(57)【要約】【課題】  低消費電力で早期活性に優れるガスセンサを提供すること。【解決手段】  固体電解質体２２の表面に基準電極２１および被測定電極２３を設けたセンサ素子２と、センサ素子２を保持する筒状のハウジング１２と、ハウジング１２の先端側に設けた被測定ガス側カバー６と、ハウジング１２の基端側に設けた基準ガス側カバー７１とを備え、センサ素子２を加熱するレーザー５を基準ガス側カバー７１内に収納し、レーザー光５２を基準電極２１に向けて照射することでセンサ素子２を加熱する。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
固体電解質体の表面に被測定電極および基準電極を設けたセンサ素子と、前記センサ素子を加熱するレーザーとを備えたことを特徴とするガスセンサ。
【請求項２】
請求項１において、前記センサ素子を覆う部材内に前記レーザーを配置したことを特徴とするガスセンサ。
【請求項３】
請求項２において、前記センサ素子を保持する筒状のハウジングと、前記ハウジングの先端側に設けた被測定ガス側カバーと、前記ハウジングの基端側に設けた基準ガス側カバーとを備え、前記レーザーを前記基準ガス側カバー内に収納したことを特徴とするガスセンサ。
【請求項４】
請求項３において、前記センサ素子は薄板状の形状を有することを特徴とするガスセンサ。
【請求項５】
請求項３において、前記センサ素子は有底筒状の形状を有し、前記ハウジングの先端側に配置された前記センサ素子の底面にレーザーを照射することを特徴とするガスセンサ。
【請求項６】
請求項３において、前記センサ素子は棒状の形状を有し、前記ハウジングの先端側に配置された前記センサ素子の端部にレーザーを照射することを特徴とするガスセンサ。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか一項において、前記レーザーは波長が０．２８μｍ〜３μｍであることを特徴とするガスセンサ。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか一項において、前記レーザーは半導体レーザーであることを特徴とするガスセンサ。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれか一項において、前記レーザーと前記センサ素子の間に、集光器を設けたことを特徴とするガスセンサ。
【請求項１０】
請求項９において、前記集光器は耐熱レンズであることを特徴とするガスセンサ。
【請求項１１】
請求項８または９において、前記集光器は、焦点位置調整機構を有していることを特徴とするガスセンサ。
【請求項１２】
請求項１〜１１のいずれか一項において、被測定電極または基準電極部の温度検出機構を備えることで検出した温度に基づいて前記レーザーの出力を調整することを特徴とするガスセンサ。
【請求項１３】
請求項１２において、前記温度検出機構は前記被測定電極および基準電極間に交流電圧を引加することによる、センサ素子の複素抵抗値の検出機構であることを特徴とするガスセンサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、酸素濃度等の測定を行うガスセンサに関し、例えば、内燃機関の排気系に設置されるガスセンサに関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関の排気系に設置されて排気ガス中の酸素濃度やＮＯｘ濃度等を測定するガスセンサとして、固体電解質体の表面に被測定電極および基準電極を設けたセンサ素子を用いて基準ガスと被測定ガスの濃度差に応じた信号を検出するものが知られている。
【０００３】
この種のガスセンサは、センサ素子が所定の温度範囲にないとガス濃度を測定することができないため、センサ素子の温度を調整しなければならない。特に、内燃機関始動直後においては、センサ素子の温度は外気温程度となっており、この状態から速やかにセンサ素子を所定温度に加熱する必要がある。このため、センサ素子を加熱するヒータが設けられている。
【０００４】
