JP2000314718A

JP2000314718A - 可燃ガス成分濃度の測定装置及び測定方法

Info

Publication number: JP2000314718A
Application number: JP11124352A
Authority: JP
Inventors: Shoji Kitanoya; 昇治北野谷; Takaharu Inoue; 隆治井上; Takafumi Oshima; 崇文大島
Original assignee: NGK Spark Plug Co Ltd
Current assignee: Niterra Co Ltd
Priority date: 1999-04-30
Filing date: 1999-04-30
Publication date: 2000-11-14

Abstract

(57)【要約】【課題】被測定ガス中の酸素濃度に影響されず、可燃ガ
ス成分濃度を正確に測定可能な装置及び方法の提供【解決手段】予め、酸素濃度を変えて第１の酸素ポンプ
電流Ｉｐ１を測定し、酸素濃度とＩｐ１の関係を求め
る。酸素濃度を変えて、ＨＣガス濃度をゼロとしたとき
の第２酸素ポンプ電流Ｉｐ２を測定し、所定酸素濃度に
おけるＩｐ２オフセットを求める。酸素濃度を変えて、
既知のＨＣガス濃度を有する被測定ガスを投入してＩｐ
２を測定し、既知可燃ガス成分濃度及びＩｐ２測定値を
用いて、所定の酸素濃度におけるＩｐ２ゲインを求め
る。測定時、Ｉｐ１，Ｉｐ２の測定値、Ｉｐ１に基づき
選択されたＩｐ２オフセット及びゲインから可燃ガス成
分濃度を求める。酸素汲み出しに起因した、可燃ガス濃
度割合の変化及び第２の処理室内の残留酸素量の変化
が、可燃ガス成分濃度測定に与える影響が打ち消され
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は可燃ガス成分濃度の
測定装置及び測定方法に関し、特に内燃機関の排気ガス
に含まれる可燃ガス成分の濃度を求めるための測定装置
及び測定方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、排ガス規制の強化に伴い、エンジ
ン等の排ガス中の可燃ガス成分を直接測定し、この測定
に基づいてエンジンの制御や触媒のコントロールを行う
研究が行われている。特にＺｒＯ₂等の酸素イオン伝導
体中に形成された２室構造と、これら２室にそれぞれ面
する第１，第２の酸素ポンプセルと、を有するガスセン
サについて近年広く研究が行われている。

【０００３】このガスセンサを用いた可燃ガス成分の濃
度測定においては、第１の酸素ポンプセルによって一の
室内の酸素濃度を一定制御し、酸素濃度が一定制御され
た気体が他の室に流入し、第２の酸素ポンプセルによっ
て他の室内に残った残留酸素を汲み出す。この際、第２
の酸素ポンプセルに設けられた一対の電極間に電流（第
２の酸素ポンプ電流）が流れる。この際、他の室内にお
いて、酸素は該室内の可燃ガス成分と反応してこれを燃
焼させる。よって、他の室内の可燃ガス成分濃度に応じ
て第２の酸素ポンプ電流が変化するから、この変化に基
づき被測定ガス中の可燃ガス成分濃度を求めることがで
きる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、本発明
者等は、可燃ガス成分を測定する際、被測定ガス中の酸
素濃度により、オフセット及びゲインが変化し、可燃ガ
ス成分の測定に誤差を生じさせ、この結果、正確な可燃
ガス成分濃度を求めることが困難であることを見出し
た。

【０００５】そこで、本発明は、可燃ガス成分濃度を正
確に測定することができる装置及び方法を提供すること
を目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】最初に、本発明の可燃ガ
ス成分濃度測定装置に適用されるガスセンサにおいて、
可燃ガス成分濃度検知電流（第２の酸素ポンプ電流）の
オフセット、すなわち可燃ガス成分濃度がゼロの場合に
流れる同電流量が、被測定ガス中の酸素濃度によって変
化する理由を説明する。なお、以下の説明においては、
酸素濃度検知手段（素子）が備える酸素濃度検知電極が
第１の処理室に面して形成されているものとする。

【０００７】酸素濃度を制御する基となる酸素濃度検知
手段は、その酸素濃度検知電極全体上における平均酸素
濃度を検出して出力する。第１の酸素ポンプ手段は、こ
の出力が一定となるよう、すなわち第１の処理室内の酸
素濃度が一定となるよう第１の処理室から酸素を汲み出
す。ここで、酸素濃度検知電極の面積は有限である。ま
た、特に被測定ガス中の酸素濃度が高い場合は、第１の
酸素ポンプ手段による酸素の汲み出しによって第１の処
理室内に酸素濃度勾配が生じると考えられる。

【０００８】よって、被測定ガス中の酸素濃度が高く多
量の酸素汲み出しによって第１の処理室内に気体の流れ
方向に沿って急な酸素濃度勾配が生じている場合と、こ
の酸素勾配が緩やかな場合とで、被測定ガス中の酸素濃
度が異なるにもかかわらず酸素濃度検知出力が互いに同
じになり、この結果、第２の処理室内の酸素濃度（すな
わち、第２の酸素ポンプ電流のオフセット）が異なって
しまう場合があるものと考えられる。詳細には、酸素濃
度検知出力が同じであるにも関わらず、第２の処理室内
の酸素濃度が、被測定ガス中の酸素濃度に応じて、制御
目標値に対し正方向あるいは負方向にずれが生じる現象
が起こるものと考えられる。ずれの方向についてはポン
プ電極の材質、面積その他の要因により異なる。

【０００９】続いて、ガスセンサのゲインが被測定ガス
中の酸素濃度によって変化する理由を説明する。ここ
で、ガスセンサのゲインを、可燃ガス成分濃度の変化量
＝ゲイン×ガスセンサ出力の変化量と定義すると、この
ゲインが被測定ガス中の酸素濃度によって変化する理由
は、先に第１の処理室にて酸素の汲み出しを行った分第
２の処理室内での可燃ガス成分（ＨＣなど）の割合が増
加することで説明できる。また、酸素の汲み出しを行っ
た分、第１の処理室に流入するガス量が増加し、可燃ガ
ス量も増加するとも考えられる。

【００１０】図８（Ａ）及び図８（Ｂ）は、ガスセンサ
のゲイン[濃度/出力]が被測定ガス中の酸素濃度によっ
て変化する理由を説明するための図であり、図８（Ａ）
は同酸素濃度がゼロの場合、図８（Ｂ）は同酸素濃度が
ゼロでない場合の現象を説明するための図である。

【００１１】図８（Ａ）を参照すると、被測定ガス中の
酸素濃度がゼロの場合、第１の酸素ポンプ手段による酸
素の汲み出しは行われないから（但し、ここでは酸素の
汲み入れは行われないものとする）、第１の処理室にお
けるガス組成と第２の処理室におけるガス組成に変化は
ない。

