JPH1183793A - ガス検出方法およびガス検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 被測定ガス中の特定ガス成分量を高い検出感
度、検出応答で測定することである。 【解決手段】 室１０２に未知量の特定ガスが含まれる
被測定ガスを所定の拡散抵抗の下に導入し、分解セル２
により酸素を汲みだすとともに電極２２表面において水
を電気分解し可燃性ガスたるＨ₂ を発生する。ＮＯ_x 検
知セル３の電極３１をＮＯ_x と可燃性ガスに対して活性
に調製し、可燃性ガスをＮＯ_x 量に応じて減少せしめ
る。ＮＯ_x 検知セル３が電極３１表面がストイキ状態と
なるように酸素を供給し、供給量を電流検出手段９３に
より検出しＮＯ_x 量を求める。ＮＯ_x検知セル３は可燃
性ガスが消費する分の酸素のみを供給し分解セル２と干
渉せず、室１０２を分離しなくともよく、検出感度、検
出応答が高くなる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は被測定ガス中の特定
の成分ガスを検出するガス検出方法およびガス検出装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】車両等の内燃機関では、排気エミッショ
ンを改善するため、例えば混合気の空気燃料比が理論空
気燃料比になるように燃料の噴射量等をフィードバック
制御した後、内燃機関から排出される排気ガス中の排気
エミッションを三元触媒コンバータにより除去するよう
にした排気エミッション制御技術が採用されている。近
年、排気エミッションの規制が強化され、米国では既に
自己診断規制（略称ＯＢＤ−ＩＩ）が開始し、三元触媒
コンバータ等の排気エミッション抑制関連部品の故障を
検知してドライバーに認識させることが義務付けられ、
ドライバーも故障した排気エミッション抑制関連部品の
修理が義務付けられるようになった。

【０００３】三元触媒コンバータの劣化診断技術として
は、排気管の三元触媒コンバータの上流および下流にそ
れぞれ酸素濃度センサを設けたいわゆる２Ｏ₂ センサシ
ステムが知られている。しかしながら排気ガス規制の強
化が上記ＯＢＤ−ＩＩのＬＥＶ（Ｌow Ｅmission Ｖeh
cle ）からＵＬＥＶ（Ｕltra Ｌow Ｅmission Ｖehcl
e ）へと進むと、２つの酸素濃度センサの信号差から間
接的に浄化率を検知する２Ｏ₂ センサシステムでは検出
精度が不十分である。そこで窒素酸化物（ＮＯ_x ）等の
排気エミッションを直接検出するガス検出技術の必要性
が高まっている。

【０００４】上記排気エミッション等、検出対象である
成分ガスを直接検出するガス検出技術としては、特表平
７−５０１１４５号公報に記載のガス混合物中の少量の
ＮＯ_x を測定する方法がある。この方法では、被測定ガ
スがＮＯ_x を含む場合と含まない場合とで電気抵抗が異
なる半導体センサを使用し電気抵抗の差に基づいてＮＯ
_x の濃度を測定するようにしている。しかし十分検出感
度の高い半導体センサを調製するのは容易ではなく実用
的ではない。

【０００５】実用的なガス検出技術としては、酸素イオ
ン導電性の固体電解質材の両面に被測定ガスに曝露する
電極と基準の酸素濃度の基準ガスに曝露する電極とより
なる一対の電極を形成し電極間に発生する起電力等の変
化を利用する固体電解質式ガス検出技術が種々、提案さ
れ、広く実用化されている。特開平８−２７１４７６号
公報には、図１７に示すＮＯ_x 検出原理が開示されてい
る。ＮＯ_x センサＳは、被測定ガスが第１拡散律速通路
Ｓ１を通り第１内部空所Ｓ２に導入される。第１内部空
所Ｓ２を、被測定ガスのＮＯ_x 濃度に影響を与えず、か
つＮＯ_x 濃度が変化しない酸素濃度に第１ポンプセルＳ
３で調整する。さらに調整された第１内部空所Ｓ２内の
雰囲気を第２拡散律速通路Ｓ４を通して第２内部空所Ｓ
５に導き、第２ポンプセルＳ６でＮＯ_x を分解し、第２
ポンプセルＳ６の電流値からＮＯ_x 濃度を得ている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記特開
平８−２７１４７６号公報記載の技術は、第１拡散律速
通路Ｓ１から導入された被測定ガスはその流通が制限さ
れる第２拡散律速通路Ｓ４を通って第１内部空所Ｓ２か
ら第２内部空所Ｓ５へと流入しなければならないから、
検出感度が小さく、検出応答性も十分ではない。単純に
第２律速通路Ｓ４を取り除けば、酸素を排出する２つの
ポンプセルＳ３とＳ６とが干渉し、検出誤差が大きくな
ってしまうという問題がある。

【０００７】そこで本発明は、高い検出感度と、高い応
答性とが得られる実用的なガス検出方法およびガス検出
装置を提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明で
は、上記特定ガスと反応する一定量の可燃性ガスが存在
する室に、未知量の特定ガスが含まれる被測定ガスを所
定の拡散抵抗の下に導入し、室内から酸素を汲みだす。
室において上記可燃性ガスを、上記特定ガスと反応せし
めるとともに、供給した酸素により燃焼せしめる。酸素
の消費量に基づいて燃焼した可燃性ガスの量が知られ
る。上記一定量から燃焼した可燃性ガスの量を減じ特定
ガスの成分量を求める。

【０００９】かかる方法によれば室において一方では酸
素が汲みだされ、他方では酸素が供給され、供給された
酸素は可燃性ガスにより消費されるので、単一の室であ
っても両作用が干渉し合うことが防止される。しかして
高い検出感度や検出応答性が得られる。

【００１０】請求項２記載の発明では、上記被測定ガス
中の水を電気分解して可燃性ガスである水素を発生せし
めるとともにその発生量を制御して可燃性ガスの量を一
定量に保つ。

【００１１】かかる方法によれば被測定ガス中の可燃性
ガスの量が大きく変動しても室内の可燃性ガスの量は一
定量に保たれ、高い検出精度を得ることができる。

【００１２】請求項３記載の発明では、水を含む被測定
ガスが拡散抵抗を有する被測定ガス導入路を介して導入
される室と、基準の酸素濃度の基準ガスが導入されるダ
クトと、室内の可燃性ガスの量を調整する水素発生部
と、室内に面した電極表面をいわゆるストイキ状態に維
持する特定ガス検知セルとを備えている。水素発生部
は、室壁の一部を構成する酸素導電性の固体電解質材の
両面に一対の電極を形成した電気化学セルでなり、電極
間に電源から所定の電圧を印加して室内の酸素を室外へ
移動せしめる分解セルを有する。分解セルの室内に面し
た電極は、測定しようとする特定ガスに対して不活性に
調製する。分解セルの印加電圧を、室内に面した電極の
表面において被測定ガス中の水を電気分解して水素を発
生可能な電圧に設定し、発生する水素により室内の可燃
性ガスの量を調整する。特定ガス検知セルは、室壁の一
部を構成する酸素導電性の固体電解質材の両面に、一対
の電極を一方の電極が室内に面し他方の電極が上記ダク
ト内に面して形成した電気化学セルでなり、電極間に通
電して室外から室内へ可燃性ガス量に応じた酸素を供給
し室内に面した電極表面をいわゆるストイキ状態に維持
し、電極間に供給酸素量に応じた電流を流す。特定ガス
検知セルの室内に面した電極は、特定ガスおよび可燃性
ガスに対して活性に調製し、上記電極表面において上記
水素を含む可燃性ガスを、特定ガスと反応せしめ特定ガ
スの量だけ可燃性ガスの量を減らし、残りの可燃性ガス
を上記供給された酸素と燃焼せしめる。酸素の供給量に
応じて流れる特定ガス検知セルの電流を電流検出手段が
検出する。

