JPS6166949A - 水素ガス検出器 - Google Patents
水素ガス検出器Info
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- JPS6166949A JPS6166949A JP59189414A JP18941484A JPS6166949A JP S6166949 A JPS6166949 A JP S6166949A JP 59189414 A JP59189414 A JP 59189414A JP 18941484 A JP18941484 A JP 18941484A JP S6166949 A JPS6166949 A JP S6166949A
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
- G01N21/75—Systems in which material is subjected to a chemical reaction, the progress or the result of the reaction being investigated
- G01N21/77—Systems in which material is subjected to a chemical reaction, the progress or the result of the reaction being investigated by observing the effect on a chemical indicator
- G01N21/7703—Systems in which material is subjected to a chemical reaction, the progress or the result of the reaction being investigated by observing the effect on a chemical indicator using reagent-clad optical fibres or optical waveguides
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
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Description
【発明の詳細な説明】
（技術分野）
本発明は、光学的に水素ガス量を測定する水素ガス検出
器に関する。
器に関する。
（従来技術とその欠点）
水素ガスの検出は種々の分野で必要とされており、例え
ば高速増殖炉に使用される液体ナトリウム冷却プラント
においてはナトリウム蒸気発生器に小量の水分が漏洩し
た場合、水とナトリウムは激しく反応し極めて危険な状
態となるが、この際予め反応の初期に水とナトリウムの
反応により発生する水素ガスを検出すわば大事故を未然
に防止することができる。捷だ、金属が腐食環境におか
れた時、その金属は腐食と同時に金属中に溶解すろ水素
原子ＶＣより脆化することが知られているが、この水素
脆ｒ＋の程度は金属に溶解している水素址を測定するこ
とによって知ることができ、これにより水素脆性に基く
破壊事故の予知と防止とを図ることができる。さらに、
光ファイバの製造等石英ガラス加Ｔでは酸水素炎を使う
ことが多いが、この場合も水素ガス漏洩事故を防止する
には水素ガスの検出が必要となる。
ば高速増殖炉に使用される液体ナトリウム冷却プラント
においてはナトリウム蒸気発生器に小量の水分が漏洩し
た場合、水とナトリウムは激しく反応し極めて危険な状
態となるが、この際予め反応の初期に水とナトリウムの
反応により発生する水素ガスを検出すわば大事故を未然
に防止することができる。捷だ、金属が腐食環境におか
れた時、その金属は腐食と同時に金属中に溶解すろ水素
原子ＶＣより脆化することが知られているが、この水素
脆ｒ＋の程度は金属に溶解している水素址を測定するこ
とによって知ることができ、これにより水素脆性に基く
破壊事故の予知と防止とを図ることができる。さらに、
光ファイバの製造等石英ガラス加Ｔでは酸水素炎を使う
ことが多いが、この場合も水素ガス漏洩事故を防止する
には水素ガスの検出が必要となる。
従来、これらの水素ガスを検出する方法としては、ガス
クロマトグラフィな用いる方法、ニッケル拡散膜を使用
して拡散水素ガスを圧力変化から測定する方法、水素検
出用電解液の電気伝導度を測定する方法などがあるが、
この中ガスクロマトグラフィを用いる方法とニッケル拡
散膜を使用する方法はそ」１ぞれ寸法長大なカラムおよ
び真空ポンプ等の機械的可動部品を必要とするため設備
が犬がかりとなるばかりではなく高温雰囲気或は溶液中
など測定状況による使用−ヒの制限が大きく、−また電
解液を用いる方法も液中の溶存酸素量によって感度が変
化すること、水分が蒸発するため補給が必要であること
、および電解液には腐食性のものが多いなどの理由から
使用条件が著しく制限されるという欠点を有する。
