センサの結露防止装置及びセンサの結露防止方法
【課題】 センサに付着した結露を払拭し、正確なガス濃度測定が行えるセンサの結露防止装置を提供する。
【解決手段】 ガスが流通する流路に臨んで配置され、その流路内を流れるガスの濃度を検出する熱触媒素子３ａを備えたセンサに付着する凝結水を取り除く結露防止装置において、熱触媒素子３ａを回転軸２ｂを中心として右回り方向と左回り方向に交互に回転させることで、熱触媒素子３ａに付着する凝結水を取り除く。この水素センサ１は、燃料電池システムを構成する水素燃焼器の後方に接続された燃焼後のガスを排出させる排気管に取り付ける。
【解決手段】 ガスが流通する流路に臨んで配置され、その流路内を流れるガスの濃度を検出する熱触媒素子３ａを備えたセンサに付着する凝結水を取り除く結露防止装置において、熱触媒素子３ａを回転軸２ｂを中心として右回り方向と左回り方向に交互に回転させることで、熱触媒素子３ａに付着する凝結水を取り除く。この水素センサ１は、燃料電池システムを構成する水素燃焼器の後方に接続された燃焼後のガスを排出させる排気管に取り付ける。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、センサの結露防止装置及びセンサの結露防止方法に関し、詳細には、センサに付着する結露を払拭させる技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、被測定ガスが流れる配管に、被測定ガス加熱用のヒーター等の如き熱源をセンサ上流部に設け、センサで測定する被測定ガスを温めて相対湿度を下げることにより、センサの結露を防止する方法がある（例えば、特許文献１など参照）。
【特許文献１】特開２００４−６９４３６号公報（第３頁及び第４頁、第１図及び第５図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
特許文献１に記載の技術によると、センサの結露を防止する為に、ガスが流れる配管若しくは被測定ガスをヒーター等により加熱して被測定ガスの相対湿度を下げる方法をとっているが、被測定ガスの湿度が十分に飽和した状態や、被測定ガス流量および流速が早い場合には、ヒーター等の熱容量を十分大きくとる必要があるので、電力消費が大きくなる。
【０００４】
また、燃料電池により電力を得るシステムでは、水素消費量が大きくなるという問題があった。また、相対湿度を適当な値以下にできない場合は、センサの結露により凝結水が溜まり、高温状態にしている触媒燃焼式等の素子が劣化、若しくは断線するという問題があった。さらには、０℃以下での環境では、凝結水がセンサ検出部や検出面を塞ぎ、ガス濃度測定が出来ないという問題点があった。
【０００５】
そこで、本発明は、センサに付着した結露を払拭し、正確なガス濃度測定が行えるセンサの結露防止装置及びセンサの結露防止方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係るセンサの結露防止装置は、流路内を流れるガスの濃度を検出する検出素子と、その流路に臨んで配置され、該検出素子をその内部に収容して保護する素子保護筐体と、少なくとも検出素子と素子保護筐体の何れかを動かして結露を取り除く結露除去手段とを備える。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、流路内を流れるガスの濃度を検出する検出素子と、その検出素子を内部に収容して保護する素子保護筐体の何れかまたは両方を動かして結露を取り除く結露除去手段を備えているので、検出素子及び素子保護筐体に付着する結露を取り除くことができ、正確なガス濃度を測定することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、本発明を適用した具体的な実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
【０００９】
本実施の形態は、燃料電池システムを構成する水素燃焼器の後方に接続された排気管内を流れる燃焼済みガス（被測定ガス）に含まれる水素ガスの濃度を測定するための水素センサに、本発明を適用したものである。
【００１０】
「第１の実施の形態」
図１は、第１の実施の形態における水素センサの断面図であり、図２は第１の実施の形態における水素センサを水素燃焼器の後方に接続された排気管に設けた例を示す要部断面図、図３は第１の実施の形態における水素センサの稼働状態を示すフローチャートである。
【００１１】
水素センサ１は、図１に示すように、結露除去手段である回転駆動機構部を構成するコイル２ａ、回転軸２ｂ、磁石２ｃ及び素子回路３と、この素子回路３上に設けられる検出素子である熱触媒素子３ａ及びヒーター３ｂと、熱触媒素子３ａを保護する素子保護筐体４と、素子保護筐体４に設けられた高分子等の撥水膜５と、センサ本体回路６と、このセンサ本体回路６を収容するセンサ本体筐体７と、熱触媒素子３ａ、ヒーター３ｂとセンサ本体回路６とを電気的に接続する螺旋状の接続線８及び端子８ａと、気密シール９とからなる。
【００１２】
前記水素センサ１には、例えば触媒燃焼式、触媒酸化式、半導体式または固体電解質式の各種センサが何れも使用できる。
【００１３】
回転駆動機構部は、コイル２ａと、該コイル２ａを巻回させる回転軸２ｂと、永久磁石などの磁石２ｃと、該磁石２ｃを固定配置させ磁路を形成するヨークからなる素子回路３とを備えた、電気モータからなる。前記回転軸２ｂには、線材を巻回してなるコイル２ａがその周面に固定されている。また、回転軸２ｂの先端側には、磁石２ｃを配置させた素子回路３が、該回転軸２ｂを中心として回転可能に取り付けられている。すなわち、コイル２ａが取り付けられた回転軸２ｂの先端に、ヨークとなる素子回路３が回転可能に取り付けられると共に、該素子回路３に形成された凹部１０の内壁面に磁石２ｃを固定配置させることで、これら磁石２ｃと素子回路３が回転軸２ｂを中心に回転可能となっている。
【００１４】
前記素子保護筐体４は、その内部に熱触媒素子３ａ、ヒーター３ｂ及び回転駆動機構部を収容するに足る大きさとされた略円筒体として形成され、センサ本体回路６を収容するセンサ本体筐体７に取り付けられている。そして、この素子保護筐体４とセンサ本体筐体７との間には、気密シール９が設けられ、この気密シール９によって前記素子保護筐体４と前記センサ本体筐体７の気密性が保たれ、それらの内部に水等が浸入しないようになされている。また、素子保護筐体４の検知側である先端には、高分子等の撥水膜５が設けられている。かかる撥水膜５は、前記熱触媒素子３ａ、ヒーター３ｂ及び素子回路３などに直接水等が付着しないように保護する役目をする。
【００１５】
