JP2006343107A - Gas sensor - Google Patents
Gas sensor Download PDFInfo
- Publication number
- JP2006343107A JP2006343107A JP2005166368A JP2005166368A JP2006343107A JP 2006343107 A JP2006343107 A JP 2006343107A JP 2005166368 A JP2005166368 A JP 2005166368A JP 2005166368 A JP2005166368 A JP 2005166368A JP 2006343107 A JP2006343107 A JP 2006343107A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- gas
- hydrogen
- water
- outlet
- sensor
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- 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
Abstract
Description
本発明は、高湿の環境下に置かれるガスセンサに関するものである。 The present invention relates to a gas sensor placed in a high humidity environment.
一般に、固体高分子膜型燃料電池は、固体高分子電解質膜の両側を燃料極と酸素極で挟み込んで膜電極接合体(MEA:Membrane Electrode Assembly、膜電極複合体)を形成し、この膜電極接合体を一対のセパレータで挟んでなる単セルを複数積層して一つの燃料電池スタックを構成している。そして、燃料極には、燃料として水素が供給され、酸素極には酸化剤として空気が供給されて、燃料極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酸素極まで移動し、水素イオンと酸素が電気化学反応を起こして発電する。 In general, a polymer electrolyte membrane fuel cell forms a membrane electrode assembly (MEA: Membrane Electrode Assembly) by sandwiching both sides of a polymer electrolyte membrane between a fuel electrode and an oxygen electrode. A single fuel cell stack is formed by stacking a plurality of single cells each having a joined body sandwiched between a pair of separators. The fuel electrode is supplied with hydrogen as a fuel, the oxygen electrode is supplied with air as an oxidant, and hydrogen ions generated by a catalytic reaction at the fuel electrode pass through the solid polymer electrolyte membrane and pass through the oxygen electrode. The hydrogen ions and oxygen cause an electrochemical reaction to generate electricity.
このような固体高分子膜型燃料電池においては、従来、燃料電池の酸素極側の排出系に水素検出器(ガスセンサ)を備え、この水素検出器によって燃料極側の水素が固体高分子電解質膜を通じて酸素極側に漏洩したことを検知する技術が知られている(特許文献1参照)。具体的に、この技術では、水素検出器の水素取込口(気体取込部)を鉛直方向における下方に向けた状態とし、その水素検出器を排気管の上壁に設けることで、比重の軽い水素を良好に水素検出器内に取り込むことができる構造となっている。また、このような技術では、水素取込口に撥水フィルタを設けることで、水素検出器内に高湿のガスが入る前にそのガス中の水滴を撥水フィルタで除去して、水素検出器内の検出素子に水滴が付着するのを防止することも考えられている。 In such a solid polymer membrane fuel cell, conventionally, a hydrogen detector (gas sensor) is provided in the discharge system on the oxygen electrode side of the fuel cell, and the hydrogen on the fuel electrode side is removed from the solid polymer electrolyte membrane by this hydrogen detector. There is known a technique for detecting leakage to the oxygen electrode side through (see Patent Document 1). Specifically, in this technology, the hydrogen intake port (gas intake portion) of the hydrogen detector is directed downward in the vertical direction, and the hydrogen detector is provided on the upper wall of the exhaust pipe. The structure is such that light hydrogen can be taken into the hydrogen detector well. In addition, in such a technology, by providing a water repellent filter at the hydrogen intake port, water droplets in the gas are removed by the water repellent filter before high-humidity gas enters the hydrogen detector to detect hydrogen. It is also considered to prevent water droplets from adhering to the detection element in the vessel.
しかしながら、前記した技術では、高湿のガス中に含まれている水蒸気が未だ水滴となっていない状態においては、その水蒸気は撥水フィルタを通過するため、このように水蒸気が水素検出器内に入った後に内部の温度が下がると、水蒸気が液化し、この液化した水(以下、結露水という)が撥水フィルタ上に溜まってしまうという問題があった。そして、このように撥水フィルタ上に水が溜まると、撥水フィルタが目詰まりしてしまうため、その後ガスを水素検出器内に取り込み難くなり、センシングに影響を及ぼす可能性があった。 However, in the above-described technique, in a state where the water vapor contained in the high-humidity gas has not yet become water droplets, the water vapor passes through the water-repellent filter, and thus the water vapor enters the hydrogen detector. When the internal temperature drops after entering, the water vapor is liquefied, and this liquefied water (hereinafter referred to as dew condensation water) accumulates on the water repellent filter. If water accumulates on the water-repellent filter in this way, the water-repellent filter is clogged, so that it is difficult for gas to be taken into the hydrogen detector thereafter, which may affect sensing.
