との接続部を第一方向（矢印Ｚ方向）に垂直な平面で切断した切断部端面図である。
【図６】第２実施形態に係り、１つの接続部材３４と固体酸化物形燃料電池筒状セル３３との接続部を第一方向（矢印Ｚ方向）に垂直な平面で切断した切断部端面図である。
【図７】第３実施形態に係り、１つの接続部材３４と固体酸化物形燃料電池筒状セル３３との接続部を第一方向（矢印Ｚ方向）に垂直な平面で切断した切断部端面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
＜第１実施形態＞
（固体酸化物形燃料電池システム１）
図１に示すように、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。また、発電ユニット１０は、固体酸化物形燃料電池モジュール１１、熱交換器１２、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。
【００２１】
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、改質用燃料、改質水およびカソードガス（空気）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燃料が供給される改質用燃料供給管１１ａの他端が接続されている。改質用燃料供給管１１ａには、原料ポンプ１１ａ１が設けられている。さらに、固体酸化物形燃料電池モジュール１１は、一端が水タンク１４に接続されて改質水が供給される水供給管１１ｂの他端が接続されている。水供給管１１ｂには、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ガス（空気）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。
【００２２】
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１にて矢印の方向に循環する）貯湯水循環ライン２２が接続されている。貯湯水循環ライン２２上には、下端から上端に向かって順番に貯湯水循環ポンプ２２ａおよび熱交換器１２が配設されている。熱交換器１２は、固体酸化物形燃料電池モジュール１１からの排気管１１ｄが接続（貫設）されている。熱交換器１２は、水タンク１４に接続されている凝縮水供給管１２ａが接続されている。
【００２３】
熱交換器１２において、固体酸化物形燃料電池モジュール１１からの燃焼排ガスは、排気管１１ｄを通って熱交換器１２内に導入され、貯湯水との間で熱交換が行われ凝縮されるとともに冷却される。凝縮後の燃焼排ガスは、排気管１１ｄを通って外部に排出される。また、凝縮された凝縮水は、凝縮水供給管１２ａを通って水タンク１４に供給される。なお、水タンク１４は、凝縮水をイオン交換樹脂によって純水化するようになっている。
【００２４】
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。
【００２５】
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して、交流の系統電源１６ａおよび外部電力負荷１６ｃ（例えば電化製品）に接続されている電源ライン１６ｂに出力する。また、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を介して入力し所定の直流電圧に変換して補機（各ポンプ、ブロワなど）や制御装置１５に出力する。なお、制御装置１５は、補機を駆動して固体酸化物形燃料電池システム１の運転を制御する。
【００２６】
（固体酸化物形燃料電池モジュール１１）
図２に示すように、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、蒸発部４０、改質部５０および燃焼部６０を備えている。
【００２７】
（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、ベース部材３１、断熱部材３２、複数の固体酸化物形燃料電池筒状セル３３、複数の接続部材３４、カバー３５、アノードガスマニホールド３６およびカソードガスマニホールド３７を備えている。
【００２８】
