JPH04301376A - Fuel cell generating system - Google Patents
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- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/50—Fuel cells
Abstract
Description
【０００１】［発明の目的］[Object of the invention]
【０００２】0002
【産業上の利用分野】本発明は、燃料電池発電システム
に係り、特に、発電部とガス供給用のマニホ―ルドとの
間の絶縁異常発生時に、この絶縁異常を検出してシステ
ムの保護を図るための技術に関する。[Industrial Application Field] The present invention relates to a fuel cell power generation system, and in particular, when an insulation abnormality occurs between a power generation section and a gas supply manifold, this insulation abnormality is detected and the system is protected. Regarding technology to achieve this goal.
【０００３】0003
【従来の技術】近年、燃料の有しているエネルギ―を直
接電気的エネルギ―に変換するものとして、燃料電池発
電システムが知られている。この燃料電池発電システム
は通常、電解質を挟んで一対の多孔質電極を配置して燃
料電池を構成すると共に、一方の電極の背面に水素など
の燃料を接触させ、また他方の電極の背面に酸素などの
酸化剤を接触させ、この時起こる電気化学反応を利用し
て、上記電極間から、電気エネルギ―を取出すようにし
たものであり、上記燃料と酸化剤が供給されている限り
、高い変換効率で電気エネルギ―を取出すことができる
ものである。2. Description of the Related Art In recent years, fuel cell power generation systems have been known as systems that directly convert the energy contained in fuel into electrical energy. This fuel cell power generation system usually consists of a pair of porous electrodes arranged with an electrolyte in between, and a fuel such as hydrogen is brought into contact with the back of one electrode, and oxygen is brought into contact with the back of the other electrode. This method uses the electrochemical reaction that occurs when an oxidizing agent such as Electrical energy can be extracted efficiently.
【０００４】ところで、このような燃料電池発電システ
ムによって、大出力規模のプラントを構成する場合、燃
料電池本体の単位であるスタック電池を多数使用し、こ
れらの多数のスタック電池を電気的に直並列接続するこ
とになる。特に、高電圧を得るためには、スタック電池
の直並列接続数を多くする必要があるが、このように多
数のスタック電池を接続した場合、高電位にあるスタッ
ク電池の発電部が、大地電位にあるマニホ―ルド、締付
金具、圧力容器などに対して高電圧を発生するため、こ
れらの間を、高電圧に耐え得るように電気的に絶縁しな
ければならない。By the way, when constructing a large output scale plant using such a fuel cell power generation system, a large number of stack batteries, which are the unit of the fuel cell body, are used, and these stack batteries are connected electrically in series and parallel. will be connected. In particular, in order to obtain high voltage, it is necessary to increase the number of series-parallel connections of stacked batteries, but when a large number of stacked batteries are connected in this way, the power generation part of the stacked batteries, which is at a high potential, is Since high voltage is generated for the manifolds, fasteners, pressure vessels, etc. in the equipment, these must be electrically insulated to withstand the high voltage.
【０００５】この場合、発電部と締付金具、圧力容器と
の間の絶縁保持は比較的容易であるが、発電部とマニホ
―ルドとの間の絶縁保持は、これらの間のガスシ―ルも
兼用しているため、極めて難しい。また、発電部と締付
金具との絶縁保持も、長時間運転による絶縁部材の劣化
などにより信頼性が低下する危険性がある。[0005] In this case, it is relatively easy to maintain insulation between the power generation section, the clamping fittings, and the pressure vessel, but insulation between the power generation section and the manifold cannot be maintained unless there is a gas seal between them. This is extremely difficult as it also serves as Furthermore, there is a risk that the reliability of maintaining insulation between the power generating section and the fastening fittings will decrease due to deterioration of the insulating member due to long-term operation.
【０００６】このような燃料電池発電システムにおける
高電圧の発生及び絶縁保持に関して、図３及び図４を参
照して説明する。まず、図３は、スタック電池（燃料電
池本体）を直列接続してなる燃料電池発電システムの、
対地電位発生分布を示す説明図である。図３に示すよう
に、スタック電池１は、発電部２を圧力容器３内に収納
してなり、スタック電池１の発生直流電力は、発電部２
の上下端部からそれぞれ引き出された陰極端子４及び陽
極端子５より取出し得るように構成されている。そして
、このような構成を有するスタック電池１を、図３にお
いて、Ｓ１ 〜Ｓｎ という識別符号によって示すよう
に、ｎ基設置し、これらのｎ基のスタック電池Ｓ１ 〜
Ｓｎ をケ―ブル６で直列接続し、その一端にあるスタ
ック電池Ｓ１ の陰極端子４をアース線７で設置した場
合、１基のスタック電池１の発生電圧をＥとすると、他
端にある最高電位のスタック電池Ｓｎ の発電部２と圧
力容器３との間の発生電圧はｎ＊Ｅ＝ｎＥとなる。Generation of high voltage and insulation maintenance in such a fuel cell power generation system will be explained with reference to FIGS. 3 and 4. First, Figure 3 shows a fuel cell power generation system in which stacked batteries (fuel cell bodies) are connected in series.
