JP2008191019A - Gas sensor structure - Google Patents

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Shunji Tsukabayashi
俊二 塚林
Hidetoshi Oishi
英俊 大石
Akihiro Suzuki
昭博 鈴木
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Honda Motor Co Ltd
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    • Y02E60/30Hydrogen technology
    • Y02E60/50Fuel cells

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a gas sensor structure capable of separating the deterioration factor, such as, moisture or the like for deteriorating a gas detection element to discharge it to the outside. <P>SOLUTION: A hydrogen sensor structure S is equipped with: off-gas piping 10 through which hydrogen flows; a gas detection element 23 for detecting hydrogen; a first gas detection chamber 32 in which hydrogen is captured, and the gas detection element 23 therein and capturing hydrogen; a second gas detection chamber 41; and an element housing part 30 having a communication passage 42 for allowing the inside of the gas piping 10 with the lower part of the second gas detection chamber 41 and a valve mechanism for connecting or cutting off the communication passage 42. The communication passage 42 is directed upward, and the communication port 43 of the communication passage 42 and the second gas detection chamber 41 is arranged above the off-gas piping 10, while the gas detection element 23 is arranged above the communication port 43. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、ガスセンサ構造に関する。   The present invention relates to a gas sensor structure.

固体高分子型の燃料電池は、固体高分子膜の両側をアノード(燃料極)とカソード(酸素極)で挟み込んでMEA(Membrane Electrode Assembly:膜電極接合体)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、アノードには水素(燃料ガス)が供給され、カソードには空気(酸化剤ガス)が供給され、アノード及びカソードで電極反応が起こり、燃料電池が発電する。   A solid polymer type fuel cell forms an MEA (Membrane Electrode Assembly) by sandwiching both sides of a solid polymer membrane between an anode (fuel electrode) and a cathode (oxygen electrode), and this membrane electrode assembly A single fuel cell stack is formed by stacking a plurality of single cells sandwiched between a pair of separators. Then, hydrogen (fuel gas) is supplied to the anode, and air (oxidant gas) is supplied to the cathode. An electrode reaction occurs at the anode and the cathode, and the fuel cell generates power.

このような燃料電池からは未反応の水素(被検出ガス)が排出されるので、燃料電池から排出されたオフガスの流路に水素センサを設けて、この水素センサにより、オフガス中の水素濃度の監視がされている。なお、オフガスには電極反応によって生成した水蒸気(水分)が含まれており、多湿である。   Since unreacted hydrogen (detected gas) is discharged from such a fuel cell, a hydrogen sensor is provided in the flow path of the off gas discharged from the fuel cell, and the hydrogen sensor detects the hydrogen concentration in the off gas. It is being monitored. The off gas contains water vapor (moisture) generated by the electrode reaction and is humid.

しかしながら、水素センサに内蔵され、水素をガス接触燃焼式等によって検出するガス検出素子が、オフガス中の水蒸気に長期間にて曝されると、劣化してしまう。そこで、例えば、被検出ガスの侵入を適宜に遮断する弁体を設け、この弁体を温度によって伸縮する形状記憶合金製のコイルバネで動作させるガスセンサが開示されている(特許文献1)。
実開平3−40553号公報
However, when a gas detection element that is built in a hydrogen sensor and detects hydrogen by a gas catalytic combustion method or the like is exposed to water vapor in off-gas for a long period of time, it deteriorates. Thus, for example, a gas sensor is disclosed in which a valve body that appropriately blocks intrusion of a gas to be detected is provided, and this valve body is operated by a coil spring made of a shape memory alloy that expands and contracts depending on temperature (Patent Document 1).
Japanese Utility Model Publication No. 3-40553

しかしながら、特許文献1に記載のガスセンサで、燃料電池から排出されたオフガス中の水素濃度を監視すると、ガスセンサ内に、オフガス中の水蒸気が結露してなる結露水が溜まってしまい、ガスセンサ素子が劣化する虞がある。   However, when the hydrogen concentration in the off-gas discharged from the fuel cell is monitored with the gas sensor described in Patent Document 1, condensed water formed by condensation of water vapor in the off-gas accumulates in the gas sensor, and the gas sensor element deteriorates. There is a risk of doing.

そこで、本発明は、ガス検出素子を劣化させる水分等の劣化因子を、ガス検出素子から分離し、外部に排出可能なガスセンサ構造を提供することを課題とする。   Therefore, an object of the present invention is to provide a gas sensor structure that can separate deterioration factors such as moisture that degrade the gas detection element from the gas detection element and discharge the deterioration factor to the outside.

前記課題を解決するための手段として、本発明は、被検出ガスが流れるガス配管と、前記被検出ガスを検出するガス検出素子と、その内部に前記ガス検出素子を収容すると共に、被検出ガスが取り込まれるガス検出室、及び、前記ガス配管内と前記ガス検出室の下部とを連通する連通路を有する素子収容部と、前記連通路を連通又は遮断するバルブ機構と、を備えるガスセンサ構造であって、前記連通路は上方に向かっていると共に、当該連通路と前記ガス検出室との連通口は前記ガス配管よりも上方に配置されており、前記ガス検出素子は前記連通口よりも上方に配置されていることを特徴とするガスセンサ構造である。   As means for solving the above-mentioned problems, the present invention provides a gas pipe through which a gas to be detected flows, a gas detection element for detecting the gas to be detected, a gas detection element accommodated therein, and a gas to be detected. A gas sensor structure comprising: a gas detection chamber in which gas is taken in; an element accommodating portion having a communication path that communicates the inside of the gas pipe with a lower portion of the gas detection chamber; and a valve mechanism that communicates or blocks the communication path. The communication path is directed upward, and the communication port between the communication path and the gas detection chamber is disposed above the gas pipe, and the gas detection element is positioned above the communication port. It is the gas sensor structure characterized by being arrange | positioned.

