濃度測定装置
【課題】 静電容量を形成する電極表面への気泡の付着を防止し、濃度を高精度に検出することが可能な濃度測定装置を提供する。
【解決手段】
表面に静電容量を形成する電極が設けられた帯状の濃度センサ２０が、ケース本体１１の内部に設けられた小部屋１１Ａの中央に保持されている。被測定流体が流入口１４から流出口１５に向かって流れる際、被測定流体が濃度センサ２０の両面で乱流を起こすため、気泡の前記電極への付着を防止する。よって、静電容量が濃度変化に対して安定的に変化するようになるため、所定の測定回路を用いることにより前記被測定流体の濃度を高精度に測定することが可能となる。
【解決手段】
表面に静電容量を形成する電極が設けられた帯状の濃度センサ２０が、ケース本体１１の内部に設けられた小部屋１１Ａの中央に保持されている。被測定流体が流入口１４から流出口１５に向かって流れる際、被測定流体が濃度センサ２０の両面で乱流を起こすため、気泡の前記電極への付着を防止する。よって、静電容量が濃度変化に対して安定的に変化するようになるため、所定の測定回路を用いることにより前記被測定流体の濃度を高精度に測定することが可能となる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、メタノールなど液体の濃度の検出を行う濃度測定装置に係わり、特に電極表面への気泡の付着を防止することにより液体濃度を高い精度で検出できるようにした濃度測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、急速に開発が進んでいる固体高分子形燃料電池（ＰＥＦＣ）の技術をベースとし、メタノールを改質せずに直接燃料とする、ダイレクトメタノール型燃料電池（ＤＭＦＣ）の研究が活発化している。
【０００３】
前記ＤＭＦＣは水素容器や改質器が不用であるため、コンパクトで起動が早く、負荷変動応答性も優れているため、自動車や電子機器などのポータブル電源としての利用が期待されている。
【０００４】
前記ＤＭＦＣの構造は前記ＰＥＦＣとほぼ同様であり、発電部に設けられたアノード側でメタノールが水と反応して水素イオン、電子および二酸化炭素が生成され、前記生成された水素イオンが固体高分子電解質膜中を移動してカソード側で酸素、電子と結合して水になるが、このとき前記アノードとカソードとの間に電流が流れる。
【０００５】
このような従来のＤＭＦＣは、燃料の濃度が性能の出しやすい３〜６％程度に設定されているため、エネルギー密度の関係から燃料タンクが大きくなりやすく、燃料電池全体として小型化することが困難という問題があった。
【０００６】
一方、高濃度メタノールを採用した場合には発電効率が悪く、ＤＭＦＣの出力電圧が不安定になるという欠点を有するが、高濃度燃料は体積エネルギー密度が高いため、燃料体積を大幅に減らすことができ、例えば３〜６％の濃度の場合よりも、燃料タンクを１０分の１以下の体積に小型化することが可能となる。
【０００７】
したがって、高濃度メタノールを燃料として採用し、発電部に供給する段階で濃度を希釈化して最適な濃度に調整するようにすれば小型で発電効率に優れた燃料電池を提供することが可能となる。
【０００８】
従来、このような混合液体の濃度を測定する装置としては、例えば下記の特許文献１に示すような技術が存在する。特許文献１では、一対の導電性電極の間に混合液体（水とメタノール）を通したときに、前記混合液体の濃度に基づいて前記一対の導電性電極間の静電容量が変化することを利用したものであり、前記静電容量を所定の濃度測定回路内に組み込むことにより、混合液体の濃度の測定が可能となっている。
【特許文献１】特開平１１−３５２０８９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
前記液体濃度センサでは、静電容量が前記混合液体の濃度のみに基づいて変化することが理想的である。
【００１０】
しかし、上記のような燃料電池では、メタノールと水が反応して二酸化炭素の気泡が生成されるが、このとき生成された気泡が前記一対の導電性電極の間に付着すると、その付着量に応じて静電容量が低下させられることになる。
【００１１】
また、混合液体の温度が変化したり、混合液体中への不純物の混入などがあると、前記導電性電極間の誘電率が変化するため、これに基づいて前記静電容量が変動させられることになる。すなわち、上記従来の濃度センサでは、静電容量が不安定となってその検出精度を高め難いという問題を有している。
【００１２】
この点、前記混合液体の温度変動の問題は、例えば温度補償回路やソフトウェア処理などを用いて温度補正することにより、また不純物の混入の問題はフィルタの性能を高めること等により、ある程度解消することが可能となっている。
【００１３】
本発明は上記従来の課題を解決するためのものであり、静電容量を形成する電極表面への気泡の付着を防止することにより、濃度検出の精度を高めるようにした濃度測定装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明は、被測定流体を流す流路と、前記流路中に設けられ前記被測定流体の濃度を検出する濃度センサとを備えた濃度測定装置において、
前記流路中に濃度測定用の小部屋と、前記小部屋に通ずる流入口及び流出口とを備えたケース本体が設けられており、前記被測定流体が前記流入口から流出口に向かって流れるときに、前記濃度センサの両面を幅方向に横切るとともに、前記濃度センサの両側面を膜厚方向に横切る流動経路が設けられていることを特徴とするものである。
【００１５】
また本発明は、小部屋を有するとともに前記小部屋に通ずる流入口と流出口とが設けられたケース本体と、前記小部屋内を流れる前記被測定流体の濃度を検出する濃度センサとを備えた濃度測定装置であって、
前記濃度センサが、前記小部屋を形成する前記ケース本体の上下方向の両内壁面、左右方向の両内壁面、前後方向の両内壁面のうちいずれか一つの両内壁面間に架設されるとともに、他の２つの両内壁面から離れた位置に設けられていることを特徴とするものである。
【００１６】
本発明の濃度測定装置では、濃度センサの両面の近傍において被測定流体が滞留するのを防止することができるため、気泡が濃度センサの両面に付着するのを防止することができる。
【００１７】
上記において、前記流入口と流出口とが、前記ケース本体の対角を形成する位置の近傍に設けられていることが好ましい。
