(57)【要約】【課題】  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な円筒型ＳＯＦＣモジュール組立装置を提供する。【解決手段】  第１圧子と第２圧子と駆動部３とを備える円筒型ＳＯＦＣモジュール組立装置を用いる。第１圧子４ａは、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とが平行に対向するように第２圧子４ｂを保持し、第２圧子４ｂを移動する。そして、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。ここで、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。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、複数のセラミック管１を第１管板２ａと第２管板２ｂへ差し込む。【選択図】      図３
2005100868.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１平面を含み、前記第１平面に複数の第１穴を有する第１圧子と、
第２平面を含み、前記第２平面に複数の第４穴を有する第２圧子と、
前記第１平面と前記第２平面とが互いに平行に対向するように前記第２圧子を保持し、前記第１平面に対する垂線の方向に前記第２圧子を移動する駆動部と、
を具備し、
前記複数の第４穴の各々は、前記複数の第１穴の各々における前記垂線の方向の前記第２平面上に、前記複数の第１穴の各々に対応するように設けられている、
円筒型ＳＯＦＣモジュール組立装置。
【請求項２】
請求項１に記載の円筒型ＳＯＦＣモジュール組立装置において、
前記第１圧子と前記第２圧子とは、前記第１平面と前記第２平面とで仮モジュールを挟み、
ここで、前記仮モジュールは、
前記複数の第１穴に対応する位置に複数の第２穴を含む第１管板と、
前記複数の第４穴に対応する位置に複数の第３穴を含む第２管板と、
一端を前記複数の第２穴に、他端を前記複数の第３穴に所定の深さよりも浅く差し込まれた複数のセラミック管と、ここで、前記複数のセラミック管の各々は、一端が、前記第１穴に入り、他端が、前記第４穴に入り、複数の固体電解質燃料電池のセルを含み、
を備え、
前記駆動部は、前記第２圧子を前記第１圧子に所定の距離だけ近付けて、前記複数の第２穴と前記複数の第３穴とに前記複数のセラミック管を前記所定の深さまで差し込む、
円筒型ＳＯＦＣモジュール組立装置。
【請求項３】
上部表面に垂直に延びる複数の棒を有する第１治具と、
前記複数の棒の各々の先端に着脱可能な第２治具と、
ここで、前記第２治具は、複数の固体電解質燃料電池のセルを含むセラミック管の内径よりも小さい外径を有する円柱部と、前記セラミック管の外径よりも大きい外径を有する円板部とを含み、前記円柱部と前記円板部とは同軸に一体化され、
第１平面を含み、前記第１平面に貫通した複数の第１穴を有する第１圧子と、
前記上部平面と前記第１平面とが互いに平行になるように前記第１治具を保持し、前記上部平面に対する垂線の方向に前記第１治具を移動する駆動部と、
を具備し、
前記複数の第１穴の各々は、前記複数の棒の各々における前記垂線の方向の前記第１平面上に、前記複数の棒の各々に対応するように設けられている、
円筒型ＳＯＦＣモジュール組立装置。
【請求項４】
請求項３に記載の円筒型ＳＯＦＣモジュール組立装置において、
前記セラミック管内に前記円柱部側から挿入された前記第２治具と、前記第１圧子とは、前記円板部と前記第１平面とで第１仮モジュールを挟み、
ここで、第１仮モジュールは、
前記複数の第１穴に対応する位置に複数の第２穴を含む第１管板と、
一端を前記複数の第２穴に、所定の深さよりも浅く差し込まれた複数のセラミック管と、ここで、一端は、前記第１穴に入り、
を備え、
前記駆動部は、前記複数の棒が前記第２治具と接続された前記第１治具を、前記第１圧子から所定の距離だけ遠ざけて、前記複数の第２穴に前記複数のセラミック管を前記所定の深さまで差し込む、
円筒型ＳＯＦＣモジュール組立装置。
【請求項５】
請求項２又は４に記載の円筒型ＳＯＦＣモジュール組立装置において、
前記第１平面上に着脱可能に設けられた保持治具と、
を更に具備し、
前記保持治具は、前記第１管板が、前記第１穴と前記第２穴とが合うように配置され、前記セラミック管の一端が、前記第２穴に前記所定の深さよりも浅く差し込まれたとき、前記セラミック管を前記第２穴の位置で前記第１平面に対して実質的に垂直に保持する、
円筒型ＳＯＦＣモジュール組立装置。
【請求項６】
請求項５の円筒型ＳＯＦＣモジュール組立装置において、
前記保持治具は、
枠と、
前記枠の内に設けられた格子と、
を備え、
前記格子は、前記格子で区切られる複数の領域を含み、
前記複数の領域の各々は、前記複数の第１穴の各々に対応する位置に設けられ、前記セラミック管を挿入可能な大きさを有する、
円筒型ＳＯＦＣモジュール組立装置。
【請求項７】
請求項５の円筒型ＳＯＦＣモジュール組立装置において、
前記保持治具は、
前記セラミック管が嵌め込まれて前記セラミック管を保持可能な複数の溝を含む板と、
前記板を鉛直方向に対して所定の角度で支持する支持台と、
を備え、
前記板は、前記セラミック管の長手方向の中央付近を、前記所定の角度で保持する、
円筒型ＳＯＦＣモジュール組立装置。
【請求項８】
請求項２又は４に記載の円筒型ＳＯＦＣモジュール組立装置において、
前記第１圧子に埋め込まれ、前記第１圧子の前記第１穴の周囲に設けられた第１高周波誘導加熱部を更に具備し、
前記第１高周波誘導加熱部は、前記第２穴の縁に金属接合材料を含む前記第１管板と前記セラミック管とを接合するとき、高周波誘導加熱により前記金属接合材料を溶融する、
円筒型ＳＯＦＣモジュール組立装置。
【請求項９】
請求項２に記載の円筒型ＳＯＦＣモジュール組立装置において、
前記第２圧子に埋め込まれ、前記第２圧子の前記第４穴の周囲に設けられた第２高周波誘導加熱部を更に具備し、
前記第２高周波誘導加熱部は、前記第３穴の縁に金属接合材料を含む前記第２管板と前記セラミック管とを接合するとき、高周波誘導加熱により前記金属接合材料を溶融する、
円筒型ＳＯＦＣモジュール組立装置。
【請求項１０】
（ａ）第１平面に複数の第１穴を有する第１圧子における前記第１平面に、前記複数の第１穴に対応する位置に複数の第２穴を有する第１管板を、前記第１穴と前記第２穴とが合うように配置するステップと、
（ｂ）前記複数の第２穴に、複数のセラミック管の一端を所定の第１深さよりも浅く差し込むステップと、ここで、前記複数のセラミック管の各々は、複数の固体電解質燃料電池のセルを含み、
（ｃ）前記複数の第２穴に対応する位置に複数の第３穴を有する第２管板における前記複数の第３穴に、前記複数のセラミック管の他端を所定の第２深さよりも浅く差し込むステップと、
（ｄ）前記第２管板と、前記複数の第３穴に対応する第２平面内の位置に複数の第４穴を有する第２圧子における前記第２平面とを、前記第３穴と前記第４穴とが合うように重ねるステップと、
（ｅ）前記第１平面と前記第２平面との平行を保ちながら、前記第２圧子を前記第１圧子に所定の距離だけ近付けて、前記複数の第２穴と前記複数の第３穴とに前記複数のセラミック管を前記所定の第１深さ及び第２深さまで差し込むステップと、
を具備する、
円筒型ＳＯＦＣモジュールの組立方法。
【請求項１１】
