JPH1090222A - ガスセンサ - Google Patents
ガスセンサInfo
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- JPH1090222A JPH1090222A JP8247754A JP24775496A JPH1090222A JP H1090222 A JPH1090222 A JP H1090222A JP 8247754 A JP8247754 A JP 8247754A JP 24775496 A JP24775496 A JP 24775496A JP H1090222 A JPH1090222 A JP H1090222A
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- G01N27/26—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating electrochemical variables; by using electrolysis or electrophoresis
- G01N27/416—Systems
- G01N27/417—Systems using cells, i.e. more than one cell and probes with solid electrolytes
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Abstract
(57)【要約】
【課題】排気ガス中の酸素の濃度変化がＮＯ感度に及ぼ
す干渉を防止して、被測定ガス成分の測定精度の向上を
図る。 【解決手段】第１の拡散律速部１４を介して外部空間と
連通する第１の内部空所２０と、該第１の内部空所２０
内の雰囲気の酸素濃度を所定値に制御する第１の電気化
学的ポンプセル３０と、第２の拡散律速部１６を介して
第１の内部空所２０と連通する第２の内部空所２２と、
該第２の内部空所２２内の雰囲気の酸素濃度を所定値に
微調整する第２の電気化学的ポンプセル４４と、第３の
拡散律速部１８を介して第２の内部空所２２と連通する
第３の内部空所２４と、該第３の内部空所２４内の被測
定ガス中の結合酸素を有する成分の還元又は分解により
生じた酸素を汲み出す第３の電気化学的ポンプセル５８
と、該第３の電気化学的ポンプセル５８のポンピング動
作によって流れるポンプ電流を検出する電流計Ｉｐを設
けて構成する。
す干渉を防止して、被測定ガス成分の測定精度の向上を
図る。 【解決手段】第１の拡散律速部１４を介して外部空間と
連通する第１の内部空所２０と、該第１の内部空所２０
内の雰囲気の酸素濃度を所定値に制御する第１の電気化
学的ポンプセル３０と、第２の拡散律速部１６を介して
第１の内部空所２０と連通する第２の内部空所２２と、
該第２の内部空所２２内の雰囲気の酸素濃度を所定値に
微調整する第２の電気化学的ポンプセル４４と、第３の
拡散律速部１８を介して第２の内部空所２２と連通する
第３の内部空所２４と、該第３の内部空所２４内の被測
定ガス中の結合酸素を有する成分の還元又は分解により
生じた酸素を汲み出す第３の電気化学的ポンプセル５８
と、該第３の電気化学的ポンプセル５８のポンピング動
作によって流れるポンプ電流を検出する電流計Ｉｐを設
けて構成する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、例えば、車両の排
気ガスや大気中に含まれるＮＯ，ＮＯ2 ，ＳＯ2、ＣＯ
2 、Ｈ2 Ｏ等の酸化物や、ＣＯ，ＣｎＨｍ等の可燃ガス
を測定するガスセンサに関する。
気ガスや大気中に含まれるＮＯ，ＮＯ2 ，ＳＯ2、ＣＯ
2 、Ｈ2 Ｏ等の酸化物や、ＣＯ，ＣｎＨｍ等の可燃ガス
を測定するガスセンサに関する。
【０００２】
【従来の技術】従来より、被測定ガス中の所望のガス成
分の濃度を知るために、各種の測定方式や装置が提案さ
れている。
分の濃度を知るために、各種の測定方式や装置が提案さ
れている。
【０００３】例えば、燃焼ガス等の被測定ガス中のＮＯ
ｘを測定する方法としては、ＲｈのＮＯｘ還元性を利用
し、ジルコニア等の酸素イオン伝導性の固体電解質上に
Ｐｔ電極及びＲｈ電極を形成してなるセンサを用いて、
これら両電極間の起電力を測定するようにした手法が知
られている。
ｘを測定する方法としては、ＲｈのＮＯｘ還元性を利用
し、ジルコニア等の酸素イオン伝導性の固体電解質上に
Ｐｔ電極及びＲｈ電極を形成してなるセンサを用いて、
これら両電極間の起電力を測定するようにした手法が知
られている。
【０００４】前記のようなセンサは、被測定ガスである
燃焼ガス中に含まれる酸素濃度の変化によって、起電力
が大きく変化するばかりでなく、ＮＯｘの濃度変化に対
して起電力変化が小さく、そのためにノイズの影響を受
けやすいという問題がある。
燃焼ガス中に含まれる酸素濃度の変化によって、起電力
が大きく変化するばかりでなく、ＮＯｘの濃度変化に対
して起電力変化が小さく、そのためにノイズの影響を受
けやすいという問題がある。
【０００５】また、ＮＯｘの還元性を引き出すために
は、ＣＯ等の還元ガスが必須になることから、一般に大
量のＮＯｘが発生する燃料過少の燃焼条件下では、ＣＯ
の発生量がＮＯｘの発生量を下回るようになるため、そ
のような燃焼条件下に形成される燃焼ガスでは測定がで
きないという欠点があった。
は、ＣＯ等の還元ガスが必須になることから、一般に大
量のＮＯｘが発生する燃料過少の燃焼条件下では、ＣＯ
の発生量がＮＯｘの発生量を下回るようになるため、そ
のような燃焼条件下に形成される燃焼ガスでは測定がで
きないという欠点があった。
【０００６】また、Ｐｔ電極と酸素イオン伝導性の固体
電解質よりなる一組の電気化学的ポンプセルとセンサセ
ル、及びＲｈ電極と酸素イオン伝導性の固体電解質より
なるもう一組の電気化学的ポンプセルとセンサセルを組
み合わせ、それぞれのポンプ電流値の差により、ＮＯｘ
を測定する方式が、特開昭６３−３８１５４号公報や特
開昭６４−３９５４５号公報等に明らかにされている。
電解質よりなる一組の電気化学的ポンプセルとセンサセ
ル、及びＲｈ電極と酸素イオン伝導性の固体電解質より
なるもう一組の電気化学的ポンプセルとセンサセルを組
み合わせ、それぞれのポンプ電流値の差により、ＮＯｘ
を測定する方式が、特開昭６３−３８１５４号公報や特
開昭６４−３９５４５号公報等に明らかにされている。
【０００７】更に、特開平１−２７７７５１号公報や特
開平２−１５４３号公報等には、一対の電気化学的ポン
プセルとセンサセルを二組用意し、一方の一組のポンプ
セルとセンサセルからなるセンサにて、ＮＯｘが還元さ
れない酸素分圧下で、限界ポンプ電流を測定すると共
に、他方の一組のポンプセルとセンサセルからなるセン
サにて、ＮＯｘが還元される酸素分圧下で限界ポンプ電
流を測定し、それら限界ポンプ電流の差を求めたり、一
組のポンプセルとセンサセルからなるセンサを用い、被
測定ガス中の酸素分圧をＮＯｘが還元される酸素分圧と
還元され得ない酸素分圧とに切り換えて、限界電流の差
を測定する方法が提案されている。
開平２−１５４３号公報等には、一対の電気化学的ポン
プセルとセンサセルを二組用意し、一方の一組のポンプ
セルとセンサセルからなるセンサにて、ＮＯｘが還元さ
れない酸素分圧下で、限界ポンプ電流を測定すると共
に、他方の一組のポンプセルとセンサセルからなるセン
サにて、ＮＯｘが還元される酸素分圧下で限界ポンプ電
流を測定し、それら限界ポンプ電流の差を求めたり、一
組のポンプセルとセンサセルからなるセンサを用い、被
測定ガス中の酸素分圧をＮＯｘが還元される酸素分圧と
還元され得ない酸素分圧とに切り換えて、限界電流の差
を測定する方法が提案されている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、それら
ＮＯｘ測定方式において、限界電流の値は、大量に含ま
れる酸素による電流が大部分を占め、目的とするＮＯｘ
に基づく電流は極めて小さいのが通常であることから、
二つの電流値の大きな差により、ＮＯｘに相当する小さ
な電流値を求めることとなる。従って、一組のセンサで
切り換えて測定するものにあっては、連続測定ができな
い場合があり、また、応答性が遅く、精度が劣る等の問
題がある。
ＮＯｘ測定方式において、限界電流の値は、大量に含ま
れる酸素による電流が大部分を占め、目的とするＮＯｘ
に基づく電流は極めて小さいのが通常であることから、
二つの電流値の大きな差により、ＮＯｘに相当する小さ
な電流値を求めることとなる。従って、一組のセンサで
切り換えて測定するものにあっては、連続測定ができな
い場合があり、また、応答性が遅く、精度が劣る等の問
題がある。
【０００９】また、二組のセンサを用いる方式の場合に
あっては、被測定ガス中の酸素濃度が大きく変化する
と、測定値に誤差が生じやすく、自動車用等のように、
被測定ガスの酸素濃度が大きく変化する場合には、使用
することができない場合があった。これは、一方のセン
サのポンプ電流の酸素濃度依存性と他方のセンサのポン
プ電流の酸素濃度依存性とが、それぞれ異なることによ
るものである。
あっては、被測定ガス中の酸素濃度が大きく変化する
と、測定値に誤差が生じやすく、自動車用等のように、
被測定ガスの酸素濃度が大きく変化する場合には、使用
することができない場合があった。これは、一方のセン
サのポンプ電流の酸素濃度依存性と他方のセンサのポン
プ電流の酸素濃度依存性とが、それぞれ異なることによ
るものである。
【００１０】例えば、自動車の場合、空燃比が２０の運
転条件下では、排気ガスの酸素濃度が数％であるのに対
して、ＮＯｘ濃度は数百ｐｐｍであり、ＮＯｘが酸素に
対して１／１００程度の濃度となる。この場合、酸素濃
度に対するポンプ電流の依存性がわずかに異なるだけ
で、酸素濃度変化に対する限界電流値の差が、測定する
ＮＯｘによる限界電流変化分より大きくなる。
転条件下では、排気ガスの酸素濃度が数％であるのに対
して、ＮＯｘ濃度は数百ｐｐｍであり、ＮＯｘが酸素に
対して１／１００程度の濃度となる。この場合、酸素濃
度に対するポンプ電流の依存性がわずかに異なるだけ
で、酸素濃度変化に対する限界電流値の差が、測定する
ＮＯｘによる限界電流変化分より大きくなる。
【００１１】また、前記センサにおいては、ポンプセル
の拡散律速手段が、排気ガス中のオイル燃焼物により目
詰まりを起こすと、ポンプ電流に変化が惹起されて、精
度が失われたり、排気ガス温度が大きく変化すると、測
定値に異常が生じるという不都合があった。
の拡散律速手段が、排気ガス中のオイル燃焼物により目
詰まりを起こすと、ポンプ電流に変化が惹起されて、精
度が失われたり、排気ガス温度が大きく変化すると、測
定値に異常が生じるという不都合があった。
【００１２】更に、二組のセンサにおいて、各特性の経
時変化に差が生じると、それがそのまま誤差となり、長
時間の使用に耐え得ないという欠点もあった。
時変化に差が生じると、それがそのまま誤差となり、長
時間の使用に耐え得ないという欠点もあった。
【００１３】このように、被測定ガス中に存在する酸素
は、ＮＯｘの測定に際して各種の問題を内在しており、
また、ＮＯｘ以外の他の被測定ガス成分の測定に際して
も、測定精度が低下する等の同様な問題を有しており、
これらの問題の解決が強く望まれていた。
は、ＮＯｘの測定に際して各種の問題を内在しており、
また、ＮＯｘ以外の他の被測定ガス成分の測定に際して
も、測定精度が低下する等の同様な問題を有しており、
これらの問題の解決が強く望まれていた。
【００１４】そこで、本発明者らは、前記の問題を解決
すべく、特願平７−４８５５１号において、直列的に配
してなる第１及び第２の電気化学的ポンプセルを利用し
て、被測定ガス中のＮＯｘ等の結合酸素を有する被測定
ガス成分を、該被測定ガス中の酸素濃度あるいはその変
化に影響を受けることなく、連続的に応答性よく、かつ
長時間にわたって正確に測定可能とした新しい測定方式
を明らかにした。
すべく、特願平７−４８５５１号において、直列的に配
してなる第１及び第２の電気化学的ポンプセルを利用し
て、被測定ガス中のＮＯｘ等の結合酸素を有する被測定
ガス成分を、該被測定ガス中の酸素濃度あるいはその変
化に影響を受けることなく、連続的に応答性よく、かつ
長時間にわたって正確に測定可能とした新しい測定方式
を明らかにした。
【００１５】この提案例に係る測定方式、特にその測定
手順について簡単に説明すると、まず、外部の被測定ガ
ス存在空間から、測定されるべき結合酸素を有するガス
成分を含む被測定ガスをそれぞれ所定の拡散抵抗の下
に、第１及び第２の処理ゾーンへ順次導き入れる。
手順について簡単に説明すると、まず、外部の被測定ガ
ス存在空間から、測定されるべき結合酸素を有するガス
成分を含む被測定ガスをそれぞれ所定の拡散抵抗の下
に、第１及び第２の処理ゾーンへ順次導き入れる。
【００１６】前記第１の処理ゾーンにおいては、雰囲気
中の酸素を第１の電気化学的ポンプセルにて汲み出すこ
とにより、前記目的成分量の測定に実質的に影響がない
低い酸素分圧値に制御する。
中の酸素を第１の電気化学的ポンプセルにて汲み出すこ
とにより、前記目的成分量の測定に実質的に影響がない
低い酸素分圧値に制御する。
【００１７】前記第２の処理ゾーンにおいては、前記第
１の処理ゾーンから導かれた雰囲気中の被測定ガス成分
を還元又は分解して、その際に発生する酸素を第２の電
気化学的ポンプセルによる酸素のポンピング作用にて汲
み出す。
１の処理ゾーンから導かれた雰囲気中の被測定ガス成分
を還元又は分解して、その際に発生する酸素を第２の電
気化学的ポンプセルによる酸素のポンピング作用にて汲
み出す。
【００１８】そして、この第２の電気化学的ポンプセル
に流れるポンプ電流を検出して、その検出値より、被測
定ガス中の目的成分量を求める。
に流れるポンプ電流を検出して、その検出値より、被測
定ガス中の目的成分量を求める。
【００１９】ところで、この提案例に係る測定方式につ
いて、更に検討を加えたところ、第１の処理ゾーンにお
ける雰囲気の酸素濃度（分圧）が、該第１の処理ゾーン
に対して酸素分圧検出手段（電気化学的センサセル）に
て検出される起電力が一定値になるように、第１の電気
化学的ポンプセルのポンプ電圧を調整することによって
制御されているにも拘わらず、被測定ガス中の酸素濃度
が高くなると、該第１の処理ゾーンから第２の処理ゾー
ンに導かれる雰囲気中の酸素分圧が変化する（高くな
る）という問題があることが判明した。
いて、更に検討を加えたところ、第１の処理ゾーンにお
ける雰囲気の酸素濃度（分圧）が、該第１の処理ゾーン
に対して酸素分圧検出手段（電気化学的センサセル）に
て検出される起電力が一定値になるように、第１の電気
化学的ポンプセルのポンプ電圧を調整することによって
制御されているにも拘わらず、被測定ガス中の酸素濃度
が高くなると、該第１の処理ゾーンから第２の処理ゾー
ンに導かれる雰囲気中の酸素分圧が変化する（高くな
る）という問題があることが判明した。
【００２０】つまり、排気ガス中の酸素濃度が増加する
と、第２の処理ゾーンにおけるＮＯの分解電流も増加
し、測定精度の向上に限界が生じるおそれがある。
と、第２の処理ゾーンにおけるＮＯの分解電流も増加
し、測定精度の向上に限界が生じるおそれがある。
【００２１】これは、第１の処理ゾーンにおける第１の
電気化学的ポンプセルにて該第１の処理ゾーンでの酸素
濃度を一定に制御しても、排気ガス中の酸素濃度が大き
く変化、例えば０〜２０％ほど変化すると、第１の処理
ゾーンの酸素濃度分布が変化し、第２の処理ゾーンに進
入する酸素の濃度が変化することが原因である。
電気化学的ポンプセルにて該第１の処理ゾーンでの酸素
濃度を一定に制御しても、排気ガス中の酸素濃度が大き
く変化、例えば０〜２０％ほど変化すると、第１の処理
ゾーンの酸素濃度分布が変化し、第２の処理ゾーンに進
入する酸素の濃度が変化することが原因である。
【００２２】そのため、第１の処理ゾーンにおける第１
の電気化学的ポンプセルのポンプ能力を大きくすれば、
第２の処理ゾーンに進入する酸素の濃度変化を小さくで
きるが、それには、各種の問題が内在している。
の電気化学的ポンプセルのポンプ能力を大きくすれば、
第２の処理ゾーンに進入する酸素の濃度変化を小さくで
きるが、それには、各種の問題が内在している。
【００２３】具体的には、ポンプ能力を高めるために
は、ポンプ電極の面積を拡大する方法や、ポンプの温度
を高くする方法等が考えられるが、ポンプ電極の面積を
拡大することは、第１の処理ゾーンの面積（体積）も必
然的に大きくなり、そのため、応答が遅くなるおそれが
ある。また、ポンプの作動温度を上げれば、第１の処理
ゾーンにおけるポンプ電極において、被測定ガス成分、
例えばＮＯｘの還元が起こりやすくなる、あるいはＮＯ
の分解が起こりやすくなり、ＮＯに関する感度が低下す
るというおそれがある。
は、ポンプ電極の面積を拡大する方法や、ポンプの温度
を高くする方法等が考えられるが、ポンプ電極の面積を
拡大することは、第１の処理ゾーンの面積（体積）も必
然的に大きくなり、そのため、応答が遅くなるおそれが
ある。また、ポンプの作動温度を上げれば、第１の処理
ゾーンにおけるポンプ電極において、被測定ガス成分、
例えばＮＯｘの還元が起こりやすくなる、あるいはＮＯ
の分解が起こりやすくなり、ＮＯに関する感度が低下す
るというおそれがある。
【００２４】本発明はこのような課題を考慮してなされ
たものであり、優れた性能を有する前記提案例に係るガ
スセンサにおいて、排気ガス中の酸素の濃度変化がＮＯ
感度に及ぼす干渉を防止することができ、被測定ガス成
分の測定精度の向上を図ることができるガスセンサを提
供することを目的とする。
たものであり、優れた性能を有する前記提案例に係るガ
スセンサにおいて、排気ガス中の酸素の濃度変化がＮＯ
感度に及ぼす干渉を防止することができ、被測定ガス成
分の測定精度の向上を図ることができるガスセンサを提
供することを目的とする。
【００２５】
【課題を解決するための手段】請求項１記載の本発明に
係るガスセンサは、被測定ガス中の結合酸素を有する成
分を還元又は分解して、その際に発生する酸素量を測定
することにより、被測定ガス中の特定成分量を求めるよ
うにしたガスセンサにおいて、固体電解質からなる基体
と、前記被測定ガスを所定の拡散抵抗の下に導く第１の
拡散律速部と、前記第１の拡散律速部を介して前記被測
定ガス雰囲気と連通する第１の内部空所と、前記第１の
内部空所を構成する固体電解質とこれに接して設けられ
た一対の第１のポンプ電極からなる第１の電気化学的ポ
ンプセルと、前記第１の内部空所を構成する固体電解質
とこれに接して設けられた一対の第１の測定電極からな
る第１の電気化学的センサセルと、前記第１の内部空所
で酸素濃度を所定の値に調整されたガスを所定の拡散抵
抗の下に導く第２の拡散律速部と、前記第２の拡散律速
部を介して被測定ガス雰囲気と連通する第２の内部空所
と、前記第２の内部空所を構成する固体電解質とこれに
接して設けられた一対の第２のポンプ電極からなる第２
の電気化学的ポンプセルと、前記第２の内部空所を構成
する固体電解質とこれに接して設けられた一対の第２の
測定電極からなる第２の電気化学的センサセルと、前記
第２の内部空所で酸素濃度を所定の値に調整されたガス
を所定の拡散抵抗の下に導く第３の拡散律速部と、前記
第３の拡散律速部を通じて導かれた被測定ガス中の結合
酸素を有する成分の還元又は分解により生じた酸素を汲
み出す第３の電気化学的ポンプセルと、前記第３の電気
化学的ポンプセルの作動によって流れるポンプ電流を検
出する電流検出手段を設けて構成する。
係るガスセンサは、被測定ガス中の結合酸素を有する成
分を還元又は分解して、その際に発生する酸素量を測定
することにより、被測定ガス中の特定成分量を求めるよ
うにしたガスセンサにおいて、固体電解質からなる基体
と、前記被測定ガスを所定の拡散抵抗の下に導く第１の
拡散律速部と、前記第１の拡散律速部を介して前記被測
定ガス雰囲気と連通する第１の内部空所と、前記第１の
内部空所を構成する固体電解質とこれに接して設けられ
た一対の第１のポンプ電極からなる第１の電気化学的ポ
ンプセルと、前記第１の内部空所を構成する固体電解質
とこれに接して設けられた一対の第１の測定電極からな
る第１の電気化学的センサセルと、前記第１の内部空所
で酸素濃度を所定の値に調整されたガスを所定の拡散抵
抗の下に導く第２の拡散律速部と、前記第２の拡散律速
部を介して被測定ガス雰囲気と連通する第２の内部空所
と、前記第２の内部空所を構成する固体電解質とこれに
接して設けられた一対の第２のポンプ電極からなる第２
の電気化学的ポンプセルと、前記第２の内部空所を構成
する固体電解質とこれに接して設けられた一対の第２の
測定電極からなる第２の電気化学的センサセルと、前記
第２の内部空所で酸素濃度を所定の値に調整されたガス
を所定の拡散抵抗の下に導く第３の拡散律速部と、前記
第３の拡散律速部を通じて導かれた被測定ガス中の結合
酸素を有する成分の還元又は分解により生じた酸素を汲
み出す第３の電気化学的ポンプセルと、前記第３の電気
化学的ポンプセルの作動によって流れるポンプ電流を検
出する電流検出手段を設けて構成する。
【００２６】これにより、まず、被測定ガスは、第１の
拡散律速部を通じて所定の拡散抵抗の下に第１の内部空
所に導かれる。第１の内部空所に導かれた被測定ガス
は、第１の電気化学的ポンプセルでのポンピング作用に
よって所定の酸素濃度に調整される。
拡散律速部を通じて所定の拡散抵抗の下に第１の内部空
所に導かれる。第１の内部空所に導かれた被測定ガス
は、第１の電気化学的ポンプセルでのポンピング作用に
よって所定の酸素濃度に調整される。
【００２７】前記第１の電気化学的ポンプセルにて所定
の酸素濃度に調整されたガスは、第２の拡散律速部を通
じて所定の拡散抵抗の下に第２の内部空所に導かれる。
第２の内部空所に導かれたガスは、第２の電気化学的ポ
ンプセルでのポンピング作用によって所定の酸素濃度に
微調整される。
の酸素濃度に調整されたガスは、第２の拡散律速部を通
じて所定の拡散抵抗の下に第２の内部空所に導かれる。
第２の内部空所に導かれたガスは、第２の電気化学的ポ
ンプセルでのポンピング作用によって所定の酸素濃度に
微調整される。
【００２８】前記第２の電気化学的ポンプセルにて所定
の酸素濃度に微調整されたガスは、第３の拡散律速部を
通じて所定の拡散抵抗の下に第３の電気化学的ポンプセ
ルに導かれる。この第３の電気化学的ポンプセルにおい
ては、導かれた被測定ガス中の結合酸素を有する成分を
還元又は分解し、この還元又は分解により生じた酸素を
汲み出すという動作が行われる。
の酸素濃度に微調整されたガスは、第３の拡散律速部を
通じて所定の拡散抵抗の下に第３の電気化学的ポンプセ
