[发明专利]氢传感器和氢气检测装置

说明书

技术领域

本发明涉及用于检测氢气的氢传感器和氢气检测装置。

背景技术

作为能够抑制二氧化碳的排出的能源，氢正受到广泛关注。但是，若氢气被泄漏到环境中(例如氢气制造装置或氢气贮藏装置的周边、或者以氢作为燃料的车辆的停车场)，则有可能发生爆炸。因此，必须迅速检测氢气的泄漏并制止该泄漏。

于是，用于检测氢气的氢传感器被开发，例如在日本国特开2005-083832号公报(专利文献1)中就有公开。如图8所示，该氢传感器10′在玻璃等透射光的部件11表面形成具有薄膜层12和催化剂层13的调光膜(反射膜)14。在常温下当催化剂层13与环境中的氢气接触，则该催化剂层13使薄膜层12可逆地氢化而使薄膜层12的光学反射率变化。

图9表示使用这种氢传感器10′的氢气检测装置20′的简略结构。如图9所示，氢气检测装置20′中来自光源21的光21a被氢传感器10′的调光膜14反射，该反射光被光传感器22接收。光传感器22根据接收的反射光的光量变化就能够检测到泄漏的氢气。

该氢气检测装置20′中，来自光源21的光21a在环境中传播并到达光传感器22。因此，来自光源21以外的光源的光(例如来自地下停车场顶棚的照明灯或汽车头灯等的干扰光)有可能射入光传感器22，或是被氢传感器10′反射等而射入光传感器22。另外，在从光源21到氢传感器10′的光路中或是从氢传感器10′到光传感器22的光路中有尘土漂浮，有可能妨碍光传感器22的受光。并且，氢传感器10′有可能被尘土等附着而妨碍光传感器22的受光。

上述氢气检测装置20′中氢传感器仅在光21a照射的狭窄区域(几乎是点区域)中检测伴随氢化的透射率变化。因此，上述氢气检测装置20′的氢气检测灵敏度还有改善的余地。

发明内容

本发明是鉴于该课题而开发的，本发明的目的在于提供一种氢传感器和氢气检测装置，能够不受干扰光和环境中尘土等的影响地检测氢气。本发明另一个目的在于提供一种氢传感器和氢气检测装置，能够实现高的氢气检测灵敏度和更可靠的检测。优选地，本发明的目的在于提供一种氢传感器和氢气检测装置，能够任意设定氢气的检测时间。

为了达到上述目的，本发明的氢传感器包括：平板光传送路径、所述平板光传送路径的表面形成的薄膜层、所述薄膜层的表面形成的催化剂层、与所述平板光传送路径的背面接合的基板、使从光源发出的光向所述平板光传送路径的第一端侧导入的射入部、使从所述平板光传送路径的第二端侧射出的光进行聚光并向光传感器传送的射出聚光部。在所述平板光传送路径与所述薄膜层之间形成第一分界面，在所述平板光传送路径与所述基板之间形成第二分界面。

因此，向平板光传送路径的第一端侧导入的光交替地向第一分界面和第二分界面射入并分别被分界面反射而向平板光传送路径的第二端侧传送。这样，向第二端侧传送的光被从平板光传送路径射出，进而被射出聚光部聚光而向光传感器传送。

在此，催化剂层与氢气接触而使薄膜层氢化，使薄膜层和第一分界面的光学反射率(以下单称为“反射率”)可逆地减少。因此，在接触了氢气的催化剂层附近，薄膜层和第一分界面的反射率降低，薄膜层和第一分界面的透射率变高。其结果是，射入光的一部分或大部分从薄膜层向催化剂层透射而向平板光传送路径的外部泄漏，因此向射出聚光部射出的光量降低。根据该光量的降低氢传感器能够检测到氢气。

这样，所述氢传感器利用被第一分界面和第二分界面反射并以被封闭在两分界面之间的状态沿平板光传送路径传送的光量的降低来检测氢气，因此，能够不受干扰光和环境中的尘土等的影响地检测氢气。

在所述氢传感器具有向平板光传送路径的厚度方向扩散光而使光向平板光传送路径内导入的机构时，在平板光传送路径长度方向的直线上的位置，光被第一分界面和第二分界面交替反射而向平板光传送路径的第二端侧传送，并从第二端侧射出。这样从第二端侧射出的光虽然向平板光传送路径的厚度方向扩散，但被射出聚光部聚光而向光传感器传送。这种结构的氢传感器，由于能够以射出光的光量降低的形式，向光传感器传送上述直线上任一部分的薄膜层的反射率变化，所以能够高灵敏度地更可靠地检测氢气。