前記熱触媒素子３ａ、前記ヒーター３ｂと前記センサ本体回路６は、該センサ本体回路６に設けられた端子８ａに一端を固定させ、該熱触媒素子３ａ、該ヒーター３ｂに他端を固定させ、さらに前記素子回路３の外周囲を螺旋状に巻回するようにして設けられた接続線８で電気的に接続されている。このため、熱触媒素子３ａ、ヒーター３ｂが前記回転軸２ｂを中心として右回りまたは左回りに数回回転したとしても、螺旋状とされた接続線８によって前記熱触媒素子３ａ、前記ヒーター３ｂと前記センサ本体回路６との電気的接続状態は確保される。
【００１６】
なお、接続線８は、回転軸２ｂの回転を妨げないように取り回されて配置されている。また、前記接続線８は、素子回路３の外周囲を螺旋状に巻回させたが、この素子回路３の外周囲を取り巻くように円周状に所定数巻回するようにしてもよい。
【００１７】
前記構成の水素センサ１は、図２に示すように、燃料電池システムを構成する水素燃焼器１１の後方に接続された排気管１２に、熱触媒素子３ａを含む素子回路３をその管内に臨ませるようにして取り付けられている。この水素燃焼器１１には、燃料電池スタックから排出された反応済みの水素ガスが流れる水素ガス排出管１３と、同じく発電に使用されて燃料電池スタックから排出された反応済みの酸素ガスが流れる酸素ガス排出管１４が接続されている。
【００１８】
水素燃焼器１１で燃焼された燃焼済みのガスは、後方の排気管１２から大気に排気されるが、水素ガス濃度が所定値を超えた場合はそのまま排気する訳には行かないため、そのガス濃度が前記水素センサ１によって検出された上で排気される。また、水素燃焼器１１で燃焼により発生した水は、高温の燃焼ガスに水蒸気として含まれて排気管１２内を通る。前記排気管１２および水素センサ１の温度が低い場合は、燃焼ガスに含まれる水分が前記排気管１２内や前記水素センサ１および前記水素センサ１の構成部品である熱触媒素子３ａを含む素子回路３などに凝結水として付着する。
【００１９】
そこで、本実施の形態では、次のように水素センサ１を稼働させることによって熱触媒素子３ａや素子回路３などに結露が付着しないようにする。すなわち、図３のフローチャートで示すように、ステップＳ１の処理で、水素燃焼器１１を稼働させる前に先行して水素センサ１を稼働させる。
【００２０】
次に、ステップＳ２の処理で、熱触媒素子３ａを含む素子回路３を回転軸２ｂを中心として右回り方向と左回り方向に交互に回転させる。すなわち、熱触媒素子３ａを含む素子回路３を右回りに回転させた後、左回りに回転させ、これを交互に繰り返す。この処理を行うことで、熱触媒素子３ａを含む素子回路３に付着する或いは付着した凝結水の凝集を防ぐことができる。なお、熱触媒素子３ａを含む素子回路３の回転は、連続して行ってもよく、或いは間欠的に行っても構わない。
【００２１】
そして、前記回転処理が終了したところで、次のステップＳ３の処理で、水素燃焼器１１の燃焼を開始する。この処理で、燃料電池スタックから排出された反応済みの水素ガスと酸素ガスが混合燃焼され、燃焼後のガスに含まれる水素ガスは所定濃度以下とされる。
【００２２】
次に、ステップＳ４の処理で水素燃焼器１１の燃焼が終了した後、次のステップＳ５の処理で、それまで連続して或いは間欠的に回転していた熱触媒素子３ａを含む素子回路３を一定時間引き続き回転させた後、回転を停止させる。このように、水素燃焼器１１の燃焼を停止させた後も少しの間（一定時間）素子回路３を回転させた後に停止させれば、熱触媒素子３ａや素子回路３に付着した凝結水を取り除くことが出来る。そのため、水素センサ１は、正確な水素ガス濃度を検出することができると共に、氷点下（０℃以下）でも凝結水が凍結せず水素濃度の測定が可能となる。
【００２３】
本実施の形態の水素センサ１によれば、回転駆動機構部によって熱触媒素子３ａを含む素子回路３を回転させるので、結露等が発生する環境下でも凝結水を除去することができ、触媒燃焼式や触媒酸化式においては高温となっている検出素子、半導体式においては加熱部の劣化や断線を防ぐので、センサ寿命を大幅に延ばすことができる。また、固体電解質式においては、電極表面の水分を除去するので、正確なガス濃度測定をすることができる。
【００２４】
また、本実施の形態の水素センサ１によれば、０℃以下でのセンサ稼動停止後の再稼動時には、排気管１２内の凝結水が除去され、凍結しないので解凍のための熱源を必要とせず、センサ装置を簡素化でき、かつセンサ再稼動後の測定を迅速に行うことができる。
【００２５】
また、本実施の形態の水素センサ１では、回転駆動機構部としてスリップリング等を使用しないので、発火源が無く、水素ガスを含む可燃性ガスを不用意に発火させること無く測定することができる。
【００２６】
また、本実施の形態の水素センサ１によれば、接続線８を素子回路３の周面に螺旋状または円周状に所定数（単数または複数回）巻回しているので、回転駆動機構部の回転が容易であり、また接続線８の収納部を小さくでき、構成材料を削減することができる。
【００２７】
また、本実施の形態の水素センサ１によれば、熱触媒素子３ａ、ヒーター３ｂを含む素子回路３の回転方向が、右回り方向と左回り方向に交互に回るので、回転方向の切り替え時を除き、短い接続線８でも常に回転駆動機構部を回転させることができる。
【００２８】
本実施の形態のセンサの結露防止方法によれば、水素燃焼器１１で燃焼された燃焼後のガスが水素センサ１に到達する前に、熱触媒素子３ａを含む素子回路３を回転させるため、センサ起動前の触媒燃焼式や触媒酸化式においては検出素子（熱触媒素子３ａ）が高温となる前に、半導体式においては加熱部が高温となる前に、結露等による凝結水の除去が可能となる。そして、凝結水が除去されることで、検出素子や加熱部（ヒーター３ｂ）の劣化や断線が防止され、センサ寿命を大幅に延ばすことができる。また、固体電解質式においては、電極表面の水分を除去するよう制御するので、センサ起動時から正確なガス濃度測定ができる。
【００２９】
また、本実施の形態のセンサの結露防止方法によれば、燃焼済みガスに稼動中の水素センサ１が曝されている場合にも熱触媒素子３ａを含む素子回路３を回転させているので、センサ起動中の触媒燃焼式や触媒酸化式においては高温の検出素子や半導体式においては高温の加熱部の結露等による凝結水の除去が可能となる。そして、凝結水が除去されることで、検出素子や加熱部の劣化や断線が防止され、センサ寿命を大幅に延ばすことができる。また、固体電解質式においては電極の表面の水分、前記触媒燃焼式や前記触媒酸化式や前記固体電解質式の検出面の水分を除去するよう制御するので、センサ稼動中も正確なガス濃度測定ができる。
【００３０】
また、本実施の形態のセンサの結露防止方法によれば、水素燃焼器１１の燃焼終了後に燃焼後のガスがセンサ周辺雰囲気から取り除かれた後も熱触媒素子３ａを含む素子回路３を一定時間回転させているので、凝結水またはホコリ等の異物が取り除かれると共に、凝結水等が凍結して熱触媒素子３ａを覆うことを防止できる。したがって、氷点下等でセンサを再起動した直後から正確なガス濃度測定を行うことが可能となる。
