WO2018110441A1 - 水素検出装置、燃料電池自動車、水素漏洩監視システム、複合センサモジュール、水素検出方法、およびプログラム - Google Patents

水素検出装置、燃料電池自動車、水素漏洩監視システム、複合センサモジュール、水素検出方法、およびプログラム Download PDF

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Definitions

  • the present disclosure relates to a hydrogen detection device, a fuel cell vehicle, a hydrogen leakage monitoring system, a composite sensor module, a hydrogen detection method, and a program.
  • Patent Document 1 discloses a circuit device in which a sensor and an amplifier circuit are intermittently operated by a control circuit in a circuit device including an amplifier circuit to which a signal from a sensor is input and a control circuit.
  • Patent Document 2 discloses a gas leak alarm device that performs a purging process to remove adsorbed miscellaneous gas and adhering dust by intermittently heating the gas sensor to a temperature equal to or higher than the operating temperature.
  • Patent Document 1 The concept of Patent Document 1 may be adopted in Patent Document 2, and not only the purge process but also the gas detection process may be performed intermittently. Thereby, it is expected that the power saving performance of the gas leak alarm is further improved.
  • JP 2013-165422 A Japanese Patent Laid-Open No. 9-229598
  • the present inventors are examining a hydrogen detection device for detecting hydrogen gas.
  • failure of detection can lead to a major accident, so that safety is ensured and at the same time power saving is required to enable low power operation in a vehicle or infrastructure facility.
  • an object of the present disclosure is to provide a hydrogen detection device that can optimize the trade-off between ensuring security and power saving.
  • a hydrogen detection device includes a hydrogen sensor whose resistance value varies depending on the presence of hydrogen gas, a sensor control circuit that senses the resistance value of the hydrogen sensor, and an off time that varies depending on an operating environment. And a microcomputer that intermittently drives the sensor control circuit.
  • the hydrogen detection device it is possible to monitor hydrogen leakage intermittently by providing different off times according to the operating environment. As a result, for example, in an environment where reliability is important, it is possible to perform operations such as monitoring off hydrogen leaks at a high frequency by shortening the off time compared to an environment where power saving is important.
  • a hydrogen detector that can optimize the trade-off between power consumption and power consumption is obtained.
  • FIG. 1 is a functional block diagram illustrating an example of the configuration of the hydrogen detection device according to the first embodiment.
  • FIG. 2 is a timing chart showing an example of the hydrogen detection operation according to the first embodiment.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating an example of an off-time table according to the first embodiment.
  • FIG. 4 is a flowchart showing a detailed example of the hydrogen detection operation according to the first embodiment.
  • FIG. 5A is a cross-sectional view showing an example of the structure of the hydrogen sensor according to Embodiment 2.
  • FIG. 5B is a plan view showing an example of the structure of the hydrogen sensor according to Embodiment 2.
  • FIG. 5C is an enlarged cross-sectional view of a main part of the hydrogen sensor according to Embodiment 2.
  • FIG. 5A is a cross-sectional view showing an example of the structure of the hydrogen sensor according to Embodiment 2.
  • FIG. 5B is a plan view showing an example of the structure of the hydrogen sensor according to Embodiment 2.
  • FIG. 6 is a schematic diagram showing an example of the configuration of the fuel cell vehicle according to Embodiment 3.
  • FIG. 7A is a diagram showing an example of an off-time table according to Embodiment 3.
  • FIG. 7B is a diagram showing an example of an off-time table according to Embodiment 3.
  • FIG. 8 is a schematic diagram illustrating an example of the configuration of the hydrogen leakage monitoring system according to the fourth embodiment.
  • FIG. 9 is a schematic diagram illustrating an example of the configuration of the composite sensor module according to the fourth embodiment.
  • FIG. 10 is a diagram illustrating an example of an off-time table according to the fourth embodiment.
  • the factors that affect safety such as the probability of occurrence of an actual leak of hydrogen gas from the facility and the ease with which hydrogen gas can be filled in the event of a hydrogen gas leak, are the operating state of the facility and the installation environment. Varies greatly depending on.
  • the hydrogen detector when the hydrogen detector is operated intermittently with a certain frequency, that is, with a certain off-time, depending on the environment, safety may not be sufficiently ensured due to detection delay, or conversely, the frequency of detection is excessive. It is conceivable that the power saving performance is impaired.
  • the present inventors propose a hydrogen detection apparatus that performs hydrogen detection intermittently with different off times depending on the operating environment.
  • FIG. 1 is a functional block diagram illustrating an example of the configuration of the hydrogen detection device according to the first embodiment.
  • the hydrogen detection apparatus 1 includes a hydrogen sensor 100, a sensor control circuit 200, and a microcomputer 300.
  • the hydrogen sensor 100 is a sensor whose resistance value varies depending on the presence of hydrogen gas.
  • the hydrogen sensor 100 may be configured by a resistance change element using a reduction reaction of metal oxide with hydrogen gas. In such a resistance change element, hydrogen gas can be detected by a decrease in resistance value caused by metallization of the metal oxide by a reduction reaction.
  • a specific configuration example of the hydrogen sensor 100 will be described later.
  • the sensor control circuit 200 is an electric circuit for controlling the hydrogen sensor 100, and includes a voltage pulse generation circuit 210, a switch 220, a resistor 240, and an amplifier 250.
  • the voltage pulse generation circuit 210 outputs a pulsed sense voltage V SENSE according to the control signal S0.
  • the sense voltage V SENSE is the voltage used to sense the resistance value of the hydrogen sensor 100, as an example, a voltage of about 0.8 V ⁇ 1.0 V.
  • the switch 220 is switched according to the control signal S ⁇ b> 1 so that the sense voltage V SENSE is applied to the hydrogen sensor 100.
  • the resistor 240 and the amplifier 250 output a detection voltage V DET representing a sense current flowing through the hydrogen sensor 100 (that is, a resistance value of the hydrogen sensor 100) when the sense voltage V SENSE is applied to the hydrogen sensor 100.
  • the microcomputer 300 intermittently drives the sensor control circuit 200 by providing different off times according to the operating environment of the hydrogen detector 1.
  • the microcomputer 300 includes a processor, a memory, and an input / output port (not shown), and the sensor control circuit 200 may be intermittently driven by the microcomputer executing a program stored in advance in the memory. .
  • the operating environment of the hydrogen detection device 1 may mean an operating state of a target device or target facility (hereinafter also referred to as a monitoring target) that performs hydrogen detection.
  • a target device or target facility hereinafter also referred to as a monitoring target
  • the running, stopping, and parking states of the fuel cell vehicle indicate the operation of the hydrogen detection device 1. Respond to the environment.
  • the microcomputer 300 intermittently drives the sensor control circuit 200 by issuing control signals S0 and S1 at a timing corresponding to the state signal STATUS representing the operating environment of the hydrogen detection apparatus 1. Further, based on the detection voltage V DET acquired from the sensor control circuit 200, a detection signal DETECT indicating that hydrogen gas has been detected is output.
  • FIG. 2 is a timing chart showing an example of a hydrogen detection operation performed under the control of the microcomputer 300.
  • the timing chart of FIG. 2 shows an example of the time waveform of the voltage applied to the hydrogen sensor 100.
  • one cycle of the intermittent operation is composed of a sensing period having a length of on time t on and a pause period having a length of off time t off .
  • the sense voltage V SENSE is applied to the hydrogen sensor 100, and the resistance value of the hydrogen sensor 100 is measured.
  • the sensor control circuit 200 pauses operation, and the power consumption of the hydrogen detection device 1 is minimized.
  • the on time t on is a time length required for the hydrogen sensor 100 to detect hydrogen gas after the application of the sense voltage V SENSE is started, and is in a range of about 1 second to 1 minute as an example. Time is set.
  • the on time t on may be a fixed time length.
  • the off-time toff is a time length for obtaining a monitoring frequency necessary for ensuring safety, and varies depending on the operating environment of the hydrogen detection apparatus 1.
  • the microcomputer 300 may record in advance an off time t off used in each of a plurality of operating environments.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating an example of an off time table in which the off time for each operating environment is recorded.
  • the off time table 310 is provided in the memory of the microcomputer 300.
  • the off-time table 310 for each entry, the state to Q 1 monitored, Q 2, Q 3, ... and the time used in the state as an off-time t off t 1, t 2, t 3, ... and, Is recorded.
  • the hydrogen detection operation in the hydrogen detection device 1 will be described in detail.
  • FIG. 4 is a flowchart showing a detailed example of the hydrogen detection operation.
  • operations mainly performed by the microcomputer 300 are mainly described in detail.
  • an on time t on is set (S101).
  • An appropriate fixed length according to the hydrogen sensor 100 may be set as the on time t on .
  • the microcomputer 300 acquires the status signal STATUS (S102).
  • the off time table 310 is referred to, and the off time toff corresponding to the state represented by the state signal STATUS is set (S103).
  • the microcomputer 300 issues control signals S0 and S1 during the on time t on , and the sensor control circuit 200 applies the sense voltage V SENSE to the hydrogen sensor 100 in response to the control signals S0 and S1. (S104, S105).
  • the microcomputer 300 indicates that hydrogen gas is detected when the sense current represented by the detection voltage V DET exceeds a predetermined threshold value (YES in S106) during application of the sense voltage V SENSE.
  • the detection signal DETECT is output (S107).
  • the microcomputer 300 stops the control signal S0 until the off time t off elapses after the on time t on elapses, and the sensor control circuit 200 senses the hydrogen sensor 100 in response to the stop of the control signal S0.
  • the application of the voltage V SENSE is stopped (S108, S109). During this time, the power supply to the amplifier 250 and the clock of the microcomputer 300 may be stopped, and the hydrogen detection device 1 may be able to minimize power consumption.
  • step S102 After the elapse of the off time t off , the subsequent cycle operation is repeated from step S102.
  • hydrogen detection can be performed intermittently by providing different off times according to the operating environment. As a result, for example, in an environment where the risk of hydrogen leakage is high, it is possible to perform operations such as detecting hydrogen frequently with a shorter off time compared to an environment where the risk of hydrogen leakage is low. A hydrogen detector that can optimize the trade-off with power saving can be obtained.
  • the gas sensor according to Embodiment 2 is a gas sensor based on a structure in which electrode layers are stacked on top and bottom of a metal oxide layer.
  • the gas sensor is formed so as to penetrate at least a part of the upper electrode layer of the metal oxide layer and expose an interface between the metal oxide layer and the upper electrode layer, and contains hydrogen without heating with a heater. Gas can be detected.
  • the hydrogen-containing gas is a general term for gases composed of molecules having hydrogen atoms, and as an example, may include hydrogen, methane, alcohol, and the like.
  • FIG. 5A is a cross-sectional view illustrating a configuration example of the gas sensor 100A according to the second embodiment.
  • FIG. 5B is a plan view of gas sensor 100A according to Embodiment 2.
  • the cross section in FIG. 5A corresponds to the cross section seen in the direction of the arrow along the cutting line VA-VA in FIG. 5B.
  • the gas sensor 100A is sandwiched between the substrate 101, the insulating film 102 formed on the substrate 101, the first electrode 103, the second electrode 105, and the first electrode 103 and the second electrode 105 formed above the insulating film 102.
  • the metal oxide layer 104, the insulating film 106, the via 107, and the wiring conductor 108 are provided.
  • the metal oxide layer 104 is disposed between the first electrode 103 and the second electrode 105.
