氢检测装置、燃料电池汽车、氢泄漏监视系统、复合传感器模块、氢检测方法以及程序与流程

本发明涉及氢检测装置、燃料电池汽车、氢泄漏监视系统、复合传感器模块、氢检测方法以及程序。

背景技术：

专利文献1公开了一种电路装置，其包含输入来自传感器的信号的放大电路和控制电路，其中，采用控制电路使传感器和放大电路间歇工作。

专利文献2公开了一种气体泄漏报警器，其通过将气体传感器部间歇加热至使用温度以上的温度而实施将吸附的混杂气体以及附着的尘埃等除去的清除处理。

专利文献2也可以采用专利文献1的想法，不仅进行清除处理，而且间歇进行气体检测处理。由此，可以期待气体泄漏报警器的节能性得以更加提高。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2013-165422号公报

专利文献2：日本特开平9-229598号公报

技术实现要素：

发明所要解决的课题

本发明人对用于检测氢气的氢检测装置进行了研究。在氢检测装置中，由于检测的失败可能导致重大事故，因而在切实地担保安全性的同时，还要求使车载和基础设施设备中的低功率运行成为可能的节能性。

于是，本发明的目的在于提供一种氢检测装置，其可以使安全性的担保和节能性的权衡达到最优化。

用于解决课题的手段

本发明的一方式涉及一种氢检测装置，其具有：氢传感器，其根据氢气的存在而使电阻值产生变动；传感器控制电路，其感测(sense)所述氢传感器的电阻值；以及微型计算机，其根据工作环境设置不同的关闭时间而间歇地驱动所述传感器控制电路。

发明的效果

根据本发明的一方式的氢检测装置，其可以根据工作环境设置不同的关闭时间而间歇地监视氢泄漏。由此，例如可以得到一种氢检测装置，由于重视可靠性的环境与重视节能性的环境相比，缩短关闭时间而高频率地监视氢泄漏等工作成为可能，因而可以使安全性的担保和节能性的权衡最优化。

附图说明

图1是表示实施方式1的氢检测装置的构成的一个例子的功能方框图。

图2是表示实施方式1的氢检测工作的一个例子的时序图(timingchart)。

图3是表示实施方式1的关闭时间表的一个例子的图。

图4是表示实施方式1的氢检测工作的详细的一个例子的流程图。

图5a是表示实施方式2的氢传感器的构造的一个例子的剖视图。

图5b是表示实施方式2的氢传感器的构造的一个例子的俯视图。

图5c是实施方式2的氢传感器的主要部分的放大剖视图。

图6是表示实施方式3的燃料电池汽车的构成的一个例子的示意图。

图7a是表示实施方式3的关闭时间表的一个例子的图。

图7b是表示实施方式3的关闭时间表的一个例子的图。

图8是表示实施方式4的氢泄漏监视系统的构成的一个例子的示意图。

图9是表示实施方式4的复合传感器模块的构成的一个例子的示意图。

图10是表示实施方式4的关闭时间表的一个例子的图。

具体实施方式

(成为本发明基础的见解)

在谋求氢检测装置的节能化方面，使氢检测装置间歇工作是有效的。然而，单凭使氢检测装置单纯地间歇工作，有时不能得到必要的可靠性或者节能性。

例如，氢气从设备中实际泄漏这一现象的发生几率、和氢气万一泄漏时充满氢气的容易程度等对安全性产生影响的主要原因根据设备的运行状态和设置环境而有很大的不同。

因此，可以认为在以一定的频率即设置一定的关闭时间而使氢检测装置间歇工作的情况下，根据环境的不同，因检测的延迟而不能充分担保安全，或者相反，检测的频率变得过剩而损害节能性。

本发明人为了解决这样的问题，提出了根据工作环境设置不同的关闭时间而间歇地进行氢检测的氢检测装置。

以下参照附图，就本发明的实施方式进行说明。

此外，在附图中，对于表示实质上相同的构成、动作以及效果的要素，标注相同的符号并省略说明。另外，以下记述的数值、材料、组成、形状、成膜方法、构成要素间的连接关系等都只不过是为了具体说明本发明的实施方式的例示，本发明并不局限于此。另外，在以下的实施方式的构成要素中，对于在表示最上位概念的独立权利要求中没有记载的构成要素，作为任选的构成要素进行说明。

(实施方式1)

[氢检测装置的构成]

