(57)【要約】【課題】水素と水蒸気が共存した環境下にて水蒸気の影響を受けることなく水素量を検出できるガスセンサを提供することを目的とする。【解決手段】第１のサーミスタ７ａを乾燥空気と共に第１の無孔ケース１１ｂに密閉した第１の参照素子２ａと、第２のサーミスタ７ａを第１の有孔ケース１１ａに入れた第１の検出素子１ａと、第１のサーミスタ７ａと温度−抵抗値特性が略同じで吸湿特性のみが異なる第３のサーミスタ７ｂを第１の無孔ケース１１ｂと略同じ形状の第２の無孔ケース１１ｂに乾燥空気と共に密閉した第２の参照素子２ｂと、第４のサーミスタ７ｂを第１の有孔ケース１１ａと略同じ形状の第２の有孔ケース１１ａに入れた第２の検出素子１ｂを有し、第１の参照素子２ａと第１の検出素子１ａで第１のブリッジ回路、第２の参照素子２ｂと第２の検出素子１ｂで第２のブリッジ回路を構成し、これらブリッジ回路の差動出力から水素濃度を求める。【選択図】　図１
2004037235.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１のサーミスタを乾燥空気とともに第１の無孔ケースに密閉した第１の参照素子と、第２のサーミスタを第１の有孔ケースに入れた第１の検出素子と、前記第１のサーミスタと温度−抵抗値特性が略同じで吸湿特性のみが異なる第３のサーミスタを前記第１の無孔ケースと略同じ形状の第２の無孔ケースに乾燥空気とともに密閉した第２の参照素子と、第４のサーミスタを前記第１の有孔ケースと略同じ形状の第２の有孔ケースに入れた第２の検出素子を有し、前記第１の参照素子と前記第１の検出素子を用いて第１のブリッジ回路を構成し、前記第２の参照素子と前記第２の検出素子を用いて第２のブリッジ回路を構成し、これら第１、第２のブリッジ回路の差動出力からガス濃度を電気的に出力するガスセンサ。
【請求項２】
第１、第２のサーミスタの形状と第３、第４のサーミスタの形状とが異なる請求項１に記載のガスセンサ。
【請求項３】
第１〜第４のサーミスタはコーティング材を有し、第１、第２のサーミスタのコーティング材と第３、第４のサーミスタのコーティング材の比表面積が異なる請求項１に記載のガスセンサ。
【請求項４】
無機材料をサーミスタのコーティング材として用いる請求項３に記載のガスセンサ。
【請求項５】
無機材料は多孔質である請求項４に記載のガスセンサ。
【請求項６】
第１〜第４のサーミスタのコーティング材はガラスよりなり、第１、第２のサーミスタへのガラスコーティングの厚みと、第３、第４のサーミスタへのガラスコーティングの厚みが異なる請求項１に記載のガスセンサ。
【請求項７】
第１、第２の検出素子と第１、第２の参照素子を同一容器内に対向させて配置する請求項１に記載のガスセンサ。
【請求項８】
第１、第２の検出素子および第１、第２の参照素子はこれらの断面長手方向が容器のガス導入口に対し垂直方向に配されている請求項７に記載のガスセンサ。
【請求項９】
ガス導入口には焼結金属製フィルターが設けられた請求項８に記載のガスセンサ。
【請求項１０】
焼結金属製のフィルターは開いた傘の形状であり、その頂点が容器外部に突出するように配された請求項９に記載のガスセンサ。
【請求項１１】
焼結金属製のフィルターおよびケースは親水処理が施された請求項９に記載のガスセンサ。
【請求項１２】
親水処理として酸処理をした請求項１１に記載のガスセンサ。
【請求項１３】
親水処理として酸化チタン層を設けた請求項１１に記載のガスセンサ。
【請求項１４】
酸化チタン層はアナターゼ型結晶構造を有する請求項１３に記載のガスセンサ。
【請求項１５】
酸化チタン層の膜厚は０．１μｍ以上１μｍ以下である請求項１３に記載のガスセンサ。
【請求項１６】
チタン含有有機錯体溶液を加圧して焼結金属製のフィルターに含浸させてこの焼結金属製のフィルターに酸化チタン層を設けた請求項１３に記載のガスセンサ。
【請求項１７】
あらかじめ求めた２組の検出素子と参照素子それぞれの乾燥空気中の水素濃度依存出力と、空気中の湿度依存出力とから加湿空気中の水素濃度および湿度を求める請求項１に記載のガスセンサ。
【請求項１８】
加湿空気中の水素濃度と湿度は、各検出素子と各参照素子の乾燥空気中の水素濃度依存出力および空気中の湿度依存性出力をそれぞれ３次式で近似した時の両者の定数項を除く和と、加湿空気中の水素濃度依存出力の定数項との和で表される３次方程式を各検出素子と各参照素子について求め、両者の連立方程式の解として得る請求項１７に記載のガスセンサ。
【請求項１９】
連立方程式の解は、検出水素濃度範囲と検出湿度範囲における温度ごとにあらかじめ求めた各検出素子と各参照素子の３次方程式の計算結果表を参照して各ブリッジ回路の差動出力が前記計算結果表と最も近接する場合の水素濃度および湿度として求める請求項１８に記載のガスセンサ。
【請求項２０】
第１、第２のブリッジ回路の各々の差動出力と計算結果の最も近接する状態は、これら第１、第２のブリッジ回路についてそれぞれ差動出力と計算結果の差の絶対値を求め、両者の和が最小となる状態とした請求項１９に記載のガスセンサ。
【請求項２１】
計算結果表は検出水素濃度範囲および検出湿度範囲をそれぞれ少なくとも１００等分以上に分割して求める請求項１９に記載のガスセンサ。
【請求項２２】
温度は各々の参照素子の平均抵抗値から求める請求項１９に記載のガスセンサ。
【請求項２３】
請求項８から２２のいずれか１つに記載のガスセンサのガス導入口が地面の方向を向くように配した燃料電池システム。
【請求項２４】
ガスセンサのガス導入口を配管本流より上方に配した請求項２３に記載の燃料電池システム。
【請求項２５】
燃料電池を収納した筐体の一部または燃料電池のスタックの空気極側出口配管の一部に請求項１から２２のいずれかに記載のガスセンサを設け、前記燃料電池からの水素漏洩を前記ガスセンサで検知し、警報を発するとともに前記筐体内の換気を行い、前記燃料電池の発電を停止するように制御する燃料電池システム。
【請求項２６】
