(57)【要約】【課題】　燃料電池において燃焼室の熱膨張率とシール部材の熱膨張率が異なるものであっても高温状態で密閉を維持することが可能な出口を燃焼室に設けること。【解決手段】　燃焼室(100)の出口(111)に配置した通路部材(105)と、該通路部材(105)と燃焼室出口(111)の内側との間のギャップに配置した粘着性材料(103)とを有することが好ましい燃焼室用の耐熱性の毛管作用シール(110)。【選択図】　図１
2004111392.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
　耐熱性の毛管作用シール(110)を備えた反応器(10)であって、
　　燃焼室(100)と、
　　前記燃焼室(100)の出口に、前記燃焼室(100)の内部と外部との間に配置された通路部材(105)と、
　　前記通路部材(105)と前記燃焼室(100)の出口(111)の内側との間に設けられたギャップと、
　　前記ギャップを充填する粘着性材料(103)と、
　からなり、
　　前記燃焼室(100)の動作中に前記粘着性材料(103)が固体形状から液化するように構成された、反応器。
【請求項２】
　前記通路部材(105)は該通路部材(105)を前記燃焼室(100)の出口(111)内に固定するための肩部(107)を有する、請求項１の反応器。
【請求項３】
　前記粘着性材料(103)がはんだである、請求項１の反応器。
【請求項４】
　前記通路部材(105)上および前記出口(111)にシード層を更に含み、前記はんだ(103)が前記ギャップ内に付着しやすくしてある、請求項３の反応器。
【請求項５】
　前記通路部材(105)を通して延びる導線(104)をさらに含む、請求項１の反応器。
【請求項６】
　燃焼室(100)用の耐熱性の毛管作用シール(110)であって、
　　燃焼室(100)の出口(111)にはめ込まれた通路部材（１０５）と、
　　前記通路部材(105)と前記出口(111)の内側との間のギャップに使用される粘着性材料(103)と、
　からなり、
　　前記燃焼室(100)の動作中に前記粘着性材料(103)が固体形状から液化するように構成された、耐熱性の毛管作用シール。
【請求項７】
　前記燃焼室(100)と前記通路部材(105)が実質的に同程度の熱膨張係数を有することにより、前記燃焼室(100)の動作中に前記出口(111)と前記通路部材(105)とが互いに応力を及ぼしあわないように構成される、請求項７の耐熱性の毛管作用シール。
【請求項８】
　２つの異なる環境間に耐熱性の毛管作用シール(110)を形成する方法であって、
　　前記２つの環境のうちの第１の環境の内部と外部との境界付近のギャップに粘着性材料(103)を入れ、前記第１の環境の反応器(10)の動作により生じた温度上昇によって、前記粘着性材料(103)が液体形状から固体形状に変換されることを含む方法。
【請求項９】
　耐熱性の毛管作用シール(110)を用いて燃焼室(100)の出口(111)にシーリングを施す方法であって、
　前記燃焼室(100)を加熱して前記燃焼室(100)の出口(111)と該出口(111)に配置された通路部材(105)との間のギャップに配置された粘着性材料(103)を溶解させ、該粘着性材料(103)が溶解されたときに前記通路部材(105)の周囲に毛管作用シール(110)を形成するようにすることを含む方法。
【請求項１０】
　燃焼室(100)の出口(111)に耐熱性の毛管作用シール(110)を設けるためのキットであって、
　　前記燃焼室(100)の出口(111)に挿入される通路部材(105)と、
　　前記通路部材(105)と前記出口(111)の内側との間のギャップに塗布された粘着性材料(103)と、
　からなり、
　　前記燃焼室(100)の動作中に前記粘着性材料(103)が固体形状から液化するように構成されたキット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
　本発明は耐熱性の毛管作用シールに関する。詳しくは、本発明は燃焼室用の毛管作用シールを実施する方法を提供する。
