DE102010053366A1

DE102010053366A1 - Wasserstoffkonzentrationsmesseinrichtung

Info

Publication number: DE102010053366A1
Application number: DE102010053366A
Authority: DE
Inventors: Yutaka Kyoto Yamagishi; Shigeru Kyoto Okuda; Shuji Kyoto Takamatsu; Kazutaka Kyoto Okamoto
Original assignee: Horiba Ltd
Current assignee: Horiba Ltd
Priority date: 2009-12-24
Filing date: 2010-12-03
Publication date: 2011-06-30
Also published as: US20110158854A1

Abstract

Die vorliegende Erfindung besteht darin, ein höchst zuverlässiges Messergebnis zu erhalten durch Korrigieren einer Wasserstoffkonzentration durch Verwendung einer Konzentration an Sauerstoff, welches in einem Messgas enthalten ist, und darin, eine Wasserstoffkonzentrationsmesseinrichtung (100) vorzusehen, welche einen Wasserstoffkonzentrationsmessbereich (2) aufweist, welcher die Konzentration an Wasserstoff, welches in einem Messgas enthalten, welches in einem Flusskanal strömt oder fließt, sowie eine Sauerstoffkonzentrationsmesseinheit (3), welche eine Konzentration von Sauerstoff, welches im Messgas enthalten ist, misst, und eine Konzentrationskorrektureinheit (73), welche die Konzentration an Wasserstoff, welche erhalten wird von dem Wasserstoffkonzentrationsmessbereich (2), korrigiert durch die Verwendung der Konzentration an Sauerstoff, welche erhalten wird von der Sauerstoffkonzentrationsmesseinheit (3).

Description

Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Wasserstoffkonzentrationsmesseinrichtung, welche dazu ausgebildet ist, eine Konzentration von Wasserstoff, welcher in einem Messgas, welches in einem Fließkanal oder Strömungskanal fließt oder strömt, zu messen.
Technischer Hintergrund
Wie im Patentdokument 1 dargestellt ist, weist eine herkömmliche Wasserstoffkonzentrationsmesseinrichtung eine Thermosäule oder Thermokette (thermopile), die auf einem Halbleitersubstrat ausgebildet ist, sowie eine katalytische Schicht oder Katalysatorschicht auf, die von einem Kohlenstoffcluster gebildet wird, welcher einen Oxidationskatalysator auf einem thermosensitiven Bereich der Thermokette oder der Thermosäule beträgt. Die Wasserstoffkonzentrationsmesseinrichtung ist dazu ausgebildet, eine Wasserstoffkonzentration zu messen, und zwar durch Detektieren einer Oxidationsreaktionswärme, die erzeugt wird durch Reagieren des Wasserstoffgases mit einem Oxidationskatalysator der Katalysatorschicht oder katalytischen Schicht.
Da eine herkömmliche Wasserstoffkonzentrationsmesseinrichtung gegenüber der Temperatur oder Temperaturänderungen empfindlich ist, wie das im Zusammenhang mit dem Patentdokument 2 dargestellt ist, wurde eine Anordnung entwickelt, bei welcher eine Wasserstoffkonzentrationsmesseinrichtung vorgesehen ist mit einem wärmeempfindlichen oder temperaturempfindlichen Bereich, welcher den Oxidationskatalysator trägt, und mit einem wärmeempfindlichen oder temperaturempfindlichen Bereich, welcher keinen Oxidationskatalysator trägt, bei welcher diese parallel zueinander angeordnet sind, wobei ein Unterschied zwischen detektierten Signalen der beiden Temperaturmesselemente erhalten oder ermittelt wird, um die Temperatur (Umgebungstemperatur) eines Blockkörpers oder Blockteils (block body), in welchem das Temperaturmesselement ausgebildet ist, aufzuheben oder herauszukürzen.
Stand der Technik

Patentdokument 1: Japanische Patentoffenlegungsschrift Nr. 2006-071362
Patentdokument 2: Japanische Patentoffenlegungsschrift Nr. 2008-241554

Offenbarung der Erfindung
Durch die Erfindung zu lösende Probleme
Da ein Messfehler selbst dann auftritt, wenn der Temperatureinfluss durch Verwendung des oben beschriebenen Verfahrens herausgekürzt oder herausgelöscht wird, führten die mit dieser Erfindung im Zusammenhang stehenden Erfinder eine genaue Untersuchung im Hinblick auf den Grund für den Messfehler unter verschiedenen Gesichtspunkten aus. Im Ergebnis davon hat der Erfinder herausgefunden, dass der Messfehler in Bezug auf die Wasserstoffkonzentration, die erhalten oder ermittelt wird durch ein Temperaturmesselement, zum Beispiel durch eine Thermokette oder eine Thermosäule (thermopile), nicht nur auf Grund des Einflusses der Umgebungstemperatur, sondern auch auf Grund der Konzentration des im Messgas enthaltenen Sauerstoffs bewirkt wird, dass es nämlich schwierig ist, ein hochzuverlässiges Messergebnis zu erhalten, wenn eine Korrektur nur unter Verwendung der Umgebungstemperatur durchgeführt wird.
Eine Hauptzielsetzung der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein höchst zuverlässiges Messergebnis zu erhalten durch Korrigieren der Wasserstoffkonzentration unter Verwendung der Konzentration von Sauerstoff, welches im Messgas enthalten ist.
Mittel zum Lösen der Probleme
Die der Erfindung zu Grunde liegenden Aufgaben werden bei einer Wasserstoffkonzentrationsmesseinrichtung erfindungsgemäß mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 1 gelöst. Ein Weiterbildung ist im Anspruch 2 definiert.
Die erfindungsgemäße Wasserstoffkonzentrationsmesseinrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass sie einen Wasserstoffkonzentrationsmessbereich (hydrogen concentration measuring Part) oder eine Wasserstoffkonzentrationsmesseinheit, welcher oder welche eine Konzentration von Wasserstoff misst, welches in einem Messgas (measurement gas) enthalten ist, das seinerseits in einem Strömungskanal, Flusskanal oder Fließkanal (flow channel) strömt oder fließt, eine Sauerstoffkonzentrationsmesseinheit (oxygen concentration measuring unit), welche eine Konzentration von Sauerstoff misst, welcher im Messgas enthalten ist, sowie eine Konzentrationskorrektureinheit (concentration correction unit) aufweist, welche die Konzentration der durch den Wasserstoffkonzentrationsmessbereich erhaltenen Konzentration an Wasserstoff korrigiert, und zwar durch Verwenden der Konzentration an Sauerstoff, welche durch die Sauerstoffkonzentrationsmesseinheit erhalten wurde.
