WO2003096001A1 - Procedes de demarrage et d'arret de fonctionnement de capteur de gaz enferme dans un appareil de chauffage et methode de fonctionnement - Google Patents

Description

明細 ^j ヒータ内蔵型ガスセンサの作動開始方法およぴ作動停止方法および作動方法 技術分野

本発明は、 ヒータ内蔵型ガスセンサの作動開始方法および作動停止方法および 作動方法に関し、 特に、 検出部の検出素子、 温度補償素子が結露するのを防止す るヒータ内蔵型ガスセンサの作動開始方法および作動停止方法および作動方法に 係るものである。

本出願は、 日本国特許出願 2 0 0 2— 1 3 9 0 9 4号を基礎と.しており、 その 内容を本明細書に組み込む。

背景技術

従来、 例えば固体高分子膜型燃料電池は、 固体高分子電解質膜を燃料極と酸素 極とで両側から挟み込んで形成されたセルに対し、 複数のセルを積層して構成さ れたスタック （以下において燃料電池と呼ぶ） を備えており、 燃料極に燃料とし て水素が供給され、 酸素極に酸化剤として空気が供給されて、 燃料極で触媒反応 により発生した水素イオンが、 固体高分子電解質膜を通過して酸素極まで移動し て、 酸素極で酸素と電気化学反応を起こして発電するようになっている。

このような固体高分子膜型燃料電池等の燃料電池において、 従来、 例えば燃料 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たこと を検知したときは、 燃料の供給を遮断する保護装置が知られている （例えば、 特 開平 6— 2 2 3 8 5 0号公報参照） 。

また、 水素検出器としては、 例えば白金等の触媒からなるガス検出素子と温度 捕償素子とを一対備え、 水素が白金等の触媒に接触した際の燃焼により発生する 熱によってガス検出素子が相対的に高温の状態になったときに、 例えば雰囲気温 度下等の相対的に低温の状態の温度補償素子との間に生じる電気抵抗の差異に応 じて、 水素ガスの濃度を検出するガス接触燃焼式の水素検出器が知られている。 ところで、 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っために、 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、 燃料電池の排出ガス、 特に酸素極側の排出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燃料電池の保護装置においては、 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水 素検出器等に結露が発生する場合があり、 この場合には、 水素検出器の劣化や破 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つ て排出されるため、 オフガス中の水分が結露しゃす！/、という問題がある。

また、 前述のガス接触燃焼式の水素検出器を、 特に燃料電池の酸素極側の排出 系に備える場合などは、 ガス検出素子に加湿水、 反応生成水等が付着した状態で 通電すると、 素子表面に局所的な温度分布の不均一が発生し、 素子破壊や感度低 下をもたらす虞がある。

. 発明の開示

本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、 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作動開始方法および 作動停止方法およぴ作動方法を提供することを目的とする。

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実施態様におけ るヒータ内蔵型ガスセンサの作動開始方法は、 被検出ガスを流通させる流通管 （ 例えば、 後述する実施の形態における出口側配管 1 4 ) と、 前記流通管に設けら れ、 前記被検出ガスが導入されるガス検出室 （例えば、 後述する実施の形態にお けるガス検出室 2 4 ) および該ガス検出室内を加熱するヒータ （例えば、 後述す る実施の形態におけるヒータ 2 7 ) を具備し、 前記被検出ガスを検出するヒータ 内蔵型ガスセンサ (例えば、 後述する実施の形態におけるガスセンサ 1 5 ) の作 動開始方法であって、 前記ヒータ内蔵型ガスセンサの作動開始に先立って、 前記 ヒータの作動を開始することを特徴としている。

上記のヒータ内蔵型ガスセンサの作動開始方法によれば、 ヒータ内蔵型ガスセ ンサの作動開始に先立って、 ヒータの作動を開始することによって、 結露の発生 を防止した状態でヒータ内蔵型ガスセンサを起動させることができる。

さらに、 本発明の第 2実施態様におけるヒータ内蔵型ガスセンサの作動開始方 法は、 前記ガス検出室内の温度を検出し （例えば、 後述する実施の形態における ステップ S 1 4、 ステップ S 1 6 ) 、 前記ヒータの作動を開始した後に、 前記ガ ス検出室内の温度が、 所定閾温度を超えたときに前記ヒータ内蔵型ガスセンサの 作動を開始することを特徴としている。

上記のヒータ内蔵型ガスセンサの作動開始方法によれば、 ガス検出室内の温度 を所定閾温度よりも高い状態に設定することにより、 結露の発生を確実に防止し た状態でヒータ内蔵型ガスセンサを起動させることができる。

さらに、 本発明の第 3実施態様におけるヒータ内蔵型ガスセンサの作動開始方 法では、 前記被検出ガスは、 燃料電池の酸素極から排出されるオフガス中に含ま れる水素ガスであり、 前記ヒータ内蔵型ガスセンサの作動開始後に前記流通管に 前記オフガスを流通させることを特徴としている。

上記のヒータ内蔵型ガスセンサの作動開始方法によれば、 ヒータ内蔵型ガスセ ンサの作動以後に流通管への燃料電池の力ソードオフガスの流通を開始すること で、 カソードオフガス中の水素ガスに対する検知漏れ等が発生することを確実に 防止することができる。

また、 本発明の第 4実施態様におけるヒータ内蔵型ガスセンサの作動開始方法 は、 燃料電池の酸素極から排出されるオフガスを流通させるオフガス配管 （例え ば、 後述する実施の形態における出口側配管 1 4 ) に設けられ、 前記オフガスに 含まれる水素ガスが被検出ガスとして導入されるガス検出室および該ガス検出室 内を加熱するヒータを具備し、 前記被検出ガスを検出するヒータ内蔵型ガスセン サの作動開始方法であって、 前記オフガスの流通開始に先立って、 前記ヒータ内 蔵型ガスセンサぉよび前記ヒータの作動を開始することを特徴としている。

上記のヒータ内蔵型ガスセンサの作動開始方法によれば、 ヒータ内蔵型ガスセ ンサの作動開始後にオフガスを流通させることで、 特に、 湿度が高い燃料電池の オフガスによるヒータ内蔵型ガスセンサの結露を防止しつつ、 オフガス配管内を 流通する水素ガスに対し、 検知漏れ等が発生することを抑制することができる。 さらに、 本発明の第 5実施態様におけるヒータ内蔵型ガスセンサの作動開始方 法では、 前記ヒータ内蔵型ガスセンサは、 触媒を具備する検出素子および温度補 償素子を前記ガス検出室内に備え、 前記オフガスに含まれる水素ガスが前記触媒 に接触した際の燃焼により発生する熱によって生じる前記検出素子と前記温度補 償素子との電気抵抗値の差異に応じて、 前記水素ガスの濃度を検出するガス接触 燃焼式のガスセンサであって、 前記オフガスの流通開始に先立って、 前記検出素 子および前記温度補償素子および前記ヒータへの通電を開始することを特徴とし ている。

上記のヒータ内蔵型ガスセンサの作動開始方法によれば、 検出素子および温度 補償素子への通電開始後にオフガスを流通させることで、 特に、 湿度が高い燃料 電池のオフガスによるヒータ内蔵型ガスセンサの結露を防止しつつ、 オフガス配 管内を流通する水素ガスに対し、 検知漏れ等が発生することを抑制することがで きる。

さらに、 本発明の第 6実施態様におけるヒータ内蔵型ガスセンサの作動開始方 法は、 前記検出素子および前記温度補償素子に対する通電開始と同期して、 前記 ヒータへの通電を開始することを特徴としている。

上記のヒータ内蔵型ガスセンサの作動開始方法によれば、 検出素子および温度 補償素子に対する通電開始のタイミングと、 ヒータに対する通電開始のタイミン グとを同期させ、 例えば同時等に設定することで、 例えば低湿度零境下で、 過剰 に早期にヒータへの通電を開始することで電力消費量が増大してしまうことを防 止しつつ、 検出素子および温度補償素子での結露の発生を防止した状態でヒータ 内蔵型ガスセンサを起動させることができる。 また、 ヒータおよびヒータ内蔵型 ガスセンサの作動開始時の制御を容易化することができる。

さらに、 本発明の第 7実施態様におけるヒータ内蔵型ガスセンサの作動開始方 法は、 前記検出素子および前記温度補償素子に対する通電開始に先立って、 前記 ヒータへの通電を開始することを特徴としている。

上記のヒータ内蔵型ガスセンサの作動開始方法によれば、 検出素子および温度 補償素子での結露の発生を確実に防止した状態でヒータ内蔵型ガスセンサを起動 させることができる。

また、 本発明の第 8実施態様におけるヒータ内蔵型ガスセンサの作動開始方法 は、 被検出ガスが導入されるガス検出室内に、 触媒を具備する検出素子および温 度補償素子と、 前記ガス検出室内の湿度状態を変更可能なヒータとを備えるヒー タ内蔵型ガスセンサの作動開始方法であって、 前記検出素子および前記温度補償 素子に対する通電開始に先立って、 前記ヒータへの通電を開始することで前記ガ ス検出室内の相対湿度を低下させることを特徴としている。

上記のヒータ内蔵型ガスセンサの作動開始方法によれば、 ガス検出室内の相対 湿度を確実に低下させてから検出素子および温度補償素子への通電を開始するこ とができるので、 検出素子の触媒等に結露が発生している状態での各素子への通 電を防止することができ、 ガス検出室内の検出素子および温度補償素子での結露 の発生を防止した状態でヒータ内蔵型ガスセンサを起動させることができる。 また、 本発明の第 9実施態様におけるヒータ内蔵型ガスセンサの作動停止方法 は、 被検出ガスを流通させる流通管 （例えば、 後述する実施の形態における出口 側配管 1 4 ) と、 前記流通管に設けられ、 前記被検出ガスが導入されるガス検出 室 （例えば、 後述する実施の形態におけるガス検出室 2 4 ) および該ガス検出室 内を加熱するヒータ （例えば、 後述する実施の形態におけるヒータ 2 7 ) を具備 し、 前記被検出ガスを検出するヒータ内蔵型ガスセンサ （例えば、 後述する実施 の形態におけるガスセンサ 1 5 ) の作動停止方法であって、 前記ヒータの作動停 止に先立って、 前記ヒータ内蔵型ガスセンサの作動を停止することを特徴として レヽる。

上記のヒータ内蔵型ガスセンサの作動停止方法によれば、 ヒータの作動停止に 先立って、 ヒータ内蔵型ガスセンサの作動を停止することによって、 例えばヒー タ内蔵型ガスセンサの再起動時等に備え、 結露の発生を防止した状態でヒータを 停止させることができる。

さらに、 本発明の第 1 0実施態様におけるヒータ内蔵型ガスセンサの作動停止 方法は、 前記ガス検出室内の温度と、 前記ヒータ内蔵型ガスセンサの上流側での '前記被検出ガスの温度を検出し （例えば、 後述する実施の形態におけるステップ S I 4、 ステップ S I 6 ) 、 前記ヒータの作動停止に先立って、 前記ヒータ内蔵 型ガスセンサの作動を停止した後に、 前記ガス検出室内の温度が、 前記ヒータ内 蔵型ガスセンサの上流側での前記被検出ガスの温度よりも高い所定温度領域の値 となる状態にて、 所定時間が経過した後に前記ヒータの作動を停止することを特 徴としている。 .