ルに導かれる。この第３の電気化学的ポンプセルにおい
ては、導かれた被測定ガス中の結合酸素を有する成分を
還元又は分解し、この還元又は分解により生じた酸素を
汲み出すという動作が行われる。
【００２９】そして、前記第３の電気化学的ポンプセル
の作動（酸素の汲み出し）によって流れるポンプ電流が
電流検出手段にて検出され、この検出値に基づいて被測
定ガス中の特定成分量が求められることとなる。
の作動（酸素の汲み出し）によって流れるポンプ電流が
電流検出手段にて検出され、この検出値に基づいて被測
定ガス中の特定成分量が求められることとなる。
【００３０】前記動作が行われている間に、被測定ガス
中の酸素濃度が大きく（０〜２０％）変化すると、第１
の内部空所に導かれる被測定ガスの酸素濃度分布が大き
く変化し、第２の内部空所に導かれる酸素量も変化す
る。
中の酸素濃度が大きく（０〜２０％）変化すると、第１
の内部空所に導かれる被測定ガスの酸素濃度分布が大き
く変化し、第２の内部空所に導かれる酸素量も変化す
る。
【００３１】第２の内部空所に導かれる酸素の濃度は、
第２の電気化学的ポンプセルにて微調整されることにな
るが、第１の内部空所における第１の電気化学的ポンプ
セルでのポンピング動作によって、前記第２の内部空所
に導かれる酸素の濃度変化は、被測定ガス（第１の内部
空所に導かれる被測定ガス）における酸素の濃度変化よ
りも大幅に縮小されるため、第２の内部空所での酸素濃
度を精度良く一定に制御することができる。
第２の電気化学的ポンプセルにて微調整されることにな
るが、第１の内部空所における第１の電気化学的ポンプ
セルでのポンピング動作によって、前記第２の内部空所
に導かれる酸素の濃度変化は、被測定ガス（第１の内部
空所に導かれる被測定ガス）における酸素の濃度変化よ
りも大幅に縮小されるため、第２の内部空所での酸素濃
度を精度良く一定に制御することができる。
【００３２】この場合、第２の内部空所における第２の
電気化学的センサセルに基づいて、第２の電気化学的ポ
ンプセルのポンピング動作をフィードバック制御するこ
とにより、前記第２の内部空所における酸素濃度を更に
精度良く制御することができる。
電気化学的センサセルに基づいて、第２の電気化学的ポ
ンプセルのポンピング動作をフィードバック制御するこ
とにより、前記第２の内部空所における酸素濃度を更に
精度良く制御することができる。
【００３３】このように、前記第２の内部空所におい
て、その酸素濃度が一定となるように精度良く制御され
ることから、第３の電気化学的ポンプセルに導かれる酸
素の濃度は、前記被測定ガス（第１の内部空所に導かれ
る被測定ガス）における酸素濃度変化の影響を受け難く
なり、その結果、第３の電気化学的ポンプセルでの酸素
の汲み出しによって電流検出手段にて検出されるポンプ
電流値は、前記被測定ガスにおける酸素の濃度変化に影
響されず、被測定ガス中に存在する目的成分量に正確に
対応した値となる。
て、その酸素濃度が一定となるように精度良く制御され
ることから、第３の電気化学的ポンプセルに導かれる酸
素の濃度は、前記被測定ガス（第１の内部空所に導かれ
る被測定ガス）における酸素濃度変化の影響を受け難く
なり、その結果、第３の電気化学的ポンプセルでの酸素
の汲み出しによって電流検出手段にて検出されるポンプ
電流値は、前記被測定ガスにおける酸素の濃度変化に影
響されず、被測定ガス中に存在する目的成分量に正確に
対応した値となる。
【００３４】即ち、本発明に係るガスセンサにおいて
は、被測定ガス中に存在する目的成分量の検出感度に対
する排気ガス中の酸素の濃度変化の干渉を防止すること
ができ、被測定ガス成分の測定精度の向上を図ることが
できる。
は、被測定ガス中に存在する目的成分量の検出感度に対
する排気ガス中の酸素の濃度変化の干渉を防止すること
ができ、被測定ガス成分の測定精度の向上を図ることが
できる。
【００３５】そして、前記請求項１記載の本発明に係る
ガスセンサにおいて、前記第３の拡散律速部を介して被
測定ガス雰囲気と連通する第３の内部空所を設け、前記
第３の電気化学的ポンプセルを前記第３の内部空所を構
成する固体電解質とこれに接して設けられた一対の第３
のポンプ電極にて構成するようにしてもよい（請求項２
記載の発明）。
ガスセンサにおいて、前記第３の拡散律速部を介して被
測定ガス雰囲気と連通する第３の内部空所を設け、前記
第３の電気化学的ポンプセルを前記第３の内部空所を構
成する固体電解質とこれに接して設けられた一対の第３
のポンプ電極にて構成するようにしてもよい（請求項２
記載の発明）。
【００３６】この場合、前記第２の内部空所において、
その酸素濃度が一定となるように精度良く制御されるこ
とから、第３の内部空所に導かれる酸素の濃度は、前記
被測定ガス（第１の内部空所に導かれる被測定ガス）に
おける酸素濃度変化の影響を受け難くなり、その結果、
第３の内部空所における第３の電気化学的ポンプセルで
の酸素の汲み出しによって電流検出手段にて検出される
ポンプ電流値は、前記被測定ガスにおける酸素の濃度変
化に影響されず、被測定ガス中に存在する目的成分量に
正確に対応した値となる。
その酸素濃度が一定となるように精度良く制御されるこ
とから、第３の内部空所に導かれる酸素の濃度は、前記
被測定ガス（第１の内部空所に導かれる被測定ガス）に
おける酸素濃度変化の影響を受け難くなり、その結果、
第３の内部空所における第３の電気化学的ポンプセルで
の酸素の汲み出しによって電流検出手段にて検出される
ポンプ電流値は、前記被測定ガスにおける酸素の濃度変
化に影響されず、被測定ガス中に存在する目的成分量に
正確に対応した値となる。
【００３７】また、前記請求項１記載の本発明に係るガ
スセンサにおいて、前記第３の電気化学的ポンプセル
を、前記第２の内部空所を構成する固体電解質とこれに
接して設けられた一対の第３のポンプ電極にて構成する
ようにしてもよい（請求項３記載の発明）。
スセンサにおいて、前記第３の電気化学的ポンプセル
を、前記第２の内部空所を構成する固体電解質とこれに
接して設けられた一対の第３のポンプ電極にて構成する
ようにしてもよい（請求項３記載の発明）。
【００３８】この場合、第３の電気化学的ポンプセルを
設けるための新たな内部空所を設ける必要がないため、
ガスセンサ全体の構造の小型化を促進させることができ
る。
設けるための新たな内部空所を設ける必要がないため、
ガスセンサ全体の構造の小型化を促進させることができ
る。
【００３９】そして、前記構成において、前記一対の第
２の測定電極と前記一対の第３のポンプ電極のうち、前
記第２の内部空所における第２の測定電極と第３のポン
プ電極を互いに対向して配置するようにしてもよい（請
求項４記載の発明）。
２の測定電極と前記一対の第３のポンプ電極のうち、前
記第２の内部空所における第２の測定電極と第３のポン
プ電極を互いに対向して配置するようにしてもよい（請
求項４記載の発明）。
【００４０】この場合、被測定ガス成分の濃度をポンプ
電流にて測定する際に、第２の測定電極が第３のポンプ
電極の影響を受け難い配置関係となるため、第２の内部
空所に第３の電気化学的ポンプセルを設けたとしても、
被測定ガス中に存在する目的成分量を正確に測定するこ
とが可能となる。
電流にて測定する際に、第２の測定電極が第３のポンプ
電極の影響を受け難い配置関係となるため、第２の内部
空所に第３の電気化学的ポンプセルを設けたとしても、
被測定ガス中に存在する目的成分量を正確に測定するこ
とが可能となる。
【００４１】また、前記構成において、前記一対の第２
のポンプ電極と前記一対の第２の測定電極のうち、前記
第２の内部空所における第２のポンプ電極と第２の測定
電極を共通にしてもよい（請求項５記載の発明）。
のポンプ電極と前記一対の第２の測定電極のうち、前記
第２の内部空所における第２のポンプ電極と第２の測定
電極を共通にしてもよい（請求項５記載の発明）。
【００４２】この場合、第２の内部空所に電極を形成す
るための面積を広くとる必要がなくなるため、ガスセン
サ自体の構造を小型化できる。また、同じサイズに設定
した場合は、第１の内部空所の容積を広くとることがで
き、第２の電気化学的ポンプセルにおけるポンプ機能を
高めることが可能となり、第２の内部空所での酸素濃度
の微調整をより精度良く行うことができる。
るための面積を広くとる必要がなくなるため、ガスセン
サ自体の構造を小型化できる。また、同じサイズに設定
した場合は、第１の内部空所の容積を広くとることがで
き、第２の電気化学的ポンプセルにおけるポンプ機能を
高めることが可能となり、第２の内部空所での酸素濃度
の微調整をより精度良く行うことができる。
【００４３】また、ポンプ電極と測定電極を共通化して
いることから、例えば第２の内部空所における第２の電
気化学的ポンプセルによる酸素の汲み出し量が変化し
て、第２の内部空所における酸素濃度が変化すると、第
２の電気化学的センサセルでの測定電圧も時間遅れなく
変化するため、第２の電気化学的センサセルの第２の電
気化学的ポンプセルに対するフィードバック制御を発振
を伴うことなく良好に行うことができる。
いることから、例えば第２の内部空所における第２の電
気化学的ポンプセルによる酸素の汲み出し量が変化し
て、第２の内部空所における酸素濃度が変化すると、第
２の電気化学的センサセルでの測定電圧も時間遅れなく
変化するため、第２の電気化学的センサセルの第２の電
気化学的ポンプセルに対するフィードバック制御を発振
を伴うことなく良好に行うことができる。
【００４４】なお、請求項１〜７記載のガスセンサにお
いて、前記第１の内部空所内における第１のポンプ電極
及び第１の測定電極並びに前記第２の内部空所内におけ
る第２のポンプ電極及び第２の測定電極の材料に、被測
定ガス中のＮＯｘに対する還元能力を低めた、あるいは
還元能力がない材料を用いることが好ましい。この場
合、前記被測定ガス中のＮＯｘに対する還元能力を低め
た、あるいは還元能力がない材料として、ＡｕとＺｒＯ
2 のサーメット、あるいはＡｕとＰｔ族元素の合金とＺ
ｒＯ2 のサーメットを用いることができる。
いて、前記第１の内部空所内における第１のポンプ電極
及び第１の測定電極並びに前記第２の内部空所内におけ
る第２のポンプ電極及び第２の測定電極の材料に、被測
定ガス中のＮＯｘに対する還元能力を低めた、あるいは
還元能力がない材料を用いることが好ましい。この場
合、前記被測定ガス中のＮＯｘに対する還元能力を低め
た、あるいは還元能力がない材料として、ＡｕとＺｒＯ
2 のサーメット、あるいはＡｕとＰｔ族元素の合金とＺ
ｒＯ2 のサーメットを用いることができる。
【００４５】次に、請求項８記載の本発明に係るガスセ
ンサは、被測定ガス中の結合酸素を有する成分を還元又
は分解して、その際に発生する酸素量を測定することに
より、被測定ガス中の特定成分量を求めるようにしたガ
スセンサにおいて、固体電解質からなる基体と、前記被
測定ガスを所定の拡散抵抗の下に導く第１の拡散律速部
と、前記第１の拡散律速部を介して前記被測定ガス雰囲
気と連通する第１の内部空所と、前記第１の内部空所を
構成する固体電解質とこれに接して設けられた一対の第
１のポンプ電極からなる第１の電気化学的ポンプセル
と、前記第１の内部空所を構成する固体電解質とこれに
接して設けられた一対の第１の測定電極からなる第１の
電気化学的センサセルと、前記第１の内部空所で酸素濃
度を所定の値に調整されたガスを所定の拡散抵抗の下に
導く第２の拡散律速部と、前記第２の拡散律速部を介し
て被測定ガス雰囲気と連通する第２の内部空所と、前記
第２の内部空所を構成する固体電解質とこれに接して設
けられた一対の第２のポンプ電極からなる第２の電気化
学的ポンプセルと、前記第２の内部空所を構成する固体
電解質とこれに接して設けられた一対の第２の測定電極
からなる第２の電気化学的センサセルと、前記第２の内
部空所で酸素濃度を所定の値に調整されたガスを所定の
拡散抵抗の下に導く第３の拡散律速部と、前記第３の拡
散律速部を通じて導かれた被測定ガス中の結合酸素を有
する成分の還元又は分解により発生する酸素によって規
定される酸素分圧に対応した起電力を出力する第３の電
気化学的センサセルと、前記第３の電気化学的センサセ
ルから出力される前記起電力を検出する電圧検出手段を
設けて構成する。
ンサは、被測定ガス中の結合酸素を有する成分を還元又
は分解して、その際に発生する酸素量を測定することに
より、被測定ガス中の特定成分量を求めるようにしたガ
スセンサにおいて、固体電解質からなる基体と、前記被
測定ガスを所定の拡散抵抗の下に導く第１の拡散律速部
と、前記第１の拡散律速部を介して前記被測定ガス雰囲
気と連通する第１の内部空所と、前記第１の内部空所を
構成する固体電解質とこれに接して設けられた一対の第
１のポンプ電極からなる第１の電気化学的ポンプセル
と、前記第１の内部空所を構成する固体電解質とこれに
接して設けられた一対の第１の測定電極からなる第１の
電気化学的センサセルと、前記第１の内部空所で酸素濃
度を所定の値に調整されたガスを所定の拡散抵抗の下に
導く第２の拡散律速部と、前記第２の拡散律速部を介し
て被測定ガス雰囲気と連通する第２の内部空所と、前記
第２の内部空所を構成する固体電解質とこれに接して設
けられた一対の第２のポンプ電極からなる第２の電気化
学的ポンプセルと、前記第２の内部空所を構成する固体
電解質とこれに接して設けられた一対の第２の測定電極
からなる第２の電気化学的センサセルと、前記第２の内
部空所で酸素濃度を所定の値に調整されたガスを所定の
拡散抵抗の下に導く第３の拡散律速部と、前記第３の拡
散律速部を通じて導かれた被測定ガス中の結合酸素を有
する成分の還元又は分解により発生する酸素によって規
定される酸素分圧に対応した起電力を出力する第３の電
気化学的センサセルと、前記第３の電気化学的センサセ
ルから出力される前記起電力を検出する電圧検出手段を
設けて構成する。
【００４６】これにより、まず、被測定ガスは、第１の
拡散律速部を通じて所定の拡散抵抗の下に第１の内部空
所に導かれる。第１の内部空所に導かれた被測定ガス
は、第１の電気化学的ポンプセルでのポンピング作用に
よって所定の酸素濃度に調整される。
拡散律速部を通じて所定の拡散抵抗の下に第１の内部空
所に導かれる。第１の内部空所に導かれた被測定ガス
は、第１の電気化学的ポンプセルでのポンピング作用に
よって所定の酸素濃度に調整される。
【００４７】前記第１の電気化学的ポンプセルにて所定
の酸素濃度に調整されたガスは、第２の拡散律速部を通
じて所定の拡散抵抗の下に第２の内部空所に導かれる。
第２の内部空所に導かれたガスは、第２の電気化学的ポ
ンプセルでのポンピング作用によって所定の酸素濃度に
微調整される。
の酸素濃度に調整されたガスは、第２の拡散律速部を通
じて所定の拡散抵抗の下に第２の内部空所に導かれる。
第２の内部空所に導かれたガスは、第２の電気化学的ポ
ンプセルでのポンピング作用によって所定の酸素濃度に
微調整される。
【００４８】前記第２の電気化学的ポンプセルにて所定
の酸素濃度に微調整されたガスは、第３の拡散律速部を
通じて所定の拡散抵抗の下に第３の電気化学的センサセ
ルに導かれる。この第３の電気化学的センサセルにおい
ては、導かれた被測定ガス中の結合酸素を有する成分を
還元又は分解し、その際に発生する酸素によって規定さ
れる酸素分圧に対応した起電力を出力する。
の酸素濃度に微調整されたガスは、第３の拡散律速部を
通じて所定の拡散抵抗の下に第３の電気化学的センサセ
ルに導かれる。この第３の電気化学的センサセルにおい
ては、導かれた被測定ガス中の結合酸素を有する成分を
還元又は分解し、その際に発生する酸素によって規定さ
れる酸素分圧に対応した起電力を出力する。
【００４９】そして、前記第３の電気化学的センサセル
から出力される起電力が電圧検出手段にて検出され、こ
の検出値（電圧値）に基づいて被測定ガス中の特定成分
量が求められることとなる。
から出力される起電力が電圧検出手段にて検出され、こ
の検出値（電圧値）に基づいて被測定ガス中の特定成分
量が求められることとなる。
【００５０】前記動作が行われている間に、被測定ガス
中の酸素濃度が大きく（０〜２０％）変化すると、第１
の内部空所に導かれる被測定ガスの酸素濃度分布が大き
く変化し、第２の内部空所に導かれる酸素量も変化す
る。
中の酸素濃度が大きく（０〜２０％）変化すると、第１
の内部空所に導かれる被測定ガスの酸素濃度分布が大き
く変化し、第２の内部空所に導かれる酸素量も変化す
る。
【００５１】第２の内部空所に導かれる酸素の濃度は、
第２の電気化学的ポンプセルにて微調整されることにな
るが、第１の内部空所における第１の電気化学的ポンプ
セルでのポンピング動作によって、前記第２の内部空所
に導かれる酸素の濃度変化は、被測定ガス（第１の内部
空所に導かれる被測定ガス）における酸素の濃度変化よ
りも大幅に縮小されるため、第２の内部空所での酸素濃
度を精度良く一定に制御することができる。
第２の電気化学的ポンプセルにて微調整されることにな
るが、第１の内部空所における第１の電気化学的ポンプ
セルでのポンピング動作によって、前記第２の内部空所
に導かれる酸素の濃度変化は、被測定ガス（第１の内部
空所に導かれる被測定ガス）における酸素の濃度変化よ
りも大幅に縮小されるため、第２の内部空所での酸素濃
度を精度良く一定に制御することができる。
【００５２】この場合、第２の内部空所における第２の
電気化学的センサセルに基づいて、第２の電気化学的ポ
ンプセルのポンピング動作をフィードバック制御するこ
とにより、前記第２の内部空所における酸素濃度を更に
精度良く制御することができる。
電気化学的センサセルに基づいて、第２の電気化学的ポ
ンプセルのポンピング動作をフィードバック制御するこ
とにより、前記第２の内部空所における酸素濃度を更に
精度良く制御することができる。
【００５３】このように、前記第２の内部空所におい
て、その酸素濃度が一定となるように精度良く制御され
ることから、第３の電気化学的センサセルに導かれる酸
素の濃度は、前記被測定ガス（第１の内部空所に導かれ
る被測定ガス）における酸素濃度変化の影響を受け難く
なり、その結果、電圧検出手段にて検出される電圧値
は、前記被測定ガスにおける酸素の濃度変化に影響され
ず、被測定ガス中に存在する目的成分量に正確に対応し
た値となる。
て、その酸素濃度が一定となるように精度良く制御され
ることから、第３の電気化学的センサセルに導かれる酸
素の濃度は、前記被測定ガス（第１の内部空所に導かれ
る被測定ガス）における酸素濃度変化の影響を受け難く
なり、その結果、電圧検出手段にて検出される電圧値
は、前記被測定ガスにおける酸素の濃度変化に影響され
ず、被測定ガス中に存在する目的成分量に正確に対応し
た値となる。
【００５４】即ち、この請求項８記載の本発明に係るガ
スセンサにおいても、被測定ガス中に存在する目的成分
量の検出感度に対する排気ガス中の酸素の濃度変化の干
渉を防止することができ、被測定ガス成分の測定精度の
向上を図ることができる。
スセンサにおいても、被測定ガス中に存在する目的成分
量の検出感度に対する排気ガス中の酸素の濃度変化の干
渉を防止することができ、被測定ガス成分の測定精度の
向上を図ることができる。
【００５５】特に、この請求項８記載の本発明に係るガ
スセンサにおいては、第３の電気化学的センサセルにお
いて、被測定ガス成分の還元又は分解により発生する酸
素によって規定される酸素分圧に対応した起電力が出力
され、後段の電圧検出手段にて電圧値として検出される
ことから、低濃度の被測定ガス成分の測定に際して、僅
かな酸素発生量であっても、起電力の大きな変化として
測定することができ、検出感度の高Ｓ／Ｎを実現するこ
とができる。
スセンサにおいては、第３の電気化学的センサセルにお
いて、被測定ガス成分の還元又は分解により発生する酸
素によって規定される酸素分圧に対応した起電力が出力
され、後段の電圧検出手段にて電圧値として検出される
ことから、低濃度の被測定ガス成分の測定に際して、僅
かな酸素発生量であっても、起電力の大きな変化として
測定することができ、検出感度の高Ｓ／Ｎを実現するこ
とができる。
【００５６】そして、前記請求項８記載の本発明に係る
ガスセンサにおいて、前記第３の拡散律速部を介して被
測定ガス雰囲気と連通する第３の内部空所を設け、前記
第３の電気化学的センサセルを前記第３の内部空所を構
成する固体電解質とこれに接して設けられた一対の第３
の測定電極にて構成するようにしてもよい（請求項９記
載の発明）。
ガスセンサにおいて、前記第３の拡散律速部を介して被
測定ガス雰囲気と連通する第３の内部空所を設け、前記
第３の電気化学的センサセルを前記第３の内部空所を構
成する固体電解質とこれに接して設けられた一対の第３
の測定電極にて構成するようにしてもよい（請求項９記
載の発明）。
【００５７】この場合、前記第３の電気化学的センサセ
ルにおいて、被測定ガス成分の還元又は分解により発生
する酸素によって規定される第３の内部空所内の雰囲気
の酸素分圧に対応した起電力が出力されることになる。
そして、前記第２の内部空所において、その酸素濃度が
一定となるように精度良く制御されることとも相俟っ
て、第３の内部空所に導かれる酸素の濃度は、前記被測
定ガス（第１の内部空所に導かれる被測定ガス）におけ
る酸素濃度変化の影響を受け難くなり、その結果、電圧
検出手段にて検出される電圧値は、前記被測定ガスにお
ける酸素の濃度変化に影響されず、被測定ガス中に存在
する目的成分量に正確に対応した値となる。
ルにおいて、被測定ガス成分の還元又は分解により発生
する酸素によって規定される第３の内部空所内の雰囲気
の酸素分圧に対応した起電力が出力されることになる。
そして、前記第２の内部空所において、その酸素濃度が
一定となるように精度良く制御されることとも相俟っ
て、第３の内部空所に導かれる酸素の濃度は、前記被測
定ガス（第１の内部空所に導かれる被測定ガス）におけ
る酸素濃度変化の影響を受け難くなり、その結果、電圧
検出手段にて検出される電圧値は、前記被測定ガスにお
ける酸素の濃度変化に影響されず、被測定ガス中に存在
する目的成分量に正確に対応した値となる。
【００５８】また、前記請求項８記載の本発明に係るガ
スセンサにおいて、前記第３の電気化学的センサセル
を、前記第２の内部空所を構成する固体電解質とこれに
接して設けられた一対の第３の測定電極にて構成するよ
うにしてもよい（請求項１０記載の発明）。
スセンサにおいて、前記第３の電気化学的センサセル
を、前記第２の内部空所を構成する固体電解質とこれに
接して設けられた一対の第３の測定電極にて構成するよ
うにしてもよい（請求項１０記載の発明）。
【００５９】この場合、第３の電気化学的センサセルを
設けるための新たな内部空所を設ける必要がないため、