【００１８】
上記手段では、濃度センサの両面に乱流を生じさせやすくすることができる。このため、濃度センサの両面から気泡を効率よく排除することができる。
【００１９】
また前記小部屋を形成する前記ケース本体の内壁面の角部が曲面で形成されていることが好ましい。
【００２０】
上記手段では、小部屋内を通過する被測定流体の流れをスムーズ化することが可能となるため、気泡がケース本体内の角部に貯蔵されるのを防止することができる。
【００２１】
さらには、前記ケース本体が、前記流入口を有する第１のハウジングと前記流出口を有する第２のハウジングとが組み合わされることにより形成されるものが好ましい。
【００２２】
上記手段では、濃度測定装置の構造を簡素化することができるため、製造コストを安価とすることができる。
【００２３】
また前記濃度センサが第１のハウジングと第２のハウジングとの接合部に挟持されている構成とすることができる。
上記構成では、濃度センサを簡単且つ確実に保持することができる。
【００２４】
本発明の濃度測定装置では、前記濃度センサの両面と対向する一方の位置に第１の流路が形成され、他方の位置に第２の流路が形成されており、且つ前記濃度センサの幅方向の側方となる一方の位置に第３の流路が形成され、他方の位置に第４の流路が形成される。
【００２５】
前記濃度センサの少なくとも一方の面には、静電容量を形成する電極が配置されているものである。
【００２６】
すなわち、静電容量を形成する電極は、一方の面にのみ形成されていてもよく、他方の面に形成されていてもよい、さらには両面に形成される構成であってもよい。
【発明の効果】
【００２７】
本発明は、被測定流体が、常に液体濃度センサを形成するシートの表面および裏面に沿って流れ、気泡が前記シートの表裏面に滞留しにくくすることができる。このため、気泡の付着による静電容量の変動を抑えることができるため、濃度検出の精度を高めることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
図１は本発明の濃度測定装置を示す分解斜視図、図２は濃度センサの平面図、図３は濃度測定装置の側面方向からの断面図、図４は図３の４−４線における断面図、図５は図３の５−５線における断面図である。このような濃度測定装置は例えばダイレクトメタノール形燃料電池（ＤＭＦＣ）に用いられるものである。
【００２９】
図１に示すように、本発明の濃度測定装置１０は、下部側に設けられた第１のケース１２と、上部側に設けられた第２のケース１３とからなるケース本体１１を有している。
【００３０】
前記第１のケース１２は略直方体形状をしている。このうち、図示下方（Ｚ２方向）に位置する面が底面１２Ａ、であり、長手方向（Ｙ方向）において対向する一対の面が前面１２Ｂと後面１２Ｃであり、幅方向（Ｘ方向）において対向する一対の面が右側面１２Ｄと左側面１２Ｅである。また第２のケース１３と対向する面が合わせ面１２Ｆである。
【００３１】
図１に示すように、前記第１のケース１２の内部には、前記合わせ面１２Ｆから図示下方（Ｚ２方向）に陥没する凹部１２ａが形成されている。前記合わせ面１２Ｆ上で且つ前記凹部１２ａの周囲には溝１２ｂが周設されている。また前記合わせ面１２Ｆの四方の隅部には、嵌合凸部１２ｃ又は嵌合凹部１２ｄが形成されている。
【００３２】
前記第１のケース１２の前記前面１２Ｂで且つ頂点Ａの近傍には、前記図示長手方向に延びる管状の流入口１４が設けられている。そして、この流入口１４により、前記第１のケース１２の内部である凹部１２ａとその外部とが連通されている。
【００３３】
他方、前記第２のケース１３も上記第１のケース１２と同様の構成である。すなわち、前記第２のケース１３は略直方体形状をしており、図示上方（Ｚ１方向）に位置する天面１３Ａと、長手方向（Ｙ方向）において対向する一対の前面１３Ｂ及び後面１３Ｃと、幅方向（Ｘ方向）において対向する一対の右側面１３Ｄ及び左側面１３Ｅとを有している。
【００３４】
また第１のケース１２の前記合わせ面１２Ｆと対向する面が合わせ面１３Ｆであり、この合わせ面１２Ｆには図示上方（Ｚ１方向）に窪む凹部１３ａが形成されている。
【００３５】
さらに前記合わせ面１３Ｆ上で且つ前記凹部１３ａの周囲には、上記第２のケース１３に設けられた溝１３ｂと同様の溝（図示せず）が周設されている。そして、前記合わせ面１３Ｆの四方の隅部には、嵌合凸部１３ｃ又は嵌合凹部１３ｄが形成されている。
【００３６】
前記第２のケース１３の前記後面１３Ｃで且つ図１に示す頂点Ｇの近傍には、図示長手方向に延びる管状の流出口１５が設けられている。そして、この流出口１５により、前記第２のケース１３の内部である凹部１３ａとその外部とが連通されている。
【００３７】
前記第１のケース１２と第２のケース１３とは、前記合わせ面１２Ｆと合わせ面１３Ｆを対向させるとともに、一方の嵌合凸部１２ｃ又は嵌合凹部１２ｄに他方の嵌合凸部１３ｃ又は嵌合凹部１３ｄが挿入された状態で一体化される。
【００３８】
前記合わせ面１２Ｆと合わせ面１３Ｆが重なることにより形成される接合面内には、薄い帯状の濃度センサ２０が設けられる。
【００３９】
前記濃度センサ２０は、例えばポリイミドなど絶縁性と可撓性を有する薄い帯状のシート２１を母材として形成されており、前記シート２１上には容量部２２が設けられている。
【００４０】
図２に示すものでは、前記容量部２２が大きな静電容量を形成するべく、３本の平行な電極線２２ａ，２２ｂ，２２ｃが互いに一定の間隔を維持しながら蛇行状（ミアンダー（meander）ともいう。）にパターン化するなどして形成されている。ただし、前記容量部２２の形状はこれに限られるものではなく、その他の形状であってもよい。
【００４１】
なお、図２に示す容量部２２では、中央の電極線２２ｂがコモン電極である。後述するように外部に設けられた測定回路から、一方の電極線２２ａと前記電極線２２ｂの間に所定の電気信号が印加されると、これらの間に第１の静電容量Ｃ１が形成され、同様に他方の電極線２２ｃと前記電極線２２ｂの間に所定の電気信号を印加すると、これらの間に第２の静電容量Ｃ２が形成されるようになっている。
【００４２】
前記第１のケース１２と第２のケース１３とを組み合わせて一体化すると、前記凹部１２ａと凹部１３ａとの連結により、前記ケース本体１１内に小部屋１１Ａが形成される。そして、前記第１のケース１２の前面１２Ｂに設けられた前記流入口１４及び前記第２のケース１３の後面１３Ｃに設けられた流出口１５が前記前記ケース本体１１内の小部屋１１Ａに通じている。
