一般論文

Paper

高温型燃料電池内での高電圧誘起に関する考察
High Voltage Generation in High-Operating-Temperature Fuel Cells
石田政義＊ 1、中川智之＊ 1, ＊ 2、花田信子＊ 1、中山知紀＊ 1

Masayoshi Ishida ＊ 1，Satoshi Nakagawa ＊ 1, ＊ 2，Nobuko Hanada ＊ 1，Tomonori Nakayama ＊ 1＊1＊1

筑波大学大学院システム情報工学研究科

Graduate School of Systems and Information Engineering, University of Tsukuba
＊2
＊2

概要:

現㈱本田技術研究所

Honda R&D Co , Ltd at present

SOFC を始めとする高温作動燃料電池では、耐熱材料であるニッケル金属もしくはその合金が導体や構造材料として多用されている。これら材料は磁性体であることから、電気的に急峻な変化は回路上で高電圧を誘起し、絶縁劣化や破壊等のトラブルを生じる可能性がある。そこで高温中での電磁現象の詳細を明らかにするため、数種類の耐熱金属材料の磁気に関する温度特性を調べるとともに、高温中でそれら線材の交流インピーダンスを測定した。この結果、突然の回路遮断や絶縁異常による急激な電流変化は高電圧を誘起することが確認された。機器設計においては十分な絶縁破壊強度を確保することと、万一の絶縁トラブルでも影響を波及させないための回路構成を考慮する必要があることを示した。
Abstract: Heat‑resistant nickel metal and its alloys are generally used as conductors or structural materials inhigh‑operating‑temperature fuel cells such as SOFCs Because these materials are ferromagnetic, an electrical fasttransition can cause various insulating troubles: for example, dielectric deterioration or breakdown behind the highvoltage induced on the circuitTo clarify the details, the temperature dependences of magnetic properties for sev-

eral kinds of heat‑resistant metal were examined, and AC impedances of these wires were measured at high temperatures

The results showed that sudden current interception or rapid current increase will generate high volt-age due to the large self‑inductance It is necessary therefore to suﬃciently prepare for such dielectric strength tocounteract these surges and to consider the possibility of circuit formation in an accidental ground or short circuit
fault to avoid the expansion of their inﬂuence

Key Words : High‑Temperature Fuel Cell, Ground Fault, Short Circuit Fault, Ferromagnetic Substance, Self‑Inductance, High Voltage Induction, Skin Eﬀect, Curie Point, Magnetic Permeability, Inorganic Material Insulation

高温型燃料電池での主絶縁の特徴には、直流であるこ

１．はじめにと、高温対応のため無機材料が用いられること、ガスシー内部改質が可能な固体酸化物形燃料電池（SOFC）を始ルを兼ねていることが挙げられる。これらは従来の電気機めとする高温作動燃料電池は、高効率が期待されることか器にはほとんどない条件であり、関連分野においても十分ら次世代を担う発電技術として開発が鋭意進められていなデータ蓄積がなく、良く把握されていないのが現状である。しかしながら、高温であるが故の性能劣化や機器故障る。また、主絶縁が機能を失った場合に、電池内部での保の懸念も指摘され、実用化する上では改善すべき重要課題

護は困難であり、外部からの反応物質供給を停止したとしとなっている。特に電気絶縁に関するトラブルは、機器本ても多くの量がスタック内に残されていることで、それら体に係る重大故障に繋がる可能性がある。燃料電池そのもがほとんど消費されるまで故障電流を遮断できないことがのの研究開発とは異なる領域ではあるが、絶縁設計法の確予想される。つまり一部での故障が健全な部分まで拡がる

立は将来的な大容量化にともなうスタック高電圧化に向けことも否めない。絶縁破壊を未然に防止するための対策をて、いつか必然的に立ちはだかってくる問題とも考えられ立てるための基盤として、高温型燃料電池内および主絶縁る。事実、公表されていないものの、様々な内容の絶縁ト部で生じる現象を詳しく把握する必要がある。
そこで先ず、ラブル事例が伝わってくる。

