(57)【要約】    【課題】防爆体により火炎の伝播を確実に遮断する。    【解決手段】第１の防爆体１１４及び第２の防爆体１１５により素子１１２を包囲する。第１の防爆体１１４は、本体１１１に固定して設置する。第２の防爆体１１５は、第１の防爆体１１４内で、第１の防爆体１１４に対して移動可能に設置する。通常時には、第１及び第２の防爆体１１４，１１５を介する通気性を確保する。異常時には、第１の防爆体１１４のガス導入孔１１４ｂ及びガス排出孔１１４ｃを第２の防爆体１１５により閉塞させる。【選択図】  図３
2006153568.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
常温よりも高い温度状態で被検ガスに含まれる特定成分の濃度に応じた出力を発生させる濃度検出素子と、
濃度検出素子を包囲する防爆体と、を含んで構成され、
防爆体は、第１の防爆体と、濃度検出素子と第１の防爆体との間に設置された第２の防爆体と、を含んで構成され、
第１及び第２の防爆体は、ともにガス導入孔が形成され、
被検ガスは、各ガス導入孔を介して防爆体を外内方向に流通するガス計測装置。
【請求項２】
常温よりも高い温度状態で被検ガスに含まれる特定成分の濃度に応じた出力を発生させる濃度検出素子と、
濃度検出素子を包囲するとともに、被検ガスを外内方向に流通させる第１のガス導入孔が形成された第１の防爆体と、
濃度検出素子と第１の防爆体との間に設置され、濃度検出素子を実質的に包囲する第２の防爆体と、を含んで構成され、
第２の防爆体は、第２のガス導入孔が形成されるとともに、第１の防爆体内において、第１の位置から第２の位置に移動可能に設置され、
第２の防爆体が第１の位置にある状態で、第１及び第２のガス導入孔を介して第２の防爆体内と第１の防爆体外とが連通し、第２の防爆体が第２の位置にある状態で、第２の防爆体により第１のガス導入孔が閉塞されるガス計測装置。
【請求項３】
第２のガス導入孔を介する通気抵抗は、第１のガス導入孔を介する通気抵抗よりも大きい請求項２に記載のガス計測装置。
【請求項４】
第２の防爆体は、内面に対して移動方向に作用する力が所定の値に達したときに、第１の位置から第２の位置に移動する請求項２又は３に記載のガス計測装置。
【請求項５】
前記所定の値は、被検ガスを燃料又は酸化ガスとして発生する燃焼圧力である請求項４に記載のガス計測装置。
【請求項６】
濃度検出素子は、酸素イオン伝導性固体電解質を素材とする請求項２〜５のいずれかに記載のガス計測装置。
【請求項７】
第２の防爆体の位置に応じて被検ガスの正常又は異常を判定する異常判定回路を更に含んで構成される請求項２〜６のいずれかに記載のガス計測装置。
【請求項８】
異常判定回路は、濃度検出素子の単位時間当たりの出力変化量を算出するとともに、算出した出力変化量をもとに、正常又は異常を判定する請求項７に記載のガス計測装置。
【請求項９】
異常判定回路は、濃度検出素子の単位時間当たりの出力変化量が所定の値以上となるべき作動条件にあるか否かを判定するとともに、この作動状態にあると判定したときに算出した出力変化量をもとに、正常又は異常を判定する請求項８に記載のガス計測装置。
【請求項１０】
常温よりも高い温度状態で被検ガスに含まれる特定成分の濃度を検出する濃度検出手段と、
濃度検出手段を包囲するとともに、被検ガスを外内方向に流通させる通路を有する第１の保護手段と、
濃度検出手段と第１の保護手段との間に介在し、濃度検出手段を実質的に包囲するとともに、第１の保護手段を介した被検ガスを内部に流通させる通路を有する第２の保護手段と、を含んで構成され、
第２の保護手段は、第１の保護手段に対して相対的に変位可能に構成され、
