JPH04155771A - Fuel cell power generator - Google Patents

Fuel cell power generator

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Publication number
JPH04155771A
JPH04155771A JP2279342A JP27934290A JPH04155771A JP H04155771 A JPH04155771 A JP H04155771A JP 2279342 A JP2279342 A JP 2279342A JP 27934290 A JP27934290 A JP 27934290A JP H04155771 A JPH04155771 A JP H04155771A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
strain
cell stack
fuel cell
cell
rods
Prior art date
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Pending
Application number
JP2279342A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Makoto Koyama
誠 小山
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
Priority to JP2279342A priority Critical patent/JPH04155771A/en
Publication of JPH04155771A publication Critical patent/JPH04155771A/en
Pending legal-status Critical Current

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    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30Hydrogen technology
    • Y02E60/50Fuel cells

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  • Fuel Cell (AREA)

Abstract

PURPOSE:To obtain a device for securing a stable electric power supply by installing strain gauges on rods, and arranging a strain measuring apparatus to compare data outputted from the strain gauges in respective cell bodies outside of the cell bodies. CONSTITUTION:Strain gauges 29 arranged on respective rods 26 detect fastening force of the rods 26, and strain gauge wires 30 input these detected signals to a strain measuring apparatus 32 on the outside of the device. The measuring apparatus 32 gathers respective output data from cell bodies N1, N2 and N3, and displays graphically the fastening force of the rods 26, that is, stress of a cell stack 9. In the case when the stress in the cell body N3 drops rapidly as shown by D in the drawing, by comparing it with the data from the cell bodies N1 and N2, a stress change can be found out immediately, so that by taking a proper safety measure such as stopping of the cell body N3, the occurrence of abnormality in the cell bodies can be amended at its early stage.

Description

【発明の詳細な説明】 [発明の目的] (産業上の利用分野) 本発明は、燃料電池発電装置に係るものであり、特に電
池本体の内部異常診断に関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Object of the Invention] (Industrial Application Field) The present invention relates to a fuel cell power generation device, and particularly to internal abnormality diagnosis of a battery main body.

(従来の技術) 近年、燃料電池発電装置が大いに注目を集めている。こ
の燃料電池発電装置は燃料の持つ化学エネルギーを電気
化学プロセスで酸化させ、この酸化反応による放出エネ
ルギーを直接電気エネルギーに変換するものである。
(Prior Art) In recent years, fuel cell power generation devices have attracted much attention. This fuel cell power generation device oxidizes the chemical energy of fuel through an electrochemical process, and directly converts the energy released by this oxidation reaction into electrical energy.

この燃料電池発電装置はSOXやN Oxの排出量が非
常に少なく、また振動音も低い。更に発電装置内に燃料
サイクルを含まないため、大量の冷却水を必要としない
。従って、燃料電池発電装置は原理的に高い変換効率を
確保することができ、比較的小さな規模の下でも、発電
効率が40〜50%に達し、最新の火力発電を凌ぐほど
の極めて高い数値を獲得することが可能である。しかも
、負荷変動に対して優れた応答性を発揮でき、更に振動
音による騒音並びに公害要因となるSOXやN Oxの
排ガス量が低いため、社会問題となっている環境問題に
与える影響も少ない。
This fuel cell power generation device emits very little SOX and NOx, and also produces low vibration noise. Furthermore, since the power generation device does not include a fuel cycle, it does not require large amounts of cooling water. Therefore, fuel cell power generation equipment can in principle ensure high conversion efficiency, and even on a relatively small scale, the power generation efficiency reaches 40-50%, an extremely high value that surpasses the latest thermal power generation. It is possible to obtain. Moreover, it exhibits excellent responsiveness to load fluctuations, and also has low noise due to vibration noise and low levels of SOX and NOx exhaust gases that cause pollution, so it has little impact on environmental problems that are becoming a social issue.

以上のような優れた点を持つ燃料電池発電装置の需要は
大きく、その開発及び実用化の研究成果に期待と関心が
寄せられている。例えば、この種の装置の従来例として
は、特開昭60−83765号公報記載のものなどが知
られている。
There is a great demand for fuel cell power generation devices that have the above-mentioned advantages, and there are expectations and interest in the research results for their development and practical application. For example, as a conventional example of this type of device, the one described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 60-83765 is known.

