(57)【要約】【課題】外部からの汚染物質による基準電極の周囲の基準ガスの酸素濃度の低下と、酸素汲み入れ制御によるガス濃度の検出精度の低下の両方を抑えることができるガスセンサ及びガスセンサの制御方法を提供する。【解決手段】ガスセンサ１０は、基準電極１０２と被測定ガス側電極との間に制御電流Ｉｐを流して、基準電極１０２の周囲に酸素の汲み入れを行う基準ガス調整部１９０と、を備え、基準ガス調整部１９０は、被測定ガスの温度を測定する温度測定部１９２と、被測定ガスの温度Ｔａと予め設定された閾温度Ｔｔｈとの高低に応じて制御電流Ｉｐの値を調整する制御電流調整部１９４と、を有する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
酸素イオン電導性の固体電解質層を複数積層してなり、被測定ガスを導入して流通させる被測定ガス流通部と、被測定ガス中の特定ガス濃度の検出の基準となる基準ガスを導入する基準ガス導入空間と、が内部に設けられた積層体と、
前記積層体の内部に形成され、前記基準ガス導入空間を介して前記基準ガスが導入される基準電極と、
前記被測定ガス流通部の内周面上に配設された測定電極と、
前記積層体のうち、前記被測定ガスに晒される部分に配設された被測定ガス側電極と、を有するセンサ素子と、
前記センサ素子を加熱して保温する温度調整の役割を担うヒータ部と、
前記基準電極と前記測定電極との間に生じる起電力に基づいて、前記被測定ガス中の特定ガス濃度を検出する検出手段と、
前記基準電極と前記被測定ガス側電極との間に制御電流を流して、前記基準電極の周囲に酸素の汲み入れを行う基準ガス調整手段と、
を備え、
前記基準ガス調整手段は、
前記被測定ガスの温度を測定する温度測定手段と、
前記被測定ガスの温度と予め設定された閾温度との高低に応じて前記制御電流の値を調整する制御電流調整手段と、を有する、ガスセンサ。
【請求項２】
請求項１記載のガスセンサにおいて、
前記制御電流調整手段は、
前記被測定ガスの温度が閾温度以下の場合に、予め設定された電流値の制御電流を流し、
前記被測定ガスの温度が前記閾温度を超えた場合に、前記制御電流の電流値を調整する、ガスセンサ。
【請求項３】
請求項２記載のガスセンサにおいて、
前記制御電流調整手段は、
前記被測定ガスの温度が前記閾温度を超えた場合に、前記制御電流の電流値を大きくする、ガスセンサ。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載のガスセンサにおいて、
前記温度測定手段は、前記被測定ガス中に設置された温度計である、ガスセンサ。
【請求項５】
請求項１〜３のいずれか１項に記載のガスセンサにおいて、
前記温度測定手段は、前記ヒータ部を構成するヒータの抵抗値に基づいて、前記被測定ガスの温度を測定する、ガスセンサ。
【請求項６】
請求項１〜３のいずれか１項に記載のガスセンサにおいて、
前記温度測定手段は、前記ヒータ部を構成するヒータに投入される電力に基づいて、前記被測定ガスの温度を測定する、ガスセンサ。
【請求項７】
酸素イオン電導性の固体電解質層を複数積層してなり、被測定ガスを導入して流通させる被測定ガス流通部と、被測定ガス中の特定ガス濃度の検出の基準となる基準ガスを導入する基準ガス導入空間と、が内部に設けられた積層体と、
前記積層体の内部に形成され、前記基準ガス導入空間を介して前記基準ガスが導入される基準電極と、
前記被測定ガス流通部の内周面上に配設された測定電極と、
前記積層体のうち、前記被測定ガスに晒される部分に配設された被測定ガス側電極と、を有するセンサ素子と、
前記センサ素子を加熱して保温する温度調整の役割を担うヒータ部と、
前記基準電極と前記測定電極との間に生じる起電力に基づいて、前記被測定ガス中の特定ガス濃度を検出する検出手段と、を有するガスセンサの制御方法において、
前記被測定ガスの温度を測定するステップと、
前記基準電極と前記被測定ガス側電極との間に制御電流を流して、前記基準電極の周囲に酸素の汲み入れを行うステップと、
前記被測定ガスの温度と予め設定された閾温度との高低に応じて前記制御電流の値を調整する制御電流調整ステップと、を有する、ガスセンサの制御方法。
【請求項８】
請求項７記載のガスセンサの制御方法において、
前記制御電流調整ステップは、
前記被測定ガスの温度が閾温度以下の場合に、予め設定された電流値の制御電流を流し、
前記被測定ガスの温度が前記閾温度を超えた場合に、前記制御電流の電流値を調整する、ガスセンサの制御方法。
【請求項９】
請求項８記載のガスセンサの制御方法において、
前記制御電流調整ステップは、
前記被測定ガスの温度が前記閾温度を超えた場合に、前記制御電流の電流値を大きくする、ガスセンサの制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガスセンサ及びガスセンサの制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
通常、ガスセンサは、基準電極と被測定ガス側電極との間に電圧を印加して制御電流を流し、基準電極の周囲に酸素の汲み入れを行う基準ガス調整手段を備えている（例えば特許文献１参照）。この基準ガス調整手段が基準電極の周囲に酸素の汲み入れを行うことで、基準電極の周囲の基準ガスの酸素濃度が一時的に低下した場合に、酸素濃度の低下を補うことができ、特定ガス濃度の検出精度の低下を抑制する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１５−２００６４３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１記載の基準電極への酸素の汲み入れ制御では、基準電極の抵抗値分と流れる電流による電圧降下が発生する。この酸素汲み入れ制御による電圧降下分を少なくする方法として、制御電流を小さくする方法が挙げられるが、基準ガスの酸素濃度が低下する物質が侵入したときに、基準極周りの酸素濃度が低下しやすくなるおそれがあった。
【０００５】
本発明は、上述した課題に鑑みなされたものであり、外部からの汚染物質による基準電極の周囲の基準ガスの酸素濃度の低下と、酸素汲み入れ制御によるガス濃度の検出精度の低下の両方を抑えることができるガスセンサ及びガスセンサの制御方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一態様によるガスセンサは、酸素イオン電導性の固体電解質層を複数積層してなり、被測定ガスを導入して流通させる被測定ガス流通部と、被測定ガス中の特定ガス濃度の検出の基準となる基準ガスを導入する基準ガス導入空間と、が内部に設けられた積層体と、