FIG. 3 is an explanatory diagram showing the distribution of ground potential generation. As shown in FIG. 3, the stacked battery 1 includes a power generation section 2 housed in a pressure vessel 3, and the DC power generated by the stacked battery 1 is transferred to the power generation section 2.
It is configured such that it can be taken out from the cathode terminal 4 and the anode terminal 5 which are respectively drawn out from the upper and lower ends. Then, n stack batteries 1 having such a configuration are installed as shown by identification symbols S1 to Sn in FIG. 3, and these n stack batteries S1 to Sn are installed.
Sn are connected in series with a cable 6, and the cathode terminal 4 of the stacked battery S1 at one end is connected to the ground wire 7. If the generated voltage of one stacked battery 1 is E, then the maximum voltage at the other end is The voltage generated between the power generation section 2 of the stacked battery Sn and the pressure vessel 3 is n*E=nE.
【０００７】一方、従来のスタック電池（燃料電池本体
）１は、図４に示すように構成されている。ここで、図
４の（Ａ）は、スタック電池の横断面図、（Ｂ）は、縦
断面図である。すなわち、発電部２は、多数枚の発電セ
ルを上下に積層してなり、この発電部２の上下には、板
状の絶縁部材８，９を介して配置された締付金具１０，
１１が、締付ロッド１２を使用した締付けにより一体化
されている。On the other hand, a conventional stack battery (fuel cell main body) 1 is constructed as shown in FIG. Here, (A) of FIG. 4 is a cross-sectional view of the stacked battery, and (B) is a vertical cross-sectional view of the stacked battery. That is, the power generation section 2 is formed by stacking a large number of power generation cells vertically, and on the top and bottom of this power generation section 2, there are clamping fittings 10, which are disposed with plate-shaped insulating members 8, 9 interposed therebetween.
11 are integrated by tightening using a tightening rod 12.
【０００８】また、発電部２の側面には、燃料及び酸化
剤ガスを給排するための燃料室及び酸化剤室として機能
するマニホ―ルド１３が配設されている。さらに、発電
部２とマニホ―ルド１３との間には、燃料及び酸化剤ガ
スのリ―クを防止するためのガスシ―ル１４が介挿され
ている。なお、図中１５は、マニホ―ルド１３に接続さ
れた配管、１６は発電部２の上下端部にそれぞれ接続さ
れたリード線であり、発電部２の上端部に接続されたリ
ード線１６は、陰極端子４に接続され、発電部２の下端
部に接続されたリード線は、陽極端子５に接続されてい
る。この場合、ガスシ―ル１４は、ガスリークの防止機
能に加えて、発電部２とマニホ―ルド１３との間の絶縁
保持機能を持たなければならない。また、陰極端子４及
び陽極端子５は、大地電位にある圧力容器３に対して、
発電部２での発生直流電圧を出力するのに十分な絶縁特
性を保持しなければならない。Further, a manifold 13 is provided on the side surface of the power generating section 2 and functions as a fuel chamber and an oxidizing agent chamber for supplying and discharging fuel and oxidizing gas. Further, a gas seal 14 is inserted between the power generation section 2 and the manifold 13 to prevent leakage of fuel and oxidant gas. In addition, in the figure, 15 is a pipe connected to the manifold 13, 16 is a lead wire connected to the upper and lower ends of the power generation section 2, and the lead wire 16 connected to the upper end of the power generation section 2 is , a lead wire connected to the cathode terminal 4 and connected to the lower end of the power generation section 2 is connected to the anode terminal 5. In this case, the gas seal 14 must have the function of maintaining insulation between the power generation section 2 and the manifold 13 in addition to the function of preventing gas leaks. In addition, the cathode terminal 4 and the anode terminal 5 are connected to the pressure vessel 3 which is at ground potential.
Sufficient insulation properties must be maintained to output the DC voltage generated by the power generation section 2.
