(57)【要約】      （修正有）【課題】多孔質体を有し、絶縁保護層及び側面に検出部を有するガスセンサ素子において、破損が生じにくく検出部の検知精度が低下しづらいガスセンサ素子を提供する。【解決手段】本開示の一態様は、複数の側面を有する素子本体部と、複数の側面のうち第１側面１０１ｅに形成された多孔質部１３４を介して被測定ガス中の酸素を汲み出し又は組み込むポンプセルと、複数の側面のうち第２側面１０１ｄに形成された検出部と、素子本体部５の一部を覆う多孔質の保護層１２３，１２４とを少なくとも備えたガスセンサ素子であって、保護層は、第２側面を覆わず、第１側面上において多孔質部全面を覆う第１保護層１２３と、検出部よりも先端側の領域に周方向に亘って形成された第２保護層１２４とを有する。つまり、このガスセンサ素子は検出部を覆うことなく、少なくとも多孔質部を覆うように形成された保護層を有する。【選択図】図４
2020134213.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸線方向に延びるとともに、断面形状が略多角形状をなし、前記軸線方向の先端に形成される先端面と、前記軸線方向の後端に形成される後端面と、前記先端面から前記後端面に至る複数の側面と、を有する素子本体部と、
前記複数の側面のうち、第１側面に形成された多孔質部を介して前記被測定ガス中の酸素を汲み出し又は汲み込むポンプセルと、
前記複数の側面のうち、前記第１側面とは別の第２側面に設けられ、特定ガス成分を検出する検出部と、
前記素子本体部の一部を覆う、多孔質の保護層と、を少なくとも備えたガスセンサ素子であって、
前記保護層は、
前記第２側面を覆わず、前記第１側面上において前記多孔質部全面を覆う第１保護層と、
前記検出部よりも先端側の領域に周方向に亘って形成された第２保護層と、
を有するガスセンサ素子。
【請求項２】
請求項１又は請求項２に記載のガスセンサ素子と、
前記ガスセンサ素子を保持するハウジングと、
を備えるガスセンサ。
【請求項３】
軸線方向に延びるとともに、断面形状が略多角形状をなし、前記軸線方向の先端に形成される先端面と、前記軸線方向の後端に形成される後端面と、前記先端面から前記後端面に至る複数の側面と、を有する素子本体部と、
前記複数の側面のうち、第１側面に形成された多孔質部を介して前記被測定ガス中の酸素を汲み出し又は汲み込むポンプセルと、
前記複数の側面のうち、前記第１側面とは別の第２側面に設けられ、特定ガス成分を検出する検出部と、
前記素子本体部の一部を覆う、多孔質の保護層と、を少なくとも備えたガスセンサ素子の製造方法であって、
前記素子本体部、前記ポンプセル、前記検出部と、を備える素子部材に前記保護層を形成する保護層形成工程において、
前記第２側面を覆わず、前記第１側面上において前記多孔質部全面を覆うように第１保護層を形成する第１保護層形成工程と、
前記素子部材において前記検出部よりも先端側の領域に周方向に亘って第２保護層を形成する第２保護層形成工程と、
を有するガスセンサ素子の製造方法。
【請求項４】
請求項３に記載のガスセンサ素子の製造方法であって、
前記第２保護層形成工程において、前記素子部材を前記第２保護層の原料スラリーに浸漬する、
ガスセンサ素子の製造方法。
【請求項５】
請求項３又は請求項４に記載のガスセンサ素子の製造方法であって、
前記第１保護層形成工程において、前記第１側面上に前記第１保護層の原料スラリーを吐出する、
ガスセンサ素子の形成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示はガスセンサ素子、ガスセンサ及びガスセンサ素子の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
測定対象ガスに含まれる特定ガスを検出するガスセンサ素子を備えるガスセンサが知られている。
ガスセンサは、例えば、自動車などの内燃機関の排気管に備えられて、内燃機関の排気ガス中の特定成分（酸素、ＮＯｘ等）の濃度を検出する用途に用いられる。ガスセンサ素子としては、固体電解質体及び電極を有するセルと、セルに対して積層される絶縁保護層と、を備えるものがある。絶縁保護層は、自身の一部に、セルの電極を保護するための多孔質部が埋設された構成のものがある。
【０００３】
このようなガスセンサ素子は、多孔質部がセルの電極を覆うように構成されている。多孔質部は、ガスセンサ素子の外部と電極との間におけるガスの通過を許容しつつ、ススなどの異物が電極に直接接触することを抑制することで、電極を保護する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１６−０８０６８４号公報
【特許文献２】特許６０６１７９０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、上述のガスセンサ素子は、水分が多孔質部に含まれた状態で氷点下まで温度が低下したり、水分が多孔質に含まれた状態でヒータ通電によって加熱されたり、動作中に被水したりすると、急激な温度変化に伴って生じる熱応力や、水分の体積変化により生じる応力によってガスセンサ素子（特に絶縁保護層と多孔質部との境界付近）が破損（クラック発生など）する場合がある。
【０００６】
つまり、ガスセンサの設置場所が水分の多い環境である場合には、多孔質部に水分が含まれて、温度変化により水分の体積変化が生じてガスセンサ素子が破損する場合がある。例えば、内燃機関の排気管は、冬季のような低温環境下では内燃機関の停止期間中に凝縮水が発生しやすく、内燃機関の始動時に排気ガスとともに凝縮水がガスセンサに到達して、多孔質部に水分が含まれる場合がある。
【０００７】
しかし、特許文献２に記載のマルチガスセンサの様に、ＮＨ３センサ部等の検出部をセンサ側面に有するガスセンサの場合、多孔質保護層を過剰に設けると被測定ガスがＮＨ３センサ部等の検出部に到達しづらくなり、検知精度が低下する慮があった。
【０００８】
そこで、本開示は、多孔質体を有し、絶縁保護層及び、側面に検出部を有するガスセンサ素子において、破損が生じ難いガスセンサ素子を提供すること、そのようなガスセンサ素子を備えるガスセンサを提供すること、そのようなガスセンサ素子の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本開示の一態様は、軸線方向に延びるとともに、断面形状が略多角形状をなし、前記軸線方向の先端に形成される先端面と、前記軸線方向の後端に形成される後端面と、前記先端面から前記後端面に至る複数の側面と、を有する素子本体部と、前記複数の側面のうち、第１側面に形成された多孔質部を介して前記被測定ガス中の酸素を汲み出し又は汲み込むポンプセルと、前記複数の側面のうち、前記第１側面とは別の第２側面に設けられ、特定ガス成分を検出する検出部と、前記素子本体部の一部を覆う、多孔質の保護層と、を少なくとも備えたガスセンサ素子であって、前記保護層は、前記第２側面を覆わず、前記第１側面上において前記多孔質部全面を覆う第１保護層と、前記検出部よりも先端側の領域に周方向に亘って形成された第２保護層と、を有する。
【００１０】
