JP3431500B2

JP3431500B2 - 酸化物ガス濃度検出装置

Info

Publication number: JP3431500B2
Application number: JP16726298A
Authority: JP
Inventors: 浩稲垣; 稔明近藤
Original assignee: 日本特殊陶業株式会社
Priority date: 1997-06-13
Filing date: 1998-06-15
Publication date: 2003-07-28
Anticipated expiration: 2018-06-15
Also published as: JPH1164276A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、酸化物ガスの濃度
を検出するための酸化物ガス濃度検出装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、酸化物ガス濃度検出装置とし
て、例えば、特開平２−１２２２５５号公報に開示され
ているように、第１拡散律速層を介して被測定ガス側に
連通された第１測定室と、この第１測定室に第２拡散律
速層を介して連通された第２測定室とを、酸素イオン伝
導性の固体電解質層にて形成し、第１測定室には、固体
電解質層を多孔質の電極で挟むことにより第１酸素ポン
ピングセルと酸素濃度測定セルとを形成し、更に、第２
測定室には、同じく固体電解質層を多孔質の電極で挟む
ことにより第２酸素ポンピングセルを形成することによ
り構成されたセンサを用いて、内燃機関等の排気中の酸
化物（例えばＮＯｘ）の濃度を検出するようにしたもの
が知られている。

【０００３】この種の酸化物ガス濃度検出装置において
は、第１酸素ポンピングセルに通電して、第１測定室か
ら酸素を汲み出すことにより、第１測定室内の酸素濃度
を実質的にゼロにしつつ、第２酸素ポンピングセルに一
定電圧を印加して、第２測定室で酸化物を解離させて発
生させた酸素を汲み出す。そして、この第２酸素ポンピ
ングセルに流れる電流から、被測定ガス中の酸化物ガス
濃度を検出する。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】このような酸化物ガス
濃度検出装置では、第２酸素ポンピングセルに流れる電
流に基づいて酸化物ガス濃度を求めるのであるが、この
電流は通常μＡオーダーであり、第１酸素ポンピングセ
ルに流れる電流に比べてかなり小さい。具体的には、第
２酸素ポンピングセルに流れる電流が１μＡ変化する
と、センサが測定値とする酸化物ガス濃度は１００〜２
００ｐｐｍ変化してしまう。このため、外界からの電気
的ノイズや熱的影響を受けやすく、センサが使用不能な
状態になることもある。

【０００５】ところで、センサが故障等により使用不能
な状態になったとき、そのセンサをどのような条件で使
用していたかを知ることは使用不能になった原因を追究
する上で重要である。この原因を追究できれば、その対
策を講じることができるので、センサを有効に改良する
ことができる。

【０００６】しかしながら、使用不能となったセンサを
どのような条件で使用していたかは、オペレータから聴
取してそのオペレータの記憶を辿る以外に特別な手だて
がなかったため、有効にセンサを改良することができな
いという問題があった。本発明は上記課題に鑑みなされ
たものであり、その目的は、センサの使用経過を容易に
知ることができる酸化物ガス濃度検出装置、特に窒素酸
化物濃度検出装置を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段及び発明の効果】上記課題
を解決するためになされた請求項１に記載の発明は、セ
ンサを介して測定されるパラメータ群に基づいて被測定
ガス中の酸化物ガス濃度を演算回路で算出する酸化物ガ
ス濃度検出装置において、前記パラメータ群のうち少な
くとも１つのパラメータの変移をパラメータ記録媒体に
書き込む記録書き込み装置を備え、前記センサは、コネ
クタを介して着脱可能に装着され、前記パラメータ記録
媒体は、前記コネクタに内蔵されている。この酸化物ガ
ス濃度検出装置によれば、センサが故障等により使用不
能な状態になったとき、そのセンサをどのような条件で
使用していたか、つまりセンサの使用経過をパラメータ
記録媒体を通じて容易に知ることができる。このため、
センサが使用不能になった原因が追究しやすくなり、そ
の対策を講じることができるので、センサを有効に改良
することができる。また、センサの性能（例えば耐久
性、耐熱性など）の評価を正確に行うこともできる。更
に、記録媒体に記録される使用経過はセンサに固有のデ
ータであるが、この酸化物ガス濃度検出装置によれば、
記録媒体はセンサと一体のコネクタに内蔵されているた
め、センサと使用経過との対応関係を誤ることはない。
つまり、あるセンサに、別のセンサの使用経過を対応づ
けてしまうことがない。尚、コネクタに内蔵可能な記録
媒体としては、例えば、ダラス・セミコンダクター・コ
ーポレーション製の商品名タッチメモリプローブ（ＤＳ
９０９２）、商品名アッドオンリメモリ（ＤＳ２５０
５）がある。

【０００８】また、請求項１に記載の発明と同様、上記
課題を解決するためになされた請求項２に記載の発明
は、センサを介して測定されるパラメータ群に基づいて
被測定ガス中の酸化物ガス濃度を演算回路で算出する酸
化物ガス濃度検出装置において、前記パラメータ群のう
ち少なくとも１つのパラメータの変移をパラメータ記録
媒体に書き込む記録書き込み装置を備え、前記センサ
は、周囲の少なくとも一部が固体電解質で形成された第
１測定室と第２測定室を有し、前記第１測定室から前記
第２測定室に流入する被測定ガスの酸素濃度を被測定ガ
スの酸化物がある程度分解する濃度となるように前記第
１測定室に設けられた第１酸素ポンピングセルを使って
酸素を汲み出しあるいは汲み入れ、また、前記第２測定
室内の酸化物を解離させて酸素を発生させ、この酸素を
前記第２測定室内の第２酸素ポンピングセルを使って前
記第２測定室から汲み出し、前記演算回路は、少なくと
も第１酸素ポンピングセルに流れる電流と前記第２酸素
ポンピングセルに流れる電流に基づいて被測定ガス中の
酸化物ガス濃度を算出し、前記記録書き込み装置は、前
記第１酸素ポンピングセルに流れる電流、前記第２酸素
ポンピングセルに流れる電流、前記第１酸素ポンピング
セルに流れる電流に基づいて算出する被測定ガス中の酸
素濃度、及び、前記第２酸素ポンピングセルに流れる電
流に基づいて算出される被測定ガス中の酸化物ガス濃
度、の４つのパラメータ群のうち、少なくとも１つのパ
ラメータの変移を前記パラメータ記録媒体に書き込む。
この酸化物ガス濃度検出装置によれば、請求項１に記載
した発明と同様、センサが故障等により使用不能な状態
になったとき、そのセンサをどのような条件で使用して
いたか、つまりセンサの使用経過をパラメータ記録媒体
を通じて容易に知ることができる。このため、センサが
使用不能になった原因が追究しやすくなり、その対策を
講じることができるので、センサを有効に改良すること
ができる。特に、前記４つのパラメータ群はいずれも演
算回路が被測定ガス中の酸化物ガス濃度を算出するうえ
で重要度の高いものであるため、これら４つのパラメー
タ群の少なくとも１つをパラメータ記録媒体に書き込む
ことはセンサが使用不能になった原因を追究する上で特
に有用であり、本発明の効果が一層顕著に得られる。

【０００９】請求項１，２に記載の発明において、前記
記録書き込み装置は、請求項３に記載したように、前記
パラメータ群のうち少なくとも１つのパラメータの変移
を所定周期ごとに前記パラメータ記録媒体に書き込むよ
うにしてもよい。この場合、所定周期ごとつまり所定時
間ごとにパラメータの変移状況が記録されているため、
例えば使用不能状態になったときに、いつ使用不能状態
になったか、あるいはいつ使用不能の兆候が現れたか等
を特定することが容易となる。

【００１０】請求項１，２に記載の発明において、前記
記録書き込み装置は、請求項４に記載したように、前記
パラメータ群のうち少なくとも１つのパラメータの変移
を、所定周期ごとの最大値と最小値として前記パラメー
タ記録媒体に書き込むようにしてもよい。この場合、パ
ラメータの変移を逐一記録する場合に比べて、パラメー
タ記録媒体の容量を少なくすることができる。