前記積層体の内部に形成され、前記基準ガス導入空間を介して前記基準ガスが導入される基準電極と、
前記被測定ガス流通部の内周面上に配設された測定電極と、
前記積層体のうち、前記被測定ガスに晒される部分に配設された被測定ガス側電極と、を有するセンサ素子と、
前記センサ素子を加熱して保温する温度調整の役割を担うヒータ部と、
前記基準電極と前記測定電極との間に生じる起電力に基づいて、前記被測定ガス中の特定ガス濃度を検出する検出手段と、
前記基準電極と前記被測定ガス側電極との間に制御電流を流して、前記基準電極の周囲に酸素の汲み入れを行う基準ガス調整手段と、
を備え、
前記基準ガス調整手段は、
前記被測定ガスの温度を測定する温度測定手段と、
前記被測定ガスの温度と予め設定された閾温度との高低に応じて前記制御電流の値を調整する制御電流調整手段と、を有する。
【０００７】
本発明の他の態様によるガスセンサの制御方法は、酸素イオン電導性の固体電解質層を複数積層してなり、被測定ガスを導入して流通させる被測定ガス流通部と、被測定ガス中の特定ガス濃度の検出の基準となる基準ガスを導入する基準ガス導入空間と、が内部に設けられた積層体と、
前記積層体の内部に形成され、前記基準ガス導入空間を介して前記基準ガスが導入される基準電極と、
前記被測定ガス流通部の内周面上に配設された測定電極と、
前記積層体のうち、前記被測定ガスに晒される部分に配設された被測定ガス側電極と、を有するセンサ素子と、
前記センサ素子を加熱して保温する温度調整の役割を担うヒータ部と、
前記基準電極と前記測定電極との間に生じる起電力に基づいて、前記被測定ガス中の特定ガス濃度を検出する検出手段と、を有するガスセンサの制御方法において、
前記被測定ガスの温度を測定するステップと、
前記基準電極と前記被測定ガス側電極との間に制御電流を流して、前記基準電極の周囲に酸素の汲み入れを行うステップと、
前記被測定ガスの温度と予め設定された閾温度との高低に応じて前記制御電流の値を調整する制御電流調整ステップと、を有する。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、外部からの汚染物質による基準電極の周囲の基準ガスの酸素濃度の低下と、酸素汲み入れ制御によるガス濃度の検出精度の低下の両方を抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本実施形態に係るガスセンサを示す断面図である。
【図２】センサ素子の構成の一例を概略的に示した断面模式図である。
【図３】本実施形態に係るガスセンサに設けられる基準ガス調整部を示す構成図である。
【図４】本実施形態に係るガスセンサの制御方法を示すフローチャートである。
【図５】第１変形例に係るセンサ素子の構成の一例を概略的に示した断面模式図である。
【図６】第２変形例に係るセンサ素子の構成の一例を概略的に示した断面模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本発明によるガスセンサ及びガスセンサの制御方法について、好適な実施形態を挙げ、添付の図面を参照して以下に詳細に説明する。
【００１１】
本実施形態に係るガスセンサ１０は、図１に示すように、センサ素子１２を備える。センサ素子１２は長尺な直方体形状をしており、このセンサ素子１２の長手方向（図２の左右方向）を前後方向とし、センサ素子１２の厚み方向（図２の上下方向）を上下方向とする。また、センサ素子１２の幅方向（前後方向及び上下方向に垂直な方向）を左右方向とする。
【００１２】
図１に示すように、ガスセンサ１０は、センサ素子１２と、センサ素子１２の前端側を保護する保護カバー１４と、センサ素子１２と導通するコネクタ１６を含むセンサ組立体１８とを備えている。このガスセンサ１０は、図示するように、例えば車両の排ガス管等の配管２０に取り付けられて、被測定ガスとしての排気ガスに含まれるＮＯｘやＯ2等の特定ガスの濃度を測定するために用いられる。本実施形態のガスセンサ１０は、特定ガス濃度としてＮＯｘ濃度を測定するものとした。
【００１３】
保護カバー１４は、センサ素子１２の前端を覆う有底筒状の内側保護カバー１４ａと、この内側保護カバー１４ａを覆う有底筒状の外側保護カバー１４ｂとを備えている。内側保護カバー１４ａ及び外側保護カバー１４ｂには、被測定ガスを保護カバー１４内に流通させるための複数の孔が形成されている。内側保護カバー１４ａで囲まれた空間としてセンサ素子室２２が形成されており、センサ素子１２の前端はこのセンサ素子室２２内に配置されている。
【００１４】
センサ組立体１８は、センサ素子１２を封入固定する素子封止体３０と、素子封止体３０に取り付けられたナット３２と、外筒３４と、センサ素子１２の後端の表面（上下面）に形成された図示しない電極に接触してこれらと電気的に接続されたコネクタ１６と、を備えている。
【００１５】
素子封止体３０は、筒状の主体金具４０と、主体金具４０と同軸に溶接固定された筒状の内筒４２と、主体金具４０及び内筒４２の内側の貫通孔内に封入されたセラミックスサポータ４４ａ〜４４ｃ、圧粉体４６ａ、４６ｂ、メタルリング４８と、を備えている。センサ素子１２は素子封止体３０の中心軸上に位置しており、素子封止体３０を前後方向に貫通している。内筒４２には、圧粉体４６ｂを内筒４２の中心軸方向に押圧するための縮径部４２ａと、メタルリング４８を介してセラミックスサポータ４４ａ〜４４ｃ、圧粉体４６ａ、４６ｂを前方に押圧するための縮径部４２ｂとが形成されている。縮径部４２ａ、４２ｂからの押圧力により、圧粉体４６ａ、４６ｂが主体金具４０及び内筒４２とセンサ素子１２との間で圧縮されることで、圧粉体４６ａ、４６ｂが保護カバー１４内のセンサ素子室２２と外筒３４内の空間５０との間を封止すると共に、センサ素子１２を固定している。
【００１６】
ナット３２は、主体金具４０と同軸に固定されており、外周面に雄ネジ部が形成されている。ナット３２の雄ネジ部は、配管２０に溶接され内周面に雌ネジ部が設けられた固定用部材５２内に挿入されている。これにより、ガスセンサ１０のうちセンサ素子１２の前端や保護カバー１４の部分が配管２０内に突出した状態で、ガスセンサ１０が配管２０に固定されている。
【００１７】
外筒３４は、内筒４２、センサ素子１２、コネクタ１６の周囲を覆っており、コネクタ１６に接続された複数のリード線５４が後端から外部に引き出されている。このリード線５４は、コネクタ１６を介してセンサ素子１２の各電極（後述）と導通している。外筒３４とリード線５４との隙間はゴム栓５６によって封止されている。外筒３４内の空間５０は基準ガス（本実施形態では大気）で満たされている。センサ素子１２の後端はこの空間５０内に配置されている。
