JP2010237007A

JP2010237007A - Gas sensor

Info

Publication number: JP2010237007A
Application number: JP2009084781A
Authority: JP
Inventors: Shunji Tsukabayashi; 俊二塚林; Hidetoshi Oishi; 英俊大石; Kazuhiro Okajima; 一博岡島; Akihiro Suzuki; 昭博鈴木; Hiroyuki Abe; 浩之阿部
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2009-03-31
Filing date: 2009-03-31
Publication date: 2010-10-21

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a gas sensor for reducing water attached to gas detection elements. SOLUTION: The gas sensor includes: a gas detection chamber 25 formed within a cylindrical housing 20; a base section 30 for closing an opening over the housing 20 in the vertical direction; the gas detection elements 40, 40 fixed to the base section 30, and positioned under the base section 30 in the vertical direction; a gas introduction port 24 for introducing a to-be-inspected gas to the gas detection chamber 25; and a dew condensation water guide member 50A for downwardly guiding the water condensed in the base section 30 from the base section 30 in the vertical direction. The dew condensation water guide member 50A comprises a cylindrical body 51 and is composed so as to keep the lower end of the cylindrical body 51 positioned under the gas detection element 40 in the vertical direction. COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、例えば燃料電池システムに用いられるガスセンサに関する。 The present invention relates to a gas sensor used in, for example, a fuel cell system.

例えば、固体高分子膜型燃料電池は、ＭＥＡ（膜電極接合体）を導電性のセパレータで挟んで構成された単セルを複数積層したスタックを備えており、燃料として水素ガスが供給され、酸化剤として空気（酸素）が供給されることにより発電するようになっている。 For example, a polymer electrolyte membrane fuel cell includes a stack in which a plurality of single cells each composed of a MEA (membrane electrode assembly) sandwiched between conductive separators are stacked, supplied with hydrogen gas as fuel, and oxidized Electricity is generated by supplying air (oxygen) as an agent.

また、この種の燃料電池を備えた燃料電池システムでは、カソードから排出される未反応の空気、つまり、カソードオフガス（オフガスという）は系外に排出されるのが一般的であるが、その場合には、オフガス中に水素ガスが存在しないことを確認してから排出する必要がある。このとき、水素ガスの存在を確認する水素センサを用いて監視することが行われている。 In a fuel cell system equipped with this type of fuel cell, unreacted air discharged from the cathode, that is, cathode off-gas (referred to as off-gas) is generally discharged outside the system. It is necessary to discharge after confirming that no hydrogen gas is present in the off-gas. At this time, monitoring is performed using a hydrogen sensor for confirming the presence of hydrogen gas.

このようなシステムに用いられる水素センサとしては、水素ガスを検出する検出室内に水素ガスを導入するための開口部が形成されたものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。 As a hydrogen sensor used in such a system, a sensor in which an opening for introducing hydrogen gas is formed in a detection chamber for detecting hydrogen gas has been proposed (see, for example, Patent Document 1).

特許第４０２４２１０号公報（図９）Japanese Patent No. 4024210 (FIG. 9)

しかしながら、燃料電池システムなどのように高湿（高温多湿）の環境に設置されるセンサでは、開口部から浸入した高湿蒸気によって検出室内で発生した結露水が、検出素子に付着することで検出素子の特性や耐久性が悪化するという問題があった。 However, in a sensor installed in a high-humidity (high temperature and high humidity) environment such as a fuel cell system, the dew condensation water generated in the detection chamber due to the high-humidity steam that has entered through the opening is detected by adhering to the detection element. There existed a problem that the characteristic and durability of an element deteriorated.

また、開口部から浸入した高湿蒸気が検出室内で拡散されて、検出素子やその付近に接触し、結露が発生し、検出素子に結露水が付着する可能性もある。 Further, the high-humidity vapor that has entered from the opening is diffused in the detection chamber and comes into contact with the detection element or the vicinity thereof, causing condensation, and there is a possibility that condensed water adheres to the detection element.

本発明は、前記従来の課題を解決するものであり、ガス検出素子への水の付着を低減することができるガスセンサを提供することを目的とする。 The present invention solves the above-described conventional problems, and an object thereof is to provide a gas sensor that can reduce the adhesion of water to the gas detection element.

本発明は、筒型のハウジング内に形成されるガス検出室と、前記ハウジングの鉛直方向上部の開口を閉塞するベース部と、前記ベース部の鉛直方向下方に位置するように、前記ベース部に固定されるガス検出素子と、前記ガス検出室に前記検査対象ガスを導入するガス導入口と、前記ベース部で結露した水を、前記ベース部から鉛直方向下方に導く結露水案内部材と、を備えたことを特徴とする。 The present invention provides a gas detection chamber formed in a cylindrical housing, a base portion that closes an opening in the upper vertical direction of the housing, and the base portion so as to be positioned vertically below the base portion. A fixed gas detection element, a gas introduction port for introducing the inspection target gas into the gas detection chamber, and a dew condensation water guide member for guiding water condensed at the base portion vertically downward from the base portion, It is characterized by having.