そこで、本発明では、撥水フィルタなどによって水の浸入を抑制しながらガスのみを積極的に取り込むように構成されるガス通流部の目詰まりを抑制することができるガスセンサを提供することを課題とする。 Therefore, the present invention provides a gas sensor that can suppress clogging of a gas flow portion configured to actively take in only gas while suppressing water intrusion by a water repellent filter or the like. And
前記課題を解決するための手段として、請求項1に係る発明は、気体中に含まれる被検出ガスを検出するガス検出素子と、前記ガス検出素子を収容する素子収容部と、前記素子収容部内に前記気体を取り込む気体取込部と、を備え、前記気体が流通する気体流路内に前記気体取込部を臨ませた状態で、前記気体流路の壁に設けられるガスセンサであって、前記素子収容部内外を連通し、当該素子収容部内の水を排出する排出路を設けたことを特徴とするガスセンサである。 As a means for solving the above-mentioned problems, the invention according to claim 1 is directed to a gas detection element that detects a gas to be detected contained in a gas, an element accommodating portion that accommodates the gas detecting element, and an inside of the element accommodating portion. A gas sensor provided on a wall of the gas flow path with the gas intake part facing the gas flow path through which the gas flows, The gas sensor is characterized in that a discharge passage is provided for communicating the inside and outside of the element housing portion and discharging water in the element housing portion.
このようなガスセンサによれば、気体取込部から素子収容部内に気体が取り込まれた後、素子収容部の内部温度が低下して、気体の一部が液化して結露水が生成したとしても、この結露水が素子収容部内外を連通する排水路を通って、素子収容部の外に排出される。
したがって、例えば気体取込部が撥水フィルタを備えて構成された場合であっても、結露水が気体取込部(撥水フィルタ上)に溜まることがなく、気体取込部の目詰まりを抑制することができる。そして、このように気体取込部の目詰まりが抑制されることで、被検出ガスの検出精度を向上させることができると共に、ガスセンサの寿命の向上を安価に達成することができる。
According to such a gas sensor, even after the gas is taken into the element housing part from the gas taking part, even if the internal temperature of the element housing part is lowered and a part of the gas is liquefied and condensed water is generated. The condensed water is discharged out of the element housing part through a drainage channel communicating between the inside and outside of the element housing part.
Therefore, for example, even when the gas intake portion is configured to include a water repellent filter, condensed water does not accumulate in the gas intake portion (on the water repellent filter), and the gas intake portion is clogged. Can be suppressed. And since the clogging of the gas intake part is suppressed in this way, the detection accuracy of the gas to be detected can be improved and the life of the gas sensor can be improved at low cost.
請求項2に係る発明は、前記気体取込部が前記気体流路の上流側を向くように設定されており、前記排出路は、前記素子収容部内に取り込まれた気体が吹き付けられる吹付面の近傍に位置していることを特徴とする請求項1に記載のガスセンサである。 According to a second aspect of the present invention, the gas intake portion is set to face the upstream side of the gas flow path, and the discharge path is a blowing surface on which the gas taken into the element accommodating portion is blown. The gas sensor according to claim 1, wherein the gas sensor is located in the vicinity.
このようなガスセンサによれば、気体取込部が、気体の流通する気体流路の上流側を向いていることにより、気体が素子収容部内に取り込まれやすくなる。そして、素子収容部内に取り込まれた気体が素子収容部の吹付面に吹き付けられることにより、この吹付面の近傍の圧力が高くなると共に、結露水がこの内面近傍に押し集められやすくなる。
次いで、排出路が前記圧力が高くなる吹付面の近傍に位置していることにより、前記押し集められた結露水が、排出路を通って素子収容部外に排出されやすくなる。
According to such a gas sensor, since the gas intake portion faces the upstream side of the gas flow path through which the gas flows, the gas is easily taken into the element housing portion. And when the gas taken in in the element accommodating part is sprayed on the spraying surface of an element accommodating part, the pressure of the vicinity of this spraying surface will become high, and dew condensation water will become easy to be collected near this inner surface.
Next, since the discharge path is positioned in the vicinity of the spray surface where the pressure is increased, the condensed water collected is easily discharged out of the element housing portion through the discharge path.
請求項3に係る発明は、前記素子収容部の内面は、前記排出路に水が集まるように傾斜していることを特徴とする請求項1または請求項2に記載のガスセンサである。 The invention according to claim 3 is the gas sensor according to claim 1 or 2, wherein an inner surface of the element housing portion is inclined so that water collects in the discharge passage.
このようなガスセンサによれば、素子収容部の内面が排出路に水が集まるように傾斜していることにより、素子収容部内の結露水が、自重により排水路に集まりやすくなり、結露水を好適に排水できる。 According to such a gas sensor, since the inner surface of the element housing portion is inclined so that water collects in the discharge path, the condensed water in the element housing portion easily collects in the drainage channel by its own weight, and the condensed water is preferable. Can be drained.
