JP4681170B2 - ガスセンサ素子の温度制御装置及び温度制御方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【技術分野】
本発明は，各種ガスの濃度を検出するガスセンサ素子の温度制御装置及び温度制御方法に関する。
【０００２】
【従来技術】
従来より，ガスセンサ素子は，電気化学セルにおいて検出する被測定ガスのガス濃度の検出に適した温度（電気化学セルの活性領域内の温度）に制御することにより，このガス濃度の検出精度を安定させるようにしている。
図１６に示すごとく，ガスセンサ素子９の温度を制御する１つの方法として，ガスセンサ素子９に発熱体２１を備えたヒータ部２と温度センサ９１とを設け，温度センサ９１によって検出する温度が所望の値になるように，ヒータ部２に通電する電源装置２２の電圧をヒータ制御手段９４によって可変させて，ガスセンサ素子９の温度を制御する方法がある。
【０００３】
この方法によれば，ガスセンサ素子９の温度の制御を簡単に行うことができるが，ガスセンサ素子９に直接温度センサ９１を設ける必要があり，ガスセンサ素子９の構造が複雑になってしまう。そのため，温度センサ９１を設けることなく，ガスセンサ素子９の温度を制御できる方法が望まれている。
【０００４】
図１７に示すごとく，温度センサ９１を設けることなくガスセンサ素子９の温度を制御する方法としては，例えば，ヒータ部２の抵抗とガスセンサ素子９の温度との間には，相関関係（図１８参照）があることを利用する方法（従来技術１）がある。この方法においては，発熱体２１を備えたヒータ部２に電圧計９５１と電流計９５２を設けると共に，これらによって検出した電圧及び電流よりヒータ演算手段９５によってヒータ部２の抵抗を算出する。そして，この抵抗が所望の値になるようにヒータ制御手段９４によりヒータ部２に通電する電源装置２２の電圧を可変させることにより，ガスセンサ素子９の温度を制御している。
【０００５】
また，図１９に示すごとく，ガスセンサ素子９の温度を制御する他の方法として，ガスセンサ素子９においてガス濃度の検出を行う電気化学セル６１を備えた検出部６のインピーダンスとガスセンサ素子９の温度との間の相関関係（図２０参照）を利用する方法（従来技術２）がある。この方法においては，上記検出部６に交流電圧９７３を印加すると共に，この交流回路に電圧計９７１と電流計９７２とを設ける。そして，この電圧計９７１及び電流計９７２によって検出した電圧及び電流より，インピーダンス演算手段９７によって検出部６のインピーダンスを算出する。そして，このインピーダンスの値が所望の値になるようにヒータ制御手段９４により，発熱体２１を備えたヒータ部２に通電する電源装置２２の電圧を可変させて，ガスセンサ素子９の温度を制御している。
【０００６】
【解決しようとする課題】
ところで，例えば，被測定ガスの温度，流速等が変動して，ガスセンサ素子９におけるガス濃度の測定環境下に変動があった場合には，ヒータ部２と検出部６における電気化学セル６１との間に温度差が生じることがある。しかしながら，従来技術１においては，上記ヒータ部２に通電する電圧２２を可変させて，ヒータ部２の抵抗の値を制御している。そのため，このような温度差が生じると，被測定ガスのガス濃度の検出を行う電気化学セル６１の温度を適切に制御することが困難になる。そのため，高精度なガス濃度の測定を困難にしている。
【０００７】
また，従来技術２においては，検出部６のインピーダンスを検出して，ガスセンサ素子９の温度を制御するため，電気化学セル６１の温度を適切に制御することは可能になる。しかし，この電気化学セル６１は，被測定ガスに接触するため，長期間の使用により劣化してしまうおそれがある。そして，この劣化が発生すると，電気化学セル６１のインピーダンスの値が変化してしまう。そのため，従来技術２の方法においても，長期間使用する場合には，高精度なガス濃度の測定を困難にしている。
それ故，温度センサを直接取り付けることなく，ガスセンサ素子９の温度，特に検出部６の温度を適切に制御することができる方法が望まれている。
【０００８】
本発明は，かかる従来の問題点に鑑みてなされたもので，温度センサを設けることなく，高精度な温度制御を可能にすることができるガスセンサ素子の温度制御装置及び温度制御方法を提供しようとするものである。
【０００９】
【課題の解決手段】
第１の発明は，電気化学セルを備えた検出部と，通電により発熱する発熱体を備えたヒータ部とを有するガスセンサ素子の温度を制御する装置において，
上記ヒータ部におけるヒータ電圧を検出するヒータ電圧検出手段と，上記ヒータ部におけるヒータ電流を検出するヒータ電流検出手段と，
上記ヒータ電圧検出手段により検出されたヒータ電圧と，ヒータ電流検出手段により検出されたヒータ電流とに基づいて，ヒータ抵抗及びヒータ電力を算出するヒータ演算手段と，
上記ヒータ抵抗と上記ヒータ電力との関係が，上記ガスセンサ素子の温度を変化させたときにおける上記ヒータ抵抗とヒータ電力との相関関数として予め求めたヒータ制御関数を満たすように，上記ヒータ電圧を制御することにより上記ガスセンサ素子の温度を制御するヒータ制御手段とを有することを特徴とするガスセンサ素子の温度制御装置にある（請求項１）。
【００１０】
本発明におけるガスセンサ素子の温度制御装置は，ヒータ抵抗とヒータ電力との間には相関関係があることを利用するものである。
本発明においては，ガスセンサ素子の温度を制御するに当たり，上記ヒータ制御関数を用いる。このヒータ制御関数は，上記ヒータ制御手段によってガスセンサ素子の温度を変化させたときにおける上記ヒータ抵抗とヒータ電力との相関関数として求めておく。また，このヒータ制御関数は，ガスセンサ素子の周囲の環境が変動したときに，この変動がヒータ抵抗及びヒータ電力に与える影響をも加味した相関関数として求めておく。
【００１１】
上記ガスセンサ素子の温度を制御するに当たっては，ヒータ制御手段において，上記ガスセンサ素子の目標温度を設定し，この目標温度におけるヒータ抵抗とヒータ電力との相関関数を目標温度におけるヒータ制御関数とする。そして，ヒータ制御手段は，ガスセンサ素子がこの目標温度になるようにヒータ部への通電を開始する。
上記通電を行っているときに，ヒータ電圧検出手段によって上記ヒータ部におけるヒータ電圧を検出し，ヒータ電流検出手段によって上記ヒータ部におけるヒータ電流を検出する。また，上記ヒータ演算手段は，検出したヒータ電圧及びヒータ電流に基づいて，ヒータ抵抗及びヒータ電力を算出する。
【００１２】
次いで，ヒータ演算手段によって算出されたヒータ抵抗及びヒータ電力の値は，上記ヒータ制御手段に送信される。
そして，上記ヒータ制御手段は，上記ヒータ抵抗とヒータ電力との値が，上記目標温度におけるヒータ制御関数を満たすか否かを判定する。つまり，ヒータ制御手段は，上記算出したヒータ抵抗及びヒータ電力の値から算出されるガスセンサ素子の現在温度が，上記目標温度になっているか否かを判定する。そして，上記現在温度が上記目標温度になるように，ヒータ部に通電する電圧を可変させて，ヒータ電圧を制御する。
【００１３】
このようにして，上記ヒータ電圧の制御を行うことにより，ガスセンサ素子の温度を目標温度に制御することができる。
ところで，例えば，検出部の電気化学セルにおいて測定する被測定ガスの温度，流速等が変動して，ガスセンサ素子におけるガス濃度の測定環境下に変動が生じたときには，上記ヒータ部における温度と上記検出部における温度との間に温度差が生じる場合がある。これに対し，本発明においては，上記のごとく，上記ヒータ制御関数が，ガスセンサ素子におけるガス濃度の測定環境下に変動があったときに，この変動がヒータ抵抗及びヒータ電力に与える影響をも加味した相関関数となっている。
【００１４】
そのため，上記変動があったときにも，この変動に対するヒータ抵抗とヒータ電力の値の変化をも加味したヒータ制御関数を用いて，ガスセンサ素子の温度を適切に制御することができる。そして，ヒータ制御関数によりガスセンサ素子の温度を適切に制御することにより，間接的には，上記検出部の電気化学セルにおける温度を適切に制御することができる。
それ故，本発明のガスセンサ素子の温度制御装置によれば，高精度でガスセンサ素子の温度を制御することができる。
【００１５】
第２の発明は，電気化学セルを備えた検出部と，通電により発熱する発熱体を備えたヒータ部とを有するガスセンサ素子の温度を制御する装置において，
上記検出部に交流電圧を印加する交流電圧印加手段と，
上記検出部におけるセル電圧を検出するセル電圧検出手段と，上記検出部におけるセル電流を検出するセル電流検出手段と，
上記セル電圧検出手段により検出されたセル電圧と，セル電流検出手段により検出されたセル電流とに基づいて，上記検出部のインピーダンスを算出するインピーダンス演算手段と，
上記ヒータ部におけるヒータ電圧を検出するヒータ電圧検出手段と，上記ヒータ部におけるヒータ電流を検出するヒータ電流検出手段と，
上記ヒータ電圧検出手段により検出されたヒータ電圧と，ヒータ電流検出手段により検出されたヒータ電流とに基づいて，ヒータ抵抗及びヒータ電力を算出するヒータ演算手段と，
上記インピーダンス演算手段によって算出されたインピーダンスの値が，上記検出部のインピーダンスと上記ガスセンサ素子の温度との相関関数として予め求めたインピーダンス制御関数を満たすように，上記ヒータ電圧を制御することによって上記ガスセンサ素子の温度を制御するヒータ制御手段と，
上記ヒータ抵抗と上記ヒータ電力との関係が，上記ガスセンサ素子の温度を変化させたときにおける上記ヒータ抵抗とヒータ電力との相関関数として予め求めたヒータ制御関数を満たすように，上記インピーダンス制御関数を再設定するインピーダンス校正手段とを有していることを特徴とするガスセンサ素子の温度制御装置にある（請求項２）。
【００１６】
本発明におけるガスセンサ素子の温度制御装置は，検出部のインピーダンスとガスセンサ素子の温度との間には相関関係があることを利用するものである。そして，本発明は，上記第１の発明で示したヒータ抵抗とヒータ電力との間における相関関係により，上記インピーダンスに基づく温度制御をより適切にしようとするものである。
【００１７】
本発明においても，ガスセンサ素子の温度を制御するに当たり，上記第１の発明と同様に，上記ヒータ制御関数を上記ヒータ抵抗とヒータ電力との間の相関関数として求めておく。
また，本発明においては，上記インピーダンス制御関数を上記検出部のインピーダンスとガスセンサ素子の温度との相関関数として求めておく。
【００１８】
本発明においては，上記ガスセンサ素子の検出部に上記交流電圧印加手段を設け，この交流電圧印加手段の交流回路の一部に上記セル電圧検出手段及びセル電流検出手段を設ける。そして，インピーダンス演算手段は，これらによって検出したセル電圧及びセル電流に基づいて検出部のインピーダンスを算出する。
一方，上記第１の発明と同様にして，上記ヒータ部にはヒータ電圧検出手段及びヒータ電流検出手段が設けてあり，これらによりヒータ電圧及びヒータ電流を検出する。また，上記ヒータ演算手段は，検出したヒータ電圧及びヒータ電流に基づいて，ヒータ抵抗及びヒータ電力を算出する。
【００１９】
上記ガスセンサ素子の温度を制御するに当たっては，ヒータ制御手段において，上記ガスセンサ素子の目標温度を設定する。そして，この目標温度を上記検出部のインピーダンスとガスセンサ素子の温度との相関関数に代入し，この目標温度におけるインピーダンスの値をインピーダンスの狙い値として，上記ヒータ制御手段に設定する。
そして，ヒータ制御手段は，ガスセンサ素子が上記目標温度になるようにヒータ部への通電を開始する。
【００２０】
上記通電を行っているときに，セル電圧検出手段によって上記検出部におけるセル電圧を検出し，セル電流検出手段によって上記検出部におけるセル電流を検出する。また，上記インピーダンス演算手段は，検出したセル電圧及びセル電流に基づいて，インピーダンスを算出する。
次いで，インピーダンス演算手段によって算出されたインピーダンスの値は，上記ヒータ制御手段に送信される。
【００２１】
そして，上記ヒータ制御手段は，上記算出したインピーダンスの値が，上記目標温度におけるインピーダンスの狙い値であるか否かを判定する。つまり，ヒータ制御手段は，上記算出したインピーダンスの値から算出されるガスセンサ素子の現在温度が，上記目標温度になっているか否かを判定する。そして，上記現在温度が上記目標温度になるように，ヒータ部に通電する電圧を可変させて，ヒータ電圧を制御する。
【００２２】
このようにして，上記ヒータ電圧の制御を行うことにより，ガスセンサ素子の温度を目標温度に制御することができる。
ところで，例えば，検出部の電気化学セルにおいて測定する被測定ガスの温度，流速等が変動して，ガスセンサ素子におけるガス濃度の測定環境下に変動が生じたときには，上記ヒータ部における温度と上記検出部の電気化学セルにおける温度との間に温度差が生じる場合がある。
【００２３】
この場合に対し，本発明の温度制御装置は，上記のごとく，上記検出部の電気化学セルにおけるインピーダンスに基づき，ガスセンサ素子の温度の制御を行っている。そのため，上記電気化学セルの温度を，直接上記ガスセンサ素子の温度制御に反映することができる。
それ故，本発明によれば，ガスセンサ素子におけるガス濃度の測定環境下の変動等の外乱に対しても，強固な温度制御装置を実現することができる。
【００２４】
また，上記ガスセンサ素子を長期間に渡って使用しているとき等には，ガスセンサ素子における検出部の電気化学セルに劣化等を生じ，上記検出部のインピーダンスとガスセンサ素子の温度との間の相関関数に狂いが生ずるおそれがある。これに対し，本発明においては，上記インピーダンス校正手段を有している。
【００２５】
即ち，本発明においては，このインピーダンス校正手段により，上記ヒータ抵抗と上記ヒータ電力との関係が上記ヒータ制御関数を満たすように，上記上記検出部のインピーダンスとガスセンサ素子の温度との間の相関関数を再設定する。そのため，上記検出部の電気化学セルに劣化等を生じた場合においても，上記検出部のインピーダンスとガスセンサ素子の温度との間の相関関数の狂いを校正することができる。
【００２６】
そのため，上記長期間の使用により電気化学セルに劣化等が生じてインピーダンス制御関数に狂いが生じたときでも，上記ヒータ制御関数を用いて，ガスセンサ素子の温度を適切に制御することができる。
それ故，本発明のガスセンサ素子の温度制御装置によれば，高精度でガスセンサ素子の温度を制御することができる。
【００２７】
第３の発明は，電気化学セルを備えた検出部と，通電により発熱する発熱体を備えたヒータ部とを有するガスセンサ素子の温度を制御する方法において，
上記ヒータ部におけるヒータ電圧及びヒータ電流を検出し，上記ヒータ電圧と上記ヒータ電流とに基づいてヒータ抵抗及びヒータ電力を算出し，
上記ヒータ抵抗と上記ヒータ電力との関係が，上記ガスセンサ素子の温度を変化させたときにおける上記ヒータ抵抗とヒータ電力との相関関数として予め求めたヒータ制御関数を満たすように，上記ヒータ電圧を制御することにより上記ガスセンサ素子の温度を制御することを特徴とするガスセンサ素子の温度制御方法にある（請求項６）。
【００２８】
本発明のガスセンサ素子の温度制御方法によれば，上記第１の発明における温度制御装置の優れた特性を生かして，ガスセンサ素子の温度を制御することができる。それ故，本発明のガスセンサ素子の温度制御方法によれば，高精度でガスセンサ素子の温度を制御することができる。
【００２９】
第４の発明は，電気化学セルを備えた検出部と，通電により発熱する発熱体を備えたヒータ部とを有するガスセンサ素子の温度を制御する方法において，
上記検出部に交流電圧を印加すると共に該検出部におけるセル電圧及びセル電流を検出し，上記セル電圧と上記セル電流とに基づいて上記検出部のインピーダンスを算出し，
該インピーダンスの値が，上記検出部のインピーダンスと上記ガスセンサ素子の温度との相関関数として予め求めたインピーダンス制御関数を満たすように，上記ヒータ電圧を制御することによって上記ガスセンサ素子の温度を制御するに当たり，
上記ヒータ部におけるヒータ電圧及びヒータ電流を検出し，上記ヒータ電圧と上記ヒータ電流とに基づいてヒータ抵抗及びヒータ電力を算出し，
上記ヒータ抵抗と上記ヒータ電力との関係が，上記ガスセンサ素子の温度を変化させたときにおける上記ヒータ抵抗とヒータ電力との相関関数として予め求めたヒータ制御関数を満たすように，上記インピーダンス制御関数を再設定することを特徴とするガスセンサ素子の温度制御方法にある（請求項７）。
【００３０】
本発明のガスセンサ素子の温度制御方法によれば，上記第２の発明における温度制御装置の優れた特性を生かして，ガスセンサ素子の温度を制御することができる。それ故，本発明のガスセンサ素子の温度制御方法によれば，高精度でガスセンサ素子の温度を制御することができる。
【００３１】
【発明の実施の形態】
上記第１の発明，第２の発明，第３の発明及び第４の発明のいずれにおいても，上記ヒータ電圧の制御は上記ヒータ部に通電する電圧により行い，この電圧は，ヒータ部に電源装置を設けてこの電源装置の電圧を可変させることにより制御することができる。
また，上記ヒータ電圧の制御は，通電する電圧を上下させて行うことができる。そして，この場合，例えば，上記ガスセンサ素子における現在温度が目標温度になったときには，ヒータ電圧を一定にすることができる。また，この場合，上記現在温度が目標温度よりも低い場合にはヒータ電圧を上昇させ，一方，上記現在温度が目標温度よりも高い場合にはヒータ電圧を下降させて，現在温度が目標温度となるように，ヒータ電圧を制御することができる。
【００３２】
また，上記ヒータ電圧の制御は，通電する電圧を上下させるのではなく，通電する電圧の通電時間を変化させて行ってもよい。
また，上記ヒータ電圧の制御は，上記現在温度が目標温度となるように，これらの間の誤差に基づくいわゆるフィードバック制御を行ってもよい。
【００３３】
また，上記ガス濃度を測定するガスセンサ素子の測定環境下の変動要因としては，例えば，被測定ガスの温度，流速，組成等の変動，外気温の変動等が考えられる。
また，上記ヒータ制御関数は，ガスセンサ素子のヒータ部の構造等が異なる場合は，このガスセンサ素子毎に求めておくことができる。この場合，ヒータ部の構造等の違いがヒータ制御関数に及ぼす影響を反映することができる。
また，上記第２の発明及び第４の発明におけるインピーダンス制御関数についても，ガスセンサ素子の電気化学セルの構造等が異なる場合は，このガスセンサ素子毎に求めておくことができる。この場合，ガスセンサ素子における電気化学セルの構造の違い等がインピーダンス制御関数に及ぼす影響を反映することができる。
【００３４】
上記第１の発明及び第２の発明におけるガスセンサ素子の温度制御装置は，自動車のエンジンの排気系に設置するガスセンサ素子に使用することができる。また，上記温度制御装置は，エンジンの排気ガスに含まれるＮＯｘ，酸素ガス等のガス濃度を検出するガスセンサ素子に使用することができる。