ベース部材３１は、金属材（例えば、フェライト系ステンレス鋼、オーステナイト系ステンレス鋼、クロム−鉄−イットリア合金などが用いられるが、特にフェライト系ステンレス鋼が好適である。）で方形状の板状に形成されている。ベース部材３１の上面には、断熱部材３２が設けられている。断熱部材３２は、ベース部材３１と、固体酸化物形燃料電池筒状セル３３および接続部材３４とを絶縁するためのものである。断熱部材３２は、絶縁性かつ断熱性を有する材料（例えば、酸化アルミニウム、酸化マグネシウム、酸化シリコンまたはそれらの混合材料を原料としたセラミック）で方形状の板状に形成されている。図３に示すように、断熱部材３２は、ベース部材３１の中央部、すなわち固体酸化物形燃料電池筒状セル３３の立設範囲に配置されている。断熱部材３２は、ベース部材３１の上面に当接して設置されている。断熱部材３２の上面には、接続部材３４が当接して設置されている。断熱部材３２は、接続部材３４の第一方向（矢印Ｚ方向）の位置決め用治具として使用されている。第一方向（矢印Ｚ方向）は、固体酸化物形燃料電池筒状セル３３がベース部材３１に対して位置決めされたときに、固体酸化物形燃料電池筒状セル３３の長手方向（矢印Ｚ方向）に沿った方向をいう。
【００２９】
図２に示すように、複数の固体酸化物形燃料電池筒状セル３３は、ベース部材３１に立設されており、複数の固体酸化物形燃料電池筒状セル３３は、２種類のタイプを有している。本明細書では、２種類の固体酸化物形燃料電池筒状セル３３のうちの一方を第一タイプの固体酸化物形燃料電池筒状セル３３−Ａといい、２種類の固体酸化物形燃料電池筒状セル３３のうちの他方を第二タイプの固体酸化物形燃料電池筒状セル３３−Ｂという。
【００３０】
図４に示すように、第一タイプの固体酸化物形燃料電池筒状セル３３−Ａは、燃料極層３３ａ（内側電極層に相当）、電解質層３３ｂおよび空気極層３３ｃ（外側電極層に相当）を備えており、これらは、層状に積層されて形成されている。燃料極層３３ａは、筒状に形成されており、燃料が一端側（矢印Ｚ１方向側）から他端側（矢印Ｚ２方向側）に向けて流通する。燃料は、本実施形態で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３３ｃは、燃料極層３３ａ（内側電極層）の外側に積層されており、酸化剤ガスが一端側（矢印Ｚ１方向側）から他端側（矢印Ｚ２方向側）に向けて流通する。酸化剤ガスは、本実施形態では空気であり、カソードガスともいう。電解質層３３ｂは、燃料極層３３ａ（内側電極層）と空気極層３３ｃ（外側電極層）との間に積層されている。なお、電解質層３３ｂと空気極層３３ｃ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。以上のことは、第二タイプの固体酸化物形燃料電池筒状セル３３−Ｂについても同様である。
【００３１】
図４および図５から分かるように、本実施形態では、固体酸化物形燃料電池筒状セル３３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３３は、筒状であれば良く、例えば、断面方形に形成することもできる。また、図５に示すように、固体酸化物形燃料電池筒状セル３３は、径方向の内側から燃料極層３３ａ、電解質層３３ｂおよび空気極層３３ｃの順に形成されているが、径方向の内側から空気極層３３ｃ、電解質層３３ｂおよび燃料極層３３ａの順に形成することもできる。この場合、空気極層３３ｃは、内側電極層に相当し、燃料極層３３ａは、外側電極層に相当する。なお、図５では、空気極層３３ｃは、後述する第一空気極層被接続部３３ｃ１、第二空気極層被接続部３３ｃ２として図示されている。
【００３２】
燃料極層３３ａは、例えば、ＮｉやＦｅなどの触媒金属とＹ、Ｓｃ、Ｃｅなどの希土類元素から選ばれる少なくとも１種をドープした安定化ジルコニアとの混合体、ＮｉやＦｅなどの触媒金属とＧｄ、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。
【００３３】
電解質層３３ｂは、例えば、Ｙ、Ｓｃ、Ｃｅなどの希土類元素から選ばれる少なくとも１種をドープした安定化ジルコニア、Ｇｄ、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。
【００３４】
空気極層３３ｃは、例えば、Ｓｒ、Ｃａから選ばれた少なくとも１種をドープしたランタンマンガナイト、Ｓｒ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕから選ばれた少なくとも１種をドープしたランタンフェライト、Ｓｒ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｕから選ばれた少なくとも１種をドープしたランタンコバルタイト、Ｓｒ、Ｆｅから選ばれた少なくとも１種をドープしたバリウムコバルタイト、銀、銀−パラジウム合金、白金などの少なくとも１種から形成される。
【００３５】
