(57)【要約】      （修正有）【課題】水素炎を検知する水素炎検知器を提供する。【解決手段】紫外線光を透過するガス容器５内に不活性ガスを密封する。ガス容器内に気密にアノード６及びカソード７を配置する。カソード７は水素炎から放射される紫外線光にて光電子をアノード６に放出する。制御部３４は、アノード及びカソード間にパルス電圧を印加し、アノードからカソードに流れる放電電流に基づき、水素炎を検出する。アノード及びカソードは、平板電極１１，１５で構成される。アノードは、紫外線光が遮光されないように平板電極１１を貫通する複数の電極穴１２を有する。【選択図】図１
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【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
紫外線光を透過し、不活性ガスを密封するガス容器と、
前記ガス容器内に気密に配置されるアノードと、
前記ガス容器内に気密に配置され、前記紫外線光にて光電子を前記アノードに放出するカソードと、
前記アノード及び前記カソード間にパルス電圧を印加し、前記アノードから前記カソードに流れる電流に基づき、前記水素炎を検出する制御手段と、を備え、
前記アノード及び前記カソードは、
アノード平板電極、カソード平板電極で構成され、
前記各平板電極の表面を対峙して平行配置され、及び前記各平板電極の表面間に間隔を空けて配置され、
前記アノードは、
前記アノード平板電極の表裏面に開口し、当該アノード平板電極を貫通する複数の電極穴を有する
ことを特徴とする水素災検知器。
【考案の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本考案は、水素炎を検知する水素災検知器に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的に、液体水素又は圧縮水素は、船舶に貯留して目的地まで海上運搬される。また、液体水素又は圧縮水素は、収容容器に収められ、運搬車にて工場、水素ガスステーション等の目的地まで陸上運搬される。工場で使用される水素ガスは、水素ガス管路を通して水素ガスを使用する製造工程に流通される。
このように、液体水素、水素ガス、圧縮水素の運搬等は、水素漏洩による爆発・火災の危険性を伴うもので、水素火災（水素炎）の発生を早期に発見して、初期消火に移行し、及び二次災害を防止する必要がある。
【０００３】
燃料災を検知する技術として、特許文献１は、赤外線センサを開示する。赤外線センサは、火炎の熱源から放射される赤外線を感知することで火炎を検知する。赤外線センサを使用することで、出火を検知でき、迅速な対応をとることができ、結果として二次災害の予防に役立つ。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１０−１３９１００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、水素炎は、ほとんど無色であり、赤外線を放射しないため、特許文献１の赤外線センサでは、水素炎を検知することは困難であるという問題がある。
【０００６】
本考案は、水素炎を検知できる水素災検知器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、紫外線光を透過し、不活性ガスを密封するガス容器と、前記ガス容器内に気密に配置されるアノードと、前記ガス容器内に気密に配置され、前記紫外線光にて光電子を前記アノードに放出するカソードと、前記アノード及び前記カソード間にパルス電圧を印加し、前記アノードから前記カソードに流れる電流に基づき、前記水素炎を検出する制御手段と、を備え、前記アノード及び前記カソードは、アノード平板電極、カソード平板電極で構成され、前記各平板電極の表面を対峙して平行配置され、及び前記各平行電極の表面間に間隔を空けて配置され、前記アノードは、前記アノード平板電極の表裏面に開口し、当該アノード平板電極を貫通する複数の電極穴を有することを特徴とする水素災検知器である。
【考案の効果】
【０００８】
