JP2015210139A - ガスセンサ - Google Patents

Abstract

【課題】簡単な構成により信号線の終端抵抗の機能を切替可能とする。
【解決手段】水素センサ１０は、水素ガスを検出してその検出信号を車両ハーネス４２に出力可能となっている。水素センサ１０は、車両ハーネス４２の終端抵抗として機能する抵抗部８４と、抵抗部８４を機能させるか否かを切り替え可能なスイッチ部８６と、を備える。これにより水素センサ１０は、終端抵抗の機能を切替可能となり、仕様を単一化して製造コストの低廉化、組立の容易化等を図ることができる。
【選択図】図３

Description

本発明は、信号線に接続されるガスセンサに関する。

近時、ＣＯ₂排出低減等の観点からグリーンウェイブ活動が提唱され、環境性能に優れた燃料電池車両が注目を集めている。この種の燃料電池車両には、安全性を高めるために、例えば特許文献１に開示されるように、電力生成に用いられるガス（水素ガス）の漏れを検出するガスセンサが複数配置される。

そして、特許文献２に開示されるように、これらのガスセンサ（特許文献２では超音波センサ）は、同じく車内に設けられるＥＣＵに信号線を介して接続され、検出信号をＥＣＵに送信する。車内に設けられる信号線としては、配線を簡素化する等の理由から、ＣＡＮ（Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）やＬＩＮ（Ｌｏｃａｌ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ Ｎｅｔｗｏｒｋ）等の規格に対応したバスが適用される。各ガスセンサは、この信号線に対してシリアル通信可能に配線される。

特開２００３−１４９０７１号公報 特開２００５−３６４０号公報

ところで、シリアル通信を行う信号線の両端部には、データ転送時の信号に生じるノイズ（反射）を抑制するため、終端抵抗が設けられる。一方、車内に設けられるガスセンサも、信号線の端部側に配置されるように設計されることが多い。このことから、ガスセンサは、終端抵抗を含む構成であることが要望されている。しかしながら、終端抵抗を含むガスセンサと終端抵抗を含まないガスセンサとを車両に適用することは、製造コストが増加する、（誤組を防ぐ措置をとるため）組立作業が複雑化する等の観点から望ましくない。

本発明は、上記のガスセンサの技術に関連してなされたものであって、簡単な構成により信号線の終端抵抗の機能を切替可能とすることで、仕様を単一化して製造コストの低廉化、組立の容易化等を図ることが可能なガスセンサを提供することを目的とする。

前記の目的を達成するために、本発明は、ガスを検出してその検出信号を信号線に出力可能なガスセンサであって、前記信号線の終端抵抗として機能する抵抗部と、前記抵抗部を機能させるか否かを切り替え可能な切替機構と、を備えることを特徴とする。

上記によれば、ガスセンサは、抵抗部及び切替機構を有することで、必要に応じて抵抗部を機能させるか否かを切り替えて使用することができる。すなわち、ガスセンサが信号線の端部に設けられる場合には、抵抗部を機能させ、ガスセンサが信号線の途中に設けられる場合には、抵抗部を機能させないようにする。これにより、同じ機器に取り付けられる複数のガスセンサを単一仕様として製造することが可能となる。その結果、製造コストの低廉化を図ることができ、またガスセンサを取り付ける際の誤組の抑止につながるため、組立作業を容易化することができる。

この場合、前記切替機構は、前記ガスセンサの取付面に対し相対的に変位可能な変位部を有し、前記取付面が取り付けられる取付対象部の形状に応じた前記変位部の位置に基づき前記抵抗部の機能を切り替えることが好ましい。

このように、ガスセンサは、変位部の変位に基づき抵抗部の機能が切り替えられることで、ガスセンサが取り付けられる取付対象部側の形状を予め設定しておくことにより、抵抗部の機能を簡単に切り替えることができる。よって、人為的に生じる誤組をより確実に防止することができる。

上記構成に加えて、前記ガスセンサは、前記取付対象部に取り付けるための２つの取付用締結部を有し、前記変位部は、前記２つの取付用締結部を結ぶ仮想直線上に配置されるとよい。

これにより、ガスセンサの取付による取付力が強く働く部分に変位部を配置することができるので、変位部の変位状態を強固に維持することができる。

或いは、前記ガスセンサは、取付対象部に対し電気的に接続可能な可電締結部を有し、前記切替機構は、前記可電締結部と前記取付対象部の導通状態と非導通状態が切り替えられることに基づき前記抵抗部の機能を切り替える構成としてもよい。

このように、ガスセンサは、可電締結部と取付対象部の導通状態と非導通状態を切り替える構成とすることで、例えば、可電締結部と取付対象部を連結する取付ボルトを変えることにより、簡便に抵抗部の機能を切り替えることができる。

また、前記可電締結部は、前記ガスセンサを前記取付対象部に取り付けるための取付用締結部とは異なる位置に設けられてもよい。

このように、可電締結部の位置が取付用締結部と異なることで、可電締結部に対する取付ボルトの有無を視認することができる。そのため、ガスセンサの誤組を一層確実に防止することができる。

