JP2001242114A - 燃料電池用ガス検知装置用補償素子、気体熱伝導式ガス検知装置及び燃料電池用ガス供給装置 - Google Patents
燃料電池用ガス検知装置用補償素子、気体熱伝導式ガス検知装置及び燃料電池用ガス供給装置Info
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- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/50—Fuel cells
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 燃料電池に供給される検知対象ガスの組成を
監視制御容易にする技術を提供すること。 【解決手段】 雰囲気ガスとの熱収支により抵抗値の変
化する第一抵抗体からなる検知素子と、前記第一抵抗体
と熱的に等価な第二抵抗体を標準ガス雰囲気下に密封し
てある補償素子とを、測定対象ガスとしての燃料電池用
ガスが流通可能な流通路に、前記測定対象ガスに接触自
在に設けて、前記検知素子と補償素子との抵抗値変化の
相違に基づき測定対象ガス中の被検知ガス濃度を求める
気体熱伝導式ガス検知装置における燃料電池用ガス検知
装置用補償素子であって、前記標準ガスが、予定される
前記測定対象ガスと対応する組成の混合ガスである。
監視制御容易にする技術を提供すること。 【解決手段】 雰囲気ガスとの熱収支により抵抗値の変
化する第一抵抗体からなる検知素子と、前記第一抵抗体
と熱的に等価な第二抵抗体を標準ガス雰囲気下に密封し
てある補償素子とを、測定対象ガスとしての燃料電池用
ガスが流通可能な流通路に、前記測定対象ガスに接触自
在に設けて、前記検知素子と補償素子との抵抗値変化の
相違に基づき測定対象ガス中の被検知ガス濃度を求める
気体熱伝導式ガス検知装置における燃料電池用ガス検知
装置用補償素子であって、前記標準ガスが、予定される
前記測定対象ガスと対応する組成の混合ガスである。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、雰囲気ガスとの熱
収支により抵抗値の変化する第一抵抗体からなる検知素
子を設け、前記第一抵抗体と熱的に等価な第二抵抗体を
標準ガス雰囲気下に密封してある補償素子とを、測定対
象ガスとしての燃料電池用ガスが流通可能な流通路に、
前記測定対象ガスに接触自在に設けて、前記検知素子と
補償素子との抵抗値変化の相違に基づき測定対象ガス中
の被検知ガス濃度を求める気体熱伝導式ガス検知装置に
おける燃料電池用ガス検知装置用補償素子に関する。
収支により抵抗値の変化する第一抵抗体からなる検知素
子を設け、前記第一抵抗体と熱的に等価な第二抵抗体を
標準ガス雰囲気下に密封してある補償素子とを、測定対
象ガスとしての燃料電池用ガスが流通可能な流通路に、
前記測定対象ガスに接触自在に設けて、前記検知素子と
補償素子との抵抗値変化の相違に基づき測定対象ガス中
の被検知ガス濃度を求める気体熱伝導式ガス検知装置に
おける燃料電池用ガス検知装置用補償素子に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、この種の気体熱伝導式ガス検知装
置に用いられる補償素子としては、雰囲気ガスとの熱収
支により抵抗値の変化する第一抵抗体からなる検知素子
に対して、前記第一抵抗体と熱的に等価な第二抵抗体を
標準空気雰囲気下に密封してある補償素子が用いられて
おり、この補償素子を備えた気体熱伝導式ガス検知装置
は、特に、空気中の数％レベルの濃度の被検知ガスの濃
度を求めるのに有効に用いられている。また、このよう
なガス検知装置は、熱伝導を基に濃度を求めるものであ
るから、被検知ガスのガス種によらず、その濃度を求め
ることが出来る物として有用である。また、燃料電池
等、水素ガスの濃度を制御したいような場合にも、この
ような気体熱伝導式ガス検知装置や、上述のような補償
素子により、供給ガスの組成を監視制御する構成として
あるガス供給装置が用いられている。
置に用いられる補償素子としては、雰囲気ガスとの熱収
支により抵抗値の変化する第一抵抗体からなる検知素子
に対して、前記第一抵抗体と熱的に等価な第二抵抗体を
標準空気雰囲気下に密封してある補償素子が用いられて
おり、この補償素子を備えた気体熱伝導式ガス検知装置
は、特に、空気中の数％レベルの濃度の被検知ガスの濃
度を求めるのに有効に用いられている。また、このよう
なガス検知装置は、熱伝導を基に濃度を求めるものであ
るから、被検知ガスのガス種によらず、その濃度を求め
ることが出来る物として有用である。また、燃料電池
等、水素ガスの濃度を制御したいような場合にも、この
ような気体熱伝導式ガス検知装置や、上述のような補償
素子により、供給ガスの組成を監視制御する構成として
