JP4803813B2 - 車載用ガス検出装置 - Google Patents

Description

この発明は、燃料電池自動車等での水素漏れや、自動車の車室への空気供給を外気導入と内気循環との間で切り替えるために外気汚染を検出する、等の車載用ガス検出装置に関する。

ケースに設けた開口内にガスセンサを収容し、ＰＴＦＥ膜等の撥水膜を介して雰囲気を導入する車載用のガス検出装置が知られている。車載用のガス検出装置では、水滴や塵芥がガスセンサに触れないようにすること、雰囲気の変化に対する応答が速いことが要求される。特許文献１は、ケースの開口に被せるキャップの脚にガス導入孔を設けて、キャップとケースの隙間をガス通路として、開口の上部のＰＴＦＥ膜までガスを導くことを開示している。しかしながらこのガス検出装置では、キャップを下にして使用するとキャップとケースの間に溜まった水が抜けない、ケースに対するキャップの高さを一定にする機構がないという問題がある。
特許３７４３７１８

この発明の課題は、取り付け方向を問わず、ケースとカバーの間に入り込んだ水が抜け、かつケースとカバーの間の隙間を一定にできる、車載用のガス検出装置を提供することにある。

この発明は、ケースから突き出し、周囲にケースと一体の側壁を備え、かつガス透過膜で覆われた開口の内部に、ガスセンサを配置し、該開口を覆うカバーを設けて、該カバーと開口との隙間から前記ガス透過膜を介して雰囲気をガスセンサへ導くようにした車載用のガス検出装置において、
前記カバーが、平坦な板部と、板部の周囲からケースの側壁側へ突き出しかつ切れ目の有る、内外２重の環状の突起とを備え、外側の突起の切れ目の奧を塞ぐように内側の突起を配置し、外側の突起の切れ目と内外の突起の隙間及び内側の突起の切れ目を連通させて、前記ガス透過膜へのガス通路とし、さらに内外いずれかの突起を前記側壁に溶着したことを特徴とする。
好ましくは、燃料電池からの水素を検出する。

この発明では、ガス透過膜とガス通路とがほぼ同じ高さにあるので、ガス検出装置を上下逆に取り付けても、水が溜まる窪みが生じない。このためガス透過膜とカバーの間に溜まった水を抜くことができる。雰囲気中の塵芥は内側の突起等に衝突して気流から除かれ、ガス透過膜には余り達しない。次にカバーを溶着で側壁に取り付けるので、側壁に対するカバーの高さは一定で、ガス通路の高さ方向のサイズも一定になる。さらに溶着を用いるので、カバーを側壁に取り付ける際の量産性が高い。この発明では外部からガス透過膜までのガス通路が短く、この間に通路の向きを曲げる回数が少ないので、雰囲気への応答性が高い。このため、燃料電池からの水素漏れを素早く検出して安全性を保つこと等に適している。

以下に本発明を実施するための最適実施例を示す。

図１〜図５に実施例のガス検出装置２を示す。図において、４は接触燃焼式ガスセンサで、検知片５と補償片６とから成り、ガスセンサは金属酸化物半導体ガスセンサや、プロトン導電体ガスセンサ、あるいは電気化学ガスセンサなどでもよい。７は基板で、８は下ケース、９は上ケースで、各々プラスチックから成る。上ケース９は上側に突き出した開口１０を備え、開口１０の内部に検知片５と補償片６を収容し、１７は開口１０の環状の側壁である。ケース８，９間の隙間からの浸水を防止するためパッキン１１を設け、１２は配線用のケーブル、１３はブッシュ、１４はケース８，９を固定するためのボルトである。１５はガスセンサ４の周囲に水やその他の異物が侵入することを防止するためのパッキンで、上ケース９と基板７の間に配置されている。１６は上下のケース８，９を位置決めするためのカラーで、１８はＯリングで設けなくても良い。Ｏリング１８は、燃料電池の排気管などにガス検出装置２を気密にセットする際に用る。

