JP2002357578A - 水素ガスの高応答速度高感度検出方法及び同装置 - Google Patents
水素ガスの高応答速度高感度検出方法及び同装置Info
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- JP2002357578A JP2002357578A JP2001165476A JP2001165476A JP2002357578A JP 2002357578 A JP2002357578 A JP 2002357578A JP 2001165476 A JP2001165476 A JP 2001165476A JP 2001165476 A JP2001165476 A JP 2001165476A JP 2002357578 A JP2002357578 A JP 2002357578A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 高応答速度かつ高感度に測定点の水素ガスを
検出する方法及び装置の提供。 【解決手段】 複数の水素センサで高応答速度かつ高感
度に水素ガスを検出する方法であって、応答時間につい
て予め順位の設定された、応答速度が速く感度の低い水
素センサと応答速度が遅く感度の高い水素センサとの組
合せを測定点の水素含有ガスに暴露し、最初は最も応答
速度の速いセンサの検出信号を取り出し、暴露開始後の
時間経過に応じて、その次位のセンサの出力の時間変動
が設定値以下となったかを判断し、次位のセンサに順次
切り換えて検出信号を取り出し、その後も同様にして検
出することを特徴とする。
検出する方法及び装置の提供。 【解決手段】 複数の水素センサで高応答速度かつ高感
度に水素ガスを検出する方法であって、応答時間につい
て予め順位の設定された、応答速度が速く感度の低い水
素センサと応答速度が遅く感度の高い水素センサとの組
合せを測定点の水素含有ガスに暴露し、最初は最も応答
速度の速いセンサの検出信号を取り出し、暴露開始後の
時間経過に応じて、その次位のセンサの出力の時間変動
が設定値以下となったかを判断し、次位のセンサに順次
切り換えて検出信号を取り出し、その後も同様にして検
出することを特徴とする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は高応答速度かつ高感
度で水素ガス濃度を検知する水素ガス検出方法及び装置
に関する。
度で水素ガス濃度を検知する水素ガス検出方法及び装置
に関する。
【０００２】
【従来の技術】水素ガスは生活に密接した各種産業、ま
た、宇宙産業などで広く利用される物質であるが、あら
ゆる場合においてその漏洩検知や濃度測定が必要で、し
かも高速度でありながら高感度で検出することが望まれ
ている。
た、宇宙産業などで広く利用される物質であるが、あら
ゆる場合においてその漏洩検知や濃度測定が必要で、し
かも高速度でありながら高感度で検出することが望まれ
ている。
【０００３】特に酸素の存在下でしか検出できない手段
に比べ、無酸素環境下で作動する水素センサは安全上、
用途範囲上、至便性上優れている。無酸素環境下で作動
する水素センサはパラジウムあるいはその合金を用いた
ものが実用上優れている。この種のセンサは合金の組成
や膜厚などの変化により、応答速度や感度が変化し、一
般に同一構造のセンサで比較すると、応答速度が速いと
感度が低く、感度が高いと応答速度が遅いという傾向が
ある。
に比べ、無酸素環境下で作動する水素センサは安全上、
用途範囲上、至便性上優れている。無酸素環境下で作動
する水素センサはパラジウムあるいはその合金を用いた
ものが実用上優れている。この種のセンサは合金の組成
や膜厚などの変化により、応答速度や感度が変化し、一
般に同一構造のセンサで比較すると、応答速度が速いと
感度が低く、感度が高いと応答速度が遅いという傾向が
ある。
【０００４】従って、従来は高速度かつ高感度で測定す
べき場所の水素濃度を検出することができなかった。