このようなガスセンサ構造によれば、ガス検出素子で被検出ガスを検出しない場合(非検出時)には、バルブ機構によって連通路を遮断し、ガス検出室に、ガス検出素子を劣化させる因子(例えば水分)が侵入することを防止できる。
また、ガス配管内とガス検出室の下部とを連通する連通路は、上方に向かっていると共に、この連通路とガス検出室との連通口はガス配管よりも上方に配置されており、さらに、ガス検出素子は連通口よりも上方に配置されているので、連通路及びガス検出室内のガス検出素子を劣化させる因子(例えば結露水)を、その自重によって、ガス検出素子から分離し、ガス配管に排出することができる。
なお、連通路の向きは、後記する実施形態のように鉛直上方に向かうことに限らず(図1参照)、例えば斜め上方でもよいとする。また、ガス検出素子も連通口の鉛直上方に限らず、斜め上方でもよいとする。さらに、バルブ機構の位置は、連通路の下流部に限らず、中流部、上流部でもよいとする。
According to such a gas sensor structure, when the gas to be detected is not detected by the gas detection element (when not detected), the communication mechanism is blocked by the valve mechanism, and the gas detection chamber has a factor (deteriorating the gas detection element). For example, moisture can be prevented from entering.
In addition, the communication path that connects the inside of the gas pipe and the lower part of the gas detection chamber is directed upward, and the communication port between the communication path and the gas detection chamber is disposed above the gas pipe. Since the gas detection element is disposed above the communication port, a factor (for example, condensed water) that degrades the gas detection element in the communication path and the gas detection chamber is separated from the gas detection element by its own weight, and the gas Can be discharged into piping.
Note that the direction of the communication path is not limited to being vertically upward as in the embodiment described later (see FIG. 1), and may be, for example, obliquely upward. Further, the gas detection element is not limited to the vertically upper side of the communication port, but may be an obliquely upper side. Furthermore, the position of the valve mechanism is not limited to the downstream portion of the communication path, but may be a midstream portion or an upstream portion.

また、前記バルブ機構は、前記連通路を連通又は遮断する弁体と、当該弁体を作動する電動モータとを備え、前記弁体は、無通電状態における前記電動モータの静止トルクによって、連通位置又は遮断位置に維持されることを特徴とするガスセンサ構造であることが好ましい。   Further, the valve mechanism includes a valve body that communicates or blocks the communication path and an electric motor that operates the valve body, and the valve body is in a communication position by a stationary torque of the electric motor in a non-energized state. Or it is preferable that it is the gas sensor structure characterized by being maintained in the interruption | blocking position.

このようなガスセンサ構造によれば、無通電状態における電動モータの静止トルクによって、弁体を、連通路を連通させる連通位置、又は、連通路を遮断する遮断位置に維持することができる。すなわち、電動モータで電力を消費せずに、弁体を連通位置又は遮断位置に維持することができる。   According to such a gas sensor structure, the valve element can be maintained at a communication position where the communication path is communicated or a blocking position where the communication path is blocked by the static torque of the electric motor in a non-energized state. That is, the valve body can be maintained in the communication position or the cutoff position without consuming electric power with the electric motor.

また、前記連通路を取り囲む壁面、及び、前記ガス検出室を取り囲む壁面の少なくとも一方には、撥水コーティング層が形成されていることを特徴とするガスセンサ構造であることが好ましい。   Preferably, the gas sensor structure is characterized in that a water repellent coating layer is formed on at least one of a wall surface surrounding the communication path and a wall surface surrounding the gas detection chamber.

このようなガスセンサ構造によれば、連通路を取り囲む壁面、及び、ガス検出室を取り囲む壁面の少なくとも一方には、撥水コーティング層が形成されているので、この少なくとも一方の壁面に、ガス検出素子を劣化させる一因子である水分が付着しにくくなる。これにより、水分がガス配管内に排出されやすくなる。   According to such a gas sensor structure, since the water-repellent coating layer is formed on at least one of the wall surface surrounding the communication path and the wall surface surrounding the gas detection chamber, the gas detection element is formed on the at least one wall surface. Moisture, which is one factor that deteriorates the moisture content, becomes difficult to adhere. Thereby, moisture becomes easy to be discharged into the gas pipe.

本発明によれば、ガス検出素子を劣化させる水分等の劣化因子を、ガス検出素子から分離し、外部に排出可能なガスセンサ構造を提供することができる。   According to the present invention, it is possible to provide a gas sensor structure capable of separating a deterioration factor such as moisture that degrades the gas detection element from the gas detection element and discharging it to the outside.

以下、本発明の一実施形態について、図1、図2を参照して説明する。   Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 and 2.

≪水素センサ構造の構成≫
図1に示す、本実施形態に係る水素センサ構造S(ガスセンサ構造)は、例えば、燃料電池システム(図示しない)に組み込まれた構造である。前記燃料電池システム(図示しない)は、燃料電池自動車(燃料電池移動体)に搭載されている。
そして、水素センサ構造Sを構成するガス検出素子23によって、固体高分子型の燃料電池(図示しない)から排出された多湿のオフガス中の水素(被検出ガス)濃度を検出するようになっている。ただし、ガスセンサ構造の適用箇所はこれに限定されず、燃料電池以外の機器から排出されたオフガス中の被検出ガスを検出する構造でもよく、また、被検出ガスは水素以外のものでもよい。
なお、燃料電池を構成する固体高分子膜を湿潤状態に確保すべく、燃料電池には加湿された水素や空気が供給されるため、また、燃料電池は発電によって水(水蒸気)を生成するため、オフガスは多湿となっている。因みに、オフガスは、燃料電池のアノードから排出されたアノードオフガス、カソードから排出されたカソードオフガス、これらが混合されたもの、のいずれでもよい。
≪Configuration of hydrogen sensor structure≫
A hydrogen sensor structure S (gas sensor structure) according to the present embodiment shown in FIG. 1 is a structure incorporated in a fuel cell system (not shown), for example. The fuel cell system (not shown) is mounted on a fuel cell vehicle (fuel cell moving body).
The gas detection element 23 constituting the hydrogen sensor structure S detects the concentration of hydrogen (detected gas) in the humid off-gas discharged from the solid polymer fuel cell (not shown). . However, the application location of the gas sensor structure is not limited to this, and may be a structure that detects a gas to be detected in off-gas discharged from equipment other than the fuel cell, and the gas to be detected may be other than hydrogen.
In order to secure the solid polymer membrane constituting the fuel cell in a wet state, the fuel cell is supplied with humidified hydrogen or air, and the fuel cell generates water (water vapor) by power generation. The off gas is humid. Incidentally, the off-gas may be any of an anode off-gas discharged from the anode of the fuel cell, a cathode off-gas discharged from the cathode, and a mixture thereof.

水素センサ構造Sは、燃料電池(図示しない)から排出されたオフガスが流れるオフガス配管10と、オフガス中の水素を検出する水素センサ20と、後記する連通路42の最下流位置の連通口43(図2参照)を開閉するボールねじ50と、ボールねじ50のねじ棒51(弁体)を進退(作動)させるアクチュエータとしての超音波モータ60と、を主に備えている。つまり、本実施形態では、連通路42を連通又は遮断するバルブ機構が、ボールねじ50と、超音波モータ60とを備えて構成されている場合を例示する。   The hydrogen sensor structure S includes an off-gas pipe 10 through which off-gas discharged from a fuel cell (not shown) flows, a hydrogen sensor 20 that detects hydrogen in the off-gas, and a communication port 43 (at the most downstream position of the communication passage 42 described later) ( A ball screw 50 that opens and closes (see FIG. 2), and an ultrasonic motor 60 as an actuator that advances and retracts (actuates) a screw rod 51 (valve element) of the ball screw 50 are mainly provided. That is, in this embodiment, the case where the valve mechanism that communicates or blocks the communication path 42 includes the ball screw 50 and the ultrasonic motor 60 is illustrated.

