JP2003297403A - 水素検出装置 - Google Patents
水素検出装置Info
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- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/50—Fuel cells
Landscapes
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 水素検出装置１の検出精度を向上する。
【解決手段】 水素検出装置１は、燃料電池２から排出
される空気オフガスが流通する空気排出路２２から分岐
し空気オフガスが流通するセンシング用のバイパス路２
４と、バイパス路２４に設置されこのバイパス路２４を
流れる空気オフガス中の水素を検出する水素センサ２５
と、バイパス路２４に設けられた副流量制御弁２６と、
を備える。
される空気オフガスが流通する空気排出路２２から分岐
し空気オフガスが流通するセンシング用のバイパス路２
４と、バイパス路２４に設置されこのバイパス路２４を
流れる空気オフガス中の水素を検出する水素センサ２５
と、バイパス路２４に設けられた副流量制御弁２６と、
を備える。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、検査対象ガスの
流路上で検査対象ガス中の水素を検出する水素検出装置
に関するものである。
流路上で検査対象ガス中の水素を検出する水素検出装置
に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】例えば固体高分子膜型燃料電池は、固体
高分子電解質膜をアノードとカソードとで両側から挟み
込んで形成されたセルを複数積層して構成されたスタッ
クを備えており、アノードに燃料として水素が供給さ
れ、カソードに酸化剤として空気が供給されて、アノー
ドで触媒反応により発生した水素イオンが、固体高分子
電解質膜を通過してカソードまで移動して、カソードで
酸素と電気化学反応を起こして発電するようになってい
る。
高分子電解質膜をアノードとカソードとで両側から挟み
込んで形成されたセルを複数積層して構成されたスタッ
クを備えており、アノードに燃料として水素が供給さ
れ、カソードに酸化剤として空気が供給されて、アノー
ドで触媒反応により発生した水素イオンが、固体高分子
電解質膜を通過してカソードまで移動して、カソードで
酸素と電気化学反応を起こして発電するようになってい
る。
【０００３】このような固体高分子膜型燃料電池等の燃
料電池において、従来、例えば特公平６−５２６６２号
公報に開示されているように、燃料電池のカソード側の
排出系に酸素検出器および水素検出器を備え、各検出器
による検出値が所定の閾値を超えた場合に、燃料電池の
運転を停止する保護装置が知られている。また、特開平
６−２２３８５０号公報に開示されているように、燃料
電池のカソード側の排出系に水素検出器を備え、この水
素検出器により水素が検出された場合に、燃料電池の運
転を停止する保護装置が知られている。
料電池において、従来、例えば特公平６−５２６６２号
公報に開示されているように、燃料電池のカソード側の
排出系に酸素検出器および水素検出器を備え、各検出器
による検出値が所定の閾値を超えた場合に、燃料電池の
運転を停止する保護装置が知られている。また、特開平
６−２２３８５０号公報に開示されているように、燃料
電池のカソード側の排出系に水素検出器を備え、この水
素検出器により水素が検出された場合に、燃料電池の運
転を停止する保護装置が知られている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ところで、前記水素検
出器は、流通するガス中の水素を検出するため、図３に
示すように、検査対象ガス中の水素濃度が一定の場合に
もガス流量によって検出出力（水素濃度）が相違すると
いう出力特性を有しており、ガス流量が水素検出器の検
出精度に影響を及ぼすことがわかった。
出器は、流通するガス中の水素を検出するため、図３に
示すように、検査対象ガス中の水素濃度が一定の場合に
もガス流量によって検出出力（水素濃度）が相違すると
いう出力特性を有しており、ガス流量が水素検出器の検
出精度に影響を及ぼすことがわかった。
【０００５】しかしながら、前記燃料電池では、カソー
ドから排出される反応済みの空気（以下、カソードオフ
ガスという）の流量は流量制御弁によって制御可能には
なっているものの、カソードオフガスの流量は燃料電池
の運転状態によって制御されるため、水素検出器にとっ
て最適流量になっているかというと、必ずしもそうとは
言えなかった。そこで、この発明は、検出誤差を抑制す
ることができる水素検出装置を提供するものである。
ドから排出される反応済みの空気（以下、カソードオフ
ガスという）の流量は流量制御弁によって制御可能には
なっているものの、カソードオフガスの流量は燃料電池
の運転状態によって制御されるため、水素検出器にとっ
て最適流量になっているかというと、必ずしもそうとは
