JP2021152520A - Gas sensor - Google Patents

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JP2021152520A
JP2021152520A JP2020172383A JP2020172383A JP2021152520A JP 2021152520 A JP2021152520 A JP 2021152520A JP 2020172383 A JP2020172383 A JP 2020172383A JP 2020172383 A JP2020172383 A JP 2020172383A JP 2021152520 A JP2021152520 A JP 2021152520A
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measurement
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JP2020172383A
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大智 市川
Daichi Ichikawa
大智 市川
裕一郎 近藤
Yuichiro Kondo
裕一郎 近藤
伸彦 森
Nobuhiko Mori
伸彦 森
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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
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Abstract

To provide a gas sensor that can accurately measure for a long period of time the concentration of multiple components (e.g., NO, NO2, NH3) coexisting in the presence of unburned components such as exhaust gas and in the presence of oxygen.SOLUTION: A gas sensor 10, which measures the concentrations of a first target component and a second target component includes a first switch SW1, which controls ON/OFF of the drive of a first pre-adjustment pump cell 80A, a second switch SW2, which controls ON/OFF of the drive of a second pre-adjustment pump cell 80B, and switching control means 101, which controls switching of the first switch SW1 and the second switch SW2.SELECTED DRAWING: Figure 4

Description

本発明は、被測定ガス中の複数目的成分の各濃度を測定することが可能なガスセンサに関する。 The present invention relates to a gas sensor capable of measuring each concentration of a plurality of target components in a gas to be measured.

従来から、ＮＯｘ及びＮＨ３検知のガスセンサが知られている（例えば特許文献１参照）。すなわち、特許文献１には、ＮＯｘ及びＮＨ３の検知にあたって、常時ＯＮとされたポンプを有する第１ガスセンサと、常時ＯＦＦとされたポンプを有する第２ガスセンサとを用いることが記載されている。 Conventionally, gas sensors for detecting NOx and NH 3 have been known (see, for example, Patent Document 1). That is, Patent Document 1 describes that a first gas sensor having a pump that is always ON and a second gas sensor having a pump that is always OFF are used to detect NOx and NH 3.

特開２００１−１３３４４７号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2001-133447

しかしながら、特許文献１のように、常時ＯＮとされたポンプを有する第１ガスセンサと、常時ＯＦＦとされたポンプを有する第２ガスセンサとを用いる場合、常時ＯＮとされたポンプを有する第１ガスセンサの電極劣化が第２ガスセンサよりも進行してしまい、総合的にみると、ガスセンサの寿命が短くなるおそれがある。 However, when a first gas sensor having a pump that is always ON and a second gas sensor having a pump that is always OFF are used as in Patent Document 1, the first gas sensor having a pump that is always ON The electrode deterioration progresses more than that of the second gas sensor, and the life of the gas sensor may be shortened when viewed comprehensively.

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、排気ガスのような未燃成分、酸素の存在下に共存する複数成分（例えばＮＯ、ＮＯ２、ＮＨ３）の濃度を長期間にわたり精度よく測定す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。 The present invention has been made in consideration of such a problem, and the concentration of an unburned component such as exhaust gas and a plurality of components (for example, NO, NO 2 , NH 3 ) coexisting in the presence of oxygen is maintained for a long period of time. It is an object of the present invention to provide a gas sensor capable of measuring with high accuracy.

本発明の態様は、第１目的成分と第２目的成分の濃度を測定するガスセンサであって、
１以上のセンサ素子と、
前記センサ素子の温度を制御する温度制御手段と、
１以上の酸素濃度制御手段と、
目的成分濃度取得手段と、を有し、
前記センサ素子は、少なくとも酸素イオン伝導性の固体電解質からなる構造体と、前記構造体に形成された１以上のセンサセルとを有し、
前記センサセルは、ガスの導入方向に向かって、ガス導入口、第１拡散律速部、第１室、第２拡散律速部、第２室、第３拡散律速部及び測定室を具備し、
前記１以上のセンサセルの前記測定室は、目的成分測定ポンプセルを具備し、
前記酸素濃度制御手段は、前記１以上のセンサセルの前記第１室及び前記第２室の酸素濃度を制御し、
前記目的成分濃度取得手段は、
一方の前記目的成分測定ポンプセルに流れる電流値と他方の前記目的成分測定ポンプセルに流れる電流値との差に基づいて、前記第２目的成分の濃度を取得し、
前記他方の目的成分測定ポンプセルに流れる電流値により、前記第１目的成分と前記第２目的成分の合計濃度を取得し、
前記合計濃度から前記第２目的成分の濃度を差し引いて前記第１目的成分の濃度を取得する。 An aspect of the present invention is a gas sensor that measures the concentrations of the first target component and the second target component.
With one or more sensor elements
A temperature control means for controlling the temperature of the sensor element and
One or more oxygen concentration control means and
Has a means for obtaining the concentration of the target component,
The sensor element has a structure made of at least an oxygen ion conductive solid electrolyte, and one or more sensor cells formed in the structure.
The sensor cell includes a gas introduction port, a first diffusion rate control unit, a first chamber, a second diffusion rate control unit, a second chamber, a third diffusion rate control unit, and a measurement chamber in the direction of gas introduction.
The measurement chamber of the one or more sensor cells includes a target component measurement pump cell.
The oxygen concentration control means controls the oxygen concentration in the first chamber and the second chamber of the one or more sensor cells.
The target component concentration acquisition means is
The concentration of the second target component is obtained based on the difference between the current value flowing through one of the target component measurement pump cells and the current value flowing through the other target component measurement pump cell.
The total concentration of the first target component and the second target component is obtained from the current value flowing through the other target component measurement pump cell.
The concentration of the first target component is obtained by subtracting the concentration of the second target component from the total concentration.

本発明に係るガスセンサによれば、排気ガスのような未燃成分、酸素の存在下に共存する複数成分（例えばＮＯ、ＮＯ２、ＮＨ３）の濃度を長期間にわたり精度よく測定することができる。 According to the gas sensor according to the present invention, the concentrations of unburned components such as exhaust gas and a plurality of components (for example, NO, NO 2 , NH 3 ) coexisting in the presence of oxygen can be accurately measured over a long period of time. ..

本実施の形態に係るガスセンサの一構造例を示す断面図（図２、図３におけるＩ−Ｉ線上の断面図：破断線を省略）である。It is sectional drawing which shows one structural example of the gas sensor which concerns on this embodiment (cross-sectional view on the line I-I in FIG. 2 and FIG. 3: omission of a breaking line). ガスセンサの第１センサセルの一構造例を示す断面図（図１におけるＩＩ−ＩＩ線上の断面図）である。It is sectional drawing which shows one structural example of the 1st sensor cell of a gas sensor (cross-sectional view on line II-II in FIG. 1). ガスセンサの第２センサセルの一構造例を示す断面図（図１におけるＩＩＩ−ＩＩＩ線上の断面図）である。It is sectional drawing which shows one structural example of the 2nd sensor cell of a gas sensor (cross-sectional view on line III-III in FIG. 1). ガスセンサを模式的に示す構成図である。It is a block diagram which shows typically the gas sensor. 第１予備調整ポンプセルをＯＮ、第２予備調整ポンプセルをＯＦＦとした場合に、第１センサセルの第１予備調整室内、第１酸素濃度調整室内及び第１測定室内、並びに第２センサセルの第２予備調整室内、第２酸素濃度調整室内及び第２測定室内の反応を模式的に示す説明図である。When the first pre-adjustment pump cell is turned on and the second pre-adjustment pump cell is turned off, the first pre-adjustment chamber of the first sensor cell, the first oxygen concentration adjustment chamber and the first measurement chamber, and the second reserve of the second sensor cell It is explanatory drawing which shows typically the reaction in the adjustment chamber, the 2nd oxygen concentration adjustment chamber, and the 2nd measurement chamber. 第１予備調整ポンプセルをＯＦＦ、第２予備調整ポンプセルをＯＮとした場合に、第１センサセルの第１予備調整室内、第１酸素濃度調整室内及び第１測定室内、並びに第２センサセルの第２予備調整室内、第２酸素濃度調整室内及び第２測定室内の反応を模式的に示す説明図である。When the first preliminary adjustment pump cell is turned off and the second preliminary adjustment pump cell is turned on, the first preliminary adjustment chamber of the first sensor cell, the first oxygen concentration adjustment chamber and the first measurement chamber, and the second spare of the second sensor cell It is explanatory drawing which shows typically the reaction in the adjustment chamber, the 2nd oxygen concentration adjustment chamber, and the 2nd measurement chamber. ガスセンサで使用されるマップをグラフ化して示す図である。It is a figure which shows the map used by a gas sensor in a graph. ガスセンサで使用されるマップを表形式で示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the map used by a gas sensor in a tabular form. マップの確からしさを確認するための測定結果を表形式で示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the measurement result in tabular form for confirming the certainty of a map. 図１０Ａは第１切り替えタイミングにおける車両等の運転開始、運転終了を示すタイミングチャート、図１０Ｂは第１予備調整ポンプセルと第２予備調整ポンプセルのＯＮ／ＯＦＦの切り替えタイミングを示すタイミングチャート、図１０Ｃは、スイッチング制御のブロック図である。FIG. 10A is a timing chart showing the start and end of operation of the vehicle or the like at the first switching timing, FIG. 10B is a timing chart showing the ON / OFF switching timing of the first pre-adjustment pump cell and the second pre-adjustment pump cell, and FIG. 10C is a timing chart. , It is a block diagram of a switching control. 第１切り替えタイミングにおける第１予備調整ポンプセルと第２予備調整ポンプセルのＯＮ／ＯＦＦの切り替えタイミングを示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the ON / OFF switching timing of the 1st preliminary adjustment pump cell and the 2nd preliminary adjustment pump cell in the 1st switching timing. 図１２Ａは第２切り替えタイミングにおける車両等の運転開始、運転終了を示すタイミングチャート、図１２Ｂは第１予備調整ポンプセルと第２予備調整ポンプセルのＯＮ／ＯＦＦの切り替えタイミングを示すタイミングチャート、図１２Ｃは、スイッチング制御のブロック図である。FIG. 12A is a timing chart showing the start and end of operation of the vehicle or the like at the second switching timing, FIG. 12B is a timing chart showing the ON / OFF switching timing of the first pre-adjustment pump cell and the second pre-adjustment pump cell, and FIG. 12C is a timing chart. , It is a block diagram of a switching control. 第２切り替えタイミングにおける第１予備調整ポンプセルと第２予備調整ポンプセルのＯＮ／ＯＦＦの切り替えタイミングを示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the ON / OFF switching timing of the 1st preliminary adjustment pump cell and the 2nd preliminary adjustment pump cell in the 2nd switching timing. 図１４Ａは第３切り替えタイミングにおける車両等の運転開始、運転終了を示すタイミングチャート、図１４Ｂは第１予備調整ポンプセルと第２予備調整ポンプセルのＯＮ／ＯＦＦの切り替えタイミングを示すタイミングチャート、図１４Ｃは、スイッチング制御のブロック図である。FIG. 14A is a timing chart showing the start and end of operation of the vehicle or the like at the third switching timing, FIG. 14B is a timing chart showing the ON / OFF switching timing of the first pre-adjustment pump cell and the second pre-adjustment pump cell, and FIG. 14C is a timing chart. , It is a block diagram of a switching control. 第３切り替えタイミングにおける第１予備調整ポンプセルと第２予備調整ポンプセルのＯＮ／ＯＦＦの切り替えタイミングを示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the ON / OFF switching timing of the 1st preliminary adjustment pump cell and the 2nd preliminary adjustment pump cell at the 3rd switching timing. 図１６Ａは第４切り替えタイミングにおける車両等の運転開始、運転終了を示すタイミングチャート、図１６Ｂは第１予備調整ポンプセルと第２予備調整ポンプセルのＯＮ／ＯＦＦの切り替えタイミングを示すタイミングチャート、図１６Ｃは、スイッチング制御のブロック図である。FIG. 16A is a timing chart showing the start and end of operation of the vehicle or the like at the fourth switching timing, FIG. 16B is a timing chart showing the ON / OFF switching timing of the first pre-adjustment pump cell and the second pre-adjustment pump cell, and FIG. 16C is a timing chart. , It is a block diagram of a switching control. 第４切り替えタイミングにおける第１予備調整ポンプセルと第２予備調整ポンプセルのＯＮ／ＯＦＦの切り替えタイミングを示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the ON / OFF switching timing of the 1st preliminary adjustment pump cell and the 2nd preliminary adjustment pump cell at the 4th switching timing. 第１の変形例に係るガスセンサの一構造例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows one structural example of the gas sensor which concerns on 1st modification. 第２の変形例に係るガスセンサの一構造例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows one structural example of the gas sensor which concerns on the 2nd modification.

以下、本発明に係るガスセンサの実施形態例を図１〜図１９を参照しながら説明する。なお、本明細書において、数値範囲を示す「〜」は、その前後に記載される数値を下限値及び上限値として含む意味として使用される。 Hereinafter, examples of embodiments of the gas sensor according to the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 19. In addition, in this specification, "~" indicating a numerical range is used as a meaning including numerical values described before and after it as a lower limit value and an upper limit value.

先ず、本実施形態に係るガスセンサ１０の基本的な構成例及び測定原理について、以下に説明する。 First, a basic configuration example and a measurement principle of the gas sensor 10 according to the present embodiment will be described below.

ガスセンサ１０は、図１〜図３に示すように、センサ素子１２を有する。センサ素子１２は、酸素イオン伝導性の固体電解質からなる構造体１４と、構造体１４に形成された第１センサセル１５Ａ及び第２センサセル１５Ｂとを有する。もちろん、２つの構造体１４のうち、一方の構造体１４に第１センサセル１５Ａが形成され、他方の構造体１４に第２センサセル１５Ｂが形成された構造でも構わない。これについては後述する。 As shown in FIGS. 1 to 3, the gas sensor 10 has a sensor element 12. The sensor element 12 has a structure 14 made of an oxygen ion conductive solid electrolyte, and a first sensor cell 15A and a second sensor cell 15B formed in the structure 14. Of course, of the two structures 14, a structure in which the first sensor cell 15A is formed in one structure 14 and the second sensor cell 15B is formed in the other structure 14 may be used. This will be described later.

ここで、構造体１４の厚み方向を縦方向、構造体１４の幅方向を横方向と定義すると、第１センサセル１５Ａと第２センサセル１５Ｂは、構造体１４中に、横方向に並んだ状態で設けられている。 Here, if the thickness direction of the structure 14 is defined as the vertical direction and the width direction of the structure 14 is defined as the horizontal direction, the first sensor cell 15A and the second sensor cell 15B are arranged in the structure 14 in the horizontal direction. It is provided.

第１センサセル１５Ａは、図１に示すように、構造体１４に形成され、被測定ガスが導入される第１ガス導入口１６Ａと、構造体１４内に形成され、第１ガス導入口１６Ａに連通する第１酸素濃度調整室１８Ａと、構造体１４内に形成され、第１酸素濃度調整室１８Ａに連通する第１測定室２０Ａとを有する。 As shown in FIG. 1, the first sensor cell 15A is formed in the first gas introduction port 16A formed in the structure 14 and into which the gas to be measured is introduced, and in the first gas introduction port 16A formed in the structure 14. It has a first oxygen concentration adjusting chamber 18A that communicates with the first oxygen concentration adjusting chamber 18A, and a first measuring chamber 20A that is formed in the structure 14 and communicates with the first oxygen concentration adjusting chamber 18A.

第１酸素濃度調整室１８Ａは、第１ガス導入口１６Ａに連通する第１主調整室１８Ａａと、第１主調整室１８Ａａに連通する第１副調整室１８Ａｂとを有する。第１測定室２０Ａは第１副調整室１８Ａｂに連通している。 The first oxygen concentration adjusting chamber 18A has a first main adjusting chamber 18Aa communicating with the first gas introduction port 16A and a first sub-adjusting chamber 18Ab communicating with the first main adjusting chamber 18Aa. The first measurement room 20A communicates with the first sub-control room 18Ab.

さらに、この第１センサセル１５Ａは、構造体１４のうち、第１ガス導入口１６Ａと第１主調整室１８Ａａとの間に設けられ、第１ガス導入口１６Ａに連通する第１予備調整室２２Ａを有する。 Further, the first sensor cell 15A is provided between the first gas introduction port 16A and the first main adjustment chamber 18Aa in the structure 14, and the first preliminary adjustment chamber 22A communicating with the first gas introduction port 16A. Has.

一方、第２センサセル１５Ｂは、図３に示すように、構造体１４に形成され、被測定ガスが導入される第２ガス導入口１６Ｂと、構造体１４内に形成され、第２ガス導入口１６Ｂに連通する第２酸素濃度調整室１８Ｂと、構造体１４内に形成され、第２酸素濃度調整室１８Ｂに連通する第２測定室２０Ｂとを有する。 On the other hand, as shown in FIG. 3, the second sensor cell 15B is formed in the structure 14 and the second gas introduction port 16B into which the gas to be measured is introduced, and the second gas introduction port 16B formed in the structure 14 and is formed in the structure 14. It has a second oxygen concentration adjusting chamber 18B communicating with 16B, and a second measuring chamber 20B formed in the structure 14 and communicating with the second oxygen concentration adjusting chamber 18B.

第２酸素濃度調整室１８Ｂは、第２ガス導入口１６Ｂに連通する第２主調整室１８Ｂａと、第２主調整室１８Ｂａに連通する第２副調整室１８Ｂｂとを有する。第２測定室２０Ｂは第２副調整室１８Ｂｂに連通している。 The second oxygen concentration adjusting chamber 18B has a second main adjusting chamber 18Ba communicating with the second gas introduction port 16B and a second sub adjusting chamber 18Bb communicating with the second main adjusting chamber 18Ba. The second measurement room 20B communicates with the second sub-control room 18Bb.

さらに、この第２センサセル１５Ｂは、構造体１４のうち、第２ガス導入口１６Ｂと第２主調整室１８Ｂａとの間に設けられ、第２ガス導入口１６Ｂに連通する第２予備調整室２２Ｂを有する。 Further, the second sensor cell 15B is provided between the second gas introduction port 16B and the second main adjustment chamber 18Ba in the structure 14, and the second preliminary adjustment chamber 22B communicates with the second gas introduction port 16B. Has.

具体的には、図２及び図３に示すように、構造体１４は、第１基板層２６ａと、第２基板層２６ｂと、第３基板層２６ｃと、第１固体電解質層２８と、スペーサ層３０と、第２固体電解質層３２との６つの層が、図面視で下側からこの順に積層されて構成されている。各層は、それぞれジルコニア（ＺｒＯ２）等の酸素イオン伝導性固体電解質層にて構成されている。 Specifically, as shown in FIGS. 2 and 3, the structure 14 includes a first substrate layer 26a, a second substrate layer 26b, a third substrate layer 26c, a first solid electrolyte layer 28, and a spacer. Six layers, the layer 30 and the second solid electrolyte layer 32, are laminated in this order from the bottom in the drawing. Each layer is composed of an oxygen ion conductive solid electrolyte layer such as zirconia (ZrO 2).

図２に示すように、第１センサセル１５Ａは、センサ素子１２の先端部側であって、第２固体電解質層３２の下面と第１固体電解質層２８の上面との間には、第１ガス導入口１６Ａと、第１拡散律速部３４Ａと、第１予備調整室２２Ａと、第２拡散律速部３６Ａと、第１酸素濃度調整室１８Ａと、第３拡散律速部３８Ａと、第１測定室２０Ａとが備わっている。また、第１酸素濃度調整室１８Ａを構成する第１主調整室１８Ａａと、第１副調整室１８Ａｂとの間に第４拡散律速部４０Ａが備わっている。 As shown in FIG. 2, the first sensor cell 15A is on the tip end side of the sensor element 12, and the first gas is located between the lower surface of the second solid electrolyte layer 32 and the upper surface of the first solid electrolyte layer 28. The introduction port 16A, the first diffusion rate-determining section 34A, the first preliminary adjustment chamber 22A, the second diffusion rate-controlling section 36A, the first oxygen concentration adjusting chamber 18A, the third diffusion rate-determining section 38A, and the first measurement chamber. It is equipped with 20A. Further, a fourth diffusion rate-determining unit 40A is provided between the first master control chamber 18Aa and the first sub-control chamber 18Ab constituting the first oxygen concentration adjusting chamber 18A.

これら第１ガス導入口１６Ａと、第１拡散律速部３４Ａと、第１予備調整室２２Ａと、第２拡散律速部３６Ａと、第１主調整室１８Ａａと、第４拡散律速部４０Ａと、第１副調整室１８Ａｂと、第３拡散律速部３８Ａと、第１測定室２０Ａとは、この順に連通する態様にて隣接形成されている。第１ガス導入口１６Ａから第１測定室２０Ａに至る部位を、第１ガス流通部とも称する。 The first gas introduction port 16A, the first diffusion speed control unit 34A, the first preliminary adjustment room 22A, the second diffusion speed control unit 36A, the first main adjustment room 18Aa, the fourth diffusion speed control unit 40A, and the first The 1 sub-control chamber 18Ab, the 3rd diffusion rate controlling unit 38A, and the 1st measurement chamber 20A are formed adjacent to each other in this order. The portion from the first gas introduction port 16A to the first measurement chamber 20A is also referred to as a first gas distribution section.

第１ガス導入口１６Ａと、第１予備調整室２２Ａと、第１主調整室１８Ａａと、第１副調整室１８Ａｂと、第１測定室２０Ａは、スペーサ層３０をくり抜いた態様にて設けられた内部空間である。第１予備調整室２２Ａと、第１主調整室１８Ａａと、第１副調整室１８Ａｂと、第１測定室２０Ａはいずれも、各上部が第２固体電解質層３２の下面で、各下部が第１固体電解質層２８の上面で、各側部がスペーサ層３０の側面で区画されている。 The first gas introduction port 16A, the first preliminary adjustment chamber 22A, the first main adjustment chamber 18Aa, the first sub-adjustment chamber 18Ab, and the first measurement chamber 20A are provided in a manner in which the spacer layer 30 is hollowed out. It is an internal space. The first preliminary adjustment chamber 22A, the first main adjustment chamber 18Aa, the first sub-adjustment chamber 18Ab, and the first measurement chamber 20A all have an upper portion on the lower surface of the second solid electrolyte layer 32 and a lower portion on the lower surface. 1 On the upper surface of the solid electrolyte layer 28, each side portion is partitioned by the side surface of the spacer layer 30.