【００１２】一方、図８（Ｂ）を参照すると、被測定ガ
ス中の酸素濃度がゼロでない場合、第１の酸素ポンプ手
段による酸素の汲み出しが行われるから、第２の処理室
においてはＯ₂減少分だけガス組成が変化し、可燃ガス
成分を含む他のガス成分の濃度割合が増加する。したが
って、ガスセンサのゲインが被測定ガス中の酸素濃度に
応じて変化することとなる。

【００１３】本発明者は、このような問題を次のような
手段により解決できることを見出した。すなわち、本発
明による第１の手段は、第２の酸素ポンプ電流と、被測
定ガス中の酸素濃度と、予め求められている該酸素濃度
と該第２の酸素ポンプ電流の関係と、に基づき、被測定
ガス中の酸素濃度の影響を考慮して可燃ガス成分濃度を
求める。

【００１４】本発明による第２の手段は、さらに、第２
の処理室に面し、酸素イオン伝導体上に第２の処理室内
と外にそれぞれ面して形成された第３の内側電極、第３
の外側電極を備え、第３の内側電極と第３の外側電極間
に一定の電流を流し所定量の測定用酸素イオンを酸素イ
オン伝導体を介して第２の処理室内に汲み入れる第３の
酸素ポンプ手段を有している。

【００１５】本発明による第３の手段は次の工程を含
む：（１）予め被測定ガス中の酸素濃度を変えて第１の酸素
ポンプ電流を測定し、被測定ガス中の酸素濃度と第１の
酸素ポンプ電流の関係を求めておく；（２）予め被測定ガス中の酸素濃度を変えて、実質的に
可燃ガス成分濃度をゼロとしたときの第２の酸素ポンプ
電流を測定し、所定の酸素濃度における第２の酸素ポン
プ電流のオフセットを求めておく；（３）予め被測定ガス中の酸素濃度を変えて、既知の可
燃ガス成分濃度を有する被測定ガスを投入して第２の酸
素ポンプ電流を測定し、既知の可燃ガス成分濃度及び測
定した第２の酸素ポンプ電流を用いて、所定の酸素濃度
における第２の酸素ポンプ電流のゲイン（ガスセンサの
ゲイン）を求めておく。（４）測定時、測定された第１の酸素ポンプ電流、測
定された前記第２の酸素ポンプ電流、該測定された第１
の酸素ポンプ電流に基づき選択された前記第２の酸素ポ
ンプ電流のオフセット及び前記ゲインから可燃ガス成分
濃度を求める。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の好ましい実施の形
態を説明する。本発明の可燃ガス成分濃度測定方法は、
その好ましい実施形態において、第１の酸素ポンプ電流
Ｉｐ１（或いは酸素濃度検知手段が出力する酸素濃淡電
池起電力）より被測定ガスの酸素濃度を求め、求められ
た酸素濃度に応じて選択されたないし補正された第２の
酸素ポンプ電流Ｉｐ２のオフセット(Ｉｐ２offset)及び
ゲイン(Ｉｐ２Gain)を選択し、測定した第２の酸素ポン
プ電流Ｉｐ２より下式に従って可燃ガス成分を求める。

【００１７】可燃ガス成分濃度＝ゲイン×（オフセット
−第２の酸素ポンプ電流の測定値）

【００１８】好ましくは、オフセットを次のように求め
る。予め、被測定ガス中の可燃ガス成分濃度をゼロと
し、かつ被測定ガス中の酸素濃度を変えて、第２の酸素
ポンプ電流Ｉｐ２を測定する。そして、各酸素濃度にお
いて流れた第２の酸素ポンプ電流Ｉｐ２の値を、各酸素
濃度における第２の酸素ポンプ電流Ｉｐ２のオフセット
とする。このオフセットと酸素濃度の関係を細かく測定
し、マイクロコンピュータに接続又は内蔵されたメモリ
などに両者の関係をいわゆる「マップ」として記憶させ
ておく。或いは、予め何点かの測定値より両者の関係を
表す近似式（例えば下式のような２次多項式）を求めて
おき、酸素濃度と該近似式の係数の関係をメモリ（第１
の記憶手段）に記憶させておけばメモリ容量を減らすこ
とが出来る。

【００１９】Ｉｐ２offset[μＡ]＝Ｂ_Ip2＋ａ×(Ｏ₂)²＋ｂ×Ｏ₂ 但し、「Ｂ_Ip2」は酸素濃度０％時の第２の酸素ポンプ
電流Ｉｐ２切片（オフセット）、「ａ」及び「ｂ」は予
め測定されたデータに基づく近似計算により求められて
いる係数、「Ｏ₂」は変数。

【００２０】そこで、好ましくは、被測定ガス中の酸素
濃度を次のように求める。予め被測定ガス中の酸素濃度
と第１の酸素ポンプ電流Ｉｐ１との関係を細かく測定
し、マイクロコンピュータに接続又は内蔵されたメモリ
などに両者の関係をいわゆる「マップ」として記憶させ
ておく。或いは、予め何点かの測定値より両者の直線的
な関係を表す下記の式を求めておき、この下式の係数を
メモリに記憶させておく。そして、実際の測定時におい
ては、第１の酸素ポンプ電流Ｉｐ１の測定値とメモリに
記憶されている係数より、被測定ガス中の酸素濃度を求
めることができる。この下式を用いることにより、測定
時間及びメモリの記憶容量を減らすことができる。

【００２１】Ｏ₂[％]＝（Ｉｐ１−ＢＯ₂）／ＧＯ₂ 但し、「ＢＯ₂」は酸素濃度が０％時の第１の酸素ポン
プ電流Ｉｐ１の切片（Ｉｐ１のオフセット）、「Ｇ
Ｏ₂」は傾き、「Ｉｐ１」は測定値である。

【００２２】さらに、マイクロコンピュータに記憶した
「酸素濃度-Ip2オフセットマップ」あるいは２次多項式
を用いて、上記求められた被測定ガス中の酸素濃度より
第２の酸素ポンプ電流Ｉｐ２のオフセット（Ｉｐ２offs
et）を求めることができる。

【００２３】この様に、実際の測定時においては、第１
の酸素ポンプ電流Ｉｐ１の測定値に応じて、メモリに記
憶されている第２の酸素ポンプ電流Ｉｐ２のオフセット
が選択される。或いは、第１の酸素ポンプ電流Ｉｐ１の
測定値に応じて、メモリに記憶されている上記近似式の
係数が選択され、この近似式を用いた演算が実行されて
第２の酸素ポンプ電流Ｉｐ２のオフセットが選択され
る。