このヒータとしては、絶縁性セラミック内にタングステン等の発熱体を有するセラミックヒータが知られている（例えば、特許文献１または特許文献２参照）。また、その他のヒータとして、ハロゲンランプ、タングステンよりなる赤外線球、炭化珪素よりなるクロード等の外部熱源を用いるものがある（例えば、特許文献３参照）。
【特許文献１】特開２００２−１４０７７号公報
【特許文献２】特開２０００−１０６２６６号公報
【特許文献３】特開平１１−２８７７８４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
前述のセラミックヒータを用いてセンサ素子を加熱するガスセンサは、セラミックヒータとセンサ素子とを接触させて伝熱する構成である。しかし、セラミックヒータの熱がセンサ素子にすべて伝熱されるのではなく、セラミックヒータの熱の一部はセンサ素子の加熱に利用されることなく大気中に放熱される。このため、セラミックヒータの熱を有効に利用しているとは言えず、早期活性のためにヒータ発熱量を大きくしたとしても、センサ素子の加熱に利用されない熱量も増加するため、ヒータの消費電力が大きくなる割に早期活性を達成することができない。なお、本明細書において、「早期活性」とは、センサ素子加熱開始後、速やかにセンサ素子作動温度となってガス濃度検出ができることを意味する。
【０００６】
また、ハロゲンランプ等の熱源を用いるガスセンサでは、熱源から放射状に発せられる熱を熱導入部材に導入して伝熱する必要があり、熱導入部材に熱を導入する際にセンサ素子の加熱に利用されない熱が生じるため、ヒータの消費電力が大きくなる割に早期活性を達成することができない。
【０００７】
本発明は、かかる問題点に鑑みてなされたもので、低消費電力で早期活性に優れるガスセンサを提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
請求項１の発明は、固体電解質体の表面に被測定ガス電極および基準電極を設けたセンサ素子と、前記センサ素子を加熱するレーザーとを備えたことを特徴とするガスセンサである。
【０００９】
本発明は、センサ素子を加熱するためにレーザーを用いたものである。レーザーは、指向性に優れるため一方向に照射することができ、加熱したい箇所にのみ集中的に照射することができる。このため、レーザーから照射される光をセンサ素子の加熱に有効に利用することができ、消費電力を低減することができる。また、センサ素子のガス濃度検知部に集中的にレーザーを照射することができるため、ガス濃度検知部の昇温を速めることができ、早期活性に優れるガスセンサを得ることができる。ここで、ガス濃度検知部とは、被測定ガスおよび基準電極が設けられた箇所の近傍をいう。
【００１０】
請求項２の発明は、前記センサ素子を覆う部材内に前記レーザーを配置したことを特徴とするガスセンサである。このように、センサ素子を覆う部材内にレーザーを配置することにより、センサ素子とレーザーとを一体化することができ、ガスセンサの取り付け性が向上する。また、外部からレーザー光を導入する光導入部材が不要となるため、構造を簡素化できる。
【００１１】
請求項３の発明は、前記センサ素子を保持する筒状のハウジングと、前記ハウジングの先端側に設けた被測定ガス側カバーと、前記ハウジングの基端側に設けた基準ガス側カバーとを備え、前記レーザーを前記基準ガス側カバー内に収納したことを特徴とするガスセンサである。この構成により、レーザーを基準ガス雰囲気に設置できるため、被測定ガスによりレーザーが傷むのを防止できる。
【００１２】
請求項４の発明は、前記センサ素子は薄板状の形状を有することを特徴とするガスセンサである。このように薄板状のセンサ素子とすることで、被加熱対象の熱容量を小さくできるため、早期活性に優れるガスセンサを得ることができる。ここで、「薄板状」であるとは、厚さが５ｍｍ以下の板状形状を有していることをいう。
【００１３】
請求項５の発明は、前記センサ素子は有底筒状の形状を有し、前記ハウジングの先端側に配置された前記センサ素子の内側底面にレーザーを照射することを特徴とするガスセンサである。このように公知の有底筒状ガスセンサをレーザーで加熱することが可能である。また、ガス濃度検知部である内側底面にレーザーを照射することで、早期活性に優れるガスセンサを実現できる。
【００１４】
