(57)【要約】      （修正有）【課題】熱的、化学的安定性に優れたＳＯｘガスセンサを提供する。【解決手段】被検知ガス中に含まれるＳＯｘガス以外の雑ガスを酸化する酸化手段を備え、被検知ガス導入孔１１１を有する第一固体電解質基板１１３と、第一固体電解質基板と接合され、中央に開口部を有する第一壁部と、により区画された、ＳＯｘガスを還元処理するガス還元室１１と、ガス還元室により還元されたＳＯｘガスを測定する測定手段を備えた第二固体電解質基板１２１と、第二固体電解質基板と接合され、中央に開口部を有する第二壁部と、により区画されたガス検知室１２と、ガス還元室と、ガス検知室との間に配置され、第一壁部及び第二壁部と接合され、ガス還元室からガス検知室への被検知ガスの流路となる拡散抵抗体を備えた連通部１３と、を備えたＳＯｘガスセンサ。【選択図】図１
2014235003.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検知ガス中に含まれるＳＯｘガス以外の雑ガスを酸化する酸化手段を備え、
被検知ガス導入孔を有する第一固体電解質基板と、
前記第一固体電解質基板と接合され、中央に開口部を有する第一壁部と、により区画された、ＳＯｘガスを還元処理するガス還元室と、
前記ガス還元室により還元されたＳＯｘガスを測定する測定手段を備えた第二固体電解質基板と、
前記第二固体電解質基板と接合され、中央に開口部を有する第二壁部と、により区画されたガス検知室と、
前記ガス還元室と、前記ガス検知室との間に配置され、前記第一壁部及び前記第二壁部と接合され、前記ガス還元室から前記ガス検知室への前記被検知ガスの流路となる拡散抵抗体を備えた連通部と、を備えたＳＯｘガスセンサ。
【請求項２】
前記第一固体電解質基板は、第一固体電解質体と、上部電極と、下部電極と、を有し、
前記第一固体電解質体は、前記ガス還元室内の酸素を該ガス還元室の外に排気する酸素イオン伝導性の固体電解質であり、
前記第二固体電解質基板は、第二固体電解質体と、上部電極と、下部電極と、測定用電極と、を有し、
前記第二固体電解質体は、酸素イオンを前記ガス検知室内に供給し、ポンプ電流を生じさせる酸素イオン伝導性の固体電解質である請求項１に記載のＳＯｘガスセンサ。
【請求項３】
前記酸化手段が、表面及びその内部に酸化触媒である白金、ロジウム、ルテニウム、パラジウムから選択された１種以上を含有する金属、合金、酸化物から選択された１以上の物質が担持されたポーラス状のセラミックス体である請求項２に記載のＳＯｘガスセンサ。
【請求項４】
前記被検知ガス導入孔は、前記第一固体電解質基板の中心において、前記第一固体電解質基板を貫通する円筒形の開口部であり、
前記拡散抵抗体は、前記連通部の中心において、前記連通部を貫通する円筒形の貫通孔内に配置されている、請求項１乃至３いずれか一項に記載のＳＯｘガスセンサ。
【請求項５】
前記被検知ガス導入孔及び前記拡散抵抗体は、複数設けられている請求項４に記載のＳＯｘガスセンサ。
【請求項６】
前記ＳＯｘガスセンサは円柱形状を有する請求項１乃至５いずれか一項に記載のＳＯｘガスセンサ。
【請求項７】
前記第二固体電解質体が、イットリア安定化ジルコニアにより構成される請求項１乃至６いずれか一項に記載のＳＯｘガスセンサ。
【請求項８】
被検知ガス中に含まれるＳＯｘガス以外の雑ガスを酸化する酸化工程と、
ガス還元室内に前記酸化工程後の被検知ガスを供給する工程と、
前記ガス還元室内の酸素を前記ガス還元室の外に排気し、前記ガス還元室に供給された前記被検知ガス中のＳＯｘガスを還元処理する還元工程と、
前記還元工程後の被検知ガスを連通部の拡散抵抗体を通してガス検知室に供給する工程と、
前記ガス検知室を区画する第二固体電解質基板により、前記ガス検知室内に酸素イオンを供給する酸素イオン供給工程と、
前記ガス検知室内の被検知ガス中のＳＯ２をＳＯ３に酸化するＳＯ２酸化工程と、