第２センサセル１５Ｂについても同様に、図３に示すように、センサ素子１２の先端部側であって、第２固体電解質層３２の下面と第１固体電解質層２８の上面との間には、第２ガス導入口１６Ｂと、第１拡散律速部３４Ｂと、第２予備調整室２２Ｂと、第２拡散律速部３６Ｂと、第２酸素濃度調整室１８Ｂと、第３拡散律速部３８Ｂと、第２測定室２０Ｂとが備わっている。また、第２酸素濃度調整室１８Ｂを構成する第２主調整室１８Ｂａと、第２副調整室１８Ｂｂとの間に第４拡散律速部４０Ｂが備わっている。 Similarly, as shown in FIG. 3, the second sensor cell 15B is located on the tip end side of the sensor element 12 between the lower surface of the second solid electrolyte layer 32 and the upper surface of the first solid electrolyte layer 28. The second gas introduction port 16B, the first diffusion rate-determining section 34B, the second preliminary adjustment chamber 22B, the second diffusion rate-controlling section 36B, the second oxygen concentration adjusting chamber 18B, the third diffusion rate-determining section 38B, and the second It is equipped with 2 measurement rooms 20B. Further, a fourth diffusion rate-determining unit 40B is provided between the second main control chamber 18Ba and the second sub-control chamber 18Bb constituting the second oxygen concentration adjustment chamber 18B.

これら第２ガス導入口１６Ｂと、第１拡散律速部３４Ｂと、第２予備調整室２２Ｂと、第２拡散律速部３６Ｂと、第２主調整室１８Ｂａと、第４拡散律速部４０Ｂと、第２副調整室１８Ｂｂと、第３拡散律速部３８Ｂと、第２測定室２０Ｂとは、この順に連通する態様にて隣接形成されている。第２ガス導入口１６Ｂから第２測定室２０Ｂに至る部位を、第２ガス流通部とも称する。 The second gas introduction port 16B, the first diffusion rate control section 34B, the second preliminary adjustment chamber 22B, the second diffusion rate control section 36B, the second main adjustment chamber 18Ba, the fourth diffusion rate control section 40B, and the second The two sub-control chambers 18Bb, the third diffusion rate-determining unit 38B, and the second measurement chamber 20B are formed adjacent to each other in this order. The portion from the second gas introduction port 16B to the second measurement chamber 20B is also referred to as a second gas distribution section.

第２ガス導入口１６Ｂと、第２予備調整室２２Ｂと、第２主調整室１８Ｂａと、第２副調整室１８Ｂｂと、第２測定室２０Ｂは、スペーサ層３０をくり抜いた態様にて設けられた内部空間である。第２予備調整室２２Ｂと、第２主調整室１８Ｂａと、第２副調整室１８Ｂｂと、第２測定室２０Ｂはいずれも、各上部が第２固体電解質層３２の下面で、各下部が第１固体電解質層２８の上面で、各側部がスペーサ層３０の側面で区画されている。 The second gas introduction port 16B, the second preliminary adjustment chamber 22B, the second main adjustment chamber 18Ba, the second sub adjustment chamber 18Bb, and the second measurement chamber 20B are provided in a manner in which the spacer layer 30 is hollowed out. It is an internal space. The upper part of each of the second preliminary adjustment room 22B, the second main adjustment room 18Ba, the second sub-control room 18Bb, and the second measurement room 20B is the lower surface of the second solid electrolyte layer 32, and each lower part is the second. 1 On the upper surface of the solid electrolyte layer 28, each side portion is partitioned by the side surface of the spacer layer 30.

第１センサセル１５Ａ及び第２センサセル１５Ｂ共に、第１拡散律速部（３４Ａ、３４Ｂ）、第３拡散律速部（３８Ａ、３８Ｂ）及び第４拡散律速部（４０Ａ、４０Ｂ）は、いずれも１又は２本の横長の（図面に垂直な方向に開口が長手方向を有する）スリットとして設けられている。第２拡散律速部（３６Ａ、３６Ｂ）は、１又は２本の横長の（図面に垂直な方向に開口が長手方向を有する）スリットとして設けられている。 In both the first sensor cell 15A and the second sensor cell 15B, the first diffusion rate-determining section (34A, 34B), the third diffusion rate-determining section (38A, 38B) and the fourth diffusion rate-determining section (40A, 40B) are all 1 or 2. It is provided as a horizontally long slit (the opening has a longitudinal direction in the direction perpendicular to the drawing) of the book. The second diffusion rate-determining section (36A, 36B) is provided as one or two horizontally long slits (openings have a longitudinal direction in a direction perpendicular to the drawing).

また、第３基板層２６ｃの上面と、スペーサ層３０の下面との間であって、それぞれ第１ガス流通部及び第２ガス流通部よりも先端側から遠い位置には、第１センサセル１５Ａ及び第２センサセル１５Ｂに共通した基準ガス導入空間４１が設けられている。基準ガス導入空間４１は、上部がスペーサ層３０の下面で、下部が第３基板層２６ｃの上面で、側部が第１固体電解質層２８の側面で区画された内部空間である。基準ガス導入空間４１には、基準ガスとして、例えば酸素や大気が導入される。 Further, at positions between the upper surface of the third substrate layer 26c and the lower surface of the spacer layer 30 and farther from the tip side than the first gas flow section and the second gas flow section, respectively, the first sensor cell 15A and A reference gas introduction space 41 common to the second sensor cell 15B is provided. The reference gas introduction space 41 is an internal space in which the upper portion is the lower surface of the spacer layer 30, the lower portion is the upper surface of the third substrate layer 26c, and the side portion is the side surface of the first solid electrolyte layer 28. For example, oxygen or the atmosphere is introduced into the reference gas introduction space 41 as a reference gas.

第１ガス導入口１６Ａ及び第２ガス導入口１６Ｂは、外部空間に対して開口している部位であり、該第１ガス導入口１６Ａ及び第２ガス導入口１６Ｂを通じて外部空間から第１センサセル１５Ａ内及び第２センサセル１５Ｂ内に被測定ガスが取り込まれる。 The first gas introduction port 16A and the second gas introduction port 16B are portions that are open to the external space, and the first sensor cell 15A from the external space through the first gas introduction port 16A and the second gas introduction port 16B. The gas to be measured is taken into the inside and the second sensor cell 15B.

第１センサセル１５Ａの第１拡散律速部３４Ａは、第１ガス導入口１６Ａから第１予備調整室２２Ａに導入される被測定ガスに、所定の拡散抵抗を付与する部位である。第２センサセル１５Ｂの第１拡散律速部３４Ｂは、第２ガス導入口１６Ｂから第２予備調整室２２Ｂに導入される被測定ガスに、所定の拡散抵抗を付与する部位である。第１予備調整室２２Ａ及び第２予備調整室２２Ｂについては後述する。 The first diffusion rate-determining unit 34A of the first sensor cell 15A is a portion that imparts a predetermined diffusion resistance to the gas to be measured introduced from the first gas introduction port 16A into the first preliminary adjustment chamber 22A. The first diffusion rate-determining unit 34B of the second sensor cell 15B is a portion that imparts a predetermined diffusion resistance to the gas to be measured introduced from the second gas introduction port 16B into the second preliminary adjustment chamber 22B. The first preliminary adjustment chamber 22A and the second preliminary adjustment chamber 22B will be described later.

第１センサセル１５Ａの第２拡散律速部３６Ａは、第１予備調整室２２Ａから第１主調整室１８Ａａに導入される被測定ガスに、所定の拡散抵抗を付与する部位である。第２センサセル１５Ｂの第２拡散律速部３６Ｂは、第２予備調整室２２Ｂから第２主調整室１８Ｂａに導入される被測定ガスに、所定の拡散抵抗を付与する部位である。 The second diffusion rate-determining unit 36A of the first sensor cell 15A is a portion that imparts a predetermined diffusion resistance to the gas to be measured introduced from the first preliminary adjustment chamber 22A to the first main adjustment chamber 18Aa. The second diffusion rate-determining unit 36B of the second sensor cell 15B is a portion that imparts a predetermined diffusion resistance to the gas to be measured introduced from the second preliminary adjustment chamber 22B to the second main adjustment chamber 18Ba.

第１主調整室１８Ａａは、第１ガス導入口１６Ａから導入された被測定ガス中の酸素分圧を調整するための空間として設けられる。酸素分圧は、後述する第１主ポンプセル４２Ａが作動することによって調整される。同様に、第２主調整室１８Ｂａは、第２ガス導入口１６Ｂから導入された被測定ガス中の酸素分圧を調整するための空間として設けられる。酸素分圧は、後述する第２主ポンプセル４２Ｂが作動することによって調整される。 The first master control chamber 18Aa is provided as a space for adjusting the oxygen partial pressure in the gas to be measured introduced from the first gas introduction port 16A. The oxygen partial pressure is adjusted by operating the first main pump cell 42A, which will be described later. Similarly, the second master control chamber 18Ba is provided as a space for adjusting the oxygen partial pressure in the gas to be measured introduced from the second gas introduction port 16B. The oxygen partial pressure is adjusted by operating the second main pump cell 42B, which will be described later.

第１主ポンプセル４２Ａは、第１主内側ポンプ電極４４Ａと、第１センサセル１５Ａ及び第２センサセル１５Ｂで共通の外側ポンプ電極４６と、これらの電極に挟まれた酸素イオン伝導性の固体電解質とを含んで構成される第１電気化学的ポンプセル（主電気化学的ポンピングセル）である。第１主内側ポンプ電極４４Ａは、第１主調整室１８Ａａを区画する第１固体電解質層２８の上面、第２固体電解質層３２の下面、及び、スペーサ層３０の側面のそれぞれの略全面に設けられている。共通の外側ポンプ電極４６は、第２固体電解質層３２の上面のうち、第１主内側ポンプ電極４４Ａと対応する領域から第２主内側ポンプ電極４４Ｂ（第２センサセル１５Ｂ）と対応する領域にかけて外部空間に露出する態様で設けられている。 The first main pump cell 42A comprises a first main inner pump electrode 44A, an outer pump electrode 46 common to the first sensor cell 15A and the second sensor cell 15B, and an oxygen ion conductive solid electrolyte sandwiched between these electrodes. It is a first electrochemical pump cell (main electrochemical pumping cell) composed of the inclusion. The first main inner pump electrode 44A is provided on substantially the entire surface of the upper surface of the first solid electrolyte layer 28, the lower surface of the second solid electrolyte layer 32, and the side surface of the spacer layer 30 that partition the first master control chamber 18Aa. Has been done. The common outer pump electrode 46 is external from the region corresponding to the first main inner pump electrode 44A to the region corresponding to the second main inner pump electrode 44B (second sensor cell 15B) on the upper surface of the second solid electrolyte layer 32. It is provided so as to be exposed to the space.

第１主ポンプセル４２Ａは、センサ素子１２の外部に備わる第１センサセル用の第１可変電源４８Ａにより第１ポンプ電圧Ｖｐ１を印加して、共通の外側ポンプ電極４６と第１主内側ポンプ電極４４Ａとの間に第１ポンプ電流Ｉｐ１を流すことにより、第１主調整室１８Ａａ内の酸素を外部空間に汲み出し、あるいは、外部空間の酸素を第１主調整室１８Ａａ内に汲み入れることが可能となっている。 The first main pump cell 42A applies a first pump voltage Vp1 by a first variable power supply 48A for the first sensor cell provided outside the sensor element 12, and has a common outer pump electrode 46 and a first main inner pump electrode 44A. By passing the first pump current Ip1 between the two, the oxygen in the first main adjustment chamber 18Aa can be pumped into the external space, or the oxygen in the external space can be pumped into the first main adjustment chamber 18Aa. ing.

また、第１センサセル１５Ａは、電気化学的センサセルである第１酸素分圧検出センサセル５０Ａを有する。この第１酸素分圧検出センサセル５０Ａは、第１主内側ポンプ電極４４Ａと、第３基板層２６ｃの上面と第１固体電解質層２８とに挟まれる共通の基準電極５２と、これらの電極に挟まれた酸素イオン伝導性の固体電解質とによって構成されている。共通の基準電極５２は、共通の外側ポンプ電極４６等と同様の多孔質サーメットからなり、平面視で略矩形状の電極である。また、共通の基準電極５２の周囲には、多孔質アルミナからなり、かつ、共通の基準ガス導入空間４１につながる共通の基準ガス導入層５４が設けられている。すなわち、基準電極５２の表面に、基準ガス導入空間４１の基準ガスが基準ガス導入層５４を介して導入されるようになっている。第１酸素分圧検出センサセル５０Ａは、第１主調整室１８Ａａ内の雰囲気と基準ガス導入空間４１の基準ガスとの間の酸素濃度差に起因して第１主内側ポンプ電極４４Ａと基準電極５２との間に第１起電力Ｖ１が発生する。 Further, the first sensor cell 15A includes a first oxygen partial pressure detection sensor cell 50A, which is an electrochemical sensor cell. The first oxygen partial pressure detection sensor cell 50A is sandwiched between the first main inner pump electrode 44A, the common reference electrode 52 sandwiched between the upper surface of the third substrate layer 26c and the first solid electrolyte layer 28, and these electrodes. It is composed of a solid electrolyte with oxygen ion conductivity. The common reference electrode 52 is made of a porous cermet similar to the common outer pump electrode 46 and the like, and is a substantially rectangular electrode in a plan view. Further, a common reference gas introduction layer 54 made of porous alumina and connected to the common reference gas introduction space 41 is provided around the common reference electrode 52. That is, the reference gas in the reference gas introduction space 41 is introduced into the surface of the reference electrode 52 via the reference gas introduction layer 54. The first oxygen partial pressure detection sensor cell 50A has a first main inner pump electrode 44A and a reference electrode 52 due to an oxygen concentration difference between the atmosphere in the first main adjustment chamber 18Aa and the reference gas in the reference gas introduction space 41. The first electromotive force V1 is generated between the and.

第１酸素分圧検出センサセル５０Ａにおいて生じる第１起電力Ｖ１は、第１主調整室１８Ａａに存在する雰囲気の酸素分圧に応じて変化する。第１センサセル１５Ａは、上記第１起電力Ｖ１によって、第１主ポンプセル４２Ａの第１可変電源４８Ａをフィードバック制御する。これにより、第１可変電源４８Ａが第１主ポンプセル４２Ａに印加する第１ポンプ電圧Ｖｐ１を、第１主調整室１８Ａａの雰囲気の酸素分圧に応じて制御することができる。 The first electromotive force V1 generated in the first oxygen partial pressure detection sensor cell 50A changes according to the oxygen partial pressure of the atmosphere existing in the first master control chamber 18Aa. The first sensor cell 15A feedback-controls the first variable power supply 48A of the first main pump cell 42A by the first electromotive force V1. Thereby, the first pump voltage Vp1 applied by the first variable power supply 48A to the first main pump cell 42A can be controlled according to the oxygen partial pressure of the atmosphere of the first main adjustment chamber 18Aa.

第４拡散律速部４０Ａは、第１主調整室１８Ａａでの第１主ポンプセル４２Ａの動作により酸素濃度（酸素分圧）が制御された被測定ガスに所定の拡散抵抗を付与して、該被測定ガスを第１副調整室１８Ａｂに導く部位である。 The fourth diffusion rate-determining unit 40A imparts a predetermined diffusion resistance to the gas to be measured whose oxygen concentration (oxygen partial pressure) is controlled by the operation of the first main pump cell 42A in the first master control room 18Aa, and the subject is said to be subject to diffusion resistance. This is a portion that guides the measurement gas to the first sub-control chamber 18Ab.

第１副調整室１８Ａｂは、予め第１主調整室１８Ａａにおいて酸素濃度（酸素分圧）が調整された後、第４拡散律速部４０Ａを通じて導入された被測定ガスに対して、さらに後述する第１補助ポンプセル５６Ａによる酸素分圧の調整を行うための空間として設けられている。これにより、第１副調整室１８Ａｂ内の酸素濃度を高精度に一定に保つことができるため、この第１センサセル１５Ａは、精度の高いＮＯｘ濃度測定が可能となる。 In the first sub-control chamber 18Ab, the oxygen concentration (oxygen partial pressure) is adjusted in advance in the first main adjustment chamber 18Aa, and then the gas to be measured introduced through the fourth diffusion rate-determining unit 40A is further described later. 1 It is provided as a space for adjusting the oxygen partial pressure by the auxiliary pump cell 56A. As a result, the oxygen concentration in the first sub-control room 18Ab can be kept constant with high accuracy, so that the first sensor cell 15A can measure the NOx concentration with high accuracy.

第１補助ポンプセル５６Ａは、電気化学的ポンプセルであり、第１副調整室１８Ａｂに面する第２固体電解質層３２の下面の略全体に設けられた第１補助ポンプ電極５８Ａと、共通の外側ポンプ電極４６と、第２固体電解質層３２とによって構成される。 The first auxiliary pump cell 56A is an electrochemical pump cell, and is a common outer pump with the first auxiliary pump electrode 58A provided on substantially the entire lower surface of the second solid electrolyte layer 32 facing the first sub-adjustment chamber 18Ab. It is composed of an electrode 46 and a second solid electrolyte layer 32.

なお、第１補助ポンプ電極５８Ａについても、第１主内側ポンプ電極４４Ａと同様に、被測定ガス中のＮＯｘ成分に対する還元能力を弱めた材料を用いて形成される。 The first auxiliary pump electrode 58A is also formed by using a material having a weakened reducing ability for the NOx component in the gas to be measured, similarly to the first main inner pump electrode 44A.

第１補助ポンプセル５６Ａは、第１補助ポンプ電極５８Ａと外側ポンプ電極４６との間に所望の第２電圧Ｖｐ２を印加することにより、第１副調整室１８Ａｂ内の雰囲気中の酸素を外部空間に汲み出し、あるいは、外部空間から第１副調整室１８Ａｂ内に汲み入れることが可能となっている。 The first auxiliary pump cell 56A applies a desired second voltage Vp2 between the first auxiliary pump electrode 58A and the outer pump electrode 46 to bring oxygen in the atmosphere in the first sub-control room 18Ab to the external space. It is possible to pump out or pump out from the external space into the first sub-control room 18Ab.

また、第１副調整室１８Ａｂ内における雰囲気中の酸素分圧を制御するために、第１補助ポンプ電極５８Ａと、基準電極５２と、第２固体電解質層３２と、スペーサ層３０と、第１固体電解質層２８とによって電気化学的なセンサセル、すなわち、第１補助ポンプ制御用の第２酸素分圧検出センサセル５０Ｂが構成されている。 Further, in order to control the oxygen partial pressure in the atmosphere in the first sub-adjustment chamber 18Ab, the first auxiliary pump electrode 58A, the reference electrode 52, the second solid electrolyte layer 32, the spacer layer 30, and the first. The solid electrolyte layer 28 constitutes an electrochemical sensor cell, that is, a second oxygen partial pressure detection sensor cell 50B for controlling the first auxiliary pump.

なお、この第２酸素分圧検出センサセル５０Ｂにて検出される第２起電力Ｖ２に基づいて電圧制御される第２可変電源４８Ｂにて、第１補助ポンプセル５６Ａがポンピングを行う。これにより、第１副調整室１８Ａｂ内の雰囲気中の酸素分圧は、ＮＯｘの測定に実質的に影響がない低い分圧にまで制御されるようになっている。 The first auxiliary pump cell 56A pumps at the second variable power supply 48B whose voltage is controlled based on the second electromotive force V2 detected by the second oxygen partial pressure detection sensor cell 50B. As a result, the partial pressure of oxygen in the atmosphere in the first sub-control room 18Ab is controlled to a low partial pressure that does not substantially affect the measurement of NOx.

また、これと共に、第１補助ポンプセル５６Ａの第２ポンプ電流値Ｉｐ２が、第２酸素分圧検出センサセル５０Ｂの第２起電力Ｖ２の制御に用いられるようになっている。具体的には、第２ポンプ電流Ｉｐ２は、制御信号として第２酸素分圧検出センサセル５０Ｂに入力され、その第２起電力Ｖ２が制御されることにより、第４拡散律速部４０Ａを通じて第１副調整室１８Ａｂ内に導入される被測定ガス中の酸素分圧の勾配が常に一定となるように制御されている。また、第２ポンプ電流値Ｉｐ２が一定になるように、第１主ポンプセル４２Ａの第１可変電源４８Ａをフィードバック制御すると、さらに、第１副調整室１８Ａｂ内の酸素分圧制御の精度が向上する。第１センサセル１５ＡをＮＯｘセンサとして使用する際は、第１主ポンプセル４２Ａと第１補助ポンプセル５６Ａとの働きによって、第１副調整室１８Ａｂ内での酸素濃度は各条件の所定の値に精度良く保たれる。 At the same time, the second pump current value Ip2 of the first auxiliary pump cell 56A is used to control the second electromotive force V2 of the second oxygen partial pressure detection sensor cell 50B. Specifically, the second pump current Ip2 is input to the second oxygen partial pressure detection sensor cell 50B as a control signal, and the second electromotive force V2 is controlled so that the first sub is passed through the fourth diffusion rate controlling unit 40A. The gradient of the oxygen partial pressure in the gas to be measured introduced into the adjusting chamber 18Ab is controlled to be always constant. Further, if the first variable power supply 48A of the first main pump cell 42A is feedback-controlled so that the second pump current value Ip2 becomes constant, the accuracy of the oxygen partial pressure control in the first sub-control room 18Ab is further improved. .. When the first sensor cell 15A is used as a NOx sensor, the oxygen concentration in the first sub-control room 18Ab is accurately adjusted to a predetermined value under each condition by the action of the first main pump cell 42A and the first auxiliary pump cell 56A. Be kept.

第３拡散律速部３８Ａは、第１副調整室１８Ａｂで第１補助ポンプセル５６Ａの動作により酸素濃度（酸素分圧）が制御された被測定ガスに所定の拡散抵抗を付与して、該被測定ガスを第１測定室２０Ａに導く部位である。 The third diffusion rate-determining unit 38A imparts a predetermined diffusion resistance to the gas to be measured whose oxygen concentration (oxygen partial pressure) is controlled by the operation of the first auxiliary pump cell 56A in the first sub-control room 18Ab, and the measurement is performed. This is the part that guides the gas to the first measurement room 20A.

第１センサセル１５Ａにおいて、ＮＯｘ濃度の測定は、主として、第１測定室２０Ａ内に設けられた第１測定用ポンプセル６０Ａの動作により行われる。第１測定用ポンプセル６０Ａは、第１測定電極６２Ａと、共通の外側ポンプ電極４６と、第２固体電解質層３２と、スペーサ層３０と、第１固体電解質層２８とによって構成された電気化学的ポンプセルである。第１測定電極６２Ａは、第１測定室２０Ａ内の例えば第１固体電解質層２８の上面に直に設けられ、被測定ガス中のＮＯｘ成分に対する還元能力を、第１主内側ポンプ電極４４Ａよりも高めた材料にて構成された多孔質サーメット電極である。第１測定電極６２Ａは、第１測定電極６２Ａ上の雰囲気中に存在するＮＯｘを還元するＮＯｘ還元触媒としても機能する。 In the first sensor cell 15A, the measurement of the NOx concentration is mainly performed by the operation of the first measurement pump cell 60A provided in the first measurement chamber 20A. The first measurement pump cell 60A is electrochemically composed of a first measurement electrode 62A, a common outer pump electrode 46, a second solid electrolyte layer 32, a spacer layer 30, and a first solid electrolyte layer 28. It is a pump cell. The first measurement electrode 62A is provided directly on the upper surface of, for example, the first solid electrolyte layer 28 in the first measurement chamber 20A, and has a lower ability to reduce the NOx component in the gas to be measured than the first main inner pump electrode 44A. It is a porous cermet electrode made of the enhanced material. The first measurement electrode 62A also functions as a NOx reduction catalyst that reduces NOx existing in the atmosphere on the first measurement electrode 62A.

