(57)【要約】  【課題】  電極上での窒素酸化物の分解を十分抑制することができる。  【解決手段】  ＮＯｘセンサ１０の第１ポンプセル１８の第１下面電極２２は、酸化マグネシウムと白金（酸素濃度の検出に利用可能な金属）とを含み酸化マグネシウムと白金との和に対する酸化マグネシウムの比率が０．５重量％以上となるように形成されている。このため、第１ポンプセル１８でガス導入室１６に導入された被測定ガス中の酸素濃度を測定するにあたり、第１ポンプセル１８の第１下面電極２２上では窒素酸化物は分解しないため、第１ポンプセル１８の第１下面電極２２上で窒素酸化物が分解して酸素が生成することにより元々被測定ガスに含まれる酸素の濃度を正確に測定できなくなるといったような不具合が生じることがない。【選択図】    図３
2006349569.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
酸素濃度の検出に用いられるセンサ電極であって、
酸化マグネシウムと酸素濃度の検出に利用可能な金属とを含み酸化マグネシウムと該金属との和に対する酸化マグネシウムの比率が０．５重量％以上である、
センサ電極。
【請求項２】
前記酸化マグネシウムの比率が１．４重量％以上である、
請求項１に記載のセンサ電極。
【請求項３】
前記酸化マグネシウムの比率が２０重量％以下である、
請求項１又は２に記載のセンサ電極。
【請求項４】
前記酸化マグネシウムの比率が１５重量％以下である、
請求項１又は２に記載のセンサ電極。
【請求項５】
窒素酸化物を含む被測定ガス中の酸素濃度の検出に用いられる、請求項１〜４のいずれかに記載のセンサ電極。
【請求項６】
酸素イオン伝導性を有する固体電解質層に取り付けられた第１電極が被測定ガスに晒されるように配置され、該第１電極で前記被測定ガス中の窒素酸化物が窒素と酸素に分解されるのを抑制しつつ該第１電極を利用して被測定ガス中の酸素濃度を検出する第１検出部と、
前記被測定ガスに含まれる窒素酸化物を窒素と酸素に分解したあとの被測定ガス中の酸素濃度を検出する第２検出部と、
両検出部の検出結果に基づいて前記被測定ガスに含まれる窒素酸化物濃度を算出する濃度算出部と、
を備え、
前記第１電極は、請求項１〜５のいずれかに記載のセンサ電極である、
窒素酸化物センサ。
【請求項７】
前記第２検出部は、酸素イオン伝導性を有する固体電解質層に取り付けられた第２電極が被測定ガスに晒されるように配置され、該第２電極で被測定ガス中の窒素酸化物を窒素と酸素に分解しつつ該第２電極を利用して被測定ガス中の酸素濃度を検出するものであり、
前記第２電極は、前記第１電極に比べて前記被測定ガスとの接触面積が大きい、
請求項６に記載の窒素酸化物センサ。
【請求項８】
前記第１検出部は、前記固体電解質層の前記第１電極とは反対側に第１対電極を備え、前記第１電極で所定のガス導入室に導入された被測定ガス中の窒素酸化物が窒素と酸素に分解するのを抑制しつつ前記第１電極と前記第１対電極との間で前記被測定ガス中の酸素をポンピングして被測定ガス中の酸素濃度を検出し、
前記第２検出部は、酸素イオン伝導性を有する固体電解質層に取り付けられた第２電極が被測定ガスに晒されるように配置され、前記固体電解質層の前記第２電極とは反対側に第２対電極を備え、前記第２電極で前記ガス導入室に導入された被測定ガス中の窒素酸化物を窒素と酸素に分解したあとの被測定ガス中の酸素を前記第２電極と前記第２対電極との間でポンピングして窒素酸化物分解後の被測定ガス中の酸素濃度を検出する、
請求項６又は７に記載の窒素酸化物センサ。
【請求項９】
前記第１電極と前記第２電極はいずれも櫛歯状に形成され互いに噛み合うように配置されている、
請求項６〜８のいずれかに記載の窒素酸化物センサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、酸素濃度の検出に用いられるセンサ電極及びそれを利用した窒素酸化物センサに関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車のエンジンから排出される排ガスには窒素酸化物（以下ＮＯｘともいう）が含まれるが、ＮＯｘが大気中に排出されると環境上よくないことから、例えばアルカリ土類系の化合物を含む吸蔵触媒にＮＯｘを硝酸化合物として一旦吸蔵しておき、吸蔵しきれなくなったところでリッチガスを打ち込んで触媒表面で還元し、窒素と酸素として大気中に排出している。ここで、吸蔵触媒がＮＯｘを吸蔵しきれなくなりＮＯｘがあふれ出したとき、ＮＯｘセンサによりその時期を検知してリッチガスを打ち込むようにすることがある。なお、吸蔵触媒が劣化して吸蔵能力が低下しＮＯｘがあふれ出したときも、ＮＯｘセンサによりその時期を検知して触媒が劣化したことを判断することができる。
【０００３】
この種のＮＯｘセンサとしては、これまでに種々のものが開発されている。例えば特許文献１に記載されたＮＯｘセンサ（図７参照）では、被測定ガスは、第１拡散律速通路１０１を介して第１ガス導入室１０３に導入される。この第１ガス導入室１０３内の酸素分圧は、固体電解質１０５と電極１０７，１０９とで構成される第１ポンプセル１１１により予め定めた所定値に制御される。具体的には、測定電極１１３と基準電極１１５との間の起電力を電位差計１１７で測定し、その電位差が第１ガス導入室１０３内の所定の酸素分圧に対応した値となるように第１ポンプセル１１１の２つの電極１０７，１０９間に印加する電圧を制御する。なお、第１ガス導入室１０３ではＮＯｘが還元されない環境となっている。さて、酸素分圧が制御された第１ガス導入室１０３内のガスは、第１ガス導入室１０３に第２拡散律速通路１１９を介して連通する第２ガス導入室１２１に導かれ、第２ガス導入室１２１においてＮＯｘが還元される。そして、ＮＯｘが還元されることにより生成する酸素を、固体電解質１０５と一対の電極１１５，１２３とで構成される第２ポンプセル１２５を用いてガス拡散律速条件下で第２ガス導入室１２１中より汲み出す。このとき第２ポンプセル１２１に流れる電流値を電流計１２７で測定することにより、被測定ガス中のＮＯｘ量を測定する。
