JP3170398U - Optical hydrogen gas detector - Google Patents
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Abstract
【課題】酸化タングステンの光吸収特性を利用して、光学的に水素ガス漏洩を検知する光学式水素ガス検知装置を提供する。【解決手段】光学式水素ガス検知装置Ｘ１は、酸化タングステン薄膜９を含む水素ガス検知素子Ｚ１へ可視光Ｒを入射し、水素ガス検知素子Ｚ１を透過した可視光Ｒ１の強度を電気信号ｆ１に変換する。電気信号ｆ１の変化を判別し、判別結果に基づいて水素ガス非漏洩／水素ガス漏洩を判断するものである。【選択図】図１An optical hydrogen gas detector that optically detects hydrogen gas leakage using the light absorption characteristics of tungsten oxide is provided. An optical hydrogen gas detection device X1 makes visible light R incident on a hydrogen gas detection element Z1 including a tungsten oxide thin film 9, and the intensity of the visible light R1 transmitted through the hydrogen gas detection element Z1 is converted into an electric signal f1. Convert. The change of the electric signal f1 is discriminated, and hydrogen gas non-leakage / hydrogen gas leak is judged based on the discrimination result. [Selection] Figure 1
Description
本考案は、水素ガス漏洩の監視及び検知に関するもので、酸化タングステン薄膜の光吸収特性を利用して、光学的に水素ガス漏洩を検知する光学式水素ガス検知装置に関する。 The present invention relates to monitoring and detection of hydrogen gas leakage, and relates to an optical hydrogen gas detection device that optically detects hydrogen gas leakage using the light absorption characteristics of a tungsten oxide thin film.
ガラス、鉄鋼、化学物質、燃料電池又は半導体等の製造工場においては、半導体等の製造工程で水素ガスを使用し、又は製造工程において水素ガスが発生することがある。水素ガスは、酸素雰囲気で爆発する危険性を有し、取扱いに注意する必要があり、水素ガス漏洩を監視、検知する必要がある。 In manufacturing plants for glass, steel, chemical substances, fuel cells, semiconductors, etc., hydrogen gas may be used in the manufacturing process of semiconductors, or hydrogen gas may be generated in the manufacturing process. Hydrogen gas has a risk of exploding in an oxygen atmosphere and needs to be handled with care, and it is necessary to monitor and detect hydrogen gas leakage.
水素漏洩を監視、検知する技術として、特許文献１に開示する技術は、半導体等を利用する水素ガスセンサを開示する。 As a technique for monitoring and detecting hydrogen leakage, the technique disclosed in Patent Document 1 discloses a hydrogen gas sensor using a semiconductor or the like.
しかし、特許文献１に開示する技術は、水素ガスセンサに電気を通電して、水素ガス漏洩を検知するので、水素ガスと電気が接触して爆発する虞がある。 However, since the technique disclosed in Patent Document 1 energizes the hydrogen gas sensor to detect hydrogen gas leakage, the hydrogen gas and electricity may come into contact with each other and explode.
本考案は、酸化タングステン薄膜の光吸収特性を利用して、光学的に水素ガス漏洩を検知することができ、水素ガス爆発の危険性を抑制できる光学式水素ガス検知装置を提供することにある。 An object of the present invention is to provide an optical hydrogen gas detection device that can optically detect hydrogen gas leakage by utilizing the light absorption characteristics of a tungsten oxide thin film and can suppress the risk of hydrogen gas explosion. .
本考案に係る請求項１は、水素ガス検知素子と、前記水素ガス検知素子へ可視光を入射する発光手段と、前記水素ガス検知素子を透過した前記可視光を受光して、該可視光の強度を電気信号に変換して出力する受光手段と、前記受光手段から前記電気信号を入力して、前記電気信号の変化を判別する判別手段と、を備え、前記水素ガス検知素子は、前記可視光を透過させる透過基板と、前記透過基板上に形成され、単斜晶（００１）面に結晶配向してなる酸化タングステン薄膜と、前記酸化タングステン薄膜の表面上に担持され、分子状の水素ガスを吸着して水素原子に解離する触媒金属薄膜と、を含んで構成されることを特徴とする光学式水素ガス検知装置である。 According to a first aspect of the present invention, a hydrogen gas detection element, a light emitting means for making visible light incident on the hydrogen gas detection element, the visible light transmitted through the hydrogen gas detection element is received, and the visible light A light receiving means for converting the intensity into an electric signal and outputting; and a determining means for inputting the electric signal from the light receiving means and discriminating a change in the electric signal. A transmissive substrate that transmits light; a tungsten oxide thin film formed on the transmissive substrate and oriented in a monoclinic (001) plane; and a molecular hydrogen gas supported on the surface of the tungsten oxide thin film And a catalytic metal thin film that dissociates into hydrogen atoms.
本考案に係る請求項２は、水素ガス検知素子と、前記水素ガス検知素子へ可視光を入射する発光手段と、前記水素ガス検知素子で反射された前記可視光を受光して、該可視光の強度を電気信号に変換して出力する発光手段と、前記発光手段から前記電気信号を入力して、前記電気信号の変化を判別する判別手段と、を備え、前記水素ガス検知素子は、前記可視光を透過させる透過基板と、前記透過基板上に形成され、単斜晶（００１）面に結晶配向してなる酸化タングステン薄膜と、前記酸化タングステン薄膜の表面上に担持され、分子状の水素ガスを吸着して水素原子に解離する触媒金属薄膜と、と含んで構成されることを特徴とする光学式水素ガス検知装置である。 According to a second aspect of the present invention, there is provided a hydrogen gas detecting element, a light emitting means for making visible light incident on the hydrogen gas detecting element, and receiving the visible light reflected by the hydrogen gas detecting element. A light emitting means for converting the intensity of the light into an electric signal and outputting; and a determination means for inputting the electric signal from the light emitting means and discriminating a change in the electric signal. A transmissive substrate that transmits visible light; a tungsten oxide thin film formed on the transmissive substrate and oriented in a monoclinic (001) plane; and a molecular hydrogen supported on the surface of the tungsten oxide thin film. An optical hydrogen gas detection device comprising a catalytic metal thin film that adsorbs gas and dissociates into hydrogen atoms.
本考案に係る請求項３は、水素ガス検知素子と、前記水素ガス検知素子へ可視光を入射する発光手段と、前記水素ガス検知素子で反射された前記可視光を受光して、該可視光の強度を電気信号に変換して出力する発光手段と、前記発光手段から前記電気信号を入力して、前記電気信号の変化を判別する判別手段と、を備え、前記水素ガス検知素子は、前記可視光を透過させる透過基板と、前記透過基板上に配置され、前記透過基板を透過した前記可視光を反射させる反射体と、前記反射体と反対側の前記透過基板上に形成され、単斜晶（００１）面に結晶配向してなる酸化タングステン薄膜と、前記酸化タングステン薄膜の表面上に担持され、分子状の水素ガスを吸着して水素原子に解離する触媒金属薄膜と、含んで構成され、前記発光手段は、前記水素ガス検知素子の前記触媒金属薄膜へ前記可視光を入射し、前記受光手段は、前記水素ガス検知素子の前記反射体で反射される前記可視光を受光する、ことを特徴とする光学式水素ガス検知装置である。 According to a third aspect of the present invention, there is provided a hydrogen gas detecting element, a light emitting means for making visible light incident on the hydrogen gas detecting element, and receiving the visible light reflected by the hydrogen gas detecting element. A light emitting means for converting the intensity of the light into an electric signal and outputting; and a determination means for inputting the electric signal from the light emitting means and discriminating a change in the electric signal. A transmissive substrate that transmits visible light; a reflector that is disposed on the transmissive substrate and reflects the visible light transmitted through the transmissive substrate; and is formed on the transmissive substrate on the opposite side of the reflector. A tungsten oxide thin film with crystal orientation on the crystal (001) plane, and a catalytic metal thin film supported on the surface of the tungsten oxide thin film and adsorbing molecular hydrogen gas to dissociate into hydrogen atoms. , The light emitting means The visible light is incident on the catalytic metal thin film of the hydrogen gas detection element, and the light receiving means receives the visible light reflected by the reflector of the hydrogen gas detection element. This is a hydrogen gas detector.
本考案に係る請求項４は、前記判別手段は、前記受光手段からの前記電子信号の変化を判別して、前記判別の結果に基づいて警報信号を出力し、前記判別手段から前記警報信号を入力して、警報を発する警報手段を備えてなる、ことを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載の光学式水素ガス検知装置である。 According to a fourth aspect of the present invention, the determination unit determines a change in the electronic signal from the light receiving unit, outputs an alarm signal based on the determination result, and outputs the alarm signal from the determination unit. The optical hydrogen gas detection device according to any one of claims 1 to 3, further comprising alarm means for inputting and issuing an alarm.
本考案に係る請求項５は、前記発光手段は、前記可視光を出射する発光素子と、前記可視光を前記水素ガス検知素子へ入射する発光側光ファイバ素子で構成され、前記受光手段は、前記可視光を受光して、該可視光の強度を電気信号に変換して出力する受光素子と、前記可視光を入力して前記受光素子へ伝送する受光側光ファイバ素子で構成されことを特徴とする請求項１乃至４の何れかに記載の光学式水素ガス検知装置である。 According to a fifth aspect of the present invention, the light emitting means includes a light emitting element that emits the visible light, and a light emitting side optical fiber element that makes the visible light incident on the hydrogen gas detecting element. A light receiving element that receives the visible light, converts the intensity of the visible light into an electric signal, and outputs the signal, and a light receiving side optical fiber element that inputs the visible light and transmits the light to the light receiving element. An optical hydrogen gas detector according to any one of claims 1 to 4.
本考案に係る請求項１では、水素ガス検知素子において、酸化タングステン薄膜を含んで構成し、酸化タングステン薄膜を単斜晶（００１）面に結晶配向している。酸化タングステン薄膜は、室温で水素ガス雰囲気に曝されると、光学的な光透過率が減少する光吸収特性を有する。酸化タングステン薄膜では、水素原子吸着前の光透過率を基準（１００％）とすると、水素原子吸着後の光透過率を５０％以下に減少でき、水素ガス非漏洩及び水素ガス漏洩において、水素ガス検知素子を透過した可視光の強度を相異させることが可能となる。そして、判別手段において、可視光の強度を電気信号に変換して、電気信号の変化を判別することで、水素ガス非漏洩／水素ガス漏洩を検知できる。
これにより、本考案に係る請求項１によれば、水素ガス非漏洩／水素ガス漏洩を光学的に検知でき、水素ガス爆発の危険性を抑制して安全に水素ガス漏洩を検知できる。
また、酸化タングステン薄膜を、単斜晶（００１）面に結晶配向することで、水素ガスの検知濃度範囲を広くでき、しかも水素ガスを検知する応答時間を速くでき、水素ガス漏洩を短時間で検知可能であり、水素ガス爆発を未然に防止できる。
According to the first aspect of the present invention, the hydrogen gas detecting element includes a tungsten oxide thin film, and the tungsten oxide thin film is crystal-oriented in a monoclinic (001) plane. The tungsten oxide thin film has a light absorption characteristic in which the optical light transmittance decreases when exposed to a hydrogen gas atmosphere at room temperature. In the tungsten oxide thin film, if the light transmittance before hydrogen atom adsorption is a standard (100%), the light transmittance after hydrogen atom adsorption can be reduced to 50% or less. It becomes possible to make the intensities of visible light transmitted through the sensing element different. And in a discrimination means, the intensity | strength of visible light is converted into an electric signal, and the change of an electric signal is discriminate | determined, and hydrogen gas non-leakage / hydrogen gas leak can be detected.
Thereby, according to Claim 1 which concerns on this invention, hydrogen gas non-leakage / hydrogen gas leak can be detected optically, the danger of hydrogen gas explosion can be suppressed, and hydrogen gas leak can be detected safely.
In addition, by aligning the tungsten oxide thin film in the monoclinic (001) plane, the hydrogen gas detection concentration range can be widened, the response time for detecting hydrogen gas can be increased, and hydrogen gas leakage can be shortened in a short time. Detectable and can prevent hydrogen gas explosion.
本考案に係る請求項２では、水素ガス検知素子において、酸化タングステン薄膜を含んで構成し、酸化タングステン薄膜を単斜晶（００１）面に結晶配向している。酸化タングステン薄膜は、室温で水素ガス雰囲気に曝されると、光学的な光透過率が減少する光吸収特性を有する。酸化タングステン薄膜では、水素原子吸着前の光透過率を基準（１００％）とすると、水素原子吸着後の光透過率を５０％以下に減少でき、水素ガス非漏洩及び水素ガス漏洩において、水素ガス検知素子で反射させる可視光の強度を相異させることが可能となる。そして、判別手段において、可視光の強度を電気信号に変換して、電気信号の変化を判別することで、水素ガス非漏洩／水素ガス漏洩を検知できる。
これにより、本考案に係る請求項２によれば、水素ガス非漏洩／水素ガス漏洩を光学的に検知でき、水素ガス爆発の危険性を抑制して安全に水素ガス漏洩を検知できる。
また、酸化タングステン薄膜を、単斜晶（００１）面に結晶配向することで、水素ガスの検知濃度範囲を広くでき、しかも水素ガスを検知する応答時間を速くでき、水素ガス漏洩を短時間で検知可能であり、水素ガス爆発を未然に防止できる。
According to a second aspect of the present invention, the hydrogen gas detecting element includes a tungsten oxide thin film, and the tungsten oxide thin film is crystal-oriented in a monoclinic (001) plane. The tungsten oxide thin film has a light absorption characteristic in which the optical light transmittance decreases when exposed to a hydrogen gas atmosphere at room temperature. In the tungsten oxide thin film, if the light transmittance before hydrogen atom adsorption is a standard (100%), the light transmittance after hydrogen atom adsorption can be reduced to 50% or less. It is possible to vary the intensity of visible light reflected by the detection element. And in a discrimination means, the intensity | strength of visible light is converted into an electric signal, and the change of an electric signal is discriminate | determined, and hydrogen gas non-leakage / hydrogen gas leak can be detected.