  • the metal oxide layer 104 has a high resistance state and a low resistance depending on the voltage applied between the first electrode 103 and the second electrode 105 and the presence or absence of a hydrogen-containing gas in the gas in contact with the second electrode 105. Reversibly transition between states.
  • the via 107 penetrates the insulating film 106 and is connected to the second electrode 105 in a portion covering the upper surface of the second electrode 105.
  • a wiring conductor 108 is disposed on the via 107.
  • an opening 110 is provided so as to penetrate the insulating film 106 and at least a part of the second electrode 105.
  • the opening 110 is a concave recess provided in a rectangular shape at a position including the center of the gas sensor 100A when viewed in plan.
  • An insulating film 106 is disposed around the opening 110 as shown in FIG. 5A.
  • the opening 110 may be provided at a position that does not include the center of the gas sensor 100A when viewed in plan, or may not be rectangular.
  • An interface 109 where the second electrode 105 and the metal oxide layer 104 are in contact with each other is exposed so as to be in contact with the hydrogen-containing gas to be inspected.
  • the interface 109 is a first interface.
  • the gas molecules 112 of the hydrogen-containing gas are hydrogen on the surface of the second electrode 105 exposed at the side surface of the opening 110 as shown in FIG. 5C. Dissociates into atoms 113.
  • the hydrogen atoms 113 dissociated on the side surface of the second electrode 105 are exposed from the surface of the second electrode 105 to the metal oxide layer. It becomes easy to diffuse to the side surface of 104, a new dissociation reaction on the side surface of the second electrode 105 is likely to occur, and more hydrogen atoms 113 are generated.
  • the hydrogen atoms 113 diffuse from the surface of the second electrode 105 or the metal oxide layer 104 to the inside, and undergo a reduction reaction in the metal oxide layer 104.
  • the metal oxide layer 104 is an oxygen-deficient metal oxide
  • the metal oxide layer 104 is chemically unstable and thus easily reacts with hydrogen atoms and the like, and the reaction with hydrogen atoms is promoted. Can be expected.
  • the “oxygen deficiency” of a metal oxide refers to the amount of oxygen in the metal oxide relative to the amount of oxygen in the stoichiometric composition composed of the same elements as the metal oxide. Refers to the percentage of the shortage. Note that the oxygen deficiency is a value obtained by subtracting the amount of oxygen in the metal oxide from the amount of oxygen in the stoichiometric metal oxide. If there are multiple stoichiometric metal oxides composed of the same elements as the metal oxide, the oxygen deficiency of the metal oxide is determined by the metal oxide having the stoichiometric composition. Is defined based on the one having the highest resistance value. A metal oxide having a stoichiometric composition is more stable and has a higher resistance value than a metal oxide having another composition.
  • the oxide having the stoichiometric composition according to the above definition is Ta 2 O 5 , and can be expressed as TaO 2.5 .
  • the oxygen excess metal oxide has a negative oxygen deficiency.
  • the oxygen deficiency is described as including a positive value, 0, and a negative value.
  • a metal oxide with a low degree of oxygen deficiency has a high resistance value because it is closer to a metal oxide having a stoichiometric composition, and a metal oxide with a high degree of oxygen deficiency has a resistance value because it is closer to the metal that is a component of the metal oxide Low. Further, since the dissociation reaction to hydrogen atoms occurs at the second electrode 105, it can be said that the reaction near the interface 109 between the second electrode 105 and the metal oxide layer 104 is most likely to occur.
  • the gas sensor 100A may include an oxygen deficient region 111a inside the metal oxide layer 104 so as to be in contact with the second electrode 105.
  • the oxygen deficient region 111 a is an oxygen deficient region that is generated due to etching damage received by the metal oxide layer 104 when, for example, etching for forming the opening 110 or the second electrode 105 is formed.
  • the oxygen deficient region 111 a may be amorphized by mixing the second electrode 105 and the metal oxide layer 104 in the vicinity of the interface between the second electrode 105 and the metal oxide layer 104.
  • the oxygen deficient region 111 a is formed in a portion exposed to be in contact with the hydrogen-containing gas or in the vicinity of the interface 109 between the second electrode 105 and the metal oxide layer 104.
  • the gas sensor 100A may include a local region 111b inside the metal oxide layer 104.
  • the local region 111 b is formed by dielectric breakdown of a part of the metal oxide layer 104 by applying a voltage between the first electrode 103 and the second electrode 105.
  • the portion of the metal oxide layer 104 that has undergone dielectric breakdown is in a state in which oxygen is locally lost and current easily flows. That is, the local region 111b is a region including a minute conductive path (filament) configured by oxygen vacancies due to dielectric breakdown.
  • the oxygen deficiency in the local region 111b is larger than the oxygen deficiency around the local region 111b (that is, the bulk region of the metal oxide layer 104).
  • the gas sensor 100A including the local region 111b
  • the current in the metal oxide layer 104 flows intensively in the local region 111b.
  • the second electrode 105 is heated by heat generation in the local region 111b, and the dissociation into hydrogen atoms and the reduction reaction of the metal oxide in the local region 111b are performed efficiently.
  • Only one filament constituting the local region 111b may be formed in one metal oxide layer 104 of the gas sensor 100A, or a plurality of filaments may be scattered in the metal oxide layer 104.
  • the number of filaments can be confirmed by, for example, EBAC (Electron Beam Absorbed Current) analysis.
  • the gas sensor 100A has a characteristic that the resistance value between the first electrode 103 and the second electrode 105 changes when the second electrode 105 contacts the hydrogen-containing gas. Due to the characteristics, when the gas to be inspected contacts the gas sensor 100A, the hydrogen-containing gas contained in the gas is detected by detecting a decrease in the resistance value between the first electrode 103 and the second electrode 105. can do.
  • the metal oxide layer 104 is composed of an oxide containing a metal that can take a plurality of oxidation states including a transition metal, one metal selected from the group consisting of tin and aluminum.
  • the base metal of the metal oxide is tantalum (Ta), hafnium (Hf), titanium (Ti), zirconium (Zr), niobium (Nb), tungsten (W), nickel (Ni), iron (Fe), At least one selected from transition metals such as chromium (Cr), cobalt (Co), manganese (Mn), vanadium (V), cerium (Ce), copper (Cu), tin (Sn), and aluminum (Al) May be.
  • the metal oxide layer 104 may be an oxygen-deficient oxide having a lower oxygen composition ratio than an oxide having a stoichiometric composition. While a metal oxide having a stoichiometric composition is typically an insulator, an oxygen-deficient metal oxide has semiconductor characteristics including oxygen vacancies. Oxygen vacancies in the metal oxide layer 104 are likely to be active sites for oxygen reduction reaction. That is, it becomes easy to react with hydrogen. Therefore, the gas sensor 100A can realize stable reaction characteristics to hydrogen.
  • Examples of the material of the first electrode 103 and the second electrode 105 include Pt (platinum), Ir (iridium), Pd (palladium), Ag (silver), Ni (nickel), W (tungsten), and Cu (copper).
  • Al aluminum), Ta (tantalum), Ti (titanium), TiN (titanium nitride), TaN (tantalum nitride), TiAlN (titanium nitride aluminum), and the like.
  • the second electrode 105 is formed from a gas molecule having a hydrogen atom, such as platinum (Pt), iridium (Ir), palladium (Pd), or an alloy containing at least one of them. It is made of a material having a catalytic action for dissociating atoms.
  • the first electrode 103 is made of metal oxide such as tungsten (W), nickel (Ni), tantalum (Ta), titanium (Ti), aluminum (Al), tantalum nitride (TaN), titanium nitride (TiN), etc. You may comprise with the material whose standard electrode potential is low compared with the metal which comprises a thing.
  • the standard electrode potential represents a characteristic that the higher the value is, the more difficult it is to oxidize.
  • the first electrode 103 is formed of hydrogen atoms such as platinum (Pt), iridium (Ir), palladium (Pd), or an alloy containing at least one of these. You may comprise with the material which has a catalytic action which dissociates a hydrogen atom from the gas molecule which has.
  • the substrate 101 for example, a silicon single crystal substrate or a semiconductor substrate can be used, but the substrate 101 is not limited thereto. Since the metal oxide layer 104 can be formed at a relatively low substrate temperature, it can also be formed on a resin material, for example.
  • Embodiment 3 In the third embodiment, application of the hydrogen detector to a fuel cell vehicle will be described.
  • the hydrogen detection device according to Embodiment 3 is mounted on a fuel cell vehicle and monitors hydrogen leakage in the fuel cell vehicle.
  • FIG. 6 is a schematic diagram showing an example of the configuration of a fuel cell automobile 800 according to Embodiment 3.
  • FIG. 6 is a schematic diagram showing an example of the configuration of a fuel cell automobile 800 according to Embodiment 3.
  • FIG. 6 is a schematic diagram showing an example of the configuration of a fuel cell automobile 800 according to Embodiment 3.
  • the fuel cell automobile 800 includes a guest room 810, a cargo room 820, a gas tank room 830, a fuel tank 831, a hydrogen detection device 832, a pipe 840, a fuel cell chamber 850, a fuel cell 851, a hydrogen detection device 852, a motor chamber 860, a motor 861, And an electronic control unit 870.
  • the fuel tank 831 is provided in the gas tank chamber 830 and holds hydrogen gas as the fuel gas.
  • the hydrogen detector 832 detects a fuel gas leak in the gas tank chamber 830.
  • the fuel cell 851 includes a fuel cell stack in which a plurality of cells serving as basic units having a fuel electrode, an air electrode, and an electrolyte are stacked.
  • the fuel cell 851 is provided in the fuel cell chamber 850.
  • Hydrogen gas in the fuel tank 831 is sent to the fuel cell 851 in the fuel cell chamber 850 through the pipe 840. Electric power is generated by reacting the hydrogen gas and oxygen gas in the atmosphere in the fuel cell 851.
  • the hydrogen detection device 852 detects hydrogen gas leakage in the fuel cell chamber 850.
  • the motor 861 is provided in the motor chamber 860. When the motor 861 is rotated by the electric power generated by the fuel cell 851, the fuel cell automobile 800 is caused to travel.
  • the electronic control unit 870 controls the power generation in the fuel cell 851, torque control of the motor 861, detection of various operations such as steering wheel, accelerator, brake, and gear shift by the driver, detection of the speed and acceleration of the fuel cell vehicle 800, and the like. Comprehensive control of the battery car 800 is performed.
  • Hydrogen detection operation in fuel cell vehicles As the hydrogen detection devices 832 and 852 in the fuel cell vehicle 800, for example, the hydrogen detection device 1 described in the first embodiment is used. Hydrogen detection by the hydrogen detectors 832 and 852 is performed as follows.
  • the electronic control unit 870 supplies the hydrogen detection devices 832 and 852 with status signals indicating the parking, stopping, and running states of the fuel cell vehicle 800 based on the detected driver operation, the speed of the fuel cell vehicle 800, and the like. To do.
  • each state of parking, stopping, and running of the fuel cell vehicle 800 is an example of an operating environment of the hydrogen detectors 832 and 852.
  • the hydrogen detection devices 832 and 852 intermittently perform hydrogen detection operation by providing different off times according to the state of the fuel cell vehicle 800 indicated by the state signal supplied from the electronic control unit 870.
  • FIG. 7A is a diagram illustrating an example of an off time table used in the hydrogen detection devices 832 and 852.
  • the off-time when the fuel cell vehicle 800 is traveling and t 3 is longer t 1 from t 3. Further, the off time when the fuel cell vehicle is stopped is set to t 2 longer than t 3 .
  • the running state of hydrogen gas is actually transported in the fuel cell vehicle 800 consumes, the hydrogen leakage using short off-time t 3 by monitoring the high frequency, to ensure the safety more surely Can do.
  • the stop state in which the transport and consumption of hydrogen gas and a parked state and substantially stopped has stopped completely, by lowering the monitoring frequency of hydrogen leakage by using a long off-time t 1 and t 2, guaranteeing the safety
  • power consumption can be reduced and the power saving performance of the hydrogen detectors 832 and 852 can be improved.
  • FIG. 7B is a diagram illustrating another example of the off-time table used in the hydrogen detection devices 832 and 852.
  • the off time table of FIG. 7B is different from the off time table of FIG. 7A in that the off time is distinguished depending on whether the fuel cell vehicle 800 is parked in an enclosed space or an open space.