何らかの原因で異常高電圧が発生する可能性について、知106

燃料電池 VOL.12 NO.2 2012

見と実験を基に考察してみた。本論文では、高温型燃料電構造材料等周辺に用いられる材料としてステンレ池が有する特異条件によって、生じる電気現象に関してまス（SUS304）、 ニ ッ ケ ル 系 合 金 で あ る ハ ス テ ロ イX

とめた。

（Hastelloy）、圧延鋼材（SS400）を代表に、それらの飽和磁化の温度特性を測定した。装置本体は振動試料型磁力２．高温型燃料電池での高電圧発生
２．
１計（VSM: Vibrating Sample Magnetometer）［PrincetonMeasurements Corporation 製 Micro Mag 3900］である。

高温に適用される金属材料と磁性数十mgのチップで室温〜約800℃の範囲で測定可能となっ一般の電気機器の導体には、通常、銅やアルミニウムがている。測定は酸化を避けるために Heガス中で行い、印用いられる。導電性が高くジュール損失が低いことが主な加磁束密度を0 5T とした。温度較正を Ni･ Fe 標準試料で、理由だが、これら材料は比透磁率がほぼ１（真空の透磁率磁化強度較正を Ni 標準試料で行った。各供試質量は、Ni：と等しい）の非磁性である。一方、高温機器では強度を保15 79mg, SUS304：9 09mg, Hastelloy：13 90mg, SS400：

つことや酸化腐食に耐えるべく、ニッケルを主とした金属14 88mg であった。なお、本測定では、加熱温度を高温ま材料が良く利用されている。導電性が若干劣るのはやむをで対応させるために感度を本来の能力の77% にまで落とし得ないとして、最も留意すべき物性は強磁性を持つことでている。

ある。例えば、具体的にスタック電流リードにはニッケル感度補正に加え単位質量 kg 当たりに換算した飽和磁化金属のバルクが用いられており、その他構造材料を含めスの結果を図１に示す。ノイズレベルは十分低く、磁気特性テンレス等のニッケル系合金や鉄などの磁性材料が多用さとしては支障なく取得できている。各試料の30℃での飽れている。これらは当然ながら高い比透磁率のために、磁和磁化（MS）およびキュリー点（TC）を表１にまとめる。

場に対して生じる磁束密度が大きくなる。強磁性体は自発Ni の MS と TC は 文 献 参 考 値（MS：55 07 A･m２/kg，TC：磁化を持つこともある。言い換えれば、電流によって形成358℃ )１）とほぼ等しく、高純度のニッケルと考えられる。

される磁場において、磁気抵抗が低く起磁力に対応して磁ま た、SS400も 純 鉄 の 文 献 参 考 値（MS：217 6A･m２/kg，束鎖交数が自ずと増す。
すなわち、強磁性材料の存在によっ

TC：771℃ )１）と良く一致している。鉄に比べると SUS304て、電流回路の浮遊自己インダクタンスが高くなる。自己キュリー点は150℃ほど低い。一方、のMS は１/２弱程度で、インダクタンス値を有すると、良く知られているとおり、

Hastelloy の MS は１/400程度と桁違いに小さく、キュリー········································································（１）点はほとんど変わらない。温度に関する MS 曲線について、Ni と SS400は加熱時に連続に滑らかに低下し、キュリー点

L：自己インダクタンス［H］，I：電流［A］，到達後の冷却時にも可逆的に戻る。ところが Hastelloy で

t：時間［sec］

は加熱時の MS がスムーズに低下しておらず、磁気的な不iで誘導起電力 V ［V］が発生する。式のとおり定常電流で連続変成が起きたと推察される。冷却時の上昇は比較的滑は電圧発生はないものの、自己インダクタンス L や電流のらかであるものの加熱時よりも落ち込み、非可逆的変化とi
時間変化率 dl/dt が大きいほど、V が高くなることは自明なったが室温では元の値に復帰した。SUS304は加熱時にである。