本開示のガスセンサ素子は、検出部よりも先端側の領域及び多孔質部を覆う保護層を備える。保護層が温度勾配による熱衝撃を和らげる為、多孔質部または多孔質部の境界で発生する破損を抑制することができる。また、保護層は、検出部を覆うことなく、ポンプセルの多孔質部を覆うように形成される。これにより、検出部に到達しようとする被測定ガスが保護層によって遮られることがなくなる。
【００１１】
よって、このガスセンサ素子は、保護層が熱衝撃を緩和するため、ガスセンサ素子の破損を抑制できる。また、被測定ガスが検出部に到達しやすくなるため、検出部での検出精度の低下を抑制できる。
【００１２】
次に、本開示の他の態様は、上述のガスセンサ素子と、前記ガスセンサ素子を保持するハウジングと、を備えるガスセンサである。
【００１３】
このようなガスセンサは、上述のガスセンサ素子と同様に、熱衝撃を和らげつつ、検出部へ被測定ガスが到達しやすいため、検出精度の低下を抑制できる。
【００１４】
次に、本開示の他の態様は、軸線方向に延びるとともに、断面形状が略多角形状をなし、前記軸線方向の先端に形成される先端面と、前記軸線方向の後端に形成される後端面と、前記先端面から前記後端面に至る複数の側面と、を有する素子本体部と、前記複数の側面のうち、第１側面に形成された多孔質部を介して前記被測定ガス中の酸素を汲み出し又は汲み込むポンプセルと、前記複数の側面のうち、前記第１側面とは別の第２側面に設けられ、特定ガス成分を検出する検出部と、前記素子本体部の一部を覆う、多孔質の保護層と、を少なくとも備えたガスセンサ素子の製造方法であって、前記素子本体部、前記ポンプセル、前記検出部と、を備える素子部材に前記保護層を形成する保護層形成工程において、前記第２側面を覆わず、前記第１側面上において前記多孔質部全面を覆うように第１保護層を形成する第１保護層形成工程と、前記素子部材において前記検出部よりも先端側の領域に周方向に亘って第２保護層を形成する第２保護層形成工程と、を有する。
【００１５】
このガスセンサ素子の製造方法では、第１保護層形成工程において、第２側面を覆わずに、前記第１側面上において多孔質部全面を覆うように第１保護層を形成する。そのため、第１保護層形成において、第２側面に設けられた検出部を覆わず且つ多孔質部を覆う様に細かな位置合わせやマスク等の特別対応を行う必要がないため、作業負担の増加を抑制できる。
【００１６】
また、この製造方法により得られるガスセンサ素子は、上述のガスセンサ素子と同様に、保護層が熱衝撃を緩和するため、ガスセンサ素子の破損を抑制できる。また、被測定ガスが検出部に到達しやすくなるため、検出部での検出精度の低下を抑制できる。
【００１７】
次に、本開示のガスセンサ素子の製造方法においては、前記第２保護層形成工程において、前記素子部材を前記第２保護層の原料スラリーに浸漬してもよい。
【００１８】
これにより、第２保護層を容易に形成できるため、作業負担の増加を抑制でき、かつ機械的強度に優れた第２保護層を得ることができる。
【００１９】
次に、本開示のガスセンサ素子の製造方法においては、前記第１保護層形成工程において、前記第１側面上に前記第１保護層の原料スラリーを吐出してもよい。
【００２０】
これにより、第１保護層を容易かつ精度よく形成できるため、作業負担の増加を抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】マルチガスセンサの内部構造を示す断面図である。
【図２】マルチガス検出装置１の概略構成を示す図である。
【図３】第１アンモニア検出部と第２アンモニア検出部の構造を示す断面図である。
【図４】センサ素子部の外観を表した斜視図である。
【図５】センサ素子部の先端部分のうち第１アンモニア検出部及び第２アンモニア検出部が備えられる部分を拡大した斜視図である。
【図６】ヒータの発熱部とアンモニア検出部における一対の電極との相対位置を説明するための模式図である。
【図７】保護層の形成方法における（Ａ）保護層形成前から（Ｄ）外側保護層形成までを段階的に示した説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明が適用された実施形態について、図面を用いて説明する。
尚、本発明は、以下の実施形態に何ら限定されるものではなく、本発明の技術的範囲に属する限り種々の形態を採り得ることはいうまでもない。
【００２３】
［１．第１実施形態］
［１−１．全体構成］
第１実施形態として、自動車などの内燃機関に備えられるマルチガスセンサ２について説明する。
【００２４】
マルチガスセンサ２は、図１に示すような構成であり、酸素濃度、ＮＯｘ濃度及びアンモニア濃度（ＮＨ３濃度）を検出するように構成されている。マルチガスセンサ２は、マルチガス検出装置１の一部を構成する。
【００２５】
マルチガス検出装置１は、車両に搭載され、ディーゼルエンジンから排出される排気ガスに含まれる窒素酸化物を浄化する尿素ＳＣＲシステムに用いられるものである。より具体的には、マルチガス検出装置１は、排気ガスに含まれるアンモニア、二酸化窒素及び窒素酸化物の濃度を検出する。以下、マルチガス検出装置１を搭載する車両を自車両という。二酸化窒素及び窒素酸化物をそれぞれ、ＮＯ２及びＮＯｘともいう。また、ＳＣＲは、Selective Catalytic Reductionの略である。
【００２６】
マルチガス検出装置１は、マルチガスセンサ２と、図２に示す制御部３とを備える。
制御部３は、自車両に搭載された電子制御装置２００（ＥＣＵ２００ともいう）と電気的に接続されている。電子制御装置２００は、制御部３で算出された排気ガス中のＮＯ２濃度、ＮＯｘ濃度及びアンモニア濃度（ＮＨ３濃度）を示すデータを受信し、受信データに基づいてディーゼルエンジンの運転状態の制御処理を実行したり、触媒に蓄積されたＮＯｘの浄化処理を実行したりする。
【００２７】
［１−２．マルチガスセンサ］
マルチガスセンサ２は、図１に示すように、センサ素子部５と、主体金具１０と、セパレータ３４と、接続端子３８とを備える。なお、以下の説明では、マルチガスセンサ２のセンサ素子部５が配置されている側（すなわち、図１の下側）を先端側、接続端子３８が配置されている側（すなわち、図１の上側）を後端側という。
【００２８】
センサ素子部５は、軸線Ｏ方向に延びる板形状を有する。センサ素子部５の後端には電極端子部５Ａ，５Ｂが配置されている。図１においては、図示を容易にするために、センサ素子部５に形成された電極端子部を、電極端子部５Ａ及び電極端子部５Ｂのみ表示しているが、実際には、後述するＮＯｘ検出部１０１、第１アンモニア検出部１０２及び第２アンモニア検出部１０３が有する電極等の数に応じて複数の電極端子部が形成されている。
【００２９】
主体金具１０は、マルチガスセンサ２をディーゼルエンジンの排気管に固定するネジ部１１が外表面に形成された筒状の部材である。主体金具１０は、軸線Ｏ方向に貫通する貫通孔１２と、貫通孔１２の径方向内側に突出する棚部１３とを備える。棚部１３は、貫通孔１２の径方向外側から中心に向かって先端側へ近づく傾きを有する内向きのテ―パ面として形成されている。
【００３０】
主体金具１０は、センサ素子部５の先端側を、貫通孔１２から先端側に突出させ、センサ素子部５の後端側を貫通孔１２の後端側に突出させた状態で保持する。
