(57)【要約】【課題】寿命を確保しつつ、被検出ガスを検出可能となるまでの起動時間の短いガスセンサを提供する。【解決手段】水素濃度に対応した第１信号を出力する第１センサＳ１と、水素濃度に対応した第２信号を出力し、第１センサＳ１に対して耐久性が高くかつ起動の遅い第２センサＳ２と、第１センサＳ１及び第２センサＳ２への通電を制御すると共に、第１信号又は第２信号に基づいて水素濃度を検知するマイコン５１と、を備え、マイコン５１は、起動信号を検知した場合、第１センサＳ１及び第２センサＳ２への通電を開始し、第１センサＳ１が水素を検出可能となってから第２センサＳ２が水素を検出可能となるまで、第１信号に基づいて水素濃度を検知し、第２センサＳ２が水素を検出可能となった後、第２信号に基づいて水素濃度を検知し、第１センサＳ１の印加電圧を通常の電圧Ｖ１よりも低い所定電圧（０Ｖ）にする。【選択図】図４
2012251951.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検出ガスの濃度に対応した第１信号を出力する第１センサと、
被検出ガスの濃度に対応した第２信号を出力し、前記第１センサに対して耐久性が高くかつ起動の遅い第２センサと、
前記第１センサ及び前記第２センサへの通電を制御すると共に、前記第１信号又は前記第２信号に基づいて被検出ガスの濃度を検知する制御手段と、
を備え、
前記制御手段は、
起動信号を検知した場合、前記第１センサ及び前記第２センサへの通電を開始し、
前記第１センサが被検出ガスを検出可能となってから前記第２センサが被検出ガスを検出可能となるまで、前記第１信号に基づいて被検出ガスの濃度を検知し、
前記第２センサが被検出ガスを検出可能となった後、前記第２信号に基づいて被検出ガスの濃度を検知し、前記第１センサの印加電圧を通常電圧よりも低い所定電圧にする
ことを特徴とするガスセンサ。
【請求項２】
前記所定電圧は、前記第１センサで結露しない温度以上となる電圧である
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】
前記被検出ガスは水素であり、
前記第１センサは、水素を燃焼させて燃焼熱を生成する触媒金属から形成され露出した第１検出素子を備え、
前記第１検出素子は、脱離温度以上になると、表面に付着した付着物が脱離することでクリーニングされ、
前記制御手段は、仮に前記第１センサに通電した場合において前記第２信号に基づく濃度の水素が燃焼したときにおける前記第１検出素子の温度が前記脱離温度以上であるとき、前記第１センサに通電し前記第１検出素子のクリーニングを開始する
ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のガスセンサ。
【請求項４】
前記第１検出素子のクリーニングを開始した場合において、
前記制御手段は、前記第２センサの前記第２信号に基づいて、前記第１検出素子のクリーニングが実行されたか否か判定する
ことを特徴とする請求項３に記載のガスセンサ。
【請求項５】
前記第１センサ及び前記第２センサは、同一のガス検出室に配置されている
ことを特徴とする請求項４に記載のガスセンサ。
【請求項６】
前記制御手段は、前記第１検出素子がクリーニング中であると判断される前記第２信号が所定のクリーニング時間継続した場合、前記第１検出素子のクリーニングが実行されたと判定する
ことを特徴とする請求項４又は請求項５に記載のガスセンサ。
【請求項７】
前記制御手段は、停止信号を検知した場合、
前記停止信号前の所定時間に、前記第１検出素子のクリーニングが実行されていないとき、停止時における前記第１検出素子のクリーニングを許可し、
前記停止信号前の所定時間に、前記第１検出素子のクリーニングが実行されているとき、停止時における前記第１検出素子のクリーニングを禁止する
ことを特徴とする請求項４から請求項６のいずれか１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。
【背景技術】
【０００２】
燃料電池車等の電源として着目されている燃料電池は、そのアノードから発電で消費されなかった水素（被検出ガス）を排出する。この水素は、燃料電池のカソードからのカソードオフガス（希釈用ガス）で希釈された後、車外（外部）に排出される。そして、このように車外に排出されるガス（希釈後ガス）中の水素濃度は、例えば、接触燃焼式の水素センサ（ガスセンサ）によって検出される（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−２４９４９４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、接触燃焼式の水素センサは、その検出素子（触媒）が水素を燃焼させる所定温度以上となった後、水素濃度を検出可能となる。つまり、通電開始から所定の起動時間経過後、前記所定温度となる。このように水素センサの起動が遅れてしまうと、前記したように、水素センサが燃料電池車に搭載され水素の漏洩を検知するセンサである場合、燃料電池への水素供給を遅らせる必要があり、燃料電池の発電開始も遅れてしまう。
また、水素センサは、一般に高価であるので、その長寿命化が望まれている。
【０００５】
そこで、本発明は、寿命を確保しつつ、被検出ガスを検出可能となるまでの起動時間の短いガスセンサを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記課題を解決するための手段として、本発明は、被検出ガスの濃度に対応した第１信号を出力する第１センサと、被検出ガスの濃度に対応した第２信号を出力し、前記第１センサに対して耐久性が高くかつ起動の遅い第２センサと、前記第１センサ及び前記第２センサへの通電を制御すると共に、前記第１信号又は前記第２信号に基づいて被検出ガスの濃度を検知する制御手段と、を備え、前記制御手段は、起動信号（通電信号）を検知した場合、前記第１センサ及び前記第２センサへの通電を開始し、前記第１センサが被検出ガスを検出可能となってから前記第２センサが被検出ガスを検出可能となるまで、前記第１信号に基づいて被検出ガスの濃度を検知し、前記第２センサが被検出ガスを検出可能となった後、前記第２信号に基づいて被検出ガスの濃度を検知し、前記第１センサの印加電圧を通常電圧（後記する実施形態では、電圧Ｖ１）よりも低い所定電圧（後記する実施形態では、０Ｖ）にすることを特徴とするガスセンサである。
【０００７】
このような構成では、第２センサは、第１センサ対して、耐久性は高いが、起動は遅い。言い換えると、第１センサは、第２センサに対して、耐久性が低いが、起動は早い。
なお、起動が遅いとは、通電開始から被検出ガスを検出可能な状態となるまでの時間が短いことを意味する。
【０００８】
したがって、このような構成によれば、制御手段が、起動信号（後記する実施形態では、ＩＧのＯＮ信号を検知したＥＣＵからの信号）を検知した場合、第１センサ及び第２センサへの通電を開始する。ここで、第１センサは、第２センサに対して起動が早いので、第１センサは早期に被検出ガスを検出可能な状態に近づく。
【０００９】
そして、制御手段は、第１センサが被検出ガスを検出可能となってから第２センサが被検出ガスを検出可能となるまで、第１センサの第１信号に基づいて被検出ガスの濃度を検知する。ここで、第１センサは、前記したように、早期に被検出ガスを検出可能な状態に近づくので、制御手段が被検出ガスを検出可能となるまでの起動時間（ガスセンサ全体の起動時間）は、第２センサが被検出ガスを検出可能となるまで待つ場合に対して、つまり、第２センサのみを備えるガスセンサに対して、短くなる。
