JP5066423B2

JP5066423B2 - ガスセンサを備える装置

Info

Publication number: JP5066423B2
Application number: JP2007266493A
Authority: JP
Inventors: 昭博鈴木; 孝佐々木
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2007-10-12
Filing date: 2007-10-12
Publication date: 2012-11-07
Anticipated expiration: 2027-10-12
Also published as: JP2009098704A

Description

本発明は、ガスセンサを備える装置に関する。

従来、例えば気密性ハウジング内部にハウジング内流路と、このハウジング内流路に連通する点検用ガス流通路とを備え、外部から点検用ガス導入部に供給されて、この点検用ガス導入部の噴射孔から点検用ガス流通路に噴射された点検用ガスが、点検用ガス流通路を介して、ハウジング内流路に配置されたガス検出素子に到達可能となるように構成されたガス警報器が知られている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００５−２０２６２３号公報

ところで、上記従来技術に係るガス警報器においては、ガス警報器内部に点検用ガスを流通させるために専用の点検用ガス流通路と、この点検用ガス流通路に点検用ガスを噴射させるために専用の点検用ガス導入部とを備える必要があり、ガス警報器の構成が複雑化かつ大型化してしまうという問題がある。

本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、点検用のガスを検出素子に供給するための配管の設置効率を向上させることが可能なガスセンサを備える装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決して係る目的を達成するために、本発明の第１態様に係るガスセンサを備える装置は、装置（例えば、実施の形態での燃料電池システム２）の内部のガス流路に設置され、所定の検出対象ガスを検出する検出素子を有するガスセンサ（例えば、実施の形態でガスセンサ３）と、前記装置の外部から導入される点検用ガスを前記検出素子まで導く点検用ガス導入配管（例えば、実施の形態での点検用ガス導入配管１２）とを備えるガスセンサを備える装置であって、前記点検用ガス導入配管を前記装置へ取り付ける点検用ガス導入配管取付部材（例えば、実施の形態での配管取付部材１５）は、前記点検用ガス導入配管とは異なる前記装置の内部の配管（例えば、実施の形態での配管１６）または電気配線（例えば、実施の形態での電気配線１７）を前記装置へ取り付ける取付部材を兼ねており、前記点検用ガス導入配管の少なくとも一部は、前記装置の内部の換気を行う換気用配管を兼ね、前記点検用ガス導入配管に前記点検用ガスを供給する点検用ガス供給配管と、一方に前記点検用ガス導入配管が接続され、他方に前記換気用配管あるいは前記点検用ガス供給配管の何れかが接続される流路切替接続部と、をさらに備え、前記流路切替接続部は、車体下部に設けられた貫通孔近傍に備えられ、前記貫通孔を介して前記点検用ガス供給配管と接続可能に構成される。

さらに、本発明の第２態様に係るガスセンサを備える装置では、前記装置は前記燃料電池デバイスを含むものであり、前記換気用配管と前記流路切替接続部は前記燃料電池デバイスの下部であって、車体下部の上部に配置される。
さらに、本発明の第３態様に係るガスセンサを備える装置では、前記点検用ガス導入配管の噴出口には撥水フィルタが配置されている。

第１態様に係るガスセンサを備える装置によれば、点検用ガス導入配管を装置へ取り付ける点検用ガス導入配管取付部材によって、点検用ガス導入配管とは異なる配管または電気配線を装置へ取り付けることができ、例えば各配管または電気配線毎に取付部材を備える場合に比べて、部品点数の増大を抑制し、装置の搭載性を向上させることができる。
また、例えば点検用ガス導入配管とは独立して換気用の配管を設ける場合に比べて、装置構成が複雑化かつ大型化してしまうことを防止することができる。

さらに、容易かつ的確にガスセンサの点検を行うことができる。

以下、本発明のガスセンサを備える装置の実施の形態について添付図面を参照しながら説明する。
この実施形態によるガスセンサを備える装置１０は、例えば図１に示すように、燃料電池車両や電動車両の動力源として車両１に搭載された燃料電池システム２であって、この燃料電池システム２は、例えば、固体高分子電解質型の燃料電池と、燃料ガスである水素ガスを貯留する燃料タンクおよびレギュレータ等を具備する燃料供給装置と、酸化剤ガスとして酸素を含む空気を燃料電池に供給する過給機等を具備する空気供給装置と、燃料電池の発電電流を制御する電流制御器と、燃料電池の発電電力を蓄電するキャパシタ等からなる蓄電装置等とからなる各種の燃料電池デバイス２ａ，２ｂ，２ｃ，…と、例えば接触燃焼式または半導体式等の水素ガスを検出可能なガスセンサ３とを備えて構成されている。

