(57)【要約】【課題】ＮＯｘの分解量に応じて検出される一方で酸素濃度依存性を有する電流Ｉｐ２を、排ガス中の酸素濃度に応じた電流Ｉｐ１で補正するガス濃度検出装置１において、電流Ｉｐ１が温度依存性を有することによるＮＯｘ濃度の検出誤差（補正誤差）を低減する。【解決手段】第１多孔質部１５１の拡散抵抗をＤ１、第１多孔質部１５１を介して排ガスが導入される第１測定室１５０の拡散抵抗をＤ２とした場合、０．５＜Ｄ１／（Ｄ１＋Ｄ２）≦０．９を満たすように構成し、かつ、第１多孔質部１５１を、気孔径が１０〜４０００ｎｍの範囲に含まれるように構成することにより、第１多孔質部１５１において、温度が変動することによって排ガスの流入量が変動することを極力防止する。これにより、第１多孔質部１５１の温度が変動しても排ガスの流入量が安定し（温度依存性が小さくなり）、電流Ｉｐ１による電流Ｉｐ２の補正誤差を低減できる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１多孔質部を介して測定対象ガスが導入される第１測定室と、
第１固体電解質体及び該第１固体電解質体上に形成された一対の第１電極を有し、その一対の第１電極の一方の電極が前記第１測定室内に配置され、前記第１測定室に導入された前記測定対象ガスに対する酸素の汲み出しまたは汲み入れを行う第１ポンプセルと、
前記第１測定室において酸素の汲み出しまたは汲み入れが行われた前記測定対象ガスが第２多孔質部を介して導入される第２測定室と、
第２固体電解質体及び該第２固体電解質体上に形成された一対の第２電極を有し、その一対の第２電極のうち一方の電極が前記第２測定室内に配置されて、その第２測定室における窒素酸化物濃度に応じた電流が流れる第２ポンプセルと、
一対の第３電極を有し、その一対の第３電極の一方の電極が第１測定室内及び／又は第２測定室内で、且つ前記測定対象ガスが流れる流路における前記第１電極と前記第２電極との間に配置され、前記第１測定室内及び／又は第２測定室内の酸素濃度に応じて前記第３電極に電圧を発生する酸素濃度検知セルと、
前記第１ポンプセルに基づいて得られる酸素濃度に応じて、前記第２ポンプセルに流れる電流に基づいて得られる窒素酸化物濃度を補正する補正手段と、
を備えた窒素酸化物濃度検出装置において、
前記第１多孔質部の拡散抵抗をＤ１、前記第１測定室における拡散抵抗をＤ２とした場合、０．５＜Ｄ１／（Ｄ１＋Ｄ２）≦０．９を満たすように構成され、
かつ、前記第１多孔質部は、気孔径が１０〜４０００ｎｍの範囲に含まれるように構成されている
ことを特徴とする窒素酸化物濃度検出装置。
【請求項２】
前記第１多孔質部は、気孔率が５〜４５ｖｏｌ％の範囲に含まれるように構成されていることを特徴とする請求項１に記載の窒素酸化物濃度検出装置。
【請求項３】
前記第１多孔質部は、その第１多孔質部における前記測定対象ガスの導入側の面から前記第１測定室側の面までの寸法が、０．１〜５．０ｍｍの範囲に含まれるように構成されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の窒素酸化物濃度検出装置。
【請求項４】
第１多孔質部を介して測定対象ガスが導入される第１測定室と、
第１固体電解質体及び該第１固体電解質体上に形成された一対の第１電極を有し、その一対の第１電極の一方の電極が前記第１測定室内に配置され、前記第１測定室に導入された前記測定対象ガスに対する酸素の汲み出しまたは汲み入れを行う第１ポンプセルと、
前記第１測定室において酸素の汲み出しまたは汲み入れが行われた前記測定対象ガスが第２多孔質部を介して導入される第２測定室と、
第２固体電解質体及び該第２固体電解質体上に形成された一対の第２電極を有し、その一対の第２電極のうち一方の電極が前記第２測定室内に配置されて、その第２測定室における窒素酸化物濃度に応じた電流が流れる第２ポンプセルと、
一対の第３電極を有し、その一対の第３電極の一方の電極が第１測定室内及び／又は第２測定室内で、且つ前記測定対象ガスが流れる流路における前記第１電極と前記第２電極との間に配置され、前記第１測定室内及び／又は第２測定室内の酸素濃度に応じて前記第３電極に電圧を発生する酸素濃度検知セルと、
を有するガスセンサ素子の製造方法であって、
平均粒径０．１μｍ〜０，７μｍのアルミナ粉末に粒径０．０５〜４．０μｍのカーボン粉末を２５〜４５ｖｏｌ％添加してペースト材料を調合し、該調合したペースト材料を積層し、該積層したペースト材料を焼成して前記第１多孔質部を形成する工程を有することを特徴とするガスセンサ素子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃焼器や内燃機関の排ガス成分における窒素酸化物濃度を検出する窒素酸化物濃度検出装置、及び窒素酸化物濃度検出装置におけるガスセンサ素子の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、エンジン等の排ガス中の窒素酸化物（ＮＯｘ）濃度を測定し、エンジンの制御や触媒のコントロールを行うことがなされている。そして、この分野では、排ガス中に含まれる酸素濃度を予め低減し、その後、酸素濃度を低減したガス中のＮＯｘを分解して、分解量に応じて流れる電流からＮＯｘ濃度を検出する構成のＮＯｘ濃度検出装置が知られている（例えば、特許文献１〜３参照）。
【０００３】
この種のＮＯｘ濃度検出装置では、より具体的に、第１多孔質部を介して排ガスが導入される第１測定室と、第１測定室内の排ガスに対し酸素のポンピング（汲み出し或いは汲み入れ）を行う第１ポンプセルと、第１測定室内において酸素の汲み出し或いは汲み入れが行われたガスが第２多孔質部を介して導入される第２測定室と、第２測定室内のＮＯｘを分解し、分解後の酸素イオン量に応じた（酸素イオンの移動量に応じた）電流が流れる第２ポンプセルと、を有するＮＯｘセンサを用い、ＮＯｘ濃度が検出される。つまり、ＮＯｘ濃度検出装置は、第２ポンプセルに流れる電流（以下、第２ポンプセル電流ともいう）の値からＮＯｘ濃度を検出する。
【０００４】
ところで、このようなＮＯｘ濃度検出装置の場合、ＮＯｘ濃度が一定であっても、排ガス中の酸素濃度が変動するとそれに伴い第２ポンプセル電流が変動するという問題がある。
【０００５】
