(57)【要約】【課題】適宜のタイミングで損傷や劣化を容易かつ確実に検知すると共に、損傷や劣化が生じた場合であっても、ガス濃度の検出に及ぼす影響を低減させる。【解決手段】ガスセンサ１を、主検出素子２１及び温度補償素子２２が直列接続されてなる第１の枝辺３１を共通の構成要素とするメインブリッジ回路及びサブブリッジ回路を備えて構成した。メインブリッジ回路を、第１の枝辺３１と固定抵抗３２及び副検出素子２３が直列接続されてなる第２の枝辺３３との並列回路にブリッジ接続されてなる基準電源３７及びメイン差動アンプ３８を備えて構成し、サブンブリッジ回路を、第１の枝辺３１と固定抵抗３４及び固定抵抗３５が直列接続されてなる第３の枝辺３６との並列回路にブリッジ接続されてなる基準電源３７及びサブ差動アンプ３９を備えて構成した。サブ差動アンプ３９の増幅率を、メイン差動アンプ３８の所定増幅率Ａの２倍の増幅率２Ａとした。【選択図】　　　図５
2004061244.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
検出素子と補償素子との電気抵抗値の差異に基づき被検出ガスを検出可能なガスセンサであって、
前記検出素子および前記補償素子が直列に接続されてなる第１の枝部と、
前記検出素子と同等の副検出素子および抵抗体が直列に接続されてなる第２の枝部と、
前記第１の枝部および前記第２の枝部が並列に接続されてなる並列回路に基準電圧を印加する基準電圧印加手段と、
前記検出素子と前記補償素子との接続点と、前記副検出素子と前記抵抗体との接続点との間の電位差を検出する検出手段と
を具備してなるブリッジ回路を備え、
前記検出素子は前記抵抗体と接続され、前記副検出素子は前記補償素子と接続され、前記検出素子と前記副検出素子とは互いに異なる接続点を介して前記ブリッジ回路に配置されてなることを特徴とするガスセンサ。
【請求項２】
第１の抵抗体および第２の抵抗体が直列に接続されてなる第３の枝部と前記第１の枝部とが並列に接続されてなる副並列回路と、
前記基準電圧印加手段と、
前記検出素子と前記補償素子との接続点と、前記第１の抵抗体と前記第２の抵抗体との接続点との間の電位差を検出する副検出手段と
を具備してなる副ブリッジ回路を備えることを特徴とする請求項１に記載のガスセンサ。
【請求項３】
互いの電気抵抗値の差異に基づき被検出ガスを検出可能な検出素子および補償素子が直列に接続されてなる第１の枝部と、前記検出素子と同等の副検出素子および第１の抵抗体が直列に接続されてなる第２の枝部と、第２の抵抗体および第３の抵抗体が直列に接続されてなる第３の枝部とが並列に接続されてなる並列回路に基準電圧を印加し、
前記検出素子と前記補償素子との接続点と、前記副検出素子と前記第１の抵抗体との接続点との間の電位差を検出し、該電位差の検出値を所定増幅率にて増幅して増幅検出値とし、
前記検出素子と前記補償素子との接続点と、前記第２の抵抗体と前記第３の抵抗体との接続点との間の電位差を検出し、該電位差の検出値を前記所定増幅率の２倍にて増幅して副増幅検出値とし、
前記増幅検出値と前記副増幅検出値との大小を比較し、何れか大きい方を電位差の検出値として出力することを特徴とするガスセンサのガス検知方法。
【請求項４】
互いの電気抵抗値の差異に基づき被検出ガスを検出可能な検出素子および補償素子が直列に接続されてなる第１の枝部と、前記検出素子と同等の副検出素子および第１の抵抗体が直列に接続されてなる第２の枝部と、第２の抵抗体および第３の抵抗体が直列に接続されてなる第３の枝部とが並列に接続されてなる並列回路に基準電圧を印加し、
前記検出素子と前記補償素子との接続点と、前記副検出素子と前記第１の抵抗体との接続点との間の電位差を検出し、該電位差の検出値を所定増幅率にて増幅して増幅検出値とし、
前記検出素子と前記補償素子との接続点と、前記第２の抵抗体と前記第３の抵抗体との接続点との間の電位差を検出し、該電位差の検出値を前記所定増幅率の２倍にて増幅して副増幅検出値とし、
前記増幅検出値と前記副増幅検出値との大小を比較し、
前記増幅検出値と前記副増幅検出値との差が所定差以上の場合、あるいは、何れか大きい方に対する何れか小さい方の比率が所定比率以下の場合に、故障検知信号を出力することを特徴とするガスセンサの故障検知方法。
【請求項５】
前記増幅検出値または前記副増幅検出値が所定値以上か否かを判定し、前記増幅検出値または前記副増幅検出値が所定値以上の場合に、前記増幅検出値と前記副増幅検出値との大小を比較することを特徴とする請求項４に記載のガスセンサの故障検知方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば接触燃焼式ガスセンサ等のガスセンサ及びガスセンサのガス検知方法及びガスセンサの故障検知方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、例えば特開平１１−２７１２５６号公報に開示された接触燃焼式ガスセンサの断線・短絡検出回路のように、雰囲気温度のみに応じて抵抗値が変化する基準素子と、雰囲気温度および被検知ガスのガス濃度に応じて抵抗値が変化する検知素子とを、定電流源に対して直列に接続し、基準素子および検出素子の各電圧降下の変化に基づいて、基準素子又は検出素子の断線、基準素子の短絡、検出素子の短絡を検出する接触燃焼式ガスセンサの断線・短絡検出回路が知られている。
さらに、例えば特開２００１−２３５４４１号公報に開示されたガス警報器のように、被検知ガスのガス濃度を検知する感知部と、感知部を加熱可能なヒータとを備え、被検知ガスを含む雰囲気ガスに対して安定なヒータの抵抗値あるいはヒータ電流の変化に基づいてヒータの異常または断線、つまりガスセンサの故障を判定するガス警報器が知られている。
【０００３】