請求項６の発明は、前記センサ素子は棒状の形状を有し、前記ハウジングの先端側に配置された前記センサ素子の端部にレーザーを照射することを特徴とするガスセンサである。このように公知の積層型ガスセンサをレーザーで加熱することが可能である。また、ガス濃度検知部である先端側の端部にレーザーを照射することで、早期活性に優れるガスセンサを実現できる。
【００１５】
請求項７の発明は、前記レーザーは０．２８μｍ〜３μｍの波長域で発振することを特徴とする。範囲上記波長域で発振するレーザーにおいては小型かつ容易に高出力を得ることができるものが多く存在し、加熱に適している。
【００１６】
請求項８の発明は、前記レーザーは半導体レーザーであることを特徴とするガスセンサである。半導体レーザーは、気体レーザーの様なガス配管、固定レーザーの様なフラッシュランプ等の機構が必要なく、１つの固体チップとしてレーザー素子を構成できることから信頼性が高く、また他のレーザーと比較して著しく小型化が可能である。そのため、センサ素子を覆うカバー内にレーザーを収納する構成においては、ガスセンサを容易に小型化できる。また、電流注入によって発振するため、制御機構との親和性が高い。
【００１７】
請求項９の発明は、前記レーザーと前記センサ素子の間に集光器があることを特徴とするガスセンサである。レーザー光を集光することにより、レーザーが発するエネルギーを１点に集中させることができ、ガス濃度検知部を集中的に加熱することにより、早期活性に優れるガスセンサを得ることができる。この集光器としては、凸レンズを用いることができる。
【００１８】
請求項１０の発明は、前記集光器として耐熱レンズを用いる。耐熱レンズを採用することで、高温雰囲気においてレンズの変形を防止できる。このため、内燃機関の排ガス濃度を測定するガスセンサ等の高温雰囲気に曝されるガスセンサに適用することができる。
【００１９】
請求項１１の発明は、前記集光器は、焦点位置調整機構を有することを特徴とするガスセンサである。このように焦点位置調整機構を有することで、部材間の熱膨張や外部からの振動等により焦点位置がずれた場合でも焦点位置を修正することができる。また、焦点位置を調整することでセンサ素子温度を調整することも可能である。
【００２０】
請求項１２の発明は、被測定電極または基準電極部の温度検出機構を備えることで検出した温度に基づいて前記レーザーの出力を調整することを特徴とするガスセンサである。このように、温度検出機構により得られたセンサ素子温度に基づいて前記レーザーの出力を調整することで、センサ素子を所定温度範囲内に調整することができ、精度の高いガス濃度測定を行うことができる。
【００２１】
請求項１３の発明は、前記温度検出機構は前記被測定電極および基準電極間に交流電圧を引加することによる、センサ素子の複素抵抗値の検出機構であることを特徴とするガスセンサである。上記手法を用いることによって、センサ素子に専用の温度検出機構を設けることなく、またセンサ素子本来のガス濃度の検出機能を損なうことなく温度を検出することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
（第１実施形態）
本実施形態にかかるガスセンサ１について図１を用いて説明する。ガスセンサ１は、図１に示すごとく、センサ素子２と、センサ素子２を保持するハウジング１２と、ハウジング１２の一端に設けた被測定ガス側カバー６と、ハウジング１２の他端に設けた基準ガス側カバー７１と、基準ガス側カバー７１の内側に配置したレーザー５と、レーザー５とセンサ素子２の間に配置した集光器３を有している。
【００２３】
なお、本明細書では、ガスセンサ１の軸線方向（以下、「ガスセンサ軸方向」という。）において被測定ガスカバー６を設けた側を「先端側」、これと反対側であって基準ガス側カバー７１を設けた側を「基端側」として説明を行う。
【００２４】
以下詳細説明する。図１、図２に示すごとく、センサ素子２は、ジルコニアからなる厚さ５ｍｍの円板状の固体電解質体２２の中央部に固体電解質体２２を介して対向するように基端側に基準電極２１、先端側に被測定電極２３を有している。これら電極は、スクリーン印刷、スパッタリング等により形成される。また、被測定電極２３を覆うように固体電解質体２２の先端側に、リング状のスペーサ２５を介して、円板状の多孔質拡散抵抗層２４が形成されている。スペーサ２５は、アルミナ等の緻密セラミックからなり、多孔質拡散抵抗層２４は、アルミナ等の多孔質セラミックからなる。
