(57)【要約】【課題】酸素濃度が変化する環境下においても、ＣＯ濃度を検出することが可能な固体電解質型ＣＯセンサを提供する。【解決手段】固体電解質型ＣＯセンサ１は、酸素イオン伝導性固体電解質１１と、酸素イオン伝導性固体電解質１１に設けられたＣＯの酸化に活性な第１電極１２ａと、酸素イオン伝導性固体電解質１１に設けられたＣＯの酸化に不活性な第２電極１２ｂと、からなる検出用電極対１２と、酸素イオン伝導性固体電解質１１に設けられたＣＯの酸化に不活性な第３電極１３ａと、酸素イオン伝導性固体電解質１１に設けられたＣＯの酸化に不活性な第４電極１３ｂと、からなるキャンセル用電極対１３と、を備えている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
酸素イオン伝導性固体電解質と、
前記酸素イオン伝導性固体電解質に設けられたＣＯの酸化に活性な第１電極と、前記酸素イオン伝導性固体電解質に設けられたＣＯの酸化に不活性な第２電極と、からなる検出用電極対と、
前記酸素イオン伝導性固体電解質に設けられたＣＯの酸化に不活性な第３電極と、前記酸素イオン伝導性固体電解質に設けられたＣＯの酸化に不活性な第４電極と、からなるキャンセル用電極対と、
を備えることを特徴とする固体電解質型ＣＯセンサ。
【請求項２】
前記酸素イオン伝導性固体電解質は平面視して略四角形状であり、
前記第１電極は、前記酸素イオン伝導性固体電解質の一面において第１の角に設けられ、
前記第２電極は、前記酸素イオン伝導性固体電解質の一面において前記第１の角と対角をなす第２の角に設けられ、
前記第３電極は、前記酸素イオン伝導性固体電解質の他面において前記第１及び第２の角を除く第３の角に設けられ、
前記第４電極は、前記酸素イオン伝導性固体電解質の他面において前記第３の角と対角をなす第４の角に設けられている
ことを特徴とする請求項１に記載の固体電解質型ＣＯセンサ。
【請求項３】
前記酸素イオン伝導性固体電解質は平面視して略四角形状であり、
前記第１電極は、前記酸素イオン伝導性固体電解質の一面において第１の角に設けられ、
前記第２電極は、前記酸素イオン伝導性固体電解質の他面において前記第１の角と対角をなす第２の角を除く第３の角に設けられ、
前記第３電極は、前記酸素イオン伝導性固体電解質の一面において前記第２の角に設けられ、
前記第４電極は、前記酸素イオン伝導性固体電解質の他面において前記第１、第２及び第３の角を除く第４の角に設けられている
ことを特徴とする請求項１に記載の固体電解質型ＣＯセンサ。
【請求項４】
前記検出用電極対を流れる電流値を検出する第１電流検出手段と、
前記キャンセル用電極対を流れる電流値を検出する第２電流検出手段と、
前記第１電流検出手段により検出された電流値から前記第２電流検出手段により検出された電流値を差し引いた差分電流値に基づいてＣＯ濃度を検出する濃度検出手段と、
を備えることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の固体電解質型ＣＯセンサ。
【請求項５】
前記検出用電極対に定電圧を印加して酸素イオンを前記第２電極側から前記第１電極側にポンピングする第１ベース電流供給回路と、
前記キャンセル用電極対に定電圧を印加して酸素イオンを前記第４電極側から前記第３電極側にポンピングする第２ベース電流供給回路と、を備え、
前記第１ベース電流供給回路と前記第２ベース電流供給回路とは、異なるタイミングで定電圧を印加し、
前記第１電流検出手段は、前記第１ベース電流供給回路による定電圧の印加中において前記検出用電極対を流れる電流値を検出し、
前記第２電流検出手段は、前記第２ベース電流供給回路による定電圧の印加中において前記キャンセル用電極対を流れる電流値を検出する
