(57)【要約】【課題】ガス導入口付近で放電された静電気が検出素子に到達して、検出素子の内部配線が断線してしまい、ガス検出器に故障が発生する。【解決手段】ガス検出器は、検出素子と、回路基板と、ガス導入口を備える収容ケースと、ガス導入口を覆う金属体と、を備える。検出素子は、金属体の下方に配置されている。ガス検出器は、更に、回路基板の接地配線に電気的に接続された導電性の検出素子溶断防止材を備える。検出素子溶断防止材は、金属体と検出素子溶断防止材との間の最短距離が、金属体と検出素子との間の最短距離よりも小さな位置に配置されている。【選択図】図１
2015148540.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
可燃性の被検出ガスを検出する検出素子と、前記検出素子と電気的に接続された回路基板と、前記被検出ガスを導入するガス導入口を有するとともに前記検出素子及び前記回路基板を内部に収容する収容ケースと、前記ガス導入口に配置され前記被検出ガスを通過させる複数のガス流通部を有する金属体と、を備え、前記検出素子が前記金属体の下方に配置されたガス検出器であって、
前記回路基板の接地配線に電気的に接続された導電性の検出素子溶断防止材を備え、
前記検出素子溶断防止材は、前記金属体と前記検出素子溶断防止材との間の最短距離が、前記金属体と前記検出素子との間の最短距離よりも小さな位置に配置されている、ことを特徴とするガス検出器。
【請求項２】
請求項１に記載のガス検出器であって、
前記検出素子溶断防止材は、前記被検出ガスを通過させる通気部を有し、前記検出素子を覆うように配置されている、ことを特徴とするガス検出器。
【請求項３】
請求項１又は２に記載のガス検出器であって、
前記検出素子は、前記回路基板の上に固定された台座の上に設置されており、
前記検出素子溶断防止材は、前記台座に固定されている、ことを特徴とするガス検出器。
【請求項４】
請求項３に記載のガス検出器であって、
前記台座は、絶縁性であり、前記回路基板の前記接地配線に電気的に接続された接地用電極パッドを備え、
前記検出素子溶断防止材は、前記接地用電極パッドに電気的に接続されている、ことを特徴とするガス検出器。
【請求項５】
請求項１から請求項４のいずれか一項に記載のガス検出器であって、
前記金属体は、板状であるとともに外部に露出しており、
前記検出素子は、前記板状の金属体の主面の下方に配置されている、ことを特徴とするガス検出器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被検出ガスを検出するための技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、角管状の固定部と、固定部の内側に配置された被検出ガスを検出する機能を有する検出素子と、固定部の上部に取り付けられた通気孔を有する遮断用蓋部と、を備えるガス検出器が知られている（例えば、特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第３３８７２７４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
検出素子は、自身の温度変化により抵抗値が変化する発熱抵抗体（ガス検出部）を備えており、発熱抵抗体は予め設定された目標温度に対応する抵抗値となるように通電制御さされている。通電により生じる発熱抵抗体の熱は被検出ガスに伝導するが、被検出ガスの熱伝導率は被検出ガスに含まれる可燃性ガス濃度によって変化する。被検出ガスの熱伝導率が変化した場合、一定温度に制御される発熱抵抗体の端子間電圧が変化するため、その変化量に基づいて被検出ガス濃度を検出することができる。
【０００５】
ガス検出器は、静電気がガス検出器に放電された場合でも、故障することなく精度よくガス濃度を検出することが望ましい。しかしながら、ガス検出器のガス導入口の下方に検出素子を配置した構成を採用した場合に、ガス導入口付近で放電された静電気が検出素子に到達して、検出素子の内部配線（例えば抵抗体）が断線してしまい、ガス検出器に故障が発生する可能性があった。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、上述の課題を解決するためになされたものであり、以下の形態又は適用例として実現することが可能である。
【０００７】
（１）本発明の一形態によれば、可燃性の被検出ガスを検出する検出素子と、前記検出素子と電気的に接続された回路基板と、前記被検出ガスを導入するガス導入口を有するとともに前記検出素子及び前記回路基板を内部に収容する収容ケースと、前記ガス導入口に配置され前記被検出ガスを通過させる複数のガス流通部を有する金属体と、を備え、前記検出素子が前記金属体の下方に配置されたガス検出器が提供される。このガス検出器は、前記回路基板の接地配線に電気的に接続された導電性の検出素子溶断防止材を備え、