本考案に係る請求項１において、水素炎から放射される紫外線光は、ガス容器を透過して、カソードに入射（衝突）する。カソードは、紫外線光の入射による光電効果にて、光電子をアノードに向けて放出する。アノード及びカソード間にパルス電圧を印加することで、アノードからカソードに向けて放電電流を流す。制御手段は、放電電流に基づき、水素炎を検知（判別）する。
このように、本考案に係る請求項１では、水素炎の紫外線光によるアノード及びカソード間の放電効果を利用して、水素炎を検知でき、液体水素又は圧縮水素を運搬する船舶、運搬車、又は工場の水素ガス管路等にて水素による出火事故が発生しても、迅速に消火活動（初期消火活動）に移行でき、及び二次災害を防止することができる。
本考案の請求項１では、アノード及びカソードを平板電極で構成することで、カソード平板電極の表面全体から十分な光電子をアノード平板電極の表面全体に向けて放出できるので、各平板電極の表面間の間隔を大きくしても、感度良く、アノード及びカソード間に放電電流を流して水素炎を検知できる。また、アノード平板電極は、複数の電極穴を有しているので、水素炎から放射される紫外線光はアノード平板電極で遮光されることなく、各電極穴を通してカソード平板電極に入射できる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】水素災検知器を示す全体図ある。
【図２】水素炎検知器を構成する水素炎検知手段を示す図であって、（ａ）は図１のＡ−Ａ矢印図、（ｂ）は図２（ａ）のＢ−Ｂ断面矢視図である
【図３】図２（ａ）のＣ−Ｃ断面矢視図である。
【図４】水素災検知器を水素ガス管路の継目近傍に配置した図である。
【図５】水素炎から放射される紫外線光による、水素炎検知手段（ガス容器、アノード、カソード）の放電効果を示す要部拡大図である。
【考案を実施するための形態】
【００１０】
本考案に係る水素災検知器について、図１乃至図５を参照して説明する。
【００１１】
図１乃至図３において、水素災検知器Ｘは、水素炎検知手段２、制御手段３及び警報手段４を備えている。
【００１２】
水素検知手段３は、図１乃至図３に示すように、ガス容器５、アノード６、及びカソード７を備える。
【００１３】
ガス容器５は、例えば、石英ガラスで形成され、水素炎から放射される紫外線光を透過する。ガス容器５は、不活性ガス（窒素、アルゴン等）を密封する内部空間Ｓを有する。
【００１４】
アノード６は、ガス容器５の内部空間Ｓに気密に配置される。アノード６は、平板電極１１（以下、「アノード平板電極１１」ともいう）で構成される。アノード平板電極１１は、陽電極を構成し、例えば、矩形の金属平板（縦横長さ：１１．５ｃｍ×１１ｃｍ）でなる。
【００１５】
アノード６は、複数の電極穴１２，１２，…を有し、各電極穴１２，１２，は、アノード平板電極１１の表裏面１１Ａ，１１Ｂに開口する。各電極穴１２，１２，…は、アノード平板電極１１の表裏面１１Ａ，１１Ｂに直交して、アノード平板電極１１を貫通する。
各電極穴１２，１２，…は、例えば、図２（ａ）に示すように、規則的に格子配列されて、アノード平板電極１１を貫通する。
【００１６】
カソード７は、ガス容器５の内部空間Ｓに気密に配置される。カソード７は、水素炎から放射される紫外線光の入射（衝突／受光）にて光電子をアノード６に放出する。カソード７は、平板電極１５（以下、「カソード平板電極１５」ともいう）で構成される。カソード平板電極１５は、陰電極を構成し、例えば、矩形の金属平板でなる。カソード平板電極１５は、アノード平板電極１１と同一形状にする。
【００１７】
アノード６及びカソード７は、図１乃至図３に示すように、各平板電極１１，１５の表面１１Ａ，１５Ａ全体を対峙して平行配置される。
アノード６及びカソード７は、図１及び図２（ａ）に示すように、各平板電極１１，１５の表面１１Ａ，１５Ａ間に間隔Ｌを空けて配置される。
これにより、各電極穴１２，１２，…は、カソード平板電極１５（表面１５Ａ）に対峙して開口し、アノード平板電極１５の表裏面１１Ａ，１１Ｂ及びカソード平板電極１５の表面１５Ａに直交して配置される。
【００１８】