また、従来、例えば固体高分子膜型燃料電池は、固体高分子電解質膜を燃料極と酸素極とで両側から挟み込んで形成されたセルに対し、複数のセルを積層して構成されたスタック（以下において燃料電池と呼ぶ）を備えており、燃料極に燃料として水素が供給され、酸素極に酸化剤として空気が供給されて、燃料極で触媒反応により発生した水素イオンが、固体高分子電解質膜を通過して酸素極まで移動して、酸素極で酸素と電気化学反応を起こして発電するようになっている。そして、このような固体高分子膜型燃料電池等の燃料電池において、例えば特開平６−２２３８５０号公報に開示された燃料電池の保護装置のように、燃料電池の酸素極側の排出系に水素ガスを検出するガスセンサを備え、このガスセンサによって、燃料極側の水素が固体高分子電解質膜を通じて酸素極側に漏洩したことを検知したときは、燃料の供給を遮断する保護装置が知られている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述したような固体高分子膜型燃料電池等の燃料電池においては、固体高分子電解質膜のイオン導電性を保つために、燃料電池に供給される反応ガス、例えば燃料としての水素や酸化剤としての酸素を含む空気等には加湿装置等によって水（加湿水）が混合されている。また、燃料電池の作動時には電気化学反応による反応生成水が生成される。
このため、上記従来技術の一例に係る燃料電池の保護装置においては、燃料電池から排出される高湿潤のオフガスによって、オフガスの流路内に配置されたガスセンサに結露が発生する場合がある。特に、上述した固体高分子膜型燃料電池は、通常作動温度が水の蒸気化温度よりも低く、オフガスは相対的に高湿度で水分量が多いガスとなって排出されるため、オフガス中の水分が結露しやすい状態となっている。
【０００５】
ここで、例えば上記従来技術に係る接触燃焼式ガスセンサを燃料電池の酸素極側の排出系に備える場合等において、検出素子に加湿水や反応生成水等が付着すると、検出素子表面に局所的な温度分布の不均一が発生し、損傷や感度低下等の劣化が生じる虞がある。この場合、上述した従来技術における検出素子の断線や短絡等とは異なり、ガスセンサは適宜の検出信号を出力可能であるが、例えば燃料電池の異常等によって排出系に含まれる水素ガス量が変化しても、損傷や劣化が生じたガスセンサではこの変化に応じた適切な大きさの検出信号を出力することができなくなる。
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、適宜のタイミングで損傷や劣化を容易かつ確実に検知することが可能であると共に、損傷や劣化が生じた場合であっても、ガス濃度の検出に及ぼす影響を低減させることが可能なガスセンサ及びガスセンサのガス検知方法及びガスセンサの故障検知方法を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決して係る目的を達成するために、請求項１に記載の本発明のガスセンサは、検出素子（例えば、実施の形態での主検出素子２１）と補償素子（例えば、実施の形態での温度補償素子２２）との電気抵抗値の差異に基づき被検出ガスを検出可能なガスセンサであって、前記検出素子および前記補償素子が直列に接続されてなる第１の枝部（例えば、実施の形態での第１の枝辺３１）と、前記検出素子と同等の副検出素子（例えば、実施の形態での副検出素子２３）および抵抗体（例えば、実施の形態での固定抵抗３２）が直列に接続されてなる第２の枝部（例えば、実施の形態での第２の枝辺３３）と、前記第１の枝部および前記第２の枝部が並列に接続されてなる並列回路に基準電圧（例えば、実施の形態での基準電圧Ｖｒｅｆ）を印加する基準電圧印加手段（例えば、実施の形態での基準電源３７）と、前記検出素子と前記補償素子との接続点（例えば、実施の形態での接続点ＰＡ）と、前記副検出素子と前記抵抗体との接続点（例えば、実施の形態での接続点ＰＢ）との間の電位差を検出する検出手段（例えば、実施の形態でのメイン差動アンプ３８）とを具備してなるブリッジ回路（例えば、実施の形態でのメインブリッジ回路）を備え、前記検出素子は前記抵抗体と接続され、前記副検出素子は前記補償素子と接続され、前記検出素子と前記副検出素子とは互いに異なる接続点（例えば、実施の形態では、主検出素子２１に対する接続点ＰＡ，ＰＤと、副検出素子２３に対する接続点ＰＢ，ＰＥ）を介して前記ブリッジ回路に配置されてなることを特徴としている。
【０００７】
上記構成のガスセンサによれば、例えば被検出ガスの接触燃焼反応により発熱する触媒を坦持し、被検出ガスの濃度および雰囲気温度に応じて電気抵抗値が変化する検出素子と、雰囲気温度のみに応じて電気抵抗値が変化する補償素子と、検出素子と同等の副検出素子と、抵抗体とを備える並列回路に対してブリッジ接続されてなる基準電圧印加手段および検出手段を具備するブリッジ回路において、検出素子と副検出素子とを互いに異なる接続点を介して配置することにより、例えば副検出素子の代わりに適宜の抵抗体を配置するホイートストンブリッジ回路等に比べて、検出手段により検出される電位差の値を増大させることができる。すなわち、検出手段により検出される電位差は、検出素子の電気抵抗値の変化に応じた電圧降下分と、副検出素子の電気抵抗値の変化に応じた電圧降下分とが加算されたものであるから、単に検出素子の電気抵抗値の変化に応じた電圧降下分のみが検出される場合に比べて、約２倍程度大きな値の検出値となる。
このため、検出素子において、例えば損傷により被検出ガスの濃度に応じた電気抵抗値の増大が生じなくなったり、例えば感度低下等の劣化により被検出ガスの濃度に応じた電気抵抗値の増大量が所定の程度を超えて低減した場合であっても、副検出素子により被検出ガスの濃度の変化に応じた電位差を精度良く検出することができる。
【０００８】
さらに、請求項２に記載の本発明のガスセンサは、第１の抵抗体（例えば、実施の形態での固定抵抗３４）および第２の抵抗体（例えば、実施の形態での固定抵抗３５）が直列に接続されてなる第３の枝部（例えば、実施の形態での第３の枝辺３６）と前記第１の枝部とが並列に接続されてなる副並列回路と、前記基準電圧印加手段と、前記検出素子と前記補償素子との接続点（例えば、実施の形態での接続点ＰＡ）と、前記第１の抵抗体と前記第２の抵抗体との接続点（例えば、実施の形態での接続点ＰＣ）との間の電位差を検出する副検出手段（例えば、実施の形態でのサブ差動アンプ３９）とを具備してなる副ブリッジ回路（例えば、実施の形態でのサブブリッジ回路）を備えることを特徴としている。
【０００９】
上記構成のガスセンサによれば、ブリッジ回路にて検出される電位差は、検出素子の電気抵抗値の変化に応じた電圧降下分と、副検出素子の電気抵抗値の変化に応じた電圧降下分とが加算されたものであり、副ブリッジ回路にて検出される電位差は、検出素子の電気抵抗値の変化に応じた電圧降下分であり、ブリッジ回路での電位差は、副ブリッジ回路での電位差に対して約２倍程度大きな値となることから、ブリッジ回路での電位差と、例えば副ブリッジ回路での電位差を２倍して得た値とを比較することによって、検出素子や副検出素子に損傷や感度低下等の劣化が発生したことを容易かつ確実に検出することができる。