上記のヒータ内蔵型ガスセンサの作動停止方法によれば、 ガス検出室内の温度 を被検出ガスの温度よりも高い所定温度領域の値に設定することにより、 結露の 発生を確実に防止した状態でヒータを停止させることができる。

さらに、 本発明の第 1 1実施態様におけるヒータ内蔵型ガスセンサの作動停止 方法では、 前記被検出ガスは、 燃料電池の酸素極から排出されるオフガス中に含 まれる水素ガスであり、 少なく とも前記ヒータ内蔵型ガスセンサの作動停止後ま で前記流通管に前記オフガスを流通させることを特徴としている。

上記のヒータ内蔵型ガスセンサの作動停止方法によれば、 流通管内の水分をォ フガスの流通によって除去することができ、 停止時におけるヒータ内蔵型ガスセ ンサの結露の発生を、 より一層、 防止することができる。

また、 本発明の第 1 2実施態様におけるヒータ内蔵型ガスセンサの作動停止方 法は、 燃料電池の酸素極から排出されるオフガスを流通させるオフガス配管 （例 えば、 後述する実施の形態における出口側配管 1 4 ) に設けられ、 前記オフガス に含まれる水素ガスが被検出ガスとして導入されるガス検出室および該ガス検出 室内を加熱するヒータを具備し、 前記被検出ガスを検出するヒータ内蔵型ガスセ ンサの作動停止方法であって、 前記ヒータ内蔵型ガスセンサおよび前記ヒータの 作動停止に先立って、 前記オフガスの流通を停止することを特徴としている。 上記のヒータ内蔵型ガスセンサの作動停止方法によれば、 オフガスの流通停止 後にヒータ内蔵型ガスセンサの作動を停止することで、 特に、 湿度が高い燃料電 池のオフガスによるヒータ内蔵型ガスセンサの結露を防止しつつ、 オフガス配管 内を流通する水素ガスに対し、 検知漏れ等が発生することを'抑制することができ る。 また、 次回の作動開始に備えてガス検出室内の相対湿度を予め低下させてお くことができるので、 次回の作動開始時にヒータ内蔵型ガスセンサに結露が発生 している状態となることを防止することができる。 さらに、 本発明の第 1 3実施態様におけるヒータ内蔵型ガスセンサの作動停止 方法では、 前記ヒータ内蔵型ガスセンサは、 触媒を具備する検出素子および温度 補償素子を前記ガス検出室内に備え、 前記オフガスに含まれる水素ガスが前記触 媒に接触した際の燃焼により発生する熱によって生じる前記検出素子と前記温度 補償素子との電気抵抗値の差異に応じて、 前記水素ガスの濃度を検出するガス接 触燃焼式のガスセンサであって、 前記検出素子おょぴ前記温度補償素子に対する 通電停止に先立って、 前記オフガスの流通を停止することを特徴としている。 上記のヒータ内蔵型ガスセンサの作動停止方法によれば、 オフガスの流通停止 後に検出素子および温度補償素子への通電を停止することで、 特に、 湿度が高い 燃料電池のオフガスによるヒータ内蔵型ガスセンサの結露を防止しつつ、 オフガ ス配管内を流通する水素ガスに対し、 検知漏れ等が発生することを抑制すること ができる。 また、 次回の作動開始に備えてガス検出室内の相対湿度を予め低下さ せておくことができるので、 次回の作動開始時にヒータ内蔵型ガスセンサに結露 が発生している状態となることを防止することができる。

さらに、 本発明の第 1 4実施態様におけるヒータ内蔵型ガスセンサの作動停止 方法は、 前記検出素子および前記温度補償素子に対する通電停止と同期して、 前 記ヒータへの通電を停止することを特徴としている。

上記のヒータ内蔵型ガスセンサの作動停止方法によれば、 検出素子および温度 補償素子に対する通電停止のタイミングと、 ヒータに対する通電停止のタイミン グとを同期、 例えば同時等に設定することで、 例えば低湿度環境下で、 過剰に遅 延してヒータへの通電を停止することで電力消費量が増大してしまうことを防止 しつつ、 例えばヒータ内蔵型ガスセンサの再起動時等に備え、 検出素子および温 度補償素子での結露の発生を防止した状態でヒータを停止させることができる。 また、 ヒータおよびヒータ内蔵型ガスセンサの作動停止時の制御を容易化するこ とができる。

さらに、 本発明の第 1 5実施態様におけるヒータ内蔵型ガスセンサの作動停止 方法は、 前記ヒータに対する通電停止に先立って、 前記検出素子および前記温度 補償素子への通電を停止することを特徴としている。

上記のヒータ内蔵型ガスセンサの作動停止方法によれば、 例えばヒータ内蔵型 ガスセンサの再起動時等に備え、 検出素子および温度補償素子での結露の発生を 確実に防止した状態でヒータを停止させることができる。

また、 本発明の第 1 6実施態様におけるヒータ内蔵型ガスセンサの作動停止方 法は、 被検出ガスが導入されるガス検出室内に、 触媒を具備する検出素子および 温度補償素子と、 前記ガス検出室内の湿度状態を変更可能なヒータとを備えるヒ 一タ内蔵型ガスセンサの作動停止方法であつて、 前記検出素子および前記温度補 償素子への通電を停止した後に、 所定時間に亘つて前記ヒータに対する通電を継 続し、 前記所定時間経過後に前記ヒータに対する通電を停止することで、 次回の 作動開始時における前記ガス検出室内の相対湿度を予め低下させることを特徴と している。

上記のヒータ内蔵型ガスセンサの作動停止方法によれば、 ガス検出室内の検出 素子および温度補償素子での結露の発生を防止した状態でヒータ内蔵型ガスセン サを停止させることができる。 また、 次回の作動開始時のために予めガス検出室 内の相対湿度を低下させておくことができるので、 次回の作動開始時にヒータ内 蔵型ガスセンサに結露が発生している状態となることを防止することができ、 作 動開始に要する時間を短縮することができる。

また、 本発明の第 1 7実施態様におけるヒータ内蔵型ガスセンサの作動方法は 、 燃料電池の酸素極から排出されるオフガスを流通させるオフガス配管 （例えば 、 後述する実施の形態における出口側配管 1 4 ) に設けられ、 前記オフガスに含 まれる水素ガスが被検出ガスとして導入されるガス検出室および該ガス検出室内 を加熱するヒータを具備し、 前記被検出ガスを検出するヒータ内蔵型ガスセンサ の作動方法であって、 前記燃料電池の運転開始時に、 前記オフガスの流通開始に 先立って、 前記ヒータ内蔵型ガスセンサおよび前記ヒータへの通電を開始し、 前 記燃料電池の通常運転時に、 前記ヒータ内蔵型ガスセンサおよび前記ヒータへの 通電を継続して行い、 前記燃料電池の運転停止時に、 前記ヒータ内蔵型ガスセン サおよび前記ヒータに対する通電停止に先立って、 前記オフガスの流通を停止す ることを特徴としている。

上記のヒータ内蔵型ガスセンサの作動方法によれば、 オフガス配管内を流通す る水素ガスに対し、 検知漏れ等が発生することを抑制しつつ、 ガス検出室内での 結露の発生を防止した状態でヒータ内蔵型ガスセンサを起動させることができる 。 さらに、 燃料電池の通常運転時においてもガス検出室内での結露の発生を防止 することができる。 さらに、 オフガス配管内を流通する水素ガスに対し、 検知漏 れ等が発生することを抑制しつつ、 例えばヒータ内蔵型ガスセンサの再起動時等 に備え、 ガス検出室内での結露の発生を防止した状態でヒータ内蔵型ガスセンサ を停止させることができる。 .

また、 燃料電池が運転状態である間は、 ヒータが継続運転状態にあるのでヒ一 タ内蔵型ガスセンサに結露が発生することを確実に防止することができると共に 、 水素ガスの検出漏れ等が発生することを抑制することができる。

さらに、 本発明の第 1 8実施態様におけるヒータ内蔵型ガスセンサの作動方法 は、 前記燃料電池の通常運転時に、 前記ヒータへの通電量を制御することにより 前記ヒータ内蔵型ガスセンサの前記ガス検出室内の温度を所定温度範囲の温度に 保持することを特徴としている。

上記のヒータ内蔵型ガスセンサの作動方法によれば、 例えばヒータへ通電され る電流値に対するフィードバック制御や、 例えばスィツチング素子のオン/オフ 動作等に基づく通電に対するチョッパ制御等によってヒータへの通電量を制御し 、 ガス検出室内の温度状態を所定温度状態に保持することで、 例えばガス検出室 内の温度が変動することでガス検出室内に結露が発生することを防止することが できる。

さらに、 本発明の第 1 9実施態様におけるヒータ内蔵型ガスセンサの作動方法 は、 前記燃料電池の運転停止時に、 前記ヒータ内蔵型ガスセンサの前記ガス検出 室内の温度を前記所定温度範囲の温度よりも高い温度に一時的に上昇させること を特徴としている。 .