クロマトグラフィな用いる方法、ニッケル拡散膜を使用
して拡散水素ガスを圧力変化から測定する方法、水素検
出用電解液の電気伝導度を測定する方法などがあるが、
この中ガスクロマトグラフィを用いる方法とニッケル拡
散膜を使用する方法はそ」１ぞれ寸法長大なカラムおよ
び真空ポンプ等の機械的可動部品を必要とするため設備
が犬がかりとなるばかりではなく高温雰囲気或は溶液中
など測定状況による使用−ヒの制限が大きく、−また電
解液を用いる方法も液中の溶存酸素量によって感度が変
化すること、水分が蒸発するため補給が必要であること
、および電解液には腐食性のものが多いなどの理由から
使用条件が著しく制限されるという欠点を有する。
（発明の構成）
本発明は上記従来の欠点を除去すべくなされたものであ
って、このため本発明による水素ガス検出器は、一定波
長の光源と、該光源からの光を導かれる石英系光ファイ
バよりなるセンサ部と、該センサ部を通過する光の伝送
損失量を測定する計測手段とからなり、水素ガス量捷た
は濃度を光ファイバを用いて光学的に測定可能としたこ
とを特徴とする。
って、このため本発明による水素ガス検出器は、一定波
長の光源と、該光源からの光を導かれる石英系光ファイ
バよりなるセンサ部と、該センサ部を通過する光の伝送
損失量を測定する計測手段とからなり、水素ガス量捷た
は濃度を光ファイバを用いて光学的に測定可能としたこ
とを特徴とする。
（発明の原理および作用）
従来、石英ガラスはｌ−１２に対する透過率が金属など
に比べてかなり大きいことが知られている。
に比べてかなり大きいことが知られている。
今、コアおよびクラッドが石英ガラスよりなる光ファイ
バを１−１ 、、雰囲気中に置くと、１１２は徐々に光
フアイバ中に浸透し、１１２分子は赤外活性となり光フ
ァイバの伝送損失を増加させる。そこで石英ガラスより
なる光ファイバなセンサ部として用い、その伝送損失督
増加量を測定することにより１１□ガス鼠捷たは濃度を
求めることができる。
バを１−１ 、、雰囲気中に置くと、１１２は徐々に光
フアイバ中に浸透し、１１２分子は赤外活性となり光フ
ァイバの伝送損失を増加させる。そこで石英ガラスより
なる光ファイバなセンサ部として用い、その伝送損失督
増加量を測定することにより１１□ガス鼠捷たは濃度を
求めることができる。
上記伝送損失の増加は、コアが１００％５ｉｎ２ガラス
である場合は波長１．２４μｍ付近に吸収ピークをもつ
１１□分子の吸収損失の増加であり、この吸収ピークは
外部の１１□分圧を下げるとファイバ内部のＩｔ２は可
逆的に外部へ拡散するので、その都度の外部１１２分圧
に応じて増減する。捷た、コアがｑｅ０２を含む場合は
波長１．４μｍ付近に吸収ピークをもつＧｅ０ＩＩの吸
収損失の増加であり、この吸収ピークの増加は外部のＩ
−１２分圧を下げても減少しない非可逆的特性を示す。
である場合は波長１．２４μｍ付近に吸収ピークをもつ
１１□分子の吸収損失の増加であり、この吸収ピークは
外部の１１□分圧を下げるとファイバ内部のＩｔ２は可
逆的に外部へ拡散するので、その都度の外部１１２分圧
に応じて増減する。捷た、コアがｑｅ０２を含む場合は
波長１．４μｍ付近に吸収ピークをもつＧｅ０ＩＩの吸
収損失の増加であり、この吸収ピークの増加は外部のＩ
−１２分圧を下げても減少しない非可逆的特性を示す。
この非可逆性の（’、ｅａｒｌの吸収ピークは、Ｐ２Ｏ
，の添加やファイバの温度を上列させることによりＩ−
１、に対する感度が増加し、また１１２分圧の０．４乗
に比例して吸収ピークが増加することがわかった。
，の添加やファイバの温度を上列させることによりＩ−
１、に対する感度が増加し、また１１２分圧の０．４乗
に比例して吸収ピークが増加することがわかった。
（実施例）
次に添附図に清って本発明の実施例につき説明する。第
１図は本発明による水素ガス検出器の一構成例を示すも
ので、発光ダイオード等の光源１からの光はハーフミラ
−乙により測定光と参照光とに分離され、測定光はセン
サ部を構成する光フアイバ５中を伝搬した後受光器７に
て光電変換され、一方参照光は光源出力モニター用の受
光器９にて光電変換され、これら両受光器７．９の出力
をコンピータ１１にて比較することにより光ファイバ５
の伝送損失が求められる。この光ファイバ５をＨ，雰囲
気に置くと、上述したように該光ファイバのコアガラス
の種類に応じて伝送損失が可逆的または非可逆的に増加
し、該増加量を求めることによりＩ−１２濃度を測定す
ることができる。
１図は本発明による水素ガス検出器の一構成例を示すも
ので、発光ダイオード等の光源１からの光はハーフミラ
−乙により測定光と参照光とに分離され、測定光はセン
サ部を構成する光フアイバ５中を伝搬した後受光器７に
て光電変換され、一方参照光は光源出力モニター用の受
光器９にて光電変換され、これら両受光器７．９の出力
をコンピータ１１にて比較することにより光ファイバ５
の伝送損失が求められる。この光ファイバ５をＨ，雰囲
気に置くと、上述したように該光ファイバのコアガラス