<オフガス配管>
オフガス配管10は、燃料電池の下流に接続されており、その内部を多湿のオフガスが流れるようになっている。そして、オフガス配管10の上壁には、オフガスの通路となる貫通孔11が形成されている。
<Off-gas piping>
The off gas pipe 10 is connected downstream of the fuel cell, and a humid off gas flows through the inside of the off gas pipe 10. A through hole 11 serving as an off gas passage is formed in the upper wall of the off gas pipe 10.

<水素センサ>
水素センサ20は、センサ用の回路がパターニングされた基板21と、基板21を収容したケース22と、基板21に接続すると共にケース22の下面に下方に向かって突設されたガス検出素子23と、ガス検出素子23を収容した素子収容部30と、を主に備えている。
ケース22はボルト(図示しない)によって素子収容部30の後記する第2素子収容部40に固定されており、第2素子収容部40はボルト(図示しない)によってオフガス配管10に固定されている。
<Hydrogen sensor>
The hydrogen sensor 20 includes a substrate 21 on which a sensor circuit is patterned, a case 22 that houses the substrate 21, a gas detection element 23 that is connected to the substrate 21 and protrudes downward from the lower surface of the case 22. And an element accommodating portion 30 that accommodates the gas detecting element 23.
The case 22 is fixed to a second element accommodating portion 40, which will be described later, by a bolt (not shown), and the second element accommodating portion 40 is fixed to the off-gas pipe 10 by a bolt (not shown).

ガス検出素子23は、後記する第1ガス検出室32に配置されており、第1ガス検出室32に取り込まれたオフガス中の水素を検出する素子である。そして、ガス検出素子23は、検出した水素濃度に応じて、基板21に電気信号を出力するようになっている。基板21は、CPU、ROM、RAM、各種インタフェイス、電子回路などを含んで構成されており、ガス検出素子23からの電気信号に基づいて水素濃度を算出し、図示しないECU(Electronic Control Unit)に出力するようになっている。   The gas detection element 23 is disposed in a first gas detection chamber 32 which will be described later, and is an element that detects hydrogen in the off-gas taken into the first gas detection chamber 32. The gas detection element 23 outputs an electrical signal to the substrate 21 in accordance with the detected hydrogen concentration. The substrate 21 includes a CPU, a ROM, a RAM, various interfaces, an electronic circuit, and the like, calculates a hydrogen concentration based on an electric signal from the gas detection element 23, and an ECU (Electronic Control Unit) (not shown). To output.

ガス検出素子23の種類及び数は、水素濃度の検出方式に応じて決定される。
例えば、水素の検出方式がガス接触燃焼式である場合、ガス検出素子23は検出素子と温度補償素子との対により構成される。そして、水素が各素子に接触し、燃焼した際に発生する熱を利用し、検出素子と温度補償素子と間の電気抵抗差に基づいて水素濃度が検出される。
また、水素の検出方式が半導体方式である場合、ガス検出素子23は、検出素子と検知素子との対により構成される。そして、水素が各素子表面の酸素と接触・離脱した際に発生する抵抗値に基づいて、水素濃度が検出される。
さらに、水素の検出方式が熱伝導方式である場合、ガス検出素子23(水素の検出部)は水素を加熱するヒータと、温度センサとの対により構成される。そして、水素が他の気体よりも熱伝導が大きいことに基づいて、水素濃度が検出される。
The type and number of gas detection elements 23 are determined in accordance with the hydrogen concentration detection method.
For example, when the hydrogen detection method is a gas catalytic combustion type, the gas detection element 23 is configured by a pair of a detection element and a temperature compensation element. Then, the hydrogen concentration is detected based on the electric resistance difference between the detection element and the temperature compensation element by utilizing the heat generated when hydrogen contacts each element and burns.
Further, when the hydrogen detection method is a semiconductor method, the gas detection element 23 is configured by a pair of a detection element and a detection element. Then, the hydrogen concentration is detected based on the resistance value generated when hydrogen comes into contact with or leaves from oxygen on the surface of each element.
Further, when the hydrogen detection method is a heat conduction method, the gas detection element 23 (hydrogen detection unit) is configured by a pair of a heater for heating hydrogen and a temperature sensor. The hydrogen concentration is detected based on the fact that hydrogen has a higher thermal conductivity than other gases.

素子収容部30は、ガス検出素子23を二重に取り囲んで収容するハウジングであって、内側の第1素子収容部31と、外側の第2素子収容部40と、を主に備えている。   The element accommodating portion 30 is a housing that surrounds and accommodates the gas detection elements 23 in a double manner, and mainly includes an inner first element accommodating portion 31 and an outer second element accommodating portion 40.

第1素子収容部31は、ケース22の下面に突設された略有底円筒体であって、その内部に第1ガス検出室32を有している。第1素子収容部31の底壁にはガス流通孔33が形成されており、そして、このガス流通孔33に蓋をするようにフィルタ34が設けられている。フィルタ34は、防爆性を確保しつつ、ガス(気体)の流通を許容するフィルタであり、例えば、撥水フィルタと防爆フィルタとを重ねたものによって構成される。撥水フィルタは、ガスを透過しつつ、ガスに含まれる液体を透過しないフィルタであり、例えば、テトラフルオロエチレン膜から構成される。防爆フィルタは、防爆性を確保するためのフィルタであり、例えば、液体状の水を通すことが可能な程度の金属製のメッシュや多孔質体から構成される。   The first element housing portion 31 is a substantially bottomed cylindrical body projecting from the lower surface of the case 22 and has a first gas detection chamber 32 therein. A gas flow hole 33 is formed in the bottom wall of the first element housing portion 31, and a filter 34 is provided so as to cover the gas flow hole 33. The filter 34 is a filter that allows gas (gas) to flow while ensuring explosion-proof properties, and is configured by, for example, a layered structure of a water-repellent filter and an explosion-proof filter. The water repellent filter is a filter that transmits gas but does not transmit liquid contained in gas, and is made of, for example, a tetrafluoroethylene film. The explosion-proof filter is a filter for ensuring explosion-proof properties, and is made of, for example, a metal mesh or a porous body that allows liquid water to pass through.

