JP2023103963A - gas sensor - Google Patents

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悠介 渡邉
Yusuke Watanabe
靖昌 藤岡
Yasumasa Fujioka
洋平 後呂
Yohei Ushiro
章裕 中島
Akihiro Nakajima
匠太郎 新妻
Shotaro Niizuma
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Abstract

To provide a gas sensor element capable of making both high-precision concentration measurement in an environment with high concentration of a specific gas in a measurement target gas and high-precision concentration measurement in an environment with low concentration of the specific gas.SOLUTION: A gas sensor according to an aspect of the present invention is configured to adjust the sensor element driving temperature such that cell resistance of a main pump cell becomes a predetermined value. In a gas sensor according to an aspect of the present invention, a gradient of cell resistance of the main pump cell is greater than that of cell resistance of a measurement pump cell.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、ガスセンサに関する。 The present invention relates to gas sensors.

従来、自動車の排気ガス等の被測定ガスにおける酸素やNOxなどの特定ガス濃度を検出するガスセンサについて、センサ素子を構成する酸素イオン伝導性の固体電解質を活性化させるべく、内部にヒータを埋設したセンサ素子を備えるガスセンサが知られている。例えば、下掲の特許文献1には、内部にヒータを埋設し、測定用ポンプセルのインピーダンスが一定になるようにヒータの電力を制御するセンサ素子を備えるガスセンサが開示されている。 Conventionally, in gas sensors that detect the concentration of specific gases such as oxygen and NOx in gases to be measured such as automobile exhaust gas, a heater is embedded inside to activate the oxygen ion conductive solid electrolyte that constitutes the sensor element. A gas sensor is known which has a sensor element which is shaped as follows. For example, Patent Literature 1 listed below discloses a gas sensor having a heater embedded therein and having a sensor element for controlling the electric power of the heater so that the impedance of the pump cell for measurement is constant.

特開平10-318979号公報JP-A-10-318979

今後、自動車の排気ガス規制の強化等に伴い、ガスセンサには、被測定ガスにおける特定ガスの濃度が高い環境下での高精度な濃度測定だけでなく、特定ガスの濃度が低い環境下においても高精度な濃度測定が求められると予測される。このような観点から検討を進めたところ、本件発明者は、上述のような構造を有する従来のガスセンサには、被測定ガスにおける特定ガスの濃度が高い環境下での高精度な濃度測定と、濃度が低い環境下での高精度な濃度測定とを両立することが困難であるとの問題点を見出した。以下、詳細を説明する。 In the future, with the tightening of automobile exhaust gas regulations, gas sensors will not only be able to accurately measure concentrations in environments with high concentrations of specific gases in the gas to be measured, but also in environments with low concentrations of specific gases. It is expected that highly accurate concentration measurement will be required. As a result of studying from such a point of view, the inventors of the present invention have found that the conventional gas sensor having the above-described structure can perform highly accurate concentration measurement in an environment where the concentration of the specific gas in the gas to be measured is high, The inventors have found a problem that it is difficult to achieve high-precision concentration measurement in a low-concentration environment. Details will be described below.

本件発明者は、先ず、被測定ガスにおける特定ガスの濃度を測定するガスセンサにおいては、一般に、濃度が低い環境下においては、測定精度にオフセット値の変動が大きく影響してしまうとの問題点があることを見出した。すなわち、測定される濃度は、オフセット値の変動によって数ppm変化するため、オフセット値の変動が一定であったとしても、被測定ガスにおける特定ガスの濃度が低ければ低いほど、測定精度に対するオフセット値の変動の影響は大きくなる。例えば、被測定ガスにおける特定ガスの濃度が500ppmである場合、オフセット値が5ppm変動しても、オフセット値の変動による誤差は1%にとどまる。これに対して、被測定ガスにおける特定ガスの濃度が50ppmである場合、オフセット値が5ppm変動すると、オフセット値の変動による誤差は10%となり、オフセット値の変動は、測定精度に大きく影響する。 First, the inventors of the present invention have found a problem that, in a gas sensor that measures the concentration of a specific gas in a gas to be measured, fluctuations in the offset value greatly affect the measurement accuracy in an environment where the concentration is generally low. I found something. That is, since the measured concentration changes by several ppm due to the fluctuation of the offset value, even if the fluctuation of the offset value is constant, the lower the concentration of the specific gas in the gas to be measured, the more the offset value with respect to the measurement accuracy. The effect of fluctuations in is greater. For example, if the concentration of the specific gas in the measured gas is 500 ppm, even if the offset value fluctuates by 5 ppm, the error due to the offset value fluctuation remains at 1%. On the other hand, when the concentration of the specific gas in the measured gas is 50 ppm, if the offset value fluctuates by 5 ppm, the error due to the offset value fluctuation is 10%, and the offset value fluctuation greatly affects the measurement accuracy.

ここで、オフセット値の変動の一因として、ヒータの設定温度、被測定ガスの温度等によるセンサ素子(特に、測定電極などの電極)の温度の変動が考えられる。そこで、本件発明者は、センサ素子の温度を下げることによって、つまり、ヒータの温度を下げることによって、オフセット値の変動を抑えることを検討した。 Here, one of the causes of the offset value fluctuation is the temperature fluctuation of the sensor element (particularly, the electrode such as the measuring electrode) due to the set temperature of the heater, the temperature of the gas to be measured, and the like. Therefore, the inventors of the present invention have studied suppressing the fluctuation of the offset value by lowering the temperature of the sensor element, that is, by lowering the temperature of the heater.

その結果、本件発明者は、単純にセンサ素子(電極)の温度を下げただけでは、測定精度が低下してしまう恐れがあるとの問題点があることを見出した。すなわち、センサ素子の温度を下げると、酸素濃度を調整する電気化学的ポンプセルである調整用ポンプセルの反応に対する抵抗が増加するため、調整用ポンプセルに印加するポンプ電圧を大きくする必要がある。しかしながら、調整用ポンプセルに印加するポンプ電圧を大きくすると、調整用ポンプセルで被測定ガス中の特定ガスが分解される結果、特定ガスに対する感度が下がってしまう恐れがあり、特に、特定ガスの濃度が高い場合に測定精度が悪化する恐れがある。 As a result, the inventors of the present invention have found that simply lowering the temperature of the sensor element (electrode) poses a problem that the measurement accuracy may deteriorate. That is, when the temperature of the sensor element is lowered, the resistance to the reaction of the adjustment pump cell, which is an electrochemical pump cell for adjusting the oxygen concentration, increases, so it is necessary to increase the pump voltage applied to the adjustment pump cell. However, if the pump voltage applied to the adjustment pump cell is increased, the specific gas in the gas to be measured is decomposed in the adjustment pump cell, and as a result, the sensitivity to the specific gas may decrease. If it is high, there is a risk that the measurement accuracy will deteriorate.

本発明は、一側面では、このような事情を鑑みてなされたものであり、その目的は、被測定ガスにおける特定ガスの濃度が高い環境下での高精度な濃度測定と、濃度が低い環境下での高精度な濃度測定とを両立可能なガスセンサ素子を提供することである。 In one aspect, the present invention has been made in view of such circumstances, and its object is to perform highly accurate concentration measurement in an environment where the concentration of a specific gas in a gas to be measured is high, and to perform measurement in an environment where the concentration is low. An object of the present invention is to provide a gas sensor element capable of achieving both high-precision concentration measurement under low pressure.

本発明は、上述した課題を解決するために、以下の構成を採用する。 The present invention adopts the following configurations in order to solve the above-described problems.

第1の観点に係るガスセンサは、酸素イオン伝導性の固体電解質層を複数積層してなるセンサ素子であって、被測定ガスが導入される内部空所と、前記内部空所に設けられてなる測定電極と、前記内部空所と異なる部位に設けられた外側ポンプ電極と、前記測定電極と前記外側ポンプ電極との間に存在する前記固体電解質層と、から構成される電気化学的ポンプセルである測定用ポンプセルと、前記内部空所に面して形成された内側ポンプ電極と、前記外側ポンプ電極または前記固体電解質層に接して外部空間に露出する態様にて設けられた第3電極と、前記内側ポンプ電極と前記外側ポンプ電極または前記第3電極との間に存在する前記固体電解質層と、から構成される電気化学的ポンプセルである調整用ポンプセルと、前記センサ素子の内部に埋設されてなり、前記センサ素子を所定の温度に加熱するヒータ部と、を含むセンサ素子と、前記調整用ポンプセルのセル抵抗の値を検出する検出部と、前記検出部により検出される前記調整用ポンプセルのセル抵抗の値が所定の値となるよう、前記所定の温度を調整する調整部と、を備え、前記ヒータ部への投入パワーに対する、前記調整用ポンプセルのセル抵抗の傾きは、前記ヒータ部への投入パワーに対する、前記測定用ポンプセルのセル抵抗の傾きよりも大きい。 A gas sensor according to a first aspect is a sensor element formed by stacking a plurality of oxygen ion conductive solid electrolyte layers, and is provided with an internal space into which a gas to be measured is introduced and the internal space. An electrochemical pump cell comprising a measuring electrode, an outer pumping electrode provided at a location different from the inner cavity, and the solid electrolyte layer existing between the measuring electrode and the outer pumping electrode. a measuring pump cell, an inner pump electrode formed facing the inner space, a third electrode provided in a manner exposed to an external space in contact with the outer pump electrode or the solid electrolyte layer, and the a regulating pump cell, which is an electrochemical pump cell composed of an inner pump electrode and the solid electrolyte layer present between the outer pump electrode or the third electrode; a heater unit for heating the sensor element to a predetermined temperature; a detection unit for detecting a cell resistance value of the adjustment pump cell; and a cell of the adjustment pump cell detected by the detection unit. an adjusting unit that adjusts the predetermined temperature so that the resistance value becomes a predetermined value, and the slope of the cell resistance of the adjusting pump cell with respect to the input power to the heater unit is determined by the resistance to the heater unit. It is larger than the slope of the cell resistance of the measuring pump cell with respect to the input power.

当該構成では、前記検出部により検出される前記調整用ポンプセルのセル抵抗の値が前記所定の値となるよう、前記所定の温度は調整され、つまり、前記所定の温度は制御される。また、前記ヒータ部への投入パワーに対する、前記調整用ポンプセルのセル抵抗の傾きは、前記ヒータ部への投入パワーに対する、前記測定用ポンプセルのセル抵抗の傾きよりも大きい。つまり、この構成において、前記ヒータ部への投入パワーに対するセル抵抗の傾きは、前記調整用ポンプセルの傾きの方が、前記測定用ポンプセルの傾きよりも大きい。 In this configuration, the predetermined temperature is adjusted, that is, the predetermined temperature is controlled so that the cell resistance value of the adjustment pump cell detected by the detection unit becomes the predetermined value. Further, the slope of the cell resistance of the adjustment pump cell with respect to the input power to the heater section is larger than the slope of the cell resistance of the measurement pump cell with respect to the input power to the heater section. That is, in this configuration, the slope of the cell resistance with respect to the input power to the heater section is larger in the adjustment pump cell than in the measurement pump cell.

前記所定の温度を制御して、前記調整用ポンプセルのセル抵抗の値を前記所定の値にすることによって、以下の効果を奏する。すなわち、前記調整用ポンプセルのセル抵抗の値は前記所定の値に保たれるため、前記調整用ポンプセルの反応に対する抵抗が増加することはなく、前記調整用ポンプセルに印加するポンプ電圧を大きくする必要もない。そのため、「前記調整用ポンプセルに印加するポンプ電圧を大きくした結果、前記調整用ポンプセルで前記被測定ガス中の特定ガスが分解され、特定ガスの濃度の測定精度が悪化し、特に、特定ガスの濃度が高い場合に測定精度が悪化する」という事態を回避することができる。 By controlling the predetermined temperature and setting the cell resistance value of the adjustment pump cell to the predetermined value, the following effects can be obtained. That is, since the value of the cell resistance of the adjustment pump cell is maintained at the predetermined value, the resistance to the reaction of the adjustment pump cell does not increase, and it is necessary to increase the pump voltage applied to the adjustment pump cell. Nor. Therefore, "as a result of increasing the pump voltage applied to the adjustment pump cell, the specific gas in the gas to be measured is decomposed in the adjustment pump cell, and the measurement accuracy of the concentration of the specific gas deteriorates. It is possible to avoid the situation that the measurement accuracy deteriorates when the concentration is high.

また、前記投入パワーに対するセル抵抗の傾きについて、前記調整用ポンプセルの傾きは、前記測定用ポンプセルの傾きよりも大きいので、小さな前記投入パワーによって、前記調整用ポンプセルのセル抵抗の値が前記所定の値になるよう、制御することができる。 Further, with respect to the slope of the cell resistance with respect to the input power, since the slope of the adjustment pump cell is larger than the slope of the measurement pump cell, a small input power causes the cell resistance value of the adjustment pump cell to rise to the predetermined value. value can be controlled.

さらに、前記投入パワーに対する前記調整用ポンプセルのセル抵抗の傾きは大きいため、前記調整用ポンプセルのセル抵抗の値が所定の値となるよう前記投入パワー(つまり、前記所定の温度)を変動させる際に、前記所定の温度の変動を小さくすることができる。前記所定の温度の変動を小さくすることで、オフセット値の変動を抑制することができ、前記被測定ガスにおける特定ガスの濃度が低い場合であっても、高精度な濃度測定を実現することができる。 Furthermore, since the slope of the cell resistance of the adjustment pump cell with respect to the input power is large, when varying the input power (that is, the predetermined temperature) so that the value of the cell resistance of the adjustment pump cell becomes a predetermined value, Moreover, the fluctuation of the predetermined temperature can be reduced. By reducing the fluctuation of the predetermined temperature, the fluctuation of the offset value can be suppressed, and highly accurate concentration measurement can be realized even when the concentration of the specific gas in the gas to be measured is low. can.

加えて、前記投入パワーに対するセル抵抗の傾きについて、前記測定用ポンプセルの傾きは、前記調整用ポンプセルの傾きよりも小さい。そのため、温度(例えば、前記測定用ポンプセルの温度)が変動したとしても、前記測定用ポンプセルのセル抵抗の変化は小さく、オフセット値の変動を抑制することができる。 In addition, regarding the slope of the cell resistance with respect to the input power, the slope of the measurement pump cell is smaller than the slope of the adjustment pump cell. Therefore, even if the temperature (for example, the temperature of the measurement pump cell) fluctuates, the change in the cell resistance of the measurement pump cell is small and the fluctuation of the offset value can be suppressed.

以上に説明したように、上記第1の観点に係るガスセンサは、前記被測定ガスにおける特定ガスの濃度が高い場合に測定精度が悪化する事態を回避し、また、前記被測定ガスにおける特定ガスの濃度が低い場合にも、高精度な濃度測定を実現することができる。つまり、上記第1の観点に係るガスセンサは、被測定ガスにおける特定ガスの濃度が高い環境下での高精度な濃度測定と、濃度が低い環境下での高精度な濃度測定とを両立することができる。なお、「ヒータ部への投入パワーに対する、セル抵抗の傾き」は、例えば、「大気中での、ヒータ部への投入パワーに対する、セル抵抗の傾き」である。 As described above, the gas sensor according to the first aspect avoids a situation in which the measurement accuracy deteriorates when the concentration of the specific gas in the gas to be measured is high. Highly accurate density measurement can be achieved even when the density is low. In other words, the gas sensor according to the first aspect achieves both high-accuracy concentration measurement in an environment where the concentration of the specific gas in the gas to be measured is high and high-accuracy concentration measurement in an environment where the concentration is low. can be done. The "slope of the cell resistance with respect to the input power to the heater section" is, for example, the "slope of the cell resistance with respect to the input power to the heater section in the atmosphere".

第2の観点に係るガスセンサは、上記第1の観点に係るガスセンサにおいて、前記ヒータ部への投入パワーに対する、前記調整用ポンプセルのセル抵抗の傾きは、前記ヒータ部への投入パワーに対する、前記測定用ポンプセルのセル抵抗の傾きの1.5倍から1000倍であってもよい。当該構成では、前記ヒータ部への投入パワーに対する、前記調整用ポンプセルのセル抵抗の傾きは、前記ヒータ部への投入パワーに対する、前記測定用ポンプセルのセル抵抗の傾きの1.5倍から1000倍である。前述の通り、高濃度下での高精度な濃度測定と低濃度下での高精度な濃度測定とを両立するには、前記投入パワーに対する前記調整用ポンプセルのセル抵抗の傾きを、前記投入パワーに対する前記測定用ポンプセルのセル抵抗の傾きよりも大きくするのが望ましい。本件発明者は、実験により、前記投入パワーに対する前記調整用ポンプセルのセル抵抗の傾きを、前記投入パワーに対する前記測定用ポンプセルのセル抵抗の傾きの、1.5倍から1000倍とするのが望ましいことを確認した。したがって、上記第2の観点に係るガスセンサは、前記投入パワーに対するセル抵抗の傾きについて、前記調整用ポンプセルと前記測定用ポンプセルとが上述の関係を満たすことで、高濃度下でも低濃度下でも、高精度な濃度測定を実現することができる。 A gas sensor according to a second aspect is the gas sensor according to the first aspect, wherein the slope of the cell resistance of the adjustment pump cell with respect to the input power to the heater section is the measured It may be 1.5 times to 1000 times the slope of the cell resistance of the pump cell. In this configuration, the slope of the cell resistance of the adjustment pump cell with respect to the power applied to the heater section is 1.5 to 1000 times the slope of the cell resistance of the measurement pump cell with respect to the power applied to the heater section. is. As described above, in order to achieve both high-accuracy concentration measurement under high concentration and high-accuracy concentration measurement under low concentration, the slope of the cell resistance of the adjustment pump cell with respect to the input power is determined by the input power. is preferably greater than the slope of the cell resistance of the measuring pump cell with respect to . The inventor of the present invention has determined through experiments that the slope of the cell resistance of the adjustment pump cell with respect to the input power is preferably 1.5 to 1000 times the slope of the cell resistance of the measurement pump cell with respect to the input power. It was confirmed. Therefore, in the gas sensor according to the second aspect, the slope of the cell resistance with respect to the input power is such that the adjustment pump cell and the measurement pump cell satisfy the above-described relationship, so that both under high concentration and under low concentration, Highly accurate concentration measurement can be realized.

第3の観点に係るガスセンサは、上記第1または上記第2の観点に係るガスセンサにおいて、前記測定電極の面積は、前記内側ポンプ電極の面積よりも大きくてもよい。当該構成では、前記測定電極の面積は、前記内側ポンプ電極の面積よりも大きい。前述の通り、高濃度下での高精度な濃度測定と低濃度下での高精度な濃度測定とを両立するには、前記投入パワーに対する前記調整用ポンプセルのセル抵抗の傾きを、前記投入パワーに対する前記測定用ポンプセルのセル抵抗の傾きよりも大きくするのが望ましい。本件発明者は、実験により、前記投入パワーに対する前記調整用ポンプセルのセル抵抗の傾きを、前記投入パワーに対する前記測定用ポンプセルのセル抵抗の傾きよりも大きくするのには、前記測定電極の面積を前記内側ポンプ電極の面積よりも大きくすることが有用であることを確認した。したがって、上記第3の観点に係るガスセンサは、前記測定電極の面積を前記内側ポンプ電極の面積よりも大きくすることで、高濃度下でも低濃度下でも、高精度な濃度測定を実現することができる。 A gas sensor according to a third aspect is the gas sensor according to the first or second aspect, wherein the area of the measurement electrode may be larger than the area of the inner pump electrode. In such a configuration the area of the measuring electrode is larger than the area of the inner pump electrode. As described above, in order to achieve both high-accuracy concentration measurement under high concentration and high-accuracy concentration measurement under low concentration, the slope of the cell resistance of the adjustment pump cell with respect to the input power is determined by the input power. is preferably greater than the slope of the cell resistance of the measuring pump cell with respect to . Through experiments, the inventors of the present invention have found that the area of the measurement electrode must be increased to make the slope of the cell resistance of the adjustment pump cell with respect to the input power larger than the slope of the cell resistance of the measurement pump cell with respect to the input power. It has been found useful to have a larger area than the inner pump electrode. Therefore, in the gas sensor according to the third aspect, by making the area of the measurement electrode larger than the area of the inner pump electrode, highly accurate concentration measurement can be realized in both high and low concentrations. can.

第4の観点に係るガスセンサは、上記第1または上記第2の観点に係るガスセンサにおいて、前記測定電極の厚みは、前記内側ポンプ電極の厚みよりも厚くてもよい。当該構成では、前記測定電極の厚みは、前記内側ポンプ電極の厚みよりも厚い。前述の通り、高濃度下での高精度な濃度測定と低濃度下での高精度な濃度測定とを両立するには、前記投入パワーに対する前記調整用ポンプセルのセル抵抗の傾きを、前記投入パワーに対する前記測定用ポンプセルのセル抵抗の傾きよりも大きくするのが望ましい。本件発明者は、実験により、前記投入パワーに対する前記調整用ポンプセルのセル抵抗の傾きを、前記投入パワーに対する前記測定用ポンプセルのセル抵抗の傾きよりも大きくするのには、前記測定電極の厚みを、前記内側ポンプ電極の厚みよりも厚くすることが有用であることを確認した。したがって、上記第4の観点に係るガスセンサは、前記測定電極の厚みを、前記内側ポンプ電極の厚みよりも厚くすることで、高濃度下でも低濃度下でも、高精度な濃度測定を実現することができる。 A gas sensor according to a fourth aspect is the gas sensor according to the first or second aspect, wherein the measurement electrode may be thicker than the inner pump electrode. In such a configuration, the thickness of the measurement electrode is greater than the thickness of the inner pump electrode. As described above, in order to achieve both high-accuracy concentration measurement under high concentration and high-accuracy concentration measurement under low concentration, the slope of the cell resistance of the adjustment pump cell with respect to the input power is determined by the input power. is preferably greater than the slope of the cell resistance of the measuring pump cell with respect to . Through experiments, the inventors of the present invention have found that the thickness of the measurement electrode is required to make the slope of the cell resistance of the adjustment pump cell with respect to the input power larger than the slope of the cell resistance of the measurement pump cell with respect to the input power. have found it useful to make it thicker than the thickness of the inner pump electrode. Therefore, in the gas sensor according to the fourth aspect, by making the thickness of the measurement electrode thicker than the thickness of the inner pump electrode, highly accurate concentration measurement can be realized both under high concentration and under low concentration. can be done.

第5の観点に係るガスセンサは、上記第1から上記第4の何れかの観点に係るガスセンサにおいて、前記測定電極の気孔率は、前記内側ポンプ電極の気孔率よりも低くてもよい。当該構成では、前記測定電極の気孔率は、前記内側ポンプ電極の気孔率よりも低い。前述の通り、高濃度下での高精度な濃度測定と低濃度下での高精度な濃度測定とを両立するには、前記投入パワーに対する前記調整用ポンプセルのセル抵抗の傾きを、前記投入パワーに対する前記測定用ポンプセルのセル抵抗の傾きよりも大きくするのが望ましい。本件発明者は、実験により、前記投入パワーに対する前記調整用ポンプセルのセル抵抗の傾きを、前記投入パワーに対する前記測定用ポンプセルのセル抵抗の傾きよりも大きくするのには、前記測定電極の気孔率を、前記内側ポンプ電極の気孔率よりも低くすることが有用であることを確認した。したがって、上記第5の観点に係るガスセンサは、前記測定電極の気孔率を、前記内側ポンプ電極の気孔率よりも低くすることで、高濃度下でも低濃度下でも、高精度な濃度測定を実現することができる。 A gas sensor according to a fifth aspect is the gas sensor according to any one of the first to fourth aspects, wherein the measurement electrode may have a lower porosity than the inner pump electrode. In such a configuration, the porosity of the measurement electrode is lower than that of the inner pump electrode. As described above, in order to achieve both high-accuracy concentration measurement under high concentration and high-accuracy concentration measurement under low concentration, the slope of the cell resistance of the adjustment pump cell with respect to the input power is determined by the input power. is preferably greater than the slope of the cell resistance of the measuring pump cell with respect to . Through experiments, the inventors of the present invention have found that the porosity of the measurement electrode is required to make the slope of the cell resistance of the adjustment pump cell with respect to the input power larger than the slope of the cell resistance of the measurement pump cell with respect to the input power. was found to be useful to have a lower than the porosity of the inner pump electrode. Therefore, in the gas sensor according to the fifth aspect, by making the porosity of the measurement electrode lower than the porosity of the inner pump electrode, high-accuracy concentration measurement can be achieved both under high and low concentrations. can do.

第6の観点に係るガスセンサは、上記第1から上記第5の何れかの観点に係るガスセンサにおいて、前記測定電極および前記内側ポンプ電極は、ジルコニアと貴金属とのサーメット電極であり、前記測定電極における、ジルコニアに対する貴金属の比率は、前記内側ポンプ電極における、ジルコニアに対する貴金属の比率よりも高くてもよい。当該構成では、前記測定電極および前記内側ポンプ電極は、ジルコニアと貴金属とのサーメット電極であり、ジルコニアに対する貴金属の比率は、前記測定電極の方が前記内側ポンプ電極よりも高い。前述の通り、高濃度下での高精度な濃度測定と低濃度下での高精度な濃度測定とを両立するには、前記投入パワーに対する前記調整用ポンプセルのセル抵抗の傾きを、前記投入パワーに対する前記測定用ポンプセルのセル抵抗の傾きよりも大きくするのが望ましい。本件発明者は、実験により、前記投入パワーに対する前記調整用ポンプセルのセル抵抗の傾きを、前記投入パワーに対する前記測定用ポンプセルのセル抵抗の傾きよりも大きくするのには、ジルコニアに対する貴金属の比率について、前記測定電極における比率を前記内側ポンプ電極における比率よりも高くすることが有用であることを確認した。したがって、上記第6の観点に係るガスセンサは、ジルコニアに対する貴金属の比率について、前記測定電極における比率を前記内側ポンプ電極における比率よりも高くすることで、高濃度下でも低濃度下でも、高精度な濃度測定を実現することができる。 A gas sensor according to a sixth aspect is the gas sensor according to any one of the first to fifth aspects, wherein the measurement electrode and the inner pump electrode are cermet electrodes of zirconia and a noble metal, and , the ratio of noble metal to zirconia may be higher than the ratio of noble metal to zirconia in the inner pump electrode. In that arrangement, the measuring electrode and the inner pump electrode are cermet electrodes of zirconia and noble metal, and the ratio of noble metal to zirconia is higher in the measuring electrode than in the inner pump electrode. As described above, in order to achieve both high-accuracy concentration measurement under high concentration and high-accuracy concentration measurement under low concentration, the slope of the cell resistance of the adjustment pump cell with respect to the input power is determined by the input power. is preferably greater than the slope of the cell resistance of the measuring pump cell with respect to . Through experiments, the inventors of the present invention have found that the ratio of noble metal to zirconia is necessary to make the slope of the cell resistance of the adjustment pump cell with respect to the input power larger than the slope of the cell resistance of the measurement pump cell with respect to the input power. We have found it useful to have a higher ratio at the measuring electrode than at the inner pump electrode. Therefore, in the gas sensor according to the sixth aspect, by making the ratio of noble metal to zirconia higher in the measurement electrode than in the inner pump electrode, high accuracy can be achieved both under high concentration and under low concentration. Densitometry can be achieved.

第7の観点に係るガスセンサは、上記第1から上記第6の何れかの観点に係るガスセンサにおいて、前記測定電極のAuの含有率は、前記内側ポンプ電極のAuの含有率よりも低くてもよい。当該構成では、前記測定電極のAuの含有率は、前記内側ポンプ電極のAuの含有率よりも低く、例えば、前記測定電極のAuの含有率は0%であってもよく、つまり、前記測定電極はAuを含んでいなくてもよい。前記測定電極がAuを含む場合であっても前記測定電極のAuの含有率は前記内側ポンプ電極のAuの含有率よりも低い。前述の通り、高濃度下での高精度な濃度測定と低濃度下での高精度な濃度測定とを両立するには、前記投入パワーに対する前記調整用ポンプセルのセル抵抗の傾きを、前記投入パワーに対する前記測定用ポンプセルのセル抵抗の傾きよりも大きくするのが望ましい。本件発明者は、実験により、前記投入パワーに対する前記調整用ポンプセルのセル抵抗の傾きを、前記投入パワーに対する前記測定用ポンプセルのセル抵抗の傾きよりも大きくするのには、前記測定電極を以下のように構成することが有用であることを確認した。すなわち、前記測定電極のAuの含有率を、前記内側ポンプ電極のAuの含有率よりも低くすることが有用であることを確認した。すなわち、前記内側ポンプ電極にはAuを含めるのに対して、前記測定電極にAuを含めないことが有用であることを確認した。また、前記測定電極がAuを含む場合であっても、前記測定電極のAuの含有率を、前記内側ポンプ電極のAuの含有率よりも低くすることが有用であることを確認した。したがって、上記第7の観点に係るガスセンサは、前記測定電極のAuの含有率を前記内側ポンプ電極のAuの含有率よりも低くすることで、高濃度下でも低濃度下でも、高精度な濃度測定を実現することができる。 A gas sensor according to a seventh aspect is the gas sensor according to any one of the first to sixth aspects, even if the Au content of the measurement electrode is lower than the Au content of the inner pump electrode. good. In such a configuration, the Au content of the measuring electrode may be lower than the Au content of the inner pump electrode, for example the Au content of the measuring electrode may be 0%, i.e. the measurement The electrodes may not contain Au. Even if the measurement electrode contains Au, the Au content of the measurement electrode is lower than the Au content of the inner pump electrode. As described above, in order to achieve both high-accuracy concentration measurement under high concentration and high-accuracy concentration measurement under low concentration, the slope of the cell resistance of the adjustment pump cell with respect to the input power is determined by the input power. is preferably greater than the slope of the cell resistance of the measuring pump cell with respect to . Through experiments, the inventors of the present invention have found that the following measurement electrodes are required to make the slope of the cell resistance of the adjustment pump cell with respect to the input power larger than the slope of the cell resistance of the measurement pump cell with respect to the input power. It was confirmed that it is useful to configure That is, it was confirmed that it is useful to make the Au content of the measurement electrode lower than the Au content of the inner pump electrode. That is, it was confirmed that it is useful to include Au in the inner pump electrode and not include Au in the measurement electrode. Further, it was confirmed that even when the measurement electrode contains Au, it is useful to make the Au content of the measurement electrode lower than the Au content of the inner pump electrode. Therefore, in the gas sensor according to the seventh aspect, the content of Au in the measurement electrode is lower than the content of Au in the inner pump electrode, so that the concentration can be obtained with high precision regardless of whether the concentration is high or low. measurements can be realized.

第8の観点に係るガスセンサは、上記第1から上記第7の何れかの観点に係るガスセンサにおいて、前記測定電極と前記外側ポンプ電極との間の距離は、前記内側ポンプ電極と前記外側ポンプ電極または前記第3電極との間の距離よりも小さくてもよい。当該構成では、前記測定電極と前記外側ポンプ電極との間の距離は、前記内側ポンプ電極と前記外側ポンプ電極または前記第3電極との間の距離よりも小さい。前述の通り、高濃度下での高精度な濃度測定と低濃度下での高精度な濃度測定とを両立するには、前記投入パワーに対する前記調整用ポンプセルのセル抵抗の傾きを、前記投入パワーに対する前記測定用ポンプセルのセル抵抗の傾きよりも大きくするのが望ましい。本件発明者は、実験により、前記投入パワーに対する前記調整用ポンプセルのセル抵抗の傾きを、前記投入パワーに対する前記測定用ポンプセルのセル抵抗の傾きよりも大きくするのには、前記測定電極と前記外側ポンプ電極との間の距離を、前記内側ポンプ電極と前記外側ポンプ電極または前記第3電極との間の距離よりも小さくすることが有用であることを確認した。したがって、上記第8の観点に係るガスセンサは、前記測定電極と前記外側ポンプ電極との間の距離を、前記内側ポンプ電極と前記外側ポンプ電極または前記第3電極との間の距離よりも小さくすることで、高濃度下でも低濃度下でも、高精度な濃度測定を実現することができる。 A gas sensor according to an eighth aspect is the gas sensor according to any one of the first to seventh aspects, wherein the distance between the measurement electrode and the outer pump electrode is equal to the distance between the inner pump electrode and the outer pump electrode. Alternatively, it may be smaller than the distance from the third electrode. In such an arrangement the distance between the measuring electrode and the outer pump electrode is smaller than the distance between the inner pump electrode and the outer pump electrode or the third electrode. As described above, in order to achieve both high-accuracy concentration measurement under high concentration and high-accuracy concentration measurement under low concentration, the slope of the cell resistance of the adjustment pump cell with respect to the input power is determined by the input power. is preferably greater than the slope of the cell resistance of the measuring pump cell with respect to . The inventors of the present invention have found through experiments that the slope of the cell resistance of the adjustment pump cell with respect to the input power is larger than the slope of the cell resistance of the measurement pump cell with respect to the input power, in order to It has been found useful to make the distance between the pump electrodes smaller than the distance between the inner pump electrode and the outer pump electrode or the third electrode. Therefore, in the gas sensor according to the eighth aspect, the distance between the measurement electrode and the outer pump electrode is made smaller than the distance between the inner pump electrode and the outer pump electrode or the third electrode. As a result, highly accurate concentration measurement can be achieved in both high and low concentrations.

なお、上記各観点に係るガスセンサの別の態様として、本発明の一側面は、以上の各構成の全部又はその一部を実現する情報処理方法であってもよいし、プログラムであってもよいし、このようなプログラムを記憶した、コンピュータその他装置、機械等が読み取り可能な記憶媒体であってもよい。ここで、コンピュータ等が読み取り可能な記憶媒体とは、プログラム等の情報を、電気的、磁気的、光学的、機械的、又は、化学的作用によって蓄積する媒体である。以上の各構成の全部又はその一部を実現する情報処理方法は、含む演算内容に応じて、例えば、ガスセンサの制御方法等と称されてよい。同様に、以上の各構成の全部又はその一部を実現するプログラムは、例えば、ガスセンサの制御プログラム等と称されてよい。 As another aspect of the gas sensor according to each of the above aspects, one aspect of the present invention may be an information processing method or a program that realizes all or part of each of the above configurations. However, it may be a storage medium that stores such a program and is readable by a computer, other device, machine, or the like. Here, a computer-readable storage medium is a medium that stores information such as a program by electrical, magnetic, optical, mechanical, or chemical action. An information processing method that implements all or part of each of the above configurations may be called, for example, a gas sensor control method or the like, depending on the content of calculations involved. Similarly, a program that implements all or part of each of the above configurations may be referred to as, for example, a gas sensor control program.

例えば、第9の観点に係るガスセンサの制御方法は、酸素イオン伝導性の固体電解質層を複数積層してなるセンサ素子であって、被測定ガスが導入される内部空所と、前記内部空所に設けられてなる測定電極と、前記内部空所と異なる部位に設けられた外側ポンプ電極と、前記測定電極と前記外側ポンプ電極との間に存在する前記固体電解質層と、から構成される電気化学的ポンプセルである測定用ポンプセルと、前記内部空所に面して形成された内側ポンプ電極と、前記外側ポンプ電極または前記固体電解質層に接して外部空間に露出する態様にて設けられた第3電極と、前記内側ポンプ電極と前記外側ポンプ電極または前記第3電極との間に存在する前記固体電解質層と、から構成される電気化学的ポンプセルである調整用ポンプセルと、前記センサ素子の内部に埋設されてなり、前記センサ素子を所定の温度に加熱するヒータ部と、を含むセンサ素子を備えるガスセンサの制御方法であって、前記調整用ポンプセルのセル抵抗の値を検出する検出ステップと、前記検出ステップにて検出される前記調整用ポンプセルのセル抵抗の値が所定の値となるよう、前記所定の温度を調整する調整ステップと、を実行する、情報処理方法であり、前記ヒータ部への投入パワーに対する、前記調整用ポンプセルのセル抵抗の傾きは、前記ヒータ部への投入パワーに対する、前記測定用ポンプセルのセル抵抗の傾きよりも大きい。 For example, a method for controlling a gas sensor according to a ninth aspect is a sensor element formed by laminating a plurality of oxygen ion conductive solid electrolyte layers, wherein an internal cavity into which a gas to be measured is introduced; an external pump electrode provided at a location different from the internal space; and the solid electrolyte layer existing between the measurement electrode and the external pump electrode. a measuring pump cell which is a chemical pump cell; an inner pump electrode formed facing the internal space; a regulating pump cell which is an electrochemical pump cell composed of three electrodes and the solid electrolyte layer present between the inner pump electrode and the outer pump electrode or the third electrode; a control method for a gas sensor including a sensor element embedded in a gas sensor for heating the sensor element to a predetermined temperature, the method comprising: a detection step of detecting a cell resistance value of the adjustment pump cell; and an adjusting step of adjusting the predetermined temperature so that the cell resistance value of the adjusting pump cell detected in the detecting step becomes a predetermined value. The slope of the cell resistance of the adjustment pump cell with respect to the input power is greater than the slope of the cell resistance of the measurement pump cell with respect to the power input to the heater section.

本発明によれば、被測定ガスにおける特定ガスの濃度が高い環境下での高精度な濃度測定と、濃度が低い環境下での高精度な濃度測定とを両立可能なガスセンサ素子を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a gas sensor element capable of both highly accurate concentration measurement under an environment where the concentration of a specific gas in a gas to be measured is high and highly accurate concentration measurement under an environment where the concentration is low. can be done.

図1は、センサ素子の長手方向に沿った垂直断面図を含む、ガスセンサの構成の一例を概略的に示す図である。FIG. 1 is a diagram schematically showing an example of the configuration of a gas sensor, including a vertical cross-sectional view along the longitudinal direction of the sensor element. 図2は、図1のセンサが備えるコントローラの機能的構成の一例を示す図である。2 is a diagram showing an example of a functional configuration of a controller included in the sensor of FIG. 1. FIG. 図3は、図1のセンサについて、ヒータ部への投入パワーに対する、主ポンプセルおよび測定用ポンプセルの各々のセル抵抗の傾き等を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing the slope of the cell resistance of each of the main pump cell and the measurement pump cell with respect to the input power to the heater section in the sensor of FIG. 図4は、図1のセンサの主ポンプセルと測定用ポンプセルとについて、電極の面積、厚み、気孔率、ジルコニアに対する貴金属の比率、Auの含有率、および、電極間距離の各々についての数値の一例を示す図である。FIG. 4 shows an example of numerical values for each of the electrode area, thickness, porosity, ratio of noble metal to zirconia, Au content, and distance between electrodes for the main pump cell and the measuring pump cell of the sensor in FIG. It is a figure which shows. 図5は、変形例に係るセンサの主ポンプセルと測定用ポンプセルとについて、電極の面積、厚み、気孔率、ジルコニアに対する貴金属の比率、Auの含有率、および、電極間距離の各々についての数値の一例を示す図である。FIG. 5 shows numerical values for each of the electrode area, thickness, porosity, ratio of noble metal to zirconia, Au content, and distance between electrodes for the main pump cell and the measurement pump cell of the sensor according to the modification. It is a figure which shows an example. 図6は、本件発明者が行なった実験の概要を整理して示す図である。FIG. 6 is a diagram showing an organized summary of experiments conducted by the inventors of the present invention.

以下、本発明の一側面に係る実施の形態(以下、「本実施形態」とも表記する)を、図面に基づいて説明する。ただし、以下で説明する本実施形態は、あらゆる点において本発明の例示に過ぎない。本発明の範囲を逸脱することなく種々の改良や変形を行うことができることは言うまでもない。つまり、本発明の実施にあたって、実施形態に応じた具体的構成が適宜採用されてもよい。 Hereinafter, an embodiment (hereinafter also referred to as "this embodiment") according to one aspect of the present invention will be described based on the drawings. However, this embodiment described below is merely an example of the present invention in every respect. It goes without saying that various modifications and variations can be made without departing from the scope of the invention. That is, in implementing the present invention, a specific configuration according to the embodiment may be appropriately employed.

本実施形態に係るガスセンサは、センサ素子を所定の温度に加熱するヒータ部が内部に埋設されたセンサ素子によってNOxを検知し、その濃度を測定するセンサである。前記センサ素子は、電気化学的ポンプセルである調整用ポンプセルと、前記調整用ポンプセルにおいて被測定ガスに含まれる酸素がポンピング処理された後の被測定ガスが導入される、電気化学的ポンプセルである測定用ポンプセルとを備える。本実施形態に係るガスセンサは、前記調整用ポンプセルのセル抵抗の値を検出し、検出したセル抵抗の値が所定の値となるよう、前記所定の温度を調整する。そして、前記ヒータ部への投入パワーに対する、前記調整用ポンプセルのセル抵抗の傾きは、前記ヒータ部への投入パワーに対する、前記測定用ポンプセルのセル抵抗の傾きよりも大きい。 The gas sensor according to the present embodiment is a sensor that detects NOx by a sensor element in which a heater section for heating the sensor element to a predetermined temperature is embedded and measures the concentration of NOx. The sensor element comprises an adjustment pump cell which is an electrochemical pump cell, and an electrochemical pump cell into which the gas to be measured is introduced after oxygen contained in the gas to be measured is pumped in the adjustment pump cell. and a pump cell for The gas sensor according to this embodiment detects the cell resistance value of the adjustment pump cell, and adjusts the predetermined temperature so that the detected cell resistance value becomes a predetermined value. The slope of the cell resistance of the adjustment pump cell with respect to the power applied to the heater section is greater than the slope of the cell resistance of the measurement pump cell with respect to the power applied to the heater section.

本実施形態に係るガスセンサは、前記所定の温度を制御して、前記調整用ポンプセルのセル抵抗の値を所定の値にするため、前記調整用ポンプセルの反応に対する抵抗が増加することはなく、前記調整用ポンプセルに印加するポンプ電圧を大きくする必要もない。そのため、本実施形態に係るガスセンサは、「前記調整用ポンプセルに印加するポンプ電圧を大きくした結果、前記調整用ポンプセルで被測定ガス中のNOxが分解され、NOxの濃度の測定精度が悪化し、特に、NOxの濃度が高い場合に測定精度が悪化する」という事態を回避できる。また、投入パワーに対する前記調整用ポンプセルのセル抵抗の傾きは、(投入パワーに対する前記測定用ポンプセルのセル抵抗の傾きよりも)大きいので、小さな投入パワーで、前記調整用ポンプセルのセル抵抗の値が所定の値になるように制御することができる。さらに、投入パワーに対する前記調整用ポンプセルのセル抵抗の傾きは大きいため、前記調整用ポンプセルのセル抵抗の値が所定の値となるよう投入パワー(つまり、前記所定の温度)を変動させる際に、前記所定の温度の変動を小さくできる。前記所定の温度の変動を小さくすることで、オフセット値の変動を抑制することができ、被測定ガスにおけるNOxの濃度が低い場合であっても、高精度な濃度測定を実現することができる。 In the gas sensor according to the present embodiment, the predetermined temperature is controlled to set the cell resistance of the adjustment pump cell to a predetermined value. There is no need to increase the pump voltage applied to the adjustment pump cell. Therefore, in the gas sensor according to the present embodiment, "as a result of increasing the pump voltage applied to the adjustment pump cell, NO x in the gas to be measured is decomposed in the adjustment pump cell, and the measurement accuracy of the NO x concentration deteriorates." However, it is possible to avoid the situation that the measurement accuracy deteriorates especially when the concentration of NO x is high. In addition, since the slope of the cell resistance of the adjustment pump cell with respect to input power is larger (than the slope of the cell resistance of the measurement pump cell with respect to input power), the cell resistance of the adjustment pump cell increases with a small input power. It can be controlled to have a predetermined value. Furthermore, since the slope of the cell resistance of the adjustment pump cell with respect to the input power is large, when changing the input power (that is, the predetermined temperature) so that the value of the cell resistance of the adjustment pump cell becomes a predetermined value, Fluctuations in the predetermined temperature can be reduced. By reducing the fluctuation of the predetermined temperature, the fluctuation of the offset value can be suppressed, and highly accurate concentration measurement can be realized even when the concentration of NO x in the gas to be measured is low. .

