(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
先端が閉じた有底筒状に形成され、その内側と外側とに、それぞれ、内側電極と外側電極とが設けられた被測定ガスの濃度を検出する検出素子と、
前記検出素子を外側から保持し、センサ側基準電位に接続される主体金具と、
前記検出素子と前記主体金具との隙間を充填すると共に、前記検出素子と前記主体金具とを電気的に絶縁するシール層と、
を備えるガスセンサと、
前記内側電極と前記外側電極とに接続され、該ガスセンサから前記被測定ガスの濃度に応じた信号が入力されるガスセンサ用回路と、
を有するガス濃度検出装置であって、
前記ガスセンサ用回路は、電源に直接又は他の抵抗を介して接続される電源側抵抗と、回路側基準電位に接続される基準電位側抵抗とにより、前記電源により生成される電圧を分圧してオフセット電圧を生成し、該オフセット電圧を前記ガスセンサの前記外側電極に入力する分圧回路を備え、
前記電源側抵抗の抵抗値Ｒａと、前記基準電位側抵抗の抵抗値Ｒｂとが、それぞれ、式（１），（２）に従い設定されていること、
を特徴とするガス濃度検出装置。
【数１】
0005266287.tif 000019
【数２】
0005266287.tif 000020
尚、Ｖｃｃは前記電源により生成される電圧の電圧値と、前記回路側基準電位の電圧値との差であると共に、Ｖａは、前記検出素子と前記主体金具とが電気的に絶縁されている場合における前記オフセット電圧の電圧値であり、ｔの値は０．７以上１未満である。
【請求項２】
請求項１に記載のガス濃度検出装置において、
さらに、前記電源側抵抗の抵抗値Ｒａと前記基準電位側抵抗の抵抗値Ｒｂとが、それぞれ、式（３），（４）に従い設定されていること、
を特徴とするガス濃度検出装置。
【数３】
0005266287.tif 000021
【数４】
0005266287.tif 000022
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガスセンサを有するガス濃度検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
有底筒状の検出素子や、該検出素子の内側と外側にそれぞれ設けられた内側電極と外側電極や、該検出素子を覆うケーシング等から構成された、酸素濃度等を測定するためのガスセンサが知られている。このガスセンサを用いて酸素濃度を測定する際には、検出素子の底部側が被測定ガスに接触されると共に、検出素子の開口部側が大気等の基準ガスに接触される。そして、被測定ガスの酸素濃度と基準ガスの酸素濃度との差に応じて検出素子に生じる起電力に基づき、被測定ガス中の酸素濃度が測定される。
【０００３】
このガスセンサを車両のエンジンからの排気ガス中の酸素濃度の測定に用いた場合、排気ガスの空燃比がリッチである時は、排気ガス中の酸素濃度が低いため、上記起電力が増加してガスセンサの出力電圧は所定値に近づく。一方、リーンである時には、該出力電圧は０Ｖに近づくが、ガスセンサに短絡が生じている時には、ガスセンサからの出力電圧が０Ｖとなってしまう。このため、リーンである時と短絡が生じた時とを区別することができず、ガスセンサの短絡を検知することができないという問題があった。
【０００４】
このような問題を解決する為、ガスセンサが装着される装置側で、電源に接続される抵抗と基準電位に接続される抵抗からなる分圧回路を設けてオフセット電圧を生成し、該オフセット電圧をガスセンサの外側電極に印加することが行われている。こうすることにより、リーンである時のガスセンサの出力電圧を０Ｖよりも大きな電圧値とすることができ、ガスセンサの短絡を検知することが可能となる。
【０００５】
ところで、このようなガスセンサでは、検出素子は、ケーシングの一部を構成する主体金具により外側から保持されている。この主体金具は基準電位に接続されているが、検出素子と主体金具との間には、インシュレータや、インシュレータとの間に生じた隙間を封止する粉末層が設けられており、検出素子と主体金具とは電気的に絶縁されている。
【０００６】