例えば、排ガス中の酸素濃度が０（ゼロ）の場合、第１ポンプセルによって汲み出される酸素はないため、第２測定室に流入するガス濃度割合（排ガスに含まれる各成分の割合）は変化しない。これに対し、排ガス中の酸素濃度が増加するに従って、第１ポンプセルで汲み出される酸素量は増加し、この結果、第２測定室に流入するガス濃度割合は、酸素濃度が減少した分だけ増大する。すなわち、排ガス中の酸素濃度が高いほど、第２測定室に占める窒素酸化部物濃度が増大し、窒素酸化物の分解によって生じる酸素量に比例する第２ポンプセルの電流量が増加することとなり、窒素酸化物濃度に対するセンサの感度は上昇する。よって、より正確な窒素酸化物濃度を算出するためには、このようなセンサの感度上昇は無視できず、補正することが必要となる。
【０００６】
そこで、例えば特許文献２，３では、第１ポンプセルによって汲み出される酸素量（第１ポンプセルに流れる電流量）に応じて、第２ポンプセル電流に基づいて得られるＮＯｘ濃度を補正するようにしている。
【特許文献１】特開平８−２７１４７６号公報
【特許文献２】特開２００２−１１６１８０号公報
【特許文献３】特開平１１−２３５２８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、第１ポンプセルの電流量は、第１多孔質部の入り口から第２多孔質部の入り口までの温度変化によって変動する。即ち、上記温度変化に伴って、第１多孔質部の入り口から第２多孔質部の入り口まで流れる排ガスの流量が変動する。第１多孔質部の気孔径は、ガス拡散種の（排ガスに含まれる各種粒子それぞれの）平均自由行程（分子や電子等の散乱源によって妨害されることなく進むことのできる距離の平均値）よりも十分大きいため、ガス拡散は、分子拡散が支配的になり、ほぼ温度のみに比例する。また、第１測定室は空間であるため、第１多孔質部と略同様に考える事ができる。よって、ＮＯｘ濃度検出装置において、温度変動下では、第１多孔質部の入り口から第２多孔質部の入り口までの温度も変動してしまうため、ガス拡散量が変化してしまう。このため、第１ポンプセルの電流量に基づいて推測される排ガスの流入量と実際の排ガスの流入量とは、温度変動によっては大きな誤差が生じる場合がある。なお、第１多孔質部の入り口から第２多孔質部の入り口までの温度は、ＮＯｘ濃度検出装置を活性する為にそのＮＯｘ濃度検出装置に取り付けられるヒータの温度分布や、ＮＯｘ濃度検出装置の構成、ＮＯｘ濃度検出装置の取り付け治具の温度、排ガス温度、ガス流速等により変動する。
【０００８】
そして、例えば特許文献２，３のように第１ポンプセルによって汲み出される酸素量に応じてＮＯｘ濃度を補正するようなＮＯｘ濃度検出装置において、実際のＮＯｘ濃度は一定であるにもかかわらず、前述のような温度依存性の影響により補正に誤差が生じ、ひいてはＮＯｘ濃度出力に誤差が生じる場合がある。
【０００９】
本発明は、こうした問題に鑑みなされたもので、測定対象ガスの窒素酸化物濃度を検出する窒素酸化物濃度検出装置において、温度変化に伴う窒素酸化物濃度の検出誤差を低減することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するためになされた請求項１に記載の発明は、第１多孔質部を介して測定対象ガスが導入される第１測定室と、第１固体電解質体及び該第１固体電解質体上に形成された一対の第１電極を有し、その一対の第１電極の一方の電極が前記第１測定室内に配置され、前記第１測定室に導入された前記測定対象ガスに対する酸素の汲み出しまたは汲み入れを行う第１ポンプセルと、前記第１測定室において酸素の汲み出しまたは汲み入れが行われた前記測定対象ガスが第２多孔質部を介して導入される第２測定室と、第２固体電解質体及び該第２固体電解質体上に形成された一対の第２電極を有し、その一対の第２電極のうち一方の電極が前記第２測定室内に配置されて、その第２測定室における窒素酸化物濃度に応じた電流が流れる第２ポンプセルと、一対の第３電極を有し、その一対の第３電極の一方の電極が第１測定室内及び／又は第２測定室内で、且つ前記測定対象ガスが流れる流路における前記第１電極と前記第２電極との間に配置され、前記第１測定室内及び／又は第２測定室内の酸素濃度に応じて前記第３電極に電圧を発生する酸素濃度検知セルと、前記第１ポンプセルに基づいて得られる酸素濃度に応じて、前記第２ポンプセルに流れる電流に基づいて得られる窒素酸化物濃度を補正する補正手段と、を備えた窒素酸化物濃度検出装置において、第１多孔質部の拡散抵抗をＤ１、第１測定室における拡散抵抗をＤ２とした場合、０．５＜Ｄ１／（Ｄ１＋Ｄ２）≦０．９を満たすように構成され、かつ、第１多孔質部は、気孔径が１０〜４０００ｎｍの範囲に含まれるように構成されていることを特徴とする窒素酸化物濃度検出装置である。
【００１１】
この窒素酸化物濃度検出装置では、第１ポンプセルにより、第１測定室における測定対象ガス（排ガス）に対し酸素の汲み出し或いは汲み入れを行って、排ガスの酸素濃度を目標濃度にする。具体的に、酸素濃度検知セルに発生する電圧が予め定められた目標値（第１測定室の酸素濃度が一定となるように予め定められた目標値）に近づくように第１測定室内の酸素濃度を調整する。
【００１２】
酸素濃度が目標濃度にされた排ガスは、第２多孔質部を介して第２測定室に導入される。第２測定室では窒素酸化物が分解され、第２ポンプセルには、窒素酸化物の分解により生じた酸素イオン量に応じた（つまり、窒素酸化物濃度に応じた）電流（以下、第２ポンプセル電流ともいう）が流れる。
【００１３】
ところで、第２測定室には、窒素酸化物の分解により生じた酸素イオンと、当初から残留していた酸素が分解されたことにより生じた酸素イオンとが含まれる。このため、第２ポンプセルには、その両者を加算した分の第２ポンプセル電流が流れる。つまり、酸素濃度（残留酸素）によって、第２ポンプセル電流は変動する。
【００１４】
また、排ガスの酸素濃度が増加するに従って、第２測定室を占める窒素酸化物濃度が増大し、窒素酸化物の分解により生じる酸素量に比例する第２ポンプセル電流が増加する。
【００１５】
補正手段は、残留酸素、及び第１ポンプセルの電流（以下、第１ポンプセル電流ともいう）に基づいて得られる酸素濃度（言い換えると、第１ポンプセル電流に基づいて得られる排出した酸素量）に応じて、第２ポンプセル電流に基づいて得られる窒素酸化物濃度を補正する手段である。