比べ冷却時において大きく MS が落ち込み、室温になって燃料電池において一般的に通常の運転では急峻な電流変も１/20程度にしか戻らず著しい非可逆的変質が生じた。

動は考えにくい。しかし、インバータ（直交変換装置）やSUS304は Fe を 主 成 分 と し、Cr：18 〜 20%, Ni： ８ 〜

その先の系統の都合による回路遮断では、急激に電流が０

10 5% と す る。Hastelloy は お よ そ 鉄50% 強、 ニ ッ ケ ルになることもある。我が国では、一需要家当たりの停電が20%、クロム20% である。SS400はほとんど純 Fe で0 1 〜0 1 〜 0 3回 / 年、瞬時電圧低下が５〜 10回 / 年とされてい0 2% の不純物成分が含まれる程度とされる。化学成分かる。したがって、安全保護に係る緊急遮断操作の可能性がら見ると、Hastelloy はあまり SUS304と変わらないか、Ni少なくとも年１回程度は想定される。また、燃料電池本体と SS400の中間的性質のように予想される。しかしなが内での短絡や地絡による突然の電流増加もあり得る。そのら、現実には全く異なる MS 曲線を成している。磁化は磁ような故障は滅多にあるものではないが、万一のときに被性原子の存在だけではなく、結晶構造など磁性原子同士害を最小限に留める対策を講じておくことが望まれる。の結合状態にも依存することから議論は単純ではない。
Hastelloy と SUS304は多元素合金であることが共通してお２．
２飽和磁化の温度特性

り、SUS304の MS 変化の非可逆性についても、同様のこと

SOFC に 用 い ら れ る 導 体 材 料 と し て ニ ッ ケ ル（Ni）、が言える。これら合金は磁歪の効果も複雑に関与する可能

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一般論文

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Table 1

表１ 各種試料の飽和磁化とキュリー点
Saturation magnetization values and Curie points ofvarious metal specimens.

SaturationSpecimens

magnetization［A･m2/kg］

Curie Points
［℃］

（30℃）
Ni57360

SUS30489650

Hastelloy0.53approx. 800

SS400220approx. 800

性が高い。キュリー点以下の磁区の秩序領域では強磁性を示し高温になるほど磁化率が高くなる。キュリー点より大きい無秩序領域では常磁性に転移する。常磁性温度域ではキュリー‑ワイス則によってキュリー点で磁化率は理論的に発散し、実際においても大きな値をとり、それより高温になるほど磁化率は低下する。したがって、キュリー点より僅かに高い温度では、透磁率が極めて大きな値を有することになる。

３．単純形状導体の自己インダクタ
ンス
３．１

自己インダクタンス

電 流 I［A］ が 流 れ た と き に 生 じ る 磁 束 鎖 交 数 を ȥc
［Wb･turn］（N φ m： 鎖 交 数 × 磁 束 ） と す る と、 自 己 イ
ンダクタンスL［H］はそれらの比例定数であり、起磁力
Fm=NI=Rm φ m［A･turn］（Rm： 磁 気 抵 抗［A･turn/Wb］）の関係によって、··································································（２）となる。したがって、形成する磁束の磁気回路における磁気抵抗 Rm が小さいほど、換言すると透磁率μ［H/m］が大きい強磁性材料ほど L は増す。このことは周囲だけの問題ではなく、導体自身の物性も係わる。つまり、全体の自己インダクタンスL は、導体そのものが有する内部自己インダクタンスLI と、導体周囲全てが有する外部自己インダ
クタンスLE との和で、········································································（３）のように表される。
定常電流で導体断面に一様に電流が流れる場合、外半径a［m］、内半径 b［m］の円筒（中空）形状導体の L（円筒）は、I
Fig. 1

図１ 各種試料の熱磁気曲線
Thermal magnetic curves of various metal specimens.