【００１３】上記構成において、特定ガス検知セルは室
内へストイキすなわち理論空気燃料比となる酸素を供給
するから、酸素の供給量は、可燃性ガスを減らす特定ガ
スの量に応じて変化する。酸素の供給量は電流検出手段
により検出される電流から求められ、特定ガスの量が検
出できる。

【００１４】かかる構成では水素発生部の分解セルが室
内の酸素を汲みだす一方、特定ガス検知セルが、室内に
存在する可燃性ガスの量だけ酸素を室内に供給する。供
給された酸素は可燃性ガスにより過不足なく消費され
る。しかして水素発生部の酸素汲みだし作用と、特定ガ
ス検知セルの酸素供給作用が干渉しない。室は一つであ
るから良好な検出感度や検出応答性が得られる。

【００１５】請求項４記載の発明では、上記水素発生部
は、上記室とは別に設けられ、被測定ガスが拡散抵抗を
有する被測定ガス導入路を介して導入される副室と、酸
素を室内から室外へ移動せしめる酸素ポンプセルとを具
備する構成とする。酸素ポンプセルは、副室壁の一部を
構成する酸素導電性の固体電解質材の両面に一対の電極
を形成し、電極間に所定の電圧を印加して酸素を室内か
ら室外へ移動せしめる電気化学セルでなり、印加電圧
を、電極間に上記被測定ガス導入路の拡散抵抗で律速さ
れる限界電流が流れる電圧に設定する。上記分解セルの
印加電圧は、分解セルの電極間に酸素ポンプセルの電極
間を流れる限界電流に対応した分解セルの限界電流より
も予め設定した所定値大きい電流が流れるように調整可
能とする。

【００１６】分解セルは、水の電気分解が生じている状
態では室側の被測定ガス導入路より流入する酸素と等量
の酸素と電気分解により生じた酸素とを室外へ汲みだし
ている。被測定ガス導入路より流入する酸素と等量の酸
素は酸素ポンプセルの限界電流より知られる。しかして
被測定ガスの酸素濃度が変動し被測定ガス導入路より流
入する酸素の量が変化しても水の電気分解により発生す
る水素の量が影響を受けない。

【００１７】請求項５記載の発明では、上記水素発生部
は、上記室と上記被測定ガス導入路間に形成され、これ
らと連通する前室と、前室内から室外へ移動せしめる酸
素ポンプセルとを具備する構成とする。酸素ポンプセル
は、前室壁の一部を構成する酸素導電性の固体電解質材
の両面に一対の電極を形成し、電極間に電圧を印加して
酸素を前室内から室外へ移動せしめる電気化学セルでな
り、印加電圧を、電極間に上記被測定ガス導入路の拡散
抵抗で律速される限界電流が流れる電圧に設定する。上
記酸素ポンプセルの印加電圧は、分解セルの電極間に流
れる電流が一定となるように調整可能とする。

【００１８】かかる構成では被測定ガス導入路から流入
する酸素と等量の酸素は酸素ポンプセルにより汲みださ
れている。したがって分解セルの電極間に流れる電流を
一定にすることで、被測定ガスの酸素濃度が変動しても
水の電気分解により発生する水素の量が影響を受けな
い。

【００１９】請求項６記載の発明では、上記水素発生部
は、上記室とは別に設けられ被測定ガスが拡散抵抗を有
する被測定ガス導入路を介して導入される副室と、副室
の酸素濃度を検知する酸素検知セルと、副室の外と内と
で酸素を移動せしめる酸素ポンプセルとを有する構成と
する。酸素検知セルは、副室壁の一部を構成する酸素導
電性の固体電解質材の両面に、一対の電極を一方の電極
が室内に面し他方の電極が上記ダクト内に面して形成し
た電気化学セルでなり、副室の酸素濃度を電極間に発生
する起電力から検出する。酸素ポンプセルは、副室壁の
一部を構成する酸素導電性の固体電解質材の両面に一対
の電極を形成し、電極間に電圧を印加して副室の外と内
とで酸素を移動せしめる電気化学セルでなり、印加電圧
は、酸素検知セルにより検出される起電力が一定となる
ように調整可能とする。上記分解セルの印加電圧は、酸
素ポンプセルの電極間を流れる限界電流に対応した分解
セルの限界電流よりも予め設定した所定値大きい電流が
流れるように調整可能とする。

【００２０】酸素検知セルの検出信号により酸素ポンプ
セルの印加電圧が調整され、副室内の酸素濃度を一定に
保つから、被測定ガスがリッチ状態でも酸素ポンプセル
の限界電流が知られる。しかして請求項４記載の発明の
ごとく被測定ガスの空気燃料比によらず被測定ガスの酸
素濃度が変動しても水の電気分解により発生する水素の
量が影響を受けない。

【００２１】請求項７記載の発明では、上記酸素ポンプ
セルの室内に面した電極を被測定ガスに含まれる可燃性
ガスに対して活性に調製することで、被測定ガスに含ま
れる可燃性ガスの量に応じて限界電流が小さくなるか
ら、被測定ガスに元々含まれていた可燃性ガスと水の電
気分解により発生した可燃性ガス（水素）との総量が、
被測定ガスに含まれる可燃性ガスの量が変動しても一定
量となり、特定ガスの検出精度が向上する。

【００２２】請求項８記載の発明では、上記水素発生部
は室内の可燃性ガスの量を検出する可燃性ガス検知セル
を有する構成とする。可燃性ガス検知セルは、上記室壁
の一部を構成する酸素導電性の固体電解質材の両面に、
一対の電極を一方の電極が室内に面し他方の電極が上記
ダクト内に面して形成した電気化学セルでなり上記室に
面した電極を可燃性ガスに活性な電極で構成する。上記
分解セルの印加電圧は、可燃性ガス検知セルにより検出
された起電力が予め設定した所定値となるように調整可
能とする。

【００２３】上記室に面した可燃性ガスに活性な電極で
は可燃性ガスが酸素を消費して室内の可燃性ガスの量に
応じて酸素濃度が減少し、可燃性ガス検知セルの電極間
に発生する起電力が低下する。しかして可燃性ガス検知
セルの起電力を一定に保つように分解セルの印加電圧を
調整し水素の発生量を制御することで、室内の可燃性ガ
スの量が一定量に保たれる。

