(57)【要約】【課題】エラーを容易に検出することができるガスセンサを提供する。【解決手段】検出対象ガスの濃度に対する電気化学的出力値の特性が互いに異なる一対のセンサ素子１２，１３を少なくとも含み、電解質膜１２１，１３１の電気化学的出力値の特性が互いに異なるか、検知極層１２２，１３２の電気化学的出力値の特性が互いに異なるか、一対のセンサ素子１２，１３に流入する検出対象ガスの流量が互いに異なる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
検出対象ガスの濃度に対する電気化学的出力値の特性が互いに異なる少なくとも一対のセンサ素子を含むガスセンサ。
【請求項２】
前記一対のセンサ素子のそれぞれは電解質膜を含み、前記電気化学的出力値の特性が前記電解質膜に起因して互いに異なる請求項１に記載のガスセンサ。
【請求項３】
前記一対のセンサ素子のそれぞれは検知極層を含み、前記電気化学的出力値の特性が前記検知極層に起因して互いに異なる請求項１に記載のガスセンサ。
【請求項４】
前記一対のセンサ素子に流入する検出対象ガスの流量を互いに異ならしめるガス流量可変手段を有する請求項１に記載のガスセンサ。
【請求項５】
前記検出対象ガスを少なくとも前記一対のセンサ素子に導くとともに、前記センサ素子を収容するケースと、
それぞれの前記センサ素子の端子と、をさらに備える請求項１〜４のいずれか一項に記載のガスセンサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガスセンサに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
呼気等に含まれるアルコール濃度を検出するアルコールセンサとして、アルコール濃度を検出する複数の燃料電池型素子と、呼気が流れる流路を有し複数の燃料電池型素子が搭載されるケーシングと、ケーシング内に設けられ、前記流路のうち複数の燃料電池型素子の各々に対して分岐する分岐流路の各上流側で当該分岐流路を開閉する開閉弁と、開閉弁を切り替えることで、複数の燃料電池型素子のいずれか１つに呼気を流入させてアルコール濃度の検出を行う制御手段と、を備えたものが知られている（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１３−１４２５７２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記従来のアルコールセンサにおいては、複数の燃料電池型素子を順番に使用するため、燃料電子型素子のエラーの検出が困難であった。
【０００５】
本発明が解決しようとする課題は、エラーの検出が容易なガスセンサを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、検出対象ガスの濃度に対する電気化学的出力値の特性が互いに異なる少なくとも一対のセンサ素子を含むガスセンサによって上記課題を解決する。
【０００７】
本発明において、前記センサ素子のそれぞれは電解質膜を含み、前記電気化学的出力値の特性が前記電解質膜に起因して互いに異なるように構成することができる。
【０００８】
本発明において、前記センサ素子のそれぞれは検知極層を含み、前記電気化学的出力値の特性が検知極層に起因して互いに異なるように構成することができる。
【０００９】
本発明において、前記一対のセンサ素子に流入する検出対象ガスの流量を互いに異ならしめるガス流量可変手段を有するように構成することができる。
【００１０】
本発明において、前記検出対象ガスを少なくとも前記一対のセンサ素子に導くとともに、前記センサ素子を収容するケースと、各センサ素子の端子と、をさらに備えるように構成することができる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、検出対象ガスの濃度に対する電気化学的出力値の特性が互いに異なる一対のセンサ素子を含むので、当該一対のセンサ素子が何れも正常であれば、一対のセンサ素子のそれぞれの電気化学的出力値の関係が既知の値を示すのに対し、一対のセンサ素子のいずれかが異常であれば、一対のセンサ素子のいずれかの電気化学的出力値は既知の値を示さない。これにより、センサ素子のエラーを容易に検知することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の一実施形態に係るガスセンサを示す断面図である。