しかしながら、粉末層にて吸湿が生じると、粉末層の抵抗値が低下して検出素子と主体金具とが粉末層を介して電気的に導通されてしまい、検出素子から主体金具へ電流が流れてしまう。これにより、外側電極に印加されるオフセット電圧が低下し、ガスセンサの短絡の誤検知が発生するおそれがある。
【０００７】
ここで、特許文献１には、ガスセンサの検出素子の外側電極を覆う絶縁層を設けることが記載されている。こうすることにより、吸湿により粉末層の抵抗値が低下した場合であっても、検出素子と主体金具との間を電気的に絶縁することができ、ガスセンサの短絡の誤検知を防ぐことができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００６−２３４７９０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、上述した絶縁層は十分な絶縁性を備える必要があり、さらに、ガスセンサをエンジンからの排気ガス中の酸素濃度の測定に用いるのであれば、十分な耐熱性，耐久性等を備える必要があるため、ガスセンサの製造コストが大幅に増加してしまうおそれがある。
【００１０】
本願発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、製造コストの増加を抑えつつ、吸湿により粉末層の抵抗値が低下した場合においても、ガスセンサの短絡を精度良く検知することができるガス濃度検出装置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】
【００１１】
上記課題を解決する為になされた本発明は、先端が閉じた有底筒状に形成され、その内側と外側とに、それぞれ、内側電極と外側電極とが設けられた被測定ガスの濃度を検出する検出素子と、検出素子を外側から保持し、センサ側基準電位に接続される主体金具と、検出素子と主体金具との隙間を充填すると共に、検出素子と主体金具とを電気的に絶縁するシール層と、を備えるガスセンサと、内側電極と外側電極とに接続され、該ガスセンサから被測定ガスの濃度に応じた信号が入力されるガスセンサ用回路と、を有するガス濃度検出装置であって、ガスセンサ用回路は、電源に直接又は他の抵抗を介して接続される電源側抵抗と、回路側基準電位に接続される基準電位側抵抗とにより、電源により生成される電圧を分圧してオフセット電圧を生成し、該オフセット電圧をガスセンサの外側電極に入力する分圧回路を備える。そして、シール層の吸湿により該シール層の抵抗値が低下し、検出素子の外側と主体金具とが電気的に導通された場合における、オフセット電圧の低下を抑えるため、電源側抵抗の抵抗値Ｒａと、基準電位側抵抗の抵抗値Ｒｂとが、それぞれ、式（１），（２）に従い設定されていること、を特徴とする。
【００１２】
【数１】
0005266287.tif 000002
【００１３】
【数２】
0005266287.tif 000003
【００１４】
尚、Ｖｃｃは電源により生成される電圧の電圧値と、回路側基準電位の電圧値との差であると共に、Ｖａは、検出素子と主体金具とが電気的に絶縁されている場合におけるオフセット電圧の電圧値であり、ｔの値は０．７以上１未満である。
【００１５】
また、「電源により生成される電圧」とは、仮に、ガスセンサ用回路の電源側抵抗が他の抵抗を介して電源に接続されている場合には、該他の抵抗を介して電源側抵抗に印加される電圧を意味するものであっても良い。
【００１６】
また、センサ側基準電位や回路側基準電位は、例えば、当該ガス濃度検出装置が搭載されたシステムの筺体等により生成されるものであっても良く、センサ側基準電位と回路側基準電位とは、同電位、或いはほぼ同電位となっていても良い。
【００１７】
既に述べたように、吸湿により粉末層（シール層に相当）の抵抗値が低下すると、検出素子の外側とセンサ側基準電位との間が導通され、検出素子の外側電極に印加されるオフセット電圧が低下してしまう。
【００１８】