また，上記温度制御装置は，エンジンの空燃比制御，触媒制御又は劣化検知等に使用するガスセンサ素子に使用することができる。
【００３５】
また，上記第３の発明及び第４の発明におけるガスセンサ素子の温度制御方法は，自動車のエンジンの排気系に設置するガスセンサ素子の温度制御に使用することができる。また，上記温度制御方法は，エンジンの排気ガスに含まれるＮＯｘ，酸素ガス等のガス濃度を検出するガスセンサ素子の温度制御に使用することができる。
また，上記温度制御方法は，エンジンの空燃比制御，触媒制御又は劣化検知等に使用するガスセンサ素子の温度制御に使用することができる。
【００３６】
また，上記第２の発明及び第４の発明において，上記検出部に印加する交流電圧は，正弦波，矩形波，三角波，もしくはそれらに類した波形とすることができる。
また，上記第２の発明において，上記インピーダンス校正手段は，上記ヒータ抵抗と上記ヒータ電力との関係がヒータ制御関数を満たすように，上記インピーダンス制御関数におけるインピーダンスの狙い値を再設定することができる。
また，上記第４の発明におけるガスセンサ素子の温度制御方法において，上記インピーダンス制御関数の再設定は，上記ヒータ抵抗と上記ヒータ電力との関係がヒータ制御関数を満たすように，上記インピーダンス制御関数におけるインピーダンスの狙い値を再設定することによって行うことができる。
【００３７】
また，上記第２の発明又は第４の発明において，上記ヒータ抵抗と上記ヒータ電力との関係が上記ヒータ制御関数を満たしている場合とは，上記インピーダンス演算手段により算出されたインピーダンスの値を上記インピーダンス制御関数に代入して求まる温度が，上記ヒータ演算手段により算出されたヒータ抵抗及びヒータ電力の値を上記ヒータ制御関数に代入して求まる温度との間に誤差が生じていない場合とすることができる。
なお，この誤差は，ガスセンサ素子の目標温度の誤差として許容される範囲内の誤差とすることができる。
【００３８】
また，上記ガスセンサ素子の温度制御装置は，エンジンの排気ガスを測定するガスセンサ素子の温度を制御する装置とすることができる（請求項５）。
この場合，上記温度制御装置により，ガスセンサ素子の温度制御を行い，エンジンの排気ガスの濃度の測定を高精度にすることができる。
【００３９】
また，上記第２の発明の温度制御装置においては，上記インピーダンス校正手段は，上記検出部において検出する被測定ガスの温度又は被測定ガスの流速の少なくともいずれか一方の変動が所定の範囲内にあるときに，上記インピーダンス制御関数の再設定を行う時期を検出するインピーダンス校正時期検出手段を有していてもよい（請求項３）。
【００４０】
この場合，上記インピーダンス制御関数の再設定を行う際に，上記ヒータ抵抗と上記ヒータ電力との関係が上記ヒータ制御関数を満たしていないときは，上記被測定ガスの温度又は被測定ガスの流速が変動したことによって生じているのではないと，インピーダンス校正時期検出手段によって検出することができる。
即ち，上記ヒータ制御関数を満たしていないときは，上記電気化学セルの劣化等が起こって生じていると検出することができる。そのため，この検出を行っているときに，上記インピーダンス制御関数の校正を行うことにより，正確にインピーダンス制御関数の校正を行うことができる。
【００４１】
また，上記インピーダンス校正手段は，上記エンジンの回転数の変動が所定の範囲内にあるときに，上記インピーダンス制御関数の再設定を行う時期を検出するインピーダンス校正時期検出手段を有していてもよい（請求項４）。
【００４２】
この場合，上記インピーダンス制御関数の再設定を行う際に，上記ヒータ抵抗と上記ヒータ電力との関係が上記ヒータ制御関数を満たしていないときは，上記エンジンの回転数が変動したことによって生じているのではないと，インピーダンス校正時期検出手段によって検出することができる。
【００４３】
即ち，上記ヒータ制御関数を満たしていないときは，上記電気化学セルの劣化等が起こって生じていると検出することができる。そのため，この検出を行っているときに，上記インピーダンス制御関数の校正を行うことにより，インピーダンス制御関数の校正を正確に行うことができる。
また，上記エンジンの回転数の変動が所定の範囲内にあるときとは，例えば，アイドリングを行っているときとすることができる。
【００４４】
また，上記ガスセンサ素子の温度制御方法においても，エンジンの排気ガスを測定するガスセンサ素子の温度を制御することができる（請求項１０）。
この場合，上記温度制御装置により，ガスセンサ素子の温度制御を行い，エンジンの排気ガスの濃度の測定を高精度にすることができる。
【００４５】
また，上記インピーダンス制御関数の再設定は，上記検出部において検出する被測定ガスの温度又は被測定ガスの流速の少なくともいずれか一方の変動が所定の範囲内にあるときに行うことができる（請求項８）。
この場合，上記温度制御方法において，上記インピーダンス制御関数の再設定を行う際に，上記ヒータ抵抗と上記ヒータ電力との関係が上記ヒータ制御関数を満たしていないときは，上記被測定ガスの温度又は被測定ガスの流速が変動したことによって生じているのではないと検出することができる。
【００４６】
即ち，上記ヒータ制御関数を満たしていないときは，上記電気化学セルの劣化等が起こって生じていると検出することができる。そのため，この検出を行っているときに，上記インピーダンス制御関数の校正を行うことにより，インピーダンス制御関数の校正を正確に行うことができる。
【００４７】
また，上記インピーダンス制御関数の再設定は，上記エンジンの回転数の変動が所定の範囲内にあるときに行うことができる（請求項９）。
この場合，上記温度制御方法において，上記インピーダンス制御関数の再設定を行う際に，上記ヒータ抵抗と上記ヒータ電力との関係が上記ヒータ制御関数を満たしていないときは，上記エンジンの回転数が変動したことによって生じているのではないと検出することができる。
【００４８】
即ち，上記ヒータ制御関数を満たしていないときは，上記電気化学セルの劣化等が起こって生じていると検出することができる。そのため，この検出を行っているときに，上記インピーダンス制御関数の校正を行うことにより，インピーダンス制御関数の校正を正確に行うことができる。
また，上記エンジンの回転数の変動が所定の範囲内にあるときは，例えば，アイドリングを行っているときとすることができる。
【００４９】
【実施例】
（実施例１）
本例におけるガスセンサ素子の温度制御方法は，ガスセンサ素子に設けたヒータ部におけるヒータ抵抗とヒータ電力との間には相関関係があることを利用するものである。
即ち，図１に示すごとく，本例の温度制御方法では，電気化学セル６１を備えた検出部６と，通電により発熱する発熱体２１を備えたヒータ部２とを有するガスセンサ素子１の温度の制御を行う。そして，上記ヒータ部２には，ヒータ電圧の検出を行うヒータ電圧検出手段５１と，ヒータ電流の検出を行うヒータ電流検出手段５２とを設けておく。
【００５０】
そして，上記温度制御を行うに当たっては，上記ヒータ部２におけるヒータ電圧Ｖｈ及びヒータ電流Ｉｈを検出し，このヒータ電圧Ｖｈとヒータ電流Ｉｈとに基づいてヒータ抵抗Ｒｈ及びヒータ電力Ｗｈを算出する。そして，このヒータ抵抗Ｒｈとヒータ電力Ｗｈとの関係が，予め求めておいたヒータ制御関数Ｆｈを満たすように，上記ヒータ電圧Ｖｈを制御することにより上記ガスセンサ素子１の温度を制御する。
【００５１】
以下に，これを詳説する。
まずは，本例において用いるガスセンサ素子１の構成について説明する。
図２に示すごとく，ガスセンサ素子１は，絶縁材に外周を保持されて円筒ハウジング３内に収容されている。ガスセンサ素子１は，平板状に形成されており，一方の端部１１０は，上記ハウジング３よりも突出して，ハウジング３の一方の端部３１０に固定された容器状の排気カバー３１内に収容されている。
【００５２】
この排気カバー３１は，ステンレス製の内部カバー３１１と外部カバー３１２との２重構造となっている。内部カバー３１１及び外部カバー３１２の側壁と底壁には，被測定ガスである排気ガスを排気カバー３１内に導入するための導入口３１３及び導入口３１４がそれぞれ形成してある。
【００５３】
上記ハウジング３の他方の端部３２０には，筒状のメインカバー３２１とその端部を覆うサブカバー３２２とからなる大気カバー３２が固定されている。メインカバー３２１及びサブカバー３２２は，ガスセンサ素子１に基準ガスである大気を導入する必要があるため，それらの側壁の互いに対向する位置に大気口３２３及び大気口３２４を設ける。そして，これら大気口３２３及び大気口３２４より大気カバー３２内に大気を導入するようになっている。
【００５４】
また，メインカバー３２１とサブカバー３２２との間において，大気口３２３と大気口３２４とが形成されている部分には，防水のための撥水性のフィルタ３２５が設けてある。
また，上記大気カバー３２のガスセンサ素子１が位置する側とは反対側の端部には開口部３２６が設けてあり，ガスセンサ素子１の他方の端部１２０に接続されたリード線３３がこの開口部３２６から大気カバー３２の外部に延びている。
【００５５】
また，上記リード線３３は，後述するヒータ部２におけるリード部２１１に対応し，後述するヒータ直流回路に接続されている。
また，上記リード部３３は，後述する検出部６におけるリード部６１１にも対応しており，後述する交流回路７０に接続されている。
【００５６】
本例のガスセンサ素子の温度制御装置１０１は，自動車のエンジンの排気ガスを測定するガスセンサ素子１の温度を制御する装置である。また，本例におけるガスセンサ素子１は，排気ガスに含まれるＮＯｘ，酸素等を測定することによって，エンジンの燃焼制御を最適に行うために使用されるものである。
【００５７】
また，図３に示すごとく，本例におけるガスセンサ素子１は，積層型ガスセンサ素子１０である。
この積層型ガスセンサ素子１０は，酸素イオンの導電性を有する固体電解質板１１，絶縁性を有するスペーサ１２及びセラミック板１３を積層させて形成されている。また，この積層型ガスセンサ素子１０には，被測定ガスを導入する被測定ガス空間１４と，被測定ガスのガス濃度を測定する際の基準とする基準ガスを導入する基準ガス空間１５とが設けてある。
【００５８】
また，上記電気化学セル６１は，上記固定電解質板１１と，この固定電解質板１１を挟むようにして設けた一対の電極６１５，６１６とからなり，一方の電極６１５は上記被測定ガス空間１４に曝され，他方の電極６１６は上記基準ガス空間１５に曝されている。
また，上記発熱体２１は，スペーサ１２とセラミック板１３との間に設けてある。
【００５９】
図１に示すごとく，本例の温度制御方法においては，温度制御装置１０１を用いてガスセンサ素子１の温度の制御を行う。
同図に示すごとく，温度制御装置１０１は，ヒータ電圧Ｖｈを検出するヒータ電圧検出手段５１，ヒータ電流Ｉｈを検出するヒータ電流検出手段５２，ヒータ抵抗Ｒｈ及びヒータ電力Ｗｈを算出するヒータ演算手段５，ガスセンサ素子１の温度を制御するヒータ制御手段４を有している。
【００６０】
上記ヒータ部２は，上記ガスセンサ素子１の内部に配置された発熱体２１と，発熱体２１に通電を行う電源装置２２と，該電源装置２２と発熱体２１とを結ぶリード部２１１とを有している。また，本例においては，電源装置２２は直流電源装置である。また，ヒータ部２は電源装置２２によりヒータ直流回路２０を形成している。
上記ヒータ電圧検出手段５１は，上記ヒータ直流回路２０に設けてあり，発熱体２１を含むヒータ部２における電圧を測定するようになっている。また，上記ヒータ電流検出手段５２もまた，ヒータ直流回路２０に設けてあり，発熱体２１を含むヒータ部２に流れる電流を測定するようになっている。
【００６１】
上記ヒータ演算手段５は，ヒータ電圧検出手段５１と電気的に接続されており，ヒータ電圧検出手段５１から電圧の信号を受信するようになっている。上記ヒータ演算手段５は，ヒータ電流検出手段５２とも電気的に接続されており，ヒータ電流検出手段５２から電流の信号を受信するようになっている。そして，ヒータ演算手段５は，ヒータ電圧Ｖｈ及びヒータ電流Ｉｈからヒータ抵抗Ｒｈ及びヒータ電力Ｗｈを求めるようになっている。
また，上記ヒータ演算手段５は，ヒータ制御手段４と電気的に接続されており，ヒータ制御手段４にヒータ抵抗Ｒｈ及びヒータ電力Ｗｈを送信するようになっている。
【００６２】
上記ヒータ制御手段４は，上記ヒータ抵抗Ｒｈと上記ヒータ電力Ｗｈとの関係が，ヒータ制御関数Ｆｈを満たすように，上記電源装置２２の電圧を可変させてヒータ電圧Ｖｈを制御する。
そして，ヒータ制御手段４は，上記ヒータ抵抗Ｒｈと上記ヒータ電力Ｗｈとの関係が，ヒータ制御関数Ｆｈを満たす場合に，ガスセンサ素子１の温度が所望とする目標温度Ｔｒになっているとする。
【００６３】
本例においては，上記ヒータ制御関数Ｆｈは，ガスセンサ素子１におけるガス濃度の測定環境下が変動したときに，ガスセンサ素子１の温度を所望の各目標温度Ｔｒに保つときの上記ヒータ抵抗Ｒｈとヒータ電力Ｗｈとの相関関係Ｆｓとして求めておく。
【００６４】
以下に，上記相関関数Ｆｓを求める方法につき説明する。
本例においては，相関関数Ｆｓを求めるに当たり，ガスセンサ素子１における電気化学セル６１の近傍に温度センサを設置し，この温度センサの温度をガスセンサ素子１の温度とする。そして，ガスセンサ素子１の温度が所望の目標温度Ｔｒとなるように，電源装置２２の電圧を可変させてヒータ部２に通電するヒータ電圧Ｖｈを制御した。そして，ガスセンサ素子１の温度が所望の目標温度Ｔｒになったときのヒータ電圧Ｖｈ及びヒータ電流Ｉｈを読み取り，これらよりヒータ抵抗Ｒｈ及びヒータ電力Ｗｈを算出した。
【００６５】
本例においては，上記所望の目標温度Ｔｒは，７３０℃，７５０℃，７７０℃とした。また，本例においては，ガスセンサ素子１におけるガス濃度の測定環境下の変動は，検出部６の電気化学セル６１においてガス濃度の測定を行う被測定ガスの温度Ｔｇの変化とした。
そして，この被測定ガスの温度Ｔｇの変化がガスセンサ素子１の温度に与える影響を加味して，上記ヒータ抵抗Ｒｈとヒータ電力Ｗｈとの相関関数Ｆｓを求めた。
【００６６】
横軸にヒータ電力Ｗｈ，縦軸にヒータ抵抗Ｒｈを取り，上記ガスセンサ素子１の温度及び被測定ガスの温度Ｔｇをパラメータとして，ヒータ抵抗Ｒｈとヒータ電力Ｗｈとをプロットしたのが，図４である。
同図より，概ね，ヒータ抵抗Ｒｈとヒータ電力Ｗｈとの相関関数Ｆｓは，ガスセンサ素子１の温度を高くするためにヒータ電圧Ｖｈを上昇させると，ヒータ抵抗Ｒｈ及びヒータ電力Ｗｈは共に上昇する関係を有していることがわかる。また，上記相関関数Ｆｓは，被測定ガスの温度Ｔｇを高くした場合には，ヒータ抵抗Ｒｈは上昇するが，ヒータ電力Ｗｈは低下する関係を有していることがわかる。
【００６７】
以下に，上記相関関数Ｆｓについて詳説する。
ガスセンサ素子１の温度が一定である場合のヒータ抵抗Ｒｈとヒータ電力Ｗｈとの関係は，相関関数Ｆｓ１に近似することができる。この相関関数Ｆｓ１は右肩下がりの比例関数となった。
この相関関数Ｆｓ１によれば，被測定ガスの温度Ｔｇが変化した場合においても，検出するヒータ抵抗Ｒｈとヒータ電力Ｗｈとの値が，上記相関関数Ｆｓ１を満たすように，つまり上記相関関数Ｆｓ１のライン上に近づくようにヒータ電圧Ｖｈを制御すれば，ガスセンサ素子１の目標温度Ｔｒが得られることがわかる。
【００６８】
また，被測定ガスの温度Ｔｇが一定である場合のヒータ抵抗Ｒｈとヒータ電力Ｗｈとの関係は，関数Ｆｓ２に近似することができる。この相関関数Ｆｓ２は右肩上がりの比例関数となった。
【００６９】
この関数Ｆｓ２によれば，ガスセンサ素子１の温度は，ヒータ抵抗Ｒｈとヒータ電力Ｗｈとが上昇したときに上昇する。つまり，検出したヒータ抵抗Ｒｈとヒータ電力Ｗｈとの関係が，上記ガスセンサ素子１の目標温度Ｔｒにおける相関関数Ｆｓ１のラインよりも，左下方向にある場合（図５のＴｈ１参照）には，ガスセンサ素子１の現在温度Ｔｈ１は，目標温度Ｔｒよりも低いことになる。
そのため，上記ヒータ制御手段４によりヒータ電圧Ｖｈを上昇させて，ヒータ抵抗Ｒｈ及びヒータ電力Ｗｈが上記ガスセンサ素子１の目標温度Ｔｒにおける相関関数Ｆｓ１のラインに近づくようにすれば，ガスセンサ素子１の目標温度Ｔｒが得られることがわかる。
【００７０】
一方，検出したヒータ抵抗Ｒｈとヒータ電力Ｗｈとの関係が，上記ガスセンサ素子１の目標温度Ｔｒにおける相関関数Ｆｓ１のラインよりも，右上方向にある場合（図５のＴｈ２参照）には，ガスセンサ素子１の現在温度Ｔｈ２は，目標温度Ｔｒよりも高いことになる。そのため，上記ヒータ制御手段４によりヒータ電圧Ｖｈを下降させて，ヒータ抵抗Ｒｈ及びヒータ電力Ｗｈが上記ガスセンサ素子１の目標温度Ｔｒにおける相関関数Ｆｓ１のラインに近づくようにすれば，ガスセンサ素子１の目標温度Ｔｒが得られることがわかる。
【００７１】
次に，図６のフローチャートを用いて，ガスセンサ素子１の目標温度Ｔｒを得る方法の一例を説明する。
まずは，上記の手順に従って，ヒータ制御関数Ｆｈとしての相関関数Ｆｓを求めておく。
次いで，上記ヒータ制御手段４により，電源装置２２の電圧を上げて発熱体２１を含むヒータ部２に通電し，ガスセンサ素子１の温度を上昇させる。
また，ガスセンサ素子１においてガス濃度を検出するのに適した温度を，ガスセンサ素子１の目標温度Ｔｒとして，相関関数Ｆｓにおいて目標温度Ｔｒを維持するための相関関数Ｆｓ１をヒータ制御手段４に設定する。
【００７２】
そして，ステップＳ１００において，ガスセンサ素子１の温度制御をスタートする。
次いで，ステップＳ１０１において，上記ヒータ電圧検出手段５１によりヒータ電圧Ｖｈを検出すると共に，上記ヒータ電流検出手段５２によりヒータ電流Ｉｈを検出する。
次いで，ステップＳ１０２において，上記ヒータ演算手段５によりヒータ抵抗Ｒｈとヒータ電力Ｗｈを算出する。このヒータ抵抗Ｒｈは，Ｒｈ＝Ｖｈ／Ｉｈより求め，ヒータ電力Ｗｈは，Ｗｈ＝Ｖｈ×Ｉｈより求める。また，このヒータ抵抗Ｒｈ及びヒータ電力Ｗｈは，ヒータ制御手段４に送信される。
【００７３】
次いで，ステップＳ１０３において，ヒータ制御手段４は，上記ヒータ抵抗Ｒｈとヒータ電力Ｗｈとの値が，上記相関関数Ｆｓ１を満たすか否かを判定する。つまり，ヒータ制御手段４は，算出したヒータ抵抗Ｒｈとヒータ電力Ｗｈとの値により求まるガスセンサ素子１の現在温度Ｔｈが，目標温度Ｔｒよりも高いか低いかを判定する。
Ｓ１０３の判定がＹｅｓの場合は，再びＳ１０１に戻る。なお，この場合は，上記電源電圧２２の電圧を可変させる必要がない場合であり，ヒータ制御手段４はこの電圧の値を維持する。
【００７４】
一方，Ｓ１０３の判定がＮｏの場合は，ヒータ制御手段４は，ステップＳ１０４において上記ヒータ抵抗Ｒｈとヒータ電力Ｗｈとの値が，上記相関関数Ｆｓ１よりも左下方向にあるか否かを判定する。つまり，この場合は，上記現在温度Ｔｈが目標温度Ｔｒよりも低いか否かを判定していることになる。
