JPS63250556A - ガス成分検出素子 - Google Patents

Abstract

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

Description

【発明の詳細な説明】

【発明の目的コ （産業上の利用分野） 本発明は１例えば、自動車用燃焼機関より排出される燃
焼排ガス中のＮＯｘ量を検出するのに利用されるガス成
分検出素子に関するものである。 （従来の技術） 従来、雰囲気中のＮＯｘ量を検出するために用いられる
ガス成分検出素子としては１例えば、５ＡＥ８００５３
７に制定されたものがある。 このガス成分検出素子は、例えば、ステアタイト基板上
に金属酸化物半導体である酸化すず（Ｓｎ０２）を４１
Ｍ化して形成した構造を有するものであって、第１７図
に示すように、空燃比変化に対応して燃焼排ガス中のＮ
Ｏ、ＮＯｘおよびＮｏ２ｇ度（化学発光分析により測定
）が変化した際に、ガス成分検出素子の抵抗が同じく第
１７図に示すように変化する特性を有するものであり、
この抵抗値変化を検出して空気と燃料との比（Ａ／Ｆ）
を測定できるようにしたものである。 （発明が解決しようとする問題点） しかしながら、このような従来のガス成分検出素子にあ
っては、その好適な作動温度が２５０℃程度であるため
、とくに自動車用燃焼機関より排出され、る燃焼排ガス
中のＮ０ｘｉを検出するために用いられる場合に、耐熱
性がかなり不足するという問題点があった。 その他、ＮＯｘガス検出用のガス成分検出素子も開発さ
れてはいるが、とくに自動車用燃焼機関の燃焼排ガス中
に含まれるＮＯｘ量を検出するために実用化しうるほど
のものはなく、また、空燃比検出素子も種々の構造のも
のが開発されてはいるが、とくにＮＯｘ量を測定できる
空燃比センサは見あたらないのが実情である。 （発明の目的） 本発明は、上述した従来の問題点および実情に鑑みてな
されたものであって、とくに、自動車用燃焼機関より排
出される燃焼排ガス中のＮＯｘ量を検出するのに適した
ガス成分検出素子を提供することを目的としているもの
である。 【発明の構成】 （問題点を解決するための手段） 本発明に係るガス成分検出素子は、ＮＯｘに対して還元
作用を有する触媒を備えた第１のＮＯｘ検出素子部と、
ＮＯｘに対して還元作用は前記第１素子部より少ない触
媒を備えた第２のＮＯｘ検出素子部とをそなえ、ＮＯｘ
雰囲気での前記両素子部における検出値の相違に基いて
当該雰囲気中のＮＯｘ量を検出する構成としたことを特
徴としているものである・ 本発明の実施態様においては、前記ＮＯｘに対して還元
作用を有する素子部が、三元触媒成分を含むものであり
、前記ＮＯｘに対して還元作用を有しない素子部が、酸
化触媒成分を含むものである構成とすることができる。 本発明の一実施態様におけるガス成分検出素子としては
、雰囲気中のガス成分によって抵抗値が変化する金属酸
化物からなるガス成分検出素子部を少なくとも二つ備え
、一方のガス成分検出素子部を構成する金属酸化物中に
三元触媒成分を含有させ、または（および）前記一方の
ガス成分検出素子部を構成する金属酸化物の表面に、三
元触媒成分を含有させた触媒層を設け、他方のガス成分
検出素子部を構成する金属酸化物中に酸化触媒成分を含
有させ、または（および）前記他方のガス成分検出素子
部を構成する金属酸化物の表面に、酸化触媒成分を含有
させた触媒層を設けた構成のものとすることができる。 また、本発明の他の実施態様におけるガス成分検出素子