【背景技術】
【０００２】
　前世紀では、技術進歩に伴ってエネルギー需要が指数関数的に増加した。エネルギー需要の増大と共に、多数の様々なエネルギー源が研究および開発されてきた。主要なエネルギー源の１つは、炭化水素の燃焼であり、今でもそうである。しかしながら、炭化水素の燃焼は一般に不完全燃焼であり、スモッグの原因となる不燃性物質と共に他の環境汚染物質を様々な量で放出する。
【０００３】
　炭化水素の燃焼によって発生する汚染物質の結果、近年ではよりクリーンなエネルギー源に対する要望が高まっている。クリーンなエネルギー源に対する関心が高まるのにつれて、燃料電池などの代替エネルギー源がさらに一般化すると共に高度化してきた。それらの代替エネルギー源は、都市用に大量の電気を生成するためのガスタービンエンジン、自動車に動力を与える内燃機関、および様々な大小の電子装置を動作させるバッテリとまもなく張り合うであろうというところまで研究や開発が進んでいるものと多くの人々が推測している。
【０００４】
　多くの場合、それらの代替エネルギー源は、電気および熱を発生する電気化学反応を起こすことによって動作する。それらの代替エネルギー源の一部は、商業レベルで電力を供給することができる。しかし、商業レベルの代替エネルギー源は、高い動作温度を必要とすることが多く、大型の固定発電所内に収容されることが多い。そのような固定商用装置では、温度範囲が１０００℃にも達することがある。
【０００５】
　高温を伴うことから、それらのエネルギー発生装置は一般に燃焼室内に収容され、発生した温度、または動作に必要な過度の温度を閉じ込めている。本明細書および特許請求の範囲で使用する場合、「燃焼室」という用語は、エネルギー源の発電構成要素を収容するのに使用される何らかの収容装置または構造体を意味する。
【０００６】
　高温システムの主な欠点の１つは、動作温度が高いことから、発生した電力を燃焼室から送り出すために、燃焼室の内部と外部との間に特殊なシーリングを施した出口が必要になることである。従来、燃焼室の出口にシールを形成するためには、シールおよび燃焼室の材料について、熱膨張率（ＣＴＥ）が互いに極めて近い耐熱材料を見つける必要があった。これにより、何らかの所定の条件下で燃焼室とシールを同程度に膨張させ、高温動作中に発生してシールに加わる応力を低減している。
【０００７】
　多くの場合、非導電性シール部材のＣＴＥと一般に導電性の燃焼室のＣＴＥとを一致させることは困難である。それらのＣＴＥをほぼ一致させようとすると、各用途について使用可能な材料リストが極端に制限されてしまうであろう。同等のＣＴＥを有する材料を見つけることができた場合でも、それらの材料はしばしば非常に高価であったり、ＣＴＥが一致しても他の望ましくない特徴を有することが多い。
【０００８】
　シーリングを施した出口を燃焼室に用いた高温の代替エネルギー源の特によい一例は、固体酸化物燃料電池（ＳＯＦＣ）である。ＳＯＦＣの燃焼室内に必要な温度は、一般に６００°Ｃ以上にも達する。そのような高温では、燃料電池から出る電力線を収容すると同時に燃料電池内の反応体の漏洩も防止する特殊な出口が必要になる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
　本発明の目的の１つは、燃料電池において燃焼室の熱膨張率とシール部材の熱膨張率が互いに幾分異なるものであっても高温状態でシーリングを維持することが可能な出口を燃焼室に設けることである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
　考えうる多数の実施形態のうちの１つにおいて、本発明は燃焼室用の耐熱性の毛管作用シールを提供する。この毛管作用シールは、燃焼室の出口に配置した通路部材と、該通路部材と出口の内面との間のギャップに配置した粘着性材料とを含む。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
