(57)【要約】【課題】  被検出ガスを導入する被検出空間内における検出素子と発熱体との間の配置関係に工夫を凝らし、応答性に優れるガス検出器を提供する。【解決手段】  検出素子４００は、円筒部材２１０内にて台座２７０の凹所２７１内に装着されている。発熱体５００は、円筒部材２１０内にて台座２７０の凹所２７２内に装着されている。従って、発熱体５００は、ケーシング１１０のガス導入口部１１４からみて、検出素子４００よりも遠い位置にある。【選択図】    図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部に被検出空間を形成する被検出空間形成部材であって被検出ガスを導入するガス導入口を有する被検出空間形成部材と、
前記被検出空間内に設けられて前記ガス導入口から導入される前記被検出ガスを検出する検出素子と、
前記被検出空間内にて前記検出素子よりも前記ガス導入口から遠い位置に配設される発熱体であってその発熱に応じて前記被検出空間内を加熱する発熱体とを備えるガス検出器。
【請求項２】
前記検出素子は、前記発熱体に前記ガス導入口側から装着されていることを特徴とする請求項１に記載のガス検出器。
【請求項３】
前記検出素子は、
前記ガス導入口側に表面を位置させるとともに前記発熱体側に裏面を位置させてなる半導体基板と、
発熱抵抗素子と、
前記半導体基板の前記表面上に設けられて前記発熱抵抗素子を内包する絶縁部材とを有することを特徴とする請求項１或いは２に記載のガス検出器。
【請求項４】
前記検出素子は、
凹部を形成してなる半導体基板であってその裏面側から前記凹部にて前記発熱体側に向けて開口する半導体基板と、
この半導体基板の表面に形成されて前記ガス導入口に対向する絶縁部材と、
前記凹部に対応する位置にて前記絶縁部材に内包される発熱抵抗素子とを有することを特徴とする請求項１或いは２に記載のガス検出器。
【請求項５】
前記発熱体は、セラミック体中に発熱抵抗体を埋設したセラミックヒータであることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載のガス検出器。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１つに記載のガス検出器と、
このガス検出器の検出素子に通電する第１通電手段と、
前記ガス検出器の発熱体が発熱するように当該発熱体に通電する第２通電手段と、
前記ガス検出器による被検出ガスの検出の正常な終了に伴い前記第１通電手段による前記検出素子の通電を停止する第１通電停止手段と、
前記ガス検出器による被検出ガスの検出の終了後所定の加熱延長時間が経過したとき、前記第２通電手段による前記発熱体の通電を停止する第２通電停止手段とを備えるガス検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガス検出器及びこのガス検出器を用いたガス検出装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種のガス検出器としては、例えば、下記特許文献１にて開示されているような結露防止機能を備えたガス検出器が提案されている。このガス検出器は、ケース内に、そのガス取り入れ口側から順に、発熱体ユニット及びガス検知ユニットを配設して構成されている。
【０００３】
ここで、当該ガス検出器が、例えば、燃料電池の空気極側配管内のように結露を発生し易い環境で配設される際に、発熱体ユニットは、ケースの内部である被検出空間内の結露の発生を防止する役割を果たすように配設されている。
【特許文献１】特開２００３−１６１７１２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記ガス検出器では、発熱体ユニットがガス検知ユニットよりもガス取り入れ口側に位置する。このため、ガス検知ユニットへの被検出ガスの導入が発熱体ユニットにより妨げられ、その結果、ガス検出器の被検出ガスに対する応答性がよくないという不具合を招く。
【０００５】
そこで、本発明は、以上のようなことに対処するため、被検出ガスを導入する被検出空間内における検出素子と発熱体との間の配置関係に工夫を凝らし、応答性に優れるガス検出器を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題の解決にあたり、本発明に係るガス検出器は、請求項１の記載によれば、
内部に被検出空間を形成する被検出空間形成部材であって被検出ガスを導入するガス導入口（１１４）を有する被検出空間形成部材（２１０、２５０、２７０）と、
上記被検出空間内に設けられて上記ガス導入口から導入される上記被検出ガスを検出する検出素子（４００）と、
上記被検出空間内にて検出素子よりも上記ガス導入口から遠い位置に配設される発熱体であってその発熱に応じて上記被検出空間内を加熱する発熱体（５００、５１０）とを備える。
【０００７】
これによれば、発熱体は、上記被検出空間内にて検出素子よりも上記ガス導入口から遠い位置に配設されるので、ガス導入口から流入する被検出ガスは、発熱体によって邪魔されることなく、円滑に検出素子に到達することとなる。その結果、被検出ガスに対する当該ガス検出器の応答性が大幅に改善され得る。
【０００８】
また、本発明は、請求項２の記載によれば、請求項１に記載のガス検出器において、検出素子は、発熱体に上記ガス導入口側から装着されていることを特徴とする。
【０００９】
これにより、検出素子を別途被検出空間内にて支持する部材が不要になり、その結果、請求項１に記載の発明の作用効果の達成に併せて、ガス検出器における余分な構成部材が減少するとともに当該ガス検出器の組み立て作業が容易になるという作用効果が達成され得る。
