JPS6151555A

JPS6151555A - 電気化学的装置

Info

Publication number: JPS6151555A
Application number: JP59174530A
Authority: JP
Inventors: Kazuyoshi Shibata; 和義柴田; Yoshihiko Mizutani; 水谷　吉彦
Original assignee: NGK Insulators Ltd
Current assignee: NGK Insulators Ltd
Priority date: 1984-08-21
Filing date: 1984-08-21
Publication date: 1986-03-14
Also published as: US4882033A; DE3582098D1; EP0172746A2; JPH0473101B2; EP0172746B1; EP0172746A3

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】技術分野本弗勿は、電気ｌε学ｎＲ１に療り、ダｂＪソーン領域
におけるｒＯＮ分圧の測定は勿論、リンチ領域における
未燃焼成分の検出をも行なうことのできる電気化学的装
置に関するものである。

従来技術従来より、固体電解質を用いた電気化学的セルにて構成
される装置、例えば自動車内３Ｆ！、機関の排気ガス（
燃ｂｌＬ排ガス）中のＶ、素澄度を検出する酸素センサ
として、酸素イオン伝導性の固体電解質であるジルコニ
ア磁器を用いた、酸素濃淡電池の原理を利用して酸南濃
度を求めるセンサ等が知られている。また、そのような
装置の電気化学的セルとして、固体電解質であるジルコ
ニア磁器を板状と為し、そして所定の電極を該ジルコニ
ア磁器の面に接して設けて、電気化学的セルをＩ構成し
た積面構造のものが、近年注目されている。

ところで、この種の電気化学的装置としての酸素センサ
は、最初は理論空燃比の状態で燃焼せしめられた排気ガ
ス等の被測定ガスを測定するセンサとして開発されたも
のであったが、近年、リーン領域、即ち空気が過剰の状
態において燃焼セしめられ、酸素分圧が理論空燃比の酸
素分圧よりも高いリーン雲囲気の排気ガス等の被測定ガ
ス中における酸素分圧を測定するセンサ、所謂リーンバ
ーンセンサとしての適用が明らかにされている。

そして、そのようなリーンバーンセンサの一つとして、
板状の酸素イオン伝導性の第一の固体電解質と該第一の
固体電解質の表面に分離して設けられたそれぞれ多孔質
な第一及び第二の電極とを含み、且つ該第一の電極が被
測定成分に夕・１して、予め定められた拡散抵抗を有す
る拡散抵抗手段を介して被測定ガスに接するようにされ
る一方、前記第二の電極が所定の酸素分圧の基準ガス雰
囲気に晒されるようにされ、更に前記第一の電極近傍の
雰囲気が、該第一及び第二の電極間にｉｉ！Ｉ電される
電流による電極反応で制御せしめられるようにされたガ
ス濃度検出用電気化学的セルををする装置が明らかにさ
れ、そこにおいては、所定の拡散抵抗をもっで被測定ガ
スから拡散せしめられた被測定成分としての酸素が、第
一の電極と第二の電極との間に流される電流によるボン
ピング作用によって更に第二の電極側に移動せしめられ
るに際して、それら電極間の電圧値が被測定ガス中の酸
素濃度に対応する酸素拡散器に゛よって急激に変化する
ところから、そのような電圧での電流値、所謂限界電流
値を求めて、目的とする被測定ガス中の酸素濃度（分圧
）を知るものである。

問題点しかしながら、このような従来のリーンバーンセンサは
、リッチ領域、換言すれば燃料が過剰の状態において燃
焼せしめて得られる、酸素分圧が理論空燃比の酸素分圧
より低く、未燃焼成分が多量に存在する領域の排気ガス
を被測定ガスとして、その中の未燃焼成分を検出して、
そのような排気ガスを発生するエンジンの燃焼状態を知
ることには利用され得ないものであった。