【００７５】
Ｓ１０４の判定がＹｅｓの場合は，現時点におけるヒータ抵抗Ｒｈ１とヒータ電力Ｗｈ１との値より求められるガスセンサ素子１の現在温度Ｔｈ１が，目標温度Ｔｒよりも低い場合（図５のＴｈ１参照）であるため，ステップＳ１０５において，上記ヒータ制御手段４により電源装置２２の電圧を上げる。そして，その後，再びＳ１０１を行う。
【００７６】
一方，Ｓ１０４の判定がＮｏの場合は，現時点におけるヒータ抵抗Ｒｈ２とヒータ電力Ｗｈ２との値より求められるガスセンサ素子１の現在温度Ｔｈ２が，目標温度Ｔｒよりも高い場合（図５のＴｈ２参照）であるため，ステップＳ１０６において上記ヒータ制御手段４により電源装置２２の電圧を下げる。そして，その後，再びＳ１０１を行う。
【００７７】
そして，上記電源装置２２の電圧の上げ下げを繰り返してヒータ電圧Ｖｈを制御することにより，最終的には，ガスセンサ素子１の温度を目標温度Ｔｒに保つためのヒータ電圧Ｖｈの値が維持される。
このように，上記ヒータ制御手段４により電源装置２２の電圧を可変させてヒータ電圧Ｖｈを制御することにより，ガスセンサ素子１の目標温度Ｔｒを得ることができる。
【００７８】
なお，上記ヒータ電圧Ｖｈを制御してガスセンサ素子１の温度を制御するに際して，図６のフローチャートによれば，上記Ｓ１０１〜Ｓ１０６の制御ループを繰り返す間で，ガスセンサ素子１の現在温度Ｔｈが，目標温度Ｔｒよりもかなり低い場合には，上記ヒータ電圧Ｖｈはほとんど最大の値に制御することになる。
そして，現在温度Ｔｈが始めて目標温度Ｔｒになったあるいは始めて目標温度Ｔｒを超えたときに，ヒータ電圧Ｖｈの値が下がることになる。そして，その後，現在温度Ｔｈが上記目標温度Ｔｒの近傍で変位するようになり，例えば，ガスセンサ素子１のガス濃度の測定環境下に変動がないときには，ヒータ電圧Ｖｈの値とガスセンサ素子１の温度とがつりあい，このガスセンサ素子１の温度が目標温度Ｔｒに維持されることになる。
【００７９】
また，上記Ｓ１０３において，ヒータ抵抗Ｒｈとヒータ電力Ｗｈの値が相関関数Ｆｓ１を満たす場合を，相関関数Ｆｓ１のライン上とするのではなく，ガスセンサ素子１の目標温度Ｔｒに許容される誤差の範囲内で，右上方向又は左下方向の少なくともいずれか一方に幅を持たせて設定してもよい。
【００８０】
また，本例では，ヒータ電圧Ｖｈの制御は，上記電源装置２２の電圧を上げ下げして行った。これに対して，上記電源装置２２の電圧によりヒータ部２に通電する時間を可変させて，ヒータ電圧Ｖｈの制御を行ってもよい。
また，上記ヒータ抵抗Ｒｈと上記ヒータ電力Ｗｈとの値が上記相関関数Ｆｓ１に近づくように，目標温度Ｔｒと現在温度Ｔｈとの誤差に基づくＰＩＤ制御等のフィードバック制御を行ってもよい。
【００８１】
ところで，例えば，検出部６の電気化学セル６１において測定する被測定ガスの温度Ｔｇが変動して，ガスセンサ素子１におけるガス濃度の測定環境下に変動が生じたときには，上記ヒータ部２における温度と上記検出部６における温度との間に温度差が生じる場合がある。これに対し，本例においては，上記のごとく，上記ヒータ制御関数Ｆｈが，ガスセンサ素子１におけるガス濃度の測定環境下に変動があったときに，この変動がヒータ抵抗Ｒｈ及びヒータ電力Ｗｈに与える影響をも加味した相関関数Ｆｓとなっている。
【００８２】
そのため，上記変動があったときにも，この変動に対するヒータ抵抗Ｒｈとヒータ電力Ｗｈの値の変化をも加味した相関関数Ｆｓを用いて，ガスセンサ素子１の温度を適切に制御することができる。そして，相関関数Ｆｓによりガスセンサ素子１の温度を適切に制御することにより，間接的には，上記検出部６の電気化学セル６１における温度を適切に制御することができる。
それ故，本例のガスセンサ素子１の温度制御方法によれば，高精度でガスセンサ素子１の温度を制御することができる。
【００８３】
（実施例２）
本例におけるガスセンサ素子の温度制御方法は，検出部のインピーダンスとガスセンサ素子の温度との間には相関関係があることを利用するものである。そして，本例は，上記実施例１で示したヒータ抵抗とヒータ電力との間における相関関係により，上記インピーダンスに基づく温度制御をより適切にしようとするものである。
【００８４】
即ち，図７に示すごとく，本例の温度制御方法においても，電気化学セル６１を備えた検出部６と，通電により発熱する発熱体２１を備えたヒータ部２とを有するガスセンサ素子１の温度の制御を行う。そして，上記ヒータ部２には，ヒータ電圧Ｖｈの検出を行うヒータ電圧検出手段５１と，ヒータ電流Ｉｈの検出を行うヒータ電流検出手段５２とを設けておく。また，上記ヒータ演算手段５は，検出したヒータ電圧Ｖｈ及びヒータ電流Ｉｈに基づいて，ヒータ抵抗Ｒｈ及びヒータ電力Ｗｈを算出するよう構成されている。
【００８５】
また，本例においては，上記ガスセンサ素子１の検出部６に上記交流電圧印加手段７３を設け，この交流電圧印加手段７３による交流回路７０の一部に上記セル電圧検出手段７１及びセル電流検出手段７２を設ける。そして，これらによって検出したセル電圧Ｖｃ及びセル電流Ｉｃに基づいて，インピーダンス演算手段７は検出部６のインピーダンスＲｃを算出する。
【００８６】
そして，本例の温度制御方法は，上記インピーダンス演算手段７によって算出されたインピーダンスＲｃの値が予め求めておいたインピーダンス制御関数Ｆｃを満たすように，上記ヒータ電圧Ｖｈを制御することによって上記ガスセンサ素子１の温度を制御する。そして，本例においては，この温度制御を行うに当たって，上記ヒータ抵抗Ｒｈと上記ヒータ電力Ｗｈとの関係が，ヒータ制御関数Ｆｈを満たすように，上記インピーダンス制御関数Ｆｃの再設定を行う。
【００８７】
以下に，これを詳説する。
本例の温度制御方法においては，温度制御装置１０２を用いてガスセンサ素子の温度の制御を行う。
本例の温度制御装置１０２は，検出部６に交流電圧を印加する交流電圧印加手段７３，検出部６のセル電圧Ｖｃを検出するセル電圧検出手段７１，検出部６のセル電流Ｉｃを検出するセル電流検出手段７２，検出部６のインピーダンスＲｃを算出するインピーダンス演算手段７，ガスセンサ素子１の温度を制御するヒータ制御手段４を有している。
【００８８】
また，本例の温度制御装置１０２は，上記実施例１と同様にして，ヒータ部２のヒータ電圧Ｖｈを検出するヒータ電圧検出手段５１，ヒータ部２のヒータ電流Ｉｈを検出するヒータ電流検出手段５２，ヒータ電圧Ｖｈ及び電流Ｉｈよりヒータ抵抗Ｒｈ及びヒータ電力Ｗｈを算出するヒータ演算手段５を有している。
【００８９】
上記検出部６は，上記電気化学セル６１とリード部６１１とによって構成されている。
また，上記交流電圧印加手段７３は，一定の周期及び振幅の交流電圧を発生させて，検出部６にこの交流電圧を印加する。
上記セル電圧検出手段７１は，上記交流回路７０に設けてあり，電気化学セル６１を含む検出部６における交流電圧を測定するようになっている。また，上記電流検出手段７２もまた，交流回路７０に設けてあり，電気化学セル６１を含む検出部６に流れる交流電流を測定するようになっている。
【００９０】
上記インピーダンス演算手段７は，セル電圧検出手段７１と電気的に接続されており，セル電圧検出手段７１から電圧の信号を受信するようになっている。また，インピーダンス演算手段７は，セル電流検出手段７２とも電気的に接続されており，セル電流検出手段７２から電流の信号を受信するようになっている。そして，インピーダンス演算手段７は，セル電圧Ｖｃ及びセル電流ＩｃからインピーダンスＲｃの値を求めるようになっている。
また，上記インピーダンス演算手段７は，ヒータ制御手段４と電気的に接続されており，ヒータ制御手段４にインピーダンスＲｃの値を送信するようになっている。
【００９１】
そして，本例におけるヒータ制御手段４は，上記インピーダンス演算手段７によって算出されたインピーダンスＲｃの値がインピーダンス制御関数Ｆｃを満たすように，上記電源装置２２の電圧を可変させて上記ヒータ電圧Ｖｈを制御する。
また，本例の温度制御装置１０２は，上記ヒータ抵抗Ｒｈと上記ヒータ電力Ｗｈとの関係がヒータ制御関数Ｆｈを満たすように，上記インピーダンス制御関数Ｆｃを再設定するインピーダンス校正手段４１を有している。本例においては，このインピーダンス校正手段４１は，上記ヒータ制御手段４の内部に構成されている。
【００９２】
本例においても，上記ヒータ制御関数Ｆｈは，ガスセンサ素子１におけるガス濃度の測定環境下が変動したときに，ガスセンサ素子１の温度を所望の各目標温度Ｔｒに保つときの上記ヒータ抵抗Ｒｈとヒータ電力Ｗｈとの相関関係Ｆｓとして求めておく。
【００９３】
また，本例においては，上記インピーダンス制御関数Ｆｃを上記インピーダンスＲｃとガスセンサ素子１の温度との相関関数Ｆｐとして求めておく。
この相関関数Ｆｐを求めるに当たっては，ガスセンサ素子１における電気化学セル６１の近傍に温度センサを設置し，この温度センサの温度をガスセンサ素子１の温度とする。そして，ガスセンサ素子１の温度が所望の目標温度Ｔｒとなるように，電源装置２２の電圧を可変させてヒータ部２に通電するヒータ電圧Ｖｈを制御した。
【００９４】
また，上記検出部６に交流電圧を印加した状態で上記ヒータ電圧Ｖｈを制御し，ガスセンサ素子１の温度が所望の目標温度Ｔｒになったときのセル電圧Ｖｃ及びヒータ電流Ｉｃを読み取り，これらよりインピーダンスＲｃを算出した。
こうして，各目標温度Ｔｒと，各目標温度Ｔｒを維持したときのインピーダンスＲｃの値とより，上記相関関数Ｆｐを求めた。
【００９５】
この相関関数Ｆｐは，図８に示すような反比例のグラフとなった。
即ち，同図より，インピーダンスＲｃが上昇するとガスセンサ素子１の温度Ｔｃは低くなり，一方，インピーダンスＲｃが下降するとガスセンサ素子１の温度Ｔｃは高くなることがわかる。
【００９６】
次に，図９，図１０のフローチャートを用いて，ガスセンサ素子１の目標温度Ｔｒを得る方法の一例を説明する。
まずは，上記の手順に従って，ヒータ制御関数Ｆｈとしての相関関数Ｆｓ及びインピーダンス制御関数Ｆｃとしての相関関数Ｆｐを求めておく。
本例においては，ガスセンサ素子１においてガス濃度を検出するのに適した温度を，ガスセンサ素子１の目標温度Ｔｒとして，相関関数Ｆｐにおいて目標温度Ｔｒを維持するためのインピーダンスＲｃの値をインピーダンスの狙い値Ｒｒとして，ヒータ制御手段４に設定する。
【００９７】
また，上記相関関数Ｆｓにおいて目標温度Ｔｒを維持するための目標温度Ｔｒにおける相関関数Ｆｓ１をヒータ制御手段４に設定する。
また，後述するごとく，本例においては，上記ガスセンサ素子１の温度が目標温度Ｔｒになったときの上記ヒータ抵抗Ｒｈ及びヒータ電力Ｗｈを上記相関関数Ｆｓに代入して求まるガスセンサ素子１の現在温度Ｔｈが，ガスセンサ素子１の実際の温度Ｔｓであるとして，上記インピーダンスの狙い値Ｒｒを校正して，上記目標温度Ｔｒを得る。
【００９８】
そして，上記ヒータ制御手段４により，電源装置２２の電圧を上げて発熱体２１を含むヒータ部２に通電し，ガスセンサ素子１の温度を上昇させ，ステップＳ２００において，ガスセンサ素子１の温度制御をスタートする。
次いで，ステップＳ２０１において，上記交流電圧印加手段７３により，ガスセンサ素子１の検出部６に交流電圧を印加する。
次いで，ステップＳ２０２において，上記セル電圧検出手段７１により検出部６のセル電圧Ｖｃを検出すると共に，上記セル電流検出手段７２により，検出部６のセル電流Ｉｃを検出する。
【００９９】
次いで，ステップＳ２０３において，上記インピーダンス演算手段７により，インピーダンスＲｃを算出する。このインピーダンスＲｃは，Ｒｃ＝Ｖｃ／Ｉｃより求める。そして，このインピーダンスＲｃは，ヒータ制御手段４に送信される。
【０１００】
次いで，ステップＳ２０４において，上記インピーダンス校正手段４１により，上記インピーダンスの狙い値Ｒｒの校正を行う時期を判定する。本例においては，Ｓ２０４の判定がＹｅｓの場合，つまり狙い値Ｒｒの校正時期である場合は，上記インピーダンス演算手段７によって算出されたインピーダンスＲｃの値が，上記狙い値Ｒｒになったときとする。
そして，Ｓ２０４の判定がＹｅｓの場合には，後述する狙い値Ｒｒの再設定のフローであるステップＳ２０５（図１０のステップＳ２５１〜Ｓ２５７）を実行して，狙い値Ｒｒの再設定を行う。
【０１０１】
一方，Ｓ２０４の判定がＮｏの場合には，ステップＳ２０６において，ヒータ制御手段４は，算出したインピーダンスＲｃの値が上記狙い値Ｒｒであるか否かの判定を行う。つまり，Ｓ２０６において，ヒータ制御手段４は，算出したインピーダンスＲｃの値により求まるガスセンサ素子１の現在温度Ｔｃが，目標温度Ｔｒよりも高いか低いかを判定する。
Ｓ２０６の判定がＹｅｓの場合は，ＲｃとＲｒとが同じである場合であり，再びＳ２０１に戻る。なお，この場合は，上記電源電圧２２の電圧を可変させる必要がない場合であり，ヒータ制御手段４はこの電圧の値を維持する。
【０１０２】
一方，Ｓ２０６の判定がＮｏの場合は，ステップＳ２０７において，ヒータ制御手段４は，上記算出したインピーダンスＲｃの値が，上記狙い値Ｒｒよりも高いか否かを判定する。つまり，この場合は，上記現在温度Ｔｃが目標温度Ｔｒよりも低いか否かを判定していることになる。
【０１０３】
Ｓ２０７の判定がＹｅｓの場合は，上記算出した現在のインピーダンスＲｃ１の値より求められるガスセンサ素子１の現在温度Ｔｃ１が，目標温度Ｔｒよりも低い場合（図８のＴｃ１参照）であるため，ステップＳ２０８において，上記ヒータ制御手段４により電源装置２２の電圧を上げる。そして，その後，再びＳ２０１を行う。
【０１０４】
Ｓ２０７の判定がＮｏの場合は，上記算出した現在のインピーダンスＲｃ２の値より求められるガスセンサ素子１の現在温度Ｔｃ２が，目標温度Ｔｒよりも高い場合（図８のＴｃ２参照）であるため，ステップＳ２０９において，上記ヒータ制御手段４により電源装置２２の電圧を下げる。そして，その後，再びＳ２０１を行う。
【０１０５】
そして，上記電源装置２２の電圧の上げ下げを繰り返してヒータ電圧Ｖｈを制御し，算出したインピーダンスＲｃの値が上記狙い値Ｒｒになったとき（上記Ｓ２０６における判定がＹｅｓとなったとき），上記Ｓ２０４における狙い値Ｒｒの校正時期の条件を満たすことになり（Ｓ２０４の判定がＹｅｓになり），この後，上記Ｓ２０５を実行する。
【０１０６】
図１０に，Ｓ２０５におけるインピーダンスの狙い値Ｒｒの再設定のフローチャートを示す。
即ち，上記Ｓ２０４の判定がＹｅｓになった場合には，まず，Ｓ２５１において，上記ヒータ電圧検出手段５１によりヒータ電圧Ｖｈを検出すると共に，上記ヒータ電流検出手段５２によりヒータ電流Ｉｈを検出する。
次いで，ステップＳ２５２において，上記ヒータ演算手段５によりヒータ抵抗Ｒｈとヒータ電力Ｗｈを算出する。このヒータ抵抗Ｒｈは，Ｒｈ＝Ｖｈ／Ｉｈより求め，ヒータ電力Ｗｈは，Ｗｈ＝Ｖｈ×Ｉｈより求める。また，このヒータ抵抗Ｒｈ及びヒータ電力Ｗｈは，ヒータ制御手段４に送信される。
【０１０７】
次いで，ステップＳ２５３において，ヒータ制御手段４は，上記ヒータ抵抗Ｒｈとヒータ電力Ｗｈとの値が，上記目標温度Ｔｒにおける相関関数Ｆｓ１を満たすか否かを判定する。
つまり，算出したヒータ抵抗Ｒｈとヒータ電力Ｗｈとの値により求まるガスセンサ素子１の現在温度Ｔｈ（ガスセンサ素子１の実際の温度Ｔｓ）が，上記目標温度Ｔｒよりも高いか低いかを判定する。
【０１０８】
Ｓ２５３の判定がＹｅｓの場合は，ステップＳ２５４において，上記ヒータ制御手段４は，狙い値Ｒｒの値を維持する。この場合は，上記ヒータ抵抗Ｒｈとヒータ電力Ｗｈとより求まる相関関数Ｆｓ１と，上記目標温度Ｔｒにおける相関関数Ｆｓ１とが一致している場合であり，上記現在温度Ｔｈと上記目標温度Ｔｒとの間に誤差がない場合である。即ち，この場合は，上記狙い値Ｒｒを校正させる必要がない場合であり，ヒータ制御手段４はこの狙い値Ｒｒの値を維持する。
そして，その後，上記Ｓ２０６を再び実行する。
【０１０９】
一方，Ｓ２５３の判定がＮｏの場合は，ヒータ制御手段４は，ステップＳ２５５において，上記ヒータ抵抗Ｒｈとヒータ電力Ｗｈとより求まる相関関数Ｆｓ１ｈが，上記目標温度Ｔｒにおける相関関数Ｆｓ１よりも左下方向にあるか否かを判定する。つまり，この場合は，上記相関関数Ｆｓ１ｈに代入して求められるガスセンサ素子１の現在温度Ｔｈが目標温度Ｔｒよりも低いか否かを判定していることになる。
【０１１０】
また，上記現在温度Ｔｈがガスセンサ素子１の実際の温度Ｔｓである。そのため，上記Ｓ２５５の判定がＹｅｓの場合は，上記実際の温度Ｔｓにおける相関関数Ｆｓ１ｈが上記目標温度Ｔｒにおける相関関数Ｆｓ１よりも左下方向にある場合であり，上記実際の温度Ｔｓが上記目標温度Ｔｒよりも低い場合である。
【０１１１】
即ち，Ｓ２５５の判定がＹｅｓの場合は，現在のヒータ抵抗Ｒｈ３と現在のヒータ電力Ｗｈ３との値より求められるガスセンサ素子１の現在温度Ｔｈ３が，目標温度Ｔｒよりも低い場合（図１１のＴｈ３参照）であるため，ステップＳ２５６において，上記ヒータ制御手段４により上記狙い値Ｒｒを上げる。
そして，その後，上記Ｓ２０６の判定を再び実行する。
【０１１２】
そして，再びＳ２０６の判定を実行すると，狙い値Ｒｒが上がったため，算出したインピーダンスＲｃの値の方が狙い値Ｒｒよりも小さくなっており，この判定はＮｏになる。そして，さらに，Ｓ２０７の判定を実行して，この判定がＮｏになり，Ｓ２０９において，ヒータ制御手段４は，電源装置２２の電圧を下げて，ガスセンサ素子１の温度Ｔｃを下降させる。こうして，ガスセンサ素子１の温度Ｔｃが校正後の目標温度Ｔｒになるように制御される。
【０１１３】
一方，上記Ｓ２５５の判定がＮｏの場合は，上記実際の温度Ｔｓにおける相関関数Ｆｓ１ｈが上記目標温度Ｔｒにおける相関関数Ｆｓ１よりも右上方向にある場合であり，上記実際の温度Ｔｓが上記目標温度Ｔｒよりも高い場合である。
即ち，Ｓ２５５の判定がＮｏの場合は，現在のヒータ抵抗Ｒｈ４とヒータ電力Ｗｈ４との値より求められるガスセンサ素子１の現在温度Ｔｈ４が，目標温度Ｔｒよりも高い場合（図１１のＴｈ４参照）であるため，ステップＳ２５７において，上記ヒータ制御手段４により上記狙い値Ｒｒを下げる。
そして，その後，上記Ｓ２０６の判定を再び実行する。
【０１１４】
そして，再びＳ２０６の判定を実行すると，狙い値Ｒｒが下がったため，算出したインピーダンスＲｃの値の方が狙い値Ｒｒよりも大きくなっており，この判定はＮｏになる。そして，さらに，Ｓ２０７の判定を実行して，この判定がＹｅｓになり，Ｓ２０８において，ヒータ制御手段４は，電源装置２２の電圧を上げて，ガスセンサ素子１の温度Ｔｃを上昇させる。こうして，ガスセンサ素子１の温度Ｔｃが校正後の目標温度Ｔｒになるように制御される。
【０１１５】
そして，上記電源装置２２の電圧の上げ下げを繰り返して，算出されたインピーダンスＲｃの値が校正後の狙い値Ｒｒになったときには，再び上記Ｓ２０４における判定がＹｅｓになり，上記Ｓ２０５における狙い値Ｒｒの再設定を繰り返す。