Gemäß dieser Anordnung ist es möglich, einen Einfluss der Sauerstoffkonzentration auf die Wasserstoffkonzentration oder deren Messung zu korrigieren, da die Wasserstoffkonzentration oder deren Wert durch die Verwendung der Konzentration an Sauerstoff oder deren Wert, welcher im Messgas enthalten ist, oder deren Wert korrigiert wird, so dass die Konzentration des im Messgas enthaltenen Wasserstoffs mit hoher Genauigkeit gemessen oder bestimmt werden kann. Im Ergebnis davon ist es möglich, ein hochzuverlässiges Messergebnis zu erhalten.
Es wird bevorzugt, dass ein Gehäuse (casing) vorgesehen ist, welches den Wasserstoffkonzentrationsmessbereich aufnimmt. Des Weiteren sind eine Einlassöffnung oder ein Einlassbereich (inlet Port) vorgesehen, die im oder am Gehäuse angeordnet sind und die mit einer externen Leitung oder einer externen Röhre (external piping) verbunden sind und die das Messgas in das Innere des Gehäuses leiten. Darüber hinaus sind eine Auslassöffnung oder ein Auslassbereich (outlet Port) vorgesehen, die im oder am Gehäuse vorgesehen sind, die mit einer externen Leitung oder einer externen Röhre (external piping) verbunden sind und die das Messgas vom Inneren des Gehäuses ablassen. Bei einer derartigen Anordnung besteht keine Notwendigkeit des Ausbildens eines Öffnungsbereichs für die vorliegende externe Leitung, um einen Sensor einzuführen. Der Wasserstoffkonzentrationsmessbereich kann auf einfache Art und Weise und auch einfach im Hinblick auf die strukturellen Aspekte und die Montageaspekte angebracht oder montiert werden, und zwar nur durch direktes Verbinden der externen Leitung oder Röhre mit der Einlassöffnung und der Auslassöffnung.
Um zusätzlich den Messfehler so weit wie möglich zu reduzieren durch Ausführen einer Feuchtigkeitskorrektur im Hinblick auf eine Konzentration eines brennbaren oder entzündbaren Gases, die erhalten wird mittels eines Gassensors, und zwar ohne Anordnen eines Feuchtigkeitssensors in einen Sensorblock, in welchem der Gassensor angeordnet ist, ist die Gaskonzentrationsmesseinrichtung eine Gaskonzentrationsmesseinrichtung, welche eine Konzentration eines brennbaren oder entzündlichen Gases misst, welches im Messgas enthalten ist, und zwar durch Detektieren eines Werts oder Betrags an freigesetzter oder abgegebner Wärme (hept release value) des Messgases. Die Einrichtung ist gekennzeichnet durch einen Sensorblock (sensor block), zu welchem oder von welchem das Messgas zugeführt oder ausgelassen/abgeführt wird, und zwar durch eine externe Leitung oder eine externe Röhre, durch einen Sensorbereich, der im Sensorblock angeordnet ist und der ein detektiertes Signal gemäß einer Konzentration an brennbarem oder entzündbarem Gas ausgibt, welches im Messgas enthalten ist, durch eine Feuchtigkeitsmesseinheit, die in der externen Leitung oder externen Röhre angeordnet ist und die eine Feuchtigkeit des Messgases misst, welches in der externen Leitung oder externen Röhre strömt oder fließt, durch eine erste Temperaturmesseinheit, die in der externen Leitung oder Röhre angeordnet ist und die eine Temperatur des Messgases misst, welches in der externen Leitung strömt oder fließt, durch eine zweite Temperaturmesseinheit, die im Sensorblock angeordnet ist und die eine Temperatur im Inneren des Sensorblocks misst, durch einen Feuchtigkeitsberechnungsbereich, der Ausgabesignale von der ersten Temperaturmesseinheit, der zweiten Temperaturmesseinheit und der Feuchtigkeitsmesseinheit aufnimmt oder empfängt und der die Feuchtigkeit im Sensorblock berechnet, und durch eine Konzentrationskorrektureinheit, welche die Konzentration an brennbarem oder entzündbarem Gas berechnet, und zwar aus dem detektierten Signal des Messbereichs unter Verwendung der vom Feuchtigkeitsberechnungsbereich erhaltenen Feuchtigkeit oder deren Wert.
Da es möglich ist, die relative Feuchtigkeit im Sensorblock mittels der Feuchtigkeitsmesseinheit, der ersten Temperaturmesseinheit, die in der externen Leitung oder externen Röhre angeordnet ist, und der zweiten Temperaturmesseinheit, die im Sensorblock angeordnet ist, zu bestimmen oder zu berechnen, besteht gemäß dieser Anordnung nicht die Notwendigkeit, einen Feuchtigkeitssensor im Sensorblock anzuordnen. Im Ergebnis davon ist es möglich, den Messfehler so weit wie möglich zu reduzieren, nämlich durch Durchführen der Feuchtigkeitskorrektur (humidity correction) oder der Korrektur des Feuchtigkeitswerts im Hinblick auf das brennbare Gas oder entzündbare Gas, und zwar ohne Vorsehen eines Feuchtigkeitssensors mit hoher Temperaturspezifikation oder -auslegung im Sensorblock.
Um die Wirkung der vorliegenden Erfindung deutlicher hervorzuheben und um die Wasserstoffkonzentration als eine Konzentration an brennbarem Gas ebenfalls zu messen, ist es bevorzugt, dass der Messbereich eine Thermosäule oder Thermokette (thermopile) ist, deren temperatur- oder wärmeempfindlicher Bereich (thermosensitive Part) einen Oxidationskatalysator (oxidation catalyst) trägt, der Oxidationsreaktionswärme zu einem Zeitpunkt erzeugt, bei welchem ein Kontakt mit dem brennbarem Gas oder entzündlichem Gas hergestellt ist oder wird.
Zusätzlich weist eine herkömmliche Gaskonzentrationsmesseinrichtung eine Thermokette oder Thermosäule auf, die auf einem Halbleitersubstrat ausgebildet ist. Des Weiteren ist eine katalytische Schicht vorgesehen, die gebildet wird von einem Kohlenstoffcluster oder einem Typ von Kohlenstoffclustern, welcher einen Oxidationskatalysator trägt, und zwar auf einem temperatur- oder wärmeempfindliche Bereich der Thermokette oder Thermosäule. Die Konzentration des brennbaren oder entzündlichen Gases wird gemessen durch Detektieren einer Oxidationsreaktionswärme, die erzeugt wird durch Reaktion des brennbaren Gases oder entzündlichen Gases mit dem oder an dem Oxidationskatalysator der katalytischen Schicht.