【００１０】
また、請求項３に記載の本発明のガスセンサのガス検知方法は、互いの電気抵抗値の差異に基づき被検出ガスを検出可能な検出素子（例えば、実施の形態での主検出素子２１）および補償素子（例えば、実施の形態での温度補償素子２２）が直列に接続されてなる第１の枝部（例えば、実施の形態での第１の枝辺３１）と、前記検出素子と同等の副検出素子（例えば、実施の形態での副検出素子２３）および第１の抵抗体（例えば、実施の形態での固定抵抗３２）が直列に接続されてなる第２の枝部（例えば、実施の形態での第２の枝辺３３）と、第２の抵抗体（例えば、実施の形態での固定抵抗３４）および第３の抵抗体（例えば、実施の形態での固定抵抗３５）が直列に接続されてなる第３の枝部（例えば、実施の形態での第３の枝辺３６）とが並列に接続されてなる並列回路に基準電圧を印加し、前記検出素子と前記補償素子との接続点（例えば、実施の形態での接続点ＰＡ）と、前記副検出素子と前記第１の抵抗体との接続点（例えば、実施の形態での接続点ＰＢ）との間の電位差を検出し、該電位差の検出値を所定増幅率（例えば、実施の形態での所定増幅率Ａ）にて増幅して増幅検出値（例えば、実施の形態でのメイン差動アンプ出力電圧Ｖｍ）とし（例えば、実施の形態でのステップＳ０１）、前記検出素子と前記補償素子との接続点（例えば、実施の形態での接続点ＰＡ）と、前記第２の抵抗体と前記第３の抵抗体との接続点（例えば、実施の形態での接続点ＰＣ）との間の電位差を検出し、該電位差の検出値を前記所定増幅率の２倍にて増幅して副増幅検出値（例えば、実施の形態でのサブ差動アンプ出力電圧Ｖｓ）とし（例えば、実施の形態でのステップＳ０１）、前記増幅検出値と前記副増幅検出値との大小を比較し（例えば、実施の形態でのステップＳ０２）、何れか大きい方を電位差の検出値として出力する（例えば、実施の形態でのステップＳ０３，ステップＳ０４）ことを特徴としている。
【００１１】
上記のガスセンサのガス検知方法によれば、増幅検出値は、検出素子の電気抵抗値の変化に応じた電圧降下分と、副検出素子の電気抵抗値の変化に応じた電圧降下分とが加算され、所定増幅率にて増幅されたものであり、副増幅検出値は、検出素子の電気抵抗値の変化に応じた電圧降下分が所定増幅率の２倍にて増幅されたものであるから、例えば検出素子や副検出素子に損傷や感度低下等の劣化が発生した場合であっても、増幅検出値または副増幅検出値の何れか大きい方は、例えば検出素子の電気抵抗値の変化に応じた電圧降下分が所定増幅率にて増幅された値に比べて、より大きな値となり、検出素子や副検出素子の劣化に伴って被検出ガスの濃度の検出値が過剰に低下してしまうことを抑制することができる。しかも、例えば検出素子において、損傷や感度低下等の劣化が発生した場合であっても、副検出素子により被検出ガスの濃度の変化に応じた電位差を検出することができる。
【００１２】
また、請求項４に記載の本発明のガスセンサの故障検知方法は、互いの電気抵抗値の差異に基づき被検出ガスを検出可能な検出素子（例えば、実施の形態での主検出素子２１）および補償素子（例えば、実施の形態での温度補償素子２２）が直列に接続されてなる第１の枝部（例えば、実施の形態での第１の枝辺３１）と、前記検出素子と同等の副検出素子（例えば、実施の形態での副検出素子２３）および第１の抵抗体（例えば、実施の形態での固定抵抗３２）が直列に接続されてなる第２の枝部（例えば、実施の形態での第２の枝辺３３）と、第２の抵抗体（例えば、実施の形態での固定抵抗３４）および第３の抵抗体（例えば、実施の形態での固定抵抗３５）が直列に接続されてなる第３の枝部（例えば、実施の形態での第３の枝辺３６）とが並列に接続されてなる並列回路に基準電圧を印加し、前記検出素子と前記補償素子との接続点（例えば、実施の形態での接続点ＰＡ）と、前記副検出素子と前記第１の抵抗体との接続点（例えば、実施の形態での接続点ＰＢ）との間の電位差を検出し、該電位差の検出値を所定増幅率（例えば、実施の形態での所定増幅率Ａ）にて増幅して増幅検出値（例えば、実施の形態でのメイン差動アンプ出力電圧Ｖｍ）とし（例えば、実施の形態でのステップＳ１１）、前記検出素子と前記補償素子との接続点（例えば、実施の形態での接続点ＰＡ）と、前記第２の抵抗体と前記第３の抵抗体との接続点（例えば、実施の形態での接続点ＰＣ）との間の電位差を検出し、該電位差の検出値を前記所定増幅率の２倍にて増幅して副増幅検出値（例えば、実施の形態でのサブ差動アンプ出力電圧Ｖｓ）とし（例えば、実施の形態でのステップＳ１１）、前記増幅検出値と前記副増幅検出値との大小を比較し（例えば、実施の形態でのステップＳ１３）、前記増幅検出値と前記副増幅検出値との差が所定差以上の場合、あるいは、何れか大きい方に対する何れか小さい方の比率が所定比率以下の場合に、故障検知信号を出力する（例えば、実施の形態でのステップＳ１５）ことを特徴としている。
【００１３】
上記のガスセンサの故障検知方法によれば、増幅検出値は、検出素子の電気抵抗値の変化に応じた電圧降下分と、副検出素子の電気抵抗値の変化に応じた電圧降下分とが加算され、所定増幅率にて増幅されたものであり、副増幅検出値は、検出素子の電気抵抗値の変化に応じた電圧降下分が所定増幅率の２倍にて増幅されたものであるから、例えば検出素子や副検出素子に損傷や感度低下等の劣化が発生した場合において、増幅検出値と副増幅検出値との差や何れか大きい方に対する何れか小さい方の比率は、検出素子の劣化度合いと、副検出素子の劣化度合いとの差異に応じた値となる。
このため、増幅検出値と副増幅検出値との差や何れか大きい方に対する何れか小さい方の比率に応じて、検出素子と副検出素子との劣化状態を判定することができ、ガスセンサの故障検知を確実に行うことができる。
【００１４】
さらに、請求項５に記載の本発明のガスセンサの故障検知方法は、前記増幅検出値または前記副増幅検出値が所定値以上か否かを判定し（例えば、実施の形態でのステップＳ１２）、前記増幅検出値または前記副増幅検出値が所定値以上の場合に、前記増幅検出値と前記副増幅検出値との大小を比較することを特徴としている。
【００１５】