以上に説明したように、本発明の一側面に係るガスセンサは、被測定ガスにおけるNOxの濃度が高い場合に測定精度が悪化するという事態を回避し、また、被測定ガスにおけるNOxの濃度が低い場合にも、高精度な濃度測定を実現することができる。つまり、本発明の一側面に係るガスセンサは、被測定ガスにおけるNOxの濃度が高い環境下での高精度な濃度測定と、濃度が低い環境下での高精度な濃度測定とを両立することができる。以下、これらの構成を有するガスセンサの一例を説明する。 INDUSTRIAL APPLICABILITY As described above, the gas sensor according to one aspect of the present invention avoids a situation in which the measurement accuracy deteriorates when the concentration of NO x in the gas to be measured is high. High-precision concentration measurement can be achieved even when the is low. In other words, the gas sensor according to one aspect of the present invention achieves both high-precision concentration measurement in an environment where the concentration of NO x in the gas to be measured is high and high-precision concentration measurement in an environment where the concentration is low. can be done. An example of a gas sensor having these configurations will be described below.

[構成例]
図1は、本実施形態に係るガスセンサ素子100の長手方向に沿った垂直断面図を含む、ガスセンサSの構成の一例を概略的に示す図である。ガスセンサSは、図1に示すように、ガスセンサ素子100と、コントローラ110とを備える。ガスセンサ素子100は、例えば、長手方向(軸方向)に沿って延びる細長な長尺の板状体形状を呈し、また、例えば、直方体状に形成される。図1に例示するガスセンサ素子100は、長手方向それぞれの端部として先端部及び後端部を有しており、以下の説明においては、先端部を図1の左側の端部(つまり、前側の端部)とし、後端部を図1の右側の端部(つまり、後側の端部)とする。しかしながら、ガスセンサ素子100の形状は、このような例に限定されなくてよく、実施の形態に応じて適宜選択されてよい。なお、以下の説明においては、図1の紙面奥側をガスセンサ素子100の右側とし、紙面手前側をガスセンサ素子100の左側とする。また、コントローラ110は、機能的構成として、検出部111と、温度設定部112と、ヒータ制御部113とを備える。以下、ガスセンサ素子100およびコントローラ110について、各々の詳細を説明する。
[Configuration example]
FIG. 1 is a diagram schematically showing an example of the configuration of a gas sensor S, including a vertical cross-sectional view along the longitudinal direction of a gas sensor element 100 according to this embodiment. The gas sensor S includes a gas sensor element 100 and a controller 110, as shown in FIG. The gas sensor element 100 has, for example, an elongated plate-like shape extending in the longitudinal direction (axial direction), and is formed, for example, in the shape of a rectangular parallelepiped. The gas sensor element 100 illustrated in FIG. 1 has a front end and a rear end as ends in the longitudinal direction. In the following description, the front end will be referred to as the left end in FIG. 1, and the trailing edge is the right edge (ie, the trailing edge) in FIG. However, the shape of the gas sensor element 100 is not limited to such an example, and may be appropriately selected according to the embodiment. 1 is the right side of the gas sensor element 100, and the front side of the paper is the left side of the gas sensor element 100 in the following description. The controller 110 also includes a detection unit 111, a temperature setting unit 112, and a heater control unit 113 as functional configurations. Details of each of the gas sensor element 100 and the controller 110 will be described below.

<ガスセンサ素子>
図1に例示するように、ガスセンサ素子100は、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を下側から順に積層することで構成される積層体を備える。各層1-6は、ジルコニア(ZrO2)等の酸素イオン伝導性を有する固体電解質層により構成される。各層1-6を形成する固体電解質は、緻密質なものであってよい。緻密質は、気孔率が5%以下であることを指す。
<Gas sensor element>
As illustrated in FIG. 1, the gas sensor element 100 includes a first substrate layer 1, a second substrate layer 2, a third substrate layer 3, a first solid electrolyte layer 4, a spacer layer 5, and a second solid electrolyte layer 6. A laminated body is provided which is formed by laminating layers in order from the lower side. Each layer 1-6 is composed of a solid electrolyte layer having oxygen ion conductivity such as zirconia (ZrO2). The solid electrolyte forming each layer 1-6 may be dense. Dense refers to having a porosity of 5% or less.

ガスセンサ素子100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、配線パターンの印刷等の工程を実行した後にそれらを積層し、更に、焼成して一体化させることで製造される。一例として、ガスセンサ素子100は、複数のセラミックス層の積層体である。本実施形態では、第2固体電解質層6の上面が、ガスセンサ素子100の上面を構成し、第1基板層1の下面が、ガスセンサ素子100の下面を構成し、各層1~6の各側面が、ガスセンサ素子100の各側面を構成する。 The gas sensor element 100 is manufactured by, for example, performing processes such as predetermined processing and wiring pattern printing on ceramic green sheets corresponding to each layer, laminating them, and then firing and integrating them. As an example, gas sensor element 100 is a laminate of a plurality of ceramic layers. In this embodiment, the upper surface of the second solid electrolyte layer 6 forms the upper surface of the gas sensor element 100, the lower surface of the first substrate layer 1 forms the lower surface of the gas sensor element 100, and the side surfaces of the layers 1 to 6 , constitute each side of the gas sensor element 100 .

本実施形態では、ガスセンサ素子100の一先端部であって、第2固体電解質層6の下面62及び第1固体電解質層4の上面の間には、被測定ガスを外部の空間から受け入れるように構成される内部空間が設けられる。本実施形態に係る内部空間は、ガス導入口10、第1拡散律速部11、緩衝空間12、第2拡散律速部13、第1内部空所15、第3拡散律速部16、第2内部空所17、第4拡散律速部18、及び第3内部空所19が、この順に連通する態様にて隣接形成されるように構成される。すなわち、本実施形態に係る内部空間は、3室構造(第1内部空所15、第2内部空所17及び第3内部空所19)を有する。 In the present embodiment, one end of the gas sensor element 100 is provided between the lower surface 62 of the second solid electrolyte layer 6 and the upper surface of the first solid electrolyte layer 4 so as to receive the gas to be measured from the external space. A configured interior space is provided. The internal space according to the present embodiment includes a gas introduction port 10, a first diffusion control section 11, a buffer space 12, a second diffusion control section 13, a first internal space 15, a third diffusion control section 16, and a second internal space. The place 17, the fourth diffusion rate-limiting portion 18, and the third internal cavity 19 are configured to be adjacently formed in a manner communicating with each other in this order. That is, the internal space according to this embodiment has a three-chamber structure (first internal space 15, second internal space 17 and third internal space 19).

一例では、この内部空間は、スペーサ層5をくり抜いた態様にて設けられる。内部空間の上部は、第2固体電解質層6の下面62で区画される。内部空間の下部は、第1固体電解質層4の上面で区画される。内部空間の側部は、スペーサ層5の側面で区画される。 In one example, this internal space is provided in the form of hollowing out the spacer layer 5 . The upper portion of the internal space is defined by the lower surface 62 of the second solid electrolyte layer 6 . A lower portion of the internal space is defined by the upper surface of the first solid electrolyte layer 4 . The sides of the interior space are defined by the sides of the spacer layer 5 .

第1拡散律速部11は、2本の横長の(図面に垂直な方向に開口が長辺方向を有する)スリットとして設けられる。また、第2拡散律速部13、第3拡散律速部16、及び第4拡散律速部18のそれぞれは、図面に垂直な方向に延びる長さが、第1内部空所15、第2内部空所17、及び第3内部空所19のそれぞれよりも短い孔として設けられる。 The first diffusion rate-controlling part 11 is provided as two horizontally long slits (the opening has a long side direction in a direction perpendicular to the drawing). In addition, the second diffusion rate-controlling part 13, the third diffusion rate-controlling part 16, and the fourth diffusion rate-controlling part 18 have lengths extending in the direction perpendicular to the drawing that are equal to the first internal space 15 and the second internal space, respectively. 17, and third internal cavity 19, respectively.

図1に例示するように、第2拡散律速部13および第3拡散律速部16は、いずれも、第1拡散律速部11と同様に、2本の横長(図面に垂直な方向に開口が長辺方向を有する)のスリットとして設けられてもよい。これに対して、第4拡散律速部18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てもよい。すなわち、第4拡散律速部18は、第1固体電解質層4の上面に接していてもよい。第2拡散律速部13、第3拡散律速部16、及び第4拡散律速部18のそれぞれについては、後ほど詳細に説明する。ガス導入口10から第3内部空所19に至る部位(内部空間)を被測定ガス流通部7と称する。 As illustrated in FIG. 1, each of the second diffusion rate-controlling portion 13 and the third diffusion rate-controlling portion 16 has two laterally long (openings are elongated in the direction perpendicular to the drawing) like the first diffusion rate-controlling portion 11. It may be provided as a slit with a side direction). On the other hand, the fourth diffusion rate-controlling part 18 is provided as one horizontally long slit (the opening has a longitudinal direction in the direction perpendicular to the drawing) formed as a gap with the lower surface of the second solid electrolyte layer 6. may be In other words, the fourth diffusion control section 18 may be in contact with the upper surface of the first solid electrolyte layer 4 . Each of the second diffusion rate-controlling section 13, the third diffusion rate-controlling section 16, and the fourth diffusion rate-controlling section 18 will be described later in detail. A portion (internal space) from the gas introduction port 10 to the third internal space 19 is referred to as a measured gas flow portion 7 .

被測定ガス流通部7よりも先端側(ガスセンサ素子100の前側)から遠い位置には、第3基板層3の上面及びスペーサ層5の下面の間であって、第1固体電解質層4の側面で側部を区画される位置に基準ガス導入空間43が設けられる。基準ガス導入空間43には、例えば、大気等の基準ガスが導入される。ただし、ガスセンサ素子100の構成は、このような例に限定されなくてよい。他の一例として、第1固体電解質層4は、ガスセンサ素子100の後端まで延びるように構成されてよく、基準ガス導入空間43は省略されてよい。この場合、大気導入層48が、ガスセンサ素子100の後端まで延びるように構成されてよい。 A side surface of the first solid electrolyte layer 4 between the upper surface of the third substrate layer 3 and the lower surface of the spacer layer 5 and at a position farther from the tip side (the front side of the gas sensor element 100) than the gas flow portion 7 to be measured is located. A reference gas introduction space 43 is provided at a position partitioned by . A reference gas such as air is introduced into the reference gas introduction space 43 . However, the configuration of the gas sensor element 100 need not be limited to such an example. As another example, the first solid electrolyte layer 4 may be configured to extend to the rear end of the gas sensor element 100, and the reference gas introduction space 43 may be omitted. In this case, the atmosphere introduction layer 48 may be configured to extend to the rear end of the gas sensor element 100 .

基準ガス導入空間43に隣接する第3基板層3の上面の一部には、大気導入層48が設けられる。大気導入層48は、多孔質アルミナから成り、基準ガス導入空間43を介して基準ガスが導入されるように構成される。加えて、大気導入層48は、基準電極42を被覆するように形成されている。 An atmosphere introduction layer 48 is provided on a portion of the upper surface of the third substrate layer 3 adjacent to the reference gas introduction space 43 . The atmosphere introduction layer 48 is made of porous alumina and configured to introduce a reference gas through the reference gas introduction space 43 . In addition, an atmosphere introduction layer 48 is formed to cover the reference electrode 42 .

基準電極42は、第3基板層3の上面及び第1固体電解質層4の間に挟まれるように形成され、その周囲には、上記基準ガス導入空間43に接続する大気導入層48が設けられている。基準電極42は、第1内部空所15内及び第2内部空所17内の酸素濃度(酸素分圧)の測定に使用される。詳細は後述する。 The reference electrode 42 is formed so as to be sandwiched between the upper surface of the third substrate layer 3 and the first solid electrolyte layer 4, and is surrounded by an atmosphere introduction layer 48 connected to the reference gas introduction space 43. ing. The reference electrode 42 is used to measure the oxygen concentration (oxygen partial pressure) within the first internal cavity 15 and the second internal cavity 17 . Details will be described later.

ガス導入口10は、被測定ガス流通部7において、外部空間に対して開口してなる部位である。ガスセンサ素子100は、当該ガス導入口10を通じて外部空間から内部に被測定ガスを取り込むように構成される。本実施形態では、図1に例示されるとおり、ガス導入口10は、ガスセンサ素子100の先端面(前面)に配置される。つまり、被測定ガス流通部7は、ガスセンサ素子100の先端面において開口を有するように構成される。ただし、被測定ガス流通部7が、ガスセンサ素子100の先端面において開口を有するように構成されること、つまり、ガス導入口10をガスセンサ素子100の先端面に配置することは、必須ではない。ガスセンサ素子100は、外部空間から被測定ガス流通部7の内部に被測定ガスを取り込むことができればよく、ガス導入口10を、例えば、ガスセンサ素子100の右面に配置したり、左面に配置したりしてもよい。 The gas introduction port 10 is a portion of the measured gas circulation portion 7 that opens to the external space. The gas sensor element 100 is configured to take in the gas to be measured from the external space through the gas inlet 10 . In this embodiment, as illustrated in FIG. 1 , the gas introduction port 10 is arranged on the tip surface (front surface) of the gas sensor element 100 . In other words, the measured gas circulation portion 7 is configured to have an opening at the tip surface of the gas sensor element 100 . However, it is not essential that the measured gas circulation section 7 is configured to have an opening at the tip surface of the gas sensor element 100 , that is, that the gas introduction port 10 is arranged at the tip surface of the gas sensor element 100 . The gas sensor element 100 only needs to be able to take in the gas to be measured from the external space into the inside of the gas-to-be-measured flow section 7, and the gas introduction port 10 can be arranged, for example, on the right side or the left side of the gas sensor element 100. You may

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。 The first diffusion control portion 11 is a portion that imparts a predetermined diffusion resistance to the gas to be measured introduced from the gas inlet 10 .

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。 The buffer space 12 is a space provided for guiding the gas to be measured introduced from the first diffusion rate controlling section 11 to the second diffusion rate controlling section 13 .

第2拡散律速部13は、緩衝空間12から第1内部空所15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。 The second diffusion control portion 13 is a portion that imparts a predetermined diffusion resistance to the gas to be measured introduced from the buffer space 12 into the first internal space 15 .

被測定ガスは、ガスセンサ素子100の外部空間から第1内部空所15内まで導入されるにあたり、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からガスセンサ素子100内部に急激に取り込まれる場合がある。この場合であっても、当該構成では、取り込まれる被測定ガスは、直接第1内部空所15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濃度変動が打ち消された後、第1内部空所15へ導入される。これにより、第1内部空所15へ導入される被測定ガスの濃度変動はほとんど無視できる程度のものとなる。 When the gas to be measured is introduced from the outer space of the gas sensor element 100 into the first inner space 15, the pressure fluctuation of the gas to be measured in the outer space (if the gas to be measured is the exhaust gas of an automobile, the exhaust pressure pulsation), the gas may be suddenly taken into the inside of the gas sensor element 100 from the gas introduction port 10 . Even in this case, in this configuration, the gas to be measured that is taken in is not introduced directly into the first internal space 15, but instead flows through the first diffusion rate-controlling section 11, the buffer space 12, and the second diffusion rate-controlling section 13. After the change in the concentration of the gas to be measured is canceled out, the gas is introduced into the first internal cavity 15 . As a result, the change in the concentration of the gas to be measured introduced into the first internal space 15 is almost negligible.

第1内部空所15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。 The first internal space 15 is provided as a space for adjusting the oxygen partial pressure in the gas to be measured introduced through the second diffusion control section 13 . The oxygen partial pressure is adjusted by operating the main pump cell 21 .

主ポンプセル21は、内側ポンプ電極22、外側ポンプ電極23、及びこれらの電極に挟まれた第2固体電解質層6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15に隣接する(面する)第2固体電解質層6の下面62のほぼ全面に設けられる天井電極部22aを有する。外側ポンプ電極23は、第2固体電解質層6の上面63の天井電極部22aに対応する領域に外部空間に隣接する態様にて設けられる。主ポンプセル21は、「調整用ポンプセル」の一例である。 The main pump cell 21 is an electrochemical pump cell composed of an inner pump electrode 22, an outer pump electrode 23, and a second solid electrolyte layer 6 sandwiched between these electrodes. The inner pump electrode 22 has a ceiling electrode portion 22 a provided on substantially the entire lower surface 62 of the second solid electrolyte layer 6 adjacent to (facing) the first internal cavity 15 . The outer pump electrode 23 is provided in a region of the upper surface 63 of the second solid electrolyte layer 6 corresponding to the ceiling electrode portion 22a in a manner adjacent to the external space. The main pump cell 21 is an example of a "adjusting pump cell".

内側ポンプ電極22は、第1内部空所15を区画する上下の固体電解質層(第2固体電解質層6及び第1固体電解質層4)、及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15の天井面を与える第2固体電解質層6の下面62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が形成される。そして、それら天井電極部22a及び底部電極部22bに接続するように、側部電極部(図示省略)が、第1内部空所15の両側壁部を構成するスペーサ層5の側壁面(内面)に形成されている。つまり、内側ポンプ電極22は、該側部電極部の配設部位においてトンネル形態の構造で配設されている。内側ポンプ電極22は、「内部空所(被測定ガス流通部7)に面して形成された内側ポンプ電極」の一例である。 The inner pump electrode 22 is formed across the upper and lower solid electrolyte layers (second solid electrolyte layer 6 and first solid electrolyte layer 4) that partition the first internal cavity 15 and the spacer layer 5 that provides side walls. . Specifically, the ceiling electrode portion 22a is formed on the lower surface 62 of the second solid electrolyte layer 6 that provides the ceiling surface of the first internal cavity 15, and the upper surface of the first solid electrolyte layer 4 that provides the bottom surface of the first internal cavity 15. A bottom electrode portion 22b is formed. Side electrode portions (not shown) are side wall surfaces (inner surfaces) of the spacer layer 5 forming both side wall portions of the first internal space 15 so as to be connected to the ceiling electrode portion 22a and the bottom electrode portion 22b. is formed in In other words, the inner pump electrode 22 is arranged in a tunnel-like structure at the position where the side electrode portion is arranged. The inner pump electrode 22 is an example of "an inner pump electrode formed to face the internal cavity (measurement gas flow part 7)".

内側ポンプ電極22及び外側ポンプ電極23は、多孔質サーメット電極(例えば、Auを1%含むPt及びZrO2により構成されるサーメット電極)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、被測定ガス中の窒素酸化物(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。 The inner pump electrode 22 and the outer pump electrode 23 are formed as porous cermet electrodes (for example, cermet electrodes composed of Pt and ZrO 2 containing 1% Au). The inner pump electrode 22, which contacts the gas to be measured, is made of a material having a weakened ability to reduce nitrogen oxides (NO x ) in the gas to be measured.

ガスセンサ素子100は、主ポンプセル21において、内側ポンプ電極22及び外側ポンプ電極23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及び外側ポンプ電極23の間に正方向又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15内の酸素を外部空間に汲み出し、又は外部空間の酸素を第1内部空所15に汲み入れ可能に構成される。 The gas sensor element 100 applies a desired pump voltage Vp0 between the inner pump electrode 22 and the outer pump electrode 23 in the main pump cell 21, and a positive or negative voltage is applied between the inner pump electrode 22 and the outer pump electrode 23. By applying the pump current Ip0, the oxygen in the first internal space 15 can be pumped out to the external space, or the oxygen in the external space can be pumped into the first internal space 15 .

また、第1内部空所15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、第2固体電解質層6、スペーサ層5、第1固体電解質層4、第3基板層3、及び基準電極42により、主ポンプ制御用酸素分圧検出センサセル80(すなわち、電気化学的なセンサセル)が構成されている。 In order to detect the oxygen concentration (oxygen partial pressure) in the atmosphere in the first internal space 15, the inner pump electrode 22, the second solid electrolyte layer 6, the spacer layer 5, the first solid electrolyte layer 4, the third The substrate layer 3 and the reference electrode 42 constitute a main pump control oxygen partial pressure detection sensor cell 80 (that is, an electrochemical sensor cell).

ガスセンサ素子100は、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V0を測定することで第1内部空所15内の酸素濃度(酸素分圧)を特定可能に構成される。更に、起電力V0が一定となるように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。これにより、第1内部空所15内の酸素濃度は所定の一定値に保つことができる。 The gas sensor element 100 is configured to be able to identify the oxygen concentration (oxygen partial pressure) in the first internal space 15 by measuring the electromotive force V0 in the oxygen partial pressure detection sensor cell 80 for controlling the main pump. Furthermore, the pump current Ip0 is controlled by feedback-controlling Vp0 so that the electromotive force V0 is constant. Thereby, the oxygen concentration in the first internal space 15 can be maintained at a predetermined constant value.

第3拡散律速部16は、第1内部空所15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17に導く部位である。 The third diffusion rate control section 16 applies a predetermined diffusion resistance to the gas under measurement whose oxygen concentration (oxygen partial pressure) is controlled by the operation of the main pump cell 21 in the first internal cavity 15, thereby reducing the gas under measurement. This is a portion that leads to the second internal space 17 .

第2内部空所17は、第3拡散律速部16を通じて導入された被測定ガス中の酸素分圧を更に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、補助ポンプセル50が作動することによって調整される。 The second internal space 17 is provided as a space for further adjusting the oxygen partial pressure in the gas to be measured introduced through the third diffusion control section 16 . Such oxygen partial pressure is adjusted by operating the auxiliary pump cell 50 .

補助ポンプセル50は、補助ポンプ電極51、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、ガスセンサ素子100の外側の適当な電極であれば足りる)、及び第2固体電解質層6により構成される補助的な電気化学的ポンプセルである。補助ポンプ電極51は、第2内部空所17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。補助ポンプセル50は、「調整用ポンプセル」の一例である。また、上述の「ガスセンサ素子100の外側の適当な電極」は、「固体電解質層に接して外部空間に露出する態様にて設けられた第3電極」の一例である。 The auxiliary pump cell 50 is composed of an auxiliary pump electrode 51 , an outer pump electrode 23 (not limited to the outer pump electrode 23 , but any appropriate electrode outside the gas sensor element 100 ), and a second solid electrolyte layer 6 . is an auxiliary electrochemical pump cell. The auxiliary pump electrode 51 has a ceiling electrode portion 51a provided over substantially the entire lower surface of the second solid electrolyte layer 6 facing the second internal space 17 . The auxiliary pump cell 50 is an example of an "adjusting pump cell." Moreover, the above-mentioned "appropriate electrode outside the gas sensor element 100" is an example of "the third electrode provided in a manner of being in contact with the solid electrolyte layer and exposed to the external space".

係る補助ポンプ電極51は、先の第1内部空所15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の構造で、第2内部空所17内に配設されている。つまり、第2内部空所17の天井面を与える第2固体電解質層6の下面62に対して天井電極部51aが形成され、また、第2内部空所17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が形成される。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17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る。これにより、補助ポンプ電極51は、トンネル形態の構造を有している。補助ポンプ電極51は、「内部空所(被測定ガス流通部7)に面して形成された内側ポンプ電極」の一例である。 The auxiliary pump electrode 51 is arranged in the second internal space 17 in a tunnel-like structure similar to the inner pump electrode 22 provided in the first internal space 15 . That is, the ceiling electrode portion 51a is formed on the lower surface 62 of the second solid electrolyte layer 6 that provides the ceiling surface of the second internal space 17, and the first solid electrolyte layer provides the bottom surface of the second internal space 17. 4 is formed with a bottom electrode portion 51b. Side electrode portions (not shown) connecting the ceiling electrode portion 51a and the bottom electrode portion 51b are formed on both wall surfaces of the spacer layer 5 that provide side walls of the second internal space 17, respectively. Accordingly, the auxiliary pump electrode 51 has a tunnel-like structure. The auxiliary pump electrode 51 is an example of "an inner pump electrode formed to face the internal space (measured gas flow section 7)".

なお、補助ポンプ電極51も、内側ポンプ電極22と同様に、被測定ガス中の窒素酸化物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。 As with the inner pump electrode 22, the auxiliary pump electrode 51 is also made of a material having a weakened ability to reduce nitrogen oxides in the gas to be measured.

ガスセンサ素子100は、補助ポンプセル50において、補助ポンプ電極51及び外側ポンプ電極23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17内の雰囲気中の酸素を外部空間に汲み出し、又は外部空間から第2内部空所17内に汲み入れ可能に構成される。 By applying a desired voltage Vp1 between the auxiliary pump electrode 51 and the outer pump electrode 23 in the auxiliary pump cell 50, the gas sensor element 100 pumps out oxygen in the atmosphere in the second internal cavity 17 to the external space, Alternatively, it is configured such that it can be pumped into the second internal space 17 from the external space.

また、第2内部空所17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、基準電極42、第2固体電解質層6、スペーサ層5、第1固体電解質層4、及び第3基板層3により、補助ポンプ制御用酸素分圧検出センサセル81(すなわち、電気化学的なセンサセル)が構成されている。 In order to control the oxygen partial pressure in the atmosphere inside the second internal space 17, the auxiliary pump electrode 51, the reference electrode 42, the second solid electrolyte layer 6, the spacer layer 5, the first solid electrolyte layer 4, and The third substrate layer 3 constitutes an auxiliary pump control oxygen partial pressure sensor cell 81 (that is, an electrochemical sensor cell).

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17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。 The auxiliary pump cell 50 performs pumping with the variable power source 52 whose voltage is controlled based on the electromotive force V1 detected by the oxygen partial pressure detecting sensor cell 81 for controlling the auxiliary pump. As a result, the partial pressure of oxygen in the atmosphere inside the second internal space 17 is controlled to a low partial pressure that does not substantially affect the measurement of NOx .

また、これと共に、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、その起電力V0が制御されることにより、第3拡散律速部16から第2内部空所17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17内での酸素濃度は約0.001ppm程度の一定の値に保たれる。 Along with this, the pump current Ip1 is used to control the electromotive force of the oxygen partial pressure detection sensor cell 80 for main pump control. Specifically, the pump current Ip1 is input as a control signal to the oxygen partial pressure detection sensor cell 80 for controlling the main pump, and the electromotive force V0 thereof is controlled, whereby the current from the third diffusion rate-determining section 16 to the second internal space is The gradient of the oxygen partial pressure in the gas to be measured introduced into 17 is controlled so as to be constant at all times. When used as a NO x sensor, the main pump cell 21 and the auxiliary pump cell 50 work to keep the oxygen concentration in the second internal space 17 at a constant value of about 0.001 ppm.

第4拡散律速部18は、第2内部空所17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19に導く部位である。 The fourth diffusion rate control section 18 applies a predetermined diffusion resistance to the gas under measurement whose oxygen concentration (oxygen partial pressure) is controlled by the operation of the auxiliary pump cell 50 in the second internal space 17, thereby reducing the gas under measurement. This is a portion that leads to the third internal space 19 .

第3内部空所19は、第4拡散律速部18を通じて導入された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濃度は、測定用ポンプセル41の動作により測定される。本実施形態では、第1内部空所15において酸素濃度(酸素分圧)が予め調整された後、第2内部空所17において、第3拡散律速部を通じて導入された被測定ガスに対して、補助ポンプセル50による酸素分圧の調整が更に行われる。これにより、第2内部空所17から第3内部空所19に導入される被測定ガスの酸素濃度を高精度に一定に保つことができる。そのため、本実施形態に係るガスセンサ素子100は、精度の高いNOx濃度の測定が可能となる。 The third internal space 19 is provided as a space for performing processing related to measurement of nitrogen oxide (NO x ) concentration in the gas to be measured introduced through the fourth diffusion control section 18 . The NO x concentration is measured by operating the measuring pump cell 41 . In this embodiment, after the oxygen concentration (oxygen partial pressure) is adjusted in advance in the first internal space 15, in the second internal space 17, for the gas to be measured introduced through the third diffusion control section, Further adjustment of the oxygen partial pressure by the auxiliary pump cell 50 is performed. Thereby, the oxygen concentration of the gas to be measured introduced from the second internal space 17 to the third internal space 19 can be kept constant with high accuracy. Therefore, the gas sensor element 100 according to this embodiment can measure the NO x concentration with high accuracy.

測定用ポンプセル41は、第3内部空所19内において、被測定ガス中の窒素酸化物濃度の測定を行う。測定用ポンプセル41は、測定電極44、外側ポンプ電極23、第2固体電解質層6、スペーサ層5、及び第1固体電解質層4により構成される電気化学的ポンプセルである。図1の一例では、測定電極44は、第3内部空所19に隣接する(面する)第1固体電解質層4の上面に設けられる。 The measuring pump cell 41 measures the nitrogen oxide concentration in the gas to be measured in the third internal space 19 . The measuring pump cell 41 is an electrochemical pump cell composed of the measuring electrode 44 , the outer pumping electrode 23 , the second solid electrolyte layer 6 , the spacer layer 5 and the first solid electrolyte layer 4 . In one example of FIG. 1 , the measurement electrode 44 is provided on the upper surface of the first solid electrolyte layer 4 adjacent (facing) the third internal cavity 19 .

測定電極44は、多孔質サーメット電極である。測定電極44は、第3内部空所19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。図1の一例では、測定電極44は、第3内部空所19内で露出している。他の一例では、測定電極44は、拡散律速部により被覆されていてよい。該拡散律速部は、アルミナ(Al23)を主成分とする多孔体の膜により構成されてよい。該拡散律速部は、測定電極44に流入するNOxの量を制限する役割を担うと共に、測定電極44の保護膜としても作用する。 The measurement electrode 44 is a porous cermet electrode. The measurement electrode 44 also functions as a NO x reduction catalyst that reduces NO x present in the atmosphere inside the third internal cavity 19 . In one example of FIG. 1, the measuring electrode 44 is exposed within the third internal cavity 19 . In another example, the measurement electrode 44 may be coated with a diffusion limiter. The diffusion control section may be composed of a porous film containing alumina (Al 2 O 3 ) as a main component. The diffusion control section plays a role of limiting the amount of NO x flowing into the measurement electrode 44 and also acts as a protective film for the measurement electrode 44 .

ガスセンサ素子100は、測定用ポンプセル41において、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汲み出して、その発生量をポンプ電流Ip2として検出可能に構成される。 The gas sensor element 100 is configured to pump oxygen generated by decomposition of nitrogen oxides in the atmosphere around the measurement electrode 44 in the measurement pump cell 41 and detect the amount of oxygen generated as a pump current Ip2.

また、測定電極44の周囲の酸素分圧を検出するために、第2固体電解質層6、スペーサ層5、第1固体電解質層4、第3基板層3、測定電極44、及び基準電極42により、測定用ポンプ制御用酸素分圧検出センサセル82(すなわち、電気化学的なセンサセル)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にて検出される電圧(起電力)V2に基づいて可変電源46が制御される。 In addition, in order to detect the oxygen partial pressure around the measurement electrode 44, the second solid electrolyte layer 6, the spacer layer 5, the first solid electrolyte layer 4, the third substrate layer 3, the measurement electrode 44, and the reference electrode 42 , an oxygen partial pressure detection sensor cell 82 for controlling a measuring pump (that is, an electrochemical sensor cell). The variable power supply 46 is controlled based on the voltage (electromotive force) V2 detected by the oxygen partial pressure detection sensor cell 82 for controlling the measuring pump.

第3内部空所19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にて検出される制御電圧V2が一定となるように可変電源の電圧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。 The measured gas guided into the third internal space 19 reaches the measuring electrode 44 under the condition that the oxygen partial pressure is controlled. Nitrogen oxides in the gas to be measured around the measuring electrode 44 are reduced (2NO→N 2 +O 2 ) to generate oxygen. The generated oxygen is pumped by the measuring pump cell 41. At this time, the variable power supply is controlled so that the control voltage V2 detected by the measuring pump control oxygen partial pressure detecting sensor cell 82 is constant. is controlled. Since the amount of oxygen generated around the measuring electrode 44 is proportional to the concentration of nitrogen oxides in the gas to be measured, the pump current Ip2 in the pump cell 41 for measurement is used to measure the nitrogen oxides in the gas to be measured. The concentration will be calculated.

また、測定電極44、第1固体電解質層4、第3基板層3、及び基準電極42を組み合わせて、電気化学的センサセルとして酸素分圧検出手段を構成するようにすることで、測定電極44の周りの雰囲気中のNOx成分の還元によって発生した酸素の量と基準大気に含まれる酸素の量との差に応じた起電力を検出することができる。これにより、被測定ガス中の窒素酸化物成分の濃度を求めることも可能である。 In addition, by combining the measuring electrode 44, the first solid electrolyte layer 4, the third substrate layer 3, and the reference electrode 42 to constitute an oxygen partial pressure detecting means as an electrochemical sensor cell, the measuring electrode 44 An electromotive force corresponding to the difference between the amount of oxygen generated by the reduction of the NO x component in the ambient atmosphere and the amount of oxygen contained in the reference atmosphere can be detected. Thereby, it is also possible to obtain the concentration of the nitrogen oxide component in the gas to be measured.

また、第2固体電解質層6、スペーサ層5、第1固体電解質層4、第3基板層3、外側ポンプ電極23、及び基準電極42から電気化学的なセンサセル83が構成されている。ガスセンサ素子100は、このセンサセル83によって得られる起電力Vrefによりセンサ外部の被測定ガス中の酸素分圧を検出可能に構成されている。 An electrochemical sensor cell 83 is composed of the second solid electrolyte layer 6 , the spacer layer 5 , the first solid electrolyte layer 4 , the third substrate layer 3 , the outer pump electrode 23 and the reference electrode 42 . The gas sensor element 100 is configured to be able to detect the oxygen partial pressure in the gas to be measured outside the sensor using the electromotive force Vref obtained by the sensor cell 83 .

以上の構成を有するガスセンサ素子100において、主ポンプセル21及び補助ポンプセル50を作動させることにより、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を測定用ポンプセル41に与えることができる。したがって、ガスセンサ素子100は、被測定ガス中の窒素酸化物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で流れるポンプ電流Ip2に基づいて、被測定ガス中の窒素酸化物濃度を特定可能に構成されている。 By operating the main pump cell 21 and the auxiliary pump cell 50 in the gas sensor element 100 having the above configuration, the oxygen partial pressure was always kept at a constant low value (a value that does not substantially affect the measurement of NO x ). A gas to be measured can be supplied to the measuring pump cell 41 . Therefore, the gas sensor element 100 is approximately proportional to the concentration of nitrogen oxides in the gas to be measured, and based on the pump current Ip2 that flows when the oxygen generated by the reduction of NO x is pumped from the measuring pump cell 41, It is configured to be able to specify the concentration of nitrogen oxides in the gas to be measured.

更に、ガスセンサ素子100は、固体電解質の酸素イオン伝導性を高めるために、ガスセンサ素子100を加熱して保温する温度調整の役割を担うヒータ70を備えている。ヒータ70は、ヒータ電極71(例えば、不図示の71a、71b、71c)と、ヒータエレメント72と、ヒータリード72a(例えば、不図示の72a1、72a2)と、スルーホール73と、ヒータ絶縁層74と、図1においては図示を省略するヒータ抵抗検出リード76(図2)とを、主として備えている。また、図1の一例では、ヒータ70は、さらに、圧力放散孔75を備えている。 Furthermore, the gas sensor element 100 is provided with a heater 70 that plays a role of temperature adjustment for heating and keeping the gas sensor element 100 warm in order to increase the oxygen ion conductivity of the solid electrolyte. The heater 70 includes heater electrodes 71 (eg, 71a, 71b, 71c, not shown), heater elements 72, heater leads 72a (eg, 72a1, 72a2, not shown), through holes 73, and a heater insulating layer 74. and a heater resistance detection lead 76 (FIG. 2), not shown in FIG. Also, in the example of FIG. 1, the heater 70 further includes pressure dissipation holes 75 .

ヒータ70は、ヒータ電極71を除いて、ガスセンサ素子100の基体部に埋設されてなる。本実施形態では、ヒータ70は、ガスセンサ素子100の厚み方向(鉛直方向/積層方向)において、ガスセンサ素子100の上面よりもガスセンサ素子100の下面に近い位置に配置されている。ただし、ヒータ70の配置は、このような例に限定されなくてよく、実施の形態に応じて適宜選択されてよい。 The heater 70 is embedded in the base portion of the gas sensor element 100 except for the heater electrode 71 . In this embodiment, the heater 70 is arranged at a position closer to the lower surface of the gas sensor element 100 than the upper surface of the gas sensor element 100 in the thickness direction (vertical direction/stacking direction) of the gas sensor element 100 . However, the arrangement of the heater 70 is not limited to such an example, and may be appropriately selected according to the embodiment.

ヒータ電極71は、第1基板層1の下面(ガスセンサ素子100の下面)に接する態様にて形成されてなる電極である。ヒータ電極71を外部電源と接続することにより、外部からヒータ70へ給電することができるようになっている。 The heater electrode 71 is an electrode formed so as to be in contact with the lower surface of the first substrate layer 1 (the lower surface of the gas sensor element 100). By connecting the heater electrode 71 to an external power source, power can be supplied to the heater 70 from the outside.

ヒータエレメント72は、第2基板層2及び第3基板層3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り、つまり、第2基板層2と第3基板層3との間に設けられた抵抗発熱体である。ヒータエレメント72は、図1においては図示を省略する、ガスセンサ素子100の外部に備わるヒータ電源77(図2)から、通電経路であるヒータ電極71、スルーホール73、およびヒータリード72aを通じて給電されることにより、発熱し、ガスセンサ素子100を形成する固体電解質の加熱と保温を行う。ヒータエレメント72は、Ptにて、あるいはPtを主成分として、形成されてなる。ヒータエレメント72は、ガスセンサ素子100の被測定ガス流通部7が備わる側の所定範囲に、素子厚み方向において被測定ガス流通部7と対向するように埋設されている。ヒータエレメント72は、例えば、10μm~20μm程度の厚みを有するように設けられる。 The heater element 72 is an electric resistor sandwiched between the second substrate layer 2 and the third substrate layer 3 from above and below. It is a resistance heating element provided in. The heater element 72 is supplied with power from a heater power source 77 (FIG. 2) provided outside the gas sensor element 100, not shown in FIG. As a result, heat is generated, and the solid electrolyte forming the gas sensor element 100 is heated and kept warm. The heater element 72 is made of Pt or made mainly of Pt. The heater element 72 is embedded in a predetermined range on the side of the gas sensor element 100 on which the measured gas flow section 7 is provided so as to face the measured gas flow section 7 in the element thickness direction. The heater element 72 is provided so as to have a thickness of, for example, approximately 10 μm to 20 μm.

ヒータエレメント72の両端に接続された1対のヒータリード(例えば、不図示のヒータリード72a1とヒータリード72a2)は、略同一の形状を有するように、つまりは、両者の抵抗値が同じであるように、設けられる。ヒータリード72a1、72a2はそれぞれ、対応するスルーホール73を介して異なるヒータ電極71a、71b(不図示)と接続されている。 A pair of heater leads (for example, a heater lead 72a1 and a heater lead 72a2, not shown) connected to both ends of the heater element 72 have substantially the same shape, that is, both have the same resistance value. So it is provided. Heater leads 72a1 and 72a2 are connected to different heater electrodes 71a and 71b (not shown) through corresponding through holes 73, respectively.

さらに、ヒータエレメント72と一方のヒータリード72a2との接続部から引き出される態様にて、ヒータ抵抗検出リード76が設けられている。なお、ヒータ抵抗検出リード76の抵抗値は無視できるものとする。ヒータ抵抗検出リード76は、対応するスルーホール73を介してヒータ電極71c(不図示)と接続されている。 Further, a heater resistance detection lead 76 is provided so as to be pulled out from a connecting portion between the heater element 72 and one heater lead 72a2. It is assumed that the resistance value of the heater resistance detection lead 76 can be ignored. The heater resistance detection lead 76 is connected to the heater electrode 71c (not shown) through the corresponding through hole 73. As shown in FIG.

また、ヒータエレメント72は、ガスセンサ素子100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。すなわち、ガスセンサ素子100においては、ヒータ電極71を通じてヒータエレメント72に電流を流すことにより、ヒータエレメント72を発熱させることで、ガスセンサ素子100の各部を所定の温度に加熱、保温することができるようになっている。具体的には、ガスセンサ素子100は、被測定ガス流通部7付近の固体電解質および電極の温度が、例えば、700℃~900℃程度(または、750℃~950℃)になるように加熱される。係る加熱によって、ガスセンサ素子100において基体部を構成する固体電解質の酸素イオン伝導性が高められる。なお、ガスセンサSが使用される際の(ガスセンサ素子100が駆動される際の)ヒータエレメント72による加熱温度を、センサ素子駆動温度と称することがある。 Further, the heater element 72 can adjust the temperature of the entire gas sensor element 100 to a temperature at which the solid electrolyte is activated. That is, in the gas sensor element 100, by causing the heater element 72 to generate heat by passing a current through the heater element 72 through the heater electrode 71, each part of the gas sensor element 100 can be heated to a predetermined temperature and kept warm. It's becoming Specifically, the gas sensor element 100 is heated so that the temperature of the solid electrolyte and electrodes in the vicinity of the measured gas flow section 7 is, for example, about 700° C. to 900° C. (or 750° C. to 950° C.). . Such heating increases the oxygen ion conductivity of the solid electrolyte forming the base portion of the gas sensor element 100 . The heating temperature by the heater element 72 when the gas sensor S is used (when the gas sensor element 100 is driven) is sometimes referred to as the sensor element driving temperature.

ヒータエレメント72による発熱の程度は、ヒータエレメント72の抵抗値の大きさ(ヒータ抵抗)によって把握される。ヒータ抵抗検出リード76は、係るヒータ抵抗の測定のために、設けられてなる。 The degree of heat generation by the heater element 72 is determined by the magnitude of the resistance value (heater resistance) of the heater element 72 . A heater resistance detection lead 76 is provided for such heater resistance measurement.