言えなかった。そこで、この発明は、検出誤差を抑制す
ることができる水素検出装置を提供するものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、検査対象ガス（例えば、後述する実施の形態におけ
る空気オフガス）が流通する主流路（例えば、後述する
実施の形態における空気排出路２２）から分岐し前記検
査対象ガスが流通するセンシング用の副流路（例えば、
後述する実施の形態におけるバイパス路２４）と、前記
副流路に設置され該副流路を流れる前記検査対象ガス中
の水素を検出する水素検出手段（例えば、後述する実施
の形態における水素センサ２５）と、を備えることを特
徴とする水素検出装置（例えば、後述する実施の形態に
おける水素検出装置１）である。このように構成するこ
とにより、前記水素検出手段を備える前記副流路に所定
流量の検査対象ガスを流すことができるので、水素検出
手段の検出誤差を抑制することができる。
に、検査対象ガス（例えば、後述する実施の形態におけ
る空気オフガス）が流通する主流路（例えば、後述する
実施の形態における空気排出路２２）から分岐し前記検
査対象ガスが流通するセンシング用の副流路（例えば、
後述する実施の形態におけるバイパス路２４）と、前記
副流路に設置され該副流路を流れる前記検査対象ガス中
の水素を検出する水素検出手段（例えば、後述する実施
の形態における水素センサ２５）と、を備えることを特
徴とする水素検出装置（例えば、後述する実施の形態に
おける水素検出装置１）である。このように構成するこ
とにより、前記水素検出手段を備える前記副流路に所定
流量の検査対象ガスを流すことができるので、水素検出
手段の検出誤差を抑制することができる。
【０００７】また、この発明においては、前記副流路を
流れる検査対象ガスの流量を制御する流量制御手段（例
えば、後述する実施の形態における副流量制御弁２６）
を備えるようにしてもよい。このように構成することに
より、副流路を流れる検査対象ガスの流量を制御するこ
とが可能になる。
流れる検査対象ガスの流量を制御する流量制御手段（例
えば、後述する実施の形態における副流量制御弁２６）
を備えるようにしてもよい。このように構成することに
より、副流路を流れる検査対象ガスの流量を制御するこ
とが可能になる。
【０００８】また、この発明においては、前記検査対象
ガスは燃料電池（例えば、後述する実施の形態における
燃料電池２）のカソードから排出されるカソードオフガ
ス（例えば、後述する実施の形態における空気オフガ
ス）としてもよい。このように構成すると、カソードオ
フガス中の水素検出の精度が向上する。
ガスは燃料電池（例えば、後述する実施の形態における
燃料電池２）のカソードから排出されるカソードオフガ
ス（例えば、後述する実施の形態における空気オフガ
ス）としてもよい。このように構成すると、カソードオ
フガス中の水素検出の精度が向上する。
【０００９】
【発明の実施の形態】以下、この発明に係る水素検出装
置の実施の形態を図１から図８の図面を参照して説明す
る。 〔第１の実施の形態〕初めに、この発明に係る水素検出
装置の第１の実施の形態を図１から図３の図面を参照し
て説明する。図１は、この発明に係る水素検出装置１を
備えた燃料電池システムの構成図である。この実施の形
態において、水素検出装置１を備えた燃料電池システム
は、例えば燃料電池の発電電力によって駆動する電気自
動車等の車両に搭載されている。
置の実施の形態を図１から図８の図面を参照して説明す
る。 〔第１の実施の形態〕初めに、この発明に係る水素検出
装置の第１の実施の形態を図１から図３の図面を参照し
て説明する。図１は、この発明に係る水素検出装置１を
備えた燃料電池システムの構成図である。この実施の形
態において、水素検出装置１を備えた燃料電池システム
は、例えば燃料電池の発電電力によって駆動する電気自
動車等の車両に搭載されている。
【００１０】燃料電池２は、例えば固体ポリマーイオン
交換膜等からなる固体高分子電解質膜をアノードとカソ
ードとで両側から挟み込んで形成されたセルを複数積層
して構成されたスタックからなる。この燃料電池２で
は、水素供給路１１を介して燃料として水素が前記アノ
ードに供給されるとともに、空気供給路２１を介して酸
化剤として空気が前記カソードに供給され、アノードで
触媒反応により発生した水素イオンが、固体高分子電解
質膜を通過してカソードまで移動して、カソードで酸素
と電気化学反応を起こして発電し、水を生成する。そし
て、未反応の水素、すなわち水素オフガスは水素排出路
１２から系外へ排出され、図示しない循環路などを介し
て再利用される。反応済みの空気、すなわち空気オフガ
ス（カソードオフガス）は空気排出路（主流路）２２か
ら大気へ排出される。空気排出路２２には、燃料電池２
の出力に応じて空気流量を制御するための主流量制御弁
２３が設置されている。
交換膜等からなる固体高分子電解質膜をアノードとカソ
ードとで両側から挟み込んで形成されたセルを複数積層
して構成されたスタックからなる。この燃料電池２で
は、水素供給路１１を介して燃料として水素が前記アノ