  • the sealed space means a space that is easily filled with hydrogen gas, and may include, for example, a built-in garage in a house, an indoor parking lot in a public facility, and a tower-type parking facility.
  • the open space means a space that is difficult to be filled with hydrogen gas, and may include, for example, a residential carport, an outdoor parking lot in a public facility, and a rooftop parking lot. Whether the parking place is a sealed space or an open space may be notified by a radio signal from the parking facility side.
  • the off time when the fuel cell vehicle 800 is parked in the sealed space is t 1b longer than the off time t 3 in the running state, and the off time when the fuel cell vehicle 800 is parked in the open space is t T 1a is longer than 1b .
  • Embodiment 4 In the fourth embodiment, application of the hydrogen detection device to a pipeline for transporting hydrogen gas (hereinafter referred to as a hydrogen pipeline) is described.
  • the hydrogen detection apparatus according to Embodiment 4 is installed in a hydrogen pipeline and monitors hydrogen leakage in the hydrogen pipeline.
  • FIG. 8 is a schematic diagram showing an example of the configuration of the hydrogen leakage monitoring system 900 according to the fourth embodiment.
  • the hydrogen leak monitoring system 900 includes a composite sensor module 910, a communication module 920, a gateway 930, a cloud system 940, and a user terminal 950.
  • the composite sensor module 910 detects, for example, at least one of the temperature, humidity, vibration, pressure, and submergence of the monitoring target (here, the hydrogen pipeline) together with the hydrogen detection device 1 described in the first embodiment. Includes sensors.
  • the composite sensor module 910 (in particular, a hydrogen sensor included in the composite sensor module 910) is disposed above the hydrogen transport pipe 902 that transports the hydrogen gas 903.
  • the communication module 920 transmits a detection signal indicating a hydrogen detection result by the composite sensor module 910.
  • the gateway 930 receives the detection signal from the communication module 920 and transfers the received detection signal to the cloud system 940.
  • the cloud system 940 is a network computer system in which server devices are connected via a network, receives detection signals at the server devices via the network, and totals the hydrogen detection results by the composite sensor module 910 at the server devices.
  • the user terminal 950 provides a user interface for the hydrogen leak monitoring system 900. Specifically, an alarm indicating that hydrogen is detected by the composite sensor module 910 is notified to the operator by sound, light, vibration, or the like.
  • the hydrogen transport pipe 902 is embedded under the ground 901, and the composite sensor module 910 and the communication module 920 are installed in a hand hole 904 provided in the ground 901.
  • the hydrogen transport pipe 902 may be routed around a hydrogen related facility.
  • the composite sensor module 910 may be disposed, for example, for each joint (not shown) of the hydrogen transport pipe 902.
  • FIG. 9 is a schematic diagram showing an example of the configuration of the composite sensor module 910.
  • the composite sensor module 910 includes an environmental sensor 911 including a hydrogen sensor, a control circuit 913, and a power source 914 stored in a bowl-shaped housing 915.
  • the composite sensor module 910 may further include a submergence sensor 912 as part of the environment sensor 911.
  • the housing 915 is divided into a first chamber 917 and a second chamber 918 by a filter 916 having waterproofness and dustproofness.
  • a control circuit 913 and a power source 914 are disposed in the first chamber 917.
  • the interior of the first chamber 917 is protected from water and dust by a coating material 919 and a filter 916 provided on the surface of the housing 915.
  • An environmental sensor 911 is disposed in the second chamber 918.
  • the inside of the second chamber 918 communicates with the outside of the housing 915 so that at least hydrogen gas can enter.
  • the composite sensor module 910 includes the submergence sensor 912
  • the submergence sensor 912 is disposed below the environment sensor 911 inside the second chamber 918.
  • the environmental sensor 911 includes at least a hydrogen sensor, and may further include a sensor that detects at least one of temperature, humidity, vibration, pressure, and submergence of an installation environment (here, a hydrogen pipeline).
  • the hydrogen sensor included in the environmental sensor 911 may be the hydrogen sensor 100 of the hydrogen detection apparatus 1 described in the first embodiment.
  • the submergence sensor 912 is an example of an environmental sensor 911 that detects submergence of the composite sensor module 910.
  • the control circuit 913 is a circuit that intermittently drives the environment sensor 911 (including the hydrogen sensor), and may include the sensor control circuit 200 and the microcomputer 300 of the hydrogen detection apparatus 1 described in the first embodiment.
  • the power supply 914 includes a battery and a power supply circuit (not shown), and supplies operating power to the entire composite sensor module 910.
  • Hydrogen detection by the composite sensor module 910 in the hydrogen leakage monitoring system 900 is performed as follows.
  • the control circuit 913 in the composite sensor module 910 uses the environmental sensor 911 to measure at least one of temperature, humidity, vibration, and pressure. If the measured value is within a predetermined management range, If the measured value deviates from the management range, it is determined as a caution state. If the submergence sensor 912 is provided and the submergence is detected, it may be determined that a failure state in which correct hydrogen detection cannot be performed.
  • the control circuit 913 intermittently performs the hydrogen detection operation by providing different off times according to the determined state.
  • FIG. 10 is a diagram illustrating an example of an off time table used in the composite sensor module 910.
  • the off time in the caution state is t 5
  • the off time in the normal state is t 4 longer than t 5 .
  • a hydrogen detection apparatus includes a hydrogen sensor whose resistance value varies depending on the presence of hydrogen gas, a sensor control circuit that senses the resistance value of the hydrogen sensor, and a different off time depending on the operating environment. And a microcomputer for intermittently driving the sensor control circuit.
  • hydrogen detection can be performed intermittently by providing different off times according to the operating environment, that is, hydrogen detection can be performed at different frequencies depending on the operating environment.
  • hydrogen detection can be performed at different frequencies depending on the operating environment.
  • the hydrogen sensor includes a first electrode, a metal oxide layer formed on the first electrode, the resistance value of which changes when contacting a hydrogen atom, and a second electrode formed on the metal oxide layer.
  • a hydrogen sensor that detects hydrogen gas based on a resistance change caused by a reduction reaction by hydrogen atoms of the metal oxide layer can be obtained.
  • the hydrogen atoms that reduce the metal oxide layer are dissociated from the hydrogen gas in the detection space, and dissociation into hydrogen atoms occurs predominantly at the first interface and the second interface. Therefore, according to the above configuration in which at least one part of the first interface and the second interface is exposed to the detection space, the hydrogen atoms are efficiently dissociated and the reduction reaction of the metal oxide layer proceeds.
  • a hydrogen sensor excellent in hydrogen gas detection characteristics can be obtained.
  • At least one of the first electrode and the second electrode whose interface with the metal oxide layer is exposed to the detection space has a catalytic action for dissociating the hydrogen atoms from the gas molecules. May be included.
  • hydrogen atoms are dissociated from gas molecules by the catalytic action, and the dissociated hydrogen atoms are combined with oxygen atoms in the metal oxide layer, whereby the first electrode and the The resistance value between the second electrode is efficiently reduced.
  • the hydrogen sensor excellent in the detection characteristic of hydrogen gas is obtained.
  • At least one of the first electrode and the second electrode may include platinum, and the metal oxide layer may include tantalum oxide.
  • a hydrogen atom can be efficiently dissociated by the catalytic action of platinum, and a tantalum oxide having excellent resistance change characteristics is used as the metal oxide layer.
  • a hydrogen sensor with excellent detection characteristics can be obtained.
  • the hydrogen detection device may be mounted on a fuel cell vehicle, and the microcomputer may intermittently drive the sensor control circuit by providing different off times depending on the state of the fuel cell vehicle.
  • the hydrogen detector when used for monitoring hydrogen leakage in a fuel cell vehicle, hydrogen detection is performed at an optimal frequency based on the risk of hydrogen leakage according to the state of the fuel cell vehicle. Since it can be performed, a hydrogen detector capable of optimizing the trade-off between security and power saving can be obtained.
  • the off time when the fuel cell vehicle is running may be t3, and the off time when the fuel cell vehicle is parked may be t1 longer than t3.
  • the off time when the fuel cell vehicle is parked in a sealed space may be t1b longer than t3
  • the off time when the fuel cell vehicle is parked in an open space may be t1a longer than t1b.
  • the off time when the fuel cell vehicle is running may be t3, and the off time when the fuel cell vehicle is stopped may be t2 longer than t3.
  • the hydrogen detection device is installed in a pipeline that transports hydrogen gas, and the microcomputer may intermittently drive the sensor control circuit by providing different off times according to the state of the pipeline. Good.
  • At least one of temperature, humidity, vibration, and pressure, an off time when an abnormality is detected is t5, and an off time when no abnormality is detected is t5. It may be a longer t4.
  • hydrogen detection can be performed at a frequency based on the specific danger of hydrogen leakage that is assumed according to the state of the pipeline, so the trade-off between security and power saving can be achieved. Can be optimized.
  • a fuel cell vehicle includes a guest room, a gas tank chamber in which a hydrogen gas tank is disposed, a fuel cell chamber in which a fuel cell is disposed, and the hydrogen detection device, A hydrogen sensor of a hydrogen detector is disposed in at least one of the gas tank chamber and the fuel cell chamber.
  • a hydrogen leakage monitoring system includes the hydrogen detection device, a wireless module connected to the hydrogen detection device and transmitting a signal indicating a hydrogen detection result by the hydrogen detection device, and the signal And a user terminal that presents a hydrogen detection result indicated by the radio signal to a user, and a hydrogen sensor of the hydrogen detection device is disposed above the hydrogen transport pipe.
  • the composite sensor module includes the hydrogen detection device, an environmental sensor that detects at least one of temperature, humidity, vibration, pressure, and submergence, the hydrogen detection device, and the environmental sensor.
  • the microcomputer changes the off time in the hydrogen detection device according to the detection result of the environmental sensor.
  • a composite module excellent in convenience can detect an environmental factor related to the risk of hydrogen leakage and determine an off time for intermittently monitoring hydrogen leakage. can get.
  • the disclosed hydrogen detection method is a hydrogen detection method using a hydrogen sensor whose resistance value varies depending on the presence of hydrogen gas, and sets a different off time according to the operating environment, A sensor control circuit that senses the resistance value of the hydrogen sensor is intermittently driven with the set off time.
  • hydrogen detection can be performed intermittently by providing different off times according to the operating environment, that is, hydrogen detection can be performed at different frequencies depending on the operating environment.
  • hydrogen detection can be performed at different frequencies depending on the operating environment.
  • a program according to one aspect disclosed is a program for performing hydrogen detection using a hydrogen sensor whose resistance value varies depending on the presence of hydrogen gas, and sets a different off time according to an operating environment. And a step of intermittently driving the sensor control circuit that senses the resistance value of the hydrogen sensor by providing the set off time.
  • a computer program for executing a hydrogen detection method capable of optimizing the trade-off between security and power saving can be obtained.
  • the hydrogen detection device can be widely used in hydrogen-related facilities such as a hydrogen pipeline, a fuel cell vehicle, a hydrogen station, and a hydrogen plant.