第１測定用ポンプセル６０Ａは、第１測定電極６２Ａの周囲（第１測定室２０Ａ内）の雰囲気中における窒素酸化物の分解によって生じた酸素を汲み出して、その発生量を第１ポンプ電流値Ｉｐ３、すなわち、第１センサセル１５Ａのセンサ出力（第１測定ポンプ電流値Ｉｐ３）として検出することができる。 The first measurement pump cell 60A pumps out oxygen generated by decomposition of nitrogen oxides in the atmosphere around the first measurement electrode 62A (inside the first measurement chamber 20A), and calculates the amount of oxygen generated by the first pump current value Ip3. That is, it can be detected as the sensor output of the first sensor cell 15A (first measurement pump current value Ip3).

また、第１測定電極６２Ａの周囲（第１測定室２０Ａ内）の酸素分圧を検出するために、第１固体電解質層２８と、スペーサ層３０と、第１測定電極６２Ａと、基準電極５２とによって電気化学的なセンサセル、すなわち、測定用ポンプ制御用の第３酸素分圧検出センサセル５０Ｃが構成されている。第３酸素分圧検出センサセル５０Ｃにて検出された第３起電力Ｖ３に基づいて第３可変電源４８Ｃが制御される。 Further, in order to detect the oxygen partial pressure around the first measurement electrode 62A (inside the first measurement chamber 20A), the first solid electrolyte layer 28, the spacer layer 30, the first measurement electrode 62A, and the reference electrode 52 The electrochemical sensor cell, that is, the third oxygen partial pressure detection sensor cell 50C for controlling the measurement pump is configured. The third variable power supply 48C is controlled based on the third electromotive force V3 detected by the third oxygen partial pressure detection sensor cell 50C.

第１副調整室１８Ａｂ内に導かれた被測定ガスは、酸素分圧が制御された状況下で第３拡散律速部３８Ａを通じて第１測定室２０Ａ内の第１測定電極６２Ａに到達する。第１測定電極６２Ａの周囲の被測定ガス中の窒素酸化物は還元されて酸素を発生する。そして、この発生した酸素は第１測定用ポンプセル６０Ａによってポンピングされる。その際、第３酸素分圧検出センサセル５０Ｃにて検出された第３起電力Ｖ３が一定となるように第３可変電源４８Ｃの第３電圧Ｖｐ３が制御される。第１測定電極６２Ａの周囲において発生する酸素の量は、被測定ガス中の窒素酸化物の濃度に比例する。従って、第１測定用ポンプセル６０Ａの第１測定ポンプ電流値Ｉｐ３を用いて被測定ガス中の窒素酸化物濃度を算出することができる。すなわち、第１測定用ポンプセル６０Ａは、第１測定室２０Ａ内の特定成分（ＮＯ）の濃度を測定する。 The gas to be measured guided into the first sub-control room 18Ab reaches the first measurement electrode 62A in the first measurement room 20A through the third diffusion rate controlling unit 38A under the condition that the oxygen partial pressure is controlled. Nitrogen oxides in the gas to be measured around the first measurement electrode 62A are reduced to generate oxygen. Then, the generated oxygen is pumped by the first measurement pump cell 60A. At that time, the third voltage Vp3 of the third variable power supply 48C is controlled so that the third electromotive force V3 detected by the third oxygen partial pressure detection sensor cell 50C becomes constant. The amount of oxygen generated around the first measurement electrode 62A is proportional to the concentration of nitrogen oxides in the gas to be measured. Therefore, the nitrogen oxide concentration in the gas to be measured can be calculated by using the first measurement pump current value Ip3 of the first measurement pump cell 60A. That is, the first measurement pump cell 60A measures the concentration of the specific component (NO) in the first measurement chamber 20A.

さらに、第１センサセル１５Ａには、第２基板層２６ｂと第３基板層２６ｃとに上下から挟まれた態様にて、第１ヒータ７２Ａが形成されている。第１ヒータ７２Ａは、第１基板層２６ａの下面に設けられた図示しないヒータ電極を通して外部から給電されることにより発熱する。第１ヒータ７２Ａが発熱することによって、第１センサセル１５Ａを構成する固体電解質の酸素イオン伝導性が高められる。第１ヒータ７２Ａは、第１予備調整室２２Ａ、第１酸素濃度調整室１８Ａ及び第１測定室２０Ａの全域に渡って埋設されており、第１センサセル１５Ａの所定の場所を所定の温度に加熱、保温することができるようになっている。なお、第１ヒータ７２Ａの上下面には、第２基板層２６ｂ及び第３基板層２６ｃとの電気的絶縁性を得る目的で、アルミナ等からなる第１ヒータ絶縁層７４Ａが形成されている。 Further, in the first sensor cell 15A, the first heater 72A is formed so as to be sandwiched between the second substrate layer 26b and the third substrate layer 26c from above and below. The first heater 72A generates heat when power is supplied from the outside through a heater electrode (not shown) provided on the lower surface of the first substrate layer 26a. The heat generated by the first heater 72A enhances the oxygen ion conductivity of the solid electrolyte constituting the first sensor cell 15A. The first heater 72A is embedded over the entire area of the first preliminary adjustment chamber 22A, the first oxygen concentration adjustment chamber 18A, and the first measurement chamber 20A, and heats a predetermined place of the first sensor cell 15A to a predetermined temperature. , It is possible to keep warm. A first heater insulating layer 74A made of alumina or the like is formed on the upper and lower surfaces of the first heater 72A for the purpose of obtaining electrical insulation with the second substrate layer 26b and the third substrate layer 26c.

また、第１センサセル１５Ａは、後述する第１予備調整ポンプセル８０Ａの作動をＯＮ／ＯＦＦ制御する第１スイッチＳＷ１を有する。第１予備調整室２２Ａは、第１ガス導入口１６Ａから導入された被測定ガス中の酸素分圧を調整するための空間として機能する。酸素分圧は、第１予備調整ポンプセル８０Ａが作動することによって調整される。 Further, the first sensor cell 15A has a first switch SW1 that controls ON / OFF of the operation of the first preliminary adjustment pump cell 80A, which will be described later. The first preliminary adjustment chamber 22A functions as a space for adjusting the oxygen partial pressure in the gas to be measured introduced from the first gas introduction port 16A. The oxygen partial pressure is adjusted by operating the first preconditioning pump cell 80A.

第１予備調整ポンプセル８０Ａは、第１スイッチＳＷ１がＯＮすることによって作動する予備的な電気化学的ポンプセルである。第１予備調整ポンプセル８０Ａは、第１予備調整室２２Ａに面する第２固体電解質層３２の下面の略全体に設けられた第１予備ポンプ電極８２Ａと、外側ポンプ電極４６と、第２固体電解質層３２とによって構成される。 The first preliminary adjustment pump cell 80A is a preliminary electrochemical pump cell that operates when the first switch SW1 is turned on. The first preparatory pump cell 80A includes a first preparatory pump electrode 82A, an outer pump electrode 46, and a second solid electrolyte provided on substantially the entire lower surface of the second solid electrolyte layer 32 facing the first preparatory chamber 22A. It is composed of a layer 32.

なお、第１予備ポンプ電極８２Ａについても、第１主内側ポンプ電極４４Ａと同様に、被測定ガス中のＮＯｘ成分に対する還元能力を弱めた材料を用いて形成される。具体的には、例えばＰｔ及びＡｕの両方の成分を含み、組成比Ａｕ／（Ｐｔ＋Ａｕ）は４％以上、かつ、２０％以下である。これらの成分が、多孔質のサーメットを構成する。 The first spare pump electrode 82A is also formed by using a material having a weakened reducing ability for the NOx component in the gas to be measured, similarly to the first main inner pump electrode 44A. Specifically, for example, it contains both Pt and Au components, and the composition ratio Au / (Pt + Au) is 4% or more and 20% or less. These components make up a porous cermet.

第１予備調整ポンプセル８０Ａは、第１予備ポンプ電極８２Ａと外側ポンプ電極４６との間に所望の第１予備電圧Ｖｐａを印加することにより、第１予備調整室２２Ａ内の雰囲気中の酸素を外部空間に汲み出し、あるいは、外部空間から第１予備調整室２２Ａ内に汲み入れることが可能となっている。 The first preliminary adjustment pump cell 80A applies oxygen in the atmosphere in the first preliminary adjustment chamber 22A to the outside by applying a desired first preliminary voltage Vpa between the first preliminary pump electrode 82A and the outer pump electrode 46. It is possible to pump into the space or from the external space into the first preliminary adjustment chamber 22A.

また、この第１センサセル１５Ａは、第１予備調整室２２Ａ内における雰囲気中の酸素分圧を制御するために、第１予備ポンプ制御用の第１予備酸素分圧検出センサセル８４Ａを有する。この第１予備酸素分圧検出センサセル８４Ａは、第１予備ポンプ電極８２Ａと、基準電極５２と、第２固体電解質層３２と、スペーサ層３０と、第１固体電解質層２８とを有する。 Further, the first sensor cell 15A has a first preliminary oxygen partial pressure detection sensor cell 84A for controlling the first preliminary pump in order to control the oxygen partial pressure in the atmosphere in the first preliminary adjustment chamber 22A. The first preliminary oxygen partial pressure detection sensor cell 84A has a first preliminary pump electrode 82A, a reference electrode 52, a second solid electrolyte layer 32, a spacer layer 30, and a first solid electrolyte layer 28.

なお、この第１予備酸素分圧検出センサセル８４Ａにて検出される第１予備起電力Ｖａに基づいて電圧制御される第１予備可変電源８６Ａにて、第１予備調整ポンプセル８０Ａがポンピングを行う。これにより、第１予備調整室２２Ａ内の雰囲気中の酸素分圧は、ＮＯｘの測定に実質的に影響がない低い分圧にまで制御されるようになっている。 The first preliminary adjustment pump cell 80A pumps at the first preliminary variable power supply 86A whose voltage is controlled based on the first preliminary electromotive force Va detected by the first preliminary oxygen partial pressure detection sensor cell 84A. As a result, the partial pressure of oxygen in the atmosphere in the first preliminary adjustment chamber 22A is controlled to a low partial pressure that does not substantially affect the measurement of NOx.

また、これと共に、第１予備ポンプ電流値Ｉｐａが、第１予備酸素分圧検出センサセル８４Ａの起電力の制御に用いられるようになっている。具体的には、第１予備ポンプ電流Ｉｐａは、制御信号として第１予備酸素分圧検出センサセル８４Ａに入力され、その第１予備起電力Ｖａが制御されることにより、第１拡散律速部３４Ａから第１予備調整室２２Ａ内に導入される被測定ガス中の酸素分圧の勾配が常に一定となるように制御されている。 At the same time, the first preliminary pump current value Ipa is used to control the electromotive force of the first preliminary oxygen partial pressure detection sensor cell 84A. Specifically, the first preliminary pump current Ipa is input to the first preliminary oxygen partial pressure detection sensor cell 84A as a control signal, and the first preliminary electromotive force Va is controlled, so that the first diffusion rate-determining unit 34A The gradient of the oxygen partial pressure in the gas to be measured introduced into the first preliminary adjustment chamber 22A is controlled to be always constant.

なお、第１予備調整室２２Ａは、緩衝空間としても機能する。すなわち、外部空間における被測定ガスの圧力変動（被測定ガスが自動車の排気ガスの場合であれば排気圧の脈動）によって生じる被測定ガスの濃度変動を、打ち消すことが可能である。 The first preliminary adjustment chamber 22A also functions as a buffer space. That is, it is possible to cancel the fluctuation in the concentration of the gas to be measured caused by the pressure fluctuation of the gas to be measured in the external space (if the gas to be measured is the exhaust gas of an automobile, the pulsation of the exhaust pressure).

一方、第２センサセル１５Ｂは、図３に示すように、上述した第１センサセル１５Ａとほぼ同様の構成を有し、第２主ポンプセル４２Ｂ、第２補助ポンプセル５６Ｂ、第４酸素分圧検出センサセル５０Ｄ、第５酸素分圧検出センサセル５０Ｅ、第６酸素分圧検出センサセル５０Ｆを有する。 On the other hand, as shown in FIG. 3, the second sensor cell 15B has substantially the same configuration as the first sensor cell 15A described above, and has a second main pump cell 42B, a second auxiliary pump cell 56B, and a fourth oxygen partial pressure detection sensor cell 50D. , A fifth oxygen partial pressure detection sensor cell 50E and a sixth oxygen partial pressure detection sensor cell 50F.

第２主ポンプセル４２Ｂは、第１主ポンプセル４２Ａと同様に、第２主内側ポンプ電極４４Ｂと、共通の外側ポンプ電極４６と、これらの電極に挟まれた酸素イオン伝導性の固体電解質とを含んで構成される第２電気化学的ポンプセル（主電気化学的ポンピングセル）である。 The second main pump cell 42B, like the first main pump cell 42A, includes a second main inner pump electrode 44B, a common outer pump electrode 46, and an oxygen ion conductive solid electrolyte sandwiched between these electrodes. It is a second electrochemical pump cell (main electrochemical pumping cell) composed of.

第２センサセル１５Ｂ用の第４可変電源４８Ｄにより第４ポンプ電圧Ｖｐ４を印加して、共通の外側ポンプ電極４６と第２主内側ポンプ電極４４Ｂとの間に第４ポンプ電流Ｉｐ４を流すことにより、第２主調整室１８Ｂａ内の酸素を外部空間に汲み出し、あるいは、外部空間の酸素を第２主調整室１８Ｂａ内に汲み入れることが可能となっている。 By applying the fourth pump voltage Vp4 by the fourth variable power supply 48D for the second sensor cell 15B and passing the fourth pump current Ip4 between the common outer pump electrode 46 and the second main inner pump electrode 44B. It is possible to pump the oxygen in the second main adjustment chamber 18Ba into the external space, or to pump the oxygen in the external space into the second main adjustment chamber 18Ba.

第２補助ポンプセル５６Ｂは、上述した第１補助ポンプセル５６Ａと同様に、電気化学的ポンプセルであり、第２副調整室１８Ｂｂに面する第２固体電解質層３２の下面の略全体に設けられた第２補助ポンプ電極５８Ｂと、共通の外側ポンプ電極４６と、第２固体電解質層３２とによって構成される。 The second auxiliary pump cell 56B is an electrochemical pump cell like the first auxiliary pump cell 56A described above, and is provided on substantially the entire lower surface of the second solid electrolyte layer 32 facing the second sub-adjustment chamber 18Bb. It is composed of two auxiliary pump electrodes 58B, a common outer pump electrode 46, and a second solid electrolyte layer 32.

第２補助ポンプセル５６Ｂは、第２補助ポンプ電極５８Ｂと外側ポンプ電極４６との間に所望の第５電圧Ｖｐ５を印加することにより、第２副調整室１８Ｂｂ内の雰囲気中の酸素を外部空間に汲み出し、あるいは、外部空間から第２副調整室１８Ｂｂ内に汲み入れることが可能となっている。 The second auxiliary pump cell 56B applies a desired fifth voltage Vp5 between the second auxiliary pump electrode 58B and the outer pump electrode 46 to bring oxygen in the atmosphere in the second sub-control room 18Bb to the external space. It is possible to pump out or pump out from the external space into the second sub-control room 18Bb.

第４酸素分圧検出センサセル５０Ｄは、第１酸素分圧検出センサセル５０Ａと同様に、第２主内側ポンプ電極４４Ｂと、第３基板層２６ｃの上面と第１固体電解質層２８とに挟まれる共通の基準電極５２と、これらの電極に挟まれた酸素イオン伝導性固体電解質とによって構成されている。 Similar to the first oxygen partial pressure detection sensor cell 50A, the fourth oxygen partial pressure detection sensor cell 50D is commonly sandwiched between the second main inner pump electrode 44B, the upper surface of the third substrate layer 26c, and the first solid electrolyte layer 28. It is composed of a reference electrode 52 and an oxygen ion conductive solid electrolyte sandwiched between these electrodes.

この第４酸素分圧検出センサセル５０Ｄは、第２主調整室１８Ｂａ内の雰囲気と基準ガス導入空間４１の基準ガスとの間の酸素濃度差に起因して第２主内側ポンプ電極４４Ｂと基準電極５２との間に第４起電力Ｖ４が発生する。 The fourth oxygen partial pressure detection sensor cell 50D has a second main inner pump electrode 44B and a reference electrode due to an oxygen concentration difference between the atmosphere in the second main adjustment chamber 18Ba and the reference gas in the reference gas introduction space 41. A fourth electromotive force V4 is generated between the 52 and the 52.

第４酸素分圧検出センサセル５０Ｄにおいて生じる第４起電力Ｖ４は、第２主調整室１８Ｂａに存在する雰囲気の酸素分圧に応じて変化する。第２センサセル１５Ｂは、上記第４起電力Ｖ４によって、第２主ポンプセル４２Ｂの第４可変電源４８Ｄをフィードバック制御する。これにより、第４可変電源４８Ｄが第２主ポンプセル４２Ｂに印加する第４ポンプ電圧Ｖｐ４を、第２主調整室１８Ｂａの雰囲気の酸素分圧に応じて制御することができる。 The fourth electromotive force V4 generated in the fourth oxygen partial pressure detection sensor cell 50D changes according to the oxygen partial pressure of the atmosphere existing in the second master control chamber 18Ba. The second sensor cell 15B feedback-controls the fourth variable power supply 48D of the second main pump cell 42B by the fourth electromotive force V4. Thereby, the fourth pump voltage Vp4 applied by the fourth variable power supply 48D to the second main pump cell 42B can be controlled according to the oxygen partial pressure of the atmosphere of the second main adjustment chamber 18Ba.

また、第２副調整室１８Ｂｂ内における雰囲気中の酸素分圧を制御するために、第２補助ポンプ電極５８Ｂと、基準電極５２と、第２固体電解質層３２と、スペーサ層３０と、第１固体電解質層２８とによって電気化学的なセンサセル、すなわち、第２補助ポンプ制御用の第５酸素分圧検出センサセル５０Ｅが構成されている。 Further, in order to control the oxygen partial pressure in the atmosphere in the second sub-adjustment chamber 18Bb, the second auxiliary pump electrode 58B, the reference electrode 52, the second solid electrolyte layer 32, the spacer layer 30, and the first The solid electrolyte layer 28 constitutes an electrochemical sensor cell, that is, a fifth oxygen partial pressure detection sensor cell 50E for controlling the second auxiliary pump.

この第５酸素分圧検出センサセル５０Ｅにて検出される第５起電力Ｖ５に基づいて電圧制御される第５可変電源４８Ｅにて、第２補助ポンプセル５６Ｂがポンピングを行う。これにより、第２副調整室１８Ｂｂ内の雰囲気中の酸素分圧は、ＮＯｘの測定に実質的に影響がない低い分圧にまで制御されるようになっている。 The second auxiliary pump cell 56B pumps at the fifth variable power supply 48E whose voltage is controlled based on the fifth electromotive force V5 detected by the fifth oxygen partial pressure detection sensor cell 50E. As a result, the partial pressure of oxygen in the atmosphere in the second sub-control room 18Bb is controlled to a low partial pressure that does not substantially affect the measurement of NOx.

これと共に、第２補助ポンプセル５６Ｂの第５ポンプ電流値Ｉｐ５が、第５酸素分圧検出センサセル５０Ｅの第５起電力Ｖ５の制御に用いられるようになっている。つまり、第２副調整室１８Ｂｂ内に導入される被測定ガス中の酸素分圧の勾配が常に一定となるように制御される。 At the same time, the fifth pump current value Ip5 of the second auxiliary pump cell 56B is used to control the fifth electromotive force V5 of the fifth oxygen partial pressure detection sensor cell 50E. That is, the gradient of the oxygen partial pressure in the gas to be measured introduced into the second sub-control room 18Bb is controlled to be always constant.

また、第２測定電極６２Ｂの周囲（第２測定室２０Ｂ内）の酸素分圧を検出するために、第１固体電解質層２８と、スペーサ層３０と、第２測定電極６２Ｂと、基準電極５２とによって電気化学的なセンサセル、すなわち、測定用ポンプ制御用の第６酸素分圧検出センサセル５０Ｆが構成されている。第６酸素分圧検出センサセル５０Ｆにて検出された第６起電力Ｖ６に基づいて第６可変電源４８Ｆが制御される。 Further, in order to detect the oxygen partial pressure around the second measurement electrode 62B (inside the second measurement chamber 20B), the first solid electrolyte layer 28, the spacer layer 30, the second measurement electrode 62B, and the reference electrode 52 The electrochemical sensor cell, that is, the sixth oxygen partial pressure detection sensor cell 50F for controlling the measurement pump is configured. The sixth variable power supply 48F is controlled based on the sixth electromotive force V6 detected by the sixth oxygen partial pressure detection sensor cell 50F.

第２副調整室１８Ｂｂ内に導かれた被測定ガスは、酸素分圧が制御された状況下で第３拡散律速部３８Ｂを通じて第２測定室２０Ｂ内の第２測定電極６２Ｂに到達する。第２測定電極６２Ｂの周囲の被測定ガス中の窒素酸化物は還元されて酸素を発生する。そして、この発生した酸素は第２測定用ポンプセル６０Ｂによってポンピングされる。その際、第６酸素分圧検出センサセル５０Ｆにて検出された第６起電力Ｖ６が一定となるように第６可変電源４８Ｆの第６電圧Ｖｐ６が制御される。第２測定電極６２Ｂの周囲において発生する酸素の量は、被測定ガス中の窒素酸化物の濃度に比例する。従って、第２測定用ポンプセル６０Ｂの第２測定ポンプ電流値Ｉｐ６を用いて被測定ガス中の窒素酸化物濃度を算出することができる。すなわち、第２測定用ポンプセル６０Ｂは、第２測定室２０Ｂ内の特定成分（ＮＯ）の濃度を測定する。 The gas to be measured guided into the second sub-control room 18Bb reaches the second measurement electrode 62B in the second measurement room 20B through the third diffusion rate controlling unit 38B under the condition that the oxygen partial pressure is controlled. Nitrogen oxides in the gas to be measured around the second measurement electrode 62B are reduced to generate oxygen. Then, the generated oxygen is pumped by the second measurement pump cell 60B. At that time, the sixth voltage Vp6 of the sixth variable power supply 48F is controlled so that the sixth electromotive force V6 detected by the sixth oxygen partial pressure detection sensor cell 50F becomes constant. The amount of oxygen generated around the second measurement electrode 62B is proportional to the concentration of nitrogen oxides in the gas to be measured. Therefore, the nitrogen oxide concentration in the gas to be measured can be calculated by using the second measurement pump current value Ip6 of the second measurement pump cell 60B. That is, the second measurement pump cell 60B measures the concentration of the specific component (NO) in the second measurement chamber 20B.

