JP7129580B1 - Hydrogen gas concentration meter - Google Patents

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Abstract

【課題】測定ガスに水素以外の可燃性ガスが含まれている場合でも、測定ガス中の水素ガス濃度を正確に検知することの可能な水素ガス濃度計の提供。【解決手段】水素を常温で触媒燃焼させる常温触媒が装着されるとともに測定ガスを常温で触媒燃焼させる燃焼部と、前記燃焼部での燃焼による発熱を検知する温度センサと、測定ガスを所定体積に計量して前記燃焼部へ供給する計量部と、前記温度センサが検知した発熱による温度上昇によって前記測定ガスの水素濃度を導出する導出部と、を備える水素ガス濃度計。【選択図】図1A hydrogen gas concentration meter capable of accurately detecting the hydrogen gas concentration in a measurement gas even when the measurement gas contains a combustible gas other than hydrogen is provided. A combustion unit equipped with a normal temperature catalyst for catalytically burning hydrogen at normal temperature and catalytically burning a measurement gas at normal temperature; a temperature sensor for detecting heat generated by combustion in the combustion unit; and a derivation unit for deriving the hydrogen concentration of the measurement gas according to the temperature rise due to heat generation detected by the temperature sensor. [Selection drawing] Fig. 1

Description

本発明は、測定ガス中の水素ガス濃度を測定する水素ガス濃度計に関する。 The present invention relates to a hydrogen gas concentration meter for measuring hydrogen gas concentration in measurement gas.

測定ガスに含有される水素ガスを検知する試みとして、下記特許文献1~4に記載の技術が開示されている。下記特許文献1には、温度の異なる2つの接触燃焼式センサを用いて、低温側のセンサでは一酸化炭素を、また、高温側のセンサでは水素及びメタン等の炭化水素を検知するガス検知装置が開示されている。下記特許文献2には、一酸化炭素と水素の混合ガス中の一酸化炭素を選択的に酸化する触媒と、逆に水素を選択的に酸化する触媒とが開示されている。下記特許文献3及び下記特許文献4には、2つの異なるセンサを直列に繋ぎ、前段のセンサの出力情報によって後段のセンサにガスが流れたり流れなかったりするガスセンサが開示されている。 Techniques described in Patent Documents 1 to 4 below are disclosed as attempts to detect hydrogen gas contained in the measurement gas. Patent Literature 1 below discloses a gas detection device that uses two catalytic combustion sensors with different temperatures to detect carbon monoxide with the sensor on the low temperature side and detect hydrocarbons such as hydrogen and methane with the sensor on the high temperature side. is disclosed. Patent Document 2 listed below discloses a catalyst that selectively oxidizes carbon monoxide in a mixed gas of carbon monoxide and hydrogen, and a catalyst that selectively oxidizes hydrogen. Patent Literature 3 and Patent Literature 4 below disclose a gas sensor in which two different sensors are connected in series and gas flows or does not flow to the latter sensor depending on the output information of the former sensor.

特開1990-145956号公報JP-A-1990-145956 特開2001-137708号公報Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-137708 特開2012-251951号公報JP 2012-251951 A 特開2016-85131号公報JP 2016-85131 A

測定ガスに水素ガス以外の可燃性ガス、たとえばメタンのような炭化水素が含まれていると、センサを構成する触媒に測定ガスが接触した際に、水素とともにその可燃性ガスも燃焼してしまうため、純粋に水素のみを検知することはできない。 If the measurement gas contains a combustible gas other than hydrogen gas, such as a hydrocarbon such as methane, the combustible gas will burn together with the hydrogen when the measurement gas contacts the catalyst that constitutes the sensor. Therefore, pure hydrogen alone cannot be detected.

本開示の実施態様は、測定ガスに水素ガス以外の可燃性ガスが含まれている場合でも、測定ガス中の水素のみを検知し、測定ガス中の水素濃度を正確に測定することの可能な水素ガス濃度計の提供を課題とする。 Embodiments of the present disclosure are capable of detecting only hydrogen in the measurement gas and accurately measuring the hydrogen concentration in the measurement gas even when the measurement gas contains combustible gases other than hydrogen gas. The object is to provide a hydrogen gas concentration meter.

(1)第1態様
第1態様に係る水素ガス濃度計は、水素ガスを常温で触媒燃焼させる常温触媒が装着されるとともに測定ガスを常温で触媒燃焼させる燃焼部と、前記燃焼部での燃焼による発熱を検知する温度センサと、測定ガスを所定体積に計量して前記燃焼部へ供給する計量部と、前記温度センサが検知した発熱による温度上昇によって前記測定ガスの水素ガス濃度を導出する導出部と、を備える。
(1) First aspect A hydrogen gas concentration meter according to the first aspect comprises a combustion unit equipped with a normal temperature catalyst for catalytically burning hydrogen gas at normal temperature and catalytically burning a measurement gas at normal temperature; and combustion in the combustion unit. a temperature sensor that detects the heat generated by the gas, a measuring unit that measures the measurement gas to a predetermined volume and supplies it to the combustion unit, and a derivation that derives the hydrogen gas concentration of the measurement gas from the temperature rise due to the heat generation detected by the temperature sensor and

すなわち、第1態様に係る水素ガス濃度計は、燃焼部と、温度センサと、計量部と導出部とを備える。燃焼部には、常温触媒が装着される。常温触媒とは、水素ガスが常温で接触すると水素ガスの燃焼が起こる触媒をいう。このような常温触媒としては、たとえば、白金を0.2質量%以上含有する触媒が挙げられる。また、ここでいう常温とは、特段の加熱又は冷却を行わない温度をいい、具体的には概ね15~30℃の範囲の温度をいう。常温での触媒燃焼とは、触媒に測定ガスを接触させる際、燃焼部にヒータ等での加熱が行われないことをいう。温度センサは、燃焼部での燃焼による発熱による温度上昇を検知する。温度センサとしては、たとえば、熱電対を使用することができる。 That is, the hydrogen gas concentration meter according to the first aspect includes a combustion section, a temperature sensor, a measuring section, and a lead-out section. A normal temperature catalyst is attached to the combustion portion. A room temperature catalyst is a catalyst that causes combustion of hydrogen gas when it contacts with hydrogen gas at room temperature. Such normal temperature catalysts include, for example, catalysts containing 0.2% by mass or more of platinum. Further, normal temperature as used herein refers to a temperature at which no particular heating or cooling is performed, and specifically refers to a temperature in the range of approximately 15 to 30°C. "Catalytic combustion at room temperature" means that the combustion portion is not heated by a heater or the like when the measurement gas is brought into contact with the catalyst. The temperature sensor detects temperature rise due to heat generated by combustion in the combustion section. Thermocouples, for example, can be used as temperature sensors.

計量部は、測定ガスを所定体積に計量する。この計量は、たとえば、所定体積を有する計量管に測定ガスを一旦保持することで行うことができる。計量された所定体積の測定ガスは、たとえば空気のようなキャリアガスで押し出されることで、燃焼部へと供給される。これにより、燃焼部による触媒燃焼で生じた発熱は、当該所定体積の測定ガスに含まれる水素ガスに起因することとなる。この発熱による温度上昇を温度センサが検知する。 The measuring unit measures the measurement gas to a predetermined volume. This measurement can be performed, for example, by temporarily holding the measuring gas in a measuring tube having a predetermined volume. A metered predetermined volume of measurement gas is supplied to the combustion section by being forced out by a carrier gas such as air. As a result, the heat generated by the catalytic combustion by the combustor is caused by the hydrogen gas contained in the predetermined volume of the measurement gas. A temperature sensor detects the temperature rise due to this heat generation.

導出部は、たとえば、中央演算素子(CPU)並びにRead-Only Memory(ROM)及びRandom Access Memory(RAM)のような記憶装置を備えたコンピュータとして構成することができる。そして、あらかじめ既知の水素ガス濃度を有する測定ガスについて、前記所定体積の触媒燃焼によって生じる温度上昇(ΔT)を測定しておき、水素ガス濃度とΔTとの相関関係から検量線データを導出し、これが導出部のたとえば記憶装置に記憶される。 The derivation unit can be configured, for example, as a computer with a central processing unit (CPU) and storage devices such as Read-Only Memory (ROM) and Random Access Memory (RAM). Then, for a measurement gas having a known hydrogen gas concentration in advance, the temperature rise (ΔT) caused by catalytic combustion of the predetermined volume is measured, and calibration curve data is derived from the correlation between the hydrogen gas concentration and ΔT, This is stored in the derivation unit, for example in a storage device.

そして、水素ガス濃度が未知の測定ガスについて、燃焼部での触媒燃焼で温度センサが検知したΔTを、導出部が検量線データを参照して、当該測定ガスの水素ガス濃度が導出される。このとき、燃焼部は常温のため、測定ガスにメタンのような水素ガス以外の可燃性ガスが含有されていても、常温での燃焼は発生しない。よって、温度センサが検知したΔTは水素ガスにのみ起因するものであり、これにより測定ガス中の水素ガス濃度を特定することが可能となっている。 Then, for a measurement gas with an unknown hydrogen gas concentration, the derivation unit refers to calibration curve data for ΔT detected by the temperature sensor in catalytic combustion in the combustion unit, and derives the hydrogen gas concentration of the measurement gas. At this time, since the combustor is at room temperature, even if the measurement gas contains combustible gas other than hydrogen gas, such as methane, combustion does not occur at room temperature. Therefore, ΔT detected by the temperature sensor is caused only by the hydrogen gas, and this makes it possible to specify the hydrogen gas concentration in the measurement gas.

(2)第2態様
第2態様に係る水素ガス濃度計は、第1態様の構成に加え、前記計量部と前記燃焼部との間に、前記計量された測定ガスと空気とを混合する予混合部を備える。予混合部において、計量部で計量された測定ガスが、燃焼部に供給する前に空気と十分混合されることで、測定ガスに含まれる水素ガスが十分に燃焼することが可能となっている。
(2) Second Aspect A hydrogen gas concentration meter according to a second aspect, in addition to the configuration of the first aspect, has a pre-mixing of the measured measurement gas and air between the measuring portion and the combustion portion. A mixing section is provided. In the premixing section, the measurement gas weighed by the measuring section is sufficiently mixed with air before being supplied to the combustion section, so that the hydrogen gas contained in the measurement gas can be sufficiently combusted. .

