(57)【要約】【課題】水素燃料の関連装置にかかり、特に水素センサーの小型化、極限環境での使用、低価格化などを可能とする。【解決手段】水素吸蔵合金の粉末粒子を金属膜で被膜するマイクロカプセル手段と、熱電対による温度検出端手段と、前記マイクロカプセル手段の被膜した水素吸蔵合金の粉末と温度検出端手段の熱電対とをキャップ内に収納させた一体化手段と、電源を含む電子制御部による電子制御手段とで構成したことを主要な特徴とする。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
水素吸蔵合金の粉末粒子を金属膜で被膜するマイクロカプセル手段と、熱電対による温度検出端手段と、前記マイクロカプセル手段の被膜した水素吸蔵合金の粉末と温度検出端手段の熱電対とをキャップ内に収納させた一体化手段と、電源を含む電子制御部による電子制御手段とで構成したことを特徴とする水素センサー。
【請求項２】
予め比較する設定値を定めるために、まず水素吸蔵合金を外部電源により一定温度で加熱し水素放出を完了させた状態で加熱を止め、水素センサーが温度計測を開始し温度が降下して一定の温度を超える時までの時間を計測する。この場合、水素濃度１００％の環境下で行ったものを最大値とし、同様に水素濃度０％の環境下で行ったものを最小値と定め、その他必要な水素濃度および水素圧並びに温度が違う環境別のデータを同様に計測して、電子制御の記憶装置へ記録する。
水素濃度の検出は、水素吸蔵合金を外部電源により一定温度で加熱し水素放出を完了させた状態で加熱を止め、水素センサーが温度計測を開始して温度が降下して一定の温度を超えた時の時間を計測する。次いで、水素圧並びに温度の環境情報と
計測した時間データとを、予め電子制御の記憶装置へ記録したデータとを総体比較して水素濃度を検知することを特徴とする請求項１記載の水素センサーの水素濃度計測方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明が属する技術分野】
この発明は、水素燃料の関連装置にかかり、特に水素センサーの小型化、極限環境での使用、低価格化などを可能にするものである。
【０００２】
【従来の技術】
これまでの水素センサーについて、文献１（特許公開平８−１２８９９２）、文献２（特許公表２００２−５３５６５１）、文献３（特許公開２００２−１９３８６１）、等がある。
【０００３】
本発明は、これら従来技術が課題とする、装置規模の小型化、極限環境への対応、低価格化などを可能にする。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
解決しようとする問題点は、イオン検出の方法では装置が大きく、水素相互作用金属膜による方法では反応水素化物の計測が困難で、プロトン伝導体による方法では、使用可能な温度領域が限定され、総体には電気化学デバイスでは価格が高くなるなどの点である。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、水素吸蔵合金の粉末粒子を金属膜で被膜するマイクロカプセル手段と、熱電対による温度検出端手段と、前記マイクロカプセル手段の被膜した水素吸蔵合金の粉末と温度検出端手段の熱電対とをキャップ内に収納させた一体化手段と、電源を含む電子制御部による電子制御手段とで構成したことを主要な特徴とする。
【０００６】
【発明の実施の形態】
水素吸蔵合金の粉末粒子を金属膜で被膜し、その金属膜で被膜した水素吸蔵合金の粉末と、二種類の金属線端を接合した熱電対とをキャップ内に収納させ一体化して構成したことで効率よく実現した。
【０００７】
【実施例】
図１の実施例によって説明すると、水素吸蔵合金の粉末粒子を金属膜で被膜したマイクロカプセル３の粉末と、熱電対２の二種類の金属線端の接合部とをキャップ４内に収納して水素センサー１が構成され、電源を含む電子制御部２０とで全体が構成されている。
【０００８】
水素吸蔵合金としては、例えば一般的にはＣｕ、Ｃａ、Ｌａ、Ｍｇ、Ｎｉ、Ｔｉなど金属による共融混合物（共晶体）のＬａＮｉ系、ＭｇＴｉ系の合金が知られている。
【０００９】
水素吸蔵合金の粉末をマイクロカプセル化する製造プロセスは、水素吸蔵合金に水素を吸蔵させ初期粉砕工程を経るなどして粒子の径が約２０μ程度に調整した粉末に、湿式めっきのほかＣＶＤ、ＰＶＤなどの放電式を用いて、Ｃｕ、Ｃａ、Ｌａ、Ｍｇ、Ｎｉ、Ｔｉなど金属による薄膜で被膜をして製造される。
【００１０】
次いで熱電対２の二種類の金属線端の接合部と、水素吸蔵合金のマイクロカプセル３の粉末とをキャップ４の内部に収めて、水素気体が通過できる多孔材質によるキャップの周囲から圧力をかけてかしめセンサーの架台に取り付けられ水素センサーが一体化製造される。
