(57)【要約】      （修正有）【課題】水素ガス検知の応答性及び信頼性を向上できる光学式水素ガス検知スイッチを提供する。【解決手段】基板２１、ガスクロミック金属薄膜２２及び触媒金属薄膜２３にて水素ガス検知素子２を構成する。ガスクロミック金属薄膜２２の色を識別し、識別した色を色電気信号に変換して水素判別手段５に出力する。水素判別手段５は、色電気信号の変化に基づいて水素ガス漏洩を判別する。【選択図】図１
0003192325.tif 000002
【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
基板、及び前記基板表面上に形成され、水素原子を吸蔵して着色するガスクロミック金属薄膜、及び前記ガスクロミック金属膜表面上に担持され、水素ガスを吸着して水素原子に解離する触媒金属薄膜で構成される水素ガス検知素子と、
前記ガスクロミック金属薄膜の色を識別し、識別した色を色電気信号に変換して出力する色識別手段と、
前記色電気信号を入力し、前記色電気信号の変化に基づいて水素ガス漏洩を判別する水素判別手段と、
を備える
ことを特徴とする光学式水素ガス検知スイッチ。
【請求項２】
前記水素判別手段は、
空気雰囲気における前記ガスクロミック金属薄膜の色を示す基準色電気信号を記憶する信号記憶部と、
前記色電気信号から前記基準色電子信号を減じて差分電気信号を演算する信号演算部と、
水素ガス濃度を示す判別電気信号を設定する判別信号設定部と、
前記差分電気信号及び前記判別電気信を比較し、前記差分電気信号が前記判別電気信号以上であると、水素ガス漏洩と判別する水素漏洩判別部と、
を備える
ことを特徴とする請求項１に記載の光学式水素ガス検知スイッチ。
【請求項３】
前記色識別手段は、
発光素子と、
前記発光素子の発光を前記触媒金属薄膜から前記ガスクロミック金属薄膜に照射する投光レンズと、
三原色の可視光を受光し、前記三原色の可視光波長の光強度を前記色電気信号に変換して出力する受光素子と、
前記ガスクロミック金属薄膜からの光を集光し、前記受光素子に導入する受光レンズと、
を備える
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の光学式水素ガス検知スイッチ。
【請求項４】
前記基板は、透明基板とされ、
前記受光レンズは、
前記ガスクロミック金属薄膜から前記透明基板を透過する光を集光する
ことを特徴とする請求項３に記載の光学式水素ガス検知スイッチ。
【請求項５】
前記色識別手段は、
前記発光素子の発光を前記投光レンズに伝送する発光側光ファイバ素子と、
前記受光レンズの集光を前記受光素子に伝送する受光側ファイバ素子と、
を備える
ことを特徴とする請求項３及び４に記載の光学式水素ガス検知スイッチ。
【考案の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本考案は、水素ガス漏洩の監視及び判別に関するもので、水素原子を吸蔵して着色するガスクロミック金属薄膜の着色特性を利用して、光学的に水素ガス漏洩を判別（検知）する光学式水素ガス検知スイッチに関する。
【背景技術】
【０００２】
ガラス、鉄鋼、化学物質、燃料電池又は半導体等の製造工場においては、半導体等の製造工程で水素ガスを使用し、又は製造工程において水素ガスが発生することがある。水素ガスは、酸素雰囲気で爆発する危険性を有し、取扱いに注意する必要があり、水素ガス漏洩を監視、検知する必要がある。
また、水素ガスを燃料とする燃料電池、燃料電池自動車等も同様に、水素ガスによる爆発の危険性を有する。
【０００３】
水素ガス漏洩を監視及び判別する技術として、特許文献１は、絶縁基板の表面上に一対の電極及び検知膜を積層し、絶縁基板の裏面に加熱ヒータを有する水素ガス検知センサを開示する。検知膜は、水素ガスを吸着してプロント（Ｈ＋）及び電子（ｅ）に解離する触媒と、プロント（Ｈ＋）及び電子（ｅ）の反応にて導電性を増加する金属酸化物で構成される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−１６２３６５号公報
【考案の概要】