前記検出素子溶断防止材は、前記金属体と前記検出素子溶断防止材との間の最短距離が、前記金属体と前記検出素子との間の最短距離よりも小さな位置に配置されている、ことを特徴とする。
このガス検出器によれば、静電気が検出素子溶断防止材及び配線基板の接地配線を介して放電されるので、静電気によって検出素子の内部配線が断線してしまう可能性を低減することができる。
【０００８】
（２）上記ガス検出器において、前記検出素子溶断防止材は、前記被検出ガスを通過させる通気部を有し、前記検出素子を覆うように配置されていても良い。
このガス検出器によれば、検出素子溶断防止材が検出素子を覆っているので、検出素子溶断防止材が、静電気から検出素子を保護するだけでなく、物理的にも検出素子を保護することができる。
【０００９】
（３）上記ガス検出器において、前記検出素子は、前記回路基板の上に固定された台座の上に設置されており、前記検出素子溶断防止材は、前記台座に固定されていても良い。
このガス検出器によれば、検出素子及び検出素子溶断防止材を台座に設けることで、検出素子溶断防止材を回路基板に直接設ける場合よりも、検出素子溶断防止材の位置決めを容易に行うことが可能である。
【００１０】
（４）上記ガス検出器において、前記台座は、絶縁性であり、前記回路基板の前記接地配線に電気的に接続された接地用電極パッドを備え、前記検出素子溶断防止材は、前記接地用電極パッドに電気的に接続されていてもよい。
このガス検出器によれば、余分や部品を追加する必要が無く、最小限のスペースで検出素子溶断防止材を接地することができる。
【００１１】
（５）上記ガス検出器において、前記金属体は、板状であるとともに外部に露出しており、前記検出素子は、前記板状の金属体の主面の下方に配置されていても良い。
このガス検出器のように、ガス導入口付近で放電された静電気が検出素子に到達する恐れが特に高い構成のガス検出器では、本発明の効果は格別である。
【００１２】
なお、本発明は、種々の形態で実現することが可能であり、例えば、ガス検出器、ガス検出装置、ガス検出システム、ガス検出器の製造方法、ガス検出器を装備した車両等の態様で実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の第１実施形態としてのガス検出器の断面図である。
【図２】第１実施形態の検出素子アッセンブリの上面図である。
【図３】図２の３Ｆ−３Ｆ断面図である。
【図４】図２の４Ｆ−４Ｆ断面図である。
【図５】検出素子アッセンブリが備える検出素子の上面図である。
【図６】図５の６Ｆ−６Ｆ断面図である。
【図７】検出素子アッセンブリの素子台座の底面図である。
【図８】第２実施形態としてのガス検出器の一部を示す図である。
【図９】第３実施形態としてのガス検出器の一部を示す図である。
【図１０】第４実施形態としてのガス検出器の一部を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
Ａ．第１実施形態：
図１は、第１実施形態としてのガス検出器９０を説明するための図である。ガス検出器９０は、被検出ガスへの熱伝導を利用して被検出ガスの濃度を検出する熱伝導式検出素子アッセンブリ１０を備えるガス検出器である。検出素子アッセンブリ１０は、検出素子１０と、検出素子１０用の台座４０と、保護キャップ５０とを有する。検出素子アッセンブリ１０の構成については更に後述する。ガス検出器９０は、検出素子アッセンブリ１０が実装された配線基板９３をハウジング９２内に収容している。ハウジング９２は、非導電性の樹脂で形成されている。ハウジング９２を「収容ケース９２」とも呼び、配線基板９３を「回路基板９３」とも呼ぶ。配線基板９３上には、検出素子２０を駆動制御するための電子部品（温度測定回路やガス検出回路を含む）がハンダ付けにより実装される。但し、これらの電子部品の全部又は一部は、図１のガス検出器９０の外部に実装してもよい。ガス検出器９０のハウジング９２は、被検出ガスをハウジング９２内に導入するガス導入部９４を備える。ガス導入部９４を「ガス導入口９４」とも呼ぶ。ガス導入口９４には、被検出ガスを通過させる複数のガス流通部を有する金属体９５（「金属部材９５」又は「金属製網部材９５」とも呼ぶ）が設けられている。本実施形態では、金属体９５は、金属メッシュである。この金属体９５は、検出素子２０の発熱抵抗体（後述）が高温になって可燃性の被検出ガスが発火した場合にも、その火炎がガス検出器９０の外部に出るのを防止する機能（フレームアレスタ機能）を目的として設置された部材である。この目的を達成するために、金属体９５は、ガス導入口９４を覆っていること（すなわち、ガス導入口９４の全域に亘って設けられていること）が好ましい。金属体９５は、板状であるとともに外部に露出しており、検出素子２０は、この板状の金属体９５の主面の下方に配置されていている。すなわち、検出素子２０は、金属体９５の下方又は直下に配置されている。