JP2021156786A - センサ素子及びガスセンサ - Google Patents

Abstract

【課題】基準ガス室の酸素濃度の増大を抑制しつつ製造ばらつきの小さいセンサ素子を提供する。【解決手段】センサ素子１０１は、基準ガス調整ポンプセル３１と、基準ガス調整ポンプ回路と、測定用ポンプセル４１と、測定用ポンプ回路とを備える。基準ガス調整ポンプセル３１は、内側ポンプ電極２２と第１基準電極４２ａとを有する。基準ガス調整ポンプ回路は、基準ガス調整ポンプセル３１と、第１基準電極４２ａに接続される第１基準電極用リードとを有する。測定用ポンプセル４１は、測定電極４４と第２基準電極４２ｂとを有する。測定用ポンプ回路は、測定用ポンプセル４１と、第２基準電極４２ｂに接続される第２基準電極用リードとを有する。測定用ポンプ回路の抵抗値Ｒ２は基準ガス調整ポンプ回路の抵抗値Ｒ１よりも高く、第２基準電極用リードの気孔率Ｐ２は、第１基準電極用リードの気孔率Ｐ１よりも高い。【選択図】図２

Description

本発明は、センサ素子及びガスセンサに関する。

従来、従来、自動車の排気ガスなどの被測定ガスにおけるＮＯｘなどの特定ガス濃度を検出するためのセンサ素子が知られている（例えば、特許文献１，２）。特許文献１には、固体電解質層を備えた素子本体部と、素子本体部の内部に配設された第１測定室及び第２測定室と、第１測定室に配設された検知電極と、第２測定室に配設されたポンピング電極と、素子本体部の内部に配設された基準酸素室と、基準酸素室に配設された基準電極及びポンピング電極と、を備えたセンサ素子が記載されている。また、検知電極と基準電極との間に電流を流して基準酸素室に酸素を送り込むことや、第２測定室のポンピング電極と基準酸素室のポンピング電極との間に電流を流して基準酸素室に酸素を送り込むことが記載されている。特許文献２には、基準電極に接続されたリードが通気性を有するようにして、基準電極に溜めた酸素のガス抜きを行うことが記載されている。これにより、基準電極に酸素が溜まりすぎるのを防止することができる。

特開２０１８−１００９６１号公報 特開２０１４−５２３６３号公報

ところで、特許文献１のように基準酸素室に複数の電極が存在する場合、その各々の電極に接続されたリードが存在することになる。この場合に、基準酸素室の酸素濃度の増大を抑制するために、これら複数のリードが通気性を有するようにすることも考えられる。しかし、複数のリードの気孔率をそれぞれどのようにすべきかについては、十分に検討されていなかった。例えば、リードの気孔率が高い場合には、そのリードの抵抗値の製造ばらつきが大きくなることでリードを含む回路の抵抗値の製造ばらつきも大きくなる場合があるが、そのようなことは考慮されていなかった。

本発明はこのような課題を解決するためになされたものであり、基準ガス室の酸素濃度の増大を抑制しつつ製造ばらつきの小さいセンサ素子を提供することを主目的とする。

本発明は、上述した主目的を達成するために以下の手段を採った。

本発明のセンサ素子は、
被測定ガス中の特定ガス濃度を検出するためのセンサ素子であって、
酸素イオン伝導性の固体電解質層を有し、前記被測定ガスを導入して流通させる被測定ガス流通部と、前記被測定ガス中の前記特定ガス濃度の検出の基準となる基準ガスが溜められる基準ガス室と、が内部に設けられた素子本体と、
前記素子本体のうち前記被測定ガスに接触する部分に配設された第１ポンプ電極と、前記基準ガス室に配設された多孔質の第１基準電極と、を有し、前記第１ポンプ電極の周囲から前記第１基準電極の周囲に酸素を汲み入れる第１ポンプセルと、
前記第１ポンプセルと、前記素子本体の外側に配設された第１ポンプ電極用端子と、前記素子本体の外側に配設された第１基準電極用端子と、前記第１ポンプ電極用端子と前記第１ポンプ電極とを接続する第１ポンプ電極用リードと、前記第１基準電極用端子と前記第１基準電極とを接続する第１基準電極用リードと、を有する第１ポンプ回路と、
前記素子本体のうち前記被測定ガスに接触する部分に配設された第２ポンプ電極と、前記基準ガス室に配設された多孔質の第２基準電極と、を有し、前記第２ポンプ電極の周囲から前記第２基準電極の周囲に酸素を汲み入れる第２ポンプセルと、
前記第２ポンプセルと、前記素子本体の外側に配設された第２ポンプ電極用端子と、前記素子本体の外側に配設された第２基準電極用端子と、前記第２ポンプ電極用端子と前記第２ポンプ電極とを接続する第２ポンプ電極用リードと、前記第２基準電極用端子と前記第２基準電極とを接続する第２基準電極用リードと、を有する第２ポンプ回路と、
を備え、
前記第２ポンプ回路の前記第２ポンプ電極用端子と前記第２基準電極用端子との間の抵抗値Ｒ２は、前記第１ポンプ回路の前記第１ポンプ電極用端子と前記第１基準電極用端子との間の抵抗値Ｒ１よりも高く、
前記第２基準電極用リードの気孔率Ｐ２は、前記第１基準電極用リードの気孔率Ｐ１よりも高い、
ものである。

このセンサ素子は、多孔質の第２基準電極に、多孔質の第２基準電極用リードが接続されている。そのため、第１，第２ポンプセルにより基準ガス室に汲み入れられた酸素を、第２基準電極用リード内の気孔を通してセンサ素子の外部に逃がすことができる。そのため、基準ガス室の酸素濃度が増大してしまうことを抑制できる。また、第１，第２ポンプ回路のうち抵抗値が高い方である第２ポンプ回路の第２基準電極用リードが、抵抗値が低い方である第１ポンプ回路の第１基準電極用リードよりも気孔率が高くなっている。ここで、気孔率の高いリードほど、製造誤差によってリードの抵抗値がばらつきやすい。しかし、本発明のセンサ素子では、第１，第２ポンプ回路のうち全体の抵抗値の高い方の回路に含まれるリードである第２基準電極用リードの気孔率Ｐ２を高くしている。そのため、第２基準電極用リードの抵抗値がセンサ素子毎にばらついたとしても、抵抗値Ｒ２に与える影響すなわち抵抗値Ｒ２のばらつきは比較的小さい。これに対して、仮に第１基準電極用リードの気孔率Ｐ１を高くしてしまうと、第１基準電極用リードの抵抗値がセンサ素子毎にばらつくことにより抵抗値Ｒ１に与える影響すなわち抵抗値Ｒ１のばらつきは比較的大きくなってしまう。そのため、本発明のセンサ素子は、例えば気孔率Ｐ１を気孔率Ｐ２以上とする場合と比較して、複数のセンサ素子を製造した場合の個体差が小さくなる、すなわち製造ばらつきが小さくなる。以上のことから、本発明のセンサ素子は、基準ガス室の酸素濃度の増大を抑制しつつ製造ばらつきを小さくできる。

本発明のセンサ素子において、前記気孔率Ｐ２は、５％以上２５％以下であってもよい。気孔率Ｐ２が５％以上では、基準ガス室の酸素濃度の増大を抑制する効果がより確実に得られる。気孔率Ｐ２が２５％以下では、リードが製造時点で断線してしまうことを抑制できる。

本発明のセンサ素子において、前記気孔率Ｐ１は、１％以上５％以下であってもよい。

本発明のガスセンサは、上述したいずれかの態様のセンサ素子を備えたものである。このガスセンサは、上述した本発明のセンサ素子と同様の効果、例えば基準ガス室の酸素濃度の増大を抑制しつつ製造ばらつきを小さくできる効果が得られる。

ガスセンサ１００の縦断面図。 センサ素子１０１の構成の一例を概略的に示した断面模式図。 制御装置９０と各セルとの電気的な接続関係を示すブロック図。 基準ガス調整ポンプ回路３７の構成を概略的に示した模式図。 測定用ポンプ回路４７の構成を概略的に示した模式図。 変形例のセンサ素子２０１の断面模式図。

次に、本発明の実施形態について、図面を用いて説明する。図１は、本発明の一実施形態であるガスセンサ１００の縦断面図である。図２は、ガスセンサ１００が備えるセンサ素子１０１の構成の一例を概略的に示した断面模式図である。図３は、制御装置９０と各セルとの電気的な接続関係を示すブロック図である。図４は、基準ガス調整ポンプ回路３７の構成を概略的に示した模式図である。図５は、測定用ポンプ回路４７の構成を概略的に示した模式図である。センサ素子１０１は長尺な直方体形状をしており、このセンサ素子１０１の長手方向（図２の左右方向）を前後方向とし、センサ素子１０１の厚み方向（図２の上下方向）を上下方向とする。また、センサ素子１０１の幅方向（前後方向及び上下方向に垂直な方向）を左右方向とする。

図１に示すように、ガスセンサ１００は、センサ素子１０１と、センサ素子１０１の前端側を保護する保護カバー１３０と、センサ素子１０１と導通するコネクタ１５０を含むセンサ組立体１４０とを備えている。このガスセンサ１００は、図示するように例えば車両の排ガス管などの配管１９０に取り付けられて、被測定ガスとしての排気ガスに含まれるＮＯｘやＯ₂等の特定ガスの濃度を測定するために用いられる。本実施形態では、ガスセンサ１００は特定ガス濃度としてＮＯｘ濃度を測定するものとした。

保護カバー１３０は、センサ素子１０１の前端を覆う有底筒状の内側保護カバー１３１と、この内側保護カバー１３１を覆う有底筒状の外側保護カバー１３２とを備えている。内側保護カバー１３１及び外側保護カバー１３２には、被測定ガスを保護カバー１３０内に流通させるための複数の孔が形成されている。内側保護カバー１３１で囲まれた空間としてセンサ素子室１３３が形成されており、センサ素子１０１の前端はこのセンサ素子室１３３内に配置されている。