第１及び第２の保護手段は、第２の保護手段内の圧力が所定の範囲内となる通常時において、第１の通気抵抗を形成する一方、第２の保護手段内の圧力が所定の範囲外となる異常時において、第２の保護手段が変位して、第１の通気抵抗とは異なる値の第２の通気抵抗を形成するガス計測装置。
【請求項１１】
第２の通気抵抗は、第１の通気抵抗よりも大きい請求項１０に記載のガス計測装置。
【請求項１２】
第２の保護手段の変位に応じて被検ガスの正常又は異常を判定する異常判定手段を更に含んで構成される請求項１０又は１１に記載のガス計測装置。
【請求項１３】
異常判定手段は、濃度検出手段の単位時間当たりの出力変化量をもとに、正常又は異常を判定する請求項１２に記載のガス計測装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガス計測装置に関し、詳細には、測定に際して濃度検出素子を加熱し、常温よりも高い温度状態とするガス計測装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、被検ガスに含まれる水素ガス又は酸素ガスの濃度を測定するガス計測装置として、酸素イオン伝導性固体電解質を素材として濃度検出素子を構成したものが知られている（特許文献１）。
近年、燃料電池システムの開発が進められている。燃料電池では、水素ガスが燃料として用いられるのが一般的である。燃料電池システムに上記のガス計測装置を採用することには、次のような安全上の問題がある。すなわち、電解質の作動温度が常温よりも高い、６００℃を上回る温度であることから、燃料電池の酸素供給管内に水素ガスが混入する事態が生じたときは、濃度検出素子が着火源となり、酸素供給管内を火炎が伝播するおそれがあることである。また、燃料供給管内に酸素ガスが混入する事態が生じた場合も、同様に火炎が伝播するおそれがある。
【０００３】
これに対し、次のような防爆型のガス計測装置が知られている。すなわち、濃度検出素子を金網状に形成した防爆体により包囲することで、防爆体の通気性を確保しつつ、酸素又は燃料供給管内に水素ガス等の異種ガスが混入した場合に、防爆体により火炎の伝播が遮断されるようにしたものである（特許文献２）。
【特許文献１】特開２０００−００９６８５号公報（段落番号００３２）
【特許文献２】特開２０００−０６５７８３号公報（図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、防爆型のガス計測装置には、次のような問題がある。すなわち、このものは、火炎の伝播を遮断する機能を１つの防爆体のみに依存するものであり、腐食又は損傷等による通気孔の拡大等、防爆体自体に欠陥が生じた場合は、この機能を充分に得ることができなくなり、安全性を確保し得ないことである。
本発明は、防爆体により火炎の伝播を確実に遮断し、安全性を確保することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、ガス計測装置を提供する。本発明に係る装置は、常温よりも高い温度状態で被検ガスに含まれる特定成分の濃度に応じた出力を発生させる濃度検出素子と、濃度検出素子を包囲するとともに、被検ガスを外内方向に流通させる第１のガス導入孔が形成された第１の防爆体と、濃度検出素子と第１の防爆体との間に設置され、濃度検出素子を実質的に包囲する第２の防爆体とを含んで構成される。第２の防爆体は、第２のガス導入孔が形成されるとともに、第１の防爆体内において、第１の位置から第２の位置に移動可能に設置される。第２の防爆体が第１の位置にある状態で、第１及び第２のガス導入孔を介して第２の防爆体内と第１の防爆体外とが連通する。他方、第２の防爆体が第２の位置にある状態で、第２の防爆体により第１のガス導入孔が閉塞される。