【００３１】
「第２の実施の形態」
図４は第２の実施の形態における水素センサの断面図であり、図５は第２の実施の形態における水素センサの稼働状態を示すフローチャートである。
【００３２】
第２の実施の形態の水素センサ１は、熱触媒素子３ａを含む素子回路３だけでなく素子保護筐体４もこの素子回路３と共に回転軸２ｂを中心として回転可能に構成してあり、その他の構成は、第１の実施の形態と同一構成である。なお、ここでは、第１の実施の形態と異なる部分のみについて説明するものとし、その他の説明は省略し、さらに同一構成部品については同一の符号を付すものとする。
【００３３】
本実施の形態の水素センサ１では、素子回路３と素子保護筐体４を一体化させた構造としており、回転駆動機構部によってこれらを回転軸２ｂを中心に回転可能としている。素子保護筐体４には、第１の実施の形態の素子保護筐体４には無かった底板部１５を形成し、その底板部１５の周壁に磁石２ｃを配置させる磁石収納凹部１６を形成している。そして、この素子保護筐体４の底板部１５のフランジ部１７を、前記センサ本体筐体７に形成したガイド溝１８に回転可能なように嵌め込んでガイドさせている。このガイド溝１８とフランジ部１７との間には、排気管１２から水滴などが侵入しないようになされている。
【００３４】
螺旋状とされた接続線８は、一端をセンサ本体回路６に設けた端子８ａに接続し、他端を底板部１５を貫通させて設けた端子８ａに接続させている。そして、素子回路３と該素子回路３が配置される側に突き出た端子８ａとの間に別の接続線８ｂを設け、これら素子回路３とセンサ本体回路６とを接続させている。
【００３５】
また、この水素センサ１では、底板部１５を形成したことによって素子保護筐体４の閉じられた空間部１９内に、前記熱触媒素子３ａとヒーター３ｂと素子回路３とが収容された形態とされる。そのため、本実施の形態の水素センサ１では、熱触媒素子３ａを含む素子回路３のみならず素子保護筐体４も、この素子回路３と共に回転軸２ｂを中心として回転する。
【００３６】
このように構成された水素センサ１を使用して素子回路３などに結露が付着しないようにするには、図５のフローチャートで示すように、先ずステップＳ７の処理で、水素燃焼器１１を稼働させる前に先行して水素センサ１を稼働させる。
【００３７】
次に、ステップＳ８の処理で、熱触媒素子３ａを含む素子回路３と素子保護筐体４を、回転軸２ｂを中心として右回り方向と左回り方向に交互に回転させる。すなわち、素子回路３及び素子保護筐体４を右回りに回転させた後、左回りに回転させ、これを交互に繰り返す。この処理をすることで、熱触媒素子３ａを含む素子回路３や素子保護筐体４及び撥水膜５に付着する或いは付着した凝結水の凝集を防ぐことができる。
【００３８】
なお、ここでの回転は、第１の実施の形態と同様、連続回転としてもよく、或いは間欠的に回転させてもよい。
【００３９】
前記素子回路３の回転処理が終了したところで、次のステップＳ９の処理で、水素燃焼器１１の燃焼を開始する。この処理で、燃料電池スタックから排出された反応済みの水素ガスと酸素ガスが混合燃焼され、燃焼後のガスに含まれる水素ガスは所定濃度以下とされる。
【００４０】
そして、ステップＳ１０の処理で水素燃焼器１１の燃焼が終了した後、次のステップＳ１１の処理で、それまで連続して或いは間欠的に回転していた熱触媒素子３ａを含む素子回路３及び素子保護筐体４を一定時間引き続き回転させた後、回転を停止させる。このように、水素燃焼器１１の燃焼を停止させた後も少しの間（一定時間）素子回路３及び素子保護筐体４を回転させた後に停止させれば、熱触媒素子３ａ、素子回路３、素子保護筐体４及び撥水膜５に付着した凝結水を取り除くことが出来る。そのため、水素センサ１は、正確な水素ガス濃度を検出することができると共に、氷点下（０℃以下）でも凍結せず水素濃度の測定が可能となる。
【００４１】
本実施の形態の水素センサ１によれば、熱触媒素子３ａを含む素子回路３と撥水膜５を設けた素子保護筐体４を共に回転させるので、結露等が発生する環境下でも熱触媒素子３ａ、素子回路３及び撥水膜５に付着する或いは付着した凝結水を除去することができ、検出面をクリーンな状態に確保することができる。その結果、正確なガス濃度測定を実現できる。
【００４２】
また、本実施の形態の水素センサ１によれば、０℃以下でのセンサ稼動停止後の再稼動時には凝結水が除去され、凍結しないので解凍のための熱源を必要とせず、装置を簡素化でき、かつセンサ再稼動後の測定を迅速に行うことができる。
【００４３】
また、本実施の形態の方法によれば、熱触媒素子３ａを含む素子回路３と共に素子保護筐体４も回転させているので、熱触媒素子３ａに付着する凝結水だけでなく撥水膜５にも付着する凝結水を取り除くことができ、センサ稼働中のみならなず稼働停止後の再稼働直後からもより正確なガス濃度を検出することができる。
【００４４】
「第３の実施の形態」
図６は第３の実施の形態における水素センサの断面図であり、図７は第３の実施の形態における水素センサの稼働状態を示すフローチャートである。
【００４５】
第３の実施の形態の水素センサ１は、素子回路３や素子保護筐体４を回転させるのではなく、超音波振動子を用いて素子回路３と撥水膜５を振動させることで凝結水を取り除くようにした例である。ここでは、第１の実施の形態と異なる部分についてのみ説明するものとし、その他の説明は省略し、さらに同一構成部品については同一の符号を付すものとする。
【００４６】
本実施の形態の水素センサ１では、センサ本体回路６の上に第１の超音波振動子２０を介して熱触媒素子３ａを含む素子回路３を固定させている。また、素子保護筐体４は、センサ本体回路６の上に直接配置させ、その内部にこれら熱触媒素子３ａ、素子回路３及び第１の超音波振動子２０を収容させている。
【００４７】
さらに、本実施の形態の水素センサ１では、撥水膜５に接して第２の超音波振動子２１を配置させている。第２の超音波振動子２１は、例えばリング形状とされ、撥水膜５の外周縁部分に配置されている。この第２の超音波振動子２１には、センサ本体回路６から引き出された接続線８が接続されており、図示を省略する超音波振動源からの信号によって振動するようになされている。第１の超音波振動子２０も同様に、超音波振動源からの信号によって振動するようになされている。
【００４８】
このように構成された水素センサ１を使用して熱触媒素子３ａや素子回路３などに結露が付着しないようにするには、図７のフローチャートで示すように、先ずステップＳ１３の処理で、水素燃焼器１１を稼働させる前に先行して水素センサ１を稼働させる。次に、ステップＳ１４の処理で、素子回路３と撥水膜５に設けた第１の超音波振動子２０と第２の超音波振動子２１をそれぞれ稼働させる。この処理を行うことで、熱触媒素子３ａを含む素子回路３と撥水膜５に付着する或いは付着した凝結水の凝集を防ぐことができる。