すなわち、そのようなリッチ領域における未燃焼成分を
測定する場合にあっては、上記の如きセンサ構成におい
て、第一の電極と第二の電極との間に流される電流を前
記リーン領域の場合とは逆に流して、基準ガス中の酸素
を第二の電極側から第一の電極側に移行せしめ、そして
該第一の電極部分において、所定の拡散抵抗手段を通っ
て拡散してきた未燃焼成分を反応燃焼せしめて、消失せ
しめる必要があるが、そのような基準ガス雰囲気、一般
には空気を第二の電極部分に導く通路の拡散抵抗が太き
（、かかる空気通路を通じての大気からの酸素の供給よ
りも第二の電極から第一の電極への酸素の移動丘が大と
なって、測定することができなくなるのである。また、
拡散抵抗を低下せしめるべく空気通路の断面禎を大きく
することは、センサ自体が狭幅のＶ＃根板状微小な構造
である限りにおいて、到底実用的な有効な対策と成り得
るものではないのである。

解決手段ここにおいて、本発明は、かかる問題を解決するために
為されたものであって、その特徴とするところは、板状
の酸素イオン伝導性の第一の固体電解質と該第一の固体
電解質の表面に分離して設けられたそれぞれ多孔質な第
一及び第二の電極とを含み、且つ該第一の電極が被測定
成分に対して予め定められた拡散抵抗を有する拡散抵抗
手段を介して被測定ガスに接するようにされる一方、前
記第二の電極が所定の酸素分圧の基準力゛ス雰囲気に晒
されるようにされ、更に前記第一の電極近傍の雰囲気が
、該第一及び第二の電極間に通電される電流による電極
反応で制御せしめられるようにされたガス濃度検出用電
気化学的セルを有する装置において、板状の酸素イオン
伝導性の第二の固体電解質と、該第二の固体型Ｍ質の表
面Ｇこ分子ｉｌｌ　して設けられた、前記第二の電極が
晒される基準力′ス雰囲気と実質的に同一の雰囲気に晒
される多了し質な第三の電極及び前記被測定ガスに晒さ
れる多孔質な第四の電極とを含む電気化学的ポンピング
セルを設け、該ポンピングセルの第三の電極力Ａら第四
の電極の側に電流を流すことにより、被測定ガス側囲気内に、酸素が供給されるようにしたことにある。　
　　　゛作用及び効果従って、このような本発明に従う電気化学的装置にあっ
ては、電気化学的ポンピングセルを備えて、ガス濃度検
出用電気化学的セルの第二の電極が晒される基準ガス雰
囲気内に、被測定ガス側から酸素が供給されるようにな
っているところから、リーン雰囲気における酸素分圧が
従来と同様にして測定することができることは勿論、リ
ッチ領域にあっても、かかる電気化学的ポンピングセル
の作ジノによって基準ガス雰囲気内に酸素が供給される
ことにより、そのような基ｆ１ζガス雰囲気中の酸素を
ガス濃度検出用電気化学的セルの第一の電極側に移動せ
しめても、かかる基準ガス雰囲気中の１４素ｆｆｌが不
足するようなことがなく、それ故に第一の電極近傍にお
いて、拡？！ｉ抵抗手段を通じて拡散してきた被測定ガ
ス中の未燃焼成分が、第二の電極側から第一の電極に移
シＪセしめられた酸素によって燃焼、反応せしめられて
、そしてそれらの電極間の電流値の変化によって、目的
とする未燃焼成分存在量、ひいてはそのような未燃焼成
分量を与える燃焼状Ｂ　（Ａ／Ｆ値）が検出されること
となるのである。

すなわち、リーン領域における被測定ガス中の酸素分圧
の測定に際しては、ガス濃度検出用電気化学的セルの第
二の電極から第一め電極側に電流が流され、これによっ
て第一のＴｉ極近傍の雰囲気中の酸素が第二の電極側に
移動せしめられて、従来と同様にして、それら電極間の
限界電流値が求められることとなるのであり、またリッ
チ領域における被測定ガス中の未燃焼成分の検出に際し
ては、ガス濃度検出用電気化学的セルの第一の電極側か
ら第二の電極に向かって電流が流されて、該第二の電極
に晒される基準ガス雰囲気中の酸素が第一の電極側に移
動せしめられることとなるが、その際、かかる第二の電
極が晒される基準ガス雰囲気には、電気化学的ポンピン
グセルの作動によって、別途に被測定ガス側から酸素が
供給され、これによって何等の不都合も惹起することな
く、未燃焼成分量に対応した電流値を検出することがで
きるのである。

