(57)【要約】【課題】簡易で高精度に水素ガスの検知位置を検出でき、ガスの漏洩箇所を発見することのできるガス検知装置を提供する。【解決手段】ガスを検知すると抵抗変化するガス検知センサであって、略帯状に形成された検知膜５と、検知膜５の長手方向の面に接合して積層される抵抗層４と、検知膜５の長手方向の面に接合し、且つ抵抗層４と接合しない側に形成し所定のバイアス電圧を印加するための第１の電極１と、検知膜５と接合しない側の抵抗層４上の長手方向の両端に形成する第２と第３の電極と、を備え、検知膜５のガス検知位置を、抵抗層４を介して第１の電極１と第２及び第３の電極間の導電特性を測定して算出する。【選択図】図１
2008057975.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
水素ガスを検知すると抵抗変化する水素ガス検知センサであって、
略帯状に形成された検知膜と、
前記検知膜の長手方向の面に接合して積層される抵抗層と、
前記検知膜の長手方向の面に接合し、且つ前記抵抗層と接合しない側に形成し所定のバイアス電圧を印加するための第１の電極と、
前記検知膜と接合しない側の前記抵抗層上の長手方向の両端に形成する第２と第３の電極と、
を備え、前記抵抗層を介して前記第１の電極と前記第２及び第３の電極間の抵抗値変化を測定し、該抵抗値変化に基づいて前記検知膜の水素ガス検知位置を算出することを特徴とする水素ガス検知センサ。
【請求項２】
電気的に絶縁性の略帯状の基材と、
前記基材の長手方向の面に接合して形成される抵抗層と、
該抵抗層の長手方向の面に積層され水素ガスを検知すると抵抗変化する検知膜と、
前記検知膜の長手方向の面に形成される所定のバイアス電圧を印加するための第１の電極と、
前記抵抗層の両端部に前記検知膜の抵抗変化を検出するための第２の電極および第３の電極と、
を備え、前記抵抗層を介して前記第１の電極と前記第２および第３の電極間の抵抗値変化を測定し、該抵抗値変化に基づいて前記検知膜の水素ガス検知位置を算出することを特徴とする水素ガス検知センサ。
【請求項３】
電気的に絶縁性の略帯状の基材と、
前記基材の長手方向の面に接合して形成される所定のバイアス電圧を印加するための第１の電極と、
前記第１の電極の長手方向の面に積層され水素ガスを検知すると抵抗変化する検知膜と、
前記第検知膜の長手方向の面に積層される抵抗層と、
前記抵抗層の両端部に前記検知膜の抵抗変化を検出するための第２の電極および第３の電極と、
を備え、前記抵抗層を介して前記第１の電極と前記第２および第３の電極間の抵抗値変化を測定し、該抵抗値変化に基づいて前記検知膜の水素ガス検知位置を算出することを特徴とする水素ガス検知センサ。
【請求項４】
前記検知膜は、水素分子を吸着しプロトンに解離する作用を有する触媒と、解離されたプロトンを吸着することにより電気抵抗率が低下する金属酸化物とを有し、
前記触媒の主たる成分は、白金（Ｐｔ）またはパラジウム（Ｐｄ）の何れかの一を含み、
前記金属酸化物の主たる成分は、酸化スズ（ＳｎＯ2）、三酸化モリブデン（ＭｎＯ3）、三酸化タングステン（ＷＯ3）、二酸化チタン（ＴｉＯ2）、水酸化イリジウム（Ｉｒ（ＯＨ）ｎ）、五酸化バナジウム（Ｖ2Ｏ5）、または、酸化ロジウム（Ｒｈ2Ｏ3・ｘＨ2Ｏ）の何れかの一の金属酸化物を含むことを特徴とする請求項１から請求３のいずれかの一の請求項に記載の水素ガス検知センサ。
【請求項５】
前記触媒は、粒子径が３０ｎｍ以下の微粒子であって、粒子径が３０ｎｍから１００ｎｍの前記金属酸化物微粒子に分散担持された構造を有することを特徴とする請求項４に記載の水素ガス検知センサ。
【請求項６】
前記検知膜上に形成された前記第１の電極は、前記検知膜が水素ガスに暴露できるための空隙を有することを特徴とする請求項１に記載の水素ガス検知センサ。
【請求項７】
水素ガスを検知すると抵抗変化する水素ガス検知センサであって、
略帯状に形成された検知膜と、
前記検知膜の長手方向の面に接合して積層される抵抗層と、
前記検知膜の長手方向の面に接合し、且つ前記抵抗層と接合しない側に形成し所定のバイアス電圧を印加するための第１の電極と、
前記検知膜と接合しない側の前記抵抗層上の長手方向の両端に形成する第２と第３の電極と、
前記第１の電極と、前記電極２及び電極３との抵抗変化を検出して水素ガス検知位置を算出する変換手段と、
を備え、
前記変換手段は、前記抵抗層を介して前記第１の電極と、前記第２及び第３の電極間に流れる電流値を電圧値に変換し、該電圧値に基づいて前記水素ガス検知位置を算出する演算器を有することを特徴とする水素ガス検知センサ。
【請求項８】
前記検知膜が水素ガスを検知した状態における前記第１の電極と前記第２の電極の間に流れる電流値をＩ１、前記第１の電極と前記第３の電極の間に流れる電流値をＩ２とし、ｋ１を常数値としたときに、Ｅ＝ｋ１×Ｉ２／（Ｉ１＋Ｉ２）より算出される値に応じて前記検知膜上の水素ガス検知位置を検出することを特徴とする請求項７に記載の水素ガス検知センサ。
【請求項９】
前記検知膜が水素ガスを検知した状態における前記第１の電極と前記第２の電極の間に流れる電流値をＩ１、前記第１の電極と前記第３の電極の間に流れる電流値をＩ２とし、ｋ２を常数値としたときに、Ｅ＝ｋ２×Ｉ２／Ｉ１より算出される値に応じて前記検知膜上の水素ガス検知位置を検出することを特徴とする請求項７に記載の水素ガス検知センサ。
【請求項１０】
前記検知膜が水素ガスを検知した状態における前記第１の電極と前記第２の電極の間に流れる電流値をＩ１、前記第１の電極と前記第３の電極の間に流れる電流値をＩ２とし、ｋ３を常数値としたときに、Ｅ＝ｋ３×（Ｉ２−Ｉ１）／（Ｉ１＋Ｉ２）より算出される値に応じて前記検知膜上の水素ガス検知位置を検出することを特徴とする請求項７に記載の水素ガス検知センサ。
【請求項１１】
前記検知膜が水素ガスを検知しない状態における前記第１の電極と前記第２の電極との間に流れるバイアス電流の値をＩ１ｂ、第１の電極と第３の電極間に流れるバイアス電流をＩ２ｂとし、水素ガスを検知した状態の前記第１の電極と前記第２の電極の間に流れる電流値をＩ１、および前記第１の電極と第３の電極の間に流れる電流値をＩ２とし、ｋ４を常数値としたときに、
Ｅ＝ｋ４×（Ｉ２―Ｉ２ｂ）／（（Ｉ１―Ｉ１ｂ）＋（Ｉ２―Ｉ２ｂ））より算出される値に応じて前記検知膜上の水素ガス検知位置を検出することを特徴とする請求項７に記載の水素ガス検知センサ。
【請求項１２】
前記検知膜が水素ガスを検知しない状態における前記第１の電極と前記第２の電極との間に流れるバイアス電流の値をＩ１ｂ、第１の電極と第３の電極間に流れるバイアス電流をＩ２ｂとし、水素ガスを検知した状態の前記第１電極と前記第２の電極の間に流れる電流値をＩ１、および前記第１の電極と第３の電極の間に流れる電流値をＩ２とし、ｋ５を常数値としたときに、
Ｅ＝ｋ５×（Ｉ１―Ｉ１ｂ）／（Ｉ２―Ｉ２ｂ）より算出される値に応じて前記検知膜上の水素ガス検知位置を検出することを特徴とする請求項７に記載の水素ガス検知センサ。
【請求項１３】
前記検知膜が水素ガスを検知しない状態における前記第１の電極と前記第２の電極との間に流れるバイアス電流の値をＩ１ｂ、第１の電極と第３の電極間に流れるバイアス電流をＩ２ｂとし、水素ガスを検知した状態の前記第１電極と前記第２の電極の間に流れる電流値をＩ１、および前記第１の電極と第３の電極の間に流れる電流値をＩ２とし、ｋ６を常数値としたときに、
Ｅ＝ｋ６×〔  [（Ｉ２―Ｉ２ｂ）−（Ｉ１―Ｉ１ｂ）]／[（Ｉ１―Ｉ１ｂ）＋（Ｉ２―Ｉ２ｂ）]  〕より算出される値に応じて前記検知膜上の水素ガス検知位置を検出することを特徴とする請求項７に記載の水素ガス検知センサ。
【請求項１４】
前記第１の電極、前記検知膜及び前記抵抗層を貫通するホールを有することを特徴とする請求項１に記載の水素ガスセンサ。
【請求項１５】
前記検知膜の温度を、６０度Ｃから１５０度Ｃに加熱する加熱手段を有することを特徴とする請求項１に記載の水素ガス検知センサ。
【請求項１６】
可燃ガスを検知すると抵抗変化する可燃ガス検知センサであって、
略帯状に形成された検知膜と、
前記検知膜の長手方向の面に接合して積層される抵抗層と、
前記検知膜の長手方向の面に接合し、且つ前記抵抗層と接合しない側に形成し所定のバイアス電圧を印加するための第１の電極と、
前記検知膜と接合しない側の前記抵抗層上の長手方向の両端に形成する第２と第３の電極と、
を備え、前記検知膜の温度を２００度Ｃから４００度Ｃに加熱し、前記抵抗層を介して前記第１の電極と前記第２及び第３の電極間の抵抗値変化を測定して該抵抗値変化に基づいて前記検知膜の可燃ガス検知位置を算出することを特徴とする可燃ガス検知センサ
【請求項１７】
水素ガスを検知すると抵抗変化する水素ガス検知センサであって、
矩形状に形成される検知膜と、
前記検知膜の片面全面に積層される矩形状の抵抗層と、
前記抵抗層が積層されてない側の前記検知膜の面に接して形成された所定のバイアス電圧を印加する第１の電極と、
前記抵抗層の対向する一対の辺部に水素ガス検知位置のＸ方向位置を検出するためのＸ方向の相対する辺の長さに略等しい第２の電極および第３の電極と、
他の一対の辺部に水素ガス検知位置のＹ方向位置を検出するためのＹ方向の相対する辺の長さに略等しい第４及び第５の電極と、
を備えたことを特徴とする水素ガス検知センサ。
【請求項１８】
絶縁性の基材が前記検知膜と接していない側の前記抵抗層に接して形成されることを特徴とする請求項１７に記載の水素ガス検知センサ。
【請求項１９】
絶縁性の基材が前記検知膜と接していない側の前記第１の電極に接して形成されることを特徴とする請求項１７に記載の水素ガス検知センサ。
【請求項２０】
前記検知膜は、水素分子を吸着しプロトンに解離する作用を有する触媒と、解離されたプロトンを吸着することにより電気抵抗率が低下する金属酸化物とを有し、
前記触媒の主たる成分は、白金（Ｐｔ）またはパラジウム（Ｐｄ）の何れかの一つを含み、前記金属酸化物の主たる成分は、酸化スズ（ＳｎＯ2）、三酸化モリブデン（ＭｎＯ3）、三酸化タングステン（ＷＯ3）、二酸化チタン（ＴｉＯ2）、水酸化イリジウム（Ｉｒ（ＯＨ）ｎ）、五酸化バナジウム（Ｖ2Ｏ5）、または、酸化ロジウム（Ｒｈ2Ｏ3・ｘＨ2Ｏ）の何れかの一つを含むことを特徴とする請求項１７に記載の水素ガス検知センサ。
【請求項２１】
前記触媒は、粒子径が３０ｎｍ以下の微粒子であって、粒子径が３０ｎｍから１００ｎｍの前記金属酸化物微粒子に分散担持された構造を有することを特徴とする請求項１７に記載の水素ガス検知センサ。
【請求項２２】
前記検知膜上に形成された前記第１の電極は、前記検知膜が水素ガスに暴露できるための空隙を有することを特徴とする請求項１７に記載の水素ガス検知センサ。
【請求項２３】
前記第１の電極と、前記第２及び第３の電極間の抵抗値変化を検出し該抵抗値変化に基づいて水素ガス検知位置のＸ方向の位置を算出する手段と、
前記第１の電極と、前記第４及び第５の電極間の抵抗値変化を検出し該抵抗値変化に基づいて水素ガス検知位置のＹ方向の位置を算出する手段と、
を備え、前記それぞれの変換手段は、各電極間の電流値を電圧値に変換し、該電圧値に基づいて前記水素ガス検知位置を算出する演算器を有することを特徴とする請求項１７に記載の水素ガス検知センサ。
【請求項２４】
水素ガスを検知した状態における前記第1の電極と前記第２の電極との間に流れる電流値をＩａ、前記第1の電極と前記第３の電極との間に流れる電流値をＩｂ、前記第１の電極と前記第４の電極との間に流れる電流値をＩｃ、前記第１の電極と前記第５の電極との間を流れる電流値をＩｄとし、ｋ７、ｋ８を常数値としたときに、
ＥＸ＝ｋ７×Ｉｂ／（Ｉａ＋Ｉｂ）
より算出される値に応じて前記検知膜上のＸ方向の水素ガス検知位置を検出し、
ＥＹ＝ｋ８×Ｉｄ／（Ｉｃ＋Ｉｄ）
より算出される値に応じて前記検知膜上のＹ方向の水素ガス検知位置を検出することを特徴とする請求項２３に記載の水素ガス検知センサ。
【請求項２５】
水素ガスを検知した状態における前記第1の電極と前記第２の電極との間に流れる電流値をＩａ、前記第1の電極と前記第３の電極との間に流れる電流値をＩｂ、前記第１の電極と前記第４の電極との間に流れる電流値をＩｃ、前記第１の電極と前記第５の電極との間を流れる電流値をＩｄとし、ｋ９、ｋ１０を常数値としたときに、
ＥＸ＝ｋ９×Ｉｂ／Ｉａ
より算出される値に応じて前記検知膜上のＸ方向の水素ガス検知位置を検出し、
ＥＹ＝ｋ１０×Ｉｄ／Ｉｃ
より算出される値に応じて前記検知膜上のＹ方向の水素ガス検知位置を検出することを特徴とする請求項２３に記載の水素ガス検知センサ。
【請求項２６】
水素ガスを検知した状態における前記第1の電極と前記第２の電極との間に流れる電流値をＩａ、前記第1の電極と前記第３の電極との間に流れる電流値をＩｂ、前記第１の電極と前記第４の電極との間に流れる電流値をＩｃ、前記第１の電極と前記第５の電極との間を流れる電流値をＩｄとし、ｋ１１、ｋ１２を常数値としたときに、
ＥＸ＝ｋ１１×（Ｉｂ−Ｉａ）／（Ｉａ＋Ｉｂ）
より算出される値に応じて前記検知膜上のＸ方向の水素ガス位置を検出し、
ＥＹ＝ｋ１２×（Ｉｄ―Ｉｃ）／（Ｉｃ＋Ｉｄ）
より算出される値に応じて前記検知膜上のＸ方向の水素ガス位置を検出することを特徴とする請求項２３に記載の水素ガス検知センサ。
【請求項２７】
前記検知膜が水素ガスを検知していない状態における前記第１の電極と前記第２の電極との間を流れるバイアス電流をＩａｂとし、前記第１の電極と前記第３の電極との間を流れるバイアス電流をＩｂｂとし、前記第１の電極と前記第４の電極との間を流れるバイアス電流をＩｃｂとし、前記第１の電極と前記第５の電極との間を流れるバイアス電流をＩｄｂとし、水素ガスの検出時における、前記第1の電極と前記第２の電極との間を流れる電流値をＩａとし、前記第1の電極と前記第３の電極との間を流れる電流値をＩｂとし、前記第１の電極と前記第４の電極との間を流れる電流値をＩｃとし、前記第１の電極と前記第５の電極との間を流れる電流値をＩｄとし、ｋ１３、ｋ１４を常数値としたときに、
