JPS6228631A - ガス圧力測定方法及び装置 - Google Patents

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） 本発明はガス圧力測定方法及び装置に係り、特に酸素イ
オン伝導性のある固体電解質を用いて測定対象ガス中の
酸素分圧を測定する原理を利用して、かかる測定対象ガ
スのガス圧（総圧）を測定する方法並びにその装置に関
するものである。

（従来技術とその問題点） 従来から、容器内、パイプ内、炉内等の雰囲気のガス圧
を測定するための圧力計（圧力センサ）としては、液柱
圧力計の原理によるものが多く用いられており、その他
にも弾性圧力計、圧縮圧力計、抵抗圧力計、更には圧電
気や抵抗線歪計を利用する圧力計等がよく知られている
。

しかしながら、これら従来の圧力計は、何れも常温状態
やそれよりもやや高い温度の雰囲気のガス圧の測定を意
図しているに過ぎないものであるために、対象となる被
測定ガスが、高温、例えば数百℃の温度下にある場合に
おいて、そのガス圧の測定に用いることは極めて困難で
あったのであり、またたとえ、そのような高温のガスの
圧力を図り得たとしても、その装置寿命が著しく低下す
る問題があった。

（解決手段） 本発明者は、かかる事情に鑑みて、高温のガスのガス圧
を有利に測定することのできるガス圧力センサを開発す
べく、鋭意検討した結果、従来から高温の燃焼排ガス中
の酸素分圧を測定するために用いられている酸素センサ
に着目して、その測定原理を利用することにより、目的
とする被測定ガスのガス圧（総圧）を有利に求めること
ができる事実を見い出し、本発明を完成するに至ったの
である。

すなわち、本発明は、被測定ガスが存在する被測定ガス
存在空間に所定のガス拡散律速手段を介して連通せしめ
られた独立した雰囲気変化空間に対して、酸素イオン伝
導性の固体電解質と一対の電極とを含んで構成される酸
素ポンプセルにより、既知量の酸素を汲み入れ或いは汲
み出す一方、酸素イオン伝導性の固体電解質と一対の電
極とを含んで構成される第一の酸素分圧検出セルにて、
酸素濃度既知の標準ガスと前記被測定ガス存在空間の被
測定ガス若しくは前記雰囲気変化空間の雰囲気との間の
酸素濃度差に基づくところの第一の起電力を求め、更に
酸素イオン伝導性の固体電解質と一対の電極とを含んで
構成される第二の酸素分圧検出セルにて、前記雰囲気変
化空間の雰囲気と前記標準ガス若しくは前記被測定ガス
存在空間の被測定ガスとの間の酸素濃度差に基づくとこ
ろの第二の起電力を求めて、それら第一及び第二の起電
力値からネルンストの式に従って被測定ガスのガス圧力
を算出するようにしたのである。

なお、かかる本発明に従うガス圧力測定方法にあっては
、前記酸素ポンプセルは前記被測定ガス存在空間と前記
雰囲気変化空間との間に配置され、それら二つのガス存
在空間の間において酸素ポンプ作用が行われたり、或い
は前記雰囲気変化空間と前記標準ガスの存在空間との間
に配置され、それら二つのガス存在空間の間において、
酸素ポンプ作用が行われたりされるものである。

また、本発明に従う一実施形態にあっては、前記酸素ポ
ンプセルは、前記第一または第二の酸素分圧検出セルと
固体電解質及び電極を共用する構造とされることとなる
。さらに、本発明の好ましい態様に従えば、前記酸素ポ
ンプセル、前記第一の酸素分圧検出セル及び前記第二の
酸素分圧検出セルが所定の温度に加熱せしめられた状態
下において、該酸素ポンプセルが作動せしめられ、且つ
前記第一及び第二の起電力が検出されるようにされるこ
ととなる。

また、上記の方法を実施する本発明に従うガス圧力測定
装置は、（ａ）被測定ガスの存在する空間と酸素濃度既
知の標準ガスの存在する空間とを仕切る隔壁に設けられ
、該被測定ガス存在空間に対して所定のガス拡散律速手
段を介して連通せしめられた、独立した雰囲気変化空間
と、（ｂ）酸素イオン伝導性の固体電解質と一対の電極
とを含み、規定のポンプ電流の通電により、該雰囲気変
化空間の雰囲気中の酸素を既知量において増減せしめる
酸素ポンプセルと、（ｃ）酸素イオン伝導性の固体電解
質と一対の電極とを含み、前記標準ガス存在空間の標準
ガスと前記被測定ガス存在空間の被測定ガス若しくは前
記雰囲気変化空間の雰囲気との間の酸素濃度差に基づく
第一の起電力を検出する第一の酸素分圧検出セルと、（
ｄ）酸素イオン伝導性の固体電解質と一対の電極とを含
み、前記雰囲気変化空間の雰囲気と前記標準ガス存在空
間の標準ガス若しくは前記被測定ガス存在空間の被測定
ガスとの間の酸素濃度差に基づく第二の起電力を検出す
る第二の酸素分圧検出セルと、（６）該第一及び第二の
酸素分圧検出セルにて検出された第一及び第二の起電力
値からネルンストの式に従って被測定ガスのガス圧力を
算出する演算手段とを含んで、構成されるものである。

そして、このようなガス圧力測定装置は、前記第一及び
第二の酸素分圧検出セルが前記隔壁の少なくとも一部を
構成する別個の固体電解質を用いてそれぞれ独立して構
成された別体構造のものとされるとともに、前記酸素ポ
ンプセルが該第二酸素分圧検出セルと一体構造として形
成される場合の他、それら第一及び第二の酸素分圧検出
セル並びに酸素ポンプセルが前記隔壁に一体に形成され
たり、或いはそれら第一及び第二の酸素分圧検出セル並
びに酸素ポンプセルが積層されて、一体的な検出素子と
して構成される構造が、好適に採用されることとなる。

また、本発明に従うガス圧力測定装置においては、通常
、前記雰囲気変化空間は前記酸素ポンプセルと前記第一
若しくは第二の酸素分圧検出セルとの間に形成されるこ
ととなる。

さらに、本発明に係る装置の好ましい実施形態によれば
、前記ガス拡散律速手段は、所定のガス拡散抵抗を有す
るピンホール及び／又はスリットである。また、そのよ
うなガス拡散律速手段は、所定のガス拡散抵抗を有する
スリットであると共に、前記雰囲気変化空間を構成する
ものである。

そしてまた、このようなガス拡散律手段が、所定のガス
拡散抵抗を有する多孔質層から構成されている場合もあ
る。更に、この多孔質層は、前記酸素ポンプセルまたは
前記第一若しくは第二の酸素分圧検出セルを構成する固
体電解質を兼ねることもできるものである。