【００２４】一方、好ましくは、ゲインを次のように求
める。予め、種々の酸素濃度において、可燃ガス成分濃
度を変えて第２の酸素ポンプ電流Ｉｐ２を測定する。得
られた複数のデータから、各酸素濃度において、可燃ガ
ス成分濃度の変化量と第２の酸素ポンプ電流Ｉｐ２の変
化量との関係を表す近似式を求める。この近似式におけ
る第２の酸素ポンプ電流Ｉｐ２の変化量の係数をゲイン
として、被測定ガス中の酸素濃度に応じて選択する。

【００２５】好ましくは、ゲインと酸素濃度の関係を細
かく測定しマイクロコンピュータに接続又は内蔵された
メモリ（第２の記憶手段）などにマップとして記憶させ
ておき、実際の測定時にはこのマップを用いてゲインを
定めることができる。或いは、何点かの測定値より両者
の直線関係を定め、下式より各酸素濃度におけるゲイン
を求めることができ、この結果、測定時間及びメモリの
記憶容量を減らすことができる。

【００２６】Gain＝Gain₀＋GainＣ×Ｏ₂ 但し、「Gain₀」は酸素濃度０％時のGain切片、「Gain
Ｃ」は傾き、「Ｏ₂」は変数。

【００２７】或いは、何点かの測定値に基づき、ゲイン
と酸素濃度の関係を下記の２次多項式、或いはさらに高
次の多項式より求めることができる。

【００２８】Gain＝Gain₀＋ａ×(Ｏ₂)²＋ｂ×Ｏ₂ 但し、「ａ」及び「ｂ」は予め測定されたデータに基づ
く近似計算により求められている係数、「Ｏ₂」は変
数。

【００２９】本発明による可燃ガス成分濃度測定装置
は、その好ましい実施の形態において、被測定ガス中の
酸素濃度に応じて、第２の酸素ポンプ電流に基づいて得
られる可燃ガス成分濃度を補正する手段を有する。好ま
しくは、この補正手段が、被測定ガス中の酸素濃度に応
じて、第２の酸素ポンプ電流のオフセット及び／又はゲ
インを補正する。これらの補正は、被測定ガス中の酸素
濃度と第２の酸素ポンプ電流のオフセットとの関係を表
すマップ並びに近似式、及び／又は、被測定ガス中の酸
素濃度と第２の酸素ポンプ電流のゲインとの関係を表す
マップ並びに近似式を用いて、行うことができる。この
補正手段は、ガスセンサに接続されたマイクロコンピュ
ータにおいて実行されるプログラミング上で実現するこ
とができる。オフセット選択手段、ゲイン選択手段も同
様である。

【００３０】本発明による可燃ガス成分濃度測定装置
は、その好ましい実施の形態において、第２の処理室内
へ導入された気体に含有される可燃ガス成分とＯ₂との
反応を促進させる手段を有する。好ましくは、第２の内
側電極にＰｔなどの触媒成分を含有させ、この手段を兼
用させる。或いは、第２の処理室内に面して、ＨＣガ
ス、ＣＯガスなどの可燃性ガス成分とＯ₂との反応、す
なわち燃焼を促進させる酸化触媒部を設ける。また、ガ
スセンサの各電極は、所定の触媒能ないし酸素ポンピン
グ能力を向上させるために多孔質電極とすることが好ま
しい。

【００３１】本発明による可燃ガス成分濃度測定装置
は、その好ましい実施の形態において、第２の気体流通
部の第１の処理室側開口上及び同上近傍に第１の内側電
極が形成されていない（同上近傍まで延在していな
い）。これによって、酸素が第２の処理室から第２の気
体流通部を通じて逆流して、第１の内側電極を介して汲
み出される現象が防止される。

【００３２】本発明による可燃ガス成分濃度測定装置に
適用されるガスセンサは、好ましくは、主として複数の
酸素イオン伝導体（固体電解質）の層からなり、酸素イ
オン伝導体により周囲から区画された第１の処理室及び
第２の処理室を有する。酸素イオン伝導性を有する固体
電解質層材料としては、Ｙ₂Ｏ₃ないしＣａＯを固溶させ
たＺｒＯ₂が代表的なものであるが、それ以外のアルカ
リ土類金属元素ないし希土類金属元素の酸化物とＺｒＯ
₂との固溶体を使用してもよい。また、ベースとなるＺ
ｒＯ₂にはＨｆＯ₂が含有されていてもよい。また、部分
安定化、安定化、ないしこれらが混合したＺｒＯ₂、Ｃ
ｅＯ₂、ＨｆＯ₂、ＴｈＯ₂を用いることができる。安定
化剤として、例えばＣａＯ，ＭｇＯ，又は希土類酸化物
（例えばＹ ₂Ｏ₃、Ｌａ₂Ｏ₃、Ｇｄ₂Ｏ₃等）の一種以上を
用いる。好ましくは、イットリウム部分安定化ジルコニ
ア焼結体（ＹＳＺ）を用いる。他の安定化剤或いは他の
固体電解質も用いることができる。

【００３３】本発明による可燃ガス成分濃度測定装置に
適用されるガスセンサにおいて、好ましくは、第１及び
第２の気体流通部をセラミック等の多孔体、微細な貫通
孔又は細かいスリット（すきま状にする）から構成す
る。これら気体流通部を、好ましくはアルミナ多孔質体
から構成する。

【００３４】

【実施例】以上説明した本発明の実施の形態をさらに明
確化するために、以下図面を参照して、本発明の一実施
例を説明する。

【００３５】図１は、本発明の実施例１に係る可燃ガス
成分濃度測定装置に適用されるガスセンサの構造を説明
するための図であり、短手方向端部の断面図である。図
１を参照すると、このガスセンサは、第１層１，…第６
層６が積層されて形成されている。第１層１、第３層
３、第４層４及び第６層６は酸素イオン伝導体から形成
され、第２層は、その一部が多孔質アルミナ（第１の拡
散孔７）から形成され、他の部分は酸素イオン伝導体ま
たは緻密質アルミナから形成され、第５層５は酸素イオ
ン伝導体又は緻密質アルミナから形成されている。第１
層１と第３層３の間には、両側端部がガス拡散抵抗を有
する多孔質アルミナから形成された第１の拡散孔７（第
１の気体流通部）に囲まれた第１の処理室８が画成され
ている。第１の処理室８は、第１の拡散孔７を通じて被
測定雰囲気と連通している。第４層４と第６層６の間に
は、第２の処理室１０が画成されている。また、第１の
処理室８と第２の処理室１０をガス拡散抵抗をもって連
通するため、多孔質アルミナから形成された第２の拡散
孔９（第２の気体流通部）が第３層３と第４層４を貫通
するよう埋設されている。なお、第１の拡散孔７の第１
の処理室８側の開口と第２の拡散孔９の第１の処理室８
側の開口とは、気体の流れ方向に関して十分に離間した
位置に形成されている。

