(57)【要約】【課題】簡易な構成で燃料オフガスと酸化剤ガスとが燃焼する際の失火の抑制を可能にして、燃料オフガスと酸化剤ガスとが均一燃焼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、セルバンドル群（３６）および表面燃焼バーナ（３８）を備えている。表面燃焼バーナ（３８）は、セルバンドル群（３６）の燃料が排出される側に設けられ、第一連通口部および第二連通口部のうちの少なくとも一方であって燃料が排出される側の各連通口部である排出側連通口部から排出された燃料オフガスが流通する網目状に形成された燃焼面（３８ａ）を備える。表面燃焼バーナ（３８）は、燃焼面（３８ａ）を通過した燃料オフガスと酸化剤ガス雰囲気中の酸化剤ガスとを燃焼させる。【選択図】  図２
2017033653.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
筒状に形成され燃料が一端側から他端側に向けて流通する燃料極層と、前記燃料極層の外側に積層され酸化剤ガス雰囲気中に設けられる酸化剤ガス極層と、前記燃料極層と前記酸化剤ガス極層との間に形成された電解質層とを備える一つまたは複数の固体酸化物形燃料電池筒状セルと、
有底筒状に形成され前記一つまたは複数の固体酸化物形燃料電池筒状セルの一方の端部側を覆うように収容して当該固体酸化物形燃料電池筒状セルの各前記燃料極層と電気的に接続された第一本体部と、前記第一本体部に設けられ当該固体酸化物形燃料電池筒状セルの各燃料流路の前記一方の端部側に連通する一つまたは複数の第一連通口部とを備える第一ホルダと、
有底筒状に形成され前記一つまたは複数の固体酸化物形燃料電池筒状セルの他方の端部側を覆うように収容して当該固体酸化物形燃料電池筒状セルの各前記酸化剤ガス極層と電気的に接続された第二本体部と、前記第二本体部に設けられ当該固体酸化物形燃料電池筒状セルの各燃料流路の前記他方の端部側に連通する一つまたは複数の第二連通口部とを備える第二ホルダと、
を備える複数のセルバンドルが隣接する前記セルバンドルの長手方向の取り付け向きが同じ方向または逆方向になるように直線状に並設されたセルバンドル群と、
前記セルバンドル群の前記燃料が排出される側に設けられ、前記第一連通口部および前記第二連通口部のうちの少なくとも一方であって前記燃料が排出される側の各連通口部である排出側連通口部から排出された燃料オフガスが流通する網目状に形成された燃焼面を備え、前記燃焼面を通過した前記燃料オフガスと前記酸化剤ガス雰囲気中の酸化剤ガスとを燃焼させる表面燃焼バーナと、
を備えている固体酸化物形燃料電池スタック。
【請求項２】
前記表面燃焼バーナは、前記燃焼面がシート状に形成され、前記第一本体部および前記第二本体部のうちの少なくとも一方であって前記燃料が排出される側の各本体部である排出側本体部の底部の外壁面、並びに、前記排出側連通口部の外形に沿って、前記燃焼面が矩形波状に形成されている請求項１に記載の固体酸化物形燃料電池スタック。
【請求項３】
各前記第一ホルダは、前記第一本体部内に設けられ、前記セルバンドルを構成する前記一つまたは複数の固体酸化物形燃料電池筒状セルの前記一方の端部と、前記第一本体部の底部との間に配設され、当該固体酸化物形燃料電池筒状セルの前記一方の端部側に生じる熱応力を緩和する第一緩衝部材を備え、
各前記第二ホルダは、前記第二本体部内に設けられ、前記セルバンドルを構成する前記一つまたは複数の固体酸化物形燃料電池筒状セルの前記他方の端部と、前記第二本体部の底部との間に配設され、当該固体酸化物形燃料電池筒状セルの前記他方の端部側に生じる熱応力を緩和する第二緩衝部材を備えている請求項１または２に記載の固体酸化物形燃料電池スタック。
【請求項４】
各前記第一ホルダは、前記第一本体部内に設けられ、前記セルバンドルを構成する前記一つまたは複数の固体酸化物形燃料電池筒状セルの前記一方の端部側から前記第一本体部内を通って前記燃料が前記酸化剤ガス雰囲気中に漏れ出すことを抑制する第一シール部材を備え、
各前記第二ホルダは、前記第二本体部内に設けられ、前記セルバンドルを構成する前記一つまたは複数の固体酸化物形燃料電池筒状セルの前記他方の端部側から前記第二本体部内を通って前記燃料が前記酸化剤ガス雰囲気中に漏れ出すことを抑制する第二シール部材を備えている請求項１〜３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。
【請求項５】
各前記第一ホルダは、前記第一本体部内に設けられ、前記セルバンドルを構成する前記一つまたは複数の固体酸化物形燃料電池筒状セルの各前記燃料極層と前記第一本体部の内壁面とを電気的に接続する第一導電性部材と、
前記第一導電性部材に対して、前記第一本体部の開口部側に配設される前記第一シール部材と、
前記第一導電性部材と前記第一シール部材との間に設けられ、平板状に形成され前記セルバンドルを構成する前記一つまたは複数の固体酸化物形燃料電池筒状セルの前記一方の端部側が貫通可能な第一貫通穴を備え、前記第一本体部内において当該固体酸化物形燃料電池筒状セルの前記一方の端部側を位置決めするとともに、前記第一導電性部材と前記第一シール部材との間の化学反応を規制し前記第一導電性部材に含まれる金属成分が前記第一本体部外へ飛散することを抑制する絶縁性を備える第一規制部材と、
を備え、
各前記第二ホルダは、前記第二本体部内に設けられ、前記セルバンドルを構成する前記一つまたは複数の固体酸化物形燃料電池筒状セルの各前記酸化剤ガス極層と前記第二本体部の内壁面とを電気的に接続する第二導電性部材と、
前記第二導電性部材に対して、前記第二本体部の底部側に配設される前記第二シール部材と、
前記第二本体部の深さ方向の両側から前記第二導電性部材を挟むように二層に設けられ、それぞれ平板状に形成され前記セルバンドルを構成する前記一つまたは複数の固体酸化物形燃料電池筒状セルの前記他方の端部側が貫通可能な第二貫通穴をそれぞれ備え、前記第二本体部内において当該固体酸化物形燃料電池筒状セルの前記他方の端部側を位置決めするとともに、前記第二導電性部材と前記第二シール部材との間の化学反応を規制し前記第二導電性部材に含まれる金属成分が前記第二本体部外へ飛散することを抑制する絶縁性を備える第二規制部材と、
を備えている請求項４に記載の固体酸化物形燃料電池スタック。
【請求項６】
前記複数のセルバンドルの各々は、複数の固体酸化物形燃料電池筒状セルを備え、前記複数の固体酸化物形燃料電池筒状セルが直線状に並設され電気的に並列接続されてセル集合体が構成されており、
前記セル集合体を構成する前記複数の固体酸化物形燃料電池筒状セルは、隣接する前記燃料極層同士が導電性を備える第一導電性ペーストによって固定されるとともに電気的に接続され、隣接する前記酸化剤ガス極層同士が前記第一導電性ペーストと比べて多孔質な第二導電性ペーストによって固定されるとともに電気的に接続されている請求項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。
【請求項７】
請求項１〜６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、
前記表面燃焼バーナの前記燃焼面の上方に設けられ、前記表面燃焼バーナの前記燃焼面における前記燃焼により加熱され、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、
前記表面燃焼バーナの前記燃焼面の上方に設けられ、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８】
発電ユニットと、
貯湯水を貯湯する貯湯槽と、
を備え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７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た燃焼排ガスと前記貯湯槽から供給された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た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。
【請求項９】
前記燃料オフガスと前記酸化剤ガスとが不完全燃焼しないように、前記燃料オフガスの排出量に合わせて、前記表面燃焼バーナの前記燃焼面に供給する前記酸化剤ガスの供給量を調整する酸化剤ガス供給量調整部を備えている請求項８に記載の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電気的に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に係る発明の一例として、特許文献１および特許文献２に記載の発明が挙げられる。特許文献１に記載の燃料電池セルスタックでは、その上方に燃焼部が設けられている。燃焼部は、発電に使用されなかった燃料ガス（以下、「燃料オフガス」という。）と空気とを燃焼させる。また、各燃料電池セルの燃焼部側の端部には、キャップ状の部材が設けられている。キャップ状の部材は、管状部分を備えており、燃焼部と接続する接続流路が形成されている。これらにより、特許文献１に記載の燃料電池セルスタックは、燃料オフガスを燃焼部に導出して、燃料電池セルスタックの上方の燃焼部で、燃料オフガスを燃焼させようとしている。