請求項4に係る発明は、前記排出路は前記気体流路に水を排出するものであって、当該排出路の出口付近における前記気体の流速を高めて負圧を発生させる負圧発生手段を、さらに備えたことを特徴とする請求項1から請求項3のいずれか1項に記載のガスセンサである。 According to a fourth aspect of the present invention, the discharge path discharges water into the gas flow path, and negative pressure generating means for generating a negative pressure by increasing the flow velocity of the gas in the vicinity of the outlet of the discharge path. The gas sensor according to any one of claims 1 to 3, further comprising:
このようなガスセンサによれば、負圧発生手段を備えたことで、排出路の出口付近における気体の流速は高められ、出口付近に負圧が発生する。そうすると、この負圧によって、排出路を介して、素子収容部内の結露水が吸引されやすくなり、結露水を積極的に排出できる。 According to such a gas sensor, since the negative pressure generating means is provided, the flow velocity of the gas near the outlet of the discharge path is increased, and a negative pressure is generated near the outlet. If it does so, it will become easy to attract the dew condensation water in an element accommodating part via a discharge channel by this negative pressure, and dew condensation water can be discharged | emitted actively.
本発明によれば、撥水フィルタなどによって水の浸入を抑制しながらガスのみを積極的に取り込むように構成されるガス通流部の目詰まりを抑制することができるガスセンサを提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the gas sensor which can suppress clogging of the gas flow part comprised so that only gas can be taken in actively, suppressing infiltration of water with a water repellent filter etc. can be provided. .
次に、本発明の実施形態について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。参照する図面において、図1は、本実施形態に係る水素センサを備えた燃料電池システムを示す概略構成図である。 Next, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings as appropriate. In the drawings to be referred to, FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing a fuel cell system including a hydrogen sensor according to the present embodiment.
図1に示すように、本実施形態に係る水素センサ(ガスセンサ)1は、燃料電池2から排出される空気オフガス中の水素を検出するために、燃料電池システムS内に組み込まれている。以下に、この燃料電池システムSについて簡単に説明した後、水素センサ1の詳細について説明することとする。
As shown in FIG. 1, a hydrogen sensor (gas sensor) 1 according to this embodiment is incorporated in a fuel cell system S in order to detect hydrogen in air off-gas discharged from a
燃料電池システムSは、燃料電池2と、燃料極(アノード)側の入口側配管3および出口側配管5と、酸素極(カソード)側の入口側配管4および出口側配管6を主に備えている。
燃料電池2は、例えば陽イオン交換膜等からなる固体高分子電解質膜を燃料極と酸素極で挟持した電解質膜電極構造体を、更に一対のセパレータで挟持してなる単セル(図示略)を多数組積層して構成されたスタックからなる。
The fuel cell system S mainly includes a
The
この燃料電池2では、例えば高圧の水素タンク等を備える水素供給装置(図示略)から燃料極側の入口側配管3を介して燃料として水素が燃料極に供給されるとともに、コンプレッサ21により酸素極側の入口側配管4を介して酸化剤として空気が酸素極に供給される。燃料極の触媒電極上では、触媒反応により水素がイオン化され、生成された水素イオンが適度に加湿された固体高分子電解質膜を拡散・通過して酸素極まで移動する。そして、この間に生じた電子が外部回路に取り出され、直流の電気エネルギとして利用される。また、酸素極には酸素を含む空気が供給されているために、この酸素極において、水素イオン、電子および酸素が、酸素極の触媒の作用により電気化学的に反応して水が生成される。
そして、燃料極側の出口側配管5および酸素極側の出口側配管(流路)6から未反応の反応ガス(例えば、水素や空気等)を含むいわゆるオフガスが排出される。
In this
Then, so-called off-gas containing unreacted reaction gas (for example, hydrogen or air) is discharged from the
ここで、未反応の水素を含む水素オフガス(アノードオフガス)は、燃料電池2の燃料極側の出口側配管5から水素循環配管22に排出され、エゼクタ23を介して燃料極側の入口側配管3に戻され、再び燃料電池2の燃料極に供給されるようになっている。
一方、反応済みの空気中に水分を多量に含んだ空気オフガス(カソードオフガス)は、希釈器26および出口側配管6を介して大気中へ排出される。
Here, the hydrogen off-gas (anode off-gas) containing unreacted hydrogen is discharged from the outlet-
On the other hand, the air off gas (cathode off gas) containing a large amount of moisture in the reacted air is discharged to the atmosphere through the
さらに、燃料電池2の燃料極側の出口側配管5にはパージ弁24を介して水素排出配管25が接続され、この水素排出配管25には希釈器26が接続されている。そして、水素オフガスは、パージ弁24を介して水素排出配管25に排出可能とされ、さらに、水素排出配管25を通って希釈器26に導入可能とされている。
希釈器26は、水素排出配管25から取り込んだ水素オフガスを、燃料電池2から排出された空気オフガスによって適宜の倍率で希釈し、希釈ガスとして排出することができるように構成されている。
そして、この希釈器26の下流には、ガス接触燃焼式の水素センサ1が配置されており、これにより希釈ガスの水素濃度が監視されるようになっている。ここで、この水素センサ1は、空気オフガスの流通方向が水平方向となるように配置された出口側配管6の鉛直方向上部に配置されている。
Further, a
The
A gas catalytic combustion type hydrogen sensor 1 is disposed downstream of the
≪水素センサの構成≫
続いて、図2から図4を参照して水素センサ1の詳細について説明する。参照する図面において、図2は、本実施形態に係る水素センサの側断面図である。図3は、図2に示す水素センサのX1−X1断面図である。図4は、図3に示す水素センサのX2−X2断面図である。
≪Configuration of hydrogen sensor≫
Next, details of the hydrogen sensor 1 will be described with reference to FIGS. In the drawings to be referred to, FIG. 2 is a side sectional view of the hydrogen sensor according to the present embodiment. 3 is an X1-X1 cross-sectional view of the hydrogen sensor shown in FIG. 4 is an X2-X2 cross-sectional view of the hydrogen sensor shown in FIG.