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Abstract

水素検出装置(1)は、水素ガスの存在に応じて抵抗値が変動する水素センサ(100)と、水素センサ(100)の抵抗値をセンスするセンサ制御回路(200)と、動作環境に応じて異なるオフ時間を設けてセンサ制御回路(200)を間欠的に駆動するマイクロコンピュータ(300)と、を備える。水素検出装置(1)は、燃料電池自動車に搭載され、マイクロコンピュータ(300)は、燃料電池自動車が走行しているときのオフ時間をt3とし、燃料電池自動車が駐車しているときのオフ時間をt3より長いt1としてもよい。また、燃料電池自動車が密閉空間で駐車しているときのオフ時間をt3より長いt1bとし、開放空間で駐車しているときのオフ時間をt1bより長いt1aとしてもよい。また、燃料電池自動車が走行しているときのオフ時間をt3とし、燃料電池自動車が停車しているときのオフ時間をt3より長いt2としてもよい。

Description

水素検出装置、燃料電池自動車、水素漏洩監視システム、複合センサモジュール、水素検出方法、およびプログラム
 本開示は、水素検出装置、燃料電池自動車、水素漏洩監視システム、複合センサモジュール、水素検出方法、およびプログラムに関する。
 特許文献1には、センサからの信号が入力される増幅回路と制御回路とを含む回路装置において、制御回路にてセンサおよび増幅回路を間欠動作させる回路装置が開示されている。
 特許文献2には、ガスセンサ部を、使用温度以上の温度に間欠的に加熱することによって、吸着した雑ガスおよび付着した塵埃などを除去するパージ処理を施すガス漏れ警報器が開示されている。
 特許文献2に特許文献1の考え方を採り入れて、パージ処理のみならず、ガス検出処理を間欠的に行ってもよい。それにより、ガス漏れ警報器の省電力性がより向上することが期待される。
特開2013-165422号公報 特開平9-229598号公報
 本発明者らは、水素ガスを検出するための水素検出装置を検討している。水素検出装置では、検出の失敗が大きな事故につながり得るため、安全性を確実に担保すると同時に、車載やインフラ設備での低電力動作を可能にする省電力性が求められる。
 そこで、本開示は、安全性の担保と省電力性とのトレードオフを最適化できる水素検出装置を提供することを目的とする。
 本開示の一態様に係る水素検出装置は、水素ガスの存在に応じて抵抗値が変動する水素センサと、前記水素センサの抵抗値をセンスするセンサ制御回路と、動作環境に応じて異なるオフ時間を設けて前記センサ制御回路を間欠的に駆動するマイクロコンピュータと、を備える。
 本開示の一態様に係る水素検出装置によれば、動作環境に応じて異なるオフ時間を設けて間欠的に水素漏れを監視することができる。これにより、例えば、信頼性が重視される環境では省電力性が重視される環境と比べてオフ時間を短くして高頻度に水素漏れを監視するといった動作が可能になるので、安全性の担保と省電力性とのトレードオフを最適化できる水素検出装置が得られる。
図1は、実施の形態1に係る水素検出装置の構成の一例を示す機能ブロック図である。 図2は、実施の形態1に係る水素検出動作の一例を示すタイミングチャートである。 図3は、実施の形態1に係るオフ時間テーブルの一例を示す図である。 図4は、実施の形態1に係る水素検出動作の詳細な一例を示すフローチャートである。 図5Aは、実施の形態2に係る水素センサの構造の一例を示す断面図である。 図5Bは、実施の形態2に係る水素センサの構造の一例を示す平面図である。 図5Cは、実施の形態2に係る水素センサの要部の拡大断面図である。 図6は、実施の形態3に係る燃料電池自動車の構成の一例を示す模式図である。 図7Aは、実施の形態3に係るオフ時間テーブルの一例を示す図である。 図7Bは、実施の形態3に係るオフ時間テーブルの一例を示す図である。 図8は、実施の形態4に係る水素漏洩監視システムの構成の一例を示す模式図である。 図9は、実施の形態4に係る複合センサモジュールの構成の一例を示す模式図である。 図10は、実施の形態4に係るオフ時間テーブルの一例を示す図である。
 (本開示の基礎となった知見)
 水素検出装置の省電力化を図る上で、水素検出装置を間欠動作させることは有効である。しかしながら、水素検出装置を単純に間欠動作させるだけでは、必要な信頼性または省電力性が得られない場合がある。
 例えば、水素ガスが設備から実際に漏洩する事象の発生確率や、万一水素ガスが漏洩した場合の水素ガスの充満しやすさなど、安全性に影響する要因は、設備の稼働状態や設置環境に応じて大きく異なる。
 そのため、水素検出装置を一定の頻度で、つまり一定のオフ時間を設けて、間欠動作させた場合、環境によっては、検出の遅れによって安全を十分に担保できないか、反対に、検出の頻度が過剰になり省電力性が損なわれることが考えられる。
 本発明者らは、このような問題を解消すべく、動作環境に応じて異なるオフ時間を設けて間欠的に水素検出を行う水素検出装置を提案する。
 以下、本開示の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
 なお、図面において、実質的に同一の構成、動作、および効果を表す要素については、同一の符号を付し、説明を省略する。また、以下において記述される数値、材料、組成、形状、成膜方法、構成要素間の接続関係などは、すべて本開示の実施の形態を具体的に説明するための単なる例示であり、本開示はこれらに限定されない。また、以下の実施の形態における構成要素のうち、最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。
 (実施の形態1)
 [水素検出装置の構成]
 図1は、実施の形態1に係る水素検出装置の構成の一例を示す機能ブロック図である。図1に示されるように、水素検出装置1は、水素センサ100、センサ制御回路200、およびマイクロコンピュータ300を備えている。
 水素センサ100は、水素ガスの存在に応じて抵抗値が変動するセンサである。水素センサ100は、限定されない一例として、金属酸化物の水素ガスによる還元反応を利用した抵抗変化素子で構成してもよい。そのような抵抗変化素子では、還元反応により金属酸化物が金属化することで生じる抵抗値の低下により、水素ガスを検出することができる。水素センサ100の具体的な構成例については後述する。
 センサ制御回路200は、水素センサ100を制御するための電気回路であり、電圧パルス発生回路210、スイッチ220、抵抗240、および増幅器250を有している。
 電圧パルス発生回路210は、制御信号S0に応じて、パルス状のセンス電圧VSENSEを出力する。センス電圧VSENSEは、水素センサ100の抵抗値をセンスするために用いられる電圧であり、一例として、0.8V~1.0V程度の電圧である。
 スイッチ220は、センス電圧VSENSEが水素センサ100に印加されるように、制御信号S1に応じて切り替えられる。
 抵抗240および増幅器250は、センス電圧VSENSEが水素センサ100に印加されるときに、水素センサ100に流れるセンス電流(すなわち、水素センサ100の抵抗値)を表す検知電圧VDETを出力する。
 マイクロコンピュータ300は、水素検出装置1の動作環境に応じて異なるオフ時間を設けてセンサ制御回路200を間欠的に駆動する。マイクロコンピュータ300は、図示していないプロセッサ、メモリ、入出力ポートを有し、メモリにあらかじめ記憶されているプログラムをマイクロコンピュータが実行することにより、センサ制御回路200を間欠的に駆動してもよい。
 ここで、水素検出装置1の動作環境とは、水素検出を行う対象装置または対象設備(以下、監視対象とも言う)の稼働状態を意味してもよい。限定されない一例として、水素検出装置1が燃料電池自動車に搭載され、燃料電池自動車における水素漏れを監視する場合、当該燃料電池自動車の走行、停車、および駐車の各状態が、水素検出装置1の動作環境に対応する。
 マイクロコンピュータ300は、水素検出装置1の動作環境を表す状態信号STATUSに応じたタイミングで制御信号S0、S1を発行することによって、センサ制御回路200を間欠的に駆動する。また、センサ制御回路200から取得した検知電圧VDETに基づいて、水素ガスが検出されたことを示す検出信号DETECTを出力する。
 [水素検出装置の動作]
 図2は、マイクロコンピュータ300の制御下で行われる水素検出動作の一例を示すタイミングチャートである。図2のタイミングチャートは、水素センサ100に印加される電圧の時間波形の一例を示している。図2に示されるように、間欠的な動作の1サイクルは、長さがオン時間tonのセンス期間と長さがオフ時間toffの休止期間とで構成される。
 センス期間において、水素センサ100にセンス電圧VSENSEが印加され、水素センサ100の抵抗値が測定される。休止期間において、センサ制御回路200は動作を休止し、水素検出装置1の消費電力は最小限に抑えられる。
 オン時間tonは、センス電圧VSENSEの印加が開始されてから、水素センサ100が水素ガスを検出するために必要とする時間長であり、一例として、1秒から1分程度の範囲にある時間が設定される。オン時間tonは、固定の時間長であってもよい。オフ時間toffは、安全を担保するために必要な監視頻度が得られる時間長であり、水素検出装置1の動作環境に応じて異なる。
 マイクロコンピュータ300は、複数の動作環境の各々で用いられるオフ時間toffを、あらかじめ記録していてもよい。
 図3は、動作環境ごとのオフ時間を記録したオフ時間テーブルの一例を表す図である。オフ時間テーブル310は、マイクロコンピュータ300のメモリに設けられる。オフ時間テーブル310には、エントリごとに、監視対象の状態Q、Q、Q、…と、当該状態においてオフ時間toffとして用いられる時間t、t、t、…と、を記録している。
 水素検出装置1における水素検出動作について、詳細な説明を続ける。
 図4は、水素検出動作の詳細な一例を示すフローチャートである。図4では、主として、マイクロコンピュータ300が主体となる動作を詳細に記載している。
 まず、マイクロコンピュータ300において、オン時間tonが設定される(S101)。オン時間tonには、水素センサ100に応じた適宜の固定長が設定されてもよい。
 次に、マイクロコンピュータ300は、状態信号STATUSを取得する(S102)。オフ時間テーブル310が参照され、状態信号STATUSによって表される状態に対応するオフ時間toffが設定される(S103)。
 次に、マイクロコンピュータ300は、オン時間tonの間、制御信号S0、S1を発行し、センサ制御回路200は、制御信号S0、S1に応じて、水素センサ100に対しセンス電圧VSENSEを印加する(S104、S105)。
 マイクロコンピュータ300は、センス電圧VSENSEの印加中に、検知電圧VDETによって表されるセンス電流があらかじめ定めたしきい値を上回った場合(S106でYES)、水素ガスが検出されたことを示す検出信号DETECTを出力する(S107)。
 オン時間tonの経過後、オフ時間toffが経過するまでの間、マイクロコンピュータ300は制御信号S0を停止し、センサ制御回路200は、制御信号S0の停止に応じて、水素センサ100に対するセンス電圧VSENSEの印加を停止する(S108、S109)。この間、増幅器250への電力供給や、マイクロコンピュータ300のクロックを停止してもよく、水素検出装置1は、消費電力が最小限に抑えられるとしてもよい。
 オフ時間toffの経過後、後続するサイクルの動作がステップS102から繰り返される。
 以上説明したように、水素検出装置1によれば、動作環境に応じて異なるオフ時間を設けて間欠的に水素検出を行うことができる。これにより、例えば、水素漏洩による危険性が高い環境では水素漏洩による危険性が低い環境と比べてオフ時間を短くして高頻度に水素検出を行うといった動作が可能になるので、安全の担保と省電力性とのトレードオフを最適化できる水素検出装置が得られる。
 (実施の形態2)
 [水素センサの構成]
 実施の形態2では、実施の形態1で説明した水素検出装置1の水素センサ100として利用可能な気体センサについて説明する。当該気体センサは、本願発明者らによって考案されたものであり、特願2017-169614号(本件出願時において未公開)にて関連特許として出願されている。実施の形態2の説明では、当該関連特許の出願時の明細書の要部を引用する。
 実施の形態2に係る気体センサは、金属酸化物層の上下に電極層が積層されてなる構造を基本とする気体センサである。当該気体センサは、少なくとも金属酸化物層の上部の電極層の一部を貫通し、金属酸化物層と上部の電極層との界面を露出させるように形成され、ヒータで加熱することなく水素含有ガスを検出することができる。ここで、水素含有ガスとは、水素原子を有する分子からなる気体の総称であり、一例として、水素、メタン、アルコールなどを含み得る。
 図5Aは、実施の形態2に係る気体センサ100Aの一構成例を示す断面図である。図5Bは、実施の形態2に係る気体センサ100Aの平面図である。図5Aの断面は、図5BのVA-VAの切断線において矢印方向に見た断面に対応する。
 気体センサ100Aは、基板101、基板101上に形成された絶縁膜102、絶縁膜102の上方に形成された第1電極103、第2電極105、第1電極103と第2電極105とで挟まれた金属酸化物層104、絶縁膜106、ビア107、および配線導体108を備えている。
 金属酸化物層104は、第1電極103と第2電極105との間に配置されている。金属酸化物層104は、第1電極103と第2電極105との間に印加される電圧および第2電極105が接触する気体中の水素含有ガスの有無に応じて、高抵抗状態と低抵抗状態との間を可逆的に遷移する。
 絶縁膜106は、第2電極105の上面を覆っている部分において、ビア107が絶縁膜106を貫通して第2電極105に接続されている。ビア107の上に配線導体108が配置されている。
 さらに、絶縁膜106および少なくとも第2電極105の一部を貫通するように開口部110が設けられている。図5Bに示すように、開口部110は、平面視したときに気体センサ100Aの中央を含む位置に矩形状に設けられた凹状の窪みである。開口部110の周囲には、図5Aに示すように絶縁膜106が配置されている。なお、開口部110は、平面視した時に気体センサ100Aの中心を含まない位置に設けられてもよいし、矩形状でなくてもよい。第2電極105と金属酸化物層104とが接する界面109が、検査対象である水素含有ガスに接触するよう露出している。界面109は、第1界面である。