また、この第２センサセル１５Ｂは、電気化学的な酸素検出セル７０を有する。この酸素検出セル７０は、第２固体電解質層３２と、スペーサ層３０と、第１固体電解質層２８と、第３基板層２６ｃと、外側ポンプ電極４６と、基準電極５２とを有する。この酸素検出セル７０によって得られる起電力Ｖｒによりセンサ素子１２の外部における被測定ガス中の酸素分圧を検出可能となっている。 Further, the second sensor cell 15B has an electrochemical oxygen detection cell 70. The oxygen detection cell 70 has a second solid electrolyte layer 32, a spacer layer 30, a first solid electrolyte layer 28, a third substrate layer 26c, an outer pump electrode 46, and a reference electrode 52. The electromotive force Vr obtained by the oxygen detection cell 70 makes it possible to detect the partial pressure of oxygen in the gas to be measured outside the sensor element 12.

また、第２センサセル１５Ｂには、第２基板層２６ｂと第３基板層２６ｃとに上下から挟まれた態様にて、上述した第１ヒータ７２Ａと同様の第２ヒータ７２Ｂが形成されている。第２ヒータ７２Ｂは、第２予備調整室２２Ｂと第２酸素濃度調整室１８Ｂ及び第２測定室２０Ｂの全域に渡って埋設されており、第２センサセル１５Ｂの所定の場所を所定の温度に加熱、保温することができるようになっている。なお、第２ヒータ７２Ｂの上下面にも、第２基板層２６ｂ及び第３基板層２６ｃとの電気的絶縁性を得る目的で、アルミナ等からなる第２ヒータ絶縁層７４Ｂが形成されている。なお、第１ヒータ７２Ａと第２ヒータ７２Ｂは、共通の１つのヒータで構成されてもよく、その際は、第１ヒータ絶縁層７４Ａと第２ヒータ絶縁層７４Ｂも共通となる。 Further, in the second sensor cell 15B, a second heater 72B similar to the first heater 72A described above is formed in a manner of being sandwiched between the second substrate layer 26b and the third substrate layer 26c from above and below. The second heater 72B is embedded over the entire area of the second preliminary adjustment chamber 22B, the second oxygen concentration adjustment chamber 18B, and the second measurement chamber 20B, and heats a predetermined location of the second sensor cell 15B to a predetermined temperature. , It is possible to keep warm. A second heater insulating layer 74B made of alumina or the like is also formed on the upper and lower surfaces of the second heater 72B for the purpose of obtaining electrical insulation with the second substrate layer 26b and the third substrate layer 26c. The first heater 72A and the second heater 72B may be composed of one common heater, and in that case, the first heater insulating layer 74A and the second heater insulating layer 74B are also common.

そして、この第２センサセル１５Ｂにおいても、図３に示すように、後述する第２予備調整ポンプセル８０Ｂの作動をＯＮ／ＯＦＦ制御する第２スイッチＳＷ２を有する。第２予備調整室２２Ｂは、第２ガス導入口１６Ｂから導入された被測定ガス中の酸素分圧を調整するための空間として機能する。酸素分圧は、第２予備調整ポンプセル８０Ｂが作動することによって調整される。 The second sensor cell 15B also has a second switch SW2 that controls ON / OFF of the operation of the second preparatory adjustment pump cell 80B, which will be described later, as shown in FIG. The second preliminary adjustment chamber 22B functions as a space for adjusting the oxygen partial pressure in the gas to be measured introduced from the second gas introduction port 16B. The oxygen partial pressure is adjusted by operating the second preconditioning pump cell 80B.

第２予備調整ポンプセル８０Ｂは、第２スイッチＳＷ２がＯＮすることによって作動する予備的な電気化学的ポンプセルである。第２予備調整ポンプセル８０Ｂは、第２予備調整室２２Ｂに面する第２固体電解質層３２の下面の略全体に設けられた第２予備ポンプ電極８２Ｂと、外側ポンプ電極４６と、第２固体電解質層３２とによって構成される、予備的な電気化学的ポンプセルである。 The second preliminary adjustment pump cell 80B is a preliminary electrochemical pump cell that operates when the second switch SW2 is turned on. The second preparatory pump cell 80B includes a second preparatory pump electrode 82B, an outer pump electrode 46, and a second solid electrolyte provided on substantially the entire lower surface of the second solid electrolyte layer 32 facing the second preparatory chamber 22B. A preliminary electrochemical pump cell composed of layers 32.

なお、第２予備ポンプ電極８２Ｂについても、第１予備ポンプ電極８２Ａ（図２参照）と同様に、被測定ガス中のＮＯｘ成分に対する還元能力を弱めた材料を用いて形成される。具体的には、例えばＰｔ及びＡｕの両方の成分を含み、組成比Ａｕ／（Ｐｔ＋Ａｕ）は４％以上、かつ、２０％以下である。これらの成分が、多孔質のサーメットを構成する。 The second spare pump electrode 82B is also formed by using a material having a weakened reducing ability for the NOx component in the gas to be measured, similarly to the first spare pump electrode 82A (see FIG. 2). Specifically, for example, it contains both Pt and Au components, and the composition ratio Au / (Pt + Au) is 4% or more and 20% or less. These components make up a porous cermet.

第２予備調整ポンプセル８０Ｂは、第２予備ポンプ電極８２Ｂと外側ポンプ電極４６との間に所望の第２予備電圧Ｖｐｂを印加することにより、第２予備調整室２２Ｂ内の雰囲気中の酸素を外部空間に汲み出し、あるいは、外部空間から第２予備調整室２２Ｂ内に汲み入れることが可能となっている。 The second preliminary adjustment pump cell 80B applies a desired second preliminary voltage Vpb between the second preliminary pump electrode 82B and the outer pump electrode 46 to externally remove oxygen in the atmosphere in the second preliminary adjustment chamber 22B. It is possible to pump into the space or from the external space into the second preliminary adjustment chamber 22B.

また、この第２センサセル１５Ｂは、第２予備調整室２２Ｂ内における雰囲気中の酸素分圧を制御するために、第２予備ポンプ制御用の第２予備酸素分圧検出センサセル８４Ｂを有する。この第２予備酸素分圧検出センサセル８４Ｂは、第２予備ポンプ電極８２Ｂと、基準電極５２と、第２固体電解質層３２と、スペーサ層３０と、第１固体電解質層２８とを有する。 Further, the second sensor cell 15B has a second preliminary oxygen partial pressure detection sensor cell 84B for controlling the second preliminary pump in order to control the oxygen partial pressure in the atmosphere in the second preliminary adjustment chamber 22B. The second preliminary oxygen partial pressure detection sensor cell 84B has a second preliminary pump electrode 82B, a reference electrode 52, a second solid electrolyte layer 32, a spacer layer 30, and a first solid electrolyte layer 28.

なお、この第２予備酸素分圧検出センサセル８４Ｂにて検出される第２予備起電力Ｖｂに基づいて電圧制御される第２予備可変電源８６Ｂにて、第２予備調整ポンプセル８０Ｂがポンピングを行う。これにより、第２予備調整室２２Ｂ内の雰囲気中の酸素分圧は、ＮＯｘの測定に実質的に影響がない低い分圧にまで制御されるようになっている。 The second preliminary adjustment pump cell 80B pumps the second preliminary variable power supply 86B whose voltage is controlled based on the second preliminary electromotive force Vb detected by the second preliminary oxygen partial pressure detection sensor cell 84B. As a result, the partial pressure of oxygen in the atmosphere in the second preliminary adjustment chamber 22B is controlled to a low partial pressure that does not substantially affect the measurement of NOx.

また、これと共に、第２予備ポンプ電流値Ｉｐｂが、第２予備酸素分圧検出センサセル８４Ｂの起電力の制御に用いられるようになっている。具体的には、第２予備ポンプ電流Ｉｐｂは、制御信号として第２予備酸素分圧検出センサセル８４Ｂに入力され、その第２予備起電力Ｖｂが制御されることにより、第２拡散律速部３６Ｂから第２予備調整室２２Ｂ内に導入される被測定ガス中の酸素分圧が常に一定となるように制御されている。 At the same time, the second preliminary pump current value Ipb is used to control the electromotive force of the second preliminary oxygen partial pressure detection sensor cell 84B. Specifically, the second preliminary pump current Ipb is input to the second preliminary oxygen partial pressure detection sensor cell 84B as a control signal, and the second preliminary electromotive force Vb is controlled from the second diffusion rate-determining unit 36B. The oxygen partial pressure in the gas to be measured introduced into the second preliminary adjustment chamber 22B is controlled to be always constant.

なお、第２予備調整室２２Ｂは、緩衝空間としても機能する。すなわち、外部空間における被測定ガスの圧力変動（被測定ガスが自動車の排気ガスの場合であれば排気圧の脈動）によって生じる被測定ガスの濃度変動を、打ち消すことが可能である。 The second preliminary adjustment chamber 22B also functions as a buffer space. That is, it is possible to cancel the fluctuation in the concentration of the gas to be measured caused by the pressure fluctuation of the gas to be measured in the external space (if the gas to be measured is the exhaust gas of an automobile, the pulsation of the exhaust pressure).

さらに、ガスセンサ１０は、図４に模式的に示すように、温度制御手段１００、スイッチング制御手段１０１、第１酸素濃度制御手段１０２Ａ、第２酸素濃度制御手段１０２Ｂ及び目的成分濃度取得手段１０４を有する。 Further, as schematically shown in FIG. 4, the gas sensor 10 includes a temperature control means 100, a switching control means 101, a first oxygen concentration control means 102A, a second oxygen concentration control means 102B, and a target component concentration acquisition means 104. ..

温度制御手段１００は、センサ素子１２の第１ヒータ７２Ａ及び第２ヒータ７２Ｂへの通電を制御して第１センサセル１５Ａ及び第２センサセル１５Ｂの温度を制御する。 The temperature control means 100 controls the energization of the sensor element 12 to the first heater 72A and the second heater 72B to control the temperatures of the first sensor cell 15A and the second sensor cell 15B.

スイッチング制御手段１０１は、第１スイッチＳＷ１及び第２スイッチＳＷ２をスイッチング制御する。例えば第１予備調整ポンプセル８０Ａの作動する場合は、第１スイッチＳＷ１をＯＮとし、第２スイッチＳＷ２をＯＦＦにする。反対に、第２予備調整ポンプセル８０Ｂの作動する場合は、第１スイッチＳＷ１をＯＦＦとし、第２スイッチＳＷ２をＯＮにする。 The switching control means 101 switches and controls the first switch SW1 and the second switch SW2. For example, when the first preparatory adjustment pump cell 80A operates, the first switch SW1 is turned on and the second switch SW2 is turned off. On the contrary, when the second preparatory adjustment pump cell 80B operates, the first switch SW1 is turned off and the second switch SW2 is turned on.

第１酸素濃度制御手段１０２Ａは、第１センサセル１５Ａの第１酸素濃度調整室１８Ａ内の酸素濃度を制御する第１酸素濃度制御部１０６Ａと、第１センサセル１５Ａの第１予備調整室２２Ａ内の酸素濃度を制御する第１予備酸素濃度制御部１０８Ａとを有する。 The first oxygen concentration control means 102A includes a first oxygen concentration control unit 106A that controls the oxygen concentration in the first oxygen concentration adjustment chamber 18A of the first sensor cell 15A, and a first preliminary adjustment chamber 22A of the first sensor cell 15A. It has a first preliminary oxygen concentration control unit 108A that controls the oxygen concentration.

第２酸素濃度制御手段１０２Ｂは、第２センサセル１５Ｂの第２酸素濃度調整室１８Ｂ内の酸素濃度を制御する第２酸素濃度制御部１０６Ｂと、第２センサセル１５Ｂの第２予備調整室２２Ｂ内の酸素濃度を制御する第２予備酸素濃度制御部１０８Ｂとを有する。 The second oxygen concentration control means 102B includes a second oxygen concentration control unit 106B that controls the oxygen concentration in the second oxygen concentration adjustment chamber 18B of the second sensor cell 15B, and a second preliminary adjustment chamber 22B of the second sensor cell 15B. It has a second reserve oxygen concentration control unit 108B that controls the oxygen concentration.

目的成分濃度取得手段１０４は、第１センサセル１５Ａの第１測定用ポンプセル６０Ａに流れる第１測定ポンプ電流値Ｉｐ３と第２センサセル１５Ｂの第２測定用ポンプセル６０Ｂに流れる第２測定ポンプ電流値Ｉｐ６との差（変化量ΔＩｐ）と、第２測定ポンプ電流値Ｉｐ６（合計濃度）と、後述するマップ１１０に基づいて、第１目的成分（ＮＯ）の濃度と第２目的成分（ＮＨ３）の濃度とを取得する。 The target component concentration acquisition means 104 has a first measurement pump current value Ip3 flowing through the first measurement pump cell 60A of the first sensor cell 15A and a second measurement pump current value Ip6 flowing through the second measurement pump cell 60B of the second sensor cell 15B. The concentration of the first target component (NO) and the concentration of the second target component (NH 3 ) based on the difference (change amount ΔIp), the second measurement pump current value Ip6 (total concentration), and the map 110 described later. And get.

なお、温度制御手段１００、スイッチング制御手段１０１、第１酸素濃度制御手段１０２Ａ、第２酸素濃度制御手段１０２Ｂ及び目的成分濃度取得手段１０４は、例えば１つ又は複数のＣＰＵ（中央処理ユニット）と記憶装置等を有する１以上の電子回路にて構成される。電子回路は、例えば記憶装置に記憶されているプログラムをＣＰＵが実行することにより、所定の機能が実現されるソフトウェア機能部でもある。もちろん、複数の電子回路を機能に合わせて接続したＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ−Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ）等の集積回路で構成してもよい。 The temperature control means 100, the switching control means 101, the first oxygen concentration control means 102A, the second oxygen concentration control means 102B, and the target component concentration acquisition means 104 are stored as, for example, one or a plurality of CPUs (central processing units). It is composed of one or more electronic circuits having a device or the like. The electronic circuit is also a software function unit in which a predetermined function is realized by, for example, the CPU executing a program stored in a storage device. Of course, it may be composed of an integrated circuit such as FPGA (Field-Programmable Gate Array) in which a plurality of electronic circuits are connected according to the function.

従来型直列２室構造を持つＮＯｘセンサは、ＮＯ、ＮＨ３の目的成分に対して、酸素濃度調整室内で全てをＮＯに変換した後、測定室に導入し、これら２成分の総量を測定していた。つまり、２つの目的成分毎の濃度、すなわち、ＮＯ及びＮＨ３の各濃度を測定することができなかった。 The NOx sensor having a conventional in-line two-chamber structure converts all of the target components of NO and NH 3 into NO in the oxygen concentration adjusting chamber, and then introduces them into the measuring chamber to measure the total amount of these two components. Was there. That is, the concentrations of the two target components, that is, the concentrations of NO and NH 3 , could not be measured.

これに対して、ガスセンサ１０は、上述した第１センサセル１５Ａ、第２センサセル１５Ｂ、温度制御手段１００、スイッチング制御手段１０１、第１酸素濃度制御手段１０２Ａ、第２酸素濃度制御手段１０２Ｂ及び目的成分濃度取得手段１０４を具備することで、ＮＯ及びＮＨ３の各濃度を取得することができる。 On the other hand, the gas sensor 10 includes the above-mentioned first sensor cell 15A, second sensor cell 15B, temperature control means 100, switching control means 101, first oxygen concentration control means 102A, second oxygen concentration control means 102B, and target component concentration. By providing the acquisition means 104, each concentration of NO and NH 3 can be acquired.

温度制御手段１００は、予め設定されたセンサ温度の条件と、センサ素子１２の温度を計測する温度センサ（図示せず）からの計測値とに基づいて、第１ヒータ７２Ａ及び第２ヒータ７２Ｂをフィードバック制御することにより、センサ素子１２の温度を、上記条件に従った温度に調整する。 The temperature control means 100 sets the first heater 72A and the second heater 72B based on the preset sensor temperature conditions and the measured values from the temperature sensor (not shown) that measures the temperature of the sensor element 12. By feedback control, the temperature of the sensor element 12 is adjusted to a temperature according to the above conditions.

第１酸素濃度制御手段１０２Ａの第１酸素濃度制御部１０６Ａは、予め設定された第１酸素濃度調整室１８Ａ内の酸素濃度の条件と、第１酸素分圧検出センサセル５０Ａ（図２参照）において生じる第１起電力Ｖ１とに基づいて、第１可変電源４８Ａをフィードバック制御することにより、第１酸素濃度調整室１８Ａ内の酸素濃度を、上記条件に従った濃度に調整する。 The first oxygen concentration control unit 106A of the first oxygen concentration control means 102A sets the oxygen concentration conditions in the first oxygen concentration adjustment chamber 18A set in advance and the first oxygen partial pressure detection sensor cell 50A (see FIG. 2). By feedback-controlling the first variable power supply 48A based on the generated first electromotive force V1, the oxygen concentration in the first oxygen concentration adjusting chamber 18A is adjusted to a concentration according to the above conditions.

第２酸素濃度制御手段１０２Ｂの第２酸素濃度制御部１０６Ｂは、予め設定された第２酸素濃度調整室１８Ｂ内の酸素濃度の条件と、第４酸素分圧検出センサセル５０Ｄ（図３参照）において生じる第４起電力Ｖ４とに基づいて、第４可変電源４８Ｄをフィードバック制御することにより、第２酸素濃度調整室１８Ｂ内の酸素濃度を、上記条件に従った濃度に調整する。 The second oxygen concentration control unit 106B of the second oxygen concentration control means 102B sets the oxygen concentration conditions in the second oxygen concentration adjustment chamber 18B set in advance and the fourth oxygen partial pressure detection sensor cell 50D (see FIG. 3). By feedback-controlling the fourth variable power supply 48D based on the generated fourth electromotive force V4, the oxygen concentration in the second oxygen concentration adjusting chamber 18B is adjusted to a concentration according to the above conditions.

このように、ガスセンサ１０は、これら第１酸素濃度制御手段１０２Ａ及び第２酸素濃度制御手段１０２Ｂ又は温度制御手段１００、あるいは第１酸素濃度制御手段１０２Ａ、第２酸素濃度制御手段１０２Ｂ及び温度制御手段１００によって、第１酸素濃度調整室１８Ａ内及び第２酸素濃度調整室１８Ｂ内のＮＯを分解させることなく、ＮＨ３をＮＨ３測定に使用できる比率でＮＯに変換するように制御する。 As described above, the gas sensor 10 includes the first oxygen concentration control means 102A and the second oxygen concentration control means 102B or the temperature control means 100, or the first oxygen concentration control means 102A, the second oxygen concentration control means 102B and the temperature control means. By 100, NH 3 is controlled to be converted into NO at a ratio that can be used for NH 3 measurement without decomposing NO in the first oxygen concentration adjusting chamber 18A and the second oxygen concentration adjusting chamber 18B.

第１酸素濃度制御手段１０２Ａの第１予備酸素濃度制御部１０８Ａは、予め設定された酸素濃度の条件と、第１予備酸素分圧検出センサセル８４Ａ（図２参照）において生じる第１予備起電力Ｖａとに基づいて、第１予備可変電源８６Ａをフィードバック制御することにより、第１予備調整室２２Ａ内の酸素濃度を、条件に従った濃度に調整する。この第１予備酸素濃度制御部１０８Ａによって、第１センサセル１５Ａにおける第１予備調整室２２Ａ内のＮＯを分解させることなく、ＮＨ３がＮＨ３測定に使用できる比率でＮＯに変換される。 The first reserve oxygen concentration control unit 108A of the first oxygen concentration control means 102A has a preset oxygen concentration condition and a first reserve electromotive force Va generated in the first reserve oxygen partial pressure detection sensor cell 84A (see FIG. 2). Based on the above, the oxygen concentration in the first preliminary adjustment chamber 22A is adjusted to a concentration according to the conditions by feedback-controlling the first preliminary variable power supply 86A. This first preliminary oxygen concentration controller 108A, without decomposing NO in the first preconditioning chamber 22A in the first sensor cell 15A, NH 3 is converted to NO in a ratio that can be used for NH 3 measurement.

同様に、第２酸素濃度制御手段１０２Ｂの第２予備酸素濃度制御部１０８Ｂは、予め設定された酸素濃度の条件と、第２予備酸素分圧検出センサセル８４Ｂ（図３参照）において生じる第２予備起電力Ｖｂとに基づいて、第２予備可変電源８６Ｂをフィードバック制御することにより、第２予備調整室２２Ｂ内の酸素濃度を、条件に従った濃度に調整する。この第２予備酸素濃度制御部１０８Ｂによって、第２センサセル１５Ｂにおける第２予備調整室２２Ｂ内のＮＯを分解させることなく、ＮＨ３がＮＨ３測定に使用できる比率でＮＯに変換される。 Similarly, the second reserve oxygen concentration control unit 108B of the second oxygen concentration control means 102B has a preset oxygen concentration condition and a second reserve generated in the second reserve oxygen partial pressure detection sensor cell 84B (see FIG. 3). By feedback-controlling the second preliminary variable power supply 86B based on the electromotive force Vb, the oxygen concentration in the second preliminary adjustment chamber 22B is adjusted to a concentration according to the conditions. This second preliminary oxygen concentration controller 108B, without decomposing NO in the second preconditioning chamber 22B in the second sensor cell 15B, NH 3 is converted to NO in a ratio that can be used for NH 3 measurement.

ここで、ガスセンサ１０の処理動作について、図５及び図６も参照しながら説明する。 Here, the processing operation of the gas sensor 10 will be described with reference to FIGS. 5 and 6.

先ず、図５に示すように、第１センサセル１５Ａでは、第１予備調整ポンプセル８０ＡがＯＮとされていることから、第１ガス導入口１６Ａを通じて第１予備調整室２２Ａに導入したＮＨ３は、第１予備調整室２２Ａ内でＮＨ３→ＮＯの酸化反応が起こり、第１ガス導入口１６Ａを通じて導入された全てのＮＨ３がＮＯに変換される。従って、ＮＨ３は第１拡散律速部３４ＡをＮＨ３の拡散係数２．２ｃｍ２／ｓｅｃで通過するが、第１予備調整室２２Ａより奥にある第２拡散律速部３６Ａ以降はＮＯの拡散係数１．８ｃｍ２／ｓｅｃで第１測定室２０Ａに移動する。 First, as shown in FIG. 5, since the first pre-adjustment pump cell 80A is turned on in the first sensor cell 15A, the NH 3 introduced into the first pre-adjustment chamber 22A through the first gas introduction port 16A is An oxidation reaction of NH 3 → NO occurs in the first preliminary adjustment chamber 22A, and all NH 3 introduced through the first gas introduction port 16A is converted to NO. Therefore, NH 3 passes through the first diffusion rate-determining section 34A at a diffusion coefficient of 2.2 cm 2 / sec of NH 3 , but the diffusion coefficient of NO after the second diffusion rate-determining section 36A located behind the first preliminary adjustment chamber 22A. Move to the first measurement chamber 20A at 1.8 cm 2 / sec.