(3)第3態様
第3態様に係る水素ガス濃度計は、第1態様又は第2態様の構成に加え、前記燃焼部の下流に、前記燃焼部において常温での触媒燃焼に供された後の排ガスが供給されるとともに、加熱を伴う触媒燃焼が行われる第2燃焼部をさらに備える。測定ガスに、水素ガス以外の可燃性ガスとしてたとえばメタンが含まれていた場合、燃焼部で水素ガスが燃焼した後の排ガスにはメタンが残留している。これを第2燃焼部で加熱による触媒燃焼に供することで、メタンを排出する代わりに二酸化炭素を排出することができるので、排ガスによる環境負荷を低減することができる。
(3) Third aspect A hydrogen gas concentration meter according to the third aspect, in addition to the configuration of the first aspect or the second aspect, is provided downstream of the combustion unit after being subjected to catalytic combustion at room temperature in the combustion unit. of the exhaust gas is supplied, and catalytic combustion with heating is performed. If the measurement gas contains, for example, methane as a combustible gas other than hydrogen gas, methane remains in the exhaust gas after the hydrogen gas is burned in the combustion section. By subjecting this to catalytic combustion by heating in the second combustion section, carbon dioxide can be discharged instead of methane, so that the environmental load caused by the exhaust gas can be reduced.

本開示の実施態様は、上記のように構成されているので、測定ガスに水素ガス以外の可燃性ガスが含まれている場合でも、測定ガス中の水素のみを検知し、測定ガス中の水素ガス濃度を正確に測定することの可能な水素ガス濃度計を提供することが可能となる。 Since the embodiments of the present disclosure are configured as described above, even when the measurement gas contains combustible gas other than hydrogen gas, only hydrogen in the measurement gas is detected, and hydrogen in the measurement gas is detected. It is possible to provide a hydrogen gas concentration meter capable of accurately measuring gas concentration.

本開示の第1実施形態に係る水素ガス濃度計の構成を示した模式図である。1 is a schematic diagram showing the configuration of a hydrogen gas concentration meter according to a first embodiment of the present disclosure; FIG. 図1に示す水素ガス濃度計における燃焼部の構成を模式的に示した断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view schematically showing the configuration of a combustion section in the hydrogen gas concentration meter shown in FIG. 1; 図2に示す燃焼部の一部を拡大して示す断面図である。FIG. 3 is a cross-sectional view showing an enlarged part of the combustion section shown in FIG. 2; 図3に示す燃焼部のストッパー部材を示す平面図である。FIG. 4 is a plan view showing a stopper member of the combustion section shown in FIG. 3; 図1の水素ガス濃度計において濃度を測定する工程を説明する模式図である。FIG. 2 is a schematic diagram illustrating a process of measuring concentration in the hydrogen gas concentration meter of FIG. 1; 図1の水素ガス濃度計において濃度を測定する工程を説明する模式図である。FIG. 2 is a schematic diagram illustrating a process of measuring concentration in the hydrogen gas concentration meter of FIG. 1; 図1の水素ガス濃度計において濃度を測定する工程を説明する模式図である。FIG. 2 is a schematic diagram illustrating a process of measuring concentration in the hydrogen gas concentration meter of FIG. 1; 図1の水素ガス濃度計において濃度を測定する工程を説明する模式図である。FIG. 2 is a schematic diagram illustrating a process of measuring concentration in the hydrogen gas concentration meter of FIG. 1; 図1の水素ガス濃度計において濃度を測定する工程を説明する模式図である。FIG. 2 is a schematic diagram illustrating a process of measuring concentration in the hydrogen gas concentration meter of FIG. 1; 図1の水素ガス濃度計において濃度を測定する工程を説明する模式図である。FIG. 2 is a schematic diagram illustrating a process of measuring concentration in the hydrogen gas concentration meter of FIG. 1; 図1の水素ガス濃度計に備えられた情報処理部の構成を示すブロック図である。2 is a block diagram showing the configuration of an information processing section provided in the hydrogen gas concentration meter of FIG. 1; FIG. 図1の水素ガス濃度計に備えられた導出部にあらかじめ入力された上昇温度と水素濃度との関係を示したグラフである。FIG. 2 is a graph showing the relationship between the hydrogen concentration and the temperature rise input in advance to a lead-out portion provided in the hydrogen gas concentration meter of FIG. 1. FIG. 図1の水素ガス濃度計に備えられた温度センサによって検知される温度と時間との関係を示したグラフである。2 is a graph showing the relationship between temperature detected by a temperature sensor provided in the hydrogen gas concentration meter of FIG. 1 and time. 本開示の第2実施形態に係る水素ガス濃度計における第2燃焼部の構成を模式的に示した断面図である。FIG. 5 is a cross-sectional view schematically showing the configuration of a second combustion section in a hydrogen gas concentration meter according to a second embodiment of the present disclosure; 実施例における燃焼部の概略構成を示す。1 shows a schematic configuration of a combustion section in an embodiment; 燃焼部における温度上昇と水素ガス濃度との関係を示すグラフである。4 is a graph showing the relationship between temperature rise and hydrogen gas concentration in the combustion section.

以下、本発明の各実施形態について、図面を参照しつつ説明する。以下で言及する各図面における各部位の大きさ及び各部位間の比率は、模式的に表現されており、実際の各部位の大きさ及び各部位間の比率を必ずしも反映していない。なお、各図において共通して付されている符号は、特に説明がない場合でも、同一の対象を指し示すものである。また、各図における流路の脇に付した矢印のうち、白抜き矢印は、ガス又はガスを含有するキャリアガスの流れを示し、実線矢印は、ガスを含有しないキャリアガスのみの流れを示す。 Hereinafter, each embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. The size of each part and the ratio between each part in each drawing referred to below are represented schematically, and do not necessarily reflect the actual size of each part and the ratio between each part. It should be noted that, even if there is no particular description, the reference numerals commonly assigned in each drawing indicate the same object. Of the arrows attached to the sides of the flow paths in each figure, the hollow arrows indicate the flow of gas or gas-containing carrier gas, and the solid arrows indicate the flow of only carrier gas that does not contain gas.

<第1実施形態>
本発明の第1実施形態に係る水素ガス濃度計及び水素ガス濃度計測方法について図1~図13に従って説明する。
<First embodiment>
A hydrogen gas concentration meter and a hydrogen gas concentration measuring method according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 13. FIG.

(水素ガス濃度計10の構成)
本実施形態の水素ガス濃度計10の構成を図1に示す。水素ガス濃度計10は、測定ガス中の水素ガスを常温で触媒燃焼させる燃焼部20と、測定ガスを計量して予混合部へ押し出す計量部50と、計量された測定ガスを触媒燃焼前に空気と予め混合する予混合部60と、測定ガス中の水素ガス濃度を導出する導出部80及び各部を制御する制御部90を備えた情報処理部70(図2及び図11参照)とを備えている。
(Configuration of hydrogen gas concentration meter 10)
FIG. 1 shows the configuration of a hydrogen gas concentration meter 10 of this embodiment. The hydrogen gas concentration meter 10 includes a combustion section 20 that catalytically burns the hydrogen gas in the measurement gas at room temperature, a measurement section 50 that measures the measurement gas and pushes it out to the premixing section, and the measured measurement gas before catalytic combustion. Equipped with a premixing unit 60 for premixing with air, an information processing unit 70 (see FIGS. 2 and 11) including a derivation unit 80 for deriving the concentration of hydrogen gas in the measurement gas, and a control unit 90 for controlling each unit. ing.

〔燃焼部20〕
図2は、図1に示す燃焼部20の構成を模式的に示す断面図である。この図に示すように、燃焼部20は、管材211と、温度センサ212と、常温触媒214と、ストッパー部材215と、これらを収容する保護容器29を備える。管材211は、測定ガスの燃焼時の温度に対する耐熱性と、燃焼時の測定ガスの管材211外への放熱を抑える低い伝熱性とを有する管材である。本実施形態の管材211は、内径が4mmの円筒状のセラミックチューブである。なお、管材211の内径は、2mm以上10mm以下が好ましい。また、管材211はステンレスチューブでもよい。温度センサ212は、情報処理部70の一部である導出部80に接続される。
[Combustion section 20]
FIG. 2 is a cross-sectional view schematically showing the configuration of the combustion section 20 shown in FIG. 1. As shown in FIG. As shown in this figure, the combustion section 20 includes a tube member 211, a temperature sensor 212, a normal temperature catalyst 214, a stopper member 215, and a protective container 29 that accommodates them. The tube member 211 is a tube member having heat resistance to the temperature of the combustion of the measurement gas and low heat conductivity that suppresses heat radiation of the measurement gas to the outside of the tube member 211 during combustion. The tube member 211 of this embodiment is a cylindrical ceramic tube with an inner diameter of 4 mm. In addition, the inner diameter of the pipe material 211 is preferably 2 mm or more and 10 mm or less. Also, the tube member 211 may be a stainless tube. Temperature sensor 212 is connected to derivation section 80 which is part of information processing section 70 .

管材211は縦向きに配されており、管材211の上端に、後述する予混合部60から混合ガスが供給される混合ガス供給路68が接続されている。管材211の下端の近傍には、排気孔211Aが形成されている。排気孔211Aから排気される排ガスは、保護容器29の下端近傍に設けられる排気路69から外界へ放出される。 The pipe member 211 is arranged vertically, and the upper end of the pipe member 211 is connected to a mixed gas supply passage 68 through which the mixed gas is supplied from the premixer 60 described later. 211 A of exhaust holes are formed in the vicinity of the lower end of the pipe material 211. As shown in FIG. Exhaust gas discharged from the exhaust hole 211A is released to the outside through an exhaust passage 69 provided near the lower end of the protective container 29 .