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、第１の防爆体に欠陥（たとえば、腐食等による第１のガス導入孔の拡大）が生じた状態で酸素供給管等に異種ガスが混入したとしても、第２の防爆体が作動して、第１のガス導入孔を閉塞させることで、酸素供給管内への火炎の伝播を遮断することができる。また、第１の防爆体において、第１のガス導入孔が閉塞されることにより被検ガスの流入が阻止されるので、燃焼の継続を回避することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
以下に図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係る燃料電池システムの構成を示している。本実施形態では、ガス計測装置１（図２）が設けられており、ガス計測装置１により燃料電池２に供給される空気に含まれる酸素ガスの濃度Ｄｎが検出される。
燃料電池２は、電解質２ａにポリマを採用したものである。電解質２ａの表裏に白金系触媒層が形成され、燃料電池２のアノード２ｂ及びカソード２ｃが形成されている。
【０００８】
アノード２ｂには、燃料供給管３及び燃料戻し管４が接続されている。燃料供給管３には、高圧水素タンク５が接続されている。高圧水素タンク５には、燃料としての水素ガスが所定の圧力で圧縮されて貯蔵されている。高圧水素タンク５に貯蔵されている水素ガスは、燃料供給管３を介してアノード２ｂに供給される。燃料戻し管４は、アノード２ｂに接続される一方、燃料供給管３と接続されている。アノード２ｂから排出された水素ガス（以下「排出水素ガス」という。）は、燃料戻し管４を介してアノード２ｂに循環される。燃料戻し管４は、燃料排出管６を介して燃焼器７に接続されており、燃料排出管６には、制御弁８が介装されている。燃料排出管６を介し、排出水素ガスの一部が燃焼器７に供給される。
【０００９】
他方、カソード２ｃには、酸素供給管９及び酸素排出管１０が接続されている。酸素供給管９には、コンプレッサ１０及び加湿器１１が介装されている。カソード２ｃには、酸素供給管９を介し、コンプレッサ１０により圧縮された空気が供給される。コンプレッサ１０から送り出された空気は、加湿器１１により湿度が調整された状態でカソード２ｃに供給される。酸素排出管１０は、加湿器１１を経由して燃焼器７に接続されている。カソード２ｃから排出された空気（以下「排出空気」という。）は、酸素排出管１０を通り、加湿器１１及び燃焼器７を介して大気中に放出される。加湿器１１では、排出空気に含まれる水蒸気が抽出され、カソード２ｃに供給される空気に添加される。なお、酸素供給管９には、コンプレッサ１０の上流に流量センサ１２が設置されている。流量センサ１２は、酸素供給管９に吸入される空気の流量に応じた信号を出力する。
【００１０】
燃料電池２において、アノード２ｂ及びカソード２ｃは、電気負荷１３を介して接続されている。電気負荷１３により燃料電池２の発電電力が消費される。
本実施形態では、酸素供給管９において、加湿器１１の下流に濃度センサ１０１が設置されている。濃度センサ１０１は、アノード２ｃに供給される空気（「被検ガス」に相当する。）に含まれる酸素ガス（「特定成分」に相当する。）の濃度Ｄｎに応じた信号を出力する。濃度センサ１０１の出力信号は、コントロールユニット２０１に入力される。コントロールユニット２０１は、入力信号をもとに、濃度Ｄｎを算出するとともに、酸素供給管９に可燃ガス（ここでは、水素ガス）が混入したことを異常として検出する。すなわち、本実施形態では、濃度センサ１０１及びコントロールユニット２０１によりガス計測装置１が構成される。
【００１１】
図２は、ガス計測装置１の構成を示している。
濃度センサ１０１は、酸素供給管９に形成されたフランジ部に対し、ガスケット１０２を挟んでネジ止めされている。