图1是表示实施方式1的氢检测装置的构成的一个例子的功能方框图。如图1所示，氢检测装置1具有氢传感器100、传感器控制电路200以及微型计算机300。

氢传感器100是根据氢气的存在而使电阻值变动的传感器。氢传感器100作为并不构成限定的一个例子，也可以由利用了金属氧化物通过氢气进行的还原反应的电阻变化元件构成。在这样的电阻变化元件中，通过还原反应而使金属氧化物金属化，利用由此产生的电阻值的降低，可以对氢气进行检测。关于氢传感器100的具体的构成例，将在后面进行说明。

传感器控制电路200是用于控制氢传感器100的电路，具有电压脉冲发生电路210、开关220、电阻240以及放大器250。

电压脉冲发生电路210根据控制信号s0而输出脉冲状的感测电压(sensingvoltage)vsense。感测电压vsense是为了感测氢传感器100的电阻值而使用的电压，作为一个例子，为0.8v～1.0v左右的电压。

开关220根据控制信号s1而进行转换，从而使感测电压vsense施加到氢传感器100上。

电阻240和放大器250在使感测电压vsense施加到氢传感器100上时，输出表示流过氢传感器100的感测电流(即氢传感器100的电阻值)的检测电压vdet。

微型计算机300根据氢检测装置1的工作环境设置不同的关闭时间而间歇地驱动传感器控制电路200。微型计算机300也可以具有未图示的处理器、存储器、输入输出接口，微型计算机执行在存储器中事先存储的程序，从而间歇地驱动传感器控制电路200。

在此，所谓氢检测装置1的工作环境，也可以意味着进行氢检测的对象装置或者对象设备(以下也称之为监视对象)的运行状态。作为并不构成限定的一个例子，在氢检测装置1搭载于燃料电池汽车、并对燃料电池汽车的氢泄漏进行监视的情况下，该燃料电池汽车的行驶、停车以及泊车的各状态与氢检测装置1的工作环境相对应。

微型计算机300通过在与表示氢检测装置1的工作环境的状态信号status相适应的时机发出控制信号s0、s1而间歇地驱动传感器控制电路200。另外，基于从传感器控制电路200取得的检测电压vdet，输出表示氢气被检测过的检测信号detect。

[氢检测装置的工作]

图2是表示在微型计算机300的控制下进行的氢检测工作的一个例子的时序图。图2的时序图表示施加到氢传感器100的电压的时间波形的一个例子。如图2所示，间歇工作的1个循环由长度为打开时间ton的感测期间和长度为关闭时间toff的休止期间构成。

在感测期间，向氢传感器100施加感测电压vsense，以测定氢传感器100的电阻值。在休止期间，传感器控制电路200暂停工作，氢检测装置1的电功耗抑制在最小限度的水平。

打开时间ton是在感测电压vsense的施加开始后，氢传感器100为检测氢气所需要的时间长度，作为一个例子，可以设定处在从1秒钟至1分钟左右的范围的时间。打开时间ton也可以是固定的时间长度。关闭时间toff是可以得到为担保安全所需要的监视频率的时间长度，其根据氢检测装置1的工作环境的不同而不同。

微型计算机300也可以将多个工作环境各自所使用的关闭时间toff事先记录下来。

图3是表示记录着每个工作环境的关闭时间所得到的关闭时间表的一个例子的图。关闭时间表310设置在微型计算机300的存储器中。关闭时间表310对于每一条记录，记录着监视对象的状态q1、q2、q3、……、和在该状态下用作关闭时间toff的时间t1、t2、t3、……。

下面就氢检测装置1的氢检测工作继续进行详细的说明。

图4是表示氢检测工作的详细的一个例子的流程图。图4主要详细记载着微型计算机300作为主体的工作。

首先，在微型计算机300中，设定打开时间ton(s101)。打开时间ton也可以设定与氢传感器100相适应的适当的固定长度。

接着，微型计算机300取得状态信号status(s102)。参照关闭时间表310，设定与用状态信号status表示的状态相对应的关闭时间toff(s103)。

接着，微型计算机300在打开时间ton的期间发出控制信号s0、s1，传感器控制电路200根据控制信号s0、s1而对氢传感器100施加感测电压vsense(s104、s105)。

微型计算机300在感测电压vsense的施加中，当用检测电压vdet表示的感测电流超过事先规定的阈值时(在s106中为是(yes))，输出表示氢气被检测过的检测信号detect(s107)。

在打开时间ton经过后，在直至关闭时间toff经过的期间，微型计算机300停止控制信号s0，传感器控制电路200根据控制信号s0的停止而停止对氢传感器100的感测电压vsense的施加(s108、s109)。在此期间，也可以停止向放大器250的电力供给、和微型计算机300的时钟，氢检测装置1的电功耗也可以抑制在最小限度的水平。