ここで、燃料電池発電装置を構成する燃料電池の原理を
説明する。即ち、第4図に示すように、対向する一組の
多孔質電極1の間に、リン酸等の電解液を含浸させた電
解質層2を介在させて単電池を形成する。この単電池の
両端面に、燃料ガスである水素ガスHと空気Aとを連続
して供給すると、反応生成物及び反応残余物りが外部に
連続して除去されるので、発電が長期に亘って継続され
る。
Here, the principle of the fuel cell that constitutes the fuel cell power generation device will be explained. That is, as shown in FIG. 4, an electrolyte layer 2 impregnated with an electrolytic solution such as phosphoric acid is interposed between a pair of opposing porous electrodes 1 to form a unit cell. When hydrogen gas H and air A, which are fuel gases, are continuously supplied to both end faces of this unit cell, reaction products and reaction residues are continuously removed to the outside, so power generation continues for a long period of time. will be continued.

又、上記の燃料電池の基本的な構成は、第5図に示す通
りである。即ち、電解質マトリックス層3の両側には、
正極4及び負極5か配設されて、四角形の板状をなす単
電池が構成されている。更に、この単電池を発電電池と
して使用するために、多数の単電池か直列に結合されて
積層されている。
Further, the basic configuration of the above fuel cell is as shown in FIG. That is, on both sides of the electrolyte matrix layer 3,
A positive electrode 4 and a negative electrode 5 are arranged to form a rectangular plate-shaped unit cell. Furthermore, in order to use these single cells as power generating batteries, a large number of single cells are connected in series and stacked.

これら積層された単電池の間隙には、インターコネクタ
6が配設され、単電池と交互に積重ねられている。この
インターコネクタ6の上下面には、単電池にガスを供給
するように、対向する二側縁に開口する複数の溝か設け
られており、上面側の溝は水素ガスHが流れる水素ガス
流路7となり、下面側の溝は空気Aが流れる空気流路8
となる。
Interconnectors 6 are disposed in gaps between these stacked unit cells, and are alternately stacked with the unit cells. The upper and lower surfaces of this interconnector 6 are provided with a plurality of grooves that open at two opposing edges so as to supply gas to the unit cells. The groove on the bottom side is an air flow path 8 through which air A flows.
becomes.

この時、水素ガス流路7と空気流路8とは互いに直交す
る方向に配列されている。
At this time, the hydrogen gas flow path 7 and the air flow path 8 are arranged in directions perpendicular to each other.

ところで、現在開発が進められている燃料電池Nは、第
6図、第7図に示すように、上記の単電池を四角柱状に
複数個積層してセルスタック9が構成され、その四周の
側面には反応ガス供給用のマニホールド10か取付けら
れている。このマニホールド10には、夫々水素ガス供
給管11、水素ガス排出管12、空気供給管13及び空
気排出管14が接続されており、水素ガスHはセルスタ
ック9内を矢印a方向に、一方空気Aはセルスタック9
内を矢印す方向に流れるように設計されている。
By the way, in the fuel cell N currently under development, as shown in FIGS. 6 and 7, a cell stack 9 is constructed by stacking a plurality of the above-mentioned unit cells in the shape of a rectangular column, and the four circumferential sides of the cell stack 9 are A manifold 10 for supplying reaction gas is attached to the reactor. A hydrogen gas supply pipe 11, a hydrogen gas discharge pipe 12, an air supply pipe 13, and an air discharge pipe 14 are connected to this manifold 10, respectively, and the hydrogen gas H flows inside the cell stack 9 in the direction of arrow a, while the air A is cell stack 9
It is designed to flow in the direction of the arrow.

又、セルスタック9の運転温度は高いほうが反応論的に
は好ましいが、構成材料の耐熱性や電解質の蒸気圧等の
制約から200℃前後に維持することが望まれている。
Further, although it is preferable for the operating temperature of the cell stack 9 to be high in terms of reaction theory, it is desired to maintain the operating temperature at around 200° C. due to constraints such as the heat resistance of the constituent materials and the vapor pressure of the electrolyte.

