JP2006010546A - Gas detector and fuel cell system equipped therewith - Google Patents

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孝 佐々木
Takushi Saito
卓志 斉藤
Hirotoshi Inoue
弘敏 井上
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a gas detector preventing water from staying around a gas detection element to further enhance its reliability, and to provide a fuel cell system equipped therewith. <P>SOLUTION: This gas detector is equipped with a gas detection chamber 15 connected to an inspecting object gas passage 14 for allowing an inspecting object gas to flow therethrough. The detector is equipped with the gas detection element 1 for detecting the object gas introduced into the detection chamber 15 and opening-to-air devices 16 and 17 provided in the vicinity of the detection element 1 for opening the detection chamber 15 to air. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、検査対象ガスが流通する検査対象ガス流路に接続されるガス検出室を具備し、該ガス検出室に導入される検査対象ガスを検出するガス検出素子を備えるガス検出装置、及び、これを備える燃料電池システムに関するものである。   The present invention includes a gas detection device that includes a gas detection chamber connected to an inspection target gas flow path through which an inspection target gas flows, and includes a gas detection element that detects the inspection target gas introduced into the gas detection chamber, and The present invention relates to a fuel cell system including the same.

近年、アノードとカソードとを備える燃料電池を有するシステムにおいて、カソード側の配管に水素を検出するガスセンサを設けて、カソード側の配管に水素が混入していないかを検知する構成を備えたものが知られている。
ところで、燃料電池のカソード側のオフガス内にはその性質上多くの水分(例えば生成水、加湿水)が含有しているため、ガスセンサは水分を含んだガスに晒されることとなり、ガスセンサに対する結露対策を行うことが必要となる。
In recent years, in a system having a fuel cell including an anode and a cathode, a gas sensor that detects hydrogen is provided in a cathode side pipe and has a configuration that detects whether hydrogen is mixed in the cathode side pipe. Are known.
By the way, the off-gas on the cathode side of the fuel cell contains a lot of moisture (for example, generated water and humidified water) due to its nature, so the gas sensor is exposed to moisture-containing gas and measures against condensation on the gas sensor. It is necessary to do.

ガスセンサに対する結露対策を行う技術としては、ガス検出部をカバーで覆う技術(特許文献1参照)や、ガスセンサの上流側に隣接して被検出ガスを加熱するヒータを設ける技術(特許文献2参照)が提案されている。
特開平9−5279号公報 特開2004−69436号公報
As a technique for taking measures against condensation on the gas sensor, a technique for covering the gas detection section with a cover (see Patent Document 1) and a technique for providing a heater for heating the gas to be detected adjacent to the upstream side of the gas sensor (see Patent Document 2). Has been proposed.
Japanese Patent Laid-Open No. 9-5279 JP 2004-69436 A

しかしながら、従来の技術において結露対策を施しても、ガス検出素子の周囲には水分が依然として滞留しており、ヒータやカバーの性能に依存することになるため、結露対策としてはさらに信頼性を向上することが望まれる。   However, even if condensation measures are taken in the conventional technology, moisture still remains around the gas detection element and depends on the performance of the heater and cover. It is desirable to do.

従って、本発明は、ガス検出素子の周囲での水分の滞留を防止することができ、信頼性をさらに高めることができるガス検出装置及びこれを備える燃料電池システムを提供することを目的とする。   Accordingly, an object of the present invention is to provide a gas detection device and a fuel cell system including the gas detection device that can prevent moisture from staying around the gas detection element and can further improve reliability.