あるガス供給装置が用いられている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかし、このような気
体熱伝導式ガス検知装置は、測定対象ガスの熱伝導率
と、前記標準空気の熱伝導率との差に基づき、前記第
一、第二抵抗体に温度差が生じ、その抵抗値に差が生じ
るという現象を用いているために、前記測定対象ガスの
種類や、その温度によっては、常温における前記標準空
気の熱伝導率と、実際の測定対象ガスの温度における前
記標準空気の熱伝導率との差が、常温における測定対象
ガスの熱伝導率と、実際の測定条件下での前記測定対象
ガスの熱伝導率との差と一致するとは限らず、特に、水
素のような低分子量ガスの熱伝導率が高く、しかも、そ
の温度依存性が非常に大きな被検知ガスを対象とする濃
度測定を行う場合には、前記熱伝導率に大きな温度依存
性が生じ、正確な被検知ガス濃度を求めることが出来な
い場合が想定されていた。
体熱伝導式ガス検知装置は、測定対象ガスの熱伝導率
と、前記標準空気の熱伝導率との差に基づき、前記第
一、第二抵抗体に温度差が生じ、その抵抗値に差が生じ
るという現象を用いているために、前記測定対象ガスの
種類や、その温度によっては、常温における前記標準空
気の熱伝導率と、実際の測定対象ガスの温度における前
記標準空気の熱伝導率との差が、常温における測定対象
ガスの熱伝導率と、実際の測定条件下での前記測定対象
ガスの熱伝導率との差と一致するとは限らず、特に、水
素のような低分子量ガスの熱伝導率が高く、しかも、そ
の温度依存性が非常に大きな被検知ガスを対象とする濃
度測定を行う場合には、前記熱伝導率に大きな温度依存
性が生じ、正確な被検知ガス濃度を求めることが出来な
い場合が想定されていた。
【０００４】特に、燃料電池等の高濃度の水素ガスを安
定供給しなければならない系では、メタンガスやメタノ
ールガスなどの燃料ガスの改質等に基づく水素ガスの生
成が安定して行われていなければ、その燃料電池の動作
が安定させられないことになるため、その水素濃度を監
視しなければならないような状況になる。ところが、前
記水素ガスを含有する測定対象ガスと前記燃料ガスとで
熱伝導率の温度依存性が大きく異なることになり、前記
第一、第二抵抗体の抵抗値変化の水素ガス濃度依存性も
変化してしまい、前記測定対象ガスの温度によって同じ
濃度の水素ガスであっても、異なる出力を示すことにな
って、管理状況によっては燃料電池の動作に支障をきた
す虞が想定されるのである。
定供給しなければならない系では、メタンガスやメタノ
ールガスなどの燃料ガスの改質等に基づく水素ガスの生
成が安定して行われていなければ、その燃料電池の動作
が安定させられないことになるため、その水素濃度を監
視しなければならないような状況になる。ところが、前
記水素ガスを含有する測定対象ガスと前記燃料ガスとで
熱伝導率の温度依存性が大きく異なることになり、前記
第一、第二抵抗体の抵抗値変化の水素ガス濃度依存性も
変化してしまい、前記測定対象ガスの温度によって同じ
濃度の水素ガスであっても、異なる出力を示すことにな
って、管理状況によっては燃料電池の動作に支障をきた
す虞が想定されるのである。
【０００５】つまり、気体熱伝導式ガス検知装置を高濃
度の低分子量ガスを監視するのに用いることは出来なか
ったのである。
度の低分子量ガスを監視するのに用いることは出来なか
ったのである。
【０００６】そこで、本発明の目的は、上記実状に鑑
み、燃料電池に供給される検知対象ガスの組成を監視制
御容易にする技術を提供する点にある。
み、燃料電池に供給される検知対象ガスの組成を監視制
御容易にする技術を提供する点にある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
の本発明の低分子量ガス検知用補償素子の特徴構成は、
雰囲気ガスとの熱収支により抵抗値の変化する第一抵抗
体からなる検知素子と、前記第一抵抗体と熱的に等価な
第二抵抗体を標準ガス雰囲気下に密封してある補償素子
とを、測定対象ガスとしての燃料電池用ガスが流通可能
な流通路に、前記測定対象ガスに接触自在に設けて、前
記検知素子と補償素子との抵抗値変化の相違に基づき測
定対象ガス中の被検知ガス濃度を求める気体熱伝導式ガ
ス検知装置における燃料電池用ガス検知装置用補償素子
であって、前記標準ガスが、予定される前記測定対象ガ
スと近似する熱伝導率に調整された混合ガスであること
にあり、前記標準ガスが、前記測定対象ガス中の水素ガ
ス成分をヘリウムガス成分に置換してある、または、前
記測定対象ガス中の炭酸ガス成分を窒素ガス成分に置換
してある、または、両者をそれぞれ置換してある混合ガ
スであることが望ましい。
の本発明の低分子量ガス検知用補償素子の特徴構成は、
雰囲気ガスとの熱収支により抵抗値の変化する第一抵抗
体からなる検知素子と、前記第一抵抗体と熱的に等価な
第二抵抗体を標準ガス雰囲気下に密封してある補償素子