【００１８】
センサ素子１２は、図２に示すように、それぞれがジルコニア（ＺｒＯ2）等の酸素イオン伝導性固体電解質層からなる第１基板層６０と、第２基板層６２と、第３基板層６４と、第１固体電解質層６６と、スペーサ層６８と、第２固体電解質層７０の６つの層が、図面視で下側からこの順に積層された積層体を有する素子である。また、これら６つの層を形成する固体電解質は緻密な気密のものである。センサ素子１２は、例えば、各層に対応するセラミックスグリーンシートに所定の加工及び回路パターンの印刷等を行った後にそれらを積層し、さらに、焼成して一体化させることによって製造される。
【００１９】
センサ素子１２の一端（図２の左側）であって、第２固体電解質層７０の下面と第１固体電解質層６６の上面との間には、ガス導入口８０と、第１拡散律速部８２と、緩衝空間８４と、第２拡散律速部８６と、第１内部空所８８と、第３拡散律速部９０と、第２内部空所９２と、第４拡散律速部９４と、第３内部空所９６とが、この順に連通する態様にて隣接形成されてなる。
【００２０】
ガス導入口８０と、緩衝空間８４と、第１内部空所８８と、第２内部空所９２と、第３内部空所９６とは、スペーサ層６８をくり抜いた態様にて設けられた上部を第２固体電解質層７０の下面で、下部を第１固体電解質層６６の上面で、側部をスペーサ層６８の側面で区画されたセンサ素子１２内部の空間である。
【００２１】
第１拡散律速部８２と、第２拡散律速部８６と、第３拡散律速部９０とはいずれも、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る。また、第４拡散律速部９４は、第２固体電解質層７０の下面との隙間として形成された１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る。なお、ガス導入口８０から第３内部空所９６に至る部位を被測定ガス流通部とも称する。
【００２２】
また、被測定ガス流通部よりも一端側から遠い位置には、第３基板層６４の上面と、スペーサ層６８の下面との間であって、側部を第１固体電解質層６６の側面で区画される位置に基準ガス導入空間９８が設けられている。基準ガス導入空間９８には、ＮＯｘ濃度の測定を行う際の基準ガスとして、例えば大気（図１の空間５０内の雰囲気）が導入される。
【００２３】
大気導入層１００は、多孔質アルミナ等のセラミックスからなり、基準ガス導入空間９８に露出している層である。この大気導入層１００には基準ガス導入空間９８を通じて基準ガスが導入されるようになっている。また、大気導入層１００は、基準電極１０２を被覆するように形成されている。この大気導入層１００は、基準ガス導入空間９８内の基準ガスに対して所定の拡散抵抗を付与しつつ、これを基準電極１０２に導入する。なお、大気導入層１００は、基準電極１０２よりもセンサ素子１２の後端側（図２の右側）でのみ基準ガス導入空間９８に露出するように形成されている。換言すると、基準ガス導入空間９８は、基準電極１０２の直上までは形成されていない。但し、基準電極１０２が基準ガス導入空間９８の図２における真下に形成されていてもよい。
【００２４】
なお、図５の第１変形例に係るガスセンサ１０Ａのように、基準ガス導入空間９８をなくして、大気導入層１００をセンサ素子１２の後端まで延ばしてもよい。この場合、基準ガスが、直接、大気導入層１００を介して基準電極１０２に導入される。
【００２５】
基準電極１０２は、第３基板層６４の上面と第１固体電解質層６６とに挟まれる態様にて形成される電極であり、上述のように、その周囲には、基準ガス導入空間９８につながる大気導入層１００が設けられている。なお、基準電極１０２は、第３基板層６４の上面に直に形成されており、第３基板層６４の上面に接する部分以外が大気導入層１００に覆われている。また、後述するように、基準電極１０２を用いて第１内部空所８８内、第２内部空所９２内、第３内部空所９６内の酸素濃度（酸素分圧）を測定することが可能となっている。基準電極１０２は、多孔質サーメット電極（例えば、ＰｔとＺｒＯ2とのサーメット電極）として形成される。
【００２６】
被測定ガス流通部において、ガス導入口８０は、外部空間に対して開口してなる部位であり、該ガス導入口を通じて外部空間からセンサ素子１２内に被測定ガスが取り込まれるようになっている。第１拡散律速部８２は、ガス導入口８０から取り込まれた被測定ガスに対して、所定の拡散抵抗を付与する部位である。緩衝空間８４は、第１拡散律速部８２より導入された被測定ガスを第２拡散律速部８６へと導くために設けられた空間である。第２拡散律速部８６は、緩衝空間８４から第１内部空所８８に導入される被測定ガスに対して、所定の拡散抵抗を付与する部位である。被測定ガスが、センサ素子１２の外部から第１内部空所８８内まで導入されるにあたって、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）によってガス導入口８０からセンサ素子１２内部に急激に取り込まれた被測定ガスは、直接第１内部空所８８へ導入されるのではなく、第１拡散律速部８２、緩衝空間８４、第２拡散律速部８６を通じて被測定ガスの濃度変動が打ち消された後、第１内部空所８８へ導入されるようになっている。これによって、第１内部空所８８へ導入される被測定ガスの濃度変動はほとんど無視できる程度のものとなる。第１内部空所８８は、第２拡散律速部８６を通じて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ている。係る酸素分圧は、後述する主ポンプセル１１０が作動することによって調整される。
【００２７】
主ポンプセル１１０は、第１内部空所８８の内面に設けられた内側ポンプ電極１１２と、第２固体電解質層７０の上面のうち、内側ポンプ電極１１２と対応する領域に外部空間（図１のセンサ素子室２２）に露出する態様にて設けられた外側ポンプ電極１１４と、これらの電極に挟まれた第２固体電解質層７０とによって構成されてなる電気化学的ポンプセルである。
【００２８】
内側ポンプ電極１１２は、第１内部空所８８を区画する上下の固体電解質層（第２固体電解質層７０及び第１固体電解質層６６）、及び、側壁を与えるスペーサ層６８にまたがって形成されている。具体的には、第１内部空所８８の天井面を与える第２固体電解質層７０の下面には内側ポンプ電極１１２の天井電極部１１２ａが形成され、また、第１内部空所８８の底面を与える第１固体電解質層６６の上面には底部電極部１１２ｂが直に形成され、そして、これら天井電極部１１２ａと底部電極部１１２ｂとを接続するように、側部電極部（図示省略）が第１内部空所８８の両側壁部を構成するスペーサ層６８の側壁面（内面）に形成されて、該側部電極部の配設部位においてトンネル形態とされた構造として配設されている。