【０００９】[0009]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図３に
示すような、直列接続されたスタック電池のうち、最高
電位のスタック電池Ｓｎ の発電部２における最大対地
電位は、ｎＥとなるため、陰極端子４及び陽極端子５、
絶縁部材８，９、及びガスシ―ル１４の絶縁耐力は、こ
の最大対地電位ｎＥを基準として設計する必要があり、
設計上の制約が大きい。特に、発電部２とマニホールド
１３との間のガスシ―ル１４はガスリ―クの防止と絶縁
保持という複合機能を兼備しなければならないため、そ
の材料、構造、品質、信頼性の点で大きな制約があり、
充分な絶縁保持機能を得ることは困難であった。そのた
め、従来のスタック電池においては、発電部２からのリ
ン酸の染み出しに伴うマニホ―ルド１３間の液絡などに
より、発電部２とマニホ―ルド１３間に短絡部を生じ易
かった。そして、この部分でリ―ク電流が流れた場合、
電池特性が低下し、ついには電池破損に至る危険性が高
かった。また、発電部２と締付金具１０，１１間におい
ても、長時間運転による絶縁部材８，９の劣化によって
、短絡部を生じる場合があり、このことも問題となって
いた。[Problems to be Solved by the Invention] However, among the stacked batteries connected in series as shown in FIG. 4 and an anode terminal 5,
The dielectric strength of the insulating members 8, 9 and the gas seal 14 must be designed based on this maximum ground potential nE,
There are major design constraints. In particular, the gas seal 14 between the power generation section 2 and the manifold 13 must have the combined functions of preventing gas leaks and maintaining insulation, so there are major restrictions in terms of its material, structure, quality, and reliability. There is,
It was difficult to obtain sufficient insulation retention function. Therefore, in the conventional stack battery, a short circuit easily occurs between the power generation section 2 and the manifold 13 due to a liquid junction between the manifolds 13 due to seepage of phosphoric acid from the power generation section 2. If leakage current flows in this part,
There was a high risk that the battery characteristics would deteriorate and the battery would eventually break. Furthermore, a short circuit may occur between the power generation section 2 and the fastening fittings 10, 11 due to deterioration of the insulating members 8, 9 due to long-term operation, which also poses a problem.
【００１０】一方、このような短絡部の発生に対し、従
来のスタック電池においては、発電部２とマニホ―ルド
１３間、及び発電部２と締付金具１０，１１間の短絡な
どの異常状態を早期に発見する手段が具備されていなか
った。そのため、極端な電池特性劣化が検出された場合
に、初めて短絡と診断される状況であり、このような場
合には、すでに電池の損傷が拡大しており、感電事故の
危険性も高く、問題となっていた。On the other hand, in response to the occurrence of such short circuits, in conventional stacked batteries, abnormal conditions such as short circuits between the power generation section 2 and the manifold 13, and between the power generation section 2 and the clamping fittings 10 and 11 are detected. There were no means in place to detect it early. Therefore, a short circuit is only diagnosed when extreme deterioration of battery characteristics is detected. In such a case, the damage to the battery has already spread, and the risk of electric shock is high, causing the problem. It became.
【００１１】本発明は、上記のような従来技術の課題を
解決するためになされたものであり、その目的は、燃料
電池本体内において、特に、発電部とマニホールドとの
間に絶縁不良が生じてリ―ク電流が流れるような異常状
態を、確実且つ迅速に検知可能とすることにより、電池
の損傷が拡大しないうちに早期に対処し得るような、安
全性及び信頼性の高い、優れた燃料電池発電システムを
提供することである。The present invention has been made to solve the problems of the prior art as described above, and its purpose is to prevent insulation failure from occurring within the fuel cell body, particularly between the power generation section and the manifold. By making it possible to reliably and quickly detect abnormal conditions such as leakage current flowing through batteries, this technology is a highly safe and reliable technology that enables early countermeasures to be taken before battery damage spreads. The purpose is to provide a fuel cell power generation system.