【００４９】
そして、次のステップＳ１５の処理で、水素燃焼器１１の燃焼を開始する。この処理で、燃料電池スタックから排出された反応済みの水素ガスと酸素ガスが混合燃焼され、燃焼後のガスに含まれる水素ガスは所定濃度以下とされる。
【００５０】
そして、ステップＳ１６の処理で水素燃焼器１１の燃焼が終了した後、次のステップＳ１７の処理で、それまで振動させていた第１の超音波振動子２０と第２の超音波振動子２１の稼働を一定時間行った後、停止させる。このように、水素燃焼器１１の燃焼を停止させた後も少しの間（一定時間）第１の超音波振動子２０と第２の超音波振動子２１を振動させた後に振動を停止させれば、熱触媒素子３ａ、素子回路３及び撥水膜５に付着した凝結水を取り除くことが出来る。そのため、水素センサ１は、正確な水素ガス濃度を検出することができると共に、氷点下（０℃以下）でも凍結せず水素濃度の測定が可能となる。
【００５１】
本実施の形態の水素センサ１によれば、熱触媒素子３ａを含む素子回路３及び撥水膜５を振動させる第１の超音波振動子２０及び第２の超音波振動子２１を有しているので、結露等が発生する環境下でも凝結水を除去することができ、触媒燃焼式や触媒酸化式においては高温となっている検出素子、半導体式においては加熱部の劣化や断線を防ぐので、センサ寿命を大幅に延ばすことができる。また、固体電解質式においては、電極表面の水分を除去するので、正確なガス濃度測定をすることができる。
【００５２】
また、本実施の形態の水素センサ１によれば、０℃以下でのセンサ稼動停止後の再稼動時には、排気管１２内の凝結水が除去され、凍結しないので解凍のための熱源を必要とせず、センサ装置を簡素化でき、かつセンサ再稼動後の測定を迅速に行うことができる。
【００５３】
また、本実施の形態の方法によれば、熱触媒素子３ａを含む素子回路３及び撥水膜５を振動させているので、熱触媒素子３ａに付着する凝結水だけでなく撥水膜５にも付着する凝結水を取り除くことができ、センサ稼働中のみならなず稼働停止後の再稼働直後からもより一層正確なガス濃度を検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】第１の実施の形態における水素センサの断面図である。
【図２】第１の実施の形態における水素センサを水素燃焼器の後方に接続された排気管に設けた例を示す要部断面図である。
【図３】第１の実施の形態における水素センサの稼働状態を示すフローチャートである。
【図４】第２の実施の形態における水素センサの断面図である。
【図５】第２の実施の形態における水素センサの稼働状態を示すフローチャートである。
【図６】第３の実施の形態における水素センサの断面図である。
【図７】第３の実施の形態における水素センサの稼働状態を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００５５】
１…水素センサ
２ａ…コイル（回転駆動機構部）
２ｂ…回転軸（回転駆動機構部）
２ｃ…磁石（回転駆動機構部）
３…素子回路
３ａ…熱触媒素子
３ｂ…ヒーター
４…素子保護筐体
５…撥水膜
６…センサ本体回路
７…センサ本体筐体
８…螺旋状の接続線
８ａ…端子
９…気密シール
１１…水素燃焼器
１２…排気管
２０…第１の超音波振動子（結露除去手段）
２１…第２の超音波振動子（結露除去手段）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、センサの結露防止装置及びセンサの結露防止方法に関し、詳細には、センサに付着する結露を払拭させる技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、被測定ガスが流れる配管に、被測定ガス加熱用のヒーター等の如き熱源をセンサ上流部に設け、センサで測定する被測定ガスを温めて相対湿度を下げることにより、センサの結露を防止する方法がある（例えば、特許文献１など参照）。
【特許文献１】特開２００４−６９４３６号公報（第３頁及び第４頁、第１図及び第５図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
特許文献１に記載の技術によると、センサの結露を防止する為に、ガスが流れる配管若しくは被測定ガスをヒーター等により加熱して被測定ガスの相対湿度を下げる方法をとっているが、被測定ガスの湿度が十分に飽和した状態や、被測定ガス流量および流速が早い場合には、ヒーター等の熱容量を十分大きくとる必要があるので、電力消費が大きくなる。
【０００４】
また、燃料電池により電力を得るシステムでは、水素消費量が大きくなるという問題があった。また、相対湿度を適当な値以下にできない場合は、センサの結露により凝結水が溜まり、高温状態にしている触媒燃焼式等の素子が劣化、若しくは断線するという問題があった。さらには、０℃以下での環境では、凝結水がセンサ検出部や検出面を塞ぎ、ガス濃度測定が出来ないという問題点があった。
【０００５】
そこで、本発明は、センサに付着した結露を払拭し、正確なガス濃度測定が行えるセンサの結露防止装置及びセンサの結露防止方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係るセンサの結露防止装置は、流路内を流れるガスの濃度を検出する検出素子と、その流路に臨んで配置され、該検出素子をその内部に収容して保護する素子保護筐体と、少なくとも検出素子と素子保護筐体の何れかを動かして結露を取り除く結露除去手段とを備える。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、流路内を流れるガスの濃度を検出する検出素子と、その検出素子を内部に収容して保護する素子保護筐体の何れかまたは両方を動かして結露を取り除く結露除去手段を備えているので、検出素子及び素子保護筐体に付着する結露を取り除くことができ、正確なガス濃度を測定することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、本発明を適用した具体的な実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
【０００９】
本実施の形態は、燃料電池システムを構成する水素燃焼器の後方に接続された排気管内を流れる燃焼済みガス（被測定ガス）に含まれる水素ガスの濃度を測定するための水素センサに、本発明を適用したものである。
【００１０】
「第１の実施の形態」
図１は、第１の実施の形態における水素センサの断面図であり、図２は第１の実施の形態における水素センサを水素燃焼器の後方に接続された排気管に設けた例を示す要部断面図、図３は第１の実施の形態における水素センサの稼働状態を示すフローチャートである。