更にまた、本発明に従うガス圧力測定装置の有利な態様
によれば、前記酸素ポンプセル、前記第一の酸素分圧検
出セル及び前記第二の酸素分圧検出セルを所定の温度に
加熱するための加熱手段が設けられており、この加熱手
段にて、それらのセルを実質的に同一の温度にて作動せ
しめることにより、目的とする被測定ガスのガス圧が求
められるようにされることとなる。

（測定原理） ところで、高温において酸素イオンの伝導性のあるジル
コニア等の固体電解質を用いて、電気化学反応を利用し
た酸素濃淡電池の原理により、被測定ガス中の酸素濃度
（酸素分圧）を検知する酸素検知素子、所謂酸素センサ
は、従来からよく知られているところである。そして、
この種の酸素センサは、所定形状のジルコニア固体電解
質の両面に、多孔質の白金電極等の適当な電極をそれぞ
れ設けて一対と為し、一方の側の電極を大気等の標準ガ
スに接触せしめて、基準酸素濃度（分圧）の基準電極と
する一方、他方の側の電極を被測定ガスに接触せしめて
測定電極としており、それら基準電極と測定電極との間
の酸素濃度（分圧）の差に基づく起電力を測定すること
により、被測定ガス中の酸素濃度（分圧）を測定してい
るのである。なお、そのような二つの電極の間に生ずる
起電カニＥは、ネルンストの式と言われる次式にて示さ
れるものである。

ｎＦ　　　　　Ｐｏｚ（Ａ） 但し、　Ｒ：気体定数 Ｔ：絶対温度 ｎ：電子数 Ｆ：ファラデ一定数 Ｐｏｘ（Ａ）：標準ガス中の酸素分圧 Ｐｏｚ（Ｂ）　　：被測定ガス中の酸素分圧に＋　　：
　２．３０３　ｘＲ／　ｎ　Ｆそして、かかる式のうち
で、Ｒ，Ｔ、　　ｎ、　　Ｆ。

ＰＯ２（Ａ）は定数として取り扱えるところから、起電
カニＥを測定することによって、被測定ガス中の酸素分
圧：　Ｐ　０２（Ｂ）を求めることができるのである。

本発明にあっては、このようなネルンストの弐を用いて
被測定ガスのガス圧を求めようとするものであって、第
１図および第２図には、それぞれ本発明に従う測定形態
の基本的な一例が示されている。

すなわち、第１図は、二つの検出素子２，４を用いたも
のであって、一方の第一の検出素子２は、有底円筒形状
をなす酸素イオン伝導性の固体電解質６と、その底部の
両面に設けられた一対の電極、即ち被測定ガスに晒され
る測定電極８と空気等の標準ガスに晒される基準電極１
０とからなる電気化学的セルから構成された第一の酸素
センサ（第一の酸素分圧検出セル）であり、それら電極
８゜１０間に生ずる起電カニＥＩが、外部の電位差計１
２により検出されるようになっている。

また、他方の第二の検出素子４は、有底円筒形状をなす
酸素イオン伝導性の固体電解質１４を有し、この固体電
解質１４内に雰囲気変化空間としてのキャビティ１６が
形成されると共に、このキャビティ１６が、所定の拡散
抵抗を有する拡散律速手段としてのピンホール１８によ
って、外部の被測定ガス存在空間に連通せしめられた構
造とされている。そして、キャビティ１６を形成する固
体電解質１４の外側隔壁部分の両面に一対の電極、即ち
外部の被測定ガスに晒される外側ポンプ電極２０及びキ
ャビティ１６内の雰囲気に晒される内側ポンプ電極２２
が配置されて、電気化学セルとしての酸素ポンプセルが
構成され、外部の直流電源２４からの給電によって、か
かるキャビティ１６内の雰囲気中に所定量の酸素を汲み
入れ、或いはそれから汲み出すようになっている。なお
、ここでは、電流が内側ポンプ電極２２から外側ポンプ
電極２０側に流されることによって、キャビティ１６内
の雰囲気中へ酸素が汲み入れられるようになっている。

また、キャビティ１６の内側の隔壁を構成する固体電解
質１４部分の両側にも、一対の電極、即ち標準ガスに晒
される基準電極２６とキャビティ１６内の雰囲気に晒さ
れる測定電極２８が設けられて、電気化学的セルである
他の一つの酸素センサ（第二の酸素分圧検出セル）を構
成しており、それら電極２６．２８間に生ずる起電カニ
Ｅ２が検出されるようになっている。

そして、かかる二つの酸素分圧検出セルにて求められる
起電力値、換言すれば電位差計１２及び３０にてそれぞ
れ検出された二つの電力値：ＥＩ及びＥ２は、演算装置
３２に入力されて、目的とする被測定ガスのガス圧が算
出されるようになっているのである。なお、この演算装
置３２としては、コンピュータにより演算せしめて、そ
の結果を圧力値として表示させ或いは記録させる装置や
、圧力を制御信号として出力させる制御コンピュータ等
が用いられる。

また、第２図に示される構造のものは、一つの検出素子
内に、第一及び第二の酸素分圧検出セル並びに酸素ポン
プセルが一体に組み込まれたものであって、上記の第１
図の構造における第一の検出素子２に構成された第一の
酸素分圧検出セルが、第二の検出素子４における固体電
解質１４の一部を利用して、一つの素子内に一体的に設
けられた構造とされている。

ここにおいて、今、被測定ガス中の酸素濃度をＸ％とし
、また被測定ガスのガス圧をＹ気圧としたとき、１気圧
時において直流電流２４により外側ポンプ電極２０及び
内側ポンプ電極２２間に流されるポンプ電流１ｐによる
汲み入れ０２量：Ｖｃｃが、それだけで、キャビティ１
６内の０２量としてα％に相当する場合、第１図及び第
２図の構造におけるキャビティ１６中でのＹ気圧での０
２％は、下記（１）式で示されることとなる。

Ｙ気圧でのキャビティ１６内の０２％ α １００＋　　− ・　・　・　・　・　・（１） 従って、測定電極８と基準電極１０との間の電位差であ
る第一の酸素センサの出力（起電力）：Ｅｌは、前述し
たネルンストの式に従って、下記（２）式の如く示され
る。なお、標準ガス中の０２分圧は既知であり、ここで
はｋｚ／１００として表すこととする。

（被測定ガス中の０２分圧） Ｅ、　＝に、Ｔｊ！ｏｇ （標準ガス中の０□分圧） ・　・　・　・　・　・（２） また、基準電極２６と測定電極２８との間の電位差であ
る第二の酸素センサの出力（起電力）：Ｅ２は、（１１
式を用いて、同様に前記ネルンストの式に従って、下記
の如く表すことができる。