ードに供給されるとともに、空気供給路２１を介して酸
化剤として空気が前記カソードに供給され、アノードで
触媒反応により発生した水素イオンが、固体高分子電解
質膜を通過してカソードまで移動して、カソードで酸素
と電気化学反応を起こして発電し、水を生成する。そし
て、未反応の水素、すなわち水素オフガスは水素排出路
１２から系外へ排出され、図示しない循環路などを介し
て再利用される。反応済みの空気、すなわち空気オフガ
ス（カソードオフガス）は空気排出路（主流路）２２か
ら大気へ排出される。空気排出路２２には、燃料電池２
の出力に応じて空気流量を制御するための主流量制御弁
２３が設置されている。
【００１１】この空気排出路２２の途中に水素検出装置
１が設けられている。水素検出装置１は、主流量制御弁
２３の上流において空気排出路２２から分岐し主流量制
御弁２３の下流の空気排出路２２に再び合流するセンシ
ング用のバイパス路（副流路）２４と、バイパス路２４
に設置された水素センサ（水素検出手段）２５と、水素
センサ２５よりも上流のバイパス路２４に設けられた副
流量制御弁（流量制御手段）２６とから構成されてい
る。
１が設けられている。水素検出装置１は、主流量制御弁
２３の上流において空気排出路２２から分岐し主流量制
御弁２３の下流の空気排出路２２に再び合流するセンシ
ング用のバイパス路（副流路）２４と、バイパス路２４
に設置された水素センサ（水素検出手段）２５と、水素
センサ２５よりも上流のバイパス路２４に設けられた副
流量制御弁（流量制御手段）２６とから構成されてい
る。
【００１２】水素センサ２５は、バイパス路２４の外周
面上部に固定され、検知部２５ａがバイパス路２４の内
面とほぼ面一になるように設置されており、空気オフガ
スはバイパス路２４に対して略垂直に検出部２５ａへ導
入される。水素センサ２５は、いわゆるガス接触燃焼式
水素センサであり、水素が触媒に接触した際に燃焼する
熱を利用して、検出素子と温度補償素子との電気抵抗の
差異から水素濃度を検出するようになっている。
面上部に固定され、検知部２５ａがバイパス路２４の内
面とほぼ面一になるように設置されており、空気オフガ
スはバイパス路２４に対して略垂直に検出部２５ａへ導
入される。水素センサ２５は、いわゆるガス接触燃焼式
水素センサであり、水素が触媒に接触した際に燃焼する
熱を利用して、検出素子と温度補償素子との電気抵抗の
差異から水素濃度を検出するようになっている。
【００１３】この燃料電池システムでは、燃料電池２の
出力に応じて主流量制御弁２３により空気供給流量が制
御されるので、燃料電池２の出力増大に従って、燃料電
池２から排出され空気排出路２２に流れる空気オフガス
の流量も増大する。また、この燃料電池システムにおい
て、バイパス路２４が、空気排出路２２における主流量
制御弁２３の上流と下流とを接続するように設けられて
いるので、主流量制御弁２３による絞りがバイパス路２
４の上流側と下流側との間に差圧を発生させ、バイパス
路２４にも空気オフガスが流れるようになる。さらに、
バイパス路２４に設けられた図示しない流量センサによ
ってバイパス路２４に流れるガス流量を検出し、バイパ
ス路２４に流れるガス流量をほぼ一定に保つように、副
流量制御弁２６をフィードバック制御する。さらに詳し
くは、バイパス路２４に流れる流量が所定の流量よりも
多い場合には副流量制御弁２６の開度を所定閉じ、逆に
バイパス路２４に流れる流量が所定の流量よりも少ない
場合には副流量制御弁２６の開度を所定開けるように制
御する。このときの前記所定の流量は所定の流量幅を持
たせてもよい。このように、バイパス路２４に設けられ
た副流量制御弁２６を所定に制御することにより、バイ
パス路２４に流れる空気オフガスの流量をほぼ一定に制
御することで、バイパス路２４に設けられた水素センサ
２５は、空気オフガス流量ほぼ一定の下で空気オフガス
中の水素濃度を検出することができる。
出力に応じて主流量制御弁２３により空気供給流量が制
御されるので、燃料電池２の出力増大に従って、燃料電
池２から排出され空気排出路２２に流れる空気オフガス
の流量も増大する。また、この燃料電池システムにおい
て、バイパス路２４が、空気排出路２２における主流量
制御弁２３の上流と下流とを接続するように設けられて
いるので、主流量制御弁２３による絞りがバイパス路２
４の上流側と下流側との間に差圧を発生させ、バイパス
路２４にも空気オフガスが流れるようになる。さらに、
バイパス路２４に設けられた図示しない流量センサによ
ってバイパス路２４に流れるガス流量を検出し、バイパ
ス路２４に流れるガス流量をほぼ一定に保つように、副
流量制御弁２６をフィードバック制御する。さらに詳し
くは、バイパス路２４に流れる流量が所定の流量よりも
多い場合には副流量制御弁２６の開度を所定閉じ、逆に
バイパス路２４に流れる流量が所定の流量よりも少ない
場合には副流量制御弁２６の開度を所定開けるように制
御する。このときの前記所定の流量は所定の流量幅を持
たせてもよい。このように、バイパス路２４に設けられ
た副流量制御弁２６を所定に制御することにより、バイ
パス路２４に流れる空気オフガスの流量をほぼ一定に制