【００１０】
また、本発明は、請求項３の記載によれば、請求項１或いは２に記載のガス検出器において、検出素子は、
上記ガス導入口側に表面を位置させるとともに発熱体側に裏面を位置させてなる半導体基板（４１０）と、
発熱抵抗素子（４３０）と、
半導体基板の上記表面上に設けられて発熱抵抗素子を内包する絶縁部材（４２０）とを有することを特徴とする。
【００１１】
このように構成した検出素子を採用しても、請求項１或いは２に記載の発明と同様の作用効果が達成され得る。
【００１２】
また、本発明は、請求項４の記載によれば、請求項１或いは２に記載のガス検出器において、
検出素子は、
凹部（４１１）を形成してなる半導体基板であってその裏面側から上記凹部にて発熱体側に向けて開口する半導体基板（４１０）と、
この半導体基板の表面に形成されて上記ガス導入口に対向する絶縁部材（４２０）と、
上記凹部に対応する位置にて絶縁部材に内包される発熱抵抗素子（４３０）とを有することを特徴とする。
【００１３】
このように構成した検出素子を採用しても、請求項１或いは２に記載の発明と同様の作用効果が達成され得る。
【００１４】
また、本発明は、請求項５の記載によれば、請求項１〜４のいずれか１つに記載のガス検出器において、発熱体は、セラミック体中に発熱抵抗体を埋設したセラミックヒータであることを特徴とする。
【００１５】
これにより、請求項１〜４のいずれか１つに記載の発明と同様の作用効果の達成に併せて、当該ガス検出器を腐食ガス雰囲気内で用いても、発熱体の耐食性が、金属抵抗体を露出させた金属発熱体に比べて高いので、ガス検出器としての寿命を長くし得る。
【００１６】
また、本発明に係るガス検出装置は、請求項６の記載によれば、
請求項１〜５のいずれか１つに記載のガス検出器（１００）と、
このガス検出器の検出素子に通電する第１通電手段（３６０、３７０、３３２、６０１）と、
ガス検出器の発熱体が発熱するように当該発熱体に通電する第２通電手段（３８０、３８２、３９０、３３２、６０２）と、
ガス検出器による被検出ガスの検出の正常な終了に伴い第１通電手段による検出素子の通電を停止する第１通電停止手段（３６０、３７０、６１０、６２０、６２１）と、
ガス検出器による被検出ガスの検出の終了後所定の加熱延長時間が経過したとき、第２通電手段による発熱体の通電を停止する第２通電停止手段（３５０、３８２、７００、３８０、３９０、６２２、６３０、６３１）とを備える。
【００１７】
このように、ガス検出器が検出素子及び発熱体の通電下にて検出を終了した後も発熱体の通電を維持し、その後、上記加熱延長時間が経過したとき、発熱体の通電を停止する。
【００１８】
従って、発熱体は、ガス検出器による検出終了後、被検出空間形成部材のうちガス導入口よりも遠い部位を加熱し続け、この加熱を、上記加熱延長時間の経過に伴い停止する。
【００１９】
その結果、請求項１〜５のいずれか１つに記載の発明と同様の作用効果を達成し得るのは勿論のこと、ガス検出器による検出終了後において、被検出空間形成部材の被検出空間内の冷却速度が低下するため、当該被検出空間内における結露の発生が防止され得る。
【００２０】
なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、本発明の各実施形態を図面に基づいて説明する。
（第１実施形態）
図１は、本発明が可燃性ガス検出装置に適用された例を示しており、この可燃性ガス検出装置は、例えば、燃料電池から漏れ出る被検出ガス中の水素ガスの濃度を検出するのに用いられる。
【００２２】
当該ガス検出装置は、図１にて示すごとく、ガス検出器１００及び制御ユニット３００によって構成されている。
【００２３】
ガス検出器１００は、図１にて示すごとく、ケーシング１１０及び検出器ユニット２００を備えている。
【００２４】
ケーシング１１０は、ケーシング部材１１１の開口部に蓋１１２を嵌め込んで構成されている。ケーシング部材１１１は、ガス導入筒１１３を備えており、このガス導入筒１１３は、ケーシング部材１１１の底壁中央から外方へ円筒状に延出し、ガス導入口部１１４にて、外方に開口している。
【００２５】
検出器ユニット２００は、図１にて示すごとく、ケーシング部材１１１の内側からガス導入筒１１３内に同軸的に嵌装されている。当該検出器ユニット２００は、図１及び図２にて示すごとく、円筒部材２１０を備えている。この円筒部材２１０は、その底壁側円筒部にて、図１にて示すごとく、ガス導入筒１１３の小径穴部に同軸的に嵌装されており、当該円筒部材２１０は、その環状底壁２１１（図１及び図２参照）にて、ガス導入口部１１４にその内面側から着座している。なお、円筒部材２１０は、図１にて示すごとく、環状底壁２１１の中空部にて、ガス導入口部１１４を通り外方に開口している。
【００２６】
また、円筒部材２１０は、その環状フランジ部２１２にて、図１にて示すごとく、ガス導入筒１１３の基端側大径穴部内にパッキン等の環状シール１１５を介し気密的に嵌装されている。なお、本実施形態では、板状封止部材１１６が、ケーシング１１０のガス導入筒１１３の内端部に装着されて、当該ガス導入筒１１３を封止している。
【００２７】
また、検出器ユニット２００は、円筒部材２１０内に設けた撥水フィルタ２２０、ワッシャ２３０及び両金網２４０を備えている。撥水フィルタ２２０は、その外周部にて、円筒部材２１０の環状底壁２１１とワッシャ２３０との間に挟持されており、この撥水フィルタ２２０は、ガス導入筒１１３のガス導入口部１１４及び円筒部材２１０の環状底壁２１１の中空部から円筒部材２１０のうちワッシャ２３０よりも基端側内部空間内への飛水や粉塵の侵入を防止する。本実施形態では、撥水フィルタ２２０は、撥水性多孔質高分子膜でもって形成されている。
【００２８】