【００１１】請求項１，２に記載の発明において、前記
パラメータ記録媒体は、請求項５に記載したように、着
脱可能に装着されていてもよい。この場合、パラメータ
記録媒体をセンサに添付することができる。即ち、パラ
メータ記録媒体に記録される内容はセンサに固有のデー
タであるため、センサにそのパラメータ記録媒体を添付
して両者を対応づけておくことが好ましいのである。な
お、このような記録媒体としては、例えばフレキシブル
ディスク（フロッピィディスクなど）、光ディスク、光
磁気ディスクなどがある。これらは広く普及しているパ
ソコンなどのコンピュータによって読取可能なため、取
り扱いが容易であるうえ持ち運びに便利である。また、
このような記録媒体として、請求項６に記載したよう
に、マウントによって着脱可能に装着された略ボタン状
の記録媒体を採用してもよい。例えば、略ボタン状の記
録媒体としては、ダラス・セミコンダクター・コーポレ
ーション製の商品名タッチメモリボタン（ＤＳ１９９
５）があり、そのマウントとしては同社製の商品名タッ
チメモリマウントプロダクツ（ＤＳ９０９３ｘ）があ
る。この場合、記録媒体が小型であるため、一層取り扱
いが容易で持ち運びに便利である。

【００１２】請求項２に記載の発明において、前記セン
サは、請求項７に記載したように、コネクタを介して着
脱可能に接続されていてもよい。この場合、例えばセン
サが使用不能となった時点で新たなセンサに交換すれ
ば、引き続き酸化物ガス濃度を検出しつつ使用経過を記
録することができる。

【００１３】

【００１４】

【００１５】

【００１６】請求項１，２に記載の発明において、請求
項８に記載したように、前記酸化物は窒素酸化物であ
り、前記センサは、周囲の少なくとも一部が固体電解質
で形成された第１測定室と第２測定室を有し、前記第１
測定室から前記第２測定室に流入する被測定ガスの酸素
濃度を被測定ガスの一酸化窒素がある程度分解する濃度
となるように前記第１測定室に設けられた第１酸素ポン
ピングセルを使って酸素を汲み出しあるいは汲み入れ、
また、前記第２測定室内の窒素酸化物を解離させて酸素
を発生させ、この酸素を前記第２測定室内の第２酸素ポ
ンピングセルを使って前記第２測定室から汲み出し、前
記演算回路は、少なくとも第１酸素ポンピングセルに流
れる電流と前記第２酸素ポンピングセルに流れる電流に
基づいて被測定ガス中の酸化物ガス濃度を算出するよう
にしてもよい。

【００１７】この場合、酸化物ガス濃度検出装置は内燃
機関等の各種燃焼機器から排出される有害成分である窒
素酸化物の濃度を検出する。また、センサは、第１測定
室から第２測定室に流入する被測定ガスの酸素濃度を、
被測定ガスの窒素酸化物における一酸化窒素がある程度
分解する濃度となるように、第１酸素ポンピングセルを
使ってポンピングを行う。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下に、本発明の好適な実施例を
図面に基づいて説明する。［第１実施例］図１は本発明が適用された実施例の窒素
酸化物濃度検出装置全体の内部構成を表す概略構成図、
図２は同じく外部構成を表す概略構成図、図３はこの窒
素酸化物濃度検出装置において用いられるＮＯｘセンサ
２の分解斜視図である。

【００１９】図１に示す如く、窒素酸化物濃度検出装置
は、ＮＯｘセンサ２と、ＮＯｘセンサ２を構成する第１
酸素ポンピングセル（以下、第１ポンプセルという）４
及び酸素濃度測定セル（以下、Ｖｓセルという）６への
通電及び通電経路の切り換えを行なうための駆動回路４
０と、ＮＯｘセンサ２を構成する第２酸素ポンピングセ
ル（以下、第２ポンプセルという）８に定電圧を印加し
てそのとき流れる電流（以下、第２ポンプ電流という）
ＩP2を検出する検出回路４２と、ＮＯｘセンサ２に設け
られた一対のヒータ１２，１４へ通電して各セル４，
６，８を加熱させるヒータ通電回路４４と、駆動回路４
０及びヒータ通電回路４４を駆動制御すると共に、検出
回路４２からの検出信号ＶIP2 に基づき被測定ガス中の
ＮＯｘ濃度を演算する、マイクロコンピュータからなる
電子制御回路（以下、ＥＣＵという）５０とから構成さ
れている。

【００２０】尚、駆動回路４０、検出回路４２、ヒータ
通電回路４４は、図２に示す制御ボックス４５内に収納
されている。また、ＥＣＵ５０はフロッピィディスク５
２（本発明のパラメータ記録媒体に相当）に記録された
データを読み取り可能なフロッピィディスクドライバ５
１を備えたパソコン６０として構成されている。この制
御ボックス４５とパソコン６０とはケーブル４６によっ
て電気的に接続されている。一方、制御ボックス４５は
先端にコネクタ４８ａを備えた接続用ケーブル４８を有
しており、ＮＯｘセンサ２も先端にコネクタ２１ａを備
えた接続用ケーブル２１を有している。そして、両方の
コネクタ２１ａ、４８ａが接合されて互いに電気的に接
続されている。このため、コネクタ２１ａ、４８ａを外
せばＮＯｘセンサ２を容易に交換することができる。

【００２１】図３に示す如く、ＮＯｘセンサ２におい
て、第１ポンプセル４は、板状に形成された固体電解質
層４ａの両側に、夫々、矩形状の多孔質電極４ｂ，４ｃ
及びそのリード部４bl，４clを形成し、更に、多孔質電
極４ｂ，４ｃの中心部分を貫通するように固体電解質層
４ａに丸孔を穿設して、その丸孔に多孔質の充填材を詰
めることにより、拡散律速層４ｄを形成したものであ
る。

【００２２】またＶｓセル６は、第１ポンプセル４の固
体電解質層４ａと同形状の固体電解質層６ａの両側に、
夫々、円形状の多孔質電極６ｂ，６ｃ及びそのリード部
６bl，６clを形成し、更に、多孔質電極６ｂ，６ｃの中
心部分を貫通するように固体電解質層６ａに丸孔を穿設
して、その丸孔に多孔質の充填材を詰めることにより、
拡散律速層６ｄを形成したものである。

【００２３】そして、このＶｓセル６の多孔質電極６
ｂ，６ｃと第１ポンプセル４の多孔質電極４ｂ，４ｃと
は、固体電解質層４ａ，６ａ上での中心位置が略一致
し、Ｖｓセル６と第１ポンプセル４とを積層した際、各
拡散律速層６ｄ，４ｄが互いに対向するようにされてい
る。また、Ｖｓセル６に形成される円形状の多孔質電極
６ｂ，６ｃは、第１ポンプセル４に形成される矩形状の
多孔質電極４ｂ，４ｃよりも小さくなっている。また、
Ｖｓセル６の表裏面には、リード部６bl，６clからの電
流リークを防止するために、リード部６bl，６clを外側
から覆うようにアルミナ等からなる絶縁膜が形成されて
おり、しかも各リード部６bl，６cl間には、後述の通電
制御によって多孔質電極６ｃ側に汲み込まれた酸素の一
部を多孔質電極６ｂ側に漏出させる漏出抵抗部６ｆが形
成されている。

【００２４】このように形成された第１ポンプセル４及
びＶｓセル６は、上記各固体電解質層４ａ，６ａと同形
状の固体電解質層１８を介して積層される。そして、こ
の固体電解質層１８の各多孔質電極４ｃ，６ｂとの対向
位置には、多孔質電極４ｃよりも大きな矩形状の孔が穿
設されており、この孔が第１測定室２０として機能す
る。

【００２５】またＶｓセル６の多孔質電極６ｃ側にも、
上記各固体電解質層４ａ，６ａと同形状の固体電解質層
２２が積層される。そして、この固体電解質層２２に
は、Ｖｓセル６の拡散律速層６ｄと同位置に同寸法の丸
孔を穿設して、その丸孔に多孔質の充填材を詰めること
により、拡散律速層２２ｄが形成されている。