このようにして，上記狙い値Ｒｒの再設定を繰り返すことにより，上記相関関数Ｆｓ１ｈによるガスセンサ素子１の現在温度Ｔｈ（ガスセンサ素子１の実際の温度Ｔｓ）と，上記狙い値Ｒｒにおける目標温度Ｔｒとがほとんど一致するようになる。そして，このときには，ガスセンサ素子１の温度Ｔｃを校正後の目標温度Ｔｒに保つためのヒータ電圧Ｖｈの値が維持される。こうして，ガスセンサ素子１の温度制御が最適に行われる。
【０１１６】
なお，上記Ｓ２０６において，インピーダンスＲｃの値と上記狙い値Ｒｒとは必ずしも同一である必要はなく，ガスセンサ素子１の目標温度Ｔｒに許容される誤差の範囲内で同一であればよい。
また，上記Ｓ２５３において，上記ヒータ抵抗Ｒｈとヒータ電力Ｗｈの値が上記相関関数Ｆｓ１を満たす場合を，相関関数Ｆｓ１のライン上とするのではなく，ガスセンサ素子１の目標温度Ｔｒに許容される誤差の範囲内で，右上方向又は左下方向の少なくともいずれか一方に幅を持たせて設定してもよい。
【０１１７】
ところで，上記ガスセンサ素子１を長期間に渡って使用しているとき等には，ガスセンサ素子１における検出部６の電気化学セル６１に劣化等を生じる場合がある。この場合に対し，本例の温度制御装置１０２は，上記のごとく，上記検出部６の電気化学セル６１におけるインピーダンスＲｃに基づき，ガスセンサ素子１の温度Ｔｃの制御を行っている。そのため，上記電気化学セル６１の温度を，直接上記ガスセンサ素子１の温度制御に反映することができる。そのため，本例によれば，ガスセンサ素子１におけるガス濃度の測定環境下の変動等の外乱に対しても，強固な温度制御装置１０２を実現することができる。
【０１１８】
また，上記ガスセンサ素子１を長期間に渡って使用しているとき等には，ガスセンサ素子１における検出部６の電気化学セル６１に劣化等を生じ，上記検出部６のインピーダンスＲｃとガスセンサ素子１の温度Ｔｃとの間の相関関数Ｆｐに狂いが生ずるおそれがある。これに対し，本例においては，上記インピーダンス校正手段４１を有している。
【０１１９】
即ち，本例においては，このインピーダンス校正手段４１により，上記ヒータ抵抗Ｒｈと上記ヒータ電力Ｗｈとの値が上記相関関数Ｆｓ１を満たすように，上記インピーダンスの狙い値Ｒｒを再設定する。そのため，上記検出部６の電気化学セル６１に劣化等を生じた場合においても，上記相関関数Ｆｐの狂いを校正することができる。
【０１２０】
そのため，上記長期間の使用により電気化学セル６１に劣化等が生じて上記相関関数Ｆｐに狂いが生じたときでも，上記相関関数Ｆｓ１を用いて，ガスセンサ素子１の温度を適切に制御することができる。
それ故，本例のガスセンサ素子１の温度制御装置１０２によれば，高精度でガスセンサ素子１の温度Ｔｃを制御することができる。
【０１２１】
（実施例３）
本例は，上記実施例２の温度制御方法において，上記インピーダンスの狙い値Ｒｒの再設定は，上記検出部６において検出する被測定ガスの温度又は被測定ガスの流速の少なくともいずれか一方の変動が所定の範囲内にあるときに行う例である。即ち，本例におけるインピーダンス校正手段４１は，上記変動が所定の範囲内にあるときに上記インピーダンスの狙い値Ｒｒの再設定を行う時期を検出するインピーダンス校正時期検出手段を有している。
また，本例においては，図９のＳ２０４における狙い値Ｒｒの校正時期の判定がＹｅｓになる場合が，上記変動が所定の範囲内にあるときである。
その他は上記実施例２と同様である。
【０１２２】
本例においては，上記インピーダンスの狙い値Ｒｒの再設定を行う際に，上記ヒータ抵抗Ｒｈと上記ヒータ電力Ｗｈとの値が上記相関関数Ｆｓ１を満たしていないときは，上記被測定ガスの温度又は被測定ガスの流速が変動したことによって生じているのではないと，インピーダンス校正時期検出手段によって検出することができる。
即ち，上記相関関数Ｆｓ１より求まるガスセンサ素子１の実際の温度Ｔｓと，上記インピーダンスの狙い値Ｒｒより求まる目標温度Ｔｒとの間の誤差は，上記電気化学セル６１の劣化等が生じたことにより，起こっているとして検出することができる。
【０１２３】
そのため，この検出を行っているときに，上記インピーダンスの狙い値Ｒｒの校正を行うことにより，正確にこの校正を行うことができる。それ故，本例によれば，高精度でガスセンサ素子１の温度を制御することができる。
その他，上記実施例２と同様の作用効果を得ることができる。
【０１２４】
（実施例４）
本例は，上記実施例２の温度制御方法において，上記インピーダンスの狙い値Ｒｒの再設定は，エンジンの回転数の変動が所定の範囲内にあるときに行う例である。本例におけるインピーダンス校正手段４１は，上記変動が所定の範囲内にあるときに上記インピーダンスの狙い値Ｒｒの再設定を行う時期を検出するインピーダンス校正時期検出手段を有している。
【０１２５】
本例においては，上記エンジンの回転数が所定の範囲内にあるときを，エンジンがアイドリングを行っているときとして，上記インピーダンスの狙い値Ｒｒの再設定を行った。
また，本例においては，図９のＳ２０４における狙い値Ｒｒの校正時期の判定がＹｅｓになる場合が，エンジンがアイドリングを行っている状態にあるときである。
その他は上記実施例２と同様である。
【０１２６】
本例においては，上記インピーダンスの狙い値Ｒｒの再設定を行う際に，上記ヒータ抵抗Ｒｈと上記ヒータ電力Ｗｈとの値が上記相関関数Ｆｓ１を満たしていないときは，エンジンの回転数が変動したことによって生じているのではないと，インピーダンス校正時期検出手段によって検出することができる。
即ち，上記相関関数Ｆｓ１より求まるガスセンサ素子１の実際の温度Ｔｓと，上記インピーダンスの狙い値Ｒｒより求まる目標温度Ｔｒとの間の誤差は，上記電気化学セル６１の劣化等が生じたことにより，起こっているとして検出することができる。
【０１２７】
そのため，このときに，上記インピーダンスの狙い値Ｒｒの校正を行うことにより，正確にこの校正を行うことができる。それ故，本例によれば，高精度でガスセンサ素子１の温度を制御することができる。
その他，上記実施例２と同様の作用効果を得ることができる。
【０１２８】
（実施例５）
本例は，上記実施例２の温度制御方法１０２に対して，上記インピーダンス制御関数Ｆｃの再設定を行う時期が異なる例である。また，本例においては，上記インピーダンス校正手段７は，ガスセンサ素子１の温度制御を行っているときにインピーダンス制御関数Ｆｃの設定を行うのではなく，ガスセンサ素子１の温度制御を行う前に，インピーダンス制御関数Ｆｃの再設定を行う。
【０１２９】
以下に，これを詳説する。
本例においても，上記インピーダンス制御関数Ｆｃは，検出部６のインピーダンスＲｃの値とガスセンサ素子１の温度Ｔｃとの間の相関関数Ｆｐとする。
そして，ガスセンサ素子１の目標温度ＴｒにおけるインピーダンスＲｃの値をインピーダンスの狙い値Ｒｒとして，インピーダンス算出手段７により算出したインピーダンスＲｃの値が，狙い値Ｒｒとなるようにガスセンサ素子１の温度制御を行う。
【０１３０】
本例における温度制御方法によって，ガスセンサ素子１の目標温度Ｔｒを得る方法の一例を，図１２のフローチャートに示す。
なお，本例の温度制御方法は，上記図９のフローチャートにおけるＳ２０４の狙い値Ｒｒの校正時期かの判定及びＳ２０５の狙い値Ｒｒの再設定が異なるのみで，その他のＳ２００〜Ｓ２０３，Ｓ２０６〜Ｓ２０９については実施例２と同様である。
【０１３１】
本例においても，上記ヒータ制御関数Ｆｈは，ガスセンサ素子１におけるガス濃度の測定環境下が変動したときに，ガスセンサ素子１の温度を所望の各目標温度Ｔｒに保つときの上記ヒータ抵抗Ｒｈとヒータ電力Ｗｈとの相関関係Ｆｓとして求めておく。また，上記インピーダンス制御関数Ｆｃは，上記インピーダンスＲｃとガスセンサ素子１の温度Ｔｃとの相関関数Ｆｐとして求めておく。
また，ガスセンサ素子１においてガス濃度を検出するのに適した温度を，ガスセンサ素子１の目標温度Ｔｒとして，上記相関関数Ｆｓにおいて目標温度Ｔｒを維持するための相関関数Ｆｓ１をヒータ制御手段４に設定する。
【０１３２】
また，後述するごとく，本例においては，上記ヒータ抵抗Ｒｈ及びヒータ電力Ｗｈを上記相関関数Ｆｓ１に代入して求まるガスセンサ素子１の現在温度Ｔｈが，ガスセンサ素子１の実際の温度Ｔｓであるとして，上記相関関数Ｆｐを校正して上記目標温度Ｔｒを得る。
【０１３３】
本例においては，上記相関関数Ｆｐの再設定は，ガスセンサ素子１の温度制御を行う初期又は以前に，図１３のフローチャートに示す方法で行う。
同図において，ステップＳ３０１において，上記交流電圧印加手段７３により，ガスセンサ素子１の検出部６に交流電圧を印加する。
次いで，ステップＳ３０２において，上記セル電圧検出手段７１により検出部６のセル電圧Ｖｃを検出すると共に，上記セル電流検出手段７２により，検出部６のセル電流Ｉｃを検出する。
【０１３４】
次いで，ステップＳ３０３において，上記インピーダンス演算手段７により，インピーダンスＲｃを算出する。このインピーダンスＲｃは，Ｒｃ＝Ｖｃ／Ｉｃより求める。そして，このインピーダンスＲｃは，ヒータ制御手段４に送信される。
次いで，ステップＳ３０４において，算出したインピーダンスＲｃの値を上記相関関数Ｆｐに代入して，相関関数Ｆｐによる現在温度Ｔｃを算出する。
【０１３５】
次いで，ステップＳ３０５において，上記ヒータ電圧検出手段５１によりヒータ電圧Ｖｈを検出すると共に，上記ヒータ電流検出手段５２によりヒータ電流Ｉｈを検出する。
次いで，ステップＳ３０６において，上記ヒータ演算手段５によりヒータ抵抗Ｒｈとヒータ電力Ｗｈを算出する。このヒータ抵抗Ｒｈは，Ｒｈ＝Ｖｈ／Ｉｈより求め，ヒータ電力Ｗｈは，Ｗｈ＝Ｖｈ×Ｉｈより求める。また，このヒータ抵抗Ｒｈ及びヒータ電力Ｗｈは，ヒータ制御手段４に送信される。
【０１３６】
次いで，ステップＳ３０７において，算出したヒータ抵抗Ｒｈ及びヒータ電力Ｗｈの値を上記相関関数Ｆｓ１に代入して，相関関数Ｆｓ１による現在温度Ｔｈ（ガスセンサ素子１の実際の温度Ｔｓ）を算出する。
次いで，ステップＳ３０８において，ヒータ制御関数４は，上記相関関数Ｆｓ１による現在温度Ｔｈと，相関関数Ｆｐによる現在温度Ｔｃとの間の差が，ガスセンサ素子１の温度制御を行う目標温度Ｔｒの誤差として許容される温度の許容範囲内であるか否かを判定する。
【０１３７】
Ｓ３０８の判定がＹｅｓの場合は，上記現在温度Ｔｈと現在温度Ｔｃとの差が許容範囲内であるため，上記相関関数Ｆｐの再設定は行わない。
一方，Ｓ３０８の判定がＮｏの場合は，上記現在温度Ｔｈと現在温度Ｔｃとの差が許容範囲を超えている場合であり，上記相関関数Ｆｐの再設定を行う。そして，本例においては，上記相関関数Ｆｐの再設定は，再度，上記検出部６におけるインピーダンスＲｃの値と上記ガスセンサ素子１の温度Ｔｃとの間の相関関数Ｆｐを求めることによって行う。
その他は，上記実施例２と同様である。
【０１３８】
本例においては，上記インピーダンス制御関数Ｆｃの再設定は，インピーダンスの狙い値Ｒｒを上下させることにより行うのではなく，再度上記インピーダンスＲｃの値とガスセンサ素子１の温度Ｔｃとの間の相関関数Ｆｐを求め直すことによって行う。そして，上記ヒータ抵抗Ｒｈとヒータ電力Ｗｈとの間の相関関数Ｆｓ１は，上記相関関数Ｆｐの再設定を行う必要があるか否かを検出するために用いている。
このように，本例の温度制御方法によっても，上記実施例２のガスセンサ素子１の温度制御方法と同様の作用効果を得ることができ，高精度なガスセンサ素子の制御を実現することができる。
【０１３９】
（実施例６）
本例は，上記実施例２におけるガスセンサ素子１の温度制御方法を，コップ型ガスセンサ素子１００に適用する例である。
図１４に示すごとく，このコップ型ガスセンサ素子１００は，酸素イオン導電性を有する固体電解質体１１と，棒状のセラミックヒータ１３とを有している。また，このセラミックヒータ１３には上記発熱体２１が配置してある。
【０１４０】
また，上記固体電解質体１１は有底円筒コップ型の形状に形成されており，この固体電解質体１１の内側に上記セラミックヒータ１３が配置してある。また，固体電解質体１１の外側には被測定ガスを導入する被測定ガス空間１４が設けてあり，一方，固体電解質体１１の内側には被測定ガスのガス濃度を測定する際の基準とする基準ガスを導入する基準ガス空間１５が設けてある。
【０１４１】
また，上記電気化学セル６１は，上記固定電解質体１１と，この固定電解質体１１を挟むようにして設けた一対の電極６１５，６１６とからなり，固定電解質体１１の外側面に設けた電極６１５は上記被測定ガス空間１４に曝され，固定電解質体１１の内側面に設けた電極６１６は上記基準ガス空間１５に曝されている。
また，上記固定電解質体１１の外側面に設けた電極６１５は保護層６１７で被覆されている。
上記コップ型ガスセンサ素子１００は，ハウジング３１内に挿通されており，このハウジング３１は二重構造のカバー３１１，３１２よりなる。なお，これらのカバー３１１，３１２には，それぞれ被測定ガスの導入を行う導入口３１３，３１４が設けてある。
【０１４２】
そして，図１５に示すごとく，本例においては，上記実施例２のガスセンサ素子１の温度制御装置１０２により，ガスセンサ素子の温度制御を行う。その他は上記実施例２と同様である。
本例においても，上記実施例２のガスセンサ素子１の温度制御方法と同様の作用効果を得ることができ，高精度なガスセンサ素子の制御を実現することができる。
【０１４３】
なお，上記実施例１の温度制御方法を上記コップ型ガスセンサ素子１００に適用することも可能である。また，上記実施例３〜５の温度制御方法を上記コップ型ガスセンサ素子１００に適用することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例１における，ガスセンサ素子の温度制御装置を示す構成図。
【図２】実施例１における，ガスセンサ素子を用いたガスセンサの構成を示す断面説明図。
【図３】実施例１における，積層型のガスセンサ素子を示す断面説明図。
【図４】実施例１における，ヒータ抵抗とヒータ電力との相関関数を示す説明図。
【図５】実施例１における，ガスセンサ素子の温度制御方法を説明する説明図。
【図６】実施例１における，ガスセンサ素子の温度制御方法を示すフローチャート。
【図７】実施例２における，ガスセンサ素子の温度制御装置を示す構成図。
【図８】実施例２における，ガスセンサ素子の温度制御方法を説明する説明図。
【図９】実施例２における，ガスセンサ素子の温度制御方法を示すフローチャート。
【図１０】実施例２における，ガスセンサ素子の温度制御方法を示すフローチャートで，インピーダンスの狙い値の再設定を示すフローチャート。
【図１１】実施例２における，インピーダンスの狙い値の再設定を説明する説明図。
【図１２】実施例５における，ガスセンサ素子の温度制御方法を示すフローチャート。
【図１３】実施例５における，ガスセンサ素子の温度制御方法を示すフローチャートで，インピーダンスの値とガスセンサ素子の温度との間の相関関数の再設定を示すフローチャート。
【図１４】実施例６における，コップ型ガスセンサ素子を示す断面説明図。
【図１５】実施例５における，ガスセンサ素子の温度制御装置を示す構成図。
【図１６】従来例における，温度センサによるガスセンサ素子の温度制御装置を示す構成図。
【図１７】従来例における，ヒータ抵抗によるガスセンサ素子の温度制御装置を示す構成図。
【図１８】従来例における，ヒータ抵抗とガスセンサ素子の温度との関係を示すグラフ。
【図１９】従来例における，インピーダンスによるガスセンサ素子の温度制御装置を示す構成図。
【図２０】従来例における，インピーダンスと電気化学セルの温度との関係を示すグラフ。
【符号の説明】
１．．．ガスセンサ素子，
２．．．ヒータ部，
２１．．．発熱体，
２２．．．電源装置，
４．．．ヒータ制御手段，
４１．．．インピーダンス校正手段，
５．．．ヒータ演算手段，
５１．．．ヒータ電圧検出手段，
５２．．．ヒータ電流検出手段，
６．．．検出部，
６１．．．電気化学セル，
７．．．インピーダンス演算手段，
７１．．．セル電圧検出手段，
７２．．．セル電流検出手段，
７３．．．交流電圧印加手段，
【技術分野】
本発明は，各種ガスの濃度を検出するガスセンサ素子の温度制御装置及び温度制御方法に関する。
【０００２】
【従来技術】
従来より，ガスセンサ素子は，電気化学セルにおいて検出する被測定ガスのガス濃度の検出に適した温度（電気化学セルの活性領域内の温度）に制御することにより，このガス濃度の検出精度を安定させるようにしている。
図１６に示すごとく，ガスセンサ素子９の温度を制御する１つの方法として，ガスセンサ素子９に発熱体２１を備えたヒータ部２と温度センサ９１とを設け，温度センサ９１によって検出する温度が所望の値になるように，ヒータ部２に通電する電源装置２２の電圧をヒータ制御手段９４によって可変させて，ガスセンサ素子９の温度を制御する方法がある。
【０００３】
この方法によれば，ガスセンサ素子９の温度の制御を簡単に行うことができるが，ガスセンサ素子９に直接温度センサ９１を設ける必要があり，ガスセンサ素子９の構造が複雑になってしまう。そのため，温度センサ９１を設けることなく，ガスセンサ素子９の温度を制御できる方法が望まれている。
【０００４】
図１７に示すごとく，温度センサ９１を設けることなくガスセンサ素子９の温度を制御する方法としては，例えば，ヒータ部２の抵抗とガスセンサ素子９の温度との間には，相関関係（図１８参照）があることを利用する方法（従来技術１）がある。この方法においては，発熱体２１を備えたヒータ部２に電圧計９５１と電流計９５２を設けると共に，これらによって検出した電圧及び電流よりヒータ演算手段９５によってヒータ部２の抵抗を算出する。そして，この抵抗が所望の値になるようにヒータ制御手段９４によりヒータ部２に通電する電源装置２２の電圧を可変させることにより，ガスセンサ素子９の温度を制御している。
【０００５】
また，図１９に示すごとく，ガスセンサ素子９の温度を制御する他の方法として，ガスセンサ素子９においてガス濃度の検出を行う電気化学セル６１を備えた検出部６のインピーダンスとガスセンサ素子９の温度との間の相関関係（図２０参照）を利用する方法（従来技術２）がある。この方法においては，上記検出部６に交流電圧９７３を印加すると共に，この交流回路に電圧計９７１と電流計９７２とを設ける。そして，この電圧計９７１及び電流計９７２によって検出した電圧及び電流より，インピーダンス演算手段９７によって検出部６のインピーダンスを算出する。そして，このインピーダンスの値が所望の値になるようにヒータ制御手段９４により，発熱体２１を備えたヒータ部２に通電する電源装置２２の電圧を可変させて，ガスセンサ素子９の温度を制御している。
【０００６】
【解決しようとする課題】