【００３６】さらに、酸素イオン伝導体層である第１層
１の外面上には第１の外側電極１１が形成され、一方、
同内面上には第１の処理室８に面して第１の内側電極１
２が形成されている。第１層１、及び第１の外側，内側
電極１１，１２は第１の酸素ポンプセル（第１の酸素ポ
ンプ手段）１８を構成している。ここで、図２に示すよ
うに、第１の内側電極１２の長さは第１の外側電極の長
さ１１より短く形成され、第２の気体流通部９の第１の
処理室８側開口上及び同上近傍に、第１の内側電極１２
が形成されていない。

【００３７】酸素イオン伝導体層である第３層３の第１
の処理室８に面する面上には酸素濃度検知電極１３が形
成され、一方、反対面上には第３層３と第４層４間に挟
まれて酸素濃度基準電極１４が形成されている。第３層
３と、酸素濃度検知電極１３及び酸素濃度基準電極１４
は酸素濃度検知セル（酸素濃度検知手段）１９を構成し
ている。

【００３８】酸素イオン伝導体層である第４層４の第２
の処理室１０に面する面上には第２の内側電極１５が形
成されている。第４層４、酸素濃度基準電極１４及び第
２の内側電極１５は第２の酸素ポンプセル（第２の酸素
ポンプ手段）２０を構成している。

【００３９】酸素イオン伝導体層である第６層６の内面
上には第２の処理室１０に面して第３の内側電極１６が
形成され、一方、同外面上には第３の外側電極１７が形
成されている。第６層６、及び第３の内側，外側電極１
６，１７は第３の酸素ポンプセル（第３の酸素ポンプ手
段）２１を構成している。

【００４０】このガスセンサは、公知のグリーンシート
の積層焼成によるガスセンサの製造技術に基づき、次の
ように作製することができる。すなわち、ＺｒＯ₂グリ
ーンシート単体、多孔質な電極を形成するためのＰｔな
どの電極成分を含むペースト、拡散孔を形成するための
アルミナペースト、層間を絶縁するため或いは処理室を
画成するための緻密層を形成するためのアルミナペース
ト、並びに処理室を画成するためのカーボンペーストな
どがそれぞれ所定位置にスクリーン印刷法を用いて塗布
されたＺｒＯ₂グリーンシート、及び第２の拡散孔を形
成するための多孔質セラミックス体が埋め込まれたＺｒ
Ｏ₂グリーンシートを積層し、乾燥し、焼成する。

【００４１】図２は、本発明の実施例１に係る可燃ガス
成分濃度測定装置を説明するための図であり、図１に示
したガスセンサ（本図においてはその長手方向断面を示
す）を用いた可燃ガス成分濃度測定装置の説明図であ
る。

【００４２】図２を参照すると、この測定装置において
は、第１の内側電極１２と酸素濃度検知電極１３とがリ
ード部を介して接点３０において電気的に接続され、さ
らにグランド３１に接地されている。差動増幅器３３の
非反転入力端子(＋)には基準電圧源３４から基準電圧Ｖ
ｓが入力され、反転入力端子(−)には酸素濃度基準電極
１４がリード部を介して電気的に接続され、結局、この
反転入力端子(−)には酸素濃度検知電極１３と酸素濃度
基準電極１４間の電位差（酸素濃淡電池起電力）が入力
される。この反転入力端子(−)と酸素濃度基準電極１４
間に設けられた一の節点３５には抵抗３２の一端が電気
的に接続され、抵抗３２の他端はプラス側の電源に接続
されている。これによって、酸素濃度基準電極１４と酸
素濃度検知電極１３間に自己基準極生成電流Ｉｃｐが流
れ、酸素濃度検知電極１３上で解離された酸素イオンが
酸素イオン伝導体層を通じて酸素濃度基準電極１４側に
伝導する。この酸素イオンの伝導によって汲み出された
Ｏ₂により、酸素濃度基準電極１４内部、上ないし近傍
に所定レベルの安定した基準酸素濃度雰囲気が形成され
ている。

【００４３】差動増幅器３３の出力端子は、リード部を
介して第１の外側電極１１に電気的に接続されている。
差動増幅器２０は、酸素濃度検知電極１３と酸素濃度基
準電極１４間の電位差が基準電圧源３４の基準電圧Ｖｓ
に等しくなるように、第１の外側電極１１、第１の内側
電極１２間に電圧を可変に印加する。これによって、第
１の外側電極１１、第１の内側電極１２上ではＯ₂が解
離され、生じた酸素イオンが酸素イオン伝導体層中を伝
導して、他方の電極上で再びＯ₂となる。この結果、差
動増幅器３３の出力端子と第１の外側電極１１間には、
第１の処理室３内の酸素濃度、すなわち被測定ガス中の
酸素濃度に応じて第１の酸素ポンプ電流Ｉｐ１が正方向
又は逆方向に流れる。この第１の酸素ポンプ電流Ｉｐ１
に基づき被測定ガス中の酸素濃度を求めることができ
る。

【００４４】上記一の節点３５と酸素濃度基準電極１４
間に設けられた他の節点３６と、第３の外側電極１７
と、の間には、定電圧源３７，３８が互いに直列に電気
的に接続されている。

【００４５】定電圧源３７のプラス極側は、リード部を
介して、他の節点３６に電気的に接続され、このプラス
極とこの節点３６の間には電流計４０が直列に電気的に
接続されている。また、第２の内側電極１５と第３の内
側電極１６とがリード部を介して節点４１において電気
的に接続され、この節点４１がさらにリード部を介し
て、定電圧源３７のマイナス極側と定電圧源３８のプラ
ス極側の間に設けられた節点４２に電気的に接続されて
いる。これによって、酸素濃度基準電極１４が第２の外
側電極のように機能する。すなわち、酸素濃度基準電極
１４と第２の内側電極１５間に定電圧が印加され、第２
の処理室１０に面する第２の内側電極１５上で可燃ガス
成分が酸化（燃焼）されてＯ₂が消費されると共に、残
余のＯ₂が解離され生じた酸素イオンが酸素イオン伝導
体層中（図１の第４層４中）を伝導し、酸素濃度検知電
極１４上で再びＯ₂となる。この結果、電流計４０には
可燃ガス成分濃度に応じた第２の酸素ポンプ電流Ｉｐ２
が流れる。また、上記酸素イオンの伝導によって汲み出
されたＯ₂によっても、酸素濃度基準電極１４内部、上
ないし近傍に所定レベルの安定した基準酸素濃度雰囲気
が形成される。