【００２６】一方、第２ポンプセル８は、第１ポンプセ
ル４と同様、板状に形成された固体電解質層８ａの両側
に、夫々、矩形状の多孔質電極８ｂ，８ｃ及びそのリー
ド部８bl，８clを形成したものである。そして、この第
２ポンプセル８は、固体電解質層１８と全く同様に形成
された固体電解質層２４を介して、Ｖｓセル６に積層さ
れた固体電解質層２２に積層される。この結果、固体電
解質層２４に穿設された矩形状の孔が第２測定室２６と
して機能することになる。

【００２７】またこのように積層される第１ポンプセル
４，Ｖｓセル６，第２ポンプセル８の積層体の両側、つ
まり、第１ポンプセル４と第２ポンプセル８の外側に
は、夫々、スペーサ２８，２９により所定間隔を開け
て、ヒータ１２，１４が積層される。

【００２８】このヒータ１２，１４は、上記各固体電解
質層４ａ，６ａ，…と同形状のヒータ基板１２ａ，１２
ｃ，１４ａ，１４ｃと、ヒータ基板１２ａと１２ｃとの
間及びヒータ基板１４ａと１４ｃとの間に夫々挟まれ、
各ヒータ基板内に埋設されて形成された、ヒータ配線１
２ｂ，１４ｂ及びそのリード部１２bl，１４blとからな
り、スペーサ２８，２９は、このヒータ１２，１４が、
第１ポンプセル４及び第２ポンプセル８の多孔質電極４
ｂ及び８ｃと、夫々、間隙を介して互いに対向するよう
に、ヒータ１２，１４と第１ポンプセル４及び第２ポン
プセル８との間に配置されている。

【００２９】ここで、上記各固体電解質層４ａ，６ａ，
…を構成する固体電解質としては、ジルコニアとイット
リアの固溶体やジルコニアとカルシアの固溶体が代表的
なものであるが、他にハフニアの固溶体、ペロブスカイ
ト型酸化物固溶体、３価金属酸化物固溶体等も使用でき
る。また各固体電解質層４ａ，６ａ，８ａの表面に設け
る多孔質電極には、触媒機能を有する白金やロジウム或
はその合金を使用するのが好ましい。そして、その形成
方法としては、たとえば、白金粉末に固体電解質層と同
じ材料の粉末を混合したものをペースト状とし、固体電
解質層上にスクリーン印刷し、次いで焼結する厚膜形成
方法や、溶射による被膜形成方法が知られている。ま
た、拡散律速層４ｄ，６ｄ，２２ｄは、細い貫通孔を有
するセラミックスや多孔質セラミックスを使用するのが
好ましい。

【００３０】一方、ヒータ１２，１４のヒータ配線１２
ｂ，１４ｂは、セラミックスと白金又は白金合金の複合
材料とし、そのリード部１２bl，１４blは、抵抗値を低
下してリード部での電気ロスを低減するために、白金又
は白金合金とすることが好ましい。また、ヒータ基板１
２ａ，１２ｂ，１４ａ，１４ｃ及びスペーサ２８，２９
には、アルミナ、スピネル、フォルステライト、ステア
タイト、ジルコニア等を用いることができる。

【００３１】そして、特に、ヒータ基板及びスペーサの
材質にジルコニアを用いた場合は、ヒータと各ポンプセ
ルを同時に一体化して焼結することができるので、ＮＯ
ｘセンサ２を作製する上で好適である。尚、この場合に
は、ヒータ配線１２ｂ及びそのリード部１２blとヒータ
基板１２ａ，１２ｃとの間、及び、ヒータ配線１４ｂ及
びそのリード部１４blとヒータ基板１４ａ，１４ｃとの
間に、夫々、絶縁層（アルミナ等からなる）を設ける。

【００３２】また、ヒータ基板にアルミナを用いた場合
には、各ポンプセルとの焼結時の収縮率差や熱膨張率差
によるクラックの発生等を防止するために、スペーサと
しては多孔質体を用いるとよい。また、ヒータと各ポン
プセルは別々に焼結して、後で、セメント等の無機質材
料をスペーサを兼ねた接合材として用いて接合する、と
いう方法で作ることも可能である。

【００３３】次に、図１に示すように、ＮＯｘセンサ２
の第１ポンプセル４及びＶｓセル６の第１測定室２０側
の多孔質電極４ｃ，６ｂは、抵抗器Ｒ１を介して接地さ
れており、他方の多孔質電極４ｂ及び６ｃは、駆動回路
４０に接続されている。駆動回路４０は、一端に定電圧
ＶCPが印加され、他端が開閉スイッチＳＷ１を介してＶ
ｓセル６の多孔質電極６ｃに接続された抵抗器Ｒ２と、
−側入力端子に開閉スイッチＳＷ１を介してＶｓセル６
の多孔質電極６ｃ及びコンデンサＣｐの一端が接続さ
れ、＋側入力端子に基準電圧ＶCOが印加され、出力端子
が抵抗器Ｒ０を介して第１ポンプセル４の多孔質電極４
ｂに接続された差動増幅器ＡＭＰと、からなる制御部４
０ａを備える。尚、コンデンサＣｐの他端は接地されて
いる。

【００３４】この制御部４０ａは、開閉スイッチＳＷ１
がオン状態にあるときに次のように動作する。まず、抵
抗器Ｒ２を介してＶｓセル６に一定の微小電流ｉCPを流
すことにより、第１測定室２０内の酸素をＶｓセル６の
多孔質電極６ｃ側に汲み込む。この多孔質電極６ｃは、
固体電解質層２２により閉塞されると共に、漏出抵抗部
６ｆを介して多孔質電極６ｂ側と連通していることか
ら、微小電流ｉCPの通電により多孔質電極６ｃ内の閉塞
空間は一定の酸素濃度となり、内部酸素基準源として機
能する。

【００３５】またこのようにＶｓセル６の多孔質電極６
ｃ側が内部酸素基準源として機能すると、Ｖｓセル６に
は、第１測定室２０内の拡散律速層６ｄ付近の酸素濃度
（換言すれば第１測定室２０から拡散律速層６ｄを介し
て第２測定室２６に流入する被測定ガスの酸素濃度）と
内部酸素基準源側の酸素濃度との比に応じた起電力が発
生し、多孔質電極６ｃ側電圧Ｖｓは、第１測定室２０か
ら第２測定室２６に流入する被測定ガス（以下、第２測
定室流入ガスという）の酸素濃度に応じた電圧となる。
そしてこの電圧は、差動増幅器ＡＭＰに入力されること
から、差動増幅器ＡＭＰからは、基準電圧ＶCOとその入
力電圧との偏差（ＶCO−入力電圧）に応じた電圧が出力
され、この出力電圧が、抵抗器Ｒ０を介して第１ポンプ
セル４の多孔質電極４ｂに印加される。

【００３６】この結果、第１ポンプセル４には、電流
（以下、第１ポンプ電流という）ＩP1が流れ、この第１
ポンプ電流ＩP1により、Ｖｓセル６に発生した起電力が
一定電圧となるように（換言すれば第２測定室流入ガス
の酸素濃度が一定濃度となるように）制御される。つま
り、この制御部４０ａは、第２測定室流入ガスの酸素濃
度が一定濃度となるように、第１測定室２０から外部に
酸素を汲み出す制御を実行する。

【００３７】なお、第２測定室流入ガス中の酸素を少な
くすればする程、第２ポンプセル８によるＮＯｘ濃度の
検出精度が向上できることから、第２測定室流入ガスの
酸素濃度を、第１ポンプ電流ＩP1の通電により第１測定
室２０内の被測定ガス中のＮＯｘ成分がある程度（例え
ば１〜３０％）分解する濃度となるように、第１測定室
２０内の酸素をポンピングしている。具体的には、この
酸素濃度を決定する基準電圧ＶCOを、例えば３００〜４
００ｍＶ程度に設定することにより（本実施例では３０
０ｍＶとする）、第１ポンプセル４に、第１測定室２０
内のＮＯｘ成分を分解する程度の第１ポンプ電流ＩP1を
流し、第２測定室流入ガス中の酸素濃度を十分小さくし
ている。また、差動増幅器ＡＭＰの出力と多孔質電極４
ｂとの間に設けられた抵抗器Ｒ０は、第１ポンプ電流Ｉ
P1を検出するためのものであり、その両端電圧ＶIP1
は、第１ポンプ電流ＩP1の検出信号としてＥＣＵ５０に
入力される。