ことを特徴とする請求項４に記載の固体電解質型ＣＯセンサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、固体電解質型ＣＯセンサに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、酸素イオン伝導性固体電解質と、この固体電解質の一面側に設けられＣＯの酸化に活性な電極と、他面側に設けられＣＯの酸化に不活性な電極とを備えた固体電解質型ＣＯセンサが提案されている。この固体電解質型ＣＯセンサによれば、酸素濃度が一定である場合、測定雰囲気のＣＯ濃度に対して出力電流が変化し、ＣＯ濃度の検出が可能となる（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１２−４２２２２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に記載の固体電解質型ＣＯセンサは、ＣＯの酸化に活性な電極において酸化を促進させるため、酸素イオンをポンピングすることとしている。この際、両電極間に電流（以下ベース電流という）が供給されている。
【０００５】
ここで、特許文献１に記載の固体電解質型ＣＯセンサは、上記したように酸素濃度が一定である場合には、測定雰囲気のＣＯ濃度に対して出力電流が変化してＣＯ濃度の検出が可能となる。しかし、特許文献１に記載の固体電解質型ＣＯセンサは、酸素濃度が変化する例えば燃焼排ガス中においてベース電流が大きく変化してしまう。しかも、ベース電流の変化量は、ＣＯ濃度に対する出力電流の変化量よりも大きいことから、ＣＯ濃度を検出できなくなってしまう。
【０００６】
本発明はこのような従来の課題を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、酸素濃度が変化する環境下においても、ＣＯ濃度を検出することが可能な固体電解質型ＣＯセンサを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の固体電解質型ＣＯセンサは、酸素イオン伝導性固体電解質と、前記酸素イオン伝導性固体電解質に設けられたＣＯの酸化に活性な第１電極と、前記酸素イオン伝導性固体電解質に設けられたＣＯの酸化に不活性な第２電極と、からなる検出用電極対と、前記酸素イオン伝導性固体電解質に設けられたＣＯの酸化に不活性な第３電極と、前記酸素イオン伝導性固体電解質に設けられたＣＯの酸化に不活性な第４電極と、からなるキャンセル用電極対と、を備えることを特徴とする。
【０００８】
この固体電解質型ＣＯセンサによれば、ＣＯの酸化に活性な第１電極とＣＯの酸化に不活性な第２電極とからなる検出用電極対と、ＣＯの酸化に不活性な第３電極とＣＯの酸化に不活性な第４電極とからなるキャンセル用電極対と、を備えるため、たとえ酸素濃度が変化する環境下においてベース電流が大きく変化してしまったとしても、検出用電極対の電流値からキャンセル用電極対の電流値を差し引くことで、ＣＯ濃度に応じた電流値を抽出することができる。従って、酸素濃度が変化する環境下においても、ＣＯ濃度を検出することができる。
【０００９】
また、本発明の固体電解質型ＣＯセンサは、前記酸素イオン伝導性固体電解質は平面視して略四角形状であり、前記第１電極は、前記酸素イオン伝導性固体電解質の一面において第１の角に設けられ、前記第２電極は、前記酸素イオン伝導性固体電解質の一面において前記第１の角と対角をなす第２の角に設けられ、前記第３電極は、前記酸素イオン伝導性固体電解質の他面において前記第１及び第２の角を除く第３の角に設けられ、前記第４電極は、前記酸素イオン伝導性固体電解質の他面において前記第３の角と対角をなす第４の角に設けられていることが好ましい。
【００１０】