ところで，例えば，被測定ガスの温度，流速等が変動して，ガスセンサ素子９におけるガス濃度の測定環境下に変動があった場合には，ヒータ部２と検出部６における電気化学セル６１との間に温度差が生じることがある。しかしながら，従来技術１においては，上記ヒータ部２に通電する電圧２２を可変させて，ヒータ部２の抵抗の値を制御している。そのため，このような温度差が生じると，被測定ガスのガス濃度の検出を行う電気化学セル６１の温度を適切に制御することが困難になる。そのため，高精度なガス濃度の測定を困難にしている。
【０００７】
また，従来技術２においては，検出部６のインピーダンスを検出して，ガスセンサ素子９の温度を制御するため，電気化学セル６１の温度を適切に制御することは可能になる。しかし，この電気化学セル６１は，被測定ガスに接触するため，長期間の使用により劣化してしまうおそれがある。そして，この劣化が発生すると，電気化学セル６１のインピーダンスの値が変化してしまう。そのため，従来技術２の方法においても，長期間使用する場合には，高精度なガス濃度の測定を困難にしている。
それ故，温度センサを直接取り付けることなく，ガスセンサ素子９の温度，特に検出部６の温度を適切に制御することができる方法が望まれている。
【０００８】
本発明は，かかる従来の問題点に鑑みてなされたもので，温度センサを設けることなく，高精度な温度制御を可能にすることができるガスセンサ素子の温度制御装置及び温度制御方法を提供しようとするものである。
【０００９】
【課題の解決手段】
第１の発明は，電気化学セルを備えた検出部と，通電により発熱する発熱体を備えたヒータ部とを有するガスセンサ素子の温度を制御する装置において，
上記ヒータ部におけるヒータ電圧を検出するヒータ電圧検出手段と，上記ヒータ部におけるヒータ電流を検出するヒータ電流検出手段と，
上記ヒータ電圧検出手段により検出されたヒータ電圧と，ヒータ電流検出手段により検出されたヒータ電流とに基づいて，ヒータ抵抗及びヒータ電力を算出するヒータ演算手段と，
上記ヒータ抵抗と上記ヒータ電力との関係が，上記ガスセンサ素子の温度を変化させたときにおける上記ヒータ抵抗とヒータ電力との相関関数として予め求めたヒータ制御関数を満たすように，上記ヒータ電圧を制御することにより上記ガスセンサ素子の温度を制御するヒータ制御手段とを有することを特徴とするガスセンサ素子の温度制御装置にある（請求項１）。
【００１０】
本発明におけるガスセンサ素子の温度制御装置は，ヒータ抵抗とヒータ電力との間には相関関係があることを利用するものである。
本発明においては，ガスセンサ素子の温度を制御するに当たり，上記ヒータ制御関数を用いる。このヒータ制御関数は，上記ヒータ制御手段によってガスセンサ素子の温度を変化させたときにおける上記ヒータ抵抗とヒータ電力との相関関数として求めておく。また，このヒータ制御関数は，ガスセンサ素子の周囲の環境が変動したときに，この変動がヒータ抵抗及びヒータ電力に与える影響をも加味した相関関数として求めておく。
【００１１】
上記ガスセンサ素子の温度を制御するに当たっては，ヒータ制御手段において，上記ガスセンサ素子の目標温度を設定し，この目標温度におけるヒータ抵抗とヒータ電力との相関関数を目標温度におけるヒータ制御関数とする。そして，ヒータ制御手段は，ガスセンサ素子がこの目標温度になるようにヒータ部への通電を開始する。
上記通電を行っているときに，ヒータ電圧検出手段によって上記ヒータ部におけるヒータ電圧を検出し，ヒータ電流検出手段によって上記ヒータ部におけるヒータ電流を検出する。また，上記ヒータ演算手段は，検出したヒータ電圧及びヒータ電流に基づいて，ヒータ抵抗及びヒータ電力を算出する。
【００１２】
次いで，ヒータ演算手段によって算出されたヒータ抵抗及びヒータ電力の値は，上記ヒータ制御手段に送信される。
そして，上記ヒータ制御手段は，上記ヒータ抵抗とヒータ電力との値が，上記目標温度におけるヒータ制御関数を満たすか否かを判定する。つまり，ヒータ制御手段は，上記算出したヒータ抵抗及びヒータ電力の値から算出されるガスセンサ素子の現在温度が，上記目標温度になっているか否かを判定する。そして，上記現在温度が上記目標温度になるように，ヒータ部に通電する電圧を可変させて，ヒータ電圧を制御する。
【００１３】
このようにして，上記ヒータ電圧の制御を行うことにより，ガスセンサ素子の温度を目標温度に制御することができる。
ところで，例えば，検出部の電気化学セルにおいて測定する被測定ガスの温度，流速等が変動して，ガスセンサ素子におけるガス濃度の測定環境下に変動が生じたときには，上記ヒータ部における温度と上記検出部における温度との間に温度差が生じる場合がある。これに対し，本発明においては，上記のごとく，上記ヒータ制御関数が，ガスセンサ素子におけるガス濃度の測定環境下に変動があったときに，この変動がヒータ抵抗及びヒータ電力に与える影響をも加味した相関関数となっている。
【００１４】
そのため，上記変動があったときにも，この変動に対するヒータ抵抗とヒータ電力の値の変化をも加味したヒータ制御関数を用いて，ガスセンサ素子の温度を適切に制御することができる。そして，ヒータ制御関数によりガスセンサ素子の温度を適切に制御することにより，間接的には，上記検出部の電気化学セルにおける温度を適切に制御することができる。
それ故，本発明のガスセンサ素子の温度制御装置によれば，高精度でガスセンサ素子の温度を制御することができる。
【００１５】
第２の発明は，電気化学セルを備えた検出部と，通電により発熱する発熱体を備えたヒータ部とを有するガスセンサ素子の温度を制御する装置において，
上記検出部に交流電圧を印加する交流電圧印加手段と，
上記検出部におけるセル電圧を検出するセル電圧検出手段と，上記検出部におけるセル電流を検出するセル電流検出手段と，
上記セル電圧検出手段により検出されたセル電圧と，セル電流検出手段により検出されたセル電流とに基づいて，上記検出部のインピーダンスを算出するインピーダンス演算手段と，
上記ヒータ部におけるヒータ電圧を検出するヒータ電圧検出手段と，上記ヒータ部におけるヒータ電流を検出するヒータ電流検出手段と，
上記ヒータ電圧検出手段により検出されたヒータ電圧と，ヒータ電流検出手段により検出されたヒータ電流とに基づいて，ヒータ抵抗及びヒータ電力を算出するヒータ演算手段と，
上記インピーダンス演算手段によって算出されたインピーダンスの値が，上記検出部のインピーダンスと上記ガスセンサ素子の温度との相関関数として予め求めたインピーダンス制御関数を満たすように，上記ヒータ電圧を制御することによって上記ガスセンサ素子の温度を制御するヒータ制御手段と，
上記ヒータ抵抗と上記ヒータ電力との関係が，上記ガスセンサ素子の温度を変化させたときにおける上記ヒータ抵抗とヒータ電力との相関関数として予め求めたヒータ制御関数を満たすように，上記インピーダンス制御関数を再設定するインピーダンス校正手段とを有していることを特徴とするガスセンサ素子の温度制御装置にある（請求項２）。
【００１６】
本発明におけるガスセンサ素子の温度制御装置は，検出部のインピーダンスとガスセンサ素子の温度との間には相関関係があることを利用するものである。そして，本発明は，上記第１の発明で示したヒータ抵抗とヒータ電力との間における相関関係により，上記インピーダンスに基づく温度制御をより適切にしようとするものである。
【００１７】
本発明においても，ガスセンサ素子の温度を制御するに当たり，上記第１の発明と同様に，上記ヒータ制御関数を上記ヒータ抵抗とヒータ電力との間の相関関数として求めておく。
また，本発明においては，上記インピーダンス制御関数を上記検出部のインピーダンスとガスセンサ素子の温度との相関関数として求めておく。
【００１８】
本発明においては，上記ガスセンサ素子の検出部に上記交流電圧印加手段を設け，この交流電圧印加手段の交流回路の一部に上記セル電圧検出手段及びセル電流検出手段を設ける。そして，インピーダンス演算手段は，これらによって検出したセル電圧及びセル電流に基づいて検出部のインピーダンスを算出する。
一方，上記第１の発明と同様にして，上記ヒータ部にはヒータ電圧検出手段及びヒータ電流検出手段が設けてあり，これらによりヒータ電圧及びヒータ電流を検出する。また，上記ヒータ演算手段は，検出したヒータ電圧及びヒータ電流に基づいて，ヒータ抵抗及びヒータ電力を算出する。
【００１９】
上記ガスセンサ素子の温度を制御するに当たっては，ヒータ制御手段において，上記ガスセンサ素子の目標温度を設定する。そして，この目標温度を上記検出部のインピーダンスとガスセンサ素子の温度との相関関数に代入し，この目標温度におけるインピーダンスの値をインピーダンスの狙い値として，上記ヒータ制御手段に設定する。
そして，ヒータ制御手段は，ガスセンサ素子が上記目標温度になるようにヒータ部への通電を開始する。
【００２０】
上記通電を行っているときに，セル電圧検出手段によって上記検出部におけるセル電圧を検出し，セル電流検出手段によって上記検出部におけるセル電流を検出する。また，上記インピーダンス演算手段は，検出したセル電圧及びセル電流に基づいて，インピーダンスを算出する。
次いで，インピーダンス演算手段によって算出されたインピーダンスの値は，上記ヒータ制御手段に送信される。
【００２１】
そして，上記ヒータ制御手段は，上記算出したインピーダンスの値が，上記目標温度におけるインピーダンスの狙い値であるか否かを判定する。つまり，ヒータ制御手段は，上記算出したインピーダンスの値から算出されるガスセンサ素子の現在温度が，上記目標温度になっているか否かを判定する。そして，上記現在温度が上記目標温度になるように，ヒータ部に通電する電圧を可変させて，ヒータ電圧を制御する。
【００２２】
このようにして，上記ヒータ電圧の制御を行うことにより，ガスセンサ素子の温度を目標温度に制御することができる。
ところで，例えば，検出部の電気化学セルにおいて測定する被測定ガスの温度，流速等が変動して，ガスセンサ素子におけるガス濃度の測定環境下に変動が生じたときには，上記ヒータ部における温度と上記検出部の電気化学セルにおける温度との間に温度差が生じる場合がある。
【００２３】
この場合に対し，本発明の温度制御装置は，上記のごとく，上記検出部の電気化学セルにおけるインピーダンスに基づき，ガスセンサ素子の温度の制御を行っている。そのため，上記電気化学セルの温度を，直接上記ガスセンサ素子の温度制御に反映することができる。
それ故，本発明によれば，ガスセンサ素子におけるガス濃度の測定環境下の変動等の外乱に対しても，強固な温度制御装置を実現することができる。
【００２４】
また，上記ガスセンサ素子を長期間に渡って使用しているとき等には，ガスセンサ素子における検出部の電気化学セルに劣化等を生じ，上記検出部のインピーダンスとガスセンサ素子の温度との間の相関関数に狂いが生ずるおそれがある。これに対し，本発明においては，上記インピーダンス校正手段を有している。
【００２５】
即ち，本発明においては，このインピーダンス校正手段により，上記ヒータ抵抗と上記ヒータ電力との関係が上記ヒータ制御関数を満たすように，上記上記検出部のインピーダンスとガスセンサ素子の温度との間の相関関数を再設定する。そのため，上記検出部の電気化学セルに劣化等を生じた場合においても，上記検出部のインピーダンスとガスセンサ素子の温度との間の相関関数の狂いを校正することができる。
【００２６】
そのため，上記長期間の使用により電気化学セルに劣化等が生じてインピーダンス制御関数に狂いが生じたときでも，上記ヒータ制御関数を用いて，ガスセンサ素子の温度を適切に制御することができる。
それ故，本発明のガスセンサ素子の温度制御装置によれば，高精度でガスセンサ素子の温度を制御することができる。
【００２７】
第３の発明は，電気化学セルを備えた検出部と，通電により発熱する発熱体を備えたヒータ部とを有するガスセンサ素子の温度を制御する方法において，
上記ヒータ部におけるヒータ電圧及びヒータ電流を検出し，上記ヒータ電圧と上記ヒータ電流とに基づいてヒータ抵抗及びヒータ電力を算出し，
上記ヒータ抵抗と上記ヒータ電力との関係が，上記ガスセンサ素子の温度を変化させたときにおける上記ヒータ抵抗とヒータ電力との相関関数として予め求めたヒータ制御関数を満たすように，上記ヒータ電圧を制御することにより上記ガスセンサ素子の温度を制御することを特徴とするガスセンサ素子の温度制御方法にある（請求項６）。
【００２８】
本発明のガスセンサ素子の温度制御方法によれば，上記第１の発明における温度制御装置の優れた特性を生かして，ガスセンサ素子の温度を制御することができる。それ故，本発明のガスセンサ素子の温度制御方法によれば，高精度でガスセンサ素子の温度を制御することができる。
【００２９】
第４の発明は，電気化学セルを備えた検出部と，通電により発熱する発熱体を備えたヒータ部とを有するガスセンサ素子の温度を制御する方法において，
上記検出部に交流電圧を印加すると共に該検出部におけるセル電圧及びセル電流を検出し，上記セル電圧と上記セル電流とに基づいて上記検出部のインピーダンスを算出し，
該インピーダンスの値が，上記検出部のインピーダンスと上記ガスセンサ素子の温度との相関関数として予め求めたインピーダンス制御関数を満たすように，上記ヒータ電圧を制御することによって上記ガスセンサ素子の温度を制御するに当たり，
上記ヒータ部におけるヒータ電圧及びヒータ電流を検出し，上記ヒータ電圧と上記ヒータ電流とに基づいてヒータ抵抗及びヒータ電力を算出し，
上記ヒータ抵抗と上記ヒータ電力との関係が，上記ガスセンサ素子の温度を変化させたときにおける上記ヒータ抵抗とヒータ電力との相関関数として予め求めたヒータ制御関数を満たすように，上記インピーダンス制御関数を再設定することを特徴とするガスセンサ素子の温度制御方法にある（請求項７）。
【００３０】
本発明のガスセンサ素子の温度制御方法によれば，上記第２の発明における温度制御装置の優れた特性を生かして，ガスセンサ素子の温度を制御することができる。それ故，本発明のガスセンサ素子の温度制御方法によれば，高精度でガスセンサ素子の温度を制御することができる。
【００３１】
【発明の実施の形態】
上記第１の発明，第２の発明，第３の発明及び第４の発明のいずれにおいても，上記ヒータ電圧の制御は上記ヒータ部に通電する電圧により行い，この電圧は，ヒータ部に電源装置を設けてこの電源装置の電圧を可変させることにより制御することができる。
また，上記ヒータ電圧の制御は，通電する電圧を上下させて行うことができる。そして，この場合，例えば，上記ガスセンサ素子における現在温度が目標温度になったときには，ヒータ電圧を一定にすることができる。また，この場合，上記現在温度が目標温度よりも低い場合にはヒータ電圧を上昇させ，一方，上記現在温度が目標温度よりも高い場合にはヒータ電圧を下降させて，現在温度が目標温度となるように，ヒータ電圧を制御することができる。
【００３２】
また，上記ヒータ電圧の制御は，通電する電圧を上下させるのではなく，通電する電圧の通電時間を変化させて行ってもよい。
また，上記ヒータ電圧の制御は，上記現在温度が目標温度となるように，これらの間の誤差に基づくいわゆるフィードバック制御を行ってもよい。
【００３３】
また，上記ガス濃度を測定するガスセンサ素子の測定環境下の変動要因としては，例えば，被測定ガスの温度，流速，組成等の変動，外気温の変動等が考えられる。
また，上記ヒータ制御関数は，ガスセンサ素子のヒータ部の構造等が異なる場合は，このガスセンサ素子毎に求めておくことができる。この場合，ヒータ部の構造等の違いがヒータ制御関数に及ぼす影響を反映することができる。
また，上記第２の発明及び第４の発明におけるインピーダンス制御関数についても，ガスセンサ素子の電気化学セルの構造等が異なる場合は，このガスセンサ素子毎に求めておくことができる。この場合，ガスセンサ素子における電気化学セルの構造の違い等がインピーダンス制御関数に及ぼす影響を反映することができる。
【００３４】
上記第１の発明及び第２の発明におけるガスセンサ素子の温度制御装置は，自動車のエンジンの排気系に設置するガスセンサ素子に使用することができる。また，上記温度制御装置は，エンジンの排気ガスに含まれるＮＯｘ，酸素ガス等のガス濃度を検出するガスセンサ素子に使用することができる。
また，上記温度制御装置は，エンジンの空燃比制御，触媒制御又は劣化検知等に使用するガスセンサ素子に使用することができる。
【００３５】
また，上記第３の発明及び第４の発明におけるガスセンサ素子の温度制御方法は，自動車のエンジンの排気系に設置するガスセンサ素子の温度制御に使用することができる。また，上記温度制御方法は，エンジンの排気ガスに含まれるＮＯｘ，酸素ガス等のガス濃度を検出するガスセンサ素子の温度制御に使用することができる。
また，上記温度制御方法は，エンジンの空燃比制御，触媒制御又は劣化検知等に使用するガスセンサ素子の温度制御に使用することができる。
【００３６】
また，上記第２の発明及び第４の発明において，上記検出部に印加する交流電圧は，正弦波，矩形波，三角波，もしくはそれらに類した波形とすることができる。
また，上記第２の発明において，上記インピーダンス校正手段は，上記ヒータ抵抗と上記ヒータ電力との関係がヒータ制御関数を満たすように，上記インピーダンス制御関数におけるインピーダンスの狙い値を再設定することができる。
また，上記第４の発明におけるガスセンサ素子の温度制御方法において，上記インピーダンス制御関数の再設定は，上記ヒータ抵抗と上記ヒータ電力との関係がヒータ制御関数を満たすように，上記インピーダンス制御関数におけるインピーダンスの狙い値を再設定することによって行うことができる。
【００３７】
また，上記第２の発明又は第４の発明において，上記ヒータ抵抗と上記ヒータ電力との関係が上記ヒータ制御関数を満たしている場合とは，上記インピーダンス演算手段により算出されたインピーダンスの値を上記インピーダンス制御関数に代入して求まる温度が，上記ヒータ演算手段により算出されたヒータ抵抗及びヒータ電力の値を上記ヒータ制御関数に代入して求まる温度との間に誤差が生じていない場合とすることができる。
なお，この誤差は，ガスセンサ素子の目標温度の誤差として許容される範囲内の誤差とすることができる。
【００３８】
また，上記ガスセンサ素子の温度制御装置は，エンジンの排気ガスを測定するガスセンサ素子の温度を制御する装置とすることができる（請求項５）。
この場合，上記温度制御装置により，ガスセンサ素子の温度制御を行い，エンジンの排気ガスの濃度の測定を高精度にすることができる。
【００３９】
また，上記第２の発明の温度制御装置においては，上記インピーダンス校正手段は，上記検出部において検出する被測定ガスの温度又は被測定ガスの流速の少なくともいずれか一方の変動が所定の範囲内にあるときに，上記インピーダンス制御関数の再設定を行う時期を検出するインピーダンス校正時期検出手段を有していてもよい（請求項３）。
【００４０】