【００１２】［発明の構成］[Configuration of the invention]
【００１３】[0013]
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の燃料電池発電システムは、複数個発電セル
を上下方向に積層して発電部とし、この発電部の上下端
部を絶縁部材を介して締付金具により締付けると共に、
発電部の上下端部から出力端子をそれぞれ引き出し、発
電部の側面には配管部分を有する燃料及び酸化剤ガス給
排用のマニホ―ルドを配設し、さらに、その周囲を圧力
容器で覆って燃料電池本体を形成してなる燃料電池発電
システムにおいて、出力端子のうちのいずれか一方の出
力端子とマニホ―ルドとを電気的に接続して同電位とす
ると共に、この電気的接続部の電流または電圧を検出す
る検出手段と、この検出手段による検出値と許容値とを
比較処理する演算処理手段とを備えたことを特徴として
いる。[Means for Solving the Problems] In order to achieve the above object, the fuel cell power generation system of the present invention has a plurality of power generation cells stacked vertically to form a power generation section, and the upper and lower ends of the power generation section are insulated. At the same time as tightening with a tightening fitting through the member,
Output terminals are drawn out from the upper and lower ends of the power generation section, and a manifold with piping for supplying and discharging fuel and oxidizing gas is installed on the side of the power generation section, and the surrounding area is covered with a pressure vessel. In a fuel cell power generation system formed by a fuel cell main body, one of the output terminals and the manifold are electrically connected to have the same potential, and the current at this electrical connection is Alternatively, it is characterized by comprising a detection means for detecting voltage, and an arithmetic processing means for comparing the detected value by the detection means and an allowable value.
【００１４】この場合、通常は、発電部の下端部から引
き出された陽極端子とガス給排用マニホールドとを電気
的に接続する。また、本発明のシステムの実際の運用に
当たっては、演算処理手段による比較処理に基づいて、
発電部とマニホ―ルドとの間の絶縁状態の判定を行い、
この判定結果に応じて一定の警報を発したり、または、
一定の保護処理を行う警報・保護系を設けることが可能
である。あるいは、演算処理手段自体によって、判定を
行い、この判定結果を警報・保護系に出力することも可
能である。さらに、出力端子とマニホールドに加えて、
出力端子の引き出し端部側の締付金具をも電気的に接続
してこれらを同電位とし、出力端子とマニホ―ルドとの
間、及び出力端子と締付金具との間の各々について電流
または電圧を検出するように構成することも可能である
。[0014] In this case, normally the anode terminal drawn out from the lower end of the power generation section and the gas supply/discharge manifold are electrically connected. In addition, in actual operation of the system of the present invention, based on comparison processing by the arithmetic processing means,
Determine the insulation state between the power generation section and the manifold,
Depending on the result of this judgment, a certain warning may be issued, or
It is possible to provide an alarm and protection system that performs certain protection procedures. Alternatively, it is also possible to make the determination by the arithmetic processing means itself and output the determination result to the alarm/protection system. Additionally, in addition to the output terminals and manifolds,
The clamping fittings on the pull-out end side of the output terminal are also electrically connected so that they have the same potential, and the current or It is also possible to configure it to detect voltage.
【００１５】[0015]
【作用】以上のような構成を有する本発明の燃料電池発
電システムにおいては、その燃料電池本体の発電運転中
、検出手段を常時動作状態（監視・測定状態）とするこ
とにより、燃料電池本体の発電部とマニホ―ルドとの間
に絶縁不良が生じ、短絡部が発生した場合には、電気的
接続部を通過して出力端子と短絡部との間に流れるリー
ク電流またはこのリーク電流に基づく電圧を迅速に検出
できる。そして、演算処理手段により、このように検出
された検出値と、許容値とを比較処理し、この処理結果
に基づいて、発電部とマニホ―ルドとの間の絶縁状態の
判定を行うことができる。[Operation] In the fuel cell power generation system of the present invention having the above-described configuration, the detection means is kept in a constant operating state (monitoring/measuring state) during the power generation operation of the fuel cell main body, so that the fuel cell main body If a short circuit occurs due to poor insulation between the power generation part and the manifold, leakage current that passes through the electrical connection and flows between the output terminal and the short circuit, or based on this leakage current, Voltage can be detected quickly. Then, the arithmetic processing means compares the detection value detected in this way with the allowable value, and based on the processing result, it is possible to determine the insulation state between the power generation section and the manifold. can.
【００１６】また、警報・保護系を設けた場合には、判
定結果に応じて一定の警報を発したり、または、一定の
保護処理を行うことができる。さらに、出力端子と締付
金具との間の電流または電圧を検出するように構成した
場合には、発電部と締付金具間の絶縁状態の判定を行う
ことができる。Further, when an alarm/protection system is provided, a certain alarm can be issued or a certain protection process can be performed depending on the determination result. Furthermore, when configured to detect the current or voltage between the output terminal and the fastening fitting, it is possible to determine the insulation state between the power generation section and the fastening fitting.
