JP7112263B2 - 温度制御装置、温度制御方法、ガスセンサ、ガスセンサの製造方法、ガスセンサの温度制御システム - Google Patents

Description

本発明は、温度制御装置、温度制御方法、ガスセンサ、ガスセンサの製造方法、ガスセンサの温度制御システムに関するものである。

従来から、内燃機関の排気ガス中の特定成分（酸素等）の濃度を検出するためのガスセンサが用いられ、このガスセンサは、自身の内部にガスセンサ素子を有し、ガスセンサ素子は、それぞれ固体電解質体と一対の電極とからなる酸素濃度検出セル及び酸素ポンプセルを積層してなる。この種のガスセンサは、測定時に、測定室内部の排気ガスの酸素濃度に応じて酸素濃度検出セルの電極間に生じる電圧が所定値となるように、測定室内の酸素を酸素ポンプセルによりポンピングして測定室内の酸素濃度が調整され、酸素ポンプセルを流れるポンピング電流に応じた排ガス中の酸素濃度をリニアに検出する。

特開２００７－２１２４０５号公報

ところで、この種の技術を用いる場合、固体電解質体の温度によって酸素濃度検出セルの検出出力が変化するため、検出精度を高めるために、酸素濃度検出セルを所定温度に保つ制御が採用される。具体的には、固体電解質体の温度と内部抵抗値Ｒｐｖｓとの間に相関があるため、この相関を特定する関係式に基づいて、固体電解質体の内部抵抗値Ｒｐｖｓが所定値になるように制御を行う。

しかし、固体電解質体の温度と内部抵抗値Ｒｐｖｓとの関係は、ガスセンサ毎に個体差があるため、この個体差を考慮せずに上記制御を行うと、検出精度の低下を招いてしまうという問題がある。

なお、ガスセンサ毎の個体差を考慮して補正を行おうとする技術として特許文献１のような技術が提案されているが、この特許文献１の技術は、それぞれのガスセンサでばらつく「固体電解質体の温度と内部抵抗値Ｒｐｖｓとの関係」をガスセンサ毎に正確に特定し得る技術ではない。

本発明は、上述した課題を解決するためになされたものであり、検出素子部の温度と一対の電極間の内部抵抗値との関係をガスセンサ固有の関係として正確に特定し得る技術を提供することを目的とするものである。

本発明の第１態様である温度制御装置は、
固体電解質体と前記固体電解質体に配置される一対の電極とを備える検出素子部と前記検出素子部を加熱するヒータとを少なくとも有するガスセンサの温度を制御する温度制御装置であって、
前記ガスセンサは、前記検出素子部固有の情報であって、前記検出素子部の温度変化に対する前記一対の電極間の内部抵抗変化の関係を設定可能な情報である固有特性情報を記録した記録部を有し、
前記固有特性情報に基づいて設定された前記検出素子部の温度と内部抵抗値との関係式を記憶する関係式記憶部と、
前記一対の電極間の内部抵抗値を検出する内部抵抗検出部と、
前記関係式と前記内部抵抗検出部にて検出された内部抵抗値とに基づいて前記ヒータへの通電を制御する通電制御部と、
を有する。

第１態様の温度制御装置では、制御対象となるガスセンサの記録部に記録された固有特性情報（検出素子部固有の情報であって、検出素子部の温度変化に対する一対の電極間の内部抵抗変化の関係を設定可能な情報）に基づいて設定された検出素子部の温度と内部抵抗値との関係式が関係式記憶部に記憶されるため、制御対象となるガスセンサにおいて固有に定まる「検出素子部の温度と内部抵抗値との関係」を関係式記憶部に記憶される関係式によって正確に特定することができるようになる。そして、通電制御部は、この関係式と、内部抵抗検出部にて検出された内部抵抗値（一対の電極間の内部抵抗値）とに基づいてヒータへの通電を制御することができるため、制御対象となるガスセンサにおいて固有に定まる関係（検出素子部の温度と一対の電極間の内部抵抗値との関係）を正確に特定し、内部抵抗検出部によって内部抵抗値を実際に検出した上で、所望の温度が得られるようにヒータの通電を正確に制御することができる。

第１態様の温度制御装置は、前記記録部に記録された前記固有特性情報を読み取る読取装置と、前記読取装置で読み取った前記固有特性情報に基づいて目標抵抗値を求める特定部と、を有していてもよい。
この温度制御装置は、記録部に記録された固有特性情報を読取装置によって容易に且つ正確に読み取り、その固有特性情報に基づいて目標抵抗値を定めることができる。つまり、制御対象となるガスセンサにおいて固有に定まる関係（検出素子部の温度と一対の電極間の内部抵抗値との関係）を正確に特定した上で所望の温度が得られるように目標抵抗値を求める動作を、簡易に且つ正確に行うことができる。

第１態様の温度制御装置は、外部から入力された記録部に記録された固有特性情報、又は固有特性情報に基づく検出素子部の温度と内部抵抗値との関係を特定する情報を記憶する情報記憶部と、情報記憶部に記憶された情報を基に目標抵抗値を求める特定部と、を有していてもよい。
この温度制御装置は、記録部に記録された固有特性情報、又は固有特性情報に基づく検出素子部の温度と内部抵抗値との関係を特定する情報を情報記憶部に記憶しておくことができ、この情報記憶部に記憶された情報を基に目標抵抗値を定めることができる。つまり、制御対象となるガスセンサにおいて固有に定まる関係（検出素子部の温度と一対の電極間の内部抵抗値との関係）を正確に特定した上で所望の温度が得られるように目標抵抗値を求める動作を、簡易に且つ正確に行うことができる。

第１態様の温度制御装置において、関係式は、検出素子部の内部抵抗値をＲｐｖｓとし、検出素子部の温度をＴとし、定数ａ及び定数ｂを含む以下の式
Ｌｎ（Ｒｐｖｓ）＝ａ×（１／Ｔ）＋ｂ
で表される数式であってもよい。
そして、固有特性情報は、少なくとも定数ａ及び定数ｂを特定可能な情報であってもよい。
このようにすれば、制御対象となるガスセンサにおける検出素子部の内部抵抗値Ｒｐｖｓと温度Ｔとの関係をＬｎ（Ｒｐｖｓ）＝ａ×（１／Ｔ）＋ｂの数式で近似することができ、しかも、定数ａ、ｂの値を、そのガスセンサ固有の値として特定することができる。つまり、ガスセンサの温度を制御する場合に、そのガスセンサの内部抵抗値Ｒｐｖｓと温度Ｔとの関係をより正確に特定し得る固有の近似式に基づいて通電を制御することができ、所望の温度が得られるようにヒータの通電を正確に制御し得る構成を、より簡易に実現できる。

第１態様の温度制御装置において、固有特性情報は、検出素子部が第１温度のときの検出素子部の内部抵抗値を第１温度と対応付けた情報である第１対応情報と、検出素子部が第１温度とは異なる第２温度のときの検出素子部の内部抵抗値を第２温度と対応付けた情報である第２対応情報と、を含んでいてもよい。
このように、固有特性情報が上記第１対応情報と上記第２対応情報とを含んでいれば、固有特性情報に基づいて検出素子部の温度と内部抵抗値との関係式を設定する場合に、この関係式が、ガスセンサ固有の正確性の高い式となる。

本発明の第２態様の温度制御方法は、
固体電解質体と前記固体電解質体に配置される一対の電極とを備える検出素子部と、前記検出素子部を加熱するヒータと、を少なくとも有するガスセンサの温度を制御する温度制御方法であって、
前記ガスセンサは、前記検出素子部固有の情報であって前記検出素子部の温度変化に対する前記一対の電極間の内部抵抗変化の関係を設定可能な情報である固有特性情報を記録した記録部を有し、
前記記録部に記録された前記固有特性情報を読取装置によって読み取る読取工程と、
前記読取工程によって読み取られた前記固有特性情報に基づいて前記検出素子部の温度と内部抵抗値との関係式を設定する関係式設定工程と、
前記検出素子部の内部抵抗値を内部抵抗検出部によって検出しつつ、前記関係式と前記内部抵抗検出部によって検出される内部抵抗値とに基づいて通電制御部によって前記ヒータへの通電を制御する制御工程と、
を含む。