【考案が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、特許文献１では、水素ガスの検知に際し、金属膜を加熱ヒータにて加熱するため、金属膜の劣化を起こし、水素ガス検知の応答性及び信頼性に劣る。
【０００６】
本考案は、水素原子を吸蔵して着色するガスクロミック金属薄膜の着色特性を利用して、光学的に水素ガス漏洩を検知することで、水素ガス検知の応答性及び信頼性を向上できる光学式水素ガス検知スイッチを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本考案に係る請求項１は、基板、前記基板表面上に形成され、水素原子を吸蔵して着色するガスクロミック金属薄膜、及び前記ガスクロミック金属薄膜表面上に担持され、水素ガスを吸着して水素原子に解離する水素ガス検知素子と、前記ガスクロミック金属薄膜の色を識別し、識別した色を色電気信号に変換して出力する色識別手段と、前記色電気信号を入力し、前記色電気信号の変化に基づいて水素ガス漏洩を判別する水素判別手段と、を備えることを特徴とする光学式水素ガス検知スイッチである。
【０００８】
本考案に係る請求項２は、前記水素判別手段は、空気雰囲気における前記ガスクロミック金属薄膜の色を示す基準色電気信号を記憶する信号記憶部と、前記色電気信号から前記基準色電気信号を減じて差分電気信号を演算する信号演算部と、水素ガス濃度を示す判別電気信号を設定する判別信号設定部と、前記差分電気信号及び前記判別電気信号を比較し、前記差分電気信号が前記判別電気信号以上であると、水素ガス漏洩と判別する水路漏洩判別部と、を備えることを特徴とする請求項１に記載の光学式水素ガス検知スイッチである。
【０００９】
本考案に係る請求項３は、前記色識別手段は、発光素子と、前記発光素子の発光を前記触媒金属薄膜から前記ガスクロミック金属薄膜に照射する投光レンズと、三原色の可視光を受光し、前記三原色の可視光波長の光強度を前記色電気信号に変換して出力する受光素子と、前記ガスクロミック金属薄膜からの光を集光し、前記受光素子に導入する受光レンズと、を備えることを特徴とする請求項１又は２に記載の光学式水素ガス検知スイッチである。
【００１０】
本考案に係る請求項４は、前記基板は、透明基板とされ、前記受光レンズは、前記ガスクロミック金属薄膜から前記透明基板を透過する光を集光することを特徴とする請求項３に記載の光学式水素ガス検知スイッチである。
【００１１】
本考案に係る請求項５は、前記色識別手段は、前記発光素子の発光を前記投光レンズに伝送する発光側光ファイバ素子と、前記受光レンズの集光を前記受光素子に伝送する受光側光ファイバ素子と、を備えることを特徴とする請求項３又は４に記載の光学式水素ガス検知スイッチである。
【考案の効果】
【００１２】
本考案に係る請求項１では、色識別手段にて、ガスクロミック金属薄膜の色を識別し、識別した色を色電気信号に変換して水素判別手段に出力する。水素ガス非漏洩（空気雰囲気）及び水素ガス漏洩（水素ガス雰囲気）では、ガスクロミック金属薄膜の色は相異し、色識別手段から出力される色電気信号も相異する。従って、水素判別手段にて、色電気信号の変化を監視することで、色電気信号の変化に基づいて水素ガス漏洩を判別できる。
これにより、本考案に係る請求項１によれば、水素ガス検知素子を加熱等することなく、ガスクロミック金属薄膜の色を識別するだけで、水素ガス非漏洩又は水素ガス漏洩を光学的に検知でき、水素ガス検知素子の劣化を抑制して、水素ガス検知の応答性及び信頼性を向上することが可能となる。
なお、「色」とは、色彩、濃淡、艶を意味し、以下、「色」には色彩、濃淡、艶を含む。
【００１３】
本考案に係る請求項２によれば、請求項１の効果に加えて、差分電気信号及び判別電気信号を比較することで、水素ガス漏洩を判別できる。
基準色電気信号は、空気雰囲気の水素ガス測定点に水素ガス検知素子を配置し、色識別手段にてガスクロック金属薄膜の色を識別し、空気雰囲気中における識別色を基準色電気信号に変換して信号記憶部に記憶することができる。判別信号部にて、水素ガス濃度に応じて判別電気信号を設定できる。
【００１４】