とを、測定対象ガスとしての燃料電池用ガスが流通可能
な流通路に、前記測定対象ガスに接触自在に設けて、前
記検知素子と補償素子との抵抗値変化の相違に基づき測
定対象ガス中の被検知ガス濃度を求める気体熱伝導式ガ
ス検知装置における燃料電池用ガス検知装置用補償素子
であって、前記標準ガスが、予定される前記測定対象ガ
スと近似する熱伝導率に調整された混合ガスであること
にあり、前記標準ガスが、前記測定対象ガス中の水素ガ
ス成分をヘリウムガス成分に置換してある、または、前
記測定対象ガス中の炭酸ガス成分を窒素ガス成分に置換
してある、または、両者をそれぞれ置換してある混合ガ
スであることが望ましい。
【０００８】また、本発明の気体熱伝導式ガス検知装置
の特徴構成は、雰囲気ガスとの熱収支により抵抗値の変
化する第一抵抗体からなる検知素子と、前記補償素子と
を、測定対象ガスが流通可能な流通路に、前記測定対象
ガスに接触自在に設けて、前記検知素子と補償素子との
抵抗値変化の相違に基づき測定対象ガス中の被検知ガス
の濃度を求める濃度出力部を備えた点にある。
の特徴構成は、雰囲気ガスとの熱収支により抵抗値の変
化する第一抵抗体からなる検知素子と、前記補償素子と
を、測定対象ガスが流通可能な流通路に、前記測定対象
ガスに接触自在に設けて、前記検知素子と補償素子との
抵抗値変化の相違に基づき測定対象ガス中の被検知ガス
の濃度を求める濃度出力部を備えた点にある。
【０００９】さらに、本発明の燃料電池用ガス供給装置
の特徴構成は、雰囲気ガスとの熱収支により抵抗値の変
化する第一抵抗体からなる検知素子と、前記第一抵抗体
と熱的に等価な第二抵抗体を標準ガス雰囲気下に密封し
てある補償素子とを、測定対象ガスとして供給される燃
料電池用ガスが流通可能な流通路に、前記測定対象ガス
に接触自在に設けて、前記検知素子と補償素子との抵抗
値変化の相違に基づき供給ガス中の水素ガスの濃度を求
める濃度出力部を備えた気体熱伝導式ガス検知装置を備
えてなる燃料電池用ガス供給装置であって、前記標準ガ
ス組成を制御対象の供給ガス組成のうち、水素ガスをヘ
リウムで、その他のガスを空気もしくは窒素ガスもしく
は二酸化炭素ガスで置換したガス組成とし、前記濃度出
力部からの水素濃度出力に基づき、前記供給ガス組成を
所定状態に維持する濃度制御部を備えた点にある。
の特徴構成は、雰囲気ガスとの熱収支により抵抗値の変
化する第一抵抗体からなる検知素子と、前記第一抵抗体
と熱的に等価な第二抵抗体を標準ガス雰囲気下に密封し
てある補償素子とを、測定対象ガスとして供給される燃
料電池用ガスが流通可能な流通路に、前記測定対象ガス
に接触自在に設けて、前記検知素子と補償素子との抵抗
値変化の相違に基づき供給ガス中の水素ガスの濃度を求
める濃度出力部を備えた気体熱伝導式ガス検知装置を備
えてなる燃料電池用ガス供給装置であって、前記標準ガ
ス組成を制御対象の供給ガス組成のうち、水素ガスをヘ
リウムで、その他のガスを空気もしくは窒素ガスもしく
は二酸化炭素ガスで置換したガス組成とし、前記濃度出
力部からの水素濃度出力に基づき、前記供給ガス組成を
所定状態に維持する濃度制御部を備えた点にある。
【００１０】〔作用効果〕つまり、雰囲気ガスとの熱収
支により抵抗値の変化する第一抵抗体からなる検知素子
を設け、前記第一抵抗体と熱的に等価な第二抵抗体を標
準ガス雰囲気下に密封してある補償素子とを、測定対象
ガスとして燃料電池用ガスが流通可能な流通路に、前記
測定対象ガスに接触自在に設けて、前記検知素子と補償
素子との抵抗値変化の相違に基づき測定対象ガス中の低
分子量ガスの濃度を求める気体熱伝導式ガス検知装置
は、前記検知素子と測定対象ガスの熱伝導率と、前記標
準空気の熱伝導率との差に基づき、前記第一、第二抵抗
体に温度差が生じ、それぞれの抵抗値に変化が生じると
いう現象を用いて前記検知素子と補償素子との抵抗値変
化の相違に基づき測定対象ガス中の水素ガスの濃度を求
めることが出来る。
支により抵抗値の変化する第一抵抗体からなる検知素子
を設け、前記第一抵抗体と熱的に等価な第二抵抗体を標
準ガス雰囲気下に密封してある補償素子とを、測定対象
ガスとして燃料電池用ガスが流通可能な流通路に、前記
測定対象ガスに接触自在に設けて、前記検知素子と補償
素子との抵抗値変化の相違に基づき測定対象ガス中の低
分子量ガスの濃度を求める気体熱伝導式ガス検知装置
は、前記検知素子と測定対象ガスの熱伝導率と、前記標
準空気の熱伝導率との差に基づき、前記第一、第二抵抗
体に温度差が生じ、それぞれの抵抗値に変化が生じると
いう現象を用いて前記検知素子と補償素子との抵抗値変
化の相違に基づき測定対象ガス中の水素ガスの濃度を求
めることが出来る。
【００１１】このとき、前記標準ガスの熱伝導率と、前
記測定対象ガスの熱伝導率との温度依存性の差異に基づ
き前記抵抗値の変化度合いと前記低分子量ガスの濃度と
の関係を示す検量線は変化する。しかしながら、測定対