【００１６】
さらに、本請求項１の窒素酸化物濃度検出装置では、温度依存性に起因する窒素酸化物濃度の検出誤差を低減することができる。以下説明する。
【００１７】
まず最初に、拡散抵抗とは、流体の流れにくさ（或いは流れやすさ）を表す。また、第１測定室における拡散抵抗とは、第１多孔質部の内壁から例えば第２多孔質部の第１測定室側の内壁に至るまでの排ガスの経路における拡散抵抗である。そして、この拡散抵抗は、第１多孔質部から第１測定室に流入する排ガスの単位時間あたりの流量に影響を及ぼす。例えば、拡散抵抗が大きいほど（つまり、流体が流れにくいほど）、第１多孔質部から第１測定室に流入する排ガスの単位時間あたりの流量は減少すると考えられ、逆に、拡散抵抗が小さいほど（つまり、流体が流れやすいほど）、第１多孔質部から第１測定室に流入する排ガスの単位時間あたりの流量は増大すると考えられる。
【００１８】
そして、拡散抵抗の大きい部位が、ガス流入量の安定度に対する寄与が大きくなると考えられる。よって、拡散抵抗が大きい部位の温度依存性（ガス流入量の、温度による変動量）が大きい場合、問題となる。
【００１９】
この点、本請求項１の窒素酸化物濃度検出装置においては、第１多孔質部の拡散抵抗をＤ１、第１測定室における拡散抵抗をＤ２とした場合、０．５＜Ｄ１／（Ｄ１＋Ｄ２）≦０．９（以下、拡散抵抗条件と記載する）を満たすように構成することで、第１多孔質部の拡散抵抗を大きくするようにしている。ガス拡散量を第１多孔質部で絞った状態で第１測定室にガスを導入して、第１測定室での酸素の汲み出しを十分に行うことができる。
【００２０】
しかも、第１多孔質部の気孔径が１０〜４０００ｎｍの範囲に含まれるように（気孔径が従来より小さくなるように）構成することで、温度依存性の問題を低減している。この点について、まず、気孔径が４０００ｎｍより大きい場合、温度依存性が無視できないほど大きくなってしまう。この理由の１つとして、気孔径がガス拡散種の平均自由行程よりも十分大きいため、ガス拡散は、分子拡散が支配的になり、温度依存性が大きくなるため、という点が挙げられる。本請求項１では、気孔径を４０００ｎｍ以下としており、そのような温度依存性の問題を低減できる。
【００２１】
尚、気孔径が１０ｎｍより小さいと、排ガスの流入が極端に遅くなり応答性が低下する。本請求項１では、気孔径を１０ｎｍ以上とし、応答性の低下の問題も回避するようにしている。
【００２２】
このような請求項１の窒素酸化物濃度検出装置においては、第１多孔質部における排ガスの流量の温度依存性を低減しているため、酸素濃度出力（第１ポンプセル電流）に応じて推測される排ガスの新たな流入量と、実際の流入量との誤差を小さくすることができる。よって、酸素濃度出力（第１ポンプセル電流）による窒素酸化物濃度出力（第２ポンプセル電流）の補正誤差を小さくすることができる。つまり、温度変化に伴う（第１多孔質部の温度変化に伴う）窒素酸化物濃度の検出誤差を低減することができる。
【００２３】
ところで、温度依存性に影響を及ぼすパラメータとしては、他に、第１多孔質部の気孔率がある。
【００２４】
そこで、請求項２のように、第１多孔質部は、気孔率が５〜４５ｖｏｌ％の範囲に含まれるように構成すると良い。
【００２５】
例えば、気孔率が４５％より大きければ、気孔同士が繋がって実質的に気孔径の増大を招き、これにより温度依存性が大きくなる可能性がある。尚、気孔率が５％未満であれば、第１多孔質部から第１測定室への排ガスの流入が極端に制限され応答性が低下する。
【００２６】
この点、請求項２の構成によれば、そのような問題を回避することができる。
【００２７】
次に、請求項１、２の窒素酸化物濃度検出装置においては、請求項３のように構成するとなお良い。
【００２８】
すなわち、第１多孔質部は、その第１多孔質部における測定対象ガスの導入側の面から第１測定室側の面までの寸法（以下、奥行き寸法と記載する）が、０．１〜５．０ｍｍの範囲に含まれるように構成すると良い。
【００２９】
奥行き寸法を０．１ｍｍ未満にしようとすれば、寸法のわずかな誤差が無視できないものとなる。例えば製品毎に寸法が僅かに異なるだけで、製品毎の性能のばらつきが大きくなってしまう。また、奥行き寸法を５．０ｍｍより大きくしようとすれば、窒素酸化物濃度検出装置全体の大きさが大きくなってしまう。この点、請求項３の構成によれば、そのような問題を回避することができる。
【００３０】
次に、請求項４の発明は、第１多孔質部を介して測定対象ガスが導入される第１測定室と、第１固体電解質体及び該第1固体電解質体上に形成された一対の第１電極を有し、その一対の第１電極の一方の電極が前記第１測定室内に配置され、前記第１測定室に導入された前記測定対象ガスに対する酸素の汲み出しまたは汲み入れを行う第１ポンプセルと、前記第１測定室において酸素の汲み出しまたは汲み入れが行われた前記測定対象ガスが第２多孔質部を介して導入される第２測定室と、第２固体電解質体及び該第２固体電解質体上に形成された一対の第２電極を有し、その一対の第２電極のうち一方の電極が前記第２測定室内に配置されて、その第２測定室における窒素酸化物濃度に応じた電流が流れる第２ポンプセルと、一対の第３電極を有し、その一対の第３電極の一方の電極が第１測定室内及び／又は第２測定室内で、且つ前記測定対象ガスが流れる流路における前記第１電極と前記第２電極との間に配置され、前記第１測定室内及び／又は第２測定室内の酸素濃度に応じて前記第３電極に電圧を発生する酸素濃度検知セルと、を有するガスセンサ素子の製造方法であって、平均粒径０．１μｍ〜０，７μｍのアルミナ粉末に粒径０．０５〜４．０μｍのカーボン粉末を２５〜４５ｖｏｌ％添加してペースト材料を調合し、該調合したペースト材料を積層し、該積層したペースト材料を焼成して前記第１多孔質部を形成する工程を有することを特徴とするガスセンサ素子の製造方法である。
【００３１】