御することで、バイパス路２４に設けられた水素センサ
２５は、空気オフガス流量ほぼ一定の下で空気オフガス
中の水素濃度を検出することができる。
【００１４】図２は、バイパス路２４を流れる空気オフ
ガスの流量が一定になるように副流量制御弁２６を制御
したときの、主流路である空気排出路２２を流れる空気
流量と、副流路であるバイパス路２４を流れる空気流量
と、燃料電池の出力との関係を示したものである。図３
は、一定の水素濃度の空気を検査対象ガスとしたときの
水素センサ２５の出力特性であり、空気流量が変化する
と水素センサ２５の出力（すなわち、水素センサ２５で
検出される水素濃度）が変化し、検出誤差が生じる。
ガスの流量が一定になるように副流量制御弁２６を制御
したときの、主流路である空気排出路２２を流れる空気
流量と、副流路であるバイパス路２４を流れる空気流量
と、燃料電池の出力との関係を示したものである。図３
は、一定の水素濃度の空気を検査対象ガスとしたときの
水素センサ２５の出力特性であり、空気流量が変化する
と水素センサ２５の出力（すなわち、水素センサ２５で
検出される水素濃度）が変化し、検出誤差が生じる。
【００１５】しかしながら、この水素検出装置１では、
副流量制御弁２６を制御することによってバイパス路２
４には常にほぼ一定流量の空気オフガスを流すことがで
きるので、水素センサ２５は常に図３の出力特性におけ
る定点（例えばＡ点）で検出することができる。したが
って、水素センサ２５の検出精度を常に一定にでき、燃
料電池２に出力変化があっても水素センサ２５の検出誤
差が一定になり、結果的に検出精度が向上する。
副流量制御弁２６を制御することによってバイパス路２
４には常にほぼ一定流量の空気オフガスを流すことがで
きるので、水素センサ２５は常に図３の出力特性におけ
る定点（例えばＡ点）で検出することができる。したが
って、水素センサ２５の検出精度を常に一定にでき、燃
料電池２に出力変化があっても水素センサ２５の検出誤
差が一定になり、結果的に検出精度が向上する。
【００１６】なお、副流量制御弁２６の制御方法として
は、バイパス路２４を流れる空気オフガスの流量が一定
の所定流量となるための、燃料電池２の出力と副流量制
御弁２６の開度（あるいはデューティー比）との関係を
予め実験的に求めてマップ化しておき、燃料電池２の出
力に応じて前記マップを参照して副流量制御弁２６の開
度（あるいはデューティー比）を決定する方法を例示す
ることができる。また、この場合、燃料電池２の出力に
代えて、燃料電池２に供給される空気流量、または、目
標発電量に応じて、副流量制御弁２６の開度（あるいは
デューティー比）を決定するように制御することも可能
である。
は、バイパス路２４を流れる空気オフガスの流量が一定
の所定流量となるための、燃料電池２の出力と副流量制
御弁２６の開度（あるいはデューティー比）との関係を
予め実験的に求めてマップ化しておき、燃料電池２の出
力に応じて前記マップを参照して副流量制御弁２６の開
度（あるいはデューティー比）を決定する方法を例示す
ることができる。また、この場合、燃料電池２の出力に
代えて、燃料電池２に供給される空気流量、または、目
標発電量に応じて、副流量制御弁２６の開度（あるいは
デューティー比）を決定するように制御することも可能
である。
【００１７】〔第２の実施の形態〕次に、この発明に係
る水素検出装置１の第２の実施の形態を図４から図６の
図面を参照して説明する。第２の実施の形態の水素検出
装置１が第１の実施の形態のものと相違する点は以下の
通りである。第２の実施の形態では、水素センサ２５を
備えたバイパス路２４は、空気排出路２２に設けられた
主流量制御弁２３の下流において空気排出路２２から分
岐されており、バイパス路２４の下流は大気開放にされ
ている。なお、バイパス路２４の内径は、空気排出路２
２の内径よりも小さく設定されている。また、バイパス
路２４には副流量制御弁２６が設けられていない。その
他の構成については第１の実施の形態のものと同じであ
るので、同一態様部分に同一符号を付して説明を省略す
る。
る水素検出装置１の第２の実施の形態を図４から図６の
図面を参照して説明する。第２の実施の形態の水素検出
装置１が第１の実施の形態のものと相違する点は以下の
通りである。第２の実施の形態では、水素センサ２５を
備えたバイパス路２４は、空気排出路２２に設けられた
主流量制御弁２３の下流において空気排出路２２から分
岐されており、バイパス路２４の下流は大気開放にされ
ている。なお、バイパス路２４の内径は、空気排出路２
２の内径よりも小さく設定されている。また、バイパス
路２４には副流量制御弁２６が設けられていない。その
他の構成については第１の実施の形態のものと同じであ
るので、同一態様部分に同一符号を付して説明を省略す
る。
【００１８】このように構成された水素検出装置１で
は、空気排出路２２を流れる空気オフガスの一部がバイ
パス路２４へと流れる。そして、燃料電池２の出力増大
に従って、空気排出路２２を流れる空気オフガスの流量
が増大すると、バイパス路２４に流れる空気オフガスの