【特許文献１】特開平８−２７１４７６号公報
【発明の開示】
【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に開示されたセンサでは、第１ガス導入室１０３でのＮＯｘの分解性（還元性）については詳細に検討されてはいないため、第１ポンプセル１１１の電極１０９を構成する材料によっては、導入された被測定ガスに含まれるＮＯｘが電極１０９上で分解されてしまうことがあった。この電極１０９上でＮＯｘが分解されてしまうと、第２ガス導入室１２１においてＮＯｘを還元して酸素を生成させその酸素濃度に基づいてＮＯｘ濃度を算出する場合、そもそも還元されるＮＯｘはもとの被測定ガスに含まれていた量よりも減少しているため、算出されたＮＯｘ濃度は実際のＮＯｘ濃度とは異なるものとなり、測定精度が十分とはいえないという問題があった。
【０００５】
本発明は、このような問題を解決するためになされたものであり、電極上での窒素酸化物の分解を十分抑制することができるセンサ電極を提供することを目的とする。また、測定精度の高い窒素酸化物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】
【０００６】
本発明は、上述の目的を達成するために以下の手段を採った。
【０００７】
すなわち、本発明のセンサ電極は、
酸素濃度の検出に用いられるセンサ電極であって、
酸化マグネシウムと酸素濃度の検出に利用可能な金属とを含み酸化マグネシウムと該金属との和に対する酸化マグネシウムの比率が０．５重量％以上のものである。
【０００８】
このセンサ電極は、酸化マグネシウムと酸素濃度の検出に利用可能な金属とを含み酸化マグネシウムと該金属との和に対する酸化マグネシウムの比率が０．５重量％以上であるため、被測定ガス中に含まれる窒素酸化物の電極上での分解を十分に抑制することができる。したがって、被測定ガス中の酸素濃度を測定するにあたり、センサ電極上で窒素酸化物が分解して酸素が生成することにより元々被測定ガスに含まれる酸素の濃度を正確に測定できなくなるといったような不具合が生じることがない。
【０００９】
本発明のセンサ電極において、酸素濃度の検出に利用可能な金属は、特に限定されるものではないが、例えば白金又は白金を主成分とする金属などが挙げられる。また、本発明のセンサ電極は酸化マグネシウムと酸素濃度の検出に利用可能な金属とで構成されていてもよいが、更にバインダなどの他の材料が混合されていてもよい。バインダとしては、例えば固体電解質であるジルコニアセラミック（イットリアをドープしたジルコニア（ＹＳＺ）等）などが挙げられる。また、本発明のセンサ電極は、単層であってもよいし多層であってもよく、多層の場合には同じ組成の層を積層してもよいし異なる組成の層を積層してもよい。
【００１０】
本発明のセンサ電極において、酸化マグネシウムは窒素酸化物の分解を抑制する作用を持つものであるが、前出の酸化マグネシウムの比率が０．５重量％未満のときには被測定ガス中に含まれる窒素酸化物の電極上での分解をあまり抑制することができないのに対して、この比率が０．５重量％以上のときには被測定ガス中に含まれる窒素酸化物の電極上での分解を十分に抑制することができるので好ましい。特にこの比率が１．４重量％以上のときには、窒素酸化物のセンサ電極上での分解をゼロ又はゼロに近い値にまで抑制することができるため、より好ましい。一方、この比率が２０重量％を超えると、酸素濃度の測定に用いられる固体電解質を分解する傾向が見られるため、この比率を２０重量％以下として固体電解質を長期にわたって使用可能とすることが好ましい。また、この比率が１５重量％を超えると、被測定ガス中に水蒸気が含まれる場合にはその水蒸気を分解する傾向が見られるため、この比率を１５重量％以下として水蒸気の電極上での分解を十分に抑制することが好ましい。
【００１１】
本発明のセンサ電極は、窒素酸化物を含む被測定ガス中の酸素濃度の検出用としてもよい。例えば、このセンサ電極を用いて被測定ガス中の酸素濃度を測定した場合には、元々被測定ガス中に含まれる酸素濃度を正確に測定することができる。このため、このセンサ電極以外の電極で被測定ガス中の窒素酸化物を分解して酸素を発生させ、被測定ガス中に含まれる元々の酸素に窒素酸化物由来の酸素を加えた酸素濃度を測定し、該測定した酸素濃度から元々被測定ガス中に含まれる酸素の濃度（本発明のセンサ電極を用いて測定した被測定ガス中の酸素濃度）を差し引くことにより、窒素酸化物由来の酸素濃度が得られる。この窒素酸化物由来の酸素濃度から窒素酸化物濃度を求めることができる。あるいは、本発明のセンサ電極を用いて被測定ガス中の酸素をポンピングした場合には、元々被測定ガス中に含まれる酸素のみをポンピングすることができる。このため、このセンサ電極以外の電極でポンピング後の被測定ガス中の窒素酸化物を分解して酸素を発生させ、その窒素酸化物由来の酸素濃度を測定し、該測定した酸素濃度から窒素酸化物濃度を求めることができる。
【００１２】
本発明の窒素酸化物センサは、
酸素イオン伝導性を有する固体電解質層に取り付けられた第１電極が被測定ガスに晒されるように配置され、該第１電極で前記被測定ガス中の窒素酸化物が窒素と酸素に分解されるのを抑制しつつ該第１電極を利用して被測定ガス中の酸素濃度を検出する第１検出部と、
前記被測定ガスに含まれる窒素酸化物を窒素と酸素に分解したあとの被測定ガス中の酸素濃度を検出する第２検出部と、
両検出部の検出結果に基づいて前記被測定ガスに含まれる窒素酸化物濃度を算出する濃度算出部と、
を備え、
前記第１電極は、請求項１〜５のいずれかに記載のセンサ電極を採用したものである。
【００１３】
この窒素酸化物センサでは、第１検出部は、酸素イオン伝導性を有する固体電解質層に取り付けられた第１電極で被測定ガス中の窒素酸化物が窒素と酸素に分解されるのを抑制しつつ該第１電極を利用して被測定ガス中の酸素濃度を検出し、第２検出部は、被測定ガスに含まれる窒素酸化物を窒素と酸素に分解したあとの被測定ガス中の酸素濃度を検出し、濃度算出部は、両検出部の検出結果に基づいて前記被測定ガスに含まれる窒素酸化物濃度を算出する。ここで、第１検出部の第１電極は、上述したセンサ電極を採用したものであるため、被測定ガス中に含まれる窒素酸化物の電極上での分解を十分に抑制することができる。したがって、第１検出部で被測定ガス中の酸素濃度を測定するにあたり、センサ電極上で窒素酸化物が分解して酸素が生成することにより元々被測定ガスに含まれる酸素の濃度を正確に測定できなくなるといったような不具合が生じることがない。