Die Thermosäule oder die Thermokette geben eine Temperaturänderung des temperaturempfindlichen Bereichs als eine Spannungsänderung aus. In einem Fall, bei welchem die Umgebungstemperatur des Hauptteils des Blocks, an welchem oder in welchem die Thermokette oder Thermosäule ausgebildet ist, sich ändert, wird eine Drift (eine Offsetspannung) gemäß der Temperaturänderung des thermoempfindlichen Bereichs unabhängig von einem Effekt oder einer Wirkung des Messgases erzeugt. Im Ergebnis davon liegt eine starke Fluktuation im Messwert vor, und zwar auf Grund einer Beeinflussung durch die Umgebungstemperatur, so dass ein Problem dahingehend besteht, dass ein Messfehler auftritt.
Unter diesen Umständen wird zum Aufheben oder Herauskürzen der Drift auf Grund der Beeinflussung durch die Umgebungstemperatur eine Anordnung vorgeschlagen, bei welcher der temperatur- oder wärmeempfindliche Bereich, welcher den Oxidationskatalysator trägt, und der temperatur- oder wärmeempfindliche Bereich, welcher kein Oxidationskatalysator trägt, parallel zueinander angeordnet sind, um auf diese Art und Weise eine Differenz oder einen Unterschied zwischen den detektierten Signalen zweier Temperaturmesselemente zu erhalten.
Obwohl die Wasserstoffkonzentration oder deren Wert durch die Verwendung der Umgebungstemperatur korrigiert werden, ändert sich der temperatur- oder wärmeempfindliche Bereich auf Grund der Änderung der Temperatur des Messgases selbst, weil eine Korrektur im Hinblick auf die Temperatur des Messgases selbst nicht durchgeführt wird, wodurch sich im Ergebnis ein Messfehler einstellt. Obwohl berücksichtigt wird, dass die Temperatur des Hauptteils des Blocks sich auf Grund einer Beeinflussung der Temperatur des Messgases ändert, ist die Temperatur des Hauptteils des Blocks von der Temperatur des Messgases selbst unterschiedlich, so dass ein Korrekturfehler auftritt. Es besteht ein Problem dahingehend, dass es nicht möglich ist, eine Korrektur in Echtzeit durchzuführen.
Wie oben beschrieben wurde, besteht bei einer Anordnung mit einer Thermokette oder Thermosäule, welche den Oxidationskatalysator trägt, und mit einer Thermosäule oder Thermokette ohne Oxidationskatalysator zusätzlich zu einem Problem, dass die Anzahl der Komponenten oder Bauteile derart anwächst, dass die Produktionskosten steigen. Zusätzlich besteht eine Einschränkung dahingehend, dass, weil die Thermoketten oder Thermosäulen zueinander parallel angeordnet werden sollen, die Größe des Sensors zu reduzieren ist.
Um diese Probleme zu lösen, ist eine Konzentrationsmesseinrichtung, welche eine Konzentration eines brennbaren Gases misst, welches in einem Messgas enthalten ist, und zwar durch Detektieren eines Werts an freigesetzter Wärme des Messgases, dadurch gekennzeichnet, dass eine Thermokette, deren temperatursensitiver, temperatur- oder wärmeempfindlicher Bereich einen Oxidationskatalysator trägt, der eine Oxidationsreaktionswärme auf Grund des Kontakts mit einem brennbaren Gas erzeugt, ein Gastemperaturmessbereich, der so ausgebildet und angeordnet ist, dass er in Kontakt tritt mit dem brennbaren Gas oder entzündlichen Gas, und der die Temperatur des brennbaren Gases oder entzündlichen Gases misst, und ein Konzentrationsmessbereich vorgesehen ist, welcher die Konzentration oder deren Wert korrigiert, die oder der erhalten wird oder wurde unter Verwendung der Thermokette oder Thermosäule durch Verwenden der Temperatur, die erhalten wurde durch den Gastemperaturmessbereich.
Da die Gaskonzentrationsmesseinrichtung eine einzige Thermosäule oder Thermokette aufweist, die einen Oxidationskatalysator trägt, ist es gemäß dieser Anordnung möglich, den Aufbau der Gaskonzentrationsmesseinrichtung zu vereinfachen und die Größe und die Kosten in Bezug auf diese Einrichtung zu reduzieren.
Da der Gastemperatursensor ausgebildet und angeordnet ist, um mit dem Messgas in Kontakt zu treten, und da die Temperatur des Messgases direkt gemessen wird und da die Wasserstoffkonzentration korrigiert wird durch die Verwendung der Temperatur des Messgases, ist es zusätzlich möglich, die mittels der Thermokette oder Thermosäule erhaltene Wasserstoffkonzentration oder deren Wert mit hoher Genauigkeit zu korrigieren. Da die Thermokette oder Thermosäule den Oxidationskatalysator trägt, ist es selbst dann, wenn das Messgas mit geringer Konzentration gemessen wird, möglich, die auf Grund der oxidativen Reaktion erzeugte oxidative Reaktionswärme in Bezug auf das brennbare Gas und den Oxidationskatalysator der Thermosäule oder Thermokette zu detektieren, so dass die Messgenauigkeit verbessert werden kann.
Wirkung der Erfindung
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist es im Hinblick auf die oben beschriebene Anordnung möglich, die Konzentration von Wasserstoff durch Korrigieren der Konzentration von Wasserstoff oder deren Wert unter Verwendung des Konzentration von Sauerstoff, welcher im Messgas enthalten ist, zu messen.
Kurzbeschreibung der Figuren
1 ist ein Überblicksdiagramm einer Gaskonzentrationsmesseinrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
2 ist eine Querschnittsansicht, welche den Aufbau einer Gaskonzentrationsmesseinrichtung gemäß dieser Ausführungsform zeigt.
3 ist eine Querschnittsansicht, welche einen Aufbau eines Messbereichs dieser Ausführungsform zeigt.
4 ist eine Ansicht, welche einen Zusammenhang zwischen einer Wasserstoffkonzentration und der Feuchtigkeit sowie einen Zusammenhang zwischen der Wasserstoffkonzentration und der Temperatur zeigt.
5 ist eine Ansicht, welche einen Zusammenhang zwischen der Wasserstoffkonzentration und der Sauerstoffkonzentration zeigt.
Beste Form zum Ausführen der Erfindung
Eine Ausführungsform einer Gaskonzentrationsmesseinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf die Figuren erläutert.
Aufbau der Einrichtung
Die Wasserstoffkonzentrationsmesseinrichtung 100 gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist zwischen einer externen Leitung Z1 oder Röhre Z1 und einer externen Leitung Z2 oder Röhre Z2 angeordnet, wo ein Messgas fließt oder strömt. Die Messeinrichtung 100 ist vom In-Line-Typ und misst eine Konzentration von Wasserstoff, welches im Messgas enthalten ist.