【００３８】次に、駆動回路４０には、上記制御部４０
ａに加えて、開閉スイッチＳＷ２を介してＶｓセル６の
多孔質電極６ｃに接続され、多孔質電極６ｂ−６ｃ間に
上記微小電流ｉCPとは逆方向に定電流を流す定電流回路
４０ｂと、開閉スイッチＳＷ３を介してＶｓセル６の多
孔質電極６ｃに接続され、多孔質電極６ｂ−６ｃ間に上
記微小電流ｉCPと同方向に定電流を流す定電流回路４０
ｃとが備えられている。

【００３９】これら各定電流回路４０ｂ，４０ｃは、Ｖ
ｓセル６の内部抵抗ＲVSを検出するためのものである。
そして、この定電流の通電によりＶｓセル６の内部抵抗
ＲVSをＥＣＵ５０側で検出できるようにするために、多
孔質電極６ｃ側電圧ＶｓはＥＣＵ５０に入力される。な
お、各定電流回路４０ｂ，４０ｃが流す定電流は、電流
方向が異なるだけで同じ電流に設定されている。そし
て、この電流は、抵抗器Ｒ２を介してＶｓセル６に供給
される微小電流ｉCPよりも大きい。

【００４０】また、制御部４０ａ，定電流回路４０ｂ及
び４０ｃと、Ｖｓセル６の多孔質電極６ｃとの間に夫々
設けられた開閉スイッチＳＷ１〜ＳＷ３は、ＥＣＵ５０
からの制御信号によりオン・オフされ、ＮＯｘ濃度の検
出動作を行なう通常時には、開閉スイッチＳＷ１のみが
オン状態となって制御部４０ａが動作し、Ｖｓセル６の
内部抵抗ＲVSを検出する場合にのみ、開閉スイッチＳＷ
１がオフ状態となって、開閉スイッチＳＷ２，ＳＷ３が
順にオン状態に制御される。

【００４１】一方、ＮＯｘセンサ２の第２ポンプセル８
の多孔質電極８ｂ，８ｃ間には、上記検出回路４２を構
成する抵抗器Ｒ３を介して、定電圧ＶP2が印加される。
この定電圧ＶP2の印加方向は、第２ポンプセル８におい
て多孔質電極８ｃから８ｂ側に電流が流れて、第２測定
室２６内の酸素が外部に汲み出されるように、多孔質電
極８ｃ側が正極，多孔質電極８ｂ側が負極となるように
設定されている。また、この定電圧ＶP2は、第１測定室
２０から拡散律速層６ｄ，２２ｄを介して流入してくる
第２測定室内の被測定ガス中のＮＯｘ成分を分解して、
その酸素成分を汲み出すことができる電圧、例えば４５
０ｍＶに設定されている。

【００４２】なお、抵抗器Ｒ３は、この定電圧ＶP2の印
加によって第２ポンプセル８に流れる第２ポンプ電流Ｉ
P2を電圧ＶIP2 に変換し、第２ポンプ電流ＩP2の検出信
号としてＥＣＵ５０に入力するためのものである。この
ように構成された本実施例の窒素酸化物濃度検出装置に
おいては、駆動回路４０内の開閉スイッチＳＷ１をオン
し、開閉スイッチＳＷ２，ＳＷ３をオフしておけば、制
御部４０ａの動作によって、第２測定室流入ガスの酸素
濃度が一定酸素濃度に制御され、その一定酸素濃度に制
御された第１測定室２０内の被測定ガスが拡散律速層
（第２拡散律速層）６ｄ，２２ｄを介して第２測定室２
６に流入するため、第２ポンプセル８に流れる第２ポン
プ電流ＩP2は、ＮＯｘ濃度に応じて変化するようにな
り、ＥＣＵ５０側で第２ポンプ電流ＩP2の検出信号ＶIP
2を読み込み、所定の演算処理を実行することにより、
この検出信号ＶIP2（換言すれば第２ポンプ電流ＩP2）
から被測定ガス中のＮＯｘ濃度を検出することができ
る。

【００４３】ところで、ＮＯｘ濃度の検出精度を確保す
るには、上記各セル４，６，８の温度、特に第１測定室
２０内の酸素濃度を検出するＶｓセル６の温度を、一定
に制御する必要があり、このためには、ヒータ通電回路
４４から各ヒータ１２，１４への通電電流量を、Ｖｓセ
ル６の温度が目標温度となるように制御する必要があ
る。そこで、本実施例では、ＥＣＵ５０において、上記
開閉スイッチＳＷ１〜ＳＷ３のオン・オフ状態を切り換
えることによりＶｓセル６の温度をその内部抵抗ＲVSか
ら検出し、この検出した内部抵抗ＲVSが一定値（つまり
Ｖｓセル６の温度が目標温度）となるように、ヒータ通
電回路４４からヒータ１２，１４への通電量を制御す
る。

【００４４】次に、本実施例の窒素酸化物濃度検出装置
において、ＮＯｘ濃度を検出する手順を説明する。図４
はＮＯｘ濃度を検出する手順を表す説明図である。ま
ず、予めＮＯｘセンサ２につき標準品を定め、この標準
品について酸素を含まない試験用ガスを被測定ガスとし
たときの、ＮＯｘ濃度に対する第２ポンプ電流ＩP2の特
性（以下、ＩP2特性という）を測定し、これを標準ＩP2
特性（図４参照）としてＥＣＵ５０の図示しないＲＯＭ
に記憶しておく。そして、ＥＣＵ５０は、第２ポンプ電
流ＩP2を検出し、この第２ポンプ電流ＩP2から標準ＩP2
特性に基づいて被測定ガス中のＮＯｘ濃度を求めるので
ある。なお、酸素を含まない試験用ガスを被測定ガスと
したときの、ＮＯｘ濃度に対する第２ポンプ電流の変化
率は略一定であり、これをＩP2ゲインと称する。

【００４５】ところで、本実施例では、上記駆動回路４
０によるポンプ電流制御によって、第２測定室流入ガス
中の酸素濃度をある程度一酸化窒素が解離する程度の低
濃度に制御している訳だが、低濃度といえどもわずかな
がら酸素は残留しており、第２ポンプ電流には第２測定
室流入ガス中の窒素酸化物だけでなく残留した酸素の濃
度も影響する。そして、実験からこの酸素濃度は制御設
定値を示すＶｓ電圧と被測定ガス中の酸素濃度によって
変化することがわかっている。このため、上記標準品と
してのＮＯｘセンサ２について、ＮＯｘ成分がゼロの試
験用ガスを被測定ガスとしたときの、Ｖｓ電圧と酸素濃
度に対する第２ポンプ電流（以下、オフセット電流とい
う）の特性（以下、オフセット特性という）を予め測定
しておき、これを標準オフセット特性（図４参照）とし
てＥＣＵ５０の図示しないＲＯＭに記録しておく。そし
て、検出された第２ポンプ電流ＩP2から、そのときのＶ
ｓ電圧と酸素濃度に対応したオフセット電流ＩP2OFFを
差し引いた値から、上記標準ＩP2特性に基づいてＮＯｘ
濃度を求めるのである。なお、オフセット電流ＩP2OFF
による補正をオフセット補正と称する。