【００１０】
そして、制御手段は、第２センサが被検出ガスを検出可能となった後、第２センサの第２信号に基づいて被検出ガスの濃度を検知し、第１センサの印加電圧を通常電圧よりも低い電圧にする。このように第１センサの印加電圧を低い所定電圧にするので、通電に伴う第１センサにおける発熱量が小さくなり、発熱に伴う第１センサの劣化が低減され、第１センサの寿命が確保される。
【００１１】
前記ガスセンサにおいて、前記所定電圧は、前記第１センサで結露しない温度以上となる電圧であることが好ましい。
【００１２】
このような構成によれば、所定電圧が第１センサで結露しない温度以上となる電圧であるので、第１センサの劣化を低減しつつ、第１センサにおける結露を防止できる。
【００１３】
また、前記ガスセンサにおいて、前記被検出ガスは水素であり、前記第１センサは、水素を燃焼させて燃焼熱を生成する触媒金属から形成され露出した第１検出素子を備え、前記第１検出素子は、脱離温度以上になると、表面に付着した付着物（後記する実施形態ではシリコン）が脱離することでクリーニングされ、前記制御手段は、仮に前記第１センサに通電した場合において前記第２信号に基づく濃度の水素が燃焼したときにおける前記第１検出素子の温度が前記脱離温度以上であるとき、前記第１センサに通電し前記第１検出素子のクリーニングを開始することが好ましい。
【００１４】
このような構成によれば、制御手段が、仮に第１センサに通電した場合において第２信号に基づく濃度の水素が燃焼したときにおける第１検出素子の温度が脱離温度以上であるとき、第１センサに通電し第１検出素子のクリーニングを開始する。
すなわち、仮に第１センサに通電した場合において第２信号に基づく濃度の水素が燃焼したときにおける第１検出素子の温度が脱離温度以上でないとき、第１センサに通電せず、第１検出素子のクリーニングを開始しない。
このように、仮に第１センサに通電した場合において第１検出素子の温度が脱離温度以上であるときのみ、第１センサに実際に通電し第１検出素子のクリーニングを開始するので、クリーニングに伴う消費電力を抑えることができる。
【００１５】
また、前記ガスセンサにおいて、前記第１検出素子のクリーニングを開始した場合において、前記制御手段は、前記第２センサの前記第２信号に基づいて、前記第１検出素子のクリーニングが実行されたか否か判定することが好ましい。
【００１６】
このような構成によれば、制御手段が、第２センサの前記第２信号に基づいて、第１検出素子のクリーニングが実行されたか否か判定することができる。
【００１７】
また、前記ガスセンサにおいて、前記第１センサ及び前記第２センサは、同一のガス検出室に配置されていることが好ましい。
【００１８】
このような構成によれば、第１センサ及び第２センサが同一のガス検出室に配置されているので、第１センサの雰囲気の水素濃度と、第２センサの雰囲気の水素濃度とが等しくなり易くなる。これにより、第２センサの水素濃度に対応した第２信号に基づいて、第１センサの第１検出素子のクリーニングを開始するか否か、実行されたか否かを、高精度で判定できる。
【００１９】
また、前記ガスセンサにおいて、前記制御手段は、前記第１検出素子がクリーニング中であると判断される前記第２信号が所定のクリーニング時間継続した場合、前記第１検出素子のクリーニングが実行されたと判定することが好ましい。
【００２０】
このような構成によれば、制御手段が、第１検出素子がクリーニング中であると判断される第２信号が所定のクリーニング時間継続した場合、第１検出素子のクリーニングが実行されたと判定できる。
【００２１】
また、前記ガスセンサにおいて、前記制御手段は、停止信号を検知した場合、前記停止信号前の所定時間に、前記第１検出素子のクリーニングが実行されていないとき、停止時における前記第１検出素子のクリーニングを許可し、前記停止信号前の所定時間に、前記第１検出素子のクリーニングが実行されているとき、停止時における前記第１検出素子のクリーニングを禁止することが好ましい。
【００２２】
このような構成によれば、制御手段は、停止信号を検知した場合、停止信号前の所定時間に、第１検出素子のクリーニングが実行されていないとき、停止時における第１検出素子のクリーニングを許可する。そして、この後、第１検出素子をクリーニングすることにより、第１検出素子をクリーニングした状態で、ガスセンサを停止状態とできる。
一方、制御手段は、停止信号を検知した場合、停止信号前の所定時間に、第１検出素子のクリーニングが実行されているとき、停止時における第１検出素子のクリーニングを禁止する。これにより、無駄な第１検出素子のクリーニングを減らし、クリーニングに伴う消費電力を抑えることができる。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、寿命を確保しつつ、被検出ガスを検出可能となるまでの起動時間の短いガスセンサを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本実施形態に係る燃料電池システムの構成を示す図である。
【図２】本実施形態に係る水素センサの側断面図であり、図３のＸ２−Ｘ２線断面に対応している。
【図３】本実施形態に係る水素センサの平断面図であり、図２のＸ１−Ｘ１線断面に対応している。
【図４】本実施形態に係る水素センサの回路図である。
【図５】第１検出素子（第１センサ）の温度とシリコン化合物（シリコン）の付着量との関係を示すグラフである。
【図６】水素濃度と第１検出素子（第１センサ）の温度との関係を示すグラフである。
【図７】検出室の温度と、補正係数α、βとの関係を示すマップである。
【図８】検出室の温度と、第１検出素子、第１補償素子の抵抗値との関係を示すグラフである。
【図９】水素濃度（推定された第１検出素子の温度）と、クリーニング時間Δｔ３との関係を示すマップである。
【図１０】本実施形態に係る水素センサの起動時・通常時の動作を示すフローチャートの前半部分である。
【図１１】本実施形態に係る水素センサの起動時・通常時の動作を示すフローチャートの後半部分である。
【図１２】本実施形態に係る水素センサの停止時の動作を示すフローチャートである。
【図１３】本実施形態に係る水素センサの一動作例を示すタイムチャートである。
【図１４】本実施形態に係る水素センサの一動作例を示すタイムチャートである。
【図１５】変形例に係る水素センサの側断面図であり、図１６のＸ４−Ｘ４線断面に対応している。
【図１６】変形例に係る水素センサの平断面図であり、図１５のＸ３−Ｘ３線断面に対応している。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、本発明の一実施形態について、図１〜図１４を参照して説明する。
【００２６】
≪燃料電池システム≫
まず、水素センサ１（ガスセンサ）が組み込まれた燃料電池システム１００を説明する。燃料電池システム１００は、燃料電池車（移動体）に搭載されており、燃料電池スタック１１０（燃料電池）と、パージ弁１１３と、希釈器１２０と、水素センサ１と、ＥＣＵ１３０（Electronic Control Unit、電子制御装置）と、を備えている。
【００２７】
＜燃料電池スタック＞