第２態様の温度制御方法では、制御対象となるガスセンサの記録部に記録された固有特性情報（検出素子部固有の情報であって、検出素子部の温度変化に対する一対の電極間の内部抵抗変化の関係を設定可能な情報）を読取装置によって読み取るように読取工程を行い、読み取られた固有特性情報に基づいて検出素子部の温度と内部抵抗値との関係式を設定するように関係式設定工程を行う。このような方法を用いれば、制御対象となるガスセンサにおいて固有に定まる「検出素子部の温度と内部抵抗値との関係」を、上記関係式によって正確に特定することができるようになり、このような関係式を制御に利用することができるようになる。そして、制御工程では、この関係式と、内部抵抗検出部にて検出された内部抵抗値（一対の電極間の内部抵抗値）とに基づいてヒータへの通電を制御することができるため、制御対象となるガスセンサにおいて固有に定まる関係（検出素子部の温度と一対の電極間の内部抵抗値との関係）を正確に特定し、内部抵抗検出部によって内部抵抗値を実際に検出した上で、所望の温度が得られるようにヒータの通電を正確に制御することができる。

本発明の第３態様のガスセンサは、
固体電解質体と、前記固体電解質体に配置される一対の電極と、を備える検出素子部と、
前記検出素子部を加熱するヒータと、
を少なくとも有するガスセンサであって、
前記検出素子部に固有の情報であって、前記検出素子部の温度変化に対する前記一対の
電極間の内部抵抗変化の関係を設定可能な情報である固有特性情報を記録した記録部を有
する。
このガスセンサは、固有特性情報（検出素子部固有の情報であって、検出素子部の温度変化に対する一対の電極間の内部抵抗変化の関係を設定可能な情報）を記録した記録部を備えているため、このガスセンサの通電を制御する際に、記録部に記録された固有特性情報を利用した制御が可能となる。つまり、このガスセンサにおいて固有に定まる「検出素子部の温度と内部抵抗値との関係」を特定した上で、所望の温度が得られるようにヒータの通電を正確に制御することができるようになる。

本発明の第４態様のガスセンサの製造方法は、
固体電解質体と、前記固体電解質体に配置される一対の電極と、を有するセルを１以上備える検出素子部と、前記検出素子部を加熱するヒータと、を少なくとも有するガスセンサの製造方法であって、
前記検出素子部が第１内部抵抗値のときの前記検出素子部の温度である第１温度と、前記検出素子部が前記第１内部抵抗値とは異なる第２内部抵抗値のときの前記検出素子部の温度である第２温度と、を測定する測定工程と、
前記測定工程によって測定された前記第１温度及び前記第２温度に基づき、前記検出素子部の温度変化と内部抵抗値の変化との関係を設定可能な情報であって且つ前記ガスセンサの固有の情報である固有特性情報を、前記ガスセンサと一体的な記録部又は前記ガスセンサとは別体で設けられた記録部に記録する記録工程と、
を含む。
この製造方法は、固有特性情報（検出素子部固有の情報であって、検出素子部の温度変化に対する一対の電極間の内部抵抗変化の関係を設定可能な情報）を記録した記録部を利用可能な形でガスセンサを製造することができる。従って、このガスセンサに関して、記録部に記録された固有特性情報を利用した制御が可能となる。つまり、このガスセンサにおいて固有に定まる「検出素子部の温度と内部抵抗値との関係」を特定した上で、所望の温度が得られるようにヒータの通電を正確に制御することができるようになる。

第４態様のガスセンサの製造方法において、前記記録工程では、前記固有特性情報を前記ガスセンサ自身に付される前記記録部に記録してもよい。
このようにすれば、ガスセンサの固有の特性を示す固有特性情報をそのガスセンサ自身に対応付けて記録しておくことができ、記録工程の後の工程において、固有特性情報の管理及び利用を簡易に且つ容易に行いやすくなる。

本発明の第５態様のガスセンサの温度制御システムは、本発明の第３態様のガスセンサと、本発明の第１態様の温度制御装置と、を備える。
このようにすれば、第３態様のガスセンサ及び第１態様の温度制御装置と同様の効果を生じうる温度制御システムを実現することができる。

本発明によれば、固体電解質体と固体電解質体に配置される一対の電極とを備える検出素子部と、検出素子部を加熱するヒータと、を少なくとも有するガスセンサに関して、検出素子部の温度と一対の電極間の内部抵抗値との関係をガスセンサ固有の関係として正確に特定することが可能となる。

第１実施形態のガスセンサを概略的に例示する断面図である。 図１のガスセンサにおけるガスセンサ素子を概略的に例示する斜視図である。 図１のガスセンサの一部の分解斜視図である。 ガスセンサ素子を長手方向に沿って積層方向に切断し、その先端側における内部構造を模式的に示す説明図である。 検出素子部の温度と内部抵抗値との関係式を例示するグラフである。 ガスセンサ素子の成形体の製造方法に関する説明図である。 エージング工程に用いる一部の装置を簡略的に例示する説明図である。 ガスセンサを車両に組み付ける前の工程に用いる装置及び組み付け後のシステムを簡略的に例示する説明図である。

以下、本発明が適用された実施形態について、図面を用いて説明する。
なお、以下に示す実施形態では、ガスセンサの一種であるＮＯｘセンサを例に挙げる。具体的には、自動車や各種内燃機関における排気管に装着されるガスセンサであって、測定対象となる排気ガス中の特定ガス（窒素酸化物：ＮＯｘ）を検出するガスセンサ素子（検出素子）が組み付けられて構成されるＮＯｘセンサを例に挙げて説明する。

［第１実施形態］
１－１．ガスセンサの全体構成
まず、ガスセンサ１の全体構成について、図１に基づいて説明する。
図１で示すガスセンサ１は、ＮＯｘセンサとして構成され、排気管に固定するためのネジ部３が外表面に形成された筒状の主体金具５と、軸線Ｏ方向（ガスセンサ１の長手方向：図１の上下方向）に延びる板状形状のガスセンサ素子７と、ガスセンサ素子７の径方向周囲を取り囲むように配置される筒状のセラミックスリーブ９と、軸線Ｏ方向に貫通する貫通孔１１の内壁面がガスセンサ素子７の後端部の周囲を取り囲む状態で配置される第１セパレータ１３と、ガスセンサ素子７と第１セパレータ１３との間に配置される６個（図１には２個のみ図示）の接続端子１５と、を主に備える。

ガスセンサ素子７は、長手方向に伸びる直方体形状（板型形状）に形成されており、その先端側に、被測定ガスに含まれる特定ガス（ここではＮＯｘ）を検出する検知部１７を備える。また、ガスセンサ素子７は、後端側（図１の上方：長手方向後端部）の外表面のうち表裏の位置関係となる第１主面２１および第２主面２３に、電極パッド２５，２６，２７，２８，２９，３０（詳細は、図２、図３参照）が形成されている。接続端子１５は、ガスセンサ素子７の電極パッド２５，２６，２７，２８，２９，３０にそれぞれ電気的に接続されるとともに、外部からガスセンサ１の内部に配設されるリード線３５にも電気的に接続されている。これにより、リード線３５が接続される外部機器と電極パッド２５，２６，２７，２８，２９，３０との間に流れる電流の電流経路が形成される。

主体金具５は、軸線Ｏ方向に貫通する貫通孔３７を有し、貫通孔３７の径方向内側に突出する棚部３９を有する略筒状形状に構成されている。この主体金具５は、検知部１７を貫通孔３７の先端よりも先端側に配置し、電極パッド２５，２６，２７，２８，２９，３０を貫通孔３７の後端よりも後端側に配置する状態で、貫通孔３７に挿通されたガスセンサ素子７を保持するよう構成されている。

主体金具５の貫通孔３７の内部には、ガスセンサ素子７の径方向周囲を取り囲む状態で、環状形状のセラミックホルダ４１、滑石リング４３，４５、及び上述のセラミックスリーブ９が、この順に先端側から後端側にかけて積層されている。セラミックスリーブ９と主体金具５の後端部４７との間には、加締パッキン４９が配置され、セラミックホルダ４１と主体金具５の棚部３９との間には、滑石リング４３，４５やセラミックホルダ４１を保持するための金属ホルダ５１が配置されている。主体金具５の後端部４７は、加締パッキン４９を介して、セラミックスリーブ９を先端側に押し付けるように、加締められている。

主体金具５の先端部５３の外周には、ガスセンサ素子７の突出部分を覆う金属製（例えば、ステンレスなど）の二重構造とされたプロテクタ５５が溶接等によって取り付けられている。主体金具５の後端側外周には、外筒５７が固定されており、外筒５７の後端側の開口部には、グロメット５９が配置されている。グロメット５９には、各電極パッド２５，２６，２７，２８，２９，３０とそれぞれ電気的に接続される６本のリード線３５（図１では２本が図示）が挿通されるリード線挿通孔６１が形成されている。

第１セパレータ１３の外周には、鍔部６３が形成されており、鍔部６３は、保持部材６５を介して外筒５７に固定されている。第１セパレータ１３の後端側には、第１セパレータ１３とグロメット５９に挟持される第２セパレータ６７が配置されており、接続端子１５の後端側が第２セパレータ６７内に挿入されている。