この固体電解質型ＣＯセンサによれば、第１電極は酸素イオン伝導性固体電解質の一面において第１の角に設けられ、第２電極は一面において第１の角と対角をなす第２の角に設けられ、第３電極は他面において第３の角に設けられ、第４電極は他面において第３の角と対角をなす第４の角に設けられている。このため、同一面に設けられる電極対の電極は、それぞれが対角位置に設けられることとなり、電極間距離を広げることができる。従って、固体電解質型ＣＯセンサの容易化を図ることができる。
【００１１】
また、本発明の固体電解質型ＣＯセンサは、前記酸素イオン伝導性固体電解質は平面視して略四角形状であり、前記第１電極は、前記酸素イオン伝導性固体電解質の一面において第１の角に設けられ、前記第２電極は、前記酸素イオン伝導性固体電解質の他面において前記第１の角と対角をなす第２の角を除く第３の角に設けられ、前記第３電極は、前記酸素イオン伝導性固体電解質の一面において前記第２の角に設けられ、前記第４電極は、前記酸素イオン伝導性固体電解質の他面において前記第１、第２及び第３の角を除く第４の角に設けられていることが好ましい。
【００１２】
この固体電解質型ＣＯセンサによれば、第１電極は酸素イオン伝導性固体電解質の一面において第１の角に設けられ、第２電極は他面において第１の角と対角をなす第２の角を除く第３の角に設けられ、第３電極は一面において第２の角に設けられ、第４電極は他面において第１、第２及び第３の角を除く第４の角に設けられている。このため、検出用電極対は、酸素イオン伝導性固体電解質の一側に設けられ、キャンセル用電極対は、酸素イオン伝導性固体電解質の他側に設けられることとなり、第１及び第２電極は一側にて対向配置となり、且つ、第３及び第４電極は他側にて対向配置となる。よって、このような対向関係から、酸素イオンポンピングにおけるイオン伝導を円滑とすることができる。
【００１３】
また、本発明の固体電解質型ＣＯセンサは、前記検出用電極対を流れる電流値を検出する第１電流検出手段と、前記キャンセル用電極対を流れる電流値を検出する第２電流検出手段と、前記第１電流検出手段により検出された電流値から前記第２電流検出手段により検出された電流値を差し引いた差分電流値に基づいてＣＯ濃度を検出する濃度検出手段と、を備えることが好ましい。
【００１４】
この固体電解質型ＣＯセンサによれば、検出用電極対を流れる電流値からキャンセル用電極対を流れる電流値を差し引いた差分電流値に基づいてＣＯ濃度を検出するため、酸素濃度が変化する環境下においても、ＣＯ濃度を検出することができる。
【００１５】
また、本発明の固体電解質型ＣＯセンサは、前記検出用電極対に定電圧を印加して酸素イオンを前記第２電極側から前記第１電極側にポンピングする第１ベース電流供給回路と、前記キャンセル用電極対に定電圧を印加して酸素イオンを前記第４電極側から前記第３電極側にポンピングする第２ベース電流供給回路と、を備え、前記第１ベース電流供給回路と前記第２ベース電流供給回路とは、異なるタイミングで定電圧を印加し、前記第１電流検出手段は、前記第１ベース電流供給回路による定電圧の印加中において前記検出用電極対を流れる電流値を検出し、前記第２電流検出手段は、前記第２ベース電流供給回路による定電圧の印加中において前記キャンセル用電極対を流れる電流値を検出することが好ましい。
【００１６】