センサ組立体１４０は、センサ素子１０１を封入固定する素子封止体１４１と、素子封止体１４１に取り付けられたボルト１４７，外筒１４８と、センサ素子１０１の後端の表面（上下面）に形成されたコネクタ電極（図１，２には後述するコネクタ電極６５ａ及びヒータコネクタ電極７１のみ図示した）に接触してこれらと電気的に接続されたコネクタ１５０と、を備えている。

素子封止体１４１は、筒状の主体金具１４２と、主体金具１４２と同軸に溶接固定された筒状の内筒１４３と、主体金具１４２及び内筒１４３の内側の貫通孔内に封入されたセラミックスサポーター１４４ａ〜１４４ｃ，圧粉体１４５ａ，１４５ｂ，メタルリング１４６と、を備えている。センサ素子１０１は素子封止体１４１の中心軸上に位置しており、素子封止体１４１を前後方向に貫通している。内筒１４３には、圧粉体１４５ｂを内筒１４３の中心軸方向に押圧するための縮径部１４３ａと、メタルリング１４６を介してセラミックスサポーター１４４ａ〜１４４ｃ，圧粉体１４５ａ，１４５ｂを前方に押圧するための縮径部１４３ｂとが形成されている。縮径部１４３ａ，１４３ｂからの押圧力により、圧粉体１４５ａ，１４５ｂが主体金具１４２及び内筒１４３とセンサ素子１０１との間で圧縮されることで、圧粉体１４５ａ，１４５ｂが保護カバー１３０内のセンサ素子室１３３と外筒１４８内の空間１４９との間を封止すると共に、センサ素子１０１を固定している。

ボルト１４７は、主体金具１４２と同軸に固定されており、外周面に雄ネジ部が形成されている。ボルト１４７の雄ネジ部は、配管１９０に溶接され内周面に雌ネジ部が設けられた固定用部材１９１内に挿入されている。これにより、ガスセンサ１００のうちセンサ素子１０１の前端や保護カバー１３０の部分が配管１９０内に突出した状態で、ガスセンサ１００が配管１９０に固定されている。

外筒１４８は、内筒１４３，センサ素子１０１，コネクタ１５０の周囲を覆っており、コネクタ１５０に接続された複数のリード線１５５が後端から外部に引き出されている。このリード線１５５は、コネクタ１５０を介してセンサ素子１０１の各電極（後述）と導通している。外筒１４８とリード線１５５との隙間はゴム栓１５７によって封止されている。外筒１４８内の空間１４９は基準ガス（本実施形態では大気）で満たされている。センサ素子１０１の後端はこの空間１４９内に配置されている。

センサ素子１０１は、それぞれがジルコニア（ＺｒＯ₂）等の酸素イオン伝導性固体電解質層からなる第１基板層１と、第２基板層２と、第３基板層３と、第１固体電解質層４と、スペーサ層５と、第２固体電解質層６との６つの層が、図面視で下側からこの順に積層された積層体を有する素子である。また、これら６つの層を形成する固体電解質は緻密な気密のものである。係るセンサ素子１０１は、例えば、各層に対応するセラミックスグリーンシートに所定の加工および回路パターンの印刷などを行った後にそれらを積層し、さらに、焼成して一体化させることによって製造される。

センサ素子１０１の一端（図２の左側）であって、第２固体電解質層６の下面と第１固体電解質層４の上面との間には、ガス導入口１０と、第１拡散律速部１１と、緩衝空間１２と、第２拡散律速部１３と、第１内部空所２０と、第３拡散律速部３０と、第２内部空所４０と、第４拡散律速部６０と、第３内部空所６１とが、この順に連通する態様にて隣接形成されてなる。

ガス導入口１０と、緩衝空間１２と、第１内部空所２０と、第２内部空所４０と、第３内部空所６１とは、スペーサ層５をくり抜いた態様にて設けられた上部を第２固体電解質層６の下面で、下部を第１固体電解質層４の上面で、側部をスペーサ層５の側面で区画されたセンサ素子１０１内部の空間である。

第１拡散律速部１１と、第２拡散律速部１３と、第３拡散律速部３０とはいずれも、２本の横長の（図面に垂直な方向に開口が長手方向を有する）スリットとして設けられる。また、第４拡散律速部６０は、第２固体電解質層６の下面との隙間として形成された１本の横長の（図面に垂直な方向に開口が長手方向を有する）スリットとして設けられる。なお、ガス導入口１０から第３内部空所６１に至る部位を被測定ガス流通部とも称する。

第１固体電解質層４の下面と第２基板層２の上面との間には、基準ガス室４９が設けられている。基準ガス室４９は、第３基板層３をくり抜いて設けられたセンサ素子１０１内部の空間である。基準ガス室４９は、被測定ガス流通部とは異なりセンサ素子１０１の外部に開口していない独立した空間として形成されている。基準ガス室４９は、第１内部空所２０の下側に配置されている。基準ガス室４９には、ＮＯｘ濃度の測定を行う際の基準となる基準ガスが溜められるようになっている。基準ガスは、所定の酸素濃度のガスであり、本実施形態では大気とした。基準ガス室４９には、第１基準電極４２ａ及び第２基準電極４２ｂが配設されている。

第１基準電極４２ａは、第１固体電解質層４の下面に配設された多孔質の電極である。第２基準電極４２ｂは、第２基板層２の上面に配設された多孔質の電極である。後述するように、第２基準電極４２ｂを用いて第１内部空所２０内，第２内部空所４０内，第３内部空所６１内の酸素濃度（酸素分圧）を測定することが可能となっている。第１基準電極４２ａ及び第２基準電極４２ｂは、それぞれ、多孔質サーメット電極（例えば、ＰｔとＺｒＯ₂とのサーメット電極）として形成される。

被測定ガス流通部において、ガス導入口１０は、外部空間に対して開口してなる部位であり、該ガス導入口１０を通じて外部空間からセンサ素子１０１内に被測定ガスが取り込まれるようになっている。第１拡散律速部１１は、ガス導入口１０から取り込まれた被測定ガスに対して、所定の拡散抵抗を付与する部位である。緩衝空間１２は、第１拡散律速部１１より導入された被測定ガスを第２拡散律速部１３へと導くために設けられた空間である。第２拡散律速部１３は、緩衝空間１２から第１内部空所２０に導入される被測定ガスに対して、所定の拡散抵抗を付与する部位である。被測定ガスが、センサ素子１０１外部から第１内部空所２０内まで導入されるにあたって、外部空間における被測定ガスの圧力変動（被測定ガスが自動車の排気ガスの場合であれば排気圧の脈動）によってガス導入口１０からセンサ素子１０１内部に急激に取り込まれた被測定ガスは、直接第１内部空所２０へ導入されるのではなく、第１拡散律速部１１、緩衝空間１２、第２拡散律速部１３を通じて被測定ガスの圧力変動が打ち消された後、第１内部空所２０へ導入されるようになっている。これによって、第１内部空所２０へ導入される被測定ガスの圧力変動はほとんど無視できる程度のものとなる。第１内部空所２０は、第２拡散律速部１３を通じて導入された被測定ガス中の酸素分圧を調整するための空間として設けられている。係る酸素分圧は、主ポンプセル２１が作動することによって調整される。

主ポンプセル２１は、第１内部空所２０に面する第２固体電解質層６の下面のほぼ全面に設けられた天井電極部２２ａを有する内側ポンプ電極２２と、第２固体電解質層６の上面の天井電極部２２ａと対応する領域に外部空間（図１のセンサ素子室１３３）に露出する態様にて設けられた外側ポンプ電極２３と、これらの電極に挟まれた第２固体電解質層６とによって構成されてなる電気化学的ポンプセルである。

内側ポンプ電極２２は、第１内部空所２０を区画する上下の固体電解質層（第２固体電解質層６および第１固体電解質層４）、および、側壁を与えるスペーサ層５にまたがって形成されている。具体的には、第１内部空所２０の天井面を与える第２固体電解質層６の下面には天井電極部２２ａが形成され、また、底面を与える第１固体電解質層４の上面には底部電極部２２ｂが直に形成され、そして、それら天井電極部２２ａと底部電極部２２ｂとを接続するように、側部電極部（図示省略）が第１内部空所２０の両側壁部を構成するスペーサ層５の側壁面（内面）に形成されて、該側部電極部の配設部位においてトンネル形態とされた構造において配設されている。

内側ポンプ電極２２と外側ポンプ電極２３とは、多孔質サーメット電極（例えば、Ａｕを１％含むＰｔとＺｒＯ₂とのサーメット電極）として形成される。なお、被測定ガスに接触する内側ポンプ電極２２は、被測定ガス中のＮＯｘ成分に対する還元能力を弱めた材料を用いて形成される。

主ポンプセル２１においては、内側ポンプ電極２２と外側ポンプ電極２３との間に所望のポンプ電圧Ｖｐ０を印加して、内側ポンプ電極２２と外側ポンプ電極２３との間に正方向あるいは負方向にポンプ電流Ｉｐ０を流すことにより、第１内部空所２０内の酸素を外部空間に汲み出し、あるいは、外部空間の酸素を第１内部空所２０に汲み入れることが可能となっている。

また、第１内部空所２０における雰囲気中の酸素濃度（酸素分圧）を検出するために、内側ポンプ電極２２と、第２固体電解質層６と、スペーサ層５と、第１固体電解質層４と、第３基板層３と、第２基板層２と、第２基準電極４２ｂとによって、電気化学的なセンサセル、すなわち、主ポンプ制御用酸素分圧検出センサセル８０が構成されている。

主ポンプ制御用酸素分圧検出センサセル８０における起電力（電圧Ｖ０）を測定することで第１内部空所２０内の酸素濃度（酸素分圧）がわかるようになっている。さらに、起電力Ｖ０が目標値となるように可変電源２５のポンプ電圧Ｖｐ０をフィードバック制御することでポンプ電流Ｉｐ０が制御されている。これによって、第１内部空所２０内の酸素濃度は所定の一定値に保つことができる。

