JP2003149201A - 複合ガスセンサ素子 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 端子部の数を少なくすることができると共
に，構造が簡単な複合ガスセンサ素子を提供すること。 【解決手段】 複合ガスセンサ素子１は，酸素をポンピ
ングして被測定ガス室７内の酸素濃度を調整する酸素ポ
ンプセル２と，被測定ガス室７内の酸素濃度を検出する
酸素モニタセル３と，被測定ガス中の特定ガス成分濃度
を検出するセンサセル４と，被測定ガスの空燃比を検出
する空燃比検出セル２０とを有している。空燃比検出セ
ル２０における被測定ガス側電極２０１と，酸素ポンプ
セル２におけるポンプ電極２２とが共通化されている。
酸素モニタセル３における基準ガス側電極３２と，セン
サセル４における基準ガス側電極４２と，空燃比検出セ
ル２０における基準ガス側電極２０２との３つの電極が
共通化されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【技術分野】本発明は，被測定ガス中に含まれる特定ガ
ス成分濃度を検出するセンサセルと被測定ガスの空燃比
を検出する空燃比検出セルとを有する複合ガスセンサ素
子に関する。

【０００２】

【従来技術】例えば，自動車等においては，エンジンか
ら排出される排気ガスが触媒等によって浄化されている
かを監視するために，この排気ガス中のＮＯｘ濃度の検
出を行っている。図１３に示すごとく，ＮＯｘ濃度を検
出するガスセンサ素子９０として，酸素ポンプセル９７
により酸素をポンピングして被測定ガス中の酸素濃度を
調整し，ＮＯｘ分解活性を有する電極を備えたセンサセ
ル９４によって，ＮＯｘ濃度を検出するものがある。

【０００３】このガスセンサ素子９０においては，固体
電解質体９５に一対の電極９７１，９７２を配置して構
成した酸素ポンプセル９７において，一対の電極９７
１，９７２の間に電圧を印加して，被測定ガスを導入し
た第１被測定ガス室７１における酸素濃度を調整する。
この調整に当たっては，固体電解質体９６に一対の電極
９３１，９３２を配置して構成した酸素モニタセル９３
により，第１被測定ガス室７１における酸素濃度を検出
して，この検出した酸素濃度が所望の値となるように，
上記酸素ポンプセル９７に印加する電圧がフィードバッ
ク制御される。

【０００４】そして，上記第１被測定ガス室７１におい
て酸素濃度を調整された被測定ガスが第２被測定ガス室
７２に流れる。この第２被測定ガス室７２には，固体電
解質体９６に一対の電極９４１，９４２を配置して構成
すると共に一方の電極９４１がＮＯｘに対する分解活性
を有するセンサセル９４が設けてある。そして，このセ
ンサセル９４の一対の電極９４１，９４２の間に電圧を
印加し，ＮＯｘの分解に伴い流れる酸素イオン電流を検
出することにより，ＮＯｘ濃度を検出することができ
る。

【０００５】

【解決しようとする課題】ところで，内燃機関の制御に
おいて，被測定ガス中のＮＯｘ濃度に加えて，被測定ガ
スの空燃比を検出できる複合ガスセンサ素子へのニーズ
が高まっている。例えば，特開平１１−７２４７７号公
報に示すごとく，複合ガスセンサ素子によって，上記Ｎ
Ｏｘ濃度の検出と上記被測定ガスの空燃比の検出とを同
時に行うことは可能である。

【０００６】しかしながら，複合ガスセンサ素子におい
て，上記ＮＯｘ濃度の検出と上記被測定ガスの空燃比の
検出とを同時に行うためには，これらの信号を外部回路
に取り出すために，複合ガスセンサ素子における端子部
の数が多くなってしまう。そのため，複合ガスセンサ素
子の構造が複雑になってしまう。

【０００７】本発明は，かかる従来の問題点に鑑みてな
されたもので，端子部の数を少なくすることができると
共に，構造が簡単な複合ガスセンサ素子を提供しようと
するものである。

【０００８】

【課題の解決手段】第１の発明は，所定の拡散抵抗の下
に被測定ガスを導入する被測定ガス室と，該被測定ガス
室に曝されるポンプ電極と，上記被測定ガスに曝される
ポンプ電極との一対の電極を固体電解質体に配置して構
成されると共に，上記一対の電極の間に電圧を印加する
ことにより，上記被測定ガス室における酸素濃度を調整
する酸素ポンプセルと，上記被測定ガス室に曝される被
測定ガス室側電極と，基準ガスに曝される基準ガス側電
極との一対の電極を固体電解質体に配置して構成される
と共に，上記被測定ガス中に含まれる特定ガス成分濃度
を検出するセンサセルと，上記被測定ガスに曝される被
測定ガス側電極と，基準ガスに曝される基準ガス側電極
との一対の電極を固体電解質体に配置して構成されると
共に，上記被測定ガスの空燃比を検出する空燃比検出セ
ルとを有し，上記酸素ポンプセルにおける上記被測定ガ
スに曝されるポンプ電極と上記空燃比検出セルにおける
被測定ガス側電極，又は上記センサセルにおける基準ガ
ス側電極と上記空燃比検出セルにおける基準ガス側電極
との少なくともいずれか一方を共通化したことを特徴と
する複合ガスセンサ素子にある（請求項１）。

【０００９】本発明における複合ガスセンサ素子は，上
記センサセルにより上記被測定ガス中に含まれる特定ガ
ス成分濃度を検出すると共に上記空燃比検出セルにより
上記被測定ガスの空燃比を検出する複数のガス濃度の検
出機能を有している。また，上記酸素ポンプセル，セン
サセル及び空燃比検出セルの各電極は，複合ガスセンサ
素子の一部に端子部を設けて，外部回路に接続される。

【００１０】上記酸素ポンプセルにおける被測定ガスに
曝されるポンプ電極と上記空燃比検出セルにおける被測
定ガス側電極との共通化を行った場合，この共通化を行
った共通電極は，上記被測定ガス室に導入される前の被
測定ガスに接触している。つまり，上記酸素ポンプセル
における被測定ガスに曝されるポンプ電極と上記空燃比
検出セルにおける被測定ガス側電極とは，それぞれ上記
被測定ガスに接触させて用いる電極であるため，上記の
ような共通電極とすることができる。そのため，本来な
らば，上記２つの電極を複合ガスセンサ素子の外部回路
に接続するためには２つの端子部が必要になるところ，
１つの端子部で外部回路に接続することができる。