ガスセンサ全体の構造の小型化を促進させることができ
る。
設けるための新たな内部空所を設ける必要がないため、
ガスセンサ全体の構造の小型化を促進させることができ
る。
【００６０】また、前記構成において、前記一対の第３
の測定電極のうち、前記第２の内部空所における第３の
測定電極を前記第２の内部空所内に露呈、即ち、第３の
拡散律速部を省略するようにしてもよい（請求項１１記
載の発明）。つまり、第２の内部空所内における第２の
ポンプ電極と第３の測定電極との配置関係を適宜調整す
ることで第３の拡散律速部を省略することが可能とな
る。この場合、前記第３の測定電極を囲むように第３の
拡散律速部を形成する必要がなくなるため、製造工程の
簡略化を図ることができる。
の測定電極のうち、前記第２の内部空所における第３の
測定電極を前記第２の内部空所内に露呈、即ち、第３の
拡散律速部を省略するようにしてもよい（請求項１１記
載の発明）。つまり、第２の内部空所内における第２の
ポンプ電極と第３の測定電極との配置関係を適宜調整す
ることで第３の拡散律速部を省略することが可能とな
る。この場合、前記第３の測定電極を囲むように第３の
拡散律速部を形成する必要がなくなるため、製造工程の
簡略化を図ることができる。
【００６１】そして、前記構成において、前記一対の第
２の測定電極と前記一対の第３の測定電極のうち、前記
第２の内部空所における第２の測定電極と第３の測定電
極を互いに平行に配置するようにしてもよい（請求項１
２記載の発明）。
２の測定電極と前記一対の第３の測定電極のうち、前記
第２の内部空所における第２の測定電極と第３の測定電
極を互いに平行に配置するようにしてもよい（請求項１
２記載の発明）。
【００６２】この場合、被測定ガス成分の濃度を起電力
にて測定する際に、第２の測定電極と第３の測定電極が
近接することとなるため、第２の測定電極近傍の酸素濃
度をより正確に制御でき、第２の内部空所に第３の電気
化学的センサセルを設けたとしても、被測定ガス中に存
在する目的成分量を正確に測定することが可能となる。
にて測定する際に、第２の測定電極と第３の測定電極が
近接することとなるため、第２の測定電極近傍の酸素濃
度をより正確に制御でき、第２の内部空所に第３の電気
化学的センサセルを設けたとしても、被測定ガス中に存
在する目的成分量を正確に測定することが可能となる。
【００６３】また、前記構成において、前記一対の第２
のポンプ電極と前記一対の第２の測定電極のうち、前記
第２の内部空所における第２のポンプ電極と第２の測定
電極を共通にしてもよい（請求項１３記載の発明）。
のポンプ電極と前記一対の第２の測定電極のうち、前記
第２の内部空所における第２のポンプ電極と第２の測定
電極を共通にしてもよい（請求項１３記載の発明）。
【００６４】この場合、第２の内部空所に電極を形成す
るための面積を広くとる必要がなくなるため、ガスセン
サ自体の構造を小型化できる。また、同じサイズに設定
した場合は、第２の内部空所の容積を広くとることがで
き、第２の電気化学的ポンプセルにおけるポンプ機能を
高めることが可能となり、第２の内部空所での酸素濃度
の微調整をより精度良く行うことができる。
るための面積を広くとる必要がなくなるため、ガスセン
サ自体の構造を小型化できる。また、同じサイズに設定
した場合は、第２の内部空所の容積を広くとることがで
き、第２の電気化学的ポンプセルにおけるポンプ機能を
高めることが可能となり、第２の内部空所での酸素濃度
の微調整をより精度良く行うことができる。
【００６５】また、ポンプ電極と測定電極を共通化して
いることから、例えば第２の内部空所における第２の電
気化学的ポンプセルによる酸素の汲み出し量が変化し
て、第２の内部空所における酸素濃度が変化すると、第
２の電気化学的センサセルでの測定電圧も時間遅れなく
変化するため、第２の電気化学的センサセルの第２の電
気化学的ポンプセルに対するフィードバック制御を発振
を伴うことなく良好に行うことができる。
いることから、例えば第２の内部空所における第２の電
気化学的ポンプセルによる酸素の汲み出し量が変化し
て、第２の内部空所における酸素濃度が変化すると、第
２の電気化学的センサセルでの測定電圧も時間遅れなく
変化するため、第２の電気化学的センサセルの第２の電
気化学的ポンプセルに対するフィードバック制御を発振
を伴うことなく良好に行うことができる。
【００６６】なお、請求項８〜１３記載のガスセンサに
おいて、前記第１の内部空所内における第１のポンプ電
極及び第１の測定電極並びに前記第２の内部空所内にお
ける第２のポンプ電極及び第２の測定電極の材料に、被
測定ガス中のＮＯｘに対する還元能力を低めた、あるい
は還元能力がない材料を用いることが好ましい。この場
合、前記被測定ガス中のＮＯｘに対する還元能力を低め
た、あるいは還元能力がない材料として、ＡｕとＺｒＯ
2 のサーメット、あるいはＡｕとＰｔ族元素の合金とＺ
ｒＯ2 のサーメットを用いることができる。
おいて、前記第１の内部空所内における第１のポンプ電
極及び第１の測定電極並びに前記第２の内部空所内にお
ける第２のポンプ電極及び第２の測定電極の材料に、被
測定ガス中のＮＯｘに対する還元能力を低めた、あるい
は還元能力がない材料を用いることが好ましい。この場
合、前記被測定ガス中のＮＯｘに対する還元能力を低め
た、あるいは還元能力がない材料として、ＡｕとＺｒＯ
2 のサーメット、あるいはＡｕとＰｔ族元素の合金とＺ
ｒＯ2 のサーメットを用いることができる。
【００６７】
【発明の実施の形態】以下、本発明に係るガスセンサを
例えば車両の排気ガスや大気中に含まれるＮＯ，Ｎ
Ｏ2 ，ＳＯ2 、ＣＯ2 、Ｈ2 Ｏ等の酸化物や、ＣＯ，Ｃ
ｎＨｍ等の可燃ガスを測定するガスセンサに適用したい
くつかの実施の形態例を図１〜図１１を参照しながら説
明する。
例えば車両の排気ガスや大気中に含まれるＮＯ，Ｎ
Ｏ2 ，ＳＯ2 、ＣＯ2 、Ｈ2 Ｏ等の酸化物や、ＣＯ，Ｃ
ｎＨｍ等の可燃ガスを測定するガスセンサに適用したい
くつかの実施の形態例を図１〜図１１を参照しながら説
明する。
【００６８】第１の実施の形態に係るガスセンサは、図
１に示すように、ＺｒＯ2 等の酸素イオン伝導性固体電
解質を用いたセラミックによりなる例えば６枚の固体電
解質層１０ａ〜１０ｆが積層されて構成され、下から１
層目及び２層目が第１及び第２の基板層１０ａ及び１０
ｂとされ、下から３層目及び５層目が第１及び第２のス
ペース層１０ｃ及び１０ｅとされ、下から４層目及び６
層目が第１及び第２の固体電解質層１０ｄ及び１０ｆと
されている。
１に示すように、ＺｒＯ2 等の酸素イオン伝導性固体電
解質を用いたセラミックによりなる例えば６枚の固体電
解質層１０ａ〜１０ｆが積層されて構成され、下から１
層目及び２層目が第１及び第２の基板層１０ａ及び１０
ｂとされ、下から３層目及び５層目が第１及び第２のス
ペース層１０ｃ及び１０ｅとされ、下から４層目及び６
層目が第１及び第２の固体電解質層１０ｄ及び１０ｆと
されている。
【００６９】具体的には、第２の基板層１０ｂ上に第１
のスペース層１０ｃが積層され、更に、この第１のスペ
ース層１０ｃ上に第１の固体電解質層１０ｄ、第２のス
ペース層１０ｅ及び第２の固体電解質層１０ｆが順次積
層されている。
のスペース層１０ｃが積層され、更に、この第１のスペ
ース層１０ｃ上に第１の固体電解質層１０ｄ、第２のス
ペース層１０ｅ及び第２の固体電解質層１０ｆが順次積
層されている。
【００７０】第２の基板層１０ｂと第１の固体電解質層
１０ｄとの間には、酸化物測定の基準となる基準ガス、
例えば大気が導入される空間（基準ガス導入空間１２）
が、第１の固体電解質層１０ｄの下面、第２の基板層１
０ｂの上面及び第１のスペース層１０ｃの側面によって
区画、形成されている。
１０ｄとの間には、酸化物測定の基準となる基準ガス、
例えば大気が導入される空間（基準ガス導入空間１２）
が、第１の固体電解質層１０ｄの下面、第２の基板層１
０ｂの上面及び第１のスペース層１０ｃの側面によって
区画、形成されている。
【００７１】また、第１及び第２の固体電解質層１０ｄ
及び１０ｆ間に第２のスペース層１０ｅが挟設されると
共に、第１、第２及び第３の拡散律速部１４、１６及び
１８が挟設されている。
及び１０ｆ間に第２のスペース層１０ｅが挟設されると
共に、第１、第２及び第３の拡散律速部１４、１６及び
１８が挟設されている。
【００７２】そして、第２の固体電解質層１０ｆの下
面、第１及び第２の拡散律速部１４及び１６の側面並び
に第１の固体電解質層１０ｄの上面にて被測定ガス中の
酸素分圧を調整するための第１の内部空所２０が区画、
形成され、第２の固体電解質層１０ｆの下面、第２及び
第３の拡散律速部１６及び１８の側面並びに第１の固体
電解質層１０ｄの上面にて被測定ガス中の酸素分圧を微
調整するための第２の内部空所２２が区画、形成され、
第２の固体電解質層１０ｆの下面、第３の拡散律速部１
８の側面及び第２のスペース層１０ｅの側面並びに第１
の固体電解質層１０ｄの上面にて被測定ガス中の酸化
物、例えば窒素酸化物（ＮＯｘ）を測定するための第３
の内部空所２４が区画、形成される。
面、第１及び第２の拡散律速部１４及び１６の側面並び
に第１の固体電解質層１０ｄの上面にて被測定ガス中の
酸素分圧を調整するための第１の内部空所２０が区画、
形成され、第２の固体電解質層１０ｆの下面、第２及び
第３の拡散律速部１６及び１８の側面並びに第１の固体
電解質層１０ｄの上面にて被測定ガス中の酸素分圧を微
調整するための第２の内部空所２２が区画、形成され、
第２の固体電解質層１０ｆの下面、第３の拡散律速部１
８の側面及び第２のスペース層１０ｅの側面並びに第１
の固体電解質層１０ｄの上面にて被測定ガス中の酸化
物、例えば窒素酸化物（ＮＯｘ）を測定するための第３
の内部空所２４が区画、形成される。
【００７３】外部空間と前記第１の内部空所２０は、第
１の拡散律速部１４を介して連通され、第１の内部空所
２０と第２の内部空所２２は、前記第２の拡散律速部１
６を介して連通され、第２の内部空所２２と第３の内部
空所２４は、前記第３の拡散律速部１８を介して連通さ
れている。
１の拡散律速部１４を介して連通され、第１の内部空所
２０と第２の内部空所２２は、前記第２の拡散律速部１
６を介して連通され、第２の内部空所２２と第３の内部
空所２４は、前記第３の拡散律速部１８を介して連通さ
れている。
【００７４】ここで、前記第１、第２及び第３の拡散律
速部１４、１６及び１８は、第１の内部空所２０、第２
の内部空所２２及び第３の内部空所２４にそれぞれ導入
される被測定ガスに対して所定の拡散抵抗を付与するも
のであり、例えば、被測定ガスを導入することができる
多孔質材料又は所定の断面積を有した小孔からなる通路
として形成することができる。
速部１４、１６及び１８は、第１の内部空所２０、第２
の内部空所２２及び第３の内部空所２４にそれぞれ導入
される被測定ガスに対して所定の拡散抵抗を付与するも
のであり、例えば、被測定ガスを導入することができる
多孔質材料又は所定の断面積を有した小孔からなる通路
として形成することができる。
【００７５】特に、第２及び第３の拡散律速部１６及び
１８内には、ＺｒＯ2 等からなる多孔質体が充填、配置
されて、これら第２及び第３の拡散律速部１６及び１８
の拡散抵抗が前記第１の拡散律速部１４における拡散抵
抗よりも大きくされている。
１８内には、ＺｒＯ2 等からなる多孔質体が充填、配置
されて、これら第２及び第３の拡散律速部１６及び１８
の拡散抵抗が前記第１の拡散律速部１４における拡散抵
抗よりも大きくされている。
【００７６】そして、前記第２の拡散律速部１６を通じ
て、第１の内部空所２０内の雰囲気が所定の拡散抵抗の
下に第２の内部空所２２内に導入されるようになってお
り、更に、第２の内部空所２２内の雰囲気が所定の拡散
抵抗の下に第３の内部空所２４内に導入されるようにな
っている。
て、第１の内部空所２０内の雰囲気が所定の拡散抵抗の
下に第２の内部空所２２内に導入されるようになってお
り、更に、第２の内部空所２２内の雰囲気が所定の拡散
抵抗の下に第３の内部空所２４内に導入されるようにな
っている。
【００７７】また、前記第２の固体電解質層１０ｆの下
面のうち、前記第１の内部空所２０を形づくる下面全面
に、平面ほぼ矩形形状の多孔質サーメット電極からなる
第１の内側ポンプ電極２６が形成され、前記第２の固体
電解質層１０ｆの上面のうち、前記第１の内側ポンプ電
極２６に対応する部分に、第１の外側ポンプ電極２８が
形成されており、これら第１の内側ポンプ電極２６、第
１の外側ポンプ電極２８及び第２の固体電解質層１０ｆ
にて第１の電気化学的ポンプセル３０が構成されてい
る。
面のうち、前記第１の内部空所２０を形づくる下面全面
に、平面ほぼ矩形形状の多孔質サーメット電極からなる
第１の内側ポンプ電極２６が形成され、前記第２の固体
電解質層１０ｆの上面のうち、前記第１の内側ポンプ電
極２６に対応する部分に、第１の外側ポンプ電極２８が
形成されており、これら第１の内側ポンプ電極２６、第
１の外側ポンプ電極２８及び第２の固体電解質層１０ｆ
にて第１の電気化学的ポンプセル３０が構成されてい
る。
【００７８】そして、前記第１の電気化学的ポンプセル
３０における第１の内側ポンプ電極２６と第１の外側ポ
ンプ電極２８間に、外部の可変電源３２を通じて所望の
電圧Ｖｐ１を印加して、第１の外側ポンプ電極２８から
第１の内側ポンプ電極２６の方向にポンプ電流を流すこ
とにより、第１の内部空所２０内の雰囲気中の酸素を外
部の外部空間に汲み出せるようになっている。
３０における第１の内側ポンプ電極２６と第１の外側ポ
ンプ電極２８間に、外部の可変電源３２を通じて所望の
電圧Ｖｐ１を印加して、第１の外側ポンプ電極２８から
第１の内側ポンプ電極２６の方向にポンプ電流を流すこ
とにより、第１の内部空所２０内の雰囲気中の酸素を外
部の外部空間に汲み出せるようになっている。
【００７９】また、前記第１の固体電解質層１０ｄの上
面のうち、前記第１の内部空所２０を形づくる上面であ
って、かつ第２の拡散律速部１６に近接する部分に、平
面ほぼ矩形形状の多孔質サーメット電極からなる第１の
測定電極３４が形成され、前記第１の固体電解質層１０
ｄの下面のうち、基準ガス導入空間１２に露呈する部分
であって、かつ前記第１の測定電極３４に対応する部分
に、第１の基準電極３６が形成されており、これら第１
の測定電極３４、第１の基準電極３６及び第１の固体電
解質層１０ｄによって、酸素分圧検出手段としての第１
の電気化学的センサセル３８が構成されている。
面のうち、前記第１の内部空所２０を形づくる上面であ
って、かつ第２の拡散律速部１６に近接する部分に、平
面ほぼ矩形形状の多孔質サーメット電極からなる第１の
測定電極３４が形成され、前記第１の固体電解質層１０
ｄの下面のうち、基準ガス導入空間１２に露呈する部分
であって、かつ前記第１の測定電極３４に対応する部分
に、第１の基準電極３６が形成されており、これら第１
の測定電極３４、第１の基準電極３６及び第１の固体電
解質層１０ｄによって、酸素分圧検出手段としての第１
の電気化学的センサセル３８が構成されている。
【００８０】この第１の電気化学的センサセル３８は、
第１の内部空所２０内の雰囲気と基準ガス導入空間１２
内の基準ガス（大気）との間の酸素濃度差に基づいて、
第１の測定電極３４と第１の基準電極３６との間に発生
する起電力を電圧計Ｖ１にて測定することにより、前記
第１の内部空所２０内の雰囲気の酸素分圧が検出できる
ようになっている。
第１の内部空所２０内の雰囲気と基準ガス導入空間１２
内の基準ガス（大気）との間の酸素濃度差に基づいて、
第１の測定電極３４と第１の基準電極３６との間に発生
する起電力を電圧計Ｖ１にて測定することにより、前記
第１の内部空所２０内の雰囲気の酸素分圧が検出できる
ようになっている。
【００８１】検出された酸素分圧値は可変電源３２をフ
ィードバック制御するために使用され、具体的には、第
１の内部空所２０内の雰囲気の酸素分圧が、次の第２の
内部空所２２において酸素分圧の制御を行い得るのに十
分な低い所定の値となるように、第１の電気化学的ポン
プセル３０のポンプ動作が制御される。
ィードバック制御するために使用され、具体的には、第
１の内部空所２０内の雰囲気の酸素分圧が、次の第２の
内部空所２２において酸素分圧の制御を行い得るのに十
分な低い所定の値となるように、第１の電気化学的ポン
プセル３０のポンプ動作が制御される。
【００８２】なお、前記第１の内側ポンプ電極２６及び
第１の外側ポンプ電極２８を構成する多孔質サーメット
電極は、Ｐｔ等の金属とＺｒＯ2 等のセラミックスとか
ら構成されることになるが、被測定ガスに接触する第１
の内部空所２０内に配置される第１の内側ポンプ電極２
６及び第１の測定電極３４は、測定ガス中のＮＯｘ成分
に対する還元能力を弱めた、あるいは還元能力のない材
料を用いる必要があり、例えばＬａ3 ＣｕＯ4 等のペロ
ブスカイト構造を有する化合物、あるいはＡｕ等の触媒
活性の低い金属とセラミックスのサーメット、あるいは
Ａｕ等の触媒活性の低い金属とＰｔ族金属とセラミック
スのサーメットで構成されることが好ましい。更に、電
極材料にＡｕとＰｔ族金属の合金を用いる場合は、Ａｕ
添加量を金属成分全体の０．０３〜３５ｖｏｌ％にする
ことが好ましい。
第１の外側ポンプ電極２８を構成する多孔質サーメット
電極は、Ｐｔ等の金属とＺｒＯ2 等のセラミックスとか
ら構成されることになるが、被測定ガスに接触する第１
の内部空所２０内に配置される第１の内側ポンプ電極２
６及び第１の測定電極３４は、測定ガス中のＮＯｘ成分
に対する還元能力を弱めた、あるいは還元能力のない材
料を用いる必要があり、例えばＬａ3 ＣｕＯ4 等のペロ
ブスカイト構造を有する化合物、あるいはＡｕ等の触媒
活性の低い金属とセラミックスのサーメット、あるいは
Ａｕ等の触媒活性の低い金属とＰｔ族金属とセラミック
スのサーメットで構成されることが好ましい。更に、電
極材料にＡｕとＰｔ族金属の合金を用いる場合は、Ａｕ
添加量を金属成分全体の０．０３〜３５ｖｏｌ％にする
ことが好ましい。
【００８３】一方、前記第２の固体電解質層１０ｆの下
面のうち、前記第２の内部空所２２を形づくる下面全面
には、平面ほぼ矩形形状の多孔質サーメット電極からな
る第２の内側ポンプ電極４０が形成され、前記第２の固
体電解質層１０ｆの上面のうち、前記第２の内側ポンプ
電極４０に対応する部分に、第２の外側ポンプ電極４２
が形成されており、これら第２の内側ポンプ電極４０、
第２の外側ポンプ電極４２及び第２の固体電解質層１０
ｆにて第２の電気化学的ポンプセル４４が構成されてい
る。
面のうち、前記第２の内部空所２２を形づくる下面全面
には、平面ほぼ矩形形状の多孔質サーメット電極からな
る第２の内側ポンプ電極４０が形成され、前記第２の固
体電解質層１０ｆの上面のうち、前記第２の内側ポンプ
電極４０に対応する部分に、第２の外側ポンプ電極４２
が形成されており、これら第２の内側ポンプ電極４０、
第２の外側ポンプ電極４２及び第２の固体電解質層１０
ｆにて第２の電気化学的ポンプセル４４が構成されてい
る。
【００８４】そして、前記第２の電気化学的ポンプセル
４４における第２の内側ポンプ電極４０と第２の外側ポ
ンプ電極４２間に、外部の可変電源４６を通じて所望の
電圧Ｖｐ２を印加して、第２の外側ポンプ電極４２から
第２の内側ポンプ電極４０の方向に電流を流すことによ
り、第２の内部空所２２内の雰囲気中の酸素を外部空間
に汲み出せるようになっている。これによって、第２の
内部空所２２内の雰囲気の酸素分圧が、実質的に被測定
ガス成分（ＮＯｘ）が還元又は分解され得ない状況下
で、かつ目的成分量の測定に実質的に影響がない低い酸
素分圧値に制御される。この場合、第１の内部空所２０
における第１の電気化学的ポンプセル３０の働きによ
り、この第２の内部空所２２内に導入される酸素の量の
変化は、被測定ガスの変化よりも大幅に縮小されるた
め、第２の内部空所２２における酸素分圧は精度良く一
定に制御される。
４４における第２の内側ポンプ電極４０と第２の外側ポ
ンプ電極４２間に、外部の可変電源４６を通じて所望の
電圧Ｖｐ２を印加して、第２の外側ポンプ電極４２から
第２の内側ポンプ電極４０の方向に電流を流すことによ
り、第２の内部空所２２内の雰囲気中の酸素を外部空間
に汲み出せるようになっている。これによって、第２の
内部空所２２内の雰囲気の酸素分圧が、実質的に被測定
ガス成分（ＮＯｘ）が還元又は分解され得ない状況下
で、かつ目的成分量の測定に実質的に影響がない低い酸
素分圧値に制御される。この場合、第１の内部空所２０
における第１の電気化学的ポンプセル３０の働きによ
り、この第２の内部空所２２内に導入される酸素の量の
変化は、被測定ガスの変化よりも大幅に縮小されるた
め、第２の内部空所２２における酸素分圧は精度良く一
定に制御される。
【００８５】そして、この第１の実施の形態に係るガス
センサにおいては、前記第１の固体電解質層１０ｄの上
面のうち、前記第２の内部空所２２を形づくる上面であ
って、かつ第３の拡散律速部１８に近接する部分に、平
面ほぼ矩形形状の多孔質サーメット電極からなる第２の
測定電極４８が形成され、前記第１の固体電解質層１０
ｄの下面のうち、基準ガス導入空間１２に露呈する部分
であって、かつ前記第２の測定電極４８に対応する部分
に、第２の基準電極５０が形成されており、これら第２
の測定電極４８、第２の基準電極５０及び第１の固体電
解質層１０ｄによって、酸素分圧検出手段としての第２
の電気化学的センサセル５２が構成されている。
センサにおいては、前記第１の固体電解質層１０ｄの上
面のうち、前記第２の内部空所２２を形づくる上面であ
って、かつ第３の拡散律速部１８に近接する部分に、平
面ほぼ矩形形状の多孔質サーメット電極からなる第２の
測定電極４８が形成され、前記第１の固体電解質層１０
ｄの下面のうち、基準ガス導入空間１２に露呈する部分
であって、かつ前記第２の測定電極４８に対応する部分
に、第２の基準電極５０が形成されており、これら第２
の測定電極４８、第２の基準電極５０及び第１の固体電
解質層１０ｄによって、酸素分圧検出手段としての第２
の電気化学的センサセル５２が構成されている。
【００８６】この第２の電気化学的センサセル５２は、
第２の内部空所２２内の雰囲気と基準ガス導入空間１２
内の基準ガス（大気）との間の酸素濃度差に基づいて、
第２の測定電極４８と第２の基準電極５０との間に発生
する起電力を電圧計Ｖ２にて測定することにより、前記
第２の内部空所２２内の雰囲気の酸素分圧が検出できる
ようになっている。
第２の内部空所２２内の雰囲気と基準ガス導入空間１２
内の基準ガス（大気）との間の酸素濃度差に基づいて、
第２の測定電極４８と第２の基準電極５０との間に発生
する起電力を電圧計Ｖ２にて測定することにより、前記