象ガスの熱伝導率は、通常標準ガスに対して前記水素ガ
スが混入している状況に該当すると考えて良い場合、前
記標準ガスと前記低分子量ガスとの熱伝導率の差分だけ
変化することになる。測定対象ガスの温度が変わるとそ
の差分は、温度依存を加味して較正した前記標準ガスと
低分子量ガスとの熱伝導率との差異を求めなければなら
ない。従って、前記測定対象ガス中における水素ガスの
濃度が高くなればなるほど、前記温度依存の較正量が増
え、通常の低濃度ガスの濃度測定では無視できる誤差が
無視できなくなるほどに大きくなる可能性がある。これ
に対し、前記標準ガスが予定される前記測定対象ガスと
近似する熱伝導率に調整された混合ガスであれば、前記
標準ガスと前記測定対象ガスとの熱伝導率の差を少なく
設定することが出来るので、較正量を無視できる程度に
小さく維持でき、検量線を求める場合にも、誤差の少な
く出来、より正確な濃度測定に寄与することが出来る。
記測定対象ガスの熱伝導率との温度依存性の差異に基づ
き前記抵抗値の変化度合いと前記低分子量ガスの濃度と
の関係を示す検量線は変化する。しかしながら、測定対
象ガスの熱伝導率は、通常標準ガスに対して前記水素ガ
スが混入している状況に該当すると考えて良い場合、前
記標準ガスと前記低分子量ガスとの熱伝導率の差分だけ
変化することになる。測定対象ガスの温度が変わるとそ
の差分は、温度依存を加味して較正した前記標準ガスと
低分子量ガスとの熱伝導率との差異を求めなければなら
ない。従って、前記測定対象ガス中における水素ガスの
濃度が高くなればなるほど、前記温度依存の較正量が増
え、通常の低濃度ガスの濃度測定では無視できる誤差が
無視できなくなるほどに大きくなる可能性がある。これ
に対し、前記標準ガスが予定される前記測定対象ガスと
近似する熱伝導率に調整された混合ガスであれば、前記
標準ガスと前記測定対象ガスとの熱伝導率の差を少なく
設定することが出来るので、較正量を無視できる程度に
小さく維持でき、検量線を求める場合にも、誤差の少な
く出来、より正確な濃度測定に寄与することが出来る。
【００１２】ここで、標準ガスとして用いる混合ガス
を、予定される前記測定対象ガスと近似する熱伝導率に
調整する場合には、前記測定対象ガス中の水素ガス成分
をヘリウムガス成分に置換、または、前記測定対象ガス
中の炭酸ガス成分を窒素ガス成分に置換することが有効
に働く。というのは、気体の熱伝導率は、ほぼ、その気
体の平均分子量に比例し、その温度依存性も平均分子量
の近似するものどうし近似した傾向を示すためである。
を、予定される前記測定対象ガスと近似する熱伝導率に
調整する場合には、前記測定対象ガス中の水素ガス成分
をヘリウムガス成分に置換、または、前記測定対象ガス
中の炭酸ガス成分を窒素ガス成分に置換することが有効
に働く。というのは、気体の熱伝導率は、ほぼ、その気
体の平均分子量に比例し、その温度依存性も平均分子量
の近似するものどうし近似した傾向を示すためである。
【００１３】従って、このようにして調整された混合ガ
スを、標準ガスとして用いた気体熱伝導式ガス検知装置
は、燃料電池用のに供給される水素濃度をガス供給段階
で管理する場合に、供給されるべき水素ガス濃度を目標
濃度に維持させる場合に、その目標濃度有効に適用され
ることがわかる。図４によれば、水素、ヘリウムの熱伝
導率は他のガスに比べて非常に高く、その温度依存性も
非常に高いが、その傾向が似ていることが読みとれる。
スを、標準ガスとして用いた気体熱伝導式ガス検知装置
は、燃料電池用のに供給される水素濃度をガス供給段階
で管理する場合に、供給されるべき水素ガス濃度を目標
濃度に維持させる場合に、その目標濃度有効に適用され
ることがわかる。図４によれば、水素、ヘリウムの熱伝
導率は他のガスに比べて非常に高く、その温度依存性も
非常に高いが、その傾向が似ていることが読みとれる。
【００１４】
【発明の実施の形態】以下に本発明の実施の形態を図面
に基づいて説明する。本発明の気体熱伝導式ガス検知装
置は、図１に示すように、検知素子１及び補償素子２を
直列に接続してある検知辺を設けるとともに、第一、第
二固定抵抗Ｒ１，Ｒ２を直列に接続してある固定抵抗辺
とを並列に設けてあるとともに、前記検知素子１と補償
素子２の間から、第一、第二固定抵抗Ｒ１，Ｒ２の間を
接続してあるブリッジ回路からなるガス検知回路Ａを設
け、そのブリッジ電圧の変化を測定し、その検知素子１
及び補償素子２の抵抗値変化の相違に基づき測定対象ガ
ス中の低分子量ガスの濃度を求める濃度出力部３を設け
て構成してある。
に基づいて説明する。本発明の気体熱伝導式ガス検知装
置は、図１に示すように、検知素子１及び補償素子２を
直列に接続してある検知辺を設けるとともに、第一、第
二固定抵抗Ｒ１，Ｒ２を直列に接続してある固定抵抗辺
とを並列に設けてあるとともに、前記検知素子１と補償
