(57)【要約】【課題】拡散孔における結露を防止して、水素ガス等の測定対象ガスの濃度を精度良く検出できるガスセンサを提供すること。【解決手段】水素ガスセンサは、金属製の略円筒形状の筐体（３１）と、筐体（３１）を加熱するヒータ（３３）と、筐体（３１）内にて軸方向に配置された素子アッセンブリ（１０）と、素子アッセンブリ（１０）を筐体（３１）内に固定する保持部（３５）と、素子アッセンブリ（１０）の基端側から保持部（３５）内を介して外部に伸びる一対のリード線（３７）と、素子アッセンブリ（１０）の先端側を覆うようにして筐体（３１）に取り付けられたフィルタ（３９）とを備えている。前記ヒータ（３３）は、筐体（３１）の基端側の外周に巻き付ける様にして取り付けられた絶縁被覆付きのコイル状ヒータ（ニクロム線ヒータ）であり、このヒータ（３３）に通電することにより、拡散律速部（１９）を加熱して、結露を防止する。【選択図】図２
2004212343.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
プロトンを伝導するプロトン伝導層と、
被測定ガスの拡散を律速する拡散律速部と、
前記拡散律速部を介して、前記被測定ガス雰囲気に連通する測定室と、
前記測定室内にて、前記プロトン伝導層に接する第１電極と、
前記測定室外にて、前記プロトン伝導層に接する第２電極と、
を備え、
前記被測定ガス雰囲気側から前記拡散律速部を介して前記測定室に導入された被測定ガス中の測定対象ガスを、前記第１電極と前記第２電極との間に電圧を印加することにより、解離又は分解もしくは反応させ、それによって発生したプロトンを、前記プロトン伝導層を介して前記第１電極から前記第２電極へ汲み出すことにより生じる電流に基づいて、前記測定対象ガスの濃度を求めるガスセンサにおいて、
少なくとも前記拡散律速部を加温する加温手段を備えたことを特徴とするガスセンサ。
【請求項２】
前記拡散律速部と、前記プロトン伝導層及び両電極を有する素子部と、該素子部を支持する支持体と、を有する素子アッセンブリを備えたことを特徴とする前記請求項１に記載のガスセンサ。
【請求項３】
前記素子アッセンブリを保持する筐体を備えたことを特徴とする前記請求項２に記載のガスセンサ。
【請求項４】
前記加温手段により、前記素子アッセンブリを加温することを特徴とする前記請求項３に記載のガスセンサ。
【請求項５】
前記加温手段が、前記筐体に配置されていることを特徴とする前記請求項３又は４に記載のガスセンサ。
【請求項６】
前記加温手段が、前記筐体の外側に配置されていることを特徴とする前記請求項５に記載のガスセンサ。
【請求項７】
前記加温手段が、前記筐体の内側に配置されていることを特徴とする前記請求項５に記載のガスセンサ。
【請求項８】
前記加温手段が、前記支持体に配置されていることを特徴とする前記請求項２〜４のいずれかに記載のガスセンサ。
【請求項９】
前記支持体が主としてセラミックスから構成され、前記加温手段が前記支持体の内部に配置されていることを特徴とする前記請求項８に記載のガスセンサ。
【請求項１０】
前記測定対象ガスが、水素ガスであることを特徴とする前記請求項１〜９のいずれかに記載のガスセンサ。
【請求項１１】
更に、前記測定室外にて、前記プロトン伝導層に接した参照電極を有し、
前記第１電極と前記参照電極との間の電位差が所定値となるように、前記第１電極と前記第２電極との間に電圧を印加することを特徴とする前記請求項１〜１０のいずれかに記載のガスセンサ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば燃料電池の燃料ガス中の水素ガス濃度を測定する水素ガスセンサ等のガスセンサに関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、地球規模の環境悪化が問題視されるなかで、高効率でクリーンな動力源として、燃料電池の研究が盛んに行われている。その中で、低温作動、高出力密度等の利点により、自動車用や家庭用として固体高分子型燃料電池（ＰＥＦＣ）が期待されている。