請求項１から２２のいずれかに記載のガスセンサが、乗車空間の上部に配され、前記ガスセンサの湿度出力および温度出力を基に前記乗車空間が最適な温湿度になるよう前記乗車空間に設けたエアコンを制御するとともに、前記ガスセンサを用い前記乗車空間内の水素濃度が既定値以上であれば警報を発し、前記乗車空間内の換気を行い水素供給源からの水素供給を遮断するよう制御する自動車。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、水素漏洩および湿度を検出するガスセンサおよびそれを用いた燃料電池システムと自動車に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、水素と空気中の酸素との反応から電力を取り出す燃料電池の開発が盛んに行われている。これは水素と酸素の反応による排出物が水のみで電力を得ることができる環境に優しい発電方式であり、原理的に取り出せる電力エネルギーの効率が高い。また、発電時に発生する熱も利用することができるといった特徴を有しており、地球規模でのエネルギー、環境問題解決の切り札として期待されている。このような燃料電池システムは家庭用コジェネレーションシステムや自動車への応用が研究開発されてきており、今までの化石燃料を用いた火力発電やガソリンエンジンに置き換わるものとして今後ますます進展していくものと考えられる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
燃料電池は水素を燃料に用いるため、その安全対策が重要であり、安全対策として水素が漏洩したことを検出する水素センサが必要となる。
【０００４】
このような水素センサとして、水素の熱伝導率が他のガスに比べ極めて大きいことを利用し、水素を含むガスや空気にさらされた発熱素子の温度変化で水素濃度を検出する原理のものが従来から提案されていた。例えば空気中で熱平衡に達した発熱素子に水素が到達すると、素子から奪われる熱量が変化し熱平衡が崩れるため、発熱素子の温度が水素濃度に応じて変化し、この温度変化を温度検出素子で電気的に検出するものである。
【０００５】
この水素センサに使用される発熱素子および温度検出素子として、従来は白金測温体が用いられてきた。白金は金属の中では比抵抗が高く電流を流すと自己発熱し、白金の抵抗温度係数も金属の中では大きいので、白金測温体では水素温度に応じた温度変化を抵抗値変化として検出することができる。しかしながら被検出ガス中に湿気、すなわち水蒸気が存在した場合は問題となる。
【０００６】
白金の抵抗値は水素濃度に応じて変化するが、空気中の水蒸気によっても抵抗値が変化してしまうので、水素による変化なのか水蒸気による変化なのかあるいは両者が共存して変化したのかを区別することができない。特に水素漏洩検知のように水素に比べ水蒸気が多量に存在する場合の水素の検出は、水蒸気の影響を無視できなくなる。
【０００７】
本発明は水素と水蒸気が共存した環境下において、水蒸気の影響を実質的に受けることなく水素量を検出できるガスセンサを提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
この目的を達成するため本発明は、第１のサーミスタを乾燥空気とともに第１のケースに密閉した第１の参照素子と、第２のサーミスタを第１の有孔ケースに入れた第１の検出素子と、前記第１のサーミスタと温度−抵抗値特性が略同じで吸湿特性のみが異なる第３のサーミスタを前記第１のケースと略同じ形状の第２のケースに乾燥空気とともに密閉した第２の参照素子と、第４のサーミスタを前記第１の有孔ケースと略同じ形状の第２の有孔ケースに入れた第２の検出素子を有し、前記第１の参照素子と前記第１の検出素子を用いて第１のブリッジ回路を構成し、前記第２の参照素子と前記第２の検出素子を用いて第２のブリッジ回路を構成し、これら第１、第２のブリッジ回路の差動出力からガス濃度を電気的に出力するものである。このように温度−抵抗値特性は略同一で、吸湿特性のみが異なる２つの検出素子を用いることにより、水蒸気が存在した場合、一方の検出素子には水蒸気が吸着しサーミスタ近傍の熱放散が変化し、結果として両検出素子の熱伝導は異なる特性を示す。この特性の差を計算することにより被検出ガス中の水蒸気の存在の影響を実質的に受けずに水素量を検出することができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
（実施の形態）
以下、本発明の一実施の形態を添付図面に従って説明する。
【００１０】
図１（ａ）は本発明の実施の形態におけるガスセンサの概略断面図であり、図１（ｂ）は図１（ａ）のＸ−Ｘ′断面矢視図を示す。
【００１１】
図１（ｂ）において、第１の検出素子１ａ、第２の検出素子１ｂ、第１の参照素子２ａ、第２の参照素子２ｂ各々の内部にはサーミスタが配置されている。図２（ａ）はコーティング層なしのサーミスタ７ａ、図２（ｂ）はコーティング層ありのサーミスタ７ｂをそれぞれ示し、サーミスタ素子３はマンガン、コバルト、銅、バナジウムからなる複合酸化物焼結体を直径１．２ｍｍ、厚さ０．２ｍｍの円板状に切削加工したものでＢ定数は２３００Ｋである。サーミスタ素子３の両面には、銀−パラジウム−白金系の導電ペーストを印刷、焼成することにより電極４が形成されている。電極４の両側には前記導電ペーストで電気的、機械的に接続された直径０．１５ｍｍの白金線のリード線５が配されている。サーミスタ素子３は電極４、リード線５の一部を含むように低融点のガラス層６で覆われている。このガラス層６はガラス粉を有機溶剤とともにペースト化したものを塗布し、約５５０℃で焼成することにより形成している。
【００１２】
図２（ｂ）のサーミスタ７ｂは、さらにガラス層６の全表面およびリード線５の一部を含むようにアルミナ系の無機接着剤（商品名「スミセラム」、朝日化学工業（株））を塗布、硬化させたコーティング層８に覆われている。
【００１３】
サーミスタ７ａ，７ｂは図３に示すように、台座９にガラスハーメチックにて固定されたピン１０にリード線５を抵抗溶接（図中×印で示した）することにより電気的、機械的に接続される。台座９には有孔ケース１１ａ、無孔ケース１１ｂが被せられプロジェクション溶接により接合される。有孔ケース１１ａが被せられたサーミスタ７ａ，７ｂは被検出ガスが導入されるので検出素子を、無孔ケース１１ｂが被せられたサーミスタ７ａ，７ｂは被検出ガスが導入されないので参照素子を構成する。
【００１４】