【００１４】
本発明の窒素酸化物センサにおいて、前記第２検出部は、酸素イオン伝導性を有する固体電解質層に取り付けられた第２電極が被測定ガスに晒されるように配置され、該第２電極で被測定ガス中の窒素酸化物を窒素と酸素に分解しつつ該第２電極を利用して被測定ガス中の酸素濃度を検出するものであり、前記第２電極は、前記第１電極に比べて前記被測定ガスとの接触面積が大きいものとしてもよい。この窒素酸化物センサでは、第２検出部の第２電極で被測定ガス中の窒素酸化物を分解するのであるが、窒素酸化物濃度は酸素濃度に比べて少量なことが多いことから、第１検出部の第１電極よりも被測定ガスとの接触面積を大きくして窒素酸化物が効率よく且つ迅速に分解されるようにしている。特に、被測定ガスがエンジンの排ガスの場合には、窒素酸化物の含有量が酸素の含有量に比べて微量なため、この構成を採用することが好ましい。
【００１５】
本発明の窒素酸化物センサにおいて、前記第１検出部は、前記固体電解質層の前記第１電極とは反対側に第１対電極を備え、前記第１電極で所定のガス導入室に導入された被測定ガス中の窒素酸化物が窒素と酸素に分解するのを抑制しつつ前記第１電極と前記第１対電極との間で前記被測定ガス中の酸素をポンピングして被測定ガス中の酸素濃度を検出し、前記第２検出部は、酸素イオン伝導性を有する固体電解質層に取り付けられた第２電極が被測定ガスに晒されるように配置され、前記固体電解質層の前記第２電極とは反対側に第２対電極を備え、前記第２電極で前記ガス導入室に導入された被測定ガス中の窒素酸化物を窒素と酸素に分解したあとの被測定ガス中の酸素を前記第２電極と前記第２対電極との間でポンピングして窒素酸化物分解後の被測定ガス中の酸素濃度を検出するとしてもよい。こうすれば、第１ポンプセルも第２ポンプセルも、同じ一つのガス導入室に導入された被測定ガスを測定対象としているため、濃度検知において時間的な誤差が生じることがなく、高精度な測定を達成できる。
【００１６】
このとき、前記第１電極と前記第２電極はいずれも櫛歯状に形成され互いに噛み合うように配置されているとしてもよい。こうすれば、第１ポンプセルの第１電極の凹部に第２ポンプセルの第２電極の凸部が入り込み第２ポンプセルの第２電極の凹部に第１ポンプセルの第１電極の凸部が入り込むというパターンを含むことから、このパターンを被測定ガスが通過する際には第１検出部の第１電極と第２検出部の第２電極に接触する被測定ガスの組成に差が生じにくい。なお、両検出部の電極における櫛歯の向きを被測定ガスのガス導入室への導入方向に対して略直交するようにしてもよい。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本実施形態を図面に基づいて説明する。図１は本実施形態の窒素酸化物センサ（以下ＮＯｘセンサという）の外観を表す斜視図、図２はＮＯｘセンサの分解斜視図、図３はＮＯｘセンサの電気的接続を表すブロック図である。なお、図３にはＮＯｘセンサの断面図も併せて示したが、これは図１のＡ−Ａ断面図である。
【００１８】
本実施形態のＮＯｘセンサ１０は、図１に示すように、被測定ガス中のＮＯｘ濃度を検出するセンサ本体１２と、このセンサ本体１２を加熱するセラミックヒータ１４と、全体の制御を司る電子制御ユニット５０（図３参照）とを備えている。このうち、センサ本体１２は、図３に示すように、ガス導入室１６に導入された被測定ガスのＮＯｘが分解するのを抑制しつつ被測定ガス中の酸素濃度を検出する第１ポンプセル１８と、同じくガス導入室１６に導入された被測定ガスのＮＯｘを分解したあとの被測定ガス中の酸素濃度を検出する第２ポンプセル２８と、ガス導入室１６へ導入された被測定ガス中の酸素分圧と基準室３８中の大気の酸素分圧に応じた起電力を発生する酸素センサセル４０とを備えている。なお、ＮＯｘセンサ１０の大きさは、特に限定されないが、例えば幅３〜１０ｍｍ、長さ３５〜７０ｍｍ、厚さ１．０〜５ｍｍの範囲で設定してもよい。
【００１９】
第１ポンプセル１８は、図３に示すように、第１固体電解質層２０と、この第１固体電解質層２０の下面及び上面に形成された第１下面電極２２及び第１上面電極２４とにより構成される。第１固体電解質層２０は、ここではジルコニアにイットリアとアルミナを配合した混合材料を用いて形成されているが、三酸化二鉄、酸化カルシウム、二酸化チタン、二酸化ケイ素等の金属酸化物が少量混入していても問題ない。なお、第１固体電解質層２０の材料は、酸素伝導性を有するものであれば特にこれに限定されない。第１下面電極２２は、長方形の電極板であり、第１固体電解質層２０の長手方向に沿って延びるリード部２２ａ（図２参照）を有している。一方、第１上面電極２４は、第１下面電極２２と対向する位置に第１下面電極２２と同じ大きさに形成され、第１固体電解質層２０の長手方向に沿って延びるリード部２４ａ（図２参照）を有している。また、第１下面電極２２は、白金重量と酸化マグネシウム重量との和に対する酸化マグネシウム重量の比率が適正値となるように白金と酸化マグネシウムとがＹＳＺと共に配合された酸化マグネシウム入り白金ペーストを塗布したあと高温処理して作製したものであり、第１上面電極２４は、白金ペーストを塗布したあと高温処理して作製したものである。第１下面電極２２と第１上面電極２４は、それぞれリード部２２ａ，２４ａを介してＩp1ドライブ回路２６により電圧を印加可能なように接続されている。そして、第１下面電極２２が負極、第１上面電極２４が正極となるように電流を流すと、酸素イオンが負極から正極へと伝導するため、ガス導入室１６から酸素が外部へポンピングされる。
【００２０】