ＥＸ＝ｋ１３×（Ｉｂ−Ｉｂｂ）／[（Ｉａ−Ｉａｂ）＋（Ｉｂ−Ｉｂｂ）]
より算出される値に応じて前記検知膜上のＸ方向の水素ガス位置を検出し、
ＥＹ＝ｋ１４×（Ｉｄ−Ｉｄｂ）／[（Ｉｃ−Ｉｃｂ）＋（Ｉｄ−Ｉｄｂ）]
より算出される値に応じて前記検知膜上のＹ方向の水素ガス位置を検出することを特徴とする請求項２３に記載の水素ガス検知センサ。
【請求項２８】
前記検知膜が水素ガスを検知していない状態における前記第１の電極と前記第２の電極との間を流れるバイアス電流をＩａｂとし、前記第１の電極と前記第３の電極との間を流れるバイアス電流をＩｂｂとし、前記第１の電極と前記第４の電極との間を流れるバイアス電流をＩｃｂとし、前記第１の電極と前記第５の電極との間を流れるバイアス電流をＩｄｂとし、水素ガスの検出時における、前記第1の電極と前記第２の電極との間を流れる電流値をＩａとし、前記第1の電極と前記第３の電極との間を流れる電流値をＩｂとし、前記第１の電極と前記第４の電極との間を流れる電流値をＩｃとし、前記第１の電極と前記第５の電極との間を流れる電流値をＩｄとし、ｋ１５、ｋ１６を常数値としたときに、
ＥＸ＝ｋ１５×（Ｉｂ−Ｉｂｂ）／（Ｉａ−Ｉａｂ）
より算出される値に応じて前記検知膜上のＸ方向の水素ガス位置を検出し、
ＥＹ＝ｋ１６×（Ｉｄ−Ｉｄｂ）／（Ｉｃ−Ｉｃｂ）
より算出される値に応じて前記検知膜上のＹ方向の水素ガス位置を検出することを特徴とする請求項２３に記載の水素ガス検知センサ。
【請求項２９】
前記検知膜が水素ガスを検知していない状態における前記第１の電極と前記第２の電極との間を流れるバイアス電流をＩａｂとし、前記第１の電極と前記第３の電極との間を流れるバイアス電流をＩｂｂとし、前記第１の電極と前記第４の電極との間を流れるバイアス電流をＩｃｂとし、前記第１の電極と前記第５の電極との間を流れるバイアス電流をＩｄｂとし、水素ガスの検出時における、前記第1の電極と前記第２の電極との間を流れる電流値をＩａとし、前記第1の電極と前記第３の電極との間を流れる電流値をＩｂとし、前記第１の電極と前記第４の電極との間を流れる電流値をＩｃとし、前記第１の電極と前記第５の電極との間を流れる電流値をＩｄとし、ｋ１８、ｋ１９を常数値としたときに、
ＥＸ＝ｋ１７×[（Ｉｂ−Ｉｂｂ）−（Ｉａ−Ｉａｂ）]／｛（Ｉａ−Ｉａｂ）＋（Ｉｂ−Ｉｂｂ）｝
より算出される値に応じて前記検知膜上のＸ方向の水素ガス位置を検出し、
ＥＹ＝ｋ１８×｛（Ｉｄ−Ｉｄｂ）―（Ｉｃ−Ｉｃｂ）｝／｛（Ｉｃ−Ｉｃｂ）＋（Ｉｄ−Ｉｄｂ）｝
より算出される値に応じて前記検知膜上のＹ方向の水素ガス位置を検出することを特徴とする請求項２３に記載の水素ガス検知センサ。
【請求項３０】
前記第１の電極面、前記検知膜及び前記抵抗層を貫通するホールを有することを特徴とする請求項１６に記載の水素ガスセンサ。
【請求項３１】
前記検知膜の温度を、６０度Ｃから１５０度Ｃの温度に加熱する加熱手段を有することを特徴とする請求項１６に記載の水素ガス検知センサ。
【請求項３２】
可燃ガスを検知すると抵抗変化する可燃ガス検知センサであって、
矩形状に形成される検知膜と、
前記検知膜の片面全面に積層される矩形状の抵抗層と、
前記抵抗層が積層されてない側の前記検知膜の面に接して形成された所定のバイアス電圧を印加する第１の電極と、
前記抵抗層の対向する一対の辺部に水素ガス検知位置のＸ方向位置を検出するためのＸ方向の相対する辺の長さに略等しい第２の電極および第３の電極と、
他の一対の辺部に水素ガス検知位置のＹ方向位置を検出するためのＹ方向の相対する辺の長さに略等しい第４及び第５の電極と、
前記検知膜の温度を２００度Ｃから４００度Ｃの温度に加熱する加熱手段と、
を有することを特徴とする可燃ガス検知センサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水素ガスなどに関する機器や配管などの水素ガスなどの漏洩箇所の検知に、ガスを検知すると抵抗変化するガス検知センサに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、地球環境保護や化石燃料の枯渇防止の観点から、クリーンかつ循環可能なエネルギーの活用が望まれている。その中でも特に、水素ガスをエネルギー源として利用するための研究は、燃料電池を中心に活発に行われている。一方、水素ガスは、爆発限界濃度が４％から７５％と広く、水素ガスをエネルギー源として普及させるには、水素の貯蔵や輸送などのハンドリングや、水素漏洩に対する安全装置が不可欠となる。その中で、安全性を確保するため、水素ガスの漏洩を検知する水素ガス検知センサは、非常に重要になっている。
【０００３】
従来の水素ガス検知センサは、接触燃焼方式もしくは半導体方式が主に用いられている。
【０００４】
接触燃焼方式の水素ガス検知センサは、白金（Ｐｔ）やパラジウム（Ｐｄ）などの触媒金属をヒータで加熱し、触媒に接触した水素ガスを空気の酸素で酸化させる。この水素ガスの酸化作用で生ずる発熱を、記触媒金属の導電率の変化として電気的に検出するものである。また、半導体方式の水素ガス検知センサは、水素ガスの検知膜への吸着による検知膜の電気特性の変化、すなわち抵抗値の変化を検出するものである。この半導体式の水素ガス検知センサも接触燃焼式と同様に、ヒータで加熱した状態で使用される。（例えば特許文献１および２参照）
これらの水素ガス検知センサは、水素ガスを利用する燃料電池自動車、定置型燃料電池や、水素ディスペンサ、水素圧縮器などの水素機器や、水素ボンベなど蓄ガス設備などの水素漏洩を検知するための水素ガス検知センサとして用いられる。例えば、燃料電池自動車に用いる場合は、燃料電池のスタック近傍、水素タンク近傍、車室内ルーフなど、水素ガスが漏洩し易い箇所や、滞留し易い箇所などに複数設置される(例えば特許文献３参照。)。また、水素ディスペンサや水素圧縮機などの水素機器においても、機器内部の水素ガスが漏洩しやすい箇所や滞留し易い箇所と、これらの水素機器が設置される室内の上部や排気口付近など、水素ガスの排気流路や滞留し易い箇所にも複数個の水素ガス検知センサが設置される。
【０００５】
また、新たな水素ガス検知センサとして、光ファイバー型が考案されている。光ファイバー型は、光ファイバーのクラッドの部分に、水素を検知すると光に対して屈折率が変化する検知膜を形成し、光ファイバーに沿った線上の水素ガスの濃度を検知する方法である。この方法により、従来の接触燃焼方式や半導体方式のようにセンサを設置した場所の水素ガス濃度を測定するのではなく、光ファイバーを敷設した線上、すなわち１次元上の水素ガス濃度を測定することが可能になった。さらに、この光ファイバー式は、ＯＴＤＲの技術と組み合わせせることで、光ファイバー上の水素ガスを検知した位置も測定することが可能となった（例えば特許文献４参照。）。
【特許文献１】実公昭４９−２３５０７号公報（第１−３頁）
【特許文献２】特開平７−２６０７２７号公報
【特許文献３】特開２００４−２３８７４号公報（第５−８頁、第３図）
【特許文献４】特開２００３−１６６９３８号公報（第３−６頁、第３図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、接触燃焼方式や半導体方式などの水素ガス検知センサでは以下のような課題がある。
【０００７】
接触燃焼方式や半導体方式の水素ガス検知センサは、設置された場所の水素ガス濃度を検知する方式である。そのため、水素ガスの漏洩箇所と水素ガス検知センサの設置場所との間の空気の流れ方向や速度により、水素ガス検知センサが漏洩した水素ガスを検知できないこともある。また、安全マージンを確保するために、水素ガス検知センサの感度を高く設定することが必要になるが、水素以外のガスによる誤作動や、経時変化の原因となる。
【０００８】
さらに、水素ガスの漏洩発生から水素ガス検知センサにより検知されるまでの時間は、水素ガスの漏洩箇所や漏洩方向、さらに、周囲の空気の流れなどの条件により変動する。特に、大量の水素ガスを保管する蓄ガス室などにおいては、水素ガス検知センサが検知した次元では、すでに大量の水素ガスの漏洩を生じている危険性もある。
【０００９】
さらに、水素ガスの漏洩時箇所を発見するには、人間が携帯型の水素ガス検知器を持って水素ガスが漏洩した状態で探し出す作業も必要である。中でも大型の水素機器やプラントなどにおいては、検査箇所も膨大になり時間がかかり危険性も高くなる。
【００１０】
一方、新たな方式である光ファイバー型の水素ガス検知センサは、従来の水素ガス検知センサのように設置箇所のみの水素ガスを検知するタイプではなく、光ファイバーを敷設した範囲の水素ガスを検知できる分布型センサを実現している。また、ＯＴＤＲ（  Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｔｉｍｅ  Ｄｏｍａｉｎ  Ｒｅｆｌｅｃｔｏｍｅｔｏｒ）と組合すことで、光ファイバー上の水素ガスを検知した位置も検出することが可能となる。このように、光ファイバー型の水素ガスセンサは、従来の水素ガス検知センサの課題を解決できる新たな水素ガス検知センサとして期待されている。
【００１１】
しかし、光ファイバー型の水素ガス検知センサにおける位置検出精度は、高価なＯＴＤＲを用いても数十センチ以下にはできない。そのため、水素ガスの位置を正確に特定するためには、結局のところ携帯型の水素ガス検知器などで正確に探しだす必要がある。さらに、光ファイバー自体が折れやすいなど取扱いの難しさもある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記の課題を解決するために、本発明の水素ガス検知センサは、水素ガスを検知すると抵抗変化する水素ガス検知センサであって、略帯状に形成された検知膜と、前記検知膜の長手方向の面に接合して積層される抵抗層と、前記検知膜の長手方向の面に接合し、且つ前記抵抗層と接合しない側に形成し所定のバイアス電圧を印加するための第１の電極と、前記検知膜と接合しない側の前記抵抗層上の長手方向の両端に形成する第２と第３の電極と、を備え、前記抵抗層を介して前記第１の電極と前記第２及び第３の電極間の抵抗値変化を測定し、該抵抗値変化に基づいて前記検知膜の水素ガス検知位置を算出することを特徴としたものである。
【００１３】
また、本発明の水素ガス検知センサは、電気的に絶縁性の略帯状の基材と、前記基材の長手方向の面に接合して形成される抵抗層と、該抵抗層の長手方向の面に積層され水素ガスを検知すると抵抗変化する検知膜と、前記検知膜の長手方向の面に形成される所定のバイアス電圧を印加するための第１の電極と、前記抵抗層の両端部に前記検知膜の抵抗変化を検出するための第２の電極および第３の電極と、を備え、前記抵抗層を介して前記第１の電極と前記第２および第３の電極間の抵抗値変化を測定し、該抵抗値変化に基づいて前記検知膜の水素ガス検知位置を算出することを特徴としたものである。
【００１４】
また、本発明の水素ガス検知センサは、電気的に絶縁性の略帯状の基材と、前記基材の長手方向の面に接合して形成される所定のバイアス電圧を印加するための第１の電極と、前記第１の電極の長手方向の面に積層され水素ガスを検知すると抵抗変化する検知膜と、前記第検知膜の長手方向の面に積層される抵抗層と、前記抵抗層の両端部に前記検知膜の抵抗変化を検出するための第２の電極および第３の電極と、を備え、前記抵抗層を介して前記第１の電極と前記第２および第３の電極間の抵抗値変化を測定し、該抵抗値変化に基づいて前記検知膜の水素ガス検知位置を算出することを特徴としたものである。
【００１５】
また、本発明の可燃ガス検知センサは、可燃ガスを検知すると抵抗変化する可燃ガス検知センサであって、略帯状に形成された検知膜と、前記検知膜の長手方向の面に接合して積層される抵抗層と、前記検知膜の長手方向の面に接合し、且つ前記抵抗層と接合しない側に形成し所定のバイアス電圧を印加するための第１の電極と、前記検知膜と接合しない側の前記抵抗層上の長手方向の両端に形成する第２と第３の電極と、を備え、前記検知膜の温度を２００度Ｃから４００度Ｃに加熱し、前記抵抗層を介して前記第１の電極と前記第２及び第３の電極間の抵抗値変化を測定して該抵抗値変化に基づいて前記検知膜の可燃ガス検知位置を算出することを特徴としたものである。
【００１６】
また、本発明の可燃ガス検知センサは、可燃ガスを検知すると抵抗変化する可燃ガス検知センサであって、矩形状に形成される検知膜と、前記検知膜の片面全面に積層される矩形状の抵抗層と、前記抵抗層が積層されてない側の前記検知膜の面に接して形成された所定のバイアス電圧を印加する第１の電極と、前記抵抗層の対向する一対の辺部に水素ガス検知位置のＸ方向位置を検出するためのＸ方向の相対する辺の長さに略等しい第２の電極および第３の電極と、他の一対の辺部に水素ガス検知位置のＹ方向位置を検出するためのＹ方向の相対する辺の長さに略等しい第４及び第５の電極と、前記検知膜の温度を２００度Ｃから４００度Ｃの温度に加熱する加熱手段と、を有することを特徴としたものである。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の水素ガスセンサ及び可燃ガスセンサによれば、水素ガス及び可燃ガスの漏洩箇所を簡便なセンサにて一次元または、二次元検知することのできる水素ガスセンサ及び可燃ガスセンサを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下に、本発明の水素ガス検知センサの実施の形態を図面とともに詳細に説明する。
【実施例１】
【００１９】
実施例１の水素ガス検知センサは、帯上の水素ガス検知面を有し、長手方向について水素ガスを検知した位置を検出するものであり、以下に１次元の水素ガス検知センサとして、図１から図５を用いて説明する。
【００２０】