【００１７】[0017]
【実施例】以下、本発明による燃料電池発電システムの
一実施例（第１実施例）を図１に基づいて具体的に説明
する。なお、図１は、スタック電池（燃料電池本体）を
示す縦断面図及びその検出用付帯設備を示す回路図であ
る。また、図４に示した従来技術と同一部分には、同一
符号を付し、説明は省略する。[Embodiment] Hereinafter, an embodiment (first embodiment) of a fuel cell power generation system according to the present invention will be specifically described with reference to FIG. Note that FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing a stacked battery (fuel cell main body) and a circuit diagram showing ancillary equipment for detection thereof. Further, the same parts as those in the prior art shown in FIG. 4 are denoted by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted.
【００１８】本実施例においては、図１に示すように、
スタック電池１（燃料電池本体）の発電部２の下端部か
ら引き出された陽極端子５とマニホ―ルド１３との間、
及び陽極端子５と下部締付金具１１との間は、それぞれ
、リ―ド線２０ａ，２０ｂを介して電気的に導通するよ
うに構成されている。この場合、上部締付金具１０は、
締付ロッド１２を介して導通するように構成されている
。In this embodiment, as shown in FIG.
Between the anode terminal 5 pulled out from the lower end of the power generation section 2 of the stack battery 1 (fuel cell main body) and the manifold 13,
The anode terminal 5 and the lower fastening fitting 11 are configured to be electrically connected via lead wires 20a and 20b, respectively. In this case, the upper fastening fitting 10 is
It is configured to be electrically connected via the tightening rod 12.
【００１９】そして、陽極端子５とマニホ―ルド１３と
の間のリード線２０ａ、及び陽極端子５と下部締付金具
１１との間のリ―ド線２０ｂ上には、本発明における検
出手段として、リ―ク電流を測定する第１、第２の電流
検出器２１ａ，２１ｂが設けられており、検出電流値信
号を出力するようになっている。また、第１、第２の電
流検出器２１ａ，２１ｂには、本発明における演算処理
手段である演算器２２が接続されている。この演算器２
２は、第１、第２の電流検出器２１ａ，２１ｂから出力
された検出電流値信号を受け取り、この検出電流値と、
予め入力されたリーク電流の許容電流値とを比較演算処
理して絶縁状態の判定を行い、異常状態と判定した場合
に、異常信号を出力するように構成されている。さらに
、演算器２２には、演算器２２の異常信号を受け取って
、一定の警報を発したり、または、一定の保護処理を行
う警報・保護系２３が接続されている。On the lead wire 20a between the anode terminal 5 and the manifold 13, and on the lead wire 20b between the anode terminal 5 and the lower fastener 11, there is provided a detection means in the present invention. , first and second current detectors 21a and 21b for measuring leakage current are provided, and output a detected current value signal. Further, a computing unit 22, which is computing processing means in the present invention, is connected to the first and second current detectors 21a and 21b. This computing unit 2
2 receives the detected current value signal output from the first and second current detectors 21a and 21b, and receives the detected current value and
The insulation state is determined by comparing and calculating the allowable current value of the leak current that has been input in advance, and when it is determined that it is in an abnormal state, it is configured to output an abnormal signal. Furthermore, an alarm/protection system 23 is connected to the computing unit 22, which receives an abnormality signal from the computing unit 22 and issues a certain alarm or performs certain protection processing.
【００２０】以上のような構成を有する本実施例の燃料
電池発電システムにおいて、例えば図１に示す“Ａ”の
部分のガスシ―ル１４の絶縁劣化が進行した場合、スタ
ック電池１で最も電圧の高い陽極端子５から、第１の電
流検出器２１ａを介してリ―ド線２０ａを通り、絶縁劣
化部分“Ａ”にリ―ク電流が流れる。この時、第１の電
流検出器２１ａで検出された検出電流値は、演算器２２
に入力される。そして、演算器２２において、以下の演
算が行われる。
ΔＩ＝（第１の電流検出器２１ａの検出電流値）−
（許容電流値）
…（１）ここで、
リーク電流の許容電流値としては、リ―ク電流が流れて
も電池特性低下の影響が無視でき、電池の損傷に至らな
い程度の所定の値を使用する。そして、この（１）式の
左辺が、ΔＩ＜０の関係になった場合、すなわち、検出
電流値が許容電流値を越えた場合に、異常状態と判定さ
れ、警報・保護系２３に異常信号が出力され、警報・保
護系２３は警報または保護の処理を実施する。In the fuel cell power generation system of this embodiment having the above-described configuration, for example, if insulation deterioration of the gas seal 14 in the section "A" shown in FIG. A leakage current flows from the high anode terminal 5 to the insulation deteriorated portion "A" through the first current detector 21a and the lead wire 20a. At this time, the detected current value detected by the first current detector 21a is
is input. Then, the following calculations are performed in the calculation unit 22. ΔI=(detected current value of first current detector 21a)−
(Allowable current value)
...(1) Here,
As the allowable current value of the leakage current, a predetermined value is used so that even if the leakage current flows, the influence of deterioration of battery characteristics can be ignored and the battery will not be damaged. When the left side of equation (1) has a relationship of ΔI<0, that is, when the detected current value exceeds the allowable current value, it is determined that an abnormal state exists, and an abnormality signal is sent to the alarm/protection system 23. is output, and the alarm/protection system 23 carries out alarm or protection processing.