このように、本発明に従う電気化学的装置は、リーン領
域における被測定ガス中の酸素分圧を測定し得ると共に
、リッチ領域における被測定ガス中の未燃焼成分の検出
も可能であり、ここに、リーン領域及びリッチ領域を含
む全領域に適用することのできる電気化学的装置が提供
され得たのである。

実施例以下、本発明を更に具体的に明らかにするために、本発
明に従う幾つかの実施例を図面に基づいて詳細に説明す
ることとする。

まず、第１図には、本発明に従う電気化学的装置の基本
的な一興体例に係る構造が展開されて示されており、そ
こでは、ガス濃度検出用電気化学的セルと電気化学的ポ
ンピングセルとが同一の板状の固体電解質を利用して一
体的に形成されている。

すなわち、そのような電気化学的装置におけるガス濃度
検出用電気化学的セルは、イツトリア添加ジルコニア磁
器等よりなる平板状の酸素イオン伝導性の固体電解′Ｒ
４と、その両側の面の相対応する位置に設けられた、そ
れぞれ白金−ジルコニアよりなる多孔質な第一の電極２
０及び第二の電極２２と、該第一の電極２０上にそれを
覆うように設けられた、予め定められた拡散抵抗を有す
る多孔質セラミックス層２とから構成されており、この
多孔質セラミックス層２を通って拡散される被測定ガス
中の被測定成分が、かかる第一の電極２０に接するよう
にされている。

そして、かかるガス濃度検出用電気化学的セルの第一の
電極２０と第二の電極２２とは、それぞれそのリート部
を介して外部の直流電源４２に接゛続され、かかる第一
の電極２０から第二の電極２２の方向に、或いはその逆
方向に電流が流されるようになっていると共に、それら
電極間の１流、電圧特性を測定するために、電流計４０
、電圧計４８が設けられている。

一方、電気化学的ポンピングセルは、上記ガス濃度検出
用電気化学的セルの固体電解質４を用いて、その両側の
面に相対応して位置するように、例えば白金−ジルコニ
アよりなるそれぞれ多孔質な第三の電極２４及び第四の
電極２６を設けることにより形成されている。なお、こ
の電気化学的ポンピングセルを構成する第四の電極２６
は、上記ガス濃度検出用電気化学的セルの第一の電極２
０と同じ側に設けられているが、その上には拡散抵抗を
有する多孔質セラミックス層２が延びておらず、燃焼排
ガスの如き被測定ガスは実質的に拡散抵抗を無視できる
保護層（図示せず）をｉｌｌってかかる第四の電極２６
に接するようにされており、またそれら二つの電極２４
．２６は、それらのリード部を介して直流電源４４に接
続されて、電流が第三の電極２４から第四の電極２６側
に流されるようになっている。なお、このポンピングセ
ル回路上の４６は抵抗である。

そして、かかる二つの電気化学的セルの共通の固体電解
質４の第二の電極２２及び第三の電極２４が設けられた
側には、Ｕ字型のスペーサ部材１０７’ｌ＜蓋プレート
８と共にｌＲｍされ、これによってｉ１Ｊ字型のスペー
サ部材１０のＵ牢の内側に大気に連通せしめられる空気
通路１６が形成されると共に、この空気通路１６に、第
二の電極２２及び第三の電極２４がそれぞれ露出せしめ
られるようになっている。

また、第２図に示される本拠明の他の実施例にあっては
、ガス濃度検出用電気化学的セルと電気化学的ポンピン
グセルとが、所定の酸素分圧の基準ガスを収容、保持す
る、例えばアルミナなどからなる電気絶紅性の多孔質セ
ラミックス層６を介して、−Ｌ下に積層されて、一体焼
結せしめられたＦｆ１層体構体構造れている。