【００２５】
図示しない一対のセンサの信号取り出し線の一端は、基準電極２１と被測定電極２３に接続しており、他端は、絶縁部材を備えた素子固定部材２６を介してセンサ出力が外部へと取り出される。
【００２６】
ハウジング１２は、ステンレスからなる略円筒形状を有する部材である。ハウジング１２の外径面には、軸方向中央部に内燃機関の排気管に着座するフランジがあり、フランジよりも先端側に排気管と結合する雄ねじが形成されている。ハウジング１２の内径面には、先端側にセンサ素子２を保持するテーパー面８１が設けられ、テーパー面８１の基端側に内側に突出する突出部８４が設けられている。テーパー面８１には、絶縁パッキン２７を介して、固体電解質体２２が載置されている。そして、センサ素子２と突出部８４の間には、センサ素子２に軸方向の弾性力を付与する素子固定ばね２６が配置されている。この素子固定ばね２６の弾性力により、センサ素子２がテーパー面８１に押し付けられることで、センサ素子２の先端側と基端側との気密を確保している。
【００２７】
被測定ガス側カバー６は、内側カバー６１、外側カバー６２よりなる二重構造である。被測定ガス側カバー６は、有底筒状の形状を有し、その開口端にはつば部が設けられている。このつば部がハウジング１２の先端側にかしめおよびスポット溶接により接合されることで、被測定ガス側カバー６はハウジング１２に固定される。被測定ガス側カバー６は、被測定ガスを導入するための被測定ガス導入穴６３を有し、ここから被測定ガスを導入して、内側カバー６１の内部の被測定ガス室６４を被測定ガス雰囲気にする。
【００２８】
基準ガス側カバー７１は、略円筒形状で、一端に大径部を有し、他端に小径部を備えている。小径部と大径部との間には段部８２が形成されており、大径部の内径面には後述するレーザー５を支持する支持台８３が設けられている。基準ガス側カバー７１の大径部端部は、ハウジング１２の基端側にかしめ固定されており、基準ガス側カバー７１の小径部端部は弾性絶縁部材１４により封止されている。基準ガス側カバー７１の小径部の外周面には、撥水フィルタ７４を介して筒状の外側カバー７２がかしめ固定されている。基準ガス側カバー７１と外側カバー７１はともに基準ガスを導入する基準ガス導入穴７３を有し、この基準ガス導入穴７３を通じて、弾性絶縁部材１４とセンサ素子２と基準ガスカバー７１とハウジング１２に囲まれた基準ガス室７５に基準ガスを導入する。
【００２９】
レーザー５は、円柱形状を有しており、基準ガス側カバー７１内で段部８２と支持台８３の間に設置されている。レーザー５の外周には、充填部材５３が充填されており、レーザー５を固定している。レーザー５は、先端側にセンサ素子２に向けてレーザー光５２照射する光放射面５１を有している。レーザー５の基端側には、コネクタ１６を介してリード線１５が接続されており、リード線１５により図示しない電源からレーザー５に電力が供給される。
【００３０】
レーザー５は、半導体レーザーを用いている。半導体レーザーは、他のレーザーと比較して構造上小型化が容易であり、基準ガス側カバー内にレーザーを収納する構成において、ガスセンサを小型化できる。
【００３１】
集光器３は、図１、図３に示すように、レンズ３１とレンズ保持材４２と弾性支持部材４１と永久磁石４３と電磁コイル４４，４５で構成されており、レーザー５とセンサ素子２の間に設置されている。
【００３２】
レンズ３１は、パイレックス（登録商標）等のガラスからなり、両面凸型の円板形状を有している。レンズ３１は、レーザー光５２の光路上にあり、レーザー光５２をセンサ素子２に集光するようレンズ保持材４２に挿通保持されている。レンズ保持材４２は、４本の柱状の弾性支持部材４１によって弾性支持されている。レンズ保持材４２の外周面には、ガスセンサ軸方向と平行に位置調整するための軸方向調整コイル４５ａ、４５ｂが配設されており、レンズ保持材４２への取り付け面と対面する面にガスセンサ軸方向と垂直に位置調整するための径方向調整コイル４４ａ、４４ｂが配設されている。軸方向調整コイル４４ａ、４４ｂのコイルは径方向に貫通穴を有しており、外周に巻線が巻いてある。また、径方向調整コイル４５ａ、４５ｂのコイルは軸方向に貫通穴を有しており、外周に巻線が巻いてある。永久磁石４２ａ、４２ｂは、電磁コイルと対面するように、半円筒形で内角上の取り付け部材４６に接合している。