【００４６】このようなオフセット電流ＩP2OFFを検出
するには被測定ガス中の酸素濃度を検出する必要があ
る。この酸素濃度は第１ポンプ電流ＩP1から求めること
ができる。即ち、ポンプ電流制御の際の第１ポンプ電流
ＩP1は被測定ガス中の酸素濃度に依存して変化するた
め、上記標準品としてのＮＯｘセンサ２について、ＮＯ
ｘ成分がゼロの試験用ガスを被測定ガスとしたときの、
酸素濃度に対する第１ポンプ電流の特性（以下、ＩP1特
性という）をＶｓ電圧を様々に変化させて予め測定して
おき、これを標準ＩP1特性（図４参照）としてＥＣＵ５
０の図示しないＲＯＭに記録しておく。そして、検出さ
れた第１ポンプ電流ＩP1から標準ＩP1特性に基づいて酸
素濃度を検出するのである。この酸素濃度から上述の通
りオフセット電流ＩP2OFFを求めることができる。

【００４７】ＮＯｘ濃度を検出するに当たり、第２ポン
プ電流ＩP2はＮＯｘセンサ２の温度（以下、素子温度と
いう）の変化に伴って変化するため、検出された第２ポ
ンプ電流ＩP2は素子温度に応じて修正するのが好まし
い。この点に関し、本実施例では、Ｖｓセル６の内部抵
抗ＲVSを検出して、その内部抵抗ＲVSが所定値となるよ
うに（換言すれば素子温度が所定の目標温度となるよう
に）、ヒータ１２，１４への通電を制御するのである
が、被測定ガスの温度が急変したような場合には、温度
制御を被測定ガスの温度変化に追従させることができ
ず、素子温度が被測定ガスの温度変化によって変化する
ことがあり、この場合、その素子温度に伴って第２ポン
プ電流ＩP2が変化する。このため、上記標準品としての
ＮＯｘセンサ２につきその温度に対する第２ポンプ電流
ＩP2の特性（以下、温度特性という）を予め測定し、こ
れを標準温度特性（図４参照）としてＥＣＵ５０の図示
しないＲＯＭに記憶しておく。そして、内部抵抗ＲVSか
ら求めた素子温度から、標準温度特性に基づいて補正量
を求め、検出された第２ポンプ電流ＩP2につき温度補正
を行う。

【００４８】また、ＮＯｘ濃度を検出するに当たり、Ｉ
P2ゲインは被測定ガス中の酸素濃度によって変化するた
め、標準ＩP2特性は酸素濃度に応じて修正するのが好ま
しい。本実施例では、上記標準品としてのＮＯｘセンサ
について、ある酸素濃度（例えばゼロ）におけるＩP2ゲ
インと、別の酸素濃度におけるＩP2ゲインとを予め測定
することにより、酸素濃度に対するＩP2ゲインの１次関
数的な特性（以下、ＩP2ゲイン特性という）を演算し、
これを標準ＩP2ゲイン特性（図４参照）として、ＥＣＵ
５０の図示しないＲＯＭに記憶している。そして、第１
ポンプ電流ＩP1から検出された酸素濃度から、標準ＩP2
ゲイン特性に基づいてＩP2ゲインの補正量を求め、検出
された第２ポンプ電流ＩP2につきＩP2ゲイン補正を行
う。

【００４９】上述した各特性即ちＩP1特性、オフセット
特性、温度特性、ＩP2ゲイン特性、ＩP2特性は、ＮＯｘ
センサ２ごとに微妙に異なる。このため、どのＮＯｘセ
ンサに対しても絶えず上記各標準特性を用いてＮＯｘ濃
度を検出していたのでは、十分な検出精度が得られな
い。そこで、本実施例では、ＮＯｘセンサごとに上記各
特性を予め測定し、その測定した各特性が上記各標準特
性と一致するような各補正データ（ＩP1特性補正デー
タ、オフセット特性補正データ、温度特性補正データ、
ＩP2ゲイン特性補正データ）を作成し、それをフロッピ
ィディスク５２に格納してそのＮＯｘセンサ２に添付し
てある。

【００５０】ここで、本実施例の窒素酸化物濃度検出装
置のＥＣＵ５０によって実行されるメイン処理につい
て、その手順を図４及び図５に基づいて説明する。図５
はメイン処理（ＮＯｘ濃度の検出及び使用経過の記録）
を表わすフローチャートである。

【００５１】このメイン処理では、まずＳ１００（Ｓは
ステップを表わす）にて、当該検出装置の起動後、ヒー
タ１２，１４への通電によってＮＯｘセンサ２が活性化
したか否かを判断することにより、ＮＯｘセンサ２が活
性化するのを待つ、活性化判定処理を実行する。

【００５２】この活性化判定処理は、例えば、Ｖｓセル
６の内部抵抗ＲVSが予め設定された活性化判定値以下に
なったか否かを判断することにより実行される。つま
り、Ｖｓセル６の内部抵抗ＲVSは、素子温度が上昇して
Ｖｓセル６が活性化するに従い減少するので、Ｓ１００
では、ヒータ１２，１４への通電開始後、Ｖｓセル６の
内部抵抗ＲVSが活性化判定値以下になったか否かを判断
することにより、素子温度が所定の活性化温度に達した
か否かを判断するのである。

【００５３】また、当該検出装置の起動直後は、図示し
ない初期化処理によって、駆動回路４０内の開閉スイッ
チＳＷ１がオン状態、開閉スイッチＳＷ２，ＳＷ３がオ
フ状態に制御されるが、上記Ｓ１００の活性化判定処理
によってＮＯｘセンサ２が活性化温度近傍にまで上昇す
るまでの間は、駆動回路４０内の差動増幅器ＡＭＰの動
作は停止される。

【００５４】次に、Ｓ１００にてＮＯｘセンサ２が活性
化したと判断されると、Ｓ１１０に移行して記録番号ｎ
を１とし、続くＳ１２０にて記録対象であるパラメータ
の初期化即ち初期値の設定を行う。本実施例では、記録
対象であるパラメータは、第１ポンプ電流の最大値ＩP1
maxと最小値ＩP1min、第２ポンプ電流の最大値ＩP2max
と最小値ＩP2minであり、それぞれに初期値をセットし
て、ＥＣＵ５０の図示しないＲＡＭに一時的に記憶す
る。このときの初期値としては、第１ポンプ電流の最大
値ＩP1max、第２ポンプ電流の最大値ＩP2maxについて
は、第１ポンプ電流ＩP1、第２ポンプ電流ＩP2が通常取
り得ないほど小さな値を初期値とし、第１ポンプ電流の
最小値ＩP1min、第２ポンプ電流ＩP2minについては、第
１ポンプ電流ＩP1、第２ポンプ電流ＩP2が通常取り得な
いほど大きな値を初期値とする。

【００５５】そして、続くＳ１３０にてタイマをリセッ
トした後スタートさせる。これにより、ＮＯｘセンサ２
の使用時間の計測が開始される。そしてＳ１４０に移行
し、Ｖｓセル６の内部抵抗ＲVSを読み込み、この内部抵
抗ＲVSをＶｓセル６の素子温度に換算する。続くＳ１４
５では、ＥＣＵ５０に入力される電圧Ｖｓを読み込み、
更に、続くＳ１５０では、駆動回路４０の抵抗器Ｒ０か
ら入力される検出信号ＶＩP1を読み込むことにより第１
ポンプ電流ＩP1を検出すると共に、検出回路４２の抵抗
器Ｒ３から入力される検出信号ＶIP2を読み込むことに
より第２ポンプ電流ＩP2を検出する。

【００５６】そして、続くＳ１６０では、Ｓ１４０にお
いて読み込んだ素子温度に基づき、第２ポンプ電流ＩP2
に対する温度補正量を算出し、温度補正を行う。即ち、
被測定ガスの温度が急変しても、第２ポンプ電流ＩP2か
らＮＯｘ濃度を正確に検出できるようにするために、Ｖ
ｓセル６の温度つまり素子温度に対応する温度補正量
を、図示しないＲＯＭに記憶された標準温度特性（図４
参照）に基づいて求める。そして、このようにして求め
た温度補正量につき、フロッピィディスク５２から読み
出した温度特性補正データで補正して補正済み温度補正
量とし、これを用いて温度補正を行うのである。