上記のガスセンサの故障検知方法によれば、増幅検出値または副増幅検出値が所定値以上の場合に、増幅検出値と副増幅検出値との大小比較が実行されるため、例えば検出素子や副検出素子の表面に水分が付着する等によって、例えば被検出ガスの接触燃焼反応により発熱する触媒を坦持する坦体の損傷や破損等が生じ、被検出ガスの濃度の増大に応じた電気抵抗値の増大が生じなくなったり、例えば感度低下等の劣化により被検出ガスの濃度の増大に応じた電気抵抗値の増大量が所定の程度を超えて低減する等の異常状態の発生を確実に検知することができる。
【００１６】
また、本発明のガスセンサのガス検知装置は、請求項１または請求項２に記載のガスセンサにより被検出ガスのガス濃度を検知するガスセンサのガス検知装置であって、前記検出手段は、前記電位差の検出値を所定増幅率にて増幅して増幅検出値（例えば、実施の形態でのメイン差動アンプ出力電圧Ｖｍ）とし、前記副検出手段は、前記電位差の検出値を前記所定増幅率の２倍にて増幅して副増幅検出値（例えば、実施の形態でのサブ差動アンプ出力電圧Ｖｓ）としており、前記増幅検出値と前記副増幅検出値との大小を比較し、何れか大きい方を電位差の検出値として出力する検出出力選択手段（例えば、実施の形態での検出出力選択部４１）を備えることを特徴としている。
【００１７】
上記構成のガスセンサのガス検知装置によれば、検出素子や副検出素子の劣化に伴ってガス濃度の検出値が過剰に低下してしまうことを抑制することができると共に、例えば検出素子において、損傷や感度低下等の劣化が発生した場合であっても、副検出素子により被検出ガスの濃度の変化に応じた電位差を検出することができる。
【００１８】
また、本発明のガスセンサの故障検知装置は、請求項１または請求項２に記載のガスセンサの故障を検知するガスセンサの故障検知装置であって、前記検出手段は、前記電位差の検出値を所定増幅率にて増幅して増幅検出値（例えば、実施の形態でのメイン差動アンプ出力電圧Ｖｍ）とし、前記副検出手段は、前記電位差の検出値を前記所定増幅率の２倍にて増幅して副増幅検出値（例えば、実施の形態でのサブ差動アンプ出力電圧Ｖｓ）としており、前記増幅検出値と前記副増幅検出値との大小を比較し、前記増幅検出値と前記副増幅検出値との差が所定差以上の場合、あるいは、何れか大きい方に対する何れか小さい方の比率が所定比率以下の場合に、前記ガスセンサが故障していると判定する判定手段（例えば、実施の形態での故障判定部４２）と、前記判定手段の判定結果に応じて故障検知信号を出力する故障検知信号出力手段（例えば、実施の形態での故障信号出力部４３とを備えることを特徴としている。
【００１９】
上記構成のガスセンサの故障検知装置によれば、増幅検出値と副増幅検出値との差や何れか大きい方に対する何れか小さい方の比率に応じて、検出素子と副検出素子との劣化状態を判定することができ、ガスセンサの故障検知を確実に行うことができる。
さらに、前記増幅検出値または前記副増幅検出値が所定値以上の場合に、前記判定手段の作動を許可する作動許可手段（例えば、実施の形態でのステップＳ１２）を備えることによって、例えば検出素子や副検出素子の表面に水分が付着する等によって、例えば被検出ガスの接触燃焼反応により発熱する触媒を坦持する坦体の損傷や破損等が生じ、被検出ガスの濃度の増大に応じた抵抗値の増大が生じなくなったり、例えば感度低下等の劣化により被検出ガスの濃度の増大に応じた電気抵抗値の増大量が所定の程度を超えて低減する等の異常状態の発生を確実に検知することができる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態に係るガスセンサについて添付図面を参照しながら説明する。
本実施形態に係るガスセンサ１は、例えば水素を検出する水素センサをなし、図１に示すように、制御装置２と、記憶装置３と、警報装置４と、燃料電池５と、燃料電池５に接続された各配管６，７，８，９とを備える燃料電池システム１０において、酸素極側の出口側配管９に設けられ、この出口側配管９から水素が排出されていないことを確認するためのものである。
制御装置２は、酸素極側の出口側配管９に取り付けられたガスセンサ１に接続され、例えば、ガスセンサ１から出力される検出信号と、記憶装置３に格納されている所定の判定閾値との比較結果に応じて、燃料電池５の異常状態が発生しているか否かを判定し、異常状態であると判定した際には、警報装置４によって警報等を出力する。ここで、記憶装置３は、燃料電池５の作動状態、例えば極間差圧や作動圧力等に応じた、ガスセンサ１の検出値に対する所定の判定閾値のマップ等を記憶している。
【００２１】
燃料電池５は、例えば電気自動車等の動力源として車両に搭載されており、例えば陽イオン交換膜等からなる固体高分子電解質膜を燃料極と酸素極で挟持した電解質電極構造体を、更に一対のセパレータで挟持してなる燃料電池セル（図示略）を多数組積層して構成されている。
燃料極に入口側配管６から供給された水素などの燃料ガスは、燃料極の触媒電極上で水素がイオン化され、適度に加湿された固体高分子電解質膜を介して酸素極へと移動する、その間に生じた電子が外部回路に取り出され、直流の電気エネルギとして利用される。酸素極には、例えば、酸素などの酸化剤ガスあるいは空気が入口側配管７を介して供給されているために、この酸素極において、水素イオン、電子及び酸素が反応して水が生成される。そして、燃料極側、酸素極側共に出口側配管８、９から反応済みのいわゆるオフガスが系外に排出される。
【００２２】
ここで、酸素極側の出口側配管９には、その鉛直方向上部にガス接触燃焼式の水素センサをなすガスセンサ１が取り付けられ、このガスセンサ１により酸素極側の出口側配管９内を流通するオフガス中に水素が排出されていないことを確認できるようになっている。
例えば図２および図３に示すように、ガスセンサ１は出口側配管９の長手方向等に沿って長い直方形状のケース１１を備えている。ケース１１は、例えばポリフェニレンサルファイド製であって、長手方向両端部にフランジ部１２を備えている。フランジ部１２にはカラー１３を取り付けてあり、このカラー１３内にボルト１４を挿入して、前記出口側配管９の取付座９ａに締め付け固定されるようになっている。
ケース１１の下面には、出口側配管９の貫通孔９ｂに外側から挿通される筒状部１５が形成されている。また、ケース１１内には樹脂で封止された回路基板１６が設けられている。筒状部１５の内部はガス検出室１７として形成され、ガス検出室１７の内部側面には、内周側に向かってフランジ部１８が形成され、フランジ部１８の内周部分がガス導入部１９として開口形成されている。