本考案に係る請求項３によれば、請求項１及び請求項２の効果に加えて、受光素子は、ガスクロミック金属薄膜にて反射する三原色の可視光、又はガスクロミック金属薄膜を透過する三原色の可視光を受光し、三原色の可視光波長の光強度を色電気信号に変換して水素判別手段に出力する。これにより、水素ガス漏洩をガスクロミック金属薄膜の色を示す可視光波長の光強度（色電気信号）に基づいて判別できる。
【００１５】
本考案に係る請求項４によれば、請求項３の効果に加えて、投光レンズと受光レンズの間に水素ガス検知素子を配置して、ガスクロミック金属薄膜から透明基板（基板）を透過する光を受光レンズにて集光できる。
【００１６】
本考案に係る請求項５によれば、請求項３及び請求項５の効果に加えて、発光側光ファイバ素子及び受光側ファイバ素子は、投光レンズ、受光レンズ及び水素ガス検知素子とともに水素ガス漏洩を監視する水素ガス監視領域に配置し、発光素子、受光素子及び水素判別手段は水素ガス監視領域以外に配置できる。水素ガス監視領域は、水素ガス漏洩で爆発の危険がある。発光側光ファイバ素子及び受光側光ファイバ素子を水素ガス監視領域に配置して延設することで、水素ガス監視領域から離れた安全な領域で水素ガス漏洩を監視、検知できる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】第１実施形態の光学式水素ガス検知スイッチを示す図であって、（ａ）は模式ブロック図、（ｂ）は水素ガス検知素子の斜視図ある（水素ガス非漏洩）。
【図２】第１実施形態の光学式水素ガス検知スイッチを構成する装置筐体等を示す図であって、（ａ）は右側面図、（ｂ）は図２（ａ）のＡ−Ａ矢視図、（ｃ）は図２（ａ）のＢ−Ｂ断面図、（ｄ）は図２（ｂ）のＣ−Ｃ矢視図である。
【図３】第１実施形態の光学式水素ガス検知スイッチを示図であって、（ａ）は模式ブロック図、（ｂ）は水素ガス検知素子の斜視図である（水素ガス漏洩）。
【図４】第２実施形態の光学式水素ガス検知スイッチを示す模式ブロック図である。
【図５】第３実施形態の光学式水素ガス検知スイッチを示す模式ブロック図である。
【図６】第３実施形態の光学式水素ガス検知スイッチを構成する装置筐体等を示す図であって、（ａ）は右側面図、（ｂ）は図６（ａ）のＤ−Ｄ矢視図、（ｃ）は図６（ａ）のＥ−Ｅ断面図、（ｄ）は図６（ｂ）のＦ−Ｆ矢視図である。
【考案を実施するための形態】
【００１８】
本考案に係る光学式水素ガス検知スイッチについて、図１乃至図６を参照して説明する。
なお、光学式水素ガス検知スイッチの具体的形態として、第１乃至第３実施形態の光学式水素ガス検出スイッチについて説明する。
【００１９】
＜第１実施形態＞
第１実施形態の光学式水素ガス検知スイッチについて、図１乃至図６を参照して説明する。
【００２０】
図１乃至図３において、第１実施形態の光学式水素ガス検知スイッチＸ１（以下、「光学式水素ガス検知スイッチＸ１」という）は、装置筐体１、水素ガス検知素子２、色識別手段３、水素判別手段５、及び警報手段６を備える。
【００２１】
装置筐体１は、図２に示すように、前後板１１，１２、左右板１３，１４、天井板１５及び底板１６にて直方箱体に形成され、内部空間Ｋを有する。
装置筐体１は、開口窓１７、載置台１８及び網板１９を有する。開口窓１７は、右板１４に形成され、内部空間Ｋ及び装置筐体１外部を連通する。載置台１８は装置筐体１の内部空間Ｋに配置され、底体１５に固定される。網板１９は、装置筐体１の内部空間Ｋに配置され、開口窓１７を覆う。網板１９は、装置筐体１の右板１４に取外自在として固定される。
【００２２】
水素ガス検知素子２は、図１乃至図３に示すように、基板２１、ガスクロミック金属薄膜２２及び触媒金属薄膜２３で構成される。
【００２３】
基板２１は、図１乃至図３に示すように、非晶質の石英ガラス（ＳｉＯ２）、又はアルミニウム（Ａｌ）又は鉄（Ｆｅ）等の金属、セラミックでなる。基板２１としては、例えば、石英ガラスを使用して、透明基板とする。
【００２４】
ガスクロミック金属薄膜２２は、図１乃至図３に示すように、水素原子（Ｈ＋：プロント）を吸蔵して着色する。ガスクロミック金属膜２２としては、酸化物系金属であって、酸化モリブテン（ＭｏＯＸ）、酸化タングステン（ＷＯｘ）、酸化タンタル（ＴａＯｘ）、酸化チタン（ＴｉＯｘ）、酸化バナジウム（ＶＯｘ）、酸化クロム（ＣｒＯｘ）、酸化ジルコニア（ＺｒＯｘ）、酸化ハウニウム（ＨｆＯｘ）又は酸化イットリウム（ＹＯｘ）である。