【図２】図１のII矢視図である。
【図３】本発明の他の実施形態に係るガスセンサを示す断面図である。
【図４】本発明の実施形態に係る一対のセンサ素子の電気化学的出力特性の一例を示すグラフである。
【図５】本発明の実施形態に係るガスセンサを用いたガス濃度の測定例を説明するためのグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
《第１実施形態》
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。図１は、本発明の一実施形態に係るガスセンサを示す断面図、図２は、図１のII矢視図である。本実施形態のガスセンサ１は、ケース１１と一対のセンサ素子（第１センサ素子１２，第２センサ素子１３）と、を備える。本発明のガスセンサにより検出可能な検出対象ガスとしては、一酸化炭素、酸素、メタノール、エタノールその他の活性ガスを挙げることができる。また、二酸化炭素のように、ガスセンサ１の材料（例えば、検知極層１２２、対極層１２３等）等に起因する電気化学的反応により生成されるガスも検出可能である。以下においては、検出対象ガスを二酸化炭素とした場合のガスセンサについて本発明を説明する。
【００１４】
ケース１１は、第１ケース１１１と第２ケース１１２とを有し、これら第１ケース１１１と第２ケース１１２が嵌合することで、内部に第１センサ素子１２と第２センサ素子１３が収容される空間が形成される。第１ケース１１１は、筒状側面１１３と、第２ケース１１２が嵌合する円形開口部１１４と、当該円形開口部１１４に対面するとともに一対の開口部１１５，１１６（図２参照）が形成された頂面１１７とを有する。また第１ケース１１１の内部には、第１センサ素子１２と第２センサ素子１３に流入する検出対象ガス（ガスセンサ１にて検出対象とされるガス）を気密に分離する仕切壁１１８が形成されている。
【００１５】
なお、ケース１１の形状は円筒状に限定されず角柱状その他の形状であってもよい。また、頂面１１７に形成される一対の開口部１１５，１１６は、半円形に限定されず、円形、矩形その他の形状であってもよい。また、一対の開口部１１５，１１６は、それぞれ１個ずつに限定されず、複数個存在してもよく、この場合、一対の開口部１１５，１１６は円形であることが好ましい。また、一対の開口部１１５，１１６は、いずれか１つのみが存在していてもよく、この場合、円形であることが好ましい。
また、ケース１１を構成する材料は特に限定されず、金属、セラミック、プラスチックなどを用いることができるが、第１センサ素子１２の検出端子と第２センサ素子１３の検出端子との電気的絶縁は必要とされる。また、ケース１１の外側には、ケース１１を覆いかぶさるように、ケース１１よりも容積の大きい別のケース（不図示）が設けられていてもよい。なお、この場合、当該別のケースには、ケース１１と同様に開口部が設けられている。
【００１６】
第１センサ素子１２は、水素イオン（陽イオン）伝導性を有する高分子電解質膜１２１と、検知極層１２２と、対極層１２３と、検知極ガス拡散層１２４と、対極ガス拡散層１２５とを含んで構成されている。検知極層１２２と検知極ガス拡散層１２４がアノードを構成し、対極層１２３と対極ガス拡散層１２５がカソードを構成する。なお、検知極ガス拡散層１２４と対極ガス拡散層１２５は必要に応じて省略してもよい。高分子電解質膜１２１と、その表面及び裏面にそれぞれ積層される検知極層１２２及び対極層１２３と、さらにその表面及び裏面にそれぞれ積層される検知極ガス拡散層１２４及び対極ガス拡散層１２５は、矩形、円形、楕円形、多角形などガスセンサ１のケース１１の外形形状に応じた適宜の形状とされる。本実施形態では、図２に示すように、半円形状とされている。
【００１７】