はじめに、実施例１の概要について図１を用いて説明する。検知膜５上の水素ガスの検知位置７で、水素ガス２６が検知膜５に接触すると、ほぼ絶縁性の検知膜５は、半導体化され、半導体化された検知膜部８は電気抵抗値が下がる。そのため、共通電極１に接続したバイアス電源２７から、半導体化した検知膜部８の部分を電流が流れ、抵抗層４により電流分割される。電流分割された電流は、電極２および電極３を通して出力される。この電極２および電極３からの電流量の相対値を算出することで、検知膜５上の水素ガスの検知位置や水素ガスの濃度を算出することが可能となる。
【００２１】
次に、１次元の水素ガス検知センサの構造を、図１を用いて説明する。１次元の水素ガス検知センサ２５は、基材６に略帯状の電気的に絶縁性である石英（ＳｉＯ2）を用い、その上に電極２と電極３からなる一対の電極を形成し、さらにその上部に、電極２と電極３の一部を覆うように窒化タンタル（ＴａＮ）からなる略帯状の抵抗層４が形成している。電極２および電極３には、それぞれ銅（Ｃｕ）からなる引出線２４が接続され、この引出し線２４を介して後述の図３で示す演算器２８に接続される。抵抗層４の上には、水素ガスを検知すると絶縁性から半導体に変化し電気的な抵抗値が減少する白金分散担持三酸化タングステン（Ｐｔ−ＷＯ3）からなる略帯状の検知膜５が、電極２と電極３と抵抗層４を覆うように形成されている。さらに、この検知膜５の上部には、金（Ａｕ）からなる一対のランド８１が、検知膜５上の電極２上および電極３上に相当する部分に形成されており、また、金（Ａｕ）からなる共通電極１が一対のランド８１を電気的に接続し且つ検知膜５を覆うよう形成されている。このランド８１には銅（Ｃｕ）からなる引出線２４が接続され、電流制限抵抗２９を介してバイアス電源２７に接続されている。ランド８１は、引出し線２４を接続するために設けたもので、共通電極１に引出し線２４を接続する場合は無くても良い。
【００２２】
１次元の水素ガス検知センサは、電極２および電極３の間の検知膜５が水素ガスを検知した位置を検出するものである。検知膜５上の電極２と電極３の間の範囲を検知範囲とし、検知方向の長さをＬとする。
【００２３】
図１の共通電極１は、検知膜５の検知範囲の上を覆うように形成されているが、検知膜５が被検知ガスに暴露できるような構造を設ける必要がある。そのための、共通電極１の形状について、図１の１次元の水素ガス検知センサの上面図を示す図２（ａ）から（ｃ）を用いて説明する。共通電極１は、検知膜５上の電極２と電極３の間に形成され、且つ、検知膜５が被検知ガスに対して暴露できるように空隙部を有する。即ち、共通電極１は、図２（ａ）では、格子状に形成し矩形状の空隙を、図２（ｂ）では、円形状の空隙を、図２（ｃ）では、スリット状の空隙を有して、検知膜５が被検知ガスを直接暴露できる構造となっている。当該空隙は、検知膜５が被検知ガスに暴露できる部分は検知面全体にほぼ均一に分布していることが望ましい。
【００２４】
図２（ａ）は、網目に形成された共通電極１を示す。共通電極１は、ランド８１の間を電気的に接続されるように網目状に形成されている。網目以外の部分は検知膜５が被検知ガスに暴露している部分である。また、共通電極１の網目の形状は、検知範囲ではほぼ同じ形状となっている。さらに、共通電極１の検知方向の網目の間隔は、被検知ガス中の水素ガスが検知膜５に接触する範囲より短いことが望ましく、概略的には水素ガスの噴出口から検知膜５までの長さより十分短いことが望ましい。
【００２５】
図２（ｂ）は、ホール１０１が多数設けられた共通電極１を示す。共通電極１は、ランド８１の間に検知膜５が被検知ガスに暴露できるようにホール１０１を多数設けており、ホール１０１以外の部分とランド８１が全て電気的に接続された形状で形成されている。また、接続ホール１０１の部分は、検知膜５が被検知ガスに暴露している部分である。ホール１０１の形状は、検知範囲でほぼ同じであり、また、ホール１０１の検知方向の配置間隔は、検知範囲においてはほぼ同じ長さで配置されている。この間隔は、被検知ガス中の水素ガスが検知膜５に接触する範囲より十分短いことが望ましく、概略的には水素ガスの噴出口から検知膜５までの長さより十分短いことが望ましい。
【００２６】
図２（ｃ）は、ランド８１の間を線状電極で接合した共通電極１を示す。共通電極１は、電気的に全て接続された線状の電極で、ランド８１にも接続されている。また、線状の幅は、検知範囲でほぼ同じであることが望ましい。また、線状の本数は複数本でも良いが、その場合は、線間の長さも検知範囲でほぼ同じであることが望ましい。
【００２７】
検知膜５を被検知膜に暴露する手段は、共通電極１を図２（ａ）から（ｃ）で示した形状にする手段以外に、共通電極１を水素ガスの透過性を有する、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、銅（Ｃｕ）などからなる１μｍ以下の金属薄膜や、焼結材などの多孔質の導電体などを用いることでも可能である。
【００２８】
図１以外の１次元の水素検知センサの構造について説明する。
【００２９】
図３０における１次元の水素ガス検知センサは、基材６上に共通電極１を形成し、略帯状の検知膜５、略帯状の抵抗層４、抵抗層４の両端に電極２および電極３の順に積層された構造を有する。この場合の抵抗層４は、図２の（ａ）から（ｃ）で示す共通電極１の形状と同様にする形状であり、検知膜５は、被検知ガスに暴露できる。また、抵抗層４は、図２（ａ）から（ｃ）で示す共通電極１の形状を有しない場合は、水素ガスの透過性を有するように低密度に形成された窒化タンタル（ＴａＮ）や酸化クロム（ＣｒＯ2）などの薄膜や、金属酸化物など焼結による多孔質材を用いることも可能である。また、検知範囲は、図中の長さＬでしめす電極２および電極３の間である。
【００３０】
図３１（ａ）の１次元の水素検知センサは、銅（Ｃｕ）、ステンレス（ＳＵＳ）、アルミ（Ａｌ）など導電性が高く、検知膜５の焼結温度である５００℃程度でも十分安定である略帯状の金属箔からなる共通電極１を基材としてその上に、略帯状の検知膜５、略帯状の抵抗層４、電極２と電極３を順次積層した構造を有する。この場合の抵抗層４は、図３０で示した１次元の水素ガス検知センサと同様に、図２の（ａ）、（ｂ）、（ｃ）で示す共通電極１の形状と同様にするか、また、抵抗層４が水素透過性を有する材質の膜で形成することが望ましい。図３１（ｂ）のＰ矢視図は、図２の（ｃ）の場合を示す。この場合の抵抗層４は、検知膜５上に中央部に検知範囲に沿って形成されている。さらに、共通電極１に厚みが０．０５ｍｍ〜２ｍｍ程度の折り曲げ可能な特性を持つ金属箔を用いることで、折り曲げ可能な柔軟な形状特性を実現することが可能となる。
【００３１】
図３２は、更に他の１次元の水素ガス検知センサの概略構造図を示す。基材６の上に略帯状の共通電極１と略帯状の抵抗層４が所定の間隔で各々略平行に形成され、略帯状の検知膜５が共通電極１および抵抗層４に接合するように直接基材６上に形成される場合を示す。図３２の電極２および電極３は、抵抗層４の両端に形成される。共通電極１や抵抗層４は、図２（ａ）から（ｃ）で示すような形状にしなくても検知膜５を直接被検知ガスに暴露させることができる。
【００３２】
このように、実施例１における水素ガス検知センサの基本構造は、略帯状に形成された検知膜５と、前記検知膜５の長手方向の面に接合するように形成された略帯状の抵抗層４と、前記検知膜の長手方向の面に接合し、且つ前記抵抗層に接合しないように形成された共通電極１で構成されるものである。
【００３３】
次に、電極２と電極３との間の抵抗値（以下、電極間抵抗）と、検知膜５が水素ガスを検知していない状態における、共通電極１と電極２および共通電極１と電極３との抵抗値を接合抵抗（以下、接合抵抗）とし関係について説明する。
【００３４】
共通電極１にバイアス電源２７を接続すると、検知膜５が水素ガスを検知していない状態では、共通電極１と電極２および電極３との間に、電流制限抵抗２９と接合抵抗の合成抵抗に反比例する電流（以下、バイアス電流）が流れる。
【００３５】
検知膜５が水素ガスを検知すると検知膜５の一部が半導体化され、共通電極１と電極２および電極３との間に流れる電流が増加する。この増加した電流値をもとに、検知膜５が半導体化した位置や水素ガスの濃度を検知することができる。そのため、バイアス電流が、検知膜５が水素ガスを検知したことにより増加する電流量より大きいと、バイアス電流の変化などの影響を受け感度や分解能が低下する。いわゆるＳ／Ｎ比が低下する。従って、接合抵抗は、電極間抵抗より高い値に設定することが望ましい。接合抵抗の値は、電極間抵抗の値に対して、望ましくは約１倍以上で、さらに望ましくは１０倍以上であり、さらに望ましくは１００倍以上が良い。
【００３６】
１次元の水素ガス検知センサは、検知範囲を広くすると、電極間抵抗が増加する一方で接合抵抗が減少する。したがって、以下に説明する共通電極、１抵抗層４および検知膜５の形状や膜厚を調整し、接合抵抗と電極間抵抗の比を良好にすることが望ましい。
【００３７】
接合抵抗は、共通電極１と検知膜５の接合する面積を減少させる、抵抗層４と検知膜５の接合する面積を減少させる、または、検知膜５の膜厚の増加させることで、増加させることもできる。また、電極間抵抗は、抵抗層４の膜厚を増加させることで、減少させることができる。
（材質）
次に、基材および各層の材質について説明する。
【００３８】
基材６は、絶縁性基材の材料で検知膜５の焼結時の加熱温度５００℃で安定であれば用いることができる。石英（ＳｉＯ2）以外には、表面の絶縁処理が施されたシリコン（ＳｉＯ2）、窒化アルミ（ＡｌＮ）、アルミナ（Ａｌ２Ｏ3）などを用いることができる。また、樹脂系の材料では、商品名タイモルドなどの耐熱型のフェノール系の材料も用いることができる。この場合は、射出成型法を用いることで平面以外の立体的な形状を得ることも可能である。さらに、柔軟性のあるシート状の材料では、商品名カプトンなどのポリイミド系の材料も用いることができる。ポリイミド系の材料は耐熱温度が最高で４５０℃程度であるが、検知膜５の焼結温度を４５０℃程度で行うことで用いることができる。
【００３９】
抵抗層４は、蒸着等により形成される薄膜抵抗体、印刷後焼結して形成される厚膜抵抗体などを用いることが可能である。特に、蒸着等により形成される薄膜抵抗体は、抵抗層の表面粗が少なく、抵抗層の上に膜厚が均一な検知膜を形成することが容易となり望ましい。薄膜抵抗体の材質としては、タンタル（Ｔａ）などの単一金属、ニッケルクロム（ＮｉＣｒ）、ニッケルクロム・シリコン合金（ＮｉＣｒ−Ｓｉ）、タンタル・シリコン合金（Ｔａ−Ｓｉ）、ニオブ・シリコン合金（Ｎｂ−Ｓｉ）などの合金薄膜、クロム・酸化シリコン（Ｃｒ−ＳｉＯ2）、タンタル・酸化シリコン（Ｔａ−ＳｉＯ2）などのサーメット薄膜、酸化ルテニウム（ＲｕＯ2）、酸化クロム（Ｃｒ2Ｏ3）、窒化タンタル（ＴａＮ）などを用いることができる。
【００４０】
また、電極２および電極３は、導電性が高い材料で、検知膜５の焼結温度である約５００℃で安定であれば用いることができる。また、電極自体が被検知ガス中の水素原子を含む可燃ガスに不活性であるほうがより望ましい。電極の材質としては、導電性が高い材料であるマグネシウム（Ｍｇ）、アルミ（Ａｌ）、チタン（Ｔｉ）、バナジウム（Ｖ）、クロム（Ｃｒ）、鉄（Ｆｅ）、ニッケル（Ｎｉ）、銀（Ａｇ）などの金属や炭素（Ｃ）などを用いることが可能であるが、特に酸化しにくく、水素ガスに対して不活性な金（Ａｕ）や銅（Ｃｕ）が望ましい。
【００４１】
また、検知膜５は、水素ガスを検知することで電気的な抵抗が低下する性質を持つ物質であれば用いることが可能である。例えば、酸化スズ（ＳｎＯ2）、三酸化モリブデン（ＭｎＯ2）、三酸化タングステン（ＷＯ3）、二酸化チタン（ＴｉＯ2）、水酸化イリジウム（Ｉｒ（ＯＨ）ｎ）、五酸化バナジウム（Ｖ2Ｏ5）、酸化ロジウム（Ｒｈ2Ｏ3・ｘＨ2Ｏ）などを用いることが可能である。
【００４２】
また、共通電極１は、電極は導電性の高い材料で、電極自体が被検知ガス中の水素ガスに不活性であるほうがより望しい。電極の材質としては、導電性を高い材料であるマグネシウム（Ｍｇ）、アルミ（Ａｌ）、チタン（Ｔｉ）、バナジウム（Ｖ）、クロム（Ｃｒ）、鉄（Ｆｅ）、ニッケル（Ｎｉ）、銀（Ａｇ）などの金属や炭素（Ｃ）などを用いることが可能であるが、特に酸化しにくく、水素ガスに対して不活性な金（Ａｕ）や銅（Ｃｕ）が望ましい。
（動作原理）
１次元の水素ガス検知センサの水素ガス検知の動作原理について説明する。
図１において、被検知ガスに含まれる水素ガス２６は、矢印７で示した位置で、白金分散担持三酸化タングステンからなる検知膜５に接触する。この白金分散担持三酸化タングステンは、触媒として１ｎｍから２０ｎｍ程度の白金（Ｐｔ）微粒子が、３０ｎｍから１００ｎｍ程度の三酸化タングステン（ＷＯ3）粒子上に分散担持されている構造を有する。この白金（Ｐｔ）微粒子上で水素ガスはプロトン（Ｈ+）と電子（ｅ-）に解離される。解離されたプロトン（Ｈ+）は、白金触媒微粒子上からスピルオーバーし、検知膜５の主成分である三酸化タングステン（ＷＯ3）に拡散しタングステンブロンズを形成する。ＷＯ3はタングステンブロンズを形成していない状態では、電気的に絶縁に近い状態であるが、プロトン（Ｈ+）が拡散しタングステンブロンズを形成すると、半導体化し、その半導体化した検知膜部８は、半導体から導体に近い性質を示すようになる。
【００４３】
一方、共通電極１に接続されたバイアス電源２７より発生する電流は、半導体化した検知膜部８の部分を集中的に電流量が増加して流れる。そして、電流は、抵抗層４により電極２および電極３から半導体化した検知膜８部までの距離ＸａおよびＸｂの比に反比例するかたちで電流分割され、電極２および電極３から出力される。
【００４４】
次に、水素ガスを検知した検知膜５の被爆部は半導体化した検知膜部８となり、その検知膜５上の位置を検出するために、検知膜部８の抵抗変化を抵抗層４を介した電流値に変換し、該電流値を電圧値に変換する変換手段である演算器２８の動作を図３を用いて説明する。
【００４５】