両金網２４０は、図２にて拡大して示すごとく、その外周部にて、ワッシャ２３０と円筒状スペーサ２５０の環状底壁２５１との間に挟持されており、これら金網２４０は、次のような役割を果たす。
【００２９】
即ち、検出素子４００の左右両側発熱抵抗素子４３０（後述する）への通電に伴い当該左右両側発熱抵抗素子４３０に電流が流れ、これら発熱抵抗素子４３０の温度が水素ガスの下限爆発温度を上回ることで、被検出ガス中の水素ガスが円筒状スペーサ２５０内で発火した場合に、両金網２４０は、スペーサ２５０の内部からその外方への逸火を防止する。本実施形態では、両金網２４０は、金属製多孔質板でもって形成されている。
【００３０】
なお、円筒状スペーサ２５０は、円筒部材２１０の底壁側円筒部内に同軸的に圧入により嵌装されて、その環状底壁２５１にて、両金網２４０、ワッシャ２３０及び撥水フィルタ２２０を、円筒部材２１０の環状底壁２１１の内面上に固定している。
【００３１】
当該検出器ユニット２００は、図１及び図２にて示すごとく、金属製端子台２６０及び台座２７０を備えている。端子台２６０は、図２にて拡大して示すごとく、その断面Ｌ字状外周部２６１にて、円筒部材２１０の環状フランジ部２１２内にＯリング或いはパッキン等の環状シール部材２６２を介し同軸的にかつ気密的に嵌装されている。
【００３２】
この端子台２６０には、複数のターミナル２６３が、その各基端部にて、図２にて拡大して示すごとく、各対応の管状電気絶縁部材２６４（図２では、２つの電気絶縁部材２６４のみを示す）を介し挿通されている。また、これら各ターミナル２６３の各先端部は、図１にて示すごとく、封止部材１１６を通り制御ユニット３００の配線板３１０に挿通されて、この配線板３１０の配線パターン部に電気的に接続されている。なお、各ターミナル２６３は、その基端部にて、検出素子４００の各対応の電極膜４５１、４７０（後述する）にワイヤボンディングにより電気的に接続されている。
【００３３】
台座２７０は、合成樹脂材料からなるもので、この台座２７０は、図２にて拡大して示すごとく、その表面にて、端子台２６０にその裏面側から装着されている。当該台座２７０は、両凹所２７１、２７２を有しており、凹所２７１は、台座２７０の略中央部にその裏面側から形成されている。また、凹所２７２は、台座２７０の略中央部にその表面側から形成されている。
【００３４】
また、台座２７０は、中空部２７３を有しており、この中空部２７３は、台座２７０の中央部にその板厚方向に形成されて、両凹所２７１、２７２内に開口している。
【００３５】
また、ガス検出器１００は、検出素子４００及び発熱体５００を備えている。検出素子４００は、図１及び図２にて示すごとく、台座２７０の凹所２７１内に装着されて、円筒状スペーサ２５０の開口部に対向している。
【００３６】
この検出素子４００は、マイクロマシニング技術を用いて製造されているもので、当該検出素子４００は、図３にて示すごとく、珪素製半導体基板４１０及び上下両側絶縁層４２０を備えている。
【００３７】
半導体基板４１０は、図３にて示すごとく、図示左右両側凹部４１１を備えており、これら左右両側凹部４１１は、半導体基板４１０の裏面側から表面側にかけて、互いに間隔をおいて断面末すぼまり状に形成されている。
【００３８】
上側絶縁層４２０は、半導体基板４１０の表面に形成された上側酸化珪素膜４２１及びこの上側酸化珪素膜４２１の表面に沿い形成された上側窒化珪素膜４２２でもって構成されている。
【００３９】
一方、下側絶縁層４２０は、半導体基板４１０の裏面に形成された下側酸化珪素膜４２１及びこの下側酸化珪素膜４２１の裏面に沿い形成された下側窒化珪素膜４２２でもって構成されている。この下側絶縁層４２０は、半導体基板４１０の各凹部４１１に対応する部位にて、それぞれ除去されて、各凹部４１１の開口部として形成されている。
【００４０】
しかして、検出素子４００は、下側絶縁層４２０の下側窒化珪素膜４２２側から、台座２７０の凹所２７１内に装着されている。これにより、上側絶縁層４２０は、上側酸化珪素膜４２１の裏面のうち各凹部４１１に対する各対応裏面部にて、当該各凹部４１１の開口部を通して台座２７０の中空部２７３に対向している。なお、半導体基板４１０は、各凹部４１１以外の部位にて基板部４１２を構成する。
【００４１】
また、検出素子４００は、図３及び図４にて示すごとく、左右両側発熱抵抗素子４３０及び左側、中央側及び右側の各配線膜４４０を備えている。左側発熱抵抗素子４３０は、上側絶縁層４２０の上側窒化珪素膜４２２の表面のうち左側凹部４１１に対応する部位上に渦巻き状に形成されており、一方、右側発熱抵抗素子４３０は、上側窒化珪素膜４２２の表面のうち右側凹部４１１に対応する部位上に渦巻き状に形成されている。
【００４２】
左側配線膜４４０は、図３にて示すごとく、上側窒化珪素膜４２２の表面の左側部上において、半導体基板４１０の基板部４１２に対応して位置し、図４にて示すごとく、左側発熱抵抗素子４３０の一端と一体となるように形成されている。
【００４３】
中央側配線膜４４０は、図３にて示すごとく、上側窒化珪素膜４２２の表面の中央部上にて、半導体基板４１０の基板部４１２に対応して位置しており、この中央側配線膜４４０は、図４にて示すごとく、左側発熱抵抗素子４３０の他端及び右側発熱抵抗素子４３０の一端と一体となるように形成されている。また、右側配線膜４４０は、図３にて示すごとく、上側窒化珪素膜４２２の表面の右側部上にて、半導体基板４１０の基板部４１２に対応して位置しており、この右側配線膜４４０は、図４にて示すごとく、右側発熱抵抗素子４３０の他端と一体となるように形成されている。
【００４４】