ここで、前出の酸化マグネシウム重量の比率の適正値は、０．５重量％以上の値である。適正値が０．５重量％以上であれば、ガス導入室１６内に導入された被測定ガス中に含まれる窒素酸化物の第１下面電極２２上での分解を十分に抑制することができる。特にこの比率が１．４重量％以上のときには、窒素酸化物の第１下面電極２２上での分解をゼロ又はゼロに近い値にまで抑制することができるため好ましい。また、この比率が２０重量％以下のときには、固体電解質層が分解したりすることなく長期にわたって使用可能となるため好ましい。また、この比率が１５重量％以下のときには、ガス導入室１６内に被測定ガスと共に水蒸気が導入されたときにその水蒸気の第１下面電極２２上での分解を十分に抑制することができるためより好ましい。
【００２１】
第２ポンプセル２８は、図３に示すように、第１固体電解質層２０と、この第１固体電解質層２０の下面及び上面に形成された第２下面電極３２及び第２上面電極３４とにより構成される。第２下面電極３２は、長方形の電極板であって第１下面電極２２よりも面積が大きく、第１固体電解質層２０の長手方向に沿って延びるリード部３２ａ（図２参照）を有している。一方、第２上面電極３４は、第２下面電極３２と対向する位置に第２下面電極３２と同じ大きさに形成され、第１固体電解質層２０の長手方向に沿って延びるリード部３４ａ（図２参照）を有している。また、第２下面電極３２は、窒素酸化物を還元する能力を有する材料、例えばロジウム、白金とロジウムの合金又はこれらを主成分とする金属材料を含むペーストを塗布したあと高温処理して作製したものであり、第２上面電極３４は、特にどのような材料で形成されていてもよいが、ここではロジウムペーストを塗布したあと焼成して作製したものである。また、第２下面電極３２と第２上面電極３４は、それぞれリード部３２ａ，３４ａを介してＩp2ドライブ回路３６により電圧を印加可能なように接続されている。そして、第１下面電極３２が負極、第１上面電極３４が正極となるように電流を流すと、酸素イオンが負極から正極へと伝導するため、ガス導入室１６から酸素が外部へポンピングされる。
【００２２】
ガス導入室１６は、第１固体電解質層２０の下側に配置され第１固体電解質層２０と同じ材料で作製された第２固体電解質層３０の一部をくり抜いて形成した空間であり、該空間は、第１固体電解質層２０の下面に設けられた第１下面電極２２及び第２下面電極３２を収容可能であると共に第３固体電解質層４６の上面に設けられた測定電極４４を収容可能である。このガス導入室１６には、第２固体電解質層３０の先端部に形成された多孔質アルミナからなるガス拡散律速層１６ａを介して外部から被測定ガスを導入するようになっている。このガス拡散律速層１６ａは、センサ本体１２の外部に存在する被測定ガスとガス導入室１６内に存在する被測定ガスとが直ちに平衡状態に達することのないように被測定ガスの拡散を制限する役割を果たす。
【００２３】
酸素センサセル４０は、第２固体電解質層３０の下側に配置され第１固体電解質層２０と同じ材料で作製された第３固体電解質層４６と、この第３固体電解質層４６の下面及び上面に形成された矩形状の基準電極４２及び測定電極４４とにより構成される。この酸素センサセル４０は、いわゆる酸素濃淡電池であり、基準電極４２が収容された基準室３８の酸素分圧と測定電極４４が収容されたガス導入室１６の酸素分圧とに基づいて周知のネルンストの式により算出される起電力が基準電極４２と測定電極４４との間に発生する。また、基準電極４２と測定電極４４は、それぞれリード部４２ａ，４４ａ（図２参照）を介してＶS検出回路４８（図３参照）により両電極４２，４４間の電位差を検出可能なように接続されている。
【００２４】
基準室３８は、第３固体電解質層４６の下側に配置され第１固体電解質層２０と同じ材料で作製された第４固体電解質層４７の一部をくり抜いて形成した空間であり、該空間は、第３固体電解質層４６の下面に設けられた基準電極４２を収容可能である。この基準室３８は、第５固体電解質層４９により下側の開口が塞がれている。また、基準室３８には、大気が導入されるようになっている。大気中には酸素が約２１％含まれているため、大気中の酸素分圧は一定の値を取ることになる。
【００２５】
セラミックヒータ１４は、センサ本体１２のうち第５固体電解質層４９の裏面に当接するように形成され、ジルコニアセラミック層の内部に白金又は白金合金により形成されたヒータ配線１４ａを埋め込んだものである。このセラミックヒータ１４は、ヒータ通電回路１４ｂの通電・遮電が制御されることによりセンサ本体１２を加熱する。
【００２６】
電子制御ユニット５０は、図３に示すように、ＣＰＵ５２を中心としたマイクロプロセッサとして構成されており、ＣＰＵ５２の他に、処理プログラム等が記憶されたＲＯＭ５４と、一時的にデータを記憶するＲＡＭ５６と、図示しない入出力ポートとを備えている。この電子制御ユニット５０には、第１ポンプセル１８に電流を流すＩp1ドライブ回路３６からの電流ＩP1に関する信号、第２ポンプセル２８に電流を流すＩp2ドライブ回路３６からの電流Ｉp2に関する信号、ＶS検出回路４８からの基準電極４２と測定電極４４との間に生じる電位差に関する信号、図示しないヒータ温度センサからのセラミックヒータ１４の温度に関する信号などが入力ポートを介して入力される。また、電子制御ユニット５０からは、ＩP1ドライブ回路２６により第１ポンプセル１８の両電極２２，２４間に印加する電圧の制御信号、ＩP2ドライブ回路３６により第２ポンプセル２８の両電極３２，３４間に印加する電圧の制御信号、ヒータ通電回路１４ｂへのオンオフ信号などが出力ポートを介して出力される。
【００２７】
本実施形態のＮＯｘセンサ１０は、上述したように各固体電解質層２０，３０，４６，４７，４９とセラミックヒータ１４とを積層したいわゆる積層型センサである。このＮＯｘセンサ１０は、第１固体電解質層２０となる未焼成のグリーンシートに第１及び第２ポンプセル１８，２８の構成要素を形成したもの、第２固体電解質層３０となる未焼成のグリーンシートにガス導入室１６となる孔を形成したもの、第３固体電解質層４６となる未焼成のグリーンシートに酸素センサセル４０の構成要素を形成したもの、第４固体電解質層４７となる未焼成のグリーンシートに基準室３８となる孔を形成したもの、第５固体電解質層４９となる未焼成のグリーンシート、セラミックヒータ１４となる一対の未焼成のグリーンシートにヒータ配線１４ａを挟み込んだものをこの順に積層して焼成したものである。なお、グリーンシートの厚みは０．１〜１．０ｍｍ程度である。また、グリーンシート上に電極となる金属ペースト部分を形成する場合、各電極に合った金属組成物を用いて各電極を形成する部分に塗布、印刷、スパッタ、蒸着又はめっきを施す。