【００２３】
また、筒状部１５の外周面にはシール材２０が取り付けられ、出口側配管９の貫通孔９ｂの内周壁に密接して気密性を確保している。そして、例えば図２に示すように、この筒状部１５の内部に主検出素子２１と温度補償素子２２と副検出素子２３が装着されている。
例えば図４に示すように、各素子２１，２２，２３は回路基板９に接続された複数、例えば６個のピン２４によりベース２５から一定距離の高さに配置されており、例えば温度補償素子２２を水平方向で挟み込むようにして主検出素子２１および副検出素子２３が配置されている。
【００２４】
主検出素子２１は周知の素子であって、例えば図４に示すように、電気抵抗に対する温度係数が高い白金等を含む金属線のコイル２６の表面を、被検出ガスとされる水素に対して活性な貴金属等からなる触媒２７を坦持するアルミナ等の坦体で被覆されて形成されている。
温度補償素子２２は、被検出ガスに対して不活性とされ、例えば主検出素子２１と同等のコイル２６を備えて構成されている。
そして、被検出ガスである水素が主検出素子２１の触媒２７に接触した際に生じる燃焼反応の発熱により高温となった主検出素子２１と、被検出ガスによる燃焼反応が発生せず雰囲気温度下の温度補償素子２２との間に電気抵抗値の差が生ずることを利用し、雰囲気温度による電気抵抗値の変化分を相殺して水素濃度を検出することができるようになっている。
また、副検出素子２３は、例えば主検出素子２１と同等に形成されている。
【００２５】
例えば図５に示すように、主検出素子２１（抵抗値Ｒ１）及び温度補償素子２２（抵抗値Ｒ２）が直列接続されてなる第１の枝辺３１と、固定抵抗３２（抵抗値Ｒ３）及び副検出素子２３（抵抗値Ｒ４）が直列接続されてなる第２の枝辺３３と、固定抵抗３４（抵抗値Ｒ５）及び固定抵抗３５（抵抗値Ｒ６）が直列接続されてなる第３の枝辺３６とが、基準電源３７に対して並列に接続されてなるブリッジ回路において、主検出素子３１と温度補償素子３２同志の接続点ＰＡと、固定抵抗３２と副検出素子２３同志の接続点ＰＢとの間に、これらの接続点ＰＡ，ＰＢ間の電位差を検出し、所定増幅率Ａにて増幅して出力するメイン差動アンプ３８が接続され、主検出素子３１と温度補償素子３２同志の接続点ＰＡと、固定抵抗３４，３５同志の接続点ＰＣとの間に、これらの接続点ＰＡ，ＰＣ間の電位差を検出し、所定増幅率Ａの２倍の増幅率２Ａにて増幅して出力するサブ差動アンプ３９が接続されている。
ここで、第１の枝辺３１の主検出素子２１は第２の枝辺３３の固定抵抗３２と接続点ＰＤにて接続され、第２の枝辺３３の副検出素子２３は第１の枝辺３１の温度補償素子２２と接続点ＰＥにて接続され、主検出素子２１および副検出素子２３は、互いに異なる接続点を介してブリッジ回路に配置されている。
【００２６】
これにより、並列接続されてなる第１の枝辺３１および第２の枝辺３３と、この並列回路に対してブリッジ接続されてなる基準電源３７およびメイン差動アンプ３８とを備えてメインブリッジ回路が構成され、並列接続されてなる第１の枝辺３１および第３の枝辺３６と、この並列回路に対してブリッジ接続されてなる基準電源３７およびサブ差動アンプ３９とを備えてサブブリッジ回路が構成されており、ガスセンサ１は、主検出素子２１及び温度補償素子２２が直列接続されてなる第１の枝辺３１を共通の構成要素とする２つの各ブリッジ回路を備えて構成されている。
【００２７】
ここで、ガス検出室１７内に導入された検査対象ガス中に被検出ガスである水素が存在しないときには、各ブリッジ回路はバランスしてＲ１×Ｒ４＝Ｒ２×Ｒ３およびＲ１×Ｒ６＝Ｒ２×Ｒ５の状態にあり、各差動アンプ３８，３９の出力がゼロとなる。
一方、水素が存在する場合において、サブブリッジ回路では、主検出素子２１の触媒２７において水素が燃焼し、コイル２６の温度が上昇し、抵抗値Ｒ１が増大する。これに対して温度補償素子２２において水素は燃焼せず、抵抗値Ｒ２は変化しない。これにより、サブブリッジ回路の平衡が破れ、サブ差動アンプ３９に、水素濃度の増大変化に応じて増大傾向に変化する適宜の電圧が印加される。また、水素が存在する場合において、メインブリッジ回路では、主検出素子２１の触媒２７および副検出素子２３の触媒２７において水素が燃焼し、各コイル２６の温度が上昇し、抵抗値Ｒ１および抵抗値Ｒ４が増大する。これに対して温度補償素子３２においては水素は燃焼せず、抵抗値Ｒ３は変化しない。これにより、メインブリッジ回路の平衡が破れてメイン差動アンプ３８に、水素濃度の増大変化に応じて増大傾向に変化する適宜の電圧が印加される。
【００２８】
すなわち、サブブリッジ回路においては、主検出素子２１の抵抗値Ｒ１の変化に応じた電圧降下分が検出され、メインブリッジ回路においては、主検出素子２１および副検出素子２３の各抵抗値Ｒ１，Ｒ４の変化に応じた電圧降下分が検出される。
例えば、水素濃度がゼロの状態での各抵抗値Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４，Ｒ５，Ｒ６が同等の抵抗値Ｒとなるように設定されている場合には、例えば図６に示すように、各接続点ＰＡ，ＰＢ，ＰＣの電位Ｖａ，Ｖｂ，Ｖｃは、基準電源３７によって接続点ＰＤ，ＰＥ間に印加される所定の基準電圧Ｖｒｅｆの１／２の値Ｖｒｅｆ／２となる。
そして、水素濃度の増大に伴い、主検出素子２１および副検出素子２３の各抵抗値Ｒ１，Ｒ４が増大し、例えば接続点ＰＡの電位Ｖａ（図６における実線Ｖａ）が増大傾向に変化すると、接続点ＰＢの電位Ｖｂ（図６における実線Ｖｂ）は減少傾向に変化し、接続点ＰＣの電位Ｖｃ（図６における実線Ｖｃ）は所定の電位（Ｖｒｅｆ／２）に維持される。
ここで、サブ差動アンプ３９には、電位差（Ｖａ−Ｖｃ）が入力され、メイン差動アンプ３８には、電位差（Ｖａ−Ｖｂ）が入力され、例えば主検出素子２１および副検出素子２３の各抵抗値Ｒ１，Ｒ４の変化が同等である場合等においては、メイン差動アンプ３８に入力される電位差（Ｖａ−Ｖｂ）は、サブ差動アンプ３９に入力される電位差（Ｖａ−Ｖｃ）のほぼ２倍の値と等しくなる。
【００２９】
ここで、例えば主検出素子２１の表面に水分が付着する等によって、例えば触媒２７を坦持する坦体の損傷や破損等が生じ、水素濃度の増大に応じた抵抗値の増大が生じなくなったり、例えば感度低下等の劣化により水素濃度の増大に応じた抵抗値の増大量が所定の程度を超えて低減すると、主検出素子２１での電圧降下が減少することに伴い、例えば図６に示すように、接続点ＰＡの電位Ｖａの水素濃度に対する変化度合いは正常時に比べて低下する（図６における破線Ｖａ）。