燃料電池スタック１１０は、固体高分子型燃料電池（Polymer Electrolyte Fuel Cell：ＰＥＦＣ）であり、ＭＥＡ（Membrane Electrode Assembly、膜電極接合体）をセパレータ（図示しない）で挟持してなる単セルが複数積層されて構成されている。ＭＥＡは、電解質膜（固体高分子膜）と、これを挟持するカソード及びアノードとを備えている。各セパレータには、溝や貫通孔からなるアノード流路１１１及びカソード流路１１２が形成されている。
【００２８】
そして、水素（被検出ガス）が、水素タンク（図示しない）から配管１１１ａを通ってアノード流路１１１（アノード）に供給され、酸素を含む空気が、外気を吸気するコンプレッサ（図示しない）から配管１１２ａを通ってカソード流路１１２（カソード）に供給されると、アノード及びカソードに含まれる触媒（Ｐｔ等）上で電極反応が起こり、燃料電池スタック１１０が発電可能な状態となる。このように発電可能な状態の燃料電池スタック１１０と外部負荷（例えば走行用のモータ）とが電気的に接続され、電流が取り出されると、燃料電池スタック１１０が発電するようになっている。
【００２９】
＜パージ弁＞
アノード流路１１１から排出された未消費の水素を含むアノードオフガスは、配管１１１ｂを通って配管１１１ａに戻り、水素が循環するようになっている。配管１１１ｂは、配管１１３ａ、常閉型のパージ弁１１３、配管１１３ｂを介して、希釈器１２０に接続されている。そして、パージ弁１１３がＥＣＵ１３０によって開かれると、水素、不純物（水蒸気、窒素等）を含むアノードオフガスが、配管１１３ａ等を通って、希釈器１２０に排出されるようになっている。したがって、水素センサ１に向かうガス（希釈後ガス）中の水素濃度は、パージ弁１１３の開く頻度や、後記するカソードオフガスの流量等に基づいて変化することになる。
【００３０】
なお、ＥＣＵ１３０は、例えば、燃料電池スタック１１０の最低セル電圧が所定電圧以下となった場合、燃料電池スタック１１０の発電特性（電流−電圧特性、ＩＶ特性）を回復させるため、パージ弁１１３を開くように設定されている。この場合において、ＥＣＵ１３０は、セル電圧モニタ（図示しない）を介して、燃料電池スタック１１０を構成する各単セルの電圧（セル電圧）を監視している。
【００３１】
＜希釈器＞
カソード流路１１２から排出されたカソードオフガス（希釈用ガス）は、配管１１２ｂを通って希釈器１２０に向かうようになっている。希釈器１２０は、アノードオフガス中の水素を、カソードオフガス等で希釈する容器であり、その内部に希釈空間を有している。そして、希釈後のガスは、配管１２０ａを通って車外（外部）に排出されるようになっている。
【００３２】
＜ＥＣＵ＞
ＥＣＵ１３０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、各種インタフェイス、電子回路などを含んで構成されている。そして、ＥＣＵ１３０は、ＩＧ１３１のＯＮ信号を検知した場合、水素センサ１に起動信号（起動指令）を出力し、ＩＧ１３１のＯＦＦ信号を検知した場合、水素センサ１に停止信号（停止指令）を出力するようになっている。ＩＧ１３１は、燃料電池システム１００（燃料電池車）の起動スイッチであり、運転席周りに配置されている。
【００３３】
≪水素センサの構成≫
水素センサ１は、図２〜図４に示すように、第１検出素子３１Ａ（第１センサＳ１）、第２検出素子３１Ｂ（第２センサＳ２）で、水素を燃焼させることによって、配管１２０ａを通流するガス中の水素濃度を検出する接触燃焼式のセンサである。
【００３４】
水素センサ１は、所定の回路が形成された基板１１と、基板１１を収容する薄箱状のケース１２と、ケース１２の底壁部から鉛直下向きに延びる有底円筒状の素子ハウジング１３と、検出室１３ａの温度を検出する温度センサ１４と、素子ハウジング１３の外側に取り付けられた円筒状のヒータ２１と、ヒータ２１の温度を検出する温度センサ２２と、を備えている。
ただし、ヒータ２１の形状・位置・数はこれに限定されず、例えば、素子ハウジング１３内の検出室１３ａに、板状のヒータを複数備える構成としてもよい。
【００３５】
ケース１２は、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）等の樹脂で形成されている。そして、ケース１２は、配管１２０ａの天壁部１２０ｂにボルトによって取り付けられている。
【００３６】
＜素子ハウジング＞
素子ハウジング１３は、水素を含むガスを取り込む検出室１３ａ（ガス検出室）を有している。そして、検出室１３ａに、第１センサＳ１の第１検出素子３１Ａ及び第１補償素子３２Ａと、第２センサＳ２の第２検出素子３１Ｂ及び第２補償素子３２Ｂとが配置されている。すなわち、素子ハウジング１３は、第１検出素子３１Ａ等を収容している。なお、このような素子ハウジング１３は、ヒータ２１の熱が検出室１３ａに伝達するように、熱伝導度の高い材料（ＳＵＳ等の金属や、熱伝導度の高い樹脂）で形成されている。
【００３７】
また、素子ハウジング１３の底壁部には、平面視で円形のガス出入口１３ｂが形成されている。そして、ガス出入口１３ｂを介して、水素を含むガスが、検出室１３ａと配管１２０ａとの間で、出入するようになっている。
【００３８】
ガス出入口１３ｂに蓋をするように、防爆フィルタ及び撥水フィルタ（いずれも図示しない）が設けられている。防爆フィルタは、防爆性を確保するためのフィルタであり、例えば、金属製のメッシュや多孔質体から構成される。撥水フィルタは、ガス（水素）の通過を許容するが、液体（水滴）の通過を許容しないフィルタであり、例えば、ポリテトラフルオロエチレン膜から構成される。
【００３９】
＜検出室用の温度センサ＞
温度センサ１４は、平面視で円形を呈する検出室１３ａの中心（円筒状の素子ハウジング１３の中心軸線上）に配置されている（図３参照）。そして、温度センサ１４は、検出室１３ａの温度を検出し、後記するマイコン５１に出力するようになっている（図４参照）。
【００４０】
また、温度センサ１４は、平面視において、第１検出素子３１Ａ、第１補償素子３２Ａ、第２検出素子３１Ｂ及び第２補償素子３２Ｂに囲まれるように配置されている。具体的には、温度センサ１４は、第１検出素子３１Ａ、第１補償素子３２Ａ、第２検出素子３１Ｂ及び第２補償素子３２Ｂが、その頂点（四隅）に配置された仮想的な長方形の中心（対角線の交点）に配置されている。
【００４１】
これにより、温度センサ１４の検出する検出室１３ａの温度は、第１検出素子３１Ａ、第１補償素子３２Ａ、第２検出素子３１Ｂ及び第２補償素子３２Ｂの雰囲気温度と略等しくなるようになっている。すなわち、１つの温度センサ１４によって、４つの素子（第１検出素子３１Ａ等）の雰囲気温度が検出されるようにレイアウトされており、温度センサ１４の部品点数の削減が図られている。
【００４２】
＜ヒータ＞
ヒータ２１は、抵抗器であって電気ヒータであり、後記するヒータ駆動回路５２から通電されることで発熱する発熱体である。ヒータ２１は、温度抵抗係数（抵抗温度係数）が大きく、その抵抗値とその温度とが線形関係となる材料で形成されている。このような特性を有する材料としては、白金（Ｐｔ）、モリブデン（Ｍｏ）、タンタル（Ｔａ）、銅（Ｃｕ）等の金属や、ニクロム、ＳＵＳ等の合金から選択された少なくとも一種を使用できる。
【００４３】
＜ヒータ用の温度センサ＞
温度センサ２２は、ヒータ２１の温度を検出し、後記するマイコン５１に出力するようになっている（図４参照）。
【００４４】
＜第１センサ、第２センサ＞
水素センサ１は、図４に示すように、第１センサＳ１（起動用センサ）と、第２センサＳ２（通常用センサ）と、を備えている。第１センサＳ１、第２センサＳ２は、後記するように、検出素子が一部異なるものの、いずれも接触燃焼式で水素濃度を検出するセンサである。