従って、上記の従来例においては、第6図に示すように
、冷却水供給管15及び冷却水排出管16から構成され
た導管がセルスタック9内に埋設されている。この導管
内を流れる冷却水がセルスタック9内を破線Cのように
循環することによって、燃料電池起動時の加熱と、運転
中に発生する熱とが下げられ、適当な温度までセルスタ
ック9が冷却されるようになっている。
Therefore, in the above conventional example, as shown in FIG. 6, a conduit consisting of a cooling water supply pipe 15 and a cooling water discharge pipe 16 is buried in the cell stack 9. By circulating the cooling water flowing through this conduit within the cell stack 9 as shown by the broken line C, heating at the time of starting the fuel cell and heat generated during operation are reduced, and the cell stack 9 is heated to an appropriate temperature. It is supposed to be cooled.

又、以上説明した燃料電池の構成部材は、タンク21に
収納されており、このタンク21内にはマニホールド1
0やその他の反応ガスの漏れを抑制するために窒素ガス
等が封入されている。更に、燃料電池の出力は直流でセ
ルスタック9の上下端に配設された電力端子(正極)1
7及び電力端子(負極)18から、接続導体19及びブ
ッシング20を介してタンク21外に引出されている。
Further, the components of the fuel cell described above are housed in a tank 21, and a manifold 1 is installed in this tank 21.
Nitrogen gas or the like is sealed in order to suppress leakage of 0 and other reactive gases. Furthermore, the output of the fuel cell is direct current, and the power terminal (positive electrode) 1 disposed at the upper and lower ends of the cell stack 9
7 and a power terminal (negative electrode) 18 , and is led out of the tank 21 via a connecting conductor 19 and a bushing 20 .

ところで、第6図、第7図に示した燃料電池において、
その単器容量は単電池面積とその積層個数に比例する。
By the way, in the fuel cells shown in FIGS. 6 and 7,
The unit capacity is proportional to the unit cell area and the number of stacked units.

しかし、単電池を構成する多孔質電極板は、脆い材質で
あることから全面均一な厚さに成形することが困難であ
り、積層作業の制約も大きく、全面均一な締付力も得ら
れ難い。従って、単電池の面積を大幅に増大することは
極めて困難である。一方、単電池の積層個数も輸送或い
は積層作業の制約などのために限界が在る。そこで通常
、セルスタック9の1個当りの容量は500〜1000
kvに抑えられている。従って、大容量の燃料電池発電
装置を実用化する場合は、第8図のように複数個の電池
本体N1、N2及びN3を並設することになっている。
However, since the porous electrode plate constituting the unit cell is made of a brittle material, it is difficult to mold it to a uniform thickness over the entire surface, and there are significant restrictions on the lamination work, and it is difficult to obtain a uniform tightening force over the entire surface. Therefore, it is extremely difficult to significantly increase the area of a single cell. On the other hand, there is a limit to the number of single cells that can be stacked due to restrictions on transportation or stacking operations. Therefore, the capacity of each cell stack 9 is usually 500 to 1000.
It is suppressed to kv. Therefore, when a large-capacity fuel cell power generation device is put into practical use, a plurality of battery bodies N1, N2, and N3 are arranged in parallel as shown in FIG.

また、このようにして構成された燃料電池は、出力を維
持するためにセルスタック9への適度な締付力を保つ必
要がある。ここで適度な締付力とは、強度の低い単電池
を破損させず、且つ単電池とインターコネクタとを完全
に密接させる程度の力を指す。この様な適度な力でセル
スタック9を締付けることにより、単電池の破損を防止
すると共に、単電池間の電気抵抗値の低減を図り、且つ
直交方向に流れる反応ガスの混合を防ぐことができる。
Further, the fuel cell configured in this manner needs to maintain an appropriate tightening force to the cell stack 9 in order to maintain output. Here, the appropriate tightening force refers to a force that does not damage the low-strength unit cells and allows the unit cells and the interconnector to be completely brought into close contact with each other. By tightening the cell stack 9 with such an appropriate force, it is possible to prevent damage to the cells, reduce the electrical resistance between the cells, and prevent mixing of reaction gases flowing in orthogonal directions. .