　添付の図面は、本発明の様々な実施形態を示す。図面は、以下の詳細な説明とあわせて本発明の原理の例示および説明するものである。図示した実施形態は、本発明の例であって、本発明の範囲を制限するものではない。
【００１２】
　全図面を通して同一の符号は類似の構成要素を指し、必ずしも同一の構成要素を示すものではない。
【００１３】
　本発明の例示的実施形態を以下に説明する。本発明は燃料電池の用途に特に有用である。そのため、本明細書に記載する実施例は、燃料電池に関する実施形態について説明する。しかしながら、当業者であれば、本発明が高温の動作環境とそれよりも低温の外部環境との間にシーリングが必要な様々な高温用途で実施可能であることは明らかであろう。
【００１４】
　本明細書および特許請求の範囲で使用する場合の「毛管作用シール」とは、圧力の異なる２以上の環境またはチャンバ間に液体の濡れ性および表面張力特性を利用してシールを形成することにより、通常ならば均一になってしまうそれらの環境間を分離するものとして一般に定義される。燃料電池の場合、毛管作用シールは、発電反応に必要なガスおよび熱が決められた反応室内部から逃げるのを防止する働きがある。
【００１５】
　本発明を適用できる燃料電池には、固体酸化物燃料電池（ＳＯＦＣ）、アルカリ電解液型燃料電池（ＡＦＣ）、リン酸形燃料電池（ＰＡＦＣ）、および溶融炭酸塩形燃料電池（ＭＣＦＣ）などが含まれるが、それらに限定されるわけではない。本発明は、特にＳＯＦＣに適用可能である。したがって、ここではＳＯＦＣの例を用いて、本発明の多数の考え得る実施形態のうちの幾つかについてさらに説明する。本発明を説明する前に、標準的なＳＯＦＣの概要を示す。
【００１６】
　ＳＯＦＣは、硬質セラミック電解質を使用し、通常約１，０００°Ｃ（約１，８００°Ｆ）までの温度で動作する。電解質は、負に帯電したイオンだけを通すように特殊処理された高密度の無孔性材料である。
【００１７】
　一般に、酸化ジルコニウムと酸化イットリウムの混合物を用いて結晶格子を形成し、高密度無孔性電解質にしている。他の酸化物の混合物も電解質として使用されている。固体電解質の両側は、特殊な多孔性電極材料で被覆される。この特殊な多孔性材料は、酸素と様々な燃料との間のエネルギー生成反応を容易にするための触媒として作用する。
【００１８】
　電解質は、燃料電池のアノードに組み込まれる。アノードは、燃料電池の陰極側である。高い作動温度では、酸素イオン（負に帯電している）が結晶格子を通して移動する。水素を含有する燃料（一般的にはプロパンまたはブタン）がアノードを通過すると、負に帯電した酸素イオンの流れが電解質を横切って移動し、燃料を酸化させる。燃料分子が酸化されると電子が遊離し、アノードがその電子を外部回路で使用できる電流として導出する。最も効果的に動作させるためには、アノードが燃料ガスを触媒の表面全体にわたって可能な限り均一に分散できる必要がある。
【００１９】
　酸素は通常、外気からカソードに供給される。カソードは、燃料電池の陽極側であり、同様に、触媒の表面に酸素（通常空気）を均一に分配できるように構成されている。
【００２０】
　アノードで発生した電子は、外部負荷を通ってカソードへ移動し、回路を形成するとともにその途中で電力を供給する。ＳＯＦＣの発電効率は、最大で約６０パーセントまで可能である。
【００２１】
　一構造として、ＳＯＦＣはチューブアレイで構成される場合がある。他の変形形態としては、もっと一般的なディスクスタックを含むものもある。
【００２２】
　次に図面に移り、特に図１を参照する。図１はＳＯＦＣ反応器（１０）を示す。反応器（１０）は燃焼室（１００）を有し、その内部に収容されている。上記のように、燃焼室（１００）は、ＳＯＦＣで発電に使用されるガス及び他の反応性要素を封じ込めるように構成することが好ましい。ＳＯＦＣの燃焼室（１００）は、４００°Ｃ〜１０００°Ｃの温度では影響を受けない金属またはセラミック材料を用いて構成するのが一般的である。
【００２３】