図４（右側）に示すように、第一タイプの固体酸化物形燃料電池筒状セル３３−Ａは、第一燃料極層被接続部３３ａ１（第一内側電極層被接続部に相当）と第一空気極層被接続部３３ｃ１（第一外側電極層被接続部に相当）とを有している。第一燃料極層被接続部３３ａ１は、燃料極層３３ａの長手方向（矢印Ｚ方向）の一端側（矢印Ｚ１方向側）に設けられ、接続部材３４が接続される。第一空気極層被接続部３３ｃ１は、空気極層３３ｃの長手方向（矢印Ｚ方向）の他端側（矢印Ｚ２方向側）に設けられ、接続部材３４が接続される。なお、第一燃料極層被接続部３３ａ１および第一空気極層被接続部３３ｃ１の位置は端部に限定されるものではなく、第一タイプの固体酸化物形燃料電池筒状セル３３−Ａの長手方向（矢印Ｚ方向）の所定位置に設けることもできる。
【００３６】
図４（左側）に示すように、第二タイプの固体酸化物形燃料電池筒状セル３３−Ｂは、第二空気極層被接続部３３ｃ２（第二外側電極層被接続部に相当）と第二燃料極層被接続部３３ａ２（第二内側電極層被接続部に相当）とを有している。第二空気極層被接続部３３ｃ２は、空気極層３３ｃの長手方向（矢印Ｚ方向）の一端側（矢印Ｚ１方向側）に設けられ、接続部材３４が接続される。第二燃料極層被接続部３３ａ２は、燃料極層３３ａの長手方向（矢印Ｚ方向）の他端側（矢印Ｚ２方向側）に設けられ、接続部材３４が接続される。なお、第二空気極層被接続部３３ｃ２および第二燃料極層被接続部３３ａ２の位置は端部に限定されるものではなく、第二タイプの固体酸化物形燃料電池筒状セル３３−Ｂの長手方向（矢印Ｚ方向）の所定位置に設けることもできる。
【００３７】
第一燃料極層被接続部３３ａ１および第二燃料極層被接続部３３ａ２には、電解質層３３ｂおよび空気極層３３ｃが形成されておらず、燃料極層３３ａのみが形成されている。また、第一燃料極層被接続部３３ａ１および第二空気極層被接続部３３ｃ２より一端側（矢印Ｚ１方向側）は、空気極層３３ｃが形成されていない。
【００３８】
固体酸化物形燃料電池筒状セル３３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、鋳込み等の方法で内側電極層を形成し、逐次、電解質層および外側電極層を印刷、ディッピング、スラリーコート等の方法で製膜することによって形成することができる。これらの方法により、固体酸化物形燃料電池筒状セル３３は、径方向の内側から燃料極層３３ａ、電解質層３３ｂおよび空気極層３３ｃの順に、既述の電極材料が層状に積層され、製膜の段階で部位に応じてマスキングを行うことで、上述の燃料極層３３ａが露出する部位や電解質層３３ｂが露出する部位が形成される。また、局所的に製膜を行うことで、任意の部位の外径を変更した固体酸化物形燃料電池筒状セル３３を作製することも可能である。
【００３９】
接続部材３４は、例えば、フェライト系ステンレス、ランタンクロマイトなどを用いて形成することができる。この場合、接続部材３４の熱膨張率は、燃料極層３３ａの熱膨張率と同程度にすることが好ましい。これにより、接続部材３４と第一燃料極層被接続部３３ａ１とが接続されたときに、接続部材３４と第一燃料極層被接続部３３ａ１との間において、熱膨張差に起因する空隙の発生を抑制することができる。これらのことは、接続部材３４と第二燃料極層被接続部３３ａ２との間についても同様である。
【００４０】
図２に示すように、複数の固体酸化物形燃料電池筒状セル３３は、ベース部材３１および断熱部材３２を貫通して設けられている。断熱部材３２には、固体酸化物形燃料電池筒状セル３３の外径より若干小径の貫通穴（図示省略）が複数形成されており、各固体酸化物形燃料電池筒状セル３３は対応する貫通穴に圧入されている。ベース部材３１には、固体酸化物形燃料電池筒状セル３３の外径より若干大径の貫通穴（図示省略）が複数形成されており、各固体酸化物形燃料電池筒状セル３３は対応する貫通穴に挿入されている。ベース部材３１の貫通穴と固体酸化物形燃料電池筒状セル３３との間は、シール部材３１ｂでシールされている。シール部材３１ｂは、シリコン系、セラミックス系、ガラス系などのシール材で形成されている。固体酸化物形燃料電池スタック３０は、断熱部材３２を設けることにより、シール部分の温度を低減することができる。そのため、シール部材３１ｂは、特に柔軟性を有するシリコン系のシール材を用いることができ、良好なガスシール性が得られ好適である。なお、固体酸化物形燃料電池筒状セル３３の下端面が支持板３６ａに当接して配設されるため、固体酸化物形燃料電池筒状セル３３の第一方向（矢印Ｚ方向）位置が決められる。
【００４１】