素子２の間から、第一、第二固定抵抗Ｒ１，Ｒ２の間を
接続してあるブリッジ回路からなるガス検知回路Ａを設
け、そのブリッジ電圧の変化を測定し、その検知素子１
及び補償素子２の抵抗値変化の相違に基づき測定対象ガ
ス中の低分子量ガスの濃度を求める濃度出力部３を設け
て構成してある。
【００１５】前記検知素子１は、雰囲気ガスとの熱収支
により抵抗値の変化する第一抵抗体１ａからなり、前記
補償素子２は、前記第一抵抗体１ａと熱的に等価な第二
抵抗体２ａを設けてヘリウム−窒素混合ガス雰囲気下で
微小なケーシング４（７×２×８ｍｍの面取り柱状）内
に密封して構成してある。この検知素子１および補償素
子２は、測定対象ガスを流通させる流通路５内に露出さ
せて設けてある。
により抵抗値の変化する第一抵抗体１ａからなり、前記
補償素子２は、前記第一抵抗体１ａと熱的に等価な第二
抵抗体２ａを設けてヘリウム−窒素混合ガス雰囲気下で
微小なケーシング４（７×２×８ｍｍの面取り柱状）内
に密封して構成してある。この検知素子１および補償素
子２は、測定対象ガスを流通させる流通路５内に露出さ
せて設けてある。
【００１６】前記第一、第二抵抗体１ａ，２ａは、図２
に示すように、微小なセラミクス板Ｂ（１．０×１．０
×０．３８ｍｍ）に貴金属線フィルム（具体的には白
金）Ｃを蛇行形状に蒸着させて構成してあり、さらに、
ガラスコーティング層Ｄを前記貴金属線フィルムＣに被
覆して設けて、熱収支がほぼ雰囲気ガスとの接触によっ
てのみ行える構成としてある。
に示すように、微小なセラミクス板Ｂ（１．０×１．０
×０．３８ｍｍ）に貴金属線フィルム（具体的には白
金）Ｃを蛇行形状に蒸着させて構成してあり、さらに、
ガラスコーティング層Ｄを前記貴金属線フィルムＣに被
覆して設けて、熱収支がほぼ雰囲気ガスとの接触によっ
てのみ行える構成としてある。
【００１７】このような構成により、前記気体熱伝導式
ガス検知装置は、導入されるガスとの熱収支による前記
検知素子１と補償素子２との抵抗値変化に基づき、ブリ
ッジ出力を得るることにより測定対象ガス中の低分子量
ガスの濃度を求められる。
ガス検知装置は、導入されるガスとの熱収支による前記
検知素子１と補償素子２との抵抗値変化に基づき、ブリ
ッジ出力を得るることにより測定対象ガス中の低分子量
ガスの濃度を求められる。
【００１８】
【実施例】以下に本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。 （１） 本発明の気体熱伝導式ガス検知装置用補償素子
として、標準ガスに、ヘリウム８３．８％、残部窒素
（以下断りのない限り残部窒素希釈のｖｏｌ％を示すも
のとする）の混合ガスを採用したものにおける、出力の
水素ガス濃度依存性及び温度依存性がどのように異なる
のかを調べたところ、図３に示すようになった。尚、図
３中、補償素子からの出力は、検知素子及び検知回路を
同じものとし、２．５Ｖの電圧印加条件下で、７０℃に
おける７５％水素ガスに対する出力を０とする相対値で
示してある。尚、同様に、前記標準ガスとして空気を用
いた場合の出力の水素ガス濃度依存性及び温度依存性を
調べた結果を図６に示してある。
する。 （１） 本発明の気体熱伝導式ガス検知装置用補償素子
として、標準ガスに、ヘリウム８３．８％、残部窒素
（以下断りのない限り残部窒素希釈のｖｏｌ％を示すも
のとする）の混合ガスを採用したものにおける、出力の
水素ガス濃度依存性及び温度依存性がどのように異なる
のかを調べたところ、図３に示すようになった。尚、図
３中、補償素子からの出力は、検知素子及び検知回路を
同じものとし、２．５Ｖの電圧印加条件下で、７０℃に
おける７５％水素ガスに対する出力を０とする相対値で
示してある。尚、同様に、前記標準ガスとして空気を用
いた場合の出力の水素ガス濃度依存性及び温度依存性を
調べた結果を図６に示してある。
【００１９】図６より、標準ガス種が空気の場合は、水
素ガス濃度が低くなるに従って出力の温度依存性が小さ
くなっているものの、高い値を示し、温度による測定値
の較正が無ければ正確な濃度を知り得ないことを示して
いる。一方、図３より、標準ガスがヘリウムの混合ガス
の場合は、水素ガス濃度に関わらず、出力の温度依存性
が低く維持されており、水素ガスの温度変化によらず正
確な濃度を測定できるとともに、水素ガス濃度７５％近
傍でもっとも精度良く濃度測定がなされていることがわ
かる。これにより、メタノールの水蒸気改質により製造
される水素ガスの濃度管理の際には、化１の反応が生起
することになり、目標濃度を７５％として、燃焼機器等
にガス供給することになるから、ガス供給管理すべき目
標濃度と、気体熱伝導式ガス検知装置測定精度の高い濃
度域が一致することになって、精度の高い濃度管理が行
えることがわかった。
素ガス濃度が低くなるに従って出力の温度依存性が小さ
くなっているものの、高い値を示し、温度による測定値