　燃焼室（１００）の内部と外部環境との間にシール（１１０）が必要である。燃焼室（１００）の内部と外部との間のシール（１１０）は、複数の構成要素を含む。本明細書および特許請求の範囲で使用する場合の用語「出口」（１１１）とは、燃焼室（１００）の壁を貫通する開口部を指し、そこにシール部材が配設される。本明細書で使用する場合の用語「シール」（１１０）とは、燃焼室（１００）の内部と外部との間をつなぐとともに、燃焼室（１００）内部の熱および反応体が出口（１１１）を通して逃げないようにするための構成要素の組み合わせを指す。
【００２４】
　ＳＯＦＣは、燃料電池の発電反応を行なう燃焼室（１００）内に配置された多数のディスクまたはチューブを有することが好ましい。多くの場合、ＳＯＦＣディスクを積み重ねて、燃料電池アレイまたはスタック（１０１）を形成する。燃料電池をスタック（１０１）状に構成する目的は、燃料電池の反応物を分散させて各燃料電池の出力を収集することを容易にするためである。ＳＯＦＣスタック（１０１）上またはその付近に電気バス（１０２）を配置し、燃料電池スタック（１０１）の個々のディスクまたはチューブ内で発生した電力を収集できるようにすることが好ましい。燃料電池内の各ディスクまたはチューブの出力は、電気バス（１０２）に接続される。そしてスタック（１０１）で生成された電力は、電気バス（１０２）に接続された１本の導線（１０４）で燃焼室（１００）の外へ伝達されるようにすることが好ましい。
【００２５】
　導線（１０４）は、燃料電池スタック（１０１）によって生成された電流をシール（１１０）を通して燃焼室（１００）の外まで伝達できるものであればいかなる導電性材料でもよい。一部の実施形態ではこの導線（１０４）が単にワイヤまたはケーブルであるため、以下の説明では「ワイヤ」と呼ぶ。上記のように、ワイヤ（１０４）は電気バス（１０２）に接続され、燃料電池スタック（１０１）によって生成された電力のすべてを通すのに十分なものであることが好ましい。ワイヤ（１０４）は、ＳＯＦＣスタック（１０１）からシール（１１０）を通して燃焼室（１００）の外部まで延びている。ＳＯＦＣ（１０）の外部では、ワイヤ（１０４）を負荷に、たとえば電力を必要とする装置に接続することができる。このようにして、ワイヤ（１０４）は燃料電池（１０）から負荷に電力を供給する。
【００２６】
　ワイヤ（１０４）は、シール（１１０）の一部である非導電性の通路部材（１０５）によってシール（１１０）の内部と外部との間を通過する。通路部材（１０５）は非導電性材料で構成し、ワイヤ（１００）が通常導電性の燃焼室（１００）やＳＯＦＣスタック（１０１）の材料とショートしないようにすることが好ましい。通路部材（１０５）は、耐熱性で非導電性の任意の材料で形成することが可能であるが、燃焼室（１００）や電力伝達ワイヤ（１０４）の高温に耐えることができるセラミック材料が好ましい。
【００２７】
　通路部材（１０５）は、燃焼室（１００）の出口（１１１）で該通路部材（１０５）を固定する働きを持つストップまたは固定用肩部（１０７）を有することができる。図１に示すように、出口（１１１）は、燃焼室（１００）の外側に、固定用肩部（１０７）を受け入れるための環状溝（１１２）を有することが好ましい。固定用肩部は、通路部材（１０５）と組み合わせて使用する別個の構成要素にすることもできるし、通路部材（１０５）の一体部分として形成することもできる。固定用肩部（１０７）は、固定用カップ（１０５ａ）で溝（１１２）中に固定することが好ましい。固定用肩部（１０７）は、ＳＯＦＣスタック（１０１）の加熱または冷却に応じてＳＯＦＣ反応器（１０）の構成要素が膨張または収縮する過程で、通路部材（１０５）を固定することもできる。
【００２８】
　燃焼室（１００）の壁および通路部材（１０５）は、出口（１１１）の部分でそれらの間にギャップが存在するような寸法にすることが好ましい。このギャップにより、シール（１１０）の部材が機械的応力やギャップ寸法の超過を生じることなく、各々のＣＴＥに従って膨張できるようにすることが好ましい。
【００２９】