Thereby, according to Claim 2 which concerns on this invention, hydrogen gas non-leakage / hydrogen gas leak can be detected optically, the danger of hydrogen gas explosion can be suppressed, and hydrogen gas leak can be detected safely.
In addition, by aligning the tungsten oxide thin film in the monoclinic (001) plane, the hydrogen gas detection concentration range can be widened, the response time for detecting hydrogen gas can be increased, and hydrogen gas leakage can be shortened in a short time. Detectable and can prevent hydrogen gas explosion.
本考案に係る請求項３では、水素ガス検知素子において、酸化タングステン薄膜を含んで構成し、酸化タングステン薄膜を単斜晶（００１）面に結晶配向している。酸化タングステン薄膜は、室温で水素ガス雰囲気に曝されると、光学的な光透過率が減少する光吸収特性を有する。酸化タングステン薄膜では、水素原子吸着前の光透過率を基準（１００％）とすると、水素原子吸着後の光透過率を５０％以下に減少でき、水素ガス非漏洩及び水素ガス漏洩において、水素ガス検知素子の反射体で反射させる可視光の強度を相異させることが可能となる。そして、判別手段において、可視光の強度を電気信号に変換して、電気信号の変化を判別することで、水素ガス非漏洩／水素ガス漏洩を検知できる。
これにより、本考案に係る請求項３によれば、水素ガス非漏洩／水素ガス漏洩を光学的に検知でき、水素ガス爆発の危険性を抑制して安全に水素ガス漏洩を検知できる。
また、酸化タングステン薄膜を、単斜晶（００１）面に結晶配向することで、水素ガスの検知濃度範囲を広くでき、しかも水素ガスを検知する応答時間を速くでき、水素ガス漏洩を短時間で検知可能であり、水素ガス爆発を未然に防止できる。
According to a third aspect of the present invention, the hydrogen gas detecting element includes a tungsten oxide thin film, and the tungsten oxide thin film is crystal-oriented in a monoclinic (001) plane. The tungsten oxide thin film has a light absorption characteristic in which the optical light transmittance decreases when exposed to a hydrogen gas atmosphere at room temperature. In the tungsten oxide thin film, if the light transmittance before hydrogen atom adsorption is a standard (100%), the light transmittance after hydrogen atom adsorption can be reduced to 50% or less. It becomes possible to vary the intensity of visible light reflected by the reflector of the sensing element. And in a discrimination means, the intensity | strength of visible light is converted into an electric signal, and the change of an electric signal is discriminate | determined, and hydrogen gas non-leakage / hydrogen gas leak can be detected.
Thereby, according to Claim 3 which concerns on this invention, hydrogen gas non-leakage / hydrogen gas leak can be detected optically, the danger of hydrogen gas explosion can be suppressed, and hydrogen gas leak can be detected safely.
In addition, by aligning the tungsten oxide thin film in the monoclinic (001) plane, the hydrogen gas detection concentration range can be widened, the response time for detecting hydrogen gas can be increased, and hydrogen gas leakage can be shortened in a short time. Detectable and can prevent hydrogen gas explosion.
本考案に係る請求項４によれば、水素ガス漏洩を警報することで、水素ガス爆発の危険性を報知できる。 According to the fourth aspect of the present invention, the danger of hydrogen gas explosion can be notified by alarming hydrogen gas leakage.
本考案に係る請求項５によれば、発光側光ファイバ素子及び受光側光ファイバ素子は水素ガス漏洩を監視する水素ガス監視領域に配置し、発光素子、受光素子、判別手段及び警報手段は水素ガス監視領域以外に配置できる。水素ガス監視領域は、水素ガス漏洩で爆発の危険性がある。発光該光ファイバ素子及び受光側光ファイバ素子を水素ガス監視領域に配置して延設することで、水素ガス監視領域から離れた安全な領域で水素ガス漏洩を監視、検知できる。 According to the fifth aspect of the present invention, the light emitting side optical fiber element and the light receiving side optical fiber element are arranged in a hydrogen gas monitoring region for monitoring hydrogen gas leakage, and the light emitting element, the light receiving element, the discriminating means, and the alarm means are hydrogen. It can be placed outside the gas monitoring area. In the hydrogen gas monitoring area, there is a risk of explosion due to hydrogen gas leakage. By disposing and extending the light emitting optical fiber element and the light receiving side optical fiber element in the hydrogen gas monitoring area, hydrogen gas leakage can be monitored and detected in a safe area away from the hydrogen gas monitoring area.
本考案に係る光学式水素ガス検知装置について、図１乃至図９を参照して説明する。
なお、光学式水素ガス検知装置の具体的形態として、第１〜第４実施形態の光学式水素ガス検知装置（Ｘ１）〜（Ｘ４）について説明する。
An optical hydrogen gas detector according to the present invention will be described with reference to FIGS.
In addition, as a specific form of the optical hydrogen gas detection device, the optical hydrogen gas detection devices (X1) to (X4) of the first to fourth embodiments will be described.
＜第１実施形態の光学式水素ガス検知装置（Ｘ１）＞
第１実施形態の光学式水素ガス検知装置（Ｘ１）について、図１乃至図３を参照して説明する。
<Optical Hydrogen Gas Detector (X1) of First Embodiment>
The optical hydrogen gas detector (X1) of the first embodiment will be described with reference to FIGS.
図１及び図２において、第１実施形態の光学式水素ガス検知装置（Ｘ１：以下「光学式水素ガス検知装置（Ｘ１）」と称する）は、装置本体（１）を備えている。装置本体（１）は、Ｘ方向において、発光空間（１Ａ）、検知空間（１Ｂ）及び受光空間（１Ｃ）を区画している。発光空間（１Ａ）及び検知空間（１Ｂ）は、透明部材の入射光窓（１ａ）を通して光学的に連通され、検知空間（１Ｂ）及び受光空間（１Ｃ）は、透明部材の受光窓（１ｂ）を通して光学的に連通されている。検出空間（１Ｂ）は、複数のガス導入口（１ｃ）を通して装置本体（１）外側に連通されている。なお、光学的に連結とは、水素ガス（Ｈ２）等の流体の流れを遮断して、可視光のみを透過する意味である。 1 and 2, the optical hydrogen gas detection device (X1: hereinafter referred to as “optical hydrogen gas detection device (X1)”) of the first embodiment includes an apparatus main body (1). The apparatus body (1) defines a light emitting space (1A), a detection space (1B), and a light receiving space (1C) in the X direction. The light emitting space (1A) and the detection space (1B) are optically communicated through the incident light window (1a) of the transparent member, and the detection space (1B) and the light receiving space (1C) are the light receiving window (1b) of the transparent member. Through optical communication. The detection space (1B) communicates with the outside of the apparatus main body (1) through a plurality of gas inlets (1c). Note that optically connected means that the flow of fluid such as hydrogen gas (H 2 ) is blocked and only visible light is transmitted.
光学式水素ガス検知装置（Ｘ１）は、図１乃至図３に示すように、水素ガス検知素子（Ｚ１）、発光手段（２）、受光手段（３）、判別手段（５）、信号増幅手段（６）及び警報手段（７）を備えて構成されている。 As shown in FIGS. 1 to 3, the optical hydrogen gas detection device (X1) includes a hydrogen gas detection element (Z1), a light emission means (2), a light reception means (3), a discrimination means (5), and a signal amplification means. (6) and alarm means (7) are provided.
水素ガス検知素子（Ｚ１）は、図１乃至図３に示すように、透過基板（８）、酸化タングステン薄膜（９）及び触媒金属薄膜（１０）を含んで構成される。 As shown in FIGS. 1 to 3, the hydrogen gas detection element (Z1) includes a transmissive substrate (8), a tungsten oxide thin film (9), and a catalytic metal thin film (10).
透過基板（８）は、４００ｎｍ以上の可視光（Ｒ）を透過する。透過基板（８）は、可視光（Ｒ）に対し透明であって、例えば、非晶質の石英ガラス基板を使用できる。なお、透過基板（８）としては、ガラス基板、酸化アルミニウム基板、又はセラミックス基板等を使用できる。 The transmission substrate (8) transmits visible light (R) of 400 nm or more. The transmission substrate (8) is transparent to visible light (R), and for example, an amorphous quartz glass substrate can be used. As the transmission substrate (8), a glass substrate, an aluminum oxide substrate, a ceramic substrate, or the like can be used.
酸化タングステン薄膜（９）は、図１乃至図３に示すように、透過基板（８）の入射側表面（８Ａ）上に形成され、単斜晶（００１）面に強く結晶配向してなる。
酸化タングステン薄膜（９）は、室温（２０℃程度）で水素ガス（Ｈ２）雰囲気に曝されると、光学的な光透過率（α）が減少する光吸収特性を有する。酸化タングステン薄膜（９）において、水素原子吸着前の光透過率（α１：薄緑色）を基準（１００％）とすると、水素原子吸着後の光透過率（α２：濃青色）を５０％以下に減少させる［光透過率（α１）＞光透過率（α２）］。酸化タングステン薄膜（９）は、図３に示すように、透過基板（８）の入射側表面（８Ａ）に直交する方向（Ｘ方向）に結晶成長の揃った高配向性とされ、単斜晶（００１）面に強く結晶配向している。単斜晶（００１）面に結晶配向すると、水素原子吸着前後で光透過率（α１）、（α２）を５０％以上変化できる。
酸化タングステン薄膜（９）は、アルゴン及び酸素の減圧酸化雰囲気において、金属タングステンをスパッタリング（例えば、高周波マグネトロンスパッタリング法）して、透過基板（８）の入射側表面（８Ａ）上に堆積（担持）する。スパッタリングにおいて、単斜晶（００１）面に強く結晶配向させるには、透過基板（８）の温度、及び堆積速度を制御する。例えば、透過基板（８）の温度：４００℃〜７００℃、堆積速度：０．３μｍ／ｈ〜０．８μｍ／ｈとする。堆積速度（μｍ／ｈ）とは、単位時間当りに酸化タングステン薄膜（９）の堆積される速度を意味する。また、堆積速度（μｍ／ｈ）は、スパッタリングの際、スパッタリング電力、透過基板（８）及びターゲット（金属タングステン）間の距離、減圧酸化雰囲気のアルゴン圧及び酸素圧等に基づいて決定される。
As shown in FIGS. 1 to 3, the tungsten oxide thin film (9) is formed on the incident-side surface (8A) of the transmissive substrate (8), and is strongly crystallized in the monoclinic (001) plane.
The tungsten oxide thin film (9) has a light absorption characteristic that the optical light transmittance (α) decreases when exposed to a hydrogen gas (H 2 ) atmosphere at room temperature (about 20 ° C.). In the tungsten oxide thin film (9), when the light transmittance before adsorption of hydrogen atoms (α1: light green) is a standard (100%), the light transmittance after adsorption of hydrogen atoms (α2: dark blue) is 50% or less. Decrease [light transmittance (α1)> light transmittance (α2)]. As shown in FIG. 3, the tungsten oxide thin film (9) has high orientation with crystal growth aligned in the direction (X direction) orthogonal to the incident side surface (8A) of the transmission substrate (8). The crystal orientation is strong in the (001) plane. When the crystal is oriented in the monoclinic (001) plane, the light transmittances (α1) and (α2) can be changed by 50% or more before and after hydrogen atom adsorption.
The tungsten oxide thin film (9) is deposited (supported) on the incident side surface (8A) of the transmissive substrate (8) by sputtering metal tungsten in a reduced pressure oxidizing atmosphere of argon and oxygen (for example, high frequency magnetron sputtering). To do. In sputtering, in order to strongly align the crystal in the monoclinic (001) plane, the temperature of the transmission substrate (8) and the deposition rate are controlled. For example, the temperature of the transmissive substrate (8) is 400 ° C. to 700 ° C., and the deposition rate is 0.3 μm / h to 0.8 μm / h. The deposition rate (μm / h) means the rate at which the tungsten oxide thin film (9) is deposited per unit time. Further, the deposition rate (μm / h) is determined based on the sputtering power, the distance between the transmission substrate (8) and the target (metal tungsten), the argon pressure and the oxygen pressure in the reduced pressure oxidizing atmosphere, and the like.
触媒金属薄膜（１０）は、図１乃至図３に示すように、酸化タングステン薄膜（９）の表面上に担持（堆積）され、分子状の水素ガス（Ｈ２）を吸着して水素原子に解離する。触媒金属薄膜（１０）としては、白金、パラジウム、ニッケル、ロジウム又はイリジウム等を使用できる。触媒金属薄膜（１０）の担持（堆積）は、高周波スパッタリング法、直流スパッタリング法、分子線エピタキシ法、又は真空蒸着法で実行でき、例えば、膜厚：３０ｎｍ〜５０ｎｍの透明薄膜として酸化タングステン薄膜（９）の表面上に密着させる。 As shown in FIGS. 1 to 3, the catalytic metal thin film (10) is carried (deposited) on the surface of the tungsten oxide thin film (9), and adsorbs molecular hydrogen gas (H 2 ) to form hydrogen atoms. Dissociate. As the catalytic metal thin film (10), platinum, palladium, nickel, rhodium, iridium, or the like can be used. The catalytic metal thin film (10) can be supported (deposited) by a high-frequency sputtering method, a direct current sputtering method, a molecular beam epitaxy method, or a vacuum deposition method. For example, a tungsten oxide thin film (30 nm to 50 nm as a transparent thin film) Adhere closely to the surface of 9).
水素ガス検知素子（Ｚ１）は、図１及び図２に示すように、装置本体（１）の検知空間（１Ｂ）内に配置される。水素ガス検知素子（Ｚ１）は、図１乃至図３に示すように、Ｘ方向の光軸線（ａ）に直交して、Ｙ方向及びＺ方向に延設される。
水素ガス検知素子（Ｚ）において、触媒金属薄膜（１０）は装置本体（１）の入射光窓（１ａ）に対峙され、透過基板（８）は受光窓（１ｂ）に対峙される。
The hydrogen gas detection element (Z1) is arranged in the detection space (1B) of the apparatus main body (1) as shown in FIGS. As shown in FIGS. 1 to 3, the hydrogen gas detection element (Z1) extends in the Y direction and the Z direction perpendicular to the optical axis (a) in the X direction.