温度センサ212は熱電対として構成されており、熱電対素線212Aと、シース212Bと、スリーブ212Cと、アダプター212Dと、ケーブル212Eとを備え、ゼーベック効果を利用して温度を測定する。熱電対素線212Aは、一端(上端)に測温接点Pが設けられている。シース212Bは、直線性の高い形状を維持する硬質で細い管材であり、熱電対素線212Aを被覆している。本実施形態のシース212Bは、外径が0.5mmの金属製の管材である。シース212B内には絶縁物が充填されている。本実施形態の温度センサ212は、非接地型である。なお、温度センサ212を接地型や露出型に変えてもよい。 The temperature sensor 212 is configured as a thermocouple and includes a thermocouple wire 212A, a sheath 212B, a sleeve 212C, an adapter 212D and a cable 212E, and measures temperature using the Seebeck effect. The thermocouple wire 212A is provided with a temperature measuring junction P at one end (upper end). The sheath 212B is a hard and thin tubular material that maintains a highly linear shape, and covers the thermocouple wire 212A. The sheath 212B of this embodiment is a metal tube with an outer diameter of 0.5 mm. The sheath 212B is filled with an insulator. The temperature sensor 212 of this embodiment is non-grounded. Note that the temperature sensor 212 may be changed to a grounded type or an exposed type.

スリーブ212Cは、直線性の高い形状を維持する硬質で細い管材であり、熱電対素線212Aの他端側を被覆している。このスリーブ212Cの一端とシース212Bの他端とが銀ろう付け等により接合されている。本実施形態のスリーブ212Cは、外径が6mmで金属製である。 The sleeve 212C is a rigid and thin tubular material that maintains a highly linear shape, and covers the other end side of the thermocouple wire 212A. One end of the sleeve 212C and the other end of the sheath 212B are joined by silver brazing or the like. The sleeve 212C of this embodiment has an outer diameter of 6 mm and is made of metal.

アダプター212Dは、円筒状の管材取付部212Zと、ナット形状の張出部212Yとを備える。管材取付部212Zと張出部212Yとは、一体で形成され同軸的に配されている。張出部212Yは、管材取付部212Zの外面から径方向外側に張り出す部位である。管材取付部212Zと張出部212Yとには、スリーブ212Cが挿通されている。管材取付部212Zは、管材211の下端から管材211内に挿入されている。張出部212Yとスリーブ212Cとは、溶接等により接合されている。また、張出部212Yと管材211の下端とは、接着等により接合されている。なお、張出部212Yは、ナット形状でなくてもよい。また、張出部212Yと管材211の下端とを接着等で接合することによりアダプター212Dと管材211の下端とを接合することは必須ではない。たとえば、管材取付部212Zと管材211の下端とを相互に螺合させることによりアダプター212Dと管材211の下端とを接合してもよい。 The adapter 212D includes a cylindrical tubular member attachment portion 212Z and a nut-shaped projecting portion 212Y. The tube attachment portion 212Z and the projecting portion 212Y are integrally formed and arranged coaxially. The protruding portion 212Y is a portion that protrudes radially outward from the outer surface of the pipe material attachment portion 212Z. A sleeve 212C is inserted through the tube attachment portion 212Z and the projecting portion 212Y. The pipe material attachment portion 212Z is inserted into the pipe material 211 from the lower end of the pipe material 211 . The projecting portion 212Y and the sleeve 212C are joined by welding or the like. Also, the protruding portion 212Y and the lower end of the pipe member 211 are joined by adhesion or the like. Note that the projecting portion 212Y does not have to be nut-shaped. Also, it is not essential to join the adapter 212D and the lower end of the pipe member 211 by joining the protruding portion 212Y and the lower end of the pipe member 211 with an adhesive or the like. For example, the adapter 212D and the lower end of the tubular member 211 may be joined by screwing the tubular member attachment portion 212Z and the lower end of the tubular member 211 together.

ここで、管材211の下端は、アダプター212Dにより閉塞されている。他方で、管材211に形成された排気孔211Aは、管材取付部212Zの上端よりも上側に配されている。これによって、管材211内を下向きに流れた測定ガスは、排気孔211Aを通して管材211外へ流出し、排気路69を通じて外界へ放出される。 Here, the lower end of the tube member 211 is closed by an adapter 212D. On the other hand, the exhaust hole 211A formed in the pipe member 211 is arranged above the upper end of the pipe member mounting portion 212Z. As a result, the measurement gas that has flowed downward inside the tube member 211 flows out of the tube member 211 through the exhaust hole 211A, and is released to the outside through the exhaust path 69. FIG.

ケーブル212Eは、柔軟性のある補償導線であり、このケーブル212Eの一端が熱電対素線212Aの他端(下端)に接続されている。このケーブル212Eの他端は導出部80に接続されている。ケーブル212Eの一部は、スリーブ212Cに挿入されている。 The cable 212E is a flexible compensating wire, and one end of this cable 212E is connected to the other end (lower end) of the thermocouple wire 212A. The other end of this cable 212E is connected to the lead-out portion 80. As shown in FIG. A portion of cable 212E is inserted into sleeve 212C.

常温触媒214は、水素を常温(室温)で燃焼させることが可能なものであり、たとえば、アルミナ担持白金触媒(Pt-Al)等の金属酸化物担持白金触媒を使用することができる。ここで、0.2質量%の白金をアルミナ担体が担持した触媒(0.2%Pt-Al触媒)を用いて、1000ppmの水素を燃焼させた場合に、燃焼開始温度が室温(room temp)となることが知られている(貞森 博己、「特殊燃焼技術特集 触媒燃焼技術の現状 触媒燃焼バーターを中心として」、燃料協会誌、第58巻第626号、1979年6月発行、422~423頁)。 The normal temperature catalyst 214 is capable of burning hydrogen at normal temperature (room temperature), and for example, a metal oxide supported platinum catalyst such as alumina supported platinum catalyst (Pt—Al 2 O 3 ) can be used. . Here, when 1000 ppm of hydrogen is burned using a catalyst in which 0.2% by mass of platinum is supported on an alumina carrier (0.2% Pt—Al 2 O 3 catalyst), the combustion start temperature is room temperature ( (Hiroki Sadamori, "Special Issue on Special Combustion Technology, Current State of Catalytic Combustion Technology, Focusing on Catalytic Combustion Barter", Fuel Association Journal, Vol. 58, No. 626, June 1979, 422-423).

燃焼部20の燃焼室211Bに充填された常温触媒214の質量及び充填高さは、測温接点Pが常温触媒214から露出するように適宜設定すればよく、たとえば、管材211の内径が4mmの場合で0.075g、約3mm等である。温度センサ212の一端側(図中の上端側)の表面には、触媒層212Sが測温接点Pを覆うように形成されている(図3参照)。なお、測温接点Pが常温触媒214から露出することは必須ではなく、常温触媒214が測温接点Pを覆うように燃焼部20の燃焼室211Bに充填されてもよい。 The mass and filling height of the normal temperature catalyst 214 filled in the combustion chamber 211B of the combustion unit 20 may be appropriately set so that the temperature measuring junction P is exposed from the normal temperature catalyst 214. 0.075 g, about 3 mm, etc. in some cases. A catalyst layer 212S is formed on the surface of one end side (upper end side in the drawing) of the temperature sensor 212 so as to cover the temperature measuring junction P (see FIG. 3). It is not essential that the temperature measuring junction P is exposed from the normal temperature catalyst 214, and the combustion chamber 211B of the combustion section 20 may be filled with the normal temperature catalyst 214 so as to cover the temperature measuring junction P.

ストッパー部材215は、燃焼室211Bの下側に配されている。このストッパー部材215は、管材211の内周面に嵌合したステンレス等の金属製の板である。本実施形態のストッパー部材215は円板である。また、本実施形態のストッパー部材215の厚みは約1mmである。なお、ストッパー部材215は、ガラスウールにより構成してもよい。 The stopper member 215 is arranged below the combustion chamber 211B. The stopper member 215 is a metal plate such as stainless steel fitted to the inner peripheral surface of the pipe member 211 . The stopper member 215 of this embodiment is a disc. Moreover, the thickness of the stopper member 215 of this embodiment is about 1 mm. Note that the stopper member 215 may be made of glass wool.

図4は、図3に示す燃焼部20のストッパー部材215を示す平面図である。図3及び図4に示すように、ストッパー部材215には複数の通気孔215Aが形成されている。この通気孔215Aの直径は、常温触媒214の粒径(平均値)よりも小さい。これにより、測定ガスは通気孔215Aを通過するが、常温触媒214は通気孔215Aを通過せずにストッパー部材215の上に堆積する。本実施形態の通気孔215Aの直径は0.3mmである。 4 is a plan view showing the stopper member 215 of the combustion section 20 shown in FIG. 3. FIG. As shown in FIGS. 3 and 4, the stopper member 215 is formed with a plurality of vent holes 215A. The diameter of the vent hole 215A is smaller than the particle size (average value) of the normal temperature catalyst 214. As shown in FIG. As a result, the measurement gas passes through the ventilation hole 215A, but the room-temperature catalyst 214 is deposited on the stopper member 215 without passing through the ventilation hole 215A. The diameter of the vent hole 215A in this embodiment is 0.3 mm.

通気孔215Aは、ストッパー部材215の中心部を除く全域に密に形成されている。それに対して、ストッパー部材215の中心部には、通気孔215Aに比して大径の孔215Bが形成されている。この孔215Bにはシース212Bが挿通されている。ここで、ストッパー部材215の中心部とシース212Bとはセラミック接着剤等の接着剤により接着されている。この接着剤により、孔215Bとシース212Bとの隙間が埋められている。 The vent holes 215A are densely formed over the entire area of the stopper member 215 except for the central portion. On the other hand, a hole 215B having a diameter larger than that of the air hole 215A is formed in the central portion of the stopper member 215. As shown in FIG. A sheath 212B is inserted through the hole 215B. Here, the central portion of the stopper member 215 and the sheath 212B are adhered with an adhesive such as a ceramic adhesive. This adhesive fills the gap between the hole 215B and the sheath 212B.