【００１１】また，上記センサセルにおける基準ガス側
電極と上記空燃比検出セルにおける基準ガス側電極との
共通化を行った場合，この共通化を行った共通電極は，
上記基準ガスに接触している。つまり，上記センサセル
における基準ガス側電極と上記空燃比検出セルにおける
基準ガス側電極とは，それぞれ基準ガスに接触させて用
いる電極であるため，上記のような共通電極とすること
ができる。そのため，本来ならば，上記２つの電極を複
合ガスセンサ素子の外部回路に接続するためには２つの
端子部が必要になるところ，１つの端子部で外部回路に
接続することができる。このように，本発明によれば，
複合ガスセンサ素子における端子部の数を少なくするこ
とができ，複合ガスセンサ素子の構造を簡単にすること
ができる。

【００１２】第２の発明は，所定の拡散抵抗の下に被測
定ガスを導入する被測定ガス室と，該被測定ガス室に曝
されるポンプ電極と，基準ガスに曝されるポンプ電極と
の一対の電極を固体電解質体に配置して構成されると共
に，上記一対の電極の間に電圧を印加することにより，
上記被測定ガス室における酸素濃度を調整する酸素ポン
プセルと，上記被測定ガス室に曝される被測定ガス室側
電極と，基準ガスに曝される基準ガス側電極との一対の
電極を固体電解質体に配置して構成されると共に，上記
被測定ガス中に含まれる特定ガス成分濃度を検出するセ
ンサセルと，上記被測定ガスに曝される被測定ガス側電
極と，基準ガスに曝される基準ガス側電極との一対の電
極を固体電解質体に配置して構成されると共に，上記被
測定ガスの空燃比を検出する空燃比検出セルとを有し，
上記酸素ポンプセルにおける基準ガスに曝されるポンプ
電極，上記センサセルにおける基準ガス側電極，上記空
燃比検出セルにおける基準ガス側電極のうち，全てある
いはいずれか２つを共通化したことを特徴とする複合ガ
スセンサ素子にある（請求項３）。

【００１３】本発明における複合ガスセンサ素子も，上
記発明と同様に上記センサセルにより上記被測定ガス中
に含まれる特定ガス成分濃度を検出する機能と，上記空
燃比検出セルにより上記被測定ガスの空燃比を検出する
機能との複数のガス濃度の検出機能を有している。ま
た，上記酸素ポンプセル，センサセル及び空燃比検出セ
ルの各電極は，複合ガスセンサ素子の一部に端子部を設
けて，外部回路に接続される。

【００１４】上記酸素ポンプセルにおける基準ガスに曝
されるポンプ電極，上記センサセルにおける基準ガス側
電極，上記空燃比検出セルにおける基準ガス側電極のう
ち，全てあるいはいずれか２つの共通化を行った場合，
この共通化を行った共通電極は，上記各セルにおいてガ
ス濃度の検出を行う際の基準となる基準ガスに接触して
いる。つまり，上記酸素ポンプセルにおける基準ガスに
曝されるポンプ電極，上記センサセルにおける基準ガス
側電極，及び上記空燃比検出セルにおける基準ガス側電
極は，それぞれ上記基準ガスに接触させて用いる電極で
あるため，上記のような共通電極とすることができる。

【００１５】そのため，本来ならば，上記２つ又は３つ
の電極を複合ガスセンサ素子の外部回路に接続するため
には２つ又は３つの端子部が必要になるところ，１つ又
は２つの端子部で外部回路に接続することができる。こ
のように，本発明によっても，複合ガスセンサ素子にお
ける端子部の数を少なくすることができ，複合ガスセン
サ素子の構造を簡単にすることができる。

【００１６】

【発明の実施の形態】上記複合ガスセンサ素子におい
て，上記センサセルにおいて検出を行う特定ガス成分
は，ＮＯｘ又は炭化水素として，上記センサセルはこれ
らの濃度を検出することができる。また，上記複合セン
サ素子は，エンジンの空燃比制御，触媒制御又は劣化検
知等を行うために使用することができる。

【００１７】上記第１の発明においては，上記複合ガス
センサ素子は，上記被測定ガス室に曝される被測定ガス
室側電極と基準ガスに曝される基準ガス側電極との一対
の電極を固体電解質体に配置して構成されると共に上記
被測定ガス室における酸素濃度を検出する酸素モニタセ
ルを有しており，上記センサセルにおける基準ガス側電
極又は上記空燃比検出セルにおける基準ガス側電極の少
なくともいずれか一方と，上記酸素モニタセルにおける
基準ガス側電極とを共通化することが好ましい（請求項
２）。

【００１８】この場合，上記酸素モニタセルによって，
上記被測定ガス室における酸素濃度の検出を行い，この
被測定ガス室における酸素濃度の監視を行うことができ
る。また，この場合，上記センサセルにおける基準ガス
側電極，上記空燃比検出セルにおける基準ガス側電極，
及び上記酸素モニタセルにおける基準ガス側電極は，い
ずれも基準ガスに接触させる電極であるため，共通化し
た共通電極とすることができる。そのため，上記複合ガ
スセンサ素子が酸素モニタセルを有する場合でも，この
複合ガスセンサ素子における端子部の数を少なくするこ
とができ，複合ガスセンサ素子の構造を簡単にすること
ができる。

【００１９】上記第２の発明においては，上記複合ガス
センサ素子は，上記被測定ガス室に曝される被測定ガス
室側電極と基準ガスに曝される基準ガス側電極との一対
の電極を固体電解質体に配置して構成されると共に上記
被測定ガス室における酸素濃度を検出する酸素モニタセ
ルを有しており，上記酸素ポンプセルにおける基準ガス
に曝されるポンプ電極，上記センサセルにおける基準ガ
ス側電極，上記空燃比検出セルにおける基準ガス側電極
のうち少なくともいずれか１つと，上記酸素モニタセル
における基準ガス側電極とを共通化することが好ましい
（請求項４）。

【００２０】この場合，上記酸素モニタセルによって，
上記被測定ガス室における酸素濃度の検出を行い，この
被測定ガス室における酸素濃度の監視を行うことができ
る。また，この場合，上記酸素ポンプセルにおける基準
ガスに曝されるポンプ電極，上記センサセルにおける基
準ガス側電極，上記空燃比検出セルにおける基準ガス側
電極，及び上記酸素モニタセルにおける基準ガス側電極
は，いずれも基準ガスに接触させる電極であるため，共
通化した共通電極とすることができる。そのため，上記
複合ガスセンサ素子が酸素モニタセルを有する場合で
も，この複合ガスセンサ素子における端子部の数を少な
くすることができ，複合ガスセンサ素子の構造を簡単に
することができる。

【００２１】また，上記第１の発明及び第２の発明にお
いて，上記複合ガスセンサ素子が上記酸素モニタセルを
有している場合には，上記酸素ポンプセルは，上記酸素
モニタセルにおいて検出する酸素濃度が所望の値となる
ように，上記印加する電圧を制御するよう構成すること
ができる（請求項５）。この場合，上記酸素モニタセル
において検出する酸素濃度が所望の値となるように上記
酸素ポンプセルに印加する電圧をフィードバック制御す
ることができる。そのため，上記被測定ガス室における
酸素濃度を容易に調整することができる。