その結果、燃料電池は安定した電気エネルギーを出力す
ることが可能となる。
As a result, the fuel cell can output stable electrical energy.

第6図、第7図に示した燃料電池を例にとれば、セルス
タック9の上下には、それぞれ集電板22及び絶縁板2
3を介して締付板24が配設されている。この締付板2
4の上下には十字形をした支え金具25が取付けられて
いる。この時、セルスタック9の平面を均一に締付け、
しかも変形が起゛ らないように、締付板24の厚さは
十分に厚く設定されている。又、支え金具25は締付板
24の外側に配設されるため、締付板24の補強を兼ね
るようになっている。更に、支え金具25の4つの腕の
各先端部には、ロッド26が挿通されており、ロッド2
6の端部に形成されたナツト28により固定されている
。これらロッド26及びナツト28とからなる締付部材
は鉄鋼材で構成されており、この締付部材によってセル
スタック9より構成される単電池が上下から締結されて
いる。又、ロッド26上端部側のナツト28と支え金具
25との間には、その締付力が比較的大きいため、小さ
なスペースで大きな負荷荷重が得られるように皿はね2
7が装着されている。
Taking the fuel cells shown in FIGS. 6 and 7 as an example, a current collector plate 22 and an insulating plate 2 are provided at the top and bottom of the cell stack 9, respectively.
A tightening plate 24 is disposed via 3. This tightening plate 2
Cross-shaped support fittings 25 are attached to the top and bottom of 4. At this time, evenly tighten the flat surface of the cell stack 9,
Furthermore, the thickness of the clamping plate 24 is set to be sufficiently thick to prevent deformation. Furthermore, since the support fittings 25 are disposed outside the clamping plate 24, they also serve to reinforce the clamping plate 24. Further, a rod 26 is inserted through the tip of each of the four arms of the support fitting 25.
It is fixed by a nut 28 formed at the end of 6. The tightening member consisting of the rod 26 and the nut 28 is made of steel, and the unit cells constituted by the cell stack 9 are fastened from above and below by this tightening member. In addition, since the tightening force is relatively large between the nut 28 on the upper end side of the rod 26 and the supporting metal fitting 25, a countersunk 2 is installed so that a large load can be obtained in a small space.
7 is installed.

ところで、セルスタック9と鉄鋼製の締付部材とでは、
両者の熱膨張係数が約2X10−5以上あり、温度上昇
差も生じる。例えば、セルスタック9の積層される高さ
が3m、温度が200℃とした場合、締付部材よりセル
スタック9の方が数十mmも大きく膨脹する。
By the way, with the cell stack 9 and the steel fastening member,
The coefficient of thermal expansion of both is approximately 2×10 −5 or more, and a difference in temperature rise occurs. For example, when the height of the stacked cell stacks 9 is 3 m and the temperature is 200° C., the cell stacks 9 expand more than the tightening member by several tens of mm.

一方、積層された単電池が長期間に亘って締付けられて
いると、いわゆる馴染み等によって厚さ方向の寸法が減
少する傾向にある。
On the other hand, if stacked unit cells are tightened for a long period of time, the dimension in the thickness direction tends to decrease due to so-called break-in.

以上のように、熱や圧力によってセルスタック9が上下
方向に伸縮するため、セルスタック9への最適な締付力
を一定に保持することは極めて困難であった。これによ
り供給電力の安定化が損なわれ、問題となっていた。そ
こで、従来より適度な締付力の保持を達成するために、
様々な工夫が成されており、第6図及び第7図の皿ばね
27などはその一例である。ここで皿ばね27は、装置
の起動から運転にか1すての熱変動によるスタック膨脹
差に対して、その膨脹を吸収する働きをしている。
As described above, since the cell stack 9 expands and contracts in the vertical direction due to heat and pressure, it is extremely difficult to maintain a constant optimal tightening force on the cell stack 9. This impairs the stability of the power supply, which has become a problem. Therefore, in order to maintain a more appropriate tightening force than before,
Various ideas have been made, one example of which is the disc spring 27 shown in FIGS. 6 and 7. Here, the disc spring 27 functions to absorb the difference in stack expansion due to thermal fluctuations from startup to operation of the device.