【００１１】
水素センサ１は、図１に示すように、結露除去手段である回転駆動機構部を構成するコイル２ａ、回転軸２ｂ、磁石２ｃ及び素子回路３と、この素子回路３上に設けられる検出素子である熱触媒素子３ａ及びヒーター３ｂと、熱触媒素子３ａを保護する素子保護筐体４と、素子保護筐体４に設けられた高分子等の撥水膜５と、センサ本体回路６と、このセンサ本体回路６を収容するセンサ本体筐体７と、熱触媒素子３ａ、ヒーター３ｂとセンサ本体回路６とを電気的に接続する螺旋状の接続線８及び端子８ａと、気密シール９とからなる。
【００１２】
前記水素センサ１には、例えば触媒燃焼式、触媒酸化式、半導体式または固体電解質式の各種センサが何れも使用できる。
【００１３】
回転駆動機構部は、コイル２ａと、該コイル２ａを巻回させる回転軸２ｂと、永久磁石などの磁石２ｃと、該磁石２ｃを固定配置させ磁路を形成するヨークからなる素子回路３とを備えた、電気モータからなる。前記回転軸２ｂには、線材を巻回してなるコイル２ａがその周面に固定されている。また、回転軸２ｂの先端側には、磁石２ｃを配置させた素子回路３が、該回転軸２ｂを中心として回転可能に取り付けられている。すなわち、コイル２ａが取り付けられた回転軸２ｂの先端に、ヨークとなる素子回路３が回転可能に取り付けられると共に、該素子回路３に形成された凹部１０の内壁面に磁石２ｃを固定配置させることで、これら磁石２ｃと素子回路３が回転軸２ｂを中心に回転可能となっている。
【００１４】
前記素子保護筐体４は、その内部に熱触媒素子３ａ、ヒーター３ｂ及び回転駆動機構部を収容するに足る大きさとされた略円筒体として形成され、センサ本体回路６を収容するセンサ本体筐体７に取り付けられている。そして、この素子保護筐体４とセンサ本体筐体７との間には、気密シール９が設けられ、この気密シール９によって前記素子保護筐体４と前記センサ本体筐体７の気密性が保たれ、それらの内部に水等が浸入しないようになされている。また、素子保護筐体４の検知側である先端には、高分子等の撥水膜５が設けられている。かかる撥水膜５は、前記熱触媒素子３ａ、ヒーター３ｂ及び素子回路３などに直接水等が付着しないように保護する役目をする。
【００１５】
前記熱触媒素子３ａ、前記ヒーター３ｂと前記センサ本体回路６は、該センサ本体回路６に設けられた端子８ａに一端を固定させ、該熱触媒素子３ａ、該ヒーター３ｂに他端を固定させ、さらに前記素子回路３の外周囲を螺旋状に巻回するようにして設けられた接続線８で電気的に接続されている。このため、熱触媒素子３ａ、ヒーター３ｂが前記回転軸２ｂを中心として右回りまたは左回りに数回回転したとしても、螺旋状とされた接続線８によって前記熱触媒素子３ａ、前記ヒーター３ｂと前記センサ本体回路６との電気的接続状態は確保される。
【００１６】
なお、接続線８は、回転軸２ｂの回転を妨げないように取り回されて配置されている。また、前記接続線８は、素子回路３の外周囲を螺旋状に巻回させたが、この素子回路３の外周囲を取り巻くように円周状に所定数巻回するようにしてもよい。
【００１７】
前記構成の水素センサ１は、図２に示すように、燃料電池システムを構成する水素燃焼器１１の後方に接続された排気管１２に、熱触媒素子３ａを含む素子回路３をその管内に臨ませるようにして取り付けられている。この水素燃焼器１１には、燃料電池スタックから排出された反応済みの水素ガスが流れる水素ガス排出管１３と、同じく発電に使用されて燃料電池スタックから排出された反応済みの酸素ガスが流れる酸素ガス排出管１４が接続されている。
【００１８】
水素燃焼器１１で燃焼された燃焼済みのガスは、後方の排気管１２から大気に排気されるが、水素ガス濃度が所定値を超えた場合はそのまま排気する訳には行かないため、そのガス濃度が前記水素センサ１によって検出された上で排気される。また、水素燃焼器１１で燃焼により発生した水は、高温の燃焼ガスに水蒸気として含まれて排気管１２内を通る。前記排気管１２および水素センサ１の温度が低い場合は、燃焼ガスに含まれる水分が前記排気管１２内や前記水素センサ１および前記水素センサ１の構成部品である熱触媒素子３ａを含む素子回路３などに凝結水として付着する。
【００１９】
そこで、本実施の形態では、次のように水素センサ１を稼働させることによって熱触媒素子３ａや素子回路３などに結露が付着しないようにする。すなわち、図３のフローチャートで示すように、ステップＳ１の処理で、水素燃焼器１１を稼働させる前に先行して水素センサ１を稼働させる。
【００２０】
次に、ステップＳ２の処理で、熱触媒素子３ａを含む素子回路３を回転軸２ｂを中心として右回り方向と左回り方向に交互に回転させる。すなわち、熱触媒素子３ａを含む素子回路３を右回りに回転させた後、左回りに回転させ、これを交互に繰り返す。この処理を行うことで、熱触媒素子３ａを含む素子回路３に付着する或いは付着した凝結水の凝集を防ぐことができる。なお、熱触媒素子３ａを含む素子回路３の回転は、連続して行ってもよく、或いは間欠的に行っても構わない。
【００２１】
そして、前記回転処理が終了したところで、次のステップＳ３の処理で、水素燃焼器１１の燃焼を開始する。この処理で、燃料電池スタックから排出された反応済みの水素ガスと酸素ガスが混合燃焼され、燃焼後のガスに含まれる水素ガスは所定濃度以下とされる。
【００２２】
次に、ステップＳ４の処理で水素燃焼器１１の燃焼が終了した後、次のステップＳ５の処理で、それまで連続して或いは間欠的に回転していた熱触媒素子３ａを含む素子回路３を一定時間引き続き回転させた後、回転を停止させる。このように、水素燃焼器１１の燃焼を停止させた後も少しの間（一定時間）素子回路３を回転させた後に停止させれば、熱触媒素子３ａや素子回路３に付着した凝結水を取り除くことが出来る。そのため、水素センサ１は、正確な水素ガス濃度を検出することができると共に、氷点下（０℃以下）でも凝結水が凍結せず水素濃度の測定が可能となる。
【００２３】
本実施の形態の水素センサ１によれば、回転駆動機構部によって熱触媒素子３ａを含む素子回路３を回転させるので、結露等が発生する環境下でも凝結水を除去することができ、触媒燃焼式や触媒酸化式においては高温となっている検出素子、半導体式においては加熱部の劣化や断線を防ぐので、センサ寿命を大幅に延ばすことができる。また、固体電解質式においては、電極表面の水分を除去するので、正確なガス濃度測定をすることができる。
【００２４】
また、本実施の形態の水素センサ１によれば、０℃以下でのセンサ稼動停止後の再稼動時には、排気管１２内の凝結水が除去され、凍結しないので解凍のための熱源を必要とせず、センサ装置を簡素化でき、かつセンサ再稼動後の測定を迅速に行うことができる。
【００２５】
また、本実施の形態の水素センサ１では、回転駆動機構部としてスリップリング等を使用しないので、発火源が無く、水素ガスを含む可燃性ガスを不用意に発火させること無く測定することができる。