在关闭时间toff经过后，后续的循环工作从步骤s102开始反复进行。

正如以上所说明的那样，根据氢检测装置1，可以根据工作环境设置不同的关闭时间而间歇地进行氢检测。由此，例如可以得到一种氢检测装置，由于因氢泄漏产生的危险性高的环境与因氢泄漏产生的危险性低的环境相比较，缩短关闭时间而高频率地进行氢检测等工作成为可能，因而可以使安全性的担保和节能性的权衡最优化。

(实施方式2)

[氢传感器的构成]

在实施方式2中，就能够用作实施方式1中说明过的氢检测装置1的氢传感器100的气体传感器进行说明。该气体传感器是由本发明人设计、且以日本特愿2017-169614号(本件申请时未公开)作为相关专利而进行申请的。在实施方式2的说明中，引用该相关专利申请时的说明书的主要部分。

实施方式2的气体传感器是一种以如下的构造作为基本构造的气体传感器：该构造在金属氧化物层的上下层叠有电极层。该气体传感器被形成为至少贯通金属氧化物层的上部的电极层的一部分，并使金属氧化物层和上部的电极层的界面露出，不采用加热器进行加热便可以检测含氢气体。在此，所谓含氢气体，是由具有氢原子的分子构成的气体的总称，作为一个例子，可以包含氢、甲烷、醇等。

图5a是表示实施方式2的气体传感器100a的一构成例的剖视图。图5b是实施方式2的气体传感器100a的俯视图。图5a的剖面与沿着图5b的va-va的剖切线在箭头方向看到的剖面相对应。

气体传感器100a具有基板101、形成于基板101上的绝缘膜102、形成于绝缘膜102的上方的第1电极103、第2电极105、由第1电极103和第2电极105夹着的金属氧化物层104、绝缘膜106、通路107以及布线导体108。

金属氧化物层104配置于第1电极103和第2电极105之间。金属氧化物层104根据施加到第1电极103和第2电极105之间的电压以及第2电极105所接触的气体中的含氢气体的有无而在高电阻状态和低电阻状态之间可逆地转变。

绝缘膜106在覆盖第2电极105上表面的部分，使通路107贯通绝缘膜106而与第2电极105连接。在通路107上配置有布线导体108。

再者，以贯通绝缘膜106以及第2电极105的至少一部分的方式设置有开口部110。如图5b所示，开口部110俯视时为在包括气体传感器100a的中央的位置设计为矩形状的凹状的凹坑。在开口部110的周围，如图5a所示那样配置有绝缘膜106。此外，开口部110既可以设置在俯视时不包括气体传感器100a的中心的位置，也可以不是矩形状。第2电极105和金属氧化物层104所接触的界面109以与作为检查对象的含氢气体接触的方式露出。界面109为第1界面。

如果用具有催化作用的金属(例如pt)构成第2电极105，则如图5c所示，在露出于开口部110侧面的第2电极105的表面，含氢气体的气体分子112离解出氢原子113。另外，第2电极105以及金属氧化物层104的侧面因开口部110而露出，因而在第2电极105的侧面离解所得到的氢原子113容易从第2电极105的表面向金属氧化物层104的侧面扩散，容易在第2电极105的侧面发生新的离解反应，从而产生更多的氢原子113。该氢原子113从第2电极105或者金属氧化物层104的表面向内部扩散，从而在金属氧化物层104内发生还原反应。

在金属氧化物层104为氧缺位型金属氧化物的情况下，金属氧化物层104由于是化学上不稳定的，因而容易与氢原子等发生反应，从而可以期待促进与氢原子的反应。

此外，在本发明中，金属氧化物的所谓“氧缺位度”，是指该金属氧化物中氧的缺位量相对于由与该金属氧化物相同的元素构成的化学计量组成的氧化物中的氧量的比例。此外，所谓氧的缺位量，是从化学计量组成的金属氧化物中的氧量减去该金属氧化物中的氧量所得到的值。在由与该金属氧化物相同的元素构成的化学计量组成的金属氧化物可能存在多个的情况下，该金属氧化物的氧缺位度以这些化学计量组成的金属氧化物中具有最高电阻值的1个为基础而进行定义。化学计量组成的金属氧化物与其它组成的金属氧化物相比，具有更稳定且更高的电阻值。

例如，在金属为钽(ta)的情况下，因为基于上述定义的化学计量组成的氧化物是ta2o5，所以可表示为tao2.5。tao2.5的氧缺位度为0％，tao1.5的氧缺位度则为：氧缺位度＝(2.5－1.5)/2.5＝40％。另外，在氧过剩的金属氧化物中，氧缺位度为负值。此外，在本说明书中，只要没有特别说明，则设定氧缺位度包括正值、0、负值而进行说明。