請求項1に係る発明は、検査対象ガス(例えば、実施の形態における水素)が流通する検査対象ガス流路(例えば、実施の形態における排出管14)に接続されるガス検出室(例えば、実施の形態における副配管15)を具備し、該ガス検出室に導入される検査対象ガスを検出するガス検出素子(例えば、実施の形態におけるガスセンサ1)と、前記ガス検出素子の近傍に設けられ、前記ガス検出室を大気開放にする大気開放装置(例えば、実施の形態における大気開放路16、開放弁17、排出用ファン18)とを備えたことを特徴とする。   The invention according to claim 1 is a gas detection chamber (for example, implementation) connected to an inspection target gas flow path (for example, the exhaust pipe 14 in the embodiment) through which the inspection target gas (for example, hydrogen in the embodiment) flows. And a gas detection element (for example, gas sensor 1 in the embodiment) for detecting the inspection target gas introduced into the gas detection chamber, and provided in the vicinity of the gas detection element. An air release device that opens the gas detection chamber to the atmosphere (for example, an air release path 16, an open valve 17, and a discharge fan 18 in the embodiment) is provided.

この発明によれば、前記検査対象ガスを前記ガス検出室に導入しているときに、前記大気開放装置により前記ガス検出室を大気開放することで、前記ガス検出室に導入される検査対象ガスを大気中に流出することができる。従って、検査対象ガス中に水分が含まれていたときであっても、検査対象ガスとともに水分を大気中に流出させることができ、前記ガス検出室中に水分が滞留することを防止することができる。これにより、信頼性をさらに高めることができる。   According to this invention, when the inspection target gas is introduced into the gas detection chamber, the inspection target gas introduced into the gas detection chamber by opening the gas detection chamber to the atmosphere with the atmosphere release device. Can be released into the atmosphere. Therefore, even when moisture is contained in the inspection target gas, it is possible to cause the moisture to flow out into the atmosphere together with the inspection target gas, and to prevent moisture from staying in the gas detection chamber. it can. Thereby, reliability can further be improved.

請求項2に係る発明は、検査対象ガスが流通する検査対象ガス流路に接続されるガス検出室を具備し、該ガス検出室に導入される検査対象ガスを検出するガス検出素子と、前記ガス検出素子の近傍に設けられ、前記ガス検出室に大気を導入する大気導入装置(例えば、実施の形態における大気導入路19、導入用ファン20)とを備えたことを特徴とする。   The invention according to claim 2 includes a gas detection chamber connected to an inspection target gas flow path through which an inspection target gas flows, and a gas detection element that detects the inspection target gas introduced into the gas detection chamber; An atmosphere introduction device (for example, the atmosphere introduction path 19 and the introduction fan 20 in the embodiment) provided in the vicinity of the gas detection element and introducing the atmosphere into the gas detection chamber is provided.

この発明によれば、前記大気導入装置により前記ガス検出室に大気を導入することで、前記ガス検出室内から検査対象ガスを大気により流出させることができる。従って、検査対象ガス中に水分が含まれていたときであっても、検査対象ガスとともに水分を前記ガス検出室内から流出させることができ、前記ガス検出室中に水分が滞留することを防止することができる。これにより、信頼性をさらに高めることができる。加えて、前記ガス検出室に大気を導入しているときには、前記ガス検出室内から検査対象ガスを排出することができるので、このときに前記ガス検出素子のゼロ点補正を行うことで、ガス検出素子の検出精度を高く維持することができる。また、このようにすれば、検査対象ガスの濃度を測定する処理を行わなくても、前記ガス検出素子の周囲に検査対象ガスが存在しないと判定することができるため、ゼロ点補正を行う際に検査対象ガスの濃度を測定する機器を設ける必要がなく、コスト増加を防ぐことができる。   According to the present invention, the inspection target gas can be caused to flow out from the gas detection chamber by introducing the atmosphere into the gas detection chamber by the atmosphere introduction device. Therefore, even when water is contained in the inspection target gas, the water can flow out of the gas detection chamber together with the inspection target gas, and moisture is prevented from staying in the gas detection chamber. be able to. Thereby, reliability can further be improved. In addition, when the atmosphere is introduced into the gas detection chamber, the gas to be inspected can be discharged from the gas detection chamber. At this time, the zero point correction of the gas detection element is performed, thereby detecting the gas. The detection accuracy of the element can be kept high. In this way, it is possible to determine that there is no inspection target gas around the gas detection element without performing the process of measuring the concentration of the inspection target gas. Therefore, it is not necessary to provide a device for measuring the concentration of the gas to be inspected, thereby preventing an increase in cost.