としては、雰囲気中のガス成分によって酸素イオン伝導
度が変化する固体電解質を用い。 前記固体電解質の表面に少なくとも二つの電極を設け、
前記一方の電極中に三元触媒成分を含有させ、または（
および）前記一方の電極の表面に。 三元触媒成分を含有させた触媒層を設け、前記他方の電
極中に酸化触媒成分を含有させ、または（および）前記
他方の電極の表面に、酸化触媒成分を含有させた触媒層
を設けた構成のものとすることができる。 また、本発明のさらに他の実施態様におけるガス成分検
出素子としては、前記実施態様と同じく、雰囲気中のガ
ス成分によって酸素イオン伝導度が変化する固体電解質
を用い、前記固体電解質の表面に、被測定雰囲気にさら
される少なくとも二つの測定電極と、大気に接触する基
準電極とを設け、前記測定電極のうちの一方の電極には
三元触媒成分を含有させ、または（および）前記一方の
電極表面に、三元触媒成分を含有させた触媒層を設け、
前記測定電極のうちの他方の電極には酸化触媒成分を含
有させ、または（および）前記他方の電極の表面に、酸
化触媒成分を含有させた触媒層を設けた構成のものとす
ることができる、（実施例１） 第１図ないし第６図は、本発明に係るガス成分検出素子
の第１実施例を示す図であり、第１図はガス成分検出素
子の全体図、第２図（ａ）（ｂ）は製造途中の分解図で
ある。 図に示すガス成分検出素子１は、ＮＯｘに対して還元作
用を有する第１素子部２と、ＮＯｘに対して還元作用を
有しない第２素子部３とを具備し、ＮＯｘ雰囲気での前
記両素子部２，３における検出値の相違に基いて当該雰
囲気中のＮＯｘ量を電圧出力に変換して検出する構成と
したものである。 このような構成をもつガス成分検出素子１の製作要領に
ついて、以下さらに説明する。 第２図（ａ）に示すように、アルミナグリーンシート等
よりなる一方の基板素材４ａに３個のスルーホール５ａ
、５ｂ、５ｃを形成し、この基板素材４ａの上に、白金
ペーストを用いてヒータ６および素子部リード７ａ、７
ｂ、７ｃをスクリーン印刷にて形成する。そして、一方
の素子部り一ド７ａ、７ｂ間には、白金（ｐｔ）を５〜
１５ｗｔ％、ロジウム（Ｒｈ）を０．５〜５ｗｔ％添加
したチタニア（Ｔ　ｉ　０２　）ペーストを用いて未焼
成第１素子部（２）を形成する。また、他方の素子部リ
ード７ｂ、７Ｃ間には、白金を５〜１５ｗｔ％、パラジ
ウム（Ｐ　ｄ）を０〜５ｗｔ％添加したチタニアペース
トを用いて未焼成第２素子部（３）を形成する。さらに
、基板素材４ａの裏側には、電極取り出し用端子８ａ、
８ｂ、８ｃを白金ペーストを用いて形成し、スルーホー
ル５ａ。 ５ｂ、５ｃに白金ペーストを充填することにより、各電
極取り出し用端子８ａ、８ｂ、８ｃとヒータ端子６ａ　
、６ｂおよび中央の素子部リード７とを焼成後に電気的
に接続しうるようにする。 また、第２図（ｂ）に示すように、アルミナグリーンシ
ート等よりなる他方の基板素材４ｂに、スルーホール１
０ａ、１０ｂと、端子１１ａ。 １１ｂと、開口部１２とを形成し、この他方の基板素材
４ｂと前記一方の基板素材４ａとを熱圧着により積層す
る。そして、スルーホール１０ａ。 １０ｂに白金ペーストを充填することにより、両側の素
子部リード７ａ、７ｃと端子１１ａ。 １１ｂとを焼成後に電気的に接続しうるようにしておき
、この接層体を大気中１４００℃にて２時間焼成してガ
ス成分検出素子１とする。 このガス成分検出素子１において、第１素子部２は、雰
囲気中のガス成分によって抵抗値が変化する金属酸化物