ここで、「金属体９５の下方に配置されている」とは、配線基板９３の表面に垂直な方向を上下方向とし、金属体９５から配線基板９３に向かう方向を下方向としたときに、金属体９５を下方向に投影した領域に存在することを意味する。従って、「下方」とは、必ずしも鉛直下方であることを意味していない。検出素子２０を金属体９５の下方に配置した理由は、被検出ガスがガス導入口９４から導入されたときに、直ちに検出素子２０に到達するので、ガス検出の応答性が高くなるからである。なお、金属体９５は、被検出ガスを通過させる複数のガス流通部を有する部材であれば良く、金属メッシュの他に例えば金属多孔体などを金属体９５として採用することができる。金属体９５の下方には、撥水フィルタ９６がガス導入口９４を覆うように設けられている。この撥水フィルタ９６は、ガス導入口９４から水が浸入することを防止するための部材である。ハウジング９２の端部には、ハウジング９２の一端から外側に向かうコネクタ部９７が設けられている。このコネクタ部９７は、外部回路との電気的接続用の部材である。コネクタ部９７の内部には、複数のコネクタピン９８が設けられている。配線基板９３には、複数のコネクタピン９８を接続するための複数のスルーホール９３ｔが形成されている。個々のコネクタピン９８は、スルーホール９３ｔを貫通した状態で、配線基板９３上にハンダ付けにより固定される。
【００１５】
このガス検出器９０は、例えば、エネルギー源としての水素ガスを利用した燃料電池を搭載するシステム（例えば、燃料電池自動車や、家庭用燃料電池システム）に配置され、可燃性ガスである水素ガスを検出する。これにより、システム内における水素ガスの漏れを検出できる。
【００１６】
図２は、第１実施形態の検出素子アッセンブリ１０の上面図である。図３は、図２の３Ｆ−３Ｆ断面図である。図４は、図２の４Ｆ−４Ｆ断面図である。図５は、検出素子アッセンブリ１０が備える検出素子２０の上面図である。図６は、図５の６Ｆ−６Ｆ断面図である。図２は、理解の容易のために、保護キャップ５０で覆われた部分（例えば発熱抵抗体２１）も図示している。なお、図３、図４、図６の紙面上側を、検出素子アッセンブリ１０の上側とし、紙面下側を検出素子アッセンブリ１０の下側とする。図２〜図６を用いて、検出素子アッセンブリ１０の構成について説明する。
【００１７】
図２に示す検出素子アッセンブリ１０は、被検出ガスへの熱伝導を利用して被検出ガスの濃度を検出する熱伝導式検出素子アッセンブリである。この検出素子アッセンブリ１０は、例えば、エネルギー源として水素ガスを利用した燃料電池を搭載するシステム（例えば、燃料電池自動車や、家庭用燃料電池システム）に配置され、可燃性ガスである水素ガスを検出する。これにより、システム内における水素ガスの漏れを検出できる。
【００１８】
図３及び図４に示すように、検出素子アッセンブリ１０は、検出素子２０と、検出素子２０が配置された素子台座４０と、検出素子２０を覆うように素子台座４０に取り付けられた保護キャップ５０とを備える。後に詳述するように、保護キャップ５０は回路基板９３（図１）の接地配線に接続されており、静電気による検出素子１０の内部配線の溶断（断線）を防止又は抑制する検出素子溶断防止材として機能する。なお、「検出素子溶断防止材」の代わりに、「検出素子溶断抑制材」や「検出素子断線防止材」、「検出素子断線抑制材」などの他の呼称を用いてもよい。
【００１９】
図５及び図６に示すように、検出素子２０は、上面２０ｆａ側から見た場合に外形が略矩形状である。検出素子２０は、シリコン（Ｓｉ）製の基板３４と、基板３４上に配置された絶縁層３２と、絶縁層３２内に埋め込まれた発熱抵抗体２１と、絶縁層３２内に埋め込まれた測温抵抗体３６と、第１〜第４の電極２２〜２５とを備える。
【００２０】
図６に示すように、基板３４は板状であり、絶縁層３２が配置された第１面３４ｆａと、第１面３４ｆａとは反対側の第２面３４ｆｂとを有する。第２面３４ｆｂは、上面２０ｆａとは反対側の検出素子２０の裏面（下面）２０ｆｂを形成する。上面２０ｆａ側から検出素子２０を見た場合に、基板３４は、中央部分に第１面３４ｆａから第２面３４ｆｂにまで至る貫通孔としての空洞部３０（開口部３０）を備える。
【００２１】
絶縁層３２は、二酸化ケイ素（ＳｉＯ2）や窒化珪素（Ｓｉ3Ｎ4）などの絶縁性材料によって形成される。また、絶縁層３２は、単一の材料によって形成しても良いし、異なる材料によって形成された層を複数積層することで形成しても良い。
【００２２】
発熱抵抗体２１は、被検出ガスの温度（詳細には、可燃性ガスへの気体熱伝導）に伴う自身の温度変化により抵抗値が変化する抵抗体である。発熱抵抗体２１は、温度抵抗係数が大きい導電性材料で形成される。第１実施形態では、発熱抵抗体２１は白金（Ｐｔ）で形成されている。図５に示すように、発熱抵抗体２１は、渦巻き状に形成されている。
【００２３】