この場合，上記インピーダンス制御関数の再設定を行う際に，上記ヒータ抵抗と上記ヒータ電力との関係が上記ヒータ制御関数を満たしていないときは，上記被測定ガスの温度又は被測定ガスの流速が変動したことによって生じているのではないと，インピーダンス校正時期検出手段によって検出することができる。
即ち，上記ヒータ制御関数を満たしていないときは，上記電気化学セルの劣化等が起こって生じていると検出することができる。そのため，この検出を行っているときに，上記インピーダンス制御関数の校正を行うことにより，正確にインピーダンス制御関数の校正を行うことができる。
【００４１】
また，上記インピーダンス校正手段は，上記エンジンの回転数の変動が所定の範囲内にあるときに，上記インピーダンス制御関数の再設定を行う時期を検出するインピーダンス校正時期検出手段を有していてもよい（請求項４）。
【００４２】
この場合，上記インピーダンス制御関数の再設定を行う際に，上記ヒータ抵抗と上記ヒータ電力との関係が上記ヒータ制御関数を満たしていないときは，上記エンジンの回転数が変動したことによって生じているのではないと，インピーダンス校正時期検出手段によって検出することができる。
【００４３】
即ち，上記ヒータ制御関数を満たしていないときは，上記電気化学セルの劣化等が起こって生じていると検出することができる。そのため，この検出を行っているときに，上記インピーダンス制御関数の校正を行うことにより，インピーダンス制御関数の校正を正確に行うことができる。
また，上記エンジンの回転数の変動が所定の範囲内にあるときとは，例えば，アイドリングを行っているときとすることができる。
【００４４】
また，上記ガスセンサ素子の温度制御方法においても，エンジンの排気ガスを測定するガスセンサ素子の温度を制御することができる（請求項１０）。
この場合，上記温度制御装置により，ガスセンサ素子の温度制御を行い，エンジンの排気ガスの濃度の測定を高精度にすることができる。
【００４５】
また，上記インピーダンス制御関数の再設定は，上記検出部において検出する被測定ガスの温度又は被測定ガスの流速の少なくともいずれか一方の変動が所定の範囲内にあるときに行うことができる（請求項８）。
この場合，上記温度制御方法において，上記インピーダンス制御関数の再設定を行う際に，上記ヒータ抵抗と上記ヒータ電力との関係が上記ヒータ制御関数を満たしていないときは，上記被測定ガスの温度又は被測定ガスの流速が変動したことによって生じているのではないと検出することができる。
【００４６】
即ち，上記ヒータ制御関数を満たしていないときは，上記電気化学セルの劣化等が起こって生じていると検出することができる。そのため，この検出を行っているときに，上記インピーダンス制御関数の校正を行うことにより，インピーダンス制御関数の校正を正確に行うことができる。
【００４７】
また，上記インピーダンス制御関数の再設定は，上記エンジンの回転数の変動が所定の範囲内にあるときに行うことができる（請求項９）。
この場合，上記温度制御方法において，上記インピーダンス制御関数の再設定を行う際に，上記ヒータ抵抗と上記ヒータ電力との関係が上記ヒータ制御関数を満たしていないときは，上記エンジンの回転数が変動したことによって生じているのではないと検出することができる。
【００４８】
即ち，上記ヒータ制御関数を満たしていないときは，上記電気化学セルの劣化等が起こって生じていると検出することができる。そのため，この検出を行っているときに，上記インピーダンス制御関数の校正を行うことにより，インピーダンス制御関数の校正を正確に行うことができる。
また，上記エンジンの回転数の変動が所定の範囲内にあるときは，例えば，アイドリングを行っているときとすることができる。
【００４９】
【実施例】
（実施例１）
本例におけるガスセンサ素子の温度制御方法は，ガスセンサ素子に設けたヒータ部におけるヒータ抵抗とヒータ電力との間には相関関係があることを利用するものである。
即ち，図１に示すごとく，本例の温度制御方法では，電気化学セル６１を備えた検出部６と，通電により発熱する発熱体２１を備えたヒータ部２とを有するガスセンサ素子１の温度の制御を行う。そして，上記ヒータ部２には，ヒータ電圧の検出を行うヒータ電圧検出手段５１と，ヒータ電流の検出を行うヒータ電流検出手段５２とを設けておく。
【００５０】
そして，上記温度制御を行うに当たっては，上記ヒータ部２におけるヒータ電圧Ｖｈ及びヒータ電流Ｉｈを検出し，このヒータ電圧Ｖｈとヒータ電流Ｉｈとに基づいてヒータ抵抗Ｒｈ及びヒータ電力Ｗｈを算出する。そして，このヒータ抵抗Ｒｈとヒータ電力Ｗｈとの関係が，予め求めておいたヒータ制御関数Ｆｈを満たすように，上記ヒータ電圧Ｖｈを制御することにより上記ガスセンサ素子１の温度を制御する。
【００５１】
以下に，これを詳説する。
まずは，本例において用いるガスセンサ素子１の構成について説明する。
図２に示すごとく，ガスセンサ素子１は，絶縁材に外周を保持されて円筒ハウジング３内に収容されている。ガスセンサ素子１は，平板状に形成されており，一方の端部１１０は，上記ハウジング３よりも突出して，ハウジング３の一方の端部３１０に固定された容器状の排気カバー３１内に収容されている。
【００５２】
この排気カバー３１は，ステンレス製の内部カバー３１１と外部カバー３１２との２重構造となっている。内部カバー３１１及び外部カバー３１２の側壁と底壁には，被測定ガスである排気ガスを排気カバー３１内に導入するための導入口３１３及び導入口３１４がそれぞれ形成してある。
【００５３】
上記ハウジング３の他方の端部３２０には，筒状のメインカバー３２１とその端部を覆うサブカバー３２２とからなる大気カバー３２が固定されている。メインカバー３２１及びサブカバー３２２は，ガスセンサ素子１に基準ガスである大気を導入する必要があるため，それらの側壁の互いに対向する位置に大気口３２３及び大気口３２４を設ける。そして，これら大気口３２３及び大気口３２４より大気カバー３２内に大気を導入するようになっている。
【００５４】
また，メインカバー３２１とサブカバー３２２との間において，大気口３２３と大気口３２４とが形成されている部分には，防水のための撥水性のフィルタ３２５が設けてある。
また，上記大気カバー３２のガスセンサ素子１が位置する側とは反対側の端部には開口部３２６が設けてあり，ガスセンサ素子１の他方の端部１２０に接続されたリード線３３がこの開口部３２６から大気カバー３２の外部に延びている。
【００５５】
また，上記リード線３３は，後述するヒータ部２におけるリード部２１１に対応し，後述するヒータ直流回路に接続されている。
また，上記リード部３３は，後述する検出部６におけるリード部６１１にも対応しており，後述する交流回路７０に接続されている。
【００５６】
本例のガスセンサ素子の温度制御装置１０１は，自動車のエンジンの排気ガスを測定するガスセンサ素子１の温度を制御する装置である。また，本例におけるガスセンサ素子１は，排気ガスに含まれるＮＯｘ，酸素等を測定することによって，エンジンの燃焼制御を最適に行うために使用されるものである。
【００５７】
また，図３に示すごとく，本例におけるガスセンサ素子１は，積層型ガスセンサ素子１０である。
この積層型ガスセンサ素子１０は，酸素イオンの導電性を有する固体電解質板１１，絶縁性を有するスペーサ１２及びセラミック板１３を積層させて形成されている。また，この積層型ガスセンサ素子１０には，被測定ガスを導入する被測定ガス空間１４と，被測定ガスのガス濃度を測定する際の基準とする基準ガスを導入する基準ガス空間１５とが設けてある。
【００５８】
また，上記電気化学セル６１は，上記固定電解質板１１と，この固定電解質板１１を挟むようにして設けた一対の電極６１５，６１６とからなり，一方の電極６１５は上記被測定ガス空間１４に曝され，他方の電極６１６は上記基準ガス空間１５に曝されている。
また，上記発熱体２１は，スペーサ１２とセラミック板１３との間に設けてある。
【００５９】
図１に示すごとく，本例の温度制御方法においては，温度制御装置１０１を用いてガスセンサ素子１の温度の制御を行う。
同図に示すごとく，温度制御装置１０１は，ヒータ電圧Ｖｈを検出するヒータ電圧検出手段５１，ヒータ電流Ｉｈを検出するヒータ電流検出手段５２，ヒータ抵抗Ｒｈ及びヒータ電力Ｗｈを算出するヒータ演算手段５，ガスセンサ素子１の温度を制御するヒータ制御手段４を有している。
【００６０】
上記ヒータ部２は，上記ガスセンサ素子１の内部に配置された発熱体２１と，発熱体２１に通電を行う電源装置２２と，該電源装置２２と発熱体２１とを結ぶリード部２１１とを有している。また，本例においては，電源装置２２は直流電源装置である。また，ヒータ部２は電源装置２２によりヒータ直流回路２０を形成している。
上記ヒータ電圧検出手段５１は，上記ヒータ直流回路２０に設けてあり，発熱体２１を含むヒータ部２における電圧を測定するようになっている。また，上記ヒータ電流検出手段５２もまた，ヒータ直流回路２０に設けてあり，発熱体２１を含むヒータ部２に流れる電流を測定するようになっている。
【００６１】
上記ヒータ演算手段５は，ヒータ電圧検出手段５１と電気的に接続されており，ヒータ電圧検出手段５１から電圧の信号を受信するようになっている。上記ヒータ演算手段５は，ヒータ電流検出手段５２とも電気的に接続されており，ヒータ電流検出手段５２から電流の信号を受信するようになっている。そして，ヒータ演算手段５は，ヒータ電圧Ｖｈ及びヒータ電流Ｉｈからヒータ抵抗Ｒｈ及びヒータ電力Ｗｈを求めるようになっている。
また，上記ヒータ演算手段５は，ヒータ制御手段４と電気的に接続されており，ヒータ制御手段４にヒータ抵抗Ｒｈ及びヒータ電力Ｗｈを送信するようになっている。
【００６２】
上記ヒータ制御手段４は，上記ヒータ抵抗Ｒｈと上記ヒータ電力Ｗｈとの関係が，ヒータ制御関数Ｆｈを満たすように，上記電源装置２２の電圧を可変させてヒータ電圧Ｖｈを制御する。
そして，ヒータ制御手段４は，上記ヒータ抵抗Ｒｈと上記ヒータ電力Ｗｈとの関係が，ヒータ制御関数Ｆｈを満たす場合に，ガスセンサ素子１の温度が所望とする目標温度Ｔｒになっているとする。
【００６３】
本例においては，上記ヒータ制御関数Ｆｈは，ガスセンサ素子１におけるガス濃度の測定環境下が変動したときに，ガスセンサ素子１の温度を所望の各目標温度Ｔｒに保つときの上記ヒータ抵抗Ｒｈとヒータ電力Ｗｈとの相関関係Ｆｓとして求めておく。
【００６４】
以下に，上記相関関数Ｆｓを求める方法につき説明する。
本例においては，相関関数Ｆｓを求めるに当たり，ガスセンサ素子１における電気化学セル６１の近傍に温度センサを設置し，この温度センサの温度をガスセンサ素子１の温度とする。そして，ガスセンサ素子１の温度が所望の目標温度Ｔｒとなるように，電源装置２２の電圧を可変させてヒータ部２に通電するヒータ電圧Ｖｈを制御した。そして，ガスセンサ素子１の温度が所望の目標温度Ｔｒになったときのヒータ電圧Ｖｈ及びヒータ電流Ｉｈを読み取り，これらよりヒータ抵抗Ｒｈ及びヒータ電力Ｗｈを算出した。
【００６５】
本例においては，上記所望の目標温度Ｔｒは，７３０℃，７５０℃，７７０℃とした。また，本例においては，ガスセンサ素子１におけるガス濃度の測定環境下の変動は，検出部６の電気化学セル６１においてガス濃度の測定を行う被測定ガスの温度Ｔｇの変化とした。
そして，この被測定ガスの温度Ｔｇの変化がガスセンサ素子１の温度に与える影響を加味して，上記ヒータ抵抗Ｒｈとヒータ電力Ｗｈとの相関関数Ｆｓを求めた。
【００６６】
横軸にヒータ電力Ｗｈ，縦軸にヒータ抵抗Ｒｈを取り，上記ガスセンサ素子１の温度及び被測定ガスの温度Ｔｇをパラメータとして，ヒータ抵抗Ｒｈとヒータ電力Ｗｈとをプロットしたのが，図４である。
同図より，概ね，ヒータ抵抗Ｒｈとヒータ電力Ｗｈとの相関関数Ｆｓは，ガスセンサ素子１の温度を高くするためにヒータ電圧Ｖｈを上昇させると，ヒータ抵抗Ｒｈ及びヒータ電力Ｗｈは共に上昇する関係を有していることがわかる。また，上記相関関数Ｆｓは，被測定ガスの温度Ｔｇを高くした場合には，ヒータ抵抗Ｒｈは上昇するが，ヒータ電力Ｗｈは低下する関係を有していることがわかる。
【００６７】
以下に，上記相関関数Ｆｓについて詳説する。
ガスセンサ素子１の温度が一定である場合のヒータ抵抗Ｒｈとヒータ電力Ｗｈとの関係は，相関関数Ｆｓ１に近似することができる。この相関関数Ｆｓ１は右肩下がりの比例関数となった。
この相関関数Ｆｓ１によれば，被測定ガスの温度Ｔｇが変化した場合においても，検出するヒータ抵抗Ｒｈとヒータ電力Ｗｈとの値が，上記相関関数Ｆｓ１を満たすように，つまり上記相関関数Ｆｓ１のライン上に近づくようにヒータ電圧Ｖｈを制御すれば，ガスセンサ素子１の目標温度Ｔｒが得られることがわかる。
【００６８】
また，被測定ガスの温度Ｔｇが一定である場合のヒータ抵抗Ｒｈとヒータ電力Ｗｈとの関係は，関数Ｆｓ２に近似することができる。この相関関数Ｆｓ２は右肩上がりの比例関数となった。
【００６９】
この関数Ｆｓ２によれば，ガスセンサ素子１の温度は，ヒータ抵抗Ｒｈとヒータ電力Ｗｈとが上昇したときに上昇する。つまり，検出したヒータ抵抗Ｒｈとヒータ電力Ｗｈとの関係が，上記ガスセンサ素子１の目標温度Ｔｒにおける相関関数Ｆｓ１のラインよりも，左下方向にある場合（図５のＴｈ１参照）には，ガスセンサ素子１の現在温度Ｔｈ１は，目標温度Ｔｒよりも低いことになる。
そのため，上記ヒータ制御手段４によりヒータ電圧Ｖｈを上昇させて，ヒータ抵抗Ｒｈ及びヒータ電力Ｗｈが上記ガスセンサ素子１の目標温度Ｔｒにおける相関関数Ｆｓ１のラインに近づくようにすれば，ガスセンサ素子１の目標温度Ｔｒが得られることがわかる。
【００７０】
一方，検出したヒータ抵抗Ｒｈとヒータ電力Ｗｈとの関係が，上記ガスセンサ素子１の目標温度Ｔｒにおける相関関数Ｆｓ１のラインよりも，右上方向にある場合（図５のＴｈ２参照）には，ガスセンサ素子１の現在温度Ｔｈ２は，目標温度Ｔｒよりも高いことになる。そのため，上記ヒータ制御手段４によりヒータ電圧Ｖｈを下降させて，ヒータ抵抗Ｒｈ及びヒータ電力Ｗｈが上記ガスセンサ素子１の目標温度Ｔｒにおける相関関数Ｆｓ１のラインに近づくようにすれば，ガスセンサ素子１の目標温度Ｔｒが得られることがわかる。
【００７１】
次に，図６のフローチャートを用いて，ガスセンサ素子１の目標温度Ｔｒを得る方法の一例を説明する。
まずは，上記の手順に従って，ヒータ制御関数Ｆｈとしての相関関数Ｆｓを求めておく。
次いで，上記ヒータ制御手段４により，電源装置２２の電圧を上げて発熱体２１を含むヒータ部２に通電し，ガスセンサ素子１の温度を上昇させる。
また，ガスセンサ素子１においてガス濃度を検出するのに適した温度を，ガスセンサ素子１の目標温度Ｔｒとして，相関関数Ｆｓにおいて目標温度Ｔｒを維持するための相関関数Ｆｓ１をヒータ制御手段４に設定する。
【００７２】
そして，ステップＳ１００において，ガスセンサ素子１の温度制御をスタートする。
次いで，ステップＳ１０１において，上記ヒータ電圧検出手段５１によりヒータ電圧Ｖｈを検出すると共に，上記ヒータ電流検出手段５２によりヒータ電流Ｉｈを検出する。
次いで，ステップＳ１０２において，上記ヒータ演算手段５によりヒータ抵抗Ｒｈとヒータ電力Ｗｈを算出する。このヒータ抵抗Ｒｈは，Ｒｈ＝Ｖｈ／Ｉｈより求め，ヒータ電力Ｗｈは，Ｗｈ＝Ｖｈ×Ｉｈより求める。また，このヒータ抵抗Ｒｈ及びヒータ電力Ｗｈは，ヒータ制御手段４に送信される。
【００７３】
次いで，ステップＳ１０３において，ヒータ制御手段４は，上記ヒータ抵抗Ｒｈとヒータ電力Ｗｈとの値が，上記相関関数Ｆｓ１を満たすか否かを判定する。つまり，ヒータ制御手段４は，算出したヒータ抵抗Ｒｈとヒータ電力Ｗｈとの値により求まるガスセンサ素子１の現在温度Ｔｈが，目標温度Ｔｒよりも高いか低いかを判定する。
Ｓ１０３の判定がＹｅｓの場合は，再びＳ１０１に戻る。なお，この場合は，上記電源電圧２２の電圧を可変させる必要がない場合であり，ヒータ制御手段４はこの電圧の値を維持する。
【００７４】
一方，Ｓ１０３の判定がＮｏの場合は，ヒータ制御手段４は，ステップＳ１０４において上記ヒータ抵抗Ｒｈとヒータ電力Ｗｈとの値が，上記相関関数Ｆｓ１よりも左下方向にあるか否かを判定する。つまり，この場合は，上記現在温度Ｔｈが目標温度Ｔｒよりも低いか否かを判定していることになる。
【００７５】
Ｓ１０４の判定がＹｅｓの場合は，現時点におけるヒータ抵抗Ｒｈ１とヒータ電力Ｗｈ１との値より求められるガスセンサ素子１の現在温度Ｔｈ１が，目標温度Ｔｒよりも低い場合（図５のＴｈ１参照）であるため，ステップＳ１０５において，上記ヒータ制御手段４により電源装置２２の電圧を上げる。そして，その後，再びＳ１０１を行う。
【００７６】
一方，Ｓ１０４の判定がＮｏの場合は，現時点におけるヒータ抵抗Ｒｈ２とヒータ電力Ｗｈ２との値より求められるガスセンサ素子１の現在温度Ｔｈ２が，目標温度Ｔｒよりも高い場合（図５のＴｈ２参照）であるため，ステップＳ１０６において上記ヒータ制御手段４により電源装置２２の電圧を下げる。そして，その後，再びＳ１０１を行う。
【００７７】
そして，上記電源装置２２の電圧の上げ下げを繰り返してヒータ電圧Ｖｈを制御することにより，最終的には，ガスセンサ素子１の温度を目標温度Ｔｒに保つためのヒータ電圧Ｖｈの値が維持される。
このように，上記ヒータ制御手段４により電源装置２２の電圧を可変させてヒータ電圧Ｖｈを制御することにより，ガスセンサ素子１の目標温度Ｔｒを得ることができる。
【００７８】
なお，上記ヒータ電圧Ｖｈを制御してガスセンサ素子１の温度を制御するに際して，図６のフローチャートによれば，上記Ｓ１０１〜Ｓ１０６の制御ループを繰り返す間で，ガスセンサ素子１の現在温度Ｔｈが，目標温度Ｔｒよりもかなり低い場合には，上記ヒータ電圧Ｖｈはほとんど最大の値に制御することになる。
そして，現在温度Ｔｈが始めて目標温度Ｔｒになったあるいは始めて目標温度Ｔｒを超えたときに，ヒータ電圧Ｖｈの値が下がることになる。そして，その後，現在温度Ｔｈが上記目標温度Ｔｒの近傍で変位するようになり，例えば，ガスセンサ素子１のガス濃度の測定環境下に変動がないときには，ヒータ電圧Ｖｈの値とガスセンサ素子１の温度とがつりあい，このガスセンサ素子１の温度が目標温度Ｔｒに維持されることになる。
【００７９】
また，上記Ｓ１０３において，ヒータ抵抗Ｒｈとヒータ電力Ｗｈの値が相関関数Ｆｓ１を満たす場合を，相関関数Ｆｓ１のライン上とするのではなく，ガスセンサ素子１の目標温度Ｔｒに許容される誤差の範囲内で，右上方向又は左下方向の少なくともいずれか一方に幅を持たせて設定してもよい。
【００８０】
また，本例では，ヒータ電圧Ｖｈの制御は，上記電源装置２２の電圧を上げ下げして行った。これに対して，上記電源装置２２の電圧によりヒータ部２に通電する時間を可変させて，ヒータ電圧Ｖｈの制御を行ってもよい。
また，上記ヒータ抵抗Ｒｈと上記ヒータ電力Ｗｈとの値が上記相関関数Ｆｓ１に近づくように，目標温度Ｔｒと現在温度Ｔｈとの誤差に基づくＰＩＤ制御等のフィードバック制御を行ってもよい。
【００８１】