【００２２】また，上記第１の発明及び第２の発明にお
いて，上記複合ガスセンサ素子が上記酸素モニタセルを
有している場合には，上記酸素モニタセルは，該酸素モ
ニタセルに発生する起電力に基づいて，上記被測定ガス
室における酸素濃度を検出するよう構成することができ
る（請求項６）。この場合，上記起電力に基づいて，容
易に上記被測定ガス室における酸素濃度を検出すること
ができる。

【００２３】また，上記第１の発明及び第２の発明にお
いて，上記複合ガスセンサ素子が上記酸素モニタセルを
有している場合には，上記酸素モニタセルは，該酸素モ
ニタセルに流れる酸素イオン電流に基づいて上記被測定
ガス室における酸素濃度を検出するよう構成することが
できる（請求項７）。この場合，上記酸素イオン電流に
基づいて，容易に上記被測定ガス室における酸素濃度を
検出することができる。

【００２４】

【実施例】以下に，図面を用いて本発明の実施例につき
説明する。 （実施例１）図１に示すごとく，本例における複合ガス
センサ素子１は，酸素をポンピングして被測定ガス中の
酸素濃度を調整する酸素ポンプセル２と，被測定ガス中
の酸素濃度を検出する酸素モニタセル３と，被測定ガス
中の特定ガス成分濃度を検出するセンサセル４と，被測
定ガスの空燃比を検出する空燃比検出セル２０とを有し
ている。

【００２５】上記複合ガスセンサ素子１は，上記被測定
ガスを所定の拡散抵抗の下に導入する被測定ガス室７を
有している。上記酸素ポンプセル２は，上記被測定ガス
室７に曝されるポンプ電極２１と，上記被測定ガスに曝
されるポンプ電極２２との一対の電極２１，２２を固体
電解質体５に配置して構成される。そして，酸素ポンプ
セル２は，上記一対の電極２１，２２の間に電圧を印加
することにより，上記被測定ガス室７における酸素濃度
を調整する。上記酸素モニタセル３は，上記被測定ガス
室７に曝される被測定ガス室側電極３１と，基準ガスに
曝される基準ガス側電極３２との一対の電極３１，３２
を固体電解質体６に配置して構成される。そして，酸素
モニタセル３は，上記被測定ガス室７における酸素濃度
を検出する。

【００２６】上記センサセル４は，上記被測定ガス室７
に曝される被測定ガス室側電極４１と，基準ガスに曝さ
れる基準ガス側電極４２との一対の電極４１，４２を固
体電解質体６に配置して構成される，そして，センサセ
ル４は，上記被測定ガス室７における特定ガス成分濃度
を検出する。また，上記空燃比検出セル２０は，上記被
測定ガスに曝される被測定ガス側電極２０１と，基準ガ
スに曝される基準ガス側電極２０２との一対の電極２０
１，２０２により構成され，被測定ガスの空燃比を検出
する。

【００２７】また，本例においては，上記空燃比検出セ
ル２０における被測定ガス側電極２０１と，上記酸素ポ
ンプセル２における上記ポンプ電極２２とが共通化され
ている。また，上記酸素モニタセル３における基準ガス
側電極３２と，上記センサセル４における基準ガス側電
極４２と，上記空燃比検出セル２０における基準ガス側
電極２０２との３つの電極が共通化されている。

【００２８】以下に，これを詳説する。本例における複
合ガスセンサ素子１においては，自動車のエンジンの排
気ガスを被測定ガスとし，該被測定ガス中に含まれるＮ
Ｏｘ濃度を検出する。つまり，上記センサセル４におい
て検出する特定ガスはＮＯｘとし，センサセル４は，上
記被測定ガス室７におけるＮＯｘ濃度を検出する。ま
た，複合ガスセンサ素子１においては，酸素濃度に依存
する起電力によりエンジンの燃焼室における空燃比を検
出する。つまり，上記空燃比セル２０においては酸素濃
度に依存した起電力が発生し，この起電力により空燃比
の検出を行う。

【００２９】また，本例の複合ガスセンサ素子１は，検
出したＮＯｘ濃度及び空燃比を利用して，エンジンの燃
焼制御を最適に行うために使用するものである。図１に
示すごとく，上記酸素ポンプセル２におけるポンプ電極
２２と上記空燃比検出セル２０における被測定ガス側電
極２０１とは，同一の極板上に共通電極２００として形
成されている。

【００３０】また，上記酸素モニタセル３における基準
ガス側電極３２と上記センサセル４における基準ガス側
電極４２と上記空燃比検出セル２０における基準ガス側
電極２０２とは，同一の極板上に共通電極３００として
形成されている。そして，この共通電極３００は，上記
酸素モニタセル３における被測定ガス室側電極３１と上
記センサセル４における被測定ガス室側電極４１とに対
向して設けられている。

【００３１】図２に本例における複合ガスセンサ素子１
を分解した状態の斜視図を示す。同図に示すごとく，複
合ガスセンサ素子１は，酸素ポンプセル２を構成するた
めのシート状の固体電解質体５と，酸素モニタセル３及
びセンサセル４を構成するためのシート状の固体電解質
体６と，被測定ガス室７を形成するためのシート状のス
ペーサ８と，基準ガス室１００を形成するためのシート
状のスペーサ９と，これらを加熱するセラミックヒータ
１０とを，順次積層して構成されている。

【００３２】また，酸素ポンプセル２を構成する固体電
解質体５と，酸素モニタセル３及びセンサセル４を構成
する固定電解質体６と，スペーサ８とは，それぞれジル
コニアやセリア等の酸素イオン導電性を有する電解質よ
りなる。また，上記スペーサ９はアルミナ等の絶縁材料
よりなる。

【００３３】被測定ガス室７は，被測定ガス存在空間１
１０より被測定ガスが導入される空間であり，被測定ガ
ス存在空間１１０に対して上流側に位置する第１被測定
ガス室７１と，下流側に位置する第２被測定ガス室７２
とに分割して形成してある。そして，第１被測定ガス室
７１と第２被測定ガス室７２との間は，第１被測定ガス
室７１から第２被測定ガス室７２に流れる被測定ガスを
律速する絞り部７３が設けてある。上記第１被測定ガス
室７１，第２被測定ガス室７２及び絞り部７３は，それ
ぞれ固体電解質体５と固体電解質体６との間に位置する
スペーサ８の抜き穴８１，８２，８３により形成されて
いる。