【０００３】
この燃料電池の場合、燃料ガスとして、改質ガスの使用が有望であるが、より効率等を向上させる為に、改質ガス中の水素ガスの濃度を直接検知できる水素ガスセンサが必要になってくる。
このようなセンサとして、アルミナセラミックス等の絶縁体で形成された支持体で、プロトン伝導層並びに電極を支持するとともに、水素ガスを含む燃料ガスを、拡散孔を介して電極側に導入する構造のセンサが提案されている（特許文献１参照）。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００１−２１５２１４号公報  （第２頁、図１）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上述したＰＥＦＣは、湿潤環境でなければそのプロトン伝導性を発現しないことから、燃料電池内部は高湿の状態に保たれており、水素ガスセンサもそのような状況に曝されることになる。
【０００６】
この様な高湿の状態では、結露した水分がガスの入り口である拡散孔を塞ぐことが起こるため、撥水性とガス透過性を兼ね備えたフィルタにて拡散孔を防護する構造をとるのが一般的である。
しかしながら、この様なフィルタを設置した場合でも、水蒸気はガスとしてフィルタ内部に侵入し、また、水素ガスセンサ自体も配管等に取り付けられて配管外の温度により冷却されるため、ガスフィルタ内部で結露が発生し、結露した水が拡散孔を塞いでしまうことがあった。
【０００７】
その結果、拡散孔を介して電極側に燃料ガスが導入されないため、燃料ガス中の水素ガスの濃度を精度良く測定できないという問題があった。
本発明は、前記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、拡散孔等における結露を防止して、水素ガス等の測定対象ガスの濃度を精度良く検出できるガスセンサを提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段及び発明の効果】
（１）請求項１の発明は、プロトン（Ｈ＋）を伝導するプロトン伝導層と、被測定ガスの拡散を律速する拡散律速部と、前記拡散律速部を介して、前記被測定ガス（例えば燃料ガス）雰囲気に連通する測定室と、前記測定室内にて、前記プロトン伝導層に接する第１電極と、前記測定室外にて、前記プロトン伝導層に接する第２電極と、を備え、前記被測定ガス雰囲気側から前記拡散律速部を介して前記測定室に導入された被測定ガス中の測定対象ガス（例えば水素ガス）を、前記第１電極と前記第２電極との間に電圧を印加することにより、解離又は分解もしくは反応させ、それによって発生したプロトンを、前記プロトン伝導層を介して前記第１電極から前記第２電極へ汲み出すことにより生じる電流（例えば限界電流）に基づいて、前記測定対象ガスの濃度を求めるガスセンサに関するものであり、特に本発明では、少なくとも前記拡散律速部を加温する加温手段（例えばヒータ）を備えたことを特徴としている。
【０００９】
つまり、本発明では、拡散律速部を加温する加温手段を備えているので、測定ガス中における湿度が非常に高い場合であっても、拡散律速部近傍に結露が発生することを防止すること（又は結露した水分を蒸発させること）ができる。そのため、拡散律速部は結露した水により塞がれることがないので、拡散律速部を介して被測定ガスを測定室内に導入することができ、常に精度良く測定対象ガスの濃度を測定することができる。
【００１０】
尚、通常、少なくとも第１電極には、白金等の貴金属等の触媒が担持されている。
（２）請求項２の発明では、前記拡散律速部と、前記プロトン伝導層及び両電極を有する素子部と、該素子部を支持する支持体と、を有する素子アッセンブリを備えたことを特徴とする。
【００１１】
本発明は、ガスセンサの構成を例示したものであり、拡散律速部と、素子部と、素子部を支持する（例えば素子部をプロトン伝導層の厚さ方向両側から挟持する板材である）支持体と、から素子アッセンブリが構成されている。