第２の内部空所２２内の雰囲気の酸素分圧が検出できる
ようになっている。
【００８７】検出された酸素分圧値は可変電源４６をフ
ィードバック制御するために使用される。これによっ
て、第２の内部空所２２内における酸素分圧に対する前
記第２の電気化学的ポンプセル４４による制御がより精
度良く行われることになる。
ィードバック制御するために使用される。これによっ
て、第２の内部空所２２内における酸素分圧に対する前
記第２の電気化学的ポンプセル４４による制御がより精
度良く行われることになる。
【００８８】更に、この第１の実施の形態に係るガスセ
ンサにおいては、前記第１の固体電解質層１０ｄの上面
のうち、前記第３の内部空所２４を形づくる上面のほぼ
全面に、平面ほぼ矩形形状の多孔質サーメット電極から
なる第３の内側ポンプ電極５４が形成され、前記第１の
固体電解質層１０ｄの下面のうち、基準ガス導入空間１
２に露呈する部分であって、かつ前記第３の内側ポンプ
電極５４に対応する部分に、第３の外側ポンプ電極５６
が形成されており、これら第３の内側ポンプ電極５４、
第３の外側ポンプ電極５６及び第１の固体電解質層１０
ｄによって、第３の電気化学的ポンプセル５８が構成さ
れている。
ンサにおいては、前記第１の固体電解質層１０ｄの上面
のうち、前記第３の内部空所２４を形づくる上面のほぼ
全面に、平面ほぼ矩形形状の多孔質サーメット電極から
なる第３の内側ポンプ電極５４が形成され、前記第１の
固体電解質層１０ｄの下面のうち、基準ガス導入空間１
２に露呈する部分であって、かつ前記第３の内側ポンプ
電極５４に対応する部分に、第３の外側ポンプ電極５６
が形成されており、これら第３の内側ポンプ電極５４、
第３の外側ポンプ電極５６及び第１の固体電解質層１０
ｄによって、第３の電気化学的ポンプセル５８が構成さ
れている。
【００８９】前記第３の内側ポンプ電極５４は、被測定
ガス成分たるＮＯｘを還元し得る金属であるＲｈとセラ
ミックスとしてのジルコニアからなる多孔質サーメット
にて構成され、これによって、第３の内部空所２４内の
雰囲気中に存在するＮＯｘを還元するＮＯｘ還元触媒と
して機能するほか、前記第３の外側ポンプ電極５６との
間に、直流電源６０を通じて一定電圧Ｖｐ３が印加され
ることによって、第３の内部空所２４内の雰囲気中の酸
素を基準ガス導入空間１２に汲み出せるようになってい
る。この第３の電気化学的ポンプセル５８のポンプ動作
によって流れるポンプ電流は、電流計Ｉｐによって検出
されるようになっている。
ガス成分たるＮＯｘを還元し得る金属であるＲｈとセラ
ミックスとしてのジルコニアからなる多孔質サーメット
にて構成され、これによって、第３の内部空所２４内の
雰囲気中に存在するＮＯｘを還元するＮＯｘ還元触媒と
して機能するほか、前記第３の外側ポンプ電極５６との
間に、直流電源６０を通じて一定電圧Ｖｐ３が印加され
ることによって、第３の内部空所２４内の雰囲気中の酸
素を基準ガス導入空間１２に汲み出せるようになってい
る。この第３の電気化学的ポンプセル５８のポンプ動作
によって流れるポンプ電流は、電流計Ｉｐによって検出
されるようになっている。
【００９０】前記定電圧（直流）電源６０は、第３の拡
散律速部１８により制限されたＮＯｘの流入下におい
て、第３の電気化学的ポンプセル５８で分解時に生成し
た酸素のポンピングに対して限界電流を与える大きさの
電圧を印加できるようになっている。
散律速部１８により制限されたＮＯｘの流入下におい
て、第３の電気化学的ポンプセル５８で分解時に生成し
た酸素のポンピングに対して限界電流を与える大きさの
電圧を印加できるようになっている。
【００９１】なお、この第１の実施の形態に係るガスセ
ンサは、第１及び第２の基板層１０ａ及び１０ｂにて上
下から挟まれた形態において、外部からの給電によって
発熱するヒータ６２が埋設されている。このヒータ６２
は、酸素イオンの伝導性を高めるために設けられるもの
で、該ヒータ６２の上下面には、基板層１０ａ及び１０
ｂとの電気的絶縁を得るために、アルミナ等のセラミッ
クス層６４が形成されている。
ンサは、第１及び第２の基板層１０ａ及び１０ｂにて上
下から挟まれた形態において、外部からの給電によって
発熱するヒータ６２が埋設されている。このヒータ６２
は、酸素イオンの伝導性を高めるために設けられるもの
で、該ヒータ６２の上下面には、基板層１０ａ及び１０
ｂとの電気的絶縁を得るために、アルミナ等のセラミッ
クス層６４が形成されている。
【００９２】更に、前記ヒータ６２は、図示するよう
に、第１の内部空所２０から第３の内部空所２４の全体
にわたって配設されており、これによって、各内部空所
２０、２２及び２４がそれぞれ所定の温度に加熱され、
併せて第１、第２及び第３の電気化学的ポンプセル３
０、４４及び５８並びに第１及び第２の電気化学的セン
サセル３８及び５２も所定の温度に加熱、保持されるよ
うになっている。
に、第１の内部空所２０から第３の内部空所２４の全体
にわたって配設されており、これによって、各内部空所
２０、２２及び２４がそれぞれ所定の温度に加熱され、
併せて第１、第２及び第３の電気化学的ポンプセル３
０、４４及び５８並びに第１及び第２の電気化学的セン
サセル３８及び５２も所定の温度に加熱、保持されるよ
うになっている。
【００９３】そして、この第１の実施の形態に係るガス
センサにおいては、その先端部側が外部空間に配置さ
れ、これによって、被測定ガスは、第１の拡散律速部１
４を通じて所定の拡散抵抗の下に、第１の内部空所２０
に導入される。この第１の内部空所２０に導入された被
測定ガスは、第１の電気化学的ポンプセル３０を構成す
る一対のポンプ電極２６及び２８間に所定の電圧Ｖｐ１
が印加されることによって引き起こされる酸素のポンピ
ング作用を受け、その酸素分圧が所定の値、例えば１０
-7ａｔｍとなるように制御される。
センサにおいては、その先端部側が外部空間に配置さ
れ、これによって、被測定ガスは、第１の拡散律速部１
４を通じて所定の拡散抵抗の下に、第１の内部空所２０
に導入される。この第１の内部空所２０に導入された被
測定ガスは、第１の電気化学的ポンプセル３０を構成す
る一対のポンプ電極２６及び２８間に所定の電圧Ｖｐ１
が印加されることによって引き起こされる酸素のポンピ
ング作用を受け、その酸素分圧が所定の値、例えば１０
-7ａｔｍとなるように制御される。
【００９４】第１の内部空所２０内の雰囲気の酸素分圧
が所定の値になるように制御するためには、ネルンスト
の式に基づいて、第１の電気化学的センサセル３８にお
ける第１の測定電極３４と第１の基準電極３６との間の
起電力を電圧計Ｖ１にて測定し、その電圧値が例えば３
００ｍＶ（７００℃）となるように、第１の電気化学的
ポンプセル３０の一対のポンプ電極２６及び２８間に印
加する電圧（可変電源３２）をフィードバック制御する
ことによって、目的とする１０-7ａｔｍの酸素分圧とな
るように制御が行われる。
が所定の値になるように制御するためには、ネルンスト
の式に基づいて、第１の電気化学的センサセル３８にお
ける第１の測定電極３４と第１の基準電極３６との間の
起電力を電圧計Ｖ１にて測定し、その電圧値が例えば３
００ｍＶ（７００℃）となるように、第１の電気化学的
ポンプセル３０の一対のポンプ電極２６及び２８間に印
加する電圧（可変電源３２）をフィードバック制御する
ことによって、目的とする１０-7ａｔｍの酸素分圧とな
るように制御が行われる。
【００９５】即ち、第１の電気化学的センサセル３８か
ら出力される起電力が、第１の内部空所２０における所
望の酸素濃度と基準ガスの酸素濃度との差に相当する起
電力となるように、第１の電気化学的ポンプセル３０に
印加される電圧Ｖｐ１を制御すればよい。
ら出力される起電力が、第１の内部空所２０における所
望の酸素濃度と基準ガスの酸素濃度との差に相当する起
電力となるように、第１の電気化学的ポンプセル３０に
印加される電圧Ｖｐ１を制御すればよい。
【００９６】なお、第１の拡散律速部１４は、第１の電
気化学的ポンプセル３０に電圧Ｖｐ１を印加した際、被
測定ガス中の酸素が測定空間（第１の内部空所２０）に
拡散流入する量を絞り込んで、第１の電気化学的ポンプ
セル３０に流れる電流を抑制する働きをしている。
気化学的ポンプセル３０に電圧Ｖｐ１を印加した際、被
測定ガス中の酸素が測定空間（第１の内部空所２０）に
拡散流入する量を絞り込んで、第１の電気化学的ポンプ
セル３０に流れる電流を抑制する働きをしている。
【００９７】また、第１の内部空所２０内においては、
外部の被測定ガスによる加熱、更にはヒータ６２による
加熱環境下においても、第１の内側ポンプ電極２６や第
１の測定電極３４にて雰囲気中のＮＯｘが還元されない
酸素分圧下の状態、例えばＮＯ→１／２Ｎ2 ＋１／２Ｏ
2 の反応が起こらない酸素分圧下の状況が形成されてい
る。これは、第１の内部空所２０内において、被測定ガ
ス（雰囲気）中のＮＯｘが還元されると、後段の第３の
内部空所２４内でのＮＯｘの正確な測定ができなくなる
からであり、この意味において、第１の内部空所２０内
において、ＮＯｘの還元に関与する成分（ここでは、第
１の内側ポンプ電極２６や第１の測定電極３４の金属成
分）にてＮＯｘが還元され得ない状況を形成する必要が
ある。具体的には、第１の内側ポンプ電極２６及び第１
の測定電極３４にＮＯｘ還元性の低い材料、例えばＡｕ
とＰｔの合金を用いることで達成される。
外部の被測定ガスによる加熱、更にはヒータ６２による
加熱環境下においても、第１の内側ポンプ電極２６や第
１の測定電極３４にて雰囲気中のＮＯｘが還元されない
酸素分圧下の状態、例えばＮＯ→１／２Ｎ2 ＋１／２Ｏ
2 の反応が起こらない酸素分圧下の状況が形成されてい
る。これは、第１の内部空所２０内において、被測定ガ
ス（雰囲気）中のＮＯｘが還元されると、後段の第３の
内部空所２４内でのＮＯｘの正確な測定ができなくなる
からであり、この意味において、第１の内部空所２０内
において、ＮＯｘの還元に関与する成分（ここでは、第
１の内側ポンプ電極２６や第１の測定電極３４の金属成
分）にてＮＯｘが還元され得ない状況を形成する必要が
ある。具体的には、第１の内側ポンプ電極２６及び第１
の測定電極３４にＮＯｘ還元性の低い材料、例えばＡｕ
とＰｔの合金を用いることで達成される。
【００９８】そして、前記第１の内部空所２０内のガス
は、第２の拡散律速部１６を通じて所定の拡散抵抗の下
に、第２の内部空所２２に導入される。この第２の内部
空所２２に導入されたガスは、第２の電気化学的ポンプ
セル４４を構成する一対のポンプ電極４０及び４２間に
所定の電圧Ｖｐ２が印加されることによって引き起こさ
れる酸素のポンピング作用を受け、その酸素分圧が常に
一定の低い酸素分圧値となるように制御される。
は、第２の拡散律速部１６を通じて所定の拡散抵抗の下
に、第２の内部空所２２に導入される。この第２の内部
空所２２に導入されたガスは、第２の電気化学的ポンプ
セル４４を構成する一対のポンプ電極４０及び４２間に
所定の電圧Ｖｐ２が印加されることによって引き起こさ
れる酸素のポンピング作用を受け、その酸素分圧が常に
一定の低い酸素分圧値となるように制御される。
【００９９】第２の内部空所２２内の雰囲気の酸素分圧
が所定の低い値になるように制御するためには、ネルン
ストの式に基づいて、第２の電気化学的センサセル５２
における第２の測定電極４８と第２の基準電極５０との
間の起電力を電圧計Ｖ２にて測定し、その電圧値が例え
ば４３０ｍＶ（７００℃）となるように、第２の電気化
学的ポンプセル４４の一対のポンプ電極４０及び４２間
に印加する電圧（可変電源４６）をフィードバック制御
することによって、一定の低い酸素分圧となるように制
御が行われる。
が所定の低い値になるように制御するためには、ネルン
ストの式に基づいて、第２の電気化学的センサセル５２
における第２の測定電極４８と第２の基準電極５０との
間の起電力を電圧計Ｖ２にて測定し、その電圧値が例え
ば４３０ｍＶ（７００℃）となるように、第２の電気化
学的ポンプセル４４の一対のポンプ電極４０及び４２間
に印加する電圧（可変電源４６）をフィードバック制御
することによって、一定の低い酸素分圧となるように制
御が行われる。
【０１００】即ち、第２の電気化学的センサセル５２か
ら出力される起電力が、第２の内部空所２２における所
望の酸素濃度と基準ガスの酸素濃度との差に相当する起
電力となるように、第２の電気化学的ポンプセル４４に
印加される電圧Ｖｐ２を制御すればよい。
ら出力される起電力が、第２の内部空所２２における所
望の酸素濃度と基準ガスの酸素濃度との差に相当する起
電力となるように、第２の電気化学的ポンプセル４４に
印加される電圧Ｖｐ２を制御すればよい。
【０１０１】なお、第２の拡散律速部１６は、前記第１
の拡散律速部１４と同様に、第２の電気化学的ポンプセ
ル４４に電圧Ｖｐ２を印加した際、被測定ガス中の酸素
が測定空間（第２の内部空所２２）に拡散流入する量を
絞り込んで、第２の電気化学的ポンプセル４４に流れる
電流を抑制する働きをしている。
の拡散律速部１４と同様に、第２の電気化学的ポンプセ
ル４４に電圧Ｖｐ２を印加した際、被測定ガス中の酸素
が測定空間（第２の内部空所２２）に拡散流入する量を
絞り込んで、第２の電気化学的ポンプセル４４に流れる
電流を抑制する働きをしている。
【０１０２】また、第２の内部空所２２内においても、
第１の内部空所２０内と同様に、外部の被測定ガスによ
る加熱やヒータ６２による加熱環境下において、第２の
内側ポンプ電極４０や第２の測定電極４８によって、雰
囲気中のＮＯｘが還元されない酸素分圧下の状態が形成
されている。このため、第２の内側ポンプ電極４０及び
第２の測定電極４８においても、第１の内側ポンプ電極
２６や第１の測定電極３４と同様に、測定ガス中のＮＯ
ｘ成分に対する還元能力を弱めた、あるいは還元能力の
ない材料を用いる必要があり、例えばＬａ3 ＣｕＯ4 等
のペロブスカイト構造を有する化合物、あるいはＡｕ等
の触媒活性の低い金属とセラミックスのサーメット、あ
るいはＡｕ等の触媒活性の低い金属とＰｔ族金属とセラ
ミックスのサーメットで構成されることが好ましい。更
に、電極材料にＡｕとＰｔ族金属の合金を用いる場合
は、Ａｕ添加量を金属成分全体の０．０３〜３５ｖｏｌ
％にすることが好ましい。
第１の内部空所２０内と同様に、外部の被測定ガスによ
る加熱やヒータ６２による加熱環境下において、第２の
内側ポンプ電極４０や第２の測定電極４８によって、雰
囲気中のＮＯｘが還元されない酸素分圧下の状態が形成
されている。このため、第２の内側ポンプ電極４０及び
第２の測定電極４８においても、第１の内側ポンプ電極
２６や第１の測定電極３４と同様に、測定ガス中のＮＯ
ｘ成分に対する還元能力を弱めた、あるいは還元能力の
ない材料を用いる必要があり、例えばＬａ3 ＣｕＯ4 等
のペロブスカイト構造を有する化合物、あるいはＡｕ等
の触媒活性の低い金属とセラミックスのサーメット、あ
るいはＡｕ等の触媒活性の低い金属とＰｔ族金属とセラ
ミックスのサーメットで構成されることが好ましい。更
に、電極材料にＡｕとＰｔ族金属の合金を用いる場合
は、Ａｕ添加量を金属成分全体の０．０３〜３５ｖｏｌ
％にすることが好ましい。
【０１０３】そして、上述のようにして第２の内部空所
２２内において酸素分圧が制御された被測定ガスは、第
３の拡散律速部１８を通じて所定の拡散抵抗の下に、第
３の内部空所２４内に導かれることとなる。
２２内において酸素分圧が制御された被測定ガスは、第
３の拡散律速部１８を通じて所定の拡散抵抗の下に、第
３の内部空所２４内に導かれることとなる。
【０１０４】ところで、前記第１の電気化学的ポンプセ
ル３０を動作させて第１の内部空所２０内の雰囲気の酸
素分圧をＮＯｘ測定に実質的に影響がない低い酸素分圧
値に制御しようとしたとき、換言すれば、第１の電気化
学的センサセル３８にて検出される電圧が一定となるよ
うに、可変電源３２の電圧Ｖｐ１を調整したとき、被測
定ガス中の酸素濃度が大きく、例えば０〜２０％に変化
すると、通常、第２の内部空所２２内の雰囲気及び第３
の内部空所２４内の雰囲気の各酸素分圧は、僅かに変化
するようになる。これは、被測定ガス中の酸素濃度が高
くなると、第１の測定電極３４上の第１の内部空所２０
の幅方向及び厚み方向に酸素濃度分布が生じ、この酸素
濃度分布が被測定ガス中の酸素濃度により変化するため
であると考えられる。
ル３０を動作させて第１の内部空所２０内の雰囲気の酸
素分圧をＮＯｘ測定に実質的に影響がない低い酸素分圧
値に制御しようとしたとき、換言すれば、第１の電気化
学的センサセル３８にて検出される電圧が一定となるよ
うに、可変電源３２の電圧Ｖｐ１を調整したとき、被測
定ガス中の酸素濃度が大きく、例えば０〜２０％に変化
すると、通常、第２の内部空所２２内の雰囲気及び第３
の内部空所２４内の雰囲気の各酸素分圧は、僅かに変化
するようになる。これは、被測定ガス中の酸素濃度が高
くなると、第１の測定電極３４上の第１の内部空所２０
の幅方向及び厚み方向に酸素濃度分布が生じ、この酸素
濃度分布が被測定ガス中の酸素濃度により変化するため
であると考えられる。
【０１０５】しかし、前記第１の実施の形態に係るガス
センサにおいては、第２の内部空所２２に対して、その
内部の雰囲気の酸素分圧を常に一定に低い酸素分圧値と
なるように、第２の電気化学的ポンプセル４４を設ける
ようにしているため、第１の内部空所２０から第２の内
部空所２２に導入される雰囲気の酸素分圧が被測定ガス
の酸素濃度に応じて変化しても、前記第２の電気化学的
ポンプセル４４のポンプ動作によって、第２の内部空所
２２内の雰囲気の酸素分圧を常に一定の低い値とするこ
とができ、その結果、ＮＯｘの測定に実質的に影響がな
い低い酸素分圧値に制御することができる。
センサにおいては、第２の内部空所２２に対して、その
内部の雰囲気の酸素分圧を常に一定に低い酸素分圧値と
なるように、第２の電気化学的ポンプセル４４を設ける
ようにしているため、第１の内部空所２０から第２の内
部空所２２に導入される雰囲気の酸素分圧が被測定ガス
の酸素濃度に応じて変化しても、前記第２の電気化学的
ポンプセル４４のポンプ動作によって、第２の内部空所
２２内の雰囲気の酸素分圧を常に一定の低い値とするこ
とができ、その結果、ＮＯｘの測定に実質的に影響がな
い低い酸素分圧値に制御することができる。
【０１０６】そして、第３の内部空所２４内に導入され
た被測定ガスのＮＯｘは、第３の電気化学的ポンプセル
５８の第３の内側ポンプ電極５４の周りにおいて還元又
は分解されて、例えばＮＯ→１／２Ｎ2 ＋１／２Ｏ2 の
反応が引き起こされる。このとき、第３の電気化学的ポ
ンプセル５８を構成する第３の内側ポンプ電極５４と第
３の外側ポンプ電極５６との間には、酸素が第３の内部
空所２４から基準ガス導入空間１２側に汲み出される方
向に、所定の電圧Ｖｐ３、例えば４３０ｍＶ（７００
℃）が印加される。
た被測定ガスのＮＯｘは、第３の電気化学的ポンプセル
５８の第３の内側ポンプ電極５４の周りにおいて還元又
は分解されて、例えばＮＯ→１／２Ｎ2 ＋１／２Ｏ2 の
反応が引き起こされる。このとき、第３の電気化学的ポ
ンプセル５８を構成する第３の内側ポンプ電極５４と第
３の外側ポンプ電極５６との間には、酸素が第３の内部
空所２４から基準ガス導入空間１２側に汲み出される方
向に、所定の電圧Ｖｐ３、例えば４３０ｍＶ（７００
℃）が印加される。
【０１０７】従って、第３の電気化学的ポンプセル５８
に流れるポンプ電流は、第３の内部空所２４に導かれる
雰囲気中の酸素濃度、即ち、第２の内部空所２２内の酸
素濃度と第３の内側ポンプ電極５４にてＮＯｘが還元又
は分解されて発生した酸素濃度との和に比例した値とな
る。
に流れるポンプ電流は、第３の内部空所２４に導かれる
雰囲気中の酸素濃度、即ち、第２の内部空所２２内の酸
素濃度と第３の内側ポンプ電極５４にてＮＯｘが還元又
は分解されて発生した酸素濃度との和に比例した値とな
る。
【０１０８】この場合、第２の内部空所２２内の雰囲気
中の酸素濃度は、第２の電気化学的ポンプセル４４にて
一定に制御されていることから、図２に示すように、前
記第３の電気化学的ポンプセル５８に流れるポンプ電流
は、ＮＯｘの濃度に比例することになる。また、このＮ
Ｏｘの濃度は、第３の拡散律速部１８に制限されるＮＯ
ｘの拡散量に対応していることから、被測定ガスの酸素
濃度が大きく変化したとしても、第３の電気化学的ポン
プセル５８から電流計Ｉｐを通じて正確にＮＯｘ濃度を
測定することが可能となる。
中の酸素濃度は、第２の電気化学的ポンプセル４４にて
一定に制御されていることから、図２に示すように、前
記第３の電気化学的ポンプセル５８に流れるポンプ電流
は、ＮＯｘの濃度に比例することになる。また、このＮ
Ｏｘの濃度は、第３の拡散律速部１８に制限されるＮＯ
ｘの拡散量に対応していることから、被測定ガスの酸素
濃度が大きく変化したとしても、第３の電気化学的ポン
プセル５８から電流計Ｉｐを通じて正確にＮＯｘ濃度を
測定することが可能となる。
【０１０９】例えば、第２の電気化学的ポンプセル４４
にて制御された第２の内部空所２２内の雰囲気の酸素分
圧が０．０２ｐｐｍで、被測定ガス中のＮＯｘ成分たる
ＮＯ濃度が１００ｐｐｍとすると、ＮＯが還元又は分解
されて発生する酸素濃度５０ｐｐｍと第２の内部空所２
２内の雰囲気中の酸素濃度０．０２ｐｐｍとの和（＝５
０．０２ｐｐｍ）に相当するポンプ電流が流れることと
なる。従って、第３の電気化学的ポンプセル５８におけ
るポンプ電流値は、ほとんどがＮＯが還元又は分解され
た量を表し、そのため、被測定ガス中の酸素濃度に依存
するようなこともない。
にて制御された第２の内部空所２２内の雰囲気の酸素分
圧が０．０２ｐｐｍで、被測定ガス中のＮＯｘ成分たる
ＮＯ濃度が１００ｐｐｍとすると、ＮＯが還元又は分解
されて発生する酸素濃度５０ｐｐｍと第２の内部空所２
２内の雰囲気中の酸素濃度０．０２ｐｐｍとの和（＝５
０．０２ｐｐｍ）に相当するポンプ電流が流れることと
なる。従って、第３の電気化学的ポンプセル５８におけ
るポンプ電流値は、ほとんどがＮＯが還元又は分解され
た量を表し、そのため、被測定ガス中の酸素濃度に依存
するようなこともない。
【０１１０】図３は、前記第１の実施の形態に係るガス
センサと同じ構成を有する第１実施例と、第２の内部空
所２２並びに第２の電気化学的ポンプセル４４及び第２
の電気化学的センサセル５２を有しない構成の比較例を
用意し、基本ガス成分がＮ2−ＮＯ−Ｏ2 −Ｈ2 Ｏ系で
あって、ＮＯｘ成分たるＮＯ濃度を３００ｐｐｍに固定
し、Ｎ2 をキャリアガスとした被測定ガス中の酸素濃度
を０〜２０％に変化させたときの第３の電気化学的ポン
プセル５８におけるポンプ電流の変化を示している。こ
の図３において、第１実施例の特性曲線を実線で示し、
比較例の特性曲線を一点鎖線で示してある。