上記のヒータ内蔵型ガスセンサの作動方法によれば、 燃料電池の運転停止時に おいて、 例えばオフガス配管内を流通するオフガスの流量が増大させられて燃料 電池内等に残留する水分が外部に排出されるパージ処理が実行される場合等であ つても、 ガス検出室内の温度を一時的に上昇させることで飽和水蒸気量を増大さ せ、 ガス検出室内に結露が発生することを防止することができ、 運転停止時にヒ 一タへの通電を継続する時間を短縮することができる。 さらに、 本発明の第 2 0実施態様におけるヒータ内蔵型ガスセンサの作動方法 は、 前記燃料電池の通常運転時に、 前記燃料電池の負荷状態に応じて前記ヒータ への通電量を増減させることを特徴としている。

上記のヒータ内蔵型ガスセンサの作動方法によれば、 燃料電池の負荷状態に応 じてオフガス配管内を流通するオフガスの流量が変動し、 このオフガスの流量の 変動つまり燃料電池の負荷状態によつて変動するオフガス中の水分量によってガ ス検出室内の湿度状態が変動する場合であっても、 ガス検出室内の湿度状態を所 定の状態に維持することでガス検出室内に結露が発生することを防止することが できる。

さらに、 本発明の第 2 1実施態様におけるヒータ内蔵型ガスセンサの作動方法 は、 前記燃料電池の負荷状態が高負荷状態となることに伴い前記ヒータへの通電 量を増大させることを特徴としている。

上記のヒータ内蔵型ガスセンサの作動方法によれば、 燃料電池の負荷状態が高 負荷状態になることに伴って、 例えばオフガス配管内を流通するオフガスの流量 が増大してオフガスに曝されるガス検出室の温度が低下したり、 例えばオフガス に含まれる生成水量が増大してガス検出室内の相対湿度が増大する場合等であつ ても、 ヒータへの通電量を増大させてガス検出室内の温度を上昇させることでガ ス検出室内に結露が発生することを防止することができる。

また、 本発明の第 2 2実施態様におけるヒータ内蔵型ガスセンサの作動方法は 、 被検出ガスが導入されるガス検出室内に、 触媒を具備する検出素子および温度 補償素子と、 前記ガス検出室内の湿度状態を変更可能なヒータとを備えるヒータ 内蔵型ガスセンサの作動方法であって、 前記ヒータ内蔵型ガスセンサの作動開始 時に、 先ず、 前記ヒータへの通電を開始し、 次に、 前記ガス検出室内の相対湿度 が低下した後に、 前記検出素子および前記温度補償素子への通電を開始し、 前記 ヒータ内蔵型ガスセンサの作動時に、 前記ヒータへの通電を継続して行い、 前記 ヒータ内蔵型ガスセンサの作動停止時に、 先ず、 前記検出素子および前記温度補 償素子への通電を停止し、 次に、 前記ヒータへの通電を継続して行うことにより 前記ガス検出室内の相対湿度が低下した後に、 前記ヒータへの通電を停止するこ とを特敷としている。 上記のヒータ内蔵型ガスセンサの作動方法によれば、 オフガス配管内を流通す る水素ガスに対し、 検知漏れ等が発生することを抑制しつつ、 ガス検出室内での 結露の発生を防止した状態でヒータ内蔵型ガスセンサを起動させることができる 。 さらに、 ヒータ内蔵型ガスセンサの作動時においてもガス検出室内での結露の 発生を防止することができる。 さらに、 オフガス配管内を流通する水素ガスに対 し、 検知漏れ等が発生することを抑制しつつ、 例えばヒータ内蔵型ガスセンサの 再起動時等に備え、 ガス検出室内での結露の発生を防止した状態でヒータ内蔵型 ガスセンサを停止させることができる。 図面の簡単な説明

図 1は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。

図 2はこの発明の実施形態のガスセンサの平面図である。

図 3は図 2に示す A— A線に沿う概略断面図である。

図 4は本実施の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 図 5は車両のィグニッションスィツチが O Nとされたときのヒータ内蔵型ガス センサの作動開始方法を示すフローチヤ一トである。

図 6は燃料電池の作動時における、 ガスセンサの周辺部温度と、 ヒータへの通 電状態と、 燃料電池に対する発電指令と、 出口側配管内を流通するオフガスの流 量との各時間変化の一例を示すタイミングチャートである。

図 7は燃料電池の作動時における、 ガスセンサの周辺部温度と、 ヒータへの通 電状態と、 燃料電池に対する発電指令と、 出口側配管内を流通するオフガスの流 量との各時間変化の一例を示すタイミングチヤ一トである。

図 8は車両のィグニッションスィツチが O F Fとされたときのヒータ内蔵型ガ スセンサの作動停止方法を示すフローチャートである。

図 9は車両のィグニッションスィツチが O Nとされたときの、 ヒータおよびガ スセンサの状態と、 オフガスの流通状態とを示すタイミングチヤ一トである。 図 1 0は車両のィグニッションスィツチが O F Fとされたときの、 ヒータおよ びガスセンサの状態と、 オフガスの流通状態とを示すタイミングチヤ一トである 図 1 1は本実施形態の変形例に係るヒータ内蔵型ガスセンサの作動開始方法お よび作動方法および作動停止方法を示すフローチャートである。

図 1 2は本実施形態の変形例に係るガスセンサの周辺部温度と、 ヒータへの通 電状態と、 ガスセンサへの通電状態と、 出口側配管内を流通するオフガスの流量 との各時間変化の一例を示すタイミングチャートである。 発明を実施するための最良の形態

以下、 本発明の一実施形態に係るヒータ内蔵型ガスセンサの作動開始方法およ び作動停止方法および作動方法を実施するヒータ内蔵型ガスセンサの制御装置に ついて添付図面を参照しながら説明する。

図 1は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 1を具備 する燃料電池システムの構成図であり、 図 2はガスセンサ 1 5の平面図であり、 図 3は図 2に示す A— A線に沿う概略断面図であり、 図 4は本実施の形態に係る ヒータ内蔵型ガスセンサの制御装置 1の構成図である。

本実施の形態に係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、 AZ C出力制御器 6と、 エアーコンプレッサ （A/ C ) 7と、 燃料供給装置 8と 、 出力電流センサ 9と、 制御器 1 0とを備えて構成される燃料電池システム 1 a において、 燃料電池 2に接続された各配管 1 1， 1 2 , 1 3， 1 4のうち、 酸素 極側の出口側配管 1 4に設けられたヒータ内蔵型ガスセンサ （ガスセンサ） 1 5 の作動開始ぉよび作動停止およぴ作動を制御するものである。

燃料電池 2は、 例えば電気自動車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挾持した電解質電極構造体を、 更に一対の セパレータで挾持してなる図示しなレ、燃料電池セルを多数組積層して構成されて レヽる。

燃料電池 2の水素極に接続された入口側配管 1 1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、 直流の電気工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 1 2には、 例えば、 酸素などの酸化剤ガスあるいは空気がエアーコン プレッサ （A/ 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 1 3、 1 4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。

ここで、 酸素極側の出口側配管 1 4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） 1 5が取り付けられ、 このガスセンサ 1 5により酸素極側の出口側配管 1 4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。

また、 エアーコンプレッサ 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。

このエアーコンプレッサ 7を駆動するモータ （図示略） の回転数は、 制御器 1

0から入力される制御指令に基づき、 例えばパルス幅変調 （P WM) による P W Mインバータを具備する A/C出力制御器 6によって制御されている。

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、 AZ C出力制御器 6とに対して並 列に接続されている。

この燃料電池システム 1 aにおいて制御器 1 0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、 エアーコンプレッサ 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 1 0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 1 0は、 燃料電池 2に対する発電指令 （F C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。

例えば図 2に示すように、 ガスセンサ 1 5は出口側配管 1 4の長手方向に沿つ て長い直方形状のケース 1 9を備えている。 ケース 1 9は、 例えばポリフエニレ 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 2 0を備えている。 フ ランジ部 2 0にはカラー 1 7を取り付けてあり、 例えば図 3に示すように、 この カラー 1 7内にボルト 2 1を揷入して、 前記出口側配管 1 4の取付座 1 6に締め 付け固定されるようになっている。

例えば図 3に示すように、 ケース 1 9の下面には、 出口側配管 1 4の貫通孔 1 8に外側から揷通される筒状部 2 2が形成されている。 ケース 1 9内には図示し ない回路基板が設けられ、 この回路基板に後述する検出素子 2 9と温度補償素子 3 0が接続されている。 筒状部 2 2の内部はガス検出室 2 4として形成され、 筒 状部 2 2の内側部分がガス導入部 2 5として開口形成されている。

また、 筒状部 2 2の外周面にはシール材 2 6が取り付けられ、 貫通孔 1 8の内 周壁に密接して気密性を確保している。 そして、 この筒状部 2 2の内部に検出素 子 2 9と温度補償素子 3 0とが装着されている。

検出素子 2 9と温度補償素子 3 0は回路基板に接続されガス検出室 2 4内で同 一高さで所定間隔を隔てて一対設けられたものである。

検出素子 2 9は周知の素子であって、 被検出ガスである水素が白金等の触媒に 接触した際に燃焼する熱を利用し、 水素の燃焼により高温となった検出素子 2 9 と雰囲気温度下の温度補償素子 3 0との間に電気抵抗の差が生ずることを利用し 、 水素ガス濃度を検出するガス接触燃焼式のガスセンサである。 ここで、 例えば図 2に示すように、 上記ガス検出室 2 4内には検出素子 2 9と 温度補償素子 3 0との間に、 両者を遮るようにして被検出ガスの流入方向に沿つ て立てられた状態で四角形で板状のヒータ 2 7が配置されている。 このヒータ 2 7は抵抗体などから構成され、 前記回路基板によって通電されることでガス検出 室 2 4内を加熱するもので、 放熱面 2 7 Cを検出素子 2 9と温度補償素子 3 0と に指向した状態で配置されている。 つまりヒータ 2 7は各面が放熱面 2 7 Cとし て構成されている。 このヒータ 2 7により流入する被検出ガスが検出素子 2 9と 温度補償素子 3 0とに振り分けられるようにして均等に分配される。 . また、 ガス検出室 2 4にはガス検出室 2 4内の温度を検出する温度センサ 2 8 が取り付けられている。

