JP3515372B2 - 酸化物ガス濃度検出装置及びそれに用いられる記憶媒体 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】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１００〜２００ｐ
ｐｍ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】また、被測定ガス中の酸化物ガス濃度は、
第１酸素ポンピングセルを流れる電流と第２酸素ポンピ
ングセルを流れる電流と被測定ガス中の酸化物ガス濃度
との関係を表す特性に基づいて検出されるが、この特性
はセンサごとに微妙に異なるため、多数のセンサにつき
同じ特性に基づいて酸化物ガス濃度を求めたのでは十分
高い精度が得られないおそれがあった。

【０００６】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、どのセンサを使っても酸化物ガス濃度
を高分解能で精度よく測定できる酸化物ガス濃度検出装
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、本発明は、センサを介して測定される
パラメータ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、
前記パラメータから酸化物ガス濃度を算出する過程にお
いて用いる補正データを記憶した補正データ記憶媒体を
備えている。

【０００８】この酸化物ガス濃度検出装置では、異なる
センサを用いて同じ被測定ガスの酸化物ガス濃度を測定
したとしても、各センサごとのバラツキは補正データに
よって補正される。例えば、被測定ガス中の酸化物ガス
濃度を算出する際に用いるパラメータにつき、そのセン
サのパラメータ（実測したパラメータ）を、予め定めた
標準パラメータ（例えば特定のセンサ本体を標準品とし
たときのパラメータ）に一致させるような補正データを
補正データ記憶媒体に記憶すれば、異なるセンサを用い
て同じ被測定ガスの酸化物ガス濃度を測定したとして
も、各センサごとのバラツキは補正データによって補正
される。このため、いずれのセンサによっても同様の測
定結果が精度よく得られる。このように本発明によれ
ば、簡素な構成で、しかもどのセンサを使っても酸化物
ガス濃度を高分解能で精度よく測定できるという効果が
得られる。なお、この酸化物ガス濃度検出装置は、例え
ば車載用として適している。

【０００９】本発明において、請求項２に記載したよう
に、前記センサ及び前記補正データ記憶媒体は、着脱可
能に装着されていてもよい。この場合、例えば故障など
によりセンサを交換する必要が生じたときには、新たな
センサに交換したうえで補正データ記憶媒体もそのセン
サについての補正データを記憶したものに交換すれば、
再びＮＯｘ濃度を検出することができる。なお、センサ
は例えばコネクタにより着脱可能としてもよい。また、
補正データ記憶媒体は、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
スクなどの記憶媒体として、ドライバを介して着脱可能
としてもよい。なお、記憶媒体はその記録内容がセンサ
に固有のものであるため、センサごとに添付しておくこ
とが望ましい。また、このような記憶媒体として、請求
項３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憶媒体であってもよい。このよ
うな記憶媒体としては、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ボタン
（ＤＳ１９９５）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（ＤＳ９０９
３ｘ）がある。この場合、記憶媒体が小型であるため、
センサに添付しやすい。

【００１０】本発明において、請求項４に記載したよう
に、前記センサは、コネクタを介して着脱可能に装着さ
れており、前記補正データ記憶媒体は、前記コネクタに
内蔵されていてもよい。例えば、コネクタに内蔵可能な
記憶媒体としては、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
（ＤＳ９０９２）、商品名アッドオンリメモリ（ＤＳ２
５０５）がある。この場合、記憶媒体は、センサと一体
のコネクタに内蔵されているため必ずセンサに添付され
る。

【００１１】本発明において、請求項５に記載したよう
に、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
濃度を前記第１測定室の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ポンプ電流と第
２ポンプ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、前記補正データ記憶媒体は、第１ポンプ電流
と第２ポンプ電流と被測定ガス中の酸化物ガス濃度との
関係を表す前記センサの特性を標準的な特性に一致させ
る補正データを記憶していてもよい。

【００１２】この場合、演算回路が被測定ガス中の酸化
物ガス濃度を算出する上で重要な特性、即ち第１ポンプ
電流と第２ポンプ電流と被測定ガス中の酸化物ガス濃度
との関係を特性につき、センサの特性を標準的な特性
（例えば特定のセンサ本体を標準品としたときの特性）
に一致させるための補正データを記憶している。このた
め、どのセンサを使っても酸化物ガス濃度を高分解能で
精度よく測定できるという効果が顕著に得られる。

【００１３】ところで、演算回路は、通常、被測定ガス
中の酸素濃度と第１ポンプ電流との関係に基づいて、第
１ポンプ電流から被測定ガス中の酸素濃度を検出する。
このように検出した酸素濃度から、被測定ガス中の酸素
濃度と第２ポンプ電流との関係に基づいて、オフセット
電流を検出する。そして、第２ポンプ電流からオフセッ
ト電流を差し引いた値に対応する酸化物ガス濃度を、被
測定ガス中の酸化物ガス濃度とする。ここで、オフセッ
ト電流とは、被測定ガス中の酸化物ガス成分がゼロのと
きの第２ポンプ電流をいう。第１測定室から第２測定室
に流れ込む被測定ガス（以下、第２測定室流入ガスとい
う）の酸素濃度を第１測定室の酸化物ガスがある程度分
解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する。このため、たとえ
被測定ガス中の酸化物ガス成分がゼロであっても、上記
少量残留する酸素によって第２酸素ポンピングセルには
電流が流れる。このとき流れる電流は酸化物ガス濃度に
依存するものではないため、オフセット電流値として第
２ポンプ電流値から差し引くのである。

