JP3201403U - Facilities such as parking lots equipped with means for monitoring and discriminating the occurrence of hydrogen gas leakage - Google Patents
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Abstract
【課題】水素ガス漏洩及び水素炎の発生を監視及び判別する手段を備えた駐車場等施設を提供する。【解決手段】水素原子を吸蔵して着色するガスクロミック金属薄膜、及びガスクロミック金属膜表面上に担持され、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で構成される水素ガス検知素子を備える光学式水素ガス検知スイッチX、及び紫外線光を透過し、不活性ガスを密封するガス容器と、ガス容器内に気密に配置されるアノードと、ガス容器内に気密に配置され、紫外線光にて光電子をアノードに放出するカソードと、アノード及びカソード間にパルス電圧を印加し、アノードからカソードに流れる電流に基づき、水素炎Fを検出する制御手段を備える水素炎検知器Wのうち少なくともいずれかが設けられてなる水素ガス漏洩の発生を監視及び判別する手段を備える。【選択図】図12To provide a facility such as a parking lot provided with means for monitoring and discriminating occurrence of hydrogen gas leakage and hydrogen flame. Hydrogen gas detection comprising a gas chromic metal thin film which absorbs and colors hydrogen atoms, and a catalytic metal thin film which is supported on the surface of the gas chromic metal film and adsorbs hydrogen gas H2 to dissociate into hydrogen atoms. An optical hydrogen gas detection switch X including an element, a gas container that transmits ultraviolet light and seals an inert gas, an anode that is hermetically disposed in the gas container, and an ultraviolet that is hermetically disposed in the gas container. At least of the hydrogen flame detector W comprising a cathode that emits photoelectrons to the anode by light, and a control means for detecting a hydrogen flame F based on a current flowing from the anode to the cathode by applying a pulse voltage between the anode and the cathode. Means for monitoring and discriminating the occurrence of leakage of hydrogen gas is provided. [Selection] Figure 12
Description
本考案は、水素ガス漏洩及び水素炎の発生を監視及び判別する手段を備えた駐車場に関する。 The present invention relates to a parking lot having means for monitoring and discriminating occurrence of hydrogen gas leakage and hydrogen flame.
水素ガスを燃料とする燃料電池、及び燃料電池自動車は、水素ガスによる爆発の危険性を有し、取扱いに注意する必要があり、燃料電池自動車が駐車される駐車場において水素ガス漏洩を監視、検知する必要がある。 Fuel cells that use hydrogen gas as fuel, and fuel cell vehicles have a risk of explosion due to hydrogen gas, and should be handled with care. Monitor hydrogen gas leaks in parking lots where fuel cell vehicles are parked. It needs to be detected.
水素ガス漏洩を監視及び判別する技術として、特許文献1は、絶縁基板の表面上に一対の電極及び検知膜を積層し、絶縁基板の裏面に加熱ヒータを有する水素ガス検知センサを開示する。検知膜は、水素ガスを吸着してプロトン(H+)及び電子(e)に解離する触媒と、プロトン(H+)及び電子(e)の反応にて導電性を増加する金属酸化物で構成される。
As a technique for monitoring and discriminating hydrogen gas leakage,
一方、燃料炎を検知する技術として、特許文献2は、赤外線センサを開示する。赤外線センサは、火炎の熱源から放射される赤外線を感知することで火炎を検知する。赤外線センサを使用することで、出火を検知でき、迅速な対応をとることができ、結果として二次災害の予防に役立つ。
On the other hand,
駐車場等の施設において水素燃料電池が装備された水素燃料電池車が駐車されていた場合、水素燃料電池からの不意の水素ガス漏洩を発見する必要がある。また、自動車への落雷や、車の点検作業などにより発生するスパーク等によって漏洩した水素ガスに引火すると、爆発などの重大事故を引き起こすことにもなる。 When a hydrogen fuel cell vehicle equipped with a hydrogen fuel cell is parked in a facility such as a parking lot, it is necessary to detect an unexpected hydrogen gas leak from the hydrogen fuel cell. In addition, ignition of hydrogen gas leaked by lightning strikes on automobiles, sparks generated by vehicle inspection work, etc. may cause serious accidents such as explosions.
しかし、特許文献1では、水素ガスの検知に際し、金属膜を加熱ヒータにて加熱するため、金属膜の劣化を起こし、水素ガス検知の応答性及び信頼性に劣る。
However, in
また、水素炎は、ほとんど無色であり、赤外線を放射しないため、特許文献2の赤外線センサでは、水素炎を検知することは困難であるという問題がある。
Further, since the hydrogen flame is almost colorless and does not emit infrared rays, the infrared sensor of
本考案に係る請求項1は、基板、前記基板表面上に形成され、水素原子を吸蔵して着色するガスクロミック金属薄膜、及び前記ガスクロミック金属薄膜表面上に担持され、水素ガスを吸着して水素原子に解離する水素ガス検知素子と、前記ガスクロミック金属薄膜の色を識別し、識別した色を色電気信号に変換して出力する色識別手段と、前記色電気信号を入力し、前記色電気信号の変化に基づいて水素ガス漏洩を判別する水素判別手段と、を備えることを特徴とする光学式水素ガス検知スイッチが設けられてなることを特徴とする水素ガス漏洩の発生を監視及び判別する手段を備えた駐車場等施設である。 According to a first aspect of the present invention, there is provided a substrate, a gas chromic metal thin film that is formed on the surface of the substrate, and absorbs and colors hydrogen atoms, and is supported on the surface of the gas chromic metal thin film, and adsorbs hydrogen gas. A hydrogen gas detecting element dissociating into hydrogen atoms, a color identifying means for identifying a color of the gas chromic metal thin film, converting the identified color into a color electric signal, and outputting the color electric signal; And an optical hydrogen gas detection switch characterized by comprising a hydrogen discrimination means for discriminating hydrogen gas leak based on a change in electrical signal, and monitoring and discriminating the occurrence of hydrogen gas leak It is a facility such as a parking lot equipped with means to do this.
本考案に係る請求項2は、前記水素判別手段は、空気雰囲気における前記ガスクロミック金属薄膜の色を示す基準色電気信号を記憶する信号記憶部と、前記色電気信号から前記基準色電気信号を減じて差分電気信号を演算する信号演算部と、水素ガス濃度を示す判別電気信号を設定する判別信号設定部と、前記差分電気信号及び前記判別電気信号を比較し、前記差分電気信号が前記判別電気信号以上であると、水素ガス漏洩と判別する水素漏洩判別部と、を備えることを特徴とする請求項1に記載の水素ガス漏洩の発生を監視及び判別する手段を備えた駐車場等施設である。
According to a second aspect of the present invention, the hydrogen determination unit includes a signal storage unit that stores a reference color electrical signal indicating a color of the gas chromic metal thin film in an air atmosphere, and the reference color electrical signal from the color electrical signal. A signal calculation unit that calculates a difference electric signal by subtracting, a determination signal setting unit that sets a determination electric signal indicating a hydrogen gas concentration, and the difference electric signal and the determination electric signal are compared. 2. A facility such as a parking lot having a means for monitoring and discriminating the occurrence of hydrogen gas leak according to
本考案に係る請求項3は、前記色識別手段は、発光素子と、前記発光素子の発光を前記触媒金属薄膜から前記ガスクロミック金属薄膜に照射する投光レンズと、三原色の可視光を受光し、前記三原色の可視光波長の光強度を前記色電気信号に変換して出力する受光素子と、前記ガスクロミック金属薄膜からの光を集光し、前記受光素子に導入する受光レンズと、を備えることを特徴とする請求項1又は2に記載の水素ガス漏洩の発生を監視及び判別する手段を備えた駐車場等施設である。
According to a third aspect of the present invention, the color identification means receives a light emitting element, a light projecting lens that irradiates the gas chromic metal thin film from the catalyst metal thin film with light emitted from the light emitting element, and receives visible light of three primary colors. A light receiving element that converts the light intensity of the visible light wavelengths of the three primary colors into the color electric signal and outputs the light, and a light receiving lens that collects light from the gaschromic metal thin film and introduces the light into the light receiving element. A facility such as a parking lot provided with means for monitoring and discriminating the occurrence of hydrogen gas leakage according to
本考案に係る請求項4は、前記基板は、透明基板とされ、前記受光レンズは、前記ガスクロミック金属薄膜から前記透明基板を透過する光を集光することを特徴とする請求項3に記載の水素ガス漏洩の発生を監視及び判別する手段を備えた駐車場等施設である。 According to a fourth aspect of the present invention, the substrate is a transparent substrate, and the light receiving lens condenses light transmitted through the transparent substrate from the gas chromic metal thin film. It is a facility such as a parking lot provided with means for monitoring and discriminating the occurrence of hydrogen gas leakage.