このようにガスセンサ 1 5が取り付けられた酸素極側の出口側配管 1 4であつ て、 ガスセンサ 1 5の取付部位に隣接した上流側に被検出ガスの温度、 つまりガ スセンサ 1 5の上流側のガス温度を検出する温度センサ 3 5が取り付けられてい る。

温度センサ 3 5は出口側配管 1 4に形成された貫通孔 3 6に基部 3 7が揷通固 定され、 先端の検出部 3 8が出口側配管 1 4内に挿入されるものである。 尚、 温 度センサ 3 5の基部 3 7周壁にはシール材 3 9が取り付けられ温度センサ 3 5と 貫通孔 3 6との間のシール性を確保している。

ここで、 制御器 1 0は、 出口側配管 1 4に取り付けられた温度センサ 3 5と、 ガスセンサ 1 5内部に設けられた温度センサ 2 8とに接続されると共に、 ガスセ ンサ 1 5のヒータ 2 7に接続されている。

そして、 制御器 1 0は、 例えば燃料電池 2の運転状態等に応じて、 ガスセンサ 1 5およびヒータ 2 7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 グゃ、 例えば検出素子 2 9および温度補償素子 3 0とヒータ 2 7とに対する通電 状態等を制御する。

例えば、 制御器 1 0は、 後述するように、 温度センサ 2 8 , 3 5の検出温度に 基づいてヒータ 2 7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 、 温度センサ 2 8により検出されるガス検出室 2 4内の温度が所定温度範囲の温 度となるよう制御する。 また、 制御器 1 0は、 後述するように、 例えば燃料電池 2の作動開始等に伴う ガスセンサ 1 5の作動開始時においては、 温度センサ 2 8により検出されるガス 検出室 2 4内の温度が所定の起動時温度 # T i よりも高くなるように、 さらに、 例えば燃料電池 2の作動停止等に伴うガスセンサ 1 5の作動停止時においては、 温度センサ 2 8により検出されるガス検出室 2 4内の温度 （例えば、 ガス検出室 2 4内のガス温度等） と、 温度センサ 3 5により検出されるガスセンサ 1 5の上- 流側のガス温度との差が所定範囲になるようにして、 ヒータ 2 7への通電を制御 する。

このとき、 制御器 1 0は、 例えばヒータ 2 7へ通電される電流値に対するフィ 一ドバック制御や、 例えばスィツチング素子のオン/オフ動作等に基づくチヨッ 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 2 7への通電 量を制御する。

さらに、 制御器 1 0は、 後述するように、 温度センサ 2 8により検出されるガ ス検出室 2 4内の温度状態に加えて、 例えば燃料電池 2の運転時等においては、 燃料電池 2の負荷状態、 例えば燃料電池 2に対する発電指令 （F C出力指令値） や、 例えば出力電流センサ 9により検出される燃料電池 2の出力電流の電流値や 、 例えば流量センサ （図示略） 等により検出されるエアーコンプレッサ 7から燃 料電池 2へ供給される空気の流量の検出値等に基づき算出される燃料電池 2の発 電状態に応じてヒータ 2 7への通電量を制御する。

例えば、 制御器 1 0は、 燃料電池 2の負荷状態が高負荷状態に変化する場合等 において、 例えば出口側配管 1 4内を流通するオフガスの流量が増大してオフガ スに曝されるガスセンサ 1 5のガス検出室 2 4内の温度が低下したり、 例えば燃 料電池 2にて生成されオフガスに含まれる生成水の量が増大してガス検出室 2 4 内の相対湿度が増大する虞がある場合には、 ヒータ 2 7への通電量を増大させて ガス検出室 2 4内の温度を上昇させることでガス検出室 2 4内に結露が発生する ことを防止する。 一方、 燃料電池 2の負荷状態が低負荷状態に変化する場合等に おいては、 制御器 1 0は、 ヒータ 2 7への通電量を低下させて過剰なエネルギ消 費を抑制する。

さらに、 制御器 1 0は、 後述するように、 温度センサ 2 8により検出されるガ ス検出室 2 4内の温度状態に加えて、 例えば燃料電池 2の運転状態 （つまり、 燃 料電池 2の作動開始や作動停止を含む作動状態） に応じてヒータ 2 7への通電量 を制御する。

例えば、 制御器 1 0は、 燃料電池 2の作動停止時等において、 例えば各出口側 配管 1 3 , 1 4内を流通するオフガスの流量が増大させられて燃料電池システム 1 a内等に残留する水が外部に排出されるパージ処理が実行される場合には、 ガ ス検出室 2 4内の温度を一時的に上昇させることでガス検出室 2 4内の雰囲気ガ スの飽和水蒸気量を増大させ、 ガス検出室 2 4内に結露が発生することを防止す る。

ここで、 制御器 1 0は、 例えば燃料電池 2の作動開始時において、 出口側配管 1 4内におけるオフガスの流通開始に先立って、 ガスセンサ 1 5つまり検出素子 2 9および温度補償素子 3 0と、 ヒータ 2 7とに対する通電を開始する。

そして、 例えば燃料電池 2の作動時において、 制御器 1 0は、 例えば燃料電池 2の負荷状態や運転状態等に応じて、 ヒータ 2 7へ通電される電流値に対するフ ィードバック制御や、 例えばスィツチング素子のオン/オフ動作等に基づくチヨ 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 2 7への通 電を継続して行う。

そして、 例えば燃料電池 2の作動停止時において、 制御器 1 0は、 出口側配管 1 4内におけるオフガスの流通を停止した後に、 ガスセンサ 1 5つまり検出素子 2 9および温度補償素子 3 0と、 ヒータ 2 7とに対する通電を停止する。

さらに、 制御器 1 0は、 後述するように、 温度センサ 2 8により検出されるガ ス検出室 2 4内の温度状態に加えて、 例えばガス検出室 2 4内の相対湿度を検出 する湿度センサ （図示略） から出力される相対湿度の検出値や、 例えば予め作成 されたガス検出室 2 4内の温度状態に応じた相対湿度のマツプ等から得られる相 対湿度の検索値等に基づき、 ヒ^ "タ 2 7への通電開始および通電停止のタイミン グを制御する。

例えば、 制御器 1 0は、 ガスセンサ 1 5の作動開始時において、 先ず、 ヒータ 2 7への通電を開始し、 次に、 ガス検出室 2 4内の相対湿度が所定の湿度状態ま で低下した後に、 検出素子 2 9および温度補償素子 3 0への通電を開始する。 一 方、 ガスセンサ 1 5の作動停止時において、 制御器 1 0は、 検出素子 2 9および 温度補償素子 3 0への通電を停止し、 次に、 ガス検出室 2 4内の相対湿度が所定 の湿度状態まで低下した後に、 ヒータ 2 7への通電を停止する。

なお、 本実施の形態に係るヒータ内蔵型ガスセンサの制御装置 1は、 例えばガ スセンサ 1 5と、 温度センサ 3 5と、 制御器 1 0とを備えて構成されている。 上記構成を備えたヒータ内蔵型ガスセンサの制御装置 1を用いたヒータ内蔵型 ガスセンサの作動開始方法および作動停止方法および作動方法を添付図面を参照 しながら説明する。

図 5は車両のイダ二ッションスィツチが O Nとされたときのヒータ内蔵型ガス センサの作動開始方法を示すフローチヤ一トであり、 図 6および図 7は燃料電池 の作動時における、 ガスセンサ 1 5の周辺部温度と、 ヒータ 2 7への通電状態と 、 燃料電池 2に対する発電指令と、 出口側配管 1 4内を流通するオフガスの流量 との各時間変化の一例を示すタイミングチャートであり、 図 8は車両のィダニッ シヨンスィツチが〇 F Fとされたときのヒータ内蔵型ガスセンサの作動停止方法 を示すフローチヤ一トであり、 図 9は車両のィグニッションスィツチが O Nとさ れたときの、 ヒータ 2 7およびガスセンサ 1 5の状態と、 オフガスの流通状態と を示すタイミングチヤ一トであり、 図 1 0は車両のィダニッションスィツチが O F Fとされたときの、 ヒータ 2 7およびガスセンサ 1 5の状態と、 オフガスの流 通状態とを示すタイミングチャートである。

以下に、 ガスセンサ 1 5の作動開始方法について説明する。

先ず、 車両のィグニッシヨンスィッチが〇Nとされると、 図 5に示すステップ

S O 1において、 ヒータ 2 7に所定の初期設定ヒータ電流を通電し、 ステップ S

0 2に進み、 適宜のタイマーの計数を開始する。

そして、 ステップ S 0 3においては、 温度センサ 2 8により検出されたガスセ ンサ 1 5の周辺部温度 （ガス検出室 2 4のガス温度） T sが所定の起動時温度 #

T i (例えば、 1 0 0 °C等） より大きいか否かを判定する。

この判定結果が 「Y E S」 の場合には、 後述するステップ S 0 5に進む。

—方、 この判定結果が 「N O j の場合には、 ステップ S O 4に進む。

ステップ S 0 4においては、 タイマーの計数時間が所定の通電時間 (例えば、 1 0秒等） よりも大きいか否かを判定する。

この判定結果が 「NO」 の場合には、 上述したステップ S 03に戻る。

一方、 この判定結果が 「YES」 の場合には、 ステップ S O 5に進む。

ステップ S 05においては、 ガスセンサ 1 5を起動する。

そして、 ステップ S 06においては、 出口側配管 1 3、 14におけるオフガス の流通を開始、 すなわち燃料電池 2へ酸化剤または水素からなる反応ガスを供給 し、 燃料電池 2の発電を開始して、 一連の処理を終了する。