【０００３】
一方、特許文献２に記載の燃料電池セルスタックは、多孔質支持体の端部で、発電に使用されなかった第１の反応ガスと、第２の反応ガスとを燃焼させる。また、多孔質支持体の燃料ガス排出側の端部には、スリット状等に加工された金属製の筒状部材が接合されている。これらにより、特許文献２に記載の燃料電池セルスタックは、燃料オフガスの着火性を向上させようとしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１３−３３７４０号公報
【特許文献２】特開２０１２−１４８５０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に記載の燃料電池セルスタックは、燃料電池セルの燃焼部側の端部にキャップ状の部材を設けて、その管状部分の先端部で燃料オフガスを燃焼させる。そのため、隣接する燃料電池セル間のピッチ（セルピッチ）が大きくなると、オフガス燃焼の火炎は、隣接する燃料電池セルに伝播できなくなる可能性がある。その結果、一部の燃料電池セルで失火が生じた場合に再着火ができなくなり、未燃焼ガスが排出される可能性がある。つまり、燃料電池セルスタックの排熱回収量が低下する可能性がある。そこで、燃料電池セルの失火を回避するために、隣接する燃料電池セル間のセルピッチを狭めようとすると、燃料電池セルを小型化する必要があり、燃料電池セルの１本当たりの発電出力が低下する。そのため、同等の発電出力を得ようとすると、燃料電池セルの本数を増加する必要があり、製造コストが増大する可能性がある。
【０００６】
一方、特許文献２に記載の燃料電池セルスタックでは、多孔質支持体に設けられる筒状部材は、スリット状等に加工されている。そのため、筒状部材の形状が複雑であり、製造コストの上昇を招く可能性がある。
【０００７】
本発明は、このような事情に鑑みて為されたものであり、簡易な構成で燃料オフガスと酸化剤ガスとが燃焼する際の失火の抑制を可能にして、燃料オフガスと酸化剤ガスとが均一燃焼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】
【０００８】
本発明に係る固体酸化物形燃料電池スタックは、筒状に形成され燃料が一端側から他端側に向けて流通する燃料極層と、前記燃料極層の外側に積層され酸化剤ガス雰囲気中に設けられる酸化剤ガス極層と、前記燃料極層と前記酸化剤ガス極層との間に形成された電解質層とを備える一つまたは複数の固体酸化物形燃料電池筒状セルと、有底筒状に形成され前記一つまたは複数の固体酸化物形燃料電池筒状セルの一方の端部側を覆うように収容して当該固体酸化物形燃料電池筒状セルの各前記燃料極層と電気的に接続された第一本体部と、前記第一本体部に設けられ当該固体酸化物形燃料電池筒状セルの各燃料流路の前記一方の端部側に連通する一つまたは複数の第一連通口部とを備える第一ホルダと、有底筒状に形成され前記一つまたは複数の固体酸化物形燃料電池筒状セルの他方の端部側を覆うように収容して当該固体酸化物形燃料電池筒状セルの各前記酸化剤ガス極層と電気的に接続された第二本体部と、前記第二本体部に設けられ当該固体酸化物形燃料電池筒状セルの各燃料流路の前記他方の端部側に連通する一つまたは複数の第二連通口部とを備える第二ホルダと、を備える複数のセルバンドルが隣接する前記セルバンドルの長手方向の取り付け向きが同じ方向または逆方向になるように直線状に並設されたセルバンドル群と、前記セルバンドル群の前記燃料が排出される側に設けられ、前記第一連通口部および前記第二連通口部のうちの少なくとも一方であって前記燃料が排出される側の各連通口部である排出側連通口部から排出された燃料オフガスが流通する網目状に形成された燃焼面を備え、前記燃焼面を通過した前記燃料オフガスと前記酸化剤ガス雰囲気中の酸化剤ガスとを燃焼させる表面燃焼バーナと、を備えている。
【発明の効果】
【０００９】
本発明に係る固体酸化物形燃料電池スタックによれば、燃焼面を通過した燃料オフガスと酸化剤ガス雰囲気中の酸化剤ガスとを燃焼させる表面燃焼バーナを備えている。表面燃焼バーナは、燃焼面において燃料オフガスと酸化剤ガスとを面状に燃焼することができ、燃料オフガスと酸化剤ガスとが燃焼する際の失火を抑制して、燃料オフガスと酸化剤ガスとを安定して燃焼させることができる。また、表面燃焼バーナの燃焼面は、網目状に形成されており、排出側連通口部から排出された燃料オフガスが流通する。そのため、表面燃焼バーナは、排出側連通口部から排出された燃料オフガスの流量のばらつきを低減し、燃料オフガスの流量を均一にすることができる。よって、本発明に係る固体酸化物形燃料電池スタックは、燃料オフガスと酸化剤ガスとが燃焼する際の失火を抑制し、燃料オフガスと酸化剤ガスとを均一燃焼することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【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を固体酸化物形燃料電池筒状セル３１の長手方向に沿った方向（矢印Ｚ方向）に切断した切断部端面図である。
【図３】図２のセルバンドル３５、マニホールド３７および表面燃焼バーナ３８の紙面右方向視の側面図である。
【図４】セル集合体３２の一例を示す模式図である。
【図５】一の固体酸化物形燃料電池筒状セル３１を長手方向に沿った方向（矢印Ｚ方向）に切断した断面図である。
【図６】図２のVI−VI方向視の端面図である。
【図７】第一規制部材３３ｆおよび第二規制部材３４ｆ，３４ｆの一例を示す上面図である。
【図８】図３のVIII−VIII方向視の端面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
＜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。
【００１２】
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。固体酸化物形燃料電池モジュール１１には、改質用原料、改質水およびカソードガス（空気）が供給される。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。
【００１３】
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。
【００１４】
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。なお、水タンク１４は、例えば、凝縮水をイオン交換樹脂によって純水化することができる。
【００１５】
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。
【００１６】
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、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。
【００１７】
＜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および発電室３９を備えている。
【００１８】
（固体酸化物形燃料電池スタック３０）
図２に示すように、固体酸化物形燃料電池スタック３０は、セルバンドル群３６、マニホールド３７および表面燃焼バーナ３８を備えている。セルバンドル群３６は、複数（本実施形態では、５つ）のセルバンドル３５が直線状に並設されている。また、複数（５つ）のセルバンドル３５の各々は、セル集合体３２、第一ホルダ３３および第二ホルダ３４を備えている。さらに、図３および図４に示すように、セル集合体３２は、複数（本実施形態では、３つ）の固体酸化物形燃料電池筒状セル３１，３１，３１が直線状に並設されている。以下、固体酸化物形燃料電池筒状セル３１の構成から順に説明する。
【００１９】
図４に示すように、複数（３つ）の固体酸化物形燃料電池筒状セル３１，３１，３１の各々は、燃料極層３１ａ、電解質層３１ｂおよび酸化剤ガス極層３１ｃ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３１ａ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。本実施形態では、燃料は、後述する天然ガスなどの炭化水素系原料を改質した改質ガスであり、アノードガスともいう。
【００２０】
酸化剤ガス極層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る。本実施形態では、酸化剤ガスは、空気であり、カソードガスともいう。電解質層３１ｂは、燃料極層３１ａと酸化剤ガス極層３１ｃとの間に形成されている。つまり、複数（３つ）の固体酸化物形燃料電池筒状セル３１，３１，３１の各々は、径方向の内側から燃料極層３１ａ、電解質層３１ｂ、酸化剤ガス極層３１ｃの順に形成されている。
【００２１】
なお、電解質層３１ｂと酸化剤ガス極層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。また、本実施形態では、複数（３つ）の固体酸化物形燃料電池筒状セル３１，３１，３１の各々は、円筒状に形成されているが、各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、断面方形に形成することもできる。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