In the hydrogen gas detection element (Z), the catalytic metal thin film (10) faces the incident light window (1a) of the apparatus body (1), and the transmission substrate (8) faces the light receiving window (1b).
発光手段（２）は、図１及び図２に示すように、水素ガス検知素子（Ｚ１）へ可視光（Ｒ）を入射する。発光手段（２）は、４００ｎｍ以上の可視光（Ｒ）を出射する発光素子（１１）を含んで構成され、ヘリウムネオンレーザ、半導体レーザ、高輝度発光ダイオード、高輝度フォトダイオード等を使用できる。
発光手段（２）の発光素子（１１）は、図１及び図２に示すように、装置本体（１）の発光空間（１Ａ）内に配置される。
発光素子（１１）は、入射光窓（１ａ）を通して、水素ガス検知素子（Ｚ１）の触媒金属薄膜（１０）に対峙され、可視光（Ｒ）の光軸（ｒ１）を光軸線（ａ）に一致させている。
As shown in FIGS. 1 and 2, the light emitting means (2) makes visible light (R) incident on the hydrogen gas detection element (Z1). The light emitting means (2) includes a light emitting element (11) that emits visible light (R) of 400 nm or more, and a helium neon laser, a semiconductor laser, a high luminance light emitting diode, a high luminance photodiode, or the like can be used.
As shown in FIGS. 1 and 2, the light emitting element (11) of the light emitting means (2) is disposed in the light emitting space (1A) of the apparatus main body (1).
The light emitting element (11) is opposed to the catalytic metal thin film (10) of the hydrogen gas detection element (Z1) through the incident light window (1a), and the optical axis (r1) of visible light (R) is changed to the optical axis (a). To match.
受光手段（３）は、図１及び図２に示すように、水素ガス検知素子（Ｚ１）を透過した透過可視光（Ｒ１）、（Ｒ２）を受光する。受光手段（３）は、透過可視光（Ｒ１）、（Ｒ２）を受光する受光素子（１２）を含んで構成され、受光素子（１２）は透過可視光（Ｒ１）、（Ｒ２）の強度を電気信号（ｆ１）、（ｆ２）に変換する。
受光手段（３）の受光素子（１２）は、図１及び図２に示すように、装置本体（１）の受光空間（１Ｃ）内に配置される。受光素子（１２）は、受光窓（１ｂ）を通して、水素ガス検知素子（Ｚ１）の透過基板（８）に対峙され、光軸線（ａ）上に位置している。
The light receiving means (3) receives the transmitted visible light (R1) and (R2) transmitted through the hydrogen gas detection element (Z1) as shown in FIGS. The light receiving means (3) includes a light receiving element (12) that receives the transmitted visible light (R1) and (R2), and the light receiving element (12) increases the intensity of the transmitted visible light (R1) and (R2). The electric signals (f1) and (f2) are converted.
As shown in FIGS. 1 and 2, the light receiving element (12) of the light receiving means (3) is disposed in the light receiving space (1C) of the apparatus main body (1). The light receiving element (12) is opposed to the transmission substrate (8) of the hydrogen gas detecting element (Z1) through the light receiving window (1b) and is positioned on the optical axis (a).
判別手段（５）は、図１及び図２に示すように、受光手段（３）から電気信号（ｆ１）、（ｆ２）を入力して、電気信号（ｆ１）、（ｆ２）の変化を判別する。判別手段（５）は、記憶素子（５Ａ）及び判別制御回路（５Ｂ）を含んで構成され、記憶素子（５Ａ）は基準信号値（ｆａ）を格納記憶する。判別制御回路（５Ｂ）は、電気信号（ｆ１）、（ｆ２）を入力すると、記憶素子（５Ａ）から基準信号値（ｆａ）を読出して、電気信号（ｆ１）、（ｆ２）及び基準信号値（ｆａ）の差分値（Δｆ）を演算する。判別制御回路（５Ｂ）は、差分値（Δｆ）に基づいて電気信号（ｆ１）、（ｆ２）の変化を判別し、更に、電気信号（ｆ１）、（ｆ２）変化の判別結果に基づいて、水素ガス非漏洩／水素ガス漏洩を判断する。基準信号値（ｆａ）は、水素ガス非漏洩において、水素ガス検知素子（Ｚ１）を透過した透過可視光の強度を示す値であって、予め計測して基準信号値（ｆａ）に変換して記憶素子（５Ａ）に格納記憶する。判別手段（５）の判別制御回路（５Ｂ）は、水素ガス漏洩と判断すると、警報信号（ｆｆ）を出力する。
判別手段（５）は、図１及び図２に示すように、装置本体（１）の受光空間（１Ｃ）内に配置される。
As shown in FIGS. 1 and 2, the discriminating means (5) receives electric signals (f1) and (f2) from the light receiving means (3) and discriminates changes in the electric signals (f1) and (f2). To do. The discrimination means (5) includes a storage element (5A) and a discrimination control circuit (5B), and the storage element (5A) stores and stores the reference signal value (fa). When the electric signals (f1) and (f2) are input, the discrimination control circuit (5B) reads the reference signal value (fa) from the memory element (5A), and the electric signals (f1) and (f2) and the reference signal value are read out. The difference value (Δf) of (fa) is calculated. The discrimination control circuit (5B) discriminates changes in the electric signals (f1) and (f2) based on the difference value (Δf), and further, based on the discrimination results of the electric signals (f1) and (f2), Determine whether hydrogen gas is not leaking or hydrogen gas is leaking. The reference signal value (fa) is a value indicating the intensity of transmitted visible light transmitted through the hydrogen gas detection element (Z1) when hydrogen gas is not leaked. The reference signal value (fa) is measured in advance and converted to the reference signal value (fa). Store and store in the storage element (5A). The discrimination control circuit (5B) of the discrimination means (5) outputs an alarm signal (ff) when it is judged that hydrogen gas leaks.
The discriminating means (5) is arranged in the light receiving space (1C) of the apparatus main body (1) as shown in FIGS.
信号増幅手段（６）は、図１及び図２に示すように、受光手段（３）から入力する電気信号（ｆ１）、（ｆ２）を増幅して、判別手段（５）に出力する。信号増幅手段（７）は、装置本体（１）の受光空間（１Ｃ）内に配置され、受光素子（１２）及び判別制御回路（５Ｂ）に夫々電気接続されている。 As shown in FIGS. 1 and 2, the signal amplifying means (6) amplifies the electric signals (f1) and (f2) inputted from the light receiving means (3) and outputs them to the discriminating means (5). The signal amplifying means (7) is disposed in the light receiving space (1C) of the apparatus body (1), and is electrically connected to the light receiving element (12) and the discrimination control circuit (5B).
警報手段（７）は、図１及び図２に示すように、判別手段（５）から警報信号（ｆｆ）を入力して、警報を発する。警報手段（７）は、警笛、ベル又は表示灯等を使用でき、判別手段（５）の判別制御回路（５Ｂ）に電気接続されている。 As shown in FIGS. 1 and 2, the alarm means (7) inputs an alarm signal (ff) from the determination means (5) and issues an alarm. The alarm means (7) can use a horn, a bell, an indicator lamp or the like, and is electrically connected to the discrimination control circuit (5B) of the discrimination means (5).
＜水素ガス漏洩の監視、検知＞
次に、光学式水素ガス検知装置（Ｘ１）による、水素ガス（Ｈ２）漏洩の監視、検知について、図１及び図２を参照して説明する。
<Monitoring and detection of hydrogen gas leakage>
Next, monitoring and detection of hydrogen gas (H 2 ) leakage by the optical hydrogen gas detector (X1) will be described with reference to FIGS.
図１及び図２において、光学式水素ガス検知装置（Ｘ）は、例えば、工場の水素ガス管（Ｙ）近傍に設置される。水素ガス管（Ｙ）は、分子状の水素ガス（Ｈ２）を運搬、流通する。光学式水素ガス検知装置（Ｘ１）において、装置本体（１）のガス導入口（１ｃ）を水素ガス管（Ｙ）に対峙する。 1 and 2, the optical hydrogen gas detector (X) is installed in the vicinity of a hydrogen gas pipe (Y) in a factory, for example. The hydrogen gas pipe (Y) conveys and circulates molecular hydrogen gas (H 2 ). In the optical hydrogen gas detector (X1), the gas inlet (1c) of the apparatus body (1) is opposed to the hydrogen gas pipe (Y).
光学式水素ガス検知装置（Ｘ１）において、発光手段（２）の発光素子（１１）は、図１及び図２に示すように、可視光（Ｒ）を光軸線（ａ）に沿って出射し、水素ガス検知素子（Ｚ１）の触媒金属薄膜（１０）へ可視光（Ｒ）を入射する。 In the optical hydrogen gas detector (X1), the light emitting element (11) of the light emitting means (2) emits visible light (R) along the optical axis (a) as shown in FIGS. Visible light (R) is incident on the catalytic metal thin film (10) of the hydrogen gas sensing element (Z1).
図１において、水素ガス（Ｈ２）は、水素ガス管（Ｙ）内を流通し、漏洩しない状態にある（以下、「水素ガス非漏洩」と称する）。
水素ガス非漏洩において、水素ガス検知素子（Ｚ１）は、図１に示すように、水素ガス（Ｈ２）雰囲気に曝されていない。これにより、酸化タングステン薄膜（９）は、光透過率（α１：薄緑色）の光吸収特性を有する。
水素ガス検知素子（Ｚ１）へ入射する可視光（Ｒ：以下「入射可視光（Ｒ）」と称する）は、図１に示すように、水素ガス検知素子（Ｚ１）を光透過率（α１）で透過して、受光手段（３）側へ透過可視光（Ｒ１）として出射する。透過可視光（Ｒ１）の強度及び入射可視光（Ｒ）の強度は、透過可視光（Ｒ１）＜入射可視光（Ｒ）の関係になる。
In FIG. 1, hydrogen gas (H 2 ) flows through the hydrogen gas pipe (Y) and does not leak (hereinafter referred to as “hydrogen gas non-leakage”).
In the hydrogen gas non-leakage, the hydrogen gas detection element (Z1) is not exposed to the hydrogen gas (H 2 ) atmosphere as shown in FIG. Thereby, the tungsten oxide thin film (9) has a light absorption characteristic of light transmittance (α1: light green).
Visible light (R: hereinafter referred to as “incident visible light (R)”) incident on the hydrogen gas detection element (Z1) is transmitted through the hydrogen gas detection element (Z1) with a light transmittance (α1) as shown in FIG. And is emitted as transmitted visible light (R1) to the light receiving means (3) side. The intensity of transmitted visible light (R1) and the intensity of incident visible light (R) are in the relationship of transmitted visible light (R1) <incident visible light (R).
水素ガス非漏洩において、受光手段（３）の受光素子（１２）は、図１に示すように、透過可視光（Ｒ１）を受光して、透過可視光（Ｒ１）の強度を電気信号（ｆ１）に変換する。発光素子（１２）は、電気信号（ｆ１）を信号増幅手段（６）に出力し、信号増幅手段（６）は、電気信号（ｆ１）を増幅して、判別手段（５）に出力する。 In the case of non-leakage of hydrogen gas, the light receiving element (12) of the light receiving means (3) receives transmitted visible light (R1) as shown in FIG. 1, and determines the intensity of the transmitted visible light (R1) as an electric signal (f1). ). The light emitting element (12) outputs the electric signal (f1) to the signal amplifying means (6), and the signal amplifying means (6) amplifies the electric signal (f1) and outputs it to the discriminating means (5).
水素ガス非漏洩において、判別手段（５）は、図１に示すように、受光手段（３）から電気信号（ｆ１）を入力すると、判別制御回路（５Ｂ）は、電気信号（ｆ１）及び基準信号値（ｆａ）の差分値（Δｆ）を演算する。
水素ガス非漏洩において、電気信号（ｆ１）＝基準信号値（ｆａ）の関係であり、差分値（Δｆ）は零となるので、判別制御回路（５Ｂ）は、電気信号（ｆ１）の変化：「無」と判別する。判別制御回路（５Ｂ）は、電気信号（ｆ１）変化：「無」の判別結果に基づいて、水素ガス非漏洩と判断し、警報信号（ｆｆ）を警報手段（７）に出力しない。
In the case of non-leakage of hydrogen gas, as shown in FIG. 1, when the discrimination means (5) receives an electric signal (f1) from the light receiving means (3), the discrimination control circuit (5B) The difference value (Δf) of the signal value (fa) is calculated.
In the case of non-leakage of hydrogen gas, the relationship of electrical signal (f1) = reference signal value (fa) is established, and the difference value (Δf) is zero. Therefore, the discrimination control circuit (5B) changes the electrical signal (f1): Judged as “None”. The discrimination control circuit (5B) judges that the hydrogen gas is not leaked based on the discrimination result of “electric signal (f1) change:“ none ”, and does not output the alarm signal (ff) to the alarm means (7).
水素非漏洩において、警報手段（７）は、図１に示すように、判別手段（５）から警報信号（ｆｆ）を入力しないので、警報を発しない。 In the case of hydrogen non-leakage, the alarm means (7) does not issue an alarm because the alarm signal (ff) is not input from the determination means (5) as shown in FIG.