請求項3に係る発明は、水素含有ガスと酸素含有ガスとを供給することによる化学反応によって発電する燃料電池と、前記燃料電池から排出されるオフガスが流通するオフガス流通路と、を備えた燃料電池システムであって、請求項1または請求項2に記載のガス検出装置を備え、前記オフガス流通路に前記ガス検出室を接続するとともに、前記オフガスを検査対象ガスとしたことを特徴とする。   The invention according to claim 3 is a fuel comprising: a fuel cell that generates power by a chemical reaction by supplying a hydrogen-containing gas and an oxygen-containing gas; and an off-gas flow passage through which off-gas discharged from the fuel cell flows. A battery system comprising the gas detection device according to claim 1 or 2, wherein the gas detection chamber is connected to the off-gas flow passage, and the off-gas is an inspection target gas.

この発明によれば、発電時に水分を生成し、その水分をオフガスと共に排出する燃料電池においては、検査対象ガス中に多くの水分が存在するため、前記ガス検出素子に結露対策を行うことが望まれるが、請求項1または請求項2に記載のガス検出装置を備えたことにより、ガス検出装置の信頼性を向上することができるので、システム全体としての信頼性を一層高めることができる。   According to the present invention, in a fuel cell that generates moisture during power generation and discharges the moisture together with off-gas, a large amount of moisture exists in the gas to be inspected, so it is desirable to take measures against condensation on the gas detection element. However, since the reliability of the gas detection device can be improved by providing the gas detection device according to claim 1 or 2, the reliability of the entire system can be further improved.

請求項1に係る発明によれば、検査対象ガス中に水分が含まれていたときであっても、検査対象ガスとともに水分を大気中に流出させることができ、前記ガス検出室中に水分が滞留することを防止することができるため、信頼性をさらに高めることができる。   According to the first aspect of the present invention, even when the gas to be inspected contains moisture, the water can be discharged into the atmosphere together with the gas to be inspected. Since retention can be prevented, reliability can be further improved.

請求項2に係る発明によれば、検査対象ガス中に水分が含まれていたときであっても、検査対象ガスとともに水分を前記ガス検出室内から流出させることができ、前記ガス検出室中に水分が滞留することを防止することができるため、信頼性をさらに高めることができる。加えて、コスト増加を抑えつつ、ガス検出素子の検出精度を高く維持することができる。
請求項3に係る発明によれば、ガス検出装置の信頼性を向上することができるので、システム全体としての信頼性を一層高めることができる。
According to the second aspect of the present invention, even when water is contained in the inspection target gas, the water can be allowed to flow out of the gas detection chamber together with the inspection target gas. Since the moisture can be prevented from staying, the reliability can be further improved. In addition, it is possible to maintain high detection accuracy of the gas detection element while suppressing an increase in cost.
According to the invention which concerns on Claim 3, since the reliability of a gas detection apparatus can be improved, the reliability as the whole system can be improved further.

以下、この発明の実施の形態におけるガス検出装置及びこれを備える燃料電池システムを図面と共に説明する。
図1は本発明の実施の形態における燃料電池システムの概略構成図である。
燃料電池5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り、アノードに燃料として水素を供給し、カソードに酸化剤として酸素を含む空気を供給すると、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、水が生成される。カソード側で生じた生成水の一部は固体高分子電解質膜を介してアノード側に逆拡散するため、アノード側にも生成水が存在する。
Hereinafter, a gas detection device and a fuel cell system including the same according to embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a fuel cell system according to an embodiment of the present invention.
The fuel cell 5 is composed of a stack formed by stacking a plurality of cells formed by sandwiching a solid polymer electrolyte membrane made of, for example, a solid polymer ion exchange membrane between an anode and a cathode from both sides. When air containing oxygen as an oxidant is supplied to the cathode, hydrogen ions generated by a catalytic reaction at the anode move to the cathode through the solid polymer electrolyte membrane, and electrochemical reaction with oxygen at the cathode To generate electricity and produce water. Since part of the generated water generated on the cathode side is diffused back to the anode side through the solid polymer electrolyte membrane, the generated water is also present on the anode side.