主体金具１０の貫通孔１２の内部には、先端側から後端側に向かって順に、センサ素子部５の径方向周囲を取り囲む筒状の部材であるセラミックホルダ１４と、粉末充填層である滑石リング１５，１６と、セラミックスリーブ１７とが積層されている。
【００３１】
セラミックスリーブ１７と主体金具１０の後端側の端部との間には、加締めパッキン１８が配置されている。セラミックホルダ１４と主体金具１０の棚部１３との間には、金属ホルダ１９が配置されている。金属ホルダ１９は、内部に滑石リング１５とセラミックホルダ１４が収容され、滑石リング１５が圧縮充填されることによって金属ホルダ１９と滑石リング１５とは気密状に一体化されている。主体金具１０の後端側の端部は、加締めパッキン１８を介してセラミックスリーブ１７を先端側に向かって押し付けるように加締められる部分である。また、滑石リング１６が主体金具１０の内部で圧縮充填されることで、主体金具１０の内周面とセンサ素子部５の外周面との間の気密が確保されている。
【００３２】
主体金具１０の先端側の端部には、ガス流通孔付きの外部プロテクタ２１及びガス流通孔付きの内部プロテクタ２２が設けられている。外部プロテクタ２１及び内部プロテクタ２２は、先端側の端部が閉塞されたステンレス鋼などの金属材料から形成された筒状の部材である。内部プロテクタ２２は、センサ素子部５の先端側の端部を覆った状態で主体金具１０に溶接され、外部プロテクタ２１は、内部プロテクタ２２を覆った状態で主体金具１０に溶接されている。
【００３３】
主体金具１０の後端側の端部外周には、筒状に形成された外筒３１の先端側の端部が溶接によって固定されている。さらに、外筒３１の後端側の端部である開口には、この開口を閉塞するグロメット３２が配置されている。
【００３４】
グロメット３２には、リード線４１が挿入されるリード線挿入孔３３が形成されている。リード線４１は、センサ素子部５の電極端子部５Ａ及び電極端子部５Ｂに電気的に接続される。
【００３５】
セパレータ３４は、センサ素子部５の後端側に配置された筒状に形成された部材である。セパレータ３４の内部に形成された空間は、軸線Ｏ方向に貫通する挿入孔３５である。セパレータ３４の外表面には、径方向外側に突出する鍔部３６が形成されている。
【００３６】
セパレータ３４の挿入孔３５には、センサ素子部５の後端部が挿入され、電極端子部５Ａ，５Ｂがセパレータ３４の内部に配置される。
セパレータ３４と外筒３１との間には、筒状に形成された金属製の保持部材３７が配置されている。保持部材３７は、セパレータ３４の鍔部３６と接触するとともに外筒３１の内面と接触することにより、セパレータ３４を外筒３１に対して固定した状態で保持する。
【００３７】
接続端子３８は、セパレータ３４の挿入孔３５内に配置される部材であり、センサ素子部５の電極端子部５Ａ及び電極端子部５Ｂと、リード線４１とをそれぞれ独立に電気的に接続する導電部材である。なお、図１では、図示を容易にするために、２つの接続端子３８のみが図示されている。
【００３８】
センサ素子部５は、ＮＯｘ検出部１０１と、第１アンモニア検出部１０２と、第２アンモニア検出部１０３と、コート層１２３と、保護層１２４と、を備える。なお、第２アンモニア検出部１０３は、図２には示されておらず、図３に示されている。第１アンモニア検出部１０２及び第２アンモニア検出部１０３は、ＮＯｘ検出部１０１の長手方向（すなわち、図２の左右方向）における基準電極１４３と略同位置において、ＮＯｘ検出部１０１の幅方向（すなわち、図２の奥行き方向）における位置が互いに異なるように並列に配置されている。このため、図２では、第１アンモニア検出部１０２と第２アンモニア検出部１０３のうち、第１アンモニア検出部１０２のみを示している。
【００３９】
ＮＯｘ検出部１０１は、絶縁層１１３、セラミック層１１４、絶縁層１１５、セラミック層１１６、絶縁層１１７、セラミック層１１８、絶縁層１１９及び絶縁層１２０が順次積層されて構成されている。絶縁層１１３，１１５，１１７，１１９，１２０、及び、セラミック層１１４，１１６，１１８は、アルミナを主体として形成されている。
【００４０】
ＮＯｘ検出部１０１は、セラミック層１１４とセラミック層１１６との間に形成される第１測定室１２１を備える。ＮＯｘ検出部１０１は、第１測定室１２１に隣接するようにしてセラミック層１１４とセラミック層１１６との間に配置された拡散抵抗体１２２を介して、外部から第１測定室１２１の内部に排気ガスを導入する。拡散抵抗体１２２は、アルミナ等の多孔質材料で形成されている。
【００４１】
ＮＯｘ検出部１０１は、第１ポンピングセル１３０を備える。第１ポンピングセル１３０は、固体電解質層１３１と、ポンピング電極１３２，１３３を備える。
固体電解質層１３１は、酸素イオン導電性を有するジルコニアを主体として形成されている。第１測定室１２１と接触する領域における一部分のセラミック層１１４が除去され、固体電解質層１３１が充填（埋設）されている。
【００４２】
ポンピング電極１３２，１３３は、白金を主体として形成されている。ポンピング電極１３２は、固体電解質層１３１において第１測定室１２１と接触する面上に配置される。ポンピング電極１３３は、固体電解質層１３１を挟んでポンピング電極１３２とは反対側で固体電解質層１３１の面上に配置される。ポンピング電極１３３が配置された領域とその周辺の領域の絶縁層１１３は除去され、多孔質体１３４が充填される。多孔質体１３４は、ポンピング電極１３３と外部との間でガス（例えば、酸素）の出入りを可能とする。
【００４３】
ＮＯｘ検出部１０１は、酸素濃度検出セル１４０を備える。酸素濃度検出セル１４０は、固体電解質層１４１と、検知電極１４２と、基準電極１４３を備える。
固体電解質層１４１は、酸素イオン導電性を有するジルコニアを主体として形成されている。固体電解質層１３１よりも後端側（すなわち、図２の右側）の領域における一部分のセラミック層１１６が除去され、固体電解質層１４１が充填（埋設）されている。
【００４４】
検知電極１４２と基準電極１４３は、白金を主体として形成されている。検知電極１４２は、固体電解質層１４１における第１測定室１２１と接触する面上に配置される。基準電極１４３は、固体電解質層１４１を挟んで検知電極１４２とは反対側で固体電解質層１４１の面上に配置される。
【００４５】
ＮＯｘ検出部１０１は、基準酸素室１４６を備える。基準酸素室１４６は、基準電極１４３が配置された領域とその周辺の領域の絶縁層１１７が除去されることにより形成された貫通孔である。
【００４６】
ＮＯｘ検出部１０１は、第１測定室１２１の下流側に第２測定室１４８を備える。第２測定室１４８は、検知電極１４２及び基準電極１４３よりも後端側で固体電解質層１４１及び絶縁層１１７を貫通して形成される。ＮＯｘ検出部１０１は、第１測定室１２１から排出された排気ガスを第２測定室１４８の内部に導入する。
【００４７】
ＮＯｘ検出部１０１は、第２ポンピングセル１５０を備える。第２ポンピングセル１５０は、固体電解質層１５１と、ポンピング電極１５２，１５３を備える。
固体電解質層１５１は、酸素イオン導電性を有するジルコニアを主体として形成されている。基準酸素室１４６及び第２測定室１４８と接触する領域とその周辺の領域のセラミック層１１８が除去され、セラミック層１１８の代わりに固体電解質層１５１が充填（埋設）されている。
【００４８】