１－２．ガスセンサ素子の構成
次に、ガスセンサ素子７について、図２～図４に基づいて説明する。
図３、図４において、図面左方向がガスセンサ素子７の先端側であり、図面右方向がガスセンサ素子７の後端側である。図２では、図面下方がガスセンサ素子７の先端側であり、図面上方がガスセンサ素子７の後端側である。図４では、ガスセンサ素子７の長手方向における中間位置の図示を省略するとともに、ガスセンサ素子７と外部機器（制御部１８０Ａ）との電気的な接続状態を模式的に表している。

図２のように、ガスセンサ素子７は、長手方向（Ｙ軸方向）に延びる長尺の板材である。図２において、長手方向がガスセンサの軸線Ｏ方向に沿う形態となる。また図２のＺ軸方向は、長手方向に垂直な積層方向であり、Ｘ軸方向は、長手方向及び積層方向に垂直な幅方向である。ガスセンサ素子７は、長手方向に伸びる直方体形状（板型形状）に形成されており、長手方向に伸びる板状の検出素子部７１と、長手方向に延びる板状のヒータ７３とが、積層されて構成されている。

検出素子部７１は、第１絶縁層８１、第１セラミック層８３、第２絶縁層８５、第２セラミック層８７、第３絶縁層８９、第３セラミック層９１を、この順に積層した構造を有する。また、ヒータ７３は、第４絶縁層９３、第５絶縁層９５をこの順に積層した構造を有する。第１～第３セラミック層８３，８７，９１は、ガスセンサ素子７の長手方向に延びる板状である。第１セラミック層８３と第２セラミック層８７との間には、第１測定室９７が形成されている。第１測定室９７の先端側領域は、２つの拡散抵抗体９９（図３参照）を介して外部に繋がっており、拡散抵抗体９９を介して外部から外気である被測定ガス（排気ガス）がガスセンサ素子７の内部に導入される。第１測定室９７は、その後端側領域において、第２セラミック層８７に形成される後述する導入路１０１を介して、第３絶縁層８９に形成される第２測定室１０３に繋がっている。なお、拡散抵抗体９９は、アルミナ等の多孔質物質を用いて形成され、気体の流通が可能になっている。

第４、第５絶縁層９３，９５の間には、タングステン等の導体によって形成された発熱抵抗体１０５がヒータ７３の一部として備えられている。ヒータ７３は、外部から供給された電力によって発熱抵抗体１０５が発熱することで、ガスセンサ素子７（特に、検出素子部７１）を所定の活性温度に昇温し、固体電解質体の酸素イオンの伝導性を高めて動作を安定化させるために用いられる。

図３、図４に示すように、第１セラミック層８３は、長手方向に延びる板状の第１絶縁性セラミック部１１１と、長手方向先端側に設けられ、第１絶縁性セラミック部１１１を厚み方向に貫通する第１挿通孔１１３と、第１挿通孔１１３を埋めるように配置された板状の第１固体電解質部１１５とを備える。第２セラミック層８７は、長手方向に延びる板状の第２絶縁性セラミック部１１７と、長手方向先端側に設けられ、第２絶縁性セラミック部１１７を厚み方向に貫通する第２挿通孔１１９と、第２挿通孔１１９を埋めるように配置された板状の第２固体電解質部１２１とを備える。第３セラミック層９１は、長手方向に延びる板状の第３絶縁性セラミック部１２３と、長手方向先端側に設けられ、第３絶縁性セラミック部１２３を厚み方向に貫通する第３挿通孔１２５と、第３挿通孔１２５を埋めるように配置された第３固体電解質部１２７とを備える。

図３及び図４に示すように、検出素子部７１は、第１ポンプセル７５と、酸素濃度検知セル７７と、第２ポンプセル７９とを有する。

第１ポンプセル７５は、第１セラミック層８３の第１固体電解質部１１５と、これを挟持するように配置された一対の電極（第１内側電極１３７、第１対電極１３９）とを備える。第１内側電極１３７は、第１測定室９７に面している。第１内側電極１３７及び第１対電極１３９は、いずれも白金を主成分にして形成されている。第１対電極１３９は、第１絶縁層８１のうちの第１対電極１３９と対向する部分（開口部１４１）に埋め込まれた多孔質部１４３（例えば、アルミナ）により覆われている。多孔質部１４３は、ガス（例えば、酸素）が通過可能に構成されている。

酸素濃度検知セル７７は、第２セラミック層８７の第２固体電解質部１２１と、これを挟持するように配置された検知電極１４５及び基準電極１４７とを備える。第２固体電解質部１２１は、「固体電解質体」の一例に相当し、検知電極１４５及び基準電極１４７は、「一対の電極」の一例に相当する。第３絶縁層８９のうち、基準電極１４７に接する部分には、第３絶縁層８９の厚さ方向に貫通する空間部分としての基準酸素室１４９が形成されている。基準酸素室１４９は、その内部の第３固体電解質部１２７に面する領域に、多孔質部１５１（図４参照）が配置され、その他の領域が空洞として形成されている。第３絶縁層８９のうち、基準酸素室１４９より後端側には、第３絶縁層８９の厚さ方向に貫通する空間部分としての第２測定室１０３が形成されている。この酸素濃度検知セル７７については、予め定められた微弱な一定値の電流を流すことにより、酸素が酸素濃度検知セル７７を介して第１測定室９７から基準酸素室１４９に送り込まれる。そして、基準酸素室１４９の酸素濃度は、所定の濃度に維持される。これにより、基準酸素室１４９は、酸素濃度の基準として利用される。

第２ポンプセル７９は、第３固体電解質部１２７と、第３固体電解質部１２７のうち、第２測定室１０３に面した表面に配置された第２内側電極１５３と、基準酸素室１４９に面した表面に配置された第２対電極１５５とを備えている。

各電極１３９，１３７，１４５，１４７，１５３，１５５は、いずれも白金を主成分として形成されている。また、第１絶縁層８１の後端側外表面には、３つの電極パッド２５，２６，２７が形成されており、第５絶縁層９５の後端側外表面にも、３つの電極パッド２８，２９，３０が形成されている。図３に示すように、第１電極パッド２５は、第１配線ユニットＬ１（Ｌ１ａ，Ｌ１ｂ）によって第１対電極１３９と電気的に接続され、第２電極パッド２６は、第２配線ユニットＬ２（Ｌ２ａ，Ｌ２ｂ）によって基準電極１４７と電気的に接続され、第３電極パッド２７は、第３配線ユニットＬ３（Ｌ３ａ，Ｌ３ｂ，Ｌ３ｃ、Ｌ３ｄ）によって第１内側電極１３７、検知電極１４５、第２内側電極１５３に電気的に接続される。第４電極パッド３０は、第４配線ユニットＬ４（Ｌ４ａ，Ｌ４ｂ）によって第２対電極１５５に電気的に接続され、第１ヒータ用電極パッド２８は、第１ヒータ用配線ユニットＬ５（Ｌ５ａ，Ｌ５ｂ）によって発熱抵抗体１０５に電気的に接続され、第２ヒータ用電極パッド２９は、第２ヒータ用配線ユニットＬ６（Ｌ６ａ，Ｌ６ｂ）によって発熱抵抗体１０５に電気的に接続される。なお、図３において、符号Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３，Ｈ４，Ｈ５，Ｈ６，Ｈ７，Ｈ８，Ｈ９，Ｈ１０，Ｈ１１，Ｈ１２，Ｈ１３，Ｈ１４，Ｈ１５は、貫通孔である。

第１セラミック層８３は、第１絶縁性セラミック部１１１と第１固体電解質部１１５とからなる第１ポンプセル用複合セラミック層である。第２セラミック層８７は、第２絶縁性セラミック部１１７と第２固体電解質部１２１とからなる検知セル用複合セラミック層である。第２固体電解質部１２１には導入路１０１が設けられている。第３セラミック層９１は、第３絶縁性セラミック部１２３と第３固体電解質部１２７とからなる第２ポンプセル用複合セラミック層である。第１～第３固体電解質部１１５，１２１，１２７は、それぞれ、酸素イオン伝導性を有するジルコニアを主成分に用いて形成されている。第１～第５絶縁層８１，８５，８９，９３，９５、第１～第３絶縁性セラミック部１１１，１１７，１２３は、電気絶縁性を有するアルミナを主成分に用いて形成されており、気体等の流体の透過（流通）を防止できる程度に密に形成されている。

なお、主成分とは、「各構成中の主材料の含有量が５０ｗｔ％以上であること」を指し、例えば、第１～第３固体電解質部１１５，１２１，１２７は、ジルコニアが５０ｗｔ％以上含有されている。