図2に示すように、水素センサ1は、ケース30と、ガス検出素子60と、ヒータ70と、素子収容部Bと、気体取込部80と、負圧発生手段とを主に備えている。
As shown in FIG. 2, the hydrogen sensor 1 mainly includes a
<ケース>
ケース30は、その外形が直方体形状を呈し、内蔵する制御基板(図示しない)を保護するためのものである。ケース30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31を備えている。フランジ部31にはカラー32が取り付けられており、このカラー32内にボルト33が挿入されることで、フランジ部31は、酸素極側の出口側配管(流路)6に設けられた取付座(壁)6aに締結されて固定されるようになっている。
<Case>
The
そして、ケース30の下端面には、前記制御基板に接続されるガス検出素子60とヒータ70とが設けられるとともに、これらを収容するための素子収容部Bが下方へ突出するように設けられている。
The lower end surface of the
<ガス検出素子>
ガス検出素子60は、前記希釈ガス(気体)中に含まれる水素(被検出ガス)を検出するものであり、具体的には図3に示すように、検出素子61と温度補償素子62との対により構成されている。検出素子61は、周知の素子であって、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が、触媒を坦持したアルミナ等の坦体で被覆されて形成されている。触媒は、水素に対して活性な貴金属などからなる。温度補償素子62は、水素に対して不活性とされ、例えば検出素子61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。
<Gas detection element>
The gas detection element 60 detects hydrogen (detected gas) contained in the dilution gas (gas). Specifically, as shown in FIG. 3, the gas detection element 60 includes a
そして、水素が触媒に接触した際に生じる反応熱により、検出素子61が高温になると、検出素子61と温度補償素子62の抵抗値に差が生じるので、この差から水素濃度を検出することができるようになっている。なお、雰囲気温度による電気抵抗値の変化は、温度補償素子62を利用することにより相殺される。
When the
<ヒータ>
ヒータ70は、後記する第2素子収容部50内(以下、この内部空間を「第2収容室50a」ともいう。)を加熱するものであり、これによりガス検出素子60において結露が生じるのが抑制されている。
<Heater>
The
<素子収容部>
素子収容部Bは、図2に示すように、ガス検出素子60およびヒータ70を二重に取り囲んで収容するケースであって、外側の第1素子収容部40(特許請求の範囲における素子収容部に相当)と、その内側の第2素子収容部50とを備えて構成されている。
<Element housing part>
As shown in FIG. 2, the element accommodating portion B is a case that surrounds and accommodates the gas detection element 60 and the
[第1素子収容部]
第1素子収容部40は、ケース30の下面に突設された略有底円筒体であり、出口側配管6に形成された貫通孔6cに嵌合すると共に、出口側配管6の内面6bから突出して出口側配管6内に露出している。
さらに説明すると、第1素子収容部40は、周壁41と、底壁42と、出口側配管6上流側の傾斜壁43と、底壁42の下流側に形成されると共に排出路44aを有する排出パイプ44とを有している。周壁41の外周面には周方向に溝41aが形成されており、溝41aにはリング状のシール部材35が装着され、シール部材35によって周壁41と貫通孔6cとの気密性が維持されている。
[First element accommodating portion]
The first
More specifically, the first
傾斜壁43は、周壁41の上流側部分と底壁42との間に位置する傾斜した部分であり、傾斜壁43と出口側配管6内を流通する希釈ガスの流通方向とのなす角度は鋭角となっている。すなわち、傾斜壁43は出口側配管6内の上流側(出口側配管6内の流路の上流側)を向いている。また、傾斜壁43は開口43aを有しており、開口43aは出口側配管6の上流側を向いている。そして、この開口43aに後記する気体取込部80が設けられており、気体取込部80は出口側配管6内の希釈ガス流路(気体流路)に臨んだ状態となっている。
ここで、「出口側配管6内の上流側を向いている」とは、傾斜壁43の外面の法線ベクトル、および、開口43aの法線ベクトルが、出口側配管6の長手方向に対して直交する方向(輪切り断面方向)よりも、出口側配管6の上流側を向いていることを意味する。言い換えると、出口側配管6の上流側から水素センサ1に光を照射したとき、傾斜壁43の外面および開口43aが照らされて「陽」となることを意味する。
The
Here, “facing upstream in the outlet side pipe 6” means that the normal vector of the outer surface of the
一方、周壁41の下流側部分の内面は吹付面41bとなっており、気体取込部80から取り込まれた希釈ガスが、吹付面41bに吹き付けられるようになっている(図2、矢印A3参照)。これにより、第1収容室40a内において、吹付面41b付近の圧力が高くなるようになっている。
On the other hand, the inner surface of the downstream portion of the
底壁42は、その下流側に位置する排出パイプ44の排出路44aに、結露水が集まるように傾斜している。言い換えると、底壁42の内面である内底面42aは、結露水が排出路44aに集まるように傾いている。
The
排出パイプ44は、排出路44aを有し、第1素子収容部40内の結露水を、出口側配管6内に排出するための中空体である。すなわち、排出路44aを介して、第1素子収容部40内外は連通している。排出パイプ44は、底壁42の下流側であって、吹付面41bの近傍に位置している。
排出路44aには、結露水などの液体状の水を通すことが可能な程度のメッシュで形成された防爆フィルタ45が設けられており、防爆性が確保されている。