【００４６】一方、定電圧源３８のマイナス極側は、リ
ード部を介して、第３の外側電極１７に電気的に接続さ
れ、このマイナス極と第３の外側電極１７の間には可変
抵抗３９が直列に電気的に接続されている。可変抵抗３
９には、第３の酸素ポンプ電流Ｉｐ３が第３の外側電極
１７から定電圧源３８のマイナス極側に向かって流れ
る。これによって、第３の内側，外側電極１６，１７間
に定電圧が印加され、第３の外側電極１７上でＯ₂が解
離され、生じた酸素イオンが酸素イオン伝導体層中（図
１の第６層６中）を伝導して、第３の内側電極１６上で
再びＯ₂となる。この結果、第２の処理室１０に一定量
のＯ₂が導入され、第２の酸素ポンプ電流Ｉｐ２のオフ
セットが底上げされる。オフセットの底上げの度合い
は、可変抵抗３９の抵抗値を調整することによって任意
に設定することができる。このようにオフセットの値を
底上げすることによって、測定濃度範囲を大きくするこ
とができる。

【００４７】そして、以上説明した可燃ガス成分濃度測
定装置には、下記のような可燃ガス成分濃度を求める手
段（不図示）が内蔵又は接続されている。この可燃ガス
成分濃度を求める手段は、第１，第２の酸素ポンプ電流
Ｉｐ１，Ｉｐ２が入力される入力部、酸素濃度とＩｐ１
との関係並びにＩｐ２のオフセットとの関係並びにＩｐ
２のゲインとの関係を表すマップ又は近似式の係数並び
に定数が記憶されている記憶部、入力部及び記憶部に接
続され、Ｉｐ１測定値，Ｉｐ２測定値及びＩｐ１測定値
に応じて記憶部から選択ないし記憶部のデータを用いて
算出されたオフセット並びにゲインから可燃ガス成分濃
度を算出する演算部と、算出された可燃ガス成分濃度を
出力する出力部を含んで構成される。演算部はいわば被
測定ガス中の酸素濃度によって補正された可燃ガス成分
濃度を算出するための補正手段を含んでいる。

【００４８】次に、以上説明した可燃ガス成分濃度測定
装置の基本的な測定原理を説明する。図３は、図２に示
した可燃ガス成分濃度測定装置の基本的な測定原理を説
明するためのフローチャートである。

【００４９】図１〜図３を参照すると、被測定ガス（例
えば排気ガス）が、第１の拡散孔７を通って第１の処理
室８に流入する（ステップ１０１）。第１の酸素ポンプ
セル１８により、第１の処理室８内のＯ₂を水蒸気の分
解反応が実質的に起こらない範囲内で汲み出す（ステッ
プ１０２）。このステップ１０２においては、酸素濃度
検知電極１３が出力する信号にしたがって、汲み出し量
が制御される。次に、第１の処理室８から、第２の拡散
孔９を通って、第２の処理室１０へ、濃度制御されたＯ
₂ガス及び可燃ガス（炭化水素等）などが流入する（ス
テップ１０３）。第２の処理室１０内において、第２の
内側電極１５が有する触媒機能とそれに印加されている
電圧とにより、可燃ガスと残留しているＯ₂とが反応し
て燃焼し、Ｏ₂が消費され、第２の酸素ポンプ電流Ｉｐ
２は可燃ガスがない場合と比べて減少する（ステップ１
０４）。このときの第２の酸素ポンプ電流Ｉｐ２の減少
量と被測定ガス中の可燃ガス成分濃度との間には直線関
係があるから、可燃ガス成分濃度を求めることができる
（ステップ１０５）。

【００５０】次に、以上説明した可燃ガス成分濃度測定
装置を用いた可燃ガス成分濃度の測定方法を説明する。
図４は、本発明の一実施例に係る可燃ガス成分濃度の測
定方法を説明するためのフローチャートである。以下の
説明においては、可燃ガス成分としてＨＣガスの濃度を
測定する。

【００５１】図４を参照すると、まず、第１，第２の酸
素ポンプ電流Ｉｐ１，Ｉｐ２を測定する（ステップ２０
１，２０２）。第１の酸素ポンプ電流Ｉｐ１の測定値よ
り被測定ガス中の酸素濃度を求める（ステップ２１
１）。求められた酸素濃度に対応する第２の酸素ポンプ
電流Ｉｐ２のオフセット（offset）を、予めこの酸素濃
度に対応する係数が求められている近似式を用いて算出
する、或いはマップから選択する（ステップ２０３）。
求められた酸素濃度に対応する第２の酸素ポンプ電流Ｉ
ｐ２のゲイン（Gain）を、予めこの酸素濃度に対応する
係数が求められている近似式を用いて算出する、或いは
マップから選択する（ステップ２０４）。前記ステップ
２０３で求められた第２の酸素ポンプ電流Ｉｐ２のオフ
セットと、第２の酸素ポンプ電流Ｉｐ２の測定値の差か
ら、第２の酸素ポンプ電流の変化量ΔＩｐ２を求める
（ステップ２０５）。前記ステップ２０５で求められた
ΔＩｐ２と、前記ステップ２０４で求められた第２の酸
素ポンプ電流Ｉｐ２のゲイン（Gain）の積より、被測定
ガス中のＨＣガス濃度が求められ（ステップ２０６）、
出力される（ステップ２０７）。

【００５２】一方、前記ステップ２１１で求められたＯ
₂濃度を出力することもできる（ステップ２１２）。ま
た、前記ステップ２０１で求められた第１の酸素ポンプ
電流Ｉｐ１より空燃比（Ａ／Ｆ，λ）を算出し（ステッ
プ２２１）、出力することもできる（ステップ２２
２）。

【００５３】［測定１：Ｉｐ１と被測定ガス中の酸素濃
度との関係］図２に示したような可燃ガス成分濃度測定
装置を用いて、図４に示した測定方法にしたがって可燃
ガス成分濃度を算出した。まず、予め、ガス組成が既知
のモデルガスに図１及び図２に示したようなガスセンサ
を曝して、第１の酸素ポンプ電流Ｉｐ１を測定した。第
１の処理室（図２の８）内の酸素濃度がおおよそ１０ ^-8
atmとなるように、基準電源（図２の３４）の基準電圧
を設定した。

【００５４】また、第１の外側電極１１をＰｔ多孔質電
極、第１の内側電極１２をＰｔ−Ａｕ多孔質二層電極
（Ｐｔ内側、Ａｕ外側）、酸素濃度検知電極１３をＰｔ
−１ｗｔ％Ａｕ多孔質電極、酸素濃度基準電極１４をＰ
ｔ多孔質電極、第２の内側電極１５をＰｔ−１ｗｔ％Ａ
ｕ多孔質電極、第３の内側電極１６をＰｔ−１ｗｔ％Ａ
ｕ多孔質電極、第３の外側電極１７をＰｔ多孔質電極、
各電極の厚さを約２０μｍ、第１及び第２の気体流通部
７，９の材質を多孔質アルミナとした。