濃度センサ１０１は、本体１１１と、濃度検出素子（以下、単に「素子」という。）１１２と、素子支持体１１３と、第１の防爆体１１４と、第２の防爆体１１５とを含んで構成される。
【００１２】
濃度センサ１０１は、素子１１２に酸素イオン伝導性固体電解質であるジルコニアを採用したものである。濃度センサ１０１において、素子１１２は、素子支持体１１３を介して本体１１１と結合されている。素子支持体１１３は、本体１１１と素子１１２との間のシール性や、絶縁及び断熱性を確保するためのものである。本体１１１には、リード１１６が内外に貫通させて設けられており、リード１１６を介して素子１１２とコントロールユニット２０１とが接続されている。本体１１１の端面に第１の防爆体１１４が接合されており、素子１１２及び第１の防爆体１１４が本体１１１により一体に保持されている。
【００１３】
第１の防爆体１１４は、有底円筒状に形成されるとともに、底部に隣接する部位の側壁１１４ａが金網状に形成されている。側壁１１４ａにおいて、第１の防爆体１１４のガス導入孔（「第１のガス導入孔」に相当する。）１１４ｂ及びガス排出孔１１４ｃが形成されている。第１の防爆体１１４は、本体１１１に対して素子１１２と同心に結合され、素子１１２を包囲している。
【００１４】
第２の防爆体１１５は、第１の防爆体１１４内において、第１の防爆体１１４に対して軸方向に移動可能に設置されている。第２の防爆体１１５は、第１の防爆体１１４と同様に有底円筒状に形成されるとともに、底部１１５ａに複数の通気孔１１５ｂ（「第２のガス導入孔」及び第２の防爆体１１５のガス排出孔を形成する。）が形成されている。
第２の防爆体１１５は、通常時において、本体１１１に最も近く、本体１１１の端面に当接する位置（「第１の位置」に相当し、以下「正常位置」という。）にあり、素子１１２を包囲している。この状態で、第２の防爆体１１５の側面と第１の防爆体１１４の内面とが接触し、第２の防爆体１１５に対して所定の静摩擦力（以下「保持力」という。）が作用している。保持力の大きさは、異常時に第２の防爆体１１５の底部内面に作用する圧力（すなわち、後述する燃焼圧力）を想定して設定される。通常時には、ガス導入孔１１４ｂ、ガス排出孔１１４ｃ及び通気孔１１５ｂを介して第１の防爆体１１４外（すなわち、酸素供給管９内）と第２の防爆体１１５内とが連通するため、素子１１２に空気が供給される（図３（ａ））。他方、第２の防爆体１１５が第１の防爆体１１４に対して軸方向に移動し、第１の防爆体１１４の底部と当接する位置（「第２の位置」に相当し、以下「異常位置」という。）にくると、ガス導入孔１１４ｂ及びガス排出孔１１４ｃが第２の防爆体１１５の側壁により閉塞され（通気孔１１５ｂは、第１の防爆体１１４の底部により閉塞される。）、第１の防爆体１１４内外の連通が遮断される（図３（ｂ））。
【００１５】
なお、本体１１１には、フランジ部が形成されており、このフランジ部と酸素供給管９のフランジ部とにより濃度センサ１０１と酸素供給管９とが結合されている。
本実施形態では、濃度センサ１０１を酸素ガスの濃度Ｄｎを検出するためのものとしているが、ジルコニアを採用した濃度センサ１０１によれば、被検ガス（すなわち、空気）に含まれる水蒸気の濃度を検出することもできる。
【００１６】
次に、第２の防爆体１１５の動作について、図３を参照して説明する。
本実施形態では、ガス計測装置１によりカソード２ｃに供給される空気に含まれる酸素ガスの濃度Ｄｎを検出するとともに、酸素供給管９内への水素ガスの混入を異常として検出することとしている。水素ガスが混入すると、混入した水素ガスと酸素ガスとにより素子１１２周りに可燃雰囲気が形成される。このため、素子１１２が作動温度（たとえば、６００℃）にある状態では、第２の防爆体１１５内の圧力が水素ガスの燃焼により上昇する。本実施形態では、保持力の大きさをこの燃焼圧力に設定している。このため、正常位置にある第２の防爆体１１５（図３（ａ））は、水素ガスの燃焼に伴い異常位置に移動し（図３（ｂ））、ガス導入孔１１４ｂ及びガス排出孔１１４ｃを閉塞させる。