図３において、１次元の水素ガス検出センサ２５の共通電極１は、電流制限抵抗２９を介してバイアス電源２７に接続される。検知膜５が水素ガスを検知していない状態における共通電極１と電極２との間を流れる電流をＩ１ｂ、共通電極１と電極３との間を流れる電流をＩ２ｂとする。Ｉ１ｂおよびＩ２ｂは、オペアンプ１４aおよびオペアンプ１４ｂにより構成される電流電圧変換回路により電圧信号に変換される。変換された電圧信号は、アナログデジタル変換素子１５ａおよび１５ｂに送られデジタル信号に変換される。さらに、変換されたデジタル信号は、除算器１６および加算器１７に送られる。除算器１６および加算器１７ではこの状態の各デジタル信号をバイアス電流Ｉ１ｂ、Ｉ２ｂに相当する値として保持する。
【００４６】
次に、１次元の水素ガス検知センサの検知膜５が水素ガスを検知する状態にする。この状態における共通電極１と電極２との間を流れる電流をＩ１、共通電極１と電極３との間を流れる電流をＩ２とする。バイアス電流と同様に、Ｉ１およびＩ２を電流電圧変換の後デジタル信号に変換し、除算器１６および加算器１７に送られる。除算器１６および加算器１７においては、保持しておいたバイアス電流Ｉ１ｂおよびＩ２ｂに相当するデジタル信号を、Ｉ１およびＩ２に相当するデジタル信号から各々減算し、下記の式１および式２に相当する加算よび除算と機能を有する。これらの加算および除算の結果はデジタルの電気信号として出力し、デジタルアナログ変換素子１８ａおよび１８ｂによりアナログの電気信号の加算結果Ｅ１および除算結果Ｅ２として出力される。
以下に加算結果Ｅ１および除算結果Ｅ２の式を示す。
【００４７】
Ｅ１＝ｋ２０×[（Ｉ１―Ｉ１ｂ）＋（Ｉ２―Ｉ２ｂ）]  ・・  （式１）
Ｅ２＝ｋ４×（Ｉ２―Ｉ２ｂ）／
[（Ｉ１―Ｉ１ｂ）＋（Ｉ２―Ｉ２ｂ）]  ・・  （式２）
ここで、ｋ２０、ｋ５は定数。
【００４８】
（式２）は、図１に示す水素ガス検知センサにおいて、検知位置がＸ＝０の場合に除算結果Ｅ２が０となり、Ｘ＝Ｌの場合に算出結果Ｅ２が１となる。また、水素ガスの検知位置が、Ｘ＝０からＸ＝Ｌまで変化した場合、水素ガス検知位置と除算結果Ｅとの関係は、グラフ上で、ほぼ、直線で表される関係になる。
（式２）以外の水素ガス検知位置を示す除算結果の式について説明する。
式は、（Ｉ１―Ｉ１ｂ）と（Ｉ２―Ｉ２ｂ）の比を表す項が含まれていれば、水素ガスの検知位置を示す算出式として用いることができる。以下に、具体的な水素ガス検知位置を示す算出方法の例を記載する。
【００４９】
（式３）は、図１に示す水素ガス検知センサにおいて、検知位置Ｘ＝０の場合に算出結果（Ｅ）が０となり、Ｘ＝Ｌの場合に算出結果（Ｅ）が∞となる算出式である。式７に水素ガス検知位置と算出結果Ｅとの関係は、グラフ上で、直線で表される関係にはならない。
【００５０】
Ｅ  ＝ ｋ５×（Ｉ２―Ｉ２ｂ）／（Ｉ１―Ｉ１ｂ）・・  （式３）
（式４）は、図１に示す水素ガス検知センサにおいて、検知位置Ｘ＝０の場合に算出結果（Ｅ）が−１となり、Ｘ＝Ｌの場合に算出結果（Ｅ）が１となる算出式である。式１０は、水素ガスの検知位置が、Ｘ＝０からＬまで変化した場合、水素ガス検知位置と算出結果Ｅとの関係は、グラフ上で、ほぼ、直線で表される関係になる。
【００５１】
Ｅ  ＝  ｋ６  ×〔  [（Ｉ２―Ｉ２ｂ）−（Ｉ１―Ｉ１ｂ）]／
[（Ｉ１―Ｉ１ｂ）＋（Ｉ２―Ｉ２ｂ）]  〕・・  （式４）
（式２）、（式３）および（式１４）において、検知膜５が水素ガスを検知した場合の電流値Ｉ１およびＩ２が、バイアス電流Ｉ１ｂおよびＩ２ｂに対して十分大きな場合には、Ｉ１ｂおよびＩ２ｂを無視して算出することも可能である。その場合、（式２）、（式３）および（式４）は、以下の式５から式７のようになる。
【００５２】
Ｅ  ＝  ｋ１  ×Ｉ２／（Ｉ１＋Ｉ２）            ・・  （式５）
Ｅ  ＝  ｋ２  ×Ｉ２／Ｉ１                      ・・  （式６）
Ｅ  ＝  ｋ３  ×（Ｉ２―Ｉ１）／（Ｉ１＋Ｉ２）  ・・  （式７）
このように、１次元の水素ガス検知センサの水素ガスの検知位置は、（式２）から（式７）で示す算出式により得ることができる。
【００５３】
バイアス電源２７は直流電源だけでなく、０．１ＫＨｚから１０ＫＨｚ程度の交流電源でもよい。その場合は、演算器２８の電流電圧変換部に整流機能を付加する。
【００５４】
また、演算器２８は、水素ガス検知センサからの出力電流をデジタル信号に変換し、演算を行うが、デジタル信号に変換せずアナログ信号の状態で演算してもよい。
（実験結果）
実施例１における実験結果を、図４および図５を用いて説明する。
【００５５】
まず、実験に用いた１次元の水素ガス検知センサについて説明する。
実験に用いた１次元の水素ガス検知センサは、検知長さＬｘが１００ｍｍ、幅３ｍｍとした。基材６は、長さ１０４ｍｍ、幅３ｍｍ、厚み１ｍｍの石英（ＳｉＯ2）を用いた。
【００５６】
電極２および電極３は、金（Ａｕ）をスパッタ法用いて、基材６の両側２ｍｍに厚み０．５μｍで形成した。抵抗層４は、窒化タンタル（ＴａＮ）をリアクティブスパッタ法にて、基材６の両側１ｍｍを除いて、中央部１０２ｍｍに１０μｍの厚みで形成した。次に、白金分散担持三酸化タングステン（Ｐｔ−ＷＯ3）からなる検知膜５を形成した。形成方法としては、ゾルゲル法を用いた。具体的には、まず、タングステン酸ナトリウム二水和物（Ｎａ2ＷＯ4・２Ｈ2Ｏ：純正科学株式会社）４１．２ｇをメスフラスコに取り、純水を加えて２５０ｍＬに調製し、０．５ｍｏｌ／Ｌの無色透明のタングステン酸ナトリウム（Ｎａ2ＷＯ4）水溶液を得た。
【００５７】
次に、陽イオン交換樹脂（アンバーライトＩＲ１２０Ｂ  Ｎａ：オルガノ株式会社）をカラム塔に充填し、タングステン酸ナトリウム（Ｎａ2ＷＯ4）水溶液を通過させ、タングステン酸ナトリウム（Ｎａ2ＷＯ4）水溶液のナトリウムイオン（Ｎａ+）をプロトン（Ｈ+）に交換し、薄黄色のタングステン酸（Ｈ2ＷＯ4）水溶液を得た。タングステン酸（Ｈ2ＷＯ4）水溶液１３ｍＬに触媒金属であるヘキサクロロ白金酸（Ｈ2ＰｔＣｌ6・６Ｈ2Ｏ：和光純薬工業株式会社）を純水に、０．５ｍｏｌ／Ｌ溶解させた水溶液を４ｍＬと、エタノールを８ｍＬ加えて均一に分散混合し、白金分散型酸化タングステンのゾルゲル溶液を合成した。上記ゾルゲル溶液を抵抗層４の上に一面を覆うように一様に滴下し、ディップ法にてゾルゲル溶液の塗布を行った。その後、室温にて１時間乾燥させた後、電気炉を用いて２００℃で１時間仮焼成した後、さらに、５００℃で１時間焼成してから室温に冷却した。このときの検知膜５の膜厚は１μｍであった。
【００５８】
次に、金（Ａｕ）からなる共通電極１をスパッタ工法とメタルマスクを用いて形成した。共通電極１は、金（Ａｕ）を図２（ｃ）で示す形状に、幅０．３ｍｍで、検知膜５の中央部に１本のみ検知長さ沿って設けた。また、検知面の両側に２ｍｍの共通電極１のランドを設けた。また、共通電極１の厚みは、スパッタ時間とスパッタ電力を制御して行い２μｍとした。
【００５９】
共通電極１の形成後、共通電極１と電極２および共通電極１と電極３の接合抵抗を測定した。接合抵抗は、それぞれ約８０ｋΩであった。また、電極２と電極３の間の電極間抵抗は、約７５ＫΩであった。
【００６０】
評価は以下の条件で行った。１次元の水素ガス検知センサの共通電極１に、バイアス電源２７より直流電圧５Ｖを印加した。電流制限抵抗は１０ＫΩとしている。電極２および電極３からのバイアス電流は、約６０μＡであった。水素ガスを含む被検知ガスの噴出し箇所には、噴出口の直径が１ｍｍの円形ノズルを用い、噴出方向は上方とした。また、１次元の水素ガス検知センサの設置位置は、ノズル口より上方１ｍｍおよび３ｍｍの距離に配置した。
【００６１】
図４に、ノズル口から１次元の水素ガス検知センサの検知膜５までの距離が１ｍｍで、被検知ガスの水素ガスの体積濃度が０．１％および１％とした場合における、水素ノズル位置である水素ガス検知位置Ｘと式２の除算結果を示す。実線３３は、水素ガス濃度０．１％、点線３４は水素ガス濃度１．０％を示す。尚、式２における定数Ｋ４は１としている。また、横軸の水素検知位置Ｘは、図１の検知位置Ｘの値で、２０ｍｍから８０ｍｍまで測定した。
【００６２】
図４で示すように、より、除算結果Ｅ２は、被検知ガスの水素ガス濃度によらず、水素ガスの検知位置を示しており、１次元の水素ガス検知センサとして十分に機能することを確認できた。
【００６３】
図５は、ノズル口から１次元の水素ガス検知センサの検知膜５までの距離が１ｍｍおよび３ｍｍ、水素ガス検知位置７が検知膜５の中央部（Ｘ＝５０ｍｍ）の場合で、被検知ガス中の水素ガスの体積濃度を０％から１％に変化させた時の加算結果Ｅ１を示す。実線３５は、距離が１ｍｍ、点線３６は距離が３ｍｍの場合を示す。尚、式１における定数ｋ２０は１×１０2（Ｖ／Ａ）としている。
【００６４】
図５で示すように、1ｍｍおよび３ｍｍの場合も加算結果Ｅ１は水素ガス濃度の増加に従って上昇している。一方、ノズル口から検知膜５までの距離により出力に差が発生している。これは、ノズル口から検知膜５までの距離が長くなると、検知膜５に接触する水素ガスの面積が広くなるため、半導体化した検知膜８の範囲が広がり検知膜５を通過する電流が増加したためと推測できる。これらの結果より、ノズル口から検知膜５までの距離が一定にすることで、加算結果Ｅ１を測定することで被検知ガス中の水素ガス濃度を測定することが可能となる。
【実施例２】
【００６５】
実施例２について、図６および図７を用いて説明する。
【００６６】
図６の断面図に示すように、実施例２の水素ガス検知センサは、実施例１の水素ガス検知センサに、検知膜５から基材６まで貫通したホールを設けた構造を有するものである。ホール２３は、検知膜５に接触した水素ガス２６を含む被検知ガスを基材６からセンサ外部に放出し、検知膜５上で滞留し拡散しないようにするものである。ホール２３が設けて無い場合は、水素ガス２６は検知膜５上に接触した後に検知膜５上を拡散し、検知膜５との接触範囲が広がる。一方、ホール２３を設けた場合は、水素ガス２６は検知膜５に接触した後、ホール２３を通り基材６より放出されるため、水素ガスが拡散し検知膜５との接触範囲は広くなりにくい。更に、検知面５を下に向けて設置し、水素ガス２６が上方向に漏洩している場合は、水素ガスの比重が非常に軽いため大部分がホール２３を通り放出され、殆ど検知膜５上を水素ガスが拡散しなくなる。
【００６７】
図７に検知膜５側から見た上面図を示す。ホール２３は、検知膜５の部分に設けている。また、共通電極１の形状は、図２（ｃ）を用いているが、ほかの形状も用いることもできる。また、ホール２３は、検知膜５以外の部分にも設けることは可能であるが、共通電極１やランド８１に設ける場合は、共通電極１とランド８１の全ての部分が電気的な接続が保たれるようにホール２３を形成する必要がある。
（実験結果）
図８および図９に、ホール２３の有無による水素ガスの滞留防止の効果を示す。
実験に用いた１次元の水素ガス検知センサは、検知長さＬｘが１００ｍｍ、幅３ｍｍとした。
【００６８】
基材６は、長さ１０４ｍｍ、幅３ｍｍ、厚み１ｍｍの石英（ＳｉＯ2）を用いた。
電極２および電極３は、金（Ａｕ）を用いて形成し、基材６の両側２ｍｍに厚み０．５μｍで形成した。抵抗層４は、基材６の両側１ｍｍを除いて、中央部１０２ｍｍに窒化タンタル（ＴａＮ）を１０μｍの厚みで形成した。検知膜５は、白金分散担持三酸化タングステン（Ｐｔ−ＷＯ3）を触媒焼結後の膜厚が約１μｍになるように形成した。共通電極１は、金（Ａｕ）を図２（ｃ）で示す形状に、幅０．３ｍｍで、検知面１０の中央部に１本のみ検知長さ沿って設けた。また、検知面の両側に２ｍｍの共通電極１のランドを設けた。成膜後、電極２および電極３の電極間抵抗の抵抗値は、約７５ＫΩであった。また、共通電極１と電極２および電極３との接合抵抗は、それぞれ約８０ｋΩであった。バイアス電源は、直流電圧５Ｖとし電流制限抵抗１０ＫΩ電流制限抵抗１０ＫΩを介して共通電極１に印加した。電極２および電極３からのバイアス電流は、約６０μＡであった。また、ホール２３は、直径０．１ｍｍとして共通電極１以外の部分に間隔０．５ｍｍで検知長さ方向に４列形成している。
【００６９】
水素ガスを含む被検知ガスの発生箇所には、噴出口の直径が１ｍｍの円形ノズルを用い、噴出方向は上方とした。また、１次元の水素ガス検知センサの設置位置は、ノズル口より上方１ｍｍの距離に配置した。
【００７０】
図８は、図６、図７に示したホール２３の効果を説明するための図である。実線３８はホール２３が無い場合を示し、点線３７はホール２３がある場合を示す。また、横軸の水素検知位置Ｘは、図２における図１のＸに相当する値で、５ｍｍから９５ｍｍまで測定した。また、水素ガスの体積濃度は１％としている。結果として、ホール２３が無い場合は、水素ガスの検知位置が検知面の両端から１０ｍｍ程度まで近づくと、除算結果Ｅ２の変化率は少なくなるが、ホール２３がある場合は、水素ガスの検知位置が検知面の両端から５ｍｍ程度まで近づいても除算結果Ｅ２の変化率は、ほぼ一定であった。
【００７１】
図９は、実線４２はホール２３が無い場合を示し、点線４１はホール２３がある場合を示す。また、横軸は被検知ガス中の水素ガスの体積濃度を示す。結果として、ホール２３が無い場合は、ホール２３がある場合に比較して、水素ガスの濃度に対して、加算結果Ｅ１が大きくなっている。これは、ホール２３がある場合は、噴出する水素ガスの濃度が同じでも、水素ガスの検知範囲が小さくなっているためと思われる。また、ホール２３がある場合もない場合も、噴出する水素ガスの濃度が上昇するに従って、加算出力結果も上昇している。
【００７２】
これらの結果より、水素ガスを排出するためにホール２３を形成することで、検知面１０の両端において、除算結果Ｅ２の変化率の低下を防止することができる。
【実施例３】
【００７３】
１次元の水素ガス検知センサの実施例３ついて、図７、図１０、図１１および図１２を用いて説明する。
【００７４】