しかしながら、オフセット電圧を生成する分圧回路の電源側抵抗と基準電位側抵抗の抵抗値Ｒａ，Ｒｂを低く設定することで、吸湿により粉末層の抵抗値が低下した際のオフセット電圧の低下を抑えることができる。図４には、正常時（粉末層に吸湿が生じていない場合）のオフセット電圧が１．５Ｖである場合における、オフセット電圧と、粉末層の抵抗値Ｒｘとの関係を示すグラフが記載されている。図４のグラフは、電源側抵抗の抵抗値Ｒａと基準電位側抵抗の抵抗値Ｒｂが５６０ｋΩ，２４０ｋΩである場合と、５６ｋΩ，２４ｋΩである場合と、５．６ｋΩ，２．４ｋΩである場合における、オフセット電圧と抵抗値Ｒｘとの関係を示している。該グラフからは、抵抗値Ｒａ，Ｒｂが低いほど、抵抗値Ｒｘの低下に伴うオフセット電圧の低下を抑制できることがわかる。
【００１９】
このため、吸湿により低下する粉末層の抵抗値Ｒｘの最低値を想定し、該最低値に基づき電源側抵抗の抵抗値Ｒａと、基準電位側抵抗の抵抗値Ｒｂとを設定することで、粉末層に吸湿が生じた際のオフセット電圧の低下を抑えることができる。このような考えに基づき、上述の式（１），（２）により抵抗値Ｒａ，Ｒｂの範囲が定められる。
【００２０】
次に、図１を用いて、上述の式（１），（２）がどのようにして導出されたかについて説明する。以下では、本発明のガスセンサ，ガスセンサ用回路が、それぞれ、図１における１００，２００に相当するものと仮定して説明を行うが、本発明のガスセンサ，ガスセンサ用回路は、図１に記載の構成に限定されるものではないことを念のため付言しておく。
【００２１】
ガスセンサ用回路２００は、５Ｖの電圧を生成する電源４００に接続されており、ガスセンサ１００の内側電極，外側電極にそれぞれ接続される第一端子２１０，第二端子２２０を有している。また、ガスセンサ用回路２００は、電源４００に接続される電源側抵抗２５１と、回路側基準電位２４０に接続される基準電位側抵抗２５２とによりオフセット電圧を生成し、第二端子２２０からガスセンサ１００の外側電極に印加する分圧回路２５０を有している。
【００２２】
そして、吸湿によりガスセンサの粉末層の抵抗値Ｒｘが低下すると、検出素子の外側とセンサ側基準電位５００との間が導通されるため、第二端子２２０とセンサ側基準電位５００との間に粉末層抵抗３００が形成された状態となる。
【００２３】
ここで、粉末層に吸湿が生じていない場合には、抵抗値Ｒａ，Ｒｂは以下の関係となる。
【００２４】
【数３】
0005266287.tif 000004
【００２５】
また、粉末層に吸湿が生じ、粉末層抵抗３００が形成された際のオフセット電圧をＶａ´は、以下のように表すことができる。
【００２６】
【数４】
0005266287.tif 000005
【００２７】
ここで、粉末層の吸湿が生じた際に、オフセット電圧として最低限維持すべき電圧値をｔ×Ｖａ［Ｖ］（ｔは０．７以上１未満の係数）とすると、以下の式が成り立つ。
【００２８】
【数５】
0005266287.tif 000006
【００２９】
そして、式（５）に式（３）を代入してＲｂを消去すると、以下の式が得られる。
【００３０】
【数６】
0005266287.tif 000007
【００３１】
ここで、詳細については後述するが、実験結果より吸湿が生じた際の粉末層の抵抗値Ｒｘの最低値は、０．１ＭΩと想定される。このため、式（６）より上述した式（１）が導かれる。
【００３２】
【数７】
0005266287.tif 000008
【００３３】
また、Ｒｂに関しても、同様にして式（５）に式（３）を代入しＲａを消去することで、以下の関係を導くことができる。
【００３４】
【数８】
0005266287.tif 000009
【００３５】
吸湿が生じた際の粉末層の抵抗値Ｒｘの最低値は、０．１ＭΩと想定されるため、式（７）より、上述した式（２）が導かれる。
【００３６】
【数９】
0005266287.tif 000010
【００３７】
つまり、式（１），（２）に従い分圧回路の電源側抵抗の抵抗値Ｒａ，基準電位側抵抗の抵抗値Ｒｂを設定するのみで、吸湿により粉末層の抵抗値Ｒｘが０．１ＭΩまで低下した場合であっても、オフセット電圧を正常時の７０％以上に保つことができる。したがって、ガスセンサの検出素子の外側電極を覆う絶縁層等を設けなくとも、粉末層の吸湿が生じた際のオフセット電圧の低下を十分に抑えることが可能となり、ガスセンサの短絡の誤検知を防ぐことができるのである。このため、本発明によれば、製造コストの増加を抑えつつ、吸湿により粉末層の抵抗値が低下した場合においても、ガスセンサの短絡を精度良く検知することができる。