ヒータ絶縁層74は、ヒータエレメント72を覆う態様にて形成されてなる絶縁層であり、例えば、ヒータエレメント72の上下面に、アルミナ等の絶縁体によって形成されてなる絶縁層である。ヒータ絶縁層74は、第2基板層2及びヒータエレメント72の間の電気的絶縁性、並びに第3基板層3及びヒータエレメント72の間の電気的絶縁性を得る目的で形成されている。ヒータ絶縁層74は、70μm~110μm程度の厚みにて、ガスセンサ素子100の先端面および側面から200μm~700μm程度離隔させた位置に設けられる。ただし、ヒータ絶縁層74の厚みは一定である必要はなく、ヒータエレメント72が存在する箇所としない箇所とで異なっていてもよい。 The heater insulating layer 74 is an insulating layer formed to cover the heater element 72. For example, the heater insulating layer 74 is an insulating layer formed on the upper and lower surfaces of the heater element 72 with an insulator such as alumina. The heater insulating layer 74 is formed for the purpose of providing electrical insulation between the second substrate layer 2 and the heater element 72 and electrical insulation between the third substrate layer 3 and the heater element 72 . The heater insulating layer 74 has a thickness of about 70 μm to 110 μm, and is provided at a position spaced apart from the tip surface and side surface of the gas sensor element 100 by about 200 μm to 700 μm. However, the thickness of the heater insulating layer 74 does not need to be constant, and may differ between the portions where the heater elements 72 are present and the portions where the heater elements 72 are not present.

圧力放散孔75は、第3基板層3を貫通し、基準ガス導入空間43に連通するように設けられてなる部位であり、ヒータ絶縁層74内の温度上昇に伴う内圧上昇を緩和する目的で形成されてなる。ただし、圧力放散孔75を設けることは必須ではなく、圧力放散孔75を設けなくてもよい。 The pressure dissipation hole 75 is a portion that penetrates the third substrate layer 3 and is provided so as to communicate with the reference gas introduction space 43. The pressure dissipation hole 75 is provided for the purpose of alleviating an increase in internal pressure accompanying a temperature increase in the heater insulating layer 74. formed. However, providing the pressure dissipation hole 75 is not essential, and the pressure dissipation hole 75 may not be provided.

<コントローラ>
次に、コントローラ110の機能について詳細に説明する。コントローラ110は、ガスセンサSの各部の動作を制御するとともに、ガスセンサ素子100を流れるポンプ電流Ip2に基づいてNOx濃度を特定し、また、ヒータ70によってガスセンサ素子100を「所定の温度(センサ素子駆動温度)」に加熱する。コントローラ110は、汎用のあるいは専用のコンピュータによって実現されるものであり、そのCPU、メモリなどにより実現される機能的構成要素として、図1に例示するように、検出部111と、温度設定部112(調整部)と、ヒータ制御部113とを備える。なお、ガスセンサSが自動車のエンジンからの排気に含まれるNOxを検知および測定の対象とし、ガスセンサ素子100が排気経路に取り付けられるものである場合、コントローラ110の一部あるいは全部の機能が、当該自動車に搭載されてなるECU(電子制御装置)により実現されてもよい。
<Controller>
Next, functions of the controller 110 will be described in detail. The controller 110 controls the operation of each part of the gas sensor S, specifies the NO x concentration based on the pump current Ip2 flowing through the gas sensor element 100, and maintains the gas sensor element 100 at a "predetermined temperature (sensor element driving temperature)”. The controller 110 is implemented by a general-purpose or dedicated computer, and functional components implemented by its CPU, memory, etc. include a detection unit 111 and a temperature setting unit 112, as illustrated in FIG. (adjustment unit) and a heater control unit 113 . When the gas sensor S detects and measures NO x contained in exhaust gas from an automobile engine, and the gas sensor element 100 is attached to the exhaust path, part or all of the functions of the controller 110 are It may be implemented by an ECU (electronic control unit) mounted on an automobile.

また、図1等では、コントローラ110が備える機能ブロックとして、検出部111と、温度設定部112と、ヒータ制御部113とを挙げたが、コントローラ110は、これらの機能ブロック以外の機能ブロックを備えていてもよい。コントローラ110は、例えば、NOxの検知、濃度演算、その他のための機能ブロックを備えていてもよい。具体的には、コントローラ110は、各ポンプセルの動作を制御する機能ブロック、NOx濃度を演算する機能ブロック、コントローラ110の備える各部の動作を統括的に制御する機能ブロック等をさらに備えていてもよい。 In addition, in FIG. 1 and the like, the detection unit 111, the temperature setting unit 112, and the heater control unit 113 are listed as functional blocks provided in the controller 110, but the controller 110 includes functional blocks other than these functional blocks. may be Controller 110 may include, for example, functional blocks for NO x sensing, concentration calculations, and the like. Specifically, the controller 110 may further include a functional block for controlling the operation of each pump cell, a functional block for calculating the NOx concentration, and a functional block for comprehensively controlling the operation of each part of the controller 110. good.

検出部111は、主ポンプセル21のセル抵抗(インピーダンス)の値を測定(検出)し、測定した主ポンプセル21のセル抵抗の値を温度設定部112に通知する。検出部111は、例えば、主ポンプセル21の内側ポンプ電極22と外側ポンプ電極23との間に交流を供給し、両者の間に発生する交流信号を、両者の間のインピーダンスに応じたレベルの電圧信号に変換してもよい。 The detection unit 111 measures (detects) the cell resistance (impedance) value of the main pump cell 21 and notifies the temperature setting unit 112 of the measured cell resistance value of the main pump cell 21 . The detection unit 111 supplies, for example, an alternating current between the inner pump electrode 22 and the outer pump electrode 23 of the main pump cell 21, and converts the alternating current signal generated between them into a voltage having a level corresponding to the impedance therebetween. can be converted into a signal.

具体的には、検出部111は、主ポンプセル21の内側ポンプ電極22と外側ポンプ電極23との間に挿入接続され、かつ、内側ポンプ電極22と外側ポンプ電極23との間のインピーダンスを検出するインピーダンス検出回路であってもよい。検出部111は、内側ポンプ電極22と外側ポンプ電極23との間に交流を供給する交流発生回路と、両者の間への交流供給によって両者の間に発生するインピーダンスに応じたレベルの電圧信号を検出する信号検出回路とを備えていてもよい。検出部111の備える信号検出回路は、内側ポンプ電極22と外側ポンプ電極23との間に発生する交流信号を、内側ポンプ電極22と外側ポンプ電極23との間のインピーダンスに応じたレベルの電圧信号に変換するフィルタ回路(例えばローパスフィルタ、バンドパスフィルタなど)にて構成されてもよい。なお、検出部111は、セル抵抗を、以下のようにして検出してもよい。すなわち、例えば、検出部111は、大気中にてI-Vカーブを測定し、0~50mVの間で、電圧を5mV/sでスイープさせた時の電流値から、傾きを算出して、セル抵抗を求めてもよい。 Specifically, the detection unit 111 is inserted and connected between the inner pump electrode 22 and the outer pump electrode 23 of the main pump cell 21, and detects the impedance between the inner pump electrode 22 and the outer pump electrode 23. It may be an impedance detection circuit. The detection unit 111 generates an alternating current generation circuit that supplies an alternating current between the inner pump electrode 22 and the outer pump electrode 23, and a voltage signal having a level corresponding to the impedance generated between the two by supplying the alternating current between them. and a signal detection circuit for detecting. The signal detection circuit provided in the detection unit 111 converts the AC signal generated between the inner pump electrode 22 and the outer pump electrode 23 into a voltage signal whose level corresponds to the impedance between the inner pump electrode 22 and the outer pump electrode 23 . It may be configured by a filter circuit (for example, a low-pass filter, a band-pass filter, etc.) that converts to . Note that the detection unit 111 may detect the cell resistance as follows. That is, for example, the detection unit 111 measures the IV curve in the atmosphere, calculates the slope from the current value when the voltage is swept at 5 mV / s between 0 and 50 mV, and the cell You can ask for resistance.

温度設定部112(調整部)は、ヒータ70によって加熱されることでガスセンサ素子100が至る「所定の温度(センサ素子駆動温度)」を設定する。特に、温度設定部112は、検出部111によって検出される「主ポンプセル21のセル抵抗の値」に基づいて、センサ素子駆動温度を設定する。具体的には、温度設定部112は、検出部111から「主ポンプセル21のセル抵抗の値」を通知されると、記憶部114を参照して、基準インピーダンス115を取得する。そして、温度設定部112は、取得した基準インピーダンス115と、検出部111から通知された主ポンプセル21のセル抵抗の値との差を算出する。基準インピーダンス115は、例えば、ガスセンサSにおいて主ポンプセル21が示すべきセル抵抗の値として、予め設定された値である。温度設定部112は、算出した「基準インピーダンス115と主ポンプセル21のセル抵抗の値との差」に基づいて、センサ素子駆動温度を設定する。具体的には、温度設定部112は、「基準インピーダンス115と主ポンプセル21のセル抵抗の値との差」が小さくなるように、センサ素子駆動温度を設定する。つまり、温度設定部112は、基準インピーダンス115と主ポンプセル21のセル抵抗の値とが等しくなるように、センサ素子駆動温度を設定する。 The temperature setting unit 112 (adjusting unit) sets a “predetermined temperature (sensor element driving temperature)” to which the gas sensor element 100 reaches by being heated by the heater 70 . In particular, the temperature setting unit 112 sets the sensor element drive temperature based on the “cell resistance value of the main pump cell 21 ” detected by the detection unit 111 . Specifically, temperature setting unit 112 acquires reference impedance 115 by referring to storage unit 114 when “value of cell resistance of main pump cell 21 ” is notified from detection unit 111 . The temperature setting unit 112 then calculates the difference between the acquired reference impedance 115 and the cell resistance value of the main pump cell 21 notified from the detection unit 111 . The reference impedance 115 is, for example, a preset value as a value of cell resistance that the main pump cell 21 in the gas sensor S should exhibit. The temperature setting unit 112 sets the sensor element drive temperature based on the calculated "difference between the reference impedance 115 and the cell resistance of the main pump cell 21". Specifically, the temperature setting unit 112 sets the sensor element drive temperature so that the "difference between the reference impedance 115 and the cell resistance of the main pump cell 21" becomes small. That is, the temperature setting unit 112 sets the sensor element drive temperature so that the reference impedance 115 and the cell resistance of the main pump cell 21 are equal.

例えば、主ポンプセル21のセル抵抗の値が基準インピーダンス115よりも小さいと、温度設定部112は、主ポンプセル21のセル抵抗の値を大きくして基準インピーダンス115と等しくなるよう、その時点までに設定していたセンサ素子駆動温度を下げる。温度設定部112は、主ポンプセル21のセル抵抗の値が基準インピーダンス115と等しくなるように下げた、新たなセンサ素子駆動温度を、ヒータ制御部113に通知する。 For example, when the cell resistance value of the main pump cell 21 is smaller than the reference impedance 115, the temperature setting unit 112 increases the cell resistance value of the main pump cell 21 so that it becomes equal to the reference impedance 115 by that time. Lower the sensor element driving temperature. The temperature setting unit 112 notifies the heater control unit 113 of a new sensor element drive temperature that is lowered so that the cell resistance of the main pump cell 21 becomes equal to the reference impedance 115 .

例えば、主ポンプセル21のセル抵抗の値が基準インピーダンス115よりも大きいと、温度設定部112は、主ポンプセル21のセル抵抗の値を小さくして基準インピーダンス115と等しくなるよう、その時点までに設定していたセンサ素子駆動温度を上げる。温度設定部112は、主ポンプセル21のセル抵抗の値が基準インピーダンス115と等しくなるように上げた、新たなセンサ素子駆動温度を、ヒータ制御部113に通知する。 For example, if the cell resistance value of the main pump cell 21 is greater than the reference impedance 115, the temperature setting unit 112 reduces the cell resistance value of the main pump cell 21 so that it becomes equal to the reference impedance 115 by that time. Increase the sensor element driving temperature. The temperature setting unit 112 notifies the heater control unit 113 of a new sensor element drive temperature that is increased so that the cell resistance of the main pump cell 21 becomes equal to the reference impedance 115 .

ヒータ制御部113は、温度設定部112から通知されたセンサ素子駆動温度に基づいて、ヒータ70の動作を制御する。例えば、ヒータ制御部113は、ヒータ抵抗検出リード76とヒータリード72aとの間の抵抗値として得られるヒータ抵抗(ヒータエレメント72の抵抗)の値が、温度設定部112によって設定された所定の温度に応じた値となるよう、ヒータ電源77に印加されるヒータ電圧を制御する。これによって、ヒータ制御部113は、ヒータ70への給電を制御し、つまり、ヒータ70への投入パワーを制御する。ヒータエレメント72は係る態様にて制御されたヒータ抵抗に応じた発熱量にて発熱する。ヒータ制御部113が係るヒータ抵抗の値を「温度設定部112によって設定された所定の温度」に応じて制御することにより、ガスセンサ素子100は、ヒータ70によって加熱され、「温度設定部112によって設定された所定の温度」に至る。ヒータ70への投入パワーとは、ヒータ70へ印加する電圧(つまり、ヒータ間へ印加する電圧)と、ヒータ70に流れる電流(つまり、ヒータ間に流れる電流)との積をいう。 The heater control section 113 controls the operation of the heater 70 based on the sensor element driving temperature notified from the temperature setting section 112 . For example, the heater control unit 113 sets the value of the heater resistance (resistance of the heater element 72) obtained as the resistance value between the heater resistance detection lead 76 and the heater lead 72a to the predetermined temperature set by the temperature setting unit 112. The heater voltage applied to the heater power supply 77 is controlled so as to have a value corresponding to . Thereby, the heater control unit 113 controls power supply to the heater 70 , that is, controls input power to the heater 70 . The heater element 72 generates heat in accordance with the heater resistance controlled in such a manner. The heater control unit 113 controls the value of the heater resistance according to the "predetermined temperature set by the temperature setting unit 112", whereby the gas sensor element 100 is heated by the heater 70 to the "predetermined temperature set by the temperature setting unit 112". "predetermined temperature" is reached. The input power to the heater 70 is the product of the voltage applied to the heater 70 (that is, the voltage that is applied between the heaters) and the current that flows through the heater 70 (that is, the current that flows between the heaters).

<補助ポンプセルのインピーダンス一定制御>
図2は、ガスセンサSにおけるインピーダンス一定制御の概要を示す図である。インピーダンス一定制御は、補助ポンプセル(例えば、図2に示す例では、主ポンプセル21)のセル抵抗(インピーダンス)を一定に保つ制御(処理)である。図2に例示するように、インピーダンス一定制御においては、先ず、検出部111が、主ポンプセル21のセル抵抗(インピーダンス)の値を測定(検出)し、例えば、内側ポンプ電極22と外側ポンプ電極23との間のインピーダンスを検出する(検出ステップ)。検出部111は、検出した「主ポンプセル21のセル抵抗の値」を、温度設定部112に通知する。
<Constant Impedance Control of Auxiliary Pump Cell>
FIG. 2 is a diagram showing an outline of constant impedance control in the gas sensor S. As shown in FIG. Impedance constant control is control (processing) for keeping the cell resistance (impedance) of the auxiliary pump cell (for example, the main pump cell 21 in the example shown in FIG. 2) constant. As illustrated in FIG. 2, in constant impedance control, the detection unit 111 first measures (detects) the cell resistance (impedance) value of the main pump cell 21, for example, the inner pump electrode 22 and the outer pump electrode 23. (detection step). The detection unit 111 notifies the temperature setting unit 112 of the detected "cell resistance value of the main pump cell 21".

温度設定部112は、検出部111から通知された「主ポンプセル21のセル抵抗の値」に基づいて、ヒータ70によって加熱されることでガスセンサ素子100が至る「所定の温度」を、つまり、センサ素子駆動温度を、設定する。特に、温度設定部112は、基準インピーダンス115と主ポンプセル21のセル抵抗の値とが等しくなるように、センサ素子駆動温度を設定する(調整ステップ)。 Based on the "value of the cell resistance of the main pump cell 21" notified from the detection unit 111, the temperature setting unit 112 sets the "predetermined temperature" to which the gas sensor element 100 reaches by being heated by the heater 70, that is, the sensor temperature. Set the device drive temperature. In particular, the temperature setting unit 112 sets the sensor element drive temperature so that the reference impedance 115 and the cell resistance of the main pump cell 21 are equal (adjustment step).

なお、検出部111によって検出された主ポンプセル21のセル抵抗の値が、基準インピーダンス115に等しい場合、温度設定部112は、その時点で設定しているセンサ素子駆動温度と同じ温度のセンサ素子駆動温度を設定してもよい。温度設定部112は、設定したセンサ素子駆動温度を、ヒータ制御部113に通知する。 When the cell resistance value of the main pump cell 21 detected by the detection unit 111 is equal to the reference impedance 115, the temperature setting unit 112 sets the sensor element drive temperature to the same temperature as the sensor element drive temperature set at that time. You can set the temperature. The temperature setting unit 112 notifies the heater control unit 113 of the set sensor element driving temperature.

ヒータ制御部113は、温度設定部112から通知されたセンサ素子駆動温度に基づいて、ヒータ70の動作を制御する。例えば、ヒータ制御部113は、ヒータ抵抗(ヒータエレメント72の抵抗)の値が、温度設定部112から通知されたセンサ素子駆動温度に応じた値となるよう、ヒータ電源77に印加されるヒータ電圧を制御する。ヒータ制御部113によって、ヒータ電源77からヒータ70への投入パワー(給電)は制御され、ヒータ70は、ガスセンサ素子100の温度が温度設定部112によって設定されたセンサ素子駆動温度になるよう、ガスセンサ素子100を加熱する。 The heater control section 113 controls the operation of the heater 70 based on the sensor element driving temperature notified from the temperature setting section 112 . For example, the heater control unit 113 controls the heater voltage applied to the heater power supply 77 so that the value of the heater resistance (resistance of the heater element 72) becomes a value corresponding to the sensor element driving temperature notified from the temperature setting unit 112. to control. Heater control section 113 controls the input power (feeding power) from heater power source 77 to heater 70 , and heater 70 controls the temperature of gas sensor element 100 so that the temperature of gas sensor element 100 reaches the sensor element drive temperature set by temperature setting section 112 . The element 100 is heated.

なお、これまで検出部111によってセル抵抗(インピーダンス)の値が検出される調整用ポンプセルが、主ポンプセル21である例について説明したが、検出部111によってセル抵抗の値が検出される調整用ポンプセルは、補助ポンプセル50であってもよい。すなわち、検出部111は、調整用ポンプセルのセル抵抗(インピーダンス)の値として、補助ポンプセル50のセル抵抗の値を測定(検出)し、測定した補助ポンプセル50のセル抵抗の値を温度設定部112に通知してもよい。検出部111は、例えば、補助ポンプセル50の補助ポンプ電極51と外側ポンプ電極23(または第3電極)との間に交流を供給し、両者の間に発生する交流信号を、両者の間のインピーダンスに応じたレベルの電圧信号に変換してもよい。具体的には、検出部111は、補助ポンプセル50の補助ポンプ電極51と外側ポンプ電極23との間に挿入接続され、かつ、補助ポンプ電極51と外側ポンプ電極23との間のインピーダンスを検出するインピーダンス検出回路であってもよい。検出部111によって補助ポンプセル50のセル抵抗の値を検出する方法は、検出部111によって主ポンプセル21のセル抵抗の値を検出する方法と同様であるから、詳細は略記する。 It should be noted that although an example in which the adjustment pump cell whose cell resistance (impedance) value is detected by the detection unit 111 is the main pump cell 21 has been described so far, the adjustment pump cell whose cell resistance value is detected by the detection unit 111 has been described. may be the auxiliary pump cell 50 . That is, the detection unit 111 measures (detects) the cell resistance value of the auxiliary pump cell 50 as the cell resistance (impedance) value of the adjustment pump cell, and sets the measured cell resistance value of the auxiliary pump cell 50 to the temperature setting unit 112. may be notified to The detection unit 111 supplies, for example, an alternating current between the auxiliary pump electrode 51 of the auxiliary pump cell 50 and the outer pump electrode 23 (or the third electrode), and detects the alternating current signal generated between them as the impedance between them. may be converted into a voltage signal having a level corresponding to . Specifically, the detection unit 111 is inserted and connected between the auxiliary pump electrode 51 of the auxiliary pump cell 50 and the outer pump electrode 23, and detects the impedance between the auxiliary pump electrode 51 and the outer pump electrode 23. It may be an impedance detection circuit. Since the method for detecting the cell resistance value of the auxiliary pump cell 50 by the detection unit 111 is the same as the method for detecting the cell resistance value of the main pump cell 21 by the detection unit 111, the details will be omitted.

同様に、温度設定部112によってセンサ素子駆動温度が調整(制御)されることで、セル抵抗の値が基準インピーダンス115と等しくなる調整用ポンプセルは、補助ポンプセル50であってもよい。すなわち、温度設定部112は、基準インピーダンス115と補助ポンプセル50のセル抵抗の値とが等しくなるように、センサ素子駆動温度を設定してもよい。この場合、基準インピーダンス115は、例えば、ガスセンサSにおいて補助ポンプセル50が示すべきセル抵抗の値として、予め設定された値である。 Similarly, the auxiliary pump cell 50 may be the adjustment pump cell whose cell resistance value becomes equal to the reference impedance 115 by adjusting (controlling) the sensor element driving temperature by the temperature setting unit 112 . That is, the temperature setting unit 112 may set the sensor element drive temperature so that the reference impedance 115 and the cell resistance of the auxiliary pump cell 50 are equal. In this case, the reference impedance 115 is a value set in advance as a cell resistance value that the auxiliary pump cell 50 should exhibit in the gas sensor S, for example.

さらに、検出部111は、調整用ポンプセルのセル抵抗(インピーダンス)の値として、主ポンプセル21および補助ポンプセル50の各々のセル抵抗の値を測定(検出)してもよい。その場合、検出部111は、測定した主ポンプセル21および補助ポンプセル50の各々のセル抵抗の値を温度設定部112に通知する。そして、温度設定部112は、「ガスセンサSにおいて主ポンプセル21が示すべきセル抵抗の値として、予め設定された基準インピーダンス115」と主ポンプセル21のセル抵抗の値とが等しくなるように、かつ、「ガスセンサSにおいて補助ポンプセル50が示すべきセル抵抗の値として、予め設定された基準インピーダンス115」と補助ポンプセル50のセル抵抗の値とが等しくなるように、センサ素子駆動温度を設定してもよい。 Furthermore, the detection unit 111 may measure (detect) the cell resistance value of each of the main pump cell 21 and the auxiliary pump cell 50 as the cell resistance (impedance) value of the adjustment pump cell. In this case, the detection unit 111 notifies the temperature setting unit 112 of the measured cell resistance values of the main pump cell 21 and the auxiliary pump cell 50 . Then, the temperature setting unit 112 sets the value of the cell resistance of the main pump cell 21 equal to the "reference impedance 115 preset as the value of the cell resistance that the main pump cell 21 should exhibit in the gas sensor S", and The sensor element driving temperature may be set so that the "reference impedance 115 preset as the cell resistance value that the auxiliary pump cell 50 should exhibit in the gas sensor S" and the cell resistance value of the auxiliary pump cell 50 are equal. .

すなわち、ガスセンサSにおいては、調整用ポンプセルのセル抵抗の値として、主ポンプセル21および補助ポンプセル50の少なくとも一方のセル抵抗の値が検出される。そして、検出された調整用ポンプセルのセル抵抗の値が、「ガスセンサSにおいて調整用ポンプセルが示すべきセル抵抗の値として、予め設定された基準インピーダンス115」に等しくなるように、センサ素子駆動温度が設定される。 That is, in the gas sensor S, the cell resistance value of at least one of the main pump cell 21 and the auxiliary pump cell 50 is detected as the cell resistance value of the adjustment pump cell. Then, the sensor element driving temperature is adjusted so that the detected cell resistance value of the adjustment pump cell becomes equal to the "preset reference impedance 115 as the cell resistance value that the adjustment pump cell should exhibit in the gas sensor S". set.

<投入パワーに対する、測定用ポンプセルおよび調整用ポンプセルのセル抵抗の傾き>
図3は、ガスセンサSについて、ヒータ70への投入パワー(給電)に対する、測定用ポンプセル41および主ポンプセル21の各々のセル抵抗の傾き等のイメージについて、一例を示す図である。なお、「ヒータ70への投入パワーに対する、セル抵抗の傾き」は、例えば、「大気中での、ヒータ70への投入パワーに対する、セル抵抗の傾き」である。
<Inclination of Cell Resistance of Measurement Pump Cell and Adjustment Pump Cell with respect to Input Power>
FIG. 3 is a diagram showing an example of an image of the slope of the cell resistance of each of the measuring pump cell 41 and the main pump cell 21 with respect to the input power (power supply) to the heater 70 in the gas sensor S. The "slope of the cell resistance with respect to the input power to the heater 70" is, for example, the "slope of the cell resistance with respect to the input power to the heater 70 in the air".

図3に例示するように、ガスセンサSにおいて、ヒータ70への投入パワー[W]に対する測定用ポンプセル41のセル抵抗(インピーダンス)[ohm]の傾きは、ヒータ70への投入パワーが「11.5」から「13.5」までの範囲において、「10[ohm/W]」程度である。すなわち、ヒータ70への投入パワーに対する、測定電極44と外側ポンプ電極23との間のインピーダンスは、投入パワーが「11.5」から「13.5」までの範囲において、約「10[ohm/W]」である。 As illustrated in FIG. 3, in the gas sensor S, the slope of the cell resistance (impedance) [ohm] of the measurement pump cell 41 with respect to the input power [W] to the heater 70 is 11.5 ” to “13.5”, it is about “10 [ohm/W]”. That is, the impedance between the measuring electrode 44 and the outer pump electrode 23 with respect to the input power to the heater 70 is approximately "10 [ohm/ W]”.

これに対して、ガスセンサSにおいて、ヒータ70への投入パワー[W]に対する主ポンプセル21のセル抵抗(インピーダンス)[ohm]の傾きは、ヒータ70への投入パワーが「11.5」から「13.5」までの範囲において、「600[ohm/W]」程度である。すなわち、ヒータ70への投入パワーに対する、内側ポンプ電極22と外側ポンプ電極23との間のインピーダンスは、投入パワーが「11.5」から「13.5」までの範囲において、約「600[ohm/W]」である。 On the other hand, in the gas sensor S, the slope of the cell resistance (impedance) [ohm] of the main pump cell 21 with respect to the input power [W] to the heater 70 is from "11.5" to "13 In the range up to .5”, it is about “600 [ohm/W]”. That is, the impedance between the inner pump electrode 22 and the outer pump electrode 23 with respect to the input power to the heater 70 is about 600 [ohms] in the input power range from "11.5" to "13.5". /W]”.

そのため、ガスセンサSにおいて、ヒータ70への投入パワーに対する主ポンプセル21のセル抵抗の傾きは、ヒータ70への投入パワーに対する測定用ポンプセル41のセル抵抗の傾きよりも大きい。 Therefore, in the gas sensor S, the slope of the cell resistance of the main pump cell 21 with respect to the input power to the heater 70 is greater than the slope of the cell resistance of the measurement pump cell 41 with respect to the input power to the heater 70 .

前述の通り、ガスセンサSにおいて、検出部111により検出される主ポンプセル21(調整用ポンプセル)のセル抵抗の値が所定の値(基準インピーダンス115)となるよう、センサ素子駆動温度は調整され、つまり、センサ素子駆動温度は制御される。また、ヒータ70への投入パワーに対する、主ポンプセル21のセル抵抗の傾きは、ヒータ70への投入パワーに対する、測定用ポンプセル41のセル抵抗の傾きよりも大きい。つまり、この構成において、ヒータ70への投入パワーに対するセル抵抗の傾きは、主ポンプセル21の傾きの方が、測定用ポンプセル41の傾きよりも大きい。 As described above, in the gas sensor S, the sensor element drive temperature is adjusted so that the cell resistance value of the main pump cell 21 (adjustment pump cell) detected by the detection unit 111 becomes a predetermined value (reference impedance 115). , the sensor element drive temperature is controlled. Also, the slope of the cell resistance of the main pump cell 21 with respect to the input power to the heater 70 is greater than the slope of the cell resistance of the measurement pump cell 41 with respect to the input power to the heater 70 . That is, in this configuration, the slope of the cell resistance with respect to the input power to the heater 70 is larger for the main pump cell 21 than for the measurement pump cell 41 .

センサ素子駆動温度を制御して、主ポンプセル21のセル抵抗の値を所定の値にすることによって、以下の効果を奏する。すなわち、主ポンプセル21のセル抵抗の値は所定の値に保たれるため、主ポンプセル21の反応に対する抵抗が増加することはなく、主ポンプセル21に印加するポンプ電圧を大きくする必要もない。そのため、「主ポンプセル21に印加するポンプ電圧(ポンプ電圧Vp0)を大きくした結果、主ポンプセル21で被測定ガス中のNOxが分解され、NOxの濃度の測定精度が悪化し、特に、NOxの濃度が高い場合に測定精度が悪化する」という事態を回避することができる。 By controlling the sensor element drive temperature and setting the cell resistance of the main pump cell 21 to a predetermined value, the following effects are obtained. That is, since the cell resistance value of the main pump cell 21 is maintained at a predetermined value, the resistance to the reaction of the main pump cell 21 does not increase, and the pump voltage applied to the main pump cell 21 does not need to be increased. Therefore, "as a result of increasing the pump voltage (pump voltage Vp0) applied to the main pump cell 21, the main pump cell 21 decomposes NO x in the gas to be measured, degrading the measurement accuracy of the concentration of NO x . It is possible to avoid the situation that the measurement accuracy deteriorates when the concentration of x is high.

また、ヒータ70への投入パワーに対するセル抵抗の傾きについて、主ポンプセル21の傾きは、(測定用ポンプセル41の傾きよりも)大きいので、小さな投入パワーによって、主ポンプセル21のセル抵抗の値が所定の値になるよう、制御することができる。 Regarding the slope of the cell resistance with respect to the input power to the heater 70, since the slope of the main pump cell 21 is larger (than the slope of the measurement pump cell 41), the cell resistance of the main pump cell 21 can be adjusted to a predetermined value with a small input power. can be controlled to be the value of

さらに、ヒータ70への投入パワーに対する主ポンプセル21のセル抵抗の傾きは大きいため、主ポンプセル21のセル抵抗の値が所定の値となるよう投入パワー(つまり、センサ素子駆動温度)を変動させる際に、センサ素子駆動温度の変動を小さくすることができる。センサ素子駆動温度の変動を小さくすることで、オフセット値の変動を抑制することができ、被測定ガスにおけるNOxの濃度が低い場合であっても、高精度な濃度測定を実現することができる。 Furthermore, since the slope of the cell resistance of the main pump cell 21 with respect to the input power to the heater 70 is large, when changing the input power (that is, the sensor element driving temperature) so that the cell resistance value of the main pump cell 21 becomes a predetermined value, Moreover, fluctuations in sensor element drive temperature can be reduced. By reducing the fluctuation of the sensor element driving temperature, the fluctuation of the offset value can be suppressed, and highly accurate concentration measurement can be realized even when the concentration of NO x in the gas to be measured is low. .

以上に説明したように、ガスセンサSは、被測定ガスにおけるNOxの濃度が高い場合に測定精度が悪化する事態を回避し、また、被測定ガスにおけるNOxの濃度が低い場合にも、高精度な濃度測定を実現することができる。つまり、ガスセンサSは、被測定ガスにおけるNOxの濃度が高い環境下での高精度な濃度測定と、濃度が低い環境下での高精度な濃度測定とを両立することができる。 As described above, the gas sensor S avoids a situation in which the measurement accuracy deteriorates when the NO x concentration in the gas to be measured is high. Accurate concentration measurement can be realized. That is, the gas sensor S can achieve both high-precision concentration measurement in an environment where the NO x concentration in the gas to be measured is high and high-precision concentration measurement in an environment where the concentration is low.

なお、測定用ポンプセル41のセル抵抗の値は、例えば、以下のインピーダンス検出回路を用いて測定されてもよい。すなわち、測定用ポンプセル41の測定電極44と外側ポンプ電極23との間に挿入接続され、かつ、測定電極44と外側ポンプ電極23との間のインピーダンスを検出するインピーダンス検出回路を用いて、測定用ポンプセル41のセル抵抗の値を測定してもよい。このようなインピーダンス検出回路は、測定電極44と外側ポンプ電極23との間に交流を供給する交流発生回路と、両者の間への交流供給によって両者の間に発生するインピーダンスに応じたレベルの電圧信号を検出する信号検出回路とを備えていてもよい。このような信号検出回路は、測定電極44と外側ポンプ電極23との間に発生する交流信号を、測定電極44と外側ポンプ電極23との間のインピーダンスに応じたレベルの電圧信号に変換するフィルタ回路(例えばローパスフィルタ、バンドパスフィルタなど)にて構成することができる。 The cell resistance value of the measurement pump cell 41 may be measured using, for example, the following impedance detection circuit. That is, using an impedance detection circuit that is inserted and connected between the measurement electrode 44 and the outer pump electrode 23 of the measurement pump cell 41 and that detects the impedance between the measurement electrode 44 and the outer pump electrode 23, the measurement A value of the cell resistance of the pump cell 41 may be measured. Such an impedance detection circuit includes an alternating current generation circuit that supplies an alternating current between the measuring electrode 44 and the outer pump electrode 23, and a voltage level corresponding to the impedance generated between the two by the alternating current supply between them. A signal detection circuit for detecting a signal may be provided. Such a signal detection circuit is a filter that converts an AC signal generated between the measuring electrode 44 and the outer pump electrode 23 into a voltage signal whose level corresponds to the impedance between the measuring electrode 44 and the outer pump electrode 23. It can be configured by a circuit (for example, a low-pass filter, a band-pass filter, etc.).

これまでヒータ70への投入パワーに対するセル抵抗(インピーダンス)の傾きが測定用ポンプセル41よりも大きい調整用ポンプセルとして、調整用ポンプセルが主ポンプセル21である例を説明してきた。しかしながら、測定用ポンプセル41よりも大きなセル抵抗の傾き(ヒータ70への投入パワーに対するセル抵抗の傾き)を示す調整用ポンプセルは、補助ポンプセル50であってもよい。すなわち、ヒータ70への投入パワーに対する補助ポンプセル50のセル抵抗の傾きが、ヒータ70への投入パワーに対する測定用ポンプセル41のセル抵抗の傾きよりも大きくてもよい。 An example in which the adjustment pump cell is the main pump cell 21 has been described so far as the adjustment pump cell whose slope of the cell resistance (impedance) with respect to the input power to the heater 70 is larger than that of the measurement pump cell 41 . However, the auxiliary pump cell 50 may be the adjustment pump cell that exhibits a larger cell resistance gradient (cell resistance gradient with respect to the input power to the heater 70 ) than the measurement pump cell 41 . That is, the slope of the cell resistance of the auxiliary pump cell 50 with respect to the input power to the heater 70 may be larger than the slope of the cell resistance of the measurement pump cell 41 with respect to the input power to the heater 70 .

また、ヒータ70への投入パワーに対するセル抵抗(インピーダンス)の傾きについて、主ポンプセル21および補助ポンプセル50のいずれもが、測定用ポンプセル41よりも大きくてもよい。すなわち、ヒータ70への投入パワーに対する主ポンプセル21のセル抵抗の傾きも、ヒータ70への投入パワーに対する補助ポンプセル50のセル抵抗の傾きも、共に、ヒータ70への投入パワーに対する測定用ポンプセル41のセル抵抗の傾きよりも大きくてもよい。 Moreover, both the main pump cell 21 and the auxiliary pump cell 50 may have a slope of cell resistance (impedance) with respect to the input power to the heater 70 that is larger than that of the measuring pump cell 41 . That is, both the slope of the cell resistance of the main pump cell 21 with respect to the input power to the heater 70 and the slope of the cell resistance of the auxiliary pump cell 50 with respect to the input power to the heater 70 are both It may be larger than the slope of the cell resistance.

ガスセンサSにおいては、主ポンプセル21および補助ポンプセル50の少なくとも一方のセル抵抗の傾き(ヒータ70への投入パワーに対するセル抵抗の傾き)が、測定用ポンプセル41のセル抵抗の傾きよりも大きければよい。 In the gas sensor S, the slope of the cell resistance of at least one of the main pump cell 21 and the auxiliary pump cell 50 (the slope of the cell resistance with respect to the input power to the heater 70 ) should be greater than the slope of the cell resistance of the measurement pump cell 41 .

<測定用ポンプセルのセル抵抗の傾きと調整用ポンプセルのセル抵抗の傾きとの比率>
上述の通り、ガスセンサSにおいて、ヒータ70への投入パワー[W]に対する測定用ポンプセル41のセル抵抗[ohm]の傾きは、ヒータ70への投入パワーが「11.5」から「13.5」までの範囲において、約「10[ohm/W]」である。また、ヒータ70への投入パワー[W]に対する主ポンプセル21のセル抵抗[ohm]の傾きは、ヒータ70への投入パワーが「11.5」から「13.5」までの範囲において、約「600[ohm/W]」である。
<Ratio between the slope of the cell resistance of the pump cell for measurement and the slope of the cell resistance of the pump cell for adjustment>
As described above, in the gas sensor S, the slope of the cell resistance [ohm] of the measurement pump cell 41 with respect to the input power [W] to the heater 70 is from "11.5" to "13.5". up to about 10 [ohm/W]. The slope of the cell resistance [ohm] of the main pump cell 21 with respect to the input power [W] to the heater 70 is approximately " 600 [ohm/W]".

したがって、ガスセンサSにおいて、ヒータ70への投入パワーに対する主ポンプセル21のセル抵抗の傾きは、ヒータ70への投入パワーに対する測定用ポンプセル41のセル抵抗の傾きの約「60」倍となっている。つまり、ガスセンサSにおいて、ヒータ70への投入パワーに対する、主ポンプセル21のセル抵抗の傾きは、ヒータ70への投入パワーに対する、測定用ポンプセル41のセル抵抗の傾きの1.5倍から1000倍の値となっている。 Therefore, in the gas sensor S, the slope of the cell resistance of the main pump cell 21 with respect to the input power to the heater 70 is approximately "60" times the slope of the cell resistance of the measurement pump cell 41 with respect to the input power to the heater 70 . That is, in the gas sensor S, the slope of the cell resistance of the main pump cell 21 with respect to the input power to the heater 70 is 1.5 to 1000 times the slope of the cell resistance of the measurement pump cell 41 with respect to the input power to the heater 70. value.

前述の通り、被測定ガスにおけるNOxの濃度が高い環境下での高精度な濃度測定と濃度が低い環境下での高精度な濃度測定とを両立するには、ヒータ70への投入パワーに対する調整用ポンプセル(例えば、主ポンプセル21)のセル抵抗の傾きを、投入パワーに対する測定用ポンプセル41のセル抵抗の傾きよりも大きくするのが望ましい。特に、本件発明者は、実験により、ヒータ70への投入パワーに対する調整用ポンプセルのセル抵抗の傾きを、ヒータ70への投入パワーに対する測定用ポンプセル41のセル抵抗の傾きの、1.5倍から1000倍とするのが望ましいことを確認した。例えば、ヒータ70への投入パワーに対する主ポンプセル21のセル抵抗の傾きを、ヒータ70への投入パワーに対する測定用ポンプセル41のセル抵抗の傾きの、1.5倍から1000倍とするのが望ましいことを確認した。 As described above, in order to achieve both high-accuracy concentration measurement in an environment where the concentration of NO x in the gas to be measured is high and high-accuracy concentration measurement in an environment where the concentration is low, the input power to the heater 70 must be It is desirable to make the slope of the cell resistance of the adjustment pump cell (for example, the main pump cell 21) larger than the slope of the cell resistance of the measurement pump cell 41 with respect to the input power. In particular, the inventors of the present invention have experimentally determined that the slope of the cell resistance of the adjustment pump cell with respect to the input power to the heater 70 is from 1.5 times the slope of the cell resistance of the measurement pump cell 41 with respect to the input power to the heater 70. It was confirmed that 1000 times is desirable. For example, it is desirable that the slope of the cell resistance of the main pump cell 21 with respect to the input power to the heater 70 is 1.5 to 1000 times the slope of the cell resistance of the measurement pump cell 41 with respect to the input power to the heater 70. It was confirmed.

前述の通り、ガスセンサSにおいて、ヒータ70への投入パワーに対する主ポンプセル21のセル抵抗の傾きは、ヒータ70への投入パワーに対する測定用ポンプセル41のセル抵抗の傾きの約「60」倍となっている。したがって、ガスセンサSは、主ポンプセル21のセル抵抗の傾きは、ヒータ70への投入パワーに対する、測定用ポンプセル41のセル抵抗の傾きの1.5倍から1000倍の値となっており、高濃度下でも低濃度下でも、高精度な濃度測定を実現することができる。 As described above, in the gas sensor S, the slope of the cell resistance of the main pump cell 21 with respect to the input power to the heater 70 is approximately "60" times the slope of the cell resistance of the measurement pump cell 41 with respect to the input power to the heater 70. there is Therefore, in the gas sensor S, the slope of the cell resistance of the main pump cell 21 is 1.5 times to 1000 times the slope of the cell resistance of the measurement pump cell 41 with respect to the input power to the heater 70. High-precision concentration measurement can be achieved even under low-concentration or low-concentration conditions.

なお、これまで『「測定用ポンプセル41のセル抵抗の傾き(ヒータ70への投入パワーに対するセル抵抗の傾き)」の1.5倍から1000倍の値のセル抵抗の傾きを示す』調整用ポンプセルとして、調整用ポンプセルが主ポンプセル21である例を説明してきた。しかしながら、『「測定用ポンプセル41のセル抵抗の傾き」の1.5倍から1000倍の値のセル抵抗の傾きを示す』調整用ポンプセルは、補助ポンプセル50であってもよい。すなわち、ヒータ70への投入パワーに対する補助ポンプセル50のセル抵抗の傾きが、ヒータ70への投入パワーに対する測定用ポンプセル41のセル抵抗の傾きの、1.5倍から1000倍であってもよい。 It should be noted that, until now, the pump cell for adjustment "shows a slope of the cell resistance that is 1.5 to 1000 times greater than the slope of the cell resistance of the measurement pump cell 41 (the slope of the cell resistance with respect to the input power to the heater 70)". , an example in which the adjustment pump cell is the main pump cell 21 has been described. However, the auxiliary pump cell 50 may be the adjustment pump cell that "shows a cell resistance slope that is 1.5 to 1000 times as large as the cell resistance slope of the measurement pump cell 41 ." That is, the slope of the cell resistance of the auxiliary pump cell 50 with respect to the input power to the heater 70 may be 1.5 to 1000 times the slope of the cell resistance of the measurement pump cell 41 with respect to the input power to the heater 70 .