尚、拡散律速部や測定室を、支持体の一部により構成することができる。
【００１２】
（３）請求項３の発明では、前記素子アッセンブリを保持する筐体を備えたことを特徴とする。
本発明は、ガスセンサの構成を例示したものであり、素子アッセンブリは、例えば筐体にセラミックス材料やガラス材料等によって固定されることにより保持されている。
【００１３】
（４）請求項４の発明では、前記加温手段により、前記素子アッセンブリを加温することを特徴とする。
本発明では、加温手段により素子アッセンブリを加温する構成であるので、拡散律速部近傍も加温され、拡散律速部が結露した水により塞がれることを防止できる。
【００１４】
（５）請求項５の発明では、前記加温手段が、前記筐体に配置されていることを特徴とする。
本発明では、加温手段が、筐体に配置されているので、素子アッセンブリ、ひいては拡散律速部近傍を効率よく加温することができる。
【００１５】
（６）請求項６の発明では、前記加温手段が、前記筐体の外側に配置されていることを特徴とする。
本発明は、加温手段の配置例を示したものである。本発明では、筐体の外側（例えば外周）に加温手段を例えば巻き付ける様にして配置するので、加温手段の配置が容易であるという利点がある。
【００１６】
（７）請求項７の発明では、前記加温手段が、前記筐体の内側に配置されていることを特徴とする。
本発明は、加温手段の配置例を示したものである。本発明では、筐体の内側（すなわち筐体の内部）に加温手段を配置するので、加温手段が破損し難いという効果がある。
【００１７】
（８）請求項８の発明では、前記加温手段が、前記支持体に配置されていることを特徴とする。
本発明では、加温手段が、支持体に配置されているので、素子部、ひいては拡散律速部近傍を一層効率よく加温することができる。
【００１８】
（９）請求項９の発明では、前記支持体が主としてセラミックスから構成され、前記加温手段が前記支持体の内部に配置されていることを特徴とする。
本発明では、例えば支持体を形成する際に加温手段を埋設するようにして、加温手段を支持体内に配置するので、更に効率良く加温することができ、熱効率が良い。しかも、ガスセンサの製造が容易であるという利点がある。
【００１９】
（１０）請求項１０の発明では、前記測定対象ガスが、水素ガスであることを特徴とする。
本発明は、測定対象ガスを例示したものである。
（１１）請求項１１の発明では、更に、前記測定室外にて、前記プロトン伝導層に接した参照電極を有し、前記第１電極と前記参照電極との間の電位差が所定値となるように、前記第１電極と前記第２電極との間に電圧を印加することを特徴とする。
【００２０】
本発明は、ガスセンサの構造を例示したものである。
本発明では、第１電極と参照電極との間の電位差が所定値（例えば一定値）となるように、第１電極と第２電極との間に電圧を印加して、上述の様に電流（例えば限界電流）から水素ガスの濃度を求めるので、温度や湿度などの外乱の影響を小さくすることができ、よって、測定精度が向上するという利点がある。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明のガスセンサの実施の形態の例（実施例）について説明する。（実施例１）
本実施例では、ガスセンサとして、固体高分子型燃料電池の燃料ガス中の水素ガス濃度測定に用いられる水素ガスセンサを例に挙げる。
【００２２】
ａ）まず、本実施例の水素ガスセンサの構成のうち、素子アッセンブリの構造について、図１に基づいて説明する。尚、図１は、素子アッセンブリの長手方向の断面図である。
図１に示す様に、本実施例の水素ガスセンサの素子アッセンブリ１０は、プロトン伝導層１の一方の面（同図の上面）に、第１電極３が設けられ、プロトン伝導層１の他方の面（同図の下面）に、第１電極３と対向するように、第２電極５が設けられ、それらは、第１支持体７及び第２支持体９により支持されている。尚、両支持体７、９に挟まれたプロトン伝導層１及び両電極３、５により素子部２０が構成されている。
【００２３】
