(57)【要約】【課題】排気ガスのような未燃成分、酸素の存在下に共存する複数成分（例えばＮＯ、ＮＨ３等）の濃度を長期間にわたり精度よく測定することができるガスセンサにおいて、ノイズの発生を抑えることができ、しかも、センシングの応答性を高めることができるガスセンサ及びガスセンサの制御方法を提供する。【解決手段】第１動作時において予備酸素濃度制御手段に印加される第１電圧をＶａ、第２動作時において予備酸素濃度制御手段に印加される第２電圧をＶｂ、予備酸素濃度制御手段の停止時に印加される電圧をＶｏｆｆとしたとき、Ｖｏｆｆ＜Ｖａ＜Ｖｂである。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも酸素イオン伝導性の固体電解質からなる構造体と、前記構造体に形成され、被測定ガスが導入されるガス導入口と、前記ガス導入口に連通する酸素濃度調整室と、前記酸素濃度調整室に連通する測定室と、前記ガス導入口と前記酸素濃度調整室との間に設けられ、前記ガス導入口に連通する予備調整室とを有するセンサ素子と、
前記酸素濃度調整室内の酸素濃度を制御する酸素濃度制御手段と、
前記センサ素子の温度を制御する温度制御手段と、
前記測定室内の特定成分の濃度を測定する特定成分測定手段と、
前記固体電解質と該固体電解質の両面に形成された２つの電極とを有し、前記予備調整室内の酸素濃度を制御する予備酸素濃度制御手段と、
前記予備酸素濃度制御手段を制御する駆動制御手段と、
前記予備酸素濃度制御手段の第１動作時における前記特定成分測定手段からのセンサ出力と、前記予備酸素濃度制御手段の第２動作時における前記特定成分測定手段からのセンサ出力との差、及び前記各々のセンサ出力の一方に基づいて、第１目的成分と第２目的成分の濃度を取得する目的成分取得手段とを有するガスセンサであって、
前記第１動作時において前記予備酸素濃度制御手段に印加される第１電圧をＶａ、前記第２動作時において前記予備酸素濃度制御手段に印加される第２電圧をＶｂ、前記予備酸素濃度制御手段の停止時に印加される電圧をＶｏｆｆとしたとき、
Ｖｏｆｆ＜Ｖａ＜Ｖｂ
であることを特徴とするガスセンサ。
【請求項２】
請求項１記載のガスセンサにおいて、
前記予備酸素濃度制御手段に印加される電圧の範囲であって、前記第２目的成分が前記第２目的成分のまま、前記予備調整室を通過して前記酸素濃度調整室内に到達し、前記第１目的成分が前記第１目的成分のまま、前記予備調整室を通過して前記酸素濃度調整室内に到達する電圧の範囲を第１電圧範囲とし、
前記予備酸素濃度制御手段に印加される電圧の範囲であって、前記第２目的成分が前記予備調整室で前記第１目的成分に変化して前記酸素濃度調整室内に到達し、前記第１目的成分が前記第１目的成分のまま、前記予備調整室を通過して前記酸素濃度調整室内に到達する電圧の範囲を第２電圧範囲としたとき、
前記第１電圧Ｖａは前記第１電圧範囲に含まれ、前記第２電圧Ｖｂは前記第２電圧範囲に含まれることを特徴とするガスセンサ。
【請求項３】
請求項２記載のガスセンサにおいて、
前記第１目的成分を含み、且つ、前記第２目的成分を含まない第１被測定ガスが供給される環境で、前記電圧Ｖｏｆｆを前記予備酸素濃度制御手段に印加したときのセンサ出力をＩｐ３ｏｆｆ（１）、前記第１電圧Ｖａを前記予備酸素濃度制御手段に印加したときのセンサ出力をＩｐ３ｖａ（１）、前記第２電圧Ｖｂを前記予備酸素濃度制御手段に印加したときのセンサ出力をＩｐ３ｖｂ（１）とし、
前記第２目的成分を含み、且つ、前記第１目的成分を含まない第２被測定ガスが供給される環境で、前記電圧Ｖｏｆｆを前記予備酸素濃度制御手段に印加したときのセンサ出力をＩｐ３ｏｆｆ（２）、前記第１電圧Ｖａを前記予備酸素濃度制御手段に印加したときのセンサ出力をＩｐ３ｖａ（２）、前記第２電圧Ｖｂを前記予備酸素濃度制御手段に印加したときのセンサ出力をＩｐ３ｖｂ（２）とし、
Ｉｐ３ｏｆｆ（１）−Ｉｐ３ｖａ（１）＝ΔＩｐ３（１）、Ｉｐ３ｏｆｆ（２）−Ｉｐ３ｖｂ（２）＝ΔＩｐ３（２）とし、
前記第２動作時において前記予備酸素濃度制御手段に前記第２電圧Ｖｂが印加された際の｜ΔＩｐ３（１）−ΔＩｐ３（２）｜を基準差分としたとき、
前記第１動作時において前記予備酸素濃度制御手段に前記第１電圧Ｖａが印加された際の｜ΔＩｐ３（１）−ΔＩｐ３（２）｜が前記基準差分の１／２以下であることを特徴とするガスセンサ。
【請求項４】
請求項２記載のガスセンサにおいて、
前記第１目的成分を含み、且つ、前記第２目的成分を含まない第１被測定ガスが供給される環境で、前記電圧Ｖｏｆｆを前記予備酸素濃度制御手段に印加したときのセンサ出力をＩｐ３ｏｆｆ（１）、前記第１電圧Ｖａを前記予備酸素濃度制御手段に印加したときのセンサ出力をＩｐ３ｖａ（１）、前記第２電圧Ｖｂを前記予備酸素濃度制御手段に印加したときのセンサ出力をＩｐ３ｖｂ（１）とし、
前記第２目的成分を含み、且つ、前記第１目的成分を含まない第２被測定ガスが供給される環境で、前記電圧Ｖｏｆｆを前記予備酸素濃度制御手段に印加したときのセンサ出力をＩｐ３ｏｆｆ（２）、前記第１電圧Ｖａを前記予備酸素濃度制御手段に印加したときのセンサ出力をＩｐ３ｖａ（２）、前記第２電圧Ｖｂを前記予備酸素濃度制御手段に印加したときのセンサ出力をＩｐ３ｖｂ（２）とし、
Ｉｐ３ｏｆｆ（１）−Ｉｐ３ｖａ（１）＝ΔＩｐ３（１）、Ｉｐ３ｏｆｆ（２）−Ｉｐ３ｖｂ（２）＝ΔＩｐ３（２）としたとき、
前記第１動作時において前記予備酸素濃度制御手段に前記第１電圧Ｖａが印加された際の｜ΔＩｐ３（１）−ΔＩｐ３（２）｜が０．０５μＡ以下であることを特徴とするガスセンサ。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載のガスセンサにおいて、
前記特定成分がＮＯ、前記第１目的成分がＮＯ、前記第２目的成分がＮＨ３であることを特徴とするガスセンサ。
【請求項６】
少なくとも酸素イオン伝導性の固体電解質からなる構造体と、前記構造体に形成され、被測定ガスが導入されるガス導入口と、前記ガス導入口に連通する酸素濃度調整室と、前記酸素濃度調整室に連通する測定室と、前記ガス導入口と前記酸素濃度調整室との間に設けられ、前記ガス導入口に連通する予備調整室とを有するセンサ素子と、
前記酸素濃度調整室内の酸素濃度を制御する酸素濃度制御手段と、
前記センサ素子の温度を制御する温度制御手段と、
前記測定室内の特定成分の濃度を測定する特定成分測定手段と、
前記固体電解質と該固体電解質の両面に形成された２つの電極とを有し、前記予備調整室内の酸素濃度を制御する予備酸素濃度制御手段と、
前記予備酸素濃度制御手段を制御する駆動制御手段と、
前記予備酸素濃度制御手段の第１動作時における前記特定成分測定手段からのセンサ出力と、前記予備酸素濃度制御手段の第２動作時における前記特定成分測定手段からのセンサ出力との差、及び前記各々のセンサ出力の一方に基づいて、第１目的成分と第２目的成分の濃度を取得する目的成分取得手段とを有するガスセンサの制御方法において、
前記第１動作時において前記予備酸素濃度制御手段に印加される第１電圧をＶａ、前記第２動作時において前記予備酸素濃度制御手段に印加される第２電圧をＶｂ、前記予備酸素濃度制御手段の停止時に印加される電圧をＶｏｆｆとしたとき、
Ｖｏｆｆ＜Ｖａ＜Ｖｂ
に設定して実施することを特徴とするガスセンサの制御方法。
【請求項７】
請求項６記載のガスセンサの制御方法において、
前記予備酸素濃度制御手段に印加される電圧の範囲であって、前記第２目的成分が前記第２目的成分のまま、前記予備調整室を通過して前記酸素濃度調整室内に到達し、前記第１目的成分が前記第１目的成分のまま、前記予備調整室を通過して前記酸素濃度調整室内に到達する電圧の範囲を第１電圧範囲とし、
前記予備酸素濃度制御手段に印加される電圧の範囲であって、前記第２目的成分が前記予備調整室で前記第１目的成分に変化して前記酸素濃度調整室内に到達し、前記第１目的成分が前記第１目的成分のまま、前記予備調整室を通過して前記酸素濃度調整室内に到達する電圧の範囲を第２電圧範囲としたとき、
前記第１電圧Ｖａを前記第１電圧範囲から設定し、前記第２電圧Ｖｂを前記第２電圧範囲から設定することを特徴とするガスセンサの制御方法。
【請求項８】
請求項７記載のガスセンサの制御方法において、
前記第１目的成分を含み、且つ、前記第２目的成分を含まない第１被測定ガスが供給される環境で、前記電圧Ｖｏｆｆを前記予備酸素濃度制御手段に印加したときのセンサ出力をＩｐ３ｏｆｆ（１）、前記第１電圧Ｖａを前記予備酸素濃度制御手段に印加したときのセンサ出力をＩｐ３ｖａ（１）、前記第２電圧Ｖｂを前記予備酸素濃度制御手段に印加したときのセンサ出力をＩｐ３ｖｂ（１）とし、