センサと同じ構成を有する第１実施例と、第２の内部空
所２２並びに第２の電気化学的ポンプセル４４及び第２
の電気化学的センサセル５２を有しない構成の比較例を
用意し、基本ガス成分がＮ2−ＮＯ−Ｏ2 −Ｈ2 Ｏ系で
あって、ＮＯｘ成分たるＮＯ濃度を３００ｐｐｍに固定
し、Ｎ2 をキャリアガスとした被測定ガス中の酸素濃度
を０〜２０％に変化させたときの第３の電気化学的ポン
プセル５８におけるポンプ電流の変化を示している。こ
の図３において、第１実施例の特性曲線を実線で示し、
比較例の特性曲線を一点鎖線で示してある。
【０１１１】なお、第１実施例においては、第１の電気
化学的ポンプセル３０のポンプ電圧を３００ｍＶ（７０
０℃）、第２及び第３の電気化学的ポンプセル４４及び
５８のポンプ電圧を４３０ｍＶ（７００℃）とし、比較
例においては、第１の電気化学的ポンプセル３０のポン
プ電圧を３００ｍＶ（７００℃）、第３の電気化学的ポ
ンプセル５８のポンプ電圧を４３０ｍＶ（７００℃）と
している。
化学的ポンプセル３０のポンプ電圧を３００ｍＶ（７０
０℃）、第２及び第３の電気化学的ポンプセル４４及び
５８のポンプ電圧を４３０ｍＶ（７００℃）とし、比較
例においては、第１の電気化学的ポンプセル３０のポン
プ電圧を３００ｍＶ（７００℃）、第３の電気化学的ポ
ンプセル５８のポンプ電圧を４３０ｍＶ（７００℃）と
している。
【０１１２】この図３の結果から明らかなように、第１
実施例においては、被測定ガス中の酸素濃度が変化して
も、ＮＯの還元又は分解によるポンプ電流の変化が認め
られず、従って、被測定ガス中の酸素濃度の変化に拘わ
らず、ＮＯ濃度に対応した正確なポンプ電流値を得るこ
とができる。
実施例においては、被測定ガス中の酸素濃度が変化して
も、ＮＯの還元又は分解によるポンプ電流の変化が認め
られず、従って、被測定ガス中の酸素濃度の変化に拘わ
らず、ＮＯ濃度に対応した正確なポンプ電流値を得るこ
とができる。
【０１１３】これに対して、比較例においては、被測定
ガス中の酸素濃度が増加するにつれて、第３の電気化学
的ポンプセル５８におけるポンプ電流値も漸次増加し、
このため、ポンプ電流値からＮＯ濃度を正確に求めるこ
とが困難になることが理解される。
ガス中の酸素濃度が増加するにつれて、第３の電気化学
的ポンプセル５８におけるポンプ電流値も漸次増加し、
このため、ポンプ電流値からＮＯ濃度を正確に求めるこ
とが困難になることが理解される。
【０１１４】また、上述のように、被測定ガス中の酸素
濃度の変化による影響を受けることなく、ＮＯ濃度を正
確に測定できることは、測定感度のＳ／Ｎが大きくなる
ことにつながり、低濃度の被測定ガス成分でも測定が可
能になる。
濃度の変化による影響を受けることなく、ＮＯ濃度を正
確に測定できることは、測定感度のＳ／Ｎが大きくなる
ことにつながり、低濃度の被測定ガス成分でも測定が可
能になる。
【０１１５】なお、前記第１の実施の形態に係るガスセ
ンサにおいて、第１の内部空所２０内及び第２の内部空
所２２内に配置される第１及び第２の内側ポンプ電極２
６及び４０や第１及び第２の測定電極３４及び４８は、
各内部空所２０及び２２内における周囲温度と制御され
る酸素分圧下において、それぞれの雰囲気中の被測定ガ
ス成分（ＮＯｘ）を還元又は分解しないものである必要
があり、このため、被測定ガス成分に対する還元性又は
分解性のない、若しくは低い電極金属、例えばＡｕ、Ｎ
ｉ等が用いられ、そのような金属のサーメット電極や、
Ｐｔ、Ｐｄ、Ｒｈ等の貴金属に前記Ａｕ、Ｎｉ等の触媒
性のない金属を添加してなる合金を用い、サーメット電
極としたもの等が有利に用いられる。
ンサにおいて、第１の内部空所２０内及び第２の内部空
所２２内に配置される第１及び第２の内側ポンプ電極２
６及び４０や第１及び第２の測定電極３４及び４８は、
各内部空所２０及び２２内における周囲温度と制御され
る酸素分圧下において、それぞれの雰囲気中の被測定ガ
ス成分（ＮＯｘ）を還元又は分解しないものである必要
があり、このため、被測定ガス成分に対する還元性又は
分解性のない、若しくは低い電極金属、例えばＡｕ、Ｎ
ｉ等が用いられ、そのような金属のサーメット電極や、
Ｐｔ、Ｐｄ、Ｒｈ等の貴金属に前記Ａｕ、Ｎｉ等の触媒
性のない金属を添加してなる合金を用い、サーメット電
極としたもの等が有利に用いられる。
【０１１６】また、第３の内部空所２４内に配置される
第３の内側ポンプ電極５４にあっても、第３の内部空所
２４の環境温度及び酸素分圧下において、雰囲気中の被
測定ガス成分（ＮＯｘ）を還元又は分解し得るＲｈ、Ｐ
ｔ等のサーメット電極とすることが望ましい。
第３の内側ポンプ電極５４にあっても、第３の内部空所
２４の環境温度及び酸素分圧下において、雰囲気中の被
測定ガス成分（ＮＯｘ）を還元又は分解し得るＲｈ、Ｐ
ｔ等のサーメット電極とすることが望ましい。
【０１１７】もちろん、前記第３の内側ポンプ電極５４
として、通常の電極上に、Ｒｈ又はＰｔ電極、あるいは
アルミナ等のセラミックスの多孔質体にＮＯｘ還元金属
を担持させた触媒体を積層、配置させたものや、Ｐｔ電
極上にＲｈ触媒電極を配置したもの等を用いることがで
きる。
として、通常の電極上に、Ｒｈ又はＰｔ電極、あるいは
アルミナ等のセラミックスの多孔質体にＮＯｘ還元金属
を担持させた触媒体を積層、配置させたものや、Ｐｔ電
極上にＲｈ触媒電極を配置したもの等を用いることがで
きる。
【０１１８】このように、前記第１の実施の形態に係る
ガスセンサに設けられる各電極、特に、内部空所に配さ
れる内側ポンプ電極や測定電極は、電極金属と適当なセ
ラミックスから構成されるサーメットであることが望ま
しく、また、ＮＯｘ還元触媒を兼ねる第３の内側ポンプ
電極を用いる場合にあっては、ＲｈやＰｔ等のＮＯｘを
還元し得る金属とセラミックスとからなる多孔質サーメ
ット電極とされることが望ましい。
ガスセンサに設けられる各電極、特に、内部空所に配さ
れる内側ポンプ電極や測定電極は、電極金属と適当なセ
ラミックスから構成されるサーメットであることが望ま
しく、また、ＮＯｘ還元触媒を兼ねる第３の内側ポンプ
電極を用いる場合にあっては、ＲｈやＰｔ等のＮＯｘを
還元し得る金属とセラミックスとからなる多孔質サーメ
ット電極とされることが望ましい。
【０１１９】また、ＮＯｘ還元触媒は、第３の内部空所
２４内の酸素を汲み出すための第３の電気化学的ポンプ
セル５８における第３の内側ポンプ電極５４に近接して
設けたり、また、Ｒｈ等からなるＮＯｘ還元触媒を担持
した多孔質アルミナ等を第３の内側ポンプ電極５４上に
印刷等で積層して、該電極上にＮＯｘ還元触媒層を形成
することも可能である。
２４内の酸素を汲み出すための第３の電気化学的ポンプ
セル５８における第３の内側ポンプ電極５４に近接して
設けたり、また、Ｒｈ等からなるＮＯｘ還元触媒を担持
した多孔質アルミナ等を第３の内側ポンプ電極５４上に
印刷等で積層して、該電極上にＮＯｘ還元触媒層を形成
することも可能である。
【０１２０】次に、前記第１の実施の形態に係るガスセ
ンサの変形例について図４を参照しながら説明する。な
お、図１と対応するものについては同符号を記してその
重複説明を省略する。
ンサの変形例について図４を参照しながら説明する。な
お、図１と対応するものについては同符号を記してその
重複説明を省略する。
【０１２１】この変形例に係るガスセンサは、前記第１
の実施の形態に係るガスセンサとほぼ同様の構成を有す
るが、第３の電気化学的ポンプセル５８に代えて、第３
の電気化学的センサセル７０が設けられている点で異な
る。
の実施の形態に係るガスセンサとほぼ同様の構成を有す
るが、第３の電気化学的ポンプセル５８に代えて、第３
の電気化学的センサセル７０が設けられている点で異な
る。
【０１２２】この第３の電気化学的センサセル７０は、
第１の固体電解質層１０ｄの上面のうち、前記第３の内
部空所２４を形づくる上面に形成された第３の測定電極
７２と、前記第１の固体電解質層１０ｄの下面のうち、
基準ガス導入空間１２に露呈する部分であって、かつ前
記第３の測定電極７２に対応する部分に形成された第３
の基準電極７４と、前記第１の固体電解質層１０ｄによ
って構成されている。
第１の固体電解質層１０ｄの上面のうち、前記第３の内
部空所２４を形づくる上面に形成された第３の測定電極
７２と、前記第１の固体電解質層１０ｄの下面のうち、
基準ガス導入空間１２に露呈する部分であって、かつ前
記第３の測定電極７２に対応する部分に形成された第３
の基準電極７４と、前記第１の固体電解質層１０ｄによ
って構成されている。
【０１２３】この場合、前記第３の電気化学的センサセ
ル７０における第３の測定電極７２と第３の基準電極７
４との間に、第３の測定電極７２の周りの雰囲気と第３
の基準電極７４の周りの雰囲気との間の酸素濃度差に応
じた起電力が発生することとなる。
ル７０における第３の測定電極７２と第３の基準電極７
４との間に、第３の測定電極７２の周りの雰囲気と第３
の基準電極７４の周りの雰囲気との間の酸素濃度差に応
じた起電力が発生することとなる。
【０１２４】従って、前記各電極７２及び７４間に発生
する起電力を電圧計Ｖ３にて測定することにより、第３
の測定電極７２の周りの雰囲気の酸素分圧、換言すれ
ば、被測定ガス成分（ＮＯｘ）の還元又は分解によって
発生する酸素によって規定される酸素分圧が電圧値とし
て検出される。
する起電力を電圧計Ｖ３にて測定することにより、第３
の測定電極７２の周りの雰囲気の酸素分圧、換言すれ
ば、被測定ガス成分（ＮＯｘ）の還元又は分解によって
発生する酸素によって規定される酸素分圧が電圧値とし
て検出される。
【０１２５】ここで、被測定ガス成分であるＮＯｘのＮ
Ｏ濃度が０ｐｐｍのとき、第１の内部空所２０内の雰囲
気中の酸素濃度を第１の電気化学的ポンプセル３０にお
けるポンプ電圧が３００ｍＶに相当する値（１０-7ａｔ
ｍ）に制御すると、第３の内部空所２４内の雰囲気中の
酸素をポンピングしなければ、該第３の内部空所２４内
の雰囲気中の酸素濃度も１０-7ａｔｍとなり、第３の測
定電極７２と第３の基準電極７４との間の起電力は、３
００ｍＶとなる。
Ｏ濃度が０ｐｐｍのとき、第１の内部空所２０内の雰囲
気中の酸素濃度を第１の電気化学的ポンプセル３０にお
けるポンプ電圧が３００ｍＶに相当する値（１０-7ａｔ
ｍ）に制御すると、第３の内部空所２４内の雰囲気中の
酸素をポンピングしなければ、該第３の内部空所２４内
の雰囲気中の酸素濃度も１０-7ａｔｍとなり、第３の測
定電極７２と第３の基準電極７４との間の起電力は、３
００ｍＶとなる。
【０１２６】そこで、例えば、１０ｐｐｍのＮＯが被測
定ガス中に存在すると、第３の測定電極７２も上述した
第３の電気化学的ポンプセル５８（図１参照）における
第３の内側ポンプ電極５４と同様に、ＮＯｘ還元触媒と
して機能することから、前記第３の測定電極７２では、
ＮＯの還元又は分解反応が引き起こされ、第３の測定電
極７２の周りの雰囲気中の酸素濃度が上がり、これによ
って、第３の測定電極７２と第３の基準電極７４間に発
生する起電力が低下することとなる。そして、この起電
力の低下の度合いが、ＮＯ濃度を表すことになる。
定ガス中に存在すると、第３の測定電極７２も上述した
第３の電気化学的ポンプセル５８（図１参照）における
第３の内側ポンプ電極５４と同様に、ＮＯｘ還元触媒と
して機能することから、前記第３の測定電極７２では、
ＮＯの還元又は分解反応が引き起こされ、第３の測定電
極７２の周りの雰囲気中の酸素濃度が上がり、これによ
って、第３の測定電極７２と第３の基準電極７４間に発
生する起電力が低下することとなる。そして、この起電
力の低下の度合いが、ＮＯ濃度を表すことになる。
【０１２７】即ち、第３の測定電極７２と第３の基準電
極７４と第１の固体電解質層１０ｄとから構成される第
３の電気化学的センサセル７０から出力される起電力
が、被測定ガス中のＮＯ濃度を表すことになる。
極７４と第１の固体電解質層１０ｄとから構成される第
３の電気化学的センサセル７０から出力される起電力
が、被測定ガス中のＮＯ濃度を表すことになる。
【０１２８】図５は、前記変形例に係るガスセンサと同
じ構成を有する第２実施例と、第２の内部空所２２並び
に第２の電気化学的ポンプセル４４及び第２の電気化学
的センサセル５２を有しない構成の比較例を用意し、基
本ガス成分がＮ2 −Ｏ2 −Ｈ 2 Ｏ系である被測定ガス中
の酸素濃度を０〜２０％に変化させたときの第３の電気
化学的センサセル７０から発生する起電力の変化を示し
ている。この被測定ガス中にＮＯ成分が含まれていない
のは、被測定ガス中の酸素濃度のみを変化させた場合
に、起電力がどのように変化するかを正確に測定するた
めである。
じ構成を有する第２実施例と、第２の内部空所２２並び
に第２の電気化学的ポンプセル４４及び第２の電気化学
的センサセル５２を有しない構成の比較例を用意し、基
本ガス成分がＮ2 −Ｏ2 −Ｈ 2 Ｏ系である被測定ガス中
の酸素濃度を０〜２０％に変化させたときの第３の電気
化学的センサセル７０から発生する起電力の変化を示し
ている。この被測定ガス中にＮＯ成分が含まれていない
のは、被測定ガス中の酸素濃度のみを変化させた場合
に、起電力がどのように変化するかを正確に測定するた
めである。
【０１２９】この図５において、第２実施例の特性曲線
を実線で示し、比較例の特性曲線を一点鎖線で示してあ
る。なお、第２実施例においては、第１の電気化学的ポ
ンプセル３０のポンプ電圧を３００ｍＶ、第２の電気化
学的ポンプセル４４のポンプ電圧を４３０ｍＶとし、比
較例においては、第１の電気化学的ポンプセル３０のポ
ンプ電圧を３００ｍＶとしている。
を実線で示し、比較例の特性曲線を一点鎖線で示してあ
る。なお、第２実施例においては、第１の電気化学的ポ
ンプセル３０のポンプ電圧を３００ｍＶ、第２の電気化
学的ポンプセル４４のポンプ電圧を４３０ｍＶとし、比
較例においては、第１の電気化学的ポンプセル３０のポ
ンプ電圧を３００ｍＶとしている。
【０１３０】この図５の結果から明らかなように、比較
例においては、起電力は、被測定ガス中の酸素濃度が高
くなるに従って低下し、例えば酸素濃度が０％の場合、
起電力は４３０ｍＶであるが、酸素濃度が２０％になる
と、起電力は２８０ｍＶとなり、１５０ｍＶもの大きな
変化を示す。これにより、比較例においては、第３の電
気化学的センサセル７０の起電力からＮＯ濃度を正確に
求めることが困難であることが理解される。
例においては、起電力は、被測定ガス中の酸素濃度が高
くなるに従って低下し、例えば酸素濃度が０％の場合、
起電力は４３０ｍＶであるが、酸素濃度が２０％になる
と、起電力は２８０ｍＶとなり、１５０ｍＶもの大きな
変化を示す。これにより、比較例においては、第３の電
気化学的センサセル７０の起電力からＮＯ濃度を正確に
求めることが困難であることが理解される。
【０１３１】これに対して、第２実施例においては、第
２の電気化学的ポンプセル４４のポンプ動作により、被
測定ガス中の酸素濃度が０〜２０％に変化しても、第３
の電気化学的センサセル７０から発生する起電力の変化
はほとんどない。これにより、被測定ガス中にＮＯ成分
を含めた場合において、そのＮＯ量に応じた起電力が、
第３の電気化学的センサセル７０を構成する第３の測定
電極７２と第３の基準電極７４との間に発生し、この起
電力を検出することによって、正確なＮＯ量を求めるこ
とができる。
２の電気化学的ポンプセル４４のポンプ動作により、被
測定ガス中の酸素濃度が０〜２０％に変化しても、第３
の電気化学的センサセル７０から発生する起電力の変化
はほとんどない。これにより、被測定ガス中にＮＯ成分
を含めた場合において、そのＮＯ量に応じた起電力が、
第３の電気化学的センサセル７０を構成する第３の測定
電極７２と第３の基準電極７４との間に発生し、この起
電力を検出することによって、正確なＮＯ量を求めるこ
とができる。
【０１３２】次に、第２の実施の形態に係るガスセンサ
について図６及び図７を参照しながら説明する。なお、
図１と対応するものについては同符号を記してその重複
説明を省略する。
について図６及び図７を参照しながら説明する。なお、
図１と対応するものについては同符号を記してその重複
説明を省略する。
【０１３３】この第２の実施の形態に係るガスセンサ
は、図６に示すように、前記第１の実施の形態に係るガ
スセンサの変形例とほぼ同様の構成を有するが、第２の
内部空所２２と第３の内部空所２４とが一体化されて、
一つの平面ほぼ矩形状の平坦空間からなる合体内部空所
８０とされている点で異なる。即ち、第２の固体電解質
層１０ｆの下面、第２の拡散律速部１６の側面及び第２
のスペース層１０ｅの側面並びに第１の固体電解質層１
０ｄの上面にて前記合体内部空所８０が区画、形成され
ている。
は、図６に示すように、前記第１の実施の形態に係るガ
スセンサの変形例とほぼ同様の構成を有するが、第２の
内部空所２２と第３の内部空所２４とが一体化されて、
一つの平面ほぼ矩形状の平坦空間からなる合体内部空所
８０とされている点で異なる。即ち、第２の固体電解質
層１０ｆの下面、第２の拡散律速部１６の側面及び第２
のスペース層１０ｅの側面並びに第１の固体電解質層１
０ｄの上面にて前記合体内部空所８０が区画、形成され
ている。
【０１３４】そして、前記第２の固体電解質層１０ｆの
下面のうち、前記合体内部空所８０を形づくる下面全面
に、平面ほぼ矩形形状の多孔質サーメット電極からなる
第２の内側ポンプ電極４０が形成され、前記第１の固体
電解質層１０ｄの上面のうち、前記合体内部空所８０を
形づくる上面であって、かつ第２の拡散律速部１６から
離間した部分に、平面ほぼ矩形形状の多孔質サーメット
電極からなる第２の測定電極４８が形成されている。
下面のうち、前記合体内部空所８０を形づくる下面全面
に、平面ほぼ矩形形状の多孔質サーメット電極からなる
第２の内側ポンプ電極４０が形成され、前記第１の固体
電解質層１０ｄの上面のうち、前記合体内部空所８０を
形づくる上面であって、かつ第２の拡散律速部１６から
離間した部分に、平面ほぼ矩形形状の多孔質サーメット
電極からなる第２の測定電極４８が形成されている。
【０１３５】また、前記第１の固体電解質層１０ｄの上
面のうち、前記合体内部空所８０を形づくる上面で、か
つ前記第２の測定電極４８が形成されていない部分に、
平面ほぼ矩形形状の多孔質サーメット電極からなる第３
の測定電極７２が形成され、この第３の測定電極７２を
被覆するように、前記第３の拡散律速部１８を構成する
アルミナ膜が形成されている。
面のうち、前記合体内部空所８０を形づくる上面で、か
つ前記第２の測定電極４８が形成されていない部分に、
平面ほぼ矩形形状の多孔質サーメット電極からなる第３
の測定電極７２が形成され、この第３の測定電極７２を
被覆するように、前記第３の拡散律速部１８を構成する
アルミナ膜が形成されている。
【０１３６】更に、この第２の実施の形態に係るガスセ
ンサにおいては、第２の固体電解質層１０ｆの上面のう
ち、第１の内部空所２０から前記合体内部空所８０にわ
たる連続した部分に、前記第１の外側ポンプ電極２８と
第２の外側ポンプ電極４２（図１参照）とが共通化され
た外側ポンプ電極８２が形成され、第１の固体電解質層
１０ｄの下面のうち、基準ガス導入空間１２に露呈する
部分であって、かつ第１の内部空所２０から前記合体内
部空所８０にわたる連続した部分に、前記第１の基準電
極３６、第２の基準電極５０及び第３の基準電極７４
（図４参照）とが共通化された共通基準電極８４が形成
されている。
ンサにおいては、第２の固体電解質層１０ｆの上面のう
ち、第１の内部空所２０から前記合体内部空所８０にわ
たる連続した部分に、前記第１の外側ポンプ電極２８と
第２の外側ポンプ電極４２（図１参照）とが共通化され
た外側ポンプ電極８２が形成され、第１の固体電解質層
１０ｄの下面のうち、基準ガス導入空間１２に露呈する
部分であって、かつ第１の内部空所２０から前記合体内
部空所８０にわたる連続した部分に、前記第１の基準電
極３６、第２の基準電極５０及び第３の基準電極７４
（図４参照）とが共通化された共通基準電極８４が形成
されている。
【０１３７】即ち、この第２の実施の形態に係るガスセ
ンサにおいては、第２の固体電解質層１０ｆの上面に形
成された外側ポンプ電極８２と第１の内部空所２０内に
形成された第１の内側ポンプ電極２６と第２の固体電解
質層１０ｆによって、第１の電気化学的ポンプセル３０
が構成され、第１の固体電解質層１０ｄの下面に形成さ
れた共通基準電極８４と第１の内部空所２０内に形成さ
れた第１の測定電極３４と第１の固体電解質層１０ｄに
よって、第１の電気化学的センサセル３８が構成され、
第２の固体電解質層１０ｆの上面に形成された外側ポン
プ電極８２と合体内部空所８０内に形成された第２の内
側ポンプ電極４０と第２の固体電解質層１０ｆによっ
て、第２の電気化学的ポンプセル４４が構成され、第１
の固体電解質層１０ｄの下面に形成された共通基準電極
８４と合体内部空所８０内に形成された第２の測定電極
４８と第１の固体電解質層１０ｄによって、第２の電気
化学的センサセル５２が構成され、第１の固体電解質層
１０ｄの下面に形成された共通基準電極８４と合体内部
空所８０内に形成された第３の測定電極７２と第１の固
体電解質層１０ｄによって、第３の電気化学的センサセ
ル７０が構成されている。
ンサにおいては、第２の固体電解質層１０ｆの上面に形
成された外側ポンプ電極８２と第１の内部空所２０内に
形成された第１の内側ポンプ電極２６と第２の固体電解
質層１０ｆによって、第１の電気化学的ポンプセル３０
が構成され、第１の固体電解質層１０ｄの下面に形成さ
れた共通基準電極８４と第１の内部空所２０内に形成さ
れた第１の測定電極３４と第１の固体電解質層１０ｄに
よって、第１の電気化学的センサセル３８が構成され、
第２の固体電解質層１０ｆの上面に形成された外側ポン
プ電極８２と合体内部空所８０内に形成された第２の内
側ポンプ電極４０と第２の固体電解質層１０ｆによっ
て、第２の電気化学的ポンプセル４４が構成され、第１
の固体電解質層１０ｄの下面に形成された共通基準電極
８４と合体内部空所８０内に形成された第２の測定電極
４８と第１の固体電解質層１０ｄによって、第２の電気
化学的センサセル５２が構成され、第１の固体電解質層
１０ｄの下面に形成された共通基準電極８４と合体内部
空所８０内に形成された第３の測定電極７２と第１の固
体電解質層１０ｄによって、第３の電気化学的センサセ
ル７０が構成されている。
【０１３８】特に、この第２の実施の形態に係るガスセ
ンサにおいては、図７に示すように、合体内部空所８０
内において、第２の測定電極４８と第３の測定電極７２
とが平行に配置されて構成され、第２の測定電極４８と
第３の測定電極７２とが互いに近接する位置に配される
ようになっている。
ンサにおいては、図７に示すように、合体内部空所８０