【００５７】こうして温度補正が行われると、今度はＳ
１７０に移行し、第２ポンプ電流ＩP2に対してオフセッ
ト補正を行う。即ち、フロッピィディスク５２に格納さ
れたＩP1特性補正データを読み出し、第１ポンプ電流Ｉ
P1をこのＩP1特性補正データで補正して補正済み第１ポ
ンプ電流ＩP1とすることにより、その補正済み第１ポン
プ電流ＩP1から、Ｓ１４５で読み込んだ電圧Ｖｓに対応
する標準ＩP1特性（図４参照）をそのまま用いて、被測
定ガス中の酸素濃度を求める。次いで、この酸素濃度か
ら、Ｓ１４５で読み込んだ電圧Ｖｓに対応する標準オフ
セット特性（図４参照）をそのまま用いてオフセット電
流ＩP2OFFを求め、このオフセット電流ＩP2OFFをフロッ
ピィディスク５２から読み出したオフセット特性補正デ
ータで補正して、補正済みオフセット電流ＩP2OFFと
し、これを用いて温度補正後の第２ポンプ電流ＩP2のオ
フセット補正を行う。続くＳ１８０では第２ポンプ電流
ＩP2に対してＩP2ゲイン補正を行う。即ち、第１ポンプ
電流ＩP1から求めた酸素濃度から、Ｓ１４５で読み込ん
だ電圧Ｖｓに対応する標準ＩP2ゲイン特性（図４参照）
をそのまま用いてＩP2ゲインを求め、このＩP2ゲインを
フロッピィディスク５２から読み出したＩP2ゲイン補正
データで補正して補正済みＩP2ゲインとし、これからＩ
P2ゲイン補正係数（たとえば、補正済みＩP2ゲイン／標
準ＩP2特性におけるＩP2ゲイン）を求め、この補正係数
を用いてオフセット補正後の第２ポンプ電流ＩP2のＩP2
ゲイン補正を行う。

【００５８】そして、続くＳ１９０では、この各補正後
の第２ポンプ電流ＩP2（即ち補正済み第２ポンプ電流Ｉ
P2）から、標準ＩP2特性（図４参照）を用いてＮＯｘ濃
度を求め、これを被測定ガス中のＮＯｘ濃度として出力
する。なお、標準ＩP2特性ではＮＯｘ濃度と第２ポンプ
電流ＩP2は比例関係にあるため、この標準ＩP2特性を特
に用いなくてもＮＯｘ濃度を求めることができる。即
ち、標準ＩP2ゲイン特性からＩP2ゲインを取得したあ
と、これをＩP2ゲイン補正データで補正した値を補正済
みＩP2ゲインとし、この補正済みＩP2ゲインに基づい
て、オフセット補正後の第２ポンプ電流ＩP2からＮＯｘ
濃度を求めてもよい。

【００５９】続くＳ２００〜Ｓ２７０では、Ｓ１５０に
おいて検出した第１ポンプ電流ＩP1、第２ポンプ電流Ｉ
P2につき、既にＥＣＵ５０の図示しないＲＡＭに一時的
に記録された第１ポンプ電流の最大値ＩP1maxと最小値
ＩP1min、第２ポンプ電流の最大値ＩP2maxと最小値ＩP2
minとの比較を行い、各最大値ＩP1max、ＩP2maxよりも
大きいか、又は、各最小値ＩP1min、ＩP2minよりも小さ
い場合には、その値を更新する。

【００６０】具体的には、Ｓ２００では、Ｓ１５０にて
検出した第１ポンプ電流ＩP1と第１ポンプ電流の最大値
ＩP1maxとを比較し、ＩP1がＩP1maxよりも大きければ
（Ｓ２００でＹＥＳ）、Ｓ２１０に移行してそのＩP1を
新たなＩP1maxとし、ＩP1がＩP1maxよりも大きくなけれ
ば（Ｓ２００でＮＯ）、ＩP1maxを更新することなくＳ
２２０に移行する。

【００６１】Ｓ２２０では、Ｓ１５０にて検出した第１
ポンプ電流ＩP1と第１ポンプ電流最小値ＩP1minとを比
較し、ＩP1がＩP1minよりも小さければ（Ｓ２２０でＹ
ＥＳ）、Ｓ２３０に移行してそのＩP1を新たなＩP1min
とし、ＩP1がＩP1minよりも小さくなければ（Ｓ２２０
でＮＯ）、ＩP1minを更新することなくＳ２４０に移行
する。

【００６２】Ｓ２４０では、Ｓ１５０にて検出した第２
ポンプ電流ＩP2と第２ポンプ電流の最大値ＩP2maxとを
比較し、ＩP2がＩP2maxよりも大きければ（Ｓ２４０で
ＹＥＳ）、Ｓ２５０に移行してそのＩP2を新たなＩP2ma
xとし、ＩP2がＩP2maxよりも大きくなければ（Ｓ２４０
でＮＯ）、ＩP2maxを更新することなくＳ２６０に移行
する。

【００６３】Ｓ２６０では、Ｓ１５０にて検出した第２
ポンプ電流ＩP2と第２ポンプ電流最小値ＩP2minとを比
較し、ＩP2がＩP2minよりも小さければ（Ｓ２６０でＹ
ＥＳ）、Ｓ２７０に移行してそのＩP2を新たなＩP2min
とし、ＩP2がＩP2minよりも小さくなければ（Ｓ２６０
でＮＯ）、ＩP2minを更新することなくＳ２８０に移行
する。

【００６４】続くＳ２８０では、タイマによる計測時間
ｔと予め定めた所定周期Ｔとを比較し、計測時間ｔが所
定周期Ｔ未満ならば（Ｓ２８０でＹＥＳ）、再びＳ１４
０以降の処理を行い、計測時間ｔが所定周期Ｔ以上なら
ば（Ｓ２８０でＮＯ）、Ｓ３００に移行して、ＥＣＵ５
０の図示しないＲＡＭに記憶されている第１ポンプ電流
の最大値ＩP1maxと最小値ＩP1min、第２ポンプ電流の最
大値ＩP2maxと最小値ＩP2minを、そのときの記録番号ｎ
に対応づけてフロッピィディスク５２に書き込む。この
ため、ＥＣＵ５０が本発明の記録書き込み装置に相当す
る。

【００６５】その後、Ｓ３１０に移行し、記録番号ｎを
インクリメントして、再びＳ１３０以降の処理を繰り返
し実行する。この結果、所定周期Ｔごとに記録番号ｎが
付され、その記録番号ｎごとに第１ポンプ電流の最大値
ＩP1maxと最小値ＩP1min、第２ポンプ電流の最大値ＩP2
maxと最小値ＩP2minがフロッピィディスク５２に記録さ
れる。なお、所定周期Ｔに記録番号ｎを乗じた値が経過
時間に相当するため、上記記録処理は結局、時間の経過
に対する上記各値の変移を記録することと同義である。

【００６６】また、Ｓ１２０では、第１ポンプ電流の最
大値ＩP1max、第２ポンプ電流の最大値ＩP2maxの初期値
として、第１ポンプ電流ＩP1、第２ポンプ電流ＩP2が通
常取り得ないほど小さな値を採用し、第１ポンプ電流の
最小値ＩP1min、第２ポンプ電流ＩP2minの初期値として
は、第１ポンプ電流ＩP1、第２ポンプ電流ＩP2が通常取
り得ないほど大きな値を採用したため、記録番号ｎが１
の際のＳ２００、Ｓ２２０、Ｓ２４０、Ｓ２６０におい
てはすべて「ＹＥＳ」と判断され、ＩP1max、ＩP1min、
ＩP2max、ＩP2minは必ず初期値から検出値に更新され
る。このため、Ｓ３００において初期値がそのままフロ
ッピィディスク５２に書き込まれることはない。

【００６７】また、Ｓ１６０〜Ｓ１８０における各補正
データは、各ＮＯｘセンサ２に固有のものであり、ＮＯ
ｘセンサ２ごとにフロッピィディスク５２に記録されて
いる。そして、コネクタ２１ａを外して別のＮＯｘセン
サ２に交換する場合には、そのＮＯｘセンサ２に添付さ
れたフロッピィディスク５２に差し替えた上で、窒素酸
化物濃度を検出する。