流量も増大するが、図５に示すように、燃料電池２の出
力変化に伴う空気オフガスの流量変化幅は、副流路であ
るバイパス路２４における変化幅の方が、主流路である
空気排出路２２における変化幅よりも格段に小さくな
る。
は、空気排出路２２を流れる空気オフガスの一部がバイ
パス路２４へと流れる。そして、燃料電池２の出力増大
に従って、空気排出路２２を流れる空気オフガスの流量
が増大すると、バイパス路２４に流れる空気オフガスの
流量も増大するが、図５に示すように、燃料電池２の出
力変化に伴う空気オフガスの流量変化幅は、副流路であ
るバイパス路２４における変化幅の方が、主流路である
空気排出路２２における変化幅よりも格段に小さくな
る。
【００１９】その結果、バイパス路２４に水素センサ２
５を設けたこの水素検出装置１では、図６に示すよう
に、水素センサ２５の検出誤差を小さくすることができ
る。したがって、燃料電池２に出力変化があっても水素
センサ２５の検出誤差が少なくなり、検出精度が向上す
る。なお、バイパス路２４に副流量制御弁２６を設け
て、バイパス路２４を流れる空気オフガスの流量がほぼ
一定になるように制御することも可能であり、そのよう
にすると、さらに検出精度を上げることができる。
５を設けたこの水素検出装置１では、図６に示すよう
に、水素センサ２５の検出誤差を小さくすることができ
る。したがって、燃料電池２に出力変化があっても水素
センサ２５の検出誤差が少なくなり、検出精度が向上す
る。なお、バイパス路２４に副流量制御弁２６を設け
て、バイパス路２４を流れる空気オフガスの流量がほぼ
一定になるように制御することも可能であり、そのよう
にすると、さらに検出精度を上げることができる。
【００２０】〔第３の実施の形態〕次に、この発明に係
る水素検出装置１の第３の実施の形態を図７の図面を参
照し、図５および図６を援用して説明する。第３の実施
の形態の水素検出装置１が第１の実施の形態のものと相
違する点は以下の通りである。第３の実施の形態では、
水素センサ２５を備えたバイパス路２４は、空気排出路
２２に設けられた主流量制御弁２３の下流において空気
排出路２２から分岐されており、バイパス路２４の下流
は再び空気排出路２２に接続されている。バイパス路２
４には副流量制御弁２６が設けられていない。そして、
空気排出路２２においてバイパス路２４との上流側接続
部２２ａと下流側接続部２２ｂとの間に、絞り２７が設
けられている。その他の構成については第１の実施の形
態のものと同じであるので、同一態様部分に同一符号を
付して説明を省略する。
る水素検出装置１の第３の実施の形態を図７の図面を参
照し、図５および図６を援用して説明する。第３の実施
の形態の水素検出装置１が第１の実施の形態のものと相
違する点は以下の通りである。第３の実施の形態では、
水素センサ２５を備えたバイパス路２４は、空気排出路
２２に設けられた主流量制御弁２３の下流において空気
排出路２２から分岐されており、バイパス路２４の下流
は再び空気排出路２２に接続されている。バイパス路２
４には副流量制御弁２６が設けられていない。そして、
空気排出路２２においてバイパス路２４との上流側接続
部２２ａと下流側接続部２２ｂとの間に、絞り２７が設
けられている。その他の構成については第１の実施の形
態のものと同じであるので、同一態様部分に同一符号を
付して説明を省略する。
【００２１】この燃料電池システムにおいては、空気排
出路２２に設けた絞り２７が、バイパス路２４の上流側
と下流側との間に差圧を発生させるので、空気排出路２
２を流れる空気オフガスの一部がバイパス路２４にも流
れるようになる。そして、燃料電池２の出力増大に従っ
て、空気排出路２２を流れる空気オフガスの流量が増大
すると、バイパス路２４に流れる空気オフガスの流量も
増大するが、図５に示すように、燃料電池２の出力変化
に伴う空気オフガスの流量変化幅は、副流路であるバイ
パス路２４における変化幅の方が、主流路である空気排
出路２２における変化幅よりも格段に小さくなる。
出路２２に設けた絞り２７が、バイパス路２４の上流側
と下流側との間に差圧を発生させるので、空気排出路２
２を流れる空気オフガスの一部がバイパス路２４にも流
れるようになる。そして、燃料電池２の出力増大に従っ
て、空気排出路２２を流れる空気オフガスの流量が増大
すると、バイパス路２４に流れる空気オフガスの流量も
増大するが、図５に示すように、燃料電池２の出力変化
に伴う空気オフガスの流量変化幅は、副流路であるバイ
パス路２４における変化幅の方が、主流路である空気排
出路２２における変化幅よりも格段に小さくなる。
【００２２】その結果、バイパス路２４に水素センサ２
５を設けたこの水素検出装置１では、図６に示すよう
に、水素センサ２５の検出誤差を小さくすることができ
る。したがって、燃料電池２に出力変化があっても水素
センサ２５の検出誤差が少なくなり、検出精度が向上す
る。なお、バイパス路２４に副流量制御弁２６を設け
て、バイパス路２４を流れる空気オフガスの流量がほぼ
一定になるように制御することも可能であり、そのよう
にすると、さらに検出精度を上げることができる。