内において、第２の測定電極４８と第３の測定電極７２
とが平行に配置されて構成され、第２の測定電極４８と
第３の測定電極７２とが互いに近接する位置に配される
ようになっている。
【０１３９】次に、前記第２の実施の形態に係るガスセ
ンサの動作について説明する。まず、外部空間の被測定
ガスは、第１の拡散律速部１４を通じて所定の拡散抵抗
の下に第１の内部空所２０に導かれる。第１の内部空所
２０に導かれた被測定ガスは、第１の電気化学的ポンプ
セル３０でのポンピング作用によって所定の酸素濃度に
調整される。
ンサの動作について説明する。まず、外部空間の被測定
ガスは、第１の拡散律速部１４を通じて所定の拡散抵抗
の下に第１の内部空所２０に導かれる。第１の内部空所
２０に導かれた被測定ガスは、第１の電気化学的ポンプ
セル３０でのポンピング作用によって所定の酸素濃度に
調整される。
【０１４０】前記第１の電気化学的ポンプセル３０にて
所定の酸素濃度に調整されたガスは、第２の拡散律速部
１６を通じて所定の拡散抵抗の下に合体内部空所８０に
導かれる。合体内部空所８０に導かれたガスは、第２の
電気化学的ポンプセル４４でのポンピング作用によって
所定の酸素濃度に微調整される。
所定の酸素濃度に調整されたガスは、第２の拡散律速部
１６を通じて所定の拡散抵抗の下に合体内部空所８０に
導かれる。合体内部空所８０に導かれたガスは、第２の
電気化学的ポンプセル４４でのポンピング作用によって
所定の酸素濃度に微調整される。
【０１４１】前記第２の電気化学的ポンプセル４４にて
所定の酸素濃度に微調整されたガスは、同じ合体内部空
所８０において、第３の拡散律速部１８を通じて所定の
拡散抵抗の下に第３の電気化学的ポンプセル５８に導か
れる。
所定の酸素濃度に微調整されたガスは、同じ合体内部空
所８０において、第３の拡散律速部１８を通じて所定の
拡散抵抗の下に第３の電気化学的ポンプセル５８に導か
れる。
【０１４２】この場合、前記第３の電気化学的センサセ
ル７０における第３の測定電極７２と共通基準電極８４
との間に、第３の測定電極７２の周りの雰囲気と共通基
準電極８４の周りの雰囲気との間の酸素濃度差に応じた
起電力が発生することとなる。
ル７０における第３の測定電極７２と共通基準電極８４
との間に、第３の測定電極７２の周りの雰囲気と共通基
準電極８４の周りの雰囲気との間の酸素濃度差に応じた
起電力が発生することとなる。
【０１４３】従って、前記各電極７２及び８４間に発生
する起電力を電圧計Ｖ３にて測定することにより、第３
の測定電極７２の周りの雰囲気の酸素分圧、換言すれ
ば、被測定ガス成分（ＮＯｘ）の還元又は分解によって
発生する酸素により規定される酸素分圧が電圧値として
検出される。
する起電力を電圧計Ｖ３にて測定することにより、第３
の測定電極７２の周りの雰囲気の酸素分圧、換言すれ
ば、被測定ガス成分（ＮＯｘ）の還元又は分解によって
発生する酸素により規定される酸素分圧が電圧値として
検出される。
【０１４４】この場合も、前記第１の実施の形態に係る
ガスセンサの変形例と同様に、被測定ガス中に存在する
目的ガス成分量の検出感度に対する排気ガス中の酸素の
濃度変化の干渉を防止することができ、被測定ガス成分
の測定精度の向上を図ることができる。
ガスセンサの変形例と同様に、被測定ガス中に存在する
目的ガス成分量の検出感度に対する排気ガス中の酸素の
濃度変化の干渉を防止することができ、被測定ガス成分
の測定精度の向上を図ることができる。
【０１４５】特に、この第２の実施の形態に係るガスセ
ンサにおいては、図７に示すように、合体内部空所８０
に形成される第２の測定電極４８と第３の測定電極７２
を互いに平行に配置させて、第２の測定電極４８と第３
の測定電極７２を近接させるようにしているため、第２
の測定電極４８近傍の酸素濃度をより正確に制御でき、
合体内部空所８０に第３の電気化学的センサセル７０を
設けたとしても、被測定ガス中に存在する目的成分量を
正確に測定することが可能となる。
ンサにおいては、図７に示すように、合体内部空所８０
に形成される第２の測定電極４８と第３の測定電極７２
を互いに平行に配置させて、第２の測定電極４８と第３
の測定電極７２を近接させるようにしているため、第２
の測定電極４８近傍の酸素濃度をより正確に制御でき、
合体内部空所８０に第３の電気化学的センサセル７０を
設けたとしても、被測定ガス中に存在する目的成分量を
正確に測定することが可能となる。
【０１４６】更に、この第２の実施の形態に係るガスセ
ンサにおいては、第３の電気化学的センサセル７０を設
けるための新たな内部空所（第１の実施の形態に係る第
３の内部空所２４（図１参照））を設ける必要がないた
め、ガスセンサ全体の構造の小型化を促進させることが
できる。
ンサにおいては、第３の電気化学的センサセル７０を設
けるための新たな内部空所（第１の実施の形態に係る第
３の内部空所２４（図１参照））を設ける必要がないた
め、ガスセンサ全体の構造の小型化を促進させることが
できる。
【０１４７】この第２の実施の形態に係るガスセンサに
おいては、第１の実施の形態に係るガスセンサにおける
第１の外側ポンプ電極２８と第２の外側ポンプ電極４２
とを一つの外側ポンプ電極８２にて共通化し、第１の実
施の形態に係るガスセンサにおける第１の基準電極３６
と第２の基準電極５０と第３の基準電極７４を一つの共
通基準電極８４にて共通化するようにしたので、第１の
実施の形態に係るガスセンサよりも外部に導出される端
子数を減らすことができ、配線工程の簡略化並びに周辺
回路における回路構成の簡略化を図ることができる。
おいては、第１の実施の形態に係るガスセンサにおける
第１の外側ポンプ電極２８と第２の外側ポンプ電極４２
とを一つの外側ポンプ電極８２にて共通化し、第１の実
施の形態に係るガスセンサにおける第１の基準電極３６
と第２の基準電極５０と第３の基準電極７４を一つの共
通基準電極８４にて共通化するようにしたので、第１の
実施の形態に係るガスセンサよりも外部に導出される端
子数を減らすことができ、配線工程の簡略化並びに周辺
回路における回路構成の簡略化を図ることができる。
【０１４８】また、この第２の実施の形態に係るガスセ
ンサにおいては、合体内部空所８０内における第２の内
側ポンプ電極４０と第３の測定電極７２との配置関係を
適宜調整することで第３の拡散律速部１８を省略するこ
とが可能となる。この場合、前記第３の測定電極７２を
囲むように第３の拡散律速部１８を形成する必要がなく
なるため、製造工程の簡略化を図ることができる。
ンサにおいては、合体内部空所８０内における第２の内
側ポンプ電極４０と第３の測定電極７２との配置関係を
適宜調整することで第３の拡散律速部１８を省略するこ
とが可能となる。この場合、前記第３の測定電極７２を
囲むように第３の拡散律速部１８を形成する必要がなく
なるため、製造工程の簡略化を図ることができる。
【０１４９】次に、第３の実施の形態に係るガスセンサ
について図８及び図９を参照しながら説明する。なお、
図６及び図７と対応するものについては同符号を記して
その重複説明を省略する。
について図８及び図９を参照しながら説明する。なお、
図６及び図７と対応するものについては同符号を記して
その重複説明を省略する。
【０１５０】この第３の実施の形態に係るガスセンサ
は、図８及び図９に示すように、前記第２の実施の形態
に係るガスセンサとほぼ同様の構成を有するが、第３の
電気化学的センサセル７０に代えて、第３の電気化学的
ポンプセル５８が設けられている点で異なる。
は、図８及び図９に示すように、前記第２の実施の形態
に係るガスセンサとほぼ同様の構成を有するが、第３の
電気化学的センサセル７０に代えて、第３の電気化学的
ポンプセル５８が設けられている点で異なる。
【０１５１】具体的には、第２の固体電解質層１０ｆの
下面のうち、合体内部空所８０を形づくる下面で、かつ
第２の拡散律速部１６から離間した箇所に第２の電気化
学的センサセル５２における第２の測定電極４８が形成
され、第１の固体電解質層１０ｄの上面のうち、合体内
部空所８０を形づくる上面で、かつ前記第２の測定電極
４８に対向した位置に第３の電気化学的ポンプセル５８
における第３の内側ポンプ電極５４が形成されている。
下面のうち、合体内部空所８０を形づくる下面で、かつ
第２の拡散律速部１６から離間した箇所に第２の電気化
学的センサセル５２における第２の測定電極４８が形成
され、第１の固体電解質層１０ｄの上面のうち、合体内
部空所８０を形づくる上面で、かつ前記第２の測定電極
４８に対向した位置に第３の電気化学的ポンプセル５８
における第３の内側ポンプ電極５４が形成されている。
【０１５２】この第３実施の形態に係るガスセンサの動
作を簡単に説明すると、第３の電気化学的ポンプセル５
８においては、導かれた被測定ガス中の結合酸素を有す
る成分を還元又は分解し、この還元又は分解により生じ
た酸素を汲み出すという動作が行われる。
作を簡単に説明すると、第３の電気化学的ポンプセル５
８においては、導かれた被測定ガス中の結合酸素を有す
る成分を還元又は分解し、この還元又は分解により生じ
た酸素を汲み出すという動作が行われる。
【０１５３】そして、前記第３の電気化学的ポンプセル
５８のポンピング動作（酸素の汲み出し）によって流れ
るポンプ電流が電流計Ｉｐにて検出され、この電流値に
基づいて被測定ガス中の特定成分量が求められることと
なる。
５８のポンピング動作（酸素の汲み出し）によって流れ
るポンプ電流が電流計Ｉｐにて検出され、この電流値に
基づいて被測定ガス中の特定成分量が求められることと
なる。
【０１５４】前記動作が行われている間に、被測定ガス
中の酸素濃度が大きく（０〜２０％）変化すると、第１
の内部空所２０に導かれる被測定ガスの酸素濃度分布が
大きく変化し、合体内部空所８０に導かれる酸素量も変
化する。
中の酸素濃度が大きく（０〜２０％）変化すると、第１
の内部空所２０に導かれる被測定ガスの酸素濃度分布が
大きく変化し、合体内部空所８０に導かれる酸素量も変
化する。
【０１５５】合体内部空所８０に導かれる酸素の濃度
は、第２の電気化学的ポンプセル４４にて微調整される
ことになるが、第１の内部空所２０における第１の電気
化学的ポンプセル３０でのポンピング動作によって、こ
の合体内部空所８０に導かれる酸素の濃度変化は、被測
定ガス（第１の内部空所２０に導かれる被測定ガス）に
おける酸素の濃度変化よりも大幅に縮小されるため、合
体内部空所８０での酸素濃度を精度良く一定に制御する
ことができる。
は、第２の電気化学的ポンプセル４４にて微調整される
ことになるが、第１の内部空所２０における第１の電気
化学的ポンプセル３０でのポンピング動作によって、こ
の合体内部空所８０に導かれる酸素の濃度変化は、被測
定ガス（第１の内部空所２０に導かれる被測定ガス）に
おける酸素の濃度変化よりも大幅に縮小されるため、合
体内部空所８０での酸素濃度を精度良く一定に制御する
ことができる。
【０１５６】この場合、合体内部空所８０における第２
の電気化学的センサセル５２に基づいて、第２の電気化
学的ポンプセル４４のポンピング動作をフィードバック
制御するようにしているため、前記合体内部空所８０に
おける酸素濃度を更に精度良く制御することができる。
の電気化学的センサセル５２に基づいて、第２の電気化
学的ポンプセル４４のポンピング動作をフィードバック
制御するようにしているため、前記合体内部空所８０に
おける酸素濃度を更に精度良く制御することができる。
【０１５７】このように、前記合体内部空所８０におい
て、その酸素濃度が一定となるように精度良く制御され
ることから、第３の電気化学的ポンプセル５８に導かれ
る酸素の濃度は、前記被測定ガス（第１の内部空所２０
に導かれる被測定ガス）における酸素濃度変化の影響を
受け難くなり、その結果、第３の電気化学的ポンプセル
５８での酸素の汲み出しによって電流計Ｉｐにて検出さ
れるポンプ電流値は、前記被測定ガスにおける酸素の濃
度変化に影響されず、被測定ガス中に存在する目的成分
量に正確に対応した値となる。
て、その酸素濃度が一定となるように精度良く制御され
ることから、第３の電気化学的ポンプセル５８に導かれ
る酸素の濃度は、前記被測定ガス（第１の内部空所２０
に導かれる被測定ガス）における酸素濃度変化の影響を
受け難くなり、その結果、第３の電気化学的ポンプセル
５８での酸素の汲み出しによって電流計Ｉｐにて検出さ
れるポンプ電流値は、前記被測定ガスにおける酸素の濃
度変化に影響されず、被測定ガス中に存在する目的成分
量に正確に対応した値となる。
【０１５８】即ち、この第３の実施の形態に係るガスセ
ンサにおいては、被測定ガス中に存在する目的成分量の
検出感度に対する排気ガス中の酸素の濃度変化の干渉を
防止することができ、被測定ガス成分の測定精度の向上
を図ることができる。
ンサにおいては、被測定ガス中に存在する目的成分量の
検出感度に対する排気ガス中の酸素の濃度変化の干渉を
防止することができ、被測定ガス成分の測定精度の向上
を図ることができる。
【０１５９】また、第３の電気化学的ポンプセル５８を
設けるための新たな内部空所（第１の実施の形態に係る
第３の内部空所２４）を設ける必要がないため、ガスセ
ンサ全体の構造の小型化を促進させることができる。し
かも、第１の実施の形態に係るガスセンサにおける第１
の外側ポンプ電極２８と第２の外側ポンプ電極４２とを
一つの外側ポンプ電極８２にて共通化し、第１の実施の
形態に係るガスセンサにおける第１の基準電極３６と第
２の基準電極５０と第３の外側ポンプ電極５６を一つの
共通基準電極８４にて共通化するようにしたので、第１
の実施の形態に係るガスセンサよりも外部に導出される
端子数を減らすことができ、配線工程の簡略化並びに周
辺回路における回路構成の簡略化を図ることができる。
設けるための新たな内部空所（第１の実施の形態に係る
第３の内部空所２４）を設ける必要がないため、ガスセ
ンサ全体の構造の小型化を促進させることができる。し
かも、第１の実施の形態に係るガスセンサにおける第１
の外側ポンプ電極２８と第２の外側ポンプ電極４２とを
一つの外側ポンプ電極８２にて共通化し、第１の実施の
形態に係るガスセンサにおける第１の基準電極３６と第
２の基準電極５０と第３の外側ポンプ電極５６を一つの
共通基準電極８４にて共通化するようにしたので、第１
の実施の形態に係るガスセンサよりも外部に導出される
端子数を減らすことができ、配線工程の簡略化並びに周
辺回路における回路構成の簡略化を図ることができる。
【０１６０】特に、この第３の実施の形態に係るガスセ
ンサにおいては、合体内部空所８０における第２の測定
電極４８と第３の内側ポンプ電極５４を互いに対向して
配置することにより、被測定ガス成分の濃度をポンプ電
流にて測定する際に、第２の測定電極４８が第３の内側
ポンプ電極５４の影響を受け難い配置関係としているた
め、合体内部空所８０に第３の電気化学的ポンプセル５
８を設けたとしても、被測定ガス中に存在する目的成分
量を正確に測定することが可能となる。
ンサにおいては、合体内部空所８０における第２の測定
電極４８と第３の内側ポンプ電極５４を互いに対向して
配置することにより、被測定ガス成分の濃度をポンプ電
流にて測定する際に、第２の測定電極４８が第３の内側
ポンプ電極５４の影響を受け難い配置関係としているた
め、合体内部空所８０に第３の電気化学的ポンプセル５
８を設けたとしても、被測定ガス中に存在する目的成分
量を正確に測定することが可能となる。
【０１６１】次に、第４の実施の形態に係るガスセンサ
について図１０及び図１１を参照しながら説明する。な
お、図６及び図７と対応するものについては同符号を記
してその重複説明を省略する。
について図１０及び図１１を参照しながら説明する。な
お、図６及び図７と対応するものについては同符号を記
してその重複説明を省略する。
【０１６２】この第４の実施の形態に係るガスセンサ
は、前記第３の実施の形態に係るガスセンサとほぼ同様
の構成を有するが、第１の電気化学的ポンプセル３０に
おける第１の内側ポンプ電極２６が第１の電気化学的セ
ンサセル３８における第１の測定電極３４（図８参照）
を兼用している点と、第２の電気化学的ポンプセル４４
における第２の内側ポンプ電極４０が第２の電気化学的
センサセル５２における第２の測定電極４８（図８参
照）を兼用している点で異なる。
は、前記第３の実施の形態に係るガスセンサとほぼ同様
の構成を有するが、第１の電気化学的ポンプセル３０に
おける第１の内側ポンプ電極２６が第１の電気化学的セ
ンサセル３８における第１の測定電極３４（図８参照）
を兼用している点と、第２の電気化学的ポンプセル４４
における第２の内側ポンプ電極４０が第２の電気化学的
センサセル５２における第２の測定電極４８（図８参
照）を兼用している点で異なる。
【０１６３】具体的には、この第４の実施の形態に係る
ガスセンサにおいては、第２の固体電解質層１０ｆの上
面に形成された外側ポンプ電極８２と、第２の固体電解
質層１０ｆの下面のうち、第１の内部空所２０を形づく
る下面全面に形成された第１の内側ポンプ電極２６との
間に可変電源３２が接続され、前記第１の内側ポンプ電
極２６と、第１の固体電解質層１０ｄの下面に形成され
た共通基準電極８４との間に電圧計Ｖ１が接続され、更
に、前記外側ポンプ電極８２と、第２の固体電解質層１
０ｆの下面のうち、合体内部空所８０を形づくる下面全
面に形成された第２の内側ポンプ電極４０との間に可変
電源４６が接続され、前記第２の内側ポンプ電極４０
と、前記共通基準電極８４との間に電圧計Ｖ２が接続さ
れて構成されている。
ガスセンサにおいては、第２の固体電解質層１０ｆの上
面に形成された外側ポンプ電極８２と、第２の固体電解
質層１０ｆの下面のうち、第１の内部空所２０を形づく
る下面全面に形成された第１の内側ポンプ電極２６との
間に可変電源３２が接続され、前記第１の内側ポンプ電
極２６と、第１の固体電解質層１０ｄの下面に形成され
た共通基準電極８４との間に電圧計Ｖ１が接続され、更
に、前記外側ポンプ電極８２と、第２の固体電解質層１
０ｆの下面のうち、合体内部空所８０を形づくる下面全
面に形成された第２の内側ポンプ電極４０との間に可変
電源４６が接続され、前記第２の内側ポンプ電極４０
と、前記共通基準電極８４との間に電圧計Ｖ２が接続さ
れて構成されている。
【０１６４】この第４の実施の形態に係るガスセンサの
動作を説明すると、まず、被測定ガスが第１の内部空所
２０に導入され、そのときの第１の電気化学的ポンプセ
ル３０における第１の内側ポンプ電極２６と基準ガス導
入空間１２側に形成された共通基準電極８４との間の両
端電圧が電圧計Ｖ１によって測定され、この測定電圧に
基づいて可変電源３２がフィードバック制御される。こ
れによって、第１の内部空所２０内の雰囲気の酸素分圧
が、次の合体内部空所８０において酸素分圧の制御を行
い得るのに十分な低い所定の値となるように、第１の電
気化学的ポンプセル３０のポンプ動作が制御される。
動作を説明すると、まず、被測定ガスが第１の内部空所
２０に導入され、そのときの第１の電気化学的ポンプセ
ル３０における第１の内側ポンプ電極２６と基準ガス導
入空間１２側に形成された共通基準電極８４との間の両
端電圧が電圧計Ｖ１によって測定され、この測定電圧に
基づいて可変電源３２がフィードバック制御される。こ
れによって、第１の内部空所２０内の雰囲気の酸素分圧
が、次の合体内部空所８０において酸素分圧の制御を行
い得るのに十分な低い所定の値となるように、第１の電
気化学的ポンプセル３０のポンプ動作が制御される。
【０１６５】この場合、第１の電気化学的センサセル３
８における電圧計Ｖ１にて検出される測定電圧は、第１
の電気化学的ポンプセル３０における第１の内側ポンプ
電極２６と基準ガス導入空間１２における共通基準電極
８４との間の両端電圧としている。そのため、第１の電
気化学的ポンプセル３０による酸素の汲み出し量が変化
して、第１の内部空所２０内における雰囲気の酸素濃度
が変化すると、第１の電気化学的ポンプセル３０におけ
る第１の内側ポンプ電極２６と共通基準電極８４間の両
端電圧が時間遅れなく変化するため、可変電源３２に対
するフィードバック制御系は、発振現象を生じることな
く、高精度に第１の内部空所２０内の酸素濃度を制御す
ることができる。
８における電圧計Ｖ１にて検出される測定電圧は、第１
の電気化学的ポンプセル３０における第１の内側ポンプ
電極２６と基準ガス導入空間１２における共通基準電極
８４との間の両端電圧としている。そのため、第１の電
気化学的ポンプセル３０による酸素の汲み出し量が変化
して、第１の内部空所２０内における雰囲気の酸素濃度
が変化すると、第１の電気化学的ポンプセル３０におけ
る第１の内側ポンプ電極２６と共通基準電極８４間の両
端電圧が時間遅れなく変化するため、可変電源３２に対
するフィードバック制御系は、発振現象を生じることな
く、高精度に第１の内部空所２０内の酸素濃度を制御す
ることができる。
【０１６６】このことは、第２の電気化学的ポンプセル
４４における可変電源４６へのフィードバック制御も同
様であり、第２の電気化学的ポンプセル４４における第
２の内側ポンプ電極４０と基準ガス導入空間１２側に形
成された共通基準電極８４との間の両端電圧が電圧計Ｖ
２によって測定され、この測定電圧に基づいて可変電源
４６がフィードバック制御される。これによって、合体
内部空所８０内の雰囲気の酸素分圧が、実質的に被測定
ガス成分（ＮＯｘ）が還元又は分解され得ない状況下
で、かつ目的成分量の測定に実質的に影響がない低い酸
素分圧値になるように、第２の電気化学的ポンプセル４
４のポンプ動作が制御される。
４４における可変電源４６へのフィードバック制御も同
様であり、第２の電気化学的ポンプセル４４における第
２の内側ポンプ電極４０と基準ガス導入空間１２側に形
成された共通基準電極８４との間の両端電圧が電圧計Ｖ
２によって測定され、この測定電圧に基づいて可変電源
４６がフィードバック制御される。これによって、合体
内部空所８０内の雰囲気の酸素分圧が、実質的に被測定
ガス成分（ＮＯｘ）が還元又は分解され得ない状況下
で、かつ目的成分量の測定に実質的に影響がない低い酸
素分圧値になるように、第２の電気化学的ポンプセル４
４のポンプ動作が制御される。
【０１６７】この場合、第２の電気化学的センサセル５
２における電圧計Ｖ２にて検出される測定電圧は、第２
の電気化学的ポンプセル４４における第２の内側ポンプ
電極４０と基準ガス導入空間１２における共通基準電極
８４との間の両端電圧としている。そのため、第２の電
気化学的ポンプセル４４による酸素の汲み出し量が変化
して、合体内部空所８０内における雰囲気の酸素濃度が
変化すると、第２の電気化学的ポンプセル４４における
第２の内側ポンプ電極４０と共通基準電極８４間の両端