ポンピング電極１５２，１５３は、白金を主体として形成されている。ポンピング電極１５２は、固体電解質層１５１において第２測定室１４８と接触する面上に配置される。ポンピング電極１５３は、基準酸素室１４６を挟んで基準電極１４３とは反対側で固体電解質層１５１の面上に配置される。基準酸素室１４６の内部において、ポンピング電極１５３を覆うように多孔質体１４７が配置されている。
【００４９】
ＮＯｘ検出部１０１は、ヒータ１６０を備える。ヒータ１６０は、白金を主体として形成され、通電されることで発熱する発熱抵抗体であり、絶縁層１１９と絶縁層１２０との間に配置される。
【００５０】
第１アンモニア検出部１０２は、ＮＯｘ検出部１０１の外表面、より具体的には、絶縁層１２０の上に形成されている。第１アンモニア検出部１０２は、ＮＯｘ検出部１０１における基準電極１４３と軸線Ｏ方向（すなわち、図２の左右方向）における同位置に配置されている。
【００５１】
第１アンモニア検出部１０２は、絶縁層１２０の上に形成される第１基準電極２１１と、第１基準電極２１１の表面及び側面を覆う第１固体電解質体２１２と、第１固体電解質体２１２の表面に形成される第１検知電極２１３とを備える。同様に、第２アンモニア検出部１０３は、図３に示すように、絶縁層１２０の上に形成される第２基準電極２２１と、第２基準電極２２１の表面及び側面を覆う第２固体電解質体２２２と、第２固体電解質体２２２の表面に形成される第２検知電極２２３とを備える。
【００５２】
第１基準電極２１１及び第２基準電極２２１は、電極材として白金を主体に構成されており、具体的には、Ｐｔ及び酸化ジルコニウムを含む材料から構成されている。第１固体電解質体２１２及び第２固体電解質体２２２は、イットリア安定化ジルコニア等の酸素イオン伝導性材料で構成されている。第１検知電極２１３及び第２検知電極２２３は、電極材として金を主体に構成されており、具体的には、Ａｕ及び酸化ジルコニウムを含む材料から構成されている。なお、第１検知電極２１３及び第２検知電極２２３の電極材は、アンモニアに対する感度とＮＯ２に対する感度との比が第１アンモニア検出部１０２及び第２アンモニア検出部１０３において異なるように、選択されている。
【００５３】
また、第１アンモニア検出部１０２及び第２アンモニア検出部１０３は、多孔質材料を用いた保護層２３０によって一体に覆われている。保護層２３０は、第１検知電極２１３及び第２検知電極２２３への被毒物質の付着を防止するとともに、外部から第１アンモニア検出部１０２及び第２アンモニア検出部１０３に流入するアンモニアの拡散速度を調整するものである。このように、第１アンモニア検出部１０２及び第２アンモニア検出部１０３は混成電位式のセンシング部として機能する。
【００５４】
［１−３．保護層］
センサ素子部５は、図２及び図４に示すように、ＮＯｘ検出部１０１の先端側領域を覆うコート層１２３及び保護層１２４を備えている。
【００５５】
コート層１２３及び保護層１２４は、多孔質構造であり、ガスが通過可能に構成されている。
コート層１２３は、ＮＯｘ検出部１０１のうち少なくとも多孔質体１３４を覆うように形成されている。保護層１２４は、ＮＯｘ検出部１０１のうち拡散抵抗体１２２も覆っており、センサ素子部５の内部空間（第１測定室１２１や第２測定室１４８）への水等の浸入を防いでいる。
【００５６】
ＮＯｘ検出部１０１は、断面形状が矩形であり、自身の外表面として、先端面１０１ａと、後端面１０１ｂと、４つの側面（１０１ｃ、１０１ｃ，１０１ｄ，１０１ｅ）と、を有する。４つの側面（１０１ｃ、１０１ｃ，１０１ｄ，１０１ｅ）は、２つの通常側面１０１ｃと、１つのアンモニア検出側面１０１ｄと、１つの多孔質体側側面１０１ｅと、を備える。アンモニア検出側面１０１ｄは、第１アンモニア検出部１０２と第２アンモニア検出部１０３とが形成されている（図の見易さのため、図４においては図示せず）。多孔質体側側面１０１ｅには、多孔質体１３４が露出するように形成されている。
【００５７】
ＮＯｘ検出部１０１における軸線方向の領域のうち、第１アンモニア検出部１０２（第２アンモニア検出部１０３）（詳細には、保護層２３０）の形成領域を第２検出領域ＲＥ２と定義し、第２検出領域ＲＥ２よりも先端側の領域を第１検出領域ＲＥ１と定義し、第２検出領域ＲＥ２よりも後端側の領域を第３検出領域ＲＥ３と定義する。また、多孔質体１３４の形成領域を第４検出領域ＲＥ４と定義し、第４検出領域ＲＥ４よりも先端側の領域を第５検出領域と定義し、第４検出領域ＲＥ４よりも  後端側の領域を第６検出領域ＲＥ６と定義する。ここで、軸線方向において、第２検出領域ＲＥ２の先端は、第４検出領域ＲＥ４の後端よりも先端側に位置しており、第２検出領域ＲＥ２の一部と第４検出領域ＲＥ４の一部とが重複する。
【００５８】
なお、多孔質体１３４は、多孔質体側側面１０１ｅのうちＮＯｘ検出部１０１を軸線方向に２等分した２つの領域のうち先端領域に形成されている。また、第１検出領域ＲＥ１は、ＮＯｘ検出部１０１のうち先端面１０１ａの全部と４つの側面（１０１ｃ、１０１ｃ、１０１ｄ、１０１ｅ）の一部である。
【００５９】
コート層１２３は、図２に示すように多孔質体側側面１０１ｅにおいて、第４検出領域ＲＥ４全体を覆うように形成されている。また、コート層１２３は第５検出領域ＲＥ５及び第６検出領域ＲＥ６にはみ出て形成され、第５検出領域ＲＥ５及び第６検出領域ＲＥ６の少なくとも一部を覆っている。コート層１２３が第４検出領域ＲＥ４全体及び第５検出領域ＲＥ５と第６検出領域ＲＥ６の少なくとも一部を覆うことで、多孔質体１３４と絶縁層１１３の境界もコート層１２３によって覆われる。
また、コート層１２３はアルミナを用いて構成されており、気孔率が２５〜３５％の多孔質構造である。
また、コート層１２３は多孔質体側側面１０１ｅ上のみに設けられており、通常側面１０１ｃ及びアンモニア検出側面１０１ｄには設けられていない。
【００６０】
保護層１２４は、図２及び図５に示すように先端面１０１ａ及び４つの側面（１０１ｃ、１０１ｃ、１０１ｄ、１０１ｅ）の全周に亘って形成され、第２検出領域ＲＥ２は覆わず、第１検出領域ＲＥ１の少なくとも一部を覆う。また、保護層１２４はコート層１２３の表面の一部を覆うように形成されている。また、本実施形態においては、第５検出領域ＲＥ５の全体と第４検出領域ＲＥ４の一部を覆っている。保護層１２４がコート層１２３の一部を覆いつつ、４つの側面（１０１ｃ、１０１ｃ、１０１ｄ、１０１ｅ）を覆うことで、コート層１２３が多孔質体側側面１０１ｅから剥離することを抑制している。
【００６１】
また、保護層１２４は拡散抵抗体１２２を覆っているため、拡散抵抗体１２２を通じてＮＯｘ検出部１０１の内部に水や被毒物質が浸入することを妨げる。
【００６２】
つまり、センサ素子部５は、第１アンモニア検出部１０２及び第２アンモニア検出部１０３を覆うことなく、多孔質体１３４（ＮＯｘ検出部１０１の多孔質部）を覆うように形成されたコート層１２３及び保護層１２４を備える。これにより、第１アンモニア検出部１０２及び第２アンモニア検出部１０３に到達しようとする排気ガス（被測定ガス）がコート層１２３及び保護層１２４によって遮られることがなくなる。
【００６３】
保護層１２４は、図２に示すように、ＮＯｘ検出部１０１及びコート層１２３に当接する内側保護部１２４ａと、内側保護部１２４ａを覆う外側保護部１２４ｂと、を備える。