ガスセンサ３は、例えば燃料電池の酸素極側の出口側配管（図示略）に加えて、例えば図２に示すように、車両１のフロアパネル５の中央部を車室内側に膨出させて形成されたセンタートンネル６に配置され、例えばフロアパネル５の鉛直方向下方側の車室外においてフロアパネル５と車体下部７との間に配置される燃料タンク等の各種の燃料電池デバイス２ａ，２ｂ，２ｃ，…に対して複数のガスセンサ３の各検出部３ａが臨むように設置され、センタートンネル６を形成するフロアパネル５の下面５Ａ付近に水素ガスが滞留しているか否かを検出可能である。
なお、例えば接触燃焼式のガスセンサ３の検出部３ａは、開口部を有するガス検出室内に配置された検出素子および温度補償素子により構成されている。

さらに、この燃料電池システム２は、ガスセンサ３の検出部３ａに点検用ガスを供給する点検用ガス供給機構１１を備え、この点検用ガス供給機構１１は、例えば点検用ガス導入配管１２と、点検用ガス噴出部１３と、流路切換接続部１４と、配管取付部材１５とを備えて構成されている。

点検用ガス導入配管１２は、例えばステンレス等の金属あるいはエチレンプロピレンゴムやシリコン等の非金属からなり、例えばブラケット等のガイド部材や固定部材からなる配管取付部材１５によって、燃料電池システム２に具備される他の配管１６や電気配線１７と共に、燃料電池システム本体あるいは車体に固定されている。
点検用ガス導入配管１２は、例えば複数のガスセンサ３毎に対応して複数に分岐する分岐配管１２ａを備え、各分岐配管１２ａの端部には点検用ガス噴出部１３が設けられている。
そして、点検用ガス導入配管１２は、流路切換接続部１４を介して、外部の点検用ガス供給装置２０または適宜の要換気デバイス２１に接続可能とされている。

点検用ガス噴出部１３は、例えば図２および図３に示すように、点検用ガス導入配管１２または各ガスセンサ３毎に対応して点検用ガス導入配管１２から適宜に分岐する分岐配管１２ａの端部に設けられ、例えば点検用ガス導入配管１２または分岐配管１２ａの端部からガスセンサ３の検出部３ａに向かい屈曲する屈曲部１３ａと、所定の噴出間隔Ｌａを置いてガスセンサ３の検出部３ａに対向配置され、点検用ガス導入配管１２または分岐配管１２ａから屈曲部１３ａ内へと流通する点検用ガスを、検出部３ａに向かい、例えば検出部３ａの検出面に対して直交する方向に噴出する略円形の断面形状を有する噴出口１３ｂとを備え、さらに、この噴出口１３ｂには、例えば樹脂からなる撥水フィルタ２２が配置されている。

なお、点検用ガス導入配管１２の外径および点検用ガス噴出部１３の外径寸法は、例えばガスセンサ３の被検出ガスに対して所望の流通状態を維持するために要する所定の大きさの流通空間を確保可能な値とされ、例えばガスセンサ３の検出部３ａと、この検出部３ａに対向配置された燃料電池デバイス２ａとの間の距離Ｌｂによるガス流路において、噴出間隔Ｌａを含む所定の空間間隔を確保可能な値とされている。
また、噴出間隔Ｌａは、例えば所定濃度の点検用ガスを噴出口１３ｂから噴出した際に、ガスセンサ３の検出精度の範囲内にて検出濃度が所定の安定状態となる値であって、例えば水素ガスに対しては、５ｍｍ等とされている。

流路切換接続部１４は、点検用ガス導入配管１２を、外部の点検用ガス供給装置２０の点検用ガス供給配管３１または要換気デバイス２１に接続された換気用配管２１ａに切り換えて接続するための締結部２３を備え、この締結部２３は、例えば図５（ａ）に示すように金属からなるフランジ部２３ａまたはねじ部、あるいは、例えば図５（ｂ）に示すように非金属からなるバルジ部２３ｂを備えている。これにより、流路切換接続部１４は、例えば締結部２３のフランジ部２３ａに装着されるボルト等の締結部材によって、あるいは、締結部２３のバルジ部２３ｂによって、所望のシール性を確保した状態で点検用ガス供給配管３１または換気用配管２１ａに切り換え接続可能とされている。