ここで、温度センサ212の先端の測温接点Pは、前記したように表面が触媒層212Sに覆われている。この触媒層212Sは、アルミナ担持白金触媒等の水素を常温で燃焼させる触媒により構成された塗膜である。触媒層212Sの形成方法としては、粉末状の触媒と蒸留水等とを混合した液状の触媒をシース212Bに塗布して乾燥させる方法を例示できる。測温接点Pの位置は、燃焼室211Bの径方向の中央部が好ましい。また、燃焼室211Bの下端(ストッパー部材215の上面)から測温接点Pまでの距離は、たとえば約4mmである。 Here, the surface of the temperature measuring junction P at the tip of the temperature sensor 212 is covered with the catalyst layer 212S as described above. This catalyst layer 212S is a coating made of a catalyst such as an alumina-supported platinum catalyst that burns hydrogen at room temperature. As a method of forming the catalyst layer 212S, a method of applying a liquid catalyst obtained by mixing a powdery catalyst and distilled water or the like to the sheath 212B and drying it can be exemplified. It is preferable that the position of the temperature-measuring junction P is the central portion in the radial direction of the combustion chamber 211B. Further, the distance from the lower end of combustion chamber 211B (upper surface of stopper member 215) to temperature measuring junction P is approximately 4 mm, for example.

図2に示すように、保護容器29は、縦方向の寸法が横方向の寸法に比して大きい断熱性の筐体であり、管材211の上端側を除く全体を収容する。 As shown in FIG. 2, the protective container 29 is a heat-insulating casing whose vertical dimension is larger than its horizontal dimension, and accommodates the entire tube member 211 except for the upper end side.

保護容器29の天板29Aには、管材211が挿通される開口が形成されている。他方で、保護容器29の底板29Bには、スリーブ212Cが挿通される開口が形成されている。保護容器29の側板29Cの下端近傍には、排気路69が設けられている。保護容器29の底板29Bは、温度センサ212の張出部212Yを支持している。 The top plate 29A of the protective container 29 is formed with an opening through which the tube member 211 is inserted. On the other hand, the bottom plate 29B of the protective container 29 is formed with an opening through which the sleeve 212C is inserted. An exhaust path 69 is provided in the vicinity of the lower end of the side plate 29C of the protective container 29 . The bottom plate 29B of the protective container 29 supports the overhanging portion 212Y of the temperature sensor 212. As shown in FIG.

保護容器29の側板29Cの下端近傍には、排気路69が形成されている。これにより、測定ガスの燃焼により燃焼室211Bで発生した排ガスが、排気孔211Aを通して管材211内から保護容器29へ排出され、この排気路69を通して保護容器29外へ排出される。 An exhaust path 69 is formed near the lower end of the side plate 29C of the protective container 29 . As a result, the exhaust gas generated in the combustion chamber 211B by the combustion of the measurement gas is discharged from the inside of the pipe member 211 to the protective container 29 through the exhaust hole 211A, and is discharged to the outside of the protective container 29 through the exhaust path 69.

〔計量部50〕
計量部50は、図1に示されるように、六方バルブにより構成される流路切替バルブ51と、測定ガスを流路切替バルブ51に供給するガス供給路53と、流路切替バルブ51からガスを排出するガス排出路56と、測定ガスを計量する所定容積の計量管52とを備えている。さらに、計量部50は、キャリアガスである空気を流路切替バルブ51に供給するキャリアガス供給路57を備えている。
[Weighing unit 50]
As shown in FIG. 1, the metering unit 50 includes a flow path switching valve 51 configured by a hexagonal valve, a gas supply path 53 for supplying the measurement gas to the flow path switching valve 51, and a gas flow from the flow path switching valve 51. and a metering tube 52 with a predetermined volume for metering the measurement gas. Furthermore, the measuring unit 50 includes a carrier gas supply path 57 that supplies air, which is a carrier gas, to the flow path switching valve 51 .

-流路切替バルブ51-
流路切替バルブ51は、6個のポート51a~51fを有する。これらのポート51a~51fは、ガス供給路53と連結するポート51aから図面上の時計回りにポート51e、ポート51f、ポート51b、ポート51c及びポート51dの順に円周状に配置されている。これらのポート51a~51f間の連結は、制御部90(図11参照)によって制御されるようになっている。
-Flow switching valve 51-
The channel switching valve 51 has six ports 51a-51f. These ports 51a to 51f are circumferentially arranged in the order of port 51e, port 51f, port 51b, port 51c and port 51d clockwise in the drawing from port 51a connected to gas supply path 53. As shown in FIG. Connections between these ports 51a to 51f are controlled by a control section 90 (see FIG. 11).

具体的には、流路切替バルブ51は、ポート51aとポート51bとを連結し、ポート51cとポート51dとを連結し、かつ、ポート51eとポート51fとを連結する第1連結状態(図5及び図6参照)と、ポート51aとポート51dとを連結し、ポート51cとポート51eとを連結し、かつ、ポート51bとポート51fとを連結する第2連結状態(図7~図10参照)との何れかの連結態様に切り替えられる。 Specifically, the channel switching valve 51 connects the ports 51a and 51b, connects the ports 51c and 51d, and connects the ports 51e and 51f in a first connection state (FIG. 5). and FIG. 6), and a second connection state in which the ports 51a and 51d are connected, the ports 51c and 51e are connected, and the ports 51b and 51f are connected (see FIGS. 7 to 10). can be switched to any connection mode with.

ポート51aは、ガス供給路53に連結され、ポート51bは、計量管52の一端と連結され、ポート51cは、計量管52の他端と連結されている。ポート51dは、ガス排出路56と連結されている。 The port 51 a is connected to the gas supply path 53 , the port 51 b is connected to one end of the metering tube 52 , and the port 51 c is connected to the other end of the metering tube 52 . The port 51 d is connected with the gas discharge path 56 .

また、ポート51eは、キャリアガス供給路57に連結され、ポート51fは、計量管52により計量された所定体積のガスを予混合部60に供給する計量ガス供給路63に連結されている。 The port 51 e is connected to a carrier gas supply path 57 , and the port 51 f is connected to a metered gas supply path 63 for supplying a predetermined volume of gas metered by the metering tube 52 to the premixer 60 .

-ガス供給路53-
ガス供給路53は、ポート51aと図示しないガス供給元とを連結し、その流路を開閉するガス供給弁53aを備えている。この構成において、このガス供給弁53aは、制御部90によって制御され、ガス供給路53の流路を開閉する。
-Gas supply path 53-
The gas supply path 53 connects the port 51a and a gas supply source (not shown), and includes a gas supply valve 53a that opens and closes the path. In this configuration, the gas supply valve 53 a is controlled by the controller 90 to open and close the gas supply path 53 .

-ガス排出路56-
ガス排出路56は、ポート51dに連結される。なお、このガス排出路56を開閉する弁を備えていてもよい。
-Gas discharge path 56-
The gas discharge path 56 is connected to the port 51d. A valve for opening and closing the gas discharge path 56 may be provided.

-計量管41-
計量管52は、一方向に延びている所定容積の円筒形状を呈する。計量管52の長手方向の一端は連結路54を介してポート51bに連結されている。計量管52の長手方向の他端は連結路55を介してポート51cに連結されている。本実施形態では、計量管52の容積は、一例として、1.5〔ml〕である。
-Measuring tube 41-
The metering tube 52 has a cylindrical shape with a predetermined volume extending in one direction. One longitudinal end of the metering tube 52 is connected to the port 51b via a connecting passage 54. As shown in FIG. The other longitudinal end of the metering tube 52 is connected to the port 51c via a connecting passage 55. As shown in FIG. In this embodiment, the volume of the measuring tube 52 is 1.5 [ml] as an example.

-キャリアガス供給路57-
キャリアガス供給路57は一端がポート51eに連結され、他端側にはキャリアガスとしての空気を供給するポンプ57aを備えている。さらに、キャリアガス供給路57は、ポート51eとポンプ57aとの間に設けられたマスフローコントローラー57bを備えている。なお、マスフローコントローラー57bの代わりに、流体の流量を制御可能であれば、いかなる公知の装置を用いてもよい。
-Carrier gas supply path 57-
One end of the carrier gas supply path 57 is connected to the port 51e, and the other end is provided with a pump 57a for supplying air as a carrier gas. Further, the carrier gas supply line 57 has a mass flow controller 57b provided between the port 51e and the pump 57a. Any known device that can control the flow rate of the fluid may be used instead of the mass flow controller 57b.

〔予混合部60〕
予混合部60は、図1に示されるように、六方バルブにより構成される予混合流路バルブ61と、計量部50により計量された所定体積の測定ガスを予混合流路バルブ61に供給する計量ガス供給路63と、予混合流路バルブ61から測定ガスを排出するガス排出路66と、所定体積のガスを空気と予混合させる、計量管52の容積より大きな所定容積の予混合室62とを備えている。さらに、予混合部60は、キャリアガスである空気を予混合流路バルブ61に供給するキャリアガス供給路67を備えている。
[Premixer 60]
As shown in FIG. 1, the premixing section 60 supplies a premixing flow path valve 61 configured by a six-way valve and a predetermined volume of measurement gas measured by the measuring section 50 to the premixing flow path valve 61. A metering gas supply passage 63, a gas discharge passage 66 for discharging the measurement gas from the premixing passage valve 61, and a premixing chamber 62 having a predetermined volume larger than the volume of the metering tube 52 for premixing a predetermined volume of gas with air. and Furthermore, the premixing section 60 includes a carrier gas supply path 67 that supplies air, which is a carrier gas, to the premixing flow path valve 61 .