前記酸素イオン供給工程及び前記ＳＯ２酸化工程において、前記第二固体電解質基板を構成する第二固体電解質体に流れる電流値、または抵抗値の変化を測定する工程と、を有するＳＯｘガス濃度の検出方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＳＯｘガスセンサ、ＳＯｘガス濃度の検出方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
固体電解質材料を用いたＳＯｘガスセンサが従来から検討されてきた。
【０００３】
例えば特許文献１には、固体電解質材料によって形成した基材上に硫酸塩による副電極を設けたＳＯｘガス検知用のガスセンサであって、副電極に用いる硫酸塩として硫酸銀を含む硫酸塩の混合体を使用し、副電極の表面に銀を含む金属電極を設け、金属電極の表面を白金膜により被覆したガスセンサが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平７−１０３９３７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に開示されたガスセンサにおいては、副電極に使用している硫酸銀は分解し易く、ガスセンサの作動温度である６００℃においては徐々に熱分解を生じ、熱的安定性の点で問題があった。また、ＳＯｘガスセンサは燃焼排ガス中の成分を測定する用途で特によく用いられているが、燃焼排ガス中には様々な副成分が含まれており、副成分により硫酸銀が被毒するなど化学的な安定性の点でも問題があった。
【０００６】
本発明は、上記従来技術の問題に鑑み、熱的、化学的安定性に優れたＳＯｘガスセンサ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】
【０００７】
上記課題を解決するため本発明は、
被検知ガス中に含まれるＳＯｘガス以外の雑ガスを酸化する酸化手段を備え、
被検知ガス導入孔を有する第一固体電解質基板と、
前記第一固体電解質基板と接合され、中央に開口部を有する第一壁部と、により区画された、ＳＯｘガスを還元処理するガス還元室と、
前記ガス還元室により還元されたＳＯｘガスを測定する測定手段を備えた第二固体電解質基板と、
前記第二固体電解質基板と接合され、中央に開口部を有する第二壁部と、により区画されたガス検知室と、
前記ガス還元室と、前記ガス検知室との間に配置され、前記第一壁部及び前記第二壁部と接合され、前記ガス還元室から前記ガス検知室への前記被検知ガスの流路となる拡散抵抗体を備えた連通部と、を備えたＳＯｘガスセンサを提供する。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、熱的、化学的安定性に優れたＳＯｘガスセンサを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の実施形態に係るＳＯｘガスセンサの説明図。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下に、発明を実施するための形態について図面を用いて説明するが、本発明はこれらの例によって限定されるものではない。
【００１１】
本実施形態のＳＯｘガスセンサの構成例について説明する。
【００１２】
本実施形態のＳＯｘガスセンサは、ガス還元室と、ガス検知室と、連通部と、を有している。また、被検知ガス中に含まれるＳＯｘガス以外の雑ガスを酸化する酸化手段を備えている。
【００１３】
ガス還元室は、被検知ガス導入孔を有する第一固体電解質基板と、第一固体電解質基板と接合され、中央に開口部を有する第一壁部と、により区画され、ＳＯｘガスを還元処理する。
【００１４】
ガス検知室は、ガス還元室により還元されたＳＯｘガスを測定する測定手段を備えた第二固体電解質基板と、第二固体電解質基板と接合され、中央に開口部を有する第二壁部と、により区画されている。
【００１５】
連通部は、ガス還元室と、ガス検知室との間に配置され、第一壁部及び第二壁部と接合され、ガス還元室からガス検知室への被検知ガスの流路となる拡散抵抗体を備えている。
【００１６】
本実施形態のＳＯｘガスセンサの具体的な構成例について図面を用いて説明する。