　このギャップは、膨張性の粘着性材料（１０３）で充填することが好ましい。粘着性材料（１０３）は、ＳＯＦＣ反応器（１０）の温度が上昇した時に、燃焼室（１００）と通路部材（１０５）との間のギャップを液体でシールするのに使用可能な金属または合金を含むことができる。この粘着性材料（１０３）は、上記のような毛管作用シールを維持するのに使用される。本発明の実施形態において好ましい粘着性材料（１０３）は、はんだである。
【００３０】
　はんだ（１０３）は一般に、はんだよりも高い融点をもつ２つの濡れ性材料（すなわち、はんだに適した材料）同士を結合するのに用いられる非鉄金属溶加剤または非鉄合金溶加剤である。そのような材料には、限定はしないが、錫、鉛および様々な貴金属、ならびにそれらの合金が含まれる。はんだ（１０３）は、ＳＯＦＣスタック（１０１）の動作温度すなわち燃焼室（１００）中の予想温度よりも低い融点と高い蒸気圧を有し、非酸化性であることが好ましい。
【００３１】
　燃焼室（１００）の温度が上昇するのにつれて、低融点のはんだ（１０３）を充填したギャップが加熱されてはんだ（１０３）が溶け、燃焼室（１００）の壁と通路部材（１０５）との間に液体の毛管作用シールが形成される。はんだ（１０３）が低融点であることにより、ＳＯＦＣ反応器（１０）の内部温度の変化に起因してシール内の構成要素に大幅な膨張または収縮が生じた場合でも、液体の毛管作用シールを維持することが可能になる。はんだシール（１０３）により、燃焼室（１００）およびシール（１１０）の材料に、全く同じではない熱膨張係数をもつ材料を使用することが可能になる。これによって、密閉機能を向上させつつも、使用材料の選択幅を相当に広げることが可能になる。
【００３２】
　はんだ（１０３）で形成された毛管作用シールによって通路部材（１０５）の周りのギャップを封止することにより、燃焼室（１００）の内部の圧力と外部の圧力との違いを維持することが可能になる。毛管作用シールは、シール機能を阻害しない程度の低圧の用途について極めて有効である。
【００３３】
　燃焼室（１００）の内部の圧力と外部の圧力との圧力差が大きくなり過ぎると、はんだ（１０３）がずれて、シール（１１０）が損なわれたり、取り除かれたりする可能性がある。
【００３４】
　燃焼室（１００）や通路部材（１０５）の材料にほぼ同一のＣＴＥを有する材料を選択することは、いまだに重要なことである。燃焼室（１００）のＣＴＥと通路部材（１０５）のＣＴＥとの差が大きすぎると、はんだシールが所望の密閉状態を維持するのに十分でなくなる可能性がある。ＳＯＦＣの始動によって生じる膨張は、ギャップの寸法を超える場合があり、はんだ（１０３）を吹き飛ばしてしまう場合がある。
【００３５】
　燃焼室（１００）および通路部材（１０５）は、濡れ性の高い表面を有することが好ましい。本明細書で使用する場合の「濡れ性」とは、はんだ（１０３）または同様の溶加材が材料の表面に付着できる能力を表す材料の特性である。濡れ性が高い材料は、その表面にはんだ（１０３）を固定的かつ容易に付着させることができる。
【００３６】
　高い濡れ性が必要な多数の材料に対ついては、シード層が使用される。シード層は、濡れ性が高い材料の薄い沈着物である。これによって、濡れ性が低い材料または部材の、シード層を堆積させた部分に高い濡れ性を与えることができる。燃焼室（１００）および通路部材（１０５）の各々の表面のうちギャップおよびはんだ（１０３）に露出される部分にシード層を堆積させ、各表面の濡れ性を高めることが好ましい。
【００３７】
　燃料電池の始動時および動作中は、燃焼室（１００）内の温度がかなり上昇することになる。温度上昇は、図１に示した構成要素が相当膨張する程の大きさになりうる。
【００３８】
　各構成要素が膨張する量は、その構成要素を構成している成分および材料に固有である。熱膨張が全ての次元で生じるので、上記のギャップおよびはんだ（１０３）は機械的応力を効果的に減少させ、従来必要とされていたＣＴＥレベルの一致を行なわなくても、シールの吹き飛びを防止することができるという点に注意して欲しい。はんだ材料の降伏点は燃焼室および通路部材（１０５）の材料の降伏点に比べて低いので、はんだを充填させたギャップ（１０３）を用いることにより、シール（１１０）に使用されている材料を最小限の機械的応力で膨張または収縮させることが可能になる。