電圧が時間遅れなく変化するため、可変電源４６に対す
るフィードバック制御系は、発振現象を生じることな
く、高精度に合体内部空所８０内の酸素濃度を制御する
ことができる。
２における電圧計Ｖ２にて検出される測定電圧は、第２
の電気化学的ポンプセル４４における第２の内側ポンプ
電極４０と基準ガス導入空間１２における共通基準電極
８４との間の両端電圧としている。そのため、第２の電
気化学的ポンプセル４４による酸素の汲み出し量が変化
して、合体内部空所８０内における雰囲気の酸素濃度が
変化すると、第２の電気化学的ポンプセル４４における
第２の内側ポンプ電極４０と共通基準電極８４間の両端
電圧が時間遅れなく変化するため、可変電源４６に対す
るフィードバック制御系は、発振現象を生じることな
く、高精度に合体内部空所８０内の酸素濃度を制御する
ことができる。
【０１６８】この第４の実施の形態に係るガスセンサに
おいても、前記第３の実施の形態に係るガスセンサと同
様に、被測定ガス中に存在する目的成分量の検出感度に
対する排気ガス中の酸素の濃度変化の干渉を防止するこ
とができ、被測定ガス成分の測定精度の向上を図ること
ができる。また、ガスセンサ全体の構造の小型化を促進
させることができ、配線工程の簡略化並びに周辺回路に
おける回路構成の簡略化を図ることができる。
おいても、前記第３の実施の形態に係るガスセンサと同
様に、被測定ガス中に存在する目的成分量の検出感度に
対する排気ガス中の酸素の濃度変化の干渉を防止するこ
とができ、被測定ガス成分の測定精度の向上を図ること
ができる。また、ガスセンサ全体の構造の小型化を促進
させることができ、配線工程の簡略化並びに周辺回路に
おける回路構成の簡略化を図ることができる。
【０１６９】特に、この第４の実施の形態に係るガスセ
ンサにおいては、第１の内部空所２０及び合体内部空所
８０に電極を形成するための面積を広くとる必要がなく
なるため、ガスセンサ自体の構造を小型化できる。ま
た、同じサイズに設定した場合は、第１の内部空所２０
の容積を広くとることができ、これにより、第１の電気
化学的ポンプセル３０におけるポンプ機能を高めること
が可能となり、合体内部空所８０での酸素濃度の微調整
をより精度良く行うことができる。
ンサにおいては、第１の内部空所２０及び合体内部空所
８０に電極を形成するための面積を広くとる必要がなく
なるため、ガスセンサ自体の構造を小型化できる。ま
た、同じサイズに設定した場合は、第１の内部空所２０
の容積を広くとることができ、これにより、第１の電気
化学的ポンプセル３０におけるポンプ機能を高めること
が可能となり、合体内部空所８０での酸素濃度の微調整
をより精度良く行うことができる。
【０１７０】また、第１の内側ポンプ電極２６と第１の
測定電極３４（図８参照）を共通化し、第２の内側ポン
プ電極４０と第２の測定電極４８（図８参照）を共通化
していることから、例えば第１の内部空所２０における
第１の電気化学的ポンプセル３０による酸素の汲み出し
量が変化して、第１の内部空所２０における酸素濃度が
変化すると、第１の電気化学的センサセル３８での測定
電圧も時間遅れなく変化するため、第１の電気化学的セ
ンサセル３８の第１の電気化学的ポンプセル３０に対す
るフィードバック制御を発振を伴うことなく良好に行う
ことができる。これは、合体内部空所８０での第２の電
気化学的ポンプセル４４に対する第２の電気化学的セン
サセル５２のフィードバック制御においても同様であ
る。
測定電極３４（図８参照）を共通化し、第２の内側ポン
プ電極４０と第２の測定電極４８（図８参照）を共通化
していることから、例えば第１の内部空所２０における
第１の電気化学的ポンプセル３０による酸素の汲み出し
量が変化して、第１の内部空所２０における酸素濃度が
変化すると、第１の電気化学的センサセル３８での測定
電圧も時間遅れなく変化するため、第１の電気化学的セ
ンサセル３８の第１の電気化学的ポンプセル３０に対す
るフィードバック制御を発振を伴うことなく良好に行う
ことができる。これは、合体内部空所８０での第２の電
気化学的ポンプセル４４に対する第２の電気化学的セン
サセル５２のフィードバック制御においても同様であ
る。
【０１７１】上述した第１〜第４の実施の形態に係るガ
スセンサにおいては、被測定ガス成分としてＮＯｘが対
象とされているが、被測定ガス中に存在する酸素の影響
を受けるＮＯｘ以外の結合酸素含有ガス成分、例えばＨ
2 ＯやＣＯ2 等の測定にも有効に適用することができ
る。
スセンサにおいては、被測定ガス成分としてＮＯｘが対
象とされているが、被測定ガス中に存在する酸素の影響
を受けるＮＯｘ以外の結合酸素含有ガス成分、例えばＨ
2 ＯやＣＯ2 等の測定にも有効に適用することができ
る。
【０１７２】なお、この発明は上述の実施の形態に限ら
ず、この発明の要旨を逸脱することなく種々の構成を採
り得ることはもちろんである。
ず、この発明の要旨を逸脱することなく種々の構成を採
り得ることはもちろんである。
【０１７３】
【発明の効果】以上説明したように、本発明に係るガス
センサによれば、固体電解質からなる基体と、被測定ガ
スを所定の拡散抵抗の下に導く第１の拡散律速部と、前
記第１の拡散律速部を介して前記被測定ガス雰囲気と連
通する第１の内部空所と、前記第１の内部空所を構成す
る固体電解質とこれに接して設けられた一対の第１のポ
ンプ電極からなる第１の電気化学的ポンプセルと、前記
第１の内部空所を構成する固体電解質とこれに接して設
けられた一対の第１の測定電極からなる第１の電気化学
的センサセルと、前記第１の内部空所で酸素濃度を所定
の値に調整されたガスを所定の拡散抵抗の下に導く第２
の拡散律速部と、前記第２の拡散律速部を介して被測定
ガス雰囲気と連通する第２の内部空所と、前記第２の内
部空所を構成する固体電解質とこれに接して設けられた
一対の第２のポンプ電極からなる第２の電気化学的ポン
プセルと、前記第２の内部空所を構成する固体電解質と
これに接して設けられた一対の第２の測定電極からなる
第２の電気化学的センサセルと、前記第２の内部空所で
酸素濃度を所定の値に調整されたガスを所定の拡散抵抗
の下に導く第３の拡散律速部と、前記第３の拡散律速部
を通じて導かれた被測定ガス中の結合酸素を有する成分
の還元又は分解により生じた酸素を汲み出す第３の電気
化学的ポンプセルと、前記第３の電気化学的ポンプセル
の作動によって流れるポンプ電流を検出する電流検出手
段を設けるようにしている。
センサによれば、固体電解質からなる基体と、被測定ガ
スを所定の拡散抵抗の下に導く第１の拡散律速部と、前
記第１の拡散律速部を介して前記被測定ガス雰囲気と連
通する第１の内部空所と、前記第１の内部空所を構成す
る固体電解質とこれに接して設けられた一対の第１のポ
ンプ電極からなる第１の電気化学的ポンプセルと、前記
第１の内部空所を構成する固体電解質とこれに接して設
けられた一対の第１の測定電極からなる第１の電気化学
的センサセルと、前記第１の内部空所で酸素濃度を所定
の値に調整されたガスを所定の拡散抵抗の下に導く第２
の拡散律速部と、前記第２の拡散律速部を介して被測定
ガス雰囲気と連通する第２の内部空所と、前記第２の内
部空所を構成する固体電解質とこれに接して設けられた
一対の第２のポンプ電極からなる第２の電気化学的ポン
プセルと、前記第２の内部空所を構成する固体電解質と
これに接して設けられた一対の第２の測定電極からなる
第２の電気化学的センサセルと、前記第２の内部空所で
酸素濃度を所定の値に調整されたガスを所定の拡散抵抗
の下に導く第３の拡散律速部と、前記第３の拡散律速部
を通じて導かれた被測定ガス中の結合酸素を有する成分
の還元又は分解により生じた酸素を汲み出す第３の電気
化学的ポンプセルと、前記第３の電気化学的ポンプセル
の作動によって流れるポンプ電流を検出する電流検出手
段を設けるようにしている。
【０１７４】このため、排気ガス中の酸素の濃度変化が
ＮＯ感度に及ぼす干渉を防止することができ、被測定ガ
ス成分の測定精度の向上を図ることができるという効果
が達成される。
ＮＯ感度に及ぼす干渉を防止することができ、被測定ガ
ス成分の測定精度の向上を図ることができるという効果
が達成される。
【０１７５】また、本発明に係るガスセンサによれば、
固体電解質からなる基体と、前記被測定ガスを所定の拡
散抵抗の下に導く第１の拡散律速部と、前記第１の拡散
律速部を介して前記被測定ガス雰囲気と連通する第１の
内部空所と、前記第１の内部空所を構成する固体電解質
とこれに接して設けられた一対の第１のポンプ電極から
なる第１の電気化学的ポンプセルと、前記第１の内部空
所を構成する固体電解質とこれに接して設けられた一対
の第１の測定電極からなる第１の電気化学的センサセル
と、前記第１の内部空所で酸素濃度を所定の値に調整さ
れたガスを所定の拡散抵抗の下に導く第２の拡散律速部
と、前記第２の拡散律速部を介して被測定ガス雰囲気と
連通する第２の内部空所と、前記第２の内部空所を構成
する固体電解質とこれに接して設けられた一対の第２の
ポンプ電極からなる第２の電気化学的ポンプセルと、前
記第２の内部空所を構成する固体電解質とこれに接して
設けられた一対の第２の測定電極からなる第２の電気化
学的センサセルと、前記第２の内部空所で酸素濃度を所
定の値に調整されたガスを所定の拡散抵抗の下に導く第
３の拡散律速部と、前記第３の拡散律速部を通じて導か
れた被測定ガス中の結合酸素を有する成分の還元又は分
解により発生する酸素によって規定される酸素分圧に対
応した起電力を出力する第３の電気化学的センサセル
と、前記第３の電気化学的センサセルから出力される前
記起電力を検出する電圧検出手段を設けるようにしてい
る。
固体電解質からなる基体と、前記被測定ガスを所定の拡
散抵抗の下に導く第１の拡散律速部と、前記第１の拡散
律速部を介して前記被測定ガス雰囲気と連通する第１の
内部空所と、前記第１の内部空所を構成する固体電解質
とこれに接して設けられた一対の第１のポンプ電極から
なる第１の電気化学的ポンプセルと、前記第１の内部空
所を構成する固体電解質とこれに接して設けられた一対
の第１の測定電極からなる第１の電気化学的センサセル
と、前記第１の内部空所で酸素濃度を所定の値に調整さ
れたガスを所定の拡散抵抗の下に導く第２の拡散律速部
と、前記第２の拡散律速部を介して被測定ガス雰囲気と
連通する第２の内部空所と、前記第２の内部空所を構成
する固体電解質とこれに接して設けられた一対の第２の
ポンプ電極からなる第２の電気化学的ポンプセルと、前
記第２の内部空所を構成する固体電解質とこれに接して
設けられた一対の第２の測定電極からなる第２の電気化
学的センサセルと、前記第２の内部空所で酸素濃度を所
定の値に調整されたガスを所定の拡散抵抗の下に導く第
３の拡散律速部と、前記第３の拡散律速部を通じて導か
れた被測定ガス中の結合酸素を有する成分の還元又は分
解により発生する酸素によって規定される酸素分圧に対
応した起電力を出力する第３の電気化学的センサセル
と、前記第３の電気化学的センサセルから出力される前
記起電力を検出する電圧検出手段を設けるようにしてい
る。
【０１７６】このため、排気ガス中の酸素の濃度変化が
ＮＯ感度に及ぼす干渉を防止することができ、被測定ガ
ス成分の測定精度の向上を図ることができるという効果
が達成される。
ＮＯ感度に及ぼす干渉を防止することができ、被測定ガ
ス成分の測定精度の向上を図ることができるという効果
が達成される。
【図１】第１の実施の形態に係るガスセンサの構成を示
す概略断面図である。
す概略断面図である。
【図２】第１の実施の形態に係るガスセンサにおいて、
第３の電気化学的ポンプセルに流れるポンプ電流のＮＯ
ｘ濃度依存性を示す特性図である。
第３の電気化学的ポンプセルに流れるポンプ電流のＮＯ
ｘ濃度依存性を示す特性図である。
【図３】被測定ガス中の酸素濃度を０〜２０％に変化さ
せたときの第３の電気化学的ポンプセルにおけるポンプ
電流の変化を示す特性図であり、実線は第１実施例の特
性を示し、一点鎖線は比較例の特性を示す。
せたときの第３の電気化学的ポンプセルにおけるポンプ
電流の変化を示す特性図であり、実線は第１実施例の特
性を示し、一点鎖線は比較例の特性を示す。
【図４】第１の実施の形態に係るガスセンサの変形例の
構成を示す概略断面図である。
構成を示す概略断面図である。
【図５】被測定ガス中の酸素濃度を０〜２０％に変化さ
せたときの第３の電気化学的センサセルから発生する起
電力の変化を示す特性図であり、実線は第２実施例の特
性を示し、一点鎖線は比較例の特性を示す。
せたときの第３の電気化学的センサセルから発生する起
電力の変化を示す特性図であり、実線は第２実施例の特
性を示し、一点鎖線は比較例の特性を示す。
【図６】第２の実施の形態に係るガスセンサの構成を示
す概略断面図である。
す概略断面図である。
【図７】図６におけるＡ−Ａ線上の断面図である。
【図８】第３の実施の形態に係るガスセンサの構成を示
す概略断面図である。
す概略断面図である。
【図９】図８におけるＢ−Ｂ線上の断面図である。
【図１０】第４の実施の形態に係るガスセンサの構成を
示す概略断面図である。
示す概略断面図である。
【図１１】図１０におけるＣ−Ｃ線上の断面図である。
１０ａ…第１の基板層 １０ｂ…第２の
基板層 １０ｃ…第１のスペース層 １０ｄ…第１の
固体電解質層 １０ｅ…第２のスペース層 １０ｆ…第２の
固体電解質層 １４…第１の拡散律速部 １６…第２の拡
散律速部 １８…第３の拡散律速部 ２０…第１の内
部空所 ２２…第２の内部空所 ２４…第３の内
部空所 ２６…第１の内側ポンプ電極 ２８…第１の外
側ポンプ電極 ３０…第１の電気化学的ポンプセル ３４…第１の測
定電極 ３６…第１の基準電極 ３８…第１の電
気化学的センサセル ４０…第２の内側ポンプ電極 ４２…第２の外
側ポンプ電極 ４４…第２の電気化学的ポンプセル ４８…第２の測
定電極 ５０…第２の基準電極 ５２…第２の電
気化学的センサセル ５４…第３の内側ポンプ電極 ５６…第３の外
側ポンプ電極 ５８…第３の電気化学的ポンプセル ７０…第３の電
気化学的センサセル ７２…第３の測定電極 ７４…第３の基
準電極 ８０…合体内部空所 ８２…外側ポン
プ電極 ８４…共通基準電極
基板層 １０ｃ…第１のスペース層 １０ｄ…第１の
固体電解質層 １０ｅ…第２のスペース層 １０ｆ…第２の
固体電解質層 １４…第１の拡散律速部 １６…第２の拡
散律速部 １８…第３の拡散律速部 ２０…第１の内
部空所 ２２…第２の内部空所 ２４…第３の内
部空所 ２６…第１の内側ポンプ電極 ２８…第１の外
側ポンプ電極 ３０…第１の電気化学的ポンプセル ３４…第１の測
定電極 ３６…第１の基準電極 ３８…第１の電
気化学的センサセル ４０…第２の内側ポンプ電極 ４２…第２の外
側ポンプ電極 ４４…第２の電気化学的ポンプセル ４８…第２の測
定電極 ５０…第２の基準電極 ５２…第２の電
気化学的センサセル ５４…第３の内側ポンプ電極 ５６…第３の外
側ポンプ電極 ５８…第３の電気化学的ポンプセル ７０…第３の電
気化学的センサセル ７２…第３の測定電極 ７４…第３の基
準電極 ８０…合体内部空所 ８２…外側ポン
プ電極 ８４…共通基準電極
Claims (15)
- 【請求項１】被測定ガス中の結合酸素を有する成分を還
元又は分解して、その際に発生する酸素量を測定するこ
とにより、被測定ガス中の特定成分量を求めるようにし
たガスセンサにおいて、 固体電解質からなる基体と、 前記被測定ガスを所定の拡散抵抗の下に導く第１の拡散
律速部と、 前記第１の拡散律速部を介して前記被測定ガス雰囲気と
連通する第１の内部空所と、 前記第１の内部空所を構成する固体電解質とこれに接し
て設けられた一対の第１のポンプ電極からなる第１の電
気化学的ポンプセルと、 前記第１の内部空所を構成する固体電解質とこれに接し
て設けられた一対の第１の測定電極からなる第１の電気
化学的センサセルと、 前記第１の内部空所で酸素濃度を所定の値に調整された
ガスを所定の拡散抵抗の下に導く第２の拡散律速部と、 前記第２の拡散律速部を介して被測定ガス雰囲気と連通
する第２の内部空所と、 前記第２の内部空所を構成する固体電解質とこれに接し
て設けられた一対の第２のポンプ電極からなる第２の電
気化学的ポンプセルと、 前記第２の内部空所を構成する固体電解質とこれに接し
て設けられた一対の第２の測定電極からなる第２の電気
化学的センサセルと、 前記第２の内部空所で酸素濃度を所定の値に調整された
ガスを所定の拡散抵抗の下に導く第３の拡散律速部と、 前記第３の拡散律速部を通じて導かれた被測定ガス中の
結合酸素を有する成分の還元又は分解により生じた酸素
を汲み出す第３の電気化学的ポンプセルと、 前記第３の電気化学的ポンプセルの作動によって流れる
ポンプ電流を検出する電流検出手段を有することを特徴
とするガスセンサ。 - 【請求項２】請求項１記載のガスセンサにおいて、 前記第３の拡散律速部を介して被測定ガス雰囲気と連通
する第３の内部空所を有し、 前記第３の電気化学的ポンプセルは、前記第３の内部空
所を構成する固体電解質とこれに接して設けられた一対
の第３のポンプ電極からなることを特徴とするガスセン
サ。 - 【請求項３】請求項１記載のガスセンサにおいて、 前記第３の電気化学的ポンプセルは、前記第２の内部空
所を構成する固体電解質とこれに接して設けられた一対
の第３のポンプ電極からなることを特徴とするガスセン
サ。 - 【請求項４】請求項３記載のガスセンサにおいて、 前記一対の第２の測定電極と前記一対の第３のポンプ電
極のうち、前記第２の内部空所における第２の測定電極
と第３のポンプ電極が互いに対向して配置されているこ
とを特徴とするガスセンサ。 - 【請求項５】請求項３記載のガスセンサにおいて、 前記一対の第２のポンプ電極と前記一対の第２の測定電
極のうち、前記第２の内部空所における第２のポンプ電
極と第２の測定電極が共通とされていることを特徴とす
るガスセンサ。 - 【請求項６】請求項１〜５のいずれか１項記載のガスセ
ンサにおいて、 前記第１の内部空所内における第１のポンプ電極及び第
１の測定電極並びに前記第２の内部空所内における第２
のポンプ電極及び第２の測定電極の材料に、被測定ガス
中のＮＯｘに対する還元能力を低めた、あるいは還元能
力がない材料を用いたことを特徴とするガスセンサ。 - 【請求項７】請求項６記載のガスセンサにおいて、 前記被測定ガス中のＮＯｘに対する還元能力を低めた、
あるいは還元能力がない材料として、ＡｕとＺｒＯ2 の
サーメット、あるいはＡｕとＰｔ族元素の合金とＺｒＯ
2 のサーメットを用いたことを特徴とするガスセンサ。 - 【請求項８】被測定ガス中の結合酸素を有する成分を還
元又は分解して、その際に発生する酸素量を測定するこ
とにより、被測定ガス中の特定成分量を求めるようにし
たガスセンサにおいて、 固体電解質からなる基体と、 前記被測定ガスを所定の拡散抵抗の下に導く第１の拡散
律速部と、 前記第１の拡散律速部を介して前記被測定ガス雰囲気と
連通する第１の内部空所と、 前記第１の内部空所を構成する固体電解質とこれに接し
て設けられた一対の第１のポンプ電極からなる第１の電
気化学的ポンプセルと、 前記第１の内部空所を構成する固体電解質とこれに接し
て設けられた一対の第１の測定電極からなる第１の電気
化学的センサセルと、 前記第１の内部空所で酸素濃度を所定の値に調整された
ガスを所定の拡散抵抗の下に導く第２の拡散律速部と、 前記第２の拡散律速部を介して被測定ガス雰囲気と連通
する第２の内部空所と、 前記第２の内部空所を構成する固体電解質とこれに接し
て設けられた一対の第２のポンプ電極からなる第２の電
気化学的ポンプセルと、 前記第２の内部空所を構成する固体電解質とこれに接し
て設けられた一対の第２の測定電極からなる第２の電気
化学的センサセルと、 前記第２の内部空所で酸素濃度を所定の値に調整された
ガスを所定の拡散抵抗の下に導く第３の拡散律速部と、 前記第３の拡散律速部を通じて導かれた被測定ガス中の
結合酸素を有する成分の還元又は分解により発生する酸
素によって規定される酸素分圧に対応した起電力を出力
する第３の電気化学的センサセルと、 前記第３の電気化学的センサセルから出力される前記起
電力を検出する電圧検出手段を有することを特徴とする
ガスセンサ。 - 【請求項９】請求項８記載のガスセンサにおいて、 前記第３の拡散律速部を介して被測定ガス雰囲気と連通
する第３の内部空所を有し、 前記第３の電気化学的センサセルは、前記第３の内部空
所を構成する固体電解質とこれに接して設けられた一対
の第３の測定電極からなることを特徴とするガスセン
サ。 - 【請求項１０】請求項８記載のガスセンサにおいて、 前記第３の電気化学的センサセルは、前記第２の内部空
所を構成する固体電解質とこれに接して設けられた一対
の第３の測定電極からなることを特徴とするガスセン
サ。 - 【請求項１１】請求項１０記載のガスセンサにおいて、 前記一対の第３の測定電極のうち、前記第２の内部空所
における第３の測定電極が前記第２の内部空所内に露呈
されていることを特徴とするガスセンサ。 - 【請求項１２】請求項１０又は１１記載のガスセンサに
おいて、 前記一対の第２の測定電極と前記一対の第３の測定電極
のうち、前記第２の内部空所における第２の測定電極と
第３の測定電極が互いに平行に配置されていることを特
徴とするガスセンサ。 - 【請求項１３】請求項１０記載のガスセンサにおいて、 前記一対の第２のポンプ電極と前記一対の第２の測定電
極のうち、前記第２の内部空所における第２のポンプ電
極と第２の測定電極が共通とされていることを特徴とす
るガスセンサ。 - 【請求項１４】請求項８〜１３のいずれか１項記載のガ
スセンサにおいて、 前記第１の内部空所内における第１のポンプ電極及び第
１の測定電極並びに前記第２の内部空所内における第２
のポンプ電極及び第２の測定電極の材料に、被測定ガス
中のＮＯｘに対する還元能力を低めた、あるいは還元能
力がない材料を用いたことを特徴とするガスセンサ。 - 【請求項１５】請求項１４記載のガスセンサにおいて、 前記被測定ガス中のＮＯｘに対する還元能力を低めた、
あるいは還元能力がない材料として、ＡｕとＺｒＯ2 の
サーメット、あるいはＡｕとＰｔ族元素の合金とＺｒＯ
2 のサーメットを用いたことを特徴とするガスセンサ。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24775496A JP3544437B2 (ja) | 1996-09-19 | 1996-09-19 | ガスセンサ |
| US08/927,639 US6045673A (en) | 1996-09-19 | 1997-09-11 | Gas sensor |
| DE69713698T DE69713698T2 (de) | 1996-09-19 | 1997-09-19 | Gasfühler |