図２において、水素ガス（Ｈ２）は、水素ガス管（Ｙ）から漏洩する状態（以下、「水素ガス漏洩」と称する）にある。
水素ガス漏洩において、分子状の水素ガス（Ｈ２）は、水素ガス管（Ｙ）から流出し、装置本体（１）のガス導入口（１ｃ）から検知空間（１Ｂ）内に流入する。
水素ガス検知素子（Ｚ１）は、水素ガス（Ｈ２）雰囲気に曝され、触媒金属薄膜（１０）は水素ガス（Ｈ２）を吸着して水素原子に解離する。水素原子は、触媒金属薄膜（１０）から酸化タングステン薄膜（９）に拡散される。酸化タングステン薄膜（９）は、還元反応（還元作用）によって、化学式：ＷＯ３（薄緑色）から化学式：ＨＸＷＯ３（濃青色）となり、更に単斜晶（００１）の結晶配向から正方晶面の結晶配向になる。この結果、酸化タングステン薄膜（９）は、光透過率：α２の光吸収特性を有する。なお、光透過率（α２）＜光透過率（α１）である。
入射可視光（Ｒ）は、図２に示すように、水素ガス検知素子（Ｚ１）を光透過率（α２）で透過して、受光手段（３）側へ透過可視光（Ｒ２）として出射する。透過可視光（Ｒ２）の強度及び入射可視光（Ｒ）の強度は、透過可視光（Ｒ２）＜入射可視光（Ｒ）の関係になり、透過可視光（Ｒ２）の強度及び透過可視光（Ｒ１）の強度は、透過可視光（Ｒ２）＜透過可視光（Ｒ１）の関係になる。
In FIG. 2, hydrogen gas (H 2 ) is in a state of leaking from the hydrogen gas pipe (Y) (hereinafter referred to as “hydrogen gas leak”).
In the hydrogen gas leakage, the molecular hydrogen gas (H 2 ) flows out from the hydrogen gas pipe (Y) and flows into the detection space (1B) from the gas inlet (1c) of the apparatus main body (1).
The hydrogen gas detection element (Z1) is exposed to a hydrogen gas (H 2 ) atmosphere, and the catalytic metal thin film (10) adsorbs the hydrogen gas (H 2 ) and dissociates into hydrogen atoms. Hydrogen atoms are diffused from the catalytic metal thin film (10) to the tungsten oxide thin film (9). The tungsten oxide thin film (9) is changed from a chemical formula: WO 3 (light green) to a chemical formula: H X WO 3 (dark blue) by a reduction reaction (reduction action), and further from a monoclinic crystal (001) crystal orientation to a tetragonal crystal. It becomes the crystal orientation of the plane. As a result, the tungsten oxide thin film (9) has a light absorption characteristic of light transmittance: α2. Note that light transmittance (α2) <light transmittance (α1).
As shown in FIG. 2, the incident visible light (R) is transmitted through the hydrogen gas detection element (Z1) with a light transmittance (α2) and emitted as transmitted visible light (R2) to the light receiving means (3) side. . The intensity of transmitted visible light (R2) and the intensity of incident visible light (R) are in the relationship of transmitted visible light (R2) <incident visible light (R), and the intensity of transmitted visible light (R2) and transmitted visible light (R The intensity of R1) has a relationship of transmitted visible light (R2) <transmitted visible light (R1).
水素ガス漏洩において、受光手段（３）の受光素子（１２）は、図２に示すように、透過可視光（Ｒ２）を受光して、透過可視光（Ｒ２）の強度を電気信号（ｆ２）に変換する。発光素子（１２）は、電気信号（ｆ２）を信号増幅手段（６）に出力し、信号増幅手段（６）は、電気信号（ｆ２）を増幅して、判別手段（５）に出力する。 In the hydrogen gas leakage, the light receiving element (12) of the light receiving means (3) receives the transmitted visible light (R2) as shown in FIG. 2, and determines the intensity of the transmitted visible light (R2) as an electric signal (f2). Convert to The light emitting element (12) outputs the electric signal (f2) to the signal amplifying means (6), and the signal amplifying means (6) amplifies the electric signal (f2) and outputs it to the determining means (5).
水素ガス漏洩において、判別手段（５）は、図２に示すように、受光手段（３）から電気信号（ｆ２）を入力すると、判別制御回路（５Ｂ）は、電気信号（ｆ２）及び基準信号値（ｆａ）の差分値（Δｆ）を演算する。
水素ガス漏洩において、電気信号（ｆ２）＜基準信号値（ｆａ）の関係であり、差分値（Δｆ）は零とならないので、判別制御回路（５Ｂ）は、電気信号（ｆ２）の変化：「有」と判別する。判別制御回路（５Ｂ）は、電気信号（ｆ２）変化：「有」の判別結果に基づいて、水素ガス漏洩と判断し、警報信号（ｆｆ）を警報手段（７）に出力する。
In the hydrogen gas leakage, when the discrimination means (5) receives the electric signal (f2) from the light receiving means (3) as shown in FIG. 2, the discrimination control circuit (5B) causes the electric signal (f2) and the reference signal to be inputted. The difference value (Δf) of the value (fa) is calculated.
In hydrogen gas leakage, the relationship of electrical signal (f2) <reference signal value (fa) is satisfied, and the difference value (Δf) does not become zero, so the discrimination control circuit (5B) changes the electrical signal (f2): It is determined as “Yes”. The discrimination control circuit (5B) judges that hydrogen gas leaks based on the discrimination result of “electric signal (f2) change:“ present ”, and outputs an alarm signal (ff) to the alarm means (7).
水素ガス漏洩において、警報手段（７）は、図２に示すように、判別手段（５）から警報信号（ｆｆ）を入力すると、警報を発する。 In the hydrogen gas leakage, the alarm means (7) issues an alarm when an alarm signal (ff) is input from the discrimination means (5) as shown in FIG.
＜第２実施形態の光学式水素ガス検知装置（Ｘ２）＞
第２実施形態の光学式水素ガス検知装置（Ｘ２）について、図３乃至図５を参照して説明する。
なお、図４及び図５において、図１乃至図３と同一符号は、同一手段、構成を示すので、詳細な説明は省略する。
<Optical Hydrogen Gas Detector (X2) of Second Embodiment>
The optical hydrogen gas detector (X2) of the second embodiment will be described with reference to FIGS.
4 and 5, the same reference numerals as those in FIGS. 1 to 3 indicate the same means and configuration, and detailed description thereof is omitted.
図４及び図５において、第２実施形態の光学式水素ガス検知装置（Ｘ２：以下「光学式水素ガス検知装置（Ｘ２）」と称する）は、装置本体（２１）を備えている。装置本体（２１）は、Ｘ方向において、検知空間（２１Ｂ）、発光空間（２１Ａ）及び受光空間（２１Ｃ）を区画している。検知空間（２１Ｂ）は、複数のガス導入口（２１ｃ）を通して装置本体（２１）外側に連結されている。発光空間（２１Ａ）及び受光空間（２１Ｃ）は、Ｘ方向に直交するＹ方向に区画され、Ｘ方向において、検知空間（２１Ｂ）に並設されている。検知空間（２１Ｃ）及び発光空間（２１Ａ）は、透明部材の入射光窓（２１ａ）を通して光学的に連通され、検知空間（２１Ｃ）及び受光空間（２１Ｃ）は、透明部材の受光窓（２１ｂ）を通して光学的に連通されている。 4 and 5, the optical hydrogen gas detection device (X2: hereinafter referred to as “optical hydrogen gas detection device (X2)”) of the second embodiment includes a device body (21). The apparatus main body (21) defines a detection space (21B), a light emission space (21A), and a light reception space (21C) in the X direction. The detection space (21B) is connected to the outside of the apparatus main body (21) through a plurality of gas introduction ports (21c). The light emitting space (21A) and the light receiving space (21C) are partitioned in the Y direction orthogonal to the X direction, and are juxtaposed with the detection space (21B) in the X direction. The detection space (21C) and the light emission space (21A) are optically communicated through the incident light window (21a) of the transparent member, and the detection space (21C) and the light reception space (21C) are the light reception window (21b) of the transparent member. Through optical communication.
光学式水素ガス検知装置（Ｘ１）は、図４及び図５に示すように、水素ガス検知素子（Ｚ１）、発光手段（２）、受光手段（３）、判別手段（５）、信号増幅手段（６）及び警報手段（７）を備えて構成されている。 As shown in FIGS. 4 and 5, the optical hydrogen gas detection device (X1) includes a hydrogen gas detection element (Z1), a light emission means (2), a light reception means (3), a discrimination means (5), and a signal amplification means. (6) and alarm means (7) are provided.
水素ガス検知素子（Ｚ１）は、図４及び図５に示すように、装置本体（２１）の検知空間（２１Ｂ）内に配置される。水素ガス検知素子（Ｚ１）は、図３乃至図５に示すように、Ｘ方向の基軸線（ｂ）に直交して、Ｙ方向及びＺ方向に延設されている。
水素ガス検知素子（Ｚ１）において、触媒金属薄膜（１０）は、入射光窓（２１ａ）及び受光窓（２１ｂ）に対峙される。
The hydrogen gas detection element (Z1) is disposed in the detection space (21B) of the apparatus main body (21) as shown in FIGS. As shown in FIGS. 3 to 5, the hydrogen gas detecting element (Z1) extends in the Y direction and the Z direction perpendicular to the base axis (b) in the X direction.
In the hydrogen gas detection element (Z1), the catalytic metal thin film (10) is opposed to the incident light window (21a) and the light receiving window (21b).
発光手段（２）の発光素子（１１）は、図４及び図５に示すように、装置本体（２１）の発光空間（２１Ａ）内に配置される。
発光素子（１１）は、入射光窓（２１ａ）を通して、水素ガス検知素子（Ｚ１）の触媒金属薄膜（１０）に対峙され、可視光（Ｒ）の光軸（ｒ２）を入射光軸（ｃ）に一致させている。入射光軸線（ｒ２）は、基軸線（ｂ）及び酸化タングステン薄膜（９）の交差点（ｄ）を基点として、Ｙ方向の上方側に入射角度（β）、傾斜する直線である。
発光素子（１１）は、入射角度（β）の可視光（Ｒ）を水素ガス検出素子（Ｚ１）へ入射する。
As shown in FIGS. 4 and 5, the light emitting element (11) of the light emitting means (2) is disposed in the light emitting space (21A) of the apparatus main body (21).
The light emitting element (11) is opposed to the catalytic metal thin film (10) of the hydrogen gas detecting element (Z1) through the incident light window (21a), and the optical axis (r2) of visible light (R) is changed to the incident optical axis (c). ). The incident optical axis (r2) is a straight line inclined at an incident angle (β) upward in the Y direction with the base (b) and the intersection (d) of the tungsten oxide thin film (9) as the base.
The light emitting element (11) makes visible light (R) having an incident angle (β) incident on the hydrogen gas detection element (Z1).
受光手段（３）は、図４及び図５に示すように、水素ガス検知素子（Ｚ１）で反射された反射可視光（Ｒ３）、（Ｒ４）を受光する。受光手段（３）の発光素子（１２）は、反射可視光（Ｒ３）、（Ｒ４）の強度を電気信号（ｆ３）、（ｆ４）に変換する。
受光手段（３）の受光素子（１２）は、装置本体（２１）の受光空間（２１Ｃ）内に配置される。受光素子（１２）は、受光窓（２１ｂ）を通して、水素ガス検知素子（Ｚ１）の触媒金属薄膜（１０）に対峙され、受光軸線（ｅ）上に設置している。受光軸線（ｅ）は、交差点（ｄ）を基点として、Ｙ方向の下方側に出射角度（β）、傾斜する直線である。
As shown in FIGS. 4 and 5, the light receiving means (3) receives reflected visible light (R3) and (R4) reflected by the hydrogen gas detection element (Z1). The light emitting element (12) of the light receiving means (3) converts the intensity of the reflected visible light (R3) and (R4) into electric signals (f3) and (f4).
The light receiving element (12) of the light receiving means (3) is disposed in the light receiving space (21C) of the apparatus main body (21). The light receiving element (12) is opposed to the catalytic metal thin film (10) of the hydrogen gas detecting element (Z1) through the light receiving window (21b), and is disposed on the light receiving axis (e). The light receiving axis (e) is a straight line inclined with an emission angle (β) on the lower side in the Y direction with the intersection (d) as a base point.
判別手段（５）は、図４及び図５に示すように、受光手段（３）から電気信号（ｆ３）、（ｆ４）を入力して、電気信号（ｆ３）、（ｆ４）の変化を判別する。
判別手段（５）の記憶素子（５Ａ）は、基準信号値（ｆｂ）を格納記憶する。判別制御回路（５Ｂ）は、電気信号（ｆ３）、（ｆ４）を入力すると、記憶素子（５Ｂ）から基準信号値（ｆｂ）を読出して、電気信号（ｆ３）、（ｆ４）及び基準信号値（ｆｂ）の差分値（Δｆ）を演算する。判別制御回路（５Ｂ）は、差分値（Δｆ）に基づいて電気信号（ｆ３）、（ｆ４）の変化を判別し、更に電気信号（ｆ３）、（ｆ４）変化の判別結果に基づいて、水素ガス非漏洩／水素ガス漏洩を判断する。基準信号値（ｆｂ）は、水素ガス非漏洩において、水素ガス検知素子（Ｚ１）で反射された反射可視光の強度を示す値であって、予め計測して基準信号値（ｆｂ）に変換して記憶素子（５Ａ）に格納記憶する。判別手段（５）の判別制御回路（５Ｂ）は、水素ガス漏洩と判断すると、警報信号（ｆｆ）を出力する。
判別手段（５）は、装置本体（２１）の検知空間（２１Ｃ）内に配置される。
As shown in FIGS. 4 and 5, the discriminating means (5) inputs electric signals (f3) and (f4) from the light receiving means (3) and discriminates changes in the electric signals (f3) and (f4). To do.
The storage element (5A) of the determination means (5) stores and stores the reference signal value (fb). When the electrical signals (f3) and (f4) are input, the discrimination control circuit (5B) reads the reference signal value (fb) from the memory element (5B), and the electrical signals (f3) and (f4) and the reference signal value are read out. The difference value (Δf) of (fb) is calculated. The discrimination control circuit (5B) discriminates changes in the electric signals (f3) and (f4) based on the difference value (Δf), and further determines the hydrogen based on the discrimination results of the electric signals (f3) and (f4). Judge non-gas leak / hydrogen gas leak. The reference signal value (fb) is a value indicating the intensity of reflected visible light reflected by the hydrogen gas detection element (Z1) when hydrogen gas is not leaked, and is measured in advance and converted to the reference signal value (fb). And stored in the storage element (5A). The discrimination control circuit (5B) of the discrimination means (5) outputs an alarm signal (ff) when it is judged that hydrogen gas leaks.
The discriminating means (5) is arranged in the detection space (21C) of the apparatus main body (21).