【００２９】
内側ポンプ電極１１２と外側ポンプ電極１１４とは、多孔質サーメット電極（例えば、Ａｕを１％含むＰｔとＺｒＯ2とのサーメット電極）として形成される。なお、被測定ガスに接触する内側ポンプ電極１１２は、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。
【００３０】
主ポンプセル１１０においては、内側ポンプ電極１１２と外側ポンプ電極１１４との間に所望のポンプ電圧Ｖｐ０を印加して、内側ポンプ電極１１２と外側ポンプ電極１１４との間に正方向あるいは負方向にポンプ電流Ｉｐ０を流すことにより、第１内部空所８８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内部空所８８に汲み入れることが可能となっている。
【００３１】
また、第１内部空所８８における雰囲気中の酸素濃度（酸素分圧）を検出するために、内側ポンプ電極１１２と、第２固体電解質層７０と、スペーサ層６８と、第１固体電解質層６６と、基準電極１０２によって、電気化学的なセンサセル、すなわち、主ポンプ制御用酸素分圧検出センサセル１２０が構成されている。
【００３２】
主ポンプ制御用酸素分圧検出センサセル１２０における起電力Ｖ０を測定することで、第１内部空所８８内の酸素濃度（酸素分圧）がわかるようになっている。さらに、起電力Ｖ０が一定となるように可変電源１２２のポンプ電圧Ｖｐ０をフィードバック制御することでポンプ電流Ｉｐ０が制御されている。これによって、第１内部空所内８８内の酸素濃度は所定の一定値に保つことができる。
【００３３】
第３拡散律速部９０は、第１内部空所８８で主ポンプセル１１０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２内部空所９２に導く部位である。
【００３４】
第２内部空所９２は、予め第１内部空所８８において酸素濃度（酸素分圧）が調整された後、第３拡散律速部９０を通じて導入された被測定ガスに対して、さらに補助ポンプセル１２４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２内部空所９２内の酸素濃度を高精度に一定に保つことができるため、このガスセンサ１０においては精度の高いＮＯｘ濃度測定が可能となる。
【００３５】
上記補助ポンプセル１２４は、第２内部空所９２の内面に設けられた補助ポンプ電極１２６と、外側ポンプ電極１１４（外側ポンプ電極１１４に限られるものではなく、センサ素子１２の外側の適当な電極であれば足りる）と、第２固体電解質層７０とによって構成される、補助的な電気化学的ポンプセルである。
【００３６】
この補助ポンプ電極１２６は、上記第１内部空所８８内に設けられた内側ポンプ電極１１２と同様なトンネル形態とされた構造において、第２内部空所９２内に配設されている。つまり、第２内部空所９２の天井面を与える第２固体電解質層７０に対して天井電極部１２６ａが形成され、また、第２内部空所９２の底面を与える第１固体電解質層６６の上面には、底部電極部１２６ｂが直に形成され、そして、それらの天井電極部１２６ａと底部電極部１２６ｂとを連結する側部電極部（図示省略）が、第２内部空所９２の側壁を与えるスペーサ層６８の両壁面にそれぞれ形成されたトンネル形態の構造となっている。なお、補助ポンプ電極１２６についても、内側ポンプ電極１１２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。
【００３７】
補助ポンプセル１２４においては、補助ポンプ電極１２６と外側ポンプ電極１１４との間に所望の電圧Ｖｐ１を印加することにより、第２内部空所９２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内部空所９２内に汲み入れることが可能となっている。
【００３８】
また、第２内部空所９２内における雰囲気中の酸素分圧を制御するために、補助ポンプ電極１２６と、基準電極１０２と、第２固体電解質層７０と、スペーサ層６８と、第１固体電解質層６６とによって電気化学的なセンサセル、すなわち、補助ポンプ制御用酸素分圧検出センサセル１３０が構成されている。
【００３９】
なお、この補助ポンプ制御用酸素分圧検出センサセル１３０にて検出される起電力Ｖ１に基づいて電圧制御される可変電源１３２にて、補助ポンプセル１２４がポンピングを行う。これにより第２内部空所９２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。
【００４０】
また、これと共に、そのポンプ電流Ｉｐ１が、主ポンプ制御用酸素分圧検出センサセル１２０の起電力Ｖ０の制御に用いられるようになっている。具体的には、ポンプ電流Ｉｐ１は、制御信号として主ポンプ制御用酸素分圧検出センサセル１２０に入力され、その起電力Ｖ０が制御されることにより、第３拡散律速部９０から第２内部空所９２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。ＮＯｘセンサとして使用する際は、主ポンプセル１１０と補助ポンプセル１２４との働きによって、第２内部空所９２内での酸素濃度は約０．００１ｐｐｍ程度の一定の値に保たれる。
【００４１】
第４拡散律速部９４は、第２内部空所９２で補助ポンプセル１２４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３内部空所９６に導く部位である。第４拡散律速部９４は、第３内部空所９６に流入するＮＯｘの量を制限する役割を担う。
【００４２】
第３内部空所９６は、予め第２内部空所９２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９４を通じて導入された被測定ガスに対して、被測定ガス中の窒素酸化物（ＮＯｘ）濃度の測定に係る処理を行うための空間として設けられている。ＮＯｘ濃度の測定は、主として、第３内部空所９６において、測定用ポンプセル１４０の動作により行われる。
【００４３】
測定用ポンプセル１４０は、第３内部空所９６内において、被測定ガス中のＮＯｘ濃度の測定を行う。測定用ポンプセル１４０は、第３内部空所９６に面する第１固体電解質層６６の上面に直に設けられた測定電極１３４と、外側ポンプ電極１１４と、第２固体電解質層７０と、スペーサ層６８と、第１固体電解質層６６とによって構成された電気化学的ポンプセルである。測定電極１３４は、多孔質サーメット電極である。測定電極１３４は、第３内部空所９６内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。