内側保護部１２４ａは、アルミナを用いて構成されており、気孔率が７０％の多孔質構造である。外側保護部１２４ｂは、アルミナを用いて構成されており、気孔率が２５〜３５％の多孔質構造である。つまり、内側保護部１２４ａは、外側保護部１２４ｂよりも気孔率が大きい多孔質構造である。
外側保護部１２４ｂを備えることにより、耐被毒性や機械的強度が向上しつつ、内側保護部１２４ａの気孔率が外側保護部１２４ｂの気孔率よりも大きいため、多孔質体１３４と内側保護部１２４ａとの間でのガスの移動量が少なくなり過ぎるのを抑制でき、また、センサ素子部５の先端側の耐被水性も向上する。
【００６４】
外側保護部１２４ｂは、内側保護部１２４ａよりも後端側においてＮＯｘ検出部１０１に当接する。
［１−４．アンモニア検出部及びヒータ部］
ＮＯｘ検出部１０１は、上述のように、ヒータ１６０を備えている。
【００６５】
ヒータ１６０は、第１ポンピングセル１３０、酸素濃度検出セル１４０、第２ポンピングセル１５０、第１アンモニア検出部１０２、第２アンモニア検出部１０３を加熱する。
ヒータ１６０は、図６に示すように、発熱部１６０ａと、一対のヒータリード部１６０ｂと、を備える。発熱部１６０ａは、ヒータリード部１６０ｂを介した電流通電により発熱する発熱抵抗体を用いて構成されている。
【００６６】
発熱部１６０ａは、軸線方向において、「第１ポンピングセル１３０、酸素濃度検出セル１４０、第２ポンピングセル１５０の形成領域」及び「第１アンモニア検出部１０２、第２アンモニア検出部１０３の形成領域」のうち少なくとも一方と重複するように配置されている。
【００６７】
発熱部１６０ａは、ＮＯｘ検出部１０１の幅方向において、ＮＯｘ検出部１０１の中心軸Ｃ１を中央として幅方向（図６の上下方向）にヒータ幅寸法Ｌ１ずつ拡がる配置領域の内側に配置されている。
【００６８】
第１アンモニア検出部１０２は、一対の検知電極（第１基準電極２１１，第１検知電極２１３）を備えている。第２アンモニア検出部１０３は、一対の検知電極（第２基準電極２２１，第２検知電極２２３）を備えている。
【００６９】
第１アンモニア検出部１０２における一対の電極（第１基準電極２１１と第１検知電極２１３）、及び、第２アンモニア検出部１０３における一対の電極（第２基準電極２２１と第２検知電極２２３。）は、ＮＯｘ検出部１０１の幅方向において、ＮＯｘ検出部１０１の中心軸Ｃ１を中央として幅方向（図６の上下方向）に検知幅寸法Ｌ２ずつ拡がる配置領域の内側に配置されている。
【００７０】
検知幅寸法Ｌ２は、ヒータ幅寸法Ｌ１よりも小さい。つまり、第１アンモニア検出部１０２及び第２アンモニア検出部１０３におけるそれぞれの一対の電極は、ＮＯｘ検出部１０１の幅方向において、発熱部１６０ａの配置領域の内側に配置されている。
【００７１】
このように構成された第１アンモニア検出部１０２及び第２アンモニア検出部１０３におけるそれぞれの一対の電極は、発熱部１６０ａの配置領域よりも広い領域に配置される場合に比べて、全体が発熱部１６０ａの熱を受け取りやすくなる。
【００７２】
［１−５．センサ素子部の製造方法］
センサ素子部５の製造方法について説明する。
最初に、センサ素子部５のベースとなるＮＯｘ検出部１０１、第１アンモニア検出部１０２、第２アンモニア検出部１０３の製造方法について説明する。
【００７３】
まず、イットリアの安定化剤を固溶させたジルコニア粉末に、アルミナ粉末２０質量％を含有させ、バインダ（ポリビニルブチラール）と共に混練した生素地を用いて、固体電解質層及び固体電解質体となる未焼成固体電解質シートを作製する。なお、この未焼成固体電解質シートは複数の固体電解質層や固体電解質体を切り出すことができる大きさである。
【００７４】
また、アルミナ粉末を、バインダ（ポリビニルブチラール）と共に混練した生素地を用いて、焼成後に絶縁層またはセラミック層となる未焼成アルミナシートを作製する。なお、焼成後にスルーホール（図示省略）を有する絶縁層またはセラミック層となる未焼成アルミナシートにおいては、スルーホールとなる貫通孔を形成する。
【００７５】
焼成後にセラミック層となる未焼成アルミナシートにおいては、固体電解質層などを配置するための開口部を形成する。この未焼成アルミナシートの開口部に対して未焼成固体電解質シートを埋設（または、生素地を充填）した後、シート上の所定領域に、白金を主体とする導電ペーストを所定のパターンに印刷し、乾燥させて、電極（ポンピング電極１３２，１３３など）やリード部となる導体パターンを形成する。スルーホールとなる貫通孔を有する未焼成アルミナシートにおいては、貫通孔の内壁面に対して導電ペーストを施す。これにより、焼成後にセラミック層となる未焼成アルミナシートを得られる。
【００７６】
また、ヒータ１６０が形成される未焼成アルミナシートにおいては、所定領域に、前述と同様の導電ペーストを所定のパターン形状に印刷・乾燥し、発熱部１６０ａ及びヒータリード部１６０ｂとなる導電パターンを形成すると共に、スルーホールとなる貫通孔の内壁面に対して導体ペーストを充填する。この未焼成アルミナシートの導電パターンが印刷された面に対して、別の未焼成アルミナシートを積層・減圧圧着することにより、ヒータ用未焼成シートを得られる。
【００７７】
そして、焼成後に絶縁層となる未焼成アルミナシート、焼成後にセラミック層となる未焼成アルミナシート、ヒータ用未焼成シートなどを所定の順番で積層し、減圧圧着して組立体を得る。
【００７８】
このとき、アルミナ粉末、造孔剤としてのカーボン粉末、ポリビニルブチラールからなるバインダ、分散剤を混合したスラリーを、多孔質体１３４や拡散抵抗体１２２などが形成される部位に充填する。また、造孔剤としてのカーボン粉末を混合したスラリーを、第１測定室１２１及び第２測定室１４８などが形成される部位に充填する。
【００７９】
そして、この組立体を公知の手法により切断し、複数（例えば、１０個）の未焼成積層体を切り出す。そして、この未焼成積層体を大気雰囲気下にて脱脂し脱バインダ処理した後、１５００℃で１時間焼成することで、ＮＯｘ検出部１０１が得られる。
【００８０】
この後、ＮＯｘ検出部１０１の所定位置に、第１アンモニア検出部１０２及び第２アンモニア検出部１０３を形成する。第１アンモニア検出部１０２及び第２アンモニア検出部１０３を形成した後、第１アンモニア検出部１０２及び第２アンモニア検出部１０３を覆うように、保護層２３０を形成する。
【００８１】
なお、第１アンモニア検出部１０２、第２アンモニア検出部１０３、保護層２３０の製造方法は、公知の製造方法を採用できるため、ここでは詳細な説明は省略する。
【００８２】
このようにして、図７（Ａ）に示すようにコート層１２３及び保護層１２４が形成される前段階のセンサ素子部５（換言すれば、ＮＯｘ検出部１０１、第１アンモニア検出部１０２、第２アンモニア検出部１０３、保護層２３０を備える素子部材）が得られる。
【００８３】
次にコート層１２３及び保護層１２４の形成方法について説明する。
まず、第１ステップにて図７（Ｂ）に示すようにコート層１２３が形成される前段階のセンサ素子部５（ＮＯｘ検出部１０１、第１アンモニア検出部１０２、第２アンモニア検出部１０３、保護層２３０を備える素子部材）の多孔質体側側面１０１ｅにおいて、第４検出部ＲＥ４全体を覆い、第５検出領域ＲＥ５、第６検出領域ＲＥ６の少なくとも一部を覆うように焼成前コート層１２３ｐの原料スラリーを、塗布する。焼成前コート層１２３ｐは焼成後にコート層１２３となる材料である。