Dies bedeutet in Bezug auf 1 konkret, dass die Wasserstoffkonzentrationsmesseinrichtung 100 eine Sensoreinheit 2 (einen Wasserstoffkonzentrationsmessbereich) aufweist, welcher die Konzentration des im Messgas enthaltenen Wasserstoffs misst. Des Weiteren ist eine Sauerstoffkonzentrationsmesseinheit 3 vorgesehen, welche die Konzentration von im Messgas enthaltenen Sauerstoff misst. Darüber hinaus ist eine erste Temperaturmesseinheit 4 ausgebildet, welche die Temperatur des Messgases misst. Ferner ist eine zweite Temperaturmesseinheit 5 vorgesehen, welche die Temperatur des Messgases misst. Darüber hinaus ist eine Feuchtigkeitsmesseinheit 6 ausgebildet, welche eine relative Feuchtigkeit des Messgases misst. Eine arithmetische Steuereinheit 7 berechnet eine Konzentration an Wasserstoff durch Empfangen von Ausgabesignalen der oben beschriebenen Messbereiche 2 bis 6. Die externe Leitung Z1 oder Röhre Z1 auf einer stromaufwärts oder vorgeschalteten gelegenen Seite ist mit einem Drainagetrenner 8 (drain separator) ausgebildet, welcher die relative Feuchtigkeit im Messgas, welches in der externen Leitung Z1 oder Röhre Z1 strömt oder fließt, reduziert, zum Beispiel auf 80% oder weniger. Zusätzlich ist an einer stromabwärts oder nachgeschaltet gelegenen Seite des Drainagetrenners 8 in der externen Leitung Z1 oder Röhre Z1 eine Heizeinrichtung 9 für die Leitung vorgesehen, welche ein Widerstandsheizelement verwendet, um das Messgas, welches in der externen Leitung Z1 oder Röhre Z1 fließt oder strömt, auf eine Temperatur eines Sensorblocks 22, der später zu beschreiben ist, aufzuheizen.
Die Wasserstoffsensoreinheit 2 weist, wie das in 2 dargestellt ist, einen Sensorbereich 21 auf, welcher eine katalytische Verbrennung im Hinblick auf den im Messgas enthaltenen Wasserstoff durchführt und welcher den Wert abgegebener Wärme detektiert. Des Weiteren ist ein Sensorblock 22 vorgesehen, welcher den Sensorbereich 21 trägt. Ein Gehäuse 23 ist ausgebildet, welches den Sensorblock 22 aufnimmt und welches eine thermische Isolationsfunktion und eine elektromagnetische Abschirmfunktion besitzt. Ein Einlassöffnung 24 ist im oder am Gehäuse 23 ausgebildet und mit der externen Leitung Z1 oder Röhre Z1 verbunden. Des Weiteren ist eine Auslassöffnung 25 im oder am Gehäuse 23 ausgebildet und mit der externen Leitung Z2 oder Röhre Z2 verbunden.
Der Sensorbereich 21 ist auf einem Basissubstrat 26 oder Grundsubstrat 26 ausgebildet, zum Beispiel in Form eines wärmeresistenten Halbleitersubstrats. Gemäß einer konkreten Ausführungsform des Sensorbereichs 21 ist dieser als Sensorbereich vom Differentialtyp oder Differenztyp ausgebildet und weist, wie das in 3 dargestellt ist, ein Siliziumsubstrat 211 als wärmeresistentes Halbleitersubstrat auf, dessen eine Fläche (Rückseite oder Rückfläche) eines Zentralbereichs durch Ätzen als konkaver Bereich ausgebildet ist, wobei Thermoketten oder Thermosäulen (eine Thermokette oder Thermosäule 212A für die Messung und eine Thermokette oder Thermosäule 212B als Referenz) sind auf der anderen Seite oder Fläche (Vorderseite oder Vorderfläche) des Siliziumsubstrats 211 ausgebildet. Es ist eine Isolationsschicht 213 auf dem gesamten Bereich oder der gesamten Fläche der Fläche oder Oberfläche des Siliziumsubstrats 211 ausgebildet, und zwar mit einer Fläche oder Oberfläche der Thermokette 212A und mit einer Fläche oder Oberfläche der Thermokette 212B. Darüber hinaus ist eine katalytische Schicht 214 vorgesehen, die auf einem heißen Verbindungsbereich (hot junction Part) ausgebildet ist, und zwar als temperatur- oder wärmeempfindlicher Bereich der Thermokette oder Thermosäule 212A, 212B der Isolationsschicht 213.
Die Thermokette 212A, 212B ist oder werden ausgebildet durch Verbinden voneinander verschiedener Metalle, zum Beispiel von Polysilizium und Aluminium, und erzeugt und gibt aus eine thermische elektromotorische Kraft, und zwar gemäß einem Heizwert auf Grund des Seebeck-Effekts. Die thermoelektromotorische Kraft (als Ausgabesignal), die von der Thermokette 212A, 212B ausgegeben wird, wird durch einen Vorverstärker 27 verstärkt, der an einem oberen Bereich oder Körper 22B des Blocks angeordnet ist und der später beschrieben wird. Die verstärkte thermoelektromotorische Kraft wird an eine arithmetische Steuereinheit 7 ausgegeben.
Die katalytische Schicht 214 der Thermokette 212A oder der Thermosäule 212A wird gebildet mit mehreren oder mehrfachen Stücken von Karbonclustern oder Kohlenstoffclustern, insbesondere auf der Grundlage von Kohlenstoffnanotubes (CNT, carbon nano tubes), die insbesondere vorab Partikel tragen, und zwar eines Edelmetallkatalysators, zum Beispiel mit oder aus Platin (Pt) oder Palladium (Pd), und zwar als Beispiel eines Oxidationskatalysators, welcher Oxidationsreaktionswärme auf Grund des Kontakts mit Wasserstoff erzeugt. Die Nanotubes werden dabei zueinander parallel und im Allgemeinen senkrecht zur Isolationsschicht 213 ausgebildet und angeordnet. Zusätzlich wird die katalytische Schicht 214 der Thermokette 212B oder Thermosäule 212B gebildet mit oder aus einer Mehrzahl oder mehreren Teilen oder Stücken von Kohlenstoffclustern oder Karbonclustern, welche keinen Oxidationskatalysator tragen. Dies bedeutet insbesondere konkret, dass Kohlenstoffnanotubes (CNT) vorgesehen sind, die in Bezug aufeinander parallel und im Allgemeinen senkrecht zur Isolationsschicht 213 ausgebildet und angeordnet sind.