(発明が解決しようとする課題) しかしながら、従来技術においては、次のような課題が
指摘されていた。
(Problems to be Solved by the Invention) However, the following problems have been pointed out in the prior art.

即ち、セルスタックへの適度な締付力を保持する為に様
々な工夫が成されているにも関わらず、最適な締付力で
セルスタックが保持されているか否かをタンク外部から
判別することができなかった。従って、装置運転中の場
合、セルスタックへの締付力が急に弱まっても、単電池
間抵抗値の増大による出力エネルギーの損失がかなり大
きくなるまで、この締付力低下状態を察知することが難
しかった。そのため、単電池とインターコネクタとの密
接状態が離れて、単電池間のシールが不完全となり、反
応ガスが混ざり合って燃焼現象を引起こす危険性があっ
た。一方、セルスタックの締付力が過度に強まると、単
電池が破損する可能性が高まった。従って、装置の安全
性を確保するため、セルスタックへの締付力の監視に対
しては多大な労力が割かれており、定期的に装置を停止
させて電池本体の内部異常診断を行う必要性があった。
In other words, even though various efforts have been made to maintain an appropriate tightening force on the cell stack, it is difficult to determine from outside the tank whether the cell stack is being held with the optimum tightening force. I couldn't. Therefore, even if the tightening force to the cell stack suddenly weakens while the device is in operation, the decrease in tightening force cannot be detected until the loss of output energy due to the increase in the resistance value between cells becomes significant. was difficult. Therefore, there was a risk that the cells and the interconnector would not be in close contact with each other, and the seal between the cells would be incomplete, causing the reaction gases to mix and cause a combustion phenomenon. On the other hand, when the tightening force of the cell stack becomes too strong, the possibility of damage to the single cells increases. Therefore, in order to ensure the safety of the device, a great deal of effort is spent on monitoring the tightening force on the cell stack, and it is necessary to periodically stop the device and diagnose internal abnormalities in the battery body. There was sex.

更に、大容量の発電装置を実現するために複数の電池本
体が並設されている場合、1台でも電池本体に異常が発
生すれば、装置全体に支障を来す恐れがある。しかも、
複数の電池本体の中から異常が発生した電池本体を迅速
に発見することは困難、であり、装置の運用効率が低か
った。その為、併設される電池本体の数が増大すれば、
監視作業も面倒なものとなり、発電装置の大容量化を妨
げる原因となっていた。
Furthermore, when a plurality of battery bodies are arranged in parallel to realize a large-capacity power generation device, if an abnormality occurs in even one battery body, the entire device may be affected. Moreover,
It was difficult to quickly find a malfunctioning battery among multiple battery bodies, and the operating efficiency of the device was low. Therefore, if the number of battery bodies installed increases,
Monitoring work also became troublesome, which hindered the ability to increase the capacity of power generation equipment.

本発明は、上記の点を考慮してなされたものであり、そ
の目的とするところは、簡単な構成でセルスタックの締
付力を検出して、適確に電池本体の異常監視を行い、電
力の安定供給を計る優れた燃料電池発電装置を提供する
ことにある。
The present invention has been made in consideration of the above points, and its purpose is to detect the tightening force of the cell stack with a simple configuration, accurately monitor abnormalities in the battery body, and Our objective is to provide an excellent fuel cell power generation device that ensures a stable supply of electricity.

[発明の構成コ (課題を解決するための手段) かかる目的を達成するために本発明は、一対の電極間に
電解質層を介在させて複数個の矩形平面状の単電池を四
角柱状に積層し、これを上下の締付板に締結してセルス
タックを形成し、このセルスタックの上下に支え金具を
配設し、これらの支え金具を締付けるロッド及びナツト
を有すると共に、タンク内に収納してなる電池本体より
構成した燃料電池発電装置において、ロッドにストレー
ンゲージを取付け、各電池本体のストレーンゲージから
出力されるデータを比較するストレーン測定器を電池本
体外部に設置することを特徴とするものである。
[Structure of the Invention (Means for Solving the Problems) To achieve the above object, the present invention comprises stacking a plurality of rectangular planar unit cells in a square column shape with an electrolyte layer interposed between a pair of electrodes. This is fastened to the upper and lower clamping plates to form a cell stack, supporting metal fittings are arranged above and below the cell stack, and the cell stack has rods and nuts for tightening these supporting metal fittings, and is stored in the tank. A fuel cell power generation device consisting of a battery body consisting of a battery body, characterized in that a strain gauge is attached to the rod, and a strain measuring device for comparing data output from the strain gauges of each battery body is installed outside the battery body. It is.