【００６８】以上詳述したように、本実施例によれば、
第１ポンプ電流ＩP1の変移を所定周期Ｔごとの最大値Ｉ
P1maxと最小値ＩP1minとして、また第２ポンプ電流ＩP2
の変移を所定周期ごとの最大値ＩP2maxと最小値ＩP2min
として、フロッピィディスク５２に書き込むため、ＮＯ
ｘセンサ２が故障等により使用不能な状態になったと
き、そのＮＯｘセンサ２をどのような条件で使用してい
たか、つまりＮＯｘセンサ２の使用経過をフロッピィデ
ィスク５２によって容易に知ることができる。このた
め、ＮＯｘセンサ２が使用不能になった原因が追究しや
すくなり、その対策を講じることができるので、ＮＯｘ
センサ２を有効に改良することができる。また、ＮＯｘ
センサ２の性能（例えば耐久性、耐熱性など）の評価を
正確に行うこともできる。

【００６９】また、記録番号ｎと所定周期ＴからＮＯｘ
センサ２の使用経過時間を求めることができるため、例
えばいつ使用不能状態になったか、あるいはいつ使用不
能の兆候が現れたか等を容易に特定できる。更に、所定
周期Ｔごとに第１ポンプ電流の最大値ＩP1maxと最小値
ＩP1min、第２ポンプ電流ＩP2の最大値ＩP2maxと最小値
ＩP2minを記録するため、第１、第２ポンプ電流ＩP1、
ＩP2の変移を逐一記録する場合に比べて、フロッピィデ
ィスク５２の使用領域の容量を少なくすることができ
る。

【００７０】一方、Ｓ１６０〜Ｓ１９０の処理を行うこ
とにより、異なるＮＯｘセンサ２を用いて同じ被測定ガ
スのＮＯｘ濃度を測定したとしても、各ＮＯｘセンサ２
ごとのバラツキは固有の補正データによって補正される
ため、いずれのＮＯｘセンサ２によっても同様の測定結
果が精度良く得られる。また、各ＮＯｘセンサ２ごとに
各種特性（ＩP1特性、オフセット特性、温度特性、ＩP2
ゲイン特性）を記憶しているのではなく、標準的な特性
の他には補正データを記憶しているのみなので、記憶容
量が小さくて済む。更に、ＮＯｘセンサ２ごとに添付す
る補正データをフロッピィディスク５２（フレキシブル
ディスク）に格納したため、持ち運びに便利である。

【００７１】上記実施例では第１及び第２ポンプ電流Ｉ
P1、ＩP2の変移を記録したが、これ以外に被測定ガス中
の窒素酸化物濃度を検出するうえで考慮されるべきパラ
メータ、例えばＶｓセル６の温度つまり素子温度、被測
定ガス中の酸素濃度、被測定ガス中の窒素酸化物濃度な
どについても、上記と同様にしてその変移を記録しても
よい。この記録対象が多いほど、ＮＯｘセンサ２が使用
不能になった原因が一層追究しやすくなり、また性能評
価をより正確にできるので好ましい。

【００７２】また、上記実施例ではパラメータ記録媒体
としてフロッピィディスク５２を用いたが、光ディス
ク、光磁気ディスクなどを用いてもよい。またハードデ
ィスクなどの固定記録媒体を用いても良く、この場合に
は持ち運び等の利便性には欠けるものの、各ＮＯｘセン
サ２に応じた補正データをハードディスクから読み出す
ようにすれば、十分使用することができる。

【００７３】［第２実施例］第２実施例は、第１実施例
と同様の内部構成であるが、外部構成を変更したもので
ある。図６は本実施例の外部構成を表す概略説明図であ
る。即ち、制御ボックス１４５は、図１に示した駆動回
路４０、検出回路４２、ヒータ通電回路４４、電子制御
回路５０、フロッピィディスクドライバ５２を収納して
おり、この制御ボックス１４５とＮＯｘセンサ２は第１
実施例と同様、コネクタ２１ａ，４８ａにより接合され
たケーブル２１、４８を介して電気的に接続されてい
る。この第２実施例は、第１実施例と同様の作用効果を
奏する。

【００７４】［第３実施例］第３実施例は、第２実施例
とほぼ同様の構成であるが、フロッピィディスクの代わ
りに略ボタン状の半導体記録媒体を用いた点が相違す
る。図７は本実施例の外部構成を表す概略説明図であ
る。即ち、制御ボックス２４５は、図１に示した駆動回
路４０、検出回路４２、ヒータ通電回路４４、電子制御
回路５０を収納している。本実施例では、ＮＯｘセンサ
２に固有の各補正データ（第１実施例参照）は、略ボタ
ン状の半導体記録媒体２５２（例えば、ダラス・セミコ
ンダクター・コーポレーション製の商品名タッチメモリ
ボタン（ＤＳ１９９５））に記録されている。この半導
体記録媒体２５２は、直径２ｃｍ足らずの小型のもので
あり、略菱形状のマウント１５３（同社製の商品名タッ
チメモリマウントプロダクツ（ＤＳ９０９３ｘ））には
め込まれ、このマウント２５３が制御ボックス２４５の
外面にビス止めされている。このため、半導体記録媒体
２５２は着脱可能に制御ボックス２４５に取り付けられ
ている。制御ボックス２４５とＮＯｘセンサ２は第１実
施例と同様、コネクタ２１ａ、４８ａにより接合された
ケーブル２１、４８を介して電気的に接続されている。

【００７５】ところで、第１実施例において詳述したと
おり、ＮＯｘセンサ２は各製品ごとに異なる補正データ
が必要となるため、その補正データを格納した記録媒体
をＮＯｘセンサ２に添付しておくことが好ましい。この
点に関し、本実施例では記録媒体としてフロッピィディ
スク５２よりも小型の略ボタン状の半導体記録媒体２５
２を使用しているため、ＮＯｘセンサ２に添付したとき
に嵩ばらない。

【００７６】この第３実施例は、第１実施例と同様の作
用・効果を奏するうえ、半導体記録媒体２５２はフロッ
ピィディスクよりも小型のため、ＮＯｘセンサ２ごとに
添付したとしてもほとんど邪魔にならず持ち運び等に一
層便利になるという効果が得られる。

【００７７】［第４実施例］第４実施例は、第２実施例
とほぼ同様の構成であるが、フロッピィディスクの代わ
りにコネクタに内蔵された半導体記録媒体を用いた点が
相違する。図８は本実施例の外部構成を表す概略説明図
である。即ち、図８（ａ）の制御ボックス３４５は、図
１に示した駆動回路４０、検出回路４２、ヒータ通電回
路４４、電子制御回路５０を収納している。本実施例で
は、ＮＯｘセンサ２に固有の各補正データ（第１実施例
参照）は、ＮＯｘセンサ２側のコネクタ２１ａに内蔵さ
れた半導体記録媒体３５２（例えば、ダラス・セミコン
ダクター・コーポレーション製の商品名タッチメモリプ
ローブ（ＤＳ９０９２）、商品名アッドオンリメモリ
（ＤＳ２５０５））に記録されている。この半導体記録
媒体３５２は、ＮＯｘセンサ２のコネクタ２１ａが雄型
の場合には図８（ｂ）のように取り付け、雌型の場合に
は図８（ｃ）のように取り付ける。いずれの場合も、コ
ネクタ２１ａに設けられた複数のピン（図示せず）のう
ち、未使用のピンに接続して、コネクタ２１ａを介して
制御ボックス３４５に電気的に接続されるように取り付
けられている。この場合、補正データが記録された半導
体記録媒体３５２はＮＯｘセンサと２一体のコネクタ２
１ａに内蔵されているため、必ずＮＯｘセンサ２に添付
される。このため、嵩ばらないばかりでなく、ＮＯｘセ
ンサ２を交換すれば必然的にその補正データも交換され
るという利点がある。本実施例の窒素酸化物濃度検出装
置は車載用などに適している。