また、例えば副検出素子２３の表面に水分が付着する等によって、副検出素子２３の損傷や感度低下等の劣化が生じると、副検出素子２３での電圧降下が減少することに伴い、例えば図６に示すように、接続点ＰＢの電位Ｖｂの水素濃度に対する変化度合いは正常時に比べて低下する（図６における破線Ｖｂ）。
【００３０】
例えば、主検出素子２１および副検出素子２３において、水素濃度の変化に応じた各抵抗値の変化率を同等の抵抗値変化率Ｄとし、主検出素子２１の劣化度合いに応じた係数を劣化係数Ｋｍとし、副検出素子２３の劣化度合いに応じた係数を劣化係数Ｋｓとした場合に、各接続点ＰＡ，ＰＢ，ＰＣの電位Ｖａ，Ｖｂ，Ｖｃは、例えば下記数式（１）〜（３）に示すように記述される。
なお、以下においては、電圧降下の方向を、例えば図５に示す接続点ＰＤから接続点ＰＥへと向かう方向とした。
【００３１】
【数１】
2004061244.tif 000003
【００３２】
【数２】
2004061244.tif 000004
【００３３】
【数３】
2004061244.tif 000005
【００３４】
ここで、メイン差動アンプ３８に入力される電位差（Ｖｂ−Ｖａ）は、所定増幅率Ａにて増幅され、例えば下記数式（４）に示すように、メイン差動アンプ出力電圧Ｖｍとして出力され、サブ差動アンプ３９に入力される電位差（Ｖｃ−Ｖａ）は、所定増幅率Ａの２倍の増幅率２Ａにて増幅され、例えば下記数式（５）に示すように、サブ差動アンプ出力電圧Ｖｓとして出力される。
【００３５】
【数４】
2004061244.tif 000006
【００３６】
【数５】
2004061244.tif 000007
【００３７】
そして、例えばメイン差動アンプ出力電圧Ｖｍとサブ差動アンプ出力電圧Ｖｓとの差（出力電圧差）は、下記数式（６）に示すように、主検出素子２１の劣化係数Ｋｍと副検出素子２３の劣化係数Ｋｓとの差に基づいて記述されることから、後述するように、この出力電圧差（Ｖｍ−Ｖｓ）の値に応じて、主検出素子２１と副検出素子２３との劣化状態を判定することができる。
【００３８】
【数６】
2004061244.tif 000008
【００３９】
また、例えば主検出素子２１において、水素濃度の増大に応じた抵抗値Ｒ１の増大が生じなくなった状態では、劣化係数Ｋｍはゼロとなり、下記数式（７）に示すように、サブ差動アンプ出力電圧Ｖｓはゼロとなるが、メイン差動アンプ出力電圧Ｖｍには、副検出素子２３の抵抗値Ｒ４の変化に応じた電圧降下分が残る。このため、例えば主検出素子２１が過度に劣化した場合であっても、副検出素子２３により、ガスセンサ１は水素濃度の変化に応じた検出信号を出力することができる。
【００４０】
【数７】
2004061244.tif 000009
【００４１】
制御装置２は、例えば図５に示すように、検出出力選択部４１と、故障判定部４２と、故障信号出力部４３とを備えて構成されている。なお、本実施の形態に係るガスセンサのガス検知装置１ａは、例えばガスセンサ１と、検出出力選択部４１とを備えて構成され、本実施の形態に係るガスセンサの故障検知装置１ｂは、例えばガスセンサ１と、故障判定部４２と、故障信号出力部４３とを備えて構成されている。
【００４２】
検出出力選択部４１は、メイン差動アンプ３８から入力されるメイン差動アンプ出力電圧Ｖｍと、サブ差動アンプ３９から入力されるサブ差動アンプ出力電圧Ｖｓとの値の大小を比較し、より大きい方を選択して、例えば制御装置２に備えられた濃度算出部４４等へ出力電圧値として出力する。ここで、濃度算出部４４においては、例えば出力電圧値の変化に応じて予め設定された水素濃度のマップ等が記憶装置３から検索され、水素濃度が算出される。
故障判定部４２は、メイン差動アンプ３８から入力されるメイン差動アンプ出力電圧Ｖｍまたはサブ差動アンプ３９から入力されるサブ差動アンプ出力電圧Ｖｓが所定値以上の場合に、メイン差動アンプ出力電圧Ｖｍとサブ差動アンプ出力電圧Ｖｓとの値の大小を比較し、例えばメイン差動アンプ出力電圧Ｖｍとサブ差動アンプ出力電圧Ｖｓとの差、つまり出力電圧差（Ｖｍ−Ｖｓ）が、基準電源３７によって接続点ＰＥ，ＰＤ間に印加される所定の基準電圧Ｖｒｅｆに応じて設定される所定の故障判定値（例えば、後述する所定の電圧差＃Ｖ２）以上か否かを判定する。そして、この判定結果において、出力電圧差（Ｖｍ−Ｖｓ）が所定の故障判定値以上である場合には、ガスセンサ１が故障していると判断し、故障信号の出力を指示する指令信号を故障信号出力部４３へ出力する。一方、この判定結果において、出力電圧差（Ｖｍ−Ｖｓ）が所定の故障判定値よりも小さい場合には、ガスセンサ１は正常であると判断する。
故障信号出力部４３は、故障判定部４２から故障信号の出力を指示する指令信号が入力されている場合には、ガスセンサ１が故障していることを示す故障信号を、例えば警報装置４等へ出力する。
【００４３】
本実施の形態によるガスセンサ１及びガスセンサのガス検知装置１ａ及びガスセンサの故障検知装置１ｂは上記構成を備えており、次に、ガスセンサ１及びガスセンサのガス検知装置１ａ及びガスセンサの故障検知装置１ｂの動作について説明する。
【００４４】
以下に、ガスセンサ１のガス検知方法について添付図面を参照しながら説明する。
先ず、図７に示すステップＳ０１においては、メイン差動アンプ３８から出力されるメイン差動アンプ出力電圧Ｖｍと、サブ差動アンプ３９から出力されるサブ差動アンプ出力電圧Ｖｓを取得する。
次に、ステップＳ０２においては、メイン差動アンプ出力電圧Ｖｍがサブ差動アンプ出力電圧Ｖｓ以上か否かを判定する。
この判定結果が「ＹＥＳ」の場合には、ステップＳ０３に進み、メイン差動アンプ出力電圧Ｖｍを出力電圧値として選択して濃度算出部４４等へ出力し、一連の処理を終了する。
一方、この判定結果が「ＮＯ」の場合には、ステップＳ０４に進み、サブ差動アンプ出力電圧Ｖｓを出力電圧値として選択して濃度算出部４４等へ出力し、一連の処理を終了する。
【００４５】