また、主ポンプセル21および補助ポンプセル50のいずれのセル抵抗の傾き(ヒータ70への投入パワーに対するセル抵抗の傾き)も、測定用ポンプセル41のセル抵抗の傾きの、1.5倍から1000倍であってもよい。すなわち、ヒータ70への投入パワーに対する主ポンプセル21のセル抵抗の傾きの値も、ヒータ70への投入パワーに対する補助ポンプセル50のセル抵抗の傾きの値も、共に、ヒータ70への投入パワーに対する測定用ポンプセル41のセル抵抗の傾きの、1.5倍から1000倍の値であってもよい。 Moreover, the slope of the cell resistance of both the main pump cell 21 and the auxiliary pump cell 50 (the slope of the cell resistance with respect to the input power to the heater 70) is 1.5 to 1000 times the slope of the cell resistance of the measurement pump cell 41. There may be. That is, both the slope value of the cell resistance of the main pump cell 21 with respect to the input power to the heater 70 and the slope value of the cell resistance of the auxiliary pump cell 50 with respect to the input power to the heater 70 are measured with respect to the input power to the heater 70. The value may be 1.5 to 1000 times the slope of the cell resistance of the pump cell 41 for use.

ガスセンサSにおいては、主ポンプセル21および補助ポンプセル50の少なくとも一方のセル抵抗の傾き(ヒータ70への投入パワーに対するセル抵抗の傾き)が、測定用ポンプセル41のセル抵抗の傾きの、1.5倍から1000倍の値であればよい。
<測定用ポンプセルおよび調整用ポンプセルに係る各種パラメータ>
図4は、ガスセンサSについて、測定用ポンプセル41および主ポンプセル21について、電極の面積、厚み、気孔率、ジルコニアに対する貴金属の比率、Auの含有率、および、電極間距離の各々についての数値の一例を示す図である。
In the gas sensor S, the slope of the cell resistance of at least one of the main pump cell 21 and the auxiliary pump cell 50 (the slope of the cell resistance with respect to the input power to the heater 70) is 1.5 times the slope of the cell resistance of the measurement pump cell 41. A value of 1000 times from .
<Various parameters related to the pump cell for measurement and the pump cell for adjustment>
FIG. 4 shows an example of numerical values for each of the electrode area, thickness, porosity, ratio of noble metal to zirconia, Au content, and distance between electrodes for the gas sensor S, the measurement pump cell 41, and the main pump cell 21. It is a figure which shows.

(電極の面積について)
図4に例示するように、ガスセンサSにおいて、主ポンプセル21の電極面積、すなわち、内側ポンプ電極22の(特に、被測定ガスに晒される面の)面積[mm2]は、「1.5」である。これに対して、測定用ポンプセル41の電極面積、すなわち、測定電極44の(特に、被測定ガスに晒される面の)面積[mm2]は、「7.5」である。そのため、ガスセンサSにおいて、測定電極44の(被測定ガスに晒される面の)面積は、内側ポンプ電極22の(被測定ガスに晒される面の)面積より大きい。
(Regarding electrode area)
As illustrated in FIG. 4, in the gas sensor S, the electrode area of the main pump cell 21, that is, the area [mm 2 ] of the inner pump electrode 22 (in particular, the surface exposed to the gas to be measured) is 1.5. is. On the other hand, the electrode area of the measurement pump cell 41, that is, the area [mm 2 ] of the measurement electrode 44 (in particular, the surface exposed to the gas to be measured) is "7.5". Therefore, in the gas sensor S, the area of the measurement electrode 44 (the surface exposed to the gas to be measured) is larger than the area of the inner pump electrode 22 (the surface exposed to the gas to be measured).

前述の通り、被測定ガスにおけるNOxの濃度が高い環境下での高精度な濃度測定と濃度が低い環境下での高精度な濃度測定とを両立するには、ヒータ70への投入パワーに対する調整用ポンプセル(例えば、主ポンプセル21)のセル抵抗の傾きを、投入パワーに対する測定用ポンプセル41のセル抵抗の傾きよりも大きくするのが望ましい。本件発明者は、実験により、ヒータ70への投入パワーに対する主ポンプセル21のセル抵抗の傾きを、投入パワーに対する測定用ポンプセル41のセル抵抗の傾きよりも大きくするのには、測定電極44の面積を内側ポンプ電極22の面積よりも大きくすることが有用であることを確認した。したがって、ガスセンサSは、測定電極44の面積が内側ポンプ電極22の面積よりも大きいので、高濃度下でも低濃度下でも、高精度な濃度測定を実現することができる。 As described above, in order to achieve both high-accuracy concentration measurement in an environment where the concentration of NO x in the gas to be measured is high and high-accuracy concentration measurement in an environment where the concentration is low, the input power to the heater 70 must be It is desirable to make the slope of the cell resistance of the adjustment pump cell (for example, the main pump cell 21) larger than the slope of the cell resistance of the measurement pump cell 41 with respect to the input power. The inventors of the present invention have found through experiments that the area of the measurement electrode 44 is required to make the slope of the cell resistance of the main pump cell 21 with respect to the input power to the heater 70 larger than the slope of the cell resistance of the measurement pump cell 41 with respect to the input power. is larger than the area of the inner pump electrode 22. Therefore, in the gas sensor S, since the area of the measurement electrode 44 is larger than the area of the inner pump electrode 22, highly accurate concentration measurement can be achieved both under high and low concentrations.

(電極の厚みについて)
図4に例示するように、ガスセンサSにおいて、主ポンプセル21の電極の厚み、すなわち、内側ポンプ電極22の厚み[μm]は、「15」である。これに対して、測定用ポンプセル41の電極の厚み、すなわち、測定電極44の厚み[μm]は、「25」である。そのため、ガスセンサSにおいて、測定電極44の厚みは、内側ポンプ電極22の厚みより厚い。
(Regarding electrode thickness)
As illustrated in FIG. 4, in the gas sensor S, the thickness of the electrode of the main pump cell 21, that is, the thickness [μm] of the inner pump electrode 22 is "15". On the other hand, the thickness of the electrode of the measuring pump cell 41, that is, the thickness [μm] of the measuring electrode 44 is "25". Therefore, in the gas sensor S, the measurement electrode 44 is thicker than the inner pump electrode 22 .

前述の通り、被測定ガスにおけるNOxの濃度が高い環境下での高精度な濃度測定と濃度が低い環境下での高精度な濃度測定とを両立するには、ヒータ70への投入パワーに対する調整用ポンプセル(例えば、主ポンプセル21)のセル抵抗の傾きを、投入パワーに対する測定用ポンプセル41のセル抵抗の傾きよりも大きくするのが望ましい。本件発明者は、実験により、ヒータ70への投入パワーに対する主ポンプセル21のセル抵抗の傾きを、投入パワーに対する測定用ポンプセル41のセル抵抗の傾きよりも大きくするのには、測定電極44の厚みを、内側ポンプ電極22の厚みよりも厚くすることが有用であることを確認した。したがって、ガスセンサSは、測定電極44の厚みが内側ポンプ電極22の厚みよりも厚いので、高濃度下でも低濃度下でも、高精度な濃度測定を実現することができる。 As described above, in order to achieve both high-accuracy concentration measurement in an environment where the concentration of NO x in the gas to be measured is high and high-accuracy concentration measurement in an environment where the concentration is low, the input power to the heater 70 must be It is desirable to make the slope of the cell resistance of the adjustment pump cell (for example, the main pump cell 21) larger than the slope of the cell resistance of the measurement pump cell 41 with respect to the input power. The inventors of the present invention have found through experiments that the thickness of the measurement electrode 44 is required to make the slope of the cell resistance of the main pump cell 21 with respect to the input power to the heater 70 greater than the slope of the cell resistance of the measurement pump cell 41 with respect to the input power. is thicker than the thickness of the inner pump electrode 22. Therefore, in the gas sensor S, the thickness of the measuring electrode 44 is thicker than the thickness of the inner pump electrode 22, so that highly accurate concentration measurement can be realized both under high and low concentrations.

(電極の気孔率について)
図4に例示するように、ガスセンサSにおいて、主ポンプセル21の電極の気孔率、すなわち、内側ポンプ電極22の気孔率[%]は、「10」である。これに対して、測定用ポンプセル41の電極の気孔率、すなわち、測定電極44の気孔率[%]は、「5」である。そのため、ガスセンサSにおいて、測定電極44の気孔率は、内側ポンプ電極22の気孔率より低い。
(Regarding electrode porosity)
As illustrated in FIG. 4, in the gas sensor S, the porosity of the electrode of the main pump cell 21, that is, the porosity [%] of the inner pump electrode 22 is "10". On the other hand, the porosity of the electrode of the measurement pump cell 41, that is, the porosity [%] of the measurement electrode 44 is "5". Therefore, in the gas sensor S, the porosity of the measurement electrode 44 is lower than the porosity of the inner pump electrode 22 .

前述の通り、被測定ガスにおけるNOxの濃度が高い環境下での高精度な濃度測定と濃度が低い環境下での高精度な濃度測定とを両立するには、ヒータ70への投入パワーに対する調整用ポンプセル(例えば、主ポンプセル21)のセル抵抗の傾きを、投入パワーに対する測定用ポンプセル41のセル抵抗の傾きよりも大きくするのが望ましい。本件発明者は、実験により、ヒータ70への投入パワーに対する主ポンプセル21のセル抵抗の傾きを、投入パワーに対する測定用ポンプセル41のセル抵抗の傾きよりも大きくするのには、測定電極44の気孔率を、内側ポンプ電極22の気孔率よりも低くすることが有用であることを確認した。したがって、ガスセンサSは、測定電極44の気孔率が内側ポンプ電極22の気孔率より低いので、高濃度下でも低濃度下でも、高精度な濃度測定を実現することができる。 As described above, in order to achieve both high-accuracy concentration measurement in an environment where the concentration of NO x in the gas to be measured is high and high-accuracy concentration measurement in an environment where the concentration is low, the input power to the heater 70 must be It is desirable to make the slope of the cell resistance of the adjustment pump cell (for example, the main pump cell 21) larger than the slope of the cell resistance of the measurement pump cell 41 with respect to the input power. The inventors of the present invention have found through experiments that the cell resistance of the main pump cell 21 with respect to the input power to the heater 70 should be greater than the cell resistance of the measurement pump cell 41 with respect to the input power. It has been found useful to make the porosity lower than the porosity of the inner pump electrode 22 . Therefore, in the gas sensor S, since the porosity of the measuring electrode 44 is lower than that of the inner pump electrode 22, highly accurate concentration measurement can be achieved both under high and low concentrations.

なお、ガスセンサSにおける内側ポンプ電極22、測定電極44、および、補助ポンプ電極51等の気孔率は、内側ポンプ電極22、測定電極44、および、補助ポンプ電極51等を走査型電子顕微鏡(SEM)にて観察して得たSEM画像を解析して測定した値である。 The porosity of the inner pump electrode 22, the measurement electrode 44, the auxiliary pump electrode 51, etc. in the gas sensor S is determined by scanning the inner pump electrode 22, the measurement electrode 44, the auxiliary pump electrode 51, etc. with a scanning electron microscope (SEM). It is a value measured by analyzing an SEM image obtained by observing at.

(電極における貴金属とジルコニアとの比について)
ガスセンサSにおいて、内側ポンプ電極22および測定電極44は、共に、ジルコニアと貴金属とのサーメット電極である。図4に例示するように、ガスセンサSにおいて、主ポンプセル21の電極における貴金属とジルコニアとの比は、すなわち、内側ポンプ電極22における貴金属とジルコニアとの比は、「(貴金属)85対(ジルコニア)15」である。これに対して、測定用ポンプセル41の電極における貴金属とジルコニアとの比は、すなわち、測定電極44における貴金属とジルコニアとの比は、「(貴金属)85対(ジルコニア)15」である。そのため、ガスセンサSにおいて、測定電極44における、ジルコニアに対する貴金属の比率は、内側ポンプ電極22における、ジルコニアに対する貴金属の比率と同じである。
(Regarding the ratio of noble metal and zirconia in the electrode)
In the gas sensor S, the inner pump electrode 22 and the measurement electrode 44 are both zirconia and noble metal cermet electrodes. As illustrated in FIG. 4, in the gas sensor S, the ratio of noble metal to zirconia in the electrodes of the main pump cell 21, i.e., the ratio of noble metal to zirconia in the inner pump electrode 22 is "(noble metal) 85 to (zirconia) 15”. On the other hand, the ratio of noble metal to zirconia in the electrodes of the measuring pump cell 41, that is, the ratio of noble metal to zirconia in the measuring electrode 44 is "(noble metal) 85:(zirconia) 15". Therefore, in the gas sensor S, the ratio of noble metal to zirconia in the measurement electrode 44 is the same as the ratio of noble metal to zirconia in the inner pump electrode 22 .

前述の通り、被測定ガスにおけるNOxの濃度が高い環境下での高精度な濃度測定と濃度が低い環境下での高精度な濃度測定とを両立するには、ヒータ70への投入パワーに対する調整用ポンプセル(例えば、主ポンプセル21)のセル抵抗の傾きを、投入パワーに対する測定用ポンプセル41のセル抵抗の傾きよりも大きくするのが望ましい。本件発明者は、実験により、ヒータ70への投入パワーに対する主ポンプセル21のセル抵抗の傾きを、投入パワーに対する測定用ポンプセル41のセル抵抗の傾きよりも大きくするのには、ジルコニアに対する貴金属の比率について、測定電極44における比率を内側ポンプ電極22における比率よりも高くすることが有用であることを確認した。したがって、ガスセンサSは、ジルコニアに対する貴金属の比率について、測定電極44における比率を内側ポンプ電極22における比率より高くした場合、高濃度下でも低濃度下でも、高精度な濃度測定を実現することができる。 As described above, in order to achieve both high-accuracy concentration measurement in an environment where the concentration of NO x in the gas to be measured is high and high-accuracy concentration measurement in an environment where the concentration is low, the input power to the heater 70 must be It is desirable to make the slope of the cell resistance of the adjustment pump cell (for example, the main pump cell 21) larger than the slope of the cell resistance of the measurement pump cell 41 with respect to the input power. The inventors of the present invention have found through experiments that the ratio of noble metal to zirconia is necessary to make the slope of the cell resistance of the main pump cell 21 with respect to the input power to the heater 70 greater than the slope of the cell resistance of the measurement pump cell 41 with respect to the input power. It has been found useful to have a higher ratio at the measuring electrode 44 than at the inner pump electrode 22 for . Therefore, in the gas sensor S, when the ratio of noble metal to zirconia in the measuring electrode 44 is set higher than the ratio in the inner pump electrode 22, highly accurate concentration measurement can be realized both under high concentration and under low concentration. .

(電極のAu含有率について)
図4に例示するように、ガスセンサSにおいて、主ポンプセル21の電極のAuの含有率、すなわち、内側ポンプ電極22のAuの含有率[wt%]は、「0」である。これに対して、測定用ポンプセル41の電極のAuの含有率、すなわち、測定電極44のAuの含有率[wt%]は、「0」である。そのため、ガスセンサSにおいて、測定電極44のAuの含有率は、内側ポンプ電極22のAuの含有率と同じである。
(Regarding the Au content of the electrode)
As illustrated in FIG. 4, in the gas sensor S, the Au content rate of the electrode of the main pump cell 21, that is, the Au content rate [wt%] of the inner pump electrode 22 is "0". On the other hand, the Au content of the electrode of the measurement pump cell 41, that is, the Au content [wt%] of the measurement electrode 44 is "0". Therefore, in the gas sensor S, the Au content of the measurement electrode 44 is the same as the Au content of the inner pump electrode 22 .

前述の通り、被測定ガスにおけるNOxの濃度が高い環境下での高精度な濃度測定と濃度が低い環境下での高精度な濃度測定とを両立するには、ヒータ70への投入パワーに対する調整用ポンプセル(例えば、主ポンプセル21)のセル抵抗の傾きを、投入パワーに対する測定用ポンプセル41のセル抵抗の傾きよりも大きくするのが望ましい。本件発明者は、実験により、ヒータ70への投入パワーに対する主ポンプセル21のセル抵抗の傾きを、投入パワーに対する測定用ポンプセル41のセル抵抗の傾きよりも大きくするのには、測定電極44を以下のように構成することが有用であることを確認した。すなわち、測定電極44のAuの含有率を、内側ポンプ電極22のAuの含有率よりも低くすることが有用であることを確認した。すなわち、内側ポンプ電極22にはAuを含めるのに対して、測定電極44にAuを含めないことが有用であることを確認した。また、測定電極44がAuを含む場合であっても、測定電極44のAuの含有率を、内側ポンプ電極22のAuの含有率よりも低くすることが有用であることを確認した。したがって、ガスセンサSは、測定電極44のAuの含有率を、内側ポンプ電極22のAuの含有率より低くした場合、高濃度下でも低濃度下でも、高精度な濃度測定を実現することができる。 As described above, in order to achieve both high-accuracy concentration measurement in an environment where the concentration of NO x in the gas to be measured is high and high-accuracy concentration measurement in an environment where the concentration is low, the input power to the heater 70 must be It is desirable to make the slope of the cell resistance of the adjustment pump cell (for example, the main pump cell 21) larger than the slope of the cell resistance of the measurement pump cell 41 with respect to the input power. Through experiments, the inventors of the present invention determined that the measurement electrode 44 should be adjusted as follows in order to make the slope of the cell resistance of the main pump cell 21 with respect to the input power to the heater 70 larger than the slope of the cell resistance of the measurement pump cell 41 with respect to the input power. It was confirmed that it is useful to configure as follows. That is, it was confirmed that it is useful to make the Au content of the measurement electrode 44 lower than the Au content of the inner pump electrode 22 . That is, it was found useful to include Au in the inner pump electrode 22 and not include Au in the measurement electrode 44 . Further, it was confirmed that even when the measurement electrode 44 contains Au, it is useful to make the Au content of the measurement electrode 44 lower than the Au content of the inner pump electrode 22 . Therefore, when the Au content of the measurement electrode 44 is set lower than the Au content of the inner pump electrode 22, the gas sensor S can achieve highly accurate concentration measurement under both high and low concentrations. .

(電極間距離について)
図4に例示するように、ガスセンサSにおいて、主ポンプセル21の電極間距離、すなわち、内側ポンプ電極22と外側ポンプ電極23との間の距離[μm]は、「0.4」である。これに対して、測定用ポンプセル41の電極間距離、すなわち、測定電極44と外側ポンプ電極23との間の距離[μm]は、「0.2」である。そのため、ガスセンサSにおいて、測定用ポンプセル41の電極間距離(測定電極44と外側ポンプ電極23との間の距離)は、主ポンプセル21の電極間距離(内側ポンプ電極22と外側ポンプ電極23との間の距離)よりも小さい(短い)。
(Regarding the distance between electrodes)
As illustrated in FIG. 4, in the gas sensor S, the inter-electrode distance of the main pump cell 21, that is, the distance [μm] between the inner pump electrode 22 and the outer pump electrode 23 is "0.4". On the other hand, the inter-electrode distance of the measuring pump cell 41, that is, the distance [μm] between the measuring electrode 44 and the outer pump electrode 23 is "0.2". Therefore, in the gas sensor S, the inter-electrode distance of the measuring pump cell 41 (the distance between the measuring electrode 44 and the outer pump electrode 23) is equal to the inter-electrode distance of the main pump cell 21 (the distance between the inner pump electrode 22 and the outer pump electrode 23). smaller (shorter) than the distance between

前述の通り、被測定ガスにおけるNOxの濃度が高い環境下での高精度な濃度測定と濃度が低い環境下での高精度な濃度測定とを両立するには、ヒータ70への投入パワーに対する調整用ポンプセル(例えば、主ポンプセル21)のセル抵抗の傾きを、投入パワーに対する測定用ポンプセル41のセル抵抗の傾きよりも大きくするのが望ましい。本件発明者は、実験により、ヒータ70への投入パワーに対する主ポンプセル21のセル抵抗の傾きを、投入パワーに対する測定用ポンプセル41のセル抵抗の傾きよりも大きくするのには、測定用ポンプセル41の電極間距離を、主ポンプセル21の電極間距離よりも小さく(短く)することが有用であることを確認した。したがって、ガスセンサSは、測定用ポンプセル41の電極間距離が主ポンプセル21の電極間距離より小さいので、高濃度下でも低濃度下でも、高精度な濃度測定を実現することができる。 As described above, in order to achieve both high-accuracy concentration measurement in an environment where the concentration of NO x in the gas to be measured is high and high-accuracy concentration measurement in an environment where the concentration is low, the input power to the heater 70 must be It is desirable to make the slope of the cell resistance of the adjustment pump cell (for example, the main pump cell 21) larger than the slope of the cell resistance of the measurement pump cell 41 with respect to the input power. Through experiments, the inventors of the present invention have found that the slope of the cell resistance of the main pump cell 21 with respect to the input power to the heater 70 is larger than the slope of the cell resistance of the measurement pump cell 41 with respect to the input power. It has been found useful to make the inter-electrode distance smaller (shorter) than the inter-electrode distance of the main pump cell 21 . Therefore, in the gas sensor S, the inter-electrode distance of the measuring pump cell 41 is smaller than the inter-electrode distance of the main pump cell 21, so that highly accurate concentration measurement can be achieved both under high and low concentration conditions.

[特徴]
以上のとおり、本実施形態に係るガスセンサSは、ガスセンサ素子100と、検出部111と、温度設定部112とを備えている。ガスセンサ素子100は、酸素イオン伝導性の6層の固体電解質層により構成されるセンサ素子である。ガスセンサ素子100は、被測定ガスが導入される内部空間(被測定ガス流通部7)と、測定用ポンプセル41と、ヒータ70(ヒータ部)とを含み、さらに、調整用ポンプセルとして、主ポンプセル21および補助ポンプセル50の少なくとも一方を含む。測定用ポンプセル41は、被測定ガス流通部7に設けられてなる測定電極44と、被測定ガス流通部7と異なる部位に設けられた外側ポンプ電極23と、測定電極44と外側ポンプ電極23との間に存在する固体電解質層(第2固体電解質層6、スペーサ層5、及び第1固体電解質層4)と、から構成される電気化学的ポンプセルである。ヒータ70は、ガスセンサ素子100の内部に埋設されてなり、ガスセンサ素子100を所定の温度(センサ素子駆動温度)に加熱する。
[feature]
As described above, the gas sensor S according to this embodiment includes the gas sensor element 100 , the detection section 111 and the temperature setting section 112 . The gas sensor element 100 is a sensor element composed of six oxygen ion conductive solid electrolyte layers. The gas sensor element 100 includes an internal space (measurement gas circulation portion 7) into which the gas to be measured is introduced, a measurement pump cell 41, and a heater 70 (heater portion). and at least one of the auxiliary pump cell 50 . The measurement pump cell 41 includes a measurement electrode 44 provided in the measured gas circulation portion 7, an outer pump electrode 23 provided in a different portion from the measured gas circulation portion 7, and the measurement electrode 44 and the outer pump electrode 23. and a solid electrolyte layer (second solid electrolyte layer 6, spacer layer 5, and first solid electrolyte layer 4) present therebetween. The heater 70 is embedded inside the gas sensor element 100 and heats the gas sensor element 100 to a predetermined temperature (sensor element driving temperature).

ガスセンサ素子100の備える調整用ポンプセルは、ガスセンサ素子100の内部空間(すなわち、被測定ガス流通部7)に面して形成された内側ポンプ電極(内側ポンプ電極22または補助ポンプ電極51)と、外側ポンプ電極23または固体電解質層1-6の少なくとも1つに接して外部空間に露出する態様にて設けられた第3電極と、前記内側ポンプ電極と外側ポンプ電極23または前記第3電極との間に存在する固体電解質層と、から構成される電気化学的ポンプセルである。 The adjustment pump cell provided in the gas sensor element 100 includes an inner pump electrode (inner pump electrode 22 or auxiliary pump electrode 51) formed facing the internal space of the gas sensor element 100 (that is, the measured gas flow portion 7), and an outer pump cell. between the inner pump electrode and the outer pump electrode 23 or the third electrode provided in a manner exposed to the external space in contact with the pump electrode 23 or at least one of the solid electrolyte layers 1-6; and a solid electrolyte layer present in the electrochemical pump cell.

具体的には、主ポンプセル21は、被測定ガス流通部7に面して形成された内側ポンプ電極22と、外側ポンプ電極23と、内側ポンプ電極22と外側ポンプ電極23とに挟まれた第2固体電解質層6によって構成されてなる電気化学的ポンプセルである。補助ポンプセル50は、補助ポンプ電極51と、外側ポンプ電極23(または、固体電解質層1-6の少なくとも1つに接する、ガスセンサ素子100の外側の適当な電極)と、両者に挟まれた固体電解質層(例えば、第2固体電解質層6)によって構成されてなる電気化学的ポンプセルである。「固体電解質層1-6の少なくとも1つに接する、ガスセンサ素子100の外側の適当な電極」は、第3電極とも称する。 Specifically, the main pump cell 21 includes an inner pump electrode 22 formed facing the gas flow part 7 to be measured, an outer pump electrode 23 , and a second electrode sandwiched between the inner pump electrode 22 and the outer pump electrode 23 . It is an electrochemical pump cell composed of two solid electrolyte layers 6 . The auxiliary pump cell 50 includes an auxiliary pump electrode 51, an outer pump electrode 23 (or a suitable electrode outside the gas sensor element 100 in contact with at least one of the solid electrolyte layers 1-6), and a solid electrolyte sandwiched between them. It is an electrochemical pump cell constituted by a layer (for example, a second solid electrolyte layer 6). A "suitable electrode outside the gas sensor element 100 in contact with at least one of the solid electrolyte layers 1-6" is also referred to as a third electrode.

検出部111は、ガスセンサ素子100の備える調整用ポンプセルのセル抵抗(インピーダンス)の値を検出する。すなわち、検出部111は、主ポンプセル21および補助ポンプセル50の少なくとも一方のセル抵抗の値を検出する。 The detection unit 111 detects the value of the cell resistance (impedance) of the adjustment pump cell provided in the gas sensor element 100 . That is, the detection unit 111 detects the cell resistance value of at least one of the main pump cell 21 and the auxiliary pump cell 50 .

温度設定部112(調整部)は、検出部111により検出される調整用ポンプセルのセル抵抗(インピーダンス)の値が基準インピーダンス115(所定の値)となるよう、前記所定の温度(センサ素子駆動温度)を調整(設定)する。すなわち、温度設定部112は、主ポンプセル21および補助ポンプセル50の少なくとも一方のセル抵抗の値が、基準インピーダンス115に等しくなるように、センサ素子駆動温度を設定する。 The temperature setting unit 112 (adjusting unit) adjusts the predetermined temperature (sensor element driving temperature ) is adjusted (set). That is, temperature setting unit 112 sets the sensor element driving temperature such that the cell resistance value of at least one of main pump cell 21 and auxiliary pump cell 50 is equal to reference impedance 115 .

ガスセンサSにおいて、調整用ポンプセルのセル抵抗の傾き(ヒータ70への投入パワーに対するセル抵抗の傾き)は、測定用ポンプセル41のセル抵抗の傾きよりも大きい。すなわち、ガスセンサSにおいて、主ポンプセル21および補助ポンプセル50の少なくとも一方のセル抵抗の傾き(ヒータ70への投入パワーに対するセル抵抗の傾き)は、測定用ポンプセル41のセル抵抗の傾きよりも大きい。 In the gas sensor S, the slope of the cell resistance of the adjustment pump cell (the slope of the cell resistance with respect to the input power to the heater 70 ) is greater than the slope of the cell resistance of the measurement pump cell 41 . That is, in the gas sensor S, the slope of the cell resistance of at least one of the main pump cell 21 and the auxiliary pump cell 50 (the slope of the cell resistance with respect to the input power to the heater 70 ) is greater than the slope of the cell resistance of the measurement pump cell 41 .

また、本実施形態に係るガスセンサの制御方法は、ガスセンサ素子100を備えるガスセンサの制御方法であって、検出ステップと調整ステップとを実行する情報処理方法である。 Further, the gas sensor control method according to the present embodiment is a control method for a gas sensor including the gas sensor element 100, and is an information processing method for executing a detection step and an adjustment step.

検出ステップは、ガスセンサ素子100の備える調整用ポンプセルのセル抵抗(インピーダンス)の値を検出する。すなわち、検出ステップは、主ポンプセル21および補助ポンプセル50の少なくとも一方のセル抵抗の値を検出する。 The detection step detects the value of the cell resistance (impedance) of the adjustment pump cell provided in the gas sensor element 100 . That is, the detection step detects the cell resistance value of at least one of the main pump cell 21 and the auxiliary pump cell 50 .

調整ステップは、検出ステップにて検出される調整用ポンプセルのセル抵抗(インピーダンス)の値が基準インピーダンス115(所定の値)となるよう、所定の温度(センサ素子駆動温度)を調整(設定)する。すなわち、調整ステップは、主ポンプセル21および補助ポンプセル50の少なくとも一方のセル抵抗の値が、基準インピーダンス115に等しくなるように、センサ素子駆動温度を設定する。 The adjustment step adjusts (sets) a predetermined temperature (sensor element drive temperature) so that the cell resistance (impedance) of the adjustment pump cell detected in the detection step becomes the reference impedance 115 (predetermined value). . That is, the adjusting step sets the sensor element drive temperature such that the cell resistance value of at least one of the main pump cell 21 and the auxiliary pump cell 50 becomes equal to the reference impedance 115 .

本実施形態に係るガスセンサの制御方法において、調整用ポンプセルのセル抵抗の傾き(ヒータ70への投入パワーに対するセル抵抗の傾き)は、測定用ポンプセル41のセル抵抗の傾きよりも大きい。すなわち、本実施形態に係るガスセンサの制御方法において、主ポンプセル21および補助ポンプセル50の少なくとも一方のセル抵抗の傾き(ヒータ70への投入パワーに対するセル抵抗の傾き)は、測定用ポンプセル41のセル抵抗の傾きよりも大きい。 In the gas sensor control method according to the present embodiment, the slope of the cell resistance of the adjustment pump cell (the slope of the cell resistance with respect to the input power to the heater 70 ) is greater than the slope of the cell resistance of the measurement pump cell 41 . That is, in the gas sensor control method according to the present embodiment, the slope of the cell resistance of at least one of the main pump cell 21 and the auxiliary pump cell 50 (the slope of the cell resistance with respect to the input power to the heater 70) is the cell resistance of the measuring pump cell 41. is greater than the slope of

当該構成では、検出部111(検出ステップ)により検出される調整用ポンプセル(主ポンプセル21および補助ポンプセル50の少なくとも一方)のセル抵抗の値が所定の値となるよう、センサ素子駆動温度は調整され、つまり、センサ素子駆動温度は制御される。また、ヒータ70への投入パワーに対する、調整用ポンプセルのセル抵抗の傾きは、ヒータ70への投入パワーに対する、測定用ポンプセル41のセル抵抗の傾きよりも大きい。つまり、この構成において、ヒータ70への投入パワーに対するセル抵抗の傾きは、調整用ポンプセルの傾きの方が、測定用ポンプセル41の傾きよりも大きい。 In this configuration, the sensor element drive temperature is adjusted so that the cell resistance value of the adjustment pump cell (at least one of the main pump cell 21 and the auxiliary pump cell 50) detected by the detection unit 111 (detection step) becomes a predetermined value. , that is, the sensor element driving temperature is controlled. Also, the slope of the cell resistance of the adjustment pump cell with respect to the input power to the heater 70 is greater than the slope of the cell resistance of the measurement pump cell 41 with respect to the input power to the heater 70 . That is, in this configuration, the slope of the cell resistance with respect to the input power to the heater 70 is larger for the adjustment pump cell than for the measurement pump cell 41 .

センサ素子駆動温度を制御して、調整用ポンプセルのセル抵抗の値を所定の値にすることによって、以下の効果を奏する。すなわち、調整用ポンプセルのセル抵抗の値は所定の値に保たれるため、調整用ポンプセルの反応に対する抵抗が増加することはなく、調整用ポンプセルに印加するポンプ電圧(すなわち、ポンプ電圧Vp0および電圧Vp1の少なくとも一方)を大きくする必要もない。そのため、「調整用ポンプセルに印加するポンプ電圧を大きくした結果、調整用ポンプセルで被測定ガス中のNOx特定ガスが分解され、NOxの濃度の測定精度が悪化し、特に、NOxの濃度が高い場合に測定精度が悪化する」という事態を回避することができる。 By controlling the sensor element driving temperature and setting the cell resistance of the adjustment pump cell to a predetermined value, the following effects are obtained. That is, since the value of the cell resistance of the adjustment pump cell is maintained at a predetermined value, the resistance to the reaction of the adjustment pump cell does not increase, and the pump voltage applied to the adjustment pump cell (that is, the pump voltage Vp0 and the voltage At least one of Vp1) need not be increased. Therefore, "as a result of increasing the pump voltage applied to the adjustment pump cell, the specific NOx gas in the gas to be measured is decomposed in the adjustment pump cell, and the measurement accuracy of the NOx concentration deteriorates. It is possible to avoid the situation that the measurement accuracy deteriorates when the is high.

また、ヒータ70への投入パワーに対するセル抵抗の傾きについて、調整用ポンプセルの傾きは、測定用ポンプセル41の傾きよりも大きいので、小さな投入パワーによって、調整用ポンプセルのセル抵抗の値が所定の値になるよう、制御することができる。 As for the slope of the cell resistance with respect to the input power to the heater 70, since the slope of the adjustment pump cell is larger than the slope of the measurement pump cell 41, the cell resistance of the adjustment pump cell can be set to a predetermined value with a small input power. can be controlled so that

さらに、ヒータ70への投入パワーに対する調整用ポンプセルのセル抵抗の傾きは大きいため、調整用ポンプセルのセル抵抗の値が所定の値となるよう投入パワー(つまり、センサ素子駆動温度)を変動させる際に、センサ素子駆動温度の変動を小さくすることができる。センサ素子駆動温度の変動を小さくすることで、オフセット値の変動を抑制することができ、被測定ガスにおけるNOxの濃度が低い場合であっても、高精度な濃度測定を実現することができる。 Furthermore, since the slope of the cell resistance of the adjustment pump cell with respect to the input power to the heater 70 is large, when changing the input power (that is, the sensor element driving temperature) so that the cell resistance value of the adjustment pump cell becomes a predetermined value, Moreover, fluctuations in sensor element drive temperature can be reduced. By reducing the fluctuation of the sensor element driving temperature, the fluctuation of the offset value can be suppressed, and highly accurate concentration measurement can be realized even when the concentration of NO x in the gas to be measured is low. .

加えて、ヒータ70への投入パワーに対するセル抵抗の傾きについて、測定用ポンプセル41の傾きは、(調整用ポンプセルの傾きよりも)小さい。そのため、温度(例えば、測定用ポンプセル41の温度)が変動したとしても、測定用ポンプセル41のセル抵抗の変化は小さく、オフセット値の変動を抑制することができる。 In addition, regarding the slope of the cell resistance with respect to the input power to the heater 70, the slope of the measurement pump cell 41 is smaller (than the slope of the adjustment pump cell). Therefore, even if the temperature (for example, the temperature of the measurement pump cell 41) fluctuates, the change in the cell resistance of the measurement pump cell 41 is small and the fluctuation of the offset value can be suppressed.

以上に説明したように、ガスセンサSは、被測定ガスにおけるNOxの濃度が高い場合に測定精度が悪化する事態を回避し、また、被測定ガスにおけるNOxの濃度が低い場合にも、高精度な濃度測定を実現することができる。つまり、ガスセンサSは、被測定ガスにおけるNOxの濃度が高い環境下での高精度な濃度測定と、濃度が低い環境下での高精度な濃度測定とを両立することができる。 As described above, the gas sensor S avoids a situation in which the measurement accuracy deteriorates when the concentration of NO x in the gas to be measured is high. Accurate concentration measurement can be realized. That is, the gas sensor S can achieve both high-precision concentration measurement in an environment where the concentration of NOx in the gas to be measured is high and high-precision concentration measurement in an environment where the concentration is low.

ガスセンサSにおいて、ヒータ70への投入パワーに対する、調整用ポンプセルのセル抵抗の傾きは、ヒータ70への投入パワーに対する、測定用ポンプセル41のセル抵抗の傾きの1.5倍から1000倍である。当該構成では、ヒータ70への投入パワーに対する、調整用ポンプセルのセル抵抗の傾きは、ヒータ70への投入パワーに対する、測定用ポンプセル41のセル抵抗の傾きの1.5倍から1000倍である。前述の通り、高濃度下での高精度な濃度測定と低濃度下での高精度な濃度測定とを両立するには、ヒータ70への投入パワーに対する調整用ポンプセルのセル抵抗の傾きを、ヒータ70への投入パワーに対する測定用ポンプセル41のセル抵抗の傾きよりも大きくするのが望ましい。本件発明者は、実験により、ヒータ70への投入パワーに対する調整用ポンプセルのセル抵抗の傾きを、ヒータ70への投入パワーに対する測定用ポンプセル41のセル抵抗の傾きの、1.5倍から1000倍とするのが望ましいことを確認した。したがって、ガスセンサSは、調整用ポンプセルのセル抵抗の傾き(ヒータ70への投入パワーに対するセル抵抗の傾き)を、測定用ポンプセル41のセル抵抗の傾きの1.5倍から1000倍の値とすることで、高濃度下でも低濃度下でも、高精度な濃度測定を実現することができる。 In the gas sensor S, the slope of the cell resistance of the adjustment pump cell with respect to the power applied to the heater 70 is 1.5 to 1000 times the slope of the cell resistance of the measurement pump cell 41 with respect to the power applied to the heater 70 . In this configuration, the slope of the cell resistance of the adjustment pump cell with respect to the power applied to the heater 70 is 1.5 to 1000 times the slope of the cell resistance of the measurement pump cell 41 with respect to the power applied to the heater 70 . As described above, in order to achieve both high-accuracy concentration measurement under high concentration and high-accuracy concentration measurement under low concentration, the slope of the cell resistance of the adjustment pump cell with respect to the input power to the heater 70 is determined by the heater It is desirable to make it larger than the slope of the cell resistance of the measuring pump cell 41 with respect to the input power to 70 . The inventor of the present invention has experimentally determined that the slope of the cell resistance of the adjustment pump cell with respect to the power applied to the heater 70 is 1.5 to 1000 times the slope of the cell resistance of the measurement pump cell 41 with respect to the power applied to the heater 70. It was confirmed that it is desirable to Therefore, the gas sensor S sets the slope of the cell resistance of the adjustment pump cell (the slope of the cell resistance with respect to the input power to the heater 70) to a value 1.5 to 1000 times the slope of the cell resistance of the measurement pump cell 41. As a result, highly accurate density measurement can be achieved in both high and low densities.

[変形例]
以上、本発明の実施形態について説明したが、前述までの実施形態の説明は、あらゆる点において本発明の例示に過ぎない。上記実施形態には、種々の改良及び変形が行われてよい。上記実施形態の各構成要素に関して、適宜、構成要素の省略、置換及び追加が行われてもよい。また、上記実施形態の各構成要素の形状及び寸法は、実施の形態に応じて適宜変更されてよい。例えば、以下のような変更が可能である。なお、以下では、上記実施形態と同様の構成要素に関しては同様の符号を用い、上記実施形態と同様の点については、適宜説明を省略した。以下の変形例は適宜組み合わせ可能である。
[Modification]
Although the embodiments of the present invention have been described above, the description of the embodiments up to the above is merely an illustration of the present invention in every respect. Various modifications and variations may be made to the above embodiments. Omission, replacement, and addition of components may be made as appropriate for each component of the above-described embodiment. Also, the shape and size of each component of the above embodiment may be changed as appropriate according to the embodiment. For example, the following changes are possible. In addition, below, the same code|symbol is used about the component similar to the said embodiment, and description is abbreviate|omitted suitably about the point similar to the said embodiment. The following modified examples can be combined as appropriate.

(I)測定用ポンプセルおよび主ポンプセルの構成
図5は、変形例に係るガスセンサS1について、測定用ポンプセル41および主ポンプセル21について、電極の面積、厚み、気孔率、ジルコニアに対する貴金属の比率、Auの含有率、および、電極間距離の各々についての数値の一例を示す図である。
(I) Configurations of measurement pump cell and main pump cell FIG. 5 shows the electrode area, thickness, porosity, ratio of noble metal to zirconia, and Au for the measurement pump cell 41 and the main pump cell 21 of the gas sensor S1 according to the modification. It is a figure which shows an example of the numerical value about each of a content rate and an inter-electrode distance.

(電極の面積について)
図5に例示するように、ガスセンサS1において、主ポンプセル21の電極面積、すなわち、内側ポンプ電極22の(特に、被測定ガスに晒される面の)面積[mm2]は、「1」である。これに対して、測定用ポンプセル41の電極面積、すなわち、測定電極44の(特に、被測定ガスに晒される面の)面積[mm2]は、「12」である。そのため、ガスセンサS1において、測定電極44の(被測定ガスに晒される面の)面積は、内側ポンプ電極22の(被測定ガスに晒される面の)面積より大きい。
(Regarding electrode area)
As illustrated in FIG. 5, in the gas sensor S1, the electrode area of the main pump cell 21, that is, the area [mm 2 ] of the inner pump electrode 22 (especially the surface exposed to the gas to be measured) is "1". . On the other hand, the electrode area of the measurement pump cell 41, that is, the area [mm 2 ] of the measurement electrode 44 (in particular, the surface exposed to the gas to be measured) is "12". Therefore, in the gas sensor S1, the area of the measurement electrode 44 (the surface exposed to the gas to be measured) is larger than the area of the inner pump electrode 22 (the surface exposed to the gas to be measured).

前述の通り、測定電極44の面積を内側ポンプ電極22の面積よりも大きくすることで、主ポンプセル21のセル抵抗の傾き(ヒータ70への投入パワーに対するセル抵抗の傾き)を、測定用ポンプセル41のセル抵抗の傾きより大きくすることができる。そして、主ポンプセル21のセル抵抗の傾きを測定用ポンプセル41のセル抵抗の傾きよりも大きくすることで、被測定ガスにおけるNOxの濃度が高い環境下での高精度な濃度測定と、濃度が低い環境下での高精度な濃度測定とを両立することができる。 As described above, by making the area of the measurement electrode 44 larger than the area of the inner pump electrode 22, the slope of the cell resistance of the main pump cell 21 (the slope of the cell resistance with respect to the input power to the heater 70) can be measured by the measurement pump cell 41. can be greater than the slope of the cell resistance of By making the slope of the cell resistance of the main pump cell 21 larger than the slope of the cell resistance of the measurement pump cell 41, high-accuracy concentration measurement under an environment where the concentration of NO x in the gas to be measured is high and It is possible to achieve both high-precision concentration measurement under a low environment.

したがって、ガスセンサS1は、測定電極44の面積が、内側ポンプ電極22の面積より大きいので、高濃度下でも低濃度下でも、高精度な濃度測定を実現することができる。 Therefore, in the gas sensor S1, since the area of the measurement electrode 44 is larger than the area of the inner pump electrode 22, highly accurate concentration measurement can be achieved both under high and low concentrations.