これによれば、ガス導入口からガス検出室内に導入された検査対象ガス（高湿ガスなど）が、ガス検出室内で拡散し、ベース部に接触して結露水が発生したとしても、結露水がベース部から結露水案内部材を伝って鉛直方向下方に導かれるので、ガス検出素子に結露水が付着するのを低減することが可能になる。また、ガス検出室内で拡散した検査対象ガスが、結露水案内部材によってガス検出素子に直接（ガス検出素子の近傍）に接触するのを抑制できるので、ガス検出素子に結露水が付着するのを低減することが可能になる。 According to this, even if the gas to be inspected (high-humidity gas, etc.) introduced into the gas detection chamber from the gas introduction port diffuses in the gas detection chamber and comes into contact with the base portion, Since the water is guided from the base portion through the condensed water guide member and vertically downward, it is possible to reduce the amount of condensed water adhering to the gas detection element. Further, since the gas to be inspected diffused in the gas detection chamber can be prevented from coming into direct contact with the gas detection element (in the vicinity of the gas detection element) by the dew condensation water guide member, the dew condensation water adheres to the gas detection element. It becomes possible to reduce.

このように、ガス検出素子に結露水が付着するのを低減できることにより、ガス検出素子の検出能力の向上を図ることができ、しかも結露水の付着によるガス検出素子の耐久性の悪化を抑制できる。 Thus, it is possible to improve the detection ability of the gas detection element by reducing the adhesion of the dew condensation water to the gas detection element, and it is possible to suppress the deterioration of the durability of the gas detection element due to the adhesion of the dew condensation water. .

また、前記結露水案内部材は、前記ガス検出素子を取り囲むように筒型に形成されていることを特徴とする。 The dew condensation water guide member is formed in a cylindrical shape so as to surround the gas detection element.

これによれば、結露水案内部材がガス検出素子を取り囲むように形成されているので、ガス検出室内で拡散した検査対象ガスが、ガス検出素子に付着して結露水が発生するのを効果的に抑制できる。 According to this, since the condensed water guide member is formed so as to surround the gas detection element, it is effective that the inspection target gas diffused in the gas detection chamber adheres to the gas detection element and the condensed water is generated. Can be suppressed.

また、前記結露水案内部材には、鉛直方向で前記ガス検出素子と重なる位置に孔が形成されていることを特徴とする。 Further, the dew condensation water guide member has a hole formed at a position overlapping the gas detection element in a vertical direction.

これによれば、ガス検出素子を取り囲むように結露水案内部材を筒状に形成したとしても、筒状の鉛直方向下端の開口だけではなく、開口よりも上昇した検査対象ガスを孔から筒状内に取り込むことができるので、ガス検出能力を向上できる。 According to this, even if the dew condensation water guide member is formed in a cylindrical shape so as to surround the gas detection element, not only the opening at the lower end in the vertical direction of the cylindrical shape but also the inspection target gas that has risen above the opening from the hole into the cylindrical shape Gas detection capability can be improved.

また、前記結露水案内部材の下端は、前記ガス検出素子よりも鉛直方向下方に位置していることを特徴とする。 Moreover, the lower end of the dew condensation water guide member is located vertically below the gas detection element.

これによれば、結露水案内部材を伝って流れる結露水が、ガス検出素子よりも下方に導かれるので、結露水がガス検出素子に付着するのを確実に防止することができる。 According to this, the dew condensation water flowing through the dew condensation water guide member is guided below the gas detection element, so that it is possible to reliably prevent the dew condensation water from adhering to the gas detection element.

また、前記ガス検出素子を複数有し、前記結露水案内部材は、複数の前記ガス検出素子の間に設けられる板状部材であることを特徴とする。 In addition, a plurality of the gas detection elements are provided, and the dew condensation water guide member is a plate-like member provided between the plurality of gas detection elements.

例えば、前記ガス検出素子は、ガス反応素子と温度補償素子とで構成され、前記結露水案内部材は、前記ガス反応素子と前記温度補償素子との間に設けられる板状部材であることを特徴とする。 For example, the gas detection element includes a gas reaction element and a temperature compensation element, and the condensed water guide member is a plate-like member provided between the gas reaction element and the temperature compensation element. And

なお、ガス反応素子は、検査対象ガスが触媒に接触した際に生じる燃焼反応の発熱により高温となるものであり、温度補償素子は、検査対象ガスによる燃焼反応が発生しないものであり、ガス反応素子と、温度補償素子との間の電気抵抗値の相違を利用して検査対象ガスの濃度が検出される。 The gas reaction element becomes a high temperature due to the heat generated by the combustion reaction that occurs when the inspection target gas comes into contact with the catalyst, and the temperature compensation element does not cause a combustion reaction due to the inspection target gas. The concentration of the gas to be inspected is detected by utilizing the difference in electrical resistance value between the element and the temperature compensation element.

本発明によれば、ガス検出素子への水の付着を低減することができるガスセンサを提供できる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the gas sensor which can reduce adhesion of water to a gas detection element can be provided.

本実施形態の水素センサを示す平面図である。It is a top view which shows the hydrogen sensor of this embodiment. 図１のＸ−Ｘ線断面図である。It is the XX sectional view taken on the line of FIG. 本実施形態の水素センサの内部を斜め下方から見たときの斜視図である。It is a perspective view when the inside of the hydrogen sensor of this embodiment is seen from diagonally below. 本実施形態の水素センサを示し、（ａ）は側面から見たときの断面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線断面図である。The hydrogen sensor of this embodiment is shown, (a) is sectional drawing when it sees from a side surface, (b) is the sectional view on the AA line of (a). 結露水案内部材の他の実施形態を示し、（ａ）は側面から見たときの断面図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ線断面図である。Other embodiment of a dew condensation water guide member is shown, (a) is sectional drawing when it sees from a side surface, (b) is BB sectional drawing of (a). 結露水案内部材のさらに他の実施形態を示し、（ａ）は側面から見たときの断面図、（ｂ）は（ａ）のＣ−Ｃ線断面図である。Still another embodiment of the condensed water guide member is shown, (a) is a cross-sectional view when viewed from the side, (b) is a cross-sectional view taken along line CC of (a). 結露水案内部材のさらに他の実施形態を示し、（ａ）は側面から見たときの断面図、（ｂ）は（ａ）のＤ−Ｄ線断面図である。Still another embodiment of the dew condensation water guide member is shown, (a) is a sectional view when viewed from the side, (b) is a sectional view taken along the line DD of (a).