酸化剤ガス極層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。
【００２５】
図４および図５に示すように、複数（３つ）の固体酸化物形燃料電池筒状セル３１，３１，３１の各々は、燃料極層３１ａの一方の端部３１ｅ側が露出するとともに、燃料極層３１ａの他方の端部３１ｆ側が酸化剤ガス極層３１ｃにより覆われている。また、複数（３つ）の固体酸化物形燃料電池筒状セル３１，３１，３１の各々には、燃料極層被接続部３１ａ１と酸化剤ガス極層被接続部３１ｃ１とが形成されている。燃料極層被接続部３１ａ１は、燃料極層３１ａの一方の端部３１ｅ側の露出部に形成されている。酸化剤ガス極層被接続部３１ｃ１は、酸化剤ガス極層３１ｃの他方の端部３１ｈ側に形成されている。
【００２６】
燃料極層被接続部３１ａ１には、電解質層３１ｂおよび酸化剤ガス極層３１ｃが形成されておらず、燃料極層３１ａのみが形成されている。また、電解質層３１ｂの一部は、露出している。複数（３つ）の固体酸化物形燃料電池筒状セル３１，３１，３１の形成方法は、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および酸化剤ガス極層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。
【００２７】
これらの方法により、複数（３つ）の固体酸化物形燃料電池筒状セル３１，３１，３１の各々は、径方向の内側から燃料極層３１ａ、電解質層３１ｂ、酸化剤ガス極層３１ｃの順に、既述の電極材料が層状に積層される。また、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３１ａが露出する部位や電解質層３１ｂが露出する部位が形成される。なお、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複数（３つ）の固体酸化物形燃料電池筒状セル３１，３１，３１を作製することも可能である。
【００２８】
また、図５に示すように、複数（３つ）の固体酸化物形燃料電池筒状セル３１，３１，３１の各々は、燃料極層３１ａの他方の端部３１ｆおよび燃料極層３１ａの他方の内壁面３１ｇが電解質層３１ｂと同じ材質で製膜されている。これにより、燃料極層３１ａの他方の端部３１ｆ側において、燃料極層３１ａと酸化剤ガス極層３１ｃとの間の電気的な短絡が抑制されている。電解質層３１ｂは、燃料極層３１ａおよび酸化剤ガス極層３１ｃと比べて緻密に形成されている。
【００２９】
なお、図４および図５では、一方の端部側は、燃料が供給される側（矢印Ｚ１方向側）として図示されている。また、他方の端部側は、燃料が排出される側（矢印Ｚ２方向側）として図示されている。後述するように、本実施形態では、複数（例えば、１５個）の固体酸化物形燃料電池筒状セル３１は、直列接続および並列接続の両方により電気的に接続される。そのため、固体酸化物形燃料電池筒状セル３１の長手方向（矢印Ｚ方向）の取り付け向きが、図４および図５に示す取り付け向きと逆方向になる場合がある。この場合、一方の端部側は、燃料が排出される側（矢印Ｚ２方向側）であり、他方の端部側は、燃料が供給される側（矢印Ｚ１方向側）である。以下、一方の端部側および他方の端部側は、同様の方向とする。
【００３０】
図４に示すように、複数（３つ）の固体酸化物形燃料電池筒状セル３１，３１，３１は、直線状に並設されて電気的に並列接続されており、セル集合体３２が構成されている。セル集合体３２を構成する複数（３つ）の固体酸化物形燃料電池筒状セル３１，３１，３１は、隣接する燃料極層３１ａ，３１ａ同士が導電性を備える第一導電性ペースト３２ａによって固定されるとともに電気的に接続されている。また、セル集合体３２を構成する複数（３つ）の固体酸化物形燃料電池筒状セル３１，３１，３１は、隣接する酸化剤ガス極層３１ｃ，３１ｃ同士が第二導電性ペースト３２ｂによって固定されるとともに電気的に接続されている。
【００３１】
第一導電性ペースト３２ａ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。
【００３２】
第二導電性ペースト３２ｂは、第一導電性ペースト３２ａと比べて多孔質な導電性ペーストを用いることができる。多孔質な導電性ペーストを形成する方法は、限定されない。例えば、第一導電性ペースト３２ａと同様の導電性ペースト材料に、バインダを配合して形成することができる。この場合、加熱によってバインダが除去されて多孔質化され、導電性粒子が焼成されて、多孔質な導電性ペーストが形成される。
【００３３】
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、セル集合体３２の隣接する燃料極層３１ａ，３１ａ同士が導電性を備える第一導電性ペースト３２ａによって固定されるとともに電気的に接続されている。また、セル集合体３２の隣接する酸化剤ガス極層３１ｃ，３１ｃ同士が第一導電性ペースト３２ａと比べて多孔質な第二導電性ペースト３２ｂによって固定されるとともに電気的に接続されている。そのため、セル集合体３２の隣接する燃料極層３１ａ，３１ａ同士および隣接する酸化剤ガス極層３１ｃ，３１ｃ同士の両方を第一導電性ペースト３２ａによってそれぞれ固定する場合と比べて、セル集合体３２を構成する複数（３つ）の固体酸化物形燃料電池筒状セル３１，３１，３１に生じる応力（ねじれ応力）が低減され、複数（３つ）の固体酸化物形燃料電池筒状セル３１，３１，３１の破損が抑制される。
【００３４】
複数（本実施形態では、５つ）のセルバンドル３５の各々は、複数（本実施形態では、３つ）の固体酸化物形燃料電池筒状セル３１，３１，３１、第一ホルダ３３および第二ホルダ３４を備えている。既述のとおり、本実施形態では、複数（３つ）の固体酸化物形燃料電池筒状セル３１，３１，３１は、セル集合体３２を構成している。図６に示すように、セル集合体３２の一方の端部側（矢印Ｚ１方向側）には、第一ホルダ３３が設けられており、セル集合体３２の他方の端部側（矢印Ｚ２方向側）には、第二ホルダ３４が設けられている。第一ホルダ３３および第二ホルダ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。
【００３５】
第一ホルダ３３は、第一本体部３３ａと第一連通口部３３ｂとを備えている。第一本体部３３ａは、複数（３つ）の固体酸化物形燃料電池筒状セル３１，３１，３１（セル集合体３２を構成）の一方の端部３２ｃ側を覆うように収容しており、当該固体酸化物形燃料電池筒状セル３１，３１，３１の各燃料極層３１ａと電気的に接続されている。具体的には、図６に示すように、第一本体部３３ａは、有底筒状に形成されている。第一本体部３３ａは、第一本体部３３ａの内壁面が複数（３つ）の燃料極層被接続部３１ａ１，３１ａ１，３１ａ１を覆うように配設されている。また、第一導電性部材３３ｅは、第一本体部３３ａ内に設けられ、当該固体酸化物形燃料電池筒状セル３１の各燃料極層３１ａ（詳細には、各燃料極層被接続部３１ａ１）と第一本体部３３ａの内壁面とを電気的に接続する。第一導電性部材３３ｅは、例えば、第一導電性ペースト３２ａと同様の導電性ペーストを用いることができる。
【００３６】
第一連通口部３３ｂは、第一本体部３３ａに設けられており、複数（３つ）の固体酸化物形燃料電池筒状セル３１，３１，３１（セル集合体３２を構成）の各燃料流路３１ｄの一方の端部側（矢印Ｚ１方向側）に連通している。燃料流路３１ｄは、固体酸化物形燃料電池筒状セル３１の燃料極層３１ａ内に形成される。第一連通口部３３ｂは、筒状に形成されており、第一本体部３３ａの底部３３ａ１に設けられた貫通穴３３ａ２から燃料極層３１ａと反対側に向けて立設されている。なお、第一本体部３３ａには、複数の第一連通口部３３ｂを設けることもできる。
【００３７】
第二ホルダ３４は、第二本体部３４ａと第二連通口部３４ｂとを備えている。第二本体部３４ａは、複数（３つ）の固体酸化物形燃料電池筒状セル３１，３１，３１（セル集合体３２を構成）の他方の端部３２ｄ側を覆うように収容しており、当該固体酸化物形燃料電池筒状セル３１，３１，３１の各酸化剤ガス極層３１ｃと電気的に接続されている。具体的には、図６に示すように、第二本体部３４ａは、有底筒状に形成されている。第二本体部３４ａは、第二本体部３４ａの内壁面が複数（３つ）の酸化剤ガス極層被接続部３１ｃ１，３１ｃ１，３１ｃ１を覆うように配設されている。また、第二導電性部材３４ｅは、第二本体部３４ａ内に設けられ、当該固体酸化物形燃料電池筒状セル３１の各酸化剤ガス極層３１ｃ（詳細には、各酸化剤ガス極層被接続部３１ｃ１）と第二本体部３４ａの内壁面とを電気的に接続する。第二導電性部材３４ｅは、例えば、第一導電性ペースト３２ａと同様の導電性ペーストを用いることができる。
【００３８】
第二連通口部３４ｂは、第二本体部３４ａに設けられており、複数（３つ）の固体酸化物形燃料電池筒状セル３１，３１，３１（セル集合体３２を構成）の各燃料流路３１ｄの他方の端部側（矢印Ｚ２方向側）に連通している。第二連通口部３４ｂは、筒状に形成されており、第二本体部３４ａの底部３４ａ１に設けられた貫通穴３４ａ２から燃料極層３１ａと反対側に向けて立設されている。なお、第二本体部３４ａには、複数の第二連通口部３４ｂを設けることもできる。