(作用) 以上のような構成を有する本発明の作用は次の通りであ
る。
(Function) The function of the present invention having the above configuration is as follows.

即ち、ロッドに取付けられたストレーンゲージが、セル
スタックのストレスであるロッドの締付力を検出し、こ
のデータを装置外部に設けられたストレーン測定器へ送
る。そして、ストレーン測定器は電池本体から出力され
たデータを比較、検討して、セルスタックのストレスを
総合的に判断する。
That is, a strain gauge attached to the rod detects the tightening force of the rod, which is the stress of the cell stack, and sends this data to a strain measuring device provided outside the device. The strain measuring device then compares and examines the data output from the battery itself to comprehensively determine the stress in the cell stack.

以上のように、本発明は電池本体のセルスタ・ツクの締
付状態を、装置外部から常に監視することができる。そ
の為、セルスタックの異常を早期に発見でき、適切な保
安処置を取ることで、燃料電池発電装置全体の運用改善
に貢献できる。
As described above, according to the present invention, the tightening state of the cell stack of the battery main body can be constantly monitored from outside the device. Therefore, abnormalities in the cell stack can be detected early and appropriate safety measures can be taken, contributing to improved operation of the entire fuel cell power generation system.

(実施例) 本発明の一実施例を第1図乃至第3図に基いて具体的に
説明する。尚、第4図乃至第8図に示した従来例と同一
の部材については、同一符号を付し、説明は省略する。
(Example) An example of the present invention will be specifically described based on FIGS. 1 to 3. Note that the same members as those in the conventional example shown in FIGS. 4 to 8 are designated by the same reference numerals, and explanations thereof will be omitted.

即ち、第1図に示すように、電池本体Nにおいて、ロッ
ド26の上端部付近にはストレーンゲージ29が取付け
られている。このストレーンゲージ29はロッド26の
締付力を検出して、その検出信号をデータとして出力す
るものであり、データ出力用のストレーンゲージワイヤ
30が設置されている。一方、タンク21にはストレー
ンゲージ貫通部31が開口されている。このストレーン
ゲージ貫通部31には前記のストレーンケージワイヤ3
0が挿通されている。又、ストレーンゲージワイヤ30
の先端部は、タンク21の外側に設けられたストレーン
測定器32に接続されている。
That is, as shown in FIG. 1, in the battery body N, a strain gauge 29 is attached near the upper end of the rod 26. This strain gauge 29 detects the tightening force of the rod 26 and outputs the detection signal as data, and a strain gauge wire 30 for data output is installed. On the other hand, a strain gauge penetrating portion 31 is opened in the tank 21 . This strain gauge penetrating portion 31 has the strain cage wire 3
0 is inserted. Also, strain gauge wire 30
The tip of the tank 21 is connected to a strain measuring device 32 provided outside the tank 21.

ストレーン測定器32は電池本体Nの各ロッド26から
の検出データを比較、検討するようになっている。
The strain measuring device 32 is designed to compare and examine the detection data from each rod 26 of the battery body N.

更に、本実施例の燃料電池発電装置には、第2図に示す
ように、3つの電池本体N1、N2、N3が設置されて
いる。これら電池本体N1、N2、N3のロッド26に
は、ストレーンゲージ29が取付けられており、各スト
レーンゲージ29から延びるストレーンゲージワイヤ3
0は、全てストレーン測定器32に接続されている。
Furthermore, as shown in FIG. 2, three battery bodies N1, N2, and N3 are installed in the fuel cell power generation apparatus of this embodiment. Strain gauges 29 are attached to the rods 26 of these battery bodies N1, N2, and N3, and strain gauge wires 3 extending from each strain gauge 29
0 are all connected to the strain measuring device 32.

以上のような構成を有する本実施例の作用は次の通りで
ある。
The operation of this embodiment having the above configuration is as follows.