以下、本発明に係る一実施形態について図１ないし図４を参照して説明する。
図１に示すように、本実施形態の水素センサ１（ガスセンサ）は、ケース１０の下面に形成されたハウジング２０、ベース部３０（図２参照）、ガス検出素子４０，４０、結露水案内部材５０Ａ，５０Ａなどで構成されている。 Hereinafter, an embodiment according to the present invention will be described with reference to FIGS.
As shown in FIG. 1, the hydrogen sensor 1 (gas sensor) of the present embodiment includes a housing 20, a base portion 30 (see FIG. 2), gas detection elements 40 and 40, and a condensed water guide member formed on the lower surface of the case 10. 50A, 50A, etc.

この種の水素センサ１は、例えば、燃料電池システムにおいて、燃料電池から排出されたオフガスが流れるオフガス配管１０５（図２参照）中の水素濃度を検出する場合や、その他、燃料電池システムを搭載した燃料電池自動車の車内の水素濃度を検出する場合に使用される。 This type of hydrogen sensor 1 includes, for example, a case where a hydrogen concentration in an off-gas pipe 105 (see FIG. 2) through which off-gas discharged from the fuel cell flows is detected in a fuel cell system. It is used when detecting the hydrogen concentration in the fuel cell vehicle.

ちなみに、燃料電池自動車などに搭載される固体高分子型の燃料電池では、アノードに水素ガスが、カソードに酸素を含む空気がそれぞれ供給されることにより発電が行われるが、このとき燃料電池からは高湿（高温多湿）なオフガスが排出される。また、燃料電池の下流には、カソードからのオフガス（主に高湿な空気）とアノードからのオフガス（主に水素）とを混合してオフガスに含まれる水素を希釈する希釈器が設けられており、その希釈器の下流に接続された配管（オフガス配管１０５）に本実施形態に係る水素センサ１が設けられている。 By the way, in a polymer electrolyte fuel cell mounted on a fuel cell vehicle or the like, power generation is performed by supplying hydrogen gas to the anode and air containing oxygen to the cathode. High humidity (high temperature and humidity) off-gas is discharged. In addition, a diluter is provided downstream of the fuel cell to dilute hydrogen contained in the offgas by mixing offgas from the cathode (mainly high-humidity air) and offgas from the anode (mainly hydrogen). The hydrogen sensor 1 according to the present embodiment is provided in a pipe (off-gas pipe 105) connected downstream of the diluter.

ケース１０は、例えば合成樹脂からなる直方体形状の容器であり、制御基板１１（図２参照）を収容している。ケース１０の長手方向の両端にはフランジ部１２，１２が形成されており、各フランジ部１２にはカラー１３が取り付けられている。そして、図２に示すように、各カラー１３に挿入されたボルト１４が、オフガスの流れるオフガス配管１０５に形成された取付座１０５Ａに締結されることで、水素センサ１がオフガス配管１０５に固定されるようになっている。 The case 10 is a rectangular parallelepiped container made of synthetic resin, for example, and accommodates the control board 11 (see FIG. 2). Flange portions 12 and 12 are formed at both ends in the longitudinal direction of the case 10, and a collar 13 is attached to each flange portion 12. Then, as shown in FIG. 2, the bolts 14 inserted into the respective collars 13 are fastened to a mounting seat 105 A formed on the offgas pipe 105 through which the offgas flows, whereby the hydrogen sensor 1 is fixed to the offgas pipe 105. It has become so.

制御基板１１は、ガス検出素子４０，４０からの信号に基づいて、水素濃度を算出する機能を備えている。 The control substrate 11 has a function of calculating the hydrogen concentration based on signals from the gas detection elements 40 and 40.

ハウジング２０は、筒型（略円筒状）に形成され（図３参照）、オフガス配管１０５に、後記するヒータ２９を介して嵌合している。ハウジング２０（後記するヒータ２９は省略）とオフガス配管１０５との間には、Ｏ（オー）リング２１が介設されて気密性が高められており、オフガスが漏れないようになっている。 The housing 20 is formed in a cylindrical shape (substantially cylindrical) (see FIG. 3), and is fitted to the offgas pipe 105 via a heater 29 described later. An O (O) ring 21 is interposed between the housing 20 (the heater 29 described later is omitted) and the off-gas pipe 105 to enhance the airtightness so that off-gas does not leak.

また、ハウジング２０は、図３に示すように、筒状の周壁部２２と底壁部２３とを有している。底壁部２３の中央には、円形の貫通孔が形成されており、この貫通孔がオフガスの出入口となるガス導入口２４となっている。また、ハウジング２０内がオフガスの取り込まれるガス検出室２５となっている。 Moreover, the housing 20 has the cylindrical surrounding wall part 22 and the bottom wall part 23, as shown in FIG. A circular through-hole is formed in the center of the bottom wall portion 23, and this through-hole serves as a gas inlet 24 serving as an off-gas inlet / outlet. Further, the inside of the housing 20 is a gas detection chamber 25 into which off gas is taken.