【００３３】
集光器３は、取り付け部材４６に、レンズ３１とレンズ保持部材４２と弾性支持部材４１と永久磁石４３と電磁コイル４４，４５を取り付けることにより、一体化することができる。一体化した集光器３を、基準ガス側カバー７１の内部に挿入し、取り付け材４６の一端を突出部８３に押し付け、他端からハウジング１２の基端側を押し付けて固定する。これにより、集光器３をガスセンサ１の外部で組み付けることができるため、ガスセンサ１への取り付けが容易になる。
【００３４】
本発明のガスセンサ１の作動について以下に説明する。
【００３５】
内燃機関始動後、レーザー５からレンズ３１に向け最大出力でレーザー光５２を基準電極２１に向けて照射する。これにより、固体電解質体２２の基準電極２１に接している部分がレーザー光５２により加熱される。同時に、内燃機関の排気管内の排気ガスが、ガスセンサ１の被測定ガス導入穴６３より被測定ガス室６４に導入される。また、基準ガスは、内燃機関始動前から基準ガス導入穴７３より基準ガス室７５に導入されている。
【００３６】
照射後、センサ素子２の被測定電極２３と基準電極２１の間に交流電圧が引加され、素子の複素抵抗値が検出される。センサ素子温度が上昇し、素子の複素抵抗値が検出可能となったところで電磁コイルを微小制御し、レーザー光５２が基準電極２１に照射されるように、即ち素子の複素抵抗値が減少する方向に集光器３の軸方向および径方向の位置調整を行う。
【００３７】
所定の温度となったガスセンサ素子は排気ガス中の酸素濃度に応じた限界電流値を出力する。限界電流値とは、例えば排気ガスの状態が酸素過多の場合、基準電極２１と被測定電極２３の間に電圧を引加し、その電圧を徐々に高くすると最終的には電流が変化しなくなる。この電流が限界電流であり、基準電極２１と被測定電極２３間の電圧引加による酸素ポンピング量が、多孔質層２４のガス拡散抵抗による排気ガス中の酸素のセンサ内への流入量を上回るために起こる現象である。上記限界電流値から酸素濃度を測定し、空燃比を求めることができる。
【００３８】
また、空燃比検出中に、固体電解質体２２の温度コントロールを行う。これは、固体電解質体２２の温度が、所定温度以下である場合は固体電解質体が機能しないことと、高温時には破損や電極の溶解等を起こす可能性が高まるためである。固体電解質体２２の温度が所定の温度より低い場合は、レーザー５の出力を上げ、所定の温度より高い場合には、レーザー５の出力を下げる。また、電磁コイル４４、４５と永久磁石４３の反発力を用いてレーザー５の照射位置を移動することにより、固体電解質体２２における基準電極２１近傍を昇温、または降温することが可能である。
【００３９】
固体電解質体２２の温度コントロールを行うために、固体電解質体２２の温度をモニターする。その方法として、センサ素子２に交流電圧を印加させる。その時のセンサ素子２を印加後、得られる電流を測定する。この電流と交流電圧の関係から素子複素抵抗を求め、あらかじめ検出しておいた素子複素抵抗と固体電解質２２の温度との関係式より、間接的に固体電解質体２２の温度を求めることができる。
【００４０】
（第２実施形態）
本実施形態は、図４に示すごとく、第１実施形態のガスセンサにおける加熱源であるレーザー５をガスセンサ本体外部に取り付けた。また、集光器３は、電磁コイル４４、４５と永久磁石４３の代わりに圧電素子９１、９２を用いて、レンズの位置調整を行う。その他の構造と作用は、第１実施形態と同様である。
【００４１】
固体電解質体２２の加熱源であるレーザー５は、ガスセンサ本体外部のエンジンコントロールユニット（ＥＣＵ）１１１の内部に格納されており、ＥＣＵ１１１のケースを貫通する光コネクタ１０１を介して、集光器３へレーザー光を導入する光導入部材１００と継合している。光導入部材１００の開口端は、レンズ３１の中心軸上でレンズ３１の基端側凸面に向けて開口している。レーザー光は、光導入部材１００の開口端から、レンズ３１により集光し、センサ素子２に向けて照射する。
【００４２】