例えば、 図 9に示すように、 時刻 t 0においてィグニッシヨンスィッチが ON とされると、 ヒータ 27に所定の初期設定ヒータ電流が通電される。

そして、 ガスセンサ 1 5の周辺部温度 （ガス検出室 24のガス温度） T sが所' 定の起動時温度 #T i (例えば、 1 00°C) より大きくなる、 あるいは、 ヒータ 27に対する通電開始から所定の通電時間が経過した時刻 t 1において、 ガスセ ンサ 1 5が起動される。

そして、 ガスセンサ 1 5の起動と同時、 あるいは、 起動後の時刻 t 2において 、 オフガスの流通が開始される。

これにより、 結露の発生を確実に防止した状態でガスセンサ 1 5を起動させる ことができる。

以下に、 ガスセンサ 1 5の作動方法について説明する。

例えば図 6に示すように、 ヒータ 27へ通電される電流値は、 例えば燃料電池 2に対する発電指令 （FC出力指令値） や、 例えばエアーコンプレッサ 7から燃 料電池 2へ供給される空気の流量に係る出口側配管 1 4内を流通するオフガスの 流量の検出値等に応じたフィードバック制御により、 ガスセンサ 1 5の周辺部温 度 （ガス検出室 24のガス温度） T sが所定温度になるように設定されている。 例えば図 6に示す時刻 t 1において、 FC出力指令値が指令値 C 1から指令値 C 3 (C 1 < C 3) に変更されることに伴い、 オフガスの流量が流量 F 1から流 量 F 3 (F 1 < F 3) に向かい増大傾向に変化する際には、 ヒータ 27への通電 において電流値を電流値 I H 1から電流値 I H 3 ( I H 1 < I H 3) へ増大させ る。

そして、 例えば図 6に示す時刻 t 2において、 FC出力指令値が指令値 C 3か ら指令値 C 2 (C 3 >C 2) に変更されることに伴い、 オフガスの流量が流量 F 3から流量 F 2 (F 1 >F 2) に向かい減少傾向に変化する際には、 ヒータ 2 7 への通電において電流値を電流値 I H3から電流値 I H2 ( I H3 > I H2) へ 低下させる。

さらに、 例えば図 6に示す時刻 t 3において、 F C出力指令値が指令値 C 2か ら指令値 C 1 (C 2 >C 1) に変更されることに伴い、 オフガスの流量が流量 F 2から流量 F 4 (F 2 >F 4) に向かい減少傾向に変化する際には、 ヒータ 2 7 への通電において電流値を電流値 I H 2から電流値 I H4 ( I H2 > I H4) へ 低下させる。

これにより、 ガスセンサ 1 5の周辺部温度 T sが、 燃料電池 2の負荷状態に関 わらず所定温度 TS 1を維持するように設定される。

なお、 ヒータ 27に対する通電量の制御は、 例えば図 7に示すように、 チヨッ パ制御 （つまり、 通電のオン/オフの切替制御） でもよく、 例えば図 7に示す時 刻 t lにおいて、 F C出力指令値が指令値 C 1から指令値 C 3 (C KC 3) に 変更されることに伴い、 オフガスの流量が流量 F 1から流量 F 3 (F 1 <F 3) に向かい増大傾向に変化する際には、 ヒータ 27への通電のデューティ、 つまり オン/オフの比率を増大させる。

そして、 例えば図 7に示す時刻 t 2において、 F C出力指令値が指令値 C 3か ら指令値 C 2 (C 3 >C 2) に変更されることに伴い、 オフガスの流量が流量 F 3から流量 F 2 (F 1 >F 2) に向かい減少傾向に変化する際には、 ヒータ 27 への通電のデューティを低下させる。

さらに、 例えば図 7に示す時刻 t 3において、 F C出力指令値が指令値 C 2か ら指令値 C 1 (C 2 >C 1) に変更されることに伴い、 オフガスの流量が流量 F 2から流量 F 4 (F 2 >F 4) に向かい減少傾向に変化する際には、 ヒータ 2 7 への通電のデューティを、 より一層、 低下させる。

以下に、 ガスセンサ 1 5の作動停止方法について説明する。

先ず、 車両のイダニッシヨンスィッチが OF Fとされると、 燃料電池 2の発電 が停止される。 図 8に示すステップ S 1 1において、 ガスセンサ 1 5への電力供 給を停止し、 ステップ S 1 2に進み、 適宜のタイマーの計数を開始する。 尚、 こ の段階において、 ヒータ 2 7へは通電されているものとする。

そして、 ステップ S 1 3においては、 ヒータ 2 7への通電を維持し、 ステップ S 1 4に進む。

ステップ S 1 4においては、 温度センサ 2 8により検出されたガスセンサ 1 5 の周辺部温度 （ガス検出室 2 4のガス温度） T s とガスセンサ 1 5上流の温度セ ンサ 3 5により検出された上流ガス温度 T gとの温度差 Δ Τが所定の下限値 Δ T Lより大きいか否かを判定する。

この判定結果が 「N O」 である場合はステップ S 1 5に進み、 ヒータ 2 7への 通電電流を増大し、 上述したステップ S 1 4に戻る。 これによりガス検出室 2 4 内のガス温度 T sを上昇させ、 ガスセンサ 1 5の上流の上流ガス温度 T gとの温 度差 Δ Τに開きを持たせ、 一定の温度差を確保してガスセンサ 1 5における結露 防止を確実なものとしている。

一方、 この判定結果が 「Y E S」 である場合はステップ S 1 6に進む。

ステップ S 1 6においては、 温度センサ 2 8により検出されたガスセンサ 1 5 の周辺部温度 （ガス検出室 2 4の温度） T sと上流ガス温度 T gとの温度差厶 T が所定の上限値 Δ Τ Ηより小さいか否かを判定する。

この判定結果が 「N〇」 である場合はステップ S 1 7に進み、 ヒータ 2 7への 通電電流を低減し、 上述したステップ S 1 4に戻る。 これによりガスセンサ 1 5 のガス検出室 2 4内のガス温度 T sを低下させ、 上流ガス温度 T gとの温度差 Δ Tを縮め、 無駄な電力を消費しないようにしている。

一方、 この判定結果が 「Y E S」 である場合はステップ S 1 8に進む。

ステップ S 1 8においては、 タイマーの計数時間が所定の時間よりも大きいか 否かを判定する。

この判定結果が 「N O」 の場合には、 上述したステップ S 1 3に戻る。

一方、 この判定結果が 「Y E S」 の場合には、 ステップ S 1 9に進み、 ヒータ 2 7への通電を停止し、 オフガスの流通を停止して、 一連の処理を終了する。 つまり、 上述したステップ S 1 4およびステップ S 1 6により、 ガスセンサ 1 5のガス検出室 2 4内のガス温度 T sと上流ガス温度 T gとの温度差 Δ丁が、 上 限値 Δ Τ Ηと下限値厶 T Lとの間の所定範囲内に維持される。 ガスセンサ 1 5の 周辺部温度 T sを上流ガス温度 T gよりも高くすると共に、 両者に所定範囲内 （ 上限値 Δ Τ Η > Δ Τ〉下限値 A T L) の温度差 Δ Τが生ずるようにしている。

すなわち、 例えば図 1 0に示すように、 時刻 t 3においてィグニッシヨンスィ ツチが O F Fとされた後の適宜の時刻 t 4において、 ガスセンサ 1 5への電力供 給が停止される。

そして、 ガス検出室 2 4内のガス温度 T s と上流ガス温度 T gとの温度差厶 T が、 上限値 Δ Τ Ηと下限値 A T Lとの間の所定範囲内に維持される状態にて、 ガ スセンサ 1 5の作動停止から所定時間が経過した後の時刻 t 5において、 ヒータ 2 7への通電が停止される。

これにより、 結露の発生を確寒に防止した状態でガスセンサ 1 5を停止させる ことができる。

また、 オフガスの流通はヒータの通電が停止される時刻 t 5まで継続され、 燃 料電池 2内や出口側配管 1 4に残留した水分を排出するようになっている。 これ により、 さらに結露の発生を確実に防止した状態でガスセンサ 1 5を停止させる ことができる。

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、 燃料電池 2から排出され出口側配管 1 4内を流通する酸素極側のオフガ スのうちガスセンサ 1 5のガス検出室 2 4内に至ったガスは、 上流側のガスより も所定範囲の温度差を持ってヒータ 2 7により加熱されるため、 上流側のガスに 比較して相対湿度が低下した状態となる。

その結果、 ガスセンサ 1 5内は露点に対して余裕の有る温度差を持った状態と なり、 オフガス中の水分がガスセンサ 1 5内で凝結するのを確実に防止すること ができるため、 ガスセンサ 1 5内において凝結水が検出素子 2 9に接触して、 検 出素子 2 9が破損したり劣化するのを防止し、 検出素子 2 9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。

ここで、 ヒータ 2 7により加熱することで、 上流ガス温度 T gよりも高くなつ たガス検出室 2 4内のガスは、 制御器 1 0により、 上流ガス温度 T gとの温度差 厶 Tが前記上限値 Δ T Hと下限値 Δ T Lとの間の所定範囲内に設定されているた め、 温度差 Δ Τが小さ過ぎて （A T A T L ) ガスセンサ 1 5において結露が生 じたり、.あるいは必要以上に温度差 Δ Τを持たせて （Δ Τ ^ Δ Τ Η) 無駄な電力 を消費することがなくなり、 最小限のエネルギで確実にガスセンサ 1 5における 結露防止を行うことができる。

しかも、 ガスセンサ 1 5の起動に先立ってヒータ 2 7を作動させ、 結露の発生 を確実に防止した状態でガスセンサ 1 5を起動させることができ、 さらに、 ガス センサ 1 5の起動以後にオフガスの流通を開始することで、 特に、 湿度が高い燃 料電池 2のオフガスによるガスセンサ 1 5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確実に防止することができる。