【００３９】
第一ホルダ３３の第一本体部３３ａおよび第二ホルダ３４の第二本体部３４ａは、同一寸法で形成しても良い。また、第一本体部３３ａの内形寸法は、セル集合体３２の複数（３つ）の燃料極層被接続部３１ａ１，３１ａ１，３１ａ１を直線状に並べたときの外形寸法より若干大きくするとともに、第二本体部３４ａの内形寸法は、セル集合体３２の複数（３つ）の酸化剤ガス極層被接続部３１ｃ１，３１ｃ１，３１ｃ１を直線状に並べたときの外形寸法より若干大きくするように形成してもよい。
【００４０】
また、各第一ホルダ３３は、第一緩衝部材３３ｃを備え、各第二ホルダ３４は、第二緩衝部材３４ｃを備えていると好適である。図６に示すように、第一緩衝部材３３ｃは、第一本体部３３ａ内に設けられている。第一緩衝部材３３ｃは、平板状に形成されており、セルバンドル３５を構成する複数（３つ）の固体酸化物形燃料電池筒状セル３１，３１，３１（セル集合体３２を構成）の一方の端部３２ｃと、第一本体部３３ａの底部３３ａ１との間に配設されている。
【００４１】
第一緩衝部材３３ｃは、例えば、ニッケル系合金、ステンレス系合金、銅系合金などの多孔質金属やメッシュ状に形成されたメッシュ金属を用いることができる。多孔質金属やメッシュ金属は、一般の金属材料と比べて空孔率が高い。そのため、高温雰囲気中において、複数（３つ）の固体酸化物形燃料電池筒状セル３１，３１，３１に熱応力が発生した際に、第一緩衝部材３３ｃは、当該固体酸化物形燃料電池筒状セル３１，３１，３１の一方の端部３２ｃ側に生じる熱応力による影響（例えば、変形など）を緩和することができる。
【００４２】
また、第一緩衝部材３３ｃの孔径を小さくすると、各燃料流路３１ｄにおける圧力損失が増加し、第一緩衝部材３３ｃの孔径を大きくすると、各燃料流路３１ｄにおける圧力損失が減少する。そのため、第一緩衝部材３３ｃの孔径は、許容される圧力損失に基づいて、各セルバンドル３５に対して燃料を均等に配流することが可能に設定され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、燃料供給の不均一に起因する発電のばらつきを抑制することができる。
【００４３】
同様に、第二緩衝部材３４ｃは、第二本体部３４ａ内に設けられている。第二緩衝部材３４ｃは、平板状に形成されており、セルバンドル３５を構成する複数（３つ）の固体酸化物形燃料電池筒状セル３１，３１，３１（セル集合体３２を構成）の他方の端部３２ｄと、第二本体部３４ａの底部３４ａ１との間に配設されている。第二緩衝部材３４ｃは、第一緩衝部材３３ｃと同様の多孔質金属やメッシュ金属を用いることができ、第一緩衝部材３３ｃで既述の作用効果と同様の作用効果を得ることができる。
【００４４】
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、各第一ホルダ３３は、第一緩衝部材３３ｃを備え、各第二ホルダ３４は、第二緩衝部材３４ｃを備えている。よって、第一緩衝部材３３ｃは、複数（３つ）の固体酸化物形燃料電池筒状セル３１，３１，３１（セル集合体３２を構成）の一方の端部３２ｃ側に生じる熱応力を緩和することができる。また、第二緩衝部材３４ｃは、複数（３つ）の固体酸化物形燃料電池筒状セル３１，３１，３１（セル集合体３２を構成）の他方の端部３２ｄ側に生じる熱応力を緩和することができる。そのため、第一緩衝部材３３ｃおよび第二緩衝部材３４ｃは、固体酸化物形燃料電池筒状セル３１の熱応力による破損を抑制することができる。
【００４５】
また、各第一ホルダ３３は、第一シール部材３３ｄを備え、各第二ホルダ３４は、第二シール部材３４ｄを備えていると好適である。図６に示すように、第一シール部材３３ｄは、第一本体部３３ａ内に設けられており、第二シール部材３４ｄは、第二本体部３４ａ内に設けられている。第一シール部材３３ｄおよび第二シール部材３４ｄは、例えば、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）、シリカ（ＳｉＯ２）、酸化ホウ素（Ｂ２Ｏ３）等を主成分とする非晶質性のガラスシール材を用いることができる。非晶質性のガラスシール材は、最初の昇温時に軟化し、軟化した後にさらに昇温すると、固体酸化物形燃料電池スタック３０の作動温度までに固相になる。非晶質性のガラスシール材は、固相後の昇温に対して、結晶性のガラスシール材と比べて、再び軟化し易い性質を備えている。このように、非晶質性のガラスシール材は、結晶性のガラスシール材と比べて、柔軟なシール部材であり、緻密なガスシールが可能である。
【００４６】
第一シール部材３３ｄは、第一導電性部材３３ｅに対して、第一本体部３３ａの開口部側に配設されていると良い。セルバンドル３５を構成する複数（３つ）の固体酸化物形燃料電池筒状セル３１，３１，３１（セル集合体３２を構成）の一方の端部３２ｃ側は、燃料極層３１ａが露出しており、燃料極層被接続部３１ａ１が形成されている。そのため、第一導電性部材３３ｅは、第一本体部３３ａの底部側に設けられる。よって、第一シール部材３３ｄは、第一導電性部材３３ｅに対して、第一本体部３３ａの開口部側に配設されていると良い。本実施形態では、第一シール部材３３ｄは、第一導電性部材３３ｅに対して、第一本体部３３ａの開口部側の電解質層３１ｂが露出する部位に設けられている。
【００４７】
一方、第二シール部材３４ｄは、第二導電性部材３４ｅに対して、第二本体部３４ａの底部側に配設されていると良い。図５に示すように、セルバンドル３５を構成する複数（３つ）の固体酸化物形燃料電池筒状セル３１，３１，３１（セル集合体３２を構成）の各々は、燃料極層３１ａの他方の端部３１ｆおよび燃料極層３１ａの他方の内壁面３１ｇが電解質層３１ｂと同じ材質で製膜されている。つまり、セルバンドル３５を構成する複数（３つ）の固体酸化物形燃料電池筒状セル３１，３１，３１（セル集合体３２を構成）の他方の端部３２ｄ側は、電解質層３１ｂが若干、露出している。電解質層３１ｂの当該露出部は、第二本体部３４ａの底部側に設けられており、第二本体部３４ａの開口部側は、酸化剤ガス極層３１ｃが露出している。そのため、電解質層３１ｂの当該露出部において、燃料の流出を抑制する必要がある。本実施形態では、第二シール部材３４ｄは、第二導電性部材３４ｅに対して、第二本体部３４ａの底部側の電解質層３１ｂが露出する部位に設けられている。
【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、各第一ホルダ３３は、第一シール部材３３ｄを備え、各第二ホルダ３４は、第二シール部材３４ｄを備えている。よって、第一シール部材３３ｄは、セルバンドル３５を構成する複数（３つ）の固体酸化物形燃料電池筒状セル３１，３１，３１（セル集合体３２）の一方の端部３２ｃ側から第一本体部３３ａ内を通って燃料が酸化剤ガス雰囲気中に漏れ出すことを抑制することができる。また、第二シール部材３４ｄは、セルバンドル３５を構成する複数（３つ）の固体酸化物形燃料電池筒状セル３１，３１，３１（セル集合体３２）の他方の端部３２ｄ側から第二本体部３４ａ内を通って燃料が酸化剤ガス雰囲気中に漏れ出すことを抑制することができる。
【００４９】
さらに、各第一ホルダ３３は、第一導電性部材３３ｅ、第一シール部材３３ｄおよび第一規制部材３３ｆを備え、各第二ホルダ３４は、第二導電性部材３４ｅ、第二シール部材３４ｄおよび第二規制部材３４ｆ，３４ｆを備えていると好適である。この場合、図６に示すように、第一シール部材３３ｄは、第一導電性部材３３ｅに対して、第一本体部３３ａの開口部側に配設されると良い。また、第一規制部材３３ｆは、第一導電性部材３３ｅと第一シール部材３３ｄとの間に設けられると良い。つまり、これらの部材は、第一本体部３３ａの開口部側から第一シール部材３３ｄ、第一規制部材３３ｆ、第一導電性部材３３ｅの順に配設されていると良い。
【００５０】
第一規制部材３３ｆは、例えば、マイカ、アルミナなどの化学的に安定で電気的な絶縁性を備える絶縁材料で形成することができる。図７に示すように、第一規制部材３３ｆは、平板状に形成されており、第一貫通穴３３ｆ１を備えている。第一貫通穴３３ｆ１は、長穴状に形成されており、セルバンドル３５を構成する複数（３つ）の固体酸化物形燃料電池筒状セル３１，３１，３１（セル集合体３２を構成）の一方の端部３２ｃ側がまとめて貫通可能になっている。これにより、第一規制部材３３ｆは、第一本体部３３ａ内において、当該固体酸化物形燃料電池筒状セル３１，３１，３１（セル集合体３２を構成）の一方の端部３２ｃ側を位置決めすることができる。
【００５１】
また、第一ホルダ３３に第一規制部材３３ｆが設けられていないと、第一導電性部材３３ｅと第一シール部材３３ｄとの間で化学反応が生じ、第一導電性部材３３ｅに含まれる金属成分（例えば、銀など）が気相になり、第一本体部３３ａ外へ飛散し拡散する可能性がある。本実施形態では、第一規制部材３３ｆは、第一本体部３３ａ内において、第一導電性部材３３ｅと第一シール部材３３ｄとの間に設けられている。そのため、第一規制部材３３ｆは、第一導電性部材３３ｅと第一シール部材３３ｄとの間の化学反応を規制し、第一導電性部材３３ｅに含まれる金属成分（例えば、銀など）が第一本体部３３ａ外へ飛散することを抑制することができる。
【００５２】