第３拡散律速部３０は、第１内部空所２０で主ポンプセル２１の動作により酸素濃度（酸素分圧）が制御された被測定ガスに所定の拡散抵抗を付与して、該被測定ガスを第２内部空所４０に導く部位である。

第２内部空所４０は、あらかじめ第１内部空所２０において酸素濃度（酸素分圧）が調整された後、第３拡散律速部３０を通じて導入された被測定ガスに対して、さらに補助ポンプセル５０による酸素分圧の調整を行うための空間として設けられている。これにより、第２内部空所４０内の酸素濃度を高精度に一定に保つことができるため、係るガスセンサ１００においては精度の高いＮＯｘ濃度測定が可能となる。

補助ポンプセル５０は、第２内部空所４０に面する第２固体電解質層６の下面の略全体に設けられた天井電極部５１ａを有する補助ポンプ電極５１と、外側ポンプ電極２３（外側ポンプ電極２３に限られるものではなく、センサ素子１０１の外側の適当な電極であれば足りる）と、第２固体電解質層６とによって構成される、補助的な電気化学的ポンプセルである。

係る補助ポンプ電極５１は、先の第１内部空所２０内に設けられた内側ポンプ電極２２と同様なトンネル形態とされた構造において、第２内部空所４０内に配設されている。つまり、第２内部空所４０の天井面を与える第２固体電解質層６に対して天井電極部５１ａが形成され、また、第２内部空所４０の底面を与える第１固体電解質層４の上面には、底部電極部５１ｂが直に形成され、そして、それらの天井電極部５１ａと底部電極部５１ｂとを連結する側部電極部（図示省略）が、第２内部空所４０の側壁を与えるスペーサ層５の両壁面にそれぞれ形成されたトンネル形態の構造となっている。なお、補助ポンプ電極５１についても、内側ポンプ電極２２と同様に、被測定ガス中のＮＯｘ成分に対する還元能力を弱めた材料を用いて形成される。

補助ポンプセル５０においては、補助ポンプ電極５１と外側ポンプ電極２３との間に所望の電圧Ｖｐ１を印加することにより、第２内部空所４０内の雰囲気中の酸素を外部空間に汲み出し、あるいは、外部空間から第２内部空所４０内に汲み入れることが可能となっている。

また、第２内部空所４０内における雰囲気中の酸素分圧を制御するために、補助ポンプ電極５１と、第２基準電極４２ｂと、第２固体電解質層６と、スペーサ層５と、第１固体電解質層４と、第３基板層３と、第２基板層２とによって電気化学的なセンサセル、すなわち、補助ポンプ制御用酸素分圧検出センサセル８１が構成されている。

なお、この補助ポンプ制御用酸素分圧検出センサセル８１にて検出される起電力（電圧Ｖ１）に基づいて電圧制御される可変電源５２にて、補助ポンプセル５０がポンピングを行う。これにより第２内部空所４０内の雰囲気中の酸素分圧は、ＮＯｘの測定に実質的に影響がない低い分圧にまで制御されるようになっている。

また、これとともに、そのポンプ電流Ｉｐ１が、主ポンプ制御用酸素分圧検出センサセル８０の起電力の制御に用いられるようになっている。具体的には、ポンプ電流Ｉｐ１は、制御信号として主ポンプ制御用酸素分圧検出センサセル８０に入力され、その電圧Ｖ０の上述した目標値が制御されることにより、第３拡散律速部３０から第２内部空所４０内に導入される被測定ガス中の酸素分圧の勾配が常に一定となるように制御されている。ＮＯｘセンサとして使用する際は、主ポンプセル２１と補助ポンプセル５０との働きによって、第２内部空所４０内での酸素濃度は約０．００１ｐｐｍ程度の一定の値に保たれる。

第４拡散律速部６０は、第２内部空所４０で補助ポンプセル５０の動作により酸素濃度（酸素分圧）が制御された被測定ガスに所定の拡散抵抗を付与して、該被測定ガスを第３内部空所６１に導く部位である。第４拡散律速部６０は、第３内部空所６１に流入するＮＯｘの量を制限する役割を担う。

第３内部空所６１は、あらかじめ第２内部空所４０において酸素濃度（酸素分圧）が調整された後、第４拡散律速部６０を通じて導入された被測定ガスに対して、被測定ガス中の窒素酸化物（ＮＯｘ）濃度の測定に係る処理を行うための空間として設けられている。ＮＯｘ濃度の測定は、主として、第３内部空所６１において、測定用ポンプセル４１の動作により行われる。

測定用ポンプセル４１は、第３内部空所６１内において、被測定ガス中のＮＯｘ濃度の測定を行う。測定用ポンプセル４１は、第３内部空所６１に面する第１固体電解質層４の上面に直に設けられた測定電極４４と、第２基準電極４２ｂと、第１固体電解質層４と、第３基板層３と、第２基板層２とによって構成された電気化学的ポンプセルである。測定電極４４は、被測定ガス中のＮＯｘ成分に対する還元能力を、内側ポンプ電極２２よりも高めた材料にて構成された多孔質サーメット電極（例えば、ＰｔとＺｒＯ₂とのサーメット電極）である。測定電極４４は、第３内部空所６１内の雰囲気中に存在するＮＯｘを還元するＮＯｘ還元触媒としても機能する。

測定用ポンプセル４１においては、測定電極４４の周囲の雰囲気中における窒素酸化物の分解によって生じた酸素を第２基準電極４２ｂの周囲すなわち基準ガス室４９に汲み入れて、その発生量をポンプ電流Ｉｐ２として検出することができる。

また、測定電極４４の周囲の酸素分圧を検出するために、測定電極４４と、第２基準電極４２ｂと、第１固体電解質層４と、第３基板層３と、第２基板層２とによって電気化学的なセンサセル、すなわち、測定用ポンプ制御用酸素分圧検出センサセル８２が構成されている。測定用ポンプ制御用酸素分圧検出センサセル８２にて検出された起電力（電圧Ｖ２）に基づいて電源回路４６が制御される。

第２内部空所４０内に導かれた被測定ガスは、酸素分圧が制御された状況下で第４拡散律速部６０を通じて第３内部空所６１の測定電極４４に到達することとなる。測定電極４４の周囲の被測定ガス中の窒素酸化物は還元されて（２ＮＯ→Ｎ₂＋Ｏ₂）酸素を発生する。そして、この発生した酸素は測定用ポンプセル４１によってポンピングされることとなるが、その際、測定用ポンプ制御用酸素分圧検出センサセル８２にて検出された電圧Ｖ２が一定（目標値）となるように電源回路４６の電圧Ｖｐ２が制御される。測定電極４４の周囲において発生する酸素の量は、被測定ガス中の窒素酸化物の濃度に比例するものであるから、測定用ポンプセル４１におけるポンプ電流Ｉｐ２を用いて被測定ガス中の窒素酸化物濃度が算出されることとなる。

さらに、第２固体電解質層６と、スペーサ層５と、第１固体電解質層４と、内側ポンプ電極２２と、第１基準電極４２ａとから電気化学的な基準ガス調整ポンプセル３１が構成されている。この基準ガス調整ポンプセル３１は、内側ポンプ電極２２と第１基準電極４２ａとの間に接続された電源回路３６が印加する制御電圧Ｖｐ３によりポンプ電流Ｉｐ３が流れることで、ポンピングを行う。これにより、基準ガス調整ポンプセル３１は、内側ポンプ電極２２の周囲の空間すなわち第１内部空所２０から第１基準電極４２ａの周囲の空間すなわち基準ガス室４９に酸素の汲み入れを行う。また、基準ガス調整ポンプセル３１の電圧Ｖ３が測定できるように構成されている。

このような構成を有するガスセンサ１００においては、主ポンプセル２１と補助ポンプセル５０とを作動させることによって酸素分圧が常に一定の低い値（ＮＯｘの測定に実質的に影響がない値）に保たれた被測定ガスが測定用ポンプセル４１に与えられる。したがって、被測定ガス中のＮＯｘの濃度に略比例して、ＮＯｘの還元によって発生する酸素が測定用ポンプセル４１より汲み出されることによって流れるポンプ電流Ｉｐ２に基づいて、被測定ガス中のＮＯｘ濃度を知ることができるようになっている。

さらに、センサ素子１０１は、固体電解質の酸素イオン伝導性を高めるために、センサ素子１０１を加熱して保温する温度調整の役割を担うヒータ部７０を備えている。ヒータ部７０は、ヒータコネクタ電極７１と、ヒータ７２と、スルーホール７３と、ヒータ絶縁層７４と、リード線７６とを備えている。

ヒータコネクタ電極７１は、第１基板層１の下面に接する態様にて形成されてなる電極である。ヒータコネクタ電極７１をヒータ電源７８と接続することによって、外部からヒータ部７０へ給電することができるようになっている。

ヒータ７２は、第１基板層１と第２基板層２とに上下から挟まれた態様にて形成される電気抵抗体である。ヒータ７２は、リード線７６及びスルーホール７３を介してヒータコネクタ電極７１と接続されており、該ヒータコネクタ電極７１を通して外部より給電されることにより発熱し、センサ素子１０１を形成する固体電解質の加熱と保温を行う。

また、ヒータ７２は、第１内部空所２０から第３内部空所６１の全域に渡って埋設されており、センサ素子１０１全体を上記固体電解質が活性化する温度に調整することが可能となっている。

ヒータ絶縁層７４は、ヒータ７２の上下面に、アルミナ等の絶縁体によって形成された多孔質アルミナからなる絶縁層である。ヒータ絶縁層７４は、第１基板層１とヒータ７２との間の電気的絶縁性、および、第２基板層２とヒータ７２との間の電気的絶縁性を得る目的で形成されている。