本考案に係る請求項5は、前記色識別手段は、前記発光素子の発光を前記投光レンズに伝送する発光側光ファイバ素子と、前記受光レンズの集光を前記受光素子に伝送する受光側光ファイバ素子と、を備えることを特徴とする請求項3又は4に記載の水素ガス漏洩の発生を監視及び判別する手段を備えた駐車場等施設である。
According to a fifth aspect of the present invention, the color identification means includes a light-emitting side optical fiber element that transmits light emitted from the light-emitting element to the light projecting lens, and a light-receiving side that transmits light collected from the light-receiving lens to the light receiving element. A facility such as a parking lot provided with means for monitoring and discriminating occurrence of hydrogen gas leakage according to
本考案に係る請求項6は、紫外線光を透過し、不活性ガスを密封するガス容器と、
前記ガス容器内に気密に配置されるアノードと、前記ガス容器内に気密に配置され、前記紫外線光にて光電子を前記アノードに放出するカソードと、前記アノード及び前記カソード間にパルス電圧を印加し、前記アノードから前記カソードに流れる電流に基づき、前記水素炎を検出する制御手段と、を備え、前記アノード及び前記カソードは、アノード平板電極、カソード平板電極で構成され、前記各平板電極の表面を対峙して平行配置され、及び前記各平板電極の表面間に間隔を空けて配置され、前記アノードは、前記アノード平板電極の表裏面に開口し、当該アノード平板電極を貫通する複数の電極穴を有する水素炎検知器を備えることを特徴とする水素ガス漏洩の発生を監視及び判別する手段を備えた駐車場等施設である。
Claim 6 according to the present invention comprises a gas container that transmits ultraviolet light and seals an inert gas;
A pulse voltage is applied between the anode and the cathode, an anode that is hermetically disposed in the gas container, a cathode that is hermetically disposed in the gas container, and emits photoelectrons to the anode by the ultraviolet light. And a control means for detecting the hydrogen flame based on a current flowing from the anode to the cathode, wherein the anode and the cathode are composed of an anode plate electrode and a cathode plate electrode, and the surface of each plate electrode is Oppositely arranged in parallel and spaced apart from the surface of each plate electrode, the anode has a plurality of electrode holes that open on the front and back surfaces of the anode plate electrode and penetrate the anode plate electrode. It is a facility such as a parking lot equipped with means for monitoring and discriminating the occurrence of hydrogen gas leakage, characterized by comprising a hydrogen flame detector.
駐車場等施設は、屋根のある駐車場、立体式駐車場、屋根のない駐車場であってもよい。また駐車場等施設は公共の駐車場であってもよく、個人宅の駐車場であってもよい。さらに、駐車場等施設はガソリンスタンドや水素ガスステーションにおける車の一時駐車スペースであってもよい。特に、個人宅の駐車場においては、家庭用水素燃料電池が設置されている場合に、当該家庭用水素燃料電池からの水素ガスの漏洩及び水素炎の発生が検知できることとしてもよい。 The facility such as a parking lot may be a parking lot with a roof, a three-dimensional parking lot, or a parking lot without a roof. The facility such as a parking lot may be a public parking lot or a private parking lot. Furthermore, the facility such as a parking lot may be a temporary parking space for a car at a gas station or a hydrogen gas station. In particular, in a private parking lot, when a home hydrogen fuel cell is installed, leakage of hydrogen gas from the home hydrogen fuel cell and generation of a hydrogen flame may be detected.
また、水素ガス漏洩の発生を監視及び判別する手段を備えた駐車場等施設に備えられる光学式水素ガス検知スイッチ及び水素炎検知器は、それぞれ複数設けられても好ましい。光学式水素ガス検知スイッチを複数設置すれば水素ガスが広範囲にわたって漏洩した場合にも検知することが可能となる。また、水素炎検知器を複数設置すれば水素ガス漏洩の発生を監視及び判別する手段を備えた駐車場等施設に駐車される車の向きが異なっても水素炎を検知することが可能となる。 Further, it is preferable that a plurality of optical hydrogen gas detection switches and hydrogen flame detectors provided in a facility such as a parking lot provided with means for monitoring and discriminating the occurrence of hydrogen gas leakage are provided. If a plurality of optical hydrogen gas detection switches are installed, it is possible to detect even when hydrogen gas leaks over a wide range. If a plurality of hydrogen flame detectors are installed, it is possible to detect hydrogen flames even if the direction of the vehicle parked in a facility such as a parking lot provided with means for monitoring and discriminating the occurrence of hydrogen gas leakage is different. .
本考案に係る請求項1では、色識別手段にて、ガスクロミック金属薄膜の色を識別し、識別した色を色電気信号に変換して水素判別手段に出力する。水素ガス非漏洩(空気雰囲気)及び水素ガス漏洩(水素ガス雰囲気)では、ガスクロミック金属薄膜の色は相異し、色識別手段から出力される色電気信号も相異する。従って、水素判別手段にて、色電気信号の変化を監視することで、色電気信号の変化に基づいて水素ガス漏洩を判別できる。
これにより、本考案に係る請求項1によれば、水素ガス検知素子を加熱等することなく、ガスクロミック金属薄膜の色を識別するだけで、水素ガス非漏洩又は水素ガス漏洩を光学的に検知でき、水素ガス検知素子の劣化を抑制して、駐車場等施設における水素ガス検知の応答性及び信頼性を向上することが可能となる。
なお、「色」とは、色彩、濃淡、艶を意味し、以下、「色」には色彩、濃淡、艶を含む。
According to the first aspect of the present invention, the color identifying means identifies the color of the gas chromic metal thin film, converts the identified color into a color electric signal, and outputs it to the hydrogen identifying means. In the hydrogen gas non-leakage (air atmosphere) and the hydrogen gas leak (hydrogen gas atmosphere), the color of the gas chromic metal thin film is different, and the color electric signals output from the color identification means are also different. Therefore, by monitoring the change in the color electrical signal by the hydrogen discrimination means, it is possible to determine the hydrogen gas leakage based on the change in the color electrical signal.
Thereby, according to
Note that “color” means color, light and shade, and “color” includes color, light and shade, and gloss.
本考案に係る請求項2によれば、請求項1の効果に加えて、差分電気信号及び判別電気信号を比較することで、駐車場における水素ガス漏洩を判別できる。
基準色電気信号は、空気雰囲気の水素ガス測定点に水素ガス検知素子を配置し、色識別手段にてガスクロック金属薄膜の色を識別し、空気雰囲気中における識別色を基準色電気信号に変換して信号記憶部に記憶することができる。判別信号部にて、水素ガス濃度に応じて判別電気信号を設定できる。
According to
For the reference color electrical signal, a hydrogen gas detection element is placed at the hydrogen gas measurement point in the air atmosphere, the color of the gas clock metal thin film is identified by the color identification means, and the identification color in the air atmosphere is converted to the reference color electrical signal And can be stored in the signal storage unit. In the discrimination signal section, a discrimination electric signal can be set according to the hydrogen gas concentration.
本考案に係る請求項3によれば、請求項1及び請求項2の効果に加えて、受光素子は、ガスクロミック金属薄膜にて反射する三原色の可視光、又はガスクロミック金属薄膜を透過する三原色の可視光を受光し、三原色の可視光波長の光強度を色電気信号に変換して水素判別手段に出力する。これにより、駐車場等施設における水素ガス漏洩をガスクロミック金属薄膜の色を示す可視光波長の光強度(色電気信号)に基づいて判別できる。 According to the third aspect of the present invention, in addition to the effects of the first and second aspects, the light receiving element has three primary colors that are reflected by the gas chromic metal thin film or three primary colors that are transmitted through the gas chromic metal thin film. Is received, and the light intensity of the visible light wavelengths of the three primary colors is converted into a color electric signal and output to the hydrogen discrimination means. Thereby, the hydrogen gas leakage in facilities, such as a parking lot, can be discriminate | determined based on the light intensity (color electrical signal) of the visible light wavelength which shows the color of a gas chromic metal thin film.
本考案に係る請求項4によれば、請求項3の効果に加えて、投光レンズと受光レンズの間に水素ガス検知素子を配置して、ガスクロミック金属薄膜から透明基板(基板)を透過する光を受光レンズにて集光できる。 According to the fourth aspect of the present invention, in addition to the effect of the third aspect, a hydrogen gas detection element is disposed between the light projecting lens and the light receiving lens, and the transparent substrate (substrate) is transmitted from the gaschromic metal thin film. Can be collected by the light receiving lens.
本考案に係る請求項5によれば、請求項3及び請求項5の効果に加えて、発光側光ファイバ素子及び受光側ファイバ素子は、投光レンズ、受光レンズ及び水素ガス検知素子とともに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、受光素子及び水素判別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がある。発光側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, in addition to the effects of the third and fifth aspects, the light-emitting side optical fiber element and the light-receiving side fiber element include hydrogen gas together with the light projecting lens, the light receiving lens, and the hydrogen gas detecting element. The light emitting element, the light receiving element, and the hydrogen discrimination means can be arranged outside the hydrogen 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 side 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.