前記第２目的成分を含み、且つ、前記第１目的成分を含まない第２被測定ガスが供給される環境で、前記電圧Ｖｏｆｆを前記予備酸素濃度制御手段に印加したときのセンサ出力をＩｐ３ｏｆｆ（２）、前記第１電圧Ｖａを前記予備酸素濃度制御手段に印加したときのセンサ出力をＩｐ３ｖａ（２）、前記第２電圧Ｖｂを前記予備酸素濃度制御手段に印加したときセンサ出力をＩｐ３ｖｂ（２）とし、
Ｉｐ３ｏｆｆ（１）−Ｉｐ３ｖａ（１）＝ΔＩｐ３（１）、Ｉｐ３ｏｆｆ（２）−Ｉｐ３ｖｂ（２）＝ΔＩｐ３（２）とし、
前記第２動作時において前記予備酸素濃度制御手段に前記第２電圧Ｖｂが印加された際の｜ΔＩｐ３（１）−ΔＩｐ３（２）｜を基準差分としたとき、
前記第１動作時において前記予備酸素濃度制御手段に前記第１電圧Ｖａが印加された際の｜ΔＩｐ３（１）−ΔＩｐ３（２）｜を前記基準差分の１／２以下にすることを特徴とするガスセンサの制御方法。
【請求項９】
請求項７記載のガスセンサの制御方法において、
前記第１目的成分を含み、且つ、前記第２目的成分を含まない第１被測定ガスが供給される環境で、前記電圧Ｖｏｆｆを前記予備酸素濃度制御手段に印加したときのセンサ出力をＩｐ３ｏｆｆ（１）、前記第１電圧Ｖａを前記予備酸素濃度制御手段に印加したときのセンサ出力をＩｐ３ｖａ（１）、前記第２電圧Ｖｂを前記予備酸素濃度制御手段に印加したときのセンサ出力をＩｐ３ｖｂ（１）とし、
前記第２目的成分を含み、且つ、前記第１目的成分を含まない第２被測定ガスが供給される環境で、前記電圧Ｖｏｆｆを前記予備酸素濃度制御手段に印加したときのセンサ出力をＩｐ３ｏｆｆ（２）、前記第１電圧Ｖａを前記予備酸素濃度制御手段に印加したときのセンサ出力をＩｐ３ｖａ（２）、前記第２電圧Ｖｂを前記予備酸素濃度制御手段に印加したときのセンサ出力をＩｐ３ｖｂ（２）とし、
Ｉｐ３ｏｆｆ（１）−Ｉｐ３ｖａ（１）＝ΔＩｐ３（１）、Ｉｐ３ｏｆｆ（２）−Ｉｐ３ｖｂ（２）＝ΔＩｐ３（２）としたとき、
前記第１動作時において前記予備酸素濃度制御手段に前記第１電圧Ｖａが印加された際の｜ΔＩｐ３（１）−ΔＩｐ３（２）｜を０．０５μＡ以下にすることを特徴とするガスセンサの制御方法。
【請求項１０】
請求項６〜９のいずれか１項に記載のガスセンサの制御方法において、
前記特定成分がＮＯ、前記第１目的成分がＮＯ、前記第２目的成分がＮＨ３であることを特徴とするガスセンサの制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被測定ガス中の複数目的成分の各濃度を測定することが可能なガスセンサ及びガスセンサの制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１では、排気ガスのような未燃成分、酸素の存在下に共存する複数成分（例えばＮＯ、ＮＨ３等）の濃度を長期間にわたり精度よく測定することができるガスセンサを提供することを目的としている。
【０００３】
当該目的を達成するため、特許文献１に記載されたガスセンサは、測定室内の特定成分の濃度を測定する特定成分測定手段と、予備調整室内の酸素濃度を制御する予備酸素濃度制御手段と、予備酸素濃度制御手段の駆動及び停止を制御する駆動制御手段と、予備酸素濃度制御手段の駆動時及び停止時における特定成分測定手段からのセンサ出力との差、及び各々のセンサ出力の一方に基づいて、第１目的成分と第２目的成分の濃度を取得する目的成分取得手段とを有する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】国際公開第２０１７／２２２００２号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１では、上述したように、予備酸素濃度制御手段の駆動時及び停止時における特定成分測定手段からのセンサ出力との差、及び各々のセンサ出力の一方に基づいて、第１目的成分と第２目的成分の濃度を取得するようにしている。予備酸素濃度制御手段は、固体電解質と該固体電解質の両面に形成された２つの電極とを有し、１つのコンデンサを構成する。特に、予備酸素濃度制御手段の駆動時に印加される駆動電圧と、停止時に印加される停止電圧（０Ｖ）との差が大きい場合、予備酸素濃度制御手段に流れる電流波形の立ち下りと立ち上がりにオーバーシュートが発生し易く、ノイズの原因となるおそれがある。そこで、波形が安定してからデータを読み出すことが考えられるが、波形が安定するまでに時間がかかり、センシングの応答性が低下するおそれがある。
【０００６】
本発明はこのような課題を考慮してなされたものであり、排気ガスのような未燃成分、酸素の存在下に共存する複数成分（例えばＮＯ、ＮＨ３等）の濃度を長期間にわたり精度よく測定することができるガスセンサにおいて、ノイズの発生を抑えることができ、しかも、センシングの応答性を高めることができるガスセンサ及びガスセンサの制御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】
【０００７】
［１］  第１の本発明に係るガスセンサは、少なくとも酸素イオン伝導性の固体電解質からなる構造体と、前記構造体に形成され、被測定ガスが導入されるガス導入口と、前記ガス導入口に連通する酸素濃度調整室と、前記酸素濃度調整室に連通する測定室と、前記ガス導入口と前記酸素濃度調整室との間に設けられ、前記ガス導入口に連通する予備調整室とを有するセンサ素子と、前記酸素濃度調整室内の酸素濃度を制御する酸素濃度制御手段と、前記センサ素子の温度を制御する温度制御手段と、前記測定室内の特定成分の濃度を測定する特定成分測定手段と、前記固体電解質と該固体電解質の両面に形成された２つの電極とを有し、前記予備調整室内の酸素濃度を制御する予備酸素濃度制御手段と、前記予備酸素濃度制御手段を制御する駆動制御手段と、前記予備酸素濃度制御手段の第１動作時における前記特定成分測定手段からのセンサ出力と、前記予備酸素濃度制御手段の第２動作時における前記特定成分測定手段からのセンサ出力との差、及び前記各々のセンサ出力の一方に基づいて、第１目的成分と第２目的成分の濃度を取得する目的成分取得手段とを有するガスセンサであって、前記第１動作時において前記予備酸素濃度制御手段に印加される第１電圧をＶａ、前記第２動作時において前記予備酸素濃度制御手段に印加される第２電圧をＶｂ、前記予備酸素濃度制御手段の停止時に印加される電圧をＶｏｆｆとしたとき、
Ｖｏｆｆ＜Ｖａ＜Ｖｂ
であることを特徴とする。
【０００８】
これにより、排気ガスのような未燃成分、酸素の存在下に共存する複数成分（例えばＮＯ、ＮＨ３等）の濃度を長期間にわたり精度よく測定することができるガスセンサにおいて、ノイズの発生を抑えることができると共に、センシングの応答性を高めることができる。
【０００９】
［２］  第１の本発明において、前記予備酸素濃度制御手段に印加される電圧の範囲であって、前記第２目的成分（ＮＨ３）が前記第２目的成分のまま、前記予備調整室を通過して前記酸素濃度調整室内に到達し、前記第１目的成分（ＮＯ）が前記第１目的成分のまま、前記予備調整室を通過して前記酸素濃度調整室内に到達する電圧の範囲を第１電圧範囲とし、前記予備酸素濃度制御手段に印加される電圧の範囲であって、前記第２目的成分（ＮＨ３）が前記予備調整室で前記第１目的成分（ＮＯ）に変化して前記酸素濃度調整室内に到達し、前記第１目的成分（ＮＯ）が前記第１目的成分のまま、前記予備調整室を通過して前記酸素濃度調整室内に到達する電圧の範囲を第２電圧範囲としたとき、前記第１電圧Ｖａは前記第１電圧範囲に含まれ、前記第２電圧Ｖｂは前記第２電圧範囲に含まれることが好ましい。
【００１０】
［３］  第１の本発明において、前記第１目的成分を含み、且つ、前記第２目的成分を含まない第１被測定ガスが供給される環境で、前記電圧Ｖｏｆｆを前記予備酸素濃度制御手段に印加したときのセンサ出力をＩｐ３ｏｆｆ（１）、前記第１電圧Ｖａを前記予備酸素濃度制御手段に印加したときのセンサ出力をＩｐ３ｖａ（１）、前記第２電圧Ｖｂを前記予備酸素濃度制御手段に印加したときのセンサ出力をＩｐ３ｖｂ（１）とし、前記第２目的成分を含み、且つ、前記第１目的成分を含まない第２被測定ガスが供給される環境で、前記電圧Ｖｏｆｆを前記予備酸素濃度制御手段に印加したときのセンサ出力をＩｐ３ｏｆｆ（２）、前記第１電圧Ｖａを前記予備酸素濃度制御手段に印加したときのセンサ出力をＩｐ３ｖａ（２）、前記第２電圧Ｖｂを前記予備酸素濃度制御手段に印加したときのセンサ出力をＩｐ３ｖｂ（２）とし、Ｉｐ３ｏｆｆ（１）−Ｉｐ３ｖａ（１）＝ΔＩｐ３（１）、Ｉｐ３ｏｆｆ（２）−Ｉｐ３ｖｂ（２）＝ΔＩｐ３（２）とし、前記第２動作時において前記予備酸素濃度制御手段に前記第２電圧Ｖｂが印加された際の｜ΔＩｐ３（１）−ΔＩｐ３（２）｜を基準差分としたとき、前記第１動作時において前記予備酸素濃度制御手段に前記第１電圧Ｖａが印加された際の｜ΔＩｐ３（１）−ΔＩｐ３（２）｜が前記基準差分の１／２以下である。好ましくは１／１０以下、さらに好ましくは１／１００以下である。