なお、ハウジング２０は、熱伝導性を有する材料、例えば、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、エポキシ等の樹脂や、金属から形成されている。これにより、ヒータ２９の熱が、ハウジング２０を介して、ガス検出室２５内に伝わるようになっている。 The housing 20 is made of a material having thermal conductivity, for example, a resin such as polyphenylene sulfide (PPS), polybutylene terephthalate (PBT), epoxy, or a metal. Thereby, the heat of the heater 29 is transmitted through the housing 20 into the gas detection chamber 25.

ガス導入口２４には、撥水フィルタ２６と防爆フィルタ２７とヒータ２８とが積層された積層体Ｓが設けられている。この積層体Ｓは、例えば、ガス検出素子４０から遠ざかるオフガス配管１０５（図２参照）に向かって、防爆フィルタ２７、ヒータ２８、撥水フィルタ２６の順で積層されることで一体に構成された、３層構造を有する薄型の円盤体である。この積層体Ｓは、ガス導入口２４に蓋をするようにハウジング２０に設けられている。 The gas inlet 24 is provided with a laminate S in which a water repellent filter 26, an explosion proof filter 27, and a heater 28 are laminated. The laminated body S is integrally formed by, for example, laminating the explosion-proof filter 27, the heater 28, and the water repellent filter 26 in this order toward the off-gas pipe 105 (see FIG. 2) moving away from the gas detection element 40. It is a thin disc body having a three-layer structure. The laminated body S is provided in the housing 20 so as to cover the gas inlet 24.

撥水フィルタ２６は、オフガス（検査対象ガス）を透過しつつ、オフ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などから構成されている。これにより、気体状のオフガスをガス検出室２５に取り込みつつ、オフガス中に含まれる液体の水分が撥水フィルタ２６ではじかれ、ガス検出室２５内に浸入しないようになっている。 The water repellent filter 26 is a filter that transmits off gas (inspection target gas) but does not transmit liquid contained in the off gas, and is made of, for example, a tetrafluoroethylene film. As a result, while the gaseous off-gas is taken into the gas detection chamber 25, the moisture of the liquid contained in the off-gas is repelled by the water repellent filter 26 and does not enter the gas detection chamber 25.

防爆フィルタ２７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 explosion-proof filter 27 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.

ヒータ２８は、撥水フィルタ２６および防爆フィルタ２７を直接的に加熱する電気ヒータであり、後記するヒータ２９と同様に、例えば、ＰＴＣ（Positive Temperature Coefficient）ヒータ、焼結体ヒータ、薄いステンレス板（ＳＵＳ板）で構成されたヒータ、ニクロム線によって構成される。ヒータ２８に電力を供給するための配線（図示しない）は、例えば、ハウジング２０内を通って制御基板１１と接続されており、制御基板１１がヒータ２８の出力を制御するようになっている。 The heater 28 is an electric heater that directly heats the water-repellent filter 26 and the explosion-proof filter 27. Like the heater 29 described later, for example, a PTC (Positive Temperature Coefficient) heater, a sintered body heater, a thin stainless steel plate ( It is comprised by the heater comprised by the SUS board) and the nichrome wire. Wiring (not shown) for supplying power to the heater 28 is connected to the control board 11 through the housing 20, for example, and the control board 11 controls the output of the heater 28.

すなわち、撥水フィルタ２６によって、液体の水分がガス検出室２５に浸入することを防止しつつ、ヒータ２８によって、ガス検出室２５内で発生した結露水（液体）、防爆フィルタ２７に付着した水を加熱、気化させて水蒸気とし、この水蒸気をハウジング２０外に積極的に排出可能となっている。その結果、結露水等の水分に遮られることなく、オフガスが、撥水フィルタ２６および防爆フィルタ２７を通過して、ガス検出室２５に出入りするようになっている。 That is, while the water repellent filter 26 prevents the liquid moisture from entering the gas detection chamber 25, the condensed water (liquid) generated in the gas detection chamber 25 by the heater 28 and the water adhering to the explosion-proof filter 27. Can be heated and vaporized to form water vapor, which can be actively discharged out of the housing 20. As a result, the off-gas passes through the water-repellent filter 26 and the explosion-proof filter 27 and enters and exits the gas detection chamber 25 without being blocked by moisture such as condensed water.

また、ハウジング２０の周壁部２２には、ヒータ２９がハウジング２０を取り囲むように設けられている。このヒータ２９も、ヒータ２８と同様にＰＴＣヒータなどで構成され、ヒータ２９からの熱がハウジング２０を介してガス検出室２５内に伝わり、ガス検出室２５内が温められる。これによって、ガス検出室２５で発生した結露水などを気化させて、水蒸気をハウジング２０外に積極的に排出するようになっている。 A heater 29 is provided on the peripheral wall portion 22 of the housing 20 so as to surround the housing 20. The heater 29 is also composed of a PTC heater or the like, similar to the heater 28, and heat from the heater 29 is transmitted to the gas detection chamber 25 through the housing 20 to warm the gas detection chamber 25. As a result, the condensed water generated in the gas detection chamber 25 is vaporized, and water vapor is actively discharged out of the housing 20.

また、燃料電池システムなどを低温環境下で使用する場合において、システム起動時に、ヒータ２８，２９を作動させることによって、外気温度などによって大きく左右されることなく、触媒を活性化温度まで迅速に上昇させることができ、水素センサ１の起動速度を短縮できる。 In addition, when the fuel cell system is used in a low temperature environment, the catalyst is rapidly raised to the activation temperature by operating the heaters 28 and 29 when the system is started, without being greatly influenced by the outside air temperature or the like. And the startup speed of the hydrogen sensor 1 can be shortened.