実施例３は概略的には、実施例１のセンサにおいて、１次元の水素ガス検知センサに加熱する手段としてヒータを取付け、検知膜の温度を所定の温度に保持することで、水素ガスに対する応答速度の改善と、被検知ガスの湿度による影響を削減するものである。
（センサ構造）
まず、図１０を用いて実施例３の１次元の水素ガス検知センサ構造について説明する。
【００７５】
基本構造は図１の１次元の水素ガス検知センサと同じである。図１０の１次元水素センサは、図１の１次元の水素ガス検知センサの周囲を、水素透過性の断熱材３２で覆い、さらに、基板６の背面にヒータ３９を取り付けた構造である。水素透過性の断熱材３２は、耐熱性の高い発泡ポリエチレンなどの発泡性の樹脂から形成されている。また、また、断熱材３２は、厚みが断熱性の観点から１ｍｍ程度としており、素透過性を確保する観点から０．２ｍｍ程度の孔を断熱材の外部から内部の1次元の水素ガス検知センサに向けて多数設けてある。また、ヒータ３９は白金やタングステンのペーストを印刷後、焼結する形で形成した。また、温度調節は、予めヒータ３９の電流と電圧の値と検知膜５に設置した熱電対を用いて測定し、校正曲線を準備しておいた。
（実験結果）
図１１に、検知膜５の表面温度の変化と応答時間の実験結果を、図１２に検知膜５の温度と加算結果Ｅ１の結果を示す。図２３および図２４の実線６８は、被検知ガスの湿度が８０％ＲＨを示し、点線９２は、被検知ガスの湿度が２０％の場合を示す。
実験に用いた１次元の水素ガス検知センサは、検知長さＬｘが１００ｍｍ、幅３ｍｍとした。基材６は、長さ１０４ｍｍ、幅３ｍｍ、厚み１ｍｍの石英（ＳｉＯ2）を用いた。電極２および電極３は、金（Ａｕ）を用いて形成し、基材６の両側２ｍｍに厚み０．５μｍで形成した。抵抗層４は、基材６の両側１ｍｍを除いて、中央部１０２ｍｍに窒化タンタル（ＴａＮ）を１０μｍの厚みで形成した。成膜後、電極２および電極３電極間抵抗の抵抗値は、約７５ＫΩであった。
【００７６】
また、共通電極１と電極２および電極３との接合抵抗は、それぞれ約８０ｋΩであった。検知膜５は、白金分散担持三酸化タングステンを触媒焼結後の膜厚が約１μｍになるように形成した。共通電極１の形状は図７で示す形状の金（Ａｕ）とし、幅０．３ｍｍで、検知膜５の中央部に１本のみ検知長さ沿って設け、検知面の両側に２ｍｍにランド８１を設けた。ホール２３は、直径０．１ｍｍとして共通電極１以外の部分に間隔０．５ｍｍで検知長さ方向に４列形成している。
【００７７】
１次元の水素ガス検知センサの各層の形成後、電流制限抵抗２９を１０ＫΩ、バイアス電源２７を直流５Ｖとし、電流計でバイアス電流の測定を行った。バイアス電流は、共通電極１と電極２との間のバイアス電流および電極３との間のバイアス電流とも約５０μＡであった。
【００７８】
水素ガスを含む被検知ガスの噴出しノズルは、上向きに配置した噴出口の直径が１ｍｍの円形ノズルを用いた。また、１次元の水素ガス検知センサの設置位置は、ノズル口より上方３ｍｍの距離に、検知膜５を下向きになるように配置した。
【００７９】
図１１は、検知膜５の表面温度と応答時間の関係を示す。検知膜５の表面温度はヒータ３９により加熱し、２０℃から１５０℃まで１０℃毎に測定した。応答時間は、水素ガスを含む被検知ガスをノズル口から噴出させてから、加算結果Ｅ１の値が最終的に安定する値に対して９０％の値に達するまでの時間を測定し応答時間としている。図中の実線６９は被検出ガスの湿度が８０％の場合を示し、点線６８は被検出ガスの湿度が２０％の場合を示す。
【００８０】
実験の結果、応答時間は、検知膜５の表面温度上昇するに従って対数的に早くなり、検知膜５の表面温度が６０℃の場合は約１０秒で、約８０℃以上では５秒程度でほぼ一定となった。また、被検知ガス
図１２は、ヒータ３９により検知膜５の温度変化させた場合において、加算結果Ｅ１の値を示す。図１２において、検知膜５の温度が６０℃以下の場合においては、加算結果のＥ１の出力は、被検知ガスの湿度が２０％と８０％の場合で大きく異なる。一方、検知膜５の表面温度が６０℃以上の場合は、被検知ガスの湿度が２０％と８０％の場合ともほぼ同じになる。すなわち、図１１および図１２の結果により、検知膜５の表面温度が６０℃以上の場合は、被検知ガスによる湿度依存性はほぼ見られなくなり、また、応答時間は１０秒以下となる。さらに、検知膜５の表面温度が８０℃以上になると応答時間は５秒以下となる。
【００８１】
さらに、検知膜５の温度を約２００℃、３００℃、４００℃にすると、メタン（ＣＨ4）、エタン（Ｃ2Ｈ6）、プロパン（Ｃ3Ｈ8）などの水素原子を含む炭化水素系の可燃ガスを検知することも可能であることが確認できた。特に、検知膜５の温度が３００℃以上では良好に検知できた。
【実施例４】
【００８２】
２次元の水素ガス検知センサの実施例４ついて図１３から図１６を用いて説明する。
【００８３】
図１３は、本発明の実施例４に記載の２次元の水素ガス検知センサの概略図である。２次元の水素ガス検知センサは、電流分割の方向が２次元方向であり、電流を検出する電極が４極になっていることを特徴としている。
（構造）
まず、２次元の水素ガス検知センサの構造を、図１３を用いて説明する。２次元の水素ガス４０は、略矩形状の電気的に絶縁性である石英（ＳｉＯ2）の基材６の上に、窒化タンタル（ＴａＮ）の厚膜からなる略矩形状の抵抗層４が形成され、その両端に金（Ａｕ）からなる電極４７、電極４８、電極４９および電極５０が形成されている。さらに、電極４７、電極４８、電極４９および電極５０には、それぞれ銅（Ｃｕ）からなる引出線２４が接続され、図１５で示す演算器２８に接続される。また、抵抗層４の上には、水素ガスを検知すると絶縁性から半導体に変化し電気的な抵抗値が減少する白金分散担持三酸化タングステン（Ｐｔ−ＷＯ３）からなる略矩形状の検知膜５が、電極４７、電極４８、電極４９、電極５０と抵抗層４を覆うように形成されている。さらに、この検知膜５の上に、金（Ａｕ）からなる共通電極1が設けられており、この共通電極1には銅（Ｃｕ）からなる引出線２４が接続され、電流制限抵抗２９を介してバイアス電源２７に接続されている。
【００８４】
２次元の水素ガス検知センサは、電極４７、電極４８、電極４９および電極５０で囲まれた検知膜５において、検知膜５が水素ガスを検知した位置を検出するものである。検知膜５上の電極範囲を検知範囲とし、電極４７、電極４８、電極４９および電極５０で囲まれた範囲を検知範囲とし、電極４７と電極４８の相対する方向がＸ方向で、検知する長さをＬｘとし、電極４９と電極５０の相対する方向がＹ方向で、検知する長さがＬｙとする。図１３の共通電極１は、検知膜５の検知範囲を覆うように形成されているが、検知膜５が被検知ガスに暴露できるような構造を設ける必要がある。そのための、共通電極１の形状について、図１３の２次元の水素ガス検知センサの上面図を示す図１４（ａ）および（ｂ）を用いて説明する。共通電極１は、電極４７、電極４８、電極４９および電極５０で囲まれた範囲に形成され、且つ、検知範囲内の検知膜５が検知ガスに対して暴露可能な形状であって、検知膜５が被検知ガスに暴露可能な部分は、検知範囲全体にほぼ均一に分布していることが望ましい。
【００８５】
図１４（ａ）、（ｂ）は、共通電極1に網目状または円形状の空隙を設けて検知膜５に水素ガスが暴露できる構造を示すが、これ以外の形状の空隙を設けることも当然可能である。
【００８６】
図１４（ａ）は、網目に形成された共通電極１を示す。共通電極１は、周囲のランド８１の内側を電気的に接続されるように網目状に形成されている。網目以外の部分は検知膜５が被検知ガスに暴露している部分である。また、共通電極１の網目の形状は、検知範囲ではほぼ同じ形状となっている。さらに、共通電極１の検知方向の網目の間隔は、被検知ガス中の水素ガスが検知膜５に接触する検知する方向の長さより十分に短いことが望ましく、概略的には水素ガスの噴出口から検知膜５までの長さより十分短いことが望ましい。
【００８７】
図１４（ｂ）は、ホール１０１が多数設けられた共通電極１を示す。共通電極１は、周囲のランド８１の検知膜５が被検知ガスに暴露できるようにホール１０１を多数設けており、ホール１０１以外の部分とランド８１が全て電気的に接続された形状で形成されている。また、接続ホール１０１の部分は、検知膜５が被検知ガスに暴露している部分である。ホール１０１の形状は、検知範囲でほぼ同じであり、また、ホール１０１の検知方向の配置間隔は、検知範囲においてはほぼ同じ長さで配置されている。この間隔は、被検知ガス中の水素ガスが検知膜５に接触する検知する方向の長さより十分に短いことが望ましく、概略的には水素ガスの噴出口から検知膜５までの長さより十分短いことが望ましい。
【００８８】
検知膜５を被検知膜に暴露する手段は、共通電極１を図１４（ａ）および（ｂ）で示した形状にする手段以外に、共通電極１を水素ガスの透過性を有する、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、銅（Ｃｕ）などからなる１μｍ以下の金属薄膜や、焼結材などの多孔質の導電体などを用いることでも可能である。
【００８９】
図１３以外の２次元の水素ガス検知センサの構造について図３３および図３４を用いて説明する。図３３および図３４の（ａ）は、２次元の水素ガス検知センサのＸ方向の断面図、（ｂ）はＹ方向の断面図を示す。
【００９０】
図３３における水素ガス検知センサは、略矩形状の基材６上に共通電極１を形成し、略矩形状の検知膜５、略矩形状の抵抗層４、抵抗層４の周囲に電極４７、電極４８、電極４９および電極５０の順に積層された構造を有する。この場合の抵抗層４は、図１４の（ａ）または（ｂ）で示す共通電極１の形状と同様にすることが望ましく、これにより検知膜５は、被検知ガスに暴露することが可能となる。また、抵抗層４は、図１４（ａ）または（ｂ）で示す共通電極１の形状を有しない場合は、水素ガスの透過性を有するように低密度に形成された窒化タンタル（ＴａＮ）や酸化クロム（ＣｒＯ2）などの薄膜や、金属酸化物など焼結による多孔質材を用いることも可能である。また、検知範囲は、図中の長さＬｘおよびＬｙでしめす電極４７と電極４８の間および電極４９と電極５０の間となる。
【００９１】
図３４における２次元の水素検知センサは、銅（Ｃｕ）、ステンレス（ＳＵＳ）、アルミ（Ａｌ）など導電性が高く、検知膜５の焼結温度である５００℃程度でも十分安定である略帯状の金属箔からなる共通電極１を基材としてその上に、略矩形状の検知膜５、略矩形状の抵抗層４、抵抗層４の周囲に電極４７、電極４８、電極４９および電極５０を順次積層した構造を有する。この場合の抵抗層４は、の場合の抵抗層４は、図１４の（ａ）または（ｂ）で示す共通電極１の形状と同様にすることが望ましく、これにより検知膜５は、被検知ガスに暴露することが可能となる。また、抵抗層４は、図１４（ａ）または（ｂ）で示す共通電極１の形状を有しない場合は、水素ガスの透過性を有するように低密度に形成された窒化タンタル（ＴａＮ）や酸化クロム（ＣｒＯ2）などの薄膜や、金属酸化物など焼結による多孔質材を用いることも可能である。さらに、共通電極１に厚みが０．０５ｍｍから２ｍｍ程度の折り曲げ可能な特性を持つ金属箔を用いることで、折り曲げ可能な柔軟な形状特性を実現することが可能となる。
【００９２】
次に、電極４７と電極４８、電極４９と電極５０の間の電極間抵抗と、検知膜５が水素ガスを検知していない状態における、共通電極1と電極４７、電極４８、電極４９および電極５０との抵抗値（以下、接合抵抗）の関係について説明する。
【００９３】
共通電極１にバイアス電源２７を接続すると、検知膜５が水素ガスを検知していない状態では、共通電極１と電極４７、共通電極１と電極４８、共通電極１と電極４９および共通電極１と電極５０との間に、電流制限抵抗と接合抵抗の合成抵抗に反比例する電流（以下、バイアス電流）が流れる。検知膜５が水素ガスを検知すると検知膜５の一部が半導体化され、共通電極１と電極４７、共通電極１と電極４８、共通電極１と電極４９および共通電極１と電極５０との間に流れる電流が増加する。この増加した電流値をもとに、検知膜５が半導体化した位置や水素ガスの濃度を検知することができる。そのため、バイアス電流が、検知膜５が水素ガスを検知したことにより増加する電流量より大きいと、バイアス電流の変化などの影響を受け感度や分解能が低下する。いわゆるＳ／Ｎ比が低下する。従って、接合抵抗は、電極間抵抗より高い値に設定することが望ましい。接合抵抗の値は、電極間抵抗の値に対して、望ましくは約１倍以上で、さらに望ましくは１０倍以上であり、さらに望ましくは１００倍以上が良い。
【００９４】
２次元の水素ガス検知センサは、検知範囲を広くすると、電極間抵抗が増加する一方で接合抵抗が減少する。したがって、以下に説明する共通電極、１抵抗層４および検知膜５の形状や膜厚を調整し、接合抵抗と電極間抵抗の比を良好にすることが望ましい。
【００９５】
接合抵抗は、共通電極１と検知膜５の接合する面積を減少させる、抵抗層４と検知膜５の接合する面積を減少させる、または、検知膜５の膜厚の増加させることで、増加させることもできる。また、電極間抵抗は、抵抗層４の膜厚を増加させることで、減少させることができる。
【００９６】
（材質）
次に、基材および各層の材質について説明する。
【００９７】
基材６は、絶縁性基材の材料で検知膜５の焼結時の加熱温度５００℃で安定であれば用いることができる。石英（ＳｉＯ2）以外には、表面の絶縁処理が施されたシリコン（ＳｉＯ2）、窒化アルミ（ＡｌＮ）、アルミナ（Ａｌ２Ｏ3）などを用いることができる。また、樹脂系の材料では、商品名タイモルドなどの耐熱型のフェノール系の材料も用いることができる。この場合は、射出成型法を用いることで平面以外の立体的な形状を得ることも可能である。さらに、柔軟性のあるシート状の材料では、商品名カプトンなどのポリイミド系の材料も用いることができる。ポリイミド系の材料は耐熱温度が最高で４５０℃程度であるが、検知膜５の焼結温度を４５０℃程度で行うことで用いることができる。
【００９８】