【００２４】請求項９記載の発明では、上記水素発生部
は、分解セルの分極を検出する分極検出セルを有する構
成とする。分極検出セルは、上記分解セルを構成する固
体電解質材の一面に形成され基準酸素濃度の基準ガスが
曝露する基準の電極と上記室内に面した電極と上記分解
セルの固体電解質材とで構成し、基準電極と分解セルの
室内に面した電極間の電圧から上記電極の分極を検出す
る構成とする。上記分解セルの印加電圧は、分極検出セ
ルにより検出された上記電圧が予め設定した所定値とな
るように調整可能とする。

【００２５】上記分解セルの電極にはオーム損による電
圧降下が生じる。このため室内の酸素が汲みだされた後
も、水の電気分解の量に応じた電流増加で分極検出セル
により検出される電圧が増加し、これより水素の発生量
を制御することができる。

【００２６】

【発明の実施の形態】

（第１実施形態）図１に本発明のガス検出装置を示す。
ガスセンサ１は筒状ハウジングＨ内に絶縁材に外周を保
持せしめて収容されている。ガスセンサ１は細長い平板
状で、その先端部（図の下端部）は、ハウジングＨより
突出して図の下方に延び、ハウジングＨの下端に固定さ
れる容器状の排気カバーＨ１内に収容されている。排気
カバーＨ１は、ステンレススティール製の内部カバーＨ
１１と外部カバーＨ１２の二重構造となっており、これ
らカバーＨ１１，Ｈ１２の側壁には、被測定ガスである
排気ガスを排気カバーＨ１内に取り込むための排気口Ｈ
１３，Ｈ１４がそれぞれ形成してある。

【００２７】ハウジングＨの上端には、筒状のメインカ
バーＨ２１とその後端部を被うサブカバーＨ２２とから
なる大気カバーＨ２が固定されている。これらメインカ
バーＨ２１およびサブカバーＨ２２は、その側壁の対向
位置の大気口Ｈ２３，Ｈ２４をそれぞれ有して、これら
大気口Ｈ２３，Ｈ２４より基準ガスである大気を大気カ
バーＨ２内に取り込むようになしてある。また、メイン
カバーＨ２１とサブカバーＨ２２の間には、大気口Ｈ２
３，Ｈ２４の形成位置に防水のために撥水性のフィルタ
Ｈ２５が設置してある。

【００２８】大気カバーＨ２は上端が開口しており、ガ
スセンサ１の後端部に接続するリード線Ｈ３がこの上端
開口より外部に延びている。

【００２９】図２にガスセンサ１の断面を示し、図３に
ガスセンサ１を分解したものを示す。

【００３０】ガスセンサ１は、排気カバーＨ１（図１）
内に流入した排気ガスが導入される室１０２、副室１０
４、大気口Ｈ２３，Ｈ２４から取り入れられた大気が流
入するダクト１０５、分解セルたるＨ₂ Ｏ分解セル２、
特定ガス検知セルたるＮＯx検知セル３、酸素ポンプセ
ル４、これらを加熱するヒータ５を有し、これらの構成
要素が積層構造を有している。この積層構造は、ジルコ
ニア等の固体電解質材１１，１３，１８、アルミナ等製
のスペーサ１２，１４，１７、ヒータ絶縁シート１５、
ヒータシート１６等のシート状の部材からなる。

【００３１】固体電解質材１１と固体電解質材１３とで
はさまれたスペーサ１２には長方形の抜き穴１２１が形
成してあり、室１０２がスペーサ１２、固体電解質材１
１，１３を室壁として形成される。固体電解質材１１お
よび後述する電極２１，２２には、これらを貫通して室
のほぼ中央位置に所定の径の被測定ガス導入路たるピン
ホール１０１が形成してあり、排気ガスが室１０２に導
入されるようになっている。ピンホール１０１における
ガスの流通はその拡散抵抗により制限される。

【００３２】固体電解質材１３とヒータ絶縁シート１５
を隔てるスペーサ１４には抜き穴１４１が形成してあ
る。抜き穴１４１は、四角形の抜き穴１４１ａとこれよ
りセンサ１長手方向に基端まで延びるスリット状の抜き
穴１４１ｂとからなる。抜き穴１４１ａはスペーサ１２
の抜き穴１２１と同じ形状で、かつ同位置に形成され
る。ダクト１０５が抜き穴１４１により固体電解質材１
３、ヒータ絶縁シート１５等をダクト壁として形成さ
れ、ダクト１０５は、これに大気口Ｈ２３，Ｈ２４（図
１）より取り入れられた大気が流入することにより常
時、基準酸素濃度の雰囲気となっている。

【００３３】またこれらシート部材の、ヒータ５の下部
に設けられるスペーサ１７、固体電解質材１８は、上記
スペーサ１２、固体電解質材１１と同じもので、固体電
解質材１８とヒータシート１６を隔てるスペーサ１７に
は、スペーサ１２の抜き穴１２１と同じ形状で、かつ同
位置に抜き穴１７１が形成してある。抜き穴１７１によ
り副室１０４がスペーサ１７、固体電解質材１８、ヒー
タシート１６を室壁として形成される。固体電解質材１
８および後述する電極４１，４２には、これらを貫通し
て室１０４のほぼ中央位置に所定の径の被測定ガス導入
路たる第２のピンホール１０３が形成してあり、排気ガ
スが室１０４に導入されるようになっている。第２のピ
ンホール１０３は径が第１のピンホール１０１と同じも
ので、拡散抵抗が第１のピンホール１０１と同じであ
る。

【００３４】固体電解質材１１の両面には室１０２位置
に一対の上記電極２１，２２が形成してある。Ｈ₂ Ｏ分
解セル２は固体電解質材１１と、電極２１，２２とで、
ガスセンサ１外部と室１０２内間で酸素を移動せしめる
電気化学セルを構成する。電極２１，２２はスペーサ１
２の抜き穴１２１のほぼ同じ大きさの平板である。室１
０２内に面した電極２２は、白金（Ｐt ）に金（Ａu ）
を１〜５％添加した多孔質電極が好適に用いられ、ＮＯ
x に対しては不活性で、Ｏ₂ には活性としてある。添加
の方法としては、Ｐt 粉とＡu 粉とを混合したり、Ｐt
とＡu とを合金化するといった手法が用いられ得る。ま
たＰt の粒径を大きくして表面積を下げた電極を用いる
こともできる。室１０２外に面した電極２１は通常のＰ
t 多孔質電極が用いられる。

【００３５】Ｈ₂ Ｏ分解セル２の電極２１，２２には電
源９１が接続され、電極２１，２２間に、外部側の電極
２１が正となるように電圧が印加されるようになってい
る。電源９１は電圧可変で、印加電圧はＨ₂ Ｏ分解セル
２とともに水素発生部１ａを構成する、後述する酸素ポ
ンプセル４の電流を検出する電流センサ９５からの電流
信号に基づいて調整される。