また、 ガスセンサ 1 5の停止時には、 ヒータ 2 7への通電を維持し、 例えばガ スセンサ 1 5の再起動時等に備え、 結露の発生を確実に防止した状態でヒータ 2 7を停止させることができる。

さらに、 燃料電池 2の作動時においては、 燃料電池 2の負荷状態や運転状態に 応じてヒータ 2 7に対する通電量を制御することによって、 燃料電池 2の負荷状 態や運転状態が変動する場合であっても、 ガス検出室 2 4内の温度状態を所望の 状態に維持することができる。

尚、 この発明は上記実施形態に限られるものではなく、 例えば、 ガスセンサ 1 5のガス検出室 2 4に設けられるヒータ 2 7の位置、 形状は実施例のものに限ら れない。

なお、 本実施形態においては、 図 5に示すステップ S 0 3〜ステップ S 0 5の 処理のように、 温度センサ 2 8により検出されたガスセンサ 1 5の周辺部温度 Τ sが所定の起動時温度 # T i以下であっても、 タイマーの計数時間が所定の通電 時間を超えた場合には、 ガスセンサ 1 5を起動するとしたが、 これに限定されず 、 例えばステップ S 0 4を省略し、 ステップ S 0 3での判定結果が 「N O」 の場 合には、 「Y E S」 になるまで繰り返してもよレ、。

また、 本実施形態においては、 例えばステップ S 0 2〜ステップ S 0 4を省略 して、 ヒータ 2 7に対する通電開始と、 ガスセンサ 1 5の起動、 つまり検出素子 2 9および温度補償素子 3 0に対する通電開始とを、 同時に実行してもよい。 なお、 上述した実施の形態においては、 例えばステップ S 1 1〜ステップ S 1 9に示すように、 ガスセンサ 1 5への電力供給を停止した後に、 ヒータ 2 7への 通電および出口側配管 1 4内でのオフガスの流通を停止したが、 これに限定され ず、 ガスセンサ 1 5に対する電力供給停止 （つまり、 検出素子 2 9および温度補 償素子 3 0に対する通電停止） に先立って、 出口側配管 1 4内でのオフガスの流 通を停止してもよい。

例えば図 1 1に示す本実施形態の変形例に係るヒータ内蔵型ガスセンサの作動 開始方法および作動方法および作動停止方法を示すフローチャートにおいて、 先 ず、 ステップ S 2 1において、 車両のィグニッシヨンスィッチが O Nとされると 、 次に、 ステップ S 2 2におい T、 ヒータ 2 7に所定の初期設定ヒータ電流を通 電する。

これにより、 例えば図 1 2に示すように、 ヒータ 2 7に電流値 I 1の通電が開 始され、 ガスセンサ 1 5の周辺部温度 （ガス検出室 2 4のガス温度） T sが上昇 傾向に変化する。

次に、 ステップ S 2 3においては、 ガスセンサ 1 5の周辺部相対湿度が所定の 起動時相対湿度 # H i より小さいか否かを判定する。

この判定結果が 「Y E S」 の場合には、 ステップ S 2 4に進む。

—方、 この判定結果が 「N O」 の場合には、 ステップ S 2 3に戻る。

ステップ S 2 4においては、 ガスセンサ 1 5への通電、 つまり検出素子 2 9お よび温度補償素子 3 0への通電を開始する。

次に、 ステップ S 2 5においては、 例えばヒータ 2 7に対する通電開始から所 定の通電時間が経過した以後や、 例えば図 1 2に示すように、 ガスセンサ 1 5の 周辺部温度 （ガス検出室 2 4のガス温度） T sが所定の下限温度 # T L (例えば 、 1 0 0 °C) より高くなつた以後等において、 出口側配管 1 4内におけるオフガ スの流通を開始する。

ステップ S 2 6においては、 ヒータ 2 7へ通電する電流値に対し、 例えば燃料 電池 2に対する発電指令 （F C出力指令値） や、 例えばエアーコンプレッサ 7か ら燃料電池 2へ供給される空気の流量に係る出口側配管 1 4内を流通するオフガ スの流量の検出値等に応じたフィードバック制御を行い、 ガスセンサ 1 5の周辺 部温度 （ガス検出室 2 4のガス瘟度） T sが、 例えば所定の下限温度 # T L (例 えば、 1 0 0 °C) 以上かつ所定の上限温度 # T U (例えば、 1 1 0 °C) 以下の所 定温度になるように制御する。

そして、 ステップ S 2 7においては、 車両のィグニッシヨンスィッチが O F F とされたか否かを判定する。

この判定結果が 「N O」 の場合には、 ステップ S 2 6に戻る。

—方、 この判定結果が 「Y E S」 の場合には、 ステップ S 2 8に進む。

ステップ S 2 8においては、 例えば各出口側配管 1 3 , 1 4内を流通するオフ ガスの流量を増大させ、 燃料電池システム 1 a内等に残留する水を外部に排出す るパージ処理の実行を開始する。

そして、 ステップ S 2 9においては、 パージ処理の実行開始と同期して、 例え ば同時に、 ヒータ 2 7への通電量を増大させる。

これにより、 例えば図 1 2に示すように、 ヒータ 2 7に通電される電流の電流 値が電流値 I 1から電流値 I 2に増大させられ、 ガスセンサ 1 5の周辺部温度 （ ガス検出室 2 4のガス温度） T sが所定の上限温度 # T Uを超えて上昇する。

そして、 ステップ S 3 0においてはパージ処理が終了したか否かを判定する。 この判定結果が 「N〇」 の場合には、 ステップ S 3 0に戻る。

一方、 この判定結果が 「Y E S」 の場合には、 ステップ S 3 1に進む。

ステップ S 3 1においては、 各出口側配管 1 3 , 1 4内を流通するオフガスの 流量を停止する。

次に、 ステップ S 3 2においては、 ガスセンサ 1 5への通電、 つまり検出素子

2 9および温度補償素子 3 0への通電を停止する。

次に、 ステップ S 3 3においては、 ガスセンサ 1 5の周辺部相対湿度が所定の 停止時相対湿度 # H sより小さいか否かを判定する。

この判定結果が 「Y E S」 の場合には、 ステップ S 3 4に進む。

—方、 この判定結果が 「N〇」 の場合には、 ステップ S 3 3に戻る。

そして、 ステップ S 3 4においては、 ヒータ 2 7に対する通電を停止して、 一 連の処理を終了する。

上述した変形例によれば、 ガス検出室 2 4内の相対湿度を確実に低下させてか ら検出素子 2 9および温度補償素子 3 0への通電を開始することができるので、 検出素子 2 9の触媒に結露が発生している状態での各素子 2 9 , 3 0への通電を 防止することができ、 各素子 2 9 , 3 0での結露の発生を確実に防止した状態で ガスセンサ 1 5を起動させることができる。

さらに、 燃料電池 2が運転状態である間は、 ヒータ 2 7が継続運転状態にある のでガスセンサ 1 5に結露が発生することを確実に防止することができると共に 、 水素ガスの検出漏れ等が発生することを抑制することができる。

また、 燃料電池 2に対する発電指令等に係る燃料電池 2の負荷状態に応じてォ フガスの流量が変動し、 このオフガスの流量の変動つまり燃料電池 2の負荷状態 によって変動するオフガス中の水分量によってガス検出室 2 4内の湿度状態が変 動する場合であっても、 ガス検出室 2 4内の湿度状態を所定の状態に維持するこ とでガス検出室 2 4内に結露が発生することを防止することができる。

さらに、 オフガスの流通を停止した後に検出素子 2 9および温度補償素子 3 0 への通電を停止するので、 特に、 湿度が高い燃料電池 2のオフガスによるガスセ ンサ 1 5の結露を防止しつつ、 水素ガスに対し、 検知漏れ等が発生することを抑 制することができる。 また、 ガス検出室 2 4内の相対湿度を予め低下させておく ことができるので、 次回の作動開始時にガスセンサ 1 5に結露が発生している状 態となることを防止することができる。

しかも、 燃料電池 2の運転停止時において、 パージ処理が実行される場合であ つても、 ガス検出室 2 4内の温度を一時的に上昇させることで飽和水蒸気量を増 大させ、 ガス検出室 2 4内に結露が発生することを防止することができ、 運転停 止時にヒータ 2 7への通電を継続する時間を短縮することができる。

なお、 上述した変形例においては、 パージ処 の実行開始と同時にヒータ 2 7 への通電量を増大させたが、 これに限定されず、 例えばパージ処理の実行開始が 許可された時点等において、 つまりパージ処理の実行開始に先立ってヒータ 2 7 への通電量を増大させてもよい。

また、 上述した変形例においては、 ガスセンサ 1 5の作動停止時において、 パ ージ処理の有無に関わらずにヒータ 2 7への通電量を一時的に増大させてもよい 。 さらには、 オフガスの流通を停止した後にヒータ 2 7への通電量を一時的に増 大させてもよい。

すなわち、 ガスセンサ 1 5の作動停止時にヒータ 2 7への通電量を一時的に増 大させることで、 ガスセンサ 1 5の周辺部相対湿度を所定の停止時相対湿度 # H sより小さくするのに要する時間を短縮することができ、 ヒータ 2 7への通電を 停止するまでに要する時間つまり一連の停止動作に要する時間を短縮することが できる。

なお、 上述した変形例においては、 例えばヒータ内蔵型ガスセンサ 1 5の作動 開始時においてステップ S 2 3を省略し、 ヒータ 2 7に対する通電開始と、 ガス センサ 1 5の起動、 つまり検出素子 2 9および温度補償素子 3 0に対する通電開 始とを同期させて、 例えば同時に実行してもよい。

この場合には、 例えば低湿度環境下で、 過剰に早期にヒータ 2 7への通電を開 始することで電力消費量が増大してしまうことを防止しつつ、 検出素子 2 9およ び温度補償素子 3 0での結露の発生を防止した状態でガスセンサ 1 5を起動させ ることができる。 また、 ヒータ 2 7およびガスセンサ 1 5の作動開始時の制御を 容易化することができる。