【００１７】
次に、コントロールユニット２０１の動作について、図４に示すフローチャートを参照して説明する。
図４は、濃度検出及び異常判定ルーチンのフローチャートであり、所定の時間毎に実行される。
Ｓ１０１では、濃度センサ１０１の出力Ｖ０を読み込む。
【００１８】
Ｓ１０２では、読み込んだ出力Ｖ０をもとに、酸素ガスの濃度Ｄｎを算出する。算出した濃度Ｄｎは、コンプレッサ１０の回転数制御等に反映される。
Ｓ１０３では、燃料電池システムの作動状態が過渡状態にあるか否かを判定する。過渡状態にあるときは、Ｓ１０４へ進み、過渡状態にないときは、このルーチンを終了する。なお、本実施形態では、この判定を、流量センサ１２の出力に基づいて行うこととしている。この判定は、コンプレッサ１０の回転数や、燃料電池２の発電電力等により行うこともできる。
【００１９】
Ｓ１０４では、カウント値ＣＮＴが０であるか否かを判定する。このＳ１０４、並びに後述するＳ１０６及び１０７の処理により異常判定の実行周期が設定される。
Ｓ１０５では、出力Ｖ０を基準出力Ｍ０として記憶する。
Ｓ１０６では、カウント値ＣＮＴに１を加算する。
Ｓ１０７では、カウント値ＣＮＴが所定の値Ｔｘに達したか否かを判定する。達したときは、Ｓ１０８へ進み、達していないときは、Ｓ１０６へ進む。
【００２０】
Ｓ１０８では、出力Ｖ０から基準出力Ｍ０を減算し、出力変化量ＤＬＴＶ（＝Ｖ０−Ｍ０）を算出する。
Ｓ１０９では、算出した出力変化量ＤＬＴＶの絶対値（＝｜ＤＬＴＶ｜）が所定の値ＳＬＤＬＴＶ以上であるか否かを判定する。所定の値ＳＬＤＬＴＶ以上であるときは、Ｓ１１０へ進み、それ以外のときは、Ｓ１１１へ進む。過渡時では、第２の防爆体１１５が正常位置にあるならば、濃度Ｄｎの急速な変化に伴い出力Ｖが大きく変動するため、出力変化量ＤＬＴＶは、所定の値ＳＬＤＬＴＶ以上の大きな値として算出される（図５（ａ））。これに対し、第２の防爆体１１５が移動し、異常位置にあるならば、濃度センサ１０１における空気の交換が行われず又はこれが極端に遅くなるため、出力変化量ＤＬＴＶは、所定の値ＳＬＤＬＴＶ未満の小さな値（０を含む。）として算出される（図５（ｂ））。
【００２１】
Ｓ１１０では、正常判定を下し、判定フラグＦｊｄｇを０に設定する。
Ｓ１１１では、異常判定を下し、判定フラグＦｊｄｇを１に設定する。コントロールユニット２０１は、判定フラグＦｊｄｇを１に設定したことに伴いシステムを停止させる。
Ｓ１１２では、カウント値ＣＮＴを０に設定する。
本実施形態に関し、コントロールユニット２０１に異常判定回路が組み込まれている。また、素子１１２が濃度検出手段を、第１の防爆体１１４が第１の保護手段を、第２の防爆体１１５が第２の保護手段を、図４に示すフローチャートのＳ１０３〜１１２の処理が異常判定手段を構成する。
【００２２】
本実施形態によれば、次のような効果を得ることができる。
第１に、第１の防爆体１１４に加えて第２の防爆体１１５を設け、素子１１２を着火源とする燃焼が生じたときに、燃焼圧力により第２の防爆体１１５を移動させて、ガス導入孔１１４ｂ及びガス排出孔１１４ｃが閉塞されるようにした。このため、腐食等によるガス導入孔１１４ｂ又はガス排出孔１１４ｃの拡大等、第１の防爆体１１４に欠陥が生じた状態で酸素供給管９内に水素ガスが混入したとしても、酸素供給管９内への火炎の伝播を遮断することができる。また、第１の防爆体１１４において、ガス導入孔１１４ｂが閉塞されることで、素子１１２への水素ガスの供給を阻止し、燃焼の継続を回避することができる。