【００３９】
　毛管作用シールが損なわれ、はんだ（１０３）が圧力を等化するようにバイパスされてしまうまでに燃焼室（１００）が耐えることが可能な圧力の大きさに影響を与える多数の変数が存在する。燃焼室（１００）が耐え得る圧力に影響を与える幾つかの変数には、通路部材（１０５）の半径、温度、ギャップ幅、はんだ（１０３）の表面張力、表面の濡れ性、濡れ性表面とはんだ（１０３）との接触角、および様々な他の要素が含まれる。燃焼室（１００）および出口内に適当なシールを確保するのに必要なはんだ（１０３）の種類は、上記変数、個々の用途、および圧力ニーズに従って選択されることに留意することが重要である。
【００４０】
　ＳＯＦＣ反応が停止した場合、密閉プロセスと逆のプロセスが生じることが好ましい。構成要素が冷えて収縮し始めても、はんだ（１０３）は凝固温度に達するまで液体のままギャップの形状に順応し続ける。はんだ（１０３）が凝固すると、硬化したはんだで通路部材（１０５）と燃焼室（１００）との間のギャップが封止される。この冷却および逆の封止プロセスは、ＳＯＦＣ反応器（１０）が周囲温度または待機温度に達するまで継続する。
【００４１】
　図２は、固定用肩部（１０７）および電力伝達ワイヤ（１０４）を有する図１の通路部材（１０５）を示す別の図である。通路部材（１０５）の適当な作動には固定用肩部（１０７）が必ずしも必要ないことに注意することが重要である。しかしながら、この実施形態では、固定用肩部（１０７）により、通路部材（１０５）の組付けを容易にし、通路部材（１０５）の安定性を高めている。
【００４２】
　ワイヤ（１０４）は、非導電性通路部材（１０５）の中心に配置することができる。非導電性通路部材（１０５）は、ワイヤ（１０４）が通常導電性である燃焼室（図示せず）とショートすることを防止する。固定用肩部（１０７）は、通路部材（１０５）を固定するための多数の考え得る形式のうちの１つを示している。通路部材の肩部（１０７）は、温度変動によって通路部材（１０５）が燃焼室（１００）から外れてしまうことを防止し、図２に示す構成要素に膨張または他の衝撃が生じた際に通路部材（１０５）の軸方向（ワイヤに平行な方向）の過度の移動を防止するための機械的制限を与えるものである。燃焼室と固定用キャップが、固定用肩部（１０７）両側の機械的制限になる。
【００４３】
　図３は、本発明の別の実施形態による毛管作用シールを示している。詳しくは、図３は、燃焼室（１００）の壁の出口とシール（１１０ａ）を示す破断図である。シール（１１０ａ）は、通路部材（１０６）と、該通路部材（１０６）と燃焼室（１００）の開口部（１１５）の内側との間のギャップに充填された膨張性の粘着性材料とを含む。粘着性材料は、例えばはんだ（１０３）である。この実施形態の場合、非導電性通路部材は、砂時計形の通路部材、すなわち、自己固定式通路部材（１０６）である。図３に示すように、通路部材（１０６）を受け入れる燃焼室（１００）の開口部（１１５）は、対応する形状を有する。
【００４４】
　砂時計形であるため、自己固定式通路部材（１０６）には、図１に示した実施形態について前述したような通路部材上の肩部が必要なくなる。自己固定式通路部材（１０６）を通す燃焼室（１００）の出口（１１５）は、自己固定式通路部材（１０６）を収容できるように形状が変更されている。前と同様に、通路部材（１０６）と開口部（１１５）の内側との間のギャップは、はんだ（１０３）または同様の材料で充填する。
【００４５】
　前述のように、燃料電池の動作中は高温が発生することになる。したがって、自己固定式通路部材（１０６）および燃焼室（１００）は、全次元について膨張することができる。自己固定式通路部材（１０６）およびそれに対応する燃焼室開口部（１１５）の形状は、通常ならば通路部材（１０６）および燃焼室（１００）の壁の全次元への膨張によって発生するであろう応力を減少させることができる。
【００４６】