氧缺位度较小的金属氧化物由于更接近于化学计量组成的金属氧化物，因而电阻值较高，氧缺位度较大的金属氧化物由于更接近于金属氧化物的作为构成要素的金属，因而电阻值较低。另外，向氢原子的离解反应由于在第2电极105产生，因而可以说在第2电极105和金属氧化物层104的界面109附近的反应最容易发生。

在此，气体传感器100a在金属氧化物层104的内部，也能够以与第2电极105接触的方式具有氧缺位区域111a。氧缺位区域111a为例如在用于形成开口部110的蚀刻、或者形成第2电极105等时，由金属氧化物层104所受到的蚀刻损伤而产生的氧缺位区域。氧缺位区域111a也可以在第2电极105和金属氧化物层104的界面附近因第2电极105和金属氧化物层104混杂而发生非晶化。氧缺位区域111a在以与含氢气体接触的方式而露出的部分、或者第2电极105和金属氧化物层104的界面109附近形成。

另外，气体传感器100a在金属氧化物层104的内部，也可以具有局部区域111b。局部区域111b可以采用如下的方法来形成：在第1电极103和第2电极105之间施加电压，从而使金属氧化物层104的一部分发生绝缘击穿。被绝缘击穿的部分的金属氧化物层104处于氧局部地缺位、从而使电流容易流过的状态。也就是说，局部区域111b是包含由因绝缘击穿产生的氧缺位构成的微小的导电路径(细丝：filament)的区域。局部区域111b的氧缺位度比局部区域111b的周围(即金属氧化物层104的块状区域)的氧缺位度大。

具有局部区域111b的气体传感器100a当在第1电极103和第2电极105之间施加电压时，金属氧化物层104内的电流在局部区域111b集中地流过。根据该构成，在气体传感器100a中，因局部区域111b的发热而使第2电极105加热，从而向氢原子的离解以及在局部区域111b的金属氧化物的还原反应可以高效地进行。

构成局部区域111b的细丝既可以在气体传感器100a的1个金属氧化物层104仅形成1个部位，也可以在金属氧化物层104中分散多个细丝。细丝的数量例如可以通过ebac(electronbeamabsorbedcurrent)解析来进行确认。

这样一来，气体传感器100a具有当第2电极105与含氢气体接触时，使第1电极103和第2电极105之间的电阻值发生变化的特性。根据该特性，使作为检查对象的气体与气体传感器100a接触时，通过检测第1电极103和第2电极105之间的电阻值的降低，便可以检测气体中含有的含氢气体。

下面就用于获得对氢稳定的反应特性的气体传感器100a的构成的详细情况进行说明。

金属氧化物层104由氧化物构成，该氧化物含有选自以过渡金属为代表的可以取多个氧化状态的金属、和锡、和铝之中的1种金属。该金属氧化物的母体金属也可以是选自钽(ta)、铪(hf)、钛(ti)、锆(zr)、铌(nb)、钨(w)、镍(ni)、铁(fe)、铬(cr)、钴(co)、锰(mn)、钒(v)、铈(ce)、铜(cu)等过渡金属、和锡(sn)、铝(al)之中的至少1种。

金属氧化物层104也可以是氧组成比少于化学计量组成的氧化物的氧缺位型氧化物。化学计量组成的金属氧化物典型的是绝缘体，与此相对照，氧缺位型金属氧化物包含氧缺位且具有半导体的特性。金属氧化物层104中的氧缺位容易成为氧还原反应的活性点。也就是说，容易产生与氢的反应。因此，气体传感器100a可以实现对氢稳定的反应特性。

作为第1电极103和第2电极105的材料，例如可以从pt(铂)、ir(铱)、pd(钯)、ag(银)、ni(镍)、w(钨)、cu(铜)、al(铝)、ta(钽)、ti(钛)、tin(氮化钛)、tan(氮化钽)以及tialn(氮化钛铝)等中加以选择。

具体地说，第2电极105例如采用铂(pt)、铱(ir)、或者钯(pd)、或者含有它们之中的至少1种的合金等、具有由包含氢原子的气体分子离解出氢原子的催化作用的材料来构成。

另外，第1电极103例如也可以采用钨(w)、镍(ni)、钽(ta)、钛(ti)、铝(al)、氮化钽(tan)、氮化钛(tin)等标准电极电位比构成金属氧化物的金属低的材料来构成。标准电极电位表示其值越高，就越难以氧化的特性。