一方、第二シール部材３４ｄは、第二導電性部材３４ｅに対して、第二本体部３４ａの底部側に配設されると良い。また、第二規制部材３４ｆ，３４ｆは、第二本体部３４ａの深さ方向の両側から第二導電性部材３４ｅを挟むように二層に設けられていると良い。つまり、これらの部材は、第二本体部３４ａの開口部側から第二規制部材３４ｆ、第二導電性部材３４ｅ、第二規制部材３４ｆ、第二シール部材３４ｄの順に配設されていると良い。
【００５３】
第二規制部材３４ｆ，３４ｆは、第一規制部材３３ｆと同様の材料で、それぞれ、平板状に形成されている。第二規制部材３４ｆ，３４ｆは、それぞれ、第二貫通穴３４ｆ１を備えている。第二貫通穴３４ｆ１，３４ｆ１は、それぞれ長穴状に形成されており、セルバンドル３５を構成する複数（３つ）の固体酸化物形燃料電池筒状セル３１，３１，３１（セル集合体３２を構成）の他方の端部３２ｄ側がまとめて貫通可能になっている。これにより、第二規制部材３４ｆ，３４ｆは、第二本体部３４ａ内において、当該固体酸化物形燃料電池筒状セル３１，３１，３１（セル集合体３２を構成）の他方の端部３２ｄ側を位置決めすることができる。
【００５４】
また、第二ホルダ３４に第二規制部材３４ｆ，３４ｆが設けられていないと、第二導電性部材３４ｅと第二シール部材３４ｄとの間で化学反応が生じ、第二導電性部材３４ｅに含まれる金属成分（例えば、銀など）が気相になり、第二本体部３４ａ外へ飛散し拡散する可能性がある。また、第二シール部材３４ｄは、第二導電性部材３４ｅに対して、第二本体部３４ａの底部側に設けられるので、第二本体部３４ａの開口部側にも第二導電性部材３４ｅに含まれる金属成分の飛散を抑制する規制部材が必要になる。本実施形態では、第二規制部材３４ｆ，３４ｆは、第二本体部３４ａの深さ方向の両側から第二導電性部材３４ｅを挟むように二層に設けられている。そのため、第二規制部材３４ｆ，３４ｆは、第二導電性部材３４ｅと第二シール部材３４ｄとの間の化学反応を規制し、第二導電性部材３４ｅに含まれる金属成分（例えば、銀など）が第二本体部３４ａ外へ飛散することを抑制することができる。
【００５５】
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、第一ホルダ３３は、第一規制部材３３ｆを備え、第二ホルダ３４は、第二規制部材３４ｆ，３４ｆを備えている。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、第一ホルダ３３内において、セルバンドル３５を構成する複数（３つ）の固体酸化物形燃料電池筒状セル３１，３１，３１（セル集合体３２を構成）の一方の端部３２ｃ側の位置決めが容易であり、第二本体部３４ａ内において、セルバンドル３５を構成する複数（３つ）の固体酸化物形燃料電池筒状セル３１，３１，３１（セル集合体３２を構成）の他方の端部３２ｄ側の位置決めが容易である。そのため、第一本体部３３ａの内壁面と各燃料極層被接続部３１ａ１との間に、第一導電性部材３３ｅを確実に充填することができ、第一本体部３３ａと各燃料極層被接続部３１ａ１との間の電気抵抗を低減することができる。同様に、第二本体部３４ａの内壁面と各酸化剤ガス極層被接続部３１ｃ１との間に、第二導電性部材３４ｅを確実に充填することができ、第二本体部３４ａと各酸化剤ガス極層被接続部３１ｃ１との間の電気抵抗を低減することができる。さらに、セル集合体３２、第一ホルダ３３および第二ホルダ３４を組み付ける際に、セル集合体３２の位置決め治具が不要なので、組み付け作業の作業性が向上する。
【００５６】
また、第一ホルダ３３は、第一規制部材３３ｆを備えているので、第一導電性部材３３ｅと第一シール部材３３ｄとの間の化学反応を規制し、第一導電性部材３３ｅに含まれる金属成分（例えば、銀など）が第一本体部３３ａ外へ飛散することを抑制することができる。また、第二ホルダ３４は、第二規制部材３４ｆ，３４ｆを備えているので、第二導電性部材３４ｅと第二シール部材３４ｄとの間の化学反応を規制し、第二導電性部材３４ｅに含まれる金属成分（例えば、銀など）が第二本体部３４ａ外へ飛散することを抑制することができる。
【００５７】
なお、第一規制部材３３ｆおよび第二規制部材３４ｆ，３４ｆは、同様の形状を呈しているので、図７では、これらは、符号番号を併記して図示されている。また、第一規制部材３３ｆの形状は、例えば、第一本体部３３ａの内壁面に合わせて形成することができ、その形状は限定されない。また、例えば、複数（３つ）の固体酸化物形燃料電池筒状セル３１，３１，３１（セル集合体３２を構成）の外形形状に合わせて第一規制部材３３ｆの形状を変形することもできる。以上のことは、第二規制部材３４ｆ，３４ｆについても同様である。同図では、変形例として、第一規制部材３３ｆの外形形状が破線の曲線３３ｆ２で示され、第二規制部材３４ｆ，３４ｆの外形形状が破線の曲線３４ｆ２で示されている。曲線３３ｆ２は、燃料極層被接続部３１ａ１（燃料極層３１ａ）の外形形状に合わせて第一規制部材３３ｆの外形形状が形成された場合を示している。曲線３４ｆ２は、酸化剤ガス極層被接続部３１ｃ１（酸化剤ガス極層３１ｃ）の外形形状に合わせて第二規制部材３４ｆ，３４ｆの外形形状が形成された場合を示している。
【００５８】
図２および図８に示すように、複数（５つ）のセルバンドル３５は、隣接するセルバンドル３５，３５の長手方向（矢印Ｚ方向）の取り付け向きが逆方向になるように直線状に並設されており、セルバンドル群３６が構成されている。セルバンドル群３６は、隣接するセルバンドル３５，３５の各第一ホルダ３３および各第二ホルダ３４が導電性接着剤３６ａまたは絶縁性接着剤３６ｂで固定されて電気的に接続されている。
【００５９】
具体的には、一のセルバンドル３５の第一本体部３３ａと、隣接する他のセルバンドル３５の一方の第二本体部３４ａとの間には、導電性接着剤３６ａが塗布されており、一のセルバンドル３５の第一本体部３３ａと、隣接する他のセルバンドル３５の他方の第二本体部３４ａとの間には、絶縁性接着剤３６ｂが塗布されている。また、一のセルバンドル３５の第二本体部３４ａと、隣接する他のセルバンドル３５の一方の第一本体部３３ａとの間には、絶縁性接着剤３６ｂが塗布されており、一のセルバンドル３５の第二本体部３４ａと、隣接する他のセルバンドル３５の他方の第一本体部３３ａとの間には、導電性接着剤３６ａが塗布されている。このようにして、複数（５つ）のセルバンドル３５が電気的に直列接続され、セルバンドル群３６を構成する複数（１５個）の固体酸化物形燃料電池筒状セル３１は、直列接続および並列接続の両方により電気的に接続されている。なお、セルバンドル群３６の両端部は、バスバー接続部材３６ｃを介して、バスバー３６ｄにそれぞれ接続されている。
【００６０】
導電性接着剤３６ａは、隣接する第一本体部３３ａと第二本体部３４ａとを固定することができ、これらを電気的に接続することができれば限定されない。導電性接着剤３６ａは、例えば、第一導電性ペースト３２ａと同様の導電性材料を用いることができる。また、絶縁性接着剤３６ｂは、隣接する第一本体部３３ａと第二本体部３４ａとを固定することができ、これらを電気的に絶縁することができれば限定されない。絶縁性接着剤３６ｂは、例えば、アルミナなどの絶縁性シムやセラマボンドなどのセラミック系の接着剤を用いることができる。
【００６１】
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、複数（３つ）の固体酸化物形燃料電池筒状セル３１，３１，３１を一単位としてセルバンドル３５が構成され、複数（５つ）のセルバンドル３５が直線状に並設されてセルバンドル群３６が構成されている。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、複数（１５個）の固体酸化物形燃料電池筒状セル３１の各々を接続部材で接続する場合と比べて、複数（１５個）の固体酸化物形燃料電池筒状セル３１の電気的な接続を簡素化することができる。
【００６２】
また、セル集合体３２の隣接する燃料極層３１ａ，３１ａ同士は、第一導電性ペースト３２ａによって固定され、セル集合体３２の隣接する酸化剤ガス極層３１ｃ，３１ｃ同士は、第二導電性ペースト３２ｂによって固定されている。さらに、第一ホルダ３３および第二ホルダ３４で挟まれたセル集合体３２は、第一ホルダ３３および第二ホルダ３４を介して固定されている。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、複数（１５個）の固体酸化物形燃料電池筒状セル３１に生じる応力（ねじれ応力）を低減することができ、複数（１５個）の固体酸化物形燃料電池筒状セル３１の破損を抑制することができる。
【００６３】
また、各第一本体部３３ａは、一対の第一接触面３３ａ３，３３ａ３を備え、各第二本体部３４ａは、一対の第二接触面３４ａ３，３４ａ３を備えていると好適である。図８に示すように、一対の第一接触面３３ａ３，３３ａ３は、第一本体部３３ａの外壁面に形成されており、隣接する他のセルバンドル３５の第二本体部３４ａと面接触可能で、かつ、互いに平行に形成されている。同様に、一対の第二接触面３４ａ３，３４ａ３は、第二本体部３４ａの外壁面に形成されており、隣接する他のセルバンドル３５の第一本体部３３ａと面接触可能で、かつ、互いに平行に形成されている。
【００６４】