更に、ガスセンサ素子７には、記録部１７０が形成されている。記録部１７０は、検出素子部７１に固有の情報であって、検出素子部７１の温度変化に対する一対の電極間の内部抵抗変化の関係を設定可能な情報である固有特性情報を記録した部分である。記録部１７０は、ＱＲコード（登録商標）やデータマトリックスコードなどの情報コード（上記固有特性情報を記録した情報コード）として構成されていてもよく、固有特性情報が文字や記号などによって表されていてもよい。また、記録部１７０の形成方法は、ガスセンサ素子７の表面に直接的に印字されていてもよく、ガスセンサ素子７の表面にラベルとして付されていてもよい。

検出素子部７１における検知電極１４５と基準電極１４７との間の内部抵抗値をＲｐｖｓとし、検出素子部７１の温度をＴとした場合、内部抵抗値Ｒｐｖｓと温度Ｔの関係は、図５のように、定数ａ及び定数ｂを含む「Ｌｎ（Ｒｐｖｓ）＝ａ×（１／Ｔ）＋ｂ」の数式（アレニウスの式）で表すことができ、記録部１７０に記録される固有特性情報は、この数式を特定し得る情報となっている。例えば、固有特性情報は、検出素子部７１が第１温度Ｔ１のときの検出素子部７１の内部抵抗値Ｒｐｖｓ１を第１温度Ｔ１と対応付けた情報である第１対応情報と、検出素子部７１が第１温度Ｔ１とは異なる第２温度Ｔ２のときの検出素子部７１の内部抵抗値Ｒｐｖｓ２を第２温度Ｔ２と対応付けた情報である第２対応情報とを含んでいれば、第１対応情報（Ｒｐｖｓ１，Ｔ１）を「Ｌｎ（Ｒｐｖｓ）＝ａ×（１／Ｔ）＋ｂ」に代入した第１の式「Ｌｎ（Ｒｐｖｓ１）＝ａ×（１／Ｔ１）＋ｂ」と、第２対応情報（Ｒｐｖｓ２，Ｔ２）を「Ｌｎ（Ｒｐｖｓ）＝ａ×（１／Ｔ）＋ｂ」に代入した第２の式「Ｌｎ（Ｒｐｖｓ２）＝ａ×（１／Ｔ２）＋ｂ」とによって定数ａ、ｂの値を特定することができるようになる。

このように、ガスセンサ１は、固有特性情報（検出素子部７１固有の情報であって、検出素子部７１の温度変化に対する一対の電極間の内部抵抗変化の関係を設定可能な情報）を記録した記録部１７０を備えているため、このガスセンサ１の通電を制御する際に、記録部１７０に記録された固有特性情報を利用した制御が可能となる。つまり、このガスセンサ１において固有に定まる「検出素子部７１の温度と内部抵抗値との関係」を特定した上で、所望の温度が得られるようにヒータ７３の通電を正確に制御することができるようになる。なお、ガスセンサ１の具体的な制御方法は後述する。

１－３．ガスセンサの製造方法
次に、本実施形態のガスセンサ１の製造方法について、前記図３及び図６を用いて簡単に説明する。
なお、ここでは、以下に述べるように、図３に示す下方の層から順次他の層を積層するようにしてガスセンサ１を製造する例について説明するが、各構成の製造手順は、これに限定されるものではない。

＜材料作製工程＞
図３に示すように、ガスセンサ素子７を製造する場合、まず、公知のガスセンサ素子７の材料となる各種積層材料、即ち、検出素子部７１の第１～第３絶縁性セラミック部１１１，１１７，１２３となる未焼成絶縁シート、第１～第３固体電解質部１１５，１２１，１２７となる未焼成固体電解質シート、第１絶縁層８１となる未焼成絶縁層シート、ヒータ７３の第４、第５絶縁層９３、９５となる未焼成絶縁シートを作製する。具体的には、未焼成絶縁シートを形成する場合には、アルミナを主体とするセラミック粉末に対して、ブチラール樹脂とジブチルフタレートとを加えて、更に混合溶媒（トルエン及びメチルエチルケトン）を混合して、スラリーを生成する。そして、このスラリーをドクターブレード法によりシート状とし、混合溶媒を揮発させることで未焼成絶縁シートを作製する。特に、第１～第３絶縁性セラミック部１１１，１１７，１２３となる各未焼成絶縁シートには、第１～第３固体電解質部１１５，１２１，１２７の未焼成固体電解質シートの平面形状に対応した矩形状の貫通孔を形成する。

つまり、ガスセンサ素子７は、第１～第３絶縁性セラミック部１１１，１１７，１２３の挿通孔１１３，１１９，１２５に、第１～第３固体電解質部１１５，１２１，１２７が埋め込まれた構成であるので、予め、第１～第３絶縁性セラミック部１１１，１１７，１２３となる各未焼成絶縁シートに、第１～第３固体電解質部１１５，１２１，１２７の各挿通孔１１３，１１９，１２５の平面形状に対応した貫通孔を形成する。また、第１絶縁層８１となる未焼成絶縁シートにも、開口部１４１に対応した矩形状の貫通孔を形成する。なお、後述する焼成によって、各未焼成絶縁シート及びその貫通孔の形状は若干変化する（以下、未焼成の部材についても、焼成の前後で形状は変化する）。

また、前記未焼成固体電解質シートを形成する場合、まず、ジルコニアを主体とするセラミック粉末に対して、アルミナ粉末やブチラール樹脂などを加えて、さらに混合溶媒（トルエン及びメチルエチルケトン）を混合して、スラリーを生成する。そして、このスラリーをドクターブレード法によりシート状とし、混合溶媒を揮発させることで未焼成固体電解質シートを作製する。

そして、第１～第３各固体電解質部１１５，１２１，１２７となる未焼成固体電解質シートを、第１～第３絶縁性セラミック部１１１，１１７，１２３の未焼成絶縁シートに開けられた貫通孔（即ち、各挿通孔１１３，１１９，１２５に対応した形状の貫通孔）に隙間無く埋め込むことができるような矩形状に切断する。

これとは別に、焼成後に、第２、第３絶縁層８５，８９となる材料として、アルミナを主体とするセラミック粉末に対して、ブチラール樹脂とジブチルフタレートとを加えて、更に混合溶媒（トルエン及びメチルエチルケトン）を混合して、アルミナスラリーを作製する。

また、焼成後に、拡散抵抗体９９、多孔質部１４３、多孔質部１５１などになる未焼成の多孔質を形成するために、アルミナ粉末１００質量％、加熱焼失材（例えば、カーボンなど）及び可塑剤を湿式混合により分散した多孔質用スラリーを作製する。可塑剤はブチラール樹脂及びＤＢＰを有する。

そして、これらの材料を用いて、下記に示すように、ガスセンサ素子７を作製する。
＜積層工程＞
まず、ヒータ７３の第５絶縁層９５となる未焼成絶縁シートの表面（上面）に、発熱抵抗体１０５及び第１、第２ヒータ用リード部Ｌ５ａ，Ｌ６ａとなるヒータパターンを形成する。ヒータパターンの材料として、例えば白金を主成分とし、セラミック（例えば、アルミナ）が含まれる白金ペーストを作製し、この白金ペーストを印刷してヒータパターンを形成する。

また、未焼成絶縁シートの下面には、例えば白金等のメタライズインクを用いて、各電極パッド２８，２９，３０の形状に印刷しておく。さらに、第５絶縁層９５には、貫通孔Ｈ１３，Ｈ１４，Ｈ１５となる孔をあけておき、この孔の内周面には、前記メタライズインクを塗布しておく。なお、他の貫通孔Ｈ１～Ｈ１５の形成方法及びメタライズインクの塗布方法も同様であるので、以下では、他の貫通孔Ｈ１～Ｈ１５に関する同様な説明は省略する。

次に、ヒータパターン等を形成した第５絶縁層９５の表面に、ヒータパターンを覆うように、第４絶縁層９３となる未焼成絶縁シートを積層する。

次に、第３絶縁性セラミック部１２３となる未焼成絶縁シートの挿通孔１２５に対応した貫通孔に、第３固体電解質部１２７となる未焼成固体電解質シートを埋め込んで、第３セラミック層９１となる第３複合シート９１ａ（図３参照）を作製する。

次に、第４絶縁層９３となる未焼成絶縁シートの表面（上面）に、第３セラミック層９１となる第３複合シート９１ａを積層する。なお、第３複合シート９１ａを作製する時期は、第３複合シート９１ａを積層する前であればよい（以下、他の第１、第２複合シート８３ａ，８７ａ（図３参照）の作製時期も同様である）。