であるチタニアから構成され、このチタニア中に三元触
媒成分として白金とロジウムとを含有させているため、
ＮＯｘに対して還元作用を有するものとなる。また、第
２素子部３は、同じくチタニアから構成され、このチタ
ニア中に酸化触媒成分とし”て白金または白金とパラジ
ウムを含有させているため、前記第１素子部２に比べＮ
Ｏｘに対して還元作用を有しないものとなる。 なお、ガス成分検出素子１の製作に際しては、前述の材
料および工程に限ることな〈従来既知の材料および工程
を用いることができることはいうまでもない。 そして、第１図に示したガス成分検出素子１において、
端子８ａ、ａｃ間にヒータ用電源１３を接続し、端子１
１　ａ　、　１１ｂ間に定電圧電源１４を接続し、端子
８ｂ、ｌｌｂ間に電圧計（あるいは比較器等）１５を接
続してガス成分の検出を行うものであり、第３図はその
電気的等価回路を示している。 そこで、ヒータ６に通電して素子温度を６００℃に保持
し、このガス成分検出素子１を内燃機関の排ガス中にさ
らして、第１素子部２および第２素子部３の抵抗値の空
燃比依存性を調べた結果は第４図に示すとおりである。 このとき、ＮＯｘ量を１５００ｐｐｍで一定にしてあり
、機関運転条件は２０００ｐｐｍ、トルク４．５ｋｇ＊
ｍである。 第１素子部２の抵抗は端子１１ａ、ａｂ間に表われ、チ
タニア中に含有させた三元触媒成分であるロジウムのＷ
ＡＩによッテ、２ＮＯＸ−４−Ｎ２＋ｘ０２の反応を生
じてＮＯｘを分解するため、その抵抗急変点はＮＯｘの
量によらず第４図に示すように理論空燃比に一致する。 他方、第２素子部３の抵抗は端子８ｂ、ｌｌｂ間に表わ
れ、ＮＯｘに対して還元作用を有していないので、その
抵抗急変点はＮＯｘの存在によって第４図に示すように
理論空燃比よりもリーン側にずれる。しかも、ＮＯｘが
多ければ多いほどずれる。 したがって、第１図および第３図に示したような電気的
結線をすると、第５図に示すようなガス成分検出素子１
の出力特性が得られ、その出力の大きさとＮＯｘ量との
関係は第６図に示すようになる。 従って、第６図からＮＯｘ量を検出することができ、自
動車用内燃機関の排ガス中のような高温雰囲気において
もＮＯｘ量の検出が可能であり、また、同じような抵抗
一温度依存性をもつ素子部２，３を組み合わせているた
め、出力の温度依存性がほとんどないものとなる。 （実施例２） 第７因は、本発明に係るガス成分検出素子の第２実施例
を示す図である。 図に示すガス成分検出素子２１は、雰囲気中のガス成分
によって抵抗値が変化する金属酸化物としてペレット型
のチタニアを用いたものであり、第１素子部２２を構成
する一方のチタニアペレットには白金とロジウムとを含
浸してＮＯｘに対して還元作用をもつようにしてあり、
第２素子部２３を構成する他方のチタニアペレットには
白金を含浸してあってＮＯｘに対して還元作用がほとん
どないかあるいはもたないようにしである。そしてこの
場合、電極の取り出しはそれぞれのペレットに埋め込ん
だ素子部リード線２２ａ。 ２２ｂ、２３ａ、２３ｂを用い、リード線２２ａと２３
ａ間に定電圧を印加し、リード線２２ｂ（２３ｂ）の電
位を測定する方法、すなわち、第１図および第３図に示
したと同様の電気的結線を採用することによって、雰囲
気中のＮ０ｘｉを検出することができ、自動車用内燃機
関の排ガスのような高温雰囲気においてもＮＯｘ量の検
出が可能であり、また、同じような抵抗一温度依存性を
もつ素子部２２．２３を組み合わせているため、出力の