図３に示すように、ベース部３０は、円盤状に形成され、ハウジング２０の上端の開口２０ａを閉塞している。これにより、ガス導入口２４から導入されたオフガスがベース部３０とハウジング２０との隙間などから漏れ出ないようになっている。 As shown in FIG. 3, the base portion 30 is formed in a disk shape and closes the opening 20 a at the upper end of the housing 20. As a result, the off-gas introduced from the gas inlet 24 does not leak from the gap between the base portion 30 and the housing 20.

なお、本実施形態では、ハウジング２０とベース部３０とを別体のもので構成したが、一体に形成されたものであってもよい。 In the present embodiment, the housing 20 and the base portion 30 are configured separately, but may be integrally formed.

ガス検出素子４０，４０は、ガス検出室２５に取り込まれたオフガス中の水素濃度を検出する素子であり、ベース部３０の上下方向（鉛直方向）の下方に位置するようにガス検出室２５内に配置されている。このガス検出素子４０は、金属製のステー４１，４１を介してベース部３０に固定されており、ガス検出素子４０が取り付けられたベース部３０がケース１０（図２参照）の下面に固定されている。また、ガス検出素子４０は、制御基板１１と接続されており（図２参照）、制御基板１１が水素濃度を検出するようになっている。なお、ベース部３０も、ハウジング２０と同様に、熱伝導性を有する材料から形成されている。 The gas detection elements 40, 40 are elements for detecting the hydrogen concentration in the off-gas taken into the gas detection chamber 25, and are located in the gas detection chamber 25 so as to be positioned below the base portion 30 in the vertical direction (vertical direction). Is arranged. The gas detection element 40 is fixed to the base portion 30 via metal stays 41 and 41, and the base portion 30 to which the gas detection element 40 is attached is fixed to the lower surface of the case 10 (see FIG. 2). ing. The gas detection element 40 is connected to the control substrate 11 (see FIG. 2), and the control substrate 11 detects the hydrogen concentration. The base portion 30 is also made of a material having thermal conductivity, like the housing 20.

ガス検出素子４０の種類および数並びに配置は、水素濃度の検出方式に応じて決定される。例えば、水素濃度の検出方式が接触燃焼式である場合、一方のガス検出素子４０をガス反応素子とし、他方のガス検出素子４０を温度補償素子とした対により構成される。このように接触燃焼式である場合には、水素ガスが各素子に接触し、燃焼した際に発生する熱を利用して、ガス反応素子と温度補償素子との間の電気抵抗差に基づいて水素濃度が検出される。 The type, number, and arrangement of the gas detection elements 40 are determined according to the hydrogen concentration detection method. For example, when the hydrogen concentration detection method is a catalytic combustion method, the gas detection element 40 is configured as a gas reaction element, and the other gas detection element 40 is configured as a temperature compensation element. In the case of the contact combustion type as described above, based on the electric resistance difference between the gas reaction element and the temperature compensation element, using the heat generated when hydrogen gas contacts each element and burns. Hydrogen concentration is detected.

また、水素濃度の検出方式が半導体式である場合、ガス検出素子４０は、検出素子と検出素子との対により構成され、水素が各検出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。 Further, when the hydrogen concentration detection method is a semiconductor type, the gas detection element 40 is constituted by a pair of a detection element and a detection element, and a resistance generated when hydrogen comes in contact with or leaves from oxygen on the surface of each detection element. Based on the value, the hydrogen concentration is detected.

なお、水素濃度の検出方式としては、前記した方式に限定されず、熱伝導式、プロトン導電体式、ＦＥＴ（Field effect transistor）式など他の様々な方式においても適用可能である。 The method for detecting the hydrogen concentration is not limited to the above-described method, and can be applied to various other methods such as a heat conduction method, a proton conductor method, and an FET (Field effect transistor) method.

図４に示すように、結露水案内部材５０Ａ，５０Ａは、筒型からなる円筒体５１であり、ガス検出素子４０（ステー４１を含む）を取り囲むように構成されている（図４（ｂ）参照）。また、結露水案内部材５０Ａの上端部は、ベース部３０の表面（下面）に接するように固定され、その下端部（先端部）は、ガス検出素子４０よりも鉛直方向下方に位置するように構成されている（図４（ａ）参照）。 As shown in FIG. 4, the dew condensation water guide members 50A and 50A are cylindrical bodies 51 having a cylindrical shape, and are configured to surround the gas detection element 40 (including the stay 41) (FIG. 4B). reference). Further, the upper end portion of the condensed water guide member 50 A is fixed so as to be in contact with the surface (lower surface) of the base portion 30, and the lower end portion (front end portion) thereof is positioned below the gas detection element 40 in the vertical direction. It is configured (see FIG. 4A).

なお、結露水案内部材５０Ａの材質は、例えば、ステンレス（ＳＵＳ３０４、３１４）やアルミニウムなどの金属、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）などの樹脂、セラミックなどから選択することができる。 The material of the condensed water guide member 50A can be selected from, for example, metals such as stainless steel (SUS304, 314) and aluminum, resins such as polyphenylene sulfide (PPS), ceramics, and the like.