Der Sensorblock 22 wird gebildet von einem nicht korrosiven Material, zum Beispiel von oder mit einem Metall oder dergleichen, und weist einen unteren Blockkörper oder einen unteren Blockteil 22A mit einer Ausnehmung S auf, die sich an einer oberen Fläche und an Seitenflächen einander gegenüberliegend öffnet. Des Weiteren besteht der Block aus einem oberen Blockkörper oder Blockteil 22B, welcher eine Öffnung der Ausnehmung S abdeckt oder blockiert, die sich auf der oberen Seite oder oberen Fläche des unteren Blockkörpers oder Blockteils 22A öffnet. Eine Temperaturmesseinrichtung H1 und eine Heizeinrichtung H2 sind im oberen Blockkörper oder Blockteil 22B und im unteren Blockteil oder Blockkörper 22A verborgen oder vergraben, um die Temperatur eines jeden Blockkörpers oder Blockteils 22A, 22B einzustellen oder anzupassen Das Basissubstrat 26 oder Grundsubstrat 26 ist zwischen dem unteren Blockteil 22A oder Blockkörper 22A und dem oberen Blockteil 22B oder Blockkörper 22B dazwischen vorgesehen, und zwar durch Schrauben oder Verschrauben mehrerer Fest- oder Einstellschrauben (set screws) von der Seite der oberen Fläche oder Oberfläche des unteren Blockkörpers oder Blockteils 22B zur Seite des unteren Blockteils oder Blockkörpers 22A hin, und zwar in einem Zustand, bei welchem die Öffnung auf der oberen Seite oder Oberseite des unteren Blockteils oder Blockkörpers 22A durch das Basissubstrat oder Grundsubstrat 26 abgedeckt oder blockiert ist, um den Sensorbereich 21 in der Ausnehmung S anzuordnen oder zu lokalisieren. Dabei wird alles so angeordnet, dass das Innere oder die Innenseite der Ausnehmung S luftdicht gehalten wird, und zwar durch Anordnen eines Versiegelungselements, zum Beispiel in Form eines O-Rings, um einen gesamten Umfang oder Umfangsbereich eines Teils, wo der untere Blockteil oder Blockkörper 22A in Kontakt tritt mit einem Umfangsbereich des Basissubstrats oder Grundsubstrats 26. Durch eine derartige Anordnung wird ein Flusskanal, Strömungskanal oder Fließkanal, in welchem das Messgas strömt oder fließt, im Innern oder auf der Innenseite des Sensorblocks 22 ausgebildet. Der Sensorbereich 21 (die Thermokette oder Thermosäule 212A, 212B) ist in diesem Flusskanal oder Strömungskanal angeordnet. Das Bezugszeichen 28 in 2 bezeichnet eine Führungsplatte, welche das Messgas vom Einlassbereich von der Einlassöffnung 24 auf den Sensorbereich 21 (die katalytische Schicht 214) zuführt, um zu bewirken, dass das Messgas in den Sensorblock 22 einströmt oder einfließt und mit der katalytischen Schicht 214 in Kontakt gerät.
Die Einlassöffnung 24 oder der Einlassbereich 24, welche für das Gehäuse 23 vorgesehen und angeordnet sind, stehen in Verbindung oder Kommunikation mit einer stromaufwärts oder vorgeschaltet gelegenen Seite des Flusskanals oder Strömungskanals, der durch den Sensorblock gebildet wird. Die externe Leitung oder Röhre Z1 ist mit der Einlassöffnung 24 oder dem Einlassbereich 24 verbunden. Dabei sind der Auslassbereich 25 oder die Auslassöffnung 25, die für das Gehäuse 23 vorgesehen und angeordnet sind, in Kommunikation oder Verbindung ausgebildet mit einem stromabwärts oder nachgeschaltet gelegenen Bereich des Flusskanals oder Strömungskanals. Die externe Leitung Z2 oder Röhre Z2 ist mit dem Auslassbereich 25 oder der Auslassöffnung 25 verbunden.
Die Sauerstoffkonzentrationsmesseinheit 3 ist ausgebildet und angeordnet, indem sie in eine stromaufwärts oder vorgeschaltet gelegene Seite des Röhrenheizers 9 in der externen Leitung Z1 oder Röhre Z1 eingeführt ist, welche an einer stromaufwärts oder vorgeschaltet gelegenen Seite der Sauerstoffsensoreinheit oder Sauerstoffmesseinheit 2 gelegen ist. Zum Beispiel kann ein Zirkonoxidsensor als Sauerstoffkonzentrationsmesseinheit 3 vorgesehen sein und verwendet werden. Dabei ist dann das Ausgabesignal der Sauerstoffkonzentrationsmesseinheit 3 ein Signal, welches an die arithmetische Steuereinheit 7 ausgegeben wird. Eine Stelle oder Position, an welcher die Sauerstoffkonzentrationsmesseinheit 3 platziert ist, ist nicht auf den Bereich der externen Leitung oder Röhre Z1 beschränkt, sondern kann auch in oder an der externen Leitung oder Röhre Z2 vorgesehen sein oder auch der Wasserstoffmesseinheit oder Wasserstoffsensoreinheit 2 (konkret im Bereich des Sensorblocks 22). In einem Fall, bei welchem die Sauerstoffkonzentrationsmesseinheit 3 im Inneren oder auf der Innenseite des Sensorblocks 22 angeordnet oder vorgesehen ist, muss der Sauerstoffsensor, da die Temperatur des Sensorblocks 22 auf 80°C bis 125°C angehoben wird, ein Hochtemperatursauerstoffsensor sein, wodurch möglicherweise die Kosten ansteigen können.
Die Temperaturmesseinheit 4 wird ausgebildet und angeordnet durch Eingefügtwerden in eine stromaufwärts oder vorgeschaltet gelegene Seite der Röhrenheizeinrichtung 9 in der äußeren Leitung oder Röhre Z1, welche auf der stromaufwärts oder vorgeschaltet gelegenen Seite der Wasserstoffmesseinheit oder Wasserstoffsensoreinheit 2 angeordnet ist, um Kontakt auszubilden mit dem Messobjektgas, welches in der äußeren Leitung Z1 oder Röhre Z1 strömt oder fließt. Des Weiteren wird die zweite Temperaturmesseinheit 5 im Flusskanal oder Strömungskanal, der im Inneren des Sensorblocks 2 ausgebildet ist, angeordnet, um einen Kontakt zu realisieren mit dem Messobjektgas, welches im Flusskanal oder Strömungskanal strömt oder fließt. Die zweite Temperaturmesseinheit 5 dieser Ausführungsform ist so angeordnet, dass sie benachbart oder gegenüberliegend angeordnet ist oder wird zum Sensorbereich 21 auf dem Basissubstrat oder Grundsubstrat 26. Zum Beispiel können ein Temperatursensor unter Verwendung einer Platinwiderstandsthermometerkugel (platinum resistance thermometer bulb), ein Thermistor oder ein Thermopaar als erste Temperaturmesseinheit 4 und als zweite Temperaturmesseinheit 5 vorgesehen und ausgebildet sein. Ein Ausgabesignal der ersten Temperaturmesseinheit 4 und ein Ausgabesignal der zweiten Temperaturmesseinheit 5 werden an die arithmetische Steuereinheit 7 ausgegeben. Eine Stelle oder Position, wo die erste Temperaturmesseinheit 4 angeordnet ist, ist nicht auf dem Bereich der externen Leitung oder Röhre Z1 mit einer Lokalisation auf einem stromaufwärts oder vorgeschaltet gelegenen Bereich beschränkt, sondern kann auch im Bereich der externen Leitung Z2 oder Röhre Z2 mit einer Lokalisation in einem stromabwärts oder nachgeschaltet gelegenen Bereich angeordnet sein oder werden.