ところで，例えば，検出部６の電気化学セル６１において測定する被測定ガスの温度Ｔｇが変動して，ガスセンサ素子１におけるガス濃度の測定環境下に変動が生じたときには，上記ヒータ部２における温度と上記検出部６における温度との間に温度差が生じる場合がある。これに対し，本例においては，上記のごとく，上記ヒータ制御関数Ｆｈが，ガスセンサ素子１におけるガス濃度の測定環境下に変動があったときに，この変動がヒータ抵抗Ｒｈ及びヒータ電力Ｗｈに与える影響をも加味した相関関数Ｆｓとなっている。
【００８２】
そのため，上記変動があったときにも，この変動に対するヒータ抵抗Ｒｈとヒータ電力Ｗｈの値の変化をも加味した相関関数Ｆｓを用いて，ガスセンサ素子１の温度を適切に制御することができる。そして，相関関数Ｆｓによりガスセンサ素子１の温度を適切に制御することにより，間接的には，上記検出部６の電気化学セル６１における温度を適切に制御することができる。
それ故，本例のガスセンサ素子１の温度制御方法によれば，高精度でガスセンサ素子１の温度を制御することができる。
【００８３】
（実施例２）
本例におけるガスセンサ素子の温度制御方法は，検出部のインピーダンスとガスセンサ素子の温度との間には相関関係があることを利用するものである。そして，本例は，上記実施例１で示したヒータ抵抗とヒータ電力との間における相関関係により，上記インピーダンスに基づく温度制御をより適切にしようとするものである。
【００８４】
即ち，図７に示すごとく，本例の温度制御方法においても，電気化学セル６１を備えた検出部６と，通電により発熱する発熱体２１を備えたヒータ部２とを有するガスセンサ素子１の温度の制御を行う。そして，上記ヒータ部２には，ヒータ電圧Ｖｈの検出を行うヒータ電圧検出手段５１と，ヒータ電流Ｉｈの検出を行うヒータ電流検出手段５２とを設けておく。また，上記ヒータ演算手段５は，検出したヒータ電圧Ｖｈ及びヒータ電流Ｉｈに基づいて，ヒータ抵抗Ｒｈ及びヒータ電力Ｗｈを算出するよう構成されている。
【００８５】
また，本例においては，上記ガスセンサ素子１の検出部６に上記交流電圧印加手段７３を設け，この交流電圧印加手段７３による交流回路７０の一部に上記セル電圧検出手段７１及びセル電流検出手段７２を設ける。そして，これらによって検出したセル電圧Ｖｃ及びセル電流Ｉｃに基づいて，インピーダンス演算手段７は検出部６のインピーダンスＲｃを算出する。
【００８６】
そして，本例の温度制御方法は，上記インピーダンス演算手段７によって算出されたインピーダンスＲｃの値が予め求めておいたインピーダンス制御関数Ｆｃを満たすように，上記ヒータ電圧Ｖｈを制御することによって上記ガスセンサ素子１の温度を制御する。そして，本例においては，この温度制御を行うに当たって，上記ヒータ抵抗Ｒｈと上記ヒータ電力Ｗｈとの関係が，ヒータ制御関数Ｆｈを満たすように，上記インピーダンス制御関数Ｆｃの再設定を行う。
【００８７】
以下に，これを詳説する。
本例の温度制御方法においては，温度制御装置１０２を用いてガスセンサ素子の温度の制御を行う。
本例の温度制御装置１０２は，検出部６に交流電圧を印加する交流電圧印加手段７３，検出部６のセル電圧Ｖｃを検出するセル電圧検出手段７１，検出部６のセル電流Ｉｃを検出するセル電流検出手段７２，検出部６のインピーダンスＲｃを算出するインピーダンス演算手段７，ガスセンサ素子１の温度を制御するヒータ制御手段４を有している。
【００８８】
また，本例の温度制御装置１０２は，上記実施例１と同様にして，ヒータ部２のヒータ電圧Ｖｈを検出するヒータ電圧検出手段５１，ヒータ部２のヒータ電流Ｉｈを検出するヒータ電流検出手段５２，ヒータ電圧Ｖｈ及び電流Ｉｈよりヒータ抵抗Ｒｈ及びヒータ電力Ｗｈを算出するヒータ演算手段５を有している。
【００８９】
上記検出部６は，上記電気化学セル６１とリード部６１１とによって構成されている。
また，上記交流電圧印加手段７３は，一定の周期及び振幅の交流電圧を発生させて，検出部６にこの交流電圧を印加する。
上記セル電圧検出手段７１は，上記交流回路７０に設けてあり，電気化学セル６１を含む検出部６における交流電圧を測定するようになっている。また，上記電流検出手段７２もまた，交流回路７０に設けてあり，電気化学セル６１を含む検出部６に流れる交流電流を測定するようになっている。
【００９０】
上記インピーダンス演算手段７は，セル電圧検出手段７１と電気的に接続されており，セル電圧検出手段７１から電圧の信号を受信するようになっている。また，インピーダンス演算手段７は，セル電流検出手段７２とも電気的に接続されており，セル電流検出手段７２から電流の信号を受信するようになっている。そして，インピーダンス演算手段７は，セル電圧Ｖｃ及びセル電流ＩｃからインピーダンスＲｃの値を求めるようになっている。
また，上記インピーダンス演算手段７は，ヒータ制御手段４と電気的に接続されており，ヒータ制御手段４にインピーダンスＲｃの値を送信するようになっている。
【００９１】
そして，本例におけるヒータ制御手段４は，上記インピーダンス演算手段７によって算出されたインピーダンスＲｃの値がインピーダンス制御関数Ｆｃを満たすように，上記電源装置２２の電圧を可変させて上記ヒータ電圧Ｖｈを制御する。
また，本例の温度制御装置１０２は，上記ヒータ抵抗Ｒｈと上記ヒータ電力Ｗｈとの関係がヒータ制御関数Ｆｈを満たすように，上記インピーダンス制御関数Ｆｃを再設定するインピーダンス校正手段４１を有している。本例においては，このインピーダンス校正手段４１は，上記ヒータ制御手段４の内部に構成されている。
【００９２】
本例においても，上記ヒータ制御関数Ｆｈは，ガスセンサ素子１におけるガス濃度の測定環境下が変動したときに，ガスセンサ素子１の温度を所望の各目標温度Ｔｒに保つときの上記ヒータ抵抗Ｒｈとヒータ電力Ｗｈとの相関関係Ｆｓとして求めておく。
【００９３】
また，本例においては，上記インピーダンス制御関数Ｆｃを上記インピーダンスＲｃとガスセンサ素子１の温度との相関関数Ｆｐとして求めておく。
この相関関数Ｆｐを求めるに当たっては，ガスセンサ素子１における電気化学セル６１の近傍に温度センサを設置し，この温度センサの温度をガスセンサ素子１の温度とする。そして，ガスセンサ素子１の温度が所望の目標温度Ｔｒとなるように，電源装置２２の電圧を可変させてヒータ部２に通電するヒータ電圧Ｖｈを制御した。
【００９４】
また，上記検出部６に交流電圧を印加した状態で上記ヒータ電圧Ｖｈを制御し，ガスセンサ素子１の温度が所望の目標温度Ｔｒになったときのセル電圧Ｖｃ及びヒータ電流Ｉｃを読み取り，これらよりインピーダンスＲｃを算出した。
こうして，各目標温度Ｔｒと，各目標温度Ｔｒを維持したときのインピーダンスＲｃの値とより，上記相関関数Ｆｐを求めた。
【００９５】
この相関関数Ｆｐは，図８に示すような反比例のグラフとなった。
即ち，同図より，インピーダンスＲｃが上昇するとガスセンサ素子１の温度Ｔｃは低くなり，一方，インピーダンスＲｃが下降するとガスセンサ素子１の温度Ｔｃは高くなることがわかる。
【００９６】
次に，図９，図１０のフローチャートを用いて，ガスセンサ素子１の目標温度Ｔｒを得る方法の一例を説明する。
まずは，上記の手順に従って，ヒータ制御関数Ｆｈとしての相関関数Ｆｓ及びインピーダンス制御関数Ｆｃとしての相関関数Ｆｐを求めておく。
本例においては，ガスセンサ素子１においてガス濃度を検出するのに適した温度を，ガスセンサ素子１の目標温度Ｔｒとして，相関関数Ｆｐにおいて目標温度Ｔｒを維持するためのインピーダンスＲｃの値をインピーダンスの狙い値Ｒｒとして，ヒータ制御手段４に設定する。
【００９７】
また，上記相関関数Ｆｓにおいて目標温度Ｔｒを維持するための目標温度Ｔｒにおける相関関数Ｆｓ１をヒータ制御手段４に設定する。
また，後述するごとく，本例においては，上記ガスセンサ素子１の温度が目標温度Ｔｒになったときの上記ヒータ抵抗Ｒｈ及びヒータ電力Ｗｈを上記相関関数Ｆｓに代入して求まるガスセンサ素子１の現在温度Ｔｈが，ガスセンサ素子１の実際の温度Ｔｓであるとして，上記インピーダンスの狙い値Ｒｒを校正して，上記目標温度Ｔｒを得る。
【００９８】
そして，上記ヒータ制御手段４により，電源装置２２の電圧を上げて発熱体２１を含むヒータ部２に通電し，ガスセンサ素子１の温度を上昇させ，ステップＳ２００において，ガスセンサ素子１の温度制御をスタートする。
次いで，ステップＳ２０１において，上記交流電圧印加手段７３により，ガスセンサ素子１の検出部６に交流電圧を印加する。
次いで，ステップＳ２０２において，上記セル電圧検出手段７１により検出部６のセル電圧Ｖｃを検出すると共に，上記セル電流検出手段７２により，検出部６のセル電流Ｉｃを検出する。
【００９９】
次いで，ステップＳ２０３において，上記インピーダンス演算手段７により，インピーダンスＲｃを算出する。このインピーダンスＲｃは，Ｒｃ＝Ｖｃ／Ｉｃより求める。そして，このインピーダンスＲｃは，ヒータ制御手段４に送信される。
【０１００】
次いで，ステップＳ２０４において，上記インピーダンス校正手段４１により，上記インピーダンスの狙い値Ｒｒの校正を行う時期を判定する。本例においては，Ｓ２０４の判定がＹｅｓの場合，つまり狙い値Ｒｒの校正時期である場合は，上記インピーダンス演算手段７によって算出されたインピーダンスＲｃの値が，上記狙い値Ｒｒになったときとする。
そして，Ｓ２０４の判定がＹｅｓの場合には，後述する狙い値Ｒｒの再設定のフローであるステップＳ２０５（図１０のステップＳ２５１〜Ｓ２５７）を実行して，狙い値Ｒｒの再設定を行う。
【０１０１】
一方，Ｓ２０４の判定がＮｏの場合には，ステップＳ２０６において，ヒータ制御手段４は，算出したインピーダンスＲｃの値が上記狙い値Ｒｒであるか否かの判定を行う。つまり，Ｓ２０６において，ヒータ制御手段４は，算出したインピーダンスＲｃの値により求まるガスセンサ素子１の現在温度Ｔｃが，目標温度Ｔｒよりも高いか低いかを判定する。
Ｓ２０６の判定がＹｅｓの場合は，ＲｃとＲｒとが同じである場合であり，再びＳ２０１に戻る。なお，この場合は，上記電源電圧２２の電圧を可変させる必要がない場合であり，ヒータ制御手段４はこの電圧の値を維持する。
【０１０２】
一方，Ｓ２０６の判定がＮｏの場合は，ステップＳ２０７において，ヒータ制御手段４は，上記算出したインピーダンスＲｃの値が，上記狙い値Ｒｒよりも高いか否かを判定する。つまり，この場合は，上記現在温度Ｔｃが目標温度Ｔｒよりも低いか否かを判定していることになる。
【０１０３】
Ｓ２０７の判定がＹｅｓの場合は，上記算出した現在のインピーダンスＲｃ１の値より求められるガスセンサ素子１の現在温度Ｔｃ１が，目標温度Ｔｒよりも低い場合（図８のＴｃ１参照）であるため，ステップＳ２０８において，上記ヒータ制御手段４により電源装置２２の電圧を上げる。そして，その後，再びＳ２０１を行う。
【０１０４】
Ｓ２０７の判定がＮｏの場合は，上記算出した現在のインピーダンスＲｃ２の値より求められるガスセンサ素子１の現在温度Ｔｃ２が，目標温度Ｔｒよりも高い場合（図８のＴｃ２参照）であるため，ステップＳ２０９において，上記ヒータ制御手段４により電源装置２２の電圧を下げる。そして，その後，再びＳ２０１を行う。
【０１０５】
そして，上記電源装置２２の電圧の上げ下げを繰り返してヒータ電圧Ｖｈを制御し，算出したインピーダンスＲｃの値が上記狙い値Ｒｒになったとき（上記Ｓ２０６における判定がＹｅｓとなったとき），上記Ｓ２０４における狙い値Ｒｒの校正時期の条件を満たすことになり（Ｓ２０４の判定がＹｅｓになり），この後，上記Ｓ２０５を実行する。
【０１０６】
図１０に，Ｓ２０５におけるインピーダンスの狙い値Ｒｒの再設定のフローチャートを示す。
即ち，上記Ｓ２０４の判定がＹｅｓになった場合には，まず，Ｓ２５１において，上記ヒータ電圧検出手段５１によりヒータ電圧Ｖｈを検出すると共に，上記ヒータ電流検出手段５２によりヒータ電流Ｉｈを検出する。
次いで，ステップＳ２５２において，上記ヒータ演算手段５によりヒータ抵抗Ｒｈとヒータ電力Ｗｈを算出する。このヒータ抵抗Ｒｈは，Ｒｈ＝Ｖｈ／Ｉｈより求め，ヒータ電力Ｗｈは，Ｗｈ＝Ｖｈ×Ｉｈより求める。また，このヒータ抵抗Ｒｈ及びヒータ電力Ｗｈは，ヒータ制御手段４に送信される。
【０１０７】
次いで，ステップＳ２５３において，ヒータ制御手段４は，上記ヒータ抵抗Ｒｈとヒータ電力Ｗｈとの値が，上記目標温度Ｔｒにおける相関関数Ｆｓ１を満たすか否かを判定する。
つまり，算出したヒータ抵抗Ｒｈとヒータ電力Ｗｈとの値により求まるガスセンサ素子１の現在温度Ｔｈ（ガスセンサ素子１の実際の温度Ｔｓ）が，上記目標温度Ｔｒよりも高いか低いかを判定する。
【０１０８】
Ｓ２５３の判定がＹｅｓの場合は，ステップＳ２５４において，上記ヒータ制御手段４は，狙い値Ｒｒの値を維持する。この場合は，上記ヒータ抵抗Ｒｈとヒータ電力Ｗｈとより求まる相関関数Ｆｓ１と，上記目標温度Ｔｒにおける相関関数Ｆｓ１とが一致している場合であり，上記現在温度Ｔｈと上記目標温度Ｔｒとの間に誤差がない場合である。即ち，この場合は，上記狙い値Ｒｒを校正させる必要がない場合であり，ヒータ制御手段４はこの狙い値Ｒｒの値を維持する。
そして，その後，上記Ｓ２０６を再び実行する。
【０１０９】
一方，Ｓ２５３の判定がＮｏの場合は，ヒータ制御手段４は，ステップＳ２５５において，上記ヒータ抵抗Ｒｈとヒータ電力Ｗｈとより求まる相関関数Ｆｓ１ｈが，上記目標温度Ｔｒにおける相関関数Ｆｓ１よりも左下方向にあるか否かを判定する。つまり，この場合は，上記相関関数Ｆｓ１ｈに代入して求められるガスセンサ素子１の現在温度Ｔｈが目標温度Ｔｒよりも低いか否かを判定していることになる。
【０１１０】
また，上記現在温度Ｔｈがガスセンサ素子１の実際の温度Ｔｓである。そのため，上記Ｓ２５５の判定がＹｅｓの場合は，上記実際の温度Ｔｓにおける相関関数Ｆｓ１ｈが上記目標温度Ｔｒにおける相関関数Ｆｓ１よりも左下方向にある場合であり，上記実際の温度Ｔｓが上記目標温度Ｔｒよりも低い場合である。
【０１１１】
即ち，Ｓ２５５の判定がＹｅｓの場合は，現在のヒータ抵抗Ｒｈ３と現在のヒータ電力Ｗｈ３との値より求められるガスセンサ素子１の現在温度Ｔｈ３が，目標温度Ｔｒよりも低い場合（図１１のＴｈ３参照）であるため，ステップＳ２５６において，上記ヒータ制御手段４により上記狙い値Ｒｒを上げる。
そして，その後，上記Ｓ２０６の判定を再び実行する。
【０１１２】
そして，再びＳ２０６の判定を実行すると，狙い値Ｒｒが上がったため，算出したインピーダンスＲｃの値の方が狙い値Ｒｒよりも小さくなっており，この判定はＮｏになる。そして，さらに，Ｓ２０７の判定を実行して，この判定がＮｏになり，Ｓ２０９において，ヒータ制御手段４は，電源装置２２の電圧を下げて，ガスセンサ素子１の温度Ｔｃを下降させる。こうして，ガスセンサ素子１の温度Ｔｃが校正後の目標温度Ｔｒになるように制御される。
【０１１３】
一方，上記Ｓ２５５の判定がＮｏの場合は，上記実際の温度Ｔｓにおける相関関数Ｆｓ１ｈが上記目標温度Ｔｒにおける相関関数Ｆｓ１よりも右上方向にある場合であり，上記実際の温度Ｔｓが上記目標温度Ｔｒよりも高い場合である。
即ち，Ｓ２５５の判定がＮｏの場合は，現在のヒータ抵抗Ｒｈ４とヒータ電力Ｗｈ４との値より求められるガスセンサ素子１の現在温度Ｔｈ４が，目標温度Ｔｒよりも高い場合（図１１のＴｈ４参照）であるため，ステップＳ２５７において，上記ヒータ制御手段４により上記狙い値Ｒｒを下げる。
そして，その後，上記Ｓ２０６の判定を再び実行する。
【０１１４】
そして，再びＳ２０６の判定を実行すると，狙い値Ｒｒが下がったため，算出したインピーダンスＲｃの値の方が狙い値Ｒｒよりも大きくなっており，この判定はＮｏになる。そして，さらに，Ｓ２０７の判定を実行して，この判定がＹｅｓになり，Ｓ２０８において，ヒータ制御手段４は，電源装置２２の電圧を上げて，ガスセンサ素子１の温度Ｔｃを上昇させる。こうして，ガスセンサ素子１の温度Ｔｃが校正後の目標温度Ｔｒになるように制御される。
【０１１５】
そして，上記電源装置２２の電圧の上げ下げを繰り返して，算出されたインピーダンスＲｃの値が校正後の狙い値Ｒｒになったときには，再び上記Ｓ２０４における判定がＹｅｓになり，上記Ｓ２０５における狙い値Ｒｒの再設定を繰り返す。
このようにして，上記狙い値Ｒｒの再設定を繰り返すことにより，上記相関関数Ｆｓ１ｈによるガスセンサ素子１の現在温度Ｔｈ（ガスセンサ素子１の実際の温度Ｔｓ）と，上記狙い値Ｒｒにおける目標温度Ｔｒとがほとんど一致するようになる。そして，このときには，ガスセンサ素子１の温度Ｔｃを校正後の目標温度Ｔｒに保つためのヒータ電圧Ｖｈの値が維持される。こうして，ガスセンサ素子１の温度制御が最適に行われる。
【０１１６】
なお，上記Ｓ２０６において，インピーダンスＲｃの値と上記狙い値Ｒｒとは必ずしも同一である必要はなく，ガスセンサ素子１の目標温度Ｔｒに許容される誤差の範囲内で同一であればよい。
また，上記Ｓ２５３において，上記ヒータ抵抗Ｒｈとヒータ電力Ｗｈの値が上記相関関数Ｆｓ１を満たす場合を，相関関数Ｆｓ１のライン上とするのではなく，ガスセンサ素子１の目標温度Ｔｒに許容される誤差の範囲内で，右上方向又は左下方向の少なくともいずれか一方に幅を持たせて設定してもよい。
【０１１７】
ところで，上記ガスセンサ素子１を長期間に渡って使用しているとき等には，ガスセンサ素子１における検出部６の電気化学セル６１に劣化等を生じる場合がある。この場合に対し，本例の温度制御装置１０２は，上記のごとく，上記検出部６の電気化学セル６１におけるインピーダンスＲｃに基づき，ガスセンサ素子１の温度Ｔｃの制御を行っている。そのため，上記電気化学セル６１の温度を，直接上記ガスセンサ素子１の温度制御に反映することができる。そのため，本例によれば，ガスセンサ素子１におけるガス濃度の測定環境下の変動等の外乱に対しても，強固な温度制御装置１０２を実現することができる。
【０１１８】
また，上記ガスセンサ素子１を長期間に渡って使用しているとき等には，ガスセンサ素子１における検出部６の電気化学セル６１に劣化等を生じ，上記検出部６のインピーダンスＲｃとガスセンサ素子１の温度Ｔｃとの間の相関関数Ｆｐに狂いが生ずるおそれがある。これに対し，本例においては，上記インピーダンス校正手段４１を有している。
【０１１９】
即ち，本例においては，このインピーダンス校正手段４１により，上記ヒータ抵抗Ｒｈと上記ヒータ電力Ｗｈとの値が上記相関関数Ｆｓ１を満たすように，上記インピーダンスの狙い値Ｒｒを再設定する。そのため，上記検出部６の電気化学セル６１に劣化等を生じた場合においても，上記相関関数Ｆｐの狂いを校正することができる。
【０１２０】
そのため，上記長期間の使用により電気化学セル６１に劣化等が生じて上記相関関数Ｆｐに狂いが生じたときでも，上記相関関数Ｆｓ１を用いて，ガスセンサ素子１の温度を適切に制御することができる。
それ故，本例のガスセンサ素子１の温度制御装置１０２によれば，高精度でガスセンサ素子１の温度Ｔｃを制御することができる。
【０１２１】
（実施例３）