(電極の厚みについて)
図5に例示するように、ガスセンサS1において、主ポンプセル21の電極の厚み、すなわち、内側ポンプ電極22の厚み[μm]は、「15」である。これに対して、測定用ポンプセル41の電極の厚み、すなわち、測定電極44の厚み[μm]は、「15」である。そのため、ガスセンサS1において、測定電極44の厚みは、内側ポンプ電極22の厚みと同じである。
(Regarding electrode thickness)
As illustrated in FIG. 5, in the gas sensor S1, the thickness of the electrode of the main pump cell 21, that is, the thickness [μm] of the inner pump electrode 22 is "15". On the other hand, the thickness of the electrode of the measuring pump cell 41, that is, the thickness [μm] of the measuring electrode 44 is "15". Therefore, in the gas sensor S<b>1 , the thickness of the measurement electrode 44 is the same as the thickness of the inner pump electrode 22 .

前述の通り、測定電極44の厚みを、内側ポンプ電極22の厚みよりも厚くすることで、主ポンプセル21のセル抵抗の傾き(ヒータ70への投入パワーに対するセル抵抗の傾き)を、測定用ポンプセル41のセル抵抗の傾きより大きくすることができる。そして、主ポンプセル21のセル抵抗の傾きを測定用ポンプセル41のセル抵抗の傾きよりも大きくすることで、被測定ガスにおけるNOxの濃度が高い環境下での高精度な濃度測定と、濃度が低い環境下での高精度な濃度測定とを両立することができる。 As described above, by making the thickness of the measurement electrode 44 larger than the thickness of the inner pump electrode 22, the slope of the cell resistance of the main pump cell 21 (the slope of the cell resistance with respect to the power input to the heater 70) can be obtained from the measurement pump cell. 41 cell resistance slope. By making the slope of the cell resistance of the main pump cell 21 larger than the slope of the cell resistance of the measurement pump cell 41, high-accuracy concentration measurement under an environment where the concentration of NO x in the gas to be measured is high and It is possible to achieve both high-precision concentration measurement under a low environment.

したがって、ガスセンサS1は、測定電極44の厚みを、内側ポンプ電極22の厚みよりも厚くした場合、高濃度下でも低濃度下でも、高精度な濃度測定を実現することができる。 Therefore, when the thickness of the measuring electrode 44 is made thicker than the thickness of the inner pump electrode 22, the gas sensor S1 can realize high-precision concentration measurement under both high concentration and low concentration.

(電極の気孔率について)
図5に例示するように、ガスセンサS1において、主ポンプセル21の電極の気孔率、すなわち、内側ポンプ電極22の気孔率[%]は、「20」である。これに対して、測定用ポンプセル41の電極の気孔率、すなわち、測定電極44の気孔率[%]は、「10」である。そのため、ガスセンサS1において、測定電極44の気孔率は、内側ポンプ電極22の気孔率より低い。
(Regarding electrode porosity)
As illustrated in FIG. 5, in the gas sensor S1, the electrode porosity of the main pump cell 21, that is, the porosity [%] of the inner pump electrode 22 is "20". On the other hand, the porosity of the electrode of the measurement pump cell 41, that is, the porosity [%] of the measurement electrode 44 is "10". Therefore, in gas sensor S<b>1 , the porosity of measuring electrode 44 is lower than the porosity of inner pump electrode 22 .

前述の通り、測定電極44の気孔率を、内側ポンプ電極22の気孔率よりも低くすることで、主ポンプセル21のセル抵抗の傾き(ヒータ70への投入パワーに対するセル抵抗の傾き)を、測定用ポンプセル41のセル抵抗の傾きより大きくすることができる。そして、主ポンプセル21のセル抵抗の傾きを測定用ポンプセル41のセル抵抗の傾きよりも大きくすることで、被測定ガスにおけるNOxの濃度が高い環境下での高精度な濃度測定と、濃度が低い環境下での高精度な濃度測定とを両立することができる。 As described above, by making the porosity of the measurement electrode 44 lower than the porosity of the inner pump electrode 22, the slope of the cell resistance of the main pump cell 21 (the slope of the cell resistance with respect to the input power to the heater 70) can be measured. can be made larger than the slope of the cell resistance of the pump cell 41 for use. By making the slope of the cell resistance of the main pump cell 21 larger than the slope of the cell resistance of the measurement pump cell 41, high-precision concentration measurement can be performed in an environment where the NO x concentration in the gas to be measured is high. It is possible to achieve both high-precision concentration measurement under a low environment.

したがって、ガスセンサS1は、測定電極44の気孔率が、内側ポンプ電極22の気孔率より低いので、高濃度下でも低濃度下でも、高精度な濃度測定を実現することができる。 Therefore, in the gas sensor S1, since the porosity of the measuring electrode 44 is lower than that of the inner pump electrode 22, highly accurate concentration measurement can be realized both under high and low concentrations.

(電極における貴金属とジルコニアとの比について)
ガスセンサS1において、内側ポンプ電極22および測定電極44は、共に、ジルコニアと貴金属とのサーメット電極である。図5に例示するように、ガスセンサS1において、主ポンプセル21の電極における貴金属とジルコニアとの比は、すなわち、内側ポンプ電極22における貴金属とジルコニアとの比は、「(貴金属)85対(ジルコニア)15」である。これに対して、測定用ポンプセル41の電極における貴金属とジルコニアとの比は、すなわち、測定電極44における貴金属とジルコニアとの比は、「(貴金属)85対(ジルコニア)15」である。そのため、ガスセンサS1において、測定電極44における、ジルコニアに対する貴金属の比率は、内側ポンプ電極22における、ジルコニアに対する貴金属の比率と同じである。
(Regarding the ratio of noble metal and zirconia in the electrode)
In the gas sensor S1, the inner pump electrode 22 and the measuring electrode 44 are both zirconia and noble metal cermet electrodes. As illustrated in FIG. 5, in the gas sensor S1, the ratio of noble metal to zirconia in the electrodes of the main pump cell 21, that is, the ratio of noble metal to zirconia in the inner pump electrode 22 is "(noble metal) 85 to (zirconia) 15”. On the other hand, the ratio of noble metal to zirconia in the electrodes of the measuring pump cell 41, that is, the ratio of noble metal to zirconia in the measuring electrode 44 is "(noble metal) 85:(zirconia) 15". Therefore, in the gas sensor S 1 , the ratio of noble metal to zirconia in the measurement electrode 44 is the same as the ratio of noble metal to zirconia in the inner pump electrode 22 .

前述の通り、ジルコニアに対する貴金属の比率について、測定電極44における比率を内側ポンプ電極22における比率よりも高くすることで、主ポンプセル21のセル抵抗の傾き(ヒータ70への投入パワーに対するセル抵抗の傾き)を、測定用ポンプセル41のセル抵抗の傾きより大きくすることができる。そして、主ポンプセル21のセル抵抗の傾きを測定用ポンプセル41のセル抵抗の傾きよりも大きくすることで、被測定ガスにおけるNOxの濃度が高い環境下での高精度な濃度測定と、濃度が低い環境下での高精度な濃度測定とを両立することができる。 As described above, regarding the ratio of noble metal to zirconia, by making the ratio of the measurement electrode 44 higher than the ratio of the inner pump electrode 22, the slope of the cell resistance of the main pump cell 21 (the slope of the cell resistance with respect to the input power to the heater 70 ) can be made larger than the slope of the cell resistance of the measuring pump cell 41 . By making the slope of the cell resistance of the main pump cell 21 larger than the slope of the cell resistance of the measurement pump cell 41, high-accuracy concentration measurement under an environment where the concentration of NO x in the gas to be measured is high and It is possible to achieve both high-precision concentration measurement under a low environment.

したがって、ガスセンサS1は、ジルコニアに対する貴金属の比率について、測定電極44における比率を内側ポンプ電極22における比率よりも高くした場合、高濃度下でも低濃度下でも、高精度な濃度測定を実現することができる。 Therefore, when the ratio of noble metal to zirconia in the measuring electrode 44 is set higher than the ratio in the inner pump electrode 22, the gas sensor S1 can realize highly accurate concentration measurement under both high concentration and low concentration. can.

(電極のAu含有率について)
図5に例示するように、ガスセンサS1において、主ポンプセル21の電極のAuの含有率、すなわち、内側ポンプ電極22のAuの含有率[wt%]は、「0.5」である。これに対して、測定用ポンプセル41の電極のAuの含有率、すなわち、測定電極44のAuの含有率[wt%]は、「0」である。そのため、ガスセンサS1において、測定電極44のAuの含有率は、内側ポンプ電極22のAuの含有率より低い。
(Regarding the Au content of the electrode)
As illustrated in FIG. 5, in the gas sensor S1, the Au content rate of the electrode of the main pump cell 21, that is, the Au content rate [wt%] of the inner pump electrode 22 is "0.5". On the other hand, the Au content of the electrode of the measurement pump cell 41, that is, the Au content [wt%] of the measurement electrode 44 is "0". Therefore, in the gas sensor S<b>1 , the Au content of the measurement electrode 44 is lower than the Au content of the inner pump electrode 22 .

前述の通り、測定電極44のAuの含有率を、内側ポンプ電極22のAuの含有率よりも低くすることで、主ポンプセル21のセル抵抗の傾き(ヒータ70への投入パワーに対するセル抵抗の傾き)を、測定用ポンプセル41のセル抵抗の傾きより大きくすることができる。そして、主ポンプセル21のセル抵抗の傾きを測定用ポンプセル41のセル抵抗の傾きよりも大きくすることで、被測定ガスにおけるNOxの濃度が高い環境下での高精度な濃度測定と、濃度が低い環境下での高精度な濃度測定とを両立することができる。 As described above, by making the Au content of the measurement electrode 44 lower than the Au content of the inner pump electrode 22, the slope of the cell resistance of the main pump cell 21 (the slope of the cell resistance with respect to the input power to the heater 70 ) can be made larger than the slope of the cell resistance of the measuring pump cell 41 . By making the slope of the cell resistance of the main pump cell 21 larger than the slope of the cell resistance of the measurement pump cell 41, high-accuracy concentration measurement under an environment where the concentration of NO x in the gas to be measured is high and It is possible to achieve both high-precision concentration measurement under a low environment.

したがって、ガスセンサS1は、測定電極44のAuの含有率が、内側ポンプ電極22のAuの含有率より低いので、高濃度下でも低濃度下でも、高精度な濃度測定を実現することができる。 Therefore, in the gas sensor S1, since the Au content of the measurement electrode 44 is lower than that of the inner pump electrode 22, high-precision concentration measurement can be achieved both at high concentrations and at low concentrations.

(電極間距離について)
図5に例示するように、ガスセンサS1において、主ポンプセル21の電極間距離、すなわち、内側ポンプ電極22と外側ポンプ電極23との間の距離[μm]は、「0.2」である。これに対して、測定用ポンプセル41の電極間距離、すなわち、測定電極44と外側ポンプ電極23との間の距離[μm]は、「0.2」である。そのため、ガスセンサS1において、測定用ポンプセル41の電極間距離(測定電極44と外側ポンプ電極23との間の距離)は、主ポンプセル21の電極間距離(内側ポンプ電極22と外側ポンプ電極23との間の距離)と同じである。
(Regarding the distance between electrodes)
As illustrated in FIG. 5, in the gas sensor S1, the distance between the electrodes of the main pump cell 21, that is, the distance [μm] between the inner pump electrode 22 and the outer pump electrode 23 is "0.2". On the other hand, the inter-electrode distance of the measuring pump cell 41, that is, the distance [μm] between the measuring electrode 44 and the outer pump electrode 23 is "0.2". Therefore, in the gas sensor S1, the inter-electrode distance of the measuring pump cell 41 (the distance between the measuring electrode 44 and the outer pump electrode 23) is equal to the inter-electrode distance of the main pump cell 21 (the distance between the inner pump electrode 22 and the outer pump electrode 23). distance between

前述の通り、測定用ポンプセル41の電極間距離を、主ポンプセル21の電極間距離よりも小さく(短く)することで、主ポンプセル21のセル抵抗の傾き(ヒータ70への投入パワーに対するセル抵抗の傾き)を、測定用ポンプセル41のセル抵抗の傾きより大きくすることができる。そして、主ポンプセル21のセル抵抗の傾きを測定用ポンプセル41のセル抵抗の傾きよりも大きくすることで、被測定ガスにおけるNOxの濃度が高い環境下での高精度な濃度測定と、濃度が低い環境下での高精度な濃度測定とを両立することができる。 As described above, by making the inter-electrode distance of the measurement pump cell 41 smaller (shorter) than the inter-electrode distance of the main pump cell 21, the slope of the cell resistance of the main pump cell 21 (the cell resistance with respect to the input power to the heater 70) is reduced. slope) can be larger than the slope of the cell resistance of the measuring pump cell 41 . By making the slope of the cell resistance of the main pump cell 21 larger than the slope of the cell resistance of the measurement pump cell 41, high-accuracy concentration measurement under an environment where the concentration of NO x in the gas to be measured is high and It is possible to achieve both high-precision concentration measurement under a low environment.

したがって、ガスセンサS1は、測定用ポンプセル41の電極間距離を主ポンプセル21の電極間距離よりも小さくした場合、高濃度下でも低濃度下でも、高精度な濃度測定を実現することができる。 Therefore, when the inter-electrode distance of the measuring pump cell 41 is made smaller than the inter-electrode distance of the main pump cell 21, the gas sensor S1 can realize highly accurate concentration measurement under both high and low concentrations.

(電極の面積に係る注記)
これまで、測定用ポンプセル41の電極(測定電極44)の面積よりも小さい面積の電極を有する調整用ポンプセルとして、調整用ポンプセルが主ポンプセル21である例を説明してきた。すなわち、測定電極44の面積を、内側ポンプ電極22の面積よりも大きくすることで、調整用ポンプセルとしての主ポンプセル21のセル抵抗の傾きを、測定用ポンプセル41のセル抵抗の傾きよりも大きくすることができる例を、これまで説明してきた。しかしながら、測定用ポンプセル41の電極(測定電極44)の面積よりも小さい面積の電極を有する調整用ポンプセルは、補助ポンプセル50であってもよい。すなわち、測定電極44の面積は、補助ポンプセル50の補助ポンプ電極51の面積よりも大きくてもよい。
(Notes on electrode area)
So far, an example has been described in which the adjustment pump cell is the main pump cell 21 as an adjustment pump cell having an electrode with an area smaller than that of the electrode (measurement electrode 44) of the measurement pump cell 41. FIG. That is, by making the area of the measurement electrode 44 larger than the area of the inner pump electrode 22, the slope of the cell resistance of the main pump cell 21 as the adjustment pump cell is made larger than the slope of the cell resistance of the measurement pump cell 41. We have already described examples of what can be done. However, the auxiliary pump cell 50 may be the adjustment pump cell having an electrode with an area smaller than that of the electrode (measurement electrode 44 ) of the measurement pump cell 41 . That is, the area of the measurement electrode 44 may be larger than the area of the auxiliary pump electrode 51 of the auxiliary pump cell 50 .

また、主ポンプセル21および補助ポンプセル50のいずれの電極の面積も、測定用ポンプセル41の電極の面積よりも小さくてもよい。すなわち、内側ポンプ電極22の面積も、補助ポンプセル50の補助ポンプ電極51の面積も、共に、測定電極44の面積よりも小さくてもよい。 Also, the area of the electrodes of both the main pump cell 21 and the auxiliary pump cell 50 may be smaller than the area of the electrodes of the measurement pump cell 41 . That is, both the area of the inner pump electrode 22 and the area of the auxiliary pump electrode 51 of the auxiliary pump cell 50 may be smaller than the area of the measurement electrode 44 .

本発明の一側面に係るガスセンサにおいて、測定電極44の面積は、主ポンプセル21および補助ポンプセル50の少なくとも一方の電極の面積(例えば、内側ポンプ電極22および補助ポンプ電極51の少なくとも一方の面積)よりも大きければよい。 In the gas sensor according to one aspect of the present invention, the area of the measurement electrode 44 is larger than the area of at least one of the main pump cell 21 and the auxiliary pump cell 50 (for example, the area of at least one of the inner pump electrode 22 and the auxiliary pump electrode 51). should be large.

測定用ポンプセル41の電極の面積を、調整用ポンプセルの電極の面積よりも大きくすることで、調整用ポンプセルのセル抵抗の傾き(ヒータ70への投入パワーに対するセル抵抗の傾き)を、測定用ポンプセル41のセル抵抗の傾きより大きくすることができる。そして、調整用ポンプセルのセル抵抗の傾きを測定用ポンプセル41のセル抵抗の傾きよりも大きくすることで、被測定ガスにおけるNOxの濃度が高い環境下での高精度な濃度測定と、濃度が低い環境下での高精度な濃度測定とを両立することができる。 By making the electrode area of the measurement pump cell 41 larger than the electrode area of the adjustment pump cell, the slope of the cell resistance of the adjustment pump cell (the slope of the cell resistance with respect to the input power to the heater 70) can be adjusted to the measurement pump cell. 41 cell resistance slope. By making the slope of the cell resistance of the adjustment pump cell 41 larger than the slope of the cell resistance of the measurement pump cell 41, high-precision concentration measurement can be performed in an environment where the concentration of NO x in the gas to be measured is high. It is possible to achieve both high-precision concentration measurement under a low environment.

(電極の厚みに係る注記)
これまでに、測定用ポンプセル41の電極(測定電極44)の厚みよりも薄い厚みの電極を有する調整用ポンプセルとして、調整用ポンプセルが主ポンプセル21である例を説明してきた。すなわち、測定電極44の厚みを、内側ポンプ電極22の厚みよりも厚くすることで、調整用ポンプセルとしての主ポンプセル21のセル抵抗の傾きを、測定用ポンプセル41のセル抵抗の傾きよりも大きくすることができる例を、これまで説明してきた。しかしながら、測定用ポンプセル41の電極(測定電極44)の厚みよりも薄い厚みの電極を有する調整用ポンプセルは、補助ポンプセル50であってもよい。すなわち、測定電極44の厚みは、補助ポンプセル50の補助ポンプ電極51の厚みよりも厚くてもよい。
(Notes on electrode thickness)
So far, an example in which the adjustment pump cell is the main pump cell 21 has been described as an adjustment pump cell having an electrode thinner than the thickness of the electrode (measurement electrode 44) of the measurement pump cell 41. FIG. That is, by making the measurement electrode 44 thicker than the inner pump electrode 22, the slope of the cell resistance of the main pump cell 21 as the adjustment pump cell is made larger than the slope of the cell resistance of the measurement pump cell 41. We have already described examples of what can be done. However, the auxiliary pump cell 50 may be the adjustment pump cell having an electrode thinner than the electrode (measurement electrode 44 ) of the measurement pump cell 41 . That is, the measurement electrode 44 may be thicker than the auxiliary pump electrode 51 of the auxiliary pump cell 50 .

また、主ポンプセル21および補助ポンプセル50のいずれの電極の厚みも、測定用ポンプセル41の電極の厚みよりも薄くてもよい。すなわち、内側ポンプ電極22の厚みも、補助ポンプセル50の補助ポンプ電極51の厚みも、共に、測定電極44の厚みよりも薄くてもよい。 Moreover, the thickness of the electrodes of both the main pump cell 21 and the auxiliary pump cell 50 may be thinner than the thickness of the electrode of the measurement pump cell 41 . That is, both the thickness of the inner pump electrode 22 and the thickness of the auxiliary pump electrode 51 of the auxiliary pump cell 50 may be thinner than the thickness of the measurement electrode 44 .

本発明の一側面に係るガスセンサにおいて、測定電極44の厚みは、主ポンプセル21および補助ポンプセル50の少なくとも一方の電極の厚み(例えば、内側ポンプ電極22および補助ポンプ電極51の少なくとも一方の厚み)よりも厚ければよい。 In the gas sensor according to one aspect of the present invention, the thickness of the measurement electrode 44 is greater than the thickness of at least one of the main pump cell 21 and the auxiliary pump cell 50 (for example, the thickness of at least one of the inner pump electrode 22 and the auxiliary pump electrode 51). should be thicker.

測定用ポンプセル41の電極の厚みを、調整用ポンプセルの電極の厚みよりも厚くすることで、調整用ポンプセルのセル抵抗の傾き(ヒータ70への投入パワーに対するセル抵抗の傾き)を、測定用ポンプセル41のセル抵抗の傾きより大きくすることができる。そして、調整用ポンプセルのセル抵抗の傾きを測定用ポンプセル41のセル抵抗の傾きよりも大きくすることで、被測定ガスにおけるNOxの濃度が高い環境下での高精度な濃度測定と、濃度が低い環境下での高精度な濃度測定とを両立することができる。 By making the thickness of the electrode of the measuring pump cell 41 thicker than the thickness of the electrode of the adjusting pump cell, the slope of the cell resistance of the adjusting pump cell (the slope of the cell resistance with respect to the input power to the heater 70) can be changed to that of the measuring pump cell. 41 cell resistance slope. By making the slope of the cell resistance of the adjustment pump cell 41 larger than the slope of the cell resistance of the measurement pump cell 41, high-precision concentration measurement can be performed in an environment where the concentration of NO x in the gas to be measured is high. It is possible to achieve both high-precision concentration measurement under a low environment.

(電極の気孔率に係る注記)
これまでに、測定用ポンプセル41の電極(測定電極44)の気孔率よりも高い気孔率の電極を有する調整用ポンプセルとして、調整用ポンプセルが主ポンプセル21である例を説明してきた。すなわち、測定電極44の気孔率を、内側ポンプ電極22の気孔率よりも低くすることで、調整用ポンプセルとしての主ポンプセル21のセル抵抗の傾きを、測定用ポンプセル41のセル抵抗の傾きよりも大きくすることができる例を、これまで説明してきた。しかしながら、測定用ポンプセル41の電極(測定電極44)の気孔率よりも高い気孔率の電極を有する調整用ポンプセルは、補助ポンプセル50であってもよい。すなわち、測定電極44の気孔率は、補助ポンプセル50の補助ポンプ電極51の気孔率よりも低くてもよい。
(Note regarding electrode porosity)
So far, an example in which the adjustment pump cell is the main pump cell 21 has been described as an adjustment pump cell having an electrode with a porosity higher than that of the electrode of the measurement pump cell 41 (measurement electrode 44). That is, by making the porosity of the measurement electrode 44 lower than the porosity of the inner pump electrode 22, the slope of the cell resistance of the main pump cell 21 as the adjustment pump cell is lower than the slope of the cell resistance of the measurement pump cell 41. So far we have discussed examples that can be made larger. However, the auxiliary pump cell 50 may be the adjustment pump cell having an electrode with a porosity higher than that of the electrode (measurement electrode 44 ) of the measurement pump cell 41 . That is, the porosity of the measurement electrode 44 may be lower than that of the auxiliary pump electrode 51 of the auxiliary pump cell 50 .

また、主ポンプセル21および補助ポンプセル50のいずれの電極の気孔率も、測定用ポンプセル41の電極の気孔率よりも高くてもよい。すなわち、内側ポンプ電極22の気孔率も、補助ポンプセル50の補助ポンプ電極51の気孔率も、共に、測定電極44の気孔率よりも高くてもよい。 Moreover, the porosity of the electrodes of both the main pump cell 21 and the auxiliary pump cell 50 may be higher than the porosity of the electrodes of the measurement pump cell 41 . That is, both the porosity of the inner pump electrode 22 and the porosity of the auxiliary pump electrode 51 of the auxiliary pump cell 50 may be higher than the porosity of the measurement electrode 44 .

本発明の一側面に係るガスセンサにおいて、測定電極44の気孔率は、主ポンプセル21および補助ポンプセル50の少なくとも一方の電極の気孔率(例えば、内側ポンプ電極22および補助ポンプ電極51の少なくとも一方の気孔率)よりも低ければよい。 In the gas sensor according to one aspect of the present invention, the porosity of the measurement electrode 44 is equal to the porosity of at least one electrode of the main pump cell 21 and the auxiliary pump cell 50 (for example, the porosity of at least one of the inner pump electrode 22 and the auxiliary pump electrode 51). rate).

測定用ポンプセル41の電極の気孔率を、調整用ポンプセルの電極の気孔率よりも低くすることで、調整用ポンプセルのセル抵抗の傾き(ヒータ70への投入パワーに対するセル抵抗の傾き)を、測定用ポンプセル41のセル抵抗の傾きより大きくすることができる。そして、調整用ポンプセルのセル抵抗の傾きを測定用ポンプセル41のセル抵抗の傾きよりも大きくすることで、被測定ガスにおけるNOxの濃度が高い環境下での高精度な濃度測定と、濃度が低い環境下での高精度な濃度測定とを両立することができる。 By making the electrode porosity of the measuring pump cell 41 lower than the electrode porosity of the adjusting pump cell, the slope of the cell resistance of the adjusting pump cell (the slope of the cell resistance with respect to the input power to the heater 70) is measured. can be made larger than the slope of the cell resistance of the pump cell 41 for use. By making the slope of the cell resistance of the adjustment pump cell larger than the slope of the cell resistance of the measurement pump cell 41, high-precision concentration measurement can be performed in an environment where the concentration of NO x in the gas to be measured is high. It is possible to achieve both high-precision concentration measurement under a low environment.

(貴金属とジルコニアとの比に係る注記)
これまでに、ジルコニアに対する貴金属の比率について、測定用ポンプセル41の電極(測定電極44)の比率よりも低い比率のサーメット電極を有する調整用ポンプセルとして、調整用ポンプセルが主ポンプセル21である例を説明してきた。すなわち、ジルコニアに対する貴金属の比率について、測定電極44における比率を内側ポンプ電極22における比率よりも高くすることで、調整用ポンプセルとしての主ポンプセル21のセル抵抗の傾きを、測定用ポンプセル41のセル抵抗の傾きよりも大きくすることができる例を、これまで説明してきた。しかしながら、ジルコニアに対する貴金属の比率について、測定用ポンプセル41の電極(測定電極44)の比率よりも低い比率のサーメット電極を有する調整用ポンプセルは、補助ポンプセル50であってもよい。すなわち、ジルコニアに対する貴金属の比率について、測定電極44の比率は、補助ポンプセル50の補助ポンプ電極51の比率よりも高くてもよい。
(Note regarding the ratio of noble metal to zirconia)
So far, an example in which the adjustment pump cell is the main pump cell 21 as an adjustment pump cell having a cermet electrode having a lower ratio of the noble metal to zirconia than the ratio of the electrode (measurement electrode 44) of the measurement pump cell 41 has been described. I've been That is, regarding the ratio of noble metal to zirconia, by making the ratio of the measuring electrode 44 higher than the ratio of the inner pumping electrode 22, the slope of the cell resistance of the main pump cell 21 as the adjusting pump cell is changed to the cell resistance of the measuring pump cell 41. We have so far described examples where the slope of . However, the auxiliary pump cell 50 may be an adjustment pump cell having a cermet electrode with a ratio of noble metal to zirconia lower than the ratio of the electrode (measurement electrode 44 ) of the measurement pump cell 41 . That is, with respect to the ratio of noble metal to zirconia, the ratio of measurement electrode 44 may be higher than the ratio of auxiliary pump electrode 51 of auxiliary pump cell 50 .

また、ジルコニアに対する貴金属の比率について、主ポンプセル21および補助ポンプセル50のいずれの電極の比率も、測定用ポンプセル41の電極の比率よりも低くてもよい。すなわち、ジルコニアに対する貴金属の比率について、内側ポンプ電極22の比率も、補助ポンプセル50の補助ポンプ電極51の比率も、共に、測定電極44の比率よりも低くてもよい。 Moreover, regarding the ratio of noble metal to zirconia, the ratio of the electrodes of both the main pump cell 21 and the auxiliary pump cell 50 may be lower than the ratio of the electrodes of the measurement pump cell 41 . That is, both the ratio of the noble metal to zirconia of the inner pump electrode 22 and the ratio of the auxiliary pump electrode 51 of the auxiliary pump cell 50 may be lower than the ratio of the measurement electrode 44 .

本発明の一側面に係るガスセンサにおいて、ジルコニアに対する貴金属の比率について、測定電極44の比率は、主ポンプセル21および補助ポンプセル50の少なくとも一方の電極の比率(例えば、内側ポンプ電極22および補助ポンプ電極51の少なくとも一方の比率)よりも高ければよい。 In the gas sensor according to one aspect of the present invention, regarding the ratio of noble metal to zirconia, the ratio of the measurement electrode 44 is equal to the ratio of the electrodes of at least one of the main pump cell 21 and the auxiliary pump cell 50 (for example, the inner pump electrode 22 and the auxiliary pump electrode 51). ratio of at least one of).

ジルコニアに対する貴金属の比率について、測定用ポンプセル41の電極における比率を、調整用ポンプセルの電極における比率よりも高くすることで、調整用ポンプセルのセル抵抗の傾き(ヒータ70への投入パワーに対するセル抵抗の傾き)を、測定用ポンプセル41のセル抵抗の傾きより大きくすることができる。そして、調整用ポンプセルのセル抵抗の傾きを測定用ポンプセル41のセル抵抗の傾きよりも大きくすることで、被測定ガスにおけるNOxの濃度が高い環境下での高精度な濃度測定と、濃度が低い環境下での高精度な濃度測定とを両立することができる。 Regarding the ratio of the noble metal to zirconia, by making the ratio of the electrodes of the measurement pump cell 41 higher than the ratio of the electrodes of the adjustment pump cell, the slope of the cell resistance of the adjustment pump cell (the cell resistance with respect to the input power to the heater 70 slope) can be larger than the slope of the cell resistance of the measuring pump cell 41 . By making the slope of the cell resistance of the adjustment pump cell larger than the slope of the cell resistance of the measurement pump cell 41, high-precision concentration measurement can be performed in an environment where the concentration of NO x in the gas to be measured is high. It is possible to achieve both high-precision concentration measurement under a low environment.

(Auの含有率に係る注記)
これまでに、測定用ポンプセル41の電極(測定電極44)のAuの含有率よりも高い含有率の電極を有する調整用ポンプセルとして、調整用ポンプセルが主ポンプセル21である例を説明してきた。すなわち、測定電極44のAu含有率を、内側ポンプ電極22のAu含有率よりも低くすることで、調整用ポンプセルとしての主ポンプセル21のセル抵抗の傾きを、測定用ポンプセル41のセル抵抗の傾きよりも大きくすることができる例を、これまで説明してきた。しかしながら、測定用ポンプセル41の電極(測定電極44)のAuの含有率よりも高い含有率の電極を有する調整用ポンプセルは、補助ポンプセル50であってもよい。すなわち、測定電極44のAuの含有率は、補助ポンプセル50の補助ポンプ電極51のAuの含有率よりも低くてもよい。
(Note regarding Au content)
So far, an example in which the adjustment pump cell is the main pump cell 21 has been described as an adjustment pump cell having an electrode with a higher Au content than the electrode of the measurement pump cell 41 (measurement electrode 44). That is, by making the Au content rate of the measurement electrode 44 lower than the Au content rate of the inner pump electrode 22, the slope of the cell resistance of the main pump cell 21 as the adjustment pump cell is changed to the slope of the cell resistance of the measurement pump cell 41. So far we have discussed examples where it can be larger than . However, the auxiliary pump cell 50 may be the adjustment pump cell having an electrode with a higher Au content than the electrode of the measurement pump cell 41 (measurement electrode 44 ). That is, the Au content of the measurement electrode 44 may be lower than the Au content of the auxiliary pump electrode 51 of the auxiliary pump cell 50 .

また、主ポンプセル21および補助ポンプセル50のいずれの電極のAuの含有率も、測定用ポンプセル41の電極のAuの含有率よりも高くてもよい。すなわち、内側ポンプ電極22のAuの含有率も、補助ポンプセル50の補助ポンプ電極51のAuの含有率も、共に、測定電極44のAuの含有率よりも高くてもよい。 Also, the Au content in the electrodes of both the main pump cell 21 and the auxiliary pump cell 50 may be higher than the Au content in the electrodes of the measurement pump cell 41 . That is, both the Au content of the inner pump electrode 22 and the Au content of the auxiliary pump electrode 51 of the auxiliary pump cell 50 may be higher than the Au content of the measurement electrode 44 .

本発明の一側面に係るガスセンサにおいて、測定電極44のAuの含有率は、主ポンプセル21および補助ポンプセル50の少なくとも一方の電極のAuの含有率(例えば、内側ポンプ電極22および補助ポンプ電極51の少なくとも一方のAuの含有率)よりも低ければよい。 In the gas sensor according to one aspect of the present invention, the Au content of the measurement electrode 44 is equal to the Au content of at least one electrode of the main pump cell 21 and the auxiliary pump cell 50 (for example, the inner pump electrode 22 and the auxiliary pump electrode 51). content of at least one of Au).

測定用ポンプセル41の電極のAu含有率を、調整用ポンプセルの電極のAu含有率よりも低くすることで、調整用ポンプセルのセル抵抗の傾き(ヒータ70への投入パワーに対するセル抵抗の傾き)を、測定用ポンプセル41のセル抵抗の傾きより大きくすることができる。そして、調整用ポンプセルのセル抵抗の傾きを測定用ポンプセル41のセル抵抗の傾きよりも大きくすることで、被測定ガスにおけるNOxの濃度が高い環境下での高精度な濃度測定と、濃度が低い環境下での高精度な濃度測定とを両立することができる。 By making the Au content rate of the electrode of the measurement pump cell 41 lower than the Au content rate of the electrode of the adjustment pump cell, the slope of the cell resistance of the adjustment pump cell (the slope of the cell resistance with respect to the input power to the heater 70) can be reduced. , can be greater than the slope of the cell resistance of the measuring pump cell 41 . By making the slope of the cell resistance of the adjustment pump cell larger than the slope of the cell resistance of the measurement pump cell 41, high-precision concentration measurement can be performed in an environment where the concentration of NO x in the gas to be measured is high. It is possible to achieve both high-precision concentration measurement under a low environment.

(電極間距離に係る注記)
これまでに、測定用ポンプセル41の電極間距離よりも大きい(長い)電極間距離を有する調整用ポンプセルとして、調整用ポンプセルが主ポンプセル21である例を説明してきた。すなわち、測定用ポンプセル41の電極間距離(測定電極44と外側ポンプ電極23との間の距離)を、主ポンプセル21の電極間距離(内側ポンプ電極22と外側ポンプ電極23との間の距離)よりも小さく(短く)することで、調整用ポンプセルとしての主ポンプセル21のセル抵抗の傾きを、測定用ポンプセル41のセル抵抗の傾きよりも大きくすることができる例を、これまで説明してきた。しかしながら、測定用ポンプセル41の電極間距離よりも大きい電極間距離を有する調整用ポンプセルは、補助ポンプセル50であってもよい。すなわち、測定用ポンプセル41の電極間距離は、補助ポンプセル50の電極間距離(補助ポンプセル50の補助ポンプ電極51と外側ポンプ電極23または第3電極との間の距離)よりも小さくてもよい。
(Note regarding the distance between electrodes)
So far, an example has been described in which the adjustment pump cell is the main pump cell 21 as an adjustment pump cell having an inter-electrode distance that is larger (longer) than the inter-electrode distance of the measurement pump cell 41 . That is, the distance between the electrodes of the measuring pump cell 41 (the distance between the measuring electrode 44 and the outer pump electrode 23) is changed to the distance between the electrodes of the main pump cell 21 (the distance between the inner pump electrode 22 and the outer pump electrode 23). So far, an example has been described in which the slope of the cell resistance of the main pump cell 21 as the adjustment pump cell can be made larger than the slope of the cell resistance of the measurement pump cell 41 by making the cell resistance smaller (shorter) than the adjustment pump cell 41. However, the auxiliary pump cell 50 may be the adjustment pump cell having an inter-electrode distance greater than the inter-electrode distance of the measuring pump cell 41 . That is, the inter-electrode distance of the measuring pump cell 41 may be smaller than the inter-electrode distance of the auxiliary pump cell 50 (the distance between the auxiliary pump electrode 51 of the auxiliary pump cell 50 and the outer pump electrode 23 or the third electrode).

また、主ポンプセル21および補助ポンプセル50のいずれの電極間距離も、測定用ポンプセル41の電極間距離よりも大きくてもよい。すなわち、内側ポンプ電極22と外側ポンプ電極23との間の距離も、補助ポンプ電極51と外側ポンプ電極23または第3電極との間の距離も、共に、測定電極44と外側ポンプ電極23との間の距離よりも大きくてもよい。 Further, the inter-electrode distance of both the main pump cell 21 and the auxiliary pump cell 50 may be greater than the inter-electrode distance of the measurement pump cell 41 . That is, both the distance between the inner pump electrode 22 and the outer pump electrode 23 and the distance between the auxiliary pump electrode 51 and the outer pump electrode 23 or the third electrode are may be greater than the distance between

本発明の一側面に係るガスセンサにおいて、測定用ポンプセル41の電極間距離は、主ポンプセル21および補助ポンプセル50の少なくとも一方の電極間距離よりも小さければよい。 In the gas sensor according to one aspect of the present invention, the inter-electrode distance of the measuring pump cell 41 should be smaller than the inter-electrode distance of at least one of the main pump cell 21 and the auxiliary pump cell 50 .

測定用ポンプセル41の電極間距離を、調整用ポンプセルの電極間距離よりも小さくすることで、調整用ポンプセルのセル抵抗の傾き(ヒータ70への投入パワーに対するセル抵抗の傾き)を、測定用ポンプセル41のセル抵抗の傾きより大きくすることができる。そして、調整用ポンプセルのセル抵抗の傾きを測定用ポンプセル41のセル抵抗の傾きよりも大きくすることで、被測定ガスにおけるNOxの濃度が高い環境下での高精度な濃度測定と、濃度が低い環境下での高精度な濃度測定とを両立することができる。 By making the inter-electrode distance of the measuring pump cell 41 smaller than the inter-electrode distance of the adjusting pump cell, the slope of the cell resistance of the adjusting pump cell (the slope of the cell resistance with respect to the input power to the heater 70) can be adjusted to the measuring pump cell. 41 cell resistance slope. By making the slope of the cell resistance of the adjustment pump cell larger than the slope of the cell resistance of the measurement pump cell 41, high-precision concentration measurement can be performed in an environment where the concentration of NO x in the gas to be measured is high. It is possible to achieve both high-precision concentration measurement under a low environment.

これまで、調整用ポンプセルのセル抵抗の傾き(ヒータ70への投入パワーに対するセル抵抗の傾き)を、測定用ポンプセル41のセル抵抗の傾きより大きくするための、測定用ポンプセル41および調整用ポンプセルの構成についての条件として、以下の条件1-条件6を説明してきた。すなわち、条件1は、測定用ポンプセル41の電極面積が、調整用ポンプセルの電極面積よりも大きいことである。条件2は、測定用ポンプセル41の電極の厚みが、調整用ポンプセルの電極の厚みよりも厚いことである。条件3は、測定用ポンプセル41の電極の気孔率が、調整用ポンプセルの電極の気孔率よりも低いことである。条件4は、測定用ポンプセル41の電極におけるジルコニアに対する貴金属の比率が、調整用ポンプセルの電極におけるジルコニアに対する貴金属の比率よりも高いことである。条件5は、測定用ポンプセル41の電極のAuの含有率が、調整用ポンプセルの電極のAuの含有率よりも低いことである。条件6は、測定用ポンプセル41の電極間距離が、調整用ポンプセルの電極間距離よりも小さい(短い)ことである。 So far, the measurement pump cell 41 and the adjustment pump cell have been designed to make the slope of the cell resistance of the adjustment pump cell (the slope of the cell resistance with respect to the input power to the heater 70) larger than the slope of the cell resistance of the measurement pump cell 41. The following conditions 1 to 6 have been described as conditions for the configuration. That is, Condition 1 is that the electrode area of the measurement pump cell 41 is larger than the electrode area of the adjustment pump cell. Condition 2 is that the thickness of the electrode of the pump cell for measurement 41 is thicker than the thickness of the electrode of the pump cell for adjustment. Condition 3 is that the porosity of the electrode of the pump cell for measurement 41 is lower than that of the electrode of the pump cell for adjustment. Condition 4 is that the ratio of noble metal to zirconia in the electrode of the pump cell for measurement 41 is higher than the ratio of noble metal to zirconia in the electrode of the pump cell for adjustment. Condition 5 is that the Au content of the electrode of the pump cell for measurement 41 is lower than the Au content of the electrode of the pump cell for adjustment. Condition 6 is that the inter-electrode distance of the measurement pump cell 41 is smaller (shorter) than the inter-electrode distance of the adjustment pump cell.

調整用ポンプセルのセル抵抗の傾き(ヒータ70への投入パワーに対するセル抵抗の傾き)を、測定用ポンプセル41のセル抵抗の傾きより大きくするためには、条件1-条件6の全てが満たされることは必須ではない。本件発明者は、調整用ポンプセルのセル抵抗の傾き(ヒータ70への投入パワーに対するセル抵抗の傾き)を、測定用ポンプセル41のセル抵抗の傾きより大きくするのには、条件1-条件6の少なくとも1つが満たされるように調整用ポンプセルおよび測定用ポンプセル41を構成することが有用であることを実験により確認した。なお、上述の実験にて、本件発明者は、測定精度に影響するオフセット値の変動を抑制するには、調整用ポンプセルのセル抵抗の傾き(ヒータ70への投入パワーに対するセル抵抗の傾き)を、測定用ポンプセル41のセル抵抗の傾きの、1.5倍から1000倍の値とするのが望ましいことについても確認している。実験について詳細は後述する。 In order to make the slope of the cell resistance of the adjustment pump cell (the slope of the cell resistance with respect to the input power to the heater 70) greater than the slope of the cell resistance of the measurement pump cell 41, all of conditions 1 to 6 must be satisfied. is not required. In order to make the slope of the cell resistance of the adjustment pump cell (the slope of the cell resistance with respect to the input power to the heater 70) greater than the slope of the cell resistance of the measurement pump cell 41, the inventors of the present invention have to satisfy conditions 1 to 6. Experiments have shown that it is useful to configure the regulating pump cell and the measuring pump cell 41 such that at least one of them is satisfied. In the above experiment, the inventors found that the slope of the cell resistance of the adjustment pump cell (the slope of the cell resistance with respect to the power applied to the heater 70) was adjusted to suppress the fluctuation of the offset value that affects the measurement accuracy. It has also been confirmed that it is desirable to set the value to be 1.5 to 1000 times the slope of the cell resistance of the pump cell 41 for measurement. Details of the experiment will be described later.

(II)その他
上記実施形態では、ガスセンサ素子100の積層体は、6層の固体電解質層により構成されている。しかしながら、積層体を構成する固体電解質層の数は、このような例に限定されなくてよく、実施の形態に応じて適宜選択されてよい。
(II) Others In the above embodiment, the laminate of the gas sensor element 100 is composed of six solid electrolyte layers. However, the number of solid electrolyte layers forming the laminate is not limited to such an example, and may be appropriately selected according to the embodiment.