【００１７】
図１（ａ）は、本実施形態のＳＯｘガスセンサの断面図を示している。図１（ｂ）は、本実施形態のＳＯｘガスセンサの上面図であり、図１（ａ）中矢印Ａで示した方向にみた場合の図を示している。
【００１８】
本実施形態のＳＯｘガスセンサ１０は、図１（ａ）に示したように、ガス還元室１１、連通部１３、及び、連通部１３を介してガス還元室１１と連通するガス検知室１２を備えている。言い換えれば、連通部１３の両面には、被検知ガスが導入されるガス還元室１１とＳＯｘガスを検出するためのガス検知室１２が配設されている。
【００１９】
ガス還元室１１は、連通部１３の第１面１３ａに、中央部が開口された第一壁部１１４と、第一壁部１１４に接合された第一固体電解質基板１１３により区画されている。
【００２０】
第一固体電解質基板１１３は、第一固体電解質体１１３２と、上部電極１１３３及び下部電極１１３１を有している。また、第一固体電解質基板１１３には、被検知ガス導入孔１１１を形成することができる。上部電極１１３３及び下部電極１１３１は、酸素イオン伝導性の第一固体電解質体１１３２の両面に配置することができる。
【００２１】
被検知ガス導入孔１１１は、ガス還元室１１に被検知ガスを導入するための開口部であり、ガス還元室１１内に被検知ガスを供給できるものであれば、その形状やサイズは特に限定されるものではない。
【００２２】
例えば、被検知ガス導入孔１１１は、第一固体電解質基板１１３の中心（中心部）において、第一固体電解質基板１１３を貫通する円筒形の開口部として構成することができる。被検知ガス導入孔１１１の数は１つであってもよいが複数設けることもできる。
【００２３】
具体的には例えば、ＳＯｘガスセンサが円柱形状を有している場合、図１（ｂ）に示すように、その中心軸上に第一固体電解質基板１１３を貫通する円筒形の開口部を形成することができる。被検知ガス導入孔１１１は図１に示した１つの開口部により構成される場合に限定されるものではなく、複数の開口部により構成することもできる。
【００２４】
被検知ガス導入孔１１１には、被検知ガスを酸化する酸化手段１１２を設けることができる。本実施形態では後述するように、ガス検知室１２内で被検知ガス内に含まれるＳＯ２ガスを酸化することでＳＯ２ガス（二酸化硫黄）の濃度を測定する。被検知ガス中にＳＯ２以外の水素や酸化炭素等の雑ガスが含まれる場合、酸化手段１１２により該雑ガスを予め酸化して除去することで、ガス検知室１２内での雑ガスの影響を減少させることができる。酸化手段１１２の構成は特に限定されるものではないが、例えば、表面及びその内部に酸化触媒である白金、ロジウム、ルテニウム、パラジウムから選択された１種以上を含有する金属、合金、酸化物から選択された１以上の物質が担持されたポーラス状のセラミックス体により構成することができる。
【００２５】
酸素イオン伝導性の第一固体電解質体１１３２は、ガス還元室１１内の酸素をガス還元室１１の外に排気することができる。酸素イオン伝導性の第一固体電解質体１１３２としては、例えば、イットリア安定化ジルコニア、カルシア安定化ジルコニア、サマリウムドープセリア等を用いることができる。好ましくは、酸素イオン伝導性能及び機械的強度の高さから、イットリア安定化ジルコニアを用いることができる。
【００２６】
また、酸素イオン伝導性の第一固体電解質体１１３２の上側面（上面）に上部電極１１３３を、酸素イオン伝導性の固体電解質体１１３２の下側面（下面）に下部電極１１３１を、それぞれ設けることができる。下部電極１１３１は、第一壁部１１４の開口部内に設けられている。上部電極１１３３及び下部電極１１３１としては、電圧を印加した際に酸素をイオン化できる金属により構成されていることが好ましい。
【００２７】
上部電極１１３３及び下部電極１１３１は例えば、白金、パラジウム、イリジウムから選択された１種以上の金属により構成されていることが好ましい。
【００２８】