【００３６】固体電解質材１３の両面には室１０２位置
に一対の電極３１，３２が形成してある。ＮＯx 検知セ
ル３は固体電解質材１３と、電極３１，３２とで基準酸
素濃度ガス雰囲気となっているダクト１０５と室１０２
間で酸素を移動せしめる電気化学セルを構成する。電極
３１，３２はスペーサ１２，１４の抜き穴１２１，１４
１とほぼ同じ大きさの平板である。室１０２内に面した
電極３１には通常のＰt 多孔質電極が用いられ、ＮＯ_x
に対して活性としてある。ダクト１０５に面した電極３
２は例えば電極３１と同じＰt 多孔質電極が用いられ
る。

【００３７】ＮＯx 検知セル３の電極３１，３２には電
源９２が接続され、電極３１，３２間に、ダクト１０５
側の電極３２が正となるように一定の電圧が印加される
ようになっている。またＮＯx 検知セル３と電源９２間
の通電線の途中には電流センサ９３が設けられて電極３
１，３２間に流れる電流を検出するようになっている。

【００３８】固体電解質材１８の両面には第２の室１０
４位置に一対の電極４１，４２が形成してあり、Ｈ₂ Ｏ
分解セル２と実質的に同じ構成の電気化学セルである酸
素ポンプセル４が構成される。室１０４内に面した電極
４２は、Ｈ₂ Ｏ分解セル２の電極２２と同じもので、Ｎ
Ｏx に対しては不活性で、Ｏ₂ 、可燃性ガス（Ｈ₂ 、Ｈ
Ｃ、ＣＯ等）には活性としてある。

【００３９】酸素ポンプセル４の電極４１，４２には電
源９４が接続され、電極４１，４２間に、外部側の電極
４１が正となるように一定の電圧が印加されるようにな
っており、いわゆる限界電流式の酸素濃度センサとして
働く。また酸素ポンプセル４と電源９４間を結ぶ通電線
の途中には電流センサ９５が設けてあり、電極４１，４
２間を流れる電流を検出するようになっている。

【００４０】ヒータ５は、ヒータシート１６の上面にヒ
ータ線５１が形成されたものである。ヒータ線５１には
通常のＰt ヒータ線が用いられる。

【００４１】電極２１，２２，３１，３２よりリード２
１ａ，２２ａ，３１ａ，３２ａがガスセンサ１基部に向
けて延び、ガスセンサ１の上面すなわち固体電解質材１
１の上面に形成した端子部１Ａの各端子と直接またはス
ルーホール１１２，１２２，１３２を介して接続されて
いる。電極４１，４２、ヒータ線５１よりリード４１
ａ，４２ａ，５１ａがガスセンサ１基部に向けて延び、
ガスセンサ１の下面すなわち固体電解質材１８の下面に
形成した端子部１Ｂの各端子と直接またはスルーホール
１６２，１７２，１８２を介して接続されている。上記
リード２１ａ，２２ａ等には、これらと固体電解質材１
１等とで形成される寄生セルが形成されないように固体
電解質材１１等と上記リード２１ａ，２２ａ等の間にア
ルミナ等の絶縁層を形成しておくのがよい。

【００４２】またＨ₂ Ｏ分解セル２、酸素ポンプセル４
の外部側の電極２１，４１を被覆するアルミナ等からな
る多孔質保護層１９１，１９２が形成してあり、電極２
１，４１の被毒やピンホール１０１，１０３が排気ガス
に含まれるスス等で目詰まりすることを防止している。

【００４３】なおアルミナ製のスペーサ１２，１４，１
７、ヒータ絶縁シート１５、ヒータシート１６は、固体
電解質材シートとともにドクターブレード法等で作られ
る。勿論製法はこれに限定されるものではなく押し出し
成型法、射出成型法等が用いられ得る。またスペーサ１
２，１４，１７、ヒータ絶縁シート１５はスクリーン印
刷で形成してもよい。固体電解質材１１，１３，１８の
厚さは、５０〜３００μｍの範囲とするのがよい。ただ
し電気抵抗とシート強度との兼ね合いを考慮すると、１
００〜３００μｍ の範囲とするのが望ましい。固体電
解質材１１，１３，１８には、固体電解質材式のガスセ
ンサにおいて広く用いられるＹ₂ Ｏ₃ −Ｚr Ｏ₂ 系の部
分安定化ジルコニアが好適であるがこれに限定されるも
のではない。また電極２１，２２等、ヒータ線５１はス
クリーン印刷により形成される。

【００４４】なお排気ガスを両室１０２，１０４へピン
ホール１０１，１０３により導入するのではなく、多孔
質体により導入してもよい。あるいはスペーサ１２，１
７に、室１０２、室１０４を形成する抜き穴１２１，１
７１から先端にかけてスリット状の細い切り欠き部を形
成しこれにより導入してもよい。

【００４５】上記ガス検出装置の作動を説明する。排気
ガスが排気カバーＨ１内に流入しガスセンサ１のピンホ
ール１０１，１０３を通って両室１０２，１０４に導入
される。

【００４６】Ｈ₂ Ｏ分解セル２および酸素ポンプセル４
には各電源９１，９４から外部側の電極２１，４１を正
として電圧が印加され、電極２１，２２および４１，４
２間に酸素イオンをキャリアとする電流が流れ、室１０
２、室１０４内の酸素が汲みだされる。図４はＨ₂ Ｏ分
解セル２および酸素ポンプセル４における、印加電圧と
電流の特性を示している。両セル２，４は、ピンホール
１０１，１０３の拡散抵抗が同じである等、同一の構成
を有するので実質的に同一の特性を示す。

【００４７】図４において、印加電圧がある程度上昇す
ると室１０２、室１０４内への酸素の流入がピンホール
１０１，１０３の拡散抵抗で律速され、電流値が電圧値
に殆ど依存せず平坦になる限界電流となる（酸素限界電
流域）。

【００４８】酸素ポンプセル４の電源９４は印加電圧が
酸素限界電流域となるように設定し、酸素ポンプセル４
をいわゆる限界電流式の酸素センサとして作動せしめ
る。しかして酸素ポンプセル４の電流Ｉ₁ は排気ガス中
の酸素濃度に依存した値となるが、室１０４内に面した
電極４２表面において、排気ガスに含まれる可燃性ガス
（Ｈ₂ 、ＨＣ、ＣＯ等）が燃焼することで酸素が消費さ
れ、電流Ｉ₁ は、室１０４内に導入される排気ガスに含
まれる可燃性ガスが燃焼した後に残った酸素量に応じた
値となる。

【００４９】なお酸素ポンプセル４の印加電圧は排気ガ
スの最大酸素濃度において限界電流が観察し得る電圧に
設定するが、排気ガスの酸素濃度の変動幅が大きいとき
には、電源９４は、排気ガスの酸素濃度に応じて、すな
わち電流センサ９５の検出電流に応じて印加電圧が可変
な構成とすることもできる。