制御装置９０は、図３に示すように、上述した可変電源２４，５２と、上述した電源回路３６，４６と、上述したヒータ電源７８と、制御部９１と、を備えている。制御部９１は、ＣＰＵ９２及び記憶部９４を備えた周知のマイクロプロセッサである。記憶部９４は、例えばＲＡＭ及びＲＯＭなどを有している。制御部９１は、主ポンプ制御用酸素分圧検出センサセル８０にて検出される電圧Ｖ０、補助ポンプ制御用酸素分圧検出センサセル８１にて検出される電圧Ｖ１、測定用ポンプ制御用酸素分圧検出センサセル８２にて検出される電圧Ｖ２、基準ガス調整ポンプセル３１にて検出される電圧Ｖ３、主ポンプセル２１にて検出される電流Ｉｐ０、補助ポンプセル５０にて検出される電流Ｉｐ１、測定用ポンプセル４１にて検出されるポンプ電流Ｉｐ２、及び基準ガス調整ポンプセル３１にて検出されるポンプ電流Ｉｐ３を入力する。制御部９１は、可変電源２４，５２へ制御信号を出力することで電圧Ｖｐ０，Ｖｐ１を制御し、これにより主ポンプセル２１，及び補助ポンプセル５０を制御する。制御部９１は、電源回路３６，４６へ制御信号を出力することで電圧Ｖｐ３，Ｖｐ２を制御し、これにより基準ガス調整ポンプセル３１及び測定用ポンプセル４１を制御する。制御部９１は、ヒータ電源７８へ制御信号を出力することでヒータ７２に供給される電力を制御し、これによりヒータ７２を制御する。

制御部９１は、電圧Ｖ０が目標値Ｖ０＊となるように（つまり第１内部空所２０の酸素濃度が目標濃度となるように）可変電源２５のポンプ電圧Ｖｐ０をフィードバック制御する。

制御部９１は、電圧Ｖ１が目標値Ｖ１＊となるように（つまり第２内部空所４０の酸素濃度がＮＯｘの測定に実質的に影響がない所定の低酸素濃度となるように）可変電源５２の電圧Ｖｐ１をフィードバック制御する。これとともに、制御部９１は、電圧Ｖｐ１によって流れるポンプ電流Ｉｐ１が目標値Ｉｐ１＊となるように、ポンプ電流Ｉｐ１に基づいて電圧Ｖ０の目標値Ｖ０＊を設定（フィードバック制御）する。これにより、第３拡散律速部３０から第２内部空所４０内に導入される被測定ガス中の酸素分圧の勾配が常に一定となる。

制御部９１は、電圧Ｖ２が目標値Ｖ２＊となるように（つまり被測定ガス中の窒素酸化物が第３内部空所６１で還元されることにより発生した酸素の濃度が実質的にゼロとなるように）電源回路４６の電圧Ｖｐ２をフィードバック制御し、ポンプ電流Ｉｐ２に基づいて被測定ガス中のＮＯｘ濃度を算出する。目標値Ｖ２＊は、フィードバック制御された電圧Ｖｐ２によって流れるポンプ電流Ｉｐ２が限界電流となるような値として、予め定められている。なお、図２からわかるように、電圧Ｖｐ２と電圧Ｖ２とは、どちらも基本的には測定電極４４と第２基準電極４２ｂとの間の電圧である。そのため、電圧Ｖｐ２が印加されている間は、電圧Ｖ２が電圧Ｖｐ２の影響を受ける。そこで、電源回路４６が出力する電圧Ｖｐ２は例えばパルス状の電圧などのオンオフを繰り返す電圧としておき、制御部９１は電圧Ｖｐ２がオフである期間の電圧Ｖ２の値を測定して、この電圧Ｖ２が目標値Ｖ２＊となるようにフィードバック制御することが好ましい。なお、ポンプ電流Ｉｐ２が流れると、上述した通り、第３内部空所６１内の酸素が基準ガス室４９に汲み入れられることになる。

制御部９１は、一定の電圧Ｖｐ３（例えば直流電圧）が基準ガス調整ポンプセル３１に印加されるように電源回路３６を制御して、ポンプ電流Ｉｐ３を流す。これにより、第１内部空所２０から基準ガス室４９に酸素が汲み入れられる。

また、制御部９１は、基準ガス調整ポンプセル３１の電圧Ｖ３を測定して、電圧Ｖ３とポンプ電流Ｉｐ３とに基づいて基準ガス調整ポンプセル３１の抵抗値を測定する。制御部９１は、測定された抵抗値に基づいてヒータ電源７８を制御して、ヒータ７２に供給される電力を制御する。例えば、制御部９１は、測定された抵抗値に基づいて基準ガス調整ポンプセル３１の一部である第１固体電解質層４の温度を算出して、この温度が目標値になるようにヒータ電源７８を制御する。これにより、制御部９１は、センサ素子１０１の各セル２１，３１，４１，５０，８０，８１，８２の温度（特にこれらのセルの一部を構成する固体電解質層の温度）を、固体電解質が活性化する所定の駆動温度となるように調整する。駆動温度は例えば７００℃以上９００℃以下としてもよい。

制御部９１は、基準ガス調整ポンプセル３１により基準ガス室４９に酸素を汲み入れていない状態において、基準ガス調整ポンプセル３１の抵抗値を測定してもよい。この場合、制御部９１は、比較的小さい電圧Ｖｐ３を印加するよう電源回路３６を制御して、このときの微弱なポンプ電流Ｉｐ３及び電圧Ｖ３の値に基づいて、基準ガス調整ポンプセル３１の抵抗値を測定してもよい。

ここで、図２，３では模式的に示しているが、センサ素子１０１の各電極と制御装置９０とは、実際にはセンサ素子１０１に配設されたリード及びコネクタ電極と、図１のコネクタ１５０及びリード線１５５と、を介して接続されている。以下、この点について詳細に説明する。

センサ素子１０１は、図４に示す基準ガス調整ポンプ回路３７と、図５に示す測定用ポンプ回路４７と、を備えている。基準ガス調整ポンプ回路３７は、基準ガス調整ポンプセル３１と、リード３８ａ，３８ｂと、コネクタ電極６５ａ，６５ｂと、を備えている。測定用ポンプ回路４７は、測定用ポンプセル４１と、リード４８ａ，４８ｂと、コネクタ電極６５ｃ，６５ｄと、を備えている。

コネクタ電極６５ａ〜６５ｄは、それぞれセンサ素子１０１の外側に配設されている。本実施形態では、コネクタ電極６５ａ〜６５ｄは、センサ素子１０１の上面すなわち第２固体電解質層６の上面の後端に配設されている（図２ではコネクタ電極６５ａのみ図示）。ただし、例えばコネクタ電極６５ａ〜６５ｄのうち１以上がセンサ素子１０１の下面すなわち第１基板層１の下面の後端に配設されていてもよい。

リード３８ａは、基準ガス調整ポンプセル３１の内側ポンプ電極２２とコネクタ電極６５ａとを接続する導体である。リード３８ｂは、基準ガス調整ポンプセル３１の第２基準電極４２ｂとコネクタ電極６５ｂとを接続する導体である。リード４８ａは、測定用ポンプセル４１の測定電極４４とコネクタ電極６５ｃとを接続する導体である。リード４８ｂは、測定用ポンプセル４１の第２基準電極４２ｂとコネクタ電極６５ｄとを接続する導体である。リード３８ａは、第１固体電解質層４の上面に形成されて第１固体電解質層４とスペーサ層５との間に配設された帯状の導体を有している。リード３８ｂは、第２基板層２の上面に形成されて第２基板層２と第３基板層３との間に配設された帯状の導体を有している。リード４８ａは、第１固体電解質層４の上面に形成されて第１固体電解質層４とスペーサ層５との間に配設された帯状の導体を有している。リード４８ｂは、第１固体電解質層４の下面に形成されて第３基板層３と第１固体電解質層４との間に配設された帯状の導体を有している。

リード３８ａは、第２固体電解質層６の下側に配設された内側ポンプ電極２２と第２固体電解質層６の上側に配設されたコネクタ電極６５ａとを接続できるように、センサ素子１０１の内部又は外部に引き回されている。例えば、リード３８ａは、第１固体電解質層４とスペーサ層５との間の導体の他に、センサ素子１０１の外側に配設された帯状の導体と、第２固体電解質層６を貫通するスルーホール内の導体と、の少なくとも一方を有していてもよい。リード３８ｂ，４８ａ，４８ｂの各々についても同様に、センサ素子１０１の内部又は外部に引き回されており、センサ素子１０１の外側に配設された帯状の導体と、センサ素子１０１の固体電解質層を貫通するスルーホール内の導体と、の少なくとも一方を有していてもよい。リード３８ａ，３８ｂ，４８ａ，４８ｂは、それぞれ、図示しない絶縁層に覆われており、周囲の固体電解質層との電気的絶縁性が保たれている。

制御装置９０と基準ガス調整ポンプセル３１とは、この基準ガス調整ポンプ回路３７のコネクタ電極６５ａ，６５ｂ及びリード３８ａ，３８ｂを介して接続されている。制御装置９０と測定用ポンプセル４１とは、この測定用ポンプ回路４７のコネクタ電極６５ｃ，６５ｄ及びリード４８ａ，４８ｂを介して接続されている。コネクタ電極やリードの図示は省略するが、他の各セル２１，５０，８０，８１，８２についても同様である。また、センサ素子１０１の複数の電極の各々は１つのコネクタ電極と導通している。そのため、例えば主制御装置９０とポンプ制御用酸素分圧検出センサセル８０の一部としての第２基準電極４２ｂとの接続も、リード４８ｂ及びコネクタ電極６５ｄを介して行われている。

リード３８ａ，３８ｂ，４８ａ，４８ｂは、それぞれ、貴金属を主成分とする。「主成分」とは、５０体積％以上の体積割合を占める成分又は全成分のうち最も体積割合の高い成分のことをいう。リード３８ａ，３８ｂ，４８ａ，４８ｂは、それぞれ、貴金属及び不可避的不純物からなるものとしてもよい。本実施形態では、リード３８ａ，３８ｂ，４８ａ，４８ｂに含まれる貴金属はいずれもＰｔとした。リード３８ｂの寸法は、例えば幅が０．３５ｍｍ以上０．４５ｍｍ以下としてもよいし、厚みが１０μｍ以上３０μｍ以下としてもよい。リード４８ｂの寸法は、例えば幅が０．３５ｍｍ以上０．４５ｍｍ以下としてもよいし、厚みが１０μｍ以上３０μｍ以下としてもよい。リード３８ａ及びリード４８ａの少なくとも一方についても、幅が０．３５ｍｍ以上０．４５ｍｍ以下としてもよいし、厚みが１０μｍ以上３０μｍ以下としてもよい。