べき場所の水素濃度を検出することができなかった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】本発明は従来のこのよ
うな問題点に鑑みてなされたもので、高応答速度高感度
に測定点の水素ガスを検出する方法及び装置の提供を目
的とする。
うな問題点に鑑みてなされたもので、高応答速度高感度
に測定点の水素ガスを検出する方法及び装置の提供を目
的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明の水素ガスの高応
答速度高感度検出方法は、複数の水素センサで高応答速
度高感度に水素ガスを検出する方法であって、応答時間
について予め順位の設定された、応答速度が速く感度の
低い水素センサと応答速度が遅く感度の高い水素センサ
との組合せを測定点の水素含有ガスに暴露し、最初は最
も応答速度の速いセンサの検出信号を取り出し、暴露開
始後の時間経過に応じて、その次位のセンサの出力の時
間変動が設定値以下となったかを判断し、次位のセンサ
に順次切り換えて検出信号を取り出し、その後も同様に
して検出することを特徴とする。
答速度高感度検出方法は、複数の水素センサで高応答速
度高感度に水素ガスを検出する方法であって、応答時間
について予め順位の設定された、応答速度が速く感度の
低い水素センサと応答速度が遅く感度の高い水素センサ
との組合せを測定点の水素含有ガスに暴露し、最初は最
も応答速度の速いセンサの検出信号を取り出し、暴露開
始後の時間経過に応じて、その次位のセンサの出力の時
間変動が設定値以下となったかを判断し、次位のセンサ
に順次切り換えて検出信号を取り出し、その後も同様に
して検出することを特徴とする。
【０００７】応答時間はセンサを被検出物に遭遇させて
からの過渡現象で、検出値が飽和値のある割合に達する
までの時間をいう。センサの特性によってその時間経過
曲線の形状が異なるので、例えば検出値が飽和値の９０
％に至った経過時間を応答時間とする。
からの過渡現象で、検出値が飽和値のある割合に達する
までの時間をいう。センサの特性によってその時間経過
曲線の形状が異なるので、例えば検出値が飽和値の９０
％に至った経過時間を応答時間とする。
【０００８】暴露直後は最も迅速に応答するセンサの出
力が最も真の値に近いから、その出力を取り出し、測定
値とし、またその後の経過時間に応じて、次位のセンサ
の出力信号の時間変動が飽和に近い点、即ち飽和値の例
えば９０％のときの接線の勾配よりも低い値を設定値と
し、それ以下となったかを判断して、次位の感度の高い
センサに順次切り替えて、検出出力を取り出す。こうす
ることにより、高速度で高感度な検出結果が得られる。
力が最も真の値に近いから、その出力を取り出し、測定
値とし、またその後の経過時間に応じて、次位のセンサ
の出力信号の時間変動が飽和に近い点、即ち飽和値の例
えば９０％のときの接線の勾配よりも低い値を設定値と
し、それ以下となったかを判断して、次位の感度の高い
センサに順次切り替えて、検出出力を取り出す。こうす
ることにより、高速度で高感度な検出結果が得られる。
【０００９】この原理を利用するには、複数のセンサの
組み合わせはすべて同時に測定点の水素含有ガスに暴露
されなければならい。そして、暴露開始時点からの経過
時間の計測が必要である。
組み合わせはすべて同時に測定点の水素含有ガスに暴露
されなければならい。そして、暴露開始時点からの経過
時間の計測が必要である。
【００１０】経過時間の計測には少なくとも秒単位、好
ましくは秒以下の桁まで計測のできる精度のタイマで、
少なくとも秒以下一桁までの時間を求めるのがよい。
ましくは秒以下の桁まで計測のできる精度のタイマで、
少なくとも秒以下一桁までの時間を求めるのがよい。
【００１１】更に本発明の水素ガスの高応答速度高感度
検出方法は、前記複数の水素センサの測定点の水素を検
出する方法が、パラジウム合金の薄膜の水素濃度に応じ
て変化する電気抵抗値を測定して行うことを特徴とす
る。
検出方法は、前記複数の水素センサの測定点の水素を検
出する方法が、パラジウム合金の薄膜の水素濃度に応じ
て変化する電気抵抗値を測定して行うことを特徴とす
る。