この固体電解質型ＣＯセンサによれば、第１ベース電流供給回路と第２ベース電流供給回路とは、異なるタイミングで定電圧を印加し、第１電流検出手段は、第１ベース電流供給回路による定電圧の印加中において検出用電極対を流れる電流値を検出し、第２電流検出手段は、第２ベース電流供給回路による定電圧の印加中においてキャンセル用電極対を流れる電流値を検出する。このため、第１電流検出手段による電流値の検出中に第２ベース電流供給回路におけるポンピング電流が影響を与えて検出値が不安定となってしまうことを防止すると共に、第２電流検出手段による電流値の検出中に第１ベース電流供給回路におけるポンピング電流が影響を与えて検出値が不安定となってしまうことを防止することができる。従って、ＣＯ濃度の検出精度を向上させることができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、寿命を判断することが可能な固体電解質型ＣＯセンサ及びその寿命判断方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の第１実施形態に係る固体電解質型ＣＯセンサの構成図である。
【図２】図１に示した固体電解質型ＣＯセンサの一部構成を示す平面図である。
【図３】ＣＯ濃度に応じた検出用電極対とキャンセル用電極対とに流れる電流の値を示すグラフである。
【図４】酸素濃度に応じた検出用電極対とキャンセル用電極対とにおけるベース電流の変化量を示すグラフである。
【図５】第２実施形態に係る固体電解質型ＣＯセンサの構成図である。
【図６】図５に示した固体電解質型ＣＯセンサの一部構成を示す平面図である。
【図７】第２実施形態においてＣＯ濃度に応じた検出用電極対とキャンセル用電極対とに流れる電流の値を示すグラフである。
【図８】第２実施形態において酸素濃度に応じた検出用電極対とキャンセル用電極対とにおけるベース電流の変化量を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の好適な実施形態を図面に基づいて説明するが、本発明は該実施形態に限定されるものではない。図１は、本発明の第１実施形態に係る固体電解質型ＣＯセンサの構成図であり、図２は、図１に示した固体電解質型ＣＯセンサの一部構成を示す平面図である。
【００２０】
図１に示すように、固体電解質型ＣＯセンサ１は、センサ部１０と、電流供給回路（第１ベース電流供給回路、第２ベース電流供給回路）２１，２２と、電流センサ（第１電流検出手段、第２電流検出手段）３１，３２と、制御部（濃度検出手段）４０と、スイッチ５１，５２とを有している。
【００２１】
センサ部１０は、酸素イオン伝導性固体電解質１１（以下固体電解質膜１１という）と、検出用電極対１２と、キャンセル用電極対１３とを備えている。
【００２２】
固体電解質膜１１は、例えば９２％モルのジルコニア（ＺｒＯ２）の粉体に対して、８％モルのイットリア（Ｙ２Ｏ３）の粉体を混合した所謂イットリア安定化ジルコニアや、ランタンガレート系の複合酸化物等から構成されている。また、この固体電解質膜１１は、図２に示すように平面視して略四角形状とされている。
【００２３】
検出用電極対１２は、第１電極１２ａと、第２電極１２ｂとを備えている。第１電極１２ａは、固体電解質膜１１に設けられたＣＯの酸化に活性な電極であり、第２電極１２ｂは、固体電解質膜１１に設けられたＣＯの酸化に不活性な電極である。また、第１電極１２ａは、図１及び図２に示すように、固体電解質膜１１の一面において第１の角１１ａに設けられており、第２電極１２ｂは、固体電解質膜１１の他面において第１の角１１ａと対角をなす第２の角１１ｂを除く第３の角１１ｃに設けられている。
【００２４】
キャンセル用電極対１３は、第３電極１３ａと、第４電極１３ｂとを備えている。第３電極１３ａ及び第４電極１３ｂは、固体電解質膜１１に設けられたＣＯの酸化に不活性な電極である。また、第３電極１３ａは、図１及び図２に示すように、固体電解質膜１１の一面において第２の角１１ｂに設けられており、第４電極１３ｂは、固体電解質膜１１の他面において第１、第２及び第３の角１１ａ〜１１ｃを除く第４の角１１ｄに設けられている。
【００２５】