Die Feuchtigkeitsmesseinheit wird ausgebildet und angeordnet durch Einführen oder Einfügen in die stromaufwärts oder vorgeschaltet gelegene Seite der Röhrenheizeinrichtung 9 mm Bereich der externen Leitung Z1 oder Röhre Z1 mit einer Lokalisation im stromaufwärts oder vorgeschaltet gelegenen Bereich der Wasserstoffsensoreinheit oder Wasserstoffmesseinheit 2. Es können ein Feuchtigkeitssensor zum Beispiel nach Art eines Polymermembranfeuchtigkeitssensors oder nach Art eines keramischen Feuchtigkeitssensors als Feuchtigkeitsmesseinheit 6 vorgesehen sein und verwendet werden. Ein Ausgabesignal von der Feuchtigkeitsmesseinheit 6 wird an die arithmetische Steuereinheit 7 ausgegeben. Eine Stelle, an welcher die Feuchtigkeitsmesseinheit 6 angeordnet ist, ist nicht auf dem Bereich der externen Leitung oder Röhre Z1 beschränkt, sondern es kann auch die Feuchtigkeitssensoreinheit 2 (insbesondere konkret der Sensorblock 22) sein. Die arithmetische Steuereinheit 7 empfängt und nimmt auf das Ausgabesignal von der Wasserstoffmesseinheit oder Wasserstoffsensoreinheit 2, von der Sauerstoffkonzentrationsmesseinheit 3, von der ersten Temperaturmesseinheit 4, von der zweiten Temperaturmesseinheit 5 und von der Feuchtigkeitsmesseinheit 6 und berechnet die Wasserstoffkonzentration, die Sauerstoffkonzentration, die relative Feuchtigkeit und die Temperatur auf der Grundlage jedes der Ausgabesignale. Dabei wird auch die Wasserstoffkonzentration durch Verwendung der Sauerstoffkonzentration, der Feuchtigkeit und der Temperatur korrigiert. Die arithmetische Steuereinheit 7 empfängt das Ausgabesignal der zweiten Temperaturmesseinheit 5, die innerhalb oder auf der Innenseite des Sensorblocks 22 angeordnet ist, und steuert die Heizeinrichtung H2 auf der Grundlage der von der Temperaturmesseinrichtung H erhaltenen Temperatur und steuert ebenso die Röhrenheizeinrichtung 9, so dass die Temperatur des Sensorblocks 22 einen konstanten Wert annimmt. Zusätzlich die arithmetische Steuereinheit 7 die Wasserstoffkonzentration unter Verwendung der Differenz oder des Unterschieds zwischen einem Ausgabesignal (elektromotorische Kraft) der Thermokette 212A oder Thermosäule 212A für die Messung der Sauerstoffmesseinheit 2 und ein Ausgabesignal (eine elektromotorische Kraft) der Thermokette 212B oder Thermosäule 212B für die Referenz der Wasserstoffmesseinheit 2 oder Wasserstoffsensoreinheit 2. Dies bedeutet konkret, dass die arithmetische Steuereinheit 7 ausgebildet ist oder betrieben wird als Computer für allgemeine Zielsetzungen mit einer CPU, einem Speicher, einer Eingabe-/Ausgabeschnittstelle, einem AD-Wandler oder dergleichen, wobei dadurch Funktionen realisiert werden, wie zum Beispiel die eines Feuchtigkeitsberechnungsbereichs 71, einer Relationsdatenspeichereinheit 72, einer Konzentrationskorrektureinheit 73 oder dergleichen und zwar durch Betreiben der CPU und der peripheren Einrichtung auf der Grundlage eines vorbestimmten Programms, welches in einem vorbestimmten Bereich des Speichers gespeichert ist.
Der Feuchtigkeitsberechnungsbereich 71 empfängt die Ausgabesignale der ersten Temperaturmesseinheit 4, der zweiten Temperaturmesseinheit 5 und der Feuchtigkeitsmesseinheit 6 und berechnet die relative Feuchtigkeit im Sensorblock 22 unter Verwendung der Tetenschen Formel. Dies bedeutet konkret, dass der Feuchtigkeitsberechnungsbereich 71 die oben beschriebene relative Feuchtigkeit unter Zuhilfenahme der folgenden Gleichung (1) berechnet.
wobei RH_t (%) die relative Feuchtigkeit bezeichnet bei t°C, t°C die Temperatur des Messgases in der externen Leitung oder Röhre Z1 bezeichnet, m_w den Wert des Wasserdampfs im Messgas bei t°C bezeichnet und P_t die Menge oder den Wert an gesättigtem Dampf bei t°C bezeichnet.
wobei RH_T (%) die Menge an gesättigtem Wasserdampf bei T°C, T°C die Temperatur des Messgases im Sensorblock 22, M_w die Menge an Wasserdampf im Messgas bei einer Temperatur von T°C und P_T die Menge an gesättigtem Wasserdampf bei T° bezeichnen.
Da das Messgas durch den Drainageseparator 8 (drain separator), welcher sich stromaufwärts oder vorgeschaltet in Bezug auf die äußere Leitung oder Röhre Z1 gelegen angeordnet ist, entfeuchtet ist oder durch, so dass die Menge m_w an Wasserdampf, welcher im Messgas in der externen Leitung oder Röhre Z1 enthalten ist, und die Menge M_w an Wasserdampf, die im Messgas im Sensorblock 22 enthalten ist, sich im Wesentlichen nicht ändern, so dass die Gleichung oder Formel (3) erfüllt ist.
Falls die Tetensche Formel verwendet wird, wird die relative Feuchtigkeit RH_T im Sensorblock 22 durch die folgende Gleichung oder Formel (4) ausgedrückt:
Die relative Feuchtigkeit RH_T kann berechnet werden aus der relativen Feuchtigkeit RH_t (%) des Messgases in der externen Leitung oder Röhre Z1, der Temperatur t (°C) des Messgases in der äußeren Leitung oder Röhre Z1 und der Temperatur T (°C) des Messgases im Sensorblock 22.