温度依存性がほとんどないものとなる。 上記第１実施例および第２実施例によるガス成分検出素
子は、自動車用内燃機関の空燃比制御用センサとして用
いることも可能である。その場合、三元触媒成分を含む
チタニアから構成される第１素子部２．２２によって空
燃比制御を行い、これと同時に、第１素子部２．２２と
、酸化触媒成分を含むチタニアから構成される第２素子
部３．２３との抵抗値の差からＮＯｘ量を検出できると
いう利点がある。 （実施例３） 第８図ないし第１１図は本発明に係るガス成分検出素子
の第３実施例を示す図である。 このガス成分検出素子３１は、雰囲気中のガス成分によ
って酸素イオン伝導度が変化する固体電解質３２を用い
、この固体電解質３２の両表面に電極３３．３４を設け
、一方の電極３４を設けた固体電解質３２の表面に絶縁
層３５を介してヒータ３６を設け、ヒータ３６の表面に
は絶縁層３７を設け、両電極３３．３４．絶縁層３７お
よび固体電解質３２の表面に多孔質スピネル層３８を被
覆し、前記電極３３を設けた部分のスピネル層３８の表
面には、三元触媒成分を含有させた多孔質触媒層からな
り、ＮＯｘに対して還元作用を有する第１素子部４２を
設けると共に、前記電極３４を設けた部分のスピネル層
３８の表面には、酸化触媒成分を含有させた多孔質触媒
層からなり、ＮＯｘに対して還元作用を有しない第２素
子部４３を設けた構造をなし、ＮＯｘ雰囲気での前記両
素子部４２．４３における作用の相違に基いて生ずる固
体電解質３２の表面での酸素分圧差に起因して発生する
起電力を測定することによって、雰囲気中のＮＯｘを検
出する構造としたものである。 このような構造をもつガス成分検出素子３１の製作要領
について、以下さらに説明する。 まず、イツトリア安定化ジルコニア等よりなる酸素イオ
ン伝導性固体電解質３２のグリーンシートの両面に、白
金ペーストを用いて一対の電極３３．３４をスクリーン
印刷にて形成する０次に、前記固体電解質３２の少なく
とも一方の面（図示例では一方の面）にアルミナとジル
コニアを混合した絶縁物ペーストを用いて絶縁層３５を
形成し、その上に白金ペーストを用いてヒータ３６を形
成する。その上に前記絶縁ペーストを用いて絶縁層３７
を形成した後、大気中１４００℃で２時間焼成する。 次に、前記焼成体に、スピネル（ＭｇＯ−Ａ１２０３）
を用いてプラズマ溶射することによって多孔質スピネル
層３８を形成する。このスピネル層３８は、必らずしも
形成しなくても良いが、電極３３．３４の保護のため、
および電極３３．３４と触媒層からなる各素子部４２　
、４３との間での接合を強固に保つためにも、設けた方
がより好ましい。 さらに、γ−Ａｉ２ｏ、あるいはδ− Ａ１２０３あるいはこれらの混合物に白金（Ｐｔ）を０
．１〜２ｗｔ％とロジウム（Ｒｈ）を０．０５〜１．０
ｗｔ％とを含浸させた粉末をスラリー状にし、スプレー
法によって前記三元触媒成分を含有させた触媒層からな
る第１素子部４２を形成し、次に、γ−ＡＭ、０．ある
いはδ−Ａ１２０３あるいはこれらの混合物に白金（ｐ
ｔ）を０．１〜２ｗｔ％、あるいは白金（Ｐｔ）を０．
１〜２ｗｔ％とパラジウム（Ｐ　ｄ）を０．１〜１ｗｔ
％≧を含浸させた粉末をスラリー状にし、スプレー法に
よって前記酸化触媒を含有させた触媒層からなる第２素
子部４３を形成した後、大気中６００℃で３０分焼成し
てガス成分検出素子３１を得る。 なお、ガス成分検出素子３１の製作に際しては、前述の
材料および工程に限ることな１〈従来既知の材料および