・　・　・　・　・　・（３） 従って、ｋ、、に、、Ｔ、　αが既知の条件下において
、求められたＥ、、　Ｅｚを上記（２）式及び（３）弐
に代入し、それらＸ、Ｙに関する方程式を連立させて解
けば、未知数Ｘ、Ｙを求めることが可能である。

ところで、上式におけるαに関して、１気圧中での酸素
ポンプセルのポンプ電流：１２と移動させられる０□量
の関係は、１モルの０゜の容積を■。ｌとすれば、４Ｆ
クーロン（Ｆ＝ファラデ一定数）の電荷で、ｖｏ７！の
０２を移動することができるところから、単位時間（１
秒）当たりの０□の汲み入れ／汲み出し量は、ＬＡ＝１
クーロン／秒、且つ１モルは４Ｆクーロンの電荷量に相
当するために、次の（４）式にて示されることとなる。

　Ｆ また、１気圧時において、ポンプ電流：ＩＰによって、
殆ど瞬時（Δを秒）に、■。×α／１００　　（Ｖ、　
＝キャビティ１６の容積）の容積の０２を移動せしめる
ものであるために、次の関係式が成り立つこととなる。

なお、上式において、Ｆ、Ｖｏは定数であり、また、ｖ
ｃおよびΔｔは第二の酸素センサの形状によって定まる
ものであるところから、形状効果係数をに３とすると、
上式は、次のように書き換えることが出来る。

α＝に３１．　　　　　　　　・・・・・・（５）ここ
で、形状効果係数：に３は、Ｙ＝１として（１気圧の被
測定ガスを用いて）、前記（３）式および（５）式から
実験により求めることが可能である。

ここにおいて、前記（２）式の計算を容易にするため変
形し、式の右辺を便宜上、Ａと略記する。

また、前記（３）式を同じく変形し、同様に式の右辺を
便宜上、Ｂと略記する。

１００Ｙ＋α ・　・　・　・　・　（７） そして、ＸＹ＝Ａを上記（７）式に代入すると、下式が
導かれることとなる。

１００（Ａ＋α”）　Ｙ＝１００　ＢＹ＋αＢ次いで、
これをＹについて整理すると、下記（８）式となる。

ところで、標準ガスを空気（０□４度−２０．６％、１
気圧）として、次の定数： に＋　−４，９６Ｘ　１０−５ ｋｚ＝２０．６ を代入すると、上記（６）、　（７１式におけるＡ、Ｂ
は下記のように表されることとなる。

４．９６　Ｘ　１Ｏ−５Ｔ Ａ＝２０．６ｘｌＯ ４，９６Ｘ　１Ｏ−５Ｔ Ｂ＝２０．６Ｘ１０ そして、ｋ３を求めるために、前記（７）式でＹ−１気
圧とすると、下記（９）式が導かれる。なお、この式の
右辺をＣと略記する。

Ｅ。

１００＋α ・・・・・・（９） 次いで、この（９）式をαについて整理すると、下記α
ω式が導かれることとなる。

−Ｘ α−□　　　　　・　・　・　・αω １−　□ そして、この得られた００）式と前記（５）式を連立さ
せることにより、ｋ３を求めることができるのである。

ここにおいて、適当なＸ（例えば、標準ガス中の酸素濃
度とする）によって、第二の酸素センサの起電カニＥ２
が得られるところから、前記（９）式において、Ｃを求
めることができ、そしてそれによって、上記α０式によ
りαを求めることができるのである。また、ポンプ電流
：Ｉ、は所定の既知の値であるところから、前記（５）
弐によってに、を求めることができるのである。

このように、α、すなわちポンプ電流：Ｉ、によってボ
ンピングされる０□の量が既知となり、またに、、に２
及びＴ（センサ温度を一定にコントロールするか或いは
温度を測定して、値を求めておくことにより、既知とな
る）が既知であるところから、それぞれの酸素センサの
出カニＥ、。

Ｅ２を検出して、それに基づき前記（２）式及び（３）
式を連立させて、演算装置３２にて演算すれば、目的と
する被測定ガスのガス圧カニＹを求めることが可能とな
るのである。

なお、上記の計算は、酸素ポンプセルと酸素分圧検出セ
ルとが別個に構成されている場合についてのものである
が、第３図及び第４図に示されるように、それらセルが
固体電解質及び一対の電極を共用する場合においても、
同様に計算して、目的とする被測定ガスのガス圧：Ｙを
求めることが可能である。

先ず、第３図において、３４は所定のガス拡散抵抗を有
する拡散律速手段としての多孔質層（セラミックス層）
であり、また３６は板状の固体電解質であり、その内部
に標準ガス存在空間３８が形成されている。そして、こ
の標準ガス存在空間３８に露呈せしめられるように、第
一の電極４０が固体電解質３６に接して設けられ、また
第二の電極４２が多孔質層３４内を所定の拡散抵抗のも
とに拡散した被測定ガスに晒されるように、固体電解質
３６に接して設けられている。なお、このような構造に
おいては、第二の電極４２及びその周りの多孔空間が雰
囲気変化空間となることとなる。また、この一対の電極
４０．４２に対して、直流電源４４が接続されて、それ
らの間において酸素ポンプ作用が行われるようにされる
と共に、それら電極４０．４２間の起電力が電位差計４
６にて検出されるようになっている。なお、４８は電流
計である。また、第４図に示される構造は、第１図にお
ける第二の検出素子４と同様なキャビティ１６及びピン
ホール１８を板状の固体電解質３６内に設けたものであ
って、その他の構成は第３図のものと同様である。

このように、酸素ポンプセルと酸素分圧検出セルとが同
一の固体電解質３６及び一対の電極４０゜４２にて構成
されている場合において、直流電源４４から所定のポン
プ電流：ＩＰが第一の電極４０と第二の電極４２との間
に流された時に、得られるべき前記（３）式に基づく、
起電カニＥ２は、酸素分圧検出セルの出力をＥ３．セル
の内部抵抗：βによって生ずる無効電圧をＥ。とすると
、次の０９式で表されることとなる。

Ｅｚ＝Ｅｚ　　Ｅｏ　　　　””’αυところで、セル
の内部抵抗：βは温度によって定まるものであるところ
から、この温度が既知であれば、βは定数となる。従っ
て、Ｅ、は、次のａδ式： ％式％ にて表すことができる。そこで、このαの弐を前記００
式に代入すると、次のような（１４１弐が導かれること
となるのである。