上記のようなペースト材料を焼成することで、カーボン粉末が焼失して、例えば気孔径が１０〜４０００ｎｍの範囲に含まれる第１多孔質部を得ることができる。また、第１多孔質部の気孔率が５〜４５ｖｏｌ％の範囲に含まれるようにすることができる。また、そのような第１多孔質部の構成により、前述した拡散抵抗条件を満たすようにガスセンサ素子を構成し得る。このようなガスセンサ素子を用いれば、請求項１の窒素酸化物濃度検出装置を構成し得る。よって、請求項１について述べた効果と同様の効果を得られるようになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３２】
以下に、本発明の実施形態を図面に基づき説明する。
【００３３】
図１は、本実施形態のガス濃度検出装置１の概略を表すブロック図である。
【００３４】
ガス濃度検出装置１は、センサ素子１０と、センサ制御回路２００と、補正回路３００とを備えている。
【００３５】
センサ素子１０は、その主要な構成として、酸素濃度を検出するための第１ポンプセル１１０と、ＮＯｘ濃度を検出するための第２ポンプセル１３０とを備えている。
【００３６】
センサ制御回路２００は、酸素濃度検出手段２１０と、ＮＯｘ濃度検出手段２２０とを備えている。
【００３７】
酸素濃度検出手段２１０は、センサ素子１０の第１ポンプセル電極（図示省略）に接続され、第１ポンプセル１１０に電圧を印加すると共に酸素濃度に応じた第１ポンプセル電流を検出する機能を有する。酸素濃度検出手段２１０は、検出した酸素濃度を信号Ｓ１として補正回路３００と図示しない外部装置（例えばエンジン制御ＥＣＵ）とに各々出力する。
【００３８】
ＮＯｘ濃度検出手段２２０は、センサ素子１０の第２ポンプセル電極（図示省略）に接続され、第２ポンプセル１３０に電圧を印加すると共にＮＯｘ濃度に応じた第２ポンプセル電流を検出する機能を有する。ＮＯｘ濃度検出手段２２０は、検出したＮＯｘ濃度を信号Ｓ２として補正回路３００に出力する。
【００３９】
補正回路３００は、酸素濃度検出手段２１０からの信号Ｓ１とＮＯｘ濃度検出手段２２０からの信号Ｓ２とを入力し、ＮＯｘ濃度出力が酸素濃度依存性を有することの反映として酸素濃度によるＮＯｘ電流誤差を補正する。そして、その補正回路３００は、補正後のＮＯｘ濃度出力を信号Ｓ３として外部装置（例えばエンジン制御用ＥＣＵ）に出力する。
【００４０】
次に、図２、３を用いて、ガス濃度検出装置１についてより具体的に説明する。尚、図３は、図２におけるＡ−Ａ断面図である。以下、図２を中心に説明することとする。
【００４１】
ガス濃度検出装置１は、細長で長尺な板状体の形状をなすセンサ素子１０を、図示しないエンジンの排気管に取り付けるためのハウジング（図示省略）内で保持した構成を有する。センサ素子１０からは、そのセンサ素子１０の出力する信号を取り出すための信号線が引き出されており、センサ素子１０とは離れた位置に取り付けられるセンサ制御装置５に電気的に接続されている。
【００４２】
まず、センサ素子１０について説明する。センサ素子１０は、３枚の板状の固体電解質体１１１、１２１、１３１を、アルミナ等からなる絶縁体１４０、１４５をそれぞれ挟んで層状に形成した構造を有する。また、固体電解質体１３１側の外側（図２における下側）には、アルミナを主体とするシート状の絶縁層１６２、１６３を積層し、その間にＰｔを主体とするヒータパターン１６４を埋設したヒータ素子１６１が設けられている。
【００４３】
固体電解質体１１１、１２１、１３１は、固体電解質であるジルコニアからなり、酸素イオン伝導性を有する。センサ素子１０の積層方向において固体電解質体１１１の両面には、固体電解質体１１１を挟むように多孔質性の電極１１２、１１３がそれぞれ設けられている。
【００４４】
この電極１１２、１１３は、Ｐｔ又はＰｔ合金或いはＰｔとセラミックスとを含むサーメットなどから形成されている。また、電極１１２、１１３の表面にはセラミックスからなる多孔質性の保護層１１４が設けられており、電極１１２、１１３が排ガスに含まれる被毒性ガス（還元雰囲気）に晒されないように保護している。これにより、電極の劣化が防止される。
【００４５】
固体電解質体１１１は、両電極１１２、１１３間に電流を流すことで、電極１１２の接する雰囲気（センサ素子１０の外部の雰囲気）と電極１１３の接する雰囲気（後述する第１測定室１５０内の雰囲気）との間で酸素の汲み出し及び汲み入れ（いわゆる酸素ポンピング）を行うことができる。この固体電解質体１１１および電極１１２、１１３が図１の第１ポンプセル１１０に相当する。尚、以下、この第１ポンプセル１１０をＩｐ１セル１１０と称することとする。
【００４６】
次に、固体電解質体１２１は、絶縁体１４０を挟んで固体電解質体１１１と対向するように配置されている。センサ素子１０の積層方向における固体電解質体１２１の両面には、固体電解質体１２１を挟むように多孔質性の電極１２２、１２３がそれぞれ設けられている。この電極１２２、１２３は、Ｐｔ又はＰｔ合金或いはＰｔとセラミックスとを含むサーメットなどから形成されている。
【００４７】
また、固体電解質体１１１と、固体電解質体１２１との間には小空間としての第１測定室１５０が形成されており、固体電解質体１１１側の電極１１３と、固体電解質体１２１側の電極１２２とが第１測定室１５０内に配置されている。この第１測定室１５０は、排気通路内を流通する排ガスがセンサ素子１０内に最初に導入される小空間であり、第１測定室１５０には、その第１測定室１５０内外の仕切りとして、第１測定室１５０内への排ガスの単位時間あたりの流通量を制限する多孔質性の第１多孔質部１５１が設けられている（図３も参照）。
【００４８】
次に、第１測定室１５０のセンサ素子１０における後端側（図面右側）に、第１測定室１５０と後述する第２測定室との仕切りとして、排ガスの単位時間あたりの流通量を制限する第２多孔質部１５２が設けられている。
【００４９】
固体電解質体１２１および両電極１２２、１２３は、主として、固体電解質体１２１により隔てられた雰囲気（電極１２２の接する第１測定室１５０内の雰囲気と、電極１２３の接する後述する基準酸素室１７０内の雰囲気）間の酸素分圧差に応じて起電力を発生することができるものである。尚、以下、固体電解質体１２１および電極１２２、１２３を、Ｖｓセル１２０と称することとする。
【００５０】
次に、固体電解質体１３１は、絶縁体１４５を挟んで固体電解質体１２１と対向するように配置されている。固体電解質体１３１の固体電解質体１２１側の面には、Ｐｔ又はＰｔ合金或いはＰｔセラミックスとを含むサーメットなどから形成された多孔質性の電極１３２、１３３がそれぞれ設けられている。