本考案に係る請求項6によれば、水素炎から放射される紫外線光は、ガス容器を透過して、カソードに入射(衝突)する。カソードは、紫外線光の入射による光電効果にて、光電子をアノードに向けて放出する。アノード及びカソード間にパルス電圧を印加することで、アノードからカソードに向けて放電電流を流す。制御手段は、放電電流に基づき、水素炎を検知(判別)する。
このように、本考案に係る請求項6では、水素炎の紫外線光によるアノード及びカソード間の放電効果を利用して、水素炎を検知でき、駐車場等施設における燃料電池及び燃料電池自動車からの水素による出火事故が発生しても、迅速に消火活動(初期消火活動)に移行でき、及び二次災害を防止することができる。
本考案の請求項6では、アノード及びカソードを平板電極で構成することで、カソード平板電極の表面全体から十分な光電子をアノード平板電極の表面全体に向けて放出できるので、各平板電極の表面間の間隔を大きくしても、感度良く、アノード及びカソード間に放電電流を流して水素炎を検知できる。また、アノード平板電極は、複数の電極穴を有しているので、水素炎から放射される紫外線光はアノード平板電極で遮光されることなく、各電極穴を通してカソード平板電極に入射できる。
According to the sixth aspect of the present invention, the ultraviolet light emitted from the hydrogen flame passes through the gas container and enters (collises) the cathode. The cathode emits photoelectrons toward the anode by the photoelectric effect caused by the incidence of ultraviolet light. By applying a pulse voltage between the anode and the cathode, a discharge current flows from the anode toward the cathode. The control means detects (discriminates) the hydrogen flame based on the discharge current.
Thus, in claim 6 according to the present invention, the hydrogen flame can be detected by utilizing the discharge effect between the anode and the cathode due to the ultraviolet light of the hydrogen flame, and from the fuel cell and the fuel cell vehicle in the facility such as a parking lot. Even if a fire accident due to hydrogen occurs, it is possible to quickly shift to fire fighting activities (initial fire fighting activities) and prevent secondary disasters.
According to the sixth aspect of the present invention, since the anode and the cathode are constituted by the plate electrodes, sufficient photoelectrons can be emitted from the entire surface of the cathode plate electrode toward the entire surface of the anode plate electrode. Even if the interval is increased, the hydrogen flame can be detected with high sensitivity by passing a discharge current between the anode and the cathode. Further, since the anode plate electrode has a plurality of electrode holes, the ultraviolet light emitted from the hydrogen flame can enter the cathode plate electrode through each electrode hole without being blocked by the anode plate electrode.
本考案において水素ガス漏洩の発生を監視及び判別する手段を備えた駐車場等施設に設置される光学式水素ガス検知スイッチXについて、図1乃至図6を参照して説明する。
なお、光学式水素ガス検知スイッチXの具体的形態として、第1乃至第3実施形態の光学式水素ガス検出スイッチX1〜X3について説明する。
An optical hydrogen gas detection switch X installed in a facility such as a parking lot provided with means for monitoring and discriminating the occurrence of hydrogen gas leakage in the present invention will be described with reference to FIGS.
As specific forms of the optical hydrogen gas detection switch X, the optical hydrogen gas detection switches X1 to X3 of the first to third embodiments will be described.
<第1実施形態>
第1実施形態の光学式水素ガス検知スイッチについて、図1乃至図6を参照して説明する。
<First Embodiment>
The optical hydrogen gas detection switch according to the first embodiment will be described with reference to FIGS.
図1乃至図3において、第1実施形態の光学式水素ガス検知スイッチX1(以下、「光学式水素ガス検知スイッチX1」という)は、装置筐体1、水素ガス検知素子2、色識別手段3、水素判別手段5、及び警報手段6を備える。
1 to 3, an optical hydrogen gas detection switch X1 (hereinafter referred to as “optical hydrogen gas detection switch X1”) of the first embodiment includes an
装置筐体1は、図2に示すように、前後板11,12、左右板13,14、天井板15及び底板16にて直方箱体に形成され、内部空間Kを有する。
装置筐体1は、開口窓17、載置台18及び網板19を有する。開口窓17は、右板14に形成され、内部空間K及び装置筐体1外部を連通する。載置台18は装置筐体1の内部空間Kに配置され、底体15に固定される。網板19は、装置筐体1の内部空間Kに配置され、開口窓17を覆う。網板19は、装置筐体1の右板14に取外自在として固定される。
As shown in FIG. 2, the
The
水素ガス検知素子2は、図1乃至図3に示すように、基板21、ガスクロミック金属薄膜22及び触媒金属薄膜23で構成される。
As shown in FIGS. 1 to 3, the hydrogen
基板21は、図1乃至図3に示すように、非晶質の石英ガラス(SiO2)、又はアルミニウム(Al)又は鉄(Fe)等の金属、セラミックでなる。基板21としては、例えば、石英ガラスを使用して、透明基板とする。
As shown in FIGS. 1 to 3, the
ガスクロミック金属薄膜22は、図1乃至図3に示すように、水素原子(H+:プロトン)を吸蔵して着色する。ガスクロミック金属膜22としては、酸化物系金属であって、酸化モリブテン(MoOX)、酸化タングステン(WOx)、酸化タンタル(TaOx)、酸化チタン(TiOx)、酸化バナジウム(VOx)、酸化クロム(CrOx)、酸化ジルコニア(ZrOx)、酸化ハウニウム(HfOx)又は酸化イットリウム(YOx)である。
ガスクロミック金属薄膜22として、例えは三酸化タングステン薄膜(WO3)を使用する。三酸化タングステン薄膜(WO3)は、水素原子(H+)を吸蔵すると、薄緑色(水素原子吸蔵前)から濃青色に着色(変色)する。三酸化タングステン薄膜は、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、基板21表面上に堆積(担持)する。
As shown in FIGS. 1 to 3, the gas chromic metal
For example, a tungsten trioxide thin film (WO 3 ) is used as the gaschromic metal
触媒金属薄膜23は、図1乃至図3に示すように、ガスクロミック金属薄膜22の表面上に担持(堆積)され、水素ガス(H2:水素分子)を吸着して水素原子(H+:プロトン)に解離する。
触媒金属薄膜としては、白金(Pt)、パラジウム(Pd)、ニッケル(Ni)、ロジウム(Rh)、イリジウム(Ir)又はルテニウム(Ru)である。
触媒金属薄膜23の担持(堆積)は、高周波スパッタリング法、直流スパッタイング法、分子線エピタキシ法又は真空蒸着法で実行でき、例えは、膜厚:30nm〜50nmの透明薄膜としてガスクロミック金属薄膜22(酸化タングステン薄膜)の表面上に密着させる。
触媒金属薄膜23としては、例えば、白金薄膜(Pt)を使用し、上記各スパッタリング法にて三酸化タングステン薄膜(WO3)の表面上に担持(堆積)する。
As shown in FIGS. 1 to 3, the catalytic metal
The catalytic metal thin film is platinum (Pt), palladium (Pd), nickel (Ni), rhodium (Rh), iridium (Ir) or ruthenium (Ru).