【００３４】上記被測定ガス存在空間１１０から被測定
ガス室７１には，ピンホール１１を介して被測定ガスを
導入するようになっており，また，固体電解質体５にお
ける被測定ガス存在空間１１０側の表面には，上記ピン
ホール１１の開口部を覆うようにして多孔質保護層１２
が設けてある。本例においては，ピンホール１１と多孔
質保護層１２とにより，被測定ガスの流動速度を律速
し，被測定ガスを所定の拡散抵抗の下に被測定ガス室７
に導入するようになっている。

【００３５】上記ピンホール１１の大きさは，これを通
過して第１被測定ガス室７１及び第２被測定ガス室７２
に導入される被測定ガスの拡散速度が所定の速度となる
ように，適宜設定される。また，上記多孔質保護層１２
は，酸素ポンプセル２における一対の電極２１，２２，
酸素モニタセル３の電極３１及びセンサセル４の電極４
１の被毒や，ピンホール１１に目詰まり等が発生するこ
とを防止する。この多孔質保護層１２は，多孔質アルミ
ナ等より形成してある。なお，上記被測定ガスを所定の
拡散抵抗の下に被測定ガス室７に導入するための別の方
法として，上記ピンホール１１を形成する位置に，上記
多孔質アルミナ等よりなる多孔質体を設けてもよい。

【００３６】基準ガス室１００には，上記酸素濃度，Ｎ
Ｏｘ濃度及び空燃比の検出を行う際の基準となる基準ガ
スとして，略一定の酸素濃度をもつ大気が導入される。
また，基準ガス室１００は，通路部１０１を介して基準
ガスを導入する基準ガス空間１２０に連通されている。
また，基準ガス室１００は，固体電解質体６に対してス
ペーサ８が対向する側とは反対側に位置するスペーサ９
において，このスペーサ９に設けた抜き穴９１により形
成されており，通路部１０１は，スペーサ９に設けた溝
９２により形成されている。

【００３７】上記酸素ポンプセル２は，固体電解質体５
と，この固体電解質体５を挟むように対向配置されたポ
ンプ電極２１及びポンプ電極２２の一対の電極とにより
構成される。また，一方のポンプ電極２１は，固体電解
質体５においてスペーサ８と対向する側の表面に，上記
第１被測定ガス室７１に接して設けられている。また，
他方のポンプ電極２２は，固体電解質体５において被測
定ガス存在空間１１０と対向する側の表面に，上記多孔
質保護層１２を介して被測定ガス存在空間１１０と接し
て設けられている。

【００３８】上記酸素モニタセル３は，固体電解質体６
と，この固体電解質体６を挟むように対向配置された被
測定ガス室側電極３１及び基準ガス側電極３２の一対の
電極とにより構成される。また，被測定ガス室側電極３
１は，固体電解質体６においてスペーサ８と対向する側
の表面に，上記第１被測定ガス室７１に接して設けられ
ている。また，基準ガス側電極３２は，固体電解質体６
においてスペーサ９と対向する側の表面に，上記基準ガ
ス室１００と接して設けられている。

【００３９】上記センサセル４は，固体電解質体６と，
この固体電解質体６を挟むように対向配置された被測定
ガス室側電極４１及び基準ガス側電極４２の一対の電極
とにより構成される。また，被測定ガス室側電極４１
は，固体電解質体６においてスペーサ８と対向する側の
表面に，上記第２被測定ガス室７２に接して設けられて
いる。また，基準ガス側電極４２は，固体電解質体６に
おいてスペーサ９と対向する側の表面に，上記基準ガス
室１００と接して設けられている。

【００４０】上記センサセル４の被測定ガス室側電極４
１は，上記被測定ガス中におけるＮＯｘの分解を促進さ
せるために，ＮＯｘ分解活性を有していることが好まし
い。本例においては，センサセル４の被測定ガス室側電
極４１は，Ｐｔ及びＲｈを金属主成分とする多孔質サー
メット電極としている。この際，この多孔質サーメット
電極の金属成分におけるＲｈの含有量は１０〜５０重量
％程度とすることが好ましい。本例においては，これに
より，ＮＯｘ分解活性が高い電極を構成することができ
る。

【００４１】上記酸素ポンプセル２のポンプ電極２１及
び酸素モニタセル３の被測定ガス室側電極３１は，上記
被測定ガス中におけるＮＯｘの分解を抑制するために，
上記センサセル４の被測定ガス室側電極４１に比べて，
ＮＯｘ分解活性の低い電極を用いることが好ましい。本
例においては，酸素ポンプセル２のポンプ電極２１と酸
素モニタセル３の被測定ガス室側電極３１は，Ｐｔ及び
Ａｕを金属主成分とする多孔質サーメット電極としてい
る。この際，この多孔質サーメット電極の金属成分にお
けるＡｕの含有量は１〜１０重量％程度とすることが好
ましい。本例においては，これにより，ＮＯｘ分解活性
がほとんどない電極を構成することができる。

【００４２】また，上記酸素ポンプセル２のポンプ電極
２２には，Ｐｔを含有する多孔質サーメット電極を用い
る。また，上記酸素モニタセル３の基準ガス側電極３２
と上記センサセル４の基準ガス側電極４２と上記空燃比
検出セル２０の基準ガス側電極２０２との３つの電極を
共通化した共通電極３００にも，Ｐｔを含有する多孔質
サーメット電極を用いる。

【００４３】また，図２に示すごとく，上記ポンプ電極
２１にはリード部２３が，上記共通電極２００にはリー
ド部２４が，上記被測定ガス室側電極３１，４１にはそ
れぞれリード部３３，４３が，共通電極３００にはリー
ド部３４（４４）が一体的に形成されている。また，固
体電解質体５又は固体電解質体６と上記リード部２３，
２４，３３，３４（４４），４３との間には，アルミナ
等の絶縁層（図示略）を形成しておくことが好ましい。

【００４４】上記セラミックヒータ１０は，アルミナ製
のヒータシート１３の表面に通電発熱するヒータ電極１
４をパターニング形成し，このヒータ電極１４を形成し
た表面に絶縁性を有するアルミナ層１５を重ね合わせて
構成する。また，このセラミックヒータ１０は，上記ス
ペーサ９に対して，このスペーサ９において固体電解質
体６に対向しない側の表面に対向して配置されている。
上記ヒータ電極１４には，Ｐｔとアルミナ等のセラミッ
クスとのサーメットが用いられている。また，セラミッ
クヒータ１０は，ヒータ電極１４を外部からの給電によ
り発熱させ，上記酸素ポンプセル２，酸素モニタセル
３，センサセル４及び空燃比検出セル２０をガス濃度の
検出に適した活性化温度まで加熱するものである。