【００４３】
前記濃度センサ２０は、その前端部分２０Ａが前面１２Ｂと前面１３Ｂとの間に挟持され、後端部分２０Ｂが後面１２Ｃと後面１３Ｃとの間に挟持された状態で架設されている。前記濃度センサ２０は、小部屋１１Ａの中央の位置に設けられている。
【００４４】
なお、前記第１のケース１２と第２のケース１３とを組み合わせて一体化する際には、前記溝１２ｂと溝１３ｂとの間に液漏れ用のＯリング（パッキン）などが設けられる。
【００４５】
この状態では、図３に示すように、小部屋を形成する前記天面１３Ａの内壁面と前記濃度センサ２０の表面との間に空間を有し、この空間が第１の流路３１を形成している。同じく小部屋を形成する前記底面１２Ａの内壁面と前記濃度センサ２０の裏面との間に空間を有し、この空間が第２の流路３２を形成している。
【００４６】
また図４に示すように、小部屋を形成する前記右側面１２Ｄ及び右側面１３Ｄと前記濃度センサ２０のＸ１側の側面との間に空間を有し、この空間が第３の流路３３を形成している。同じく小部屋を形成する前記左側面１２Ｅ及び左側面１３Ｅと前記濃度センサ２０のＸ２側の側面との間に空間を有し、この空間が第４の流路３４を形成している。
【００４７】
さらに図３ないし図５に示すように、第１のケース１２および第２のケース１３内の角部、すなわち前記小部屋１１Ａを形成するの内壁面の角部が所定の曲率半径からなる曲面１２ｅ，１３ｅで形成されている。
【００４８】
例えば、図４に示すように前記流入口１４と流出口１５にチューブ１９を接続し、メタノール水溶液などの被測定流体を流すと、被測定流体が前記小部屋１１Ａ内を通過する。
【００４９】
前記被測定流体は、前記小部屋１１Ａ内を前記流入口１４から流出口１５に向かって流れるが、前記流入口１４及び流出口１５は前記小部屋１１Ａに対し対角となる位置（角部Ａ，Ｇの近傍）に形成されている。このため、前記被測定流体の経路は、図５に示すように、前記流入口１４から第２の流路３２に入り、前記濃度センサ２０の下部（第２の流路３２）をＸ１方向（幅方向）に横切って第３の流路３３に至り、前記第３の流路３３をＺ１方向（膜厚方向）に横切って前記流出口１５に流出する第１の流動経路４１と、同じく前記流入口１４から第２の流路３２に入り、ここから前記第４の流路３４をＺ１方向（膜厚方向）に横切って第１の流路３１に入り、前記濃度センサ２０の上部（第１の流路３１）をＸ１方向（幅方向）に横切って前記流出口１５に至る第２の流動経路４２とに大別される。そして、このような第１の流動経路４１と第２の流動経路４２とが、前記濃度センサ２０の周囲に前記濃度センサ２０の長手方向に沿って形成されている。
【００５０】
図５に示すように、濃度センサ２０は前記流入口１４と前記流出口１５とを通る直線４９に対し所定の角度θを有して配置されている。しかも前記第１の流動経路４１と前記第２の流動経路４２は前記流入口１４と前記流出口１５とを結ぶ最短経路を形成するものではない。このため、前記小部屋１１Ａ内を流れる被測定流体は中央に設けられた前記濃度センサ２０の表面および両面に当たって適度な抵抗を形成する。そして、この抵抗が前記濃度センサ２０の両面に複雑な乱流を発生させるため、濃度センサ２０の両面に付着している気泡を排除することができる。
【００５１】
また小部屋１１Ａの角部が所定の曲面１２ｅ，１３ｅが形成されているため、前記被測定流体の流れをスムーズとすることができる。このため、気泡が前記小部屋１１Ａの角部付近が滞留し、この部分に貯蔵されてしまうことがない。
【００５２】
このように、上記濃度測定装置１０では、前記被測定流体が、前記濃度センサ２０の両面で滞留するのを防止することができる。このため、特に容量部２２を形成する電極線２２ａと電極線２２ｂとの間、あるいは電極線２２ｃと電極線２２ｂとの間に気泡が付着することをなくすこと、または少なくすることができる。このため、これらの電極線間で形成される前記第１の静電容量Ｃ１および第２の静電容量Ｃ２の変動を低く抑えることができる。
【００５３】
よって、このような安定性の高い前記第１の静電容量Ｃ１および第２の静電容量Ｃ２を用いることにより、被測定流体の濃度を高精度に検出することが可能である。
【００５４】
以下には、上記濃度測定装置１０を用いた被測定流体の濃度測定例について説明する。
図６は濃度センサの容量部の等価回路図、図７は被測定流体の濃度を検出するための測定回路の一例を示す構成図である。
【００５５】
前記容量部２２を有するシート２１を被測定流体内に入れると、被測定流体が電極間内を通過する。このとき、被測定流体が誘電体として機能するため、前記容量部２２を形成する電極間のインピーダンスは、簡易的には図６に示すような溶液抵抗Ｒｓと静電容量Ｃとが直列接続された等価回路で表すことができる。具体的には、前記電極線２２ａと電極線２２ｂとの間は溶液抵抗Ｒｓと前記第１の静電容量Ｃ１とが直列接続された第１の等価回路Ｅ１となり、および電極線２２ｃと電極線２２ｂの間は溶液抵抗Ｒｓと前記第２の静電容量Ｃ２とが直列接続された第２の等価回路Ｅ２となる（図７参照）。
【００５６】
このため、例えば図７に示すような測定回路を用いることにより、被測定流体の濃度を測定することが可能となる。図７に示す測定回路では、外部に設けられた発振回路５１から、所定の電気信号としてのパルス状の入力信号Ｓ０が、外付けされた固定抵抗Ｒ１，Ｒ２（Ｒ１＞Ｒ２）を介して前記第１，第２の等価回路Ｅ１，Ｅ２の一端である溶液抵抗Ｒｓにそれぞれ与えられる。なお、前記第１，第２の等価回路Ｅ１，Ｅ２の一端に相当する電極線（コモン電極）２２ｂは接地されている。
【００５７】
ここで、図７に示す前記固定抵抗Ｒ１と第１の等価回路Ｅ１からなる回路、および前記固定抵抗Ｒ２と第２の等価回路Ｅ２からなる回路は一種の積分回路を構成している。前記固定抵抗Ｒ１と第１の等価回路Ｅ１からなる積分回路から出力される信号Ｓ１の時定数をＴ１、前記固定抵抗Ｒ２と第２の等価回路Ｅ２からなる積分回路から出力される信号Ｓ２の時定数をＴ２とすると、Ｔ１，Ｔ２は以下の数１と数２で表すことができる。
【００５８】
【数１】
【００５９】
【数２】
【００６０】
上記濃度測定装置では、上述したように濃度センサへの気泡の付着を防止することができるため、前記第１の静電容量Ｃ１と第２の静電容量Ｃ２を近似的に等しいとみなすことが可能である（Ｃ１≒Ｃ２）。