ガス還元室１１では、上部電極１１３３と下部電極１１３１とを電源１４に接続し、電圧を印加することにより、ガス還元室１１内の酸素を酸素イオン伝導性の第一固体電解質体１１３２を通してガス還元室１１の外に排出させる。そして、ＳＯｘを還元処理する。具体的には、以下に示す式１の反応によりＳＯｘガス中に含まれるＳＯ３をＳＯ２に還元することができる。
【００２９】
２ＳＯ３→２ＳＯ２＋Ｏ２・・・式１
ＳＯ２やＳＯ３を含むＳＯｘガスは、雰囲気中の酸素分圧が低下するとＳＯ２側へ平衡が傾く。すなわち、ＳＯ３は、低酸素な雰囲気において還元されやすくなる。そのため、上記のように第一固体電荷質基板１１３を用いて、ガス還元室１１内の酸素を除去して、ＳＯ３ガスを選択的にＳＯ２へと還元することができる。
【００３０】
上部電極１１３３、下部電極１１３１の形状については、特に限定されるものではないが、例えば、図１（ａ）、（ｂ）に示したように、ＳＯｘガスセンサが円柱形状を有している場合、上部電極１１３３、下部電極１１３１もこれにあわせて円板形状をすることが好ましい。この場合、図１（ｂ）に示したように、被検知ガスの導入孔１１１の位置、大きさにあわせて上部電極１１３３、下部電極１１３１にも開口部を形成することができる。例えば図１（ｂ）に示したように上部電極１１３３、下部電極１１３１、被検知ガス導入孔１１１を同心円状に配置することもできる。
【００３１】
次に、連通部１３の構成について説明する。
【００３２】
図１（ａ）に示すように、連通部１３は、基板１３３１と、基板１３３１を貫通するように設けられた貫通孔１３３２と、貫通孔１３３２内に設けられた拡散抵抗体１３１を備えている。
【００３３】
連通部１３は、ガス還元室１１とガス検知室１２との間に位置しており、両室間の気体（ガス）の移動を規制するように配設されている。
【００３４】
ガス還元室１１での還元により生成したＳＯ２ガスは、流路となる拡散抵抗体１３１を通してガス検知室１２へ流れ込む。
【００３５】
拡散抵抗体１３１の構成は特に限定されるものではないが、例えばポーラス状のセラミックス体により構成することができる。この際、拡散抵抗体１３１は、酸化手段１１２の際とは異なり、酸化触媒の金属、合金、酸化物は含まない。
【００３６】
拡散抵抗体１３１は例えば連通部１３の中心（中心部）において、連通部１３を貫通する円筒形の貫通孔内１３３２に配置することができる。
【００３７】
図１（ａ）においては、１つの貫通孔１３３２に拡散抵抗体１３１を配置した例を例示しているが、係る形態に限定されるものではなく、連通部１３に複数の貫通孔１３３２を形成し、該複数の貫通孔１３３２にそれぞれ拡散抵抗体１３１を配置することもできる。すなわち、拡散抵抗体は複数設けることができる。このようにガス還元室１１とガス検知室１２との間に連通部１３を設け、ガス還元室１１とガス検知室１２を離間させる。そして、連通部１３の拡散抵抗体１３１を通して、両室内の気体の移動を規制することで精度よく被検知ガス中のＳＯｘ濃度を検出することができる。
【００３８】
次に、ガス検知室１２の構成について説明する。
【００３９】
図１（ａ）に示したように、ガス検知室１２は、連通部１３の第２面１３ｂに、中央に開口部を有する第二壁部１２３と、第二壁部１２３に接合された第二固体電解質基板１２１により区画されている。
【００４０】
第二固体電解質基板１２１は、第二固体電解質体１２１３と、上部電極（検知電極）１２１４と、下部電極１２１１と、測定用電極１２１２と、を有している。第二固体電解質体１２１３に、上部電極（検知電極）１２１４、下部電極１２１１、測定用電極１２１２を配置することによりＳＯｘガスを測定する測定手段を構成することができる。
【００４１】
第二固体電解質体１２１３は、酸素イオンをガス検知室１２内に供給し、ポンプ電流を生じさせる酸素イオン伝導性の固体電解質である。そして、酸素イオン伝導性の第二固体電解質体１２１３の両面に上部電極（検知電極）１２１４及び下部電極１２１１及び測定用電極１２１２を配置することができる。
【００４２】
