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公開番号2025087814
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-06-10
出願番号2025034769,2023085202
出願日2025-03-05,2023-05-24
発明の名称水素センサ、水素検知システム、および水素センサ用シート
出願人大日本印刷株式会社
代理人個人,個人
主分類G01N 27/12 20060101AFI20250603BHJP(測定;試験)
要約【課題】広い範囲においても水素ガスを検知でき、水素漏洩個所の特定も可能な水素センサを提供する。
【解決手段】基板と、上記基板の第1面に配置され、水素ガスを水素原子に解離する触媒、および酸化タングステンを含む感応膜と、電気抵抗の変化を検出する制御部と、上記基板の第1面に配置され、上記制御部に接続された第1バス電極および第2バス電極と、上記基板の第1面に上記感応膜に接して配置され、上記第1バス電極に接続された複数の第1センサ電極と、上記基板の第1面に上記感応膜に接して配置され、上記第2バス電極に接続された複数の第2センサ電極と、を有し、上記第1センサ電極および上記第2センサ電極は、上記感応膜の電気抵抗の変化を検出可能な間隔をあけて交互に配置されている、水素センサを提供する。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
基板と、
前記基板の第１面に配置され、水素分子を解離する触媒、および酸化タングステンを含む感応膜と、
電気抵抗の変化を検出する制御部と、
前記基板の第１面に配置され、前記制御部に接続された第１バス電極および第２バス電極と、
前記基板の第１面に前記感応膜に接して配置され、前記第１バス電極に接続された複数の第１センサ電極と、
前記基板の第１面に前記感応膜に接して配置され、前記第２バス電極に接続された複数の第２センサ電極と、を有し、
前記第１センサ電極および前記第２センサ電極は、前記感応膜の電気抵抗の変化を検出可能な間隔をあけて交互に配置されている、水素センサ。
続きを表示（約 970 文字）【請求項２】
１つの前記第１バス電極および１つの前記第２バス電極が、一筆書き可能な線状に配置され、
前記第１バス電極の一方の端部および前記第２バス電極の一方の端部が、前記制御部に接続されている、請求項１に記載の水素センサ。
【請求項３】
前記制御部が、前記第１バス電極の一方の端部および前記第２バス電極の一方の端部に接続された第１制御部と、前記第１バス電極の他方の端部および前記第２バス電極の他方の端部に接続された第２制御部とを有する、請求項２に記載の水素センサ。
【請求項４】
前記第１バス電極および前記第２バス電極が、蛇行線状に配置されている、請求項２に記載の水素センサ。
【請求項５】
複数の前記第１バス電極および複数の前記第２バス電極が、フレキシブルプリント基板を介して前記制御部に接続されている、請求項１に記載の水素センサ。
【請求項６】
複数の前記第１バス電極が、第１方向に沿って配置され、
複数の前記第２バス電極が、前記第１方向と直交する第２方向に沿って配置され、
前記制御部が、複数の前記第１バス電極の一方の端部に接続された第３制御部と、複数の前記第２バス電極の一方の端部に接続された第４制御部とを有し、
前記第１バス電極および前記第２バス電極が交差する領域では、前記第１バス電極および前記第２バス電極の間に絶縁膜が配置されている、請求項１に記載の水素センサ。
【請求項７】
請求項１から請求項６までのいずれかの記載の水素センサを用いた水素検知システム。
【請求項８】
ロール状の水素センサ用シートであって、
基板と、
前記基板の第１面に配置され、水素分子を解離する触媒、および酸化タングステンを含む感応膜と、
前記基板の第１面に配置され、蛇行線状に配置されたバス電極と、
前記基板の第１面に前記感応膜に接して配置され、前記バス電極に接続された複数の第１センサ電極および複数の第２センサ電極と、を有し、
前記第１センサ電極および前記第２センサ電極は、前記感応膜の電気抵抗の変化を検出可能な間隔をあけて交互に配置されている、水素センサ用シート。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、水素センサ、水素検知システム、および水素センサ用シートに関する。
続きを表示（約 1,600 文字）【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。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、水素の貯蔵や輸送等のハンドリングや、水素漏洩に対する安全装置が不可欠となる。
【０００３】
例えば、都市ガスで用いられている付臭が考えられるが、水素ガスの場合、燃料電池の被毒、ガスタービンの劣化等の問題が生じる。そのため、付臭に代わる安全対策が求められている。そこで、安全性を確保するため、水素ガスの漏洩を検知する水素センサは、非常に重要になっている。
【０００４】
従来の水素センサは、接触燃焼方式または半導体方式が主に用いられている。接触燃焼方式の水素センサは、白金やパラジウム等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中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、触媒金属の導電率の変化として電気的に検出する。また、半導体方式の水素センサは、水素ガスの感応膜への吸着による感応膜の電気特性の変化、すなわち電気抵抗の変化を検出する。この半導体式の水素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。このように、接触燃焼方式や半導体方式等の従来の水素センサでは、加熱を行うため、防爆対応が必要な水素ガスに対してリスクがあった。
【０００５】
また、近年、ガスクロミック式の水素センサが注目されている。ガスクロミック式の水素センサは、水素の吸着により色が変化する三酸化タングステン等の金属酸化物と、水素ガスを水素原子に解離させる白金等の触媒とを備えており、光学的に水素ガスを検知する。三酸化タングステン等の金属酸化物は、水素の吸着により電気特性も変化することから、ガスクロミック式の水素センサは、電気的に水素ガスを検知することも可能である。（例えば特許文献１、２参照）
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
特許第４４９６２０４号公報
特開２００２－３２８１０８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
従来の接触燃焼方式や半導体方式等の水素センサは、設置された場所の水素ガスを検知するものである。そのため、狭い範囲でしか水素ガスを検知することができない。また、水素漏洩箇所の特定も困難である。
【０００８】
本開示は、上記実情に鑑みてなされたものであり、広い範囲においても水素ガスを検知でき、水素漏洩個所の特定も可能な水素センサを提供することを主目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本開示の一実施形態は、基板と、上記基板の第１面に配置され、水素分子を解離する触媒、および酸化タングステンを含む感応膜と、電気抵抗の変化を検出する制御部と、上記基板の第１面に配置され、上記制御部に接続された第１バス電極および第２バス電極と、上記基板の第１面に上記感応膜に接して配置され、上記第１バス電極に接続された複数の第１センサ電極と、上記基板の第１面に上記感応膜に接して配置され、上記第２バス電極に接続された複数の第２センサ電極と、を有し、上記第１センサ電極および上記第２センサ電極は、上記感応膜の電気抵抗の変化を検出可能な間隔をあけて交互に配置されている、水素センサを提供する。
【００１０】
本開示の他の実施形態は、上述の水素センサを用いた水素検知システムを提供する。
（【００１１】以降は省略されています）

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