また、検出素子４００は、図４にて示すごとく、測温抵抗素子４５０を備えており、この測温抵抗素子４５０は、白金（Ｐｔ）を含む測温抵抗材料でもって、左右両側発熱抵抗素子４３０の図４にて図示上側において、上側絶縁層４２０の上側窒化珪素膜４２２の表面上に形成されている。
【００４５】
また、当該検出素子４００は、図３及び図４にて示すごとく、絶縁材料からなる保護層４６０を備えており、この保護層４６０は、各発熱抵抗素子４３０、各配線膜４４０及び測温抵抗素子４５０を覆うように、上側絶縁層４２０の上側窒化珪素膜４２２の表面上に形成されている。
【００４６】
また、検出素子４００は、図３及び図４にて示すごとく、左側、中央側及び右側の各電極膜４７０を備えており、これら左側、中央側及び右側の各電極膜４７０は、保護層４６０に形成した左側、中央側及び右側の各コンタクトホール４６１を通して左側、中央側及び右側の各配線膜４４０上に形成されている。なお、測温抵抗素子４５０は、その左右両端部にて、各電極膜４５１を介し配線板３１０の上記配線パターン部に接続されている。
【００４７】
また、検出素子４００は、酸化触媒膜４８０を備えており、この酸化触媒膜４８０は、保護層４６０の表面のうち左側発熱抵抗素子４３０に対応する部位上に形成されて、保護層４６０の表面と共に、円筒状スペーサ２５０の底壁２５１の中空部に対向している。しかして、酸化触媒膜４８０は、左側発熱抵抗素子４３０への通電時に、被検出ガス中の水素ガス成分を燃焼させる。
【００４８】
なお、本第１実施形態では、当該可燃性ガス検出器において、左側発熱抵抗素子４３０及び酸化触媒膜４８０は、接触燃焼式ガス検出器部としての役割を果たし、また、右側発熱抵抗素子４３０は、熱伝導式ガス検出器部としての役割を果たし、また、測温抵抗素子４５０は、被検出ガスの雰囲気内の温度を測定する役割を果たす。
【００４９】
発熱体５００は、台座２７０の凹所２７２内に収容されており、この発熱体５００は、その両端子５０１にて、左右両側ターミナル２６３の各基端部に支持されて、これら左右両側ターミナル２６３に電気的に接続されている。本実施形態では、発熱体５００は、例えば、セラミック体中に発熱抵抗体を埋設したセラミックヒータである。
【００５０】
しかして、当該発熱体５００は、その通電により、発熱して、台座２７０の凹所２７２及び中空部２７３の各内部等を加熱する。
【００５１】
制御ユニット３００は、配線板３１０及び制御回路３２０を有しており、この制御ユニット３００は、配線板３１０にて、ケーシング１１０内に支持されている。制御回路３２０は、配線板３１０にその裏面側から装着されて、当該配線板３１０の配線パターン部を介し各ターミナル２６３に電気的に接続されている。
【００５２】
制御回路３２０は、図５にて示すごとく、電圧変換回路３３０及びマイクロコンピュータ３４０を備えており、電圧変換回路３３０は、電源スイッチ３３１を介し直流電源３３２から直流電圧（例えば、１２（Ｖ））を受けて所定の定電圧（例えば、５（Ｖ））に変換する。なお、電源スイッチ３３１は、そのオン操作により、直流電源３３２からの直流電圧を電圧変換回路３３０に出力し、そのオフ操作により、直流電源３３２を電圧変換回路３３０から遮断する。
【００５３】
マイクロコンピュータ３４０は、電圧変換回路３３０から定電圧を受けて作動状態となり、図６にて示すフローチャートに従いコンピュータプログラムを実行し、各種の演算処理を行う。なお、当該コンピュータプログラムは、マイクロコンピュータ３４０のＲＯＭに当該マイクロコンピュータにより読み出し可能に予め記憶されている。
【００５４】
操作スイッチ３４１は、その操作によりオンされたとき、操作信号をマイクロコンピュータ３４０に出力する。また、当該操作スイッチ３４１は、その操作によりオフされたとき、操作信号の出力を停止する。
【００５５】
タイマー３５０は、マイクロコンピュータ３４０による制御のもと、リセット始動されて、計時を開始し、この計時時間をマイクロコンピュータ３４０に出力する。
【００５６】
トランジスタ３６０は、そのベースにて、抵抗３６１を介しマイクロコンピュータ３４０により制御されて、導通し、或いは非導通となる。ここで、当該トランジスタ３６０は、そのコレクタにて、検出素子４００の左側発熱抵抗素子４３０及び抵抗３６２を通して直流電源３３２の正側端子に接続されており、このトランジスタ３６０のエミッタは接地されている。
【００５７】
このことは、左側発熱抵抗素子４３０が、トランジスタ３６０の導通に伴い直流電源３３２により通電され、トランジスタ３６０の非導通に伴い、直流電源３３２による通電から遮断されることを意味する。また、左側発熱抵抗素子４３０は、その通電に伴い、端子電圧を発生しマイクロコンピュータ３４０に出力する。
【００５８】
トランジスタ３７０は、そのベースにて、抵抗３７１を介しマイクロコンピュータ３４０により制御されて、導通し、或いは非導通となる。ここで、当該トランジスタ３７０は、そのコレクタにて、検出素子４００の右側発熱抵抗素子４３０及び抵抗３７２を通して直流電源３３２の正側端子に接続されており、このトランジスタ３７０のエミッタは接地されている。
【００５９】
このことは、右側発熱抵抗素子４３０が、トランジスタ３７０の導通に伴い直流電源３３２により通電され、トランジスタ３７０の非導通に伴い、直流電源３３２による通電から遮断されることを意味する。また、右側発熱抵抗素子４３０は、その通電に伴い、端子電圧を発生しマイクロコンピュータ３４０に出力する。
【００６０】
トランジスタ３８０は、そのベースにて、抵抗３８１を介しマイクロコンピュータ３４０により制御されて、導通し、或いは非導通となる。また、当該トランジスタ３８０は、そのコレクタにて、リレー３９０のリレーコイル３９１を通して直流電源３３２の正側端子に接続されており、このトランジスタ３８０のエミッタは接地されている。
【００６１】