【００５０】図４において、さらに印加電圧を上げると
排気ガス中の水（Ｈ₂ Ｏ）が電極上で電気分解して可燃
性ガスである水素（Ｈ₂ ）と、酸素（Ｏ₂ ）とを発生す
る。この電気分解に係るＯ₂ は固体電解質材１１を通っ
て室１０２外へ汲みだされ、印加電圧に応じて電流が増
加する（水分解域）。

【００５１】Ｈ₂ Ｏ分解セル２の電源９１の印加電圧Ｖ
₂ はＨ₂ Ｏ分解セル２を水分解域で作動せしめる電圧
で、Ｈ₂ Ｏ分解セル２の電極２１，２２間に酸素ポンプ
セル４の電流Ｉ₁ よりも所定電流Ｉ₂ 大きい電流（Ｉ₁
＋Ｉ₂ ）が流れるように調整する。すなわちピンホール
１０１から導入される排気ガスの酸素濃度や可燃性ガス
濃度が大きく変動しても、Ｈ₂ Ｏ分解セル２には常に酸
素ポンプセル４よりも所定電流Ｉ₂ 大きい電流が流れ
る。

【００５２】さてＨ₂ Ｏ分解セル２は、電気分解に係る
Ｏ₂ の他に、ピンホール１０３から室１０４に流入する
Ｏ₂ と等量のＯ₂ を汲みだしている。一方、酸素ポンプ
セル４の電流Ｉ₁ は、上記のごとく室１０４内に導入さ
れる酸素から排気ガスに含まれる可燃性ガスの燃焼に供
された酸素量を減じた値をとるから、結局、室１０２内
に発生または残存する可燃性ガスの量は、Ｈ₂ Ｏ分解セ
ル２と酸素ポンプセル４の電流差であるＩ₂ に比例し、
ピンホール１０１から導入される排気ガスに含まれる可
燃性ガスの量に依存せず一定量となる。

【００５３】なお所定電流Ｉ₂ は測定しようとするＮＯ
_X 測定範囲にもよるが、ＮＯ_X 測定範囲を大きくとるに
は固体電解質材１１を還元しない範囲で大きな値に設定
するのが望ましい。

【００５４】一方、ＮＯ_X 検知セル３の室１０２内側の
電極３１表面では、これがＮＯ_X に対して活性に調製し
てあるから、室１０２内に流入する排気ガスに含まれる
ＮＯ_X が電気分解により発生したＨ₂ と次式（１）のよ
うに反応し安定な窒素（Ｎ₂）とＨ₂ Ｏになる。 ２ｘＨ₂ ＋２ＮＯ_x →Ｎ₂ ＋２ｘＨ₂ Ｏ……（１）

【００５５】この結果、電極３１表面においてＨ₂ はＮ
Ｏ_x 成分量に応じた分、減少する。ＮＯ_x と反応しなか
った残りのＨ₂ は、電流センサ９３により検出されるＮ
Ｏ_x検知セル３の電流から求める。以下にこのＮＯ_x 検
知セル３の作動について説明する。

【００５６】電源９２からは、ＮＯ_x 検知セル３の電極
３１，３２間にダクト１０５に面した電極３２側が正と
なるように電圧を印加する。図５はＮＯ_x 検知セル３の
印加電圧と電極３１，３２間に流れる電流の特性を示す
もので、実線が排気ガスがＮＯ_x を含まない場合で、破
線が排気ガスがＮＯ_x を含む場合である。

【００５７】ＮＯ_x 検知セル３の電極３１，３２間に
は、室１０２内とダクト１０５間の酸度濃度差により、
ダクト１０５に面した電極３２側が正となるように５０
０〜９５０ｍＶの起電力が発生する。電源９２の印加電
圧と酸度濃度差による起電力とが釣り合うところでは電
流値は０であり、この近傍の電圧値では電極３１表面は
酸素が少なくリッチ状態である。酸素がダクト１０５側
より室１０２内へ汲み入れられて電流は印加電圧に対し
て逆方向に流れる負の電流となる。印加電圧がさらに低
く例えば４００〜５００ｍＶになると負の電流が増大
し、電極３１表面はストイキ状態となり、電流は印加電
圧に対して平坦になる（水素限界電流域）。さらに低い
印加電圧では、ダクト１０５側より室１０２内へと移動
する酸素の量がさらに増加し電極３１表面がリーン状態
になって再び負の電流値が増大する。

【００５８】電源９２の印加電圧は、水素限界電流域と
なる電圧Ｖ₃ とする。しかしてＮＯ_x がない場合には、
室１０２内に満たされる可燃性ガスとダクト１０５側よ
り室１０２へと移動する酸素の量とが釣り合い、可燃性
ガスと酸素とが電極３１表面において過不足なく反応
し、このときの電流Ｉ₃ は、室１０２内に存在する一定
量の可燃性ガスに比例したものとなる。そして排気ガス
がＮＯ_x を含み可燃性ガスがＮＯ_x との上記反応により
減少すると、減少したＨ₂ の量だけＮＯ_x 検知セル３に
おいてダクト１０５側から室１０２内へ汲み入れられる
る酸素の量が減少し電流はＩ₃ ＋Ｉ_N となる（破線）。
このＩ_N がＮＯ_x 成分量の検出出力となる。

【００５９】このように本発明のガス検出装置では排気
ガス中のＮＯ_x 成分量を検出することができる。しかも
室１０２内はＨ₂ Ｏ分解セル２によりＯ₂ が汲みださ
れ、室１０２内にＮＯ_x 検知セル３により供給されるＯ
₂ は、室１０２内に存在する可燃性ガスの量に相当する
量だけであり、可燃性ガスと過不足なく反応して消失す
るから、室１０２内をＨ₂ Ｏ分解セル２側とＮＯ_x 検知
セル３側とに分離しなくともＨ₂ Ｏ分解セル２の作動と
ＮＯ_x 検知セル３の作動とが干渉しない。しかして精度
よく排気ガス中のＮＯ_x の成分量を検出することがで
き、しかも室１０２内を分離しないから検出感度や検出
応答性が高いものとなる。

【００６０】図６にガス検出装置の検出出力の一例を示
す。実線が本発明のもので、破線が図１７のタイプの従
来のガス検出装置のものである（従来例）。本発明では
室内をＨ₂ Ｏ分解セル側とＮＯ_x 検知セル側とに分離す
る必要がないので、従来例に比して１０倍近い検出感度
が得られた。

【００６１】なおＮＯ_x 検知セル３に流れる電流の大き
さの最大は｜Ｉ₃ ｜であるから、ＮＯ_x 検知セル３の、
ダクト１０５の拡散抵抗で律速される限界電流が｜Ｉ₃
｜以上となるようにダクト１０５は、拡散抵抗を十分大
きなものとするのが望ましい。

【００６２】またピンホール１０１，１０３の径等を同
じにすることで、Ｈ₂ Ｏ分解セル２と酸素ポンプセル４
とは電圧−電流特性を同じにしているが、両セル２，４
を異なる特性にした場合には電流センサ９５による検出
電流を換算して電流Ｉ₁ を得る必要がある。