【００４５】また，上記酸素ポンプセル２における一対
の電極２１，２２，上記酸素モニタセル３の一対の電極
３１，３２，上記センサセル４の一対の電極４１，４
２，及びヒータ電極１４における一対の端部１４１，１
４２は，それぞれ上記各リード部２３，２４，３３，３
４（４４），４３及びスルーホール１３０を介して，複
合ガスセンサ素子１の両側面（固体電解質体５の外側表
面及びヒータシート１３の外側表面）に設けられた端子
部であるセンサ端子１４０に接続されている。そして，
このセンサ端子１４０にはコネクタを介して圧着やろう
付け等によりリード線が接続され，外部回路と，上記各
セル２，３，４又はセラミックヒータ１０との間で電気
信号を入出力させることが可能となっている（図示
略）。

【００４６】固体電解質体５，６，スペーサ８，９，ヒ
ータシート１３及びアルミナ層１５は，ドクターブレー
ド法や押し出し成形法等により，シート形状に成形する
ことができる。また，上記の各電極２１，２２，３１，
３２，４１，４２，各リード部２３，２４，３３，３
４，４３，４４，及びセンサ端子１４０は，スクリーン
印刷等により形成することができる。また，上記固体電
解質体５，６，スペーサ８，９，多孔質保護層１２，ヒ
ータシート１３及びアルミナ層１５は，積層して焼成す
ることにより一体化することができる。

【００４７】また，図１に示すごとく，上記酸素ポンプ
セル２には，該酸素ポンプセル２に電圧を印加するため
の電源２５を有する酸素ポンプセル回路２４０が設けら
れている。同図において，電源２５は，被測定ガス存在
空間１１０側のポンプ電極２２がプラス極として記載し
てあるが，実際には被測定ガス室７における酸素濃度を
調整する際に，プラス極とマイナス極とが入れ替わるこ
ともある。

【００４８】また，上記酸素モニタセル３には，該酸素
モニタセル３における起電力である電圧を検出するため
の電圧検出手段３７を有する酸素モニタセル回路３４０
が設けてある。また，上記センサセル４には，該センサ
セル４に電圧を印加するための電源４５とセンサセル４
に流れる酸素イオン電流を検出するための電流検出手段
４６とを有するセンサセル回路４４０が設けてある。

【００４９】また，上記共通電極２００と上記共通電極
３００との間には，空燃比検出セル２０における起電力
を検出するための電圧検出手段２０７を有する空燃比検
出セル回路２０４が設けてある。また，図示は省略する
が，上記各電源２５，４５，各電圧検出手段３７，２０
７及び電流検出手段４６は，外部回路に接続されてお
り，この外部回路における演算手段によって，各制御及
び演算が行われる。また，上記電圧検出手段３７によっ
て検出した電圧値は，制御信号線２５０を介して上記外
部回路に送信され，この外部回路における演算手段は制
御信号線２５０を介して上記電源２５の電圧を制御する
ようになっている。

【００５０】次に，上記複合ガスセンサ素子１におい
て，ＮＯｘ濃度及び空燃比を検出する方法について詳説
する。本例の複合ガスセンサ素子１により，ＮＯｘ濃度
の検出を行うに当っては，エンジンの排気ガスである被
測定ガスが，多孔質保護層１２及びピンホール１１を通
過して第１被測定ガス室７１に導入される。

【００５１】そして，上記酸素ポンプセル２における一
対のポンプ電極２１，２２の間に電圧を印加して，上記
被測定ガス室７１と上記被測定ガス存在空間１１０との
間で酸素を入出させるポンピング作用により，第１被測
定ガス室７１に導入された被測定ガス中に含まれる酸素
濃度を調整する。

【００５２】上記ポンピング作用による酸素濃度の調整
は，具体的には以下のようにして行われる。即ち，一対
のポンプ電極２１，２２に，被測定ガス存在空間１１０
側のポンプ電極２２がプラス極となるように電圧を印加
すると，上記第１被測定ガス室７１側のポンプ電極２１
上で被測定ガス中の酸素が還元されて酸素イオンとな
る。そして，この酸素イオンが上記ポンプ電極２１から
上記ポンプ電極２２に向けて流れることにより，上記第
１被測定ガス室７１における酸素が排出され，第１被測
定ガス室７１における酸素濃度が低下する。

【００５３】逆に，第１被測定ガス室７１側のポンプ電
極２１がプラス極となるように電圧を印加すると，被測
定ガス存在空間１１０側のポンプ電極２２上で被測定ガ
ス中の酸素や水蒸気が還元されて酸素イオンとなる。そ
して，この酸素イオンが上記ポンプ電極２２から上記ポ
ンプ電極２１に向けて流れることにより，上記第１被測
定ガス室７１に酸素が取り込まれ，第１被測定ガス室７
１における酸素濃度が上昇する。このような，ポンピン
グ作用を利用して，上記酸素ポンプセル２は，上記被測
定ガス中の酸素濃度を，被測定ガスに含まれるＮＯｘ濃
度を検出するのに適した濃度に調整する。

【００５４】上記酸素モニタセル３においては，被測定
ガス室側電極３１と基準ガス側電極３２とに接触するガ
ス同士の間の酸素濃度の違いにより発生する起電力を検
出する。即ち，この起電力は，酸素濃度が高い電極から
低い電極に向けて酸素イオン電流が流れようとすること
により発生するもので，上記基準ガス側電極３２は酸素
濃度が略一定の基準ガスに接触しているため，被測定ガ
ス室側３１に接触する被測定ガスにおける酸素濃度の変
化が起電力の変化として検出される。

【００５５】そして，上記酸素モニタセル３における起
電力が一定の値になるように，上記酸素ポンプセル２に
印加する電圧をフィードバック制御することにより，容
易に上記被測定ガス中に含まれる酸素濃度を調整するこ
とができる。例えば，酸素モニタセル３に発生する起電
力が０．３Ｖとなるように，上記酸素ポンプセル２に印
加する電圧を変化させることができる。

【００５６】また，上記センサセル４における被測定ガ
ス室側電極４１と基準ガス側電極４２とによる一対の電
極との間には，限界電流特性を示す値の電圧を印加す
る。例えば，上記センサセル４に印加する電圧の値とし
ては，限界電流特性を示す値として０．４０Ｖとするこ
とができる。

【００５７】上記センサセル４における被測定ガス室側
電極４１は，上記のごとくＮＯｘ分解活性が高い性質を
有している。そのため，上記被測定ガス室側電極４１に
おいては，被測定ガス中に含まれるＮＯｘが分解反応を
起こす。具体的には，例えば，図１に示すごとく，上記
基準ガス室１００に接する基準ガス側電極４２がプラス
極となるように電圧を印加すると，上記第２被測定ガス
室７２に接する被測定ガス室側電極４１上で被測定ガス
中のＮＯｘや酸素が還元されて酸素イオンとなり，この
酸素イオンが被測定ガス室側電極４１から基準ガス側電
極４２に向けて流れる。