【００１１】
［４］  第１の本発明において、前記第１目的成分を含み、且つ、前記第２目的成分を含まない第１被測定ガスが供給される環境で、前記電圧Ｖｏｆｆを前記予備酸素濃度制御手段に印加したときのセンサ出力をＩｐ３ｏｆｆ（１）、前記第１電圧Ｖａを前記予備酸素濃度制御手段に印加したときのセンサ出力をＩｐ３ｖａ（１）、前記第２電圧Ｖｂを前記予備酸素濃度制御手段に印加したときのセンサ出力をＩｐ３ｖｂ（１）とし、前記第２目的成分を含み、且つ、前記第１目的成分を含まない第２被測定ガスが供給される環境で、前記電圧Ｖｏｆｆを前記予備酸素濃度制御手段に印加したときのセンサ出力をＩｐ３ｏｆｆ（２）、前記第１電圧Ｖａを前記予備酸素濃度制御手段に印加したときのセンサ出力をＩｐ３ｖａ（２）、前記第２電圧Ｖｂを前記予備酸素濃度制御手段に印加したときのセンサ出力をＩｐ３ｖｂ（２）とし、Ｉｐ３ｏｆｆ（１）−Ｉｐ３ｖａ（１）＝ΔＩｐ３（１）、Ｉｐ３ｏｆｆ（２）−Ｉｐ３ｖｂ（２）＝ΔＩｐ３（２）としたとき、前記第１動作時において前記予備酸素濃度制御手段に前記第１電圧Ｖａが印加された際の｜ΔＩｐ３（１）−ΔＩｐ３（２）｜が０．０５μＡ以下である。好ましくは０．０１μＡ以下、さらに好ましくは０．００１μＡ以下である。
【００１２】
［５］  第１の本発明において、前記特定成分がＮＯ、前記第１目的成分がＮＯ、前記第２目的成分がＮＨ３であってもよい。
【００１３】
［６］  第２の本発明に係るガスセンサの制御方法は、少なくとも酸素イオン伝導性の固体電解質からなる構造体と、前記構造体に形成され、被測定ガスが導入されるガス導入口と、前記ガス導入口に連通する酸素濃度調整室と、前記酸素濃度調整室に連通する測定室と、前記ガス導入口と前記酸素濃度調整室との間に設けられ、前記ガス導入口に連通する予備調整室とを有するセンサ素子と、前記酸素濃度調整室内の酸素濃度を制御する酸素濃度制御手段と、前記センサ素子の温度を制御する温度制御手段と、前記測定室内の特定成分の濃度を測定する特定成分測定手段と、前記固体電解質と該固体電解質の両面に形成された２つの電極とを有し、前記予備調整室内の酸素濃度を制御する予備酸素濃度制御手段と、前記予備酸素濃度制御手段を制御する駆動制御手段と、前記予備酸素濃度制御手段の第１動作時における前記特定成分測定手段からのセンサ出力と、前記予備酸素濃度制御手段の第２動作時における前記特定成分測定手段からのセンサ出力との差、及び前記各々のセンサ出力の一方に基づいて、第１目的成分と第２目的成分の濃度を取得する目的成分取得手段とを有するガスセンサの制御方法において、前記第１動作時において前記予備酸素濃度制御手段に印加される第１電圧をＶａ、前記第２動作時において前記予備酸素濃度制御手段に印加される第２電圧をＶｂ、前記予備酸素濃度制御手段の停止時に印加される電圧をＶｏｆｆとしたとき、
Ｖｏｆｆ＜Ｖａ＜Ｖｂ
に設定して実施することを特徴とする。
【００１４】
［７］  第２の本発明において、前記予備酸素濃度制御手段に印加される電圧の範囲であって、前記第２目的成分が前記第２目的成分のまま、前記予備調整室を通過して前記酸素濃度調整室内に到達し、前記第１目的成分が前記第１目的成分のまま、前記予備調整室を通過して前記酸素濃度調整室内に到達する電圧の範囲を第１電圧範囲とし、前記予備酸素濃度制御手段に印加される電圧の範囲であって、前記第２目的成分が前記予備調整室で前記第１目的成分に変化して前記酸素濃度調整室内に到達し、前記第１目的成分が前記第１目的成分のまま、前記予備調整室を通過して前記酸素濃度調整室内に到達する電圧の範囲を第２電圧範囲としたとき、前記第１電圧Ｖａを前記第１電圧範囲から設定し、前記第２電圧Ｖｂを前記第２電圧範囲から設定することが好ましい。
【００１５】
［８］  第２の本発明において、前記第１目的成分を含み、且つ、前記第２目的成分を含まない第１被測定ガスが供給される環境で、前記電圧Ｖｏｆｆを前記予備酸素濃度制御手段に印加したときのセンサ出力をＩｐ３ｏｆｆ（１）、前記第１電圧Ｖａを前記予備酸素濃度制御手段に印加したときのセンサ出力をＩｐ３ｖａ（１）、前記第２電圧Ｖｂを前記予備酸素濃度制御手段に印加したときのセンサ出力をＩｐ３ｖｂ（１）とし、前記第２目的成分を含み、且つ、前記第１目的成分を含まない第２被測定ガスが供給される環境で、前記電圧Ｖｏｆｆを前記予備酸素濃度制御手段に印加したときのセンサ出力をＩｐ３ｏｆｆ（２）、前記第１電圧Ｖａを前記予備酸素濃度制御手段に印加したときのセンサ出力をＩｐ３ｖａ（２）、前記第２電圧Ｖｂを前記予備酸素濃度制御手段に印加したときのセンサ出力をＩｐ３ｖｂ（２）とし、Ｉｐ３ｏｆｆ（１）−Ｉｐ３ｖａ（１）＝ΔＩｐ３（１）、Ｉｐ３ｏｆｆ（２）−Ｉｐ３ｖｂ（２）＝ΔＩｐ３（２）とし、前記第２動作時において前記予備酸素濃度制御手段に前記第２電圧Ｖｂが印加された際の｜ΔＩｐ３（１）−ΔＩｐ３（２）｜を基準差分としたとき、前記第１動作時において前記予備酸素濃度制御手段に前記第１電圧Ｖａが印加された際の｜ΔＩｐ３（１）−ΔＩｐ３（２）｜を前記基準差分の１／２以下にする。好ましくは１／１０以下、さらに好ましくは１／１００以下にする。
【００１６】
［９］  第２の本発明において、前記第１目的成分を含み、且つ、前記第２目的成分を含まない第１被測定ガスが供給される環境で、前記電圧Ｖｏｆｆを前記予備酸素濃度制御手段に印加したときのセンサ出力をＩｐ３ｏｆｆ（１）、前記第１電圧Ｖａを前記予備酸素濃度制御手段に印加したときのセンサ出力をＩｐ３ｖａ（１）、前記第２電圧Ｖｂを前記予備酸素濃度制御手段に印加したときのセンサ出力をＩｐ３ｖｂ（１）とし、前記第２目的成分を含み、且つ、前記第１目的成分を含まない第２被測定ガスが供給される環境で、前記電圧Ｖｏｆｆを前記予備酸素濃度制御手段に印加したときのセンサ出力をＩｐ３ｏｆｆ（２）、前記第１電圧Ｖａを前記予備酸素濃度制御手段に印加したときのセンサ出力をＩｐ３ｖａ（２）、前記第２電圧Ｖｂを前記予備酸素濃度制御手段に印加したときのセンサ出力をＩｐ３ｖｂ（２）とし、Ｉｐ３ｏｆｆ（１）−Ｉｐ３ｖａ（１）＝ΔＩｐ３（１）、Ｉｐ３ｏｆｆ（２）−Ｉｐ３ｖｂ（２）＝ΔＩｐ３（２）としたとき、前記第１動作時において前記予備酸素濃度制御手段に前記第１電圧Ｖａが印加された際の｜ΔＩｐ３（１）−ΔＩｐ３（２）｜を０．０５μＡ以下にする。好ましくは０．０１μＡ以下、さらに好ましくは０．００１μＡ以下にする。
【００１７】
［１０］  第２の本発明において、前記特定成分がＮＯ、前記第１目的成分がＮＯ、前記第２目的成分がＮＨ３であってもよい。
【発明の効果】
【００１８】
本発明に係るガスセンサ及びガスセンサの制御方法は、排気ガスのような未燃成分、酸素の存在下に共存する複数成分（例えばＮＯ、ＮＨ３等）の濃度を長期間にわたり精度よく測定することができるガスセンサ及びガスセンサの制御方法において、ノイズの発生を抑えることができ、しかも、センシングの応答性を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本実施の形態に係るガスセンサの一構造例を示す断面図である。
【図２】ガスセンサを模式的に示す構成図である。
【図３】第１被測定ガス（ＮＯ）及び第２被測定ガス（ＮＨ３）毎に、予備電圧Ｖｐ０に対する測定ポンプ電流（センサ出力）Ｉｐ３の変化と、Ｖｐ０＝０Ｖのときの測定ポンプ電流Ｉｐ３から、予備電圧Ｖｐ０の増加に伴って徐々に低下する測定ポンプ電流Ｉｐ３を差し引いた変化量ΔＩｐ３の変化を示すグラフである。
【図４】図４Ａは比較例の時間に対する測定ポンプ電流（センサ出力）Ｉｐ３の変化を示すグラフであり、図４Ｂは実施例の時間に対する測定ポンプ電流（センサ出力）Ｉｐ３の変化を示すグラフである。
【図５】予備ポンプセルが第２動作している場合の予備調整室内、酸素濃度調整室内及び測定室内の反応を模式的に示す説明図である。
【図６】予備ポンプセルが第１動作している場合の予備調整室内、酸素濃度調整室内及び測定室内の反応を模式的に示す説明図である。
【図７】ガスセンサで使用されるマップをグラフ化して示す図である。
【図８】ガスセンサで使用されるマップをテーブルの形式で示す説明図である。
【図９】ガスセンサの制御方法の一例を示すフローチャートである。