本例は，上記実施例２の温度制御方法において，上記インピーダンスの狙い値Ｒｒの再設定は，上記検出部６において検出する被測定ガスの温度又は被測定ガスの流速の少なくともいずれか一方の変動が所定の範囲内にあるときに行う例である。即ち，本例におけるインピーダンス校正手段４１は，上記変動が所定の範囲内にあるときに上記インピーダンスの狙い値Ｒｒの再設定を行う時期を検出するインピーダンス校正時期検出手段を有している。
また，本例においては，図９のＳ２０４における狙い値Ｒｒの校正時期の判定がＹｅｓになる場合が，上記変動が所定の範囲内にあるときである。
その他は上記実施例２と同様である。
【０１２２】
本例においては，上記インピーダンスの狙い値Ｒｒの再設定を行う際に，上記ヒータ抵抗Ｒｈと上記ヒータ電力Ｗｈとの値が上記相関関数Ｆｓ１を満たしていないときは，上記被測定ガスの温度又は被測定ガスの流速が変動したことによって生じているのではないと，インピーダンス校正時期検出手段によって検出することができる。
即ち，上記相関関数Ｆｓ１より求まるガスセンサ素子１の実際の温度Ｔｓと，上記インピーダンスの狙い値Ｒｒより求まる目標温度Ｔｒとの間の誤差は，上記電気化学セル６１の劣化等が生じたことにより，起こっているとして検出することができる。
【０１２３】
そのため，この検出を行っているときに，上記インピーダンスの狙い値Ｒｒの校正を行うことにより，正確にこの校正を行うことができる。それ故，本例によれば，高精度でガスセンサ素子１の温度を制御することができる。
その他，上記実施例２と同様の作用効果を得ることができる。
【０１２４】
（実施例４）
本例は，上記実施例２の温度制御方法において，上記インピーダンスの狙い値Ｒｒの再設定は，エンジンの回転数の変動が所定の範囲内にあるときに行う例である。本例におけるインピーダンス校正手段４１は，上記変動が所定の範囲内にあるときに上記インピーダンスの狙い値Ｒｒの再設定を行う時期を検出するインピーダンス校正時期検出手段を有している。
【０１２５】
本例においては，上記エンジンの回転数が所定の範囲内にあるときを，エンジンがアイドリングを行っているときとして，上記インピーダンスの狙い値Ｒｒの再設定を行った。
また，本例においては，図９のＳ２０４における狙い値Ｒｒの校正時期の判定がＹｅｓになる場合が，エンジンがアイドリングを行っている状態にあるときである。
その他は上記実施例２と同様である。
【０１２６】
本例においては，上記インピーダンスの狙い値Ｒｒの再設定を行う際に，上記ヒータ抵抗Ｒｈと上記ヒータ電力Ｗｈとの値が上記相関関数Ｆｓ１を満たしていないときは，エンジンの回転数が変動したことによって生じているのではないと，インピーダンス校正時期検出手段によって検出することができる。
即ち，上記相関関数Ｆｓ１より求まるガスセンサ素子１の実際の温度Ｔｓと，上記インピーダンスの狙い値Ｒｒより求まる目標温度Ｔｒとの間の誤差は，上記電気化学セル６１の劣化等が生じたことにより，起こっているとして検出することができる。
【０１２７】
そのため，このときに，上記インピーダンスの狙い値Ｒｒの校正を行うことにより，正確にこの校正を行うことができる。それ故，本例によれば，高精度でガスセンサ素子１の温度を制御することができる。
その他，上記実施例２と同様の作用効果を得ることができる。
【０１２８】
（実施例５）
本例は，上記実施例２の温度制御方法１０２に対して，上記インピーダンス制御関数Ｆｃの再設定を行う時期が異なる例である。また，本例においては，上記インピーダンス校正手段７は，ガスセンサ素子１の温度制御を行っているときにインピーダンス制御関数Ｆｃの設定を行うのではなく，ガスセンサ素子１の温度制御を行う前に，インピーダンス制御関数Ｆｃの再設定を行う。
【０１２９】
以下に，これを詳説する。
本例においても，上記インピーダンス制御関数Ｆｃは，検出部６のインピーダンスＲｃの値とガスセンサ素子１の温度Ｔｃとの間の相関関数Ｆｐとする。
そして，ガスセンサ素子１の目標温度ＴｒにおけるインピーダンスＲｃの値をインピーダンスの狙い値Ｒｒとして，インピーダンス算出手段７により算出したインピーダンスＲｃの値が，狙い値Ｒｒとなるようにガスセンサ素子１の温度制御を行う。
【０１３０】
本例における温度制御方法によって，ガスセンサ素子１の目標温度Ｔｒを得る方法の一例を，図１２のフローチャートに示す。
なお，本例の温度制御方法は，上記図９のフローチャートにおけるＳ２０４の狙い値Ｒｒの校正時期かの判定及びＳ２０５の狙い値Ｒｒの再設定が異なるのみで，その他のＳ２００〜Ｓ２０３，Ｓ２０６〜Ｓ２０９については実施例２と同様である。
【０１３１】
本例においても，上記ヒータ制御関数Ｆｈは，ガスセンサ素子１におけるガス濃度の測定環境下が変動したときに，ガスセンサ素子１の温度を所望の各目標温度Ｔｒに保つときの上記ヒータ抵抗Ｒｈとヒータ電力Ｗｈとの相関関係Ｆｓとして求めておく。また，上記インピーダンス制御関数Ｆｃは，上記インピーダンスＲｃとガスセンサ素子１の温度Ｔｃとの相関関数Ｆｐとして求めておく。
また，ガスセンサ素子１においてガス濃度を検出するのに適した温度を，ガスセンサ素子１の目標温度Ｔｒとして，上記相関関数Ｆｓにおいて目標温度Ｔｒを維持するための相関関数Ｆｓ１をヒータ制御手段４に設定する。
【０１３２】
また，後述するごとく，本例においては，上記ヒータ抵抗Ｒｈ及びヒータ電力Ｗｈを上記相関関数Ｆｓ１に代入して求まるガスセンサ素子１の現在温度Ｔｈが，ガスセンサ素子１の実際の温度Ｔｓであるとして，上記相関関数Ｆｐを校正して上記目標温度Ｔｒを得る。
【０１３３】
本例においては，上記相関関数Ｆｐの再設定は，ガスセンサ素子１の温度制御を行う初期又は以前に，図１３のフローチャートに示す方法で行う。
同図において，ステップＳ３０１において，上記交流電圧印加手段７３により，ガスセンサ素子１の検出部６に交流電圧を印加する。
次いで，ステップＳ３０２において，上記セル電圧検出手段７１により検出部６のセル電圧Ｖｃを検出すると共に，上記セル電流検出手段７２により，検出部６のセル電流Ｉｃを検出する。
【０１３４】
次いで，ステップＳ３０３において，上記インピーダンス演算手段７により，インピーダンスＲｃを算出する。このインピーダンスＲｃは，Ｒｃ＝Ｖｃ／Ｉｃより求める。そして，このインピーダンスＲｃは，ヒータ制御手段４に送信される。
次いで，ステップＳ３０４において，算出したインピーダンスＲｃの値を上記相関関数Ｆｐに代入して，相関関数Ｆｐによる現在温度Ｔｃを算出する。
【０１３５】
次いで，ステップＳ３０５において，上記ヒータ電圧検出手段５１によりヒータ電圧Ｖｈを検出すると共に，上記ヒータ電流検出手段５２によりヒータ電流Ｉｈを検出する。
次いで，ステップＳ３０６において，上記ヒータ演算手段５によりヒータ抵抗Ｒｈとヒータ電力Ｗｈを算出する。このヒータ抵抗Ｒｈは，Ｒｈ＝Ｖｈ／Ｉｈより求め，ヒータ電力Ｗｈは，Ｗｈ＝Ｖｈ×Ｉｈより求める。また，このヒータ抵抗Ｒｈ及びヒータ電力Ｗｈは，ヒータ制御手段４に送信される。
【０１３６】
次いで，ステップＳ３０７において，算出したヒータ抵抗Ｒｈ及びヒータ電力Ｗｈの値を上記相関関数Ｆｓ１に代入して，相関関数Ｆｓ１による現在温度Ｔｈ（ガスセンサ素子１の実際の温度Ｔｓ）を算出する。
次いで，ステップＳ３０８において，ヒータ制御関数４は，上記相関関数Ｆｓ１による現在温度Ｔｈと，相関関数Ｆｐによる現在温度Ｔｃとの間の差が，ガスセンサ素子１の温度制御を行う目標温度Ｔｒの誤差として許容される温度の許容範囲内であるか否かを判定する。
【０１３７】
Ｓ３０８の判定がＹｅｓの場合は，上記現在温度Ｔｈと現在温度Ｔｃとの差が許容範囲内であるため，上記相関関数Ｆｐの再設定は行わない。
一方，Ｓ３０８の判定がＮｏの場合は，上記現在温度Ｔｈと現在温度Ｔｃとの差が許容範囲を超えている場合であり，上記相関関数Ｆｐの再設定を行う。そして，本例においては，上記相関関数Ｆｐの再設定は，再度，上記検出部６におけるインピーダンスＲｃの値と上記ガスセンサ素子１の温度Ｔｃとの間の相関関数Ｆｐを求めることによって行う。
その他は，上記実施例２と同様である。
【０１３８】
本例においては，上記インピーダンス制御関数Ｆｃの再設定は，インピーダンスの狙い値Ｒｒを上下させることにより行うのではなく，再度上記インピーダンスＲｃの値とガスセンサ素子１の温度Ｔｃとの間の相関関数Ｆｐを求め直すことによって行う。そして，上記ヒータ抵抗Ｒｈとヒータ電力Ｗｈとの間の相関関数Ｆｓ１は，上記相関関数Ｆｐの再設定を行う必要があるか否かを検出するために用いている。
このように，本例の温度制御方法によっても，上記実施例２のガスセンサ素子１の温度制御方法と同様の作用効果を得ることができ，高精度なガスセンサ素子の制御を実現することができる。
【０１３９】
（実施例６）
本例は，上記実施例２におけるガスセンサ素子１の温度制御方法を，コップ型ガスセンサ素子１００に適用する例である。
図１４に示すごとく，このコップ型ガスセンサ素子１００は，酸素イオン導電性を有する固体電解質体１１と，棒状のセラミックヒータ１３とを有している。また，このセラミックヒータ１３には上記発熱体２１が配置してある。
【０１４０】
また，上記固体電解質体１１は有底円筒コップ型の形状に形成されており，この固体電解質体１１の内側に上記セラミックヒータ１３が配置してある。また，固体電解質体１１の外側には被測定ガスを導入する被測定ガス空間１４が設けてあり，一方，固体電解質体１１の内側には被測定ガスのガス濃度を測定する際の基準とする基準ガスを導入する基準ガス空間１５が設けてある。
【０１４１】
また，上記電気化学セル６１は，上記固定電解質体１１と，この固定電解質体１１を挟むようにして設けた一対の電極６１５，６１６とからなり，固定電解質体１１の外側面に設けた電極６１５は上記被測定ガス空間１４に曝され，固定電解質体１１の内側面に設けた電極６１６は上記基準ガス空間１５に曝されている。
また，上記固定電解質体１１の外側面に設けた電極６１５は保護層６１７で被覆されている。
上記コップ型ガスセンサ素子１００は，ハウジング３１内に挿通されており，このハウジング３１は二重構造のカバー３１１，３１２よりなる。なお，これらのカバー３１１，３１２には，それぞれ被測定ガスの導入を行う導入口３１３，３１４が設けてある。
【０１４２】
そして，図１５に示すごとく，本例においては，上記実施例２のガスセンサ素子１の温度制御装置１０２により，ガスセンサ素子の温度制御を行う。その他は上記実施例２と同様である。
本例においても，上記実施例２のガスセンサ素子１の温度制御方法と同様の作用効果を得ることができ，高精度なガスセンサ素子の制御を実現することができる。
【０１４３】
なお，上記実施例１の温度制御方法を上記コップ型ガスセンサ素子１００に適用することも可能である。また，上記実施例３〜５の温度制御方法を上記コップ型ガスセンサ素子１００に適用することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例１における，ガスセンサ素子の温度制御装置を示す構成図。
【図２】実施例１における，ガスセンサ素子を用いたガスセンサの構成を示す断面説明図。
【図３】実施例１における，積層型のガスセンサ素子を示す断面説明図。
【図４】実施例１における，ヒータ抵抗とヒータ電力との相関関数を示す説明図。
【図５】実施例１における，ガスセンサ素子の温度制御方法を説明する説明図。
【図６】実施例１における，ガスセンサ素子の温度制御方法を示すフローチャート。
【図７】実施例２における，ガスセンサ素子の温度制御装置を示す構成図。
【図８】実施例２における，ガスセンサ素子の温度制御方法を説明する説明図。
【図９】実施例２における，ガスセンサ素子の温度制御方法を示すフローチャート。
【図１０】実施例２における，ガスセンサ素子の温度制御方法を示すフローチャートで，インピーダンスの狙い値の再設定を示すフローチャート。
【図１１】実施例２における，インピーダンスの狙い値の再設定を説明する説明図。
【図１２】実施例５における，ガスセンサ素子の温度制御方法を示すフローチャート。
【図１３】実施例５における，ガスセンサ素子の温度制御方法を示すフローチャートで，インピーダンスの値とガスセンサ素子の温度との間の相関関数の再設定を示すフローチャート。
【図１４】実施例６における，コップ型ガスセンサ素子を示す断面説明図。
【図１５】実施例５における，ガスセンサ素子の温度制御装置を示す構成図。
【図１６】従来例における，温度センサによるガスセンサ素子の温度制御装置を示す構成図。
【図１７】従来例における，ヒータ抵抗によるガスセンサ素子の温度制御装置を示す構成図。
【図１８】従来例における，ヒータ抵抗とガスセンサ素子の温度との関係を示すグラフ。
【図１９】従来例における，インピーダンスによるガスセンサ素子の温度制御装置を示す構成図。
【図２０】従来例における，インピーダンスと電気化学セルの温度との関係を示すグラフ。
【符号の説明】
１．．．ガスセンサ素子，
２．．．ヒータ部，
２１．．．発熱体，
２２．．．電源装置，
４．．．ヒータ制御手段，
４１．．．インピーダンス校正手段，
５．．．ヒータ演算手段，
５１．．．ヒータ電圧検出手段，
５２．．．ヒータ電流検出手段，
６．．．検出部，
６１．．．電気化学セル，
７．．．インピーダンス演算手段，
７１．．．セル電圧検出手段，
７２．．．セル電流検出手段，
７３．．．交流電圧印加手段，
Claims (10)
- 電気化学セルを備えた検出部と，通電により発熱する発熱体を備えたヒータ部とを有するガスセンサ素子の温度を制御する装置において，
上記ヒータ部におけるヒータ電圧を検出するヒータ電圧検出手段と，上記ヒータ部におけるヒータ電流を検出するヒータ電流検出手段と，
上記ヒータ電圧検出手段により検出されたヒータ電圧と，ヒータ電流検出手段により検出されたヒータ電流とに基づいて，ヒータ抵抗及びヒータ電力を算出するヒータ演算手段と，
上記ヒータ抵抗と上記ヒータ電力との関係が，上記ガスセンサ素子の温度を変化させたときにおける上記ヒータ抵抗とヒータ電力との相関関数として予め求めたヒータ制御関数を満たすように，上記ヒータ電圧を制御することにより上記ガスセンサ素子の温度を制御するヒータ制御手段とを有することを特徴とするガスセンサ素子の温度制御装置。 - 電気化学セルを備えた検出部と，通電により発熱する発熱体を備えたヒータ部とを有するガスセンサ素子の温度を制御する装置において，
上記検出部に交流電圧を印加する交流電圧印加手段と，
上記検出部におけるセル電圧を検出するセル電圧検出手段と，上記検出部におけるセル電流を検出するセル電流検出手段と，
上記セル電圧検出手段により検出されたセル電圧と，セル電流検出手段により検出されたセル電流とに基づいて，上記検出部のインピーダンスを算出するインピーダンス演算手段と，
上記ヒータ部におけるヒータ電圧を検出するヒータ電圧検出手段と，上記ヒータ部におけるヒータ電流を検出するヒータ電流検出手段と，
上記ヒータ電圧検出手段により検出されたヒータ電圧と，ヒータ電流検出手段により検出されたヒータ電流とに基づいて，ヒータ抵抗及びヒータ電力を算出するヒータ演算手段と，
上記インピーダンス演算手段によって算出されたインピーダンスの値が，上記検出部のインピーダンスと上記ガスセンサ素子の温度との相関関数として予め求めたインピーダンス制御関数を満たすように，上記ヒータ電圧を制御することによって上記ガスセンサ素子の温度を制御するヒータ制御手段と，
上記ヒータ抵抗と上記ヒータ電力との関係が，上記ガスセンサ素子の温度を変化させたときにおける上記ヒータ抵抗とヒータ電力との相関関数として予め求めたヒータ制御関数を満たすように，上記インピーダンス制御関数を再設定するインピーダンス校正手段とを有していることを特徴とするガスセンサ素子の温度制御装置。 - 請求項２において，上記インピーダンス校正手段は，上記検出部において検出する被測定ガスの温度又は被測定ガスの流速の少なくともいずれか一方の変動が所定の範囲内にあるときに，上記インピーダンス制御関数の再設定を行う時期を検出するインピーダンス校正時期検出手段を有していることを特徴とするガスセンサ素子の温度制御装置。
- 請求項２又は３において，上記インピーダンス校正手段は，上記エンジンの回転数の変動が所定の範囲内にあるときに，上記インピーダンス制御関数の再設定を行う時期を検出するインピーダンス校正時期検出手段を有していることを特徴とするガスセンサ素子の温度制御装置。
- 請求項１〜４のいずれか一項において，上記ガスセンサ素子の温度制御装置は，エンジンの排気ガスを測定するガスセンサ素子の温度を制御するものであることを特徴とするガスセンサ素子の温度制御装置。
- 電気化学セルを備えた検出部と，通電により発熱する発熱体を備えたヒータ部とを有するガスセンサ素子の温度を制御する方法において，
上記ヒータ部におけるヒータ電圧及びヒータ電流を検出し，上記ヒータ電圧と上記ヒータ電流とに基づいてヒータ抵抗及びヒータ電力を算出し，
上記ヒータ抵抗と上記ヒータ電力との関係が，上記ガスセンサ素子の温度を変化させたときにおける上記ヒータ抵抗とヒータ電力との相関関数として予め求めたヒータ制御関数を満たすように，上記ヒータ電圧を制御することにより上記ガスセンサ素子の温度を制御することを特徴とするガスセンサ素子の温度制御方法。 - 電気化学セルを備えた検出部と，通電により発熱する発熱体を備えたヒータ部とを有するガスセンサ素子の温度を制御する方法において，
上記検出部に交流電圧を印加すると共に該検出部におけるセル電圧及びセル電流を検出し，上記セル電圧と上記セル電流とに基づいて上記検出部のインピーダンスを算出し，
該インピーダンスの値が，上記検出部のインピーダンスと上記ガスセンサ素子の温度との相関関数として予め求めたインピーダンス制御関数を満たすように，上記ヒータ電圧を制御することによって上記ガスセンサ素子の温度を制御するに当たり，
上記ヒータ部におけるヒータ電圧及びヒータ電流を検出し，上記ヒータ電圧と上記ヒータ電流とに基づいてヒータ抵抗及びヒータ電力を算出し，
上記ヒータ抵抗と上記ヒータ電力との関係が，上記ガスセンサ素子の温度を変化させたときにおける上記ヒータ抵抗とヒータ電力との相関関数として予め求めたヒータ制御関数を満たすように，上記インピーダンス制御関数を再設定することを特徴とするガスセンサ素子の温度制御方法。 - 請求項７において，上記インピーダンス制御関数の再設定は，上記検出部において検出する被測定ガスの温度又は被測定ガスの流速の少なくともいずれか一方の変動が所定の範囲内にあるときに行うことを特徴とするガスセンサ素子の温度制御方法。
- 請求項７又は８において，上記インピーダンス制御関数の再設定は，上記エンジンの回転数の変動が所定の範囲内にあるときに行うことを特徴とするガスセンサ素子の温度制御方法。
- 請求項６〜９のいずれか一項において，エンジンの排気ガスを測定するガスセンサ素子の温度を制御することを特徴とするガスセンサ素子の温度制御方法。
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