また、本実施形態では、結露水案内部材５０Ａの形状として、円筒形状とした場合を例に挙げて説明したが、このような形状に限定されるものではなく、角筒形状であってもよく、または図４（ｂ）に示すような断面視において内周面が円形で外周面が角形となるように内周面と外周面とが異なる形状であってもよい。また、結露水案内部材５０Ａの形状としては、外周面の形状が周方向に沿って平坦な曲面であるものに限定されず、周方向や上下方向などに向けて波型形状とし、外周面の表面積を増加させてもよい。 Further, in the present embodiment, the case where the condensed water guide member 50A has a cylindrical shape has been described as an example. However, the shape is not limited to such a shape, and may be a rectangular tube shape. Alternatively, in the cross-sectional view as shown in FIG. 4B, the inner peripheral surface may be different from the outer peripheral surface so that the inner peripheral surface is circular and the outer peripheral surface is square. Further, the shape of the condensed water guide member 50A is not limited to the shape of the outer peripheral surface being a flat curved surface along the circumferential direction, and the corrugated shape is formed in the circumferential direction, the vertical direction, etc. The surface area may be increased.

また、結露水案内部材５０Ａは、ベース部３０から下方に延びる方向が、必ずしも鉛直方向となるように限定されるものではなく、ベース部３０で発生した結露水をガス検出素子４０よりも下方に導くことができるものであれば、鉛直方向に対して傾斜していてもよい。また、結露水案内部材５０Ａは、上端部から下端部までが同一の径で形成されるものに限定されず、すり鉢形状のように異径で形成された形状（例えば、拡径する形状）などであってもよい。 Further, the condensed water guide member 50 A is not necessarily limited so that the direction extending downward from the base portion 30 is the vertical direction, and the condensed water generated in the base portion 30 is disposed below the gas detection element 40. As long as it can be guided, it may be inclined with respect to the vertical direction. In addition, the condensed water guide member 50A is not limited to the one having the same diameter from the upper end portion to the lower end portion, and has a shape formed with different diameters such as a mortar shape (for example, a shape that expands the diameter). It may be.

以上説明したように、本実施形態の水素センサ１によれば、ガス検出素子４０を設けたことにより、図４（ａ）において矢印で示すように、ガス導入口２４からガス検出室２５内に入ったオフガス（高温多湿な蒸気）が、ベース部３０に接触して結露水が発生したとしても、その結露水がベース部３０から円筒体５１の外壁を伝わって下方に導かれるので、結露水がガス検出素子４０に付着するのを低減できる。 As described above, according to the hydrogen sensor 1 of the present embodiment, the gas detection element 40 is provided, so that the gas detection port 25 enters the gas detection chamber 25 as indicated by an arrow in FIG. Even if the entered off gas (hot and humid steam) comes into contact with the base portion 30 and condensed water is generated, the condensed water is guided downward from the base portion 30 along the outer wall of the cylindrical body 51. Can be reduced from adhering to the gas detection element 40.

また、ガス導入口２４からガス検出室２５内に入ったオフガス（高湿蒸気）が拡散したとしても、オフガス（高湿蒸気）が結露水案内部材５０Ａの円筒体５１の外壁によってガス検出素子４０に直接に接触するのを抑制でき、またはガス検出素子４０の近傍（ステー４１など）に接触するのを抑制できるので、結露水がガス検出素子４０に付着するのを低減できる。 Further, even if the off-gas (high-humidity steam) that has entered the gas detection chamber 25 from the gas introduction port 24 has diffused, the off-gas (high-humidity steam) is detected by the outer wall of the cylindrical body 51 of the condensed water guide member 50A. Since it is possible to suppress direct contact with the gas detection element 40 or contact with the vicinity of the gas detection element 40 (such as the stay 41), it is possible to reduce adhesion of condensed water to the gas detection element 40.

このように、ガス検出素子４０への結露水の付着を低減できることによって、高湿環境下でのガス（水素ガス）検出能力の低下を抑制することが可能になる。しかも、ガス検出素子４０への結露水の付着を低減できることによって、結露水がガス検出素子４０に付着することによって生じるガス検出素子４０の耐久性の悪化を抑制することも可能になる。 Thus, by reducing the adhesion of condensed water to the gas detection element 40, it is possible to suppress a decrease in gas (hydrogen gas) detection capability in a high humidity environment. In addition, since it is possible to reduce the adhesion of dew condensation water to the gas detection element 40, it is also possible to suppress deterioration in durability of the gas detection element 40 caused by the dew condensation water adhering to the gas detection element 40.

また、本実施形態によれば、結露水案内部材５０Ａが筒型に形成されているので、ガス検出室２５内で拡散したオフガス（高湿蒸気）が、結露水案内部材５０Ａによってガス検出素子４０に直接に、またはガス検出素子４０の近傍に付着するのを抑制できるので、ガス検出素子４０に結露水が付着するのを効果的に抑制できる。 Further, according to the present embodiment, since the condensed water guide member 50A is formed in a cylindrical shape, the off-gas (high-humidity steam) diffused in the gas detection chamber 25 is detected by the gas detection element 40 by the condensed water guide member 50A. Therefore, it is possible to suppress the adhesion of the condensed water to the gas detection element 40 effectively.

また、本実施形態によれば、結露水案内部材５０Ａの下端がガス検出素子４０よりも鉛直方向下方に位置しているので、結露水案内部材５０Ａに付着した結露水を、確実にガス検出素子４０よりも下方に導くことができる。したがって、結露水案内部材５０Ａを伝って導かれる結露水がガス検出素子４０に付着するのを防止できる。 Further, according to the present embodiment, since the lower end of the condensed water guide member 50A is positioned below the gas detection element 40 in the vertical direction, the condensed water adhering to the condensed water guide member 50A is surely removed from the gas detection element. It can lead below 40. Therefore, it is possible to prevent the condensed water guided through the condensed water guide member 50 A from adhering to the gas detection element 40.