図２に示すように、複数の固体酸化物形燃料電池筒状セル３３は、第一タイプの固体酸化物形燃料電池筒状セル３３−Ａおよび第二タイプの固体酸化物形燃料電池筒状セル３３−Ｂが隣り合うように配設されている。また、複数の固体酸化物形燃料電池筒状セル３３がベース部材３１に対して第一方向（矢印Ｚ方向）に位置決めされたときに（図２参照）、第一燃料極層被接続部３３ａ１は、第二空気極層被接続部３３ｃ２と第一方向（矢印Ｚ方向）において対向するように配置され、第一空気極層被接続部３３ｃ１は、第二燃料極層被接続部３３ａ２と第一方向（矢印Ｚ方向）において対向するように配置されている（図４参照）。
【００４２】
隣り合う固体酸化物形燃料電池筒状セル３３，３３において、接続部材３４は、第一方向（矢印Ｚ方向）の一端側（矢印Ｚ１方向側）の第一燃料極層被接続部３３ａ１と第二空気極層被接続部３３ｃ２とを電気的に接続する。また、隣り合う固体酸化物形燃料電池筒状セル３３，３３において、接続部材３４は、第一方向（矢印Ｚ方向）の他端側（矢印Ｚ２方向側）の第一空気極層被接続部３３ｃ１と第二燃料極層被接続部３３ａ２とを電気的に接続する。図２に示すように、上記接続が繰り返されることによって、複数の固体酸化物形燃料電池筒状セル３３が複数の接続部材３４によって全て直列接続されている。なお、直列に接続された固体酸化物形燃料電池筒状セル３３の両端の接続部は、バスバー接続部材３８ａを介してバスバー３８ｂにそれぞれ接続されている。
【００４３】
本実施形態の固体酸化物形燃料電池スタック３０によれば、第一タイプの固体酸化物形燃料電池筒状セル３３−Ａおよび第二タイプの固体酸化物形燃料電池筒状セル３３−Ｂが隣り合うように配設されている。また、複数の固体酸化物形燃料電池筒状セル３３がベース部材３１に対して第一方向（矢印Ｚ方向）に位置決めされたときに、第一燃料極層被接続部３３ａ１（第一内側電極層被接続部に相当）は、第二空気極層被接続部３３ｃ２（第二外側電極層被接続部に相当）と第一方向（矢印Ｚ方向）において対向するように配置され、第一空気極層被接続部３３ｃ１（第一外側電極層被接続部に相当）は、第二燃料極層被接続部３３ａ２（第二内側電極層被接続部に相当）と第一方向（矢印Ｚ方向）において対向するように配置されている。よって、接続部材３４は、隣り合う固体酸化物形燃料電池筒状セル３３，３３において、対向する被接続部同士を接続することができ、接続部材３４の形状を簡素化することができる。また、本実施形態の固体酸化物形燃料電池スタック３０は、接続部材３４間の第一方向（矢印Ｚ方向）における干渉回避の必要がない。さらに、本実施形態の固体酸化物形燃料電池スタック３０は、隣り合う固体酸化物形燃料電池筒状セル３３，３３の接続距離を短縮することができるので、固体酸化物形燃料電池スタック３０の内部抵抗を低減することができる。
【００４４】
ここで、第一方向（矢印Ｚ方向）の一端側（矢印Ｚ１方向側）で隣り合う固体酸化物形燃料電池筒状セル３３，３３を接続する接続部材３４を第一接続部材３４ｆとし、第一方向（矢印Ｚ方向）の他端側（矢印Ｚ２方向側）で隣り合う固体酸化物形燃料電池筒状セル３３，３３を接続する接続部材３４を第二接続部材３４ｓとする。図５に示すように、第一接続部材３４ｆは、第一接続部３４ａ、第二接続部３４ｂおよび連結部３４ｃを有している。
【００４５】
第一接続部３４ａは、円筒状に形成されており、第一燃料極層被接続部３３ａ１と電気的に接続可能である。第二接続部３４ｂは、円筒状に形成されており、第一燃料極層被接続部３３ａ１に隣り合う第二空気極層被接続部３３ｃ２と電気的に接続可能である。連結部３４ｃは、薄板状に形成されており、第一接続部３４ａと第二接続部３４ｂとを連結して電気的に接続する。図５に示すように、連結部３４ｃは、第一方向（矢印Ｚ方向）と垂直方向（同図では、矢印Ｘ方向）に直線状に延在していると好適である。
【００４６】
また、第一接続部材３４ｆと同様に、第二接続部材３４ｓは、第一接続部３４ａ、第二接続部３４ｂおよび連結部３４ｃを有している。但し、第二接続部材３４ｓでは、第一接続部３４ａは、第二燃料極層被接続部３３ａ２と電気的に接続可能であり、第二接続部３４ｂは、第二燃料極層被接続部３３ａ２に隣り合う第一空気極層被接続部３３ｃ１と電気的に接続可能である。連結部３４ｃは、第一接続部材３４ｆと同様に、第一方向（矢印Ｚ方向）と垂直方向（同図では、矢印Ｘ方向）に直線状に延在していると好適である。
【００４７】