空気はコンプレッサ12により所定圧力に加圧され、空気供給流路7を通って燃料電池5のカソードに供給される。燃料電池5に供給された空気は発電に供された後、燃料電池5からカソード側の生成水と共に空気排出流路9に排出され、パージ水素希釈装置13に導入される。   The air is pressurized to a predetermined pressure by the compressor 12 and supplied to the cathode of the fuel cell 5 through the air supply passage 7. After the air supplied to the fuel cell 5 is used for power generation, it is discharged from the fuel cell 5 together with the produced water on the cathode side into the air discharge passage 9 and introduced into the purge hydrogen dilution device 13.

一方、水素タンク11から供給される水素は、水素供給流路6を通って燃料電池5のアノードに供給される。そして、燃料電池5から排出された水素は、水素排出流路8に排出される。水素排出流路8はパージ水素希釈装置13に接続されている。
燃料電池1から排出された水素は、水素排出流路8を介してパージ水素希釈装置13に導入される。そして、空気排出流路9を介してパージ水素希釈装置13に導入された空気によって水素は希釈され、希釈された水素が排出管14から排出ガスとして排出される。
On the other hand, hydrogen supplied from the hydrogen tank 11 is supplied to the anode of the fuel cell 5 through the hydrogen supply channel 6. Then, the hydrogen discharged from the fuel cell 5 is discharged to the hydrogen discharge flow path 8. The hydrogen discharge flow path 8 is connected to a purge hydrogen dilution device 13.
Hydrogen discharged from the fuel cell 1 is introduced into the purge hydrogen dilution device 13 via the hydrogen discharge flow path 8. Then, the hydrogen is diluted by the air introduced into the purge hydrogen dilution device 13 via the air discharge flow path 9, and the diluted hydrogen is discharged from the discharge pipe 14 as an exhaust gas.

図2は第1の実施の形態におけるガス検出装置の要部断面図である。同図に示すように、排出管14には副配管15が接続され、この副配管15にはガスセンサ1が設けられている。ガスセンサ1は、排出管14を流通する排出ガスの水素濃度を検出するためのものであり、このガスセンサ1の出力信号が制御装置2に入力される。
制御装置2は、例えば、ガスセンサ1から出力される検出信号と、所定の判定閾値との比較結果に応じて、燃料電池5の異常状態が発生しているか否かを判定し、異常状態であると判定した際には、警報装置(図示せず)によって警報等を出力する。
FIG. 2 is a cross-sectional view of a main part of the gas detection device according to the first embodiment. As shown in the figure, a sub pipe 15 is connected to the discharge pipe 14, and the gas sensor 1 is provided in the sub pipe 15. The gas sensor 1 is for detecting the hydrogen concentration of the exhaust gas flowing through the exhaust pipe 14, and the output signal of the gas sensor 1 is input to the control device 2.
For example, the control device 2 determines whether or not an abnormal state of the fuel cell 5 has occurred according to a comparison result between the detection signal output from the gas sensor 1 and a predetermined determination threshold, and is in an abnormal state. When it is determined, an alarm or the like is output by an alarm device (not shown).

例えば図2に示すように、ガスセンサ1は水平方向に伸びる排出管14の長手方向、つまり水平方向に沿って長い直方形状のケース21を備えている。ケース21は、例えばポリフェニレンサルファイド製であって、長手方向両端部にフランジ部22を備えている。
また、ケース21の厚さ方向の端面には筒状部26が形成され、筒状部26の内部はガス検出部27として形成され、ガス検出部27の内部側面には、内側に向かってフランジ部28が形成され、フランジ部28の内周部分がガス導入部29として開口形成されている。
For example, as shown in FIG. 2, the gas sensor 1 includes a case 21 having a rectangular shape that is long in the longitudinal direction of the discharge pipe 14 extending in the horizontal direction, that is, in the horizontal direction. The case 21 is made of, for example, polyphenylene sulfide, and includes flange portions 22 at both ends in the longitudinal direction.
Further, a cylindrical portion 26 is formed on the end surface in the thickness direction of the case 21, the inside of the cylindrical portion 26 is formed as a gas detection portion 27, and an inner side surface of the gas detection portion 27 is flanged inward. A portion 28 is formed, and an inner peripheral portion of the flange portion 28 is formed as an opening as a gas introduction portion 29.

