Druck｜水素対応 高精度圧力センサーRPS/DPS8000H・UNIK5000Hシリーズ

製品概要

水素ステーション、燃料電池車（FCV）、水素製造・供給インフラおよび試験装置の設計技術者が直面する「水素脆化」や「水素透過によるセンサードリフト」の課題を解決する、Druck製の水素環境特化型圧力センサーです。独自のTERPS（トレンチエッチング振動式シリコン）技術と最適化された水素バリアコーティングにより、業界最高水準の精度（最大±0.01% FS）と極めて優れた長期安定性を実現します。研究開発から実機搭載・プラント監視まで、過酷な水素環境下で信頼性の高い長期連続測定を可能にします。

基本情報

• メーカー：Druck 【クレーンジャパン株式会社(旧ベーカーヒューズ / 旧GEセンシング)】
• 製品カテゴリ：水素用圧力センサー
• シリーズ名：
  • 超高精度：RPS/DPS8000H シリーズ（シリコン振動式）
  • 高精度　：UNIK5000H シリーズ（シリコン・ピエゾ抵抗式）
• 接液部材質：SUS316L＋金（ゴールド）　※水素バリアコーティング
• 主な適合規格・認証：EC79、UN ECE R134、ATEX / IECEx / UKEX防爆（本質安全防爆等）、CE、RoHS

製品仕様

• 卓越した測定精度：
  • RPS/DPS8000H：最高±0.01% FS（温度補償範囲内での非直線性・ヒステリシス・繰り返し性・温度影響を含む総合精度）
  • UNIK5000H：最高±0.04% FS BSL（Premiumグレード）
• 極めて高い長期安定性：
  • RPS/DPS8000H：±0.01% FS/年（±100 ppm FS/年）
  • UNIK5000H：標準±0.05% FS/年（最大±0.1% FS/年）
• 圧力測定レンジ(FS)：
  • RPS/DPS8000H：100 kPa 〜 20 MPa（絶対圧、最低校正圧力 3.5 kPa a）
  • UNIK5000H：70 kPa 〜 70 MPa（ゲージ圧、絶対圧、シールドゲージ圧）
• 広い動作・補償温度範囲：
  • RPS/DPS8000H：-40℃〜+125℃（TTL/CAN Bus出力時）
  • UNIK5000H：-55℃〜+125℃（コネクタ・出力仕様による）
• 豊富な出力インターフェース：
  • デジタル出力：RS-485、RS-232、CAN Bus、USB 2.0
  • 周波数・ダイオード電圧出力：TTLパルス（25 kHz公称）＋温度ダイオード出力
  • アナログ出力（UNIK5000H）：4-20 mA、0-5 V、0-10 V、5-4.5 V レシオメトリック、mV出力
• 高い耐圧・安全性設計：
  • 耐圧（過負荷）：最大5倍〜4倍 FS
  • 破壊耐圧（Containment）：最大20 MPa 〜 120 MPa
• 優れた耐環境・耐ノイズ性能：
  • 耐振動性：BS EN 60068-2-6準拠 最大20 G（サイン）、耐衝撃性：20 G（11 ms）
  • EMC指令：EN 61000-6-1/2/3/4、EN 61326-1/2-3（軽工業・重工業環境適合）

●製品ラインアップ表

主な特長

特長1: 水素脆化と水素透過を防ぐ最適化されたバリアコーティングとSUS316L構造

水素ガス環境下での圧力測定では、分子径の極めて小さい水素が金属組織内に拡散侵入して破壊を招く「水素脆化」と、ダイアフラムを透過して内部充填オイルや電子部品を劣化・ドリフトさせる「水素透過（Permeation）」が最大の技術的課題です。Druckの水素用センサーは、接液部ダイアフラム材料に耐脆化特性に優れたSUS316Lを採用し、さらに表面に最適化された金（ゴールド）バリアコーティングを施しています。これにより、不純物の影響を受けずに水素の侵入・透過を極限まで遮断し、金属組織の脆化破損とゼロ点ドリフトを恒久的に防ぎます。

利点: 水素ステーションの充填ラインや燃料電池供給配管など、高圧水素に常時晒される環境でも経年劣化による突発的な測定不能や定期交換頻度を激減させ、保全コストの削減と設備の稼働信頼性を飛躍的に高めます。

特長2: 独自開発TERPS技術による業界最高峰の超高精度（±0.01% FS）と長期安定性

RPS/DPS8000Hシリーズには、半導体微細加工技術によるトレンチエッチング振動式シリコン共振センサー「TERPS（Trench Etched Resonant Pressure Sensor）」が搭載されています。従来のピエゾ抵抗式や静電容量式とは異なり、圧力変化を共振素子の機械的共振周波数の変化として高分解能で直接検出します。完全隔離されたメタルダイアフラム構造と連動することで、温度変化誤差を統合した全温度補償範囲（-40℃〜+125℃）において±0.01% FSという卓越した総合精度と、年間±0.01% FS（100 ppm）未満という極めて高い長期安定性を達成しています。