【００４５】
第１センサＳ１は、第２センサＳ２に対して耐久性が低いが起動は早く、主に、水素センサ１の起動時（ＩＧ１３１のＯＮ時）、第２センサＳ２が水素を検出可能となるまでの間、水素濃度を検出するためのセンサである。一方、第２センサＳ２は、第１センサＳ１対して耐久性は高いが起動は遅く、主に、通常時に水素濃度を検出するためのセンサである。
【００４６】
具体的には、第１センサＳ１は、通電開始から第１所定時間Δｔ１経過後、その第１検出素子３１Ａが良好に昇温し、水素濃度を良好に検出可能な状態となる（図１３、図１４参照）。また、第２センサＳ２は、通電開始から第２所定時間Δｔ２経過後、その第２検出素子３１Ｂが良好に昇温し、水素濃度を良好に検出可能な状態となる（図１３、図１４参照）。そして、第１所定時間Δｔ１は、第２所定時間Δｔ２よりも短い（Δｔ１＜Δｔ２）。
【００４７】
第１センサＳ１、第２センサＳ２は、図４に示すように、同様のブリッジ回路で構成されている。以下、第１センサＳ１について詳細に説明し、その後、第２センサＳ２について異なる部分を説明する。
第１センサＳ１は、第１直列辺３０と、第２直列辺４０と、を備えている。
【００４８】
＜第１センサ−第１直列辺＞
第１直列辺３０は、第１検出素子３１Ａ（抵抗値Ｒ３１）と第１補償素子３２Ａ（抵抗値Ｒ３２）とを備え、第１検出素子３１Ａと第１補償素子３２Ａとが直列に接続されることで構成されている。
【００４９】
第１検出素子３１Ａは、基板１１から鉛直下向きに延びると共に第１直列辺３０の一部を構成する金属製のステー３１ｄ、３１ｄの下端に固定され、検出室１３ａに配置されており（図２、図３参照）、検出室１３ａに露出している。
第１補償素子３２Ａは、第１検出素子３１Ａと同様に、基板１１から鉛直下向きに延びると共に第１直列辺３０の一部を構成する金属製のステー３２ｄ、３２ｄの下端に固定され、検出室１３ａに配置されている。
したがって、第１検出素子３１Ａの抵抗値Ｒ３１、第１補償素子３２Ａの抵抗値Ｒ３２は、検出室１３ａの温度（環境温度、雰囲気温度）に基づいて変化することになる。
【００５０】
＜第１検出素子＞
第１検出素子３１Ａは、水素を触媒燃焼させる白金（Ｐｔ）や白金合金等の触媒金属から形成されており、その周面に白金（Ｐｔ）等の担持された触媒担体（触媒層）を備えていない。このような触媒金属としては、白金（Ｐｔ）の他に、パラジウム（Ｐｄ）、ロジウム（Ｒｈ）、鉄（Ｆｅ）、コバルト（Ｃｏ）、ニッケル（Ｎｉ）や、これらの合金も使用できる。
【００５１】
第１検出素子３１Ａは、前記した触媒金属から成る線材をコイル状に成形することで構成され、その表面は平滑な金属表面となっている。そして、この表面は触媒金属表面を構成し、この平滑な触媒金属表面（第１検出素子３１Ａの表面）に水素が直接接触するようになっている。このように、第１検出素子３１Ａがコイル状であることにより、熱容量（熱マス）が小さく、水素の燃焼熱が放熱し難くなり、第１検出素子３１Ａの温度が容易に上昇するようになっている。
ただし、第１検出素子３１Ａの形状は、コイル状に限定されず、例えば、薄膜状でもよい。
【００５２】
このように、第１検出素子３１Ａは、触媒活性を有しており、第１検出素子３１Ａ自体に直接接触する水素と酸素とを触媒燃焼反応（酸化還元反応）させるようになっている。そして、水素が触媒燃焼反応すると、その燃焼熱によって第１検出素子３１Ａの温度が、上昇するようになっている。
したがって、第１検出素子３１Ａの温度、抵抗値Ｒ３１は、（１）検出室１３ａの温度と、（２）水素の燃焼熱と、に基づいて変化することになる。
【００５３】
＜第１検出素子−熱容量、起動性、耐久性＞
第１検出素子３１Ａは、前記したように、その熱容量（熱マス）が小さく昇温し易い。これにより、第１検出素子３１Ａは、第１センサＳ１への通電開始後、後記する第２検出素子３１Ｂよりも速やかに昇温して水素を良好に検出可能な温度（触媒金属の活性温度）に到達し、早期に起動するようになっている。つまり、第１検出素子３１Ａは、第２検出素子３１Ｂに対して、短時間で、水素濃度を検出可能な状態となる。
【００５４】
ただし、第１検出素子３１Ａは、第２検出素子３１Ｂに対して、耐久性は低い。そこで、本実施形態では、後記するように、第２検出素子３１Ｂで水素濃度を検出可能となった後、第１センサＳ１の印加電圧を下げる、又はＯＦＦすることにより（０Ｖ）、第１検出素子３１Ａの寿命を確保している。
【００５５】
＜第１検出素子−クリーニング機能＞
また、このように触媒金属から形成される第１検出素子３１Ａは、クリーニング機能（水素の検出感度回復機能）を有している。第１検出素子３１Ａがクリーニングされるとは、第１検出素子３１Ａに付着したシリコン化合物（付着物）が、第１検出素子３１Ａから脱離し、水素の検出感度が回復することを意味する。
【００５６】
詳細には、図５に示すように、本願発明者等は、シリコンの雰囲気下において、触媒金属（Ｐｔ等）から形成された第１検出素子３１Ａの温度が高くなるにつれて、第１検出素子３１Ａへのシリコン化合物の付着量（シリコン被毒量、（ｇ））が増加するものの、所定の脱離温度範囲では、シリコン化合物の付着量が減少する、という知見を得ている。
【００５７】
これは、脱離温度範囲では、第１検出素子３１Ａに付着しているシリコン化合物が、第１検出素子３１Ａから脱離しているためと考えられる。つまり、脱離温度範囲では、シリコン化合物の付着速度に対して、脱離速度が小さいながらも略同オーダー程度になっているためと考えられる。
【００５８】
また、最適脱離温度において脱離速度は付着速度に略等しくなり、最適脱離温度を超えると再び脱離速度よりも付着速度が大きくなる、という知見を得ている。
さらに、脱離温度範囲では、第１検出素子３１Ａの温度が高くなるにつれて、シリコン化合物の付着量が減少し、最適脱離温度で付着量が最小になるという、知見を得ている。
さらにまた、第１検出素子３１Ａを、脱離温度範囲、好ましくは前記最適脱離温度を含む最適脱離温度範囲（例えば、「最適脱離温度−１０℃」〜「最適脱離温度」の範囲）に昇温させることにより、第１検出素子３１Ａをクリーニングできる、という知見を得ている。
【００５９】
そこで、本実施形態では、このような知見に基づいて、図５に示すように、最適脱離温度範囲の下限温度をクリーニングする際に目標とするクリーニング温度とし、図６に示すように、第１検出素子３１Ａをクリーング温度に昇温する方法として、クリーニング方法Ａ、Ｂを採用している。
クリーニング方法Ａは、通電（電圧：Ｖ１）による発熱と水素の燃焼熱による発熱とによって昇温する方法である。クリーニング方法Ｂは、通電（電圧：Ｖ３、Ｖ３＞Ｖ１）のみによる発熱によって昇温する方法である。
【００６０】
なお、図６は、第１検出素子３１Ａの温度が常温（２５℃等）である場合を初期状態として例示している。また、図６では、水素濃度が増加するにつれて、水素の燃焼による昇温幅が大きくなり、さらに、水素濃度が３％以上の場合、クリーニング方法Ａによって、クリーニング温度に到達することを例示している。
【００６１】
＜第１補償素子＞
図４に戻って説明を続ける。
第１補償素子３２Ａは、触媒金属から成る線材をコイル状に成形したものの表面を、水素に対して不活性である不活性層でコーティングしたものである。不活性層は、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）やシリカ（ＳｉＯ２）等の酸化金属や、金（Ａｕ）等の水素と反応しない純金属から形成される。すなわち、第１補償素子３２Ａに水素が接触しても、水素は触媒燃焼反応せず、燃焼熱は生成しない。これにより、第１補償素子３２Ａの温度、抵抗値Ｒ３２は、（１）検出室１３ａの温度（環境温度、雰囲気温度）のみに基づいて変化することになる。