 第2電極105を触媒作用のある金属(例えばPt)で構成すると、図5Cで示すように、開口部110の側面において露出した第2電極105の表面で、水素含有ガスの気体分子112は水素原子113に解離する。また、開口部110によって第2電極105および金属酸化物層104の側面が露出しているため、第2電極105の側面で解離した水素原子113は、第2電極105の表面から金属酸化物層104の側面へと拡散しやすくなっており、第2電極105の側面での新たな解離反応が起こりやすくなり、より多くの水素原子113が発生する。この水素原子113は、第2電極105あるいは金属酸化物層104の表面から内部へと拡散し、金属酸化物層104内で還元反応する。
 金属酸化物層104が酸素不足型の金属酸化物である場合、金属酸化物層104は、化学的に不安定であるため水素原子などと反応しやすく、水素原子との反応が促進されることが期待できる。
 なお、本開示において、金属酸化物の「酸素不足度」とは、当該金属酸化物と同じ元素から構成される化学量論的組成の酸化物における酸素の量に対する、当該金属酸化物における酸素の不足量の割合をいう。なお、酸素の不足量とは、化学量論的組成の金属酸化物における酸素の量から当該金属酸化物における酸素の量を引いた値である。もし、当該金属酸化物と同じ元素から構成される化学量論的組成の金属酸化物が複数存在しうる場合、当該金属酸化物の酸素不足度は、それらの化学量論的組成の金属酸化物のうち最も高い抵抗値を有する1つに基づいて定義される。化学量論的組成の金属酸化物は、他の組成の金属酸化物と比べて、より安定でありかつより高い抵抗値を有している。
 例えば、金属がタンタル(Ta)の場合、上述の定義による化学量論的組成の酸化物はTaであるので、TaO2.5と表現できる。TaO2.5の酸素不足度は0%であり、TaO1.5の酸素不足度は、酸素不足度=(2.5-1.5)/2.5=40%となる。また、酸素過剰の金属酸化物は、酸素不足度が負の値となる。なお、本明細書中では、特に断りのない限り、酸素不足度は正の値、0、負の値も含むものとして説明する。
 酸素不足度の小さい金属酸化物は化学量論的組成の金属酸化物により近いため抵抗値が高く、酸素不足度の大きい金属酸化物は金属酸化物の構成要素である金属により近いため抵抗値が低い。また、水素原子への解離反応は、第2電極105で生じることから、第2電極105と金属酸化物層104との界面109付近での反応が最も起こりやすいと言える。
 ここで、気体センサ100Aは、金属酸化物層104の内部に、第2電極105と接するように酸素欠損領域111aを備えていても良い。酸素欠損領域111aは、例えば、開口部110を形成するためのエッチングの際または第2電極105を形成する際などに、金属酸化物層104が受けるエッチングダメージにより発生する酸素欠損領域である。酸素欠損領域111aは、第2電極105と金属酸化物層104との界面付近で第2電極105と金属酸化物層104とが混ざってアモルファス化していても良い。酸素欠損領域111aは、水素含有ガスに接触するよう露出している部分、または、第2電極105と金属酸化物層104との界面109付近に形成されている。
 また、気体センサ100Aは、金属酸化物層104の内部に、局所領域111bを備えていてもよい。局所領域111bは、第1電極103と第2電極105との間に電圧を印加することによって、金属酸化物層104の一部を絶縁破壊することにより形成される。絶縁破壊された部分の金属酸化物層104は、局所的に酸素が欠損し、電流が流れやすい状態となっている。つまり、局所領域111bは、絶縁破壊による酸素欠損により構成される微小な導電パス(フィラメント)を含む領域である。局所領域111bにおける酸素不足度は、局所領域111bの周囲(すなわち金属酸化物層104のバルク領域)の酸素不足度よりも大きい。
 局所領域111bを備える気体センサ100Aでは、第1電極103と第2電極105との間に電圧を印加した際、金属酸化物層104内の電流は局所領域111bに集中的に流れる。この構成によれば、気体センサ100Aでは、局所領域111bにおける発熱によって第2電極105が加熱され、水素原子への解離および局所領域111bでの金属酸化物の還元反応が効率よく行われる。
 局所領域111bを構成するフィラメントは、気体センサ100Aの1つの金属酸化物層104に1ケ所のみ形成されてもよいし、金属酸化物層104に複数点在していてもよい。フィラメントの数は、例えば、EBAC(Electron Beam Absorbed Current)解析によって確認することができる。
 このようにして、気体センサ100Aは、第2電極105が水素含有ガスに接すると第1電極103と第2電極105との間の抵抗値が変化する特性を有する。当該特性により、検査対象である気体が気体センサ100Aに接したとき、第1電極103と第2電極105との間の抵抗値の低下を検出することによって、気体に含まれる水素含有ガスを検出することができる。
 以下では、安定な水素への反応特性を得るための気体センサ100Aの構成の詳細について説明する。
 金属酸化物層104は、遷移金属を始めとする複数の酸化状態をとることができる金属と、錫と、アルミニウムとからなる群から選択される1つの金属を含有する酸化物から構成される。当該金属の酸化物の母体金属は、タンタル(Ta)、ハフニウム(Hf)、チタニウム(Ti)、ジルコニウム(Zr)、ニオブ(Nb)、タングステン(W)、ニッケル(Ni)、鉄(Fe)、クロム(Cr)、コバルト(Co)、マンガン(Mn)、バナジウム(V)、セリウム(Ce)、銅(Cu)などの遷移金属と、錫(Sn)、アルミニウム(Al)とから少なくとも1つ選択されてもよい。
 金属酸化物層104は、化学量論的組成の酸化物よりも酸素組成比が少ない酸素不足型の酸化物であってもよい。化学量論的組成の金属酸化物が典型的に絶縁体であるのに対し、酸素不足型の金属酸化物は、酸素欠損を含み半導体的な特性を有する。金属酸化物層104中の酸素欠損は酸素還元反応の活性点となりやすい。つまり水素との反応がしやすくなる。したがって、気体センサ100Aは、安定な水素への反応特性を実現できる。
 第1電極103および第2電極105の材料としては、例えば、Pt(白金)、Ir(イリジウム)、Pd(パラジウム)、Ag(銀)、Ni(ニッケル)、W(タングステン)、Cu(銅)、Al(アルミニウム)、Ta(タンタル)、Ti(チタン)、TiN(窒化チタン)、TaN(窒化タンタル)およびTiAlN(窒化チタンアルミニウム)などから選択される。
 具体的に、第2電極105は、例えば、白金(Pt)、イリジウム(Ir)、またはパラジウム(Pd)、若しくは、これらのうちの少なくとも1つを含む合金など、水素原子を有する気体分子から水素原子を解離する触媒作用を有する材料で構成する。
 また、第1電極103は、例えば、タングステン(W)、ニッケル(Ni)、タンタル(Ta)、チタン(Ti)、アルミニウム(Al)、窒化タンタル(TaN)、窒化チタン(TiN)など、金属酸化物を構成する金属と比べて標準電極電位が低い材料で構成してもよい。標準電極電位は、その値が高いほど酸化しにくい特性を表す。
 あるいは第1電極103は、第2電極105と同様に、例えば、白金(Pt)、イリジウム(Ir)、またはパラジウム(Pd)、若しくは、これらのうちの少なくとも1つを含む合金など、水素原子を有する気体分子から水素原子を解離する触媒作用を有する材料で構成してもよい。
 また、基板101としては、例えば、シリコン単結晶基板または半導体基板を用いることができるが、これらに限定されるわけではない。金属酸化物層104は比較的低い基板温度で形成することが可能であるため、例えば、樹脂材料などの上に形成することもできる。
 (実施の形態3)
 実施の形態3では、水素検出装置の燃料電池自動車への適用について説明する。実施の形態3に係る水素検出装置は、燃料電池自動車に搭載され、燃料電池自動車における水素漏れを監視する。
 [燃料電池自動車の構成]
 図6は、実施の形態3に係る燃料電池自動車800の構成の一例を示す模式図である。
 燃料電池自動車800は、客室810、荷室820、ガスタンク室830、燃料タンク831、水素検出装置832、配管840、燃料電池室850、燃料電池851、水素検出装置852、モータ室860、モータ861、および電子制御ユニット870を備える。
 燃料タンク831は、ガスタンク室830内に設けられており、燃料ガスとして、水素ガスを保持している。水素検出装置832は、ガスタンク室830での燃料ガス漏れを検出する。
 燃料電池851は、燃料極、空気極および電解質を有する基本単位となるセルが複数個積み重なった燃料電池スタックを備えている。燃料電池851は、燃料電池室850内に設けられている。燃料タンク831内の水素ガスは、配管840を通して燃料電池室850内の燃料電池851へ送り込まれる。この水素ガスと大気中の酸素ガスとを燃料電池851内で反応させることにより発電する。水素検出装置852は、燃料電池室850での水素ガス漏れを検出する。
 モータ861は、モータ室860内に設けられている。燃料電池851が発電した電力でモータ861が回転することにより、燃料電池自動車800を走行させる。
 電子制御ユニット870は、燃料電池851での発電の制御、モータ861のトルク制御、ドライバによるハンドル、アクセル、ブレーキ、ギアシフトなどの各種操作の検知、燃料電池自動車800の速度、加速度の検知など、燃料電池自動車800の総合的な制御を行う。
 [燃料電池自動車での水素検出動作]
 燃料電池自動車800における水素検出装置832、852には、例えば、実施の形態1で説明した水素検出装置1が用いられる。水素検出装置832、852よる水素検出は、次のように行われる。
 電子制御ユニット870は、検知したドライバの操作や燃料電池自動車800の速度などに基づいて、燃料電池自動車800の駐車、停車、走行の各状態を示す状態信号を、水素検出装置832、852へ供給する。ここで、燃料電池自動車800の駐車、停車、走行の各状態は、水素検出装置832、852の動作環境の一例である。
 水素検出装置832、852は、電子制御ユニット870から供給された状態信号によって示される燃料電池自動車800の状態に応じて異なるオフ時間を設けて、間欠的に水素検出動作を行う。
 図7Aは、水素検出装置832、852で用いられるオフ時間テーブルの一例を表す図である。
 図7Aの例では、燃料電池自動車800が走行しているときのオフ時間をtとし、燃料電池自動車800が駐車しているときのオフ時間をtより長いtとしている。また、前記燃料電池自動車が停車しているときのオフ時間をtより長いtとしている。
 これにより、水素ガスが燃料電池自動車800内で実際に移送され消費される走行状態では、短いオフ時間tを用いて水素漏れを高頻度に監視することで、安全をより確実に担保することができる。また、水素ガスの移送および消費が完全に止まっている駐車状態およびほぼ止まっている停車状態では、長いオフ時間tおよびtを用いて水素漏れの監視頻度を下げることで、安全を担保しながら消費電力を低減し、水素検出装置832、852の省電力性を高めることができる。
 図7Bは、水素検出装置832、852で用いられるオフ時間テーブルの他の一例を表す図である。図7Bのオフ時間テーブルは、図7Aのオフ時間テーブルと比べて、燃料電池自動車800が密閉空間で駐車しているか開放空間で駐車しているかで、オフ時間を区別する点で相違する。
 ここで、密閉空間とは、水素ガスが充満しやすい空間を意味し、例えば、住宅のビルトインガレージや、公共施設の屋内駐車場およびタワー式の駐車設備が含まれてもよい。開放空間とは、水素ガスが充満しにくい空間を意味し、例えば、住宅のカーポートや公共施設における屋外駐車場および屋上駐車場が含まれてもよい。駐車場所が密閉空間および開放空間のうちのいずれであるかは、駐車設備側から無線信号によって通知されるとしてもよい。
 図7Bの例では、燃料電池自動車800が密閉空間で駐車しているときのオフ時間を走行状態でのオフ時間tより長いt1bとし、開放空間で駐車しているときのオフ時間をt1bより長いt1aとしている。
 これにより、駐車状態での水素漏れの監視頻度を、駐車場所において水素漏れが発生した場合の水素の充満のしやすさに応じて設定することにより、安全の担保と省電力性とのトレードオフを最適化することができる。
 (実施の形態4)
 実施の形態4では、水素検出装置の、水素ガスを輸送するパイプライン(以下では短く、水素パイプラインと言う)への適用について説明する。実施の形態4に係る水素検出装置は、水素パイプラインに設置され、水素パイプラインにおける水素漏れを監視する。
 [水素漏洩監視システムの構成]
 図8は、実施の形態4に係る水素漏洩監視システム900の構成の一例を示す模式図である。
 水素漏洩監視システム900は、複合センサモジュール910、通信モジュール920、ゲートウェイ930、クラウドシステム940、およびユーザ端末950を備える。
 複合センサモジュール910は、例えば、実施の形態1で説明した水素検出装置1とともに、監視対象(ここでは、水素パイプライン)の温度、湿度、振動、圧力、および水没のうち少なくとも1つを検出するセンサを含んでいる。複合センサモジュール910(特には、複合センサモジュール910に含まれる水素センサ)は、水素ガス903を輸送する水素輸送管902の上方に配置されている。
 通信モジュール920は、複合センサモジュール910による水素検出結果を示す検出信号を送信する。
 ゲートウェイ930は、通信モジュール920から検出信号を受信し、受信した検出信号をクラウドシステム940へ転送する。
 クラウドシステム940は、サーバ装置をネットワークで接続してなるネットワークコンピュータシステムであり、ネットワークを介してサーバ装置で検出信号を受信し、サーバ装置にて複合センサモジュール910による水素検出結果を集計する。
 ユーザ端末950は、水素漏洩監視システム900のユーザインターフェースを提供する。具体的には、複合センサモジュール910によって水素が検出されたことを示す警報を、音、光、振動などによってオペレータに通知する。