しかも、本実施例では、当然のことながら、前例とは異
なり、電気化学的ポンピングセルの第三及び第四の電極
２４．２６の設けられる固体電解質８は、ガス濃度検出
用電気化学的セルを構成する固体電解質４とは別体とさ
れており、そしてかかる電気化学的ポンピングセルの第
四の電極２６が、Ｕ１層方向において第一の電極２ｏと
は反対側において被測定ガス中に直接に露出せしめられ
ている。

ところで、これら基本的な構造の電気化学的装置を用い
て測定するに際して、被測定ガスたる燃焼排ガスは、そ
れを発生せしめる燃焼条件としてのＡ／Ｆ値が１４．６
の場合において理論空燃比の中性の雰囲気となり、また
Ａ／Ｆ値が１４．６よりも大なる場合にはリーン領域の
雰囲気となり、更にはＡ／Ｆ値が１４．６よりも小さい
場合においてリッチ領域の雰囲気となるのである。

そして、その被測定ガスがリーン領域の雰囲気である場
合（Ａ／Ｆ＞１４．６）において、ガス濃度検出用電気
化学的セルの第一の電極２０と第二の電極２２との間に
は、外部の直流電源４２から該第二の電極２２より該第
一の電極２０に向かう方向に電流が流され、これによっ
てかかる第一の電極２０近傍の雰囲気中の酸素が第二の
電極２２側に移動せしめられ、そしてこのような被測定
成分（酸素）の電極反応に基づ（電流、電圧の変化が、
第３図に示される如く、それぞれのＡ／Ｆ値に対応する
限界電流値：＋３、＋４、■３等として、従来と同様に
測定され、求められることとなるのである。

一方、Ａ／Ｆ＜１４．６の場合におけるリッチ領域の測
定に際しては、外部の直流電源４２からの電流は、ガス
濃度検出用電気化学的セルにおいて第一の電極２０から
第二の電極２２に向かって流れるようにされ、これによ
って基準ガス中の酸素が、第二の電極２２から第一の電
極２０側に移動せしめられて、拡散抵抗手段たる多孔質
セラミックス雇２によって律速される被測定成分（未燃
焼成分）を反応、燃焼せしめ、そしてそれを消失せしめ
る電極反応を惹起する。

そして、そのような電極反応におい°て、ガス濃度検出
用電気化学的セルの第一及び第二の電極２０．２２間に
ｉｌ電される電ＦＬ＜　Ｉ　ｐ　）を、ＩＰ＝０から徐
々にその電流値を増加させた場合、第３図に示される如
く、Ａ／Ｆ＝１２ではＩｐ＝１２で電圧が急変するよう
になり、更にＡ／Ｆ＝１１になった場合は、それよりも
少ない電流値ＩＰ＝１１で電圧が変化するのである。従
って、Ａ／Ｆ＝１１ではＩｐ＝　Ｉ、　、Ａ／Ｆ＝１２
ではＩＰ＝１２の対応関係があるところから、それぞれ
ＩＰ＝Ｉ、、Ｔ、を測定することにより、被測定ガスの
Ａ／Ｆ値を検出することができるのである。

また、このようなリッチ領域の雰囲気の測定において、
各電気化学的装置における電気化学的ポンピングゼルは
作動され、その第三の電極２４から第四の電極２６に向
かう方向に外部の直流電源４４から電流が流され、これ
によって、被ヨリ定ガ　　−・スに接する第四の電極２
６から、かかる被測定ガス中の酸素が第三の電極２４側
に移動せしめられ、そしてガス濃度検出用電気化学的セ
ルの第二の電極２２の晒される基準ガス雰囲気中に酸素
が供給−せしめられる、これによって、大気に連通セし
められる空気通路１６の拡散抵抗が大きかったり、或い
は多孔質セラミックス層６中に保持される基準ガス中の
酸素が消費されても、電気化学的ポンピングセル側から
充分な酸素が供給されるために、上述のような電流値１
．０−１１．１２の次］定に不都合が惹起されることは
ないのである。