【００６２】
＜第１センサ−第２直列辺＞
第２直列辺４０は、第１抵抗４１（抵抗値Ｒ４１）と、第２抵抗４２（抵抗値Ｒ４２）とを備え、第１抵抗４１と第２抵抗４２とが直列に接続されることで構成されている。第１抵抗４１及び第２抵抗４２は、基板１１上に取り付けられている（図２参照）。第１抵抗４１の抵抗値Ｒ４１、第２抵抗４２の抵抗値Ｒ４２は、固定値である。
【００６３】
＜第１直列辺、第２直列辺の接続状態＞
第１直列辺３０の両端と、第２直列辺４０の両端とは、それぞれ接続されて入力端子Ｔ１、入力端子Ｔ２を構成している。入力端子Ｔ１、Ｔ２は、電圧発生回路５３に接続されており、電圧発生回路５３で発生した電圧ＶＩＮが入力端子Ｔ１、Ｔ２に印加し、第１センサＳ１に通電するようになっている。
【００６４】
第１直列辺３０において、第１検出素子３１Ａと第１補償素子３２Ａとの間の中間点は、出力端子Ｔ３を構成し、第２直列辺４０において、第１抵抗４１と第２抵抗４２との間の中間点は出力端子Ｔ４を構成している。出力端子Ｔ３、出力端子Ｔ４は、マイコン５１に接続されており、出力端子Ｔ３、Ｔ４の電位差Ｖ１ＯＵＴ（第１信号）が、マイコン５１に出力されるようになっている。
【００６５】
そして、第１抵抗４１の抵抗値Ｒ４１及び第２抵抗４２の抵抗値Ｒ４２は固定値であることに対して、第１検出素子３１Ａの抵抗値Ｒ３１が（１）検出室１３ａの温度と（２）水素の燃焼熱とに基づいて変化し、第１補償素子３２Ａの抵抗値Ｒ３２が（１）検出室１３ａの温度に基づいて変化するから、抵抗値Ｒ３１と抵抗値Ｒ３２との差に基づく、出力端子Ｔ３、Ｔ４の電位差Ｖ１ＯＵＴが、水素濃度に対応した第１信号として、マイコン５１に出力されるようになっている。
【００６６】
なお、検出室１３ａの温度が常温（２５℃等）であり、水素濃度が０である場合、電位差Ｖ１ＯＵＴが０となるように、第１検出素子３１Ａの抵抗値Ｒ３１、第１補償素子３２Ａの抵抗値Ｒ３２、第１抵抗４１の抵抗値Ｒ４１及び第２抵抗４２の抵抗値Ｒ４２は、設定されている。
【００６７】
＜第２センサ＞
次に、第２センサＳ２について、第１センサＳ１と異なる部分を説明する。
第２センサＳ２は、第１検出素子３１Ａに代えて第２検出素子３１Ｂを、第１補償素子３２Ａに代えて第２補償素子３２Ｂを、備えている（図４参照）。第２検出素子３１Ｂ及び第２補償素子３２Ｂは、検出室１３ａに配置されている（図３参照）。
【００６８】
＜第２検出素子＞
第２検出素子３１Ｂは、水素に対して活性である公知の素子であって、触媒抵抗体とも称されるものであり、コイル３１ａと、コイル３１ａを被覆した球状の担体３１ｂと、担体３１ｂに担持された酸化触媒３１ｃと、を備えている。
コイル３１ａは、前記したヒータ２１と同様に、白金（Ｐｔ）等の温度抵抗係数の大きい材料で形成されている。担体３１ｂは、アルミナ等から形成された多孔質体である。酸化触媒３１ｃは、水素に対して活性が高く、水素を酸化（燃焼）させる貴金属（白金等）から形成されている。
ただし、第２検出素子３１Ｂは、コイル型に限定されず、その他に例えば、薄膜型でもよい。
【００６９】
したがって、第２検出素子３１Ｂの温度、抵抗値Ｒ３１は、（１）検出室１３ａの温度（雰囲気温度、環境温度）と、（２）水素が酸化触媒３１ｃに接触し、燃焼（酸化）したことによる燃焼熱と、に基づいて変化することになる。
【００７０】
＜第２検出素子−熱容量、起動性、耐久性＞
このように、第２検出素子３１Ｂは、ある程度の大きさの担体３１ｂを備える構成であるから、前記した第１検出素子３１Ａに対して、その熱容量が大きく昇温し難い。これにより、第２検出素子３１Ｂは、第２センサＳ２への通電開始後、第１検出素子３１Ａよりも緩やかに昇温して水素を良好に検出可能な温度（酸化触媒３１ｃの活性温度）に到達し、第１検出素子３１Ａから遅れて起動、つまり、水素濃度を検出可能な状態となる。
【００７１】
ただし、第２検出素子３１Ｂは、前記したように、ある程度の大きさの担体３１ｂを備える構成であるから、その耐久性は第１検出素子３１Ａよりも高い。つまり、第２検出素子３１Ｂの寿命は、第１検出素子３１Ａよりも長い。
【００７２】
＜第２補償素子＞
第２補償素子３２Ｂは、水素に対して不活性である公知の素子であって、コイル３２ａと、コイル３２ａを被覆した球状の担体３２ｂと、水素に対して不活性とするために担体３２ｂの表面を被覆した不活性層（図示しない）と、を備えている。不活性層は、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）やシリカ（ＳｉＯ２）等の酸化金属や、金（Ａｕ）等の水素と反応しない純金属から形成される。すなわち、第２補償素子３２Ｂに水素が接触しても、水素は触媒燃焼反応せず、燃焼熱は生成しない。これにより、第２補償素子３２Ｂの温度、抵抗値Ｒ３２は、検出室１３ａの温度（雰囲気温度、環境温度）のみに基づいて変化することになる。
【００７３】
そして、第２センサＳ２における出力端子Ｔ３、Ｔ４の電位差Ｖ２ＯＵＴが、水素濃度に対応した第２信号として、マイコン５１に出力されるようになっている。
【００７４】
なお、検出室１３ａの温度が常温（２５℃等）であり、水素濃度が０である場合、電位差Ｖ２ＯＵＴが０となるように、第２検出素子３１Ｂの抵抗値Ｒ３１、第２補償素子３２Ｂの抵抗値Ｒ３２、第１抵抗４１の抵抗値Ｒ４１及び第２抵抗４２の抵抗値Ｒ４２は、設定されている。
【００７５】
なお、ここでは、通常時、第１センサＳ１に印加する電圧Ｖ１と、第２センサＳ２に印加する電圧Ｖ１とが同一である構成を例示するが、第１センサＳ１、第２センサＳ２を構成する抵抗値等に基づいて適宜変更してもよい。例えば、通常時、第１センサＳ１の電圧Ｖ１’が、第２センサＳ２の電圧Ｖ１よりも低い構成でもよい（Ｖ１’＜Ｖ１）。
【００７６】
＜第１検出素子等の配置状況＞
第１検出素子３１Ａ、第１補償素子３２Ａ、第２検出素子３１Ｂ及び第２補償素子３２Ｂは、図３に示すように、同一の検出室１３ａに配置されており、第１検出素子３１Ａ等の雰囲気における水素濃度は略同一となるように構成されている。つまり、第１検出素子３１Ａの雰囲気における水素濃度と、第２検出素子３１Ｂの雰囲気における水素濃度とは、略同一となる。これにより、後記するように、第２センサＳ２で検出される水素濃度に基づいて、第１センサＳ１のクリーニングが実行可能であるか否か、実行中であるか否か高精度で判定されるようになっている。
【００７７】
＜マイコン＞
水素センサ１は、マイコン５１（制御手段）を備えている。マイコン５１は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、各種インタフェイス、電子回路等を含んで構成されており、その内部に記憶されたプログラムに従って、各種機能を発揮する。
【００７８】
＜マイコン−ヒータ制御機能＞
詳細には、マイコン５１は、温度センサ２２から入力されるヒータ２１の温度（及び／又は温度センサ１４から入力される検出室１３ａの温度）に基づいて、検出室１３ａの温度が目標温度以上となるように、ヒータ駆動回路５２を制御（ＰＷＭ制御、ＯＮ／ＯＦＦ制御、等）する機能を備えている。前記目標温度は、例えば、検出室１３ａでオフガスの水蒸気が結露しない結露防止温度以上に設定される。
【００７９】
＜マイコン−通電（電圧）制御機能＞