つまり、プロトン伝導層１は、第１支持体７及び第２支持体９に狭持されている。また、第１電極３は、第１支持体７に覆われるとともに、プロトン伝導層１と第１支持体７とで囲まれることにより形成された第１室（測定室）１１内に配置されている。更に、第２電極５は、第２支持体９に覆われるとともに、プロトン伝導層１と第２支持体９とで囲まれることにより形成された第２室１３内に配置されている。
【００２４】
前記プロトン伝導層１は、一方の面側から他方の面側に、例えば第１電極３側から第２電極５側に、プロトン（Ｈ＋）をポンピングして移動させることができるものである。そのプロトン伝導層１の材料としては、比較的低温（例えば１５０℃以下）で作動するものが良く、例えばフッ素樹脂である「Ｎａｆｉｏｎ１１７」（デュポン社の商標）等を採用できる。
【００２５】
前記第１電極３及び第２電極５は、図示しないカーボンペーパーの表面に、Ｐｔを担持したカーボン粉末から形成した触媒層を設けた多孔質電極であり、この触媒層は、プロトン伝導層１に接する側に設けられている。
また、第１電極３、第２電極５は、それぞれリード部（図示せず）を介して回路に接続されており、電源（電池）１５によって、第１電極３と第２電極５との間に電圧を印加したり、電流計１７によって、第１電極３と第２電極５との間に流れる電流を測定できるようになっている。
【００２６】
前記両支持体７、９は、例えばアルミナを主成分とするセラミックスからなる絶縁体であり、セラミックス等の無機絶縁体以外に、樹脂等からなる有機絶縁体を採用できる。
このうち、第１支持体７には、周囲雰囲気と測定室１１（従って第１電極３）とを連通する拡散律速部１９が設けられている。この拡散律速部１９は、被測定ガスである燃料ガス（従って燃料ガスに含まれる水素ガス）を第１電極３側に導入するとともに、その拡散を律速する小さい孔である。
【００２７】
一方、第２支持体９には、周囲雰囲気と第２室１３（従って第２電極５）に連通する空孔２１が設けられている。
ｂ）次に、前記素子アッセンブリ１０を備えた水素ガスセンサの全体構造について、図２に基づいて説明する。尚、図２は、水素ガスセンサの軸方向に沿った断面図である。
【００２８】
図２に示す様に、本実施例の水素ガスセンサは、上述した素子アッセンブリ１０を筐体３１内に収容した円柱形状のセンサである。
つまり、水素ガスセンサは、金属（ステンレス）からなる略円筒形状の筐体３１と、筐体３１を加熱するヒータ３３と、筐体３１内にて軸方向に配置された素子アッセンブリ１０と、素子アッセンブリ１０を筐体３１内に固定する保持部３５と、素子アッセンブリ１０の基端側（同図の上方）から保持部３５内を介して外部に伸びる一対のリード線３７と、素子アッセンブリ１０の先端側（同図の下方）を覆うようにして筐体３１に取り付けられたフィルタ３９とを備えている。
【００２９】
このうち、前記筐体３１は、その先端側が小径とされ、外周にネジ部４１が設けられている。従って、このネジ部４１を、図３に示す様に、配管４３のネジ孔４５にネジ込むことにより、水素ガスセンサ自体が配管４３に固定され、水素ガスセンサの先端側がガス流に曝されることになる。
【００３０】
図２に戻り、前記ヒータ３３は、筐体３１の基端側の外周に巻き付ける様にして取り付けられた絶縁被覆付きのコイル状ヒータ（ニクロム線ヒータ）であり、このヒータ３３に通電することにより、筐体３１、素子アッセンブリ１０、ひいては拡散律速部１９を加熱して、結露を防止する。
【００３１】
前記保持部３５は、円筒形状で有底のアルミナ製のセラミックス管３４の内部に、ガラス材料を充填して、素子アッセンブリ１０を保持するガラス部３８を設けたものである。つまり、セラミックス管３４の底部４０に素子アッセンブリ１０が挿通可能な挿通孔４２を設け、この挿通孔４２を通した素子アッセンブリ１０の基端側（即ち両支持体７、９の基端側）の周囲にガラス材料を充填した状態で、ガラス材料を溶融・固化することにより、素子アッセンブリ１０を固定して保持する。
【００３２】