或者第1电极103与第2电极105同样，例如也可以采用铂(pt)、铱(ir)、或者钯(pd)、或者含有它们之中的至少1种的合金等、具有由包含氢原子的气体分子离解出氢原子的催化作用的材料来构成。

另外，作为基板101，例如可以使用硅单晶基板或者半导体基板，但本发明并不局限于此。金属氧化物层104由于能够以较低的基板温度形成，因而也可以在例如树脂材料等上形成。

(实施方式3)

在实施方式3中，就氢检测装置在燃料电池汽车中的适用进行说明。实施方式3的氢检测装置搭载于燃料电池汽车中，监视燃料电池汽车的氢泄漏。

[燃料电池汽车的构成]

图6是表示实施方式3的燃料电池汽车800的构成的一个例子的示意图。

燃料电池汽车800具有客舱810、货舱820、气体罐室830、燃料罐831、氢检测装置832、配管840、燃料电池室850、燃料电池851、氢检测装置852、马达室860、马达861以及电子控制单元870。

燃料罐831设置在气体罐室830内，作为燃料气体，保持着氢气。氢检测装置832检测气体罐室830内的燃料气体泄漏。

燃料电池851具有由多个形成具有燃料极、空气极以及电解质的基本单元的单电池重叠而成的燃料电池堆。燃料电池851设置在燃料电池室850内。燃料罐831内的氢气通过配管840而送入燃料电池室850内的燃料电池851内。通过使该氢气和大气中的氧气在燃料电池851内反应而发电。氢检测装置852检测燃料电池室850内的氢气泄漏。

马达861设置在马达室860内。利用燃料电池851发电所获得的电力而使马达861旋转，由此使燃料电池汽车800行驶。

电子控制单元870进行燃料电池汽车800的综合控制，例如燃料电池851的发电的控制，马达861的转矩控制，驾驶员的转向、加速、制动、换档等各种操作的检测、燃料电池汽车800的速度、加速度的检测等。

[燃料电池汽车中的氢检测工作]

燃料电池汽车800的氢检测装置832、852例如可以使用实施方式1中说明过的氢检测装置1。基于氢检测装置832、852的氢检测采用如下的方法来进行。

电子控制单元870基于检测到的驾驶员的操作和燃料电池汽车800的速度等，将表示燃料电池汽车800的泊车、停车、行驶的各状态的状态信号向氢检测装置832、852供给。在此，燃料电池汽车800的泊车、停车、行驶的各状态是氢检测装置832、852的工作环境的一个例子。

氢检测装置832、852根据用由电子控制单元870供给的状态信号表示的燃料电池汽车800的状态设置不同的关闭时间而间歇地进行氢检测工作。

图7a是表示在氢检测装置832、852中使用的关闭时间表的一个例子的图。

在图7a的例子中，将燃料电池汽车800行驶时的关闭时间设定为t3，将燃料电池汽车800泊车时的关闭时间设定为比t3长的t1。另外，将所述燃料电池汽车停车时的关闭时间设定为比t3长的t2。

由此，在氢气于燃料电池汽车800内实际输送并消耗的行驶状态下，通过用短的关闭时间t3而高频率地监视氢泄漏，便可以更切实地担保安全。另外，在氢气的输送以及消耗完全停止的泊车状态以及大致停止停车状态下，通过用长的关闭时间t1以及t2而使氢泄漏的监视频率下降，便可以一面担保安全一面降低电功耗，从而可以提高氢检测装置832、852的节能性。

图7b是表示在氢检测装置832、852中使用的关闭时间表的另一个例子的图。图7b的关闭时间表与图7a的关闭时间表相比，在根据燃料电池汽车800是在密闭空间泊车还是在开放空间泊车来区別关闭时间这一点上不同。

在此，所谓密闭空间，意味着氢气容易充满的空间，例如也可以包含住宅的内置车库、以及公共设施的室内停车场和塔式泊车设备。所谓开放空间，意味着氢气难以充满的空间，例如也可以包含住宅的简易车库、以及公共设施的室外停车场和屋顶停车场。停车场所是在密闭空间和开放空间之中的哪一个空间，也可以从泊车设备侧由无线信号来通知。

在图7b的例子中，将燃料电池汽车800在密闭空间泊车时的关闭时间设定为比行驶状态下的关闭时间t3长的t1b，将在开放空间泊车时的关闭时间设定为比t1b长的t1a。

由此，根据在停车场所氢泄漏发生时氢充满的容易程度而设定泊车状态下的氢泄漏的监视频率，便可以使安全的担保和节能性的权衡最优化。

(实施方式4)