信号増幅手段（６）は、図４及び図５に示すように、受光手段（３）から入力する電気信号（ｆ３）、（ｆ４）を増幅して、判別手段（５）に出力する。信号増幅手段（６）は、装置本体（２１）の受光空間（２１Ｃ）内に配置され、受光素子（１２）及び判別制御回路（５Ｂ）に夫々電気接続されている。 As shown in FIGS. 4 and 5, the signal amplifying means (6) amplifies the electric signals (f3) and (f4) inputted from the light receiving means (3) and outputs them to the discriminating means (5). The signal amplifying means (6) is disposed in the light receiving space (21C) of the apparatus main body (21), and is electrically connected to the light receiving element (12) and the discrimination control circuit (5B).
＜水素ガス（Ｈ２）の監視、検知＞
次に、光学式水素ガス検知装置（Ｘ２）による、水素ガス（Ｈ２）漏洩の監視、検知について、図４及び図５を参照して説明する。
<Monitoring and detection of hydrogen gas (H 2 )>
Next, monitoring and detection of hydrogen gas (H 2 ) leakage by the optical hydrogen gas detector (X2) will be described with reference to FIGS.
図４及び図５において、光学式水素ガス検知装置（Ｘ２）は、例えば、工場の水素ガス管（Ｙ）近傍に設置され、装置本体（２１）のガス導入口（２１ｃ）を水素ガス管（Ｙ）に対峙する。 4 and 5, the optical hydrogen gas detector (X2) is installed, for example, in the vicinity of a hydrogen gas pipe (Y) in a factory, and the gas inlet (21c) of the apparatus body (21) is connected to a hydrogen gas pipe ( Confront Y).
図４において、水素ガス（Ｈ２）は、水素ガス管（Ｙ）内を流通し、漏洩しない状態にある（以下、「水素ガス非漏洩」と称する）。
水素ガス非漏洩において、水素ガス検知素子（Ｚ１）は、図４に示すように、水素ガス（Ｈ２）雰囲気に曝されていない。これにより、酸化タングステン薄膜（９）は、光透過率（α１：薄緑色）の光吸収特性を有する。
水素ガス検知素子（Ｚ１）へ入射角度（β）で入射する入射可視光（Ｒ）は、図４に示すように、水素ガス検知素子（Ｚ１）を光透過率（α１）で透過し、更に入射可視光（Ｒ）の一部は酸化タングステン薄膜（９）の交差点（ｄ）で反射されて、受光手段（３）側へ反射可視光（Ｒ３）として出射する。反射可視光（Ｒ３）の強度及び入射可視光（Ｒ）の強度は、反射可視光（Ｒ３）＜入射可視光（Ｒ）の関係になる。
In FIG. 4, hydrogen gas (H 2 ) flows through the hydrogen gas pipe (Y) and does not leak (hereinafter referred to as “hydrogen gas non-leakage”).
In the hydrogen gas non-leakage, the hydrogen gas detection element (Z1) is not exposed to the hydrogen gas (H 2 ) atmosphere as shown in FIG. Thereby, the tungsten oxide thin film (9) has a light absorption characteristic of light transmittance (α1: light green).
The incident visible light (R) incident on the hydrogen gas detection element (Z1) at an incident angle (β) passes through the hydrogen gas detection element (Z1) with a light transmittance (α1) as shown in FIG. Part of the incident visible light (R) is reflected at the intersection (d) of the tungsten oxide thin film (9) and is emitted as reflected visible light (R3) to the light receiving means (3) side. The intensity of the reflected visible light (R3) and the intensity of the incident visible light (R) are in the relationship of reflected visible light (R3) <incident visible light (R).
水素ガス非漏洩において、受光手段（３）の受光素子（１２）は、図４に示すように、反射可視光（Ｒ３）を受光して、反射可視光（Ｒ３）の強度を電気信号（ｆ３）に変換する。発光素子（１２）は、電気信号（ｆ３）を信号増幅手段（６）に出力し、信号増幅手段（６）は、電気信号（ｆ３）を増幅して、判別手段（５）に出力する。 In the case of non-leakage of hydrogen gas, the light receiving element (12) of the light receiving means (3) receives the reflected visible light (R3) as shown in FIG. 4, and determines the intensity of the reflected visible light (R3) as an electric signal (f3). ). The light emitting element (12) outputs the electric signal (f3) to the signal amplifying means (6), and the signal amplifying means (6) amplifies the electric signal (f3) and outputs it to the discriminating means (5).
水素ガス非漏洩において、判別手段（５）は、図４に示すように、受光手段（３）から電気信号（ｆ３）を入力すると、判別制御回路（５Ｂ）は、電気信号（ｆ３）及び基準信号値（ｆｂ）の差分値（Δｆ）を演算する。
水素ガス非漏洩において、電気信号（ｆ３）＝基準信号値（ｆｂ）の関係であり、差分値（Δｆ）は零となるので、判別制御回路（５Ｂ）は、電気信号（ｆ３）の変化：「無」と判別する。判別制御回路（５Ｂ）は、電気信号（ｆ３）変化：「無」の判別結果に基づいて、水素ガス非漏洩と判断し、警報信号（ｆｆ）を警報手段（７）に出力しない。
In the case of non-leakage of hydrogen gas, as shown in FIG. 4, when the discrimination means (5) receives an electric signal (f3) from the light receiving means (3), the discrimination control circuit (5B) The difference value (Δf) of the signal value (fb) is calculated.
In the case of non-leakage of hydrogen gas, the relationship of electrical signal (f3) = reference signal value (fb) is satisfied, and the difference value (Δf) is zero, so that the discrimination control circuit (5B) changes the electrical signal (f3): Judged as “None”. The discrimination control circuit (5B) judges that hydrogen gas is not leaked based on the discrimination result of “electric signal (f3) change:“ none ”, and does not output the alarm signal (ff) to the alarm means (7).
水素ガス非漏洩において、警報手段（７）は、図１に示すように、判別手段（５）から警報信号（ｆｆ）を入力しないので、警報を発しない。 In the case of hydrogen gas non-leakage, the alarm means (7) does not issue an alarm because the alarm signal (ff) is not input from the discrimination means (5) as shown in FIG.
図５において、水素ガス（Ｈ２）は、水素ガス管（Ｙ）から漏洩する状態（以下「水素ガス漏洩」と称する）にある。
水素ガス漏洩において、分子状の水素ガス（Ｈ２）は、水素ガス管（Ｙ）から流出し、装置本体（２１）のガス導入口（２１ｃ）から検知空間（２１Ｂ）内に流入する。
水素ガス検知素子（Ｚ１）において、酸化タングステン薄膜（９）は、図２の光学式水素ガス検知装置（Ｘ１）と同様に、光透過率（α２：濃青色）の光吸収特性を有する。
入射可視光（Ｒ）は、図５に示すように、水素ガス検知素子（Ｚ１）を光透過率（α２）で透過し、更に入射可視光（Ｒ）の一部は酸化タングステン薄膜（９）の交差点（ｄ）で反射されて、受光手段（３）側へ反射可視光（Ｒ４）として出射する。反射可視光（Ｒ４）の強度及び入射可視光（Ｒ）の強度は、反射可視光（Ｒ４）＜入射可視光（Ｒ）の関係になり、反射可視光（Ｒ４）の強度及び反射可視光（Ｒ３）の強度は、反射可視光（Ｒ４）＞反射可視光（Ｒ３）の関係になる。
In FIG. 5, hydrogen gas (H 2 ) is in a state of leaking from the hydrogen gas pipe (Y) (hereinafter referred to as “hydrogen gas leak”).
In the hydrogen gas leakage, the molecular hydrogen gas (H 2 ) flows out from the hydrogen gas pipe (Y) and flows into the detection space (21B) from the gas inlet (21c) of the apparatus main body (21).
In the hydrogen gas detection element (Z1), the tungsten oxide thin film (9) has a light absorption characteristic of light transmittance (α2: dark blue) as in the optical hydrogen gas detection device (X1) of FIG.
As shown in FIG. 5, the incident visible light (R) is transmitted through the hydrogen gas sensing element (Z1) with a light transmittance (α2), and a part of the incident visible light (R) is a tungsten oxide thin film (9). Are reflected at the intersection (d) and emitted as reflected visible light (R4) toward the light receiving means (3). The intensity of reflected visible light (R4) and the intensity of incident visible light (R) are in the relationship of reflected visible light (R4) <incident visible light (R), and the intensity of reflected visible light (R4) and reflected visible light (R The intensity of R3) is in the relationship of reflected visible light (R4)> reflected visible light (R3).
水素ガス漏洩において、受光手段（３）の受光素子（１２）は、図５に示すように、反射可視光（Ｒ４）を受光して、反射可視光（Ｒ４）の強度を電気信号（ｆ４）に変換する。発光素子（１２）は、電気信号（ｆ４）を信号増幅手段（６）に出力し、信号増幅手段（６）は、電気信号（ｆ４）を増幅して、判別手段（５）に出力する。 In the case of hydrogen gas leakage, the light receiving element (12) of the light receiving means (3) receives the reflected visible light (R4) as shown in FIG. 5, and determines the intensity of the reflected visible light (R4) as an electric signal (f4). Convert to The light emitting element (12) outputs the electric signal (f4) to the signal amplifying means (6), and the signal amplifying means (6) amplifies the electric signal (f4) and outputs it to the discriminating means (5).
水素ガス漏洩において、判別手段（５）は、図５に示すように、受光手段（３）から電気信号（ｆ４）を入力すると、判別制御回路（５Ｂ）は、電気信号（ｆ４）及び基準信号値（ｆｂ）の差分値（Δｆ）を演算する。
水素ガス漏洩において、電気信号（ｆ４）＞基準信号値（ｆｂ）の関係であり、差分値（Δｆ）は零とならないので、判別制御回路（５Ｂ）は、電気信号（ｆ４）の変化：「有」と判別する。判別制御回路（５Ｂ）は、電気信号（ｆ４）変化：「有」の判別結果に基づいて、水素ガス漏洩と判断し、警報信号（ｆｆ）を警報手段（７）に出力する。
In the hydrogen gas leakage, as shown in FIG. 5, when the discrimination means (5) receives the electric signal (f4) from the light receiving means (3), the discrimination control circuit (5B) causes the electric signal (f4) and the reference signal. The difference value (Δf) of the value (fb) is calculated.
In the hydrogen gas leakage, the relationship of electrical signal (f4)> reference signal value (fb) is satisfied, and the difference value (Δf) does not become zero, so the discrimination control circuit (5B) changes the electrical signal (f4): It is determined as “Yes”. The discrimination control circuit (5B) judges hydrogen gas leakage based on the discrimination result of “electric signal (f4) change:“ present ”, and outputs an alarm signal (ff) to the alarm means (7).
水素ガス漏洩において、警報手段（７）は、図５に示すように、判別手段（５）から警報信号（ｆｆ）を入力すると、警報を発する。 In the hydrogen gas leakage, the alarm means (7) issues an alarm when an alarm signal (ff) is input from the discrimination means (5) as shown in FIG.
＜第３実施形態の光学式水素ガス検知装置（Ｘ３）＞
第３実施形態の光学式水素ガス検知装置（Ｘ３）について、図６乃至図８を参照して説明する。
なお、図６乃至図８において、図１乃至図５と同一符号は、同一手段、構成を示すので、詳細な説明は省略する。
<Optical Hydrogen Gas Detector (X3) of Third Embodiment>
An optical hydrogen gas detector (X3) according to a third embodiment will be described with reference to FIGS.
6 to 8, the same reference numerals as those in FIGS. 1 to 5 indicate the same means and configuration, and detailed description thereof is omitted.
図６及び図７において、第３実施形態の光学式水素ガス検知装置（Ｘ３：以下「光学式水素ガス検知装置（Ｘ３）」と称する）は、図４及び図５の光学式水素ガス検知装置（Ｘ３）と同一構成の装置本体（２１）を備え、装置本体（２１）は、Ｘ方向において、検知空間（２１Ｂ）、発光空間（２１Ａ）及び受光空間（２１Ｃ）を区画している。 6 and 7, the optical hydrogen gas detection device (X3: hereinafter referred to as “optical hydrogen gas detection device (X3)”) of the third embodiment is the same as the optical hydrogen gas detection device of FIGS. The apparatus main body (21) has the same configuration as (X3), and the apparatus main body (21) defines a detection space (21B), a light emission space (21A), and a light reception space (21C) in the X direction.
光学式水素ガス検知装置（Ｘ３）は、図６乃至図８に示すように、水素ガス検知素子（Ｚ２）、発光手段（２）、受光手段（３）、判別手段（５）、信号増幅手段（６）及び警報手段（７）を備えて構成される。 As shown in FIGS. 6 to 8, the optical hydrogen gas detection device (X3) includes a hydrogen gas detection element (Z2), a light emission means (2), a light reception means (3), a discrimination means (5), and a signal amplification means. (6) and alarm means (7).
水素ガス検知素子（Ｚ２）は、図６乃至図８に示すように、透過基板（８）、反射体（３８）、酸化タングステン薄膜（９）及び触媒金属薄膜（１０）を含んで構成される。
反射体（３８）は、板状に形成し、透過基板（８）の出射側表面（８Ｂ）に一体配置されて、触媒金属薄膜（１０）、酸化タングステン薄膜（９）及び透過基板（８）を透過した透過可視光（Ｒａ）、（Ｒｂ）を反射させる。
酸化タングステン薄膜（９）は、反射体（３８）と反対側であって、透過基板（８）の入射側表面（８Ａ）に形成されている。
触媒金属薄膜（１０）は、酸化タングステン薄膜（９）の表面上に担持（堆積）される。
As shown in FIGS. 6 to 8, the hydrogen gas detection element (Z2) includes a transmission substrate (8), a reflector (38), a tungsten oxide thin film (9), and a catalytic metal thin film (10). .
The reflector (38) is formed in a plate shape, and is integrally disposed on the emission side surface (8B) of the transmission substrate (8), so that the catalytic metal thin film (10), the tungsten oxide thin film (9), and the transmission substrate (8). The transmitted visible light (Ra) and (Rb) that have passed through is reflected.