高分子電解質膜１２１としては、特に限定されるものではなく、通常の高分子電解質型燃料電池に搭載される、固体高分子電解質膜などの高分子電解質膜を使用することができる。例えば、パーフルオロカーボンスルホン酸からなる高分子電解質膜、例えば、米国ＤｕＰｏｎｔ社製のＮａｆｉｏｎ（商品名，登録商標）、旭化成（株）製のＡｃｉｐｌｅｘ（商品名，登録商標）、旭硝子（株）社製のＦｌｅｍｉｏｎ（商品名，登録商標）などを使用することができる。高分子電解質膜１２１の厚さは特に限定されないが、たとえば２５〜２５０μｍである。
【００１８】
検知極層１２２および対極層１２３は、例えば白金系の金属触媒などの電極触媒と、当該電極触媒を担持する導電性炭素粒子（カーボン粉末）と、水素イオン伝導性を有する高分子電解質とで構成されている。これら検知極層１２２および対極層１２３の厚さは特に限定されないが、たとえば５〜５０μｍである。検知極層１２２および対極層１２３のそれぞれから、ケース１１の外部へ端子１２６，１２７が引き出されている。本実施形態のガスセンサ１は、この端子１２６，１２７間に生じる起電力と後述する第２センサ素子１３の端子１３６，１３７間に生じる起電力とから、検出対象ガスの濃度を検出するとともに、少なくとも第１センサ素子１２及び第２センサ素子１３のいずれか１つのセンサ素子のエラーも検出する。ここで、本明細書において、エラーとは経年劣化などの理由により、センサの性能が低下すること、またはセンサの誤検知等と定義される。
【００１９】
検知極ガス拡散層１２４および対極ガス拡散層１２５は、それぞれ検知極層１２２および対極層１２３と重なるように配置されている。また、検知極ガス拡散層１２４は、図１に示すケース１１の頂面１１７に形成された開口部１１５から流入した検出対象ガスを検知極層１２２へ効率よく導く機能を有している。また、対極ガス拡散層１２５は、ケース１１の内部の酸素（空気）を対極層１２３へ効率よく導く機能を有している。ここで、検知極ガス拡散層１２４および対極ガス拡散層１２５は、それぞれ導電性があれば特に限定されず、当該分野において公知の種々のガス拡散層を用いることができる。これらのガス拡散層１２４，１２５を構成する基材としては、ガス透過性を持たせるために、発達したストラクチャー構造を有するカーボン微粉末、造孔材、カーボンペーパーまたはカーボンクロスなどを用いて作製された、導電性多孔質基材を用いることができる。また、排水性を向上させるために、例えば、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、テトラフルオロエチレン・ヘキサフルオロプロピレン共重合体（ＦＥＰ）、テトラフルオロエチレン・パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体（ＰＦＡ）、テトラフルオロエチレン・エチレン共重合体（ＥＴＦＥ）などのフッ素樹脂を代表とする撥水性材料（高分子）を上記基材の内部に分散させて、上記基材は撥水処理を施してもよい。さらに、電子伝導性を持たせるために、カーボン繊維、金属繊維またはカーボン微粉末などの電子伝導性材料で上記基材を構成してもよい。なお、アノード側（検知極）およびカソード側（対極）において同じガス拡散層を用いても異なるガス拡散層を用いてもよい。検知極ガス拡散層１２４および対極ガス拡散層１２５の厚さは特に限定されないが、たとえば１００〜５００μｍである。なお必要に応じて、検知極層１２２と検知極ガス拡散層１２４との間、及び／又は、対極層１２３と対極ガス拡散層１２５との間に、ポリテトラフルオロエチレンなどの撥水性樹脂とカーボンブラックなどの導電性材料とを主成分とするコーティング薄膜、いわゆるＭＰＬ（Micro Porous Layer）を積層してもよい。
【００２０】
第２センサ素子１３は、上述した第１センサ素子１２と同様に、水素イオン（陽イオン）伝導性を有する高分子電解質膜１３１と、検知極層１３２と、対極層１３３と、検知極ガス拡散層１３４と、対極ガス拡散層１３５とを含んで構成されている。検知極層１３２と検知極ガス拡散層１３４がアノードを構成し、対極層１３３と対極ガス拡散層１３５がカソードを構成する。なお、検知極ガス拡散層１３４と対極ガス拡散層１３５は必要に応じて省略してもよい。高分子電解質膜１３１と、その表面及び裏面にそれぞれ積層される検知極層１３２及び対極層１３３と、さらにその表面及び裏面にそれぞれ積層される検知極ガス拡散層１３４及び対極ガス拡散層１３５は、矩形、円形、楕円形、多角形などガスセンサ１のケース１１の外形形状に応じた適宜の形状とされる。本実施形態では、図２に示すように、半円形状とされている。