第2素子収容部40は、第1素子収容部31に外嵌するように設けられており、その内部に、第2ガス検出室41と連通路42とを有している。第2ガス検出室41は、フィルタ34を介して第1ガス検出室32と連通路42とにそれぞれ連通している。言い換えると、第2ガス検出室41と連通路42との連通部分は連通口43(図2参照)として機能しており、連通口43は連通路42の最下流に位置している。そして、連通口43周りの第2素子収容部40は、弁体として機能するねじ棒51が当接する弁座44となっている。
また、連通路42は、第2ガス検出室41の他、オフガス配管10の貫通孔11を介して、オフガス配管10内に連通している。
The second element housing part 40 is provided so as to be fitted around the first element housing part 31, and has a second gas detection chamber 41 and a communication passage 42 inside thereof. The second gas detection chamber 41 communicates with the first gas detection chamber 32 and the communication path 42 via the filter 34. In other words, the communication portion between the second gas detection chamber 41 and the communication path 42 functions as a communication port 43 (see FIG. 2), and the communication port 43 is located on the most downstream side of the communication channel 42. And the 2nd element accommodating part 40 around the communicating port 43 becomes the valve seat 44 with which the screw rod 51 which functions as a valve body contact | abuts.
In addition to the second gas detection chamber 41, the communication passage 42 communicates with the inside of the off gas pipe 10 through the through hole 11 of the off gas pipe 10.

そして、図2に示すように、ねじ棒51が連通口43から後退し開位置に配置された場合、連通口43が開き、連通路42が連通するようになっている。このように連通路42が連通した場合、連通路42を介して、オフガス配管10内と第2ガス検出室41とが連通し、オフガスが、貫通孔11、連通路42、連通口43を介して、第2ガス検出室41に取り込まれ、さらに、フィルタ34を介して第1ガス検出室32に取り込まれるようになっている。   As shown in FIG. 2, when the screw rod 51 is retracted from the communication port 43 and disposed at the open position, the communication port 43 opens and the communication passage 42 communicates. When the communication path 42 communicates in this way, the inside of the off-gas pipe 10 and the second gas detection chamber 41 communicate with each other via the communication path 42, and off-gas passes through the through hole 11, the communication path 42, and the communication port 43. Thus, the gas is taken into the second gas detection chamber 41 and further taken into the first gas detection chamber 32 via the filter 34.

一方、図1に示すように、ねじ棒51が連通口43に対して前進し、その先端51cが弁座44に当接する閉位置に配置された場合、連通口43が閉じ、連通路42が遮断されるようになっている。このように連通路42が遮断された場合、オフガス配管10内と第2ガス検出室41とが遮断され、オフガスが第2ガス検出室41に侵入しないようになっている。   On the other hand, as shown in FIG. 1, when the screw rod 51 moves forward with respect to the communication port 43 and the tip 51 c is disposed at a closed position where it abuts against the valve seat 44, the communication port 43 is closed and the communication passage 42 is It is designed to be blocked. When the communication path 42 is shut off in this way, the inside of the off gas pipe 10 and the second gas detection chamber 41 are shut off so that the off gas does not enter the second gas detection chamber 41.

また、ねじ棒51の先端51cと弁座44とが当接する双方の当接面は、先端51cが弁座44に良好に密着し、連通口43が好適に閉じられるように、テーパ面となっている。ただし、これに限定されず、先端51c及び弁座44の少なくとも一方がテーパ面であればよい。   Further, both contact surfaces where the tip 51c of the threaded rod 51 and the valve seat 44 abut are tapered surfaces so that the tip 51c is in close contact with the valve seat 44 and the communication port 43 is suitably closed. ing. However, the present invention is not limited to this, and at least one of the tip 51c and the valve seat 44 may be a tapered surface.

ここで、オフガス配管10の貫通孔11、ガス検出素子23、第1ガス検出室32、第2ガス検出室41、連通路42、連通口43の高さ方向における位置関係について説明する。
連通路42は、オフガス配管10の天壁に形成された貫通孔11から、略鉛直上方に向かって形成されている。これにより、連通路42を取り囲む壁面に結露水が付着した場合、結露水は、その自重よって、オフガス配管10内に排出されるようになっている。よって、連通路42を囲む壁面が、結露水等によって劣化しにくくなっている。
Here, the positional relationship in the height direction of the through-hole 11, the gas detection element 23, the first gas detection chamber 32, the second gas detection chamber 41, the communication passage 42, and the communication port 43 of the off gas pipe 10 will be described.
The communication passage 42 is formed substantially vertically upward from the through hole 11 formed in the top wall of the offgas pipe 10. Thereby, when condensed water adheres to the wall surface surrounding the communication path 42, the condensed water is discharged into the off-gas pipe 10 by its own weight. Therefore, the wall surface surrounding the communication path 42 is not easily deteriorated by condensed water or the like.

第2ガス検出室41は連通路42から水平方向にずれた位置で略鉛直方向で形成されている。そして、連通路42は、略水平方向の連通口43を介して、第2ガス検出室41の下部に連通している。そして、ガス検出素子23が配置された第1ガス検出室32は、第2ガス検出室41の略鉛直上方に配置されており、第1ガス検出室32と第2ガス検出室41とはフィルタ34で仕切られている。つまり、ガス検出素子23は、連通口43の略鉛直上方に配置されている。   The second gas detection chamber 41 is formed in a substantially vertical direction at a position shifted in the horizontal direction from the communication path 42. The communication passage 42 communicates with the lower portion of the second gas detection chamber 41 through a communication port 43 in a substantially horizontal direction. The first gas detection chamber 32 in which the gas detection element 23 is disposed is disposed substantially vertically above the second gas detection chamber 41, and the first gas detection chamber 32 and the second gas detection chamber 41 are filters. It is partitioned by 34. That is, the gas detection element 23 is disposed substantially vertically above the communication port 43.

これにより、フィルタ34や、第2ガス検出室41を取り囲む壁面に結露水が付着した場合、結露水は、その自重によって落下した後、連通口43を介して、連通路42に排出され、さらに、オフガス配管10内に排出されるようになっている。よって、ガス検出素子23や、第2ガス検出室41を囲む壁面等が、結露水によって劣化しにくくなっている。ゆえに、結露水の排出が促進されるように、第2ガス検出室41の底面をテーパ面としたり、連通口43を斜めに形成してもよい。   Thereby, when condensed water adheres to the wall surface surrounding the filter 34 or the second gas detection chamber 41, the condensed water is dropped by its own weight and then discharged to the communication passage 42 through the communication port 43. The exhaust gas is discharged into the off-gas pipe 10. Therefore, the gas detection element 23, the wall surface surrounding the second gas detection chamber 41, and the like are not easily deteriorated by condensed water. Therefore, the bottom surface of the second gas detection chamber 41 may be a tapered surface, or the communication port 43 may be formed obliquely so as to promote the discharge of condensed water.