【００４４】
測定用ポンプセル１４０においては、測定電極１３４の周囲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、その発生量をポンプ電流Ｉｐ２として検出することができる。
【００４５】
また、測定電極１３４の周囲の酸素分圧を検出するために、第１固体電解質層６６と、測定電極１３４と、基準電極１０２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酸素分圧検出センサセル１４２が構成されている。測定用ポンプ制御用酸素分圧検出センサセル１４２にて検出された起電力Ｖ２に基づいて可変電源１４４が制御される。
【００４６】
第２内部空所９２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４拡散律速部９４を通じて第３内部空所９６の測定電極１３４に到達することとなる。測定電極１３４の周囲の被測定ガス中の窒素酸化物は還元されて（２ＮＯ→Ｎ2＋Ｏ2）酸素を発生する。そして、この発生した酸素は測定用ポンプセル１４０によってポンピングされることとなるが、その際、測定用ポンプ制御用酸素分圧検出センサセル１４２にて検出された起電力Ｖ２が一定となるように可変電源１４４の電圧Ｖｐ２が制御される。測定電極１３４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ものであるから、測定用ポンプセル１４０におけるポンプ電流Ｉｐ２を用いて被測定ガス中の窒素酸化物濃度が算出されることとなる。
【００４７】
また、第２固体電解質層７０と、スペーサ層６８と、第１固体電解質層６６と、第３基板層６４と、外側ポンプ電極１１４と、基準電極１０２とから電気化学的なセンサセル１４６が構成されており、このセンサセル１４６によって得られる起電力Ｖｒｅｆによりセンサ外部の被測定ガス中の酸素分圧を検出可能となっている。
【００４８】
さらに、第２固体電解質層７０と、スペーサ層６８と、第１固体電解質層６６と、第３基板層６４と、外側ポンプ電極１１４と、基準電極１０２とから電気化学的な基準ガス調整ポンプセル１５０が構成されている。この基準ガス調整ポンプセル１５０は、外側ポンプ電極１１４と基準電極１０２との間に接続された可変電源１５２が印加する電圧Ｖｐ３により制御電流Ｉｐ３が流れることで、ポンピングを行う。これにより、基準ガス調整ポンプセル１５０は、外側ポンプ電極１１４の周囲の空間（図１のセンサ素子室２２）から基準電極１０２の周囲の空間（大気導入層１００）に酸素の汲み入れを行う。可変電源１５２の電圧Ｖｐ３は、制御電流Ｉｐ３が所定の値（一定値の直流電流）となるような直流電圧として、予め定められている。
【００４９】
また、基準ガス調整ポンプセル１５０では、制御電流Ｉｐ３が流れた際の基準電極１０２の平均電流密度が０μＡ／ｍｍ2超過４００μＡ／ｍｍ2未満となるように、基準電極１０２の面積、制御電流Ｉｐ３、可変電源１５２の電圧Ｖｐ３等が予め定められている。ここで、平均電流密度は、制御電流Ｉｐ３の平均値を、基準電極１０２の面積Ｓで除して得られる電流密度を意味する。基準電極１０２の面積Ｓは、基準電極１０２のうち大気導入層１００に面する部分の面積であり、本実施形態では基準電極１０２の上面の面積（前後方向長さ×左右方向幅）である。なお、基準電極１０２の前後方向長さや左右方向幅に対して、基準電極１０２の上下方向厚さは非常に小さいため、基準電極１０２の側面（前後左右の面）の面積は無視できる。制御電流Ｉｐ３の平均値は、制御電流Ｉｐ３の瞬間的な変化を無視できるような十分長い所定期間について時間平均した値とする。平均電流密度は、２００μＡ／ｍｍ2以下とすることが好ましく、１７０μＡ／ｍｍ2以下とすることがより好ましく、１６０μＡ／ｍｍ2以下とすることがさらに好ましい。基準電極１０２の面積Ｓは、５ｍｍ2以下とすることが好ましい。特に限定するものではないが、基準電極１０２の前後方向長さは例えば０．２〜２ｍｍであり、左右方向幅は例えば０．２〜２．５ｍｍである。制御電流Ｉｐ３の平均値は、例えば１〜１００μＡである。制御電流Ｉｐ３の平均値は１μＡ超過であることが好ましく、４μＡ以上であることがより好ましく、５μＡ以上であることがさらに好ましく、８μＡ以上であることがさらに好ましい。
【００５０】
このような構成を有するガスセンサ１０においては、主ポンプセル１１０と補助ポンプセル１２４とを作動させることによって酸素分圧が常に一定の低い値（ＮＯｘの測定に実質的に影響がない値）に保たれた被測定ガスが測定用ポンプセル１４０に与えられる。従って、被測定ガス中のＮＯｘの濃度に略比例して、ＮＯｘの還元によって発生する酸素が測定用ポンプセル１４０より汲み出されることによって流れるポンプ電流Ｉｐ２に基づいて、被測定ガス中のＮＯｘ濃度を知ることができるようになっている。
【００５１】
さらに、センサ素子１２は、固体電解質の酸素イオン伝導性を高めるために、センサ素子１２を加熱して保温する温度調整の役割を担うヒータ部１６０を備えている。ヒータ部１６０は、ヒータコネクタ電極１６２と、ヒータ１６４と、スルーホール１６６と、ヒータ絶縁層１６８と、圧力放散孔１７０と、リード線１７２とを備えている。
【００５２】
ヒータコネクタ電極１６２は、第１基板層６０の下面に接する態様にて形成されてなる電極である。ヒータコネクタ電極１６２を外部電源と接続することによって、外部からヒータ部１６０へ給電することができるようになっている。
【００５３】
ヒータ１６４は、第２基板層６２と第３基板層６４とに上下から挟まれた態様にて形成される電気抵抗体である。ヒータ１６４は、リード線１７２及びスルーホール１６６を介してヒータコネクタ電極１６２と接続されており、該ヒータコネクタ電極１６２を通して外部より給電されることにより発熱し、センサ素子１２を形成する固体電解質の加熱と保温を行う。
【００５４】
また、ヒータ１６４は、第１内部空所８８から第３内部空所９６の全域に渡って埋設されており、センサ素子１２全体を上記固体電解質が活性化する温度に調整することが可能となっている。
【００５５】
ヒータ絶縁層１６８は、ヒータ１６４の上下面に、アルミナ等の絶縁体によって形成された多孔質アルミナからなる絶縁層である。ヒータ絶縁層１６８は、第２基板層６２とヒータ１６４との間の電気的絶縁性、及び、第３基板層６４とヒータ１６４との間の電気的絶縁性を得る目的で形成されている。
【００５６】