The catalytic metal
As the catalytic metal
水素ガス検知素子2は、酸化モリブテン(MoOx)、酸化タングステン(WOx)、酸化タンタル(TaOx)、酸化チタン(TiOx)、酸化バナジウム(VOx)、酸化クロム(CrOx)、酸化ジルコニア(ZrOx)、酸化ハウニウム(HfOx)又は酸化イットリウム(YOx)から任意の一のガスクロミック金属薄膜22を選択し、及び白金(Pt)、パラジウム(Pd)、ニッケル(Ni)、ロジウム(Rh)、イリジウム(Ir)又はルテニウム(Ru)から任意の一の触媒金属薄膜23を選択し、選択したガスクロミック金属薄膜22及び触媒金属薄膜23にて構成される。
The hydrogen
水素ガス検知素子2は、図2に示すように、装置筐体1の内部空間Kに配置される。水素ガス検知素子2は、基板21を載置台18上に積載し、載置台18に取外自在として固定される。水素ガス検知素子2は、触媒金属膜23(白金薄膜)を装置筐体1の天井板15に対峙して配置される。
As shown in FIG. 2, the hydrogen
色識別手段3は、水素ガス検知素子2のガスクロミック金属薄膜22の色(色彩)を識別(判別)し、識別した色を色電気信号f1に変換して出力する。なお、「色」とは、色彩、濃淡、艶を意味し、以下、「色」には色彩、濃淡、艶を含む。
色識別手段3は、図1に示すように、色識別センサ(カラーセンサ)で構成され、発光ユニット31及び受光ユニット32を備える。
The color identification means 3 identifies (discriminates) the color (color) of the gas chromic metal
As shown in FIG. 1, the
発光ユニット31は、投光レンズ33、発光素子34及び発光側光ファイバ素子37で構成される。
The
投光レンズ33は、発光素子34の発光(光)を触媒金属薄膜23(白金薄膜)からガスクロミック金属薄膜22(三酸化タングステン薄膜)に照射する。投光レンズ33は、図1及び図2に示すように、装置筐体1の内部空間Kに配置される。投光レンズ33は、装置筐体1の後板12側に配置される。投光レンズ33は、水素ガス検知素子2の触媒金属薄膜23(白金薄膜)に対峙し、及び触媒金属薄膜23に間隔を隔てて装置筐体1の天井板15側に配置される。
The
発光素子34は、例えば、白色発光する発光ダイオード(LED:Light Emitting Diode)でなる(以下、「発光ダイオード34」という)。発光ダイオード34は、LED駆動回路35に電気的に接続される。LED駆動部35は、LED電源36に電気的に接続される。
The
発光側光ファイバ素子37は、ガラスファイバ、ポリファイバであり、例えば光ファイバケーブルとして使用する。
発光側光ファイバ素子37は、発光ダイオード34及び投光レンズ33を光学的に接続し、発光ダイオード32の発光(光)を投光レンズ33に伝送する。投光レンズ33は、発光側光ファイバ素子37にて伝送される光を触媒金属薄膜23(白金薄膜)に照射する。発光側光ファイバ素子37は、装置筐体1の天井板15を挿通して、装置筐体1の内部空間Kに配置され、投光レンズ33に光学的に接続される。発光側光ファイバ素子37は、装置筐体1外部に引出されて、装置筐体1外側にて発光ダイオード34に光学的に接続される。
The light-emitting side
The light emitting side
受光ユニット32は、受光レンズ38、受光素子39及び受光側ファイバ素子41で構成される。
The
受光レンズ38は、ガスクロミンク金属薄膜22(三酸化タングステン薄膜)からの光を集光して、受光素子39に導入する。受光レンズ38は、図1及び図2に示すように、装置筐体1の内部空間Kに配置される。受光レンズ38は、投光レンズ33に並列され、装置筐体1の前板11側に配置される。受光レンズ38は、水素ガス検知素子2の触媒金属薄膜23(白金薄膜)に対峙し、及び触媒金属薄膜23に間隔を隔てて装置筐体1の天井板15側に配置される。
The
受光素子39は、例えば、フォトトランジスタで構成される(以下、「フォトトランジスタ39」という)。フォトトランジスタ39は、可視光の波長範囲(380nm〜780nm)において、三原色(赤色、緑色、青色)の可視光を受光し、三原色の可視光波長の光強度を色電気信号f1(光電流)に変換して出力する。フォトトランジスタ39は、信号増幅部40を通して水素判別手段5に電気的に接続される。信号増幅部40は、色電気信号f1を増幅して水素判別手段5に出力する。
これにより、フォトトランジスタ39は、可視光波長の光強度にてガスクロミック金属薄膜22の色を識別し、識別した色の光強度を色電気信号f1に変換する。
The
Thereby, the
受光側光ファイバ素子41は、ガラスファイバ、ポリファイバであり、例えば光ファイバケーブルとして使用する。
受光側光ファイバ素子41は、フォトダイオード39及び受光レンズ38を光学的に接続し、受光レンズ38にて集光された光をフォトダイオード39に伝送する。受光側光ファイバ素子41は、装置筐体1の天井板15を挿通して、装置筐体1の内部空間Kに配置され、受光レンズ38に光学的に接続される。受光側光ファイバ素子41は、装置筐体1外部に引出されて、装置筐体1外側にてフォトトランジスタ39に光学的に接続される。
The light receiving side
The light receiving side
色識別手段3において、投光レンズ38及び受光レンズ38は、図1に示すように、装置ユニット容器45内に収容する。ユニット容器45は、装置筐体11の内部空間Kに配置され、各レンズ33…38を触媒金属薄膜23(白金薄膜)に対峙する。
In the color identification means 3, the
水素判別手段5は、色電気信号f1を入力し、色電気信号f1の変化に基づいて水素漏洩を判別する。
水素判別手段5は、図1に示すように、制御部51、信号記憶部52、信号演算部53、判別信号設定部54、水素漏洩判別部55、及び入力部56を備える。
The hydrogen determination means 5 receives the color electric signal f1 and determines hydrogen leakage based on the change of the color electric signal f1.
As shown in FIG. 1, the
制御部51は、色信号増幅部40を通してフォトトランジスタ39に電気的に接続される。制御部51は、信号記憶部53、信号演算部53及び入力部56に電気的に接続される。
また、制御部51は、LED駆動部35に電気的に接続され、LED駆動部35に発光電気信号fdを出力する。
The
The
信号記憶部52は、基準色電気信号f2をデータとして記憶する。基準色電気信号f2は、空気雰囲気(水素ガス非漏洩)におけるガスクロミック金属薄膜22(三酸化タングステン薄膜)の色(薄緑色)を示す色電気信号である。
The
信号演算部53は、基準色電気信号f2から色電気信号f1を減算して、差分電気信号f3の絶対値(f3=|f2−f1|)を演算する。信号演算部53は、水素漏洩判別部55に電気的に接続され、差分電気信号f3を水素漏洩判別部55に出力する。
The
判別信号設定部54は、水素ガス濃度を示す判別電気信号fhを設定する。判別信号設定部55は、例えば、可変抵抗器54Aで構成され、主電源57に電気的に接続される。判別信号設定部54において、可変抵抗器54Aの抵抗値を変更することで、判別電気信号fh(電流)を変動する。
判別電気信号fh(電流)は、基準色電気信号f2(電流)を零として、判別(検出)する水素ガス濃度に応じて設定される。
判別する水素ガス濃度を高くする際は、可変抵抗値54Aの抵抗値を小さくして、判別電気信号fh(電流)を大きくし、逆に判別する水素ガス濃度を小さくする際は、可変抵抗器54Aの抵抗値を大きくして、判別電気信号fh(電流)を小さくする。
判別信号設定部54Aは、水素漏洩判別部55に電気的に接続され、判別電気信号fhを水素漏洩判別部55に出力する。
The determination
The discrimination electric signal fh (current) is set according to the hydrogen gas concentration to be discriminated (detected) with the reference color electric signal f2 (current) being zero.
When increasing the hydrogen gas concentration to be determined, the resistance value of the
The determination
水素漏洩判別部55は、差分電気信号f3及び判別電気信号fhを比較して、差分電気信号f3が判別電気信号fn以上であると、水素ガス漏洩と判別する。
水素漏洩判別部55は、警報装置6に電気的に接続され、警報電気信号fkを警報装置6に出力する。
The hydrogen
The hydrogen
入力部56は、基準色電気信号の設定スイッチ56Aを有し、制御部51に電気的に接続される。入力部56は、設定スイッチ56Aの操作に基づいて、取得電気信号f4を制御部51に出力する。
The
警報手段5(警報装置)は、図1に示すように、水素漏洩藩閥部55から警報電気信号fkを入力して、警報を発する。警報装置5は、警笛、ベル又は表示灯等で構成され、水素漏洩判別部55に電気的に接続される。
As shown in FIG. 1, the alarm means 5 (alarm device) inputs an alarm electric signal fk from the
<水素ガス漏洩の監視、判別(検知)>
次に、光学式水素ガス検知スイッチX1による、水素ガス(H2)漏洩の監視、判別(検知)について、図1及び図3を参照して説明する。
なお、説明の便宜上、図1は、ガス監視領域Yに水素ガス(H2)が漏洩していない空気雰囲気(以下、「水素ガス非漏洩」という)であり、図3は、ガス監視領域Yに水素ガス(H2)が漏洩する水素ガス雰囲気(以下、「水素ガス漏洩」という)である。なお、ガス監視領域Yとは、水素ガス漏洩で爆発の危険がある領域である。
<Monitoring and discrimination (detection) of hydrogen gas leakage>
Next, monitoring and discrimination (detection) of hydrogen gas (H 2 ) leakage by the optical hydrogen gas detection switch X1 will be described with reference to FIGS.
For convenience of explanation, FIG. 1 shows an air atmosphere in which hydrogen gas (H 2 ) does not leak into the gas monitoring region Y (hereinafter referred to as “hydrogen gas non-leakage”), and FIG. This is a hydrogen gas atmosphere in which hydrogen gas (H 2 ) leaks (hereinafter referred to as “hydrogen gas leak”). The gas monitoring area Y is an area where there is a risk of explosion due to hydrogen gas leakage.