 図8の例では、水素輸送管902は地面901下に埋設され、複合センサモジュール910および通信モジュール920は地面901に設けられたハンドホール904内に設置されているが、この例には限られない。例えば、水素輸送管902は、水素関連施設の建屋内に引き回されたものであってもよい。複合センサモジュール910は、例えば、水素輸送管902の継ぎ目(図示せず)ごとに配置されてもよい。
 [複合センサモジュールの構成]
 次に、複合センサモジュール910の構成について説明する。
 図9は、複合センサモジュール910の構成の一例を示す模式図である。図9に示されるように、複合センサモジュール910は、水素センサを含む環境センサ911、制御回路913、および電源914を、鋲型の筐体915に格納してなる。複合センサモジュール910は、環境センサ911の一部として水没センサ912をさらに備えていてもよい。
 筐体915は、防水性および防塵性を有するフィルタ916によって第1室917と第2室918とに分けられている。第1室917には、制御回路913および電源914が配置される。第1室917の内部は、筐体915の表面に施されたコート材919とフィルタ916とで、水および埃から保護される。第2室918には、環境センサ911が配置される。第2室918の内部は、少なくとも水素ガスが進入できるように筐体915の外部と連通している。複合センサモジュール910が水没センサ912を備える場合、水没センサ912は、第2室918の内部で、環境センサ911の下方に配置される。
 環境センサ911は、少なくとも水素センサを含み、さらに、設置環境(ここでは、水素パイプライン)の温度、湿度、振動、圧力、および水没のうち少なくとも1つを検出するセンサを含んでもよい。環境センサ911に含まれる水素センサは、実施の形態1で説明した水素検出装置1の水素センサ100であってもよい。水没センサ912は、複合センサモジュール910の水没を検出する環境センサ911の一例である。
 制御回路913は、環境センサ911(水素センサを含む)を間欠的に駆動する回路であり、実施の形態1で説明した水素検出装置1のセンサ制御回路200とマイクロコンピュータ300とを含んでもよい。
 電源914は、図示しないバッテリーおよび電源回路を含み、複合センサモジュール910の全体に動作電力を供給する。
 [水素漏洩監視システムでの水素検出動作]
 水素漏洩監視システム900における複合センサモジュール910による水素検出は、次のように行われる。
 複合センサモジュール910における制御回路913は、環境センサ911を用いて、温度、湿度、振動、および圧力のうち少なくとも1つを測定し、測定値があらかじめ定められた管理範囲内にあれば正常状態、測定値が当該管理範囲を逸脱していれば注意状態と判定する。水没センサ912が設けられていて、かつ水没が検出されていれば、正しい水素検出を行うことができない故障状態と判定してもよい。
 制御回路913は、判定した状態に応じて異なるオフ時間を設けて、間欠的に水素検出動作を行う。
 図10は、複合センサモジュール910で用いられるオフ時間テーブルの一例を表す図である。
 図10の例では、注意状態でのオフ時間をtとし、正常状態でのオフ時間をtより長いtとしている。
 これにより、水素パイプラインの温度、湿度、振動、圧力のうち少なくとも1つについて異常値が検出された注意状態では、水素漏洩の危険度が増したと考えて水素漏洩の監視頻度を上げることで、安全をより確実に担保することができる。また、異常値が検出されない正常状態では、水素漏洩の監視頻度を下げることで、安全を担保しながら消費電力を低減し、複合センサモジュール910の省電力性を高めることができる。
 また、水没が検出された故障状態では、オフ時間を無限大として、水素検出を停止している。
 これにより、正しい水素検出を継続して行うことができない場合に、残っている電力を、例えば、故障状態の通報に振り向けることにより、信頼性を高めることができる。
 (その他の変形例)
 以上、本開示のいくつかの態様に係る水素検出装置、燃料電池自動車、水素漏洩監視システム、複合センサモジュール、水素検出方法、およびプログラムについて、実施の形態に基づいて説明したが、本開示は、この実施の形態に限定されるものではない。本開示の趣旨を逸脱しない限り、当業者が思いつく各種変形を本実施の形態に施したものや、各々の実施の形態における構成要素を組み合わせて構築される形態が、本開示の範囲内に含まれてもよい。
 (実施形態の概要)
 1つの態様に係る水素検出装置は、水素ガスの存在に応じて抵抗値が変動する水素センサと、前記水素センサの抵抗値をセンスするセンサ制御回路と、動作環境に応じて異なるオフ時間を設けて前記センサ制御回路を間欠的に駆動するマイクロコンピュータと、を備える。
 このような構成によれば、動作環境に応じて異なるオフ時間を設けて間欠的に水素検出を行うこと、つまり、動作環境に応じて異なる頻度で水素検出を行うことができる。これにより、例えば、水素漏洩による危険性が高い環境では水素漏洩による危険性が低い環境と比べてオフ時間を短くして高頻度に水素検出を行うといった動作が可能になるので、安全の担保と省電力性とのトレードオフを最適化できる水素検出装置が得られる。
 また、前記水素センサは、第1電極と、前記第1電極上に形成され、水素原子に接することにより抵抗値が変化する金属酸化物層と、前記金属酸化物層上に形成された第2電極と、前記第1電極、前記金属酸化物層および前記第2電極の側面の少なくとも一部を覆う絶縁膜と、を備え、前記金属酸化物層において、前記第1電極と前記金属酸化物層との第1界面もしくは前記第2電極と前記金属酸化物層との第2界面のうちの少なくとも一方の一部は、前記絶縁膜に覆われることなく検出空間に露出しているとしてもよい。
 このような構成によれば、金属酸化物層の水素原子による還元反応によって生じる抵抗変化に基づいて水素ガスを検出する水素センサが得られる。金属酸化物層を還元する水素原子は、検出空間内の水素ガスから解離されたものであり、水素原子への解離は第1界面および第2界面において優勢に生じる。そのため、第1界面および第2界面のうちの少なくとも一方の一部が検出空間に露出している上記の構成によれば、水素原子が効率よく解離され、金属酸化物層の還元反応が進むので、水素ガスの検出特性に優れた水素センサが得られる。
 また、前記第1電極および前記第2電極のうちの少なくとも前記金属酸化物層との界面が前記検出空間に露出している一方は、前記水素原子を前記気体分子から解離させる触媒作用を有する材料を含んでもよい。
 このような構成によれば、前記触媒作用によって気体分子から水素原子が解離され、解離された水素原子が、前記金属酸化物層内の酸素原子と結合することにより、前記第1の電極と前記第2の電極との間の抵抗値が効率よく低下する。これにより、水素ガスの検出特性に優れた水素センサが得られる。
 また、前記第1電極および前記第2電極のうちの少なくとも前記一方は、白金を含み、前記金属酸化物層は、タンタル酸化物を含んでもよい。
 このような構成によれば、白金による触媒作用により水素原子を効率的に解離させることができ、かつ、前記金属酸化物層として抵抗変化特性に優れたタンタル酸化物を用いるので、水素含有ガスの検出特性に優れた水素センサが得られる。
 また、前記水素検出装置は、燃料電池自動車に搭載され、前記マイクロコンピュータは、前記燃料電池自動車の状態に応じて異なるオフ時間を設けて前記センサ制御回路を間欠的に駆動してもよい。
 このような構成によれば、水素検出装置を燃料電池自動車での水素漏れの監視に利用するに際して、燃料電池自動車の状態に応じた水素漏洩の危険性に基づいて、最適な頻度で水素検出を行うことができるので、安全の担保と省電力性とのトレードオフを最適化できる水素検出装置が得られる。
 また、前記マイクロコンピュータは、前記燃料電池自動車が走行しているときのオフ時間をt3とし、前記燃料電池自動車が駐車しているときのオフ時間をt3より長いt1としてもよい。
 また、前記マイクロコンピュータは、前記燃料電池自動車が密閉空間で駐車しているときのオフ時間をt3より長いt1bとし、開放空間で駐車しているときのオフ時間をt1bより長いt1aとしてもよい。
 また、前記マイクロコンピュータは、前記燃料電池自動車が走行しているときのオフ時間をt3とし、前記燃料電池自動車が停車しているときのオフ時間をt3より長いt2としてもよい。
 これらの構成によれば、燃料電池自動車の状態に応じて想定される水素漏洩の具体的な危険性に基づいた頻度で水素検出を行うことができるので、安全の担保と省電力性とのトレードオフを最適化することができる。
 また、前記水素検出装置は、水素ガスを輸送するパイプラインに設置され、前記マイクロコンピュータは、前記パイプラインの状態に応じて異なるオフ時間を設けて前記センサ制御回路を間欠的に駆動してもよい。
 このような構成によれば、水素検出装置をパイプラインでの水素漏れの監視に利用するに際して、パイプラインの状態に応じた水素漏洩の危険性に基づいて、最適な頻度で水素検出を行うことができるので、安全の担保と省電力性とのトレードオフを最適化できる水素検出装置が得られる。
 また、前記マイクロコンピュータは、前記パイプラインにおいて、温度、湿度、振動、圧力のうちの少なくとも1つについて、異常が検出されたときのオフ時間をt5とし、異常が検出されないときのオフ時間をt5より長いt4としてもよい。
 この構成によれば、パイプラインの状態に応じて想定される水素漏洩の具体的な危険性に基づいた頻度で水素検出を行うことができるので、安全の担保と省電力性とのトレードオフを最適化することができる。
 また、開示される一態様に係る燃料電池自動車は、客室と、水素ガスのタンクが配置されたガスタンク室と、燃料電池が配置された燃料電池室と、前記水素検出装置と、を備え、前記水素検出装置の水素センサが、前記ガスタンク室および前記燃料電池室のうちの少なくとも一方に配置されている。
 このような構成によれば、燃料電池自動車において水素漏洩を監視するにあたって、安全の担保と省電力性とのトレードオフを最適化することができる。
 また、開示される一態様に係る水素漏洩監視システムは、前記水素検出装置と、前記水素検出装置に接続され、前記水素検出装置による水素検出結果を示す信号を送信する無線モジュールと、前記信号を取得し、前記無線信号で示される水素検出結果をユーザに提示するユーザ端末と、を備え、前記水素検出装置の水素センサが、水素輸送管の上方に配置されている。
 このような構成によれば、水素ガスを輸送するパイプラインにおいて水素漏洩を監視するにあたって、安全の担保と省電力性とのトレードオフを最適化することができる。
 また、開示される一態様に係る複合センサモジュールは、前記水素検出装置と、温度、湿度、振動、圧力、水没のうちの少なくとも1つを検出する環境センサと、前記水素検出装置および前記環境センサに動作電力を供給する電源と、を備え、前記マイクロコンピュータは、前記環境センサの検出結果に応じて前記水素検出装置でのオフ時間を変更する。
 このような構成によれば、水素漏洩の危険性にかかわる環境要因を自ら検出して、水素漏洩を間欠的に監視するためのオフ時間を決定することができる、利便性に優れた複合モジュールが得られる。
 また、開示される一態様に係る水素検出方法は、水素ガスの存在に応じて抵抗値が変動する水素センサを用いた水素検出方法であって、動作環境に応じて異なるオフ時間を設定し、前記水素センサの抵抗値をセンスするセンサ制御回路を、設定された前記オフ時間を設けて間欠的に駆動する。
 このような方法によれば、動作環境に応じて異なるオフ時間を設けて間欠的に水素検出を行うこと、つまり、動作環境に応じて異なる頻度で水素検出を行うことができる。これにより、例えば、水素漏洩による危険性が高い環境では水素漏洩による危険性が低い環境と比べてオフ時間を短くして高頻度に水素検出を行うといった動作が可能になるので、安全の担保と省電力性とのトレードオフを最適化できる水素検出方法が得られる。
 また、開示される一態様に係るプログラムは、水素ガスの存在に応じて抵抗値が変動する水素センサを用いて水素検出を行うためのプログラムであって、動作環境に応じて異なるオフ時間を設定するステップと、前記水素センサの抵抗値をセンスするセンサ制御回路を、設定された前記オフ時間を設けて間欠的に駆動するステップと、をマイクロコンピュータに実行させる。
 このような構成によれば、安全の担保と省電力性とのトレードオフを最適化できる水素検出方法を実行するためのコンピュータプログラムが得られる。
 本開示に係る水素検出装置は、例えば、水素パイプラインをはじめ、燃料電池自動車、水素ステーション、水素プラントなどの水素関連設備において広く利用できる。
  1  水素検出装置
  100A  気体センサ
  100  水素センサ
  101  基板
  102  絶縁膜
  103  電極
  104  金属酸化物層
  105  電極
  106  絶縁膜
  107  ビア
  108  配線導体
  109  界面
  110  開口部
  111a 酸素欠損領域
  111b 局所領域
  112  気体分子
  113  水素原子
  200  センサ制御回路
  210  電圧パルス発生回路
  220  スイッチ
  240  抵抗
  250  増幅器
  300  マイクロコンピュータ
  310  オフ時間テーブル
  800  燃料電池自動車
  810  客室
  820  荷室
  830  ガスタンク室
  831  燃料タンク
  832  水素検出装置
  840  配管
  850  燃料電池室
  851  燃料電池
  852  水素検出装置
  860  モータ室
  861  モータ
  870  電子制御ユニット
  900  水素漏洩監視システム
  901  地面
  902  水素輸送管
  903  水素ガス
  904  ハンドホール
  910  複合センサモジュール
  911  環境センサ
  912  水没センサ
  913  制御回路
  914  電源
  915  筐体
  916  フィルタ
  917  第1室
  918  第2室
  919  コート材
  920  通信モジュール
  930  ゲートウェイ
  940  クラウドシステム
  950  ユーザ端末