（ｆ）上部表面に垂直に延びる複数の棒を有する第１治具の近傍に、前記複数の棒に対応する位置に複数の第１穴を有する第１圧子を、前記複数の棒が前記複数の第１穴を貫通するように配置するステップと、
（ｇ）前記第１圧子の前記第１治具と反対の側としての第１平面に、前記複数の第１穴に対応する位置に複数の第２穴を有する第１管板を、前記複数の棒が前記複数の第２穴を貫通するように配置するステップと、
（ｈ）前記複数の第２穴に、複数のセラミック管の一端を、前記複数の棒が前記複数のセラミック管の中に入るように、所定の深さよりも浅く差し込むステップと、ここで、前記複数のセラミック管の各々は、複数の固体電解質燃料電池のセルを含み、
（ｉ）前記複数のセラミック管の他端から複数の第２治具を挿入し、前記複数の第２治具の先端と前記複数の棒の先端とを接合するステップと、ここで、前記複数の第２治具の各々は、前記セラミック管の内径よりも小さい外径を有する円柱部と、前記セラミック管の外径よりも大きい外径を有する円板部とを含み、前記円柱部と前記円板部とは同軸に一体化され、
（ｊ）前記第１圧子の位置を固定し、前記上部平面と前記第１平面との平行を保ちながら、前記第１治具を前記第１圧子から所定の距離だけ遠ざけて、前記複数の第２穴に前記複数のセラミック管を前記所定の深さまで差し込み仮スタックとするステップと、
（ｋ）前記仮スタックを前記第１圧子から外し、前記第１平面に、前記複数の第１穴に対応する位置に複数の第３穴を有する第２管板を、前記複数の棒が前記複数の第３穴を貫通するように配置するステップと、
（ｌ）前記複数の第３穴に、前記仮スタックにおける前記第１管板と反対側の前記複数のセラミック管の他端を所定の深さよりも浅く差し込むステップと、
（ｍ）前記複数のセラミック管の一端から前記複数の第２治具を挿入し、前記複数の第２治具の先端と前記複数の棒の先端とを接合するステップと、
（ｎ）前記第１圧子の位置を固定し、前記上部平面と前記第１平面との平行を保ちながら、前記第１治具を、前記第１圧子から所定の距離だけ遠ざけて、前記複数の第３穴に前記複数のセラミック管を前記所定の深さまで差し込むステップと、
を具備する、
円筒型ＳＯＦＣモジュールの組立方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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。
【背景技術】
【０００２】
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。
【０００３】
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。
【０００４】
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。
【０００５】
【特許文献１】特開平８−２８７９３９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
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。
【０００７】
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。
【０００８】
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。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
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。
【００１０】
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。
【００１１】
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。
【００１２】
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。
【００１３】
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。
【００１４】
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。
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【発明の効果】
【００２１】
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。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
（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。
【００２９】
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。
【００３０】
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ｄ１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。
【００３１】
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ｄ２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。
【００３２】
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。
【００３３】
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、ｄ０’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、ｄ０の位置に移動させる。このとき、ｄ０は概ね燃料電池セル管１の長さとなる。
【００３４】
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。
【００３５】
（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。
【００３６】
（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。
【００３７】
（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。
【００３８】
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。
【００３９】
（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。
【００４０】
（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。
【００４１】
（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ｄ０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。
【００４２】
（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。