ＥＺ＝Ｅ３−β■、　　　・・・・α０そして、前記（
３）式とこのαａ式から・・・・・・・０９ 従って、（２）式、ａ！９式および（５）式から、これ
までに説明したりと同様にして、Ｙ（被測定ガスのガス
圧力）を求めることができるのである。

すなわち、実験的にα、β、に３を求めた後、それぞれ
の酸素分圧検出セルのＥｌ及びＥ、の実測値を代入する
ことにより、ガス圧：Ｙの値を算出することができるの
である。

また、第５図に示される如き、酸素ポンプセルと酸素分
圧検出セルの共用構造においても、次のような計算に従
って、被測定ガスのガス圧：Ｙを求めることが可能であ
る。

すなわち、それぞれの酸素分圧検出セルにて求められる
起電カニＥ１及びＥ２は、次の００式及び０７１式にて
示されることとなる。

・・・・Ｏｅ 弐α槌及びＱ７＋において、Ｚはキャビィティ１６中の
０２濃度であって（１）式と同様に次の式で定義される
。

１００Ｙ＋α そして、これら（１６１式及び０９式を変換して、次の
（１８１式及び０倭式が感き出される。

・・・・・α鴫 Ｅｚ　＝ｋｌＴ（ｊ２ｏｇ　　　　＋ＡｏｇＺ）・・・
・・０俤 従って、このα印式からαω式を引くことにより、次の
（２Φ弐が導かれるのである。

Ｅ、　　−ＥＸ　　−β　■２ ・　・　・　・　・　・　・　・　（イ）次いで、この
０１１式における左辺をＥａとし、更に整理すると、次
の（２１）弐を得ることができる。

また、前記αω式において、Ｅ、−βＩ、＝Ｅ４として
、Ｚをもとに戻すと、次の（２２）式が導かれることと
なる。

・・・・・に） ところで、Ｅｌ、Ｅ２は実測値であり、またβＩ、は測
定可能であるところから、Ｅａ、Ｅａはそれらから計算
で求めることができる。結局、上記（２１）式及び（２
２）式は、前述した（２）式および（３）式〇Ｅ＋及び
Ｅ２がそれぞれＥ３及びＥ４に置き変わっているに過ぎ
ず、それ故Ｅ＋、Ｅｚの測定値からＹを求める場合と同
様にして、Ｅ３　、　　Ｅ４　　（すなわちＥ＋、Ｅｚ
、βＩＦ）から、演算装置３２にて、被測定ガスのガス
圧カニＹを算出せしめることが可能となるのである。

なお、上述した測定原理は、また第６図に示される如き
構造の装置にも適用され得、目的とする被測定ガスのガ
ス圧：Ｙを測定することが可能である。

すなわち、この第６図に示された装置は、第２図に示さ
れる有底円筒形状の固体電解質１４を用いた一体的な検
出素子を、従来からの酸素センサにおいて良く知られて
いる積層型のセンサ構造としたものであって、第一の酸
素分圧検出セルとしての第一の酸素センサが、固体電解
質３６と測定電極８および基準電極１０からなる一対の
電極から構成され、また第二の酸素分圧検出セルとして
の第二の酸素センサが、固体電解質３６と基準電極２６
および測定電極２８とからなる一対の電極から構成され
ている。そして、ここでは、酸素ポンプセルを構成する
固体電解質が所定の拡散抵抗を存する多孔質固体電解質
５０から形成されており、この多孔質固体電解質５０の
両面に外側ポンプ電極２０および内側ポンプ電極２２が
設けられて、それら電極２０．２２間に流されるポンプ
電流：■２によって、該多孔質固体電解質５０と固体電
解質３６との間に形成される雰囲気変化空間、即ちキャ
ビティ１６内の雰囲気中の酸素濃度が変化せしめられ得
るようになっている。

そして、そのような酸素濃度が変化せしめられたキャビ
ティ１６内の雰囲気と標準ガス存在空間３８の標準ガス
との間の起電カニＥ２が電位差計３０にて測定され、ま
たかかる標準ガス存在空間３８の標準ガスと外部の被測
定ガスとの間の酸素濃度差に基づくところの起電カニＥ
１が電位差計１２によって測定され、演算装置３２にお
いて上記と同様にして算出されるのである。

（実施例） 次に、本発明を更に具体的に明らかにするために、本発
明を実施するための装置について、図面を参照しつつ、
詳細に説明することとする。

先ず、本発明に係るガス圧力測定装置は、酸素濃度が既
知である標準ガスと、測定対象である被測定ガスと、こ
の被測定ガスの存在する空間に連通せしめられた、該被
測定ガスに対して既知量において酸素濃度が変化せしめ
られる空間の雰囲気との間における、二つの起電力値Ｅ
＋、Ｅｚを測定するために、第一の酸素分圧検出セル（
電気化学的セル）と第二の酸素分圧検出セル（電気化学
的セル）を有するものであるが、それら二つの検出セル
は、第１図に示される如く互いに独立した検出素子とし
て用いられるばかりでなく、第２図以降に示されるよう
に、一つの検出素子内に組み込まれた一体的な構造とし
て用いることが可能である。また、それぞれの検出セル
、ひいては検出素子の本体を構成する固体電解質の形状
としても、従来からの酸素センサ構造において良く知ら
れている有底円筒形状の他、積層された板状形状等のも
のが適宜に用いられることとなる。

ところで、第７図に示された本発明の一例に係る装置に
あっては、有底円筒形状の固体電解質５２が用いられて
おり、その底部の内外周面には、それぞれ、第一の酸素
分圧検出セルを構成する基準電極５４及び測定電極５６
、並びに第二の酸素分圧検出セルを構成する基準電極５
８及び測定電極６０が周方向に密着して設けられている
。そして、この有底円筒形状の固体電解質５２の内孔が
、標準ガスにて満たされた標準ガス存在空間とされる一
方、その外周面が被測定ガスに晒されるようになってい
るのである。

また、ここでは、酸素ポンプセルが、第二の酸素分圧検
出セルと、固体電解質及び電極を共用する構造とされて
おり、そのために固体電解質５２の外周面に設けられた
測定電極６０の上には、所定の拡散抵抗を有する拡散律
速手段としての多孔質層（セラミックス層）６２が設け
られており、外部の直流電源６４にて、基準電極５８と
測定電極６０との間に規定のポンプ電流が通電せしめら
れることにより、測定電極６０の回りの空間の雰囲気中
の酸素濃度が変化せしめられ、そしてそのように変化し
た酸素濃度の雰囲気と標準ガスとの間の酸素濃度差に基
づく起電カニＥ３が電位差計６６にて検出されるように
なっている。