抵抗層４は、蒸着等により形成される薄膜抵抗体、印刷後焼結して形成される厚膜抵抗体などを用いることが可能である。特に、蒸着等により形成される薄膜抵抗体は、抵抗層の表面粗が少なく、抵抗層の上に膜厚が均一な検知膜を形成することが容易となり望ましい。薄膜抵抗体の材質としては、タンタル（Ｔａ）などの単一金属、ニッケルクロム（ＮｉＣｒ）、ニッケルクロム・シリコン合金（ＮｉＣｒ−Ｓｉ）、タンタル・シリコン合金（Ｔａ−Ｓｉ）、ニオブ・シリコン合金（Ｎｂ−Ｓｉ）などの合金薄膜、クロム・酸化シリコン（Ｃｒ−ＳｉＯ2）、タンタル・酸化シリコン（Ｔａ−ＳｉＯ2）などのサーメット薄膜、酸化ルテニウム（ＲｕＯ2）、酸化クロム（Ｃｒ2Ｏ3）、窒化タンタル（ＴａＮ）などを用いることができる。
【００９９】
また、電極４７、電極４８、電極４９および電極５０は、導電性が高い材料で、検知膜５の焼結温度である約５００℃で安定であれば用いることができる。また、電極自体が被検知ガス中の水素原子を含む可燃ガスに不活性であるほうがより望ましい。電極の材質としては、導電性が高い材料であるマグネシウム（Ｍｇ）、アルミ（Ａｌ）、チタン（Ｔｉ）、バナジウム（Ｖ）、クロム（Ｃｒ）、鉄（Ｆｅ）、ニッケル（Ｎｉ）、銀（Ａｇ）などの金属や炭素（Ｃ）などを用いることが可能であるが、特に酸化しにくく、水素ガスに対して不活性な金（Ａｕ）や銅（Ｃｕ）が望ましい。
【０１００】
また、検知膜５は、水素ガスを検知することで電気的な抵抗が低下する性質を持つ物質であれば用いることが可能である。例えば、酸化スズ（ＳｎＯ2）、三酸化モリブデン（ＭｎＯ2）、三酸化タングステン（ＷＯ3）、二酸化チタン（ＴｉＯ2）、水酸化イリジウム（Ｉｒ（ＯＨ）ｎ）、五酸化バナジウム（Ｖ2Ｏ5）、酸化ロジウム（Ｒｈ2Ｏ3・ｘＨ2Ｏ）などを用いることが可能である。
【０１０１】
また、共通電極１は、電極は導電性の高い材料で、電極自体が被検知ガス中の水素ガスに不活性であるほうがより望しい。電極の材質としては、導電性を高い材料であるマグネシウム（Ｍｇ）、アルミ（Ａｌ）、チタン（Ｔｉ）、バナジウム（Ｖ）、クロム（Ｃｒ）、鉄（Ｆｅ）、ニッケル（Ｎｉ）、銀（Ａｇ）などの金属や炭素（Ｃ）などを用いることが可能であるが、特に酸化しにくく、水素ガスに対して不活性な金（Ａｕ）や銅（Ｃｕ）が望ましい。
（動作原理）
２次元の水素ガス検知センサの水素検知の動作原理について説明する。
【０１０２】
図１３において、被検知ガスに含まれる水素ガス２６は、矢印８５で示した位置で、白金分散担持三酸化タングステンからなる検知膜５に接触する。この白金分散担持三酸化タングステンは、触媒として２ｎｍから２０ｎｍ程度の白金（以下Ｐｔ）微粒子が、３０ｎｍから１００ｎｍ程度の三酸化タングステン（ＷＯ３）粒子上に分散担持されている構造を有する。この白金（Ｐｔ）微粒子上で水素ガスはプロトン（Ｈ+）と電子（ｅ-）に解離される。解離されたプロトン（Ｈ+）は、白金触媒微粒子上からスピルオーバーし、検知膜５の主成分である三酸化タングステン（ＷＯ3）に拡散しタングステンブロンズを形成する。ＷＯ3はタングステンブロンズを形成していない状態では、電気的に絶縁に近い状態であるが、プロトン（Ｈ+）が拡散しタングステンブロンズを形成すると、半導体化した検知膜部８となり半導体から導体に近い性質を示すようになる。
【０１０３】
一方、共通電極１に接続されたバイアス電源２７より発生する電流は、半導体化した検知膜部８の部分を集中的に電流量が増加して流れる。そして、電流は、抵抗層４により、Ｘ方向においては、電極４７および電極４８から半導体化された検知膜までの距離ＸａおよびＸｂの比に反比例するかたちで電流分割され、Ｙ方向においては、電極４９および電極５０から半導体化された検知膜までの距離ＹａおよびＹｂの比に反比例するかたちで電流分割される。そして、電極４７、電極４８、電極４９および電極５０から電流として出力される。
【０１０４】
次に、半導体化した検知部８の抵抗変化を電流に変換して半導体化した検知部８の位置を算出する手段である演算器２８について図１５を用いて説明する。２次元の水素ガス検出センサ４０の共通電極１は、電流制限抵抗２９を介してバイアス電源２７に接続される。検知膜５が水素ガスを検知していない状態における共通電極１と電極４７との間を流れる電流をＩａｂ、共通電極１と電極４８との間を流れる電流をＩｂｂ、共通電極１と電極４９との間を流れる電流をＩｃｂ、共通電極１と電極５０との間を流れる電流をＩｄｂとする。Ｉａｂ、Ｉｂｂ、ＩｃｂおよびＩｄｂは、オペアンプ１４ａ、１４ｂ、１４ｃおよびオペアンプ１４ｄにより構成される電流電圧変換回路により電圧信号に変換される。変換された電圧信号は、アナログデジタル変換素子１５ａ、１５ｂ、１５ｃおよび１５ｄに送られデジタル信号に変換される。さらに、変換されたデジタル信号は、除算器１６ａ、１６ｂおよび加算器１７に送られる。除算器１６および加算器１７ではこの状態の各デジタル信号をバイアス電流Ｉａｂ、Ｉｂｂ、ＩｃｂおよびＩｄｂに相当する値として保持する。次に、２次元の水素ガス検知センサの検知膜５が水素ガスを検知する状態にする。この状態における共通電極１と電極４７との間を流れる電流をＩａ、共通電極１と電極４８との間を流れる電流をＩｂ、共通電極１と電極４９との間を流れる電流をＩｃ、共通電極１と電極５０との間を流れる電流をＩｄとする。
【０１０５】
バイアス電流と同様に、Ｉａ、Ｉｂ、ＩｃおよびＩｄを電流電圧変換の後デジタル信号に変換し、除算器１６ａ、１６ｂおよび加算器１７に送られる。除算器１６ａ、１６ｂおよび加算器１７においては、保持しておいたバイアス電流Ｉａｂ、Ｉｂｂ、ＩｃｂおよびＩｄｂに相当するデジタル信号を、Ｉａ、Ｉｂ、ＩｃおよびＩｄに相当するデジタル信号から各々減算し、下記の式１および式２に相当する加算よび除算と機能を有する。これらの加算および除算の結果はデジタルの電気信号として出力し、デジタルアナログ変換素子１８ａ、１８ｂおよび１８ｃによりアナログの電気信号の加算結果Ｅ３、Ｘ方向の除算結果Ｅ４ＸおよびＹ方向の除算結果Ｅ４Ｙに変換される。Ｘ方向の除算結果Ｅ４Ｘは、検知膜５上のＸ方向の水素ガスの検知位置を示す算出結果であり、Ｙ方向の除算結果Ｅ４Ｙは、Ｙ方向の水素ガスの検知位置を示す算出結果である。
【０１０６】
それぞれの出力結果は以下の式で表される。
Ｅ３＝ｋ２１×[（Ｉａ―Ｉａｂ）＋（Ｉｂ―Ｉｂｂ）＋（Ｉｃ―Ｉｃｂ）＋（Ｉｄ―Ｉｄｂ）]
・・・（式８）
Ｅ４Ｘ＝ｋ１３×（Ｉｂ―Ｉｂｂ）／[（Ｉａ―Ｉａｂ）＋（Ｉｂ―Ｉｂｂ）]・・（式９）
Ｅ４Ｙ＝ｋ１４×（Ｉｄ―Ｉｄｂ）／[（Ｉｃ―Ｉｃｂ）＋（Ｉｄ―Ｉｄｂ）]・・（式１０）
ここで、ｋ２１、ｋ１３、Ｋ１４は定数。
【０１０７】
図１３に示す水素ガス検知センサにおいて、（式９）は、検知位置がＸ＝０の場合に算出結果Ｅ４Ｘが０となり、Ｘ＝Ｌｘの場合に算出結果Ｅ４Ｘが１となる。また、（式１０）は、検知位置がＹ＝０の場合に算出結果Ｅ４Ｙが０となり、Ｙ＝Ｌｙの場合に算出結果Ｅ４Ｙが１となる。式９および式１０は、水素ガスの検知位置が、Ｘ＝０からＬｘまで変化した場合、Ｙ＝０からＹ＝Ｌｙまで変化させた場合、水素ガス検知位置Ｘ、Ｙと算出結果Ｅ４Ｘ、Ｅ４Ｙとの関係は、グラフ上でほぼ直線で表される関係になる。
【０１０８】
（式９）および（式１０）以外の水素ガス検知位置を示す除算結果の式について説明する。式は、Ｘ方向が（Ｉａ―Ｉａｂ）と（Ｉｂ―Ｉｂｂ）、Ｙ方向が（Ｉｃ―Ｉｃｂ）と（Ｉｄ―Ｉｄｂ）の比を表す項が含まれていれば、水素ガスの検知位置を示す算出式として用いることができる。以下に、具体的な水素ガス検知位置を示す算出方法の例を記載する。
【０１０９】
図１３に示す水素ガス検知センサにおいて、（式１１）は、検知位置Ｘ＝０の場合に算出結果ＥＸが０となり、Ｘ＝Ｌｘの場合に算出結果ＥＸが∞となる算出式である。また、式１２は、検知位置Ｙ＝０の場合に算出結果ＥＹが０となり、Ｙ＝Ｌｙの場合に算出結果ＥＹが∞となる算出式である。式１１および式１２とも水素ガス検知位置と算出結果Ｅとの関係は、グラフ上で、直線で表される関係にはならない。
【０１１０】
ＥＸ  ＝ ｋ１５×（Ｉｂ―Ｉｂｂ）／（Ｉａ―Ｉａｂ）・・  （式１１）
ＥＹ  ＝ ｋ１６×（Ｉｄ−Ｉｄｂ）／（Ｉｃ−Ｉｃｂ）・・  （式１２）
図１３に示す水素ガス検知センサにおいて、式１３は、検知位置Ｘ＝０の場合に算出結果ＥＸが−１となり、Ｘ＝Ｌｘの場合に算出結果ＥＸが１となる算出式である。また、（式１４）は、検知位置Ｙ＝０の場合に算出結果ＥＹが−１となり、Ｙ＝Ｌｙの場合に算出結果ＥＹが１となる算出式である。（式１３）および（式１４）とも、水素ガスの検知位置が、Ｘ＝０からＬまで変化した場合、水素ガス検知位置と算出結果Ｅとの関係は、グラフ上でほぼ直線で表される関係になる。
【０１１１】
ＥＸ  ＝  ｋ１７×〔  [（Ｉｂ―Ｉｂｂ）−（Ｉａ―Ｉａｂ）]／
[（Ｉａ―Ｉａｂ）＋（Ｉｂ―Ｉｂｂ）]  〕・・  （式１３）
ＥＹ  ＝  ｋ１８×〔  [（Ｉｄ―Ｉｄｂ）−（Ｉｃ―Ｉｃｂ）]／
[（Ｉｃ―Ｉｃｂ）＋（Ｉｄ―Ｉｄｂ）]  〕・・  （式１４）
さらに、（式８）から（式１４）において、出力電流であるＩａ、Ｉｂ、ＩｃおよびＩｄが、バイアス電流Ｉａｂ、Ｉｂｂ、ＩｃｂおよびＩｄｂに対して十分大きな場合には、バイアス電流を無視して算出することも可能である。その場合、（式８）から（式１４）は以下の（式１５）から（式２１）のようになる。
【０１１２】
Ｅ３  ＝  ｋ２２×（Ｉａ＋Ｉｂ＋Ｉｃ＋Ｉｄ）  ・・  （式１５）
ＥＸ  ＝  ｋ７  ×Ｉｂ／（Ｉｂ＋Ｉａ）        ・・  （式１６）
ＥＹ  ＝  ｋ８  ×Ｉｄ／（Ｉｃ＋Ｉｄ）        ・・  （式１７）
ＥＸ  ＝  ｋ９  ×Ｉｂ／Ｉａ                  ・・  （式１８）
ＥＹ  ＝  ｋ１０  ×Ｉｄ／Ｉｃ                  ・・  （式１９）
ＥＸ  ＝  ｋ１１  ×（Ｉｂ−Ｉａ）／（Ｉａ＋Ｉｂ）  ・・  （式２０）
ＥＹ  ＝  ｋ１２  ×（Ｉｄ―Ｉｃ）／（Ｉｃ＋Ｉｄ）  ・・  （式２１）
このように、図１の水素ガス検知センサにおいて、水素ガス検知位置は、（式８）から（式２１）で示す算出式により得ることができる。
【０１１３】
バイアス電源２７は直流電源だけでなく、０．１ＫＨｚから１０ＫＨｚ程度の交流電源でもよい。また、その場合は、演算器２８の電流電圧変換部変に整流機能を付加する。また、演算器２８は、水素ガス検知センサからの出力電流をデジタル信号に変換し、演算を行うが、デジタル信号に変換せずアナログ信号の状態で演算してもよい。
（実験結果）
実施例４における実験結果を、図１６（ａ）、図１６（ｂ）および図１７を用いて説明する。
【０１１４】
まず、実験に用いた２次元の水素ガス検知センサについて説明する。実験に用いた２次元の水素ガス検知センサは、検知長さＬｘ、Ｌｙを１００ｍｍとした。基材６は、Ｘ長さ１０４ｍｍ、Ｙ長さ１０４ｍｍ、厚み１ｍｍの石英（ＳｉＯ２）を用いた。電極４７、電極４８、電極４９および電極５０は、Ａｕを用いて形成し、基材６の４辺の内側に幅２ｍｍ、厚み０．５μｍで形成した。抵抗層４は、基材６の両側１ｍｍを除いて、中央部１０２ｍｍに窒化タンタル（ＴａＮ）を３μｍの厚みで形成した。
【０１１５】
検知膜５は、白金分散担持三酸化タングステンを触媒焼結後の膜厚が約１μｍになるように形成した。形成方法としては、ゾルゲル法を用いた。具体的には、まず、タングステン酸ナトリウム二水和物（Ｎａ2ＷＯ4・２Ｈ2Ｏ：純正科学株式会社）４１．２ｇをメスフラスコに取り、純水を加えて２５０ｍＬに調製し、０．５ｍｏｌ／Ｌの無色透明のタングステン酸ナトリウム（Ｎａ2ＷＯ4）水溶液を得た。次に、陽イオン交換樹脂（アンバーライトＩＲ１２０Ｂ  Ｎａ：オルガノ株式会社）をカラム塔に充填し、タングステン酸ナトリウム（Ｎａ2ＷＯ4）水溶液を通過させ、タングステン酸ナトリウム（Ｎａ2ＷＯ4）水溶液のナトリウムイオン（Ｎａ+）をプロトン（Ｈ+）に交換し、薄黄色のタングステン酸（Ｈ2ＷＯ4）水溶液を得た。タングステン酸（Ｈ2ＷＯ4）水溶液１３ｍＬに触媒金属であるヘキサクロロ白金酸（Ｈ2ＰｔＣｌ6・６Ｈ2Ｏ：和光純薬工業株式会社）を純水に、０．５ｍｏｌ／Ｌ溶解させた水溶液を４ｍＬと、エタノールを８ｍＬ加えて均一に分散混合し、白金分散型酸化タングステンのゾルゲル溶液を合成した。上記ゾルゲル溶液を抵抗層４の上に一面を覆うように一様に滴下し、ディップ法にてゾルゲル溶液の塗布を行った。その後、室温にて１時間乾燥させた後、電気炉を用いて２００℃で１時間仮焼成した後、さらに、５００℃で１時間焼成してから室温に冷却した。このときの検知膜５の膜厚は１μｍであった。次に、金（Ａｕ）からなる共通電極１をスパッタ工法とメタルマスクを用いて形成した。共通電極１は、Ａｕを図１４で示す形状に、幅０．１ｍｍで、２．５ｍｍ間隔で、Ｘ方向およびＹ方向に３９本ずつ設けた。また、周囲に共通電極1の２ｍｍ幅のランド８１を設けた。
【０１１６】
共通電極１の形成後、共通電極１と電極４７、共通電極１と電極４８、共通電極１と電極４９および共通電極１と電極５０の接合抵抗を測定した。接合抵抗は、それぞれ５０ｋΩであった。また、電極４７と電極４８よび電極４９と電極５０の電極間抵抗の抵抗値は、それぞれ約５０ＫΩであった。
【０１１７】
評価は以下の条件で行った。２次元の水素ガス検知センサの共通電極１に、バイアス電源２７より直流電圧５Ｖを印加した。電流制限抵抗は５ＫΩとしている。電極４７、電極４８、電極４９および電極５０からのバイアス電流は、約１００μＡであった。水素ガスを含む被検知ガスの噴出し箇所には、噴出口の直径が１ｍｍの円形ノズルを用い、噴出方向は上方とした。また、２次元の水素ガス検知センサの設置位置は、ノズル口より上方１ｍｍおよび３ｍｍの距離に配置した。
【０１１８】