【００６３】（第２実施形態）図７、図８に第２の実施
形態を示す。水素発生部１ａを図２、図３のものに代え
て別の構成としたものである。図中、図２、図３と同一
番号を付したものは実質的に同じ作動をするので第１実
施形態との相違点を中心に説明する。

【００６４】本実施形態の構成はシート状部材が、第１
実施形態の、ヒータシート１６より下側部分のない積層
数の少ない構成である。

【００６５】第１のスペーサ１２には、２つの同一形状
の四角形の抜き穴１２３，１２４が形成してあり、抜き
穴１２３，１２４を隔てる肉部には、両抜き穴１２３，
１２４をつなぐ切り欠き１２５が形成されている。抜き
穴１２３，１２４によりスペーサ１２、固体電解質材１
１、１３を室壁として、２つの互いに連通する前室１０
６、室１０７が形成される。酸素ポンプセル４は電極４
２が前室１０６に面して形成され、Ｈ₂ Ｏ分解セル２は
電極２２が室１０７に面して形成してある。

【００６６】ピンホール１０１から導入された排気ガス
は前室１０６を通って室１０７に流入するようになって
いる。

【００６７】第２のスペーサ１４の四角形の抜き穴１４
１ａはＨ₂ Ｏ分解セル２の室１０７位置に形成され、Ｎ
Ｏ_x 検知セル３の電極３１，３２が固体電解質材１３の
両面に形成される。

【００６８】Ｈ₂ Ｏ分解セル２の電源９１Ａは、電極２
１，２２間に、外部側の電極２１が正となるように予め
設定した一定の電圧が印加されるようになっている。印
加電圧はＨ₂ Ｏ分解セル２を水分解域で作動せしめる電
圧で５００〜９５０ｍＶが望ましい。Ｈ₂ Ｏ分解セル２
と電源９１Ａとを接続する通電線の途中には電流センサ
９６が設けてあり、Ｈ₂ Ｏ分解セル２の電流を検出する
ようになっている。

【００６９】酸素ポンプセル４の電源９４Ａは、電極４
１，４２間に、外部側の電極４１が正となるように電圧
が印加されるようになっている。電源９４Ａは電圧可変
で、印加電圧はＨ₂ Ｏ分解セル２の電流を検出する電流
センサ９６からフィードバックされる電流信号に基づい
て調整され、Ｈ₂ Ｏ分解セル２に予め設定した所定の電
流が流れるようになっている。ここで所定電流は酸素ポ
ンプセル４の電極４１，４２間に流れる電流がピンホー
ル１０１で拡散律速された限界電流となるように設定す
る。

【００７０】しかしてＨ₂ Ｏ分解セル２が、水分解域に
おいて電流が一定に制御されているから、室１０７に第
１実施形態のごとく一定量の可燃性ガスを発生または残
存せしめることができ、ＮＯ_x 検知セル３は第１実施形
態と同様の作動をし、ＮＯ_x成分量を測定することがで
きる。またシート部材の積層数を減らすことで製造工程
を簡略化できる。

【００７１】（第３実施形態）図９、図１０に第３の実
施形態を示す。第１、第２実施形態は排気ガスがリーン
側での使用を前提としたものであるが、本実施形態は、
図２、図３の第１実施形態の構成をベースにリッチ側で
の使用も可能な構成としたもので、水素発生部１ａは、
Ｈ₂ Ｏ分解セル２、酸素ポンプセル４、酸素検知セル６
を備えている。図中、図２、図３と同一番号を付したも
のは実質的に同じ作動をするので第１実施形態との相違
点を中心に説明する。

【００７２】本実施形態の構成では、スペーサ１２に
は、室１０２を形成するための抜き穴１２１に加えてこ
れに並んで別の抜き穴１２６が形成してあり、抜き穴１
２６によりスペーサ１２、固体電解質材１１，１３を室
壁として副室１０４が形成され、固体電解質材１１の両
面には室１０４位置に酸素ポンプセル４の電極４１，４
２が形成される。このように酸素ポンプセル４をＨ₂ Ｏ
分解セル２と同じ固体電解質材１１により構成すること
で、シート部材の積層数を減らすことができる。

【００７３】またダクト１０５を形成する第２のスペー
サ１４の抜き穴１４１は、四角形部分１４１ａが第１の
スペーサ１２の２つの抜き穴１２１，１２６を連結した
のと略同じ形状で、同位置に形成してあり、ＮＯ_x 検知
セル３の電極３２がダクト１０５に面して形成される。

【００７４】固体電解質材１３の両面には、室１０４位
置にＮＯ_x 検知セル３の電極３１，３２に加えて電極６
１，６２が形成してあり、酸素検知セル６が形成され
る。電極６１，６２は、酸素ポンプセル４の電極４１，
４２とほぼ同じ大きさの平板で、室１０４に面した電極
６１は、ＮＯx に対しては不活性で、Ｏ₂ には活性とし
てある。またダクト１０５に面した電極６２は、通常の
Ｐt 電極が用いられる。

【００７５】酸素検知セル６は室１０４側とダクト１０
５側の酸素濃度差に応じて起電力を発生する酸素濃淡電
池を構成し、起電力を電圧センサ９７が検出するように
なっている。一方、酸素ポンプセル４の電源９４Ｂは、
印加電圧が酸素検知セル６の起電力出力に応じて調整さ
れ、起電力出力が所定の設定値（例えばストイキ状態を
示す４５０ｍＶ）となるように、すなわち室１０４内の
酸素濃度が所定値となるように酸素ポンプセル４の印加
電圧がフィードバック制御される。

【００７６】酸素検知セル６と酸素ポンプセル４とは、
いわゆる２セルＡ／Ｆセンサを構成し、排気ガスがリッ
チ状態でも酸素ポンプセル４に、ピンホール１０３に律
速された限界電流Ｉ₁ が流れるようになっている。

【００７７】しかして排気ガスがリッチ状態であっても
Ｈ₂ Ｏ分解セル２のＨ₂ 発生量が調整され室１０２内に
一定量の可燃性ガスを発生または残存せしめることがで
きる。

【００７８】（第４実施形態）排気ガス中の酸素濃度の
変動が小さい場合には、第１実施形態の図２、図３の構
成において、ヒータシートよりも下側の部分を省略し水
素発生部１ａを酸素ポンプセル４のない構成とすること
ができ、これを図１１、図１２に示す。Ｈ₂ Ｏ分解セル
２の電源９１Ｂは、印加電圧を一定としてＨ₂ Ｏ分解セ
ル２を水分解域で作動せしめ、一定量の可燃性ガスを室
１０２内に発生または残存せしめることができる。

【００７９】なおＨ₂ Ｏ分解セル２の電流を検出する電
流センサを設け、電源９１Ｂが上記電流センサからフィ
ードバックされる電流信号に基づいて印加電圧を調整す
る構成でもよい。例えばＨ₂ Ｏ分解セル２の電流に応じ
て電圧が直線的に単調変化するように制御することで、
排気ガス中の酸素濃度の変動による測定誤差を良好に解
消することができる。