The tungsten oxide thin film (9) is formed on the incident side surface (8A) of the transmissive substrate (8) on the side opposite to the reflector (38).
The catalytic metal thin film (10) is supported (deposited) on the surface of the tungsten oxide thin film (9).
水素ガス検知素子（Ｚ２）は、図６及び図７に示すように、装置本体（２１）の検知空間（２１Ｂ）内に配置される。水素ガス検知素子（Ｚ２）は、図８に示すように、Ｘ方向の基軸線（ｇ）に直交して、Ｙ方向及びＺ方向に延設されている。
水素ガス検知素子（Ｚ２）において、触媒金属薄膜（１０）は、入射光窓（２１ａ）及び受光窓（２１ｂ）に対峙される。
The hydrogen gas detection element (Z2) is arranged in the detection space (21B) of the apparatus main body (21) as shown in FIGS. As shown in FIG. 8, the hydrogen gas detection element (Z2) extends in the Y direction and the Z direction perpendicular to the base axis (g) in the X direction.
In the hydrogen gas detection element (Z2), the catalytic metal thin film (10) is opposed to the incident light window (21a) and the light receiving window (21b).
発光手段（２）の発光素子（１１）は、図６及び７に示すように、装置本体（２１）の発光空間（２１Ａ）内に配置される。
発光素子（１１）は、入射光窓（２１ａ）を通して、水素ガス検知素子（Ｚ２）の触媒金属薄膜（１０）に対峙され、可視光（Ｒ）の光軸（ｒ３）を入射光軸（ｈ）に一致させている。入射光軸（ｈ）は、基軸線（ｇ）及び反射体（３８）の交差点（ｉ）を基点として、Ｙ方向の上方側に入射角度（γ）、傾斜する直線である。
発光素子（１１）は、入射角度（γ）の可視光（Ｒ）を水素ガス検知素子（Ｚ２）へ入射する。
As shown in FIGS. 6 and 7, the light emitting element (11) of the light emitting means (2) is disposed in the light emitting space (21A) of the apparatus main body (21).
The light emitting element (11) is opposed to the catalytic metal thin film (10) of the hydrogen gas detecting element (Z2) through the incident light window (21a), and the optical axis (r3) of visible light (R) is changed to the incident optical axis (h). ). The incident optical axis (h) is a straight line inclined at an incident angle (γ) upward in the Y direction with the base line (g) and the intersection (i) of the reflector (38) as the base point.
The light emitting element (11) makes visible light (R) having an incident angle (γ) incident on the hydrogen gas detecting element (Z2).
受光手段（３）の受光素子（１２）は、図６及び図７に示すように、水素ガス検知素子（Ｚ１）の反射体（３８）で反射された反射可視光（Ｒ５）、（Ｒ６）を受光する。受光手段（３）の受光素子（１２）は、反射可視光（Ｒ５）、（Ｒ６）の強度を電気信号（ｆ５）、（ｆ６）に変換する。
受光手段（３）の受光素子（１２）は、装置本体（２１）の受光空間（２１Ｃ）内に配置される。受光素子（１２）は、受光窓（２１ｂ）を通して、水素ガス検知素子（Ｚ２）の触媒金属薄膜（１０）に対峙され、受光軸線（ｊ）上に配置している。受光軸線（ｊ）は、交差点（ｉ）を基点として、Ｙ方向の下方側に出射角度（γ）、傾斜する直線である。
As shown in FIGS. 6 and 7, the light receiving element (12) of the light receiving means (3) includes reflected visible light (R5) and (R6) reflected by the reflector (38) of the hydrogen gas detecting element (Z1). Is received. The light receiving element (12) of the light receiving means (3) converts the intensity of the reflected visible light (R5) and (R6) into electric signals (f5) and (f6).
The light receiving element (12) of the light receiving means (3) is disposed in the light receiving space (21C) of the apparatus main body (21). The light receiving element (12) is opposed to the catalytic metal thin film (10) of the hydrogen gas detecting element (Z2) through the light receiving window (21b) and is disposed on the light receiving axis (j). The light receiving axis (j) is a straight line inclined with an emission angle (γ) on the lower side in the Y direction with the intersection (i) as a base point.
判別手段（５）は、図６及び図７に示すように、受光手段（３）から電気信号（ｆ５）、（ｆ６）を入力して、電気信号（ｆ５）、（ｆ６）の変化を判別する。
判別手段（５）の記憶素子（５Ａ）は、基準信号値（ｆｃ）を格納記憶する、判別制御回路（５Ｂ）は、電気信号（ｆ５）、（ｆ６）を入力すると、記憶素子（５Ａ）から基準信号値（ｆｃ）を読出して、電気信号（ｆ５）、（ｆ６）及び基準信号値（ｆｃ）の差分値（Δｆ）を演算する。判別制御回路（５Ｂ）は、差分値（Δｆ）に基づいて電気信号（ｆ５）、（ｆ６）の変化を判別し、更に電気信号（ｆ５）、（ｆ６）変化の判別結果に基づいて、水素ガス非漏洩／水素ガス漏洩を判断する。基準信号値（ｆｃ）は、水素ガス非漏洩において、水素ガス検知素子（Ｚ２）の反射体（３８）で反射された反射可視光の強度を示す値であって、予め計測して基準信号値（ｆｃ）に変換して記憶素子（５Ａ）に格納記憶する。判別手段（５）の判別制御回路（５Ｂ）は、水素ガス漏洩と判断すると、警報信号（ｆｆ）を出力する。
判別手段（５）は、装置本体（２１）の検知空間（２１Ｂ）内に配置される。
As shown in FIGS. 6 and 7, the discriminating means (5) receives electric signals (f5) and (f6) from the light receiving means (3) and discriminates changes in the electric signals (f5) and (f6). To do.
The storage element (5A) of the determination means (5) stores and stores the reference signal value (fc). The determination control circuit (5B) receives the electrical signals (f5) and (f6) and then stores the storage element (5A). The reference signal value (fc) is read out from, and the difference value (Δf) between the electric signals (f5) and (f6) and the reference signal value (fc) is calculated. The discrimination control circuit (5B) discriminates changes in the electric signals (f5) and (f6) based on the difference value (Δf), and further determines the hydrogen based on the discrimination results of the electric signals (f5) and (f6). Judge non-gas leak / hydrogen gas leak. The reference signal value (fc) is a value indicating the intensity of the reflected visible light reflected by the reflector (38) of the hydrogen gas detection element (Z2) when hydrogen gas is not leaked. The data is converted into (fc) and stored in the storage element (5A). The discrimination control circuit (5B) of the discrimination means (5) outputs an alarm signal (ff) when it is judged that hydrogen gas leaks.
The discriminating means (5) is arranged in the detection space (21B) of the apparatus main body (21).
信号増幅手段（６）は、図６及び図７に示すように、受光手段（３）から入力する電気信号（ｆ５）、（ｆ６）を増幅して、判別手段（５）に出力する。信号増幅手段（６）は、装置本体（２１）の受光空間（２１Ｃ）内に配置され、受光素子（１２）及び判別制御回路（５Ｂ）に夫々電気接続されている。 As shown in FIGS. 6 and 7, the signal amplifying means (6) amplifies the electric signals (f5) and (f6) input from the light receiving means (3) and outputs them to the discriminating means (5). The signal amplifying means (6) is disposed in the light receiving space (21C) of the apparatus main body (21), and is electrically connected to the light receiving element (12) and the discrimination control circuit (5B).
＜水素ガス（Ｈ２）漏洩の監視、検知＞
図６及び図７において、光学式水素ガス検知装置（Ｘ３）は、例えば、工場の水素ガス管（Ｙ）近傍に設置され、装置本体（２１）のガス導入口（２１ｃ）を水素ガス管（Ｙ）に対峙する。
<Monitoring and detection of hydrogen gas (H 2 ) leakage>
6 and 7, the optical hydrogen gas detector (X3) is installed, for example, in the vicinity of a hydrogen gas pipe (Y) in a factory, and the gas inlet (21c) of the apparatus body (21) is connected to a hydrogen gas pipe ( Confront Y).
図６において、水素ガス（Ｈ２）は、水素ガス管（Ｙ）内を流通し、漏洩しない状態（以下「水素ガス非漏洩」と称する）にある。
水素ガス非漏洩において、水素ガス検知素子（Ｚ２）は、図６に示すように、水素ガス（Ｈ２）雰囲気に曝されていない。これにより、酸化タングステン薄膜（９）は、光透過率（α１：薄緑色）の光吸収特性を有する。
水素ガス検知素子（Ｚ２）へ入射角度（γ）で入射する入射可視光（Ｒ）は、図６に示すように、触媒金属薄膜（１０）、酸化タングステン薄膜（９）及び透過基板（８）を光透過率（α１）で透過し、この透過可視光（Ｒａ）は反射板（３８）の交差点（ｉ）で反射されて、受光手段（３）側へ反射可視光（Ｒ５）として出射する。反射可視光（Ｒ５）の強度及び入射可視光（Ｒ）の強度は、反射可視光（Ｒ５）＜入射可視光（Ｒ）の関係になる。
In FIG. 6, hydrogen gas (H 2 ) flows through the hydrogen gas pipe (Y) and does not leak (hereinafter referred to as “hydrogen gas non-leakage”).
In the hydrogen gas non-leakage, the hydrogen gas detection element (Z2) is not exposed to the hydrogen gas (H 2 ) atmosphere as shown in FIG. Thereby, the tungsten oxide thin film (9) has a light absorption characteristic of light transmittance (α1: light green).
Incident visible light (R) incident on the hydrogen gas sensing element (Z2) at an incident angle (γ) is, as shown in FIG. 6, a catalytic metal thin film (10), a tungsten oxide thin film (9), and a transmission substrate (8). The transmitted visible light (Ra) is reflected at the intersection (i) of the reflecting plate (38) and emitted as reflected visible light (R5) to the light receiving means (3) side. . The intensity of the reflected visible light (R5) and the intensity of the incident visible light (R) are in the relationship of reflected visible light (R5) <incident visible light (R).
水素ガス非漏洩において、受光手段（３）の受光素子（１２）は、図６に示すように、反射可視光（Ｒ５）を受光して、反射可視光（Ｒ５）の強度を電気信号（ｆ５）に変換する。発光素子（１２）は、電気信号（ｆ５）を信号増幅手段（６）に出力し、信号増幅手段（６）は、電気信号（ｆ５）を増幅して、判別手段（５）に出力する。 In the case of non-leakage of hydrogen gas, the light receiving element (12) of the light receiving means (3) receives the reflected visible light (R5) as shown in FIG. 6, and determines the intensity of the reflected visible light (R5) as an electric signal (f5). ). The light emitting element (12) outputs the electric signal (f5) to the signal amplifying means (6), and the signal amplifying means (6) amplifies the electric signal (f5) and outputs it to the discriminating means (5).
水素ガス非漏洩において、判別手段（５）は、図６に示すように、受光手段（３）から電気信号（ｆ５）を入力すると、判別制御回路（５Ｂ）は、電気信号（ｆ５）及び基準信号値（ｆｃ）の差分値（Δｆ）を演算する。
水素ガス非漏洩において、電気信号（ｆ５）＝基準信号値（ｆｃ）の関係であり、差分値（Δｆ）は零となるので、判別制御回路（５Ｂ）は、電気信号（ｆ５）の変化：「無」と判別する。判別制御回路（５Ｂ）は、電気信号（ｆ５）変化：「無」の判別結果に基づいて、水素ガス非漏洩と判断し、警報信号（ｆｆ）を警報手段（７）に出力しない。
In the case of non-leakage of hydrogen gas, as shown in FIG. 6, when the discrimination means (5) receives an electric signal (f5) from the light receiving means (3), the discrimination control circuit (5B) The difference value (Δf) of the signal value (fc) is calculated.
In the case of non-leakage of hydrogen gas, the relationship is electrical signal (f5) = reference signal value (fc), and the difference value (Δf) is zero, so that the discrimination control circuit (5B) changes the electrical signal (f5): Judged as “None”. The discrimination control circuit (5B) judges that the hydrogen gas is not leaked based on the discrimination result of “electric signal (f5) change:“ none ”, and does not output the alarm signal (ff) to the alarm means (7).
水素ガス非漏洩において、警報手段（７）は、図６に示すように、判別手段（５）から警報信号（ｆｆ）を入力しないので、警報を発しない。 In the case of hydrogen gas non-leakage, the alarm means (7) does not issue an alarm because the alarm signal (ff) is not input from the discrimination means (5) as shown in FIG.
図７において、水素ガス（Ｈ２）は、水素ガス管（Ｙ）から漏洩する状態（以下「水素ガス漏洩」と称する）にある。
水素ガス漏洩において、分子状の水素ガス（Ｈ２）は、水素ガス管（Ｙ）から流出し、装置本体（２１）のガス導入口（２１ｃ）から検知空間（２１Ｂ）内に流入する。
水素ガス検知素子（Ｚ２）において、酸化タングステン薄膜（９）は、図２の光学式水素ガス検知装置（Ｘ１）と同様に、光透過率（α２：濃青色）の光吸収特性を有する。
入射可視光（Ｒ）は、図７に示すように、水素ガス検知素子（Ｚ２）の触媒金属薄膜（１０）、酸化タングステン薄膜（９）及び透過基板（８）を光透過率（α２）で透過し、この透過可視光（Ｒｂ）は反射体（３８）の交差点（ｉ）で反射されて、受光手段（３）側へ反射可視光（Ｒ６）として出射する。反射可視光（Ｒ６）の強度及び入射可視光（Ｒ）の強度は、反射可視光（Ｒ６）＜入射可視光（Ｒ）の関係になり、反射可視光（Ｒ６）の強度及び反射可視光（Ｒ５）の強度は、反射可視光（Ｒ６）＜反射可視光（Ｒ５）の関係になる。
In FIG. 7, hydrogen gas (H 2 ) is in a state of leaking from the hydrogen gas pipe (Y) (hereinafter referred to as “hydrogen gas leak”).
In the hydrogen gas leakage, the molecular hydrogen gas (H 2 ) flows out from the hydrogen gas pipe (Y) and flows into the detection space (21B) from the gas inlet (21c) of the apparatus main body (21).