さらに、排出パイプ44は、希釈ガスの流れ方向の下流側へ向かって折れ曲がるように形成されており、排出路44aから第1収容室40aに希釈ガスが入ってくることが抑制されている。
The
The discharge path 44a is provided with an explosion-
Furthermore, the
[第2素子収容部]
第2素子収容部50は、ガス検出素子60およびヒータ70を収容する第2収容室50aを有する有底円筒体であって、第1素子収容部40の内側に配置されている。第2素子収容部50の底壁には、開口50bが形成されている。そして、防爆フィルタ52が、開口50bを塞ぐように設けられており、防爆性が確保されている。防爆フィルタ52は、防爆フィルタ45と同様に、液体状の水を通すことが可能な程度のメッシュで形成されているため、第2収容室50a内に結露水が溜まることはない。
なお、後記するように、撥水フィルタ81の内側に防爆フィルタを重ねる構成とした場合、防爆フィルタ52を省略してもよい。
[Second element accommodating portion]
The second
As will be described later, the explosion-
<気体取込部>
気体取込部80は、図2に示すように、第1素子収容部40における傾斜壁43に形成された開口43aと、開口43aを塞ぐように設けられた撥水フィルタ81とを備えて構成されている。そして、気体取込部80は、出口側配管6内の上流側(出口側配管6内の流路の上流側)を向いている。これにより、気体状の希釈ガスを第1収容室40aに取り込みつつ、湿潤の希釈ガス中に含まれる液体状の水が、撥水フィルタ81ではじかれて、第1収容室40a内に浸入しないようになっている(図2、矢印A1参照)。また、防爆性を高めるべく、撥水フィルタ81の内側に防爆フィルタを重ねる構成としてもよい。
<Gas intake part>
As shown in FIG. 2, the
<負圧発生手段>
負圧(低圧)発生手段は、排出路44aの出口44b付近における希釈ガスの流速を高めて、出口44b付近に負圧(低圧)を発生させる手段である。本実施形態に係る負圧発生手段は、肉盛部91と、一対のガイド92、92(図4参照)とを備えて構成されている。
<Negative pressure generating means>
The negative pressure (low pressure) generating means is a means for generating a negative pressure (low pressure) in the vicinity of the outlet 44b by increasing the flow rate of the dilution gas in the vicinity of the outlet 44b of the discharge passage 44a. The negative pressure generating means according to the present embodiment includes a built-up portion 91 and a pair of
肉盛部91(流路断面積減少手段)は、出口44bと対向する出口側配管6の内面6bに突出して設けられている。これにより、出口44b付近における出口側配管6に流路断面積が小さくなり、出口44b付近における希釈ガスの流速が高められ、出口44b付近に負圧が発生しやすくなっている。
The built-up portion 91 (channel cross-sectional area reducing means) is provided so as to protrude from the
一対のガイド92、92(気体誘導手段)は、出口44b付近により多くの希釈ガスを導くために、図4に示すように、希釈ガスの流れに沿って内面6bに立設された一対の細長の板状体である。一対のガイド92、92は、平断面視において略「ハ」の字形を呈するように、希釈ガスの流れの下流側に向けて、ガイド92、92の間隔が狭くなっていると共に、その間隔が狭くなった部分で、排出パイプ44の出口44bおよび肉盛部91を挟んでいる。これにより、出口44b付近により多くの希釈ガスが導かれ、出口44b付近に負圧が発生しやすくなっている。
したがって、肉盛部91、一対のガイド92、92によって、出口44b付近にオリフィスC(絞り流路)が形成されている。
The pair of
Therefore, an orifice C (throttle channel) is formed in the vicinity of the outlet 44b by the built-up portion 91 and the pair of
このように肉盛部91および一対のガイド92、92を備える負圧発生手段によって、出口44b付近において負圧が発生しやすいため、この出口44b付近における負圧により、第1収容室40a内の結露水が吸引されて、排出路44aを介して、出口側配管6内に排出されやすくなっている(図2、矢印A5参照)。
ちなみに、素子収容部B自体が出口側配管6の内面6bから突出することで、その部分における出口側配管6の断面積が小さくなっていることからも、出口44bの下方を流れる希釈ガスの流速が速くなり、負圧の発生が促進されている。
Since negative pressure is easily generated in the vicinity of the outlet 44b by the negative pressure generating means including the buildup portion 91 and the pair of
Incidentally, since the element housing part B itself protrudes from the
≪水素センサの作用≫
次に、このような水素センサ1の作用について説明する。
図2に示すように、出口側配管6内を流れる希釈ガスは、気体取込部80の撥水フィルタ81を通過して(矢印A1参照)、第1収容室40a内に取り込まれる。このように取り込まれた希釈ガスの一部は、防爆フィルタ52を通過して(矢印A2参照)、第2収容室50a内に入り、ガス検出素子60によって、その水素濃度が検出される。その他、第1収容室40aに取り込まれた希釈ガスの一部は、第1収容室40a内をそのまま下流側に向かって流れ、下流側の周壁41の内面である吹付面41bに吹き付けられる(矢印A3参照)。これにより、第1収容室40a内において、吹付面41bの近傍の圧力が高くなる。
≪Operation of hydrogen sensor≫
Next, the operation of such a hydrogen sensor 1 will be described.