【００２６】
また、本実施の形態の水素センサ１によれば、接続線８を素子回路３の周面に螺旋状または円周状に所定数（単数または複数回）巻回しているので、回転駆動機構部の回転が容易であり、また接続線８の収納部を小さくでき、構成材料を削減することができる。
【００２７】
また、本実施の形態の水素センサ１によれば、熱触媒素子３ａ、ヒーター３ｂを含む素子回路３の回転方向が、右回り方向と左回り方向に交互に回るので、回転方向の切り替え時を除き、短い接続線８でも常に回転駆動機構部を回転させることができる。
【００２８】
本実施の形態のセンサの結露防止方法によれば、水素燃焼器１１で燃焼された燃焼後のガスが水素センサ１に到達する前に、熱触媒素子３ａを含む素子回路３を回転させるため、センサ起動前の触媒燃焼式や触媒酸化式においては検出素子（熱触媒素子３ａ）が高温となる前に、半導体式においては加熱部が高温となる前に、結露等による凝結水の除去が可能となる。そして、凝結水が除去されることで、検出素子や加熱部（ヒーター３ｂ）の劣化や断線が防止され、センサ寿命を大幅に延ばすことができる。また、固体電解質式においては、電極表面の水分を除去するよう制御するので、センサ起動時から正確なガス濃度測定ができる。
【００２９】
また、本実施の形態のセンサの結露防止方法によれば、燃焼済みガスに稼動中の水素センサ１が曝されている場合にも熱触媒素子３ａを含む素子回路３を回転させているので、センサ起動中の触媒燃焼式や触媒酸化式においては高温の検出素子や半導体式においては高温の加熱部の結露等による凝結水の除去が可能となる。そして、凝結水が除去されることで、検出素子や加熱部の劣化や断線が防止され、センサ寿命を大幅に延ばすことができる。また、固体電解質式においては電極の表面の水分、前記触媒燃焼式や前記触媒酸化式や前記固体電解質式の検出面の水分を除去するよう制御するので、センサ稼動中も正確なガス濃度測定ができる。
【００３０】
また、本実施の形態のセンサの結露防止方法によれば、水素燃焼器１１の燃焼終了後に燃焼後のガスがセンサ周辺雰囲気から取り除かれた後も熱触媒素子３ａを含む素子回路３を一定時間回転させているので、凝結水またはホコリ等の異物が取り除かれると共に、凝結水等が凍結して熱触媒素子３ａを覆うことを防止できる。したがって、氷点下等でセンサを再起動した直後から正確なガス濃度測定を行うことが可能となる。
【００３１】
「第２の実施の形態」
図４は第２の実施の形態における水素センサの断面図であり、図５は第２の実施の形態における水素センサの稼働状態を示すフローチャートである。
【００３２】
第２の実施の形態の水素センサ１は、熱触媒素子３ａを含む素子回路３だけでなく素子保護筐体４もこの素子回路３と共に回転軸２ｂを中心として回転可能に構成してあり、その他の構成は、第１の実施の形態と同一構成である。なお、ここでは、第１の実施の形態と異なる部分のみについて説明するものとし、その他の説明は省略し、さらに同一構成部品については同一の符号を付すものとする。
【００３３】
本実施の形態の水素センサ１では、素子回路３と素子保護筐体４を一体化させた構造としており、回転駆動機構部によってこれらを回転軸２ｂを中心に回転可能としている。素子保護筐体４には、第１の実施の形態の素子保護筐体４には無かった底板部１５を形成し、その底板部１５の周壁に磁石２ｃを配置させる磁石収納凹部１６を形成している。そして、この素子保護筐体４の底板部１５のフランジ部１７を、前記センサ本体筐体７に形成したガイド溝１８に回転可能なように嵌め込んでガイドさせている。このガイド溝１８とフランジ部１７との間には、排気管１２から水滴などが侵入しないようになされている。
【００３４】
螺旋状とされた接続線８は、一端をセンサ本体回路６に設けた端子８ａに接続し、他端を底板部１５を貫通させて設けた端子８ａに接続させている。そして、素子回路３と該素子回路３が配置される側に突き出た端子８ａとの間に別の接続線８ｂを設け、これら素子回路３とセンサ本体回路６とを接続させている。
【００３５】
また、この水素センサ１では、底板部１５を形成したことによって素子保護筐体４の閉じられた空間部１９内に、前記熱触媒素子３ａとヒーター３ｂと素子回路３とが収容された形態とされる。そのため、本実施の形態の水素センサ１では、熱触媒素子３ａを含む素子回路３のみならず素子保護筐体４も、この素子回路３と共に回転軸２ｂを中心として回転する。
【００３６】
このように構成された水素センサ１を使用して素子回路３などに結露が付着しないようにするには、図５のフローチャートで示すように、先ずステップＳ７の処理で、水素燃焼器１１を稼働させる前に先行して水素センサ１を稼働させる。
【００３７】
次に、ステップＳ８の処理で、熱触媒素子３ａを含む素子回路３と素子保護筐体４を、回転軸２ｂを中心として右回り方向と左回り方向に交互に回転させる。すなわち、素子回路３及び素子保護筐体４を右回りに回転させた後、左回りに回転させ、これを交互に繰り返す。この処理をすることで、熱触媒素子３ａを含む素子回路３や素子保護筐体４及び撥水膜５に付着する或いは付着した凝結水の凝集を防ぐことができる。
【００３８】
なお、ここでの回転は、第１の実施の形態と同様、連続回転としてもよく、或いは間欠的に回転させてもよい。
【００３９】
前記素子回路３の回転処理が終了したところで、次のステップＳ９の処理で、水素燃焼器１１の燃焼を開始する。この処理で、燃料電池スタックから排出された反応済みの水素ガスと酸素ガスが混合燃焼され、燃焼後のガスに含まれる水素ガスは所定濃度以下とされる。
【００４０】
そして、ステップＳ１０の処理で水素燃焼器１１の燃焼が終了した後、次のステップＳ１１の処理で、それまで連続して或いは間欠的に回転していた熱触媒素子３ａを含む素子回路３及び素子保護筐体４を一定時間引き続き回転させた後、回転を停止させる。このように、水素燃焼器１１の燃焼を停止させた後も少しの間（一定時間）素子回路３及び素子保護筐体４を回転させた後に停止させれば、熱触媒素子３ａ、素子回路３、素子保護筐体４及び撥水膜５に付着した凝結水を取り除くことが出来る。そのため、水素センサ１は、正確な水素ガス濃度を検出することができると共に、氷点下（０℃以下）でも凍結せず水素濃度の測定が可能となる。
【００４１】
本実施の形態の水素センサ１によれば、熱触媒素子３ａを含む素子回路３と撥水膜５を設けた素子保護筐体４を共に回転させるので、結露等が発生する環境下でも熱触媒素子３ａ、素子回路３及び撥水膜５に付着する或いは付着した凝結水を除去することができ、検出面をクリーンな状態に確保することができる。その結果、正確なガス濃度測定を実現できる。
【００４２】
また、本実施の形態の水素センサ１によれば、０℃以下でのセンサ稼動停止後の再稼動時には凝結水が除去され、凍結しないので解凍のための熱源を必要とせず、装置を簡素化でき、かつセンサ再稼動後の測定を迅速に行うことができる。
