(57)【要約】【課題】水素検出器１０において、停止中の検出素子１５への結露を低減することを目的とする。【解決手段】筐体１１に取り付けられ、先端の開口１６からその内部に被測定ガスを導入する外筒１３と、外筒１３内部に取り付けられ、測定ガス中の水素濃度を検出する検出素子１５とを含む水素検出器１０において、外筒１３の開口１６を開閉するように蓋１７を取り付ける。蓋１７は、閉状態において外筒１３の開口１６から外筒１３内部への被測定ガスの進入を防止し、開状態において外筒１３の開口１６から外筒１３内部への被測定ガスの導入を可能にするよう開閉する。水素の検出を行わない場合には蓋１７を閉状態とし、水素の検出を行う場合には蓋１７を開状態とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基体部と、
前記基体部に取り付けられ、先端の開口からその内部に被測定ガスを導入する外筒と、
前記外筒内部に取り付けられ、前記被測定ガス中の水素濃度を検出する検出素子と、
を含む水素検出器であって、
前記外筒の前記開口を開閉するように取り付けられ、閉状態において前記外筒の前記開口から前記外筒内部への前記被測定ガスの進入を防止し、開状態において前記外筒の前記開口から前記外筒内部への前記被測定ガスの導入を可能にする蓋と、
水素の検出を行わない場合には前記蓋を閉状態とし、水素の検出を行う場合には前記蓋を開状態とする蓋開閉機構と、
を有することを特徴とする水素検出器。
【請求項２】
請求項１に記載の水素検出器であって、
前記蓋開閉機構は、前記検出素子に通電されない場合には前記蓋を閉状態とし、前記検出素子へ通電された場合には前記蓋を開状態とすること
を特徴とする水素検出器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水素検出器の構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、車両の動力源として燃料電池が注目されている。燃料電池では、燃料には水素、酸化剤としては酸素を含む空気が用いられ、水素と酸素の電気化学反応により発電するものが多く用いられている。このような燃料電池は燃料として水素を用いるため、その安全性が重要な問題となる。すなわち、安全対策のためには水素が漏洩したことを示す水素検出器が必要となってくる。
【０００３】
このため、図３に示すように、燃料電池車両１０１には各所に水素漏洩を検知するための水素検出器１１３が取り付けられている。燃料電池車両１０１は乗車空間１０２と、水素タンク収納空間１０３と、エンジンルーム１０４とがそれぞれ空間として分離された状態で形成されている。水素タンク収納空間１０３には水素を貯蔵する水素タンク１０６が設けられている。水素タンク１０６は、図３に示すように複数の細長い水素タンクを組み合わせたものが用いられている。エンジンルーム１０４には燃料電池車両１０１を駆動するための燃料電池１１０と駆動用モーター１０９が設けられている。
【０００４】
このような燃料電池車両１０１において、それぞれの空間には水素検出器１１３が設けられている。乗車空間１０２には乗車空間１０２の中で最も上部にあたる天井１１５前部に水素検出器が設けられ、水素タンク収納空間１０３は、複数の水素タンク１０６の中央で水素タンク収納空間１０３の最も上部に当たる仕切り壁の天井に水素検出器１１３が設けられ、エンジンルーム１０４には、エンジンルーム１０４の中で最も上部にあたるボンネット後端部に水素検出器１１３が設けられている。さらに、図示していないが燃料電池１１０の空気極側出口配管の一部にも水素検出器１１３が配置されている。そして、これらの水素検出器１１３のうちいずれかが水素漏洩を検知すると、水素供給源を遮断し警報および換気を行うように構成されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
このような水素検出器には、白金線コイルに貴金属触媒を担持したアルミナ粒を焼結したものを検出素子に用いた接触燃焼式のものが多く用いられている。この接触燃焼式の水素検出器の白金線コイルは、素子を加熱するヒーターと、その温度を測定する測温抵抗体を兼ねるものである。水素ガスを含む空気を接触させると、触媒燃焼により検出素子温度が上昇し、白金線の抵抗値が増大する。これを温度補償素子と対にしてブリッジ電圧の変化としてガス濃度に対応した電圧を取り出すものである。接触燃焼式水素検出器は熱線型半導体式水素検出器等他の形式の水素検出器に比べて検知ガス濃度と出力（感度）との直線性が良いという特徴を持っている（例えば、特許文献２参照）。
【０００６】
このような接触燃焼式の水素検出器は触媒燃焼による検出素子の温度上昇を利用して水素ガス濃度の検出を行なっていることから、被測定ガス中に湿分が多く含まれており、結露が生じた場合には、測定誤差が大きくなってしまうという問題がある。このため、検出素子と素子保護筐体の何れかを回転させて結露を取り除く結露除去手段とを備える水素検出器が提案されている（例えば、特許文献３参照）。
【０００７】