リレー３９０は、リレーコイル３９１及び常開型リレースイッチ３９２を有しており、リレーコイル３９１は、トランジスタ３８０の導通に基づき、直流電源３３２により通電されて励磁され、トランジスタ３８０の非導通に基づき、直流電源３３２による通電から遮断されて消磁される。
【００６２】
リレースイッチ３９２は、リレーコイル３９１の励磁により、オンし、リレーコイル３９１の消磁によってオフする。このリレースイッチ３９２は、その一端にて、発熱体５００及び抵抗３９３を通して直流電源３３２の正側端子に接続されており、このリレースイッチ３９２の他端は接地されている。
【００６３】
このことは、発熱体５００が、リレースイッチ３９２のオンに基づき抵抗３９３を介し直流電源３３２により通電されて、発熱し、この発熱をリレースイッチ３９２のオフに基づき停止することを意味する。また、発熱体５００は、直流電源３３２による通電に伴い、端子電圧を発生しマイクロコンピュータ３４０に出力する。
【００６４】
以上のように構成した本第１実施形態において、当該可燃性ガス検出装置の可燃性ガス検出器１００が、例えば、燃料電池の空気極側配管（図示しない）に配設されているものとする。
【００６５】
このような状態にて、燃料電池からの被検出ガスが、上記空気極側配管の内部から検出器ユニット２００のガス導入筒１１３内にそのガス導入口部１１４から流入すると、当該被検出ガスは、撥水フィルタ２２０、ワッシャ２３０及び両金網２４０を通り円筒状スペーサ２５０内にその底壁２５１の中空部から流入して、ガス検出素子４００に到達する。これに伴い、上述のようにスペーサ２５０内に流入した被検出ガスが、酸化触媒膜４８０に接触するようにして保護層４６０の表面付近にて流動する。
【００６６】
また、制御回路３２０の電源スイッチ３３１をオンすると、電圧変換回路３３０が、直流電源３３２からの直流電圧に基づき定電圧を発生する。すると、このマイクロコンピュータ３４０は、電圧変換回路３３０からの定電圧に基づき、図６のフローチャートに従い、上記コンピュータプログラムの実行を開始する。
【００６７】
現段階において、操作スイッチ３４１が、操作信号を発生していれば、当該操作スイッチ３４１がオンしていることから、ステップ６００においてＹＥＳと判定される。このことは、当該可燃性ガス検出装置によるガス検出の開始を意味する。
【００６８】
しかして、ステップ６００における判定が上述のようにＹＥＳになると、ステップ６０１において、発熱抵抗素子の通電処理がなされる。この通電処理では、トランジスタ３６０が導通することで、左側発熱抵抗素子４３０が直流電源３３２により抵抗３６２を介し通電されるとともに、トランジスタ３７０が導通することで、右側発熱抵抗素子４３０が直流電源３３２により抵抗３７２を介し通電される。このとき、両発熱抵抗素子４３０は、それぞれ、端子電圧を発生しマイクロコンピュータ３４０に出力する。なお、発熱抵抗素子４３０への通電は、検出素子４００への通電に相当する。
【００６９】
ステップ６０１の処理後、ステップ６０２において発熱体５００の通電処理がなされる。この通電処理では、トランジスタ３８０が導通することで、リレー３９０のリレーコイル３９１が、直流電源３３２による通電により励磁されて、リレースイッチ３９２をオンする。これに伴い、発熱体５００が、直流電源３３２により抵抗３９３を介し通電されて発熱し、台座２７０の凹所２７２及び中空部２７３の各内部等を加熱する。
【００７０】
上記コンピュータプログラムがステップ６１０に進むと、ガス検出器１００の異常の有無が判定される。現段階において、両発熱抵抗素子４３０及び発熱体５００の各端子電圧のいずれもが正常であれば、ステップ６１０においてＮＯと判定される。
【００７１】
このとき、操作スイッチ３４１が操作信号の発生を維持していれば、操作スイッチ３４１がオン状態にあることから、ステップ６２０においてＮＯと判定される。以下、両ステップ６１０、６２０の循環処理のもと、当該ガス検出装置はガス検出可能な状態におかれる。
【００７２】
これに伴い、被検出ガスが当該ガス検出装置により検出される。ここで、上述のように、検出素子４００が台座２７０の凹所２７１内に位置し、一方、発熱体５００が、台座２７０の凹所２７２内に位置する。換言すれば、検出素子４００は、検出器ユニット２００のガス導入口部１１４側からみて、発熱体５００よりも、ガス導入口部１１４に近い側に位置する。
【００７３】
このように、検出素子４００が発熱体５００よりもガス導入口部１１４側に位置することから、ガス導入筒１１３内にガス導入口部１１４から流入する被検出ガスは、発熱体５００により邪魔されることなく、円滑に検出素子４００に達する。これにより、被検出ガスに対するガス検出器１００の応答性が大幅に改善され得る。
【００７４】
また、燃料電池の上記空気極側配管内の被検出ガスは、高湿潤状態にある。従って、被検出ガス中の水蒸気は、ガス検出器１００内における台座２７０の両凹所２７１、２７２及び中空部２７３内の各空間及び円筒状スペーサ２５０内の空間（以下、ガス検出器１００内の被検出空間ともいう）内において結露し易い環境にある。
【００７５】
ここで、上述のようにガス検出器１００が燃料電池の空気極側配管に配設されていることから、ガス検出器１００のケーシング１１０は、上記空気極側配管の外側の雰囲気内に晒され、冷却され易い。従って、ケーシング１１０の温度は、被検出ガスのガス導入口部１１４側の温度よりも、速く低下し易い。
【００７６】
しかしながら、上述のように、検出素子４００は、検出器ユニット２００のガス導入口部１１４側からみて、発熱体５００よりも、ガス導入口部１１４に近い側に位置する。
【００７７】