【００５８】本実施例では，酸素モニタセル３と酸素ポ
ンプセル２とにより，被測定ガス室７内の酸素濃度を一
定に制御している。したがって，ＮＯｘの分解反応の量
に応じて，上記酸素イオン電流の大きさが変化し，これ
によりＮＯｘ濃度を検出することができる。

【００５９】また，上記空燃比検出セル２０において
は，被測定ガス側電極２０１と基準ガス側電極２０２と
に接触するガス同士の間の酸素濃度の違いにより発生す
る起電力を検出する。このとき，上記基準ガス側電極２
０２は酸素濃度が略一定の基準ガスに接触しているた
め，上記被測定ガス室７に導入される前の被測定ガスに
おける酸素濃度の変化が起電力の変化として検出され
る。そして，この起電力の値から，空燃比を検出するこ
とができる。

【００６０】本例においては，上記のごとく，上記空燃
比検出セル２０における被測定ガス側電極２０１と，上
記酸素ポンプセル２における上記ポンプ電極２２とが共
通電極２００により共通化されている。また，上記酸素
モニタセル３における基準ガス側電極３２と，上記セン
サセル４における基準ガス側電極４２と，上記空燃比検
出セル２０における基準ガス側電極２０２との３つの電
極が共通電極３００により共通化されている。

【００６１】上記空燃比検出セル２０における被測定ガ
ス側電極２０１と，上記酸素ポンプセル２における上記
ポンプ電極２２とは，ともに上記被測定ガス室７に導入
される前の被測定ガスに曝される電極であるため，共通
化することができる。そのため，本来ならば，上記２つ
の電極２０１，２２を複合ガスセンサ素子１の外部回路
に接続するためには２つのセンサ端子１４０が必要にな
るところ，１つのセンサ端子１４０で外部回路に接続す
ることができる。

【００６２】また，上記酸素モニタセル３における基準
ガス側電極３２と，上記センサセル４における基準ガス
側電極４２と，上記空燃比検出セル２０における基準ガ
ス側電極２０２とは，いずれも上記基準ガス室に曝され
る電極であるため，共通化することができる。そのた
め，本来ならば，上記３つの電極３２，４２，２０２を
複合ガスセンサ素子１の外部回路に接続するためには３
つのセンサ端子１４０が必要になるところ，１つのセン
サ端子１４０で外部回路に接続することができる。それ
故，本例における複合ガスセンサ素子１によれば，セン
サ端子１４０を３つ少なくすることができ，複合ガスセ
ンサ素子１の構造を簡単にすることができる。

【００６３】なお，本例においては，上記特定ガスはＮ
Ｏｘとしセンサセル４においてはＮＯｘ濃度を検出した
が，これに対し上記特定ガスは炭化水素としセンサセル
４においては炭化水素濃度を検出することもできる。ま
た，上記ポンプ電極２２と上記被測定ガス側電極２０１
とは，同一の極板上に共通電極２００として形成するの
ではなく，図３，図４に示すごとく，それぞれ別々の極
板上に設けて，上記リード部２４によって共通化されて
いてもよい。また，上記基準ガス側電極３２と上記基準
ガス側電極４２と上記基準ガス側電極２０２とは，同一
の極板上に共通電極３００として形成するのではなく，
図３，図４に示すごとく，それぞれ別々の極板上に設け
て，上記リード部３４によって共通化されていてもよ
い。

【００６４】（実施例２）図５，図６に示すごとく，本
例においては，上記酸素モニタセル３が，起電力により
酸素濃度を検出するのではなく，酸素イオン電流により
酸素濃度を検出する。即ち，本例においては，上記酸素
モニタセル３には，該酸素モニタセル３に電圧を印加す
るための電源３５と酸素モニタセル３に流れる酸素イオ
ン電流を検出するための電流検出手段３６とを有する酸
素モニタセル回路３４０が設けてある。

【００６５】また，上記電流検出手段３６によって検出
した電流値は，制御信号線２５０を介して上記外部回路
（図示略）に送信され，この外部回路における演算手段
は制御信号線２５０を介して上記電源２５の電圧を制御
するようになっている。そして，本例においては，上記
酸素モニタセル３における酸素イオン電流が一定の値に
なるように，上記酸素ポンプセル２に印加する電圧をフ
ィードバック制御することにより，容易に上記被測定ガ
ス中に含まれる酸素濃度を調整することができる。

【００６６】また，本例においては，上記酸素モニタセ
ル３が，上記第１被測定ガス室７１に接して設けてある
のではなく，上記第２被測定ガス室７２に接して設けて
ある。そして，酸素モニタセル３とセンサセル４とは，
上記被測定ガスの流れに対して左右に，即ち並列に配置
してある。その他は上記実施例１と同様である。

【００６７】本例においては，上記第１被測定ガス室７
１において酸素濃度が調整された被測定ガスが，上記絞
り部７３を通って第２被測定ガス室７２に流れ，上記酸
素モニタセル３とセンサセル４とに同等の条件で接触す
る。そのため，上記第１被測定ガス室７１内における被
測定ガスの酸素濃度に濃度分布があっても（第１被測定
ガス室７１内の場所によって濃度が異なっていても），
上記絞り部７３を介して第２被測定ガス室７２に導くこ
とにより，この濃度分布がＮＯｘ濃度の検出に与える影
響を少なくすることができる。そのため，ＮＯｘ濃度の
検出精度が正確になる。その他，上記実施例１と同様の
作用効果を得ることができる。

【００６８】（実施例３）図７に示すごとく，本例にお
いては，上記酸素モニタセル３における基準ガス側電極
３２と上記センサセル４における基準ガス側電極４２と
上記空燃比検出セル２０における基準ガス側電極２０２
とは，同一の極板上に共通電極３００として形成されて
いるが，上記空燃比検出セル２０における被測定ガス側
電極２０１は，上記酸素ポンプセル２におけるポンプ電
極２２とは共通化されておらず，別の位置に設けてあ
る。

【００６９】即ち，本例においては，上記スペーサ９に
おいて，被測定ガスを導入する被測定ガス空間１１１が
形成してある。この被測定ガス空間１１１は，スペーサ
９の抜き穴によって形成されている。また，空燃比検出
セル２０における被測定ガス側電極２０１は，被測定ガ
スを導入する被測定ガス空間１１１と接するように上記
固体電解質体６において上記スペーサ９と対向する側の
表面に設けてある。また，被測定ガス側電極２０１の表
面には，多孔質保護層１２が設けてあり，本例における
スペーサ８はアルミナ等の絶縁材料よりなる。その他は
上記実施例２と同様である。