As shown in FIG. 2, the dilution gas flowing in the outlet side pipe 6 passes through the
このように気体取込部80から第1収容室40a内に希釈ガスを取り込んだ後に、第1収容室40aの温度が低下した場合、希釈ガスの一部の水蒸気が液化して、結露水が生成し、生成した結露水が内底面42aに付くことになる。
Thus, when the temperature of the
このとき、内底面42aは、前記したように排出路44aに向かって水が集まるように傾斜しているため、結露水がその自重により内底面42a上を排出路44aに向かって流れて(矢印A4参照)、排出路44aの近傍に集まる。
このように排出路44aの近傍に集まった結露水は、吹付面41bの近傍の高くなった圧力によって、排出路44aに押し出され、出口44bから出口側配管6内に排出される(矢印A5参照)。
At this time, since the inner bottom surface 42a is inclined so that water gathers toward the discharge passage 44a as described above, the dew condensation water flows on the inner bottom surface 42a toward the discharge passage 44a by its own weight (arrow). A4) and gather in the vicinity of the discharge path 44a.
The condensed water collected in the vicinity of the discharge passage 44a is pushed out to the discharge passage 44a by the increased pressure in the vicinity of the
一方、気体取込部80から取り込まれなかった希釈ガスの一部は、出口側配管6内を下流側に向かって流通する。この流通において、肉盛部91および一対のガイド92、92によって、排出パイプ44の出口44b付近を流通する希釈ガスの流速V1は、水素センサ1の上流側の希釈ガスの流速V2より高くなる(V1>V2)。これにより、出口44b付近に負圧が発生し、この負圧によって、第1収容室40a内の結露水が吸引され、出口側配管6内に排出される(矢印A5参照)。
On the other hand, a part of the dilution gas that has not been taken in from the gas take-in
≪水素センサの効果≫
以上によれば、本実施形態において、次のような効果を得ることができる。
第1素子収容部40には排出路44aを有する排出パイプ44が設けられているため、第1素子収容部40内の結露水を出口側配管6内に良好に排水できる。そのため、気体取込部80(撥水フィルタ81)の目詰まりを抑制することができる。また、このように気体取込部80の目詰まりが抑制されることで、水素の検出精度を向上させることができるとともに、水素センサ1の寿命の向上を安価に達成することができる。さらに、より良好なセンシングを行うことが可能となる。
気体取込部80が出口側配管6の上流側を向くように構成されているため、希釈ガスを第1収容室40a内に好適に取り込むことができる。そして、排出パイプ44は、第1収容室40a内に取り込まれた希釈ガスが吹き付けられる吹付面41bの近傍に設けられているため、吹き付けられることにより高くなった圧力を利用して、結露水を排出できる。
第1素子収容部40における底壁42の内底面42aが傾斜しているため、排出路44aに結露水を集めることができる。
肉盛部91および一対のガイド92、92によって、出口44b付近に負圧を発生させて、第1素子収容部40内の結露水を吸引排出できる。
≪Effect of hydrogen sensor≫
According to the above, the following effects can be obtained in the present embodiment.
Since the
Since the
Since the inner bottom surface 42a of the
By the built-up portion 91 and the pair of
以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は前記実施形態に限定されず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、例えば以下のような変更をすることができる。 The preferred embodiments of the present invention have been described above. However, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and the following modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.