【００２１】従って、本実施例の燃料電池発電システム
によれば、発電部２とマニホ―ルド１３または締付金具
１０，１１間に、絶縁不良が生じてリ―ク電流が流れる
ような異常状態を、確実且つ迅速に検知することができ
る。すなわち、このような異常状態を検出する適切な手
段を持たなかった従来技術において、このような異常状
態のままで運転が続行されることによって生じていた電
池の破損事故及び感電事故などを、本実施例においては
未然に防止することが可能となり、燃料電池の安全性及
びプラントの運用面で大きな効果を得ることができる。Therefore, according to the fuel cell power generation system of this embodiment, an abnormal state in which a leakage current flows due to poor insulation between the power generation section 2 and the manifold 13 or the fastening fittings 10 and 11 can occur. can be detected reliably and quickly. In other words, with conventional technology that did not have an appropriate means to detect such an abnormal state, it is possible to prevent battery damage accidents and electric shock accidents that would occur due to continued operation in such an abnormal state. In the embodiment, it is possible to prevent this from happening, and it is possible to obtain great effects in terms of fuel cell safety and plant operation.
【００２２】次に、本発明の他の実施例（第２実施例）
について図２を用いて説明する。なお、図２は、スタッ
ク電池（燃料電池本体）を示す縦断面図及びその検出用
付帯設備を示す回路図である。また、前記第１実施例と
同一部分には、同一符号を付してその説明を省略する。
この第２実施例において、陽極端子５とマニホ―ルド１
３との間、及び陽極端子５と下部締付金具１１との間は
、それぞれ、リ―ド線２０ａ，２０ｂを介して電気的に
導通するように構成されている。Next, another embodiment of the present invention (second embodiment)
This will be explained using FIG. 2. Note that FIG. 2 is a longitudinal sectional view showing a stacked battery (fuel cell main body) and a circuit diagram showing ancillary equipment for detection thereof. Further, the same parts as those in the first embodiment are given the same reference numerals, and the explanation thereof will be omitted. In this second embodiment, the anode terminal 5 and the manifold 1
3 and between the anode terminal 5 and the lower clamping fitting 11 are configured to be electrically connected via lead wires 20a and 20b, respectively.
【００２３】この場合、本実施例においては、リ―ド線
２０ａ，２０ｂ上に、絶縁不良時に生じるリ―ク電流の
最大許容値で断するフュ―ズ２５ａ，２５ｂをそれぞれ
介在させている。そして、本発明に従う検出手段として
は、このフュ―ズ２５ａ，２５ｂの両端の電圧を測定す
る第１、第２の電圧検出器２６ａ，２６ｂが設けられて
おり、検出電圧値信号を出力するようになっている。ま
た、第１、第２の電圧検出器２６ａ，２６ｂには、本発
明における演算処理手段である演算器２７が接続されて
いる。この演算器２７は、第１、第２の電圧検出器２６
ａ，２６ｂから出力された検出電圧値信号を受け取り、
この検出電圧値と、予め入力された許容電圧値とを比較
演算処理して絶縁状態の判定を行い、異常状態と判定し
た場合に、異常信号を出力するように構成されている。
なお、この場合の許容電圧値は、フュ―ズ２５ａ，２５
ｂの抵抗値とリ―ク電流の許容値から決定される。さら
に、前記第１実施例と同様に、演算器２７には、演算器
２７の異常信号を受け取って、一定の警報を発したり、
または、一定の保護処理を行う警報・保護系２３が接続
されている。In this case, in this embodiment, fuses 25a and 25b are interposed on the lead wires 20a and 20b, respectively, so that the fuses 25a and 25b are disconnected at the maximum allowable value of the leakage current that occurs when the insulation is defective. The detection means according to the present invention includes first and second voltage detectors 26a and 26b that measure the voltage across the fuses 25a and 25b, and output a detected voltage value signal. It has become. Further, an arithmetic unit 27, which is an arithmetic processing means in the present invention, is connected to the first and second voltage detectors 26a and 26b. This calculator 27 includes first and second voltage detectors 26
Receive the detected voltage value signal output from a, 26b,
This detected voltage value and a pre-input permissible voltage value are compared and processed to determine the insulation state, and when an abnormal state is determined, an abnormality signal is output. Note that the allowable voltage value in this case is for fuses 25a, 25
It is determined from the resistance value of b and the allowable value of leakage current. Further, as in the first embodiment, the arithmetic unit 27 receives an abnormality signal from the arithmetic unit 27 and issues a certain alarm.