ガスクロミック金属薄膜２２として、例えは三酸化タングステン薄膜（ＷＯ３）を使用する。三酸化タングステン薄膜（ＷＯ３）は、水素原子（Ｈ＋）を吸蔵すると、薄緑色（水素原子吸蔵前）から濃青色に着色（変色）する。三酸化タングステン薄膜は、アルゴン及び酸素の減圧酸化雰囲気において、金属タングステンをスパッタリング（例えば、高周波マグネトロンスパッタリング法）して、基板２１表面上に堆積（担持）する。
【００２５】
触媒金属薄膜２３は、図１乃至図３に示すように、ガスクロミック金属薄膜２２の表面上に担持（堆積）され、水素ガス（Ｈ２：水素分子）を吸着して水素原子（Ｈ＋：プロント）に解離する。
触媒金属薄膜としては、白金（Ｐｔ）、パラジウム（Ｐｄ）、ニッケツ（Ｎｉ）、ロジウム（Ｒｈ）、イリジウム（Ｉｒ）又はルテニウム（Ｒｕ）である。
触媒金属薄膜２３の担持（堆積）は、高周波スパッタリング法、直流スパッタイング法、分子線エピタキシ法又は真空蒸着法で実行でき、例えは、膜厚：３０ｎｍ〜５０ｎｍの透明薄膜としてガスクロミック金属薄膜２２（酸化タングステン薄膜）の表面上に密着させる。
触媒金属薄膜２３としては、例えば、白金薄膜（Ｐｔ）を使用し、上記各スパッタリング法にて三酸化タングステン薄膜（ＷＯ３）の表面上に担持（堆積）する。
【００２６】
水素ガス検知素子２は、酸化モリブテン（ＭｏＯｘ）、酸化タングステン（ＷＯｘ）、酸化タンタル（ＴａＯｘ）、酸化チタン（ＴｉＯｘ）、酸化バナジウム（ＶＯｘ）、酸化クロム（ＣｒＯｘ）、酸化ジルコニア（ＺｒＯｘ）、酸化ハウニウム（ＨｆＯｘ）又は酸化イットリウム（ＹＯｘ）から任意の一のガスクロックス金属薄膜２２を選択し、及び白金（Ｐｔ）、パラジウム（Ｐｄ）、ニッケツ（Ｎｉ）、ロジウム（Ｒｈ）、イリジウム（Ｉｒ）又はルテニウム（Ｒｕ）から任意の一の触媒金属薄膜２３を選択し、選択したガスクロミック金属薄膜２２及び触媒金属薄膜２３にて構成される。
【００２７】
水素ガス検知素子２は、図２に示すように、装置筐体１の内部空間Ｋに配置される。水素ガス検知素子２は、基板２１を載置台１８上に積載し、載置台１８に取外自在として固定される。水素ガス検知素子２は、触媒金属膜２２（白金薄膜）を装置筐体１の天井板１５に対峙して配置される。
【００２８】
色識別手段３は、水素ガス検知素子２のガスクロミック金属薄膜２２の色（色彩）を識別（判別）し、識別した色を色電気信号ｆ１に変換して出力する。なお、「色」とは、色彩、濃淡、艶を意味し、以下、「色」には色彩、濃淡、艶を含む。
色識別手段３は、図１に示すように、色識別センサ（カラーセンサ）で構成され、発光ユニット３１及び受光ユニット３２を備える。
【００２９】
発光ユニット３１は、投光レンズ３３、発光素子３４及び発光側光ファイバ素子３７で構成される。
【００３０】
投光レンズ３３は、発光素子３４の発光（光）を触媒金属薄膜２３（白金薄膜）からガスクロミック金属薄膜２２（三酸化タングステン薄膜）に照射する。投光レンズ３３は、図１及び図２に示すように、装置筐体１の内部空間Ｋに配置される。投光レンズ３３は、装置筐体１の後板１２側に配置される。投光レンズ３３は、水素ガス検知素子２の触媒金属薄膜２３（白金薄膜）に対峙し、及び触媒金属薄膜２３に間隔を隔てて装置筐体１の天井板１５側に配置される。
【００３１】
発光素子３４は、例えば、白色発光する発光ダイオード（ＬＥＤ：Light  Emitting  Diode）でなる（以下、「発光ダイオード３４」という）。発光ダイオード３４は、ＬＥＤ駆動回路３５に電気的に接続される。ＬＥＤ駆動部３５は、ＬＥＤ電源３６に電気的に接続される。
【００３２】
発光側光ファイバ素子３７は、ガラスファイバ、ポリファイバであり、例えば光ファイバケーブルとして使用する。