【００１１】
このキャップ４は、水素気体が通過できる材料であればよく、金属板に微細な穴をあけて用いてもよく、ほかにも熱電対２の二種類の金属線端の接合部と、水素吸蔵合金のマイクロカプセル３の粉末とを型に入れて圧着した後にキャップ４の内部に収納することもよく、水素センサーを−３０℃以下または３００℃以上の極限環境で用いる場合は、セラミック材のキャップが機能的である。
【００１２】
このように水素吸蔵合金の粉末を金属膜でマイクロカプセル化すると、金属膜は容易に水素気体のみを透過させることができるので、水分、炭酸ガス、酸素、窒素などによる通常水素吸蔵合金の劣化といわれる被毒が起こらず、純水素を吸蔵・放出すると同時に、マイクロカプセルの金属同士が接触をすることで熱の伝播がよく可逆的反応熱の授受も速やかにできるため都合がよい。
【００１３】
また、水素センサーの計測環境が−３０℃〜１００℃域であればマイクロカプセルの方法に変えてＰＣＴ／ＪＰ０２／０１５９６で当該発明者が提案をしている水素吸蔵合金の粉末を、シリコンのゴム剤または高分子系の接着剤とを混合してペースト化して、熱電対の周囲にゴム化装着して用いることもできる。
【００１４】
また、通常の熱電対２の材料としては、一般工業用で汎用されているものは、例えばクロメル：アルメル、鉄：コンスタンタンなどで、ガスによる耐食性の課題があるが、このゴム化装着する方法では、ガスと直接な接触をしないので耐食から回避でき、高価な白金等を使用しなくてもよい。
【００１５】
水素濃度計測方法について説明すると、予め比較する設定値を定めるために、まず水素吸蔵合金を外部電源により一定温度で加熱し水素放出を完了させた状態で加熱を止め、水素センサーが温度計測を開始し温度が降下して一定の温度を超える時までの時間を計測する。この場合、水素濃度１００％の環境下で行ったものを最大値とし、同様に水素濃度０％の環境下で行ったものを最小値と定め、その他必要な水素濃度および水素圧並びに温度が違う環境別のデータを同様に計測して、電子制御の記憶装置へ記録する。
【００１６】
また、水素濃度の検出は、水素吸蔵合金を外部電源により一定温度で加熱し水素放出を完了させた状態で加熱を止め、水素センサーが温度計測を開始して温度が降下して一定の温度を超えた時の時間を計測する。
【００１７】
次いで、水素圧並びに温度の環境情報と計測した時間データとを、予め電子制御の記憶装置へ記録したデータとを総体比較して水素濃度を検知する。
【００１８】
水素吸蔵合金は、耐熱こそ−１００℃〜１，２００℃と広域に及ぶため利用分野が広い一方、作動温度域にあわせて金属材料が調合されるため数十種類に分別され、種類ごとにヒステリシスやプラトー域に違いがあることで、予め設定する水素濃度のデータも使用する水素吸蔵合金ごとに用意する必要がある。
【００１９】
また、水素吸蔵合金を選定する場合、仮に熱電対の計測開始する温度が２０℃で水素圧が２ｋｇ／ｃｍ２の環境下とする場合であれば、水素解離圧特性として、２０℃で水素圧が１ｋｇ／ｃｍ２と７０℃で水素圧が１０ｋｇ／ｃｍ２のポイントを結ぶ直線グラフに示される、ＣａＮｉ系またはＬａＮｉ系の合金種でよい。
【００２０】
また、外部電源と熱電対またはヒーターによって水素吸蔵合金を水素センサーの温度環境にくらべ２０℃程度高めに一定時間加熱して水素を完全に放出させた後、加熱を止めて一定時間の温度変化を計測することが望ましい。
【００２１】
また、計測環境を正確に知るために他の水素圧力センサーや温度センサーの数値を用いて判断を行うとよい。
【００２２】
このような水素センサーでは、水素濃度の検知が特に水素の防爆検知が重要な目的から、例えば高圧水素を用いる水素ステーションや水素タンクを搭載する水素自動車では、各部署で水素漏れを検知する必要から、水素濃度の計測器としてよりも防爆濃度検知器として用いられるので、予め設定するデータ一を簡素化してマイコン制御方式とすることができる。
【発明の効果】
以上説明したように水素センサーが構成されると、水素センサーの小型化、極限環境での使用、低価格化などを可能にする。特に小型な水素関連装置において、利用しやすいという利点がある。
水素社会においては、自動車、工場、民生などで特に功を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例の全体概要図であって、水素センサーの構造と電子制御部を示している。
【符号の説明】
１  水素センサー
２  熱電対
３  マイクロカプセル
４  キャップ
２０  電子制御部
【図１】
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