また、上記実施形態では、被測定ガスを導入する内部空間(すなわち、被測定ガス流通部7)は、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により区画される位置に設けられる。しかしながら、被測定ガス流通部7の配置は、このような例に限定されなくてよく、実施の形態に応じて適宜選択されてよい。第1面、第2面、第1ポンプ電極、第2ポンプ電極、第1リード、及び第2リードの配置は、積層体及び内部空間の構成に応じて適宜選択されてよい。 Further, in the above embodiment, the internal space into which the gas to be measured is introduced (that is, the gas-to-be-measured flow section 7) is located at a position defined by the first solid electrolyte layer 4, the spacer layer 5, and the second solid electrolyte layer 6. provided in However, the arrangement of the measured gas circulation section 7 need not be limited to such an example, and may be appropriately selected according to the embodiment. The arrangement of the first surface, the second surface, the first pump electrode, the second pump electrode, the first lead, and the second lead may be appropriately selected according to the structure of the laminate and the internal space.

また、上記実施形態では、被測定ガス流通部7は、3室構造を有するように構成されている。しかしながら、被測定ガス流通部7の構成は、このような例に限定されなくてよく、実施の形態に応じて適宜選択されてよい。他の一例では、第4拡散律速部18及び第3内部空所19が省略されてよく、これにより、被測定ガス流通部7は、2室構造を有するように構成されてよい。この場合、測定電極44は、第2内部空所17に隣接する第1固体電解質層4の上面における、第3拡散律速部16から離れた位置に設けられてよい。
すなわち、被測定ガス流通部7は、酸素の汲み出しまたは汲み入れが行なわれる空室を2つ含んでもよいし、1つだけ含んでいてもよい。また、ガスセンサ素子100にとって、1つ以上の拡散律速部を備えることも必須ではない。
Further, in the above-described embodiment, the gas-to-be-measured circulation section 7 is configured to have a three-chamber structure. However, the configuration of the measurement target gas circulation section 7 is not limited to such an example, and may be appropriately selected according to the embodiment. In another example, the fourth diffusion control section 18 and the third internal cavity 19 may be omitted, whereby the measured gas circulation section 7 may be configured to have a two-chamber structure. In this case, the measurement electrode 44 may be provided on the upper surface of the first solid electrolyte layer 4 adjacent to the second internal cavity 17 at a position away from the third diffusion rate-limiting portion 16 .
That is, the measured gas circulation section 7 may include two empty chambers in which oxygen is pumped out or pumped in, or may include only one. Moreover, it is not essential for the gas sensor element 100 to have one or more diffusion control sections.

また、図1では、内側ポンプ電極22及び外側ポンプ電極23は共に空間に対して露出している。しかしながら、空間に隣接することは、このような形態に限定されなくてよく、被覆等を介して間接的に隣接してもよい。他の一例として、外側ポンプ電極23は、保護部材等によって被覆されていてよい。 Also, in FIG. 1, both the inner pump electrode 22 and the outer pump electrode 23 are exposed to the space. Adjacent to the space, however, is not limited to such a form, and may be indirectly adjoined via a covering or the like. As another example, the outer pump electrode 23 may be covered with a protective member or the like.

また、上記実施形態では、基準ガス導入空間43が設けられている。しかしながら、ガスセンサ素子100の構成は、このような例に限定されなくてよい。他の一例では、第1固体電解質層4は、ガスセンサ素子100の後端まで延びるように構成されてよく、基準ガス導入空間43は省略されてよい。この場合、大気導入層48が、ガスセンサ素子100の後端まで延びるように構成されてよい。 Further, in the above embodiment, the reference gas introduction space 43 is provided. However, the configuration of the gas sensor element 100 need not be limited to such an example. In another example, the first solid electrolyte layer 4 may be configured to extend to the rear end of the gas sensor element 100, and the reference gas introduction space 43 may be omitted. In this case, the atmosphere introduction layer 48 may be configured to extend to the rear end of the gas sensor element 100 .

また、上記実施形態では、ガスセンサ素子100は、窒素酸化物(NOx)の濃度を測定するように構成されている。しかしながら、本発明のガスセンサ素子は、このようなNOxの濃度を測定するように構成されるガスセンサ素子に限られなくてよい。他の一例では、本発明のガスセンサ素子は、例えば、酸素の濃度を測定するように構成されたガスセンサ素子等の他のガスセンサ素子であってよい。例えば、上記実施形態に係るガスセンサ素子100について、補助ポンプセル、測定ポンプセルを省略し、基準電極を主ポンプ電極の下に配置することで、酸素濃度を測定するためのガスセンサ素子を構成することができる。この場合、ガスセンサ素子は、主ポンプセルにより酸素を汲み出すことで、被測定ガス中の酸素濃度を測定することができる。 Further, in the above embodiment, the gas sensor element 100 is configured to measure the concentration of nitrogen oxides (NO x ). However, the gas sensor element of the present invention need not be limited to such a gas sensor element configured to measure the concentration of NOx . In another example, the gas sensor element of the invention may be another gas sensor element, such as a gas sensor element configured to measure the concentration of oxygen, for example. For example, by omitting the auxiliary pump cell and the measurement pump cell from the gas sensor element 100 according to the above embodiment and arranging the reference electrode below the main pump electrode, a gas sensor element for measuring the oxygen concentration can be configured. . In this case, the gas sensor element can measure the oxygen concentration in the gas to be measured by pumping oxygen with the main pump cell.

[実施例]
図6は、本件発明者が行なった実験の概要を整理して示す図である。具体的には、図6は、本件発明者が「オフセット値の変動量(オフセット変動率)」を確認した、実施例1から実施例12、比較例1、および、比較例2に係るガスセンサの各々について、各種のパラメータの数値、および、確認結果を示している。以下に説明するとおり、本件発明者は、実施例1から実施例12、比較例1、および、比較例2に係るガスセンサの各々のオフセット値の変動量について、評価1(オフセット変動評価1)および評価2(オフセット変動評価2)を確認した。そして、前述の通り、「オフセット値の変動」は、ガスセンサの測定精度に影響し、これが小さい程、ガスセンサの測定精度への影響も小さく、測定精度が悪化する可能性も小さい。なお、実施例1から実施例12、比較例1、および、比較例2に係るガスセンサは、いずれも、上記図1に示される構成を採用している。
[Example]
FIG. 6 is a diagram showing an organized summary of experiments conducted by the inventors of the present invention. Specifically, FIG. 6 shows the gas sensors according to Examples 1 to 12, Comparative Example 1, and Comparative Example 2, for which the inventor confirmed the "offset value fluctuation amount (offset fluctuation rate)". Numerical values of various parameters and confirmation results are shown for each. As will be described below, the present inventor evaluated the amount of variation in the offset value of each of the gas sensors according to Examples 1 to 12, Comparative Example 1, and Comparative Example 2 (offset variation evaluation 1) and Evaluation 2 (offset fluctuation evaluation 2) was confirmed. As described above, the "fluctuation in the offset value" affects the measurement accuracy of the gas sensor. The gas sensors according to Examples 1 to 12, Comparative Examples 1, and 2 all employ the configuration shown in FIG.

図6に示すように、調整用ポンプセルのセル抵抗の傾きが、測定用ポンプセル41のセル抵抗の傾きの、1.5倍から1000倍の値である実施例1-10のガスセンサについて、そのオフセット変動評価1は「A」であった。詳細は後述するが、「オフセット変動評価1」は、ガス温度の変化の前後でのオフセット値の変動量に対する評価を表しており、また、「A」は、「著しく良好であった」との評価結果を表している。実施例1-10のガスセンサについては、耐久試験(詳細は後述する)の実施の前後でのオフセット値の変動量を表すオフセット変動評価2も、「A」であった。また、調整用ポンプセルのセル抵抗の傾きが、測定用ポンプセル41のセル抵抗の傾きの、1.5倍から1000倍の範囲にはないが、前者が後者よりも大きい実施例11-12のガスセンサについて、そのオフセット変動評価1は「B」であった。「B」は、「A」の次に良好であったとの評価結果を表しており、つまり、「良好であった」との評価結果を表している。実施例11-12のガスセンサについては、オフセット変動評価2も、「B」であった。これに対して、調整用ポンプセルのセル抵抗の傾きが、測定用ポンプセル41のセル抵抗の傾きよりも小さい、または、両者が同じである比較例1-2のガスセンサについて、そのオフセット変動評価1は「F」であった。「F」は、最も低い評価を示しており、つまり、「良好ではなかった」との評価結果を表している。比較例1-2のガスセンサについては、オフセット変動評価2も、「B」であった。 As shown in FIG. 6, for the gas sensor of Example 1-10 in which the slope of the cell resistance of the adjustment pump cell is 1.5 to 1000 times the slope of the cell resistance of the measurement pump cell 41, the offset Variation evaluation 1 was "A". Although the details will be described later, "offset fluctuation evaluation 1" indicates an evaluation of the amount of fluctuation in the offset value before and after the change in gas temperature, and "A" indicates that it was "remarkably good." It shows the evaluation result. For the gas sensor of Example 1-10, the offset variation evaluation 2 representing the amount of variation in the offset value before and after the endurance test (details of which will be described later) was also "A". Also, the slope of the cell resistance of the adjustment pump cell 41 is not in the range of 1.5 to 1000 times the slope of the cell resistance of the measurement pump cell 41, but the former is greater than the latter. , its offset variation evaluation 1 was "B". "B" represents the next best evaluation result after "A", that is, represents the evaluation result of "good". For the gas sensor of Examples 11-12, the offset variation evaluation 2 was also "B". On the other hand, for the gas sensor of Comparative Example 1-2 in which the slope of the cell resistance of the adjustment pump cell is smaller than or the same as the slope of the cell resistance of the measurement pump cell 41, the offset variation evaluation 1 is It was "F". "F" indicates the lowest evaluation, that is, the evaluation result of "not good". For the gas sensor of Comparative Example 1-2, the offset fluctuation evaluation 2 was also "B".

そのため、図6に示す実験により、本件発明者は、調整用ポンプセルのセル抵抗の傾きを測定用ポンプセル41のセル抵抗の傾きより大きくすることで、オフセット値の変動を抑制することができることを確認した。特に、図6に示す実験により、本件発明者は、調整用ポンプセルのセル抵抗の傾きを、測定用ポンプセル41のセル抵抗の傾きの、1.5倍から1000倍の値とすることで、オフセット値の変動を効果的に抑制することができることを確認した。また、図6に示す実験により、本件発明者は、ヒータ70への投入パワーに対する調整用ポンプセルのセル抵抗の傾きを、ヒータ70への投入パワーに対する測定用ポンプセル41のセル抵抗の傾きよりも大きくするには、上述の条件1-条件6の少なくとも1つを満たすように、測定用ポンプセル41と調整用ポンプセルとを構成することが望ましいことを確認した。以下、図6に示す内容の詳細を説明していく。 6, the inventors of the present invention confirmed that by making the slope of the cell resistance of the adjustment pump cell larger than the slope of the cell resistance of the measurement pump cell 41, the fluctuation of the offset value can be suppressed. bottom. In particular, according to the experiment shown in FIG. 6, the present inventor found that the slope of the cell resistance of the adjustment pump cell is set to a value 1.5 to 1000 times the slope of the cell resistance of the measurement pump cell 41, thereby offsetting It was confirmed that the fluctuation of the value can be effectively suppressed. 6, the inventors found that the slope of the cell resistance of the adjustment pump cell with respect to the input power to the heater 70 was larger than the slope of the cell resistance of the measurement pump cell 41 with respect to the input power to the heater 70. Therefore, it was confirmed that it is desirable to configure the measurement pump cell 41 and the adjustment pump cell so as to satisfy at least one of the conditions 1 to 6 described above. Details of the contents shown in FIG. 6 will be described below.

なお、図6には、調整用ポンプセルが主ポンプセル21である例が示されている。すなわち、図6において条件1は、「測定電極44の面積が、内側ポンプ電極22の面積よりも大きい」との条件を意味する。条件2は、「測定電極44の厚みが、内側ポンプ電極22の厚みよりも厚い」との条件を意味する。条件3は、「測定電極44の気孔率が、内側ポンプ電極22の気孔率よりも低い」との条件を意味する。条件4は、「測定電極44におけるジルコニアに対する貴金属の比率が、内側ポンプ電極22におけるジルコニアに対する貴金属の比率よりも高い」との条件を意味する。条件5は、「測定電極44のAuの含有率が、内側ポンプ電極22のAuの含有率よりも低い」との条件を意味する。条件6は、「測定電極44と外側ポンプ電極23との間の距離が、内側ポンプ電極22と外側ポンプ電極23との間の距離よりも小さい(短い)」との条件を意味する。 Note that FIG. 6 shows an example in which the adjustment pump cell is the main pump cell 21 . That is, condition 1 in FIG. 6 means that "the area of the measurement electrode 44 is larger than the area of the inner pump electrode 22". Condition 2 means that "the thickness of the measurement electrode 44 is greater than the thickness of the inner pump electrode 22". Condition 3 means that "the porosity of the measurement electrode 44 is lower than the porosity of the inner pump electrode 22". Condition 4 means that "the ratio of noble metal to zirconia in the measurement electrode 44 is higher than the ratio of noble metal to zirconia in the inner pump electrode 22". Condition 5 means that "the content of Au in the measurement electrode 44 is lower than the content of Au in the inner pump electrode 22". Condition 6 means that "the distance between the measurement electrode 44 and the outer pump electrode 23 is smaller (shorter) than the distance between the inner pump electrode 22 and the outer pump electrode 23".

図6に示す図において、「ヒータへの投入パワーに対するセル抵抗の傾きの比(主/測定用)」とは、「ヒータ70への投入パワーに対する測定用ポンプセル41のセル抵抗の傾き」に対する、「ヒータ70への投入パワーに対する主ポンプセル21のセル抵抗の傾き」の比率(倍率)を示している。「面積[mm2]」の「主」とは、主ポンプセル21の電極面積、すなわち、内側ポンプ電極22の(特に、被測定ガスに晒される面の)面積[mm2]を示している。「面積[mm2]」の「測定用」とは、測定用ポンプセル41の電極面積、すなわち、測定電極44の(特に、被測定ガスに晒される面の)面積[mm2]を示している。「厚み[μm]」の「主」とは、主ポンプセル21の電極の厚み、すなわち、内側ポンプ電極22の厚み[μm]を示している。「厚み[μm]」の「測定用」とは、測定用ポンプセル41の電極の厚み、すなわち、測定電極44の厚み[μm]を示している。「気孔率[%]」の「主」とは、主ポンプセル21の電極の気孔率、すなわち、内側ポンプ電極22の気孔率[%]を示している。「気孔率[%]」の「測定用」とは、測定用ポンプセル41の電極の気孔率、すなわち、測定電極44の気孔率[%]を示している。「Auの含有率[wt%]」の「主」とは、主ポンプセル21の電極のAuの含有率、すなわち、内側ポンプ電極22のAuの含有率[wt%]を示している。「Auの含有率[wt%]」の「測定用」とは、測定用ポンプセル41の電極のAuの含有率、すなわち、測定電極44のAuの含有率[wt%]を示している。「電極間距離[μm]」の「主」とは、主ポンプセル21の電極間距離、すなわち、内側ポンプ電極22と外側ポンプ電極23との間の距離[μm]を示している。「電極間距離[μm]」の「測定用」とは、測定用ポンプセル41の電極間距離、すなわち、測定電極44と外側ポンプ電極23との間の距離[μm]を示している。「貴金属/ジルコニア比」の「主」とは、主ポンプセル21の電極における貴金属とジルコニアとの比(比率)、すなわち、内側ポンプ電極22における貴金属とジルコニアとの比を示している。「貴金属/ジルコニア比」の「測定用」とは、測定用ポンプセル41の電極における貴金属とジルコニアとの比(比率)、すなわち、測定電極44における貴金属とジルコニアとの比を示している。 In the diagram shown in FIG. 6, the "ratio of the slope of the cell resistance to the input power to the heater (main/for measurement)" is It shows the ratio (magnification) of "the slope of the cell resistance of the main pump cell 21 with respect to the input power to the heater 70". "Main" in "area [mm 2 ]" indicates the electrode area of the main pump cell 21, that is, the area [mm 2 ] of the inner pump electrode 22 (in particular, the surface exposed to the gas to be measured). The "measurement" in the "area [mm 2 ]" indicates the electrode area of the measurement pump cell 41, that is, the area [mm 2 ] of the measurement electrode 44 (in particular, the surface exposed to the gas to be measured). . “Main” in “thickness [μm]” indicates the thickness of the electrode of the main pump cell 21 , that is, the thickness [μm] of the inner pump electrode 22 . “For measurement” in “thickness [μm]” indicates the thickness of the electrode of the pump cell 41 for measurement, that is, the thickness [μm] of the measurement electrode 44 . “Main” in “porosity [%]” indicates the porosity of the electrode of the main pump cell 21 , that is, the porosity [%] of the inner pump electrode 22 . “For measurement” in “porosity [%]” indicates the porosity of the electrode of the pump cell 41 for measurement, that is, the porosity [%] of the measurement electrode 44 . “Main” in “Au content rate [wt %]” indicates the Au content rate of the electrode of the main pump cell 21 , that is, the Au content rate [wt %] of the inner pump electrode 22 . "For measurement" in "Au content [wt%]" indicates the Au content of the electrode of the pump cell 41 for measurement, that is, the Au content of the measurement electrode 44 [wt%]. “Main” in “interelectrode distance [μm]” indicates the interelectrode distance of the main pump cell 21 , that is, the distance [μm] between the inner pump electrode 22 and the outer pump electrode 23 . "For measurement" in the "interelectrode distance [μm]" indicates the interelectrode distance of the measurement pump cell 41, that is, the distance [μm] between the measurement electrode 44 and the outer pump electrode 23. FIG. “Main” in the “noble metal/zirconia ratio” indicates the ratio (ratio) between the noble metal and zirconia in the electrode of the main pump cell 21 , that is, the ratio between the noble metal and zirconia in the inner pump electrode 22 . The “measurement” in the “noble metal/zirconia ratio” indicates the ratio (ratio) between the noble metal and zirconia in the electrode of the pump cell 41 for measurement, that is, the ratio between the noble metal and zirconia in the measurement electrode 44 .

また、「オフセット変動評価1」および「オフセット変動評価2」は、それぞれ、実施例1から実施例12、比較例1、および、比較例2の各々に係るガスセンサの「オフセット値の変動(オフセット変動)」の大きさを示している。 Further, "offset variation evaluation 1" and "offset variation evaluation 2" are the "offset value variations (offset variation )” indicates the size.

具体的には、オフセット変動評価1は、NOxが「0」ppm、かつ、O2が「18」%の環境下で、ガス温度を「100」℃から「400」℃まで変動させたときの、ガスセンサのNOx出力(例えば、ポンプ電流Ip2)のオフセット変動の大きさを示している。オフセット変動評価1の「A」は、ガス温度の変化の前後でのNOx出力のオフセット変動が「±7」ppm以内であることを示している。オフセット変動評価1の「B」は、ガス温度の変化の前後でのNOx出力のオフセット変動が「±7」ppmよりも大きく、「±15」ppm以内であることを示している。オフセット変動評価1の「F」は、ガス温度の変化の前後でのNOx出力のオフセット変動が「±15」ppmよりも大きいことを示している。 Specifically, the offset fluctuation evaluation 1 is when the gas temperature is varied from "100" ° C. to "400" ° C. in an environment where NO x is "0" ppm and O 2 is "18"% , the magnitude of the offset variation of the gas sensor NO x output (eg, pump current Ip2). "A" in the offset variation evaluation 1 indicates that the offset variation of the NO x output before and after the change in gas temperature is within "±7" ppm. “B” of the offset variation evaluation 1 indicates that the offset variation of the NO x output before and after the change in gas temperature is greater than “±7” ppm and within “±15” ppm. An “F” for offset variation evaluation 1 indicates that the offset variation of the NO x output before and after the change in gas temperature is greater than “±15” ppm.

また、オフセット変動評価2は、以下の耐久試験の実施の前後での、実施例1から実施例12、比較例1、および、比較例2の各々に係るガスセンサのオフセット変動の大きさ(オフセット値の変化量)を示している。すなわち、本件発明者らは、上述の耐久試験として、各ガスセンサを自動車の排ガス管の配管に取り付け、エンジン回転数1500~3500rpm、負荷トルク0~350N・mの範囲で構成した40分間の運転パターンを、2000時間繰り返す試験を行なった。なお、係る耐久試験において、ガス温度は摂氏200度~摂氏600度、NOx濃度は「0」~「1500」ppmとした。そして、各ガスセンサについて、上述の耐久試験の実施の前と後とのそれぞれで、NOx濃度が「0」ppm、O2濃度が「0」%、H2O濃度が「3」%であるモデルガスを流した時のオフセット値を計測し、その変化量を調査した。オフセット変動評価2の「A」は、上述の耐久試験の実施の前後でのNOx出力のオフセット変動が「±7」ppm以内であったことを示している。オフセット変動評価2の「B」は、上述の耐久試験の実施の前後でのNOx出力のオフセット変動が「±7」ppmよりも大きく、「±15」ppm以内であったことを示している。オフセット変動評価2の「F」は、上述の耐久試験の実施の前後でのNOx出力のオフセット変動が「±15」ppmよりも大きかったことを示している。 Further, the offset variation evaluation 2 is the magnitude of the offset variation (offset value change amount). That is, as the above-mentioned endurance test, the present inventors attached each gas sensor to the piping of the exhaust gas pipe of an automobile, and performed a 40-minute driving pattern in which the engine speed was 1500 to 3500 rpm and the load torque was 0 to 350 N m. was repeated for 2000 hours. In the endurance test, the gas temperature was 200° C. to 600° C., and the NO x concentration was 0 to 1500 ppm. Then, for each gas sensor, the NOx concentration was "0" ppm, the O2 concentration was "0"%, and the H2O concentration was "3"% before and after the endurance test. The offset value was measured when the model gas was flowed, and the amount of change was investigated. “A” in the offset variation evaluation 2 indicates that the offset variation of the NO x output before and after the above endurance test was within “±7” ppm. “B” in the offset variation evaluation 2 indicates that the offset variation of the NO x output before and after the endurance test was greater than “±7” ppm and within “±15” ppm. . “F” in the offset variation evaluation 2 indicates that the offset variation of the NO x output before and after the endurance test was greater than “±15” ppm.

上述のとおり、NOx出力のオフセット変動が小さい程、ガスセンサの測定精度への影響も小さく、測定精度が悪化する可能性も小さい。そして、オフセット変動評価1およびオフセット変動評価2は、それぞれ、条件(ガス温度、耐久試験の実施の有無)を変化させた前後での、実施例1から実施例12、比較例1、および、比較例2に係るガスセンサの各々のオフセット値の変動量を評価するものである。このような条件の変化の前後においては、「或る時間毎に決まった値を補正する方法」を、つまり、時間補正を、利用することができる。そのため、条件の変化の前後におけるオフセット値の変動量が-15%~+15%の範囲に収まっている場合には、上述の時間補正を有効に利用することができ、「オフセット値の変動を抑えることができている」と評価できる。そこで、オフセット変動評価1およびオフセット変動評価2のそれぞれにおいて、条件の変化の前後におけるオフセット値の変動量が「±7」ppm以内であった場合、係る結果は、「A(著しく良好であった)」と評価した。同様に、条件の変化の前後におけるオフセット値の変動量が「±7」ppmよりも大きく、「±15」ppm以内であった場合、係る結果は、「B(良好であった)」と評価した。また、条件の変化の前後におけるオフセット値の変動量が「±15」ppmよりも大きかった場合、係る結果は、「F(良好ではなかった)」と評価した。なお、以下の説明においては、記載の簡略化のため、単位は省略している。 As described above, the smaller the offset fluctuation of the NO x output, the smaller the influence on the measurement accuracy of the gas sensor, and the smaller the possibility that the measurement accuracy deteriorates. Then, offset variation evaluation 1 and offset variation evaluation 2 are, respectively, examples 1 to 12, comparative example 1, and comparative The amount of change in the offset value of each gas sensor according to example 2 is evaluated. Before and after such a change in conditions, it is possible to use a "method of correcting a value determined for each certain period of time", that is, time correction. Therefore, when the amount of change in the offset value before and after the change in conditions falls within the range of -15% to +15%, the above-described time correction can be effectively used, and "suppressing the change in the offset value We are able to do it.” Therefore, in each of the offset fluctuation evaluation 1 and the offset fluctuation evaluation 2, when the amount of fluctuation in the offset value before and after the change in conditions is within "±7" ppm, the result is "A (remarkably good )” was evaluated. Similarly, if the amount of change in the offset value before and after the change in conditions is greater than “±7” ppm and within “±15” ppm, the result is evaluated as “B (good)”. bottom. In addition, when the amount of variation in the offset value before and after the change in conditions was greater than "±15" ppm, the result was evaluated as "F (not good)". Note that units are omitted in the following description for simplification of description.

(実施例1について)
実施例1の主ポンプセル21の電極面積(「面積」の「主」)は、「1.5」であり、測定用ポンプセル41の電極面積(「面積」の「測定用」)は、「7.5」である。つまり、実施例1において、測定用ポンプセル41の電極面積(測定電極44の面積)は、主ポンプセル21の電極面積(内側ポンプ電極22の面積)よりも大きく、条件1を満たしている。実施例1の主ポンプセル21の電極の厚み(「厚み」の「主」)は、「15」であり、測定用ポンプセル41の電極の厚み(「厚み」の「測定用」)は、「25」である。つまり、実施例1において、測定用ポンプセル41の電極の厚み(測定電極44の厚み)は、主ポンプセル21の電極の厚み(内側ポンプ電極22の厚み)よりも厚く、条件2を満たしている。実施例1の主ポンプセル21の電極の気孔率(「気孔率」の「主」)は、「10」であり、測定用ポンプセル41の電極の気孔率(「気孔率」の「測定用」)は、「5」である。つまり、実施例1において、測定用ポンプセル41の電極の気孔率(測定電極44の気孔率)は、主ポンプセル21の電極の気孔率(内側ポンプ電極22の気孔率)よりも低く、条件3を満たしている。実施例1の主ポンプセル21の電極のAuの含有率(「Auの含有率」の「主」)は、「0.0」であり、測定用ポンプセル41の電極のAuの含有率(「Auの含有率」の「測定用」)は、「0.0」である。つまり、実施例1において、測定用ポンプセル41の電極のAuの含有率(測定電極44のAuの含有率)は、主ポンプセル21の電極のAuの含有率(内側ポンプ電極22のAuの含有率)と等しく、条件5を満たしていない。実施例1の主ポンプセル21の電極間距離(「電極間距離」の「主」)は、「0.4」であり、測定用ポンプセル41の電極間距離(「電極間距離」の「測定用」)は、「0.2」である。つまり、実施例1において、測定用ポンプセル41の電極間距離(測定電極44と外側ポンプ電極23との間の距離)は、主ポンプセル21の電極間距離(内側ポンプ電極22と外側ポンプ電極23との間の距離)よりも小さく、条件6を満たしている。実施例1の主ポンプセル21の電極における貴金属とジルコニアとの比(「貴金属/ジルコニア比」の「主」)は、「85:15」であり、測定用ポンプセル41の電極における貴金属とジルコニアとの比(「貴金属/ジルコニア比」の「測定用」)は、「85:15」である。つまり、実施例1において、測定用ポンプセル41の電極におけるジルコニアに対する貴金属の比率(測定電極44におけるジルコニアに対する貴金属の比率)は、主ポンプセル21の電極におけるジルコニアに対する貴金属の比率(内側ポンプ電極22におけるジルコニアに対する貴金属の比率)と等しく、条件4を満たしていない。
(About Example 1)
The electrode area (“main” of “area”) of the main pump cell 21 of Example 1 is “1.5”, and the electrode area of the measurement pump cell 41 (“measurement” of “area”) is “7 .5". That is, in Example 1, the electrode area of the measurement pump cell 41 (the area of the measurement electrode 44) is larger than the electrode area of the main pump cell 21 (the area of the inner pump electrode 22), satisfying Condition 1. The thickness of the electrode of the main pump cell 21 of Example 1 (“main” in “thickness”) is “15”, and the thickness of the electrode of the measurement pump cell 41 (“measurement” in “thickness”) is “25”. ”. That is, in Example 1, the thickness of the electrode of the measuring pump cell 41 (thickness of the measuring electrode 44) is thicker than the thickness of the electrode of the main pump cell 21 (thickness of the inner pump electrode 22), satisfying Condition 2. The porosity of the electrode of the main pump cell 21 of Example 1 (“main” in “porosity”) is “10”, and the porosity of the electrode of the measurement pump cell 41 (“measurement” in “porosity”) is “10”. is "5". That is, in Example 1, the electrode porosity of the measurement pump cell 41 (the porosity of the measurement electrode 44) is lower than the porosity of the electrode of the main pump cell 21 (the porosity of the inner pump electrode 22). meet. The Au content of the electrode of the main pump cell 21 of Example 1 (“main” in “Au content”) is “0.0”, and the Au content of the electrode of the measurement pump cell 41 (“Au The content of "for measurement") is "0.0". That is, in Example 1, the Au content rate of the electrode of the measuring pump cell 41 (the Au content rate of the measuring electrode 44) ) and does not satisfy condition 5. The inter-electrode distance of the main pump cell 21 of Example 1 (“main” in “inter-electrode distance”) is “0.4”, and the inter-electrode distance of the measurement pump cell 41 (“inter-electrode distance” is “measuring ”) is “0.2”. That is, in Example 1, the inter-electrode distance of the measuring pump cell 41 (the distance between the measuring electrode 44 and the outer pump electrode 23) is the same as the inter-electrode distance of the main pump cell 21 (the inner pump electrode 22 and the outer pump electrode 23). , and satisfies condition 6. The ratio between the noble metal and zirconia in the electrode of the main pump cell 21 of Example 1 (“main” in the “noble metal/zirconia ratio”) was “85:15”, and the ratio between the noble metal and zirconia in the electrode of the measuring pump cell 41 was “85:15”. The ratio (“measurement” of “noble metal/zirconia ratio”) is “85:15”. That is, in Example 1, the ratio of noble metal to zirconia in the electrode of the measuring pump cell 41 (the ratio of noble metal to zirconia in the measuring electrode 44) was the ratio of the noble metal to zirconia in the electrode of the main pump cell 21 (the zirconia ratio of precious metals to ) and does not satisfy condition 4.

そのため、実施例1において、上述の条件1-条件6のうち、条件4および条件5は満たされていないが、条件1、条件2、条件3、および、条件6は満たされている。そして、実施例1の「ヒータへの投入パワーに対するセル抵抗の傾きの比(主/測定用)」は、「250」である。つまり、実施例1に係るガスセンサは、主ポンプセル21のセル抵抗の傾き(ヒータ70への投入パワーに対するセル抵抗の傾き)が、測定用ポンプセル41のセル抵抗の傾きの、1.5倍から1000倍の値となっている。そして、実施例1に係るガスセンサの「オフセット変動評価1」および「オフセット変動評価2」は、共に、最高評価の「A」であった。 Therefore, in Example 1, among the conditions 1 to 6, conditions 4 and 5 are not satisfied, but conditions 1, 2, 3, and 6 are satisfied. The "slope ratio of the cell resistance to the input power to the heater (main/measurement)" in Example 1 is "250". That is, in the gas sensor according to Example 1, the slope of the cell resistance of the main pump cell 21 (the slope of the cell resistance with respect to the input power to the heater 70) is 1.5 times to 1000 times the slope of the cell resistance of the measurement pump cell 41. double the value. The "offset fluctuation evaluation 1" and the "offset fluctuation evaluation 2" of the gas sensor according to Example 1 were both the highest evaluation "A".

(実施例2について)
実施例2の主ポンプセル21の電極面積は、「1.0」であり、測定用ポンプセル41の電極面積は、「12.0」である。つまり、実施例2において、測定用ポンプセル41の電極面積(測定電極44の面積)は、主ポンプセル21の電極面積(内側ポンプ電極22の面積)よりも大きく、条件1を満たしている。実施例2の主ポンプセル21の電極の厚みは、「15」であり、測定用ポンプセル41の電極の厚みは、「15」である。つまり、実施例2において、測定用ポンプセル41の電極の厚み(測定電極44の厚み)は、主ポンプセル21の電極の厚み(内側ポンプ電極22の厚み)と等しく、条件2を満たしていない。実施例2の主ポンプセル21の電極の気孔率は、「20」であり、測定用ポンプセル41の電極の気孔率は、「10」である。つまり、実施例2において、測定用ポンプセル41の電極の気孔率(測定電極44の気孔率)は、主ポンプセル21の電極の気孔率(内側ポンプ電極22の気孔率)よりも低く、条件3を満たしている。実施例2の主ポンプセル21の電極のAuの含有率は、「0.5」であり、測定用ポンプセル41の電極のAuの含有率は、「0.0」である。つまり、実施例2において、測定用ポンプセル41の電極のAuの含有率(測定電極44のAuの含有率)は、主ポンプセル21の電極のAuの含有率(内側ポンプ電極22のAuの含有率)よりも低く、条件5を満たしている。実施例2の主ポンプセル21の電極間距離は、「0.2」であり、測定用ポンプセル41の電極間距離は、「0.2」である。つまり、実施例2において、測定用ポンプセル41の電極間距離(測定電極44と外側ポンプ電極23との間の距離)は、主ポンプセル21の電極間距離(内側ポンプ電極22と外側ポンプ電極23との間の距離)と等しく、条件6を満たしていない。実施例2の主ポンプセル21の電極における貴金属とジルコニアとの比は、「85:15」であり、測定用ポンプセル41の電極における貴金属とジルコニアとの比は、「85:15」である。つまり、実施例2において、測定用ポンプセル41の電極におけるジルコニアに対する貴金属の比率(測定電極44におけるジルコニアに対する貴金属の比率)は、主ポンプセル21の電極におけるジルコニアに対する貴金属の比率(内側ポンプ電極22におけるジルコニアに対する貴金属の比率)と等しく、条件4を満たしていない。
(About Example 2)
The electrode area of the main pump cell 21 of Example 2 is "1.0", and the electrode area of the measurement pump cell 41 is "12.0". In other words, in Example 2, the electrode area of the measurement pump cell 41 (the area of the measurement electrode 44) is larger than the electrode area of the main pump cell 21 (the area of the inner pump electrode 22), satisfying Condition 1. The thickness of the electrode of the main pump cell 21 of Example 2 is "15", and the thickness of the electrode of the measurement pump cell 41 is "15". That is, in Example 2, the thickness of the electrode of the measuring pump cell 41 (thickness of the measuring electrode 44) is equal to the thickness of the electrode of the main pump cell 21 (thickness of the inner pump electrode 22), and Condition 2 is not satisfied. The porosity of the electrode of the main pump cell 21 of Example 2 is "20", and the porosity of the electrode of the measurement pump cell 41 is "10". That is, in Example 2, the electrode porosity of the measurement pump cell 41 (the porosity of the measurement electrode 44) is lower than the porosity of the electrode of the main pump cell 21 (the porosity of the inner pump electrode 22). meet. The Au content of the electrode of the main pump cell 21 of Example 2 is "0.5", and the Au content of the electrode of the measurement pump cell 41 is "0.0". That is, in Example 2, the Au content of the electrode of the measuring pump cell 41 (the Au content of the measuring electrode 44) is the same as the Au content of the electrode of the main pump cell 21 (the Au content of the inner pump electrode 22). ) and satisfies condition 5. The inter-electrode distance of the main pump cell 21 of Example 2 is "0.2", and the inter-electrode distance of the measurement pump cell 41 is "0.2". That is, in Example 2, the inter-electrode distance of the measuring pump cell 41 (the distance between the measuring electrode 44 and the outer pump electrode 23) is the same as the inter-electrode distance of the main pump cell 21 (the inner pump electrode 22 and the outer pump electrode 23). ), which does not satisfy condition 6. The ratio of noble metal to zirconia in the electrode of the main pump cell 21 of Example 2 is "85:15", and the ratio of noble metal to zirconia in the electrode of the measuring pump cell 41 is "85:15". That is, in Example 2, the ratio of noble metal to zirconia in the electrode of the measuring pump cell 41 (ratio of noble metal to zirconia in the measuring electrode 44) is the same as the ratio of noble metal to zirconia in the electrode of the main pump cell 21 (zirconia in the inner pump electrode 22). ratio of precious metals to ) and does not satisfy condition 4.

そのため、実施例2において、上述の条件1-条件6のうち、条件2、条件4、および、条件6は満たされていないが、条件1、条件3、および、条件5は満たされている。そして、実施例2の「ヒータへの投入パワーに対するセル抵抗の傾きの比(主/測定用)」は、「30」である。つまり、実施例2に係るガスセンサは、主ポンプセル21のセル抵抗の傾き(ヒータ70への投入パワーに対するセル抵抗の傾き)が、測定用ポンプセル41のセル抵抗の傾きの、1.5倍から1000倍の値となっている。そして、実施例2に係るガスセンサの「オフセット変動評価1」および「オフセット変動評価2」は、共に、最高評価の「A」であった。 Therefore, in Example 2, among conditions 1 to 6, conditions 2, 4, and 6 are not satisfied, but conditions 1, 3, and 5 are satisfied. The "slope ratio of the cell resistance to the input power to the heater (main/measurement)" in Example 2 is "30". That is, in the gas sensor according to the second embodiment, the slope of the cell resistance of the main pump cell 21 (the slope of the cell resistance with respect to the input power to the heater 70) is 1.5 times to 1000 times the slope of the cell resistance of the measurement pump cell 41. double the value. The "offset fluctuation evaluation 1" and the "offset fluctuation evaluation 2" of the gas sensor according to Example 2 were both the highest evaluation "A".

(実施例3について)
実施例3の主ポンプセル21の電極面積は、「5.0」であり、測定用ポンプセル41の電極面積は、「5.0」である。つまり、実施例3において、測定用ポンプセル41の電極面積(測定電極44の面積)は、主ポンプセル21の電極面積(内側ポンプ電極22の面積)と等しく、条件1を満たしていない。実施例3の主ポンプセル21の電極の厚みは、「15」であり、測定用ポンプセル41の電極の厚みは、「15」である。つまり、実施例3において、測定用ポンプセル41の電極の厚み(測定電極44の厚み)は、主ポンプセル21の電極の厚み(内側ポンプ電極22の厚み)と等しく、条件2を満たしていない。実施例3の主ポンプセル21の電極の気孔率は、「15」であり、測定用ポンプセル41の電極の気孔率は、「15」である。つまり、実施例3において、測定用ポンプセル41の電極の気孔率(測定電極44の気孔率)は、主ポンプセル21の電極の気孔率(内側ポンプ電極22の気孔率)と等しく、条件3を満たしていない。実施例3の主ポンプセル21の電極のAuの含有率は、「1.0」であり、測定用ポンプセル41の電極のAuの含有率は、「0.0」である。つまり、実施例3において、測定用ポンプセル41の電極のAuの含有率(測定電極44のAuの含有率)は、主ポンプセル21の電極のAuの含有率(内側ポンプ電極22のAuの含有率)よりも低く、条件5を満たしている。実施例3の主ポンプセル21の電極間距離は、「0.2」であり、測定用ポンプセル41の電極間距離は、「0.2」である。つまり、実施例3において、測定用ポンプセル41の電極間距離(測定電極44と外側ポンプ電極23との間の距離)は、主ポンプセル21の電極間距離(内側ポンプ電極22と外側ポンプ電極23との間の距離)と等しく、条件6を満たしていない。実施例3の主ポンプセル21の電極における貴金属とジルコニアとの比は、「85:15」であり、測定用ポンプセル41の電極における貴金属とジルコニアとの比は、「85:15」である。つまり、実施例3において、測定用ポンプセル41の電極におけるジルコニアに対する貴金属の比率(測定電極44におけるジルコニアに対する貴金属の比率)は、主ポンプセル21の電極におけるジルコニアに対する貴金属の比率(内側ポンプ電極22におけるジルコニアに対する貴金属の比率)と等しく、条件4を満たしていない。
(About Example 3)
The electrode area of the main pump cell 21 of Example 3 is "5.0", and the electrode area of the measurement pump cell 41 is "5.0". That is, in Example 3, the electrode area of the measuring pump cell 41 (the area of the measuring electrode 44) is equal to the electrode area of the main pump cell 21 (the area of the inner pump electrode 22), which does not satisfy Condition 1. The thickness of the electrode of the main pump cell 21 of Example 3 is "15", and the thickness of the electrode of the measurement pump cell 41 is "15". That is, in Example 3, the thickness of the electrode of the measuring pump cell 41 (thickness of the measuring electrode 44) is equal to the thickness of the electrode of the main pump cell 21 (thickness of the inner pump electrode 22), and Condition 2 is not satisfied. The porosity of the electrode of the main pump cell 21 of Example 3 is "15", and the porosity of the electrode of the measurement pump cell 41 is "15". That is, in Example 3, the electrode porosity of the measurement pump cell 41 (the porosity of the measurement electrode 44) is equal to the electrode porosity of the main pump cell 21 (the porosity of the inner pump electrode 22), satisfying Condition 3. not The Au content of the electrode of the main pump cell 21 of Example 3 is "1.0", and the Au content of the electrode of the measurement pump cell 41 is "0.0". That is, in Example 3, the Au content of the electrode of the measuring pump cell 41 (the Au content of the measuring electrode 44) is the Au content of the electrode of the main pump cell 21 (the Au content of the inner pump electrode 22 ) and satisfies condition 5. The inter-electrode distance of the main pump cell 21 of Example 3 is "0.2", and the inter-electrode distance of the measurement pump cell 41 is "0.2". That is, in Example 3, the inter-electrode distance of the measuring pump cell 41 (the distance between the measuring electrode 44 and the outer pump electrode 23) is the same as the inter-electrode distance of the main pump cell 21 (the inner pump electrode 22 and the outer pump electrode 23). ), which does not satisfy condition 6. The ratio of noble metal to zirconia in the electrode of the main pump cell 21 of Example 3 is "85:15", and the ratio of noble metal to zirconia in the electrode of the measuring pump cell 41 is "85:15". That is, in Example 3, the ratio of noble metal to zirconia in the electrode of the pump cell 41 for measurement (the ratio of noble metal to zirconia in the measurement electrode 44) was the ratio of the noble metal to zirconia in the electrode of the main pump cell 21 (the zirconia ratio of precious metals to ) and does not satisfy condition 4.

そのため、実施例3において、上述の条件1-条件6のうち、条件1、条件2、条件3、条件4、および、条件6は満たされていないが、条件5は満たされている。そして、実施例3の「ヒータへの投入パワーに対するセル抵抗の傾きの比(主/測定用)」は、「2」である。つまり、実施例3に係るガスセンサは、主ポンプセル21のセル抵抗の傾き(ヒータ70への投入パワーに対するセル抵抗の傾き)が、測定用ポンプセル41のセル抵抗の傾きの、1.5倍から1000倍の値となっている。そして、実施例3に係るガスセンサの「オフセット変動評価1」および「オフセット変動評価2」は、共に、最高評価の「A」であった。 Therefore, in Example 3, among the above conditions 1 to 6, conditions 1, 2, 3, 4, and 6 are not satisfied, but condition 5 is satisfied. The "slope ratio of the cell resistance to the input power to the heater (main/measurement)" in Example 3 is "2". That is, in the gas sensor according to Example 3, the slope of the cell resistance of the main pump cell 21 (the slope of the cell resistance with respect to the input power to the heater 70) is 1.5 times to 1000 times the slope of the cell resistance of the measurement pump cell 41. double the value. The "offset fluctuation evaluation 1" and the "offset fluctuation evaluation 2" of the gas sensor according to Example 3 were both the highest evaluation "A".