【図１０】ガスセンサの変形例の一構造例を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明に係るガスセンサ及びガスセンサの制御方法の実施の形態例を図１〜図１０を参照しながら説明する。なお、本明細書において、数値範囲を示す「〜」は、その前後に記載される数値を下限値及び上限値として含む意味として使用される。
【００２１】
本実施の形態に係るガスセンサ１０は、図１及び図２に示すように、センサ素子１２を有する。センサ素子１２は、酸素イオン伝導性の固体電解質からなる構造体１４と、該構造体１４に形成され、被測定ガスが導入されるガス導入口１６と、構造体１４内に形成され、ガス導入口１６に連通する酸素濃度調整室１８と、構造体１４内に形成され、酸素濃度調整室１８に連通する測定室２０とを有する。
【００２２】
酸素濃度調整室１８は、ガス導入口１６に連通する主調整室１８ａと、主調整室１８ａに連通する副調整室１８ｂとを有する。測定室２０は副調整室１８ｂに連通している。
【００２３】
さらに、このガスセンサ１０は、構造体１４のうち、ガス導入口１６と主調整室１８ａとの間に設けられ、ガス導入口１６に連通する予備調整室２１を有する。
【００２４】
具体的には、センサ素子１２の構造体１４は、第１基板層２２ａと、第２基板層２２ｂと、第３基板層２２ｃと、第１固体電解質層２４と、スペーサ層２６と、第２固体電解質層２８との６つの層が、図面視で下側からこの順に積層されて構成されている。各層は、それぞれジルコニア（ＺｒＯ２）等の酸素イオン伝導性固体電解質層にて構成されている。
【００２５】
センサ素子１２の先端部側であって、第２固体電解質層２８の下面と第１固体電解質層２４の上面との間には、ガス導入口１６と、第１拡散律速部３０と、予備調整室２１と、第２拡散律速部３２と、酸素濃度調整室１８と、第３拡散律速部３４と、測定室２０とが備わっている。また、酸素濃度調整室１８を構成する主調整室１８ａと、副調整室１８ｂとの間に第４拡散律速部３６が備わっている。
【００２６】
これらガス導入口１６と、第１拡散律速部３０と、予備調整室２１と、第２拡散律速部３２と、主調整室１８ａと、第４拡散律速部３６と、副調整室１８ｂ、第３拡散律速部３４と、測定室２０とは、この順に連通する態様にて隣接形成されている。ガス導入口１６から測定室２０に至る部位を、ガス流通部とも称する。
【００２７】
ガス導入口１６と、予備調整室２１と、主調整室１８ａと、副調整室１８ｂと、測定室２０は、スペーサ層２６をくり抜いた態様にて設けられた内部空間である。予備調整室２１と、主調整室１８ａと、副調整室１８ｂと、測定室２０はいずれも、各上部が第２固体電解質層２８の下面で、各下部が第１固体電解質層２４の上面で、各側部がスペーサ層２６の側面で区画されている。
【００２８】
第１拡散律速部３０、第３拡散律速部３４及び第４拡散律速部３６は、いずれも２本の横長の（図面に垂直な方向に開口が長手方向を有する）スリットとして設けられている。第２拡散律速部３２は、１本の横長の（図面に垂直な方向に開口が長手方向を有する）スリットとして設けられている。
【００２９】
また、第３基板層２２ｃの上面と、スペーサ層２６の下面との間であって、ガス流通部よりも先端側から遠い位置には、基準ガス導入空間３８が設けられている。基準ガス導入空間３８は、上部がスペーサ層２６の下面で、下部が第３基板層２２ｃの上面で、側部が第１固体電解質層２４の側面で区画された内部空間である。基準ガス導入空間３８には、基準ガスとして、例えば酸素や大気が導入される。
【００３０】
ガス導入口１６は、外部空間に対して開口している部位であり、該ガス導入口１６を通じて外部空間からセンサ素子１２内に被測定ガスが取り込まれる。
【００３１】
第１拡散律速部３０は、ガス導入口１６から予備調整室２１に導入される被測定ガスに、所定の拡散抵抗を付与する部位である。予備調整室２１については後述する。
【００３２】
第２拡散律速部３２は、予備調整室２１から主調整室１８ａに導入される被測定ガスに、所定の拡散抵抗を付与する部位である。
【００３３】
主調整室１８ａは、ガス導入口１６から導入された被測定ガス中の酸素分圧を調整するための空間として設けられる。酸素分圧は、主ポンプセル４０が作動することによって調整される。
【００３４】
主ポンプセル４０は、主内側ポンプ電極４２と、外側ポンプ電極４４と、これらの電極に挟まれた酸素イオン伝導性の固体電解質とを含んで構成される電気化学的ポンプセル（主電気化学的ポンピングセル）である。主内側ポンプ電極４２は、主調整室１８ａを区画する第１固体電解質層２４の上面、第２固体電解質層２８の下面、及び、スペーサ層２６の側面のそれぞれのほぼ全面に設けられている。外側ポンプ電極４４は、第２固体電解質層２８の上面の主内側ポンプ電極４２と対応する領域に外部空間に露出する態様にて設けられている。主内側ポンプ電極４２と外側ポンプ電極４４は、被測定ガス中のＮＯｘ成分に対する還元能力を弱めた材料で構成される。例えば平面視矩形状の多孔質サーメット電極（例えば、０．１ｗｔ％〜３０．０ｗｔ％のＡｕを含むＰｔ等の貴金属とＺｒＯ２とのサーメット電極）として形成される。
【００３５】
主ポンプセル４０は、センサ素子１２の外部に備わる第１可変電源４６により第１ポンプ電圧Ｖｐ１を印加して、外側ポンプ電極４４と主内側ポンプ電極４２との間に第１ポンプ電流Ｉｐ１を流すことにより、主調整室１８ａ内の酸素を外部空間に汲み出し、あるいは、外部空間の酸素を主調整室１８ａ内に汲み入れることが可能となっている。
【００３６】
また、センサ素子１２は、電気化学的センサセルである第１酸素分圧検出センサセル５０を有する。この第１酸素分圧検出センサセル５０は、主内側ポンプ電極４２と、第３基板層２２ｃの上面と第１固体電解質層２４とに挟まれる基準電極４８と、これらの電極に挟まれた酸素イオン伝導性固体電解質とによって構成されている。基準電極４８は、外側ポンプ電極４４等と同様の多孔質サーメットからなる平面視ほぼ矩形状の電極である。また、基準電極４８の周囲には、多孔質アルミナからなり、且つ、基準ガス導入空間３８につながる基準ガス導入層５２が設けられている。すなわち、基準電極４８の表面に、基準ガス導入空間３８の基準ガスが基準ガス導入層５２を介して導入されるようになっている。第１酸素分圧検出センサセル５０は、主調整室１８ａ内の雰囲気と基準ガス導入空間３８の基準ガスとの間の酸素濃度差に起因して主内側ポンプ電極４２と基準電極４８との間に第１起電力Ｖ１が発生する。
【００３７】
第１酸素分圧検出センサセル５０において生じる第１起電力Ｖ１は、主調整室１８ａに存在する雰囲気の酸素分圧に応じて変化する。センサ素子１２は、上記第１起電力Ｖ１によって、主ポンプセル４０の第１可変電源４６をフィードバック制御する。これにより、第１可変電源４６が主ポンプセル４０に印加する第１ポンプ電圧Ｖｐ１を、主調整室１８ａの雰囲気の酸素分圧に応じて制御することができる。
【００３８】
第４拡散律速部３６は、主調整室１８ａでの主ポンプセル４０の動作により酸素濃度（酸素分圧）が制御された被測定ガスに所定の拡散抵抗を付与して、該被測定ガスを副調整室１８ｂに導く部位である。
【００３９】
副調整室１８ｂは、予め主調整室１８ａにおいて酸素濃度（酸素分圧）が調整された後、第４拡散律速部３６を通じて導入された被測定ガスに対して、さらに補助ポンプセル５４による酸素分圧の調整を行うための空間として設けられている。これにより、副調整室１８ｂ内の酸素濃度を高精度に一定に保つことができるため、このガスセンサ１０は、精度の高いＮＯｘ濃度測定が可能となる。
【００４０】
補助ポンプセル５４は、電気化学的ポンプセルであり、副調整室１８ｂに面する第２固体電解質層２８の下面の略全体に設けられた補助ポンプ電極５６と、外側ポンプ電極４４と、第２固体電解質層２８とによって構成される。
【００４１】
なお、補助ポンプ電極５６についても、主内側ポンプ電極４２と同様に、被測定ガス中のＮＯｘ成分に対する還元能力を弱めた材料を用いて形成される。
【００４２】
補助ポンプセル５４は、補助ポンプ電極５６と外側ポンプ電極４４との間に所望の第２ポンプ電圧Ｖｐ２を印加することにより、副調整室１８ｂ内の雰囲気中の酸素を外部空間に汲み出し、あるいは、外部空間から副調整室１８ｂ内に汲み入れることが可能となっている。
【００４３】
また、副調整室１８ｂ内における雰囲気中の酸素分圧を制御するために、補助ポンプ電極５６と、基準電極４８と、第２固体電解質層２８と、スペーサ層２６と、第１固体電解質層２４とによって電気化学的なセンサセル、すなわち、補助ポンプ制御用の第２酸素分圧検出センサセル５８が構成されている。
【００４４】