の種類に応じて伝送損失が可逆的または非可逆的に増加
し、該増加量を求めることによりＩ−１２濃度を測定す
ることができる。
検出器を高感度とするには、図示のように光ファイバ５
をボビン１３に巻いて作用長を大きくすることが望まし
く、また光ファイバにヒータ１５を組込んで反応を加速
させることが好捷しい。さらにセンサ部となる光ファイ
バに予めγ線や紫外線を照射して内部欠陥を増大させる
ことによっても高感度とすることができる。
をボビン１３に巻いて作用長を大きくすることが望まし
く、また光ファイバにヒータ１５を組込んで反応を加速
させることが好捷しい。さらにセンサ部となる光ファイ
バに予めγ線や紫外線を照射して内部欠陥を増大させる
ことによっても高感度とすることができる。
本発明の実験結果によれば、Ｑｅ０２１０重量％、Ｐ２
Ｏ，１０重量％を含んだＳｉＯ□ガラスをコアとする光
ファイバ５を５００Ｍボビン１３に巻き、該光ファイバ
をヒーター１５により約２００ ’Ｃに加熱腰光源１と
して波長１４μｍＯＬ Ｅ ’Ｄを使用し、ｌ二記光フ
ァイバ５を１ ｐｔＩＬＩのＩＩ２分圧雰囲気内に設置
したところ毎分０．１ ｄ Ｂ／ｉの損失増加星が観測
された。斗た、予め紫外線ランプ照射部を１０ｍ／分の
速度て通過させた上記実験例に用いた光ファイバと同−
電光ファイバをセンサ部として用い、上記実験例と同一
条件にて測定ｌ−だところ毎分０７（ｌ １（／Ａｉ
の損失増加が観測された。さらに、５ｉ０２１００％
のガラスヲコアとする光ファイバ５を１ｋｌホヒン１３
に巻き、該光ファイバをヒーター１５＆こより約２００
℃に加熱し、光源１として波長１．２４ μｍのＬ Ｅ
Ｄを使用し、上記光ファイバ５を１％のＩＩ２雰囲気内
に設置したところ約１５分後に１ ｄｌｒ／８ｃＩｎ
の損失増加計が観測され、捷たこの損失はＩＩ２濃度
の減少により減少した。
Ｏ，１０重量％を含んだＳｉＯ□ガラスをコアとする光
ファイバ５を５００Ｍボビン１３に巻き、該光ファイバ
をヒーター１５により約２００ ’Ｃに加熱腰光源１と
して波長１４μｍＯＬ Ｅ ’Ｄを使用し、ｌ二記光フ
ァイバ５を１ ｐｔＩＬＩのＩＩ２分圧雰囲気内に設置
したところ毎分０．１ ｄ Ｂ／ｉの損失増加星が観測
された。斗た、予め紫外線ランプ照射部を１０ｍ／分の
速度て通過させた上記実験例に用いた光ファイバと同−
電光ファイバをセンサ部として用い、上記実験例と同一
条件にて測定ｌ−だところ毎分０７（ｌ １（／Ａｉ
の損失増加が観測された。さらに、５ｉ０２１００％
のガラスヲコアとする光ファイバ５を１ｋｌホヒン１３
に巻き、該光ファイバをヒーター１５＆こより約２００
℃に加熱し、光源１として波長１．２４ μｍのＬ Ｅ
Ｄを使用し、上記光ファイバ５を１％のＩＩ２雰囲気内
に設置したところ約１５分後に１ ｄｌｒ／８ｃＩｎ
の損失増加計が観測され、捷たこの損失はＩＩ２濃度
の減少により減少した。
（発明の効果）
以上のように、本発明によれば水素ガス濃度を検出する
に光ファイバを用いて光学的に検出できるようにしたの
で、センサ部全体の構造を極めて簡単かつ小型軽量とす
ることができ、測定状況による使用の制限を大ｌ〕に緩
和することができろ。、とくに、センサ部となる光ファ
イバは可撓ｎおよび耐火、耐水、耐腐食性に優れている
ので広範な領域および測定環境において水素ガス濃度検
出が可能である。
に光ファイバを用いて光学的に検出できるようにしたの
で、センサ部全体の構造を極めて簡単かつ小型軽量とす
ることができ、測定状況による使用の制限を大ｌ〕に緩
和することができろ。、とくに、センサ部となる光ファ
イバは可撓ｎおよび耐火、耐水、耐腐食性に優れている
ので広範な領域および測定環境において水素ガス濃度検
出が可能である。
なお、本発明はセンサ部に使用する光ファイバのコアの
ガラス成分を選択することにより可逆的又は非可逆的セ
ンサとして使用できることは勿論のこと、センサ部とな
る光ファイバのコアのガラス成分および又は加熱温度を
適当に選択することにより水素ガス濃度の言１測範囲を
変えることができるばかりではなく、これら計測範囲の
異なる複数の検出器を組み合わせて広範なｉ−１測範囲
をカバーできる複合検出器としても使用可能である。
ガラス成分を選択することにより可逆的又は非可逆的セ
ンサとして使用できることは勿論のこと、センサ部とな
る光ファイバのコアのガラス成分および又は加熱温度を
適当に選択することにより水素ガス濃度の言１測範囲を
変えることができるばかりではなく、これら計測範囲の
異なる複数の検出器を組み合わせて広範なｉ−１測範囲
をカバーできる複合検出器としても使用可能である。
第１図は本発明による水素ガス検出器の構成例を示す図
である。 １：光 源 ５：光ファイバ ７．９：受光器 １１：コンピュータ １５：ヒータ 特許用Ｅ 住友電気工業株式会社 ｊ 光源 ５ ブー フ７４Ｊ＼゛ ７．９ 受光器 １１ コンピュータ ）５ ヒータ
である。 １：光 源 ５：光ファイバ ７．９：受光器 １１：コンピュータ １５：ヒータ 特許用Ｅ 住友電気工業株式会社 ｊ 光源 ５ ブー フ７４Ｊ＼゛ ７．９ 受光器 １１ コンピュータ ）５ ヒータ