５を設けたこの水素検出装置１では、図６に示すよう
に、水素センサ２５の検出誤差を小さくすることができ
る。したがって、燃料電池２に出力変化があっても水素
センサ２５の検出誤差が少なくなり、検出精度が向上す
る。なお、バイパス路２４に副流量制御弁２６を設け
て、バイパス路２４を流れる空気オフガスの流量がほぼ
一定になるように制御することも可能であり、そのよう
にすると、さらに検出精度を上げることができる。
【００２３】〔第４の実施の形態〕次に、この発明に係
る水素検出装置１の第４の実施の形態を図８の図面を参
照し、図５および図６を援用して説明する。第４の実施
の形態の水素検出装置１が第１の実施の形態のものと相
違する点は以下の通りである。第４の実施の形態では、
水素センサ２５を備えたバイパス路２４は、空気排出路
２２に設けられた主流量制御弁２３の下流において空気
排出路２２の内部から分岐されており、バイパス路２４
の下流は再び空気排出路２２に接続されている。バイパ
ス路２４の上流側端部２４ａは、空気排出路２２を流れ
る空気オフガスの流れの向きに対向するように配置され
ており、バイパス路２４には副流量制御弁２６が設けら
れていない。その他の構成については第１の実施の形態
のものと同じであるので、同一態様部分に同一符号を付
して説明を省略する。
る水素検出装置１の第４の実施の形態を図８の図面を参
照し、図５および図６を援用して説明する。第４の実施
の形態の水素検出装置１が第１の実施の形態のものと相
違する点は以下の通りである。第４の実施の形態では、
水素センサ２５を備えたバイパス路２４は、空気排出路
２２に設けられた主流量制御弁２３の下流において空気
排出路２２の内部から分岐されており、バイパス路２４
の下流は再び空気排出路２２に接続されている。バイパ
ス路２４の上流側端部２４ａは、空気排出路２２を流れ
る空気オフガスの流れの向きに対向するように配置され
ており、バイパス路２４には副流量制御弁２６が設けら
れていない。その他の構成については第１の実施の形態
のものと同じであるので、同一態様部分に同一符号を付
して説明を省略する。
【００２４】このようにバイパス路２４を設置した場合
にも、バイパス路２４の上流側と下流側との間に差圧が
発生するので、空気排出路２２を流れる空気オフガスの
一部がバイパス路２４にも流れるようになる。そして、
燃料電池２の出力増大に従って、空気排出路２２を流れ
る空気オフガスの流量が増大すると、バイパス路２４に
流れる空気オフガスの流量も増大するが、図５に示すよ
うに、燃料電池２の出力変化に伴う空気オフガスの流量
変化幅は、副流路であるバイパス路２４における変化幅
の方が、主流路である空気排出路２２における変化幅よ
りも格段に小さくなる。
にも、バイパス路２４の上流側と下流側との間に差圧が
発生するので、空気排出路２２を流れる空気オフガスの
一部がバイパス路２４にも流れるようになる。そして、
燃料電池２の出力増大に従って、空気排出路２２を流れ
る空気オフガスの流量が増大すると、バイパス路２４に
流れる空気オフガスの流量も増大するが、図５に示すよ
うに、燃料電池２の出力変化に伴う空気オフガスの流量
変化幅は、副流路であるバイパス路２４における変化幅
の方が、主流路である空気排出路２２における変化幅よ
りも格段に小さくなる。
【００２５】その結果、バイパス路２４に水素センサ２
５を設けたこの水素検出装置１では、図６に示すよう
に、水素センサ２５の検出誤差を小さくすることができ
る。したがって、燃料電池２に出力変化があっても水素
センサ２５の検出誤差が少なくなり、検出精度が向上す
る。なお、バイパス路２４に副流量制御弁２６を設け
て、バイパス路２４を流れる空気オフガスの流量がほぼ
一定になるように制御することも可能であり、そのよう
にすると、さらに検出精度を上げることができる。
５を設けたこの水素検出装置１では、図６に示すよう
に、水素センサ２５の検出誤差を小さくすることができ
る。したがって、燃料電池２に出力変化があっても水素
センサ２５の検出誤差が少なくなり、検出精度が向上す
る。なお、バイパス路２４に副流量制御弁２６を設け
て、バイパス路２４を流れる空気オフガスの流量がほぼ
一定になるように制御することも可能であり、そのよう
にすると、さらに検出精度を上げることができる。
【００２６】〔他の実施の形態〕尚、この発明は前述し
た実施の形態に限られるものではない。例えば、水素検
出手段は、接触燃焼式水素センサに限るものではなく、
ガス流中で水素を検出することができるタイプのもので
あれば、その形式は問わない。また、水素を検知する検
知部２５ａをバイパス路２４内に突出するように設置し
てもよい。また、検査対象ガスは、燃料電池のカソード
から排出されるカソードオフガスに限るものではなく、
他のガスであってもよい。
た実施の形態に限られるものではない。例えば、水素検
出手段は、接触燃焼式水素センサに限るものではなく、
ガス流中で水素を検出することができるタイプのもので
あれば、その形式は問わない。また、水素を検知する検
知部２５ａをバイパス路２４内に突出するように設置し
てもよい。また、検査対象ガスは、燃料電池のカソード