また、マイコン５１は、電圧発生回路５３を制御して、第１センサＳ１、第２センサＳ２への通電を制御、つまり、第１センサＳ１、第２センサＳ２の印加電圧を独立して制御する機能を備えている。つまり、マイコン５１は、第１センサＳ１、第２センサＳ２の駆動を制御したり、第１センサＳ１のクリーニングを制御したりする機能を備えている。
【００８０】
＜マイコン−補正機能＞
また、マイコン５１（補正手段）は、第１センサＳ１の電位差Ｖ１ＯＵＴ（第１信号）と、補正係数αとを乗算し、電位差Ｖ１ＯＵＴを補正する機能を備えている。これにより、第１検出素子３１Ａと第１補償素子３２Ａとの個体差（雰囲気温度が同一とした場合において、温度変化に起因する抵抗値Ｒ３１、Ｒ３２の差）に基づく電位差Ｖ１ＯＵＴが補正、つまり、水素濃度のみに対応した電位差Ｖ１ＯＵＴに補正されるようになっている。
【００８１】
ここで、補正係数αは、検出室１３ａの温度と、図７のマップとに基づいて算出される。ここでは、図７に示すように、検出室１３ａの温度が高くなるにつれて、補正係数αが大きくなる関係を例示している。これは、第１検出素子３１Ａ、第１補償素子３２Ａのコイル等が、完全に同一の仕様（コイルの長さ・太さ等）であることは難しく、図８に示すように、水素濃度を０とした場合において、第１検出素子３１Ａの抵抗値Ｒ３１と、第１補償素子３２Ａの抵抗値Ｒ３２とに差が形成され、この抵抗値の差が、検出室１３ａの温度変化に伴って変化するからである。
【００８２】
なお、図８では、第１補償素子３２Ａの抵抗値Ｒ３２が、第１検出素子３１Ａの抵抗値Ｒ３１よりも大きく、検出室１３ａの温度が高くなるにつれて、抵抗値Ｒ３２と抵抗値Ｒ３１  との差が大きくなり、図７に示すように、補正係数αが大きくなる場合を例示しているが、これに限定されず、第１検出素子３１Ａ、第１補償素子３２Ａの仕様、第１センサＳ１への印加電圧の向き、等に基づいて、逆の傾向となる場合もある。また、図７のマップは、事前試験等によって求められ、マイコン５１に記憶されている。
【００８３】
これと同様に、マイコン５１は、第２センサＳ２の電位差Ｖ２ＯＵＴ（第２信号）と、補正係数β（図７参照）とを乗算し、電位差Ｖ２ＯＵＴを補正する機能を備えている。これにより、第２検出素子３１Ｂと第２補償素子３２Ｂとの個体差に基づく電位差Ｖ２ＯＵＴが補正、つまり、水素濃度のみに対応した電位差Ｖ２ＯＵＴに補正されるようになっている。
【００８４】
そして、マイコン５１は、水素濃度に対応した補正後の電位差Ｖ１ＯＵＴ、電位差Ｖ２ＯＵＴに基づいて水素濃度を検知すると共に、電位差Ｖ１ＯＵＴ、電位差Ｖ２ＯＵＴ（又はこれを変換した信号）をＥＣＵ１３０に出力するようになっている。
【００８５】
＜マイコン−クリーニング制御機能＞
また、マイコン５１は、第１検出素子３１Ａのクリーニングを制御する機能を備えている。
【００８６】
＜クリーニング方法Ａ：通電発熱＋水素燃焼発熱＞
具体的には、マイコン５１は、通常時（第２センサＳ２の起動完了後、第１センサＳ１：ＯＦＦ、第２センサＳ２：ＯＮ）、前記したクリーニング方法Ａ（通電発熱＋水素燃焼熱）によって、第１検出素子３１Ａをクリーニング可能であるか否か判定する機能を備えている。
【００８７】
詳細には、第１センサＳ１に電圧Ｖ１を印加した場合における第１検出素子３１Ａの温度（推定第１センサ温度）が、前記したクリーニング温度以上であるとき、クリーニング方法Ａによって、第１検出素子３１Ａをクリーニング可能であると判定するように設定されている。
【００８８】
この場合において、水素の燃焼による温度上昇幅は、第２センサＳ２で検出する水素濃度に基づいて算出され、水素濃度が高くなるにつれて温度上昇幅が大きくなる関係となっている。また、第２センサＳ２で検出する水素濃度は、後記するように、第２センサＳ２の電位差Ｖ２ＯＵＴを、補正係数βで補正した補正後の電位差Ｖ２ＯＵＴに基づいて算出される。これにより、水素の燃焼による温度上昇幅が高精度で算出され、クリーニングの可否が高精度で判定されるようになっている。
【００８９】
なお、通電発熱による温度上昇幅は略固定値であり、事前試験等により求められる。
【００９０】
そして、マイコン５１は、推定第１センサ温度がクリーニング温度以上であり、実際に第１センサＳ１に電圧Ｖ１を印加し、実際にクリーニングを開始した場合において、（１）第２センサＳ２を介してクリーニング温度以上となる水素濃度（第１検出素子３１Ａがクリーニング中であると判断される第２信号）が継続して検出され、かつ、（２）クリーニング開始からクリーニング時間Δｔ３経過したとき、今回クリーニングは完了した（実行された）と判定する機能を備えている。
【００９１】
なお、クリーニング時間Δｔ３は、クリーニング開始時における水素濃度と、図９のマップとに基づいて算出される。図９のマップは、事前試験等によって求められマイコン５１に予め記憶されており、水素濃度が高くなるにつれて、クリーニング時間Δｔ３が短くなる関係となっている。これは、水素濃度が高くなると、推定第１センサ温度が高くなり、シリコンが速やかに脱離するからである。この他、推定第１センサ温度と図９のマップとに基づいて、クリーニング時間Δｔ３を算出してもよい。
また、クリーニング中、水素濃度が変化する場合もあるので、クリーニング中における水素濃度の変化に基づいて、クリーニング時間Δｔ３を補正、例えば、水素濃度が高くなると、クリーニング時間Δｔ３が短くなるように補正してもよい。
【００９２】
そして、マイコン５１は、このようなクリーニング方法Ａによる第１検出素子３１Ａのクリーニングが完了した場合、時刻と関連付けて、その履歴を記憶する機能を備えている。
【００９３】
＜クリーニング方法Ｂ：通電発熱＞
また、マイコン５１は、ＩＧ１３２のＯＦＦ時（停止信号の検知時）、ＩＧ１３２のＯＦＦ前の第４所定時間Δｔ４に、前記したクリーニング方法Ａによるクリーニングが完了していない場合、前記したクリーニング方法Ｂ（通電発熱）によって、第１検出素子３１Ａのクリーニングを開始させる機能を備えている。第４所定時間Δｔ４は、事前試験等により求められ、例えば、数分〜数１０分に設定される。
【００９４】
詳細には、マイコン５１は、第１センサＳ１に電圧Ｖ３（Ｖ３＞Ｖ１）を印加して、第１検出素子３１Ａをクリーニング温度に昇温させ、クリーニング方法Ｂによるクリーニングを開始させる機能を備えている。そして、マイコン５１は、このクリーニングの開始から、第５所定時間Δｔ５経過した場合、クリーニング方法Ｂによる第１検出素子３１Ａのクリーニングが完了したと判定する機能を備えている。
ここで、電圧Ｖ３、第５所定時間Δｔ５は、事前試験等により求められ、マイコン５１に記憶されている。
【００９５】
＜ヒータ駆動回路、電圧発生回路＞
水素センサ１は、ヒータ駆動回路５２と、電圧発生回路５３と、を備えている。
ヒータ駆動回路５２は、ＤＣ−ＤＣコンバータ等を備えて構成され、外部電源６１（１２Ｖバッテリ等）と接続されている。そして、ヒータ駆動回路５２は、マイコン５１の指令に従って、外部電源６１からの電力を、その電流値を可変しつつ、ヒータ２１に供給する機能を備えている。
【００９６】
電圧発生回路５３は、ＤＣ−ＤＣコンバータ等を備えて構成され、外部電源６２（例えば１２Ｖバッテリ）と接続されている。そして、電圧発生回路５３は、マイコン５１の指令に従って、第１センサＳ１、第２センサＳ２に、所定電圧（０Ｖ、Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３等）を印加するようになっている。