【００５５】また、ガス投入装置として、窒素バランス
でトータル流量：１５Ｌ／ｍｉｎ、ガス温度：３００℃
のモデルガスを供給するモデルガス装置を用いた。そし
て、投入ガスにおいては、Ｈ₂Ｏ＝１０％、ＣＯ₂＝１０
％、Ｎ₂バランスをベースガスとし、可燃ガス成分とし
てメタンガスを用いた。但し、この測定１においては、
メタンガスの添加量をゼロとし、投入する酸素濃度を変
えて、第１の酸素ポンプ電流Ｉｐ１の値を測定した。

【００５６】表１及び図５に、投入した酸素濃度と第１
の酸素ポンプ電流Ｉｐ１の測定値との関係を示す。さら
に、上述の酸素濃度と第１の酸素ポンプ電流Ｉｐ１との
関係を表した式「Ｏ₂[％]＝（Ｉｐ１−ＢＯ₂）／Ｇ
Ｏ₂」に、表１に示したデータを代入して、各係数を算
出したところ、酸素濃度計算式「Ｏ₂[％]=(Ｉｐ１−0.0
63)/0.2258」が得られた。また、この式と前記データと
の相関係数Ｒ²（＝0.9994）がきわめて高いから、第１
の酸素ポンプ電流Ｉｐ１の値は被測定ガス中の酸素濃度
にほぼ直線比例していること、さらに、第１の酸素ポン
プ電流Ｉｐ１より被測定ガス中の酸素濃度を正確に求め
ることができることが分かる。

【００５７】

【表１】

【００５８】［測定２：Ｉｐ２のオフセットと被測定ガ
ス中の酸素濃度との関係］次に、メタンガスの添加量を
ゼロとし、投入する酸素濃度を変えて、第２の酸素ポン
プ電流Ｉｐ２の値を測定した。酸素濃度検知電極（図２
の１４）と第２の内側電極（図２の１５）の間には３５
０ｍＶの電圧を印加した。なお、第２の酸素ポンプ電流
Ｉｐ２のオフセット（オフセット電流）の底上げのた
め、１５μＡの第３の酸素ポンプ電流Ｉｐ３が流れるよ
うに可変抵抗（図２の３９）を調整した。

【００５９】表２及び図６に、メタンガスの添加量をゼ
ロとした場合の、投入した酸素濃度と、第２の酸素ポン
プ電流Ｉｐ２の測定値すなわち第２の酸素ポンプ電流Ｉ
ｐ２のオフセットと、の関係を示す。

【００６０】さらに、上述の第２の酸素ポンプ電流Ｉｐ
２のオフセットと酸素濃度との関係を表した近似式「Ｉ
ｐ２offset[μＡ]＝Ｂ_Ip2＋ａ×(Ｏ₂)²＋ｂ×Ｏ₂」に、
表２に示したデータを代入して、各係数を求めたとこ
ろ、Ｂ_Ip2＝14.973、ａ＝-0.0078、ｂ＝-0.0363となっ
た。これらを上記近似式に代入すると、該近似式は「Ｉ
ｐ２offset[μＡ]=14.973−0.0078×(Ｏ₂)²-0.0363
(Ｏ₂)」となる。また、この近似式と前記データとの相
関係数Ｒ²（＝0.9989）がきわめて高いから、酸素濃度
の２次多項式である上記近似式を用いて、各酸素濃度に
おける第２の酸素ポンプ電流Ｉｐ２のオフセットを正確
に求めることができることが分かる。

【００６１】

【表２】

【００６２】［測定３：Ｉｐ２のゲインと被測定ガス中
の酸素濃度との関係］次に、メタンガスの添加量を０，
２００ppmとし、各酸素濃度（Ｏ₂＝１，７，１０，１５
％）において、第２の酸素ポンプ電流Ｉｐ２の変化量を
測定した。そして、メタンガス濃度の変化量（200ppm−
０ppm）と、第２の酸素ポンプ電流Ｉｐ２変化量より、
各酸素濃度（Ｏ₂＝１，７，１０，１５％）における第
２の酸素ポンプ電流Ｉｐ２のゲイン[ppm/μＡ]を求め
た。表３及び図７に、各酸素濃度におけるゲインの値を
示す。

【００６３】さらに、上述の第２の酸素ポンプ電流Ｉｐ
２のゲインと酸素濃度との関係を表した一次の近似式
「Gain＝Gain₀＋GainＣ×Ｏ₂」、及び二次多項式「Gain
＝Gain ₀＋ａ×(Ｏ₂)²＋ｂ×Ｏ₂」に、表３に示したデー
タをそれぞれ代入して、各係数を求めたところ、前者に
おいてはGain₀＝69.413、GainＣ＝-0.5935、後者におい
てはGain₀＝70.354、ａ＝0.0256、ｂ＝-0.9988と求めら
れた。図７に前者の近似式を表す直線、後者の近似式を
表す曲線をそれぞれ示す。また、前記データと後者の近
似式との相関係数Ｒ²の方がきわめて高かった（前者の
Ｒ²＝0.9616、後者のＲ²＝0.9994）。よって、特に、酸
素濃度の２次多項式である上記近似式を用いて、各酸素
濃度における第２の酸素ポンプ電流Ｉｐ２のゲインをよ
り正確に求めることができることが分かる。

【００６４】

【表３】

【００６５】［可燃ガス成分濃度の算出］以上より、被
測定ガス中の酸素濃度と第２の酸素ポンプ電流Ｉｐ２の
ゲインとの関係が正確に求められた。よって、ΔＩｐ２
（第２の酸素ポンプ電流Ｉｐ２測定値と、被測定ガス中
の酸素濃度に対応する第２の酸素ポンプ電流Ｉｐ２のオ
フセットの差）と、被測定ガス中の酸素濃度に対応する
第２の酸素ポンプ電流Ｉｐ２のゲイン（Gain）の積よ
り、任意の酸素濃度において被測定ガス中の可燃ガス成
分濃度（ＨＣガス濃度）が正確に計算できる。表４にこ
の計算に用いるデータを示す。表４中、Ｉｐ１，Ｉｐ２
は本「測定３」における測定値、Ｏ₂計算値は前記「測
定１」で決定された酸素濃度計算式を用いて計算した
値、Ｉｐ２のoffset計算値は前記「測定２」で決定され
た二次多項式を用いて計算した値、ΔＩｐ２はこのoffs
et計算値とＩｐ２測定値の差、Ｉｐ２のGain計算値は本
「測定３」で決定されたニ次多項式を用いて計算した値
である。そして、表５に、各酸素濃度（Ｏ₂＝１，７，
１０，１５％）において投入したメタンガス濃度（真
値）と、表４に示すデータを用いて計算したメタンガス
濃度計算値を示す。表５を参照すると、両者の誤差はき
わめて小さいことが分かる。