コネクタ電極６５ａ〜６５ｄは、それぞれ、貴金属を主成分とする。コネクタ電極６５ａ〜６５ｄは、それぞれ、貴金属及び不可避的不純物からなるものとしてもよい。本実施形態では、コネクタ電極６５ａ〜６５ｄに含まれる貴金属はいずれもＰｔとした。

リード４８ｂの気孔率Ｐ２は、リード３８ｂの気孔率Ｐ１よりも高い。すなわち、リード３８ｂ，４８ｂのうち少なくともリード４８ｂは多孔質体である。したがって、センサ素子１０１では、多孔質の第２基準電極４２ｂに、多孔質のリード４８ｂが接続されている。そのため、基準ガス調整ポンプセル３１及び測定用ポンプセル４１により基準ガス室４９に汲み入れられた酸素を、第２基準電極４２ｂ内の気孔及びリード４８ｂ内の気孔を通してセンサ素子１０１の外部（例えば外筒１４８内の空間１４９）に逃がすことができる。そのため、基準ガス室４９の酸素濃度が増大してしまうことを抑制できる。したがって、基準ガス室４９内は所定の酸素濃度（ここでは大気と同じ酸素濃度）に保たれやすい。基準ガス室４９の酸素濃度が変化すると、例えば電圧Ｖ２などの第１基準電極４２ａ又は第２基準電極４２ｂを基準とした電圧が変化してしまい、制御装置９０によるセンサ素子１０１の制御に影響を与えてＮＯｘ濃度の検出精度が低下する場合がある。基準ガス室４９内が所定の酸素濃度に保たれることで、ＮＯｘ濃度の検出精度の低下を抑制できる。

気孔率Ｐ１，Ｐ２は、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）を用いて観察して得られた画像（ＳＥＭ画像）を用いて以下のように導出した値とする。まず、測定対象の断面を観察面とするように測定対象を切断し、切断面の樹脂埋め及び研磨を行って観察用試料とする。続いて、ＳＥＭ写真（２次電子像、加速電圧１５ｋＶ、倍率１０００倍）にて観察用試料の観察面を撮影することで測定対象のＳＥＭ画像を得る。次に、得た画像を画像解析することにより、画像中の画素の輝度データの輝度分布から判別分析法（大津の２値化）で閾値を決定する。その後、決定した閾値に基づいて画像中の各画素を物体部分と気孔部分とに２値化して、物体部分の面積と気孔部分の面積とを算出する。そして、全面積（物体部分と気孔部分の合計面積）に対する気孔部分の面積の割合を、気孔率（単位：％）として導出する。

基準ガス室４９内の酸素が直接リード４８ｂの気孔を通過できるように、リード４８ｂの表面の一部が絶縁層に覆われずに基準ガス室４９に露出するようにしてもよい。また、リード４８ｂ内の酸素が確実に空間１４９に排出されるように、本実施形態ではコネクタ電極６５ｄも多孔質体として形成されている。ただし、コネクタ電極６５ｄを多孔質体とする代わりに、センサ素子１０１の外表面（例えば上面）に配設されたリード４８ｂの表面（例えば上面）が絶縁層に覆われずに外部（ここでは空間１４９）に露出するようにしてもよい。

リード３８ｂも多孔質体としてもよい。この場合、基準ガス室４９内の酸素を多孔質の第１基準電極４２ａ内の気孔及びリード３８ｂ内の気孔を通してセンサ素子１０１の外部に逃がすこともできる。

また、測定用ポンプ回路４７のコネクタ電極６５ｃとコネクタ電極６５ｄとの間の抵抗値Ｒ２は、基準ガス調整ポンプ回路３７のコネクタ電極６５ａとコネクタ電極６５ｂとの間の抵抗値Ｒ１よりも高い。すなわち、本実施形態では、抵抗値Ｒ２＞抵抗値Ｒ１且つ気孔率Ｐ２＞気孔率Ｐ１としている。これにより、基準ガス室４９に酸素を汲み入れるための２つのポンプ回路である基準ガス調整ポンプ回路３７及び測定用ポンプ回路４７のうち抵抗値が高い方である測定用ポンプ回路４７のリード４８ｂが、抵抗値が低い方である基準ガス調整ポンプ回路３７のリード３８ｂよりも気孔率が高くなっている。ここで、気孔率の高いリードほど、製造誤差によってリードの抵抗値がばらつきやすい。しかし、本実施形態のセンサ素子１０１では、基準ガス調整ポンプ回路３７及び測定用ポンプ回路４７のうち全体の抵抗値の高い方の回路に含まれるリードであるリード４８ｂの気孔率Ｐ２を高い値にしている。そのため、リード４８ｂの抵抗値がセンサ素子１０１毎にばらついたとしても、抵抗値Ｒ２に与える影響すなわち抵抗値Ｒ２のばらつきは比較的小さい。これに対して、リード３８ｂの気孔率Ｐ１を高くしてしまうと、リード３８ｂの抵抗値がセンサ素子１０１毎にばらつくことにより抵抗値Ｒ１に与える影響すなわち抵抗値Ｒ１のばらつきは比較的大きくなってしまう。そのため、本実施形態のセンサ素子１０１は、例えば気孔率Ｐ１が気孔率Ｐ２以上である場合と比較して、複数のセンサ素子１０１を製造した場合の個体差が小さくなる、すなわち製造ばらつきが小さくなる。回路の抵抗値のばらつきが大きくなると、制御装置９０の制御によって流れる電流がばらつくため、センサ素子１０１の動作にも製造ばらつきが生じてＮＯｘ濃度の検出精度のばらつきも大きくなりやすい。センサ素子１０１の製造ばらつきを小さくすることで、ＮＯｘ濃度の検出精度の製造ばらつきを小さくすることができ、検出精度の低いセンサ素子１０１を少なくできる。したがって、センサ素子１０１の歩留まりを向上させることができる。

抵抗値Ｒ１，Ｒ２は、センサ素子１０１の使用時の状態での値とする。すなわち、抵抗値Ｒ１，Ｒ２は、ヒータ７２によりセンサ素子１０１の固体電解質（ここでは特に基準ガス調整ポンプセル３１及び測定用ポンプセル４１の少なくとも一部を構成している層２〜６）が活性化する駆動温度（７００℃以上９００℃以下のいずれかの温度）となっている状態での値とする。また、抵抗値Ｒ１，Ｒ２は、基準ガス調整ポンプセル３１及び測定用ポンプセル４１が酸素を汲み入れていない状態での値とする。抵抗値Ｒ１のうち大部分は、基準ガス調整ポンプセル３１の内側ポンプ電極２２と第１基準電極４２ａとの間の固体電解質層（ここでは層４〜６）の抵抗値である。抵抗値Ｒ２のうち大部分は、測定用ポンプセル４１の測定電極４４と第２基準電極４２ｂとの間の固体電解質層（ここでは層２〜４）の抵抗値である。本実施形態では、図２に示すように、基準ガス室４９が内側ポンプ電極２２の真下に位置しており基準ガス室４９が測定電極４４よりも内側ポンプ電極２２に近い位置に配置されている。また、第２基準電極４２ｂよりも第１基準電極４２ａの方が上側に位置している。これらにより、内側ポンプ電極２２と第１基準電極４２ａとの距離が測定電極４４と第２基準電極４２ｂとの距離よりも小さいことから、抵抗値Ｒ１＜抵抗値Ｒ２となっている。さらに、図４，５では示していないが、図２から分かるように、内側ポンプ電極２２と第１基準電極４２ａとの間の電流（酸素イオン）が流れる経路には、層５，６を介さず層４のみを介する経路も存在する。また、内側ポンプ電極２２は上述したように側部電極部も存在するため、内側ポンプ電極２２と第１基準電極４２ａとの間の電流（酸素イオン）が流れる経路には、層６を介さず層４，５のみを介する経路も存在する。これに対し、測定電極４４と第２基準電極４２ｂとの間の電流（酸素イオン）が流れる経路は、層２〜４を介する経路しか存在しない。これらによっても、抵抗値Ｒ１が抵抗値Ｒ２より小さい値になっている。

リード４８ｂの気孔率Ｐ２は、５％以上が好ましく、５％超過がより好ましく、１０％以上がさらに好ましい。気孔率Ｐ２が５％以上では、基準ガス室４９の酸素濃度の増大を抑制する効果がより確実に得られる。気孔率Ｐ２が５％超過では、基準ガス室４９の酸素濃度の増大を抑制する効果が一層確実に得られる。気孔率Ｐ２が１０％以上では、基準ガス室４９の酸素濃度の増大をより一層抑制できる。気孔率Ｐ２は、２５％以下が好ましい。気孔率Ｐ２が２５％以下では、センサ素子１０１の製造時点でリード４８ｂが断線してしまうことを抑制できる。同様に、第２基準電極４２ｂの気孔率は、５％以上が好ましく、５％超過がより好ましく、１０％以上がさらに好ましい。第２基準電極４２ｂの気孔率は、２５％以下が好ましい。コネクタ電極６５ｄの気孔率は、５％以上が好ましく、５％超過がより好ましく、１０％以上がさらに好ましい。コネクタ電極６５ｄの気孔率は、２５％以下が好ましい。コネクタ電極６５ｄの気孔率は、リード４８ｂの気孔率Ｐ２と同じ値としてもよい。リード３８ｂの気孔率Ｐ１は、１％以上としてもよい。リード３８ｂの気孔率Ｐ１は、５％以下としてもよいし、５％未満としてもよい。気孔率Ｐ１は０％であってもよい。