【００１２】この種のセンサは、パラジウム合金のバル
ク特性である、電気抵抗値の変化を水素濃度に応じて与
える。そして、同じ原理のセンサで、合金の種類または
膜厚を変えることにより応答速度、感度を変化させるこ
とができる。
ク特性である、電気抵抗値の変化を水素濃度に応じて与
える。そして、同じ原理のセンサで、合金の種類または
膜厚を変えることにより応答速度、感度を変化させるこ
とができる。
【００１３】そして、本発明の水素ガスの高応答速度高
感度検出装置は、複数の水素センサで水素ガスを高応答
速度高感度で検出する装置であって、応答時間について
予め順位の設定された応答速度が速く感度の低い水素セ
ンサと応答速度が遅く感度の高い水素センサとの組合せ
と、該組合せを同時に測定点の水素含有ガスに暴露する
手段と、暴露開始後の時間経過を計測する手段と、現に
選択しているセンサの次位のセンサの検出信号の時間変
動を出力する微分器と、現に選択しているセンサの次位
のセンサの検出信号の時間変動値を設定値と比較する比
較判別手段と、その結果によりセンサを順次切り換える
切換え手段とを備え、暴露開始後の時間経過に応じて、
その出力の次位のセンサの時間変動が設定値以下となっ
たかを判断し、次位のセンサに順次切り換えて検出信号
を取り出すよう構成したことを特徴とする。
感度検出装置は、複数の水素センサで水素ガスを高応答
速度高感度で検出する装置であって、応答時間について
予め順位の設定された応答速度が速く感度の低い水素セ
ンサと応答速度が遅く感度の高い水素センサとの組合せ
と、該組合せを同時に測定点の水素含有ガスに暴露する
手段と、暴露開始後の時間経過を計測する手段と、現に
選択しているセンサの次位のセンサの検出信号の時間変
動を出力する微分器と、現に選択しているセンサの次位
のセンサの検出信号の時間変動値を設定値と比較する比
較判別手段と、その結果によりセンサを順次切り換える
切換え手段とを備え、暴露開始後の時間経過に応じて、
その出力の次位のセンサの時間変動が設定値以下となっ
たかを判断し、次位のセンサに順次切り換えて検出信号
を取り出すよう構成したことを特徴とする。
【００１４】水素センサとしては、水素を吸収すること
による、パラジウムの光透過率変化、パラジウムの電気
抵抗値変化、パラジウム薄膜を有するＭＩＭダイオード
の電圧電流特性変化、パラジウム薄膜を有するＭＯＳダ
イオードの電圧電流特性変化若しくはパラジウム薄膜を
有するＭＯＳキャパシタの静電容量値変化を利用したセ
ンサなどを選ぶことができる。
による、パラジウムの光透過率変化、パラジウムの電気
抵抗値変化、パラジウム薄膜を有するＭＩＭダイオード
の電圧電流特性変化、パラジウム薄膜を有するＭＯＳダ
イオードの電圧電流特性変化若しくはパラジウム薄膜を
有するＭＯＳキャパシタの静電容量値変化を利用したセ
ンサなどを選ぶことができる。
【００１５】同時に複数のセンサを暴露させる手段とし
ては、複数のセンサを測定点に集合して配置する、若し
くは同一基板上に配置、配線する、更には複数の素子を
集合させたハイブリッド装置する等によって構成するこ
とができる。
ては、複数のセンサを測定点に集合して配置する、若し
くは同一基板上に配置、配線する、更には複数の素子を
集合させたハイブリッド装置する等によって構成するこ
とができる。
【００１６】更に、本発明の水素ガスの高応答速度高感
度検出装置は、前記複数の水素センサが、基板上にパラ
ジウム合金の薄膜を有し、該薄膜の電気抵抗値を測定可
能な配線若しくは外部接続ピンを有し、測定点のガスを
導入可能な開口部を有するパッケジに包まれた水素セン
サであることを特徴とする。
度検出装置は、前記複数の水素センサが、基板上にパラ
ジウム合金の薄膜を有し、該薄膜の電気抵抗値を測定可
能な配線若しくは外部接続ピンを有し、測定点のガスを
導入可能な開口部を有するパッケジに包まれた水素セン
サであることを特徴とする。
【００１７】従って本発明によれば、高応答速度かつ高
感度に測定点の水素ガスを検出する方法及び装置の提供
が可能となる。
感度に測定点の水素ガスを検出する方法及び装置の提供
が可能となる。