利点: 水素流量計測・計量器（ディスペンサー）の検定基準や圧力校正標準器、ラボ用試験設備において、従来は大型の卓上校正器を必要としていた現場へコンパクトに組み込むことができ、システム全体の高精度化と校正インターバルの大幅な延長を実現します。

特長3: デジタルからアナログまで網羅する多彩な出力形式とセミカスタム対応

多種多様なシステム要求に応えるため、幅広い電気的・機械的インターフェースを標準ラインアップしています。デジタル通信対応のDPS8000Hでは、産業用バスの主流であるRS-485、RS-232、車載・試験装置向けのCAN Bus、PC直結が可能なUSB 2.0を網羅。高速演算や組み込み用途には、生データを高速出力するRPS8000H（周波数＆ダイオード温度出力）が対応します。また、既存計装設備やPLC制御システム向けには、UNIK5000Hシリーズによる4-20 mAや0-10 V、0.5-4.5 Vなどのアナログ出力も自由に選択可能です。圧力ポート（Gねじ、NPT、VCR、Autoclave等）や電気コネクタ（MIL-C、M12、ケーブル直出し等）も豊富なモジュラー設計から選択できます。

利点: プラント計装、車載テストベンチ、ポータブル診断機器など、既存の制御アーキテクチャを変更することなくそのまま導入可能。新規基板の開発工数や信号変換器の追加コストを大幅に抑制できます。

特長4: 水素燃料電池車・国際規格（EC79 / UN ECE R134）に準拠した堅牢な安全設計

水素設備におけるセンサーの選定では、過酷な温度変化や振動に耐えるだけでなく、安全基準・防爆規格への適合が必須となります。本シリーズは、水素燃料電池車両の安全要件を定めた欧州規則EC79および国連協定規則UN ECE R134の要件を満たす設計となっており、最大1,200 bar（UNIK5000H高圧レンジ）に達する高い圧力格納（Containment）性能を備えています。さらに、可燃性ガス雰囲気下で使用可能なATEX / IECEx等の本質安全防爆認証（Ex ia）や耐圧防爆仕様に対応しており、万が一の過大圧力発生時にもガス漏出を食い止める堅牢な安全構造を提供します。

利点: FCV車載システムや高圧水素ディスペンサー、水素ステーション圧縮機など、厳格な法規制や防爆認可が求められるアプリケーションにおいて、認証取得プロセスの円滑化とプラント全体の安全設計の簡素化に貢献します。

アプリケーション例

高圧から微圧、インフラから研究開発まで、Druckの水素用圧力センサーはバリューチェーンの各所でエンジニアの課題を解決しています。

• 水素ステーション（充填機・プレクーリング・蓄圧器管理）:
  • 提供価値: 70〜100 MPa（700〜1,000 bar）級の超高圧充填ラインや、-40℃まで冷却されるプレクーリング系統において、UNIK5000Hが活躍します。急速な温度変化に対する優れた温度特性と、最大700 bar対応の高圧耐量、UN ECE R134準拠の信頼性により、安全かつスピーディなディスペンサー制御を実現します。
• 水電解水素製造装置（PEM型・アルカリ型水電解スタック）:
  • 提供価値: 酸素側と水素側の差圧バランス管理や、スタック出口の圧力制御に最適です。UNIK5000Hの低圧レンジ（700 mbar〜）と高過圧耐性により、起動・停止時の圧力サージからセンサーを保護しつつ、安定したプラント連続運転を担保します。
• 燃料電池システム（FCEV、FCバス、定置型FCコージェネ）の開発・評価:
  • 提供価値: スタックのアノード側供給圧力の精密モニタリングや配管圧力損失の計測において、RPS/DPS8000Hの±0.01% FSという超高精度が真価を発揮します。CAN BusやUSB出力を介してテストベンチのデータ収集システムへ直接デジタル入力でき、微小な圧力脈動や効率変化を正確に捉えられます。
• 水素貯蔵タンク・輸送ローリー・長距離パイプライン監視:
  • 提供価値: 充填・輸送中の微小リーク検出には、極めて高い分解能と長期安定性が要求されます。DPS8000HをRS-485マルチドロップネットワークで配管網に配置することで、再校正なしで長期間にわたりわずかな圧力降下を検知し、インフラの安全稼働に寄与します。