また、オフガス配管10の貫通孔11から、連通路42、連通口43、第2ガス検出室41、第1ガス検出室32に至るオフガスの通路は、蛇行し、長くなっている。これにより、この通路を囲む壁面とオフガスとの接触面積は大きくなり、燃料電池(図示しない)から排出された多湿のオフガス中の水蒸気(水分)が、ガス検出素子23にたどり着くまでに結露し、ガス検出素子23が水分によって劣化しにくくなっている。   Further, the off gas passage extending from the through hole 11 of the off gas pipe 10 to the communication passage 42, the communication port 43, the second gas detection chamber 41, and the first gas detection chamber 32 meanders and becomes long. As a result, the contact area between the wall surrounding the passage and the off-gas increases, and water vapor (moisture) in the humid off-gas discharged from the fuel cell (not shown) is condensed until the gas detection element 23 is reached. The gas detection element 23 is not easily deteriorated by moisture.

さらに、第2ガス検出室41を取り囲む壁面、弁座44の表面を含む連通路42を取り囲む壁面には、フッ素樹脂等によって、撥水コーティング層(図示しない)が形成されている。これにより、第2ガス検出室41、連通口43、及び、連通路42には、結露水が溜まりにくく、結露水がオフガス配管10内に排出されるようになっている。
ただし、これに限定されず、第2ガス検出室41を取り囲む壁面、及び、弁座44の表面を含む連通路42を取り囲む壁面の少なくとも一方に、撥水コーティング層が形成されてもよい。
Further, a water repellent coating layer (not shown) is formed of a fluororesin or the like on the wall surface surrounding the second gas detection chamber 41 and the wall surface surrounding the communication passage 42 including the surface of the valve seat 44. As a result, the dew condensation water is unlikely to accumulate in the second gas detection chamber 41, the communication port 43, and the communication passage 42, and the dew condensation water is discharged into the off gas pipe 10.
However, the present invention is not limited to this, and a water repellent coating layer may be formed on at least one of the wall surface surrounding the second gas detection chamber 41 and the wall surface surrounding the communication passage 42 including the surface of the valve seat 44.

<ボールねじ>
ボールねじ50は、連通口43を開閉するためのものであって、弁座44に対して進退し連通口43を開閉する弁体として機能するねじ棒51(シャフト)と、ナット52と、ねじ棒51とナット52の間で転動する複数のボール53と、を主に備えている。ナット52は、超音波モータ60の後記するロータ61に固定されると共に、ナット52と後記する非回転のステータ65及びハウジング70との間には、ラジアル軸受54、ラジアル軸受55が介在されている。そして、ロータ61及びナット52は、一体となって、ステータ65、ハウジング70等に対して回転するようになっている。
<Ball screw>
The ball screw 50 is for opening and closing the communication port 43, and is a screw rod 51 (shaft) that functions as a valve body that moves forward and backward with respect to the valve seat 44 to open and close the communication port 43, a nut 52, a screw A plurality of balls 53 that roll between the rod 51 and the nut 52 are mainly provided. The nut 52 is fixed to a rotor 61 described later of the ultrasonic motor 60, and a radial bearing 54 and a radial bearing 55 are interposed between the nut 52 and a non-rotating stator 65 and housing 70 described later. . The rotor 61 and the nut 52 are integrally rotated with respect to the stator 65, the housing 70, and the like.

ねじ棒51の外周面には、螺旋状のねじ溝51aの他、軸方向にガイド溝51bが形成されている。そして、このガイド溝51bには、その基端部が超音波モータ60のベース69に固定された、非回転のガイド部材75の先端が差し込まれており、ねじ棒51が回転しないようになっている。なお、ガイド溝51bの深さは、ねじ溝51aの深さよりも浅く設計されており、ボール53がねじ溝51aから飛散しないようになっている。
これにより、ロータ61とナット52とが一体に回転すると、その回転方向に対応して、ねじ棒51が、ガイド部材75にガイドされながら、その軸方向において、つまり、弁座44(連通口43)に対して進退するようになっている。つまり、ガイド溝51bとガイド部材75は、ねじ棒51とナット52とが供回りすることを防止する、供回り防止機構を構成している。
On the outer peripheral surface of the screw rod 51, a guide groove 51b is formed in the axial direction in addition to the spiral thread groove 51a. The guide groove 51b is inserted with the tip of a non-rotating guide member 75 whose base end is fixed to the base 69 of the ultrasonic motor 60, so that the screw rod 51 does not rotate. Yes. The depth of the guide groove 51b is designed to be shallower than the depth of the screw groove 51a so that the ball 53 does not scatter from the screw groove 51a.
Thereby, when the rotor 61 and the nut 52 rotate integrally, the screw rod 51 is guided by the guide member 75 in the axial direction corresponding to the rotation direction, that is, the valve seat 44 (the communication port 43). ) To move forward and backward. That is, the guide groove 51b and the guide member 75 constitute a rotation prevention mechanism that prevents the screw rod 51 and the nut 52 from rotating.

ガイド溝51bの長さは、ねじ棒51のストローク長に対応し、軸方向におけるガイド溝51bの両端位置は、ねじ棒51の開位置又は閉位置に対応して設定される。また、ガイド溝51bに、例えば、前進するねじ棒51が弁座44を押され過ぎないように、ストッパの機能を付加することも可能となっている。   The length of the guide groove 51 b corresponds to the stroke length of the screw rod 51, and both end positions of the guide groove 51 b in the axial direction are set corresponding to the open position or the closed position of the screw rod 51. Further, for example, a stopper function can be added to the guide groove 51b so that the screw rod 51 moving forward does not push the valve seat 44 too much.

<超音波モータ>
超音波モータ60は、ボールねじ50のねじ棒51を進退させると共に、無通電状態における静止トルク(保持トルク)よって、ねじ棒51を閉位置(図1参照)又は開位置(図2参照)で維持するモータである。このような超音波モータ60は、ステータ65(固定子)と、ロータ61(回転子)とを主に備えている。そして、図示しない外部電源(例えば燃料電池、バッテリ)から電力が供給されると、ロータ61が回転するようになっている。
<Ultrasonic motor>
The ultrasonic motor 60 moves the screw rod 51 of the ball screw 50 forward and backward, and at the closed position (see FIG. 1) or the open position (see FIG. 2) by the static torque (holding torque) in a non-energized state. It is a motor to maintain. Such an ultrasonic motor 60 mainly includes a stator 65 (stator) and a rotor 61 (rotor). The rotor 61 rotates when electric power is supplied from an external power source (not shown) (for example, a fuel cell or a battery).