【００２１】
高分子電解質膜１３１としては、特に限定されるものではなく、通常の高分子電解質型燃料電池に搭載される、固体高分子電解質膜などの高分子電解質膜を使用することができる。例えば、パーフルオロカーボンスルホン酸からなる高分子電解質膜、例えば、米国ＤｕＰｏｎｔ社製のＮａｆｉｏｎ（商品名，登録商標）、旭化成（株）製のＡｃｉｐｌｅｘ（商品名，登録商標）、旭硝子（株）社製のＦｌｅｍｉｏｎ（商品名，登録商標）などを使用することができる。高分子電解質膜１３１の厚さは特に限定されないが、たとえば２５〜２５０μｍである。
【００２２】
検知極層１３２および対極層１３３は、例えば白金系の金属触媒などの電極触媒と、当該電極触媒を担持する導電性炭素粒子（カーボン粉末）と、水素イオン伝導性を有する高分子電解質とで構成されている。これら検知極層１３２および対極層１３３の厚さは特に限定されないが、たとえば５〜５０μｍである。検知極層１３２および対極層１３３のそれぞれから、ケース１１の外部へ端子１３６，１３７が引き出されている。上述したとおり、本実施形態のガスセンサ１は、この端子１３６，１３７間に生じる起電力と上述した第１センサ素子１２の端子１２６，１２７間に生じる起電力とから、検出対象ガスの濃度を検出するとともに、少なくとも第１センサ素子１２及び第２センサ素子１３のいずれか１つのセンサ素子のエラーも検出する。
【００２３】
検知極ガス拡散層１３４および対極ガス拡散層１３５は、それぞれ検知極層１３２および対極層１３３と重なるように配置されている。また、検知極ガス拡散層１３４は、図１に示すケース１１の頂面１１７に形成された開口部１１６から流入した検出対象ガスを検知極層１３２へ効率よく導く機能を有している。また、対極ガス拡散層１３４は、ケース１１の内部の酸素（空気）を対極層１３３へ効率よく導く機能を有している。ここで、検知極ガス拡散層１３４および対極ガス拡散層１３５は、それぞれ導電性があれば特に限定されず、当該分野において公知の種々のガス拡散層を用いることができる。これらのガス拡散層１３４，１３５を構成する基材としては、ガス透過性を持たせるために、発達したストラクチャー構造を有するカーボン微粉末、造孔材、カーボンペーパーまたはカーボンクロスなどを用いて作製された、導電性多孔質基材を用いることができる。また、排水性を向上させるために、例えば、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、テトラフルオロエチレン・ヘキサフルオロプロピレン共重合体（ＦＥＰ）、テトラフルオロエチレン・パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体（ＰＦＡ）、テトラフルオロエチレン・エチレン共重合体（ＥＴＦＥ）などのフッ素樹脂を代表とする撥水性材料（高分子）を上記基材の内部に分散させて、上記基材は撥水処理を施してもよい。さらに、電子伝導性を持たせるために、カーボン繊維、金属繊維またはカーボン微粉末などの電子伝導性材料で上記基材を構成してもよい。なお、アノード側（検知極）およびカソード側（対極）において同じガス拡散層を用いても異なるガス拡散層を用いてもよい。検知極ガス拡散層１３４および対極ガス拡散層１３５の厚さは特に限定されないが、たとえば１００〜５００μｍである。なお必要に応じて、検知極層１３２と検知極ガス拡散層１３４との間、及び／又は、対極層１３３と対極ガス拡散層１３５との間に、ポリテトラフルオロエチレンなどの撥水性樹脂とカーボンブラックなどの導電性材料とを主成分とするコーティング薄膜、いわゆるＭＰＬ（Micro Porous Layer）を積層してもよい。
【００２４】