よくある質問（FAQ）

Q. RPS/DPS8000シリーズとUNIK5000Hの主な違いは何ですか？用途に応じてどう使い分ければよいですか？

A. 採用している計測技術と、測定対象・プロセス目的に応じて以下のように使い分けることができます。

• RPS/DPS8000シリーズ（シリコン共振式）: TERPS（Trench Etched Resonant Pressure Sensor）技術を採用し、最高±0.01%FSという超高精度と長期間の優れた安定性を実現しています。試験評価、校正用の標準器（リファレンス）、大気圧計測、航空宇宙など「極めて高い精度・安定性」が必要な用途に最適です。
  UNIK5000Hシリーズ（水素用高精度ピエゾ抵抗式）: 水素透過や水素脆化（ぜいか）を抑える特殊材料・構造を採用した水素環境専用モデルです。水素ステーション、燃料電池（FCV/FCスタック）、水電解装置など「水素ラインでの安全・高精度な計測」に最適です。

Q. RPS/DPS8000で採用されている「TERPS技術」とは何ですか？どのようなメリットがありますか？

A. TERPS（Trench Etched Resonant Pressure Sensor）は、シリコンのエッチング技術を用いて作られた共振構造の圧力センサー技術です。従来のシリコン・ピエゾ抵抗式に比べて約10倍の精度および長期安定性を備えています。

• 超高精度: 最高±0.01% FS（温度特性・非直線性・ヒステリシス・繰り返し性を含む）
• 優れた長期安定性: ±0.01% FS/年（±100 ppm FS/年）の低いドリフト率で、校正周期の延長と維持管理コスト削減に貢献
• 広範囲での温度補正: –40℃〜+125℃の広い動作温度範囲で高精度を保持

Q. RPS8000とDPS8000の違いは何ですか？

A. 出力信号とインターフェースの違いです。

• RPS8000: 周波数出力（TTL）＋ダイオード温度出力タイプ。応答速度が速く（<25ms）、お客様の基板やシステムに組み込んで高速データ処理を行う場合に適しています。
• DPS8000: デジタル通信（RS-232、RS-485、USB 2.0等）タイプ。内部で演算補正された圧力・温度データをデジタル出力するため、PCやPLCへ直接接続して即座に正確なデータを取り込めます。

Q. 主にどのような分野・用途で採用されていますか？

A. 精度と長期的な信頼性が強く求められる以下の用途で豊富な採用実績があります。

• 自動車・航空宇宙・精密機械の試験評価ベンチおよびデータロガー
• 気象観測機器・高精度な大気圧計測
• 社内標準器（マスターセンサー）・校正装置用のリファレンス
• 海洋調査・深海環境の圧力モニタリング

Q. なぜ一般的な圧力センサーではなく「UNIK5000H」を水素計測に使用する必要があるのですか？

A. 水素は分子が極めて小さいため、一般的なステンレス鋼ダイアフラムを透過したり、金属組織に侵入して金属を脆く崩れやすくする「水素脆化」を起こす危険性があります。
UNIK5000Hは、信頼性の高いUNIK5000プラットフォームをベースに水素透過および脆化を効果的に抑制する特殊材料・被膜処理を施しており、長期間にわたる水素漏れやダイアフラム破壊のリスクを防止します。

Q. UNIK5000Hの測定範囲や精度、仕様について教えてください。

A. 柔軟な仕様構成が可能です。

• 圧力レンジ: 負圧〜70 MPaまで対応（任意指定が可能）
• 最高精度: ±0.04% FS（高精度仕様）
• 長期安定性: ±0.05% FS / 年（typical）
• 出力タイプ: 電流（4-20mA）、電圧（0-5V, 0-10V等）、mV出力など

Q. どのような水素関連アプリケーションで使用されていますか？

A. 水素エネルギー社会の様々なフェーズで利用されています。

• 水素ステーション（ディスペンサー、圧縮機、蓄圧機周りの制御）
• 燃料電池システム（FCV、FCバス、建設機械、ドローン、定置型燃料電池スタック）
• 水電解装置（グリーン水素製造設備）
• 水素輸送・配管設備および試験研究用ベンチ

Q. 圧力継手（プロセス接続）や電気コネクタの変更、各種オプション対応は可能ですか？

A. はい、モジュール構造を採用しているため幅広く対応可能です。
NPT、Gねじ、UNFなどの圧力ポート、M12コネクタ、DINコネクタ、直出しケーブル等の電気接続、防爆適合規格（Ex）の指定など、設置環境や接続先機器に合わせてカスタム構成が可能です。

Q. 1本からの試作購入や、評価用での注文はできますか？

A. はい、1本からのご注文が可能です。開発評価や試作用途、既存ラインのリプレースなど、小ロットの導入から量産移行までサポートいたします。

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