さらに、前記抵抗部が機能しているか否かを表示する表示機構を有するとよい。

このように、ガスセンサは、表示機構を有することで、作業者に抵抗部の状態を判別させることができるため、誤組をさらに確実に防止することができる。また、表示機構の表示に基づき、ガスセンサ内の抵抗部の配線不良（例えば、断線）を認識することも可能となる。

本発明のガスセンサによれば、簡単な構成により信号線の終端抵抗の機能を切替可能とすることで、仕様を統一して製造コストの低廉化、組立の容易化等を図ることができる。

図１Ａは、本発明の第１実施形態に係る水素センサを設けた燃料電池車両の全体構成を示す概略側面図であり、図１Ｂは、図１Ａの燃料電池車両の全体構成を示す概略平面図である。 図２は、図１Ａの燃料電池車両に搭載されるガス監視システムを示すブロック図である。 図１Ａの水素センサの内部構造を示す回路図である。 図４Ａは、図１Ａの水素センサの斜視図であり、図４Ｂは、図４Ａの水素センサの取付状態を示す第１側面断面図であり、図４Ｃは、図４Ａの水素センサの取付状態を示す第２側面断面図である。 図５Ａは、第１変形例に係るスイッチ部を示す側面断面図であり、図５Ｂは、第２変形例に係るスイッチ部を示す斜視図である。 本発明の第２実施形態に係る水素センサの内部構造を示す回路図である。 図６の水素センサの取付状態を示す側面断面図である。 図８Ａは、第３変形例に係る水素センサを示す斜視図であり、図８Ｂは、第４変形例に係る水素センサを示す斜視図である。

以下、本発明に係るガスセンサについて好適な実施形態（第１及び第２実施形態）を挙げ、添付の図面を参照して詳細に説明する。

本発明の一実施形態に係るガスセンサ１０は、検出対象ガスとして水素ガスの濃度を検出する機能を有する、所謂水素センサ１０である（よって以下、水素センサ１０と称する）。なお、本発明に係るガスセンサは、水素センサ１０に限定されるものではなく、天然ガスセンサ、石油ガスセンサ、一酸化炭素ガスセンサ、アルコールガスセンサ、メタンガスセンサ、プロパンガスセンサ等のガスを検出可能な種々のセンサを適用し得る。

図１Ａ及び図１Ｂに示すように、水素センサ１０は、燃料電池車両１２内の複数箇所に設けられる。複数の水素センサ１０は、燃料電池車両１２内のガス漏れを監視するガス監視システム１３を構成している。燃料電池車両１２は、一対の前輪ＷＦ及び一対の後輪ＷＲを有する４輪自動車である。この他にも燃料電池車両１２は、基台フレーム１４、フロントフード２２、フロントウインド２４、ルーフ２６、リヤゲート２８、床板３０、荷室板３２及びダッシュパネル３４等を備える。なお、水素センサ１０（ガスセンサ）が設けられる機器は、４輪自動車に限定されるものではなく、ガスを使用する又はガスが発生する種々の車両に適用可能である。或いは、水素センサ１０は、燃料電池車両１２に水素を供給する水素ステーションや水素を運搬する運輸機等に設けられてもよい。

燃料電池車両１２の基台フレーム１４上には、直接的或いは構造体を介して、燃料電池システム１５、バッテリ１９（高圧バッテリ）、駆動モータ１６等が搭載される。

燃料電池システム１５は、駆動モータ１６を駆動させる電力供給源として構成され、燃料電池スタック１８、水素タンク２０ａ、２０ｂ、エアポンプ（図示せず）等を有する。燃料電池スタック１８は、例えば、パーフルオロスルホン酸の薄膜に水が含浸された固体高分子電解質膜をカソード電極とアノード電極とで挟持した電解質膜・電極構造体（ＭＥＡ）を備える。そして、燃料電池スタック１８は、水素と酸素の電気化学反応に基づき電力を生成してバッテリ１９に供給する。

水素タンク２０ａ、２０ｂは、燃料電池スタック１８に一方の反応ガスである水素を供給する。水素タンク２０ａ、２０ｂは、車両前寄りに設けられる燃料電池スタック１８に対し、例えば、車両後寄りの荷室下の荷室板３２と基台フレーム１４との間に配置される。水素タンク２０ａと水素タンク２０ｂは、車両の前後方向に並べて配置される。燃料電池スタック１８と水素タンク２０ａ、２０ｂは、床板３０の下を通る配管２１（水素流路）によって接続されている。

エアポンプは、燃料電池スタック１８に他方の反応ガスである酸素含有ガスを供給する。エアポンプは、例えば、フロントフード２２下のフロント機関室３８内に配置される。

バッテリ１９は、燃料電池スタック１８の電力を蓄積する二次電池であり、燃料電池車両１２の電力系統に電力を供給する電源として機能する。このバッテリ１９は、例えば、後席下の荷室板３２と基台フレーム１４との間に配置される。一方、駆動モータ１６は、燃料電池車両１２の走行駆動源であり、燃料電池スタック１８からの電力エネルギやバッテリ１９に蓄積された電力エネルギにより回転し、前輪ＷＦ（又は後輪ＷＲ、或いは全ての車輪）を回転させる。