コーティング層のないサーミスタ７ａ、コーティング層８のあるサーミスタ７ｂをそれぞれ２個ずつ用意し有孔ケース１１ａと無孔ケース１１ｂを被せることにより、図１（ｂ）において、コーティング層８を有する第１の検出素子１ａと第１の参照素子２ａからなる第１の検出部１３ａと、コーティング層なしの第２の検出素子１ｂと第２の参照素子２ｂからなる第２の検出部１３ｂが形成される。なお第１、第２の検出部１３ａ，１３ｂはプリント基板１４上にピン１０の一端が半田付けされ電気的、機械的に接続される。
【００１５】
第１、第２の検出部１３ａ，１３ｂは図１（ａ）、（ｂ）に示すように互いにケースの先端が対向するように回路基板１５に固定される。回路基板１５は外周が六角形状の容器１６に収納される。
【００１６】
ガス導入口１７には焼結金属製のフィルター１８がはめ込まれている。これは外周が円形でちょうど傘を開いた形状をしており、その頂点が容器外部に突出するように配してある。被検出ガスに水蒸気が含まれた場合、温度環境によっては容器１６の内部で結露してしまう可能性があるので、プリント基板１４や回路基板１５全体を防湿樹脂２５で保護するとともに、フィルター１８および有孔ケース１１ａの表面を親水処理することにより結露水を速やかに容器１６から排出できる構成としている。ガス導入口１７を大地方向に向けることによりフィルター１８の頂点部分が最下端となり、結露水が排水されやすくなる。
【００１７】
フィルター１８および有孔ケース１１ａの表面親水処理について説明する。フィルター１８と有孔ケース１１ａを酸処理して表面に凹凸を設けることにより結露水の接触角を低減でき結露水の排出に効果がある。また親水層としての酸化チタン層を表面に形成した場合も結露水は容易に排出される。なお酸化チタン層を設ける場合はアナターゼ型結晶構造を有する方がルチル型よりも親水性が優れていた。また酸化チタン層の膜厚はあまり薄いと効果がなく、厚いと酸化チタン層の形成に手間がかかるということから０．１μｍ以上１μｍ以下が必要十分の膜厚である。
【００１８】
酸化チタンは紫外線照射により親水効果を発揮するのが一般的であるが、本実施の形態のガスセンサは必ずしも紫外線が照射される環境ではない。しかし発明者らの検討では、サーミスタ７ａ，７ｂを駆動することにより発生する熱が第１、第２のケース１１ａ，１１ｂに伝わり、さらにフィルター１８まで伝わって、この熱エネルギーにより酸化チタン層の親水性が得られ、結露水が容易に排出されることを確認した。
【００１９】
酸化チタン層は一般的なゾルゲル法を用いて形成した。一般的にチタン含有有機錯体溶液は経時的に粘度が上昇するため、フィルター１８の焼結金属中に含浸させることが困難であった。そこで図４に示すようにフィルター１８を筒１９の先端に挿入し、適量のチタン含有有機錯体溶液２０を筒１９に注ぎ、ピストン２１で加圧することにより焼結金属のフィルター１８中に含浸させた。フィルター１８を通りぬけたチタン含有有機錯体溶液２０は受け皿２２で回収される。なお減圧下でチタン含有有機錯体溶液を焼結金属製のフィルターに含浸させる方法もあるが、この方法ではチタン含有有機錯体溶液中の有機溶剤が揮発して高粘度になるため、効果的に酸化チタン層を設けることはできなかった。
【００２０】
図１（ａ）、（ｂ）において、容器１６の回路基板１５の上部には、あらかじめ取り出しケーブル２３を通した容器フタ２４がはめ込まれ、耐湿樹脂２５を容器フタ２４に設けた注入口（図示せず）から回路基板１５と容器フタ２４の間の空間全体に注入、硬化した後、容器１６と容器フタ２４をかしめて固定される。
【００２１】
このようにして完成したガスセンサは、容器１６の外周の一部に設けたネジ部２６でガス濃度を検出する部位に固定される。なお配管中のガス濃度を検出する場合は、図５に示すように配管の一部にガスセンサの取付部材２８を設け、この部分にネジ部２６をねじ込むことによってガスセンサを固定する。これにより配管２７の本流から上方にガス導入口１７を配することができ、本流のガス速度の影響を低減することができる。
【００２２】
次に固体高分子膜型の燃料電池システムについて説明する。図６において水素タンク５１に蓄えられた水素は遮断弁５２を通って水素加湿器５３に導入される。ここで燃料電池内の固体高分子膜が乾燥するのを防ぐため水素は加湿される。加湿された水素は燃料電池スタック５４の水素極側に導入される。一方、コンプレッサ５５により加圧された空気は空気加湿器５６で加湿され、燃料電池スタック５４の空気極側に導入される。これら水素と空気中の酸素の反応により燃料電池スタック５４は電気を発生し、太線で示したように燃料電池制御回路５７を経て外部に電力を供給する。反応の結果生成した水は空気と一緒に燃料電池スタック５４から外部へ排出される。
【００２３】
このような燃料電池システム５０は全体が筐体５８内に収納されている。筐体５８の中には、図６にて黒丸で示したように、水素タンク５１の近傍、燃料電池スタック５４の近傍、燃料電池スタック５４の空気極側出口配管６１の一部に水素漏洩を検知するためのガスセンサが配される。もしいずれかのガスセンサが水素漏洩を検知すれば、燃料電池制御回路５７は遮断弁５２を閉じ、警報器５９と換気扇６０を動作させ、燃料電池システム５０を停止するように制御する。具体的な制御動作についてはフローチャートを用いて後述する。
【００２４】
次に燃料電池自動車について説明する。図７において、自動車の本体１０１は乗車空間１０２と、水素タンク収納空間１０３と、駆動手段収納空間１０４と、床下空間１０５が、それぞれ分離された空間として形成されている。水素タンク収納空間１０３には水素を貯蔵するタンク１０６が設けられ、このタンク１０６は衝突時における水素漏洩に対する安全性を確保するため、外側タンク１０７と内側タンク１０８からなる二重構造となっており、内側タンク１０８に水素が貯蔵されている。駆動手段収納空間１０４には自動車の本体１０１を駆動するモーター１０９が設けられている。床下空間１０５には燃料電池１１０が設けられている。
【００２５】
大気中の空気とタンク１０６から供給された水素が、床下空間１０５に設けられた燃料電池１１０の中で反応して電気が発生、その電気がモーター１０９に供給されてタイヤ１１１を駆動するようになっている。なお、タイヤ１１１の操舵方向は乗車空間１０２の中からハンドル１１２で行うようになっている。このような自動車において、乗車空間１０２に設けたガスセンサ１１３は乗車空間１０２の中で最も上部にあたる天井前部に、水素タンク収納空間１０３に設けたガスセンサ１１３は外側タンク１０６の最上部に、駆動手段格納空間１０４に設けたガスセンサ１１３は駆動手段格納空間１０４の中で最も上部にあたるボンネット後端部に、床下空間１０５に設けたガスセンサ１１３は床下空間１０５の最上部に、それぞれ配置している。さらに図示していないが、燃料電池１１０の空気極側出口の配管の一部にもガスセンサを配している。