このように、第一接続部材３４ｆおよび第二接続部材３４ｓは、共通構造を有している。そのため、同図では、第一接続部材３４ｆおよび第二接続部材３４ｓを併せて図示している。また、本明細書では、第一接続部材３４ｆと第二接続部材３４ｓとを区別しない場合等は、単に、接続部材３４という。なお、第一方向（矢印Ｚ方向）と垂直方向は、隣り合う固体酸化物形燃料電池筒状セル３３，３３を接続部材３４によって最短距離で接続可能な方向であり、矢印Ｘ方向に限定されるものではない。例えば、図３に示す矢印Ｙ方向に並設される第一タイプの固体酸化物形燃料電池筒状セル３３−Ａと第二タイプの固体酸化物形燃料電池筒状セル３３−Ｂとを接続する接続部材３４では、第一方向（矢印Ｚ方向）と垂直方向は、矢印Ｙ方向に相当する。矢印Ｘ方向、矢印Ｙ方向および第一方向（矢印Ｚ方向）は、互いに直交する。
【００４８】
本実施形態の固体酸化物形燃料電池スタック３０によれば、連結部３４ｃは、第一方向（矢印Ｚ方向）と垂直方向（例えば、矢印Ｘ方向）に直線状に延在している。そのため、本実施形態の固体酸化物形燃料電池スタック３０は、隣り合う固体酸化物形燃料電池筒状セル３３，３３の接続距離を最短距離にすることができ、固体酸化物形燃料電池スタック３０の内部抵抗をさらに低減することができる。
【００４９】
なお、図３では、接続部材３４は、模式的に図示されている。図５に示すように、本実施形態では、連結部３４ｃは、第一接続部３４ａの内径寸法や第二接続部３４ｂの内径寸法に対して幅狭な薄板状に形成されている。よって、固体酸化物形燃料電池スタック３０は、熱膨張や振動等による隣り合う固体酸化物形燃料電池筒状セル３３，３３の軸間距離の変動を接続部材３４全体で吸収することができる。また、連結部３４ｃは、第一方向（矢印Ｚ方向）視において、円弧状に形成することもできる。
【００５０】
図５に示すように、本実施形態では、第一接続部材３４ｆの第一接続部３４ａの内径寸法は、第一燃料極層被接続部３３ａ１の外径寸法より大きく形成されている。また、第一接続部材３４ｆの第二接続部３４ｂの内径寸法は、第二空気極層被接続部３３ｃ２の外径寸法より大きく形成されている。そのため、第一接続部材３４ｆの第一接続部３４ａの内径と第一燃料極層被接続部３３ａ１の外径との間、および、第一接続部材３４ｆの第二接続部３４ｂの内径と第二空気極層被接続部３３ｃ２の外径との間は、燃料極層３３ａの熱膨張率と同程度以上の熱膨張率を有する導電性接着剤３４ｄによって固定されていると好適である。
【００５１】
第一接続部材３４ｆと同様に、第二接続部材３４ｓの第一接続部３４ａの内径寸法は、第二燃料極層被接続部３３ａ２の外径寸法より大きく形成されている。また、第二接続部材３４ｓの第二接続部３４ｂの内径寸法は、第一空気極層被接続部３３ｃ１の外径寸法より大きく形成されている。そのため、第二接続部材３４ｓの第一接続部３４ａの内径と第二燃料極層被接続部３３ａ２の外径との間、および、第二接続部材３４ｓの第二接続部３４ｂの内径と第一空気極層被接続部３３ｃ１の外径との間は、燃料極層３３ａの熱膨張率と同程度以上の熱膨張率を有する導電性接着剤３４ｄによって固定されていると好適である。
【００５２】
導電性接着剤３４ｄは、例えば、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や導電性セラミックスを用いることができる。導電性セラミックスは、例えば、ＡＢＯ３型のペロブスカイト型酸化物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。
【００５３】
本実施形態の固体酸化物形燃料電池スタック３０によれば、第一接続部材３４ｆの第一接続部３４ａの内径寸法は、第一燃料極層被接続部３３ａ１（第一内側電極層被接続部に相当）の外径寸法より大きく形成されている。また、第一接続部材３４ｆの第二接続部３４ｂの内径寸法は、第二空気極層被接続部３３ｃ２（第二外側電極層被接続部に相当）の外径寸法より大きく形成されている。これらの関係は、第二接続部材３４ｓについても同様である。よって、本実施形態の固体酸化物形燃料電池スタック３０は、接続部材３４を固体酸化物形燃料電池筒状セル３３に嵌め込むことが容易であり、接続部材３４の組み付けが容易になる。
【００５４】
本実施形態の固体酸化物形燃料電池スタック３０によれば、第一接続部材３４ｆの第一接続部３４ａの内径と第一燃料極層被接続部３３ａ１（第一内側電極層被接続部に相当）の外径との間、および、第一接続部材３４ｆの第二接続部３４ｂの内径と第二空気極層被接続部３３ｃ２（第二外側電極層被接続部に相当）の外径との間は、燃料極層３３ａ（内側電極層に相当）の熱膨張率と同程度以上の熱膨張率を有する導電性接着剤３４ｄによって固定されている。また、第二接続部材３４ｓの第一接続部３４ａの内径と第二燃料極層被接続部３３ａ２（第二内側電極層被接続部に相当）の外径との間、および、第二接続部材３４ｓの第二接続部３４ｂの内径と第一空気極層被接続部３３ｃ１（第一外側電極層被接続部に相当）の外径との間は、燃料極層３３ａ（内側電極層に相当）の熱膨張率と同程度以上の熱膨張率を有する導電性接着剤３４ｄによって固定されている。よって、本実施形態の固体酸化物形燃料電池スタック３０は、接続部材３４と被接続部（３３ａ１，３３ａ２，３３ｃ１，３３ｃ２）との間において、熱膨張差に起因する空隙の発生を抑制することができる。したがって、本実施形態の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３３と接続部材３４との接続部における接続が良好になり、接触抵抗を低減することができる。