【００５１】
電極１３２が形成された位置には、孤立した小空間としての基準酸素室１７０が形成されている。この基準酸素室１７０には、Ｖｓセル１２０の電極１２３が配置されている。尚、基準酸素室１７０内には、セラミックス製の多孔質体が充填されている。また、電極１３３が形成された位置には、基準酸素室１７０との間に絶縁体１４５を経て、独立した小空間としての第２測定室１６０が形成されている。そして、この第２測定室１６０に連通するように、固体電解質体１２１及び絶縁体１４０のそれぞれに開口部１２５、１４１が設けられており、前述したように、第１測定室１５０と開口部１４１とが、間に第２多孔質部１５２を挟んで接続されている。
【００５２】
固体電解質体１３１及び両電極１３２、１３３は、絶縁体１４５により隔てられた雰囲気（電極１３２の接する基準酸素室１７０内の雰囲気と、電極１３３の接する第２測定室１６０内の雰囲気）間にて、酸素の汲み出しを行うことができるものである。この固体電解質体１３１および電極１３２、１３３が図１の第２ポンプセル１３０に相当する。尚、以下、この第２ポンプセル１３０をＩｐ２セル１３０と称することとする。
【００５３】
次に、センサ素子１０と電気的に接続されたセンサ制御装置５の構成について説明する。
【００５４】
センサ制御装置５は、マイクロコンピュータ６０、電気回路部５８等を有している。尚、このマイクロコンピュータ６０及び電気回路部５８が、図１のセンサ制御回路２００及び補正回路３００に相当している。
【００５５】
マイクロコンピュータ６０は、各種演算を実行するＣＰＵ６１と、演算結果等が記憶されるＲＡＭ６２と、ＣＰＵ６１が実行するプログラム等を記憶するＲＯＭ６３とを備えている。また、Ａ／Ｄコンバータ６５と、そのＡ／Ｄコンバータ６５を介して電気回路部５８と接続されると共に、電子制御装置（以下、ＥＣＵと記載する）９０と通信するための信号入出力部６４と、図示しないタイマクロック等を備えている。
【００５６】
電気回路部５８は、基準電圧比較回路５１、Ｉｐ１ドライブ回路５２、Ｖｓ検出回路５３、Ｉｃｐ供給回路５４、Ｉｐ２検出回路５５、Ｖｐ２印加回路５６、ヒータ駆動回路５７から構成され、マイクロコンピュータ６０による制御を受けて、センサ素子１０を用いて排ガス中のＮＯｘ濃度の検出を行う。
【００５７】
尚、Ｉｐ１セル１１０の第１測定室１５０側の電極１１３、Ｖｓセル１２０の第１測定室１５０側の電極１２２、Ｉｐ２セル１３０の第２測定室１６０側の電極１３３は、基準電位に接続されている。また、ヒータ素子１６１の一方の電極は接地されている。
【００５８】
そして、Ｉｃｐ供給回路５４は、Ｖｓセル１２０の電極１２２、１２３間に電流Ｉｃｐを供給し、第１測定室１５０内から基準酸素室１７０内への酸素の汲み出しを行っている。
【００５９】
Ｖｓ検出回路５３は、電極１２２、１２３間の電圧Ｖｓを検出するための回路であり、その検出結果を基準電圧比較回路５１に対し出力している。
【００６０】
基準電圧比較回路５１は、Ｖｓ検出回路５３により検出されたＶｓセル１２０の電極１２２、１２３間の電圧Ｖｓを、基準となる基準電圧（例えば４２５ｍＶ）と比較するための回路であり、その比較結果をＩｐ１ドライブ回路５２に対し出力している。
【００６１】
Ｉｐ１ドライブ回路５２は、Ｉｐ１セル１１０の電極１１２、１１３間に電流Ｉｐ１を供給するための回路である。電流Ｉｐ１の大きさや向きは、基準電圧比較回路５１によるＶｓセル１２０の電極１２２、１２３間の電圧の比較結果に基づいてＶｓセル１２０の電極１２２、１２３間の電圧が予め設定された基準電圧と略一致するように調整されている。その結果、Ｉｐ１セル１１０により、第１測定室１５０内からセンサ素子１０外部への酸素の汲み出し、或いはセンサ素子１０外部から第１測定室１５０内への酸素の汲み入れが行われる。換言すると、Ｉｐ１セル１１０は、Ｖｓセル１２０の電極１２２、１２３間の電圧が一定値（基準電圧の値）に保たれるように、第１測定室１５０内における酸素濃度の調整を行っている。
【００６２】
また、Ｖｐ２印加回路５６は、Ｉｐ２セル１３０の電極１３２、１３３間へ電圧Ｖｐ２（例えば４５０ｍＶ）を印加するための回路であり、これにより、第２測定室１６０内から基準酸素室１７０への酸素の汲み出しが行われる。
【００６３】
Ｉｐ２検出回路５５は、Ｉｐ２セル１３０の電極１３３から電極１３２に流れた電流Ｉｐ２の値の検出を行う回路である。
【００６４】
ヒータ駆動回路５７は、ＣＰＵ６１により制御され、ヒータ素子１６１のヒータパターン１６４へ電圧を印加し、固体電解質体１１１、１２１、１３１（換言すると、Ｉｐ１セル１１０、Ｖｓセル１２０、Ｉｐ２セル１３０）の加熱を行うと共に、固体電解質体１１１、１２１、１３１の温度を所定の温度に保たせるための回路である。
【００６５】
ヒータパターン１６４はヒータ素子１６１内で繋がる一本の電極パターンであり、ヒータ駆動回路５７に接続されている。このヒータ駆動回路５７は、固体電解質体１１１、１２１、１３１（本実施形態では、具体的に固体電解質体１２１）が狙いとする温度になるように、ヒータパターン１６４をＰＷＭ通電制御して当該ヒータパターン１６４に電圧を印加する制御を行えるように構成されている。
【００６６】
このような構成のセンサ制御装置５によって、センサ素子１０を用いて排ガス中のＮＯｘ濃度の検出が行われる。ＮＯｘ濃度の検出の際の動作について説明する。
【００６７】
図２に示す、センサ素子１０を構成する固体電解質体１１１、１２１、１３１は、ヒータ駆動回路５７から駆動電流が流されたヒータパターン１６４の昇温に伴い加熱され、活性化する。これにより、Ｉｐ１セル１１０、Ｖｓセル１２０、及びＩｐ２セル１３０が動作するようになる。
【００６８】
排気通路（図示省略）内を流通する排ガスは、第１多孔質部１５１による流通量の制限を受けつつ第１測定室１５０内に導入される。ここで、Ｉｃｐ供給回路５４によりＶｓセル１２０には電極１２３側から電極１２２側へ微弱な電流Ｉｃｐが流されている。このため、排ガス中の酸素は、負極側となる第１測定室１５０内の電極１２２から電子を受け取ることができ、酸素イオンとなって固体電解質体１２１内を流れ、基準酸素室１７０内に移動する。つまり、電極１２２、１２３間で電流Ｉｃｐが流されることによって、第１測定室１５０内の酸素が基準酸素室１７０内に送り込まれている。