【００３８】
一方、電源側抵抗の抵抗値Ｒａや基準電位側抵抗の抵抗値Ｒｂを低下させることで、分圧回路を流れる電流が増加してしまい、ガスセンサ用回路での消費電力が増加してしまう。ここで、粉末層に吸湿が生じていない場合に分割回路を流れる電流をＩａとすると、抵抗値Ｒａ，Ｒｂと、電源の電圧Ｖｃｃと、オフセット電圧Ｖａと、Ｉａとの間には、以下の関係が成り立つ。
【００３９】
【数１０】
0005266287.tif 000011
【００４０】
【数１１】
0005266287.tif 000012
【００４１】
式（８），（９）より、ガスセンサ用回路の分圧回路を流れる電流Ｉａを所定値以下とする場合の抵抗値Ｒａ，Ｒｂの値の範囲を定めることができる。
そこで、本発明に係るガス濃度検出装置では、さらに、電源側抵抗の抵抗値Ｒａと基準電位側抵抗の抵抗値Ｒｂとが、それぞれ、式（１０），（１１）に従い設定されていることを特徴とする。
【００４２】
【数１２】
0005266287.tif 000013
【００４３】
【数１３】
0005266287.tif 000014
【００４４】
こうすることにより、ガスセンサ用回路の分圧回路を流れる電流を１ｍＡ以下に抑えることができ、ガスセンサ用回路での消費電力の増加を抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】ガス濃度検出装置の構成を示すブロック図である。
【図２】酸素センサの断面図である。
【図３】高温高湿環境下での酸素センサの粉末層の抵抗値の測定結果を示すグラフである。
【図４】酸素センサの粉末層の抵抗値Ｒｘとオフセット電圧との関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００４６】
以下、本発明の実施形態について図面を用いて説明する。尚、本発明の実施の形態は、下記の実施形態に何ら限定されることはなく、本発明の技術的範囲に属する限り種々の形態を採りうる。
【００４７】
［構成の説明］
図１は、本実施形態のガス濃度検出装置１の構成を示すブロック図である。ガス濃度検出装置１は、車両のエンジンからの排気ガス中の酸素濃度を測定するための酸素センサ１００と、酸素センサ１００を用いて排気ガス中の酸素濃度を測定し、測定結果に応じて各種処理を行うガスセンサ用回路２００とから構成されている。
【００４８】
また、ガスセンサ用回路２００は、酸素センサ１００に接続される第一端子２１０，第二端子２２０と、を有し、第二端子２２０は、５Ｖの電圧を生成する電源４００に降圧抵抗２３０を介して接続されている。また、電源４００に接続される電源側抵抗２５１と、回路側基準電位２４０に接続される基準電位側抵抗２５２とにより１．５Ｖのオフセット電圧を生成し、第二端子２２０から酸素センサ１００に印加する分圧回路２５０と、第一端子２１０と第二端子２２０との間の電位差を増幅する差動増幅回路２６０と、を有している。
【００４９】
また、ガスセンサ用回路２００の第一端子２１０や差動増幅回路２６０の出力端子には、これらの端子の電圧に基づき、酸素濃度の測定や酸素センサ１００の短絡の検知を行うマイコンが接続されている。尚、ガスセンサ用回路２００は、酸素センサ１００に一体に設けられていてもよいし、エンジン制御ユニット（ＥＣＭ）やパワートレインコントロールモジュール（ＰＣＭ）等の一部として構成されていても良い。また、酸素センサ１００とＥＣＭやＰＣＭ等の間に設けられていても良い。
【００５０】
次に、酸素センサ１００の構成について、図２に記載の酸素センサ１００の断面図を用いて説明する。尚、以下では、図２における下側を酸素センサ１００の先端側、上側を酸素センサ１００の後端側として説明する。
【００５１】
酸素センサ１００は、ジルコニア（ＺｒＯ2）を主成分とする酸素イオン伝導性固体電解質体により先端部が閉じた有底筒状に形成された検出素子１１０と、検出素子１１０の内部に配置された棒状のセラミックヒータ１２０と、検出素子１１０を収容するケーシング１３０等から構成されている。
【００５２】