工程を用いることができるのは言うまでもないことであ
る。 そして、第８図に示したガス成分検出素子３１において
、電極３３．３４間に電圧計（ある・い、は比較器等）
４４を接続し、ヒータ３６の両端にヒータ電源４５を接
続してＮＯｘ量の検出を行う。 次に、上記構成のガス成分検出素子３１の動作について
説明する。 ガス成分検出素子３１を第８図に示した電気的結線とし
た状態において、前記ヒータ３６に通電することによっ
て素子温度を５００°Ｃに保持し、このガス成分検出素
子３１′を内燃機関の排ガス中にさらしてガス成分検出
素子３１の出力を調べた。その結果は第９図に示すとお
りであった。 このときのガス成分検出素子３１の出力は、電極３３の
近傍における酸素分圧ＰＯ２（３３）と電極３４の近傍
における酸素分圧ＰＯ２（３４）との差によって生じ、
出力は次式で表わされる。 また、このときにはＮＯｘ量を１５００ｐｐｍで一定に
してあり、機関運転条件は２０００ｒｐｍ、）ルク４．
５ｋｇ−ｍである。　　　　。 第９図に示すような出力特性が得られるのは次の理由に
よる。 白金あるいは白金とパラジウムを添加した酸化触媒成分
を含有する触媒層からなる第２素子部４３によって被覆
された電極３４近傍の酸素分圧ＰＯ２（３４）は、第１
０図に示すように。 ＮＯｘの存在によって酸素分圧急変点は理論空燃比より
リーン側にずれる。また、白金とロジウムを添加した三
元触媒成分を含有する触媒層からなる第、１素子部４２
によって被覆された電極３３近傍の酸素分圧ｐｏ２　（
３３）は、ロジウムの働きによって２ＮＯｘ４Ｎ２　＋
ＸＯ２ｃ７）反応でＮＯｘを分解するため、酸素分圧急
変点はＮＯｘの量によらず、理論空燃比に一致する。ま
た、ＮＯｘ量を少なくしていくと第１θ図のＰＯ２（３
４）曲線は左方向に移動して理論空燃比に近づいていく
、従って、第９図に示すガス成分検出素子３１の出力は
ＮＯｘ量に依存し、ガス成分検出素子３１の出力とＮ０
ｘｉとの関係は第１１図に示すようになり、この第１１
図の特性からＮＯｘ量を検出することができ、自動車用
内燃機関の排ガス中のような高温雰囲気においてもＮＯ
ｘ量の検出が可能であり、電極３３．３４が触媒層から
なる素子部４２．４３で覆われているため劣化の少ない
ものとすることができるとともに、γ−Ａ　ｆＬ　２０
３　ｗδ−Ａ旦２０３あるいはこれらの混合物からなる
アルミナ層を設けることにより、両触媒層の活性を長時
間にわたって維持することが。 でき、耐久性がさらに向上する。 （実施例４） 第１２図は本発明に係るガス成分検出素子のｉ４実施例
を示す図である。 図に示すガス成分検出素子４１は、酸素イオン伝導性固
体電解質３２の内部に、絶縁層３７でおおわれたヒータ
３６を内蔵しており、この固体電解質３２の同一゛面上
に電極３３．３４を設け、その上に固体電解質３２の全
周または一部（図示例では一部）をおおうように多孔質
スピネル層３８を設けである。さらにその上に、前述の
第８図のものと同様の材料および工程を用いて、三元触
媒成分を含有する触媒層からなる第１素子部４２および
酸化触媒成分を含有する触媒層からなる＠２素子部４３
を形成しである。 この第４実施例におけるガス成分検出素子４１において
も、第８図に示したと同様の電気回路構成とすることに
よって、第１１図に示したようなガス成分検出素子４１
の出力とＮＯｘ量との関係が得られ、この第１１図の特
性からＮＯｘ量を検出することができる。 （実施例５） 第１３図ないし第１５図は本発明に係るガス成分検出素