| EP97307336A EP0831322B1 (en) | 1996-09-19 | 1997-09-19 | Gas sensor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24775496A JP3544437B2 (ja) | 1996-09-19 | 1996-09-19 | ガスセンサ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1090222A true JPH1090222A (ja) | 1998-04-10 |
| JP3544437B2 JP3544437B2 (ja) | 2004-07-21 |
Family
ID=17168172
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP24775496A Expired - Lifetime JP3544437B2 (ja) | 1996-09-19 | 1996-09-19 | ガスセンサ |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6045673A (ja) |
| EP (1) | EP0831322B1 (ja) |
| JP (1) | JP3544437B2 (ja) |
| DE (1) | DE69713698T2 (ja) |
Cited By (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002540399A (ja) * | 1999-03-18 | 2002-11-26 | ローベルト ボツシユ ゲゼルシヤフト ミツト ベシユレンクテル ハフツング | 電気化学ガスセンサ |
| JP2003503734A (ja) * | 1999-07-02 | 2003-01-28 | ローベルト ボツシユ ゲゼルシヤフト ミツト ベシユレンクテル ハフツング | 電気化学的ガスセンサ及びガス成分の特定法 |
| US6695964B1 (en) | 1996-12-02 | 2004-02-24 | Ngk Spark Plug Co., Ltd. | Method and apparatus for measuring NOx gas concentration |
| JP2006284223A (ja) * | 2005-03-31 | 2006-10-19 | Ngk Insulators Ltd | ＮＯｘ測定電極部構造及びその形成方法並びにＮＯｘセンサ素子 |
| JP2010256127A (ja) * | 2009-04-23 | 2010-11-11 | Toyota Motor Corp | ガス濃度検出装置 |
| JP2011102797A (ja) * | 2009-10-15 | 2011-05-26 | Ngk Insulators Ltd | ガスセンサおよびセンサ素子の製造方法 |
| JP2012531613A (ja) * | 2009-06-29 | 2012-12-10 | ローベルト ボツシユ ゲゼルシヤフト ミツト ベシユレンクテル ハフツング | ガスの特性を求めるためのセンサ素子 |
| JP2014209128A (ja) * | 2009-10-15 | 2014-11-06 | 日本碍子株式会社 | ガスセンサおよびセンサ素子の製造方法 |
| JP2017040660A (ja) * | 2013-08-21 | 2017-02-23 | 株式会社デンソー | ガスセンサ |
| JP2017167166A (ja) * | 2013-12-16 | 2017-09-21 | 株式会社Ｓｏｋｅｎ | ガスセンサ |
| WO2022210348A1 (ja) * | 2021-03-31 | 2022-10-06 | 日本碍子株式会社 | センサ素子及びガスセンサ |
| WO2022210347A1 (ja) * | 2021-03-31 | 2022-10-06 | 日本碍子株式会社 | センサ素子及びガスセンサ |
Families Citing this family (29)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3488591B2 (ja) * | 1996-03-28 | 2004-01-19 | 日本碍子株式会社 | 酸化物センサ |
| JP3372195B2 (ja) * | 1997-08-14 | 2003-01-27 | 日本特殊陶業株式会社 | ＮＯｘガス濃度検出器及び検出器に用いる電極の製造方法 |
| DE19743644C2 (de) * | 1997-10-02 | 1999-12-16 | Bosch Gmbh Robert | Verfahren zum Betrieb eines Gassensors |
| US6344134B1 (en) * | 1998-01-16 | 2002-02-05 | Ngk Spark Plug Co., Ltd. | Method for measuring NOx concentration and NOx concentration sensor |
| DE19819581C2 (de) * | 1998-04-30 | 2002-08-08 | Siemens Ag | Verfahren zur Bestimmung der NO¶x¶-Konzentration |
| EP0987547A3 (en) * | 1998-09-18 | 2006-04-05 | Ngk Spark Plug Co., Ltd | Gas sensor |
| DE19851949C5 (de) * | 1998-11-11 | 2009-01-22 | Robert Bosch Gmbh | Sensor für die Untersuchung von Abgasen und Untersuchungsverfahren |
| JP3540177B2 (ja) * | 1998-12-04 | 2004-07-07 | 日本特殊陶業株式会社 | ガスセンサ及びそれを用いた可燃性ガス成分濃度測定装置 |
| DE19982982B8 (de) * | 1998-12-21 | 2007-03-15 | Kabushiki Kaisha Riken | Gassensor |
| DE19907947B4 (de) * | 1999-02-24 | 2004-01-29 | Siemens Ag | Schaltung für einen NOx-Meßaufnehmer |
| DE19907946C2 (de) * | 1999-02-24 | 2003-12-11 | Siemens Ag | Schaltung für einen NOx-Meßaufnehmer |
| DE19926505B4 (de) * | 1999-06-10 | 2004-02-05 | Siemens Ag | Schaltung und Betriebsverfahren für einen NOx-Meßaufnehmer |
| DE19960731C2 (de) * | 1999-12-16 | 2003-12-24 | Bosch Gmbh Robert | Schaltungsanordnung zum Betreiben einer Abgassonde |
| DE10112786A1 (de) * | 2000-03-17 | 2002-10-10 | Denso Corp | In einer Abgasanlage einer Brennkraftmaschine einsetzbares Gasmeßelement |
| DE10014995C1 (de) * | 2000-03-25 | 2001-07-19 | Bosch Gmbh Robert | Elektrochemischer Meßfühler |
| JP4682465B2 (ja) * | 2000-10-31 | 2011-05-11 | 株式会社デンソー | ガス濃度検出装置 |
| JP3973900B2 (ja) | 2001-02-08 | 2007-09-12 | 株式会社日本自動車部品総合研究所 | ガスセンサ素子 |
| JP2002372514A (ja) * | 2001-06-15 | 2002-12-26 | Denso Corp | ガス濃度検出装置 |
| JP3778187B2 (ja) * | 2003-08-20 | 2006-05-24 | トヨタ自動車株式会社 | 濃度検出装置 |
| DE102004016986B3 (de) * | 2004-04-02 | 2005-10-06 | Siemens Ag | Vorrichtung und Verfahren zur Messung mehrerer Abgasbestandteile |
| DE102005029556B3 (de) * | 2005-06-23 | 2006-09-14 | Siemens Ag | Gassensor |
| DE102005051194A1 (de) * | 2005-10-26 | 2007-05-03 | Robert Bosch Gmbh | Sensor zur Messung der Konzentration einer Gaskomponente in einem Gasgemisch |
| JP5053151B2 (ja) * | 2008-03-31 | 2012-10-17 | 日本碍子株式会社 | ガスセンサおよびＮＯｘセンサ |
| DE102008001705B4 (de) | 2008-05-09 | 2022-12-22 | Robert Bosch Gmbh | Gassensor und Verfahren zur Bestimmung der Konzentration von sauerstoffhaltigen Gaskomponenten, insbesondere von Stickoxiden, in Gasgemischen |
| JP5192031B2 (ja) * | 2010-12-27 | 2013-05-08 | 日本特殊陶業株式会社 | ガスセンサ |
| JP5718883B2 (ja) * | 2012-11-15 | 2015-05-13 | 日本特殊陶業株式会社 | ＮＯｘ検出装置及びＮＯｘセンサシステム |
| JP6194526B2 (ja) * | 2013-06-05 | 2017-09-13 | 高周波熱錬株式会社 | 板状ワークの加熱方法及び加熱装置並びにホットプレス成形方法 |
| JP5918177B2 (ja) * | 2013-08-02 | 2016-05-18 | 日本碍子株式会社 | ガスセンサ |
| WO2019131776A1 (ja) * | 2017-12-26 | 2019-07-04 | 日本碍子株式会社 | ガスセンサ |
Citations (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH08247995A (ja) * | 1995-03-09 | 1996-09-27 | Ngk Insulators Ltd | 可燃ガス成分の測定方法及び測定装置 |
| JPH08271476A (ja) * | 1994-04-21 | 1996-10-18 | Ngk Insulators Ltd | 被測定ガス中の所定ガス成分の測定方法及び測定装置 |
| JPH09113484A (ja) * | 1995-10-20 | 1997-05-02 | Ngk Insulators Ltd | 被測定ガス中の所定ガス成分の測定方法及び測定装置 |
| JPH09113482A (ja) * | 1995-10-20 | 1997-05-02 | Ngk Insulators Ltd | ＮＯｘセンサ及びＮＯｘ測定方法 |
| JPH09288084A (ja) * | 1996-02-23 | 1997-11-04 | Ngk Insulators Ltd | 窒素酸化物センサ |
| JPH09288085A (ja) * | 1996-02-23 | 1997-11-04 | Ngk Insulators Ltd | 酸化物センサ |
| JPH09288086A (ja) * | 1996-02-23 | 1997-11-04 | Ngk Insulators Ltd | 窒素酸化物の測定装置 |
| JPH09311121A (ja) * | 1996-03-21 | 1997-12-02 | Ngk Insulators Ltd | ガスセンサ |
| JPH09318596A (ja) * | 1996-03-28 | 1997-12-12 | Ngk Insulators Ltd | 酸化物センサ |
| JPH09318597A (ja) * | 1996-03-28 | 1997-12-12 | Ngk Insulators Ltd | ガスセンサ |
| JPH09318594A (ja) * | 1996-03-25 | 1997-12-12 | Ngk Insulators Ltd | ガスセンサおよび被測定ガス中の特定成分量の測定方法 |
Family Cites Families (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4645572A (en) * | 1985-02-23 | 1987-02-24 | Ngk Insulators, Ltd. | Method of determining concentration of a component in gases and electrochemical device suitable for practicing the method |
| US4668374A (en) * | 1986-07-07 | 1987-05-26 | General Motors Corporation | Gas sensor and method of fabricating same |
| JPH0672861B2 (ja) * | 1986-08-04 | 1994-09-14 | 日本碍子株式会社 | ＮＯｘセンサ |
| JPH07119739B2 (ja) * | 1986-12-27 | 1995-12-20 | 日本碍子株式会社 | 空燃比測定装置における出力補正方法 |
| JPH0820410B2 (ja) * | 1988-02-19 | 1996-03-04 | 日産自動車株式会社 | 窒素酸化物濃度の計測装置 |
| JP2636883B2 (ja) * | 1988-04-30 | 1997-07-30 | 日本碍子株式会社 | ＮＯｘ濃度測定装置 |
| US5145566A (en) * | 1988-09-30 | 1992-09-08 | Ford Motor Company | Method for determining relative amount of oxygen containing gas in a gas mixture |
| DE4311849C2 (de) * | 1992-12-23 | 2003-04-24 | Bosch Gmbh Robert | Sensor zur Bestimmung von Gaskomponenten und/oder Gaskonzentrationen von Gasgemischen |
| GB2288873A (en) * | 1994-04-28 | 1995-11-01 | Univ Middlesex Serv Ltd | Multi-component gas analysis apparatus |
| JP3481344B2 (ja) * | 1995-04-19 | 2003-12-22 | 日本碍子株式会社 | 排ガス浄化用触媒の劣化検知方法及びそのためのシステム |
| JP3647181B2 (ja) * | 1996-02-23 | 2005-05-11 | 日本碍子株式会社 | 窒素酸化物の測定方法 |
-
1996
- 1996-09-19 JP JP24775496A patent/JP3544437B2/ja not_active Expired - Lifetime
-
1997
- 1997-09-11 US US08/927,639 patent/US6045673A/en not_active Expired - Lifetime
- 1997-09-19 EP EP97307336A patent/EP0831322B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1997-09-19 DE DE69713698T patent/DE69713698T2/de not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH08271476A (ja) * | 1994-04-21 | 1996-10-18 | Ngk Insulators Ltd | 被測定ガス中の所定ガス成分の測定方法及び測定装置 |
| JPH08247995A (ja) * | 1995-03-09 | 1996-09-27 | Ngk Insulators Ltd | 可燃ガス成分の測定方法及び測定装置 |
| JPH09113484A (ja) * | 1995-10-20 | 1997-05-02 | Ngk Insulators Ltd | 被測定ガス中の所定ガス成分の測定方法及び測定装置 |
| JPH09113482A (ja) * | 1995-10-20 | 1997-05-02 | Ngk Insulators Ltd | ＮＯｘセンサ及びＮＯｘ測定方法 |
| JPH09288084A (ja) * | 1996-02-23 | 1997-11-04 | Ngk Insulators Ltd | 窒素酸化物センサ |
| JPH09288085A (ja) * | 1996-02-23 | 1997-11-04 | Ngk Insulators Ltd | 酸化物センサ |
| JPH09288086A (ja) * | 1996-02-23 | 1997-11-04 | Ngk Insulators Ltd | 窒素酸化物の測定装置 |
| JPH09311121A (ja) * | 1996-03-21 | 1997-12-02 | Ngk Insulators Ltd | ガスセンサ |
| JPH09318594A (ja) * | 1996-03-25 | 1997-12-12 | Ngk Insulators Ltd | ガスセンサおよび被測定ガス中の特定成分量の測定方法 |
| JPH09318596A (ja) * | 1996-03-28 | 1997-12-12 | Ngk Insulators Ltd | 酸化物センサ |
| JPH09318597A (ja) * | 1996-03-28 | 1997-12-12 | Ngk Insulators Ltd | ガスセンサ |
Cited By (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6695964B1 (en) | 1996-12-02 | 2004-02-24 | Ngk Spark Plug Co., Ltd. | Method and apparatus for measuring NOx gas concentration |
| JP2002540399A (ja) * | 1999-03-18 | 2002-11-26 | ローベルト ボツシユ ゲゼルシヤフト ミツト ベシユレンクテル ハフツング | 電気化学ガスセンサ |
| JP2003503734A (ja) * | 1999-07-02 | 2003-01-28 | ローベルト ボツシユ ゲゼルシヤフト ミツト ベシユレンクテル ハフツング | 電気化学的ガスセンサ及びガス成分の特定法 |
| JP2006284223A (ja) * | 2005-03-31 | 2006-10-19 | Ngk Insulators Ltd | ＮＯｘ測定電極部構造及びその形成方法並びにＮＯｘセンサ素子 |
| JP2010256127A (ja) * | 2009-04-23 | 2010-11-11 | Toyota Motor Corp | ガス濃度検出装置 |
| JP2012531613A (ja) * | 2009-06-29 | 2012-12-10 | ローベルト ボツシユ ゲゼルシヤフト ミツト ベシユレンクテル ハフツング | ガスの特性を求めるためのセンサ素子 |
| JP2011102797A (ja) * | 2009-10-15 | 2011-05-26 | Ngk Insulators Ltd | ガスセンサおよびセンサ素子の製造方法 |
| JP2014209128A (ja) * | 2009-10-15 | 2014-11-06 | 日本碍子株式会社 | ガスセンサおよびセンサ素子の製造方法 |
| JP2017040660A (ja) * | 2013-08-21 | 2017-02-23 | 株式会社デンソー | ガスセンサ |
| JP2017167166A (ja) * | 2013-12-16 | 2017-09-21 | 株式会社Ｓｏｋｅｎ | ガスセンサ |
| WO2022210348A1 (ja) * | 2021-03-31 | 2022-10-06 | 日本碍子株式会社 | センサ素子及びガスセンサ |
| WO2022210347A1 (ja) * | 2021-03-31 | 2022-10-06 | 日本碍子株式会社 | センサ素子及びガスセンサ |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US6045673A (en) | 2000-04-04 |
| JP3544437B2 (ja) | 2004-07-21 |
| EP0831322A2 (en) | 1998-03-25 |
| DE69713698D1 (de) | 2002-08-08 |
| EP0831322B1 (en) | 2002-07-03 |
| DE69713698T2 (de) | 2003-02-13 |
| EP0831322A3 (en) | 1998-06-10 |
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