検出素子１１０は、その先端部分が被測定ガスに接触する検出部１１１として構成されており、また、その外側と内側には、それぞれ、検出素子１１０の電圧を計測するために用いられる外側電極１１２と内側電極１１３が設けられている。尚、これらの電極は、ＰｔあるいはＰｔ合金により形成された多孔質電極として構成されていても良い。
【００５３】
また、セラミックヒータ１２０は、抵抗発熱線により検出素子１１０の検出部１１１を加熱する発熱部１２１を有している。
また、ケーシング１３０は、検出素子１１０を保持すると共にその検出部１１１を排気管等の内部に突出させる金属製の主体金具１３１と、主体金具１３１の後端側開口部に接続される筒状の内筒部材１３２と、内筒部材１３２の後端側開口部に接続される筒状の外筒部材１３３を有している。また、内筒部材１３２と外筒部材１３３の内側には、基準ガスが蓄積される基準ガス空間１３４が形成されている。
【００５４】
また、主体金具１３１と検出素子１１０との間には、絶縁性のセラミックにより構成されるインシュレータ１４０，１４２や、滑石等で構成される粉末層１４１が設けられており、主体金具１３１の後端側が加締められることで、主体金具１３１と検出素子１１０との間が気密な状態で封止されている。
【００５５】
また、酸素センサ１００は、ガスセンサ用回路２００に接続される外側電極用リード線１５０，内側電極用リード線１５１と、セラミックヒータ１２０に電力を供給するヒータ用リード線１５２を有する。
【００５６】
外側電極用リード線１５０，内側電極用リード線１５１は、シール部材１５３，セパレータ１５４を挿通して基準ガス空間１３４に配設される。そして、外側電極用リード線１５０は、外側電極１１２に接している素子外面固定金具１５５に接続されると共に、内側電極用リード線１５１は、内側電極１１３に接している素子内面固定金具１５６に接続される。尚、外側電極用リード線１５０，内側電極用リード線１５１は、ガスセンサ用回路２００の第二端子２２０，第一端子２１０（図１参照）にそれぞれ接続されている。
【００５７】
また、ヒータ用リード線１５２もまた、シール部材１５３，セパレータ１５４を挿通して酸素センサ１００の内部に導かれ、セラミックヒータ１２０に接続される。
尚、主体金具１３１は、センサ側基準電位５００に接続されている。このセンサ側基準電位５００や回路側基準電位２４０は、例えば、ガス濃度検出装置１が搭載されている車両の車体等により生成されるものであっても良く、センサ側基準電位５００と回路側基準電位２４０とは、同電位、或いはほぼ同電位となっていても良い。
【００５８】
［酸素濃度の測定について］
次に、酸素センサ１００を用いた酸素濃度の測定について説明する。酸素センサ１００では、基準ガス空間１３４に基準ガスが蓄積されると共に、検出素子１１０の検出部１１１が被測定ガスに接触されると、被測定ガス中の酸素濃度と基準ガス中の酸素濃度との差に応じて検出素子１１０に起電力が生じ、内側電極１１３の電圧が変化する。ガスセンサ用回路２００は、内側電極用リード線１５１により内側電極１１３の電圧を計測し、計測した電圧に基づき被測定ガス中の酸素濃度を測定する。
【００５９】
本実施形態では、酸素センサ１００は、排気ガス中の酸素濃度の測定に用いられる。排気ガスの空燃比がリッチである場合には、排気ガス中の酸素濃度が基準ガスよりも低いため上記起電力は１Ｖに近づき、リーンである場合には、排気ガス中の酸素濃度は基準ガスの酸素濃度に近いため上記起電力は０Ｖに近づく。また、既に述べたように、酸素センサ１００の外側電極１１２には、ガスセンサ用回路２００の分圧回路２５０により生成される１．５Ｖのオフセット電圧が印加されるため、内側電極１１３の電圧は、正常時には１．５Ｖ〜２．５Ｖの範囲で変化する。
【００６０】
また、酸素センサ１００の破損等により、検出素子１１０の内側（通常基準ガスに晒される側）に排気ガスが流入する故障形態がある。これにより検出素子１１０の内側よりも外側のほうが酸素濃度の高いガスに晒されると、内側電極１１３の電圧値が外側電極１１２の電圧値よりも低くなる。このとき外側電極１１２に１．５Ｖのオフセット電圧を印加していれば、内側電極１１３の電圧は１．５Ｖ〜０．５Ｖの間で変化する事となる。なお、この故障形態のことを、出力シフト（ＣＳＤ）と呼ぶ。