【００６１】
よって、Ｃ＝Ｃ１≒Ｃ２として、前記数１から数２を差し引くと、以下の数３を導くことができる。
【００６２】
【数３】
【００６３】
数３では、溶液抵抗Ｒｓを相殺することができ、（Ｔ１−Ｔ２）が前記溶液抵抗Ｒｓの影響を受けない関数として表されることがわかる。すなわち、（Ｒ１−Ｒ２）は定数となるため、（Ｔ１−Ｔ２）が静電容量Ｃをパラメータとする比例関数で表される。
【００６４】
図７では、前記固定抵抗Ｒ１と第１の等価回路Ｅ１からなる積分回路の出力を直流化した電圧Ｖ１と、前記固定抵抗Ｒ２と第２の等価回路Ｅ２からなる積分回路の出力を直流化した電圧Ｖ２との差動を求めることにより、前記（Ｔ１−Ｔ２）に相当する電圧（Ｖ１−Ｖ２）を出力することが可能となっている。
【００６５】
なお、前記出力電圧Ｖ１，Ｖ２は、例えば前記信号Ｓ１とＳ２を所定のスレッショルレベルで切ることにより入力信号Ｓ０から遅れた遅延信号を生成（デジタル化）した後、これらの遅延信号と前記入力信号Ｓ０とをそれぞれ排他的論理和回路などの手段を用いて位相比較し、このとき生成される比較信号をそれぞれ積分することにより直流化することが可能である。
【００６６】
上記濃度測定装置と上記測定回路を用いて水中のメタノール濃度を測定すると、例えば被測定流体の濃度が高い場合には、前記静電容量Ｃ（第１の静電容量Ｃ１及び第２の静電容量Ｃ１）の値が小さくなるため、前記出力（Ｔ１−Ｔ２）も小さな値として出力され、その反対に被測定流体の濃度が低い場合には、前記静電容量Ｃの値が大きくなるため、前記出力（Ｔ１−Ｔ２）も大きな値として出力される。すなわち、前記測定回路の出力（Ｔ１−Ｔ２）に相当する出力電圧（Ｖ１−Ｖ２）から、前記濃度測定装置１０の小部屋１１Ａ内を流れる被測定流体の濃度を求めることが可能となる。
【００６７】
なお、上記実施の形態では、被測定流体としてメタノール水溶液の場合を例示して説明したが、前記被測定流体はメタノール水溶液に限定されるものではなく、その他の混合液体であってもよい。
【００６８】
また上記実施の形態では濃度を検出する一手段として図７に示す測定回路を用いて説明したが、本発明は前記の測定回路に限定されるものではなく、例えば特許文献１に記載されている測定回路部やその他の測定回路を用いるものであってもよい。
【００６９】
また上記実施の形態では、濃度センサ２０が、容量部２２として第１の静電容量Ｃ１と第２の静電容量Ｃ２の２つの静電容量を有する構成として説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、１つの静電容量を有する構成であってもよいし、３つ以上の静電容量を有する構成であってもよい。
【００７０】
さらに、また前記容量部２２は前記シート２１の一方の面（表面又は裏面）に形成される構成であってもよいし、両面に形成される構成であってもよい。さらには電極線を形成する金属の全面が絶縁樹脂で覆われている構成であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００７１】
【図１】本発明の濃度測定装置を示す分解斜視図、
【図２】濃度センサの平面図、
【図３】濃度測定装置の側面方向からの断面図、
【図４】図３の４−４線における断面図、
【図５】図３の５−５線における断面図、
【図６】濃度センサの容量部の等価回路図、
【図７】被測定流体の濃度を検出するための測定回路の一例を示す構成図、
【符号の説明】
【００７２】
１０ 濃度測定装置
１１ ケース本体
１２ 第１のケース
１３ 第２のケース
１４ 流入口
１５ 流出口
２０ 濃度センサ
２１ シート
２２ 容量部
２２ａ，２２ｂ，２２ｃ 電極線
３１ 第１の流路
３２ 第２の流路
３３ 第３の流路
３４ 第４の流路
４１ 第１の流動経路
４２ 第２の流動経路
Ｃ 静電容量
Ｃ１ 第１の静電容量
Ｃ２ 第２の静電容量
Ｅ１ 第１の等価回路
Ｅ２ 第２の等価回路
Ｒ１，Ｒ２ 固定抵抗
Ｒｓ 溶液抵抗
Ｓ０ 入力信号
Ｓ１，Ｓ２ 信号
Ｔ１，Ｔ２ 時定数
【技術分野】
【０００１】
本発明は、メタノールなど液体の濃度の検出を行う濃度測定装置に係わり、特に電極表面への気泡の付着を防止することにより液体濃度を高い精度で検出できるようにした濃度測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、急速に開発が進んでいる固体高分子形燃料電池（ＰＥＦＣ）の技術をベースとし、メタノールを改質せずに直接燃料とする、ダイレクトメタノール型燃料電池（ＤＭＦＣ）の研究が活発化している。
【０００３】
前記ＤＭＦＣは水素容器や改質器が不用であるため、コンパクトで起動が早く、負荷変動応答性も優れているため、自動車や電子機器などのポータブル電源としての利用が期待されている。
【０００４】
前記ＤＭＦＣの構造は前記ＰＥＦＣとほぼ同様であり、発電部に設けられたアノード側でメタノールが水と反応して水素イオン、電子および二酸化炭素が生成され、前記生成された水素イオンが固体高分子電解質膜中を移動してカソード側で酸素、電子と結合して水になるが、このとき前記アノードとカソードとの間に電流が流れる。
【０００５】
このような従来のＤＭＦＣは、燃料の濃度が性能の出しやすい３〜６％程度に設定されているため、エネルギー密度の関係から燃料タンクが大きくなりやすく、燃料電池全体として小型化することが困難という問題があった。
【０００６】
一方、高濃度メタノールを採用した場合には発電効率が悪く、ＤＭＦＣの出力電圧が不安定になるという欠点を有するが、高濃度燃料は体積エネルギー密度が高いため、燃料体積を大幅に減らすことができ、例えば３〜６％の濃度の場合よりも、燃料タンクを１０分の１以下の体積に小型化することが可能となる。
【０００７】
したがって、高濃度メタノールを燃料として採用し、発電部に供給する段階で濃度を希釈化して最適な濃度に調整するようにすれば小型で発電効率に優れた燃料電池を提供することが可能となる。
【０００８】
従来、このような混合液体の濃度を測定する装置としては、例えば下記の特許文献１に示すような技術が存在する。特許文献１では、一対の導電性電極の間に混合液体（水とメタノール）を通したときに、前記混合液体の濃度に基づいて前記一対の導電性電極間の静電容量が変化することを利用したものであり、前記静電容量を所定の濃度測定回路内に組み込むことにより、混合液体の濃度の測定が可能となっている。