また、燃料電池車両１２は、車両全体を管理制御する車両ＥＣＵ３６（車両制御ＥＣＵ）を有する。車両ＥＣＵ３６は、例えば、燃料電池スタック１８、エアポンプ、駆動モータ１６等と共にフロント機関室３８内に収容される。車両ＥＣＵ３６は、演算処理部、記憶部、入出力部を有するコンピュータであり、演算処理部が記憶部に記憶されたプログラムを読み出し実行することで、車両を管理制御する各種の機能実現部（機能実現手段）を構成する。

この車両ＥＣＵ３６は、図２に示すように、複数の機能実現部のうちガス監視システム１３におけるガス漏れ判別制御部４０も構築しており水素ガスの状態に応じて種々の処理を行う。具体的には、ガス漏れ判別制御部４０（車両ＥＣＵ３６）は、水素センサ１０が検出した検出信号に基づき水素の状態（水素ガスの漏れ等）を判別する。そして、水素ガスの漏れを判別した場合には、車両の搭乗者に報知する、車両を停止する又は水素の流動を停止する等の処理を行う。

すなわち、本実施形態に係るガス監視システム１３は、水素センサ１０と、車両ハーネス４２と、車両ＥＣＵ３６とを含む。水素センサ１０は、例えば、検出素子８０ａ（図４Ｂ参照）付近の水素を燃焼させることで水素濃度を検出する接触燃焼式のセンサとして構成される。なお、水素センサ１０による水素の検出方式は、接触燃焼式に限定されず、例えば、半導体式（熱線型を含む）、熱伝導式、赤外線式等、種々の方式を採ることができ、水素センサ１０の構造も検出方式に応じて適宜構成し得る。

水素センサ１０は、燃料電池車両１２内の複数箇所（図１Ａ及び図１Ｂ中では４箇所）に取り付けられる。第１水素センサ１０Ａは、例えば、燃料電池スタック１８の上部のフロントフード２２下の位置Ｐ１に取り付けられる。この第１水素センサ１０Ａは、主に燃料電池スタック１８のガス漏れを検知対象としている。第２及び第３水素センサ１０Ｂ、１０Ｃは、例えば水素タンク２０ａ、２０ｂの遮断弁近傍の上部であって、荷室板３２下の位置Ｐ２、Ｐ３に取り付けられる。これら第２及び第３水素センサ１０Ｂ、１０Ｃは、主に水素タンク２０ａ、２０ｂのガス漏れを検知対象としている。第４水素センサ１０Ｄは、例えば車室のルーフ２６中央下の位置Ｐ４に取り付けられる。この第４水素センサ１０Ｄは、主に燃料電池スタック１８と水素タンク２０ａ、２０ｂをつなぐ配管２１のガス漏れを検知対象としている。

水素センサ１０は、車内の各位置Ｐ１〜Ｐ４における取付対象部（各位置Ｐ１〜Ｐ４によって部材が異なるものの、以下まとめて被取付部材４４という）に取り付けられる（図４Ｂ及び図４Ｃも参照）。各々の被取付部材４４には、下方向に開口する凹部４６が形成され、水素センサ１０は、検出素子８０ａを下方向に向けて凹部４６内に取り付けられる。水素ガスは、空気より軽いため、漏れが発生すると、漏れ箇所の上方に移動する。よって、水素ガスが凹部４６内に停留することになり、水素センサ１０は水素ガスの漏れを良好に検出することができる。

図２に示すように、ガス監視システム１３は、車両ＥＣＵ３６と、第１〜第４水素センサ１０Ａ〜１０Ｄを１本の車両ハーネス４２に接続することで、車両ＥＣＵ３６と第１〜第４水素センサ１０Ａ〜１０Ｄ間を通信可能としている。この場合、第１〜第３水素センサ１０Ａ〜１０Ｃは、車両ハーネス４２の途中位置に接続され、第４水素センサ１０Ｄは、車両ハーネス４２の一端に接続される。車両ＥＣＵ３６は、車両ハーネス４２の他端に接続されており、車両ハーネス４２の一方の端部（第４水素センサ１０Ｄと反対側の端部）に接続される終端抵抗を備える。

車両ハーネス４２は、ＣＡＮ規格に対応した車載通信ネットワークのデータ転送用信号線を構成している。この車両ハーネス４２は、ＣＡＮバス（通信バス）としての幹線４８と、該幹線４８の所定位置に接続されて、車両ＥＣＵ３６、第１〜第４水素センサ１０Ａ〜１０Ｄ等に延びる枝線５０とを含む。図示は省略すするが、枝線５０は、幹線４８上の他の箇所にも設けられており、他の車載機器（ＥＣＵやセンサ等）を接続している。なお、車載通信ネットワークは、ＣＡＮ規格に限らず、ＬＩＮやＦｌｅｘＲａｙ等の規格を併用又は代替して構成してもよい。