【００８０】（第５実施形態）図１３、図１４に第５の
実施形態を示す。水素発生部１ａを別の構成としたもの
で、水素発生部１ａは、Ｈ₂ Ｏ分解セル２、Ｈ₂ 検知セ
ル７を備えている。図中、上記各図と同じ番号を付した
部分は実質的に同じ作動をするので第１〜第４実施形態
との相違点を中心に説明する。

【００８１】本実施形態は、第４実施形態の図１１、図
１２に示した構成をベースにしたもので、固体電解質材
１３の両面には、室１０２位置にＮＯ_x 検知セル３の電
極３１，３２とは別の電極７１，７２が形成してある。
電極７１，７２は、室１０２に面した電極７１がＨ₂ Ｏ
分解セル２の室１０２に面した電極４１と同じくＮＯ_x
に対しては不活性で、Ｏ₂ には活性としてある。またダ
クト１０５側の電極７２には、通常のＰt 電極が用いら
れる。固体電解質材１３と両電極７１，７２とでＨ₂ 検
知セル７が構成される。

【００８２】Ｈ₂ 検知セル７の電極７１，７２には電圧
センサ９８が設けてあり、電極７１，７２間に発生する
起電力を検出するようになっている。

【００８３】Ｈ₂ Ｏ分解セル２の電源９１Ｃは、電圧セ
ンサ９８により検出されるＨ₂ 検知セル７の起電力に応
じて印加電圧を調整する。すなわちＨ₂ 検知セル７の電
極７１，７２間に発生する起電力が予め設定した所定値
になるようにＨ₂ Ｏ分解セルの印加電圧をフィードバッ
ク制御する。

【００８４】室１０２内の可燃性ガスが多いとＨ₂ 検知
セル７の室１０２に面した電極７１表面にてＯ₂ を消費
し、酸素濃度が低下する。この結果、Ｈ₂ 検知セル７の
起電力が増加し、室１０２内の可燃性ガスとＯ₂ の比に
応じて５００〜９５０ｍＶを出力する。しかして起電力
から室内の可燃性ガスの量が知られる。

【００８５】そして印加電圧のフィードバック制御によ
りＨ₂ Ｏ分解セル２の、Ｈ₂ 発生量が調整され、室１０
２内の可燃性ガスの量を一定にすることができる。

【００８６】（第６実施形態）図１５、図１６に第６の
実施形態を示す。第５実施形態のＨ₂ 検知セル７に代え
て、別の手段で室１０２内の可燃性ガス量を検出する構
成としたものである。図中、上記各図と同じ番号を付し
た部分については実質的に同じ作動をするので上記各実
施形態との相違点を中心に説明する。

【００８７】スペーサ１２には、室１０２を形成する抜
き穴１２１とは別にこれに並んでもう１つの抜き穴１２
７が形成してある。抜き穴１２７によりスペーサ１２、
固体電解質材１１，１３を壁として中空部１０８が形成
してある。また固体電解質材１３には、スペーサ１２の
抜き穴１２７形成位置に円形の抜き穴１３３が形成して
あり、中空部１０８とダクト１０５とを連通しダクト１
０５から大気が導入されるようになっている。固体電解
質材１１には中空部１０８位置にこれと略同じ大きさの
基準電極８１が形成してあり、基準酸素濃度の大気が曝
露するようになっている。基準電極８１には通常のＰt
電極が用いられる。固体電解質材１１と、電極２２，８
１とで分極検出セル８が構成され、電圧センサ９９が電
極２２，８１間の電圧から基準電極８１を基準電位とし
て電極２２の分極を検出するようになっている。

【００８８】分極は室１０２内の酸素濃度が減少するに
応じて大きくなる。室１０２内のＯ₂ が汲みだされた
後、水分解域においては、電極２２を流れる電流のオー
ム損によりさらに大きな分極が生じる。この分極の変化
に基づいて室１０２内の可燃性ガスの量を検出すること
ができる。

【００８９】Ｈ₂ Ｏ分解セル２の電源９１ＤはＨ₂ Ｏ分
解セル２を水分解域で作動せしめる。電源９１Ｄは電圧
可変で、分極検出セル８により検出される分極が予め設
定した所定値となるように印加電圧をフィードバック制
御し、一定量のＨ₂ を発生せしめる。

【００９０】分極を検出することで、Ｈ₂ の発生量が直
接に知られるので排気ガスがリッチ状態でも使用でき、
広い空燃比での測定が可能となる。

【００９１】なお上記各実施形態では、内燃機関から排
出される排気ガスの測定に適用した例を示したが、排気
ガスについてだけではなく他のガスについても適用可能
である。また上記各実施形態は、ＮＯ_x を測定する構成
としているが、ＳＯ_x 等の測定にも適用できる。

【００９２】また酸素導電性の固体電解質材を用いた電
気化学セルを用いているが、他の実施態様も可能であ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のガス検出方法を実施する本発明の第１
のガス検出装置の全体縦断面図である。

【図２】本発明の第１のガス検出装置の要部であるガス
センサの全体縦断面図である。

【図３】本発明の第１のガス検出装置の要部であるガス
センサの分解図である。

【図４】上記ガスセンサの作動を説明する第１のグラフ
である。

【図５】上記ガスセンサの作動を説明する第２のグラフ
である。

【図６】上記ガスセンサの作動を説明する第３のグラフ
である。

【図７】本発明の第２のガス検出装置の要部であるガス
センサの全体縦断面図である。

【図８】本発明の第２のガス検出装置の要部であるガス
センサの分解図である。

【図９】本発明の第３のガス検出装置の要部であるガス
センサの全体縦断面図である。

【図１０】本発明の第３のガス検出装置の要部であるガ
スセンサの分解図である。

【図１１】本発明の第４のガス検出装置の要部であるガ
スセンサの全体縦断面図である。

【図１２】本発明の第４のガス検出装置の要部であるガ
スセンサの分解図である。

【図１３】本発明の第５のガス検出装置の要部であるガ
スセンサの全体縦断面図である。

【図１４】本発明の第５のガス検出装置の要部であるガ
スセンサの分解図である。

【図１５】本発明の第６のガス検出装置の要部であるガ
スセンサの全体縦断面図である。

【図１６】本発明の第６のガス検出装置の要部であるガ
スセンサの分解図である。

【図１７】従来の一のガス検出技術の検出原理を説明す
る模式図である。

【符号の説明】

１ ガスセンサ １ａ 水素発生部 １１，１３，１８ 固体電解質材 １０１，１０３ ピンホール（被測定ガス導入路） １０２，１０７ 室 １０４ 室 １０５ ダクト １０６ 前室 ２ Ｈ₂ Ｏ分解セル（分解セル） ２１，２２ 電極 ３ ＮＯ_x 検知セル（特定ガス検知セル） ３１，３２ 電極 ４ 酸素ポンプセル ４１，４２ 電極 ６ 酸素検知セル ６１，６２ 電極 ７ Ｈ₂ 検知セル（水素検知セル） ７１，７２ 電極 ８ 分極検出セル ８１ 基準電極 ９１，９１Ａ，９１Ｂ，９１Ｃ，９１Ｄ，９２，９４，
９４Ａ，９４Ｂ 電源 ９３ 電流センサ（電流検出手段）