Alternatively, an alarm/protection system 23 that performs certain protection processing is connected.
【００２４】以上のような構成を有する本実施例の燃料
電池発電システムは、前記第１実施例と同様の作用効果
を得ることができるのみでなく、フューズ２５ａ，２５
ｂによる電池保護機能を有している。すなわち、絶縁不
良の進行に伴い、リ―ク電流が増大し、最大許容電流値
を越えた場合、フュ―ズ２５ａ，２５ｂが切断すること
でリ―ク電流を消去し、電池の破損を速やかに防止する
ことができる。The fuel cell power generation system of this embodiment having the above-mentioned configuration can not only obtain the same effects as the first embodiment, but also the fuses 25a, 25
It has a battery protection function according to b. In other words, if the leakage current increases as the insulation failure progresses and exceeds the maximum allowable current value, the fuses 25a and 25b are cut to eliminate the leakage current and promptly prevent battery damage. can be prevented.
【００２５】なお、本発明は前記実施例に限定されるも
のではなく、例えば、締付金具と燃料電池本体の出力端
子が完全に短絡構造であるような構造についても、同様
に適用可能である。すなわち、このような構造について
は、検出手段として出力端子とマニホールドとの間の電
流または電圧を検出する検出器のみを設け、さらに、演
算器及び警報・保護系を設けてシステムを構成可能であ
る。そして、このようなシステムにおいても、前記実施
例と同様の優れた作用効果を得られる。また、本発明に
おいて、検出手段、演算処理手段、警報・保護系などの
具体的な構成は適宜選択可能である。It should be noted that the present invention is not limited to the above-mentioned embodiments, but can be similarly applied to a structure in which, for example, the clamping fitting and the output terminal of the fuel cell main body are completely short-circuited. . That is, for such a structure, it is possible to configure a system by providing only a detector that detects the current or voltage between the output terminal and the manifold as a detection means, and further providing a computing unit and an alarm/protection system. . Also in such a system, excellent effects similar to those of the above embodiment can be obtained. Further, in the present invention, the specific configurations of the detection means, arithmetic processing means, alarm/protection system, etc. can be selected as appropriate.
【００２６】[0026]
【発明の効果】以上説明したように、本発明においては
、燃料電池本体の出力端子とマニホ―ルドを電気的に接
続してこれらを同電位とし、この場合の電気的接続部の
電流または電圧を検出して、検出値と許容値との比較処
理を行うように構成したことにより、燃料電池本体内に
おいて、特に、発電部とマニホールドとの間に絶縁不良
が生じてリ―ク電流が流れるような異常状態を、確実且
つ迅速に検知可能であるため、電池の損傷が拡大しない
うちに早期に対処し得るような、安全性及び信頼性の高
い、優れた燃料電池発電システムを提供することができ
る。As explained above, in the present invention, the output terminal of the fuel cell main body and the manifold are electrically connected to have the same potential, and the current or voltage of the electrical connection in this case is By detecting the detected value and comparing the detected value with the allowable value, insulation failure occurs within the fuel cell itself, especially between the power generation section and the manifold, causing leakage current to flow. To provide an excellent fuel cell power generation system with high safety and reliability, which can detect such an abnormal state reliably and quickly, so that it can be dealt with at an early stage before damage to the battery spreads. Can be done.
【図１】本発明による燃料電池発電システムの第１実施
例におけるスタック電池を示す縦断面図及びその検出用
付帯設備を示す回路図。FIG. 1 is a vertical cross-sectional view showing a stacked battery in a first embodiment of a fuel cell power generation system according to the present invention, and a circuit diagram showing ancillary equipment for detection thereof.