【００８４】
焼成前コート層１２３ｐの原料スラリー液は、アルミナ粉末（平均粒径＜１μｍ）、アルミナ繊維（平均繊維長さ５０μｍ）、アルミナゾル（外配合）に、有機溶剤（例えばエタノール、プロピレングリコール、ブチルカルビトール）、バインダ（外配合）（例えば、エトセル、ポリビニルブチラール、あるいはその混合物）を添加し、攪拌し、適度な粘度となるように調整して調製した。なお、スラリー液の各成分の含有量は、例えば、アルミナ粉末（平均粒径＜１μｍ）とアルミナ繊維（平均繊維長さ５０μｍ）の合計量を１００重量部としたときに、エトセル５〜２０重量部アルミナゾル１０重量部である。  
【００８５】
第１ステップでは、まず、素子部材（コート層１２３、保護層１２４が形成される前段階のセンサ素子部５）の多孔質体側側面１０１ｅの所定の領域に、ディスペンサを用いて焼成前コート層１２３ｐのスラリー液を塗布し、所定厚み（例えば、５０μｍ）の焼成前コート層１２３ｐを形成する。この後、焼成前コート層１２３ｐに含まれる余分な有機溶剤を焼失させるために、焼成前コート層１２３ｐを塗布した素子部材を、２０〜２００℃に設定した乾燥機内に配置し、数時間乾燥させる。
【００８６】
次に、第２ステップでは、図７（Ｃ）、図７（Ｄ）に示すように、第１ステップの後、素子部材５の先端面１０１ａ及び４つの側面（１０１ｃ、１０１ｃ、１０１ｄ、１０１ｅ）のうち、第１検出領域ＲＥ１の少なくとも一部を覆うように焼成前保護層１２４ｐの原料スラリーを塗布する。焼成前保護層１２４ｐは、焼成後に保護層１２４となる材料であり、焼成後に内側保護部１２４ａとなる焼成前内側保護層１２４ａｐと、焼成後に外側保護部１２４ｂとなる焼成前外側保護層１２４ｂｐと、を備える。
【００８７】
焼成前内側保護層１２４ａｐの原料スラリー液は、アルミナ粉末（平均粒径＜１μｍ）、アルミナ繊維（平均繊維長さ５０μｍ）、カーボン粉末（平均粒径２０μｍ）、アルミナゾル（外配合）に、有機溶剤（例えばエタノール、プロピレングリコール、ブチルカルビトール）を添加し、攪拌し、適度な粘度となるように調整して調製した。なお、スラリー液の各成分の含有量は、例えば、アルミナ粉末（平均粒径＜１μｍ）とアルミナ繊維（平均繊維長さ５０μｍ）の合計量６０〜８０体積％、カーボン粉末（平均粒径２０μｍ）２０〜４０体積％、アルミナゾル（外配合）１０重量％である。  焼成前外側保護層１２４ｂｐの原料スラリー液は、焼成前コート層１２３ｐのスラリー液と同様の組成のスラリーを用いる。
【００８８】
なお、スラリー液を構成する粉末の平均粒径は、レーザー回折散乱法によって求め、セラミック繊維長さはスラリー液に混合する前にセラミック繊維それぞれの長さを平均化して求めることができる。
【００８９】
なお、焼成前内側保護層１２４ａｐ及び焼成前外側保護層１２４ｂｐのそれぞれにおける各成分の含有量を調整することで、焼成後の内側保護部１２４ａ及び外側保護部１２４ｂそれぞれの気孔率を異なる値に制御できる。例えば、気孔化材としてのカーボン粉末の含有量を調整することで、内側保護部１２４ａの気孔率を外側保護部１２４ｂの気孔率よりも小さくするように制御できる。
【００９０】
第２ステップは、まず、焼成前コート層１２３ｐが形成された後の素子部材（保護層１２４が形成される前段階のセンサ素子部５）の先端を、焼成前内側保護層１２４ａｐの原料スラリー液に漬けて、素子部材の先端の周囲に所定厚み（例えば、１００μｍ）の焼成前内側保護層１２４ａｐを形成する。この後、焼成前内側保護層１２４ａｐにおける余分な有機溶剤を消失させるために、焼成前内側保護層１２４ａｐを備えた素子部材を、２０〜２００℃に設定した乾燥機内に配置し、数時間乾燥させる。
【００９１】
次に、乾燥した焼成前内側保護層１２４ａｐが形成された素子部材の先端を、焼成前外側保護層１２４ｂｐの原料スラリー液に漬けて、素子部材の先端の周囲に所定厚み（例えば、４００μｍ）の焼成前外側保護層１２４ｂｐを形成する。厚み寸法の制御は、例えば、スラリー液へ漬ける回数やスラリー液の粘度などの調整により実現できる。この後、焼成前外側保護層１２４ｂｐにおける余分な有機溶剤を消失させるために、焼成前外側保護層１２４ｂｐを備えた素子部材を、２０〜２００℃に設定した乾燥機内に配置し、数時間乾燥させる。
【００９２】
次の第３ステップでは、焼成前コート層１２３ｐ、焼成前内側保護層１２４ａｐ及び焼成前外側保護層１２４ｂｐを備えた素子部材を、大気中において９００〜１１００℃で３時間焼成することで、コート層１２３、内側保護部１２４ａ及び外側保護部１２４ｂを有する保護層１２４が得られる。
【００９３】
これにより、保護層２３０（第１アンモニア検出部１０２、第２アンモニア検出部１０３）が露出するとともに、コート層１２３及び保護層１２４が形成されたセンサ素子部５が得られる。
なお、ここでは、焼成前コート層１２３ｐ、焼成前内側保護層１２４ａｐ及び焼成前外側保護層１２４ｂｐの形成後に同時焼成したが、焼成前内側保護層１２４ａｐを形成する前に焼成前コート層１２３ｐを焼成しても良いし、焼成前内側保護層１２４ａｐを焼成した後に、焼成前外側保護層１２４ｂｐを形成しても良い。
【００９４】
そして、上述した方法によって製造されたセンサ素子部５を、所定の方法に従ってハウジング（主体金具１０、外筒３１など）に組み付けることによりマルチガスセンサ２を製造することができる。
【００９５】
［１−６．制御部］
図２に示すように、制御部３は、制御回路１８０と、マイクロコンピュータ１９０（以下、マイコン１９０）を備える。
【００９６】
制御回路１８０は、回路基板上に配置されたアナログ回路である。制御回路１８０は、Ｉｐ１ドライブ回路１８１、Ｖｓ検出回路１８２、基準電圧比較回路１８３、Ｉｃｐ供給回路１８４、Ｖｐ２印加回路１８５、Ｉｐ２検出回路１８６、ヒータ駆動回路１８７及び起電力検出回路１８８を備える。
【００９７】
そして、ポンピング電極１３２、検知電極１４２及びポンピング電極１５２は、基準電位に接続される。ポンピング電極１３３は、Ｉｐ１ドライブ回路１８１に接続される。基準電極１４３は、Ｖｓ検出回路１８２とＩｃｐ供給回路１８４に接続される。ポンピング電極１５３は、Ｖｐ２印加回路１８５とＩｐ２検出回路１８６に接続される。ヒータ１６０は、ヒータ駆動回路１８７に接続される。
【００９８】
Ｉｐ１ドライブ回路１８１は、ポンピング電極１３２とポンピング電極１３３との間に電圧Ｖｐ１を印加して第１ポンピング電流Ｉｐ１を供給するとともに、供給した第１ポンピング電流Ｉｐ１を検出する。
【００９９】
Ｖｓ検出回路１８２は、検知電極１４２と基準電極１４３との間の電圧Ｖｓを検出し、検出した結果を基準電圧比較回路１８３へ出力する。
基準電圧比較回路１８３は、基準電圧（例えば、４２５ｍＶ）とＶｓ検出回路１８２の出力（すなわち、電圧Ｖｓ）とを比較し、比較結果をＩｐ１ドライブ回路１８１へ出力する。そしてＩｐ１ドライブ回路１８１は、電圧Ｖｓが基準電圧と等しくなるように、第１ポンピング電流Ｉｐ１の流れる向きと第１ポンピング電流Ｉｐ１の大きさとを制御するとともに、第１測定室１２１内の酸素濃度を、ＮＯｘが分解しない程度の所定値に調整する。