【００９７】
≪水素センサの動作・効果≫
次に、水素センサ１の動作・効果について説明する。
【００９８】
＜起動時・通常時−動作＞
図１０、図１１を参照して、水素センサ１の起動時・通常時の動作を説明する。
なお、ＩＧ１３１がＯＮされると、そのＯＮ信号を検知したＥＣＵ１３０は、水素センサ１を起動させるべく、ＩＧ１３１のＯＮ信号に連動した起動（通電）信号をマイコン５１に出力する。そして、マイコン５１は、図１０、図１１に示す一連の処理を開始する。
また、ＥＣＵ１３０は、遮断弁（図示しない）を開いてアノード流路１１１に水素を供給し、コンプレッサ（図示しない）を作動させてカソード流路１１２に空気を供給し、燃料電池スタック１１０の発電を開始する。
【００９９】
ステップＳ１０１において、マイコン５１は、電圧発生回路５３を制御して、第１センサＳ１、第２センサＳ２に、電圧Ｖ１（通常電圧）をそれぞれ印加し、第１センサＳ１、第２センサＳ２への通電を開始する。そうすると、第１検出素子３１Ａ、第２検出素子３１Ｂの温度は、通電により上昇し始める。
この場合において、第１検出素子３１Ａの耐久性は低いので、第１センサＳ１の電圧Ｖ１’を、第２センサＳ２の電圧Ｖ１よりも低くしてもよい（Ｖ１’＜Ｖ１）。
【０１００】
ステップＳ１０２において、マイコン５１は、ステップＳ１０１における第１センサＳ１等への通電開始から、第１所定時間Δｔ１経過したか否か判定する（図１３、図１４参照）。
【０１０１】
第１所定時間Δｔ１経過したと判定した場合（Ｓ１０２・Ｙｅｓ）、マイコン５１は、第１センサＳ１の起動が完了、つまり、第１検出素子３１Ａが良好に昇温し、水素濃度を良好に検出可能になったと判断し、マイコン５１の処理はステップＳ１０３に進む。
一方、第１所定時間Δｔ１経過していないと判定した場合（Ｓ１０２・Ｎｏ）、マイコン５１はステップＳ１０２の判定を繰り返す。
【０１０２】
ステップＳ１０３において、マイコン５１は、第１センサＳ１で水素濃度を検出する。
具体的には、マイコン５１は、第１センサＳ１からの電位差Ｖ１ＯＵＴと、補正係数αとを乗算し、補正後の電位差Ｖ１ＯＵＴを算出する。なお、補正係数αは、温度センサ１４を介して検出される検出室１３ａの温度と、図７のマップとに基づいて、算出される。そして、マイコン５１は、補正後の電位差Ｖ１ＯＵＴを（又はこれに対応した信号）をＥＣＵ１３０に出力する。
【０１０３】
ステップＳ１０４において、マイコン５１は、ステップＳ１０１における第２センサＳ２等への通電開始から、第２所定時間Δｔ２経過したか否か判定する（図１３、図１４参照）。
【０１０４】
第２所定時間Δｔ２経過したと判定した場合（Ｓ１０４・Ｙｅｓ）、マイコン５１は、第２センサＳ２の起動が完了、つまり、第２検出素子３１Ｂが良好に昇温し、水素濃度を良好に検出可能になったと判断し、マイコン５１の処理はステップＳ１０５に進む。
一方、第２所定時間Δｔ２経過していないと判定した場合（Ｓ１０４・Ｎｏ）、マイコン５１はステップＳ１０４の判定を繰り返す。
【０１０５】
ステップＳ１０５において、マイコン５１は、第２センサＳ２で水素濃度を検出する。
具体的には、マイコン５１は、第２センサＳ２からの電位差Ｖ２ＯＵＴと、補正係数βとを乗算し、補正後の電位差Ｖ２ＯＵＴを算出する。なお、補正係数βは、温度センサ１４を介して検出される検出室１３ａの温度と、図７のマップとに基づいて、算出される。そして、マイコン５１は、補正後の電位差Ｖ２ＯＵＴを（又はこれに対応した信号）をＥＣＵ１３０に出力する。
【０１０６】
ステップＳ１０６において、マイコン５１は、第１センサＳ１をＯＦＦする。つまり、第１センサＳ１への印加電圧を０Ｖ（通常の電圧Ｖ１よりも低い所定電圧）とする。
ただし、０Ｖとせず、第１センサＳ１に電圧Ｖ２を印加する構成としてもよい。電圧Ｖ２は、電圧Ｖ１（通常電圧）よりも低い電圧であって、電圧Ｖ２が印加されることで、第１検出素子３１Ａで結露が防止される温度以上となる電圧であることが好ましい。
【０１０７】
ステップＳ１０７において、マイコン５１は、前回クリーニングの完了（後記するステップＳ１１１・Ｙｅｓの後）から、第６所定時間Δｔ６経過したか否か判定する。第６所定時間Δｔ６は、クリーニングの連続による第１検出素子３１Ａの劣化を防止するため、クリーニングを中断可能と判断される時間であり、事前試験等によって求められる。
【０１０８】
第６所定時間Δｔ６経過したと判定した場合（Ｓ１０７・Ｙｅｓ）、マイコン５１の処理は、ステップＳ１０８に進む。一方、第６所定時間Δｔ６経過していないと判定した場合（Ｓ１０７・Ｎｏ）、マイコン５１はステップＳ１０７の判定を繰り返す。なお、ＩＧ１３２のＯＮ後の初回判定の場合、「Ｙｅｓ」と判定される。
【０１０９】
ステップＳ１０８において、マイコン５１は、推定第１センサ温度（第１検出素子３１Ａの推定温度）が、前記したクリーニング温度（図５、図６参照）以上であるか否か、つまり、クリーニング方法Ａによる第１検出素子３１Ａのクリーニングが実行可能であるか否か判定する。
【０１１０】
推定第１センサ温度はクリーニング温度以上であると判定した場合（Ｓ１０８・Ｙｅｓ）、マイコン５１の処理はステップＳ１０９に進む。一方、推定第１センサ温度はクリーニング温度以上でないと判定した場合（Ｓ１０８・Ｎｏ）、マイコン５１の処理はステップＳ１０６に進む。
【０１１１】
ステップＳ１０９において、マイコン５１は、第１検出素子３１Ａ（第１センサＳ１）のクリーニングを開始する（図１３参照）。
具体的には、マイコン５１は、電圧発生回路５３を制御して、第１センサＳ１、第２センサＳ２に、電圧Ｖ１（通常電圧）をそれぞれ印加する。そうすると、第１検出素子３１Ａは、通電による発熱と水素の燃焼熱とによって、クリーニング温度に昇温し（図６参照）、第１検出素子３１Ａに付着していたシリコン化合物が脱離し始める。
【０１１２】
ステップＳ１１０において、マイコン５１は、現在の水素濃度と、図９のマップとに基づいて、第１検出素子３１Ａのクリーニングを完了させるために必要なクリーニング時間Δｔ３を算出する。
【０１１３】
ステップＳ１１１において、マイコン５１は、第１検出素子３１Ａのクリーニングが完了したか否か判定する。具体的には、ステップＳ１０９におけるクリーニングの開始から、ステップＳ１１０で算出したクリーニング時間Δｔ３経過した場合、クリーニングは完了したと判定する。
【０１１４】
クリーニングは完了したと判定した場合（Ｓ１１１・Ｙｅｓ）、マイコン５１の処理はステップＳ１１２に進む。一方、クリーニングは完了していないと判定した場合（Ｓ１１１・Ｎｏ）、マイコン５１の処理はステップＳ１１３に進む。
【０１１５】
ステップＳ１１２において、マイコン５１は、クリーニングの履歴、完了時刻を記憶する。
その後、マイコン５１の処理は、ステップＳ１０６に進む。
【０１１６】
ステップＳ１１３において、マイコン５１は、現在の推定第１センサ温度がクリーニング温度以上であるか否か判定する。
【０１１７】
推定第１センサ温度はクリーニング温度以上であると判定した場合（Ｓ１１３・Ｙｅｓ）、マイコン５１の処理はステップＳ１１１に進む。なお、この場合は、現在クリーニング中である場合である。
【０１１８】
推定第１センサ温度はクリーニング温度以上でないと判定した場合（Ｓ１１３・Ｎｏ）、マイコン５１の処理はステップＳ１０６に進む。なお、この場合は、例えば、オフガス中の水素濃度が低下し、これにより、水素の燃焼熱による昇温幅が小さくなり、第１センサＳ１のクリーニングが中断された場合である。
【０１１９】
＜起動時・通常時−効果＞