在实施方式4中，就氢检测装置在输送氢气的管线(以下称为短氢管线)上的适用进行说明。实施方式4的氢检测装置设置在氢管线上，监视氢管线的氢泄漏。

[氢泄漏监视系统的构成]

图8是表示实施方式4的氢泄漏监视系统900的构成的一个例子的示意图。

氢泄漏监视系统900具有复合传感器模块910、通信模块920、网关930、云系统940以及用户终端950。

复合传感器模块910除例如在实施方式1中说明过的氢检测装置1以外，还包含用于检测监视对象(在此为氢管线)的温度、湿度、振动、压力以及水淹之中的至少1个的传感器。复合传感器模块910(特别是复合传感器模块910中包含的氢传感器)配置于输送氢气903的氢输送管902的上方。

通信模块920发送表示基于复合传感器模块910的氢检测结果的检测信号。

网关930由通信模块920接收检测信号，并将接收的检测信号向云系统940转送。

云系统940是将服务器装置用网络连接而成的网络计算机系统，其经由网络而用服务器装置接收检测信号，并用服务器装置汇集基于复合传感器模块910的氢检测结果。

用户终端950提供氢泄漏监视系统900的用户界面。具体地说，采用声音、光、振动等将表示由复合传感器模块910进行过氢检测的警报通知操作人员。

在图8的例子中，氢输送管902埋设于地面901下，复合传感器模块910以及通信模块920设置在设于地面901上的手孔(handhole)904内，但并不局限于该例子。例如，氢输送管902也可以放置在氢相关设施的建筑物内。复合传感器模块910例如也可以配置在氢输送管902的每个接头(未图示)上。

[复合传感器模块的构成]

接着，就复合传感器模块910的构成进行说明。

图9是表示复合传感器模块910的构成的一个例子的示意图。如图9所示，复合传感器模块910是将包含氢传感器的环境传感器911、控制电路913以及电源914容纳在锥形壳体915内而成的。复合传感器模块910也可以进一步具有水淹传感器912作为环境传感器911的一部分。

壳体915通过具有防水性和防尘性的过滤器916而分为第1室917和第2室918。第1室917配置有控制电路913和电源914。采用施加于壳体915表面的涂层材料919和过滤器916，保护第1室917的内部免受水和尘埃的侵害。第2室918配置有环境传感器911。第2室918的内部以至少氢气可以进入的方式与壳体915的外部连通。在复合传感器模块910具有水淹传感器912的情况下，水淹传感器912在第2室918的内部配置于环境传感器911的下方。

环境传感器911至少包含氢传感器，进而也可以包含用于检测设置环境(在此为氢管线)的温度、湿度、振动、压力以及水淹之中的至少1个的传感器。环境传感器911中包含的氢传感器也可以是实施方式1中说明过的氢检测装置1的氢传感器100。水淹传感器912是复合传感器模块910的用于检测水淹的环境传感器911的一个例子。

控制电路913是间歇地驱动环境传感器911(包括氢传感器)的电路，也可以包括实施方式1中说明过的氢检测装置1的传感器控制电路200和微型计算机300。

电源914包括未图示的蓄电池以及电源电路，向整个复合传感器模块910供给工作电力。

[氢泄漏监视系统的氢检测工作]

采用氢泄漏监视系统900中的复合传感器模块910进行的氢检测采用如下的方法来进行。

复合传感器模块910中的控制电路913使用环境传感器911，对温度、湿度、振动以及压力之中的至少1个进行测定，如果测定值在事先规定的管理范围内，则判定为正常状态，如果测定值脱离该管理范围，则判定为注意状态。如果设置了水淹传感器912，而且检测出水淹，则也可以判定为不能进行正确的氢检测的故障状态。

控制电路913根据判定的状态设置不同的关闭时间，从而间歇地进行氢检测工作。

图10是表示在复合传感器模块910中使用的关闭时间表的一个例子的图。

在图10的例子中，将注意状态下的关闭时间设定为t5，将正常状态下的关闭时间设定为比t5长的t4。

由此，对于氢管线的温度、湿度、振动、压力之中的至少1个，在检测出异常值的注意状态下，考虑到氢泄漏的危险度增加，通过提高氢泄漏的监视频率，便可以更切实地担保安全。另外，在没有检测出异常值的正常状态下，通过降低氢泄漏的监视频率，可以一面担保安全，一面使电功耗降低，从而提高复合传感器模块910的节能性。

另外，在检测出水淹的故障状态下，将关闭时间设定为无限大，停止进行氢检测。

由此，在不能继续进行正确的氢检测的情况下，通过将剩余的电力例如挪用作故障状态的通报，便可以提高可靠性。

(其它变形例)