【００２８】
次に、本実施形態のＮＯｘセンサ１０の動作について図３に基づいて説明する。ここでは、図示しない自動車エンジンのエキゾーストマニホルドの下流にＮＯｘセンサ１０を配置したときについて説明する。このとき、エンジンの排ガスが被測定ガスとなり、ガス拡散律速層１６ａ（図２参照）を通じて排ガスがガス導入室１６へ導入される。酸素センサセル４０は、ガス導入室１６へ導入された排ガス中の酸素分圧と基準室３８内の大気の酸素分圧に応じた起電力を発生する。すると、ＶS検出回路４８は、この起電力を検出する。また、第１ポンプセル１８にはＩP1ドライブ回路２６により一定電圧Ｖ０が印加され、第２ポンプセル２８にはＩP2ドライブ回路３６により同じく一定電圧Ｖ０が印加されている。
【００２９】
この一定電圧Ｖ０について、第１ポンプセル１８を例にとって説明する。第１ポンプセル１８の両電極２２，２４間に印加する電圧を徐々に増やしていくと、図４（ａ）に示すように、ポンピング電流ＩP1は最初はオームの法則に従って増加していくが、ガス拡散律速層１６ａではガス導入室１６へ移動し得る気体分子の量が制限されているため、ある電圧値以降は印加する電圧の大きさにかかわらず一定の値つまり限界電流値で飽和する特性となる。この限界電流値は、第１下面電極２２の近傍の酸素濃度に応じて決まる。そして、各酸素濃度の限界電流値をすべてカバーできる電圧Ｖ０を印加したときには、図４（ｂ）に示すように、ポンピング電流ＩP1に応じて酸素濃度が決まるため、本実施形態ではこの電圧Ｖ０を印加するようにしている。
【００３０】
さて、電子制御ユニット５０は、ＶS検出回路４８から酸素センサセル４０の起電力の検出値を入力し、この起電力が予め定められた基準電位（例えば理論空燃比点のときに発生する電圧）となるのを待って第１ポンプセル１８に流れる第１ポンピング電流ＩP1と第２ポンプセル２８に流れる第２ポンピング電流ＩP2を読み取る。そして、読み取った第１ポンピング電流ＩP1から第１下面電極２２の近傍の酸素濃度を求めると共に、第２ポンピング電流ＩP2から第２下面電極３２の近傍の酸素濃度を求め、両者の差分を算出する。ここで、第２下面電極３２の近傍の酸素には、排ガスにもともと含まれる酸素のほかに第２下面電極３２の作用により排ガスに含まれるＮＯｘが還元されて生じた酸素も含まれるのに対して、第１下面電極２２の近傍の酸素には、排ガスにもともと含まれる酸素しか含まれない。このため、両酸素濃度の差分から、ＮＯｘが還元されて生じた酸素濃度を求めることができ、ひいてはガス導入室１６へ導入された排ガスのＮＯｘ濃度を算出することができる。
【００３１】
なお、セラミックヒータ１４は、センサ本体１２を構成する固体電解質が一定の酸素イオン伝導性を持つように電子制御ユニット５０により一定温度（例えば７５０℃）に制御されている。
【００３２】
以上詳述した本実施形態のＮＯｘセンサ１０によれば、第１ポンプセル１８でガス導入室１６に導入された被測定ガス中の酸素濃度を測定するにあたり、第１ポンプセル１８の第１下面電極２２上では窒素酸化物は分解しないため、第１ポンプセル１８の第１下面電極２２上で窒素酸化物が分解して酸素が生成することにより元々被測定ガスに含まれる酸素の濃度を正確に測定できなくなるといったような不具合が生じることがない。
【００３３】
また、第２ポンプセル２８の第２下面電極３２で被測定ガス中の窒素酸化物を分解して酸素を発生させ、被測定ガス中に含まれる元々の酸素に窒素酸化物由来の酸素を加えた酸素濃度を測定し、該測定した酸素濃度から元々被測定ガス中に含まれる酸素の濃度を差し引くことにより窒素酸化物由来の酸素濃度が得られるから、この窒素酸化物由来の酸素濃度から窒素酸化物濃度を正確に求めることができる。
【００３４】
更に、このＮＯｘセンサ１０では、第２ポンプセル２８の第２下面電極３２で被測定ガス中の窒素酸化物を分解するのであるが、エンジンの排ガス中の窒素酸化物濃度は酸素濃度に比べて少量なことが多いことから、第２ポンプセル２８の第２下面電極３２の面積を第１ポンプセル１８の第１下面電極２２の面積よりも大きくして窒素酸化物が効率よく且つ迅速に分解されるようにしている。
【００３５】
更にまた、第１ポンプセル１８も第２ポンプセル２８も、同じ一つのガス導入室１６に導入された被測定ガスを測定対象としているため、濃度検知において時間的な誤差が生じることがなく、高精度な測定を達成できる。
【００３６】
なお、本発明は上述した実施形態に何ら限定されることはなく、本発明の技術的範囲に属する限り種々の態様で実施し得ることはいうまでもない。
【００３７】
例えば、上述した実施形態では、第１下面電極２２と第２下面電極３２とを長方形状としたが、図５に示すように櫛歯状として互いに噛み合うように配置してもよい。こうすれば、第１下面電極２２の凹部に第２下面電極３２の凸部が入り込み第２下面電極３２の凹部に第１下面電極２２の凸部が入り込むというパターンを含むことから、このパターンを被測定ガスが通過する際には第１下面電極２２と第２下面電極３２に接触する被測定ガスの組成に差が生じにくい。ここでは、各上面電極２４，３４は各下面電極２２，３２と同じ形状とした。なお、図５では第１及び第２下面電極２２，３２の櫛歯の向きがガス導入室１６内への排ガスの導入方向に対して略直交するようにしたが、排ガスの導入方向と略平行になっていてもよいし、ある角度をもって交差していてもよい。
【００３８】
また、上述した実施形態では、基準室３８に大気を導入する構成を採用したが、大気を導入せずに周知の自己生成酸素基準を採用してもよい。この自己生成酸素基準については、例えば「自動車工学シリーズ  エンジン制御用センサ」（株式会社山海堂、１９９９年１２月２０日発行）の１０３〜１０４頁に記載されているため、ここでは詳細な説明を省略する。