圧力放散孔１７０は、第３基板層６４を貫通し、基準ガス導入空間９８に連通するように設けられてなる部位であり、ヒータ絶縁層１６８内の温度上昇に伴う内圧上昇を緩和する目的で形成されてなる。
【００５７】
なお、図２に示した可変電源１２２、１４４、１３２、１５２等は、実際にはセンサ素子１２内に形成された図示しないリード線や図１のコネクタ１６及びリード線５４を介して、各電極と接続されている。
【００５８】
次に、こうしたガスセンサ１０の製造方法の一例を以下に説明する。先ず、ジルコニア等の酸素イオン伝導性固体電解質をセラミックス成分として含む６枚の未焼成のセラミックスグリーンシートを用意する。このグリーンシートには、印刷時や積層時の位置決めに用いるシート穴や必要なスルーホール等を予め複数形成しておく。また、スペーサ層６８となるグリーンシートには被測定ガス流通部となる空間を予め打ち抜き処理等によって設けておく。そして、第１基板層６０と、第２基板層６２と、第３基板層６４と、第１固体電解質層６６と、スペーサ層６８と、第２固体電解質層７０のそれぞれに対応して、各セラミックスグリーンシートに種々のパターンを形成するパターン印刷処理・乾燥処理を行う。形成するパターンは、具体的には、例えば上述した各電極や各電極に接続されるリード線１７２、大気導入層１００，ヒータ部１６０等のパターンである。パターン印刷は、それぞれの形成対象に要求される特性に応じて用意したパターン形成用ペーストを、公知のスクリーン印刷技術を利用してグリーンシート上に塗布することにより行う。乾燥処理についても、公知の乾燥手段を用いて行う。パターン印刷・乾燥が終わると、各層に対応するグリーンシート同士を積層・接着するための接着用ペーストの印刷・乾燥処理を行う。そして、接着用ペーストを形成したグリーンシートをシート穴により位置決めしつつ所定の順序に積層して、所定の温度・圧力条件を加えることで圧着させ、一つの積層体とする圧着処理を行う。こうして得られた積層体は、複数個のセンサ素子１２を包含したものである。その積層体を切断してセンサ素子１２の大きさに切り分ける。そして、切り分けた積層体を所定の焼成温度で焼成し、センサ素子１２を得る。
【００５９】
このようにしてセンサ素子１２を得ると、センサ素子１２を組み込んだセンサ組立体１８（図１参照）を製造し、保護カバー１４やゴム栓５６等を取り付けることで、ガスセンサ１０が得られる。なお、このようなガスセンサの製造方法は公知であり、例えば国際公開第２０１３／００５４９１号に記載されている。
【００６０】
ここで、基準ガス調整ポンプセル１５０の果たす役割について、詳細に説明する。センサ素子１２のうちガス導入口８０等の被測定ガス流通部には、図１に示したセンサ素子室２２から被測定ガスが導入される。一方、センサ素子１２のうち基準ガス導入空間９８には、図１に示した空間５０内の基準ガス（大気）が導入される。そして、このセンサ素子室２２と空間５０とは、センサ組立体１８（特に、圧粉体４６ａ、４６ｂ）によって区画され、互いにガスが流通しないように封止されている。しかし、被測定ガス側の圧力が一時的に増大したときなどには、例えば圧粉体４６ａ，４６ｂとセンサ素子１２や主体金具４０との隙間等から、被測定ガスがわずかに空間５０内に侵入してしまう場合がある。これにより、基準電極１０２の周囲の酸素濃度が一時的に低下してしまうと、基準電極１０２の電位である基準電位が変化してしまう。これにより、例えば測定用ポンプ制御用酸素分圧検出センサセル１４２の起電力Ｖ２等、基準電極１０２を基準とした起電力が変化してしまい、被測定ガス中のＮＯｘ濃度の検出精度が低下してしまう。基準ガス調整ポンプセル１５０は、このような検出精度の低下を抑制する役割を果たしている。基準ガス調整ポンプセル１５０は、制御電流Ｉｐ３が流れることで、センサ素子室２２から空間５０へ、一定量の酸素の汲み入れを行っている。これにより、上述したように被測定ガスが基準電極１０２の周囲の酸素濃度を一時的に低下させた場合に、減少した酸素を補うことができ、ＮＯｘ濃度の検出精度の低下を抑制しているのである。制御電流Ｉｐ３の値（例えば平均値）は、被測定ガスの圧力が想定される最大値の時に基準電極１０２の周囲の酸素濃度がどの程度低下するか（どの程度の酸素を基準電極１０２の周囲に汲み入れる必要があるか）に基づいて、予め実験等により定めておくことができる。
【００６１】
なお、本実施形態では、被測定ガスがわずかに空間５０内に侵入したか否かにかかわらず、ガスセンサ１０がＮＯｘ濃度の検出を行う際には常に制御電流Ｉｐ３を流すものとした。この場合、被測定ガスの圧力が比較的低く空間５０内に侵入していないとき等、基準電極１０２の周囲の基準ガスの酸素濃度が低下していないときであっても、基準ガス調整ポンプセル１５０は基準電極１０２の周囲に酸素を汲み入れることになる。但し、そのような余剰の酸素は大気導入層１００を通じて基準ガス導入空間９８や空間５０内にすみやかに拡散する。そのため、基準電極１０２の周囲の酸素濃度が増大しすぎてＮＯｘ濃度の検出精度が低下するようなことはないようになっている。
【００６２】
また、上述したセンサセル１４６によって起電力Ｖｒｅｆを得て（測定して）センサ外部の被測定ガス中の酸素分圧を検出する際には可変電源１５２が制御電流Ｉｐ３を流さないように、センサセル１４６と基準ガス調整ポンプセル１５０との動作タイミングは予め調整されている。これにより、基準ガス調整ポンプセル１５０による酸素の汲み入れ動作がセンサセル１４６の動作を妨げないようになっている。
【００６３】
そして、本実施形態に係るガスセンサ１０は、図３に示すように、基準ガス調整部１９０を有する。
【００６４】
基準ガス調整部１９０は、基準電極１０２と被測定ガス側電極（例えば外側ポンプ電極１１４）との間に制御電流Ｉｐを流して、基準電極１０２の周囲に酸素の汲み入れを行う。
【００６５】
基準ガス調整部１９０は、さらに、被測定ガスの温度Ｔａを測定する温度測定部１９２と、被測定ガスの温度Ｔａと予め設定された閾温度Ｔｔｈとの高低に応じて制御電流Ｉｐの値を調整する制御電流調整部１９４とを有する。
【００６６】
温度測定部１９２は、例えば被測定ガス中に設置された温度計であってもよい。もちろん、温度計に代えて熱電対でもよい。また、温度測定部１９２は、エンジン回転数から被測定ガスの温度Ｔａを推測してもよい。
【００６７】
温度測定部１９２は、ヒータ部１６０を構成するヒータ１６４の抵抗値に基づいて、被測定ガスの温度を測定してもよい。また、温度測定部１９２は、ヒータ部１６０を構成するヒータ１６４に投入される電力に基づいて、被測定ガスの温度Ｔａを測定してもよい。
【００６８】