【００２６】
乗車空間１０２、水素タンク収納空間１０３、駆動手段格納空間１０４、床下空間１０５に配置されたガスセンサ１１３のいずれかが水素漏洩を検知すると、図６で説明したように水素供給源を遮断し、警報および換気を行う。
【００２７】
乗車空間１０２内に設けたガスセンサ１１３は湿度や温度も検知できるので、通常は乗車空間１０２内が最適な温湿度になるように乗車空間１０２の一部に設けたエアコンを制御している。具体的な制御動作についてはフローチャートを用いて後述する。
【００２８】
以上に述べたガスセンサは、燃料電池システムと自動車のいずれかに取り付けられる場合でも図５のようにガス導入口１７が大地方向になるように配置されている。水素は空気より軽く漏れた水素は上方に流れるので、ガス導入口１７が下を向いているので素早く水素を取り込むことができる。またガスセンサ内に結露による水が溜まっても、ガス導入口１７に設けたフィルター１８を通して重力により排出され、ガスセンサ内部に結露した水が残存しにくい構造となっている。
【００２９】
次にガスセンサの動作について説明する。図８において第１の検出素子１ａおよび第１の参照素子２ａには、それぞれ直列に第１の固定抵抗２９が接続されてブリッジ回路を形成している。同様に第２の検出素子１ｂおよび第２の参照素子２ｂにもそれぞれ直列に第２の固定抵抗３０が接続されてブリッジ回路を形成している。第１、第２の固定抵抗２９，３０は１５０Ω、１／２Ｗのものを用いた。両ブリッジ回路には出力電圧８Ｖの直流電源３１が接続されている。
【００３０】
第１、第２の検出素子１ａ，１ｂおよび第１、第２の参照素子２ａ，２ｂの両端電圧、すなわちブリッジ出力の電圧がマイクロコンピュータ３２に入力される。マイクロコンピュータ３２は、マイクロコンピュータ３２に接続されたメモリー３３に記憶されたデータを基に後述する演算を行い水素濃度、湿度、温度をそれぞれ出力する。
【００３１】
図１（ａ）、（ｂ）において被検出ガスはガス導入口１７に設けたフィルター１８を通って第１、第２の検出部１３ａ，１３ｂに到る。第１、第２の検出素子１ａ，１ｂにはそれぞれ孔１２が設けられているので、被検出ガスは孔１２を通って図３のサーミスタ７ａ，７ｂに到る。サーミスタ７ａ，７ｂには電流が流れ一定温度に加熱されているが、被検出ガス中に水素や水蒸気があると、その濃度に応じて被検出ガスの熱伝導度が変わり熱が奪われるため、サーミスタ７ａ，７ｂの温度が変化する。この変化は第１、第２の検出素子１ａ，１ｂの両端電圧の変化として図８のマイクロコンピュータ３２に入力される。
【００３２】
図３にもどり、第１、第２の参照素子２ａ，２ｂには孔がなく被検出ガスがサーミスタ７ａ，７ｂには到らない。従って第１、第２の参照素子２ａ，２ｂの両端電圧は被検出ガスにより変化することはなくガスセンサ内部の温度に応じた電圧を出力し続ける。従って後述する各ブリッジ回路の差動出力は周囲温度を補正した値に相当する。また第１、第２の参照素子２ａ，２ｂの両端電圧はガスセンサ内部の温度データとして図８のマイクロコンピュータ３２に入力される。マイクロコンピュータ３２は上記の電圧値を基に、水素温度、湿度、温度を演算してそれぞれ出力する。
【００３３】
次にマイクロコンピュータ３２内で行われる演算方法について説明する。ガスセンサ作製時にメモリー３３に記憶される補正データは以下のように作成される。
【００３４】
まず乾燥空気中における水素濃度変化に対する両ブリッジ回路の差動出力を求める。その結果を図９（ａ）、（ｂ）に示す。図９（ａ）は第１の検出素子１ａ側の差動出力を求めたものであり、横軸に水素濃度を、縦軸に第１の検出素子１ａの両端電圧と第１の参照素子２ａの両端電圧の差すなわち差動出力を表しｄＶ１で示す。ここでｄＶ１はマイクロコンピュータ３２内で各両端電圧から差を取って求めた。第１の参照素子２ａの出力は被検出ガス濃度によらず、周囲温度を表すことになるため差動出力は第１の検出素子１ａの温度補正をした出力に相当する。図９（ａ）から差動出力ｄＶ１は水素濃度に比例して大きくなることがわかる。同様に図９（ｂ）は第２の検出素子１ｂ側の水素濃度に対する差動出力を求めたものでこの差動出力ｄＶ２も水素濃度に比例して大きくなる。
【００３５】
図９（ａ）、（ｂ）の出力は一次直線関係で表されるように見えるが、実測データを詳細に検討したところ三次曲線近似が最も精度が高いことがわかった。すなわち水素濃度ｘ（％）と差動出力ｄＶ（ｍＶ）の関係は、一般に、
【００３６】
【数１】
2004037235.tif 000003
【００３７】
の３次方程式で表すことができた。
【００３８】
（数１）に基づいて、図９（ａ）、（ｂ）から差動出力ｄＶ１、ｄＶ２をそれぞれ水素濃度ｘ（％）における関数として表すと以下のようになった。
【００３９】
【数２】
2004037235.tif 000004
【００４０】
【数３】
2004037235.tif 000005
【００４１】
ここで各式におけるパラメータａ，ｂ，ｃ，ｄの決定には最小二乗法を用いた。
【００４２】
（数２）、（数３）を比較するとパラメータａ，ｂ，ｃ，ｄの値が相互に異なっており、両者で水素濃度感度が異なる。これは図２のサーミスタのコーティング層８の有無による素子発熱特性の差に起因するものと推測される。
【００４３】
次に空気中で湿度を変化させた時の両方のブリッジ回路の差動出力を求める。その結果を図１０（ａ）、（ｂ）に示す。図１０（ａ）は第１の検出素子１ａ側の差動出力を求めたものであり、横軸に相対湿度（比例値で１００％を１としている）を、縦軸に差動出力ｄＶ１を示す。図１０（ａ）より、差動出力ｄＶ１は湿度に比例して大きくなることがわかる。同様に図１０（ｂ）は第２の検出素子２ｂ側の差動出力を求めたもので、差動出力ｄＶ２も湿度に比例して大きくなる。
【００４４】
これらの出力は二次曲線の関係で表されるように見えるが、実測データを詳細に検討したところ三次曲線近似が最も精度が高いことがわかった。すなわち湿度ｙ（比）と差動出力ｄＶ（ｍＶ）の関係は、（数４）の３次方程式で表すことができた。