ここで、基準ガス調整ポンプセル３１の果たす役割について、詳細に説明する。上述したように、センサ素子１０１では、測定用ポンプセル４１は酸素を基準ガス室４９に汲み入れるため、基準ガス室４９内に酸素が溜まりすぎないように、リード４８ｂを介して酸素を空間１４９に逃がすことができるようになっている。しかし、例えばＮＯｘ濃度が小さい場合など、測定用ポンプセル４１が基準ガス室４９に汲み入れる酸素が少ない場合には、逆にリード４８ｂを介して空間１４９からガスが基準ガス室４９に流通する場合がある。通常は空間１４９は基準ガスと同じ雰囲気になっているため、このようなことが起きても問題は無い。しかし、例えば、被測定ガス側の圧力が大きいことなどにより、センサ素子室１３３と空間１４９とがセンサ組立体１４０（特に、圧粉体１４５ａ，１４５ｂ）によって区画されているにも関わらず、センサ素子室１３３内の被測定ガスが空間１４９内にわずかに進入してしまう場合がある。これにより基準ガス室４９の酸素濃度が低下してしまうと、例えば電圧Ｖ２などの第１基準電極４２ａ又は第２基準電極４２ｂを基準とした電圧が変化してしまい、ＮＯｘ濃度の検出精度が低下する。基準ガス調整ポンプセル３１が酸素を基準ガス室４９に汲み入れることで、このような基準ガス室４９の酸素濃度の低下を抑制できる。

次に、こうしたガスセンサ１００の製造方法の一例を以下に説明する。まず、ジルコニアなどの酸素イオン伝導性固体電解質をセラミックス成分として含む６枚の未焼成のセラミックスグリーンシートを用意する。このグリーンシートには、印刷時や積層時の位置決めに用いるシート穴や必要なスルーホール等を予め複数形成しておく。また、スペーサ層５となるグリーンシートには被測定ガス流通部となる空間を予め打ち抜き処理などによって設けておく。第３基板層３となるグリーンシートには基準ガス室４９となる空間を予め打ち抜き処理などによって設けておく。そして、第１基板層１と、第２基板層２と、第３基板層３と、第１固体電解質層４と、スペーサ層５と、第２固体電解質層６のそれぞれに対応して、各セラミックスグリーンシートに種々のパターンを形成するパターン印刷処理・乾燥処理を行う。形成するパターンは、具体的には、例えば上述した各電極や各電極に接続されるリード，コネクタ電極、及びヒータ部７０などのパターンである。パターン印刷は、それぞれの形成対象に要求される特性に応じて用意したパターン形成用ペーストを、公知のスクリーン印刷技術を利用してグリーンシート上に塗布することにより行う。乾燥処理についても、公知の乾燥手段を用いて行う。パターン印刷・乾燥が終わると、各層に対応するグリーンシート同士を積層・接着するための接着用ペーストの印刷・乾燥処理を行う。そして、接着用ペーストを形成したグリーンシートをシート穴により位置決めしつつ所定の順序に積層して、所定の温度・圧力条件を加えることで圧着させ、一つの積層体とする圧着処理を行う。こうして得られた積層体は、複数個のセンサ素子１０１を包含したものである。その積層体を切断してセンサ素子１０１の大きさに切り分ける。そして、切り分けた積層体を所定の焼成温度で焼成し、センサ素子１０１を得る。リード３８ｂの気孔率Ｐ１は、例えばリード３８ｂのパターン形成用のペースト中の造孔材の割合を調整することによって、調整できる。同様に、リード４８ｂの気孔率Ｐ２は、例えばリード４８ｂのパターン形成用のペースト中の造孔材の割合を調整することによって、調整できる。第１基準電極４２ａ，第２基準電極４２ｂ，コネクタ電極６５ｂ，６５ｄの気孔率も、同様にパターン形成用のペースト中の造孔材の割合を調整することによって、調整できる。

このようにしてセンサ素子１０１を得ると、センサ素子１０１を組み込んだセンサ組立体１４０（図１参照）を製造し、保護カバー１３０やゴム栓１５７などを取り付けると共に、外筒１４８からリード線１５５を外部に引き出す。そして、制御装置９０とセンサ素子１０１とを、リード線１５５を介して接続する。これにより、ガスセンサ１００が得られる。

ここで、本実施形態の構成要素と本発明の構成要素との対応関係を明らかにする。本実施形態の第１基板層１，第２基板層２，第３基板層３，第１固体電解質層４，スペーサ層５及び第２固体電解質層６が本発明の素子本体に相当し、基準ガス室４９が基準ガス室に相当し、基準ガス調整ポンプセル３１が第１ポンプセルに相当し、内側ポンプ電極２２が第１ポンプ電極に相当し、第１基準電極４２ａが第１基準電極に相当し、基準ガス調整ポンプ回路３７が第１ポンプ回路に相当し、コネクタ電極６５ａが第１ポンプ電極用端子に相当し、コネクタ電極６５ｂが第１基準電極用端子に相当し、リード３８ａが第１ポンプ電極用リードに相当し、リード３８ｂが第１基準電極用リードに相当し、測定用ポンプセル４１が第２ポンプセルに相当し、測定電極４４が第２ポンプ電極に相当し、第２基準電極４２ｂが第２基準電極に相当し、測定用ポンプ回路４７が第２ポンプ回路に相当し、コネクタ電極６５ｃが第２ポンプ電極用端子に相当し、コネクタ電極６５ｄが第２基準電極用端子に相当し、リード４８ａが第２ポンプ電極用リードに相当し、リード４８ｂが第２基準電極用リードに相当する。

以上詳述した本実施形態のガスセンサ１００によれば、多孔質の第２基準電極４２ｂに多孔質のリード４８ｂが接続されているため、基準ガス室４９の酸素を外部に逃がすことができ、基準ガス室４９の酸素濃度が増大してしまうことを抑制できる。また、抵抗値Ｒ２＞抵抗値Ｒ１且つ気孔率Ｐ２＞気孔率Ｐ１とすることで、例えば気孔率Ｐ２≦気孔率Ｐ１である場合と比較して、センサ素子１０１の製造ばらつきが小さくなる。以上のことから、ガスセンサ１００では、基準ガス室４９の酸素濃度の増大を抑制しつつ製造ばらつきを小さくできる。

また、気孔率Ｐ２を５％以上とすることで、基準ガス室４９の酸素濃度の増大を抑制する効果がより確実に得られる。気孔率Ｐ２を２５％以下とすることで、センサ素子１０１の製造時点でリード４８ｂが断線してしまうことを抑制できる。

なお、本発明は上述した実施形態に何ら限定されることはなく、本発明の技術的範囲に属する限り種々の態様で実施しうることは言うまでもない。

上述した実施形態では、制御電圧Ｖｐ３は一定の電圧としたが、これに限られない。例えば、制御電圧Ｖｐ３がパルス電圧などの繰り返しオンオフされる電圧としてもよい。

上述した実施形態では、第１ポンプセルの一例として基準ガス調整ポンプセル３１について説明し、第２ポンプセルの一例として測定用ポンプセル４１について説明したが、第１，第２ポンプセルは、基準ガス室４９に酸素を汲み入れるポンプセルであれば、用途の異なる他のポンプセルであってもよい。また、上述した実施形態では、基準ガス調整ポンプセル３１が備える内側ポンプ電極２２，第１基準電極４２ａ間には層４〜６が存在したが、第１ポンプセルは第１ポンプ電極と第１基準電極との間に１以上の固体電解質層を備えていればよい。同様に、第２ポンプセルは第２ポンプ電極と第２基準電極との間に１以上の固体電解質層を備えていればよい。

上述した実施形態では、基準ガスは大気としたが、被測定ガス中の特定ガスの濃度の検出の基準となるガスであれば、これに限られない。例えば、予め所定の酸素濃度（＞被測定ガスの酸素濃度）に調整したガスが基準ガスとして基準ガス室４９や空間１４９に満たされていてもよい。

上述した実施形態では、センサ素子１０１は被測定ガス中のＮＯｘ濃度を検出するものとしたが、被測定ガス中の特定ガスの濃度を検出するものであれば、これに限られない。例えば、ＮＯｘに限らず他の酸化物濃度を特定ガス濃度としてもよい。特定ガスが酸化物の場合には、上述した実施形態と同様に特定ガスそのものを第３内部空所６１で還元したときに酸素が発生するから、測定用ポンプセル４１はこの酸素に応じた検出値（例えばポンプ電流Ｉｐ２）を取得して特定ガス濃度を検出できる。また、特定ガスがアンモニアなどの非酸化物であってもよい。特定ガスが非酸化物の場合には、特定ガスを酸化物に変換（例えばアンモニアであればＮＯに変換）することで、変換後のガスが第３内部空所６１で還元したときに酸素が発生するから、測定用ポンプセル４１はこの酸素に応じた検出値（例えばポンプ電流Ｉｐ２）を取得して特定ガス濃度を検出できる。例えば、第１内部空所２０の内側ポンプ電極２２が触媒として機能することにより、第１内部空所２０においてアンモニアをＮＯに変換できる。

上述した実施形態では、センサ素子１０１の素子本体は複数の固体電解質層（層１〜６）を有する積層体としたが、これに限られない。センサ素子１０１の素子本体は、酸素イオン伝導性の固体電解質層を少なくとも１つ含んでいればよい。例えば、第１基板層１はいずれのセルの構成要素にもなっておらず酸素イオンを通過させる必要が無いため、第１基板層１を固体電解質層以外の材質からなる層（例えばアルミナからなる層）としてもよい。

上述した実施形態では、ポンプ電流Ｉｐ１が、主ポンプ制御用酸素分圧検出センサセル８０の電圧Ｖ０の制御に用いられたが、これに限られない。例えば、ポンプ電流Ｉｐ１が目標値Ｉｐ１＊となるように、ポンプ電流Ｉｐ１に基づいてポンプ電圧Ｖｐ０をフィードバック制御してもよい。すなわち、ポンプ電流Ｉｐ１に基づく電圧Ｖ０の制御を省略して、ポンプ電流Ｉｐ１に基づいて直接的にポンプ電圧Ｖｐ０を制御（ひいてはポンプ電流Ｉｐ０を制御）してもよい。