このことは、発熱体５００は、検出素子４００よりも、ケーシング１１０のうちガス導入筒１１３を除く部位の近くに位置するから、この部位は、発熱体５００により加熱され易い。従って、上述のように水蒸気が発生していても、検出素子４００が、発熱体５００よりも、検出器ユニット２００のガス導入口部１１４側に位置することで、上記被検出空間内の冷却速度が低下するため、当該被検出空間内の結露の発生が防止される。よって、ガス検出器１００は、正常に、被検出ガス中の水素ガス成分の濃度を検出し得る。
【００７８】
このような状態において、操作スイッチ３４１からの操作信号の発生が停止すると、当該操作スイッチ３４１がオフされたことから、ステップ６２０における判定がＹＥＳとなる。このことは、当該ガス検出装置によるガス検出が終了することを意味する。
【００７９】
しかして、上述のようにステップ６２０における判定がＹＥＳになると、ステップ６２１において発熱抵抗素子の通電停止処理がなされる。この通電停止処理では、両トランジスタ３６０、３７０を非導通にすることで、両発熱抵抗素子４３０の各通電が停止される。ついで、次のステップ６２２においてタイマー３５０の始動処理がなされる。これに伴い、タイマー３５０がリセット始動されて計時を開始する。
【００８０】
然る後、ステップ６３０において、所定の加熱延長時間の経過の有無が判定される。当該所定の加熱延長時間は、ガス検出器１００による正常な検出終了に基づく左右両側発熱抵抗素子４３０の通電停止後において、上記被検出空間内の冷却速度を低下させるために、発熱体５００の通電を継続する時間を表す。
【００８１】
本実施形態では、当該所定の加熱延長時間は、例えば、５（分）と設定されて、マイクロコンピュータ３４０のＲＯＭに予め記憶されている。なお、上記加熱延長時間は、５（分）に限ることなく、ガス検出器１００による正常な検出の終了後において、上記被検出空間内に結露を発生させない程度の時間であればよい。
【００８２】
現段階では、タイマー３５０の計時時間が未だ上記所定の加熱延長時間に達していないため、ステップ６３０における判定がＮＯとなる。従って、ステップ６０２の処理に基づく発熱体５００の通電がそのまま維持される。
【００８３】
このような状態において、ステップ６３０における判定が、タイマー３５０の計時時間に基づきＹＥＳになると、ステップ６３１において発熱体５００の通電停止処理がなされる。この通電停止処理では、トランジスタ３８０を非導通にすることで、リレー３９０がそのリレーコイル３９１の消磁によりリレースイッチ３９２をオフして発熱体５００の通電を停止する。
【００８４】
このように、上記所定の加熱延長時間の経過までは、発熱体５００による加熱を継続するようにしたので、上記被検出空間内の冷却速度が、ガス検出器１００による検出の正常な終了後も、低下する。その結果、ガス検出器１００による検出の正常な終了後においても、上記被検出空間内の結露発生の防止が確保され得る。
【００８５】
また、上述のようにコンピュータプログラムがステップ６１０に達したとき、左右両側発熱抵抗素子４３０及び発熱体５００の各端子電圧のいずれかが異常であれば、ガス検出器１００が異常であることから、ステップ６１０において、ＹＥＳと判定される。
【００８６】
本実施形態において、左右両側発熱抵抗素子４３０及び発熱体５００の各端子電圧のいずれかの異常としては、以下の例が挙げられる。
【００８７】
１．左側発熱抵抗素子４３０の短絡故障のため、当該左側発熱抵抗素子４３０の端子電圧が実質的に零になっている場合、
２．左側発熱抵抗素子４３０の断線故障のため、当該左側発熱抵抗素子４３０の抵抗３６２側の端子には直流電源３３２の直流電圧が表れ、一方、当該左側発熱抵抗素子４３０のトランジスタ３６０側の端子が、このトランジスタ３６０の導通のもと、実質的に接地されているために、左側発熱抵抗素子４３０の端子電圧が直流電源３３２の直流電圧となっている場合、
３．右側発熱抵抗素子４３０の短絡故障のため、当該右側発熱抵抗素子４３０の端子電圧が実質的に零になっている場合、
４．右側発熱抵抗素子４３０の断線故障のため、当該右側発熱抵抗素子４３０の抵抗３７２側の端子には直流電源３３２の直流電圧が表れ、一方、当該右側発熱抵抗素子４３０のトランジスタ３７０側の端子が、このトランジスタ３７０の導通のもと、実質的に接地されているために、右側発熱抵抗素子４３０の端子電圧が直流電源３３２の直流電圧となっている場合、
５．発熱体５００の短絡故障のため、当該発熱体５００の端子電圧が実質的に零となっている場合、或いは
６．発熱体５００の断線故障のため、当該発熱体５００の抵抗３９３側の端子には直流電源３３２の直流電圧が表れ、一方、当該発熱体５００のリレースイッチ３９２側の端子が、このリレースイッチ３９２のオンのもと、実質的に接地されているために、発熱体５００の端子電圧が直流電源３３２の直流電圧となっている場合
しかして、上述のようにステップ６１０における判定がＹＥＳになると、次のステップ６１１において、ステップ６２１における処理と同様に、左右両側発熱抵抗素子４３０の通電停止処理がなされる。これに伴い、両トランジスタ３６０、３７０を非導通にすることで、左右両側発熱抵抗素子４３０の各通電が停止される。
【００８８】
ついで、ステップ６１２において、ステップ６３１の処理と同様に、発熱体５００の通電停止処理がなされる。これに伴い、トランジスタ３８０を非導通にすることで、リレー３９０がリレースイッチ３９２をオフして発熱体５００の通電を停止する。
【００８９】
以上のように、ガス検出器１００の異常の場合には、両発熱抵抗素子４３０及び発熱体５００の各通電が停止されることで、当該ガス検出器１００による無駄な検出が防止される。
【００９０】
また、本実施形態では、上述のごとく、発熱体５００がセラミックヒータであることから、当該発熱体５００の耐食性が高く、被検出ガスが腐食ガスを含んでいても、ガス検出器１００としての寿命を長くし得る。