　自己固定式通路部材（１０６）の形状は、膨張その他の運動が生じても、開口部（１１５）内での自己固定式通路部材（１０６）の移動を制限することにより、前述の通路部材の固定用肩部とほぼ同様の機能を実現する。図３に示す構成要素が膨張した場合でも、通路部材（１０６）と壁（１００）間のギャップ幅はほぼ一定に保たれる。その理由は、通路部材（１０６）が軸方向だけでなく半径方向にも膨張するからである。
【００４７】
　図４は、本発明の原理による図１に示す耐熱性の毛管作用シールシステムの実施形態の動作を示すフロー図である。図４の例に示すように、このプロセスは、ＳＯＦＣ反応器の始動時（１４０）に開始される。この時点で、必要な燃料が燃焼室内に放出され、ＳＯＦＣ反応器の内部および周囲の構成要素の加熱が開始され、最適発電温度に達するまで加熱される（１４１）。
【００４８】
　温度が上昇するのにつれて（１４１）、はんだはまず塑性変形し、最終的には通路部材と燃焼室との間のギャップ内で溶解し始める（１４２）。はんだの融点ではんだが液化し、通路部材および燃焼室のシード面に付着することにより、液体毛管作用シールが形成される（１４３）。
【００４９】
　燃焼室内の温度はＳＯＦＣ反応器の理想的発電温度まで上昇し続けることが好ましい。温度上昇の際、ＳＯＦＣ反応器内の構成要素は、各々のＣＴＥに従って膨張する（１４４）。燃焼室および出口内の構成要素は、同程度のＣＴＥにしてもよいし、しなくてもよい。しかしながら、通路部材と燃焼室壁との間のギャップが大きくなりすぎてギャップに充填されたはんだを吹き飛ばしてしまったり、ギャップが小さくなりすぎたり消滅したりしてはんだをギャップから除外してしまったり、さらに悪いことに構成要素間に機械的応力が生じたりすることがないように、構成要素同士はある程度似たようなものにすることが好ましい。
【００５０】
　膨張が過大なものでなければ、液化したはんだは、通路部材と燃焼室との間のギャップサイズの膨張または収縮に順応してギャップを封止することができる（１４５）。ＳＯＦＣ反応器は、シールの構成要素に過度の膨張を生じさせることなく動作温度に達する（１４６）ことが好ましい。
【００５１】
　はんだによって形成された毛管作用シールは、ＳＯＦＣの有効発電のために燃焼室内に必要な熱、ガス、およびその他の反応体の漏洩をすべて防止する（１４７）ことが好ましい。ＳＯＦＣ反応器が停止した場合、図４に示したプロセスは逆になることが好ましい。すなわち、「冷却」プロセスの場合、ＳＯＦＣ反応器が冷えると、最終的にはんだが凝固することによって、燃焼室壁と通路部材との間のギャップが封止されることが好ましい。
【００５２】
　以上の説明は、本発明を例示および説明するために提供したものに過ぎない。それらの説明は、網羅的であることを意図したものでなく、本発明を開示された形そのままに制限しようとする意図のものでもない。上記の開示に照らして、多数の変更形態および変形形態が実現可能である。
【００５３】
　好ましい実施形態は、本発明の原理およびその実用的な用途を最もよく説明できるように選択して記載した。上記の説明は、当業者が本発明を様々な実施形態で実施できるようにするとともに、想定される特定の用途に適するように様々な変更を加えて最良に実施できるようにすることを意図している。本発明の範囲は、特許請求の範囲によって規定されるものとする。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】本発明の一実施形態による燃料電池の燃焼室を示す破断図である。
【図２】本発明の一実施形態による毛管作用シール用の通路部材を示す斜視図である。
【図３】本発明の他の実施形態よる毛管作用シールを示す破断図である。
【図４】本発明の実施形態による図１に示すシステムの動作を示すフロー図である。
【符号の説明】
【００５５】
１０　　ＳＯＦＣ反応器
１００　燃焼室
１０３　粘着性材料（はんだ）
１０４　導線
１０５　通路部材
１０７　肩部
１１０　シール
１１１　出口
【図１】
2004111392.tif 000003
【図２】
2004111392.tif 000004
【図３】
2004111392.tif 000005
【図４】
2004111392.tif 000006