レーザー５は、ガスセンサ１の基準ガス側カバー７１とハウジング１２と被測定ガス側カバー６とに囲まれた部分の外部に取り付けるため、半導体レーザー以外の高出力カレーザーでも使用することが可能になる。
【００４３】
集光器３は、図４に示すように、レンズ３１とレンズ保持材４２と圧電素子９１、９２で構成されており、光導入部材１００の開口端とセンサ素子２の間に設置されている。
【００４４】
レンズ３１は、パイレックス（登録商標）等のガラスからなり、両面凸型の円板形状を有している。レンズ３１は、レーザー光の光路上にあり、レーザー光をセンサ素子２に集光するようレンズ保持材４２に挿通保持されている。レンズ保持材４２は、圧電素子９１、９２に支持されている。
【００４５】
ガスセンサ軸方向と平行に位置調整するための軸方向調整圧電素子９１と、ガスセンサ軸方向と垂直に位置調整するための径方向調整圧電素子９２が配設されている。圧電素子９１、９２は、長方形板状で、ｘ＞ｙ＞ｚとなる長さの辺をもち、電圧をかけることによりｘ辺と平行する方向に伸縮する。軸方向調整圧電素子９１のｙ−ｚ面の一面は、レンズ保持材４２と接合しており、他面は、径方向調整圧電素子９２のｘ−ｙ面と接合している。径方向調整圧電素子９２のｙ−ｚ面は、基準ガス側カバー７１の内径面にある突出部９３の先端側に接合している。
【００４６】
この圧電素子は、第１実施形態と同様に、レンズ３１の位置補正を行う。ガスセンサ軸方向と平行に位置調整する場合は、軸方向調整圧電素子９１に電圧を加え、圧電素子を変形させる。ガスセンサ軸方向と垂直に位置調整する場合には、径方向調整圧電素子９２に電圧を加え、圧電素子を変形させる。
【００４７】
圧電素子を利用することで、より微細な動きが可能となる。また、部品点数も減少するため、組み付けが容易になる。
【００４８】
（第３実施形態）
本実施形態は、図５に示すごとく、第１実施形態のガスセンサにおけるセンサ素子２の取り付けを容易にするために、素子取り付け部材１２１をセンサ素子２に接合した。その他の構造等は、第１実施形態と同様である。
【００４９】
素子取り付け部材１２１は、円筒状であり、内径は、センサ素子２の固体電解質体２２の外径と同一である。センサ素子２の固体電解質体２２は、素子取り付け部材１２１の先端部の内側に、絶縁パッキン２７を介して挿着している。素子取り付け部材１２１の外径面には、円筒形のフランジ１２２が設けてある。素子取り付け部材１２１は、フランジ１２２の外径面１２３とハウジング１２の内径面で中径部が密着した状態で固定されている。
【００５０】
本実施形態は、センサ素子２が、素子取り付け部材１２１に固定され、一体化しているため、被測定ガス側カバー６の内部への取り付けが容易になる。
【００５１】
（第４実施形態）
本実施形態は、公知のコップ型ガスセンサの加熱源としてレーザーを用いたものである。図６に示すように、本例ガスセンサ１３０は、センサ素子１３４と、センサ素子１３４を保持するハウジング１２と、ハウジング１２の先端側に設けた被測定ガス側カバー６と、ハウジング１２の基端側に設けた基準ガス側カバー７１と、基準ガス側カバー７１の内部に配置したレーザー５と、レーザー５とセンサ素子１３４の間に配置した集光器３を有している。
【００５２】
センサ素子１３４は、内部に基準ガス室１３７を設けたコップ型の固体電解質体１３１と、この固体電解質体１３１の先端部に固体電解質体１３１を介して対向するように設けられた基準電極１３２と、被測定電極１３３を有する。基準電極１３２と、被測定電極１３３は、薄膜状で、固体電解質体１３１の先端部分のみに塗着されている。
【００５３】
固体電解質体１３１の加熱源として、レーザー５を用いる。レーザー５は、第１実施形態と同様に、円柱形状を有しており、基準ガス側カバー７１内で段部８２と支持台８３の間に設置されている。レーザー５の外周には充填部材５３が充填されており、レーザー５を固定している。レーザー５は、固体電解質体１３１の中心軸上の先端部に向けて、レーザー光５２を照射する。レーザー５の基端側には、コネクタ１６を介してリード線１５が接続されており、リード線１５により図示しない電源からレーザー５に電力が供給される。
【００５４】
集光器３の設置場所、構造等は、第１実施形態と同様である。レーザー光５２が、集光器３のレンズ３１により集光された後、レーザー光５２が固体電解質体１３１の基準電極１３２の基端部側に照射するように調節する。