なお、上記第１電極１２ａは、ＲｕＯ２にＰｔ及び／又はＰｄを添加した材料で構成されており、好ましくはＲｕＯ２にＰｔを１０ｗｔ％添加したものにより構成されている。また、上記第２〜第４電極１２ｂ，１３ａ，１３ｂは、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide）＋Ａｕの混合物からなる材料で構成されており、好ましくはＩＴＯにＡｕを１０ｗｔ％混合したものにより構成されている。また、各電極１２ａ，１２ｂ，１３ａ，１３ｂは図２に示すようにパッド部１６が設けられており、これに電流供給回路２１，２２が接続される。
【００２６】
さらに、センサ部１０は、上記構成１１〜１３の一体物が基板１４上に設けられており、基板１４の一体物の反対面にはヒータパターン１５が形成されている。基板１４は、例えばアルミナにより構成され、その厚さは例えば０．３５ｍｍとなっている。ヒータパターン１５は、Ｐｔにより構成されており、制御部４０によって通電されてセンサ部１０の温度調節を行うものである。
【００２７】
なお、図１に示すように、第１及び第３電極１２ａ，１３ａは一面のみが固体電解質膜１１に接しているが、第２電極１２ｂは、全域が固体電解質膜１１及び基板１４に覆われている。また、第４電極１３ｂについても一側を除いて固体電解質膜１１及び基板１４に覆われている。しかし、固体電解質膜１１は、多孔質であることから、第２電極１２ｂ及び第４電極１３ｂは検知対象ガス等に曝されることとなる。
【００２８】
第１電流供給回路（第１ベース電流供給回路）２１は、検出用電極対１２に対して定電圧を印加して酸素イオンを第２電極１２ｂ側から第１電極１２ａ側にポンピングするものである。第２電流供給回路（第２ベース電流供給回路）２２は、キャンセル用電極対１３に対して定電圧を印加して酸素イオンを第４電極１３ｂ側から第３電極１３ａ側にポンピングするものである。これら電流供給回路２１，２２により電極対１２，１３に供給される電流をベース電流という。また、これら回路２１，２２の電圧値は同じである。
【００２９】
第１電流センサ（第１電流検出手段）３１は検出用電極対１２を流れる電流の値を検出するものであり、第２電流センサ（第２電流検出手段）３２はキャンセル用電極対１３を流れる電流の値を検出するものである。
【００３０】
制御部４０は、第１電流センサ３１により検出された電流値から第２電流センサ３２により検出された電流値を差し引いた差分電流値に基づいてＣＯ濃度を検出するものである。また、制御部４０は、スイッチ５１，５２をオンオフ制御する機能を有している。
【００３１】
次に、第１実施形態に係る固体電解質型ＣＯセンサ１の動作を説明する。まず、センサ部１０は、燃焼排ガス中などの測定雰囲気に曝される。これにより、検出用電極対１２の第１電極１２ａでは以下の反応が起こる。
ＣＯ＋Ｏ２−→ＣＯ２＋２ｅ−
【００３２】
また、検出用電極対１２の第２電極１２ｂでは以下の反応が起こる。
Ｏ２＋４ｅ−→２Ｏ２−
【００３３】
よって、検出用電極対１２ではＣＯ濃度に応じた起電力が発生し、これに応じた電流値が第１電流センサ３１により検出される。
【００３４】
しかし、第１実施形態に係る固体電解質型ＣＯセンサ１は、燃焼排ガス中など酸素濃度が変化する雰囲気に曝される。このため、第１電流供給回路２１による供給電流（ベース電流）が大きく変化してしまう。しかも、ベース電流の変化量は、ＣＯ濃度に対する出力電流の変化量よりも大きいことから、ＣＯ濃度を検出できなくなってしまう。
【００３５】
ところが、第１実施形態に係る固体電解質型ＣＯセンサ１はキャンセル用電極対１３を備えている。キャンセル用電極対１３の電極１３ａ，１３ｂは、共にＣＯに不活性な電極であることから、酸素濃度に応じてベース電流が変化してしまうものの、ＣＯ濃度に対して電流値が変化しないこととなる。
【００３６】