【００３９】
更に、上述した実施形態では、電子制御ユニット５０によるＮＯｘ濃度の測定について、第１下面電極２２はＮＯｘ還元能力がなく第２下面電極３２はＮＯｘ還元能力があるものとして説明したが、第１下面電極２２は第２下面電極３２よりも低いＮＯｘ還元能力を有していてもよい。この場合、予めＮＯｘ還元能力の差を把握したうえで、第１ポンプセル１８と第２ポンプセル２８の酸素濃度の差分からＮＯｘ還元能力の差に応じた酸素濃度を求め、その酸素濃度にＮＯｘ還元能力の差を加味すればガス導入室１６へ導入された排ガスのＮＯｘ濃度を算出することができる。
【実施例】
【００４０】
［実施例１］
１．グリーンシート
固体電解質層となるグリーンシートは、以下の配合により厚さ０．５ｍｍに成形した。なお、以下の組成以外に、鉄酸化物や酸化チタンなどが含有されている。
ジルコニア（ＺｒＯ2） ９０．０４重量部
イットリア（Ｙ2Ｏ3）    ９．９６重量部
アルミナ（Ａｌ2Ｏ3）    ２．６８重量部
【００４１】
２．ポンプセル
グリーンシートを切断して個片（幅＝７ｍｍ、長さ＝６５ｍｍ）とし、その個片に第１ポンプセル１８及び第２ポンプセル２８を形成した。すなわち、この個片の下面に、第１ポンプセル１８の第１下面電極２２が形成される部分に開口を有するマスクを載置して、白金ペーストに酸化マグネシウム、イットリアをドープしたジルコニア（ＹＳＺ）を混合した酸化マグネシウム入り白金ペースト（各成分の重量比  白金：酸化マグネシウム：ＹＳＺ＝９８．６：１．４：１５）を塗布してその開口に充填し、その後、乾燥、硬化させた。酸化マグネシウム入り白金ペーストは、平均粒径０．０５μｍの白金粒子、平均粒径０．０５−２μｍの酸化マグネシウム、平均粒径５０−１００μｍのＹＳＺをエチルセルロース・アクリル系の溶剤を混練して、粘度１４３±５Ｐａ・Ｓ（Ｂ型粘度計１０ｒｐｍにて測定）に調整したものを用いた。続いて、同じく個片の下面に、第２ポンプセル２８の第２下面電極３２が形成される部分に開口を有するマスクを載置して、白金−ロジウム混合ペーストを塗布してその開口に充填し、その後、乾燥、硬化させた。白金−ロジウムペーストは、粒径０．０５μｍの白金粒子、粒径０．０５μｍのロジウム粒子を５：１で配合し、エチルセルロース・アクリル系の溶剤を混練して、粘度１４３±５Ｐａ・Ｓ（Ｂ型粘度計１０ｒｐｍにて測定）に調整したものを用いた。次に、個片の上面に、第１ポンプセル１８の第１上面電極２４と第２ポンプセル２８の第２上面電極３４とが形成される部分に開口を有するマスクを載置して、白金ペーストを塗布してその開口に充填し、その後、乾燥、硬化させた。白金ペーストは、粒径０．０５μｍの白金粒子、エチルセルロース・アクリル系の溶剤を混練して、±５Ｐａ・Ｓ（Ｂ型粘度計１０ｒｐｍにて測定）に調整したものを用いた。このようにして、第１固体電解質層２０となる未焼成のグリーンシートに第１及び第２ポンプセル１８，２８の構成要素を形成したものを得た。なお、平均粒径はＴＥＭ（透過型電子顕微鏡）観察により測定した。
【００４２】
３．ガス導入室
グリーンシートを切断して個片（幅＝７ｍｍ、長さ＝６５ｍｍ）とし、その個片のうちガス導入室１６となる位置にドリルやレーザ等により孔をくり抜き、第２固体電解質層３０となる未焼成のグリーンシートにガス導入室１６となる孔を形成したものを得た。
【００４３】
４．酸素センサセル（基準セル）
グリーンシートを切断して個片（幅＝７ｍｍ、長さ＝６５ｍｍ）とし、その個片に酸素センサセル４０を形成した。すなわち、この個片の下面に、基準電極４２が形成される部分に開口を有するマスクを載置して上記２．で用いた白金ペーストを塗布してその開口に充填し、その後、乾燥、硬化させた。また、この個片の上面に、測定電極４４が形成される部分に開口を有するマスクを載置して上記２．で用いた白金ペーストを塗布してその開口に充填し、その後、乾燥、硬化させた。このようにして、第３固体電解質層４６となる未焼成のグリーンシートに酸素センサセル４０の構成要素を形成したものを得た。
【００４４】
５．基準室
グリーンシートを切断して個片（幅＝７ｍｍ、長さ＝６５ｍｍ）とし、その個片のうち基準室３８となる位置にドリルやレーザ等により孔をくり抜き、第４固体電解質層４７となる未焼成のグリーンシートに基準室３８となる孔を形成したものを得た。
【００４５】
６．セラミックヒータ
グリーンシートを切断して２つの個片（それぞれ幅＝７ｍｍ、長さ＝６５ｍｍ）とし、そのうちの一方の個片の一面に上記２．で白金ペーストの印刷によりヒータ配線１４ａを形成し、そのヒータ配線１４ａをもう一方の個片で挟み込んだ。
【００４６】
７．焼成
まず、ガス導入室１６となる孔を形成したグリーンシートのうちガス拡散律速層１６ａとなる部分に多孔質アルミナを埋め込んだ。その後、上記２〜６で形成した各グリーンシートを順次組み付けた。このとき、それぞれのグリーンシートの間には、シート同士を接着させるために絶縁樹脂からなる接着シートを貼り付けた。組み付けたセンサ素子を１３００〜１４００℃で焼成し、粗製品を得た。
【００４７】
８．外形加工
焼成した粗製品の端面を機械研磨して、ガス導入室１６にガス拡散律速層１６ａを露出させると共に外形の形状（例えば、長さ調整も含む）を整えて、幅５ｍｍ、長さ５０ｍｍ、厚み２ｍｍとした。ここで、焼成前の段階では白金：酸化マグネシウム：ＹＳＺ＝９８．６：１．４：１５であるのに対して、焼成後の段階ではＹＳＺの一部が減少するが白金と酸化マグネシウムの配合比は変わらない。このため、第１下面電極２２における、白金重量と酸化マグネシウム重量との和に対する酸化マグネシウム重量の比率は、１．４ｗｔ％である。
【００４８】
９．回路接続
外径加工後、第１ポンプセル１８の両電極２２，２４にＩP1ドライブ回路２６を接続し、第２ポンプセル２８の両電極３２，３４にＩP2ドライブ回路３６を接続し、酸素センサセル４０の両電極４２，４４にＶｓ検出回路４８を接続し、ヒータ配線１４ａにヒータ通電回路１４ｂを接続し、更にこれらの回路２６，３６，４８，１４ｂを電子制御ユニット５０に接続することにより、ＮＯｘセンサ１０を得た。