【００２３】
第２に、第２の防爆体１１５の保持力を静摩擦力により形成したことで、第２の防爆体１１５には、移動開始後、動摩擦力のみが作用することとなる。このため、燃焼圧力が高いときほど第２の防爆体１１５の移動速度が高くなり、ガス導入孔１１４ｂ等を速やかに閉塞させ、火炎の伝播を確実に遮断することができる。なお、通気孔１１５ｂを介する流通抵抗を、ガス導入孔１１４ｂ及びガス排出孔１１４ｃを介する流通抵抗と同じ又はこれよりも大きな値に設定することで、第２の防爆体１１５により第１の防爆体１１４と同等又はこれよりも顕著な防爆作用を得ることができる。
【００２４】
第３に、第２の防爆体１１５の位置に応じた濃度センサ１０１の出力特性に着目し、過渡時において、出力変化量ＤＬＴＶと所定の値ＳＬＤＬＴＶとの比較により異常（すなわち、水素ガスの混入）の有無を判定することとしたので、火炎の伝播を防止することに加え、異常を速やかに検出することができる。
第４に、異常判定を過渡時にのみ、行うこととした。定常時には、第２の防爆体１１５が正常位置にあるとしても出力変化量ＤＬＴＶが小さな値として算出される。このため、異常判定の実行時期を過渡時に制限することで、誤判定を防止することができる。なお、この実行時期の制限は、必ずしも必要なものではなく、場合に応じてＳ１０３の処理（図４）を省略することができる。
【００２５】
以上では、第１の防爆体１１４内において、第２の防爆体１１５を第１の防爆体１１４との間に作用する静摩擦力のみにより保持することとした。しかしながら、第１及び第２の防爆体１１４，１１５の間に弾性部材（たとえば、コイルバネ又は板バネ）を介装することで、保持力及び第２の防爆体１１５の移動速度を調節することができる。また、第２の防爆体１１５には、ステンレス又はセラミックス等、耐食性の高い材料を採用するとともに、表面処理（たとえば、金メッキ）を施すとよい。
【００２６】
また、以上では、素子１１２にジルコニアを採用したものについて説明したが、本発明は、これに限らず、濃度検出素子の作動温度が常温よりも高く、これが着火源となり得るものに対して広く適用することができる。すなわち、本発明は、燃料電池に供給される燃料ガスに含まれるに水素ガスの濃度を検出する濃度センサや、燃料タンク及び燃料供給管を含むアノード系からの水素ガスの漏れを検出するガス漏れセンサ等に適用することができる。
【００２７】
次に、本発明の他の実施形態について説明する。
図６は、本実施形態に係るガス計測装置を構成する濃度センサ１０１の構成を示している。本実施形態において、ガス計測装置は、濃度センサ１０１及び図示しないコントロールユニットにより構成され、先の実施形態のものと同様に構成される燃料電池システムに適用される。濃度センサ１０１は、酸素供給管に取り付けられ、燃料電池に供給される空気に含まれる酸素ガスの濃度Ｄｎに応じた信号を出力する。コントロールユニットは、先の実施形態のものと同様に構成することができ、濃度センサ１０１の出力信号をもとに、酸素ガスの濃度Ｄｎを算出するとともに、酸素供給管内への水素ガスの混入を異常として検出する。
【００２８】
濃度センサ１０１は、先の実施形態のものと同様に本体１１１、素子１１２、素子支持体１１３、第１の防爆体１１４及び第２の防爆体１１５を含んで構成される。本実施形態では、第１及び第２の防爆体１１４，１１５の軸方向の寸法（すなわち、長さ）が先の実施形態のものとは相対的に異なる。すなわち、本実施形態では、第１の防爆体１１４において、底部１１４ｄから離した部位の側壁１１４ｅが金網状に形成されて、ガス導入孔１１４ｂ及びガス排出孔１１４ｃが形成されている。また、第１の防爆体１１４には、底部１１４ｄを軸方向に貫通するガス抜き孔１１４ｆが形成されている。