一方、第一の酸素分圧検出セルにあっては、被測定ガス
と標準ガスとの間の酸素濃度差に基づいて、基準電極５
４と測定電極５６との間に発生する起電カニＥ１が電位
差計６８にて検出され、そして前記測定原理に従って、
演算装置３２において演算が行われて、目的とする被測
定ガスのガス圧が求められることとなるのである。

なお、第一の酸素分圧検出セルの測定電極５６の上には
、かかる電極を被測定ガスから保護するための多孔質保
護層７０が設けられているが、この保護層７０は該測定
電極５６と被測定ガスとの接触に実質的な影響をもたら
さないものである。

また、かかる構造の装置において、有底円筒形状の固体
電解質５２の内孔内には、公知の棒状ヒータ７２が装入
、配置せしめられるようになっており、これによって、
第一の酸素分圧検出セル並びに第二の酸素分圧検出セル
（及び酸素ポンプセル）が所定の温度に加熱せしめられ
得るようになっている。

また、本発明にあっては、上例の如き有底円筒形状を為
す固体電解質５２を用いた装置（検出素子）の他にも、
第８図乃至第１５図に示される如き、板状の固体電解質
を積層せしめてなる構造の検出素子が、その製造上の容
易さ等の点から好適に用いられることとなる。

先ず、第８図及び第９図に示された検出素子にあっては
、それぞれ電気化学的セルを構成する酸素ポンプセルフ
４と第二の酸素分圧検出セル７６と第一の酸素分圧検出
セルフ８とが積層されて、一体的な構造とされているの
である。

かかる酸素ポンプセルフ４は、板状の固体電解質８０と
その両側の面に設けられた外側ポンプ電極８２及び内側
ポンプ電極８４とから構成され、また第二の酸素分圧検
出セル７６は板状の固体電解質８６とその両側の面に設
けられた測定電極６０及び基準電極５８とから構成され
、更に第一の酸素分圧検出セルフ８は板状の固体電解質
８８とその両側の面に設けられた基準電極５４及び測定
電極５６とから構成されている。そして、酸素ポンプセ
ルフ４と第二の酸素分圧検出セル７６とが、キャビティ
９０形成用セラミツクス板（スペーサ）９２を介して重
ね合わされ、さらに第二の酸素分圧検出セル７６と第一
の酸素分圧検出セルフ８とが、標準ガスとしての大気に
連通せしめられる空気通路９４を形成するためのセラミ
ックス製コ字型スペーサ９６を介して、積層一体化せし
められている。

また、酸素ポンプセルフ４には、固体電解質８０、外側
及び内側ポンプ電極８２．８４を貫通して、拡散律速手
段としてのピンホール９８が設けられており、外部の被
測定ガスが該ピンホール９８を通じて所定の拡散抵抗の
下にキャビティ９０内に導かれるようになっている一方
、この酸素ポンプセルフ４の作動によって、かかるキャ
ビティ９０内の雰囲気中の酸素濃度が既知の割合におい
て変化せしめられ、そのような雰囲気と標準ガスとの間
の酸素濃度差に基づく起電カニＥ２が、第二の酸素分圧
検出セル７６にて検出されるようになっているのである
。他方、第一の酸素分圧検出セルフ８では、被測定ガス
と標準ガス（空気）との間の酸素濃度差に基づくところ
の起電カニＥ１が検出され、前記Ｅ２と共に演算装置３
２に導かれて、目的とする被測定ガスのガス圧が求めら
れることとなるのである。

また、第１０図及び第１１図に示される積層型の検出素
子にあっては、上例のものとは異なり、酸素ポンプセル
フ４と第二の酸素分圧検出セル７６との間に形成され、
酸素ポンプセルフ４の内側ポンプ電極８４及び第二の酸
素分圧検出セル７６の測定電極６０がそれぞれ露呈せし
められる、雰囲気変化空間としてのキャビティが、所定
の拡散抵抗を有する細隙な平坦空間１００として形成さ
れており、この平坦空間１００が、直接に外部の被測定
ガス存在空間に連通せしめられているのである。換言す
れば、この平坦空間１００そのものが、また拡散律速手
段としても機能しているのである。なお、この平坦空間
１００は、その空間の厚さに相当する電気絶縁性のセラ
ミックス層１０２を、酸素ポンプセルフ４と第二の酸素
分圧検出セル７６との間に介在せしめることによって、
形成されることとなる。

しかも、本実施例の検出素子にあっては、それぞれのセ
ルフ４．７６及び７８を所定の温度に加熱せしめるため
のヒータ層１０４が、第二の酸素分圧検出セル７６と第
一の酸素分圧検出セルフ８との間に介装、配置せしめら
れているのである。

このヒータ層１０４は、電源１０６からの給電によって
発熱せしめられるヒータ素子１０８を上下からセラミッ
クス絶縁層１１０，１１０にて挟持させることによって
構成されている。そして、大気に連通せしめられる空気
通路９４が、かかるヒータ層１０４の切欠部１１２によ
って形成されている。

さらに、第１２図及び第１３図に示された検出素子は、
酸素ポンプセルフ４の固体電解質８０を、それらのポン
プ電極８２．８４が配置された部分において、多孔質と
すると共に、酸素ポンプセルフ４と第二の酸素分圧検出
セル７６との間に多孔質セラミックス層１１４が設けら
れ、また前例と同様に、第二の酸素分圧検出セル７６と
第一の酸素分圧検出セルフ８との間にヒータ層１０４が
設けられているところに特徴を有している。

このような構造にあっては、所定の拡散抵抗の下に多孔
質の固体電解質８０を通じて轟かれた被測定ガスが形成
する内側ポンプ電極８４のまわりの雰囲気が、酸素ポン
プセルフ４の作動によって制御され、そしてそのように
制御された雰囲気が、多孔質セラミックス層１１４を介
して、第二の酸素分圧検出セル７６の測定電極６０に接
触せしめられて、そのような雰囲気と標準ガス（空気）
との酸素濃度差に基づくところの起電カニＥ２が第二の
酸素分圧検出セル７６において求められることとなるの
である。なお、被測定ガスと標準ガス（空気）との間゛
の起電カニＥｌは、前例と同様に第一の酸素分圧検出セ
ルフ８にて測定されることとなる。

更にまた、第１４図及び第１５図に示される検出素子に
あっては、酸素ポンプセルフ４と第二の酸素分圧検出セ
ル７６とが、固体電解質及び一対の電極を共用する構造
となっているところに特徴があり、そしてそのようなセ
ルを共用する酸素ポンプセルフ４の外側ポンプ電極８２
の上には、所定の拡散抵抗を有する拡散律速手段として
の多孔質セラミックス層１１６が設けられている一方、
第一の酸素分圧検出セルフ８との間にヒータ層１０４が
介装せしめられて、一体的な積層構造とされているので
ある。なお、この検出素子の作動は第７図に示される例
と同様である。