【００５５】
本実施形態では、基準電極１３２と被測定電極１３３を固体電解質体１３１の先端部のみに塗着することで、レーザー５による加熱効果がもっとも高くなる。レーザー５は、光源を集光することにより、エネルギーを１点に集中させることができるため、加熱する部分が、できる限り狭い範囲であることが望ましい。本実施形態では、基準電極１３２と被測定電極１３３を固体電解質体１３１の先端部のみに塗着することにより固体電解質体１３１の加熱する部分が、固体電解質体１３１の先端部のみになる。これにより、レーザー５の効力を充分に得ることができる。
【００５６】
（第５実施形態）
本実施形態は、公知の積層型ガスセンサの加熱源としてレーザーを用いたものである。図７に示すように、本例ガスセンサ１５０は、センサ素子１５１と、センサ素子１５１を保持するハウジング１２と、ハウジング１２の先端側に設けた被測定ガス側カバー６と、ハウジング１２の基端側に設けた基準ガス側カバー７１と、基準ガス側カバー７１の内部に配置したレーザー５と、レーザー５とセンサ素子１５１の間に配置した集光器３とを有している。
【００５７】
センサ素子１５１は、図８に示すように、板状の固体電解質体１６１と固体電解質板１６１を介して対向するように基準電極１６２と被測定電極１６３を設けた。基準電極１６２はスペーサ１６５にて構成した基準ガス室１６７と対面し、被測定電極１６３はスペーサ１６４と多孔質拡散抵抗層１６６にて構成した被測定ガス室１６８と対面する。
【００５８】
ハウジング１２の内部には、絶縁碍子１５２が接合している。絶縁碍子１５２は、筒状で、内径面の基端部は大径部１５４になっており、内径面の先端部は小径部１５５になっている。絶縁碍子１５２にセンサ素子１５１を挿通し、封止剤１５３にて、センサ素子１５１の外径面と絶縁碍子１５２の内径面の大径部１５４の間を気密的に封止する。また、センサ素子１５１を絶縁碍子１５２に対し固定する。
【００５９】
固体電解質体１６１の加熱源として、レーザー５を用いる。レーザー５は、第１実施形態と同様に、円柱形状を有しており、基準ガス側カバー７１内で段部８２と支持台８３の間に設置されている。レーザー５の外周には充填部材５３が充填されており、レーザー５を固定している。レーザー５は、センサ素子１５１に向けて、レーザー光５２を照射する。レーザー５の基端側には、コネクタ１６を介してリード線１５が接続されており、リード線１５により図示しない電源からレーザー５に電力が供給される。
【００６０】
集光器３の設置場所、構造、作用は、第１実施形態と同様である。レーザー光５２が、集光器３のレンズ３１により集光し、基準ガス室１６７に繋がる通路の基端部からセンサ素子１５１内部に進入し、基準ガス室１６７に繋がる通路の先端部分に照射し、加熱する。
【００６１】
レーザーは、従来の積層センサ以上に局所的に加熱することが可能であるため、短時間で加熱することができ、早期活性に優れたセンサを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】第１実施形態における、ガスセンサの断面図。
【図２】第１実施形態における、センサ素子の展開斜視図。
【図３】図１のＡ−Ａ線矢視断面図
【図４】第２実施形態における、ガスセンサの断面図。
【図５】第３実施形態における、ガスセンサの断面図。
【図６】第４実施形態における、ガスセンサの断面図。
【図７】第５実施形態における、ガスセンサの断面図。
【図８】第５実施形態における、センサ素子の断面図。
【符号の説明】
【００６３】
１．．．ガスセンサ
２．．．センサ素子
３．．．集光器
５．．．レーザー
６．．．被測定ガス側カバー
１２．．．ハウジング
１４．．．弾性絶縁部材
２１．．．基準電極
２２．．．固体電解質体
２３．．．被測定電極
２４．．．多孔質拡散抵抗層
３１．．．レンズ
【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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【図８】
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