Die Relationsdatenspeichereinheit 72 oder Speichereinheit 72 für Relationsdaten speichert Feuchtigkeitsrelationsdaten, welche einen Zusammenhang zeigen oder darstellen (Zusammenhang Wasserstoffkonzentration-Feuchtigkeit) zwischen der Wasserstoffkonzentration, die ausgegeben wird oder wurde von der Wasserstoffsensoreinheit 2 oder Sauerstoffmesseinheit 2, und der Feuchtigkeit des Messgases, sowie Temperaturrelationsdaten, welche einen Zusammenhang zeigen (Zusammenhang Wasserstoffkonzentration-Temperatur) zwischen der Wasserstoffkonzentration und der Temperatur des Messgases und darüber hinaus Sauerstoffkonzentrationsrelationsdaten, welche einen Zusammenhang zeigen (Zusammenhang der Wasserstoffkonzentration-Sauerstoffkonzentration) zwischen der Wasserstoffkonzentration und der Sauerstoffkonzentration die im Messgas enthalten ist. Diese Daten werden in erster Linie durch einen Benutzer eingegeben.
In Bezug auf die Feuchtigkeitsrelationsdaten und die Temperaturrelationsdaten, wie dies im Zusammenhang mit 4 dargestellt ist, werden Daten, die einen Zusammenhang zwischen der Temperatur des Messgases und der relativen Ausgabe (%) in Bezug auf eine Referenz von 80°C im trockenen Zustand gespeichert. Die relative Ausgabe zum Wert von 80% und der trockenen Referenz ist ein Verhältnis in einem Fall, bei welchem die Wasserstoffkonzentration, die erhalten wird durch eine Thermokette 212A oder Thermosäule 212A, auf einen Wert 100 gesetzt für ein Messgas in einem Zustand, bei welchem die Temperatur 80°C beträgt und die relative Feuchtigkeit 0%. Dies wird in erster Linie durch ein entsprechendes Experiment erhalten.
Zusätzlich werden, wie das in 5 dargestellt ist, in Bezug auf die Sauerstoffkonzentrationsrelationendaten Daten, welche eine Empfindlichkeitscharakteristik (ein Empfindlichkeitsverhältnis) der Thermosäule 212A oder Thermokette 212A zeigen, für jede Sauerstoffkonzentration gespeichert. Die Empfindlichkeitscharakteristik (sensitivity characteristic) ist ein Verhältnis des gemessenen Werts der Wasserstoffkonzentration im Messgas, dessen Sauerstoffkonzentration eine andere ist als 20%, zum gemessenen Wert der Sauerstoffkonzentration im Messgas, deren Sauerstoffkonzentration 20% beträgt. Dies bedeutet mit anderen Worten, dass die Empfindlichkeitscharakteristik durch Daten beschrieben wird, die einen Einfluss der Sauerstoffkonzentration des Messgases auf den gemessenen Wert für die Wasserstoffkonzentration zeigen.
Die Konzentrationskorrektureinheit 73 korrigiert die von der Thermokette 212A oder Thermosäule 212A erhaltene Wasserstoffkonzentration auf der Grundlage der Sauerstoffkonzentration, der relativen Feuchtigkeit im Sensorblock 22, die erhalten wurde auf der Grundlage des Feuchtigkeitsberechnungsbereichs 71, und der Temperatur des Messgases im Sensorblock 22 unter Verwendung des oben beschriebenen Zusammenhangs zwischen Wasserstoffkonzentration und Feuchtigkeit, des Zusammenhangs zwischen Wasserstoffkonzentration und Temperatur sowie des Zusammenhangs der Wasserstoffkonzentration und der Sauerstoffkonzentration. Die Konzentrationskorrektureinheit 73 zeigt die Wasserstoffkonzentration nach Korrektur auf einer Anzeige an, welche in den Zeichnungen nicht dargestellt ist.
Dies bedeutet konkret, dass in einem Fall, bei welchem die Sauerstoffkonzentration des Messgases 50% beträgt, die Sauerstoffkonzentration korrigiert wird indem sie mit einem Wert von etwa 10/7 multipliziert wird, da die Messempfindlichkeit auf 70% vom Bezugswert für das Messgas abfällt, dessen Sauerstoffkonzentration 20% beträgt.
In einem Fall zum Beispiel, bei welchem die Temperatur des Gases 80°C und die relative Feuchtigkeit des Gases 20% betragen, wird die Wasserstoffkonzentration darüber hinaus korrigiert, indem sie mit einem Wert von etwa 100/18 multipliziert wird, weil die relative Ausgabe zur Referenz von 80°C bei Trockenheit aus dem Zusammenhang, der in 4 dargestellt ist, einen Wert von 18% annimmt. In einem Fall zum Beispiel, bei welchem die Temperatur des Gases 60°C beträgt und die relative Feuchtigkeit des Gases 40% ist, wird die Wasserstoffkonzentration korrigiert durch Multiplizieren mit einem Wert von 100/7, weil die relative Ausgabe in Bezug auf die Referenz von 80°C und Trockenheit aus dem Zusammenhang aus 4 einen Wert von 7% annimmt. In einem Fall, bei welchem die Feuchtigkeit in 4 nicht dargestellt ist, wird die relative Ausgabe erhalten oder ermittelt durch Interpolieren der relativen Feuchtigkeitskurve aus 4 und die Wasserstoffkonzentration wird korrigiert.
Durch die oben beschriebene Verfahrensweise werden ein reduzierter Wert der Wasserstoffkonzentration zu einem Zeitpunkt der Referenz von 80°C bei Trockenheit und der Sauerstoffkonzentration von 20% berechnet. Die Referenz für die Korrektur ist nicht auf die Referenz bei 80°C und Trockenheit und einer Sauerstoffkonzentration von 20% beschränkt. In einem Fall, bei welchem eine andere Referenz verwendet wird, wird der Zusammenhang unter Verwendung der anderen Referenz vorab oder vorläufig erhalten oder ermittelt mittels eines Experiments. Die Relationendaten, welche den Zusammenhang zeigen oder widerspiegeln, werden in der Relationendatenspeichereinheit 72 gespeichert.
Wirkung dieser Ausführungsform
Gemäß der Gaskonzentrationsmesseinrichtung 100 gemäß dieser Ausführungsform mit der oben beschriebenen Anordnung ist es möglich, da die Wasserstoffkonzentration unter Verwendung der Konzentration von Sauerstoff im Messgas korrigiert wird, einen Einfluss der Sauerstoffkonzentration auf die Wasserstoffkonzentration derart zu korrigieren, dass die Konzentration an Wasserstoffkonzentration, die im Messgas enthalten ist, mit hoher Genauigkeit gemessen werden kann. Im Ergebnis davon ist es möglich, ein höchst zuverlässiges Messergebnis zu erhalten.