In the hydrogen gas detection element (Z2), the tungsten oxide thin film (9) has a light absorption characteristic of light transmittance (α2: dark blue), similar to the optical hydrogen gas detection device (X1) of FIG.
As shown in FIG. 7, the incident visible light (R) passes through the catalytic metal thin film (10), the tungsten oxide thin film (9), and the transmission substrate (8) of the hydrogen gas detection element (Z2) with light transmittance (α2). The transmitted visible light (Rb) is reflected at the intersection (i) of the reflector (38) and emitted as reflected visible light (R6) to the light receiving means (3) side. The intensity of reflected visible light (R6) and the intensity of incident visible light (R) are in the relationship of reflected visible light (R6) <incident visible light (R), and the intensity of reflected visible light (R6) and reflected visible light ( The intensity of R5) is in the relationship of reflected visible light (R6) <reflected visible light (R5).
水素ガス漏洩において、受光手段（３）の受光素子（１２）は、図７に示すように、反射可視光（Ｒ６）を受光して、反射可視光（Ｒ６）の強度を電気信号（ｆ６）に変換する。発光素子（１２）は、電気信号（ｆ６）を信号増幅手段（６）に出力し、信号増幅手段（６）は、電気信号（ｆ６）を増幅して、判別手段（５）に出力する。 In the hydrogen gas leakage, the light receiving element (12) of the light receiving means (3) receives the reflected visible light (R6) as shown in FIG. 7, and determines the intensity of the reflected visible light (R6) as an electric signal (f6). Convert to The light emitting element (12) outputs the electric signal (f6) to the signal amplifying means (6), and the signal amplifying means (6) amplifies the electric signal (f6) and outputs it to the discriminating means (5).
水素ガス漏洩において、判別手段（５）は、図７に示すように、受光手段（３）から電気信号（ｆ６）を入力すると、判別制御回路（５Ｂ）は、電気信号（ｆ６）及び基準信号値（ｆｃ）の差分値（Δｆ）を演算する。
水素ガス漏洩において、電気信号（ｆ６）＜基準信号値（ｆｃ）の関係であり、差分値（Δｆ）は零とならないので、判別制御回路（５Ｂ）は、電気信号（ｆ６）の変化：「有」と判別する。判別制御回路（５Ｂ）は、電気信号（ｆ６）変化：「有」の判別結果に基づいて、水素ガス漏洩と判断し、警報信号（ｆｆ）を警報手段（７）に出力する。
In the hydrogen gas leakage, as shown in FIG. 7, when the discrimination means (5) receives the electrical signal (f6) from the light receiving means (3), the discrimination control circuit (5B) causes the electrical signal (f6) and the reference signal. The difference value (Δf) of the value (fc) is calculated.
In the hydrogen gas leakage, the relationship of electrical signal (f6) <reference signal value (fc) is satisfied, and the difference value (Δf) does not become zero, so the discrimination control circuit (5B) changes the electrical signal (f6): It is determined as “Yes”. The discrimination control circuit (5B) judges that hydrogen gas has leaked based on the discrimination result of “electric signal (f6) change:“ present ”, and outputs an alarm signal (ff) to the alarm means (7).
水素ガス漏洩において、警報手段（７）は、図７に示すように、判別手段（５）から警報信号（ｆｆ）を入力すると、警報を発する。 In the hydrogen gas leak, the alarm means (7) issues an alarm when an alarm signal (ff) is input from the discrimination means (5) as shown in FIG.
＜第４実施形態の光学式水素ガス検知装置（Ｘ４）＞
第４実施形態の光学式水素ガス検知装置（Ｘ４）について、図９を参照して説明する。なお、図９において、図１乃至図８と同一符号は、同一の手段、構成を示すので、詳細な説明は省略する。
<Optical Hydrogen Gas Detector (X4) of Fourth Embodiment>
The optical hydrogen gas detector (X4) of the fourth embodiment will be described with reference to FIG. 9, the same reference numerals as those in FIGS. 1 to 8 indicate the same means and configuration, and thus detailed description thereof is omitted.
図９において、第４実施形態の光学式水素ガス検知装置（Ｘ４：以下「光学式水素ガス検知装置（Ｘ４）」と称する）は、装置本体（３１）を備え、装置本体（３１）は、Ｘ方向と直交するＹ方向に、発光空間（３１Ａ）及び受光空間（３１Ｃ）を区画している。 In FIG. 9, the optical hydrogen gas detection device (X4: hereinafter referred to as “optical hydrogen gas detection device (X4)”) of the fourth embodiment includes a device main body (31), and the device main body (31) The light emitting space (31A) and the light receiving space (31C) are partitioned in the Y direction orthogonal to the X direction.
光学式水素ガス検知装置（Ｘ４）は、図９に示すように、水素ガス検知素子（Ｚ２）、発光手段（４２）、受光手段（４３）、判別手段（５）、信号増幅手段（６）及び警報手段（７）を備えて構成されている。 As shown in FIG. 9, the optical hydrogen gas detection device (X4) includes a hydrogen gas detection element (Z2), a light emission means (42), a light reception means (43), a discrimination means (5), and a signal amplification means (6). And alarm means (7).
発光手段（４２）は、図９に示すように、発光素子（１１）及び発光側光ファイバ素子（４５）を含んで構成され、発光素子（１１）は、装置本体（３１）の発光空間（３１Ａ）内に配置されている。
発光側光ファイバ素子（４５）は、ガラスファイバ、ポリファイバ等を使用できる。光ファイバ素子（４５）は、発光空間（３１Ａ）内において、発光素子（１１）に電気接続され、装置本体（３１）外側に延設される。発光側光ファイバ素子（４５）は、発光素子（１１）の出射する可視光（Ｒ）を水素ガス検知素子（Ｚ２）へ入射する。発光側光ファイバ素子（４５）は、例えば、金属製の筒部材（４７）内に挿入することで保護されている。
As shown in FIG. 9, the light emitting means (42) includes a light emitting element (11) and a light emitting side optical fiber element (45), and the light emitting element (11) is a light emitting space ( 31A).
A glass fiber, a polyfiber, etc. can be used for the light emission side optical fiber element (45). The optical fiber element (45) is electrically connected to the light emitting element (11) in the light emitting space (31A) and extends outside the apparatus main body (31). The light emitting side optical fiber element (45) makes visible light (R) emitted from the light emitting element (11) incident on the hydrogen gas detecting element (Z2). The light emitting side optical fiber element (45) is protected by being inserted into, for example, a metal cylinder member (47).
受光手段（４３）は、図９に示すように、受光素子（１２）及び受光側光ファイバ素子（４６）を含んで構成され、受光素子（１２）は、装置本体（３１）の受光空間（３１Ｃ）内に配置されている。
受光側光ファイバ素子（４６）は、ガラスファイバ、ポリファイバ等を使用できる。受光側光ファイバ素子（４６）は、受光空間（３１Ｃ）内において、受光素子（１２）に電気接続され、装置本体（３１）外側に延設されている。受光側光ファイバ素子（４６）は、水素ガス検知素子（Ｚ２）の反射体（３８）で反射された反射可視光（Ｒ５）、（Ｒ６）を入力して、受光素子（１２）へ伝送する。受光側光ファイバ素子（４６）は、例えば、金属製の筒部材（４８）内に挿入することで保護されている。
As shown in FIG. 9, the light receiving means (43) includes a light receiving element (12) and a light receiving side optical fiber element (46), and the light receiving element (12) is a light receiving space (31) of the apparatus body (31). 31C).
As the light receiving side optical fiber element (46), glass fiber, poly fiber, or the like can be used. The light receiving side optical fiber element (46) is electrically connected to the light receiving element (12) in the light receiving space (31C) and extends to the outside of the apparatus main body (31). The light receiving side optical fiber element (46) receives the reflected visible lights (R5) and (R6) reflected by the reflector (38) of the hydrogen gas detecting element (Z2) and transmits them to the light receiving element (12). . The light-receiving side optical fiber element (46) is protected by being inserted into, for example, a metal cylinder member (48).
判別手段（５）及び信号増幅器（７）は、図９に示すように、装置本体（３１）の受光空間（３１Ｃ）内に配置され、判別手段（５）は信号増幅器（７）に電気接続されている。信号増幅器（７）は、受光素子（１２）に電気接続されている。
警報手段（６）は、図９に示すように、判別手段（５）に電気接続されている。
As shown in FIG. 9, the discriminating means (5) and the signal amplifier (7) are arranged in the light receiving space (31C) of the apparatus body (31), and the discriminating means (5) is electrically connected to the signal amplifier (7). Has been. The signal amplifier (7) is electrically connected to the light receiving element (12).
The alarm means (6) is electrically connected to the discrimination means (5) as shown in FIG.
光学式水素ガス検知装置（Ｘ４）は、図９に示すように、水素ガス検知素子（Ｚ２）を水素ガス監視領域（Ｙ）の水素ガス管（Ｙ１）近傍に配置する。
水素ガス検知素子（Ｚ２）は、図８及び図９に示すように、Ｘ方向の基軸線（ｇ）に直交して、Ｙ方向及びＺ方向に延設されている。
As shown in FIG. 9, the optical hydrogen gas detection device (X4) arranges the hydrogen gas detection element (Z2) in the vicinity of the hydrogen gas pipe (Y1) in the hydrogen gas monitoring region (Y).
As shown in FIGS. 8 and 9, the hydrogen gas detection element (Z2) extends in the Y direction and the Z direction perpendicular to the base axis (g) in the X direction.
発光側光ファイバ素子（４５）及び受光側光ファイバ素子（４６）は、装置本体（３１）から水素ガス検知素子（Ｚ２）近傍まで延設される。
発光側光ファイバ素子（４５）は、図９に示すように、水素ガス検知素子（Ｚ２）の触媒金属（１０）に間隔を隔てて対峙され、入射光軸線（ｈ）に沿って配置される。
受光側光ファイバ素子（４６）は、図９に示すように、水素ガス検知素子（Ｚ２）の触媒金属（１０）に間隔を隔てて対峙され、受光軸線（ｊ）に沿って配置される。
これにより、発光素子（１１）から出射した入射可視光（Ｒ）は、発光側光ファイバ素子（４５）を通して、水素ガス検出素子（Ｚ２）の触媒金属（１０）へ入射する。そして、水素ガス検知素子（Ｚ２）の反射体（１５）の交差点（ｉ）で反射された反射可視光（Ｒ５）、（Ｒ６）は、受光側光ファイバ素子（４６）に入力され、受光素子（１２）へ伝送される。
The light emitting side optical fiber element (45) and the light receiving side optical fiber element (46) are extended from the apparatus main body (31) to the vicinity of the hydrogen gas detecting element (Z2).
As shown in FIG. 9, the light-emitting side optical fiber element (45) is opposed to the catalytic metal (10) of the hydrogen gas detection element (Z2) at a distance and is disposed along the incident optical axis (h). .
As shown in FIG. 9, the light receiving side optical fiber element (46) is opposed to the catalytic metal (10) of the hydrogen gas detecting element (Z2) at a distance and is disposed along the light receiving axis (j).
Thereby, the incident visible light (R) emitted from the light emitting element (11) enters the catalytic metal (10) of the hydrogen gas detecting element (Z2) through the light emitting side optical fiber element (45). The reflected visible light (R5) and (R6) reflected at the intersection (i) of the reflector (15) of the hydrogen gas detection element (Z2) are input to the light receiving side optical fiber element (46), and the light receiving element (12).
光学式水素ガス検出装置（Ｘ４）において、水素ガス（Ｈ２）漏洩の監視、検出は、第３実施形態の光学式水素ガス検知装置（Ｘ３）と同様である。 In the optical hydrogen gas detector (X4), the monitoring and detection of hydrogen gas (H 2 ) leakage is the same as in the optical hydrogen gas detector (X3) of the third embodiment.
第１実施形態、及び第２実施形態の光学式水素ガス検知装置（Ｘ１）、（Ｘ２）では、光学式水素ガス検知装置（Ｘ４）と同様にして、発光手段（２）を発光素子（１１）及び発光側光ファイバ素子（４５）を含んで構成し、受光手段（３）を受光素子（１２）及び受光側光ファイバ素子（４６）を含んで構成できる。
第１実施形態の光学式水素ガス検知装置（Ｘ１）では、図１に示すように、Ｘ方向の直線（ａ）に沿って、発光側光ファイバ素子（４５）及び受光側光ファイバ素子（４６）を延設する。第２実施形態の光学式水素ガス検知装置（Ｘ２）では、図３に示すように、発光側光ファイバ素子（４５）を入射光直線（ｄ）に沿って延設し、受光側光ファイバ素子（４６）を受光直線（ｅ）に沿って延設する。
In the optical hydrogen gas detectors (X1) and (X2) of the first embodiment and the second embodiment, the light emitting means (2) is replaced with the light emitting element (11) in the same manner as the optical hydrogen gas detector (X4). ) And the light emitting side optical fiber element (45), and the light receiving means (3) can include the light receiving element (12) and the light receiving side optical fiber element (46).
In the optical hydrogen gas detector (X1) of the first embodiment, as shown in FIG. 1, along the straight line (a) in the X direction, the light-emitting side optical fiber element (45) and the light-receiving side optical fiber element (46). ). In the optical hydrogen gas detector (X2) of the second embodiment, as shown in FIG. 3, the light-emitting side optical fiber element (45) extends along the incident light straight line (d), and the light-receiving side optical fiber element. (46) is extended along the light receiving straight line (e).
第１〜第４実施形態の光学式水素ガス検知装置（Ｘ１）〜（Ｘ４）では、工場の水素ガス管（Ｙ）の水素ガス漏洩を監視、検知することについて説明したが、これに限定されず、水素ガス漏洩を監視する領域、水素ガス貯蔵タンク、水素ガス燃料を使用する領域等に設置して、水素ガス漏洩を監視できる。 In the optical hydrogen gas detectors (X1) to (X4) of the first to fourth embodiments, the hydrogen gas leakage from the factory hydrogen gas pipe (Y) is monitored and detected. However, the present invention is limited to this. First, hydrogen gas leakage can be monitored by installing it in an area where hydrogen gas leakage is monitored, a hydrogen gas storage tank, an area where hydrogen gas fuel is used, and the like.