また、 例えばヒータ内蔵型ガスセンサ 1 5の作動停止時においてステップ S 3 3を省略し、 ガスセンサ 1 5の停止、 つまり検出素子 2 9および温度補償素子 3 0に対する通電停止と、 ヒータ 2 7に対する通電停止とを同期させて、 例えば同 時に実行してもよい。

この場合には、 例えば低湿度環境下で、 過剰に遅延してヒータ 2 7への通電を 停止することで電力消費量が増大してしまうことを防止しつつ、 検出素子 2 9お よび温度補償素子 3 0での結露の発生を防止した状態でヒータ 2 7を停止させる ことができる。 また、 ヒータ 2 7およびガスセンサ 1 5の作動停止時の制御を容 易化することができる。

また、 上述した変形例においては、 例えばヒータ内蔵型ガスセンサ 1 5の作動 停止時においてステップ S 3 3を省略し、 ガスセンサ 1 5の停止、 つまり検出素 子 2 9および温度補償素子 3 0に対する通電停止後に、 所定時間に亘つてヒータ 2 7に対する通電を継続し、 この所定時間経過後にヒータ 2 7に対する通電を停 止してもよレ、。

この場合には、 ガス検出室 2 4内の検出素子 2 9および温度補償素子 3 0での 結露の発生を防止した状態でガスセンサ 1 5を停止させることができる。 また、 次回の作動開始時のために予めガス検出室 2 4内の相対湿度を低下させておくこ とができるので、 次回の作動開始時にガスセンサ 1 5に結露が発生している状態 となることを防止することができ、 作動開始に要する時間を短縮することができ る。

なお、 上述した実施の形態においては、 ガスセンサ 1 5を燃料電池 2の酸素極 側の出口側配管 1 4に配置したが、 これに限定されず、 その他の位置、 特に、 雰 囲気ガスの相対湿度が相対的に高い状態の位置等に配置してもよく、 この場合、 ガスセンサの破損、 劣化、 検出精度の低下等を防止して、 精度の良い検出を行う ことができる。 産業上の利用可能性

以上説明したように、 本発明の第 1実施態様におけるヒータ内蔵型ガスセンサ の作動開始方法によれば、 ヒータ内蔵型ガスセンサの作動開始に先立って、 ヒー タの作動を開始することによって、 結露の発生を防止した状態でヒータ内蔵型ガ スセンサを起動させることができる。

さらに、 本発明の第 2実施態様におけるヒータ内蔵型ガスセンサの作動開始方 法によれば、 ガス検出室内の温度を所定閾温度よりも高い状態に設定することに より、 結露の発生を確実に防止した状態でヒータ内蔵型ガスセンサを起動させる ことができる。 · さらに、 本発明の第 3実施態様におけるヒータ内蔵型ガスセンサの作動開始方 法によれば、 ヒータ内蔵型ガスセンサの作動以後に流通管への燃料電池の力ソー ドオフガスの流通を開始することで、 力ソードオフガス中の水素ガスに対する検 知漏れ等が発生することを確実に防止することができる。

また、 本発明の第 4または第 5実施態様におけるヒータ内蔵型ガスセンサの作 動開始方法によれば、 特に、 湿度が高い燃料電池のオフガスによるヒータ内蔵型 ガスセンサの結露を防止しつつ、 オフガス配管内を流通する水素ガスに対し、 検 知漏れ等が発生することを抑制することができる。

さらに、 本発明の第 6実施態様におけるヒータ内蔵型ガスセンサの作動開始方 法によれば、 例えば低湿度環境下で、 過剰に早期にヒータへの通電を開始するこ とで電力消費量が増大してしまうことを防止しつつ、 検出素子および温度補償素 子での結露の発生を防止した状態でヒータ内蔵型ガスセンサを起動させることが できる。 また、 ヒータおよびヒータ内蔵型ガスセンサの作動開始時の制御を容易 化することができる。

さらに、 本発明の第 7実施態様におけるヒータ内蔵型ガスセンサの作動開始方 法によれば、 検出素子および温度補償素子での結露の発生を確実に防止した状態 でヒータ内蔵型ガスセンサを起動させることができる。

さらに、 本発明の第 8実施態様におけるヒータ内蔵型ガスセンサの作動開始方 法によれば、 ガス検出室内の相対湿度を確実に低下させてから検出素子および温 度補償素子への通電を開始することができるので、 検出素子の触媒等に結露が発 生している状態での各素子への通電を防止することができ、 各素子での結露の発 生を確実に防止した状態でヒータ内蔵型ガスセンサを起動させることができる。 さらに、 本発明の第 9実施態様におけるヒータ内蔵型ガスセンサの作動停止方 法によれば、 ヒータの作動停止に先立って、 ヒータ内蔵型ガスセンサの作動を停 止することによって、 例えばヒータ内蔵型ガスセンサの再起動時等に備え、 結露 の発生を防止した状態でヒータを停止させることができる。

さらに、 本発明の第 1 0実施態様におけるヒータ内蔵型ガスセンサの作動停止 方法によれば、 ガス検出室内の温度を被検出ガスの温度よりも高い所定温度領域 の値に設定することにより、 結露の発生を確実に防止した状態でヒータを停止さ せることができる。

さらに、 本発明の第 1 1実施態様におけるヒータ内蔵型ガスセンサの作動停止 方法によれば、 流通管内の水分をオフガスの流通によって除去することができ、 停止時におけるヒータ内蔵型ガスセンサの結露の発生を、 より一層、 防止するこ とができる。

さらに、 本発明の第 1 2または 1 3実施態様におけるヒータ内蔵型ガスセンサ の作動停止方法によれば、 特に、 湿度が高い燃料電池のオフガスによるヒータ内 蔵型ガスセンサの結露を防止しつつ、 オフガス配管内を流通する水素ガスに対し 、 検知漏れ等が発生することを抑制することができる。 また、 次回の作動開始に 備えてガス検出室内の相対湿度を予め低下させておくことができるので、 次回の 3U 作動開始時にヒータ内蔵型ガスセンサに結露が発生している状態となることを防 止することができる。

さらに、 本発明の第 1 4実施態様におけるヒータ内蔵型ガスセンサの作動停止 方法によれば、 例えば低湿度環境下で、 過剰に遅延してヒータへの通電を停止す ることで電力消費量が増大してしまうことを防止しつつ、 例えばヒータ内蔵型ガ スセンサの再起動時等に備え、 検出素子および温度補償素子での結露の発生を防 止した状態でヒータを停止させることができる。 また、 ヒータおよびヒータ内蔵 型ガスセンサの作動停止時の制御を容易化することができる。

さらに、 本発明の第 1 5実施態様におけるヒータ内蔵型ガスセンサの作動停止 方法によれば、 検出素子および温度補償素子での結露の発生を確実に防止した状 態でヒータを停止させることができる。

さらに、 本発明の第 1 6実施態様におけるヒータ内蔵型ガスセンサの作動停止 方法によれば、 検出素子および温度補償素子での結露の発生を防止した状態でヒ ータ内蔵型ガズセンサを停止させることができる。 また、 次回の作動開始時のた めに予めガス検出室内の相対湿度を低下させておくことができるので、 次回の作 動開始時にヒータ内蔵型ガスセンサに結露が発生している状態となることを防止 することができ、 作動開始に要する時間を短縮することができる。

さらに、 本発明の第 1 7実施態様におけるヒータ内蔵型ガスセンサの作動方法 によれば、 オフガス配管内を流通する水素ガスに対し、 検知漏れ等が発生するこ とを抑制しつつ、 ガス検出室内での結露の発生を防止した状態でヒータ内蔵型ガ スセンサの作動開始および作動停止、 さらに、 作動の継続を実行することができ る。

また、 燃料電池が運転状態である間は、 ヒータが継続運転状態にあるのでヒー タ内蔵型ガスセンサに結露が発生することを確実に防止することができると共に 、 水素ガスの検出漏れ等が発生することを抑制することができる。

さらに、 本発明の第 1 8実施態様におけるヒータ内蔵型ガスセンサの作動方法 によれば、 ガス検出室内の温度が変動することでガス検出室内に結露が発生する ことを防止することができる。

さらに、 本発明の第 1 9実施態様におけるヒータ内蔵型ガスセンサの作動方法 によれば、 ガス検出室内の温度を一時的に上昇させることで飽和水蒸気量を增大 させ、 ガス検出室内に結露が発生することを防止することができ、 運転停止時に ヒータへの通電を継続する時間を短縮することができる。

さらに、 本発明の第 2 0実施態様におけるヒータ内蔵型ガスセンサの作動方法 によれば、 燃料電池の負荷状態によつて変動するオフガス中の水分量によってガ ス検出室内の湿度状態が変動することを防止することができ、 ガス検出室内の湿 度状態を所定の状態に維持することでガス検出室内に結露が発生することを防止 することができる。

さらに、 本発明の第 2 1実施態様におけるヒータ内蔵型ガスセンサの作動方法 によれば、 特にオフガス中の相対湿度が高くなる燃料電池の高負荷時にはヒータ への通電量を増大させてガス検出室内の温度を上昇させることでガス検出室内に 結露が発生することを防止することができる。

さらに、 本発明の第 2 2実施態様におけるヒータ内蔵型ガスセンサの作動方法 によれば、 ヒータ内蔵型ガスセンサによって被検出ガスを検出している間は、 ヒ ータを運転状態に維持することができるので、 確実にガス検出室内の相対湿度を 低い状態にしておくことができ、 ガス検出室内での結露の発生を防止した状態で ヒータ内蔵型ガスセンサの作動開始および作動停止、 さらに、 作動の継続を実行 することができる。

Claims

請求の範囲

1 . 被検出ガスを流通させる流通管と、

前記流通管に設けられ、 前記被検出ガスが導入されるガス検出室およぴ該ガス 検出室内を加熱するヒータを具備し、 前記被検出ガスを検出するヒータ内蔵型ガ スセンサの作動開始方法であって、