なお、この第２酸素分圧検出センサセル５８にて検出される第２起電力Ｖ２に基づいて電圧制御される第２可変電源６０にて、補助ポンプセル５４がポンピングを行う。これにより、副調整室１８ｂ内の雰囲気中の酸素分圧は、ＮＯｘの測定に実質的に影響がない低い分圧にまで制御されるようになっている。
【００４５】
また、これと共に、補助ポンプセル５４の第２ポンプ電流Ｉｐ２が、第２酸素分圧検出センサセル５８の起電力Ｖ１の制御に用いられるようになっている。具体的には、第２ポンプ電流Ｉｐ２は、制御信号として第２酸素分圧検出センサセル５８に入力され、その第２起電力Ｖ２が制御されることにより、第４拡散律速部３６を通じて副調整室１８ｂ内に導入される被測定ガス中の酸素分圧の勾配が常に一定となるように制御されている。ガスセンサ１０をＮＯｘセンサとして使用する際は、主ポンプセル４０と補助ポンプセル５４との働きによって、副調整室１８ｂ内での酸素濃度は各条件の所定の値に精度良く保たれる。
【００４６】
第３拡散律速部３４は、副調整室１８ｂで補助ポンプセル５４の動作により酸素濃度（酸素分圧）が制御された被測定ガスに所定の拡散抵抗を付与して、該被測定ガスを測定室２０に導く部位である。
【００４７】
ＮＯｘ濃度の測定は、主として、測定室２０内に設けられた測定用ポンプセル６１の動作により行われる。測定用ポンプセル６１は、測定電極６２と、外側ポンプ電極４４と、第２固体電解質層２８と、スペーサ層２６と、第１固体電解質層２４とによって構成された電気化学的ポンプセルである。測定電極６２は、測定室２０内の例えば第１固体電解質層２４の上面に直に設けられ、被測定ガス中のＮＯｘ成分に対する還元能力を、主内側ポンプ電極４２よりも高めた材料にて構成された多孔質サーメット電極である。測定電極６２は、測定電極６２上の雰囲気中に存在するＮＯｘを還元するＮＯｘ還元触媒としても機能する。
【００４８】
測定用ポンプセル６１は、測定電極６２の周囲（測定室２０内）の雰囲気中における窒素酸化物の分解によって生じた酸素を汲み出して、その発生量を測定ポンプ電流Ｉｐ３、すなわち、センサ出力として検出することができる。
【００４９】
また、測定電極６２の周囲（測定室２０内）の酸素分圧を検出するために、第１固体電解質層２４と、測定電極６２と、基準電極４８とによって電気化学的なセンサセル、すなわち、測定用ポンプ制御用の第３酸素分圧検出センサセル６６が構成されている。第３酸素分圧検出センサセル６６にて検出された第３起電力Ｖ３に基づいて第３可変電源６８が制御される。
【００５０】
副調整室１８ｂ内に導かれた被測定ガスは、酸素分圧が制御された状況下で第３拡散律速部３４を通じて測定室２０内の測定電極６２に到達する。測定電極６２の周囲の被測定ガス中の窒素酸化物は還元されて酸素を発生する。そして、この発生した酸素は測定用ポンプセル６１によってポンピングされる。その際、第３酸素分圧検出センサセル６６にて検出された第３起電力Ｖ３が一定となるように第３可変電源６８の第３ポンプ電圧Ｖｐ３が制御される。測定電極６２の周囲において発生する酸素の量は、被測定ガス中の窒素酸化物の濃度に比例する。従って、測定用ポンプセル６１の測定ポンプ電流Ｉｐ３を用いて被測定ガス中の窒素酸化物濃度を算出することができる。すなわち、測定用ポンプセル６１は、測定室２０内の特定成分（ＮＯ）の濃度を測定する特定成分測定手段を構成する。
【００５１】
また、このガスセンサ１０は、電気化学的なセンサセル７０を有する。このセンサセル７０は、第２固体電解質層２８と、スペーサ層２６と、第１固体電解質層２４と、第３基板層２２ｃと、外側ポンプ電極４４と、基準電極４８とを有する。このセンサセル７０によって得られる起電力Ｖｒｅｆによりセンサ外部の被測定ガス中の酸素分圧を検出可能となっている。
【００５２】
さらに、センサ素子１２においては、第２基板層２２ｂと第３基板層２２ｃとに上下から挟まれた態様にて、ヒータ７２が形成されている。ヒータ７２は、第１基板層２２ａの下面に設けられた図示しないヒータ電極を通して外部から給電されることにより発熱する。ヒータ７２が発熱することによって、センサ素子１２を構成する固体電解質の酸素イオン伝導性が高められる。ヒータ７２は、予備調整室２１と酸素濃度調整室１８の全域に渡って埋設されており、センサ素子１２の所定の場所を所定の温度に加熱、保温することができるようになっている。なお、ヒータ７２の上下面には、第２基板層２２ｂ及び第３基板層２２ｃとの電気的絶縁性を得る目的で、アルミナ等からなるヒータ絶縁層７４が形成されている（以下、ヒータ７２、ヒータ電極、ヒータ絶縁層７４をまとめてヒータ部とも称する）。
【００５３】
そして、予備調整室２１は、後述する駆動制御手段１０８（図２参照）によって駆動し、駆動中は、ガス導入口１６から導入された被測定ガス中の酸素分圧を調整するための空間として機能する。酸素分圧は、予備ポンプセル８０が作動することによって調整される。
【００５４】
予備ポンプセル８０は、予備調整室２１に面する第２固体電解質層２８の下面の略全体に設けられた予備ポンプ電極８２と、外側ポンプ電極４４と、第２固体電解質層２８とによって構成される、予備的な電気化学的ポンプセルである。
【００５５】
なお、予備ポンプ電極８２についても、主内側ポンプ電極４２と同様に、被測定ガス中のＮＯｘ成分に対する還元能力を弱めた材料を用いて形成される。
【００５６】
予備ポンプセル８０は、予備ポンプ電極８２と外側ポンプ電極４４との間に所望の予備電圧Ｖｐ０を印加することにより、予備調整室２１内の雰囲気中の酸素を外部空間に汲み出し、あるいは、外部空間から予備調整室２１内に汲み入れることが可能となっている。
【００５７】
また、このガスセンサ１０は、予備調整室２１内における雰囲気中の酸素分圧を制御するために、予備ポンプ制御用の予備酸素分圧検出センサセル８４を有する。このセンサセル８４は、予備ポンプ電極８２と、基準電極４８と、第２固体電解質層２８と、スペーサ層２６と、第１固体電解質層２４とを有する。
【００５８】
なお、この予備酸素分圧検出センサセル８４にて検出される予備起電力Ｖ０に基づいて電圧制御される予備可変電源８６にて、予備ポンプセル８０がポンピングを行う。これにより、予備調整室２１内の雰囲気中の酸素分圧は、ＮＯｘの測定に実質的に影響がない低い分圧にまで制御されるようになっている。
【００５９】
また、これと共に、その予備ポンプ電流Ｉｐ０が、予備酸素分圧検出センサセル８４の起電力の制御に用いられるようになっている。具体的には、予備ポンプ電流Ｉｐ０は、制御信号として予備酸素分圧検出センサセル８４に入力され、その予備起電力Ｖ０が制御されることにより、第１拡散律速部３０から予備調整室２１内に導入される被測定ガス中の酸素分圧の勾配が常に一定となるように制御されている。
【００６０】
なお、予備調整室２１は、緩衝空間としても機能する。すなわち、外部空間における被測定ガスの圧力変動（被測定ガスが自動車の排気ガスの場合であれば排気圧の脈動）によって生じる被測定ガスの濃度変動を、打ち消すことが可能である。
【００６１】
さらに、ガスセンサ１０は、図２に模式的に示すように、酸素濃度調整室１８内の酸素濃度を制御する酸素濃度制御手段１００と、センサ素子１２の温度を制御する温度制御手段１０２と、測定室２０内の特定成分（ＮＯ）の濃度を測定する特定成分測定手段１０４と、予備酸素濃度制御手段１０６と、駆動制御手段１０８と、目的成分取得手段１１０とを有する。
【００６２】
なお、酸素濃度制御手段１００、温度制御手段１０２、特定成分測定手段１０４、予備酸素濃度制御手段１０６、駆動制御手段１０８及び目的成分取得手段１１０は、例えば１つ又は複数のＣＰＵ（中央処理ユニット）と記憶装置等を有する１以上の電子回路にて構成される。電子回路は、例えば記憶装置に記憶されているプログラムをＣＰＵが実行することにより、所定の機能が実現されるソフトウェア機能部でもある。もちろん、複数の電子回路を機能に合わせて接続したＦＰＧＡ（Field-Programmable Gate Array）等の集積回路で構成してもよい。
【００６３】
従来は、ＮＯ、ＮＨ３の目的成分に対して、酸素濃度調整室１８内で全てをＮＯに変換した後、測定室２０に導入し、これら２成分の総量を測定していた。つまり、２つの目的成分毎の濃度、すなわち、ＮＯ及びＮＨ３の各濃度を測定することができなかった。
【００６４】
これに対して、ガスセンサ１０は、上述した酸素濃度調整室１８、酸素濃度制御手段１００及び温度制御手段１０２及び特定成分測定手段１０４に加えて、予備調整室２１、予備酸素濃度制御手段１０６、駆動制御手段１０８及び目的成分取得手段１１０を具備することで、ＮＯ及びＮＨ３の各濃度を取得することができるようにしたものである。
【００６５】