【００１４】このため、本発明において、請求項６に記
載したように、上記特性には、少なくとも、被測定ガス
中の酸素濃度と第１ポンプ電流との関係、被測定ガス中
の酸化物ガス濃度と第２ポンプ電流との関係、被測定ガ
ス中の酸素濃度と第２ポンプ電流（つまりオフセット電
流）との関係が含まれることが好ましい。つまり、これ
ら３つの関係は、演算回路において酸化物ガスを算出す
るうえで重要となる関係であり、測定精度に大きな影響
を及ぼすからである。

【００１５】また、上記特性のうち、請求項７に記載し
たように、被測定ガス中の酸化物ガス濃度と第２ポンプ
電流との関係には、被測定ガス中の酸素濃度と、被測定
ガス中の酸化物ガス濃度に対する第２ポンプ電流の変化
率との関係が含まれることが好ましい。被測定ガス中の
酸化物ガス濃度と第２ポンプ電流との関係は通常リニア
であるため、酸化物ガス濃度に対する第２ポンプ電流の
変化率は略一定でこれをＩｐ２ゲインと称する。このＩ
ｐ２ゲインは被測定ガス中の酸素濃度によって微妙に変
化するため、これを補正すれば、より測定精度を高める
ことができるのである。

【００１６】また、上記特性には、請求項８に記載した
ように、センサの温度と第２ポンプ電流との関係が含ま
れることが好ましい。第２ポンプ電流はセンサの温度に
よって影響を受けるため、センサの温度に応じて第２ポ
ンプ電流を補正すれば、より測定精度を高めることがで
きるのである。なお、センサの温度を一定に制御する構
成を採用するのが好ましいが、この場合でも被測定ガス
の温度に追従しきれずセンサの温度が変動してしまうこ
とがあるため、やはりセンサの温度に応じて第２ポンプ
電流を補正するのが好ましい。

【００１７】本発明において、請求項９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前記第１測定室
の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ポンプ電流と第２ポンプ電
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。

【００１８】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、
第１測定室の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。

【００１９】

【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。

【００２０】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。

【００２１】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。

【００２２】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。

【００２３】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。

【００２４】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。

【００２５】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。

【００２６】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。

【００２７】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。

【００２８】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。

【００２９】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。

【００３０】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。

【００３１】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。

【００３２】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。

【００３３】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。

【００３４】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。

【００３５】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。

【００３６】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。

【００３７】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。

【００３８】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。

【００３９】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。

【００４０】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。

【００４１】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。

【００４２】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。

【００４３】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。

【００４４】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。

【００４５】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センサを用いたときの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ＥＣ
Ｕ５０の図示しないＲＯＭに記憶しておく。そして、Ｅ
ＣＵ５０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Ｉ
P2ゲインと称する。

【００４６】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
中の酸素濃度を第１測定室２０の一酸化窒素がある程度
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、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、
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Ｖｓ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。

【００４７】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。

【００４８】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。

【００４９】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。

【００５０】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。

【００５１】次に、ＮＯｘ濃度を検出する手順につき、
図４及び図５に基づいて説明する。図５はＮＯｘ濃度検
出処理を表わすフローチャートである。このＮＯｘ濃度
検出処理では、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、Ｖｓセル６
の内部抵抗ＲVSを読み込み、続くＳ１１５では、ＥＣＵ
５０に入力される電圧Ｖｓを読み込む。また、続くＳ１
２０では、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Ｉ
P2を検出すると共に、駆動回路４０の抵抗器Ｒ０から入
力されるの検出信号ＶIP1 を読み込むことにより、第１
ポンプ電流ＩP1を検出する。そして、続くＳ１３０で
は、Ｓ１１０において読み込んだ内部抵抗ＲVS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、Ｖｓセル６の内部抵抗ＲVSから
Ｖｓセル６の温度つまり素子温度を求め、この素子温度
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。なお、ＮＯｘセンサ２が標準品の場合、補正済み温
度補正量と標準温度特性によって求めた温度補正量とが
一致する。

【００５５】こうして温度補正が行われると、今度はＳ
１４０に移行し、温度補正後の第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ＩP1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
第１ポンプ電流ＩP1から、Ｓ１１５で読み込んだ電圧Ｖ
ｓ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、Ｓ１１５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
ット電流値ＩP2OFFを求め、このオフセット電流値ＩP2O
FF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値
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。なお、ＮＯｘセンサ２
が標準品の場合、補正済みオフセット電流値と標準オフ
セット特性によって求めたオフセット電流値とが一致す
る。