から排出されるカソードオフガスに限るものではなく、
他のガスであってもよい。
【００２７】
【発明の効果】以上説明するように、この発明によれ
ば、検査対象ガスが流通する主流路から分岐し前記検査
対象ガスが流通するセンシング用の副流路と、前記副流
路に設置され該副流路を流れる前記検査対象ガス中の水
素を検出する水素検出手段と、を備えることにより、前
記水素検出手段を備える前記副流路に所定流量の検査対
象ガスを流すことができ、水素検出手段の検出誤差を抑
制することができるので、水素検出装置の検出精度が向
上するという優れた効果が奏される。
ば、検査対象ガスが流通する主流路から分岐し前記検査
対象ガスが流通するセンシング用の副流路と、前記副流
路に設置され該副流路を流れる前記検査対象ガス中の水
素を検出する水素検出手段と、を備えることにより、前
記水素検出手段を備える前記副流路に所定流量の検査対
象ガスを流すことができ、水素検出手段の検出誤差を抑
制することができるので、水素検出装置の検出精度が向
上するという優れた効果が奏される。
【００２８】また、この発明において、前記副流路を流
れる検査対象ガスの流量を制御する流量制御手段を備え
る場合には、副流路を流れる検査対象ガスの流量を制御
することが可能になるので、水素検出手段の検出誤差を
確実に抑制することができ、水素検出装置の検出精度が
確実に向上するという効果がある。
れる検査対象ガスの流量を制御する流量制御手段を備え
る場合には、副流路を流れる検査対象ガスの流量を制御
することが可能になるので、水素検出手段の検出誤差を
確実に抑制することができ、水素検出装置の検出精度が
確実に向上するという効果がある。
【００２９】また、この発明において、前記検査対象ガ
スが燃料電池のカソードから排出されるカソードオフガ
スである場合には、カソードオフガス中の水素検出精度
が向上し、水素検出手段が水素ガスを検出した場合に
は、例えば、固体高分子電解質膜異常等の原因が考えら
れるので燃料電池の運転を停止する等の対策を速やかに
講ずることができるという効果がある。
スが燃料電池のカソードから排出されるカソードオフガ
スである場合には、カソードオフガス中の水素検出精度
が向上し、水素検出手段が水素ガスを検出した場合に
は、例えば、固体高分子電解質膜異常等の原因が考えら
れるので燃料電池の運転を停止する等の対策を速やかに
講ずることができるという効果がある。
【図１】 この発明に係る水素検出装置の第１の実施の
形態における構成図である。
形態における構成図である。
【図２】 前記第１の実施の形態において、燃料電池出
力と主流路および副流路を流れる空気流量との関係を示
す図である。
力と主流路および副流路を流れる空気流量との関係を示
す図である。
【図３】 同一水素濃度の検査対象ガスを検出した場合
の水素センサの出力特性、および、前記第１の実施の形
態における水素センサの出力の誤差を説明する図であ
る。
の水素センサの出力特性、および、前記第１の実施の形
態における水素センサの出力の誤差を説明する図であ
る。
【図４】 この発明に係る水素検出装置の第２の実施の
形態における構成図である。
形態における構成図である。
【図５】 前記第２の実施の形態において、燃料電池出
力と主流路および副流路を流れる空気流量との関係を示
す図である。
力と主流路および副流路を流れる空気流量との関係を示
す図である。
【図６】 前記第２の実施の形態における水素センサ出
力の誤差を説明する図である。
力の誤差を説明する図である。
【図７】 この発明に係る水素検出装置の第３の実施の
形態における構成図である。
形態における構成図である。
【図８】 この発明に係る水素検出装置の第４の実施の
形態における構成図である。
形態における構成図である。
１ 水素検出装置
２ 燃料電池
２２ 空気排出路（主流路）
２４ バイパス路（副流路）
２５ 水素センサ（水素検出手段）
２６ 副流量制御弁２６（流量制御手段）
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 佐々木 孝
埼玉県和光市中央１丁目４番１号 株式会
社本田技術研究所内
(72)発明者 鈴木 昭博
埼玉県和光市中央１丁目４番１号 株式会
社本田技術研究所内
Ｆターム(参考） 5H026 AA06
5H027 AA06 KK31 MM03
Claims (3)
- 【請求項１】 検査対象ガスが流通する主流路から分岐
し前記検査対象ガスが流通するセンシング用の副流路
と、 前記副流路に設置され該副流路を流れる前記検査対象ガ
ス中の水素を検出する水素検出手段と、 を備えることを特徴とする水素検出装置。 - 【請求項２】 前記副流路を流れる検査対象ガスの流量
を制御する流量制御手段を備えることを特徴とする請求
項１に記載の水素検出装置。 - 【請求項３】 前記検査対象ガスは燃料電池のカソード
から排出されるカソードオフガスであることを特徴とす