【００１８】
【発明の実施の形態】次に本発明の実施の形態を図面を
参照しながら、例示的に説明する。但し本実施の形態に
記載される構成部品の寸法、形状、材質、その相対配置
等は特に特定的な記載がない限りは、本発明の範囲をそ
れのみに限定する趣旨ではなく、単なる説明例に過ぎな
い。
参照しながら、例示的に説明する。但し本実施の形態に
記載される構成部品の寸法、形状、材質、その相対配置
等は特に特定的な記載がない限りは、本発明の範囲をそ
れのみに限定する趣旨ではなく、単なる説明例に過ぎな
い。
【００１９】（装置の構成例）図１は本発明の水素検出
装置の構成の一例を示す該念図である。図１において、
１０２は８０％Ｐｄ−２０％Ｎｉ合金による抵抗式水素
センサで、応答速度の速いタイプのもの、１０３は９０
％Ｐｄ−１０％Ｃｒ合金による抵抗式水素センサで応答
速度の遅いタイプのもの。両センサは測定点１０１に集
合的に配置されている。両センサは不図示の計測回路に
より水素濃度に対応する出力信号を取り出し切り換え器
１０５に送出する。
装置の構成の一例を示す該念図である。図１において、
１０２は８０％Ｐｄ−２０％Ｎｉ合金による抵抗式水素
センサで、応答速度の速いタイプのもの、１０３は９０
％Ｐｄ−１０％Ｃｒ合金による抵抗式水素センサで応答
速度の遅いタイプのもの。両センサは測定点１０１に集
合的に配置されている。両センサは不図示の計測回路に
より水素濃度に対応する出力信号を取り出し切り換え器
１０５に送出する。
【００２０】１０４はタイマで、両センサが測定点の水
素含有ガスに暴露されると同時に作動を開始するよう構
成されている。そしてその経過時間を出力して１０６の
微分器と判別器に送出する。微分器と判別器１０６は次
位のセンサの出力信号の時間変動を算出し設定値と比較
して、該時間変動が設定値より低くなったら、その判別
信号により切り換え器１０５によって次位のセンサに切
り換え、その検出値を検出出力１０７とする。本例の場
合、先ず応答速度の速いセンサ１０２の検出値が先ず出
力され、次に次位のセンサ１０３に切り換えられること
になる。
素含有ガスに暴露されると同時に作動を開始するよう構
成されている。そしてその経過時間を出力して１０６の
微分器と判別器に送出する。微分器と判別器１０６は次
位のセンサの出力信号の時間変動を算出し設定値と比較
して、該時間変動が設定値より低くなったら、その判別
信号により切り換え器１０５によって次位のセンサに切
り換え、その検出値を検出出力１０７とする。本例の場
合、先ず応答速度の速いセンサ１０２の検出値が先ず出
力され、次に次位のセンサ１０３に切り換えられること
になる。
【００２１】（検出方法例の流れ）図２は本発明の水素
検出方法の一例を示す流れ図である。図２において、セ
ンサは予め応答時間について順序の設定されたセンサの
組み合わせを使用するもので、その順序はＴ１＜…＜Ｔ
ｉ＜…＜ＴＮとなっている。先ず最初はＴ１のセンサが
選択され、タイマの経過時間に対するＴ２のセンサの出
力の現時点の時間変動を算出し、該算出値が設定値以下
でなければ、Ｔ１のセンサの検出出力が出力される。
検出方法の一例を示す流れ図である。図２において、セ
ンサは予め応答時間について順序の設定されたセンサの
組み合わせを使用するもので、その順序はＴ１＜…＜Ｔ
ｉ＜…＜ＴＮとなっている。先ず最初はＴ１のセンサが
選択され、タイマの経過時間に対するＴ２のセンサの出
力の現時点の時間変動を算出し、該算出値が設定値以下
でなければ、Ｔ１のセンサの検出出力が出力される。
【００２２】該算出値が設定値以下ならば、次位のセン
サに切り替えられる。そして、さらに次位のセンサの検
出出力の経過時間による現時点の時間変動を算出し、該
算出値が設定値以下でなければ、Ｔｉのセンサの検出出
力が出力される。該算出値が設定値以下ならば、順位を
インクリメントし以下同様に、ＴＮに至るまでくりかえ
される。
サに切り替えられる。そして、さらに次位のセンサの検
出出力の経過時間による現時点の時間変動を算出し、該
算出値が設定値以下でなければ、Ｔｉのセンサの検出出
力が出力される。該算出値が設定値以下ならば、順位を