２０はカバーで、２２はＰＴＦＥなどのガス透過膜で、水を通さずガスを透過させる膜であればよく、燃料電池の場合、水素選択性透過膜などでも良い。カバー２０は、開口１０に対応する円板状の平らな天板部２４を備え、周辺に同心円状に２重の環状の突起２５，２６を備え、各々切れ目を備えている。そしてカバー２０の外から中心側を見た際に、外側の突起２５の切れ目の奧を内側の突起２６でブロックし、突起２５，２６の切れ目と切れ目が半径方向に重ならないように配置する。外側の突起２５の切れ目と、内外の突起２５，２６の隙間、及び内側の突起２６の切れ目が連通してガス通路２８となる。外側の突起２５は上ケース９の側壁１７上面に溶着部３０で溶着されているが、外側の突起２５ではなく、内側の突起２６を側壁１７に溶着しても良い。また内側の突起２６とガス透過膜２２との間にはほとんど隙間がない。

実施例の動作を示す。ガス検出装置２を燃料タンクの周囲や燃料電池の排気管、あるいは車室内などに配置して、燃料電池自動車での水素漏れを検出する。あるいはエンジンルームなどに配置して外気の汚染を検出し、車室への外気導入を制御する。雰囲気は突起２５，２６の間のガス通路２８からガス透過膜２２の上部に達し、ガス透過膜２２を通過してガスセンサ４の周囲のスペースへと導かれる。周囲の雰囲気は、突起２６に衝突して旋回流としてガス透過膜２２の上部に達する。雰囲気の流れ方向を大きく変えるのは突起２６に衝突した際の１箇所のみなので、応答時間を短くできる。

水滴などは突起２６でブロックされて、ガス透過膜２２の上部まで達しにくい。仮にガス透過膜２２の上部まで水滴などが達しても、気流などにより吹き飛ばされる。塵芥は突起２６等に触れて除かれ、突起２５，２５の隙間から針状の異物などが侵入しようとしても、突起２６によりブロックされて、ガス透過膜２２に達することが難しい。このため尖った異物などによりガス透過膜２２が損傷することを防止できる。

ガス検出装置２の組立では、基板７を下ケース８にセットし、上ケース９と下ケース８をボルト１４で一体にした後、ガス透過膜２２とカバー２０を配置して、超音波などでカバー２０を側壁１７の上面に溶着する。ガス透過膜２２は、カバー２０の溶着前に接着もしくは溶着し、あるいはカバー２０の溶着と同時に側壁１７の上部に溶着する。カバー２０は上ケース９に溶着されるので、上ケース９に対する天板部２４の高さは一定で、ガス通路２８の高さも一定である。このためガス透過膜２２までの通気性を一定に保つことができる。また溶着では、量産時にカバー２０の取付の生産性が高い。

実施例のガス検出装置の分解状態を示す図 実施例でのカバーの斜視図 図２のカバーを底面側から見た斜視図 実施例のガス検出装置の断面図 図４の要部拡大断面図

符号の説明

２ ガス検出装置
４ 接触燃焼式ガスセンサ
５ 検知片
６ 補償片
７ 基板
８ 下ケース
９ 上ケース
１０ 開口
１１，１５ パッキン
１２ ケーブル
１３ ブッシュ
１４ ボルト
１６ カラー
１７ 側壁
１８ Ｏリング
２０ カバー
２２ ガス透過膜
２４ 天板部
２５，２６ 突起
２８ ガス通路
３０ 溶着部

Claims (2)

1. ケースから突き出し、周囲にケースと一体の側壁を備え、かつガス透過膜で覆われた開口の内部に、ガスセンサを配置し、該開口を覆うカバーを設けて、該カバーと開口との隙間から前記ガス透過膜を介して雰囲気をガスセンサへ導くようにしたガス検出装置において、
   前記カバーが、平坦な板部と、板部の周囲からケースの側壁側へ突き出しかつ切れ目の有る、内外２重の環状の突起とを備え、外側の突起の切れ目の奧を塞ぐように内側の突起を配置し、外側の突起の切れ目と内外の突起の隙間及び内側の突起の切れ目を連通させて、前記ガス透過膜へのガス通路とし、さらに内外いずれかの突起を前記側壁に溶着したことを特徴とする、車載用のガス検出装置。
2. 燃料電池からの水素を検出することを特徴とする、請求項１の車載用のガス検出装置。

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