【０１００】
Ｉｃｐ供給回路１８４は、検知電極１４２と基準電極１４３との間に微弱な電流Ｉｃｐを流す。これにより、酸素が第１測定室１２１から固体電解質層１４１を介して基準酸素室１４６に送り込まれるため、基準酸素室１４６は、基準となる所定の酸素濃度に設定される。
【０１０１】
Ｖｐ２印加回路１８５は、ポンピング電極１５２とポンピング電極１５３との間に、一定電圧Ｖｐ２（例えば、４５０ｍＶ）を印加する。これにより、第２測定室１４８では、第２ポンピングセル１５０を構成するポンピング電極１５２，１５３の触媒作用によって、ＮＯｘが解離される。この解離により得られた酸素イオンがポンピング電極１５２とポンピング電極１５３との間の固体電解質層１５１を移動することにより第２ポンピング電流Ｉｐ２が流れる。Ｉｐ２検出回路１８６は、第２ポンピング電流Ｉｐ２を検出する。
【０１０２】
ヒータ駆動回路１８７は、発熱抵抗体であるヒータ１６０の一端にヒータ通電用の正電圧を印加するともに、ヒータ１６０の他端にヒータ通電用の負電圧を印加することにより、ヒータ１６０を駆動する。
【０１０３】
起電力検出回路１８８は、第１基準電極２１１と第１検知電極２１３との間の起電力（以下、第１アンモニア起電力）と、第２基準電極２２１と第２検知電極２２３との間の起電力（以下、第２アンモニア起電力）を検出し、検出結果を示す信号をマイコン１９０へ出力する。
【０１０４】
マイコン１９０は、ＣＰＵ１９１、ＲＯＭ１９２、ＲＡＭ１９３及び信号入出力部１９４を備える。
ＣＰＵ１９１は、ＲＯＭ１９２に記憶されたプログラムに基づいて、センサ素子部５を制御するための処理を実行する。信号入出力部１９４は、Ｉｐ１ドライブ回路１８１、Ｖｓ検出回路１８２、Ｉｐ２検出回路１８６、ヒータ駆動回路１８７及び起電力検出回路１８８に接続される。信号入出力部１９４は、Ｉｐ１ドライブ回路１８１、Ｖｓ検出回路１８２、Ｉｐ２検出回路１８６及び起電力検出回路１８８からのアナログ信号の電圧値をディジタルデータに変換してＣＰＵ１９１へ出力する。
【０１０５】
またＣＰＵ１９１は、信号入出力部１９４を介してヒータ駆動回路１８７へ駆動信号を出力することにより、ヒータ１６０に供給する電力をパルス幅変調により通電制御して、ヒータ１６０が目標の温度になるようにしている。なお、ヒータ１６０の通電制御は、ＮＯｘ検出部１０１を構成するセル（例えば、酸素濃度検出セル１４０）のインピーダンスを検出し、検出したインピーダンスが目標値となるように供給電力量を制御する公知の手法によって実現することができる。
【０１０６】
またＣＰＵ１９１は、ＲＯＭ１９２から各種データを読み込み、第１ポンピング電流Ｉｐ１の値、第２ポンピング電流Ｉｐ２の値、第１アンモニア起電力の値及び第２アンモニア起電力の値から種々の演算処理を行う。
【０１０７】
ＣＰＵ１９１が実行する演算処理は、公知の手法を用いることができ、ここでの詳細な説明は省略する。なお、ＣＰＵ１９１は、例えば、まず、第１ポンピング電流Ｉｐ１、第２ポンピング電流Ｉｐ２、第１アンモニア起電力及び第２アンモニア起電力に基づいて、酸素濃度、ＮＯｘ濃度出力、第１アンモニア濃度出力及び第２アンモニア濃度出力を求める演算処理を行う。そして、ＣＰＵ１９１は、酸素濃度、ＮＯｘ濃度出力、第１アンモニア濃度出力及び第２アンモニア濃度出力を用いて、所定の補正式を用いた演算を行うことで、排気ガス中のアンモニア濃度、ＮＯ２濃度及びＮＯｘ濃度を求める。
【０１０８】
なお、マイクロコンピュータ１９０の各種機能は、ＣＰＵが非遷移的実体的記録媒体に格納されたプログラムを実行することにより実現される。この例では、ＲＯＭが、プログラムを格納した非遷移的実体的記録媒体に該当する。また、このプログラムの実行により、プログラムに対応する方法が実行される。なお、制御部３を構成するマイクロコンピュータの数は１つでも複数でもよい。また、マイクロコンピュータが実行する機能の一部または全部を、一つあるいは複数のＩＣ等によりハードウェア的に構成してもよい。
【０１０９】
このように構成された制御部３を備えるマルチガス検出装置１は、ＮＯｘ検出部１０１と第１アンモニア検出部１０２と第２アンモニア検出部１０３とを備えるマルチガスセンサ２を用いて、排気ガスに含まれるアンモニア、ＮＯ２及びＮＯｘの濃度を算出する。
【０１１０】
［１−７．効果］
以上説明したように、本実施形態のマルチガスセンサ２は、保護層１２４を有するセンサ素子部５を備えている。
【０１１１】
センサ素子部５は、を覆うことなく、多孔質体１３４（ＮＯｘ検出部１０１の多孔質部）を覆うように形成されたコート層１２３を備え、且つ第１検出領域ＲＥ１において全周に亘って形成された保護層１２４を備える。これにより、熱衝撃を緩和し、センサ素子部５の破損を抑制できる。特にコート層１２３は多孔質体１３４の全面を覆い、絶縁層１１３と多孔質体１３４との境界を跨ぐ様に形成されているため、多孔質体１３４と絶縁層１１３との境界における熱衝撃を緩和し、センサ素子部５の破損をより効果的に抑制できる。
【０１１２】
また、第１アンモニア検出部１０２及び第２アンモニア検出部１０３に到達しようとする排気ガス（被測定ガス）がコート層１２３及び保護層１２４によって遮られることがなくなる。  よって、センサ素子部５は、排気ガスが第１アンモニア検出部１０２及び第２アンモニア検出部１０３に到達しやすくなるため、第１アンモニア検出部１０２及び第２アンモニア検出部１０３での検出精度の低下を抑制できる。
【０１１３】
また、センサ素子部５を備えるマルチガスセンサ２は、センサ素子部５と同様に、破損しづらく、また、第１アンモニア検出部１０２及び第２アンモニア検出部１０３での検出精度の低下を抑制できる。
【０１１４】
次に、センサ素子部５の製造方法では、第１ステップにおいて焼成前コート層１２３ｐを、多孔質体側側面１０１ｅにおいて第４検出領域ＲＥ４全体を覆うように形成する。また、第２ステップにおいて焼成前保護層１２４ｐ（焼成前内側保護層１２４ａｐ、焼成前外側保護層１２４ｂｐ）を塗布するにあたり、第１検出領域ＲＥ１を覆うように、焼成前保護層１２４ｐを塗布する。これにより、第１アンモニア検出部１０２及び第２アンモニア検出部１０３を覆わないコート層１２３及び保護層１２４を備えるセンサ素子部５の製造にあたり、焼成前コート層１２３ｐ及び焼成前保護層１２４ｐの塗布作業において多孔質体１３４を覆いつつ第１アンモニア検出部１０２及び第２アンモニア検出部１０３を避けるように精密に塗布作業を行う必要がないため、作業負担の増加を軽減しつつ、確実に所望の領域にコート層１２３及び保護層１２４を形成することが出来る。
【０１１５】
焼成前コート層１２３ｐの塗布方法として、素子部材にスラリー液をディスペンサにて塗布する方法を採用できる。この方法により正確に所望の領域にコート層１２３を形成できる。
【０１１６】
焼成前保護層１２４ｐの塗布方法として、素子部材をスラリー液へ浸漬する方法（ディップ法）を採用できる。この方法は、素子部材をそのままの状態でスラリー液に漬けるという簡便な方法であるため、焼成前保護層１２４ｐの塗布作業における作業負担の増加を抑制でき。また、ディップ法によって形成された保護層１３４は他の手法によって形成された保護層よりも強度に優れる。
【０１１７】
［１−８．文言の対応関係］
ここで、文言の対応関係について説明する。