他方、第２の防爆体１１５は、底部１１５ａに隣接する部位１１５ｃにおいて、側壁を内外に貫通する通気孔１１５ｄ，１１５ｅが軸対称に形成されている（図７）。通気孔１１５ｄ，１１５ｅのうち、上流側に位置するもの（１１５ｄ）がガス導入孔を、下流側に位置するもの（１１５ｅ）がガス排出孔を形成する。通気孔１１５ｄ，１１５ｅは、夫々１つの孔として形成されており、通気孔１１５ｄ，１１５ｅを介する流通抵抗が、ガス導入孔１１４ｂ又はガス排出孔１１４ｃを介する流通抵抗よりも小さく設定されている。
【００２９】
第２の防爆体１１５の動作は、次のようである。第２の防爆体１１５は、通常時において、本体１１１の端面に当接する正常位置にあり、第１の防爆体１１４とともに素子１１２を包囲している（図６（ａ））。この状態で、第２の防爆体１１５の側面と第１の防爆体１１４の内面とが接触し、第２の防爆体１１５に所定の保持力が作用していることは、前述同様である。通常時には、ガス導入孔１１４ｂ及びガス排出孔１１４ｃと、通気孔１１５ｄ，１１５ｅとが本体１１１の端面から等しい距離にあり、隣接して通路を形成している。酸素供給管内への水素ガスの混入により素子１１２を着火源とする燃焼が生じると、第２の防爆体１１５が第１の防爆体１１４に対して軸方向に移動して、第１の防爆体１１４の底部に当接する異常位置にくる。この状態で、ガス導入孔１１４ｂ及びガス排出孔１１４ｃが第２の防爆体１１５の側壁により閉塞され、第１の防爆体１１４内外の連通が遮断される（図６（ｂ））。なお、第２の防爆体１１５の移動時において、第１及び第２の防爆体１１４，１１５の各底部の間に存在する空気は、ガス抜き孔１１４ｆを介して酸素供給管内に押し出される。
【００３０】
本実施形態によれば、第２の防爆体１１５の側壁によりガス導入孔１１４ｂ及びガス排出孔１１４ｃを閉塞させ、酸素供給管内への火炎の伝播を遮断することができる。第２の防爆体１１５では、底部１１５ａに孔が形成されていないので、底部１１５ａ全体に燃焼圧力を作用させ、第２の防爆体１１５を速やかに移動させることができる。また、通気孔１１５ｄ，１１５ｅを介する流通抵抗を、ガス導入孔１１４ｂ又はガス排出孔１１４ｃを介する流通抵抗よりも小さくしたことで、第２の防爆体１１５を設けたことに伴う濃度センサ１０１の応答の低下を抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の一実施形態に係る燃料電池システムの構成
【図２】同上実施形態に係るガス計測装置の構成
【図３】同上ガス計測装置の濃度センサの要部断面
【図４】本発明の一実施形態に係る濃度検出及び異常判定ルーチンのフローチャート
【図５】通常時及び異常時におけるセンサ出力特性
【図６】本発明の他の実施形態に係る濃度センサの要部断面
【図７】同上濃度センサの第２の防爆体の概観
【符号の説明】
【００３２】
１…ガス計測装置、２…燃料電池、２ａ…電解質、２ｂ…アノード、２ｃ…カソード、３…燃料供給管、４…燃料戻し管、５…高圧水素タンク、６…燃料排出管、７…燃焼器、８…制御弁、９…酸素供給管、１０…コンプレッサ、１１…加湿器、１２…流量センサ、１３…電気負荷、１０１…濃度センサ、１１１…本体、１１２…素子、１１３…素子保持体、１１４…第１の防爆体、１１４ｂ…ガス導入孔、１１４ｃ…ガス排出孔、１１５…第２の防爆体、１１５ｂ…通気孔、２０１…コントロールユニット。
【図１】
2006153568.tif 000003
【図２】
2006153568.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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