【特許文献１】特開平１１−３５２０８９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
前記液体濃度センサでは、静電容量が前記混合液体の濃度のみに基づいて変化することが理想的である。
【００１０】
しかし、上記のような燃料電池では、メタノールと水が反応して二酸化炭素の気泡が生成されるが、このとき生成された気泡が前記一対の導電性電極の間に付着すると、その付着量に応じて静電容量が低下させられることになる。
【００１１】
また、混合液体の温度が変化したり、混合液体中への不純物の混入などがあると、前記導電性電極間の誘電率が変化するため、これに基づいて前記静電容量が変動させられることになる。すなわち、上記従来の濃度センサでは、静電容量が不安定となってその検出精度を高め難いという問題を有している。
【００１２】
この点、前記混合液体の温度変動の問題は、例えば温度補償回路やソフトウェア処理などを用いて温度補正することにより、また不純物の混入の問題はフィルタの性能を高めること等により、ある程度解消することが可能となっている。
【００１３】
本発明は上記従来の課題を解決するためのものであり、静電容量を形成する電極表面への気泡の付着を防止することにより、濃度検出の精度を高めるようにした濃度測定装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明は、被測定流体を流す流路と、前記流路中に設けられ前記被測定流体の濃度を検出する濃度センサとを備えた濃度測定装置において、
前記流路中に濃度測定用の小部屋と、前記小部屋に通ずる流入口及び流出口とを備えたケース本体が設けられており、前記被測定流体が前記流入口から流出口に向かって流れるときに、前記濃度センサの両面を幅方向に横切るとともに、前記濃度センサの両側面を膜厚方向に横切る流動経路が設けられていることを特徴とするものである。
【００１５】
また本発明は、小部屋を有するとともに前記小部屋に通ずる流入口と流出口とが設けられたケース本体と、前記小部屋内を流れる前記被測定流体の濃度を検出する濃度センサとを備えた濃度測定装置であって、
前記濃度センサが、前記小部屋を形成する前記ケース本体の上下方向の両内壁面、左右方向の両内壁面、前後方向の両内壁面のうちいずれか一つの両内壁面間に架設されるとともに、他の２つの両内壁面から離れた位置に設けられていることを特徴とするものである。
【００１６】
本発明の濃度測定装置では、濃度センサの両面の近傍において被測定流体が滞留するのを防止することができるため、気泡が濃度センサの両面に付着するのを防止することができる。
【００１７】
上記において、前記流入口と流出口とが、前記ケース本体の対角を形成する位置の近傍に設けられていることが好ましい。
【００１８】
上記手段では、濃度センサの両面に乱流を生じさせやすくすることができる。このため、濃度センサの両面から気泡を効率よく排除することができる。
【００１９】
また前記小部屋を形成する前記ケース本体の内壁面の角部が曲面で形成されていることが好ましい。
【００２０】
上記手段では、小部屋内を通過する被測定流体の流れをスムーズ化することが可能となるため、気泡がケース本体内の角部に貯蔵されるのを防止することができる。
【００２１】
さらには、前記ケース本体が、前記流入口を有する第１のハウジングと前記流出口を有する第２のハウジングとが組み合わされることにより形成されるものが好ましい。
【００２２】
上記手段では、濃度測定装置の構造を簡素化することができるため、製造コストを安価とすることができる。
【００２３】
また前記濃度センサが第１のハウジングと第２のハウジングとの接合部に挟持されている構成とすることができる。
上記構成では、濃度センサを簡単且つ確実に保持することができる。
【００２４】
本発明の濃度測定装置では、前記濃度センサの両面と対向する一方の位置に第１の流路が形成され、他方の位置に第２の流路が形成されており、且つ前記濃度センサの幅方向の側方となる一方の位置に第３の流路が形成され、他方の位置に第４の流路が形成される。
【００２５】
前記濃度センサの少なくとも一方の面には、静電容量を形成する電極が配置されているものである。
【００２６】
すなわち、静電容量を形成する電極は、一方の面にのみ形成されていてもよく、他方の面に形成されていてもよい、さらには両面に形成される構成であってもよい。
【発明の効果】
【００２７】
本発明は、被測定流体が、常に液体濃度センサを形成するシートの表面および裏面に沿って流れ、気泡が前記シートの表裏面に滞留しにくくすることができる。このため、気泡の付着による静電容量の変動を抑えることができるため、濃度検出の精度を高めることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
図１は本発明の濃度測定装置を示す分解斜視図、図２は濃度センサの平面図、図３は濃度測定装置の側面方向からの断面図、図４は図３の４−４線における断面図、図５は図３の５−５線における断面図である。このような濃度測定装置は例えばダイレクトメタノール形燃料電池（ＤＭＦＣ）に用いられるものである。
【００２９】
図１に示すように、本発明の濃度測定装置１０は、下部側に設けられた第１のケース１２と、上部側に設けられた第２のケース１３とからなるケース本体１１を有している。
【００３０】
前記第１のケース１２は略直方体形状をしている。このうち、図示下方（Ｚ２方向）に位置する面が底面１２Ａ、であり、長手方向（Ｙ方向）において対向する一対の面が前面１２Ｂと後面１２Ｃであり、幅方向（Ｘ方向）において対向する一対の面が右側面１２Ｄと左側面１２Ｅである。また第２のケース１３と対向する面が合わせ面１２Ｆである。
【００３１】
図１に示すように、前記第１のケース１２の内部には、前記合わせ面１２Ｆから図示下方（Ｚ２方向）に陥没する凹部１２ａが形成されている。前記合わせ面１２Ｆ上で且つ前記凹部１２ａの周囲には溝１２ｂが周設されている。また前記合わせ面１２Ｆの四方の隅部には、嵌合凸部１２ｃ又は嵌合凹部１２ｄが形成されている。
【００３２】
前記第１のケース１２の前記前面１２Ｂで且つ頂点Ａの近傍には、前記図示長手方向に延びる管状の流入口１４が設けられている。そして、この流入口１４により、前記第１のケース１２の内部である凹部１２ａとその外部とが連通されている。