【００４５】
【数４】
2004037235.tif 000006
【００４６】
（数４）に基づいて、図１０（ａ）、（ｂ）から差動出力ｄＶ１、ｄＶ２をそれぞれ湿度ｙにおける関数として表すと（数５）、（数６）のようになる。
【００４７】
【数５】
2004037235.tif 000007
【００４８】
【数６】
2004037235.tif 000008
【００４９】
ここで（数５）、（数６）におけるパラメータｅ，ｆ，ｇ，ｈの決定には最小二乗法を用いた。（数５）、（数６）を比較するとパラメータｅ，ｆ，ｇ，ｈの値が相互に異なっており、両者で湿度感度が異なることがわかる。これはサーミスタのコーティング層８の有無による素子吸湿特性の差に起因するためと推測される。
【００５０】
本実施の形態のガスセンサを水素漏洩検知に用いる場合、その検出濃度上限は爆発限界以下（４％以下）でなければならない。本実施の形態では安全をみて爆発限界の約半分である２％までを検出濃度上限とした。この場合に、水蒸気を含む空気中に水素を共存させた時の差動出力ｄＶ１、ｄＶ２は、乾燥空気中に水素が存在した時の出力と、水蒸気のみ存在した時の出力の和で表されることを実測により確認した。すなわち水素が２％程度までであれば、水素および水蒸気による熱伝導度は、両者が単独で存在する時の熱伝導度の和で表されることになる。
【００５１】
従って水蒸気のある空気中に水素が存在する時の差動出力ｄＶは、一般に（数１）と（数４）の和、すなわち以下の（数７）で表される。
【００５２】
【数７】
2004037235.tif 000009
【００５３】
これより乾燥空気中に水素が存在した時の出力特性（数１）と、水蒸気のみ存在した時の出力特性（数４）は独立関数として扱ってよいことがわかった。なお（数１）および（数４）における切片ｄ、ｈはｘ＝０、ｙ＝０（乾燥空気中）の出力であるため、本質的に等しいことから、（数７）ではｄを代表値とした。
【００５４】
以上から、各差動出力ｄＶ１、ｄＶ２の一般式は（数７）から次のようになる。
【００５５】
【数８】
2004037235.tif 000010
【００５６】
【数９】
2004037235.tif 000011
【００５７】
（数８）、（数９）から明らかなように、ｄＶ１、ｄＶ２は互いに水素濃度感度、湿度感度が異なり、またｄＶ１、ｄＶ２の値は各差動出力から求められるため、両式を連立させた時の解（ｘ，ｙ）から水素濃度、湿度を独立して求めることができる。しかし（数８）、（数９）はともに３次方程式なので上記の２元連立３次方程式の解は一般に複数個存在する。
【００５８】
そこで、以下に述べる近似手法を用いてｘ，ｙを得ることができる。前述したように、検出する水素濃度上限は２％なので、ｘの範囲は０〜２％、湿度は相対湿度で０〜１００％なので比例値で表せばｙは０〜１、従ってこれらの数値範囲内に限定して解を求めればよい。
【００５９】
次に上記ｘ，ｙの範囲内で、ガスセンサとしての出力分解能を決める。本実施の形態ではｘ，ｙとも０．０１とした。これにより、水素濃度は０．０１％、相対湿度は１％の分解能で出力を得ることができる。この結果、水素濃度範囲の０〜２％に対しては２００等分、湿度範囲に対しては１００等分の分割を行うことになる。なお分解能をあまり大きくしすぎると、以下に述べる近似計算において誤差が大きくなるので少なくとも１００等分は必要である。逆にあまり小さくしすぎると精度は上がるものの計算時間がかかりすぎ、応答性が損なわれる可能性がある。発明者らの検討ではおよそ１００から２００等分程度が妥当であった。
【００６０】
上述したように水素濃度ｘ（％）の範囲は０〜２％で分解能を０．０１％、相対湿度（比）ｙの範囲は０〜１で分解能を０．０１としたので、これらの範囲において、各ｘ，ｙの組み合わせによる差動出力ｄＶ１、ｄＶ２の計算値（以下ｄＶ１ｃ、ｄＶ２ｃと表す）を（数８）、（数９）より求める。すなわちｘ＝０、ｙ＝０のときのｄＶ１ｃとｄＶ２ｃ、ｘ＝０．０１、ｙ＝０のときのｄＶ１ｃとｄＶ２ｃ、ｘ＝０．０２、ｙ＝０のときのｄＶ１ｃとｄＶ２ｃというように順次（ｘ，ｙ）の値を代入しｄＶ１ｃ、ｄＶ２ｃの値を求める。その結果は表としてあらかじめメモリー３３に記憶しておく。本実施の形態では２００×１００＝２０，０００組のｄＶ１ｃとｄＶ２ｃの計算結果表が記憶されている。以上のようにしてガスセンサ作製時にあらかじめ補正データを記憶する。
【００６１】
次にガスセンサを動作させた時の計算方法を述べる。ガスセンサ動作時には、ｄＶ１、ｄＶ２の実測値（以下ｄＶ１ｍ、ｄＶ２ｍと表す）が得られるので、これらを上記の計算結果表と対比参照して、最も近接するｄＶ１ｃ、ｄＶ２ｃを与える（ｘ，ｙ）を求める。これらが（数８）、（数９）で表される２元連立３次方程式の近似解となり、水素濃度、湿度を求めることができる。
【００６２】
ここで、実測値と計算値の最も近接する組み合わせを判断する方法として、理論的にはｄＶ１、ｄＶ２をｘ−ｙ平面に対応させ、座標（ｄＶ１ｍ、ｄＶ２ｍ）と座標（ｄＶ１ｃ、ｄＶ２ｃ）の距離が最小になる組み合わせを選択すればよい。ｘ−ｙ平面上の２点間の距離ｒはピタゴラスの定理により（数１０）で表される。
【００６３】
【数１０】
2004037235.tif 000012
【００６４】
実測値と計算結果表の計算値を（数１０）に順次代入、比較することによりｒの最小値が求められるが、（数１０）は二乗や平方根といった計算が必要で、この計算を２０，０００組のｄＶ１ｃ、ｄＶ２ｃに対して実行するのはマイクロコンピュータ３２にとって負担となりガスセンサとしての応答性が遅くなる可能性がある。
【００６５】
（数１０）の大小を比較するだけであれば平方根を計算することは不要である。さらに二乗項についても、実測値と計算値の差の絶対値が小さければ二乗した値も小さくなるため、差の絶対値を求めれば二乗を計算する必要はない。従って距離ｒに代わる近接判定パラメータｐとして、（数１１）という単純な加減演算からなる式を考案した。
【００６６】
【数１１】
2004037235.tif 000013
【００６７】
この式によってｐの最小値を得るｄＶ１ｃ、ｄＶ２ｃを与える（ｘ，ｙ）を求めることができる。このようにして二乗や平方根といった計算が不要になり演算速度向上、ひいてはガスセンサの応答性向上を図ることができる。