可燃性ガスとしての水素ガスを検出する場合、水素ガスへの熱伝導によって発熱抵抗体２１から奪われる熱量の大きさは、水素ガス濃度に応じた大きさとなる。このことから、発熱抵抗体２１における抵抗値の変化に基づいて、水素ガス濃度を検出することが可能となる。
【００２４】
また、発熱抵抗体２１は、絶縁層３２のうち、空洞部３０と接する部分である薄膜部２７に配置されている。すなわち、発熱抵抗体２１の真下には空洞部３０が位置する。このように、薄膜部２７に発熱抵抗体２１を配置することで、発熱抵抗体２１が周囲から断熱される。すなわち、発熱抵抗体２１から基板３４へと熱伝導する熱の容量を低減できる。これにより、発熱抵抗体２１を短時間で昇温、又は、降温できるため、発熱抵抗体２１の消費電力を低減できる。また、薄膜部２７は被検出ガスを含む被検出雰囲気（被検出ガスを含む流体）に晒される部分である。
【００２５】
図５に示すように、発熱抵抗体２１の一端側（図中左側）は、絶縁層３２の内部に配置された発熱抵抗体２１と一体に形成された配線２１ａに接続されている。また、発熱抵抗体２１の他端側（図中右側）は、絶縁層３２の内部に配置された発熱抵抗体２１と一体に形成された配線２１ｂに接続されている。
【００２６】
測温抵抗体３６は、検出素子２０上に存在する被検出ガスを含む流体（雰囲気ガス）の温度を検出するための部材である。図５に示すように、測温抵抗体３６は、発熱抵抗体２１の周囲の一部を取り囲むように、発熱抵抗体２１の外側に配置されている。測温抵抗体３６は、発熱抵抗体２１と同様に絶縁層３２の内部に形成されている。測温抵抗体３６は、抵抗値が温度に比例して変化する導電性材料によって形成されている。第１実施形態では、測温抵抗体３６は白金を用いて形成されている。第１実施形態の測温抵抗体３６は、温度の上昇に伴って抵抗値が増大する。なお、測温抵抗体３６は、符号３６で示す領域中に細い白金パターンが形成されることで構成されているが図示は省略する。
【００２７】
図５に示すように、第１〜第４の電極２２〜２５は、上面２０ｆａの一辺に沿って、上面２０ｆａ上に配置されている。第１〜第４の電極２２〜２５は、例えば、アルミニウム（Ａｌ）又は金（Ａｕ）で形成されている。第１の電極２２は、配線２１ａを介して発熱抵抗体２１と電気的に接続されている。第２の電極２３は、配線２１ｂを介して発熱抵抗体２１と電気的に接続されている。第３の電極２４は、配線３６ａを介して測温抵抗体３６と電気的に接続されている。第４の電極２５は、配線３６ｂを介して測温抵抗体３６と電気的に接続されている。第１の電極２２と第２の電極２３と発熱抵抗体２１とは、後述するプリント配線基板が備えるガス検出回路の一部を構成する。詳細には、ガス検出回路は、発熱抵抗体２１と、３つの固定抵抗とによって構成されるホイートストーンブリッジを含む。発熱抵抗体２１の温度は一定となるようにガス検出回路によって制御される。第１の電極２２は被検出ガスの濃度を表す電圧値を出力し、第２の電極２３と第４の電極２５は接地されている。また、第３の電極２４と第４の電極２５と測温抵抗体３６とは、プリント配線基板が備える温度測定回路の一部を構成する。詳細には、温度測定回路は、測温抵抗体３６と、３つの固定抵抗とによって構成されるホイートストーンブリッジを含む。第３の電極２４は雰囲気ガスの温度を表す電圧値を出力し、第４の電極２５は接地されている。
【００２８】
図３及び図４に示すように、絶縁性の素子台座４０は略直方体形状で形成されている。素子台座４０は検出素子２０を収容するための凹部４７が形成されている。素子台座４０は、４つのアルミナ製の第１〜第４のセラミック絶縁層４１〜４４をこの順に積層することで形成された多層基板である。第１〜第４のセラミック絶縁層４１〜４４は略直方体形状である。
【００２９】
第２のセラミック絶縁層４２上には検出素子２０が配置される。具体的には、検出素子２０はエポキシ樹脂等の接着剤によって第２のセラミック絶縁層４２に対し固定されている。
【００３０】
図３及び図４に示すように、第２のセラミック絶縁層４２には、基板３４の空洞部３０と検出素子アッセンブリ１０の外部とを連通させるための連通溝４６が形成されている。詳細には、空洞部３０と外部とは素子台座４０と検出素子２０との隙間を通って連通する。連通溝４６は直線状に延び、空洞部３０の真下に形成されている。素子台座４０が連通溝４６を有することで、空洞部３０が密閉されることを防止できる。これにより、接着剤の塗布量が多くなり空洞部３０が接着剤によって充填される可能性を低減できる。また、空洞部３０の圧力変化を抑制できるので薄膜部２７が破損する可能性を低減できる。
【００３１】
第３のセラミック絶縁層４３は、第２のセラミック絶縁層４２上に配置されている。第３のセラミック絶縁層４３には凹部４７を構成する略直方体形状の第１の貫通孔４７ａが形成されている。この第１の貫通孔４７ａ内には、第３のセラミック絶縁層４３と同じ厚みを有する検出素子２０が配置されている。
【００３２】