る請求項１または請求項２に記載の水素検出装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002095299A JP3936223B2 (ja) | 2002-03-29 | 2002-03-29 | 水素検出装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002095299A JP3936223B2 (ja) | 2002-03-29 | 2002-03-29 | 水素検出装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003297403A true JP2003297403A (ja) | 2003-10-17 |
| JP3936223B2 JP3936223B2 (ja) | 2007-06-27 |
Family
ID=29387187
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002095299A Expired - Fee Related JP3936223B2 (ja) | 2002-03-29 | 2002-03-29 | 水素検出装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3936223B2 (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102004016568A1 (de) * | 2004-03-31 | 2005-10-27 | J. Dittrich Elektronic Gmbh & Co. Kg | Messung von Sauerstoff in einer Brennzelle |
| JP2005310553A (ja) * | 2004-04-21 | 2005-11-04 | Toyota Motor Corp | 燃料電池システム |
| WO2006054424A1 (ja) * | 2004-11-16 | 2006-05-26 | Nissan Motor Co., Ltd. | 燃料電池システム |
| JP2006253096A (ja) * | 2005-03-14 | 2006-09-21 | Toyota Motor Corp | 燃料電池の異常検知装置 |
| EP1722433A1 (en) | 2005-04-20 | 2006-11-15 | Yamaha Hatsudoki Kabushiki Kaisha | Fuel cell system and method therefor of measuring fuel concentration in fuel aqueous solution |
| JP2007200602A (ja) * | 2006-01-24 | 2007-08-09 | Nissan Motor Co Ltd | 燃料電池システム |
-
2002
- 2002-03-29 JP JP2002095299A patent/JP3936223B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102004016568A1 (de) * | 2004-03-31 | 2005-10-27 | J. Dittrich Elektronic Gmbh & Co. Kg | Messung von Sauerstoff in einer Brennzelle |
| JP2005310553A (ja) * | 2004-04-21 | 2005-11-04 | Toyota Motor Corp | 燃料電池システム |
| WO2006054424A1 (ja) * | 2004-11-16 | 2006-05-26 | Nissan Motor Co., Ltd. | 燃料電池システム |
| JP2006253096A (ja) * | 2005-03-14 | 2006-09-21 | Toyota Motor Corp | 燃料電池の異常検知装置 |
| EP1722433A1 (en) | 2005-04-20 | 2006-11-15 | Yamaha Hatsudoki Kabushiki Kaisha | Fuel cell system and method therefor of measuring fuel concentration in fuel aqueous solution |
| JP2007200602A (ja) * | 2006-01-24 | 2007-08-09 | Nissan Motor Co Ltd | 燃料電池システム |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3936223B2 (ja) | 2007-06-27 |
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Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20061219 |
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