(実施例4について)
実施例4の主ポンプセル21の電極面積は、「5.0」であり、測定用ポンプセル41の電極面積は、「12.0」である。つまり、実施例4において、測定用ポンプセル41の電極面積(測定電極44の面積)は、主ポンプセル21の電極面積(内側ポンプ電極22の面積)よりも大きく、条件1を満たしている。実施例4の主ポンプセル21の電極の厚みは、「15」であり、測定用ポンプセル41の電極の厚みは、「15」である。つまり、実施例4において、測定用ポンプセル41の電極の厚み(測定電極44の厚み)は、主ポンプセル21の電極の厚み(内側ポンプ電極22の厚み)と等しく、条件2を満たしていない。実施例4の主ポンプセル21の電極の気孔率は、「20」であり、測定用ポンプセル41の電極の気孔率は、「20」である。つまり、実施例4において、測定用ポンプセル41の電極の気孔率(測定電極44の気孔率)は、主ポンプセル21の電極の気孔率(内側ポンプ電極22の気孔率)と等しく、条件3を満たしていない。実施例4の主ポンプセル21の電極のAuの含有率は、「0.0」であり、測定用ポンプセル41の電極のAuの含有率は、「0.0」である。つまり、実施例4において、測定用ポンプセル41の電極のAuの含有率(測定電極44のAuの含有率)は、主ポンプセル21の電極のAuの含有率(内側ポンプ電極22のAuの含有率)と等しく、条件5を満たしていない。実施例4の主ポンプセル21の電極間距離は、「0.2」であり、測定用ポンプセル41の電極間距離は、「0.2」である。つまり、実施例4において、測定用ポンプセル41の電極間距離(測定電極44と外側ポンプ電極23との間の距離)は、主ポンプセル21の電極間距離(内側ポンプ電極22と外側ポンプ電極23との間の距離)と等しく、条件6を満たしていない。実施例4の主ポンプセル21の電極における貴金属とジルコニアとの比は、「85:15」であり、測定用ポンプセル41の電極における貴金属とジルコニアとの比は、「85:15」である。つまり、実施例4において、測定用ポンプセル41の電極におけるジルコニアに対する貴金属の比率(測定電極44におけるジルコニアに対する貴金属の比率)は、主ポンプセル21の電極におけるジルコニアに対する貴金属の比率(内側ポンプ電極22におけるジルコニアに対する貴金属の比率)と等しく、条件4を満たしていない。
(About Example 4)
The electrode area of the main pump cell 21 of Example 4 is "5.0", and the electrode area of the measurement pump cell 41 is "12.0". In other words, in Example 4, the electrode area of the measurement pump cell 41 (the area of the measurement electrode 44) is larger than the electrode area of the main pump cell 21 (the area of the inner pump electrode 22), satisfying Condition 1. The thickness of the electrode of the main pump cell 21 of Example 4 is "15", and the thickness of the electrode of the measurement pump cell 41 is "15". That is, in Example 4, the electrode thickness of the measuring pump cell 41 (thickness of the measuring electrode 44) is equal to the electrode thickness of the main pump cell 21 (thickness of the inner pump electrode 22), which does not satisfy Condition 2. The porosity of the electrode of the main pump cell 21 of Example 4 is "20", and the porosity of the electrode of the measurement pump cell 41 is "20". That is, in Example 4, the electrode porosity of the measurement pump cell 41 (the porosity of the measurement electrode 44) is equal to the electrode porosity of the main pump cell 21 (the porosity of the inner pump electrode 22), satisfying Condition 3. not The Au content of the electrode of the main pump cell 21 of Example 4 is "0.0", and the Au content of the electrode of the measurement pump cell 41 is "0.0". That is, in Example 4, the Au content of the electrode of the measuring pump cell 41 (the Au content of the measuring electrode 44) is the Au content of the electrode of the main pump cell 21 (the Au content of the inner pump electrode 22 ) and does not satisfy condition 5. The inter-electrode distance of the main pump cell 21 of Example 4 is "0.2", and the inter-electrode distance of the measurement pump cell 41 is "0.2". That is, in Example 4, the inter-electrode distance of the measuring pump cell 41 (the distance between the measuring electrode 44 and the outer pump electrode 23) is the same as the inter-electrode distance of the main pump cell 21 (the inner pump electrode 22 and the outer pump electrode 23). ), which does not satisfy condition 6. The ratio of noble metal to zirconia in the electrode of the main pump cell 21 of Example 4 is "85:15", and the ratio of noble metal to zirconia in the electrode of the measuring pump cell 41 is "85:15". That is, in Example 4, the ratio of noble metal to zirconia in the electrode of the measuring pump cell 41 (the ratio of noble metal to zirconia in the measuring electrode 44) was the ratio of the noble metal to zirconia in the electrode of the main pump cell 21 (the zirconia ratio of precious metals to ) and does not satisfy condition 4.

そのため、実施例4において、上述の条件1-条件6のうち、条件2、条件3、条件4、条件5、および、条件6は満たされていないが、条件1は満たされている。そして、実施例4の「ヒータへの投入パワーに対するセル抵抗の傾きの比(主/測定用)」は、「2」である。つまり、実施例4に係るガスセンサは、主ポンプセル21のセル抵抗の傾き(ヒータ70への投入パワーに対するセル抵抗の傾き)が、測定用ポンプセル41のセル抵抗の傾きの、1.5倍から1000倍の値となっている。そして、実施例4に係るガスセンサの「オフセット変動評価1」および「オフセット変動評価2」は、共に、最高評価の「A」であった。 Therefore, in Example 4, among the above conditions 1 to 6, conditions 2, 3, 4, 5, and 6 are not satisfied, but condition 1 is satisfied. The "slope ratio of the cell resistance to the input power to the heater (main/measurement)" in Example 4 is "2". That is, in the gas sensor according to Example 4, the slope of the cell resistance of the main pump cell 21 (the slope of the cell resistance with respect to the input power to the heater 70) is 1.5 times to 1000 times the slope of the cell resistance of the measurement pump cell 41. double the value. The "offset fluctuation evaluation 1" and the "offset fluctuation evaluation 2" of the gas sensor according to Example 4 were both the highest evaluation "A".

(実施例5について)
実施例5の主ポンプセル21の電極面積は、「10.0」であり、測定用ポンプセル41の電極面積は、「10.0」である。つまり、実施例5において、測定用ポンプセル41の電極面積(測定電極44の面積)は、主ポンプセル21の電極面積(内側ポンプ電極22の面積)と等しく、条件1を満たしていない。実施例5の主ポンプセル21の電極の厚みは、「10」であり、測定用ポンプセル41の電極の厚みは、「25」である。つまり、実施例5において、測定用ポンプセル41の電極の厚み(測定電極44の厚み)は、主ポンプセル21の電極の厚み(内側ポンプ電極22の厚み)よりも厚く、条件2を満たしている。実施例5の主ポンプセル21の電極の気孔率は、「20」であり、測定用ポンプセル41の電極の気孔率は、「20」である。つまり、実施例5において、測定用ポンプセル41の電極の気孔率(測定電極44の気孔率)は、主ポンプセル21の電極の気孔率(内側ポンプ電極22の気孔率)と等しく、条件3を満たしていない。実施例5の主ポンプセル21の電極のAuの含有率は、「0.0」であり、測定用ポンプセル41の電極のAuの含有率は、「0.0」である。つまり、実施例5において、測定用ポンプセル41の電極のAuの含有率(測定電極44のAuの含有率)は、主ポンプセル21の電極のAuの含有率(内側ポンプ電極22のAuの含有率)と等しく、条件5を満たしていない。実施例5の主ポンプセル21の電極間距離は、「0.2」であり、測定用ポンプセル41の電極間距離は、「0.2」である。つまり、実施例5において、測定用ポンプセル41の電極間距離(測定電極44と外側ポンプ電極23との間の距離)は、主ポンプセル21の電極間距離(内側ポンプ電極22と外側ポンプ電極23との間の距離)と等しく、条件6を満たしていない。実施例5の主ポンプセル21の電極における貴金属とジルコニアとの比は、「85:15」であり、測定用ポンプセル41の電極における貴金属とジルコニアとの比は、「85:15」である。つまり、実施例5において、測定用ポンプセル41の電極におけるジルコニアに対する貴金属の比率(測定電極44におけるジルコニアに対する貴金属の比率)は、主ポンプセル21の電極におけるジルコニアに対する貴金属の比率(内側ポンプ電極22におけるジルコニアに対する貴金属の比率)と等しく、条件4を満たしていない。
(About Example 5)
The electrode area of the main pump cell 21 of Example 5 is "10.0", and the electrode area of the measurement pump cell 41 is "10.0". That is, in Example 5, the electrode area of the measurement pump cell 41 (the area of the measurement electrode 44) is equal to the electrode area of the main pump cell 21 (the area of the inner pump electrode 22), and Condition 1 is not satisfied. The thickness of the electrode of the main pump cell 21 of Example 5 is "10", and the thickness of the electrode of the measurement pump cell 41 is "25". That is, in Example 5, the thickness of the electrode of the measuring pump cell 41 (thickness of the measuring electrode 44) is thicker than the thickness of the electrode of the main pump cell 21 (thickness of the inner pump electrode 22), satisfying Condition 2. The porosity of the electrode of the main pump cell 21 of Example 5 is "20", and the porosity of the electrode of the measurement pump cell 41 is "20". That is, in Example 5, the electrode porosity of the measurement pump cell 41 (the porosity of the measurement electrode 44) is equal to the electrode porosity of the main pump cell 21 (the porosity of the inner pump electrode 22), satisfying Condition 3. not The Au content of the electrode of the main pump cell 21 of Example 5 is "0.0", and the Au content of the electrode of the measurement pump cell 41 is "0.0". That is, in Example 5, the Au content of the electrode of the measuring pump cell 41 (the Au content of the measuring electrode 44) is equal to the Au content of the electrode of the main pump cell 21 (the Au content of the inner pump electrode 22) ) and does not satisfy condition 5. The inter-electrode distance of the main pump cell 21 of Example 5 is "0.2", and the inter-electrode distance of the measurement pump cell 41 is "0.2". That is, in Example 5, the inter-electrode distance of the measuring pump cell 41 (the distance between the measuring electrode 44 and the outer pump electrode 23) is the same as the inter-electrode distance of the main pump cell 21 (the inner pump electrode 22 and the outer pump electrode 23). ), which does not satisfy condition 6. The ratio of noble metal to zirconia in the electrodes of the main pump cell 21 of Example 5 is "85:15", and the ratio of noble metal to zirconia in the electrodes of the measuring pump cell 41 is "85:15". That is, in Example 5, the ratio of noble metal to zirconia in the electrode of the measuring pump cell 41 (the ratio of noble metal to zirconia in the measuring electrode 44) was the ratio of the noble metal to zirconia in the electrode of the main pump cell 21 (the zirconia ratio of precious metals to ) and does not satisfy condition 4.

そのため、実施例5において、上述の条件1-条件6のうち、条件1、条件3、条件4、条件5、および、条件6は満たされていないが、条件2は満たされている。そして、実施例5の「ヒータへの投入パワーに対するセル抵抗の傾きの比(主/測定用)」は、「1.5」である。つまり、実施例5に係るガスセンサは、主ポンプセル21のセル抵抗の傾き(ヒータ70への投入パワーに対するセル抵抗の傾き)が、測定用ポンプセル41のセル抵抗の傾きの、1.5倍から1000倍の値となっている。そして、実施例5に係るガスセンサの「オフセット変動評価1」および「オフセット変動評価2」は、共に、最高評価の「A」であった。 Therefore, in Example 5, among conditions 1 to 6, conditions 1, 3, 4, 5, and 6 are not satisfied, but condition 2 is satisfied. The "ratio of the slope of the cell resistance to the input power to the heater (main/measurement)" in Example 5 is "1.5". That is, in the gas sensor according to Example 5, the slope of the cell resistance of the main pump cell 21 (the slope of the cell resistance with respect to the input power to the heater 70) is 1.5 times to 1000 times the slope of the cell resistance of the measurement pump cell 41. double the value. The "offset fluctuation evaluation 1" and the "offset fluctuation evaluation 2" of the gas sensor according to Example 5 were both the highest evaluation "A".

(実施例6について)
実施例6の主ポンプセル21の電極面積は、「10.0」であり、測定用ポンプセル41の電極面積は、「10.0」である。つまり、実施例6において、測定用ポンプセル41の電極面積(測定電極44の面積)は、主ポンプセル21の電極面積(内側ポンプ電極22の面積)と等しく、条件1を満たしていない。実施例6の主ポンプセル21の電極の厚みは、「15」であり、測定用ポンプセル41の電極の厚みは、「15」である。つまり、実施例6において、測定用ポンプセル41の電極の厚み(測定電極44の厚み)は、主ポンプセル21の電極の厚み(内側ポンプ電極22の厚み)と等しく、条件2を満たしていない。実施例6の主ポンプセル21の電極の気孔率は、「15」であり、測定用ポンプセル41の電極の気孔率は、「15」である。つまり、実施例6において、測定用ポンプセル41の電極の気孔率(測定電極44の気孔率)は、主ポンプセル21の電極の気孔率(内側ポンプ電極22の気孔率)と等しく、条件3を満たしていない。実施例6の主ポンプセル21の電極のAuの含有率は、「0.0」であり、測定用ポンプセル41の電極のAuの含有率は、「0.0」である。つまり、実施例6において、測定用ポンプセル41の電極のAuの含有率(測定電極44のAuの含有率)は、主ポンプセル21の電極のAuの含有率(内側ポンプ電極22のAuの含有率)と等しく、条件5を満たしていない。実施例6の主ポンプセル21の電極間距離は、「0.4」であり、測定用ポンプセル41の電極間距離は、「0.2」である。つまり、実施例6において、測定用ポンプセル41の電極間距離(測定電極44と外側ポンプ電極23との間の距離)は、主ポンプセル21の電極間距離(内側ポンプ電極22と外側ポンプ電極23との間の距離)よりも小さく、条件6を満たしている。実施例6の主ポンプセル21の電極における貴金属とジルコニアとの比は、「85:15」であり、測定用ポンプセル41の電極における貴金属とジルコニアとの比は、「85:15」である。つまり、実施例6において、測定用ポンプセル41の電極におけるジルコニアに対する貴金属の比率(測定電極44におけるジルコニアに対する貴金属の比率)は、主ポンプセル21の電極におけるジルコニアに対する貴金属の比率(内側ポンプ電極22におけるジルコニアに対する貴金属の比率)と等しく、条件4を満たしていない。
(About Example 6)
The electrode area of the main pump cell 21 of Example 6 is "10.0", and the electrode area of the measurement pump cell 41 is "10.0". In other words, in Example 6, the electrode area of the measurement pump cell 41 (the area of the measurement electrode 44) is equal to the electrode area of the main pump cell 21 (the area of the inner pump electrode 22), and Condition 1 is not satisfied. The thickness of the electrode of the main pump cell 21 of Example 6 is "15", and the thickness of the electrode of the measurement pump cell 41 is "15". That is, in Example 6, the electrode thickness of the measuring pump cell 41 (thickness of the measuring electrode 44) is equal to the electrode thickness of the main pump cell 21 (thickness of the inner pump electrode 22), which does not satisfy Condition 2. The porosity of the electrode of the main pump cell 21 of Example 6 is "15", and the porosity of the electrode of the measurement pump cell 41 is "15". That is, in Example 6, the electrode porosity of the measurement pump cell 41 (the porosity of the measurement electrode 44) is equal to the electrode porosity of the main pump cell 21 (the porosity of the inner pump electrode 22), satisfying Condition 3. not The Au content of the electrode of the main pump cell 21 of Example 6 is "0.0", and the Au content of the electrode of the measurement pump cell 41 is "0.0". That is, in Example 6, the Au content of the electrode of the measuring pump cell 41 (the Au content of the measuring electrode 44) is the Au content of the electrode of the main pump cell 21 (the Au content of the inner pump electrode 22 ) and does not satisfy condition 5. The inter-electrode distance of the main pump cell 21 of Example 6 is "0.4", and the inter-electrode distance of the measurement pump cell 41 is "0.2". That is, in Example 6, the inter-electrode distance of the measuring pump cell 41 (the distance between the measuring electrode 44 and the outer pump electrode 23) is the same as the inter-electrode distance of the main pump cell 21 (the inner pump electrode 22 and the outer pump electrode 23). , and satisfies condition 6. The ratio of noble metal to zirconia in the electrode of the main pump cell 21 of Example 6 is "85:15", and the ratio of noble metal to zirconia in the electrode of the measuring pump cell 41 is "85:15". That is, in Example 6, the ratio of noble metal to zirconia in the electrode of the measuring pump cell 41 (ratio of noble metal to zirconia in the measuring electrode 44) was the ratio of noble metal to zirconia in the electrode of the main pump cell 21 (zirconia in the inner pump electrode 22). ratio of precious metals to ) and does not satisfy condition 4.

そのため、実施例6において、上述の条件1-条件6のうち、条件1、条件2、条件3、条件4、および、条件5は満たされていないが、条件6は満たされている。そして、実施例6の「ヒータへの投入パワーに対するセル抵抗の傾きの比(主/測定用)」は、「1.8」である。つまり、実施例6に係るガスセンサは、主ポンプセル21のセル抵抗の傾き(ヒータ70への投入パワーに対するセル抵抗の傾き)が、測定用ポンプセル41のセル抵抗の傾きの、1.5倍から1000倍の値となっている。そして、実施例6に係るガスセンサの「オフセット変動評価1」および「オフセット変動評価2」は、共に、最高評価の「A」であった。 Therefore, in Example 6, among the conditions 1 to 6, conditions 1, 2, 3, 4, and 5 are not satisfied, but condition 6 is satisfied. The "slope ratio of cell resistance to input power to heater (main/measurement)" in Example 6 is "1.8". That is, in the gas sensor according to Example 6, the slope of the cell resistance of the main pump cell 21 (the slope of the cell resistance with respect to the input power to the heater 70) is 1.5 times to 1000 times the slope of the cell resistance of the measurement pump cell 41. double the value. The "offset fluctuation evaluation 1" and the "offset fluctuation evaluation 2" of the gas sensor according to Example 6 were both the highest evaluation "A".

(実施例7について)
実施例7の主ポンプセル21の電極面積は、「10.0」であり、測定用ポンプセル41の電極面積は、「10.0」である。つまり、実施例7において、測定用ポンプセル41の電極面積(測定電極44の面積)は、主ポンプセル21の電極面積(内側ポンプ電極22の面積)と等しく、条件1を満たしていない。実施例7の主ポンプセル21の電極の厚みは、「15」であり、測定用ポンプセル41の電極の厚みは、「15」である。つまり、実施例7において、測定用ポンプセル41の電極の厚み(測定電極44の厚み)は、主ポンプセル21の電極の厚み(内側ポンプ電極22の厚み)と等しく、条件2を満たしていない。実施例7の主ポンプセル21の電極の気孔率は、「15」であり、測定用ポンプセル41の電極の気孔率は、「15」である。つまり、実施例7において、測定用ポンプセル41の電極の気孔率(測定電極44の気孔率)は、主ポンプセル21の電極の気孔率(内側ポンプ電極22の気孔率)と等しく、条件3を満たしていない。実施例7の主ポンプセル21の電極のAuの含有率は、「0.0」であり、測定用ポンプセル41の電極のAuの含有率は、「0.0」である。つまり、実施例7において、測定用ポンプセル41の電極のAuの含有率(測定電極44のAuの含有率)は、主ポンプセル21の電極のAuの含有率(内側ポンプ電極22のAuの含有率)と等しく、条件5を満たしていない。実施例7の主ポンプセル21の電極間距離は、「0.2」であり、測定用ポンプセル41の電極間距離は、「0.2」である。つまり、実施例7において、測定用ポンプセル41の電極間距離(測定電極44と外側ポンプ電極23との間の距離)は、主ポンプセル21の電極間距離(内側ポンプ電極22と外側ポンプ電極23との間の距離)と等しく、条件6を満たしていない。実施例7の主ポンプセル21の電極における貴金属とジルコニアとの比は、「70:30」であり、測定用ポンプセル41の電極における貴金属とジルコニアとの比は、「85:15」である。つまり、実施例7において、測定用ポンプセル41の電極におけるジルコニアに対する貴金属の比率(測定電極44におけるジルコニアに対する貴金属の比率)は、主ポンプセル21の電極におけるジルコニアに対する貴金属の比率(内側ポンプ電極22におけるジルコニアに対する貴金属の比率)よりも高く、条件4を満たしている。
(About Example 7)
The electrode area of the main pump cell 21 of Example 7 is "10.0", and the electrode area of the measurement pump cell 41 is "10.0". In other words, in Example 7, the electrode area of the measurement pump cell 41 (the area of the measurement electrode 44) is equal to the electrode area of the main pump cell 21 (the area of the inner pump electrode 22), and Condition 1 is not satisfied. The thickness of the electrode of the main pump cell 21 of Example 7 is "15", and the thickness of the electrode of the measurement pump cell 41 is "15". That is, in Example 7, the electrode thickness of the measuring pump cell 41 (thickness of the measuring electrode 44) is equal to the electrode thickness of the main pump cell 21 (thickness of the inner pump electrode 22), which does not satisfy Condition 2. The porosity of the electrode of the main pump cell 21 of Example 7 is "15", and the porosity of the electrode of the measurement pump cell 41 is "15". That is, in Example 7, the electrode porosity of the measurement pump cell 41 (the porosity of the measurement electrode 44) is equal to the electrode porosity of the main pump cell 21 (the porosity of the inner pump electrode 22), satisfying Condition 3. not The Au content of the electrode of the main pump cell 21 of Example 7 is "0.0", and the Au content of the electrode of the measurement pump cell 41 is "0.0". That is, in Example 7, the Au content of the electrode of the measuring pump cell 41 (the Au content of the measuring electrode 44) is the Au content of the electrode of the main pump cell 21 (the Au content of the inner pump electrode 22) ) and does not satisfy condition 5. The inter-electrode distance of the main pump cell 21 of Example 7 is "0.2", and the inter-electrode distance of the measurement pump cell 41 is "0.2". That is, in Example 7, the inter-electrode distance of the measuring pump cell 41 (the distance between the measuring electrode 44 and the outer pump electrode 23) is the same as the inter-electrode distance of the main pump cell 21 (the inner pump electrode 22 and the outer pump electrode 23). ), which does not satisfy condition 6. The ratio of noble metal to zirconia in the electrode of the main pump cell 21 of Example 7 is "70:30", and the ratio of noble metal to zirconia in the electrode of the measuring pump cell 41 is "85:15". That is, in Example 7, the ratio of noble metal to zirconia in the electrode of the measuring pump cell 41 (the ratio of noble metal to zirconia in the measuring electrode 44) was the ratio of the noble metal to zirconia in the electrode of the main pump cell 21 (the zirconia ratio of precious metals to), and satisfies condition 4.

そのため、実施例7において、上述の条件1-条件6のうち、条件1、条件2、条件3、条件5、および、条件6は満たされていないが、条件4は満たされている。そして、実施例7の「ヒータへの投入パワーに対するセル抵抗の傾きの比(主/測定用)」は、「2.5」である。つまり、実施例7に係るガスセンサは、主ポンプセル21のセル抵抗の傾き(ヒータ70への投入パワーに対するセル抵抗の傾き)が、測定用ポンプセル41のセル抵抗の傾きの、1.5倍から1000倍の値となっている。そして、実施例7に係るガスセンサの「オフセット変動評価1」および「オフセット変動評価2」は、共に、最高評価の「A」であった。 Therefore, in Example 7, among the conditions 1 to 6, conditions 1, 2, 3, 5, and 6 are not satisfied, but condition 4 is satisfied. Then, the "ratio of the slope of the cell resistance to the input power to the heater (main/measurement)" in Example 7 is "2.5". That is, in the gas sensor according to Example 7, the slope of the cell resistance of the main pump cell 21 (the slope of the cell resistance with respect to the input power to the heater 70) is 1.5 times to 1000 times the slope of the cell resistance of the measurement pump cell 41. double the value. The "offset fluctuation evaluation 1" and the "offset fluctuation evaluation 2" of the gas sensor according to Example 7 were both the highest evaluation "A".

(実施例8について)
実施例8の主ポンプセル21の電極面積は、「10.0」であり、測定用ポンプセル41の電極面積は、「10.0」である。つまり、実施例8において、測定用ポンプセル41の電極面積(測定電極44の面積)は、主ポンプセル21の電極面積(内側ポンプ電極22の面積)と等しく、条件1を満たしていない。実施例8の主ポンプセル21の電極の厚みは、「15」であり、測定用ポンプセル41の電極の厚みは、「15」である。つまり、実施例8において、測定用ポンプセル41の電極の厚み(測定電極44の厚み)は、主ポンプセル21の電極の厚み(内側ポンプ電極22の厚み)と等しく、条件2を満たしていない。実施例8の主ポンプセル21の電極の気孔率は、「50」であり、測定用ポンプセル41の電極の気孔率は、「10」である。つまり、実施例8において、測定用ポンプセル41の電極の気孔率(測定電極44の気孔率)は、主ポンプセル21の電極の気孔率(内側ポンプ電極22の気孔率)よりも低く、条件3を満たしている。実施例8の主ポンプセル21の電極のAuの含有率は、「0.0」であり、測定用ポンプセル41の電極のAuの含有率は、「0.0」である。つまり、実施例8において、測定用ポンプセル41の電極のAuの含有率(測定電極44のAuの含有率)は、主ポンプセル21の電極のAuの含有率(内側ポンプ電極22のAuの含有率)と等しく、条件5を満たしていない。実施例8の主ポンプセル21の電極間距離は、「0.2」であり、測定用ポンプセル41の電極間距離は、「0.2」である。つまり、実施例8において、測定用ポンプセル41の電極間距離(測定電極44と外側ポンプ電極23との間の距離)は、主ポンプセル21の電極間距離(内側ポンプ電極22と外側ポンプ電極23との間の距離)と等しく、条件6を満たしていない。実施例8の主ポンプセル21の電極における貴金属とジルコニアとの比は、「85:15」であり、測定用ポンプセル41の電極における貴金属とジルコニアとの比は、「85:15」である。つまり、実施例8において、測定用ポンプセル41の電極におけるジルコニアに対する貴金属の比率(測定電極44におけるジルコニアに対する貴金属の比率)は、主ポンプセル21の電極におけるジルコニアに対する貴金属の比率(内側ポンプ電極22におけるジルコニアに対する貴金属の比率)と等しく、条件4を満たしていない。
(About Example 8)
The electrode area of the main pump cell 21 of Example 8 is "10.0", and the electrode area of the measurement pump cell 41 is "10.0". That is, in Example 8, the electrode area of the measuring pump cell 41 (the area of the measuring electrode 44) is equal to the electrode area of the main pump cell 21 (the area of the inner pump electrode 22), and Condition 1 is not satisfied. The thickness of the electrode of the main pump cell 21 of Example 8 is "15", and the thickness of the electrode of the measurement pump cell 41 is "15". That is, in Example 8, the thickness of the electrode of the measuring pump cell 41 (thickness of the measuring electrode 44) is equal to the thickness of the electrode of the main pump cell 21 (thickness of the inner pump electrode 22), and Condition 2 is not satisfied. The porosity of the electrode of the main pump cell 21 of Example 8 is "50", and the porosity of the electrode of the measurement pump cell 41 is "10". That is, in Example 8, the electrode porosity of the measurement pump cell 41 (the porosity of the measurement electrode 44) is lower than the porosity of the electrode of the main pump cell 21 (the porosity of the inner pump electrode 22). meet. The Au content of the electrode of the main pump cell 21 of Example 8 is "0.0", and the Au content of the electrode of the measurement pump cell 41 is "0.0". That is, in Example 8, the Au content of the electrode of the measuring pump cell 41 (the Au content of the measuring electrode 44) is the Au content of the electrode of the main pump cell 21 (the Au content of the inner pump electrode 22) ) and does not satisfy condition 5. The inter-electrode distance of the main pump cell 21 of Example 8 is "0.2", and the inter-electrode distance of the measurement pump cell 41 is "0.2". That is, in Example 8, the inter-electrode distance of the measuring pump cell 41 (the distance between the measuring electrode 44 and the outer pump electrode 23) is the same as the inter-electrode distance of the main pump cell 21 (the inner pump electrode 22 and the outer pump electrode 23). ), which does not satisfy condition 6. The ratio of noble metal to zirconia in the electrode of the main pump cell 21 of Example 8 is "85:15", and the ratio of noble metal to zirconia in the electrode of the measuring pump cell 41 is "85:15". That is, in Example 8, the ratio of noble metal to zirconia in the electrode of the measuring pump cell 41 (the ratio of noble metal to zirconia in the measuring electrode 44) was the ratio of the noble metal to zirconia in the electrode of the main pump cell 21 (the zirconia ratio of precious metals to ) and does not satisfy condition 4.

そのため、実施例8において、上述の条件1-条件6のうち、条件1、条件2、条件4、条件5、および、条件6は満たされていないが、条件3は満たされている。そして、実施例8の「ヒータへの投入パワーに対するセル抵抗の傾きの比(主/測定用)」は、「1.8」である。つまり、実施例8に係るガスセンサは、主ポンプセル21のセル抵抗の傾き(ヒータ70への投入パワーに対するセル抵抗の傾き)が、測定用ポンプセル41のセル抵抗の傾きの、1.5倍から1000倍の値となっている。そして、実施例8に係るガスセンサの「オフセット変動評価1」および「オフセット変動評価2」は、共に、最高評価の「A」であった。 Therefore, in Example 8, among the conditions 1 to 6, conditions 1, 2, 4, 5, and 6 are not satisfied, but condition 3 is satisfied. Then, the "ratio of the slope of the cell resistance to the input power to the heater (main/measurement)" in Example 8 is "1.8". That is, in the gas sensor according to Example 8, the slope of the cell resistance of the main pump cell 21 (the slope of the cell resistance with respect to the input power to the heater 70) is 1.5 times to 1000 times the slope of the cell resistance of the measurement pump cell 41. double the value. The "offset fluctuation evaluation 1" and the "offset fluctuation evaluation 2" of the gas sensor according to Example 8 were both the highest evaluation "A".

(実施例9について)
実施例9の主ポンプセル21の電極面積は、「7.5」であり、測定用ポンプセル41の電極面積は、「10.0」である。つまり、実施例9において、測定用ポンプセル41の電極面積(測定電極44の面積)は、主ポンプセル21の電極面積(内側ポンプ電極22の面積)よりも大きく、条件1を満たしている。実施例9の主ポンプセル21の電極の厚みは、「15」であり、測定用ポンプセル41の電極の厚みは、「40」である。つまり、実施例9において、測定用ポンプセル41の電極の厚み(測定電極44の厚み)は、主ポンプセル21の電極の厚み(内側ポンプ電極22の厚み)よりも厚く、条件2を満たしている。実施例9の主ポンプセル21の電極の気孔率は、「15」であり、測定用ポンプセル41の電極の気孔率は、「5」である。つまり、実施例9において、測定用ポンプセル41の電極の気孔率(測定電極44の気孔率)は、主ポンプセル21の電極の気孔率(内側ポンプ電極22の気孔率)よりも低く、条件3を満たしている。実施例9の主ポンプセル21の電極のAuの含有率は、「1.0」であり、測定用ポンプセル41の電極のAuの含有率は、「0.0」である。つまり、実施例9において、測定用ポンプセル41の電極のAuの含有率(測定電極44のAuの含有率)は、主ポンプセル21の電極のAuの含有率(内側ポンプ電極22のAuの含有率)よりも低く、条件5を満たしている。実施例9の主ポンプセル21の電極間距離は、「0.4」であり、測定用ポンプセル41の電極間距離は、「0.2」である。つまり、実施例9において、測定用ポンプセル41の電極間距離(測定電極44と外側ポンプ電極23との間の距離)は、主ポンプセル21の電極間距離(内側ポンプ電極22と外側ポンプ電極23との間の距離)よりも小さく、条件6を満たしている。実施例9の主ポンプセル21の電極における貴金属とジルコニアとの比は、「85:15」であり、測定用ポンプセル41の電極における貴金属とジルコニアとの比は、「85:15」である。つまり、実施例9において、測定用ポンプセル41の電極におけるジルコニアに対する貴金属の比率(測定電極44におけるジルコニアに対する貴金属の比率)は、主ポンプセル21の電極におけるジルコニアに対する貴金属の比率(内側ポンプ電極22におけるジルコニアに対する貴金属の比率)と等しく、条件4を満たしていない。
(About Example 9)
The electrode area of the main pump cell 21 of Example 9 is "7.5", and the electrode area of the measurement pump cell 41 is "10.0". That is, in Example 9, the electrode area of the measurement pump cell 41 (the area of the measurement electrode 44) is larger than the electrode area of the main pump cell 21 (the area of the inner pump electrode 22), satisfying Condition 1. The thickness of the electrode of the main pump cell 21 of Example 9 is "15", and the thickness of the electrode of the measurement pump cell 41 is "40". That is, in Example 9, the electrode thickness of the measuring pump cell 41 (thickness of the measuring electrode 44) is thicker than the electrode thickness of the main pump cell 21 (thickness of the inner pump electrode 22), satisfying condition 2. The porosity of the electrode of the main pump cell 21 of Example 9 is "15", and the porosity of the electrode of the measurement pump cell 41 is "5". That is, in Example 9, the electrode porosity of the measurement pump cell 41 (the porosity of the measurement electrode 44) is lower than the porosity of the electrode of the main pump cell 21 (the porosity of the inner pump electrode 22). meet. The Au content of the electrode of the main pump cell 21 of Example 9 is "1.0", and the Au content of the electrode of the measurement pump cell 41 is "0.0". That is, in Example 9, the Au content of the electrode of the measuring pump cell 41 (the Au content of the measuring electrode 44) is the Au content of the main pump cell 21 electrode (the Au content of the inner pump electrode 22). ) and satisfies condition 5. The inter-electrode distance of the main pump cell 21 of Example 9 is "0.4", and the inter-electrode distance of the measurement pump cell 41 is "0.2". That is, in Example 9, the inter-electrode distance of the measuring pump cell 41 (the distance between the measuring electrode 44 and the outer pump electrode 23) is the same as the inter-electrode distance of the main pump cell 21 (the inner pump electrode 22 and the outer pump electrode 23). , and satisfies condition 6. The ratio of noble metal to zirconia in the electrode of the main pump cell 21 of Example 9 is "85:15", and the ratio of noble metal to zirconia in the electrode of the measuring pump cell 41 is "85:15". That is, in Example 9, the ratio of noble metal to zirconia in the electrode of the measuring pump cell 41 (ratio of noble metal to zirconia in the measuring electrode 44) was the ratio of noble metal to zirconia in the electrode of the main pump cell 21 (zirconia in the inner pump electrode 22). ratio of precious metals to ) and does not satisfy condition 4.

そのため、実施例9において、上述の条件1-条件6のうち、条件4は満たされていないが、条件1、条件2、条件3、条件5、および、条件6は満たされている。そして、実施例9の「ヒータへの投入パワーに対するセル抵抗の傾きの比(主/測定用)」は、「10」である。つまり、実施例9に係るガスセンサは、主ポンプセル21のセル抵抗の傾き(ヒータ70への投入パワーに対するセル抵抗の傾き)が、測定用ポンプセル41のセル抵抗の傾きの、1.5倍から1000倍の値となっている。そして、実施例9に係るガスセンサの「オフセット変動評価1」および「オフセット変動評価2」は、共に、最高評価の「A」であった。 Therefore, in the ninth embodiment, out of the conditions 1 to 6, the condition 4 is not satisfied, but the conditions 1, 2, 3, 5 and 6 are satisfied. The "ratio of the slope of the cell resistance to the input power to the heater (main/measurement)" in Example 9 is "10". That is, in the gas sensor according to Example 9, the slope of the cell resistance of the main pump cell 21 (the slope of the cell resistance with respect to the input power to the heater 70) is 1.5 times to 1000 times the slope of the cell resistance of the measurement pump cell 41. double the value. The gas sensor according to the ninth embodiment was rated "A", the highest score, for both "offset variation evaluation 1" and "offset variation evaluation 2".

(実施例10について)
実施例10の主ポンプセル21の電極面積(「面積」の「主」)は、「1.5」であり、測定用ポンプセル41の電極面積(「面積」の「測定用」)は、「7.5」である。つまり、実施例10において、測定用ポンプセル41の電極面積(測定電極44の面積)は、主ポンプセル21の電極面積(内側ポンプ電極22の面積)よりも大きく、条件1を満たしている。実施例10の主ポンプセル21の電極の厚み(「厚み」の「主」)は、「15」であり、測定用ポンプセル41の電極の厚み(「厚み」の「測定用」)は、「25」である。つまり、実施例10において、測定用ポンプセル41の電極の厚み(測定電極44の厚み)は、主ポンプセル21の電極の厚み(内側ポンプ電極22の厚み)よりも厚く、条件2を満たしている。実施例10の主ポンプセル21の電極の気孔率(「気孔率」の「主」)は、「10」であり、測定用ポンプセル41の電極の気孔率(「気孔率」の「測定用」)は、「5」である。つまり、実施例10において、測定用ポンプセル41の電極の気孔率(測定電極44の気孔率)は、主ポンプセル21の電極の気孔率(内側ポンプ電極22の気孔率)よりも低く、条件3を満たしている。実施例10の主ポンプセル21の電極のAuの含有率(「Auの含有率」の「主」)は、「1.0」であり、測定用ポンプセル41の電極のAuの含有率(「Auの含有率」の「測定用」)は、「0.0」である。つまり、実施例10において、測定用ポンプセル41の電極のAuの含有率(測定電極44のAuの含有率)は、主ポンプセル21の電極のAuの含有率(内側ポンプ電極22のAuの含有率)よりも低く、条件5を満たしている。実施例10の主ポンプセル21の電極間距離(「電極間距離」の「主」)は、「0.4」であり、測定用ポンプセル41の電極間距離(「電極間距離」の「測定用」)は、「0.2」である。つまり、実施例10において、測定用ポンプセル41の電極間距離(測定電極44と外側ポンプ電極23との間の距離)は、主ポンプセル21の電極間距離(内側ポンプ電極22と外側ポンプ電極23との間の距離)よりも小さく、条件6を満たしている。実施例10の主ポンプセル21の電極における貴金属とジルコニアとの比(「貴金属/ジルコニア比」の「主」)は、「70:30」であり、測定用ポンプセル41の電極における貴金属とジルコニアとの比(「貴金属/ジルコニア比」の「測定用」)は、「85:15」である。つまり、実施例10において、測定用ポンプセル41の電極におけるジルコニアに対する貴金属の比率(測定電極44におけるジルコニアに対する貴金属の比率)は、主ポンプセル21の電極におけるジルコニアに対する貴金属の比率(内側ポンプ電極22におけるジルコニアに対する貴金属の比率)よりも高く、条件4を満たしている。
(About Example 10)
The electrode area (“main” of “area”) of the main pump cell 21 of Example 10 is “1.5”, and the electrode area of the measurement pump cell 41 (“measurement” of “area”) is “7 .5”. That is, in Example 10, the electrode area of the measurement pump cell 41 (the area of the measurement electrode 44) is larger than the electrode area of the main pump cell 21 (the area of the inner pump electrode 22), satisfying Condition 1. The thickness of the electrode of the main pump cell 21 of Example 10 (“main” in “thickness”) is “15”, and the thickness of the electrode of the measurement pump cell 41 (“measurement” in “thickness”) is “25”. ”. That is, in Example 10, the thickness of the electrode of the measuring pump cell 41 (thickness of the measuring electrode 44) is thicker than the thickness of the electrode of the main pump cell 21 (thickness of the inner pump electrode 22), satisfying Condition 2. The porosity of the electrode of the main pump cell 21 of Example 10 (“main” in “porosity”) is “10”, and the porosity of the electrode of the measurement pump cell 41 (“measurement” in “porosity”) is “10”. is "5". That is, in Example 10, the electrode porosity of the measurement pump cell 41 (the porosity of the measurement electrode 44) is lower than the porosity of the electrode of the main pump cell 21 (the porosity of the inner pump electrode 22). meet. The Au content of the electrode of the main pump cell 21 of Example 10 (“main” in “Au content”) is “1.0”, and the Au content of the electrode of the measurement pump cell 41 (“Au "For measurement") of "content rate of" is "0.0". That is, in Example 10, the Au content of the electrode of the measuring pump cell 41 (Au content of the measuring electrode 44) ) and satisfies condition 5. The inter-electrode distance of the main pump cell 21 of Example 10 (“main” in “inter-electrode distance”) is “0.4”, and the inter-electrode distance of the measuring pump cell 41 (“inter-electrode distance” is “measuring ”) is “0.2”. That is, in Example 10, the inter-electrode distance of the measuring pump cell 41 (the distance between the measuring electrode 44 and the outer pump electrode 23) is the same as the inter-electrode distance of the main pump cell 21 (the inner pump electrode 22 and the outer pump electrode 23). , and satisfies condition 6. The ratio between the noble metal and zirconia in the electrode of the main pump cell 21 of Example 10 (“main” in the “noble metal/zirconia ratio”) was “70:30”, and the ratio between the noble metal and zirconia in the electrode of the measuring pump cell 41 was “70:30”. The ratio (“measurement” of “noble metal/zirconia ratio”) is “85:15”. That is, in Example 10, the ratio of noble metal to zirconia in the electrode of the measuring pump cell 41 (the ratio of noble metal to zirconia in the measuring electrode 44) was the ratio of the noble metal to zirconia in the electrode of the main pump cell 21 (the zirconia ratio of precious metals to), and satisfies condition 4.

そのため、実施例10において、上述の条件1-条件6の全てが満たされている。そして、実施例10の「ヒータへの投入パワーに対するセル抵抗の傾きの比(主/測定用)」は、「1000」である。つまり、実施例10に係るガスセンサは、主ポンプセル21のセル抵抗の傾き(ヒータ70への投入パワーに対するセル抵抗の傾き)が、測定用ポンプセル41のセル抵抗の傾きの、1.5倍から1000倍の値となっている。そして、実施例10に係るガスセンサの「オフセット変動評価1」および「オフセット変動評価2」は、共に、最高評価の「A」であった。 Therefore, in the tenth embodiment, all of the conditions 1 to 6 described above are satisfied. The "slope ratio of the cell resistance to the input power to the heater (main/measurement)" in Example 10 is "1000". That is, in the gas sensor according to the tenth embodiment, the slope of the cell resistance of the main pump cell 21 (the slope of the cell resistance with respect to the input power to the heater 70) is 1.5 times to 1000 times the slope of the cell resistance of the measurement pump cell 41. double the value. The "offset fluctuation evaluation 1" and the "offset fluctuation evaluation 2" of the gas sensor according to Example 10 were both the highest evaluation "A".