【００５５】
なお、第一接続部３４ａの内径寸法および第二接続部３４ｂの内径寸法は、最も外側の被接続部（第一外側電極層被接続部および第二外側電極層被接続部に相当し、本実施形態では、第一空気極層被接続部３３ｃ１および第二空気極層被接続部３３ｃ２に相当する）の外径寸法より大きく形成することもできる。これにより、作業者は、第一接続部３４ａおよび第二接続部３４ｂを区別することなく、接続部材３４を固体酸化物形燃料電池筒状セル３３に嵌め込むことができ、接続部材３４の組み付けがさらに容易になる。
【００５６】
固体酸化物形燃料電池筒状セル３３の立設方法は、限定されないが、例えば、以下の第１工程〜第５工程を有する方法を用いることができる。第１工程は、第一燃料極層被接続部３３ａ１、第一空気極層被接続部３３ｃ１、第二燃料極層被接続部３３ａ２および第二空気極層被接続部３３ｃ２に導電性接着剤３４ｄを塗布する工程である。第２工程は、第一接続部材３４ｆの第一接続部３４ａおよび第二接続部３４ｂと、断熱部材３２の貫通穴（ベース部材３１の貫通穴）とを合わせて、第一接続部材３４ｆを断熱部材３２の上面に載置する工程である。
【００５７】
第３工程は、固体酸化物形燃料電池筒状セル３３の長手方向（矢印Ｚ方向）の一端側（矢印Ｚ１方向側）を、第一接続部材３４ｆの上方から対応する第一接続部材３４ｆの第一接続部３４ａおよび第二接続部３４ｂに挿入し、断熱部材３２の貫通穴およびベース部材３１の貫通穴に挿入する工程である。これにより、固体酸化物形燃料電池筒状セル３３は、ベース部材３１に対して第一方向（矢印Ｚ方向）に位置決めされる。
【００５８】
第４工程は、固体酸化物形燃料電池筒状セル３３の長手方向（矢印Ｚ方向）の他端側（矢印Ｚ２方向側）に、第二接続部材３４ｓの第一接続部３４ａおよび第二接続部３４ｂを挿入する工程である。第４工程は、例えば、位置決め治具（図示省略）などを用いると良い。位置決め治具は、第一空気極層被接続部３３ｃ１および第二燃料極層被接続部３３ａ２が配置される第一方向（矢印Ｚ方向）位置で、第二接続部材３４ｓを載置可能な支持部を備えていると良い。第５工程は、導電性接着剤３４ｄを固着する工程である。例えば、作業者は、送風機を用いて固体酸化物形燃料電池筒状セル３３と接続部材３４との被接続部に温風を送り、導電性接着剤３４ｄを固着することができる。これにより、固体酸化物形燃料電池筒状セル３３と接続部材３４とが接続され、固定される。また、上記第１工程〜第５工程の順序は、適宜変更することができ、これら以外の工程を含めることもできる。
【００５９】
図２に示すように、カバー３５は、ベース部材３１の上面に取り付けられている。カバー３５は、下方に開口する開口部を有する箱状に形成されている。カバー３５とベース部材３１との間に形成された密閉された空間Ｒ１には、固体酸化物形燃料電池筒状セル３３の上部、蒸発部４０および改質部５０が収容されている。カバー３５の開口部には、外方に向けて形成されたフランジ３５ａが形成されており、フランジ３５ａがベース部材３１の上面に当接されて、ベース部材３１にネジ３５ｂによりねじ止め固定されている。カバー３５の天井部には、排気口３５ｃが形成されており、燃焼排ガスが排気口３５ｃを通って排気される。
【００６０】
アノードガスマニホールド３６は、ベース部材３１の下面に取り付けられている。アノードガスマニホールド３６は、上方に開口する開口部を有する箱状に形成されている。アノードガスマニホールド３６とベース部材３１との間に形成された密閉された空間には、固体酸化物形燃料電池筒状セル３３の下部が収容されている。アノードガスマニホールド３６内には、金属製の支持板３６ａが設けられている。固体酸化物形燃料電池筒状セル３３の下端面が支持板３６ａに当接して配設されるため、固体酸化物形燃料電池筒状セル３３の第一方向（矢印Ｚ方向）位置が決められる。
【００６１】