酸素濃度制御手段１００は、予め設定された酸素濃度の条件と、第１酸素分圧検出センサセル５０（図１参照）において生じる第１起電力Ｖ１とに基づいて、第１可変電源４６をフィードバック制御することにより、酸素濃度調整室１８内の酸素濃度を、上記条件に従った濃度に調整する。
【００６６】
温度制御手段１０２は、予め設定されたセンサ温度の条件と、センサ素子１２の温度を計測する温度センサ（図示せず）からの計測値とに基づいて、ヒータ７２をフィードバック制御することにより、センサ素子１２の温度を、上記条件に従った温度に調整する。
【００６７】
ガスセンサ１０は、これら酸素濃度制御手段１００又は温度制御手段１０２、あるいは酸素濃度制御手段１００及び温度制御手段１０２によって、酸素濃度調整室１８内のＮＯを分解させることなく、ＮＨ３を全てＮＯに変換するように制御する。
【００６８】
予備酸素濃度制御手段１０６は、予め設定された酸素濃度の条件と、予備酸素分圧検出センサセル８４（図１参照）において生じる予備起電力Ｖ０とに基づいて、予備可変電源８６をフィードバック制御することにより、予備調整室２１内の酸素濃度を、条件に従った濃度に調整する。
【００６９】
そして、目的成分取得手段１１０は、予備酸素濃度制御手段１０６の第１動作による特定成分測定手段１０４からのセンサ出力と、予備酸素濃度制御手段１０６の第２動作による特定成分測定手段１０４からのセンサ出力との差に基づいて、ＮＯ及びＮＨ３の各濃度を取得する。予備酸素濃度制御手段１０６の第１動作及び第２動作については後述する。
【００７０】
ここで、第１被測定ガス及び第２被測定ガスを供給した際に、予備電圧Ｖｐ０に対する測定ポンプ電流（センサ出力）Ｉｐ３の変化、すなわち、ＮＯ濃度及びＮＨ３濃度の変化について、図３を参照しながら説明する。
【００７１】
先ず、第１被測定ガスは、温度が２５０℃、酸素濃度が０．５％、Ｈ２Ｏ濃度が３％、ＮＯ濃度が５００ｐｐｍ、流量が２００リットル／ｍｉｎである。従って、以下の説明では、第１被測定ガスを「第１被測定ガス（ＮＯ）」と記す。
【００７２】
第２被測定ガスは、温度が２５０℃、酸素濃度が０．５％、Ｈ２Ｏ濃度が３％、ＮＨ３濃度が５００ｐｐｍ、流量が２００リットル／ｍｉｎである。従って、以下の説明では、第２被測定ガスを「第２被測定ガス（ＮＨ３）」と記す。
【００７３】
そして、第１被測定ガス（ＮＯ）を流し、予備電圧Ｖｐ０を０Ｖから０．４Ｖに変化させた場合のＮＯ濃度の変化、すなわち、ＮＯに関する測定ポンプ電流（センサ出力）Ｉｐ３ＮＯの変化を図３の曲線ＬＮＯで示し、Ｖｐ０＝０Ｖのときの測定ポンプ電流Ｉｐ３ＮＯから、予備電圧Ｖｐ０の増加に伴って徐々に低下する測定ポンプ電流Ｉｐ３ＮＯを差し引いた変化量ΔＩｐ３ＮＯの変化を図３の曲線ＬΔＮＯで示す。
【００７４】
同様に、第２被測定ガス（ＮＨ３）を流し、予備電圧Ｖｐ０を０Ｖから０．４Ｖに変化させた場合のＮＨ３濃度の変化、すなわち、測定ポンプ電流Ｉｐ３ＮＨ３の変化を図３の曲線ＬＮＨ３で示し、Ｖｐ０＝０Ｖのときの測定ポンプ電流Ｉｐ３ＮＨ３から、予備電圧Ｖｐ０の増加に伴って徐々に低下する測定ポンプ電流Ｉｐ３ＮＨ３を差し引いた変化量ΔＩｐ３ＮＨ３の変化を図３の曲線ＬΔＮＨ３で示す。
【００７５】
ＮＯに関する変化量ΔＩｐ３ＮＯの変化は曲線ＬΔＮＯに示すように、予備電圧Ｖｐ０が０Ｖから０．２５Ｖ付近にかけてほぼ０μＡを維持し、予備電圧Ｖｐ０が０．２５Ｖから０．３５Ｖ付近にかけて徐々に低下し、０．３５Ｖ以降は急峻に低下している。
【００７６】
ＮＨ３に関する変化量ΔＩｐ３ＮＨ３の変化は曲線ＬΔＮＨ３に示すように、予備電圧Ｖｐ０が０Ｖから０．１５Ｖ付近にかけてほぼ０μＡを維持し、予備電圧Ｖｐ０が０．１５Ｖから０．３５Ｖ付近にかけて徐々に低下している。これは、予備電圧Ｖｐ０が上がることで、予備調整室２１内でＮＨ３→ＮＯの酸化反応が起こり易くなり、ガス導入口１６を通じて導入されたＮＨ３がＮＯに変換されるためである。
【００７７】
すなわち、図３中、第１領域Ｚ１で示すＶｐ０の第１電圧範囲は、ＮＨ３がＮＨ３のまま、予備調整室２１を通過して酸素濃度調整室１８内に到達し、ＮＯはＮＯのまま、予備調整室２１を通過して酸素濃度調整室１８内に到達する電圧の範囲である。
【００７８】
第２領域Ｚ２で示すＶｐ０の第２電圧範囲は、ＮＨ３が予備調整室２１内でＮＯに変化して酸素濃度調整室１８内に到達し、ＮＯはＮＯのまま、予備調整室２１を通過して酸素濃度調整室１８内に到達する電圧の範囲である。
【００７９】
第３領域Ｚ３で示すＶｐ０の第３電圧範囲は、ＮＨ３が予備調整室２１内でＮＯになった後、Ｎ２に分解して、酸素濃度調整室１８内に到達し、ＮＯは予備調整室２１内でＮ２に分解して、酸素濃度調整室１８内に到達する電圧の範囲である。
【００８０】
そして、このガスセンサ１０では、第１動作時において予備酸素濃度制御手段１０６に印加される第１電圧をＶａ、第２動作時において予備酸素濃度制御手段１０６に印加される第２電圧をＶｂ、予備酸素濃度制御手段１０６の停止時に印加される電圧をＶｏｆｆとしたとき、
Ｖｏｆｆ＜Ｖａ＜Ｖｂ
に設定する。
【００８１】
具体的には、第１電圧Ｖａを上述した第１電圧範囲から設定し、第２電圧Ｖｂを第２電圧範囲から設定する。すなわち、第１電圧Ｖａは第１電圧範囲に含まれ、第２電圧Ｖｂは第２電圧範囲に含まれる。
【００８２】
なお、第２電圧Ｖｂを第３電圧範囲から設定してもよいが、例えば測定精度の向上の観点からみた場合、第２電圧Ｖｂを第２電圧範囲から設定することが好ましい。
【００８３】
また、以下の関係を有することが好ましい。
【００８４】
第１電圧Ｖａは、該第１電圧Ｖａを印加したときの変化量ΔＩｐ３ＮＯと変化量ΔＩｐ３ＮＨ３との差が、特定した第２電圧Ｖｂを印加したときの変化量ΔＩｐ３ＮＯと変化量ΔＩｐ３ＮＨ３との差（基準差分）の１／２以下、好ましくは１／１０以下、さらに好ましくは１／１００以下となる電圧とする。
【００８５】
あるいは、第１電圧Ｖａは、該第１電圧Ｖａを印加したときの変化量ΔＩｐ３ＮＯと変化量ΔＩｐ３ＮＨ３との差が、０．０５μＡ以下、好ましくは０．０１μＡ以下、さらに好ましくは０．００１μＡ以下となる電圧とする。
【００８６】
図３は、第２領域Ｚ２に示す第２電圧範囲のうち、第２領域Ｚ２と第３領域Ｚ３との境界に対応する電圧Ｖ２３を印加したときの変化量ΔＩｐ３ＮＯと変化量ΔＩｐ３ＮＨ３との差の７５％に対応する電圧を第２電圧Ｖｂとした例を示す（矢印ΔＢ参照）。
【００８７】
具体的には、第１電圧Ｖａとして例えば２０ｍＶ以上、１８０ｍＶ未満を選択することができ、第２電圧として例えば１８０ｍＶ以上、３００ｍＶ以下を選択することができる。
【００８８】
ここで、実施例と比較例について、図４Ａ及び図４Ｂを参照しながら説明する。
【００８９】
比較例及び実施例共に、検査用の被測定ガスを供給した。検査用の被測定ガスは、温度が２５０℃、酸素濃度が０．５％、Ｈ２Ｏ濃度が３％、ＮＯ濃度が５００ｐｐｍ、ＮＨ３濃度が５００ｐｐｍ、流量が２００リットル／ｍｉｎ、センサ温度が８５０℃である。
【００９０】
そして、比較例では、駆動時に印加される電圧が２７０ｍＶ、停止時に印加される電圧Ｖｏｆｆが０Ｖである。一方、実施例では、第２動作時に印加される第２電圧Ｖｂが２７０ｍＶ、第１動作時に印加される第１電圧Ｖａが１００ｍＶである。
【００９１】
先ず、比較例は、駆動制御手段１０８によって予備酸素濃度制御手段１０６の駆動及び停止を制御し、予備ポンプセル８０をＯＮ／ＯＦＦ制御した。すなわち、駆動制御手段１０８は、予備酸素濃度制御手段１０６に第１電圧Ｖａを印加して駆動した後、約５秒後に予備酸素濃度制御手段１０６に０Ｖ（＝電圧Ｖｏｆｆ）を印加して停止させ、その後、約１０秒後に、予備酸素濃度制御手段１０６に第１電圧Ｖａを印加して駆動した。
【００９２】
目的成分取得手段１１０は、予備酸素濃度制御手段１０６の駆動時における特定成分測定手段１０４からのセンサ出力と、予備酸素濃度制御手段１０６の停止時における特定成分測定手段１０４からのセンサ出力との差に基づいて、ＮＯ及びＮＨ３の各濃度を取得した。
【００９３】
このときの時間に対する測定ポンプ電流Ｉｐ３の変化を計測した。その結果を測定ポンプ電流Ｉｐ３の波形として図４Ａに示す。この結果から、比較例は、ＯＦＦ状態からＯＮ状態に切り替わる際に、急峻に立ち上がるオーバーシュートＯＳａ（ピークＰａ）が発生し、ＯＮ状態からＯＦＦ状態に切り替わる際に、急峻に立ち下がるオーバーシュートＯＳｂ（ピークＰｂ）が発生した。これらのオーバーシュートＯＳａ及びＯＳｂの発生により、低レベルではあったが、ノイズが生じた。また、コンデンサ構造の予備ポンプセル８０によるＣＲ時定数により、波形の立ち下り及び立ち上がりが遅くなり、予備酸素濃度制御手段１０６が停止状態になるまでに時間がかかった。比較例では、ＯＦＦ状態からＯＮ状態に切り替わるまでにかかった時間がＴａ、ＯＮ状態からＯＦＦ状態に切り替わるまでにかかった時間がＴｂであった。