このため、制御部４０は、第１電流センサ３１により検出された電流値から第２電流センサ３２により検出された電流値を差し引く。これにより、制御部４０は差分の電流値に基づいてＣＯ濃度を検出することができる。
【００３７】
図３は、ＣＯ濃度に応じた検出用電極対１２とキャンセル用電極対１３とに流れる電流の値を示すグラフである。なお、図３では検出用電極対１２の電流値を実線（及び三角記号）で示し、キャンセル用電極対１３の電流値を破線（及びバツ記号）で示す。
【００３８】
図３に示すように、検出用電極対１２には、ＣＯ濃度が約１００ｐｐｍにおいて約０．５μＡの電流が流れ、約１０００ｐｐｍで約１．５μＡの電流が流れる。そして、検出用電極対１２には、ＣＯ濃度が３０００ｐｐｍ弱で約２μＡの電流が流れる。これに対して、キャンセル用電極対１３には、ＣＯ濃度が１０００ｐｐｍ以下の領域において０μＡを指し示しており、ＣＯ濃度が３０００ｐｐｍ弱でも０．５μＡ未満の電流しか流れない。
【００３９】
図４は、酸素濃度に応じた検出用電極対１２とキャンセル用電極対１３とにおけるベース電流の変化量を示すグラフである。なお、図４では検出用電極対１２の電流値を実線（及び三角記号）で示し、キャンセル用電極対１３の電流値を破線（及びバツ記号）で示す。
【００４０】
図４に示すように、検出用電極対１２においてベース電流は、酸素濃度が５％において約−９μＡとなり、１０％において約−５．５μＡとなり、１５％において約−４μＡとなり、２０％において０μＡとなる。これに対して、キャンセル用電極対１３においてベース電流は、酸素濃度が５％において約−８μＡとなり、１０％において約−５μＡとなり、１５％において約−３μＡとなり、２０％において０μＡとなる。
【００４１】
以上の図３及び図４に示すように、検出用電極対１２にはＣＯ濃度に応じた電流が流れるものの、キャンセル用電極対１３にはＣＯ濃度に応じた電流が流れない。また、検出用電極対１２及びキャンセル用電極対１３においてベース電流は、酸素濃度に応じて同様の変化量を示している。よって、制御部４０は、第１電流センサ３１により検出された電流値から第２電流センサ３２により検出された電流値を差し引くことにより、ＣＯ濃度に応じた電流値のみを抽出することができ、ＣＯ濃度を検出することができる。
【００４２】
さらに、第１実施形態において制御部４０は、スイッチ５１，５２のオンオフタイミングを異ならせる。すなわち、第１電流供給回路２１と第２電流供給回路２２とは、異なるタイミングで定電圧を印加し、第１電流センサ３１は、第１電流供給回路２１による定電圧の印加中において検出用電極対１２を流れる電流値を検出し、第２電流センサ３２は、第２電流供給回路２２による定電圧の印加中においてキャンセル用電極対１３を流れる電流値を検出する。
【００４３】
このため、第１電流センサ３１による電流値の検出中に第２電流供給回路２２におけるポンピング電流（ベース電流）が影響を与えて検出値が不安定となってしまうことを防止すると共に、第２電流センサ３２による電流値の検出中に第１電流供給回路２１におけるポンピング電流（ベース電流）が影響を与えて検出値が不安定となってしまうことを防止することができる。
【００４４】
このようにして、第１実施形態に係る固体電解質型ＣＯセンサ１によれば、ＣＯの酸化に活性な第１電極１２ａとＣＯの酸化に不活性な第２電極１２ｂとからなる検出用電極対１２と、ＣＯの酸化に不活性な第３電極１３ａとＣＯの酸化に不活性な第４電極１３ｂとからなるキャンセル用電極対１３と、を備えるため、たとえ酸素濃度が変化する環境下においてベース電流が大きく変化してしまったとしても、検出用電極対１２の電流値からキャンセル用電極対１３の電流値を差し引くことで、ＣＯ濃度に応じた電流値を抽出することができる。従って、酸素濃度が変化する環境下においても、ＣＯ濃度を検出することができる。