·······································（４）μ I：導体の透磁率［H/m］，l：導体長［m］，108

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π：円周率（3 14159･･･）

電流分布が生ずることで抵抗値も大きくなる。円筒でのとなる。円柱形状導体の LI（円柱）は、b=0として、電流が通過する実効面積 S( 円筒 )［m２］は、·····························································（５）である。両者ともに LE は、欄外（*１）参照········（13）·································································（６）で、円柱での S( 円柱 ［) m２］は、

μ E：周囲の透磁率［H/m］で表される。

······························（14）

３．
２

表皮効果

時間的に変化する過渡電流には表皮効果が作用することと計算される。実効面積 S を用いて、抵抗値は、

で、導体表面から内部に向かって大きさが減衰するような·······································································（15）分布となる。半径 a［m］の円柱形状の導体を仮定すると、軸方向の電流密度 J［A/m２］は、で得られる。実効的な抵抗値は、（13）式と（14）式によっ··········································（７）て、それぞれ一様電流のときの断面積 S( 円筒）=２π (a２− b２）、S（ 円柱）=２πa２ での値よりも増加することが明らかである（∵δ , b < a）。

r：導体中心からの距離［m］，

上述の理論を基に、架空電線など常温で一般に用いられσ：導体の導電率［S/m］で支配される。正弦波交流を用いた場合、表面での電流値

るアルミニウム金属 Al と、ニッケル金属 Ni の交流に関すに対して１/e となる距離である表皮厚さδは、る導電特性を比較してみる。両物質の導電率は、·····························································（８）σ（Al）：35 5×10 ６ S/m
σ（Ni）：14 4×10 ６ S/mで、透磁率は、

f：周波数［Hz］となる。表皮効果は、周波数、導電率、透磁率が大きくな

μ（Al）：1 25×10‑６ H/mIるほど顕著になることが知られている。これを用いると

μ（Ni）：7 53×10‑４ H/mIが20℃での参考値１）〜３）となっている。ちなみに真空の透0 r a にて、·················（９）磁率μ0は４π×10‑７H/m なので、Al の比透磁率はほとん
ど１であり、Ni の比透磁率は600である。周波数に関する

J0：導体表面（r = a）での電流密度［A/m ］，表皮厚さの計算値を図２に示す４）。LE の計算において真空Bern（x ）：第一種 n 次ケルビン関数実部，中を仮定して透磁率にはμ0を用いた。高周波であるほど

Bein（x ）：第一種 n 次ケルビン関数虚部，表皮厚さが薄く、両対数表示において直線的に下がること

j：虚数単位（ ‑１）が分かる。NiはAlに比べて表皮厚さが１/15になっている。

２で導体内電流分布が求められる。表皮効果が十分大きく

外 半 径12mm、 内 半 径10mm の 円 筒 試 料 と、 外 半 径（７）式で a > δすなわち ≫1とすると、左辺第二項目が12mm の 円 柱 試 料 を、Al お よ び Ni で 作 製 し た。 長 さ は省略できるので、········································································（10）e：ネイピア数（2 71828･･･）と近似できる。
は、
外半径 a［m］、内半径 b［m］の円筒形状導体の L（円筒）I欄外（＊２）参照·······························································（11）b=0として、となる。円柱形状導体の L（円柱）は、同じくI
欄外（＊３）参照·······························································（12）で示される。LE は（６）式と同一である。表皮効果によって電流が表面に集中することから、LI は低下する。

図２ Al と Ni の表皮厚さ
Fig. 2 Skin depths of Al and Ni.

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一般論文

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表２ コイル諸元
Table 2 Coil speciﬁcations.

Items

ValuesWinding Number N ［turns］

70

Diameter d ［m］

31×10‑3

Total length D ［m］

280×10‑3

Aspect ratio d/D

0.11
SiO2（46),
MgO（17),
Al2O3（16）Main components（Content ratio［wt%］）
Nagaoka coeﬃcient K N

0.95

L C （Calculation）［μH］

15.8

シナブルセラミックス・マコール 材質の直径31mm、長さ28cm の円柱棒にネジ状の溝を切り、そこに線材をきつく巻いてコイル形状を固定した。
コイル諸元を表２にまとめる。
このような試料形状では、
図３ Al と Ni の自己インダクタンス
Fig. 3 Self‑inductances of Al and Ni.