ケース21内には樹脂で封止された回路基板30が設けられ、筒状部26の内部に配置された検出素子31および温度補償素子32は、回路基板30に接続されている。そして、各素子31,32は回路基板30に接続された複数、例えば4個の通電用のステー33およびリード線である白金ワイヤ33aにより、ガス検出部27の底面側に配置されたベース34や金属母材38から、ガスセンサ1の厚さ方向に所定距離だけ離間した位置において、所定間隔を隔てて対をなすようにして配置されている。また、筒状部26の外周面にシール材35が取り付けられ、このシール材35が副配管15の貫通孔15aの内周壁に密接して気密性を確保している。   A circuit board 30 sealed with resin is provided in the case 21, and the detection element 31 and the temperature compensation element 32 disposed inside the cylindrical portion 26 are connected to the circuit board 30. Each element 31, 32 is connected to the circuit board 30 by a plurality of, for example, four energizing stays 33 and a platinum wire 33 a as a lead wire, and a base 34 disposed on the bottom surface side of the gas detection unit 27. At a position separated from the metal base material 38 by a predetermined distance in the thickness direction of the gas sensor 1, the gas sensor 1 is disposed so as to form a pair with a predetermined interval. Further, a sealing material 35 is attached to the outer peripheral surface of the cylindrical portion 26, and the sealing material 35 is in close contact with the inner peripheral wall of the through hole 15 a of the sub pipe 15 to ensure airtightness.

検出素子31は接触燃焼式の素子であって、電気抵抗に対する温度係数が高い白金等を含む金属線のコイルの表面が、被検出ガスとされる水素に対して活性な貴金属等からなる触媒を坦持するアルミナ等の坦体で被覆されて形成されている。
温度補償素子32は、被検出ガスに対して不活性とされ、例えば検出素子31と同等のコイルの表面がアルミナ等の坦体で被覆されて形成されている。
The detection element 31 is a catalytic combustion type element, and the surface of the coil of a metal wire containing platinum or the like having a high temperature coefficient for electric resistance is a catalyst made of a noble metal or the like that is active against hydrogen to be detected gas. It is formed by being covered with a carrier such as alumina to be carried.
The temperature compensation element 32 is inactive with respect to the gas to be detected. For example, the surface of the coil equivalent to the detection element 31 is covered with a carrier such as alumina.

そして、被検出ガスである水素が検出素子31の触媒に接触した際に生じる燃焼反応の発熱により高温となった検出素子31と、被検出ガスによる燃焼反応が発生せず検出素子31よりも低温の温度補償素子32との間に電気抵抗値の差が生ずることを利用し、雰囲気温度による電気抵抗値の変化分を相殺して水素濃度を検出することができるようになっている。   And the detection element 31 which became high temperature by the heat_generation | fever of the combustion reaction which arises when hydrogen which is to-be-detected gas contacts the catalyst of the detection element 31, and the combustion reaction by a to-be-detected gas does not generate | occur | produce, By utilizing the fact that a difference in electrical resistance value occurs between the temperature compensation element 32 and the temperature compensation element 32, it is possible to detect the hydrogen concentration by offsetting the change in the electrical resistance value due to the ambient temperature.