ステータ65はリング状を呈しており、振動体66と圧電体67と緩衝部材68とを主に備えており、振動体66は、圧電体67、緩衝部材68を介して、ベース69に固定されている。ベース69は、第2素子収容部40に固定された略円筒状のハウジング70の図示左側端部に固定されている。そして、圧電体67に外部電源から90°の位相差を有する高周波電圧が印加されると、振動体66には周方向に振動波が発生するようになっている。なお、緩衝部材68は、振動体66及び圧電体67からベース69への振動伝達を、やわらげるものである。   The stator 65 has a ring shape, and mainly includes a vibrating body 66, a piezoelectric body 67, and a buffer member 68. The vibrating body 66 is fixed to the base 69 via the piezoelectric body 67 and the buffer member 68. ing. The base 69 is fixed to the left end of the substantially cylindrical housing 70 fixed to the second element housing 40 in the drawing. When a high frequency voltage having a phase difference of 90 ° is applied to the piezoelectric body 67 from an external power source, a vibration wave is generated in the vibrating body 66 in the circumferential direction. The buffer member 68 softens vibration transmission from the vibrating body 66 and the piezoelectric body 67 to the base 69.

ロータ61は、厚手でリング状の金属製板からなる駆動体62と、駆動体62に貼り付けられたカーボン繊維入りの樹脂製の摺動部材63と、を主に備えている。そして、ロータ61は、ハウジング70に取り付けられた皿バネ71によって、スラスト軸受72を介して、ステータ65の振動体66に押し付けられている。これにより、超音波モータ60が無通電状態であっても、ステータ65に対してロータ61が周方向にずれにくくなっており、大きな静止(保持)トルクが発生するようになっている。その結果、ロータ61に固定されたねじ棒51が、無通電状態における静止トルクによって、現状の位置(開位置又は閉位置)で維持されるようになっている。   The rotor 61 mainly includes a driving body 62 made of a thick and ring-shaped metal plate, and a resin sliding member 63 containing carbon fibers attached to the driving body 62. The rotor 61 is pressed against the vibrating body 66 of the stator 65 via a thrust bearing 72 by a disc spring 71 attached to the housing 70. Thereby, even if the ultrasonic motor 60 is in a non-energized state, the rotor 61 is less likely to be displaced in the circumferential direction with respect to the stator 65, and a large static (holding) torque is generated. As a result, the screw rod 51 fixed to the rotor 61 is maintained at the current position (open position or closed position) by static torque in a non-energized state.

一方、高周波電圧が印加され、振動体66に周方向で振動波が発生すると、この振動波を駆動力としてロータ61が回転し、これと一体にナット52が回転し、ねじ棒51が弁座44に対して進退するようになっている。   On the other hand, when a high frequency voltage is applied and a vibration wave is generated in the vibrating body 66 in the circumferential direction, the rotor 61 is rotated by using the vibration wave as a driving force, the nut 52 is rotated integrally therewith, and the screw rod 51 is moved to the valve seat. 44 is advanced and retracted.

また、ハウジング70には、リング状のシール部材74が略円筒状のスペーサ73を介して設けられている。そして、ねじ棒51は、シール部材74の中空部に挿通されており、シール部材74はねじ棒51をシールしている。シール部材74は、二トリルゴム、シリコンゴム、ウレタンゴム等のゴム材料や、四ふっ化エチレン樹脂、ポリアミド樹脂、フェノール樹脂等の樹脂材料から形成されている。
これにより、多湿のオフガスが、連通路42からナット52内に侵入しにくくなっており、ボールねじ50、超音波モータ60が水分、水素等によって腐食されにくくなっており、耐久性を高めることができる。
The housing 70 is provided with a ring-shaped seal member 74 via a substantially cylindrical spacer 73. The screw rod 51 is inserted into the hollow portion of the seal member 74, and the seal member 74 seals the screw rod 51. The seal member 74 is made of a rubber material such as nitrile rubber, silicon rubber, or urethane rubber, or a resin material such as tetrafluoroethylene resin, polyamide resin, or phenol resin.
As a result, the humid off-gas is less likely to enter the nut 52 from the communication passage 42, and the ball screw 50 and the ultrasonic motor 60 are less likely to be corroded by moisture, hydrogen, and the like, thereby improving durability. it can.

≪水素センサ構造の効果≫
このような水素センサ構造Sによれば、次の作用効果を主に得ることができる。
(1)超音波モータ60によって、ガス検出素子23で水素を検出しない場合(非検出時)には、ねじ棒51を前進させて連通路42を遮断し、第2ガス検出室41、第1ガス検出室32に、ガス検出素子23を劣化させる水分が侵入することを防止できる。なお、ガス検出素子23で水素を検出しない場合としては、例えば、燃料電池自動車が停止しており、燃料電池が発電していない場合である。
一方、燃料電池が発電し、オフガスが排出されている場合、ねじ棒51を後退させて連通路42を開き、第2ガス検出室41、第1ガス検出室32に、オフガスを取り込み、ガス検出素子23によって水素濃度を検出できる。
≪Effect of hydrogen sensor structure≫
According to such a hydrogen sensor structure S, the following effects can be obtained mainly.
(1) When hydrogen is not detected by the gas detection element 23 by the ultrasonic motor 60 (at the time of non-detection), the screw rod 51 is moved forward to block the communication path 42, and the second gas detection chamber 41, first gas It is possible to prevent moisture that degrades the gas detection element 23 from entering the gas detection chamber 32. The case where hydrogen is not detected by the gas detection element 23 is, for example, a case where the fuel cell vehicle is stopped and the fuel cell is not generating power.
On the other hand, when the fuel cell generates power and the off gas is discharged, the screw rod 51 is retracted to open the communication path 42, and the off gas is taken into the second gas detection chamber 41 and the first gas detection chamber 32 to detect the gas. The element 23 can detect the hydrogen concentration.