図1において、光学式水素ガス検知スイッチX1は、装置筐体11を、例えば、製造工場の水素ガス(H2)を使用する工程、設備等の水素ガス監視領域Yに配置する。
これにより、水素ガス検知素子2、投光レンズ33及び受光レンズ18は、水素ガス非漏洩であって、空気雰囲気中に曝される。
In FIG. 1, the optical hydrogen gas detection switch X1 arranges the
Thereby, the hydrogen
光学式水素ガス検知スイッチX1において、発光ダイオード34、フォトトランジスタ39、信号増幅部40、LED駆動部35、LED電源36、水素判別手段5、主電源57及び警報装置6を水素ガス監視領域Y以外の非監視領域Zに配置することができる。非監視領域Zは、例えば水素ガス爆発の影響を受けない領域であって、ガス監視領域Yから離れた安全な領域である。
このとき、投光レンズ33は、水素監視領域Y及び非監視領域Zに延設する発光側光ファイバ素子37にて発光ダイオード34に光学的に接続される。また、受光レンズ38も受光側光ファイバ素子41にて受光素子39に光学的に接続される。
In the optical hydrogen gas detection switch X1, the
At this time, the
水素ガス漏洩を監視する者(以下、監視者)という)は、主電源57を「ON」し、更に判別信号設定部54において、可変抵抗器54Aの抵抗値を変更(選択)して、判別(検知)する水素ガス濃度に応じた判別電気信号fnに設定する。
A person who monitors hydrogen gas leakage (hereinafter referred to as a supervisor) turns on the
続いて、監視者は、入力部56の設定スイッチ56Aを操作する。入力部56は、設定スイッチ56Aの操作に基づき、取得電気信号f4を制御部51に出力する。
Subsequently, the supervisor operates the setting
水素判別手段5において、制御部51は、取得電気信号f4を入力すると、LED駆動部35に発光電気信号fdを出力する。LED駆動部35は、発光ダイオード34を発光する。
発光ダイオード34の発光(光)は、発光側光ファイバ素子37にて投光レンズ33に伝送される。投光レンズ33は、発光ダイオード34の発光(光)を水素ガス検知素子2の触媒金属薄膜23(白金薄膜)に照射する。
In the hydrogen determination means 5, the
Light emission (light) of the
図1の水素ガス非漏洩(空気雰囲気)において、水素ガス検知素子2は、水素ガス(H2)雰囲気に曝されていない。これにより、ガスクロミック金属薄膜22は着色せず、三酸化タングステン薄膜は、着色(濃青色)することなく、薄緑色(水素原子吸蔵前)のままである。
水素ガス検知素子2において、ガスクロミック金属薄膜22は、触媒金属薄膜23からの光を反射(反射光)する。反射光は、受光レンズ38にて集光され、受光側光ファイバ素子41にてフォトトランジスタ39に伝送される。
In the hydrogen gas non-leakage (air atmosphere) of FIG. 1, the hydrogen
In the hydrogen
続いて、フォトトランジスタ39は、三原色の可視光を受光し、三原色の可視光波長の光強度を色電気信号f1に変換して信号増幅部40に出力する。信号増幅部40は、色電気信号f1を増幅して水素判別手段5(制御部51)に出力する。
制御部51は、色電気信号f1を入力すると、基準電気信号f2(データ)として信号記憶部52に記憶する。
Subsequently, the
When the color electric signal f1 is input, the
続いて、水素ガス非漏洩において、制御部51は、更に色電気信号f1を入力すると、基準色電気信号f2を信号記憶部52から読出し、色電気信号f1及び基準色電気信号f2を信号演算部53に出力する。
信号演算部53は、各色電気信号f1,f2を入力すると、差分電気信号f3の絶対値(f3=|f2−f1|)を演算し、差分電気信号f3を水素漏洩判別部55に出力する。また、判別信号設定部54は、判別電気信号fnを水素漏洩判別部55に出力する。
Subsequently, when hydrogen gas is not leaked, when the color electric signal f1 is further input, the
When the color electric signals f1 and f2 are input, the
水素漏洩判別部55は、差分電気信号f3及び判別電気信号fnを入力すると、差分電気信号f3及び判別電気信号fnを比較する。
水素ガス非漏洩において、差分電気信号f3は判別電気信号fn未満(f3<fn)となるので、水素漏洩判別部55は、水素ガス非漏洩と判別し、警報電気信号fkを警報装置6に出力しない。
The hydrogen
When the hydrogen gas is not leaked, the differential electrical signal f3 is less than the discrimination electrical signal fn (f3 <fn), so the hydrogen
水素ガス非漏洩において、警報装置6は、水素漏洩判別部55から警報電気信号fkを入力しないので、警報を発しない。
When hydrogen gas is not leaked, the alarm device 6 does not input an alarm electric signal fk from the hydrogen
図3の水素ガス漏洩において、水素ガス(H2)は、ガス監視領域Yに充満し、開口窓17及び網板19から装置筐体11の内部空間Kに流入する(図2及び図3参照)。
装置筐体11内において、水素ガス検知素子2は、水素ガス雰囲気に曝され、触媒金属薄膜23は水素ガス(H2)を吸着して、水素ガス(H2)を水素原子(H+:プロトン)及び電子に解離する。水素原子は、触媒金属薄膜23からガスクロミック金属薄膜23に拡散される。ガスクロミック金属薄膜23は、還元反応(還元作用)によって着色する。例えば、三酸化タングステン薄膜は、還元反応(還元作用)によって、化学式:WO3(薄緑色)からは化学式:HxWOとなり、濃青色に着色する[図3(b)参照]。
発光ダイオード34の発光(光)は、図3に示すように、投光レンズ37から水素ガス検知素子2に照射され、ガスクロミック金属薄膜22にて受光レンズ38に反射される。反射光は、受光レンズ38にて集光され、発光側光ファイバ素子41にてフォトトランジスタ37に伝送(導入)される。
In the hydrogen gas leakage of FIG. 3, the hydrogen gas (H 2 ) fills the gas monitoring region Y and flows into the internal space K of the
In the
As shown in FIG. 3, the light emission (light) of the
水素ガス漏洩において、フォトトランジスタ39は、図3に示すように、発光側光ファイバ素子41に伝送される三原色の可視光を受光し、三原色の可視光波長の光強度を色電気信号f1に変換する。このとき、色電気信号f1は、基準色電気信号f2と相違(f1≠f2)し、例えばf1>f2の関係となる。フォトトランジスタ39は、色電気信号f1を信号増幅部40に出力し、信号増幅部40は色電気信号f1を増幅して制御部51に出力する。
In the hydrogen gas leakage, as shown in FIG. 3, the
続いて、水素判別手段5において、制御部51は、基準色電気信号f2を信号記憶部52から読出し、色電気信号f1及び基準色電気信号f2を信号演算部53に出力する。
Subsequently, in the
信号演算部53は、各色電気信号f1,f2を入力すると、差分電気信号f3の絶対値を演算する。水素ガス漏洩において、色電気信号f1≠基準色電気信号f2の関係であり、差分電気信号f3は零とならない。
信号演算部53は、差分電気信号f3を水素漏洩判別部55に出力する。
When the color electric signals f1 and f2 are input, the
The
水素ガス漏洩において、水素漏洩判別部55は、差分電気信号f3を入力すると、差分電気信号f3及び判別電気信号fnを比較する。
水素漏洩判別部55は、差分電気信号f3が判定電気信号fn以上(f3≧fn)であると、水素ガス漏洩と判別する。このとき、ガス監視領域Yの水素ガス濃度は、判別する水素ガス濃度以上となっている。
一方、水素漏洩判別部55は、差分電気信号f3が判別電気信号fn未満(f3<fn)であると、水素ガス非漏洩と判別する。このとき、ガス監視領域Yの水素ガス濃度は、判別する水素ガス濃度未満となっている。
続いて、水素漏洩判別部55は、水素ガス漏洩と判別すると、警報電気信号fkを警報装置6に出力する。
In the hydrogen gas leakage, when the differential electrical signal f3 is input, the hydrogen
The hydrogen
On the other hand, when the differential electrical signal f3 is less than the discrimination electrical signal fn (f3 <fn), the hydrogen
Subsequently, when it is determined that hydrogen gas leaks, the hydrogen
水素ガス漏洩において、警報装置6は、警報電気信号fkを入力すると、警報を発する。 In the hydrogen gas leakage, the alarm device 6 issues an alarm when the alarm electric signal fk is input.
<第2実施形態>
第2実施形態の光学式水素ガス検知スイッチについて、図4を参照して説明する。
なお、図4において、図1及び図2と同一符号は同一部材、同一構成であるので、その詳細な説明は省略する。
Second Embodiment
The optical hydrogen gas detection switch of the second embodiment will be described with reference to FIG.
In FIG. 4, the same reference numerals as those in FIGS. 1 and 2 denote the same members and the same configuration, and thus detailed description thereof will be omitted.
図4において、第2実施形態の光学式水素ガス検知スイッチX2は(以下、「光学式水素ガス検知スイッチX2」という)は、図1乃至図3の光学式水素ガス検知スイッチX1と同一構成を備え、受光レンズ38の配置を変更してなる。
In FIG. 4, the optical hydrogen gas detection switch X2 of the second embodiment (hereinafter referred to as “optical hydrogen gas detection switch X2”) has the same configuration as the optical hydrogen gas detection switch X1 of FIGS. The arrangement of the
図4において、受光レンズ38は、装置筐体1の内部空間Kにおいて、基板22(透明基板)に対峙して配置される。受光レンズ38は、受光側光ファイバ素子41にてフォトトランジスタ39に光学的に接続される。
これにより、投光レンズ33及び受光レンズ38は、水素ガス検知素子2を間に配置し、投光レンズ33は触媒金属薄膜22(白金薄膜)に対峙され、受光レンズ38は基板22(透明基板)に対峙される。
In FIG. 4, the
Thus, the
図4において、発光ダイオード34の発光(光)は、投光レンズ33を通して触媒金属薄膜22に照射され、ガスクロミック金属薄膜22及び基板21(透明基板)を透過する。基板21を透過した光(透過光)は、受光レンズ38にて集光され、受光側光ファイバ素子41にてフォトトランジスタ39に伝送(導入)される。
In FIG. 4, the light emission (light) of the
光学式水素ガス検知スイッチX2において、水素ガス漏洩の監視、判別(検知)は、図1乃至図3で説明したと同様である。 In the optical hydrogen gas detection switch X2, monitoring and discrimination (detection) of hydrogen gas leakage is the same as described with reference to FIGS.