ところで、このような本発明において用いられる、高温
において酸素イオン伝導性のある固体電解質には、従来
からの電気化学反応を利用した酸素センサにおいて用い
られている固体電解質の何れもが使用可能であり、例え
ば酸化ジルコニウムニ酸化カルシウムを固溶させたもの
、酸化ジルコニウムに酸化イツトリウムを固溶させたも
の、酸化トリウムに酸化イツトリウムを固溶させたもの
等がある。また、そのような固体電解質の形状としては
、上記例示したように、平板状１円筒状。

有底円筒状（試験管状）等があり、目的に応じて適宜に
選択されることとなる。

そして、このような所定形状の固体電解質の表面に設け
られる基準電極、測定電極、或いは一対のポンプ電極や
それらリード部は、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属から
主として構成されるものであり、特に、それらの電極類
は、固体電解質の焼成と同時に、共に焼成されて、形成
せしめられることが望ましく、その場合において、前記
白金族金属を主体とする材料を用いて、所望の電極およ
びリード部のパターンを固体電解質に印刷せしめ、その
焼成によって電極乃至はリード部が形成されるようにす
ることが望ましい。なお、そのような電極やリード部の
剥離、断線等が生ずるのを防止するために、それら電極
、リード部中にジルコニア、アルミナ等の微粉末を混入
せしめて、その焼成時にそれの接する層との一体化の向
上を図ることが望ましい。

また、上側の如き積層構造の検出素子を形成するに際し
ては、従来から良く知られている積層型の酸素センサの
製造手法がそのまま適用され得るものであり、また多孔
質な固体電解質や多孔質なセラミックス層の形成にあっ
ても、コーティング法等にて形成することができ、例え
ば拡散律速手段としての多孔質層は、それぞれのセルを
別体に、或いは一体に焼成した後に、プラズマコーティ
ング等にて付着形成することも可能であり、この方法に
よれば、コーティング材料の選択の自由度が大きくなる
利点がある。

また、本発明における、酸素ポンプセルや第一及び第二
の酸素分圧検出セルにおけるそれぞれの電極の寸法や、
酸素ポンプセルの内側ポンプ電極と第一若しくは第二の
酸素分圧検出セルの測定電極との間に形成される雰囲気
変化空間としてのキャビティの寸法や、そのようなキャ
ビティと外部の被側定ガスの存在空間とを連通せしめる
拡散律速手段たるピンホール（ガス導入孔）の孔径や、
拡散律速手段としてのスリット（平坦空間）の隙間厚さ
、更には拡散律速手段としての多孔質セラミックス層や
多孔質固体電解質のポロシティの大きさや、その分布等
は適宜に調節され、そしてそのような調節によって、前
記計算式における形状効果係数：に、が所定の値とされ
るのである。例えば、ポンプ電流：ＩＰとして小さい値
が望まれる場合はその方向に、また該１２として大きな
値が望まれる場合は大きな方向に、上記のに３の値を調
整することができるのであり、このように、形状効果係
数：に、の値の調節により、測定対象たる被測定ガスの
種類に合わせたポンプ電流：■。

の選択が可能となるのである。

さらに、本発明にあっては、上記例示の如く、検出素子
の中央に、該素子に設けられたそれぞれの電気化学的セ
ルを加熱し、より望ましくは素子（セル）温度を一定の
温度に制御せしめるヒータ手段を設ける構造が好適に採
用され、その場合においてヒータ手段は、電気化学的セ
ル、特に各酸素分圧検出セルの電極に対して、絶縁され
ていることが、測定精度を向上せしめる上において好ま
しい。また、検出素子の周囲にメインヒータ或いは補助
ヒータを配置し、そしてまた検出素子に熱電対サーミス
ター等の温度センサを一体に組み込み、その信号をＴと
して、演算装置に入力せしめたり、或いはその信号によ
り、ヒータ全ての入力若しくはヒータの一部の入力を制
御せしめ、検出素子を一定の温度に保つようにすること
も可能であり、それはガス圧力の検出精度の向上におい
て有用である。一方、このようなヒータの配置と共に、
或いはそのようなヒータの配置に変えて、被測定ガスを
予め予熱炉等により、素子温度とほぼ同一に保つことも
、センサの検出精度向上のために有用であることは、言
うまでもないところである。

以上、本発明に従う装置（センサ）の幾つかの実施例に
ついて説明したが、本発明に係るガス圧力測定装置は、
そのような例示の具体的構造のみ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、
従来から酸素センサとして知られている構造に従って、
当業者の知識に基づき種々なる変形、修正、改良等を加
えた形態において実施される得るものであって、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。

また、以下に示す実施例は、本発明の理解を助けるため
に示されたものであって、本発明の範囲を限定するもの
ではないことが、理解されるべきである。

実施例　１ ａ）検出素子（センサ）の製作 ジルコニア粉末９５モル％とイツトリア粉末５モル％と
からなる混合粉末に対して、アルミナを１重量％添加せ
しめ、総量が５００ｇとなるように調合した。次いで、
この調合した混合粉末に水を加えてよく混合せしめ、そ
れを乾燥させた後、電気炉中において、１０００℃の温
度で３時間仮焼した。その後、この仮焼した粉末をポリ
エチレンポット中に入れ、ジルコニア玉石及び所定量の
水を加え、４８時間、粉砕した後、乾燥した。次いで、
この乾燥粉末に、有機バインダ、可塑剤及び有機溶剤を
加え、よく混合した後、ドクタープレイドでシート状に
成形した。

かくして得られたグリーンシートを所定大きさに切断し
た後、電極ペースト等を印刷せしめ、第８図及び第９図
に示される検出素子の如く、５枚のシートを圧着、積層
せしめ、その後、その積層物を電気炉中において、１４
５０℃で６時間焼成して、ジルコニア固体電解質で構成
される圧力センサ素子を得た。

かくして得られた素子のキャビティ　（９０）は、−辺
が３龍の正方形で、且つその厚さは０．３１−であり、
またガス導入孔（９８）の直径は０．４　ｖａであった
。従って、ここでは、かかるガス導入孔（９８）及びキ
ャビティ　（９０）によって、ガス拡散の早さが律速さ
れるような構造となっている。