センサ素子部５がガスセンサ素子に相当し、ＮＯｘ検出部１０１が素子本体部に相当し、第１ポンピングセル１３０がポンプセルに相当する。先端面１０１ａが先端面に相当し、後端面１０１ｂが後端面に相当し、２つの通常側面１０１ｃ、１つのアンモニア検出側面１０１ｄ及び多孔質体側側面１０１ｅが複数の側面に相当し、アンモニア検出側面１０１ｄが第２側面に相当し、多孔質体側側面１０１ｅが第１側面に相当し、多孔質体１３４が多孔質部に相当する。
【０１１８】
第１アンモニア検出部１０２及び第２アンモニア検出部１０３が検出部の一例に相当し、コート層１２３及び保護部１２４が保護層の一例に相当する。コート層１２３が第１保護層の一例に相当し、保護層１２４、内側保護層１２４ａ及び外側保護層１２４ｂが第２保護層の一例に相当する。焼成前コート層１２３ｐが第１保護層の原料スラリーに相当し、焼成前保護層１２４ｐ，焼成前内側保護層１２４ａｐ、焼成前外側保護層１２４ｂｐが第２保護層の原料スラリーの一例に相当する。
【０１１９】
マルチガスセンサ２がガスセンサの一例に相当し、主体金具１０がハウジングの一例に相当する。
［３．他の実施形態］
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、様々な態様にて実施することが可能である。
【０１２０】
例えば、上記実施形態では、焼成後の素子部材（ＮＯｘ検出部１０１、第１アンモニア検出部１０２、第２アンモニア検出部１０３、保護層２３０を備える素子部材）に対して、焼成前保護層１２４ｐを塗布し、焼成前保護層１２４ｐを焼成して保護層１２４を形成する製造方法について説明したが、このような製造方法に限られることはない。具体的には、焼成前の素子部材に対して焼成前保護層１２４ｐを塗布して、未焼成の素子部材及び焼成前保護層１２４ｐを同時に焼成しても良い。
また、上記実施形態では、焼成前保護層１２４ｐの塗布方法としてディップ法を採用したが、このような製造方法に限らない。
焼成前保護層１２４ｐをディスペンサで塗布しても良いし、印刷、プレスコート等の方法を採用しても良い。
【０１２１】
また、上記実施形態では、焼成後の素子部材（ＮＯｘ検出部１０１、第１アンモニア検出部１０２、第２アンモニア検出部１０３、保護層２３０を備える素子部材）に対して、焼成前コート層１２３ｐをディスペンサによって塗布したが、このような製造方法に限られることはない。例えば、公知の印刷方法によって焼成前コート層１２３ｐを印刷しても良いし、シート状に成形した焼成前コート層１２３ｐを多孔質体側側面１０１ｅに積層しても良い。
また、上記実施形態では、コート層１２３は多孔質体側側面１０１ｅ上のみに形成されていたが、これに限らない。コート層１２３は通常側面１０１ｃにはみ出ても構わない。コート層１２３が通常側面１０１ｃにはみ出ると、その分だけ余計に焼成前コート層１２３ｐを費やすこととなるが、コート層１２３が複数側面に跨って形成されるため、より剥離しづらくなる。
また、コート層１２３がアンモニア検出側面１０１ｄにはみ出すと、検出部（第１アンモニア検出部１０２及び第２アンモニア検出部１０３）に重なる恐れがあるため、望ましくない。しかし、検出部（第１アンモニア検出部１０２及び第２アンモニア検出部１０３）にコート層が重ならなければ、製造上の誤差でわずかにコート層１２３がアンモニア検出側面１０１ｄにはみ出る場合は許容される。
【０１２２】
また、上記実施形態では、センサ素子部として、ＮＯｘ検出部１０１の側面のうちヒータ１６０に近い側面に検出部（第１アンモニア検出部１０２及び第２アンモニア検出部１０３）が形成され、多孔質体１３４がアンモニア検出側面１０１ｄに対向する、多孔質体側側面１０１ｅに形成されたセンサ素子部５について説明したが、このような形態に限られることはない。具体的には、ＮＯｘ検出部１０１における２つの通常側面１０１ｃのいずれかに検出部を備えても良い。この場合、検出部（第１アンモニア検出部１０２及び第２アンモニア検出部１０３）が設けられた方の通常側面１０１ｃがアンモニア検出側面１０１ｄとなり、検出部も多孔質体も設けられていない側面が通常側面１０１ｃとなる。ただし、この場合、多孔質体側側面１０１ｄとアンモニア検出側面１０１ｄとが隣接する側面となるため、コート層１２３は、アンモニア検出側面１０１ｄにはみ出ないように注意して形成される必要がある。
【０１２３】
また、上記実施形態においては、保護層１２４は、内側保護層１２４ａｐ及び外側保護層１２４ｂｐからなる二層構造だったが、単層にしても、三層以上にしてもよい。
【０１２４】
上述した実施形態においては、ＮＯｘ検出部の断面形状は矩形状であったが、この形態に限らず、断面が三角形でも五角形以上の多角形であってもよい。また、センサ素子部５の角にはアールが形成されていても良い。
【０１２５】
また、上述した各種数値（気孔率、粒径、含有量、体積％、厚み寸法など）は、上記数値に限られることはなく、特許請求の範囲に記載の技術的範囲において、任意の値を採ることができる。
【０１２６】
次に、上記各実施形態における１つの構成要素が有する機能を複数の構成要素に分担させたり、複数の構成要素が有する機能を１つの構成要素に発揮させたりしてもよい。また、上記各実施形態の構成の一部を、省略してもよい。また、上記各実施形態の構成の少なくとも一部を、他の上記実施形態の構成に対して付加、置換等してもよい。なお、特許請求の範囲に記載の文言から特定される技術思想に含まれるあらゆる態様が本開示の実施形態である。
【０１２７】
上述したマイコン１９０の他、当該マイコン１９０を構成要素とするシステム、当該マイコン１９０としてコンピュータを機能させるためのプログラム、このプログラムを記録した半導体メモリ等の非遷移的実態的記録媒体、濃度算出方法など、種々の形態で本開示を実現することもできる。
【符号の説明】
【０１２８】
１…マルチガス検出装置、２…マルチガスセンサ、５…センサ素子部、１０…主体金具、１０１…ＮＯｘ検出部、１０１ａ…先端面、１０１ｂ…後端面、１０１ｃ…通常側面、１０１ｄ…アンモニア検出側面、１０１ｅ…多孔質体側側面、１０２…第１アンモニア検出部、１０３…第２アンモニア検出部、１０５…第２センサ素子部、１２２…拡散抵抗体、１２３…コート層、１２３ｐ…焼成前コート層、１２４…保護層、１２４ａ…内側保護部、１２４ａｐ…焼成前内側保護層、１２４ｂ…外側保護部、１２４ｂｐ…焼成前外側保護層、１２４ｐ…焼成前保護層、１３０…第１ポンピングセル、１３４…多孔質体、１４０…酸素濃度検出セル、１５０…第２ポンピングセル、１６０…ヒータ、１６０ａ…発熱部、２１１…第１基準電極、２１２…第１固体電解質体、２１３…第１検知電極、２２１…第２基準電極、２２２…第２固体電解質体、２２３…第２検知電極、２２４…第２保護層、２３０…保護層、Ｌ１…ヒータ幅寸法、Ｌ２…検知幅寸法、ＲＥ１…第１検出領域、ＲＥ２…第２検出領域、ＲＥ３…第３検出領域、ＲＥ４…第４検出領域。
【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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【図７】
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