【００３３】
他方、前記第２のケース１３も上記第１のケース１２と同様の構成である。すなわち、前記第２のケース１３は略直方体形状をしており、図示上方（Ｚ１方向）に位置する天面１３Ａと、長手方向（Ｙ方向）において対向する一対の前面１３Ｂ及び後面１３Ｃと、幅方向（Ｘ方向）において対向する一対の右側面１３Ｄ及び左側面１３Ｅとを有している。
【００３４】
また第１のケース１２の前記合わせ面１２Ｆと対向する面が合わせ面１３Ｆであり、この合わせ面１２Ｆには図示上方（Ｚ１方向）に窪む凹部１３ａが形成されている。
【００３５】
さらに前記合わせ面１３Ｆ上で且つ前記凹部１３ａの周囲には、上記第２のケース１３に設けられた溝１３ｂと同様の溝（図示せず）が周設されている。そして、前記合わせ面１３Ｆの四方の隅部には、嵌合凸部１３ｃ又は嵌合凹部１３ｄが形成されている。
【００３６】
前記第２のケース１３の前記後面１３Ｃで且つ図１に示す頂点Ｇの近傍には、図示長手方向に延びる管状の流出口１５が設けられている。そして、この流出口１５により、前記第２のケース１３の内部である凹部１３ａとその外部とが連通されている。
【００３７】
前記第１のケース１２と第２のケース１３とは、前記合わせ面１２Ｆと合わせ面１３Ｆを対向させるとともに、一方の嵌合凸部１２ｃ又は嵌合凹部１２ｄに他方の嵌合凸部１３ｃ又は嵌合凹部１３ｄが挿入された状態で一体化される。
【００３８】
前記合わせ面１２Ｆと合わせ面１３Ｆが重なることにより形成される接合面内には、薄い帯状の濃度センサ２０が設けられる。
【００３９】
前記濃度センサ２０は、例えばポリイミドなど絶縁性と可撓性を有する薄い帯状のシート２１を母材として形成されており、前記シート２１上には容量部２２が設けられている。
【００４０】
図２に示すものでは、前記容量部２２が大きな静電容量を形成するべく、３本の平行な電極線２２ａ，２２ｂ，２２ｃが互いに一定の間隔を維持しながら蛇行状（ミアンダー（meander）ともいう。）にパターン化するなどして形成されている。ただし、前記容量部２２の形状はこれに限られるものではなく、その他の形状であってもよい。
【００４１】
なお、図２に示す容量部２２では、中央の電極線２２ｂがコモン電極である。後述するように外部に設けられた測定回路から、一方の電極線２２ａと前記電極線２２ｂの間に所定の電気信号が印加されると、これらの間に第１の静電容量Ｃ１が形成され、同様に他方の電極線２２ｃと前記電極線２２ｂの間に所定の電気信号を印加すると、これらの間に第２の静電容量Ｃ２が形成されるようになっている。
【００４２】
前記第１のケース１２と第２のケース１３とを組み合わせて一体化すると、前記凹部１２ａと凹部１３ａとの連結により、前記ケース本体１１内に小部屋１１Ａが形成される。そして、前記第１のケース１２の前面１２Ｂに設けられた前記流入口１４及び前記第２のケース１３の後面１３Ｃに設けられた流出口１５が前記前記ケース本体１１内の小部屋１１Ａに通じている。
【００４３】
前記濃度センサ２０は、その前端部分２０Ａが前面１２Ｂと前面１３Ｂとの間に挟持され、後端部分２０Ｂが後面１２Ｃと後面１３Ｃとの間に挟持された状態で架設されている。前記濃度センサ２０は、小部屋１１Ａの中央の位置に設けられている。
【００４４】
なお、前記第１のケース１２と第２のケース１３とを組み合わせて一体化する際には、前記溝１２ｂと溝１３ｂとの間に液漏れ用のＯリング（パッキン）などが設けられる。
【００４５】
この状態では、図３に示すように、小部屋を形成する前記天面１３Ａの内壁面と前記濃度センサ２０の表面との間に空間を有し、この空間が第１の流路３１を形成している。同じく小部屋を形成する前記底面１２Ａの内壁面と前記濃度センサ２０の裏面との間に空間を有し、この空間が第２の流路３２を形成している。
【００４６】
また図４に示すように、小部屋を形成する前記右側面１２Ｄ及び右側面１３Ｄと前記濃度センサ２０のＸ１側の側面との間に空間を有し、この空間が第３の流路３３を形成している。同じく小部屋を形成する前記左側面１２Ｅ及び左側面１３Ｅと前記濃度センサ２０のＸ２側の側面との間に空間を有し、この空間が第４の流路３４を形成している。
【００４７】
さらに図３ないし図５に示すように、第１のケース１２および第２のケース１３内の角部、すなわち前記小部屋１１Ａを形成するの内壁面の角部が所定の曲率半径からなる曲面１２ｅ，１３ｅで形成されている。
【００４８】
例えば、図４に示すように前記流入口１４と流出口１５にチューブ１９を接続し、メタノール水溶液などの被測定流体を流すと、被測定流体が前記小部屋１１Ａ内を通過する。
【００４９】
前記被測定流体は、前記小部屋１１Ａ内を前記流入口１４から流出口１５に向かって流れるが、前記流入口１４及び流出口１５は前記小部屋１１Ａに対し対角となる位置（角部Ａ，Ｇの近傍）に形成されている。このため、前記被測定流体の経路は、図５に示すように、前記流入口１４から第２の流路３２に入り、前記濃度センサ２０の下部（第２の流路３２）をＸ１方向（幅方向）に横切って第３の流路３３に至り、前記第３の流路３３をＺ１方向（膜厚方向）に横切って前記流出口１５に流出する第１の流動経路４１と、同じく前記流入口１４から第２の流路３２に入り、ここから前記第４の流路３４をＺ１方向（膜厚方向）に横切って第１の流路３１に入り、前記濃度センサ２０の上部（第１の流路３１）をＸ１方向（幅方向）に横切って前記流出口１５に至る第２の流動経路４２とに大別される。そして、このような第１の流動経路４１と第２の流動経路４２とが、前記濃度センサ２０の周囲に前記濃度センサ２０の長手方向に沿って形成されている。
【００５０】
図５に示すように、濃度センサ２０は前記流入口１４と前記流出口１５とを通る直線４９に対し所定の角度θを有して配置されている。しかも前記第１の流動経路４１と前記第２の流動経路４２は前記流入口１４と前記流出口１５とを結ぶ最短経路を形成するものではない。このため、前記小部屋１１Ａ内を流れる被測定流体は中央に設けられた前記濃度センサ２０の表面および両面に当たって適度な抵抗を形成する。そして、この抵抗が前記濃度センサ２０の両面に複雑な乱流を発生させるため、濃度センサ２０の両面に付着している気泡を排除することができる。
【００５１】