一方、第２センサセル１５Ｂでは、第２予備調整ポンプセル８０ＢがＯＦＦ状態であることから、第２ガス導入口１６Ｂを通じて導入したＮＨ３は、第２酸素濃度調整室１８Ｂまで到達する。第２酸素濃度調整室１８Ｂでは、第２酸素濃度制御手段１０２Ｂ（図４参照）によって、ＮＨ３を全てＮＯに変換するように制御されていることから、第２酸素濃度調整室１８Ｂに流入したＮＨ３は第２酸素濃度調整室１８Ｂ内でＮＨ３→ＮＯの酸化反応が起こり、第２酸素濃度調整室１８Ｂ内の全てのＮＨ３がＮＯに変換される。従って、第２ガス導入口１６Ｂを通じて導入されたＮＨ３は、第１拡散律速部３４Ｂ及び第２拡散律速部３６ＢをＮＨ３の拡散係数２．２ｃｍ２／ｓｅｃで通過し、第２酸素濃度調整室１８Ｂ内でＮＯに変換された後は、第３拡散律速部３８ＢをＮＯの拡散係数１．８ｃｍ２／ｓｅｃで通過して、隣接する第２測定室２０Ｂ内に移動する。 On the other hand, in the second sensor cell 15B, since the second preliminary adjustment pump cell 80B is in the OFF state, the NH 3 introduced through the second gas introduction port 16B reaches the second oxygen concentration adjustment chamber 18B. In the second oxygen concentration adjusting chamber 18B, since it was controlled by the second oxygen concentration controlling means 102B (see FIG. 4) to convert all NH 3 to NO, it flowed into the second oxygen concentration adjusting chamber 18B. In NH 3, an oxidation reaction of NH 3 → NO occurs in the second oxygen concentration adjusting chamber 18B, and all NH 3 in the second oxygen concentration adjusting chamber 18B is converted to NO. Therefore, NH 3 introduced through the second gas introduction port 16B passes through the first diffusion rate-determining section 34B and the second diffusion rate-determining section 36B with a diffusion coefficient of NH 3 of 2.2 cm 2 / sec, and adjusts the second oxygen concentration. After being converted to NO in the chamber 18B, it passes through the third diffusion rate-determining unit 38B with a diffusion coefficient of NO of 1.8 cm 2 / sec and moves into the adjacent second measurement chamber 20B.

すなわち、第１センサセル１５Ａでは、ＮＨ３の酸化反応が起こる場所が第１予備調整室２２Ａであり、第２センサセル１５Ｂでは、ＮＨ３の酸化反応が起こる場所が第２酸素濃度調整室１８Ｂである。ＮＯ、ＮＨ３は各々異なる拡散係数を持つため、第２拡散律速部（３６Ａ、３６Ｂ）をＮＯで通過するか、ＮＨ３で通過するかの違いは、第１測定室２０Ａ及び第２測定室２０Ｂに流れ込むＮＯ量の違いに相当する。これは、第１測定用ポンプセル６０Ａの第１測定ポンプ電流値Ｉｐ３と、第２測定用ポンプセル６０Ｂの第２測定ポンプ電流値Ｉｐ６に差異をもたらす。もっとも、第２測定用ポンプセル６０Ｂの第２測定ポンプ電流値Ｉｐ６は、被測定ガス中のＮＨ３濃度とＮＯ濃度の合計値に相当する。 That is, in the first sensor cell 15A, the place where the oxidation reaction of NH 3 occurs is the first preliminary adjustment chamber 22A, and in the second sensor cell 15B, the place where the oxidation reaction of NH 3 occurs is the second oxygen concentration adjustment chamber 18B. .. Since NO and NH 3 have different diffusion coefficients, the difference between passing through the second diffusion rate-determining section (36A and 36B) with NO and passing through NH 3 is the difference between the first measurement chamber 20A and the second measurement chamber. It corresponds to the difference in the amount of NO flowing into 20B. This causes a difference between the first measurement pump current value Ip3 of the first measurement pump cell 60A and the second measurement pump current value Ip6 of the second measurement pump cell 60B. However, the second measurement pumping current Ip6 second measuring pumping cell 60B corresponds to the sum of the NH 3 concentration and NO concentration in the measurement gas.

そして、第１測定ポンプ電流値Ｉｐ３と第２測定ポンプ電流値Ｉｐ６の変化量ΔＩｐは、被測定ガス中のＮＨ３の濃度に応じて変化する。そのため、第２測定用ポンプセル６０Ｂに流れる第２測定ポンプ電流値Ｉｐ６（ＮＯとＮＨ３の合計濃度）と、上述した変化量ΔＩｐ（ＮＨ３の濃度）とからＮＯとＮＨ３の各濃度を取得することができる。 Then, the amount of change ΔIp between the first measurement pump current value Ip3 and the second measurement pump current value Ip6 changes according to the concentration of NH 3 in the gas to be measured. Therefore, each concentration of NO and NH 3 is obtained from the second measurement pump current value Ip6 ( total concentration of NO and NH 3 ) flowing through the second measurement pump cell 60B and the above-mentioned change amount ΔIp ( concentration of NH 3). can do.

従って、目的成分濃度取得手段１０４（図４参照）では、第１測定ポンプ電流値Ｉｐ３と第２測定ポンプ電流値Ｉｐ６との変化量ΔＩｐと、第２測定ポンプ電流値Ｉｐ６と、例えばマップ１１０（図７参照）とに基づいてＮＯ及びＮＨ３の各濃度を取得する。 Therefore, in the target component concentration acquisition means 104 (see FIG. 4), the amount of change ΔIp between the first measurement pump current value Ip3 and the second measurement pump current value Ip6, the second measurement pump current value Ip6, and, for example, the map 110 ( The respective concentrations of NO and NH 3 are obtained based on (see FIG. 7).

マップ１１０は、グラフ化して示すと、図７に示すように、横軸に、第２測定ポンプ電流値Ｉｐ６（μＡ）が設定され、縦軸に、第１測定ポンプ電流値Ｉｐ３と第２測定ポンプ電流値Ｉｐ６との変化量ΔＩｐ（μＡ）が設定されたグラフとなる。図７では、代表的に、第１特性線Ｌ１及び第２特性線Ｌ２と、ＮＯ濃度換算値が１００ｐｐｍ系、５０ｐｐｍ系及び２５ｐｐｍ系における変化量ΔＩｐの第１プロット群Ｐ１、第２プロット群Ｐ２及び第３プロット群Ｐ３を示す。 When the map 110 is shown as a graph, as shown in FIG. 7, the second measurement pump current value Ip6 (μA) is set on the horizontal axis, and the first measurement pump current value Ip3 and the second measurement are set on the vertical axis. It is a graph in which the amount of change ΔIp (μA) with respect to the pump current value Ip6 is set. In FIG. 7, typically, the first characteristic line L1 and the second characteristic line L2, and the first plot group P1 and the second plot group P2 of the change amount ΔIp in the NO concentration conversion values of 100 ppm system, 50 ppm system, and 25 ppm system are shown. And the third plot group P3 are shown.

第１特性線Ｌ１は、ＮＯの濃度換算値が０ｐｐｍの場合、すなわち、被測定ガスにＮＯが含まれていない場合において、ＮＨ３の濃度換算値を０ｐｐｍ、２５ｐｐｍ、５０ｐｐｍ、７５ｐｐｍ及び１００ｐｐｍに変化させた場合の特性を示す。 The first characteristic line L1 changes the concentration conversion value of NH 3 to 0 ppm, 25 ppm, 50 ppm, 75 ppm, and 100 ppm when the concentration conversion value of NO is 0 ppm, that is, when the gas to be measured does not contain NO. The characteristics when it is made to be shown.

第２特性線Ｌ２は、ＮＨ３の濃度換算値が０ｐｐｍの場合、すなわち、被測定ガスにＮＨ３が含まれていない場合において、ＮＯの濃度換算値を０ｐｐｍ、２５ｐｐｍ、５０ｐｐｍ、７５ｐｐｍ及び１００ｐｐｍに変化させた場合の特性を示す。 The second characteristic line L2 sets the concentration conversion value of NO to 0 ppm, 25 ppm, 50 ppm, 75 ppm, and 100 ppm when the concentration conversion value of NH 3 is 0 ppm, that is, when the gas to be measured does not contain NH 3. The characteristics when changed are shown.

図７のグラフを分かり易く表形式で示すと、図８に示すような内容となる。これらの内容は、例えば後述する実験１〜５を実施することで求めることができる。 When the graph of FIG. 7 is shown in a table format in an easy-to-understand manner, the contents are as shown in FIG. These contents can be obtained, for example, by carrying out Experiments 1 to 5 described later.

図８の表中、第１欄［１］の内容は、図７の第１特性線Ｌ１に対応し、第２欄［２］の内容は、図７の第２特性線Ｌ２に対応する。［１］及び［２］の比較によりＮＨ３はＮＯの１．１４倍の感度を持っていることがわかる。これは、ＮＨ３とＮＯの拡散係数の違いに基づいて発現するものであり、センサ素子１２の温度や内部空所内の酸素濃度により決まるものである。また、図８の表中、第３欄［３］の内容は、図７の第１プロット群Ｐ１に対応し、第４欄［４］の内容は、図７の第２プロット群Ｐ２に対応し、第５欄［５］の内容は、図７の第３プロット群Ｐ３に対応する。 In the table of FIG. 8, the content of the first column [1] corresponds to the first characteristic line L1 of FIG. 7, and the content of the second column [2] corresponds to the second characteristic line L2 of FIG. By comparing [1] and [2], it can be seen that NH 3 has 1.14 times the sensitivity of NO. This is expressed based on the difference between the diffusion coefficients of NH 3 and NO, and is determined by the temperature of the sensor element 12 and the oxygen concentration in the internal space. Further, in the table of FIG. 8, the content of the third column [3] corresponds to the first plot group P1 of FIG. 7, and the content of the fourth column [4] corresponds to the second plot group P2 of FIG. However, the content of the fifth column [5] corresponds to the third plot group P3 in FIG. 7.

そして、図８の表１のうち、第３欄［３］、第４欄［４］及び第５欄［５］の内容を参照して、第２測定ポンプ電流値Ｉｐ６に基づいて合計濃度（ＮＯ換算値）、すなわち、１００ｐｐｍ系、５０ｐｐｍ系、２５ｐｐｍ系のいずれかを割り出し、変化量ΔＩｐに基づいてＮＨ３濃度を取得し、合計濃度からＮＨ３濃度を差し引いて、ＮＯ濃度を取得する。 Then, in Table 1 of FIG. 8, referring to the contents of the third column [3], the fourth column [4], and the fifth column [5], the total concentration (based on the second measurement pump current value Ip6) NO conversion value), that is, any of 100 ppm system, 50 ppm system, and 25 ppm system is determined, NH 3 concentration is obtained based on the amount of change ΔIp, and NH 3 concentration is subtracted from the total concentration to obtain NO concentration.

例えば第２測定ポンプ電流値Ｉｐ６が０．５３７（μＡ）であった場合、図８の表１の第５欄［５］から合計濃度が２５ｐｐｍ系であることが割り出される。そして、変化量ΔＩｐが０．０４１（μＡ）であった場合、図８の表１の第５欄［５］からＮＨ３濃度は４．４ｐｐｍである。従って、ＮＨ３とＮＯの感度差を考慮してＮＯ濃度は２５−４．４×１．１４＝約２０．０ｐｐｍとなる。 For example, when the second measurement pump current value Ip6 is 0.537 (μA), it is determined from the fifth column [5] of Table 1 of FIG. 8 that the total concentration is 25 ppm system. Then, when the change amount ΔIp was 0.041 (μA), NH 3 concentration from column 5 of Table 1 [5] in FIG. 8 is 4.4 ppm. Therefore, the NO concentration is 25-4.4 × 1.14 = about 20.0 ppm in consideration of the sensitivity difference between NH 3 and NO.

なお、マップ１１０上に該当する変化量ΔＩｐが存在しない場合は、マップ１１０上で最も近い変化量ΔＩｐを特定して合計濃度を割り出すと共に、例えば既知の近似計算にてＮＨ３濃度を求めればよい。そして、割り出した合計濃度から近似計算にて求めたＮＨ３濃度を差し引いて、ＮＯ濃度を求めればよい。あるいは、ＮＨ３、ＮＯ各々の濃度とΔＩｐ、及びＩｐ６との相関式に基づき第２目的成分であるＮＨ３の濃度を算出し、合計濃度より第２目的成分の濃度を差し引くことにより、第１目的成分であるＮＯの濃度を算出してもよい。 In the case where the change amount ΔIp corresponding on the map 110 does not exist, the determine the total concentration to identify the nearest change amount ΔIp on map 110, for example, may be obtained the NH 3 concentration in known approximations .. Then, by subtracting the NH 3 concentration obtained by approximate calculation from the total concentration of indexing may be obtained the NO concentration. Alternatively, the concentration of NH 3 which is the second target component is calculated based on the correlation equation between the concentrations of NH 3 and NO and ΔIp and Ip 6, and the concentration of the second target component is subtracted from the total concentration. The concentration of NO, which is the target component, may be calculated.

ここで、マップ１１０を得るための実験例について説明する。 Here, an experimental example for obtaining the map 110 will be described.

（１） 上述したセンサ素子１２を作製し、金属部品を組み付けてセンサ形状にし、モデルガス測定装置に取り付けて、センサ素子１２に内蔵された第１ヒータ７２Ａ及び第２ヒータ７２Ｂにより、センサ素子１２を略８００℃に加熱する。 (1) The sensor element 12 described above is manufactured, metal parts are assembled into a sensor shape, attached to a model gas measuring device, and the sensor element 12 is provided by the first heater 72A and the second heater 72B built in the sensor element 12. Is heated to approximately 800 ° C.

（２） 第１センサセル１５Ａの第１主内側ポンプ電極４４Ａと基準電極５２間の起電力、並びに第２センサセル１５Ｂの第２主内側ポンプ電極４４Ｂと基準電極５２間の起電力が２３０ｍＶとなるように、第１主内側ポンプ電極４４Ａと外側ポンプ電極４６間への印加電圧、並びに第２主内側ポンプ電極４４Ｂと外側ポンプ電極４６間への印加電圧をフィードバック制御する。 (2) The electromotive force between the first main inner pump electrode 44A and the reference electrode 52 of the first sensor cell 15A and the electromotive force between the second main inner pump electrode 44B and the reference electrode 52 of the second sensor cell 15B are 230 mV. In addition, the applied voltage between the first main inner pump electrode 44A and the outer pump electrode 46 and the applied voltage between the second main inner pump electrode 44B and the outer pump electrode 46 are feedback-controlled.

（３） 次に、第１センサセル１５Ａの第１補助ポンプ電極５８Ａと基準電極５２間の起電力、並びに第２センサセル１５Ｂの第２補助ポンプ電極５８Ｂと基準電極５２間の起電力が３８５ｍＶとなるように、第１主内側ポンプ電極４４Ａと外側ポンプ電極４６間への印加電圧、並びに第２主内側ポンプ電極４４Ｂと外側ポンプ電極４６間への印加電圧をフィードバック制御する。 (3) Next, the electromotive force between the first auxiliary pump electrode 58A and the reference electrode 52 of the first sensor cell 15A and the electromotive force between the second auxiliary pump electrode 58B and the reference electrode 52 of the second sensor cell 15B become 385 mV. As described above, the applied voltage between the first main inner pump electrode 44A and the outer pump electrode 46 and the applied voltage between the second main inner pump electrode 44B and the outer pump electrode 46 are feedback-controlled.

（４） さらに、第１センサセル１５Ａにおける第１測定用ポンプセル６０Ａの第１測定電極６２Ａと基準電極５２間の起電力、並びに第２センサセル１５Ｂにおける第２測定用ポンプセル６０Ｂの第２測定電極６２Ｂと基準電極５２間の起電力が４００ｍＶとなるように、第１測定電極６２Ａと外側ポンプ電極４６間への印加電圧、並びに第２測定電極６２Ｂと外側ポンプ電極４６間への印加電圧をフィードバック制御する。 (4) Further, the electromotive force between the first measurement electrode 62A and the reference electrode 52 of the first measurement pump cell 60A in the first sensor cell 15A, and the second measurement electrode 62B of the second measurement pump cell 60B in the second sensor cell 15B. The applied voltage between the first measurement electrode 62A and the outer pump electrode 46 and the applied voltage between the second measurement electrode 62B and the outer pump electrode 46 are feedback-controlled so that the electromotive force between the reference electrode 52 is 400 mV. ..

（５） 第１スイッチＳＷ１をＯＮにして、第１センサセル１５Ａの第１予備調整ポンプセル８０ＡをＯＮ状態にし、第２スイッチＳＷ２をＯＦＦにして、第２センサセル１５Ｂの第２予備調整ポンプセル８０ＢをＯＦＦ状態とした。その後、第１予備調整ポンプセル８０Ａの第１予備ポンプ電極８２Ａと基準電極５２間の起電力が所定の電圧となるように、第１予備ポンプ電極８２Ａと外側ポンプ電極４６間への印加電圧をフィードバック制御した。 (5) The first switch SW1 is turned ON, the first pre-adjustment pump cell 80A of the first sensor cell 15A is turned ON, the second switch SW2 is turned OFF, and the second pre-adjustment pump cell 80B of the second sensor cell 15B is turned OFF. It was in a state. After that, the applied voltage between the first preliminary pump electrode 82A and the outer pump electrode 46 is fed back so that the electromotive force between the first preliminary pump electrode 82A and the reference electrode 52 of the first preliminary adjustment pump cell 80A becomes a predetermined voltage. Controlled.

（６） 次に、モデルガス測定装置にＮ２と３％のＨ２Ｏをベースガスとして１２０Ｌ／ｍｉｎ流し、第１測定用ポンプセル６０Ａ及び第２測定用ポンプセル６０Ｂに流れる電流を測定したところ、第１測定用ポンプセル６０Ａ及び第２測定用ポンプセル６０Ｂに流れるオフセット電流は０．００３μＡであった。 (6) Next, 120 L / min was passed through the model gas measuring device using N 2 and 3% H 2 O as the base gas, and the currents flowing through the first measurement pump cell 60A and the second measurement pump cell 60B were measured. The offset current flowing through the first measurement pump cell 60A and the second measurement pump cell 60B was 0.003 μA.

（７） 次に、モデルガス測定装置にＮ２と３％のＨ２Ｏをベースガスとして１２０Ｌ／ｍｉｎ流し、総ガス流量の１２０Ｌ／ｍｉｎを維持しながら、ＮＨ３を２５、５０、７５、１００ｐｐｍ添加し、第１測定用ポンプセル６０Ａ及び第２測定用ポンプセル６０Ｂに流れる第１測定ポンプ電流Ｉｐ３及び第２測定ポンプ電流Ｉｐ６を測定した（実験１：図７の第１特性線Ｌ１、図８の表１の第１欄［１］参照）。 (7) Next, 120 L / min was flowed through the model gas measuring device using N 2 and 3% H 2 O as the base gas, and NH 3 was 25, 50, 75, while maintaining the total gas flow rate of 120 L / min. After adding 100 ppm, the first measurement pump current Ip3 and the second measurement pump current Ip6 flowing through the first measurement pump cell 60A and the second measurement pump cell 60B were measured (Experiment 1: First characteristic line L1 in FIG. 7, FIG. 8). See the first column [1] in Table 1).

（８） 次に、モデルガス測定装置にＮ２と３％のＨ２Ｏをベースガスとして１２０Ｌ／ｍｉｎ流し、総ガス流量の１２０Ｌ／ｍｉｎを維持しながら、ＮＯを２５、５０、７５、１００ｐｐｍと段階的に添加し、第１測定用ポンプセル６０Ａ及び第２測定用ポンプセル６０Ｂに流れる第１測定ポンプ電流Ｉｐ３及び第２測定ポンプ電流Ｉｐ６を測定した（実験２：図７の第２特性線Ｌ２、図８の表１の第２欄［２］参照）。 (8) Next, 120 L / min was flowed through the model gas measuring device using N 2 and 3% H 2 O as the base gas, and NO was 25, 50, 75, 100 ppm while maintaining the total gas flow rate of 120 L / min. The first measurement pump current Ip3 and the second measurement pump current Ip6 flowing through the first measurement pump cell 60A and the second measurement pump cell 60B were measured (Experiment 2: Second characteristic line L2 in FIG. 7). , See the second column [2] in Table 1 of FIG. 8).

（９） 次に、モデルガス測定装置にＮ２と３％のＨ２Ｏをベースガスとして１２０Ｌ／ｍｉｎ流し、ＮＯ濃度をＮＯ＝１００、８０、６０、４０、２０、０ｐｐｍと段階的に減らして行き、ＮＯ＝８０、６０、４０、２０、０ｐｐｍの各々のＮＯ濃度に対して、ＮＯ＝１００ｐｐｍ時における第２測定用ポンプセル６０Ｂの第２測定ポンプ電流値Ｉｐ６が２．１３７μＡを維持するように、ＮＨ３をガス中に添加する。このとき、総ガス流量が１２０Ｌ／ｍｉｎに維持されるようベースガスの流量を調整する。各ガス雰囲気において、第１測定用ポンプセル６０Ａに流れる第１測定ポンプ電流Ｉｐ３を測定した（実験３）。各ＮＯとＮＨ３の濃度、第１測定ポンプ電流値Ｉｐ３及び第２測定ポンプ電流値Ｉｐ６、並びに第１測定ポンプ電流値Ｉｐ３と第２測定ポンプ電流値Ｉｐ６との差（変化量ΔＩｐ）の関係を図７の第１プロット群Ｐ１、図８の表１の第３欄［３］に示す。 (9) Next, 120 L / min was passed through the model gas measuring device using N 2 and 3% H 2 O as the base gas, and the NO concentration was gradually reduced to NO = 100, 80, 60, 40, 20, 0 ppm. Then, for each NO concentration of NO = 80, 60, 40, 20, 0 ppm, the second measurement pump current value Ip6 of the second measurement pump cell 60B at NO = 100 ppm is maintained at 2.137 μA. In addition, NH 3 is added to the gas. At this time, the flow rate of the base gas is adjusted so that the total gas flow rate is maintained at 120 L / min. In each gas atmosphere, the first measurement pump current Ip3 flowing through the first measurement pump cell 60A was measured (Experiment 3). Relationship between the concentration of each NO and NH 3 , the first measurement pump current value Ip3 and the second measurement pump current value Ip6, and the difference (change amount ΔIp) between the first measurement pump current value Ip3 and the second measurement pump current value Ip6. Is shown in the first plot group P1 of FIG. 7, and in the third column [3] of Table 1 of FIG.