-予混合流路バルブ61-
予混合流路バルブ61は、6個のポート61a~61fを有する。これらのポート61a~61fは、計量ガス供給路63と連結するポート61aから図面上の時計回りにポート61e、ポート61f、ポート61b、ポート61c及びポート61dの順に円周状に配置されている。これらのポート61a~61f間の連結は、制御部90(図11参照)によって制御されるようになっている。
- Premixing flow path valve 61 -
The premix channel valve 61 has six ports 61a-61f. These ports 61a to 61f are circumferentially arranged in the order of port 61e, port 61f, port 61b, port 61c and port 61d clockwise in the drawing from port 61a connected to metering gas supply path 63. As shown in FIG. Connections between these ports 61a to 61f are controlled by a control section 90 (see FIG. 11).

具体的には、予混合流路バルブ61は、ポート61aとポート61bとを連結し、ポート61cとポート61dとを連結し、かつ、ポート61eとポート61fとを連結する第1連結状態(図5~図9参照)と、ポート61aとポート61dとを連結し、ポート61cとポート61eとを連結し、かつ、ポート61bとポート61fとを連結する第2連結状態(図10参照)とのいずれかの連結態様に切り替えられる。 Specifically, the premixing flow path valve 61 connects the ports 61a and 61b, connects the ports 61c and 61d, and connects the ports 61e and 61f in a first connection state (Fig. 5 to 9) and a second connected state (see FIG. 10) in which the ports 61a and 61d are connected, the ports 61c and 61e are connected, and the ports 61b and 61f are connected. Either connection mode can be switched.

ポート61aは、計量ガス供給路63に連結され、ポート61bは、予混合室62の一端と連結され、ポート61cは、予混合室62の他端と連結されている。ポート61dは、ガス排出路66と連結されている。 The port 61 a is connected to the metering gas supply passage 63 , the port 61 b is connected to one end of the premixing chamber 62 , and the port 61c is connected to the other end of the premixing chamber 62 . The port 61 d is connected with the gas discharge path 66 .

また、ポート61eは、キャリアガス供給路67に連結され、ポート61fは、予混合室62により空気と混合された所定体積の測定ガスを燃焼部20に供給する混合ガス供給路68に連結されている。 The port 61e is connected to a carrier gas supply path 67, and the port 61f is connected to a mixed gas supply path 68 that supplies a predetermined volume of measurement gas mixed with air in the premixing chamber 62 to the combustion section 20. there is

-計量ガス供給路63-
計量ガス供給路63は、ポート61aと、計量部50の流路切替バルブ51のポート51fとを連結し、その流路を開閉する計量ガス供給弁63aを備えている。この構成において、この計量ガス供給弁63aは、制御部90によって制御され、計量ガス供給路63の流路を開閉する。
- metering gas supply path 63 -
The metered gas supply passage 63 connects the port 61a and the port 51f of the passage switching valve 51 of the metering section 50, and includes a metered gas supply valve 63a for opening and closing the passage. In this configuration, the metering gas supply valve 63 a is controlled by the control section 90 to open and close the flow path of the metering gas supply path 63 .

-ガス排出路66-
ガス排出路66は、ポート61dに連結される。このガス排出路66の途中には、その流路を開閉するガス排出弁66aが設けられている。
-Gas discharge path 66-
The gas discharge path 66 is connected to the port 61d. A gas discharge valve 66a is provided in the middle of the gas discharge path 66 for opening and closing the flow path.

-予混合室62-
予混合室62は、一方向に延びている所定容積の円筒形状を呈する。予混合室62の一端は連結路64を介してポート61bに連結されている。予混合室62の他端は連結路65を介してポート61cに連結されている。本実施形態では、予混合室62の容積は、一例として、5.0〔ml〕である。
- Premixing chamber 62 -
The premixing chamber 62 has a cylindrical shape extending in one direction and having a predetermined volume. One end of the premixing chamber 62 is connected via a connecting passage 64 to the port 61b. The other end of the premixing chamber 62 is connected via a connecting passage 65 to the port 61c. In this embodiment, the volume of the premixing chamber 62 is, for example, 5.0 [ml].

-キャリアガス供給路67-
キャリアガス供給路67は一端がポート61eに連結され、他端側にはキャリアガスとしての空気を供給するポンプ67aを備えている。さらに、キャリアガス供給路67は、ポート61eとポンプ67aとの間に設けられたマスフローコントローラー67bを備えている。なお、マスフローコントローラー67bの代わりに、流体の流量を制御可能であれば、いかなる公知の装置を用いてもよい。
-Carrier gas supply path 67-
One end of the carrier gas supply line 67 is connected to the port 61e, and the other end is provided with a pump 67a for supplying air as a carrier gas. Further, the carrier gas supply line 67 has a mass flow controller 67b provided between the port 61e and the pump 67a. Any known device that can control the flow rate of the fluid may be used instead of the mass flow controller 67b.

〔情報処理部70〕
情報処理部70は、図11に示されるように、ガスの熱量を導出する導出部80と、各部を制御する制御部90とを備えている。
[Information processing section 70]
As shown in FIG. 11, the information processing section 70 includes a derivation section 80 that derives the calorie of the gas, and a control section 90 that controls each section.

-制御部90-
制御部90は、各部を制御して水素ガス濃度計10を稼働させる。具体的には、ポート51a~51f間における第1連結状態と第2連結状態との切替を制御する。また、ポート61a~61f間における第1連結態様と第2連結態様との切替を制御する。また、ガス供給弁53a、計量ガス供給弁63a及びガス排出弁66aのそれぞれの開閉を制御する。また、ポンプ57a、67aのそれぞれの作動を制御する。
-Control unit 90-
The control unit 90 operates the hydrogen gas concentration meter 10 by controlling each unit. Specifically, it controls switching between the first connection state and the second connection state between the ports 51a to 51f. It also controls switching between the first connection mode and the second connection mode between the ports 61a to 61f. It also controls the opening and closing of each of the gas supply valve 53a, metering gas supply valve 63a and gas discharge valve 66a. It also controls the operation of each of the pumps 57a, 67a.

-導出部80-
導出部80は、温度センサ212によって検知された温度に基づいてガスの熱量を導出する。
- Derivation unit 80 -
The derivation unit 80 derives the calorie of the gas based on the temperature detected by the temperature sensor 212 .

具体的には、導出部80には、測定ガス中の水素ガス濃度と、水素ガスの触媒燃焼によって生ずる上昇温度ΔTとの関係が、たとえば図12に示すグラフで表される関係としてあらかじめ記録されている。ここで、図12に示すグラフの横軸は上昇温度ΔTであり、縦軸は測定ガス中の水素ガス濃度である。このように、測定ガス中の水素ガス濃度は、上昇温度ΔTに比例して大きくなる。導出部80には、この関係が入力されている。 Specifically, the relationship between the concentration of hydrogen gas in the measurement gas and the temperature rise ΔT caused by the catalytic combustion of the hydrogen gas is recorded in advance in the lead-out unit 80 as a relationship represented by the graph shown in FIG. 12, for example. ing. Here, the horizontal axis of the graph shown in FIG. 12 is the temperature rise ΔT, and the vertical axis is the hydrogen gas concentration in the measurement gas. Thus, the hydrogen gas concentration in the measurement gas increases in proportion to the temperature rise ΔT. This relationship is input to the derivation unit 80 .

また、上昇温度ΔTについては、導出部80が、温度センサ212によって検知された温度に基づいて算出する。図13に示すグラフの横軸は経過時間であり、縦軸は温度センサ212によって検知された温度である。導出部80は、このグラフに示されるように、温度センサ212によって検知される温度をモニタリングし、測定ガス中の水素ガスの触媒燃焼によって上昇した上昇温度ΔTを算出する。 Also, the temperature rise ΔT is calculated by the derivation unit 80 based on the temperature detected by the temperature sensor 212 . The horizontal axis of the graph shown in FIG. 13 is the elapsed time, and the vertical axis is the temperature detected by the temperature sensor 212 . As shown in this graph, the derivation unit 80 monitors the temperature detected by the temperature sensor 212 and calculates the temperature rise ΔT that has increased due to the catalytic combustion of the hydrogen gas in the measurement gas.

この構成において、導出部80は、温度センサ212によって検知される温度をモニタリングすることで算出された上昇温度ΔT(ピーク値)によって、測定ガス中の水素ガス濃度を導出する。 In this configuration, the derivation unit 80 derives the hydrogen gas concentration in the measurement gas from the temperature rise ΔT (peak value) calculated by monitoring the temperature detected by the temperature sensor 212 .

(水素ガス濃度計測方法)
図1の水素ガス濃度計10による水素ガス濃度計測方法について以下に説明する。
(Hydrogen gas concentration measurement method)
A hydrogen gas concentration measuring method using the hydrogen gas concentration meter 10 of FIG. 1 will be described below.

〔流し工程〕
流し工程では、計量部50が備える所定容積の計量管52に測定ガスが流される。すなわち、図5に示すように、制御部90によって、ポート51a~51fが第1連結状態に切り替えられることでガス供給路53と連結路54とが連絡し、連結路55とガス排出路56とが連絡し、及び、キャリアガス供給路57と計量ガス供給路63とが連絡する。さらに、制御部90によってガス供給路53のガス供給弁53aが開放されることで、流路切替バルブ51の流路は流し状態に切り替えられる。すなわち、測定ガスはガス供給路53及び連結路54を経て計量管52を満たし、さらに連結路55を経てガス排出路56から排出される。
[Flushing process]
In the flow step, the measurement gas is flowed through a measuring tube 52 having a predetermined volume provided in the measuring section 50 . That is, as shown in FIG. 5, the ports 51a to 51f are switched to the first connected state by the control unit 90, whereby the gas supply path 53 and the connection path 54 are connected, and the connection path 55 and the gas discharge path 56 are connected. are in communication, and the carrier gas supply line 57 and the metering gas supply line 63 are in communication. Further, the gas supply valve 53a of the gas supply path 53 is opened by the controller 90, so that the flow path of the flow path switching valve 51 is switched to the flowing state. That is, the measurement gas passes through the gas supply channel 53 and the connecting channel 54 to fill the metering tube 52 , passes through the connecting channel 55 and is discharged from the gas discharge channel 56 .