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、各第一本体部３３ａは、一対の第一接触面３３ａ３，３３ａ３を備え、各第二本体部３４ａは、一対の第二接触面３４ａ３，３４ａ３を備えている。よって、複数（５つ）のセルバンドル３５を積み重ねることが容易であり、セルバンドル群３６を容易に構成することができる。また、セルバンドル群３６をコンパクトにすることができ、複数（５つ）のセルバンドル３５を組み付ける際の作業性も向上する。さらに、第一ホルダ３３および第二ホルダ３４を介して、隣接する燃料極層被接続部３１ａ１と酸化剤ガス極層被接続部３１ｃ１とを最短距離で接続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。
【００６５】
なお、複数（５つ）のセルバンドル３５を並列接続する場合は、一対の第一接触面３３ａ３，３３ａ３は、隣接する他のセルバンドル３５の第一本体部３３ａと面接触可能に形成することができる。また、一対の第二接触面３４ａ３，３４ａ３は、隣接する他のセルバンドル３５の第二本体部３４ａと面接触可能に形成することができる。これらの場合も上述した作用効果と同様の作用効果を得ることができる。
【００６６】
図２に示すように、マニホールド３７は、金属材（例えば、ステンレス鋼など）で箱状に形成されており、セルバンドル群３６の一端側（矢印Ｚ１方向側）に設けられている。マニホールド３７は、隔壁３７ａによって、マニホールド３７の内部と外部とが区画されている。隔壁３７ａには、燃料をマニホールド３７の内部に導入する燃料吸入口３７ｂが設けられており、燃料供給管３７ｂ１の一端側が接続されている。燃料供給管３７ｂ１の他端側は、改質部５０に接続されており、後述する改質部５０によって改質された燃料が、燃料供給管３７ｂ１、燃料吸入口３７ｂの順に流通して、マニホールド３７の内部に供給される。
【００６７】
ここで、図８に示すように、第一連通口部３３ｂおよび第二連通口部３４ｂのうちの少なくとも一方であって、燃料が供給される側の各連通口部を供給側連通口部３５ａとする。また、第一本体部３３ａおよび第二本体部３４ａのうちの少なくとも一方であって、燃料が供給される側の各本体部を供給側本体部３５ｂとする。供給側連通口部３５ａは、隔壁３７ａの天板に形成された貫通穴を貫通して、各先端部がマニホールド３７の内部に突出している。供給側本体部３５ｂの底部の外壁面と、隔壁３７ａの天板との間には、絶縁シール部材３７ｃが設けられている。
【００６８】
絶縁シール部材３７ｃは、電気的な絶縁性を備え、ガスシールが可能な部材を用いることができる。絶縁シール部材３７ｃは、例えば、アルミナ、シリカ等を主成分とする結晶化ガラスを用いることができる。また、絶縁シール部材３７ｃは、シート状に形成されていると良い。結晶化ガラスは、最初の昇温時に軟化して、隔壁３７ａの天板に形成された貫通穴と供給側連通口部３５ａとの間の隙間を塞ぐように流動する。軟化した後にさらに昇温すると、結晶化ガラスは、結晶化して、固体酸化物形燃料電池スタック３０の作動温度までに固相になり、固相が維持される。結晶化ガラスは、非結晶化ガラスと比べて、高温雰囲気中において軟化し難い。そのため、絶縁シール部材３７ｃは、結晶化ガラスを用いることにより、電気的な絶縁およびガスシールが図られることに加えて、高温雰囲気中においても固体酸化物形燃料電池スタック３０の構造を維持することが容易である。
【００６９】
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、供給側連通口部３５ａは、隔壁３７ａの天板に形成された貫通穴を貫通して、各先端部がマニホールド３７の内部に突出している。また、供給側本体部３５ｂの底部の外壁面と、隔壁３７ａの天板との間には、絶縁シール部材３７ｃが設けられている。さらに、絶縁シール部材３７ｃは、結晶化ガラスが用いられており、隔壁３７ａの天板に形成された貫通穴と供給側連通口部３５ａとの間の隙間を塞いでいる。これらにより、本実施形態の固体酸化物形燃料電池スタック３０は、セルバンドル群３６とマニホールド３７との間を電気的に絶縁するとともに、燃料が当該隙間を通って、マニホールド３７から酸化剤ガス雰囲気中に流出するガスリークを抑制することができる。
【００７０】
表面燃焼バーナ３８は、セルバンドル群３６の燃料が排出される側（矢印Ｚ２方向側）に設けられている。図２および図８に示すように、表面燃焼バーナ３８は、燃焼面３８ａを備えている。燃焼面３８ａは、網目状に形成されており、燃焼面３８ａには、燃料オフガスと酸化剤ガス雰囲気中の酸化剤ガスとが供給される。表面燃焼バーナ３８は、燃焼面３８ａにおいて燃料オフガスと酸化剤ガスとが面状に燃焼し、局所的な燃焼を抑制することができる。燃焼面３８ａは、例えば、耐熱性のセラミック繊維や耐熱性の金属繊維を織りあげて形成することができる。また、セラミック繊維を用いて燃焼面３８ａを形成する場合は、耐熱性および耐久性に優れる材料（例えば、炭化ケイ素など）をセラミック繊維にコーティングすることもできる。これにより、燃焼面３８ａの耐久性が向上し、赤熱した燃焼面３８ａから安定した輻射熱を得ることができる。また、表面燃焼バーナ３８は、白金などの燃焼触媒を備えることもできる。これにより、表面燃焼バーナ３８は、燃焼面３８ａでの上記燃焼を促進することができる。
【００７１】
ここで、図８に示すように、第一連通口部３３ｂおよび第二連通口部３４ｂのうちの少なくとも一方であって、燃料が排出される側の各連通口部を排出側連通口部３５ｃとする。また、第一本体部３３ａおよび第二本体部３４ａのうちの少なくとも一方であって、燃料が排出される側の各本体部を排出側本体部３５ｄとする。表面燃焼バーナ３８の燃焼面３８ａは、排出側連通口部３５ｃから排出された燃料オフガスが流通する。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、表面燃焼バーナ３８の燃焼用の燃料として、発電に使用されなかった燃料オフガスを活用することができ、表面燃焼バーナ３８の燃焼用に別途、燃料供給源を用意する必要がない。
【００７２】
表面燃焼バーナ３８は、燃焼面３８ａにおいて燃料オフガスと酸化剤ガスとが面状に燃焼するので、排出側連通口部３５ｃの先端部のみで燃料オフガスと酸化剤ガスとを燃焼させる場合と比べて、失火（吹き消え）する可能性が低い。仮に、燃焼面３８ａのうちの一部の領域で失火しても、燃焼している他の領域からの火移りによって、再着火および再燃焼が可能である。このように、表面燃焼バーナ３８は、燃料オフガスと酸化剤ガスとが燃焼する際の失火を抑制し、燃料オフガスと酸化剤ガスとを安定して燃焼させることができる。
【００７３】
また、燃焼面３８ａの網目（メッシュサイズ）を小さくすると、燃焼面３８ａにおける圧力損失が増加し、燃焼面３８ａの網目（メッシュサイズ）を大きくすると、燃焼面３８ａにおける圧力損失が減少する。そのため、燃焼面３８ａは、網目（メッシュサイズ）の大小によって、排出側連通口部３５ｃから排出された燃料オフガスの流量を調整することができ、排出側連通口部３５ｃから排出された燃料オフガスの流量のばらつきを低減し、燃料オフガスの流量を均一にすることができる。
【００７４】
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、燃焼面３８ａを通過した燃料オフガスと酸化剤ガス雰囲気中の酸化剤ガスとを燃焼させる表面燃焼バーナ３８を備えている。表面燃焼バーナ３８は、燃焼面３８ａにおいて燃料オフガスと酸化剤ガスとを面状に燃焼することができ、燃料オフガスと酸化剤ガスとが燃焼する際の失火を抑制して、燃料オフガスと酸化剤ガスとを安定して燃焼させることができる。また、表面燃焼バーナ３８の燃焼面３８ａは、網目状に形成されており、排出側連通口部３５ｃから排出された燃料オフガスが流通する。そのため、表面燃焼バーナ３８は、排出側連通口部３５ｃから排出された燃料オフガスの流量のばらつきを低減し、燃料オフガスの流量を均一にすることができる。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、燃料オフガスと酸化剤ガスとが燃焼する際の失火を抑制し、燃料オフガスと酸化剤ガスとを均一燃焼することができる。
【００７５】
表面燃焼バーナ３８の燃焼面３８ａの形状は限定されないが、表面燃焼バーナ３８の燃焼面３８ａは、シート状に形成されていると好適である。また、表面燃焼バーナ３８は、排出側本体部３５ｄの底部の外壁面、並びに、排出側連通口部３５ｃの外形に沿って、燃焼面３８ａが矩形波状に形成されていると好適である。図８に示すように、本実施形態では、シート状の燃焼面３８ａが矩形波状に形成されており、燃焼面３８ａは、排出側本体部３５ｄの底部の外壁面、並びに、排出側連通口部３５ｃの外形に沿って、配設されている。燃焼面３８ａは、例えば、セラミック繊維や金属繊維を織りあげてシート状に形成し、シート状に形成された部材を押し出し、絞り加工することによって矩形波状に形成することができる。この場合、排出側本体部３５ｄの底部の外壁面に配設される部位（矩形波の凹部）を加圧形成すると良い。これにより、燃焼面３８ａのうち、排出側連通口部３５ｃと接する部位（矩形波の凸部）の網目形状が保持される。
【００７６】