子の第５実施例を示す図である。 このガス成分検出素子５１は、雰囲気中のガス成分によ
って酸素イオン伝導度が変化する特性を有し、内部に大
気導入孔５２を形成した固体電解質５３を用いたもので
あり、前記固体電解質５３の内部には絶縁層５４によっ
ておおわれたヒータ５５を内蔵させており、前記固体電
解質５３の外周表面には、被測定雰囲気にさらされる二
つの測定電極５６．５７を設けるとともに、前記固体電
解質５３の大気導入孔５２がわの表面には、大気と接触
する基準電極５８を設け、前記固体電解質５３の前記測
定電極５６．５７を含む表面の全体には多孔質スピネル
層５９を形成し、前記測定電極のうちの一方の電極５６
を設けた部分のスピネル層５９の表面には、三元触媒成
分を含有させた多孔質触媒層からなり、ＮＯｘに対して
還元作用を有する第１素子部６２を設けるとともに、前
記測定電極のうちの他方の電極５７を設けた部分のスピ
ネル層５９の表面には、酸化触媒成分を含有させた多孔
質触媒層からなり、ＮＯｘに対して還元作用を有しない
第２素子部６３を設けた構造をなすものであって、ＮＯ
ｘ雰囲気での前記両素子部６２．６３における作用の相
違に基いて生ずる前記再測定電極５６．５７部分の酸素
分圧の差によって、固体電解質５３をはさむ測定電極５
６と基準電極５８との間で出力される起電力と、固体電
解質５３をはさむ測定電極５７と基準電極５８との間で
出力される起電力とに差を生ずることから、この差を測
定することによって、雰囲気中のＮＯｘを検出するよう
にした構造としたものである。 このような構造をもつガス成分検出素子６１の製作要領
について、以下さらに説明する。 まず、ジルコニアグリーンシートの両面に、白金とジル
コニアとを混合した白金サーメットペーストを用いて、
二つの測定電極５６．５７と、大気と接触する基準電極
５８とを形成した基板素材５３ａと、同じくジルコニア
グリーンシートを用いて大気導入孔５２を形成したスペ
ーサ材５３ｂと、絶縁層５４でおおわれたヒータ５５を
内蔵した同じくジルコニアグリーンシートよりなるヒー
タ基板５３ｃとを加熱積層して固体電解質５３を形成し
、大気中１４００℃で２時間の条件によって焼成する０
次に、この焼成体の表面に、スピネル（Ｍ　ｇ　Ｏ−Ａ
　Ｊｌ　２０　ｓ　）等を用いプラズマ溶射によって多
孔質スピネル層５９を固体電解質５３の全部または一部
（図示例では全部）をおおうように形成する。このスピ
ネル層５９は、なくても良いが、各測定電極５６．５７
と、触媒層からなる素子部６２．６３との接合強度を高
めるうえで、あった方がより好ましい、そして、γ−Ａ
ｎ２０３　、δ−Ａｎ２０３あるいはこれらの混合粉末
に三元触媒成分として白金（Ｐｔ）を０．１〜２ｗｔ％
、ロジウム（Ｒｈ）を０．０５〜１ｗｔ％含浸させたア
ルミナ粉末をスラリー状にし、スプレー法によって一方
の測定電極５６をおおうようにして三元触媒層からなる
第１素子部６２を形成する。さらに、γ′−Ａ文２０３
　、δ−Ａ見２０３あるいはこれらの混合粉末に酸化触
媒成分として白金（Ｐｔ）を０．１〜２ｗｔ％、あるい
は白金（Ｐｔ）を０．１〜２ｗｔ％とパラジウム（Ｐ　
ｄ）を０．０５〜１ｗｔ％とを含浸させたアルミナ粉末
をスラリー状にし、スプレー法によって他方の測定電極
５７をおおうようにして酸化触媒層からなる第２素子部
６３を形成する。そして、これら触媒層からなる素子部
６２．６３を形成した後、大気中６００　’０で１時間