【００９４】
これに対して、実施例は、駆動制御手段１０８によって予備酸素濃度制御手段１０６の第１動作及び第２動作を制御し、予備ポンプセル８０を制御した。すなわち、駆動制御手段１０８は、予備酸素濃度制御手段１０６に第２電圧Ｖｂを印加して予備酸素濃度制御手段１０６を第２動作させた後、約５秒後に予備酸素濃度制御手段１０６に第１電圧Ｖａを印加して予備酸素濃度制御手段１０６を第１動作させ、その後、約１０秒後に、予備酸素濃度制御手段１０６に第２電圧Ｖｂを印加して第２動作させた。
【００９５】
目的成分取得手段１１０は、予備酸素濃度制御手段１０６の第２動作時における特定成分測定手段１０４からのセンサ出力と、予備酸素濃度制御手段１０６の第１動作における特定成分測定手段１０４からのセンサ出力との差に基づいて、ＮＯ及びＮＨ３の各濃度を取得した。
【００９６】
このときの時間に対する測定ポンプ電流Ｉｐ３の変化を計測した。その結果を測定ポンプ電流Ｉｐ３の波形として図４Ｂに示す。この結果から、実施例は、第２動作状態から第１動作状態に切り替わる際、並びに第１動作状態から第２動作状態に切り替わる際に、急峻に立ち上がるオーバーシュートＯＳｃ及びＯＳｄが発生したが、これらのピーク（Ｐｃ、Ｐｄ）は比較例のピーク（Ｐａ、Ｐｂ）よりも小さく、ノイズも抑制された。また、コンデンサ構造の予備ポンプセル８０によるＣＲ時定数の影響はあったが、第１動作状態から第２動作状態に切り替わるまでにかかった時間がＴｃ、第２動作状態から第１動作状態に切り替わるまでにかかった時間がＴｄであった。
【００９７】
比較例の時間Ｔａ及びＴｂと、実施例の時間Ｔｃ及びＴｄとを比較すると、Ｔｃ＝（２／３）×Ｔａ、Ｔｄ＝（２／３）×Ｔｂであった。すなわち、第１動作状態から第２動作状態に切り替わるまで、並びに、第２動作状態から第１動作状態に切り替わるまでに、比較例の２／３の時間で済んだ。
【００９８】
上述のことから、実施例は、排気ガスのような未燃成分、酸素の存在下に共存する複数成分（例えばＮＯ、ＮＨ３等）の濃度を長期間にわたり精度よく測定することができるガスセンサ１０において、ノイズの発生を抑えることができ、しかも、センシングの応答性を高めることができることがわかる。
【００９９】
ここで、ガスセンサ１０の処理動作について、図５及び図６も参照しながら説明する。
【０１００】
先ず、駆動制御手段１０８によって予備酸素濃度制御手段１０６が第２動作している期間では、図５に示すように、ガス導入口１６を通じて導入したＮＨ３は、酸素濃度調整室１８まで到達する。酸素濃度調整室１８では、酸素濃度制御手段１００によって、ＮＨ３を全てＮＯに変換するように制御されていることから、予備調整室２１から酸素濃度調整室１８に流入したＮＨ３は酸素濃度調整室１８内でＮＨ３→ＮＯの酸化反応が起こり、酸素濃度調整室１８内の全てのＮＨ３がＮＯに変換される。従って、ガス導入口１６を通じて導入されたＮＨ３は、第１拡散律速部３０及び第２拡散律速部３２をＮＨ３の拡散係数２．２ｃｍ２／ｓｅｃの速度で通過し、酸素濃度調整室１８内でＮＯに変換された後は、第３拡散律速部３４をＮＯの拡散係数１．８ｃｍ２／ｓｅｃの速度で通過して、隣接する測定室２０内に移動する。
【０１０１】
一方、駆動制御手段１０８によって予備酸素濃度制御手段１０６が第１動作している期間では、図６に示すように、予備調整室２１内でＮＨ３→ＮＯの酸化反応が起こり、ガス導入口１６を通じて導入された全てのＮＨ３がＮＯに変換される。従って、ＮＨ３は第１拡散律速部３０をＮＨ３の拡散係数２．２ｃｍ２／ｓｅｃで通過するが、予備調整室２１より奥にある第２拡散律速部３２以降はＮＯの拡散係数１．８ｃｍ２／ｓｅｃの速度で測定室２０に移動する。
【０１０２】
すなわち、予備酸素濃度制御手段１０６が第２動作状態から第１動作状態に切り替わることで、ＮＨ３の酸化反応が起こる場所が酸素濃度調整室１８から予備調整室２１に移動する。
【０１０３】
ＮＨ３の酸化反応が起こる場所が酸素濃度調整室１８から予備調整室２１に移動することは、被測定ガス中のＮＨ３が第２拡散律速部３２を通過する際の状態がＮＨ３からＮＯに変わることに等しい。そして、ＮＯ、ＮＨ３は各々異なる拡散係数を持つため、第２拡散律速部３２をＮＯで通過するか、ＮＨ３で通過するかの違いは、測定室２０に流れ込むＮＯ量の違いに相当するため、測定用ポンプセル６１に流れる測定ポンプ電流Ｉｐ３を変化させる。
【０１０４】
この場合、予備ポンプセル８０の第１動作時の測定ポンプ電流Ｉｐ３（１）と、予備ポンプセル８０の第２動作時の測定ポンプ電流Ｉｐ３（２）の変化量ΔＩｐ３は、被測定ガス中のＮＨ３の濃度によって一義的に決まる。そのため、予備ポンプセル８０のＯＮ時又はＯＦＦ時の測定ポンプ電流Ｉｐ３（１）又はＩｐ３（２）と、上述した測定ポンプ電流Ｉｐ３の変化量ΔＩｐ３とからＮＯとＮＨ３の各濃度を算出することができる。
【０１０５】
従って、目的成分取得手段１１０では、予備ポンプセル８０の第１動作時の測定ポンプ電流Ｉｐ３（１）と、該測定ポンプ電流Ｉｐ３（１）と予備ポンプセル８０の第２動作時の測定ポンプ電流Ｉｐ３（２）との変化量ΔＩｐ３と、マップ１１２（図２参照）とに基づいてＮＯ及びＮＨ３の各濃度を取得する。
【０１０６】
マップ１１２は、グラフ化して示すと、図７に示すように、横軸に、被測定ガス中のＮＨ３濃度（ｐｐｍ）が設定され、縦軸に、予備ポンプセル８０の第１動作時の測定ポンプ電流Ｉｐ３（１）と予備ポンプセル８０の第２動作時の測定ポンプ電流Ｉｐ３（２）との差、すなわち、変化量ΔＩｐ３が設定されたグラフとなる。図７では、代表的に、予備ポンプセル８０の第２動作時における測定ポンプ電流値のＮＯ濃度換算値が例えば１００ｐｐｍ系、５０ｐｐｍ系、２５ｐｐｍ系、０ｐｐｍ系であるポイントをプロットしたグラフを示す。分かり易くテーブルの形式で示すと、図８に示すような内容となる。これらの濃度は、実験あるいはシミュレーションにて求めている。
【０１０７】
図８からわかるように、マップ１１２を使用することで、予備ポンプセル８０の第２動作時の測定ポンプ電流Ｉｐ３（２）（すなわち、従来の直列２室型ＮＯｘセンサと同様の測定ポンプ電流値）に基づいて、１００ｐｐｍ系、５０ｐｐｍ系、２５ｐｐｍ系、０ｐｐｍ系のいずれかを割り出し、変化量ΔＩｐ３に基づいてＮＯとＮＨ３の各濃度を同定する。
【０１０８】
すなわち、予備ポンプセル８０の第２動作時の測定ポンプ電流Ｉｐ３（２）と、変化量ΔＩｐ３とからマップ１１２上のポイントを特定することで、ＮＯ濃度とＮＨ３濃度を同定することができる。例えば従来の直列２室型ＮＯｘセンサと同様の測定ポンプ電流Ｉｐ３（２）が２．１３７μＡであった場合、上記直列２室型ＮＯｘセンサでは、ＮＯとＮＨ３の合計濃度が概ね１００ｐｐｍであることしかわからなかった。しかし、ガスセンサ１０においては、変化量ΔＩｐ３を組み合わせることで、ポイントｐ１では、ＮＯ濃度が１００ｐｐｍ、ＮＨ３濃度が０ｐｐｍ、ポイントｐ２では、ＮＯ濃度が８０ｐｐｍ、ＮＨ３濃度が１７．６ｐｐｍ、ポイントｐ３では、ＮＯ濃度が６０ｐｐｍ、ＮＨ３濃度が３５．２ｐｐｍのようにＮＯ濃度とＮＨ３濃度を個別に特定することができる。マップ１１２上に該当するポイントが存在しない場合は、最も近いポイントを特定し、例えば既知の近似計算にてＮＯ濃度とＮＨ３濃度を求めればよい。
【０１０９】
また、以下の手法にてＮＯ濃度とＮＨ３濃度を求めてもよい。すなわち、上述した図７に示すように、予め実験あるいはシミュレーションにて、変化量ΔＩｐ３とＮＨ３濃度との関係を求めておき、予備ポンプセル８０の第１動作時と第２動作時の変化量ΔＩｐ３からＮＨ３濃度を求める。そして、予備ポンプセル８０の第２動作時におけるセンサ出力から得られるＮＯ濃度、すなわち、ＮＯとＮＨ３の濃度の全てをＮＯに換算した総ＮＯ濃度から、上述して求めたＮＨ３濃度を差し引いてＮＯ濃度を求めてもよい。
【０１１０】
なお、測定ポンプ電流Ｉｐ３の大きさは、測定電極６２に到達するＮＯの量であるため、そのガスの量は第１拡散律速部３０、第２拡散律速部３２、第４拡散律速部３６及び第３拡散律速部３４の各拡散抵抗によって決まる。図３、図４Ａ及び図４Ｂで示したガスセンサは、図７及び図８で計算したガスセンサよりも拡散抵抗が大きく設計されているため、変化量ΔＩｐ３の絶対値に違いが出ているが、その傾向は、拡散抵抗の大小に拘わらず、限界電流式のガスセンサであれば変わらない。
【０１１１】
ここで、ガスセンサ１０によるＮＯ及びＮＨ３の測定処理について図９のフローチャートを参照しながら説明する。