【００４５】
また、第１電極１２ａは固体電解質膜１１の一面において第１の角１１ａに設けられ、第２電極１２ｂは他面において第１の角１１ａと対角をなす第２の角１１ｂを除く第３の角１１ｃに設けられ、第３電極１３ａは一面において第２の角１１ｂに設けられ、第４電極１３ｂは他面において第１、第２及び第３の角１１ａ〜１１ｃを除く第４の角１１ｄに設けられている。このため、検出用電極対１２は、固体電解質膜１１の一側に設けられ、キャンセル用電極対１３は、固体電解質膜１１の他側に設けられることとなり、第１及び第２電極１２ａ，１２ｂは一側にて対向配置となり、且つ、第３及び第４電極１３ａ，１３ｂは他側にて対向配置となる。よって、このような対向関係から、酸素イオンポンピングにおけるイオン伝導を円滑とすることができる。
【００４６】
また、検出用電極対１２を流れる電流値からキャンセル用電極対１３を流れる電流値を差し引いた差分電流値に基づいてＣＯ濃度を検出するため、酸素濃度が変化する環境下においても、ＣＯ濃度を検出することができる。
【００４７】
また、第１電流供給回路２１と第２電流供給回路２２とは、異なるタイミングで定電圧を印加し、第１電流センサ３１は、第１電流供給回路２１による定電圧の印加中において検出用電極対１２を流れる電流値を検出し、第２電流センサ３２は、第２電流供給回路２２による定電圧の印加中においてキャンセル用電極対１３を流れる電流値を検出する。このため、第１電流センサ３１による電流値の検出中に第２電流供給回路２２におけるポンピング電流が影響を与えて検出値が不安定となってしまうことを防止すると共に、第２電流センサ３２による電流値の検出中に第１電流供給回路２１におけるポンピング電流が影響を与えて検出値が不安定となってしまうことを防止することができる。従って、ＣＯ濃度の検出精度を向上させることができる。
【００４８】
次に、本発明の第２実施形態を説明する。第２実施形態に係る固体電解質型ＣＯセンサは、第１実施形態のものと同様であるが、構成が一部異なっている。以下、第１実施形態との相違点のみを説明する。
【００４９】
図５は、第２実施形態に係る固体電解質型ＣＯセンサの構成図であり、図６は、図５に示した固体電解質型ＣＯセンサの一部構成を示す平面図である。図５及び図６に示すように、第２実施形態に係る固定電解質型ＣＯセンサ２において第１電極１２ａは、固体電解質膜１１の一面において第１の角１１ａに設けられ、第２電極１２ｂは、固体電解質膜１１の一面において第１の角と対角をなす第２の角１１ｂに設けられている。
【００５０】
また、第３電極１３ａは、固体電解質膜１１の他面において第１及び第２の角１１ａ，１１ｂを除く第３の角１１ｃに設けられ、第４電極１３ｂは、固体電解質膜１１の他面において第３の角１１ｃと対角をなす第４の角１１ｄに設けられている。
【００５１】
このように、第２実施形態では、検出用電極対１２を固体電解質膜１１の同じ面に形成すると共に、キャンセル用電極対１３についても固体電解質膜１１の同じ面に形成することとしている。これによっても、第１実施形態と同様の効果が得られるからである。
【００５２】
なお、第２実施形態に係る固定電解質型ＣＯセンサ２の動作は第１実施形態のものと同様である。
【００５３】
図７は、第２実施形態においてＣＯ濃度に応じた検出用電極対１２とキャンセル用電極対１３とに流れる電流の値を示すグラフである。なお、図７では検出用電極対１２の電流値を実線（及び傾いた四角記号）で示し、キャンセル用電極対１３の電流値を破線（及び四角記号）で示す。
【００５４】