【００６８】
以上の計算手法はマイクロコンピュータ３２にプログラムされており、ガスセンサ動作時に得られるｄＶ１ｍ、ｄＶ２ｍが入力されると、（数１１）の計算を行い水素濃度、湿度を出力するようになっている。
【００６９】
このようなガスセンサを実際に動作させた時の出力について図１１（ａ）、（ｂ）を用いて説明する。実験は相対湿度が約４０％の空気に気体の水素を０％→０．４％→０．８％→１．６％→０．８％→０．４％→０％の順に切り替えて流したときのガスセンサの出力（ｘ，ｙ）を求めた。
【００７０】
ガスセンサの出力結果を図１１（ａ）に示す。横軸は測定の経過時間（秒）で、１０分すなわち６００秒ごとに水素濃度を切り替えた。縦軸は各ブリッジ回路より得られた差動出力ｄＶ１ｍ、ｄＶ２ｍから上記計算方法に基づいて計算した水素濃度（％）である。図１１（ａ）より、水素濃度の切替に対しガスセンサは応答性よく出力が変化しており、その出力と実際の水素濃度との差はガスセンサ起動時の変動を除くと約０．０５％以下で精度も良好である。
【００７１】
次に湿度出力の結果を図１１（ｂ）に示す。横軸は測定の経過時間（秒）で、縦軸は相対湿度（％）である。なお図中、実線は計算結果を、破線はガスセンサ近傍に設けた湿度計測器で測定した被検出ガスの相対湿度実測値である。図１１（ｂ）より、計算値と実測値の誤差はガスセンサ起動時の変動を除くと約５％フルスケール以下であり、後述するように自動車の乗車空間内のエアコン制御等に用いる場合は十分な精度が得られる。さらに図１１（ａ）に示したように測定中に水素濃度が大きく変動したにもかかわらず、湿度出力計算値は変動がなく、水素濃度に影響されずに精度よく湿度を測定している。
【００７２】
以上の結果から、本実施の形態のガスセンサは水素濃度と湿度を独立して精度よく検出できることが明らかになった。
【００７３】
なお、ガスセンサからの温度出力は、第１、第２の参照素子２ａ，２ｂのサーミスタ７ａ，７ｂ、両方から得られた温度を平均して出力するようにしている。
【００７４】
次に本実施の形態のガスセンサを用いた燃料電池システムおよび自動車のガスセンサ出力による制御動作について説明する。燃料電池システムについては、燃料電池システム全体の動作を司るソフトウエア（以下メインルーチンという）の実行中に、一定時間毎割り込みにより水素濃度検出を行う場合について説明する。図１２はそのサブルーチンを示す。なおこのサブルーチンは燃料電池システム動作ソフトウエアの一部に書き込まれている。
【００７５】
メインルーチンの割り込み発生により図１２のサブルーチンにジャンプしてくると、まずガスセンサの水素濃度出力値を読み込む（Ｓ１）。この場合、図６に示したように燃料電池システムには複数個のガスセンサを設けて水素漏洩を監視しているので、全てのガスセンサの出力を順次読み込む。次にガスセンサの水素濃度出力が既定値（例えば２％）を超えたか否かを順次判定する（Ｓ２）。もしどの出力も既定値を超えていなければ、そのままメインルーチンに復帰する（Ｓ２のｎｏ）。既定値以上の出力が１つでもあれば（Ｓ２のｙｅｓ）、直ちに燃料電池を停止するように制御する。具体的には図６の燃料電池システムであれば、まず燃料供給側の遮断弁５２を閉じ（Ｓ３）、筐体５８内に漏れた水素を大気に開放するために換気扇６０を駆動する（Ｓ４）とともに、水素漏洩の事実を知らせるために警報器５９を起動する（Ｓ５）。その後、水素漏れフラグをＯＮにして（Ｓ６）メインルーチンに復帰する。メインルーチンでは水素漏れフラグにより燃料電池を安全に停止するようシステムを制御する。
【００７６】
次に自動車について説明する。この場合も燃料電池システムと同様に、メインルーチン実行中に一定時間毎割り込みにより水素濃度、湿度、温度検出を行う場合について説明する。図１３はその際のサブルーチンを示す。メインルーチンの割り込み発生により図１３のサブルーチンにジャンプしてくるとまず、各ガスセンサの水素濃度出力値を読み込む（Ｓ７）。次に乗車空間１０２内に設けたガスセンサについては、同時に湿度、温度出力を読み込み（Ｓ８）、湿度、温度をメインルーチンが参照する記憶領域に保存する（Ｓ９）。次にガスセンサの水素濃度出力が既定値（例えば２％）を超えたか否かを順次判定する（Ｓ１０）。もしどの出力も既定値を超えていなければ、そのままメインルーチンに復帰する（Ｓ１０のｎｏ）。メインルーチンでは記憶領域に保存された乗車空間１０２内の現在の湿度、温度データをエアコン制御ソフトウエアに渡す。エアコン制御ソフトウエアは受け取った湿度、温度データを基に、乗車空間１０２内がユーザーの設定値を基準とした最適な温湿度になるようにエアコンを制御する。
【００７７】
一方、既定値以上の水素濃度出力が１つでもあれば（Ｓ１０のｙｅｓ）、直ちに燃料電池を停止するように制御する。具体的には、まず燃料供給側の遮断弁を閉じ（Ｓ１１）、乗車空間１０２内に漏れた水素を大気に放出するためにエアコンを外気導入にするとともに最大風量で駆動し（Ｓ１２）、水素漏洩の事実を運転手に知らせるために警報器を起動する（Ｓ１３）。その後、水素漏れフラグをＯＮにして（Ｓ１４）メインルーチンに復帰する。メインルーチンでは水素漏れフラグにより燃料電池を安全に停止するようシステムを制御する。以上の制御動作を行うことにより、燃料電池システムや自動車から水素が漏洩しても安全に停止することができ、さらには自動車の乗車空間のエアコン制御も同時に実現できる。
【００７８】
次に本発明の特徴部分について列挙する。
【００７９】
１．第１のサーミスタ７ａを乾燥空気とともに第１の無孔ケース１１ｂに密閉した第１の参照素子２ａと、第２のサーミスタ７ａを第１の有孔ケース１１ａに入れた第１の検出素子１ａと、第１のサーミスタ７ａと温度−抵抗値特性が略同じで吸湿特性のみが異なる第３のサーミスタ７ｂを第１の無孔ケース１１ｂと略同じ形状の第２の無孔ケース１１ｂに乾燥空気とともに密閉した第２の参照素子２ｂと、第４のサーミスタ７ｂを前記第１の有孔ケース１１ａと略同じ形状の第２の有孔ケース１１ａに入れた第２の検出素子１ｂを有し、第１の参照素子２ａと第１の検出素子１ａを用いて第１のブリッジ回路を構成し、第２の参照素子２ｂと第２の検出素子１ｂを用いて第２のブリッジ回路を構成し、これら第１、第２のブリッジ回路の差動出力からガス濃度を電気的に出力する構成としている。すなわち吸湿特性の異なる二種類の検出素子１ａ，１ｂを用いることにより、水素と水蒸気が混合した場合でも、双方の検出素子１ａ，１ｂへの水蒸気の吸着量は異なりサーミスタ７ａ，７ｂ近傍の熱放散が異なってくるので、この差異から水蒸気の影響を実質的に受けることなく水素量を検出することが可能である。