なお、支持板３６ａと固体酸化物形燃料電池筒状セル３３との間には、両部材を絶縁する絶縁板３６ｂが設けられている。また、支持板３６ａおよび絶縁板３６ｂの固体酸化物形燃料電池筒状セル３３に対応する位置（図２にて矢印位置）には、アノードガスが通過する貫通穴（図示省略）が形成されている。また、アノードガスマニホールド３６には、一端が改質部５０に接続されてアノードガスが供給されるアノードガス供給管３６ｃが接続されている。なお、支持板３６ａのアノードガスが通過する貫通穴には、アノードガスの流量を絞るオリフィスを備えていると好適である。これにより、固体酸化物形燃料電池スタック３０は、各固体酸化物形燃料電池筒状セル３３の圧力損失を均一にすることができ、アノードガスの配流を均一化することができる。よって、固体酸化物形燃料電池スタック３０は、燃料供給の不均一に起因する発電のばらつきを抑えることができる。
【００６２】
カソードガスマニホールド３７は、空間Ｒ１内に設けられている。カソードガスマニホールド３７は、断熱部材３２より上方に突出している固体酸化物形燃料電池筒状セル３３の下方に配設されている。カソードガスマニホールド３７は、断熱部材３２の周囲に配設されている。カソードガスマニホールド３７の上部には、上方に向けてカソードガス（空気）が流出する流出孔（図２にて矢印位置）が複数形成されている。カソードガスマニホールド３７には、カソードガス（空気）が供給されるカソードガス供給管３７ａが接続されている。
【００６３】
（蒸発部４０）
蒸発部４０は、固体酸化物形燃料電池スタック３０の燃焼ガスにより加熱され、供給された改質水を蒸発させて水蒸気を生成するとともに供給された改質用燃料を予熱する。蒸発部４０は、このように生成された水蒸気と予熱された改質用燃料を混合して改質部５０に供給する。改質用燃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、改質用燃料は、天然ガスを用いている。
【００６４】
蒸発部４０には、一端（下端）が水タンク１４に接続された水供給管１１ｂの他端が接続されている。また、蒸発部４０には、一端が供給源Ｇｓに接続された改質用燃料供給管１１ａが接続されている。供給源Ｇｓは、例えば、都市ガスのガス供給管、ＬＰガスのガスボンベである。
【００６５】
（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燃料の混合ガスとから燃料である改質ガスを生成する。改質部５０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）。
【００６６】
これら生成されたガス（いわゆる改質ガス）は、既述のアノードガスであり、固体酸化物形燃料電池スタック３０のアノードガスマニホールド３６を介して固体酸化物形燃料電池筒状セル３３の燃料極層３３ａ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、改質用燃料（原燃料）と改質水とから改質ガス（燃料）を生成して固体酸化物形燃料電池スタック３０に供給する。なお、水蒸気改質反応は吸熱反応である。
【００６７】
（燃焼部６０）
燃焼部６０は、各固体酸化物形燃料電池筒状セル３３と蒸発部４０および改質部５０との間に設けられている。燃焼部６０は、固体酸化物形燃料電池筒状セル３３からのアノードオフガス（燃料オフガス）と固体酸化物形燃料電池筒状セル３３からのカソードオフガス（酸化剤オフガス）とが燃焼されて改質部５０を加熱する。
【００６８】
本実施形態の固体酸化物形燃料電池モジュール１１は、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。また、本実施形態の固体酸化物形燃料電池システム１は、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。
【００６９】
＜第２実施形態＞
本実施形態は、第１実施形態と比べて、固体酸化物形燃料電池筒状セル３３と接続部材３４の接続状態が異なる。以下、第１実施形態と異なる点について説明する。なお、図面は、第１実施形態と共通する箇所には共通の符号を付して対応させ、重複する説明を省略する。これらのことは、第３実施形態についても同様である。
【００７０】
図６に示すように、第一燃料極層被接続部３３ａ１（第一内側電極層被接続部に相当）の外径および第二空気極層被接続部３３ｃ２（第二外側電極層被接続部に相当）の外径は、異なる寸法にて形成されている。同様に、第二燃料極層被接続部３３ａ２（第二内側電極層被接続部に相当）の外径および第一空気極層被接続部３３ｃ１（第一外側電極層被接続部に相当）の外径は、異なる寸法にて形成されている。
【００７１】