の条件で焼成してガス成分検出素子５１を得る。 次に、上記構成のガス成分検出素子５１の動作について
説明する。 まず、ヒータ５５に通電することによって素子温度を６
００℃に保持し、このガス成分検出素子５１を内燃機関
の排ガス中にさらして、大気と接触する基準電極５Ｂに
対する一方の測定電極５６および他方の測定電極５７の
出力の空燃比依存性を調べた。その結果を第１４図に示
す、このとき、ＮＯｘ量を１５００ｐｐｍの一定にして
あり、機関運転条件は２０００ｒｐｍ、トルク４．５ｋ
ｇ−ｍである。 この第１４図かられかるように、酸化触媒を含有する触
媒層からなる第２素子部６３を設けたがわの測定型１ｆ
１５７の出力急変点は、ＮＯｘの存在によって理論空燃
比よりもリーン側にずれる。一方、三元触媒成分を含有
する触媒層からなる第１素子部６２を設けたがわの測定
電極５６の出力急変点は、ロジウムのｍきによって、２
ＮＯｘ→Ｎ２＋ＸＯ２の反応を生・しることによりＮＯ
ｘを分解するため、ＮＯｘ量の存在によらず理論空燃比
に一致する。従って、例えば大気と接触する基準電極５
８に対する一方の測定電極５６と、同じく基準電極５８
に対する他方の測定電極５７とにおける出力差、あるい
は一方の測定電極５６に対する他方の測定電極５７の電
位差を測定することにより、第１５図に示すような出力
特性が得られる。また、ＮＯｘ量が減少するにしたがっ
て他方の測定電極５７の基準電極５８に対する出力は理
論空燃比に近づくことから、第１５図に示すように出力
の大きさはＮＯｘ量に依存し、ＮＯｘ量が減少するにし
たがって出力は小さくなる。 従って、一方の測定電極５６の大気側基準電極５８に対
する出力を用いて理論空燃比の制御をすると、三元触媒
のウィンドと素子出力の急変点とが一致するため、触媒
の浄化効率が向上し、第１６＠の出力特性を用いるとＮ
Ｏｘ量が検出できるため、ＥＧＲのコントロールまたは
空燃比のり一ン側あるいはりラチ側への一時的なシフト
によりＮＯｘ量を低減できる。また、このガス成分検出
素子５１は、従来車載されている材料を用いているため
耐熱性等の耐久性もある。さらに、触媒層からなる第１
素子部６２および第２素子部６３をおおうようにγ−八
へ、０３．δ−Ａｎ２０３あるいはこれらの混合物を用
いてアルミナ層を形成すると、耐久性能は更に向上する
。 （実施例６） 第１６図は本発明に係るガス成分検出素子の第６実施例
を示す図である。 図に示すガス成分検出素子７１は、大気導入孔５２を形
成した一端閉管状のコツプ型固体電解質５３を用いたも
のであり、前記固体電解質５３の大気導入孔５２がわの
表面には、大気と接触する基準電極５８を設けるととも
に、前記固体電解質５３の外周表面には、被測定雰囲気
にさらされる二つの測定電極５６．５７を設け、前記固
体電解質５３の前記再測定電極５６．５７を含む細径が
わ表面の全体には多孔質スピネル層５９を形成し、前記
測定電極のうちの一方の電極５６を設けた部分のスピネ
ル層５９の表面には、三元触媒成分を含有させた多孔質
触媒層からなる第１素子部６２を設けるとともに、前記
測定電極のうちの他方の電極５７を設けた部分のスピネ
ル層５９の表面には、酸化触媒成分を含有させた多孔質
触媒層からなる第２素子部６３を設けた構造をなすもの
である。　　　　　・ このようなガス成分検出素子７１においても、大気と接
触する基準電極５８に対する一方の測定電極５６と、同
じく基準電極５８に対する他方の測定電極５７とにおけ
る出力差、あるいは一方の測定電極５６に対する他方の