前記ヒータ内蔵型ガスセンサの作動開始に先立って、 前記ヒータの作動を開始 するヒータ内蔵型ガスセンサの作動開始方法。

2 . 請求項 1記載のヒータ内蔵型ガスセンサの作動開始方法であって、

前記ガス検出室内の温度を検出し、

前記ヒータの作動を開始した後に、 前記ガス検出室内の温度が、 所定閾温度を 超えたときに前記ヒータ内蔵型ガスセンサの作動を開始するヒータ内蔵型ガスセ ンサの作動開始方法。

3 . 請求項 1または請求項 2の何れかに記載のヒータ内蔵型ガスセンサの作動 開始方法であって、

前記被検出ガスは、 燃料電池の酸素極から排出されるオフガス中に含まれる水 素ガスであり、 前記ヒータ内蔵型ガスセンサの作動開始後に前記流通管に前記ォ フガスを流通させるヒータ内蔵型ガスセンサの作動開始方法。

4 . 燃料電池の酸素極から排出されるオフガスを流通させるオフガス配管に設 けられ、 前記オフガスに含まれる水素ガスが被検出ガスとして導入されるガス検 出室および該ガス検出室内を加熱するヒータを具備し、 前記被検出ガスを検出す るヒータ内蔵型ガスセンサの作動開始方法であって、

前記オフガスの流通開始に先立って、 前記ヒータ内蔵型ガスセンサおよぴ前記 ヒータの作動を開始するヒータ内蔵型ガスセンサの作動開始方法。

5 . 請求項 4に記載のヒータ内蔵型ガスセンサの作動開始方法であって、 前記ヒータ内蔵型ガスセンサは、 触媒を具備する検出素子および温度補償素子 を前記ガス検出室内に備え、 前記オフガスに含まれる水素ガスが前記触媒に接触 した際の燃焼により発生する熱によって生じる前記検出素子と前記温度補償素子 との電気抵抗値の差異に応じて、 前記水素ガスの濃度を検出するガス接触燃焼式 のガスセンサであって、

前記オフガスの流通開始に先立って、 前記検出素子および前記温度補償素子お よび前記ヒータへの通電を開始するヒータ内蔵型ガスセンサの作動開始方法。

6 . 請求項 5に記載のヒータ内蔵型ガスセンサの作動開始方法であって、 前記検出素子および前記温度補償素子に対する通電開始と同期して、 前記ヒー タへの通電を開始するヒータ内蔵型ガスセンサの作動開始方法。

7 . 請求項 5に記載のヒータ内蔵型ガスセンサの作動開始方法であって、 前記検出素子および前記温度補償素子に対する通電開始に先立って、 前記ヒー タへの通電を開始するヒータ内蔵型ガスセンサの作動開始方法。

8 . 被検出ガスが導入されるガス検出室内に、 触媒を具備する検出素子および 温度補償素子と、 前記ガス検出室内の湿度状態を変更可能なヒータとを備えるヒ ータ内蔵型ガスセンサの作動開始方法であって、

前記検出素子および前記温度補償素子に対する通電開始に先立って、 前記ヒー タへの通電を開始することで前記ガス検出室内の相対湿度を低下させるヒータ内 蔵型ガスセンサの作動開始方法。

9 . 被検出ガスを流通させる流通管と、

前記流通管に設けられ、 前記被検出ガスが導入されるガス検出室および該ガス 検出室内を加熱するヒータを具備し、 前記被検出ガスを検出するヒータ内蔵型ガ スセンサの作動停止方法であって、

記ヒータの作動停止に先立って、 前記ヒータ内蔵型ガスセンサの作動を停止 するヒータ内蔵型ガスセンサの作動停止方法。

1 0 . 請求項 9に記載のヒータ内蔵型ガスセンサの作動停止方法であって、 前記ガス検出室内の温度と、 前記ヒータ内蔵型ガスセンサの上流側での前記被 検出ガスの温度を検出し、

前記ヒータの作動停止に先立って、 前記ヒータ内蔵型ガスセンサの作動を停止 した後に、 前記ガス検出室内の温度が、 前記ヒータ内蔵型ガスセンサの上流側で の前記被検出ガスの温度よりも高い所定温度領域の値となる状態にて、 所定時間 が経過した後に前記ヒータの作動を停止するヒータ内蔵型ガスセンサの作動停止 方法。

1 1 . 請求項 9または請求項 1 0の何れかに記載のヒータ内蔵型ガスセンサの 作動停止方法であって、

前記被検出ガスは、 燃料電池の酸素極から排出されるオフガス中に含まれる水 素ガスであり、 少なく とも前記ヒータ内蔵型ガスセンサの作動停止後まで前記流 通管に前記オフガスを流通させるヒータ内蔵型ガスセンサの作動停止方法。

1 2 . 燃料電池の酸素極から排出されるオフガスを流通させるオフガス配管に 設けられ、 前記オフガスに含まれる水素ガスが被検出ガスとして導入されるガス 検出室および該ガス検出室内を加熱するヒータを具備し、 前記被検出ガスを検出 するヒータ内蔵型ガスセンサの作動停止方法であって、 ' 前記ヒータ内蔵型ガスセンサおよび前記ヒータの作動停止に先立って、 前記ォ フガスの流通を停止するヒータ内蔵型ガスセンサの作動停止方法。

1 3 . 請求項 1 2に記載のヒータ内蔵型ガスセンサの作動停止方法であって、 前記ヒータ内蔵型ガスセンサは、 触媒を具備する検出素子および温度補償素子 を前記ガス検出室内に備え、 前記オフガスに含まれる水素ガスが前記触媒に接触 した際の燃焼により発生する熱によって生じる前記検出素子と前記温度補償素子 との電気抵抗値の差異に応じて、 前記水素ガスの濃度を検出するガス接触燃焼式 のガスセンサであって、 前記検出素子および前記温度補償素子に対する通電停止に先立って、 前記オフ ガスの流通を停止するヒータ内蔵型ガスセンサの作動停止方法。

1 4 . 請求項 1 3に記載のヒータ内蔵型ガスセンサの作動停止方法であって、 前記検出素子および前記温度補償素子に対する通電停止と同期して、 前記ヒー タへの通電を停止するヒータ内蔵型ガスセンサの作動停止方法。

1 5 . 請求項 1 3に記載のヒータ内蔵型ガスセンサの作動停止方法であって、 前記ヒータに対する通電停止に先立って、 前記検出素子および前記温度補償素 子への通電を停止するヒータ内蔵型ガスセンサの作動停止方法。

1 6 . 被検出ガスが導入されるガス検出室内に、 触媒を具備する検出素子およ び温度補償素子と、 前記ガス検出室内の湿度状態を変更可能なヒータとを備える ヒータ内蔵型ガスセンサの作動停止方法であって、

前記検出素子および前記温度補償素子への通電を停止した後に、 所定時間に亘 つて前記ヒータに対する通電を継続し、 前記所定時間経過後に前記ヒータに対す る通電を停止することで、 次回の作動開始時における前記ガス検出室内の相対湿 度を予め低下させるヒータ内蔵型ガスセンサの作動停止方法。

1 7 . 燃料電池の酸素極から排出されるオフガスを流通させるオフガス配管に 設けられ、 前記オフガスに含まれる水素ガスが被検出ガスとして導入されるガス 検出室および該ガス検出室内を加熱するヒータを具備し、 前記被検出ガスを検出 するヒータ内蔵型ガスセンサの作動方法であって、

前記燃料電池の運転開始時に、 前記オフガスの流通開始に先立って、 前記ヒー タ内蔵型ガスセンサおよび前記ヒータへの通電を開始し、

前記燃料電池の通常運転時に、 前記ヒータ内蔵型ガスセンサおよび前記ヒータ への通電を継続して行い、

前記燃料電池の運転停止時に、 前記ヒータ内蔵型ガスセンサおよび前記ヒータ に対する通電停止に先立って、 前記オフガスの流通を停止するヒータ内蔵型ガス センサの作動方法。

1 8 . 請求項 1 7に記載のヒータ内蔵ガスセンサの作動方法であって、

前記燃料電池の通常運転時に、 前記ヒータへの通電量を制御することにより前 記ヒータ内蔵型ガスセンサの前記ガス検出室内の温度を所定温度範囲の温度に保 持するヒータ内蔵ガスセンサの作動方法。

1 9 . 請求項 1 8に記載のヒータ内蔵型ガスセンサの作動方法であって、 前記燃料電池の運転停止時に、 前記ヒータ内蔵型ガスセンサの前記ガス検出室 内の温度を前記所定温度範囲の温度よりも高い温度に一時的に上昇させるヒータ 内蔵型ガスセンサの作動方法。

2 0 . 請求項 1 8に記載のヒータ内蔵型ガスセンサの作動方法であって、 前記燃料電池の通常運転時に、 前記燃料電池の負荷状態に応じて前記ヒータへ の通電量を増減させるヒータ内蔵型ガスセンサの作動方法。

2 1 . 請求項 2 0に記載のヒータ内蔵型ガスセンサの作動方法であって、 前記燃料電池の負荷状態が高負荷状態となることに伴い前記ヒータへの通電量 を増大させるヒータ内蔵型ガスセンサの作動方法。

2 2 . 被検出ガスが導入されるガス検出室内に、 触媒を具備する検出素子およ び温度補償素子と、 前記ガス検出室内の湿度状態を変更可能なヒータとを備える ヒータ内蔵型ガスセンサの作動方法であって、

前記ヒータ内蔵型ガスセンサの作動開始時に、 先ず、 前記ヒータへの通電を開 始し、 次に、 前記ガス検出室内の相対湿度が低下した後に、 前記検出素子および 前記温度補償素子への通電を開始し、

前記ヒータ内蔵型ガスセンサの作動時に、 前記ヒータへの通電を継続して行い

前記ヒータ内蔵型ガスセンサの作動停止時に、 先ず、 前記検出素子および前記 温度補償素子への通電を停止し、 次に、 前記ヒータへの通電を継続して行うこと により前記ガス検出室内の相対湿度が低下した後に、 前記ヒータへの通電を停止 することを特徴とするヒータ内蔵型ガスセンサの作動方法。