発光側光ファイバ素子３７は、発光ダイオード３４及び投光レンズ３３を光学的に接続し、発光ダイオード３２の発光（光）を投光レンズ３３に伝送する。投光レンズ３３は、発光側光ファイバ素子３７にて伝送される光を触媒金属薄膜２（白金薄膜）に照射する。発光側光ファイバ素子３７は、装置筐体１の天井板１５を挿通して、装置筐体１の内部空間Ｋに配置され、投光レンズ３３に光学的に接続される。発光側光ファイバ素子３７は、装置筐体１外部に引出されて、装置筐体１外側にて発光ダイオード３４に光学的に接続される。
【００３３】
受光ユニット３２は、受光レンズ３８、受光素子３９及び受光側ファイバ素子４１で構成される。
【００３４】
受光レンズ３８は、ガスクロミンク金属薄膜２２（三酸化タングステン薄膜）からの光を集光して、受光素子３９に導入する。受光レンズ３８は、図１及び図２に示すように、装置筐体１の内部空間Ｋに配置される。受光レンズ３８は、投光レンズ３３に並列され、装置筐体１の前板１１側に配置される。受光レンズ３８は、水素ガス検知素子２の触媒金属薄膜２１（白金薄膜）に対峙し、及び触媒金属薄膜２に間隔を隔てて装置筐体１の天井板１５側に配置される。
【００３５】
受光素子３９は、例えば、フォトトランジスタで構成される（以下、「フォトトランジスタ３９」という）。フォトトランジスタ３９は、可視光の波長範囲（３８０ｎｍ〜７８０ｎｍ）において、三原色（赤色、緑色、青色）の可視光を受光し、三原色の可視光波長の光強度を色電気信号ｆ１（光電流）に変換して出力する。フォトトランジスタ３９は、信号増幅部４０を通して水素判別手段５に電気的に接続される。信号増幅部４０は、色電気信号ｆ１を増幅して水素判別手段５に出力する。
これにより、フォトトランジスタ３９は、可視光波長の光強度にてガスクロミック金属薄膜２２の色を識別し、識別した色の光強度を色電気信号ｆ１に変換する。
【００３６】
受光側光ファイバ素子４１は、ガラスファイバ、ポリファイバであり、例えば光ファイバケーブルとして使用する。
受光側光ファイバ素子４１は、フォトダイオード３９及び受光レンズ３８を光学的に接続し、受光レンズ３８にて集光された光をフォトダイオード３９に伝送する。受光側光ファイバ素子４１は、装置筐体１の天井板１５を挿通して、装置筐体１の内部空間Ｋに配置され、受光レンズ３８に光学的に接続される。受光側光ファイバ素子４１は、装置筐体１外部に引出されて、装置筐体１外側にてフォトトランジスタ３９に光学的に接続される。
【００３７】
色識別手段３において、投光レンズ３８及び受光レンズ３８は、図１に示すように、装置ユニット容器４５内に収容する。ユニット容器４５は、装置筐体１１の内部空間Ｋに配置され、各レンズ３３…３８を触媒金属薄膜２３（白金薄膜）に対峙する。
【００３８】
水素判別手段５は、色電気信号ｆ１を入力し、色電気信号ｆ１の変化に基づいて水素漏洩を判別する。
水素判別手段５は、図１に示すように、制御部５１、信号記憶部５２、信号演算部５３、判別信号設定部５４、水素漏洩判別部５５、及び入力部５６を備える。
【００３９】
制御部５１は、色信号増幅部４０を通してフォトトランジスタ３９に電気的に接続される。制御部５１は、信号記憶部５３、信号演算部５３及び入力部５６に電気的に接続される。
また、制御部５１は、ＬＥＤ駆動部３５に電気的に接続され、ＬＥＤ駆動部３５に発光電気信号ｆｄを出力する。
【００４０】
信号記憶部５２は、基準色電気信号ｆ２をデータとして記憶する。基準色電気信号ｆ２は、空気雰囲気（水素ガス非漏洩）におけるガスクロミック金属薄膜２２（三酸化タングステン薄膜）の色（薄緑色）を示す色電気信号である。
【００４１】
信号演算部５３は、基準色電気信号ｆ２から色電気信号ｆ１を減算して、差分電気信号ｆ３の絶対値（ｆ３＝｜ｆ２−ｆ１｜）を演算する。信号演算部５３は、水素漏洩判別部５５に電気的に接続され、差分電気信号ｆ３を水素漏洩判別部５５に出力する。
【００４２】
判別信号設定部５４は、水素ガス濃度を示す判別電気信号ｆｈを設定する。判別信号設定部５５は、例えば、可変抵抗器５４Ａで構成され、主電源５７に電気的に接続される。判別信号設定部５４において、可変抵抗器５４Ａの抵抗値を変更することで、判別電気信号ｆｈ（電流）を変動する。
判別電気信号ｆｈ（電流）は、基準色電気信号ｆ２（電流）を零として、判別（検出）する水素ガス濃度に応じて設定される。