ケース１１の頂面１１７に形成された開口部１１５，１１６のそれぞれには、検出対象ガスが通過可能な多孔質シート１４，１５が設けられている。多孔質シート１４，１５としては、排水性を向上させるために、例えば、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、テトラフルオロエチレン・ヘキサフルオロプロピレン共重合体（ＦＥＰ）、テトラフルオロエチレン・パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体（ＰＦＡ）、テトラフルオロエチレン・エチレン共重合体（ＥＴＦＥ）などのフッ素樹脂を代表とする撥水性材料（高分子）からなる多孔質シートを挙げることができる。なお、多孔質シート１４，１５は、第１センサ素子１２の検知極ガス拡散層１２４及び第２センサ素子１３の検知極ガス拡散層１３４があれば、必要に応じて省略してもよい。また、多孔質シート１４，１５の大きさは、開口部１１５，１１６と同等の大きさである必要はなく、開口部１１５，１１６より大きくてもよく、開口部１１５，１１６より小さくてもよい。また、ケース１１の外側に、ケース１１よりも容積の大きい別のケース（不図示）が設けられている場合、当該別のケースの表面には、ケース１１と同様に多孔質シートが設けられている。また、この場合、ケース１１には、上述した多孔質シートが設けられていてもよく、設けられていなくてもよい。
【００２５】
ちなみに、検知極１２２，１３２で生じる化学反応の燃料となるメタノールは、メタノール液１８としてケース１１の底部に収容され、細管１６，１７による毛細管現象により、検知極１２２，１３２及び／又は検知極ガス拡散層１２４，１３４に供給される。ここで、細管１６，１７の材料としては、少なくとも毛細管現象によりメタノールなどの燃料が移動できれば、特に限定されず、例えば、ろ紙等の材料が挙げられる。また、図１では、細管１６，１７は、メタノール液１８から検知極１２２，１３２まで延在しているが、メタノール液１８から検知極ガス拡散層１２４，１３４まで延在していてもよい。また、メタノール液１８の量は、少なくとも毛細管現象によりメタノールなどの燃料が移動する程度の量であれば、特に限定されず、例えば、図１のように、第２ケース１２から第１ケース１１と第２ケース１２との境界よりも上側まで存在する程度の量であってもよく、または、第２ケース１２から第１ケース１１と第２ケース１２との境界よりも下側まで存在する程度の量であってもよく、または、第２ケース１２から第１ケース１１と第２ケース１２との境界まで存在する程度の量であってもよい。また、メタノール液１８の上部には、開口部が形成された頂面１１７が存在していてもよい。
【００２６】
このように構成された本実施形態のガスセンサ１の第１センサ素子１２と第２センサ素子１３のそれぞれの検知極側及び対極側において、以下の酸化還元反応が生じる。
検知極側：ＣＨ３ＯＨ＋Ｈ２Ｏ→ＣＯ２＋６Ｈ＋＋６ｅ−
対極側：３／２Ｏ２＋６Ｈ＋＋６ｅ−→３Ｈ２Ｏ
【００２７】
ここで、検知対象ガスである二酸化炭素ＣＯ２の濃度が増加すると、検知極側の上記反応式の化学平衡は左側に移動し、逆に二酸化炭素ＣＯ２の濃度が減少すると、検知極側の上記反応式の化学平衡は右側に移動する。このように検知極側の化学平衡が左右に移動することでプロトンＨ＋が増減するため、検知極と対極との間の起電力（電圧及び電流）が変動する。この変動量は、ネルンストの式にしたがって、二酸化炭素ガスの濃度分圧の自然対数に比例するため、起電力の変動量から二酸化炭素のガス濃度を求めることができる。ちなみに、ネルンストの式は、起電力Ｖ（Ｖ），定数Ｅ（Ｖ），気体定数Ｒ（８．３１４Ｊ／mol・Ｋ），絶対動作温度Ｔ（Ｋ），移動電子数ｚ，ファラデー定数Ｆ（９．６４９×１０４Ｃ／mol），二酸化炭素のガス分圧Ｐ（Ｐａ）としたときに、Ｖ＝Ｅ−［ＲＴ・ｌｎ（Ｐ）／ｚＦ］で表される。
【００２８】
さて、本実施形態のガスセンサ１は、検出対象ガスである二酸化炭素のガス濃度を検出するだけでなく、第１センサ素子１２と第２センサ素子１３のエラーを含めたガスセンサ１のエラーも検出する。そのため、第１センサ素子１２の検出対象ガスの濃度に対する電気化学的出力値の特性と、第２センサ素子１３の検出対象ガスの濃度に対する電気化学的出力値の特性とは、互いに異なるように構成されている。図４は、本発明の実施形態に係る第１センサ素子１２と第２センサ素子１３の電気化学的出力特性の一例を示すグラフであり、たとえば特性Ａが第１センサ素子１２の出力特性を示し、特製Ｂが第２センサ素子１３の出力特性を示し、これらの比率をＣ（＝特性Ａ／特性Ｂ）とする。