尚、素子アッセンブリ１０を固定した保持部３５を、筐体３１の貫通孔３６に、図示しないシール材とともに挿入し、筐体３１を加締めることにより、保持部３５と筐体３１とが一体化されている。
前記フィルタ３９は、撥水性及びガス透過性を兼ね備えたテフロン（登録商標）樹脂からなり、先端が閉塞された円筒状のフィルタである。尚、詳しくは図示しないが、フィルタ３９は、筐体３１の先端側に外嵌するように取り付けられており、脱落しない様に接着剤により接合されている。
【００３３】
ｃ）次に、本実施例の水素ガスセンサの測定原理及び測定手順について説明する。
水素ガスセンサを燃料ガスにさらすと、周囲雰囲気から拡散律速部１９を通って第１電極３に到達した水素は、第１電極３に担持されたＰｔの触媒作用により、プロトン（Ｈ＋）に解離される。
【００３４】
そして、発生したプロトンは、プロトン伝導層１を介して第２電極５に汲み出され、再び水素となって（センサ外の）被測定ガス雰囲気に拡散する。
このとき、第１電極３と第２電極５との間には、水素を汲み出すための十分な電圧、即ち限界電流が得られるような十分な電圧が印加される。
【００３５】
そして、第１電極３と第２電極５との間に流れる電流値（限界電流）は、水素ガス濃度に比例するため、その電流値を測定することにより、水素ガス濃度の測定が可能になる。
ｄ）次に、本実施例の水素ガスセンサの製造方法の要部について説明する。
【００３６】
▲１▼素子アッセンブリの製造方法
まず、Ｐｔ担持カーボン粉末、蒸留水、Ｎａｆｉｏｎ溶液（溶液中のＮａｆｉｏｎ含有量が２０重量％）、２−プロパノールを調合し、ポットミルにて攪拌混合することにより、触媒ペーストを作製した。
【００３７】
次に、この触媒ペーストを、カーボンペーパーにスクリーンマスクを用いて塗布して、６０℃、１０分の条件で乾燥した。
次に、所定の形状（例えば矩形状）に、プロトン伝導層１及び触媒電極を切り抜き、プロトン伝導層１を挟んで、第１電極３と第２電極５とが対向するように両電極３、５を配置した。
【００３８】
次に、９．８ＭＰａ、１４０℃、５ｍｉｎの条件で、ホットプレスを行って、プロトン伝導層１と両電極３、５とを接着し、プロトン伝導層−触媒電極接合体（ＭＥＡ：Ｍｅｍｂｒａｎｅ  Ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ    Ａｓｓｅｍｂｌｙ）を形成した。
そして、このプロトン伝導層−触媒電極接合体を、両支持体７、９間に挟み込んで固定することで、水素ガスセンサの素子アッセンブリ１０を形成した。
【００３９】
尚、第１支持体７に対して、レーザー加工を施すことにより、φ６０μｍの大きさの貫通孔を形成し、この貫通孔を拡散律速部１９とした。
▲２▼水素ガスセンサの組み付け方法
前記の様にして製造した素子アッセンブリ１０にリード線３７を取り付け、素子アッセンブリ１０の基端側を、保持部３５内のガラス材料内に配置し、加熱・冷却することによりガラス材料を溶融・固化して、素子アッセンブリ１０を保持部３５に固定した。
【００４０】
次に、素子アッセンブリ１０を備えた保持部３５を、筐体３１の貫通孔３６内（図２参照）に、図示しないシール材とともに配置し、筐体３１の外周を加締めることによって、保持部３５を筐体３１に固定した。
次に、筐体３１の先端側にて、素子アッセンブリ１０を覆うようにフィルタ３９を配置し、そのフィルタ３９を筐体３１の先端側に外嵌するとともに接合した。
【００４１】
次に、筐体３１の基端側の外周にコイル状のヒータ３１を外嵌して配置し、接着剤により接合して、水素ガスセンサを完成した。
ｅ）次に、本実施例の水素ガスセンサの効果について説明する。
本実施例の水素ガスセンサは、筐体３１の外周にコイル状のヒータ３３が配置されている。
【００４２】
従って、水素ガスの濃度を測定する際に、ヒータ３３に通電することにより、筐体３１、素子アッセンブリ１０、ひいては拡散律速部１９近傍を加熱することができるので、拡散律速部１９近傍を露点以上とすることができる。そのため、燃料ガス中の湿度が非常に高い状態であっても、拡散律速部１９近傍に結露が発生することを防止することができる。