即ち、各ロッド26に設置されたストレーンゲージ29
がロッド26の締付力を検出し、ストレーンゲージワイ
ヤ30がこの検出信号を装置外部のストレーン測定器3
2に入力する。この様にして、ストレーン測定器32は
電池本体N1、N2、N3からの各出力データを集め、
ロッド26の締付力、即ちセルスタック9のストレスを
第3図に、  示すようなグラフにして表示する。従っ
て、第3図のDに示すように、電池本体N3におけるス
トレスが急速に低下した場合、電池本体N1、N2から
のデータと比較することにより、ストレスの変化を即座
に発見することができる。そして、電池本体N3を停止
させるなど、適切な保安処置を、  とることよって、
電池本体の異常発生を早い段階で、修正することができ
る。
That is, the strain gauge 29 installed on each rod 26
detects the tightening force of the rod 26, and the strain gauge wire 30 sends this detection signal to the strain measuring device 3 outside the device.
Enter 2. In this way, the strain measuring device 32 collects each output data from the battery bodies N1, N2, and N3,
The tightening force of the rod 26, that is, the stress of the cell stack 9, is displayed in a graph as shown in FIG. Therefore, as shown in D in FIG. 3, when the stress in the battery body N3 decreases rapidly, the change in stress can be immediately discovered by comparing data from the battery bodies N1 and N2. Then, by taking appropriate security measures such as stopping the battery body N3,
Abnormalities in the battery body can be corrected at an early stage.

以上のように、本実施例によれば、複数の電池本体を備
えていても、各ストレーンゲージ29からの検出データ
を1つのストレーン測定器32に集中させ、これにより
総合的に判断することができる。しかも、異常が発生し
た電池本体だけを適確に察知することができるため、多
数の電池本体を並設しても支障がなく、装置の大容量化
を進めることができる。
As described above, according to this embodiment, even if a plurality of battery bodies are provided, the detection data from each strain gauge 29 can be concentrated in one strain measuring device 32, thereby making it possible to make a comprehensive judgment. can. Moreover, since only the battery body in which an abnormality has occurred can be accurately detected, there is no problem even if a large number of battery bodies are arranged in parallel, and the capacity of the device can be increased.

又、ストレーン測定器32は装置外部に設置さ、  れ
ているため、容易に電池本体を常時監視することができ
る。その結果、電池本体の内部異常に対して素早く対応
することができ、装置の安全性及び信頼性が大きく向上
する。
Furthermore, since the strain measuring device 32 is installed outside the device, the battery body can be easily monitored at all times. As a result, it is possible to quickly respond to internal abnormalities in the battery body, and the safety and reliability of the device are greatly improved.

なお、本発明の燃料電池発電装置は、以上の実施例に限
定されるものではなく、ロッドの締付力さえ検出できれ
ば、ストレーンゲージは電池本体の複数本のロッドにど
のように設置しても良く、又、ストレーンゲージが設置
されるロッドの数、或いはロッドに設置されるストレー
ンゲージの数は適宜選択可能である。
Note that the fuel cell power generation device of the present invention is not limited to the above embodiments, and as long as the tightening force of the rods can be detected, the strain gauges can be installed on multiple rods of the battery body in any way. Furthermore, the number of rods on which strain gauges are installed or the number of strain gauges installed on rods can be selected as appropriate.