また、燃料電池の空気極側出口配管のように、常に多くの水分が被測定ガスの中に含まれている場合には、空気極側出口配管に分岐させた分岐流路を設けてその中に水素検出器を配置し、水素ガスの検出を行わない場合には、この分岐流路に大気から湿分の少ない空気を導入して結露を防止し、水素ガスの検出を行なう際には湿分の多く含まれている燃料電池からの排ガスを分岐流路に流して水素ガスの検出を行なうようにして、検出精度の向上と結露による性能劣化を防止する方法が提案されている（例えば、特許文献４参照）。
【０００８】
更に、被測定ガスに湿分が含まれている場合には、湿分の存在によって水素ガスの検出誤差が発生することある。このような湿分による測定誤差の低減方法として、２組の検出素子を設けて湿分による測定値を補償するとともに、水素ガスの濃度と同時に湿度の測定も行うことのできる水素検出器が提案されている（例えば、特許文献１参照）。また、特許文献１には、検知部である発熱素子の発熱温度を水の沸点以上にすることによって、水素検出器の使用中の結露の発生を防止することが提案されている。
【０００９】
【特許文献１】特開２００４−１９１１６４号公報
【特許文献２】特開２００５−９８７４２号公報
【特許文献３】特開２００６−１５３４７８号公報
【特許文献４】特開２００６−１３４６４３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
一方、燃料電池車両が置かれる環境は多様に変化し、場合によっては非常に高湿度雰囲気にて運転あるいは停止される場合がある。特に高湿度雰囲気の状態で、燃料電池車両が停止状態に置かれると、車両の下側に面している水素ガスタンク収容空間には多くの湿分を含んだ外気が入り込んでくる。運転時には水素検出器の中の検出素子、あるいは温度補償素子には通電されて温度が高くなっていることから、このような高湿度雰囲気の中でも水素ガスの測定は可能であるが、燃料電池車両が停止して、水素検出器の各素子の温度が低下すると、各素子の表面に結露が発生する場合がある。このような場合には、停止に続く起動の際に、水素ガス検知器の各素子の温度が上昇してくるまでの間、計測誤差が大きく出てしまうという問題があった。
【００１１】
上記の特許文献１に開示された従来技術では、使用中の検出素子の温度を上昇させることによって使用中の結露を防止する手段については開示されているが、停止中に発生する結露に対する解決手段は開示されていない。また、特許文献３に記載の従来技術は、検出素子に付着した結露水を機械的に除去するものであることから、検出素子表面は完全な乾燥状態とはならず、検出開始後、検出素子の温度が上昇して検出素子が乾燥するまでの間は検出誤差が発生してしまう。特許文献４に記載の従来技術は、流れのある流路に設置することができる技術であるが、水素ガスタンク収容空間などのように一定の空間内の水素ガスの検出を行なう水素検出器には適用することができない。
【００１２】
このことから、燃料電池車両の停止中に所定の空間への水素ガス漏洩検出のための水素検出器において、停止中の結露による計測誤差の発生という問題はいずれの従来技術においても解決されていない問題である。
【００１３】
本発明の目的は、水素検出器停止中の検出素子への結露を低減することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明に係る水素検出器は、基体部と、前記基体部に取り付けられ、先端の開口からその内部に被測定ガスを導入する外筒と、前記外筒内部に取り付けられ、前記被測定ガス中の水素濃度を検出する検出素子と、を含む水素検出器であって、前記外筒の前記開口を開閉するように取り付けられ、閉状態において前記外筒の前記開口から前記外筒内部への前記被測定ガスの進入を防止し、開状態において前記外筒の前記開口から前記外筒内部への前記被測定ガスの導入を可能にする蓋と、水素の検出を行わない場合には前記蓋を閉状態とし、水素の検出を行う場合には前記蓋を開状態とする蓋開閉機構と、を有することを特徴とする。また、前記蓋開閉機構は、前記検出素子に通電されない場合には前記蓋を閉状態とし、前記検出素子へ通電された場合には前記蓋を開状態とすること、としても好適である。
【発明の効果】
【００１５】
本発明は、水素検出器停止中の検出素子への結露を低減することができる効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の好適な実施形態につい図面を参照しながら説明する。水素検出器１０はアンプなどが収納されて、車両などに取り付けられる固定部となる金属製の筐体１１を備えている。筐体１１の外面には金属製の外筒１３が固定されている。外筒１３は円筒形状であっても良いし、四角、六角等の多角形形状であってもかまわない。外筒１３の筐体１１への固定は、外筒１３と筐体１１との間の接続面から外筒１３の内側へのガスの進入がないようにガスタイトに接続されていれば、溶接、ビス止め等の各種の方法によって固定することができる。ビス、ボルトなどの締結具によって締結、固定する場合には、筐体１１と外筒１３との間から外筒１３の内面へのガスの侵入がないように、Ｏリング１４等の弾性シール材を用いて固定することが好適である。