なお、このような電気化学的装置における電気化学的ポ
ンピングセルは、上述のようなリッチ領域にある被測定
ガスを測定する場合において作動せしめられるものであ
るが、リーン領域の測定に際しても、そのような電気化
学的ポンピングセルが引き続いて作ｆｆ１Ｊ＋せしめら
れていても何等差支えなく、わざわざその作動を停止せ
しめる必要はない、また、Ａ／Ｆ＝１４．６の場合の理
論空燃比の燃焼排ガスを被測定ガスとする場合にあって
は、従来の装置と同様に、ガス濃度検出用電気化学的セ
ルの第一及び第二の電極２０．２２間の起電力を検出す
ることによって測定が行なわれる他、電気化学的ポンピ
ングセルの第三及び第四の電極２４．２６間の起電力を
測定するようにしても何等差支えない。

また、本発明に従う電気化学的装置は、かかる第１図、
第２図に例示の構造のものに限定されるものでは決して
なく、本発明の趣旨を逸脱しない限りにおいて、他の構
造も種々採り得るものであって、第４図〜第６図には、
その−例が示されている。

すなわち、第４図に示される電気化学的装置の他の例は
、第２図に示されるものの変形例とも考えられるもので
あって、第２図の装置における二つのセル間に介装され
た多孔質セラミックス絶縁層６に代えて、Ｕ字型のスペ
ーサ部材１０が用いられており、このＵ字型のスペーサ
部材１０の存在によって、上下の固体電ＩＷ質４．８間
に大気に連通せしめられる空気通路１６が形成せしめら
れ、そしてこの空気通路１６に対して、ガス濃度検出用
電気化学的セルの第二の電極２２及び電気化学的ボンピ
°ングセルの第三の電極２４がそれぞれ露出せしめられ
ている。

また、本実施例の電気化学的装置においては、そのガス
濃度検出用電気化学的セルの第一の電極２０に対する被
測定ガス中の被測定成分を律速せしめる拡散抵抗手段と
して、前記２例の多孔質セラミックス層２に代えて、段
付きのカバープレート１２によって固体電解質４の板面
との間に形成されるスリット　（ないしは間隙）１３が
用いられている。このカバープレート１２の固１本電解
質４上への宙ね合わせによって形成されるスリット１３
の間隙の大きさによって、被測定ガス中の被測定成分の
拡ｆｌ＆ｆｆｉが決定され、以て予め定められた量の被
測定成分が、かかるスリット１３を通じて第一の電極２
０に接触せしめられるのである。

また、第５図には、かかる拡散抵抗手段の更に異なる他
の一例が示されている。すなわち、第５図の具体例は、
第１図の装置の変形例とも言うべきものであるが、そこ
において、所定の拡散抵抗を有する拡散抵抗手段は、第
一の電極２０を取り囲むスペーサ枠体１４の上に積層、
配置せしめられるカバープレート１５に設けられたピン
ホール１７にて構成されている。

ずなわち、こ、のカバープレート１５に設けられたピン
ホール１７の径の大きさによって、被測定ガス中の被測
定成分の拡散抵抗が決定され、以てピンホール１７を通
じて外部から導かれて、第一の電極２０に接触せしめら
れる被測定ガス、ひいては被７ｊ、ｊｊ定成分の量が、
かかるピンホール１７によって規制されることとなる′
のである。

なお、本実施例にあっては、また、前記第１図に示され
る構造のものとは異なり、第二の電極及び第三の電極を
兼ねる電極２３が基準ガス保持層となる多孔質なセラミ
ックス絶縁層６に接した状悠において、そのような多孔
質セラミックス絶縁層６及びそれを被測定ガスより仕切
る＝プレート８が積層されている。それ故、電極２３は
、多孔質なセラミックス絶縁層６の気孔内に収容、保持
される基準ガスに接触することとなり、それ故それら電
極は実質的に同一の基準ガス雰囲気に晒されることとな
るのである。