図７に示すように、検出用電極対１２には、ＣＯ濃度が約３００ｐｐｍにおいて約０．３μＡの電流が流れ、約１０００ｐｐｍで約１．０μＡの電流が流れる。そして、検出用電極対１２には、ＣＯ濃度が３０００ｐｐｍ弱で約１．５μＡの電流が流れる。これに対して、キャンセル用電極対１３には、ＣＯ濃度が１０００ｐｐｍ以下の領域において０μＡを指し示しており、ＣＯ濃度が３０００ｐｐｍ弱でも０．５μＡ未満の電流しか流れない。
【００５５】
図８は、第２実施形態において酸素濃度に応じた検出用電極対１２とキャンセル用電極対１３とにおけるベース電流の変化量を示すグラフである。なお、図８では検出用電極対１２の電流値を実線（及び傾いた四角記号）で示し、キャンセル用電極対１３の電流値を破線（及び四角記号）で示す。
【００５６】
図８に示すように、検出用電極対１２においてベース電流は、酸素濃度が５％において約−８μＡとなり、１０％において約−５．５μＡとなり、１５％において約−３．５μＡとなり、２０％において０μＡとなる。これに対して、キャンセル用電極対１３においてベース電流は、酸素濃度が５％において約−６．５μＡとなり、１０％において約−４．５μＡとなり、１５％において約−２．５μＡとなり、２０％において０μＡとなる。
【００５７】
以上の図７及び図８に示すように、検出用電極対１２にはＣＯ濃度に応じた電流が流れるものの、キャンセル用電極対１３にはＣＯ濃度に応じた電流が流れない。また、検出用電極対１２及びキャンセル用電極対１３においてベース電流は、酸素濃度に応じて同様の変化量を示している。よって、制御部４０は、第１電流センサ３１により検出された電流値から第２電流センサ３２により検出された電流値を差し引くことにより、ＣＯ濃度に応じた電流値のみを抽出することができ、ＣＯ濃度を検出することができる。
【００５８】
このようにして、第２実施形態に係る固体電解質型ＣＯセンサ２によれば、第１実施形態と同様に、酸素濃度が変化する環境下においても、ＣＯ濃度を検出することができると共に、ＣＯ濃度の検出精度を向上させることができる。
【００５９】
さらに、第２実施形態によれば、第１電極１２ａは固体電解質膜１１の一面において第１の角１１ａに設けられ、第２電極１２ｂは一面において第１の角１１ａと対角をなす第２の角１１ｂに設けられ、第３電極１３ａは他面において第３の角１１ｃに設けられ、第４電極１３ｂは他面において第３の角１１ｃと対角をなす第４の角１１ｄに設けられている。このため、同一面に設けられる電極対１２，１３の電極１２ａ，１２ｂ，１３ａ，１３ｂは、それぞれが対角位置に設けられることとなり、電極間距離を広げることができる。従って、固体電解質型ＣＯセンサの容易化を図ることができる。
【００６０】
以上、実施形態に基づき本発明を説明したが、本発明は上記実施形態に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、変更を加えてもよい。例えば、本実施形態において固体電解質型ＣＯセンサ１の構成を、材料を挙げて説明したが、材料は特に上記記載のものに限られるものではなく、適宜変更可能である。また、その形状についても適宜変更可能である。
【符号の説明】
【００６１】
１，２…固体電解質型ＣＯセンサ
１０…センサ部
１１…酸素イオン伝導性固体電解質
１１ａ〜１１ｄ…角
１２…検出用電極対
１３…キャンセル用電極対
１２ａ，１２ｂ，１３ａ，１３ｂ…電極
１４…基板
１５…ヒータパターン
１６…パッド部
２１…第１電流供給回路（第１ベース電流供給回路）
２２…第２電流供給回路（第２ベース電流供給回路）
３１…第１電流センサ（第１電流検出手段）
３２…第２電流センサ（第２電流検出手段）
４０…制御部（濃度検出手段）
５１，５２…スイッチ
【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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