【００６１】
そして、酸素センサ１００の第一端子２１０側（内側電極用リード線１５１側）に短絡が生じた場合には、内側電極用リード線１５１から出力される電圧は０Ｖとなり、第二端子２２０側（外側電極用リード線１５０側）に短絡が生じた場合は、内側電極用リード線１５１から出力される電圧は０Ｖ〜１．０Ｖの範囲で変化する。
【００６２】
このため、ガスセンサ用回路２００は、０．３Ｖを酸素センサ１００の短絡判定の閾値とし、第一端子２１０の電圧が０．３Ｖを下回った場合には、酸素センサ１００に短絡が生じたものと判定する。
【００６３】
［粉末層の吸湿について］
ところで、酸素センサ１００の主体金具１３１と検出素子１１０との間には、これらの電気的に絶縁する粉末層１４１が設けられているが、この粉末層１４１にて吸湿が生じると、粉末層１４１の抵抗値が低下してしまい、主体金具１３１と検出素子１１０の外側とが電気的に導通されてしまう。このとき、検出素子１１０の外側と主体金具１３１とは、粉末層１４１に形成される粉末層抵抗により接続された状態となるが、主体金具１３１はセンサ側基準電位５００に接続されているため、図１に記載されているように、第二端子２２０とセンサ側基準電位５００との間に粉末層抵抗３００が形成された状態となる。
【００６４】
これにより、第二端子２２０から粉末層抵抗３００を介してセンサ側基準電位５００に電流が流れるようになるため、外側電極１１２に印加されているオフセット電圧が低下してしまい、正常時（粉末層に吸湿が生じていない場合）と比べて内側電極１１３の電圧の下限値が低下してしまう。そして、該下限値が０．３Ｖを下回ると、酸素センサ１００に短絡が発生していなくても、ガスセンサ用回路２００は短絡が発生したと検知しうる状態となる。
【００６５】
ここで、吸湿により低下する粉末層の抵抗値の範囲について検討する。
およそ５００時間強にわたり酸素センサ１００を温度６０℃，湿度９８％の高温高湿環境下に放置し、粉末層１４１の抵抗値を測定する実験を行った。図３には、該実験での粉末層１４１の抵抗値Ｒｘの測定結果を示すグラフが記載されている。該実験は、所定期間にわたり車両に搭載され、排気ガスを対象とした酸素濃度の測定に使用された酸素センサ１００である耐久品Ｎｏ１，Ｎｏ２と、未使用の酸素センサ１００であるＮＥＷ品Ｎｏ１，Ｎｏ２の四つを対象として行われた。
【００６６】
測定結果から、酸素センサ１００を上記高温高湿環境下に放置した場合の粉末層１４１の抵抗値Ｒｘは、最低でも０．５ＭΩ程度であることが判明した。このため、酸素センサ１００の粉末層１４１により形成される粉末層抵抗３００の抵抗値Ｒｘの値の範囲は、０．１ＭΩ以上と想定することができる。
【００６７】
［分圧回路の抵抗の抵抗値について］
また、本実施形態では、第一端子２１０の電圧値に基づく短絡検知の閾値は０．３Ｖとなっている。これは上記したように、酸素センサ１００に出力シフト（ＣＳＤ）の故障が生じてセンサ出力がオフセット電圧より１．０Ｖ低下した状態であっても、短絡と誤検知することの無い閾値として０．３Ｖと設定する。
【００６８】
つまり、短絡検知の閾値を０．３Ｖとしたうえで、オフセット電圧の最低値を、正常時の値（１．５Ｖ）の９０％（１．３５Ｖ）とすれば、仮に出力シフト（ＣＳＤ）の故障が生じても第一端子２１０の電圧値は０．３５Ｖ以上に確保できるため、常に短絡を正常に検知する事が可能となるためである。
【００６９】
このため、Ｖｃｃ＝５．０Ｖ，Ｖａ＝１．５Ｖ，ｔ＝０．９とし、上述した式（１），（２）に基づき、抵抗値Ｒａ，Ｒｂを以下の範囲とした。
【００７０】
【数１４】
0005266287.tif 000015
【００７１】
【数１５】
0005266287.tif 000016
【００７２】
また、さらに、分圧回路２５０を流れる電流を１ｍＡ以下とするため、上述した式（１０），（１１）に基づき、抵抗値Ｒａ，Ｒｂを以下の範囲とした。
【００７３】
【数１６】
0005266287.tif 000017
【００７４】
【数１７】
0005266287.tif 000018
【００７５】
［効果］