次に、第３複合シート９１ａの表面に、上述したメタライズインクを用いて、第２内側電極１５３と第２対電極１５５となる電極パターンを印刷する。また、上述した白金ペーストを用いて、第４、第５リード部Ｌ３ｃ，Ｌ４ａとなるリードパターンを印刷する。なお、電極パターンとリードパターンの材料は、他のセラミック層８３，８７でも同様である。また、第３複合シート９１ａの表面（上面）に、上述したアルミナスラリーを用いて、第３絶縁層８９となる層を印刷する。この層を形成する際には、基準酸素室１４９及び第２測定室１０３となる部分には層を形成せずに、開口としておく。そして、基準酸素室１４９となる開口の底部には、多孔質部１５１となる多孔質スラリーを印刷する。また、多孔質スラリーの上面と第２測定室１０３となる開口には、昇華剤としてカーボンペーストを印刷する。

次に、第２絶縁性セラミック部１１７となる未焼成絶縁シートの挿通孔１１９に対応した貫通孔に、第２固体電解質部１２１となる未焼成固体電解質シートを埋め込んで、第２セラミック層８７となる第２複合シート８７ａを作製する。次に、第２複合シート８７ａの未焼成固体電解質シートに、導入路１０１となる貫通孔を開ける。なお、この貫通孔には、カーボンペーストを充填する。そして、第２複合シート８７ａの上面に、検知電極１４５となる電極パターンと第３リード部Ｌ３ｂとなるリードパターンを形成する。一方、第２複合シート８７ａの下面には、基準電極１４７と第２リード部Ｌ２ａとなるリードパターンを形成する。

次に、前記第３絶縁層８９となる層の表面に、前記電極パターン等を設けた第２複合シート８７ａを積層する。次に、第２複合シート８７ａの表面（上面）に、アルミナスラリーを用いて、第２絶縁層８５となる層を印刷する。この層には、拡散抵抗体９９を形成する位置に第１の開口を設けるとともに、第１測定室９７となる位置にも第２の開口を設けておく。そして、第１の開口には、拡散抵抗体９９となる多孔質スラリーを印刷する。また、第１測定室９７となる第２の開口には、カーボンペーストを印刷する。なお、第１、第２の開口は連通している。

次に、第１絶縁性セラミック部１１１となる未焼成絶縁シートの挿通孔１１３に対応した貫通孔に、第１固体電解質部１１５となる未焼成固体電解質シートを埋め込んで、第１セラミック層８３となる第１複合シート８３ａを作製する。そして、この第１複合シート８３ａの上面に、第１対電極１３９となる電極パターンと第１リード部Ｌ１ａとなるリードパターンを形成する。一方、第１複合シート８３ａの下面には、第１内側電極１３７と第３リード部Ｌ３ａとなるリードパターンを形成する。

次に、前記第２絶縁層８５となる層の表面に、前記電極パターン等を設けた第１複合シート８３ａを積層する。次に、第１複合シート８３ａの表面に、第１絶縁層８１となる未焼成絶縁シートを積層する。なお、この未焼成絶縁シートの開口部１４１に対応した貫通孔には、予め多孔質スラリーを印刷しておく。また、この未焼成絶縁シートの下面には、前記メタライズインクを用いて、各電極パッド２５，２６，２７の形状に印刷しておく。このようにして、各層を積層することにより、未焼成積層体が形成される。そして、この未圧着積層体を１ＭＰａで加圧することにより、図６に示す様な圧着された成形体１６１を得る。

＜切断工程＞
その後、加圧により得られた成形体１６１を、所定の大きさで切断することにより、ガスセンサ素子７と大きさが同等の複数（例えば１０個）の未焼成積層体を得る。

＜焼成工程＞
その後、この未焼成積層体を樹脂抜きし、さらに焼成温度１５００℃にて、１時間で本焼成する。このようにしてガスセンサ素子７が得られる。

＜測定工程＞
このようにガスセンサ素子７が得られた後に、測定工程を行う。測定工程では、検出素子部７１を第１内部抵抗値Ｒｐｖｓ１で制御したときの検出素子部７１の温度である第１温度Ｔ１と、検出素子部７１を第１内部抵抗値Ｒｐｖｓ１とは異なる第２内部抵抗値Ｒｐｖｓ２で制御したときの検出素子部７１の温度である第２温度Ｔ２とを測定する。具体的には、後述する制御部１８０Ａと同様の制御装置によってヒータ７３を加熱し、第１内部抵抗値Ｒｐｖｓ１となるように制御した際の検出素子部７１の温度を公知の温度測定装置（例えば、サーモカメラ等）によって測定する。そして、第１内部抵抗値Ｒｐｖｓ１のときに測定された検出素子部７１の温度を第１温度Ｔ１とする。さらに、検出素子部７１の内部抵抗値が第１内部抵抗値Ｒｐｖｓ１とは異なる第２内部抵抗値Ｒｐｖｓ２となるように制御し、検出素子部７１の温度を公知の温度測定装置（例えば、サーモカメラ等）によって測定する。そして、第２内部抵抗値Ｒｐｖｓ２のときに測定された検出素子部７１の温度を第２温度Ｔ２とする。

＜第１記録工程＞
このように測定工程を行った後、第１記録工程を行う。第１記録工程では、測定工程によって測定された第１温度び第２温度に基づき、固有特性情報（検出素子部７１の温度変化と内部抵抗値の変化との関係を設定可能な情報であって且つガスセンサの固有の情報）を、ガスセンサ１と一体的な記録部１７０（ガスセンサ自身に付される記録部）に記録する。記録部１７０は、ＱＲコード（登録商標）やデータマトリックスコードなどの情報コード（上記固有特性情報を記録した情報コード）として構成してもよく、固有特性情報を文字や記号などによって表してもよい。また、記録部１７０の形成方法は、ガスセンサ素子７の表面に情報コード等を直接的に印字してもよく、ガスセンサ素子７の表面に情報コード等が表されたラベル等を付してもよい。

上述したように、ガスセンサ１は、検出素子部７１における検知電極１４５と基準電極１４７との間の内部抵抗値Ｒｐｖｓと検出素子部７１の温度Ｔとの関係を、図５のように、定数ａ及び定数ｂを含む「Ｌｎ（Ｒｐｖｓ）＝ａ×（１／Ｔ）＋ｂ」の数式（アレニウスの式）で表すことができ、記録部１７０に記録される固有特性情報は、この数式を特定し得る情報とする。具体的には、例えば、上述の第１温度Ｔ１と、第１温度Ｔ１のときの検出素子部７１の内部抵抗値Ｒｐｖｓ１と対応付けた情報である第１対応情報（Ｔ１，Ｒｐｖｓ１）と、上述の第２温度Ｔ２と第２温度Ｔ２のときの検出素子部７１の内部抵抗値Ｒｐｖｓ２と対応付けた情報である第２対応情報（Ｔ２，Ｒｐｖｓ２）とを固有特性情報として記録部１７０に記録する。このようにすれば、記録部１７０から第１対応情報（Ｔ１，Ｒｐｖｓ１）及び第２対応情報（Ｔ２，Ｒｐｖｓ２）を読み取った場合に、第１対応情報（Ｒｐｖｓ１，Ｔ１）を「Ｌｎ（Ｒｐｖｓ）＝ａ×（１／Ｔ）＋ｂ」に代入した第１の式「Ｌｎ（Ｒｐｖｓ１）＝ａ×（１／Ｔ１）＋ｂ」と、第２対応情報（Ｒｐｖｓ２，Ｔ２）を「Ｌｎ（Ｒｐｖｓ）＝ａ×（１／Ｔ）＋ｂ」に代入した第２の式「Ｌｎ（Ｒｐｖｓ２）＝ａ×（１／Ｔ２）＋ｂ」とによって定数ａ、ｂの値を特定することができるようになる。

＜エージング工程＞
第１記録工程の後、第１記録工程で得られたガスセンサ素子７に対し、以下のようなエージング工程を行う。エージング工程によってエージング処理を施す場合、まず、第１記録工程で得られたガスセンサ素子７を、水分を略一定状態にしたリッチ雰囲気下で予め設定した温度領域に加熱しつつ、第１内側電極１３７と第１対電極１３９との間、および第２内側電極１５３と第２対電極１５５との間に通電するエージング工程を行う。ここで、「リッチ雰囲気」とは、理論空燃比（λ＝１）に対して酸素の割合が少ない雰囲気、即ち、理想的な完全燃焼ができる空気と燃料の混合比である理論空燃比で燃焼されたガス雰囲気を基準にしたときに、そのガス雰囲気よりも酸素の割合が少ない（酸素分圧が低い）ガス雰囲気を意味する。また、ここでいう「水分が略一定状態」とは、１時間あたりの絶対湿度の変化量が８％以下である状態を意味する。このエージングにおけるリッチ雰囲気としては、例えばＨ２が数体積％で残部Ｎ２のガスに対し、水分が０体積％を超え５体積％以下含むものが挙げられる。なお、リッチ雰囲気としては、ＣＯが１体積％、ＣＯ２が１０体積％で残部がＮ２のガスに対し、水分が０体積％を超え５体積％以下含むものも例示できる。