の較正が無ければ正確な濃度を知り得ないことを示して
いる。一方、図３より、標準ガスがヘリウムの混合ガス
の場合は、水素ガス濃度に関わらず、出力の温度依存性
が低く維持されており、水素ガスの温度変化によらず正
確な濃度を測定できるとともに、水素ガス濃度７５％近
傍でもっとも精度良く濃度測定がなされていることがわ
かる。これにより、メタノールの水蒸気改質により製造
される水素ガスの濃度管理の際には、化１の反応が生起
することになり、目標濃度を７５％として、燃焼機器等
にガス供給することになるから、ガス供給管理すべき目
標濃度と、気体熱伝導式ガス検知装置測定精度の高い濃
度域が一致することになって、精度の高い濃度管理が行
えることがわかった。
【００２０】
【化１】ＣＨ3 ＯＨ＋Ｈ2 Ｏ→３Ｈ2 （７５％）＋ＣＯ
2 （２５％）
2 （２５％）
【００２１】これに従って、燃料電池用ガス供給装置を
構成する場合には、前記検知素子と前記補償素子とを、
測定対象ガスとして供給される燃料電池用ガスが流通可
能な流通路に前記測定対象ガスに接触自在に設けて、前
記検知素子と補償素子との抵抗値変化の相違に基づき供
給ガス中の水素ガスの濃度を求める濃度出力部を設けた
気体熱伝導式ガス検知装置を備えて、前記濃度出力部か
らの水素濃度出力に基づき、前記供給ガス組成を所定状
態に維持する濃度制御部を設けてあれば、前記濃度管理
を前記濃度出力部からの出力を基に所定値になるように
フィードバック制御することが出来るようになるから、
精度の高い管理を行うのに適している。
構成する場合には、前記検知素子と前記補償素子とを、
測定対象ガスとして供給される燃料電池用ガスが流通可
能な流通路に前記測定対象ガスに接触自在に設けて、前
記検知素子と補償素子との抵抗値変化の相違に基づき供
給ガス中の水素ガスの濃度を求める濃度出力部を設けた
気体熱伝導式ガス検知装置を備えて、前記濃度出力部か
らの水素濃度出力に基づき、前記供給ガス組成を所定状
態に維持する濃度制御部を設けてあれば、前記濃度管理
を前記濃度出力部からの出力を基に所定値になるように
フィードバック制御することが出来るようになるから、
精度の高い管理を行うのに適している。
【００２２】（２） 同様にして、標準ガスに、ヘリウ
ム３５．５％、二酸化炭素５２．６％の混合ガスを採用
したものを用いて出力の水素ガス濃度依存性及び温度依
存性がどのように異なるのかを調べたところ、図４に示
すようになった。図４によると、このような補償素子
は、水素濃度１５％近傍の濃度管理用の濃度測定に適し
たものとして用いられることがわかる。
ム３５．５％、二酸化炭素５２．６％の混合ガスを採用
したものを用いて出力の水素ガス濃度依存性及び温度依
存性がどのように異なるのかを調べたところ、図４に示
すようになった。図４によると、このような補償素子
は、水素濃度１５％近傍の濃度管理用の濃度測定に適し
たものとして用いられることがわかる。
【００２３】（３） 同様にして、標準ガスに、ヘリウ
ム５９．６％、二酸化炭素２９．８％の混合ガスを採用
したものを用いて出力の水素ガス濃度依存性及び温度依
存性がどのように異なるのかを調べたところ、図５に示
すようになった。図５によると、このような補償素子
は、水素濃度４７％近傍の濃度管理の濃度測定に適した
ものとして用いられることがわかる。
ム５９．６％、二酸化炭素２９．８％の混合ガスを採用
したものを用いて出力の水素ガス濃度依存性及び温度依
存性がどのように異なるのかを調べたところ、図５に示
すようになった。図５によると、このような補償素子
は、水素濃度４７％近傍の濃度管理の濃度測定に適した
ものとして用いられることがわかる。
【００２４】〔別実施形態〕以下に別実施形態を説明す
る。図７によれば、水素、ヘリウムの熱伝導率は他のガ
スに比べて非常に高く、その温度依存性も非常に高い
が、その傾向が似ている。そのため、先の実施の形態で
は標準ガスの水素に対応するガス成分としてヘリウムを
用いる例を示したが、温度依存性の低減という観点から
は、標準ガスと被検知ガスは、同一のものであることが
望ましいものの、これらの傾向を同一視して取り扱える
ことがわかる。さらに、水素以外のガス成分としては、
測定対象ガス中の被検知ガスとして二酸化炭素ガス等が
含まれる場合もあるが、二酸化炭素ガス成分について
は、他のガスで置換することなく用いる等、前記標準ガ
スの熱伝導率を調整するには、種々のガス成分を採用し
て用いることが可能である。尚、検知素子が高温状態で
作動される環境下での測定等が予測される場合には、発
火の虞のないヘリウムガスを採用することが好ましい。
また、このように標準ガスを種々変更して調整すれば、
管理すべき濃度と熱伝導率がほぼ一致する組成に前記標
準ガスを調整することによって、その管理濃度近傍でも
っとも精度良く水素ガス濃度を求めることが出来る事に
なり、燃料電池に水素ガスを供給制御する条件毎に適し