<第3実施形態>
第3実施形態の光学式水素ガス検知スイッチX3について、図5及び図6を参照して説明する。
なお、図5及び図6において、図1及び図2と同一符号は同一部材、同一構成であるので、その詳細な説明は省略する。
<Third Embodiment>
The optical hydrogen gas detection switch X3 of the third embodiment will be described with reference to FIGS.
5 and FIG. 6, the same reference numerals as those in FIG. 1 and FIG.
図5及び図6において、第3実施形態の光学式水素ガス検知スイッチX3(以下、「光学式水素ガス検知スイッチX3」という)は、図1乃至図3の光学式水素ガス検知スイッチX1と同一構成を備え、色識別手段3、水素判別手段5の配置を変更してなる。 5 and 6, the optical hydrogen gas detection switch X3 (hereinafter referred to as “optical hydrogen gas detection switch X3”) of the third embodiment is the same as the optical hydrogen gas detection switch X1 of FIGS. A configuration is provided, and the arrangement of the color discrimination means 3 and the hydrogen discrimination means 5 is changed.
色識別手段3は、図5に示すように、図1の各光ファイバ素子37,41を有することなく、投光レンズ33、受光レンズ38、発光ダイオード34及びフォトトランジスタ39を備える。投光レンズ33及び発光ダイオード34にて発光ユニット31を構成し、受光レンズ38及びフォトトランジスタ39にて受光ユニット32を構成する。
発光ダイオード34の発光(光)は、直接、投光レンズ33に導入され、ガスクロミック金属薄膜22で反射された反射光は、受光レンズ38から直接、フォトトランジスタ39に導入される。
As shown in FIG. 5, the
The light emission (light) of the
色識別手段3、信号増幅部40、LED駆動部36、LED電源37、主電源37及び水素判別手段5は、図5及び図6に示すように、ユニット容器65に収容する。ユニット容器65は、装置筐体11の内部空間Kに配置される。投光レンズ33及び受光レンズ38は、装置筐体11の内部空間Kにおいて、水素ガス検知素子2の触媒金属薄膜23(白金薄膜)に間隔を隔てて対峙される。
The
光学式水素ガス検知スイッチX3は、装置筐体11をガス監視領域Zに配置し、図1乃至図3で説明したと同様に、水素ガス漏洩の監視、判別をする。
光学式水素ガス検知スイッチX3は、水素ガスの爆発の危険性の低いガス監視領域Yに最適であり、水素ガス検知素子2、色識別手3及び水素判別手段5を含む全てを装置筐体11に集結することで、光学式水素ガス検知スイッチX3の小型化を図れる。なお、警報手段6は、装置筐体11内から外部に引出される配線(図示しない)にて水素漏洩判別部54(水素判別手段5)に電気的に接続される。
The optical hydrogen gas detection switch X3 arranges the
The optical hydrogen gas detection switch X3 is optimal for the gas monitoring region Y where the risk of hydrogen gas explosion is low, and includes the hydrogen
本考案に係る水素ガス漏洩の発生を監視及び判別する手段を備えた駐車場等施設に設置される水素炎検知器について、図7乃至図11を参照して説明する。 A hydrogen flame detector installed in a facility such as a parking lot provided with means for monitoring and discriminating the occurrence of hydrogen gas leakage according to the present invention will be described with reference to FIGS.
図7乃至図9において、水素炎検知器Wは、水素炎検知手段102、制御手段103及び警報手段104を備えている。 7 to 9, the hydrogen flame detector W includes a hydrogen flame detection means 102, a control means 103, and an alarm means 104.
水素検知手段103は、図7乃至図9に示すように、ガス容器105、アノード106、及びカソード107を備える。
The hydrogen detection means 103 includes a
ガス容器105は、例えば、石英ガラスで形成され、水素炎から放射される紫外線光を透過する。ガス容器105は、不活性ガス(窒素、アルゴン等)を密封する内部空間Sを有する。
The
アノード106は、ガス容器105の内部空間Sに気密に配置される。アノード106は、平板電極111(以下、「アノード平板電極111」ともいう)で構成される。アノード平板電極111は、陽電極を構成し、例えば、矩形の金属平板(縦横長さ:11.5cm×11cm)でなる。
The
アノード106は、複数の電極穴112,112,…を有し、各電極穴112,112,は、アノード平板電極111の表裏面111A,111Bに開口する。各電極穴112,112,…は、アノード平板電極111の表裏面111A,111Bに直交して、アノード平板電極111を貫通する。
各電極穴112,112,…は、例えば、図8(a)に示すように、規則的に格子配列されて、アノード平板電極111を貫通する。
The
Each of the electrode holes 112, 112,... Is regularly arranged in a grid as shown in FIG.
カソード107は、ガス容器105の内部空間Sに気密に配置される。カソード107は、水素炎から放射される紫外線光の入射(衝突/受光)にて光電子をアノード106に放出する。カソード107は、平板電極115(以下、「カソード平板電極115」ともいう)で構成される。カソード平板電極115は、陰電極を構成し、例えば、矩形の金属平板でなる。カソード平板電極115は、アノード平板電極111と同一形状にする。
The
アノード106及びカソード107は、図7乃至図9に示すように、各平板電極111,115の表面111A,115A全体を対峙して平行配置される。
アノード106及びカソード107は、図7及び図8(a)に示すように、各平板電極111,115の表面111A,115A間に間隔Lを空けて配置される。
これにより、各電極穴112,112,…は、カソード平板電極115(表面115A)に対峙して開口し、アノード平板電極115の表裏面111A,111B及びカソード平板電極115の表面115Aに直交して配置される。
As shown in FIGS. 7 to 9, the
As shown in FIGS. 7 and 8A, the
As a result, each of the electrode holes 112, 112,... Opens opposite to the cathode flat plate electrode 115 (
アノード106及びカソード107において、アノード平板電極111及びカソード平板電極115は、導電線121にて接続される。導電線121は、ガス容器105の内部空間Sにてアノード平板電極111に接続され、ガス容器105外部に延設される。導電線121は、ガス容器105外部にて制御手段103に接続され、ガス容器105の内部空間Sに延在してカソード平板電極151に接続される。
In the
制御手段103は、図7に示すように、電圧印加部131、電源132、電流検知部133、及び制御部134を備える。
As illustrated in FIG. 7, the
電圧印加部131は、図7に示すように、電源132に接続される。電圧印加部131は、図7に示すように、導電線121中に配置され、導電線121を通してアノード106及びカソード107(各平板電極111,115)に接続される。
電圧印加部131は、導電線121を通して、アノード106及びカソード107(各平板電極111,115)間にパルス電圧を印加する。
The
The
電流検知部133は、導電線121中に配置され、導電線121を通してアノード106及びカソード107(各平板電極111,115)に接続される。
電流検知部133は、アノード106からカソード107に向って導電線121を流れる電流(放電電流)を検出して、電流検出信号ifを制御部134に出力する。
The
The
制御部134は、電圧印加部131に接続され、電圧信号vfを出力する。制御部134は、電流検知部133に接続され、電流検知信号if(放電電流)に基づき、水素炎を検出する。制御部134は、警報手段104に接続され、警報信号kfを出力する。
The
警報手段104は、図7に示すように、制御部134から警報信号kfを入力して、警報を発する。警報手段104は、警笛、ベル又は表示灯等で構成され、制御部134に接続される。
As shown in FIG. 7, the alarm means 104 inputs an alarm signal kf from the
次に、水素炎検知器Wによる、水素炎の検知について、図7、図10及び図11を参照して説明する。 Next, detection of hydrogen flame by the hydrogen flame detector W will be described with reference to FIGS.