すなわち、例えば濃度算出部４４等において水素濃度の算出に利用される出力電圧値は、メインブリッジ回路から出力される主検出素子２１および副検出素子２３の各抵抗値Ｒ１，Ｒ４の変化に応じた電圧降下分、あるいは、サブブリッジ回路から出力される主検出素子２１の抵抗値Ｒ１の変化に応じた電圧降下分が２倍されたものに応じて設定されるため、例えば、単に、主検出素子２１の抵抗値Ｒ１の変化に応じた電圧降下分により水素濃度を算出する場合に比べて、主検出素子２１に劣化が生じた場合であっても、主検出素子２１の劣化に伴って水素濃度の検出値が過剰に低下してしまうことを抑制することができる。
【００４６】
以下に、ガスセンサ１の故障検知方法について添付図面を参照しながら説明する。
先ず、図８に示すステップＳ１１においては、メイン差動アンプ３８から出力されるメイン差動アンプ出力電圧Ｖｍと、サブ差動アンプ３９から出力されるサブ差動アンプ出力電圧Ｖｓを取得する。
次に、ステップＳ１２においては、メイン差動アンプ出力電圧Ｖｍまたはサブ差動アンプ出力電圧Ｖｓが所定の電圧値＃Ｖ１以上か否かを判定する。
この判定結果が「ＮＯ」の場合には、一連の処理を終了する。
一方、この判定結果が「ＹＥＳ」の場合には、ステップＳ１３に進む。
【００４７】
ステップＳ１３においては、メイン差動アンプ出力電圧Ｖｍとサブ差動アンプ出力電圧Ｖｓとの差の絶対値が所定の電圧差＃Ｖ２よりも小さいか否かを判定する。
この判定結果が「ＹＥＳ」の場合には、ステップＳ１４に進み、ガスセンサ１が正常であることを示す正常信号を出力して、一連の処理を終了する。
一方、この判定結果が「ＮＯ」の場合には、ステップＳ１５に進み、ガスセンサ１が異常であることを示す故障信号を出力して、一連の処理を終了する。
【００４８】
すなわち、メイン差動アンプ出力電圧Ｖｍとサブ差動アンプ出力電圧Ｖｓとの差は、上記数式（６）に示すように、主検出素子２１の劣化係数Ｋｍと副検出素子２３の劣化係数Ｋｓとの差に応じて記述されることから、この差に基づき、主検出素子２１または副検出素子２３に劣化が生じたことを確実に判定することができる。
しかも、このような劣化判定は、メイン差動アンプ出力電圧Ｖｍまたはサブ差動アンプ出力電圧Ｖｓが所定の電圧値＃Ｖ１以上の場合、つまり主検出素子２１または副検出素子２３によって所定の水素濃度の増大が検知された状態にて実行されるため、例えば主検出素子２１や副検出素子２３の表面に水分が付着する等によって、例えば触媒２７を坦持する坦体の損傷や破損等が生じ、水素濃度の増大に応じた抵抗値の増大が生じなくなったり、例えば感度低下等の劣化により水素濃度の増大に応じた抵抗値の増大量が所定の程度を超えて低減する異常状態の発生を確実に検知することができる。
【００４９】
以下に、上述した本実施の形態に係るガスセンサ１及びガスセンサのガス検知装置１ａ及びガスセンサの故障検知装置１ｂにおいて、主検出素子２１や副検出素子２３に劣化が生じた場合における、水素濃度の変化に応じた各出力電圧Ｖｍ，Ｖｓの変化の一例について説明する。
ここで、上述した本実施の形態のガスセンサ１において、主検出素子２１の損傷や破損や感度低下等による劣化度合いを示す劣化率が６０％（つまり、劣化係数Ｋｍ＝０．４）であり、副検出素子２３の損傷や破損や感度低下等による劣化度合いを示す劣化率が２０％（つまり、劣化係数Ｋｓ＝０．８）である場合を実施例１とし、主検出素子２１の劣化率が２０％（つまり、劣化係数Ｋｍ＝０．８）であり、副検出素子２３の劣化率が６０％（つまり、劣化係数Ｋｓ＝０．４）である場合を実施例２とした。
また、上述した本実施の形態のガスセンサ１において固定抵抗３２及び副検出素子２３が直列接続されてなる第２の枝辺３３を省略した場合での出力電圧、つまりサブ差動アンプ３９から出力されるサブ差動アンプ出力電圧Ｖｓに対して、主検出素子２１が正常状態である場合（つまり、劣化係数Ｋｍ＝１．０）を比較例１とし、主検出素子２１の損傷や破損や感度低下等による劣化率が６０％である場合（つまり、劣化係数Ｋｍ＝０．４）を比較例２とした。
【００５０】
例えば図９に示すように、主検出素子２１の劣化率が６０％であり、副検出素子２３の劣化率が２０％である実施例１においては、主検出素子２１の抵抗値Ｒ１の変化に応じた電圧降下分が増幅率２Ａにて増幅されてなるサブ差動アンプ出力電圧Ｖｓよりも、主検出素子２１および副検出素子２３の各抵抗値Ｒ１，Ｒ４の変化に応じた電圧降下分が所定増幅率Ａにて増幅されてなるメイン差動アンプ出力電圧Ｖｍの方がより大きな値となる。また、この場合、サブ差動アンプ出力電圧Ｖｓと、主検出素子２１の抵抗値Ｒ１の変化に応じた電圧降下分が増幅率２Ａにて増幅されてなる比較例２での出力電圧とは同等の値を示す。
一方、図１０に示すように、主検出素子２１の劣化率が２０％であり、副検出素子２３の劣化率が６０％である実施例２においては、サブ差動アンプ出力電圧Ｖｓの方がメイン差動アンプ出力電圧Ｖｍよりも大きな値となる。また、この場合、主検出素子２１の抵抗値Ｒ１の変化に応じた電圧降下分が増幅率２Ａにて増幅されてなる比較例２での出力電圧に比べて、メイン差動アンプ出力電圧Ｖｍの方がより大きな値となる。
従って、単に主検出素子２１の抵抗値Ｒ１の変化に応じた電圧降下分により水素濃度を算出する比較例２に比べて、メイン差動アンプ出力電圧Ｖｍまたはサブ差動アンプ出力電圧Ｖｓにより水素濃度を算出することによって、より大きな値の算出結果を得ることができ、主検出素子２１や副検出素子２３の劣化に伴って水素濃度の検出値が過剰に低下してしまうことを抑制することができる。
【００５１】
上述したように、本実施の形態によるガスセンサ１によれば、主検出素子２１の損傷や破損や感度低下等の劣化が生じた場合であっても、副検出素子２３により水素濃度の変化に応じた電位差を精度良く検出することができる。
しかも、例えば主検出素子２１や副検出素子２３の断線や短絡等のように検出信号が出力されない場合とは異なり、主検出素子２１や副検出素子２３に損傷や劣化等が生じ、適宜の検出信号が出力される場合であっても、主検出素子２１や副検出素子２３に損傷や劣化等が発生したことを容易かつ確実に検出することができる。
さらに、本実施の形態によるガスセンサのガス検知装置１ａによれば、主検出素子２１や副検出素子２３の劣化に伴って水素濃度の検出値が過剰に低下してしまうことを抑制することができると共に、例えば主検出素子２１において、損傷や感度低下等の劣化が発生した場合であっても、副検出素子２３により水素濃度の変化に応じた電位差を精度良く検出することができる。