アノード６及びカソード７において、アノード平板電極１１及びカソード平板電極１５は、導電線２１にて接続される。導電線２１は、ガス容器５の内部空間Ｓにてアノード平板電極１１に接続され、ガス容器５外部に延設される。導電線２１は、ガス容器５外部にて制御手段３に接続され、ガス容器５の内部空間Ｓに延在してカソード平板電極５１に接続される。
【００１９】
制御手段３は、図１に示すように、電圧印加部３１、電源３２、電流検知部３３、及び制御部３４を備える。
【００２０】
電圧印加部３１は、図１に示すように、電源３２に接続される。電圧印加部３１は、図１に示すように、導電線２１中に配置され、導電線２１を通してアノード６及びカソード７（各平板電極１１，１５）に接続される。
電圧印加部３１は、導電線２１を通して、アノード６及びカソード７（各平板電極１１，１５）間にパルス電圧を印加する。
【００２１】
電流検知部３３は、導電線２１中に配置され、導電線２１を通してアノード６及びカソード７（各平板電極１１，１５）に接続される。
電流検知部３３は、アノード６からカソード７に向って導電線２１を流れる電流（放電電流）を検出して、電流検出信号ｉｆを制御部３４に出力する。
【００２２】
制御部３４は、電圧印加部３１に接続され、電圧信号ｖｆを出力する。制御部３４は、電流検知部３３に接続され、電流検知信号ｉｆ（放電電流）に基づき、水素炎を検出する。制御部３４は、警報手段４に接続され、警報信号ｋｆを出力する。
【００２３】
警報手段４は、図１に示すように、制御部３４から警報信号ｋｆを入力して、警報を発する。警報手段４は、警笛、ベル又は表示灯等で構成され、制御部３４に接続される。
【００２４】
次に、水素災検出器Ｘによる、水素炎の検知について、図１、図４及び図５を参照して説明する。
【００２５】
水素災検知器Ｘは、図４に示すように、例えば、工場等に配管される水素ガス管路５１に配置される。水素ガス管路５１は、工場にて水素ガスを使用する製造工程（図示しない）に水素ガスを流通する。
【００２６】
水素火炎検知器Ｘにおいて、水素炎検知手段２（ガス容器５、各平板電極１１，１５）は、水素ガス管路５１の配管継目５１Ａ（又はバルブ接続位置）近傍に配置される。水素炎検知手段２は、水素炎又は水素爆発にて損傷せず、水素炎から放射される紫外線光をカソード６（カソード平板電極１５）に入射できる位置に配置する。
【００２７】
続いて、制御手段３において、制御部３４は、図１に示すように、電圧信号ｖｆを電圧印加部３１に出力する。電圧印加部３１は、電圧信号ｖｆに基づき、アノード６及びカソード７間（各平板電極１１，１５間）に任意のパルス電圧を印加する。パルス電圧は、アノード平板電極１１を陽電極、カソード平板電極１５を陰極として印加する。
【００２８】
水素災検知器Ｘにおいて、制御手段３及び警報手段４は、監視領域に配置される。監視領域は、水素炎又は水素爆発の影響を受けない領域であって、水素ガス管路５１から離れた安全な監視室等である。制御手段３は、導電線２１にて各平板電極１１，１５に接続される。
【００２９】
水素ガスが水素ガス管路５１の配管継目５１Ａ等から漏洩し、水素火災が発生すると、水素炎は紫外線光を放射する。水素炎から放射する紫外線光は、図５に示すように、ガス容器５を透過して、カソード７に入射する。
【００３０】
水素炎の紫外線光は、カソード平板電極１５の表裏面１５Ａ，１５Ｂに直接入射する。また、水素炎の紫外線光は、アノード平板電極１１の各電極穴１２，１２，…を通してカソード平板電極１５の表面１５Ａに入射する。このとき、水素炎の紫外線光は、アノード平板電極１１にて遮光されることなく、各電極穴１２，１２，…を通過して、カソード平板電極１５の表面１５Ａに入射する。
これにより、水素炎から放射される紫外線光は、カソード平板電極１５の表裏面１５Ａ，１５Ｂ全体に入射する。
【００３１】