（１０） 次に、モデルガス測定装置にＮ２と３％のＨ２Ｏをベースガスとして１２０Ｌ／ｍｉｎ流し、ＮＯ濃度をＮＯ＝５０、４０、３０、２０、１０、０ｐｐｍと段階的に減らして行き、ＮＯ＝４０、３０、２０、１０、０ｐｐｍの各々のＮＯ濃度に対して、ＮＯ＝５０ｐｐｍ時における第２測定用ポンプセル６０Ｂの第２測定ポンプ電流値Ｉｐ６が１．０７０μＡを維持するように、ＮＨ３をガス中に添加する。このとき、総ガス流量が１２０Ｌ／ｍｉｎに維持されるようベースガスの流量を調整する。各ガス雰囲気において、第１測定用ポンプセル６０Ａに流れる第１測定ポンプ電流Ｉｐ３を測定した（実験４）。各ＮＯとＮＨ３の濃度、第１測定ポンプ電流値Ｉｐ３及び第２測定ポンプ電流値Ｉｐ６、並びに第１測定ポンプ電流値Ｉｐ３と第２測定ポンプ電流値Ｉｐ６との差（変化量ΔＩｐ）の関係を図７の第２プロット群Ｐ２、図８の表１の第４欄［４］に示す。 (10) Next, 120 L / min was passed through the model gas measuring device using N 2 and 3% H 2 O as the base gas, and the NO concentration was gradually reduced to NO = 50, 40, 30, 20, 10, 0 ppm. Then, for each NO concentration of NO = 40, 30, 20, 10, and 0 ppm, the second measurement pump current value Ip6 of the second measurement pump cell 60B at NO = 50 ppm is maintained at 1.070 μA. In addition, NH 3 is added to the gas. At this time, the flow rate of the base gas is adjusted so that the total gas flow rate is maintained at 120 L / min. In each gas atmosphere, the first measurement pump current Ip3 flowing through the first measurement pump cell 60A was measured (Experiment 4). Relationship between the concentration of each NO and NH 3 , the first measurement pump current value Ip3 and the second measurement pump current value Ip6, and the difference (change amount ΔIp) between the first measurement pump current value Ip3 and the second measurement pump current value Ip6. Is shown in the second plot group P2 of FIG. 7, and the fourth column [4] of Table 1 of FIG.

（１１） 次に、モデルガス測定装置にＮ２と３％のＨ２Ｏをベースガスとして１２０Ｌ／ｍｉｎ流し、ＮＯ濃度をＮＯ＝２５、２０、１５、１０、５、０ｐｐｍと段階的に減らして行き、ＮＯ＝２０、１５、１０、５、０ｐｐｍの各々のＮＯ濃度に対して、ＮＯ＝２５ｐｐｍ時における第２測定用ポンプセル６０Ｂの第２測定ポンプ電流値Ｉｐ６が０．５３７μＡを維持するように、ＮＨ３をガス中に添加する。このとき、総ガス流量が１２０Ｌ／ｍｉｎに維持されるようベースガスの流量を調整する。各ガス雰囲気において、第１測定用ポンプセル６０Ａに流れる第１測定ポンプ電流Ｉｐ３を測定した（実験５）。各ＮＯとＮＨ３の濃度、第１測定ポンプ電流値Ｉｐ３及び第２測定ポンプ電流値Ｉｐ６、並びに第１測定ポンプ電流値Ｉｐ３と第２測定ポンプ電流値Ｉｐ６との差（変化量ΔＩｐ）の関係を図７の第３プロット群Ｐ３、図８の表１の第５欄［５］に示す。 (11) Next, 120 L / min was passed through the model gas measuring device using N 2 and 3% H 2 O as the base gas, and the NO concentration was gradually reduced to NO = 25, 20, 15, 10, 5, 0 ppm. Then, for each NO concentration of NO = 20, 15, 10, 5, 0 ppm, the second measurement pump current value Ip6 of the second measurement pump cell 60B at NO = 25 ppm is maintained at 0.537 μA. In addition, NH 3 is added to the gas. At this time, the flow rate of the base gas is adjusted so that the total gas flow rate is maintained at 120 L / min. In each gas atmosphere, the first measurement pump current Ip3 flowing through the first measurement pump cell 60A was measured (Experiment 5). Relationship between the concentration of each NO and NH 3 , the first measurement pump current value Ip3 and the second measurement pump current value Ip6, and the difference (change amount ΔIp) between the first measurement pump current value Ip3 and the second measurement pump current value Ip6. Is shown in the third plot group P3 of FIG. 7, and the fifth column [5] of Table 1 of FIG.

（１２） 実験１〜実験５で得られたデータを用いて、第１センサセル１５Ａに対応した図７に示すマップ１１０を作成した。得られたマップ１１０の確からしさを確認するために、実験１〜実験５とは異なる濃度のＮＯとＮＨ３の混合ガスにおける第１測定ポンプ電流値Ｉｐ３及び第２測定ポンプ電流値Ｉｐ６、並びに第１測定ポンプ電流値Ｉｐ３と第２測定ポンプ電流値Ｉｐ６との差（変化量ΔＩｐ）を測定したところ、図９の表２に示す結果を得た。表２の結果を図７のグラフにプロット（△で示す）したところ、マップ１１０から推定される濃度と良好な一致を見た。 (12) Using the data obtained in Experiments 1 to 5, the map 110 shown in FIG. 7 corresponding to the first sensor cell 15A was created. In order to confirm the certainty of the obtained map 110, the first measurement pump current value Ip3, the second measurement pump current value Ip6, and the second measurement pump current value Ip6 in the mixed gas of NO and NH 3 having different concentrations from Experiments 1 to 5. When the difference (change amount ΔIp) between the 1-measurement pump current value Ip3 and the 2nd measurement pump current value Ip6 was measured, the results shown in Table 2 of FIG. 9 were obtained. When the results in Table 2 were plotted on the graph of FIG. 7 (indicated by Δ), good agreement with the concentration estimated from the map 110 was found.

（１３） 次に、第１スイッチＳＷ１をＯＦＦ、第２スイッチＳＷ２をＯＮにして、第１センサセル１５Ａの第１予備調整ポンプセル８０ＡをＯＦＦ状態、第２センサセル１５Ｂの第２予備調整ポンプセル８０ＢをＯＮ状態にした。その後、上述した（１）〜（５）と同じ手順で、第２センサセル１５Ｂについて実験を行い、第２予備調整ポンプセル８０Ｂの第２予備ポンプ電極８２Ｂと基準電極５２間の起電力が所定の電圧となるように、第２予備ポンプ電極８２Ｂと外側ポンプ電極４６間への印加電圧をフィードバック制御した。 (13) Next, the first switch SW1 is turned off, the second switch SW2 is turned on, the first pre-adjustment pump cell 80A of the first sensor cell 15A is turned off, and the second pre-adjustment pump cell 80B of the second sensor cell 15B is turned on. I made it into a state. After that, an experiment was conducted on the second sensor cell 15B in the same procedure as in (1) to (5) described above, and the electromotive force between the second preliminary pump electrode 82B and the reference electrode 52 of the second preliminary adjustment pump cell 80B was a predetermined voltage. The voltage applied between the second spare pump electrode 82B and the outer pump electrode 46 was feedback-controlled so as to be.

（１４） その後、上述した（６）〜（１１）と同様の実験を行って、第２センサセル１５Ｂに対応したマップを作成した。このマップは、図７に示すマップ１１０とほぼ同じ内容であったため、第１センサセル１５Ａ及び第２センサセル１５Ｂに対するマップとしてマップ１１０を使用することとした。 (14) After that, the same experiment as (6) to (11) described above was carried out to create a map corresponding to the second sensor cell 15B. Since this map had almost the same contents as the map 110 shown in FIG. 7, it was decided to use the map 110 as a map for the first sensor cell 15A and the second sensor cell 15B.

ところで、例えば第１予備調整ポンプセル８０ＡのみをＯＮにしていると、第１予備調整ポンプセル８０Ａにおける第１予備ポンプ電極８２Ａのみの電極劣化が進行することとなる。そこで、第１予備調整ポンプセル８０Ａと第２予備調整ポンプセル８０ＢのＯＮ／ＯＦＦを切り替えることで、第１センサセル１５Ａ及び第２センサセル１５Ｂ全体としての耐久性が向上する。 By the way, for example, when only the first preparatory pump cell 80A is turned on, the electrode deterioration of only the first preparatory pump electrode 82A in the first preparatory pump cell 80A progresses. Therefore, by switching ON / OFF of the first pre-adjustment pump cell 80A and the second pre-adjustment pump cell 80B, the durability of the first sensor cell 15A and the second sensor cell 15B as a whole is improved.

ここで、第１予備調整ポンプセル８０Ａと第２予備調整ポンプセル８０Ｂの好ましいＯＮ／ＯＦＦの切り替えタイミング（切り替え制御）について、図１０Ａ〜図１７を参照しながら説明する。 Here, preferable ON / OFF switching timings (switching control) of the first pre-adjustment pump cell 80A and the second pre-adjustment pump cell 80B will be described with reference to FIGS. 10A to 17.

先ず、図１０Ａ、図１２Ａ、図１４Ａ及び図１６Ａは、エンジンを搭載する車両等の運転開始、運転終了を示すタイミングチャート、図１０Ｂ、図１２Ｂ、図１４Ｂ及び図１６Ｂは、第１予備調整ポンプセル８０Ａと第２予備調整ポンプセル８０ＢのＯＮ／ＯＦＦの切り替えタイミングを示すタイミングチャートである。また、図１０Ｃ、図１２Ｃ、図１４Ｃ及び図１６Ｃは、スイッチング制御のブロック図、図１１、図１３、図１５及び図１７は、第１予備調整ポンプセル８０Ａと第２予備調整ポンプセル８０ＢのＯＮ／ＯＦＦの切り替えタイミングを示すフローチャートである。 First, FIGS. 10A, 12A, 14A and 16A are timing charts showing the start and end of operation of a vehicle equipped with an engine, and FIGS. 10B, 12B, 14B and 16B are first preparatory adjustment pump cells. It is a timing chart which shows the ON / OFF switching timing of 80A and the 2nd preliminary adjustment pump cell 80B. 10C, 12C, 14C and 16C are block diagrams of switching control, and FIGS. 11, 13, 15 and 17 are ON / ON of the first pre-adjustment pump cell 80A and the second pre-adjustment pump cell 80B. It is a flowchart which shows the switching timing of OFF.

［第１切り替えタイミング］
この第１切り替えタイミングは、図１０Ａ及び図１０Ｂに示すように、駆動源である例えばエンジン（図１０Ｃ等参照）の運転開始にほぼ同期させて、第１予備調整ポンプセル８０Ａと第２予備調整ポンプセル８０ＢのＯＮ／ＯＦＦを切り替える方式である。 [First switching timing]
As shown in FIGS. 10A and 10B, the first switching timing is substantially synchronized with the start of operation of the drive source, for example, an engine (see FIG. 10C, etc.), and the first pre-adjustment pump cell 80A and the second pre-adjustment pump cell. It is a method of switching ON / OFF of 80B.

すなわち、図１０Ｃに示すように、スイッチング制御手段１０１は、例えばエンジンＥＣＵ２００からのエンジン運転開始信号Ｓａに基づいて、第１予備調整ポンプセル８０Ａと第２予備調整ポンプセル８０ＢのＯＮ／ＯＦＦの切り替えを実施する。 That is, as shown in FIG. 10C, the switching control means 101 switches ON / OFF of the first pre-adjustment pump cell 80A and the second pre-adjustment pump cell 80B based on, for example, the engine operation start signal Sa from the engine ECU 200. do.

図１１のフローチャートに基づいて説明すると、先ず、ステップＳ１において、スイッチング制御手段１０１は、例えばエンジンＥＣＵ２００からエンジン運転開始信号Ｓａが入力されたか否かを判別する。入力された場合は、ステップＳ２において、スイッチング制御手段１０１は、第１予備調整ポンプセル８０Ａと第２予備調整ポンプセル８０ＢのＯＮ／ＯＦＦを切り替える。 Explaining based on the flowchart of FIG. 11, first, in step S1, the switching control means 101 determines whether or not the engine operation start signal Sa has been input from, for example, the engine ECU 200. If input, in step S2, the switching control means 101 switches ON / OFF of the first pre-adjustment pump cell 80A and the second pre-adjustment pump cell 80B.

例えば第１予備調整ポンプセル８０ＡがＯＮ、第２予備調整ポンプセル８０ＢがＯＦＦであれば、第１予備調整ポンプセル８０ＡをＯＦＦ、第２予備調整ポンプセル８０ＢをＯＮに切り替える。もちろん、第１予備調整ポンプセル８０ＡがＯＦＦ、第２予備調整ポンプセル８０ＢがＯＮであれば、第１予備調整ポンプセル８０ＡをＯＮ、第２予備調整ポンプセル８０ＢをＯＦＦに切り替える。以下同様である。 For example, if the first pre-adjustment pump cell 80A is ON and the second pre-adjustment pump cell 80B is OFF, the first pre-adjustment pump cell 80A is turned OFF and the second pre-adjustment pump cell 80B is switched ON. Of course, if the first pre-adjustment pump cell 80A is OFF and the second pre-adjustment pump cell 80B is ON, the first pre-adjustment pump cell 80A is switched ON and the second pre-adjustment pump cell 80B is switched OFF. The same applies hereinafter.

その後、ステップＳ３において、スイッチング制御手段１０１は、例えばエンジンＥＣＵ２００からの終了要求（電源断、メンテナンス等）があるか否かを判別する。終了要求がなければステップＳ１以降の処理を繰り返し、終了要求があれば、スイッチング制御手段１０１での処理を終了する。 After that, in step S3, the switching control means 101 determines whether or not there is a termination request (power cutoff, maintenance, etc.) from, for example, the engine ECU 200. If there is no end request, the processing from step S1 onward is repeated, and if there is an end request, the processing by the switching control means 101 is ended.

［第２切り替えタイミング］
この第２切り替えタイミングは、図１２Ａ及び図１２Ｂに示すように、エンジンンの運転開始や運転終了に関係なく、予め設定された一定時間Ｔａが経過する毎に、第１予備調整ポンプセル８０Ａと第２予備調整ポンプセル８０ＢのＯＮ／ＯＦＦを切り替える方式である。 [Second switching timing]
As shown in FIGS. 12A and 12B, the second switching timing is set to the first pre-adjustment pump cell 80A and the first pre-adjustment pump cell 80A and the second after each time Ta elapses for a preset fixed time regardless of the start or end of the engine operation. 2 This is a method of switching ON / OFF of the preliminary adjustment pump cell 80B.

すなわち、図１２Ｃに示すように、スイッチング制御手段１０１は、例えばエンジンＥＣＵ２００からの一定時間Ｔａの経過を示す信号Ｓｂの入力に基づいて、第１予備調整ポンプセル８０Ａと第２予備調整ポンプセル８０ＢのＯＮ／ＯＦＦの切り替えを実施する。 That is, as shown in FIG. 12C, the switching control means 101 turns on the first pre-adjustment pump cell 80A and the second pre-adjustment pump cell 80B based on, for example, the input of the signal Sb indicating the passage of Ta for a certain period of time from the engine ECU 200. Switch / OFF.

図１３のフローチャートに基づいて説明すると、先ず、ステップＳ１０１において、スイッチング制御手段１０１は、例えばエンジンＥＣＵ２００から一定時間Ｔａの経過を示す信号Ｓｂが入力されたか否かを判別する。入力された場合は、ステップＳ１０２において、スイッチング制御手段１０１は、第１予備調整ポンプセル８０Ａと第２予備調整ポンプセル８０ＢのＯＮ／ＯＦＦを切り替える。 Explaining based on the flowchart of FIG. 13, first, in step S101, the switching control means 101 determines whether or not a signal Sb indicating the passage of Ta for a certain period of time is input from, for example, the engine ECU 200. When input, in step S102, the switching control means 101 switches ON / OFF of the first pre-adjustment pump cell 80A and the second pre-adjustment pump cell 80B.

その後、ステップＳ１０３において、スイッチング制御手段１０１は、例えばエンジンＥＣＵ２００からの終了要求（電源断、メンテナンス等）があるか否かを判別する。終了要求がなければステップＳ１０１以降の処理を繰り返し、終了要求があれば、スイッチング制御手段１０１での処理を終了する。 After that, in step S103, the switching control means 101 determines whether or not there is a termination request (power cutoff, maintenance, etc.) from, for example, the engine ECU 200. If there is no end request, the processing after step S101 is repeated, and if there is an end request, the processing by the switching control means 101 is ended.

［第３切り替えタイミング］
この第３切り替えタイミングは、図１４Ａ及び図１４Ｂに示すように、運転開始から所定時間Ｔｂの経過後、次の運転開始時に、第１予備調整ポンプセル８０Ａと第２予備調整ポンプセル８０ＢのＯＮ／ＯＦＦを切り替える方式である。 [Third switching timing]
As shown in FIGS. 14A and 14B, the third switching timing is such that the first preliminary adjustment pump cell 80A and the second preliminary adjustment pump cell 80B are turned ON / OFF at the next operation start after a predetermined time Tb has elapsed from the start of the operation. It is a method of switching.

すなわち、図１４Ｃに示すように、スイッチング制御手段１０１は、例えばエンジンＥＣＵ２００からの運転開始時点から所定時間Ｔｂの経過を示す信号Ｓｃの入力に基づいて、エンジンＥＣＵ２００からの次の運転開始を示す信号Ｓｄの入力を待つ。そして、運転開始を示す信号Ｓｄの入力に基づいて、第１予備調整ポンプセル８０Ａと第２予備調整ポンプセル８０ＢのＯＮ／ＯＦＦの切り替えを実施する。 That is, as shown in FIG. 14C, the switching control means 101 indicates, for example, a signal indicating the start of the next operation from the engine ECU 200 based on the input of the signal Sc indicating the passage of a predetermined time Tb from the start time of the operation from the engine ECU 200. Wait for Sd input. Then, ON / OFF of the first pre-adjustment pump cell 80A and the second pre-adjustment pump cell 80B is switched based on the input of the signal Sd indicating the start of operation.

図１５のフローチャートに基づいて説明すると、先ず、ステップＳ２０１において、スイッチング制御手段１０１は、例えばエンジンＥＣＵ２００からの運転開始時点から所定時間Ｔｂの経過を示す信号Ｓｃが入力されたか否かを判別する。入力された場合は、ステップＳ２０２に進み、スイッチング制御手段１０１は、エンジンＥＣＵ２００からの次の運転開始を示す信号Ｓｄの入力を待つ。次の運転開始を示す信号Ｓｄが入力された段階で、ステップＳ２０３に進み、スイッチング制御手段１０１は、第１予備調整ポンプセル８０Ａと第２予備調整ポンプセル８０ＢのＯＮ／ＯＦＦの切り替えを実施する。 Explaining based on the flowchart of FIG. 15, first, in step S201, the switching control means 101 determines whether or not a signal Sc indicating the passage of a predetermined time Tb from the start of operation of the engine ECU 200 is input. If it is input, the process proceeds to step S202, and the switching control means 101 waits for the input of the signal Sd indicating the start of the next operation from the engine ECU 200. When the signal Sd indicating the start of the next operation is input, the process proceeds to step S203, and the switching control means 101 switches ON / OFF of the first preliminary adjustment pump cell 80A and the second preliminary adjustment pump cell 80B.

その後、ステップＳ２０４において、スイッチング制御手段１０１は、例えばエンジンＥＣＵ２００からの終了要求（電源断、メンテナンス等）があるか否かを判別する。終了要求がなければステップＳ２０１以降の処理を繰り返し、終了要求があれば、スイッチング制御手段１０１での処理を終了する。 After that, in step S204, the switching control means 101 determines whether or not there is a termination request (power cutoff, maintenance, etc.) from, for example, the engine ECU 200. If there is no end request, the processing after step S201 is repeated, and if there is an end request, the processing by the switching control means 101 is ended.

［第４切り替えタイミング］
上述した第３切り替えタイミングとほぼ同じであるが、図１６Ａ及び図１６Ｂに示すように、運転開始時点から所定時間Ｔｂの経過後ではなく、前回の運転時間を参考としている点で異なる。すなわち、今回の運転開始時点から前回の運転時間と同じ時間の経過後、次の運転開始時に、第１予備調整ポンプセル８０Ａと第２予備調整ポンプセル８０ＢのＯＮ／ＯＦＦを切り替える方式である。 [4th switching timing]
It is almost the same as the third switching timing described above, but is different in that, as shown in FIGS. 16A and 16B, the previous operation time is referred to, not after a predetermined time Tb has elapsed from the start of operation. That is, it is a method of switching ON / OFF of the first pre-adjustment pump cell 80A and the second pre-adjustment pump cell 80B at the next operation start after the same time as the previous operation time elapses from the current operation start time.

すなわち、図１６Ｃに示すように、エンジンＥＣＵ２００は、運転開始から運転終了までの時間を前回の運転時間として保持する。そして、今回の運転開始時点から前回の運転時間を経過した時点で信号Ｓｅを出力する。また、上述した第３切り替えタイミングの場合と同様に、次の運転開始を示す信号Ｓｄを出力する。 That is, as shown in FIG. 16C, the engine ECU 200 holds the time from the start of operation to the end of operation as the previous operation time. Then, the signal Se is output when the previous operation time has elapsed from the start time of the current operation. Further, as in the case of the third switching timing described above, the signal Sd indicating the start of the next operation is output.

スイッチング制御手段１０１は、例えばエンジンＥＣＵ２００からの上記信号Ｓｅの入力に基づいて、エンジンＥＣＵ２００からの次の運転開始を示す信号Ｓｄの入力を待ち、信号Ｓｄの入力に基づいて、第１予備調整ポンプセル８０Ａと第２予備調整ポンプセル８０ＢのＯＮ／ＯＦＦの切り替えを実施する。 The switching control means 101 waits for the input of the signal Sd indicating the start of the next operation from the engine ECU 200 based on the input of the signal Se from the engine ECU 200, and based on the input of the signal Sd, the first preparatory adjustment pump cell. The 80A and the second pre-adjustment pump cell 80B are switched ON / OFF.

図１７のフローチャートに基づいて説明すると、先ず、ステップＳ３０１において、スイッチング制御手段１０１は、例えばエンジンＥＣＵ２００からの前回の運転開始時点から前回の運転時間の経過を示す信号Ｓｅが入力されたか否かを判別する。入力された場合は、ステップＳ３０２に進み、スイッチング制御手段１０１は、エンジンＥＣＵ２００からの次の運転開始を示す信号Ｓｄの入力を待つ。次の運転開始を示す信号Ｓｄが入力された段階で、ステップＳ３０３に進み、スイッチング制御手段１０１は、第１予備調整ポンプセル８０Ａと第２予備調整ポンプセル８０ＢのＯＮ／ＯＦＦの切り替えを実施する。 Explaining based on the flowchart of FIG. 17, first, in step S301, the switching control means 101 determines whether or not a signal Se indicating the passage of the previous operation time has been input from, for example, the engine ECU 200 from the previous operation start time. Determine. If it is input, the process proceeds to step S302, and the switching control means 101 waits for the input of the signal Sd indicating the start of the next operation from the engine ECU 200. When the signal Sd indicating the start of the next operation is input, the process proceeds to step S303, and the switching control means 101 switches ON / OFF of the first pre-adjustment pump cell 80A and the second pre-adjustment pump cell 80B.

その後、ステップＳ３０４において、スイッチング制御手段１０１は、例えばエンジンＥＣＵ２００からの終了要求（電源断、メンテナンス等）があるか否かを判別する。終了要求がなければステップＳ３０１以降の処理を繰り返し、終了要求があれば、スイッチング制御手段１０１での処理を終了する。 After that, in step S304, the switching control means 101 determines whether or not there is a termination request (power cutoff, maintenance, etc.) from, for example, the engine ECU 200. If there is no end request, the processing from step S301 onward is repeated, and if there is an end request, the processing by the switching control means 101 is ended.