導体自身は有意に長くでき LI 値は増すが、ソレノイドコイル形状としての自己インダクタンスLC がさらに加わる。
全巻数 N［turns］、直径 d［m］、全長 D［m］の有限長ソ100mm で あ る。 こ れ ら の 自 己 イ ン ダ ク タ ン ス 計 算 値

レノイドの自己インダクタンスは、（LI+LE）を図３に表す。ちなみにここでの LE は全てに共·········································（16）通で0 039μH と計算される。図には周波数０Hz（DC）で一様電流を仮定した場合の値を併記する。Ni では表皮効で導かれる。ここで KN は長岡係数と呼ばれ、無限長ソレ果が効き100Hz 以上で円筒と円柱でほぼ同じであるが、Alノイドの公式から有限長ソレノイドの自己インダクタンス

では数十 kHz 以下で円柱の方が大きく差が生じているこを求められるようにする補正係数であり、とが見てとれる。これらの自己インダクタンスおよび抵抗欄外（＊４）参照·······························································（17）を、LCRメータを用いて測定しようと試みた。しかしながで得られる。すると d/D ＝0 11で KN ＝0 95により、真空中ら、理論値が計測可能範囲であるにも係わらず、常温実験を仮定すると供試コイルの自己インダクタンスLC 値は15 8

室内で計測される L 値が、両試料とも広周波数帯で0 06 〜μH と計算される。コイル形状を加味して、細かい影響を0 22μH で、定性的にも理論どおりの特性が反映できてい無視すると、なかった。試料自体の LI 値が小さすぎたりしたなど、周囲

L=LI+LE+LC······································································（18）に係る LE 値や測定回路の影響が顕著で計算値にはほど遠とできる。このコイル形状とすることによって、常温の実かったものと推測された。Al と Ni の差も L、R それぞれに験室中でも20μH 以上の計測値が得られ、安定した自己イ関して僅かに認められる程度の結果でしかなかった。バルンダクタンス測定が可能になった。

ク試料形状では、所有の高温炉に入る程度で長くしても、Al および Ni 線材でコイルを形成し、耐火レンガで支持測定精度を大きく改善するには至らないことが予想されるしながら高温炉内のほぼ中央に配置した。エヌエフ回路設ため、新たな計測実験方法を再検討した。

計ブロック社製 LCRメータZM2353を利用し、測定電流で生じる磁束の影響を軽減させた四端子対法５）にて L 値を常４．線材での自己インダクタンス温度特性

温〜 800℃の範囲で取得した。実験・測定回路の概要なら４．１などの工夫をした。また、試料が酸化しないように炉内を試料と測定方法

びにコイル写真を図４に表す。測定リード線は極力短くなるようにし、電流ケーブルと電圧ケーブルをそれぞれ撚る高温炉内に収容できるサイズで、可能な限り LI 値が大き十分な N２供給でパージした。O２濃度は２% 以下程度で若くなるように1 0mm 径−７m 長の線材を準備し、非磁性干の表面酸化はあるものの、影響低減のため測定をできる無機材料を芯としてコイル状試料とすることを試みた。マ

限り迅速に行うように配慮した。

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図４ 自己インダクタンス温度特性測定の概要
Fig. 4 Schematic diagram of self-inductance measurement athigh temperatures.

４．２

自己インダクタンス測定結果

各設定温度での周波数に対する自己インダクタンス測定値との関係を図５に示す。同図では Al と Ni で縦軸の範囲が大きく異なることに注意されたい。Al の小さな L 値に関しても、表皮効果に起因する周波数特性が正しく観測されている。Al は温度、周波数に係わらず、僅かな変化しかなく、常温〜 800℃の範囲で常磁性であることが分かる。

図５ 自己インダクタンスの周波数依存性
Fig. 5 Frequency dependence of self-inductance.