ｂ）Ｘ＝１〜１０％おけるに３ 上記で得られたセンサ素子における形状効果係数二に、
を求めるために、被測定ガスとして酸素濃度が１％と１
０％とのサンプルガスを用いて、空気を標準ガスとして
、前述した方法に従って測定を行い、その結果を下記第
１表に示す。なお、温度（Ｔ）は、７７３°Ｋ（５００
℃）であった。

そして、求められたこのセンサ素子のに３は、１．００
であった。

第１表 目的とする被測定ガスのガス圧の測定を行なうために、
センサの温度を７７３６Ｋ（５００℃）、キャビティ　
（９０）から酸素を汲み出す方向にポンプ電流：ＩＰを
流すようにし、圧力が９９．３　ｋＰａ若しくは２６２
ｋＰａのガスを用いて測定し、得られた結果を下記第２
表に示す。この第２表から、本発明に従うセンサの測定
結果は、被測定ガスの圧力とよ（一致し、良好であるこ
とが理解される。

第２表 を求める場合 上記と同じセンサ素子を用いて、酸素濃度が０．０２％
と０．３１％のサンプルガスを被測定ガスとして、ｋ３
を求める測定を行った結果を下記第３表に示す。温度（
Ｔ）は、７７３°Ｋ（５００℃）であった。

第３表 次いで、ガス圧力の測定を行なうために、センサ素子の
温度を７７３”Ｋ、キャビティ　（９０）から酸素を汲
み出す方向にポンプ電流：ＩＰを流すようにし、圧力が
４８．６　ｋＰａの被測定ガスを用いて測定を行い、得
られた結果を下記第４表に示す。この第４表から明らか
なように、測定結果は、被測定ガスの圧力とよく一致し
ていることが認められるのである。

第４表 上記と同じセンサ素子を用いて、被測定ガスのガス圧力
の測定を行なうために、素子の温度を１０００°に、キ
ャビティ　（９０）へ酸素を組み入れる方向にポンプ電
流：　Ｉ　Ｐ＝　０．２　ｒｎＡを流すようにし、圧力
が２９９ｋＰａまたは５１２ｋＰａのサンプルガスを用
いて、測定を行ない、得られた結果を下記第５表に示す
。

この第５表から明らかなように、測定結果は被測定ガス
の圧力によい一致を示し、良好であった。

第５表 実施例　２ 実施例１と同様の方法にて、第１４図及び第１５図に示
されるセンサ素子を製作した。なお、ガス拡散律速手段
としての多孔質セラミックス層（１１６）は、グリーン
シートに使用したジルコニアよりも焼結性の悪いジルコ
ニア粉末のペーストを印刷せしめて、グリーンシートと
同時焼成することにより、形成せしめた。

ａ）βの決定 上記得られたセンサ素子の内外のポンプ電極（８２，８
４）を同一雰囲気（空気）とし、そしてポンプ電流：Ｉ
、を内側の電極（８４）側から、外側の電極（８２）側
に流し、この電流値と印加電圧からβを求めた。この時
、素子温度は１０００’Ｋ（７２７℃）とした。その結
果、β＝３５０Ωであった。従って、 ＝Ｅ３　０．３５ＸＩＰ 次に、１気圧中において、実施例１と同様にして、ｋ３
を求めた。ｋ：＋＝０．６８０であった。

１Ｌ圧力淵定 かかるセンサ素子を用いて被測定ガスのガス圧力の測定
を行なうために、素子の温度：Ｔを１０００°にとし、
さらに拡散律速層である多孔質セラミックス層（１１６
）側から酸素を汲み出す方向に電流を２．ＯＯｍＡ、即
ちＩｐ＝−２，ＯＯｍＡ流すようにして、被測定ガスと
して、圧力が４３６ｋＰａ若じくは１２２ｋＰａのサン
プルガスを用いて・測定を行ない、得られた結果を下記
第６表に示す。

かかる第６表から明らかなように、被測定ガスの圧力と
測定値とは、よい−敗を示し、結果は良好であった。

第６表 （発明の効果） 以上の説明から明らかなように、本発明は、それぞれ、
酸素イオン伝導性の固体電解質と一対の電極とを含んで
構成される、酸素ポンプセルと第一及び第二の酸素分圧
検出セルとを用い、かかる酸素ポンプセルにて雰囲気変
化空間の雰囲気を制御する一方、その制御された雰囲気
と被測定ガスと標準ガスとの間の酸素濃度差に基づくと
ころの二つの起電力値を、前記二つの酸素分圧検出セル
にて求め、そしてネルンストの式に従って被測定ガスの
ガス圧力を算出するようにしたものであり従来の圧力測
定手法とは全く異なる思想の下に、ガス圧力を測定する
ところに、大きな特徴を有するものである。

そして、このように、本発明にあっては、ガス圧力の測
定のために、実質的にセラミックスからなる酸素ポンプ
セルや第一及び第二の酸素分圧検出セルを用いるもので
あるところから、高温中での使用が可能となり、従来の
圧力計では困難であった高温の被測定ガスのガス圧力を
有利に求めることができるのであり、またセラミックス
で構成されているために錆びたりせず、寿命が長く、加
えて金属等に対する腐食性ガスへの適用も可能である他
、構造上からして、コンパクト化も容易である等の利点
も有しているのである。

また、検出されるガス圧力が電気信号として出力される
ために、電子制御等のシステムとのマツチングがしやす
く、更には被測定ガスのガス圧力の測定と共に、そのよ
うな被測定ガス中の酸素濃度の同時測定も可能である利
点も有しているので、　　ある。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第６図は、それぞれ本発明に従うガス圧力測
定原理を説明するための素子断面説明図であり、同時に
本発明に従う装置の基本的構造を示す説明図でもあるも
のであり、それらのうち第５図が素子の横断面を示して
いる以外は、何れも素子の縦断面を示すものであり、ま
た第７図は本発明に従う装置の一実施例を示す要部縦断
面説明図であり、第８図、第１０図、第１２図及び第１
４図はそれぞれ本発明に従う積層型構造のガス圧力測定
装置の異なる例を示すセンサ素子の展開図であり、第９
図、第１１図、第１３図及び第１５図はそれぞれ第８図
、第１０図、第１２図及び第１４図におけるＩＸ−ＩＸ
断面図、ＸＩ−ＸＩ断面図、　Ｘ１１１−ＸＩＩＩ断面
図及びｘｖ　−ｘｖ断面図である。 ２：第一の検出素子　　　４：第二の検出素子６．１４
，３６．５２．’ ８０．８６，８８：固体電解質 ８．２８，５６，６０：測定電極 １０．２６，５４，５８：基準電極 １２．３０，４６，６６．６８：電位差計１６．９（ｌ
キャビティ １８．９８：ピンホール ２０．８２：外側ポンプ電極 ２２．８４：内側ポンプ電極 ２４．４４，６４：直流電源 ３２：演算装置　　　３４．６１多孔質層３８：標準ガ
ス存在空間 ４０：第一の電極　　４２：第二の電極４８：電流計　
　　　５０：多孔質固体電解質７０：多孔質保護層　７
２：棒状ヒータ７４：酸素ポンプセル ７６：第二の酸素分圧検出セル フ８：第一の酸素分圧検出セル