【００６９】
Ｖｓ検出回路５３では、電極１２２、１２３間の電圧が検出されており、基準電圧比較回路５１により基準電圧（４２５ｍＶ）と比較されて、その比較結果がＩｐ１ドライブ回路５２に対し出力されている。ここで、電極１２２、１２３間の電位差が４２５ｍＶ付近で一定となるように、第１測定室１５０内の酸素濃度を調整すれば、第１測定室１５０内の排ガス中の酸素濃度は所定値（例えば１０-8〜１０-9ａｔｍ）に近づくこととなる。
【００７０】
そこで、Ｉｐ１ドライブ回路５２では、第１測定室１５０内に導入された排ガスの酸素濃度が所定値より薄い場合、電極１１２側が負極となるようにＩｐ１セル１１０に電流Ｉｐ１を流し、センサ素子１０外部から第１測定室１５０内へ酸素の汲み入れを行う。一方、第１測定室内に導入された排ガスの酸素濃度が所定値より濃い場合、Ｉｐ１ドライブ回路５２は、電極１１３側が負極となるようにＩｐ１セル１１０に電流Ｉｐ１を流し、第１測定室１５０内からセンサ素子１０外部へ酸素の汲み出しを行う。
【００７１】
このように、第１測定室１５０において酸素濃度が調整された排ガスは、第２多孔質部１５２を介し、第２測定室１６０内に導入される。第２測定室１６０内で電極１３３と接触した排ガス中のＮＯｘは、Ｖｐ２印加回路５６により電極１３２、１３３間へ電圧Ｖｐ２を印加されることで、電極１３３上でＮ2とＯ2とに分解（還元）され、分解された酸素は、酸素イオンとなって固体電解質体１３１内を流れ、基準酸素室１７０内に移動する。このとき、第１測定室１５０で汲み残された残留酸素も同様に、Ｉｐ２セル１３０によって基準酸素室１７０内に移動する電流となる。このため、Ｉｐ２セル１３０を流れる電流は、ＮＯｘ由来の電流及び残留酸素由来の電流となる。ここで、第１測定室１５０で汲み残された残留酸素の濃度は上記のように所定値に調整されているため、その残留酸素由来の電流は略一定とみなすことができ、ＮＯｘ由来の電流の変動に対し影響は小さく、Ｉｐ２セル１３０を流れる電流はＮＯｘ濃度に比例することとなる。センサ制御装置５では、Ｉｐ２検出回路５５によりＩｐ２セル１３０を流れる電流Ｉｐ２を検出し、その電流値から、公知の残留酸素由来のオフセット電流の補正計算処理を行い、排ガス中のＮＯｘ濃度の検出を行う。
【００７２】
また、以下のような補正も行う。即ち、排ガスの酸素濃度が増加するに従って、Ｉｐ１セル１１０で汲み出される酸素量は増加し、この結果、第２測定室１６０に流入するガス濃度割合は、酸素濃度が減少した分だけ増大する。すなわち、排ガスの酸素濃度が高いほど、第２測定室１６０に占める窒素酸化物濃度が増大し、窒素酸化物の分解によって生じる酸素量に比例するＩｐ２セルの電流量が増加することとなる。そこで、電流Ｉｐ１（酸素濃度出力）に基づき、電流Ｉｐ２（ＮＯｘ濃度出力）を補正する。
【００７３】
次に、センサ素子１０の製造例について説明する。
【００７４】
図４は、センサ素子１０の製造例及びレイアウトを説明するための図である。尚、図４においては、主要部分を中心に図示している。
【００７５】
図４において、図中左上→左下→右上→右下の順にＺｒＯ2グリーンシートや各種ペーストが積層されて、センサ素子１０が作製される。各種ペーストは、所定のＺｒＯ2グリーンシートにスクリーン印刷されることにより、積層形成される。
［ＺｒＯ2グリーンシート］
固体電解質体１１１、１２１、１３１を構成するものである。
【００７６】
ＺｒＯ2粉末を、例えば６００℃雰囲気下で２時間、大気炉にて仮焼する。仮焼したＺｒＯ2粉末を、分散剤、有機溶剤、球石とともにトロンメルに入れ、約５０時間混合して均一にする。その混合物に、有機溶剤に有機バインダーを溶解させたものを添加し、さらに２０時間混合して１０Ｐａ・ｓ程度の粘度を有するスラリーを作製する。このスラリーからドクターブレード法により、厚さ０．４ｍｍ程度のＺｒＯ2グリーンシート（図４においては、ＺｒＯ2−ＧＳと記載）を作製し、例えば１００℃雰囲気下で１時間乾燥させる。
［印刷用ペースト］
(１)電極１１２、１２３、１３２、１３３用：
白金粉末、ＺｒＯ2粉末、適量の有機溶剤を、らいかい機（或いはポットミル）に入れ、４時間混合して均一にする。この混合物に、有機溶剤に有機バインダーを溶解させたものを添加するとともに、粘度調整剤も添加し、さらに４時間混合して粘度１５０Ｐａ・ｓ程度のペーストを作製する。
【００７７】
(２)電極１１３、１２２用：
白金粉末、ＺｒＯ2粉末、金粉末、適量の有機溶剤を、らいかい機（或いはポットミル）に入れ、４時間混合して均一にする。この混合物に、有機溶剤に有機バインダーを溶解させたものを添加するとともに、粘度調整剤も添加し、さらに４時間混合して粘度１５０Ｐａ・ｓ程度のペーストを作製する。
【００７８】
(３)絶縁体１４０、１４５、絶縁層１６２、１６３、保護層１１４用：
アルミナ粉末と適量の有機溶剤を、らいかい機（或いはポットミル）に入れ、１２時間混合し、溶解させた後、粘度調整剤２０ｇを添加する。その後、さらに３時間混合して粘度１５０Ｐａ・ｓ程度のペーストを作製する。
【００７９】
(４)第１多孔質部１５１用：
アルミナ粉末、カーボン粉末、有機バインダー、有機溶剤を、らいかい機（或いはポットミル）に入れ、混合して均一にする。その混合物に、粘度調整剤を添加する。その後、さらに４時間混合して粘度４００Ｐａ・ｓ程度のペーストを作製する。
【００８０】
具体的には、粒径０．３μｍのアルミナ粉末（α−Ａｌ2Ｏ3）、粒径０．５μｍのアルミナ粉末（α−Ａｌ2Ｏ3）をそれぞれ同量ずつと、粒径０．１μｍのカーボン粉末とを、アルミナ粉末とカーボン粉末との混合割合がアルミナ粉末７５ｖｏｌ％、カーボン粉末２５ｖｏｌ％となるように混合した。尚、この組成は一例である。
【００８１】
(５)カーボンコート用：
カーボン粉末、有機バインダー、有機溶剤を、らいかい機（或いはポットミル）に入れ、均一に混合する。その混合物に、粘度調整剤を添加し、さらに４時間混合してペーストを作製する。尚、カーボンコートを印刷形成することにより、一例を挙げれば、電極間の電気的接触が防止される。また、カーボンコートは第１測定室１５０（及び第２測定室１６０）を形成するために用いられる。カーボンは焼成途中で焼失するので、カーボンコート層は焼成体には存在しない。