さらに、第６図に示される本発明の異なる実施例にあっ
ては、ガス濃度検出用電気化学的セルとＮ気化学的ポン
ピングセルとの間に位置するように、ヒータ３０が設け
られている。より具体的には、該ヒータ３０は、外部電
源５０　（ここでは直流電源）にて発熱せしめられ得る
ようになっており、そしてこのヒータ３０を挟むように
その上下に多孔質なアルミナ等からなる多孔質セラミッ
クス（色ｉ！５３２．３２が積層されて才３す、更にそ
の上にジルコニア磁器等からなる基板１８、更にその上
にＵ字型のスペーサ部材１０を配置せしめた状態におい
て、二つのセルが積層、一体化せしめられているのであ
る。

このようなヒータ３０の介装による加熱によって、それ
ぞれ上下の電気化学的セルが効果的に加熱せしめられ、
以て作動開始時や、測定されるべき被測定ガスの温度が
比較的低い場合などにおい°ζも、電気化学的装置をを
効に作りＪセ゛しめ（ｎるのである。

なお、このような構造の電気化学的装置において、上側
のガス濃度検出用電気化学的セルの第二の電極２２と下
側の電気化学的ポンピングセルの第三の電極２４とは、
Ｕ字型のスペーサ部刊１０にて形成される空気通路１６
空間、基板１８に設りられた孔１９、多孔質ｊ５３２．
３２の気孔を介して実質的に同一の基準ガス雰囲気に接
触せしめられるようになっている。

また、ごのようなヒータ３０を含むセラミ、クスヒータ
層は、本実施例の如く、二つのセルの間に配置せしめら
れる場合の他、電気化学的ポンピングセルの表面、換言
すれば第６図において、第四の電極２６側に配＝するこ
とも可能である。

以上、本発明の幾つかの実施例について説明してきたが
、本発明の電気化学的装置は、そのような例示の具体的
構造のみに限定して解釈されるものでは決してなく、本
発明の趣旨を逸脱しない限りにおいて、当業者の知識に
基づいて種々なる変更、修正、改良等を加えた形態にお
いて実施され得るものであって、本発明がそのような実
施形態のものをも含むものであることは、言うまでもな
いところである。

丈た、本発明に従う電気化学的装置のガス濃度検出用電
気化学的セルや電気化学的ポンピングセルを構成する固
体電解質４．８としては、好適に採用される前述のジル
コニア磁器の他、酸素イオン導電体である５ｒＣｅ０３
　、Ｂ　ｉ、０３−稀土類酸化物系固溶体等の材料を用
いて形成されたものであっても何等差支えなく、更にそ
れら電気化学的セルの第一、第二、第三及び第四の多孔
質な電極２０．２２，２３．２４及び２６は、それぞれ
白金、パラジウム、ロジウム、イリジウム、ルテニウム
、オスミウムの如き白金族金泥と、ジルコニア、イツト
リア、アルミナ等のセラミックスからなる混合層にて構
成されている。な・お、このような電極混合層の形成に
は、白金族金泥粉末中に、上記セラミックスの微粉末を
混入せしめて、その焼成を行なう等の手法が好適に採用
されることとなる。