一方、ポンプ57aの駆動によってキャリアガスはキャリアガス供給路57から計量ガス供給路63へ流れ、予混合部60へ流入する。このとき、予混合部60では、制御部90によって、ポート61a~61fが第1連結状態に切り替えられることで計量ガス供給路63と連結路64とが連絡し、連結路65とガス排出路66とが連絡し、及び、キャリアガス供給路67と混合ガス供給路68とが連絡する。この状態で、計量ガス供給路63から流入したキャリアガスとしての空気は連結路64を経て予混合室62を満たし、さらに連結路65を経てガス排出路66から排出される。また、ポンプ67aの駆動によってキャリアガスはキャリアガス供給路67からポート61e、61fを経て混合ガス供給路68を介して燃焼部20へ供給される。 On the other hand, when the pump 57 a is driven, the carrier gas flows from the carrier gas supply passage 57 to the metering gas supply passage 63 and into the premixing section 60 . At this time, in the premixing section 60, the control section 90 switches the ports 61a to 61f to the first connection state, thereby connecting the measurement gas supply path 63 and the connection path 64, and connecting the connection path 65 and the gas discharge path 66. are in communication with each other, and the carrier gas supply path 67 and the mixed gas supply path 68 are in communication. In this state, the air as carrier gas flowing from the metering gas supply path 63 passes through the connecting path 64 and fills the premixing chamber 62 , and then passes through the connecting path 65 and is discharged from the gas discharge path 66 . Further, the carrier gas is supplied from the carrier gas supply path 67 to the combustor 20 through the mixed gas supply path 68 via the ports 61e and 61f by driving the pump 67a.

〔保持工程〕
保持工程では、計量管52を満たす所定体積のガスG1が保持される。すなわち、図6に示すように、流路切替バルブ51のポート51a~51fは第1連結状態のままで、制御部90によってガス供給路53のガス供給弁53aが閉鎖されることで、流路切替バルブ51の流路は保持状態に切り替えられる。この保持状態において、計量管52へのガスの流れは遮断され、計量管52を満たしている所定体積の測定ガスG1はそのまま計量管52内に保持される。なお、予混合部60におけるキャリアガスの流動は流し工程と同様の状態を保っている。
[Holding process]
In the holding step, a predetermined volume of gas G1 filling the metering tube 52 is held. That is, as shown in FIG. 6, the gas supply valve 53a of the gas supply path 53 is closed by the control unit 90 while the ports 51a to 51f of the flow path switching valve 51 remain in the first connection state, whereby the flow path The flow path of the switching valve 51 is switched to the holding state. In this holding state, the flow of gas to the metering tube 52 is cut off, and the predetermined volume of measurement gas G1 filling the metering tube 52 is retained in the metering tube 52 as it is. In addition, the flow of the carrier gas in the premixing section 60 maintains the same state as in the flow process.

〔押出工程〕
押出工程では、保持工程で計量管52に保持された所定体積の測定ガスG1が、計量部50から予混合部60へ押し出される。すなわち、図7に示すように、ガス供給路53のガス供給弁53aは閉鎖されたまま、制御部90によって、ポート51a~51fが第2連結状態に切り替えられることでガス供給路53とガス排出路56とが連絡し、キャリアガス供給路57と連結路55とが連絡し、及び、連結路54と計量ガス供給路63とが連絡することで、流路切替バルブ51の流路は押出状態に切り替えられる。この押出状態において、計量管52内に保持されていた所定体積のガスG1は、キャリアガス供給路57から連結路55を経て計量管52へ流入してきたキャリアガスによって押し出され、連結路54からポート51b、51fを経て、計量ガス供給路63へ流れ込み、予混合部60へと向かう。本実施形態では、計量管52に保持された所定体積の測定ガスG1を押し出すキャリアガスの流速は、一例として、120〔ml/min〕である。なお、予混合部60におけるキャリアガスの流動は保持工程と同様の状態を保っている。
[Extrusion process]
In the extrusion process, a predetermined volume of the measurement gas G1 held in the measuring tube 52 in the holding process is pushed out from the measuring section 50 to the premixing section 60 . That is, as shown in FIG. 7, the ports 51a to 51f are switched to the second connected state by the control unit 90 while the gas supply valve 53a of the gas supply path 53 is kept closed, whereby the gas supply path 53 and the gas are discharged. The channel 56 communicates, the carrier gas supply channel 57 communicates with the connecting channel 55, and the connecting channel 54 communicates with the metering gas supply channel 63, whereby the channel of the channel switching valve 51 is pushed out. can be switched to In this extruded state, the predetermined volume of gas G1 held in the metering tube 52 is pushed out by the carrier gas flowing into the metering tube 52 from the carrier gas supply passage 57 through the connecting passage 55, and is pushed out from the connecting passage 54 to the port. 51 b and 51 f, it flows into the metering gas supply passage 63 and goes to the premixing section 60 . In this embodiment, the flow velocity of the carrier gas for pushing out the predetermined volume of the measurement gas G1 held in the measuring tube 52 is, for example, 120 [ml/min]. The flow of the carrier gas in the premixing section 60 maintains the same state as in the holding step.

〔予混合工程〕
予混合工程では、押出工程で押し出された所定体積の測定ガスG1と空気とが燃焼部20の触媒燃焼前にあらかじめ混合される。すなわち、計量ガス供給路63へ押し出された所定体積のガスG1(図7参照)が、予混合流路バルブ61のポート61a、61bを経て、連結路64を通って予混合室62に達したタイミングで、図8に示すように、制御部90は、計量ガス供給弁63a及びガス排出弁66aを閉鎖する。この状態で、所定体積の測定ガスG1は、流速がほぼゼロとなり、予混合室62内で滞留している間に拡散し、図9に示すように、キャリアガスとしての空気と混合された混合ガスG2となる。なお、予混合部60においてキャリアガス供給路67から混合ガス供給路68を経て燃焼部20へ至るキャリアガスの流れは押出工程と同様である。
[Premixing process]
In the premixing step, a predetermined volume of the measurement gas G1 extruded in the extrusion step and air are premixed before catalytic combustion in the combustion section 20 . That is, a predetermined volume of gas G1 (see FIG. 7) pushed out to the metering gas supply path 63 passes through the ports 61a and 61b of the premixing flow path valve 61, passes through the connecting path 64, and reaches the premixing chamber 62. At the timing, as shown in FIG. 8, the controller 90 closes the metering gas supply valve 63a and the gas discharge valve 66a. In this state, the predetermined volume of measurement gas G1 has a flow velocity of approximately zero, diffuses while staying in the premixing chamber 62, and as shown in FIG. It becomes gas G2. In the premixing section 60, the carrier gas flows from the carrier gas supply path 67 to the combustion section 20 via the mixed gas supply path 68 in the same manner as in the extrusion process.

〔燃焼行程〕
燃焼行程では、予混合工程によって空気と混合された測定ガスである混合ガスG2が、燃焼部20での触媒燃焼に供される。すなわち、図10に示すように、計量ガス供給弁63a及びガス排出弁66aは閉鎖されたまま、制御部90によって、予混合流路バルブ61のポート61a~61fが第2連結状態に切り替えられることで計量ガス供給路63とガス排出路66とが連絡し、キャリアガス供給路67と連結路65とが連絡し、及び、連結路64と混合ガス供給路68とが連絡する。この状態において、予混合室62内に保持されていた混合ガスG2は、キャリアガス供給路67から連結路65を経て予混合室62へ流入してきたキャリアガスによって押し出され、連結路64から予混合流路バルブ61のポート61b、61fを経て、混合ガス供給路68へ流れ込み、そして燃焼部20に供給される。本実施形態では、予混合室62に保持された混合ガスG2を押し出すキャリアガスの流速は、一例として、120〔ml/min〕である。
[Combustion process]
In the combustion process, the mixed gas G2, which is the measurement gas mixed with air in the premixing process, is subjected to catalytic combustion in the combustion section 20. FIG. That is, as shown in FIG. 10, the control unit 90 switches the ports 61a to 61f of the premixing flow path valve 61 to the second connected state while the metering gas supply valve 63a and the gas discharge valve 66a remain closed. , the metering gas supply path 63 and the gas discharge path 66 communicate, the carrier gas supply path 67 communicates with the connection path 65, and the connection path 64 communicates with the mixed gas supply path 68. In this state, the mixed gas G2 held in the premixing chamber 62 is pushed out by the carrier gas that has flowed into the premixing chamber 62 from the carrier gas supply passage 67 through the connecting passage 65, and is premixed from the connecting passage 64. Through the ports 61 b and 61 f of the flow path valve 61 , the mixed gas flows into the mixed gas supply path 68 and is supplied to the combustion section 20 . In this embodiment, the flow rate of the carrier gas that pushes out the mixed gas G2 held in the premixing chamber 62 is, for example, 120 [ml/min].

混合ガス供給路68から燃焼部20に供給された混合ガスG2は、常温のまま常温触媒214により触媒燃焼に供される。ここで、混合ガスG2は、測定ガスの燃焼に必要な空気を十分含んでいるため、混合ガスG2に含まれる測定ガスに含まれる水素ガスがより効率よく、かつより完全に燃焼することが可能となっている。 The mixed gas G2 supplied from the mixed gas supply passage 68 to the combustion section 20 is subjected to catalytic combustion by the normal temperature catalyst 214 at room temperature. Here, since the mixed gas G2 contains sufficient air necessary for combustion of the measurement gas, the hydrogen gas contained in the measurement gas contained in the mixed gas G2 can be burned more efficiently and more completely. It has become.

〔導出工程〕
導出工程では、燃焼工程により上昇した温度によって所定体積の測定ガスG1に対応する水素ガス濃度が導出される。すなわち、この混合ガスG2に含まれる水素ガスが常温触媒214に接触することで生ずる触媒燃焼により常温触媒214の温度が上昇し、その温度上昇を温度センサ212が検知する。
[Extraction process]
In the derivation step, the hydrogen gas concentration corresponding to the predetermined volume of the measurement gas G1 is derived from the temperature raised by the combustion step. That is, the temperature of the room-temperature catalyst 214 rises due to catalytic combustion caused by contact of the hydrogen gas contained in the mixed gas G2 with the room-temperature catalyst 214, and the temperature sensor 212 detects the temperature rise.