【００６６】

【表４】

【００６７】

【表５】

【００６８】

【発明の効果】本発明によれば、可燃ガス成分濃度を正
確に測定することができる測定装置及び測定方法が提供
される。特に、本発明によれば、酸素濃度が可燃ガス成
分濃度測定に与える影響が補正されるため、酸素リッチ
な雰囲気においても正確に可燃ガス成分濃度を測定する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係る可燃ガス成分濃度測定
装置に適用されるガスセンサの説明図である。

【図２】本発明の実施例１に係る可燃ガス成分濃度測定
装置を説明するための図であり、図１に示したガスセン
サ（本図においてはその長手方向断面を示す）を用いた
可燃ガス成分濃度測定装置の説明図である。

【図３】図２に示した可燃ガス成分濃度測定装置の基本
的な測定原理を説明するためのフローチャートである。

【図４】本発明の一実施例に係る可燃ガス成分濃度測定
方法を説明するためのフローチャートである。

【図５】本発明の一実施例に係る可燃ガス成分濃度測定
装置を用いた測定結果（酸素濃度とＩｐ１の関係）を示
すグラフである。

【図６】本発明の一実施例に係る可燃ガス成分濃度測定
装置を用いた測定結果（酸素濃度とＩｐ２offsetの関
係）を示すグラフである。

【図７】本発明の一実施例に係る可燃ガス成分濃度測定
装置を用いた測定結果（酸素濃度とＩｐ２Gain[ppm/μ
Ａ]の関係）を示すグラフである。

【図８】（Ａ）及び（Ｂ）は、ガスセンサのゲイン[濃
度/出力]が被測定ガス中の酸素濃度によって変化する理
由を説明するための図であり、（Ａ）は同酸素濃度がゼ
ロの場合、（Ｂ）は同酸素濃度がゼロでない場合の現象
を説明するための図である。

【符号の説明】

１第１層２第２層３第３層４第４層５第５層６第６層７第１の拡散孔（第１の気体流通部）８第１の処理室９第２の拡散孔（第２の気体流通部）１０第２の処理室１１第１の外側電極１２第１の内側電極１３酸素濃度検知電極１４酸素濃度基準電極１５第２の内側電極１６第３の内側電極１７第３の外側電極１８第１の酸素ポンプセル（第１の酸素ポンプ手段）１９酸素濃度検知セル（酸素濃度検知手段）２０第２の酸素ポンプセル（第２の酸素ポンプ手段）２１第３の酸素ポンプセル（第３の酸素ポンプ手段）３０節点３１グランド３２抵抗３３差動増幅器３４基準電圧源３５節点３６節点３７定電圧源３８定電圧源３９可変抵抗４０電流計４１節点４２節点Ｉｐ１第１の酸素ポンプ電流Ｉｐ２第２の酸素ポンプ電流Ｉｐ３第３の酸素ポンプ電流Ｉｃｐ自己基準極生成電流

