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ガス濃度測定方法およびその装置

国内特許コード P150012375
整理番号 13946
掲載日 2015年10月16日
出願番号 特願2014-032672
公開番号 特開2015-158403
出願日 平成26年2月24日(2014.2.24)
公開日 平成27年9月3日(2015.9.3)
発明者
  • 平林 勝
  • 荒 邦章
出願人
  • 国立研究開発法人日本原子力研究開発機構
発明の名称 ガス濃度測定方法およびその装置
発明の概要 【課題】瞬時に、気体の種類および濃度を特定することができるガス濃度測定方法を提供する。
【解決手段】超音波によって測定環境のガス濃度並びに温度の測定を行なうガス濃度測定方法であって、測定環境において発信させた超音波の、あらかじめ定められた第一の距離に対する伝播時間を測定することによって前記ガス濃度を特定するガス濃度測定手段と、測定環境において発信させた超音波の、あらかじめ定められた第二の距離に対する伝播時間を測定することによって前記温度を特定する温度測定手段とを有するガス濃度測定方法である。測定対象ガスは水素であり、ガス濃度測定のための超音波と温度測定のための超音波は、発信時に同期を取る/あるいは同一の超音波発信装置とする。
【選択図】 図1
従来技術、競合技術の概要


近年、クリーンエネルギーとして水素利用社会の普及が言われ始め、自動車や家庭用燃料電池などの研究開発や実用化に伴い、水素利用関連技術の実用化研究開発が進められている。水素は、空気中に於いて4%強以上の濃度で爆発することが知られている。水素利用社会を実現するためには水素センサーが不可欠であり、各種水素センサーが研究され、実用化されてきつつある。



従来の水素センサーは、半導体式、接触燃焼式など各種の検出方法が取られているが、応答時間が遅く、また、水素の検出が吸着による場合が多く、検出後の水素除去に時間がかかるなどの欠点があり、瞬時の水素検出には限界があった。



これらの改良技術として、超音波を利用した水素測定技術が、特許文献2、非特許文献1、2に開示されている。



この技術は、音波が気体の種類によって、さらには気体の濃度によって伝搬速度が変化することを利用したもので、超音波を所定の距離間に発信させ、該超音波の発信から受信するまでの時間を測定し、音速を演算することで、超音波が伝播した雰囲気の気体の種類及びその濃度を測定するようにしたものである。



ただ、気体の音速は、温度に非常に敏感であり、気体の温度を瞬時に把握し、その温度による気体の音速を補正しないことには正確な気体の音速を測定できず、ひいては気体の種類ならびに気体の濃度を正確に測定できない状況となっていた。
特に、瞬時に環境温度を測定し、その測定した環境温度を利用した超音波の音速を補正することで、精度のよい気体の種類、ならびに気体の濃度を測定する技術を安価に、かつ簡素に実現することが必要であった。

産業上の利用分野


本発明は、超音波を利用したガス濃度の測定技術に関する。詳細には、超音波のガス中の伝播時間を測定し、該ガス中の超音波の音速を検出すると同時に、環境の温度による音速の補正を行うことによって、当該ガスの濃度を特定する技術に関する。

特許請求の範囲 【請求項1】
超音波によって測定環境のガス濃度並びに温度の測定を行なうガス濃度測定方法であって、
測定環境において発信させた超音波の、あらかじめ定められた第一の距離に対する伝播時間を測定することによって前記ガス濃度を特定するガス濃度測定手段と、
測定環境において発信させた超音波の、あらかじめ定められた第二の距離に対する伝播時間を測定することによって前記温度を特定する温度測定手段と、
を有することを特徴とするガス濃度測定方法。

【請求項2】
前記ガスが水素であり、前記ガス濃度の特定は、測定した伝播時間とあらかじめ定められた水素濃度に対する伝播時間との比較によって特定する、
ことを特徴とする請求項1に記載のガス濃度測定方法。

【請求項3】
前記ガス濃度測定のための超音波と、温度測定のための超音波は、発信時に同期を取る/あるいは同一の超音波発信装置であることを特徴とする請求項1乃至2に記載のガス濃度測定方法。

【請求項4】
超音波によって測定環境のガス濃度並びに温度の測定を行なうガス濃度測定装置であって、
測定環境において発信させた超音波の、あらかじめ定められた第一の距離に対する伝播時間を測定することによって前記ガス濃度を特定するガス濃度測定手段と、
測定環境において発信させた超音波の、あらかじめ定められた第二の距離に対する伝播時間を測定することによって前記温度を特定する温度測定手段と、
を有することを特徴とするガス濃度測定装置。

【請求項5】
前記ガスが水素であり、前記ガス濃度の特定は、測定した伝播時間とあらかじめ定められた水素濃度に対する伝播時間との比較によって特定する、
ことを特徴とする請求項4に記載のガス濃度測定装置。

【請求項6】
前記ガス濃度測定のための超音波と、温度測定のための超音波は、発信時に同期を取る/あるいは同一の超音波発信装置であることを特徴とする請求項4乃至5に記載のガス濃度測定装置。
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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JP2014032672thum.jpg
出願権利状態 公開
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