(2)高さ方向において、連通路42と第2ガス検出室41の下部との連通口43はオフガス配管10よりも上方に配置され、ガス検出素子23は連通口43及び第2ガス検出室41よりも上方位置にある第1ガス検出室32に配置されているので、結露水を、その自重によって、ガス検出素子23から分離させ、オフガス配管10内に排出することができる。これにより、ガス検出素子23の劣化を抑えることができる。   (2) In the height direction, the communication port 43 between the communication passage 42 and the lower portion of the second gas detection chamber 41 is disposed above the off-gas pipe 10, and the gas detection element 23 includes the communication port 43 and the second gas detection chamber. Since it is disposed in the first gas detection chamber 32 located above the position 41, the dew condensation water can be separated from the gas detection element 23 by its own weight and discharged into the off-gas pipe 10. Thereby, deterioration of the gas detection element 23 can be suppressed.

(3)第2ガス検出室41を取り囲む壁面、連通路42を取り囲む壁面、弁座44の表面には、撥水コーティング層(図示しない)が形成されているので、オフガス配管10内に、結露水を効率的に排出することができる。
(4)静止トルクの大きい超音波モータ60によって、ねじ棒51を進退させるので、無通電状態の大きな静止(保持)トルクによって、ねじ棒51を開位置又は閉位置に配置することができる。これにより、超音波モータ60の消費電力を少なくできる。その結果、例えば、燃料電池自動車の停止後におけるバッテリ(蓄電装置)の電力消費を抑えることができる。
(3) Since a water repellent coating layer (not shown) is formed on the wall surface surrounding the second gas detection chamber 41, the wall surface surrounding the communication path 42, and the surface of the valve seat 44, dew condensation is formed in the offgas pipe 10. Water can be discharged efficiently.
(4) Since the screw rod 51 is advanced and retracted by the ultrasonic motor 60 having a large static torque, the screw rod 51 can be arranged at the open position or the closed position by a large static (holding) torque in a non-energized state. Thereby, the power consumption of the ultrasonic motor 60 can be reduced. As a result, for example, power consumption of the battery (power storage device) after the fuel cell vehicle is stopped can be suppressed.

以上、本発明の好適な一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。
前記した実施形態では、超音波モータ60によって、弁体として機能するボールねじ50のねじ棒51を進退する場合を例示したが、その他の方式のモータ、ソレノイド等によって、弁体(バタフライ弁、ゲート弁、グローブ弁、ボール弁等)を作動する構成としてもよい。
The preferred embodiment of the present invention has been described above, but the present invention is not limited to the above-described embodiment, and the following modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.
In the above-described embodiment, the case where the screw rod 51 of the ball screw 50 functioning as a valve body is advanced and retracted by the ultrasonic motor 60 is illustrated. Valve, globe valve, ball valve, etc.) may be operated.

前記した実施形態では、ガイド溝51b、ガイド部材75が、連通口43と反対側に配置された場合を例示したが、ガイド溝51b、ガイド部材75が連通口43側に配置された構成でもよい。
また、ガイド溝51bの軸方向に長さによって、ねじ棒51が開位置又は閉位置に位置決めされると例示したが、その他に例えば、開位置に配置された場合にねじ棒51が当接する開位置当接部材を設けてもよい。
In the above-described embodiment, the case where the guide groove 51b and the guide member 75 are arranged on the side opposite to the communication port 43 is exemplified, but the guide groove 51b and the guide member 75 may be arranged on the communication port 43 side. .
In addition, the screw rod 51 is illustrated as being positioned at the open position or the closed position depending on the length of the guide groove 51b in the axial direction. However, for example, when the screw rod 51 is disposed at the open position, the screw rod 51 abuts. A position contact member may be provided.

前記した実施形態では、連通路42の最下流の連通口43を、ねじ棒51(弁体)で開閉し、連通路42を連通又は遮断する場合を例示したが、開閉位置(連通/遮断位置)はこれに限定されず、連通路42の中流位置や、上流位置であってもよい。   In the above-described embodiment, the case where the most downstream communication port 43 of the communication path 42 is opened / closed by the screw rod 51 (valve element) and the communication path 42 is connected or blocked is illustrated, but the open / close position (communication / blocking position) ) Is not limited to this, and may be a midstream position of the communication path 42 or an upstream position.

前記した実施形態では、ロータ61とナット52とが一体に回転し、ねじ棒51がその軸方向に進退するバルブ機構を説明したが(図1、図2参照)、図3、図4に示すバルブ機構であってもよい。   In the above-described embodiment, the valve mechanism in which the rotor 61 and the nut 52 rotate integrally and the screw rod 51 advances and retreats in the axial direction has been described (see FIGS. 1 and 2). A valve mechanism may be used.

図3、図4に示すバルブ機構は、ボールねじ90と、超音波モータ60Aとを備えて構成されている。ボールねじ90のねじ棒91はロータ61に固定されており、ねじ棒91とロータ61とが一体に回転するようになっている。ボールねじ90のナット92には弁体94が固定されており、弁体94の外周面には軸方向にガイド溝94bが形成され、このガイド溝94bにはガイド部材95が差し込まれている。ガイド部材95の基端部は、超音波モータ60Aのハウジング80に固定されており、ハウジング80は第2素子収容部40に固定されている。また、ねじ棒91の外周面にはねじ溝91aが形成されており、ねじ溝91aには複数のボール93が装填されている。   The valve mechanism shown in FIGS. 3 and 4 includes a ball screw 90 and an ultrasonic motor 60A. The screw rod 91 of the ball screw 90 is fixed to the rotor 61, and the screw rod 91 and the rotor 61 are rotated together. A valve body 94 is fixed to the nut 92 of the ball screw 90. A guide groove 94b is formed in the axial direction on the outer peripheral surface of the valve body 94, and a guide member 95 is inserted into the guide groove 94b. The proximal end portion of the guide member 95 is fixed to the housing 80 of the ultrasonic motor 60 </ b> A, and the housing 80 is fixed to the second element housing portion 40. A screw groove 91a is formed on the outer peripheral surface of the screw rod 91, and a plurality of balls 93 are loaded in the screw groove 91a.

そして、超音波モータ60Aが回転した場合、ロータ61とねじ棒91とは一体に回転するが、ナット92及び弁体94はガイド部材95によって供回りせず、ねじ棒91の回転力は、ねじ棒91に螺合するナット92によって軸方向の推進力に変換され、弁体94が連通口43に対して進退するようになっている。
これにより、弁体94は、その先端94cが弁座44に当接し、連通口43を閉じ、連通路42を遮断する閉位置(図3参照)と、その先端94cが弁座44から離間し、連通口43が開き、連通路42を連通させる開位置(図4参照)と、に配置されるようになっている。
なお、ガイド溝94bの軸方向における長さは、弁体94のストローク長に対応しており、弁体94が閉位置(図3参照)又は開位置(図4参照)で位置決めされるように構成されている。
When the ultrasonic motor 60A rotates, the rotor 61 and the screw rod 91 rotate together, but the nut 92 and the valve element 94 are not rotated by the guide member 95, and the rotational force of the screw rod 91 is the screw The valve body 94 is moved forward and backward with respect to the communication port 43 by being converted into an axial propulsive force by a nut 92 screwed into the rod 91.
As a result, the valve body 94 has a distal end 94c that abuts the valve seat 44, closes the communication port 43, and blocks the communication passage 42 (see FIG. 3), and the distal end 94c is separated from the valve seat 44. The communication port 43 is opened, and is arranged at an open position (see FIG. 4) where the communication passage 42 is communicated.
The length of the guide groove 94b in the axial direction corresponds to the stroke length of the valve body 94 so that the valve body 94 is positioned in the closed position (see FIG. 3) or the open position (see FIG. 4). It is configured.