た補償素子を作成することが出来ることがわかる。たと
えば、化２の部分酸化方式によるメタノールの改質によ
る水素ガスの供給を行う場合には、管理濃度を４０％に
設定し、補償素子を設ければよいし、化３の部分酸化方
式によるメタノールの改質による水素ガスの供給を行う
場合には、管理濃度を４０％に設定し、補償素子を設け
ればよい。
る。図７によれば、水素、ヘリウムの熱伝導率は他のガ
スに比べて非常に高く、その温度依存性も非常に高い
が、その傾向が似ている。そのため、先の実施の形態で
は標準ガスの水素に対応するガス成分としてヘリウムを
用いる例を示したが、温度依存性の低減という観点から
は、標準ガスと被検知ガスは、同一のものであることが
望ましいものの、これらの傾向を同一視して取り扱える
ことがわかる。さらに、水素以外のガス成分としては、
測定対象ガス中の被検知ガスとして二酸化炭素ガス等が
含まれる場合もあるが、二酸化炭素ガス成分について
は、他のガスで置換することなく用いる等、前記標準ガ
スの熱伝導率を調整するには、種々のガス成分を採用し
て用いることが可能である。尚、検知素子が高温状態で
作動される環境下での測定等が予測される場合には、発
火の虞のないヘリウムガスを採用することが好ましい。
また、このように標準ガスを種々変更して調整すれば、
管理すべき濃度と熱伝導率がほぼ一致する組成に前記標
準ガスを調整することによって、その管理濃度近傍でも
っとも精度良く水素ガス濃度を求めることが出来る事に
なり、燃料電池に水素ガスを供給制御する条件毎に適し
た補償素子を作成することが出来ることがわかる。たと
えば、化２の部分酸化方式によるメタノールの改質によ
る水素ガスの供給を行う場合には、管理濃度を４０％に
設定し、補償素子を設ければよいし、化３の部分酸化方
式によるメタノールの改質による水素ガスの供給を行う
場合には、管理濃度を４０％に設定し、補償素子を設け
ればよい。
【００２５】
【化２】２ＣＨ3 ＯＨ＋Ｏ2 ＋４Ｎ2→４Ｈ2 （４０
％）＋２ＣＯ2 （２０％）＋４Ｎ2 （４０％）
％）＋２ＣＯ2 （２０％）＋４Ｎ2 （４０％）
【００２６】
【化３】３ＣＨ3 ＯＨ＋Ｏ2 ＋Ｈ2 Ｏ＋４Ｎ2→７Ｈ2
（５０％）＋３ＣＯ2 （２１％）＋４Ｎ2 （２９％）
（５０％）＋３ＣＯ2 （２１％）＋４Ｎ2 （２９％）
【図１】気体熱伝導式ガス検知装置の概略図
【図２】第一、第二抵抗体の概略図
【図３】実施例（１）の補償素子の出力の水素濃度依存
性を示すグラフ
性を示すグラフ
【図４】実施例（２）の補償素子の出力の水素濃度依存
性を示すグラフ
性を示すグラフ
【図５】実施例（３）の補償素子の出力の水素濃度依存
性を示すグラフ
性を示すグラフ
【図６】従来のの補償素子の出力の水素濃度依存性を示
すグラフ
すグラフ
【図７】気体の熱伝導率の温度依存性を示すグラフ
１ 検知素子 １ａ 第一抵抗体 ２ 補償素子 ２ａ 第二抵抗体 Ｒ１ 第一固定抵抗 Ｒ２ 第二固定抵抗 Ａ ガス検知回路 ３ 濃度出力部 ４ ケーシング Ｂ セラミクス板 Ｃ 貴金属線フィルム Ｄ ガラスコーティング層
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 吉栄 康城 大阪府大阪市淀川区三津屋中２丁目５番４ 号 新コスモス電機株式会社内 Ｆターム(参考） 2G060 AA02 AB03 AB04 AB09 AB17 AE19 AG05 BA05 5H027 KK31
Claims (5)
- 【請求項１】 雰囲気ガスとの熱収支により抵抗値の変
化する第一抵抗体からなる検知素子と、前記第一抵抗体
と熱的に等価な第二抵抗体を標準ガス雰囲気下に密封し
てある補償素子とを、測定対象ガスとしての燃料電池用
ガスが流通可能な流通路に、前記測定対象ガスに接触自
在に設けて、前記検知素子と補償素子との抵抗値変化の
相違に基づき測定対象ガス中の被検知ガス濃度を求める
気体熱伝導式ガス検知装置における燃料電池用ガス検知
装置用補償素子であって、 前記標準ガスが、予定される前記測定対象ガスと対応す
る組成の混合ガスである燃料電池用ガス検知装置用補償
素子。 - 【請求項２】 前記標準ガスが、前記測定対象ガス中の
水素ガス成分をヘリウムガス成分に置換してある混合ガ
スである請求項１に記載の燃料電池用ガス検知装置用補
償素子。 - 【請求項３】 前記標準ガスが、前記測定対象ガス中の
炭酸ガス成分を窒素ガス成分に置換してある混合ガスで
ある請求項１〜２のいずれか１項に記載の燃料電池用ガ
ス検知装置用補償素子。 - 【請求項４】 雰囲気ガスとの熱収支により抵抗値の変
化する第一抵抗体からなる検知素子と、請求項１〜３の
いずれか１項に記載の補償素子とを、測定対象ガスが流
通可能な流通路に、前記測定対象ガスに接触自在に設け
て、前記検知素子と補償素子との抵抗値変化の相違に基
づき測定対象ガス中の被検知ガスの濃度を求める濃度出