第３のセラミック絶縁層４３上には検出素子２０の第１〜第４の電極２２〜２５に対応する第１〜第４の電極パッド７２〜７５（図２）が配置されている。第１〜第４の電極パッド７２〜７５は、例えば、Ａｌ又はＡｕで形成されている。第１〜第４の電極２２〜２５と対応する第１〜第４の電極パッド７２〜５とは、第１〜第４のボンディングワイヤ８２〜８５によって電気的に接続されている。第１〜第４の電極パッド７２〜７５は、それぞれ図示しない内部配線を介して素子台座４０の裏面４０ｆｂ（図３）まで引き回されている。これにより、第１〜第４の電極パッド７２〜７５は、半田付けなどによって被検出ガスの濃度を検出するための回路を備えるプリント配線基板に電気的に接続される。
【００３３】
図３及び図４に示すように、第４のセラミック絶縁層４４には凹部４７を構成する略直方体形状の第２の貫通孔４７ｂが形成されている。第４のセラミック絶縁層４４の上面は、素子台座４０の上端面４０ｆａを形成する。ここで、図４に示すように、上面２０ｆａに垂直な方向（図４の上下方向）における上面２０ｆａから素子台座４０の上端面４０ｆａまでの距離Ｔｂ（素子−台座間距離Ｔｂ）は、上面２０ｆａに垂直な方向における検出素子２０の長さ（寸法）Ｔａ（すなわち、検出素子２０の厚みＴａ）の３倍未満であることが好ましい。こうすることで、検出素子２０の上面２０ｆａに垂直な方向について素子台座４０を小型化できる。第１実施形態の検出素子アッセンブリ１０は、ＴｂとＴａは共に約０．４ｍｍであり、同一である。
【００３４】
図３及び図４に示すように、保護キャップ５０は素子台座４０の表面を構成する上端面４０ｆａにエポキシ樹脂等の接着剤等によって取り付けられている。保護キャップ５０は、金属によって形成されている。保護キャップ５０に用いられる金属としては、素子台座４０と線膨張係数が近い金属（例えば、コバールや４２アロイ）を用いることが好ましい。これにより、素子台座４０及び保護キャップ５０の加熱と冷却とが繰り返し実行された場合でも、両部材４０，５０の線膨張係数の差に起因して接着部が破損する可能性を低減できる。
【００３５】
保護キャップ５０は、上側に凸を形成する凸形状である。保護キャップ５０は、周縁部分にある枠状の取付部５２と、取付部５２から上方向（上端面４０ｆａから離れる方向）に突出した突出部５３とを備える。突出部５３は、取付部５２から垂直上方に延びる立設部５４と、立設部５４に接続され上面２０ｆａに平行な矩形板状の上面部５６とを備える。取付部５２は、上端面４０ｆａに対応した形状である。取付部５２は、上端面４０ｆａに取り付けられている。また、取付部５２は、上端面４０ｆａと面接触している。ここで、「面接触」とは、直接に接触している場合と、接着剤などを介して接触している場合とを含む。立設部５４は、上面２０ｆａと上面部５６（詳細には、上面部５６のうち上面２０ｆａと対向する裏面）との距離（上面２０ｆａに垂直な方向における距離）を調整するための部分である。上面部５６は、上面２０ｆａの上方に配置されている。なお、上面２０ｆａに垂直な方向とは、図３及び図４における紙面の上下方向である。
【００３６】
保護キャップ５０の上面部５６には、被検出ガスを含む雰囲気ガスを保護キャップ５０の内側に導入するための６つの通気孔６１（図２）が形成されている。なお、図２では、図示の便宜上、保護キャップ５０の上面部５６を透視した状態を描いている。各通気孔６１は、薄膜部２７（発熱抵抗体２１が埋め込まれている絶縁層３２の中央部分）の直上には配置されていない。すなわち、検出素子アッセンブリ１０を上面２０ｆａ側から見た場合に、各通気孔６１は薄膜部２７とは重ならない位置に形成されている。こうすることで、雰囲気ガス中などに異物（例えば、埃や、配管の欠片）が混入している場合に、異物が通気孔６１を介して保護キャップ５０の内側に侵入した場合でも、侵入した異物が薄膜部２７に当たる可能性を低減できる。これにより、薄膜部２７に形成された発熱抵抗体２１が破損する可能性を低減できる。また、薄膜部２７に異物が付着し、発熱抵抗体２１で生じた熱が異物に熱伝導することを抑制できる。これにより、検出素子アッセンブリ１０を用いた被検出ガスの濃度検出の精度をさらに向上できる。
【００３７】
ここで、図３に示すように検出素子２０の上面２０ｆａから、保護キャップ５０のうち検出素子２０の直上に位置する直上部分５６ｐ（詳細には、直上部分５６ｐのうち上面２０ｆａと向かい合う面）までの上面２０ｆａに垂直な方向における最短距離である離間距離Ｔは０．５ｍｍ以上とすることが好ましい。こうすることで、発熱抵抗体２１から保護キャップ５０に移動する熱量を低減できる。これにより、検出素子アッセンブリ１０を用いた被検出ガスの濃度検出の精度を向上できる。
【００３８】