また、燃焼面３８ａと排出側本体部３５ｄの底部の外壁面との間には、絶縁性接着剤３８ｂが塗布されており、燃焼面３８ａと排出側本体部３５ｄの底部の外壁面とが電気的に絶縁されて固定されている。絶縁性接着剤３８ｂは、燃焼面３８ａと排出側本体部３５ｄの底部の外壁面とを固定することができ、これらを電気的に絶縁することができれば限定されない。絶縁性接着剤３８ｂは、例えば、絶縁性接着剤３６ｂと同様の接着剤を用いることができる。なお、燃焼面３８ａが金属繊維などの導電性部材で形成されている場合は、排出側連通口部３５ｃの外壁面も絶縁処理する必要がある。
【００７７】
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、表面燃焼バーナ３８は、燃焼面３８ａがシート状に形成されている。また、表面燃焼バーナ３８は、排出側本体部３５ｄの底部の外壁面、並びに、排出側連通口部３５ｃの外形に沿って、燃焼面３８ａが矩形波状に形成されている。そのため、表面燃焼バーナ３８は、燃焼面３８ａの配設が容易である。具体的には、排出側ホルダ（第一ホルダ３３および第二ホルダ３４のうちの少なくとも一方であって燃料が排出される側の各ホルダをいう。以下、同じ。）に燃焼面３８ａを被せるように装着することにより、排出側連通口部３５ｃの突出方向（矢印Ｚ方向）における燃焼面３８ａの位置決めが容易である。
【００７８】
図２に示すように、表面燃焼バーナ３８は、酸化剤ガスの送出側に着火装置３８ｃを備えている。着火装置３８ｃは、燃焼面３８ａから延設された一対のロッド（図示略）間で点火することができる。これにより、表面燃焼バーナ３８は、燃焼面３８ａにおける点火を規制して、燃焼面３８ａの損傷および逆火を抑制することができる。着火装置３８ｃは、例えば、イグナイタを用いることができる。着火装置３８ｃによって点火されると、火炎は、図２の紙面左側から紙面右側に向かって火移りする。
【００７９】
セルバンドル群３６、マニホールド３７および表面燃焼バーナ３８を組み付ける方法は限定されないが、例えば、以下の第一工程〜第五工程を備える組み付け方法を用いることができる。第一工程は、複数（３つ）の固体酸化物形燃料電池筒状セル３１，３１，３１を直線状に並設して、隣接する燃料極層３１ａ，３１ａおよびその間に第一導電性ペースト３２ａを塗布し、隣接する酸化剤ガス極層３１ｃ，３１ｃおよびその間に第二導電性ペースト３２ｂを塗布して乾燥する工程である。これにより、複数（３つ）の固体酸化物形燃料電池筒状セル３１，３１，３１が固定されるとともに電気的に並列接続されてセル集合体３２が得られる。
【００８０】
第二工程は、第一ホルダ３３の第一本体部３３ａ内に、第一緩衝部材３３ｃ、第一導電性部材３３ｅ、第一規制部材３３ｆおよび第一シール部材３３ｄをこの順に積層し、第一工程で得られたセル集合体３２の一方の端部側を第一ホルダ３３に収容し焼成して、セル集合体３２と第一ホルダ３３とを固定する工程である。第三工程は、第二ホルダ３４の第二本体部３４ａ内に、第二緩衝部材３４ｃ、第二シール部材３４ｄ、第二規制部材３４ｆ、第二導電性部材３４ｅおよび第二規制部材３４ｆをこの順に積層し、第二工程で得られた第一ホルダ３３が固定されたセル集合体３２の他方の端部側を第二ホルダ３４に収容し焼成して、セル集合体３２と第二ホルダ３４とを固定する工程である。これにより、セル集合体３２、第一ホルダ３３および第二ホルダ３４が固定されてセルバンドル３５が得られる。なお、第二工程および第三工程の順序は問わない。また、第一工程〜第三工程を繰り返すことにより、複数（５つ）のセルバンドル３５が得られる。
【００８１】
第四工程は、隣接するセルバンドル３５，３５間に、導電性接着剤３６ａおよび絶縁性接着剤３６ｂを塗布して固定する工程である。具体的には、複数（５つ）のセルバンドル３５の隣接するセルバンドル３５，３５の長手方向（矢印Ｚ方向）の取り付け向きが逆方向になるように直線状に並設する。そして、一のセルバンドル３５の第一本体部３３ａと、隣接する他のセルバンドル３５の一方の第二本体部３４ａとの間に、導電性接着剤３６ａを塗布し、一のセルバンドル３５の第一本体部３３ａと、隣接する他のセルバンドル３５の他方の第二本体部３４ａとの間に、絶縁性接着剤３６ｂを塗布する。また、一のセルバンドル３５の第二本体部３４ａと、隣接する他のセルバンドル３５の一方の第一本体部３３ａとの間に、絶縁性接着剤３６ｂを塗布し、一のセルバンドル３５の第二本体部３４ａと、隣接する他のセルバンドル３５の他方の第一本体部３３ａとの間に、導電性接着剤３６ａを塗布する。これを繰り返すことにより、複数（５つ）のセルバンドル３５は固定されて、複数（５つ）のセルバンドル３５を構成する複数（１５個）の固体酸化物形燃料電池筒状セル３１が直列接続および並列接続の両方により電気的に接続されたセルバンドル群３６が得られる。
【００８２】
第五工程は、セルバンドル群３６、マニホールド３７および表面燃焼バーナ３８を固定する工程である。具体的には、セルバンドル群３６とマニホールド３７との間に絶縁シール部材３７ｃを挟みつつ、セルバンドル群３６の供給側連通口部３５ａをマニホールド３７の隔壁３７ａの天板に形成された貫通穴に挿入する。また、燃焼面３８ａと排出側本体部３５ｄの底部の外壁面との間に絶縁性接着剤３８ｂを塗布し、排出側ホルダに燃焼面３８ａを被せるように装着する。そして、セルバンドル群３６、マニホールド３７および表面燃焼バーナ３８を電気炉等で焼成する。これにより、セルバンドル群３６、マニホールド３７および表面燃焼バーナ３８が固定される。
【００８３】
発電室３９は、金属材（例えば、ステンレス鋼など）で箱状に形成されており、燃料と酸化剤ガス（空気）とが供給される。図２に示すように、発電室３９は、隔壁３９ａによって、発電室３９の内部と外部とが区画されている。隔壁３９ａは、下方に開口する開口部３９０を有しており、開口部３９０は、マニホールド３７の隔壁３７ａによって塞がれている。これにより、発電室３９の内部は密閉されている。セルバンドル群３６および表面燃焼バーナ３８、並びに、後述する蒸発部４０および改質部５０は、発電室３９内に設けられている。
【００８４】
開口部３９０の近傍の隔壁３９ａには、酸化剤ガスを発電室３９の内部に導入する酸化剤ガス導入管３９ｂが貫通して設けられており、カソードエア供給管１１ｃの一端が接続されている。酸化剤ガスは、カソードエア供給管１１ｃ、酸化剤ガス導入管３９ｂの順に流通して、発電室３９の内部に供給される。酸化剤ガス導入管３９ｂは、分岐しており、分岐した一方の酸化剤ガス導入管３９ｂに送出口３９ｃが設けられている。分岐した他方の酸化剤ガス導入管３９ｂには、送出口３９ｄが設けられている。
【００８５】
送出口３９ｃは、発電室３９の内部において、酸化剤ガスの送出方向を規定することができる。送出口３９ｃは、セルバンドル群３６を構成する複数（１５個）の固体酸化物形燃料電池筒状セル３１の各酸化剤ガス極層３１ｃに向かって、酸化剤ガスを送出する。具体的には、送出口３９ｃから送出された酸化剤ガスは、発電室３９の内部において、図２の紙面左側から紙面右側に向かって流通する。これにより、セルバンドル群３６を構成する複数（１５個）の固体酸化物形燃料電池筒状セル３１の各酸化剤ガス極層３１ｃに酸化剤ガスが供給される。なお、図２では、送出口３９ｃから送出された酸化剤ガスの流通方向は、矢印Ｄｃ１方向を用いて模式的に示されている。
【００８６】
送出口３９ｄは、送出口３９ｃと同様に、発電室３９の内部において、酸化剤ガスの送出方向を規定することができる。送出口３９ｄは、表面燃焼バーナ３８の燃焼面３８ａに沿って、酸化剤ガスを送出する。具体的には、送出口３９ｄから送出された酸化剤ガスは、発電室３９の内部において、図２の紙面左側から紙面右側に向かって流通する。これにより、表面燃焼バーナ３８の燃焼面３８ａに沿って、酸化剤ガスが供給される。また、火炎は、図２の紙面左側から紙面右側に向かって火移りする。なお、図２では、送出口３９ｃから送出された酸化剤ガスの流通方向は、矢印Ｄｃ２方向を用いて模式的に示されている。
【００８７】
固体酸化物形燃料電池システム１は、酸化剤ガス供給量調整部３８ｄを備えていると好適である。酸化剤ガス供給量調整部３８ｄは、燃料オフガスと酸化剤ガスとが不完全燃焼しないように、燃料オフガスの排出量に合わせて、表面燃焼バーナ３８の燃焼面３８ａに供給する酸化剤ガスの供給量を調整する。
【００８８】
酸化剤ガス供給量調整部３８ｄは、表面燃焼バーナ３８の燃焼面３８ａに供給する酸化剤ガスの供給量を演算する演算装置と、当該演算装置の演算結果に基づいて、当該酸化剤ガスの供給量を調整する調整装置とを備えている。本実施形態では、酸化剤ガス供給量調整部３８ｄの演算装置は、制御装置１５の演算装置（図示略）に設けられている。酸化剤ガス供給量調整部３８ｄの調整装置は、酸化剤ガス導入管３９ｂに設けられている。図２に示すように、酸化剤ガス供給量調整部３８ｄの調整装置は、例えば、酸化剤ガスの流量を調整可能な流量調整バルブであり、酸化剤ガス導入管３９ｂの分岐管のうち、送出口３９ｄが設けられている側の分岐管の上流側に設けられている。
【００８９】
制御装置１５は、必要な発電量に合わせて、セルバンドル群３６に供給する燃料および酸化剤ガスの各供給量を決定する。制御装置１５（酸化剤ガス供給量調整部３８ｄ）は、燃料および酸化剤ガスの各供給量に基づいて、セルバンドル群３６から排出される燃料オフガスの排出量を推定する。制御装置１５（酸化剤ガス供給量調整部３８ｄ）は、燃料オフガスの排出量の推定値に基づいて、燃料オフガスと酸化剤ガスとが不完全燃焼しないように、表面燃焼バーナ３８の燃焼面３８ａに供給する酸化剤ガスの供給量を決定する。