【００４９】
［実施例２］
実施例２では、酸化マグネシウム入り白金ペーストとして、各成分の重量比を白金：酸化マグネシウム：ＹＳＺ＝９８：２：１５とした以外は、実施例１と同様にしてＮＯｘセンサ１０を作製した。したがって、実施例２の第１下面電極２２における、白金重量と酸化マグネシウム重量との和に対する酸化マグネシウム重量の比率は、２ｗｔ％である。
【００５０】
［実施例３］
実施例３では、酸化マグネシウム入り白金ペーストとして、各成分の重量比を白金：酸化マグネシウム：ＹＳＺ＝９３：７：１５とした以外は、実施例１と同様にしてＮＯｘセンサ１０を作製した。したがって、実施例３の第１下面電極２２における、白金重量と酸化マグネシウム重量との和に対する酸化マグネシウム重量の比率は、７ｗｔ％である。
【００５１】
［実施例４］
実施例４では、酸化マグネシウム入り白金ペーストとして、各成分の重量比を白金：酸化マグネシウム：ＹＳＺ＝８５：１５：１５とした以外は、実施例１と同様にしてＮＯｘセンサ１０を作製した。したがって、実施例４の第１下面電極２２における、白金重量と酸化マグネシウム重量との和に対する酸化マグネシウム重量の比率は１５ｗｔ％である。
【００５２】
［実施例５］
実施例５では、酸化マグネシウム入り白金ペーストとして、各成分の重量比を白金：酸化マグネシウム：ＹＳＺ＝８０：２０：１５とした以外は、実施例１と同様にしてＮＯｘセンサ１０を作製した。したがって、実施例５の第１下面電極２２における、白金重量と酸化マグネシウム重量との和に対する酸化マグネシウム重量の比率は２０ｗｔ％である。
【００５３】
［実施例６］
実施例６では、酸化マグネシウム入り白金ペーストとして、各成分の重量比を白金：酸化マグネシウム：ＹＳＺ＝７８：２２：１５とした以外は、実施例１と同様にしてＮＯｘセンサ１０を作製した。したがって、実施例６の第１下面電極２２における、白金重量と酸化マグネシウム重量との和に対する酸化マグネシウム重量の比率は２２ｗｔ％である。
【００５４】
［実施例７］
実施例７では、酸化マグネシウム入り白金ペーストとして、各成分の重量比を白金：酸化マグネシウム：ＹＳＺ＝７４：２６：１５とした以外は、実施例１と同様にしてＮＯｘセンサ１０を作製した。したがって、実施例７の第１下面電極２２における、白金重量と酸化マグネシウム重量との和に対する酸化マグネシウム重量の比率は２６ｗｔ％である。
【００５５】
［実施例８］
実施例８では、酸化マグネシウム入り白金ペーストとして、各成分の重量比を白金：酸化マグネシウム：ＹＳＺ＝９９．０：１．０：１５とした以外は、実施例１と同様にしてＮＯｘセンサ１０を作製した。したがって、実施例８の第１下面電極２２における、白金重量と酸化マグネシウム重量との和に対する酸化マグネシウム重量の比率は１．０ｗｔ％である。
【００５６】
［実施例９］
実施例９では、酸化マグネシウム入り白金ペーストとして、各成分の重量比を白金：酸化マグネシウム：ＹＳＺ＝９９．３：０．７：１５とした以外は、実施例１と同様にしてＮＯｘセンサ１０を作製した。したがって、実施例９の第１下面電極２２における、白金重量と酸化マグネシウム重量との和に対する酸化マグネシウム重量の比率は０．７ｗｔ％である。
【００５７】
［実施例１０］
実施例１０では、酸化マグネシウム入り白金ペーストとして、各成分の重量比を白金：酸化マグネシウム：ＹＳＺ＝９９．５：０．５：１５とした以外は、実施例１と同様にしてＮＯｘセンサ１０を作製した。したがって、実施例１０の第１下面電極２２における、白金重量と酸化マグネシウム重量との和に対する酸化マグネシウム重量の比率は０．５ｗｔ％である。
【００５８】
［比較例１］
比較例１では、酸化マグネシウム入り白金ペーストとして、各成分の重量比を白金：酸化マグネシウム：ＹＳＺ＝９９．９：０．１：１５とした以外は、実施例１と同様にしてＮＯｘセンサ１０を作製した。したがって、比較例１の第１下面電極２２における、白金重量と酸化マグネシウム重量との和に対する酸化マグネシウム重量の比率は０．１ｗｔ％である。
【００５９】
［比較例２］
比較例２では、酸化マグネシウム入り白金ペーストとして、各成分の重量比を白金：酸化マグネシウム：ＹＳＺ＝９９．７：０．３：１５とした以外は、実施例１と同様にしてＮＯｘセンサ１０を作製した。したがって、比較例２の第１下面電極２２における、白金重量と酸化マグネシウム重量との和に対する酸化マグネシウム重量の比率は０．３ｗｔ％である。
【００６０】
［比較例３］
比較例３では、酸化マグネシウム入り白金ペーストではなく白金ペースト（各成分の重量比  白金：ＹＳＺ＝１００：１５）を用いた以外は、実施例１と同様にしてＮＯｘセンサ１０を作製した。したがって、比較例３の第１下面電極２２における、白金重量と酸化マグネシウム重量との和に対する酸化マグネシウム重量の比率は０ｗｔ％である。
【００６１】
［比較例４］
比較例４では、酸化マグネシウム入り白金ペーストではなく金入り白金ペースト（各成分の重量比  白金：金：ＹＳＺ＝９８：２：１５）を用いた以外は、実施例１と同様にしてＮＯｘセンサ１０を作製した。したがって、比較例４の第１下面電極２２における、白金重量と酸化マグネシウム重量との和に対する酸化マグネシウム重量の比率は０ｗｔ％であり、白金重量と金重量との和に対する金重量の比率は２ｗｔ％である。
【００６２】
［実施例１１］
実施例１１では、第２ポンプセル２８を形成せず第１ポンプセル１８のみを形成し、酸素濃度センサとした以外は実施例１と同様にして酸素センサを作製した。したがって、実施例１１の第１下面電極２２における、白金重量と酸化マグネシウム重量との和に対する酸化マグネシウム重量の比率は１．４ｗｔ％である。
【００６３】
［実施例１２］
実施例１２では、第２ポンプセル２８を形成せず第１ポンプセル１８のみを形成し、酸素濃度センサとした以外は実施例４と同様にして酸素センサを作製した。したがって、実施例１２の第１下面電極２２における、白金重量と酸化マグネシウム重量との和に対する酸化マグネシウム重量の比率は１５ｗｔ％である。
【００６４】