【００７８】以上、本発明の実施例について説明した
が、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、種
々の態様を採ることができる。例えば、上記実施例で
は、ＮＯｘセンサ２において、Ｖｓセル６の多孔質電極
６ｂ、６ｃは、板状に形成された固体電解質層６ａの両
側に形成するものとして説明したが、Ｖｓセル６は、第
２測定室流入ガスの酸素濃度を検出できればよいため、
必ずしも上記実施例のように構成する必要はなく、例え
ば図９（ａ），（ｂ）に示す如く構成してもよい。

【００７９】即ち、図９（ａ）に示すＮＯｘセンサは、
Ｖｓセル６の第１測定室２０側に配置される多孔質電極
６ｂを、第１測定室２０に面する固体電解質層６ａの板
面から拡散律速層６ｄに至る領域に形成したものであ
り、図９（ｂ）に示すＮＯｘセンサは、同じく多孔質電
極６ｂを、拡散律速層６ｄが形成される固体電解質層６
ａの中空部内壁面に形成したものであるが、Ｖｓセル６
の多孔質電極６ｂをこのように配置しても、Ｖｓセル６
の両電極６ｂ−６ｃ間には、第２測定室流入ガスの酸素
濃度に対応した電圧が発生することから、上記実施例と
同様にＮＯｘ濃度を検出できる。よって、図９（ａ）、
（ｂ）のように構成されたＮＯｘセンサであっても、上
記実施例と同様に本発明を適用することにより、上記実
施例と同様の効果を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１実施例の窒素酸化物濃度検出装置全体の
内部構成を表わす概略構成図である。

【図２】第１実施例の窒素酸化物濃度検出装置全体の
外観構成を表す概略構成図である。

【図３】ＮＯｘセンサの構成を表わす分解斜視図であ
る。

【図４】ＮＯｘ濃度を検出する手順を表す説明図であ
る。

【図５】ＥＣＵにおいて繰返し実行されるメイン処理
を表わすフローチャートである。

【図６】第２実施例の窒素酸化物濃度検出装置全体の
外観構成を表す概略構成図である。

【図７】第３実施例の窒素酸化物濃度検出装置全体の
外観構成を表す概略構成図である。

【図８】第４実施例の窒素酸化物濃度検出装置全体の
外観構成を表す概略構成図である。

【図９】本発明を適用可能なＮＯｘセンサの他の構成
例を表す断面図である。

【符号の説明】

２・・・ＮＯｘセンサ、４・・・第１ポンプセル、４
ａ、６ａ、８ａ、１８、２２、２４・・・固体電解質
層、４ｂ、４ｃ、６ｂ、６ｃ、８ｂ、８ｃ・・・多孔質
電極、４ｄ、６ｄ、２２ｄ・・・拡散律速層、６ｆ・・
・漏出抵抗部、６・・・Ｖｓセル、８・・・第２ポンプ
セル、１２、１４・・・ヒータ、２０・・・第１測定
室、２１、４８・・・ケーブル、２１ａ、４８ａ・・・
コネクタ、２６・・・第２測定室、４０・・・駆動回
路、４０ａ・・・制御部、４０ｂ、４０ｃ・・・定電流
回路、４２・・・検出回路、４４・・・ヒータ通電回
路、４５・・・制御ボックス、５０・・・ＥＣＵ、５１
・・・フロッピィディスクドライバ、５２・・・フロッ
ピィディスク、６０・・・パソコン、ＡＭＰ・・・差動
増幅器、ＩP1・・・第１ポンプ電流、ＩP2・・・第２ポ
ンプ電流、ＩP2OFF・・・オフセット電流、Ｒ０、Ｒ
１、Ｒ２、Ｒ３・・・抵抗器、ＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ３
・・・開閉スイッチ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特開平３−115963（ＪＰ，Ａ) 特開平８−29387（ＪＰ，Ａ) 特開昭59−170723（ＪＰ，Ａ) 特開平２−61545（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G01N 27/416 G01N 27/41 G01N 27/419

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】センサを介して測定されるパラメータ群
に基づいて被測定ガス中の酸化物ガス濃度を演算回路で
算出する酸化物ガス濃度検出装置において、前記パラメータ群のうち少なくとも１つのパラメータの
変移をパラメータ記録媒体に書き込む記録書き込み装置
を備え、前記センサは、コネクタを介して着脱可能に装着され、前記パラメータ記録媒体は、前記コネクタに内蔵された
酸化物ガス濃度検出装置。
【請求項２】センサを介して測定されるパラメータ群
に基づいて被測定ガス中の酸化物ガス濃度を演算回路で
算出する酸化物ガス濃度検出装置において、前記パラメータ群のうち少なくとも１つのパラメータの
変移をパラメータ記録媒体に書き込む記録書き込み装置
を備え、前記センサは、周囲の少なくとも一部が固体電解質で形
成された第１測定室と第２測定室を有し、前記第１測定
室から前記第２測定室に流入する被測定ガスの酸素濃度
を被測定ガスの酸化物がある程度分解する濃度となるよ
うに前記第１測定室に設けられた第１酸素ポンピングセ
ルを使って酸素を汲み出しあるいは汲み入れ、また、前
記第２測定室内の酸化物を解離させて酸素を発生させ、
この酸素を前記第２測定室内の第２酸素ポンピングセル
を使って前記第２測定室から汲み出し、前記演算回路は、少なくとも第１酸素ポンピングセルに
流れる電流と前記第２酸素ポンピングセルに流れる電流
に基づいて被測定ガス中の酸化物ガス濃度を算出し、前記記録書き込み装置は、前記第１酸素ポンピングセル
に流れる電流、前記第２酸素ポンピングセルに流れる電
流、前記第１酸素ポンピングセルに流れる電流に基づい
て算出する被測定ガス中の酸素濃度、及び、前記第２酸
素ポンピングセルに流れる電流に基づいて算出される被
測定ガス中の酸化物ガス濃度、の４つのパラメータ群の
うち、少なくとも１つのパラメータの変移を前記パラメ
ータ記録媒体に書き込む酸化物ガス濃度検出装置。
【請求項３】前記記録書き込み装置は、前記パラメー
タ群のうち少なくとも１つのパラメータの変移を所定周
期ごとに前記パラメータ記録媒体に書き込む請求項１又
は２記載の酸化物ガス濃度検出装置。
【請求項４】前記記録書き込み装置は、前記パラメー
タ群のうち少なくとも１つのパラメータの変移を、所定
周期ごとの最大値と最小値として前記パラメータ記録媒
体に書き込む請求項１〜３のいずれかに記載の酸化物ガ
ス濃度検出装置。
【請求項５】前記パラメータ記録媒体は、着脱可能に
装着されている請求項１〜４のいずれかに記載の酸化物
ガス濃度検出装置。
【請求項６】前記パラメータ記録媒体は、マウントに
よって着脱可能に装着された略ボタン状の記録媒体であ
る請求項５記載の酸化物ガス濃度検出装置。
【請求項７】前記センサは、コネクタを介して着脱可
能に接続されている請求項２〜６のいずれかに記載の酸
化物ガス濃度検出装置。
【請求項８】前記酸化物は窒素酸化物であり、前記センサは、周囲の少なくとも一部が固体電解質で形
成された第１測定室と第２測定室を有し、前記第１測定
室から前記第２測定室に流入する被測定ガスの酸素濃度
を被測定ガスの一酸化窒素がある程度分解する濃度とな
るように前記第１測定室に設けられた第１酸素ポンピン
グセルを使って酸素を汲み出しあるいは汲み入れ、ま
た、前記第２測定室内の窒素酸化物を解離させて酸素を
発生させ、この酸素を前記第２測定室内の第２酸素ポン
ピングセルを使って前記第２測定室から汲み出し、前記演算回路は、少なくとも第１酸素ポンピングセルに
流れる電流と前記第２酸素ポンピングセルに流れる電流
に基づいて被測定ガス中の酸化物ガス濃度を算出する請
求項１〜７のいずれかに記載の酸化物ガス濃度検出装
置。