上部電極１２１４と下部電極１２１１は、電源（電圧印加手段）１５に接続され、電圧が印加される。また、上部電極１２１４と測定用電極１２１２は、電流計（抵抗測定手段）１６に接続され、後述する反応により生じる第二固体電解質体１２１３の抵抗値の変化（電流値の変化）を検出する。
【００４３】
この場合、酸素イオン伝導性の第二固体電解質体１２１３は特に限定されるものではないが、例えばイットリア安定化ジルコニア、カルシア安定化ジルコニア、サマリウムドープドセリア等を好ましく用いることができる。中でも酸素イオン伝導性及び機械強度の高さから、イットリア安定化ジルコニアにより構成されていることが好ましい。
【００４４】
酸素イオン伝導性の第二固体電解質体１２１３を設ける部分は特に限定されるものではないが、第二固体電解質体１２１３には上部電極１２１４、下部電極１２１１及び測定用電極１２１２等が設けられるため、各々の電極等を設置しやすい場所に設けることが好ましい。また、第二固体電解質体１２１３は、酸素イオンをガス検知室１２内に供給するため、ＳＯｘガスセンサ１０の外部に面していることが好ましい。例えば図１（ａ）のようにガス検知室１２の上面側にガス還元室１１が積層された構造を有する場合、連通部１３を中心に上下対称な位置になるように酸素イオン伝導性の固体電解質体１１３２、１２１３が設けられていることが好ましい。
【００４５】
また、上部電極１２１４及び下部電極１２１１の構成は特に限定されるものではないが、少なくとも下部電極１２１１については、電圧を印加した際に酸素をイオン化することができる金属により構成されていることが好ましい。例えば白金、パラジウム、イリジウムから選択される１種以上の金属により構成されていることが好ましい。
【００４６】
上部電極（検知電極）１２１４は、ガス検知室１２内においては、被検知ガス中に含まれるＳＯ２ガスを酸化する反応を行うことから、ＳＯ２ガスの酸化反応を促進する酸化触媒により構成することができる。酸化触媒としてはＳＯ２の酸化反応を促進する触媒であればよく特に限定されるものではないが、例えば白金、ロジウム、ルテニウム、パラジウム、イリジウムから選択された１種以上を含有する金属、合金、酸化物から選択された１以上の物質を含むことが好ましい。
【００４７】
そして、上部電極１２１４と下部電極１２１１とに接続された電源１５により両電極間に電圧を印加することにより、下部電極１２１１部分では、以下の式２に示した反応によりＳＯｘガスセンサ外部の雰囲気中の酸素がイオン化される。この場合、上部電極１２１４と下部電極１２１１との間に印加する電圧の大きさは特に限定されるものではなく、以下の式２の反応が進行する程度の電圧を印加すればよい。
【００４８】
１／２Ｏ２＋２ｅ−→Ｏ２−・・・式２
イオン化した酸素イオンは酸素イオン伝導性の第二固体電解質体１２１３を通り、ガス検知室１２内に供給され、ガス検知室１２内では、以下の式３に示した反応により、ガス検知室１２に供給された被検知ガス中のＳＯ２を酸化してＳＯ３となる。
【００４９】
ＳＯ２＋Ｏ２−→ＳＯ３＋２ｅ−・・・式３
そして、下部電極１２１１から、上部電極１２１４へと酸素イオンがポンピングされることにより、第二固体電解質体１２１３内にポンプ電流が生じる。そして、ポンプ電流の総量はガス検知室１２内の二酸化硫黄濃度に対応することから、係るポンプ電流または、ポンプ電流が流れることにより生じる第二固体電解質体１２１３の抵抗値の変化（電流値の変化）を電流計１６によって検出することにより、被検知ガス内のＳＯｘガス濃度を評価することができる。例えば図１（ａ）に示すように、第二固体電解質体１２１３内にポンプ電流が生じた際、下部電極１２１１と上部電極１２１４との間に発生する電流値の変化または抵抗値の変化を電流計１６等を用いて測定する測定手段を設置することができる。係る測定手段により、第二固体電解質体１２１３を流れる電流値の変化または第二固体電解質体１２１３の抵抗値の変化を測定し、測定結果から被検知ガス内のＳＯｘガス濃度を評価することができる。
【００５０】