【００７０】本例においては，上記スペーサ８を絶縁材
料で構成しているため，酸素ポンプセル２とその他のセ
ル（酸素モニタセル３，センサセル４及び空燃比検出セ
ル２０）との間に発生するリーク電流が少なくなる。ま
た，本例においては，上記空燃比セル２０における被測
定ガス側電極２０１は共通化せず，単独で配置してい
る。つまり，この被測定ガス側電極２０１は酸素ポンプ
セル２におけるポンプ電極２２とは別の電極としてい
る。そのため，空燃比検出セル２０の出力が酸素ポンプ
セル２におけるポンピング作用によるポンプ電流の影響
をほとんど受けない。そのため，上記各ガス濃度（ＮＯ
ｘ濃度及び空燃比）の検出精度が正確になる。

【００７１】（実施例４）図８に示すごとく，本例にお
いては，上記酸素ポンプセル２における一方のポンプ電
極２２を，上記被測定ガス存在空間１１０に接するよう
に配置するのではなく，基準ガスに接するように配置し
ている。本例においては，上記酸素ポンプセル２は，上
記固体電解質体６に配置されており，一方のポンプ電極
２１が第１被測定ガス室７１に接するように配置され，
他方のポンプ電極２２が上記スペーサ９に形成した基準
ガス室１００に接するように配置されている。

【００７２】また，本例においては，上記固体電解質体
５において上記被測定ガス存在空間１１０に接する側に
新たなスペーサ８０１及び隔壁８０２を設けている。そ
して，スペーサ８０１に設けた抜き穴と隔壁８０２とに
より，基準ガスを導入する基準ガス室１０２を設けてい
る。そして，上記共通電極３００は，上記基準ガス室１
０２に接するように配置している。また，本例において
は，上記酸素モニタセル３及びセンサセル４を固体電解
質体５に配置している。

【００７３】また，上記空燃比検出セル２０における被
測定ガス側電極２０１は，上記固体電解質体５において
被測定ガス存在空間１１０と対向する側の表面に，上記
多孔質保護層１２を介して被測定ガス存在空間１１０と
接して設けられている。また，本例におけるスペーサ８
はアルミナ等の絶縁材料よりなる。その他は上記実施例
２と同様である。

【００７４】本例においては，上記酸素ポンプセル２
は，上記被測定ガス室７と上記基準ガス室１００との間
で，酸素を入出させて，被測定ガス室７における酸素濃
度を調整することができる。そのため，上記被測定ガス
存在空間１１０より供給される被測定ガス中において，
酸素や水等の酸素源がない場合でも，上記基準ガス室１
００に導入される基準ガスに存在する酸素を利用して，
上記被測定ガス室７における酸素濃度の調整を行うこと
ができる。

【００７５】なお，本例においても，上記スペーサ８を
絶縁材料で構成しているため，酸素ポンプセル２とその
他のセル（酸素モニタセル３，センサセル４及び空燃比
検出セル２０）との間に発生するリーク電流が少なくな
る。その他，上記実施例２と同様の作用効果を得ること
ができる。

【００７６】（実施例５）図９に示すごとく，本例にお
いては，複合ガスセンサ素子１が上記酸素モニタセル３
を有しておらず，上記酸素ポンプセル２における酸素濃
度の調整は，この酸素ポンプセル２の限界電流特性を利
用して行う。その他は上記実施例４と同様である。

【００７７】図１０は，酸素ポンプセル２の限界電流特
性を示す図で，横軸に酸素ポンプセル２に印加した電圧
であるポンプセル電圧Ｖｐ（Ｖ）をとり，縦軸に酸素ポ
ンプセル２に流れる電流であるポンプセル電流Ｉｐ（ｍ
Ａ）をとったものである。そして，同図は，上記被測定
ガス存在空間１１０における酸素濃度を０〜２０％まで
変化させたときのＶｐとＩｐとの関係を示すものであ
る。

【００７８】同図に示すごとく，Ｖｐが所定の範囲にお
いてはＩｐが一定（限界電流域）になり，このときのＩ
ｐは上記酸素濃度に対応している（酸素濃度が増加する
と，これに合わせてポンプセル電流Ｉｐも増加してい
る）ことがわかる。この特性を利用して，ＶｐとＩｐと
の値が，図１０のＶ０で示される線上を辿るようにＶｐ
を制御することにより，上記被測定ガス室７内の酸素濃
度を所定の低濃度に制御することができる。

【００７９】本例によれば，上記酸素モニタセル３を設
けることなく上記被測定ガス室７内の酸素濃度を制御す
ることができる。そのため，本例における複合ガスセン
サ素子１は，その構造が簡単である。その他，上記実施
例４と同様の作用効果を得ることができる。

【００８０】（実施例６）図１１に示すごとく，本例
は，上記実施例４の複合ガスセンサ素子１において，上
記空燃比検出セル２０における基準ガス側電極２０２を
上記共通電極３００として形成するのではなく，上記酸
素ポンプセル２における基準ガスに曝されるポンプ電極
２２と共通化した例である。そして，空燃比検出セル２
０における基準ガス側電極２０２と，酸素ポンプセル２
における基準ガスに曝されるポンプ電極２２とにより，
共通電極４００を形成している。その他は上記実施例４
と同様である。本例においても，上記実施例４と同様の
作用効果を得ることができる。

【００８１】（実施例７）図１２に示すごとく，本例に
おいては，上記酸素ポンプセル２における一方のポンプ
電極２１が上記被測定ガス室７に曝されており，他方の
ポンプ電極２２が上記基準ガス室１００に曝されてい
る。そして，本例においては，上記酸素ポンプセル２に
おける基準ガス室１００に曝されるポンプ電極２２と，
上記酸素モニタセル３における基準ガス側電極３２と，
上記センサセル４における基準ガス側電極４２と，上記
空燃比検出セル２０における基準ガス側電極２０２との
４つの電極を共通化して，共通電極５００を形成してい
る。その他は上記実施例４と同様である。

【００８２】本例においては，上記共通電極５００によ
り，本来ならば，上記４つの電極２２，３２，４２，２
０２を複合ガスセンサ素子１の外部回路に接続するため
には４つのセンサ端子１４０が必要になるところ，１つ
のセンサ端子１４０で外部回路に接続することができ
る。それ故，本例における複合ガスセンサ素子１によれ
ば，センサ端子１４０を３つ少なくすることができ，複
合ガスセンサ素子１の構造を簡単にすることができる。
その他，上記実施例４と同様の作用効果を得ることがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例１における，複合ガスセンサ素子の構成
を示す断面説明図。