前記した実施形態では、水素センサ1は、肉盛部91およびガイド92、92からなる負圧発生手段を備える構成としたが、図5に示すように、これらを備えない構成であってもよい。
In the above-described embodiment, the hydrogen sensor 1 is configured to include the negative pressure generating means including the built-up portion 91 and the
前記した実施形態では、排出パイプ44によって、第1素子収容部40内の結露水が、出口側配管6内に排出される構成としたが、その他に例えば、図6に示すように、排出パイプ44に代えて、排出路46aを有する排出パイプ46を設けて、排出路46aを介して結露水を大気中に排水する構成としてもよい。この場合、排出パイプ46の集面にシール部材46bを設け、排出パイプ46と出口側配管6との気密性を確保することが好ましい。
In the above-described embodiment, the dew condensation water in the first
前記した実施形態では、被検出ガスを水素としたが、本発明はこれに限定されず、例えば、一酸化炭素、硫化水素など他のガスであってもよい。さらに、前記実施形態では、ガスセンサとして接触燃焼式のガスセンサを採用したが、本発明はガス検出室を備えるガスセンサであればどのようなものでもよく、例えば、半導体式のガスセンサなど、他の方式のガスセンサであってもよい。 In the above-described embodiment, hydrogen is used as the gas to be detected. However, the present invention is not limited to this, and other gases such as carbon monoxide and hydrogen sulfide may be used. Furthermore, in the above-described embodiment, the contact combustion type gas sensor is adopted as the gas sensor. However, the present invention may be any gas sensor provided with a gas detection chamber. For example, other types such as a semiconductor type gas sensor may be used. It may be a gas sensor.
前記した実施形態では、排出路44aを有する排出パイプ44が第1素子収容部40の下流側に位置し、内底面42aが排出路44aに向かって傾斜している構成としたが、その他に例えば、第1素子収容部40の内面をロート状(すり鉢状)に形成し、排出パイプを前記ロート状の内面の最底部に設ける構成としてもよい。
In the above-described embodiment, the
前記した実施形態では、傾斜壁43に気体取込部80が設けられた構成としたが、気体取込部80は出口側配管6の上流側を向いていればよく、その他に例えば、底壁42に気体取込部を設ける構成としてもよい。
In the above-described embodiment, the
前記した実施形態では、第1素子収容部40および第2素子収容部50が、略有底円筒体であるしたが、その形状はこれに限定されず、例えば楕円状や多角形状など、どのような形状であってもよい。
In the above-described embodiment, the first
1 水素センサ(ガスセンサ)
40 第1素子収容部
40a 第1収容室
41 周壁
41b 吹付面
42 底壁
42a 内底面
43 傾斜壁
43a 開口
44 排出パイプ
44a 排出路
44b 出口
50 第2素子収容部
50a 第2収容室
60 ガス検出素子
61 検出素子
62 温度補償素子
70 ヒータ
80 気体取込部
81 撥水フィルタ
91 肉盛部(負圧発生手段)
92 ガイド(負圧発生手段)
B 素子収容部
C オリフィス
S 燃料電池システム
1 Hydrogen sensor (gas sensor)
40 first
92 Guide (Negative pressure generating means)
B Element housing part C Orifice S Fuel cell system
Claims (4)
前記ガス検出素子を収容する素子収容部と、
前記素子収容部内に前記気体を取り込む気体取込部と、
を備え、
前記気体が流通する気体流路内に前記気体取込部を臨ませた状態で、前記気体流路の壁に設けられるガスセンサであって、
前記素子収容部内外を連通し、当該素子収容部内の水を排出する排出路を設けたことを特徴とするガスセンサ。 A gas detection element for detecting a gas to be detected contained in the gas;
An element accommodating portion for accommodating the gas detecting element;
A gas intake portion for taking in the gas into the element accommodating portion;
With
A gas sensor provided on a wall of the gas flow path with the gas intake facing the gas flow path through which the gas flows,
A gas sensor comprising a discharge passage that communicates the inside and outside of the element housing portion and discharges water in the element housing portion.
前記排出路は、前記素子収容部内に取り込まれた気体が吹き付けられる吹付面の近傍に位置していることを特徴とする請求項1に記載のガスセンサ。 The gas intake section is set to face the upstream side of the gas flow path,
2. The gas sensor according to claim 1, wherein the discharge path is located in the vicinity of a spraying surface to which a gas taken into the element housing portion is sprayed.