なお、第二固体電解質体１２１３の電流値の変化または抵抗値の変化を測定する電流計１６等の測定手段を電極に接続する際、図１（ａ）に示すように、上部電極１２１４は、電源１５と共有し、下部電極１２１１とは離間した測定用電極１２１２を別途設ける構成とすることができる。または電圧を印加するための下部電極１２１１を電源１５と共有し、測定手段用の上部電極を電源１５の上部電極１２１４とは離間して別途設ける構成とすることもできる。
【００５１】
この際、式３の反応を進行しやすくするため、ガス検知室１２内に酸化触媒電極が備えられていることが好ましい。特に上部電極１２１４が上述のように、酸化触媒により構成されていることがより好ましい。上部電極１２１４が酸化触媒により構成されている場合、上部電極１２１４と下部電極１２１１との間に上記式２及び式３の反応が進行するために必要な電圧を印加すればよい。
【００５２】
以上、本実施形態のＳＯｘガスセンサの構成について説明してきたが、本実施形態のＳＯｘガスセンサの形状については特に限定されるものではなく、四角柱形状や、円柱形状等各種形状を取ることができる。特に加工の容易性等の観点から円柱形状を有していることが好ましい。
【００５３】
また、本実施形態のＳＯｘガスセンサは例えばセラミックスにより構成することができる。具体的には、例えば図１（ａ）のガス還元室１１の第一側壁１１４や、ガス検知室１２の第二側壁１２３または連通部１３を構成する基板１３３１は、各種セラミックスにより構成することができ、上述した酸素イオン伝導性の固体電解質体１１３２、１２１３の成形体と、それ以外の第一側壁１１４、第二側壁１２３等のセラミックスの成形体と、を積層し、焼成することにより、本実施形態のＳＯｘガスセンサを製造できる。この場合、第一固体電解質体１１３２、第二固体電解質体１２１３と第一側壁１１４、第二側壁１２３との間の熱膨張係数の差が小さいことが好ましい。このため、例えば第一側壁１１４、第二側壁１２３についてはアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）や、イットリア安定化ジルコニア等により構成されていることが好ましい。なお、電極や配線に関しては、セラミックスを成形し、焼成する前に例えば金属ペーストを印刷することにより形成することができる。
【００５４】
電極１１３１、１１３３、１２１１、１２１２、１２１４の形状については特に限定されるものではない。例えば、ＳＯｘガスセンサが円柱形状を有している場合、まず、第一固体電解質体１１３２の中心、すなわち、該ガスセンサの中心軸上に被検知ガスの導入孔１１１を設けることができる。そして、被検知ガスの導入孔１１１と同心円状に、中心に開口部を有する円盤形状の上部電極１１３３を形成することができる。この場合、下部電極１１３１についても同様の形状、配置とすることができる。
【００５５】
また、連通部１３においては、基板１３３１の中心、すなわち、該ガスセンサの中心軸上にガス還元室により生成したＳＯ２ガスをガス検知室１２へ流動するための拡散抵抗体１３１を設けることができる。
【００５６】
また、ガス検知室１２内に設けられた上部電極１２１４の形状としては例えばガスセンサの形状にあわせて円盤形状とすることができ、下部電極１２１１と、測定用電極１２１２とが全体として円盤形状となるように形成することができる。この場合、下部電極１２１１と測定用電極１２１２とが電気的に絶縁されるように、両者の間にはスリットを設けることができる。
【００５７】
以上に説明した本実施形態のＳＯｘガスセンサによれば、従来のＳＯｘガスセンサに用いられていた硫酸銀を必要としないため、熱的、化学的安定性に優れたＳＯｘガスセンサを提供することができる。
【００５８】
次に、本実施形態のガス検知方法について説明する。
【００５９】
本実施形態のＳＯｘガス検知方法は、以下の工程により実施することができる。
【００６０】
例えばまず、被検知ガス中に含まれるＳＯｘガス以外の雑ガスを酸化する酸化工程を有する。そして、ガス還元室１１内に酸化工程後の被検知ガスを供給する工程と、ガス還元室１１内の酸素をガス還元室１１の外に排気し、ガス還元室１１に供給された被検知ガス中のＳＯｘを還元処理する還元工程とを有している。そして、還元工程後の被検知ガスを連通部１３の拡散抵抗体１３１を通してガス検知室１２に供給する工程と、を有している。