【００５６】続くＳ１５０ではオフセット補正後の第２
ポンプ電流ＩP2に対してＩP2ゲイン補正を行う。即ち、
Ｓ１４０において第１ポンプ電流ＩP1から求めた酸素濃
度から、Ｓ１１５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ＩP2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。なお、
ＮＯｘセンサ２が標準品の場合、補正済みＩP2ゲインと
標準IP2ゲイン特性から求めたIP2ゲインとが一致する。

【００５７】そして、続くＳ１６０では、このＩP2ゲイ
ン補正後の第２ポンプ電流ＩP2（即ち補正済み第２ポン
プ電流ＩP2）から、標準ＩP2特性を用いて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。

【００５８】以上のような各補正データは、各ＮＯｘセ
ンサに固有のものであるため、ＮＯｘセンサごとに１枚
のフロッピィディスク５２が添付される。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。

【００５９】以上詳述したように、本実施例によれば、
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、持ち運びが便利であり、汎用性も
高い。

【００６０】上記実施例では補正データ記憶媒体として
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く、いずれも場合も持ち運
び等の利便性に優れるうえ、各ＮＯｘセンサ２ごとに補
正データを添付しやすいという利点がある。一方、補正
データ記憶媒体としてハードディスクなどの固定記憶媒
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。

【００６１】なお、本実施例の窒素酸化物濃度検出装置
は例えば室外ガス計測器、室内ガス計測器などに用いる
のに適している。 ［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。

【００６２】［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憶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
ン状の半導体記憶媒体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
体記憶媒体２５２は、直径２ｃｍ足らずの小型のもので
あり、略ひし形のマウント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、半導体記憶媒体
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。

【００６３】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憶媒体
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、本実施例では記憶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憶媒体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。

【００６４】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、半導体記憶媒体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。

【００６５】［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憶媒体を用いた点が
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
れた半導体記憶媒体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。この半導体記憶
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
体記憶媒体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。

【００６６】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
１測定室２０から第２測定室２６に流入する被測定ガス
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。

【００６７】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１測定室２０から第２測
定室２６側に流入する被測定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ＮＯｘ濃度
検出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８−304319（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−115963（ＪＰ，Ａ) 特開 平11−64276（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−170723（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−61545（ＪＰ，Ａ) 実開 昭61−170957（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G01N 27/00 - 27/49

Claims (9)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 センサを介して測定されるパラメータに
   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、 前記パラメータから酸化物ガス濃度を算出する過程にお
   いて用いる補正データを記憶した補正データ記憶媒体を
   備えた酸化物ガス濃度検出装置。
2. 【請求項２】 前記センサ及び前記補正データ記憶媒体
   は、着脱可能に装着されている請求項１記載の酸化物ガ
   ス濃度検出装置。
3. 【請求項３】 前記補正データ記憶媒体は、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憶媒体であ
   る請求項１又は２記載の酸化物ガス濃度検出装置。
4. 【請求項４】 前記センサは、コネクタを介して着脱可
   能に装着されており、前記補正データ記憶媒体は、前記
   コネクタに内蔵されている請求項１〜３のいずれかに記
   載の酸化物ガス濃度検出装置。
5. 【請求項５】 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前記第１測定室の被測定ガスの酸化
   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（以下、第１ポンプ電流という）と前記第２
   酸素ポンピングセルに流れる電流（以下、第２ポンプ電
   流という）に基づいて被測定ガス中の酸化物ガス濃度を
   算出し、 前記補正データ記憶媒体は、前記第１ポンプ電流と前記
   第２ポンプ電流と被測定ガス中の酸化物ガス濃度との関
   係を表す前記センサの特性を標準的な特性に一致させる
   補正データを記憶している請求項１〜４のいずれかに記
   載の酸化物ガス濃度検出装置。
6. 【請求項６】 前記第１ポンプ電流と前記第２ポンプ電
   流と被測定ガス中の酸化物ガス濃度との関係を表す特性
   には、少なくとも、 被測定ガス中の酸素濃度と前記第１ポンプ電流との関
   係、 被測定ガス中の酸化物ガス濃度と前記第２ポンプ電流と
   の関係、 被測定ガス中の酸素濃度と前記第２ポンプ電流との関係
   が含まれる請求項５記載の酸化物ガス濃度検出装置。
7. 【請求項７】 前記被測定ガス中の酸化物ガス濃度と前
   記第２ポンプ電流との関係には、被測定ガス中の酸素濃
   度と、被測定ガス中の酸化物ガス濃度に対する前記第２
   ポンプ電流の変化率との関係が含まれる請求項６記載の
   酸化物ガス濃度検出装置。
8. 【請求項８】 前記第１ポンプ電流と前記第２ポンプ電
   流と被測定ガス中の酸化物ガス濃度との関係を表す特性
   には、前記センサ本体の温度と前記第２ポンプ電流との
   関係が含まれる請求項６又は７記載の酸化物ガス濃度検
   出装置。
9. 【請求項９】 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
   を前記第１測定室の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ポンプ電流
   と第２ポンプ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１〜８のいずれかに記載の酸化物
   ガス濃度検出装置。