Claims (15)

  1.  水素ガスの存在に応じて抵抗値が変動する水素センサと、
     前記水素センサの抵抗値をセンスするセンサ制御回路と、
     動作環境に応じて異なるオフ時間を設けて前記センサ制御回路を間欠的に駆動するマイクロコンピュータと、
     を備える水素検出装置。
  2.  前記水素センサは、
     第1電極と、
     前記第1電極上に形成され、水素原子に接することにより抵抗値が変化する金属酸化物層と、
     前記金属酸化物層上に形成された第2電極と、
     前記第1電極、前記金属酸化物層および前記第2電極の側面の少なくとも一部を覆う絶縁膜と、を備え、
     前記金属酸化物層において、前記第1電極と前記金属酸化物層との第1界面もしくは前記第2電極と前記金属酸化物層との第2界面のうちの少なくとも一方の一部は、前記絶縁膜に覆われることなく検出空間に露出している、
     請求項1に記載の水素検出装置。
  3.  前記第1電極および前記第2電極のうちの少なくとも前記金属酸化物層との界面が前記検出空間に露出している一方は、前記水素原子を前記気体分子から解離させる触媒作用を有する材料を含む、
     請求項2に記載の水素検出装置。
  4.  前記第1電極および前記第2電極のうちの少なくとも前記一方は、白金を含み、
     前記金属酸化物層は、タンタル酸化物を含む、
     請求項2または3に記載の水素検出装置。
  5.  前記水素検出装置は、燃料電池自動車に搭載され、
     前記マイクロコンピュータは、前記燃料電池自動車の状態に応じて異なるオフ時間を設けて前記センサ制御回路を間欠的に駆動する、
     請求項1から4のいずれか1項に記載の水素検出装置。
  6.  前記マイクロコンピュータは、前記燃料電池自動車が走行しているときのオフ時間をt3とし、前記燃料電池自動車が駐車しているときのオフ時間をt3より長いt1とする、
     請求項5に記載の水素検出装置。
  7.  前記マイクロコンピュータは、前記燃料電池自動車が密閉空間で駐車しているときのオフ時間をt3より長いt1bとし、開放空間で駐車しているときのオフ時間をt1bより長いt1aとする、
     請求項6に記載の水素検出装置。
  8.  前記マイクロコンピュータは、前記燃料電池自動車が走行しているときのオフ時間をt3とし、前記燃料電池自動車が停車しているときのオフ時間をt3より長いt2とする、
     請求項5に記載の水素検出装置。
  9.  前記水素検出装置は、水素ガスを輸送するパイプラインに設置され、
     前記マイクロコンピュータは、前記パイプラインの状態に応じて異なるオフ時間を設けて前記センサ制御回路を間欠的に駆動する、
     請求項1から4のいずれか1項に記載の水素検出装置。
  10.  前記マイクロコンピュータは、前記パイプラインにおいて、温度、湿度、振動、圧力のうちの少なくとも1つについて、異常が検出されたときのオフ時間をt5とし、異常が検出されないときのオフ時間をt5より長いt4とする、
     請求項9に記載の水素検出装置。
  11.  客室と、
     水素ガスのタンクが配置されたガスタンク室と、
     燃料電池が配置された燃料電池室と、
     請求項5から8のいずれか1項に記載の水素検出装置と、を備え、
     前記水素検出装置の水素センサが、前記ガスタンク室および前記燃料電池室のうちの少なくとも一方に配置されている、
     燃料電池自動車。
  12.  請求項9または10に記載の水素検出装置と、
     前記水素検出装置に接続され、前記水素検出装置による水素検出結果を示す信号を送信する無線モジュールと、
     前記信号を取得し、前記無線信号で示される水素検出結果をユーザに提示するユーザ端末と、を備え、
     前記水素検出装置の水素センサが、水素輸送管の上方に配置されている、
     水素漏洩監視システム。
  13.  請求項1から4のいずれか1項に記載の水素検出装置と、
     温度、湿度、振動、圧力、水没のうちの少なくとも1つを検出する環境センサと、
     前記水素検出装置および前記環境センサに動作電力を供給する電源と、を備え、
     前記マイクロコンピュータは、前記環境センサの検出結果に応じて前記水素検出装置でのオフ時間を変更する、
     複合センサモジュール。
  14.  水素ガスの存在に応じて抵抗値が変動する水素センサを用いた水素検出方法であって、
     動作環境に応じて異なるオフ時間を設定し、
     前記水素センサの抵抗値をセンスするセンサ制御回路を、設定された前記オフ時間を設けて間欠的に駆動する、
     水素検出方法。
  15.  水素ガスの存在に応じて抵抗値が変動する水素センサを用いて水素検出を行うためのプログラムであって、
     動作環境に応じて異なるオフ時間を設定するステップと、
     前記水素センサの抵抗値をセンスするセンサ制御回路を、設定された前記オフ時間を設けて間欠的に駆動するステップと、
     をマイクロコンピュータに実行させるプログラム。
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CN201780076755.1A CN110088608B (zh) 2016-12-15 2017-12-08 氢检测装置、燃料电池汽车、氢泄漏监视系统、复合传感器模块、氢检测方法以及程序记录介质
EP17881397.8A EP3557236B1 (en) 2016-12-15 2017-12-08 Hydrogen detecting device
JP2018556633A JP6840170B2 (ja) 2016-12-15 2017-12-08 水素検出装置、燃料電池自動車、水素漏洩監視システム、複合センサモジュール、水素検出方法、およびプログラム