[発明の効果] 以上述べたように、本発明によれば、電池本体のロッド
にストレーンゲージを取付け、このストレーンゲージか
らの出力データを、ストレーン測定器により比較、検討
するという簡単な構成によって、装置外部から常時監視
を行うことができるため、優れた安全性及び信頼性を獲
得すると共に、監視作業が容易であり、ひいては電力の
安定供給を確保できる優れた燃料電池発電装置を提供す
ることができる。
[Effects of the Invention] As described above, according to the present invention, with a simple configuration in which a strain gauge is attached to the rod of the battery body and the output data from the strain gauge is compared and examined using a strain measuring device, Since constant monitoring can be performed from the outside of the device, it is possible to provide an excellent fuel cell power generation device that achieves excellent safety and reliability, facilitates monitoring work, and ensures a stable supply of electric power. can.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明の一実施例を示す縦断面図、第2図は本
実施例を示す構成図、第3図は本実施例による異常検出
の一例を含む電池本体N1、N2N3のセルスタックへ
のストレスのグラフ図、第4図は燃料電池の原理を示す
断面模型図、第5図は燃料電池の基本的な構成を示す斜
視図、第6図及び第7図は現在開発が進められている電
池本体の概略を示す平面図及び縦断面図、第8図は複数
個の電池本体で構成される燃料電池発電装置の一例を示
す構成図である。 1・・・多孔質電極、2・・・電解質層、3・・・電解
質マトリックス層、4・・・正極、5・・・負極、6・
・・溝付きインターコネクタ、7・・・水素ガス流路、
8・・・空気流路、9・・・セルスタック、10・・・
マニホールド、11・・・水素ガス供給管、12・・・
水素ガス排出管、13・・・空気供給管、14・・・空
気排出管、15・・・冷却水供給管、16・・・冷却水
排出管、17・・・電力端子(正極)、18・・・電力
端子(負極)、19・・・接続導体、20・・・ブッシ
ング、21・・・タンク、22・・・集電板、23・・
・絶縁板、24・・・締付板、25・・・支え金具、2
6・・・ロッド、27・・・皿ばね、28・・・ナツト
、29・・・ストレーンゲージ、30・・・ストレーン
ゲージワイヤ、31・・・ストレーンゲージワイヤ、3
2・・・ストレーン測定器。
FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a configuration diagram showing this embodiment, and FIG. 3 is a cell stack of battery bodies N1 and N2N3 including an example of abnormality detection according to this embodiment. Figure 4 is a cross-sectional model diagram showing the principle of a fuel cell, Figure 5 is a perspective view showing the basic structure of a fuel cell, and Figures 6 and 7 are currently under development. FIG. 8 is a configuration diagram showing an example of a fuel cell power generation device composed of a plurality of battery bodies. DESCRIPTION OF SYMBOLS 1... Porous electrode, 2... Electrolyte layer, 3... Electrolyte matrix layer, 4... Positive electrode, 5... Negative electrode, 6...
... Grooved interconnector, 7... Hydrogen gas flow path,
8...Air flow path, 9...Cell stack, 10...
Manifold, 11...Hydrogen gas supply pipe, 12...
Hydrogen gas discharge pipe, 13... Air supply pipe, 14... Air discharge pipe, 15... Cooling water supply pipe, 16... Cooling water discharge pipe, 17... Power terminal (positive electrode), 18 ... Power terminal (negative electrode), 19... Connection conductor, 20... Bushing, 21... Tank, 22... Current collector plate, 23...
・Insulating plate, 24... Tightening plate, 25... Supporting metal fittings, 2
6... Rod, 27... Belleville spring, 28... Nut, 29... Strain gauge, 30... Strain gauge wire, 31... Strain gauge wire, 3
2...Strain measuring device.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 一対の電極間に電解質層を介在させて複数個の矩形平面
状の単電池を四角柱状に積層し、これを上下の締付板に
締結してセルスタックを形成し、このセルスタックの上
下に支え金具を配設し、これらの支え金具を締付けるロ
ッド及びナットを有すると共に、タンク内に収納してな
る電池本体より構成した燃料電池発電装置において、 前記ロッドにストレーンゲージを取付け、 各電池本体のストレーンゲージから出力されたデータを
比較するストレーン測定器を電池本体外部に設置する、 ことを特徴とする燃料電池発電装置。
[Claims] A cell stack is formed by stacking a plurality of rectangular planar unit cells in a square column shape with an electrolyte layer interposed between a pair of electrodes, and fastening this to upper and lower clamping plates. In a fuel cell power generation device comprising support fittings arranged above and below the cell stack, rods and nuts for tightening these support fittings, and a battery body housed in a tank, a strain gauge is attached to the rod. A fuel cell power generation device characterized in that a strain measuring device for comparing data output from strain gauges of each battery body is installed outside the battery body.
JP2279342A 1990-10-19 1990-10-19 Fuel cell power generator Pending JPH04155771A (en)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2002009216A3 (en) * 2000-07-19 2003-02-27 Ballard Power Systems Method and apparatus for measuring displacement of a fuel cell stack during assembly

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