第１〜第４実施形態の光学式水素ガス検知装置（Ｘ１）〜（Ｘ４）において、酸化タングステン薄膜（９）は、水素ガス漏洩を検知した後、酸化反応（酸化作用）によって、光透過率（α２：濃青色）から光透過率（α１：薄緑色）の光吸収特性に復元でき、正方晶面から単斜晶（００１）面に結晶配向して復元でき、繰り返して、水素ガス漏洩を検知できる。 In the optical hydrogen gas detectors (X1) to (X4) of the first to fourth embodiments, the tungsten oxide thin film (9) detects the leakage of hydrogen gas, and then transmits the light transmittance by an oxidation reaction (oxidation action). (Α2: dark blue) can be restored to light absorption characteristics of light transmittance (α1: light green), crystal orientation can be restored from the tetragonal plane to the monoclinic (001) plane, and repeated hydrogen gas leakage Can be detected.
第１実施形態〜第３実施形態の光学式水素ガス検知装置（Ｘ１）〜（Ｘ３）では、水素ガス検知素子（Ｚ１）、（Ｚ２）、発光手段（２）、受光手段（３）、判別手段（５）及び信号増幅手段（６）を装置本体（１）、（２１）内に配置している。装置本体（１）、（２１）を水素ガス爆発に耐え得る材料（圧板鉄鋼等）で構成することで、水素ガス爆発から水素ガス検知素材（Ｚ１）、（Ｚ２）等を保護できる。
第４実施形態の光学式水素ガス検知装置（Ｘ４）では、発光素子（１１）、受光素子（１２）、判別手段（５）及び信号増幅手段（６）を装置本体（３１）内に配置している。装置本体（３１）を水素ガス爆発に耐え得る材料（圧板鉄鋼等）で構成することで、水素ガス爆発から発光素子（１１）等を保護できる。
In the optical hydrogen gas detection devices (X1) to (X3) of the first to third embodiments, the hydrogen gas detection elements (Z1) and (Z2), the light emitting means (2), the light receiving means (3), and the discrimination The means (5) and the signal amplifying means (6) are arranged in the apparatus main bodies (1) and (21). By configuring the apparatus main bodies (1) and (21) with a material (such as pressure plate steel) that can withstand a hydrogen gas explosion, the hydrogen gas detection materials (Z1) and (Z2) can be protected from the hydrogen gas explosion.
In the optical hydrogen gas detector (X4) of the fourth embodiment, the light emitting element (11), the light receiving element (12), the discriminating means (5) and the signal amplifying means (6) are arranged in the apparatus main body (31). ing. The light emitting element (11) and the like can be protected from the hydrogen gas explosion by configuring the device body (31) with a material (such as pressure plate steel) that can withstand the hydrogen gas explosion.
第１実施形態及び第２実施形態の光学式水素ガス検知装置（Ｘ１）、（Ｘ２）では、透過基板（８）の入射側表面（８Ａ）上に酸化タングステン薄膜（９）を形成することについて説明したが、これに限定されず、酸化タングステン薄膜（９）は、透過基板（８）の入射側表面（８Ａ）上に加えて、Ｘ方向において、入射側表面（８Ｂ）と反対側の出射側表面上にも形成することができる。このとき、透過基板（８）の出射側表面上に形成した酸化タングステン薄膜において、酸化タングステン薄膜の表面上に触媒金属薄膜を担持（堆積）する。 In the optical hydrogen gas detectors (X1) and (X2) of the first and second embodiments, the tungsten oxide thin film (9) is formed on the incident side surface (8A) of the transmission substrate (8). As described above, the tungsten oxide thin film (9) is not limited to this, and the tungsten oxide thin film (9) emits on the opposite side of the incident side surface (8B) in the X direction in addition to the incident side surface (8A) of the transmission substrate (8). It can also be formed on the side surface. At this time, in the tungsten oxide thin film formed on the emission side surface of the transmission substrate (8), the catalytic metal thin film is supported (deposited) on the surface of the tungsten oxide thin film.
第実施形態１及び第２実施形態の光学式水素ガス検知装置（Ｘ１）、（Ｘ２）では、水素ガス検知素子（Ｚ１）の触媒金属薄膜（１０）へ可視光（Ｒ）を入射することについて説明したが、これに限定されない。第１実施形態の光学式水素ガス検知装置（Ｘ１）では、水素ガス検知素子（Ｚ１）の透過基板（８）を入射光窓（１ａ）に間隔を隔てて対峙することで、水素ガス検知素子（Ｚ１）の透過基板（８）へ可視光（Ｒ１）を入射できる。第２実施形態の光学式水素ガス検知装置（Ｘ２）では、水素ガス検知素子（Ｚ１）の透過基板（８）を入射光窓（２１ａ）及び受光窓（２１ｂ）に間隔を隔てて対峙することで、水素ガス検知素子（Ｚ１）の透過基板（８）へ可視光（Ｒ）を入射できる。 In the optical hydrogen gas detectors (X1) and (X2) of the first and second embodiments, visible light (R) is incident on the catalytic metal thin film (10) of the hydrogen gas detector element (Z1). Although described, it is not limited to this. In the optical hydrogen gas detection device (X1) of the first embodiment, the hydrogen gas detection element is formed by facing the transmission substrate (8) of the hydrogen gas detection element (Z1) at an interval from the incident light window (1a). Visible light (R1) can be incident on the transmission substrate (8) of (Z1). In the optical hydrogen gas detection device (X2) of the second embodiment, the transmission substrate (8) of the hydrogen gas detection element (Z1) is opposed to the incident light window (21a) and the light receiving window (21b) with a gap therebetween. Thus, visible light (R) can be incident on the transmission substrate (8) of the hydrogen gas detection element (Z1).
本考案は、水素ガス漏洩を監視する水素ガス監視領域等において、水素ガス漏洩を検出するのに好適である。 The present invention is suitable for detecting hydrogen gas leakage in a hydrogen gas monitoring region or the like for monitoring hydrogen gas leakage.
Ｘ１〜Ｘ４ 光学式水素ガス検知装置
Ｚ１、Ｚ２ 水素ガス検知素子
Ｒ 可視光（入射可視光）
Ｒ１、Ｒ２ 可視光（透過可視光）
Ｒ３〜Ｒ６ 可視光（反射可視光）
Ｈ２ 分子状の水素ガス
２ 発光手段
１１ 発光素子
３ 受光手段
１２ 受光素子
５ 判別手段
６ 信号増幅手段
７ 警報手段
８ 透過基板
９ 酸化タングステン薄膜
１０ 触媒金属薄膜
３８ 反射体
４５ 発光側光ファイバ素子
４６ 受光側光ファイバ素子
X1 to X4 Optical hydrogen gas detection devices Z1, Z2 Hydrogen gas detection element R Visible light (incident visible light)
R1, R2 Visible light (Transmitted visible light)
R3 to R6 Visible light (reflected visible light)
H 2 molecular hydrogen gas 2 Light emitting means 11 Light emitting element 3 Light receiving means 12 Light receiving element 5 Discriminating means 6 Signal amplifying means 7 Alarming means 8 Transmission substrate 9 Tungsten oxide thin film 10 Catalytic metal thin film 38 Reflector 45 Light emitting side optical fiber element 46 Receiving side optical fiber element
Claims (5)
前記水素ガス検知素子へ可視光を入射する発光手段と、
前記水素ガス検知素子を透過した前記可視光を受光して、該可視光の強度を電気信号に変換して出力する受光手段と、
前記受光手段から前記電気信号を入力して、前記電気信号の変化を判別する判別手段と、
を備え、
前記水素ガス検知素子は、
前記可視光を透過させる透過基板と、
前記透過基板上に形成され、単斜晶（００１）面に結晶配向してなる酸化タングステン薄膜と、
前記酸化タングステン薄膜の表面上に担持され、分子状の水素ガスを吸着して水素原子に解離する解離する触媒金属薄膜と、
を含んで構成されることを特徴とする光学式水素ガス検知装置。 A hydrogen gas sensing element;
A light emitting means for making visible light incident on the hydrogen gas sensing element;
A light receiving means for receiving the visible light transmitted through the hydrogen gas detection element, converting the intensity of the visible light into an electrical signal, and outputting the electrical signal;
Determining means for inputting the electrical signal from the light receiving means to determine a change in the electrical signal;
With
The hydrogen gas sensing element is
A transmissive substrate that transmits the visible light;
A tungsten oxide thin film formed on the transmissive substrate and having a monoclinic (001) crystal orientation;
A catalytic metal thin film supported on the surface of the tungsten oxide thin film and dissociating into hydrogen atoms by adsorbing molecular hydrogen gas; and
An optical hydrogen gas detection device comprising:
前記水素ガス検知素子へ可視光を入射する発光手段と、
前記水素ガス検知素子で反射された前記可視光を受光して、該可視光の強度を電気信号に変換して出力する受光手段と、
前記受光手段から前記電気信号を入力して、前記電気信号の変化を判別する判別手段と、
を備え、
前記水素ガス検知素子は、
前記可視光を透過させる透過基板と、
前記透過基板上に形成され、単斜晶（００１）面に結晶配向してなる酸化タングステン薄膜と、
前記酸化タングステン薄膜の表面上に担持され、分子状の水素ガスを吸着して水素原子に解離する解離する触媒金属薄膜と、
を含んで構成されることを特徴とする光学式水素ガス検知装置。 A hydrogen gas sensing element;
A light emitting means for making visible light incident on the hydrogen gas sensing element;
A light receiving unit that receives the visible light reflected by the hydrogen gas detection element, converts the intensity of the visible light into an electrical signal, and outputs the electrical signal;
Determining means for inputting the electrical signal from the light receiving means to determine a change in the electrical signal;
With
The hydrogen gas sensing element is
A transmissive substrate that transmits the visible light;
A tungsten oxide thin film formed on the transmissive substrate and having a monoclinic (001) crystal orientation;
A catalytic metal thin film supported on the surface of the tungsten oxide thin film and dissociating into hydrogen atoms by adsorbing molecular hydrogen gas; and
An optical hydrogen gas detection device comprising:
前記水素ガス検知素子へ可視光を入射する発光手段と、
前記水素ガス検知素子で反射された前記可視光を受光して、該可視光の強度を電気信号に変換して出力する受光手段と、
前記受光手段から前記電気信号を入力して、前記電気信号の変化を判別する判別手段と、
を備え、
前記水素ガス検知素子は、
前記可視光を透過させる透過基板と、
前記透過基板上に配置され、前記透過基板を透過した前記可視光を反射させる反射体と、
前記反射体と反対側の前記透過基板上に形成され、単斜晶（００１）面に結晶配向してなる酸化タングステン薄膜と、
前記酸化タングステン薄膜の表面上に担持され、分子状の水素ガスを吸着して水素原子に解離する触媒金属薄膜と、を含んで構成され、
前記発光手段は、
前記水素ガス検知素子の前記触媒金属薄膜へ前記可視光を入射し、
前記受光手段は、
前記水素ガス検知素子の前記反射体で反射された前記可視光を受光する、
ことを特徴とする光学式水素ガス検知装置。 A hydrogen gas sensing element;
A light emitting means for making visible light incident on the hydrogen gas sensing element;
A light receiving unit that receives the visible light reflected by the hydrogen gas detection element, converts the intensity of the visible light into an electrical signal, and outputs the electrical signal;
Determining means for inputting the electrical signal from the light receiving means to determine a change in the electrical signal;
With
The hydrogen gas sensing element is
A transmissive substrate that transmits the visible light;
A reflector disposed on the transmission substrate and reflecting the visible light transmitted through the transmission substrate;
A tungsten oxide thin film formed on the transmissive substrate opposite to the reflector and having a crystal orientation on a monoclinic (001) plane;
A catalytic metal thin film supported on the surface of the tungsten oxide thin film and adsorbing molecular hydrogen gas to dissociate into hydrogen atoms,
The light emitting means includes
The visible light is incident on the catalytic metal thin film of the hydrogen gas sensing element,
The light receiving means is
Receiving the visible light reflected by the reflector of the hydrogen gas sensing element;
An optical hydrogen gas detector characterized by that.
前記判別手段から前記警報信号を入力して、警報を発する警報手段を備えてなる、
ことを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載の光学式水素ガス検知装置。 The determination means determines a change in the electrical signal from the light receiving means, and outputs an alarm signal based on the determination result,
The alarm signal is input from the determination means, and an alarm means for issuing an alarm is provided.
The optical hydrogen gas detector according to any one of claims 1 to 3.
前記可視光を出射する発光素子と、
前記可視光を前記水素ガス検知素子へ入射する発光側光ファイバ素子で構成され、
前記受光手段は、
前記可視光を受光して、該可視光の強度を電気信号に変換して出力する受光素子と、
前記可視光を入力して前記受光素子へ伝送する受光側光ファイバ素子で構成されている、
ことを特徴とする請求項１乃至４の何れかに記載の光学式水素ガス検知装置。 The light emitting means includes
A light emitting element that emits the visible light;
It is composed of a light-emitting side optical fiber element that makes the visible light incident on the hydrogen gas detection element,
The light receiving means is
A light receiving element that receives the visible light, converts the intensity of the visible light into an electrical signal, and outputs the electrical signal;
It is composed of a light receiving side optical fiber element that inputs the visible light and transmits it to the light receiving element.
The optical hydrogen gas detection device according to any one of claims 1 to 4, wherein
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US9823229B2 (en) | 2014-08-21 | 2017-11-21 | Hyundai Motor Company | Hydrogen sensor and method for manufacturing the same |
-
2011
- 2011-07-04 JP JP2011003786U patent/JP3170398U/en not_active Expired - Lifetime
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| US9823229B2 (en) | 2014-08-21 | 2017-11-21 | Hyundai Motor Company | Hydrogen sensor and method for manufacturing the same |
| US10184926B2 (en) | 2014-08-21 | 2019-01-22 | Hyundai Motor Company | Hydrogen sensor and method for manufacturing the same |
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