【００４３】
その結果、拡散律速部１９は結露した水により塞がれることがないので、拡散律速部１９を介して被測定ガスを測定室１１内に導入することができ、常に精度良く水素ガスの濃度を測定することができる。
ｆ）次に、本実施例の効果を確認するために行った実験例について説明する。
【００４４】
この実験は、ガス温度が変化して結露が発生するような状況において、センサ出力の変化を調べたものである。
▲１▼まず、本発明の範囲のものとして、前記実施例と同様な水素ガスセンサ、即ちヒータを備えた水素ガスセンサを製造した。一方、本発明の範囲外の試料（比較例）として、ヒータを有しない水素ガスセンサを製造した。
【００４５】
▲２▼そして、上述した実施例及び比較例の水素ガスセンサを配管に取り付け、配管内に燃料ガスを導入して、燃料ガス中の水素ガス濃度を測定した。その結果を図４に示す。
具体的には、図４中のＡ点より前において、配管内のガス温度：８０℃、ガス成分として、水素：２０体積％、Ｈ２Ｏ濃度：２４体積％（相対湿度５１％ＲＨ）の条件にて、水素ガスセンサを作動させ、Ａ点において、ガス温度のみを６０℃に変更した。
【００４６】
それにより、Ａ点以降では、温度の低下に伴い、相対湿度が徐々に上昇し、配管内のガス温度が６０℃となって時点では、相対湿度１００％ＲＨを超え、結露が発生する状態となった。
そして、この状態において、本実施例の水素ガスセンサでは、ヒータにより加熱することにより、結露を防止できるので、図４に示す様に、安定したセンサ出力を得ることができる。その結果、精度良く水素ガスの濃度を検出できるので好適である。
【００４７】
それに対して、比較例では、ヒータによる加熱ができないので、結露を防止できない。そのため、安定したセンサ出力が得られないので、水素ガスの濃度を検出できず、好ましくない。
（実施例２）
次に、実施例２について説明するが、前記実施例１と同様な箇所の説明は省略する。
【００４８】
本実施例の水素ガスセンサは、前記実施例１とはヒータの位置が異なる。
ａ）水素ガスセンサの構成
図５に示す様に、本実施例の水素ガスセンサは、前記実施例１と同様に、筐体５１、保持部５３、素子アッセンブリ５５、フィルタ５７等を備えている。
【００４９】
特に、本実施例では、図６（ｂ）に示す様に、素子アッセンブリ５５を構成するプロトン伝導層５９、第１電極６１、第２電極６３、第１支持体６５、第２支持体６７、拡散律速部６９等のうち、第１支持体６５の内部に、ヒータ７１が配置されている。
【００５０】
つまり、図６（ａ）に示す様に、第１支持体６５の内部には、第１支持体６５の全面にわたり、拡散律速部６９の周囲を囲む様に、蛇行してヒータ７１が配置されている。
尚、前記ヒータ７１は、前記図５に示す様に、センサ信号の入出力を受け持つ一対のリード線７３、７５とは別個の一対のリード線７７、７９により、外部のヒータ制御回路に接続され、電力供給が行われる。
【００５１】
ｂ）水素ガスセンサの製造方法
本実施例の水素ガスセンサのうち、第１支持体６５を製造する場合には、図７に分解して示す様に、積層するアルミナシート８１、８３、８５、８７のうちの一層のアルミナシート８３表面に、白金−アルミナペーストをスクリーン印刷して、ヒータパターン８９を形成し、このヒータパターン８９を覆うように他のアルミナシート８１、８５、８７を積層、焼成する。
【００５２】
ｃ）本実施例の効果
本実施例では、前記実施例１と同様な効果を奏するとともに、拡散律速部６９に近接してヒータ７１を配置できるので、供給する熱量が少なくて済み、消費電力を低減できるという利点がある。
（実施例３）
次に、実施例３について説明するが、前記実施例１と同様な箇所の説明は省略する。
【００５３】
本実施例の水素ガスセンサは、前記実施例１とはヒータの位置が異なる。
ａ）水素ガスセンサの構成
図８に示す様に、本実施例の水素ガスセンサは、前記実施例１と同様に、筐体９１、保持部９３、素子アッセンブリ９５、フィルタ９７、リード線９９等を備えている。
【００５４】