【００６１】
そして、ガス検知室１２を区画する第二固体電解質基板１２１により、ガス検知室１２内に酸素イオンを供給する酸素イオン供給工程と、ガス検知室１２内の被検知ガス中のＳＯ２をＳＯ３に酸化するＳＯ２酸化工程と、を有する。さらに、一連の酸素イオン供給工程及びＳＯ２酸化工程における前記第二固体電解質基板１２１を構成する第二固体電解質体１２１３に流れる電流値、または抵抗値の変化を測定する工程と、を有する。
【００６２】
ガス還元室１１内に被検知ガスを供給する工程においてガス還元室１１内に被検知ガスを供給し、還元工程においてガス還元室１１内の酸素をガス還元室１１の外に排気することにより、被検知ガス中のＳＯｘを還元処理する。具体的には、上述した式１の反応によりＳＯｘガス中に含まれるＳＯ３をＳＯ２に還元する。この際、被検知ガス中に水素や一酸化炭素等の雑ガスが含まれる場合、上述の酸化工程において酸化手段１１２により該雑ガスを予め酸化して除去することができる。そのため、ガス還元室１１内には、測定の目的であるＳＯｘガスを含む被検知ガスを選択的に供給することができる。
【００６３】
次いで、還元工程により生成されたＳＯ２ガスを含む被検知ガスが連通部１３の拡散抵抗体１３１を通して、ガス還元室１１からガス検知室１２に導入される。連通部１３により、両室内の気体の移動を規制することで、精度良くガス中のＳＯｘ濃度を検出することができる。
【００６４】
次いで、酸素イオン供給工程において、第二固体電解質基板１２１を構成する下部電極１２１１に電圧を印加させて下部電極１２１１側で酸素イオン（式２）を生成する。そして、酸素イオン伝導性の第二固体電解質体１２１３を通してガス検知室１２内に酸素イオンが供給される。
【００６５】
ＳＯ２酸化工程において、酸素イオン供給工程によってガス検知室１２内に供給された酸素イオンにより、ガス検知室１２内の上部電極１２１４側でガス検知室１２内の被検知ガス、すなわち、ガス還元室１１から拡散抵抗体１３１を通して供給された被検知ガス中のＳＯ２をＳＯ３に酸化する。
【００６６】
さらに、一連の酸素イオン供給工程及びＳＯ２酸化工程における固体電解質体１２１３に流れる電流値、または、抵抗値の変化を測定する工程において、固体電解質体１２１３に流れる電流値または固体電解質体１２１３の抵抗値の変化を測定する。これは、酸素イオン供給工程において、ガス検知室１２内に酸素イオンを供給する際、固体電解質体１２１３内にポンプ電流が生じる。そして、ポンプ電流の総量はガス検知室１２内の二酸化硫黄濃度に対応することから、係るポンプ電流または、ポンプ電流が流れることにより生じる第二固体電解質体１２１３の電流値の変化または抵抗値の変化を検出することにより、被検知ガス内のＳＯｘガス濃度を評価する。
【００６７】
本実施形態のガス検知方法は例えば、上述したＳＯｘガスセンサを用いて好ましく実施することができ、その他の構成については例えば上述したＳＯｘガスセンサと同様にして行うことができる。
【符号の説明】
【００６８】
１１                ガス還元室
１１１              被検知ガス導入孔
１１２              酸化手段
１１３              第一固体電解質基板
１１３１、１２１１  下部電極
１１３２            第一固体電解質体
１１３３            上部電極
１２                ガス検知室
１２１              第二固体電解質基板
１２１２            測定用電極（下部電極）
１２１３            第二固体電解質体
１２１４            検知電極（上部電極）
１３                連通部
１３１              拡散抵抗体
１６                電流測定手段
【図１】
2014235003.tif 000003