また、本実施の形態によるガスセンサの故障検知装置１ｂによれば、主検出素子２１や副検出素子２３に損傷や破損や感度低下等の劣化が発生したことを容易かつ確実に検知することができると共に、水素濃度を誤検知してしまうことを防止して、ガスセンサ１の故障検知を確実に行うことができる。
【００５２】
また、本実施の形態によるガスセンサのガス検知方法によれば、主検出素子２１や副検出素子２３の劣化に伴って水素濃度の検出値が過剰に低下してしまうことを抑制することができると共に、例えば主検出素子２１において、損傷や感度低下等の劣化が発生した場合であっても、副検出素子２３により水素濃度の変化に応じた電位差を精度良く検出することができる。
また、本実施の形態によるガスセンサの故障検知方法によれば、主検出素子２１や副検出素子２３に損傷や破損や感度低下等の劣化が発生したことを容易かつ確実に検知することができると共に、水素濃度を誤検知してしまうことを防止して、ガスセンサ１の故障検知を確実に行うことができる。
【００５３】
なお、上述した本実施の形態において、故障判定部４２は、メイン差動アンプ出力電圧Ｖｍとサブ差動アンプ出力電圧Ｖｓとの差が所定の故障判定値以上である場合にガスセンサ１が故障していると判断するとしたが、これに限定されず、例えばメイン差動アンプ出力電圧Ｖｍとサブ差動アンプ出力電圧Ｖｓとのうち、何れか大きい方に対する小さい方の比率が所定比率以下の場合にガスセンサ１が故障していると判断してもよい。
【００５４】
なお、上述した本実施の形態においては、各素子２１，２２，２３毎に２個のピン２４を介してベース２５に配置するとしたが、これに限定されず、例えば図１１に示す本実施形態のガスセンサ１の変形例に係る各素子２１，２２，２３のように、例えばベース２５内や回路基板１６において各素子２１，２２，２３を直列に接続する代わりに、複数、例えば４個のピン２４を介して各素子２１，２２，２３を直列に接続してもよい。この場合には、ガスセンサ１の構成に要するピン２４の個数を削減することができる。
【００５５】
なお、上述した本実施の形態において、ガスセンサ１を水素センサとしたが、これに限定されず、その他のガス、例えば一酸化炭素やメタン等の可燃性ガスを検出するガスセンサであってもよい。
【００５６】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１に記載の本発明のガスセンサによれば、検出素子において、例えば損傷により被検出ガスの濃度に応じた電気抵抗値の増大が生じなくなったり、例えば感度低下等の劣化により被検出ガスの濃度に応じた電気抵抗値の増大量が所定の程度を超えて低減した場合であっても、副検出素子により被検出ガスの濃度の変化に応じた電位差を精度良く検出することができる。
さらに、請求項２に記載の本発明のガスセンサによれば、例えば検出素子や副検出素子の断線や短絡等のように検出信号が出力されない場合とは異なり、検出素子や副検出素子に損傷や劣化等が生じ、適宜の検出信号が出力される場合であっても、検出素子や副検出素子に損傷や劣化等が発生したことを容易かつ確実に検出することができる。
【００５７】
また、請求項３に記載の本発明のガスセンサのガス検知方法によれば、検出素子や副検出素子の劣化に伴ってガス濃度の検出値が過剰に低下してしまうことを抑制することができると共に、例えば検出素子において、損傷や感度低下等の劣化が発生した場合であっても、副検出素子により被検出ガスの濃度の変化に応じた電位差を検出することができる。
また、請求項４に記載の本発明のガスセンサの故障検知方法によれば、増幅検出値と副増幅検出値との差や何れか大きい方に対する何れか小さい方の比率に応じて、検出素子と副検出素子との劣化状態を判定することができ、ガスセンサの故障検知を確実に行うことができる。
さらに、請求項５に記載の本発明のガスセンサの故障検知方法によれば、例えば検出素子や副検出素子の表面に水分が付着する等によって、損傷や破損等が生じ、被検出ガスの濃度の増大に応じた電気抵抗値の増大が生じなくなったり、例えば感度低下等の劣化により被検出ガスの濃度の増大に応じた電気抵抗値の増大量が所定の程度を超えて低減する等の異常状態の発生を確実に検知することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係るガスセンサを備える燃料電池システムの構成図である。
【図２】図１に示すガスセンサの平面図である。
【図３】図２に示すＡ−Ａ線に沿う概略断面図である。
【図４】各素子を示す斜視図である。
【図５】本発明の一実施形態に係るガスセンサ及びガスセンサのガス検知装置及びガスセンサの故障検知装置の構成図である。
【図６】水素濃度に応じた各接続点ＰＡ，ＰＢ，ＰＣの電位Ｖａ，Ｖｂ，Ｖｃの変化の一例を示すグラフ図である。
【図７】本発明の一実施形態に係るガスセンサのガス検知方法の処理を示すフローチャートである。
【図８】本発明の一実施形態に係るガスセンサの故障検知方法の処理を示すフローチャートである。
【図９】主検出素子や副検出素子に劣化が生じた場合における、水素濃度の変化に応じた各出力電圧Ｖｍ，Ｖｓの変化の一例を示すグラフ図である。
【図１０】主検出素子や副検出素子に劣化が生じた場合における、水素濃度の変化に応じた各出力電圧Ｖｍ，Ｖｓの変化の一例を示すグラフ図である。
【図１１】本実施形態のガスセンサの変形例に係る各素子を示す斜視図である。
【符号の説明】
１　ガスセンサ
１ａ　ガスセンサのガス検知装置
１ｂ　ガスセンサの故障検知装置
２１　主検出素子（検出素子）
２２　温度補償素子（補償素子）
２３　副検出素子
３１　第１の枝辺（第１の枝部）
３２　固定抵抗（抵抗体、第１の抵抗体）
３３　第２の枝辺（第２の枝部）
３４　固定抵抗（第１の抵抗体、第２の抵抗体）
３５　固定抵抗（第２の抵抗体、第３の抵抗体）
３６　第３の枝辺（第３の枝部）
３７　基準電源（基準電圧印加手段）
３８　メイン差動アンプ（検出手段）
３９　サブ差動アンプ（副検出手段）
４１　検出出力選択部（検出出力選択手段）
４２　故障判定部（判定手段）
ステップＳ１２　作動許可手段
【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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【図１１】
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