水素センサ１の起動時・通常時の効果を説明する。
水素センサ１の起動時、起動の早い第１センサＳ１で水素濃度を検出するので（Ｓ１０３）、水素センサ１全体として、水素を検出可能となるまでの起動時間が短くなる。そして、第２センサＳ２の起動完了後（第２所定時間Δｔ２経過後）、第１センサＳ１をＯＦＦするので、第１センサＳ１の寿命を確保できる。
【０１２０】
また、通常時（第１センサＳ１：ＯＦＦ、第２センサＳ２：Ｖ１）、第２センサＳ２で検出される水素濃度に基づいて、クリーニング方法Ａによる第１検出素子３１Ａのクリーニング可能であると判定される場合（Ｓ１０８・Ｙｅｓ）、実際に第１センサＳ１に通電し、クリーニングを開始するので（Ｓ１０９）、クリーニングに伴う消費電力を抑えることができる。
【０１２１】
また、クリーニング方法Ａによる第１検出素子３１Ａのクリーニングの開始後、第１検出素子３１Ａがクリーニング中であると判断される水素濃度（第２信号）が、クリーニング時間Δｔ３継続して検出された場合（Ｓ１１１・Ｙｅｓ）、第１検出素子３１Ａのクリーニングが実行されたと判定するので、第１検出素子３１Ａのクリーニングの実行の有無を高精度で判断できる。
【０１２２】
＜停止時−動作＞
図１２を参照して、水素センサ１の停止時の動作を説明する。
なお、ＩＧ１３１がＯＦＦされると、そのＯＦＦ信号を検知したＥＣＵ１３０は、水素センサ１を停止させるべく、ＩＧ１３１のＯＦＦ信号に連動した停止信号をマイコン５１に出力する。そして、マイコン５１は、図１２に示す一連の処理を開始する。
また、ＥＣＵ１３０は、配管１１１ａの遮断弁（図示しない）を閉じてアノード流路１１１への水素を停止し、コンプレッサ（図示しない）を停止させてカソード流路１１２への空気を停止し、燃料電池スタック１１０の発電を停止する。
【０１２３】
ステップＳ２０１において、マイコン５１は、ＩＧ１３２のＯＦＦ前の第４所定時間Δｔ４に、第１センサＳ１（第１検出素子３１Ａ）のクリーニングが完了しているか否か（実行されているか否か）判定する。
【０１２４】
クリーニングは完了していると判定した場合（Ｓ２０１・Ｙｅｓ）、マイコン５１の処理はステップＳ２０２に進む（図１３参照）。そして、このように進む場合、ステップＳ２０３の処理（第１センサＳ１のクリーニング）が実行されないので、「Ｓ２０１・Ｙｅｓ」の場合が停止時におけるクリーニングの禁止に対応している。
【０１２５】
一方、クリーニングは完了していないと判定した場合（Ｓ２０１・Ｎｏ）、マイコン５１の処理はステップＳ２０２に進む（図１４参照）。そして、このように進む場合、ステップＳ２０３で第１センサＳ１のクリーニングが実行されるので、「Ｓ２０１・Ｎｏ」の場合が停止時におけるクリーニングの許可に対応している。
【０１２６】
ステップＳ２０２において、マイコン５１は、第１センサＳ１、第２センサＳ２をＯＦＦ、つまり、通電を停止（電圧：０Ｖ）する。
その後、マイコン５１の処理はエンドに進み、水素センサ１は停止状態となる。
【０１２７】
ステップＳ２０３において、マイコン５１は、前記したクリーニング方法Ｂ（図６参照）による第１センサＳ１のクリーニングを開始する。
具体的には、マイコン５１は、第１センサＳ１に電圧Ｖ３（Ｖ３＞Ｖ１）を印加すると共に、第２センサＳ２をＯＦＦ（電圧：０Ｖ）する。
そうすると、第１センサＳ１の第１検出素子３１Ａは、通電によりクリーニング温度（図６参照）に昇温し、第１検出素子３１Ａのクリーニングが開始される。
【０１２８】
ステップＳ２０４において、マイコン５１は、第１検出素子３１Ａのクリーニングが完了したか否か判定する。具体的には、ステップＳ２０３におけるクリーニングの開始から、第５所定時間Δｔ５経過した場合、クリーニングは完了したと判定される。
【０１２９】
クリーニングは完了したと判定した場合（Ｓ２０４・Ｙｅｓ）、マイコン５１の処理は、ステップＳ２０２に進む。一方、クリーニングは完了していないと判定した場合（Ｓ２０４・Ｎｏ）、マイコン５１は、ステップＳ２０４の判定を繰り返す。
【０１３０】
＜停止時−効果＞
水素センサ１の停止時の効果を説明する。
図１４に示すように、ＩＧ１３２のＯＦＦ前の第４所定時間Δｔ４にクリーニングが完了していない場合のみ（Ｓ２０１・Ｎｏ）、クリーニング方法Ｂ（図６参照）を開始するので（Ｓ２０３）、無駄な第１検出素子３１Ａのクリーニングを減らし、クリーニングに伴う消費電力を抑えることができる。
【０１３１】
また、ＩＧ１３２のＯＦＦ前おけるクリーニングの有無のいずれの場合も、第１検出素子３１Ａがクリーニングされた状態となるので、次回の起動時（燃料電池車の始動時）、第１検出素子３１Ａで水素濃度を良好に検出できる。
【０１３２】
≪変形例≫
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明はこれに限定されず、後記する形態の構成と適宜に組み合わせてもよいし、また、次のように変更してもよい。
【０１３３】
前記した実施形態では、被検出ガスが水素である構成を例示したが、その他のガスでもよい。
前記した実施形態では、水素センサ１が接触燃焼式である構成を例示したが、その他の方式、例えば、半導体式、熱伝導式ガスセンサであってもよい。
【０１３４】
前記した実施形態では、同一の検出室１３ａに、第１検出素子３１Ａ等が配置された構成を例示したが（図３参照）、図１５、図１６の水素センサ２のように構成してもよい。
水素センサ２は、２つの素子ハウジング１３、１３を備えており、２つの検出室１３ａ、１３ａを備えている。そして、第１センサＳ１の第１検出素子３１Ａ及び第１補償素子３２Ａは、図１５、図１６の左側の検出室１３ａに配置されており、第２センサＳ２の第２検出素子３１Ｂ及び第２補償素子３２Ｂは、図１５、図１６の右側の検出室１３ａに配置されている。
【０１３５】
前記した実施形態では、クリーニング温度以上の推定第１センサ温度（図１１、Ｓ１１３・Ｙｅｓ）が、クリーニング時間Δｔ３継続した場合（Ｓ１１１・Ｙｅｓ）、クリーニングが完了したと判定する構成を例示したが、その他に例えば、第２センサＳ２からの水素濃度（第２信号）に基づいて、第１センサＳ１における水素の燃焼熱を推定し、この燃焼熱を時間で積分した積算熱量がクリーニングは完了したと判断される所定値以上となった場合、第１センサＳ１のクリーニングは完了したと判定する構成としてもよい。
【０１３６】
前記した実施形態では、燃料電池システム１００が燃料電池車に搭載された場合を例示したが、その他の移動体、例えば、自動二輪車、列車、船舶に搭載された構成でもよい。また、家庭用の据え置き型の燃料電池システムや、給湯システムに組み込まれた燃料電池システムに、本発明を適用してもよい。
【符号の説明】
【０１３７】
１、２  水素センサ（ガスセンサ）
１３ａ  検出室
３１Ａ  第１検出素子
３１Ｂ  第２検出素子
３２Ａ  第１補償素子
３２Ｂ  第２補償素子
５１    マイコン（制御手段）
Ｓ１    第１センサ
Ｓ２    第２センサ
Ｖ１ＯＵＴ  電位差（第１信号）
Ｖ２ＯＵＴ  電位差（第２信号）
【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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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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