エージング工程では、第２ポンプセル７９の温度を所望の目標温度Ｔｔａとなるように制御する。具体的には、図７のように、ガスセンサ素子７の記録部１７０に記録された固有特性情報を読取装置１６２（例えば情報コードリーダなど）によって読み取る。なお、このように読取装置１６２によって記録部１７０を読み取る工程は、読取工程の一例に相当する。そして、読取装置１６２が記録部１７０から読み取った固有特性情報を制御部１６４が取得し、制御部１６４は、この固有特性情報に基づいて「Ｌｎ（Ｒｐｖｓ）＝ａ×（１／Ｔ）＋ｂ」の数式（ガスセンサ素子７固有の数式）を特定する。このように制御部１６４が上記数式を特定する工程は、関係式設定工程（読取工程によって読み取られた固有特性情報に基づいて検出素子部７１の温度と内部抵抗値との関係式を設定する工程）の一例に相当する。制御部１６４は、上記数式（固有特性情報に基づいて設定された検出素子部７１の温度と内部抵抗値との関係式）を特定した後、この数式を特定するための情報（例えば、定数ａ、ｂ）を、関係式記憶部に相当する記憶部１６６に記憶する。更に、制御部１６４は、このように特定された数式に基づいて目標温度Ｔｔａのときの内部抵抗値（目標抵抗値）を算出する。この例では、制御部１６４が特定部の一例に相当し、読取装置１６２で読み取った固有特性情報に基づいて目標抵抗値を求める。

エージング工程では、このように得られた目標抵抗値となるように制御部１６４がヒータ７３の通電を制御しながら、第２内側電極１５３と第２対電極１５５との間に通電する。なお、エージング工程の際に制御部１６４がヒータ７３の通電を制御する工程は、制御工程（検出素子部７１の内部抵抗値を内部抵抗検出部によって検出しつつ、上記関係式と内部抵抗検出部によって検出される内部抵抗値とに基づいて通電制御部によってヒータへの通電を制御する工程）の一例に相当する。また、この例では、制御部１６４が内部抵抗検出部として機能し、公知の方法によって一対の電極間（検知電極１４５と基準電極１４７との間）の内部抵抗値を検出する。更に、制御部１６４は、通電制御部として機能し、上記関係式と内部抵抗検出部にて検出された内部抵抗値とに基づき、一対の電極間（検知電極１４５と基準電極１４７との間）の内部抵抗値が上述した目標抵抗値となるようにヒータ７３への通電を制御する。なお、エージング工程での目標温度Ｔｔａは、例えば５５０～７００℃の範囲の所望の温度とすることができる。
そして、このようにして、エージング工程が施されたガスセンサ素子７が得られる。なお、エージング工程では、制御部１６４及び記憶部１６６を備えた制御装置１６３と読取装置１６２とが、温度制御装置１６０として機能する。また、ガスセンサ素子７及び温度制御装置１６０が温度制御システム１６９として機能する。

＜組付工程＞
このようにしてガスセンサ素子７を得た後、ガスセンサ素子７を主体金具５に組み付ける組付工程を行う。この組付工程では、上記製造方法で作製されたガスセンサ素子７を金属ホルダ５１に挿入し、さらにガスセンサ素子７をセラミックホルダ４１、滑石リング４３で固定し、組み立て体を作製する。その後、この組み立て体を主体金具５に固定し、ガスセンサ素子７の軸線Ｏ方向後端部側を滑石リング４５、セラミックスリーブ９に挿通させつつ、これらを主体金具５に挿入する。

そして、主体金具５の後端部４７にてセラミックスリーブ９を加締め、下部組立体を作製する。なお、下部組立体には、あらかじめプロテクタ５５が取付けられている。一方、外筒５７、セパレータ１３、グロメット５９などを組みつけ、上部組立体を作製する。そして、下部組立体と上部組立体とを接合し、図１で示すガスセンサ１と同様の構造体を得る。

＜第２記録工程＞
組付工程により、ガスセンサ素子７に下部組立体及び上部組立体を接合して構造体を構成した後、この構造体の外表面（主体金具５や外筒５７など）にも記録部１７０と同様の記録部１７０（図７、図８参照）を形成する。組付工程で得られた構造体の外表面に記録する記録部は、記録部１７０と同一の記録部であってもよいが、上述の固有特性情報が記録された構成であれば、記録部１７０と多少異なっていてもよい。

以上のような製造方法によれば、固有特性情報（検出素子部固有の情報であって、検出素子部の温度変化に対する一対の電極間の内部抵抗変化の関係を設定可能な情報）を記録した記録部１７０を利用可能な形でガスセンサ１を製造することができる。従って、このガスセンサ１に関して、記録部１７０に記録された固有特性情報を利用した制御が可能となる。つまり、このガスセンサ１において固有に定まる「検出素子部の温度と内部抵抗値との関係」を特定した上で、所望の温度が得られるようにヒータ７３の通電を正確に制御することができるようになる。

また、上述の製造方法では、固有特性情報をガスセンサ自身に付される記録部１７０に記録するように記録工程を行うため、ガスセンサ１の固有の特性を示す固有特性情報をそのガスセンサ自身に対応付けて記録しておくことができ、記録工程の後の工程（例えば、エージング工程や車両搭載後の工程など）において、固有特性情報の管理及び利用を簡易に且つ容易に行いやすくなる。

１－４．ガスセンサの動作
次に、上述したガスセンサ１の動作について詳述する。
図８で示す温度制御システム１９０は、車両に搭載されるシステムであり、主に、ガスセンサ１と温度制御装置１８０とを備え、後述する温度制御方法を実現し得るシステムとして構成されている。温度制御装置１８０は、例えば、車載用の電子制御装置（ＥＣＵ）として構成される。

図８で示す温度制御システム１９０を車両に組み込む場合、まず、読取工程を行う。この読取工程では、ガスセンサ１の記録部１７０（例えば、第２記録工程で形成された記録部１７０）に記録された固有特性情報を読取装置１９２によって読み取る。

そして、このように読取装置１９２によって読取工程を行った後に関係式設定工程を行う。この関係式設定工程は、読取工程によって読み取られた固有特性情報に基づいて検出素子部７１の温度と内部抵抗値との関係式を設定する工程であり、具体的には、読取装置１９２が記録部から読み取った固有特性情報に基づいて「Ｌｎ（Ｒｐｖｓ）＝ａ×（１／Ｔ）＋ｂ」の数式（ガスセンサ素子７固有の数式）を設定する工程である。なお、この数式（関係式）は、読取装置１９２が読み取った情報に基づいて情報処理装置１９４が設定してもよく、温度制御装置１８０を構成する制御部１８０Ａが設定してもよい。例えば、読取装置１９２が読み取った固有特性情報（記録部１７０に記録された固有特性情報）を情報処理装置１９４が制御部１８０Ａに送信するようになっており、制御部１８０Ａは、このように外部から入力された情報（記録部１７０に記録された固有特性情報）に基づいて、上記関係式（固有特性情報に基づいて検出素子部７１の温度と内部抵抗値との関係を特定する情報であり、具体的には「Ｌｎ（Ｒｐｖｓ）＝ａ×（１／Ｔ）＋ｂ」の数式）を特定するデータを記憶部１８０Ｂに記憶する。更に、制御部１８０Ａは、特定部として機能し、このように記憶部１８０Ｂ（情報記憶部）に記憶された情報（上記関係式）を基に目標抵抗値を求める。具体的には、予め目標温度が定められており、記憶部１８０Ｂに記憶された情報によって特定される関係式「Ｌｎ（Ｒｐｖｓ）＝ａ×（１／Ｔ）＋ｂ」により、目標温度のときの内部抵抗値を算出し、算出された内部抵抗値を目標抵抗値とする。