【００９０】
制御装置１５（酸化剤ガス供給量調整部３８ｄ）は、例えば、燃料オフガスの排出量と酸化剤ガスの供給量との比が、燃料オフガスと酸化剤ガスとが燃焼する化学反応の理論比になるように、酸化剤ガスの供給量を設定することができる。燃料および酸化剤ガスの各供給量と、燃料オフガスの排出量との関係は、例えば、シミュレーション、実機による検証等によって、予め、導出しておくことができる。このことは、燃料オフガスと酸化剤ガスとを不完全燃焼させない酸化剤ガスの供給量についても同様である。なお、燃料オフガスの排出量は、実測値を用いることもできる。
【００９１】
流量調整バルブ（酸化剤ガス供給量調整部３８ｄ）は、決定された酸化剤ガスの供給量に基づいて、表面燃焼バーナ３８の燃焼面３８ａに供給する酸化剤ガスの流量を調整（例えば、開度を調整）する。これにより、送出口３９ｄから表面燃焼バーナ３８の燃焼面３８ａに供給される酸化剤ガスの供給量が既述の適正な供給量に調整される。
【００９２】
本実施形態の固体酸化物形燃料電池システム１によれば、酸化剤ガス供給量調整部３８ｄを備えている。酸化剤ガス供給量調整部３８ｄは、燃料オフガスと酸化剤ガスとが不完全燃焼しないように、燃料オフガスの排出量に合わせて、表面燃焼バーナ３８の燃焼面３８ａに供給する酸化剤ガスの供給量を調整する。そのため、酸化剤ガス供給量調整部３８ｄは、燃料オフガスと酸化剤ガスとの混合比を適切にして、燃料オフガスと酸化剤ガスとの不完全燃焼を抑制することができる。また、酸化剤ガス供給量調整部３８ｄは、燃料オフガスと酸化剤ガスとの混合比を適切にすることができるので、表面燃焼バーナ３８の燃焼面３８ａにおける火炎の異常な延伸を抑制することができ、輻射効率の低下が抑制される。
【００９３】
発電室３９では、マニホールド３７から供給された燃料と、送出口３９ｃから送出された酸化剤ガスとによって発電が行われる。燃料は、供給側連通口部３５ａを介して、セルバンドル群３６を構成する複数（１５個）の固体酸化物形燃料電池筒状セル３１の各燃料極層３１ａに供給される。また、セルバンドル群３６から排出された燃料オフガスと、送出口３９ｄから送出された酸化剤ガスとが表面燃焼バーナ３８の燃焼面３８ａに供給され、燃料オフガスと酸化剤ガスとが燃焼される。発電室３９の天井部には、１つまたは複数（本実施形態では、２つ）の排気口３９ｄ，３９ｄが設けられており、燃焼排ガスが複数（２つ）の排気口３９ｄ，３９ｄを通って排気される。図２では、各排気口３９ｄにおける燃焼排ガスの流通方向は、矢印Ｄｅ１方向を用いて模式的に示されている。
【００９４】
（蒸発部４０）
蒸発部４０は、表面燃焼バーナ３８の燃焼面３８ａの上方に設けられている。蒸発部４０は、表面燃焼バーナ３８の燃焼面３８ａにおける燃焼により加熱される。これにより、蒸発部４０は、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、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、天然ガス、ＬＰガスなどの改質用気体原料や、灯油、ガソリン、メタノールなどの改質用液体原料があり、本実施形態では、改質用原料として、天然ガスを用いる。
【００９５】
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原料供給管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。
【００９６】
（改質部５０）
改質部５０は、表面燃焼バーナ３８の燃焼面３８ａの上方に設けられている。改質部５０は、表面燃焼バーナ３８の燃焼面３８ａにおける燃焼により加熱される。これにより、改質部５０は、水蒸気改質反応に必要な熱が供給され、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）。
【００９７】
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のマニホールド３７を介して、複数（１５個）の固体酸化物形燃料電池筒状セル３１の各燃料極層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。
【００９８】
本実施形態の固体酸化物形燃料電池モジュール１１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。また、本実施形態の固体酸化物形燃料電池システム１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。
【００９９】
＜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、セルバンドル３５を構成する固体酸化物形燃料電池筒状セル３１の数は、適宜、変更することができる。同様に、セルバンドル群３６を構成するセルバンドル３５の数は、適宜、変更することができる。さらに、固体酸化物形燃料電池スタック３０は、複数のセルバンドル群３６を備えることもできる。また、表面燃焼バーナ３８は、排出側連通口部３５ｃから排出された燃料オフガスと、酸化剤ガス雰囲気中の酸化剤ガスとを予め混合して、燃焼面３８ａを流通させることもできる。
【０１００】
図２および図８に示すように、実施形態では、セルバンドル群３６は、複数（５つ）のセルバンドル３５が隣接するセルバンドル３５，３５の長手方向（矢印Ｚ方向）の取り付け向きが逆方向になるように直線状に並設されている。そのため、セルバンドル群３６は、複数（５つ）のセルバンドル３５を構成する複数（１５個）の固体酸化物形燃料電池筒状セル３１が直列接続および並列接続の両方により電気的に接続される。セルバンドル群３６は、複数（５つ）のセルバンドル３５が隣接するセルバンドル３５，３５の長手方向（矢印Ｚ方向）の取り付け向きが同じ方向になるように直線状に並設することもできる。この場合、セルバンドル群３６は、複数（５つ）のセルバンドル３５を構成する複数（１５個）の固体酸化物形燃料電池筒状セル３１が並列接続により電気的に接続される。
【０１０１】
この場合、供給側連通口部３５ａは、第一連通口部３３ｂおよび第二連通口部３４ｂのうちの一方のみ（例えば、第一連通口部３３ｂのみ）であり、供給側本体部３５ｂは、第一本体部３３ａおよび第二本体部３４ａのうちの一方のみ（例えば、第一本体部３３ａのみ）である。また、排出側連通口部３５ｃは、第一連通口部３３ｂおよび第二連通口部３４ｂのうちの他方のみ（上記の場合、第二連通口部３４ｂのみ）であり、排出側本体部３５ｄは、第一本体部３３ａおよび第二本体部３４ａのうちの他方のみ（上記の場合、第二本体部３４ａのみ）である。なお、複数（５つ）のセルバンドル３５のうちの一部のセルバンドル３５（例えば、２つのセルバンドル３５，３５）は、直列接続および並列接続のうちの一方の接続とし、複数（５つ）のセルバンドル３５のうちの他のセルバンドル３５（例えば、残りの３つのセルバンドル３５，３５，３５）は、直列接続および並列接続のうちの他方の接続とすることもできる。
【０１０２】
このように、セルバンドル群３６は、複数（５つ）のセルバンドル３５が隣接するセルバンドル３５，３５の長手方向（矢印Ｚ方向）の取り付け向きが同じ方向または逆方向になるように直線状に並設される。これにより、複数（５つ）のセルバンドル３５を構成する複数（１５個）の固体酸化物形燃料電池筒状セル３１は、直列接続および並列接続のうちの少なくとも並列接続により電気的に接続される。また、各セルバンドル３５は、一つの固体酸化物形燃料電池筒状セル３１を備えることもできる。この場合、セル集合体３２は構成されず、複数（５つ）のセルバンドル３５を構成する複数（５つ）の固体酸化物形燃料電池筒状セル３１は、直列接続および並列接続のうちの少なくとも一方により電気的に接続される。
【符号の説明】
【０１０３】
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：固体酸化物形燃料電池筒状セル、
３１ａ：燃料極層、３１ｂ：電解質層、３１ｃ：酸化剤ガス極層、３１ｄ：燃料流路、
３２：セル集合体、３２ａ：第一導電性ペースト、３２ｂ：第二導電性ペースト、
３３：第一ホルダ、３３ａ：第一本体部、３３ａ１：底部、３３ｂ：第一連通口部、
３３ｃ：第一緩衝部材、３３ｄ：第一シール部材、３３ｅ：第一導電性部材、
３３ｆ：第一規制部材、３３ｆ１：第一貫通穴、
３４：第二ホルダ、３４ａ：第二本体部、３４ａ１：底部、３４ｂ：第二連通口部、
３４ｃ：第二緩衝部材、３４ｄ：第二シール部材、３４ｅ：第二導電性部材、
３４ｆ，３４ｆ：第二規制部材、３４ｆ１，３４ｆ１：第二貫通穴、
３５：セルバンドル、３５ｃ：排出側連通口部、３５ｄ：排出側本体部、
３６：セルバンドル群、
３８：表面燃焼バーナ、３８ａ：燃焼面、３８ｄ：酸化剤ガス供給量調整部、
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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【図８】
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