また、連通路42から超音波モータ60A内に水蒸気、水素等が浸入しないように、弁体94はシール部材82に挿通され、シール部材82によってシールされている。シール部材82は、スペーサ81を介して第2素子収容部40に固定されている。
ここで、ボールねじ91の軸方向視において、例えば、シール部材82を多角形(例えば四角形)とし、これに挿通される弁体94の部分(挿通部)を多角形(例えば四角形)とした場合、弁体94及びナット92は、シール部材82に対して回転不能となり、ねじ棒91とナット92とが供回りしないように構成される。
Further, the valve body 94 is inserted into the seal member 82 and sealed by the seal member 82 so that water vapor, hydrogen, and the like do not enter the ultrasonic motor 60 </ b> A from the communication path 42. The seal member 82 is fixed to the second element housing portion 40 via the spacer 81.
Here, when the ball screw 91 is viewed in the axial direction, for example, the sealing member 82 is a polygon (for example, a quadrangle), and the portion (insertion portion) of the valve element 94 that is inserted through the seal member 82 is a polygon (for example, a quadrangle). The valve body 94 and the nut 92 are configured so as not to rotate with respect to the seal member 82, and the screw rod 91 and the nut 92 are not rotated.

このような構成のバルブ機構によれば、超音波モータ60Aの中心軸線上のねじ棒91が、その軸方向に移動しないので、ロータ61、ステータ65近傍の摺動部分が減り、ロータ61、ステータ65近傍に、水分等が侵入しにくくなる。これにより、超音波モータ60Aの耐久性を高めることができる。   According to the valve mechanism having such a configuration, since the screw rod 91 on the central axis of the ultrasonic motor 60A does not move in the axial direction, the sliding portions near the rotor 61 and the stator 65 are reduced, and the rotor 61 and the stator In the vicinity of 65, moisture or the like hardly enters. Thereby, durability of 60 A of ultrasonic motors can be improved.

本実施形態に係る水素センサ構造の側断面図であり、連通口の閉状態を示す。It is a sectional side view of the hydrogen sensor structure concerning this embodiment, and shows the closed state of a communicating port. 本実施形態に係る水素センサ構造の側断面図であり、連通口の開状態を示す。It is a sectional side view of the hydrogen sensor structure concerning this embodiment, and shows the open state of a communicating port. 変形例に係る水素センサ構造におけるバルブ機構部分の側断面図であり、連通口の閉状態を示す。It is a sectional side view of the valve mechanism part in the hydrogen sensor structure concerning a modification, and shows the closed state of a communicating port. 変形例に係る水素センサ構造におけるバルブ機構部分の側断面図であり、連通口の開状態を示す。It is a sectional side view of the valve mechanism part in the hydrogen sensor structure which concerns on a modification, and shows the open state of a communicating port.

符号の説明Explanation of symbols

S 水素センサ構造(ガスセンサ構造)
10 オフガス配管
20 水素センサ
23 ガス検出素子
30 素子収容部
31 第1素子収容部
32 第1ガス検出室
40 第2素子収容部
41 第2ガス検出室
42 連通路
43 連通口
44 弁座
50 ボールねじ(バルブ機構)
51 ねじ棒
60 超音波モータ(バルブ機構)
61 ロータ
65 ステータ
S Hydrogen sensor structure (gas sensor structure)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Off-gas piping 20 Hydrogen sensor 23 Gas detection element 30 Element accommodating part 31 1st element accommodating part 32 1st gas detection chamber 40 2nd element accommodating part 41 2nd gas detection chamber 42 Communication path 43 Communication port 44 Valve seat 50 Ball screw (Valve mechanism)
51 Screw rod 60 Ultrasonic motor (valve mechanism)
61 Rotor 65 Stator

Claims (3)

被検出ガスが流れるガス配管と、
前記被検出ガスを検出するガス検出素子と、
その内部に前記ガス検出素子を収容すると共に、被検出ガスが取り込まれるガス検出室、及び、前記ガス配管内と前記ガス検出室の下部とを連通する連通路を有する素子収容部と、
前記連通路を連通又は遮断するバルブ機構と、
を備えるガスセンサ構造であって、
前記連通路は上方に向かっていると共に、当該連通路と前記ガス検出室との連通口は前記ガス配管よりも上方に配置されており、
前記ガス検出素子は前記連通口よりも上方に配置されている
ことを特徴とするガスセンサ構造。
A gas pipe through which the gas to be detected flows;
A gas detection element for detecting the gas to be detected;
While containing the gas detection element therein, a gas detection chamber into which the gas to be detected is taken in, and an element storage portion having a communication path communicating the inside of the gas pipe and the lower portion of the gas detection chamber
A valve mechanism for communicating or blocking the communication path;
A gas sensor structure comprising:
The communication path is directed upward, and the communication port between the communication path and the gas detection chamber is disposed above the gas pipe,
The gas sensor structure, wherein the gas detection element is disposed above the communication port.
前記バルブ機構は、前記連通路を連通又は遮断する弁体と、当該弁体を作動する電動モータとを備え、
前記弁体は、無通電状態における前記電動モータの静止トルクによって、連通位置又は遮断位置に維持される
ことを特徴とする請求項1に記載のガスセンサ構造。
The valve mechanism includes a valve body that communicates or blocks the communication path, and an electric motor that operates the valve body,
The gas sensor structure according to claim 1, wherein the valve body is maintained at a communication position or a shut-off position by a stationary torque of the electric motor in a non-energized state.
前記連通路を取り囲む壁面、及び、前記ガス検出室を取り囲む壁面の少なくとも一方には、撥水コーティング層が形成されている
ことを特徴とする請求項1又は請求項2に記載のガスセンサ構造。
The gas sensor structure according to claim 1, wherein a water repellent coating layer is formed on at least one of a wall surface surrounding the communication path and a wall surface surrounding the gas detection chamber.
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