上面以实施方式为基础，就本发明的几个方式的氢检测装置、燃料电池汽车、氢泄漏监视系统、复合传感器模块、氢检测方法以及程序进行了说明，但本发明并不局限于该实施方式。只要不脱离本发明的宗旨，对本实施方式施加本领域技术人员想出的各种变形而成的方式、和将各自实施方式的构成要素组合而构筑的方式也可以包含在本发明的范围内。

(实施方式的概要)

1个方式涉及一种氢检测装置，其具有：氢传感器，其根据氢气的存在而使电阻值产生变动；传感器控制电路，其感测所述氢传感器的电阻值；以及微型计算机，其根据工作环境设置不同的关闭时间而间歇地驱动所述传感器控制电路。

根据这样的构成，可以根据工作环境设置不同的关闭时间而间歇地进行氢检测，也就是说，可以根据工作环境以不同的频率进行氢检测。由此，例如可以得到一种氢检测装置，由于因氢泄漏产生的危险性高的环境与因氢泄漏产生的危险性低的环境相比较，缩短关闭时间而高频率地进行氢检测等工作成为可能，因而可以使安全性的担保和节能性的权衡最优化。

另外，所述氢传感器也可以设定为：其具有第1电极、形成于所述第1电极上且通过与氢原子接触而使电阻值发生变化的金属氧化物层、形成于所述金属氧化物层上的第2电极、以及覆盖所述第1电极、所述金属氧化物层以及所述第2电极的侧面的至少一部分的绝缘膜；在所述金属氧化物层中，所述第1电极和所述金属氧化物层的第1界面、以及所述第2电极和所述金属氧化物层的第2界面之中的至少一方的一部分不被所述绝缘膜覆盖而在检测空间露出。

根据这样的构成，可以得到一种氢传感器，其通过金属氧化物层的基于氢原子的还原反应而产生电阻变化，并以该电阻变化为基础而对氢气进行检测。还原金属氧化物层的氢原子是从检测空间内的氢气离解出出来的，向氢原子的离解在第1界面以及第2界面具有优势地产生。因此，根据第1界面以及第2界面之中的至少一方的一部分在检测空间露出的上述构成，高效地离解出氢原子，使金属氧化物层的还原反应得以进行，因而可以得到一种氢气的检测特性优良的氢传感器。

另外，所述第1电极以及所述第2电极之中的至少与所述金属氧化物层的界面在所述检测空间露出的一方也可以包含具有从所述气体分子离解出所述氢原子的催化作用的材料。

根据这样的构成，氢原子通过所述催化作用而从气体分子中离解出来，离解出的氢原子通过与所述金属氧化物层内的氧原子键合，从而使所述第1电极和所述第2电极之间的电阻值高效地降低。由此，可以得到一种氢气的检测特性优良的氢传感器。

另外，所述第1电极以及所述第2电极之中的至少所述一方含有铂，所述金属氧化物层也可以含有钽氧化物。

根据这样的构成，可以通过铂的催化作用而有效地离解出氢原子，而且作为所述金属氧化物层使用电阻变化特性优良的钽氧化物，因而可以得到一种含氢气体的检测特性优良的氢传感器。

另外，也可以是所述氢检测装置搭载于燃料电池汽车中，所述微型计算机根据所述燃料电池汽车的状态设置不同的关闭时间而间歇地驱动所述传感器控制电路。

根据这样的构成，在将氢检测装置用于监视燃料电池汽车中的氢泄漏时，以与燃料电池汽车的状态相适应的氢泄漏的危险性为基础，能够以最合适的频率进行氢检测，因而可以得到一种可以使安全的担保和节能性的权衡最优化的氢检测装置。

另外，所述微型计算机也可以将所述燃料电池汽车行驶时的关闭时间设定为t3，将所述燃料电池汽车泊车时的关闭时间设定为比t3长的t1。

另外，所述微型计算机也可以将所述燃料电池汽车在密闭空间泊车时的关闭时间设定为比t3长的t1b，将在开放空间泊车时的关闭时间设定为比t1b长的t1a。

另外，所述微型计算机也可以将所述燃料电池汽车行驶时的关闭时间设定为t3，将所述燃料电池汽车停车时的关闭时间设定为比t3长的t2。

根据这些构成，由于可以根据燃料电池汽车的状态而设想氢泄漏的具体的危险性，并以基于该危险性的频率进行氢检测，因而可以使安全的担保和节能性的权衡最优化。

另外，所述氢检测装置也可以设置在输送氢气的管线上，所述微型计算机根据所述管线的状态设置不同的关闭时间而间歇地驱动所述传感器控制电路。

根据这样的构成，在将氢检测装置用于监视管线中的氢泄漏时，以与管线的状态相适应的氢泄漏的危险性为基础，能够以最合适的频率进行氢检测，因而可以得到一种可以使安全的担保和节能性的权衡最优化的氢检测装置。