Claims (6)
- （１）一定波長の光源と、該光源より光を導かれる石英
系光ファイバよりなるセンサ部と、該センサ部を通過す
る光の伝送損失量を測定する計測手段とからなる水素ガ
ス検出器。 - （２）前記光ファイバのコアがＳｉＯ＿２１００％のガ
ラスよりなり、前記光源が波長１．２４μｍ付近のＬＥ
Ｄよりなる特許請求の範囲第１項の水素ガス検出器。 - （３）前記光ファイバのコアがＧｅＯ＿２を含むＳｉＯ
＿２ガラスよりなり、前記光源が波長１．４μｍ付近の
ＬＥＤよりなる特許請求の範囲第１項の水素ガス検出器
。 - （４）前期光ファイバのコアがＧｅＯ＿２とＰ＿２Ｏ＿
５とを含むＳｉＯ＿２ガラスよりなり、前記光源が波長
１．４μｍ付近のＬＥＤよりなる特許請求の範囲第１項
の水素ガス検出器。 - （５）前記センサ部に加熱機構を含む特許請求の範囲第
２項乃至第４項のいずれかによる水素ガス検出器。 - （６）前記光ファイバとして予めγ線或は紫外線を照射
した光ファイバを用いる特許請求の範囲第２項乃至第５
項のいずれかによる水素ガス検出器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59189414A JPS6166949A (ja) | 1984-09-10 | 1984-09-10 | 水素ガス検出器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59189414A JPS6166949A (ja) | 1984-09-10 | 1984-09-10 | 水素ガス検出器 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6166949A true JPS6166949A (ja) | 1986-04-05 |
Family
ID=16240865
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59189414A Pending JPS6166949A (ja) | 1984-09-10 | 1984-09-10 | 水素ガス検出器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6166949A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH06109634A (ja) * | 1992-09-29 | 1994-04-22 | Central Res Inst Of Electric Power Ind | 水素検出器 |
| WO2003056313A1 (en) * | 2001-12-27 | 2003-07-10 | Optoplan As | Sensor system and method |
| EP2584340A1 (en) * | 2011-10-20 | 2013-04-24 | Draka Comteq BV | Hydrogen sensing fiber and hydrogen sensor |
-
1984
- 1984-09-10 JP JP59189414A patent/JPS6166949A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH06109634A (ja) * | 1992-09-29 | 1994-04-22 | Central Res Inst Of Electric Power Ind | 水素検出器 |
| WO2003056313A1 (en) * | 2001-12-27 | 2003-07-10 | Optoplan As | Sensor system and method |
| EP2584340A1 (en) * | 2011-10-20 | 2013-04-24 | Draka Comteq BV | Hydrogen sensing fiber and hydrogen sensor |
| CN103063658A (zh) * | 2011-10-20 | 2013-04-24 | 德雷卡通信技术公司 | 氢传感光纤和氢传感器 |
| US9322969B2 (en) | 2011-10-20 | 2016-04-26 | Draka Comteq, B.V. | Hydrogen-sensing optical fiber hydrogen-passivated to prevent irreversible reactions with hydrogen and hydrogen-induced attenuation losses |
| CN103063658B (zh) * | 2011-10-20 | 2017-07-07 | 德雷卡通信技术公司 | 氢传感光纤和氢传感器 |
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