図11に示す導出部80は、温度センサ212によって検知された温度をモニタリングし、水素ガスの触媒燃焼によって生じた上昇温度ΔT(図10参照)を導出する。さらに、導出部80は、導出された上昇温度ΔTと、あらかじめ入力されている水素ガス濃度と上昇温度ΔTとの関係とから、水素ガス濃度を導出する。 A derivation unit 80 shown in FIG. 11 monitors the temperature detected by the temperature sensor 212 and derives the temperature rise ΔT (see FIG. 10) caused by catalytic combustion of hydrogen gas. Further, the derivation unit 80 derives the hydrogen gas concentration from the derived temperature rise ΔT and the previously input relationship between the hydrogen gas concentration and the temperature rise ΔT.

ここで、燃焼工程で生じた温度上昇ΔTは、直接的には混合ガスG2の燃焼に起因するものであるが、この混合ガスG2は、所定体積の測定ガスG1に起因するものである。さらに、常温触媒による触媒燃焼は、測定ガスG1に含まれる水素ガスに起因するものである。仮に、測定ガスG1にメタンガス等の水素ガス以外の可燃性ガスが含まれていても、このような可燃性ガスは常温では触媒燃焼を起こさない。よって、この燃焼工程で生じた温度上昇は所定体積の測定ガスG1に含まれる水素ガスにのみ起因するものである。 Here, the temperature rise ΔT generated in the combustion process is directly caused by the combustion of the mixed gas G2, which is caused by the predetermined volume of the measurement gas G1. Furthermore, the catalytic combustion by the normal temperature catalyst is caused by the hydrogen gas contained in the measurement gas G1. Even if the measurement gas G1 contains combustible gas other than hydrogen gas, such as methane gas, such combustible gas does not cause catalytic combustion at room temperature. Therefore, the temperature rise generated in this combustion process is caused only by the hydrogen gas contained in the predetermined volume of the measurement gas G1.

このような工程を繰り返すことで、計量部50及び予混合部60は、周期的に測定ガスを空気と十分に混合させた状態で燃焼部20に供給し、燃焼部20は、周期的に供給された混合ガスG2を常温で触媒燃焼させる。さらに、導出部80は、常温で触媒燃焼することで上昇した上昇温度ΔTによって所定体積の測定ガスG1に対応した水素ガス濃度を周期的に導出する。換言すれば、流し工程、保持工程、押出工程、燃焼工程、及び導出工程は、この順番で周期的に実施される。 By repeating such steps, the measuring unit 50 and the premixing unit 60 periodically supply the measurement gas sufficiently mixed with air to the combustion unit 20, and the combustion unit 20 periodically supplies The resulting mixed gas G2 is catalytically combusted at room temperature. Furthermore, the lead-out part 80 periodically leads out the hydrogen gas concentration corresponding to the predetermined volume of the measurement gas G1 by the temperature rise ΔT which is raised by catalytic combustion at room temperature. In other words, the pouring, holding, extruding, burning, and extracting steps are cyclically performed in this order.

なお、計量部50において計量される測定ガスに、水素ガスが燃焼するのに十分な量の空気が含まれている場合には、予混合部60を設けずに、計量された測定ガスを計量ガス供給路63から直接、燃焼部20へ供給することとしてもよい。 If the gas to be measured in the measuring unit 50 contains a sufficient amount of air to burn the hydrogen gas, the measured gas to be measured can be measured without providing the premixing unit 60. Alternatively, the gas may be supplied directly from the gas supply path 63 to the combustion section 20 .

<第2実施形態>
本発明の第2実施形態に係る水素ガス濃度計は、燃焼部20の下流に、図14に示す第2燃焼部30が設けられている点で、第1実施形態とは相違する。
<Second embodiment>
A hydrogen gas concentration meter according to the second embodiment of the present invention differs from the first embodiment in that a second combustion section 30 shown in FIG.

図14は、第2燃焼部30の構成を模式的に示す断面図である。この図に示すように、第2燃焼部30は、管材311と、温度センサ312と、ヒーター313と、顆粒状触媒314と、ストッパー部材315とを備える。管材311については、第1実施形態の管材211と同様である。また、温度センサ312については第1実施形態の温度センサ212と同様であり、その構造である熱電対素線312A、シース312B、スリーブ312C、アダプター312D(張出部312Y及び管材取付部312Zを含む)並びにケーブル312Eについても、第1実施形態の温度センサ212の構造である熱電対素線212A、シース212B、スリーブ212C、アダプター212D(張出部212Y及び管材取付部212Zを含む)並びにケーブル212Eとそれぞれ同様である。 FIG. 14 is a cross-sectional view schematically showing the configuration of the second combustion section 30. As shown in FIG. As shown in this figure, the second combustion section 30 includes a pipe member 311 , a temperature sensor 312 , a heater 313 , a granular catalyst 314 and a stopper member 315 . The pipe material 311 is the same as the pipe material 211 of the first embodiment. Further, the temperature sensor 312 is the same as the temperature sensor 212 of the first embodiment, and its structure includes a thermocouple wire 312A, a sheath 312B, a sleeve 312C, an adapter 312D (including an overhang portion 312Y and a tube mounting portion 312Z). ) and the cable 312E also include the thermocouple wire 212A, the sheath 212B, the sleeve 212C, the adapter 212D (including the projecting portion 212Y and the tube mounting portion 212Z) and the cable 212E, which are the structures of the temperature sensor 212 of the first embodiment. They are the same.

管材311は縦向きに配されており、管材311の上端に、燃焼部20からの排気路69が接続されている。管材311の下端の近傍には、排気孔311Aが形成されている。 The pipe member 311 is arranged vertically, and the upper end of the pipe member 311 is connected to the exhaust passage 69 from the combustion section 20 . 311 A of exhaust holes are formed in the vicinity of the lower end of the pipe material 311. As shown in FIG.

ここで、管材311の下端は、保護容器39の底板39Bにより閉塞されている。他方で、管材311に形成された排気孔311Aは、底板39Bよりも上側寄りに配されている。これによって、管材311内を下向きに流れ、管材311内で触媒燃焼に供された後の排ガスは、排気孔311Aを通して管材311外へ流出する。 Here, the lower end of the tube member 311 is closed by the bottom plate 39B of the protective container 39. As shown in FIG. On the other hand, the exhaust holes 311A formed in the pipe member 311 are arranged above the bottom plate 39B. As a result, the exhaust gas that flows downward in the pipe member 311 and is subjected to catalytic combustion in the pipe member 311 flows out of the pipe member 311 through the exhaust hole 311A.

ヒーター313は、管材311が挿通されたコイル型のヒーターである。このヒーター313のコイル部313Aは、少なくとも管材311の燃焼室311Bを含む範囲の周囲に巻回されている。コイル部313Aは、リード部313Bを介して定圧電源32に接続されており、定圧電源32から電圧を印加されることにより発熱する。なお、管材311内に図示しない温度センサが設けられ、 The heater 313 is a coil-type heater through which the tube member 311 is inserted. A coil portion 313A of the heater 313 is wound around a range including at least the combustion chamber 311B of the tubular member 311 . The coil portion 313A is connected to the constant-voltage power source 32 via the lead portion 313B, and generates heat when a voltage is applied from the constant-voltage power source 32 . A temperature sensor (not shown) is provided in the pipe member 311,

顆粒状触媒314の形状及び燃焼室211Bにおける充填の態様は、第1実施形態における常温触媒214と同様である。顆粒状触媒314は、たとえば、パラジウム(Pd)や白金(Pt)等の金属や金属酸化物が担持したもの等である。なお、顆粒状触媒314として、常温触媒214と同じ触媒を用いてもよい。 The shape of the granular catalyst 314 and the mode of filling in the combustion chamber 211B are the same as the normal temperature catalyst 214 in the first embodiment. The granular catalyst 314 is, for example, supported by a metal such as palladium (Pd) or platinum (Pt), or a metal oxide. As the granular catalyst 314, the same catalyst as the normal temperature catalyst 214 may be used.

ストッパー部材315については、第1実施形態のストッパー部材215と同様である。 The stopper member 315 is the same as the stopper member 215 of the first embodiment.

コイル部313Aが定圧電源32から電圧を印加されることにより発熱すると、顆粒状触媒314が所定の温度に加熱される。この加熱により、排ガス中に残留している水素ガス以外の可燃性ガスが触媒燃焼する。この加熱の際、温度センサ312により常に顆粒状触媒314の温度がモニターされ、その温度情報は導出部80から制御部90に入力され、制御部90は適宜、定圧電源32の出力を制御する。 When the coil portion 313A generates heat by applying a voltage from the constant-voltage power source 32, the granular catalyst 314 is heated to a predetermined temperature. This heating causes catalytic combustion of combustible gases other than hydrogen gas remaining in the exhaust gas. During this heating, the temperature sensor 312 constantly monitors the temperature of the granular catalyst 314 , and the temperature information is input from the derivation unit 80 to the control unit 90 , and the control unit 90 appropriately controls the output of the constant-voltage power supply 32 .

図14に示すように、保護容器39は、縦方向の寸法が横方向の寸法に比して大きい断熱性の筐体であり、管材311の上端側を除く全体を収容する。 As shown in FIG. 14, the protective container 39 is a heat-insulating casing whose vertical dimension is larger than its horizontal dimension, and accommodates the entire tube member 311 except for the upper end side.

保護容器39の天板39Aには、管材311が挿通される開口が形成されている。保護容器39の側板39Cには、リード部313Bが挿通される溝が形成されている。他方で、保護容器39の底板39Bには、スリーブ312Cが挿通される開口が形成されている。保護容器39の底板29Bは、温度センサ312の張出部312Yを支持している。 A top plate 39A of the protective container 39 is formed with an opening through which the pipe member 311 is inserted. A side plate 39C of the protective container 39 is formed with a groove through which the lead portion 313B is inserted. On the other hand, the bottom plate 39B of the protective container 39 is formed with an opening through which the sleeve 312C is inserted. The bottom plate 29B of the protective container 39 supports the overhanging portion 312Y of the temperature sensor 312. As shown in FIG.