図１６（ａ）および図１６（ｂ）に、ガス噴出口から２次元の水素ガス検知センサの検知面までの距離が１ｍｍ、水素濃度０．１％および１％とした場合の、Ｘ方向およびＹ方向の水素ガスのノズル位置である水素ガス検知位置Ｘ，Ｙと除算結果Ｅ４ＸおよびＥ４Ｙの出力結果を示す。尚、式９および式１０における定数ｋ１３およびｋ１４は１としている。実線３３は、水素濃度０．１％  点線３４は、水素濃度１．０％を示す。図１６（ａ）および図１６（ｂ）で示すように、除算結果Ｅ４ＸおよびＥ４Ｙは、非検知ガスの水素ガス濃度によらず、水素ガスのノズル位置を示しており、２次元の水素ガス検知センサとして十分に機能することを確認できた。
【０１１９】
図１７は、水素検知位置８５が２次元の水素ガス検知センサの中央部（Ｘ＝５０ｍｍ  Ｙ＝５０ｍｍ）でノズル口から２次元の水素ガス検知センサの検知面までの距離が１ｍｍおよび３ｍｍにおいて、被検知ガス中の水素ガスの濃度が０％から１％まで変化させた場合の加算結果Ｅ３を示す。実線３５は、距離が１ｍｍ、点線３４は距離が３ｍｍの場合を示す。尚、式８における定数ｋ２１は１×１０3（Ｖ／Ａ）としている。
【０１２０】
図１７で示すように、1ｍｍおよび３ｍｍの場合も出力Ｅ３は水素濃度の上昇に従って上昇している。一方、ノズル口から検知面までの距離により出力に差が発生していることが認められる。これは、ノズル口から検知面までの距離が長くなると、検知面に接触する水素ガスの面積が広くなるため、半導体化した検知膜の範囲が広くなり、検知膜中の電流量が増加したためと推測できる。これらの結果より、ノズル口から検知面までの距離を一定とすることで、加算結果Ｅ３を測定することで、被検知ガス中の水素ガス濃度を測定することが可能となる。
【実施例５】
【０１２１】
実施例５ついて図１８および図１９を用いて説明する。
【０１２２】
図１８は、実施例５における２次元の水素ガス検知センサの断面図である。
【０１２３】
この実施例は概略的には、実施例４のセンサにおいて、検知面10に水素ガスが接触した場合において、２次元の水素ガス検知センサに設けられた排気用のホールを通して、検知面１０から基材６を通りセンサ外部に放出される構造を有するもので、検知面１０の表面に水素ガスが滞留し、水素ガスと水素ガス検知面との接触範囲が広がらないようするものである。
【０１２４】
実施例５について、図１８および図１９を用いて説明する。
【０１２５】
図１８の断面図に示すように、実施例５の水素ガス検知センサは、実施例４の水素ガス検知センサに、検知膜５から基材６まで貫通したホールを設けた構造を有するものである。ホール２３により、検知膜５に接触した水素ガスを含む被検知ガスを基材６からセンサ外部に放出し、水素ガスを含む被検知ガスが検知膜５上に滞留し広がらないようするものである。図１９に検知膜５から見た上面図を示す。ホール２３は、検知膜５の部分に設けている。また、共通電極１の形状は、図１４（ａ）を用いているが、ほかの形状も用いることもできる。また、ホール２３は、検知膜５以外の部分にも設けることは可能であるが、共通電極１やランド８１に設ける場合は、共通電極１とランド８１の全ての部分が電気的な接続が保たれるようにホール２３を形成する必要がある。
（実験結果）
図１８および図１９に、ホール２３の有無による水素ガス滞留防止の効果を示す。
実験に用いた２次元の水素ガス検知センサは、検知長さＬｘおよびＬｙが１００ｍｍとした。基材６は、Ｘ方向の長さ１０４ｍｍ、Ｙ方向の長さ１０４ｍｍの石英（ＳｉＯ２）を用いた。電極４７、電極４８、電極４９および電極５０は、金（Ａｕ）を用いて形成し、基材６の四辺に幅２ｍｍで、厚み０．５μｍで形成した。抵抗層４は、基材６の周囲１ｍｍを除いて、中央部１０２ｍｍに窒化タンタル（ＴａＮ）を３μｍの厚みで形成した。検知膜５は、白金分散担持三酸化タングステンを触媒焼結後の膜厚が約１μｍになるように形成した。共通電極1は、Ａｕを図１４で示す形状に、幅０．１ｍｍ、間隔２．５ｍｍ、Ｘ方向、Ｙ方向の本数が３９本ずつになるように設けた。また、検知面の周囲に２ｍｍの幅のランド８１を設けた。成膜後、電極４７と電極４８および電極４９と電極５０の電極間抵抗の抵抗値は、それぞれ約５０ＫΩであった。また、共通電極1と電極４７、電極４８、電極４９および電極５０との接合抵抗は、それぞれ約５０ｋΩであった。バイアス電源は、直流電圧５Ｖとし電流制限抵抗１０ＫΩ電流制限抵抗１０ＫΩを介して共通電極１に印加した。電極４７、電極４８、電極４９および電極５０からのバイアス電流は、約１００μＡであった。尚、実験時のバイアス電源２７の電圧も５Ｖとした。また、ホール２３は、共通電極１以外の部分に直径０．１５ｍｍで、Ｘ方向、Ｙ方向の間隔が０．５ｍｍで多数形成している。
【０１２６】
水素ガスを含む被検知ガスの噴出し箇所には、噴出口の直径が１ｍｍの円形ノズルを用い、噴出方向は上方とした。また、２次元の水素ガス検知センサの設置位置は、ノズル口より上方１ｍｍの距離に配置した。
【０１２７】
図２０（ａ）および（ｂ）において、実線３８はホール２３が無い場合を示し、点線３７はホール２３がある場合を示す。また、図２０（ａ）のＸ方向の水素ノズル位置である水素ガス検知位置Ｘは、図１３のＸの値で５ｍｍから９５ｍｍまで範囲について測定した。
【０１２８】
また、図２０（ｂ）のＹ方向の水素ノズル位置である水素ガス検知位置Ｙは、図１３のＹの値で、５ｍｍから９５ｍｍまでの範囲について測定した。水素ガスの濃度は１％（体積）としている。図２０より、ホール２３が無い場合は、水素ガスの検知位置がＸおよびＹ方向とも両端から１０ｍｍ程度まで近づくと、除算結果Ｅ４ＸおよびＥ４Ｙの変化率は少なくなる。一方、ホール２３を有する場合は、水素ガスの検知位置が検知面の両端から１０ｍｍ程度まで近づいても除算結果Ｅ４ＸおよびＥ４Ｙの変化率はほぼ一定であった。
【０１２９】
図２１は、実線４２はホール２３が無い場合を示し、点線４１はホール２３がある場合を示す。また、横軸は被検知ガス中の水素ガスの体積濃度（％）を示す。結果として、ホール２３が無い場合は、ホール２３がある場合に比較して、水素ガスの濃度に対して、加算結果Ｅ３が大きくなっている。これは、ホール２３を有する場合は、噴出する水素ガスの濃度が同じでも、水素ガスの検知範囲が小さくなっているためと思われる。また、ホール２３がある場合もない場合も、噴出する水素ガスの濃度が上昇するに従って、加算出力結果も上昇している。
【０１３０】
これらの結果より、水素ガスを排出するためにホール２３を形成することで、検知面１０の両端において、除算結果Ｅ４ＸおよびＥ４Ｙの変化率の低下を防止することができる。
【実施例６】
【０１３１】
実施例６ついて図２２、図２３および図２４を用いて説明する。
【０１３２】
図２２は、実施例における２次元状の水素検知位置を検知する２次元の水素ガス検知センサの断面図である。実施例６は、概略的には実施例４の２次元の水素ガス検知センサにヒータを取付けて加熱することで、水素ガスに対する応答速度の改善と、被検知ガスの湿度による影響を削減するものである。
（センサ構造）
基本構造は実施例４の２次元の水素ガス検知センサと同じである。実施例６の２次元水素センサは、実施例４の２次元の水素ガス検知センサの周囲を水素透過性の断熱材３２で覆い、さらに、基板６の下面にヒータ３９を取付けた構造である。水素透過性の断熱材３２は、耐熱性の高い発泡ポリウレタンなどの発泡性の樹脂から形成されている。また、断熱材３２は、厚みが１ｍｍ程度とし、水素透過性を確保するため０．２ｍｍ程度の孔を発泡性の樹脂の外部から内部の２次元の水素ガス検知センサに向けて多数設けてある。また、ヒータ３９は白金やタングステンから印刷後に焼結する形で形成されている。また、温度調節は、予めヒータ３９の電流と電圧の値と検知面に設置した熱電対を用いて測定し、校正曲線を準備しておいた。
（実験結果）
実験に用いた２次元の水素ガス検知センサは、検知長さＬｘおよびＬｙが１００ｍｍとした。基材６は、Ｘ方向の長さ１０４ｍｍ、Ｙ方向の長さ１０４ｍｍの石英（ＳｉＯ２）を用いた。電極４７、電極４８、電極４９および電極５０は、金（Ａｕ）を用いて形成し、基材６の四辺に幅２ｍｍで、厚み０．５μｍで形成した。抵抗層４は、基材６の周囲１ｍｍを除いて、中央部１０２ｍｍに窒化タンタル（ＴａＮ）を３μｍの厚みで形成した。検知膜５は、白金分散担持三酸化タングステンを触媒焼結後の膜厚が約１μｍになるように形成した。共通電極1は、Ａｕを図１４で示す形状に、幅０．１ｍｍ、間隔２．５ｍｍ、Ｘ方向、Ｙ方向の本数が３９本ずつになるように設けた。検知面の周囲に２ｍｍの幅のランド８１を設けた。２次元の水素ガス検知センサの周囲には、１ｍｍの厚みの発泡性の樹脂からなる断熱材３２を形成した。また、断熱材３２には０．２ｍｍの孔を多数個設けた。
【０１３３】
その後、電極間抵抗を測定し、電極４７と電極４８および電極４９と電極５０の電極間抵抗の抵抗値は、それぞれ約５０ＫΩであった。また、共通電極1と電極４７、電極４８、電極４９および電極５０との接合抵抗は、それぞれ約５０ｋΩであった。バイアス電源は、直流電圧５Ｖとし電流制限抵抗１０ＫΩ電流制限抵抗１０ＫΩを介して共通電極１に印加した。電極４７、電極４８、電極４９および電極５０からのバイアス電流は、約１００μＡであった。尚、実験時のバイアス電源２７の電圧も５Ｖとした。
【０１３４】
水素ガスを含む被検知ガスの噴出し箇所には、噴出口の直径が１ｍｍの円形ノズルを用い、噴出方向は上方とした。また、２次元の水素ガス検知センサの設置位置は、ノズル口より上方３ｍｍの距離に配置した。
【０１３５】
図２３に、検知面５の表面温度と応答時間の実験結果と、図２４に検知膜５の温度と加算結果Ｅ３の結果を示す。図２３および図２４の実線６８は、被検知ガスの湿度が８０％ＲＨを示し、点線９２は、被検知ガスの湿度が２０％の場合を示す。また、応答時間は、水素ガスをノズル口から噴出させてから、加算結果Ｅ３の値が最終値の９０％に達するまでの時間を示している。
【０１３６】
図２３より、応答時間は、検知面の表面温度上昇するに従って対数的に早くなり、検知面の表面温度が６０℃の場合は約１０秒で、約８０℃以上では５秒程度でほぼ一定となった。図２４より、検知面の温度が６０℃以下の場合においては、加算出力のＥ３の出力は、被検知ガスの湿度が２０％と８０％の場合で大きく異なる。一方、検知面の表面温度が６０℃以上の場合は、被検知ガスの湿度が２０％と８０％の場合ともほぼ同じになる。
すなわち、図２３および図２４の結果より、検知面の表面温度が６０℃以上の場合は、被検知ガスによる湿度依存性はほぼ見られなくなり、また、応答時間は１０秒以下となる。さらに、検知面の表面温度が８０℃以上になると応答時間は５秒以下となる。
【０１３７】
さらに、検知膜５の温度を約２００℃、３００℃、４００℃にすると、メタン（ＣＨ4）、エタン（Ｃ2Ｈ6）、プロパン（Ｃ3Ｈ8）などの水素原子を含む炭化水素系の可燃ガスを検知することも可能であることが確認できた。特に、検知膜５の温度が３００℃以上では良好に検知できた。
【実施例７】
【０１３８】
シート状の水素ガス検知センサについて図２５から図３０を用いて説明する。
【０１３９】
シート状の水素ガス検知センサは、水素ガスを検知すると電気的な抵抗が減少する検知膜５と、検知膜５の下面に第１の電極７１と上面に第２の電極７３が接合されている構造である。また、第１の電極７１または第２の電極７３は、検知範囲内の検知膜５が被検知ガスに暴露可能な形状であって、暴露可能な部分は、検知範囲全体にほぼ均一に部分していることを特徴としている。この構造によりシート状の水素ガス検知センサは、検知膜５が水素ガスを検知した位置を検出せず、広い面積の水素ガス検知のみを可能とする。
（構造）
シート状の水素ガス検知センサの構造を、図２５を用いて説明する。シート状水素ガス検知センサ７０は、石英（ＳｉＯ２）の基材６の上に、金（Ａｕ）からなる第１の電極７１が形成され、第１の電極７１には銅（Ｃｕ）からなる引出線が接続され、図２６で示す電流検回路に接続されている。また、第１の電極７１の上面には、水素分子に接すると抵抗値が変化する白金分散担持三酸化タングステン（Ｐｔ−ＷＯ３）からなる検知膜５が形成されている。また、この検知膜５を挟んで、金（Ａｕ）からなる第２の電極７３が設けられており、第２の電極７３には銅（Ｃｕ）からなる引出線が接続されている。第２の電極７３からの引出線２４は、バイアス電源２７に接続されている。第２の電極７３は、検知膜５が被検知ガスに接触できるように、図１４（ａ）および（ｂ）で示す形状と同様の形状に形成されている。基材６の下には、ヒータ３９が設けられている。但し、ヒータ３９は、加熱しない場合は設けなくてもよい。図２５には断熱材は記載していないが、実施例１と実施例４と同様の断熱材をシート状の水素ガス検知センサ７０の周囲に形成してもよい。
【０１４０】
基材６は、絶縁性基材の材料で検知膜の焼結時の加熱温度５００℃で安定であれば用いることができる。例えば、石英（ＳｉＯ2）以外には、表面の絶縁処理が施されたシリコン基板（ＳｉＯ2）、窒化アルミ（ＡｌＮ）、アルミナ（Ａｌ2Ｏ3）などを用いることができる。また、樹脂系の材料では、商品名タイモルドなどの耐熱型のフェノール系の材料も用いることができる。この場合は、射出成型法を用いることで平面以外の立体的な形状を得ることも可能である。さらに、柔軟性のあるシート状の材料では、商品名カプトンなどのポリイミド系の材料も用いることができる。ポリイミド系の材料は耐熱温度が最高で４５０℃程度であるが、検知膜５の焼結温度を４５０℃程度で行うことで用いることができる。また、第１の電極７１を基材としても用いることが可能であり、その場合は基材６は無くも良い。
【０１４１】
第１の電極７１は蒸着により得られる薄膜電極や印刷および焼結して形成される厚膜電極などを用いることが可能である。特に導体で、検知膜の焼結時の加熱温度約５００℃の過熱下で安定でれば用いることができる。特には、金（Ａｕ）、銅（Ｃｕ）等が望ましい。
【０１４２】
検知膜５は、水素を検知することで低効率が低下する特性を持つ物質であれば用いることが可能である。例えば、酸化スズ（ＳｎＯ２）、三酸化モリブデン（ＭｎＯ３）、三酸化タングステン（ＷＯ３）、二酸化チタン（ＴｉＯ２）、水酸化イリジウム（Ｉｒ（ＯＨ）ｎ）、五酸化バナジウム（Ｖ２Ｏ５）、酸化ロジウム（Ｒｈ２Ｏ３・ｘＨ２Ｏ）などを用いることが可能である。