一方、制御電流調整部１９４は、例えば被測定ガスの温度Ｔａが閾温度Ｔｔｈ以下の場合に、予め設定された電流値の制御電流Ｉｐを流し、被測定ガスの温度Ｔａが閾温度Ｔｔｈを超えた場合に、制御電流Ｉｐの電流値を調整する。例えば制御電流Ｉｐの電流値を大きくする。
【００６９】
なお、制御電流調整部１９４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。
【００７０】
ここで、本実施形態に係るガスセンサ１０の制御方法を図４のフローチャートを参照しながら説明する。
【００７１】
先ず、図４のステップＳ１において、制御電流調整部１９４は、基準電極１０２と被測定ガス側電極（外側ポンプ電極１１４）との間に制御電流Ｉｐを流して、基準電極１０２の周囲に酸素の汲み入れを行う。
【００７２】
ステップＳ２において、温度測定部１９２は、被測定ガスの温度Ｔａを測定する。例えば保護カバー１４内のセンサ素子室２２と外筒３４内の空間５０における被測定ガスの温度Ｔａを測定する。
【００７３】
ステップＳ３において、制御電流調整部１９４は、被測定ガスの温度Ｔａが予め設定された閾温度Ｔｔｈを超えているか否かを判別する。被測定ガスの温度Ｔａが閾温度Ｔｔｈを超えていれば（ステップＳ３：ＹＥＳ）、ステップＳ４に進み、制御電流調整部１９４は、制御電流Ｉｐの電流値を調整する。例えば制御電流Ｉｐの電流値を大きくする。閾温度Ｔｔｈは、ゴム栓５６から不活性ガスが発生する温度より１〜５℃程度低い温度等が挙げられる。
【００７４】
上記ステップＳ４での処理が終了した場合、あるいはステップＳ３において被測定ガスの温度Ｔａが閾温度Ｔｔｈ以下であると判別された場合（ステップＳ３：ＮＯ）は、所定時間経過後にステップＳ１以降の処理を繰り返す。
【００７５】
［本実施形態から得られる発明］
上記実施形態から把握しうる発明について、以下に記載する。
【００７６】
［１］  本実施形態は、酸素イオン電導性の固体電解質層を複数積層してなり、被測定ガスを導入して流通させる被測定ガス流通部と、被測定ガス中の特定ガス濃度の検出の基準となる基準ガスを導入する基準ガス導入空間９８と、が内部に設けられた積層体と、前記積層体の内部に形成され、基準ガス導入空間９８を介して基準ガスが導入される基準電極１０２と、被測定ガス流通部の内周面上に配設された測定電極１３４と、積層体のうち、被測定ガスに晒される部分に配設された被測定ガス側電極（外側ポンプ電極１１４）と、を有するセンサ素子１２と、センサ素子１２を加熱して保温する温度調整の役割を担うヒータ部１６０と、基準電極１０２と測定電極１３４との間に生じる起電力Ｖ２に基づいて、被測定ガス中の特定ガス濃度を検出する検出手段（測定用ポンプセル１４０）と、基準電極１０２と被測定ガス側電極との間に制御電流Ｉｐを流して、基準電極１０２の周囲に酸素の汲み入れを行う基準ガス調整部１９０と、を備え、基準ガス調整部１９０は、被測定ガスの温度Ｔａを測定する温度測定部１９２と、被測定ガスの温度Ｔａと予め設定された閾温度Ｔｔｈとの高低に応じて制御電流Ｉｐの値を調整する制御電流調整部１９４とを有する。
【００７７】
従来は、基準電極への酸素汲み入れ制御により、電圧降下分がセンサセル間の電位差に含まれてしまい、結果として、センサセル間の酸素差が減少することにより、ガス濃度の検出精度の低下を招くおそれがあった。
【００７８】
しかし、本実施形態では、被測定ガスの温度Ｔａを測定し、被測定ガスの温度Ｔａと予め設定された閾温度Ｔｔｈとの高低に応じて制御電流Ｉｐを調整したので、被測定ガスの高温によって例えばゴム栓５６から発生する不活性ガスによる基準電極１０２への酸素濃度低下を抑えることができ、被測定ガス中の所定成分（例えばＮＯ）の検出精度を向上させることができる。
【００７９】
［２］  本実施形態において、制御電流調整部１９４は、被測定ガスの温度Ｔａが閾温度Ｔｔｈ以下の場合に、予め設定された電流値の制御電流Ｉｐを流し、被測定ガスの温度Ｔａが閾温度Ｔｔｈを超えた場合に、制御電流Ｉｐの電流値を調整する。被測定ガスの温度Ｔａが高温となって、例えばゴム栓５６から不活性ガスが発生した場合は、基準ガスが不活性ガスに変化することから、被測定ガス中の所定成分（例えばＮＯ）の検出精度が低下する。そこで、被測定ガスの温度Ｔａが閾温度Ｔｔｈを超えた場合に、制御電流Ｉｐの電流値を調整することで、被測定ガス中の所定成分（例えばＮＯ）の検出精度の低下を抑制することができる。
【００８０】
［３］  本実施形態において、制御電流調整部１９４は、被測定ガスの温度Ｔａが閾温度Ｔｔｈを超えた場合に、制御電流Ｉｐの電流値を大きくすることが好ましい。これにより、基準ガスの酸素濃度を高めることができ、被測定ガス中の所定成分（例えばＮＯ）の検出精度の低下を抑制することができる。
【００８１】
［４］  本実施形態において、温度測定部１９２は、被測定ガス中に設置された温度計であってもよい。ガスセンサ１０に温度計を設置できるスペースがあれば、温度計を使って、被測定ガスの温度Ｔａを容易に測定することができる。温度計として熱電対を使用してもよい。
【００８２】
［５］  本実施形態において、温度測定部１９２は、ヒータ部１６０を構成するヒータ１６４の抵抗値に基づいて、被測定ガスの温度Ｔａを測定する。ヒータ１６４が例えば白金等で構成されていれば、被測定ガスの温度Ｔａの上昇に従って、ヒータ１６４の電気抵抗が高くなる。そこで、ヒータ１６４の抵抗値に基づいて、被測定ガスの温度Ｔａを測定することができる。
【００８３】
［６］  本実施形態において、温度測定部１９２は、ヒータ部１６０を構成するヒータ１６４に投入される電力に基づいて、被測定ガスの温度Ｔａを測定する。例えばガスセンサ１０が温度の高い被測定ガスに晒されると、ヒータ１６４に投入するパワー（電力）が減る。そこで、ヒータ１６４への電力に基づいて、被測定ガスの温度Ｔａを測定することができる。
【００８４】
［７］  本実施形態に係るガスセンサ１０の制御方法は、酸素イオン電導性の固体電解質層を複数積層してなり、被測定ガスを導入して流通させる被測定ガス流通部と、被測定ガス中の特定ガス濃度の検出の基準となる基準ガスを導入する基準ガス導入空間９８と、が内部に設けられた積層体と、前記積層体の内部に形成され、基準ガス導入空間９８を介して基準ガスが導入される基準電極１０２と、被測定ガス流通部の内周面上に配設された測定電極１３４と、積層体のうち、被測定ガスに晒される部分に配設された被測定ガス側電極（外側ポンプ電極１１４）と、を有するセンサ素子１２と、センサ素子１２を加熱して保温する温度調整の役割を担うヒータ部１６０と、基準電極１０２と測定電極１３４との間に生じる起電力Ｖ２に基づいて、被測定ガス中の特定ガス濃度を検出する検出手段（測定用ポンプセル１４０）と、を有するガスセンサ１０の制御方法において、被測定ガスの温度Ｔａを測定するステップと、基準電極１０２と被測定ガス側電極との間に制御電流Ｉｐを流して、基準電極１０２の周囲に酸素の汲み入れを行うステップと、被測定ガスの温度Ｔａと予め設定された閾温度Ｔｔｈとの高低に応じて制御電流Ｉｐの値を調整する制御電流調整ステップと、を有する。