ガス検出器９０の配線基板９３（図１）は、被検出ガスの濃度を検出するための回路（ガス検出回路及び温度測定回路）を備える。被検出ガスの濃度の検出方法は公知の技術（例えば、特許第５１０２１７２号公報）を用いている。すなわち、測温抵抗体３６が抵抗の一部を構成する温度測定回路から出力される温度情報と、発熱抵抗体２１が抵抗の一部を構成するガス検出回路から出力される濃度情報（発熱抵抗体２１の電極２２，２３間の電圧値）との関係に基づき保護キャップ５０内に導入された被検出ガスの濃度を検出する。
【００３９】
例えば、被検出ガスとして水素ガスの濃度を検出する場合、水素ガスへの熱伝導によって発熱抵抗体２１から奪われる熱量の大きさは、水素ガス濃度に応じた大きさとなる。このことから、一定温度に制御される発熱抵抗体２１の端子間電圧の変化に基づいて水素ガス濃度を検出できる。ここで、発熱抵抗体の端子間電圧は、被検出ガスの温度の影響を受けるため、測温抵抗体３６の抵抗値に基づき検出される温度を用いて、発熱抵抗体２１の端子間電圧に基づき検出した水素ガスの濃度を補正する。
【００４０】
図２に示すように、素子台座４０の上端面には、保護キャップ５０を接地するための接地用電極パッド１００が設けられている。第１実施形態では、検出素子溶断防止材としての保護キャップ５０を接地することによって、静電気により検出素子２０の内部配線が断線してしまう可能性を低減している。
【００４１】
接地用電極パッド１００は、第３のセラミック絶縁層４３上の第２の電極パッド７３と電気的に接続されている。上述したように、第２の電極パッド７３は検出素子２０の第２の電極２３と接続されており、第２の電極２３は接地されている。具体的には、第２の電極２３は、素子台座４０の底面に設けられた電極パッドを介して配線基板９３（図１）の表面に設けられた接地配線に接続されている。図２において、接地用電極パッド１００が接地されたものとして描かれているのは、このような接続状態を意味している。
【００４２】
図７は、素子台座４０の底面、すなわち、第１のセラミック絶縁層４１の底面を示している。第１のセラミック絶縁層４１の底面には、４つの電極パッド１１２〜１１５が形成されている。これらの電極パッド１１２〜１１５は、検出素子２０の電極２２〜２５にそれぞれ接続されているとともに、配線基板９３（図１）の表面に設けられた配線パターンに接続されている。なお、第２の電極パッド１１３と第４の電極パッド１１５は、配線基板９３上の接地配線に接続されている。このように、第１実施形態では、検出素子２０の金属製の保護キャップ５０が、接地用の電極部材１００，７３，２３，１１３を介して、配線基板９３上の接地配線に電気的に接続されている。
【００４３】
第１実施形態のガス検出器について、静電気により検出素子２０に断線が発生しないか否かを調べるために、以下に説明する静電気放電イミュニティ試験を実施した。
＜静電気放電イミュニティ試験＞
（１）試験規格
ISO 10605 Ed2.0:2008の規格に従って静電気放電イミュニティ試験を実施した。
（２）試験条件
・出力電圧：±25Kv（気中放電）
・電流波形の立ち上がり時間：0.7〜1.0ns
・充電コンデンサ容量：330pF
・放電抵抗：2kΩ
・試験回数：両極性で3回
・試験周期：1秒
・環境温度：25±10℃、環境湿度：20〜60%RH、
・ガス検出器への電源供給：有り
・静電気放電位置：ガス導入口９４の金属体９５（図１２）近傍
（３）判定条件
静電気放電後にガス検出器が故障するか否かにより判断する。
（４）試験結果
第１実施形態のガス検出器（保護キャップ５０を接地したシステム）では、何も異常は確認されなかった。一方、保護キャップ５０を接地していない比較例としてのガス検出器では、検出素子２０の内部配線に断線が発生した。
【００４４】
この試験により、保護キャップ５０を接地すれば、保護キャップ５０が接地されていない場合に比べて、静電気によって検出素子２０の内部配線が断線してしまう可能性を低減できることが実験的に確かめられた。なお、静電気放電イミュニティ試験の試験対象とした第１実施形態のガス検出器と、比較例のガス検出器は、いずれも図１で説明したように、ガス導入口９４を覆う金属体９５が設けられており、金属体９５の下方に検出素子２０が配置された構成を有している。このような構成では、ガス導入口９４の近傍において放電された静電気が金属体９５に到達しやすく、更に、金属体９５から検出素子２０に到達しやすい傾向にある。ガス検出器は、静電気がガス検出器に放電された場合でも、故障することなく精度良くガス濃度を検出することが望ましい。しかしながら、上述のように、ガス検出器９０のガス導入口９４の下方に検出素子２０を配置した構成を採用した場合には、ガス導入口９４付近で放電された静電気が検出素子２０に到達して、検出素子２０の内部配線（例えば抵抗体２１，３６のいずれか）が断線してしまい、ガス検出器９０に故障が発生する可能性があった。第１実施形態のガス検出器では、このような条件下でも、静電気によって検出素子２０の内部配線が断線してしまう可能性を低減できるという格別の効果を有する。このような効果は、金属体９５と保護キャップ５０との間の最短距離が、金属体９５と検出素子２０との間の最短距離よりも小さいことに起因している。すなわち、仮に金属体９５に静電気が放電された場合にも、静電気は金属体９５により近い保護キャップ５０を介して配線基板９３に流れるので、検出素子２０に静電気が大量に流れることが無い。従って、静電気によって検出素子２０の内部配線が溶断（切断）してしまうことを防止又は抑制することが可能である。以上の説明から、接地された金属製の保護キャップ５０が、静電気による検出素子２０の内部配線の溶断（切断）を防止又は抑制する検出素子溶断防止材としての機能を有することが理解できる。