測定電極５７の電位差を測定することにより、第１５図
に示したと同じような出力特性を得ることができる。そ
して、この場合にも、ＮＯｘ量が減少するにしたがって
他方の測定電極５７の基準電極５８に対する出力は理論
空燃比に近づくことから、出力は小さくなる。

【発明の効果】

以上説明してきたように、本発明に係るガス成分検出素
子は、ＮＯｘに対して還元作用を有する触媒を備えた第
１のＮＯｘ検出素子部と、ＮＯｘに対して還元作用は前
記第１素子部より少ない触媒を備えた第２のＮＯｘ検出
素子部とをそなえ、ＮＯｘ雰囲気での前記両素子部にお
ける検出値の相違に基いて当該雰囲気中のＮＯｘ量を検
出する構成としたから、とくに、自動車用燃焼機関より
排出される燃焼排ガス中のＮｔ）ｘ量を検出するのに適
したガス成分検出素子であるという著しく優れた効果が
もたらされる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１実施例によるガス成分検出素子の
全体平面説明図、第２図（ａ）（ｂ）は第１図に示した
ガス成分検出素子を製作する過程を示し、第２図（ａ）
は一方の基板素材の平面説明図、第２図（ｂ）は他方の
基板素材の平面説明図、第３図は第１図に示したガス成
分検出素子の電気的等価回路図、第４図は第１図に示し
たガス成分検出素子の第１素子部および第２素子部にお
ける空燃比変化による抵抗値変化を示すグラフ、第５図
は第１図に示したガス成分検出素子の空燃比変化による
出力変化を示すグラフ、第６図は第１図に示したガス成
分検出素子のＮＯｘ量と出力との関係を示すグラフ、第
７図は本発明の第２実施例によるガス成分検出素子の斜
面説明図、第８図は本発明の第３実施例によるガス成分
検出素子の縦断面説明図、第９図は第８図に示したガス
成分検出素子の空燃比変化による出力変化を示すグラフ
、第１０図は第８図に示したガス成分検出素子の電極部
分における空燃比変化による醜素分圧変化を示すグラフ
、第１１図は第８図に示したガス成分検出素子のＮＯｘ
量と出力との関係を示すグラフ、第１２図は本発明の第
４実施例によるガス成分検出素子の縦断面説明図、第１
３図は本発明の第５実施例によるガス成分検出素子の縦
断面説明図、第１４図は第１３図に示したガス成分検出
素子の測定電極における空燃比変化による出力変化を示
すグラフ、第１５図は第１３図に示したガス成分検出素
子の空燃比変化による出力変化を示すグラフ、第１６図
は本発明の第６実施例によるガス成分検出素子の縦断面
説明図、第１７図は従来のガス成分検出素子の空燃比変
化による抵抗値変化を示すグラフである。 １．２１．３１．４１．５１．７１・・・ガス成分検出
素子、 ２．２２，４２．６２−・・第１素子部（ＮＯｘに対し
て還元作用を有する素子部）、 ３．２３，４３．６３・・・第２素子１（ＮＯｘに対し
て還元作用を有しない素子部）。 特許出願人　　　大同特殊鋼株式会社 代理人弁理士　　小　　塩　　　　豊 Ｎ０ｘ（ρｐｍ） 数束分圧　（ＰＯ２）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）ＮＯｘに対して還元作用を有する触媒を備えた第
   １のＮＯｘ検出素子部と、ＮＯｘに対して還元作用は前
   記第１素子部より少ない触媒を備えた第２のＮＯｘ検出
   素子部とをそなえ、ＮＯｘ雰囲気での前記両素子部にお
   ける検出値の相違に基いて当該雰囲気中のＮＯｘ量を検
   出する構成としたことを特徴とするガス成分検出素子。