［実施の形態から得られる発明］
上記実施の形態から把握しうる発明について、以下に記載する。 [Invention obtained from the embodiment]
The inventions that can be grasped from the above embodiments are described below.

［１］ 本実施形態に係るガスセンサ１０は、第１目的成分と第２目的成分の濃度を測定するガスセンサであって、
１以上のセンサ素子（１２、１２Ａ、１２Ｂ）と、
センサ素子の温度を制御する温度制御手段１００と、
１以上の酸素濃度制御手段（１０２Ａ、１０２Ｂ）と、
目的成分濃度取得手段１０４と、を有し、
センサ素子は、少なくとも酸素イオン伝導性の固体電解質からなる構造体１４と、構造体１４に形成された１以上のセンサセル（１５Ａ、１５Ｂ）とを有し、
センサセルは、ガスの導入方向に向かって、ガス導入口（１６Ａ、１６Ｂ）、第１拡散律速部（３４Ａ、３４Ｂ）、第１室（２２Ａ、２２Ｂ）、第２拡散律速部（３６Ａ、３６Ｂ）、第２室（１８Ａ、１８Ｂ）、第３拡散律速部（３８Ａ、３８Ｂ）及び測定室（２０Ａ、２０Ｂ）を具備し、
１以上のセンサセルの測定室は、目的成分測定ポンプセル（６０Ａ、６０Ｂ）を具備し、
酸素濃度制御手段は、１以上のセンサセルの第１室及び第２室の酸素濃度を制御し、
目的成分濃度取得手段１０４は、
一方の目的成分測定ポンプセルに流れる電流値と他方の目的成分測定ポンプセルに流れる電流値との差に基づいて、第２目的成分の濃度を取得し、
他方の目的成分測定ポンプセルに流れる電流値により、第１目的成分と第２目的成分の合計濃度を取得し、
合計濃度から第２目的成分の濃度を差し引いて第１目的成分の濃度を取得する。 [1] The gas sensor 10 according to the present embodiment is a gas sensor that measures the concentrations of the first target component and the second target component.
With one or more sensor elements (12, 12A, 12B),
The temperature control means 100 that controls the temperature of the sensor element, and
With one or more oxygen concentration control means (102A, 102B),
It has the target component concentration acquisition means 104 and
The sensor element has a structure 14 made of at least an oxygen ion conductive solid electrolyte, and one or more sensor cells (15A, 15B) formed in the structure 14.
The sensor cells have a gas introduction port (16A, 16B), a first diffusion rate-determining section (34A, 34B), a first chamber (22A, 22B), and a second diffusion rate-determining section (36A, 36B) in the gas introduction direction. , 2nd chamber (18A, 18B), 3rd diffusion rate control section (38A, 38B) and measurement chamber (20A, 20B).
The measurement chamber of one or more sensor cells includes a target component measurement pump cell (60A, 60B).
The oxygen concentration control means controls the oxygen concentration in the first chamber and the second chamber of one or more sensor cells, and controls the oxygen concentration.
The target component concentration acquisition means 104
The concentration of the second target component is obtained based on the difference between the current value flowing through one target component measurement pump cell and the current value flowing through the other target component measurement pump cell.
The total concentration of the first target component and the second target component is obtained from the current value flowing through the other target component measurement pump cell.
The concentration of the first target component is obtained by subtracting the concentration of the second target component from the total concentration.

このように、第１酸素濃度制御手段１０２Ａが、第１センサセル１５Ａの第１室２２Ａ及び第２室１８Ａの酸素濃度を制御し、第２酸素濃度制御手段１０２Ｂが、第２センサセル１５Ｂの第１室２２Ｂ及び第２室１８Ｂの酸素濃度を制御することから、被測定ガス中の複数目的成分の各濃度を測定することができ、しかも、排気ガスのような未燃成分、酸素の存在下に共存する複数成分（例えばＮＯ、ＮＨ３）の濃度を長期間にわたり精度よく測定することができる。 In this way, the first oxygen concentration control means 102A controls the oxygen concentration in the first chamber 22A and the second chamber 18A of the first sensor cell 15A, and the second oxygen concentration control means 102B controls the oxygen concentration of the second sensor cell 15B. Since the oxygen concentrations in the chambers 22B and the second chamber 18B are controlled, the concentrations of the plurality of target components in the gas to be measured can be measured, and in the presence of unburned components such as exhaust gas and oxygen. The concentration of a plurality of coexisting components (for example, NO, NH 3 ) can be accurately measured over a long period of time.

また、ガスセンサ１０は、従来では実現できなかったＮＯとＮＨ３の各濃度を測定する処理を、ハードウェアとしての各種測定装置等を別途付加することなく、ガスセンサ１０の制御系のソフトウェアを変更するだけで、容易に実現することができる。その結果、ＮＯｘ浄化システムの制御並びに故障検知に対する精度を高めることができる。特に、ＳＣＲシステム下流の排気ガス中のＮＯ及びＮＨ３とを区別することが可能となり、ＳＣＲシステムの尿素注入量の精密制御、及び劣化検知に寄与する。 Further, the gas sensor 10 changes the software of the control system of the gas sensor 10 without separately adding various measuring devices or the like as hardware for the process of measuring each concentration of NO and NH 3 which could not be realized in the past. It can be easily realized only by itself. As a result, the accuracy of controlling the NOx purification system and detecting failures can be improved. In particular, it becomes possible to distinguish between NO and NH 3 in the exhaust gas downstream of the SCR system, which contributes to precise control of the urea injection amount of the SCR system and deterioration detection.

［２］ 本実施形態において、１つのセンサ素子１２を有し、センサ素子１２は、第１センサセル１５Ａと第２センサセル１５Ｂとを有してもよい。これにより、１つのセンサ素子１２にて、被測定ガス中の複数目的成分の各濃度を測定することができ、測定系のサイズの小型化を図ることができる。 [2] In the present embodiment, one sensor element 12 may be provided, and the sensor element 12 may have a first sensor cell 15A and a second sensor cell 15B. As a result, each concentration of the plurality of target components in the gas to be measured can be measured by one sensor element 12, and the size of the measurement system can be reduced.

［３］ 本実施形態において、２つのセンサ素子１２Ａ、１２Ｂを有し、一方のセンサ素子１２Ａは第１センサセル１５Ａを有し、他方のセンサ素子１２Ｂは第２センサセル１５Ｂを有してもよい。これにより、測定対象箇所に対して、第１センサ素子１２Ａ及び第２センサ素子１２Ｂの各先端部（第１ガス導入口１６Ａ及び第２ガス導入口１６Ｂ）をそれぞれ対向させて設置することが可能となる等、第１センサ素子１２Ａ及び第２センサ素子１２Ｂの設置について、柔軟に対応させることができる。 [3] In the present embodiment, two sensor elements 12A and 12B may be provided, one sensor element 12A may have a first sensor cell 15A, and the other sensor element 12B may have a second sensor cell 15B. As a result, the tips of the first sensor element 12A and the second sensor element 12B (first gas introduction port 16A and second gas introduction port 16B) can be installed facing each other with respect to the measurement target location. Therefore, the installation of the first sensor element 12A and the second sensor element 12B can be flexibly supported.

［４］ 本実施形態において、第１センサセル１５Ａの第１室２２Ａ側に配された第１予備調整ポンプセル８０Ａと、第２室１８Ａ側に配された第１酸素濃度調整ポンプセル４２Ａと、
第２センサセル１５Ｂの第１室２２Ｂ側に配された第２予備調整ポンプセル８０Ｂと、第２室１８Ｂ側に配された第２酸素濃度調整ポンプセル４２Ｂと、を具備し、
第１酸素濃度制御手段１０２Ａは、
第１予備調整ポンプセル８０Ａを制御して第１センサセル１５Ａの第１室２２Ａの酸素濃度を制御する第１予備酸素濃度制御部１０８Ａと、
第１酸素濃度調整ポンプセル４２Ａを制御して第１センサセル１５Ａの第２室１８Ａの酸素濃度を制御する第１酸素濃度制御部１０６Ａと、を具備し、
第２酸素濃度制御手段１０２Ｂは、
第２予備調整ポンプセル８０Ｂを制御して第２センサセル１５Ｂの第１室２２Ｂの酸素濃度を制御する第２予備酸素濃度制御部１０８Ｂと、
第２酸素濃度調整ポンプセル４２Ｂを制御して第２センサセル１５Ｂの第２室１８Ｂの酸素濃度を制御する第２酸素濃度制御部１０６Ｂと、を有する。 [4] In the present embodiment, the first preparatory adjustment pump cell 80A arranged on the first chamber 22A side of the first sensor cell 15A, the first oxygen concentration adjustment pump cell 42A arranged on the second chamber 18A side, and the like.
A second preparatory adjustment pump cell 80B arranged on the first chamber 22B side of the second sensor cell 15B and a second oxygen concentration adjustment pump cell 42B arranged on the second chamber 18B side are provided.
The first oxygen concentration control means 102A
A first preliminary oxygen concentration control unit 108A that controls the first preliminary adjustment pump cell 80A to control the oxygen concentration in the first chamber 22A of the first sensor cell 15A, and the first preliminary oxygen concentration control unit 108A.
A first oxygen concentration control unit 106A that controls the first oxygen concentration adjusting pump cell 42A and controls the oxygen concentration in the second chamber 18A of the first sensor cell 15A is provided.
The second oxygen concentration control means 102B
A second preliminary oxygen concentration control unit 108B that controls the second preliminary adjustment pump cell 80B to control the oxygen concentration in the first chamber 22B of the second sensor cell 15B, and the second preliminary oxygen concentration control unit 108B.
It has a second oxygen concentration control unit 106B that controls the second oxygen concentration adjusting pump cell 42B to control the oxygen concentration in the second chamber 18B of the second sensor cell 15B.

これにより、常時ＯＮとされたポンプを有するガスセンサと、常時ＯＦＦとされたポンプを有するガスセンサとを用いることがない。すなわち、常時ＯＮとされたポンプを有するガスセンサの電極劣化がガスセンサよりも進行するという不具合を回避することができ、複数成分を測定可能なガスセンサの長寿命化を実現することができる。 As a result, the gas sensor having a pump that is always ON and the gas sensor having a pump that is always OFF are not used. That is, it is possible to avoid a problem that the electrode deterioration of the gas sensor having the pump which is always ON progresses more than that of the gas sensor, and it is possible to realize a long life of the gas sensor capable of measuring a plurality of components.

［５］ 本実施形態において、第１予備調整ポンプセル８０Ａの駆動をＯＮ／ＯＦＦ制御する第１スイッチＳＷ１と、第２予備調整ポンプセル８０Ｂの駆動をＯＮ／ＯＦＦ制御する第２スイッチＳＷ２と、第１スイッチＳＷ１及び第２スイッチＳＷ２の切り替え制御を行うスイッチング制御手段１０１と、を有する。 [5] In the present embodiment, the first switch SW1 for ON / OFF control of the drive of the first preliminary adjustment pump cell 80A, the second switch SW2 for ON / OFF control of the drive of the second preliminary adjustment pump cell 80B, and the first It has a switching control means 101 that controls switching between the switch SW1 and the second switch SW2.

スイッチング制御手段１０１によって、第１スイッチＳＷ１及び第２スイッチＳＷ２を切り替え制御することにより、第１予備調整ポンプセル８０Ａ及び第２予備調整ポンプセル８０Ｂの駆動をそれぞれＯＮ／ＯＦＦ制御することができる。 By switching and controlling the first switch SW1 and the second switch SW2 by the switching control means 101, it is possible to control ON / OFF of the drive of the first pre-adjustment pump cell 80A and the second pre-adjustment pump cell 80B, respectively.

［６］ 本実施形態において、スイッチング制御手段１０１は、駆動源の運転開始にほぼ同期させて、第１スイッチＳＷ１及び第２スイッチＳＷ２の切り替え制御を行うようにしてもよい。 [6] In the present embodiment, the switching control means 101 may perform switching control of the first switch SW1 and the second switch SW2 substantially in synchronization with the start of operation of the drive source.

［７］ 本実施形態において、スイッチング制御手段１０１は、駆動源の運転開始や運転終了に関係なく、予め設定された一定時間Ｔａが経過する毎に、第１スイッチＳＷ１及び第２スイッチＳＷ２の切り替え制御を行うようにしてもよい。 [7] In the present embodiment, the switching control means 101 switches between the first switch SW1 and the second switch SW2 every time a preset fixed time Ta elapses, regardless of the start or end of operation of the drive source. Control may be performed.

［８］ 本実施形態において、スイッチング制御手段１０１は、駆動源の運転開始から所定時間Ｔｂの経過後、次の運転開始時に、第１スイッチＳＷ１及び第２スイッチＳＷ２の切り替え制御を行うようにしてもよい。この場合、ＯＮ時間のばらつきが減ることから、ガスセンサの長寿命化を図る上で有効である。 [8] In the present embodiment, the switching control means 101 controls switching between the first switch SW1 and the second switch SW2 at the next operation start after a predetermined time Tb has elapsed from the start of the operation of the drive source. May be good. In this case, since the variation in the ON time is reduced, it is effective in extending the life of the gas sensor.

［９］ 本実施形態において、スイッチング制御手段１０１は、駆動源の運転開始時点から前回の運転時間と同じ時間の経過後、次の運転開始時に、第１スイッチＳＷ１及び第２スイッチＳＷ２の切り替え制御を行うようにしてもよい。この場合も、ＯＮ時間のばらつきが減ることから、ガスセンサの長寿命化を図る上で有効である。 [9] In the present embodiment, the switching control means 101 controls switching between the first switch SW1 and the second switch SW2 at the next operation start after the same time as the previous operation time elapses from the operation start time of the drive source. May be done. In this case as well, since the variation in the ON time is reduced, it is effective in extending the life of the gas sensor.

［１０］ 本実施形態において、第１センサセル１５Ａの第２室１８Ａは、第１センサセル１５Ａの第１室２２Ａに連通する第１主調整室１８Ａａと、第１主調整室１８Ａａに連通する第１副調整室１８Ａｂとを有し、第２センサセル１５Ｂの第２室１８Ｂは、第２センサセル１５Ｂの第１室２２Ｂに連通する第２主調整室１８Ｂａと、第２主調整室１８Ｂａに連通する第２副調整室１８Ｂｂとを有し、第１センサセル１５Ａの第１測定室２０Ａは、第１副調整室１８Ａｂに連通し、第２センサセル１５Ｂの第２測定室２０Ｂは、第２副調整室１８Ｂｂに連通していてもよい。 [10] In the present embodiment, the second chamber 18A of the first sensor cell 15A communicates with the first master control room 18Aa communicating with the first chamber 22A of the first sensor cell 15A and the first master control room 18Aa communicating with the first master control room 18Aa. The second chamber 18B of the second sensor cell 15B, which has the sub-control chamber 18Ab, communicates with the second main adjusting chamber 18Ba communicating with the first chamber 22B of the second sensor cell 15B and the second main adjusting chamber 18Ba. It has two sub-control rooms 18Bb, the first measurement room 20A of the first sensor cell 15A communicates with the first sub-control room 18Ab, and the second measurement room 20B of the second sensor cell 15B is the second sub-control room 18Bb. You may communicate with.

［１１］ 本実施形態において、第１主調整室１８Ａａと第１副調整室１８Ａｂとの間、並びに第２主調整室１８Ｂａと第２副調整室１８Ｂｂとの間に、それぞれ第４拡散律速部４０Ａ、４０Ｂを有するようにしてもよい。 [11] In the present embodiment, the fourth diffusion rate-determining unit is located between the first master control room 18Aa and the first sub-control room 18Ab, and between the second main control room 18Ba and the second sub-control room 18Bb, respectively. It may have 40A and 40B.

［１２］ 本実施形態において、第１センサセル１５Ａの第１室２２Ａ、並びに第２センサセル１５Ｂの第１室２２Ｂにそれぞれポンプ電極８２Ａ、８２Ｂを有し、第１センサセル１５Ａの第２室１８Ａ、並びに第２センサセル１５Ｂの第２室１８Ｂにそれぞれポンプ電極４４Ａ、４４Ｂを有し、第１センサセル１５Ａの第１測定室２０Ａ及び第２センサセル１５Ｂの第２測定室２０Ｂにそれぞれ測定電極６２Ａ、６２Ｂを有し、各ポンプ電極は、各測定電極よりも触媒活性が低い材料で構成されていることが好ましい。 [12] In the present embodiment, the first chamber 22A of the first sensor cell 15A and the first chamber 22B of the second sensor cell 15B have pump electrodes 82A and 82B, respectively, and the second chamber 18A of the first sensor cell 15A and the second chamber 18A, respectively. Pump electrodes 44A and 44B are provided in the second chamber 18B of the second sensor cell 15B, respectively, and measurement electrodes 62A and 62B are provided in the first measurement chamber 20A of the first sensor cell 15A and the second measurement chamber 20B of the second sensor cell 15B, respectively. However, it is preferable that each pump electrode is made of a material having a lower catalytic activity than each measurement electrode.

［１３］ 本実施形態において、第１目的成分がＮＯ、第２目的成分がＮＨ３であってもよい。 [13] In the present embodiment, the first target component may be NO and the second target component may be NH 3 .

［１４］ 本実施形態において、第１予備酸素濃度制御部１０８Ａは、第１センサセル１５Ａの第１室２２Ａ内のＮＯを分解させることなく、ＮＨ３を酸化する条件で第１室２２Ａ内の酸素濃度を制御し、第２予備酸素濃度制御部１０８Ｂは、第２センサセル１５Ｂの第２室１８Ｂ内のＮＯを分解させることなく、ＮＨ３を酸化する条件で第２室１８Ｂ内の酸素濃度を制御するようにしてもよい。 [14] In the present embodiment, the first reserve oxygen concentration control unit 108A has oxygen in the first chamber 22A under the condition of oxidizing NH 3 without decomposing NO in the first chamber 22A of the first sensor cell 15A. The concentration is controlled, and the second reserve oxygen concentration control unit 108B controls the oxygen concentration in the second chamber 18B under the condition of oxidizing NH 3 without decomposing NO in the second chamber 18B of the second sensor cell 15B. You may try to do so.

［１５］ 本実施形態において、目的成分濃度取得手段１０４は、予め実験的に測定した、第２目的成分測定ポンプセル６０Ｂに流れる電流値Ｉｐ６と、第１目的成分測定ポンプセル６０Ａに流れる電流値Ｉｐ３と第２目的成分測定ポンプセル６０Ｂに流れる電流値Ｉｐ６との差ΔＩｐとでそれぞれＮＯ濃度及びＮＨ３濃度の関係が特定されたマップ１１０を使用し、実使用中の第２目的成分測定ポンプセル６０Ｂに流れる電流値Ｉｐ６と、第１目的成分測定ポンプセル６０Ａに流れる電流値Ｉｐ３と第２目的成分測定ポンプセル６０Ｂに流れる電流値Ｉｐ６との差ΔＩｐを、マップ１１０と比較して、ＮＯ及びＮＨ３の各濃度を求める、ようにしてもよい。 [15] In the present embodiment, the target component concentration acquisition means 104 has an experimentally measured current value Ip6 flowing through the second target component measuring pump cell 60B and a current value Ip3 flowing through the first target component measuring pump cell 60A. using a second target component measuring pump cell respectively the difference Delta] Ip NO concentrations and NH 3 map concentration relationship is identified 110 between the current value Ip6 flowing to 60B, flows through the second target component measuring pumping cell 60B in actual use a current value Ip6, the current value Ip3 flowing through the first target component measuring pumping cell 60A difference ΔIp between the current value Ip6 flowing through the second target component measuring pumping cell 60B, as compared with the map 110, each concentration of NO and NH 3 May be asked.

［１６］ 本実施形態において、第２酸素濃度調整ポンプセル４２Ｂに流れるポンプ電流値に基づいて酸素濃度を測定する酸素濃度検出手段７０を有してもよい。 [16] In the present embodiment, the oxygen concentration detecting means 70 for measuring the oxygen concentration based on the pump current value flowing through the second oxygen concentration adjusting pump cell 42B may be provided.

［１７］ 本実施形態において、第１センサセル１５Ａの少なくとも第２室１８Ａの外側に配された第１外側ポンプ電極４６Ａと、第２センサセル１５Ｂの少なくとも第２室１８Ｂの外側に配された第２外側ポンプ電極４６Ｂとが共通化されていてもよい。これにより、リード線の本数を低減することが可能となり、例えば各種車両等への実装が容易になる。 [17] In the present embodiment, the first outer pump electrode 46A arranged outside at least the second chamber 18A of the first sensor cell 15A and the second arranged outside at least the second chamber 18B of the second sensor cell 15B. The outer pump electrode 46B may be shared. This makes it possible to reduce the number of lead wires, and facilitates mounting on various vehicles, for example.

［１８］ 本実施形態において、第１目的成分測定ポンプセル６０Ａは、第１センサセル１５Ａの第１測定室２０Ａ内に配された第１測定電極６２Ａと、センサ素子１２の基準ガス導入空間４１に配された第１基準電極５２とを有し、第２目的成分測定ポンプセル６０Ｂは、第２センサセル１５Ｂの測定室２０Ｂ内に配された第２測定電極６２Ｂと、センサ素子１２の基準ガス導入空間４１に配された第２基準電極５２とを有し、第１基準電極５２と第２基準電極５２とが共通化（基準電極５２（図１参照））されていてもよい。この場合も、リード線の本数を低減することが可能となり、自動車等への実装が容易になる。 [18] In the present embodiment, the first target component measurement pump cell 60A is arranged in the first measurement electrode 62A arranged in the first measurement chamber 20A of the first sensor cell 15A and the reference gas introduction space 41 of the sensor element 12. The second target component measurement pump cell 60B has the first reference electrode 52 and the second measurement electrode 62B arranged in the measurement chamber 20B of the second sensor cell 15B, and the reference gas introduction space 41 of the sensor element 12. The first reference electrode 52 and the second reference electrode 52 may be shared (reference electrode 52 (see FIG. 1)). In this case as well, the number of lead wires can be reduced, and mounting on an automobile or the like becomes easy.

［１９］ なお、図１８の変形例（ガスセンサ１０ａ）に示すように、第１センサセル１５Ａと第２センサセル１５Ｂが、センサ素子１２の厚み方向に略対象に配置されていてもよい。 [19] As shown in the modified example (gas sensor 10a) of FIG. 18, the first sensor cell 15A and the second sensor cell 15B may be arranged substantially symmetrically in the thickness direction of the sensor element 12.

なお、本発明に係るガスセンサは、上述の実施の形態に限らず、本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。 It should be noted that the gas sensor according to the present invention is not limited to the above-described embodiment, and of course, various configurations can be adopted without departing from the gist of the present invention.