判別する水素ガス濃度を高くする際は、可変抵抗値５４Ａの抵抗値を小さくして、判別電気信号ｆｈ（電流）を大きくし、逆に判別する水素ガス濃度を小さくする際は、可変抵抗器５４Ａの抵抗値を大きくして、判別電気信号ｆｈ（電流）を小さくする。
判別信号設定部５４Ａは、水素漏洩判別部５５に電気的に接続され、判別電気信号ｆｈを水素漏洩判別部５５に出力する。
【００４３】
水素漏洩判別部５５は、差分電気信号ｆ３及び判別電気信号ｆｈを比較して、差分電気信号ｆ３が判別電気信号ｆｎ以上であると、水素ガス漏洩と判別する。
水素漏洩判別部５５は、警報装置６に電気的に接続され、警報電気信号ｆｋを警報装置６に出力する。
【００４４】
入力部５６は、基準色電気信号の設定スイッチ５６Ａを有し、制御部５１に電気的に接続される。入力部５６は、設定スイッチ５６Ａの操作に基づいて、取得電気信号ｆ４を制御部５１に出力する。
【００４５】
警報手段５（警報装置）は、図１に示すように、水素漏洩藩閥部５５から警報電気信号ｆｋを入力して、警報を発する。警報装置５は、警笛、ベル又は表示灯等で構成され、水素漏洩判別部５５に電気的に接続される。
【００４６】
＜水素ガス漏洩の監視、判別（検知）＞
次に、光学式水素ガス検知スイッチＸ１による、水素ガス（Ｈ２）漏洩の監視、判別（検知）について、図１及び図３を参照して説明する。
なお、説明の便宜上、図１は、ガス監視領域Ｙに水素ガス（Ｈ２）が漏洩していない空気雰囲気（以下、「水素ガス非漏洩」という）であり、図３は、ガス監視領域Ｙに水素ガス（Ｈ２）が漏洩する水素ガス雰囲気（以下、「水素ガス漏洩」という）である。なお、ガス監視領域Ｙとは、水素ガス漏洩で爆発の危険がある領域である。
【００４７】
図１において、光学式水素ガス検知スイッチＸ１は、装置筐体１１を、例えば、製造工場の水素ガス（Ｈ２）を使用する工程、設備等の水素ガス監視領域Ｙに配置する。
これにより、水素ガス検知素子２、投光レンズ３３及び受光レンズ１８は、水素ガス非漏洩であって、空気雰囲気中に曝される。
【００４８】
光学式水素ガス検知スイッチＸ１において、発光ダイオード３４、フォトトランジスタ３９、信号増幅部４０、ＬＥＤ駆動部３５、ＬＥＤ電源３６、水素判別手段５、主電源５７及び警報装置６を水素ガス監視領域Ｙ以外の非監視領域Ｚに配置する。非監視領域Ｚは、例えば水素ガス爆発の影響を受けない領域であって、ガス監視領域Ｙから離れた安全な領域である。
このとき、投光レンズ３３は、水素監視領域Ｙ及び非監視領域Ｚに延設する発光側光ファイバ素子３７にて発光ダイオード３４に光学的に接続される。また、受光レンズ３８も受光側光ファイバ素子４１にて受光素子３９に光学的に接続される。
【００４９】
水素ガス漏洩を監視する者（以下、監視者）という）は、主電源５７を「ＯＮ」し、更に判別信号設定部５４において、可変抵抗器５４Ａの抵抗値を変更（選択）して、判別（検知）する水素ガス濃度に応じた判別電気信号ｆｎに設定する。
【００５０】
続いて、監視者は、入力部５６の設定スイッチ５６Ａを操作する。入力部５６は、設定スイッチ５６Ａの操作に基づき、取得電気信号ｆ４を制御部５１に出力する。
【００５１】
水素判別手段５において、制御部５１は、取得電気信号ｆ４を入力すると、ＬＥＤ駆動部３５に発光電気信号ｆｄを出力する。ＬＥＤ駆動部３５は、発光ダイオード３４を発光する。
発光ダイオード３４の発光（光）は、発光側光ファイバ素子３７にて投光レンズ３３に伝送される。投光レンズ３３は、発光ダイオード３４の発光（光）を水素ガス検知素子２の触媒金属薄膜２３（白金薄膜）に照射する。
【００５２】
図１の水素ガス非漏洩（空気雰囲気）において、水素ガス検知素子２は、水素ガス（Ｈ２）雰囲気に曝されていない。これにより、ガスクロミック金属薄膜２２は着色せず、三酸化タングステン薄膜は、着色（濃青色）することなく、薄緑色（水素原子吸蔵前）のままである。
水素ガス検知素子２において、ガスクロミック金属薄膜２２は、触媒金属薄膜２３からの光を反射（反射光）する。反射光は、受光レンズ３８にて集光され、受光側光ファイバ素子４１にてフォトトランジスタ３９に伝送される。
【００５３】