另外，所述微型计算机也可以对于所述管线的温度、湿度、振动、压力之中的至少1个，将检测出异常时的关闭时间设定为t5，将没有检测出异常时的关闭时间设定为比t5长的t4。

根据该构成，由于可以根据管线的状态而设想氢泄漏的具体的危险性，并以基于该危险性的频率进行氢检测，因而可以使安全的担保和节能性的权衡最优化。

另外，公开的一方式涉及一种燃料电池汽车，其具有客舱、配置有氢气的罐的气体罐室、配置有燃料电池的燃料电池室、以及所述氢检测装置，所述氢检测装置的氢传感器配置于所述气体罐室以及所述燃料电池室之中的至少一方。

根据这样的构成，当于燃料电池汽车中监视氢泄漏时，可以使安全的担保和节能性的权衡最优化。

另外，公开的一方式涉及一种氢泄漏监视系统，其具有所述氢检测装置、与所述氢检测装置连接且发送表示基于所述氢检测装置的氢检测结果的信号的无线模块、以及取得所述信号并将由所述无线信号表示的氢检测结果向用户提示的用户终端，所述氢检测装置的氢传感器配置于氢输送管的上方。

根据这样的构成，当于输送氢气的管线中监视氢泄漏时，可以使安全的担保和节能性的权衡最优化。

另外，公开的一方式涉及一种复合传感器模块，其具有所述氢检测装置、用于检测温度、湿度、振动、压力、水淹之中的至少1个的环境传感器、以及给所述氢检测装置和所述环境传感器供给工作电力的电源，所述微型计算机根据所述环境传感器的检测结果而变更所述氢检测装置的关闭时间。

根据这样的构成，可以得到一种便利性优良的复合模块，其自行检测与氢泄漏的危险性有关的环境主要原因，从而可以决定用于间歇地监视氢泄漏的关闭时间。

另外，公开的一方式涉及一种氢检测方法，其是使用根据氢气的存在而使电阻值发生变动的氢传感器的氢检测方法，其包括：根据工作环境而设定不同的关闭时间，并设计设定的所述关闭时间而间歇地驱动感测所述氢传感器的电阻值的传感器控制电路。

根据这样的方法，可以根据工作环境设置不同的关闭时间而间歇地进行氢检测，也就是说，可以根据工作环境以不同的频率进行氢检测。由此，例如可以得到一种氢检测方法，由于因氢泄漏产生的危险性高的环境与因氢泄漏产生的危险性低的环境相比较，缩短关闭时间而高频率地进行氢检测等工作成为可能，因而可以使安全性的担保和节能性的权衡最优化。

另外，公开的一方式涉及一种程序，其是用于使用根据氢气的存在使电阻值发生变动的氢传感器而进行氢检测的程序，其在微型计算机中执行如下的步骤：根据工作环境而设定不同的关闭时间的步骤，和设计设定的所述关闭时间而间歇地驱动感测所述氢传感器的电阻值的传感器控制电路的步骤。

根据这样的构成，可以得到一种计算机程序，其用于执行可以使安全的担保和节能性的权衡最优化的氢检测方法。

产业上的可利用性

本发明的氢检测装置例如可以广泛应用于以氢管线为代表的、燃料电池汽车、加氢站、氢工厂等氢相关设备。

符号说明：

1氢检测装置

100a气体传感器

100氢传感器

101基板

102绝缘膜

103电极

104金属氧化物层

105电极

106绝缘膜

107通路

108布线导体

109界面

110开口部

111a氧缺位区域

111b局部区域

112气体分子

113氢原子

200传感器控制电路

210电压脉冲发生电路

220开关

240电阻

250放大器

300微型计算机

310关闭时间表

800燃料电池汽车

810客舱

820货舱

830气体罐室

831燃料罐

832氢检测装置

840配管

850燃料电池室

851燃料电池

852氢检测装置

860马达室

861马达

870电子控制单元

900氢泄漏监视系统

901地面

902氢输送管

903氢气

904手孔

910复合传感器模块

911环境传感器

912水淹传感器

913控制电路

914电源

915壳体

916过滤器

917第1室

918第2室

919涂层材料

920通信模块

930网关

940云系统

950用户终端