また小部屋１１Ａの角部が所定の曲面１２ｅ，１３ｅが形成されているため、前記被測定流体の流れをスムーズとすることができる。このため、気泡が前記小部屋１１Ａの角部付近が滞留し、この部分に貯蔵されてしまうことがない。
【００５２】
このように、上記濃度測定装置１０では、前記被測定流体が、前記濃度センサ２０の両面で滞留するのを防止することができる。このため、特に容量部２２を形成する電極線２２ａと電極線２２ｂとの間、あるいは電極線２２ｃと電極線２２ｂとの間に気泡が付着することをなくすこと、または少なくすることができる。このため、これらの電極線間で形成される前記第１の静電容量Ｃ１および第２の静電容量Ｃ２の変動を低く抑えることができる。
【００５３】
よって、このような安定性の高い前記第１の静電容量Ｃ１および第２の静電容量Ｃ２を用いることにより、被測定流体の濃度を高精度に検出することが可能である。
【００５４】
以下には、上記濃度測定装置１０を用いた被測定流体の濃度測定例について説明する。
図６は濃度センサの容量部の等価回路図、図７は被測定流体の濃度を検出するための測定回路の一例を示す構成図である。
【００５５】
前記容量部２２を有するシート２１を被測定流体内に入れると、被測定流体が電極間内を通過する。このとき、被測定流体が誘電体として機能するため、前記容量部２２を形成する電極間のインピーダンスは、簡易的には図６に示すような溶液抵抗Ｒｓと静電容量Ｃとが直列接続された等価回路で表すことができる。具体的には、前記電極線２２ａと電極線２２ｂとの間は溶液抵抗Ｒｓと前記第１の静電容量Ｃ１とが直列接続された第１の等価回路Ｅ１となり、および電極線２２ｃと電極線２２ｂの間は溶液抵抗Ｒｓと前記第２の静電容量Ｃ２とが直列接続された第２の等価回路Ｅ２となる（図７参照）。
【００５６】
このため、例えば図７に示すような測定回路を用いることにより、被測定流体の濃度を測定することが可能となる。図７に示す測定回路では、外部に設けられた発振回路５１から、所定の電気信号としてのパルス状の入力信号Ｓ０が、外付けされた固定抵抗Ｒ１，Ｒ２（Ｒ１＞Ｒ２）を介して前記第１，第２の等価回路Ｅ１，Ｅ２の一端である溶液抵抗Ｒｓにそれぞれ与えられる。なお、前記第１，第２の等価回路Ｅ１，Ｅ２の一端に相当する電極線（コモン電極）２２ｂは接地されている。
【００５７】
ここで、図７に示す前記固定抵抗Ｒ１と第１の等価回路Ｅ１からなる回路、および前記固定抵抗Ｒ２と第２の等価回路Ｅ２からなる回路は一種の積分回路を構成している。前記固定抵抗Ｒ１と第１の等価回路Ｅ１からなる積分回路から出力される信号Ｓ１の時定数をＴ１、前記固定抵抗Ｒ２と第２の等価回路Ｅ２からなる積分回路から出力される信号Ｓ２の時定数をＴ２とすると、Ｔ１，Ｔ２は以下の数１と数２で表すことができる。
【００５８】
【数１】
【００５９】
【数２】
【００６０】
上記濃度測定装置では、上述したように濃度センサへの気泡の付着を防止することができるため、前記第１の静電容量Ｃ１と第２の静電容量Ｃ２を近似的に等しいとみなすことが可能である（Ｃ１≒Ｃ２）。
【００６１】
よって、Ｃ＝Ｃ１≒Ｃ２として、前記数１から数２を差し引くと、以下の数３を導くことができる。
【００６２】
【数３】
【００６３】
数３では、溶液抵抗Ｒｓを相殺することができ、（Ｔ１−Ｔ２）が前記溶液抵抗Ｒｓの影響を受けない関数として表されることがわかる。すなわち、（Ｒ１−Ｒ２）は定数となるため、（Ｔ１−Ｔ２）が静電容量Ｃをパラメータとする比例関数で表される。
【００６４】
図７では、前記固定抵抗Ｒ１と第１の等価回路Ｅ１からなる積分回路の出力を直流化した電圧Ｖ１と、前記固定抵抗Ｒ２と第２の等価回路Ｅ２からなる積分回路の出力を直流化した電圧Ｖ２との差動を求めることにより、前記（Ｔ１−Ｔ２）に相当する電圧（Ｖ１−Ｖ２）を出力することが可能となっている。
【００６５】
なお、前記出力電圧Ｖ１，Ｖ２は、例えば前記信号Ｓ１とＳ２を所定のスレッショルレベルで切ることにより入力信号Ｓ０から遅れた遅延信号を生成（デジタル化）した後、これらの遅延信号と前記入力信号Ｓ０とをそれぞれ排他的論理和回路などの手段を用いて位相比較し、このとき生成される比較信号をそれぞれ積分することにより直流化することが可能である。
【００６６】
上記濃度測定装置と上記測定回路を用いて水中のメタノール濃度を測定すると、例えば被測定流体の濃度が高い場合には、前記静電容量Ｃ（第１の静電容量Ｃ１及び第２の静電容量Ｃ１）の値が小さくなるため、前記出力（Ｔ１−Ｔ２）も小さな値として出力され、その反対に被測定流体の濃度が低い場合には、前記静電容量Ｃの値が大きくなるため、前記出力（Ｔ１−Ｔ２）も大きな値として出力される。すなわち、前記測定回路の出力（Ｔ１−Ｔ２）に相当する出力電圧（Ｖ１−Ｖ２）から、前記濃度測定装置１０の小部屋１１Ａ内を流れる被測定流体の濃度を求めることが可能となる。
【００６７】
なお、上記実施の形態では、被測定流体としてメタノール水溶液の場合を例示して説明したが、前記被測定流体はメタノール水溶液に限定されるものではなく、その他の混合液体であってもよい。
【００６８】
また上記実施の形態では濃度を検出する一手段として図７に示す測定回路を用いて説明したが、本発明は前記の測定回路に限定されるものではなく、例えば特許文献１に記載されている測定回路部やその他の測定回路を用いるものであってもよい。
【００６９】
また上記実施の形態では、濃度センサ２０が、容量部２２として第１の静電容量Ｃ１と第２の静電容量Ｃ２の２つの静電容量を有する構成として説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、１つの静電容量を有する構成であってもよいし、３つ以上の静電容量を有する構成であってもよい。
【００７０】
さらに、また前記容量部２２は前記シート２１の一方の面（表面又は裏面）に形成される構成であってもよいし、両面に形成される構成であってもよい。さらには電極線を形成する金属の全面が絶縁樹脂で覆われている構成であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００７１】
【図１】本発明の濃度測定装置を示す分解斜視図、
【図２】濃度センサの平面図、
【図３】濃度測定装置の側面方向からの断面図、
【図４】図３の４−４線における断面図、
【図５】図３の５−５線における断面図、
【図６】濃度センサの容量部の等価回路図、
【図７】被測定流体の濃度を検出するための測定回路の一例を示す構成図、