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】第１の気体流通部と、前記第１の気体流通部を介して被測定ガスが導入される
第１の処理室と、第２の気体流通部と、前記第１の処理室内の気体が前記第２の気体流通部を介
して導入され、該気体中に含まれる可燃ガス成分と酸素
が反応する第２の処理室と、前記第１の処理室から前記第２の処理室へ導入される気
体中の酸素濃度を検知する酸素濃度検知手段と、酸素イオン伝導体上に前記第１の処理室内と外にそれぞ
れ面して形成された第１の内側電極、第１の外側電極を
備え、前記酸素濃度検知手段の酸素濃度検知出力に基づ
き、該第１の内側電極と該第１の外側電極間に電圧が印
加されて酸素を解離し、生じた酸素イオンを該酸素イオ
ン伝導体を介して前記第１の処理室内から汲み出し又は
汲み入れることにより、該第１の処理室から前記第２の
処理室内へ導入される気体中の酸素濃度を制御する第１
の酸素ポンプ手段と、酸素イオン伝導体上に前記第２の処理室内と外にそれぞ
れ面して形成された第２の内側電極、第２の外側電極を
備え、該第２の内側電極と該第２の外側電極間に一定の
電圧が印加されて、該第２の処理室内で可燃ガスとの反
応に消費されなかった酸素が解離され、生じた酸素イオ
ンを該酸素イオン伝導体を介して該第２の処理室内から
汲み出す第２の酸素ポンプ手段と、を有し、前記第２の酸素ポンプ手段に流れる基本的に可燃ガス成
分濃度に応じた電流（以下これを「第２の酸素ポンプ電
流」という）と、被測定ガス中の酸素濃度と、予め求め
られている該酸素濃度と該第２の酸素ポンプ電流の関係
と、に基づき、被測定ガス中の酸素濃度の影響を考慮し
て可燃ガス成分濃度を求めること、を特徴とする可燃ガス成分濃度測定装置。
【請求項２】被測定ガス中の酸素濃度は、前記第１の酸
素ポンプ手段に流れる電流（以下これを「第１の酸素ポ
ンプ電流」という）に基づいて得られることを特徴とす
る請求項１記載の可燃ガス成分濃度測定装置。
【請求項３】予め酸素濃度を変えて、可燃ガス成分濃度
を実質的にゼロとしたときの前記第２の酸素ポンプ電流
（以下これを「第２の酸素ポンプ電流のオフセット」と
いう）を測定すること、前記測定結果に基づき得られた、酸素濃度と、前記第２
の酸素ポンプ電流のオフセットと、の関係を記憶してい
る第１の記憶手段と、前記第１の記憶手段を用いることにより、被測定ガス中
の酸素濃度に応じて前記第２の酸素ポンプ電流のオフセ
ットを選択するオフセット選択手段と、を有することを特徴とする請求項１又は２記載の可燃ガ
ス成分濃度測定装置。
【請求項４】予め酸素濃度を変えて、既知の可燃ガス成
分濃度を有する被測定ガスを投入して前記第２の酸素ポ
ンプ電流を測定し、所定酸素濃度における、前記第２の
酸素ポンプ電流の変化量に対する可燃ガス成分濃度の変
化量の割合（以下これを「ゲイン」という）を求めてお
き、前記測定結果に基づき得られた、酸素濃度と、前記ゲイ
ンの関係を記憶している第２の記憶手段と、前記第２の記憶手段を用いることにより、被測定ガス中
の酸素濃度に応じて前記ゲインを選択するゲイン選択手
段と、を有することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一記
載の可燃ガス成分濃度測定装置。
【請求項５】予め酸素濃度を変えて、可燃ガス成分の濃
度を実質的にゼロ及び所定濃度としたときの前記第２の
酸素ポンプ電流をそれぞれ測定すること、前記測定結果に基づき、所定酸素濃度における可燃ガス
成分濃度を実質的にゼロとしたときの前記第２の酸素ポ
ンプ電流（以下これを「第２の酸素ポンプ電流のオフセ
ット」という）、及び所定酸素濃度における、前記第２
の酸素ポンプ電流の変化量に対する可燃ガス成分濃度の
変化量の割合（以下これを「ゲイン」という）、又は、
該所定酸素濃度と該オフセットの関係式の係数並びに定
数及び該所定酸素濃度と該ゲインの関係式の係数並びに
定数を求めておくこと、測定時、検出された被測定ガス中の酸素濃度に応じて前
記オフセット及び前記ゲインの値又は前記関係式の係数
並びに定数をそれぞれ選択ないし算出し、該オフセッ
ト、該ゲイン及び検出された前記第２の酸素ポンプ電流
に基づき、可燃ガス成分濃度を求めること、を特徴とする請求項１又は２記載の可燃ガス成分濃度測
定装置。
【請求項６】予め酸素濃度を変えて、実質的に可燃ガス
成分濃度をゼロとしたときの前記第２の酸素ポンプ電流
（以下これを「第２の酸素ポンプ電流のオフセット」と
いう）を測定すること、前記測定結果に基づく近似計算により、酸素濃度と前記
オフセット（Ｉｐ２offset）の関係を表す下式の係数並
びに定数を求めておくこと、Ｉｐ２offset＝Ｂ_Ip2＋ａ×(Ｏ₂)²＋ｂ×Ｏ₂ 但し、「Ｂ_Ip2」は酸素濃度がゼロであるときの前記オ
フセット、「ａ」及び「ｂ」は係数、「Ｏ₂」は測定時
に検出される被測定ガス中の酸素濃度、を特徴とする請求項１又は２記載の可燃ガス成分濃度測
定装置。
【請求項７】予め酸素濃度を変えて、可燃ガス成分の濃
度を実質的にゼロ及び所定濃度としたときの前記第２の
酸素ポンプ電流をそれぞれ測定すること、前記測定結果に基づく近似計算により、所定酸素濃度に
おける前記ゲイン（Gain）の関係を表す下式の係数並び
に定数を求めておくこと、 Gain＝Gain₀＋GainＣ×Ｏ₂ 但し、「Gain₀」は酸素濃度がゼロであるときのGain切
片、「GainＣ」は傾き、「Ｏ₂」は測定時に検出される
被測定ガス中の酸素濃度、を特徴とする請求項１又は２記載の可燃ガス成分濃度測
定装置。
【請求項８】予め酸素濃度を変えて、可燃ガス成分の濃
度を実質的にゼロ及び所定濃度としたときの前記第２の
酸素ポンプ電流をそれぞれ測定すること、前記測定結果に基づく近似計算により、所定酸素濃度に
おける前記ゲイン（Gain）の関係を表す下式の係数並び
に定数を求めておくこと、 Gain＝Gain₀＋ａ×(Ｏ₂)²＋ｂ×Ｏ₂ 但し、「Gain₀」は酸素濃度をゼロとしたときのGain切
片、「ａ」及び「ｂ」は係数、「Ｏ₂」は測定時に検出
される被測定ガス中の酸素濃度、を特徴とする請求項１又は２記載の可燃ガス成分濃度測
定装置。
【請求項９】第１の気体流通部と、前記第１の気体流通部を介して被測定ガスが導入される
第１の処理室と、第２の気体流通部と、前記第１の処理室内の気体が前記第２の気体流通部を介
して導入され、該気体中に含まれる可燃ガス成分と酸素
が反応する第２の処理室と、前記第１の処理室から前記第２の処理室へ導入される気
体中の酸素濃度を検知する酸素濃度検知手段と、酸素イオン伝導体上に前記第１の処理室内と外にそれぞ
れ面して形成された第１の内側電極、第１の外側電極を
備え、前記酸素濃度検知手段の酸素濃度検知出力に基づ
き、該第１の内側電極と該第１の外側電極間に電圧が印
加されて酸素を解離し、生じた酸素イオンを該酸素イオ
ン伝導体を介して前記第１の処理室内から汲み出し又は
汲み入れることにより、該第１の処理室から前記第２の
処理室内へ導入される気体中の酸素濃度を制御する第１
の酸素ポンプ手段と、酸素イオン伝導体上に前記第２の処理室内と外にそれぞ
れ面して形成された第２の内側電極、第２の外側電極を
備え、該第２の内側電極と該第２の外側電極間に一定の
電圧が印加されて、該第２の処理室内で可燃ガスとの反
応に消費されなかった酸素が解離され、生じた酸素イオ
ンを該酸素イオン伝導体を介して該第２の処理室内から
汲み出す第２の酸素ポンプ手段と、前記第２の処理室に面し、酸素イオン伝導体上に前記第
２の処理室内と外にそれぞれ面して形成された第３の内
側電極、第３の外側電極を備え、該第３の内側電極と該
第３の外側電極間に一定の電流を流し所定量の測定用酸
素イオンを該酸素イオン伝導体を介して該第２の処理室
内に汲み入れる第３の酸素ポンプ手段と、を有し、前記第２の酸素ポンプ手段に流れる基本的に可燃ガス成
分濃度に応じた電流（以下これを「第２の酸素ポンプ電
流」という）と、被測定ガス中の酸素濃度と、予め求め
られている該酸素濃度と該第２の酸素ポンプ電流の関係
と、に基づき、被測定ガス中の酸素濃度の影響を考慮し
て可燃ガス成分濃度を求めること、を特徴とする可燃ガス成分濃度測定装置。
【請求項１０】酸素濃度が制御された気体が生成される
よう、ガスセンサに導入された気体中のＯ₂が解離さ
れ、生じた酸素イオンが酸素イオン伝導体中を移動する
ことにより第１の酸素ポンプ電流が流れること、前記生成された酸素濃度が制御された気体中で、可燃ガ
ス成分とＯ₂とを反応させること、前記反応に消費されなかったＯ₂が解離され、生じた酸
素イオンが酸素イオン伝導体中を移動することにより第
２の酸素ポンプ電流が流れること、を特徴とするガスセンサを用いて、予め求められている、酸素濃度と前記第１の酸素ポンプ
電流との関係、予め求められている、酸素濃度と、実質的に可燃ガス成
分濃度をゼロとしたときの前記第２の酸素ポンプ電流
（以下これを「第２の酸素ポンプ電流のオフセット」と
いう）との関係、及び、予め求められている、酸素濃度と、前記第２の酸素ポン
プ電流の変化量に対する可燃ガス成分濃度の変化量の割
合（以下これを「ゲイン」という）との関係、に基づ
き、測定時、測定された前記第１の酸素ポンプ電流、測定さ
れた前記第２の酸素ポンプ電流、該測定された第１の酸
素ポンプ電流に基づき選択された前記第２の酸素ポンプ
電流のオフセット及び前記ゲインから可燃ガス成分濃度
を求めること、を特徴とする可燃ガス成分濃度測定方法。