また、ガス検出部27内には略矩形板状のヒータ36が配置されている。このヒータ36は抵抗体等から構成され、回路基板30によって通電されることでガス検出部27内および各素子31,32を加熱するものである。
加えて、ガス検出部27内には、環境影響、例えば湿気や被検出ガスの影響度を少なくする為に、撥水フィルタ40やフィルタ41が配設されている。
A heater 36 having a substantially rectangular plate shape is disposed in the gas detection unit 27. The heater 36 is composed of a resistor or the like, and heats the inside of the gas detector 27 and the elements 31 and 32 when energized by the circuit board 30.
In addition, a water repellent filter 40 and a filter 41 are disposed in the gas detection unit 27 in order to reduce environmental influences, for example, the degree of influence of moisture and detected gas.

また、前記副配管15には、前記ガスセンサ1の近傍に設けられ、副配管15を大気開放にする大気開放路16が接続されている。大気開放路16の先端部には開放弁17が設けられている。この開放弁17を全開状態にしておくことで、前記副配管15内の排出ガスを外部に流出させることができる。   The sub-pipe 15 is connected to an air release path 16 that is provided in the vicinity of the gas sensor 1 and opens the sub-pipe 15 to the atmosphere. An opening valve 17 is provided at the tip of the atmosphere opening path 16. By leaving the release valve 17 fully open, the exhaust gas in the sub-pipe 15 can flow out to the outside.

よって、排出管14内を流通する排出ガス(希釈された水素オフガス)を副配管15内に導入しているときに、開放弁17を全開にして大気開放することで、副配管15内に導入される排出ガスを大気中に流出することができる。従って、副配管15内に導入される排出ガス中に水分が含まれていたときであっても、排出ガスとともに水分を大気中に流出させることができる。ゆえに、前記副配管15内に水分が滞留することを防止することができる。これにより、ガスセンサ1の信頼性をさらに高めることができる。   Therefore, when exhaust gas (diluted hydrogen off-gas) flowing through the exhaust pipe 14 is being introduced into the sub-pipe 15, the open valve 17 is fully opened to open to the atmosphere, thereby introducing it into the sub-pipe 15. Exhaust gas discharged to the atmosphere. Therefore, even when the exhaust gas introduced into the sub-pipe 15 contains moisture, the moisture can be discharged into the atmosphere together with the exhaust gas. Therefore, it is possible to prevent moisture from staying in the auxiliary pipe 15. Thereby, the reliability of the gas sensor 1 can further be improved.

図3は第2の実施の形態におけるガス検出装置の断面図である。同図に示すように、本実施の形態においては、大気開放路16内に、排出用ファン18を装着している点が上述の実施の形態と異なっている。このようにすると、排出管14内を流通する排出ガス(希釈された水素オフガス)を副配管15内に導入しているときに、排出用ファン18を作動させることで、前記副配管15内から排出される排出ガスの流速を高めることができる。従って、前記副配管15内に水分が滞留することをより効果的に防止することができる。これにより、ガスセンサ1の信頼性をさらに高めることができる。   FIG. 3 is a cross-sectional view of the gas detection device according to the second embodiment. As shown in the figure, the present embodiment is different from the above-described embodiment in that a discharge fan 18 is mounted in the atmosphere opening path 16. In this way, when the exhaust gas (diluted hydrogen off-gas) flowing through the exhaust pipe 14 is being introduced into the sub pipe 15, the exhaust fan 18 is operated, so that the sub pipe 15 can be operated. The flow rate of the exhaust gas discharged can be increased. Therefore, it is possible to more effectively prevent moisture from staying in the auxiliary pipe 15. Thereby, the reliability of the gas sensor 1 can further be improved.

図4は第3の実施の形態におけるガス検出装置の断面図である。同図に示すように、本実施の形態においては、副配管15に大気導入路19を接続して、大気導入路19内に導入用ファン20を装着している。また、排出ガスの流通を許容または遮断可能なシャッターバルブ14aを排出管14内に設けている。これらの点が上述の実施の形態と異なっている。   FIG. 4 is a cross-sectional view of a gas detection device according to the third embodiment. As shown in the figure, in the present embodiment, an atmospheric introduction path 19 is connected to the sub-pipe 15, and an introduction fan 20 is mounted in the atmospheric introduction path 19. Further, a shutter valve 14 a that can allow or block the flow of exhaust gas is provided in the exhaust pipe 14. These points are different from the above-described embodiment.