【図２】本発明による燃料電池発電システムの第２実施
例におけるスタック電池を示す縦断面図及びその検出用
付帯設備を示す回路図。FIG. 2 is a vertical cross-sectional view showing a stacked battery in a second embodiment of the fuel cell power generation system according to the present invention, and a circuit diagram showing ancillary equipment for detection thereof.
【図３】スタック電池（燃料電池本体）を直列接続して
なる燃料電池発電システムの、対地電位発生分布を示す
説明図。FIG. 3 is an explanatory diagram showing the ground potential generation distribution of a fuel cell power generation system in which stacked batteries (fuel cell bodies) are connected in series.
【図４】従来の燃料電池発電システムにおけるスタック
電池を示す横断面図及び縦断面図。FIG. 4 is a cross-sectional view and a longitudinal cross-sectional view showing a stack battery in a conventional fuel cell power generation system.
１ スタック電池（燃料電池本体）２
発電部
３ 圧力容器
４ 陰極端子
５ 陽極端子
６ ケ―ブル
７ ア―ス線
８，９ 絶縁板
１０，１１締付金具
１２ 締付ロッド
１３ マニホ―ルド
１４ ガスシ―ル
１５ 配管
１６ リ―ド線
２０ａ，２０ｂリ―ド線
２１ａ，２１ｂ電流検出器
２２，２７演算器
２３ 警報・保護系
２５ａ，２５ｂフュ―ズ
２６ａ，２６ｂ電圧検出器1 Stack battery (fuel cell body) 2
Power generation section 3 Pressure vessel 4 Cathode terminal 5 Anode terminal 6 Cable 7 Earth wires 8, 9 Insulating plates 10, 11 Tightening fittings 12 Tightening rod 13 Manifold 14 Gas seal 15 Piping 16 Lead wire 20a, 20b Lead wire 21a, 21b Current detector 22, 27 Arithmetic unit 23 Alarm/protection system 25a, 25b Fuse 26a, 26b Voltage detector
Claims (1)
発電部とし、この発電部の上下端部を絶縁部材を介して
締付金具により締付けると共に、発電部の上下端部から
出力端子をそれぞれ引き出し、発電部の側面には配管部
分を有する燃料及び酸化剤ガス給排用のマニホ―ルドを
配設し、さらに、その周囲を圧力容器で覆って燃料電池
本体を形成してなる燃料電池発電システムにおいて、前
記出力端子のうちのいずれか一方の出力端子とマニホ―
ルドとを電気的に接続して同電位とすると共に、この電
気的接続部の電流または電圧を検出する検出手段と、こ
の検出手段による検出値と許容値とを比較処理する演算
処理手段とを備えたことを特徴とする燃料電池発電シス
テム。Claim 1: A plurality of power generation cells are stacked vertically to form a power generation section, the upper and lower ends of this power generation section are tightened with clamping fittings via an insulating member, and output terminals are connected from the upper and lower ends of the power generation section. A fuel cell has a manifold for supplying and discharging fuel and oxidizing gas that has a piping section on the side of the power generation section, and is further surrounded by a pressure vessel to form the fuel cell main body. In the power generation system, one of the output terminals and the manifold are connected to each other.
and a detection means for detecting the current or voltage of this electrical connection, and an arithmetic processing means for comparing the detected value by the detection means with an allowable value. A fuel cell power generation system characterized by:
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3066790A JPH04301376A (en) | 1991-03-29 | 1991-03-29 | Fuel cell generating system |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3066790A JPH04301376A (en) | 1991-03-29 | 1991-03-29 | Fuel cell generating system |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04301376A true JPH04301376A (en) | 1992-10-23 |
Family
ID=13326010
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3066790A Pending JPH04301376A (en) | 1991-03-29 | 1991-03-29 | Fuel cell generating system |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04301376A (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002208424A (en) * | 2001-01-12 | 2002-07-26 | Toyota Motor Corp | Micro short circuit detecting method for fuel cell |
| DE112005002361T5 (en) | 2004-09-28 | 2009-03-12 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha, Toyota-shi | Electrical loss detection apparatus and method for detecting electrical loss for a fuel cell |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0221573A (en) * | 1988-07-08 | 1990-01-24 | Fuji Electric Co Ltd | Fuel cell |
-
1991
- 1991-03-29 JP JP3066790A patent/JPH04301376A/en active Pending
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0221573A (en) * | 1988-07-08 | 1990-01-24 | Fuji Electric Co Ltd | Fuel cell |
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| DE112005002361T5 (en) | 2004-09-28 | 2009-03-12 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha, Toyota-shi | Electrical loss detection apparatus and method for detecting electrical loss for a fuel cell |
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