水素炎検知器Wは、図10に示すように、例えば、工場等に配管される水素ガス管路151に配置される。水素ガス管路151は、工場にて水素ガスを使用する製造工程(図示しない)に水素ガスを流通する。
As shown in FIG. 10, the hydrogen flame detector W is disposed, for example, in a
水素炎検知器Wにおいて、水素炎検知手段102(ガス容器105、各平板電極111,115)は、水素ガス管路151の配管継目151A(又はバルブ接続位置)近傍に配置される。水素炎検知手段102は、水素炎又は水素爆発にて損傷せず、水素炎から放射される紫外線光をカソード106(カソード平板電極115)に入射できる位置に配置する。
In the hydrogen flame detector W, the hydrogen flame detection means 102 (the
続いて、制御手段103において、制御部134は、図7に示すように、電圧信号vfを電圧印加部131に出力する。電圧印加部131は、電圧信号vfに基づき、アノード106及びカソード107間(各平板電極111,115間)に任意のパルス電圧を印加する。パルス電圧は、アノード平板電極111を陽電極、カソード平板電極115を陰極として印加する。
Subsequently, in the
水素炎検知器Wにおいて、制御手段103及び警報手段104は、監視領域に配置される。監視領域は、水素炎又は水素爆発の影響を受けない領域であって、水素ガス管路151から離れた安全な監視室等である。制御手段103は、導電線121にて各平板電極111,115に接続される。
In the hydrogen flame detector W, the control means 103 and the alarm means 104 are arranged in the monitoring area. The monitoring area is an area that is not affected by hydrogen flame or hydrogen explosion, and is a safe monitoring room or the like separated from the
水素ガスが水素ガス管路151の配管継目151A等から漏洩し、水素火災が発生すると、水素炎は紫外線光を放射する。水素炎から放射する紫外線光は、図11に示すように、ガス容器105を透過して、カソード107に入射する。
When hydrogen gas leaks from the pipe joint 151A or the like of the
水素炎の紫外線光は、カソード平板電極115の表裏面115A,115Bに直接入射する。また、水素炎の紫外線光は、アノード平板電極111の各電極穴112,112,…を通してカソード平板電極115の表面115Aに入射する。このとき、水素炎の紫外線光は、アノード平板電極111にて遮光されることなく、各電極穴112,112,…を通過して、カソード平板電極115の表面115Aに入射する。
これにより、水素炎から放射される紫外線光は、カソード平板電極115の表裏面115A,115B全体に入射する。
The ultraviolet light of the hydrogen flame is directly incident on the front and
As a result, the ultraviolet light emitted from the hydrogen flame is incident on the entire front and
カソード107(カソード平板電極115)は、図11に示すように、水素炎から放射される紫外線光を入射すると、光電効果にて光電子をアノード106(アノード平板電極111)に放出する。光電子は、カソード平板電極115の表面115A全体から放出され、アノード106及びカソード107間の電界にてアノード平板電極111に引き寄せられる。ここで、制御部134は、電圧印加信号vfを制御(選択)することで、アノード106及びカソード107間に印加するパルス電圧を高くし、電界を強くすると、光電子は十分加速され、ガス容器5内の不活性ガス分子と衝突する。光電子との衝突にて、不活性ガス分子は電子と正イオンに電離する。電離にて発生した電子と正イオンのうち、電子は更に他の不活性ガス分子と衝突、電離を繰り返し、アノード平板電極111の表面111A全体に至る。
As shown in FIG. 11, the cathode 107 (cathode plate electrode 115) emits photoelectrons to the anode 106 (anode plate electrode 111) by the photoelectric effect when the ultraviolet light emitted from the hydrogen flame is incident. Photoelectrons are emitted from the
一方、正イオンはカソード107に向って加速され、カソード平板電極115の表面115A全体に衝突し、多くの二次電子を発生させる。この繰り返しにて、アノード106(アノード平板電極111)からカソード107(カソード平板電極115)に大きな電流(以下、「放電電流」という)が流れ、放電状態となる。このように、水素炎検知手段102は、アノード106及びカソード107間の放電効果にて、放電電流をアノード106からカソード107に流す。
On the other hand, the positive ions are accelerated toward the
制御手段103において、電流検知部133は、図7に示すように、カソード107(カソード平板電極115)から導電線121を流れる放電電流を検出し、電流検知信号if(放電電流)を制御部134に出力する。
In the control means 103, as shown in FIG. 7, the
続いて、制御部134は、電流検知信号ifを入力し、電流検知信号ifが一定の条件に達すると、「水素炎検知」と判別し、警報信号kfを出力する。「水素炎検知」と判別する条件は、例えば『ステップ10にわたって、電流検出信号if及び許容電流値(例えば50mA)を比較し、許容電流値の大きさの電流検知信号if(放電電流)を検知したら「水素炎検知」と判別して、警報信号kfを出力する』ものである。なお、「ステップ数」を「10」から「5」に変更し、「許容電流値」を「50mA」から「100mA」に変更することもでき、検出(判別)する水素炎に応じてステップ数及び許容電流値を適宜選択する。
ここで、「ステップ」とは、『電流検出信号if及び許容電流値を比較し、水素炎の検知又は非検知を判別する処理(以下、「水素炎検知処理」という)』を「1」ステップとする意味であり、「ステップ10」は上記水素炎検知処理を10回繰り返すことである。
Subsequently, the
Here, “step” refers to “processing for comparing the current detection signal if and the allowable current value to determine whether or not hydrogen flame is detected (hereinafter referred to as“ hydrogen flame detection processing ”)”. "Step 10" means that the hydrogen flame detection process is repeated 10 times.
このように、ステップ数を設定するのは、水素炎から放射される紫外線光以外の紫外線光(ノイズ光)の影響を考慮するからである。ノイズ光となる紫外線光は、雷に含まれる紫外線光等であり、ステップ数を「5」以上にすることで、5回未満の雷による紫外線光がカソード106(カソード平板電極115)に入射しても、制御部134は、「水素炎検知」と判別(誤動作)しない。
なお、ノイズ光となる紫外線光の影響を受けない場合には、制御部134は、「ステップ数」を「1」として、上記水素炎検知処理を1回実行する。
The number of steps is set in this way because the influence of ultraviolet light (noise light) other than the ultraviolet light emitted from the hydrogen flame is taken into consideration. Ultraviolet light that becomes noise light is ultraviolet light contained in lightning, etc. By setting the number of steps to “5” or more, ultraviolet light from lightning less than 5 times enters the cathode 106 (cathode plate electrode 115). However, the
Note that when not affected by the ultraviolet light that becomes noise light, the
警報手段104は、警報信号kfを入力すると、警報を発する。これにより、水素ガスを管理する者は、水素火災の発生を認識でき、迅速に初期消火活動に移行でき、二次災害を防止できる。 The alarm means 104 issues an alarm when the alarm signal kf is input. Thereby, the person who manages hydrogen gas can recognize the occurrence of a hydrogen fire, can quickly shift to the initial fire fighting activity, and can prevent a secondary disaster.
水素炎検知器Wは、水素燃料電池車を駐車する駐車場等施設に配置することで水素炎を検知することができ、船舶の液体水素を貯留する貯留タンク等(図示しない)の近傍、又は運搬車で運搬する液体水素の収容容器(図示しない)の近傍に配置して、水素炎を検知することもできる。また、水素炎検知器Wは、水素ガスを貯留する水素ガスステーションに配置して、水素炎を検知することもできる。更に、水素炎検知器Wは、水素燃料電池車、家庭用水素燃料電池に配置して、水素炎を検知することもできる。
このとき、水素炎検知手段102は、水素爆発等で損傷せず、水素炎から放射される紫外線光をカソード平板電極115に入射できる位置に配置する。
The hydrogen flame detector W can detect a hydrogen flame by being placed in a facility such as a parking lot where a hydrogen fuel cell vehicle is parked, and is in the vicinity of a storage tank or the like (not shown) for storing liquid hydrogen in a ship, or It is also possible to detect a hydrogen flame by arranging it in the vicinity of a container (not shown) for liquid hydrogen transported by a transport vehicle. Moreover, the hydrogen flame detector W can also be arrange | positioned in the hydrogen gas station which stores hydrogen gas, and can also detect a hydrogen flame. Further, the hydrogen flame detector W can be arranged in a hydrogen fuel cell vehicle or a household hydrogen fuel cell to detect a hydrogen flame.
At this time, the hydrogen flame detection means 102 is disposed at a position where the ultraviolet light emitted from the hydrogen flame can be incident on the cathode
図12には、本考案に係る水素ガス漏洩の発生を監視及び判別する手段を備えた駐車場等施設の一例として駐車場201を示す。駐車場201は、車202を駐車する駐車スペース203と屋根204を備える。車202は水素燃料電池車であり、ボンネットには水素燃料電池205が装備されている。屋根204には光学式水素ガス検知スイッチXが設置されている。光学式水素ガス検知スイッチXは二点鎖線で示す水素ガス監視領域Y内に設置されている。前記水素ガス監視領域Yは、屋根204の直下であり、空気よりも軽い性質を有する水素ガスが水素燃料電池205から漏洩した場合に滞留しやすい領域であるため、水素ガス(H2)の漏洩を検知する対象として好適である。
FIG. 12 shows a
また、駐車スペース203には水素炎検知器Wが床面206から立設されてなる。水素炎検知装置Wは、駐車スペース203に駐車された車202に向けて設置されており、車202に装備された水素燃料電池205から発生した水素炎Fからの紫外線光を光取込み面207から取り込むことができる。なお、水素炎検知装置Wは壁面208に取り付けられてもよく、屋根204の下面に取り付けられてもよい。
Further, a hydrogen flame detector W is erected from the
さらに、駐車場201は立体式駐車場、屋根のない駐車場であってもよい。また駐車場201は公共の駐車場であってもよく、個人宅の駐車場であってもよい。さらに、駐車場201はガソリンスタンドや水素ガスステーションにおける車の一時駐車スペースであってもよい。特に、個人宅の駐車場においては、家庭用水素燃料電池が設置されている場合に、当該家庭用水素燃料電池からの水素ガス(H2)の漏洩及び水素炎Fの発生が検知できることとしてもよい。
Furthermore, the
また、駐車場201に備えられる光学式水素ガス検知スイッチX及び水素炎検知器Wは、それぞれ複数設けられても好ましい。光学式水素ガス検知スイッチXを水素ガス監視領域Y内に複数設置すれば水素ガス(H2)が広範囲にわたって漏洩した場合にも検知することが可能となる。また、水素炎検知器Wを複数設置すれば駐車スペース203に駐車される車202の向きが異なっても水素炎Fを検知することが可能となる。
Moreover, it is preferable that a plurality of optical hydrogen gas detection switches X and hydrogen flame detectors W provided in the
本考案は、駐車場における水素ガス漏洩及び水素炎の発生を監視、検知するのに最適である。 The present invention is optimal for monitoring and detecting hydrogen gas leaks and hydrogen flames in parking lots.