【図２】実施例１における，複合ガスセンサ素子を分解
した状態を示す斜視図。

【図３】実施例１における，他の複合ガスセンサ素子の
構成を示す断面説明図。

【図４】実施例１における，他の複合ガスセンサ素子を
分解した状態を示す斜視図。

【図５】実施例２における，複合ガスセンサ素子の構成
を示す断面説明図。

【図６】実施例２における，複合ガスセンサ素子を分解
した状態を示す斜視図。

【図７】実施例３における，複合ガスセンサ素子の構成
を示す断面説明図。

【図８】実施例４における，複合ガスセンサ素子の構成
を示す断面説明図。

【図９】実施例５における，複合ガスセンサ素子の構成
を示す断面説明図。

【図１０】実施例５における，限界電流特性を説明する
グラフ。

【図１１】実施例６における，複合ガスセンサ素子の構
成を示す断面説明図。

【図１２】実施例７における，複合ガスセンサ素子の構
成を示す断面説明図。

【図１３】従来例における，ガスセンサ素子の構成を示
す断面説明図。

【符号の説明】

１．．．複合ガスセンサ素子， １０．．．セラミックヒータ， １００．．．基準ガス室， ２．．．酸素ポンプセル， ２１，２２．．．ポンプ電極， ２０．．．空燃比検出セル， ２０１．．．被測定ガス側電極， ２０２．．．基準ガス側電極， ３．．．酸素モニタセル， ３１．．．被測定ガス室側電極， ３２．．．基準ガス側電極， ４．．．センサセル， ４１．．．被測定ガス室側電極， ４２．．．基準ガス側電極， ５，６．．．固体電解質体， ７．．．被測定ガス室， ８，９．．．スペーサ，

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｇ０１Ｎ 27/46 ３３１ ３２７Ｆ (72)発明者 牧野 太輔 愛知県西尾市下羽角町岩谷14番地 株式会 社日本自動車部品総合研究所内 (72)発明者 田中 章夫 愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地 株式会 社デンソー内 (72)発明者 鈴木 一徳 愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地 株式会 社デンソー内

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 所定の拡散抵抗の下に被測定ガスを導入
   する被測定ガス室と，該被測定ガス室に曝されるポンプ
   電極と，上記被測定ガスに曝されるポンプ電極との一対
   の電極を固体電解質体に配置して構成されると共に，上
   記一対の電極の間に電圧を印加することにより，上記被
   測定ガス室における酸素濃度を調整する酸素ポンプセル
   と，上記被測定ガス室に曝される被測定ガス室側電極
   と，基準ガスに曝される基準ガス側電極との一対の電極
   を固体電解質体に配置して構成されると共に，上記被測
   定ガス中に含まれる特定ガス成分濃度を検出するセンサ
   セルと，上記被測定ガスに曝される被測定ガス側電極
   と，基準ガスに曝される基準ガス側電極との一対の電極
   を固体電解質体に配置して構成されると共に，上記被測
   定ガスの空燃比を検出する空燃比検出セルとを有し，上
   記酸素ポンプセルにおける上記被測定ガスに曝されるポ
   ンプ電極と上記空燃比検出セルにおける被測定ガス側電
   極，又は上記センサセルにおける基準ガス側電極と上記
   空燃比検出セルにおける基準ガス側電極との少なくとも
   いずれか一方を共通化したことを特徴とする複合ガスセ
   ンサ素子。
2. 【請求項２】 請求項１において，上記複合ガスセンサ
   素子は，上記被測定ガス室に曝される被測定ガス室側電
   極と基準ガスに曝される基準ガス側電極との一対の電極
   を固体電解質体に配置して構成されると共に上記被測定
   ガス室における酸素濃度を検出する酸素モニタセルを有
   しており，上記センサセルにおける基準ガス側電極又は
   上記空燃比検出セルにおける基準ガス側電極の少なくと
   もいずれか一方と，上記酸素モニタセルにおける基準ガ
   ス側電極とを共通化したことを特徴とする複合ガスセン
   サ素子。
3. 【請求項３】 所定の拡散抵抗の下に被測定ガスを導入
   する被測定ガス室と，該被測定ガス室に曝されるポンプ
   電極と，基準ガスに曝されるポンプ電極との一対の電極
   を固体電解質体に配置して構成されると共に，上記一対
   の電極の間に電圧を印加することにより，上記被測定ガ
   ス室における酸素濃度を調整する酸素ポンプセルと，上
   記被測定ガス室に曝される被測定ガス室側電極と，基準
   ガスに曝される基準ガス側電極との一対の電極を固体電
   解質体に配置して構成されると共に，上記被測定ガス中
   に含まれる特定ガス成分濃度を検出するセンサセルと，
   上記被測定ガスに曝される被測定ガス側電極と，基準ガ
   スに曝される基準ガス側電極との一対の電極を固体電解
   質体に配置して構成されると共に，上記被測定ガスの空
   燃比を検出する空燃比検出セルとを有し，上記酸素ポン
   プセルにおける基準ガスに曝されるポンプ電極，上記セ
   ンサセルにおける基準ガス側電極，上記空燃比検出セル
   における基準ガス側電極のうち，全てあるいはいずれか
   ２つを共通化したことを特徴とする複合ガスセンサ素
   子。
4. 【請求項４】 請求項３において，上記複合ガスセンサ
   素子は，上記被測定ガス室に曝される被測定ガス室側電
   極と基準ガスに曝される基準ガス側電極との一対の電極
   を固体電解質体に配置して構成されると共に上記被測定
   ガス室における酸素濃度を検出する酸素モニタセルを有
   しており，上記酸素ポンプセルにおける基準ガスに曝さ
   れるポンプ電極，上記センサセルにおける基準ガス側電
   極，上記空燃比検出セルにおける基準ガス側電極のうち
   少なくともいずれか１つと，上記酸素モニタセルにおけ
   る基準ガス側電極とを共通化したことを特徴とする複合
   ガスセンサ素子。
5. 【請求項５】 請求項２又は４において，上記酸素ポン
   プセルは，上記酸素モニタセルにおいて検出する酸素濃
   度が所望の値となるように，上記印加する電圧を制御す
   るよう構成されていることを特徴とする複合ガスセンサ
   素子。
6. 【請求項６】 請求項２又は４又は５のいずれか一項に
   おいて，上記酸素モニタセルは，該酸素モニタセルに発
   生する起電力に基づいて，上記被測定ガス室における酸
   素濃度を検出するよう構成されていることを特徴とする
   複合ガスセンサ素子。
7. 【請求項７】 請求項２又は４又は５のいずれか一項に
   おいて，上記酸素モニタセルは，該酸素モニタセルに流
   れる酸素イオン電流に基づいて上記被測定ガス室におけ
   る酸素濃度を検出するよう構成されていることを特徴と
   する複合ガスセンサ素子。