【００８２】
（６）第２多孔質部１５２、基準酸素室１７０用：
平均粒径２μｍ程度のアルミナ粉末、有機バインダー、有機溶剤を、らいかい機（或いはポットミル）に入れ、１時間混合し、造粒し、金型プレスにて約２ｔ／ｃｍ2圧を加え、プレス成形体（グリーン状態）を作製する。このグリーン状態のプレス成形体が積層構造の所定箇所に配置され、その後焼成することにより、センサ素子１０中に第２多孔質部１５２、基準酸素室１７０が形成される。
［ＺｒＯ2積層方法］
１〜３層のＺｒＯ2グリーンシートを加圧力５ｋｇ／ｃｍ2、加圧時間１分で圧着する。
［脱バインダー及び焼成］
圧着した成形体を、例えば４００℃雰囲気下で２時間脱バインダーし、例えば１５００℃雰囲気下で１時間焼成する。
【００８３】
このような製造例に従い、センサ素子１０が作成される。
【００８４】
ところで、本実施形態においては、前述したように、公知の残留酸素由来のオフセット電流の補正計算処理を行い、また、電流Ｉｐ１（酸素濃度出力）に応じて、酸素濃度依存性を反映しつつ、電流Ｉｐ２（ＮＯｘ濃度出力）を補正するようになっている。
【００８５】
前者について、補正計算処理により正しく補正する場合には、残留酸素量が安定している必要があるが、残留酸素量を安定させるためには、電極１１２、１１３をより広面積にする（例えば長さをより長くする）ことが求められる。酸素のポンピングを確実に行うためである。そこで、本実施形態においても、図１に示すように、電極１１２、１１３の長さをより長くするようにしている。その結果、第１測定室１５０も、電極１１２、１１３の長さに合わせて横に長い形状となっている。
【００８６】
一方、第１測定室１５０は、空間のため、分子拡散が支配的であり、ガス拡散の温度依存性が大きい。さらに、第１測定室１５０の長さが大きい場合、排ガスの流れる経路長は大きくなるため、拡散抵抗が大きくなる。つまり、第１測定室１５０の拡散抵抗がセンサ素子１０での占める割合も大きくなるので、ガス拡散量の温度依存性が大きくなる。
【００８７】
また、後者の、電流Ｉｐ１（酸素濃度出力）に応じて電流Ｉｐ２（ＮＯｘ濃度出力）を補正する点について、正しく補正をする場合には、電流Ｉｐ１（酸素濃度出力／酸素排出量）に応じて新たに流入する排ガス量が安定している必要があるが、流入する排ガス量は、第１多孔質部１５１の温度によって変動する、という温度依存性を有する。
【００８８】
このような点から、第１多孔質部１５１の拡散抵抗、及び第１測定室１５０の拡散抵抗の最適化を図ることで、温度依存性の影響を軽減すること、及び第１多孔質部１５１の温度依存性を低減すること、が求められる。
【００８９】
このために、本願出願人は、第１多孔質部１５１の組成を工夫することにより、上記問題を解決している。具体的には、前述したような製造例により第１多孔質部１５１を形成して、上記問題を解決した。以下、この点について、本願出願人が行った実験内容及び実験結果と共に説明する。
【００９０】
図６は、第１多孔質部１５１の組成と温度依存性との関係を表すものである。
【００９１】
また、図５は、温度依存性を評価するための制御処理を表すフローチャートである。
【００９２】
まず、図５について説明することとする。図５に示すように、温度依存性は、センサ素子１０を、通常の制御（第１多孔質部１５１の温度：７５０℃）から、高温下（第１多孔質部１５１の温度：８５０℃）での制御に変更させたときの電流Ｉｐ１の変動量により評価した。例えば、電流Ｉｐ１の変動量が大きいほど、温度依存性が高い（温度変動により排ガスの流入量が変動しやすい）ということが分かる。
【００９３】
図５の制御処理では、まず、Ｓ１１０で、ヒータパターン１６４に通電を開始する。
【００９４】
次に、Ｓ１２０に移行し、センサ素子１０の抵抗値（Ｖｓセル１２０の抵抗値）としてのＲｐｖｓが３００Ω未満か否かを判定する。尚、センサ素子１０の温度が上がるに従って、センサ素子１０の抵抗値（Ｖｓセル１２０の抵抗値）としてのＲｐｖｓが低下する。
【００９５】
Ｓ１２０で、３００Ω未満でないと判定すると（Ｓ１２０：ＮＯ）、再びＳ１２０の処理を繰り返す。
【００９６】
一方、Ｓ１２０でＲｐｖｓが３００Ω未満であると判定すると、センサ素子１０が活性化したものとして、Ｓ１３０に移行する。
【００９７】
Ｓ１３０では、Ｒｐｖｓがターゲット値である２５０Ωとなった際の電流Ｉｐ１を取得する。尚、この際、第１多孔質部１５１の温度は約７５０℃であり、Ｖｓセル１２０の温度は約６８０℃である。
【００９８】
次に、Ｓ１４０に進み、Ｒｐｖｓが次のターゲット値である１５０Ωとなった際の電流Ｉｐ１を取得する。尚、この際、第１多孔質部１５１の温度は約８５０℃であり、Ｖｓセル１２０の温度は約７８０℃である。
【００９９】
本実施形態では、以上のような処理により取得した、Ｒｐｖｓが２５０Ωの際の電流Ｉｐ１とＲｐｖｓが１５０Ωの際の電流Ｉｐ１とを比較し、両者の変動量を調べることによって、温度依存性を評価することとしている。
【０１００】
次に、図６について説明する。図６に示すように、アルミナ組成、カーボン組成、及びアルミナ・カーボンの混合割合を変化させ、その際の温度依存性（電流Ｉｐ１の変動量）を評価した。
【０１０１】
また、ここでは、以下の条件を満たすように構成している。具体的に、第１多孔質部の拡散抵抗をＤ１、前記第１測定室における拡散抵抗をＤ２とした場合、０．５＜Ｄ１／（Ｄ１＋Ｄ２）≦０．９を満たすようにしている。
【０１０２】
尚、Ｄ１／（Ｄ１＋Ｄ２）の値は、以下のように算出した。
【０１０３】
具体的には、第１多孔質部１５１を設けない場合において検出される電流Ｉｐ１の値Ｉｐ１Ｄ２と、第１多孔質部１５１を設けた場合において検出される電流Ｉｐ１の値Ｉｐ１（Ｄ１＋Ｄ２）とを定義する。
【０１０４】
次に、電流値Ｉｐ１Ｄ２及び電流値Ｉｐ１（Ｄ１＋Ｄ２）は、Ｄ２及び（Ｄ１＋Ｄ２）の逆数に比例することから、
Ｉｐ１Ｄ２∝１／Ｄ２、Ｉｐ１（Ｄ１＋Ｄ２）∝１／（Ｄ１＋Ｄ２）とできる。
【０１０５】
これより、（Ｄ１＋Ｄ２）∝１／Ｉｐ１（Ｄ１＋Ｄ２）、Ｄ１∝１／Ｉｐ１（Ｄ１＋Ｄ２）−１／Ｉｐ１Ｄ２となり、