本実施例では、前記保持部９３は、円筒形状のセラミックス管１０１とその内部のガラス部１０３とから構成されている。
特に本実施例では、筐体９１の内部にて、筐体９１とセラミックス管１０１との間に挟まれるように、前記実施例１と同様なヒータ１０５が配置されている。つまり、筐体９１の内周面の基端側（図の上方）は、その内径が先端側より大きく設定されることにより段差部１０７が設けられており、この段差部１０７にヒータがはめ込まれている。
【００５５】
ｂ）本実施例の効果
本実施例では、前記実施例１と同様な効果を奏するとともに、ヒータ１０５が筐体９１の内部に配置されることにより、ヒータ１０５が外部の雰囲気に直接にさらされないので、熱の外気への逃げが少なく、効率よく素子アッセンブリ９５を加熱することができる。
【００５６】
また、ヒータ１０５は筐体９１の内部にあるため、周囲からの飛来物による損傷や、汚損などを避けることができる。
尚、本発明は前記実施例になんら限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の態様で実施しうることはいうまでもない。
【００５７】
（１）例えば、更に、測定室外にて、プロトン伝導層に接した参照電極を有し、第１電極と参照電極との間の電位差が所定値となるように、第１電極と前記第２電極との間に電圧を印加するように構成してもよい。
この場合には、第１電極と参照電極との間の電位差が所定値（例えば一定値）となるように、第１電極と第２電極との間に電圧を印加して、流れる電流値から水素ガスの濃度を求めるので、温度や湿度などの外乱の影響を小さくすることができ、よって、測定精度が向上するという利点がある。
【００５８】
（２）また、例えば  第２電極及び参照電極を一体に構成し、第２電極が参照電極の機能を兼ね備えるようにしてもよい。
この場合には、第１電極と第２電極（参照電極）の電位差を求め、次に回路を切り替えて、この電位差が一定になる様に、第１電極と第２電極との間に電圧を印加して、流れる電流値を測定する。
【００５９】
（３）更に、拡散律速部は、被測定ガス雰囲気から拡散律速部を介してガスセンサ内に導入される被測定ガス（特に測定対象ガス）の拡散を律速するものであるので、例えば支持体に１又は複数の貫通孔を設け、貫通孔自身を拡散律速部としたり、その貫通孔に充填された多孔体などを拡散律速部とすることができる。
【００６０】
尚、拡散律速部内の内径を設定したり、拡散律速部内にアルミナ等の多孔質材料を充填することにより、拡散を律速する程度を調節することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例１の水素ガスセンサの素子アッセンブリを破断して示す説明図である。
【図２】実施例１の水素ガスセンサを破断して示す説明図である。
【図３】実施例１の水素ガスセンサを配管に取り付けた状態を示す説明図である。
【図４】ヒータの有無によるセンサ出力の違いを調べた実験結果を示すグラフである。
【図５】実施例２の水素ガスセンサを破断して示す説明図である。
【図６】実施例２の水素ガスセンサの素子アッセンブリを示し、（ａ）はその平面図、（ｂ）は素子アッセンブリを破断して示す説明図である。
【図７】実施例２の水素ガスセンサの素子アッセンブリの要部を分解して示す説明図である。
【図８】実施例３の水素ガスセンサを破断して示す説明図である。
【符号の説明】
１、５９…プロトン伝導層
３、６１…第１電極
５、６３…第２電極
１９、６９…拡散律速部
１０、５５、９５…素子アッセンブリ
１１…測定室
７、６５…第１支持体
３１、５１、９１…筐体
３５、５３、９３…保持部
３３、７１、１０５…ヒータ
３９、５７、９７…フィルタ
【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】
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【図８】
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