(実施例11について)
実施例11の主ポンプセル21の電極面積(「面積」の「主」)は、「6.0」であり、測定用ポンプセル41の電極面積(「面積」の「測定用」)は、「5.0」である。つまり、実施例11において、測定用ポンプセル41の電極面積(測定電極44の面積)は、主ポンプセル21の電極面積(内側ポンプ電極22の面積)よりも小さく、条件1を満たしていない。実施例11の主ポンプセル21の電極の厚み(「厚み」の「主」)は、「10」であり、測定用ポンプセル41の電極の厚み(「厚み」の「測定用」)は、「20」である。つまり、実施例11において、測定用ポンプセル41の電極の厚み(測定電極44の厚み)は、主ポンプセル21の電極の厚み(内側ポンプ電極22の厚み)よりも厚く、条件2を満たしている。実施例11の主ポンプセル21の電極の気孔率(「気孔率」の「主」)は、「20」であり、測定用ポンプセル41の電極の気孔率(「気孔率」の「測定用」)は、「20」である。つまり、実施例11において、測定用ポンプセル41の電極の気孔率(測定電極44の気孔率)は、主ポンプセル21の電極の気孔率(内側ポンプ電極22の気孔率)と等しく、条件3を満たしていない。実施例11の主ポンプセル21の電極のAuの含有率(「Auの含有率」の「主」)は、「0.0」であり、測定用ポンプセル41の電極のAuの含有率(「Auの含有率」の「測定用」)は、「0.0」である。つまり、実施例11において、測定用ポンプセル41の電極のAuの含有率(測定電極44のAuの含有率)は、主ポンプセル21の電極のAuの含有率(内側ポンプ電極22のAuの含有率)と等しく、条件5を満たしていない。実施例11の主ポンプセル21の電極間距離(「電極間距離」の「主」)は、「0.2」であり、測定用ポンプセル41の電極間距離(「電極間距離」の「測定用」)は、「0.2」である。つまり、実施例11において、測定用ポンプセル41の電極間距離(測定電極44と外側ポンプ電極23との間の距離)は、主ポンプセル21の電極間距離(内側ポンプ電極22と外側ポンプ電極23との間の距離)と等しく、条件6を満たしていない。実施例11の主ポンプセル21の電極における貴金属とジルコニアとの比(「貴金属/ジルコニア比」の「主」)は、「85:15」であり、測定用ポンプセル41の電極における貴金属とジルコニアとの比(「貴金属/ジルコニア比」の「測定用」)は、「85:15」である。つまり、実施例11において、測定用ポンプセル41の電極におけるジルコニアに対する貴金属の比率(測定電極44におけるジルコニアに対する貴金属の比率)は、主ポンプセル21の電極におけるジルコニアに対する貴金属の比率(内側ポンプ電極22におけるジルコニアに対する貴金属の比率)と等しく、条件4を満たしていない。
(About Example 11)
The electrode area (“main” in “area”) of the main pump cell 21 of Example 11 is “6.0”, and the electrode area (“measurement” in “area”) of the measurement pump cell 41 is “5.0”. .0”. In other words, in Example 11, the electrode area of the measurement pump cell 41 (the area of the measurement electrode 44) is smaller than the electrode area of the main pump cell 21 (the area of the inner pump electrode 22), and Condition 1 is not satisfied. The thickness of the electrode of the main pump cell 21 of Example 11 (“main” of “thickness”) is “10”, and the thickness of the electrode of the measurement pump cell 41 (“measurement” of “thickness”) is “20”. ”. That is, in Example 11, the thickness of the electrode of the measuring pump cell 41 (thickness of the measuring electrode 44) is thicker than the thickness of the electrode of the main pump cell 21 (thickness of the inner pump electrode 22), satisfying Condition 2. The porosity of the electrode of the main pump cell 21 of Example 11 (“main” of “porosity”) is “20”, and the porosity of the electrode of the measurement pump cell 41 (“measurement” of “porosity”) is is "20". That is, in Example 11, the electrode porosity of the measurement pump cell 41 (the porosity of the measurement electrode 44) is equal to the electrode porosity of the main pump cell 21 (the porosity of the inner pump electrode 22), satisfying Condition 3. not The Au content of the electrode of the main pump cell 21 of Example 11 (“main” in “Au content”) is “0.0”, and the Au content of the electrode of the measurement pump cell 41 (“Au "For measurement") of "content rate of" is "0.0". That is, in Example 11, the Au content of the electrode of the measuring pump cell 41 (the Au content of the measuring electrode 44) was the Au content of the electrode of the main pump cell 21 (the Au content of the inner pump electrode 22) ) and does not satisfy condition 5. The inter-electrode distance of the main pump cell 21 of Example 11 (“main” in “inter-electrode distance”) is “0.2”, and the inter-electrode distance of the measurement pump cell 41 (“inter-electrode distance” is “measuring ”) is “0.2”. That is, in Example 11, the inter-electrode distance of the measuring pump cell 41 (the distance between the measuring electrode 44 and the outer pump electrode 23) is the same as the inter-electrode distance of the main pump cell 21 (the inner pump electrode 22 and the outer pump electrode 23). ), which does not satisfy condition 6. The ratio between the noble metal and zirconia in the electrode of the main pump cell 21 of Example 11 (“main” in the “noble metal/zirconia ratio”) was “85:15”, and the ratio between the noble metal and zirconia in the electrode of the measuring pump cell 41 was “85:15”. The ratio (“measurement” of “noble metal/zirconia ratio”) is “85:15”. That is, in Example 11, the ratio of noble metal to zirconia in the electrode of the measuring pump cell 41 (the ratio of noble metal to zirconia in the measuring electrode 44) was the ratio of the noble metal to zirconia in the electrode of the main pump cell 21 (the zirconia in the inner pump electrode 22). ratio of precious metals to ) and does not satisfy condition 4.

そのため、実施例11において、上述の条件1-条件6のうち、条件2は満たされているが、条件1、条件3、条件4、条件5、および、条件6は満たされていない。そして、実施例11の「ヒータへの投入パワーに対するセル抵抗の傾きの比(主/測定用)」は、「1.2」である。つまり、実施例11に係るガスセンサは、主ポンプセル21のセル抵抗の傾き(ヒータ70への投入パワーに対するセル抵抗の傾き)が、測定用ポンプセル41のセル抵抗の傾きの、1.5倍から1000倍の値となっていない。ただし、実施例11において、調整用ポンプセル(主ポンプセル21)のセル抵抗の傾きは、測定用ポンプセル41のセル抵抗の傾きよりも大きい。そして、実施例11に係るガスセンサの「オフセット変動評価1」および「オフセット変動評価2」は、共に、最高評価の「A」よりも低いものの、「B」であった。 Therefore, in the eleventh embodiment, among the conditions 1 to 6, the condition 2 is satisfied, but the conditions 1, 3, 4, 5 and 6 are not satisfied. The "slope ratio of the cell resistance to the input power to the heater (main/measurement)" in Example 11 is "1.2". That is, in the gas sensor according to Example 11, the slope of the cell resistance of the main pump cell 21 (the slope of the cell resistance with respect to the input power to the heater 70) is 1.5 times to 1000 times the slope of the cell resistance of the measurement pump cell 41. not doubled. However, in Example 11, the slope of the cell resistance of the adjustment pump cell (main pump cell 21 ) is greater than the slope of the cell resistance of the measurement pump cell 41 . The "offset fluctuation evaluation 1" and the "offset fluctuation evaluation 2" of the gas sensor according to Example 11 were both "B", although they were lower than the highest evaluation "A".

(実施例12について)
実施例12の主ポンプセル21の電極面積(「面積」の「主」)は、「1.0」であり、測定用ポンプセル41の電極面積(「面積」の「測定用」)は、「10.0」である。つまり、実施例12において、測定用ポンプセル41の電極面積(測定電極44の面積)は、主ポンプセル21の電極面積(内側ポンプ電極22の面積)よりも大きく、条件1を満たしている。実施例12の主ポンプセル21の電極の厚み(「厚み」の「主」)は、「15」であり、測定用ポンプセル41の電極の厚み(「厚み」の「測定用」)は、「25」である。つまり、実施例12において、測定用ポンプセル41の電極の厚み(測定電極44の厚み)は、主ポンプセル21の電極の厚み(内側ポンプ電極22の厚み)よりも厚く、条件2を満たしている。実施例12の主ポンプセル21の電極の気孔率(「気孔率」の「主」)は、「10」であり、測定用ポンプセル41の電極の気孔率(「気孔率」の「測定用」)は、「5」である。つまり、実施例12において、測定用ポンプセル41の電極の気孔率(測定電極44の気孔率)は、主ポンプセル21の電極の気孔率(内側ポンプ電極22の気孔率)よりも低く、条件3を満たしている。実施例12の主ポンプセル21の電極のAuの含有率(「Auの含有率」の「主」)は、「1.0」であり、測定用ポンプセル41の電極のAuの含有率(「Auの含有率」の「測定用」)は、「0.0」である。つまり、実施例12において、測定用ポンプセル41の電極のAuの含有率(測定電極44のAuの含有率)は、主ポンプセル21の電極のAuの含有率(内側ポンプ電極22のAuの含有率)よりも低く、条件5を満たしている。実施例12の主ポンプセル21の電極間距離(「電極間距離」の「主」)は、「0.4」であり、測定用ポンプセル41の電極間距離(「電極間距離」の「測定用」)は、「0.2」である。つまり、実施例12において、測定用ポンプセル41の電極間距離(測定電極44と外側ポンプ電極23との間の距離)は、主ポンプセル21の電極間距離(内側ポンプ電極22と外側ポンプ電極23との間の距離)よりも小さく、条件6を満たしている。実施例12の主ポンプセル21の電極における貴金属とジルコニアとの比(「貴金属/ジルコニア比」の「主」)は、「70:30」であり、測定用ポンプセル41の電極における貴金属とジルコニアとの比(「貴金属/ジルコニア比」の「測定用」)は、「85:15」である。つまり、実施例12において、測定用ポンプセル41の電極におけるジルコニアに対する貴金属の比率(測定電極44におけるジルコニアに対する貴金属の比率)は、主ポンプセル21の電極におけるジルコニアに対する貴金属の比率(内側ポンプ電極22におけるジルコニアに対する貴金属の比率)よりも高く、条件4を満たしている。
(About Example 12)
The electrode area (“main” of “area”) of the main pump cell 21 of Example 12 is “1.0”, and the electrode area of the measurement pump cell 41 (“measurement” of “area”) is “10”. .0”. In other words, in Example 12, the electrode area of the measurement pump cell 41 (the area of the measurement electrode 44) is larger than the electrode area of the main pump cell 21 (the area of the inner pump electrode 22), satisfying Condition 1. The thickness of the electrode of the main pump cell 21 of Example 12 (“main” in “thickness”) is “15”, and the thickness of the electrode of the measurement pump cell 41 (“measurement” in “thickness”) is “25”. ”. That is, in Example 12, the thickness of the electrode of the measuring pump cell 41 (thickness of the measuring electrode 44) is thicker than the thickness of the electrode of the main pump cell 21 (thickness of the inner pump electrode 22), satisfying Condition 2. The porosity of the electrode of the main pump cell 21 of Example 12 (“main” in “porosity”) is “10”, and the porosity of the electrode of the measurement pump cell 41 (“measurement” in “porosity”) is “10”. is "5". That is, in Example 12, the electrode porosity of the measurement pump cell 41 (the porosity of the measurement electrode 44) is lower than the porosity of the electrode of the main pump cell 21 (the porosity of the inner pump electrode 22). meet. The Au content of the electrode of the main pump cell 21 of Example 12 (“main” in “Au content”) is “1.0”, and the Au content of the electrode of the measurement pump cell 41 (“Au "For measurement") of "content rate of" is "0.0". That is, in Example 12, the Au content of the electrode of the measuring pump cell 41 (the Au content of the measuring electrode 44) is the Au content of the electrode of the main pump cell 21 (the Au content of the inner pump electrode 22) ) and satisfies condition 5. The inter-electrode distance of the main pump cell 21 of Example 12 (“main” in “inter-electrode distance”) is “0.4”, and the inter-electrode distance of the measuring pump cell 41 (“inter-electrode distance” is “measuring ”) is “0.2”. That is, in Example 12, the inter-electrode distance of the measuring pump cell 41 (the distance between the measuring electrode 44 and the outer pump electrode 23) is the same as the inter-electrode distance of the main pump cell 21 (the inner pump electrode 22 and the outer pump electrode 23). , and satisfies condition 6. The ratio of the noble metal to zirconia in the electrode of the main pump cell 21 of Example 12 (“main” in the “noble metal/zirconia ratio”) was “70:30”, and the ratio of the noble metal to zirconia in the electrode of the measurement pump cell 41 was “70:30”. The ratio (“measurement” of “noble metal/zirconia ratio”) is “85:15”. That is, in Example 12, the ratio of noble metal to zirconia in the electrode of the measuring pump cell 41 (the ratio of noble metal to zirconia in the measuring electrode 44) was the ratio of the noble metal to zirconia in the electrode of the main pump cell 21 (the zirconia in the inner pump electrode 22). ratio of precious metals to), and satisfies condition 4.

そのため、実施例12において、上述の条件1-条件6の全てが満たされている。ただし、実施例12の「ヒータへの投入パワーに対するセル抵抗の傾きの比(主/測定用)」は、「2000」である。つまり、実施例12に係るガスセンサは、主ポンプセル21のセル抵抗の傾き(ヒータ70への投入パワーに対するセル抵抗の傾き)が、測定用ポンプセル41のセル抵抗の傾きの、1.5倍から1000倍の値となっていない。ただし、実施例12において、調整用ポンプセル(主ポンプセル21)のセル抵抗の傾きは、測定用ポンプセル41のセル抵抗の傾きよりも大きい。そして、実施例12に係るガスセンサの「オフセット変動評価1」および「オフセット変動評価2」は、共に、最高評価の「A」よりも低いものの、「B」であった。 Therefore, in Example 12, all of the above conditions 1 to 6 are satisfied. However, the "ratio of the slope of the cell resistance to the input power to the heater (main/measurement)" in Example 12 is "2000". That is, in the gas sensor according to the twelfth embodiment, the slope of the cell resistance of the main pump cell 21 (the slope of the cell resistance with respect to the input power to the heater 70) is 1.5 times to 1000 times the slope of the cell resistance of the measurement pump cell 41. not doubled. However, in Example 12, the slope of the cell resistance of the adjustment pump cell (main pump cell 21 ) is greater than the slope of the cell resistance of the measurement pump cell 41 . The "offset fluctuation evaluation 1" and the "offset fluctuation evaluation 2" of the gas sensor according to Example 12 were both "B", although they were lower than the highest evaluation "A".

(比較例1について)
比較例1の主ポンプセル21の電極面積(「面積」の「主」)は、「12.0」であり、測定用ポンプセル41の電極面積(「面積」の「測定用」)は、「1.0」である。つまり、比較例1において、測定用ポンプセル41の電極面積(測定電極44の面積)は、主ポンプセル21の電極面積(内側ポンプ電極22の面積)よりも小さく、条件1を満たしていない。比較例1の主ポンプセル21の電極の厚み(「厚み」の「主」)は、「15」であり、測定用ポンプセル41の電極の厚み(「厚み」の「測定用」)は、「15」である。つまり、比較例1において、測定用ポンプセル41の電極の厚み(測定電極44の厚み)は、主ポンプセル21の電極の厚み(内側ポンプ電極22の厚み)と等しく、条件2を満たしていない。比較例1の主ポンプセル21の電極の気孔率(「気孔率」の「主」)は、「10」であり、測定用ポンプセル41の電極の気孔率(「気孔率」の「測定用」)は、「20」である。つまり、比較例1において、測定用ポンプセル41の電極の気孔率(測定電極44の気孔率)は、主ポンプセル21の電極の気孔率(内側ポンプ電極22の気孔率)よりも高く、条件3を満たしていない。比較例1の主ポンプセル21の電極のAuの含有率(「Auの含有率」の「主」)は、「0.5」であり、測定用ポンプセル41の電極のAuの含有率(「Auの含有率」の「測定用」)は、「0.0」である。つまり、比較例1において、測定用ポンプセル41の電極のAuの含有率(測定電極44のAuの含有率)は、主ポンプセル21の電極のAuの含有率(内側ポンプ電極22のAuの含有率)よりも低く、条件5を満たしている。比較例1の主ポンプセル21の電極間距離(「電極間距離」の「主」)は、「0.2」であり、測定用ポンプセル41の電極間距離(「電極間距離」の「測定用」)は、「0.2」である。つまり、比較例1において、測定用ポンプセル41の電極間距離(測定電極44と外側ポンプ電極23との間の距離)は、主ポンプセル21の電極間距離(内側ポンプ電極22と外側ポンプ電極23との間の距離)と等しく、条件6を満たしていない。比較例1の主ポンプセル21の電極における貴金属とジルコニアとの比(「貴金属/ジルコニア比」の「主」)は、「85:15」であり、測定用ポンプセル41の電極における貴金属とジルコニアとの比(「貴金属/ジルコニア比」の「測定用」)は、「85:15」である。つまり、比較例1において、測定用ポンプセル41の電極におけるジルコニアに対する貴金属の比率(測定電極44におけるジルコニアに対する貴金属の比率)は、主ポンプセル21の電極におけるジルコニアに対する貴金属の比率(内側ポンプ電極22におけるジルコニアに対する貴金属の比率)と等しく、条件4を満たしていない。
(Regarding Comparative Example 1)
The electrode area (“main” of “area”) of the main pump cell 21 of Comparative Example 1 is “12.0”, and the electrode area (“measurement” of “area”) of the measurement pump cell 41 is “1 .0”. That is, in Comparative Example 1, the electrode area of the measurement pump cell 41 (the area of the measurement electrode 44) is smaller than the electrode area of the main pump cell 21 (the area of the inner pump electrode 22), and Condition 1 is not satisfied. The thickness of the electrode of the main pump cell 21 of Comparative Example 1 (“main” in “thickness”) is “15”, and the thickness of the electrode of the measurement pump cell 41 (“measurement” in “thickness”) is “15”. ”. That is, in Comparative Example 1, the electrode thickness of the measuring pump cell 41 (thickness of the measuring electrode 44) is equal to the electrode thickness of the main pump cell 21 (thickness of the inner pump electrode 22), and Condition 2 is not satisfied. The porosity of the electrode of the main pump cell 21 of Comparative Example 1 (“main” in “porosity”) is “10”, and the porosity of the electrode of the measurement pump cell 41 (“measurement” in “porosity”) is “10”. is "20". That is, in Comparative Example 1, the electrode porosity of the measurement pump cell 41 (the porosity of the measurement electrode 44) is higher than the porosity of the electrode of the main pump cell 21 (the porosity of the inner pump electrode 22). not filled. The Au content of the electrode of the main pump cell 21 of Comparative Example 1 (“main” in “Au content”) is “0.5”, and the Au content of the electrode of the measurement pump cell 41 (“Au The content of "for measurement") is "0.0". That is, in Comparative Example 1, the Au content of the electrode of the measuring pump cell 41 (the Au content of the measuring electrode 44) is equal to the Au content of the electrode of the main pump cell 21 (the Au content of the inner pump electrode 22) ) and satisfies condition 5. The inter-electrode distance of the main pump cell 21 of Comparative Example 1 (“main” in “inter-electrode distance”) is “0.2”, and the inter-electrode distance of the measuring pump cell 41 (“inter-electrode distance” is “measuring ”) is “0.2”. That is, in Comparative Example 1, the inter-electrode distance of the measuring pump cell 41 (the distance between the measuring electrode 44 and the outer pump electrode 23) is the same as the inter-electrode distance of the main pump cell 21 (the inner pump electrode 22 and the outer pump electrode 23). ), which does not satisfy condition 6. The ratio of the noble metal to zirconia in the electrode of the main pump cell 21 of Comparative Example 1 (“main” in the “noble metal/zirconia ratio”) was “85:15”, and the ratio of the noble metal to zirconia in the electrode of the measuring pump cell 41 was “85:15”. The ratio (“measurement” of “noble metal/zirconia ratio”) is “85:15”. That is, in Comparative Example 1, the ratio of noble metal to zirconia in the electrode of the pump cell 41 for measurement (ratio of noble metal to zirconia in the measurement electrode 44) is the ratio of noble metal to zirconia in the electrode of the main pump cell 21 (zirconia ratio of precious metals to ) and does not satisfy condition 4.

そのため、比較例1において、上述の条件1-条件6のうち、条件5は満たされているが、条件1、条件2、条件3、条件4、および、条件6は満たされていない。そして、比較例1の「ヒータへの投入パワーに対するセル抵抗の傾きの比(主/測定用)」は、「0.002」である。つまり、比較例1に係るガスセンサは、主ポンプセル21のセル抵抗の傾き(ヒータ70への投入パワーに対するセル抵抗の傾き)が、測定用ポンプセル41のセル抵抗の傾きの、1.5倍から1000倍の値となっていない。また、比較例1において、調整用ポンプセル(主ポンプセル21)のセル抵抗の傾きは、測定用ポンプセル41のセル抵抗の傾きよりも小さい。そして、比較例1に係るガスセンサの「オフセット変動評価1」および「オフセット変動評価2」は、共に、最低評価の「F」であった。 Therefore, in Comparative Example 1, among the conditions 1 to 6, the condition 5 is satisfied, but the conditions 1, 2, 3, 4 and 6 are not satisfied. The ratio of the slope of the cell resistance to the input power to the heater (main/measurement) of Comparative Example 1 is 0.002. That is, in the gas sensor according to Comparative Example 1, the slope of the cell resistance of the main pump cell 21 (the slope of the cell resistance with respect to the input power to the heater 70) is 1.5 times to 1000 times the slope of the cell resistance of the measurement pump cell 41. not doubled. Further, in Comparative Example 1, the slope of the cell resistance of the adjustment pump cell (main pump cell 21 ) is smaller than the slope of the cell resistance of the measurement pump cell 41 . Both the "offset fluctuation evaluation 1" and the "offset fluctuation evaluation 2" of the gas sensor according to Comparative Example 1 were the lowest evaluation "F".

(比較例2について)
比較例2の主ポンプセル21の電極面積(「面積」の「主」)は、「5.0」であり、測定用ポンプセル41の電極面積(「面積」の「測定用」)は、「5.0」である。つまり、比較例2において、測定用ポンプセル41の電極面積(測定電極44の面積)は、主ポンプセル21の電極面積(内側ポンプ電極22の面積)よりもと等しく、条件1を満たしていない。比較例2の主ポンプセル21の電極の厚み(「厚み」の「主」)は、「15」であり、測定用ポンプセル41の電極の厚み(「厚み」の「測定用」)は、「15」である。つまり、比較例2において、測定用ポンプセル41の電極の厚み(測定電極44の厚み)は、主ポンプセル21の電極の厚み(内側ポンプ電極22の厚み)と等しく、条件2を満たしていない。比較例2の主ポンプセル21の電極の気孔率(「気孔率」の「主」)は、「15」であり、測定用ポンプセル41の電極の気孔率(「気孔率」の「測定用」)は、「15」である。つまり、比較例2において、測定用ポンプセル41の電極の気孔率(測定電極44の気孔率)は、主ポンプセル21の電極の気孔率(内側ポンプ電極22の気孔率)と等しく、条件3を満たしていない。比較例2の主ポンプセル21の電極のAuの含有率(「Auの含有率」の「主」)は、「0.0」であり、測定用ポンプセル41の電極のAuの含有率(「Auの含有率」の「測定用」)は、「0.0」である。つまり、比較例2において、測定用ポンプセル41の電極のAuの含有率(測定電極44のAuの含有率)は、主ポンプセル21の電極のAuの含有率(内側ポンプ電極22のAuの含有率)と等しく、条件5を満たしていない。比較例2の主ポンプセル21の電極間距離(「電極間距離」の「主」)は、「0.2」であり、測定用ポンプセル41の電極間距離(「電極間距離」の「測定用」)は、「0.2」である。つまり、比較例2において、測定用ポンプセル41の電極間距離(測定電極44と外側ポンプ電極23との間の距離)は、主ポンプセル21の電極間距離(内側ポンプ電極22と外側ポンプ電極23との間の距離)と等しく、条件6を満たしていない。比較例2の主ポンプセル21の電極における貴金属とジルコニアとの比(「貴金属/ジルコニア比」の「主」)は、「85:15」であり、測定用ポンプセル41の電極における貴金属とジルコニアとの比(「貴金属/ジルコニア比」の「測定用」)は、「85:15」である。つまり、比較例2において、測定用ポンプセル41の電極におけるジルコニアに対する貴金属の比率(測定電極44におけるジルコニアに対する貴金属の比率)は、主ポンプセル21の電極におけるジルコニアに対する貴金属の比率(内側ポンプ電極22におけるジルコニアに対する貴金属の比率)と等しく、条件4を満たしていない。
(Regarding Comparative Example 2)
The electrode area (“main” of “area”) of the main pump cell 21 of Comparative Example 2 is “5.0”, and the electrode area (“measurement” of “area”) of the measurement pump cell 41 is “5.0”. .0”. That is, in Comparative Example 2, the electrode area of the measurement pump cell 41 (the area of the measurement electrode 44) is equal to the electrode area of the main pump cell 21 (the area of the inner pump electrode 22), and Condition 1 is not satisfied. The thickness of the electrode of the main pump cell 21 of Comparative Example 2 (“main” in “thickness”) is “15”, and the thickness of the electrode of the measurement pump cell 41 (“measurement” in “thickness”) is “15”. ”. That is, in Comparative Example 2, the electrode thickness of the measuring pump cell 41 (thickness of the measuring electrode 44) is equal to the electrode thickness of the main pump cell 21 (thickness of the inner pump electrode 22), and Condition 2 is not satisfied. The porosity of the electrode of the main pump cell 21 of Comparative Example 2 (“main” in “porosity”) is “15”, and the porosity of the electrode of the measurement pump cell 41 (“measurement” in “porosity”) is “15”. is "15". That is, in Comparative Example 2, the electrode porosity of the measurement pump cell 41 (the porosity of the measurement electrode 44) is equal to the electrode porosity of the main pump cell 21 (the porosity of the inner pump electrode 22), satisfying Condition 3. not The Au content of the electrode of the main pump cell 21 of Comparative Example 2 (“main” in “Au content”) is “0.0”, and the Au content of the electrode of the measurement pump cell 41 (“Au The content of "for measurement") is "0.0". That is, in Comparative Example 2, the Au content of the electrode of the measuring pump cell 41 (the Au content of the measuring electrode 44) is the Au content of the electrode of the main pump cell 21 (the Au content of the inner pump electrode 22) ) and does not satisfy condition 5. The inter-electrode distance of the main pump cell 21 of Comparative Example 2 (“main” in “inter-electrode distance”) is “0.2”, and the inter-electrode distance of the measuring pump cell 41 (“inter-electrode distance” is “measuring ”) is “0.2”. That is, in Comparative Example 2, the inter-electrode distance of the measuring pump cell 41 (the distance between the measuring electrode 44 and the outer pump electrode 23) is the same as the inter-electrode distance of the main pump cell 21 (the inner pump electrode 22 and the outer pump electrode 23). ), which does not satisfy condition 6. The ratio of the noble metal to zirconia in the electrode of the main pump cell 21 of Comparative Example 2 (“main” in the “noble metal/zirconia ratio”) was “85:15”, and the ratio of the noble metal to zirconia in the electrode of the measurement pump cell 41 was “85:15”. The ratio (“measurement” of “noble metal/zirconia ratio”) is “85:15”. That is, in Comparative Example 2, the ratio of noble metal to zirconia in the electrode of the pump cell 41 for measurement (the ratio of noble metal to zirconia in the measurement electrode 44) is the ratio of the noble metal to zirconia in the electrode of the main pump cell 21 (the zirconia ratio of precious metals to ) and does not satisfy condition 4.

そのため、比較例2において、上述の条件1-条件6の全てが満たされていない。そして、比較例2の「ヒータへの投入パワーに対するセル抵抗の傾きの比(主/測定用)」は、「1.0」である。つまり、比較例2に係るガスセンサは、主ポンプセル21のセル抵抗の傾き(ヒータ70への投入パワーに対するセル抵抗の傾き)が、測定用ポンプセル41のセル抵抗の傾きの、1.5倍から1000倍の値となっていない。また、比較例2において、調整用ポンプセル(主ポンプセル21)のセル抵抗の傾きは、測定用ポンプセル41のセル抵抗の傾きと等しい。そして、比較例2に係るガスセンサの「オフセット変動評価1」および「オフセット変動評価2」は、共に、最低評価の「F」であった。 Therefore, in Comparative Example 2, all of the above conditions 1 to 6 are not satisfied. The "ratio of the slope of the cell resistance to the input power to the heater (main/measurement)" of Comparative Example 2 is "1.0". That is, in the gas sensor according to Comparative Example 2, the slope of the cell resistance of the main pump cell 21 (the slope of the cell resistance with respect to the input power to the heater 70) is 1.5 times to 1000 times the slope of the cell resistance of the measurement pump cell 41. not doubled. In Comparative Example 2, the slope of the cell resistance of the adjustment pump cell (main pump cell 21 ) is equal to the slope of the cell resistance of the measurement pump cell 41 . Both the "offset variation evaluation 1" and the "offset variation evaluation 2" of the gas sensor according to Comparative Example 2 were the lowest evaluation of "F".

実施例1-12と、比較例1-2との比較から分かるように、調整用ポンプセル(図6の例では主ポンプセル21)のセル抵抗の傾きを測定用ポンプセル41のセル抵抗の傾きより大きくすることで、オフセット値の変動を抑制することができる。つまり、主ポンプセル21のセル抵抗の傾きを測定用ポンプセル41のセル抵抗の傾きよりも大きくすることで、被測定ガスにおけるNOxの濃度が高い環境下での高精度な濃度測定と、濃度が低い環境下での高精度な濃度測定とを両立することができる。したがって、本実施形態に係るガスセンサは、高濃度下でも低濃度下でも、高精度な濃度測定を実現することができる。また、実施例1-10と、実施例11-12との比較から分かるように、調整用ポンプセルのセル抵抗の傾きを、測定用ポンプセル41のセル抵抗の傾きの、1.5倍から1000倍の値とすることで、オフセット値の変動を効果的に抑制することができる。また、実施例1から実施例12、および、比較例2から分かるように、調整用ポンプセルのセル抵抗の傾きを、測定用ポンプセル41のセル抵抗の傾きより大きくするのには、条件1-条件6の少なくとも1つが満たされるように調整用ポンプセルおよび測定用ポンプセル41を構成することが有用である。 As can be seen from the comparison between Example 1-12 and Comparative Example 1-2, the slope of the cell resistance of the adjustment pump cell (the main pump cell 21 in the example of FIG. 6) is greater than the slope of the cell resistance of the measurement pump cell 41. By doing so, the fluctuation of the offset value can be suppressed. That is, by making the slope of the cell resistance of the main pump cell 21 larger than the slope of the cell resistance of the measurement pump cell 41, high-precision concentration measurement under an environment where the concentration of NO x in the gas to be measured is high, and It is possible to achieve both high-precision concentration measurement under a low environment. Therefore, the gas sensor according to the present embodiment can realize highly accurate concentration measurement both under high concentration and under low concentration. Further, as can be seen from the comparison between Examples 1-10 and 11-12, the slope of the cell resistance of the adjustment pump cell is 1.5 to 1000 times the slope of the cell resistance of the measurement pump cell 41. By setting the value to , the fluctuation of the offset value can be effectively suppressed. Further, as can be seen from Examples 1 to 12 and Comparative Example 2, in order to make the slope of the cell resistance of the adjustment pump cell larger than the slope of the cell resistance of the measurement pump cell 41, condition 1-condition It is useful to configure the conditioning pump cell and the measuring pump cell 41 such that at least one of 6 is satisfied.

(調整用ポンプセルについての注記)
なお、本件発明者は、調整用ポンプセルとしての補助ポンプセル50のセル抵抗の傾きを、測定用ポンプセル41のセル抵抗の傾きより大きくするのには、条件1-条件6の少なくとも1つが満たされるように補助ポンプセル50および測定用ポンプセル41を構成することが有用であることも確認している。調整用ポンプセルとして補助ポンプセル50を用いる場合、条件1は、「測定電極44の面積が、補助ポンプ電極51の面積よりも大きい」との条件を意味する。条件2は、「測定電極44の厚みが、補助ポンプ電極51の厚みよりも厚い」との条件を意味する。条件3は、「測定電極44の気孔率が、補助ポンプ電極51の気孔率よりも低い」との条件を意味する。条件4は、「測定電極44におけるジルコニアに対する貴金属の比率が、補助ポンプ電極51におけるジルコニアに対する貴金属の比率よりも高い」との条件を意味する。条件5は、「測定電極44のAuの含有率が、補助ポンプ電極51のAuの含有率よりも低い」との条件を意味する。条件6は、「測定電極44と外側ポンプ電極23との間の距離が、補助ポンプ電極51と外側ポンプ電極23(または、第3電極)との間の距離よりも小さい(短い)」との条件を意味する。
(Notes on adjustment pump cells)
In order to make the slope of the cell resistance of the auxiliary pump cell 50 as the adjustment pump cell larger than the slope of the cell resistance of the measurement pump cell 41, the inventors of the present invention have determined that at least one of conditions 1 to 6 must be satisfied. It has also been confirmed that it is useful to configure the auxiliary pump cell 50 and the measuring pump cell 41 in the same manner. When the auxiliary pump cell 50 is used as the adjustment pump cell, condition 1 means that "the area of the measurement electrode 44 is larger than the area of the auxiliary pump electrode 51". Condition 2 means that "the thickness of the measurement electrode 44 is greater than the thickness of the auxiliary pump electrode 51". Condition 3 means that "the porosity of the measurement electrode 44 is lower than that of the auxiliary pump electrode 51". Condition 4 means that "the ratio of noble metal to zirconia in the measurement electrode 44 is higher than the ratio of noble metal to zirconia in the auxiliary pump electrode 51". Condition 5 means that "the content of Au in the measurement electrode 44 is lower than the content of Au in the auxiliary pump electrode 51". Condition 6 is that "the distance between the measurement electrode 44 and the outer pump electrode 23 is smaller (shorter) than the distance between the auxiliary pump electrode 51 and the outer pump electrode 23 (or the third electrode)." means conditions.

S、S1…ガスセンサ、100…センサ素子、111…検出部、
112…温度調整部(調整部)、1…第1基板層(固体電解質層)、
2…第2基板層(固体電解質層)、3…第3基板層(固体電解質層)、
4…第1固体電解質層(固体電解質層)、5…スペーサ層(固体電解質層)、
6…第2固体電解質層(固体電解質層)、7…被測定ガス流通部(内部空間)、
44…測定電極、23…外側ポンプ電極、41…測定用ポンプセル、
70…ヒータ(ヒータ部)、22…内側ポンプ電極、
51…補助ポンプ電極(内側ポンプ電極)、21…主ポンプセル(調整用ポンプセル)、
50…補助ポンプセル(調整用ポンプセル)
S, S1... gas sensor, 100... sensor element, 111... detector,
112... Temperature adjustment part (adjustment part), 1... First substrate layer (solid electrolyte layer),
2... Second substrate layer (solid electrolyte layer), 3... Third substrate layer (solid electrolyte layer),
4... First solid electrolyte layer (solid electrolyte layer), 5... Spacer layer (solid electrolyte layer),
6... Second solid electrolyte layer (solid electrolyte layer), 7... Gas flow part to be measured (internal space),
44... Measuring electrode, 23... Outer pump electrode, 41... Measuring pump cell,
70... heater (heater section), 22... inner pump electrode,
51... Auxiliary pump electrode (inner pump electrode), 21... Main pump cell (adjustment pump cell),
50 Auxiliary pump cell (adjustment pump cell)

Claims (9)

酸素イオン伝導性の固体電解質層を複数積層してなるセンサ素子であって、
被測定ガスが導入される内部空所と、
前記内部空所に設けられてなる測定電極と、前記内部空所と異なる部位に設けられた外側ポンプ電極と、前記測定電極と前記外側ポンプ電極との間に存在する前記固体電解質層と、から構成される電気化学的ポンプセルである測定用ポンプセルと、
前記内部空所に面して形成された内側ポンプ電極と、前記外側ポンプ電極または前記固体電解質層に接して外部空間に露出する態様にて設けられた第3電極と、前記内側ポンプ電極と前記外側ポンプ電極または前記第3電極との間に存在する前記固体電解質層と、から構成される電気化学的ポンプセルである調整用ポンプセルと、
前記センサ素子の内部に埋設されてなり、前記センサ素子を所定の温度に加熱するヒータ部と、
を含むセンサ素子と、
前記調整用ポンプセルのセル抵抗の値を検出する検出部と、
前記検出部により検出される前記調整用ポンプセルのセル抵抗の値が所定の値となるよう、前記所定の温度を調整する調整部と、
を備え、
前記ヒータ部への投入パワーに対する、前記調整用ポンプセルのセル抵抗の傾きは、前記ヒータ部への投入パワーに対する、前記測定用ポンプセルのセル抵抗の傾きよりも大きい、
ガスセンサ。
A sensor element formed by laminating a plurality of oxygen ion conductive solid electrolyte layers,
an internal cavity into which the gas to be measured is introduced;
a measurement electrode provided in the internal space, an outer pump electrode provided at a location different from the internal space, and the solid electrolyte layer existing between the measurement electrode and the outer pump electrode; a measuring pump cell, which is an electrochemical pump cell composed of
an inner pump electrode formed facing the inner cavity; a third electrode provided in a manner exposed to the outer space in contact with the outer pump electrode or the solid electrolyte layer; the inner pump electrode; the solid electrolyte layer present between the outer pump electrode or the third electrode; and
a heater unit embedded in the sensor element for heating the sensor element to a predetermined temperature;
a sensor element comprising
a detection unit that detects the value of the cell resistance of the adjustment pump cell;
an adjustment unit that adjusts the predetermined temperature so that the cell resistance value of the adjustment pump cell detected by the detection unit becomes a predetermined value;
with
the slope of the cell resistance of the adjustment pump cell with respect to the input power to the heater section is greater than the slope of the cell resistance of the measurement pump cell with respect to the input power to the heater section;
gas sensor.
前記ヒータ部への投入パワーに対する、前記調整用ポンプセルのセル抵抗の傾きは、前記ヒータ部への投入パワーに対する、前記測定用ポンプセルのセル抵抗の傾きの1.5倍から1000倍である、
請求項1に記載のガスセンサ。
The slope of the cell resistance of the adjustment pump cell with respect to the input power to the heater section is 1.5 to 1000 times the slope of the cell resistance of the measurement pump cell with respect to the input power to the heater section.
The gas sensor according to claim 1.
前記測定電極の面積は、前記内側ポンプ電極の面積よりも大きい、
請求項1または2に記載のガスセンサ。
the area of the measurement electrode is greater than the area of the inner pump electrode;
The gas sensor according to claim 1 or 2.
前記測定電極の厚みは、前記内側ポンプ電極の厚みよりも厚い、
請求項1または2に記載のガスセンサ。
the thickness of the measurement electrode is greater than the thickness of the inner pump electrode;
The gas sensor according to claim 1 or 2.
前記測定電極の気孔率は、前記内側ポンプ電極の気孔率よりも低い、
請求項1または2に記載のガスセンサ。
the porosity of the measurement electrode is lower than the porosity of the inner pump electrode;
The gas sensor according to claim 1 or 2.
前記測定電極および前記内側ポンプ電極は、ジルコニアと貴金属とのサーメット電極であり、
前記測定電極における、ジルコニアに対する貴金属の比率は、前記内側ポンプ電極における、ジルコニアに対する貴金属の比率よりも高い、
請求項1または2に記載のガスセンサ。
the measuring electrode and the inner pump electrode are cermet electrodes of zirconia and noble metal;
the ratio of noble metal to zirconia in the measurement electrode is higher than the ratio of noble metal to zirconia in the inner pump electrode;
The gas sensor according to claim 1 or 2.
前記測定電極のAuの含有率は、前記内側ポンプ電極のAuの含有率よりも低い、
請求項1または2に記載のガスセンサ。
the Au content of the measurement electrode is lower than the Au content of the inner pump electrode;
The gas sensor according to claim 1 or 2.
前記測定電極と前記外側ポンプ電極との間の距離は、前記内側ポンプ電極と前記外側ポンプ電極または前記第3電極との間の距離よりも小さい、
請求項1または2に記載のガスセンサ。
the distance between the measuring electrode and the outer pump electrode is less than the distance between the inner pump electrode and the outer pump electrode or the third electrode;
The gas sensor according to claim 1 or 2.
酸素イオン伝導性の固体電解質層を複数積層してなるセンサ素子であって、
被測定ガスが導入される内部空所と、
前記内部空所に設けられてなる測定電極と、前記内部空所と異なる部位に設けられた外側ポンプ電極と、前記測定電極と前記外側ポンプ電極との間に存在する前記固体電解質層と、から構成される電気化学的ポンプセルである測定用ポンプセルと、
前記内部空所に面して形成された内側ポンプ電極と、前記外側ポンプ電極または前記固体電解質層に接して外部空間に露出する態様にて設けられた第3電極と、前記内側ポンプ電極と前記外側ポンプ電極または前記第3電極との間に存在する前記固体電解質層と、から構成される電気化学的ポンプセルである調整用ポンプセルと、
前記センサ素子の内部に埋設されてなり、前記センサ素子を所定の温度に加熱するヒータ部と、
を含むセンサ素子を備えるガスセンサの制御方法において、
前記調整用ポンプセルのセル抵抗の値を検出する検出ステップと、
前記検出ステップにて検出される前記調整用ポンプセルのセル抵抗の値が所定の値となるよう、前記所定の温度を調整する調整ステップと、
を含み、
前記ヒータ部への投入パワーに対する、前記調整用ポンプセルのセル抵抗の傾きは、前記ヒータ部への投入パワーに対する、前記測定用ポンプセルのセル抵抗の傾きよりも大きい、
ガスセンサの制御方法。
A sensor element formed by laminating a plurality of oxygen ion conductive solid electrolyte layers,
an internal cavity into which the gas to be measured is introduced;
a measurement electrode provided in the internal space, an outer pump electrode provided at a location different from the internal space, and the solid electrolyte layer existing between the measurement electrode and the outer pump electrode; a measuring pump cell, which is an electrochemical pump cell composed of
an inner pump electrode formed facing the inner cavity; a third electrode provided in a manner exposed to the outer space in contact with the outer pump electrode or the solid electrolyte layer; the inner pump electrode; the solid electrolyte layer present between the outer pump electrode or the third electrode;
a heater unit embedded in the sensor element for heating the sensor element to a predetermined temperature;
In a control method of a gas sensor comprising a sensor element containing
a detection step of detecting a cell resistance value of the adjustment pump cell;
an adjustment step of adjusting the predetermined temperature so that the cell resistance value of the adjustment pump cell detected in the detection step becomes a predetermined value;
including
The slope of the cell resistance of the adjustment pump cell with respect to the input power to the heater section is greater than the slope of the cell resistance of the measurement pump cell with respect to the input power to the heater section.
Gas sensor control method.
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