上述の例では、第１センサセル１５Ａにおいて、第１副調整室１８Ａｂに隣接して第１測定室２０Ａを設け、第１測定室２０Ａ内に第１測定電極６２Ａを配置するようにしたが、その他、図示しないが、第１副調整室１８Ａｂ内に第１測定電極６２Ａを配置し、第１測定電極６２Ａを被覆するように、第３拡散律速部３８Ａとなるアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）等のセラミックス多孔体にて構成される膜を形成してもよい。この場合、第１測定電極６２Ａの周囲が第１測定室２０Ａとして機能することになる。 In the above example, in the first sensor cell 15A, the first measurement chamber 20A is provided adjacent to the first sub-adjustment chamber 18Ab, and the first measurement electrode 62A is arranged in the first measurement chamber 20A. Although not shown, the first measurement electrode 62A is arranged in the first sub-adjustment chamber 18Ab, and the alumina (Al 2 O 3 ) or the like serving as the third diffusion rate-determining portion 38A is provided so as to cover the first measurement electrode 62A. A film composed of a ceramic porous body may be formed. In this case, the periphery of the first measurement electrode 62A functions as the first measurement chamber 20A.

これは、第２センサセル１５Ｂにおいても同様であり、第２副調整室１８Ｂｂ内に第２測定電極６２Ｂを配置し、第２測定電極６２Ｂを被覆するように、第３拡散律速部３８Ｂとなるアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）等のセラミックス多孔体にて構成される膜を形成してもよい。この場合、第２測定電極６２Ｂの周囲が第２測定室２０Ｂとして機能することになる。 This also applies to the second sensor cell 15B, in which the second measurement electrode 62B is arranged in the second sub-adjustment chamber 18Bb, and the alumina serving as the third diffusion rate-determining portion 38B so as to cover the second measurement electrode 62B. A film composed of a porous ceramic body such as (Al 2 O 3) may be formed. In this case, the periphery of the second measurement electrode 62B functions as the second measurement chamber 20B.

また、上述の例では予備調整室２２Ａ、２２Ｂ内にて第２目的成分であるＮＨ３、もしくはＮＯ２が変換率１００％でＮＯに変換される例を示したが、ＮＨ３の変換率は１００％である必要はなく、被測定ガス中のＮＨ３濃度と再現性の良い相関が得られる範囲で変換率を任意に設定することができる。 Further, in the above example, an example is shown in which NH 3 or NO 2 which is the second target component is converted to NO at a conversion rate of 100% in the preliminary adjustment chambers 22A and 22B, but the conversion rate of NH 3 is need not be 100%, it is possible to arbitrarily set the conversion rate in a range of reproducible good correlation with NH 3 concentration in the measurement gas can be obtained.

また、第１予備酸素濃度制御部１０８Ａ、第２予備酸素濃度制御部１０８Ｂの各駆動は、第１予備調整室２２Ａ内、第２予備調整室２２Ｂ内から酸素を汲み出す方向でも、汲み入れる方向でもよく、第２目的成分であるＮＨ３の存在によって、測定用ポンプセルの出力である測定ポンプ電流Ｉｐ３、Ｉｐ６が再現性良く変化すればよい。 Further, each drive of the first preliminary oxygen concentration control unit 108A and the second preliminary oxygen concentration control unit 108B is in the direction of pumping oxygen from the first preliminary adjustment chamber 22A and the second preliminary adjustment chamber 22B. However, the measurement pump currents Ip3 and Ip6, which are the outputs of the measurement pump cell, may be changed with good reproducibility due to the presence of NH 3 , which is the second target component.

上述したガスセンサ１０及び１０ａは、図１及び図１８に示すように、センサ素子１２を構成する１つの構造体１４に、複数のセンサセル（例えば第１センサセル１５Ａ及び第２センサセル１５Ｂ）が形成された構造を有する。 In the gas sensors 10 and 10a described above, as shown in FIGS. 1 and 18, a plurality of sensor cells (for example, the first sensor cell 15A and the second sensor cell 15B) are formed in one structure 14 constituting the sensor element 12. Has a structure.

その他、例えば図１９に示すように、複数のセンサ素子（例えば第１センサ素子１２Ａ及び第２センサ素子１２Ｂ）を有するガスセンサ１０であってもよい。図１９に示すガスセンサ１０は、第１センサ素子１２Ａを構成する１つの第１構造体１４Ａに、１つの第１センサセル１５Ａが形成され、第２センサ素子１２Ｂを構成する１つの第２構造体１４Ｂに、１つの第２センサセル１５Ｂが形成されている。なお、基準電極は、第１センサ素子１２Ａに対して第１基準電極５２Ａが形成され、第２センサ素子１２Ｂに対して第２基準電極５２Ｂが形成される。 In addition, for example, as shown in FIG. 19, the gas sensor 10 may have a plurality of sensor elements (for example, the first sensor element 12A and the second sensor element 12B). In the gas sensor 10 shown in FIG. 19, one first sensor cell 15A is formed in one first structure 14A constituting the first sensor element 12A, and one second structure 14B constituting the second sensor element 12B is formed. A second sensor cell 15B is formed on the surface. As for the reference electrode, the first reference electrode 52A is formed with respect to the first sensor element 12A, and the second reference electrode 52B is formed with respect to the second sensor element 12B.

第１構造体１４Ａの第２固体電解質層３２の上面のうち（図２参照）、第１主調整室１８Ａａと対応する領域から第１副調整室１８Ａｂと対応する領域にかけて第１外側ポンプ電極４６Ａが形成されている。同様に、第２構造体１４Ｂの第２固体電解質層３２の上面のうち（図３参照）、第２主調整室１８Ｂａと対応する領域から第２副調整室１８Ｂｂと対応する領域にかけて第２外側ポンプ電極４６Ｂが形成されている。 Of the upper surface of the second solid electrolyte layer 32 of the first structure 14A (see FIG. 2), the first outer pump electrode 46A extends from the region corresponding to the first master control chamber 18Aa to the region corresponding to the first sub-control chamber 18Ab. Is formed. Similarly, of the upper surface of the second solid electrolyte layer 32 of the second structure 14B (see FIG. 3), the second outer side extends from the region corresponding to the second master control chamber 18Ba to the region corresponding to the second sub-control chamber 18Bb. The pump electrode 46B is formed.

なお、本発明の実施に当たっては、本発明の思想を損なわない範囲で自動車用部品としての信頼性向上のための諸手段が付加されてもよい。 In carrying out the present invention, various means for improving reliability as automobile parts may be added as long as the idea of the present invention is not impaired.

１０…ガスセンサ １２…センサ素子
１４…構造体 １５Ａ…第１センサセル
１５Ｂ…第２センサセル １６Ａ…第１ガス導入口
１６Ｂ…第２ガス導入口 １８Ａ、１８Ｂ…第２室
２０Ａ、２０Ｂ…測定室 ２２Ａ、２２Ｂ…第１室
３４Ａ、３４Ｂ…第１拡散律速部 ３６Ａ、３６Ｂ…第２拡散律速部
４２Ａ…第１主ポンプセル ４２Ｂ…第２主ポンプセル
６０Ａ…第１目的成分測定ポンプセル ６０Ｂ…第２目的成分測定ポンプセル
７０…酸素濃度検出手段 ８０Ａ…第１予備調整ポンプセル
８０Ｂ…第２予備調整ポンプセル １０１…スイッチング制御手段
１０２Ａ…第１酸素濃度制御手段 １０２Ｂ…第２酸素濃度制御手段
１０４…目的成分濃度取得手段 ２００…エンジンＥＣＵ
ＳＷ１…第１スイッチ ＳＷ２…第２スイッチ 10 ... Gas sensor 12 ... Sensor element 14 ... Structure 15A ... First sensor cell 15B ... Second sensor cell 16A ... First gas introduction port 16B ... Second gas introduction port 18A, 18B ... Second chamber 20A, 20B ... Measurement chamber 22A, 22B ... 1st chamber 34A, 34B ... 1st diffusion rate-determining section 36A, 36B ... 2nd diffusion rate-determining section 42A ... 1st main pump cell 42B ... 2nd main pump cell 60A ... 1st target component measurement pump cell 60B ... 2nd target component measurement Pump cell 70 ... Oxygen concentration detecting means 80A ... First pre-adjustment pump cell 80B ... Second pre-adjustment pump cell 101 ... Switching control means 102A ... First oxygen concentration control means 102B ... Second oxygen concentration control means 104 ... Target component concentration acquisition means 200 … Engine ECU
SW1 ... 1st switch SW2 ... 2nd switch

Claims (19)

第１目的成分と第２目的成分の濃度を測定するガスセンサであって、
１以上のセンサ素子と、
前記センサ素子の温度を制御する温度制御手段と、
１以上の酸素濃度制御手段と、
目的成分濃度取得手段と、を有し、
前記センサ素子は、少なくとも酸素イオン伝導性の固体電解質からなる構造体と、前記構造体に形成された１以上のセンサセルとを有し、
前記センサセルは、ガスの導入方向に向かって、ガス導入口、第１拡散律速部、第１室、第２拡散律速部、第２室、第３拡散律速部及び測定室を具備し、
前記１以上のセンサセルの前記測定室は、目的成分測定ポンプセルを具備し、
前記酸素濃度制御手段は、前記１以上のセンサセルの前記第１室及び前記第２室の酸素濃度を制御し、
前記目的成分濃度取得手段は、
一方の前記目的成分測定ポンプセルに流れる電流値と他方の前記目的成分測定ポンプセルに流れる電流値との差に基づいて、前記第２目的成分の濃度を取得し、
前記他方の目的成分測定ポンプセルに流れる電流値により、前記第１目的成分と前記第２目的成分の合計濃度を取得し、
前記合計濃度から前記第２目的成分の濃度を差し引いて前記第１目的成分の濃度を取得する、ガスセンサ。 A gas sensor that measures the concentrations of the first and second target components.
With one or more sensor elements
A temperature control means for controlling the temperature of the sensor element and
One or more oxygen concentration control means and
Has a means for obtaining the concentration of the target component,
The sensor element has a structure made of at least an oxygen ion conductive solid electrolyte, and one or more sensor cells formed in the structure.
The sensor cell includes a gas introduction port, a first diffusion rate control unit, a first chamber, a second diffusion rate control unit, a second chamber, a third diffusion rate control unit, and a measurement chamber in the direction of gas introduction.
The measurement chamber of the one or more sensor cells includes a target component measurement pump cell.
The oxygen concentration control means controls the oxygen concentration in the first chamber and the second chamber of the one or more sensor cells.
The target component concentration acquisition means is
The concentration of the second target component is obtained based on the difference between the current value flowing through one of the target component measurement pump cells and the current value flowing through the other target component measurement pump cell.
The total concentration of the first target component and the second target component is obtained from the current value flowing through the other target component measurement pump cell.
A gas sensor for obtaining the concentration of the first target component by subtracting the concentration of the second target component from the total concentration. 請求項１記載のガスセンサにおいて、
１つの前記センサ素子を有し、
前記センサ素子は、第１センサセルと第２センサセルとを有する、ガスセンサ。 In the gas sensor according to claim 1,
Having one of the sensor elements
The sensor element is a gas sensor having a first sensor cell and a second sensor cell. 請求項１記載のガスセンサにおいて、
２つの前記センサ素子を有し、
一方の前記センサ素子は第１センサセルを有し、
他方の前記センサ素子は第２センサセルを有する、ガスセンサ。 In the gas sensor according to claim 1,
It has two of the sensor elements
One of the sensor elements has a first sensor cell.
The other sensor element is a gas sensor having a second sensor cell. 請求項２又は３記載のガスセンサにおいて、
前記第１センサセルの前記第１室側に配された第１予備調整ポンプセルと、前記第２室側に配された第１酸素濃度調整ポンプセルと、
前記第２センサセルの前記第１室側に配された第２予備調整ポンプセルと、前記第２室側に配された第２酸素濃度調整ポンプセルと、を具備し、
第１酸素濃度制御手段は、
前記第１予備調整ポンプセルを制御して前記第１センサセルの前記第１室の酸素濃度を制御する第１予備酸素濃度制御部と、
前記第１酸素濃度調整ポンプセルを制御して前記第１センサセルの前記第２室の酸素濃度を制御する第１酸素濃度制御部と、を具備し、
第２酸素濃度制御手段は、
前記第２予備調整ポンプセルを制御して前記第２センサセルの前記第１室の酸素濃度を制御する第２予備酸素濃度制御部と、
前記第２酸素濃度調整ポンプセルを制御して前記第２センサセルの前記第２室の酸素濃度を制御する第２酸素濃度制御部と、を有する、ガスセンサ。 In the gas sensor according to claim 2 or 3.
A first preparatory adjustment pump cell arranged on the first chamber side of the first sensor cell, and a first oxygen concentration adjustment pump cell arranged on the second chamber side.
A second preparatory adjustment pump cell arranged on the first chamber side of the second sensor cell and a second oxygen concentration adjustment pump cell arranged on the second chamber side are provided.
The first oxygen concentration control means is
A first preliminary oxygen concentration control unit that controls the first preliminary adjustment pump cell to control the oxygen concentration in the first chamber of the first sensor cell.
A first oxygen concentration control unit for controlling the first oxygen concentration adjusting pump cell to control the oxygen concentration in the second chamber of the first sensor cell is provided.
The second oxygen concentration control means is
A second preliminary oxygen concentration control unit that controls the second preliminary adjustment pump cell to control the oxygen concentration in the first chamber of the second sensor cell.
A gas sensor having a second oxygen concentration control unit that controls the second oxygen concentration adjusting pump cell to control the oxygen concentration in the second chamber of the second sensor cell. 請求項４記載のガスセンサにおいて、
前記第１予備調整ポンプセルの駆動をＯＮ／ＯＦＦ制御する第１スイッチと、
前記第２予備調整ポンプセルの駆動をＯＮ／ＯＦＦ制御する第２スイッチと、
前記第１スイッチ及び前記第２スイッチの切り替え制御を行うスイッチング制御手段と、を有する、ガスセンサ。 In the gas sensor according to claim 4,
A first switch that controls ON / OFF of the drive of the first preparatory adjustment pump cell,
A second switch that controls ON / OFF of the drive of the second pre-adjustment pump cell,
A gas sensor having a switching control means for controlling switching between the first switch and the second switch. 請求項５記載のガスセンサにおいて、
前記スイッチング制御手段は、駆動源の運転開始にほぼ同期させて、前記第１スイッチ及び前記第２スイッチの切り替え制御を行う、ガスセンサ。 In the gas sensor according to claim 5,
The switching control means is a gas sensor that controls switching between the first switch and the second switch substantially in synchronization with the start of operation of the drive source. 請求項５記載のガスセンサにおいて、
前記スイッチング制御手段は、駆動源の運転開始や運転終了に関係なく、予め設定された一定時間が経過する毎に、前記第１スイッチ及び前記第２スイッチの切り替え制御を行う、ガスセンサ。 In the gas sensor according to claim 5,
The switching control means is a gas sensor that controls switching between the first switch and the second switch every time a preset fixed time elapses, regardless of the start or end of operation of the drive source. 請求項５記載のガスセンサにおいて、
前記スイッチング制御手段は、駆動源の運転開始から所定時間の経過後、次の運転開始時に、前記第１スイッチ及び前記第２スイッチの切り替え制御を行う、ガスセンサ。 In the gas sensor according to claim 5,
The switching control means is a gas sensor that controls switching between the first switch and the second switch at the next start of operation after a lapse of a predetermined time from the start of operation of the drive source. 請求項５記載のガスセンサにおいて、
前記スイッチング制御手段は、駆動源の運転開始時点から前回の運転時間と同じ時間の経過後、次の運転開始時に、前記第１スイッチ及び前記第２スイッチの切り替え制御を行う、ガスセンサ。 In the gas sensor according to claim 5,
The switching control means is a gas sensor that controls switching between the first switch and the second switch at the next start of operation after the same time as the previous operation time has elapsed from the start of operation of the drive source. 請求項２〜９のいずれか１項に記載のガスセンサにおいて、
前記第１センサセルの前記第２室は、前記第１センサセルの前記第１室に連通する第１主調整室と、前記第１主調整室に連通する第１副調整室とを有し、
前記第２センサセルの前記第２室は、前記第２センサセルの前記第１室に連通する第２主調整室と、前記第２主調整室に連通する第２副調整室とを有し、
前記第１センサセルの前記測定室は、前記第１副調整室に連通し、
前記第２センサセルの前記測定室は、前記第２副調整室に連通している、ガスセンサ。 In the gas sensor according to any one of claims 2 to 9.
The second chamber of the first sensor cell has a first main adjustment chamber communicating with the first chamber of the first sensor cell and a first sub-control chamber communicating with the first main adjustment chamber.
The second chamber of the second sensor cell has a second main adjustment chamber communicating with the first chamber of the second sensor cell and a second sub-control chamber communicating with the second main adjustment chamber.
The measurement chamber of the first sensor cell communicates with the first sub-control room.
The measurement chamber of the second sensor cell is a gas sensor communicating with the second sub-control room. 請求項１０記載のガスセンサにおいて、
前記第１主調整室と前記第１副調整室との間、並びに前記第２主調整室と前記第２副調整室との間に、それぞれ第４拡散律速部を有する、ガスセンサ。 In the gas sensor according to claim 10,
A gas sensor having a fourth diffusion rate-determining section between the first main adjustment room and the first sub-control room, and between the second main control room and the second sub-control room, respectively. 請求項２〜１１のいずれか１項に記載のガスセンサにおいて、
前記第１センサセルの前記第１室、並びに前記第２センサセルの前記第１室にそれぞれポンプ電極を有し、
前記第１センサセルの前記第２室、並びに前記第２センサセルの前記第２室にそれぞれポンプ電極を有し、
前記第１センサセルの前記測定室及び前記第２センサセルの前記測定室にそれぞれ測定電極を有し、
各前記ポンプ電極は、各前記測定電極よりも触媒活性が低い材料で構成されている、ガスセンサ。 In the gas sensor according to any one of claims 2 to 11.
Pump electrodes are provided in the first chamber of the first sensor cell and in the first chamber of the second sensor cell, respectively.
Pump electrodes are provided in the second chamber of the first sensor cell and in the second chamber of the second sensor cell, respectively.
The measurement chamber of the first sensor cell and the measurement chamber of the second sensor cell each have measurement electrodes.
Each of the pump electrodes is a gas sensor made of a material having a lower catalytic activity than each of the measurement electrodes. 請求項２〜１２のいずれか１項に記載のガスセンサにおいて、
前記第１目的成分がＮＯ、前記第２目的成分がＮＨ３である、ガスセンサ。 In the gas sensor according to any one of claims 2 to 12.
A gas sensor in which the first target component is NO and the second target component is NH 3. 請求項１３記載のガスセンサにおいて、
前記第１予備酸素濃度制御部は、
前記第１センサセルの前記第１室内のＮＯを分解させることなく、ＮＨ３を酸化する条件で前記第１室内の酸素濃度を制御し、
前記第２予備酸素濃度制御部は、
前記第２センサセルの前記第２室内のＮＯを分解させることなく、ＮＨ３を酸化する条件で前記第２室内の酸素濃度を制御する、ガスセンサ。 In the gas sensor according to claim 13,
The first reserve oxygen concentration control unit
The oxygen concentration in the first chamber is controlled under the condition of oxidizing NH 3 without decomposing NO in the first chamber of the first sensor cell.
The second reserve oxygen concentration control unit
A gas sensor that controls the oxygen concentration in the second chamber under the condition of oxidizing NH 3 without decomposing NO in the second chamber of the second sensor cell. 請求項１３又は１４記載のガスセンサにおいて、
前記目的成分濃度取得手段は、
予め実験的に測定した、他方の前記目的成分測定ポンプセルに流れる電流値Ｉｐ６と、
一方の前記目的成分測定ポンプセルに流れる電流値Ｉｐ３と他方の前記目的成分測定ポンプセルに流れる電流値Ｉｐ６との差ΔＩｐとでそれぞれＮＯ濃度及びＮＨ３濃度の関係が特定されたマップを使用し、
実使用中の他方の前記目的成分測定ポンプセルに流れる電流値と、一方の前記目的成分測定ポンプセルに流れる電流値と他方の前記目的成分測定ポンプセルに流れる電流値との差を、前記マップと比較して、ＮＯ及びＮＨ３の各濃度を求める、ガスセンサ。 In the gas sensor according to claim 13 or 14.
The target component concentration acquisition means is
The current value Ip6 flowing through the other target component measurement pump cell, which was experimentally measured in advance,
Using one of the maps that have been identified relationships NO concentrations and NH 3 concentrations, respectively the difference ΔIp between the current value Ip6 flowing through the target component measured current flowing through the pump cell Ip3 and the other of the target component measuring pumping cell,
The difference between the current value flowing through the other target component measurement pump cell in actual use, the current value flowing through one of the target component measurement pump cells, and the current value flowing through the other target component measurement pump cell is compared with the map. A gas sensor that obtains the respective concentrations of NO and NH 3. 請求項４〜１５のいずれか１項に記載のガスセンサにおいて、
前記第２酸素濃度調整ポンプセルに流れるポンプ電流値に基づいて酸素濃度を測定する酸素濃度検出手段を有する、ガスセンサ。 In the gas sensor according to any one of claims 4 to 15.
A gas sensor having an oxygen concentration detecting means for measuring an oxygen concentration based on a pump current value flowing through the second oxygen concentration adjusting pump cell. 請求項１２〜１４のいずれか１項に記載のガスセンサにおいて、
前記第１センサセルの少なくとも前記第２室の外側に配された第１外側ポンプ電極と、
前記第２センサセルの少なくとも前記第２室の外側に配された第２外側ポンプ電極とが共通化されている、ガスセンサ。 In the gas sensor according to any one of claims 12 to 14.
With the first outer pump electrode arranged at least outside the second chamber of the first sensor cell,
A gas sensor in which at least the second outer pump electrode arranged outside the second chamber of the second sensor cell is shared. 請求項２〜１７のいずれか１項に記載のガスセンサにおいて、
一方の前記目的成分測定ポンプセルは、前記第１センサセルの前記測定室内に配された第１測定電極と、前記センサ素子の基準ガス導入空間に配された第１基準電極とを有し、
他方の前記目的成分測定ポンプセルは、前記第２センサセルの前記測定室内に配された第２測定電極と、前記センサ素子の前記基準ガス導入空間に配された第２基準電極とを有し、
前記第１基準電極と前記第２基準電極とが共通化されている、ガスセンサ。 In the gas sensor according to any one of claims 2 to 17.
On the other hand, the target component measurement pump cell has a first measurement electrode arranged in the measurement chamber of the first sensor cell and a first reference electrode arranged in the reference gas introduction space of the sensor element.
The other target component measurement pump cell has a second measurement electrode arranged in the measurement chamber of the second sensor cell and a second reference electrode arranged in the reference gas introduction space of the sensor element.
A gas sensor in which the first reference electrode and the second reference electrode are shared. 請求項２記載のガスセンサにおいて、
前記第１センサセルと前記第２センサセルは、前記センサ素子の厚み方向に略対象に配置されている、ガスセンサ。 In the gas sensor according to claim 2.
A gas sensor in which the first sensor cell and the second sensor cell are substantially symmetrically arranged in the thickness direction of the sensor element.
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