【００４３】
また、本実施の形態の方法によれば、熱触媒素子３ａを含む素子回路３と共に素子保護筐体４も回転させているので、熱触媒素子３ａに付着する凝結水だけでなく撥水膜５にも付着する凝結水を取り除くことができ、センサ稼働中のみならなず稼働停止後の再稼働直後からもより正確なガス濃度を検出することができる。
【００４４】
「第３の実施の形態」
図６は第３の実施の形態における水素センサの断面図であり、図７は第３の実施の形態における水素センサの稼働状態を示すフローチャートである。
【００４５】
第３の実施の形態の水素センサ１は、素子回路３や素子保護筐体４を回転させるのではなく、超音波振動子を用いて素子回路３と撥水膜５を振動させることで凝結水を取り除くようにした例である。ここでは、第１の実施の形態と異なる部分についてのみ説明するものとし、その他の説明は省略し、さらに同一構成部品については同一の符号を付すものとする。
【００４６】
本実施の形態の水素センサ１では、センサ本体回路６の上に第１の超音波振動子２０を介して熱触媒素子３ａを含む素子回路３を固定させている。また、素子保護筐体４は、センサ本体回路６の上に直接配置させ、その内部にこれら熱触媒素子３ａ、素子回路３及び第１の超音波振動子２０を収容させている。
【００４７】
さらに、本実施の形態の水素センサ１では、撥水膜５に接して第２の超音波振動子２１を配置させている。第２の超音波振動子２１は、例えばリング形状とされ、撥水膜５の外周縁部分に配置されている。この第２の超音波振動子２１には、センサ本体回路６から引き出された接続線８が接続されており、図示を省略する超音波振動源からの信号によって振動するようになされている。第１の超音波振動子２０も同様に、超音波振動源からの信号によって振動するようになされている。
【００４８】
このように構成された水素センサ１を使用して熱触媒素子３ａや素子回路３などに結露が付着しないようにするには、図７のフローチャートで示すように、先ずステップＳ１３の処理で、水素燃焼器１１を稼働させる前に先行して水素センサ１を稼働させる。次に、ステップＳ１４の処理で、素子回路３と撥水膜５に設けた第１の超音波振動子２０と第２の超音波振動子２１をそれぞれ稼働させる。この処理を行うことで、熱触媒素子３ａを含む素子回路３と撥水膜５に付着する或いは付着した凝結水の凝集を防ぐことができる。
【００４９】
そして、次のステップＳ１５の処理で、水素燃焼器１１の燃焼を開始する。この処理で、燃料電池スタックから排出された反応済みの水素ガスと酸素ガスが混合燃焼され、燃焼後のガスに含まれる水素ガスは所定濃度以下とされる。
【００５０】
そして、ステップＳ１６の処理で水素燃焼器１１の燃焼が終了した後、次のステップＳ１７の処理で、それまで振動させていた第１の超音波振動子２０と第２の超音波振動子２１の稼働を一定時間行った後、停止させる。このように、水素燃焼器１１の燃焼を停止させた後も少しの間（一定時間）第１の超音波振動子２０と第２の超音波振動子２１を振動させた後に振動を停止させれば、熱触媒素子３ａ、素子回路３及び撥水膜５に付着した凝結水を取り除くことが出来る。そのため、水素センサ１は、正確な水素ガス濃度を検出することができると共に、氷点下（０℃以下）でも凍結せず水素濃度の測定が可能となる。
【００５１】
本実施の形態の水素センサ１によれば、熱触媒素子３ａを含む素子回路３及び撥水膜５を振動させる第１の超音波振動子２０及び第２の超音波振動子２１を有しているので、結露等が発生する環境下でも凝結水を除去することができ、触媒燃焼式や触媒酸化式においては高温となっている検出素子、半導体式においては加熱部の劣化や断線を防ぐので、センサ寿命を大幅に延ばすことができる。また、固体電解質式においては、電極表面の水分を除去するので、正確なガス濃度測定をすることができる。
【００５２】
また、本実施の形態の水素センサ１によれば、０℃以下でのセンサ稼動停止後の再稼動時には、排気管１２内の凝結水が除去され、凍結しないので解凍のための熱源を必要とせず、センサ装置を簡素化でき、かつセンサ再稼動後の測定を迅速に行うことができる。
【００５３】
また、本実施の形態の方法によれば、熱触媒素子３ａを含む素子回路３及び撥水膜５を振動させているので、熱触媒素子３ａに付着する凝結水だけでなく撥水膜５にも付着する凝結水を取り除くことができ、センサ稼働中のみならなず稼働停止後の再稼働直後からもより一層正確なガス濃度を検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】第１の実施の形態における水素センサの断面図である。
【図２】第１の実施の形態における水素センサを水素燃焼器の後方に接続された排気管に設けた例を示す要部断面図である。
【図３】第１の実施の形態における水素センサの稼働状態を示すフローチャートである。
【図４】第２の実施の形態における水素センサの断面図である。
【図５】第２の実施の形態における水素センサの稼働状態を示すフローチャートである。
【図６】第３の実施の形態における水素センサの断面図である。
【図７】第３の実施の形態における水素センサの稼働状態を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００５５】
１…水素センサ
２ａ…コイル（回転駆動機構部）
２ｂ…回転軸（回転駆動機構部）
２ｃ…磁石（回転駆動機構部）
３…素子回路
３ａ…熱触媒素子
３ｂ…ヒーター
４…素子保護筐体
５…撥水膜
６…センサ本体回路
７…センサ本体筐体
８…螺旋状の接続線
８ａ…端子
９…気密シール
１１…水素燃焼器
１２…排気管
２０…第１の超音波振動子（結露除去手段）
２１…第２の超音波振動子（結露除去手段）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガスが流通する流路に臨んで配置され、その流路内を流れるガスの濃度を検出する検出素子と、
前記流路に臨んで配置され、前記検出素子をその内部に収容して保護する素子保護筐体と、
少なくとも前記検出素子と前記素子保護筐体の何れかを動かして結露を取り除く結露除去手段とを備えた
ことを特徴とするセンサの結露防止装置。
【請求項２】
請求項１に記載のセンサの結露防止装置であって、
前記素子保護筐体の前記検出素子と対向する検出位置に撥水膜を設けた
ことを特徴とするセンサの結露防止装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載されるセンサの結露防止装置であって、
前記結露除去手段は、少なくとも前記検出素子と前記素子保護筐体の何れかを、回転軸の回りに該回転軸を中心として回転させる回転駆動機構部からなる
ことを特徴とするセンサの結露防止装置。