なお、本発明は前記した実施形態に限定されるものではなく、図５ないし図７に示す実施形態に変更することができる。 The present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be modified to the embodiment shown in FIGS.

図５に示すように、結露水案内部材５０Ａに替えて結露水案内部材５０Ｂとしてもよい。この結露水案内部材５０Ｂは、円筒体５１の壁面に孔５２，５２を貫通するようにして形成したものである（図５（ｂ）参照）。また、この孔５２は、上下方向（鉛直方向）においてガス検出素子４０と重なる位置に形成されている（図５（ａ）参照）。 As shown in FIG. 5, the condensed water guide member 50B may be used instead of the condensed water guide member 50A. The condensed water guide member 50B is formed in the wall surface of the cylindrical body 51 so as to penetrate the holes 52, 52 (see FIG. 5B). Moreover, this hole 52 is formed in the position which overlaps with the gas detection element 40 in an up-down direction (vertical direction) (refer Fig.5 (a)).

なお、孔５２，５２は、ガス検出素子４０を挟んで互いに対向する位置に設けられているが、このような配置に限定されず、対向しない位置であってもよい。また、孔５２の数は、２箇所に限定されるものではなく、１箇所であっても、３箇所以上であってもよい。また、孔５２の形状は、円形に限定されず、四角形など他の形状であってもよい。 In addition, although the holes 52 and 52 are provided in the position which mutually opposes on both sides of the gas detection element 40, it is not limited to such arrangement | positioning and the position which does not oppose may be sufficient. The number of holes 52 is not limited to two, and may be one or three or more. Moreover, the shape of the hole 52 is not limited to a circle, and may be another shape such as a quadrangle.

このような結露水案内部材５０Ｂを備えた実施形態によれば、ガス検出素子４０を取り囲むように円筒体５１を形成したとしても、円筒体５１の鉛直方向下端の開口だけではなく、円筒体５１の外側を通って上昇したオフガス（検査対象ガス）を孔５２，５２から円筒体５１内に取り込むことができるので（図５（ａ）の一点鎖線で示す矢印参照）、ガス検出能力を向上できるようになる。 According to the embodiment provided with such a dew condensation water guide member 50B, even if the cylindrical body 51 is formed so as to surround the gas detection element 40, not only the opening at the lower end in the vertical direction of the cylindrical body 51 but also the cylindrical body 51. Since the off-gas (inspection gas) that has risen through the outside of the gas can be taken into the cylindrical body 51 from the holes 52 and 52 (see the arrow indicated by the one-dot chain line in FIG. 5A), the gas detection capability can be improved. It becomes like this.

図６に示すように、結露水案内部材５０Ａに替えて結露水案内部材５０Ｃとしてもよい。この結露水案内部材５０Ｃは、円筒体５１の全体をメッシュ状に形成した円筒体５３である。なお、メッシュの目の細かさは、例えば、オフガスを透過しつつ、結露水を透過しないものに設定される。 As shown in FIG. 6, the condensed water guide member 50C may be used instead of the condensed water guide member 50A. The condensed water guide member 50C is a cylindrical body 53 in which the entire cylindrical body 51 is formed in a mesh shape. In addition, the fineness of the mesh is set to, for example, a value that transmits off-gas but does not transmit condensed water.

このような結露水案内部材５０Ｃを備えた実施形態によれば、ガス検出素子４０を取り囲むように円筒体５３に形成したとしても、円筒体５３の鉛直方向下端の開口だけではなく、円筒体５３の外側を通って上昇したオフガス（検査対象ガス）を網目状の孔から円筒体５３内に取り込むことができるので、ガス検出能力を向上できるようになる。 According to the embodiment provided with such a dew condensation water guide member 50 C, even if the cylindrical body 53 is formed so as to surround the gas detection element 40, not only the opening at the lower end in the vertical direction of the cylindrical body 53 but also the cylindrical body 53. Since the off-gas (inspection gas) that has risen through the outside of the gas can be taken into the cylindrical body 53 from the mesh-shaped holes, the gas detection capability can be improved.

なお、図６では、全体をメッシュ状としたものを例に挙げて説明したが、これに限定されるものではなく、部分的に、例えば鉛直方向の上部のみをメッシュ状としたものであってもよい。 In addition, in FIG. 6, although what gave the whole mesh shape was mentioned as an example, it was not limited to this, For example, only the upper part of the perpendicular direction was made mesh shape, for example. Also good.

図７に示すように、結露水案内部材５０Ａ〜５０Ｃに替えて結露水案内部材５０Ｄとしてもよい。結露水案内部材５０Ｄは、板状部材５４であり、ベース部３０から鉛直方向下方に延びて形成され、各ガス検出素子４０の近傍に設けられている（図７（ａ）参照）。また、結露水案内部材５０Ｄは、その平面部５４ａ（図７（ｂ）参照）がガス検出素子４０側に向くようにして、ガス検出素子４０とガス検出素子４０との間に位置している。また、結露水案内部材５０Ｄは、ガス検出素子４０よりも鉛直方向下方に延びて形成されている（図７（ａ）参照）。 As shown in FIG. 7, it is good also as a dew condensation water guide member 50D instead of the dew condensation water guide members 50A-50C. The condensed water guide member 50D is a plate-like member 54, is formed to extend downward in the vertical direction from the base portion 30, and is provided in the vicinity of each gas detection element 40 (see FIG. 7A). The condensed water guide member 50D is positioned between the gas detection element 40 and the gas detection element 40 so that the flat surface portion 54a (see FIG. 7B) faces the gas detection element 40 side. . Further, the dew condensation water guide member 50D is formed so as to extend vertically downward from the gas detection element 40 (see FIG. 7A).