図３に示すように、車両ハーネス４２（幹線４８及び枝線５０）は、電源線５２と、ＧＮＤ線５４と、ＣＡＮ−Ｈ線５６と、ＣＡＮ−Ｌ線５８とを含む。これら４線からなる枝線５０の端部には、車両ＥＣＵ３６及び水素センサ１０（第１〜第４水素センサ１０Ａ〜１０Ｄ）に接続可能な図示しない雌型コネクタが設けられている。一方、車両ＥＣＵ３６及び水素センサ１０は、雌型コネクタに対応する図示しない雄型コネクタを有する。この雄型コネクタには、電源端子６２、ＧＮＤ端子６４、ＣＡＮ−Ｈ端子６６、ＣＡＮ−Ｌ端子６８が設けられている。コネクタ同士が接続されると、電源線５２と電源端子６２が導通し、ＧＮＤ線５４とＧＮＤ端子６４が導通し、ＣＡＮ−Ｈ線５６とＣＡＮ−Ｈ端子６６が導通し、ＣＡＮ−Ｌ線５８とＣＡＮ−Ｌ端子６８が導通する。

水素センサ１０は、その内部構造として水素検出回路７０、制御部７２、電圧発生回路７４、抵抗機能部７６を有する。水素検出回路７０は、例えば、ブリッジ回路として構成される。具体的には、検出素子８０ａ、第１抵抗８０ｂが直列接続された第１直列部８０と、第２抵抗８２ａ、第３抵抗８２ｂが直列接続された第２直列部８２と、を２つの接続点Ｃ１、Ｃ２にて並列接続した構造となっている。これら２つの接続点Ｃ１、Ｃ２には電圧発生回路７４が接続されている。

検出素子８０ａは、水素に対して活性な触媒抵抗体であり、例えばコイルと、コイルを被覆し酸化触媒が担持された担体と（共に図示せず）により構成される。コイルは、白金等の温度抵抗係数の大きい材料で形成される。担体は、アルミナ等の多孔質体であり、酸化触媒として水素を酸化させる貴金属が担持されている。これにより検出素子８０ａの抵抗値は、水素が酸化触媒に接触して燃焼することに基づいて変化する。この検出素子８０ａに対し、第１〜第３抵抗８０ｂ、８２ａ、８２ｂは固定値となっている。

また、水素検出回路７０は、検出素子８０ａと第１抵抗８０ｂの間に接続点Ｃ３を有し、第２抵抗８２ａと第３抵抗８２ｂの間に接続点Ｃ４を有する。これら接続点Ｃ３、Ｃ４は、制御部７２に接続されている。

制御部７２は、演算処理部、記憶部及び入出力部を有するコンピュータに構成され、接続点Ｃ３、Ｃ４に接続される他、４端子（電源端子６２、ＧＮＤ端子６４、ＣＡＮ−Ｈ端子６６、ＣＡＮ−Ｌ端子６８）に接続されている。制御部７２は、水素検出回路７０の出力（電位）に基づき、水素の濃度を算出する。すなわち、固定値である第１〜第３抵抗８０ｂ、８２ａ、８２ｂに対し、検出素子８０ａは、水素の燃焼具合に応じて抵抗値が変化するため、接続点Ｃ３、Ｃ４の電位差が水素検出回路７０の出力として制御部７２に入力される。制御部７２は、水素検出回路７０から入力された電位差を適宜補正して水素濃度を算出する。

また、制御部７２は、水素濃度に応じた検出信号を生成して、所定のタイミング毎（又は車両ＥＣＵ３６の指示に基づくタイミング毎）に該検出信号をＣＡＮ−Ｈ端子６６及びＣＡＮ−Ｌ端子６８に出力する。これにより水素濃度の検出信号は、水素センサ１０から車両ハーネス４２を介して車両ＥＣＵ３６に送信される。

一方、電圧発生回路７４は、上述したとおり接続点Ｃ１、Ｃ２に接続されると共に、電源端子６２及びＧＮＤ端子６４に接続されている。この電圧発生回路７４は、ＤＣ−ＤＣコンバータ等を内部に備え、水素検出回路７０に所定の電圧を印加する。

そして、水素センサ１０のＣＡＮ−Ｈ端子６６とＣＡＮ−Ｌ端子６８には、制御部７２の他に抵抗機能部７６が並列接続されている。抵抗機能部７６は、水素センサ１０が車両ハーネス４２の端部に設けられる場合に車両ハーネス４２の終端抵抗を提供し、水素センサ１０が車両ハーネス４２の途中に設けられる場合に、終端抵抗を機能させない構成となっている。つまり、本ガス監視システム１３では、第１〜第４水素センサ１０Ａ〜１０Ｄを全て単一仕様により製造するが、第１〜第３水素センサ１０Ａ〜１０Ｃは終端抵抗を機能させず、第４水素センサ１０Ｄのみ終端抵抗を機能させる構成となっている。

抵抗機能部７６は、抵抗部８４とスイッチ部８６を直列接続して構成される。抵抗部８４は、車両ハーネス４２に対応した抵抗値を有する。本実施形態では、ＣＡＮ−Ｈ線５６とＣＡＮ−Ｌ線５８がツイストペアケーブルを構成しており、抵抗値が１００〜１２０Ωに設定されている。なお、抵抗部８４は、車両ハーネス４２に応じて抵抗値を変えることが可能な可変抵抗器であってもよい。特に、抵抗値が５０〜１２０Ωの範囲で可変すれば、水素センサ１０を同軸ケーブルの終端抵抗（抵抗値５０Ω、７５Ω）として機能させることもできる。