一方、Ni は低周波領域で25℃→300℃と温度上昇するに連れ L 値が著しく向上するが、同じ温度では高周波になるほど連続的に下がる特性を持つ。しかし、350℃になった途端に急激に低下して、それより高温では Al と全く変わらない特性である。Ni については、キュリー点付近以下で強磁性とともに表皮効果が現れ、それ以上では常磁性に転移していることが認められる。Ni に関して、横軸を温度とした L 値の変化の様子を図６に描き改める。各周波数とも常温から300℃付近まではほぼ直線的に L 値が上昇しており、磁化の温度特性が直接的に係わっていることが明らかである。350℃では既に磁化が現れなくなっていることから、キュリー点（354℃）より多少低い温度で磁化の発散が生じていたと言える。300℃を超えたところでキュリー‑ワイス則が成立する常磁性域になったと解釈される。表１での飽和磁化特性計測で得られた温度より若干低いが、用いた高温炉が輻射加熱炉で、測定温度よりも試料温度が実際には高かった可能性がある。
Fig. 6

図６ Ni の自己インダクタンスの温度依存性
Temperature dependence of Ni self-inductance.

燃料電池 VOL.12 NO.2 2012111一般論文
４．３

Paper

Ni の磁化率に関する考察が便宜的に得られる。こうして同条件での実験値から計算

Al の自己インダクタンスは温度や周波数に無関係に25した Ni の磁化率χ(Ni) とその逆数 1/χ(Ni) を、温度の関数μH 前後でほぼ一定値を示しており、非磁性の性質が如実として図７に示す。図には20℃での物性値を用いた計算値に現れている。その比透磁率μ（Al）=1 0であることから、rも示した。計算値はほぼ測定値の延長線上にあり、両者にL 値に含まれる Al 線材の影響は空気中と同じと見立てて大きなずれはない。 1/χ(Ni) はキュリー点以上で、およそ差し支えない。25℃ ‑100Hz での測定値25 4μ H から、Al直線上に乗っており、概ねキュリー‑ワイス則にしたがっ線材の計算値 LI(Al)=0 35μH と LC=15 8μ H とを差し引くていると考えられる。ばらつきは計測される L 値が小さい

ことにより、実験室や測定環境を含めて LE ＝9 3μH と分ことから、測定誤差が比較的大きく反映してしまったもの析できる。この値は当然ながら Ni に対しても同じである。と推察される。漸近線を描くと T > Tc では、

したがって、Ni における磁化での自己インダクタンス純············································································（21）増分は、Δ LI(Ni) ＝ L(Ni) − L(Al）··········································（19）と な り、 図 中 の あ て は め 近 似 直 線 で は キ ュ リ ー 温 度で求められる。Niの磁化率をχ(Ni)=μ（Ni）−１とすると、r

T c ＝315℃、キュリー定数 C ＝567℃が見積もられる。一般

等価的にχ(Ni）・LI(Al）=ΔLI(Ni）の関係が成り立つことで、に T < Tc の強磁性域では、·····································································（22）·················································（20）とされている６），７）。キュリー点近傍以上での磁気特性は、本論の主旨からは外れるため、見積もられたキュリー定数値の解釈や考察は割愛する。

５．高温型燃料電池での回路設計指針
高温作動の電気機器で多用される Ni 導体、構造材としてのステンレス、ニッケル合金、圧延鋼材は強磁性を有することが確認された。また、Ni 線材を対象とした実験で、それぞれのキュリー点以下で非磁性材料に比べ大きな自己インダクタンス値を持ち、キュリー点に近づくほど増大することを明らかにした。自己インダクタンスは電流の時間変化が大きいほど低下するものの、両者の関係で誘導起電力が高まる可能性を否定できない。それゆえ、低電圧で大電流仕様になりがちな燃料電池に関しては、主電流回路における温度分布を把握し、常用運転におけるトリップ時にどの程度の高電圧が誘起されるかの詳細検討が望まれる。
とりわけ圧延鋼材が主電流回路の近傍に存在している状況、あるいは地絡で圧延鋼材に電流が通ずるケースでは、相当の高電圧が発生する可能性に留意すべきである。そこで想定される電圧に対して安全率を加味した絶縁設計が不可欠である。鉄系材料は常温〜 800℃の全ての範囲で強磁性であることを考慮しておかなければならない。SUS304のようなオーステナイト系ステンレスは、一般的には非磁性であるが、一部の種類では加工を繰り返すことで組織がマルテンサイト化し磁性を帯びることがあるとされており要警戒である。
図７ Ni の磁化率およびその逆数の温度依存性
Fig. 7 Temperature dependence of Ni magnetic susceptibility
and its reciprocal.