【００２９】
図４の特性Ａ及び特性Ｂに示すように、第１センサ素子１２の検出対象ガスの濃度に対する電気化学的出力値の特性と、第２センサ素子１３の検出対象ガスの濃度に対する電気化学的出力値の特性とを互いに異なるように構成するには、（１）高分子電解質膜１２１，１３１に起因して電気化学的出力値の特性を互いに異なるように構成する、（２）検知極層１２２，１３２に起因して電気化学的出力値の特性を互いに異なるように構成する、（３）第１センサ素子１２と第２センサ素子１３のそれぞれに流入する検出対象ガスの流量を互いに異なるように構成する（本発明に係るガス流量可変手段を用いる等）、（１）〜（３）を組み合わせる、ことが挙げられる。
【００３０】
高分子電解質膜１２１，１３１に起因して電気化学的出力値の特性を互いに異なるように構成するには、高分子電解質膜１２１，１３１の材質、厚さなどを互いに異なるように構成する。また、検知極層１２２，１３２に起因して電気化学的出力値の特性を互いに異なるように構成するには、検知極層１２２，１３２の材質、厚さなどを互いに異なるように構成する。また、第１センサ素子１２と第２センサ素子１３のそれぞれに流入する検出対象ガスの流量を互いに異なるように構成するには、多孔質シート１４，１５のガス拡散係数（ガスが通過する粗密性）を互いに異なるように構成するか、これに代えて又はこれに加えて、検知極ガス拡散層１２４と対極ガス拡散層１３４のガス拡散係数（ガスが通過する粗密性）を互いに異なるように構成する。さらに、第１センサ素子１２と第２センサ素子１３のそれぞれに流入する検出対象ガスの流量を互いに異なるように構成するには、開口部１１５，１１６の開口面積を互いに異なるように構成する。また、検出対象が液体である場合は、第１センサ素子１２と第２センサ素子１３のそれぞれに流入する検出対象液体の量を流量可変バルブなどを用いて異なるように構成してもよい。
【００３１】
図４の特性Ａ及び特性Ｂに示すように、第１センサ素子１２の検出対象ガスの濃度に対する電気化学的出力値の特性と、第２センサ素子１３の検出対象ガスの濃度に対する電気化学的出力値の特性とを互いに異なるように構成すると、第１センサ素子１２と第２センサ素子１３のいずれもが正常な場合には、図４に示す比率Ｃの出力値が第１センサ素子１２と第２センサ素子１３から得られるが、少なくとも一方にエラーが生じている場合は、第１センサ素子１２と第２センサ素子１３の出力値の比率がＣから外れることになる。したがって、第１センサ素子１２と第２センサ素子１３の出力値の比率が、予め設定された本来の範囲（比率Ｃを中心にした測定誤差を含む範囲）から外れたら、ガスセンサ１のエラーであると判断することができ、ガスセンサ１そのものを交換したり、第１センサ素子１２と第２センサ素子１３を交換したりする。
【００３２】
ちなみに、上述した第１センサ素子１２と第２センサ素子１３の出力値の比率が本来の範囲内にある場合は、第１センサ素子１２の出力値から検出対象ガスの濃度を求めてもよいし、第２センサ素子１３の出力値から検出対象ガスの濃度を求めてもよい。また、これら２つの出力値から求めた濃度の平均値を採用してもよい。さらに、図５は、本発明の実施形態に係るガスセンサ１を用いたガス濃度の測定例を説明するためのグラフである。図５に示すように、第１センサ素子１２の出力値と第２センサ素子１３の出力値との差分と、検出対象ガスの濃度との関係を予め求めておき、第１センサ素子１２の出力値と第２センサ素子１３の出力値との差分から、検出対象ガスの濃度を求めれば、ガスセンサ１に作用するノイズをキャンセルすることができるので、より精度の高いガス濃度を求めることができる。
【００３３】
なお、第１センサ素子１２の出力値と、第２センサ素子１３の出力値は、電圧値又は電流値のいずれでもよいが、電流値の方が、分解能が高いので精度良く測定できる利点はある。
【００３４】
《第２実施形態》