【０１１２】
先ず、図９のステップＳ１において、ガスセンサ１０は、ガス導入口１６を通じて予備調整室２１内にＮＯ及びＮＨ３が混在する被測定ガスを導入する。
【０１１３】
ステップＳ２において、駆動制御手段１０８は、予備酸素濃度制御手段１０６に第２電圧Ｖｂを印加する。これにより、予備ポンプセル８０が第２動作状態となる。
【０１１４】
ステップＳ３において、特定成分測定手段１０４は、予備ポンプセル８０の第２動作時におけるＮＯ濃度を測定する。すなわち、測定ポンプ電流Ｉｐ３（２）を得る。この測定ポンプ電流Ｉｐ３（２）は目的成分取得手段１１０に入力される。
【０１１５】
ステップＳ４において、駆動制御手段１０８は、予備酸素濃度制御手段１０６に第１電圧Ｖａを印加する。これにより、予備ポンプセル８０が第１動作状態となる。
【０１１６】
ステップＳ５において、特定成分測定手段１０４は、予備ポンプセル８０の第１動作時におけるＮＯ濃度を測定する。すなわち、測定ポンプ電流Ｉｐ３（１）を得る。この測定ポンプ電流Ｉｐ３（１）は目的成分取得手段１１０に入力される。
【０１１７】
ステップＳ６において、目的成分取得手段１１０は、予備ポンプセル８０の第２動作時の測定ポンプ電流Ｉｐ３（２）と、該測定ポンプ電流Ｉｐ３（２）と予備ポンプセル８０の第１動作時の測定ポンプ電流Ｉｐ３（１）との変化量ΔＩｐ３と、マップ１１２とに基づいてＮＯ濃度及びＮＨ３濃度を取得する。
【０１１８】
すなわち、目的成分取得手段１１０は、測定ポンプ電流Ｉｐ３（２）と、変化量ΔＩｐ３とからマップ１１２上のポイントを特定する。そして、マップ１１２から、特定したポイントに対応するＮＯ濃度及びＮＨ３濃度を読み出して、今回、測定したＮＯ濃度及びＮＨ３濃度とする。マップ１１２上に該当するポイントが存在しない場合は、上述したように、最も近いポイントを特定し、例えば既知の近似計算にてＮＯ濃度とＮＨ３濃度を求める。
【０１１９】
あるいは、図７に示す変化量ΔＩｐ３とＮＨ３濃度との関係に基づいて、予備ポンプセル８０の第１動作時と第２動作時の変化量ΔＩｐ３からＮＨ３濃度を求める。そして、予備ポンプセル８０の第２動作時におけるセンサ出力から得られるＮＯ濃度、すなわち、ＮＯとＮＨ３の濃度の全てをＮＯに換算した総ＮＯ濃度から、上述して求めたＮＨ３濃度を差し引いてＮＯ濃度を求めてもよい。
【０１２０】
ステップＳ７において、ガスセンサ１０は、ＮＯ及びＮＨ３の測定処理の終了要求（電源断、メンテナンス等）があるか否かを判別する。終了要求がなければ、ステップＳ１以降の処理を繰り返す。そして、ステップＳ７において、終了要求があった段階で、ガスセンサ１０でのＮＯ及びＮＨ３の測定処理を終了する。
【０１２１】
このように、ガスセンサ１０は、予め実験的に測定した、予備酸素濃度制御手段１０６の第２動作時における特定成分測定手段１０４からのセンサ出力（Ｉｐ３（２））と、予備酸素濃度制御手段１０６の第１動作時と第２動作時における特定成分測定手段１０４からのセンサ出力の差（ΔＩｐ３）とで特定されるポイント毎にそれぞれＮＯ濃度及びＮＨ３濃度の関係が登録されたマップ１１２を使用するようにしている。あるいは、図７に示すように、予め実験的に求めた変化量ΔＩｐ３とＮＨ３濃度との関係を使用するようにしている。もちろん、マップ１１２で兼用してもよい。
【０１２２】
そして、実使用中の予備酸素濃度制御手段１０６の第２動作時における特定成分測定手段１０４からのセンサ出力（Ｉｐ３（２））と、予備酸素濃度制御手段１０６の第１動作時と第２動作時における特定成分測定手段１０４からのセンサ出力の差（ΔＩｐ３）を、マップ１１２と比較して、ＮＯ及びＮＨ３の各濃度を求めるようにしている。
【０１２３】
これにより、排気ガスのような未燃成分、酸素の存在下に共存する複数目的成分（例えばＮＯ、ＮＨ３）の雰囲気下においても、複数目的成分の各濃度を長期間にわたり精度よく測定することができる。
【０１２４】
また、ガスセンサ１０は、従来では実現できなかったＮＯとＮＨ３の各濃度を測定する処理を、ハードウェアとしての各種測定装置等を別途付加することなく、ガスセンサ１０の制御系のソフトウェアを変更するだけで、容易に実現することができる。その結果、ＮＯｘ浄化システムの制御並びに故障検知に対する精度を高めることができる。特に、ＳＣＲシステム下流の排気ガス中のＮＯとＮＨ３とを区別することが可能となり、ＳＣＲシステムの尿素注入量の精密制御、及び劣化検知に寄与する。
【０１２５】
しかも、上述のように、第１動作時において予備酸素濃度制御手段１０６に印加される第１電圧をＶａ、第２動作時において予備酸素濃度制御手段１０６に印加される第２電圧をＶｂ、予備酸素濃度制御手段１０６の停止時に印加される電圧をＶｏｆｆとしたとき、
Ｖｏｆｆ＜Ｖａ＜Ｖｂ
としたので、排気ガスのような未燃成分、酸素の存在下に共存する複数成分（例えばＮＯ、ＮＨ３等）の濃度を長期間にわたり精度よく測定することができるガスセンサにおいて、ノイズの発生を抑えることができると共に、センシングの応答性を高めることができる。
【０１２６】
その他、ガスセンサ１０は、以下の特徴を有する。
【０１２７】
（ａ）  ＮＨ３がＮＯに変化する反応はセンサ出力の変動が得られる範囲から任意に選ぶことができる。
（ｂ）  ＮＨ３がＮＯに変化する反応を、所定の拡散抵抗を持った拡散律速部の前後で意図的に発生させる。
（ｃ）  （ｂ）によって、ＮＯとＮＨ３の拡散係数の違いによって生ずるセンサ出力の変動からＮＨ３の濃度を求める。
（ｄ）  さらに、センサ出力自身によって得られるＮＯとＮＨ３の合計濃度と前記変動によって得られるＮＨ３の濃度を比較してＮＯ濃度を得る。
【０１２８】
なお、本発明に係るガスセンサ及びガスセンサの制御方法は、上述の実施の形態に限らず、本発明の要旨を逸脱することなく、種々の構成を採り得ることはもちろんである。
【０１２９】
上述の例では、副調整室１８ｂに隣接して測定室２０を設け、測定室２０内に測定電極６２を配置するようにしたが、その他、図１０に示す変形例に係るガスセンサ１０ａに示すように、副調整室１８ｂ内に測定電極６２を配置し、測定電極６２を被覆するように、第３拡散律速部３４となるアルミナ（Ａｌ2Ｏ3）等のセラミックス多孔体にて構成される膜を形成してもよい。この場合、測定電極６２の周囲が測定室２０として機能することになる。
【０１３０】
また、上述の例では予備調整室２１内にて第２目的成分であるＮＨ３が変換率１００％でＮＯに変換される例を示したが、ＮＨ３の変換率は１００％である必要はなく、被測定ガス中のＮＨ３濃度と再現性の良い相関が得られる範囲で変換率を任意に設定することができる。
【０１３１】
また、予備酸素濃度制御手段１０６の駆動は、予備調整室２１内から酸素を汲み出す方向でも、汲み入れる方向でも良く、第２目的成分であるＮＨ３の存在によって、測定用ポンプセル６１の出力である測定ポンプ電流Ｉｐ３が再現性良く変化すれば良い。
【０１３２】
なお、本発明の実施に当たっては、本発明の思想を損なわない範囲で自動車用部品としての信頼性向上のための諸手段が付加されても良い。
【符号の説明】
【０１３３】
１０、１０ａ…ガスセンサ              １２…センサ素子
１４…構造体                          １６…ガス導入口
１８…酸素濃度調整室                  ２０…測定室
２１…予備調整室                      ６１…測定用ポンプセル
６２…測定電極                        ７２…ヒータ
８０…予備ポンプセル                  ８２…予備ポンプ電極
８４…予備酸素分圧検出センサセル      １００…酸素濃度制御手段
１０２…温度制御手段                  １０４…特定成分測定手段
１０６…予備酸素濃度制御手段          １０８…駆動制御手段
１１０…目的成分取得手段              Ｉｐ０…予備ポンプ電流
Ｉｐ３…測定ポンプ電流（センサ出力）  Ｖａ…第１電圧
Ｖｂ…第２電圧                        Ｖｐ０…予備電圧
【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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【図９】
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【図１０】
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