このようにすると、前記導入用ファン20を作動させることで大気導入路19を介して副配管15内に大気を導入することで、副配管15内から排出ガスを大気により排出管14内に流出させることができる。従って、排出ガス中に水分が含まれていたときであっても、排出ガスとともに水分を前記副配管15内から流出させることができ、前記副配管15中に水分が滞留することを防止することができる。これにより、ガスセンサ1の信頼性をさらに高めることができる。   In this way, the introduction fan 20 is operated to introduce the atmosphere into the auxiliary pipe 15 via the atmosphere introduction path 19, so that the exhaust gas flows out from the auxiliary pipe 15 into the discharge pipe 14 by the atmosphere. Can be made. Therefore, even when the exhaust gas contains moisture, it is possible to cause the moisture to flow out of the auxiliary pipe 15 together with the exhaust gas, and to prevent moisture from staying in the auxiliary pipe 15. Can do. Thereby, the reliability of the gas sensor 1 can further be improved.

加えて、前記副配管15に大気を導入しているときには、前記副配管15内から排出ガスを排出することができるので、このときに前記ガスセンサ1のゼロ点補正を行うことで、ガスセンサ1の検出精度を高く維持することができる。また、このようにすれば、排出ガス中の水素濃度を測定する処理を行わなくても、前記ガスセンサ1の周囲に水素が存在しないと判定することができるため、ゼロ点補正を行う際に水素の濃度を測定する機器を設ける必要がなく、コスト増加を防ぐことができる。   In addition, when the atmosphere is introduced into the sub-pipe 15, exhaust gas can be discharged from the sub-pipe 15. At this time, by correcting the zero point of the gas sensor 1, High detection accuracy can be maintained. In this way, since it can be determined that there is no hydrogen around the gas sensor 1 without performing the process of measuring the hydrogen concentration in the exhaust gas, It is not necessary to provide a device for measuring the concentration of the liquid, and an increase in cost can be prevented.

このとき、排出管14内のシャッターバルブ14aを作動させて排出管14内の流路を閉塞させておくと、副配管15内から流出した排出ガスを排出管14のシャッターバルブ14a下流側に速やかに案内することが出来る点で好ましい。   At this time, if the shutter valve 14a in the discharge pipe 14 is operated to close the flow path in the discharge pipe 14, the exhaust gas flowing out from the sub pipe 15 is quickly moved to the downstream side of the shutter valve 14a in the discharge pipe 14. It is preferable in that it can be guided to.

なお、本発明の内容は上述の実施の形態のみに限られるものでないことはもちろんである。例えば、実施の形態においては、検査対象ガスが水素である場合について説明したが、これに限らず他のガス(メタノール等)であってもよい。また、実施の形態においては、ガス検出装置を燃料電池システムに適用した場合について説明したが、他のシステムに適用することもできる。また、実施の形態においては、ガス検出素子として、ガス接触燃焼式ガスセンサ、すなわち、検出対象ガス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前記検出対象ガスのガス濃度を検出するガスセンサについて説明したが、これに限られない。例えば、検出対象ガスが検出素子表面の酸素と接触離脱した時に生じる素子抵抗値が変化する事により、前記検出対象ガスのガス濃度を検出する半導体方式ガスセンサを用いてもよい。   Of course, the contents of the present invention are not limited to the above-described embodiments. For example, in the embodiment, the case where the inspection target gas is hydrogen has been described. However, the present invention is not limited to this, and other gases (such as methanol) may be used. In the embodiment, the case where the gas detection device is applied to the fuel cell system has been described. However, the gas detection device can also be applied to other systems. Further, in the embodiment, as the gas detection element, a gas contact combustion type gas sensor, that is, a difference in electric resistance between the detection element and the temperature compensation element using heat that is burned when the detection target gas contacts the catalyst. The gas sensor for detecting the gas concentration of the detection target gas is described above, but is not limited thereto. For example, a semiconductor gas sensor that detects the gas concentration of the detection target gas by changing an element resistance value that occurs when the detection target gas comes into contact with and leaves oxygen on the surface of the detection element may be used.