そして、流路切換接続部１４によって点検用ガス導入配管１２と点検用ガス供給配管３１とが接続された場合には、点検用ガス供給装置２０から供給される点検用ガスが点検用ガス導入配管１２に導入される。
また、流路切換接続部１４によって点検用ガス導入配管１２と換気用配管２１ａとが接続された場合には、点検用ガス導入配管１２および換気用配管２１ａを介して、適宜の要換気デバイス２１に対する換気が行われる。

なお、点検用ガス供給装置２０の点検用ガス供給配管３１の端部には、流路切換接続部１４の締結部２３に締結される供給側締結部３２が設けられ、この供給側締結部３２は、例えば車体下部７に設けられた貫通孔７ａを介して車体の内部に挿入可能とされ、この貫通孔７ａは、例えば着脱カバー２４により閉塞可能とされている。

上述したように、本実施の形態によるガスセンサを備える装置１０によれば、例えば直接的に目視出来ない部位等に搭載されているガスセンサ３に対して、点検用ガスを供給可能な点検用ガス導入配管１２および点検用ガス噴出部１３を設け、この点検用ガス導入配管１２に、着脱カバー２４により閉塞可能な車体下部７の貫通孔７ａを介して、外部の点検用ガス供給装置２０の点検用ガス供給配管３１を接続可能としたことから、システム構成が複雑化かつ大型化してしまうことを防止しつつ、容易かつ的確にガスセンサ３の点検を行うことができる。

しかも、点検用ガス導入配管１２を車体または燃料電池システム本体へ取り付ける配管取付部材１５によって、点検用ガス導入配管１２とは異なる配管１６や電気配線１７を車体または燃料電池システム本体へ取り付けることができ、例えば各配管１６または電気配線１７毎に取付部材を備える場合に比べて、部品点数の増大を抑制し、ガスセンサを備える装置１０の車両等への搭載性を向上させることができると共に、点検用ガス導入配管１２と配管１６および電気配線１７との互いの配置状態（例えば、配置形状等）を容易に所望の状態に維持することができる。

さらに、点検用ガス導入配管１２は、流路切換接続部１４によって換気用配管２１ａに接続可能であり、点検用ガス導入配管１２の少なくとも一部は燃料電池システム２内部の換気を行う換気用配管を兼ねることから、例えば点検用ガス導入配管とは独立して換気用の専用の配管を設ける場合に比べて、システム構成が複雑化かつ大型化してしまうことを防止することができる。
また、複数のガスセンサ３毎に対応して点検用ガス噴出部１３が設けられていることから、複数のガスセンサ３に対して一斉に点検用ガスを供給することができる。

なお、上述した実施の形態においては、点検用ガス噴出部１３の噴出口１３ｂに撥水フィルタ２２を配置するとしたが、これに限定されず、例えば図６に示すように、予め撥水フィルタ２２を具備すると共に、点検用ガス噴出部１３に着脱可能とされたフィルターキャップ５１を備えてもよい。
また、上述した実施の形態においては、撥水フィルタ２２に限定されず、例えば金属またはセラミックからなる網状または多孔質状のフィルタが配置されてもよい。
また、上述した実施の形態においては、例えば図７に示すように、撥水フィルタ２２が省略されてもよい。

なお、上述した実施の形態においては、点検用ガス噴出部１３は、屈曲部１３ａと噴出口１３ｂとを備えるとしたが、これに限定されず、例えば図８に示すように、屈曲部１３ａは省略されてもよい。この場合には、点検用ガス導入配管１２または分岐配管１２ａの適宜の位置に噴出口１３ｂが形成される。そして、例えば図９に示すように、予め撥水フィルタ２２を具備すると共に、点検用ガス導入配管１２または分岐配管１２ａの端部に着脱可能とされたフィルターキャップ５２を備えてもよい。

なお、上述した実施の形態においては、点検用ガス噴出部１３の噴出口１３ｂの断面形状を略円形としたが、これに限定されず、例えば図１０に示すように、略楕円形であってもよいし、例えば図１１に示すように、略長方形であってもよい。
また、上述した実施の形態において、点検用ガス噴出部１３は、例えば図１２に示すように、点検用ガスの流通方向で隣り合うように配置された複数の噴出口１３ｂを備えてもよいし、例えば図１３に示すように、複数に分岐した分岐端部５３を備え、各分岐端部５３に噴出口１３ｂが形成されてもよい。