112

他方、機器内部での絶縁事故にともなう波及防止の考慮もする必要がある。長期に亘る運用では、絶縁性能劣化、燃料電池 VOL.12 NO.2 2012

外部からのサージ電圧侵入など、様々な事故要因が拭いき料電池に関して、その耐熱材料を用いた構成から異常高電れない。万一のトラブル時でもその影響を別の箇所へ及ぼ圧発生を予測した。主な構造材料であるニッケル系合金やすことがないような考え方を採り入れることも重要であ

圧延鋼材の磁気特性を得るとともに、ニッケル線材を使っる。燃料電池ではセル電極面積が大きい方が好まれることて高自己インダクタンスを検証した。これら知見から関係から、電池スタックの内部インピーダンスが低くなり、短開発者が今後検討すべき対処項目を示唆した。

絡や地絡電流はその分大きくなる傾向にある。つまり、一高温型燃料電池を真の意味で実用化するには、ここでの旦大電流が流れ出すとジュール損によって急激な自己発熱議論もさることながら、あらゆる叡智の結集を要すると思が始まり、開始時はもちろん溶断等で回路が切れるときにわれる。関係各位の大いなる活躍を期待したい。

大きな電流の時間変化が推測される。そこで発した異常高電圧が、回路を通して他に伝搬すると、次々とドミノ倒し飽和磁化の温度特性計測ならびに磁気特性出現に関する的に事故が進展することも考えられる。絶縁事故の芽を摘解釈は東京工業大学地球惑星科学専攻の綱川秀夫教授のごみ、連鎖を断ち切るためには、強固な耐電圧付与が欠かせ厚意で行っていただいたものである。また、三菱重工業㈱ない。しかしながら、無機材料しか選択肢がなく、ヒート殿より SOFC に関する情報と実験試料の提供ならびに研究サイクルにともなう構造の熱膨張・収縮、ガスシール性のに対する支援を受けた。本研究の一部は文部科学省科学研確保の点から、できるだけ薄く簡素化したいとの相反要求

究費基盤研究（C）［課題番号：23561026］の下で実施した。

がある。確実な絶縁設計を行うためには、実使用環境下で関係各位に深く謝意を表する。の各種材料の耐電圧性能を理解することに加え、劣化メカニズムが解明されなければならない。単なる高温とか直流

参考文献とかだけではなく、アノードガスによる還元雰囲気、カソー

１）国立天文台編：理科年表平成24年版、丸善出版（2011）

ドガスとの燃焼反応、不純物蓄積を始め、絶縁研究分野に

２）ウ ィ キ ペ デ ィ ア フ リ ー 百 科 事 典（http://

とっても未知の領域が多く残されている。実機とその機器

ja wikipedia org/wiki/）（2012 7 1）配置や回路構成においても、異常高電圧を生じさせない運３）http://www mogami com/paper/physical‑

用方策、アレスタ装備など異常高電圧を逃がしたり減衰さconstants html（2012 7 1）

せたりする仕組み、自己インダクタンスを低下させるよう

４）中川智之、石田政義：強磁性体を導体に用いた際のな回路のとり回し、接地箇所の工夫や電流を貫通させないインダクタンスの評価、第４回新エネルギー技術シ

構造上での絶縁箇所の配置、絶縁状態の常時監視など、様々ンポジウム、p‑20（2009）な手法が想起される。

５）http://www nfcorp co jp/techinfo/dictionary/057
html（2012 7 1）
６）宇野良清、津屋昇、新関駒二郎、森田章、山下次郎

６．おわりに

共訳：キッテル固体物理学入門㊦第８版、丸善（2008）

本論文では、発電技術としての革新が期待でき、将来的に大容量化に向かうであろう SOFC を主とする高温作動燃

７）近角聰信：物理学選書４ 強磁性体の物理（上）−物質の物性−、裳華房（1991）

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一般論文

Paper

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（＊４）

K(k)：k についての第一種完全楕円積分、E(k)：k についての第二種完全楕円積分

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