本実施形態のガス濃度検出装置１によれば、吸湿により粉末層１４１の抵抗値Ｒｘが０．１ＭΩまで低下した場合であっても、オフセット電圧を正常時の９０％以上に保つことができる。したがって、酸素センサ１００の検出素子１１０の外側電極１１２を覆う絶縁層等を設けなくとも、粉末層１４１の吸湿が生じた際のオフセット電圧の低下を十分に抑えることが可能となり、酸素センサ１００の短絡の誤検知を防ぐことができるのである。このため、製造コストの増加を抑えつつ、吸湿により粉末層１４１の抵抗値が低下した場合に、酸素センサ１００の短絡を精度良く検知することができる。
【００７６】
また、ガスセンサ用回路２００の分圧回路２５０を流れる電流を１ｍＡ以下に抑えることができ、ガスセンサ用回路２００での消費電力の増加を抑えることができる。
［他の実施形態］
（１）本実施形態では、酸素センサ１００を備えるガス濃度検出装置１を例に挙げて説明したが、これに限定されることは無く、本発明は、酸素以外の他のガスを検知するガスセンサにも適用することができる。
（２）また、本実施形態では、酸素センサ１００を車両のエンジンからの排気ガスの測定に用いる場合を例に挙げて説明したが、酸素センサ１００が他の用途に用いられる場合であっても、本発明を適用することができる。
（３）また、本実施形態では、電源４００の電圧が５．０Ｖ，正常時のオフセット電圧が１．５Ｖ，短絡判定の閾値が０．３Ｖとなっているが、これらの値に限定されることはない。また、吸湿により粉末層１４１の抵抗値Ｒｘが低下した際にオフセット電圧の最低値は、正常時の９０％である１．３５Ｖとなっているが、この最低値もこれに限定されることは無く、オフセット電圧や短絡判定の閾値に応じて適宜定められる。
（４）また、図１のガスセンサ用回路２００中においても、分圧回路２５０は電源４００の電圧を直接分圧しているが、分圧回路２５０と電源４００との間に抵抗等を介して、一度降圧させた電源電圧を、分圧回路２５０で分圧しても良い。例えば、電源４００の電圧値は１２Ｖであっても、抵抗等により５Ｖに降圧させたのち、分圧回路２５０でオフセット電圧を生成しても良い。また、降圧抵抗２３０も同様に、電源４００の電圧を降圧させても良いし、逆に省いても良い。
（５）また、図１のガスセンサ用回路２００において、回路側基準電位２４０は０Ｖとして説明をしたが、仮に回路側基準電位２４０が０．１Ｖ等に持ち上げられていても、問題は無い。その際には、電源４００により生成される電圧の電圧値と、回路側基準電位２４０の電圧値との差を（数１）〜（数１３）の式におけるＶｃｃ
とすれば、（数１）〜（数１３）の式はそのまま利用が可能である。
【００７７】
［特許請求の範囲との対応］
上記実施形態の説明で用いた用語と、特許請求の範囲の記載に用いた用語との対応を示す。
【００７８】
酸素センサ１００がガスセンサに相当し、粉末層１４１がシール層に相当する。
【符号の説明】
【００７９】
１…ガス濃度検出装置、１００…酸素センサ、１１０…検出素子、１１１…検出部、１１２…外側電極、１１３…内側電極、１２０…セラミックヒータ、１２１…発熱部、１３０…ケーシング、１３１…主体金具、１３２…内筒部材、１３３…外筒部材、１３４…基準ガス空間、１４０…インシュレータ、１４１…粉末層、１４２…インシュレータ、１５０…外側電極用リード線、１５１…内側電極用リード線、１５２…ヒータ用リード線、１５３…シール部材、１５４…セパレータ、１５５…素子外面固定金具、１５６…素子内面固定金具、２００…ガスセンサ用回路、２１０…第一端子、２２０…第二端子、２３０…降圧抵抗、２４０…回路側基準電位、２５０…分圧回路、２５１…電源側抵抗、２５２…基準電位側抵抗、２６０…差動増幅回路、３００…粉末層抵抗、４００…電源、５００…センサ側基準電位。
【図１】
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【図２】
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【図４】
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【図３】
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