一方、スイッチ部８６は、ＣＡＮ−Ｈ端子６６及びＣＡＮ−Ｌ端子６８に対する抵抗部８４の接続を切り替える切替機構を構成している。特に本実施形態に係るスイッチ部８６は、機械的構造によって抵抗部８４の接続切替を行う。以下、図４Ａ〜図４Ｃを参照して、スイッチ部８６について水素センサ１０の構造と共に具体的に説明する。

水素センサ１０は、平面視で所定寸法の幅及び奥行を有し、且つ幅及び奥行よりも小さな厚みを有する略直方形状のケース８８を備える。ケース８８の一対の側面８８ａ、８８ｂには、アーム部９０がそれぞれ設けられている。このケース８８の形状は、水素センサ１０が取り付けられる車両側の被取付部材４４の凹部４６に対応している。

一対のアーム部９０は、側面８８ａ、８８ｂの長手方向中央部から側方に所定量突出している。各アーム部９０は、水素センサ１０を被取付部材４４に取り付けるための部位であり、ネジ孔９２（取付用締結部）を備える。ネジ孔９２は、アーム部９０の上下面を貫通するように形成され、取付ボルト９４が挿入される。この取付ボルト９４は、被取付部材４４を貫通して貫通部分がナット９５に螺合されることで水素センサ１０を被取付部材４４に取り付ける。なお、水素センサ１０のケース８８は、被取付部材４４に取付可能であればよく、特にアーム部９０を備えなくてもよい。

ケース８８の内部には、上述した水素検出回路７０の一部、制御部７２、電圧発生回路７４、抵抗部８４等が設けられている。水素検出回路７０の検出素子８０ａ（他部）は、ケース８８の下面８８ｃ（被取付部材４４の凹部４６の被取付面４６ａを臨む取付面８８ｄと反対側）に露出されている。またケース８８の下面８８ｃには、検出素子８０ａを保護し、且つ水素濃度の検出環境を安定化するためのハウジング９６が設けられている。ハウジング９６は、検出素子８０ａを内側に収容する検出室９８を構成すると共に、検出室９８に連通する開口９８ａを中央部に有する。これにより検出室９８には水素ガスが溜まり易くなり、水素センサ１０は水素ガスの漏れを良好に検出することができる。

一方、ケース８８の上面（取付面８８ｄ）には、スイッチ用孔部１００が形成され、このスイッチ用孔部１００にはスイッチ部８６の突起１０２（変位部）が変位可能に設けられる。スイッチ用孔部１００及び突起１０２は、一対のネジ孔９２を結ぶ仮想直線Ｌ上に設けられており、水素センサ１０が取付ボルト９４により固定されると、その取付力を良好に受けることができる。

突起１０２は、スイッチ用孔部１００の開口付近で内側に突出する環状突部１００ａに係合するフランジ部１０４を有する。突起１０２は、スイッチ用孔部１００にバネ１０６と共に収容される。バネ１０６は、一端が突起１０２のフランジ部１０４に接触し、他端がスイッチ用孔部１００の底面１００ｂに接触することで、突起１０２を底面１００ｂから押し出すように付勢する。突起１０２は、フランジ部１０４を基点に上下に所定長さ突出形成されている。水素センサ１０の通常状態（バネ１０６が突起１０２を押し出し、環状突部１００ａにフランジ部１０４が接触した状態）では、突起１０２の上部がケース８８の取付面８８ｄから所定高さ突出する。

スイッチ用孔部１００の底面１００ｂには、２つのスイッチ接点８６ａ、８６ｂ（図３参照）が設けられており、突起１０２下部の底面１００ｂに対向する対向面には、スイッチ接点８６ａ、８６ｂを導通させる導通部１０２ａが設けられている。従って、突起１０２は、バネ１０６に抗して下方向に変位して導通部１０２ａが２つのスイッチ接点８６ａ、８６ｂを導通させると、抵抗部８４（図３参照）を機能させる。

すなわち、スイッチ部８６（切替機構）は、被取付部材４４の形状に応じた突起１０２の位置に基づき、オン／オフが切り替えられる。例えば、第４水素センサ１０Ｄを取り付ける凹部４６の被取付面４６ａは、図４Ｂに示すように平坦状に形成され、突起１０２の上面から突出した部分を押圧する。従って、突起１０２が下方向に変位し、突起１０２の導通部１０２ａをスイッチ用孔部１００の底面１００ｂに接触させる。これにより、水素センサ１０のスイッチ部８６はオン状態となり、抵抗部８４を終端抵抗として機能させる。

また例えば、第１〜第３水素センサ１０Ａ〜１０Ｃを取り付ける凹部４６の被取付面４６ａは、図４Ｃに示すように、突起１０２に対応する位置に窪み部４７が設けられており、突起１０２は窪み部４７に進入する。このため、突起１０２の導通部１０２ａは、スイッチ用孔部１００の底面１００ｂとの離間状態が維持される。これにより、水素センサ１０のスイッチ部８６はオフ状態となり、抵抗部８４を機能させることがない。

なお、スイッチ部８６の構成は特に限定されるものではなく、種々の変形例及び応用例をとり得る。例えば、図５Ａに示す第１変形例に係るスイッチ部１１０は、ケース８８の取付面８８ｄのスイッチ用孔部１００内に押しボタン１１２を備え、押しボタン１１２の接触及び非接触によりスイッチ部１１０のオン／オフを切り替える構成となっている。この場合、被取付部材４４の被取付面４６ａが平坦状（図５Ａ中の２点鎖線参照）に形成されていると、押しボタン１１２と非接触になり、スイッチ部１１０は抵抗部８４を機能させることがない。逆に、被取付部材４４の被取付面４６ａに所定高さの凸部１１４が形成されていると、凸部１１４が押しボタン１１２に接触して、スイッチ部１１０が抵抗部８４を機能させる。これにより、車両側は、終端抵抗が必要となる被取付面４６ａに凸部１１４を設け、他の被取付面４６ａは通常の形状（平坦状）に形成すればよいことになる。

また、図５Ｂに示す第２変形例に係るスイッチ部１２０は、ケース８８の取付面８８ｄに対しスライドすることでオン／オフを切替可能なスライダ１２２を備える。すなわち、このスイッチ部１２０は、水素センサ１０を被取付部材４４に取り付ける作業者がスライダ１２２を操作することで、抵抗部８４を機能させるか否かを設定する構成となっている。なお、スライダ１２２の上面は、取付面８８ｄと面一に形成されており、水素センサ１０の取付状態でスライダ１２２が被取付面４６ａに覆われる。これにより水素センサ１０は、被取付部材４４に取り付けた後のスイッチ部１２０の切替を防止することができる。

本実施形態に係る水素センサ１０は、基本的には、以上のように構成されるものであり、以下その作用効果について説明する。

燃料電池車両１２に取り付けられる第１〜第４水素センサ１０Ａ〜１０Ｄは、図３に示す内部構造を有した単一仕様に製造される。単一仕様で製造された水素センサ１０は、図２に示すガス監視システム１３の構築のために車体の所定箇所（被取付部材４４）に取り付けられる。この場合、図４Ｃに示すように、第１〜第３水素センサ１０Ａ〜１０Ｃが取り付けられる被取付部材４４の凹部４６には窪み部４７が設けられている。そのため、第１〜第３水素センサ１０Ａ〜１０Ｃは、被取付部材４４の取付状態で、突起１０２が押圧されずスイッチ部８６をオフとする。よって、抵抗部８４を機能させることがなく、水素センサ１０を通常通り使用することができる。

一方、図４Ｂに示すように、第４水素センサ１０Ｄが取り付けられる被取付部材４４の被取付面４６ａは平坦状に形成されているため、第４水素センサ１０Ｄの取付状態で、被取付面４６ａが突起１０２を押圧する。これにより、突起１０２は、取付面８８ｄと相対的に下方向に変位し、導通部１０２ａが２つのスイッチ接点８６ａ、８６ｂに接触して導通することで、抵抗部８４を終端抵抗として機能させる。その結果、第４水素センサ１０Ｄは終端抵抗を兼用することになるので、ガス監視システム１３は部品点数が減り、組立作業を容易に実施させることができる。

燃料電池車両１２は、ガス監視システム１３が搭載されることで、車両内の所定箇所の水素濃度を検出して水素ガスの漏れを判別する。ガス監視システム１３のガス漏れ判別制御部４０（車両ＥＣＵ３６）は、車両ハーネス４２を介して第１〜第４水素センサ１０Ａ〜１０Ｄの検出信号を受信する。この際、第４水素センサ１０Ｄの抵抗部８４は車両ハーネス４２の終端抵抗として機能することで、データ転送時に生じるノイズ（反射）を抑える。従って、車両ＥＣＵ３６に検出信号を良好に送ることができ、ガス漏れ判別制御部４０は、検出信号に基づきガス漏れを精度よく判別することができる。

以上のように、本実施形態に係る水素センサ１０は、抵抗部８４及びスイッチ部８６を有することで、必要に応じて抵抗部８４を機能させるか否かを切り替えて使用することができる。すなわち、水素センサ１０が車両ハーネス４２の端部に設けられる場合には、抵抗部８４を機能させ、水素センサ１０が車両ハーネス４２の途中に設けられる場合には、抵抗部８４を機能させないようにする。これにより、燃料電池車両１２に取り付けられる複数の水素センサ１０を単一仕様として製造することが可能となる。その結果、製造コストの低廉化を図ることができ、また水素センサ１０を取り付ける際の誤組の抑止につながるため、組立作業を容易化することができる。

また、水素センサ１０は、スイッチ部８６の突起１０２の変位に基づき抵抗部８４の機能が切り替えられる。すなわち、水素センサ１０が取り付けられる被取付部材４４側の形状を予め設定しておくことにより、抵抗部８４の機能を簡単に切り替えることができる。このため、人為的に生じる誤組をより確実に防止することができる。さらに、水素センサ１０は、一対のネジ孔９２を結ぶ仮想直線Ｌ上に突起１０２を配置しているので、水素センサ１０の取付による取付力が強く働き、突起１０２の変位状態を強固に維持することができる。

なお、本実施形態に係る水素センサ１０は、上記の実施形態に限定されるものではなく、種々の変形例及び応用例をとり得る。例えば、水素センサ１０の内部構造は、上述した水素検出回路７０、制御部７２、電圧発生回路７４、抵抗機能部７６の他にも、様々な構成を適用可能である。一例として、水素センサ１０は、ケース８８の下面８８ｃを加熱して検出素子８０ａの周囲の温度を安定化させ、水素濃度の検出精度を向上させるヒータ部を備えてもよい。

第２実施形態に係る水素センサ２００は、図６に示すように、抵抗機能部２０２の構成が第１実施形態に係る抵抗機能部７６と異なっている。具体的には、抵抗機能部２０２は、抵抗部８４と、リレースイッチ２０４と、取付スイッチ部２０６とを有する。これらの構成のうち、抵抗部８４は、第１実施形態と同一に構成され、例えば１００〜１２０Ωの抵抗値を有する。

リレースイッチ２０４は、ＣＡＮ−Ｈ端子６６とＣＡＮ−Ｌ端子６８間の導通状態を電気的に切り替える切替機構の一部を構成している。リレースイッチ２０４と抵抗部８４は直列接続されており、抵抗部８４は、リレースイッチ２０４のオン／オフ動作に基づき、機能又は非機能が切り替えられる。

このリレースイッチ２０４は、コイル２０８と、コイル２０８の磁気に基づき動作可能な可動片２１０とを有する。コイル２０８は、一端が電源端子６２に接続され、他端が取付スイッチ部２０６に接続されることで、取付スイッチ部２０６の状態に応じて励磁状態又は非励磁状態が切り替えられる。そして、コイル２０８の励磁状態では、可動片２１０を動作させて２つのスイッチ接点２１２ａ、２１２ｂに接触させ導通させる一方、コイル２０８の非励磁状態では、スイッチ接点２１２ａ、２１２ｂを開放させる。

取付スイッチ部２０６は、リレースイッチ２０４のコイル２０８の接地を切り替える切替機構の他部を構成している。特に第２実施形態に係る水素センサ２００は、図７に示すように、被取付部材４４との取付構造を利用した構成となっている。具体的には、被取付部材４４は、燃料電池車両１２の車体に連なることで、１２Ｖの電圧Ｅ⁺のＧＮＤとして構成されている。

水素センサ２００の２つのネジ孔２１４ａ、２１４ｂのうち、一方のネジ孔２１４ａは被取付部材４４に導通可能な可電締結部となっており、他方のネジ孔２１４ｂは水素センサ２００を被取付部材４４に単純に取り付けるための取付用締結部となっている。具体的に、ネジ孔２１４ａには、導電性を有するカラー２１６が挿入されている。カラー２１６は、取付ボルト２２０のネジ部に接触する貫通孔２１６ａを有する円筒状を呈している。このカラー２１６は、配線２１８を介してケース８８内のリレースイッチ２０４（コイル２０８の一端部）に電気的に接続されている。

これに対し、取付ボルト２２０は、導電性を有する導電部材２２０ａと、絶縁性を有する絶縁部材２２０ｂとを同形状に形成することで、電気的性質が異なる２種類の連結器具に構成されている。つまり、作業者が導電部材２２０ａを選択した場合には、水素センサ２００の取付状態で被取付部材４４と導電部材２２０ａが導通し、さらにカラー２１６を介してリレースイッチ２０４のコイル２０８が導通する。その一方で、作業者が絶縁部材２２０ｂを選択した場合には、水素センサ２００の取付状態で被取付部材４４と絶縁部材２２０ｂとの間で非導通状態となるので、リレースイッチ２０４のコイル２０８も非導通状態となる。従って、作業者は、導電部材２２０ａと絶縁部材２２０ｂを選択的に変えることで、取付スイッチ部２０６のオン／オフを切り替えることができる。

以上のように、第２実施形態に係る水素センサ２００も、図６に示す内部構造を有した単一仕様に製造することができる。よって、第１実施形態に係る水素センサ１０と同様の効果を得ることができる。具体的には、第１〜第３水素センサ２００Ａ〜２００Ｃ（図２参照）を被取付部材４４に取り付ける場合には絶縁部材２２０ｂを用いる。これにより、第１〜第３水素センサ２００Ａ〜２００Ｃの抵抗部８４を機能させることがなく、水素センサ２００を通常通り使用することができる。また、第４水素センサ２００Ｄを被取付部材４４に取り付ける場合には導電部材２２０ａを用いる。これにより、第４水素センサ２００Ｄの抵抗部８４が終端抵抗として機能するので、ガス監視システム１３の部品点数が減り、組み付け作業を容易に行うことができる。

すなわち、第２実施形態に係る水素センサ２００は、ネジ孔２１４ａと被取付部材４４を連結する取付ボルト２２０を導電部材２２０ａと絶縁部材２２０ｂに変えることにより、抵抗部８４の機能を簡便に切り替えることができる。また、リレースイッチ２０４による抵抗部８４の切替は、他の機械的なスイッチに比べてスイッチ自体の抵抗値の増加を殆ど勘案しなくてもよいので、車両ハーネス４２に対する抵抗部８４の設計を簡単に行うことができる。

なお、水素センサ２００は、一対の取付ボルト２２０により被取付部材４４に取り付けられる構成となっている。このため、終端抵抗として機能させる水素センサ２００（第４水素センサ２００Ｄ）は、一対の取付ボルト２２０を両方とも導電部材２２０ａにより取り付けることが好ましい。これにより、作業者が絶縁部材２２０ｂを導電部材２２０ａと取り違えて水素センサ２００を取り付けてしまうことを回避することができる。勿論、水素センサ２００は、１つのネジ孔２１４ａ（可電締結部）及び１本の取付ボルト２２０（導電部材２２０ａ）により被取付部材４４に取り付ける構造であってもよい。

図８Ａに示す第３変形例に係る水素センサ２３０は、取付スイッチ部２０６（可電締結部）であるネジ孔２１４ａを、水素センサ２３０を取り付けるネジ孔２１４ｂ（取付用締結部）と異なる位置に設けている。なお、この水素センサ２３０の抵抗機能部２０２は、第２実施形態に係る水素センサ２００と同一の機能を有している。

すなわち、抵抗部８４を機能させない場合には、一対のネジ孔２１４ｂ及び一対の取付ボルト２２０により被取付部材４４に水素センサ２３０を取り付ける。逆に、抵抗部８４を機能させる場合には、一対のネジ孔２１４ｂ及び一対の取付ボルト２２０による取り付けに加えて、ネジ孔２１４ａに取付ボルト２２０（導電部材２２０ａ）を挿入して被取付部材４４との導通状態を構築すればよい。

このように、ネジ孔２１４ａの位置が一対のネジ孔２１４ｂの位置と異なることで、ネジ孔２１４ａに対する取付ボルト２２０の有無を視認すれば、抵抗部８４の機能又は非機能を判別することができる。よって水素センサ２３０の誤組を一層確実に防止することができる。またこの場合、取付ボルト２２０を１種類（導電部材２２０ａ）使用すればよいため、製造コストの増加を抑制することができる。なお、水素センサ２３０の取付スイッチ部２０６は、被取付部材４４と導通可能であればよく、ネジ孔２１４ａと取付ボルト２２０の取付構造以外の構造（例えば、螺旋形状を有しない孔部と導電ピンによる電気的接続）を採用してもよい。

図８Ｂに示す第４変形例に係る水素センサ２４０は、ケース８８の所定位置に抵抗部８４の機能又は非機能を表示するインジケータ２４２（表示機構）を有する。なお、水素センサ２４０の他の構成は、上述した水素センサ１０、２００、２３０と基本的に同様である。インジケータ２４２としては、電気的導通に伴い発光するＬＥＤを適用することができる。また例えば、第２実施形態に係る抵抗機能部２０２が設けられている場合、インジケータ２４２は、リレースイッチ２０４と取付スイッチ部２０６の間に配線すればよい。

このように、水素センサ２４０は、インジケータ２４２を有することで、作業者に抵抗部８４の状態を判別させることができるため、誤組をさらに確実に防止することができる。しかも、抵抗部８４を機能させたにもかかわらずインジケータ２４２が点灯しない場合には、水素センサ２４０の不良（例えば、抵抗部８４の配線不良）と判断することができるため、水素センサ２４０を直ぐに取り替えることができる。

上記において、本発明について好適な実施形態を挙げて説明したが、本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々の改変が可能なことは言うまでもない。

１０、２００、２３０、２４０…水素センサ
１２…燃料電池車両 １３…ガス監視システム
３６…車両ＥＣＵ ４０…ガス漏れ判別制御部
４２…車両ハーネス ４４…被取付部材
４６ａ…被取付面 ７６、２０２…抵抗機能部
８６、１１０、１２０…スイッチ部 ９２…ネジ孔
９４、２２０…取付ボルト １０２…突起
２０４…リレースイッチ ２０６…取付スイッチ部
２４２…インジケータ Ｌ…仮想直線

Claims (6)

1. ガスを検出してその検出信号を信号線に出力可能なガスセンサであって、
   前記信号線の終端抵抗として機能する抵抗部と、
   前記抵抗部を機能させるか否かを切り替え可能な切替機構と、を備える
   ことを特徴とするガスセンサ。
2. 請求項１記載のガスセンサにおいて、
   前記切替機構は、前記ガスセンサの取付面に対し相対的に変位可能な変位部を有し、前記取付面が取り付けられる取付対象部の形状に応じた前記変位部の位置に基づき前記抵抗部の機能を切り替える
   ことを特徴とするガスセンサ。
3. 請求項２記載のガスセンサにおいて、
   前記ガスセンサは、前記取付対象部に取り付けるための２つの取付用締結部を有し、
   前記変位部は、前記２つの取付用締結部を結ぶ仮想直線上に配置される
   ことを特徴とするガスセンサ。
4. 請求項１記載のガスセンサにおいて、
   前記ガスセンサは、取付対象部に対し電気的に接続可能な可電締結部を有し、
   前記切替機構は、前記可電締結部と前記取付対象部の導通状態と非導通状態が切り替えられることに基づき前記抵抗部の機能を切り替える
   ことを特徴とするガスセンサ。
5. 請求項４記載のガスセンサにおいて、
   前記可電締結部は、前記ガスセンサを前記取付対象部に取り付けるための取付用締結部とは異なる位置に設けられる
   ことを特徴とするガスセンサ。
6. 請求項１〜５のいずれか１項に記載のガスセンサにおいて、
   前記抵抗部が機能しているか否かを表示する表示機構を有する
   ことを特徴とするガスセンサ。

Images