【００４３】
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。
【００４４】
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。
【００４５】
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。
【００４６】
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。
【００４７】
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。
【００４８】
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。
【００４９】
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。
【００５０】
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。
【００５１】
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。
【００５２】
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。
【００５３】
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。
【００５４】
（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。
【００５５】
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。
【００５６】
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。
【００５７】
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。
【００５８】
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。
【００５９】
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、ｄ０’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、ｄ０の位置に移動させる。このとき、ｄ０は概ね燃料電池セル管１の長さとなる。
【００６０】
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。
【００６１】
（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。
【００６２】
（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。
【００６３】
（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。
【００６４】
（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。
【００６５】
（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。
【００６６】
（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。
【００６７】
（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。
【００６８】
（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。
【００６９】
（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。
【００７０】
（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。
【００７１】
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。
【００７２】
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。
【００７３】
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。
【００７４】
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。
【図面の簡単な説明】
【００７５】
【図１】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。
【図２】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。
【図３】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。
【図４】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。
【図５】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。
【図６】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。
【図７】管板の構成を示す斜視図である。
【図８】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】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
【図１０】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。
【図１１】第１圧子及び第２圧子の構成を説明する断面図である。
【図１２】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。
【図１３】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。
【図１４】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。
【図１５】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。
【図１６】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。
【符号の説明】
【００７６】
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
【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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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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