力部を備えた気体熱伝導式ガス検知装置。 - 【請求項５】 雰囲気ガスとの熱収支により抵抗値の変
化する第一抵抗体からなる検知素子と、前記第一抵抗体
と熱的に等価な第二抵抗体を標準ガス雰囲気下に密封し
てある補償素子とを、測定対象ガスとして供給される燃
料電池用ガスが流通可能な流通路に、前記測定対象ガス
に接触自在に設けて、前記検知素子と補償素子との抵抗
値変化の相違に基づき供給ガス中の水素ガスの濃度を求
める濃度出力部を備えた気体熱伝導式ガス検知装置を備
えてなる燃料電池用ガス供給装置であって、 前記標準ガス組成を制御対象の供給ガス組成のうち、水
素ガスをヘリウムで、その他のガスを空気もしくは窒素
ガスもしくは二酸化炭素ガスで置換したガス組成とし、 前記濃度出力部からの水素濃度出力に基づき、前記供給
ガス組成を所定状態に維持する濃度制御部を備えた燃料
電池用ガス供給装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000052958A JP2001242114A (ja) | 2000-02-29 | 2000-02-29 | 燃料電池用ガス検知装置用補償素子、気体熱伝導式ガス検知装置及び燃料電池用ガス供給装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000052958A JP2001242114A (ja) | 2000-02-29 | 2000-02-29 | 燃料電池用ガス検知装置用補償素子、気体熱伝導式ガス検知装置及び燃料電池用ガス供給装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001242114A true JP2001242114A (ja) | 2001-09-07 |
Family
ID=18574403
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000052958A Pending JP2001242114A (ja) | 2000-02-29 | 2000-02-29 | 燃料電池用ガス検知装置用補償素子、気体熱伝導式ガス検知装置及び燃料電池用ガス供給装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001242114A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| TWI387152B (zh) * | 2008-07-09 | 2013-02-21 | Nat Univ Chin Yi Technology | Measurement platform of thermal wafer combined with fuel cell and its method |
| JP2017194391A (ja) * | 2016-04-21 | 2017-10-26 | 新コスモス電機株式会社 | ガス検知装置およびガス検知方法 |
| JP2017194390A (ja) * | 2016-04-21 | 2017-10-26 | 新コスモス電機株式会社 | ガス検知方法およびガス検知装置 |
| JP2018100979A (ja) * | 2018-03-06 | 2018-06-28 | 新コスモス電機株式会社 | ガス検知方法およびガス検知装置 |
| JP2018100980A (ja) * | 2018-03-06 | 2018-06-28 | 新コスモス電機株式会社 | ガス検知方法およびガス検知装置 |
-
2000
- 2000-02-29 JP JP2000052958A patent/JP2001242114A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| TWI387152B (zh) * | 2008-07-09 | 2013-02-21 | Nat Univ Chin Yi Technology | Measurement platform of thermal wafer combined with fuel cell and its method |
| JP2017194391A (ja) * | 2016-04-21 | 2017-10-26 | 新コスモス電機株式会社 | ガス検知装置およびガス検知方法 |
| JP2017194390A (ja) * | 2016-04-21 | 2017-10-26 | 新コスモス電機株式会社 | ガス検知方法およびガス検知装置 |
| JP2018100979A (ja) * | 2018-03-06 | 2018-06-28 | 新コスモス電機株式会社 | ガス検知方法およびガス検知装置 |
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