フロントページの続き (72)発明者 牧野 太輔 愛知県西尾市下羽角町岩谷14番地 株式会 社日本自動車部品総合研究所内 (72)発明者 柴田 真弘 愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地 株式会 社デンソー内 (72)発明者 森 裕司 愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地 株式会 社デンソー内

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被測定ガスに含まれる特定ガスの成分量
   を検出するガス検出方法であって、上記特定ガスと反応
   する一定量の可燃性ガスが存在する室に、被測定ガスを
   所定の拡散抵抗の下に導入し、導入量に応じて被測定ガ
   ス中の酸素を室外へ汲みだし、室において上記可燃性ガ
   スを上記特定ガスと反応せしめるとともに、酸素を供給
   して燃焼せしめ、酸素の供給量に基づいて特定ガスの成
   分量を検出することを特徴とするガス検出方法。
2. 【請求項２】 請求項１記載のガス検出方法において、
   上記被測定ガス中の水を電気分解して可燃性ガスである
   水素を発生せしめるとともにその発生量を制御して可燃
   性ガスの量を一定量に保つガス検出方法。
3. 【請求項３】 水を含む被測定ガスが拡散抵抗を有する
   被測定ガス導入路を介して導入される室と、基準の酸素
   濃度の基準ガスが導入されるダクトと、室壁の一部を構
   成する酸素導電性の固体電解質材の両面に一対の電極を
   形成し、電極間に所定の電圧を印加して室内の酸素を室
   外へ移動せしめる電気化学セルであって、印加電圧を、
   室内に面した電極の表面において被測定ガス中の水を電
   気分解して水素を発生可能な電圧に設定した分解セルを
   有し、発生する水素により室内の可燃性ガスの量を調整
   する水素発生部と、室壁の一部を構成する酸素導電性の
   固体電解質材の両面に、一対の電極を一方の電極が室内
   に面し他方の電極が上記ダクト内に面して形成した電気
   化学セルであって、電極間に通電して室外から室内へ可
   燃性ガス量に応じた酸素を供給し室内に面した電極表面
   をいわゆるストイキ状態に維持する特定ガス検知セルと
   を備え、分解セルの室内に面した電極を測定しようとす
   る特定ガスに対して不活性に調製し、特定ガス検知セル
   の室内に面した電極を特定ガスおよび可燃性ガスに対し
   て活性に調製し、上記電極表面において上記水素を含む
   可燃性ガスを、特定ガスと反応せしめるとともに上記供
   給された酸素と燃焼せしめ、かつ特定ガス検知セルの電
   極間に流れる電流を検出する電流検出手段を具備し、電
   流検出手段により検出された電流に基づいて特定ガスの
   成分量を検出するガス検出装置。
4. 【請求項４】 請求項３記載のガス検出装置において、
   上記水素発生部は、上記室とは別に設けられ、被測定ガ
   スが拡散抵抗を有する被測定ガス導入路を介して導入さ
   れる副室と、副室壁の一部を構成する酸素導電性の固体
   電解質材の両面に一対の電極を形成し、電極間に所定の
   電圧を印加して酸素を室内から室外へ移動せしめる電気
   化学セルであって、印加電圧を、電極間に上記被測定ガ
   ス導入路の拡散抵抗で律速される限界電流が流れる電圧
   に設定した酸素ポンプセルとを有し、上記分解セルの印
   加電圧は、分解セルの電極間に、酸素ポンプセルの電極
   間を流れる限界電流に対応した分解セルの限界電流より
   も予め設定した所定値大きい電流が流れるように調整可
   能としたガス検出装置。
5. 【請求項５】 請求項３記載のガス検出装置において、
   上記水素発生部は、上記室と上記被測定ガス導入路間に
   形成され、これらと連通する前室と、前室壁の一部を構
   成する酸素導電性の固体電解質材の両面に一対の電極を
   形成し、電極間に電圧を印加して酸素を室内から室外へ
   移動せしめる電気化学セルであって、印加電圧を、電極
   間に上記被測定ガス導入路の拡散抵抗で律速される限界
   電流が流れる電圧に設定した酸素ポンプセルとを有し、
   上記分解セルの印加電圧は、分解セルの電極間に流れる
   電流が一定となるように調整可能としたガス検出装置。
6. 【請求項６】 請求項３記載のガス検出装置において、
   上記水素発生部は、上記室とは別に設けられ被測定ガス
   が拡散抵抗を有する被測定ガス導入路を介して導入され
   る副室と、副室壁の一部を構成する酸素導電性の固体電
   解質材の両面に一対の電極を一方の電極が室内に面し他
   方の電極が上記ダクト内に面して形成した電気化学セル
   であって、電極間に発生する起電力を検出する酸素検知
   セルと、副室壁の一部を構成する酸素導電性の固体電解
   質材の両面に一対の電極を形成し、電極間に電圧を印加
   して副室の外と内とで酸素を移動せしめる電気化学セル
   であって、印加電圧を、酸素検知セルにより検出される
   起電力が一定となるように調整可能とした酸素ポンプセ
   ルとを有し、上記分解セルの印加電圧は、分解セルの電
   極間に、酸素ポンプセルの電極間を流れる限界電流に対
   応した分解セルの限界電流よりも予め設定した所定値大
   きい電流が流れるように調整可能としたガス検出装置。
7. 【請求項７】 請求項４ないし６いずれか記載のガス検
   出装置において、上記酸素ポンプセルの室内に面した電
   極を被測定ガスに含まれる可燃性ガスに対して活性で、
   かつ特定ガスに対して不活性に調製したガス検出装置。
8. 【請求項８】 請求項３記載のガス検出装置において、
   上記水素発生部は、上記室壁の一部を構成する酸素導電
   性の固体電解質材の両面に一対の電極を一方の電極が室
   内に面し他方の電極が上記ダクト内に面して形成した電
   気化学セルであって、上記室に面した電極を可燃性ガス
   に活性な電極で構成した可燃性ガス検知セルを有し、上
   記分解セルの印加電圧は、可燃性ガス検知セルにより検
   出された起電力が予め設定した所定値となるように調整
   可能としたガス検出装置。
9. 【請求項９】 請求項３記載のガス検出装置において、
   上記水素発生部は、上記分解セルを構成する固体電解質
   材の一面に形成され基準酸素濃度の基準ガスが曝露する
   基準の電極と上記室内に面した電極と上記分解セルの固
   体電解質材とで構成した分極検出セルを有し、上記分解
   セルの印加電圧は、分極検出セルにより検出された起電
   力が予め設定した所定値となるように調整可能としたガ
   ス検出装置。