本実施形態では、第一接続部材３４ｆの第一接続部３４ａの内径は、第一燃料極層被接続部３３ａ１（第一内側電極層被接続部に相当）の外径に合わせて形成されている。また、第一接続部材３４ｆの第二接続部３４ｂの内径は、第二空気極層被接続部３３ｃ２（第二外側電極層被接続部に相当）の外径に合わせて形成されている。第一接続部材３４ｆと同様に、第二接続部材３４ｓの第一接続部３４ａの内径は、第二燃料極層被接続部３３ａ２（第二内側電極層被接続部に相当）の外径に合わせて形成されている。また、第二接続部材３４ｓの第二接続部３４ｂの内径は、第一空気極層被接続部３３ｃ１（第一外側電極層被接続部に相当）の外径に合わせて形成されている。本実施形態においても、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３３と接続部材３４との接続部における接続が良好になり、接触抵抗を低減することができる。なお、図６に示すように、第１実施形態と同様に、燃料極層３３ａ（内側電極層に相当）の熱膨張率と同程度以上の熱膨張率を有する導電性接着剤３４ｄによって、固体酸化物形燃料電池筒状セル３３と接続部材３４とが固定されている。
【００７２】
＜第３実施形態＞
本実施形態は、第１実施形態と比べて、固体酸化物形燃料電池筒状セル３３と接続部材３４の接続状態が異なる。図７に示すように、第一接続部材３４ｆの第一接続部３４ａの内径寸法および第一接続部材３４ｆの第二接続部３４ｂの内径寸法は、同程度の寸法にて形成されている。第一接続部材３４ｆと同様に、第二接続部材３４ｓの第一接続部３４ａの内径寸法および第二接続部材３４ｓの第二接続部３４ｂの内径寸法は、同程度の寸法にて形成されている。
【００７３】
本実施形態では、第一燃料極層被接続部３３ａ１（第一内側電極層被接続部に相当）の外径は、第一接続部材３４ｆの第一接続部３４ａの内径に合わせて形成されている。また、第二空気極層被接続部３３ｃ２（第二外側電極層被接続部に相当）の外径は、第一接続部材３４ｆの第二接続部３４ｂの内径に合わせて形成されている。第一接続部材３４ｆと同様に、第二燃料極層被接続部３３ａ２（第二内側電極層被接続部に相当）の外径は、第二接続部材３４ｓの第一接続部３４ａの内径に合わせて形成されている。また、第一空気極層被接続部３３ｃ１（第一外側電極層被接続部に相当）の外径は、第二接続部材３４ｓの第二接続部３４ｂの内径に合わせて形成されている。本実施形態においても、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３３と接続部材３４との接続部における接続が良好になり、接触抵抗を低減することができる。なお、図７に示すように、第１実施形態と同様に、燃料極層３３ａ（内側電極層に相当）の熱膨張率と同程度以上の熱膨張率を有する導電性接着剤３４ｄによって、固体酸化物形燃料電池筒状セル３３と接続部材３４とが固定されている。
【００７４】
＜その他＞
本発明は、上記し且つ図面に示した実施形態のみに限定されるものではなく、要旨を逸脱しない範囲内で適宜変更して実施することができる。例えば、実施形態では、第一接続部３４ａおよび第二接続部３４ｂは、円筒状に形成されているが、円筒形状に限定されるものではない。例えば、第一接続部３４ａおよび第二接続部３４ｂのうちの少なくとも一方は、第一方向（矢印Ｚ方向）に垂直な平面で切断した断面形状がＣ字形状等になるように形成することができる。
【符号の説明】
【００７５】
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、１６ａ：系統電源、１６ｂ：電源ライン、
２１：貯湯槽、
３０：固体酸化物形燃料電池スタック、
３１：ベース部材、
３３：固体酸化物形燃料電池筒状セル、
３３−Ａ：第一タイプの固体酸化物形燃料電池筒状セル、
３３−Ｂ：第二タイプの固体酸化物形燃料電池筒状セル、
３３ａ：燃料極層（内側電極層に相当）、
３３ａ１：第一燃料極層被接続部（第一内側電極層被接続部に相当）、
３３ａ２：第二燃料極層被接続部（第二内側電極層被接続部に相当）、
３３ｂ：電解質層、
３３ｃ：空気極層（外側電極層に相当）、
３３ｃ１：第一空気極層被接続部（第一外側電極層被接続部に相当）、
３３ｃ２：第二空気極層被接続部（第二外側電極層被接続部に相当）、
３４：接続部材、
３４ａ：第一接続部、３４ｂ：第二接続部、３４ｃ：連結部、３４ｄ：導電性接着剤、
４０：蒸発部、
５０：改質部。
【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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