さらに、本発明に従うガス濃度検出用電気化学的セル、
電気化学的ポンピングセル、セラミ−／クスヒ゛−タ層
、更にはそれらを一体化せしめた和層構造の電気化学的
装置の形成に際しては、各セルを構成する板状の固体電
解質４．８の生素地上にスクリーン印刷手法等によって
、電極やそのリード部、更には多孔質セラミックス層等
を印刷したりした後、全体を焼結、一体化せしめる等の
公知の手法が適宜に用いられることとなる。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図はそれぞれ本発明に従う電気化学的装
置の異なる一例を示す展開状態における斜視説明図であ
り、第３図はそのような電気化学的装置を用いて被測定
ガスを測定して得られる電圧（Ｖ）と電流（Ｔ）との関
係を説明するためのグラフであり、！１８４図、第５図
及び第６図はそれぞれ本発明に係る電気化学的装置の更
に異なる他の実施例を示す展開状態における斜視説明図
である。２二多孔質セラミ−／クス層（拡散抵抗手段）４．８：
固体電解質層６：多孔質セラミックス層１３；スリット（拡散抵抗手段）１６：空気通路１７：ビンボール（！広肢１氏抗手段）２０：第一の電
極　２２二第二の電極２３：第二及び第三の電極を兼ねる電極２４：第三の電
極　２６：第四の電極３０：ヒータ　　　４０：電流計４２、　４４．　５０　：　直’７Ｒ’Ｆ４源４８：電
圧計第２図第３図第６図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）板状の酸素イオン伝導性の第一の固体電解質と該
第一の固体電解質の表面に分離して設けられたそれぞれ
多孔質な第一及び第二の電極とを含み、且つ該第一の電
極が被測定成分に対して予め定められた拡散抵抗を有す
る拡散抵抗手段を介して被測定ガスに接するようにされ
る一方、前記第二の電極が所定の酸素分圧の基準ガス雰
囲気に晒されるようにされ、更に前記第一の電極近傍の
雰囲気が、該第一及び第二の電極間に通電される電流に
よる電極反応で制御せしめられるようにされたガス濃度
検出用電気化学的セルを有する装置において、板状の酸素イオン伝導性の第二の固体電解質と、該第二
の固体電解質の表面に分離して設けられた、前記第二の
電極が晒される基準ガス雰囲気と実質的に同一の雰囲気
に晒される多孔質な第三の電極及び前記被測定ガスに晒
される多孔質な第四の電極とを含む電気化学的ポンピン
グセルを設け、該ポンピングセルの第三の電極から第四
の電極の側に電流を流すことにより、被測定ガス側から
前記第二の電極が晒される基準ガス雰囲気内に、酸素が
供給されるようにしたことを特徴とする電気化学的装置
。
（２）前記ガス濃度検出用電気化学的セルの第一の固体
電解質と前記電気化学的ポンピングセルの第二の固体電
解質とが、同一の板状体にて構成される特許請求の範囲
第１項記載の電気化学的装置。
（３）前記ガス濃度検出用電気化学的セルの第一の固体
電解質と前記電気化学的ポンピングセルの第二の固体電
解質とが、異なる板状体にて構成される特許請求の範囲
第１項記載の電気化学的装置。
（４）前記ガス濃度検出用電気化学的セルの第一及び第
二の電極が、前記第一の固体電解質の異なる平面上の相
対応する位置に設けられている特許請求の範囲第１項乃
至第３項の何れかに記載の電気化学的装置。
（５）前記電気化学的ポンピングセルの第三及び第四の
電極が、前記第二の固体電解質の異なる平面上の相対応
する位置に設けられている特許請求の範囲第１項乃至第
４項の何れかに記載の電気化学的装置。
（６）前記ガス濃度検出用電気化学的セルの第二の電極
と前記電気化学的ポンピングセルの第三の電極とが、電
気絶縁性の多孔質セラミックス層を隔壁として接してい
る特許請求の範囲第３項記載の電気化学的装置。
（７）前記ガス濃度検出用電気化学的セルの第二の電極
と前記電気化学的ポンピングセルの第三の電極とが、大
気に連通された空気通路に露出せしめられている特許請
求の範囲第２項又は第３項記載の電気化学的装置。
（８）前記ガス濃度検出用電気化学的セルの第二の電極
と前記電気化学的ポンピングセルの第三の電極とが電気
的につながっているか或いは連続した層である特許請求
の範囲第１項乃至第５項及び第７項の何れかに記載の電
気化学的装置。
（９）前記拡散抵抗手段が、前記第一の電極を覆うよう
に前記第一の固体電解質上に設けられた多孔質セラミッ
クス層である特許請求の範囲第１項乃至第８項の何れか
に記載の電気化学的装置。
（１０）前記拡散抵抗手段が、前記被測定ガスの存在空
間から前記第一の電極の表面に至る小孔若しくはスリッ
トまたは間隙にて構成される特許請求の範囲第１項乃至
第８項の何れかに記載の電気化学的装置。
（１１）前記ガス濃度検出用電気化学的セルと前記電気
化学的ポンピングセルとの間に、または該電気化学的ポ
ンピングセルの表面に、セラミックスヒータ層を一体的
に設けた特許請求の範囲第１項乃至第１０項の何れかに
記載の電気化学的装置。