このような結露水案内部材５０Ｄを備えた実施形態によれば、ガス導入口２４からガス検出室２５内に入ったオフガス（高湿蒸気）が、ベース部３０に接触して結露水が発生したとしても、その結露水がベース部３０から板状部材５４を伝わって下方に導かれるので、結露水がガス検出素子４０に付着するのを低減できる。 According to the embodiment provided with such a dew condensation water guide member 50D, the off gas (high-humidity steam) that has entered the gas detection chamber 25 from the gas introduction port 24 comes into contact with the base portion 30 to generate dew condensation water. However, since the condensed water is guided downward from the base portion 30 through the plate-like member 54, it is possible to reduce the condensed water from adhering to the gas detection element 40.

また、ガス導入口２４からガス検出室２５内に入ったオフガス（高湿蒸気）が拡散したとしても、オフガス（高湿蒸気）が板状部材５４によってガス検出素子４０に直接に接触するのを抑制でき、またはガス検出素子４０の近傍（ステー４１など）に接触するのを抑制できるので、結露水がガス検出素子４０に付着するのを低減できる。 Further, even if the off gas (high humidity steam) that has entered the gas detection chamber 25 from the gas introduction port 24 diffuses, the off gas (high humidity steam) does not directly contact the gas detection element 40 by the plate member 54. Since it can suppress or it can suppress contacting the vicinity (stay 41 etc.) of the gas detection element 40, it can reduce that dew condensation water adheres to the gas detection element 40. FIG.

なお、図７では、ひとつのガス検出素子４０に対して単一の板状部材５４を設けた場合を例に挙げて説明したが、これに限定されるものではなく、複数枚の板状部材により構成されていてもよい。また、板状部材５４は、平板状に限定されるものでは異形状であってもよい。 In FIG. 7, the case where a single plate-like member 54 is provided for one gas detection element 40 has been described as an example. However, the present invention is not limited to this, and a plurality of plate-like members are provided. It may be constituted by. Further, the plate-like member 54 is not limited to a flat plate shape, but may have a different shape.

また、本実施形態では、一方のガス検出素子４０をガス反応素子とし、もう一方のガス検出素子４０を温度補償素子とした対の構成について説明したが、これに限定されるものではなく、２対の構成（４個のガス検出素子）などであってもよい。 In the present embodiment, the configuration of the pair in which one gas detection element 40 is a gas reaction element and the other gas detection element 40 is a temperature compensation element has been described. However, the present invention is not limited to this. A pair configuration (four gas detection elements) may be used.

１水素センサ（ガスセンサ）
２０ハウジング
２４ガス導入口
２５ガス検出室
３０ベース部
４０ガス検出素子
５０Ａ〜５０Ｄ結露水案内部材
５１，５３円筒体
５２孔
５４板状部材 1 Hydrogen sensor (gas sensor)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 20 Housing 24 Gas introduction port 25 Gas detection chamber 30 Base part 40 Gas detection element 50A-50D Condensation water guide member 51,53 Cylindrical body 52 Hole 54 Plate-shaped member

Claims

筒型のハウジング内に形成されるガス検出室と、
前記ハウジングの鉛直方向上部の開口を閉塞するベース部と、
前記ベース部の鉛直方向下方に位置するように、前記ベース部に固定されるガス検出素子と、
前記ガス検出室に前記検査対象ガスを導入するガス導入口と、
前記ベース部で結露した水を、前記ベース部から鉛直方向下方に導く結露水案内部材と、を備えたことを特徴とするガスセンサ。 A gas detection chamber formed in a cylindrical housing;
A base portion that closes an opening in the upper vertical direction of the housing;
A gas detection element fixed to the base portion so as to be positioned vertically below the base portion;
A gas inlet for introducing the inspection target gas into the gas detection chamber;
A gas sensor comprising: a condensed water guide member that guides water condensed at the base portion downward in the vertical direction from the base portion.

前記結露水案内部材は、前記ガス検出素子を取り囲むように筒型に形成されていることを特徴とする請求項１に記載のガスセンサ。 The gas sensor according to claim 1, wherein the condensed water guide member is formed in a cylindrical shape so as to surround the gas detection element.

前記結露水案内部材には、鉛直方向で前記ガス検出素子と重なる位置に孔が形成されていることを特徴とする請求項２に記載のガスセンサ。 The gas sensor according to claim 2, wherein a hole is formed in the condensed water guide member at a position overlapping the gas detection element in a vertical direction.

前記結露水案内部材の下端は、前記ガス検出素子よりも鉛直方向下方に位置していることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のガスセンサ。 The gas sensor according to any one of claims 1 to 3, wherein a lower end of the dew condensation water guide member is positioned vertically below the gas detection element.

前記ガス検出素子を複数有し、
前記結露水案内部材は、複数の前記ガス検出素子の間に設けられる板状部材であることを特徴とする請求項１に記載のガスセンサ。 A plurality of the gas detection elements;
The gas sensor according to claim 1, wherein the condensed water guide member is a plate-like member provided between the plurality of gas detection elements.

前記ガス検出素子は、ガス反応素子と温度補償素子とで構成され、
前記結露水案内部材は、前記ガス反応素子と前記温度補償素子との間に設けられる板状部材であることを特徴とする請求項１に記載のガスセンサ。 The gas detection element includes a gas reaction element and a temperature compensation element,
The gas sensor according to claim 1, wherein the condensed water guide member is a plate-like member provided between the gas reaction element and the temperature compensation element.