X 光学式水素ガス検知スイッチ
W 水素炎検知器
2 水素ガス検知素子
3 色識別手段
5 水素判別手段
21 基板
22 ガスクロミック金属薄膜
23 触媒金属薄膜
102 水素炎検知手段
103 制御手段
104 警報手段
106 アノード
107 カソード
111 アノード平板電極
111A アノード平板電極の表面
111B アノード平板電極の裏面
112 電極穴
115 カソード平板電極
115A カソード平板電極の表面
115B カソード平板電極の裏面
201 駐車場
L 間隔
X Optical hydrogen gas detection switch W
Claims (6)
前記ガスクロミック金属薄膜の色を識別し、識別した色を色電気信号に変換して出力する色識別手段と、
前記色電気信号を入力し、前記色電気信号の変化に基づいて水素ガス漏洩を判別する水素判別手段と、
を備える光学式水素ガス検知スイッチが設けられてなること
を特徴とする水素ガス漏洩の発生を監視及び判別する手段を備えた駐車場等施設。 A substrate, a gas chromic metal thin film formed on the surface of the substrate that absorbs and colors hydrogen atoms, and a catalytic metal thin film that is supported on the surface of the gas chromic metal film and that adsorbs hydrogen gas and dissociates into hydrogen atoms. A hydrogen gas sensing element comprising:
A color identifying means for identifying the color of the gaschromic metal thin film, converting the identified color into a color electric signal and outputting;
Hydrogen discrimination means for inputting the color electrical signal and discriminating hydrogen gas leakage based on a change in the color electrical signal;
A facility such as a parking lot provided with means for monitoring and discriminating the occurrence of hydrogen gas leakage, characterized in that an optical hydrogen gas detection switch is provided.
空気雰囲気における前記ガスクロミック金属薄膜の色を示す基準色電気信号を記憶する信号記憶部と、
前記色電気信号から前記基準色電子信号を減じて差分電気信号を演算する信号演算部と、
水素ガス濃度を示す判別電気信号を設定する判別信号設定部と、
前記差分電気信号及び前記判別電気信号を比較し、前記差分電気信号が前記判別電気信号以上であると、水素ガス漏洩と判別する水素漏洩判別部と、
を備える
ことを特徴とする請求項1に記載の水素ガス漏洩の発生を監視及び判別する手段を備えた駐車場等施設。 The hydrogen discrimination means includes
A signal storage unit for storing a reference color electric signal indicating the color of the gaschromic metal thin film in an air atmosphere;
A signal calculation unit for calculating a difference electric signal by subtracting the reference color electronic signal from the color electric signal;
A discrimination signal setting unit for setting a discrimination electric signal indicating the hydrogen gas concentration;
A hydrogen leakage determination unit that compares the differential electrical signal and the determination electrical signal, and determines that hydrogen gas leaks when the differential electrical signal is greater than or equal to the determination electrical signal;
A facility such as a parking lot provided with means for monitoring and discriminating the occurrence of hydrogen gas leakage according to claim 1.
発光素子と、
前記発光素子の発光を前記触媒金属薄膜から前記ガスクロミック金属薄膜に照射する投光レンズと、
三原色の可視光を受光し、前記三原色の可視光波長の光強度を前記色電気信号に変換して出力する受光素子と、
前記ガスクロミック金属薄膜からの光を集光し、前記受光素子に導入する受光レンズと、
を備える
ことを特徴とする請求項1又は2に記載の水素ガス漏洩の発生を監視及び判別する手段を備えた駐車場等施設。 The color identification means includes
A light emitting element;
A light projecting lens for irradiating the gas chromic metal thin film from the catalytic metal thin film with light emitted from the light emitting element;
A light receiving element that receives visible light of the three primary colors, converts the light intensity of the visible light wavelength of the three primary colors into the color electric signal, and
A light receiving lens that collects light from the gaschromic metal thin film and introduces it into the light receiving element;
A facility such as a parking lot provided with means for monitoring and discriminating the occurrence of hydrogen gas leakage according to claim 1 or 2.
前記受光レンズは、
前記ガスクロミック金属薄膜から前記透明基板を透過する光を集光する
ことを特徴とする請求項3に記載の水素ガス漏洩の発生を監視及び判別する手段を備えた駐車場等施設。 The substrate is a transparent substrate,
The light receiving lens is
A facility such as a parking lot equipped with means for monitoring and discriminating the occurrence of hydrogen gas leakage according to claim 3, wherein light transmitted through the transparent substrate is collected from the gas chromic metal thin film.
前記発光素子の発光を前記投光レンズに伝送する発光側光ファイバ素子と、
前記受光レンズの集光を前記受光素子に伝送する受光側ファイバ素子と、
を備える
ことを特徴とする請求項3若しくは4のいずれかに記載の水素ガス漏洩の発生を監視及び判別する手段を備えた駐車場等施設。 The color identification means includes
A light-emitting side optical fiber element that transmits light emitted from the light-emitting element to the light projecting lens;
A light-receiving-side fiber element that transmits the condensed light of the light-receiving lens to the light-receiving element;
A facility such as a parking lot provided with means for monitoring and discriminating the occurrence of hydrogen gas leakage according to any one of claims 3 and 4.
前記ガス容器内に気密に配置されるアノードと、
前記ガス容器内に気密に配置され、前記紫外線光にて光電子を前記アノードに放出するカソードと、
前記アノード及び前記カソード間にパルス電圧を印加し、前記アノードから前記カソードに流れる電流に基づき、前記水素炎を検出する制御手段と、を備え、
前記アノード及び前記カソードは、
アノード平板電極、カソード平板電極で構成され、
前記各平板電極の表面を対峙して平行配置され、及び前記各平板電極の表面間に間隔を空けて配置され、
前記アノードは、
前記アノード平板電極の表裏面に開口し、当該アノード平板電極を貫通する複数の電極穴を有する水素炎検知器
を備える
ことを特徴とする水素ガス漏洩の発生を監視及び判別する手段を備えた駐車場等施設。
A gas container that transmits ultraviolet light and seals an inert gas;
An anode disposed in an airtight manner in the gas container;
A cathode disposed in an airtight manner in the gas container and emitting photoelectrons to the anode by the ultraviolet light;
Control means for applying a pulse voltage between the anode and the cathode and detecting the hydrogen flame based on a current flowing from the anode to the cathode;
The anode and the cathode are
It consists of an anode plate electrode and a cathode plate electrode,
The surfaces of the plate electrodes are arranged in parallel with each other, and the surfaces of the plate electrodes are spaced apart from each other.
The anode is
A parking device provided with means for monitoring and discriminating the occurrence of hydrogen gas leakage, comprising a hydrogen flame detector having a plurality of electrode holes that open on the front and back surfaces of the anode plate electrode and penetrate through the anode plate electrode Facilities such as parking lots.
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---|---|---|---|
JP2015004473U JP3201403U (en) | 2015-09-03 | 2015-09-03 | Facilities such as parking lots equipped with means for monitoring and discriminating the occurrence of hydrogen gas leakage |
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN113833334A (en) * | 2021-08-18 | 2021-12-24 | 东风汽车集团股份有限公司 | Non-open parking device suitable for fuel cell automobile |
TWI838788B (en) * | 2022-07-08 | 2024-04-11 | 吳鳳學校財團法人吳鳳科技大學 | Automobile fire-fighting device and system thereof |
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2015
- 2015-09-03 JP JP2015004473U patent/JP3201403U/en active Active
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CN113833334A (en) * | 2021-08-18 | 2021-12-24 | 东风汽车集团股份有限公司 | Non-open parking device suitable for fuel cell automobile |
CN113833334B (en) * | 2021-08-18 | 2023-03-03 | 东风汽车集团股份有限公司 | Non-open parking device suitable for fuel cell automobile |
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