（第２実施形態）
図７は、本発明の第２実施形態の要部を示している。この第２実施形態では、上記第１実施形態にて述べた検出素子４００を、発熱体５００に直接装着することで、上記第１実施形態にて述べた台座２７０が廃止されている。
【００９１】
ここで、検出素子４００は、その下側絶縁層４２０側から、発熱体５００の裏面中央部に、ガラス溶着等により、直接、接合されて装着されている。その他の構成は、上記第１実施形態と同様である。
【００９２】
このように構成した本第２実施形態では、上述のごとく、検出素子４００を発熱体５００に直接装着して、上記第１実施形態にて述べた台座２７０を廃止するようにしたので、検出器ユニット２００の構成が簡単になるとともに、当該検出器ユニット２００の組み立て作業が容易になる。
【００９３】
また、上述のように検出素子４００を発熱体５００に直接装着するようにしたので、検出素子４００の周囲の温度が安定し得る。その他の作用効果は、上記第１実施形態と同様である。
（第３実施形態）
図８は、本発明の第３実施形態の要部を示している。この第３実施形態では、上記第２実施形態にて述べた発熱体５００に代えて、発熱体５１０が採用されている。この発熱体５１０は、上記第２実施形態にて述べた端子台２６０に代えて、円筒部材２１０の環状フランジ部２１２内に環状シール部材２６２を介し同軸的にかつ気密的に嵌装されている。これに伴い、端子台２６０は廃止されている。
【００９４】
また、上記第２実施形態にて述べた検出素子４００は、その下側絶縁層４２０側から、発熱体５１０の裏面中央部に形成した凹所５１１内に、ガラス溶着等により、直接、接合装着されている。なお、図８において、各符号５１２は、発熱体５１０の電極パッドを示す。その他の構成は上記第２実施形態と同様である。
【００９５】
このように構成した本第３実施形態においては、上述のように、端子台２６０を廃止して、発熱体５１０を円筒部材２１０の環状フランジ部２１２に装着するようにしたので、端子台２６０を廃止した分だけ、検出器ユニット２００の構成をより一層簡単にしつつ、上記第２実施形態と同様の作用効果を達成し得る。
（第４実施形態）
図９及び図１０は、本発明の第４実施形態の要部を示している。この第４実施形態では、上記第１実施形態にて述べた制御回路３２０において、直流電源３３２に加えて直流電源３３３が採用されている。この直流電源３３３は、上記第１実施形態にて述べた電源スイッチ３３１のオンに基づき、直流電圧（例えば、５（Ｖ））を、上記第１実施形態にて述べたマイクロコンピュータ３４０に出力する。これに伴い、上記第１実施形態にて述べた電圧変換回路３３０は廃止されている。
【００９６】
また、この第４実施形態では、上記第１実施形態にて述べたマイクロコンピュータ３４０は、図６のフローチャートに代えて、図１０にて示すフローチャートに従い上記コンピュータプログラムを実行するように変更されている。
【００９７】
また、この第４実施形態では、上記第１実施形態にて述べた制御回路３２０において、タイマー３５０に代えて、タイマー７００が採用されている。このタイマー７００は、ロード部７１０及びリセット部７２０を内蔵してなり、当該タイマー７００は、マイクロコンピュータ３４０による制御のもと、このマイクロコンピュータ３４０から計時開始に必要な設定データをロードデータとして入力されて、このロードデータに基づき計時動作を開始するとともに計時信号を発生する。また、当該タイマー７００は、マイクロコンピュータ３４０による制御のもと、このマイクロコンピュータ３４０から計時停止に必要なデータをクリアデータとして入力されて、このクリアデータに基づき計時動作を停止するとともに計時信号の発生を停止する。
【００９８】
また、この第４実施形態では、上記第１実施形態にて述べた制御回路３２０において、トランジスタ３６０は、上記第１実施形態とは異なり、そのコレクタにて、発熱抵抗素子４３０、抵抗３６２及び電源スイッチ３３１を介し直流電源３３３の正側端子に接続されている。また、トランジスタ３７０は、上記第１実施形態とは異なり、そのコレクタにて、発熱抵抗素子４３０、抵抗３７２及び電源スイッチ３３１を介し直流電源３３３の正側端子に接続されている。これにより、両トランジスタ３６０、３７０は、電源スイッチ３３１のオンのもと、マイクロコンピュータ３４０による制御を受けて導通する。従って、両発熱抵抗素子４３０は、直流電源３３３の直流電圧に基づき、端子電圧を発生しマイクロコンピュータ３４０に出力する。
【００９９】
また、トランジスタ３８０は、そのベースにて、上記第１実施形態とは異なり、ＯＲゲート３８２及び抵抗３８１を介しマイクロコンピュータ３４０により制御されて、導通する。また、このトランジスタ３８０は、そのベースにて、タイマー７００からの計時信号を、ＯＲゲート３８２及び抵抗３８１を介し入力されて導通し、当該タイマー７００の計時信号の発生停止に基づき非導通となる。
【０１００】
また、この第４実施形態では、上記第１実施形態にて述べた制御回路３２０において、駆動回路５２０が、上記第１実施形態にて述べたリレー３９０のリレースイッチ３９２と発熱体５００との間に接続されている。この駆動回路５２０は、ＩＣ回路５２１、両抵抗５２２及びコンデンサ５２３でもって図９にて示す回路を構成しており、当該駆動回路５２０は、抵抗３９３及びリレー３９０のリレースイッチ３９２を介し直流電源３３２から給電されて、発熱体５００に通電する。その他の構成は、上記第１実施形態と同様である。
【０１０１】