【００４５】
なお、接着剤を用いて保護キャップ５０を素子台座４０上に固定する場合には、保護キャップ５０と接地用電極パッド１００との電気的接続を確実にするために、導電性の接着剤を用いることが好ましい。一方、非導電性の接着剤を用いる場合には、接地用電極パッド１００の上に接着剤を塗布せずに、素子台座４０の上面のうちで接地用電極パッド１００が存在しない部分のみに接着剤を塗布することが好ましい。この場合には、保護キャップ５０と接地用電極パッド１００との間に或る程度の接触抵抗が発生する可能性がある。但し、この場合にも、保護キャップ５０と配線基板９３上の接地配線との間の電気抵抗が、発熱抵抗体２１の抵抗値と測温抵抗体３６の抵抗値のうちのより小さい方の抵抗値の１／１０以下であれば、上述したような静電気による検出素子２０の内部配線の断線の可能性を十分に低減することが可能である。本明細書において、「保護キャップ５０が接地されている」或いは「保護キャップ５０が接地配線に電気的に接続されている」とは、保護キャップ５０と配線基板９３の接地配線との間の電気抵抗がこの程度に小さい状態であることを意味する。このような接続状態を実現できるのであれば、非導電性の接着剤を、接地用電極パッド１００の部分を含む素子台座４０の上面の全体に塗布しても良い。但し、保護キャップ５０と配線基板９３の接地配線との間が短絡していると見なせる接続状態（両者の間の電気抵抗が１０Ω未満の状態）であることが好ましい。
【００４６】
Ｂ．第２実施形態：
図８は、第２実施形態としてのガス検出器の一部を示す説明図である。ここでは、検出素子アッセンブリ１０ａが、ガス検出器９０（図１）の配線基板９３上に固定された状態を示している。この検出素子アッセンブリ１０ａは、保護キャップ５０を接地するための接地用電極パッド１００（図２）が設けられていない点だけが第１実施形態の検出素子アッセンブリ１０と異なっており、他の構成は第１実施形態と同じである。また、ガス検出器の他の部分は図示が省略されているが、図１と同様の構成を有している。
【００４７】
第２実施形態では、金属製の保護キャップ５０が、素子台座４０の側面に沿って塗布された導電性ペースト１２０によって、配線基板９３上の接地配線９３ｇに電気的に接続されている点に特徴がある。この構成によっても、保護キャップ５０を接地することができ、この結果、静電気によって検出素子２０の内部配線が断線してしまう可能性を低減することが可能である。この例からも理解できるように、保護キャップ５０は、何らかの経路を介して接地されていることが好ましい。但し、図２に示した第１実施形態の構成では、接地用電極パッド１００を素子台座４０上に設ければ良く、接地用の部材を過度に追加する必要が無いので、最小限の部材及びスペースで保護キャップ５０を接地することができる点で好ましい。
【００４８】
なお、上述した第１及び第２実施形態では、検出素子溶断防止材としての保護キャップ５０が素子台座４０に固定されているので、検出素子溶断防止材を回路基板に直接設ける場合よりも、検出素子溶断防止材の位置決めを容易に行うことが可能である。
【００４９】
Ｃ．第３実施形態：
図９は、第３実施形態としてのガス検出器の一部を示す説明図である。ここでは、検出素子アッセンブリ１０ｂの保護キャップ５０が、素子台座４０の上端面に固定されておらず、ガス検出器９０（図１）の配線基板９３上に固定されている点だけが第２実施形態（図８）の検出素子アッセンブリ１０ａと異なっており、他の構成は第２実施形態と同じである。なお、第３実施形態においても、第２実施形態と同様に、保護キャップ５０を接地するための接地用電極パッド１００（図２）は設けられていない。
【００５０】
第３実施形態では、金属製の保護キャップ５０ｂが、素子台座４０の上面と側面を取り囲む略直方体形状を有している。保護キャップ５０ｂと素子台座４０の間には、空間が設けられている。保護キャップ５０ｂは、素子台座４０の周辺の位置において、配線基板９３上の接地配線９３ｇにハンダ付けされている。この構成によっても、検出素子溶断防止材としての保護キャップ５０ｂを接地することができ、この結果、静電気によって検出素子２０の内部配線が断線してしまう可能性を低減することが可能である。
【００５１】
なお、上述した第１〜第３実施形態は、いずれも検出素子溶断部材としての保護キャップ５０が検出素子２０の上方を覆っているので、静電気から検出素子２０を保護するだけでなく、物理的にも検出素子２０を保護することができる。