このように、情報を備えた形で温度制御装置１８０を車両に組み込むことができる。そして、ガスセンサ１も、温度制御装置１８０による制御対象として車両に組み込まれる。このように温度制御装置１８０及びガスセンサ１が車両に組み込まれた状態で、制御工程が実行される。この制御工程は、検出素子部７１の内部抵抗値（具体的には、検知電極１４５と基準電極１４７との間の内部抵抗値）を内部抵抗検出部（具体的には、制御部１８０Ａ）によって検出しつつ、上記関係式と内部抵抗検出部によって検出される内部抵抗値とに基づき、検知電極１４５と基準電極１４７との間の内部抵抗値が目標抵抗値となるように通電制御部（具体的には、制御部１８０Ａ）によってヒータ７３への通電を制御する工程である。

より具体的には、エンジンの始動によって制御部１８０Ａが起動すると、制御部１８０Ａは、ヒータ７３に電力を供給する。これに応じて、ヒータ７３は、第１ポンプセル７５、酸素濃度検知セル７７、第２ポンプセル７９を活性化温度まで加熱する。このとき、制御部１８０Ａは、固体電解質部１１５，１２１，１３１（本実施例では、固体電解質部１２１）が狙いとする目標温度になるように（具体的には、検知電極１４５と基準電極１４７との間の内部抵抗値が上記目標抵抗値となるように）、内部抵抗値検出部（制御部１８０Ａ）によって検知電極１４５と基準電極１４７との間の内部抵抗値を検出しながらヒータ７３の通電を制御する。

そして、各セル７５、７７、７９が活性化温度まで加熱されると、制御部１８０Ａは、第１ポンプセル７５に電流（第１ポンピング電流Ｉｐ１）を流す。これにより、第１ポンプセル７５は、第１固体電解質部１１５を介して第１内側電極１３７と第１対電極１３９との間で酸素を移動させることで、第１測定室９７に流入した被測定ガス（排気ガス）における酸素の汲み入れおよび汲み出しを行う。

制御部１８０Ａは、酸素濃度検知セル７７の電極間電圧（端子間電圧）が一定電圧Ｖ１（例えば４２５ｍＶ）になるように、第１ポンプセル７５に通電する第１ポンピング電流Ｉｐ１を制御する。酸素濃度検知セル７７の電圧は、基準酸素室１４９の酸素濃度を基準として、検知電極１４５における酸素濃度に応じた値となる。この制御によって、第１測定室９７の内部の酸素濃度は、ＮＯｘが分解しない程度に調整される。

第１測定室９７にて酸素濃度が調整された被測定ガスは、第２固体電解質部１２１の導入路１０１を介して、第２測定室１０３に向かってさらに流れる。制御部１８０Ａは、第２ポンプセル７９に電極間電圧（端子間電圧）を印加する。この電圧は、被測定ガス中のＮＯｘガスが酸素と窒素ガスに分解する程度の一定電圧に設定されている（酸素濃度検知セル７７の制御電圧の値より高い電圧、例えば４５０ｍＶ）。これにより、被測定ガス中のＮＯｘが、窒素と酸素に分解される。

制御部１８０Ａは、ＮＯｘの分解により生じた酸素を第２測定室１０３から汲み出すように、第２ポンプセル７９に電流（第２ポンピング電流Ｉｐ２）が流れる。第２ポンピング電流Ｉｐ２とＮＯｘ濃度の間には比例関係があるので、第２ポンピング電流Ｉｐ２の電流値を検出することによって被測定ガス中のＮＯｘ濃度を検出することができる。

なお、ガスセンサ素子７は、接続端子１５およびリード線３５を介して、外部機器（制御部１８０Ａ）に接続される。制御部１８０Ａは、ヒータ７３に発熱用の電力を供給するとともに、検出素子部７１の各セル（第１ポンプセル７５，酸素濃度検知セル７７，第２ポンプセル７９）との間で信号を送受信することによって、ガスセンサ素子７を制御する。

なお、本実施形態では、制御部１８０Ａは、オペアンプ等を用いて形成された電子回路として備えられる。制御部１８０Ａは、ＣＰＵやメモリなどを有するコンピュータを用いて形成してもよい。

以上のように、上述した温度制御装置１８０では、制御対象となるガスセンサ１の記録部１７０に記録された固有特性情報（検出素子部固有の情報であって、検出素子部の温度変化に対する一対の電極間の内部抵抗変化の関係を設定可能な情報）に基づいて設定された検出素子部７１の温度と内部抵抗値との関係式が関係式記憶部に記憶されるため、制御対象となるガスセンサ１において固有に定まる「検出素子部の温度と内部抵抗値との関係」を関係式記憶部に記憶される関係式によって正確に特定することができるようになる。そして、通電制御部は、この関係式と、内部抵抗検出部にて検出された内部抵抗値（一対の電極間の内部抵抗値）とに基づいてヒータ７３への通電を制御することができるため、制御対象となるガスセンサ１において固有に定まる関係（検出素子部の温度と一対の電極間の内部抵抗値との関係）を正確に特定し、内部抵抗検出部によって内部抵抗値を実際に検出した上で、所望の温度が得られるようにヒータ７３の通電を正確に制御することができる。
なお、本発明の一態様である「ガスセンサ」は、上述したガスセンサ１のような構成であってもよく、上述したガスセンサ素子７のような構成であってもよい。

更に、上述した温度制御装置１８０は、外部から入力された情報（記録部に記録された固有特性情報に基づく検出素子部の温度と内部抵抗値との関係を特定する情報）を記憶する情報記憶部（記憶部１８０Ｂ）と、この情報記憶部に記憶された情報を基に目標抵抗値を求める特定部（制御部１８０Ａ）とを有する。この温度制御装置１８０は、記録部１７０に記録された固有特性情報に基づく「検出素子部の温度と内部抵抗値との関係を特定する情報」を情報記憶部に記憶しておくことができ、この情報記憶部に記憶された情報を基に目標抵抗値を定めることができる。つまり、制御対象となるガスセンサ１において固有に定まる関係（検出素子部の温度と一対の電極間の内部抵抗値との関係）を正確に特定した上で所望の温度が得られるように目標抵抗値を求める動作を、簡易に且つ正確に行うことができる。

温度制御装置１８０では、関係式は、検出素子部７１の内部抵抗値をＲｐｖｓとし、検出素子部の温度をＴとし、定数ａ及び定数ｂを含む式「Ｌｎ（Ｒｐｖｓ）＝ａ×（１／Ｔ）＋ｂ」で表される数式となっている。そして、固有特性情報は、少なくとも定数ａ及び定数ｂを特定可能な情報である。このようにすれば、制御対象となるガスセンサ１における検出素子部７１の内部抵抗値Ｒｐｖｓと温度Ｔとの関係をＬｎ（Ｒｐｖｓ）＝ａ×（１／Ｔ）＋ｂの数式で近似することができ、しかも、定数ａ、ｂの値を、そのガスセンサ固有の値として特定することができる。つまり、ガスセンサ１の温度を制御する場合に、そのガスセンサ１の内部抵抗値Ｒｐｖｓと温度Ｔとの関係をより正確に特定し得る固有の近似式に基づいて通電を制御することができ、所望の温度が得られるようにヒータ７３の通電を正確に制御し得る構成を、より簡易に実現できる。

温度制御装置１８０において、固有特性情報は、検出素子部７１が第１温度Ｔ１のときの検出素子部の内部抵抗値Ｒｐｖｓ１を第１温度Ｔ１と対応付けた情報である第１対応情報と、検出素子部７１が第１温度Ｔ１とは異なる第２温度Ｔ２のときの検出素子部７１の内部抵抗値Ｒｐｖｓ２を第２温度Ｔ２と対応付けた情報である第２対応情報と、を含んでいる。このように、固有特性情報が上記第１対応情報と上記第２対応情報とを含んでいれば、固有特性情報に基づいて検出素子部７１の温度と内部抵抗値との関係式を設定する場合に、この関係式が、ガスセンサ固有の正確性の高い式となる。

＜他の実施形態＞
本発明は、本明細書の実施形態の各態様や変形例に限られるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の構成で実現できる。例えば、発明の概要の欄に記載した各形態中の技術的特徴に対応する実施形態、実施例、変形例中の技術的特徴は、先述の課題の一部又は全部を解決するために、あるいは、先述の効果の一部又は全部を達成するために、適宜、差し替えや、組み合わせを行うことができる。その技術的特徴が本明細書中に必須なものとして説明されていなければ、適宜、削除できる。変更例としては、例えば、以下のようなものが該当する。