Ｄ１／（Ｄ１＋Ｄ２）の値は、
Ｄ１／（Ｄ１＋Ｄ２）＝１−Ｉｐ１（Ｄ１＋Ｄ２）／Ｉｐ１Ｄ２
にて算出される。
【０１０６】
比較（Ａ）：まず、粒径２μｍ（１００％）のアルミナに、粒径５μｍのカーボンを混合した。混合割合は、アルミナ３５ｖｏｌ％、カーボン６５ｖｏｌ％とした。この場合、温度依存性は１５％となった。
【０１０７】
比較（Ｂ）：次に、粒径０．３μｍ（５０％）、粒径０．５μｍ（５０％）のアルミナに、粒径５μｍのカーボンを混合した。混合割合は、アルミナ６５ｖｏｌ％、カーボン３５ｖｏｌ％とした。この場合、温度依存性は１２％となった。
【０１０８】
この比較（Ａ）、（Ｂ）の条件では、温度依存性は１０％を超える高い値となった。
【０１０９】
対策（ａ）：次に、粒径０．３μｍ（５０％）、粒径０．５μｍ（５０％）のアルミナに、粒径４μｍのカーボンを混合した。混合割合は、アルミナ５５ｖｏｌ％、カーボン４５ｖｏｌ％とした。この場合、温度依存性は９％となった。
【０１１０】
対策（ｂ）：次に、粒径０．３μｍ（５０％）、粒径０．５μｍ（５０％）のアルミナに、粒径０．１μｍのカーボンを混合した。混合割合は、アルミナ５５ｖｏｌ％、カーボン４５ｖｏｌ％とした。この場合、温度依存性は８％となった。
【０１１１】
対策（ｃ）：次に、粒径０．３μｍ（５０％）、粒径０．５μｍ（５０％）のアルミナに、粒径４μｍのカーボンを混合した。混合割合は、アルミナ６５ｖｏｌ％、カーボン３５ｖｏｌ％とした。この場合、温度依存性は４％となった。
【０１１２】
対策（ｄ）：次に、粒径０．３μｍ（５０％）、粒径０．５μｍ（５０％）のアルミナに、粒径０．１μｍのカーボンを混合した。混合割合は、アルミナ６５ｖｏｌ％、カーボン３５ｖｏｌ％とした。この場合、温度依存性は２％となった。
【０１１３】
対策（ｅ）：次に、粒径０．３μｍ（５０％）、粒径０．５μｍ（５０％）のアルミナに、粒径０．０５μｍのカーボンを混合した。混合割合は、アルミナ６５ｖｏｌ％、カーボン３５ｖｏｌ％とした。この場合、温度依存性は１％となった。
【０１１４】
対策（ｆ）：次に、粒径０．３μｍ（５０％）、粒径０．５μｍ（５０％）のアルミナに、粒径０．１μｍのカーボンを混合した。混合割合は、アルミナ７５ｖｏｌ％、カーボン２５ｖｏｌ％とした。この場合、温度依存性は１％となった。
【０１１５】
このように、対策（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）、（ｅ）、（ｆ）の条件下において温度依存性が改善されていることがわかる。そして、この対策（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）、（ｅ）、（ｆ）の条件下で形成した第１多孔質部１５１においては、気孔径は、１０〜４０００ｎｍとなっている。特に、対策（ｄ）、（ｅ）、（ｆ）の条件下において、温度依存性が大幅に改善されていることが分かる。そして、この対策（ｄ）、（ｅ）、（ｆ）の条件で形成した第１多孔質部１５１においては、気孔径は１０〜２００ｎｍの範囲となっている。また、気孔率は、５〜４５ｖｏｌ％の範囲となっている。
【０１１６】
温度依存性が小さいほど、第１多孔質部１５１における温度変化に伴う排ガスの流入量の変動量は小さくなる。よって、温度変動下でも第１ポンプセル電流から推測される排ガスの酸素濃度と実際の酸素濃度との誤差が小さくなる。即ち、ＮＯｘ濃度出力の温度依存性を低減し、ＮＯｘ濃度をより高精度に検出することができる。
【０１１７】
尚、本実施形態において、第１ポンプセル（Ｉｐ１セル）１１０が特許請求の範囲の第１ポンプセルに相当し、電極１１２，１１３が一対の第１電極に相当し、固体電解質体１１１が第１固体電解質体に相当し、第２ポンプセル（Ｉｐ２セル）１３０が特許請求の範囲の第２ポンプセルに相当し、電極１３２，１３３が一対の第２電極に相当し、固体電解質体１３１が第２固体電解質体に相当し、Ｖｓセル１２０が酸素濃度検知セルに相当し、電極１２２，１２３が一対の第３電極に相当し、補正回路３００が補正手段に相当し、電流Ｉｐ１は第１ポンプセルに流れる電流に相当し、電流Ｉｐ２は第２ポンプセルに流れる電流に相当している。
【０１１８】
以上、本発明の一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、本発明の技術範囲内において種々の形態をとることができる。
【０１１９】
また、上記実施形態において、第１多孔質部１５１の奥行き寸法（外側面から第１測定室１５０側の面までの寸法：図３参照）は、０．１〜５．０ｍｍの範囲でどのような値をとってもよい。
【図面の簡単な説明】
【０１２０】
【図１】ガス濃度検出装置１の概略構成図である。
【図２】ガス濃度検出装置１の詳細な構成図である。
【図３】センサ素子１０の断面図である。
【図４】センサ素子１０の製造例を表す図面である。
【図５】温度依存性の評価のための制御処理を表すフローチャートである。
【図６】第１多孔質部１５１の組成例を表す図面である。
【符号の説明】
【０１２１】
１…ガス濃度検出装置、５…センサ制御装置、１０…センサ素子、５１…基準電圧比較回路、５２…Ｉｐ１ドライブ回路、５３…Ｖｓ検出回路、５４…Ｉｃｐ供給回路、５５…Ｉｐ２検出回路、５６…Ｖｐ２印加回路、５７…ヒータ駆動回路、５８…電気回路部、６０…マイクロコンピュータ、６４…信号入出力部、６５…Ａ／Ｄコンバータ、９０…ＥＣＵ、１１０…第１ポンプセル（Ｉｐ１セル）、１１１，１２１，１３１…固体電解質体、１１２，１１３，１２２，１２３，１３２，１３３…電極、１１４…保護層、１２０…Ｖｓセル、１２５…開口部、１３０…（第２ポンプセル）Ｉｐ２セル、１４０…絶縁体、１４１…開口部、１４５…絶縁体、１５０…第１測定室、１５１…第１多孔質部、１５２…第２多孔質部、１６０…第２測定室、１６１…ヒータ素子、１６２…絶縁層、１６４…ヒータパターン、１７０…基準酸素室、２００…センサ制御回路、２１０…酸素濃度検出手段、２２０…ＮＯｘ濃度検出手段、３００…補正回路。
【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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