【０１４３】
第２の電極７３は蒸着により得られる薄膜電極や印刷および焼結して形成される厚膜電極などを用いることが可能である。例えば、金（Ａｕ）、銅（Ｃｕ）、白金（Ｐｔ）、パラジウム（Ｐｄ）などであるが、その中でも、長期安定性の面から、特に、金（Ａｕ）等が望ましい。
（動作原理）
シート状の水素ガス検知センサの水素検知の原理について説明する。
図２５において、被検知ガスに含まれる水素ガス２６は、矢印８５で示した位置で、白金分散担持三酸化タングステンからなる検知膜５に接触する。この白金分散担持三酸化タングステンは、触媒として２ｎｍから２０ｎｍ程度の白金（以下Ｐｔ）微粒子が、３０ｎｍから１００ｎｍ程度の三酸化タングステン（ＷＯ３）粒子上に分散担持されている構造を有する。この白金（Ｐｔ）微粒子上で水素ガスはプロトン（Ｈ+）と電子（ｅ-）に解離される。解離されたプロトン（Ｈ+）は、白金触媒微粒子上からスピルオーバーし、検知膜５の主成分である三酸化タングステン（ＷＯ3）に拡散しタングステンブロンズを形成する。ＷＯ3はタングステンブロンズを形成していない状態では、電気的に絶縁に近い状態であるが、プロトン（Ｈ+）が拡散しタングステンブロンズを形成すると、半導体化した検知膜８となり半導体から導体に近い性質を示すようになる。
【０１４４】
一方、第２の電極に接続されたバイアス電源２７より発生する電流は、半導体化した検知膜８の部分を集中的に電流量が増加して流れる。そして電流は第１の電極により引出線２４を介して演算器２８に出力される。
【０１４５】
次に演算器２８について図２６を用いて説明する。図２６において、シート状の水素検ガス検出センサ７０の第２の電極７１は、電流制限抵抗２９を介して、バイアス電源２７に接続される。検知膜５が水素ガスを検知していない状態における第２の電極と第１の電極との間を流れる電流をＩｏｂとする。Ｉｏｂは、オペアンプ１４により構成される電流電圧変換回路による電圧信号に変換される。変換された電圧信号は、アナログデジタル変換素子１５によりデジタル信号に変換される。変換されたデジタル信号は減算器７８
シート状水素検出素子７０の上部電極７３は、電圧が調整可能なバイアス電源２７に接続されている。シート状水素ガス検知センサの出力は下部電極７１より電流Ｉｏとして出力される。
【０１４６】
出力電流Ｉｏは、オペアンプ１４により構成される電流電圧変換回路により電圧信号に変換される。変換された電圧信号は、アナログデジタル変換素子Ａ／Ｄ変換素子１５に送られデジタル信号に変換される。さらに、変換されたデジタル信号は、オフセット減算器７８に送られ、バイアス電流に相当する値として保持される。
【０１４７】
次にシート状の水素ガス検知センサの検知膜５が水素ガスを検知する状態にする。この状態における第２の電極と第１の電極との間に流れる電流をＩｏとする。バイアス電流と同様に、Ｉｃを電流電圧変換の後デジタル信号に変換し、減算器７８に送られる。減算器７８においては、Ｉｃに相当する値から保持しておいたバイアス電流Ｉｏに相当する値を減算し、デジタルアナログ変換素子１８よりＥ６として出力される。
【０１４８】
この除算器７８は、シート状水素ガス検知センサが水素を検知していない状態の出力電流、Ｉｏｂのバイアス電流の電圧変換値をオフセット値として記憶する機能し、測定時に、その記憶された値をオフセット値として減算する機能を有する。そして、オフセット減算器７８からの出力結果は、デジタルアナログ変換素子Ａ／Ｄ変換素子１８によりアナログ信号に変換され以下の式として出力される。
【０１４９】
出力結果は以下の式で表される。
【０１５０】
Ｅ５＝ｋ２３（Ｉｏ―Ｉｏｂ）          ・・  （式２２）
ここで、ｋ２３は定数。
（実験結果）
実施例７の実験結果を、図２５、図２８および図２９を用いて説明する。
まず実験に用いたシード状の水素ガス検知センサについて説明する。実験に用いたシート状の水素ガス検知センサは、１０４ｍｍ×１０４ｍｍの正方形で、中央部に１００ｍｍ×１００ｍｍの検知範囲を有する。第２の電極７３は、材質としてＡｕを用いて、幅０．１ｍｍ、２．５ｍｍピッチで縦３９本と横３９本を検知面の表面に格子状に配置している。第２の電極７３の周囲には、格子状の上部電極７３に接続された幅２ｍｍのランド８１が設けられている。また、第１の電極７１および検知膜５は、１００ｍｍ×１００ｍｍの正方形となっている。また、基材６に接して設けられるヒータ３９は、検知膜５を所定の温度に加熱するものである。
【０１５１】
被検知ガスは、体積比率０から１％の水素ガスを含有した空気を用いた。また、被検知ガスの噴出は、噴出方向が上方であるノズル径１ｍｍのノズル口より、第２の電極７３の中央に向けて噴出させた。検知膜５とノズル口の距離は、１ｍｍおよび３ｍｍに配置した。
【０１５２】
図２７に、水素濃度０％から１％の場合の出力電圧Ｅ５のグラフを示す。ここで、点線３５は、ノズル口からシート状水素ガス検知センサの検知膜５までの距離が１ｍｍの場合で、実線３６は３ｍｍの場合を示す。結果より、1ｍｍおよび３ｍｍの場合も出力Ｅ５は水素濃度の上昇に従って上昇することを確認できた。但し、ノズル口から検知面までの距離により出力に差が発生している。これは、ノズル口から検知膜５までの距離が長くなると、第２の電極７３上での被検知ガスの範囲が広がり、半導体化した検知膜８の部分が広くなり、出力電流が増加したためと推測できる。このように、シート状の水素ガス検知センサにより水素ガスの検出は可能であり、さらに、ノズル口からの距離を一定にすることで、水素ガスの濃度を計測することも可能となる。
【０１５３】
図２８に、検知膜５の表面温度と応答時間の結果を示す。図２８において、縦軸は応答時間を示し、横軸は検知膜５の表面温度を示す。また、応答時間は、体積比率１％の水素ガスをノズル口から噴出させた時点から、出力であるＥ５の最大値の９０％に達するまでの時間としている。実線６９は被検出ガスの湿度が８０％の場合の応答時間を示し、点線は被検出ガスの湿度が８０％の場合の応答時間を示す。
実験の結果、応答時間は、被検知ガスの湿度の影響は見られない。また、被検知ガスの湿度が２０％および８０％とも検知膜５の表面温度が２０℃から高くなると対数的に早くなるが、約６０℃以上で１０秒程度になり、約８０℃以上では５秒程度でほぼ一定となった。
【０１５４】
図２９に、検知膜５の表面温度と出力Ｅ５との関係を示す。被検知ガスは、体積比率１％の水素ガスで、図中の実線６９は、湿度８０％の場合を示し、点線６８は、湿度２０％場合を示す。出力Ｅ５は、検知膜５の表面温度が６０℃以下の場合には、被検知ガスの湿度が８０％と２０％の場合で異なるが、６０℃以上の場合には、被検知ガスの湿度が２０％と８０％の場合ともほぼ同じになる。すなわち、図２８および図２９の結果より、検知膜５の表面温度が６０℃以上の場合は、被検知ガスによる湿度依存性はほぼ見られなくなり、また、応答時間は１０秒以下となる。さらに、検知膜５の表面温度が８０℃以上になると応答時間は５秒以下となる。
【０１５５】
さらに、検知膜５の温度を約２００℃、３００℃、４００℃にすると、メタン（ＣＨ4）、エタン（Ｃ2Ｈ6）、プロパン（Ｃ3Ｈ8）などの水素原子を含む炭化水素系の可燃ガスを検知することも可能であることが確認できた。特に、検知膜５の温度が３００℃以上では良好に検知できた。
【産業上の利用可能性】
【０１５６】
以上、実施例１から実施例７に示した本発明により、半導体方式の分布型の水素ガス検知センサを実現した。特に本発明の最大の特徴は、従来、光ファイバー型の水素ガス検知センサで実現した１次元状の水素ガス検知センサだけでなく、２次元状の水素ガス検知センサも実現できることである。また、検知膜の温度を上昇させることで、応答速度の向上や湿度の影響を排除できることも可能となった。これらの発明により、水素機器や配管における水素漏洩箇所を簡易に高精度で応答性よく検出できることが可能となり、水素漏洩箇所の発見までの時間や手間を大幅に削減できるものである。これにより、水素機器の安全性確保に大いに貢献できる。
【図面の簡単な説明】
【０１５７】
【図１】本発明の実施例１における１次元の水素ガス検知センサの断面を示す図
【図２】本発明の実施例１における１次元の水素ガス検知センサの共通電極の形状を示す図
【図３】本発明の実施例１における１次元の水素ガス検知センサの検知位置を検出する演算器を示す図
【図４】本発明の実施例１における１次元の水素ガス検知センサの演算器での除算結果を示す図
【図５】本発明の実施例１における１次元の水素ガス検知センサの演算器での加算結果を示す図
【図６】本発明の実施例２における１次元の水素ガス検知センサの断面を示す図
【図７】本発明の実施例２における１次元の水素ガス検知センサの上面を示す図
【図８】本発明の実施例２における１次元の水素ガス検知センサの演算器での除算結果を示す図
【図９】本発明の実施例２における１次元の水素ガス検知センサの演算器での加算結果を示す図
【図１０】本発明の実施例３における１次元の水素ガス検知センサの断面を示す図
【図１１】本発明の実施例３における検知膜の表面温度と応答時間の関係を示す図
【図１２】本発明の実施例３における検知膜の表面温度と加算結果の関係を示す図
【図１３】本発明の実施例４における２次元の水素ガス検知センサの概略構造を示す図
【図１４】本発明の実施例４における２次元の水素ガス検知センサの共通電極の形状を示す図
【図１５】本発明の実施例４における２次元の水素ガス検知センサの検知位置を検出する演算器を示す図
【図１６】（ａ）本発明の実施例４における２次元の水素ガス検知センサのＸ方向の除算結果を示す図（ｂ）本発明の実施例４における２次元の水素ガス検知センサのＹ方向の除算結果を示す図
【図１７】本発明の実施例４における２次元の水素ガス検知センサの加算結果を示す図
【図１８】本発明の実施例５における２次元の水素ガス検知センサの断面を示す図
【図１９】本発明の実施例５における２次元の水素ガス検知センサの上面を示す図
【図２０】（ａ）本発明の実施例５における２次元の水素ガス検知センサのＸ方向の除算結果を示す図（ｂ）本発明の実施例５における２次元の水素ガス検知センサのＹ方向の除算結果を示す図
【図２１】本発明の実施例５における２次元の水素ガス検知センサの加算結果を示す図
【図２２】本発明の実施例６における２次元の水素ガス検知センサの断面を示す図
【図２３】本発明の実施例６における検知膜の表面温度と応答時間の関係を示す図
【図２４】本発明の実施例６における検知膜の表面温度と加算結果の関係を示す図
【図２５】本発明の実施例７におけるシート状の次元の水素ガス検知センサの概略構造を示す図
【図２６】本発明の実施例７におけるシート状の水素ガス検知センサの検出回路の概要を示す図
【図２７】本発明の実施例７におけるシート状の水素ガス検知センサの加算結果を示す図
【図２８】本発明の実施例７における検知膜の表面温度と応答時間の関係を示す図
【図２９】本発明の実施例７における検知膜の表面温度と加算結果の関係を示す図
【図３０】本発明の実施例１における他の１次元の水素ガス検知センサの断面を示す図
【図３１】（ａ）本発明の実施例１における他の１次元の水素ガス検知センサの断面図（ｂ）本発明の実施例１における他の１次元の水素ガス検知センサの矢示図
【図３２】本発明の実施例１における更に他の１次元の水素ガス検知センサの概略構造を示す図
【図３３】（ａ）本発明の実施例４における２次元の水素ガス検知センサのＸ方向の断面を示す図（ｂ）本発明の実施例４における２次元の水素ガス検知センサのＹ方向の断面を示す図
【図３４】（ａ）本発明の実施例４における他の２次元の水素ガス検知センサのＸ方向の断面を示す図（ｂ）本発明の実施例４における他の２次元の水素ガス検知センサのＹ方向の断面を示す図
【符号の説明】
【０１５８】
１  共通電極（バイアス電極）
２  第２の電極
３  第３の電極
４  抵抗層
５  検知膜
６  基材
７  水素検知位置
８  半導体化した検知膜部
１０  水素検知面
１１  ノズル口
１２  １次元の水素ガス検知センサの等価回路
１３  帰還抵抗Ｒｆ
１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１３ｄ  帰還抵抗Ｒｆ
１４、１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄ  オペアンプ
１５、１５ａ、１５ｂ、１５ｃ、１５ｄ  Ａ／Ｄ変換素子
１６、１６ａ、１６ｂ  除算器
１７  加算器
１８、１８ａ、１８ｂ、１８ｃ  デジタルアナログ変換素子
１９  出力１
２０  出力２
２１  除算結果
２２  加算結果
２３  ホール
２４  引出線
２５  １次元の水素ガス検知センサ
２６  水素ガス
２７  バイアス電源
２８  演算器
２９  電流制限抵抗
３０  被検知ガス
３１  水素漏洩箇所
３２  断熱材
３３  水素ガス濃度０．１％の場合の除算結果
３４  水素ガス濃度１．０％の場合の除算結果
３５  距離１ｍｍの場合の加算結果
３６  距離３ｍｍの場合の加算結果
３７  ホール有りの場合の除算結果
３８  ホール無しの場合の除算結果
３９  ヒータ
４０  ２次元の水素ガス検知センサ
４１  ホール有りの場合の加算結果
４２  ホール無しの場合の加算結果
４７  電極ａ
４８  電極ｂ
４９  電極ｃ
５０  電極ｄ
５７  出力１
５８  出力２
５９  出力３
６０  出力４
６１  Ｘ方向除算結果
６２  Ｙ方向除算結果
６８  湿度２０％
６９  湿度８０％
７０  シート状水素ガス検知センサ
７１  第１の電極
７３  第２の電極
７８  減算器
８１  ランド
８５  矢印
１０１  ホール
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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