本発明の第1から第3の実施の形態におけるガス検出装置を有する燃料電池システムの全体構成図である。It is a whole block diagram of the fuel cell system which has a gas detection apparatus in the 1st to 3rd embodiment of this invention. 第1の実施の形態におけるガス検出装置の断面図である。It is sectional drawing of the gas detection apparatus in 1st Embodiment. 第2の実施の形態におけるガス検出装置の断面図である。It is sectional drawing of the gas detection apparatus in 2nd Embodiment. 第3の実施の形態におけるガス検出装置の断面図である。It is sectional drawing of the gas detection apparatus in 3rd Embodiment.

符号の説明Explanation of symbols

1…ガスセンサ(ガス検出素子)
14…排出管(検査対象ガス流路)
15…副配管(ガス検出室)
16…大気開放路(大気開放装置)
17…開放弁(大気開放装置)
18…排出用ファン(大気開放装置)
19…大気導入路(大気導入装置)
20…導入用ファン(大気導入装置)

1. Gas sensor (gas detection element)
14 ... Drain pipe (inspection gas flow path)
15 ... Sub piping (gas detection chamber)
16 ... Air release path (atmosphere release device)
17 ... Open valve (atmospheric release device)
18 ... Discharge fan (atmospheric release device)
19 ... Air introduction path (atmosphere introduction device)
20 ... Introduction fan (atmospheric introduction device)

Claims (3)

検査対象ガスが流通する検査対象ガス流路に接続されるガス検出室を具備し、該ガス検出室に導入される検査対象ガスを検出するガス検出素子と、
前記ガス検出素子の近傍に設けられ、前記ガス検出室を大気開放にする大気開放装置とを備えたことを特徴とするガス検出装置。
A gas detection element that includes a gas detection chamber connected to the inspection target gas flow path through which the inspection target gas flows, and that detects the inspection target gas introduced into the gas detection chamber;
A gas detection device comprising: an air release device that is provided in the vicinity of the gas detection element and opens the gas detection chamber to the atmosphere.
検査対象ガスが流通する検査対象ガス流路に接続されるガス検出室を具備し、該ガス検出室に導入される検査対象ガスを検出するガス検出素子と、
前記ガス検出素子の近傍に設けられ、前記ガス検出室に大気を導入する大気導入装置とを備えたことを特徴とするガス検出装置。
A gas detection element that includes a gas detection chamber connected to the inspection target gas flow path through which the inspection target gas flows, and that detects the inspection target gas introduced into the gas detection chamber;
A gas detection device comprising: an air introduction device that is provided in the vicinity of the gas detection element and introduces air into the gas detection chamber.
水素含有ガスと酸素含有ガスとを供給することによる化学反応によって発電する燃料電池と、
前記燃料電池から排出されるオフガスが流通するオフガス流通路と、を備えた燃料電池システムであって、
請求項1または請求項2に記載のガス検出装置を備え、
前記オフガス流通路に前記ガス検出室を接続するとともに、前記オフガスを検査対象ガスとしたことを特徴とする燃料電池システム。
A fuel cell that generates electricity by a chemical reaction by supplying a hydrogen-containing gas and an oxygen-containing gas;
An off-gas flow passage through which off-gas discharged from the fuel cell circulates, and a fuel cell system comprising:
A gas detection device according to claim 1 or 2, comprising:
A fuel cell system, wherein the gas detection chamber is connected to the off-gas flow passage, and the off-gas is an inspection target gas.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2007220509A (en) * 2006-02-17 2007-08-30 Toyota Motor Corp Fuel cell system
JP2007309908A (en) * 2006-05-22 2007-11-29 Nissan Motor Co Ltd Hydrogen sensor

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