Andere modifizierte Ausführungsform
Die beanspruchte Erfindung ist nicht auf die oben beschriebene Ausführungsform beschränkt. Im Hinblick auf eine Reduktion der Anzahl von Bauteilen oder Komponenten kann zum Beispiel die erste Temperaturmesseinheit und die Feuchtigkeitsmesseinheit gebildet werden von einen Temperatur-Feuchtigkeitssensor.
Zusätzlich können die erste Temperaturmesseinheit und die zweite Temperaturmesseinheit jedoch bei der oben beschriebenen Ausführungsform ersetzt werden durch einen Temperaturmessbereich im Innern der Wasserstoffsensoreinheit oder Wasserstoffmesseinheit und nur eine Temperatur des Messgases, welches in die Wasserstoffsensoreinheit oder Wasserstoffmesseinheit hineinfließt oder strömt, kann gemessen werden. In diesem Fall wird der Feuchtigkeitssensor im Innern oder auf der Innenseite der Wasserstoffsensoreinheit oder Wasserstoffmesseinheit angeordnet. Dabei ist dann ein Feuchtigkeitsmessbereich 71 nicht notwendig.
Um die Korrekturgenauigkeit weiter zu verbessern kann die von der Sauerstoffkonzentrationsmesseinheit erhaltene Sauerstoffkonzentration korrigiert werden. Dies bedeutet konkret, dass ein Drucksensor zur Messung des Drucks des Messgases in der Nähe der Sauerstoffkonzentrationsmesseinheit angeordnet ist oder wird und die Sauerstoffkonzentration korrigiert wird unter Verwendung des Ausgabewerts des Drucksensors. Es ist möglich, die Wasserstoffkonzentration in genauerer Art und Weise zu berechnen durch Korrigieren der Wasserstoffkonzentration unter Verwendung der korrigierten Sauerstoffkonzentration.
Der Wasserstoffkonzentrationsmessbereich der oben beschriebenen Ausführungsform ist ein Kontaktverbrennungssensor (contact combustion sensor) unter Verwendung einer Thermokette oder Thermosäule. Jedoch kann es sich dabei auch um einen Kontaktverbrennungssensor unter Verwendung eines anderen Temperaturmesselements sein oder ein Gassensor auf der Grundlage der thermischen Leitfähigkeit (gas thermal conductivity sensor) oder ein Heißdrahthalbleitersensor (hot wire semiconductor sensor).
Da ein Grund dafür, dass der Wasserstoffkonzentrationsmessbereich durch die repräsentierte Sauerstoffkonzentration beeinflusst wird, besteht darin, dass Sauerstoff im Zusammenhang zu sehen ist mit einer exothermen Reaktion oder einer endothermen Reaktion, und zwar auf die eine oder andere Weise, so dass zum Beispiel exotherme Wärme auf Grund der Oxidation von Wasserstoff für die Messung verwendet wird oder die exotherme Reaktion oder endotherme Reaktion auf Grund der Messkomponente durch die Existenz oder das Vorhandensein von Sauerstoff gestört wird.
Zusätzlich ist dieser Effekt oder diese Wirkung bemerkenswert für die Gaskonzentrationsmesseinrichtung gemäß dieser Erfindung und zwar in einem Fall, bei welchem die Wasserstoffkonzentration unter einer Bedingung gemessen wird, bei welcher Sauerstoff in hohen Konzentrationen vorliegt. Im Ergebnis davon wird es bevorzugt, dass die Gaskonzentrationsmesseinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung so angeordnet und aufgebaut ist, dass sie sich an oder in einer Sauerstoffzuführleitung eines Brennstoffzellensystems befindet, so dass eine Wasserstoffleckage in der Sauerstoffzuführleitung detektiert wird.
Des Weiteren können ein Teil oder sämtlich oben beschriebene Ausführungsformen oder modifizierte Ausführungsformen in geeigneter Weise miteinander kombiniert werden. Die beanspruchte Erfindung ist nicht auf die oben beschriebene Ausführungsform beschränkt und kann auf vielfältige Art und Weise abgewandelt und modifiziert werden, ohne dass der Kern der vorliegenden Erfindung verlassen wird.
Bezugszeichenliste

2: Wasserstoffsensoreinheit, Wasserstoffmesseinheit (Wasserstoffkonzentrationsmessbereich)
3: Sauerstoffkonzentrationsmesseinheit
4: erste Temperaturmesseinheit
5: zweite Temperaturmesseinheit
6: Feuchtigkeitsmesseinheit
7: arithmetische Steuereinheit
23: Gehäuse
24: Einlassöffnung, Einlassbereich
25: Auslassöffnung, Auslassbereich
72: Relationendatenspeichereinheit
73: Konzentrationskorrektureinheit
100: Gaskonzentrationsmesseinrichtung
212A: Thermokette, Thermosäule
212B: Thermokette, Thermosäule
Z1: externe Leitung, externe Röhre
Z2: externe Leitung, externe Röhre

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2006-071362 [0004]
JP 2008-241554 [0004]

Claims

Wasserstoffkonzentrationsmesseinrichtung (100), mit: einer Wasserstoffkonzentrationsmesseinheit (2) zum Messen einer Konzentration von Wasserstoff, welches in einem Messgas enthalten ist, welches in einem Fließkanal strömt oder fließt, einer Sauerstoffkonzentrationsmesseinheit (3) zum Messen einer Konzentration von Sauerstoff, welches im Messgas enthalten ist, und einer Konzentrationskorrektureinheit (73) zum Korrigieren der Konzentration an Wasserstoff, die erhalten wird oder wurde mittels der Wasserstoffkonzentrationsmesseinheit (2), durch Verwendung der Konzentration von Sauerstoff, die erhalten wird oder wurde durch die Sauerstoffkonzentrationsmesseinheit (3).
Wasserstoffkonzentrationsmesseinrichtung (100) nach Anspruch 1, mit: einem Gehäuse (23), welches die Wasserstoffkonzentrationsmesseinheit (2) aufnimmt, einer Einlassöffnung (24), welche im oder am Gehäuse (23) angeordnet ist, mit einer externen Leitung (Z1, Z2) verbunden ist und das Messgas in das Innere des Gehäuses (23) einführt, und einer Auslassöffnung (25), welche im oder am Gehäuse (23) angeordnet ist, mit einer externen Leitung (Z1, Z2) verbunden ist und das Messgas aus dem Inneren des Gehäuses (23) ablässt.