上述した実施形態では、記録工程において、ガスセンサの固有の情報である固有特性情報をガスセンサと一体的な記録部に記録する例を示したが、ガスセンサとは別体で設けられた記録部に記録してもよい。例えば、ガスセンサにシリアル番号やロット番号を印字しておき、ガスセンサとは別体で設けられた記録部（例えば、情報処理装置の記憶部）に当該ガスセンサに関する固有特性情報と上記シリアル番号又は上記ロット番号とを対応付けて記憶しておけば、記録部（例えば、情報処理装置の記憶部）を参照することでガスセンサに印字されたシリアル番号に対応付けられた固有特性情報を読み出すことができるようになり、上記実施形態と同様に固有特性情報を利用することができる。或いは、複数のガスセンサを順番に製造する場合に、各々のガスセンサの固有特性情報をガスセンサとは別体で設けられた記録部（例えば、情報処理装置の記憶部）に順番に記憶すれば、どの順番の固有特性情報がどのガスセンサに対応するかを特定することが可能となる。

上述した実施形態では、固有特性情報として第１対応情報及び第２対応情報を例示したが、上記関係式の定数ａ、ｂを特定し得る情報であればよい。例えば、第１温度Ｔ１と、この第１温度Ｔ１のときの内部抵抗値Ｒｐｖｓ１と、定数ａ、ｂのいずれかの情報であってもよい。例えば、第１温度Ｔ１、第１温度Ｔ１のときの内部抵抗値Ｒｐｖｓ１、定数ａが固有特性情報に含まれていれば、この固有特性情報に基づいて上記関係式を正確に特定することができる。

上述した実施形態では、第１記録工程及び第２記録工程を例示したが、いずれか一方の工程のみを行ってもよい。そして、ガスセンサ素子７又はガスセンサ素子７に組み付けられる部品の一方のみに記録部１７０を設けてもよい。

上述した実施形態では、温度制御装置１８０は、外部から入力された情報（記録部１７０に記録された固有特性情報に基づく検出素子部の温度と内部抵抗値との関係を特定する情報）を記憶部１８０Ｂ（情報記憶部）に記憶する構成であったが、記録部１７０に記録された固有特性情報が情報処理装置１９４から入力された場合に、この固有特性情報を記憶部１８０Ｂ（情報記憶部）に記憶する構成であってもよい。このように固有特性情報そのものを記憶部１８０Ｂに記憶しておいても、制御部１８０Ａがこの固有特性情報を読み出して上記関係式を特定することが可能となる。

上述した実施形態では、第１内部抵抗値に制御したときの第１温度及び第２内部抵抗値に制御したときの第２温度を測定していたが、例えば、所定の第１タイミング及び第２タイミングにおける温度と内部抵抗値とをそれぞれ測定し、第１タイミングにおける温度を第１温度、内部抵抗値を第１内部抵抗値とし、第２タイミングにおける温度を第２温度、内部抵抗値を第２内部抵抗値としてもよい。ただし、上述したアレニウスの式を特定する前は、内部抵抗値による制御は容易だが、所望の温度に制御することが困難である。そのため、第１内部抵抗値、第２内部抵抗値に制御をし、そのときの温度を測定する方が、第１内部抵抗値及び第２内部抵抗値の数値が一定の状態でアレニウスの数式を特定できるため、計算が簡便である。

１…ガスセンサ
７１…検出素子部
７３…ヒータ
１２１…第２固体電解質部（固体電解質体）
１４５…検知電極（一対の電極）
１４７…基準電極（一対の電極）
１６０，１８０…温度制御装置
１６２，１９２…読取装置
１６４…制御部（通電制御部、内部抵抗検出部、特定部）
１６６…記憶部（関係式記憶部）
１６９，１９０…温度制御システム
１７０…記録部
１８０Ａ…制御部（通電制御部、内部抵抗検出部、特定部）
１８０Ｂ…記憶部（関係式記憶部、情報記憶部）

Claims (10)

1. 固体電解質体と前記固体電解質体に配置される一対の電極とを備える検出素子部と前記検出素子部を加熱するヒータとを少なくとも有するガスセンサの温度を制御する温度制御装置であって、
   前記ガスセンサは、前記検出素子部固有の情報であって、前記検出素子部の温度変化に対する前記一対の電極間の内部抵抗変化の関係を設定可能な情報である固有特性情報を記録した記録部を有し、
   前記固有特性情報に基づいて設定された前記検出素子部の温度と内部抵抗値との関係式を記憶する関係式記憶部と、
   前記一対の電極間の内部抵抗値を検出する内部抵抗検出部と、
   前記関係式と所望の目標温度とに基づいて算出される目標抵抗値と、前記内部抵抗検出部にて検出された内部抵抗値と、に基づいて前記ヒータへの通電を制御する通電制御部と、
   を有する温度制御装置。
2. 前記記録部に記録された前記固有特性情報を読み取る読取装置と、
   前記読取装置で読み取った前記固有特性情報に基づいて目標抵抗値を求める特定部と、
   を有する請求項１に記載の温度制御装置。
3. 外部から入力された前記記録部に記録された前記固有特性情報、又は前記固有特性情報に基づく前記検出素子部の温度と内部抵抗値との関係を特定する情報を記憶する情報記憶部と、
   前記情報記憶部に記憶された情報を基に目標抵抗値を求める特定部と、
   を有する請求項１に記載の温度制御装置。
4. 前記関係式は、前記検出素子部の内部抵抗値をＲｐｖｓとし、前記検出素子部の温度をＴとし、定数ａ及び定数ｂを含む以下の式
   Ｌｎ（Ｒｐｖｓ）＝ａ×（１／Ｔ）＋ｂ
   で表される数式であり、
   前記固有特性情報は、少なくとも前記定数ａ及び前記定数ｂを特定可能な情報である
   請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の温度制御装置。
5. 前記固有特性情報は、
   前記検出素子部が第１温度のときの前記検出素子部の内部抵抗値を前記第１温度と対応付けた情報である第１対応情報と、
   前記検出素子部が前記第１温度とは異なる第２温度のときの前記検出素子部の内部抵抗値を前記第２温度と対応付けた情報である第２対応情報と、
   を含む
   請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の温度制御装置。
6. 固体電解質体と前記固体電解質体に配置される一対の電極とを備える検出素子部と、前記検出素子部を加熱するヒータと、を少なくとも有するガスセンサの温度を制御する温度制御方法であって、
   前記ガスセンサは、前記検出素子部固有の情報であって前記検出素子部の温度変化に対する前記一対の電極間の内部抵抗変化の関係を設定可能な情報である固有特性情報を記録した記録部を有し、
   前記記録部に記録された前記固有特性情報を読取装置によって読み取る読取工程と、
   前記読取工程によって読み取られた前記固有特性情報に基づいて前記検出素子部の温度と内部抵抗値との関係式を設定する関係式設定工程と、
   前記検出素子部の内部抵抗値を内部抵抗検出部によって検出しつつ、前記関係式と所望の目標温度とに基づいて算出される目標抵抗値と、前記内部抵抗検出部によって検出される内部抵抗値と、に基づいて通電制御部によって前記ヒータへの通電を制御する制御工程と、
   を含む
   温度制御方法。
7. 固体電解質体と、前記固体電解質体に配置される一対の電極と、を備える検出素子部と、
   前記検出素子部を加熱するヒータと、
   を少なくとも有し、
   温度制御装置によって温度が制御されるガスセンサであって、
   前記検出素子部に固有の情報であって、前記検出素子部の温度変化に対する前記一対の電極間の内部抵抗変化の関係を設定可能な情報である固有特性情報を記録した記録部を有し、
   前記温度制御装置は、
   （１）前記固有特性情報に基づいて設定された前記検出素子部の温度と内部抵抗値との関係式を記憶する関係式記憶部と、
   （２）前記一対の電極間の内部抵抗値を検出する内部抵抗検出部と、
   （３）前記関係式と所望の目標温度とに基づいて算出される目標抵抗値と、前記内部抵抗検出部にて検出された内部抵抗値と、に基づいて前記ヒータへの通電を制御する通電制御部と、
   を有する
   ガスセンサ。
8. 請求項７に記載のガスセンサを製造する製造方法であって、
   前記検出素子部が第１内部抵抗値のときの前記検出素子部の温度である第１温度と、前記検出素子部が前記第１内部抵抗値とは異なる第２内部抵抗値のときの前記検出素子部の温度である第２温度と、を測定する測定工程と、
   前記測定工程によって測定された前記第１温度及び前記第２温度に基づき、前記検出素子部の温度変化と内部抵抗値の変化との関係を設定可能な情報であって且つ前記ガスセンサの固有の情報である固有特性情報を、前記ガスセンサと一体的な記録部又は前記ガスセンサとは別体で設けられた記録部に記録する記録工程と、
   を含む、
   ガスセンサの製造方法。
9. 前記記録工程では、前記固有特性情報を前記ガスセンサ自身に付される前記記録部に記録する請求項８に記載のガスセンサの製造方法。
10. 請求項７に記載のガスセンサと、
    請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の温度制御装置と、
    を備える
    ガスセンサの温度制御システム。

Images