【００５２】
Ｄ．第４実施形態：
図１０は、第４実施形態としてのガス検出器の一部を示す説明図である。ここでは、上述した第２実施形態の検出素子アッセンブリ１０ａ（図８）の周囲に、保護キャップ５０とは別に、検出素子溶断防止材として機能する導電性の接地部材１３０が設けられている。この接地部材１３０は、検出素子２０の上方に相当する位置が矩形状に開口した略直方体形状を有している。また、この接地部材１３０は、配線基板９３上の接地配線９３ｇにハンダ付けされている。接地部材１３０は、金属体９５と接地部材１３０との間の最短距離が、金属体９５と検出素子２０との間の最短距離よりも小さな位置に配置されている。従って、検出素子溶断防止材としての接地部材１３０によって、上記第１〜第３実施形態と同様な原理により、静電気によって検出素子２０の内部配線が断線してしまう可能性を低減することが可能である。
【００５３】
上述した第１〜第４実施形態から理解できるように、検出素子溶断防止材は、金属体９５と検出素子溶断防止材との間の最短距離が、金属体９５と検出素子２０との間の最短距離よりも小さな位置に配置されている限りにおいて、種々の形状や導電性部材を用いて実現することが可能である。例えば、検出素子溶断防止材として、導電性の棒状部材や網状部材を利用することも可能である。
【００５４】
Ｅ．変形例：
・変形例１：
上記第１実施形態では、保護キャップ５０には、被検出ガスを含む雰囲気ガスを内側に導入するための通気孔６１が形成されていたが、通気孔６１に限らず、雰囲気ガスを内側に導入するための通気部であれば良い。例えば、保護キャップ５０の一部を切り欠いて形成した開口やスリットを通気部として用いても良いし、保護キャップ５０の一部を金属製の網を用いて形成し、その網を通気部として用いても良い。また、このような保護キャップ５０の通気部は、保護キャップ５０の上面に限らず、側面に設けるようにしても良い。
【００５５】
・変形例２：
上記実施形態では、素子台座４０は、セラミック製の素子台座であったが、これに限られず、素子台座４０は絶縁性を有する部材からなればよい。例えば、耐熱性を有する樹脂製の素子台座を用いてもよい。
【００５６】
本発明は、上述の実施形態や変形例に限られるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の構成で実現することができる。例えば、発明の概要の欄に記載した各形態中の技術的特徴に対応する実施形態、変形例中の技術的特徴は、上述の課題の一部又は全部を解決するために、あるいは、上述の効果の一部又は全部を達成するために、適宜、差し替えや、組み合わせを行うことが可能である。また、その技術的特徴が本明細書中に必須なものとして説明されていなければ、適宜、削除することが可能である。
【符号の説明】
【００５７】
１０，１０ａ，１０ｂ…検出素子アッセンブリ
２０…検出素子
２０ｆａ…上面
２０ｆｂ…裏面
２１…発熱抵抗体
２１ａ…配線
２１ｂ…配線
２２…第１の電極
２３…第２の電極
２４…第３の電極
２５…第４の電極
２７…薄膜部
３０…空洞部（開口部）
３２…絶縁層
３４…基板
３４ｆａ…第１面
３４ｆｂ…第２面
３６…測温抵抗体
３６ａ…配線
３６ｂ…配線
４０，４０ｄ…素子台座
４０ｆａ…上端面
４０ｆｂ…裏面
４０ｓａ…側面
４１…第１のセラミック絶縁層
４２…第２のセラミック絶縁層
４３…第３のセラミック絶縁層
４４…第４のセラミック絶縁層
４６…連通溝
４７…凹部
４７ａ…第１の貫通孔
４７ｂ…第２の貫通孔
５０…保護キャップ（検出素子溶断防止材）
５２…取付部
５３…突出部
５４…立設部
５６…上面部
５６ｐ…直上部分
６１…通気孔
７２…第１の電極パッド
７３…第２の電極パッド
７４…第３の電極パッド
７５…第４の電極パッド
８２…第１のボンディングワイヤ
８３…第２のボンディングワイヤ
８４…第３のボンディングワイヤ
８５…第４のボンディングワイヤ
９０…ガス検出器
９２…ハウジング（収容ケース）
９３…配線基板（回路基板）
９３ｔ…スルーホール
９４…ガス導入部（ガス導入口）
９５…金属体（金属製網部材）
９６…撥水フィルタ
９７…コネクタ部
９８…コネクタピン
１００…接地用電極パッド
１１２〜１１５…電極パッド
１３０…接地部材（検出素子溶断防止材）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2015148540.tif 000009
【図８】
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【図９】
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【図１０】
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