なお、上述した実施の形態において、要換気デバイス２１および換気用配管２１ａは省略されてもよい。
また、上述した実施の形態において、配管取付部材１５は省略されてもよい。
さらに、上述した燃料電池デバイス２ａ，２ｂ，２ｃ，…の過給機、電流制御器、蓄電装置、等を制御するＥＣＵ（Electric Control Unit）に各ガスセンサ３の検出結果に基づいて各ガスセンサ３の故障を判断する判断機能を備えさせ、判断結果を上述の電気配線１７に出力するようにし、電気配線１７には流路切換接続部１４と同じ位置に接続用カプラを設け、また、点検用ガス供給装置２０には、接続用カプラに接続するカプラと配線および表示部を設けるようにしてもよい。このようにすれば、点検用ガスの供給作業および点検結果（判断結果）の確認を１つの点検用ガス供給装置２０により同一の作業者が同一の作業場所で行なうことができ、点検作業の効率化が図られる。

なお、上述した実施の形態において、ガスセンサを備える装置１０を燃料電池システム２としたが、これに限定されず、他の装置であってもよい。

本発明の一実施形態に係るガスセンサを備える装置（燃料電池システム）を車体の下方から上方に向かい見た要部平面図である。図１に示すＡ−Ａ線断面図である。本発明の一実施形態に係る点検用ガス噴出部およびガスセンサを車体の下方から上方に向かい見た要部平面図である。本発明の一実施形態に係る点検用ガス噴出部の要部断面図である。本発明の一実施形態に係る流路切換接続部の締結部の要部断面図である。本発明の実施形態の変形例に係る点検用ガス噴出部の要部断面図である。本発明の実施形態の変形例に係る点検用ガス噴出部の要部断面図である。本発明の実施形態の変形例に係る点検用ガス噴出部の要部断面図である。本発明の実施形態の変形例に係る点検用ガス噴出部の要部断面図である。本発明の実施形態の変形例に係る点検用ガス噴出部を車体の上方から下方に向かい見た要部平面図である。本発明の実施形態の変形例に係る点検用ガス噴出部を車体の上方から下方に向かい見た要部平面図である。本発明の実施形態の変形例に係る点検用ガス噴出部を車体の上方から下方に向かい見た要部平面図である。本発明の実施形態の変形例に係る点検用ガス噴出部を車体の上方から下方に向かい見た要部平面図である。

符号の説明

２燃料電池システム
３ガスセンサ
１０ガスセンサを備える装置
１２点検用ガス導入配管
１５配管取付部材（点検用ガス導入配管取付部材）
１６配管
１７電気配線
２１ａ換気用配管

Claims

装置の内部のガス流路に設置され、所定の検出対象ガスを検出する検出素子を有するガスセンサと、
前記装置の外部から導入される点検用ガスを前記検出素子まで導く点検用ガス導入配管とを備えるガスセンサを備える装置であって、
前記点検用ガス導入配管を前記装置へ取り付ける点検用ガス導入配管取付部材は、前記点検用ガス導入配管とは異なる前記装置の内部の配管または電気配線を前記装置へ取り付ける取付部材を兼ねており、
前記点検用ガス導入配管の少なくとも一部は、前記装置の内部の換気を行う換気用配管を兼ね、
前記点検用ガス導入配管に前記点検用ガスを供給する点検用ガス供給配管と、
一方に前記点検用ガス導入配管が接続され、他方に前記換気用配管あるいは前記点検用ガス供給配管の何れかが接続される流路切替接続部と、をさらに備え、
前記流路切替接続部は、車体下部に設けられた貫通孔近傍に備えられ、前記貫通孔を介して前記点検用ガス供給配管と接続可能に構成されることを特徴とするガスセンサを備える装置。
前記装置は前記燃料電池デバイスを含むものであり、
前記換気用配管と前記流路切替接続部は前記燃料電池デバイスの下部であって、車体下部の上部に配置されることを特徴とする請求項１に記載のガスセンサを備える装置。
前記点検用ガス導入配管の噴出口には撥水フィルタが配置され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を備える装置。