［実施例１３］
実施例１３では、第２ポンプセル２８を形成せず第１ポンプセル１８のみを形成し、酸素濃度センサとした以外は実施例５と同様にして酸素センサを作製した。したがって、実施例１３の第１下面電極２２における、白金重量と酸化マグネシウム重量との和に対する酸化マグネシウム重量の比率は２０ｗｔ％である。
【００６５】
［実施例１４］
実施例１４では、第２ポンプセル２８を形成せず第１ポンプセル１８のみを形成し、酸素濃度センサとした以外は実施例８と同様にして酸素センサを作製した。したがって、実施例１４の第１下面電極２２における、白金重量と酸化マグネシウム重量との和に対する酸化マグネシウム重量の比率は１．０ｗｔ％である。
【００６６】
［実施例１５］
実施例１５では、第２ポンプセル２８を形成せず第１ポンプセル１８のみを形成し、酸素濃度センサとした以外は実施例１０と同様にして酸素センサを作製した。したがって、実施例１５の第１下面電極２２における、白金重量と酸化マグネシウム重量との和に対する酸化マグネシウム重量の比率は０．５ｗｔ％である。
【００６７】
［評価項目Ａ：ＮＯ分解率］
上述した実施例１〜１０、比較例１〜４で作成したＮＯｘセンサ１０と同等の第１ポンプセル１８及び第２ポンプセル２８を有するテストピース６０（図６参照）を作成し、このテストピース６０を加熱炉６２（温度７５０℃）に配置し、予めＮＯ濃度が既知の試験ガス（ＮＯ  １０００ｐｐｍ、流量６０ｍＬ／ｍｉｎ）をテストピース６０に吹きかけつつ、第１ポンプセル１８の第１上面電極２４と第１下面電極２２との間に電圧５００ｍＶを印加して第１下面電極２２で試験ガス中のＮＯを分解させ、テストピース６０を通過した後の出口ガス中のＮＯ濃度をＮＯｘガスメータ（（株）堀場製作所製  品番：ＰＧ−２２５）で測定した。そして、ＮＯ分解率を下記式（１）により求めた。式（１）において値ａは、出口ガス中のＮＯ濃度測定値（ｐｐｍ）である。その結果を表１に示す。
ＮＯ分解率(%)=（試験ガスＮＯ濃度−ａ）／試験ガスＮＯ濃度  ×  100  …(1)
【００６８】
［評価項目Ｂ：実際の酸素濃度の測定結果］
上述した実施例１〜１５、比較例１〜４で作成したＮＯｘセンサ１０の各々について、図６の加熱炉６２（温度７５０℃）内のテストピース６０の代わりに配置し、予め濃度が既知の酸素ガス（Ｏ2  ５％）と第１混合ガス（ＮＯ  ５０００ｐｐｍ、Ｏ2  ５％）の２種類のガスを順次測定した。ここでは、基準電極での電圧を５００ｍＶとしたときに、第１ポンプセル１８の電流値をそれぞれのガスについて測定すると共に電圧値についても測定した。なお、実施例１〜１０及び比較例１〜４では、第２ポンプセル２８を駆動しなかった。そして、第１確度を下記式（２）により求めた。表１に第１確度と電圧値を示す。
第１確度=(第１混合ガスを流した時の電流値)/(酸素ガスを流した時の電流値)  …(2)
【００６９】
［評価項目Ｃ：水分の影響］
上述した実施例１１〜１５、比較例１〜４で作成したＮＯｘセンサ１０の各々について、図６の加熱炉６２（温度７５０℃）内のテストピース６０の代わりに配置し、予め濃度が既知の酸素ガス（Ｏ2  ５％）と第２混合ガス（Ｏ2  ５％、Ｈ2Ｏ  ２％）の２種類のガスを順次測定した。ここでは、基準電極での電圧を５００ｍＶとしたときに、第１ポンプセル１８の電流値をそれぞれのガスについて測定すると共に電圧値についても測定した。なお、比較例１〜４では、第２ポンプセル２８を駆動しなかった。そして、第２確度を下記式（３）により求めた。表１に第２確度と電圧値を示す。
第２確度=(第２混合ガスを流した時の電流値)/(酸素ガスを流した時の電流値)  …(3)
【００７０】
表１から明らかなように、酸化マグネシウムの含有量が０．５重量％以上の場合には、ＮＯ分解率が３０％以下という低分解率となり、第１確度も良好な値が得られた。特に、酸化マグネシウムの含有量が１．４重量％以上の場合には、ＮＯ分解率がゼロ、第１確度もより１に近い値となった。また、酸化マグネシウムの含有量が２０重量％以下の場合には測定時の電圧が２０００ｍＶを超えないことから電解質の劣化を招くおそれがなく、特に１５重量％以下の場合には第２確度が１に近い値となり水蒸気がほとんど分解せず大きな測定誤差が生じないことがわかる。
【表１】
2006349569.tif 000003
【図面の簡単な説明】
【００７１】
【図１】本実施形態のＮＯｘセンサの外観を表す斜視図である。
【図２】ＮＯｘセンサの分解斜視図である。
【図３】ＮＯｘセンサの電気的接続を表すブロック図である（図１のＡ−Ａ断面図を含む）。
【図４】ＮＯｘ濃度の測定原理に関する説明図である。
【図５】他の実施形態のＮＯｘセンサの一部を表す分解斜視図である。
【図６】テストピースを用いた評価試験の説明図（囲いは部分拡大図）である。
【図７】従来技術の説明図である。
【符号の説明】
【００７２】
１０…ＮＯｘセンサ、１２…センサ本体、１４…セラミックヒータ、１４ａ…ヒータ配線、１４ｂ…ヒータ通電回路、１６…ガス導入室、１６ａ…ガス拡散律速層、１８…第１ポンプセル、２０…第１固体電解質層、２２…第１下面電極、２２ａ…リード部、２４…第１上面電極、２４ａ…リード部、２６…Ｉp1ドライブ回路、２８…第２ポンプセル、３０…第２固体電解質層、３２…第２下面電極、３２ａ…リード部、３４…第２上面電極、３４ａ…リード部、３６…Ｉp2ドライブ回路、３８…基準室、４０…酸素センサセル、４２…基準電極、４２ａ，４４ａ…リード部、４４…測定電極、４６…第３固体電解質層、４７…第４固体電解質層、４８…Ｖｓ検出回路、４９…第５固体電解質層、５０…電子制御ユニット、５２…ＣＰＵ、５４…ＲＯＭ、５６…ＲＡＭ、６０…テストピース、６２…加熱炉。
【図１】
2006349569.tif 000004
【図２】
2006349569.tif 000005
【図３】
2006349569.tif 000006
【図４】
2006349569.tif 000007
【図５】
2006349569.tif 000008
【図６】
2006349569.tif 000009
【図７】
2006349569.tif 000010