【００８５】
従来は、基準電極１０２への酸素汲み入れ制御により、電圧降下分がセンサセル間の電位差に含まれてしまい、結果として、センサセル間の酸素差が減少することにより、ガス濃度の検出精度の低下を招くおそれがあった。
【００８６】
しかし、本実施形態では、被測定ガスの温度Ｔａを測定し、被測定ガスの温度Ｔａと予め設定された閾温度Ｔｔｈとの高低に応じて制御電流Ｉｐを調整したので、被測定ガスの高温によって例えばゴム栓５６から発生する不活性ガスによる基準電極１０２への酸素濃度低下を抑えることができ、被測定ガス中の所定成分（例えばＮＯ）の検出精度を向上させることができる。
【００８７】
［８］  本実施形態において、制御電流調整ステップは、被測定ガスの温度Ｔａが閾温度Ｔｔｈ以下の場合に、予め設定された電流値の制御電流Ｉｐを流し、被測定ガスの温度Ｔａが閾温度Ｔｔｈを超えた場合に、制御電流Ｉｐの電流値を調整する。被測定ガスの温度Ｔａが高温となって、例えばゴム栓５６から不活性ガスが発生した場合は、基準ガスが不活性ガスに変化することから、被測定ガス中の所定成分（例えばＮＯ）の検出精度が低下する。そこで、被測定ガスの温度Ｔａが閾温度Ｔｔｈを超えた場合に、制御電流Ｉｐの電流値を調整することで、被測定ガス中の所定成分（例えばＮＯ）の検出精度の低下を抑制することができる。
【００８８】
［９］  本実施形態において、制御電流調整ステップは、被測定ガスの温度Ｔａが閾温度Ｔｔｈを超えた場合に、制御電流Ｉｐの電流値を大きくすることが好ましい。これにより、基準ガスの酸素濃度を高めることができ、被測定ガス中の所定成分（例えばＮＯ）の検出精度の低下を抑制することができる。
【００８９】
なお、本発明に係るガスセンサ及びガスセンサの制御方法は、上述の実施形態に限らず、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。
【００９０】
例えば上述した実施形態では、基準電極１０２を第３基板層６４の上面に直に形成されているものとしたが、これに限られない。例えば、第１固体電解質層６６の下面に直に形成してもよい。
【００９１】
上述した実施形態では、ガスセンサ１０のセンサ素子１２は、第１内部空所８８、第２内部空所９２、第３内部空所９６を備えるものとしたが、これに限られない。例えば、第３内部空所９６を備えないものとしてもよい。この場合の第２変形例に係るガスセンサ１０Ｂのセンサ素子１２の断面模式図を図６に示す。
【００９２】
図６に示すように、ガスセンサ１０Ｂでは、第２固体電解質層７０の下面と第１固体電解質層６６の上面との間には、ガス導入口８０と、第１拡散律速部８２と、緩衝空間８４と、第２拡散律速部８６と、第１内部空所８８と、第３拡散律速部９０と、第２内部空所９２とが、この順に連通する態様にて隣接形成されてなる。
【００９３】
なお、ガスセンサ１０Ｂの第３拡散律速部９０は、図２の第４拡散律速部９４と同様に、第２固体電解質層７０の下面との隙間として形成された１本の横長のスリットとして設けられている。また、測定電極１３４は、第２内部空所９２内の第１固体電解質層６６の上面に配設されている。測定電極１３４は、第５拡散律速部２０２によって被覆されてなる。第５拡散律速部２０２は、アルミナ（Ａｌ2Ｏ3）等のセラミックス多孔体にて構成される膜である。第５拡散律速部２０２は、上述したガスセンサ１０の第４拡散律速部９４と同様に、測定電極１３４に流入するＮＯｘの量を制限する役割を担う。また、第５拡散律速部２０２は、測定電極１３４の保護膜としても機能する。補助ポンプ電極１２６の天井電極部１２６ａは、測定電極１３４の直上まで形成されている。
【００９４】
この第２変形例に係るガスセンサ１０Ｂにおいても、図３に明示した基準ガス調整部１９０、温度測定部１９２及び制御電流調整部１９４を有する。
【００９５】
従って、被測定ガスの高温によって例えばゴム栓５６から発生する不活性ガスによる基準電極１０２への酸素濃度低下を抑えることができ、被測定ガス中の所定成分（例えばＮＯ）の検出精度を向上させることができる。
【００９６】
上述した実施形態及び変形例では、基準ガスを大気としたが、被測定ガス中の特定ガスの濃度の検出の基準となるガスであれば、これに限られない。例えば、予め所定の酸素濃度（＞被測定ガスの酸素濃度）に調整したガスが基準ガスとして空間５０（図１参照）に満たされていてもよい。
【００９７】
上述した実施形態では、センサ素子１２は被測定ガス中のＮＯｘ濃度を検出するものとしたが、被測定ガス中の特定ガスの濃度を検出するものであれば、これに限られない。例えば、被測定ガス中の酸素濃度を検出するものとしてもよい。
【００９８】
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。
【符号の説明】
【００９９】
１０、１０Ａ、１０Ｂ…ガスセンサ      １２…センサ素子
１４…保護カバー                      １４ａ…内側保護カバー
１４ｂ…外側保護カバー                １６…コネクタ
１８…センサ組立体                    ２０…配管
２２…センサ素子室                    ５０…空間
５６…ゴム栓                          ８０…ガス導入口
９８…基準ガス導入空間                １００…大気導入層
１０２…基準電極                      １１０…主ポンプセル
１１２…内側ポンプ電極                １１４…外側ポンプ電極
１２４…補助ポンプセル                １４０…測定用ポンプセル
１５０…基準ガス調整ポンプセル        １６０…ヒータ部
１６２…ヒータコネクタ電極            １６４…ヒータ
１６８…ヒータ絶縁層                  １９０…基準ガス調整部
１９２…温度測定部                    １９４…制御電流調整部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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