カソード７（カソード平板電極１５）は、図５に示すように、水素炎から放射される紫外線光を入射すると、光電効果にて光電子をアノード６（アノード平板電極１１）に放出する。光電子は、カソード平板電極１５の表面１５Ａ全体から放出され、アノード６及びカソード７間の電界にてアノード平板電極１１に引き寄せられる。ここで、制御部３４は、電圧印加信号ｖｆを制御（選択）することで、アノード６及びカソード７間に印加するパルス電圧を高くし、電界を強くすると、光電子は十分加速され、ガス容器５内の不活性ガス分子と衝突する。光電子との衝突にて、不活性ガス分子は電子と正イオンに電離する。電離にて発生した電子と正イオンのうち、電子は更に他の不活性ガス分子と衝突、電離を繰り返し、アノード平板電極１１の表面１１Ａ全体に至る。
【００３２】
一方、正イオンはカソード７に向って加速され、カソード平板電極１５の表面１５Ａ全体に衝突し、多くの二次電子を発生させる。この繰り返しにて、アノード６（アノード平板電極１１）からカソード７（カソード平板電極１５）に大きな電流（以下、「放電電流」という）が流れ、放電状態となる。このように、水素炎検知手段２は、アノード６及びカソード７間の放電効果にて、放電電流をアノード６からカソード７に流す。
【００３３】
制御手段３において、電流検知部３３は、図１に示すように、カソード７（カソード平板電極１５）から導電線２１を流れる放電電流を検出し、電流検知信号ｉｆ（放電電流）を制御部３４に出力する。
【００３４】
続いて、制御部３４は、電流検知信号ｉｆを入力し、電流検知信号ｉｆが一定の条件に達すると、「水素炎検知」と判別し、警報信号ｋｆを出力する。「水素炎検知」と判別する条件は、例えば『ステップ１０にわたって、電流検出信号ｉｆ及び許容電流値（例えば５０ｍＡ）を比較し、許容電流値の大きさの電流検知信号ｉｆ（放電電流）を検知したら「水素炎検知」と判別して、警報信号ｋｆを出力する』ものである。なお、「ステップ数」を「１０」から「５」に変更し、「許容電流値」を「５０ｍＡ」から「１００ｍＡ」に変更することもでき、検出（判別）する水素炎に応じてステップ数及び許容電流値を適宜選択する。
ここで、「ステップ」とは、『電流検出信号ｉｆ及び許容電流値を比較し、水素炎の検知又は非検知を判別する処理（以下、「水素炎検知処理」という）』を「１」ステップとする意味であり、「ステップ１０」は上記水素炎検知処理を１０回繰り返すことである。
【００３５】
このように、ステップ数を設定するのは、水素炎から放射される紫外線光以外の紫外線光（ノイズ光）の影響を考慮するからである。ノイズ光となる紫外線光は、雷に含まれる紫外線光等であり、ステップ数を「５」以上にすることで、５回未満の雷による紫外線光がカソード６（カソード平板電極１５）に入射しても、制御部３４は、「水素炎検知」と判別（誤動作）しない。
なお、ノイズ光となる紫外線光の影響を受けない場合には、制御部３４は、「ステップ数」を「１」して、上記水素炎検知処理を１回実行する。
【００３６】
警報手段４は、警報信号ｋｆを入力すると、警報を発する。これにより、水素ガスを管理する者は、水素火災の発生を認識でき、迅速に初期消火活動に移行でき、二次災害を防止できる。
【００３７】
水素炎検知器Ｘは、船舶の液体水素を貯留する貯留タンク等（図示しない）の近傍、又は運搬車で運搬する液体水素の収容容器（図示しない）の近傍に配置して、水素炎を検知することもできる。また、水素炎検知器Ｘは、水素ガスを貯留する水素ガスステーションに配置して、水素炎を検知することもできる。更に、水素炎検知器Ｘは、水素燃料電池車、家庭用水素燃料電池に配置して、水素炎を検知することもできる。
このとき、水素炎検知手段２は、水素爆発等で損傷せず、水素炎から放射される紫外線光をカソード平板電極１５に入射できる位置に配置する。
【産業上の利用可能性】
【００３８】
本考案は、水素炎を検知するのに最適できる。
【符号の説明】
【００３９】
Ｘ  水素災検知器
２  水素炎検知手段
３  制御手段
４  警報手段
６  アノード
７  カソード
１１  アノード平板電極
１１Ａ  アノード平板電極の表面
１１Ｂ  アノード平板電極の裏面
１２  電極穴
１５  カソード平板電極
１５Ａ  カソード平板電極の表面
１５Ｂ  カソード平板電極の裏面
Ｌ  間隔
【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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