Claims (15)

【特許請求の範囲】
1. （１）被測定ガスが存在する被測定ガス存在空間に所定
   のガス拡散律速手段を介して連通せしめられた独立した
   雰囲気変化空間に対して、酸素イオン伝導性の固体電解
   質と一対の電極とを含んで構成される酸素ポンプセルに
   より、既知量の酸素を汲み入れ或いは汲み出す一方、酸
   素イオン伝導性の固体電解質と一対の電極とを含んで構
   成される第一の酸素分圧検出セルにて、酸素濃度既知の
   標準ガスと前記被測定ガス存在空間の被測定ガス若しく
   は前記雰囲気変化空間の雰囲気との間の酸素濃度差に基
   づくところの第一の起電力を求め、更に酸素イオン伝導
   性の固体電解質と一対の電極とを含んで構成される第二
   の酸素分圧検出セルにて、前記雰囲気変化空間の雰囲気
   と前記標準ガス若しくは前記被測定ガス存在空間の被測
   定ガスとの間の酸素濃度差に基づくところの第二の起電
   力を求めて、それら第一及び第二の起電力値からネルン
   ストの式に従って被測定ガスのガス圧力を算出すること
   を特徴とするガス圧力測定方法。
2. （２）前記酸素ポンプセルが前記被測定ガス存在空間と
   前記雰囲気変化空間との間に配置され、それら二つのガ
   ス存在空間の間において酸素ポンプ作用が行われる特許
   請求の範囲第１項記載のガス圧力測定方法。
3. （３）前記酸素ポンプセルが前記雰囲気変化空間と前記
   標準ガスの存在空間との間に配置され、それら二つのガ
   ス存在空間の間において酸素ポンプ作用が行われる特許
   請求の範囲第１項記載のガス圧力測定方法。
4. （４）前記酸素ポンプセルが、前記第一または第二の酸
   素分圧検出セルと固体電解質及び電極を共用している特
   許請求の範囲第１項乃至第３項の何れかに記載のガス圧
   力測定方法。
5. （５）前記酸素ポンプセル、前記第一の酸素分圧検出セ
   ル及び前記第二の酸素分圧検出セルが、所定の温度に加
   熱せしめられた状態下において、該酸素ポンプセルが作
   動せしめられ、且つ前記第一及び第二の起電力が検出さ
   れる特許請求の範囲第１項乃至第４項の何れかに記載の
   ガス圧力測定方法。
6. （６）被測定ガスのガス圧力を測定する装置にして、該
   被測定ガスの存在する空間と酸素濃度既知の標準ガスの
   存在する空間とを仕切る隔壁に設けられ、該被測定ガス
   存在空間に対して所定のガス拡散律速手段を介して連通
   せしめられた、独立した雰囲気変化空間と、 酸素イオン伝導性の固体電解質と一対の電極とを含み、
   規定のポンプ電流の通電により、該雰囲気変化空間の雰
   囲気中の酸素を既知量において増減せしめる酸素ポンプ
   セルと、 酸素イオン伝導性の固体電解質と一対の電極とを含み、
   前記標準ガス存在空間の標準ガスと前記被測定ガス存在
   空間の被測定ガス若しくは前記雰囲気変化空間の雰囲気
   との間の酸素濃度差に基づく第一の起電力を検出する第
   一の酸素分圧検出セルと、 酸素イオン伝導性の固体電解質と一対の電極とを含み、
   前記雰囲気変化空間の雰囲気と前記標準ガス存在空間の
   標準ガス若しくは前記被測定ガス存在空間の被測定ガス
   との間の酸素濃度差に基づく第二の起電力を検出する第
   二の酸素分圧検出セルと、 該第一及び第二の酸素分圧検出セルにて検出された第一
   及び第二の起電力値からネルンストの式に従って被測定
   ガスのガス圧力を算出する演算手段と、 を含むことを特徴とするガス圧力測定装置。
7. （７）前記第一及び第二の酸素分圧検出セルが、前記隔
   壁の少なくとも一部を構成する別個の固体電解質を用い
   てそれぞれ独立して形成されている一方、前記酸素ポン
   プセルが該第二の酸素分圧検出セルと一体に形成されて
   いる特許請求の範囲第６項記載のガス圧力測定装置。
8. （８）前記第一及び第二の酸素分圧検出セル並びに前記
   酸素ポンプセルが前記隔壁に一体に形成されている特許
   請求の範囲第６項記載のガス圧力測定装置。
9. （９）前記第一及び第二の酸素分圧検出セル並びに前記
   酸素ポンプセルが積層されて、一体的な検出素子として
   構成されている特許請求の範囲第８項記載のガス圧力測
   定装置。
10. （１０）前記雰囲気変化空間が前記酸素ポンプセルと前
    記第一若しくは第二の酸素分圧検出セルとの間に形成さ
    れている特許請求の範囲第７乃至第９項の何れかに記載
    のガス圧力測定装置。
11. （１１）前記ガス拡散律速手段が、所定のガス拡散抵抗
    を有するピンホール及び／又はスリットから構成される
    特許請求の範囲第６項乃至第１０項の何れかに記載のガ
    ス圧力測定装置。
12. （１２）前記ガス拡散律速手段が、所定のガス拡散抵抗
    を有するスリットであり、且つ前記雰囲気変化空間を構
    成するものである特許請求の範囲第６項乃至第１０項の
    何れかに記載のガス圧力測定装置。
13. （１３）前記ガス拡散律速手段が、所定のガス拡散抵抗
    を有する多孔質層から構成されている特許請求の範囲第
    ６項乃至第１０項の何れかに記載のガス圧力測定装置。
14. （１４）前記多孔質層が、前記酸素ポンプセルまたは前
    記第一若しくは第二の酸素分圧検出セルを構成する固体
    電解質を兼ねるものである特許請求の範囲第１３項記載
    のガス圧力測定装置。
15. （１５）前記酸素ポンプセル、前記第一の酸素分圧検出
    セル及び前記第二の酸素分圧検出セルを所定の温度に加
    熱するための加熱手段を設けた特許請求の範囲第６項乃
    至第１４項の何れかに記載のガス圧力測定装置。