続いて、フォトトランジスタ３９は、三原色の可視光を受光し、三原色の可視光波長の光強度を色電気信号ｆ１に変換して信号増幅部４０に出力する。信号増幅部４０は、色電気信号ｆ１を増幅して水素判別手段５（制御部５１）に出力する。
制御部５１は、色電気信号ｆ１を入力すると、基準電気信号ｆ２（データ）として信号記憶部５２に記憶する。
【００５４】
続いて、水素ガス非漏洩において、制御部５１は、更に色電気信号ｆ１を入力すると、基準色電気信号ｆ２を信号記憶部５２から読出し、色電気信号ｆ１及び基準色電気信号ｆ２を信号演算部５３に出力する。
信号演算部５３は、各色電気信号ｆ１，ｆ２を入力すると、差分電気信号ｆ３の絶対値（ｆ３＝｜ｆ２−ｆ１｜）を演算し、差分電気信号ｆ３を水素漏洩判別部５５に出力する。また、判別信号設定部５４は、判別電気信号ｆｎを水素漏洩判別部５５に出力する。
【００５５】
水素漏洩判別部５５は、差分電気信号ｆ３及び判別電気信号ｆｎを入力すると、差分電気信号ｆ３及び判別電気信号ｆｎを比較する。
水素ガス非漏洩において、差分電気信号ｆ３は判別電気信号ｆｎ未満（ｆ３＜ｆｎ）となるので、水素漏洩判別部５５は、水素ガス非漏洩と判別し、警報電気信号ｆｋを警報装置６に出力しない。
【００５６】
水素ガス非漏洩において、警報装置６は、水素漏洩判別部５５から警報電気信号ｆｋを入力しないので、警報を発しない。
【００５７】
図３の水素ガス漏洩において、水素ガス（Ｈ２）は、ガス監視領域Ｙに充満し、開口窓１７及び網板１９から装置筐体１１の内部空間Ｋに流入する（図２及び図３参照）。
装置筐体１１内において、水素ガス検知素子２は、水素ガス雰囲気に曝され、触媒金属薄膜２３は水素ガス（Ｈ２）を吸着して、水素ガス（Ｈ２）を水素原子（Ｈ＋：プロント）及び電子に解離する。水素原子は、触媒金属薄膜２３からガスクロミック金属薄膜２３に拡散される。ガスクロミック金属薄膜２３は、還元反応（還元作用）によって着色する。例えば、三酸化タングステン薄膜は、還元反応（還元作用）によって、化学式：ＷＯ３（薄緑色）からは化学式：ＨｘＷＯとなり、濃青色に着色する［図３（ｂ）参照］。
発光ダイオード３４の発光（光）は、図３に示すように、投光レンズ３７から水素ガス検知素子２に照射され、ガスクロミック金属薄膜２２にて受光レンズ３８に反射される。反射光は、受光レンズ３８にて集光され、発光側光ファイバ素子４１にてフォトトランジスタ３７に伝送（導入）される。
【００５８】
水素ガス漏洩において、フォトトランジスタ３９は、図３に示すように、発光側光ファイバ素子４１に伝送される三原色の可視光を受光し、三原色の可視光波長の光強度を色電気信号ｆ１に変換する。このとき、色電気信号ｆ１は、基準色電気信号ｆ２と相違（ｆ１≠ｆ２）し、例えばｆ１＞ｆ２の関係となる。フォトトランジスタ３９は、色電気信号ｆ１を信号増幅部４０に出力し、信号増幅部４０は色電気信号ｆ１を増幅して制御部５１に出力する。
【００５９】
続いて、水素判別手段５において、制御部５１は、基準色電気信号ｆ２を信号記憶部５２から読出し、色電気信号ｆ１及び基準色電気信号ｆ２を信号演算部５３に出力する。
【００６０】
信号演算部５３は、各色電気信号ｆ１，ｆ２を入力すると、差分電気信号ｆ３の絶対値を演算する。水素ガス漏洩において、色電気信号ｆ１≠基準色電気信号ｆ２の関係であり、差分電気信号ｆ３は零とならない。
信号演算部５３は、差分電気信号ｆ３を水素漏洩判別部５５に出力する。
【００６１】
水素ガス漏洩において、水素漏洩判別部５５は、差分電気信号ｆ３を入力すると、差分電気信号ｆ３及び判別電気信号ｆｎを比較する。
水素漏洩判別部５５は、差分電気信号ｆ３が判定電気信号ｆｎ以上（ｆ３≧ｆｎ）であると、水素ガス漏洩と判別する。このとき、ガス監視領域Ｙの水素ガス濃度は、判別する水素ガス濃度以上となっている。
一方、水素漏洩判別部５５は、差分電気信号ｆ３が判別電気信号ｆｎ未満（ｆ３＜ｆｎ）であると、水素ガス非漏洩と判別する。このとき、ガス監視領域Ｙの水素ガス濃度は、判別する水素ガス濃度未満となっている。
続いて、水素漏洩判別部５５は、水素ガス漏洩と判別すると、警報電気信号ｆｋを警報装置６に出力する。
【００６２】
水素ガス漏洩において、警報装置６は、警報電気信号ｆｋを入力すると、警報を発する。