【請求項４】
請求項３に記載のセンサの結露防止装置であって、
前記回転駆動機構部は、コイルを周面に巻回してなる回転軸と、前記コイルと対向配置された磁石を有し該回転軸の回りに回転可能に取り付けられた素子回路と、前記回転軸の基端側に固定されたセンサ本体回路と、前記素子回路の先端に取り付けられた前記検出素子と前記センサ本体回路とを電気的に接続する接続線とを備え、
前記接続線を、前記素子回路の周面に螺旋状または円周状に所定数巻回してなる
ことを特徴とするセンサの結露防止装置。
【請求項５】
請求項３または請求項４に記載のセンサの結露防止装置であって、
少なくとも前記検出素子と前記素子保護筐体の何れかを、前記回転軸の回りに右回り方向と左回り方向に交互に回転させる
ことを特徴とするセンサの結露防止装置。
【請求項６】
請求項１または請求項２に記載されるセンサの結露防止装置であって、
前記結露除去手段は、前記検出素子または前記撥水膜に振動を与える超音波振動子からなる
ことを特徴とするセンサの結露防止装置。
【請求項７】
少なくとも請求項１から請求項６の何れか一つに記載されたセンサの結露防止装置であって、
前記センサを、燃料電池システムを構成する水素燃焼器から排出される燃焼後のガスが流れる排気管に設けた
ことを特徴とするセンサの結露防止装置。
【請求項８】
流路内を流れるガスの濃度を検出する検出素子を備えたセンサに付着する結露を取り除くセンサの結露防止方法において、
前記流路内を流れるガスが前記センサが設けられた位置に到達する前に、少なくとも前記検出素子を回転または振動させて結露を取り除く
ことを特徴とするセンサの結露防止方法。
【請求項９】
請求項８に記載のセンサの結露防止方法であって、
前記センサによりガス濃度を測定する稼働状態において、少なくとも前記検出素子を回転または振動させる
ことを特徴とするセンサの結露防止方法。
【請求項１０】
請求項８または請求項９に記載のセンサの結露防止方法であって、
前記ガスがセンサ周辺雰囲気から取り除かれた後も一定時間、少なくもと前記検出素子を回転または振動させる
ことを特徴とするセンサの結露防止方法。
【請求項１１】
少なくとも請求項８から請求項１０の何れか一つに記載のセンサの結露防止方法であって、
前記センサを、燃料電池システムを構成する水素燃焼器から排出される燃焼後のガスが流れる排気管に設けた
ことを特徴とするセンサの結露防止方法。
【請求項１】
ガスが流通する流路に臨んで配置され、その流路内を流れるガスの濃度を検出する検出素子と、
前記流路に臨んで配置され、前記検出素子をその内部に収容して保護する素子保護筐体と、
少なくとも前記検出素子と前記素子保護筐体の何れかを動かして結露を取り除く結露除去手段とを備えた
ことを特徴とするセンサの結露防止装置。
【請求項２】
請求項１に記載のセンサの結露防止装置であって、
前記素子保護筐体の前記検出素子と対向する検出位置に撥水膜を設けた
ことを特徴とするセンサの結露防止装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載されるセンサの結露防止装置であって、
前記結露除去手段は、少なくとも前記検出素子と前記素子保護筐体の何れかを、回転軸の回りに該回転軸を中心として回転させる回転駆動機構部からなる
ことを特徴とするセンサの結露防止装置。
【請求項４】
請求項３に記載のセンサの結露防止装置であって、
前記回転駆動機構部は、コイルを周面に巻回してなる回転軸と、前記コイルと対向配置された磁石を有し該回転軸の回りに回転可能に取り付けられた素子回路と、前記回転軸の基端側に固定されたセンサ本体回路と、前記素子回路の先端に取り付けられた前記検出素子と前記センサ本体回路とを電気的に接続する接続線とを備え、
前記接続線を、前記素子回路の周面に螺旋状または円周状に所定数巻回してなる
ことを特徴とするセンサの結露防止装置。
【請求項５】
請求項３または請求項４に記載のセンサの結露防止装置であって、
少なくとも前記検出素子と前記素子保護筐体の何れかを、前記回転軸の回りに右回り方向と左回り方向に交互に回転させる
ことを特徴とするセンサの結露防止装置。
【請求項６】
請求項１または請求項２に記載されるセンサの結露防止装置であって、
前記結露除去手段は、前記検出素子または前記撥水膜に振動を与える超音波振動子からなる
ことを特徴とするセンサの結露防止装置。
【請求項７】
少なくとも請求項１から請求項６の何れか一つに記載されたセンサの結露防止装置であって、
前記センサを、燃料電池システムを構成する水素燃焼器から排出される燃焼後のガスが流れる排気管に設けた
ことを特徴とするセンサの結露防止装置。
【請求項８】
流路内を流れるガスの濃度を検出する検出素子を備えたセンサに付着する結露を取り除くセンサの結露防止方法において、
前記流路内を流れるガスが前記センサが設けられた位置に到達する前に、少なくとも前記検出素子を回転または振動させて結露を取り除く
ことを特徴とするセンサの結露防止方法。
【請求項９】
請求項８に記載のセンサの結露防止方法であって、
前記センサによりガス濃度を測定する稼働状態において、少なくとも前記検出素子を回転または振動させる
ことを特徴とするセンサの結露防止方法。
【請求項１０】
請求項８または請求項９に記載のセンサの結露防止方法であって、
前記ガスがセンサ周辺雰囲気から取り除かれた後も一定時間、少なくもと前記検出素子を回転または振動させる
ことを特徴とするセンサの結露防止方法。
【請求項１１】
少なくとも請求項８から請求項１０の何れか一つに記載のセンサの結露防止方法であって、
前記センサを、燃料電池システムを構成する水素燃焼器から排出される燃焼後のガスが流れる排気管に設けた
ことを特徴とするセンサの結露防止方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２００６−１５３４７８（Ｐ２００６−１５３４７８Ａ）
【公開日】平成１８年６月１５日（２００６．６．１５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００４−３４０３０５（Ｐ２００４−３４０３０５）
【出願日】平成１６年１１月２５日（２００４．１１．２５）
【出願人】（０００００３９９７）日産自動車株式会社 (16,386)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年６月１５日（２００６．６．１５）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年１１月２５日（２００４．１１．２５）
【出願人】（０００００３９９７）日産自動車株式会社 (16,386)
【Ｆターム（参考）】
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