【００１７】
外筒１３の先端は開口１６となっており、開口１６近傍にはブラケット２３が取り付けられている。ブラケット２３の先端には孔が備えており、このヒンジに蓋１７の孔を合わせてピン２５を差し込むことによって蓋１７を外筒１３に対して回転自在になるように保持する。蓋１７は上記のように外筒１３の先端の開口１６の近傍で回転自在に取り付けられているので、その回転によって開口１６の開閉を行なうことができる。蓋１７の先端にはアーム１８が延びており、アーム１８のピン２７はリンク２１によって筐体１１に固定されたアクチュエータ１９と接続されている。
【００１８】
外筒１３先端と蓋１７との接触面には、Ｏリング１４が取り付けられており、蓋１７が外筒１３の開口１６を塞いで閉状態とした場合に、外筒１３の外部から被測定ガスが外筒１３の内部に入り込まないようにガスシールができるように構成されている。ガスシールができればシール部材はＯリングに限られず、弾性体の平板のパッキンなどであってもよい。
【００１９】
外筒１３の内部の筐体１１には、筐体１１の表面から浮かして検出素子１５が固定されている。検出素子１５は筐体１１の内部に収納されているアンプなどの電気機器と接続線で電気的に接続されている。また、外筒１３の内側には検出素子１５から開口１６に向かって順にフレームアレスタ２９、フィルタ３１が取り付けられている。フレームアレスタ２９は多孔質の焼結金属製で、検出素子１５の熱によって火炎が発生した場合でも、その火炎が外部に出ないようにするための安全装置である。また、フィルタ３１は被測定ガスに含まれる水滴、固形物等が検出素子１５まで入り込むことを防止するものである。このフィルタ３１は、空気中に含まれている水滴となった湿分は通さないが、水蒸気の状態となっている水分は空気や水素と共に通過する。
【００２０】
次に図２を参照しながら本実施形態の水素検出器の動作について説明する。燃料電池車両が停止中は水素の検出は行われないため、水素検出器１０は図１（ａ）に示すように蓋１７が閉じた状態となっている。そして、図２のステップＳ１０１に示すように、運転者によって燃料電池車両のイグニッションキーがＯＮの位置とされると、図２のステップＳ１０２に示すように水素検出器１０の検出素子１５に通電されて水素検出が開始される。そして、水素検出が開始されると、図２のステップＳ１０３に示すように蓋１７の開動作が行なわれる。すると、図１（ｂ）に示すようにアクチュエータ１９が動作してリンク２１を引き上げ、この動作によって蓋１７を開状態とする。蓋１７が開状態となると、外筒１３の外部の被測定ガスは開口１６から外筒１３の内部に進入して検出素子１５に達して水素の検出がおこなわれる。
【００２１】
図２のステップＳ１０４に示すように、イグニッションキーがＯＦＦ位置とされない場合には、水素検出が継続されることから、水素検出器１０は通電状態となり、蓋１７は開状態が保持される。蓋１７の開状態の保持はアクチュエータ１９を短縮状態とすることによって行なう。
【００２２】
そして、図２のステップＳ１０４に示すように、イグニッションキーがＯＦＦとされると、図２のステップＳ１０５に示すように、蓋１７を閉状態とする閉動作が行なわれる。この閉動作はアクチュエータ１９を伸張させることによってリンク２１を伸ばし、蓋１７を開口１６に押し付けることによって行なう。図１（ａ）に示すように、この動作の後、蓋１７はアクチュエータ１９の伸張力によって開口１６に取り付けられているＯリング１４に押し付けられた状態となり、蓋１７と外筒１３先端との間から外筒１３外部の被測定ガスが進入しないようにガスシールができるようになっている。
【００２３】
以上述べた本実施形態では、水素検出が行なわれず、検出素子１５の温度が低い場合には、蓋１７を閉状態として被測定ガスの中に含まれている水分が検出素子１５に達しないようにしているので、水素検出器の停止中に検出素子１５に結露を低減することができるという効果を奏する。また、これによって、停止に続く起動の際の水素検出において測定誤差の発生を低減することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明に係る水素検出器の実施形態の部分断面図である。
【図２】本発明に係る水素検出器の実施形態において、動作を示すフローチャートである。
【図３】燃料電池車両における水素検出器の配置を示す図である。
【符号の説明】
【００２５】
１０，１１３  水素検出器、１１  筐体、１３  外筒、１４  Ｏリング、１５  検出素子、１６  開口、１７  蓋、１９  アクチュエータ、２１  リンク、２３  ブラケット、２５，２７  ピン、２９  フレームアレスタ、３１  フィルタ、１０１  燃料電池車両、１０２  乗車空間、１０３  水素タンク収納空間、１０４  エンジンルーム、１０６  水素タンク、１０９  駆動用モーター、１１０  燃料電池、１１５  天井。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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