当該排出路の出口付近における前記気体の流速を高めて負圧を発生させる負圧発生手段を、さらに備えたことを特徴とする請求項1から請求項3のいずれか1項に記載のガスセンサ。 The discharge path discharges water into the gas flow path,
The gas sensor according to any one of claims 1 to 3, further comprising negative pressure generating means for generating a negative pressure by increasing a flow velocity of the gas in the vicinity of an outlet of the discharge path.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2005166368A JP4594802B2 (en) | 2005-06-07 | 2005-06-07 | Gas sensor |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2005166368A JP4594802B2 (en) | 2005-06-07 | 2005-06-07 | Gas sensor |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2006343107A true JP2006343107A (en) | 2006-12-21 |
JP4594802B2 JP4594802B2 (en) | 2010-12-08 |
Family
ID=37640191
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2005166368A Expired - Fee Related JP4594802B2 (en) | 2005-06-07 | 2005-06-07 | Gas sensor |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP4594802B2 (en) |
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2008282714A (en) * | 2007-05-11 | 2008-11-20 | Honda Motor Co Ltd | Fuel cell system |
JP2008304237A (en) * | 2007-06-06 | 2008-12-18 | Canon Inc | Combustible gas sensor, fuel cell system equipped with gas sensor, abnormality detection method of combustible gas sensor, and control method of fuel cell system using abnormality detection method |
JP2009097832A (en) * | 2007-10-19 | 2009-05-07 | Daikin Ind Ltd | Air heat exchanger |
JP2010002197A (en) * | 2008-06-18 | 2010-01-07 | Honda Motor Co Ltd | Gas sensor |
WO2018193764A1 (en) * | 2017-04-19 | 2018-10-25 | 株式会社デンソー | Physical quantity measuring device |
JP2019179623A (en) * | 2018-03-30 | 2019-10-17 | 本田技研工業株式会社 | Fuel gas detection device for fuel cell |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH07313974A (en) * | 1994-05-25 | 1995-12-05 | Hitachi Ltd | Pure water making apparatus |
JP2004177263A (en) * | 2002-11-27 | 2004-06-24 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Humidity sensor and fuel cell system using it, automobile and cooking apparatus |
JP2004207106A (en) * | 2002-12-26 | 2004-07-22 | Sanyo Electric Co Ltd | Solid polymer fuel cell stack |
-
2005
- 2005-06-07 JP JP2005166368A patent/JP4594802B2/en not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH07313974A (en) * | 1994-05-25 | 1995-12-05 | Hitachi Ltd | Pure water making apparatus |
JP2004177263A (en) * | 2002-11-27 | 2004-06-24 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Humidity sensor and fuel cell system using it, automobile and cooking apparatus |
JP2004207106A (en) * | 2002-12-26 | 2004-07-22 | Sanyo Electric Co Ltd | Solid polymer fuel cell stack |
Cited By (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2008282714A (en) * | 2007-05-11 | 2008-11-20 | Honda Motor Co Ltd | Fuel cell system |
JP2008304237A (en) * | 2007-06-06 | 2008-12-18 | Canon Inc | Combustible gas sensor, fuel cell system equipped with gas sensor, abnormality detection method of combustible gas sensor, and control method of fuel cell system using abnormality detection method |
JP2009097832A (en) * | 2007-10-19 | 2009-05-07 | Daikin Ind Ltd | Air heat exchanger |
JP2010002197A (en) * | 2008-06-18 | 2010-01-07 | Honda Motor Co Ltd | Gas sensor |
WO2018193764A1 (en) * | 2017-04-19 | 2018-10-25 | 株式会社デンソー | Physical quantity measuring device |
JP2018179883A (en) * | 2017-04-19 | 2018-11-15 | 株式会社デンソー | Physical quantity measurement device |
US11169012B2 (en) | 2017-04-19 | 2021-11-09 | Denso Corporation | Physical quantity measuring device |
JP2019179623A (en) * | 2018-03-30 | 2019-10-17 | 本田技研工業株式会社 | Fuel gas detection device for fuel cell |
JP6995003B2 (en) | 2018-03-30 | 2022-02-04 | 本田技研工業株式会社 | Fuel gas detector for fuel cells |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP4594802B2 (en) | 2010-12-08 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP4598622B2 (en) | Gas sensor | |
JP5214906B2 (en) | Fuel cell system | |
JP4594802B2 (en) | Gas sensor | |
JP4386099B2 (en) | Humidifier and fuel cell system | |
JP4649285B2 (en) | Gas sensor | |
JP4630133B2 (en) | Gas sensor | |
JP4695441B2 (en) | Gas sensor | |
JP4602124B2 (en) | Gas detector | |
US7537737B2 (en) | Installation structure for gas sensor | |
JP4669856B2 (en) | Gas detector | |
JP2004055205A (en) | Fuel cell system | |
JP2010237007A (en) | Gas sensor | |
JP4575846B2 (en) | Gas sensor | |
JP3844723B2 (en) | Condensation prevention structure for gas sensor | |
KR20090009343A (en) | Water trap device of fuel cell vehicle | |
JP5581537B2 (en) | Discharge head for fuel cell | |
CN213905419U (en) | Apparatus for detecting hydrogen concentration of fuel cell and fuel cell system | |
JP2010002193A (en) | Gas sensor | |
JP2005091322A (en) | Gas sensor | |
JP2006012715A (en) | Fuel cell system | |
JP2006010546A (en) | Gas detector and fuel cell system equipped therewith | |
JP2010002197A (en) | Gas sensor | |
JP2009176498A (en) | Fuel cell system | |
JP2006134643A (en) | Fuel cell system | |
JP2006153737A (en) | Gas sensor |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20071129 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20100601 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20100730 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20100914 |
|
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20100917 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130924 Year of fee payment: 3 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |