JP2009092587A - Device for controlling gas sensor having built-in heater - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To prevent a gas sensor from damaging, degrading and lowering in detection accuracy, while preventing the device configuration from becoming complex and large-sized and avoiding excess energy consumption. <P>SOLUTION: A controller 10 is provided that sequentially carries out a first control mode and a second control mode. In the first mode which is carried out for a period, from the start clock time of supplying a power to the gas sensor 15 to a clock time, when a temperature in a gas detecting chamber 26 detected by a state sensor 37 (sensor peripheral temperature Ts) reaches a target temperature which is set previously; and operation of a heater 36 is controlled, based on the sensor peripheral temperature Ts. In the second mode which is carried out after the reaching of the sensor peripheral temperature Ts to the target temperature, the operation of the heater 36 is controlled, based on the sensor peripheral temperature Ts and a temperature of a gas to be detected (upstream gas temperature Tg) which is detected by a temperature sensor 41 on the upstream side of the gas sensor 15, such that the sensor peripheral temperature Ts is higher than the upstream gas temperature Tg, by a prescribed temperature or more (e.g., the prescribed temperature is set between 0°C and 5°C). <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、ヒータ内蔵型ガスセンサの制御装置に関する。   The present invention relates to a control device for a gas sensor with a built-in heater.

従来、例えば固体高分子膜型燃料電池等の燃料電池の酸素極側の排出系に水素検出器（ガスセンサ）を備え、この水素検出器によって、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ているか否かを検知する制御装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
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、水素や空気）には加湿装置等によって水（加湿水）が混合されており、さらに、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ため、燃料電池のオフガス、特に酸素極側のオフガスは高湿潤のガスとなっている。
このため、上記従来技術の一例に係る装置においては、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等に結露が発生する場合があり、この場合には、ガスセンサの劣化や破損等が生じる虞がある。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、オフガスは多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という問題がある。 Conventionally, for example, a hydrogen detector (gas sensor) has been provided in the discharge system on the oxygen electrode side of a fuel cell such as a solid polymer membrane fuel cell, and hydrogen on the fuel electrode side passes through the solid polymer electrolyte membrane by this hydrogen detector. A control device that detects whether or not there is leakage to the pole side is known (for example, see Patent Document 1).
In a fuel cell such as a solid polymer membrane fuel cell as described above, in order to maintain the ionic conductivity of the solid polymer electrolyte membrane, the reaction gas (for example, hydrogen or air) supplied to the fuel cell is humidified. Since water (humidified water) is mixed by the device and the like, and the reaction product water is generated by the electrochemical reaction when the fuel cell is operated, the off-gas of the fuel cell, especially the off-gas on the oxygen electrode side is a highly humid gas. It has become.
For this reason, in the apparatus according to an example of the above-described prior art, condensation may occur in a gas sensor or the like disposed in the off-gas flow path due to the highly humid off-gas discharged from the fuel cell. The gas sensor may be deteriorated or damaged. In particular, since the solid polymer membrane fuel cell described above has a normal operating temperature lower than the vaporization temperature of water, and the offgas is discharged as a gas with a high humidity and a large amount of water, the water in the offgas is discharged. There is a problem of easy condensation.

このような問題に対して、上記従来技術の一例に係る制御装置においては、被検出ガスが流通する配管内の流通方向においてガスセンサよりも上流側の位置での温度と、ガスセンサのガス検出室内の温度との温度差が所定範囲内の値となるようにして、ガス検出室内を加熱するヒータの通電量を制御することで、ガス検出室内に結露が発生することを抑制している。
特許第３８３３５５９号公報 For such a problem, in the control device according to an example of the above-described prior art, the temperature at a position upstream of the gas sensor in the flow direction in the piping through which the gas to be detected flows, and the gas detection chamber of the gas sensor By controlling the energization amount of the heater that heats the gas detection chamber so that the temperature difference from the temperature is within a predetermined range, the occurrence of condensation in the gas detection chamber is suppressed.
Japanese Patent No. 3833559

ところで、上記従来技術に係る制御装置において、単に、ガスセンサよりも上流側での温度とガス検出室内の温度との温度差に応じてヒータの通電量を制御するだけでは、燃料電池およびガスセンサの起動以後においてガス検出室内に新たに結露が発生することは抑制可能であるが、例えば燃料電池およびガスセンサの起動時以前にガス検出室内に既に結露が発生していた場合等において、既に発生している結露を適切に解消することができない虞がある。
そして、このような制御装置においては、ヒータでの過剰な電力消費を防止すると共に、例えば結露の解消または結露の発生を抑制するために装置構成が複雑化したり、大型化することを防止しつつ、新たに結露が発生することを抑制することに加えて、既に発生している結露を適切に解消することで、ガスセンサの劣化や破損等が生じることを防止することが望まれている。 By the way, in the control device according to the above-described prior art, the fuel cell and the gas sensor are activated simply by controlling the energization amount of the heater according to the temperature difference between the temperature upstream of the gas sensor and the temperature in the gas detection chamber. Thereafter, it is possible to suppress the occurrence of new condensation in the gas detection chamber, but it has already occurred, for example, when condensation has already occurred in the gas detection chamber before the start of the fuel cell and the gas sensor. Condensation may not be properly eliminated.
And in such a control apparatus, while preventing excessive power consumption with a heater, for example, in order to eliminate condensation or to suppress the occurrence of condensation, the apparatus configuration is prevented from becoming complicated or enlarged. In addition to suppressing the occurrence of new dew condensation, it is desired to prevent the gas sensor from being deteriorated or damaged by appropriately eliminating the existing dew condensation.

本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、過剰なエネルギー消費を防止すると共に、装置構成の複雑化および大型化を防止しつつ、ガスセンサの破損、劣化、検出精度の低下を防止することが可能なヒータ内蔵型ガスセンサの制御装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above circumstances, and prevents excessive energy consumption and prevents the gas sensor from being damaged, deteriorated, and reduced in detection accuracy while preventing the apparatus configuration from becoming complicated and large. An object of the present invention is to provide a control device for a gas sensor with a built-in heater.

上記課題を解決して係る目的を達成するために、本発明の第１態様に係るヒータ内蔵型ガスセンサの制御装置は、被検出ガスが流通する配管（例えば、実施の形態での出口側配管１４）に設けられ、前記被検出ガスが流通可能なガス検出室（例えば、実施の形態でのガス検出室２６）内を加熱するヒータ（例えば、実施の形態でのヒータ３６）を有するガスセンサ（例えば、実施の形態でのガスセンサ１５）と、前記ガス検出室内に設けられた第１温度センサ（例えば、実施の形態での状態センサ３７）と、前記被検出ガスの流通方向において前記ガスセンサよりも上流側に設けられた第２温度センサ（例えば、実施の形態での温度センサ４１）と、前記ガスセンサおよび前記第１温度センサおよび前記第２温度センサと、電源（例えば、実施の形態での蓄電装置４）とに接続され、前記電源から前記ガスセンサへの電力供給を制御する通電制御器（例えば、実施の形態での制御器１０）とを備えるヒータ内蔵型ガスセンサの制御装置であって、前記通電制御器は、前記ガスセンサへの電力供給の開始時刻から、前記第１温度センサにより検出される前記ガス検出室内の温度が予め設定された目標温度に到達する時刻に亘る期間において、前記第１温度センサにより検出される前記ガス検出室内の温度（例えば、実施の形態でのセンサ周辺部温度Ｔｓ）に基づき前記ヒータの動作を制御する第１制御モードと、前記第１温度センサにより検出される前記ガス検出室内の温度が前記目標温度に到達した以後、前記第１温度センサにより検出される前記ガス検出室内の温度、および、前記第２温度センサにより検出される前記ガスセンサよりも上流側での前記被検出ガスの温度（例えば、実施の形態での上流ガス温度Ｔｇ）に基づき、前記ガス検出室内の温度が前記ガスセンサよりも上流側での前記被検出ガスの温度よりも所定温度以上高くなるようにして、前記ヒータの動作を制御する第２制御モードとを、順次実行する。   In order to solve the above-described problems and achieve the object, a control device for a gas sensor with a built-in heater according to the first aspect of the present invention includes a pipe through which a gas to be detected flows (for example, the outlet-side pipe 14 in the embodiment). ) And a gas sensor (for example, a heater (for example, the heater 36 in the embodiment) for heating the inside of a gas detection chamber (for example, the gas detection chamber 26 in the embodiment) through which the gas to be detected can flow. The gas sensor 15 in the embodiment, the first temperature sensor (for example, the state sensor 37 in the embodiment) provided in the gas detection chamber, and the upstream of the gas sensor in the flow direction of the gas to be detected. A second temperature sensor (for example, temperature sensor 41 in the embodiment) provided on the side, the gas sensor, the first temperature sensor, the second temperature sensor, and a power source (for example, actual The heater built-in gas sensor control device includes an energization controller (for example, the controller 10 in the embodiment) that is connected to the power storage device 4) in the form of the power supply and that controls power supply from the power source to the gas sensor. The energization controller has a period from a start time of power supply to the gas sensor to a time when the temperature in the gas detection chamber detected by the first temperature sensor reaches a preset target temperature. A first control mode for controlling the operation of the heater based on the temperature in the gas detection chamber detected by the first temperature sensor (for example, the sensor peripheral temperature Ts in the embodiment), and the first temperature After the temperature in the gas detection chamber detected by the sensor reaches the target temperature, the temperature in the gas detection chamber detected by the first temperature sensor, and the previous Based on the temperature of the gas to be detected upstream of the gas sensor detected by the second temperature sensor (for example, the upstream gas temperature Tg in the embodiment), the temperature in the gas detection chamber is upstream of the gas sensor. A second control mode for controlling the operation of the heater is sequentially executed so as to be higher than the temperature of the detected gas on the side by a predetermined temperature or more.

また、本発明の第２態様に係るヒータ内蔵型ガスセンサの制御装置は、被検出ガスが流通する配管（例えば、実施の形態での出口側配管１４）に設けられ、前記被検出ガスが流通可能なガス検出室（例えば、実施の形態でのガス検出室２６）内を加熱するヒータ（例えば、実施の形態でのヒータ３６）を有するガスセンサ（例えば、実施の形態でのガスセンサ１５）と、前記ガス検出室内に設けられた第１温度センサ（例えば、実施の形態での状態センサ３７）と、前記被検出ガスの流通方向において前記ガスセンサよりも上流側に設けられた第２温度センサ（例えば、実施の形態での温度センサ４１）と、前記ガスセンサおよび前記第１温度センサおよび前記第２温度センサと、電源（例えば、実施の形態での蓄電装置４）とに接続され、前記電源から前記ガスセンサへの電力供給を制御する通電制御器（例えば、実施の形態での制御器１０）とを備えるヒータ内蔵型ガスセンサの制御装置であって、前記通電制御器は、前記ガスセンサへの電力供給の開始時刻から所定時間が経過するまでの期間に亘って、前記ヒータに対して予め設定された目標温度または目標通電電流に基づき前記ヒータの動作を制御する第１制御モードと、前記前記ガスセンサへの電力供給の開始時刻から前記所定時間が経過した以後、前記第１温度センサにより検出される前記ガス検出室内の温度（例えば、実施の形態でのセンサ周辺部温度Ｔｓ）、および、前記第２温度センサにより検出される前記ガスセンサよりも上流側での前記被検出ガスの温度（例えば、実施の形態での上流ガス温度Ｔｇ）に基づき、前記ガス検出室内の温度が前記ガスセンサよりも上流側での前記被検出ガスの温度よりも所定温度以上高くなるようにして、前記ヒータの動作を制御する第２制御モードとを、順次実行する。   The control device for a heater built-in gas sensor according to the second aspect of the present invention is provided in a pipe through which the gas to be detected flows (for example, the outlet side pipe 14 in the embodiment), and the gas to be detected can flow therethrough. A gas sensor (for example, the gas sensor 15 in the embodiment) having a heater (for example, the heater 36 in the embodiment) for heating the inside of the gas detection chamber (for example, the gas detection chamber 26 in the embodiment); A first temperature sensor (for example, the state sensor 37 in the embodiment) provided in the gas detection chamber and a second temperature sensor (for example, provided upstream of the gas sensor in the flow direction of the detected gas) Connected to a temperature sensor 41) in the embodiment, the gas sensor, the first temperature sensor, the second temperature sensor, and a power source (for example, the power storage device 4 in the embodiment), A heater-incorporated gas sensor control device comprising an energization controller (for example, the controller 10 in the embodiment) that controls power supply from the power source to the gas sensor, wherein the energization controller is connected to the gas sensor. A first control mode for controlling the operation of the heater based on a target temperature or a target energization current set in advance for the heater over a period until a predetermined time elapses from the start time of power supply of The temperature in the gas detection chamber detected by the first temperature sensor after the predetermined time has elapsed from the start time of power supply to the gas sensor (for example, the sensor peripheral temperature Ts in the embodiment), and Based on the temperature of the gas to be detected upstream of the gas sensor detected by the second temperature sensor (for example, the upstream gas temperature Tg in the embodiment). And sequentially executing a second control mode for controlling the operation of the heater such that the temperature in the gas detection chamber is higher than the temperature of the detected gas upstream of the gas sensor by a predetermined temperature or more. To do.

第１態様に係るヒータ内蔵型ガスセンサの制御装置によれば、ガスセンサへの電力供給の開始から、ガス検出室内の温度が予め設定された目標温度（例えば、ガス検出室内にて既に発生している結露を解消するために要する温度等）に到達するまでは、第１温度センサの検出値に応じてヒータの動作を制御することから、ガスセンサの起動時にガス検出室内を適切に乾燥させることができる。そして、ガス検出室内の温度が目標温度に到達した以後には、ガス検出室内の温度がガスセンサよりも上流側での被検出ガスの温度よりも所定温度以上高くなるようにして、ヒータの動作を制御することから、ガス検出室内に流入する被検出ガスによって新たに結露が発生してしまうことを防止することができる。   According to the control device for a gas sensor with a built-in heater according to the first aspect, the temperature in the gas detection chamber has already been generated within the gas detection chamber from the start of power supply to the gas sensor. Since the operation of the heater is controlled in accordance with the detection value of the first temperature sensor until the temperature required for eliminating condensation is reached, the gas detection chamber can be appropriately dried when the gas sensor is activated. . After the temperature in the gas detection chamber reaches the target temperature, the heater is operated so that the temperature in the gas detection chamber is higher than the temperature of the gas to be detected upstream of the gas sensor by a predetermined temperature or more. Since the control is performed, it is possible to prevent the dew condensation from newly occurring due to the gas to be detected flowing into the gas detection chamber.

また、第２態様に係るヒータ内蔵型ガスセンサの制御装置によれば、ガスセンサへの電力供給の開始から、所定時間（つまり、ガス検出室内にて既に発生している結露を、目標温度または目標通電電流に応じてヒータの動作を制御した状態で解消するために要する時間等）が経過するまでは、予め設定された目標温度（例えば、ガス検出室内にて既に発生している結露を所定時間で解消するために要する温度等）または目標通電電流（例えば、ガス検出室内にて既に発生している結露を所定時間で解消するために要する通電電流等）に応じてヒータの動作を制御することから、ガスセンサの起動時にガス検出室内を適切に乾燥させることができる。そして、ガスセンサへの電力供給の開始から所定時間が経過した以後には、ガス検出室内の温度がガスセンサよりも上流側での被検出ガスの温度よりも所定温度以上高くなるようにして、ヒータの動作を制御することから、ガス検出室内に流入する被検出ガスによって新たに結露が発生してしまうことを防止することができる。   In addition, according to the control device for a gas sensor with a built-in heater according to the second aspect, the dew condensation that has already occurred in the gas detection chamber is detected at a target temperature or target energization for a predetermined time from the start of power supply to the gas sensor. A predetermined target temperature (for example, dew condensation that has already occurred in the gas detection chamber) is passed in a predetermined time until the time required for eliminating the heater in a state in which the operation of the heater is controlled according to the current. The heater operation is controlled in accordance with a target current (for example, a current required for eliminating condensation that has already occurred in the gas detection chamber in a predetermined time) or a target energization current. The gas detection chamber can be appropriately dried when the gas sensor is activated. After a predetermined time has elapsed since the start of power supply to the gas sensor, the temperature of the heater is set so that the temperature in the gas detection chamber is higher than the temperature of the gas to be detected upstream from the gas sensor by a predetermined temperature or more. Since the operation is controlled, it is possible to prevent new dew condensation from occurring due to the gas to be detected flowing into the gas detection chamber.

以下、本発明のヒータ内蔵型ガスセンサの制御装置の実施の形態について添付図面を参照しながら説明する。
この実施形態によるヒータ内蔵型ガスセンサの制御装置１は、例えば図１に示すように、例えば、燃料電池２と、電流制御器３と、蓄電装置４と、負荷５と、Ｓ／Ｃ出力制御器６と、過給機（Ｓ／Ｃ）７と、燃料供給装置８と、出力電流センサ９と、制御器１０とを備えて構成される燃料電池システム１ａにおいて、燃料電池２に接続された各配管１１，１２，１３，１４のうち、酸素極側の出口側配管１４に設けられたヒータ内蔵型ガスセンサ（ガスセンサ）１５の作動開始および作動停止および作動を制御するものである。 Embodiments of a control device for a heater built-in gas sensor according to the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.
As shown in FIG. 1, for example, the control device 1 for a heater built-in gas sensor according to this embodiment includes, for example, a fuel cell 2, a current controller 3, a power storage device 4, a load 5, and an S / C output controller. 6, a supercharger (S / C) 7, a fuel supply device 8, an output current sensor 9, and a controller 10, each fuel cell system 1 a is connected to the fuel cell 2. Among the pipes 11, 12, 13, and 14, the operation start, operation stop, and operation of the heater built-in gas sensor (gas sensor) 15 provided in the oxygen-side outlet pipe 14 are controlled.

燃料電池２は、例えば燃料電池車両や電動車両等の動力源として車両に搭載されており、固体高分子電解質膜を水素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図示しない燃料電池セルを多数組積層して構成されている。
燃料電池２の水素極に接続された入口側配管１１には、例えば高圧の水素タンク等を具備する燃料供給装置８から水素ガスを含む燃料ガスが供給され、水素極の触媒電極上で触媒反応によりイオン化された水素は、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し、この移動に伴って発生する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。酸素極に接続された入口側配管１２には、例えば、酸素などの酸化剤ガスあるいは空気が過給機（Ｓ／Ｃ）７から供給され、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、水素極側、酸素極側共に出口側配管１３、１４から反応済みのいわゆるオフガスが系外に排出される。特に、固体高分子電解質型の燃料電池は通常作動温度が水の蒸気化温度よりも低く、オフガスは多湿度で水分量の多いガスとなって排出される。 The fuel cell 2 is mounted on a vehicle as a power source such as a fuel cell vehicle or an electric vehicle, for example, and an electrolyte electrode structure in which a solid polymer electrolyte membrane is sandwiched between a hydrogen electrode and an oxygen electrode is further sandwiched between a pair of separators. Thus, a large number of unillustrated fuel battery cells are stacked.
The inlet side pipe 11 connected to the hydrogen electrode of the fuel cell 2 is supplied with a fuel gas containing hydrogen gas from a fuel supply device 8 having a high-pressure hydrogen tank or the like, for example, and undergoes a catalytic reaction on the catalyst electrode of the hydrogen electrode. The ionized hydrogen moves to the oxygen electrode through a moderately humidified solid polymer electrolyte membrane, and electrons generated by this movement are taken out to an external circuit and used as DC electric energy. . For example, an oxidant gas such as oxygen or air is supplied from the supercharger (S / C) 7 to the inlet side pipe 12 connected to the oxygen electrode, and hydrogen ions, electrons, and oxygen react at the oxygen electrode. As a result, water is generated. Then, the so-called off-gas that has been reacted is discharged out of the system from the outlet side pipes 13 and 14 on both the hydrogen electrode side and the oxygen electrode side. In particular, a solid polymer electrolyte fuel cell normally has an operating temperature lower than the vaporization temperature of water, and the off-gas is discharged as a gas with a high humidity and a large amount of moisture.

ここで、酸素極側の出口側配管１４には、その鉛直方向上側にガス接触燃焼式のヒータ内蔵型ガスセンサ（ガスセンサ）１５が取り付けられ、このガスセンサ１５により酸素極側の出口側配管１４から水素ガス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。   Here, a gas contact combustion type heater built-in gas sensor (gas sensor) 15 is attached to the oxygen electrode side outlet side pipe 14 on the upper side in the vertical direction, and the gas sensor 15 supplies hydrogen from the outlet side pipe 14 on the oxygen electrode side. It can be confirmed that the gas is not discharged.

また、過給機７は、例えば車両の外部から空気を取り込んで圧縮し、この空気を反応ガスとして燃料電池２の酸素極に供給する。
この過給機７を駆動するモータ（図示略）の回転数は、制御器１０から入力される制御指令に基づき、例えばパルス幅変調（ＰＷＭ）によるＰＷＭインバータを具備するＳ／Ｃ出力制御器６によって制御されている。 The supercharger 7 takes in air from the outside of the vehicle, for example, compresses it, and supplies this air as a reaction gas to the oxygen electrode of the fuel cell 2.
The rotational speed of a motor (not shown) for driving the supercharger 7 is based on a control command input from the controller 10, for example, an S / C output controller 6 having a PWM inverter by pulse width modulation (PWM). Is controlled by.

燃料電池２から取り出される発電電流（出力電流）は電流制御器３に入力されており、この電流制御器３には、例えば電気二重層コンデンサや電解コンデンサ等からなる複数のキャパシタセルが互いに直列に接続されて構成されたキャパシタ等からなる蓄電装置４が接続されている。
そして、燃料電池２および電流制御器３と蓄電装置４は、例えば走行用モータ（図示略）と、例えば燃料電池２や蓄電装置４の冷却装置（図示略）や空調装置（図示略）等の各種補機類からなる負荷５と、Ｓ／Ｃ出力制御器６とに対して並列に接続されている。 The generated current (output current) taken out from the fuel cell 2 is input to the current controller 3, and a plurality of capacitor cells, such as electric double layer capacitors and electrolytic capacitors, are connected to each other in series. A power storage device 4 made of a connected capacitor or the like is connected.
The fuel cell 2, the current controller 3, and the power storage device 4 are, for example, a traveling motor (not shown), a cooling device (not shown), an air conditioner (not shown), or the like of the fuel cell 2 or the power storage device 4, for example. It is connected in parallel to a load 5 composed of various auxiliary machines and an S / C output controller 6.

この燃料電池システム１ａにおいて制御器１０は、例えば、車両の運転状態や、燃料電池２の水素極に供給される燃料ガスに含まれる水素の濃度や、燃料電池２の水素極から排出されるオフガスに含まれる水素の濃度や、燃料電池２の発電状態、例えば各複数の燃料電池セルの端子間電圧や、燃料電池２から取り出される出力電流等に基づき、過給機７から燃料電池２へ供給される空気の流量に対する指令値および燃料供給装置８から燃料電池２へ供給される燃料ガスの流量に対する指令値を出力し、燃料電池２の発電状態を制御する。
このため、制御器１０には、燃料電池２から取り出される出力電流の電流値を検出する出力電流センサ９から出力される検出信号が入力されている。
さらに、制御器１０は、燃料電池２に対する発電指令（ＦＣ出力指令値）に基づき、電流制御器３により燃料電池２から取り出される出力電流の電流値を制御する。 In this fuel cell system 1 a, the controller 10 includes, for example, the operating state of the vehicle, the concentration of hydrogen contained in the fuel gas supplied to the hydrogen electrode of the fuel cell 2, and the offgas discharged from the hydrogen electrode of the fuel cell 2. Is supplied from the supercharger 7 to the fuel cell 2 based on the concentration of hydrogen contained in the fuel cell 2, the power generation state of the fuel cell 2, for example, the inter-terminal voltage of each of the plurality of fuel cells, the output current extracted from the fuel cell 2 A command value for the flow rate of air and a command value for the flow rate of the fuel gas supplied from the fuel supply device 8 to the fuel cell 2 are output, and the power generation state of the fuel cell 2 is controlled.
Therefore, a detection signal output from the output current sensor 9 that detects the current value of the output current extracted from the fuel cell 2 is input to the controller 10.
Further, the controller 10 controls the current value of the output current extracted from the fuel cell 2 by the current controller 3 based on the power generation command (FC output command value) for the fuel cell 2.

例えば図２および図３に示すように、ガスセンサ１５は、出口側配管１４の長手方向に沿って長い直方形状のケース２１を備えている。ケース２１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２２を備えている。フランジ部２２にはカラー２３が設けられ、このカラー２３内にボルト２４が挿入されて、出口側配管１４の取付座１４ａに締め付け固定されるようになっている。   For example, as shown in FIGS. 2 and 3, the gas sensor 15 includes a case 21 having a rectangular shape that is long along the longitudinal direction of the outlet side pipe 14. The case 21 is made of, for example, polyphenylene sulfide, and includes flange portions 22 at both ends in the longitudinal direction. The flange portion 22 is provided with a collar 23, and a bolt 24 is inserted into the collar 23 so as to be fastened and fixed to the mounting seat 14 a of the outlet side pipe 14.

ケース２１の厚さ方向の端面（例えば、下面）には、後述するベース部３５を介して、セラミックスにより形成された筒状部２５が設けられ、この筒状部２５は出口側配管１４の貫通孔１４ｂに外側から挿入されている。
筒状部２５の内部はガス検出室２６として形成され、ガス検出室２６の内部側面２６Ａには、内周側に向かってセラミックスからなるフランジ部２７が一体に形成され、フランジ部２７の内周部分がガス導入部２８として開口形成されている。
また、筒状部２５の外周面２５Ａにはシール材２９が装着され、出口側配管１４の貫通孔１４ｂの内周壁に密接して気密性を確保している。 A cylindrical portion 25 made of ceramic is provided on an end face (for example, a lower surface) in the thickness direction of the case 21 via a base portion 35 described later. The cylindrical portion 25 penetrates the outlet side pipe 14. The hole 14b is inserted from the outside.
The inside of the cylindrical portion 25 is formed as a gas detection chamber 26, and a flange portion 27 made of ceramic is integrally formed on the inner side surface 26 </ b> A of the gas detection chamber 26 toward the inner peripheral side. A portion is formed as an opening as the gas introduction portion 28.
Further, a sealing material 29 is attached to the outer peripheral surface 25A of the cylindrical portion 25 and is in close contact with the inner peripheral wall of the through hole 14b of the outlet side pipe 14 to ensure airtightness.

ケース２１内には樹脂で封止された回路基板３０が設けられ、ガス検出室２６内に配置された、例えば１対の検出素子３１および温度補償素子３２は、回路基板３０に接続された通電用の複数のステー３３（支持部材）およびリード線３４により回路基板３０に接続されている。
通電用のステー３３は、例えば銅合金、鉄合金、ニッケル合金等の複合合金材から形成され、ケース２１と筒状部２５との間に配置された略円環板状のベース部３５を貫通し、基端部がケース２１内の回路基板３０に接続されると共に、先端部がガス検出室２６内に突出した状態で、例えばアルミナあるいはガラスエポキシ等の絶縁性材料から平板状に形成されたベース部３５により固定されている。 A circuit board 30 sealed with resin is provided in the case 21. For example, a pair of detection elements 31 and a temperature compensation element 32 disposed in the gas detection chamber 26 are connected to the circuit board 30. A plurality of stays 33 (support members) and lead wires 34 are connected to the circuit board 30.
The energizing stay 33 is formed of, for example, a composite alloy material such as a copper alloy, an iron alloy, or a nickel alloy, and penetrates a substantially annular plate-like base portion 35 disposed between the case 21 and the cylindrical portion 25. The base end portion is connected to the circuit board 30 in the case 21 and the tip end portion protrudes into the gas detection chamber 26, and is formed in a flat plate shape from an insulating material such as alumina or glass epoxy. It is fixed by the base part 35.

ガス検出室２６の内部側面２６Ａ上には、例えばチタン酸バリウム等からなるＰＴＣ（positive temperature coefficient）サーミスタ等の平板状のヒータ３６が設けられている。
なお、ヒータ３６は、例えば外形が円形板状とされ、径方向の両端部に通電用の電気端子が設けられている。
また、ヒータ３６を、例えばＰＴＣサーミスタとすることにより、このＰＴＣサーミスタを構成するチタン酸バリウムを主成分とする半導体セラミックの材料組成により、任意にキュリー温度を設定することができ、このキュリー温度から電気抵抗が急激に増大するという性質を利用して、ヒータ３６を定温発熱体とすることができる。
つまりＰＴＣサーミスタは、ＰＴＣ素子に電圧が印加されるとジュール熱により自己発熱し、ＰＴＣ素子の温度がキュリー温度を超えると、ＰＴＣ素子の抵抗値は対数的に増大する。これにより、ＰＴＣ素子に通電される電流が減少し、電力の増大が抑制されることから、発熱温度が低下する。そして、ＰＴＣ素子の抵抗値が低下すると、ＰＴＣ素子に通電される電流が増大し、再度、電力が増大することから、発熱温度が増大する。この一連の動作が繰り返されることで、ＰＴＣサーミスタは、自己制御機能を有する定温発熱体として機能する。 A flat heater 36 such as a PTC (positive temperature coefficient) thermistor made of barium titanate or the like is provided on the inner side surface 26A of the gas detection chamber 26, for example.
Note that the heater 36 has, for example, a circular plate shape, and is provided with electrical terminals for energization at both ends in the radial direction.
Moreover, by setting the heater 36 to, for example, a PTC thermistor, the Curie temperature can be arbitrarily set by the material composition of the semiconductor ceramic mainly composed of barium titanate constituting the PTC thermistor. The heater 36 can be a constant temperature heating element by utilizing the property that electric resistance increases rapidly.
That is, the PTC thermistor self-heats due to Joule heat when a voltage is applied to the PTC element, and when the temperature of the PTC element exceeds the Curie temperature, the resistance value of the PTC element increases logarithmically. As a result, the current supplied to the PTC element is reduced and the increase in power is suppressed, so that the heat generation temperature is lowered. And if the resistance value of a PTC element falls, since the electric current supplied to a PTC element will increase and electric power will increase again, heat_generation | fever temperature will increase. By repeating this series of operations, the PTC thermistor functions as a constant temperature heating element having a self-control function.

また、ガス検出室２６内での各素子３１，３２周辺の温度および湿度を検出する状態センサ３７がベース部３５により固定され、状態センサ３７はケース２１内の回路基板３０に接続されている。   A state sensor 37 for detecting the temperature and humidity around each element 31, 32 in the gas detection chamber 26 is fixed by the base portion 35, and the state sensor 37 is connected to the circuit board 30 in the case 21.

ガス導入部２８には、ガスセンサ１５の厚さ方向に沿って基端部から先端部に向かい順次、例えば金属またはセラミックからなる網状または多孔質状の防爆構造体３８（例えば、焼結フィルタ）と、例えば樹脂からなる撥水フィルタ３９とが配置されている。そして、防爆構造体３８はヒータ３６に接触しており、ヒータ３６によって直接的に加熱される。
これにより、検査対象ガスは、外部から順次、撥水フィルタ３９と、ヒータ３６によって直接的に加熱された防爆構造体３８とを通過してガス検出室２６内に導入され、検査対象ガスの温度は露点よりも高い温度に保持される。また、検査対象ガスが接触する防爆構造体３８で結露が発生することが防止されると共に、防爆構造体３８に水分が付着した場合であっても、この水分が蒸発するようになっている。 The gas introduction portion 28 includes a net-like or porous explosion-proof structure 38 (for example, a sintered filter) made of, for example, metal or ceramic, sequentially from the base end portion to the tip end portion along the thickness direction of the gas sensor 15. For example, a water repellent filter 39 made of resin is disposed. The explosion-proof structure 38 is in contact with the heater 36 and is directly heated by the heater 36.
As a result, the inspection target gas is sequentially introduced from the outside through the water-repellent filter 39 and the explosion-proof structure 38 heated directly by the heater 36 into the gas detection chamber 26, and the temperature of the inspection target gas is increased. Is kept at a temperature above the dew point. In addition, it is possible to prevent dew condensation from occurring in the explosion-proof structure 38 that is in contact with the gas to be inspected, and this moisture is evaporated even when moisture adheres to the explosion-proof structure 38.

なお、検出素子３１は周知の素子であって、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の表面が、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を坦持するアルミナ等の坦体で略球形に被覆されて形成されている。
温度補償素子３２は、被検出ガスに対して不活性とされ、例えば検出素子３１と同等のコイルの表面がアルミナ等の坦体で略球形に被覆されて形成されている。
そして、被検出ガスである水素ガスが検出素子３１の触媒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検出素子３１と、被検出ガスによる燃焼反応が発生せず検出素子３１よりも低温の温度補償素子３２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。 The detection element 31 is a well-known element, and the surface of the coil of a metal wire containing platinum or the like having a high temperature coefficient with respect to electric resistance is a catalyst made of a noble metal or the like that is active against hydrogen to be detected gas. It is formed in a substantially spherical shape with a carrier such as alumina to be carried.
The temperature compensation element 32 is inactive with respect to the gas to be detected. For example, the surface of the coil equivalent to the detection element 31 is formed in a substantially spherical shape with a carrier such as alumina.
And the detection element 31 which became high temperature by the heat_generation | fever of the combustion reaction produced when the hydrogen gas which is a detection gas contacts the catalyst of the detection element 31, and the combustion reaction by a detection gas does not generate | occur | produce but detection element 31 By utilizing the fact that a difference in electrical resistance value occurs between the temperature compensation element 32 and the low temperature compensation element 32, it is possible to detect the hydrogen concentration by offsetting the change in the electrical resistance value due to the ambient temperature.

検出素子３１と温度補償素子３２は回路基板３０に接続され、例えばガス検出室２６内で鉛直方向に同一高さで所定間隔を隔てて一対設けられている。
そして、例えば図２に示すように、ガス検出室２６内には検出素子３１と温度補償素子３２との間に、両素子３１，３２を遮るようにして被検出ガスの流入方向に沿って立てられた状態で板状の熱遮断部材４０が配置されている。この熱遮断部材４０により、検出素子３１と温度補償素子３２との間で互いの発熱に起因する放射による熱伝達が生じることを防止すると共に、ガス検出室２６内に流入する被検出ガスが検出素子３１と温度補償素子３２とに振り分けられるようにして均等に分配される。 The detection element 31 and the temperature compensation element 32 are connected to the circuit board 30 and, for example, a pair is provided in the gas detection chamber 26 at the same height in the vertical direction with a predetermined interval.
For example, as shown in FIG. 2, the gas detection chamber 26 stands between the detection element 31 and the temperature compensation element 32 along the inflow direction of the detection gas so as to block both elements 31 and 32. In this state, a plate-shaped heat shield member 40 is arranged. The heat shut-off member 40 prevents heat transfer due to radiation caused by mutual heat generation between the detection element 31 and the temperature compensation element 32, and detects the gas to be detected flowing into the gas detection chamber 26. The elements 31 and the temperature compensation elements 32 are distributed equally so as to be distributed.

例えば図４に示すように、ガスセンサ１５が取り付けられた酸素極側の出口側配管１４において、検査対象ガスの流通方向でガスセンサ１５の取付部位に隣接した上流側の位置で被検出ガスの温度、つまりガスセンサ１５の上流側のガス温度を検出する温度センサ４１が取り付けられている。
温度センサ４１は出口側配管１４に形成された貫通孔１４ｃに基部４２が挿通固定され、先端の検出部４３が出口側配管１４内に挿入されるものである。なお、温度センサ４１の基部４２の外周壁にはシール材４４が取り付けられ、温度センサ４１と貫通孔１４ｃとの間のシール性を確保している。 For example, as shown in FIG. 4, in the outlet side pipe 14 on the oxygen electrode side to which the gas sensor 15 is attached, the temperature of the gas to be detected at the upstream position adjacent to the attachment site of the gas sensor 15 in the flow direction of the gas to be inspected. That is, the temperature sensor 41 for detecting the gas temperature upstream of the gas sensor 15 is attached.
In the temperature sensor 41, a base 42 is inserted and fixed in a through hole 14 c formed in the outlet side pipe 14, and a detection part 43 at the tip is inserted into the outlet side pipe 14. A sealing material 44 is attached to the outer peripheral wall of the base portion 42 of the temperature sensor 41 to ensure a sealing property between the temperature sensor 41 and the through hole 14c.

制御器１０は、出口側配管１４に取り付けられた温度センサ４１と、ガスセンサ１５内部に設けられた状態センサ３７とに接続されると共に、ガスセンサ１５のヒータ３６に接続されている。
そして、制御器１０は、例えば燃料電池２の運転状態等に応じて、ガスセンサ１５およびヒータ３６の作動状態、例えば作動開始および作動停止の各タイミングや、例えば蓄電装置４から検出素子３１および温度補償素子３２とヒータ３６とに対する通電状態等を制御する。 The controller 10 is connected to a temperature sensor 41 attached to the outlet side pipe 14 and a state sensor 37 provided inside the gas sensor 15, and is connected to a heater 36 of the gas sensor 15.
Then, the controller 10, for example, according to the operating state of the fuel cell 2, the operating state of the gas sensor 15 and the heater 36, for example, each timing of starting and stopping the operation, for example, the detection element 31 and the temperature compensation from the power storage device 4. The energization state and the like for the element 32 and the heater 36 are controlled.

例えば制御器１０は、状態センサ３７および温度センサ４１の検出温度に基づいてヒータ３６への通電を制御し、例えば燃料電池２の運転時等においては、ガスセンサ１５への電力供給の開始時刻から、状態センサ３７により検出されるガス検出室２６内の温度（例えば、センサ周辺部温度Ｔｓ）が予め設定された目標温度に到達する時刻に亘る期間において、状態センサ３７により検出されるガス検出室２６内の温度に基づきヒータ３６の動作を制御する第１制御モードと、状態センサ３７により検出されるガス検出室２６内の温度が目標温度に到達した以後、状態センサ３７により検出されるガス検出室２６内の温度、および、温度センサ４１により検出されるガスセンサ１５よりも上流側での被検出ガスの温度（例えば、上流ガス温度Ｔｇ）に基づき、ガス検出室２６内の温度がガスセンサ１５よりも上流側での被検出ガスの温度よりも所定温度（例えば、０℃以上かつ５℃以下の所定温度）以上高くなるようにして、ヒータ３６の動作を制御する第２制御モードとを、順次実行する。   For example, the controller 10 controls energization to the heater 36 based on the temperature detected by the state sensor 37 and the temperature sensor 41. For example, when the fuel cell 2 is in operation, from the start time of power supply to the gas sensor 15, The gas detection chamber 26 detected by the state sensor 37 during a period of time until the temperature in the gas detection chamber 26 detected by the state sensor 37 (for example, the sensor peripheral temperature Ts) reaches a preset target temperature. A first control mode for controlling the operation of the heater 36 based on the internal temperature, and a gas detection chamber detected by the state sensor 37 after the temperature in the gas detection chamber 26 detected by the state sensor 37 reaches the target temperature. 26, and the temperature of the gas to be detected upstream of the gas sensor 15 detected by the temperature sensor 41 (for example, the upstream gas temperature). g) so that the temperature in the gas detection chamber 26 is higher than the temperature of the gas to be detected upstream of the gas sensor 15 by a predetermined temperature (for example, a predetermined temperature of 0 ° C. or more and 5 ° C. or less). The second control mode for controlling the operation of the heater 36 is sequentially executed.

このとき、制御器１０は、例えばヒータ３６へ通電される電流値に対するフィードバック制御や、例えばスイッチング素子のオン／オフ動作等に基づくチョッパ制御（つまり、通電のオン／オフの切替制御）等によってヒータ３６の通電量を制御する。   At this time, the controller 10 controls the heater by, for example, feedback control with respect to a current value supplied to the heater 36, chopper control based on, for example, on / off operation of the switching element (that is, on / off switching control). 36 is controlled.

この実施の形態によるヒータ内蔵型ガスセンサの制御装置１は上記構成を備えており、次に、このヒータ内蔵型ガスセンサの制御装置１の動作、特に、ガスセンサ１５への電力供給の開始時の動作について説明する。   The heater built-in gas sensor control device 1 according to this embodiment has the above-described configuration. Next, the operation of the heater built-in gas sensor control device 1, particularly the operation at the start of power supply to the gas sensor 15. explain.

先ず、例えば図５に示すステップＳ０１においては、ヒータ３６に初期設定ヒータ電流を通電する。
この初期設定ヒータ電流は、例えばイグニッションＯＮ後の燃料電池２の運転開始時等の初期起動時においては所定の初期電流指令とされ、例えば後述するステップＳ０４、ステップＳ０５等においてヒータ３６の通電電流（ヒータ電流）が変化した場合には、この変化に応じて適宜に更新された電流指令とされている。
そして、例えばイグニッションＯＮ後に設定される初期電流指令としては、例えば燃料電池２から排出されるオフガスの温度の推定上限値（例えば、固体高分子膜型燃料電池においては８０℃等）よりもガス検出室２６内の温度が高くなるような値、例えば（センサ周辺部温度Ｔｓ＞上流ガス温度Ｔｇ）となるような値であって、かつ、ガス検出室２６内にて既に発生している結露を解消することが可能な値である。具体的には、例えばセンサ周辺部温度Ｔｓが略１００℃となる値、または、ヒータ３６周辺の温度が略１００℃となる値、あるいは、ヒータ３６の最大許容通電量等である。 First, for example, in step S01 shown in FIG.
This initial set heater current is a predetermined initial current command at the time of initial startup such as when the fuel cell 2 is started after the ignition is turned on. For example, in step S04 and step S05 described later, When the heater current is changed, the current command is updated appropriately according to the change.
For example, as an initial current command set after the ignition is turned on, gas detection is performed, for example, from an estimated upper limit value of the temperature of off-gas discharged from the fuel cell 2 (for example, 80 ° C. in a solid polymer membrane fuel cell). Condensation that is a value that increases the temperature in the chamber 26, for example, a value that satisfies (sensor peripheral temperature Ts> upstream gas temperature Tg) and that has already occurred in the gas detection chamber 26. It is a value that can be resolved. Specifically, for example, a value at which the sensor peripheral temperature Ts becomes approximately 100 ° C., a value at which the temperature around the heater 36 becomes approximately 100 ° C., a maximum allowable energization amount of the heater 36, or the like.

そして、ステップＳ０２においては、イグニッションＯＮ後の初期起動か否かを判定する。
この判定結果が「ＮＯ」の場合には、後述するステップＳ０５に進む。
一方、この判定結果が「ＹＥＳ」の場合には、ステップＳ０３に進む。 In step S02, it is determined whether or not the engine is initially started after the ignition is turned on.
If this determination is “NO”, the flow proceeds to step S 05 described later.
On the other hand, if the determination is “YES”, the flow proceeds to step S03.

ステップＳ０３においては、状態センサ３７により検出されるガス検出室２６内の温度、例えばセンサ周辺部温度Ｔｓが所定の目標温度以上か否かを判定する。
この判定結果が「ＹＥＳ」の場合には、後述するステップＳ０５に進む。
一方、この判定結果が「ＮＯ」の場合には、ステップＳ０４に進む。
なお、この目標温度は、ガス検出室２６内にて既に発生している結露を解消するために要する温度であって、例えば１００℃等である。
そして、ステップＳ０４においては、この時点でのヒータ電流を維持し、上述したステップＳ０３に戻る。 In step S03, it is determined whether or not the temperature in the gas detection chamber 26 detected by the state sensor 37, for example, the sensor peripheral temperature Ts is equal to or higher than a predetermined target temperature.
If this determination is “YES”, the flow proceeds to step S 05 described later.
On the other hand, if this determination is “NO”, the flow proceeds to step S 04.
The target temperature is a temperature required to eliminate condensation that has already occurred in the gas detection chamber 26, and is, for example, 100 ° C.
In step S04, the heater current at this point is maintained, and the process returns to step S03 described above.

そして、ステップＳ０５においては、状態センサ３７により検出されるガス検出室２６内の温度、例えばセンサ周辺部温度Ｔｓから、温度センサ４１により検出されるガスセンサ１５よりも上流側での被検出ガスの温度、例えば上流ガス温度Ｔｇを減算して得た温度差ΔＴ（＝Ｔｓ−Ｔｇ）が所定の下限値ΔＴＬ（例えば、０℃以上かつ５℃以下の適宜の値等）より高いか否かを判定する。
この判定結果が「ＮＯ」である場合は、ステップＳ０６に進み、このステップＳ０６においては、ヒータ３６への通電電流を増大させ、一連の処理を終了する。これにより、ガス検出室２６内のセンサ周辺部温度Ｔｓを上昇させることで温度差ΔＴを増大させて所望の温度差を確保し、ガスセンサ１５における結露発生の防止をより確実なものとしている。
一方、この判定結果が「ＹＥＳ」である場合は、ステップＳ０７に進む。 In step S05, the temperature of the gas to be detected on the upstream side of the gas sensor 15 detected by the temperature sensor 41 from the temperature in the gas detection chamber 26 detected by the state sensor 37, for example, the sensor peripheral temperature Ts. For example, it is determined whether or not the temperature difference ΔT (= Ts−Tg) obtained by subtracting the upstream gas temperature Tg is higher than a predetermined lower limit value ΔTL (for example, an appropriate value of 0 ° C. or more and 5 ° C. or less). To do.
If this determination is “NO”, the flow proceeds to step S 06, and in this step S 06, the energization current to the heater 36 is increased, and the series of processing ends. As a result, the temperature difference ΔT is increased by increasing the sensor peripheral temperature Ts in the gas detection chamber 26 to secure a desired temperature difference, thereby preventing the occurrence of condensation in the gas sensor 15 more reliably.
On the other hand, if the determination is “YES”, the flow proceeds to step S07.

そして、ステップＳ０７においては、センサ周辺部温度Ｔｓから上流ガス温度Ｔｇを減算して得た温度差ΔＴ（＝Ｔｓ−Ｔｇ）が所定の上限値ΔＴＨ（例えば、１０℃等）よりも小さいか否かを判定する。
この判定結果が「ＮＯ」である場合は、ステップＳ０８に進み、このステップＳ０８においてはヒータ３６への通電電流を減少させ、一連の処理を終了する。これにより、ガス検出室２６内のセンサ周辺部温度Ｔｓを低下させることで温度差ΔＴを減少させて所望の温度差を確保し、過剰な電力の消費を防止している。
一方、この判定結果が「ＹＥＳ」である場合は、ステップＳ０９に進む。 In step S07, whether or not the temperature difference ΔT (= Ts−Tg) obtained by subtracting the upstream gas temperature Tg from the sensor peripheral temperature Ts is smaller than a predetermined upper limit value ΔTH (for example, 10 ° C.). Determine whether.
If this determination is “NO”, the flow proceeds to step S08, in which the energization current to the heater 36 is decreased, and the series of processing is terminated. Thereby, by reducing the sensor peripheral temperature Ts in the gas detection chamber 26, the temperature difference ΔT is reduced to secure a desired temperature difference, and excessive power consumption is prevented.
On the other hand, if the determination is “YES”, the flow proceeds to step S09.

つまり、上述したステップＳ０５〜ステップＳ０８により、ガスセンサ１５のガス検出室２６内のセンサ周辺部温度Ｔｓと上流ガス温度Ｔｇとの温度差ΔＴが、上限値ΔＴＨと下限値ΔＴＬとの間の所定範囲内に維持される。これにより、例えば図６に示すように、センサ周辺部温度Ｔｓを上流ガス温度Ｔｇよりも高くすると共に、両温度Ｔｓ，Ｔｇ間に所定範囲内（上限値ΔＴＨ＞ΔＴ＞下限値ΔＴＬ）の温度差ΔＴが生ずるようになっている。
そして、ステップＳ０９においては、この時点でのヒータ電流を維持し、一連の処理を終了する。 That is, the temperature difference ΔT between the sensor peripheral temperature Ts in the gas detection chamber 26 of the gas sensor 15 and the upstream gas temperature Tg is a predetermined range between the upper limit value ΔTH and the lower limit value ΔTL by the above-described steps S05 to S08. Maintained within. Thus, for example, as shown in FIG. 6, the sensor peripheral temperature Ts is set higher than the upstream gas temperature Tg, and the temperature is within a predetermined range (upper limit value ΔTH>ΔT> lower limit value ΔTL) between the two temperatures Ts, Tg. A difference ΔT is generated.
In step S09, the heater current at this time is maintained, and the series of processes is terminated.

例えば図７に示すように、燃料電池システム１ａでの発電量（システム発電電流）が増大し、出口側配管１４を流れる検査対象ガスの温度が上昇した場合、例えばヒータ３６の温度を略一定に維持するヒータ温度一定制御を実行する比較例では、ヒータ３６での消費電流が徐々に低下する。一方、本実施形態によるヒータ内蔵型ガスセンサの制御装置１では、検査対象ガスの温度が上昇することに伴い、ヒータ３６での消費電流を増加させ、ガス検出室２６内の温度を適切に上昇させることができる。
しかも、比較例においては、例えば燃料電池システム１ａの低負荷時等のように、ヒータ３６による加熱が不要である場合であっても、過剰な電力が消費されていることに対して、本実施形態によるヒータ内蔵型ガスセンサの制御装置１では、ヒータ３６の作動効率を向上させることができる。 For example, as shown in FIG. 7, when the power generation amount (system power generation current) in the fuel cell system 1a increases and the temperature of the gas to be inspected flowing through the outlet side pipe 14 rises, for example, the temperature of the heater 36 is made substantially constant. In the comparative example in which the constant heater temperature control is performed, the current consumption in the heater 36 gradually decreases. On the other hand, in the control device 1 of the heater built-in gas sensor according to the present embodiment, the current consumption in the heater 36 is increased and the temperature in the gas detection chamber 26 is appropriately increased as the temperature of the inspection target gas increases. be able to.
Moreover, in the comparative example, for example, when the heating by the heater 36 is unnecessary, such as when the fuel cell system 1a is under a low load, the present embodiment is performed in contrast to the excessive power consumption. In the control device 1 of the heater built-in gas sensor according to the embodiment, the operation efficiency of the heater 36 can be improved.

上述したように、本実施の形態によるヒータ内蔵型ガスセンサの制御装置１によれば、ヒータ３６での過剰なエネルギー消費を防止すると共に、例えばガス検出室２６内を乾燥させるための専用のガスを供給する装置を備えることで装置構成が複雑化かつ大型化してしまうことを防止しつつ、結露に起因するガスセンサ１５の破損、劣化、検出精度の低下を防止することができる。
つまり、ガスセンサ１５への電力供給の開始から、ガス検出室２６内の温度（例えば、センサ周辺部温度Ｔｓ）が予め設定された目標温度に到達するまでは、状態センサ３７の検出値に応じてヒータ３６の動作を制御することから、ガスセンサ１５の起動時にガス検出室２６内を適切に乾燥させることができる。
そして、ガス検出室２６内の温度（例えば、センサ周辺部温度Ｔｓ）が目標温度に到達した以後には、ガス検出室２６内の温度がガスセンサ１５よりも上流側での被検出ガスの温度（例えば、上流ガス温度Ｔｇ）よりも所定温度以上高くなるようにして、ヒータ３６の動作を制御することから、ガス検出室２６内に流入する被検出ガスによって新たに結露が発生してしまうことを防止することができる。 As described above, according to the heater built-in gas sensor control apparatus 1 according to the present embodiment, excessive energy consumption in the heater 36 is prevented and, for example, a dedicated gas for drying the gas detection chamber 26 is used. By providing the supply device, it is possible to prevent the gas sensor 15 from being damaged, deteriorated, and lowered in detection accuracy due to condensation while preventing the device configuration from becoming complicated and large.
That is, from the start of power supply to the gas sensor 15 until the temperature in the gas detection chamber 26 (for example, the sensor peripheral temperature Ts) reaches a preset target temperature, it depends on the detection value of the state sensor 37. Since the operation of the heater 36 is controlled, the gas detection chamber 26 can be appropriately dried when the gas sensor 15 is started.
After the temperature in the gas detection chamber 26 (for example, the sensor peripheral temperature Ts) reaches the target temperature, the temperature in the gas detection chamber 26 is the temperature of the gas to be detected upstream of the gas sensor 15 ( For example, since the operation of the heater 36 is controlled to be higher than the upstream gas temperature Tg) by a predetermined temperature or more, dew condensation is newly generated due to the detected gas flowing into the gas detection chamber 26. Can be prevented.

さらに、燃料電池２から排出され出口側配管１４内を流通する酸素極側のオフガスのうちガスセンサ１５のガス検出室２６内に至ったオフガスは、上流側のオフガスよりも所定範囲の温度差を有するようにヒータ３６により加熱されるため、上流側のオフガスに比較して相対湿度が低下した状態となる。
この結果、ガス検出室２６内は露点に対して余裕の有る温度差を有する状態となり、オフガス中の水分がガス検出室２６内で凝結するのを防止することができるため、ガス検出室２６内において凝結水が検出素子３１に接触して、検出素子３１が破損したり劣化するのを防止し、検出素子３１の耐久性を高めることができると共に検出精度を高めることができる。 Further, of the oxygen gas side off gas discharged from the fuel cell 2 and flowing in the outlet side pipe 14, the off gas reaching the gas detection chamber 26 of the gas sensor 15 has a temperature difference in a predetermined range from the upstream side off gas. Thus, since the heater 36 heats, the relative humidity is reduced as compared with the upstream off-gas.
As a result, the inside of the gas detection chamber 26 has a temperature difference with a margin with respect to the dew point, and it is possible to prevent moisture in the off-gas from condensing in the gas detection chamber 26. In this case, it is possible to prevent condensed water from coming into contact with the detection element 31 and damaging or deteriorating the detection element 31, thereby enhancing the durability of the detection element 31 and increasing the detection accuracy.

さらに、ヒータ３６により加熱することで、上流ガス温度Ｔｇよりも高くなったガス検出室２６内のオフガスは、制御器１０により、上流ガス温度Ｔｇとの温度差ΔＴが上限値ΔＴＨと下限値ΔＴＬとの間の所定範囲内に設定されているため、例えば、温度差ΔＴが小さ過ぎて（ΔＴ≦ΔＴＬ）、ガスセンサ１５において結露が生じたり、あるいは必要以上に温度差ΔＴが大きくなり（ΔＴ≧ΔＴＨ）、無駄な電力を消費することが防止され、最小限のエネルギーでガスセンサ１５における結露発生を防止することができる。   Further, the off-gas in the gas detection chamber 26 that has become higher than the upstream gas temperature Tg by being heated by the heater 36 has a temperature difference ΔT between the upstream gas temperature Tg and the upper limit value ΔTH and the lower limit value ΔTL. Therefore, for example, the temperature difference ΔT is too small (ΔT ≦ ΔTL), condensation occurs in the gas sensor 15, or the temperature difference ΔT becomes larger than necessary (ΔT ≧ ΔTH), wasteful power consumption is prevented, and condensation can be prevented from occurring in the gas sensor 15 with minimum energy.

しかも、ガスセンサ１５の起動時にヒータ３６を作動させ、結露の発生を防止あるいは既に発生している結露を解消した状態でガスセンサ１５を起動させることができ、特に、相対的に湿度が高い燃料電池２のオフガスによるガスセンサ１５の結露を防止しつつ、オフガスに対する検知漏れ等が発生することを防止することができる。   In addition, the heater 36 is operated when the gas sensor 15 is activated, and the gas sensor 15 can be activated in a state in which the occurrence of condensation is prevented or the condensation that has already occurred is eliminated. In particular, the fuel cell 2 having relatively high humidity. While the condensation of the gas sensor 15 due to the off gas can be prevented, it is possible to prevent the detection leak of the off gas from occurring.

なお、本実施形態においては、ガスセンサ１５への通電開始時刻から、状態センサ３７により検出されるガス検出室２６内の温度、例えばセンサ周辺部温度Ｔｓが、予め設定された目標温度に到達する時刻に亘る期間において、このセンサ周辺部温度Ｔｓに基づきヒータ３６の動作を制御するとしたが、これに限定されず、例えばガスセンサ１５への通電開始時刻から所定時間（つまり、ガス検出室２６内にて既に発生している結露を、目標温度または目標通電電流に応じてヒータ３６の動作を制御した状態で解消するために要する時間等）が経過するまでは、予め設定された目標温度または目標通電電流に応じてヒータ３６の動作を制御してもよい。
以下に、この変形例に係るヒータ内蔵型ガスセンサの制御装置１の動作について説明する。 In the present embodiment, the time at which the temperature in the gas detection chamber 26 detected by the state sensor 37, for example, the sensor peripheral temperature Ts, reaches the preset target temperature from the time when the gas sensor 15 is energized. In this period, the operation of the heater 36 is controlled based on the sensor peripheral temperature Ts. However, the present invention is not limited to this. For example, a predetermined time (that is, in the gas detection chamber 26) from the start of energization of the gas sensor 15 is used. The target temperature or target energization current set in advance until the dew condensation that has already occurred, such as the time required to resolve the operation of the heater 36 in accordance with the target temperature or target energization current, has elapsed. The operation of the heater 36 may be controlled according to the above.
Below, operation | movement of the control apparatus 1 of the gas sensor with a built-in heater which concerns on this modification is demonstrated.

先ず、例えば図８に示すステップＳ１１においては、ヒータ３６に初期設定ヒータ電流を通電する。
この初期設定ヒータ電流は、例えばイグニッションＯＮ後の燃料電池２の運転開始時等の初期起動時においては、所定の目標温度に応じた値、または、所定の目標通電電流とされ、例えば後述するステップＳ０４、ステップＳ０５等においてヒータ３６の通電電流（ヒータ電流）が変化した場合には、この変化に応じて適宜に更新された電流指令とされている。
そして、例えばイグニッションＯＮ後に設定される初期電流指令として、所定の目標温度に応じた値とは、例えばガス検出室２６内の温度を、ガス検出室２６内にて既に発生している結露を解消するための目標温度（例えば、略１００℃等）に到達させるための通電量であって、所定の目標通電電流とは、例えばガス検出室２６内にて既に発生している結露を解消するために要する通電量である。 First, for example, in step S11 shown in FIG.
This initial set heater current is set to a value corresponding to a predetermined target temperature or a predetermined target energization current at the time of initial startup, for example, at the start of operation of the fuel cell 2 after the ignition is turned on. When the energization current (heater current) of the heater 36 changes in S04, step S05, etc., the current command is updated appropriately according to this change.
For example, as an initial current command set after the ignition is turned on, a value corresponding to a predetermined target temperature is, for example, the temperature in the gas detection chamber 26, and the condensation that has already occurred in the gas detection chamber 26 is eliminated. The amount of energization for reaching a target temperature (for example, approximately 100 ° C.), for example, is a predetermined target energization current, for example, to eliminate condensation that has already occurred in the gas detection chamber 26. It is the energization amount required for.

そして、ステップＳ１２においては、タイマーの計時を開始する。
そして、ステップＳ１３においては、イグニッションＯＮ後の初期起動か否かを判定する。
この判定結果が「ＮＯ」の場合には、後述するステップＳ１７に進む。
一方、この判定結果が「ＹＥＳ」の場合には、ステップＳ１４に進む。 In step S12, the timer starts counting.
In step S13, it is determined whether or not the engine is initially started after the ignition is turned on.
If this determination is “NO”, the flow proceeds to step S 17 described later.
On the other hand, if the determination is “YES”, the flow proceeds to step S14.

ステップＳ１４においては、タイマーの計時（タイマー計時）が所定時間以上か否かを判定する。
この判定結果が「ＮＯ」の場合には、ステップＳ１５に進む。
一方、この判定結果が「ＹＥＳ」の場合には、ステップＳ１６に進む。
なお、この所定時間は、例えばガス検出室２６内にて既に発生している結露を、目標温度または目標通電電流に応じてヒータ３６の動作を制御した状態で解消するために要する時間等である。
そして、ステップＳ１５においては、この時点でのヒータ電流を維持し、上述したステップＳ１４に戻る。
そして、ステップＳ１６においては、タイマーの計時を停止し、タイマー計時をゼロに初期化する。 In step S14, it is determined whether the timer (timer timing) is equal to or longer than a predetermined time.
If this determination is “NO”, the flow proceeds to step S15.
On the other hand, if this determination is “YES”, the flow proceeds to step S16.
The predetermined time is, for example, the time required to eliminate condensation that has already occurred in the gas detection chamber 26 in a state where the operation of the heater 36 is controlled according to the target temperature or the target energization current. .
In step S15, the heater current at this point is maintained, and the process returns to step S14 described above.
In step S16, the timer timing is stopped and the timer timing is initialized to zero.

そして、ステップＳ１７においては、状態センサ３７により検出されるガス検出室２６内の温度、例えばセンサ周辺部温度Ｔｓから、温度センサ４１により検出されるガスセンサ１５よりも上流側での被検出ガスの温度、例えば上流ガス温度Ｔｇを減算して得た温度差ΔＴ（＝Ｔｓ−Ｔｇ）が所定の下限値ΔＴＬ（例えば、０℃以上かつ５℃以下の適宜の値等）より高いか否かを判定する。
この判定結果が「ＮＯ」である場合は、ステップＳ１８に進み、このステップＳ１８においては、ヒータ３６への通電電流を増大させ、一連の処理を終了する。これにより、ガス検出室２６内のセンサ周辺部温度Ｔｓを上昇させることで温度差ΔＴを増大させて所望の温度差を確保し、ガスセンサ１５における結露発生の防止をより確実なものとしている。
一方、この判定結果が「ＹＥＳ」である場合は、ステップＳ１９に進む。 In step S17, the temperature of the gas to be detected on the upstream side of the gas sensor 15 detected by the temperature sensor 41 from the temperature in the gas detection chamber 26 detected by the state sensor 37, for example, the sensor peripheral temperature Ts. For example, it is determined whether or not the temperature difference ΔT (= Ts−Tg) obtained by subtracting the upstream gas temperature Tg is higher than a predetermined lower limit value ΔTL (for example, an appropriate value of 0 ° C. or more and 5 ° C. or less). To do.
If this determination is “NO”, the flow proceeds to step S 18, in which the energization current to the heater 36 is increased, and the series of processes is terminated. As a result, the temperature difference ΔT is increased by increasing the sensor peripheral temperature Ts in the gas detection chamber 26 to secure a desired temperature difference, thereby preventing the occurrence of condensation in the gas sensor 15 more reliably.
On the other hand, if this determination is “YES”, the flow proceeds to step S19.

そして、ステップＳ１９においては、センサ周辺部温度Ｔｓから上流ガス温度Ｔｇを減算して得た温度差ΔＴ（＝Ｔｓ−Ｔｇ）が所定の上限値ΔＴＨ（例えば、１０℃等）よりも小さいか否かを判定する。
この判定結果が「ＮＯ」である場合は、ステップＳ２０に進み、このステップＳ２０においてはヒータ３６への通電電流を減少させ、一連の処理を終了する。これにより、ガス検出室２６内のセンサ周辺部温度Ｔｓを低下させることで温度差ΔＴを減少させて所望の温度差を確保し、過剰な電力の消費を防止している。
一方、この判定結果が「ＹＥＳ」である場合は、ステップＳ２１に進む。
ステップＳ２１においては、この時点でのヒータ電流を維持し、一連の処理を終了する。 In step S19, whether the temperature difference ΔT (= Ts−Tg) obtained by subtracting the upstream gas temperature Tg from the sensor peripheral temperature Ts is smaller than a predetermined upper limit value ΔTH (for example, 10 ° C.). Determine whether.
If this determination is “NO”, the flow proceeds to step S 20, in which the energization current to the heater 36 is decreased, and the series of processes is terminated. Thereby, by reducing the sensor peripheral temperature Ts in the gas detection chamber 26, the temperature difference ΔT is reduced to secure a desired temperature difference, and excessive power consumption is prevented.
On the other hand, if this determination is “YES”, the flow proceeds to step S21.
In step S21, the heater current at this point is maintained, and the series of processes is terminated.

なお、上述した実施の形態においては、平板状のヒータ３６をＰＴＣサーミスタとしたが、これに限定されず、例えば焼結体ヒータや、例えば薄い板状のステンレスからなるヒータや、例えばニクロム線等の電気抵抗が大きい線状材からなるヒータ等の他のヒータであってもよいし、例えばベース部３５の表面上での導電性の抵抗体の印刷および焼成により形成され、電気回路の一部の導体パターンをなすヒータであってもよい。   In the above-described embodiment, the flat heater 36 is a PTC thermistor. However, the present invention is not limited to this. For example, a sintered body heater, a heater made of thin plate stainless steel, a nichrome wire, etc. Other heaters such as a heater made of a linear material having a large electric resistance may be used. For example, a part of an electric circuit formed by printing and firing a conductive resistor on the surface of the base portion 35 may be used. The heater which makes the conductor pattern of may be sufficient.

なお、上述した実施の形態においては、ガスセンサ１５を接触燃焼式のセンサとしたが、これに限定されず、例えば被検出ガスが検出素子表面の酸素と接触離脱した際に生じる素子抵抗値に応じてガス濃度を検出する半導体式等の他の方式によるガスセンサであってもよいし、接触燃焼式および半導体式の両センサからなるガスセンサであってもよい。   In the above-described embodiment, the gas sensor 15 is a contact combustion type sensor. However, the gas sensor 15 is not limited to this. For example, according to the element resistance value generated when the gas to be detected comes out of contact with oxygen on the surface of the detection element. It may be a gas sensor based on another method such as a semiconductor type for detecting the gas concentration, or a gas sensor composed of both a contact combustion type and a semiconductor type sensor.

なお、上述した実施の形態において、制御器１０は、状態センサ３７により検出されるガス検出室２６内の温度に加えて、例えば状態センサ３７により検出されるガス検出室２６内の相対湿度に基づき、ヒータ３６への通電制御を実行してもよい。
また、制御器１０で実行される制御機能を、回路基板３０に含めるようにしてもよい。即ち、制御器１０で実行される第１および第２制御モードの通電制御を、回路基板３０に実装されるマイクロコンピュータやＩＣ（図示略）等で実行するようにしてもよい。
また、状態センサ３７により検出されるガス検出室２６内の温度および相対湿度に基づき、ガスセンサ１５の検知感度の変動を補正してもよい。 In the above-described embodiment, the controller 10 is based on, for example, the relative humidity in the gas detection chamber 26 detected by the state sensor 37 in addition to the temperature in the gas detection chamber 26 detected by the state sensor 37. The energization control to the heater 36 may be executed.
The control function executed by the controller 10 may be included in the circuit board 30. That is, the energization control in the first and second control modes executed by the controller 10 may be executed by a microcomputer or IC (not shown) mounted on the circuit board 30.
Further, the variation in detection sensitivity of the gas sensor 15 may be corrected based on the temperature and relative humidity in the gas detection chamber 26 detected by the state sensor 37.

なお、上述した実施の形態において、ガス導入部２８には、ガスセンサ１５の厚さ方向に沿って基端部から先端部に向かい順次、防爆構造体３８と、撥水フィルタ３９とが配置されているとしたが、これに限定されず、例えば基端部から先端部に向かい順次、撥水フィルタ３９と、防爆構造体３８とが配置されてもよい。   In the embodiment described above, the explosion-proof structure 38 and the water repellent filter 39 are arranged in the gas introduction portion 28 sequentially from the base end portion to the tip end portion along the thickness direction of the gas sensor 15. However, the present invention is not limited to this. For example, the water repellent filter 39 and the explosion-proof structure 38 may be sequentially arranged from the base end portion to the tip end portion.

本発明の一実施形態に係るヒータ内蔵型ガスセンサの制御装置を具備する燃料電池システムの構成図である。It is a block diagram of the fuel cell system which comprises the control apparatus of the heater built-in type gas sensor which concerns on one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態に係るガスセンサの平面図である。It is a top view of the gas sensor which concerns on one Embodiment of this invention. 図２に示すＡ−Ａ線に沿う概略断面図である。It is a schematic sectional drawing which follows the AA line shown in FIG. 本発明の一実施形態に係るヒータ内蔵型ガスセンサの制御装置の構成図である。It is a block diagram of the control apparatus of the gas sensor with a built-in heater which concerns on one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態に係るヒータ内蔵型ガスセンサの制御装置の動作、特に、ガスセンサへの電力供給の開始時の動作を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows operation | movement of the control apparatus of the gas sensor with a built-in heater which concerns on one Embodiment of this invention, especially operation | movement at the time of the start of the electric power supply to a gas sensor. 本発明の一実施形態に係るセンサ周辺部温度Ｔｓと上流ガス温度Ｔｇとの温度差ΔＴの変化の一例を示すグラフ図である。It is a graph which shows an example of the change of temperature difference (DELTA) T of the sensor peripheral part temperature Ts and upstream gas temperature Tg which concern on one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態に係る実施例と比較例とにおけるシステム発電電流とヒータでの消費電流との対応関係を示すグラフ図である。It is a graph which shows the correspondence of the system electric power generation current in the Example and comparative example which concern on one Embodiment of this invention, and the consumption current in a heater. 本発明の一実施形態の変形例に係るヒータ内蔵型ガスセンサの制御装置の動作、特に、ガスセンサへの電力供給の開始時の動作を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows operation | movement of the control apparatus of the gas sensor with a built-in heater which concerns on the modification of one Embodiment of this invention, especially the operation | movement at the time of the start of the electric power supply to a gas sensor.

符号の説明Explanation of symbols

１ ヒータ内蔵型ガスセンサの制御装置
１ａ 燃料電池システム
４ 蓄電装置（電源）
１０ 制御器（通電制御器）
１４ 出口側配管（配管）
１５ ガスセンサ
２６ ガス検出室
３６ ヒータ
３７ 状態センサ（第１温度センサ）
４１ 温度センサ（第２温度センサ） 1 Heater built-in gas sensor control device 1a Fuel cell system 4 Power storage device (power supply)
10 Controller (energization controller)
14 Outlet piping (piping)
15 Gas sensor 26 Gas detection chamber 36 Heater 37 Condition sensor (first temperature sensor)
41 Temperature sensor (second temperature sensor)

Claims (2)

被検出ガスが流通する配管に設けられ、前記被検出ガスが流通可能なガス検出室内を加熱するヒータを有するガスセンサと、
前記ガス検出室内に設けられた第１温度センサと、
前記被検出ガスの流通方向において前記ガスセンサよりも上流側に設けられた第２温度センサと、
前記ガスセンサおよび前記第１温度センサおよび前記第２温度センサと、電源とに接続され、前記電源から前記ガスセンサへの電力供給を制御する通電制御器とを備えるヒータ内蔵型ガスセンサの制御装置であって、
前記通電制御器は、
前記ガスセンサへの電力供給の開始時刻から、前記第１温度センサにより検出される前記ガス検出室内の温度が予め設定された目標温度に到達する時刻に亘る期間において、前記第１温度センサにより検出される前記ガス検出室内の温度に基づき前記ヒータの動作を制御する第１制御モードと、
前記第１温度センサにより検出される前記ガス検出室内の温度が前記目標温度に到達した以後、前記第１温度センサにより検出される前記ガス検出室内の温度、および、前記第２温度センサにより検出される前記ガスセンサよりも上流側での前記被検出ガスの温度に基づき、前記ガス検出室内の温度が前記ガスセンサよりも上流側での前記被検出ガスの温度よりも所定温度以上高くなるようにして、前記ヒータの動作を制御する第２制御モードとを、順次実行することを特徴とするヒータ内蔵型ガスセンサの制御装置。 A gas sensor provided in a pipe through which the gas to be detected flows, and having a heater for heating the gas detection chamber through which the gas to be detected can flow;
A first temperature sensor provided in the gas detection chamber;
A second temperature sensor provided upstream of the gas sensor in the flow direction of the gas to be detected;
A heater-integrated gas sensor control device comprising: the gas sensor; the first temperature sensor; the second temperature sensor; and a power supply controller connected to a power source and controlling power supply from the power source to the gas sensor. ,
The energization controller is
Detected by the first temperature sensor in a period from the start time of power supply to the gas sensor to the time when the temperature in the gas detection chamber detected by the first temperature sensor reaches a preset target temperature. A first control mode for controlling the operation of the heater based on the temperature in the gas detection chamber;
After the temperature in the gas detection chamber detected by the first temperature sensor reaches the target temperature, the temperature in the gas detection chamber detected by the first temperature sensor and the temperature detected by the second temperature sensor are detected. Based on the temperature of the gas to be detected upstream of the gas sensor, the temperature in the gas detection chamber is set to be higher than the temperature of the gas to be detected upstream of the gas sensor by a predetermined temperature or more. A control device for a gas sensor with a built-in heater, wherein a second control mode for controlling the operation of the heater is sequentially executed. 被検出ガスが流通する配管に設けられ、前記被検出ガスが流通可能なガス検出室内を加熱するヒータを有するガスセンサと、
前記ガス検出室内に設けられた第１温度センサと、
前記被検出ガスの流通方向において前記ガスセンサよりも上流側に設けられた第２温度センサと、
前記ガスセンサおよび前記第１温度センサおよび前記第２温度センサと、電源とに接続され、前記電源から前記ガスセンサへの電力供給を制御する通電制御器とを備えるヒータ内蔵型ガスセンサの制御装置であって、
前記通電制御器は、
前記ガスセンサへの電力供給の開始時刻から所定時間が経過するまでの期間に亘って、前記ヒータに対して予め設定された目標温度または目標通電電流に基づき前記ヒータの動作を制御する第１制御モードと、
前記ガスセンサへの電力供給の開始時刻から前記所定時間が経過した以後、前記第１温度センサにより検出される前記ガス検出室内の温度、および、前記第２温度センサにより検出される前記ガスセンサよりも上流側での前記被検出ガスの温度に基づき、前記ガス検出室内の温度が前記ガスセンサよりも上流側での前記被検出ガスの温度よりも所定温度以上高くなるようにして、前記ヒータの動作を制御する第２制御モードとを、順次実行することを特徴とするヒータ内蔵型ガスセンサの制御装置。 A gas sensor provided in a pipe through which the gas to be detected flows, and having a heater for heating the gas detection chamber through which the gas to be detected can flow;
A first temperature sensor provided in the gas detection chamber;
A second temperature sensor provided upstream of the gas sensor in the flow direction of the gas to be detected;
A heater-integrated gas sensor control device comprising: the gas sensor; the first temperature sensor; the second temperature sensor; and a power supply controller connected to a power source and controlling power supply from the power source to the gas sensor. ,
The energization controller is
A first control mode for controlling the operation of the heater based on a target temperature or a target energization current set in advance for the heater over a period of time from the start of power supply to the gas sensor until a predetermined time elapses; When,
After the predetermined time has elapsed from the start of power supply to the gas sensor, the temperature in the gas detection chamber detected by the first temperature sensor and the upstream of the gas sensor detected by the second temperature sensor. Based on the temperature of the gas to be detected on the side, the operation of the heater is controlled so that the temperature in the gas detection chamber is higher than the temperature of the gas to be detected upstream of the gas sensor by a predetermined temperature or more. And a second control mode for sequentially executing the second control mode.
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