保護容器39の背板39Dには、開口39Fが形成されており、この開口39Fには、金属製の網目状の部材である金網39Gが設けられている。すなわち、背板39Dには、網目状に仕切られた多数の開口が形成されている。これにより、燃焼部20からの排ガスが燃焼室211Bで燃焼に供されて発生した最終排ガスが、排気孔311Aを通して管材311内から保護容器39へ排出され、背板39Dの多数の開口を通して保護容器39外へ排出される。 An opening 39F is formed in the back plate 39D of the protective container 39, and the opening 39F is provided with a wire mesh 39G, which is a metallic mesh member. That is, the back plate 39D is formed with a large number of mesh-like openings. As a result, the exhaust gas from the combustion unit 20 is burned in the combustion chamber 211B, and the final exhaust gas generated is discharged from the inside of the pipe member 311 to the protective container 39 through the exhaust hole 311A, and through the many openings of the back plate 39D. 39 is discharged outside.

ここで、燃焼部20からの排ガスには、常温触媒214で触媒燃焼しなかったメタンのような炭化水素が含まれている。このような排ガスが、第2燃焼部30において、加熱を伴う顆粒状触媒314による触媒燃焼が行われることで、最終的にメタンよりも遙かに環境負荷の低い二酸化炭素が生成され、これが、最終排ガスとして外界へ排出される。 Here, the exhaust gas from the combustion unit 20 contains hydrocarbons such as methane that are not catalytically combusted by the normal temperature catalyst 214 . Such exhaust gas undergoes catalytic combustion by the granular catalyst 314 accompanied by heating in the second combustion unit 30, and finally carbon dioxide, which has a much lower environmental load than methane, is generated. It is discharged to the outside as the final exhaust gas.

図15に模式的に示す実験装置によって、燃焼部20で正しく水素ガス濃度が検出できているかどうかを検証した。まず、常温触媒214(図2参照)が装着されている燃焼部20に、後述する試験ガスを、混合ガス供給路68(図1参照)に相当する導入路100から導入し、触媒燃焼に供した。燃焼部20での触媒燃焼を経た排ガスは、保護容器29の排気路69(図2参照)に相当する排気路110から排出した。常温触媒214として、6.6質量%の白金を含む触媒(6.6%Pt-15%Pd/Al)を使用した。この常温触媒214は、図2に示すように燃焼室211Bに充填した。ただし、温度センサ212の先端表面には、図2に示すような触媒層212Sは設けず、常温触媒214が測温接点Pを覆うように燃焼部20の燃焼室211Bに充填した。 Whether or not the hydrogen gas concentration can be correctly detected in the combustion section 20 was verified using an experimental apparatus schematically shown in FIG. 15 . First, a test gas, which will be described later, is introduced into the combustion section 20 to which the room-temperature catalyst 214 (see FIG. 2) is mounted through an introduction passage 100 corresponding to the mixed gas supply passage 68 (see FIG. 1), and is supplied for catalytic combustion. did. Exhaust gas that has undergone catalytic combustion in the combustion unit 20 is discharged from an exhaust passage 110 corresponding to the exhaust passage 69 (see FIG. 2) of the protective container 29 . A catalyst containing 6.6% by mass of platinum (6.6% Pt-15% Pd/Al 2 O 3 ) was used as the normal temperature catalyst 214 . The normal temperature catalyst 214 was filled in the combustion chamber 211B as shown in FIG. However, the tip surface of the temperature sensor 212 was not provided with the catalyst layer 212S as shown in FIG.

導入路100からは、下記表1に示す組成で水素ガスとメタンガスとブタンガスとを混合した各試験ガス0.36mlを、流速85ml/minのキャリアガスとしての空気で、25℃、常圧の環境下で燃焼部20へ送出して、常温触媒214での触媒燃焼に供した。燃焼部20の温度は概ね25℃とした。燃焼部20で測定された上昇温度ΔTを、下記表1に併せて掲げる。 From the introduction path 100, 0.36 ml of each test gas, which is a mixture of hydrogen gas, methane gas, and butane gas with the composition shown in Table 1 below, is supplied with air as a carrier gas at a flow rate of 85 ml/min in an environment of 25° C. and normal pressure. It was sent to the combustion section 20 below and subjected to catalytic combustion in the normal temperature catalyst 214 . The temperature of the combustion section 20 was approximately 25°C. The temperature rise ΔT measured in the combustion section 20 is also shown in Table 1 below.

Figure 0007129580000002
Figure 0007129580000002

すなわち、水素ガスが0体積%、メタンガスが100体積%であった試験ガス1では、燃焼部20での上昇温度ΔTは0℃であった。また、水素ガスが20.1体積%、メタンガスが79.9体積%であった試験ガス2では、燃焼部20での上昇温度ΔTは13.85℃であった。また、水素ガスが50体積%、メタンガスが50体積%であった試験ガス3では、燃焼部20での上昇温度ΔTは37℃であった。また、水素ガスが50.6体積%、メタンガスが41.3体積%、ブタンガスが8.1体積%であった試験ガス4では、燃焼部20での上昇温度ΔTは37.55℃であった。さらに、水素ガスが100体積%、メタンガスが0体積%であった試験ガス5では、燃焼部20での上昇温度ΔTは73.75℃であった。 That is, in the test gas 1 containing 0% by volume of hydrogen gas and 100% by volume of methane gas, the temperature rise ΔT in the combustion section 20 was 0°C. Further, in the test gas 2 containing 20.1% by volume of hydrogen gas and 79.9% by volume of methane gas, the temperature rise ΔT in the combustion section 20 was 13.85°C. Further, in the test gas 3 containing 50% by volume of hydrogen gas and 50% by volume of methane gas, the temperature rise ΔT in the combustion section 20 was 37°C. Further, in the test gas 4 containing 50.6% by volume of hydrogen gas, 41.3% by volume of methane gas, and 8.1% by volume of butane gas, the temperature rise ΔT in the combustion section 20 was 37.55°C. . Furthermore, in test gas 5 containing 100% by volume of hydrogen gas and 0% by volume of methane gas, the temperature rise ΔT in the combustion section 20 was 73.75°C.

上記の結果、常温の燃焼部20では、試験ガスのうち水素ガスのみが触媒燃焼し、メタンガス及びブタンガスは触媒燃焼しないことが分かった。換言すると、メタンガスは常温環境下では常温触媒214での触媒燃焼せずに燃焼部20を素通りすることが分かった。 As a result, it was found that only hydrogen gas among the test gases was catalytically combusted, and methane gas and butane gas were not catalytically combusted in the normal temperature combustion unit 20 . In other words, it has been found that methane gas does not undergo catalytic combustion in the normal temperature catalyst 214 and passes through the combustion section 20 under a normal temperature environment.

また、上記表1の結果から、水素ガス濃度と上昇温度ΔTとの関係をプロットしたグラフを図16に示す。 FIG. 16 shows a graph plotting the relationship between the hydrogen gas concentration and the temperature rise ΔT from the results of Table 1 above.

まず、図16より、水素ガス濃度(x)と上昇温度ΔT(y)との関係は、下記式(1)の一次回帰直線で近似できることが分かった。 First, from FIG. 16, it was found that the relationship between the hydrogen gas concentration (x) and the temperature rise ΔT(y) can be approximated by the linear regression line of the following formula (1).

y=0.7374x・・・式(1) y=0.7374x Expression (1)

上記式(1)の決定係数(R)は0.9997と、ほぼ100%の相関関係があることが推測された。 The coefficient of determination (R 2 ) of formula (1) above was 0.9997, and it was estimated that there was a correlation of almost 100%.

10 水素ガス濃度計
20 燃焼部
214 常温触媒
30 第2燃焼部
50 計量部
60 予混合部
80 導出部
10 Hydrogen gas concentration meter 20 Combustion unit 214 Normal temperature catalyst 30 Second combustion unit 50 Weighing unit 60 Premixing unit 80 Derivation unit

Claims (3)

水素ガスを常温で触媒燃焼させる常温触媒が装着されるとともに測定ガスを常温で触媒燃焼させる燃焼部と、
前記燃焼部での燃焼による発熱を検知する温度センサと、
測定ガスを所定体積に計量して前記燃焼部へ供給する計量部と、
前記温度センサが検知した発熱による温度上昇によって前記測定ガスの水素ガス濃度を導出する導出部と、
を備える水素ガス濃度計。
a combustion unit equipped with a normal temperature catalyst for catalytically burning hydrogen gas at normal temperature and catalytically burning a measurement gas at normal temperature;
a temperature sensor that detects heat generated by combustion in the combustion unit;
a measuring unit that measures a measurement gas to a predetermined volume and supplies it to the combustion unit;
a derivation unit for deriving the hydrogen gas concentration of the measurement gas by a temperature rise due to heat generation detected by the temperature sensor;
A hydrogen gas concentration meter.
前記計量部と前記燃焼部との間に、前記計量された測定ガスと空気とを混合する予混合部を備える、請求項1に記載の水素ガス濃度計。 2. The hydrogen gas concentration meter according to claim 1, further comprising a premixing section for mixing the measured measurement gas and air between the measuring section and the combustion section. 前記燃焼部の下流に、前記燃焼部において常温での触媒燃焼に供された後の排ガスが供給されるとともに、加熱を伴う触媒燃焼が行われる第2燃焼部をさらに備える、請求項1又は請求項2に記載の水素ガス濃度計。 2. Further comprising a second combustion section downstream of said combustion section, in which exhaust gas after being subjected to catalytic combustion at room temperature in said combustion section is supplied, and catalytic combustion accompanied by heating is performed. Item 3. The hydrogen gas concentration meter according to item 2.
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