上述した実施形態では、ガスセンサ１００のセンサ素子１０１は第１内部空所２０，第２内部空所４０，第３内部空所６１を備えるものとしたが、これに限られない。例えば、図６のセンサ素子２０１のように、第３内部空所６１を備えないものとしてもよい。図６に示した変形例のセンサ素子２０１では、第２固体電解質層６の下面と第１固体電解質層４の上面との間には、ガス導入口１０と、第１拡散律速部１１と、緩衝空間１２と、第２拡散律速部１３と、第１内部空所２０と、第３拡散律速部３０と、第２内部空所４０とが、この順に連通する態様にて隣接形成されてなる。また、測定電極４４は、第２内部空所４０内の第１固体電解質層４の上面に配設されている。測定電極４４は、第４拡散律速部４５によって被覆されている。第４拡散律速部４５は、アルミナ（Ａｌ₂Ｏ₃）などのセラミックス多孔体にて構成される膜である。第４拡散律速部４５は、上述した実施形態の第４拡散律速部６０と同様に、測定電極４４に流入するＮＯｘの量を制限する役割を担う。また、第４拡散律速部４５は、測定電極４４の保護膜としても機能する。補助ポンプ電極５１の天井電極部５１ａは、測定電極４４の直上まで形成されている。このような構成のセンサ素子２０１であっても、上述した実施形態と同様に、ポンプ電流Ｉｐ２に基づいてＮＯｘ濃度を検出できる。図６のセンサ素子２０２では、測定電極４４の周囲（第４拡散律速部４５の内部）が測定室として機能することになる。すなわち、測定電極４４の周囲が第３内部空所６１と同様の役割を果たすことになる。

上述した実施形態において、ガスセンサ１００は制御装置９０を備えていなくてもよい。例えばガスセンサ１００は、制御装置９０の代わりに、リード線１５５に取り付けられ制御装置９０とリード線１５５とを接続するための外部接続用コネクタを備えていてもよい。

以下には、ガスセンサを具体的に作製した例を実施例として説明する。実験例１−１〜６−３，９−１，９−２が本発明の実施例に相当し、実験例７−１〜８−３，９−３が比較例に相当する。なお、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。

［実験例１−１〜１−３］
上述した製造方法により図１，２に示したガスセンサ１００のセンサ素子１０１を作製し、実験例１−１とした。なお、センサ素子１０１を作製するにあたり、セラミックスグリーンシートは、安定化剤のイットリアを４ｍｏｌ％添加したジルコニア粒子と有機バインダーと分散剤と可塑剤と有機溶剤とを混合し、テープ成形により成形した。第１，第２基準電極４２ａ，４２ｂは、Ｐｔとジルコニアとの多孔質サーメット電極とした。第１，第２基準電極４２ａ，４２ｂ用のパターンは、Ｐｔの粉末と、ジルコニア粉末と、バインダーと、造孔材と、を混合して作製したペーストを用いて形成した。リード３８ａ，３８ｂ，４８ａ，４８ｂ，コネクタ電極６５ａ〜６５ｄの材質は、Ｐｔとした。これらのリードのパターンは、白金粒子と溶媒とを混練した白金ペーストを用いて形成した。また、リード３８ｂ，４８ｂ，コネクタ電極６５ｂ，６５ｄについては、上記の白金粒子及び溶媒にさらに造孔材（テオブロミン）を混練した白金ペーストを用いた。第１基準電極４２ａの気孔率は１０．０％であった。第２基準電極４２ｂの気孔率は１１．５％であった。リード３８ｂの気孔率Ｐ１は３．０％であった。リード４８ｂの気孔率Ｐ２は１５．０％であった。コネクタ電極６５ｂの気孔率は２．５％であった。コネクタ電極６５ｄの気孔率は３．１％であった。気孔率の測定は、上述したＳＥＭ画像を用いた画像解析により行った。基準ガス調整ポンプ回路３７の抵抗値Ｒ１は、ヒータ７２によりセンサ素子１０１を８５０℃まで加熱した状態で、Princeton Applied Research社製のVersa STAT4を用いて交流インピーダンス法によりコネクタ電極６５ａ，６５ｂ間の抵抗値を測定して得られた値とした。測定用ポンプ回路４７の抵抗値Ｒ２は、抵抗値Ｒ１と同じ方法でコネクタ電極６５ｃ，６５ｄ間の抵抗値を測定して得られた値とした。測定した結果、抵抗値Ｒ１が５０．０Ω，抵抗値Ｒ２が１０００．０Ωであり、抵抗値Ｒ１よりも抵抗値Ｒ２の方が値が高かった。また、実験例１−１と同じ製造条件でセンサ素子１０１を２本作製して、実験例１−２，１−３とした。実験例１−２，１−３は、気孔率Ｐ１，Ｐ２の値が実験例１−１と全く同じにはならなかった。具体的には、実験例１−２の気孔率Ｐ１は２．８％であり、気孔率Ｐ２は１７．０％であった。実験例１−３の気孔率Ｐ１は３．２％であり、気孔率Ｐ２は１３．０％であった。この気孔率Ｐ１，Ｐ２の実験例１−１〜１−３間のずれは、実験例１−１〜１−３間の製造ばらつきによる不可避的な値のずれと考えられる。抵抗値Ｒ１，Ｒ２の値についても、実験例１−２，１−３における値は実験例１−１と全く同じにはならなかった。具体的には、実験例１−２では抵抗値Ｒ１が５３．０Ωであり、抵抗値Ｒ２が１０１０．０Ωであった。実験例１−３では抵抗値Ｒ１が４７．０Ωであり、抵抗値Ｒ２が９９０．０Ωであった。また、ＳＥＭ画像によりリード３８ｂ，４８ｂの寸法を測定したところ、実験例１−１〜１−３のいずれも、リード３８ｂの幅は０．４ｍｍ、厚さは２０μｍであり、リード４８ｂの幅は０．４２ｍｍ、厚さは１０μｍであった。

［実験例２〜９］
リード３８ｂ及びリード４８ｂの形成用の白金ペースト中の造孔材の割合を変更して気孔率Ｐ１，Ｐ２を表１に示すように種々変更した点以外は、実験例１と同じセンサ素子１０１を作製して、実験例２〜９とした。実験例２〜９の各々について、同じ製造条件でセンサ素子１０１を３本作製した。すなわち、実験例２−１〜２−３，３−１〜３−３，４−１〜４−３，５−１〜５−３，６−１〜６−３，７−１〜７−３，８−１〜８−３，及び９−１〜９−３の計２４本のセンサ素子１０１を作製した。

［リードの断線の有無の確認］
実験例１−１〜９−３の計２７本のセンサ素子１０１の各々について、リード３８ｂ，４８ｂの断線の有無を調べた。リード３８ｂの断線の有無は、コネクタ電極６５ａ，６５ｂ間の導通をテスターで調べることで確認した。リード４８ｂの断線の有無は、コネクタ電極６５ｃ，６５ｄ間の導通をテスターで調べることで確認した。その結果、実験例７−１〜７−３はいずれもコネクタ電極６５ｃ，６５ｄ間の導通がなかったため、リード４８ｂが断線していると推定された。これに対し、実験例１−１〜６−３，及び８−１〜９−３についてはいずれもリード３８ｂ，４８ｂの断線はなかった。

［基準ガス室の酸素濃度の評価］
断線の無かった実験例１−１〜６−３，及び８−１〜９−３の各々について、センサ素子１０１の使用時の基準ガス室４９の酸素濃度を評価した。具体的には、まず、実験例１−１のセンサ素子１０１を図１〜３に示したガスセンサ１００に組み込み、ガスセンサ１００を配管１９０に取付けた。配管１９０には、ベースガスが窒素であり、ＮＯｘ濃度が１５００ｐｐｍであるモデルガスを流した。この状態で、制御装置９０による上述した各ポンプセル２１，４１，５０及びヒータ電源７８の制御、上述した各センサセル８０〜８２からの各電圧Ｖ０，Ｖ１，Ｖ２の取得，及び基準ガス調整ポンプセル３１の抵抗値の測定が継続的に行われるようにした。基準ガス調整ポンプセル３１の抵抗値に基づいて算出される第１固体電解質層４の温度の目標値は、８５０℃とした。また、制御部９１は、基準ガス調整ポンプセル３１の抵抗値を測定する時にのみ小さい電圧Ｖｐ３を印加するよう電源回路３６を制御し、基準ガス調整ポンプセル３１による基準ガス室４９への酸素の汲み入れが行われないようにした。そのため、基準ガス室４９への酸素の汲み入れは、基本的にポンプ電流Ｉｐ２が流れることによってのみ行われる。このように配管１９０にモデルガスを流す状態及び制御装置９０がセンサ素子１０１を制御する状態を２０分間維持し、その間の外側ポンプ電極２３と第１基準電極４２ａとの間の電圧（電圧Ｖｒｅｆと称する）を測定した。電圧Ｖｒｅｆの測定は、基準ガス調整ポンプセル３１の抵抗値の測定時（電圧Ｖｐ３の印可時）以外のタイミングで行うようにした。電圧Ｖｐ３が印加されていないときの電圧Ｖｒｅｆは、外側ポンプ電極２３の周囲と第１基準電極４２ａの周囲との酸素濃度差に基づく値になり、酸素濃度差が大きいほど電圧Ｖｒｅｆの値も大きくなる。また、モデルガスの酸素濃度すなわち外側ポンプ電極２３の周辺の酸素濃度は一定（値は０％）である。そのため、電圧Ｖｒｅｆは、第１基準電極４２ａの酸素濃度が高いほど大きい値になる。この電圧Ｖｒｅｆの測定を２０分の間に繰り返し行った。測定開始時の電圧Ｖｒｅｆの値を１００％として、測定された電圧Ｖｒｅｆが２０分経過しても所定範囲（８０％以上１２０％以下）に収まっていたときには、基準ガス室４９の酸素濃度の増大が十分抑制されている（「Ａ」）と判定した。測定された電圧Ｖｒｅｆが１５分経過するまでは所定範囲に収まっているが２０分経過する前に所定範囲の上限を上回った場合には、基準ガス室４９の酸素濃度の増大がある程度抑制されている（「Ｂ」）と判定した。測定された電圧Ｖｒｅｆが１５分経過する前に所定範囲の上限を上回った場合には、基準ガス室４９の酸素濃度の増大の抑制が不十分である（「Ｆ」）と判定した。実験例１−２〜６−３，及び８−１〜９−３についても同様の測定及び評価を行った。なお、実験例１−１〜６−３，及び８−１〜９−３のいずれも、２０分間の間に電圧Ｖｒｅｆが所定範囲の下限（８０％）を下回ることはなかった。以上の評価試験の結果を表１に示す。