【００８０】
２．サーミスタ７ａ，７ｂの形状が異なるのでサーミスタ７ａ，７ｂを球と考えた場合、球の表面積はその直径の二乗に比例するので、例えば直径を各組において２０％の差を設けるとサーミスタ７ａ，７ｂの表面積は１．４４倍（１．２の二乗）になり、その分多くの水蒸気がサーミスタ７ａ，７ｂの表面に吸着され、極めて簡単な構成でサーミスタ７ａ，７ｂの吸湿特性の差異を得ることができるという効果が得られる。
【００８１】
３．コーティング層８の比表面積が異なっているので、水蒸気の吸着量が異なり、サーミスタ７ａ，７ｂの吸湿特性の差異を容易に得ることができるという効果が得られる。
【００８２】
４．コーティング材料として懸濁液として供給される無機材料を用いるので、リード線５を取り付けたサーミスタ７ａ，７ｂのように表面が複雑な凹凸を有する形状のものでも全面に塗布することができ、さらに１５０℃程度の低温で硬化させることができるため、極めて容易にかつ確実にコーティング層８を形成できるという効果が得られる。
【００８３】
５．多孔質の無機材料をコーティング層８として用いているので、コーティング層８の表面積が飛躍的に大きくなり、大きな吸湿特性の差異を与えることができるという効果が得られる。
【００８４】
６．コーティング層８としてガラスを用いサーミスタ７ａ，７ｂのコーティング層８の厚みに差異をもたせることにより、コーティング層８の表面積を変えて容易に吸湿特性の差異を与えることができるという効果が得られる。
【００８５】
７．検出素子１ａ，１ｂ、参照素子２ａ，２ｂは容器１６の中で対向させて配する構成としたので、導入された被検出ガスは同じタイミングで各検出部１３ａ，１３ｂに到達するため、各検出部１３ａ，１３ｂの出力に時間的ずれがなくなり高精度に検出できるという効果が得られる。
【００８６】
８．検出素子１ａ，１ｂ、参照素子２ａ，２ｂの断面長手方向がガス導入口１７に対し垂直方向に配する構成としたのでガスがスムーズに流れ、各検出部１３ａ，１３ｂの温度が互いの発熱による影響を受けにくくなり、検出精度が向上するという効果が得られる。
【００８７】
９．ガス導入口１７に焼結金属製のフィルター１８を設けたので、導入された被検出ガスの流量が変化してもフィルター１８の中で整流され、被検出ガス流量によるガスセンサ出力への影響を低減できるという効果が得られる。
【００８８】
１０．フィルター１８は開いた傘の形状をしており、フィルター１８の頂点が容器１６の外部に突出するように配する構成としたので、結露した水がフィルター１８の頂点部分に導かれ、検出部１３ａ，１３ｂへの結露水付着を防ぐことができるという効果が得られる。
【００８９】
１１．フィルター１８および容器１６に親水処理を施したので、フィルター１８や容器１６の表面に結露水が付着しても、水との接触角が小さくなり流れやすくなるため結露水によるガスセンサの特に湿度出力への誤差を低減でき、かつ結露水によるガスセンサ構成部材への腐食を防ぐことが可能で、信頼性が向上するという効果が得られる。
【００９０】
１２．親水処理としてフィルター１８およびケース表面を酸処理して凹凸を設ける構成としたので、フィルター１８の内部といった極めて複雑な表面であっても酸溶液に浸漬するだけで極めて容易に、かつ効果的に親水処理を施すことができるという効果が得られる。
【００９１】
１３．親水処理として酸化チタン層を設ける構成としたので、結露の初期の段階から結露水の付着を防止でき、結露しやすい配管内にガスセンサを設置するような厳しい環境下でも効果的に結露水を除去できるという効果が得られる。
【００９２】
１４．酸化チタン層はアナターゼ型結晶構造を有する構成としたので、サーミスタの熱エネルギーである程度の励起状態にできるため、親水効果をさらに高めることができるという効果が得られる。
【００９３】
１５．酸化チタン層の膜厚は０．１μｍ以上１μｍ以下としたため、酸化チタン層が剥離せずに結露水の付着を防止できるという効果が得られる。
【００９４】
１６．チタン含有有機錯体溶液を加圧して焼結金属製のフィルター１８に含浸させて酸化チタン層を設けたので、粘度の高いチタン含有有機錯体溶液をフィルター１８の複雑な表面にまんべんなく含浸させることができ、容易に酸化チタン層を設けることができるという効果が得られる。
【００９５】
１７．あらかじめ求めた２つの検出部１３ａ，１３ｂそれぞれの乾燥空気中の水素濃度依存出力と、空気に対する湿度依存性出力とから、加湿空気中の水素濃度および湿度を求めるので、水素と湿気が混じった空気においても、両者を分離して各々の濃度を測定できるという効果が得られる。
【００９６】
１８．加湿空気中の水素濃度と湿度は、各検出部１３ａ，１３ｂの乾燥空気中の水素濃度依存性出力および空気に対する湿度依存性出力を、それぞれ３次近似した時の両者の定数項を除く和と、乾燥空気中の水素濃度依存性出力の定数項との和で表される３次方程式を各検出部について求め、両者の連立方程式の解として得るようにしたので水素濃度と湿度を高精度に計算できるという効果が得られる。
【００９７】
１９．連立方程式の解は、検出水素濃度範囲と検出湿度範囲における温度ごとにあらかじめ求めた各検出部の３次方程式の計算結果表を参照し、各検出部１３ａ，１３ｂのブリッジ回路の差動出力が前記計算結果表と最も近接する場合の水素濃度および湿度として求めるので、都度３次方程式を計算する必要がなくなり、素早く検出濃度を計算でき、ガスセンサとして応答性が向上するという効果が得られる。
【００９８】
２０．各検出部１３ａ，１３ｂのブリッジ回路の各々の差動出力と計算結果の最も近接する状態は、各検出部１３ａ，１３ｂについてそれぞれ差動出力と計算結果の差の絶対値を求め、両者の和が最小となる状態としたので、二乗の和の平方根をとるというような複雑な計算ではなく簡単な計算で近接状態を知ることができるため、素早く濃度計算ができるようになり応答性が向上するという効果が得られる。
【００９９】