図３は、本発明の他の実施形態に係るガスセンサを示す断面図である。図１及び図２に示す第１実施形態に係るガスセンサ１は、一つのケース１１の内部に仕切壁１１８を隔てて第１センサ素子１２と第２センサ素子１３を設けたが、図３に示すように、第１センサ素子１２と第２センサ素子１３とを別のケース１１Ａ，１１Ｂに収容し、これら２つのケース１１Ａ，１１Ｂをさらに別のケース１１Ｃに収容してもよい。第１センサ素子１２と第２センサ素子１３の構成は、上述した第１実施形態と同様であるため、図３に同一の符号を付し、その説明をここに援用する。
【００３５】
本実施形態のガスセンサ１は、半円形状の頂面１１７に開口部１１５が形成された、横断面が半円形のケース１１Ａと、同じく半円形状の頂面１１７に開口部１１６が形成された、横断面が半円形のケース１１Ｂとを有する。ケース１１Ａの内部には第１センサ素子１２が収容され、ケース１１Ｂの内部には第２センサ素子１３が収容されている。これら２つのケース１１Ａ，１１Ｂは、頂面に開口部１１９ａが設けられた円筒状のケース１１Ｃに収容されている。なお、検出対象ガスが円滑に通過するようにケース１１Ｃの底面にも開口部１１９ｂが形成されている。そして、第１センサ素子１２の端子１２６，１２７と、第２センサ素子１３の端子１３６，１３７は、ケース１１Ｃの外部まで引き出されている。
【００３６】
このように構成された本実施形態のガスセンサ１においても、図４に示すように、第１センサ素子１２の検出対象ガスの濃度に対する電気化学的出力値の特性Ａと、第２センサ素子１３の検出対象ガスの濃度に対する電気化学的出力値の特性Ｂとは、互いに異なるように構成されている。そして、第１センサ素子１２と第２センサ素子１３の出力値の比率が、予め設定された本来の範囲（比率Ｃを中心にした測定誤差を含む範囲）から外れたら、ガスセンサ１のエラーであると判断し、ガスセンサ１そのものを交換したり、第１センサ素子１２と第２センサ素子１３を交換したりする。
【００３７】
ちなみに、上述した第１センサ素子１２と第２センサ素子１３の出力値の比率が本来の範囲内にある場合は、第１センサ素子１２の出力値から検出対象ガスの濃度を求めてもよいし、第２センサ素子１３の出力値から検出対象ガスの濃度を求めてもよい。また、これら２つの出力値から求めた濃度の平均値を採用してもよい。さらに、図５に示すように、第１センサ素子１２の出力値と第２センサ素子１３の出力値との差分と、検出対象ガスの濃度との関係を予め求めておき、第１センサ素子１２の出力値と第２センサ素子１３の出力値との差分から、検出対象ガスの濃度を求めてもよい。
【００３８】
以上の第１実施形態及び第２実施形態に係るガスセンサ１は、いずれも２つのセンサ素子１２，１３を一対のセンサ素子としたが、本発明においては、３つ以上のセンサ素子のそれぞれについて検出対象ガスの濃度に対する電気化学的出力値の特性が互いに異なるように構成してもよい。すなわち、第１センサ素子、第２センサ素子、第３センサ素子という３つのセンサ素子を設け、第１センサ素子及び第２センサ素子の出力値を比較し、第２センサ素子及び第３センサ素子の出力値を比較し、第３センサ素子及び第１センサ素子の出力値を比較し、これらの比較結果から３つのセンサ素子のエラーを検出してもよい。
【符号の説明】
【００３９】
１…ガスセンサ
１１，１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃ…ケース
１１１…第１ケース
１１２…第２ケース
１１３…筒状側面
１１４…円形開口部
１１５，１１６…開口部
１１７…頂面
１１８…仕切壁
１１９ａ，１１９ｂ…開口部
１２…第１センサ素子
１２１…高分子電解質膜
１２２…検知極層
１２３…対極層
１２４…検知極ガス拡散層
１２５…対極ガス拡散層
１２６，１２７…端子
１３…第２センサ素子
１３１…高分子電解質膜
１３２…検知極層
１３３…対極層
１３４…検知極ガス拡散層
１３５…対極ガス拡散層
１３６，１３７…端子
１４，１５…多孔質シート
１６，１７…細管
１８…メタノール液
【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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