インクリメントし以下同様に、ＴＮに至るまでくりかえ
される。
【００２３】（応答速度データ例）図３は本発明の方法
及び装置の実施例の結果を示すグラフである。図３にお
いて、グラフ（１）は９０％Ｐｄ−１０％Ｃｒ合金薄膜
の電気抵抗値変動によるセンサを用いて、窒素雰囲気か
ら横軸の水素濃度雰囲気に暴露したときの、応答時間を
４個のセンサについて、測定した結果を表したものであ
る。応答時間はこの水素濃度域で２５〜３０秒程であっ
た。
及び装置の実施例の結果を示すグラフである。図３にお
いて、グラフ（１）は９０％Ｐｄ−１０％Ｃｒ合金薄膜
の電気抵抗値変動によるセンサを用いて、窒素雰囲気か
ら横軸の水素濃度雰囲気に暴露したときの、応答時間を
４個のセンサについて、測定した結果を表したものであ
る。応答時間はこの水素濃度域で２５〜３０秒程であっ
た。
【００２４】グラフ（２）は８０％Ｐｄ−２０％Ｎｉ合
金薄膜の電気抵抗値変動によるセンサを用いて、窒素雰
囲気から横軸の水素濃度雰囲気に暴露したときの、応答
時間を４個のセンサについて、測定した結果を表したも
のである。応答時間はこの水素濃度域で３〜７秒程であ
った。
金薄膜の電気抵抗値変動によるセンサを用いて、窒素雰
囲気から横軸の水素濃度雰囲気に暴露したときの、応答
時間を４個のセンサについて、測定した結果を表したも
のである。応答時間はこの水素濃度域で３〜７秒程であ
った。
【００２５】これらのデータにより、８０％Ｐｄ−２０
％Ｎｉ合金センサは応答速度の速いセンサとして、９０
％Ｐｄ−１０％Ｃｒ合金センサは応答速度の遅いセンサ
として組み合わせ使用できることを見出した。
％Ｎｉ合金センサは応答速度の速いセンサとして、９０
％Ｐｄ−１０％Ｃｒ合金センサは応答速度の遅いセンサ
として組み合わせ使用できることを見出した。
【００２６】
【発明の効果】以上記載のように、本発明により、高応
答速度かつ高感度に測定点の水素ガスを検出する方法及
び装置の提供が可能である。
答速度かつ高感度に測定点の水素ガスを検出する方法及
び装置の提供が可能である。
【図１】 本発明の水素検出装置の構成の一例を示す概
念図である。
念図である。
【図２】 本発明の水素検出方法の一例を示す流れ図で
ある。
ある。
【図３】 本発明の方法及び装置の実施例の結果を示す
グラフである。
グラフである。
１０１ 測定点 １０２ ８０％Ｐｄ−２０％Ｎｉ合金による抵抗式水
素センサ １０３ ９０％Ｐｄ−１０％Ｃｒ合金による抵抗式水
素センサ １０４ タイマ １０５ 切り替え器 １０６ 判別器 １０７ 出力
素センサ １０３ ９０％Ｐｄ−１０％Ｃｒ合金による抵抗式水
素センサ １０４ タイマ １０５ 切り替え器 １０６ 判別器 １０７ 出力
Claims (4)
- 【請求項１】 複数の水素センサで高応答速度かつ高感
度に水素ガスを検出する方法であって、応答時間につい
て予め順位の設定された、応答速度が速く感度の低い水
素センサと応答速度が遅く感度の高い水素センサとの組
合せを測定点の水素含有ガスに暴露し、最初は最も応答
速度の速いセンサの検出信号を取り出し、暴露開始後の
時間経過に応じて、その次位のセンサの出力の時間変動
が設定値以下となったかを判断し、次位のセンサに順次
切り換えて検出信号を取り出し、その後も同様にして検
出することを特徴とする水素ガスの高応答速度高感度検
出方法。 - 【請求項２】 前記複数の水素センサの測定点の水素を
検出する方法が、パラジウム合金の薄膜の水素濃度に応
じて変化する電気抵抗値を測定して行うことを特徴とす
る請求項１記載の水素ガスの高応答速度高感度検出方
法。 - 【請求項３】 複数の水素センサで高応答速度かつ高感
度に水素ガスを検出する装置であって、応答時間につい
て予め順位の設定された応答速度が速く感度の低い水素
センサと応答速度が遅く感度の高い水素センサとの組合
せと、該組合せを同時に測定点の水素含有ガスに暴露す
る手段と、暴露開始後の時間経過を計測する手段と、現
に選択しているセンサの次位のセンサの検出信号の時間
変動を出力する微分器と、現に選択しているセンサの次