２１．計算結果表は検出水素濃度範囲および検出湿度範囲をそれぞれ少なくとも１００等分以上に分割して求めたので、濃度出力分解能をフルスケールの１％以下とすることができ、検出精度が向上するという効果が得られる。
【０１００】
２２．温度は各検出部１３ａ，１３ｂにおける二つの参照素子２ａ，２ｂの平均抵抗値から求めるので、ガスセンサ内部での温度ばらつきがあった場合でもガスセンサ全体の代表温度が得られ、ばらつきに起因する温度誤差を低減できるという効果が得られる。
【０１０１】
２３．ガスセンサはガス導入口１７が大地方向を向くように配されているので、ガスセンサ内部の結露水は重力に従って排出され、極めて容易に結露水を除去できるという効果が得られる。
【０１０２】
２４．ガスセンサは、ガス導入口１７が配管の本流より上方になるように配されているので、配管の流量が変動しても直接ガスセンサに導入されないため、流量の影響を低減でき、精度が向上するという効果が得られる。
【０１０３】
２５．燃料電池を収納した筐体５８の一部または燃料電池スタック５４の空気極側出口配管の一部に設けられたガスセンサが、燃料電池からの水素ガス漏洩をガスセンサで検知した場合、警報器５９を鳴らすと同時に換気扇６０を動作させて筐体５８の換気を行い、燃料電池を停止するというふうに制御するので、水蒸気を含む被検出ガス中でも水素濃度のみを精度よく検出できるので、水素漏洩に対する安全性が高い燃料電池システム５０を構成することができるという効果が得られる。
【０１０４】
２６．乗車空間１０２の上部に配されたガスセンサ１１３が、ガスセンサ１１３の湿度出力および温度出力に基づいて、乗車空間１０２が最適な温湿度になるように乗車空間１０２の一部に設けたエアコンを制御し、ガスセンサ１１３の水素濃度出力が既定値以上であれば、警報を発し、乗車空間１０２の換気を行い、水素供給源を遮断するように制御するので、乗車空間内に１つのガスセンサ１１３を設置するだけで水素漏洩検知のみならず湿度と温度のデータが得られるので、通常はエアコン制御を行い、水素漏洩を検出した時には燃料電池システムを停止するという制御を行うことができ、自動車の安全性、快適性を向上できるという効果が得られる。
【０１０５】
以上の構成、動作により、水素と水蒸気が共存した環境下において水素濃度と湿度を区別して検出できるガスセンサを得ることができた。
【０１０６】
【発明の効果】
以上のように本発明は、第１のサーミスタを乾燥空気とともに第１の無孔ケースに密閉した第１の参照素子と、第２のサーミスタを第１の有孔ケースに入れた第１の検出素子と、前記第１のサーミスタと温度−抵抗値特性が略同じで吸湿特性のみが異なる第３のサーミスタを前記第１の無孔ケースと略同じ形状の第２の無孔ケースに乾燥空気とともに密閉した第２の参照素子と、第４のサーミスタを前記第１の有孔ケースと略同じ形状の第２の有孔ケースに入れた第２の検出素子を有し、前記第１の参照素子と前記第１の検出素子を用いて第１のブリッジ回路を構成し、前記第２の参照素子と前記第２の検出素子を用いて第２のブリッジ回路を構成し、これら第１、第２のブリッジ回路の差動出力からガス濃度を電気的に出力するので、被検出ガス中に水蒸気があっても、よく吸湿する方の検出部には水蒸気が吸着してサーミスタ近傍の熱放散が変化し、結果的に両検出部の熱伝導特性に差異が生じ、この差異を計算することによって水蒸気が存在しても水素濃度を検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）本発明のガスセンサの実施の形態の概略構造を説明する断面図
（ｂ）同センサの図１（ａ）のＸ−Ｘ′断面矢視図
【図２】（ａ），（ｂ）はともに同センサのサーミスタの概略構造を説明する断面図
【図３】同センサの検出部の構造を説明する概略斜視図
【図４】同センサのフィルターへのチタン含有有機錯体溶液含浸方法を説明する概略断面図
【図５】同センサの配管への取り付け方法を説明する概略断面図
【図６】燃料電池システムの概略ブロック図
【図７】本発明のガスセンサを用いた燃料電池自動車の概略構造を示す断面図
【図８】本発明のガスセンサの実施の形態の回路構成を説明する概略回路図
【図９】（ａ），（ｂ）はともに同センサの乾燥空気下での水素濃度出力特性図
【図１０】（ａ）、（ｂ）はともに同センサの湿度出力特性図
【図１１】（ａ）同センサの補正計算後の水素濃度出力特性図
（ｂ）同センサの補正計算後の相対湿度出力特性図
【図１２】同センサを用いた燃料電池システムにおける動作制御サブルーチンを表すフローチャート
【図１３】同センサを用いた自動車における動作制御サブルーチンを表すフローチャート
【符号の説明】
１ａ　第１の検出素子
１ｂ　第２の検出素子
２ａ　第１の参照素子
２ｂ　第２の参照素子
３　サーミスタ素子
４　電極
５　リード線
６　ガラス層
７ａ，７ｂ　サーミスタ
８　コーティング層
９　台座
１０　ピン
１１ａ　有孔ケース
１１ｂ　無孔ケース
１２　孔
１３ａ　第１の検出部
１３ｂ　第２の検出部
１４　プリント基板
１５　回路基板
１６　容器
１７　ガス導入口
１８　フィルター
１９　筒
２０　チタン含有有機錯体溶液
２１　ピストン
２２　受け皿
２３　取り出しケーブル
２４　容器フタ
２５　耐湿樹脂
２６　ネジ部
２７　配管
２８　取付部材
２９　第１の固定抵抗
３０　第２の固定抵抗
３１　直流電源
３２　マイクロコンピュータ
３３　メモリー
５０　燃料電池システム
５１　水素タンク
５２　遮断弁
５３　水素加湿器
５４　燃料電池スタック
５５　コンプレッサ
５６　空気加湿器
５７　燃料電池制御回路
５８　筐体
５９　警報器
６０　換気扇
６１　空気極側出口配管
１０１　本体
１０２　乗車空間
１０３　水素タンク収納空間
１０４　駆動手段収納空間
１０５　床下空間
１０６　タンク
１０７　外側タンク
１０８　内側タンク
１０９　モーター
１１０　燃料電池
１１１　タイヤ
１１２　ハンドル
１１３　ガスセンサ
【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】
2004037235.tif 000024
【図１２】
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【図１３】
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