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110658303A (zh) * 2019-08-23 2020-01-07 武汉格罗夫氢能汽车有限公司 一种基于t-box的车内氢气浓度检测处理方法
CN110657920A (zh) * 2019-08-23 2020-01-07 武汉格罗夫氢能汽车有限公司 一种基于t-box的车内氢气浓度检测方法
US11740214B2 (en) 2020-04-10 2023-08-29 Kabushiki Kaisha Toshiba Sensor and sensor module
US11879753B2 (en) 2020-04-10 2024-01-23 Kabushiki Kaisha Toshiba Sensor and sensor module

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111376797B (zh) * 2020-03-24 2021-10-29 东风汽车集团有限公司 一种氢燃料电池汽车氢泄露检测控制方法及其系统
CN112895900B (zh) * 2021-01-08 2022-08-19 株洲中车时代电气股份有限公司 一种氢能源有轨电车氢气冗余监测保护装置及方法
CN113312380B (zh) * 2021-07-29 2022-01-07 湖南五凌电力科技有限公司 基于数据驱动的水电机组振动区自动获取方法及装置
FR3136897A1 (fr) * 2022-06-20 2023-12-22 Arm Engineering Systeme universel de pile a combustible
CN115230476B (zh) * 2022-08-05 2023-05-12 兰州现代职业学院 一种燃料电池汽车检测电路及方法

Citations (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS61172025A (ja) * 1984-12-13 1986-08-02 Caterpillar Mitsubishi Ltd ガス漏れ検出記録装置
JPH09229598A (ja) 1996-02-23 1997-09-05 Toray Ind Inc 防刃材および防刃衣服
JP2004139842A (ja) * 2002-10-17 2004-05-13 Nissan Motor Co Ltd 燃料電池車の水素漏洩検知システム
JP2004158340A (ja) * 2002-11-07 2004-06-03 New Cosmos Electric Corp パッケージ型燃料電池発電装置
JP2005124358A (ja) * 2003-10-20 2005-05-12 Suzuki Motor Corp 燃料電池システムを搭載した車両の水素漏れ検出装置
JP2006010622A (ja) * 2004-06-29 2006-01-12 Honda Motor Co Ltd ガス検出システムおよび燃料電池車両
JP2006118939A (ja) * 2004-10-20 2006-05-11 Riken Keiki Co Ltd ガス検知器
JP2006157248A (ja) * 2004-11-26 2006-06-15 Hitachi Ltd ガス漏洩検知機能付き無線端末及びそれを用いたガス漏洩検知システム及びガス漏洩通報方法
JP2007256072A (ja) * 2006-03-23 2007-10-04 Nohmi Bosai Ltd ガスパイプライン監視設備
JP2013165422A (ja) 2012-02-13 2013-08-22 Seiko Epson Corp 回路装置、集積回路および検出装置
WO2017037984A1 (ja) * 2015-08-28 2017-03-09 パナソニックIpマネジメント株式会社 気体センサ、及び燃料電池自動車
JP2017169614A (ja) 2016-03-18 2017-09-28 シャープ株式会社 ヘアドライヤ

Family Cites Families (37)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2085166A (en) * 1980-10-07 1982-04-21 Itt Ind Ltd Semiconductor gas sensor
US5321146A (en) * 1991-03-29 1994-06-14 Eastman Kodak Company Hydrogen sulfide gas sensor and precursor compounds for manufacture of same
US5428988A (en) * 1993-12-13 1995-07-04 Trw Vehicle Safety Systems Inc. Leak detector for gas air bag inflator
DE19618935C2 (de) * 1996-05-10 2002-11-28 Siemens Ag Gassensor und Verfahren zur Herstellung eines Gassensors
JP3792016B2 (ja) 1997-08-26 2006-06-28 新コスモス電機株式会社 ガス漏れ警報器
JP3518800B2 (ja) * 1999-12-16 2004-04-12 フィガロ技研株式会社 ガスセンサ及びガス検出装置
US6401465B1 (en) * 2000-10-19 2002-06-11 Carrier Corporation Absorption chiller leak detection and location and checking hydrogen removing cells
JP2002310978A (ja) * 2001-04-12 2002-10-23 Ngk Spark Plug Co Ltd 水素センサ
US7235171B2 (en) * 2001-07-24 2007-06-26 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Hydrogen sensor, hydrogen sensor device and method of detecting hydrogen concentration
JP2003240746A (ja) * 2002-02-14 2003-08-27 Matsushita Electric Ind Co Ltd 水素ガスセンサ
US20060263255A1 (en) * 2002-09-04 2006-11-23 Tzong-Ru Han Nanoelectronic sensor system and hydrogen-sensitive functionalization
US6786076B2 (en) * 2002-11-25 2004-09-07 Reliable Instruments Llc Thin film gas sensor
TW586007B (en) * 2003-02-13 2004-05-01 Univ Nat Cheng Kung Hydrogen sensor and fabrication method thereof
JP4056987B2 (ja) * 2004-04-28 2008-03-05 アルプス電気株式会社 水素センサ及び水素の検知方法
JP2006084335A (ja) * 2004-09-16 2006-03-30 Fujikura Ltd 濃淡電池式酸素センサ
JP2006098343A (ja) * 2004-09-30 2006-04-13 Tdk Corp ガスセンサ
JP5105218B2 (ja) * 2005-06-06 2012-12-26 トヨタ自動車株式会社 異常判定装置
JP4806989B2 (ja) * 2005-07-27 2011-11-02 トヨタ自動車株式会社 燃料電池システム
US7268662B2 (en) * 2005-09-07 2007-09-11 Applied Sensor Research & Development Corporation Passive SAW-based hydrogen sensor and system
US8636883B2 (en) * 2006-03-10 2014-01-28 Element One, Inc. Monitorable hydrogen sensor system
KR100779090B1 (ko) * 2006-07-18 2007-11-27 한국전자통신연구원 아연 산화물을 이용하는 가스 감지기 및 그 제조 방법
EP2083262B1 (de) * 2008-01-28 2014-05-07 Micronas GmbH Resistiver Wasserstoffsensor
US8499612B2 (en) * 2009-04-23 2013-08-06 The Regents Of The University Of California Hydrogen gas detection using single palladium nanowires
FR2950740A1 (fr) * 2009-09-25 2011-04-01 Michelin Soc Tech Reacteur electrochimique, tel qu'une pile a combustible ou un electrolyseur, equipe d'un dispositif de mesure de la concentration en un gaz de l'un des gaz specifiques de l'operation dudit reacteur
US20110088456A1 (en) * 2009-10-16 2011-04-21 Fan Ren Normalized hydrogen sensing and methods of fabricating a normalized hydrogen sensor
US9310240B2 (en) 2011-03-22 2016-04-12 Seiko Epson Corporation Circuit device, integrated circuit and detection device
WO2012130751A1 (de) * 2011-03-25 2012-10-04 Odb-Tec Gmbh & Co. Kg Dioden-dünnschichtanordnung zur detektion von wasserstoff und verfahren zu ihrer herstellung sowie wasserstoffsensor
JP5342602B2 (ja) * 2011-05-20 2013-11-13 本田技研工業株式会社 ガスセンサ
KR20140118020A (ko) * 2013-03-27 2014-10-08 인텔렉추얼디스커버리 주식회사 수소 센서 및 그 제조 방법
JP6256933B2 (ja) * 2013-05-23 2018-01-10 木村 光照 濃縮機能を有する水素ガスセンサとこれに用いる水素ガスセンサプローブ
EP3004856B1 (en) * 2013-05-29 2021-06-30 Rosemount Inc. Hydrogen sulfide gas detector with humidity and temperature compensation
US20150171437A1 (en) * 2013-12-12 2015-06-18 GM Global Technology Operations LLC Layer design to mitigate fuel cell electrode corrosion from non-ideal operation
KR101649586B1 (ko) * 2014-04-07 2016-08-19 주식회사 모다이노칩 센서
KR101683977B1 (ko) * 2014-08-21 2016-12-20 현대자동차주식회사 수소 센서 및 그 제조 방법
CN104391013A (zh) * 2014-10-30 2015-03-04 中国电子科技集团公司第四十八研究所 一种掺氮二氧化钛纳米管氢气传感器及其制备方法
KR101906153B1 (ko) * 2016-03-31 2018-10-11 한양대학교 에리카산학협력단 열전 박막을 이용한 열화학 가스 센서 및 그 제조방법
US10112486B2 (en) * 2016-09-21 2018-10-30 Hyundai Motor Company Apparatus for detecting gas leakage of a vehicle equipped with a fuel cell system

Patent Citations (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS61172025A (ja) * 1984-12-13 1986-08-02 Caterpillar Mitsubishi Ltd ガス漏れ検出記録装置
JPH09229598A (ja) 1996-02-23 1997-09-05 Toray Ind Inc 防刃材および防刃衣服
JP2004139842A (ja) * 2002-10-17 2004-05-13 Nissan Motor Co Ltd 燃料電池車の水素漏洩検知システム
JP2004158340A (ja) * 2002-11-07 2004-06-03 New Cosmos Electric Corp パッケージ型燃料電池発電装置
JP2005124358A (ja) * 2003-10-20 2005-05-12 Suzuki Motor Corp 燃料電池システムを搭載した車両の水素漏れ検出装置
JP2006010622A (ja) * 2004-06-29 2006-01-12 Honda Motor Co Ltd ガス検出システムおよび燃料電池車両
JP2006118939A (ja) * 2004-10-20 2006-05-11 Riken Keiki Co Ltd ガス検知器
JP2006157248A (ja) * 2004-11-26 2006-06-15 Hitachi Ltd ガス漏洩検知機能付き無線端末及びそれを用いたガス漏洩検知システム及びガス漏洩通報方法
JP2007256072A (ja) * 2006-03-23 2007-10-04 Nohmi Bosai Ltd ガスパイプライン監視設備
JP2013165422A (ja) 2012-02-13 2013-08-22 Seiko Epson Corp 回路装置、集積回路および検出装置
WO2017037984A1 (ja) * 2015-08-28 2017-03-09 パナソニックIpマネジメント株式会社 気体センサ、及び燃料電池自動車
JP2017169614A (ja) 2016-03-18 2017-09-28 シャープ株式会社 ヘアドライヤ

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110658303A (zh) * 2019-08-23 2020-01-07 武汉格罗夫氢能汽车有限公司 一种基于t-box的车内氢气浓度检测处理方法
CN110657920A (zh) * 2019-08-23 2020-01-07 武汉格罗夫氢能汽车有限公司 一种基于t-box的车内氢气浓度检测方法
CN110658303B (zh) * 2019-08-23 2021-04-23 武汉格罗夫氢能汽车有限公司 一种基于t-box的车内氢气浓度检测处理方法
CN110657920B (zh) * 2019-08-23 2021-04-27 武汉格罗夫氢能汽车有限公司 一种基于t-box的车内氢气浓度检测方法
US11740214B2 (en) 2020-04-10 2023-08-29 Kabushiki Kaisha Toshiba Sensor and sensor module
US11879753B2 (en) 2020-04-10 2024-01-23 Kabushiki Kaisha Toshiba Sensor and sensor module

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