【符号の説明】
【００７２】
１０ 濃度測定装置
１１ ケース本体
１２ 第１のケース
１３ 第２のケース
１４ 流入口
１５ 流出口
２０ 濃度センサ
２１ シート
２２ 容量部
２２ａ，２２ｂ，２２ｃ 電極線
３１ 第１の流路
３２ 第２の流路
３３ 第３の流路
３４ 第４の流路
４１ 第１の流動経路
４２ 第２の流動経路
Ｃ 静電容量
Ｃ１ 第１の静電容量
Ｃ２ 第２の静電容量
Ｅ１ 第１の等価回路
Ｅ２ 第２の等価回路
Ｒ１，Ｒ２ 固定抵抗
Ｒｓ 溶液抵抗
Ｓ０ 入力信号
Ｓ１，Ｓ２ 信号
Ｔ１，Ｔ２ 時定数
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被測定流体を流す流路と、前記流路中に設けられ前記被測定流体の濃度を検出する濃度センサとを備えた濃度測定装置において、
前記流路中に濃度測定用の小部屋と、前記小部屋に通ずる流入口及び流出口とを備えたケース本体が設けられており、前記被測定流体が前記流入口から流出口に向かって流れるときに、前記濃度センサの両面を幅方向に横切るとともに、前記濃度センサの両側面を膜厚方向に横切る流動経路が設けられていることを特徴とする濃度測定装置。
【請求項２】
小部屋を有するとともに前記小部屋に通ずる流入口と流出口とが設けられたケース本体と、前記小部屋内を流れる前記被測定流体の濃度を検出する濃度センサとを備えた濃度測定装置であって、
前記濃度センサが、前記小部屋を形成する前記ケース本体の上下方向の両内壁面、左右方向の両内壁面、前後方向の両内壁面のうちいずれか一つの両内壁面間に架設されるとともに、他の２つの両内壁面から離れた位置に設けられていることを特徴とする濃度測定装置。
【請求項３】
前記流入口と流出口とが、前記ケース本体の対角を形成する位置の近傍に設けられていることを特徴とする請求項１又は２記載の濃度測定装置。
【請求項４】
前記小部屋を形成する前記ケース本体の内壁面の角部が曲面で形成されていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか記載の濃度測定装置。
【請求項５】
前記ケース本体が、前記流入口を有する第１のハウジングと前記流出口を有する第２のハウジングとが組み合わされることにより形成される請求項１ないし４のいずれか記載の濃度測定装置。
【請求項６】
前記濃度センサが第１のハウジングと第２のハウジングとの接合部に挟持されていることを特徴とする請求項５記載の濃度測定装置。
【請求項７】
前記濃度センサの両面と対向する一方の位置に第１の流路が形成され、他方の位置に第２の流路が形成されており、且つ前記濃度センサの幅方向の側方となる一方の位置に第３の流路が形成され、他方の位置に第４の流路が形成されていることを特徴とする請求項１又は２記載の濃度測定装置。
【請求項８】
前記濃度センサの少なくとも一方の面には、静電容量を形成する電極が配置されていることを特徴とする請求項１、２、６又は７のいずれか記載の濃度測定装置。
【請求項１】
被測定流体を流す流路と、前記流路中に設けられ前記被測定流体の濃度を検出する濃度センサとを備えた濃度測定装置において、
前記流路中に濃度測定用の小部屋と、前記小部屋に通ずる流入口及び流出口とを備えたケース本体が設けられており、前記被測定流体が前記流入口から流出口に向かって流れるときに、前記濃度センサの両面を幅方向に横切るとともに、前記濃度センサの両側面を膜厚方向に横切る流動経路が設けられていることを特徴とする濃度測定装置。
【請求項２】
小部屋を有するとともに前記小部屋に通ずる流入口と流出口とが設けられたケース本体と、前記小部屋内を流れる前記被測定流体の濃度を検出する濃度センサとを備えた濃度測定装置であって、
前記濃度センサが、前記小部屋を形成する前記ケース本体の上下方向の両内壁面、左右方向の両内壁面、前後方向の両内壁面のうちいずれか一つの両内壁面間に架設されるとともに、他の２つの両内壁面から離れた位置に設けられていることを特徴とする濃度測定装置。
【請求項３】
前記流入口と流出口とが、前記ケース本体の対角を形成する位置の近傍に設けられていることを特徴とする請求項１又は２記載の濃度測定装置。
【請求項４】
前記小部屋を形成する前記ケース本体の内壁面の角部が曲面で形成されていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか記載の濃度測定装置。
【請求項５】
前記ケース本体が、前記流入口を有する第１のハウジングと前記流出口を有する第２のハウジングとが組み合わされることにより形成される請求項１ないし４のいずれか記載の濃度測定装置。
【請求項６】
前記濃度センサが第１のハウジングと第２のハウジングとの接合部に挟持されていることを特徴とする請求項５記載の濃度測定装置。
【請求項７】
前記濃度センサの両面と対向する一方の位置に第１の流路が形成され、他方の位置に第２の流路が形成されており、且つ前記濃度センサの幅方向の側方となる一方の位置に第３の流路が形成され、他方の位置に第４の流路が形成されていることを特徴とする請求項１又は２記載の濃度測定装置。
【請求項８】
前記濃度センサの少なくとも一方の面には、静電容量を形成する電極が配置されていることを特徴とする請求項１、２、６又は７のいずれか記載の濃度測定装置。
【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２００６−３１７２０６（Ｐ２００６−３１７２０６Ａ）
【公開日】平成１８年１１月２４日（２００６．１１．２４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−１３８０４６（Ｐ２００５−１３８０４６）
【出願日】平成１７年５月１１日（２００５．５．１１）
【出願人】（００００１００９８）アルプス電気株式会社 (4,263)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年１１月２４日（２００６．１１．２４）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年５月１１日（２００５．５．１１）
【出願人】（００００１００９８）アルプス電気株式会社 (4,263)
【Ｆターム（参考）】
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