［抵抗値Ｒ１，Ｒ２の変動係数の算出］
実験例１−１〜１−３の３本のセンサ素子１０１について、上述した抵抗値Ｒ１，Ｒ２のばらつきを示す値として、変動係数を算出した。実験例１の抵抗値Ｒ１の変動係数は０．０４９であり、抵抗値Ｒ２の変動係数は０．００８であった。同様に、実験例８−１〜８−３の３本のセンサ素子１０１について、抵抗値Ｒ１，Ｒ２を測定し、そのばらつきを示す値として、変動係数を算出した。実験例８の抵抗値Ｒ１の変動係数は０．１４８であり、抵抗値Ｒ２の変動係数は０．００３であった。実験例１，８の抵抗値Ｒ１，Ｒ２及び変動係数の値を表１に示す。なお、表１には記載していないが、断線があり抵抗値Ｒ２が測定できなかった実験例７−１〜７−３を除いて、実験例２−１〜６−３，及び９−１〜９−３のいずれも、抵抗値Ｒ１よりも抵抗値Ｒ２の方が値が高かった。

表１に示すように、気孔率Ｐ１より気孔率Ｐ２が高い実験例１と、気孔率Ｐ１が気孔率Ｐ２より高い実験例８とを比較すると、実験例８の抵抗値Ｒ１の変動係数が実験例１の抵抗値Ｒ１，Ｒ２のいずれの変動係数よりも大きい値になっていた。したがって、基準ガス調整ポンプ回路３７及び測定用ポンプ回路４７のうち抵抗値の高い方である測定用ポンプ回路４７に含まれるリード４８ｂの気孔率Ｐ２を、抵抗値の低い方である基準ガス調整ポンプ回路３７に含まれるリード３８ｂの気孔率Ｐ１よりも高くすることで、センサ素子１０１の製造ばらつきを小さくできることが確認された。上述したとおり、気孔率の高いリードほど、製造誤差によってリードの抵抗値がばらつきやすい。そのため、実験例８ではリード３８ｂの気孔率Ｐ１がリード４８ｂの気孔率Ｐ２よりも高いことで、リード３８ｂの抵抗値のばらつきがリード４８ｂの抵抗値のばらつきよりも大きく、そのばらつきの影響を受けてリード３８ｂを含む基準ガス調整ポンプ回路３７の抵抗値Ｒ１が大きくばらついていると考えられる。これに対し、実験例１では、リード４８ｂの気孔率Ｐ２がリード３８ｂの気孔率Ｐ１よりも高いことで、リード４８ｂの抵抗値のばらつきがリード３８ｂの抵抗値のばらつきよりも大きいが、抵抗値Ｒ１よりも抵抗値Ｒ２の方が大きいため、リード４８ｂの抵抗値がばらついても抵抗値Ｒ２のばらつきに与える影響が小さく、抵抗値Ｒ２のばらつきが小さくなっていると考えられる。

また、表１に示すように、気孔率Ｐ１，Ｐ２の少なくともいずれかの値が高いほど、基準ガス室４９の酸素濃度の増大を抑制する効果が高まることが確認された。具体的には、気孔率Ｐ１，Ｐ２がいずれも５％未満である実験例９−２，９−３では基準ガス室４９の酸素濃度の評価が「Ｆ」であったのに対し、気孔率Ｐ１，Ｐ２のいずれかが５％以上である実験例１−１〜６−３，８−１〜８−３，９−１は、評価が「Ｂ」以上であった。また、気孔率Ｐ１，Ｐ２のいずれかが１０％以上である実験例１−１〜５−３，８−１〜８−３は、評価が「Ａ」であった。ただし、気孔率Ｐ１を大きくすると基準ガス室４９の酸素濃度の増大は抑制できるが、上記の通りセンサ素子１０１の製造ばらつきは大きくなってしまう。これに対し、気孔率Ｐ１は大きくせず気孔率Ｐ２の方を大きくすれば、基準ガス室の酸素濃度の増大を抑制しつつ製造ばらつきを小さくできることが確認された。特に、基準ガス室４９の酸素濃度の増大を抑制する観点からは、気孔率Ｐ２は５％以上が好ましく、１０％以上がより好ましいと考えられる。また、実験例７−１〜７−３の結果から、リード４８ｂが製造時点で断線することを抑制するためには、気孔率Ｐ２を２５％以下とすることが好ましいと考えられる。

１ 第１基板層、２ 第２基板層、３ 第３基板層、４ 第１固体電解質層、５ スペーサ層、６ 第２固体電解質層、１０ ガス導入口、１１ 第１拡散律速部、１２ 緩衝空間、１３ 第２拡散律速部、２０ 第１内部空所、２１ 主ポンプセル、２２ 内側ポンプ電極、２２ａ 天井電極部、２２ｂ 底部電極部、２３ 外側ポンプ電極、２５ 可変電源、３０ 第３拡散律速部、３１ 基準ガス調整ポンプセル、３６ 電源回路、３７ 基準ガス調整ポンプ回路、３８ａ，３８ｂ リード、４０ 第２内部空所、４１ 測定用ポンプセル、４２ａ，４２ｂ 第１，第２基準電極、４３ 基準ガス導入空間、４４ 測定電極、４５ 第４拡散律速部、４６ 電源回路、４７ 測定用ポンプ回路、４８ａ，４８ｂ リード、４９ 基準ガス室、５０ 補助ポンプセル、５１ 補助ポンプ電極、５１ａ 天井電極部、５１ｂ 底部電極部、５２ 可変電源、６０ 第４拡散律速部、６１ 第３内部空所、６５ａ〜６５ｄ コネクタ電極、７０ ヒータ部、７１ ヒータコネクタ電極、７２ ヒータ、７３ スルーホール、７４ ヒータ絶縁層、７６ リード線、７８ ヒータ電源、８０ 主ポンプ制御用酸素分圧検出センサセル、８１ 補助ポンプ制御用酸素分圧検出センサセル、８２ 測定用ポンプ制御用酸素分圧検出センサセル、９０ 制御装置、９１ 制御部、９２ ＣＰＵ、９４ 記憶部、１００ ガスセンサ、１０１，２０１ センサ素子、１３０ 保護カバー、１３１ 内側保護カバー、１３２ 外側保護カバー、１３３ センサ素子室、１４０ センサ組立体、１４１ 素子封止体、１４２ 主体金具、１４３ 内筒、１４３ａ，１４３ｂ 縮径部、１４４ａ〜１４４ｃ サポーター、１４５ａ，１４５ｂ 圧粉体、１４６ メタルリング、１４７ ボルト、１４８ 外筒、１４９ 空間、１５０ コネクタ、１５５ リード線、１５７ ゴム栓、１９０ 配管、１９１ 固定用部材。

Claims (4)

1. 被測定ガス中の特定ガス濃度を検出するためのセンサ素子であって、
   酸素イオン伝導性の固体電解質層を有し、前記被測定ガスを導入して流通させる被測定ガス流通部と、前記被測定ガス中の前記特定ガス濃度の検出の基準となる基準ガスが溜められる基準ガス室と、が内部に設けられた素子本体と、
   前記素子本体のうち前記被測定ガスに接触する部分に配設された第１ポンプ電極と、前記基準ガス室に配設された多孔質の第１基準電極と、を有し、前記第１ポンプ電極の周囲から前記第１基準電極の周囲に酸素を汲み入れる第１ポンプセルと、
   前記第１ポンプセルと、前記素子本体の外側に配設された第１ポンプ電極用端子と、前記素子本体の外側に配設された第１基準電極用端子と、前記第１ポンプ電極用端子と前記第１ポンプ電極とを接続する第１ポンプ電極用リードと、前記第１基準電極用端子と前記第１基準電極とを接続する第１基準電極用リードと、を有する第１ポンプ回路と、
   前記素子本体のうち前記被測定ガスに接触する部分に配設された第２ポンプ電極と、前記基準ガス室に配設された多孔質の第２基準電極と、を有し、前記第２ポンプ電極の周囲から前記第２基準電極の周囲に酸素を汲み入れる第２ポンプセルと、
   前記第２ポンプセルと、前記素子本体の外側に配設された第２ポンプ電極用端子と、前記素子本体の外側に配設された第２基準電極用端子と、前記第２ポンプ電極用端子と前記第２ポンプ電極とを接続する第２ポンプ電極用リードと、前記第２基準電極用端子と前記第２基準電極とを接続する第２基準電極用リードと、を有する第２ポンプ回路と、
   を備え、
   前記第２ポンプ回路の前記第２ポンプ電極用端子と前記第２基準電極用端子との間の抵抗値Ｒ２は、前記第１ポンプ回路の前記第１ポンプ電極用端子と前記第１基準電極用端子との間の抵抗値Ｒ１よりも高く、
   前記第２基準電極用リードの気孔率Ｐ２は、前記第１基準電極用リードの気孔率Ｐ１よりも高い、
   センサ素子。
2. 前記気孔率Ｐ２は、５％以上２５％以下である、
   請求項１に記載のセンサ素子。
3. 前記気孔率Ｐ１は、１％以上５％以下である、
   請求項１又は２に記載のセンサ素子。
4. 請求項１〜３のいずれか１項に記載のセンサ素子を備えたガスセンサ。

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