位のセンサの検出信号の時間変動値を設定値と比較する
比較判別手段と、その結果によりセンサを順次切り換え
る切換え手段とを備え、暴露開始後の時間経過に応じ
て、その次位のセンサの出力の時間変動が設定値以下と
なったかを判断し、次位のセンサに順次切り換えて検出
信号を取り出すよう構成したことを特徴とする水素ガス
の高応答速度高感度検出装置。 - 【請求項４】 前記複数の水素センサが、基板上にパラ
ジウム合金の薄膜を有し、該薄膜の電気抵抗値を測定可
能な配線若しくは外部接続ピンを有し、測定点のガスを
導入可能な開口部を有するパッケジに包まれた水素セン
サであることを特徴とする請求項３記載の水素ガスの高
応答速度高感度検出装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001165476A JP2002357578A (ja) | 2001-05-31 | 2001-05-31 | 水素ガスの高応答速度高感度検出方法及び同装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001165476A JP2002357578A (ja) | 2001-05-31 | 2001-05-31 | 水素ガスの高応答速度高感度検出方法及び同装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002357578A true JP2002357578A (ja) | 2002-12-13 |
Family
ID=19008136
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001165476A Withdrawn JP2002357578A (ja) | 2001-05-31 | 2001-05-31 | 水素ガスの高応答速度高感度検出方法及び同装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002357578A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007529722A (ja) * | 2004-03-18 | 2007-10-25 | ミクロナス ゲーエムベーハー | ガス又はガス混合気を検出する装置 |
| CN107102032A (zh) * | 2016-02-22 | 2017-08-29 | 松下知识产权经营株式会社 | 气体传感器及氢浓度判定方法 |
| WO2022196708A1 (ja) * | 2021-03-17 | 2022-09-22 | パナソニックＩｐマネジメント株式会社 | ガス検出システム |
-
2001
- 2001-05-31 JP JP2001165476A patent/JP2002357578A/ja not_active Withdrawn
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007529722A (ja) * | 2004-03-18 | 2007-10-25 | ミクロナス ゲーエムベーハー | ガス又はガス混合気を検出する装置 |
| CN107102032A (zh) * | 2016-02-22 | 2017-08-29 | 松下知识产权经营株式会社 | 气体传感器及氢浓度判定方法 |
| JP2017151091A (ja) * | 2016-02-22 | 2017-08-31 | パナソニックＩｐマネジメント株式会社 | 気体センサ及び水素濃度判定方法 |
| CN107102032B (zh) * | 2016-02-22 | 2021-08-06 | 新唐科技日本株式会社 | 气体传感器及氢浓度判定方法 |
| WO2022196708A1 (ja) * | 2021-03-17 | 2022-09-22 | パナソニックＩｐマネジメント株式会社 | ガス検出システム |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20080805 |