このように構成した本第４実施形態において、上記第１実施形態にて述べたと同様にステップ６０１の処理が終了すると、次のステップ６０２において、発熱体５００の通電処理がなされる。この通電処理では、トランジスタ３８０が、そのベースにて、ＯＲゲート３８２及び抵抗３８１を介しマイクロコンピュータ３４０により制御されて、導通し、リレー３９０が、そのリレーコイル３９１の励磁により、リレースイッチ３９２をオンする。
【０１０２】
このため、駆動回路５２０が、直流電源３３２から抵抗３９３及びリレースイッチ３９２を通し給電されて、発熱体５００に通電する。このとき、当該発熱体５００は、端子電圧を発生しマイクロコンピュータ３４０に出力する。
【０１０３】
また、上記第１実施形態にて述べたと同様に、ガス検出器１００による正常な検出の終了（ステップ６２０参照）に伴いステップ６２１における発熱抵抗素子の通電停止処理がなされると、次のステップ６２３（図１０参照）において、ロード処理がなされる。このロード処理では、マイクロコンピュータ３４０が、上述したＯＲゲート３８２及び抵抗３８１を介するトランジスタ３８０の導通制御を停止して、タイマー７００の計時開始に必要な設定データをロードデータとしてタイマー７００に出力する。このため、タイマー７００は、ロード部７１０にて、マイクロコンピュータ３４０からのロードデータを入力されて、このロードデータに基づき計時開始の設定をする。
【０１０４】
これに伴い、タイマー７００は、リセット始動されて、計時を開始するとともに、計時信号を発生してＯＲゲート３８２及び抵抗３８１を介しトランジスタ３８０のベースに出力する。このため、引き続いて、トランジスタ３８０が導通し、リレー３９０が、リレースイッチ３９２をオンする。従って、上記第１実施形態にて述べたと同様に、ステップ６２０におけるＹＥＳとの判定後も、発熱体５００の通電が継続される。
【０１０５】
その後、タイマー７００の計時信号の発生時間が上記所定の加熱延長時間を経過すると、ステップ６３０における判定がＹＥＳとなり、ステップ６３２において、クリア処理がなされる。このクリア処理では、マイクロコンピュータ３４０が、タイマー７００の計時停止に必要なデータをクリアデータとしてタイマー７００に出力する。
【０１０６】
このため、タイマー７００は、リセット部７２０にて、マイクロコンピュータ３４０からのクリアデータを入力されて、計時内容をクリアするとともに計時信号の発生を停止する。これに伴い、トランジスタ３８０が非導通となり、リレー３９０が、リレーコイル３９１の消磁によりリレースイッチ３９２をオフする。これにより、駆動回路５２０が、発熱体５００の通電を停止する。
【０１０７】
このように、本第４実施形態においても、上記第１実施形態と同様に、上記所定の加熱延長時間の経過までは、発熱体５００による加熱を継続するようにしたので、上記被検出空間内の冷却速度が、ガス検出器１００による検出の正常な終了後も、低下する。その結果、ガス検出器１００による検出の正常な終了後においても、上記被検出空間内の結露発生の防止が確保され得る。
【０１０８】
また、上記第１実施形態と同様に、ステップ６１０における判定がＹＥＳとなる場合には、ステップ６１１において、上記第１実施形態と同様に発熱抵抗素子の通電停止処理がなされ、然る後、ステップ６３２において上述と同様にクリア処理がなされる。
【０１０９】
なお、本発明の実施にあたり、上記各実施形態に限ることなく、次のような種々の変形例が挙げられる。
（１）本発明は、上述した燃料電池に限ることなく、例えば、自動車のエンジンの排気系統からの排気ガス中の水素ガス成分の検出に適用してもよい。
（２）本発明は、可燃性ガスに限ることなく、各種のガスの濃度の検出を行うガス検出器、或いはこのガス検出器を有するガス検出装置に適用してもよい。
（３）本発明では、ガス検出方式としての接触燃焼方式や熱伝導方式の検出素子に限らず、酸化物半導体方式やプロトン伝導方式等の他のガス検出方式の検出素子を採用してもよい。例えば、上記接触燃焼式ガス検出部に代えて、酸化物半導体式ガス検出部を採用する場合、酸化触媒に代えて、酸化物半導体を採用する。
【図面の簡単な説明】
【０１１０】
【図１】本発明が、ガス検出器を有する可燃性ガス検出装置に適用されてなる第１実施形態を示す概略断面図である。
【図２】図１の検出器ユニットの拡大断面図である。
【図３】図４にて３−３線に沿う断面図である。
【図４】図２の検出素子の平面図である。
【図５】上記第１実施形態における制御回路構成図である。
【図６】図５のマイクロコンピュータの作用を示すフローチャートである。
【図７】本発明の第２実施形態の要部である検出器ユニットを示す断面図である。
【図８】本発明の第３実施形態の要部である検出器ユニットを示す断面図である。
【図９】本発明の第４実施形態の要部である制御回路図である。
【図１０】図９のマイクロコンピュータの作用を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【０１１１】
１００…ガス検出器、１１４…ガス導入口部、２１０…円筒部材、
２５０…スペーサ、２７０…台座、３３２…直流電源、
３５０、７００…タイマー、３６０、３７０、３８０…トランジスタ、
３８２…ＯＲゲート、３９０…リレー、４００…検出素子、
４１０…半導体基板、４１１…凹所、４２０…絶縁層、４３０…発熱抵抗素子、
５００、５１０…発熱体。
【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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【図９】
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【図１０】
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