【００６３】
＜第２実施形態＞
第２実施形態の光学式水素ガス検知スイッチについて、図４を参照して説明する。
なお、図４において、図１及び図２と同一符号は同一部材、同一構成であるので、その詳細な説明は省略する。
【００６４】
図４において、第２実施形態の光学式水素ガス検知スイッチＸ２は（以下、「光学式水素ガス検知スイッチＸ２」という）は、図１乃至図３の光学式水素ガス検知スイッチＸ１と同一構成を備え、受光レンズ３８の配置を変更してなる。
【００６５】
図４において、受光レンズ３８は、装置筐体１の内部空間Ｋにおいて、基板２２（透明基板）に対峙して配置される。受光レンズ３８は、受光側光ファイバ素子４１にてフォトトランジスタ３９に光学的に接続される。
これにより、投光レンズ３３及び受光レンズ３８は、水素ガス検知素子２を間に配置し、投光レンズ３３は触媒金属薄膜２２（白金薄膜）に対峙され、受光レンズ３８は基板２２（透明基板）に対峙される。
【００６６】
図４において、発光ダイオード３４の発光（光）は、投光レンズ３３を通して触媒金属薄膜２２に照射され、ガスクロミック金属薄膜２２及び基板２１（透明基板）を透過する。基板２１を透過した光（透過光）は、受光レンズ３８にて集光され、受光側光ファイバ素子４１にてフォトトランジスタ３９に伝送（導入）される。
【００６７】
光学式水素ガス検知スイッチＸ２において、水素ガス漏洩の監視、判別（検知）は、図１乃至図３で説明したと同様である。
【００６８】
＜第３実施形態＞
第３実施形態の光学式水素ガス検知スイッチＸ３について、図５及び図６を参照して説明する。
なお、図５及び図６において、図１及び図２と同一符号は同一部材、同一構成であるので、その詳細な説明は省略する。
【００６９】
図５及び図６において、第３実施形態の光学式水素ガス検知スイッチＸ３（以下、「光学式水素ガス検知スイッチＸ３」という）は、図１乃至図３の光学式水素ガス検知スイッチＸ１と同一構成を備え、色識別手段３、水素判別手段５の配置を変更してなる。
【００７０】
色識別手段３は、図５に示すように、図１の各光ファイバ素子３７，４１を有することなく、投光レンズ３３、受光レンズ３８、発光ダイオード３４及びフォトトランジスタ３９を備える。投光レンズ３３及び発光ダイオード３４にて発光ユニット３１を構成し、受光レンズ３８及びフォトトランジスタ３９にて受光ユニット３２を構成する。
発光ダイオード３４の発光（光）は、直接、投光レンズ３３に導入され、ガスクロミック金属薄膜２２で反射された反射光は、受光レンズ３８から直接、フォトトランジスタ３９に導入される。
【００７１】
色識別手段３、信号増幅部４０、ＬＥＤ駆動部３６、ＬＥＤ電源３７、主電源３７及び水素判別手段５は、図５及び図６に示すように、ユニット容器６５に収容する。ユニット容器６５は、装置筐体１１の内部空間Ｋに配置される。投光レンズ３３及び受光レンズ３８は、装置筐体１１の内部空間Ｋにおいて、水素ガス検知素子２の触媒金属薄膜２３（白金薄膜）に間隔を隔てて対峙される。
【００７２】
光学式水素ガス検知スイッチＸ３は、装置筐体１１をガス監視領域Ｚに配置し、図１乃至図３で説明したと同様に、水素ガス漏洩の監視、判別をする。
光学式水素ガス検知スイッチＸ３は、水素ガスの爆発の危険性の低いガス監視領域Ｙに最適であり、水素ガス検知素子２、色識別手３及び水素判別手段５を含む全てを装置筐体１１に集結することで、光学式水素ガス検知スイッチＸ３の小型化を図れる。なお、警報手段６は、装置筐体１１内から外部に引出される配線（図示しない）にて水素漏洩判別部５４（水素判別手段５）に電気的に接続される。
【産業上の利用可能性】
【００７３】
本考案は、水素ガス漏洩を監視、検知するのに最適である。
【符号の説明】
【００７４】
Ｘ１  光学式水素ガス検知スイッチ
２  水素ガス検知素子
３  色識別手段
５  水素判別手段
２１  基板
２２  ガスクロミック金属薄膜
２３  触媒金属薄膜
【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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